KR100530829B1 - High frequency induction heating devise for diecasting machine , which is dispensable of cooling system for heating coil - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고주파 유도 가열 장치에 관한 것으로, 발진기와 코일을 포함하여 구성되고, 마그네슘, 아연, 구리 또는 알루미늄 등 저융점 금속 성형용 다이캐스팅 머신의 용해로(爐), 노즐(nozzle),구즈넥(gooseneck) 또는 금형을 가열하는데 사용하는 초고주파 유도 가열 장치에 있어서, 상기 코일을 니켈선, 니켈합금선 또는 철크롬선 가운데서 선택된 고융점 금속선으로 한데 그 특징이 있다.The present invention relates to a high frequency induction heating apparatus, comprising an oscillator and a coil, and comprising a melting furnace, a nozzle, and a gooseneck of a die casting machine for forming a low melting point metal such as magnesium, zinc, copper, or aluminum. Alternatively, in the ultra-high frequency induction heating apparatus used for heating a mold, the coil is a high melting point metal wire selected from nickel wire, nickel alloy wire or iron chromium wire.

본 발명에 의하면 코일의 냉각장치가 불필요하여, 냉각으로 인한 열손실을 예방할 수 있음과 더불어 코일에서 발생하는 열로서 보온해주므로 에너지 절감 효과를 가지고, 고주파 유도 가열 장치의 제작비와 부피를 현저하게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 특히 마그네슘 성형 과정에서 물 접촉에 의한 폭발 사고를 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the coil cooling device is unnecessary, and thus heat loss due to cooling can be prevented, and the heat is generated from the coil. Therefore, the energy saving effect is achieved, and the manufacturing cost and volume of the high frequency induction heating device are significantly reduced. In addition, it is possible to prevent explosion accidents due to water contact, especially in the magnesium forming process.

Description

코일의 냉각 장치가 필요 없는 다이캐스팅 머신용 고주파 유도 가열 장치{HIGH FREQUENCY INDUCTION HEATING DEVISE FOR DIECASTING MACHINE , WHICH IS DISPENSABLE OF COOLING SYSTEM FOR HEATING COIL}HIGH FREQUENCY INDUCTION HEATING DEVISE FOR DIECASTING MACHINE, WHICH IS DISPENSABLE OF COOLING SYSTEM FOR HEATING COIL}

본 발명은 고주파 유도 가열 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 마그네슘, 아연, 금속 성형용 다이캐스팅 머신의 용해로, 노즐(nozzle) 또는 금형을 가열하는데 사용하는 고주파 유도 가열 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a high frequency induction heating apparatus, and more particularly, to a high frequency induction heating apparatus used for heating a furnace, a nozzle, or a mold of a magnesium, zinc, die casting machine for metal forming.

인버터 등에 의하여 고주파 교류 전류를 발생시킨 후 피가열체 주위에 설치한 코일에 그 고주파 교류 전류를 흘려 주어, 피가열체에 와전류 손실과 히스테레시스 손실(자성체의 경우)을 유도(induction)함으로써, 피가열체에 열을 발생시키는 것을 고주파 유도 가열이라고 하고, 고주파 유도 가열을 위한 고주파 유도 가열 장치는 인버터 및 콘트롤러로 구성되는 발진기, 동파이프로 제조 되고 피가열체에 따라 다양한 형상을 갖는 코일 및 상기 코일이 고온에서 산화되는 것을 방지하기 위한 냉각 장치로 구성된다.After generating a high frequency AC current by an inverter or the like, the high frequency AC current is flowed into a coil installed around the object to be heated to induce eddy current loss and hysteresis loss (in the case of a magnetic body) to the object to be heated, Generating heat to the heating object is called high frequency induction heating, and the high frequency induction heating device for high frequency induction heating is composed of an oscillator composed of an inverter and a controller, a coil made of copper pipe and having various shapes according to the heating object, and And a cooling device for preventing the coil from oxidizing at high temperatures.

이러한 고주파 유도 가열 장치는 산업 전반에 걸쳐 널리 사용되고 있는 바, 그 대표적인 예로 금속의 열처리, 브레이징, 빌렛히터, 금속 평면 가열, 주조용 용해로 기타 다양한 가열 장치에 응용되고 있다.Such high frequency induction heating apparatus is widely used throughout the industry, and representative examples thereof are applied to heat treatment of metals, brazing, billet heaters, metal flat heating, melting furnaces for casting and various other heating apparatuses.

