KR100978485B1 - 알루미늄합금 소경봉의 수평연속주조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄합금을 용해하여 수평으로 소경봉을 연속주조하는 장치에 관한 것으로 용해로의 용탕출구에는 복수의 주형이 직접 설치되고 주형에는 냉각수실이 구비되어 용탕을 냉각하면서 배출되게 구성되며 용해로에는 아르곤가스를 주입하여 용탕의 압력을 제어하고 수소가스가 용탕에 침투되는 것을 방지하게 하고, 용해로의 외벽고주파코일이 구비되는 벽체에는 질소가스를 공급하여 흑연으로 형성된 용해로의 산화를 방지하게 하며 주형에서 배출되는 주조물은 인출홀더에 의하여 인출하되 인출속도는 서보모터에 의하여 세밀하게 제어되게 하며 주조물을 누르는 압력은 주조물별로 각각 독립적으로 제어되게 한 것을 특징으로 한다.

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Description

알루미늄합금 소경봉의 수평연속주조장치{aluminum alloy small-diameter rod's horizontal continuous casting apparatus}

본 발명은 알루미늄합금의 소경봉을 수평으로 연속주조하는 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 주형에서 소경봉을 인출하는 롤러의 압력을 각각 독립적으로 제어하고 서보모터로 미세한 인출속도제어가 가능하게 한 것에 관한 것이다.

통상적으로 알루미늄합금의 수평연속주조방법은 주형과 격리된 턴디시(Tundish)에서 용탕이 수평축을 갖는 가로형 단부개방 주형의 유입단부 내로 중력에 의하여 공급되면 주형 내에서 용탕이 주조물로 응고되도록 1차적으로 냉각되고, 1차 냉각된 주조물은 더미바(Dummy Bar)를 이용하여 주형으로부터 인출될 때 물과 같은 냉각제를 분사하여 추가로 냉각 및 응고시킨 후 적당한 길이로 절단한다.

종래 알루미늄 합금봉의 수평연속 주조방법으로는 본 출원이 선출원한바 있 는 특허출원 제2007-0088554호(2007.08.31)가 있었으며, 상기의 출원은 도 1과 같이 턴디시(105)의 내부에 커버와 일체화된 격벽에 의하여 내부가 구획되어 융용금속의 각반을 제한하고 주형유입로(111)는 턴디시(105)의 외곽을 감싸는 내화성 벽체와 외부단열재를 관통하여 주형(101)과 연결되며, 주형의 주위에는 냉각수실이 형성된 냉각기가 구비되고 냉각기의 냉각수 공급구는 주형의 중심점에 대하여 상부방향에서 사선으로 경사지게 형성되어 공급되는 냉각수가 냉각기를 선회하면서 노즐을 통하여 주조물의 표면에 분사되게 하고 주조물은 더미바(119)를 이용하여 주형으로부터 강제인출하는 것에 관한 것을 제안한바 있었다.

상기한 종래기술에서는 알루미늄합금의 소경봉은 주형 내에서 냉각응고되는 속도가 빨라 중력에 의한 융용금속의 공급만으로는 연속적으로 소경봉을 인출하기 어려웠고 소경봉을 인출하기 위하여 더미바를 적용하여 인출되는 속도를 제어하기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 용해로에서 용해되는 융용알루미늄이 주형에 공급되는 압력과 배출속도를 조절할 수 있게 하기 위하여 용해로에 아르곤가스를 주입하여 용탕에 가해지는 압력을 제어하고 수소가스가 용탕내로 혼입되는 것을 방지되게 구성하며, 도가니로와 노의 외벽 사이에는 질소가스를 충진하여 도가니로의 산화를 방지한다.

주형은 주조물의 냉각을 위하여 주조물의 둘레를 감싸는 형태의 냉각수실을 형성하여 냉각수를 공급하되 냉각수가 주형의 외주를 따라 선회하면서 주형을 냉각할 수 있도록 나선형의 격벽이 형성되며 냉각수실의 외벽은 스텐레스스틸로 형성하고 내벽은 인청동으로 구성하여 주조물에 대한 열전도율을 제고하며 주조물과 접촉하는 부분에는 카본다이스를 삽입하여 주형과 주조물의 면접촉에 따른 마찰을 감소시킬 수 있게 구성된다.

또한 주형에서 소경봉을 인출하는 인출롤러의 압력을 독립적으로 제어하고 인출롤러의 회전을 서보모터를 사용하여 인출속도를 미세하게 제어가능하게 구성한 다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 알루미늄합금을 재료로 하는 소경봉의 수평연속주조장치에서 용해조의 용탕압력을 중력에 의존하지 않고 제어할 수 있으며 용탕의 표면으로부터 수소가 침투되는 것을 방지하고 용해로의 산화를 방지하게 할 수 있어 수명을 연장하게 할 수 있으며, 소경봉을 인출하는 주형을 복수로 구비하여 생산성을 높일 수 있게 하는 효과가 있다.

이하에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명이 적용되는 알루미늄합금 소경봉의 수평연속주조장치의 개략적인 측단면도이고, 도 3은 도 2의 용해로의 평단면도이며, 도 4는 도 2 용해로의 정단면도이고, 도 5는 도 2 인출장치의 정단면도이며, 도 6은 도 3 주형의 측단면도이다.

본 발명 알루미늄합금 소경봉의 수평연속주조장치는 용해로(1)에서 용해된 알루미늄합금을 강재냉각수단을 구비한 다수의 원통형 주형(2)을 통하여 소경봉으로 주조하고 연속적으로 인출할 수 있게 구성된다.

