KR101468966B1 - 인코넬 중공빌릿의 고주파 가열장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인코넬 중공빌릿을 가열하는 고주파 가열장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 몸체와; 상기 몸체 내부에 몸체의 길이방향으로 설치되되, 원통형상으로 형성되어 내부에 빌릿이 삽입되는 관통홀과; 상기 관통홀의 하부측 내주면에 관통홀의 길이방향으로 형성되어 빌릿의 이송을 가이드하는 한 쌍의 가이드레일과; 상기 몸체의 관통홀의 주위에 삽입설치되어, 상기 관통홀의 내부에 위치하는 빌릿을 가열하는 코일이 구성되는 것을 특징으로 하는 인코넬 중공빌릿을 가열하는 고주파 가열장치에 관한 것이다.
따라서, 본 발명의 고주파 가열장치는 간단한 구조로 구성되어 잔고장이 없고, 빌릿이 가열되면서 발생되는 크랙을 최소할 뿐만 아니라 균일한 온도로 빌릿을 가열하는 현저한 효과가 있다.

Description

인코넬 중공빌릿의 고주파 가열장치{High-frequency heating apparatus for hollow inconel-billet}

본 발명은 고주파 가열장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고주파를 이용하여 인코넬 중공빌릿을 가열하는 고주파 가열장치에 관한 것이다.

인코넬(inconel)은 니켈을 기지금속으로 하여 15%의 크롬과 6∼7%의 철, 2.5%의 티타늄, 1% 이하의 알루미늄, 망가니즈, 규소를 첨가한 내열합금으로서 내열성이 좋고, 900℃ 이상의 산화분위기 속에서도 산화하지 않고, 황을 함유한 대기에도 침지되지 않는 성질을 가지고 있기 때문에 보다 고온하에서 가공되어야 한다.

일반적으로 금속재질 빌릿을 중공하거나 이나 중공 빌릿의 내경을 확관하기 위해서는 가열장치가 필요하게 되고, 이러한 가열장치는 고주파 가열장치가 주로 사용된다.

고주파 가열장치는 빌릿이 이송되는 내부에 금속재질의 가이드를 설치함으로써, 가이드를 따라 빌릿이 고온하에서 이송되도록 한 것으로, 고온하에 설치되어 있는 금속재질은 금속의 특성상 용융 또는 물러질 우려가 있기 때문에 가이드의 내부로 냉각수를 공급하여 가이드를 식히고 있다.

이러한 구성에서 빌릿은 냉각된 가이드와 접촉하는 부분과 접촉하지 않는 부분이 온도차이가 크므로 크랙이 발생할 우려가 발생하게 된다.

특히, 인코넬의 특성상 고온하에서 가열되어야 하기 때문에 가이드를 기존의 금속보다는 내열성이 좋은 재질로 대체하여야 하는 필요성을 가지게 된다.

종래기술로서 등록특허공보, 등록번호 제 10-0658827(다이케스팅용 세미 솔리드 빌렛 가열장치)에는 다이케스팅용 세미 솔리드 빌렛 가열장치는 내부에 가열공간을 가지며 일측에 소정간격으로 이격된 복수개의 빌렛 투입구들이 형성되고 타측의 가열된 빌렛들이 배출되는 배출슈트가 형성된 본체와, 상기 본체의 내부에 설치되는 것으로 각 투입구들로 유입되는 빌렛들을 각각 가이드 하는 가이드 부재들과, 상기 본체에 상기 가이드 부재들에 의해 가이드 되는 빌렛을 가열하기 위한 가열수단과, 상기 본체에 설치되어 투입구를 개폐하는 투입구개폐수단과, 상기 투입구의 개폐시 상기 빌렛이 적층된 카트리지로부터 빌렛을 상기 투입구로 공급하는 빌렛 공급수단과, 상기 본체의 타측에 설치되어 배출슈트를 통하여 배출되는 빌렛의 배출을 단속하는 배출구 개폐수단을 포함하여 된 것으로 다이캐스팅을 위한 빌렛을 연속적으로 가열할 수 있다고 기재되어 있다.

또한, 다른 종래기술로서 등록특허공보, 등록번호 제 10-1129097호(유도 가열기)에는 중심 레그(centre limb)에 초전도 코일이 위치하는, 횡단면이 E자형인 요크(yoke)를 구비한, 금속 빌릿을 가열하기 위한 유도 가열기에 관한 것이며, 상기 유도 가열기는 중심 레그와 2개의 외부 레그사이에 각각 하나의 구멍을 구비하며, 2개의 외부 레그내에서는 각각하나의 빌릿이 회전을 통해 가열될 수 있다고 기재되어 있다.

