KR101141692B1 - 고주파 전기 용해로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고주파 전기 용해로에 관한 것으로서,
알루미늄 인고트(ingot)를 용해하는 용해로(A)와; 상기 용해로(A)는 주물도가니 용해로로서 용해로(A)의 측방에 설치 구성되고 용해된 용해물을 보온하고 주조제품을 제조하기 위해 용해물을 토출하는 보온로(B)와; 상기 용해로(A)와 보온로(B) 사이에 구성되고 용해된 용해물을 용해로(A)에서 보온로(B)로 이송하는 용해물 이송통로관(C)과; 상기 용해로(A)는 외측면에 고주파발진기(1)로부터 발생된 고주파전류가 공급되는 워크코일(work coil)(2)이 권취되어 설치되고, 상기 용해로(A)의 상측에는 개폐되는 커버(3)가 구성되며, 상기 용해로(A)의 하측에는 용해물을 차단 및 토출시키는 게이트 개폐 실린더 장치(4)를 구성하고, 상기 보온로(B)는 세라믹 도가니(ceramic pot)로 이루어지고 상기 보온로(B)의 외측면에는 고주파발진기(1)로부터 발생된 중주파전류가 공급되는 워크코일(work coil)(7)이 권취되어 설치되고 상기 보온로(B)의 내측에는 자력이 통하는 텅그스텐 전극(tungsten electrod)(8)이 내장 설치되며, 상기 보온로(B)의 중앙 상측으로 세라믹 봉(ceramic plunger)(10)을 상하로 승강되도록 하여 보온로(B) 내의 용해물을 토출되게 하며, 상기 보온로(B)의 일측에는 토출게이트(28)를 구성하고 상기 토출게이트(28)를 개폐하는 개폐판(29)을 설치하고, 상기 개폐판(29)을 개폐하는 게이트 개폐 실린더 장치(30)를 구성하여서 된 것이다.
위와 같은 본 발명은 고주파전류로써 워크코일(work coil)에 의한 용해로를 직접 가열함으로써 열손실이 없이 알루미늄 인고트(ingot)등을 용해하고 용해된 용해물을 보온로에서 중주파 전류로써 워크코일(work coil)과 텅그스텐 전극에 의해 보온하도록 함에 따라 순간전력 및 예비가열이 불필요하여 전기료를 대폭 절감할 수 있는 것이다. 그리고 작업시간을 단축하고 생산성 향상은 물론 생산코스트가 대폭 절감되고 야간 휴거 시에는 용해로를 가동하지 않아도 됨으로 안전성을 확보할 수 있는 것이다. 또한 본 발명의 용해로 설비는 그 크기가 생산량에 비하여 그 부피가 작기 때문에 공장내의 공간을 최소화 할 수 있어 지가에 따른 생산비를 낮출 수 있는 등의 효과가 있다.

Description

고주파 전기 용해로{melting furnace for high-frequency induction heating}

본 발명은 고주파 전기 용해로에 관한 것으로 더욱 상세하게는 고주파전류에 의해 알루미늄 인고트(ingot)등을 용해하고 용해된 용해물을 중주파전류에 의해 보온하는 고주파 전기 용해로서 전기료를 대폭 절감하고 작업시간을 단축하며 안전성을 확보할 수 있는 고주파 전기 용해로에 관한 것이다.

본 발명에서 고주파라 함은 30㎑를 말하고 중주파는 3~5㎑를 말한다.

종래에는 용해로에서 알루미늄 인고트(ingot)를 용해하기 위해서는 열선에 의한 간접가열에 의해 용해하였는데 알루미늄 인고트(ingot)를 용해하기 위해서는 초기에 통상 5~6시간 동안 미리 예열을 해야하는 것이고 또 순간전력이 많이 소요되는 것이어서 전기료가 많이 사용되는 것이고 뿐 만아니라 작업준비시간이 많이 소요되어 생산성이 떨어짐은 물론 생산 코스트가 증가하는 것이었다.

