KR101315369B1

KR101315369B1 - 금속 용융 장치 및 금속 용융 방법

Info

Publication number: KR101315369B1
Application number: KR1020120004158A
Authority: KR
Inventors: 샤오-후아 루
Original assignee: 핀다 테크놀로지 컴퍼니, 리미티드
Priority date: 2012-01-13
Filing date: 2012-01-13
Publication date: 2013-10-04
Also published as: KR20130083532A

Abstract

금속 용융 장치는 가열로, 이 가열로에 설치되는 용융로, 고 사이클 재생 시스템(HRS), 원료 공급 장치 및 용융로에 설치되는 용융 재료 공급 장치를 포함한다. HRS는 가열로내의 고온 공기를 가열 및 재순환시키고 고온 공기를 예열 스크류에 보내어 이 예열 스크류내의 금속 재료를 예열하게 된다. 따라서, 고체인 금속 재료를 액체로 용융시키는데 걸리는 시간이 크게 단축된다. 또한, 원료 공급 장치내의 금속 재료를 예열하고, 용융로내의 금속 재료를 용융시키고 또한 용융 재료를 주형에 주입하는 일련의 과정들이 원활하게 이루어지고 시간 절약적이며 안전하고 또한 연속적으로 진행될 수 있다.

Description

금속 용융 장치 및 금속 용융 방법{METAL MELTING APPARATUS AND METHOD FOR MELTING METAL}

본 발명은 금속 재료를 가열 및 용융시키기 전에 금속 용융 장치에서 주어지는 열로 금속 재료를 예열하는 금속 용융 장치 및 금속 용융 방법에 관한 것이다.

통상적인 금속 용융 방법은 금속 잉곳, 금속 덩어리, 금속 부스러기 등과 같은 금속 재료를 노안에 집어 넣어 용융될 때까지 가열하는 것이다. 그런 다음에 용융 금속 재료는 주형(mold)의 주형 공동부 안으로 주입되어 특정 형상으로 성형된다.

그러나, 금속 재료, 특히 금속 잉곳과 금속 덩어리가 노 안에서 가열되기 전에, 금속 재료는 통상적인 온도에 있게 되며, 따라서 금속 재료를 용융시키는데 시간이 오래 걸리게 된다. 더욱이, 고온의 용융 재료를 노 밖으로 퍼내는 것은 사고가 일어나는 경우 손으로 하든 자동적인 수단으로 하든 매우 주의 해서 해야 한다. 또한, 융용 재료를 퍼낼 때는, 금속 재료의 가열 및 용융 과정을 중단해야 하는데, 그래서 작업자는 금속 재료를 노안 안으로 계속 넣을 수 없게 된다. 통상적인 금속 용융 방법은 원활하지 않고, 시간 소모적이며 힘이 많이 든다.

통상적인 토크 센서와 전동 자전거에 대해서는 아래와 같은 문헌을 참고할 수 있다.

1. 대만 특허 제 333559 호 ("금속 용융로 및 이의 용융 공정")

2. 대만 특허 제 394797 호 ("금속 용융 장치")

3. 대만 특허 제 477817 호 ("금속 용용 방법 및 이를 위한 장치")

4. 대만 실용 신안 제 491108 호 ("금속 주입을 위한 용융로 및 성형 기계")

5. 대만 실용 신안 제 509778 호 ("초음파 즉석 용융로")

6. 대만 특허 제 I335411 호 ("금속 용융로")

본 발명의 주 목적은, 금속 용융 장치 및 금속 용융 방법을 제공하는 것이다.

본 금속 용융 장치는 가열로, 이 가열로에 설치되는 용융로, 고 사이클 재생 시스템(HRS), 원료 공급 장치 및 용융로에 설치되는 용융 재료 공급 장치를 포함한다.

상기 HRS는 가열로내의 고온 공기를 가열 및 재순환시키고 고온 공기를 예열 스크류에 보내어 이 예열 스크류내의 금속 재료를 예열하게 된다. 따라서, 고체인 금속 재료를 액체로 용융시키는데 걸리는 시간이 크게 단축된다. 또한, 원료 공급 장치내의 금속 재료를 예열하고, 용융로내의 금속 재료를 용융시키고 또한 용융 재료를 주형에 주입하는 일련의 과정들이 원활하게 이루어지고 시간 절약적이며 안전하고 또한 연속적으로 진행될 수 있다.

도 1 은 본 발명에 따른 금속 용융 장치의 제 1 실시 형태의 개념적인 측면도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 금속 용융 장치의 제 2 실시 형태의 개념적인 측면도이다.
도 3 은 도 2 의 금속 용융 장치의 개념적인 평면도이다.

