KR100945082B1 - 진공용해 수평연속주조기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동 및 동합금은 물론 산소와 친화력을 갖는 특수 동합금을 진공하에서 용해 주조하여 대기중의 산소와 접촉을 차단함으로써 용해 주조과정 중에 발생하는 산화물 및 기포 불량을 제거할 수 있도록 한 진공용해 수평연속주조기에 관한 것으로서, 가스주입구(2)를 포함하는 기기본체(1)의 상부측에 투입구(3)가 형성되고, 상기 투입구(3)의 하부측으로 연통되게 그래파이트 히터(4)에 의해 가열되는 그래파이트 용해로(5)가 구비되며, 용해로 배출구(51)의 하부측에는 게이트 밸브(81) 및 용탕 주입로(6)가 형성되고, 기기본체(1)의 하부측에는 기기본체(1)의 내부를 진공상태의 분위기로 조성하는 진공펌프(9)가 장착됨으로써 용탕의 청정성 및 유동성 증대는 물론 보다 고품질의 제품을 생산할 수 있는 효과를 갖게 된다.

그래파이트 용해로, 게이트 밸브, 그래파이트 보트, 진공펌프

Description

진공용해 수평연속주조기{Vacuum melting horizontal continuous casting machine}

본 발명은 수평연속주조기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동 및 동합금은 물론 산소와 친화력을 갖는 특수 동합금을 진공하에서 용해 주조하여 대기중의 산소와 접촉을 차단함으로써 용해 주조과정 중에 발생하는 산화물 및 기포 불량을 제거할 수 있도록 한 진공용해 수평연속주조기에 관한 것이다.

일반적으로 동 및 동합금, 동(Cu)을 주성분으로 하는 소재의 용해 및 주조는 대기중의 고주파 용해로 또는 저주파 용해로에서 용해를 하고, 용해된 금속에 탈산, 탈가스 처리를 한 다음 연속 주조기(수평/수직)에 주입하여 슬래브(slab), 빌릿(billit), 라운드 바(round bar), 스트립(strip)을 생산하게 되는데, 이때 용해로에서 용해하는 과정 또는 용해로에서 연속 주조기로 주입하는 과정에서 대기중의 산소나 수소가 용탕중의 황(S)과 반응하여 용동중에 산화구리(CU₂0), 황화구리(CuS), 수산화구리(Cu(OH)₂)로 내재하여 응고하는 과정에서 기포불량의 원인을 일으키게 된다.

또한, 대기중에서 용해가 이루어짐에 따라 용탕중에 산화된 슬래그(Slag)들이 주조하는 과정에서 유입되어 주조 표면에 결함을 일으키게 되는 것으로서, 이같이 주조시 건전하게 용해가 이루어지지 않게 되면 결함들이 압출, 압연, 인발 등의 후가공시 제품에 악영향을 주어 크랙(crack) 이나 필(peal), 즉 벗겨지는 현상이 발생하게 되는 것이다.

이러한 유해가스로 인한 기포발생을 줄이기 위한 방법으로, 주조시 수소가 다량 내제하고 있는 경우 산소분압을 조금 높여 용동중의 산소 농도를 증가시켜 평형수소농도를 저하시키고 용해한 수소(H₂)를 물(H₂O)로써 용동외로 방출시킨 다음, 탈산제를 첨가하여 용동중의 산소를 적게하여 주조하게 되면 수증기에 의한 기포등을 감소할 수 있게 된다.

그리고, 주조용 금형 내에서 응고시 응고 영역(zone)에 에어갭(air gap)에 산화아연(ZnO), 산화주석(SnO₂), 산화납(PbO₂)과 같은 산화물들로 인하여 금형의 손상을 유도하여 주조시간을 단축하고 주조표면 결함을 일으키게 된다.

