KR100872659B1 - 가공칩 재활용 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가공칩 재활용 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차용 알루미늄 휠 제조시 가공공정에서 발생되는 가공칩을 전처리를 통해 용해로에 직접 투입하여 재활용하는 가공칩 재활용 장치에 관한 것으로, 이로 인해 가공칩의 재생 공정이 획기적으로 단축되고, 재생 잉곳을 구매하여 사용할 때보다 제품 생산 원가가 절감된다.

알루미늄 휠, 재생 잉곳, 가공칩, 절삭유, 스크루

Description

가공칩 재활용 장치{Recycling device for cutting chip}

도 1은 본 발명에 따른 가공칩 재활용 장치를 나타내는 개략적인 단면도,

도 2는 가공칩이 집하장으로 집하되는 과정을 나타내는 개략적인 단면도,

도 3은 본 발명에 따라 가공칩이 재활용되는 과정을 나타내는 공정도,

도 4는 종래에 가공칩이 재활용되는 과정을 나타내는 공정도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 가공칩 11 : 관로

12 : 필터 20 : 집하장

21, 33 : 열선 22 : 임팔라

30 : 이동장치 31 : 스크루

32 : 분사노즐 34 : 거름필터

35 : 집진장치 36 : 주름관

37 : 호퍼 38 : 용해로

본 발명은 가공칩 재활용 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차용 알루미늄 휠 제조시 가공공정에서 발생되는 가공칩을 전처리를 통해 용해로에 직접 투입하여 재활용하는 가공칩 재활용 장치에 관한 것이다.

일반적으로 저압으로 주조되는 자동차용 알루미늄 휠 제조 시에 주입되는 알루미늄의 총중량에 대하여 휠의 가공공정(황삭, 정삭 등)에서 약 20%가 탕구로, 약 30%가 가공칩으로 발생된다.

상기 탕구는 스틸 또는 세라믹 필터가 함몰되어 있어서 재활용되지 못하고 전량 매각하고 있는 실정인 반면, 상기 가공칩의 경우, 순수한 AC4CH 합금과 성분이 동일하여, 전량 수거한 후 재생 잉곳 전문 생산업체에서 2차 잉곳으로 재생되어 활용되고 있다.

첨부한 도 4는 종래에 가공칩이 재활용되는 과정을 나타내는 공정도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 가공칩의 수집 및 잉곳 생산업체로의 운반 그리고 화학성분을 맞추기 위한 합금화 작업 및 가공칩 용해시 날림현상에 의한 용해 손실을 감소시키기 위한 전용로(고주파유도용해로) 사용에 의한 비용 소모로 인해 가공칩 재생 비용이 버진 잉곳의 약 90%에 육박하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명한 것으로서, 기존에 가공칩의 재생을 위해 재생 잉곳 전문 생산업체로 가공칩을 운반하고 재생 공정을 거 치던 복잡한 재생 과정을, 휠 제조공장에서 직접 가공칩을 재생하여 재생 공정의 단축이 가능하며, 재생 잉곳을 구매하여 사용할 때보다 비용이 절감되는 가공칩 재활용 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 자동차용 휠 제조시, 휠의 가공공정에서 발생되는 가공칩이 재활용되는 장치에 있어서,

가공장치와 관로를 통해 연결되고, 다수의 열선이 장착된 집하장; 상기 관로 후단부에 형성된 배수구에 장착되는 필터; 내부에 장착되는 스크루와, 선단부에 다수로 장착되는 분사노즐과, 다수로 설치된 열선으로 구성되어, 상기 집하장에 연결 구성되는 이동장치; 상기 이동장치의 후단부에 연결 구성되는 집진장치; 주름관을 통해 상기 이동장치에 연결되는 용해로;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가공칩 재활용 장치를 제공한다.

그리고, 상기 관로는 각도 구배지게 배치 구성되는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 이동장치의 선단부에 거름필터가 더 포함 구성되는 것을 특징으로 한다.

더욱 바람직하게, 상기 집하장에 임팔라가 더 포함 장착되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 구현 예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 바람직한 일구현 예에 대하여 상세히 설명하고자 한다.

