KR100550445B1 - 주단조용 용탕주입장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은,

내부에 2단 또는 다단의 세라믹여과망을 갖는 용탕주입용 라이저 튜브를 포함하는 용탕주입장치에 있어서;

상기 라이저 튜브가 세라믹으로 된 내측 튜브와, 금속으로 된 외측 튜브가 중첩된 복겹구조로 된 것을 포함하며;

상기 라이저 튜브의 일측에 끼움 결합되고, 용탕주입로를 갖는 세라믹재의 내부재와 이 내부재의 표면을 감싸는 금속재의 외부재로 구성되어 용탕이 라이저 튜브를 향해 흘러 들어가도록 안내하는 런너를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 용탕주입장치에 관한 것이다.

주단조, 용탕주입장치, 라이저 튜브 필터부쉬

Description

주단조용 용탕주입장치{Pouring Apparatus for Forging}

도 1은 가압식 용탕 단조장치의 전체 구성도

도 2는 가압식 용탕 단조장치에 포함되어 있는 용탕주입장치의 세부 구성도

도 3은 종래 용탕주입장치, 특히 라이저 튜브의 종단면도

도 4는 본 발명에 따른 용탕주입장치, 특히 라이저 튜브의 분해 사시도

도 5는 도 4의 결합상태 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

190 : 라이저 튜브 191 : 내측 튜브

192 : 외측 튜브 200 : 상부 필터부쉬

210 : 하부 필터부쉬 220 : 런너

221 : 내부재 222 : 외부재

230 : 가열토치

본 발명은 주단조용 용탕주입장치에 관련한 것으로서, 더욱 상세하게는 용탕주입방식에 있어서 기존의 직하방식을 배제하는 대신 라이저 튜브의 입구측에 런너를 구비시켜 흘려넣는 방식으로 개선하므로써 용락현상을 방지할 수 있다는 것과, 라이저 튜브를 구성함에 있어서 내겹은 내열재질인 세라믹으로 하고 외겹은 세라믹의 파손을 방지하기 위한 목적의 금속재로 보강하므로써 라이저 튜브의 수명을 연장시킬 수 있다는 것과, 라이저 튜브의 길이에 비례하여 상부필터와 하부필터의 사이간격을 조절할 수 있도록 함에 따라 용탕의 주입성을 양호하게 할 수 있다는 것과, 각 필터부쉬의 모서리를 모따기 처리 하므로써 내구성 향상과 산화물이 부착되는 것을 방지할 수 있도록 한 것, 등등에 특징을 갖는 주단조용 용탕주입장치에 관한 것이다.

용탕주입장치에 대한 설명의 용이성을 위해 이 용탕주입장치가 설치된 직접 가압식 용탕단조장치의 전반적인 구성을 도 1과 도 2를 참조하여 개략적으로 서술하고자 한다.

프레임에 상체부와 하체부가 결합되어 구성되는 본체와, 용탕 보온로에 보관되어 있는 용탕을 금형부로 이송시켜주는 이송수단과, 장치전체의 동작을 제어하는 제어부를 갖는 용탕 단조장치에 있어서, 상기 본체의 상체부는 크라운부(2)와, 상기 크라운부의 중심부에 설치되는 메인실린더(8)와, 상기 메인실린더의 좌우 사이드에 설치되는 보조실린더(11)와, 상기 메인실린더와 보조실린더의 하부에 설치되는 슬라이드 테이블(3)과, 상기 슬라이드 테이블의 하부에 결합되는 상부 플레이트 (16)와, 상기 상부 플레이트 상에 체결되어 메인실린더에 의해 하강하고 보조실린더에 의해 상승하는 탈형수단을 갖는 상부 금형부로 구성된다.

상기 본체의 하체부는 하부지지대(5)의 중심부에 장착되는 하부 노크 아웃 실린더(9)와, 상기 하부지지대의 상부에 결합되는 하부 플레이트(1)와, 상기 하부 플레이트상에 결합되며 보온용 전기 가열장치(55)를 갖는 사이드 홀더(32)와, 상기 하부 노크 아웃 실린더(9)의 상부에 결합되는 하부 금형부로 구성된다.

그리고, 상기 하부 금형부의 외곽 일측에 위치하는 이송수단에 의해 하부금형(48)내에 위치하게 이송되는 용탕주입용 라이저 튜브(19)를 더 포함하며, 이 라이저 튜브의 내부에는 용탕 내의 산화물을 여과하기 위한 세라믹여과망(18a,18b)이 2단으로 설치되어 있다.

