KR100436115B1 - 금속주조시의불순물제거설비 - Google Patents

Abstract

본 고안은 금속주조중에 불순물을 제거하는 장치에 관한 것으로 횡단축(14)주위에서 기울어질 수 있고 배출사이폰(3)을 형성하는 최소한 하나의 캐스팅레이들(2)로 이루어진다. 사이폰(3)에서 시작하는 캐스팅레이들(2)은 스컴리테이닝팬(5)에서 끝나는 도관(4)에 의하여 시작하고 상기 구성요소들은 하나로 형성되어 있다.

상기 팬(5)은 바닥에 배출오리피스(7)를 구비하고 불순물의 유지를 위한 필터로서 작용하는 세라믹천(10)으로 외부가 덮혀 있다.

Description

금속주조시의 불순물 제거 장치

본 발명은 주조중 불순물의 제거를 위한 장치에 관한 것으로, 용해로로부터 잉곳(Ingot) 모울드까지 주조금속의 흐름동안 산화가 최대한 감소되도록 개선된 구조의 불순물 제거장치에 관한 것이다.

본 발명은 또한 작동부분의 수를 감소시키고 결과적으로 그것들을 작동시키기 위하여 필요한 장치를 감소시켜 불순물을 분리하기 위한 장치의 구조와 작동을 단순화하는 것이다.

본 발명은 주조시 산화금속으로 이루어진 주조금속의 표면에 스컴(scum) 형태로 떠 있는 불순물 제거장치에 관한 것이다.

본 발명은 아연(Zinc)과 같은 비철금속의 주조에 적용될 수 있다.

로에 잔류하는 모든 금속들은 용융상태에서 일반적으로 해당 금속의 산화물로 이루어진 폐색 불순물을 함유한다. 금속이 잉곳(ingot) 모울드속으로 부어지고 정지상태로 남겨졌을 때 불순물은 표면위로 떠올라 그 위에 스컴형태로 부유한다.

이 불순물과 관계없이, 금속의 산화물의 양은 그것의 주조공정동안 금속을 처리하는 방법에 달려있다. 산화물의 량은 주조속도에 따라 증가되거나 감소된다.

주조속도가 일정하면 스컴형태의 산화물량은 전적으로 금속이 공기와 접촉될 수 있는 잉곳모울드로 낙하되거나 떨어지는 높이에 따라 증가되거나 감소된다.

스컴은 고화된 후에는 잉곳내에 잔류하고, 금속을 오염시킨다. 또한 스컴은 습기나 빗물등이 스며드는 스폰지조직과 같은 성질이 있고, 그것은 차후 잉곳의 재용융에 매우 나쁜 영향을 끼친다.

이와 같은 단점 때문에 그러한 스컴이 없고 그것에 의한 단점이 없는 잉곳을수득하는 것이 바람직하다.

따라서, 금속 주조 처리중 형성되거나 용융로로부터 발생된 불순물을 제거하는 것이 필요하다.

상술한 이유에 대하여, 이들 불순물들은 주조금속이 부어질 때 통상 잉곳모울드상에서 제거된다. 이러한 불순물의 제거는 정지상태로 금속이 남아있을 때 추가산화의 위험을 피한다.

모울드속으로 부어진 주조 금속내의 불순물은 부유 스컴을 선별하고 끌어내기 위하여, 그것의 한 가장자리로부터 시작하여 주조금 속의 표면위를 이동하는 스쿠프(scoop)에 의해 제거된다

일반적으로 두 개의 스쿠프가 사용되며, 스컴은 그것들 사이에서 채취된다.

스쿠프는 수동으로 또는 기계적으로 작동될 수 있다. 수동작업은 노동력과 위험있는 반면 기계작업은 기계비용과 유지비용등이 발생된다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 본 출원인의 스페인특허 제466025호는 주조중 스컴을 분리하는 장치를 공개하고 있는데 로로부터 모울드까지 주조금속이 이동하는 동안 스컴의 체류를 기초로 한 두단계로 이루어진 것이다.

제1단계는 스컴이 체류되는 동안 주조금속이 로로부터 도착되는 캐스팅레이들내에서 수행된다.

