KR100649281B1

KR100649281B1 - 주조 용광로

Info

Publication number: KR100649281B1
Application number: KR1020027007984A
Authority: KR
Inventors: 루이스 코보스히메스
Original assignee: 푼다시욘 이나스멧
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 2000-01-21
Publication date: 2006-11-24
Also published as: ATE245073T1; DE60003955T2; EP1258303A1; AU2111200A; JP2003518439A; RU2002119584A; EP1258303B1; ES2168930A1; US6814925B1; KR20020070998A; ES2168930B2; DE60003955D1; RU2235002C2; WO2001047656A1

Abstract

용융된 금속(molten metal) 탱크에 연결된 적재 노즐을 갖고, 출구 노즐이 주물의 공급러너(스파우트, spout) 안으로 열리는 종류의 주조 용광로에서, 용융된 금속 저장탱크 및 주물의 스파우트 사이에 열 플라즈마 토치 수단에 의해 가열챔버가 추가되고, 최소한 부분적으로 용융된 금속에 잠기는 지지벽이 추가되는 가열챔버와 주조 스파우트 사이에 있다.

Description

주조 용광로{NOVEL SMELTING FURNACE FOR MOLDING}

본 발명은 신규한 주조 용광로(melt furnace)에 관한 것이다.

현재, 용융된 금속(molten metal)이 기저부(base) 상에 또는 측면부 상에 위치된 유도자(inducer)에 의해서 또는 유럽특허 EP0916435호에서 공지된 플라즈마(plasma)에 의해서 탱크(tank) 내에서 가열되어지는 자동화된 주조 용광로가 공지되어져 있다.

러너(runner, 스파우트, spout)로부터의 용융물(melt)은, 용융되어지는 부분의 특성에 따라서, 제조순서(manufacturing order)에 매우 엄격하게 조절되어져야만 한다.

이러한 특성(nature)은 러너(runner, 스파우트, spout)내의 금속(metal)이, 미리 설정된 온도에 대해서 온도변화에 약간의 여유분(margin, θ±Δ)을 허용하면서, 각 타입의 부분에 대하여 미리 설정되고 가변적인 온도(θ)에 있어야만 한다는 것을 의미하며, 상기 여유분(margin)은 용융되어질 각 부분에 대해서 변하게 된다.

결과적으로 그리고 제조순서(manufacturing order)의 비율(rate) 내에서, 러너(runner, 스파우트, spout) 내의 온도(θ)는 변해야만 하고, 따라서 러너 내의 용융된 금속(molten metal)의 온도는 그 큰 질량으로 인해서 큰 관성(inertia)과 적은 유연성(flexibility)과 큰 에너지 소비(energy expenditure)로 상승하도록 변화되어진다.

본 발명은 탱크(tank)와 러너(runner, 스파우트) 사이에 추가적인 챔버(chamber)를 생성하고 상기 추가적인 챔버의 가열이 플라즈마에 의해서 되도록 구성함으로써, 상기에서 언급된 문제점을 해결하였다.

이러한 장치는, 용융된 금속(molten metal)의 온도(θ)가 주조되어지는 부분의 필요성 또는 다른 것에 의해서 증가되어져야만 할 때, 가열되어지는 용융된 금속의 질량은 작으며(단지 추가적인 챔버의 질량), 플라즈마 덕분에 가열은 실제적으로 즉각적(instantaneous), 이로써 시스템의 유연성(flexibility)은 상당히 증가되며, 상당한 에너지의 절약을 나타내며, 필요성에 대하여 즉각적으로 적응하게 된다.

용광로(furnace)를 개선시키기 위해서, 본 발명은 추가적인 챔버가 러너(runner, 스파우트)로부터 하류쪽으로(downstream), 즉 저장탱크의 노즐 배출구(nozzle outlet)를 향하는 연결을 가지는 것을 나타낸다.

이러한 추가적인 챔버는, 유도기(inducer) 또는 플라즈마와 같은 탱크의 가열장치(current heating means)가, 비록 완벽하게 추가되어질 수 있지만, 필요하지 않다는 것을 의미한다.

