KR100644359B1

KR100644359B1 - 금속적층체 제조장치

Info

Publication number: KR100644359B1
Application number: KR1020040040907A
Authority: KR
Inventors: 한성석
Original assignee: 한성석
Priority date: 2004-06-04
Filing date: 2004-06-04
Publication date: 2006-11-10
Also published as: KR20050116022A

Abstract

본 발명은 금속적층제 제조장치에 관한 것으로서, 챔버(10)의 일측 상부에 설치되는 것으로서 용강이 저장되는 턴디쉬(20); 챔버(10)에 대하여 회전 가능하게 설치되는 회전지지부(30); 회전지지부(30)를 회전시키는 회전구동부(40); 회전지지부(30)에 설치되는 것으로서 챔버(10) 내부로 기판(S)을 승강 및/또는 회전시키는 적어도 2 개 이상의 승강회전구동부(50); 턴디쉬(20)로부터 공급되는 용강을 액적 상태로 기판(S)으로 분무시키는 적어도 하나 이상의 분무부(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

금속적층체 제조장치{A apparatus for manufacturing metal deposition}

도 1은 종래의 금속적층체 제조장치의 개략적 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 금속적층제 제조장치의 개략적 구성도,

도 3은 도 2의 금속적층체 제조장치의 측면도,

도 4a 및 도 4b는 금속적층체의 성장속도를 빠르게 하기 위하여 4 개의 분무부가 대칭 또는 쌍으로 배치된 상태를 도시한 도면,

도 5는 금속적층체의 직경을 늘리기 위하여 구동봉을 상하로 진동시키면서 회전시키는 상태를 도시한 도면,

도 6은 승강회전구동부를 상하로 진동시키기 위한 구성을 도시한 도면.

도 7은 챔버를 3 개의 구획으로 나누고, 각각의 구획에 승강회전구동부가 위치된 상태를 도시한 도면,

<도면 중 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 ... 챔버 10a, 10b ... 제1,2구획부

11 ... 도어 20 ... 턴디쉬

30 ... 회전지지부 40 ... 회전구동부

50, 150 ... 승강회전구동부 51, 151 ... 구동봉

60 ... 분무부 150 ... 승강회전구동부

151 ... 구동봉 152 ... 롤러

153 ... 캠 154 ... 제1레버

155 ... 제2레버 156 ... 모터

S ... 기판 M ... 금속적층체

본 발명은 금속적층체 제조장치에 관한 것으로서, 상세하게는 연속적으로 금속적층체를 제조할 수 있는 금속적층체 제조장치에 관한 것이다.

금속적층제 제조장치란, 고온 상태에서 액상 형태로 존재하는 금속이나 합금(이하, 용강이라 함)을 회전되는 기판상으로 분무시킴으로써 그 기판상에서 금속적층체가 자라게 하는 장치이다.

도 1은 종래의 금속적층체 제조장치의 개략적 구성도이다.

도시된 바와 같이, 종래의 금속 봉상 분무적층체 제조장치는, 챔버(1)의 상부에 설치되는 것으로 용강이 저장되는 턴디쉬(tundish)(2)와, 챔버(1) 내부에서 기판(S)을 지지하는 구동봉(5a)을 회전 및 승하강 시키는 승강회전구동부(5)와, 턴디쉬(2)로부터 공급되는 용강을 기판(S) 상으로 분무시키는 분무부(6)를 포함하여 구성된다.

이러한 구조에 의하여, 기판(S)은 승강회전구동봉(5)에 의하여 천천히 회전되고, 이 상태에서 분무부(6)는 턴디쉬(2)로부터 공급되는 용강을 액적 상태로 기 판(S) 상에 비스듬하게 분무한다. 분무된 액적은 회전되는 기판(S)상에 낙하된 후 굳어지고 계속해서 낙하되는 액적에 의하여 기판(S) 상에는 봉상 형태의 금속적층체(M)가 자라게 된다.