이러한 목적으로 사이폰(siphon)이 상기 레이들의 출구에 형성되고. 용융 상태의 주조금속은 사이폰을 통해 유동하고 스컴은 용융 금속 위에서 부유하고 있는 상태로 유지된다.

캐스팅레이들과 잉곳모울드사이에서, 용융 상태의 주조 금속은 뒤섞이면서 모울드로 배출하는 도관을 따라 흐르고, 그것은 모울드의 바닥에 위치하고 그 위치에 캐스팅레이들의 방출도관의 출구가 위치하는 스컴리테이닝팬을 사용하는 제 2 또는 분리단계중 추가 산화물의 유입을 초래하게 되는데, 상기 팬은 모울드의 바닥을 향하여 개방된 배출오리피스가 형성되어 추가적인 산화물의 형성을 방지하게 되어 있다.

상기한 장치는 주조 금속상에 부유하는 불순물을 효과적으로 체류시킬 수 있지만, 독립적인 구성요소 즉, 캐스팅레이들과 스컴리테이닝팬 그리고 상호 정밀하게 배치된 관련 작동기계가 필요하다.

한편, 캐스팅레이들은 두 개의 극단위치 즉, 용융금속을 용융로로부터 받아들이고 모울드 내부에 용융 금속이 도달하는 높이 위에 사이폰의 출구가 놓여지는 전방 또는 충진 위치와, 사이폰의 방출구가 잉곳모울드를 채우기 위한 충분한 부피로 용융 금속이 흘러내릴 수 있는 높이까지 경사진 흐름 위치사이에서 기울어지게 하는 불순물 제거장치위에 장착되어야 한다.

동시에 스컴리테이닝팬은 캐스팅레이들로부터 나오는 용융 금속을 수용하기 위하여 모울드의 바닥위에 안치되는 바닥위치와 모울드가 이동될 수 있도록 잉곳모울드의 모서리 위에 놓여지게 하는 꼭대기위치 사이에서 수직으로 이동할 수 있게 불순물 제거장치에 장착되어야 한다.

본 발명은 금속 주조중 용해로로부터 잉곳모울드로 용융된 주조금속이 이동하는 동안 금속의 산화를 최대한 억제할 수 있는 단순한 구조와 작동을 갖는 장치의 제공을 그 기술적 과제로 한다.

도 1은 아연제조 장치내에 잉곳모울드의 체인상에 배치된 본 발명장치의 평면도,

도 2는 흐름을 위한 최종위치에서의 캐스팅레이들(Casting ladle)을 보여주는 도 1의 11-11선에 따른 본 발명장치의 단면도,

도 3은 충진을 위한 최종위치에서의 캐스팅레이들을 나타내는 도 2와 유사한 도면,

도 4는 배출도관의 단부에 형성된 스컴리테이닝팬(scum-retaining pan)의 확대측면도,

도 5는 도4 스컴리테이닝팬의 V-V선 단면도.

** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 **

1.....배출관, 2.....레이들,

3.....사이폰, 4.....도관,

5.....스컴리테이닝팬.

산화의 발생을 최대한 억제하기 위하여, 본 발명에 따른 장치는 용융로로부터 모울드까지의 용융 금속의 흐름이 산화가 초래될 수 있게 과도한 높이에서 떨어뜨리지 않고 경사면을 따라 요구된 생성율에 알맞게 가능한 완만하게 이루어지도록 구성된다.

본 발명에 따른 장치는 스페인특허 제466025호에 설명된 장치와 같이 캐스팅 레이들과 스컴리테이닝팬을 포함한다.

본 발명에 따라, 스컴리테이닝팬과 캐스팅레이들은 일체형의 단일 구성요소로 형성되고, 상기 캐스팅레이들에는 레이들의 배출도관의 단부에 요홈이 형성되고 교체가능한 세라믹 천이 제공된다.

캐스팅레이들에 의해 형성된 요홈은 전방이 폐쇄되었으며 바닥에 배출공들이 형성되어 있다.