그러므로 종래의 용해로는 야간 휴거 시에도 계속해서 24시간 가열을 해야 하는 것이어서 불필요한 전력이 소비되어 전기료가 상승되는 것이고 또한 작업자들의 퇴근 후에도 항시 용해로를 가열해야하기 때문에 야간 휴거 시에는 항 시 위험성이 도사리고 있는 것이었다.

그리고 기존의 용해로 설비는 그 크기가 생산량에 비하여 지나치게 커서 공장내의 공간을 많이 차지하여 지가에 따른 생산비가 높아지고 협소한 공간에는 설치가 불가한 것이었다.

따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 고주파전류로써 워크코일(work coil)에 의한 용해로를 직접 가열함으로써 열손실이 없이 알루미늄 인고트(ingot)등을 용해하고 용해된 용해물을 보온로에서 중주파전류에 의해 보온하도록 함에 따라 순간전력 및 예비가열이 불필요하여 전기료를 대폭 절감하고 작업시간을 단축하며 생산성 향상은 물론 생산코스트가 대폭 절감되고 안전성을 확보할 수 있는 등의 고주파 전기 용해로를 제공함에 있다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은, 알루미늄 인고트(ingot)등을 용해하는 용해로와; 상기 용해로는 주물도가니 용해로로서 용해로의 측방에 설치 구성되고 용해된 용해물을 보온하고 주조제품을 제조하기 위해 용해물을 토출하는 보온로와; 상기 용해로와 보온로 사이에 구성되고 용해된 용해물을 용해로에서 보온로로 이송하는 용해물 이송통로관과; 상기 용해로는 외측면에 고주파발진기로부터 발생된 고주파전류가 공급되는 워크코일(work coil)이 권취되어 설치되고, 상기 용해로의 상측에는 개폐되는 커버가 구성되며, 상기 용해로의 하측에는 용해물을 차단 및 토출시키는 게이트 개폐 실린더장치를 구성하고, 상기 보온로는 세라믹 도가니(ceramic pot)로 이루어지고 상기 보온로의 외측면에는 고주파발진기로부터 발생된 중주파전류가 공급되는 워크코일(work coil)이 권취되어 설치되고 상기 보온로의 내측에는 자력이 통하는 텅그스텐 전극(tungsten electrod)이 내장 설치되며, 상기 보온로의 중앙 상측으로 세라믹 봉(ceramic plunger)을 승강장치에 의해 상하로 승강되도록하여 보온로 내의 용해물을 토출되게 하며, 상기 승강장치는 보온로의 상측 주연부에 설치된 지지프레임에 제1 지지바에 의해 지지블럭을 고정설치하고, 상기 지지블럭 내에는 가이드부시가 결합 구성되며 상기 지지블럭 상측에는 제2 지지바에 의해 고정블럭을 설치하되, 상기 세라믹 봉의 상단부와 결합하며, 또한 상기 지지프레임과 고정블럭 간에는 배런스 실린더장치를 결합하고, 상기 고정블럭 상측으로 제2 지지바에 의해 하측지지블럭을 설치하고 상기 하측지지블럭에는 상측으로 지지축에 의해 상측지지블럭을 설치하며 상기 상측지지블럭에는 감속기와 서보모터를 장착하고 상기 감속기의 구동축과 회전축을 커플링으로 연결하고 또한 상기 회전축은 상기 하측지지블럭에서 베어링에 축설되며 그리고 또한 상기 회전축은 상기 고정블럭에서 볼스크류로 결합 구성하고, 상기 보온로의 위쪽 일측으로 토출게이트를 구성하고 상기 토출게이트를 개폐하는 개폐판을 설치하되 상기 개폐판은 상기 지지블럭에 설치 구성되는 게이트 개폐 실린더 장치에 결합 구성하며, 상기 지지블럭에 온도센서 봉을 수직으로 고정 설치하여 센서부가 상기 보온로 내측에 잠기도록 구성한다.

본 발명에 의하면, 고주파전류로써 워크코일(work coil)에 의한 용해로를 직접 가열함으로써 열손실이 없이 알루미늄 인고트(ingot)등을 용해하고 용해된 용해물을 보온로에서 중주파 전류로써 워크코일(work coil)과 텅그스텐 전극에 의해 보온하도록 함에 따라 순간전력 및 예비가열이 불필요하여 전기료를 대폭 절감할 수 있는 것이다.

