KR100632421B1 - 수직피복선 연속주조장치 및 소재피복방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수직피복선 연속주조장치 및 소재피복방법과 그 피복된 소재에 관한 것이다.
이러한 본 발명의 수직피복선 연속주조장치는, 용해로로부터 공급된 용탕을 피복주조로에 주입하는 홀딩로와; 상기 홀딩로로부터 주입된 용탕에 피복 대상 소재가 공급되어 상기 소재에 피복이 이루어지도록 피복주형이 구비된 피복주조로와; 상기 피복주조로의 피복주형 외주면에 설치되어 상기 피복주형으로부터 배출되는 소재의 피복용액을 냉각시키는 피복소재 냉각장치와; 상기 피복주형을 통해 배출되는 피복소재가 연속적으로 형성될 수 있도록 피복소재를 인출하는 인출기로 구성되어 있다.
또한, 본 발명의 수직피복선 연속주조장치를 이용한 소재피복방법은, 용해로로부터 홀딩로 측으로 공급된 용탕을 피복주조로로 주입하는 단계와; 소재 교정기를 통해 소재 권취기에 권취된 피복 대상 소재를 직선상태로 교정함과 동시에 소재 투입롤을 거쳐 피복주조로에 연속적으로 공급하는 단계와; 상기 피복주조로의 피복주형을 통해 배출되는 피복소재가 연속적으로 형성될 수 있도록 인출기를 통해 초기 피복 대상 소재가 결합된 스타트바를 인출하는 단계와; 상기 인출기의 스타트바 인출작용과 연계되어 피복주조로 내의 용탕과 함께 피복 대상 소재가 피복주형의 하방으로 이송되면서 소재에 피복이 이루어지는 단계와; 상기 피복주형의 외주면에 설치된 피복소재 냉각장치를 통해 피복주형으로부터 배출되는 소재의 피복용액을 냉각시키는 단계와; 상기 인출기의 스타트바 인출작용에 의해 형성된 피복소재를 피복소재 권취수단을 통해 완제품 상태로 권취시키는 단계;를 포함하여 이루어져 있다.
그리고, 상기한 소재피복방법을 통해 피복 제조된 선재는, 홀딩로 측으로부터 공급된 피복주조로 내의 용탕과 함께, 소재공급수단을 통해 공급된 피복 대상 소재가 인출기의 스타트바 인출작용과 연계되어 상기 피복주조로의 피복주형 하방으로 이송됨과 동시에, 상기 피복주형의 외주면 설치된 피복소재 냉각장치의 냉각작용을 통해 피복 대상 소재에 피복용액이 피복된 것으로서, 상기 피복소재 중 피복 대상 소재는 철(Fe)이고, 상기 피복 대상 소재의 외주면에 피복된 피복용액의 금속은 알루미늄(Al), 주석(Sn), 황동(Bs), 아연(Zn), 구리(Cu), 금(Au) 중 어느 하나로 이루어져 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 종래의 도금 작업에 비해 소재의 피복과정이 매우 간편하면서 균일하게 이루어짐과 동시에, 상기한 수직 연속 주조방식을 통해 도금으로 해결할 수 없었던 합금피복도 가능하며, 특히 피복 두께 역시 얇고 두껍게 형성할 수 있는 등, 이로 인한 상기 피복된 소재의 제품단가를 크게 낮출 수 있게 되는 탁월한 효과가 있다.
수직피복선, 수직 연속 주조장치, 피복, 선재, 인출, 스타트바
Description
도 1은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치를 개략적으로 나타낸 공정상태도.
도 2는 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 스타트바의 사시도 및 평면도.
도 3은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 홀딩로의 단면도 및 상세도.
도 4는 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 피복주조로의 단면도 및 상세도.
도 5는 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 피복소재 냉각장치의 단면도.
도 6은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 인출기의 단면도 및 측면도.
도 7은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 소재공급수단 및 소재공급수단의 공정상태도.
도 8은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 용탕누출 수납박스의 단면도 및 사용상태도.
도 9는 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 피복소재 권취수단 및 피복소 재 권취수단의 공정상태도.
도 10은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치를 통해 선재의 피복과정을 나타낸 공정도.
도 11은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치의 작동상태도.
도 12는 도 10의 수직피복선 연속주조장치의 선재피복과정을 통해 피복 제조된 소재의 사시도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1. 수직피복선 연속주조장치 5. 용해로
10. 홀딩로 11. 용탕 저장부
14, 37. 용탕온도계 15. 가열수단
16. 용탕배출노즐 18. 노즐안착부재
20. 스토퍼 25. 탕도
30. 피복주조로 31. 보온로
32. 용탕 보온 저장부 33. 피복주형 고정판
35. 소재 공급 파이프 38. 용탕공급노즐
39. 용탕량 조절센서 40. 가열히터
41. 피복주형 45. 스타트바
50. 피복소재 냉각장치 53. 동관
54. 밀폐링 55. 인출기
56, 88. 구동모터 57. 인출롤러
60. 소재공급수단 61. 소재 권취기
62. 권취롤 63. 권취롤 지지대
64. 받침대 65. 소재 교정기
66. 교정롤러 67. 소재이송롤러
68. 지지대 69. 소재 투입롤
70. 투입롤 지지대 71. 공급로
75. 용탕누출 수납박스 76. 이송로
80. 피복소재 권취수단 81. 권취기 조절장치
82. 가이드롤러 83. 가이드롤러 지지대
84. 권취기 구동센서 85. 피복소재 권취기
86. 피복소재 권취롤 87. 권취롤 지지대
P. 피복소재 Pa. 피복 대상 소재
Pb. 피복 금속
본 발명은 수직피복선 연속주조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 금속 재질의 피복 대상 소재에 피복을 위한 단일 성분의 비철금속 또는 합금된 금속을 액상으로 용융시킨 후 이를 수직 연속 주조방식을 통해 상기 피복 대상 소재의 외 주면에 피복시키는 등, 종래의 수평 주조 방식에 비해 수직 연속 주조방식을 통해 피복되는 피복 대상 소재의 피복두께가 균일하게 이루어짐에 따라 불량률을 크게 저하시킬 수 있으며, 특히 상기한 수직 연속 주조방식을 통해 도금으로 해결할 수 없었던 합금피복도 가능하면서 피복 두께 역시 얇고 두껍게 형성할 수 있으므로 인한 상기 피복된 소재의 제품단가를 크게 낮출 수 있는 등의 수직피복선 연속주조장치 및 소재피복방법과 그 피복된 소재에 관한 것이다.
일반적으로, 물성치에 관련된 단일 금속 소재의 기계적 특성이나 부식 등과 같은 화학적 특성을 향상시키기 위하여 상기 소재에 다른 금속을 피복시키거나 도금을 수행하게 된다.
이 때, 상기 소재에 대한 피복작업은 용탕이 저장되는 홀딩로와, 상기 홀딩로로부터 공급된 용탕에 의해 소재의 피복이 이루어지는 피복주형이 상호 수평하게 설치되고, 인출기를 통해 피복소재를 인출하도록 구성된 수평 주조 방식을 통해 상기 소재의 외주면에 다른 금속이 피복되게 되는데, 이러한 수평 주조 방식의 경우 전술한 바와 같이 상기 홀딩로와 피복주형이 수평하게 설치된 구조로 이루어져 있어 용탕 공급시 상기 홀딩로로부터 피복주형으로 용탕이 수평하게 유동하게 되지만, 상기 수평으로 유동되는 용탕의 흐름이 피복주형 내에서 원활히 이루어지지 않아 이로 인한 소재의 피복작업이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제점과 아울러, 상기 피복주형으로부터 배출되는 피복소재의 피복두께 역시 균일하게 이루어지지 않게 되는 커다란 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같이 수평 주조 방식에 의한 피복소재의 피복두께가 불균일해지면서 상기 피복소재에 대한 피복두께의 불량률이 현격히 증가하게 되는 문제점과 아울러, 상기 피복두께의 불량률 증가에 따른 제품단가의 상승 및 생산자의 경제적 손실이 커지게 되는 문제점도 있었다.
이와 더불어, 종래의 수평 주조 방식을 통해 피복작업이 이루어진 소재의 피복두께가 불균일할 경우 목적한 기계적 특성을 이루기 위한 물성치 값이 증가하지 않고 단일 금속 상태의 물성치 값과 별반 차이가 없게 되는 문제점과 아울러, 부식 등과 같은 화학적 특성 역시 향상되는 폭이 극히 미소해지는 등의 문제점도 있었다.