도 1 및 2 를 참조하면, 본 발명에 따른 금속 용융 장치는 가열로(heating furnace:10), 용융로(melting furnace: 20), 고 사이클 재생 시스템(high-cycle regenerative system: HRS)(30), 원료 공급 장치(40, 40A), 교반기(51) 및 용융 재료 공급 장치(52, 52A)를 포함한다.

상기 가열로(10)는 이 가열로(10)에 형성되어 있는 가열실(11)을 갖는다.

상기 용융로(20)는 가열로(10)에 설치되며, 노 몸체(21), 두개의 내열성 패널(23) 및 덮개(22, 22A)를 갖는다. 노 몸체(21)는 가열실(11) 안에 설치되며 상부 개구를 갖는다. 내열성 패널(23)들은 노 몸체(21) 안에 별개로 설치되며, 노 몸체(21)를 용융 구역(211), 교반 구역(212) 및 공급 구역(213)으로 분할하게 된다. 각각의 내열성 패널(23)은 복수의 관통 구멍(231)을 갖는다. 교반 구역(212)는 용융 구역(211)과 연통되어 있다. 공급 영역(213)은 교반 구역(212)과 직접 연통되어 있고, 용융 구역(211)과는 교반 구역(212)을 통해 연통되어 있다. 덮개(22, 22A)는 노 몸체(21)의 상부 개구에 설치되며 노 몸체(21)을 시일링한다.

HRS(30)는 재생열실(31), 한쌍의 버너(35), 한쌍의 재생열 교환기 유닛(33) 및 공기 덕트(32)를 갖는다. 재생열실(31)은 가열실(11)과 연통되어 있다. 한쌍의 버너(35)는 재생열실(31) 안에 설치되며 가열실(11)과 용융로(20)를 교대로 가열하게 된다. 한쌍의 재생열 교환기 유닛(33)는 한쌍의 버너(35)에 각각 설치된다. 한 버너(35)가 가열실(11)을 가열할 때, 그 가열실(11)내의 고온 공기가 다른 버너(35)를 통해 배출되어 대응하는 재생열 교환기 유닛(33)에 열을 전달하게 되며, 그래서 버너(35)의 가열 능력이 개선된다.

HRS(30)의 공기 덕트(32)는 입구와 출구를 갖는다. HRS(30)의 공기 덕트(32)의 입구는 한쌍의 버너(35)에 연결되어 그와 연통하며, 한쌍의 재생열 교환기 유닛(33) 주위의 고온 공기를 공기 덕트(32) 안으로 안내한다. HRS(30)의 공기 덕트(32)의 출구는 재생열실(31) 밖으로 돌출되어 있다.

도 3 을 참조하면, 바람직하게 HRS(30)는 스위치 밸브(34A)를 더 가질 수 있다. 이 스위치 밸브(34A)는 4방(four-way) 밸브로, 입구(342A), 출구(343A) 및 두개의 통로 (344A, 345A)를 갖는다. 하우징(341A)의 출구(343A)는 HRS(30)의 공기 덕트(32)에 연결되어 그와 연통한다. 통로(344A, 345A)는 한쌍의 버너(35)에 각각 연결되어 그와 연통한다. 각각의 통로(344A, 345A)는 스위치 밸브(34A)의 입구(342A) 및 출구(343A)와 번갈아 연통하게 된다.

상기 원료 공급 장치(40, 40A)는 공급관(41, 41A), 예열 스크류(42, 42A) 및 공급 호퍼(44)를 갖는다. 공급관(41, 41A)은 용융 구역(211)과 연통하는 출구를 갖는다. 예열 스크류(42, 42A)는 공급관(41, 41A)을 축방향으로 통과하여 설치되며, 공기 덕트(421) 및 예열 스크류(42, 42A)의 공기 덕트(421)의 외부 표면 주위에 형성된 나선형 블레이드(423)를 갖는다. 예열 스크류(42, 42A)의 공기 덕트(421)는 공급관(41, 41A)을 통과하여 회전가능하게 설치되며, 구동 어셈블리(43)로 구동되며, 복수의 공기 구멍(422) 및 HRS(30)의 공기 덕트(32)의 출구에 연결되어 그와 연통하는 입구를 갖는다. 공급 호퍼(44)는 공급관(41, 41A)에 설치되며, 이 공급관(41, 41A)의 내부에 연결되어 그와 연통한다.

교반기(51)는 덮개(22, 22A)에 회전가능하게 설치되며, 교반 구역(212)에 대응하며, 내측 단부와 교반 블래이드(511)를 갖는다. 교반기(51)의 내측 단부는 교반 구역(212) 안으로 진입해 있다. 교반 블레이드(511)는 교반기(51)의 내측 단부에 설치된다.