이러한 직접 가압식 용탕 단조장치는 본체의 상부 플레이트(16)에 상부 금형을 체결하고, 하부 노크아웃 실린더(9) 상부에 결합 고정된 조립부재(33,34)에 하부 금형(48) 및 사이드 금형(46)을 체결하며, 하부 지지대(5)에 고정 결합된 하부 플레이트(1)에 쐐기(56)로 고정된 고정부재(30)에 사이드홀더(32)를 결합 고정하고 사이드 금형(46)과 사이드 홀더(32)를 링크부재(40,43)로 링크시킨 다음, 메인 실린더(8)와 보조실린더(11) 및 상,하부 노크 아웃 실린더(10,9)를 작동시키면 초기의 상부 금형부가 열린 상태, 그리고 하부 금형이 닫힌 상태가 되어 금형을 위한 시작 준비단계가 된다. 이 상태에서 보온로의 직상방에 위치한 용탕 이송용 래들이 용탕을 감지할 때까지 하강하여 미리 제어부에 세팅된 일정량의 용탕을 채운 후 상승하게 된다. 이때 가열장치에 의해 가열된 용탕 주입용 라이저 튜브(19)가 노크아 웃펀치(35)를 포함하는 하부금형상의 주입위치에 위치하게 되고, 상기 용탕 이송용 래들이 회전하여 용탕을 용탕 주입용 라이저 튜브(19)를 통해 하부금형(48)에 주입된다. 허부금형에 용탕의 주입이 완료되면, 상기 용탕 이송용 래들과 용탕 주입용 라이저 튜브(19)는 원래의 위치로 복귀하고, 상부 플레이트(16)에 체결되어 있는 상부금형이 위치제어와 속도제어 및 압력제어가 계통적으로 조합되어 세팅되어 있는 제어부의 제어시스템에 의해 제어되어 이젝트 링(50)을 포함한 상부금형이 하강하여 1차적으로 하부금형에 채워진 용탕을 직접적으로 가압하여 제품을 1차 예비성형하고, 2차적으로 고압으로 가압하여 단조하게 된다.

이상에서 설명된 용탕단조장치에 있어서, 종래의 용탕주입장치는 용탕을 하부금형의 내부로 주입할 때 라이저 튜브(19)의 개방된 직상방으로 부터 래들(51)을 이용하여 쏟아붙는 방식을 취하고 있는데, 이 경우 래들과 라이저 튜브의 수직간격에 따른 용락현상에 의해 산화물이 발생하게 된다. 이러한 산화물이 용탕과 섞인 채로 하부금형의 내부로 유입될 경우 제품의 순도를 떨어뜨리는 요인이 된다.

또한, 종래의 라이저 튜브(19)는 스틸(steel)만으로 되어 있기 때문에 고온의 용탕에 침식되면서 산화물이 발생하면서 용탕의 순도를 떨어뜨리는 문제점과, 스틸은 열전도도가 높기 때문에 외기온도에 쉽게 영향을 받게 된다. 따라서 스틸 자체의 온도가 항상 불안정한 상태가 되므로써 용탕의 온도를 일정하게 유지시켜주지 못하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 라이저 튜브(19)는 용탕의 주입용량에 따라 그 크기가 여러 가지로 분류되는데, 이러한 반면 이에 내장되는 2단의 필터부쉬(20,21)는 손잡이(23)에 의해 일체로 연결되어 있기 때문에 라이저 튜브의 길이가 짧은 경우에는 그 길이사이즈에 적합하게 2단의 필터부쉬가 필요하고, 반대로 라이저 튜브의 수직길이가 긴 경우에는 그 길이사이즈에 적합한 2단 필터부쉬가 필요하다. 이에서 알 수 있듯이 종래에는 라이저 튜브의 사이즈에 따라 그에 맞는 필터부쉬가 준비되어야 하는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 필터부쉬(20,21)는 그 모서리(20a,21a)가 날카롭게 각이 진 형태를 취하고 있기 때문에 이 부분에 응력이 집중되면서 충격에 의해 쉽게 파손되는 경향이 많았고, 또한 산화물이 모서리 부분에 쉽게 부착되어 용탕주입시 용탕속에 함께 섞여 들어가게 되는 문제점과 고착된 산화물에 의해 라이저 튜브내에 정확하게 안착되기 어려워 산화물 유입을 효과적으로 여과하기가 어려웠다.