이에 반하여, 상기 소재에 대한 도금작업의 경우, 작업 형식 상 종래의 수평 주조 방식을 이용해 피복된 소재의 피복두께와 마찬가지로 소재의 외주면에 도금되는 두께를 두껍게 형성하지 못하고 얇게 형성할 수 밖에 없는 문제점과 아울러, 상기한 도금작업에 있어 도금 대상 소재와 동일 계열의 금속 또는 비철금속에 대해서만 도금작업이 이루어지는 등, 소재의 도금작업이 동일 계열의 일부 금속으로 한정되고, 서로 다른 계열의 금속 즉, 동 재질의 금속 표면에 합금화된 금속은 도금할 수 없는 등의 문제점이 있다.
또한, 상기와 같은 도금작업을 통해 도금된 소재의 경우 기계적 특성이나 화학적 특성이 피복된 소재 보다 크게 떨어지기 때문에, 상기 피복된 소재의 대용으로 도금된 소재를 사용할 수 없으며, 이를 피복된 소재의 피복두께와 마찬가지로 두껍게 도금하기 위해서는 전술한 수평 주조 방식을 통해 피복작업을 다시 실행하 여야 하는 등의 번거로운 문제점도 있었다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 본 발명은, 금속 재질의 피복 대상 소재에 피복을 위한 단일 성분의 비철금속 또는 합금된 금속을 액상으로 용융시킨 후 이를 수직 연속 주조방식을 통해 상기 피복 대상 소재의 외주면에 피복시킴으로써, 이에 따른 종래의 수평 주조 방식에 비해 간편하면서도 수직 연속 주조방식을 통해 피복되는 피복 대상 소재의 피복두께가 균일하게 이루어짐에 따라 불량률을 크게 저하시킬 수 있으며, 특히 상기한 수직 연속 주조방식을 통해 도금으로 해결할 수 없었던 합금피복도 가능하면서 피복 두께 역시 목적한 상태에 따라 얇거나 두껍게 형성함으로써 이에 따른 상기 피복된 소재의 제품단가를 낮출 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.
또한, 상기와 같이 수직 연속 주조방식을 통해 피복 대상 소재에 비철금속 또는 합금된 금속을 균일하게 피복시킴으로써, 종래 불균일하게 피복되거나 얇게 도금된 소재에 비해 균일하게 피복된 소재의 물성치가 크게 증가하게 되며, 상기한 수직 연속 주조방식을 통해 사용자로부터 제시된 물성치에 맞게 새로운 소재의 제품개발을 원활하게 수행할 수 있도록 하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 수직피복선 연속주조장치는, 용해로로부터 공급된 용탕을 피복주 조로에 주입하는 홀딩로와;
상기 홀딩로로부터 주입된 용탕에 피복 대상 소재가 공급되어 상기 소재에 피복이 이루어지도록 피복주형이 구비된 피복주조로와;
상기 피복주조로의 피복주형 외주면에 설치되어 상기 피복주형으로부터 배출되는 소재의 피복용액을 냉각시키는 피복소재 냉각장치와;
상기 피복주형을 통해 배출되는 피복소재가 연속적으로 형성될 수 있도록 피복소재를 인출하는 인출기로 구성된 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 용탕이 주입된 피복주조로 내에 피복 대상 소재를 공급할 수 있도록 소재공급수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피복 대상 소재의 피복주조 실패시 피복주조로의 피복주형으로부터 인출기 측으로 배출되는 피복용액을 수용할 수 있도록 용탕누출 수납박스가 더 구비된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 인출기에 의해 배출된 피복소재를 완제품 상태로 권취시킬 수 있도록 피복소재 권취수단이 더 구비된 것을 특징으로 한다.
이와 더불어, 상기 홀딩로와 피복주조로 사이에는 용해로로부터 공급된 용탕을 피복주조로 측으로 주입할 수 있도록 탕도가 설치되되, 상기 탕도는 홀딩로 하단의 용탕배출노즐과 피복주조로 상단의 용탕공급노즐에 연결 설치된 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 홀딩로는 용해로로부터 공급된 용탕을 피복주조로에 주입하기 위해 저장하는 용탕 저장부와; 상기 용탕 저장부에 저장된 용탕의 온도를 유지할 수 있도록 용탕 저장부 하단에 구비된 가열수단과; 상기 용탕 저장부의 하단 일측에 관통 설치되어 저장된 용탕을 피복주조로의 용탕공급노즐을 통해 주입되도록 하는 용탕배출노즐과; 상기 용탕배출노즐을 통해 피복주조로 내로 용탕의 주입량을 조절할 수 있도록 용탕배출노즐의 크기를 조절하는 스토퍼로 구성된 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 용탕 저장부 내에는 격벽을 통해 용해로로부터 용탕을 공급받는 일측 저장부와 상기 공급된 용탕을 용탕배출노즐을 통해 피복주조로 측으로 배출하는 타측 저장부로 각기 구획됨과 아울러, 상기 격벽 하단에는 용해로로부터 공급된 용탕이 용탕 저장부의 일측으로부터 용탕배출노즐이 설치된 타측으로 유동될 수 있도록 용탕 유동홀이 관통 형성되고, 상기 용탕 저장부 중 타측 저장부 내에는 내의 타측에는 용해로로부터 공급 저장된 용탕의 온도를 측정하기 위한 용탕온도계가 설치되며, 상기 용탕배출노즐은 중공의 노즐안착부재에 의해 용탕 저장부의 하단에 설치 고정된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 피복주조로는 홀딩로로부터 주입된 용탕의 온도를 일정하게 유지하는 보온로와; 상기 인출기에 의한 스타트바 인출작용과 연계되어 피복 대상 소재와 더불어 용탕이 하방으로 이송되면서 상기 소재에 피복이 이루어질 수 있도록 보온로의 하단 중앙에 관통 설치된 피복주형으로 구성된 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 보온로는 홀딩로로부터 주입된 용탕을 저장하는 용탕 보온 저장부와; 상기 용탕이 주입된 용탕 보온 저장부 내로 피복 대상 소재를 공급할 수 있도록 용탕 보온 저장부 상단 중앙에 설치 고정된 소재 공급 파이프와; 상기 용탕 보온 저장부 상단 일측에 설치되어 홀딩로로부터 배출된 용탕이 용탕 보온 저장부 내로 주입되도록 하는 용탕공급노즐과; 상기 용탕 보온 저장부 상단 타측에 설치되어 홀딩로로부터 주입되는 용탕의 주입량을 조절하는 용탕량 조절센서와; 상기 용탕 보온 저장부 외주면에 설치되어 주입된 용탕의 온도 저하시 재 가열이 이루어지도록 하는 가열히터와; 상기 피복 대상 소재에 대한 용탕의 피복작용이 이루어지는 피복주형의 설치를 위해 용탕 보온 저장부의 하단 중앙에 설치 고정된 피복주형 고정판으로 구성되고,
상기 피복주형은 원통체로 구성되되, 그 중앙에는 초기 피복 대상 소재가 결합된 스타트바가 삽입됨과 동시에 인출기에 의한 스타트바의 인출 이송이 원활할 수 있도록 스타트바 삽입홀이 관통 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 피복소재 냉각장치는 냉각수의 입/출구가 각기 형성된 워터자킷으로 구성되되, 상기 워터자킷과 피복주형 사이에는 피복소재의 냉각효율 향상과 함께 피복주형의 파손을 방지할 수 있도록 중공의 동관이 설치되고, 상기 동관의 상하단에는 피복주형을 통해 하방으로 이송되는 용탕의 누설을 방지하도록 밀폐링이 각각 설치된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 인출기는 인출롤러가 회전하도록 회전력을 발생시키는 구동모터와; 상기 구동모터의 회전력에 의해 상호 맞물려 회전하면서 피복주형을 통해 배출되는 피복소재가 연속적으로 형성 인출될 수 있도록 하는 인출롤러로 구성되되, 상기 인출롤러의 외주면에는 피복소재가 인출되기 위한 인출홈이 형성된 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 인출기에 의해 인출되는 피복소재는 피복주형 내에 삽입되어 있는 초기 피복 대상 소재가 결합된 스타트바의 인출작용과 연계되어 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