고주파 유도 가열 장치는 짧은 온도 상승 시간, 용이한 가열 온도 제어 등의 편의성으로 인하여, 마그네슘, 아연등 저융점 금속 성형용 다이캐스팅 머신의 용해로 가열 장치, 노즐(nozzle) 또는 구즈넥(gooseneck) 금형의 예열 장치로도 널리 사용되는데, 고주파 유도 가열 장치가 이들 저용점 금속 성형용 다이캐스팅 머신의 가열 장치로 사용 되는데에는 다음과 같은 몇가지 문제점이 있어 개선이 요망되는 실정이다. The high frequency induction heating device is a preheating device for melting furnace heating device, nozzle or gooseneck mold of low-melting point metal forming die casting machine such as magnesium and zinc due to the convenience of short temperature rise time and easy heating temperature control. Also widely used as a furnace, the high frequency induction heating device is used as a heating device for the die-casting machine for these low-melting point metal molding, there are some problems as follows.

일반적으로 고주파 유도 가열 장치는 피가열체가 금속인 경우 적어도 400℃ 이상으로 가열해 주는데, 그 것은 금속의 용융점이 대부분 400℃ 이상이기 때문이다. 반면, 종래 고주파 유도 가열 장치에 사용되는 코일로는 예외 없이 동선(銅線)이나 동파이프(銅 pipe)를 사용하여 왔다. 동선이나 동파이프가 코일로 사용 되어 온 이유는 이들의 고유저항값이 매우 낮아 전력 손실이 적기 때문이었다. In general, the high frequency induction heating apparatus heats at least 400 ° C or more when the heating target is a metal, since most of the melting points of the metal are 400 ° C or more. On the other hand, as a coil used in the conventional high frequency induction heating apparatus, a copper wire or a copper pipe has been used without exception. Copper wires and copper pipes have been used as coils because of their very low resistivity and low power loss.

그러나, 동은 300℃ 전후에서 산화되는 근본적인 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하고자, 요구되는 피가열체의 가열 온도가 400℃ 이상인 경우에는 동파이프를 코일로 사용하고, 동파이프의 내부에 냉각수나 냉각 에어(air)를 통과시켜, 코일이 산화점 이상으로 과열되지 않도록 냉각시켜 왔다. 이러한 목적으로 고주파 유도 가열 장치에 냉각장치가 필요한 것이다.However, copper has a fundamental problem of being oxidized around 300 ° C. In order to solve this problem, when the heating temperature of the heating target is required to be 400 ° C or higher, copper pipe is used as a coil, and cooling water or cooling air is allowed to pass through the copper pipe so that the coil is at or above the oxidation point. It has been cooled to prevent overheating. For this purpose, a cooling device is required for the high frequency induction heating device.

도 1에 도시된 종래 기술에 따른 마그네슘 다이캐스팅 머신의 노즐용 고주파 가열 장치를 참조하여, 마그네슘, 아연, 구리 또는 알루미늄 등 저융점 금속 성형용 다이캐스팅 머신의 용해로 가열 장치, 노즐(nozzle) 또는 금형의 예열 장치로 사용되는 종래의 고주파 유도 가열 장치의 문제점을 더 상세히 설명하면 다음과 같다.Preheating of a melting furnace heating device, nozzle or mold of a die casting machine for forming a low melting point metal such as magnesium, zinc, copper or aluminum with reference to the high frequency heating device for a nozzle of a magnesium die casting machine according to the prior art shown in FIG. The problem of the conventional high frequency induction heating apparatus used as the apparatus will be described in detail as follows.

마그네슘의 용융점은 600~650℃, 아연의 용융점은 400~450℃ 이다. 이들 저융점 경금속을 다이캐스팅에 의하여 성형하기 위하여는 마그네슘 650℃ 내외, 아연은 450℃ 내외로 가열 시켜 주어야 한다.The melting point of magnesium is 600-650 ° C, and the melting point of zinc is 400-450 ° C. In order to form these low melting light metals by die casting, magnesium should be heated to about 650 ° C. and zinc to about 450 ° C.

도 1을 참조하면, 노즐(10)을 통과하는 마그네슘이 노즐(10)을 통과하는 동안 경화되는 것을 방지하기 위하여 노즐(10)을 600℃ 내외로 가열 시켜 주어야 한다. 이를 위하여 노즐(10) 주위에는 동파이프 소재의 코일(14a)이 권취되고, 상기 코일(14a)에는 발진기(40)에 의하여 발생된 고주파 전류가 인과됨과 동시에, 코일(14a)의 과열을 방지하기 위하여 냉각장치(30)로 부터 냉각수가 공급된다.Referring to FIG. 1, the nozzle 10 should be heated to about 600 ° C. to prevent the magnesium passing through the nozzle 10 from being cured while passing through the nozzle 10. To this end, a coil 14a made of copper pipe material is wound around the nozzle 10, and a high frequency current generated by the oscillator 40 is causal in the coil 14a, and at the same time, to prevent overheating of the coil 14a. Cooling water is supplied from the cooling device 30 for that purpose.