또한, 청구항 1항에는 직류 전류가 공급된 하나 이상의 초전도 코일을 요크 상에 구비한, 빌릿을 가열하기 위한 유도 가열기에 있어서, 제1 외부 레그, 제2 외부 레그 및 이 2개의 외부 레그 사이의 중심 레그를 가지며, 이러한 외부 레그들과 중심레그는 공통의 횡방향 레그에 배치되고,중심 레그와 제1 외부 레그 사이에 위치하며, 가열될 하나의 빌릿을 수용하기 위해 형성된 제1 구멍과,중심 레그와 제2 외부 레그 사이에 위치하며, 가열될 하나의 빌릿을 수용하기 위해 형성된 제2 구멍을 가지는유도 가열기라고 기재되어 있다.

상술한 바와 같이 종래의 장치에서는 구조가 복잡하여 잔고장이 잦고, 상기 장치를 통과하면서 가열되는 빌릿의 표면에 다수개의 스크래치 및 크랙이 발생되어 상품의 가치가 떨어진다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 간단한 구조로 구성되어 잔고장이 없고, 빌릿이 가열되면서 발생되는 크랙을 최소할 뿐만 아니라 균일한 온도로 빌릿을 가열하는 고주파가열장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 해결수단으로는 몸체와; 상기 몸체 내부에 몸체의 길이방향으로 설치되되, 원통형상으로 형성되어 내부에 빌릿이 삽입되는 관통홀과; 상기 관통홀의 하부측 내주면에 관통홀의 길이방향으로 형성되어 빌릿의 이송을 가이드하는 한 쌍의 가이드레일과; 상기 몸체의 관통홀의 주위에 삽입설치되어, 상기 관통홀의 내부에 위치하는 빌릿을 가열하는 코일이 구성되는 것이 특징이다.

따라서, 본 발명의 고주파 가열장치는 간단한 구조로 구성되어 잔고장이 없고, 빌릿이 가열되면서 발생되는 크랙을 최소할 뿐만 아니라 균일한 온도로 빌릿을 가열하는 현저한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 고주파가열장치의 사시도.
도 2는 도 1의 정면도.
도 3은 본 발명의 고주파 가열장치의 다른 실시 예를 나타낸 사시도.
도 4는 도 3의 정면도.
도 5는 본 발명의 고주파 가열장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 정면 개요도.
도 6은 도 5의 사시도.
도 7은 수평축의 결합관계를 나타낸 사시 개요도.
도 8은 수평축의 결합관계를 나타낸 정면 개요도.

본 발명 인코넬 중공빌릿을 가열하는 고주파 가열장치(100)는 몸체(110)와; 상기 몸체(110) 내부에 몸체(110)의 길이방향으로 설치되되, 원통형상으로 형성되어 내부에 빌릿(10)이 삽입되는 관통홀(111)과; 상기 관통홀(111)의 하부측 내주면에 관통홀(111)의 길이방향으로 형성되어 빌릿(10)의 이송을 가이드하는 한 쌍의 가이드레일(130)과; 상기 몸체(110)의 관통홀(111)의 주위에 삽입설치되어, 상기 관통홀(111)의 내부에 위치하는 빌릿(10)을 가열하는 코일(120)로 구성되는 것이특징이다.

또한, 상기 가이드레일(130)은 원형봉으로 설치되는 것이 특징이다.

또한, 상기 가이드레일(130) 대신 원호형의 가이드플레이트(131)로 대체하여 설치되는 것이 특징이다.

또한, 상기 가이드레일(130)은 세라믹으로 구성되는 것이 특징이다.

이하, 인코넬 중공빌릿의 고주파 가열장치를 첨부한 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 고주파가열장치의 사시도이며, 도 2는 도 1의 정면도이다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명 인코넬 중공빌릿의 고주파 가열장치(100)는 몸체(110)와; 상기 몸체(110) 내부에 몸체(110)의 길이방향으로 설치되되, 원통형상으로 형성되어 내부에 빌릿(10)이 삽입되는 관통홀(111)과; 상기 관통홀(111)의 하부측 내주면에 관통홀(111)의 길이방향으로 형성되어 빌릿(10)의 이동을 가이드하는 한 쌍의 가이드레일(130)과; 상기 몸체(110)의 관통홀(111)의 주위에 삽입설치되어, 상기 관통홀(111)의 내부에 위치하는 빌릿(10)을 가열하는 코일(120)로 구성되는 것으로, 상기 가이드레일(130)은 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징이다.