바람직한 일구현 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점을 더욱 잘 이해할 수 있게 되며, 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 일구현 예를 상세하게 설명한다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 가공칩 재활용 장치를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 2는 가공칩이 집하장으로 집하되는 과정을 나타내는 개략적인 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따라 가공칩이 재활용되는 과정을 나타내는 공정도이다.

본 발명은 자동차용 알루미늄 휠 제작시, 휠의 가공공정에서 발생되는 가공칩을 휠 제조공장에서 직접 재생하여 활용할 수 있는 장치를 구성하고, 이를 이용하여 적절한 전처리 방법으로 가공칩을 재활용한다.

이를 위하여 먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 휠이 가공공정을 거치면서 발생된 가공칩(10)이 집하장(20)으로 이동될 수 있도록, 각도 구배된 관로(11)가 가공장치에 연결 구성된다.

일측이 가공장치에 연결된 상기 관로(11)는 타측이 집하장(20)에 연결되며, 이 집하장(20) 측 관로(11)의 단부 즉, 관로(11)의 후단부에 집하장(20)으로 유입되는 절삭 유량을 최소화하기 위하여 절삭유의 배수를 위한 배수구가 형성되고, 이에 필터(12)가 장착 구비된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 필터(12)는 가공칩(10)보다 작은 크기의 그물코, 예를 들어, 1㎜×1㎜의 메쉬 타입 철망으로 제작 형성되고, 상기 가공칩(10)은 절삭유의 유속에 의해 필터(12)를 지나 집하장(20)으로 이동되며, 절삭유는 상 기 필터(12)를 통해 배수된 후 순환되어 재사용된다.

상기 관로(11)를 지난 가공칩(10)은 이형제, 슬리브 및 금형과의 접촉에 의한 철분, 용탕 산화에 의한 피막, 드로스, 가공공정 시 분무되는 절삭유 등의 여러 가지 불순물들이 그 표면에 붙어 있는 상태로 집하장(20)에 수집된다.

상기와 같이 표면에 불순물이 부착된 가공칩(10)이 용해로(38)에 투입되면, 이 가공칩(10)과 함께 불순물들이 용해되어 용탕 내 산화 개재물의 증가로 인해 용탕 청정도가 저하되어 재생품질에 악영향을 미친다.

그래서, 상기 가공칩(10)의 표면에 부착된 불순물들을 1차적으로 제거하기 위하여, 먼저 상기 가공칩(10) 표면에 수분과 유분이 건조되도록 상기 집하장(20)의 내측 표면에 다수의 열선(21)이 장착 구성된다.

그리고, 집하장(20) 내측 상부에 다수의 임팔라(22)를 설치 구성하여, 상기 집하장(20)으로 모이는 가공칩(10)이 고루 섞이면서 건조될 수 있도록 한다.

이렇게 건조된 가공칩(10)은 상기 집하장(20)의 상단부 일측에 연결된 이동장치(30)를 통해 용해로(38)로 이동된다.

상기 이동장치(30)는 속이 빈 원통 모양의 하우징 내부에 가공칩(10)을 운반할 수 있는 스크루(31)가 길이방향으로 구비되고, 상기 스크루(31)는 나사 컨베이어와 유사한 방식으로 작동되어 회전에 의해 가공칩(10)의 이송을 수행한다.

그리고, 상기 가공칩 표면에 불순물을 2차적으로 제거하기 위해 이동장치(30)의 선단부에 탈류액을 분무하는 다수의 분사노즐(32)이 장착된다.

상기 분사노즐(32)은 탈류 효과를 극대화하기 위하여 다수의 분사노즐(32)이 번갈아가며 지그재그 형상으로 장착되고, 탈류액은 5% 나이탈을 사용하여 가공칩(10) 표면에 불순물과의 신속한 반응을 유도한다.

그리고, 상기 이동장치(30)의 표면에는 예열과 온도유지를 위한 다수의 열선(33)이 장착되어 탈류액과 불순물이 반응되어 생성된 반응생성물이 충분히 건조될 수 있도록 한다.

