KR100939800B1 - 라디언트 튜브의 ｕ-ｂｅｎｄ 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정밀주조금형을 이용하여 라디언트 튜브의 U-BEND를 형성하여 주조결함에 의한 균열을 방지하고, 단면의 두께를 일정하게 형성하여 내구성을 향상시킴과 동시에 냉각시 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있는 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법에 관한 것이다.

이를 위해 내부가 빈 원통형의 라디언트 튜브의 U-BEND 형상을 이루도록 금속을 가공하여 내부금형과 외부금형을 제작하는 금형제작단계와, 상기 내부금형과 외부금형을 결합한 후 왁스를 주입하여 몰드를 제작하는 왁스주입단계와,제작된 몰드를 냉수에 일시 보관하여 몰드의 형상이 변형되는 것을 방지하는 냉수보관단계와, 제작된 몰드의 형상이 변형되는 것을 방지하기 위하여 합성수지 재질의 변형방지링을 결합하는 변형방지링 결합단계와, 다수개의 왁스를 탕구에 접합시켜 트리를 제작하는 트리제작단계와, 제작된 몰드에 에어를 분사하여 이물질을 제거하는 이물질 제거단계와, 상기 변형방지링을 분리하는 변형방지링 분리단계와, 상기 변형방지링이 분리된 후 트리의 외면에 세라믹재질의 내화성물질로 코팅한 후 건조하여 주형을 제작하는 주형제작단계와, 증기로 상기 주형을 가열하여 왁스를 녹여 제거하는 왁스제거단계와, 상기 주형을 가열하여 잔여물을 제거하는 청소단계와, 용탕을 상기 주형 내부에 주입하는 주입단계와, 상기 주형을 냉각하는 냉각단계와, 상기 주형 외부에 코팅된 세라믹재질의 내화성물질을 제거하는 코팅재 제거단계와, 상기 트리에 다수개로 붙어 있는 주물을 절단하는 주물절단단계와, 주물의 외면을 매끄럽게 가공하고, 가공된 주물의 불량여부를 조사하는 검사단계와, 최종 완성된 U-BEND를 검사하는 최종검사단계를 포함하여 이루어진다.

라디언트튜브, U-BEND, 지그, 냉각, 형틀, 주물, 변형방지링, 정밀주조

Description

라디언트 튜브의 Ｕ-ＢＥＮＤ 제조방법{Manufacturing Process for Radiant Tube U-BEND}

본 발명은 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정밀주조금형을 이용하여 라디언트 튜브의 U-BEND를 형성하여 주조결함에 의한 균열을 방지하고, 단면의 두께를 일정하게 형성하여 내구성을 향상시킴과 동시에 냉각시 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있는 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법에 관한 것이다.

다양한 제품을 열처리하기 위해 사용되는 열처리로(爐)는 내부에 라디언트 튜브 버너(Radiant Tube Burner)가 구비되어 로 내부를 가열하고, 열처리할 제품을 로 내부로 이송시켜 제품이 열처리로를 통과하면서 로 내부의 열에 의해 열처리되는 것이다.

이때, 상기 열처리로 내부에 구비된 라디언트 튜브 버너에서 발생한 열은 실제 열처리에 사용되는 열과 열처리에 사용되지 못하고 소멸되는 열이 동시에 발생 하는데, 소멸되는 열이 많아질수록 열효율이 낮아지고 열처리로의 내부 온도를 높이기 위해 사용되는 연료의 양도 증가하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 열처리로에 리큐퍼레이터(Recuperator)식 버너시스템을 갖는 라디언트 튜브와 축열연소기술(Regenerative Combustion Techology)이 접합된 복사관이 많이 사용되고 있다.

상기 리큐퍼레이터식 버너시스템을 갖는 복사관은 리큐퍼레이터를 통한 간접 열회수 방식으로 이중관의 직선형(Single-Ended) 복사관의 내부관에서 연료와 공기의 연소반응이 이루어지고 외부관으로 되돌아 나오면서 리큐퍼레이터를 통과하는데, 리큐퍼레이터에서 복사관으로 공급되는 공기와의 열교환으로 공기가 300℃ 내외로 예열 공급된다. 즉 배가스의 배열 일부분을 회수하도록 되어 있는 것이다.

