KR100675902B1 - 내화주조물의 제조방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 전도성을 가진 용해금속을 투입하도록 중앙에 투입구가 형성된 하형부재가 구비되고, 상기 하형부재의 투입구에 안착되어 용해금속을 분리하도록 하단부에 걸림부재가 돌출된 상형부재가 구비되는 주형부가 구비되며, 상기 하형부재에 투입된 용해금속을 용해하도록 유도코일이 감겨져 내부에 수용공간을 형성하는 가열부재가 구비되고, 상기 가열부재에서 소정거리 이격된 위치에 고주파전류를 인가하여 열을 발생시키는 전원공급부가 구비되는 가열부를 구성함으로서, 유도코일의 수용공간으로 이동된 하형부재의 투입구에서 용해금속을 용해하여 제품을 완성하기 때문에 작업공정이 간소화될 뿐만 아니라 생산성이 향상되어 경제적이며, 별도의 용해로나 주형이 설치되는 면적을 최소화 할 수 있는 내화주조물의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

내화주조물의 제조방법 및 장치{methode and device for casting mold}

도 1은 본 발명이 적용된 내화주조물의 제조공정도

도 2는 본 발명의 주형부를 나타낸 단면도
도 3은 본 발명이 적용된 내화주조물의 구조를 나타낸 사시도

도 4는 본 발명이 적용된 내화주조물의 제조과정을 나타낸 것으로

a는 용해금속이 투입구에 투입된 하형부재가 유도코일의 수용공간으로 이동되기 전 상태이고,

b는 하형부재가 유도코일의 수용공간으로 이동되어 용해되는 상태를 나타낸 것이고,

c는 하형부재를 유도코일의 수용공간에서 이탈하여 투입구에 상형부재를 압착시키는 상태를 나타낸 것이고,

d는 투입구에서 용해금속과 상형부재를 분리한 후 걸림부재를 절단하여 완제품을 제조하는 상태를 나타낸 것이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100: 주형부 110: 하형부재

111: 투입구 120: 상형부재

121: 걸림부재 200: 가열부

210: 가열부재 211: 유도코일

211a: 수용공간 220: 전원공급부

본 발명은 내화주조물에 관한 것으로, 특히 유도코일의 수용공간으로 이동된 하형부재의 투입구에서 용해금속을 용해하여 제품을 완성하기 때문에 작업공정이 간소화될 뿐만 아니라 생산성이 향상되어 경제적이며, 별도의 용해로나 주형이 설치되는 면적을 최소화 할 수 있는 내화주조물의 제조방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 주조는 용해된 금속을 주형(鑄型) 속에 넣고 응고시켜서 원하는 모양의 금속제품으로 만드는 것으로, 상기 주조는 사용하는 금속의 종류와 제품의 형상에 의해 용융금속을 투입 및 냉각시킬때 주형을 고속으로 회전시켜 원심력을 이용하는 원심주조법, 금속재 주형에 용탕을 중력에 의하여 주입하여 주물을 만드는 금형주조법, 밀폐된 용기 내의 용탕면에 비교적 작은 압력을 기체(공기 또는 불활성 가스)에 의하여 가하여 용탕 중에 들어가 있는 급탕관(stock)을 통하여 중력과 반대방향으로 용탕을 밀어올려서 급탕관 위쪽에 설치된 금형에 주입하는 저압주조법, 모형으로 소모성인 발포 폴리스티렌 모형을 쓰며 조형 후 모형을 빼내지 않 고 주물사 중에 매몰한 그대로 용탕을 주입하여 그 열에 의하여 모형을 기화시키고 그 자리를 용탕으로 채워 주물을 만드는 풀몰드법, 이외에 용해는 대기 중에서 하고 주조는 진공하에서 하는 것을 말하고 진공처리라 하는 것은 대기 중에서 용해한 용탕을 래들에 받을 때 또는 받은 후에 진공상태로 처리한 다음 진공 또는 대기 중에서 주조하는 진공주조법, 주형 내에 주입된 금속에 용융 또는 반용융상태로부터 응고가 완료될 때까지 기계적인 고압력을 가하면서 제품을 성형하는 고압응고주조법 등의 특수주조에 해당하는 주조법이 있다.