이와 더불어, 상기 스타트바는 중공의 원통관으로 형성되되, 상기 원통관 일단에는 피복주형으로 이송되는 용탕이 응고 결착될 수 있도록 요(凹) 형태의 피복재 결착홈이 등간격으로 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 소재공급수단은 피복 대상 소재가 권취된 소재 권취기와; 상기 소재 권취기로부터 공급되는 피복 대상 소재를 직선상태로 교정하는 소재 교정기와; 상기 소재 교정기로부터 직선상태로 교정된 피복 대상 소재를 피복주조로에 공급하는 소재 투입롤로 구성된 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 소재 권취기는 피복 대상 소재가 권취되는 권취롤과; 상기 권취롤 하단에 설치되어 권취롤을 지지하는 권취롤 지지대와; 상기 권취롤로부터 권취된 피복 대상 소재가 원활하게 풀릴 수 있도록 상기 권취롤 지지대와 회전 가능하게 설치된 받침대로 구성되고,
상기 소재 교정기는 소재 권취기로부터 공급되는 피복 대상 소재를 직선상태로 교정할 수 있도록 상기 피복 대상 소재와 함께 상호 맞물려 회전하는 교정롤러와; 상기 교정롤러를 통해 교정된 피복 대상 소재의 직선상태를 유지하면서 소재 투입롤 측으로 공급되도록 하는 소재이송롤러와; 상기 피복 대상 소재의 연속적인 교정작용이 이루어질 수 있도록 축 결합을 통해 교정롤러 및 소재이송롤러를 지지하는 지지대로 구성되되, 상기 교정롤러와 소재이송롤러의 외주면에는 피복 대상 소재의 교정 및 이송작용이 이루어지게 하는 교정홈과 이송홈이 각각 형성되며,
상기 소재 투입롤의 양단에는 축 결합을 통해 소재 투입롤이 회전 가능하도록 지지하는 투입롤 지지대가 설치되되, 상기 투입롤 지지대에는 여러가닥의 피복 대상 소재를 피복주조로 측으로 동시에 공급할 수 있도록 하나 이상의 공급로가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 용탕누출 수납박스는 피복주조의 실패시 피복주형으로부터 배출되는 피복용액을 수용하여 별도의 도가니로에 공급할 수 있게 관로 형태로 형성되되, 그 내측에는 피복용액의 온도에 견딜 수 있도록 모래를 압축하여 성형한 이송로가 형성되고, 상기 이송로의 중앙에는 인출기에 의해 인출되는 스타트바가 삽입 이송될 수 있도록 파이프 이송홀이 관통 형성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 피복소재 권취수단은 인출기로부터 인출된 피복소재를 피복소재 권취기 측으로 원활하게 권취되도록 가이드 하는 권취기 조절장치와; 상기 권취기 조절장치를 통해 가이드 공급된 피복소재를 완제품 상태로 권취하는 피복소재 권취기로 구성된 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 권취기 조절장치는 인출기로부터 인출된 피복소재가 피복소재 권취기 측으로 원활히 가이드될 수 있도록 일방향으로 회전하는 가이드롤러와; 상기 가이드롤러와의 축 결합을 통해 이를 회전 가능하게 지지하는 가이드롤러 지지대와; 상기 회전하는 가이드롤러와의 대응작용을 통해 피복소재 권취기측 구동모터를 구동시켜 회전하는 피복소재 권취기에 피복소재가 권취되도록 하는 권취기 구동센서로 구성되고,
상기 피복소재 권취기는 권취기 조절장치의 가이드롤러를 통해 공급된 피복소재를 권취하는 피복소재 권취롤과; 상기 피복소재 권취롤 하단에 설치되어 피복소재 권취롤을 지지하는 권취롤 지지대와; 상기 가이드롤러를 통해 공급된 피복소재가 피복소재 권취롤에 권취될 수 있도록 상기 피복소재 권취롤을 회전시키는 구동모터로 구성된 것을 특징으로 한다.
이와 더불어, 상기 피복소재는 인출기를 통해 피복주형으로부터 인출되는 스타트바의 직경과 동일크기로 형성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 수직피복선 연속주조장치를 이용한 소재피복방법은, 용해로로부터 홀딩로 측으로 공급된 용탕을 피복주조로로 주입하는 단계와;
소재 교정기를 통해 소재 권취기에 권취된 피복 대상 소재를 직선상태로 교정함과 동시에 소재 투입롤을 거쳐 피복주조로에 연속적으로 공급하는 단계와;
상기 피복주조로의 피복주형을 통해 배출되는 피복소재가 연속적으로 형성될 수 있도록 인출기를 통해 초기 피복 대상 소재가 결합된 스타트바를 인출하는 단계와;
상기 인출기의 스타트바 인출작용과 연계되어 피복주조로 내의 용탕과 함께 피복 대상 소재가 피복주형의 하방으로 이송되면서 소재에 피복이 이루어지는 단계와;
상기 피복주형의 외주면에 설치된 피복소재 냉각장치를 통해 피복주형으로부터 배출되는 소재의 피복용액을 냉각시키는 단계와;
상기 인출기의 스타트바 인출작용에 의해 형성된 피복소재를 피복소재 권취수단을 통해 완제품 상태로 권취시키는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 피복 대상 소재의 피복주조 실패시 피복주조로의 피복주형으로부터 인출기 측으로 배출되는 피복용액을 용탕누출 수납박스를 통해 수용하여 별도의 도가니로에 공급하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 홀딩로는 용해로로부터 공급된 용탕의 주입량을 조절하면서 피복주조로 측으로 주입하되, 상기 용탕의 주입량 조절은 홀딩로 하단에 관통 설치된 용탕배출노즐의 크기를 조절하는 스토퍼에 의해 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 피복소재의 권취 단계에는 피복소재 권취수단 중 권취기 조절장치를 통해 인출기로부터 인출된 피복소재를 피복소재 권취기 측으로 원활하게 이동 권취되도록 가이드 하는 단계;가 더 포함되는 것을 특징으로 한다.
그 다음으로, 상기한 소재피복방법을 통해 피복 제조된 소재는, 홀딩로 측으로부터 공급된 피복주조로 내의 용탕과 함께, 소재공급수단을 통해 공급된 피복 대상 소재가 인출기의 스타트바 인출작용과 연계되어 상기 피복주조로의 피복주형 하방으로 이송됨과 동시에, 상기 피복주형의 외주면에 설치된 피복소재 냉각장치의 냉각작용을 통해 피복 대상 소재에 피복용액이 피복된 것을 특징으로 한다.
이와 같은 피복소재 중 피복 대상 소재는 철(Fe)이고, 상기 피복 대상 소재의 외주면에 피복된 피복용액의 금속은 알루미늄(Al), 주석(Sn), 황동(Bs), 아연 (Zn), 구리(Cu), 금(Au) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 피복소재 중 피복 대상 소재는 구리(Cu)이고, 상기 피복 대상 소재의 외주면에 피복된 피복용액의 금속은 금(Au), 은(Ag), 주석(Sn), 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 및 소재피복방법과 그 피복된 소재에 대하여 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명의 수직피복선 연속주조장치에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치를 개략적으로 나타낸 공정상태도이고, 도 2는 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 스타트바의 사시도 및 평면도를 나타낸 것이다.
본 발명의 수직피복선 연속주조장치(1)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 용해로(5)로부터 공급된 용탕을 피복주조로(30)에 주입하는 홀딩로(10)와; 상기 홀딩로(10)로부터 주입된 용탕에 피복 대상 소재(Pa)가 공급되어 상기 소재에 피복이 이루어지도록 피복주형(41)이 구비된 피복주조로(30)와; 상기 피복주조로(30)의 피복주형(41) 외주면에 설치되어 상기 피복주형(41)으로부터 배출되는 소재의 피복용액을 냉각시키는 피복소재 냉각장치(50)와; 상기 피복주형(41)을 통해 배출되는 피복소재(P)가 연속적으로 형성될 수 있도록 피복소재(P)를 인출하는 인출기(55)로 구성되어 있다.
더욱이, 본 발명의 수직피복선 연속주조장치(1)에는 용탕이 주입된 피복주조로(30) 내에 피복 대상 소재(Pa)를 공급할 수 있도록 하는 소재공급수단(60)과, 상기 피복 대상 소재(Pa)의 피복주조 실패시 피복주조로(30)의 피복주형(41)으로부터 인출기(55) 측으로 배출되는 피복용액을 수용하여 재 사용을 위한 별도의 도가니로(미도시)에 공급할 수 있도록 하는 용탕누출 수납박스(75)와, 상기 인출기(55)에 의해 배출된 피복소재(P)를 완제품 상태로 권취시킬 수 있도록 하는 피복소재 권취수단(80)이 설치되어 있는데, 이 때 상기 소재공급수단(60)과, 용탕누출 수납박스(75) 및 피복소재 권취수단(80)에 대한 설명은 후술되는 상기 소재공급수단(60), 용탕누출 수납박스(75), 피복소재 권취수단(80)에서 상세히 설명하기로 한다.