그러나, 상기의 복사관에서는 버너 전단에 부착된 리큐퍼레이터에서 배가스의 일부를 회수하여 공기를 예열하고 있으나 버너부의 길이 제한과 압력 손실로 인해 리큐퍼레이터를 충분히 길게 설치하지 못해 배가스의 현열을 충분히 회수하지 못하고 있다.

한편 축열연소기술이 접합된 복사관은 축열기에서 직접적으로 배열을 회수하는 방식으로, 주로 U형, W형, P형의 복사관이 사용되고 배가스에서 많은 현열을 회 수하기 위하여 열기(Heat Regenertor)가 부착된 버너를 복사관 양단에 부착하고 사방변의 절환밸브를 통해 한쪽 버너에 연료와 공기를 공급하고 한쪽 버너에서는 배가스를 송풍기를 통해 흡입 배출하는 구성으로 되어 있다.

이때 사용되는 U형, W형, P형의 복사관은, 종래에는 사형(砂型)주조법 또는 셸몰드법(Shell Mold Process)으로 주조되고 있다.

사형주조법은, 제품을 형성하고자 하는 재료인 쇳물을 부을 통로를 만들고 원하는 모양의 형태를 나무 등을 이용해서 목형을 형성한 후, 주형 상자 안에 상기 목형을 넣고 모래를 깔아 목형을 밀폐한다. 이때 목형이 모래 안에 파묻혀 있으면 목형을 꺼내고 그 안에 쇳물을 부을 수 없기 때문에 두 개의 분체로 형성하게 된다.

상기와 같이 밀폐된 목형의 외부에 깔린 모래를 다져서 형태를 갖추게 되면 목형을 떼어내게 되고, 다져진 모래를 뒤집은 후 내부에 형성된 공간에 쇳물을 부어 넣은 후 응고시키고, 응고가 완료되면 다져진 모래를 부셔서 원하는 형상의 제품을 만들게 된다.

셸몰드법은, 가열하면 단단해지는 합성수지의 입자에 모래를 혼합한 것을 미리 가열한 금속제의 모형(母型)위에 떨어뜨려서 고화(固化)시켜 얇은 껍질 모양의 주형을 만들어 제품을 형성하는 것이다.

상기와 같이 사형주조법 및 셸몰드법은 그 제조과정이 복잡하여 제조시간이 늘어나고, 용접부에서 크랙(Clack)이 발생하여 제품의 불량으로 이어지는 문제점이 있으며, 주조 및 가공시 발생하는 불량률이 30% ~ 60% 이상 나타나는 문제점과, 열의 누수(Leakage)로 인한 열효율 저하 및 다양한 기계가공으로 인한 작업시간이 늘어나고 결국 이로 인해 제품의 비용이 상승하는 문제점 등이 있었다.

나아가, 상기 사형주조법 및 셸몰드법 이외에도 목형을 가공하여 내부코아를 제작하고, 목형으로 상,하측 외부형틀을 제작한 후 상기 내부코아를 하측 외부형틀에 삽입한 다음 상측 외부형틀을 조립하고, 조립된 내부코아 및 외부형틀 내의 공간에 용탕을 주입하고, 외부형틀을 분리하여 주물을 탈형 시킨 후, 탈형된 주물의 표면을 매끄럽게 가공하여 완제품을 얻는 방법도 있으며, 이때, 상기 내부 코아는 4분할되게 제작하여 결합시키게 된다.

그러나, 상기 종래기술은 목형으로 제작된 형틀의 중량이 무거워 이동이 불편하고, 상,하 외부형틀의 합형에 의해 주조되므로 주물의 표면에 분할선이 형성되어 매끄럽지 못하게 되며, 분할된 내부 코아를 조립할 때 오차가 발생하여 정확한 원형을 이루지 못하여 치수가 부정확하게 되는 문제점이 발생되었다.