만일 탱크의 가열수단(heating means)이 제거되어진다면, 추가적인 챔버의 부피(V)는, 만일 이들을 유지하고 필요할 때 사용하도록 결정할 때보다 더 크게 되는 것으로 이해되어지며, 첫 번째의 경우에 있어서, 추가적인 챔버의 부피(V)는 용광로(furnace)의 전체 작동부피(working volume, Vt)의 대략 5% 내지 10% 사이(5% Vt ≤ V ≤ 10%Vt)에 있을 수 있으며, 두 번째의 경우에 있어서는, 15% 내지 20% 사이(15% Vt ≤ V ≤ 20% Vt)가 될 것이며, 이러한 양들은 대략적이고 실험적이다.

본 발명의 목적을 더욱 잘 이해하기 위하여, 실시예의 선호적인 방법이 첨부된 도면에서 도시되어진다.

도 1은 이미 공지된 종래의 용광로(melt furnace)의 개략적으로 도시한 모습

도 2는 본 발명의 목적 및 도 1에 도시된 것과 같은 용광로를 개선시킨 개략적인 모습

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 용융된 금속 적재러너(1430℃) 2 : 적재노즐

3 : 저장탱크 4 : 가열유도기(선택사항)

5 : 가압 캡(cap) 6 : 출구노즐

7 : 주물(cast) 8 : 출구러너

9 : 스톱퍼(stopper) 10:플라즈마 토취 캐소드(선택)

11 : 가스 입력(input)/출력(output) g : 비활성 가스

T : 온도센서 12 : 저장탱크, 출구노즐연결

13 : 출구노즐 입구 b : 래들 노즐(ladle nozzle)

본 발명의 비제한적인 실시예의 실례가 아래에서 기술되어진다.

용융된 금속(molten metal)의 아랫방향 이동(downstream movement)은 적재러너(loading runner, 1)로부터 출구러너(outlet runner, 8)로 이동한다.

본 발명에서, 추가적인 챔버(additional chamber, 14)는 출구노즐(outlet nozzle, 6)을 가진 탱크(tank, 3)의 연결부(connection, 12)와 출구러너(outlet runner, 8) 사이에서 위치되어지며, 도 2에서 도시된 바와 같이, 추가적인 챔버(14)는 출구노즐(6)의 출구 마우스(outlet mouth)와 출구러너(8) 사이에서 선호적으로 위치되어진다.

이러한 모든 것들은 내화물(refractory, r)로써 코팅된다.

플라즈마 토치 캐소드(plasma torch cathode, 15)는 통상적인 상승(raising)/하강(lowering) 수단을 가지는 추가적인 챔버(14) 내에서 위치되어지며, 예를 들어 N₂ 같은 비활성 대기(inert atmosphere)에서 작동한다.

또한, 상대적인 냉각 플레이트(cooling plate, 16)를 포함한다.

애노드(anode, 17₁)는 예를 들어 출구노즐(6)의 마우스(mouth, 18) 내에서, 추가적인 챔버 내에서 대략적으로 위치되어질 수 있다.

선택적으로 지지벽(retaining wall, 19)은, 상승 및 하강 시키는 수단(means)을 가지면서, 추가적인 챔버(14)와 출구러너(8) 사이에서 위치되어진다.

일반적으로, 지지벽(retaining wall, 19)의 단부는 용융된 금속(molten metal) 내에 담겨져서, 예를 들어 N₂ 같은 플라즈마(plasma)로써 사용되어진 가스(gas)는 출구러너(8) 챔버를 통과하지 않고, 따라서 상기 가스의 부피측정적 필요성(volumetric need)은 감소된다. 또한, 상기 지지벽(retaining wall, 19)은 용융된 금속(molten metal) 상에서 떠도는 슬래그(slag)가 추가적인 챔버(14)로부터 출구러너(outlet runner, 8)로 통과하는 것을 방지하며, 또한 방사형으로 방출되는 것을 방지하고, 캐소드(cathode, 15)와 용융된 금속(molten metal) 사이에서 발생하는 플라즈마 아크(plasma arc)를 차단한다.