그럼, 상기 스크루(31)의 구동에 따라 가공칩(10)이 이송되면서 반응생성물이 스크루(31)와의 접촉에 의해 자연적으로 떨어지게 된다.

한편, 상기 이동장치(30)의 선단부 측면에는 거름필터(34)가 구비되어, 상기 반응생성물들의 일부가 스크루(31)에 의해 이송되지 못하고 이동장치(30)의 선단부 측으로 떨어지면, 이를 걸러내는 기능을 한다.

그리고, 상기 거름필터(34)의 교체를 통해 반응생성물을 제거한다.

다시, 상기 이동장치(30)의 구성을 살펴보면, 후단부에 덕트 등으로 연결되는 집진장치(35)가 구성되고, 후단에는 주름관(36)이 연결된다.

상기 집진장치(35)는 이동장치(30)의 후단부까지 이송된 반응생성물들을 흡입하여 용해로 내부로 유입되는 현상을 방지하고, 상기 이동장치(30) 내부에 발생된 증기 따위도 흡입하여 제거한다.

또한, 상기 주름관(36)은 양단부가 평편한 원통으로 형성되고, 중앙부는 주름진 형태로 구성되어, 용해로(38) 일측에 구비된 가공칩(10) 투입용 호퍼(37)와 상기 이동장치(30)를 연결한다.

상기 용해로(38)는 가공칩(10)을 용해하기 위한 보조 용해로(38a)와 용해된 가공칩이 혼입되는 주 용해로(38b)로 구성된다.

이때, 가공칩(10)의 이송을 위한 구동력이 없는 상기 주름관(36)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 주름진 중앙부가 휘어지면서 상기 가공칩(10)이 이동장치(30)에서 상기 호퍼(37)로 자연적으로 이동될 수 있도록 설치된다.

상기 호퍼(37)를 통해 용해로(38)에 투입된 가공칩(10)은 보조 용해로(38a)에서 용해된 후, 주 용해로(38b)로 직접 혼입된다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 가공칩 재활용 장치의 작동상태를 설명하면 다음과 같다.

자동차용 휠을 가공하는 과정에서 가공칩(10)이 발생되면, 가공장치에 연결된 관로(11)를 통해 상기 가공칩이 집하장(20)으로 이동된다.

이때, 상기 가공칩(10)은 가공공정에서 이용되는 절삭유와 함께 관로(11)로 배출되며, 이 절삭유의 유속(예를 들면 10ℓ/min)에 의해 집하장(20)으로 이동되고, 절삭유는 상기 집하장(20)으로 투입되기 전에 관로(11) 후단부에 배수구를 통해 배수된다.

여기서, 상기 배수구에 필터(12)는 그물코가 가공칩(10)보다 작게 형성되어, 절삭유만 배수되게 된다.

상기 집하장(20)은 장착된 열선(21)에 의해 일정 온도, 예를 들면 약 200℃로 예열되어 상기 가공칩(10) 표면에 수분과 유분이 건조되고, 임팔라(22)의 작동으로 가공칩(10)이 고루 섞이면서 건조된다.

이와 같이, 상기 집하장(20) 내에서 가공칩(10) 표면에 불순물의 수분과 유 분이 1차적으로 제거된 가공칩(10)은 이동장치(30)로 이송된다.

상기 이동장치(20)로 인입된 가공칩(10)은 스크루(31)의 구동에 따라 이동장치(30)의 선단부에서 후단부 측으로 이송된다.

이때, 상기 이동장치(30)의 선단부에 구성된 다수의 분사노즐(32)에서 탈류액이 분무되고, 가공칩(10) 표면에 불순물과 반응되어 반응생성물이 생성된다.

이 반응생성물들은 이동장치(30)의 표면에 설치된 열선(33)의 작동에 의해 충분히 건조되고, 스크루(31)와의 접촉에 의해 자연적으로 이탈된다.

가공칩(10)에서 이탈된 반응생성물들의 일부는 스크루(31)에 의해 이동장치(30)의 후단부 측으로 이송되고, 다른 일부는 선단부 측으로 떨어지게 된다.