또한, 금속이 고온에서 저온으로 냉각될 때 어느 온도 이상에서는 결정 입자 간에 변형저항을 주고받지 않으나, 어느 온도 이하에서는 저항을 주고받게 되는데, 이 경계온도를 천이온도(遷移溫度)라 하며, 이온도 이하에서 결정립의 변형을 저지하는 응력을 잔류응력(殘留應力)이라 하는데, 상기 사형주조법 또는 셸몰드법으로 형성된 복사관은 잔류응력이 약하여 형틀에서 형성된 주물을 냉각시킬 때 제품의 각 부위의 수축이 부분적으로 다를 때 변형과 균열이 생길 수 있어 냉각 후 제품의 불량률이 높고, 사용 중 가스의 누수로 인한 사고발생의 위험이 높은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 정밀주조금형을 이용하여 라디언트 튜브용 U-BEND를 형성하여 주조결함에 의한 균열을 방지하고, 단면의 두께를 일정하게 형성하여 내구성을 향상시키고, 나아가 형틀에서 형성된 주물을 냉각시킬 때에도 주물의 형상이 변경되는 것을 방지한 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 형틀에서 형성된 주물에 결합하여 냉각시 주물의 형상이 변경되는 것을 방지하는 변형방지수단을 구비하여 제품의 부위 중 냉각수단과 접하는 부위의 온도가 접하지 않는 부위의 온도보다 낮을 때 발생할 수 있는 형상 변형을 방지하여 변형 및 균열을 방지할 수 있는 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

나아가, 형틀에서 형성된 주물 및 냉각수단을 거치 및 고정하여 냉각시 주물이 흔들리는 것을 방지하여 주물의 형상이 변형되는 것을 방지하고, 주물이 냉각되는 냉각속도를 균일하게 유지하여 주물 내부조직의 균일성을 얻을 수 있어 내구성을 향상시키며, 압축 공기를 고압으로 분사하여 방법을 이용하여 효율적인 냉각을 이룰 수 있는 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 내부가 빈 원통형의 라디언트 튜브의 U-BEND 형상을 이루도록 금속을 가공하여 내부금형과 외부금형을 제작하는 금형제작단계와, 상기 내부금형과 외부금형을 결합한 후 왁스를 주입하여 몰드를 제작하는 왁스주입단계와,제작된 몰드를 냉수에 일시 보관하여 몰드의 형상이 변형되는 것을 방지하는 냉수보관단계와, 제작된 몰드의 형상이 변형되는 것을 방지하기 위하여 합성수지 재질의 변형방지링을 결합하는 변형방지링 결합단계와, 다수개의 왁스를 탕구에 접합시켜 트리를 제작하는 트리제작단계와, 제작된 몰드에 에어를 분사하여 이물질을 제거하는 이물질 제거단계와, 상기 변형방지링을 분리하는 변형방지링 분리단계와, 상기 변형방지링이 분리된 후 트리의 외면에 세라믹재질의 내화성물질로 코팅한 후 건조하여 주형을 제작하는 주형제작단계와, 증기로 상기 주형을 가열하여 왁스를 녹여 제거하는 왁스제거단계와, 상기 주형을 가열하여 잔여물을 제거하는 청소단계와, 용탕을 상기 주형 내부에 주입하는 주입단계와, 상기 주형을 냉각하는 냉각단계와, 상기 냉각단계 후 형성된 주물의 외면에 들러붙어 있는 세라믹재질의 내화성물질로 이루어진 코팅재를 제거하는 코팅재 제거단계와, 상기 트리에 다수개로 붙어 있는 주물을 절단하는 주물절단단계와, 주물의 외면을 매끄럽게 가공하고, 가공된 주물의 불량여부를 조사하는 검사단계와, 최종 완성된 U-BEND를 검사하는 최종검사단계를 포함하여 이루어진다.

이때, 상기 냉수보관단계에서 사용하는 냉수의 온도는 0℃~ 5℃ 사이인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각단계는, 압축된 저온 공기를 주형의 일측에 고속으로 분사하는 냉각지그를 구비하여, 상기 냉각지그에서 분사된 공기가 주형의 내부를 순환하면서 주형을 냉각시켜 주형의 내부조직이 균일하게 냉각될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 냉각지그는, 구동부와, 상기 주형에 맞닿는 주입부와, 상기 구동부와 주입부를 연결하는 연결파이프 및 상기 구동부에 연결되며 내부에 압축 공기가 저장된 저장탱크를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 형상이 복잡하고 정밀도 높은 라디언트 튜브의 U-BEND를 제조할 수 있으며, 제조된 주물의 형상이 상온에서 변경되는 것을 방지하여 제조공정에서 발생하는 불량률을 낮추고, 단면의 두께를 일정하게 형성할 수 있어 내구성을 향상시키고, 냉각시 주물의 각 부위의 온도편차를 줄여 냉각시 변형 및 균열을 방지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 형성된 제품 단면의 두께가 일정하게 형성되어 종래에 발생하던 주조결함 및 결함부의 용접보수로 인한 균열과 이러한 균열에 의해 제품의 수명이 단축되던 문제점을 해결하고,