이때, 상기 코일은 몸체의 내부에 위치하되, 관통홀과 동심원상에 위치하도록 구성되는 것이 보다 바람직한 구성이다.

이를 구체적으로 설명하면, 상기 몸체(110)는 다수개의 내화벽돌이 여러층으로 적층되어 이루어지며, 상기 내화벽돌은 내화재료로 만들어져 고온에 견딜 수 있는 고도의 내화도를 가진다.

또한, 상기 몸체에는 원통형상의 관통홀(111)이 형성되며, 상기 관통홀 내부에 빌릿(10)이 삽입되어 진다.

즉, 상기 관통홀은 몸체의 길이방향으로 형성되며, 상기 관통홀 내부를 빌릿이 통과하게 되는 것으로, 관통홀이 형성된 몸체의 일측면은 입구가 되고, 타측면은 출구가 되는 것이다.

한편, 상기 관통홀의 하부에는 한 쌍의 가이드레일(130)이 설치되는 것으로, 상기 한 쌍의 가이드레일은 관통홀의 하부측에 설치되되, 서로 일정간격 이격되어 상기 가이드레일과 가이드레일 사이공간에 빌릿(10)이 안정적으로 안착되도록 한다.

또한, 상기 가이드레일(130)은 원형봉으로 형성하여 빌릿의 표면에 발생되는 스크래치를 최소화하기 위한 것이다.

도 3은 본 발명의 고주파 가열장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 사시도이며, 도 4는 도 3의 정면도이다.

도 3과 도 4에 에 도시된 바와 같이, 가이드레일의 또 다른 실시 예로서, 관통홀의 하부에는 가이드플레이트(131)가 설치되어 질 수도 있는 것으로, 상기 가이드플레이트는 관통홀의 하부에 관통홀의 길이방향으로 설치되되, 하부가 오목하게 형성되어 상기 관통홀 내부에 삽입되는 빌릿을 안정적으로 지지하도록 한다.

즉, 가이드플레이트의 전체적인 형상은 원호형상의 단면에 길이가 부여된 것이다.

그리고 상기 가이드레일 및 가이드플레이트는 고온에 잘 견디는 세라믹(ceramic)으로 제작되는 것으로, 상기 세라믹은 각종 규산염이나 금속의 산화물, 탄화물, 붕화물, 유화물, 질화물 등의 총칭으로, 금속 재료로는 도달하기 어려운 고온조업을 가능하게 한다.

한편, 상기 몸체의 내부에는 관통홀의 동심원상에 위치하여 관통홀의 외주면에 나선형상으로 코일(120)이 설치된다.

상기 코일은 관통홀 내부를 통과하는 빌릿의 표면에 균일하게 열을 전달한다.

상기 코일에는 고주파수의 전류가 흐르며, 상기 고주파수의 전류가 흐르는 코일 내부에 빌릿을 삽입시키면, 빌릿의 전자유도작용으로 코일에 의해서 발생하는 자계를 상쇄하는 방향의 자계를 유도하는 와전류가 발생하게 되는 원리이다.

결국, 상기 와전류에 의해 열이 발생하여 온도가 상승하며, 이에 따라 빌릿이 가열되는 것이다.

도 5는 본 발명의 고주파 가열장치의 또 다른 실시 예를 나타낸 정면 개요도이며, 도 6은 도 5의 사시도이다.

도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 가이드레일의 또 다른 실시례로서, 관통홀에는 롤러(133)가 한 쌍의 지지플레이트(132)에 의해 지지되어 설치되어질 수도 있다.

상기 지지플레이트는 관통홀을 관통하여 설치되는 수평프레임(135)과, 상기 수평프레임의 양단부에 결합되어 수평프레임을 지지하는 한 쌍의 수직프레임(136)으로 이루어진다.

즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 수직프레임은 몸체의 전, 후방에 각각 설치되고, 상기 수직프레임의 상부에 수평프레임은 관통홀을 관통하도록 설치되는 것이다.

그리고 상기 한 쌍의 지지플레이트 사이의 공간에는 다수개의 롤러가 결합되는 것으로, 상기 롤러의 수직단면은 ‘

’으로 형성되며, 상기 롤러의 수평방향의 중심부에는 수평축(134)이 관통하도록 설치되어 롤러가 회전가능하게 되는 것이다.

즉, 관통홀 내부에는 한 쌍의 수평프레임이 일정공간 이격되어 설치되어지며, 상기 한 쌍의 수평프레임의 사이 공간에 다수개의 롤러 및 수평축이 일렬로 배열되는 것이다.