또한, 상기 인출기(55)에 의해 인출되는 피복소재(P)의 경우, 피복주형(41) 내에 삽입되어 있는 스타트바(45) 즉, 초기 피복 대상 소재(Pa)가 결합된 스타트바(45)의 인출작용과 연계되어 연속적으로 피복 대상 소재(Pa)의 외주면에 피복이 형성되는 것으로서, 이에 대한 상기 스타트바(45)는 도 2에 도시한 바와 같이, 전체 형상이 중공의 원통관으로 형성되되, 상기 원통관 일단에는 인출기(55)를 통해 인출되는 스타트바(45)의 단면에 피복주형(41)으로 이송되는 용탕 즉, 피복용액이 응고 결착되어 스타트바(45)의 인출시 피복 대상 소재(Pa)의 외주면에 피복된 상태로 원활하게 인출될 수 있도록 요(凹) 형태의 피복재 결착홈(46)이 등간격으로 형성되어 있으며, 이러한 피복소재(P)의 경우 인출기(55)를 통해 피복주형(41)으로부터 인출되는 스타트바(45)의 직경과 동일크기로 형성되게 된다.
그리고, 상기 홀딩로(10)와 피복주조로(30) 사이에는 용해로(5)로부터 공급 된 용탕을 피복주조로(30) 측으로 주입할 수 있도록 탕도(25)가 설치되되, 상기 탕도(25)는 홀딩로(10) 하단의 용탕배출노즐(16)과 피복주조로(30) 상단의 용탕공급노즐(38)에 연결 설치되어 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 세부구성요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 홀딩로의 단면도 및 상세도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 피복주조로의 단면도 및 상세도를 나타낸 것이며, 도 5는 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 피복소재 냉각장치의 단면도를 나타낸 것이다.
또한, 도 6은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 인출기의 단면도 및 측면도를 나타낸 것이고, 도 7은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 소재공급수단 및 소재공급수단의 공정상태도를 나타낸 것이며, 도 8은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 용탕누출 수납박스의 단면도 및 사용상태도를 나타낸 것이고, 도 9는 본 발명의 수직피복선 연속주조장치 중 피복소재 권취수단 및 피복소재 권취수단의 공정상태도를 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 수직피복선 연속주조장치(1) 중 상기 홀딩로(10)는, 용해로(5)에서 용해된 용탕을 이용해 피복 대상 소재(Pa)에 피복이 이루어질 수 있게 상기 용해로(5)로부터 공급된 용탕을 피복 대상 소재(Pa)의 피복작용이 이루어지는 피복주조로(30)에 주입하는 요소로서, 도 3에 도시한 바와 같이, 용해로(5)로부터 공급된 용탕을 피복주조로(30)에 주입하기 위해 저장하는 용탕 저장부(11)와; 상기 용탕 저장부(11)에 저장된 용탕의 온도를 유지할 수 있도록 용탕 저장부(11) 하단에 구비된 가열수단(15)과; 상기 용탕 저장부(11)의 하단 일측에 관통 설치되어 저장된 용탕을 피복주조로(30)의 용탕공급노즐(38)을 통해 주입되도록 하는 용탕배출노즐(16)과; 상기 용탕배출노즐(16)을 통해 피복주조로(30) 내로 용탕의 주입량을 조절할 수 있도록 용탕배출노즐(16)의 크기를 조절하는 스토퍼(20)로 구성되어 있다.
이 때, 상기 용탕 저장부(11) 내에는 격벽(12)을 통해 용해로(5)로부터 용탕을 공급받는 일측 저장부와 상기 공급된 용탕을 용탕배출노즐(16)을 통해 피복주조로(30) 측으로 배출하는 타측 저장부로 각기 구획됨과 아울러, 상기 격벽(12) 하단에는 용해로(5)로부터 공급된 용탕이 용탕 저장부(11)의 일측으로부터 용탕배출노즐(16)이 설치된 타측으로 유동될 수 있도록 용탕 유동홀(13)이 관통 형성되어 있다.
또한, 상기 용탕 저장부(11) 중 타측 저장부 내에는 용해로(5)로부터 공급 저장된 용탕의 온도를 측정하기 위한 용탕온도계(14)가 설치되어 있으며, 특히 상기 용탕온도계(14)에 의해 측정된 용탕의 온도가 낮을 경우 상기 용탕 저장부(11) 하단에 설치된 가열수단(15)을 통해 용탕이 가열되게 되는데, 이러한 상기 가열수단(15)의 경우 용탕 저장부(11)에 저장된 용탕의 온도가 용해로(5)로부터 홀딩로(10)의 용탕 저장부(11)로 공급되는 용탕의 초기 온도로 유지되도록 함과 동시에, 낮아진 용탕의 온도를 높이는 역할을 수행하게 된다.
이 때, 상기 가열수단(15)의 경우 중공의 원통체 형태로 형성됨과 동시에, 상기 용탕 저장부(11)로 공급 저장된 용탕을 가열하여 용탕 저장부(11) 측으로 열적 대류 현상이 발생될 수 있도록 용탕 저장부(11) 중 일측 저장부 하단에 가열수단(15)과 상호 연통되는 관통홀(13a)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 용탕배출노즐(16)의 경우 중공의 노즐안착부재(18)에 삽입되어 용탕 저장부(11) 즉, 타측 저장부의 하단에 설치 고정되는데, 이 때 상기 용탕배출노즐(16)의 일단에는 노즐안착부재(18)와 삽착이 이루어지기 위한 걸림턱(17)이 형성되어 있고, 상기 노즐안착부재(18) 내에도 용탕배출노즐(16)의 걸림턱(17)과 대응 결합이 이루어지는 안착부(19)가 형성되어 있다.
이와 더불어, 상기 스토퍼(20)의 경우 홀딩로(10) 하단 즉, 타측 저장부 하단에 관통 설치된 용탕배출노즐(16)의 크기를 조절하여 피복주조로(30) 측으로 주입되는 용탕의 주입량을 조절하는 요소로서, 일측단이 쐐기 형태로 형성된 원통체로 형성됨과 동시에, 그 원통체의 타측단에는 나사 조절을 통해 용탕배출노즐(16)의 크기를 조절하기 위한 승강부재(21)가 링크(22) 결합되어 있다.
그리고, 본 발명에 따른 수직피복선 연속주조장치(1) 중 상기 피복주조로(30)는, 상기 홀딩로(10)로부터 주입된 용탕과 함께 소재공급수단(60)을 통해 피복 대상 소재(Pa)가 피복주조로(30) 하단 중앙에 관통 설치된 피복주형(41)의 내부로 공급됨과 동시에, 상기 피복주형(41) 내에 삽입된 스타트바(45)의 인출작용과 연계되어 상기 피복 대상 소재(Pa)와 더불어 용탕이 피복주형(41)의 하방으로 이송되면서 상기 피복 대상 소재(Pa)의 외주면에 피복이 이루어지도록 하는 요소로서, 도 4에 도시한 바와 같이, 홀딩로(10)로부터 주입된 용탕의 온도를 일정하게 유지하는 보온로(31)와; 상기 인출기(55)에 의한 스타트바(45) 인출작용과 연계되어 피복 대상 소재(Pa)와 더불어 용탕이 하방으로 이송되면서 상기 소재에 피복이 이루어질 수 있도록 보온로(31)의 하단 중앙에 관통 설치된 피복주형(41)으로 구성되어 있다.
이와 같이 구성된 피복주조로(30) 중 상기 보온로(31)의 경우, 홀딩로(10)로부터 주입된 용탕을 저장하는 용탕 보온 저장부(32)와; 상기 용탕이 주입된 용탕 보온 저장부(32) 내로 피복 대상 소재(Pa)를 공급할 수 있도록 용탕 보온 저장부(32) 상단 중앙에 설치 고정된 소재 공급 파이프(35)와; 상기 용탕 보온 저장부(32) 상단 일측에 설치되어 홀딩로(10)로부터 배출된 용탕이 용탕 보온 저장부(32) 내로 주입되도록 하는 용탕공급노즐(38)과; 상기 용탕 보온 저장부(32) 상단 타측에 설치되어 홀딩로(10)로부터 주입되는 용탕의 주입량을 조절하는 용탕량 조절센서(39)와; 상기 용탕 보온 저장부(32) 외주면에 설치되어 주입된 용탕의 온도 저하시 재 가열이 이루어지도록 하는 가열히터(40)와; 상기 피복 대상 소재(Pa)에 대한 용탕의 피복작용이 이루어지는 피복주형(41)의 설치를 위해 용탕 보온 저장부(32)의 하단 중앙에 설치 고정된 피복주형 고정판(33)으로 구성되어 있으며, 상기 피복주형 고정판(33)의 중앙에는 피복주형(41)의 삽입을 위한 피복주형 삽입홀(34)이 관통되어 있다.