이러한 주조는, 먼저 주조에 필요한 모형을 제작하는데, 이 모형은 주물과는 별도로 모형을 만드는 곳(pattern shop)에서 만들어지는 것이 일반적이다. 상기와 같이 만들어진 모형은, 모형 주위에 주물사를 채우고 내화점토를 점결제로 하는 주물사인 경우 필요한 경도가 될 때까지 다진다. 화학적인 점결제인 경우에는 손으로 눌러주거나 기계적으로 가볍게 다진 후에 화학적으로 경화한다. 주형은 일반적으로 상하형의 2개로 분리되게 만들고 주물사를 다진 후에는 모형을 빼내어 공간을 만들고 이 상하형을 다시 조립하면 주형 내부의 모형이 차지했던 공간이 남게 된다. 주물이 완성된 후 그 내부에 구멍이나 기타의 공간이 남게 하려면 코어(core)를 사용해야 한다. 코어는 주물사와 점결제로 제작하게 되는데 주형내부에 삽입된 후 용탕이 주입되더라도 이에 걸릴만한 충분한 강도와 경도 및 내화도를 가져야 한다. 따라서 모형은 주물의 외부모양을 만들어 주고 주물 내부의 모양은 코어가 만들어주게 된다. 코어는 코어상사(core box)가 있어야 제작할 수 있다.

실제의 주조작업은 용해로부터 시작되는데 용해된 용해금속은 용해로부터 래 들(ladle)로 옮겨짐과 동시에 래들을 채우고 이 용해금속이 응고가 완료되도록 한다. 응고가 완료되면 주형으로부터 주조물을 꺼내서 주물표면에 붙어 있는 주물사를 털어 내고 주조물과 같이 붙어 있는 탕구(gate, sprue), 탕도(runner) 및 압탕(riser)을 제거토록 한다. 여기서 압탕이라는 것은 주조물의 응고시 금속의 수축으로 생기는 용탕의 부족을 보충하여 주기 위한 창고의 역할을 하는 것이다. 탕구 및 탕도는 주형의 공간으로 용탕을 안내하는 길의 역할을 하는 것이다. 상기와 같이 완성된 주조물은 필요에 따라서 응력제거 또는 특별한 열처리를 하거나 검사를 실시한 후 제품을 완성하는 것이다.

그러나 상기와 같은 종래의 주조물은, 용해로에서 용해된 용해금속을 직접 이동시켜 주형에 주입하므로 작업공정이 복잡하여 생산성이 저하될 뿐만 아니라 별도의 용해로와 주형이 각각 구비되기 때문에 넓은 설치면적이 필요하여 공간활용이 비효율적인 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 제반 결함을 감안하여 이루어진 것으로 그 목적은, 유도코일의 수용공간으로 이동된 하형부재의 투입구에서 용해금속을 용해하여 제품을 완성하기 때문에 작업공정이 간소화될 뿐만 아니라 생산성이 향상되어 경제적이며, 별도의 용해로나 주형이 설치되는 면적을 최소화 할 수 있는 내화주조물의 제조방법 및 장치를 제공함에 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주물의 공간을 형성하도록 모형을 제작하는 모형제작단계와;

상기 모형을 하형부재의 투입구에 안착시킨 후 상형부재를 하형부재의 투입구에 삽입하여 공간을 형성하는 주형제작단계와;

상기 하형부재의 투입구에 전도성을 가지는 용해금속을 투입하는 투입단계와;

상기 용해금속이 투입된 하형부재를 유도코일의 중앙으로 이동시켜 고주파전류를 인가한 후 전자유도작용에 의해 발산되는 열로 용해금속을 용해시키는 용해단계와;

상기 하형부재를 유도코일의 내부에서 외부로 이탈시킨 후, 용해금속이 용해된 상태에서 용해금속이 손쉽게 분리되도록 걸림부재가 돌출된 상형부재를 투입구에 압착시켜 용해금속을 하형부재에서 분리하는 분리단계와;