그러나, 상기 냉각장치(30)로 부터 공급되는 냉각수는 코일(14a)을 냉각시킬 뿐만 아니라, 노즐(10)의 주변 온도를 상당 수준 떨어 뜨려, 떨어진 온도를 보상할 수 있는 만큼의 전류를 더 공급해 줘야 하므로, 많은 전기 에너지 손실의 문제점이 있다. 뿐만 아니라, 상기 냉각장치(30)는 콤퓨레셔(compressor), 순환 펌프, 물탱크 등의 많은 부품으로 이루어져, 그 제작 비용이 과다할 뿐만 아니라, 그 부피가 실제에 있어서 노즐의 부피보다 몇 십배 더 커 많은 공간을 차지하는 실정이다.However, the coolant supplied from the cooling device 30 not only cools the coil 14a, but also lowers the ambient temperature of the nozzle 10 to a considerable level, and supplies more current to compensate for the dropped temperature. As it should be given, there is a problem of a lot of electrical energy loss. In addition, the cooling device 30 is composed of many parts such as a compressor (compressor), a circulation pump, a water tank, not only the production cost is excessive, but also the volume of the nozzle is actually several ten times larger than the volume of the nozzle. It takes up more space.

특히, 마그네슘 성형용 다이캐스팅 머신의 경우, 냉각수를 이용한 코일(14a) 냉각은 마그네슘의 폭파 가능성이라는 또 다른 문제점을 안고 있다. 마그네슘은 물과 접촉할 경우 급속히 산화되어 폭발하기 때문이다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 냉각수 대신에 냉각 에어(air)를 코일에 공급하는 경우도 있으나, 냉각 효율이 냉각수를 이용한 경우에 비하여 현저하게 떨어져 거의 채택되지 못하고 있다.In particular, in the case of a die casting machine for magnesium molding, cooling of the coil 14a using cooling water has another problem of possibility of blasting magnesium. Magnesium is rapidly oxidized and explodes in contact with water. In order to solve this problem, in some cases, cooling air is supplied to the coil instead of the cooling water, but the cooling efficiency is considerably lower than that of the cooling water, and thus is hardly adopted.

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 마그네슘, 아연 등 저융점 금속의 성형시 냉각 장치가 없어도 코일의 산화가 발생하지 않을 수 있는 다이캐스팅 머신용 고주파 가열 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, to provide a high-frequency heating device for die casting machine that does not occur in the oxidation of the coil even without a cooling device when forming a low melting point metal, such as magnesium, zinc There is this.

상술한 목적을 가진 본 발명에 따른 코일의 냉각 장치가 필요 없는 다이캐스팅 머신용 고주파 가열 장치는 The high frequency heating device for a die casting machine which does not require the cooling device of the coil according to the present invention having the above-mentioned object is

발진기와 코일을 포함하여 구성되고, 마그네슘, 아연, 구리 또는 알루미늄 등 저융점 금속 성형용 다이캐스팅 머신의 용해로(爐), 노즐(nozzle), 구즈넥(gooseneck) 또는 금형을 가열하는데 사용하는 고주파 유도 가열 장치에 있어서,A high frequency induction heating device, including an oscillator and a coil, used to heat a melting furnace, a nozzle, a gooseneck, or a mold of a die casting machine for forming a low melting point metal such as magnesium, zinc, copper, or aluminum. To

상기 코일을 니켈선, 니켈합금선 또는 철크롬선 가운데서 선택된 고융점 금속선으로 한데 그 특징이 있다.The coil is characterized by a high melting point metal wire selected from nickel wire, nickel alloy wire or iron chromium wire.

