KR101211567B1 - 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치 - Google Patents

자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 기존의 알루미늄 용해설비가 에너지 손실과 또한 용탕의 불안정으로 인한 불순물이 섞이게 되고, 보조제나 부족한 알루미늄을 추가할 수 없어, 양질의 알루미늄 슬라이브를 제조할 수가 없는 문제점과, 수평방향으로 높낮이가 동일하게 설치됨으로서, 이물질에 의해 유로가 막혀 알루미늄 용해물이 다음공정으로 가지않고 역류하는 문제점, 그리고, 용해설비의 투입 및 배출이 수동방식으로 이루어져 있고, 투입구의 완전밀폐가 어려워 고온의 열풍이 외부로 유출되어 화재위험 및 용해설비의 특정구간의 고장부위를 탐색하기가 어려운 문제점을 개선하고자, 자유낙하형용해로, 요람형유지로, 여과탕로, 슬라브 주조장치, 마이컴부로 구성됨으로서, 알루미늄 용해물에 포함된 불순물을 제거할 수 있고, 자유낙하형용해로와 요람형유지로 사이, 그리고, 여과탕로와 슬라브 주조장치 사이에 높이차를 둬서 자유낙하를 통해 알루미늄 용해물 및 알루미늄 주조물이 상위 공정의 기기로 역류되는 것을 방지할 수 있으며, 요람형유지로에서 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄을 기준설정치 고온에서 믹싱시킬 수 있고, 슬라브 주조장치시 정압과 고른 냉각수 분사로 인해 크랙발생을 방해서 불량을 최소화 해서 기존에 비해 70% 이상의 양질의 알루미늄 슬라브를 주조할 수가 있고, 무엇보다 투입구가 자동화되어 완전밀폐가 가능하고, 각 기기별로 온도센서 및 리미트센서를 통해 기기별 이상여부 및 위치 탐색할 수가 있는 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치 {THE APPARATUS AND METHOD OF SLAB MANUFACTURE OF ALUMINIUM}
본 발명에서는 자유낙하형용해로와 요람형유지로 사이, 그리고, 여과탕로와 슬라브 주조장치 사이에 높이차를 둬서 자유낙하를 통해 알루미늄 용해물 및 알루미늄 주조물이 상위 공정의 기기로 역류되는 것을 방지할 수 있으며, 요람형유지로에서 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄을 기준설정치 고온에서 믹싱시킬 수 있는 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치에 관한 것이다.
알루미늄 금속은 용해점이 다른 금속에 비하여 낮기 때문에 용해가기는 쉬우나 산화가 잘되기 때문에 용해시에 금속의 산화손실이 커지기 쉽고, 알루미늄 금속값이 비싸기 때문에 이로 인한 경제적 손실을 무시할 수 없다.
또한, 용탕에 섞인 불순물은 수소의 용해를 촉진시키고 탈가스를 어렵게 하며, 용탕의 유동성을 저하시키고 수지상간 급탕(interdendritic feeding)을 방해하여 경도가 매우 높은 Al2O3 등의 개재물로 존재하여 절삭성, 강도 및 기밀성을 저하시킨다.
또한, 알루미늄은 용융점이 섭씨 750도 이며 용해 열용량은 276 Kcal/Kg으로서 단위 무게를 기준으로 할 때 용해점이 낮음에도 불구하고 주철(주철의 용해 열용량: 310 Kcal/Kg)과 비슷한 많은 에너지를 필요로 하므로 열효율이 높은 용해로를 사용함으로 절약할 수 있는 연료비도 크다.
종래의 알루미늄 용해설비는 용해로의 상부에서 알루미늄 인고트를 도가니로 투입하는 방식을 주로 채용하고 있었다.
용탕의 온도는 항상 일정하게 유지되어야 고 순도의 알루미늄을 제조할 수 있으나, 알루미늄 인고트를 상부에서 주입하게 되면, 인고트의 온도를 일정하게 유지시키기가 곤란하며, 또한, 인고트와 용탕의 온도 차이에 의하여 용탕의 온도가 섭씨 20 ~ 30 이상 차이가 나게 되며, 이에 대한 에너지 손실과 또한 용탕의 불안정으로 인한 불순물이 섞이게 되는 문제점이 있었다
또한, 기존의 용해설비는 투입구에 알루미늄 인고트가 투입되고, 보조제나 부족한 알루미늄을 추가로 투입하고자 할 때, 용해설비 후 공정에 별도의 장치가 없어서, 보조제나 부족한 알루미늄을 추가할 수 없고, 이로 인해 양질의 알루미늄 슬라이브를 제조할 수가 없는 문제점이 있었고, 알루미늄 용해설비의 각 장치 사이의 배치가 연속공정으로 인해 수평방향으로 높낮이가 동일하게 설치됨으로서, 이물질에 의해 유로가 막혀 알루미늄 용해물이 다음공정으로 가지않고 역류하는 문제점이 있었다.
그리고, 용해설비의 투입 및 배출이 수동방식으로 이루어져 있고, 투입구의 완전밀폐가 어려워 고온의 열풍이 외부로 유출되어 화재위험 및 용해설비의 특정구간의 고장부위를 탐색하기가 어려운 문제점이 있었다.
국내공개특허공보 제10-2011-0136097호(2011년12월21일 공개)
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 알루미늄 용해물에 포함된 불순물을 제거할 수 있고, 자유낙하형용해로와 요람형유지로 사이, 그리고, 여과탕로와 슬라브 주조장치 사이에 높이차를 둬서 자유낙하를 통해 알루미늄 용해물 및 알루미늄 주조물이 상위 공정의 기기로 역류되는 것을 방지할 수 있으며, 요람형유지로에서 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄을 기준설정치 고온에서 믹싱시킬 수 있고, 슬라브 주조장치시 정압과 고른 냉각수 분사로 인해 크랙발생을 방해서 불량을 최소화 해서 기존에 비해 양질의 알루미늄 슬라브를 주조할 수가 있고, 무엇보다 투입구가 자동화되어 완전밀폐가 가능하고, 각 기기별로 온도센서 및 리미트센서를 기기별 이상여부 및 위치 탐색할 수가 있는 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치는
요람형유지로보다 높은 위치에 위치되면서 알루미늄합금 원자재를 고열로 용해시킨 후 자유낙하시키면서 유지로쪽으로 알루미늄 용해물을 배출시키는 자유낙하형용해로와,
자유낙하형용해로의 높이보다 낮게 위치되면서, 자유낙하형용해로에서 용해된 알루미늄 용해물에 보조제와 추가 알루미늄을 투입시켜 기준설정치 고온에서 유지시킨 후, 고온에서 믹싱된 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄으로 이루어진 알루미늄 주조물을 유압의 힘에 의해 여과탕로쪽으로 기울어지면서 쏟아 배출시키는 요람형유지로와,
요람형유지로의 배출구쪽에 수평방향으로 연결되고, 슬라브 주조장치보다 높은 위치에 위치되면서, 공급받은 알루미늄 용해물에 묻은 이물질을 여과필터시킨 후, 슬라브 주조장치로 주입되는 알루미늄 용해물의 양을 조절시켜 슬라브 주조장치쪽으로 자유낙하시키는 여과탕로와,
여과탕로의 높이보다 낮은 위치에 위치되고, 여과탕로로부터 전달받은 알루미늄 용해물을 알루미늄 슬라브 몰드에 유입시켜 냉각수로 냉각시킨 후, 알루미늄 슬라브를 형성시키는 슬라브 주조장치와,
