KR101547119B1

KR101547119B1 - 금속용탕 여과장치

Info

Publication number: KR101547119B1
Application number: KR1020147006106A
Authority: KR
Inventors: 타츠미 츠야마; 카즈히코 카와구치
Original assignee: 미쓰이금속광업주식회사
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-11-19
Publication date: 2015-08-25
Also published as: CN103781921A; WO2013099471A1; CN103781921B; JP2013136812A; KR20140046058A; JP5669718B2

Abstract

금속용탕 여과장치(10)는 일단에 개구부(43)를 가지면서, 타단이 닫혀 있는 1개 또는 복수개의 다공질 세라믹스제 여과 튜브(41)를 그 길이방향이 수평면에 대하여 교차하는 방향을 향하도록 금속용탕을 저류하는 통체부(20) 내에 배치한 것이다. 여과 튜브(41)는 그 길이방향이 지지판(42)의 판면에 대하여 대략 직교하도록 상기 여과 튜브(41)의 적어도 한쪽의 단부에 있어서 지지판(42)에 장착되어 있고, 그것에 의해서 여과 유닛(40)이 형성되어 있으며, 상기 여과 유닛(40)은 지지판(42)의 판면이 수평면과 대략 일치하도록 통체부(20) 내에 배치되어 있는 것이 적합하다.

Description

금속용탕 여과장치{MOLTEN-METAL FILTRATION APPARATUS}

본 발명은 알루미늄이나 알루미늄 합금을 비롯한 각종 금속의 용탕중에 존재하는 개재물 등을 제거하는 금속용탕 여과장치에 관한 것이다.

알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 금속으로 이루어지는 용탕은, 이것에 개재물 등이 포함되어 있으면, 주조 등을 한 경우에 주조물에 결함 등이 생기는 원인이 되므로 상기 용탕을 여과하여 개재물 등을 제거하는 것이 실시되고 있다. 이러한 금속용탕의 여과를 실시하는 여과장치로는 예를 들면, 1개 또는 복수개의 다공질 세라믹스제의 여과 튜브를 용탕의 저류부(貯留部;storage part) 내에 가로방향으로 배치한 장치가 알려져 있다. 이러한 여과장치에 있어서는 금속용탕을 이 여과 튜브의 외측에서 내측으로 흘려보냄으로써 금속용탕중의 개재물 등을 제거하여 금속용탕의 품질을 높일 수 있으므로, 예를 들면 알루미늄 제품의 압연 상처를 줄일 수 있다. 그러한 여과장치로는 예를 들면 특허문헌 1 및 2에 기재된 것이 알려져 있다.

도 5에는 그러한 종래의 여과장치(110)의 구조가 모식적으로 도시되어 있다. 여과 튜브(141)는 그 쌍방의 단부(端部)가 경판(鏡板)이라고 불리는 한 쌍의 지지판(142)에 지지되어 있고, 그것에 의해서 여과 유닛(140)이 형성되어 있다. 여과 유닛(140)은 쐐기(wedge)판(190)에 의해서 여과장치(110)의 통체부(120) 내에 눌려지고 그것에 의해서 금속용탕에 대한 실링(sealing)성이 유지되고 있다. 또한 이 도면 중, 부호 150은 히터를 나타내고 있다.

일본국 공개특허공보 평5-195101호 일본국 공개특허공보 평9-137235호

그러나 쐐기판(190)을 밀어넣는 정도는 작업자의 작업숙련 정도에 따라서 다른 경우가 있고, 그것에 기인하여 여과 유닛(140)의 실링성에 편차가 생기는 경우가 있다. 또 쐐기판(190)에 의해서 눌리는 여과 튜브(141)가 가로방향으로 배치되어 있는 것에 기인하여 상기 여과 튜브(141)의 길이방향을 따라서 응력이 생긴다. 또한 여과 튜브(141)는 금속용탕을 여과하고 있는 사이에 고온에 노출되어서 열팽창하고, 그것에 기인하여서도 상기 여과 튜브(141)의 길이방향을 따라서 응력이 생긴다. 그 응력들에 의해서 여과 튜브(141)가 손상 받기 쉬워진다. 응력을 낮게 할 목적으로 쐐기판(190)을 밀어넣는 정도를 작게 하면 실링성이 저하하여 금속용탕의 누설이 일어나는 경우가 있다. 한번 금속용탕의 누설이 일어나면 그 복구에 시간과 손이 많이 가서 엄청난 손실이 발생한다.