이 중, 상기 용탕 보온 저장부(32)의 내주면은 카본재질의 도가니 형태로 형성되되, 그 하단 중앙에는 피복주형 삽입홀(34)이 관통 형성된 카본(그래파이트) 또는 탄화규소(SiC)재질의 피복주형 고정판(33)이 설치되어 있으며, 상기 용탕 보 온 저장부(32)의 하단 일측에는 홀딩로(10)로부터 주입된 용탕의 온도를 측정하기 위한 용탕온도계(37)가 설치되어 있다.
또한, 상기 용탕 보온 저장부(32)와 가열히터(40) 사이에는 절연보온재가 설치되고, 상기 가열히터(40)와 외부케이스 사이에는 가열히터(40)의 온도가 용탕 보온 저장부(32)에 전달될 수 있도록 외부와 차단하기 위한 단열재가 설치되어 있다.
그리고, 상기 소재 공급 파이프(35)의 경우 전체 형상이 용탕 보온 저장부(32) 상단 중앙에 볼트 고정시키기 위한 일단에 플랜지가 형성된 원통체로 형성되되, 상기 원통체는 각각 내열재질과 카본재질이 상호 나사 결합된 구조로 이루어져 있으며, 그 중앙에는 피복 대상 소재(Pa)의 공급을 위한 소재 공급홀(36)이 관통되어 있다.
또한, 상기 용탕공급노즐(38)의 경우 홀딩로(10)의 용탕 저장부(11) 하단에 설치 고정된 용탕배출노즐(16)과 동일한 카본재질로 형성된 중공의 원통체로 형성됨과 동시에, 상기 용탕배출노즐(16)과 함께 탕도(25)에 연결 설치되어 상기 탕도(25)에 의해 용탕배출노즐(16)과 용탕공급노즐(38)이 상호 연통된 구조를 이루게 된다.
이와 더불어, 상기 용탕량 조절센서(39)의 경우 탄화규소(SiC)의 보호관(39a) 내에 삽입된 구조로 이루어짐과 동시에, 상기 홀딩로(10) 하단의 용탕배출노즐(16)의 크기를 조절하는 스토퍼(20) 즉, 상기 스토퍼(20)의 승하강이 이루어질 수 있게 스토퍼(20)의 타측단에 링크(22) 결합된 승강부재(21)와 연결되어 있어 상기 홀딩로(10)로부터 용탕 보온 저장부(32) 내로 주입되는 용탕이 용탕량 조절센서 (39)에 감지될 경우 상기 스토퍼(20)가 하강하면서 개방된 용탕배출노즐(16)을 밀폐 차단하게 되고 이로 인해 상기 홀딩로(10)로부터 피복주조로(30)의 용탕 보온 저장부(32)로 용탕의 주입이 이루어지지 않게 된다.
또한, 상기한 피복주조로(30) 중 상기 피복주형(41)의 경우 전체 형상이 원통체로 형성되되, 그 중앙에는 초기 피복 대상 소재(Pa)가 결합된 스타트바(45)가 삽입됨과 동시에 인출기(55)에 의한 스타트바(45)의 인출 이송이 원활할 수 있도록 스타트바 삽입홀(42)이 관통 형성되어 있다.
그리고, 본 발명에 따른 수직피복선 연속주조장치(1) 중 상기 피복소재 냉각장치(50)는, 피복주조로(30)의 피복주형(41) 외주면에 설치되어 상기 피복주형(41)으로부터 배출되는 소재의 피복용액을 냉각시켜 피복 대상 소재(Pa)에 완전한 피복이 이루어지도록 하는 요소로서, 도 5에 도시한 바와 같이, 냉각수의 입/출구(51,52)가 각기 형성된 워터자킷으로 구성되되, 상기 워터자킷과 피복주형(41) 사이에는 피복소재(P)의 냉각효율 향상과 함께 피복주형(41)의 파손을 방지할 수 있도록 중공의 동관(53)이 설치되어 있으며, 상기 동관(53)의 상하단에는 피복주형(41)을 통해 하방으로 이송되는 용탕의 누설이 방지되도록 하기 위한 밀폐링(54)이 각각 설치되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 수직피복선 연속주조장치(1) 중 상기 인출기(55)는 피복주형(41)을 통해 배출되는 피복소재(P)가 연속적으로 형성될 수 있도록 상기 피복주형(41)에 삽입된 스타트바(45) 즉, 초기 피복 대상 소재(Pa)가 결합된 스타트바(45) 및 상기 스타트바(45) 인출에 의해 연속적으로 형성되는 피복소재(P)를 인 출하기 위한 요소로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 인출롤러(57)가 회전하도록 회전력을 발생시키는 구동모터(56)와; 상기 구동모터(56)의 회전력에 의해 상호 맞물려 회전하면서 피복주형(41)을 통해 배출되는 피복소재(P)가 연속적으로 형성 인출될 수 있도록 하는 인출롤러(57)로 구성되어 있으며, 상기 인출롤러(57)의 외주면에는 상호 맞물린 인출롤러(57)의 회전 마찰력을 통해 연속적으로 피복소재(P)가 인출되도록 하기 위한 인출홈(58)이 반구형태로 형성되어 있다.
이 때, 상기 인출기(55)의 인출롤러(57)에 의해 인출되는 피복소재(P)의 직경은 전술한 바와 같이, 인출기(55)를 통해 피복주형(41)으로부터 초기 인출되는 스타트바(45)의 직경과 동일크기로 형성되게 된다.
한편, 본 발명에 따른 수직피복선 연속주조장치(1) 중 상기 소재공급수단(60)은, 피복주조로(30)의 인접위치에 설치되어 홀딩로(10)로부터 용탕이 주입된 피복주조로(30) 내부에 피복 대상 소재(Pa)를 공급하기 위한 요소로서, 도 7에 도시한 바와 같이, 피복 대상 소재(Pa)가 권취된 소재 권취기(61)와; 상기 소재 권취기(61)로부터 공급되는 피복 대상 소재(Pa)를 직선상태로 교정하는 소재 교정기(65)와; 상기 소재 교정기(65)로부터 직선상태로 교정된 피복 대상 소재(Pa)를 피복주조로(30)에 공급하는 소재 투입롤(69)로 구성되어 있다.
이 중, 상기 소재 권취기(61)의 경우 피복 대상 소재(Pa)가 권취되는 권취롤(62)과; 상기 권취롤(62) 하단에 설치되어 권취롤(62)을 지지하는 권취롤 지지대(63)와; 상기 권취롤(62)로부터 권취된 피복 대상 소재(Pa)가 원활하게 풀릴 수 있도록 상기 권취롤 지지대(63)와 회전 가능하게 설치된 받침대(64)로 구성되어 있 다.
또한, 상기 소재 교정기(65)의 경우 소재 권취기(61)로부터 공급되는 피복 대상 소재(Pa)를 직선상태로 교정할 수 있도록 상기 피복 대상 소재(Pa)와 함께 상호 맞물려 회전하는 교정롤러(66)와; 상기 교정롤러(66)를 통해 교정된 피복 대상 소재(Pa)의 직선상태를 유지하면서 소재 투입롤(69) 측으로 공급되도록 하는 소재이송롤러(67)와; 상기 피복 대상 소재(Pa)의 연속적인 교정작용이 이루어질 수 있도록 축 결합을 통해 교정롤러(66) 및 소재이송롤러(67)를 지지하는 지지대(68)로 구성되어 있으며, 상기한 교정롤러(66)와 소재이송롤러(67)의 외주면에는 피복 대상 소재(Pa)의 교정 및 이송작용이 이루어지게 하는 교정홈(66a)과 이송홈(67a)이 각각 형성되어 있다.
이와 더불어, 상기 소재 투입롤(69)의 양단에는 축 결합을 통해 소재 투입롤(69)이 회전 가능하도록 지지하는 투입롤 지지대(70)가 설치되되, 상기 투입롤 지지대(70)에는 여러가닥의 피복 대상 소재(Pa)를 피복주조로(30) 측으로 동시에 공급할 수 있도록 하나 이상의 공급로(71)가 형성되어 있다.