자유낙하형용해로, 요람형유지로, 여과탕로, 슬라브 주조장치와 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 자유낙하와 고온밀폐분위기하에서 전체공정을 자동화시키며, 특정기기의 이상여부를 체크하도록 제어하는 마이컴부로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 알루미늄 용해물에 포함된 불순물을 제거할 수 있고, 자유낙하형용해로와 요람형유지로 사이, 그리고, 여과탕로와 슬라브 주조장치 사이에 높이차를 둬서 자유낙하를 통해 알루미늄 용해물 및 알루미늄 주조물이 상위 공정의 기기로 역류되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 연속주조 공정과 시간을 단축시킬 수 있으며, 요람형유지로에서 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄을 기준설정치 고온에서 믹싱시킬 수 있고, 슬라브 주조장치시 정압과 고른 냉각수 분사로 인해 크랙발생을 방해서 불량을 최소화 해서 기존에 비해 70% 이상의 양질의 알루미늄 슬라브를 주조할 수가 있고, 무엇보다 투입구가 자동화되어 완전밀폐가 가능하고, 각 기기별로 온도센서 및 리미트센서를 기기별 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 마이컴부의 제어하에 구동되는 제1,2버너부와 제1,2 모튜럴모터 사이의 구성요소를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 마이컴부의 구성을 도시한 회로도,
도 4는 본 발명에 따른 자유낙하형용해로의 구성요소를 도시한 내부단면사시도,
도 5는 본 발명에 따른 요람형유지로의 구성요소를 도시한 내부단면사시도,
도 6은 본 발명에 따른 요람형유지로와 여과탕로사이의 구성요소를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 여과탕로의 구성 중 알루미늄주조물배출구와 주입량조절봉으로 이루어진 주입량조절부의 구성요소를 도시한 정단면도,
도 8은 본 발명에 따른 슬라브 주조장치(400)의 구성요소를 도시한 정단면도,
도 9는 본 발명에 따른 요람형유지로, 여과탕로, 슬라브 주조장치의 동작과정을 도시한 일실시예도,
도 10은 본 발명에 따른 슬라브 주조장치의 구성요소 중 승하강구동부를 A~AA에서 절단한 평단면도,
도 11은 본 발명에 따른 슬라브 주조장치의 구성 중 승하강구동부와 상부 슬라브 몰드의 구성요소를 도시한 내부사시도,
도 12는 본 발명에 따른 슬라브 주조장치의 구성 중 하강되어 알루미늄 슬라브를 형성시키는 승하강구동부의 구성요소를 도시한 내부사시도,
도 13은 본 발명에 따른 슬라브 주조장치를 통해 완성된 알루미늄 슬라브를 힌지구조로 개폐시킨 상부 슬라브 몰드를 통해 외부로 빼내는 과정을 도시한 일실시예도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 자유낙하형용해로(100), 요람형유지로(200), 여과탕로(300), 슬라브 주조장치(400), 마이컴부(500)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 자유낙하형용해로(100)에 관해 설명한다.
상기 자유낙하형용해로(100)는 요람형유지로보다 높은 위치에 위치되면서 알루미늄합금 원자재를 고열로 용해시킨 후 자유낙하시키면서 유지로쪽으로 알루미늄 용해물을 배출시키는 역할을 한다.
이는 용해로본체(110), 제1 자동도어부(120), 용해공간부(130), 제1 사이크론부(140), 제1 열교환기(150), 제1 모튜럴모터(160), 제1 버너부(170), 제1 온도센서(180), 출탕(190)이 구성된다.
상기 용해로본체(110)는 외압으로부터 각 기기를 보호하면서 지지하는 역할을 한다.
이는 사각박스형상으로 이루어지고, 상단 일측에 제1 자동도어부의 제1 자동개폐수단과 제1 사이크론부가 각각 형성된다.
그리고, 본 발명에 따른 용해로본체는 바닥면에 30cm~500cm의 높이차를 갖는 철프레임이 형성되어, 바닥면과 30cm~500cm의 높이차를 갖도록 구성된다.
여기서, 바닥면과 30cm~500cm의 높이차를 갖도록 구성되는 이유는 출탕의 배출구에 연결된 요람형유지로쪽으로 알루미늄 용해물을 자유낙하시켜 알루미늄 용해물 및 알루미늄 주조물이 상위 공정의 기기로 역류되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 연속주조 공정과 시간을 단축시킬 수 있는 효과를 얻도록 하기 위함이다.
또한, 본 발명에 따른 용해로본체는 출탕일측과 제1 자동도어부 입구둘레에 160#-180# 케스타블을 처리한다.
여기서, 케스타블은 내화용 시멘트의 일종으로, 이는 초미분 원료 및 특수 바인더의 분산.응집 효과를 이용하여 저수분에 의해 치밀하고 높은 강도를 지닌 시공체를 만들며, 알루미나 시멘트의 사용량을 극소화시켜 우수한 열간특성을 지닌다.
상기 제1 자동도어부(120)는 용해로본체의 입구쪽에 위치되어, 알루미늄합금 원자재가 용해로본체 내부의 용해부로 투입되도록 안내시키면서, 용해시 외부와의 공기를 차단시켜 밀폐시키는 역할을 한다.
이는 자동도어를 마이컴부의 제어신호에 따라 온/오프 시킬 수 있는 제1 도어개폐수단(121)이 구성된다.
상기 제1 도어개폐수단(121)은 제1 구동모터(121a), 제1 체인(121b), 제1 와이어감김부(121c), 제1 와이어부(121d)로 구성된다.
상기 제1 구동모터(121a)는 동력을 제1 체인으로 전달시키는 역할을 한다.
상기 제1 체인(121b)은 제1 구동모터로부터 동력을 전달받아 제1 와이어감김부를 회전시키는 역할을 한다.
상기 제1 와이어감김부(121c)는 제1 체인으로부터 전달받은 동력의 힘을 통해 도어에 연결된 제1 와이어를 감아서 도어를 오픈시키거나, 또는 제1 와이어를 풀어서 도어를 클로즈시키는 역할을 한다. 이는 일측에 제1 낙하추(121c-1)가 형성되어, 제1 와이어를 하단방향으로 낙하시켜 도어에 연결된 제1 와이어를 감아서 도어를 개폐시킨다.
상기 제1 와이어부(121d)는 도어와 연결시켜 도어를 개폐시키는 역할을 한다.
상기 용해공간부(130)는 용해로본체의 내부벽면에 형성되어, 알루미늄합금 원자재의 용해공간을 형성시키고, 제1 버너부의 고열을 전달받아 고온의 분위기하에서 알루미늄합금 원자재를 용해시키고, 용해된 알루미늄 용해물을 마이컴부의 제어신호에 따라 출탕으로 배출시키는 역할을 한다.
이는 철프레임에 철판을 용접 및 볼트 조립하여 1차로 단열벽돌 B1을 쌓고, 2차로 내화벽돌 sk34을 쌓으며, 마지막 내부에는 고온에 견딜 수 있는 3차로 내화벽돌 sk36~sk38을 쌓아서 용해공간부를 형성시킨다.
여기서, 단열벽돌 B1은 단열벽돌의 한 종류로서, 다공질로써 우수한 단열 보온력을 가지고 있기 때문에 로내의 열이 로외로 유출되는 것을 방지하며 적은 연료로 단시간내에 기준치설정온도까지 승온시킬 수 있으므로 연료의 절감을 기할 수 있는 특성을 가진다.
내화벽돌 sk34는 내화점토질 벽돌로서, 단열벽돌 B1보다 높은 온도에서 용해로의 고열에 견디는 특성을 가진다.
내화벽돌 sk36~sk38은 알루미나질 벽돌로서, 내화벽돌 sk34보다 높은 온도에서 용해로의 고열에 견디는 특성을 가진다.
상기 제1 사이크론부(140)는 용해로본체의 상단 측면 일측에 설치되고, 제1 버너부로부터 연소 후 남은 가스를 전달받아 물분사 시킨 후, 외부로 배출시키는 역할을 한다.
이는 사각박스 형상의 제1 본체로 이루어지고, 제1 본체의 상단부에 길다랗게 형성된 배출봉이 구성되며, 하단부에 연결파이프를 통해 제1 버너부와 연결되어 구성된다.