그리고 작업시간을 단축하고 생산성 향상은 물론 생산코스트가 대폭 절감되고 야간 휴거 시에는 용해로를 가동하지 않아도 됨으로 안전성을 확보할 수 있는 것이다.

또한 본 발명의 용해로 설비는 그 크기가 생산량에 비하여 그 부피가 작기 때문에 공장내의 공간을 최소화 할 수 있어 지가에 따른 생산비를 낮출 수 있는 등의 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 "고주파 전기 용해로"의 전체 구성 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 "고주파 전기 용해로"에서 용해로 부분의 발췌 확대 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 "고주파 전기 용해로"에서 보온로 및 세라믹 봉의 승강장치 부분의 발췌 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 "고주파 전기 용해로"에서 도 3의 용해로 부분의 발췌 확대 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 "고주파 전기 용해로"에서 보온로의 측면에서 본 단면도이다.

이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명을 설명함에 있어서 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 본 발명의 기술적 구성요소를 한정하는 의미로 이해되어서는 아니 될 것이다.

첨부된 도면에서와 같이 알루미늄 인고트(ingot)(a) 등을 용해하는 용해로(A)와; 상기 용해로(A)는 주물도가니 용해로로서 용해로(A)의 측방에 설치 구성되고 용해된 용해물을 보온하고 주조제품을 제조하기 위해 용해물을 토출하는 보온로(B)와; 상기 용해로(A)와 보온로(B) 사이에 구성되고 용해된 용해물을 용해로에서 보온로로 이송하는 용해물 이송통로관(C)으로 구성한다.

상기 용해로(A)는 외측면에 고주파발진기(1)로부터 발생된 고주파가 공급되는 워크코일(work coil)(2)이 권취되어 설치되고, 상기 용해로(A)의 상측에는 개폐되는 커버(3)가 구성된다.

상기 주물도가니인 용해로(A)는 그 소재를 합금주강으로 함이 바람직하다.

상기 용해로(A)의 하측에는 용해물을 차단 및 토출시키는 게이트 개폐 실린더장치(4)를 구성하되, 상기 게이트 개폐 실린더 장치(4)는 도 2에서와 같이 지지프레임(5)에 실린더(4a)를 고정설치하고 실린더(4a)의 피스톤로드(4b)에 게이트(g)를 개폐하는 개폐판(6)을 결합 구성한다.

상기 보온로(B)는 도 3 및 도 4에서와 같이 세라믹 도가니(ceramic pot)로 이루어지고 상기 보온로(B)의 외측면에는 고주파발진기(1)로부터 발생된 중주파가 공급되는 워크코일(work coil)(7)이 권취되어 설치된다.

본 발명에서 상기 고주파발진기(1)는 필요에 따라 고주파는 물론 중주파도 각각 콘트롤하여 공급할 수 있다.

상기 보온로(B)의 내측에는 자력이 통하는 텅그스텐 전극(tungsten electrod)(8)이 내장 설치되며, 상기 텅그스텐 전극(tungsten electrod)(8)에는 다수의 구멍(9)이 형성되어 텅그스텐 전극(tungsten electrod)(8)의 내외측으로 용해물이 회류되도록 한다.

상기 보온로(B)의 중앙 상측으로 세라믹 봉(ceramic plunger)(10)을 승강장치에 의해 상하로 승강되도록하여 보온로(B) 내의 용해물을 토출되게 한다.

상기 세라믹 봉(ceramic plunger)(10)은 하측부가 원통형으로 형성되고 상측부는 양측면이 면으로 형성된다.

상기 세라믹 봉(ceramic plunger)(10)을 승강시키는 승강장치는 도 3 및 도 5에서와 같이 보온로(B)의 상측 주연부에 설치된 지지프레임(11)에 제1 지지바(12)에 의해 지지블럭(13)을 고정설치하고, 상기 지지블럭(13) 내에는 가이드 부시(14)가 결합 구성된다.