또한, 상기 롤러의 수직단면이 ‘

’으로 형성되고, 롤러 중앙의 오목한 부분에 빌릿이 안착되어 이송되기 때문에, 이송되는 빌릿이 좌, 우로 치우치지 않아서 스크래치가 적게 발생된다.

도 7은 수평축의 결합관계를 나타낸 사시 개요도이며, 도 8은 수평축의 결합관계를 나타낸 정면 개요도이다.

도 7에 도시된 바와 같이 서로 일정간격 이격하도록 배열되어 있는 다수개의 롤러(133)는 롤러의 양단에 형성된 수평축(134)은 한 쌍의 수평프레임(135)에 의해 지지되도록 구성되며, 상기 한 쌍의 수평프레임은 도 8에 도시된 바와 같이 수평프레임을 외부측에서 감싸도록 구성된 하우징(137)에 의해 지지받도록 구성함으로써 수평프레임(135)을 하우징으로부터 길이방향으로 이탈시킬 수 있도록 하였다.

물론, 하우징의 하부로 수직프레임(136)을 형성하여 상술한 수평프레임과 롤러를 지지하는 것은 관용의 기술수단이다.

이러한 구성은 롤러에 스크래치와 같은 파손이 생겼을 때, 쉽게 롤러를 교체할 수 있도록 한다.

즉, 하우징은 중공홀이 형성되고, 서로 마주보는 길이방향의 측부를 개구하도록 형성된 것으로서, 중공홀에 수평프레임이 길이방향으로 삽입되는 구성이다.

이때, 하우징의 일단은 폐쇄하도록 형성하여, 폐쇄면이 후면측으로 위치하도록 함으로써 중공홀에 삽입된 수평프레임이 후방으로 밀리는 것을 방지하도록 한다.

상기 롤러와 하우징 그리고 롤러를 지지하는 수평프레임과 수직프레임도 세라믹 재질로 구성하며, 코일에서 발생하는 열을 빌릿에 보다 효율적으로 도달시키기 위하여 외부형상을 원형으로 형성하는 것이 보다 바람직하다.

따라서, 본 발명의 고주파 가열장치는 간단한 구조로 구성되어 잔고장이 없고, 빌릿이 가열되면서 발생되는 크랙을 최소할 뿐만 아니라 균일한 온도로 빌릿을 가열하는 현저한 효과가 있다.

100. 고주파 가열장치 10. 빌릿
110. 몸체 111. 관통홀
120. 코일
130. 가이드레일 131. 가이드플레이트
132. 지지플레이트 133. 롤러
134. 수평축 135. 수평프레임
136. 수직프레임 137. 하우징

Claims (4)

1. 몸체(110)와; 상기 몸체(110) 내부에 몸체(110)의 길이방향으로 설치되되, 원통형상으로 형성되어 내부에 빌릿(10)이 삽입되는 관통홀(111)과; 상기 관통홀(111)의 하부측 내주면에 관통홀(111)의 길이방향으로 형성되어 빌릿(10)의 이송을 가이드하는 한 쌍의 가이드레일(130)과; 상기 몸체(110)의 관통홀(111)의 주위에 삽입설치되어, 상기 관통홀(111)의 내부에 위치하는 빌릿(10)을 가열하는 코일(120);로 구성되어 인코넬 중공빌릿을 가열하는 인코넬 중공빌릿의 고주파 가열장치에 있어서,
   상기 가이드레일(130)은 세라믹 재질로 제작되되, 가이드레일(13)은 상기 관통홀(111)을 관통하도록 설치되는 한 쌍의 수평프레임(135)과, 상기 한 쌍의 수평프레임(135) 간에 서로 일정간격 이격되도록 배열되어 있는 다수개의 롤러(133)와, 상기 수평프레임(135)의 양단을 지면으로부터 지지하는 수직프레임(136)으로 구성되는 것으로,
   상기 수직프레임(136)의 상단부에는 서로 마주보는 측면과 전면이 개구되어 있는 중공체 형상의 하우징(137)이 형성되고, 수평프레임(135)을 하우징(137)의 개구된 전면을 통해 길이방향으로 삽입시킴으로써, 상기 롤러(133)가 파손될 시, 롤러(133)를 지지하고 있는 상기 수평프레임(135)만을 쉽게 수직프레임(136)으로부터 분리시켜 롤러(133)의 교체 및 수리가 용이하며,
   또한, 상기 롤러(133)는 양단부에서 중심부로 갈수록 직경이 작아지도록 형성되는 것이 특징인 인코넬 중공빌릿의 고주파 가열장치.
   
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