그리고, 제1 본체 내부에는 제1 버너부로부터 연소 후 남은 가스(수분 및 냄새)에 물분사시키는 물분사노즐이 구성된다.
이때, 제1 사이크론부는 제1 버너부로부터 남은 가스(수분 및 냄새)를 전달받아 물분사 시킨 후, 외부로 배출시켜 가스(수분 및 냄새)를 제거시키는 역할을 한다.
이로 인해, 알루미늄 용해과정에서 발생하는 가스(수분 및 냄새)를 기존에 비해 70%로 제거할 수가 있다.
상기 제1 열교환기(150)는 제1 사이크론부 하단 일측에 연결되어 제1 사이크론부 내부에 남아 있는 폐열과, 터보브로워(150a)에서 발생되는 바람을 믹싱시킨 열풍을 제1 버너부로 공급시키는 역할을 한다.
즉, 제1 사이크론부를 통해 물분사노즐을 통해 분사된 가스(수분 및 냄새)를 연소시킨 후, 외부로 배출시키면, 내부에는 아직도 고온의 열기가 남아있게 된다.
이때, 제1 열교환기의 전열벽(傳熱壁)을 통해서 제1 사이크론부 내부에 남아 있는 고온의 열기를 흡수하여, 제1 버너부로 열을 전달시킨다.
이로 인해, 제1 버너부에서는 예열시간 없이, 바로 가열시킬 수가 있어, 열에너지를 50% 이상으로 절감시킬 수 있다.
상기 제1 모튜럴 모터(160)는 마이컴부의 제어신호에 따라 제1 버너부로 유입되는 가스와 공기량을 조절시키는 역할을 한다.
이는 설정온도에 따라 비례제어되도록 구성된다.
즉, 설정온도가 도달되면 마이컴부로부터 제어신호를 제1 모튜럴모터로 보낸다. 이때 제1 모튜럴모터가 동작되어 제1 버너부로 유입되는 가스와 공기량을 조절시킨다.
상기 제1 버너부(170)는 용해공간부 일측에 위치되어, 가스와 열풍을 전달받아 용해공간부쪽으로 고열을 분사시키는 역할을 한다.
이는 용해공간부 일측에 형성된 버너구에 헤드부가 삽입되어, 고열을 분사시키도록 구성된다.
상기 제1 온도센서(180)는 용해공간부의 천정을 지나 용해로본체의 외부 일측에 돌출형성되어, 용해공간부의 온도를 측정한 후, 마이컴부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 용해공간부의 온도가 기준설정치 온도까지 올라가면 자동으로 제1 온도센서에서 온도계로 마이컴부로 측정한 온도값이 전달된다.
이어서, 마이컴부에서는 제1 모튜럴모터를 제어시켜 가스와 공기의 양을 자동으로 조절시켜 제1 가스버너부로 전달시킨다.
이로 인해 일반버너에 비해 가스소모량이 50% 이상 절감되고 정확한 온도로 용해되게에 품질을 70% 향상시킬 수가 있다.
상기 출탕(190)은 용해로본체의 배출구 일측과 유지로본체의 인입구 일측사이에 형성되어, 용해공간부에서 용해된 알루미늄 용해물을 오리피스관(191)을 통해 공급받아 유지로본체로 배출시키는 역할을 한다.
이는 용해로본체의 배출구 일측과 접촉되는 부위에 오리피스관이 형성되어, 처음에는 면적이 작아지다가 나중에는 갑자기 넓어져서 생기는 압력의 차를 이용해서 용해공간부에서 용해된 알루미늄 용해물을 오리피스관(191)을 통해 공급받아 유지로본체로 배출시킨다.
이때, 유지로본체로 배출시, 유지로본체보다 출탕의 높이가 더 높아서 자유낙하방식으로 배출시킬 수 있어, 알루미늄 용해물 및 알루미늄 주조물이 상위 공정의 기기로 역류되는 것을 방지할 수 있고, 이로 인해 연속주조 공정과 시간을 단축시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 자유낙하형용해로(100)는 용해로본체 일측에 용해로공간부에 남아있는 열기와 가스를 외부로 배출시키는 외부가스배출구(100a)가 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 요람형유지로(200)에 관해 설명한다.
상기 요람형유지로(200)는 자유낙하형용해로의 높이보다 낮게 위치되면서, 알루미늄 용해물에 보조제와 추가 알루미늄을 투입시켜 기준설정치 고온에서 유지시킨 후, 고온에서 믹싱된 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄으로 이루어진 알루미늄 주조물을 유압의 힘에 의해 여과탕로쪽으로 기울어지면서 쏟아 배출시키는 역할을 한다.
이는 도 5에 도시한 바와 같이, 유지로본체(210), 제2 자동도어부(220), 요람형공간부(230), 제2 사이크론부(240), 제2 열교환기(250), 제2 모튜럴모터(260), 제2 버너부(270), 제2 온도센서(280), 유압실린더부(290), 회전축보조부(290a)로 구성된다.
상기 유지로본체(210)는 외압으로부터 각 기기를 보호하면서 지지하는 역할을 한다.
이는 상단 일측에 제2 자동도어부의 제2 자동개폐수단와 제2 사이크론부가 각각 형성된다.
그리고, 내부에 요람형공간부가 형성되고, 배출구쪽에 여과탕로가 형성된다.
상기 유지로본체는 회전축보조부(290a)를 기준으로 유압의 힘에 의해 요람형상으로 기울어져 여과탕로로 쏟아붓는 형상으로 구동된다.
이로 인해, 알루미늄 용해물이 외부로 출렁거려서 이탈되지 않고, 내부의 기준설정치 고온에서 유지시키면서, 마이컴부의 제어신호에 따라 구동되는 유압실린더를 통해 여과탕로로 기울어서 쏟아붓도록 구성된다.
상기 제2 자동도어부(220)는 유지로본체의 입구쪽에 위치되어, 알루미늄 용해물이 유지로본체 내부의 요람형공간부로 투입되도록 안내시키면서, 알루미늄 용해물에 보조제와 알루미늄을 추가로 투입시킨 후, 외부와의 공기를 차단시켜 밀폐시키는 역할을 한다.
이는 자동도어를 마이컴부의 제어신호에 따라 온/오프 시킬 수 있는 제2 도어개폐수단(221)이 구성된다.
상기 제2 도어개폐수단(221)은 제2 구동모터(221a), 제2 체인(221b), 제2 와이어감김부(221c), 제2 와이어부(221d)로 구성된다.
상기 제2 구동모터(221a)는 동력을 제2 체인으로 전달시키는 역할을 한다.
상기 제2 체인(221b)은 제2 구동모터로부터 동력을 전달받아 제2 와이어감김부를 회전시키는 역할을 한다.
상기 제2 와이어감김부(221c)는 제2 체인으로부터 전달받은 동력의 힘을 통해 도어에 연결된 제2 와이어를 감아서 도어를 오픈시키거나, 또는 제2 와이어를 풀어서 도어를 클로즈시키는 역할을 한다. 이는 일측에 제2 낙하추가 형성되어, 제2 와이어를 하단방향으로 낙하시켜 도어에 연결된 제2 와이어를 감아서 도어를 개폐시킨다.
상기 제2 와이어부(221d)는 도어와 연결시켜 도어를 개폐시키는 역할을 한다.
상기 요람형공간부(230)는 유지로본체의 내부벽면에 형성되어, 알루미늄 용해물의 고온 유지공간을 형성시키고, 제2 버너부의 고열을 전달받아 고온의 분위기하에서 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄을 기준설정치 고온에서 유지시킨 후, 고온에서 믹싱된 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄으로 이루어진 알루미늄 주조물을 마이컴부의 제어신호에 따라 여과탕로로 배출시키는 역할을 한다.
이는 철프레임에 철판을 용접 및 볼트 조립하여 1차로 단열벽돌 B1을 쌓고, 2차로 내화벽돌 sk34을 쌓으며, 마지막 내부에는 고온에 견딜 수 있는 3차로 내화벽돌 sk36~sk38을 쌓아서 요람형공간부를 형성시킨다.