특히, 상기한 동 및 동합금 중에 베릴륨(Be), 크롬(Cr), 아연(Zn), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 텔레늄(Te) 등을 첨가하는 원소들은 산소와 친화력이 강한 금속이며, 대기중의 산소와 반응하여 산화물이 발생하게 됨으로써 용탕의 유동성 및 청정도를 해칠 뿐만 아니라 전술한 바와 같은 수소가스로 인해 용해주조 과정에서 기포를 유발하거나 산화물로 인해 금형의 수명을 단축하고, 주조 표면에 결함을 일으켜 주조 제품에 악영향을 주게 되는 것이다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 그 목적은 동 및 동합금은 물론 산소와 친화력을 갖는 특수 동합금을 진공하에서 용해 주조하여 대기중의 산소와 접촉을 차단함으로써 용해 주조과정 중에 발생하는 산화물 및 기포 불량을 제거할 수 있도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 진공하의 연속 주조과정에서 일시적으로 용탕의 주입을 차단하는 작업이 보다 용이하게 이루어질 수 있도록 하는데 있다.

또한, 본 발명의 목적은 용해로 내부의 지금을 히터로 가열하여 용해시키는데 필요한 시간을 단축시킬 수 있도록 하는데 있다.

이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 가스주입구를 포함하는 기기본체의 상부측에 투입구가 형성되고, 상기 투입구의 하부측으로 연통되게 그래파이트 히터에 의해 가열되는 그래파이트 용해로가 구비되며, 용해로 배출구의 하부측에는 게이트 밸브 및 용탕 주입로가 형성되고, 기기본체의 하부측에는 기기본체의 내부를 진공상태의 분위기로 조성하는 진공펌프가 장착된 것을 특징으로 한 진공용해 수평연속주조기가 제공된다.

또한, 상기 투입구는 예열실을 더 포함하고, 예열실의 하부측에는 투입구와 그래파이트 용해로의 사이를 개폐할 수 있는 그래파이트 게이트가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그래파이트 게이트는 핸들의 조작에 의하여 회전이 가능하고 상부 장입로 및 점검구를 갖는 가동 게이트와, 상기 가동게이트의 하부측에 구비되고 하부 장입로를 갖는 고정게이트로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 그래파이트 용해로는 다수의 관통홀을 갖는 그래파이트 보트를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 게이트 밸브는 핸들의 조작에 의한 스톱바의 전후 이동으로 용해로 배출구를 개폐하도록 구성되고, 용탕 주입로와 동일 수평선상으로 배치 구성한 것을 특징으로 한다.

또한,상기 게이트 밸브와 탕도는 수냉자켓 형태의 냉각장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 동 및 동합금은 물론 산소와 친화력을 갖는 특수 동합금을 진공하에서 용해 주조하여 대기중의 산소와 접촉을 차단하여 용해 주조과정 중에 산화물이 발생하지 않도록 함은 물론 기포 발생의 주원인이 되는 수소가스를 제거할 수 있도록 함으로써 용탕의 청정성 및 유동성 증대는 물론 보다 고품질의 제품을 생산할 수 있는 효과를 갖게 된다.

또한, 본 발명은 상기한 바와 같이 대기중의 산소와 접촉을 차단함으로써 산화물로 인한 금형의 수명 단축과 주조 제품의 결함을 방지할 수 있을 뿐 아니라 게이트 밸브를 이용하여 금형의 교체 및 사이즈의 크기 변경을 보다 용이하게 할 수 있는 효과도 갖게 된다.

또한, 본 발명은 투입구에 예열실을 마련하여 미리 용해로의 내부에 장입되어질 지금을 예열할 수 있도록 함으로써 용해로의 내부로 장입된 지금에 대한 히터의 가열시간을 단축시킬 수 있을 뿐 아니라 이로 인하여 용해효율을 한층 증대시킬 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 기술적 구성을 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명은 상부측에 지금(地金)(100)이 투입되는 투입구(3)가 형성되고, 내부에는 그래파이트 용해로(5)가 구비되며, 상기 그래파이트 용해로(5)의 하부측에 용탕 주입로(6) 및 진공펌프(9)가 장착된 수직의 기기본체(1)로 구성된다.