상기 걸림부재와 용해금속이 연결된 부위를 절단한 후 표면을 정비하여 제품을 완성시키는 제품완성단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명은, 전도성을 가진 용해금속을 투입하도록 중앙에 투입구가 형성된 하형부재가 구비되고, 상기 하형부재의 투입구에 안착되어 용해금속을 분리하도록 하단부에 걸림부재가 돌출된 상형부재가 구비되는 주형부와;

상기 하형부재에 투입된 용해금속을 용해하도록 유도코일이 감겨져 내부에 수용공간을 형성하는 가열부재가 구비되고, 상기 가열부재에서 소정거리 이격된 위치에 고주파전류를 인가하여 열을 발생시키는 전원공급부가 구비되는 가열부가 구성되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이하 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명이 적용된 내화주조물의 제조공정도이고, 도 2는 본 발명의 주형부를 나타낸 단면도이며, 도 3은 본 발명이 적용된 내화주조물의 구조를 나타낸 사시도이다.

본 발명은, 주물의 공간을 형성하도록 모형을 제작한다.(S1)

상기 모형을 하형부재의 투입구에 안착시킨 후 상형부재를 하형부재의 투입구에 삽입하여 공간을 형성하는 주형을 제작한다.(S2)

상기 하형부재의 투입구에 전도성을 가지는 용해금속을 투입한다.(S3)

상기 용해금속이 투입된 하형부재를 유도코일의 수용공간으로 밀어넣고 고주파전류를 인가한 후 유도코일에서 발산되는 열로 용해금속을 용해시킨다.(S4)

상기 하형부재를 유도코일의 내부에서 외부로 이탈시킨 후, 용해금속이 용해된 상태에 용해금속이 손쉽게 분리되도록 걸림부재가 돌출된 상형부재를 투입구에 압착시켜 용해금속을 하향부재에서 분리한다.(S5)

상기 걸림부재와 용해금속이이 연결된 부위를 절단한 후 표면을 정비하여 제품을 완성시킨다.(S6)

또한 본 발명은, 전도성을 가진 용해금속(S)을 투입하도록 중앙에 투입구(111)가 형성된 하형부재(110)가 구비되고, 상기 하형부재(110)의 투입구(111)에 안착되어 용해금속(S)을 분리하도록 하단부에 걸림부재(121)가 돌출된 상형부재(120)가 구비되는 주형부(100)가 구비되며, 상기 하형부재(110)에 투입된 용해금속(S)을 용해하도록 유도코일(211)이 감겨져 내부에 수용공간(211a)a을 형성하는 가열부재(210)가 구비되고, 상기 가열부재(210)에서 소정거리 이격된 위치에 고주파전류를 인가하여 열을 발생시키는 전원공급부(220)가 구비되는 가열부(200)가 구성되는 것으로 이를 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 주형부(100)는, 상기 하형부재(110)를 유도코일(211)의 수용공간(211a)으로 이동시켜 고주파전류를 사용하여 용해금속(S)을 용해한다.

다음은 본 발명에 의한 내화주조물의 제조과정을 일실시예로 설명한다.

먼저, 내화주조물은, 용해금속(S)을 용해하여 내화성있는 주형에 용해금속을 부어서 형태를 갖춘 물건을 만드는 것으로, 일반적으로 아령, 역기 등이 여기에 속한다 할 수 있다.
상기와 같은 내화주조물은 도 4에 도시된 바와 같이, 주물의 공간을 형성하는 모형(M)을 제작한다. 상기 모형(M)에 의해 주형부(100)를 제작한 후, 생산하고자 하는 제품의 높이보다 약 40% 높게 형성한 투입구(111)에 전도성을 가지는 용해금속(S)을 투입한 후, 상기 하형부재(110)를 가열부재(210)의 수용공간(211a)의 내부 중앙으로 이동시킨다.