상기 요람형공간부는 여과탕로로 필요한 양만큼의 알루미늄 주조물을 흘려 보내기 위하여 내부에 제1 부력 수위 센서(230a)가 구성된다.
이때, 제1 부력 수위 센서에서 측정된 알루미늄 주조물의 양은 마이컴부로 전달된다.
상기 제2 사이크론부(240)는 유지로본체의 상단 측면 일측에 설치되고, 제2 버너부로부터 연소 후 남은 가스를 전달받아 물분사 시킨 후, 외부로 배출시키는 역할을 한다.
이는 사각박스 형상의 제2 본체로 이루어지고, 제2 본체의 상단부에 길다랗게 형성된 배출봉이 구성되며, 하단부에 연결파이프를 통해 제2 버너부와 연결되어 구성된다.
그리고, 제2 본체 내부에는 제2버너부로부터 연소 후 남은 가스(수분 및 냄새)에 물분사시키는 물분사노즐이 구성된다.
이때, 제2 사이크론부는 제2 버너부로부터 남은 가스(수분 및 냄새)를 전달받아 물분사시킨 후, 외부로 배출시켜 가스(수분 및 냄새)를 제거시키는 역할을 한다.
이로 인해, 알루미늄 용해과정에서 발생하는 가스(수분 및 냄새)를 기존에 비해 70%로 제거할 수가 있다.
또한, 본 발명에 따른 제2 사이크론부는 상단 일측이 사선방향으로 분리결합부(240a)가 형성되어, 여과탕로로 알루미늄 주조물을 기울어서 쏟아 부울 때, 제2 사이크론부의 상단과 하단이 분리된 후, 다시 원상태로 복귀되어 결합되도록 구성된다.
여기서, 분리결합부(240a)는 고무패킹과 자석으로 구성되어, 유압의 힘에 의해 절단부위가 분리된 후, 다시 자석의 힘에 의해 원상태로 복귀되어 결합된다.
상기 제2 열교환기(250)는 제2 사이크론부 하단 일측에 연결되어 제2 사이크론부 내부에 남아 있는 폐열과, 터보브로워(250a)에서 발생되는 바람을 믹싱시킨 열풍을 제2 버너부로 공급시키는 역할을 한다.
즉, 제2 사이크론부를 통해 물분사노즐을 통해 분사된 가스(수분 및 냄새)를 연소시킨 후, 외부로 배출시키면, 내부에는 아직도 고온의 열기가 남아있게 된다.
이때, 제2 열교환기의 전열벽(傳熱壁)을 통해서 제2 사이크론부 내부에 남아 있는 고온의 열기를 흡수하여, 제2 버너부로 열을 전달시킨다.
이로 인해, 제2 버너부에서는 예열시간 없이, 바로 가열시킬 수가 있어, 열에너지를 효율적으로 재활용할 수가 있다.
상기 제2 모튜럴 모터(260)는 마이컴부의 제어신호에 따라 제2 버너부로 유입되는 가스와 공기량을 조절시키는 역할을 한다.
이는 설정온도에 따라 비례제어되도록 구성된다.
즉, 설정온도가 도달되면 마이컴부로부터 제어신호를 제2 모튜럴모터로 보낸다. 이때 제2 모튜럴모터가 동작되어 제2 버너부로 유입되는 가스와 공기량을 조절시킨다.
상기 제2 버너부(270)는 요람형공간부 일측에 위치되어, 가스와 열풍을 전달받아 요람형공간부쪽으로 고열을 분사시키는 역할을 한다.
이는 요람형공간부 일측에 형성된 버너구에 헤드부가 삽입되어, 고열을 분사시키도록 구성된다.
상기 제2 온도센서(280)는 요람형공간부의 천정을 지나 용해로본체의 외부 일측에 돌출형성되어 요람형공간부의 온도를 측정한 후, 마이컴부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 요람형공간부의 온도가 기준설정치 온도까지 올라가면 자동으로 제2 온도센서에서 온도계로 마이컴부로 측정한 온도값이 전달된다.
이어서, 마이컴부에서는 제2 모튜럴모터를 제어시켜 가스와 공기의 양을 자동으로 조절시켜 제2 가스버너부로 전달시킨다.
이로 인해 일반버너에 비해 가스소모량이 50% 이상 절감되고 정확한 온도로 유지시켜 품질을 70% 향상시킬 수가 있다.
상기 유압실린더부(290)는 요람형공간부의 바닥면을 지나 유지로본체의 측면까지 두개가 한 세트를 이루며 사선방향으로 형성되어, 유압의 힘을 통해 유지로본체를 통째로 여과탕로쪽으로 기울여서 쏟아 배출시키는 역할을 한다.
상기 회전축보조부(290a)는 여과탕로와 인접한 부위 일측에 위치되어, 유압실린더를 통해 기울어진 유지로본체가 회전축을 따라 회전되면서 여과탕로쪽으로 기울여지도록 보조해주는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 요람형유지로(200)는 유지로공간부의 알루미늄 용해물의 시편을 채취해서 검사한 후, 부족한 알루미늄 성분이나 보조제가 필요하다면, 알루미늄 용해물에 보조제와 추가 알루미늄을 투입시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 여과탕로(300)에 관해 설명한다.
상기 여과탕로(300)는 요람형유지로의 배출구쪽에 수평방향으로 연결되고, 슬라브 주조장치보다 높은 위치에 위치되면서, 공급받은 알루미늄 주조물에 묻은 이물질을 여과필터시킨 후, 슬라브 주조장치로 주입되는 알루미늄 주조물의 양을 조절시켜 슬라브 주조장치쪽으로 자유낙하시키는 역할을 한다.
이는 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 탕로본체(310), 탕로예열버너(320), 세라믹여과필터(330), 주입량조절부(340)로 구성된다.
상기 탕로본체(310)는 수평의 길이방향을 갖는 직사각형상으로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하면서 지지하는 역할을 한다.
이는 상부 슬라브 몰드로 필요한 양만큼의 알루미늄 주조물을 주입시키도록 내부에 제2 부력 수위센서(310a)가 형성된다.
즉, 제2 부력 수위센서에서 측정된 여과탕로내의 알루미늄 주조물의 양을 마이컴부로 전달시킨다. 이때, 마이컴부에서는 주입량 조절부의 주입량조절봉을 밀었다 당겼다하면서 알루미늄주조물배출구의 홀을 조절시켜 알루미늄 주조물의 주입량을 조절시킨다.
상기 탕로예열버너(320)는 탕로본체의 상단에 위치되면서 수평의 길이방향을 따라 형성되어, 여과탕로에 흐르는 알루미늄 주조물쪽으로 수직방향에서 고열을 분사시켜 예열시키는 역할을 한다.
이는 지지수단에 의해 지지되어 탕로본체의 상단에 위치된다.
상기 세라믹여과필터(330)는 탕로본체의 후단쪽인 요람형유지로의 요람형공간부와 인접하는 위치에 위치되어, 요람형공간부에서 쏟아지는 알루미늄 주조물 중 이물질을 제거시키는 역할을 한다.
이는 다공질(porous)의 분말을 성형하여 고온에서 소송시켜 만든 필터로서, 마이크로 단위의 세공을 통하여 물을 여과시켜 물속의 물을 여과시키는 필터이다.
그리고, 세라믹여과필터는 활성탄 및 은 코팅을 한 성분을 추가해서 만든다.
세라믹여과필터의 기공의 크기는 0.5~1um로 이루어져 이물질을 제거시키는 역할을 한다.
상기 주입량조절부(340)는 세라믹여과필터를 통해 이물질이 제거된 알루미늄 주조물이 상광하협으로 형성된 알루미늄주조물배출구에 주입될 때, 2개의 주입량조절봉을 통해 알루미늄주조물배출구에 주입된 알루미늄 주조물의 양을 조절해서 슬라브 주조장치로 배출시키는 역할을 한다.