상기 투입구(3)는 뚜껑(33)을 가지며, 내부에 예열실(31)이 마련되고, 상기 예열실(31)의 하부측에는 투입구(3)가 그래파이트 용해로(5)와 연통되게 하거나 차단하는 그래파이트 게이트(32)가 구비된다.

또한, 상기 그래파이트 게이트(32)는 핸들(321a)의 조작에 의해 회전하는 가동게이트(321)와 상기 가동게이트(321)의 하부측에 구비되는 고정게이트(322)로 구성되고, 상기 가동게이트(321) 및 고정게이트(322)는 각각 수직으로 관통하는 상부장입로(321b) 및 하부장입로(322a)가 형성되어 이들이 서로 일치하는 경우에만 그래파이트 용해로(5)에 지금(100)의 장입이 가능하도록 구성되며, 상기 가동게이트(321)는 점검구(321c)를 더 포함한다.

상기 가동게이트(321)의 회전은 투입구(3)를 상.하로 나누어 상부측에 가동게이트(321)가 위치되게 하고, 하부측에는 고정게이트(322)가 위치되게 하여 상부측을 핸들(321a)로 회전시키는 것에 의해 이루어지도록 하는 것으로서, 상.하 경계부분의 투입구(3)의 외측에 투입구(3)의 상부측에만 고정되는 판을 덧대어 그 판에 핸들(321a)을 고정함으로써 투입구(3)의 상.하부가 분리됨이 없이 상부측만 핸들(321a)에 의해 회전할 수 있도록 구성한 것이나, 이에 국한됨이 없이 그 기능을 수행할 수 있는 것이면 무방하다.

그리고, 그래파이트 용해로(5)의 외측에는 용해로에 투입된 지금을 용해시키기 위해 그래파이트 히터(4)가 구비되고, 상기 그래파이트 히터(4)로부터 발생된 열은 기기본체(1)의 내벽에 구비된 단열재(10)에 의해 외부와 차단되도록 구성한 것이다.

이와함께 용해로 배출구(51)의 하부측에는 핸들 조작에 의해 용해로 배출구(51)를 개폐하는 게이트 밸브(81)가 구비되고, 게이트 밸브(81)의 반대쪽에는 용해로 배출구(51)를 통하여 흘러 나온 용탕(M)을 취출롤(7)(7a) 측으로 유도 및 안내하는 용탕 주입로(6)가 형성되며, 상기 용탕 주입로(6)는 외측에 수냉 자켓 형태의 냉각장치(82)를 더 포함한다.

또한, 상기 게이트 밸브(81)는 핸들(81a)의 회전조작에 의해 상기 핸들(81a)에 연결된 스톱바(81b)가 전후로 이동가능하도록 구성되고, 상기 스톱바(81b)의 전진에 의해서 용해로 배출구(51)를 폐쇄하도록 구성된 것이다.

한편, 상기 기기본체(1)는 그래파이트 용해로(5)의 상부측 공간부와 연통하는 가스주입구(2)를 더 포함하고, 기기본체(1)의 하부측에는 기기본체(1)의 내부를 진공상태의 분위기로 조성하기 위하여 진공펌프(9)가 구비되며, 상기 진공펌프(9)는 흡입관(9a)에 의해 기기본체(1)의 하부측에 연결되고, 그래파이트 용해로(5)의 내부에는 다수의 관통홀(52a)을 갖는 그래파이트 보트(52)가 구비된다.

다음은 상기한 바와 같이 구성된 본 발명의 연속 주조과정을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 크게 그래파이트 용해로(5)의 내부에 지금(100)을 장입하는 과정과, 장입된 지금(100)을 진공하에서 용해 및 연속 주조하는 과정, 그래파이트 용해로(5)의 내부 상태를 점검하는 과정 등으로 이루어진다.