그리고, 본 발명에 따른 수직피복선 연속주조장치(1) 중 용탕누출 수납박스(75)는, 피복주형(41)과 인출기(55) 사이에 설치되어 상기 피복 대상 소재(Pa)의 피복주조 실패시 피복주조로(30)의 피복주형(41)으로부터 인출기(55) 측으로 배출되는 피복용액을 수용하여 재 사용할 수 있도록 별도의 도가니로에 공급하기 위한 요소로서, 도 8에 도시한 바와 같이, 전체 형상이 관로 형태로 형성되되, 그 내측에는 피복용액의 온도에 견딜 수 있도록 모래를 압축하여 성형한 이송로(76)가 형 성되어 있고, 상기 이송로(76)의 중앙에는 인출기(55)에 의해 인출되는 스타트바(45)가 삽입 이송될 수 있도록 파이프 이송홀(77)이 관통 형성되어 있다.
또한, 본 발명에 따른 수직피복선 연속주조장치(1) 중 상기 피복소재 권취수단(80)은, 인출기(55)의 인접위치에 설치되어 피복주형(41) 내에 삽입된 스타트바(45)의 초기 인출작용과 연계되어 상기 피복주형(41)으로부터 연속적으로 배출되는 피복소재(P)를 완제품 상태로 권취시키기 위한 요소로서, 도 9에 도시한 바와 같이, 인출기(55)로부터 인출된 피복소재(P)를 피복소재 권취기(85) 측으로 원활하게 권취되도록 가이드 하는 권취기 조절장치(81)와; 상기 권취기 조절장치(81)를 통해 가이드 공급된 피복소재(P)를 모터(88)의 회전력을 통해 완제품 상태로 권취하는 피복소재 권취기(85)로 구성되어 있다.
이 중, 상기 권취기 조절장치(81)의 경우 인출기(55)로부터 인출된 피복소재(P)가 피복소재 권취기(85) 측으로 원활히 가이드될 수 있도록 일방향으로 회전하는 가이드롤러(82)와; 상기 가이드롤러(82)와의 축 결합을 통해 이를 회전 가능하게 지지하는 가이드롤러 지지대(83)와; 상기 회전하는 가이드롤러(82)와의 대응작용을 통해 피복소재 권취기(85)측 구동모터(88)를 구동시켜 회전하는 피복소재 권취기(85)에 피복소재(P)가 권취되도록 하는 권취기 구동센서(84)로 구성되어 있다.
또한, 상기 피복소재 권취기(85)의 경우 권취기 조절장치(81)의 가이드롤러(82)를 통해 공급된 피복소재(P)를 권취하는 피복소재 권취롤(86)과; 상기 피복소재 권취롤(86) 하단에 설치되어 피복소재 권취롤(86)을 지지하는 권취롤 지지대(87)와; 상기 가이드롤러(82)를 통해 공급된 피복소재(P)가 피복소재 권취롤(86)에 권취될 수 있도록 상기 피복소재 권취롤(86)을 회전시키는 구동모터(88)로 구성되어 있다.
그 다음으로, 본 발명의 수직피복선 연속주조장치를 이용한 소재피복방법에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치를 통해 선재의 피복과정을 나타낸 공정도이다.
본 발명의 수직피복선 연속주조장치(1)를 이용한 소재피복방법은, 도 10에 도시한 바와 같이, 용해로(5)로부터 홀딩로(10) 측으로 공급된 용탕을 피복주조로(30)로 주입하는 단계(S200)와;
소재 교정기(65)를 통해 소재 권취기(61)에 권취된 피복 대상 소재(Pa)를 직선상태로 교정함과 동시에 소재 투입롤(69)을 거쳐 피복주조로(30)에 연속적으로 공급하는 단계(S300)와;
상기 피복주조로(30)의 피복주형(41)을 통해 배출되는 피복소재(P)가 연속적으로 형성될 수 있도록 인출기(55)를 통해 초기 피복 대상 소재(Pa)가 결합된 스타트바(45)를 인출하는 단계(S400)와;
상기 인출기(55)의 스타트바(45) 인출작용과 연계되어 피복주조로(30) 내의 용탕과 함께 피복 대상 소재(Pa)가 피복주형(41)의 하방으로 이송되면서 소재에 피복이 이루어지는 단계(S500)와;
상기 피복주형(41)의 외주면에 설치된 피복소재 냉각장치(50)를 통해 피복주 형(41)으로부터 배출되는 소재의 피복용액을 냉각시키는 단계(S600)와;
상기 인출기(55)의 스타트바(45) 인출작용에 의해 형성된 피복소재(P)를 피복소재 권취수단(80)을 통해 완제품 상태로 권취시키는 단계(S900);를 포함하여 이루어져 있다.
이 때, 상기 홀딩로(10)의 경우 용해로(5)로부터 공급된 용탕의 주입량을 조절하면서 피복주조로(30) 측으로 주입하되, 상기 용탕의 주입량 조절은 홀딩로(10) 하단에 관통 설치된 용탕배출노즐(16)의 크기를 조절하는 스토퍼(20)에 의해 이루어진다.
또한, 상기 피복 대상 소재(Pa)의 피복주조 실패시 피복주형(41)으로부터 인출기(55) 측으로 배출되는 피복용액을 용탕누출 수납박스(75)를 통해 수용(S700)하여 별도의 도가니로에 공급하는 단계;가 더 포함되며, 상기 피복소재(P)의 권취 단계(S900)에는 피복소재 권취수단(80) 중 권취기 조절장치(81)를 통해 인출기(55)로부터 인출된 피복소재(P)를 피복소재 권취기(85) 측으로 원활하게 이동 권취되도록 가이드 하는 단계(S800);가 더 포함되게 된다.
상기한 수직피복선 연속주조장치(1)를 이용해 실시되는 선재피복과정을 실시예로서 설명하면 다음과 같다.
도 11은 본 발명의 수직피복선 연속주조장치의 작동상태도를 나타낸 것이다.
실시예
먼저, 피복 대상 소재(Pa)에 피복시키기 위한 금속 또는 비철 금속을 용해로 (5)에 넣어 액상상태로 용해시킨 다음 이를 홀딩로(10)의 용탕 저장부(11)에 공급 저장하게 된다(S100).
상기와 같이 홀딩로(10)의 용탕 저장부(11)에 저장된 용탕을 이용해 피복 대상 소재(Pa)를 피복시키기 위하여 상기 용탕 저장부(11) 하단의 용탕공급노즐(38)을 통해 용탕을 피복주조로(30)의 보온로(31) 측으로 주입(S200)하게 되고, 이와 동시에 소재공급수단(60) 즉, 소재 교정기(65)를 통해 소재 권취기(61)에 권취된 피복 대상 소재(Pa)를 직선상태로 교정함과 아울러 소재 투입롤(69)을 거쳐 피복주조로(30)에 공급(S300)하게 되는데, 특히 상기 홀딩로(10)로부터 피복주조로(30) 측으로 용탕을 주입하는 과정에서 상기 용탕의 주입량 조절은 홀딩로(10) 하단에 관통 설치된 용탕배출노즐(16)의 크기를 조절하는 스토퍼(20)에 의해 이루어진다.
여기서, 상기 용탕은 보온로(31) 내에 저장되게 되고, 상기 피복 대상 소재(Pa)는 보온로(31)의 하단 중앙에 관통 설치되어 있는 피복주형(41) 즉, 상기 피복주형(41) 내에 삽입되어 있는 스타트바(45)를 거쳐 상기 스타트바(45)의 일단까지 돌출된 후 스타트바(45)의 타단에 절곡시켜 결착하게 된다.
이와 같이 상기 피복 대상 소재(Pa)가 스타트바(45)의 타단에 결착된 상태에서 인출기(55)를 통해 상기 피복 대상 소재(Pa)가 결합된 스타트바(45)를 피복주형(41)의 하방으로 잡아 당겨 인출(S400)하게 되면, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 스타트바(45) 인출에 의해 피복주형(41) 내부 즉, 스타트바 삽입홀(42)의 빈 공간으로 상기 보온로(31) 내에 저장된 용탕이 흘러 들어가게 되고, 상기와 같이 피복주형(41) 내의 스타트바 삽입홀(42)로 흘러 들어간 용탕은 상기 소재공급수단(60) 을 통해 공급되는 피복 대상 소재(Pa)와 함께 피복주형(41)의 하방으로 이송되면서 상기 피복 대상 소재(Pa)의 외주면에 피복이 이루어지게 되며(S500), 상기와 같이 피복주형(41) 내에서 피복 대상 소재(Pa)에 피복이 이루어지는 과정에서 상기 피복주형(41)의 외주면에 설치된 피복소재 냉각장치(50)를 통해 피복 대상 소재(Pa)의 피복용액이 냉각(S600)되면서 피복주형(41)의 하방으로 배출되게 된다.