상기 지지블럭(13) 상측에는 제2 지지바(15)에 의해 고정블럭(16)을 설치하되, 상기 세라믹 봉(10)의 상단부와 결합하며, 또한 상기 지지프레임(11)과 고정블럭(16) 간에는 양측으로 배런스 실린더장치(17)를 결합하고, 상기 배런스 실린더장치(17)는 실린더(17a)와 피스톤 로드(17b)로 구성한다.

상기 고정블럭(16) 상측으로 제2 지지바(15)에 의해 하측 지지블럭(18)을 설치하고 상기 하측 지지블럭(18)에는 상측으로 지지축(19)에 의해 상측 지지블럭(20)을 설치하며 상기 상측 지지블럭(20)에는 감속기(21)와 서보모터(22)를 장착한다.

상기 감속기(21)의 구동축(23)과 회전축(24)을 커플링(25)으로 연결하고 또한 상기 회전축(24)은 상기 하측지지블럭(18)에서 베어링(26)에 축설되며 그리고 또한 상기 회전축(24)은 상기 고정블럭(16)에서 볼스크류(27)로 결합 구성한다.

위와 같이 상기 세라믹 봉(ceramic plunger)(10)을 상하로 승강시키는 승강장치에 대한 구성을 설명하였다.

상기 보온로(B)의 위쪽 일측으로 토출게이트(28)를 구성하고 상기 토출게이트(28)를 개폐하는 개폐판(29)을 설치하되, 상기 개폐판(29)은 상기 지지블럭(13)에 설치 구성되는 게이트 개폐 실린더 장치(30)에 결합 구성한다.

상기 게이트 개폐 실린더 장치(30)는 박형실린더로 구성된 장치이다.

상기 지지블럭(13)에 온도센서 봉(h)을 수직으로 고정 설치하여 센서부가 상기 보온로(B) 내측에 잠기도록 구성한다.

그리고 상기 보온로(B)의 하측에는 로드셀(load cell)(31)이 구성되어 보온로(B) 내의 용해물이 토출 게이트(28)를 통해 토출되는 양을 측정한다.

또한 상기 용해로(B)의 하측에는 인고트 적재함(32)이 구성되고, 상기 보온로(B)의 토출 게이트(28) 하측에는 플런저(33)와 제품 케스팅 금형(34)이 구비된다.

이상과 같이 구성된 본 발명은 용해로(A)의 커버(3)를 열고 알루미늄 인고트(ingot)(a)를 투입한 다음 고주파발진기(1)로부터 발생된 고주파 전류를 용해로(A)의 외주면에 권취된 워크코일(work coil)(2)에 흘리면 합금주강으로 이루어진 도가니 내의 인고트 표면에 와전류가 발생하여 열이 발생하는 고주파 유도 가열(high-frequency induction heating)이 이루어져 인고트는 용해된다.

상기 용해로(A) 내의 온도는 최대 1,200℃까지 가열 가능하며 고주파 전류가 흐르는 워크코일(work coil)(2)에 의해 합금주강의 도가니가 직접 유도가열이 되어열손실이 없이 높은 열효율을 가질 수 있다.

위와 같이 용해로(A)내의 인고트가 용해되면 게이트 개폐 실린더 장치(4)를 작동시켜 게이트(g)를 개봉한다.

즉, 게이트 개폐 실린더 장치(4)인 실린더(4a)를 작동시켜 피스톤 로드(4b)에 의한 개폐판(6)을 당겨 게이트(g)를 개봉하면 용해물은 용해물 이송 통로관(C)을 따라 낙하 이송되어 보온로(B)에 공급된다.

상기 보온로(B)에 공급된 용해물은 항 시 보온로(B)에 가득 차있게 하며 상기 게이트 개폐 실린더 장치(30)의 작동에 의해 개폐판(29)을 들어올려 토출게이트(28)를 개봉함과 아울러 세라믹 봉(10)을 승강장치에 의해 보온로(B) 내로 낙하한다.