먼저, 지금(100)을 그래파이트 용해로(5)의 내부로 장입하는 과정은 진공펌프(9)의 작동이 정지된 상태에서 그래파이트 게이트(32)의 개방과 가스주입구(2)를 통한 질소 또는 아르론 가스의 주입으로 이루어지는데, 이때 진공펌프(9)의 작동이 정지되어 있다 하더라도 그래파이트 용해로(5)의 내부로 주입되는 질소 또는 아르곤 가스의 주입에 의해서 용탕을 대기중의 산소나 수소 가스로부터 보호할 수 있게 된다.

상기 그래파이트 게이트(32)의 개방은 도 3a에 도시된 바와 같이 가동게이트(321)의 상부장입로(321b)와 고정게이트(322)의 하부장입로(322a)가 서로 일치된 상태이고, 투입구(3)의 뚜껑(33)을 열어 개방된 게이트를 통하여 지금(100)을 그래파이트 용해로(5) 내부로 장입시키게 되는 것이며, 예열실(31)의 내부에 지금(100)을 적재하여 그래파이트 용해로(5) 내부의 지금(100)이 용해되는 동안 그 열로 예열되도록 한다.

이렇게 장입 과정을 완료하게 되면, 게이트를 차단함과 동시에 가스주입구(2)를 통한 질소 또는 아르곤 가스의 주입을 차단하게 되는 것이며, 진공펌프(9)의 작동에 의해서 진공하에서 용해 및 연속주조가 이루어지게 되는 것이다.

상기 게이트의 차단은 도 3b에 도시된 바와 같이 핸들(321a)을 이용하여 가동게이트(321)를 회전시키는 것에 의해 서로 일치되었던 가동게이트(321)의 상부장입로(321b)와 고정게이트(322)의 하부장입로(322a)가 서로 일치되지 않도록 함으로써 이루어진다.

그리고, 진공펌프(9)가 작동하게 되면 흡입관(9a)을 통하여 그래파이트 용해로(5)를 포함한 기기본체(1)에 내재된 공기를 흡입함으로써 기기본체(1)의 내부를 진공상태의 분위기로 조성할 수 있게 되는 것이며, 이러한 진공하에서 그래파이트 용해로(5) 내부의 지금(100)을 그래파이트 히터(4)로 용해하게 되는 것이다.

한편, 그래파이트 용해로(5)의 내부에 장입된 지금(100)은 그래파이트 용해로(5)의 내부에 구비된 그래파이트 보트(52) 상에 적재되는 것이며, 이 적재된 상태에서 그래파이트 히터(4)에 의한 지금(100)의 가열이 이루어지게 되면, 지금(100)이 녹아 생긴 용해물, 즉 용탕은 그래파이트 보트(52)의 관통홀(52a)을 통해 그래파이트 보트(52)의 하부측 그래파이트 용해로(5)의 내부로 유출된다.

또한, 그래파이트 보트(52)는 그래파이트 용해로(5) 내부의 용탕(M)의 높이 만큼 상승하면서 용탕(M) 위로 뜨게 되는 것이며, 용탕내에 함유된 산소와 그래파이트 보트(52)의 그래파이트가 접촉 및 반응하면서 탈산이 이루어지게 됨은 물론 불순물 제거와 온도변화를 감소시키게 되는 것이다.

그리고, 그래파이트 용해로(5) 내부의 용탕은 용해로 배출구(51)와 용탕 주입구(82a) 및 냉각장치(82)를 거쳐 취출롤(7)(7a)에 의해 인출되면서 연속주조가 이루어지게 되는 것이며, 금형을 교체하는 경우에는 게이트 밸브(81)의 핸들(81a)을 돌려 스톱바(81b)를 전진시켜 용해로 배출구(51)를 차단함으로써 금형을 간단하게 교체할 수 있게 되고, 다시 핸들(81a)을 반대방향으로 돌려 스톱바(81b)를 후진시켜 용해로 배출구(51)를 개방함으로써 진공하에서 연속 주조가 이루어질 수 있게 되고, 투입구(3)의 예열실(31)에 적재된 지금(100)은 그래파이트 용해로(5) 내부의 지금(100)을 용해할 때 발생한 열에 의해 예열됨으로써 장입에 의한 용해시 가열시간을 단축시킬 수 있는 장점을 갖게 된다.