대량으로 제품을 생산하고, 제품의 불량률을 줄여 제조단가를 낮출 수 있는 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 라디언트 튜브용 U-BEND의 제조방법의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 라디언트 튜브용 U-BEND 제조방법의 순서를 도시한 순서도이고, 도 2 는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 형성된 라디언트 튜브용 U-BEND를 도시한 사시도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 변형방지링을 도시한 사시도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 냉각단계 및 냉각지그의 사용상태를 도시한 상태도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법 및 이에 의한 라디언트 튜브의 U-BEND(10)를 설명하면,

내부가 빈 원통형의 라디언트 튜브의 U-BEND 형상을 이루도록 금속을 가공하여 내부금형과 외부금형을 제작하는 금형제작단계(S1)와, 상기 내부금형과 외부금형을 결합한 후 왁스를 주입하여 몰드를 제작하는 왁스주입단계(S2)와, 제작된 몰드를 냉수에 일시 보관하여 몰드의 형상이 변형되는 것을 방지하는 냉수보관단계(S3)와, 제작된 몰드의 형상이 변형되는 것을 방지하기 위하여 합성수지 재질의 변형방지링을 결합하는 변형방지링 결합단계(S4)와, 다수개의 왁스를 탕구에 접합시켜 트리를 제작하는 트리제작단계(S5)와, 제작된 몰드에 에어를 분사하여 이물질을 제거하는 이물질 제거단계(S6)와, 상기 변형방지링을 분리하는 변형방지링 분리단계(S7)와, 상기 변형방지링이 분리된 후 트리의 외면에 세라믹재질의 내화성물질로 코팅한 후 건조하여 주형을 제작하는 주형제작단계(S8)와, 증기로 상기 주형을 가열하여 왁스를 녹여 제거하는 왁스제거단계(S9)와, 상기 주형을 가열하여 잔여물을 제거하는 청소단계(S10)와, 용탕을 상기 주형 내부에 주입하는 주입단계(S11)와, 상기 주형을 냉각하는 냉각단계(12)와, 상기 냉각단계 후 형성된 주물의 외면에 들러붙어 있는 세라믹재질의 내화성물질로 이루어진 코팅재를 제거하는 코팅재 제거단계(S13)와, 상기 트리에 다수개로 붙어 있는 주물을 절단하는 주물절단단계(S14)와, 주물의 외면을 매끄럽게 가공하고, 가공된 주물의 불량여부를 조사하는 검사단계(S15)와, 최종 완성된 U-BEND를 검사하는 최종검사단계(S16)를 포함하여 이루어진다.

상기 각 단계를 상세히 설명하면,

먼저, 금형제작단계(S1)에서 제작되는 금형은, 경량이면서도 가공이 용이한 알루미늄과 같은 금속을 이용하여 내부금형과 외부금형을 형성하되, 고온상태와 저온상태에서의 팽창율과 수축율을 계산하여 제작한 것으로, 기존의 사형주조법 또는 셸몰드법에서 사용되는 사형 또는 목형 등에 비해 형성된 제품의 주조결함을 줄일 수 있으며 형상이 복잡한 제품을 용이하게 형성할 수 있는 것이다.

또한 라디언트 튜브용 U-BEND(10)는 사용되는 환경에 따라서 정해진 제작 사양이 있는데, 일예로 흡열형가스발생장치(Endothermic Gas Generator)에 사용되는 라디언트 튜브의 U-BEND(10)는 방사선검사기준이 4급 이상이 되어야 하며, 1Kg/cm3 ~ 5Kg/cm3 의 압력을 견딜 수 있는 내구성이 요구되는 것으로, 이러한 제작 사양을 충족할 수 있도록 단면의 두께가 균일하게 이루어지도록 한 것이다.

상기 흡열형가스발생장치(Endothermic Gas Generator)는, 탄화수소(프로판가스, 부탄가스, 천연가스 등)을 사용하여 공기와 일정 비율로 혼합하여 고온으로 가열된 촉매를 통과하여 보호가스를 얻는 장치로서, 사용 중 발생하는 발생가스의 주성분은 C0(20~24%), H2(30~33%), Co2(0.16~0.4%), N2(49.84~42.6%)이다.