본 발명은 일단(一端)에 개구부를 가지면서, 타단(他端)이 닫혀 있는 1개 또는 복수개의 다공질 세라믹스제 여과 튜브를, 그 길이방향이 수평면에 대하여 교차하는 방향을 향하도록 금속용탕을 저류하는 통체부 내에 배치한 금속용탕 여과장치를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 금속용탕 여과장치의 제1실시형태를, 윗뚜껑을 열어서 위에서 본 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 여과장치에 있어서 윗뚜껑을 장착한 상태에서의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시하는 여과장치의 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 금속용탕 여과장치 제2실시형태의 구조를 도시하는 단면도이다.
도 5는 종래의 금속용탕 여과장치의 구조를 도시하는 단면도이다.

이하 본 발명을 그 바람직한 실시형태에 기초하여 도면을 참조하면서 설명한다. 도 1에는 본 발명의 금속용탕 여과장치(이하, 단순히 「여과장치」라고도 함)의 제1실시형태를, 윗뚜껑을 열어서 위에서 본 평면도가 도시되어 있다. 도 2는 도 1에 도시하는 여과장치에 있어서 윗뚜껑을 장착한 상태에서의 II-II선 단면도이다. 도 3은 도 1 및 도 2에 도시하는 여과장치의 분해 사시도이다. 도 1 내지 3에 도시하는 여과장치(10)는 통체부(20)와, 상기 통체부(20)를 덮는 윗뚜껑(30)을 가지고 있다. 통체부(20) 및 윗뚜껑(30)은 모두, 예를 들면 철 등의 금속으로 이루어지는 케이싱과, 내화물의 내장(內張; lining)으로 구성된다.

통체부(20)는 금속용탕을 저류하는 저류부로서의 통체 하부조(21)와, 상기 통체 하부조(21) 위에 배치되는 중간뚜껑(22)을 가지고 있다. 통체 하부조(21)는 평면시하여 직사각형을 하고 있는 바닥면부(21a)와, 상기 바닥면부의 네 변에서 기립한 4개의 벽면부(21b)를 가지고 있다. 4개의 벽면부(21b)는 서로 이어져 형성되어 있다. 이로 인해서 통체 하부조(21)는 그 내부에 직방체의 공간을 가지면서, 그 상부가 개구한 형상으로 되어 있다. 이 공간 내에는 후술하는 여과 유닛(40)이 배치된다. 또 이 공간은, 금속용탕의 여과시에는 상기 용탕으로 채워진다. 4개의 벽면부(21b) 중 하나에는 여과해야 할 금속용탕을 입탕하는 입탕구(23)가 마련되어 있다. 입탕구(23)에는 입탕 홈통(gutter)(24)이 마련되어 있다. 여과해야 할 금속용탕은 이 입탕 홈통(24)으로 안내되어서 입탕구(23)를 통해 통체 하부조(21)에 유입된다. 또한 4개의 벽면부(21b) 중 하나에는 바닥면부(21a) 부근에, 상기 벽면부(21b)를 관통하는 관통 구멍(미도시)이 마련되어 있다. 이 관통 구멍은 통체 하부조(21) 내에 개구하고 있다. 이 관통 구멍은 금속용탕의 여과 조작 종료 후에 통체부(20) 내에 잔류하고 있는 금속용탕을 외부로 빼내기 위해서 이용된다.

통체 하부조(21)에서의 4개의 벽면부(21b)의 상부면은 동일한 높이로 되어 있고, 상기 상부면에 중간뚜껑(22)이 배치된다. 중간뚜껑(22)은 그 횡단면시에서의 형상이 먼저 말한 통체 하부조(21)의 횡단면시에서의 형상과 대략 동일하게 되어 있다. 단, 도 2에 도시하는 대로 중간뚜껑(22)의 내벽(22a)은 통체 하부조(21)의 내벽(21b')보다도 안쪽으로 연장하고 있다.