주조되는 봉의 직경은 주형(2)의 교체로 변경이 가능하고 복수개로 구비되는 주형(2)의 내경은 서로 다르게 하여 서로 다른 직경을 갖는 소경봉을 동시에 주조하여 인출하는 것이 가능하다.

도 3에 도시된 것과 같은 용해로(1)는 4가닥(strand)의 소경봉을 연속주조할 수 있게 하는 주형(2)에 대한 실시예로서 용해로(1)의 용량을 크게 하면 인출되는 가닥수를 증가시키는 것이 가능하다.

본 발명에서는 용해로(1)에 주형(2)을 직접 설치하여 용탕을 연속주조할 수 있게 구성되어 있으므로 주형(2)에 가해지는 용탕의 압력을 적절하게 제어하는 것이 필요하므로 용해로(1)에 아르곤가스를 주입하여 용탕에 가해지는 압력을 제어할 수 있게 구성하여 용탕이 중력과 가스압에 의하여 주형(2)으로 적절하게 공급될 수 있게 구성되며, 아르곤가스는 용탕의 표면으로 수소가 침투되는 것을 방지하여 주조된 소경봉에 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있게 한다.

아울러 용해로(1)의 외부고주파코일(3)이 권취된 부분에는 질소가스를 충진하여 용해로(1)를 구성하는 흑연이 산화되는 것을 방지하여 용해로(1)의 수명을 연장할 수 있게 구성한다.

용탕을 냉각시키면서 환봉으로 성형하는 주형(2)은 스텐레스튜브(4)로 외부를 형성하고 내부에는 인청동자켓(5)을 구비하여 열전도율을 향상시키며, 스텐레스튜브(4)와 인청동자켓(5) 사이에는 냉각수가 순환하는 냉각수실(6)이 형성되고 냉각수실(6)에는 냉각수가 인청동자켓(5)의 외주를 순환하면서 냉각시킬 수 있도록 나선상의 격벽(7)이 형성된다.

주형(2)의 내부에서 주조물과 직접 접촉되는 부분에는 실린더형태의 카본다 이스(8)가 삽입되어 주조물의 표면과의 마찰을 흑연에 의한 고체윤활작용으로 감소시킬 수 있게 구성되고, 카본다이스(8)가 마모되면 용이하게 교환할 수 있게 구성된다.

주형(2)에서 주조되는 주조물은 인출장치(9)에 의하여 잡아당겨져 인출된다.

인출장치(9)는 긴 환봉상의 일체화된 주동인출롤러(10)와 각 주조물별로 독립된 종동인출롤러(11)로 구성되며, 주동인출롤러(10)에는 각각의 주조물을 고정하고 접촉하는 V형 홈이 형성되고 서보모터(12)에 의하여 회전하면서 주조물이 인출되는 속도를 세밀하게 제어할 수 있게 구성되어 있다.

종동인출롤러(11)는 각각 V형 홈이 형성되어 주조물을 고정하고 접촉되게 구성되며 주조물별로 누르는 압력을 독립적으로 조절할 수 있게 구성된다.

인출장치(9)에서 인출되는 주조물은 절단기(13)에서 일정한 길이로 절단된다.

인출장치(9)는 PLC프로그램을 이용하여 전진모드, 정지모드 그리고 후진이 가능한 모드를 선택할 수 있도록 제작된다.

본 발명은 알루미늄합금으로 소경봉을 연속적으로 주조하는 산업분야에서 적용가능하다.

도 1은 종래 알루미늄합금봉 수평연속주조장치의 개략적인 단면도

도 2는 본 발명이 적용되는 알루미늄합금 소경봉의 수평연속주조장치의 개략적인 측단면도

도 3은 도 2 용해로의 평단면도

도 4는 도 2 용해로의 정단면도

도 5는 도 2 인출장치의 정단면도

도 6은 도 3의 주형의 측단면도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1. 용해로 2. 주형

3. 고주파코일 4. 스텐레스튜브

5. 인청동자켓 6. 냉각수실

7. 격벽 8. 카본다이스

9. 인출장치 10. 주동인출롤러

11. 종동인출롤러 12. 서보모터

13. 절단기

Claims (3)

1. 용해로에서 융용된 알루미늄용탕을 냉각수실이 구비된 주형을 통하여 수평으로 환봉을 연속주조하는 장치에 있어서,

   용해로(1) 내에는 아르곤가스를 주입하여 압력을 제어하고, 용해로의 고주파코일(3)이 구비되는 외벽에는 질소가스를 공급하여 도가니의 산화를 방지하며, 용해로의 용탕출구에는 복수의 주형(2)을 설치하여 주형을 통하여 용탕이 냉각되면서 복수의 환봉이 주조되게 한 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 소경봉의 수평연속주조장치.
2. 제 1항에 있어서, 주형(2)에서 주조되는 환봉은 주동인출롤러(10)를 구동하는 서보모터(12)에 의하여 인출속도가 제어되고, 종동인출롤러(11)는 각각 독립적으로 누르는 압력이 제어될 수 있게 한 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 소경봉의 수평연속주조장치.
3. 제 1항에 있어서, 주형(2)은 스텐레스튜브(4) 내에 인청동자켓(5)을 구비하고 스텐레스튜브와 인청동자켓 사이에 구비된 냉각수실(6)에는 냉각수가 순환할 수 있게 나선상의 격벽(7)이 형성된 것을 특징으로 하는 알루미늄합금 소경봉의 수평 연속주조장치.

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