상기와 같이 하형부재(110)가 수용공간(211a)의 내부로 이동되면 전원공급부(220)에서 전원을 인가하여 고주파전류를 흐르게 하면 유도코일(211)의 중간에 전자유도작용으로 일어나는 와전류(Eddycurrent)및 일부의 이력현상(Hysteresis)의 열손실에 의해 가열온도가 급격히 상승하여 투입구(111)에 투입된 용해금속(S)이 용해되는 것이다.

상기 용해금속(S)에 사용되는 금속의 용융점은 강철재: 1500~1600℃, 금: 1063℃, 은: 960℃, 알루미늄: 660℃ 등이다.

또한 유도코일(211)의 중간에 위치하여 용해금속(S)이 용해된 하형부재(110)를 유도코일(211)의 외측으로 이탈시켜 하단부에 걸림부재(121)가 형성된 상형부재(120)를 하형부재(110)의 투입구(111)에 끼워지게 상단부에 위치시키고 용해금속(S)의 상면에 끼워넣어 압착시킨다.
상기와 같이 상형부재(120)를 압착시키면 용해금속(S)은 하단부로 돌출된 걸림부재(121)를 수용하게 된다.

한편 용해금속을 압착시킨 상형부재(120)는 용해금속(S)이 냉각될 때까지 기다린 후, 하형부재(110)의 투입구(111)에서 상형부재(120)를 상부로 끌어올리게 되는데, 이때 걸림부재(121)를 수용하여 일체로 냉각된 용해금속(S)은 걸림부재(121)에 의해 하형부재(110)에서 상부로 분리되는 것이다.

상기와 같이 하형부재(110)에서 분리된 용해금속(S)을 완제품(C)으로 만들기 위해 용해금속(S)의 상부에 일체로 냉각된 걸림부재(121)의 단부를 절단하여 분리시킨 후 절단부위를 표면처리하여 완제품(C)으로 제작하는 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은, 유도코일의 수용공간으로 이동된 하형부재의 투입구에서 용해금속을 용해하여 제품을 완성하기 때문에 작업공정이 간소화될 뿐만 아니라 생산성이 향상되어 경제적이며, 별도의 용해로나 주형이 설치되는 면적을 최소화 할 수 있는 이점이 있는 것이다.

Claims (3)

1. 주물의 공간을 형성하도록 모형을 제작하는 모형제작단계(S1)와;

   상기 모형을 하형부재의 투입구에 안착시킨 후 상형부재를 하형부재의 투입구에 삽입하여 공간을 형성하는 주형제작단계(S2)와;

   상기 하형부재의 투입구에 전도성을 가지는 용해금속을 투입하는 투입단계(S3)와;

   상기 용해금속이 투입된 하형부재를 유도코일의 중앙으로 이동시켜 고주파전류를 인가한 후 전자유도작용에 의해 발산되는 열로 용해금속을 용해시키는 용해단계(S4)와;

   상기 하형부재를 유도코일의 내부에서 외부로 이탈시킨 후, 용해금속이 용해된 상태에서 용해금속이 손쉽게 분리되도록 걸림부재가 돌출된 상형부재를 투입구에 압착시켜 용해금속을 하형부재에서 분리하는 분리단계(S5)와;

   상기 걸림부재와 용해금속이 연결된 부위를 절단한 후 표면을 정비하여 제품을 완성시키는 제품완성단계(S6)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내화주조물의 제조방법.
2. 전도성을 가진 용해금속을 투입하도록 중앙에 투입구가 형성된 하형부재가 구비되고, 상기 하형부재의 투입구에 안착되어 용해금속을 분리하도록 하단부에 걸 림부재가 돌출된 상형부재가 구비되는 주형부와;

   상기 하형부재에 투입된 용해금속을 용해하도록 유도코일이 감겨져 내부에 수용공간을 형성하는 가열부재가 구비되고, 상기 가열부재에서 소정거리 이격된 위치에 고주파전류를 인가하여 열을 발생시키는 전원공급부가 구비되는 가열부가 구성되는 것을 특징으로 하는 내화주조물의 제조장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 주형부는;

   상기 하형부재를 유도코일의 수용공간으로 이동시켜 고주파전류를 사용하여 용해금속을 용해하는 것을 특징으로 하는 내화주조물의 제조장치.

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