중간뚜껑(22)에는 여과한 금속용탕을 출탕하는 출탕구(25)가 마련되어 있다. 출탕구(25)에는 출탕 홈통(26)이 마련되어 있다. 출탕구(25)는 입탕구(23)가 형성되어 있는 벽면부(21b)와 대향하는 위치에 마련되어 있다. 그러나 입탕구(23)와 출탕구(25)의 배치 위치는 이것에 한정되는 것이 아니다. 후술하는 여과 유닛(40)에 의해서 여과된 금속용탕은 출탕구(25)를 통해서 출탕하고, 출탕 홈통(26)으로 안내되어서 다음 공정으로 인도된다.

중간뚜껑(22) 및 통체 하부조(21)를 가지는 통체부(20)의 상부는 윗뚜껑(30)에 의해서 덮여 있다. 통체부(20)와 윗뚜껑(30)은 도 2 및 도 3에 도시하는 대로 중간뚜껑(22)의 상부면에 배치된 패킹(27)에 의해서 액체가 새지 않게 봉지(封止)되어 있다. 이 봉지는 윗뚜껑(30)의 자중(自重)에 의해서 달성된다. 패킹(27)은 예를 들면 섬유형상의 알루미나 등으로 구성되어 있다.

통체부(20) 내에는 여과 유닛(40)이 배치되어 있다. 여과 유닛(40)은 복수개의 여과 튜브(41)와 지지판(42)을 구비하고 있다. 지지판(42)은 금속용탕과 반응하기 어려운 세라믹스제이다. 한편, 여과 튜브(41)는 다공질 세라믹스제이며, 금속용탕의 유통 및 여과가 가능한 가는 구멍을 가지는 것이다. 여과 튜브(41)는 그 일단(41a)에 개구부(43)를 가지면서, 타단(41b)이 닫혀 있는 바닥이 있는 통형상을 하고 있다. 여과 튜브(41)에 있어서는 그 외주면측에서 내부를 향하여 금속용탕이 침투하고, 내부에 도달한 금속용탕이 개구부(43)로부터 유출하도록 구성되어 있다. 여과 튜브(41)는 그 횡단면의 형상이 일반적으로는 원환상(圓環狀)이지만 이것에 한정되지 않는다.

여과 튜브(41)는 금속용탕과 반응하기 어려운 내화물로 형성되어 있다. 금속용탕이 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 경우에는 여과 튜브(41)를 탄화규소계 세라믹스, 질화규소계 세라믹스, 알루미나계 세라믹스, 지르코니아계 세라믹스 등으로 구성할 수 있다. 바람직하게는 여과 튜브(41)는 알루미나계 세라믹스제이다.

여과 유닛(40)에 있어서는 지지판(42)에 그 두께 방향을 관통하는 복수의 개구부(44)가 마련되어 있다. 또 여과 유닛(40)에 있어서는 각 여과 튜브(41)는 상기 여과 튜브(41)의 길이방향이 지지판(42)의 판면에 대하여 대략 직교하도록 상기 여과 튜브(41)의 한쪽의 단부(41a), 즉 개구부(43)를 가지는 측의 단부(41a)에 있어서 상기 지지판(42)에 장착되어 있다. 각 여과 튜브(41)가 지지판(42)에 장착되는 위치는 상기 지지판(42)에 마련된 개구부(44)의 위치와 일치하고 있다. 따라서 여과 유닛(40)을 지지판(42)의 상부면측에서 보면, 지지판(42)에 마련된 개구부(44)와 여과 튜브(41)의 중공부위가 연이어 통하고 있다. 여과 튜브(41)를 지지판(42)에 장착하기 위한 수단으로는 예를 들면 알루미나계 시멘트 등의 세라믹스 시멘트를 이용하면 된다.