이는 알루미늄주조물배출구(341), 주입량조절봉(342)으로 구성된다.
상기 알루미늄주조물배출구(341)는 2중의 배출구로 이루어져 탕로본체의 하단 일측에 형성되고, 슬라브 주조장치의 상부 슬라브몰드와 동일선상에 위치되어, 알루미늄 주조물을 상부 슬라브몰드로 배출시키는 역할을 한다.
상기 주입량조절봉(342)은 알루미늄주조물배출구에 주입된 알루미늄 주조물의 양을 알루미늄주조물배출구에 삽입되면서 조절해서 슬라브 주조장치로 배출시키는 역할을 한다.
이는 유압실린더 구조로 구성되어, 마이컴부의 제어신호에 따라 구동된다.
다음으로, 본 발명에 따른 슬라브 주조장치(400)에 관해 설명한다.
상기 슬라브 주조장치(400)는 여과탕로의 높이보다 낮은 위치에 위치되고, 여과탕로로부터 전달받은 알루미늄 주조물을 알루미늄 슬라브 몰드에 유입시켜 냉각수로 냉각시킨 후, 알루미늄 슬라브를 형성시키는 역할을 한다.
이는 주조본체(410), 상부 슬라브 몰드(420), 하부 슬라브 몰드(430), 몰드 베이스 프레임(440), 승하강구동부(450), 슬라브예열버너(460)로 구성된다.
상기 주조본체(410)는 지면에서 지하로 1m~5m로 함몰된 사각 박스 형상으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하면서 지지하는 역할을 한다.
이는 상단 일측에 주조본체의 내부 온도를 측정하는 제3 온도센서(410a)가 구성된다.
상기 상부 슬라브 몰드(420)는 주조본체의 상단쪽 여과탕로의 알루미늄주조물배출구와 동일선상에 위치되면서, 알루미늄 주조물을 공급받아 하강하는 하부 슬라브 몰드로 전달시키면서, 직사각형의 슬라브 상부를 형성시키는 역할을 한다.
이는 도 11에 도시한 바와 같이, 중앙에 사각의 주입관통홀이 형성된 사각틀 금속몰드(421)로 이루어지고, 사각틀금속몰드에 알루미늄 주조물이 달라붙지 않도록 사각틀금속몰드의 측벽을 따라 기름을 유입시키는 오일자켓(422)이 형성되고, 알루미늄 슬라브를 냉각시켜 슬라브 구조로 형성되도록 사각틀 금속몰드 하부쪽에서 냉각수를 정압과 정분사(=골고루 분사)시키는 냉각수자켓(423)이 형성된다.
즉, 냉각수 홀은 사각틀 금속몰드 하부쪽에 길이방향을 따라 복수개로 형성되어, 냉각수자켓에 의해 냉각수가 정압과 정분사(=골고루 분사)시키도록 구성됨으로서, 최대한 빠른 냉각을 통해서 알루미늄 슬라브를 형성시킬 수가 있다.
그리고, 냉각수의 압력과 냉각수량이 서로 틀리면, 알루미늄 슬라브 표면에 크랙이 발생할 수 있기 때문에, 본 발명에서는 냉각수가 정압을 유지한 채 골고루 뿌려질 수 있도록 사각틀 금속몰드 내부의 냉각수 자켓안에 일정한 냉각수 홀이 구비된 중간 칸막이를 설치한다.
본 발명에서 설명되는 알루미늄 슬라브의 크기는 사각틀 금속몰드의 가로*세로 크기를 가변시키도록 구성함으로서, 크기를 사용목적과 취향에 맞게 변화시킬 수가 있다.
이렇게 하여 표면품질이 우수한 알루미늄 슬라브를 20분~50분 안에 생산할 수가 있어 생산력이 뛰어난 특성을 가진다.
상기 하부 슬라브 몰드(430)는 상부 슬라브 몰드 하단쪽 내부방향에 위치되면서, 상부 슬라브 몰드로부터 알루미늄 주조물을 공급받아 하강하면서 직사각형의 슬라브 하부를 형성시키는 역할을 한다.
상기 몰드 베이스 프레임(440)은 하부 슬라브 몰드를 하단방향에서 지지하면서, 승하강구동부의 승하강 힘을 전달받아 승강 또는 하강으로 구동되는 역할을 한다.
이는 4개의 꼭지점 중 제1 꼭지점에 제1 너트블록(441)이 부착되어 구성되고, 제2 꼭지점에 제2 너트블록(442)이 부착되어 구성되며, 제3 꼭지점에 제3 너트블록(443)이 부착되어 구성되고, 제4 꼭지점에 제4 너트블록(444)이 부착되어 구성된다.
여기서, 제1,2,3,4 너트블록(441,442,443,444)은 몰드 베이스 프레임을 지지하면서 스크류샤프트만을 내부로 관통시켜 1분에 20~100 mm 정도로 천천히 하강하면서 알루미늄 슬라브를 형성시키는 역할을 한다.
상기 승하강구동부(450)는 몰드 베이스 프레임의 양측에 설치되어, 몰드 베이스 프레임을 마이컴부의 제어신호에 따라 승강 또는 하강시키는 역할을 한다.
이는 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 가이드모터(451), 제1 연결샤프트(452), 제1 웜 내륜나사너트(453), 제1 스크류샤프트(454), 제2 웜 내륜나사너트(455), 제2 스크류샤프트(456), 제2 연결샤프트(457), 제3 웜 내륜나사너트(458), 제3 스크류샤프트(459), 제4 웜 내륜나사너트(459a), 제4 연결샤프트(459b)로 구성된다.
상기 가이드모터(451)는 제1, 2 연결샤프트를 회전시키는 역할을 한다.
상기 제1 연결샤프트(452)는 제1 스크류샤프트와 제2 스크류샤프트 사이의 수평의 길이방향을 따라 형성되어, 가이드모터로부터 동력을 전달받아 제2 연결샤프트로 전달시키면서, 제1 웜휠을 통해 제1 스크류샤프트를 회전시키고, 제2 웜휠을 통해 제2 스크류샤프트를 회전시키는 역할을 한다. 이는 선단 일측에 제1 체인(451a)으로부터 가이드모터의 동력을 전달받는 제1 체인스프로킷(452a)이 형성되고, 체인스프로킷 후단에 제1 웜 내륜나사너트의 외측면에 형성된 제1 웜기어와 맞물려 회전되면서 내측의 제1 웜 내륜나사너트를 회전시키는 제1 웜휠(452b)이 형성되며, 제1 웜휠 후단에 제2 체인커플링으로 회전력을 샤프트를 통해 전달시키는 제1 체인커플링(452c)이 형성되고, 제1 체인커플링과 제2 체인커플링사이에 제1샤프트(452d)가 형성되며, 제1 샤프트 후단에 제2 웜휠로 회전력을 전달시키는 제2 체인커플링(452e)이 형성되고, 제2 체인커플링 후단에 제2 웜 내륜나사너트의 외측면에 형성된 제2 웜기어와 맞물려 회전되면서 내측의 제2 웜 내륜나사너트를 회전시키는 제2 웜휠(452f)이 형성된다.
상기 제1 웜 내륜나사너트(453)는 제1 웜휠과 일측이 맞물려 회전되고, 타측이 몰드 베이스 프레임의 제1 꼭지점과 연결된 제1 스크류샤프트와 맞물리면서 제1 스크류샤프트를 회전시키는 역할을 한다. 이는 드럼형상으로 형성되고, 외측면에 제1 웜기어(453a)가 형성되어 제1 웜휠과 맞물려 회전되면서 제1 웜휠로부터 회전력을 전달받아, 내측면에 형성된 제1 스크류샤프트(454)를 회전시킨다. 즉, 제1 웜휠로부터 전달받은 회전력을 내측의 제1 스크류샤프트로 전달시켜, 제1 스크류샤프트를 정위치에서 회전시키도록 동력전달의 역할을 한다.