만약 지지벽(retaining wall, 19)이 사용되어진다면, 애노드(anode, 17₂)를 재-배치(re-locate)하고, 출구러너(8)의 영역, 즉 상기 지지벽(19)으로부터 아랫방향(downstream)에 위치시키는 것이 유리하다.

애노드(anode, 17₂)를 위치시킴으로써, 슬래그(slag)가 축적(accumulation)되는 것이 방지되어지며, 고장나거나 마모된 경우에 그 접근(access), 제어(control) 그리고 교체(replacement)가 용이하게 되어진다.

오랫동안의 정지(stoppage) 및 고장(breakdown) 등의 경우에 있어서, 만일 저장탱크(storage tank, 3)내에 유도기(inducer, 4) 또는/및 플라즈마(plasma, 1)와 같은 가열수단(heating means)이 있다면, 임의대로 추가적인 챔버의 플라즈마(1)를 사용하여 주된 질량(main mass)을 가열하도록 사용되어질 수 있다.

만일 플라즈마(10,15)가 모두 존재한다면, 이들의 상대적인 비활성 가스(inert gas, N₂)의 압력은 용융된 금속(molten metal)이 아랫방향(downstream), 위쪽방향(upstream)으로 유동되어지도록 하고, 온도가 일정하게 되도록 사용되어질 수 있다.

만일 탱크 내에 아무런 가열수단(heating means)이 없다면, 추가적인 챔버(14)의 플라즈마(15)와 그 비활성가스의 압력은 완벽하게 수행될 수 있으며, 자체적으로, 탱크(3)의 금속을 가열하여 용융된 금속(molten metal)이 출구노즐(outlet nozzle, 6)로부터 내려오도록 하며 탱크(3)로부터 금속(metal)과 혼합하도록 한다. 이러한 독립적인 기능(function)은 추가적인 챔버(14)의 부피(volume)가 증가되어야만 하고, (오랫동안 정지했을 경우) 가열되어야만 하는 금속의 부피의 약 14% 내지 21% 사이에 있도록 한다.

Claims

용융된 금속(molten metal) 저장탱크(storage tank)에 연결된 적재노즐(loading nozzle)을 가지며, 이로부터 출구노즐(outlet nozzle)이 주물(cast)의 스파우트(spout) 속으로 열리는 종류의 주조 용광로에 있어서, 용융된 금속 저장탱크와 주물의 스파우트(spout) 사이에는 열적 플라즈마 토치(plasma torch)에 의한 추가적인 가열챔버가 있는 것을 특징으로 하는 주조 용광로
제 1 항에 있어서, 추가적인 가열챔버는 출구 마우스(outlet mouth)로부터 아랫방향(downstream)으로 출구노즐(outlet nozzle)을 가지는 것을 특징으로 하는 주조 용광로
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 용융된 금속(molten metal)내에 일부분 이상이 담겨져 있는 지지벽(retaining wall)을 추가적인 가열챔버와 주조 스파우트(spout) 사이에서 가지는 것을 특징으로 하는 주조 용광로
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 플라즈마 토치(plasma torch)의 애노드(anode)는 추가적인 챔버의 벽(wall)상에서 위치되어지는 것을 특징으로 하는 주조 용광로
제 3 항에 있어서, 플라즈마 토치(plasma torch)의 애노드(anode)는 지지벽(retaining wall)으로부터 아랫방향(downstream)에 위치되어지는 것을 특징으로 하는 주조 용광로
제 3 항에 있어서, 지지벽(retaining wall)을 상승(raise) 및 하강(lower)시키는 수단이 있는 것을 특징으로 하는 주조 용광로
삭제
제 1 항에 있어서, 용융된 금속(molten metal) 저장탱크는 그 자체의 가열수단(heating means)을 가지며, 추가적인 챔버의 부피(volume, V)는 용광로(furnace)의 전체 부피(Vt)의 5%이상 10%이하(5%Vt ≤ V ≤ 10%Vt)인 것을 특징으로 하는 주조 용광로