이에, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 주요 목적은 용탕주입방식에 있어서 기존의 직하방식을 배제하는 대신 라이저 튜브의 입구측에 런너를 구비시켜 흘려넣는 방식으로 개선하므로써 용락현상을 방지할 수 있다는 것과, 라이저 튜브를 구성함에 있어서 내겹은 내열재질인 세라믹으로 하고 외겹은 세라믹의 파손을 방지하기 위한 목적의 금속재로 보강하므로써 용탕의 온도보존력을 높여 산화물 발생을 억제할 수 있다는 것과, 라이저 튜브의 길이에 비례하여 상부필터와 하부필터의 사이간격을 조절할 수 있도록 함에 따라 용탕의 주입성을 양호하게 할 수 있다는 것과, 각 필터부쉬의 모서리를 모따 기 처리 하므로써 내구성 향상과 산화물이 부착되는 것을 방지할 수 있도록 한 것, 등등에 특징을 갖는 주단조용 용탕주입장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징중 그 첫 번째는, 내부에 2단 또는 다단의 세라믹여과망을 갖는 용탕주입용 라이저 튜브를 포함하는 용탕주입장치에 있어서; 상기 라이저 튜브가 세라믹으로 된 내측 튜브와, 금속으로 된 외측 튜브가 중첩된 복겹구조로 된 것을 포함하며; 상기 라이저 튜브의 일측에 끼움 결합되고, 용탕주입로를 갖는 세라믹재의 내부재와 이 내부재의 표면을 감싸는 금속재의 외부재로 구성되어 용탕이 라이저 튜브를 향해 흘러 들어가도록 안내하는 런너를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 각 세라믹여과망이 안착되는 상부 필터부쉬와 하부 필터부쉬는 상호 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 필터부쉬에는 인입 및 인출의 용이성을 위해서 손잡이가 부설된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 상부 필터부쉬와 하부 필터부쉬의 각 모서리가 모따기된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 라이저 튜브의 상측에 상부 세라믹여과망 및 하부 세라믹여과망을 예열하기 위한 가열토치가 설치된 것을 더 포함함을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 첨부된 도 3은 종래 용탕주입장치, 특히 라이저 튜브의 종단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 용탕주입장치, 특히 라이저 튜브의 분해 사시도이며, 도 5는 도 4의 결합상태 단면도를 나타내고 있다.

첨부된 도면에서와 같이 본 발명에 따른 용탕주입장치는 하부로 갈수록 직경이 작아지는 상협하광형의 내경을 갖는 라이저 튜브(riser tube)(190)를 가지며, 이 라이저 튜브의 내부에는 상부 세라믹여과망(181)이 안착된 상부 필터부쉬(200)와, 하부 세라믹여과망(182)이 안착된 하부 필터부쉬(210)가 아래위로 2단 또는 다단으로 설치되어 있다.

여기서, 상기한 라이저 튜브(190)는 내측 튜브(191)와 외측 튜브(192)가 중첩된 복겹구조로 되어 있다. 이때, 내측 튜브(191)는 내열성 및 단열이 우수한 세라믹재로 되므로써 고온의 용탕이 주입되는 과정에서 침식현상이 없으며, 외부의 온도가 변화되더라도 이에 의한 영향력이 적어 용탕의 온도를 외부온도로 부터 보호할 수 있으므로 용탕의 온도보존력을 높일 수 있다. 그리고, 상기 외측 튜브(192)는 취성이 강한 세라믹재의 내측 튜브(191)를 외부충격(가열 및 냉각에 따른 열충격과 타각에 따른 충격등)으로 부터 보호하기 위해서 금속재로 되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 라이저 튜브(190)의 상부 일측에는 후술될 런너가 끼움 결합되는 끼움홈(193)이 형성되어 있다.

상기한 라이저 튜브(190)의 끼움홈(193)에는 용탕을 자연스러운 흐름방식에 의해서 라이저 튜브로 주입하기 위한 용탕 주입용 런너(runner)(220)가 끼움 결합된다. 여기서 상기 런너(220)는 라이저 튜브와 마찬가지로 내부재(221)와 이를 감싸는 외부재(222)가 중첩된 복겹구조로 되어 있다. 내부재(221)는 용탕이 흐를 수 있도록 용탕주입로(221a)가 형성된 세라믹재로 되며, 외부재(222)는 외부충격으로 부터 내부재(221)의 파손을 방지할 수 있도록 보호커버 역할을 하는 금속재로 되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 상부 세라믹여과망(181)이 안착되는 상부 필터부쉬(200)와 하부 세라믹여과망(182)이 안착되는 하부 필터부쉬(210)는 각기 독립적으로 분리된 형태를 취하되, 상부 필터부쉬(200)에는 인입 및 인출의 용이성을 위해서 상부 필터부쉬로 부터 라이저 튜브(190)의 외부로 연장되는 손잡이(201)가 부설된다, 반면, 하부 필터부쉬(210)에는 기존과는 달리 손잡이가 없기 때문에 장,탈착시에는 집게와 같은 별도의 도구를 이용해야 한다. 이렇게 상부 필터부쉬와 하부 필터부쉬를 개별적으로 장,탈착하는 이유는 용탕의 주입량에 따라서 라이저 튜브(190)의 사이즈, 특히 길이사이즈가 달라질 수 있기 때문에 이러한 길이사이즈가 달라질 경우 상부 필터부쉬(200)와 하부 필터부쉬(210)의 간격도 조정되어야 한다. 따라서, 상기와 같이 상부 필터부쉬와 하부 필터부쉬가 개별적으로 분리되어 있다면 라이저 튜브의 길이변화에 따라 적절히 그 위치를 설정할 수 있는 것이다.