상기 니켈합금선은 니켈크롬선, 동니켈선 또는 철니켈선 가운데서 선택되는 것이 바람직하다.The nickel alloy wire is preferably selected from nickel chromium wire, copper nickel wire or iron nickel wire.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시례를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 코일(14b)로 니켈선, 니켈합금선 또는 철크롬선 가운데서 선택된 고융점 금속선을 사용한 경우의 마그네슘 다이캐스팅 머신의 노즐용 고주파 유도 가열 장치를 나타낸다. 이때는 도 1의 경우와 달리 별도의 코일 냉각장치가 없다. 즉, 고주파 유도 가열 장치가 발진기(40)와 코일(14b) 만으로 구성되는 것이다.2 shows a high frequency induction heating apparatus for a nozzle of a magnesium die casting machine in the case of using a high melting point metal wire selected from nickel wire, nickel alloy wire or iron chromium wire as the coil 14b. At this time, unlike the case of Figure 1 there is no separate coil cooling device. That is, the high frequency induction heating apparatus is composed of only the oscillator 40 and the coil 14b.

상기 니켈선, 니켈합금선 또는 철크롬선 가운데서 선택된 고융점 금속선은 다음과 같은 특징을 갖는다.The high melting point metal wire selected from the nickel wire, the nickel alloy wire or the iron chromium wire has the following characteristics.

우선 용융점에서 있어서, 본 발명에 따른 고융점 금속선은 적어도 마그네슘, 알루미늄, 아연, 구리 등 성형 재질의 용융점보다 더 큰 용융점을 갖는다. 그래야 성형 재질의 용융점 부근에서도 코일(14b)의 산화가 이루어지지 않기 때문이다. 니켈선의 용융점은 1000℃ 내외이고, 니켈합금선의 용융점은 혼합 금속에 따라 900-1250℃ 내외이고, 철크롬선의 용융점은 1200℃ 내외이다. In the melting point, first, the high melting point metal wire according to the present invention has a melting point that is at least larger than the melting point of the molding material such as magnesium, aluminum, zinc, copper and the like. This is because the coil 14b is not oxidized even near the melting point of the molding material. The melting point of the nickel wire is around 1000 ° C, the melting point of the nickel alloy wire is around 900-1250 ° C depending on the mixed metal, and the melting point of the iron chromium wire is about 1200 ° C.

다음 저항값에 있어서, 본 발명에 따른 고융점 금속선의 저항값은 선경(Ф) 5mm를 기준으로 다음과 같다. In the following resistance value, the resistance value of the high melting point metal wire according to the present invention is as follows based on the wire diameter (Ф) 5mm.

종 류Kinds 니켈선    Nickel wire 니켈크롬선  Nickel chrome wire 동니켈선  Copper nickel wire 철니켈선   Iron nickel wire 철크롬선   Iron chrome wire 저 항 값Resistance value 0.00458   0.00458 0.0550    0.0550 0.0250   0.0250 0.0621   0.0621 0.0731    0.0731

단위는 Ω/m 이고, 각각 평균값을 나타낸다. 참고로 구리의 동일 선경에 대한 저항값은 0.0011 Ω/m이다.The unit is Ω / m, and each represents an average value. For reference, the resistance value of copper for the same wire diameter is 0.0011 Ω / m.

따라서, 본원 발명에서 고융점 금속선이라고 하면, 900℃이상의 용융점을 갖고, 5mm의 선경에 대한 저항값이 0.1Ω/m 미만인 금속선으로 정의될 수 있다.Accordingly, in the present invention, the high melting point metal wire may be defined as a metal wire having a melting point of 900 ° C. or more and having a resistance to a wire diameter of 5 mm less than 0.1 Ω / m.

이정도의 저항을 갖는 금속선은 고주파 전류를 전송하는데 아무런 지장을 주지 않을 뿐만 아니라, 저항값 상승 만큼 커진 주울열은 노즐(10) 가열에 그대로 사용된다. The metal wire having such a resistance not only does not interfere with the transmission of the high frequency current, but the joule heat, which is increased by increasing the resistance value, is used as it is for heating the nozzle 10.

도 2를 다시 참조하면, 본원 발명에 의하면, 코일(14b)의 산화점이 피가열체인 노즐(10)의 가열 온도 보다 훨씬 높으므로 다이캐스팅 도중에 따로 코일(14b)을 냉각시켜 줄 필요가 없게 된다. 따라서, 본원 발명에 따를 경우 코일(14b)에는 발진기(40)만이 연결되는 것이다. 이렇게 함으로써, 주울열 발산에 따른 전력 손실보다 훨씬 더 큰 손실을 초래 하는 냉각으로 인한 열손실을 예방할 수 있고, 고주파 유도 가열 장치의 제작비와 부피를 현저하게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 특히 마그네슘 성형 과정에서 물 접촉에 의한 폭발 사고를 사전에 예방할 수 있는 것이다. Referring to FIG. 2 again, according to the present invention, since the oxidation point of the coil 14b is much higher than the heating temperature of the nozzle 10, which is the heating body, the coil 14b does not need to be cooled separately during die casting. Therefore, according to the present invention, only the oscillator 40 is connected to the coil 14b. By doing so, it is possible to prevent heat loss due to cooling, which causes much more loss than power loss due to Joule heat dissipation, and to significantly reduce the manufacturing cost and volume of the high frequency induction heating device, and especially in the magnesium forming process. It is possible to prevent explosion accidents caused by water contact in advance.