다음으로, 왁스주입단계(S2)에서 주입되는 왁스(Wax)는, 상온에서 취급시 변형되지 않고 안정한 것이어야 하며 1000℃로 가열할 경우 회분이 남지 않는 저융점 왁스를 사용한다.

또한, 60 ∼ 80℃의 낮은 용해온도 범위이어야 하고, 60℃ 정도의 낮은 조작온도이어야 하며, 상온에서 연화되지 않고 강도를 유지해야 하고, 깨끗하고 평활한 표면을 가지고 주형과 잘 분리되며 가급적 수축, 팽창계수가 적어야 한다.

나아가 후술하는 왁스제거단계(S9)에서 회수된 왁스를 재사용할 수 있는데, 이때 회수된 왁스는 정제과정을 거치면서 왁스에 포함된 불순물을 제거하여 사용하는 것이 바람직하며, 왁스를 정제시킬때 정제온도는 105℃±10℃를 유지한다.

상기와 같이 재사용되는 왁스는 새로운 왁스보다 성질이 약해지므로 재사용 할 때는 새로운 왁스와 일정 비율로 교반하여 사용하는 것이 보다 바람직하다.

다음으로 상기 왁스주입단계(S2)를 거쳐 형성된 몰드가 다음 단계를 위하여 대기 상태일 때 형상이 변형되는 것을 방지하기 위하여 냉수에 일시 보관하여 몰드의 형상이 변형되는 것을 방지하는 냉수보관단계(S3)를 거치게 되는데,

냉수보관단계(S3)는, 고온에서 형성된 몰드가 외부에 노출되면서 서서히 냉각될 때 각 부위별로 냉각되는 속도가 상이하여 발생하는 부분적인 형상 변형을 방지하기 위한 것으로, 이때 사용되는 냉수의 온도는 0℃ ~ 5℃ 사이를 유지하여 냉수에 잠기는 몰드의 전체부위가 동일한 냉각속도를 유지할 수 있어 형상이 변형되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

다음으로 변형방지링 결합단계(S4)는, 상기 왁스주입단계(S2)에서 형성된 몰드가 상온에서 보관할 때 몰드 각 부위별로 냉각되는 속도가 상이하여 발생하는 몰드의 형상 변경을 방지하기 위하여 합성수지 재질의 변형방지링(20)을 상기 몰드에 결합하는 것으로, 특히 몰드의 부위 중 원형으로 이루어진 입구 부위의 형상이 변경되는 것을 방지하기 위한 것이다.

이때, 사용되는 변형방지링(20)은 고온상태와 저온상태에서의 팽창율과 수축율이 낮은 재질인 열경화성수지로 형성하는 것이 바람직하며, 이때 사용되는 열경화성수지는 페놀수지, 요소수지, 멜라민수지 중 선택되는 어느 하나로 한다.

다음으로 트리제작단계(S5)에서는, 탕도와 압탕을 미리 제작하고, 상기 왁스주입단계(S2)에서 사출된 왁스를 탕구에 다수개 접합시켜 트리를 제작한다.

트리를 제작하는 방법은 탕구를 지지대에 놓고 300℃±40℃로 가열된 불칼을 이용하여 모형으로 된 탕구와 탕도를 녹여서 접합하게 된다.

다음으로, 이물질 제거단계(S6)는, 제작된 몰드에 고압으로 에어를 분사하여 표면에 들러 붙은 이물질을 제거하는 단계이다.

다음으로, 상기 이물질 제거단계(S6)를 거친 몰드에서 상기 변형방지링(20)을 분리하는 변형방지링 분리단계(S7)을 지나면서 몰드에서 변형방지링(20)을 분리한다.

다음으로, 주형제작단계(S8)는, 상기 변형방지링(20)이 분리된 후 트리의 외면에 세라믹재질의 내화성물질로 코팅한 후 건조하여 주형을 제작하는 단계로서, 이때 코팅 및 건조과정은 여러 번 반복적으로 하게 된다.

상기 코팅은 슬러리(slurry) 형태의 내화성물질을 몰드의 외부에 분사하는 것으로, 이때 사용되는 슬러리로는 SiO2가 사용되며, 몰드를 코팅하는 코팅실의 온도는 250℃±3℃도를 유지하도록 한다.

나아가 합금강과 같은 고융점 합금의 주조에는 우선 내화물의 미분말인 이면사를 얇게 피복하며, 내화재료는 가능한 미분말로서 내화도가 높은 것이 적당한데 이러한 재료로는 지르콘사를 사용하는 것이 바람직하다.