상기 제1 스크류샤프트(454)는 몰드 베이스 프레임의 4개 꼭지점 중 제1 꼭지점에 연결되고, 제1 웜 내륜나사너트의 관통홈 내주면에 형성되어, 제1 웜 내륜나사너트의 회전에 따라 정위치 회전되면서, 몰드 베이스 프레임의 제1 너트블록(441)을 승하강시키는 역할을 한다. 이때 몰드 베이스 프레임에 부착된 제1 너트블록(441)에 의해서 하부 슬라브 몰드를 1분에 20~100 mm 정도로 천천히 하강시키면서 알루미늄 슬라브를 형성시킨다.
상기 제2 웜 내륜나사너트(455)는 제2 웜휠과 일측이 맞물려 회전되고, 타측이 몰드 베이스 프레임의 제2 꼭지점과 연결된 제2 스크류샤프트와 맞물리면서 제2 스크류샤프트를 회전시키는 역할을 한다. 이는 드럼형상으로 형성되고, 외측면에 제2 웜기어(455a)가 형성되어 제2 웜휠(453b)과 맞물려 회전되면서 제2 웜휠로부터 회전력을 전달받아, 내측면에 형성된 제2 스크류샤프트를 회전시킨다. 즉, 제2 웜휠로부터 전달받은 회전력을 내측의 제2 스크류샤프트로 전달시켜, 제2 스크류샤프트를 정위치에서 회전시키도록 동력전달의 역할을 한다.
상기 제2 스크류샤프트(456)는 몰드 베이스 프레임의 4개 꼭지점 중 제2 꼭지점에 연결되고, 제2 웜 내륜나사너트의 관통홈 내주면에 형성되어, 제2 웜 내륜나사너트의 회전에 따라 정위치 회전되면서, 몰드 베이스 프레임의 제2 너트블록을 승하강시키는 역할을 한다. 이때 몰드 베이스 프레임에 부착된 제2 너트블록에 의해서 하부 슬라브 몰드를 1분에 20~100 mm 정도로 천천히 하강시키면서 알루미늄 슬라브를 형성시킨다.
상기 제2 연결샤프트(457)는 제3 스크류샤프트와 제4 스크류샤프트 사이의 수평의 길이방향을 따라 형성되어, 제1 연결샤프트를 통해 동력을 전달받아 회전되면서, 제2 웜휠을 통해 제3 스크류샤프트와 제4 스크류샤프트를 회전시키는 역할을 한다. 이는 선단 일측에 제2 체인(457a-1)으로부터 제1 체인스프로킷의 동력을 전달받는 제2 체인스프로킷(457a)이 형성되고, 제2 체인스프로킷 후단에 제3 웜 내륜나사너트의 외측면에 형성된 제3 웜기어와 맞물려 회전되면서 내측의 제3 웜 내륜나사너트를 회전시키는 제3 웜휠(457b)이 형성되며, 제3 웜휠 후단에 제4 체인커플링으로 회전력을 샤프트를 통해 전달시키는 제3 체인커플링(457c)이 형성되고, 제3 체인커플링과 제4 체인커플링사이에 제2 샤프트(457d)가 형성되며, 제2 샤프트 후단에 제4 웜휠로 회전력을 전달시키는 제4 체인커플링(457e)이 형성되고, 제4 체인커플링 후단에 제4 웜 내륜나사너트의 외측면에 형성된 제4 웜기어와 맞물려 회전되면서 내측의 제4 웜 내륜나사너트를 회전시키는 제4 웜휠(457f)이 형성된다.
상기 제3 웜 내륜나사너트(458)는 제3 웜휠과 일측이 맞물려 회전되고, 타측이 몰드 베이스 프레임의 제3 꼭지점과 연결된 제3 스크류샤프트와 맞물리면서 제3 스크류샤프트를 회전시키는 역할을 한다. 이는 드럼형상으로 형성되고, 외측면에 제3 웜기어(458a)가 형성되어 제3 웜휠과 맞물려 회전되면서 제3 웜휠로부터 회전력을 전달받아, 내측면에 형성된 제3 스크류샤프트를 회전시킨다. 즉, 제3 웜휠로부터 전달받은 회전력을 내측의 제3 스크류샤프트로 전달시켜, 제3 스크류샤프트를 정위치에서 회전시키도록 동력전달의 역할을 한다.
상기 제3스크류샤프트(459)는 몰드 베이스 프레임의 4개 꼭지점 중 제3 꼭지점에 연결되고, 제3 웜 내륜나사너트의 관통홈 내주면에 형성되어, 제3 웜 내륜나사너트의 회전에 따라 정위치 회전되면서, 몰드 베이스 프레임의 제3 너트블록(443)을 승하강시키는 역할을 한다. 이때 몰드 베이스 프레임에 부착된 제3 너트블록(443)에 의해서 하부 슬라브 몰드를 1분에 20~100 mm 정도로 천천히 하강시키면서 알루미늄 슬라브를 형성시킨다.
상기 제4 웜 내륜나사너트(459a)는 제4 웜휠과 일측이 맞물려 회전되고, 타측이 몰드 베이스 프레임의 제4 꼭지점과 연결된 제4 스크류샤프트와 맞물리면서 제4 스크류샤프트를 회전시키는 역할을 한다. 이는 드럼형상으로 형성되고, 외측면에 제4 웜기어(459a-1)가 형성되어 제4 웜휠과 맞물려 회전되면서 제4 웜휠로부터 회전력을 전달받아, 내측면에 형성된 제4 스크류샤프트를 회전시킨다. 즉, 제4 웜휠로부터 전달받은 회전력을 내측의 제4 스크류샤프트로 전달시켜, 제4 스크류샤프트를 정위치에서 회전시키도록 동력전달의 역할을 한다.
상기 제4 스크류샤프트(459b)는 몰드 베이스 프레임의 4개 꼭지점 중 제4 꼭지점에 연결되고, 제4 웜 내륜나사너트의 관통홈 내주면에 형성되어, 제4 웜 내륜나사너트의 회전에 따라 정위치 회전되면서, 몰드 베이스 프레임의 제4 너트블록(444)을 승하강시키는 역할을 한다. 이때 몰드 베이스 프레임에 부착된 제4 너트블록(444)에 의해서 하부 슬라브 몰드를 1분에 20~100 mm 정도로 천천히 하강시키면서 알루미늄 슬라브를 형성시킨다.
상기 슬라브예열버너(460)는 하부 슬라브 몰드 일측에 사선방향으로 위치되어, 하부 슬라브 몰드에 의해 하강되면서 형성되는 직사각형의 슬라브를 예열시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 마이컴부(500)에 관해 설명한다.
상기 마이컴부(500)는 자유낙하형용해로, 요람형유지로, 여과탕로, 슬라브 주조장치와 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 자유낙하와 고온밀폐분위기하에서 전체공정을 자동화시키며, 특정기기의 이상여부를 체크하도록 제어하는 역할을 한다.
이는 ATmega128 마이크로프로세서유닛으로 구성된다.