여기서, 이동장치(30)의 선단부 측으로 떨어지는 반응생성물은 거름필터(34)에 걸리게 되고, 상기 거름필터(34)를 교체함으로써 이 반응생성물을 제거한다.

한편, 상기 이동장치(30)의 후단부 측으로 이송된 가공칩(10)은 주름관(36)을 통과하여 호퍼(37)를 지나 용해로(38)에 투입되고, 이동장치(30) 내에 발생된 증기 및 이동장치(30)의 후단부 측으로 이송된 반응생성물들은 집진장치(35)에 의해 흡입되어, 용해로 내부로 유입되지 않는다.

이렇게 전처리된 가공칩(10)은 용해로(38) 내에 투입되되, 먼저 주 용해로(38) 옆에 설치된 보조 용해로(38a)에 투입되어 용해된 후 주 용해로(38b)에 직접 혼입되어 주조시 이용된다.

이때, 공기와의 접촉으로 인해 용탕 내 수소가스 농도가 증가될 우려가 있으므로, 보조 용해로(38a)에서 용해된 가공칩이 분리막으로 연결되어 있는 주 용해 로(38b)에 자연스럽게 혼합되는 구조로 이루어진다.

상기와 같은 방법으로 전처리된 가공칩이 30% 혼합된 용탕의 화학성분을 가압응고한 후, 시편 채취를 통해 분석한 결과 버진 잉곳 용해시와 동일한 화학성분의 용탕을 얻을 수 있었다.

이에 따라, 본 발명에 따라 구현된 가공칩 재활용 장치를 사용함으로써, 가공칩을 직접 재생하여 공정단축이 가능하게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 구현 예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 구현 예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 구현 예들을 모두 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 가공칩 재활용 장치는 가공칩을 주조공장에서 직접 재활용함으로써, 재생 공정이 단축되고, 재생 잉곳을 구매하여 사용할 때보다 약 200원/㎏(2007년 기준)의 원가절감되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 삭제
2. 가공장치와 관로를 통해 연결되고 다수의 열선이 장착된 집하장과, 상기 관로 후단부에 형성된 배수구에 장착되는 필터와, 내부에 장착되는 스크루와 선단부에 다수로 장착되는 분사노즐과 다수로 설치된 열선으로 구성되어 상기 집하장에 연결 구성되는 이동장치와, 상기 이동장치의 후단부에 연결 구성되는 집진장치와, 주름관을 통해 상기 이동장치에 연결되는 용해로를 포함하여 구성되는 가공칩 재활용 장치에 있어서,

   상기 관로는 각도 구배지게 배치 구성되는 것을 특징으로 하는 가공칩 재활용 장치.
3. 가공장치와 관로를 통해 연결되고 다수의 열선이 장착된 집하장과, 상기 관로 후단부에 형성된 배수구에 장착되는 필터와, 내부에 장착되는 스크루와 선단부에 다수로 장착되는 분사노즐과 다수로 설치된 열선으로 구성되어 상기 집하장에 연결 구성되는 이동장치와, 상기 이동장치의 후단부에 연결 구성되는 집진장치와, 주름관을 통해 상기 이동장치에 연결되는 용해로를 포함하여 구성되는 가공칩 재활용 장치에 있어서,

   상기 이동장치의 선단부에 거름필터가 더 포함 구성되는 것을 특징으로 하는 가공칩 재활용 장치.
4. 가공장치와 관로를 통해 연결되고 다수의 열선이 장착된 집하장과, 상기 관로 후단부에 형성된 배수구에 장착되는 필터와, 내부에 장착되는 스크루와 선단부에 다수로 장착되는 분사노즐과 다수로 설치된 열선으로 구성되어 상기 집하장에 연결 구성되는 이동장치와, 상기 이동장치의 후단부에 연결 구성되는 집진장치와, 주름관을 통해 상기 이동장치에 연결되는 용해로를 포함하여 구성되는 가공칩 재활용 장치에 있어서,

   상기 집하장에 임팔라가 더 포함 장착되는 것을 특징으로 하는 가공칩 재활용 장치.

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