그런데, 상기한 구조의 금속적층체 제조장치에 있어서, 기판(S) 상에 금속적층체(M)가 특정 길이만큼 성장하면 적층 작업을 끝낸 후, 금속적층체(M)를 챔버(1) 외부로 꺼내고, 이후 턴디쉬(2)를 보수하고 기판(S)을 새로 교체하는등의 일련의 과정을 거쳐 다음 적층 작업을 준비하여야 하였다. 이 과정에서 어쩔 수 없이 금속적층체의 제조를 멈추어야 하였다. 즉, 종래의 금속적층체 제조장치는 불연속적으로 금속적층체(M)를 제조하였기 때문에, 상업적으로 널리 사용되는 잉곳 주조 공정에 비하여 생산성이 나쁘고 생산 원가가 높을 수 밖에 없었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 금속적층체를 연속적으로 제조할 수 있어 생산 효율을 향상시킬 수 있는 금속적층체 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은, 금속적층체를 제조하는데 걸리는 시간을 단축함으로써 생산속도를 향상시킬 수 있는 금속적층체 제조장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 금속적층체 제조장치는,

챔버(10)의 일측 상부에 설치되는 것으로서 용강이 저장되는 턴디쉬(20); 상 기 챔버(10)에 대하여 회전 가능하게 설치되는 회전지지부(30); 상기 회전지지부(30)를 회전시키는 회전구동부(40);

상기 회전지지부(30)에 설치되는 것으로서 상기 챔버(10) 내부로 기판(S)을 승강 및/또는 회전시키는 적어도 2 개 이상의 승강회전구동부(50); 상기 턴디쉬(20)로부터 공급되는 용강을 액적 상태로 상기 기판(S)으로 분무시키는 적어도 하나 이상의 분무부(60);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 챔버(10)는, 그 내측에 개폐 가능하게 설치되는 도어(11)에 의하여 구획 가능하고, 상기 승강회전구동부(50)는, 상기 도어(11)의 일측 및 타측에 각각 위치되도록 상기 회전지지부(30)에 설치된다.

본 발명에 있어서, 상기 분무부(60)는, 그로부터 분무되는 액적의 분무축이 상기 승강회전구동부의 구동봉(51)과 예각을 이루도록 배치된다.

본 발명에 있어서, 상기 승강회전구동부(150)의 하단에는 롤러(152)가 설치되고, 상기 회전지지부(30)에는 상기 롤러(152)에 밀착되는 캠(153)과 그 캠(153)을 왕복 이동시키는 캠이동부재가 설치된다.

이하, 본 발명에 따른 금속적층체 제조장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 금속적층제 제조장치의 개략적 구성도이고, 도 3은 도 2의 금속적층체 제조장치의 측면도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속 분무적층체 제조장치는, 챔버(10)의 일측 상부에 설치되는 것으로서 용강이 저장되는 턴디쉬(20)와, 챔버(10)에 대하여 회전 가능하게 설치되는 회전지지부(30)와, 회전지지부(30)를 회전시키는 회전구동부(40)와, 회전지지부(30)에 설치되는 것으로서 챔버(10) 내부로 기판(S)을 승강 및/또는 회전시키는 적어도 2 개 이상의 승강회전구동부(50)와, 턴디쉬(20)로부터 공급되는 용강을 액적 상태로 기판(S)상으로 분무시키는 적어도 하나 이상의 분무부(60)를 포함한다. 이때, 챔버(10)는 여러개의 구획으로 나뉘어지는데, 이를 위하여 챔버(10) 내부에는 개폐 가능하게 구획도어(11)가 설치된다. 본 실시예에서는 설명을 보다 용이하게 하기 위하여, 구획도어(11)가 챔버(10) 내부에 위치될 때 챔버(10)가 제1구획부(10a)와 제2구획부(10b)로 나뉘어지는 것을 예로써 설명한다.