주형제작단계(S8)에서 주의할 점으로는 작업 중 상기 코팅실에 충격을 가하여 공기 방울이 몰드에 생기지 않도록 하는 것이다.

다음으로 증기로 상기 주형을 가열하여 왁스를 녹여 제거하는 왁스제거단계(S9)에서는, 주형을 거꾸로 세워 탈왁스기 내부에 진열한 후 탈왁스기의 문을 밀폐하고, 150℃±15℃의 증기를 7.5±0.5Kg/Cm2의 분위기에서 15분간 주입하여, 증기에 의해 왁스가 녹은 후 하부로 떨어지도록 한다.

다음으로, 탈왁스시킨 상기 주형을 고온으로 다시 가열하여 잔여물을 제거하는 청소단계(S10)이다.

청소단계(S10)에서는 탈왁스 작업에서 왁스 사용량의 85% 정도가 회수되나, 나머지 왁스는 표면장력에 의하여 주형에 들어 붙어 있거나 모세관 현상에 의해 주형속에 침투하고 있다.

따라서 주형에 잔존하는 왁스를 제거하기 위해 소성로에 주형을 장입하고 소성하되, 600~700℃로 가열하여 주형에 남아 있는 왁스를 제거한다.

다음으로 용탕을 상기 주형 내부에 주입하는 주입단계(S11)는, 용탕의 흐름이 평온한 상태에서 신속하게 주형 내부로 주입한다.

다음으로 상기 주형을 냉각하는 냉각단계(S12)는, 압축된 저온 공기를 주형의 일측에 고속으로 분사하는 냉각지그(30)를 구비하여, 상기 냉각지그(30)에서 분사된 공기가 주형의 내부를 순환하면서 주형을 냉각시켜 주형의 내부조직이 균일하게 냉각될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

상기 냉각단계(S12)의 냉각지그(30)는, 구동부(31)와, 상기 주형에 맞닿는 주입부(32)와, 상기 구동부(31)와 주입부(32)를 연결하는 연결파이프(33) 및 상기 구동부(31)에 연결되며 내부에 압축 공기가 저장된 저장탱크(34)를 포함하여 이루어진다.

상기 구동부(31)의 동작에 따라 저장탱크(34)에 저장된 압축 공기를 일정한 속도로 분사되어 상기 주물의 각 부위가 동일한 속도로 냉각되는 것으로, 동일한 속도로 냉각되는 주물은 내부조직의 균일성을 얻을 수 있어 내구성이 향상되는 효과가 있다.

또한, 상기 냉각지그(30)는, 상기 주물이 냉각되는 동안 흔들리는 것을 방지할 수 있도록 지면 또는 바닥면(W)에서 상부로 이격된 상태로 구비된 본체부(41)와, 상기 본체부(41)의 상부에 구비되며 상기 주물을 거치하기 위한 다수개의 거치대(42)와, 상기 주입부(32)를 고정하기 위한 고정부(43)로 이루어진다.

상기 주입부(32)는, 상기 연결파이프(33)가 결합되는 유입관(321)과, 상기 유입관(321)이 고정되고 맞닿는 주물의 입구 직경에 상응하는 크기로 이루어진 저장통(322)과, 상기 저장통(322)의 외주면(323)에 결합되며 방사상으로 다수개의 통공(325)이 형성된 노즐(324)로 이루어진다.

또한, 상기 본체부(41)는 저면에 롤러(411)가 구비되어 지면 또는 바닥면(W)에 형성된 레일(R)에 안내되면서 순차적으로 이동할 수 있어, 주물을 순차적으로 이동시키면서 냉각할 수 있어 작업의 편의성을 향상시킨 것이다.

다음으로, 상기 냉각단계(S12) 후 형성된 주물의 외면에 들러붙어 있는 세라믹재질의 내화성물질로 이루어진 코팅재를 제거하는 코팅재 제거단계(S13)에서는, 상기 냉각단계(S12)를 거치면서 트리에 다수개 붙어 있는 형태의 주물의 외면에 들러 붙어 있는 세라믹재질의 내화성물질로 이루어진 코팅재를 제거하게 된다.

다음으로 트리에 다수개 붙어 있는 주물을 절단하는 주물절단단계(S14)에서는, 트리에 다수개로 붙어 있는 주물을 하나씩 절단한다.