즉, 도 3에 도시한 바와 같이, 입력단자 일측에 제1 온도센서가 연결되어, 제1 온도센서에서 측정된 용해로공간부의 내부 온도값이 입력되고, 또 다른 입력단자 일측에 제2 온도센서가 연결되어, 제2 온도센서에서 측정된 요람형공간부의 내부 온도값이 입력되며, 또 다른 입력단자 일측에 제1 부력 수위 센서가 연결되어, 요람형공간부의 알루미늄 주조물 양이 입력되고, 또 다른 입력단자 일측에 제2 부력 수위 센서가 연결되어, 여과탕로에 있는 알루미늄 주조물의 양이 입력되며, 또 다른 입력단자 일측에 제3 온도센서가 연결되어, 주조본체 내부의 온도값이 입력되며, 출력단자 일측에 제1 자동도어부의 제1 구동모터가 연결되어, 제1 자동도어부가 자동으로 개폐되도록 제1 구동모터 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 제1 모튜럴모터가 연결되어, 제1 가스버너부로 가스와 열풍을 조절해서 공급시키도록 제어하고, 또 다른 출력단자 일측에 제1 열교환기가 연결되어, 제1 열교환기를 출력시켜 제1 사이크론부 내부에 남아 있는 폐열과, 터보브로워에서 발생되는 바람을 믹싱시킨 열풍을 제1 모튜럴모터로 공급시키도록 제어하며, 또 다른 출력단자 일측에 제2 자동도어부의 제2 구동모터가 연결되어, 제2 자동도어부가 자동으로 개폐되도록 제2 구동모터 출력신호를 보내며, 또 다른 출력단자 일측에 제2 모튜럴모터가 연결되어, 제2 가스버너부로 가스와 열풍을 조절해서 공급시키도록 제어하고, 또 다른 출력단자 일측에 제2 열교환기가 연결되어, 제2 열교환기를 출력시켜 제2 사이크론부 내부에 남아 있는 폐열과, 터보브로워에서 발생되는 바람을 믹싱시킨 열풍을 제2 모튜럴모터로 공급시키도록 제어하며, 또 다른 출력단자 일측에 유압실린더부가 연결되어, 제1 부력 수위센서에 설정된 기준설정치만큼 알루미늄 주조물이 여과탕로에 기울어져 쏟아붓도록 유압실린더부의 유압세기를 조절해서 출력시키며, 또 다른 출력단자 일측에 주입량조절부가 연결되어, 제2 부력 수위센서에 설정된 기준설정치만큼 알루미늄 주조물의 양이 슬라브 주조장치의 상부 슬라브 몰드에 주입되도록 제어하고, 또 다른 출력단자 일측에 가이드모터가 연결되어, 스크류샤프트의 승하강 높이를 조절시키도록 가이드모터로 출력신호를 보내도록 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조방법의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, 자유낙하형용해로에 알루미늄합금 원자재가 투입되면, 제1 자동도어부가 자동으로 밀폐시킨다.
다음으로, 용해로공간부에 제1 버너부를 고열분사시켜 알루미늄합금 원자재를 고열로 용해시킨 후, 높이차에 의해 자유낙하시키면서 유지로쪽으로 알루미늄 용해물을 배출시킨다.
다음으로, 요람형유지로의 제2 자동도어부를 오픈시킨 상태에서 자유낙하형용해로에서 용해된 알루미늄 용해물에 보조제와 추가 알루미늄을 투입시켜 기준설정치 고온에서 유지시킨다.
다음으로, 마이컴부의 제어하에, 고온에서 믹싱된 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄으로 이루어진 알루미늄 주조물을 유압의 힘에 의해 여과탕로쪽으로 기울어지면서 쏟아 배출시킨다.
다음으로, 여과탕로에서 공급받은 알루미늄 주조물에 묻은 이물질을 여과필터시킨 후, 슬라브 주조장치로 주입되는 알루미늄 주조물의 양을 조절시켜 슬라브 주조장치쪽으로 자유낙하시킨다.
끝으로, 슬라브 주조장치에서 여과탕로로부터 전달받은 알루미늄 주조물을 알루미늄 슬라브 몰드에 유입시켜 냉각수로 냉각시킨 후, 알루미늄 슬라브를 형성시킨다.
도 13은 본 발명에 따른 슬라브 주조장치를 통해 완성된 알루미늄 슬라브를 힌지구조로 개폐시킨 상부 슬라브 몰드를 통해 외부로 빼내는 과정을 도시한 일실시예도에 관한 것이다.
100 : 자유낙하형용해로 200 : 요람형유지로
300 : 여과탕로 400 : 슬라브 주조장치
500 : 마이컴부

Claims (6)

  1. 요람형유지로보다 높은 위치에 위치되면서 알루미늄합금 원자재를 고열로 용해시킨 후 자유낙하시키면서 유지로쪽으로 알루미늄 용해물을 배출시키는 자유낙하형용해로(100)와,
    자유낙하형용해로의 높이보다 낮게 위치되면서, 알루미늄 용해물에 보조제와 추가 알루미늄을 투입시켜 기준설정치 고온에서 유지시킨 후, 고온에서 믹싱된 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄으로 이루어진 알루미늄 주조물을 유압의 힘에 의해 여과탕로쪽으로 기울어지면서 쏟아 배출시키는 요람형유지로(200)와,
    요람형유지로의 배출구쪽에 수평방향으로 연결되고, 슬라브 주조장치보다 높은 위치에 위치되면서, 공급받은 알루미늄 주조물에 묻은 이물질을 여과필터시킨 후, 슬라브 주조장치로 주입되는 알루미늄 주조물의 양을 조절시켜 슬라브 주조장치쪽으로 자유낙하시키는 여과탕로(300)와,
    여과탕로의 높이보다 낮은 위치에 위치되고, 여과탕로로부터 전달받은 알루미늄 주조물을 알루미늄 슬라브 몰드에 유입시켜 냉각수로 냉각시킨 후, 알루미늄 슬라브를 형성시키는 슬라브 주조장치(400)와,
    자유낙하형용해로, 요람형유지로, 여과탕로, 슬라브 주조장치와 연결되어, 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 자유낙하와 고온밀폐분위기하에서 전체공정을 자동화시키며, 특정기기의 이상여부를 체크하도록 제어하는 마이컴부(500)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자유낙하형용해로(100)는
    외압으로부터 각 기기를 보호하면서 지지하는 용해로본체(110)와,
    용해로본체의 입구쪽에 위치되어, 알루미늄합금 원자재가 용해로본체 내부의 용해부로 투입되도록 안내시키면서, 용해시 외부와의 공기를 차단시켜 밀폐시키는 제1 자동도어부(120)와,
    용해로본체의 내부벽면에 형성되어, 알루미늄합금 원자재의 용해공간을 형성시키고, 제1 버너부의 고열을 전달받아 고온의 분위기하에서 알루미늄합금 원자재를 용해시키고, 용해된 알루미늄 용해물을 마이컴부의 제어신호에 따라 출탕으로 배출시키는 용해공간부(130)와,
    용해로본체의 상단 측면 일측에 설치되고, 제1 버너부로부터 연소 후 남은 가스를 전달받아 물분사 시킨 후, 외부로 배출시키는 제1 사이크론부(140)와,
    제1 사이크론부 하단 일측에 연결되어 제1 사이크론부 내부에 남아 있는 폐열과, 터보브로워(150a)에서 발생되는 바람을 믹싱시킨 열풍을 제1 버너부로 공급시키는 제1 열교환기(150)와,
    마이컴부의 제어신호에 따라 제1 버너부로 유입되는 가스와 공기량을 조절시키는 제1 모튜럴 모터(160)와,
    용해공간부 일측에 위치되어, 가스와 열풍을 전달받아 용해공간부쪽으로 고열을 분사시키는 제1 버너부(170)와,
    용해공간부의 천정을 지나 용해로본체의 외부 일측에 돌출형성되어, 용해공간부의 온도를 측정한 후, 마이컴부로 전달시키는 제1 온도센서(180)와,
    용해로본체의 배출구 일측과 유지로본체의 인입구 일측사이에 형성되어, 용해공간부에서 용해된 알루미늄 용해물을 오리피스관(191)을 통해 공급받아 유지로본체로 배출시키는 출탕(190)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 요람형유지로(200)는