용융 재료 공급 장치(52, 52A)은 덮개(22, 22A)상에 설치되며, 공급 구역(213)에 대응하여 이 영역 안으로 진입해 있고, 공급 구역(213)에 용융 금속 재료를 끌어 들여, 금속 제품을 주조하는데 사용되는 주형에 용융 금속을 주입한다.

도 1 을 참조하면, 용융 재료 공급 장치(52)는 관이며, 노 몸체(21) 안에 진입해 있는 입구를 갖는다.

도 2 를 참조하면, 용융 재료 공급 장치(52A)는 용융 금속 펌프이다.

금속 입상물 및 금속판과 같은 금속 재료가 공급 호퍼(44) 안에 투입되어 공급관(41, 41A) 안으로 슬라이딩해 들어간다. 구동 어셈블리(43)는 예열 스크류(42, 42A)를 회전시키며, 그래서 예열 스크류(42, 42A)의 나선형 블레이드(423)가 금속재료를 공급관(41, 41A)의 출구 쪽으로 밀게 된다. 한편, HRS(30)의 공기 덕트(32)에 있는 고온 공기가 예열 스크류(42, 42A)의 공기 덕트(421)와 공급관(41, 41A) 안으로 더 유입되어 공급관(41, 41A)내의 금속 재료를 가열하게 된다. 예열 스크류(42, 42A)의 나선형 블레이드(423)가 또한 공급관(41, 41A)내의 금속 재료를 혼합하므로, 이 금속 재료는 균일하게 완전히 가열되며 고체에서 반고체로 변하여 용융 구역(211) 안으로 들어가게 되고, 용융로(20)의 열이 반고체 금속 재료를 더 용융시켜 액체로 되게 한다. 그런 다음, 용융 금속 재료는 교반 구역(212) 안으로 유입한다. 교반기(51)가 회전하여 용융 금속 재료를 교반하고 용융 금속 재료를 잘 혼합시킨다. 그 후에 용융 금속 재료는 공급 구역(213) 안로 계속 유입하게 된다.

예열 스크류(42, 42A)가 회전하고 금속 재료를 용융 구역(211) 안으로 계속 밀어 넣음에 따라, 노 몸체(21)내의 용융 금속 재료가 가압된다. 따라서, 공급 구역(213)내의 용융 금속 재료는 용융 재료 공급 장치(52, 52A) 안으로 유입하고 그런 다음에 주형 안으로 주입된다. 예열 스크류(42, 42A)의 속도가 조절될 때, 용융 재료 공급 장치(52, 52A)의 주입 속도와 주입량 역시 조절된다.

연소 공기가 스위치 밸브(34A)의 입구(342A)를 통해 스위치 밸브(34A)에 유입하고 또한 한 통로(344A)를 통해서는 한쌍의 버너(35) 중의 하나에 유입하게 되며, 그 버너(35)로 가열되어 고온의 공기로 된다. 이 고온의 공기는 노 몸체(21)에 열을 제공 및 전달한다. 그 후에, 고온의 공기는 한쌍의 버너(35) 중의 다른 버너를 통해 가열실(11) 밖으로 유출하고, 다른 통로(345A)와 스위치 밸브(34A)의 출구(343A)를 통과하여 HRS(30)의 공기 덕트(32) 안으로 유입하게 된다.

도 1 을 참조하면, 공급관(41)은 가열로(10)와 노 몸체(21)를 통해 가로로 설치될 수 있으며, 그 공급관(41)의 출구는 용융 구역(211) 안으로 진입해 있다.

도 2 를 참조하면, 공급관(41A)과 예열 스크류(42A)는 덮개(22A)의 상방에 설치된다. 원료 공급 장치(40A)는 장입 호퍼(45A)와 측정 스크류(46A)를 더 포함할 수 있다. 장입 호퍼(45A)는 덮개(22A)를 통과하여 이 덮개상에 설치되며, 용융 구역(211)에 대응하여 이 구역 안으로 진입해 있으며, 공급관(41A)의 출구에 연결되어 그와 연통한다. 따라서, 예열 스크류(42A)는 예열된 반고체 금속 재료를 장입 호퍼(45A) 안으로 밀어 넣는다.