챔버(10)는 도어(11)에 의하여 구획되는 제1구획부(10a)와 제2구획부(10b)로 나뉜다. 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 분무부(60)는 제1구획부(10a)와 제2구회구(10b) 중 제1구획부(10a)에 마련된다. 즉, 제1구획부(10a)는 승강회전구동부(50) 상의 기판(S)에 용강을 분무하여 적층시키는 구획이며, 제2구획부(10b)는 기판(S)에 용강을 적층시키지 않는 구획으로 되어 있다. 상기 도어(11)는 열려지거나 닫혀짐으로써 제1구획부(10a)와 제2구획부(10b)를 분리하거나 연통시킨다. 이때, 챔버(10)의 일측, 본 실시예에서는 제2구획부(10b)에는 제1구획부(10a)로부터 이동되어온 금속적층체를 꺼내기 위하여 제2구획부(10b)를 개폐하는 개폐도어(12)가 설치된다.

턴디쉬(20)는 금속이나 합금이 가열되어서 액상 형태로 된 용강을 저장하는 것이다. 이러한 턴디쉬(20)의 구조는 일반적인 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

회전지지부(30)는 도어(11)의 하방에 회전축이 위치됨으로써, 제1구획부(10a)와 제2구획부(10b)의 하부를 동시에 걸치고 있으며, 회전구동부(40)는 회전지지부(30)를 필요에 따라서 정역회전 시킨다.

승강회전구동부(50)는, 도어(11)의 일측 및 타측에 각각 위치되는 제1구획부(10a)와 제2구획부(10b)에 각각 위치되도록 회전지지부(30)에 설치된다. 이러한 승강회전구동부(50)는, 기판(S)을 지지하는 구동봉(51)을 가지며, 승강회전구동부(50) 내부에는 구동봉(51)을 승강 및/또는 회전되기기 위한 기어 및 모터가 설치된다. 이러한 승강회전구동부(50) 역시 당업계에서 일반적인 것이므로 더 이상의 상세한 설명은 생략한다.

분무부(60)는 고압가스를 이용하여 턴디쉬(20)로부터 공급되는 용강을 기판(S) 상으로 분무시킨다. 이때, 분무부는, 그로부터 분무되는 액적의 분무축이 승강회전구동부(50)의 구동축과 예각을 이루도록 배치된다.

상기한 구조에 의하여, 기판(S)이 구동봉(51)의 상부에 장착된 상태에서 승강회전구동부(50)는 구동봉(51)을 서서히 회전시킨다. 이 상태에서, 분무부(60)는 턴디쉬(20)로부터 공급되는 용강을 기판(S) 상으로 액적 상태로 분무하는데, 분무된 액적은 기판(S) 상으로 낙하하면서 굳게 되고, 연속적으로 낙하하는 액적에 의하여 금속적층체로 성장하게 된다.

금속적층체(M)가 일정길이 이상으로 성장하였을 때, 구획도어(11)를 열고 회전지지부(30)를 180도 회전시키게 되면 제1구획부(10a)에서 성장된 금속적층체(M)는 제2구획부(10b)로 이동되고, 제2구획부(10b)에 있던 기판(S)은 제1구획부(10a)로 이동되어 작업할 수 있는 상태가 된다. 이후, 구획도어(11)를 닫고, 제1구획부(10a)에서 금속적층체를 연속적으로 성장시키고, 제2구획부(10b)에서 이동되어온 금속적층체(M)를 외부로 꺼내어 제거한다. 이와 같은 동작을 반복함으로써, 제1구획부(10a)에서는 연속적으로 금속적층체(M)를 성장시키는 것이다.

도 4a 및 도 4b는 금속적층체의 성장속도를 빠르게 하기 위하여 4 개의 분무부가 대칭 또는 쌍으로 배치된 상태를 도시한 도면이다.

기판(S)상에 성장되는 금속적층체의 직경을 크게 하거나 생산 속도를 크게 하기 위하여 다수개의 분무부를 동시에 적용할 수 있다. 즉, 도 4a 에 도시된 바와 같이, 금속적층체(M) 상부로 액적을 분무하는 분무부(60a)(60b)(60c)(60d) 4 개를 대칭으로 배치할 수도 있고, 도 4b 에 도시된 바와 같이, 분무부(60a',60b')(60c',60d')를 두쌍씩 배치할 수도 있다.