한편, 그래파이트 용해로(5)의 내부상태 점검은 가동게이트(321)에 형성된 점검구(321c)를 통하여 이루어지게 되는 것으로서, 이때에는 진공펌프(9)의 작동이 정지되고, 용탕을 대기중의 산소나 수소가스로부터 보호하기 위해 가스주입구(2)를 통하여 질소 또는 아르곤 가스를 주입하게 된다.

이러한 가스 분위기 상태에서 도 3c에 도시된 바와 같이 핸들(321a)을 이용하여 가동게이트(321)를 회전시켜 고정게이트(322)의 하부장입로(322a)에 가동게이트(321)의 점검구(321c)를 일치시켜 그래파이트 용해로(5)의 내부상태를 점검하게 되는 것이며, 점거후에는 다시 도 3b에 도시된 바와 같이 게이트를 폐쇄시키고 진 공하에서 계속적으로 용해 및 연속주조를 수행하거나 도 3a에 도시된 바와 같이 가스 분위기 상태에서 그래파이트 용해로(5)에 대한 지금(100)의 장입이 이루어지게 되는 것이다.

도 1은 본 발명의 전체적인 구성을 나타낸 종단면도.

도 2는 본 발명 그래파이트 게이트의 단면도.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 작동과정 중에 그래파이트 게이트의 사용상태를 나타낸 것으로서,

도 3a는 본 발명의 장입 상태를 나타낸 평면도.

도 3b는 본 발명의 용해 및 예열 상태를 나타낸 평면도.

도 3c는 본 발명의 점검 상태를 나타낸 평면도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1:기기본체 2:가스주입구

3:투입구 4:그래파이트 히터

5:그래파이트 히터 6:탕도

7,7a:취출롤 9:진공펌프 9a:흡입관 10:단열재

31:예열실 32:그래파이트 게이트

51:용해로 배출구 52:그래파이트 보트

81:게이트 밸브 81b:스톱바

82:냉각장치 321:가동게이트

321a:핸들 321b:상부 장입로

321c:점검구 322:고정게이트

322a:하부 장입로 M:용탕

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 기기본체(1)의 내부에, 기기본체(1)의 상부측에 형성된 투입구(3)와 연통하고 하부측에 용해로 배출구(51)가 형성된 그래파이트 용해로(5)가 구비되고, 상기 그래파이트 용해로(5)는 외측에 그래파이트 히터(4)가 구비되며, 상기 기기본체(1)는 그래파이트 용해로(5)의 상부측 공간부와 연통하는 가스주입구(2)를 더 포함하고, 상기 용해로 배출구(51)의 하부측에 용해로 배출구(51)를 개폐하는 게이트 밸브(81)가 구비되며, 상기 게이트 밸브(81)의 반대쪽에 용탕 주입로(6)가 연이어 형성되고, 기기본체(1)의 하부측에는 기기본체(1)의 내부를 진공상태의 분위기로 조성하는 진공펌프(9)가 장착되며, 상기 투입구(3)는 예열실(31)을 더 포함하고, 예열실(31)의 하부측에는 투입구(3)와 그래파이트 용해로(5)의 사이를 개폐할 수 있

   는 그래파이트 게이트(32)가 형성되며, 상기 그래파이트 게이트(32)는 핸들(321a)의 조작에 의하여 회전이 가능하고 상부장입로(321b) 및 점검구(321c)를 갖는 가동게이트(321)와, 상기 가동게이트(321)의 하부측에 구비되고 하부장입로(322a)를 갖는 고정게이트(322)로 구성된 것을 특징으로 한 진공용해 수평연속주조기.
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