상기 측정 스크류(46A)는 장입 호퍼(45A)에 세로로 설치되며, 로드(461A) 및 이 로드(461A) 주위에 형성된 나선형 블레이드(462A)를 갖고 있다. 로드(461A)는 장입 호퍼(45A)를 통과하여 회전가능하게 설치되며 구동 장치(463A)로 구동된다. 측정 스크류(46A)가 회전함에 따라, 그 측정 스크류(46A)의 나선형 블레이드(462A)가 장입 호퍼(45A)내의 금속 재료를 용융 구역(211) 안으로 밀어 넣게 된다. 용융 구역(211)내의 열은 또한 장입 호퍼(45A)에도 전달되어, 이 장입 호퍼(45A)내의 금재료를 가열하게 된다. 측정 스크류(46A)의 속도가 조절될 때, 장입 호퍼(45A)에서 용융 구역(211)에 들어가는 금속 재료의 주입량 역시 조절된다.

전술한 바와 같은 금속 용융 장치 및 금속 용융 방법은 다음과 같은 이점을 갖는다. HRS(30)는 가열로(10)내의 고온의 공기를 재순환시키고, 이 고온의 공기를 예열 스크류(42, 42A) 안으로 안내하여 예열 스크류(42, 42A)내의 금속 재료를 예열하게 된다. 따라서, 고체인 금속 재료를 액체로 용융시키는데 걸리는 시간이 크게 단축된다. 또한, 본 금속 용융 장치는 작업자가 용융 재료를 금속을 붓거나 퍼내기 위해 가동 중단될 필요가 없기 때문에, 금속 제품을 주조하기 위해 원료 공급 장치(40, 40A)내의 금속 재료를 예열하고, 용융로(20)내의 금속 재료를 용융시키고 또한 용융 재료를 주형에 주입하는 일련의 과정들이 원활하게 이루어지고 시간 절약적이며 안전하고 또한 연속적으로 진행될 수 있다.

Claims

금속 용융 장치로서,
가열실을 갖는 가열로;
상기 가열실에 설치되는 용융로;
고 사이클 재생 시스템(HRS);
원료 공급 장치; 및
용융 재료 공급 장치를 포함하며,
상기 용융로는,
상기 가열로의 가열실에 설치되며 상부 개구를 갖는 노 몸체; 및
상기 노 몸체의 상부 개구에 설치되어 그 노 몸체를 시일링하는 덮개를 가지며,
상기 고 사이클 재생 시스템은,
상기 가열실과 연통하는 재생열실;
상기 재생열실에 설치되어 가열로의 가열실을 교대로 가열하는 한쌍의 버너;
상기 한쌍의 버너에 각각 설치되는 한쌍의 재생열 교환기 유닛; 및
상기 한쌍의 버너에 연결되어 그와 연통하는 입구와, 상기 재생열실 밖으로 돌출되어 있는 출구를 갖는 공기 덕트를 가지며,
상기 원료 공급 장치는,
노 몸체와 연통하는 출구를 갖는 공급관;
상기 공급관을 축방향으로 통과하여 설치되는 예열 스크류; 및
상기 공급관에 설치되며 이 공급관의 내부에 연결되어 그와 연통하는 공급 호퍼를 가지며,
상기 예열 스크류는 상기 공급관을 통해 회전가능하게 설치되는 공기 덕트와, 예열 스크류의 상기 공기 덕트의 외부 표면 주위에 형성되어 있는 나선형 블레이드를 가지며,
상기 공기 덕트는 복수의 공기 구멍 및 HRS의 공기 턱트의 출구에 연결되어 그와 연통하는 입구를 가지며,
상기 용융 재료 공급 장치는 상기 덮개상에 설치되어 노 몸체 안으로 진입해 있는 금속 용융 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 공급관 및 예열 스크류는 덮개의 상방에 설치되며,
상기 원료 공급 장치는,
상기 덮개를 통과하여 이 덮개상에 설치되며, 노 몸체 안으로 진입해 있고, 상기 공급관의 출구에 연결되어 그와 연통하는 장입 호퍼; 및
상기 장입 호퍼에 세로로 설치되는 측정 스크류를 더 구비하며,
상기 측정 스크류는,
상기 장입 호퍼를 통해 회전가능하게 설치되는 로드; 및
상기 로드 주위에 형성되어 있는 나선형 블레이드를 갖는 금속 용융 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 따른 금속 용융 장치에서 금속을 융융시키는 방법으로서,
가열로의 가열실로부터 고온의 공기를 HRS의 공기 턱트를 통해 재생열실 및 예열 스크류의 공기 덕트에 보내어 공급관내의 금속 재료를 가열하는 단계; 및
예열 스크류를 통해 금속 재료를 용융로의 노 몸체 안으로 밀어 넣어 그 금속 재료를 액체로 용융시키는 단계를 포함하는 금속 용융 방법.