    외압으로부터 각 기기를 보호하면서 지지하는 유지로본체(210)와,
    유지로본체의 입구쪽에 위치되어, 알루미늄 용해물이 유지로본체 내부의 요람형공간부로 투입되도록 안내시키면서, 알루미늄 용해물에 보조제와 알루미늄을 추가로 투입시킨 후, 외부와의 공기를 차단시켜 밀폐시키는 제2 자동도어부(220)와,
    유지로본체의 내부벽면에 형성되어, 알루미늄 용해물의 고온 유지공간을 형성시키고, 제2 버너부의 고열을 전달받아 고온의 분위기하에서 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄을 기준설정치 고온에서 유지시킨 후, 고온에서 믹싱된 알루미늄 용해물+보조제+추가 알루미늄으로 이루어진 알루미늄 주조물을 마이컴부의 제어신호에 따라 여과탕로로 배출시키는 요람형공간부(230)와,
    유지로본체의 상단 측면 일측에 설치되고, 제2 버너부로부터 연소 후 남은 가스를 전달받아 물분사 시킨 후, 외부로 배출시키는 제2 사이크론부(240)와,
    제2 사이크론부 하단 일측에 연결되어 제2 사이크론부 내부에 남아 있는 폐열과, 터보브로워(250a)에서 발생되는 바람을 믹싱시킨 열풍을 제2 버너부로 공급시키는 제2 열교환기(250)와,
    마이컴부의 제어신호에 따라 제2 버너부로 유입되는 가스와 공기량을 조절시키는 제2 모튜럴 모터(260)와,
    요람형공간부 일측에 위치되어, 가스와 열풍을 전달받아 요람형공간부쪽으로 고열을 분사시키는 제2 버너부(270)와,
    요람형공간부의 천정을 지나 용해로본체의 외부 일측에 돌출형성되어 요람형공간부의 온도를 측정한 후, 마이컴부로 전달시키는 제2 온도센서(280)와,
    요람형공간부의 바닥면을 지나 유지로본체의 측면까지 두개가 한 세트를 이루며 사선방향으로 형성되어, 유압의 힘을 통해 유지로본체를 통째로 여과탕로쪽으로 기울여서 쏟아 배출시키는 유압실린더부(290)와,
    여과탕로와 인접한 부위 일측에 위치되어, 유압실린더를 통해 기울어진 유지로본체가 회전축을 따라 회전되면서 여과탕로쪽으로 기울여지도록 보조해주는 회전축보조부(290a)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 여과탕로(300)는
    수평의 길이방향을 갖는 직사각형상으로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하면서 지지하는 탕로본체(310)와,
    탕로본체의 상단에 위치되면서 수평의 길이방향을 따라 형성되어, 탕로에 흐르는 알루미늄 주조물쪽으로 수직방향에서 고열을 분사시켜 예열시키는 탕로예열버너(320)와,
    탕로본체의 후단쪽인 요람형유지로의 요람형공간부와 인접하는 위치에 위치되어, 요람형공간부에서 쏟아지는 알루미늄 주조물 중 이물질을 제거시키는 세라믹여과필터(330)와,
    세라믹여과필터를 통해 이물질이 제거된 알루미늄 주조물이 상광하협으로 형성된 알루미늄주조물배출구에 주입될 때, 2개의 주입량조절봉을 통해 알루미늄주조물배출구에 주입된 알루미늄 주조물의 양을 조절해서 슬라브 주조장치로 배출시키는 주입량조절부(340)가 구성되는 것을 특징으로 하는 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 슬라브 주조장치(400)는
    지면에서 지하로 1m~5m로 함몰된 사각 박스 형상으로 이루어져, 각 기기를 외압으로부터 보호하면서 지지하는 주조본체(410)와,
    주조본체의 상단쪽 여과탕로의 알루미늄주조물배출구와 동일선상에 위치되면서, 알루미늄 주조물을 공급받아 하강하는 하부 슬라브 몰드로 전달시키면서, 직사각형의 슬라브 상부를 형성시키는 상부 슬라브 몰드(420)와,
    상부 슬라브 몰드 하단쪽 내부방향에 위치되면서, 상부 슬라브 몰드로부터 알루미늄 주조물을 공급받아 하강하면서 직사각형의 슬라브 하부를 형성시키는 하부 슬라브 몰드(430)와,
    하부 슬라브 몰드를 하단방향에서 지지하면서, 승하강구동부의 승하강 힘을 전달받아 승강 또는 하강으로 구동되는 몰드 베이스 프레임(440)와,
    몰드 베이스 프레임의 양측에 설치되어, 몰드 베이스 프레임을 마이컴부의 제어신호에 따라 승강 또는 하강시키는 승하강구동부(450)와,
    하부 슬라브 몰드 일측에 사선방향으로 위치되어, 하부 슬라브 몰드에 의해 하강되면서 형성되는 직사각형의 슬라브를 예열시키는 슬라브예열버너(460)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 승하강구동부(450)는
    제1, 2 연결샤프트를 회전시키는 가이드모터(451)와,
    제1 스크류샤프트와 제2 스크류샤프트 사이의 수평의 길이방향을 따라 형성되어, 가이드모터로부터 동력을 전달받아 제2 연결샤프트로 전달시키면서, 제1 웜휠을 통해 제1 스크류샤프트를 회전시키고, 제2 웜휠을 통해 제2 스크류샤프트를 회전시키는 제1 연결샤프트(452)와,
    제1 웜휠과 일측이 맞물려 회전되고, 타측이 몰드 베이스 프레임의 제1 꼭지점과 연결된 제1 스크류샤프트와 맞물리면서 제1 스크류샤프트를 회전시키는 제1 웜 내륜나사너트(453)와,
    몰드 베이스 프레임의 4개 꼭지점 중 제1 꼭지점에 연결되고, 제1 웜 내륜나사너트의 관통홈 내주면에 형성되어, 제1 웜 내륜나사너트의 회전에 따라 정위치 회전되면서, 몰드 베이스 프레임의 제1 너트블록을 승하강시키는 제1 스크류샤프트(454)와,
    제2 웜휠과 일측이 맞물려 회전되고, 타측이 몰드 베이스 프레임의 제2 꼭지점과 연결된 제2 스크류샤프트와 맞물리면서 제2 스크류샤프트를 회전시키는 제2 웜 내륜나사너트(455)와,
    몰드 베이스 프레임의 4개 꼭지점 중 제2 꼭지점에 연결되고, 제2 웜 내륜나사너트의 관통홈 내주면에 형성되어, 제2 웜 내륜나사너트의 회전에 따라 정위치 회전되면서, 몰드 베이스 프레임의 제2 너트블록을 승하강시키는 제2 스크류샤프트(456)와,
    제3 스크류샤프트와 제4 스크류샤프트 사이의 수평의 길이방향을 따라 형성되어, 제1 연결샤프트를 통해 동력을 전달받아 회전되면서, 웜휠을 통해 제3 스크류샤프트와 제4 스크류샤프트를 회전시키는 제2 연결샤프트(457)와,
    제3 웜휠과 일측이 맞물려 회전되고, 타측이 몰드 베이스 프레임의 제3 꼭지점과 연결된 제3 스크류샤프트와 맞물리면서 제3 스크류샤프트를 회전시키는 제3 웜 내륜나사너트(458)와,
    몰드 베이스 프레임의 4개 꼭지점 중 제3 꼭지점에 연결되고, 제3 웜 내륜나사너트의 관통홈 내주면에 형성되어, 제3 웜 내륜나사너트의 회전에 따라 정위치 회전되면서, 몰드 베이스 프레임의 제3 너트블록을 승하강시키는 제3스크류샤프트(459)와,
    제4 웜휠과 일측이 맞물려 회전되고, 타측이 몰드 베이스 프레임의 제4 꼭지점과 연결된 제4 스크류샤프트와 맞물리면서 제4 스크류샤프트를 회전시키는 제4 웜 내륜나사너트(459a)와,
    몰드 베이스 프레임의 4개 꼭지점 중 제4 꼭지점에 연결되고, 제4 웜 내륜나사너트의 관통홈 내주면에 형성되어, 제4 웜 내륜나사너트의 회전에 따라 정위치 회전되면서, 몰드 베이스 프레임의 제4 너트블록을 승하강시키는 제4 스크류샤프트(459b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 자유낙하·고온밀폐분위기를 통한 알루미늄합금 슬라브 제조장치.
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