도 5는 금속적층체의 직경을 늘리기 위하여 구동봉을 상하로 진동시키면서 회전시키는 상태를 도시한 도면이다. 기판(S) 상에서 성장하는 금속적층체(M)의 직경을 늘리고자 한다면, 도시된 바와 같이 구동봉(51)을 회전시키면서 동시에 상하 방향으로 진동시킨다. 그러면, 금속적층체(M)가 상방으로 위치될 때(점선 참조) 분무부(60)로부터 분무되는 액적이 금속적층체의 가장자리에 도달하고, 금속적층체(M)가 하방으로 위치될 때(실선 참조) 분무부(60)로부터 분무되는 액적이 금속적층체의 대략 중앙에 모이게 되므로, 결과적으로 성장하는 금속적층체의 직경이 커지게 된다.

도 6은 승강회전구동부를 상하로 진동시키기 위한 구성을 도시한 도면이다.

금속적층체의 직경을 늘리기 위하여, 도 5에서는 승강회전구동부의 구동봉(51)이 회전되면서 상하 방향으로 진동되었으나, 도 6에 도시된 바와 같이, 승강회전구동부(150) 자체를 상하로 진동시킬 수도 있다. 이 경우, 승강회전구동부(150)의 하단에는 롤러(152)가 설치되고, 회전지지부(30) 상에는 롤 러(152)에 밀착되는 쇄기 형상의 캠(153)과 그 캠(153)을 왕복 이동시키는 캠이동부재가 설치되어야 할 것이다. 이때, 캠이동부재는, 캠(153)과 힌지결합된 제1레버(154)와, 그 제1레버(154)와 힌지결합된 제2레버(155)와, 제2레버(155)를 회전시키는 모터(156)로 이루어진다. 그러나, 이는 일 실시예에 불과하고, 가령 쇄기 형상의 캠(153) 및 캠이동부재 대신에, 롤러(152)를 지지하는 원형캠과 그 원형캠을 회전시키는 모터를 채용함으로써도 승강회전구동부를 진동 운동시킬 수 있음은 물론이다. 이와 같이, 승강회전구동부(150)를 상하 방향으로 진동운동시키는 구조는 다양하게 구현할 수 있다.

도 7은 챔버를 3 개의 구획으로 나누고, 각각의 구획에 승강회전구동부가 위치된 상태를 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 챔버(10)를 대칭되는 3 개의 구획부(10a)(10b)(10c)로도 나눌 수 있다. 이 경우, 3 개의 구획 모두에 승강회전구동부가 배치되도록 회전지지부에 설치된다.

본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 금속적층체 제조장치에 따르면, 금속적층체를 연속적으로 제조할 수 있어 생산 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 금속적층체를 제조하는 걸리는 시간을 단축함으로써 생산속도를 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

Claims

챔버(10)의 일측 상부에 설치되는 것으로서 용강이 저장되는 턴디쉬(20);

상기 챔버(10)에 대하여 회전 가능하게 설치되는 회전지지부(30);

상기 회전지지부(30)를 회전시키는 회전구동부(40);

상기 회전지지부(30)에 설치되는 것으로서 상기 챔버(10) 내부로 기판(S)을 승강 및 회전시키는 적어도 2 개 이상의 승강회전구동부(50);

상기 턴디쉬(20)로부터 공급되는 용강을 액적 상태로 상기 기판(S)으로 분무시키는 적어도 하나 이상의 분무부(60);를 포함하여,

상기 회전지지부(30)의 회전에 의해, 상기 각 승강회전구동부(50) 상의 기판(3)이 상기 분무부(60)로부터 분무되는 용강이 적층되는 구획과 용강이 적층되지 않는 구획 사이에서 이동되도록 구성된 것을 특징으로 하는 금속적층체 제조장치.
제1항에 있어서,

상기 챔버(10)는, 그 내측에 개폐 가능하게 설치되는 도어(11)에 의하여 구획 가능하고,

상기 승강회전구동부(50)는, 상기 도어(11)의 일측 및 타측에 각각 위치되도록 상기 회전지지부(30)에 설치되는 것을 특징으로 하는 금속적층체 제조장치.
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