이 경우 토출 게이트(28)를 통해 용해물이 토출되고 토출된 용해물은 플런저(33)에 공급되면 쇼트 실린더 로드(35)에 의해 제품 케스팅 금형(34)에 공급하여 주조 제품을 제조한다.

상기 낙하된 세라믹 봉(10)은 승강장치에 의해 다시 원위치로 상승하며, 상기 승강장치는 도 3 및 도 5에서와 같이 서보모터(22)를 작동시키면 서보모터의 구동력은 감속기(21)를 거쳐 감속된 회전력은 구동축(23)과 회전축(24)을 거쳐 볼스크류(27)에 전달되고 볼스크류(27)는 고정블럭(16)에 너트로 구성되어 있어 고정블럭(16)과 세라믹 봉(10)은 제2 지지바(15)를 따라 수직으로 하강하고 동시에 배런스 실린더(17)가 작동하여 피스톤로드(17b) 또한 하강하면서 안정되고 정확한 균형을 유지시켜주며 그리고 상기 세라믹 봉(10)은 상측부의 양측면이 면으로 형성되어 있어 가이드 부시(14)를 따라 수직으로 가이드되는 것이다.

위와 같이 세라믹 봉(10)이 하강함에 따라 위에서 설명한 바와 같이 보온로(B) 내의 용해물은 세라믹 봉(10)이 하강하여 잠긴 부피 만큼 토출 게이트(28)를 통해 토출이 이루어지는 것이다.

그런데 상기 용해물의 토출량은 로드 셀(31)이 측정하여 필요한 양 만큼 토출되면 서보모터(22)를 제어하여 세라믹 봉(10)의 하강을 중지하여 토출량을 조절한다.

위와 같이 용해물의 토출 후 다시 서보모터(22)를 역구동시키면 하강시킬 때의 역순서에 따라 세라믹 봉(10)을 상승시켜 원위치로 복귀되고 용해물의 토출된 양 만큼 다시 용해로(A)로 부터 용해물을 보충한다.

상기 보온로(B)에 충진된 용해물은 온도센서(h)에 의해 그 온도를 측정하고 항 시 용해상태를 유지할 수 있도록 적정 온도를 유지하도록 한다.

즉, 고주파발진기(1)로부터 발생된 중주파 전류를 보온로(B)의 외주면에 권취된 워크코일(work coil)(7)에 흘리면 보온로(7) 내에 내장된 텅그스텐 전극(8) 표면에 와전류가 발생하여 열이 발생하는 중주파유도가열(中周波誘導加熱)이 이루어져 보온로(B) 내의 용해물은 적정한 온도를 유지하게 되어 항시 용해상태를 유지하게 된다.

이상과 같은 본 발명은 고주파전류로써 워크코일(work coil)에 의한 용해로를 직접 가열함으로써 열손실이 없이 알루미늄 인고트(ingot)등을 용해하고 용해된 용해물을 보온로에서 중주파 전류로써 워크코일(work coil)과 텅그스텐 전극에 의해 보온하도록 함에 따라 순간전력 및 예비가열이 불필요하여 전기료를 대폭 절감할 수 있는 것이다.

즉, 위와 같은 본 발명은 최초 용해시간은 30분 이하로 종래의 5~6시간 보다 대폭 줄어들어 작업시간은 물론 전력사용을 대폭 절감할 수 있고, 야간 휴거 시에도 보온 전력이 필요 없어 전기료를 기존에 비해 3분의 2이상 절감할 수 있다.

그리고 작업시간을 단축하고 생산성 향상은 물론 생산코스트가 대폭 절감되고 야간 휴거 시에는 용해로를 가동하지 않아도 됨으로 안전성을 확보할 수 있는 것이다.

또한 본 발명의 용해로 설비는 그 크기가 생산량에 비하여 그 부피가 작기 때문에 공장내의 공간을 최소화 할 수 있어 지가에 따른 생산비를 낮출 수 있는 등의 효과가 있다.