여기서, 상기 상부 필터부쉬(200)와 하부 필터부쉬(210)의 수직간격이 너무 작으면 용탕이 원활히 흐르지 않는 정체현상이 발생되면서 용탕이 냉각되는 시간을 허용하게 되므로써 산화물이 발생하게 되고, 반대로 수직간격이 너무 크면 용탕이 난류화되면서 용락현상을 일으키며, 급격한 용탕온도의 하락으로 인하여 각 세라믹여과망(181,182)이 막히는 원인이 된다.

그리고, 상기 상부 필터부쉬(200)와 하부 필터부쉬(210)의 각 모서리는 모따기(c)를 하므로써 라이저 튜브(190)의 내부로 각 필터부쉬를 안착하는 과정에서 모서리가 파손되는 일이 발생되지 않도록 하였다. 알려져 있듯이 모서리 부분에는 응력이 집중되기 때문에 다른 부분에 비해 쉽게 파손되는 경향이 강하므로 상기와 같이 모따기 가공을 할 경우 파손율을 현저히 줄일 수 있다.

또한, 모서리 부분에는 산화물이 부착될 수 있는 여지가 많은데, 상기와 같이 모따기 가공을 하게 되면 산화물 부착율을 현저히 낮출 수 있어서 각 필터부쉬를 라이저 튜브(190)의 내부에 정확하게 안착할 수 있게 된다.

한편, 상기 라이저 튜브(190)의 상측에는 상부 세라믹여과망(181) 및 하부 세라믹여과망(182)을 예열하기 위한 가열토치(230)가 설치된다. 이 가열토치는 각 세라믹여과망이 외기에 의해 냉각되지 않고 적정의 가열온도를 유지토록 하므로써 용탕이 라이저 튜브에 주입될 때 용탕이 응고되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이상과 같이 구성된 본 발명의 용탕주입장치의 작용은 구성에서 설명된 것 외에 보충설명될 부분이 없기 때문에 중복설명을 피하기 위해 생략하기로 한다.

이상에서 설명된 본 발명은 용탕주입방식에 있어서 기존의 직하방식을 배제 하는 대신 라이저 튜브의 입구측에 런너를 구비시켜 흘려넣는 방식으로 개선하므로써 용락현상을 방지할 수 있다는 것과, 라이저 튜브와 런너를 구성함에 있어서 내겹은 내열재질인 세라믹으로 하고 외겹은 세라믹의 파손을 방지하기 위한 목적의 금속재로 보강하므로써 용탕의 온도보존력을 높여서 산화물 발생의 억제할 수 있다는 것과 라이저 튜브의 길이에 비례하여 상부필터와 하부필터의 사이간격을 조절할 수 있도록 함에 따라 용탕의 주입성을 양호하게 할 수 있다는 것과, 각 필터부쉬의 모서리를 모따기 처리 하므로써 내구성 향상과 산화물이 부착되는 것을 방지할 수 있도록 한 것에 장점이 있다.

Claims (5)

1. 내부에 2단 또는 다단의 세라믹여과망을 갖는 용탕주입용 라이저 튜브를 포함하는 용탕주입장치에 있어서;

   상기 라이저 튜브가 세라믹으로 된 내측 튜브와, 금속으로 된 외측 튜브가 중첩된 복겹구조로 된 것을 포함하며;

   상기 라이저 튜브의 일측에 끼움 결합되고, 용탕주입로를 갖는 세라믹재의 내부재와 이 내부재의 표면을 감싸는 금속재의 외부재로 구성되어 용탕이 라이저 튜브를 향해 흘러 들어가도록 안내하는 런너를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 용탕주입장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 각 세라믹여과망이 안착되는 상부 필터부쉬와 하부 필터부쉬는 상호 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 용탕주입장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 상부 필터부쉬에는 인입 및 인출의 용이성을 위해서 손잡이가 부설된 것을 특징으로 하는 용탕주입장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 상부 필터부쉬와 하부 필터부쉬의 각 모서리가 모따기된 것을 특징으로 하는 용탕주입장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 라이저 튜브의 상측에 상부 세라믹여과망 및 하부 세라믹여과망을 예열하기 위한 가열토치가 설치된 것을 더 포함함을 특징으로 하는 용탕주입장치.

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