다음으로 가공된 주물의 불량여부를 조사하는 검사단계(S15)와, 최종 완성된 U-BEND(10)를 검사하는 최종검사단계(S16)를 거치게 된다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법을 설명하였으나, 본 발명은 이러한 설명에 의하여 한정되지 않고 첨부된 특허청구범위가 갖는 사상의 범주 내에서 당업자에 의해서 다양한 변형 및 변경이 가능하며 이러한 변형 및 변경 또한 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 라디언트 튜브용 U-BEND 제조방법의 순서를 도시한 순서도

도 2 는 본 발명에 따른 제조방법에 의해 형성된 라디언트 튜브용 U-BEND를 도시한 사시도

도 3 은 본 발명에 따른 변형방지링을 도시한 사시도.

도 4 는 본 발명에 따른 냉각단계 및 냉각지그의 사용상태를 도시한 상태도.

< 도면 중 주요부호에 대한 설명 >

S1 : 금형제작단계 S2 : 왁스주입단계;

S3 : 냉수보관단계 S4 : 변형방지링 결합단계

S5 : 트리제작단계 S6 : 이물질 제거단계

S7 : 변형방지링 분리단계 S8 : 주형제작단계

S9 : 왁스제거단계 S10 : 청소단계

S11 : 주입단계 S12 : 냉각단계

S13 : 코팅재 제거단계 S14 : 주물절단단계

S15 : 검사단계 S16 : 최종검사단계

10 : U-BEND 20 : 변형방지링

30 : 냉각지그 31 : 구동부

32 : 주입부 33 : 연결파이프

34 : 저장탱크 41 : 본체부

42 : 거치대 43 : 고정부

411 : 롤러 W : 바닥면

R : 레일

Claims (4)

1. 내부가 빈 원통형의 라디언트 튜브의 U-BEND 형상을 이루도록 금속을 가공하여 내부금형과 외부금형을 제작하는 금형제작단계와;

   상기 내부금형과 외부금형을 결합한 후 왁스를 주입하여 몰드를 제작하는 왁스주입단계와;

   제작된 몰드를 냉수에 일시 보관하여 몰드의 형상이 변형되는 것을 방지하는 냉수보관단계와;

   제작된 몰드의 형상이 변형되는 것을 방지하기 위하여 합성수지 재질의 변형방지링을 결합하는 변형방지링 결합단계와;

   다수개의 왁스를 탕구에 접합시켜 트리를 제작하는 트리제작단계와;

   제작된 몰드에 에어를 분사하여 이물질을 제거하는 이물질 제거단계와;

   상기 변형방지링을 분리하는 변형방지링 분리단계와;

   상기 변형방지링이 분리된 후 트리의 외면에 세라믹재질의 내화성물질로 코팅한 후 건조하여 주형을 제작하는 주형제작단계와;

   증기로 상기 주형을 가열하여 왁스를 녹여 제거하는 왁스제거단계와;

   상기 주형을 가열하여 잔여물을 제거하는 청소단계와;

   용탕을 상기 주형 내부에 주입하는 주입단계와;

   상기 주형을 냉각하는 냉각단계와;

   상기 냉각단계 후 형성된 주물의 외면에 들러붙어 있는 세라믹재질의 내화성물질로 이루어진 코팅재를 제거하는 코팅재 제거단계와;

   상기 트리에 다수개로 붙어 있는 주물을 절단하는 주물절단단계와;

   주물의 외면을 매끄럽게 가공하고, 가공된 주물의 불량여부를 조사하는 검사단계와;

   최종 완성된 U-BEND를 검사하는 최종검사단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉수보관단계에서 사용되는 냉수의 온도는 0℃~ 5℃ 사이인 것을 특징으로 하는 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각단계는, 압축된 저온 공기를 주형의 일측에 고속으로 분사하는 냉각지그를 구비하여, 상기 냉각지그에서 분사된 공기가 주형의 내부를 순환하면서 주형을 냉각시켜 주형의 내부조직이 균일하게 냉각될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 냉각지그는,

   구동부와, 상기 주형에 맞닿는 주입부와, 상기 구동부와 주입부를 연결하는 연결파이프 및 상기 구동부에 연결되며 내부에 압축 공기가 저장된 저장탱크를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 라디언트 튜브의 U-BEND 제조방법

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