도 3에는 코일(14c)로 고융점 금속선을 지름이 큰 한 줄로 하지 않고, 가는 선을 다수 모아서 꼰 선을 사용한 경우의 실시례가 도시되어 있다. 이처럼 가는 선을 모서서 꼰 선을 사용할 경우, 표피 효과에 의하여 고주파 전류의 유효 면적을 넓힐 수 있으므로, 전체적인 고융점 금속선의 저항치를 떨어 뜨릴 수 있는 장점이 있다.FIG. 3 shows an example in which a high melting point metal wire is used as the coil 14c, and a large number of thin wires are used for braided wires. In the case of using the braided wire by gathering the thin lines, the effective area of the high frequency current can be widened by the skin effect, and thus, the resistance of the high melting point metal wire can be reduced.

본 발명에 의하면 코일의 냉각장치가 불필요하여, 냉각으로 인한 열손실을 예방할 수 있고, 코일에서 발생하는 열로서 보온해주므로 에너지 절감효과를 가지고, 고주파 유도 가열 장치의 제작비와 부피를 현저하게 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 특히 마그네슘 성형 과정에서 물 접촉에 의한 폭발 사고를 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, the cooling device of the coil is unnecessary, and heat loss due to cooling can be prevented, and since the heat is retained as the heat generated from the coil, the energy saving effect is achieved, and the manufacturing cost and volume of the high frequency induction heating device can be significantly reduced. In addition, there is an effect that can prevent in advance the explosion accident caused by water contact, especially in the magnesium forming process.

도 1은 종래 기술에 따른 마그네슘 다이캐스팅 머신의 노즐용 고주파 유도 가열 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing a high frequency induction heating apparatus for a nozzle of a magnesium die casting machine according to the prior art.

도 2는 본 발명의 일 실시례에 따른 마그네슘 다이캐스팅 머신의 노즐용 고주파 유도 가열 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a high frequency induction heating apparatus for a nozzle of a magnesium die casting machine according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시례에 따른 마그네슘 다이캐스팅 머신의 노즐용 고주파 유도 가열 장치를 개략적으로 도시한 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of a high frequency induction heating apparatus for a nozzle of a magnesium die casting machine according to another embodiment of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *             Explanation of symbols on the main parts of the drawings

10 : 노즐 12 : 단열 부재10 nozzle 12 heat insulating member

14a, 14b, 14c : 코일 16 : 연결부14a, 14b, 14c: Coil 16: Connection

18 : 콘넥터 30 : 냉각 장치18 connector 30 cooling device

40 : 발진기40: oscillator

Claims (2)

마그네슘, 아연, 구리 또는 알루미늄에서 선택되는 저융점 금속 성형용 다이캐스팅 머신의 용해로, 노즐(nozzle) 또는 금형의 외부에 코일을 권취하고, 상기 코일에 발진기에 의하여 고주파를 인가하여, 상기 저융점 금속에 와전류 손실과 히스테레시스 손실을 유도하여 금속을 가열하는 고주파 유도 가열 장치에 있어서,A melting furnace of a low melting point metal forming die casting machine selected from magnesium, zinc, copper, or aluminum, and a coil is wound around an outside of a nozzle or a mold, and a high frequency is applied to the coil by applying an oscillator to the low melting point metal. In the high frequency induction heating apparatus for heating a metal by inducing eddy current loss and hysteresis loss, 상기 코일은 니켈선, 니켈합금선 또는 철크롬선 가운데서 선택된 고융점 금속선인 것을 특징으로 하는 코일의 냉각 장치가 필요 없는 다이캐스팅 머신용 고주파 유도 가열 장치.And said coil is a high melting point metal wire selected from nickel wire, nickel alloy wire or iron chromium wire. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 니켈합금선은 니켈크롬선, 동니켈선 또는 철니켈선 가운데서 선택된 것을 특징으로 하는 코일의 냉각 장치가 필요 없는 다이캐스팅 머신용 고주파 유도 가열 장치.The nickel alloy wire is selected from nickel chrome wire, copper nickel wire or iron nickel wire, the high frequency induction heating device for a die casting machine that does not require a coil cooling device.
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