세라믹천은 최소한 스컴리테이닝팬의 바닥을 덮도록 외주면에 배치되고, 용융된 주조금속이 캐스팅레일들내에 형성된 사이폰의 출구에서 스컴리테이닝팬으로 이동하는 동안 생성된 최종 산화물을 걸러내는 필터로서 제공된다.

설명된 구조에 따라, 스컴리테이닝팬이 캐스팅레일들로부터의 배출도관과 일체형으로 형성되어 있고 그 깊이가 비교적 얕기 때문에 주조금속은 캐스팅레이들의 사이폰으로부터 떨어지거나 부어지지 않고 유동하게 된다.

사이폰 출구로부터의 도관의 경사 역시 가능한 완만하고 요구된 수율에 알맞은 용융 금속이 유동할 수 있게 형성된다.

본 발명에 따라, 용융된 주조금속이 캐스트레이들의 사이폰으로 배출될 때 산화는 감소한다. 스컴리테이닝팬이 캐스팅레이들로부터의 도관과 일체형으로 이루어져 있기 때문에 팬작동용 장치가 필요없다.

청구범위에 요약된 본 발명의 특징적인 장점은 한정되지 않는 예로서 주어진 가능한 실시예를 나타내는 첨부도면을 참조하여 이후에서의 설명으로부터 보다 쉽게 이해될 것이다.

잉곳생산장치는 본 발명에서 배출도관(4)을 통하여 방출하는 배출 사이폰(3)을 포함하는 캐스팅레이들(2)까지 연장되고 방출하는 용융로(미도시)로부터의 배출 관(1)으로 이루어진다.

일반적으로 사이폰은 높은 위치에 있는 용기 액면에 작용하는 대기압과 낮은 위치의 대기압의 차이, 즉 위치에너지지에 의해 물이나 기타 다른 액체가 호스와 같은 관로 안으로 밀려 올려진 다음 낮은 위치로 낙하되게 함으로써, 높은 위치의 물이나 다른 유동성의 액체를 용기를 기울이지 않고 낮은 곳으로 이동시킬 수 있게 하는 관로로서, 이러한 사이폰의 원리는 공기에 닿거나 물체에 접촉되는 것을 기피하는 약액이나 오염물질등을 옮기는데 편리하며, 약액등의 위에 부유하는 맑은 액체만을 구분하여 옮기는데도 이용되는 된다. 또한, 농수로가 도로나 철도등을 횡단할 때 그 밑을 통과하여 흐르게 하는 경우가 있는데, 이때의 흐름은 관수로에서 개수로의 흐름으로 변환되는데 이러한 관로는 역사이펀(inverse siphon)이라 한다.본원의 명세서에서 사이폰(3)은 이러한 사이폰의 원리를 이용한 관로로서 캐스팅레이들을 크게 기울이지 않고 스컴이 캐스팅레이들에서 용융 금속에 부유상태로 체류되게 유지하면서 용융된 금속만을 배출하기 위한 것이다.

스컴리테이닝팬(5)내에서 각 도관의 단부는 벽(6)에 의해 앞에서 횡으로 막혀지고 바닥에 배출오리피스(7)가 형성되어 있다.

배출도관(4)은 주조금속이 흐르는 시간동안 정지상태이고 간헐적으로 이동하는 모울드(9) 체인부분을 형성하는 해당 잉곳모울드의 위에 방출하고 배출도관 아래 각 작용점에 놓여진 모울드를 충진한다.

체인(9)의 작동은 각 정지점에서 두 개의 빈 모울드(8)가 배출도관(4)의 아래에 놓이도록 제어된다.

물론, 캐스팅레이들(2)은 단일 배출도관 또는 2개이상의 도관을 구비할 수 있다.

스컴 리테이닝팬(5)은 팬내에서 오리피스를 통하여 상승될 수 있는 불순물을 체류시키도록 필터로서 제공되고 스컴리테이닝팬 바닥을 덮도록 외측에서 고정되는 외부 세라믹천(10)을 포함한다.