한편, 상기와 같이 피복주형(41) 내의 스타트바(45) 인출에 따른 피복 대상 소재(Pa)의 피복과정 또는 피복주형(41)으로부터 피복소재(P)의 배출과정에서 상기 피복 대상 소재(Pa)가 끊어지는 등의 피복주조 실패시 보온로(31) 내의 용탕인 피복용액이 피복주형(41)의 스타트바 삽입홀(42)을 통해 인출기(55) 측으로 배출되게 되는데, 이의 경우 상기 피복주형(41)과 인출기(55) 사이에 설치된 용탕누출 수납박스(75)를 통해 상기 피복주형(41)으로부터 배출되는 피복용액을 수용(S700)한 다음 이를 재 사용하기 위하여 별도의 도가니로에 공급하게 된다.
그리고, 상기와 같이 인출기(55)의 인출작용을 통해 피복주형(41)의 하방으로 배출된 피복소재(P)는 피복소재 권취수단(80) 중 권취기 조절장치(81)에 의해 피복소재 권취기(85) 측으로 원활하게 이동될 수 있도록 가이드(S800) 됨과 동시에, 상기 권취기 조절장치(81)를 통해 가이드된 피복소재(P)는 완제품 상태로 피복소재 권취기(85) 상에 권취(S900)되면서 본 발명의 수직피복선 연속주조장치(1)를 이용한 피복 대상 소재(Pa)의 피복과정이 모두 종료되게 된다.
도 12는 도 10의 수직피복선 연속주조장치의 선재피복과정을 통해 피복 제조 된 소재의 사시도를 나타낸 것이다.
이상에서와 같이, 본 발명의 수직피복선 연속주조장치(1)를 이용한 소재피복방법을 통해 피복 대상 소재(Pa)의 외주면에 금속 또는 비철 금속이 피복되게 되는데, 이와 같은 피복소재(P)의 경우 도 12에 도시한 바와 같이, 홀딩로(10) 측으로부터 공급된 피복주조로(30) 내의 용탕과 함께, 소재공급수단(60)을 통해 공급된 피복 대상 소재(Pa)가 인출기(55)의 스타트바(45) 인출작용과 연계되어 상기 피복주조로(30)의 피복주형(41) 하방으로 이송됨과 동시에, 상기 피복주형(41)의 외주면 설치된 피복소재 냉각장치(50)의 냉각작용을 통해 피복 대상 소재(Pa)에 피복용액이 피복된 구조로 이루어져 있다.
이 때, 상기 피복소재(P) 중 피복 대상 소재(Pa)는 철(Fe)이고, 상기 피복 대상 소재(Pa)의 외주면에 피복된 피복용액의 금속은 알루미늄(Al), 주석(Sn), 황동(Bs), 아연(Zn), 구리(Cu), 금(Au) 중 어느 하나로 이루어져 상기 피복 대상 소재(Pa)인 철(Fe)의 외주면에 피복되게 된다.
또한, 상기한 피복소재(P) 중 피복 대상 소재(Pa)와 피복용액을 각기 달리한 또 다른 피복소재(P)로서, 상기 피복 대상 소재(Pa)는 구리(Cu)이고, 상기 피복 대상 소재(Pa)의 외주면에 피복된 피복용액의 금속은 금(Au), 은(Ag), 주석(Sn), 알루미늄(Al) 중 어느 하나로 이루어져 상기 피복 대상 소재(Pa)인 구리(Cu)의 외주면에 피복되게 된다.
그리고, 상기한 피복소재(P) 중 피복 대상 소재(Pa)와 피복용액을 각기 달리한 또 다른 피복소재(P)로서, 상기 피복 대상 소재(Pa)는 황동(Bs)이고, 상기 피복 대상 소재(Pa)의 외주면에 피복된 피복용액의 금속은 알루미늄(Al)로 이루어져 상기 피복 대상 소재(Pa)인 황동(Bs)의 외주면에 피복되게 된다.
이상에서와 같이 상술한 실시예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만 상기 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
본 발명의 수직피복선 연속주조장치 및 소재피복방법과 그 피복된 소재는, 금속 재질의 피복 대상 소재에 피복을 위한 단일 성분의 비철금속 또는 합금된 금속을 액상으로 용융시킨 후 이를 수직 연속 주조방식을 통해 상기 피복 대상 소재의 외주면에 피복시킴으로써, 이에 따른 종래의 수평 주조 방식에 비해 간편하면서도 수직 연속 주조방식을 통해 피복되는 피복 대상 소재의 피복두께가 균일하게 이루어짐에 따라 불량률을 크게 저하시킬 수 있으며, 특히 상기한 수직 연속 주조방식을 통해 도금으로 해결할 수 없었던 합금피복도 가능하면서 피복 두께 역시 목적한 상태에 따라 얇거나 두껍게 형성함으로써 이에 따른 상기 피복된 소재의 제품단가를 크게 낮출 수 있는 등의 탁월한 효과가 있다.
또한, 상기와 같이 수직 연속 주조방식을 통해 피복 대상 소재에 비철금속 또는 합금된 금속을 균일하게 피복시킴으로써, 종래 불균일하게 피복되거나 얇게 도금된 소재에 비해 균일하게 피복된 소재의 물성치가 크게 증가하게 되며, 상기한 수직 연속 주조방식을 통해 사용자로부터 제시된 물성치에 맞게 새로운 소재의 제품개발을 원활하게 수행할 수 있는 등의 효과도 있다.
Claims (26)
- 용해로로부터 공급된 용탕을 피복주조로에 주입하는 홀딩로와;상기 홀딩로로부터 주입된 용탕에 피복 대상 소재가 공급되어 상기 소재에 피복이 이루어지도록 피복주형이 구비된 피복주조로와;상기 피복주조로의 피복주형 외주면에 설치되어 상기 피복주형으로부터 배출되는 소재의 피복용액을 냉각시키는 피복소재 냉각장치와;상기 피복주형을 통해 배출되는 피복소재가 연속적으로 형성될 수 있도록 피복소재를 인출하는 인출기;로 구성되되상기 피복주조로는 홀딩로로부터 주입된 용탕의 온도를 일정하게 유지하는 보온로와, 상기 인출기에 의한 스타트바 인출작용과 연계되어 피복 대상 소재와 더불어 용탕이 하방으로 이송되면서 상기 소재에 피복이 이루어 질 수 있도록 보온로의 하단 중앙에 관통 설치된 피복주형으로 구성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 용탕이 주입된 피복주조로 내에 피복 대상 소재를 공급할 수 있도록 소재공급수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피복 대상 소재의 피복주조 실패시 피복주조로의 피복주형으로부터 인출기 측으로 배출되는 피복용액을 수용할 수 있도록 용탕누출 수납박스가 더 구비된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인출기에 의해 배출된 피복소재를 완제품 상태로 권취시킬 수 있도록 피복소재 권취수단이 더 구비된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 홀딩로와 피복주조로 사이에는 용해로로부터 공급된 용탕을 피복주조로 측으로 주입할 수 있도록 탕도가 설치되되, 상기 탕도는 홀딩로 하단의 용탕배출노즐과 피복주조로 상단의 용탕공급노즐에 연결 설치된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 홀딩로는 용해로로부터 공급된 용탕을 피복주조로에 주입하기 위해 저장하는 용탕 저장부와; 상기 용탕 저장부에 저장된 용탕의 온도를 유지할 수 있도록 용탕 저장부 하단에 구비된 가열수단과; 상기 용탕 저장부의 하단 일측에 관통 설치되어 저장된 용탕을 피복주조로의 용탕공급노즐을 통해 주입되도록 하는 용탕배출노즐과; 상기 용탕배출노즐을 통해 피복주조로 내로 용탕의 주입량을 조절할 수 있도록 용탕배출노즐의 크기를 조절하는 스토퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 6 항에 있어서, 상기 용탕 저장부 내에는 격벽을 통해 용해로로부터 용탕을 공급받는 일측 저장부와 상기 공급된 용탕을 용탕배출노즐을 통해 피복주조로 측으로 배출하는 타측 저장부로 각기 구획됨과 아울러, 상기 격벽 하단에는 용해로로부터 공급된 용탕이 용탕 저장부의 일측으로부터 용탕배출노즐이 설치된 타측으로 유동될 수 있도록 용탕 유동홀이 관통 형성되고, 상기 용탕 저장부 중 타측 저 장부 내에는 내의 타측에는 용해로로부터 공급 저장된 용탕의 온도를 측정하기 위한 용탕온도계가 설치되며, 상기 용탕배출노즐은 중공의 노즐안착부재에 의해 용탕 저장부의 하단에 설치 고정된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서, 상기 보온로는 홀딩로로부터 주입된 용탕을 저장하는 용탕 보온 