A: 용해로 B: 보온로
C: 용해물이송통로관
1: 고주파발진기 2: 워크코일
3: 커버 4: 게이트 개폐 실린더 장치
5: 지지프레임 6: 개폐판
7: 워크코일 8: 텅그스텐 전극
9: 구멍 10: 세라믹 봉
11: 지지프레임 12: 제1 지지바
13: 지지블럭 14: 가이드 부시
15: 제2 지지바 16: 고정블럭
17: 배런스 실린더장치 18: 하측지지블럭
19: 지지축 20: 상측지지블럭
21: 감속기 22: 서보모터
23: 구동축 24: 회전축
25: 커플링 26: 베어링
27: 볼스크류 28: 토출게이트
29: 개폐판 30: 게이트 개폐 실린더장치
31: 로드셀 h: 온도센서

Claims (4)

1. 알루미늄 인고트(ingot)를 용해하는 용해로(A)와;
   상기 용해로(A)는 주물도가니 용해로로서 용해로(A)의 측방에 설치 구성되고 용해된 용해물을 보온하고 주조제품을 제조하기 위해 용해물을 토출하는 보온로(B)와;
   상기 용해로(A)와 보온로(B) 사이에 구성되고 용해된 용해물을 용해로(A)에서 보온로(B)로 이송하는 용해물 이송통로관(C)과;
   상기 용해로(A)는 외측면에 고주파발진기(1)로부터 발생된 고주파전류가 공급되는 워크코일(work coil)(2)이 권취되어 설치되고,
   상기 용해로(A)의 상측에는 개폐되는 커버(3)가 구성되며, 상기 용해로(A)의 하측에는 용해물을 차단 및 토출시키는 게이트 개폐 실린더 장치(4)를 구성하고,
   상기 보온로(B)는 세라믹 도가니(ceramic pot)로 이루어지고 상기 보온로(B)의 외측면에는 고주파발진기(1)로부터 발생된 중주파전류가 공급되는 워크코일(work coil)(7)이 권취되어 설치되고 상기 보온로(B)의 내측에는 자력이 통하는 텅그스텐 전극(tungsten electrod)(8)이 내장 설치되며,
   상기 보온로(B)의 중앙 상측으로 세라믹 봉(ceramic plunger)(10)을 상하로 승강되도록 하여 보온로(B) 내의 용해물을 토출되게 하며,
   상기 보온로(B)의 일측에는 토출게이트(28)를 구성하고 상기 토출게이트(28)를 개폐하는 개폐판(29)을 설치하고, 상기 개폐판(29)을 개폐하는 게이트 개폐 실린더 장치(30)를 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 고주파 전기 용해로.
2. 제 1 항에 있어서, 세라믹 봉(ceramic plunger)(10)을 승강시키는 승강장치로서,
   보온로(B)의 상측 주연부에 설치된 지지프레임(11)에 제1 지지바(12)에 의해 지지블럭(13)을 고정설치하고,
   상기 지지블럭(13) 내에는 가이드 부시(14)가 결합 구성되며 상기 지지블럭(13) 상측에는 제2 지지바(15)에 의해 고정블럭(16)을 설치하되, 상기 세라믹 봉(10)의 상단부와 결합하며,
   상기 지지프레임(11)과 고정블럭(16) 간에는 배런스 실린더장치(17)를 결합하고, 상기 고정블럭(16) 상측으로 제2 지지바(15)에 의해 하측지지블럭(18)을 설치하며 상기 하측지지블럭(18)에는 상측으로 지지축(19)에 의해 상측지지블럭(20)을 설치하고,
   상기 상측지지블럭(20)에는 감속기(21)와 서보모터(22)를 장착하고 상기 감속기(21)의 구동축(23)과 회전축(24)을 커플링(25)으로 연결하고 상기 회전축(24)은 상기 고정블럭(16)에서 볼스크류(27)로 결합 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 고주파 전기 용해로.
3. 제 1 항에 있어서, 지지블럭(13)에 온도센서 봉(h)을 수직으로 고정 설치하여 센서부가 보온로(B) 내측에 잠기도록 구성하여서 된 것을 특징으로 하는 고주파 전기 용해로.
4. 제 1 항에 있어서, 보온로(B)의 하측에는 로드셀(load cell)(31)이 구성된 것을 특징으로 하는 고주파 전기 용해로.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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