세라믹천(10)은 교환가능하고 스컴리테이닝팬(5) 주위에 배치된 금속링(11)에 의해 끼워질 수 있고 세라믹천이 쉽게 고정되고 해제될 수 있는 외부스파이크(12)를 구비한다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이 스컴리테이닝팬(5)은 캐스팅레이들(2)에 일체로 형성되어 있다.

또한 캐스팅레이들 배출도관(4)이 시작되고 바닥가까이에 인접한 벽들 사이에 연장된 곳으로부터 벽에 인접하고 평행한 격벽(13)을 구비한다.

따라서 캐스팅레이들(2)이 흐름 위치에 놓여질 때 용융된 주조금속이 사이폰을 통해 배출되는 한편, 불순물은 캐스팅레이들(2)내의 주조금속에 부유하는 스컴형태로 계속 체류된다.

캐스팅레이들(2), 사이폰(3), 배출도관(4) 및 스컴리테이닝 팬(5)에 의해 형성된 조립체는 리어조인트(14)위에 장착된다.

리어조인트(14)가 장착된 베이스(16)와 서포트(15)가 얹혀지는 피봇(17)은 주조금속이 부어지는 속도가 감소되어 산화물의 생성이 감소되도록 흐름 위치에서 배출도관(4)의 경사가 요구되는 금속 주조물 생산성에 적합한 속도로 용융된 주조금속이 유동할 수 있게 알맞게 적절한 높이로 조정될 수 있다.

스컴리테이닝팬(5)이 배출 도관(4)의 끝에 형성되어 있기 때문에 도관으로부터 모울드(8)의 바닥까지 또는 배출도관(4)으로부터 분리구성요소의 경우에서 작동 팬으로부터 주조조금속이 떨어지지 않는다.

스컴리테이닝팬(5)의 비교적 얕은 깊이 때문에 도관(4)으로부터 금속이 떨어지지 않고 결과적으로 산화의 위험이 없다.

설명된 설계는 결과적으로 사이폰(3)의 배출구와 잉곳모울드(8) 사이에서 산화물의 생성을 감소시킨다.

도2 및 도3에 도시된 바와 같이 캐스팅레이들(2)은 두 개의 끝위치 즉 도2에도시된 흐름 위치와 도3에 도시된 금속수납위치 사이에서 진동될 수 있다.

도2에 도시된 용융 금속을 모울드내로 충진시키는 위치에 있어서, N위치위의 캐스팅레이들 내의 용융 금속은 그것이 모울드(8)에 도달할때까지 배출도관(4)을 통하여 배출되어 진다.

금속전체가 부어졌을때 캐스팅레이들은 축(14)위로 회동되고, 유압실린더(18)와 공통샤프트(21)에 고정된 레버(19)(20)의 결합의 작동과 슬라이드(23)가 안치되는 롤러(22) 작동을 통하여 캐스팅레이들(2)의 바닥에 고정된다. 즉 주조금속이 참조번호 23인 캐스팅레이들의 흐름 모서리의 충분히 아래로 캐스팅레이들이 올려지는 N₁높이에 유지되는 도3의 위치로 이동하는 캐스팅레이들의 바닥에 고정되는 것이다.

실린더(18)가 작동됨과 동시에, 추가계량된 금속의 양은 주조로로부터 부어지고 덕트(1)를 통하여 도달된다.

상기 계량된 양은 대응스컴리테이닝팬(5) 아래놓인 모울드(8) 또는 모울드를 채우기에 충분한 양이다.

캐스팅레이들이 도5의 위치에 있을 때 모울드(9)의 체인은 진행하고, 새로운 빈모울드가 스컴리테이닝팬(5) 아래에 나타난다.

모울드(9)열의 진행중에, 주조금속은 캐스팅레이들(2)속으로 도달하고 높이는 N₂까지 상승하지만 흐름 모서리(23)까지는 도달되지 않는다.

이 상태로 될 때 실린더(18)는 당겨지게 재작동되므로 캐스팅레이들은 도2에 도시된 위치로 내려가 새로운 주조상태로 된다.

캐스팅레이들(2)은 상승되고 각 단계에서 최적의 속도로 하강한다.