저장부와; 상기 용탕이 주입된 용탕 보온 저장부 내로 피복 대상 소재를 공급할 수 있도록 용탕 보온 저장부 상단 중앙에 설치 고정된 소재 공급 파이프와; 상기 용탕 보온 저장부 상단 일측에 설치되어 홀딩로로부터 배출된 용탕이 용탕 보온 저장부 내로 주입되도록 하는 용탕공급노즐과; 상기 용탕 보온 저장부 상단 타측에 설치되어 홀딩로로부터 주입되는 용탕의 주입량을 조절하는 용탕량 조절센서와; 상기 용탕 보온 저장부 외주면에 설치되어 주입된 용탕의 온도 저하시 재 가열이 이루어지도록 하는 가열히터와; 상기 피복 대상 소재에 대한 용탕의 피복작용이 이루어지는 피복주형의 설치를 위해 용탕 보온 저장부의 하단 중앙에 설치 고정된 피복주형 고정판으로 구성되고,상기 피복주형은 원통체로 구성되되, 그 중앙에는 초기 피복 대상 소재가 결합된 스타트바가 삽입됨과 동시에 인출기에 의한 스타트바의 인출 이송이 원활할 수 있도록 스타트바 삽입홀이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 피복소재 냉각장치는 냉각수의 입/출구가 각기 형성된 워터자킷으로 구성되되, 상기 워터자킷과 피복주형 사이에는 피복소재의 냉각효율 향상과 함께 피복주형의 파손을 방지할 수 있도록 중공의 동관이 설치되고, 상기 동관의 상하단에는 피복주형을 통해 하방으로 이송되는 용탕의 누설을 방지하도록 밀폐링이 각각 설치된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인출기는 인출롤러가 회전하도록 회전력을 발생시키는 구동모터와; 상기 구동모터의 회전력에 의해 상호 맞물려 회전하면서 피복주형을 통해 배출되는 피복소재가 연속적으로 형성 인출될 수 있도록 하는 인출롤러로 구성되되, 상기 인출롤러의 외주면에는 피복소재가 인출되기 위한 인출홈이 형성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 인출기에 의해 인출되는 피복소재는 피복주형 내에 삽입되어 있는 초기 피복 대상 소재가 결합된 스타트바의 인출작용과 연계되어 연속적으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 10 항에 있어서, 상기 스타트바는 중공의 원통관으로 형성되되, 상기 원통관 일단에는 피복주형으로 이송되는 용탕이 응고 결착될 수 있도록 요(凹) 형태의 피복재 결착홈이 등간격으로 형성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 소재공급수단은 피복 대상 소재가 권취된 소재 권취기와; 상기 소재 권취기로부터 공급되는 피복 대상 소재를 직선상태로 교정하는 소재 교정기와; 상기 소재 교정기로부터 직선상태로 교정된 피복 대상 소재를 피복주조로에 공급하는 소재 투입롤로 구성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 14 항에 있어서, 상기 소재 권취기는 피복 대상 소재가 권취되는 권취롤과; 상기 권취롤 하단에 설치되어 권취롤을 지지하는 권취롤 지지대와; 상기 권취롤로부터 권취된 피복 대상 소재가 원활하게 풀릴 수 있도록 상기 권취롤 지지대와 회전 가능하게 설치된 받침대로 구성되고,상기 소재 교정기는 소재 권취기로부터 공급되는 피복 대상 소재를 직선상태로 교정할 수 있도록 상기 피복 대상 소재와 함께 상호 맞물려 회전하는 교정롤러와; 상기 교정롤러를 통해 교정된 피복 대상 소재의 직선상태를 유지하면서 소재 투입롤 측으로 공급되도록 하는 소재이송롤러와; 상기 피복 대상 소재의 연속적인 교정작용이 이루어질 수 있도록 축 결합을 통해 교정롤러 및 소재이송롤러를 지지하는 지지대로 구성되되, 상기 교정롤러와 소재이송롤러의 외주면에는 피복 대상 소재의 교정 및 이송작용이 이루어지게 하는 교정홈과 이송홈이 각각 형성되며,상기 소재 투입롤의 양단에는 축 결합을 통해 소재 투입롤이 회전 가능하도록 지지하는 투입롤 지지대가 설치되되, 상기 투입롤 지지대에는 여러가닥의 피복 대상 소재를 피복주조로 측으로 동시에 공급할 수 있도록 하나 이상의 공급로가 형성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 용탕누출 수납박스는 피복주조의 실패시 피복주형으로부터 배출되는 피복용액을 수용하여 별도의 도가니로에 공급할 수 있게 관로 형태로 형성되되, 그 내측에는 피복용액의 온도에 견딜 수 있도록 모래를 압축하여 성형한 이송로가 형성되고, 상기 이송로의 중앙에는 인출기에 의해 인출되는 스타트바가 삽입 이송될 수 있도록 파이프 이송홀이 관통 형성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 피복소재 권취수단은 인출기로부터 인출된 피복소재를 피복소재 권취기 측으로 원활하게 권취되도록 가이드 하는 권취기 조절장치와; 상기 권취기 조절장치를 통해 가이드 공급된 피복소재를 완제품 상태로 권취하는 피복소재 권취기로 구성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 17 항에 있어서, 상기 권취기 조절장치는 인출기로부터 인출된 피복소재가 피복소재 권취기 측으로 원활히 가이드될 수 있도록 일방향으로 회전하는 가이드롤러와; 상기 가이드롤러와의 축 결합을 통해 이를 회전 가능하게 지지하는 가이드롤러 지지대와; 상기 회전하는 가이드롤러와의 대응작용을 통해 피복소재 권취기측 구동모터를 구동시켜 회전하는 피복소재 권취기에 피복소재가 권취되도록 하는 권취기 구동센서로 구성되고,상기 피복소재 권취기는 권취기 조절장치의 가이드롤러를 통해 공급된 피복소재를 권취하는 피복소재 권취롤과; 상기 피복소재 권취롤 하단에 설치되어 피복소재 권취롤을 지지하는 권취롤 지지대와; 상기 가이드롤러를 통해 공급된 피복소재가 피복소재 권취롤에 권취될 수 있도록 상기 피복소재 권취롤을 회전시키는 구동모터로 구성된 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 제 12 항에 있어서, 상기 피복소재는 인출기를 통해 피복주형으로부터 인출되는 스타트바의 직경과 동일크기로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치.
- 용해로로부터 홀딩로 측으로 공급된 용탕을 피복주조로로 주입하는 단계와;소재 교정기를 통해 소재 권취기에 권취된 피복 대상 소재를 직선상태로 교정함과 동시에 소재 투입롤을 거쳐 피복주조로에 연속적으로 공급하는 단계와;상기 피복주조로의 피복주형을 통해 배출되는 피복소재가 연속적으로 형성될 수 있도록 인출기를 통해 초기 피복 대상 소재가 결합된 스타트바를 인출하는 단계와;상기 인출기의 스타트바 인출작용과 연계되어 피복주조로 내의 용탕과 함께 피복 대상 소재가 피복주형의 하방으로 이송되면서 소재에 피복이 이루어지는 단계와;상기 피복주형의 외주면에 설치된 피복소재 냉각장치를 통해 피복주형으로부터 배출되는 소재의 피복용액을 냉각시키는 단계와;상기 인출기의 스타트바 인출작용에 의해 형성된 피복소재를 피복소재 권취수단을 통해 완제품 상태로 권취시키는 단계와;상기 피복 대상 소재의 피복주조 실패시 피복주형으로부터 인출기 측으로 배출되는 피복용액을 용탕누출 수납박스를 통해 수용하여 별도의 도가니로에 공급하는 단계;를 포함하여 이루어지되,상기 피복소재의 권취 단계에는 피복소재 권취수단 중 권취기 조절장치를 통해 인출기로부터 인출된 피복소재를 피복소재 권취기 측으로 원활하게 이동 권취되도록 가이드 하는 단계;가 더 포함되고,상기 홀딩로는 용해로로부터 공급된 용탕의 주입량을 조절하면서 피복주조로 측으로 주입하되, 상기 용탕의 주입량 조절은 홀딩로 하단에 관통 설치된 용탕배출노즐의 크기를 조절하는 스토퍼에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 수직피복선 연속주조장치를 이용한 소재피복방법.
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