캐스팅레이들이 도2의 위치에 도달될 때 금속은 그 자체중량에 의해 사이폰(3), 도관(4) 및 스컴리테이닝팬(5)을 통하여 흐르고 도4 및 도5의 세라믹필터천(10)을 통하여 배출된다.

설명된 순환은 도면에 도시된 구조를 이용하여 각 공정에서 주조된 두 개의 금속잉곳들이 자동적으로 순환된다.

이공정중 주조모울드(2)로부터 금속낙하와 도관(1)을 통한 이동으로 로로부터 생성된 불순물과 흐름 동안 생성된 산화물은 모울드내에서 부유하고 그곳으로부터 회수되고 보조모울드내로 저장된다.

도관(4)을 따라 형성될 수 있는 감소된 량의 스컴은 스컴리테이닝팬(5)을 통하여 배출되고 세라믹필터천(10)에 의해 그 바닥에 체류되며 최종적으로 잉곳이 전체적으로 불량제품으로 되지 않게 되는 것이다.

도면에 도시된 예에 있어서, 주조모울드(도2, 도3)는 고열의 금속이 단열재(25) 또는 케이싱(24)에 도달되지 않도록 엄밀하게 밀폐하기 위하여 이너몰드 이용에 의하여 단열재위에 한 몸체로 주형된 내화성의 이너레이어(26)와 전열층(25)에 의해 형성된 이너라이닝을 구비한 금속케이싱(24)으로 구성된다.

그것은 이너모울드는 사이폰(3)을 형성하는 내화벽(13) 또는 도관(4)용 하우징을 제거한다.

배출도관(4)은 실리콘 카바이드(Silicon carbide)로 만들어질 수 있고, 절연층 없이 설치되지만, 얇은 내화 몰타르(mortar)층을 구비하며 메탈케이싱(24)에 대하여 이동되는 것을 방지하기 위하여 구성요소(27)에 의해 고정된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명의 금속주조시의 불순물제거장치는 스컴리테이닝팬과 캐스팅레이들을 일체형으로 형성하여 주조금속을 사이폰과 배출도관을 통하여 이동시킴으로써 단순한 장치 및 단순한 작동으로 금속주조중에 불순물을 제거할 수 있게한 장점이 있는 발명이다.

Claims (3)

1. 사이폰(3)의 출구가 캐스팅레이들(2)내의 용융 금속에 의해 도달되는 최대높이일 때 용융로로부터 용융금속을 수납하는 전방 또는 충전위치와, 사이폰(3)의 배출구가 용융금속을 충분한 양으로 최소한 하나의 잉곳모울드에 채워질 수 있는 높이로 경사진 흐름 위치의 끝에서 횡단하는 축(14) 주위를 기울어질 수 있고 사이폰(3)과 같은 형상으로 되고 용융로로부터 금속이 도착되는 적어도 하나의 캐스팅레이들(2)과 캐스팅레이들(2)로부터의 금속을 수용하고 잉곳모울드(8) 위로 방출하는 스컴리테이닝팬(5)으로 이루어지는 금속주조시의 불순물제거장치에 있어서,

   상기 스컴리테이닝팬(5)과 캐스팅레이들(2)은 일체형으로 형성되며 용융 금속의 배출 위치에서 용융금속이 원만하게 유동할 수 있도록 경사진 배출도관(4)에 의해 연결되고; 상기 스컴리테이닝팬(5)은 전방이 닫혀있고 바닥에 배출공(7)이 형성되며; 세라믹천(10)이 상기 스컴리테이닝팬(5)의 바닥을 덮도록 외주에 배치되는 것을 특징으로 하는 금속주조시의 불순물 제거장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 스컴리테이닝팬(5)은 세라믹천이 고정되는 스파이크(12)를 갖춘 금속링(11)에 의해 둘러싸이는 것을 특징으로 하는 금속주조시의 불순물 제거장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 캐스팅레이들(2)은 동일한 물질로된 배출도관(4)을구비한 금속용기(24)와 상기 스컴리테이닝팬(5)을 형성하는 배출도관(24)의 내화내부라이닝(26)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속주조시의 불순물 제거장치.