이렇게 구성된 여과 유닛(40)은 도 2에 도시하는 대로 각 여과 튜브(41)가 지지판(42)으로부터 아래쪽을 향하여 늘어지도록 금속용탕의 저류부인 통체 하부조(21) 내에 매달려 있다. 따라서 각 여과 튜브(41)는 그 길이방향이 수평면에 대하여 교차하는 방향을 향하도록 통체부(20) 내에 배치되어 있다. 구체적으로는 각 여과 튜브(41)는 그 길이방향이 수평면에 대하여 대략 직교하는 방향, 즉 대략 연직방향을 향하도록 통체부(20) 내에 배치되어 있고, 각 여과 튜브(41)의 개구부(43)는 대략 연직방향의 윗쪽을 향하여 개구하고 있다. 이 매달림 상태에서는, 여과 유닛(40)은 지지판(42)의 판면이 수평면과 대략 일치하도록 통체 하부조(21) 내에 배치되어 있다. 또 매달림 상태에서는 여과 유닛(40)에서의 지지판(42)의 상부면(47a)에 추(45)가 놓여져 있다. 추(45)는 지지판(42) 중, 개구부(44)가 형성되어 있지 않은 위치에 놓여져 있다. 추(45)는 금속용탕의 여과를 개시할 때에, 부력에 의해서 여과 유닛(40)이 떠오르지 않도록 하기 위해서 이용된다.

여과 유닛(40)이 도 2에 도시하는 대로 매달림 상태로 되어 있음으로써 상기 여과 유닛(40)에 구비된 여과 튜브(41)에 외력이 가해지지 않는 상태로 금속용탕의 여과를 실시할 수 있다. 게다가 금속용탕이 가지는 열에 의해서 여과 튜브(41)가 팽창했다고 하더라도 팽창에 의한 체적의 증가분을 여과 튜브(41)의 길이방향으로 보낼 수 있으므로 여과 튜브(41)에 가해지는 열응력을 최소한으로 그치게 할 수 있다. 이들의 작용에 의해서 여과 튜브(41)가 파손되기 어려워진다.

통체부(20) 내에서의 여과 유닛(40)의 매달림은 다음과 같이 하여 달성된다. 즉, 도 3에 도시하는 대로 여과 유닛(40)에 있어서는 지지판(42)의 각 측면(46)이 지지판(42)의 상부면(47a)에서 하부면(47b)을 향하여 안쪽방향으로 경사진 테이퍼면으로 되어 있다. 한편 통체부(20)에 있어서 여과 유닛(40)이 매달린 부위인 중간뚜껑(22)의 내벽면(22a)은 지지판(42) 측면(46)의 테이퍼면과 상보(相補)형상으로 되어 있는 테이퍼면으로 이루어져 있다. 따라서 여과 유닛(40)을, 그 여과 튜브(41)를 아래쪽을 향하게 한 상태로 통체부(20) 안으로 떨어뜨려 넣으면 지지판(42)의 측면(46)과 중간뚜껑(22)의 내벽면(22a)이 접촉한 상태가 되고 그 이상으로 떨어뜨려 넣는 것이 규제된다. 그 결과, 여과 유닛(40)이 통체부(20) 내에서 매달린 상태가 유지된다. 여과 유닛(40)의 매달림 상태를 안정적으로 유지하기 위해서는 지지판(42)의 4개의 측면(46) 모두가 테이퍼면인 것이 유리하지만, 이것에 대신하여 적어도 대향하는 한 쌍의 측면(46)만 테이퍼면으로 되어 있어도 된다. 또 각 측면(46)의 테이퍼면에서의 각도는 모두 같지만, 이것에 대신하여 각도를 다르게 해도 된다.

이상과 같은 구성에 의해서 여과 유닛(40)이 매달림 상태가 됨으로써 여과 유닛(40)의 자중 및 지지판(42) 위에 놓인 추(45)의 무게로, 상기 여과 유닛(40)과 통체부(20)가 실링된다. 따라서 필요 최소한의 힘으로 여과 유닛(40)을 실링할 수 있어서 여과 유닛(40)을 과도하게 실링하지 않아도 금속용탕의 누설이 일어나기 어려워진다. 실링을 보다 확실하게 실시할 목적으로 추(45)를 대신하여, 또는 추(45)에 추가하여 봉상체 등의 누름 부재(미도시)를 이용하여 여과 유닛(40)의 지지판(42)을 그 상부면으로부터 누르도록 해도 된다. 마찬가지 목적으로 테이퍼면으로 되어 있는 지지판(42)의 측면(46)과, 통체부(20)에서의 중간뚜껑(22)의 내벽면(22a)의 접촉면 사이에, 예를 들면 알루미나 섬유형상의 패킹(미도시)을 끼워넣어도 된다. 혹은 지지판(42)의 측면(46)에 테이퍼면을 마련하는 것에 대신하여 상기 측면(46)에 단차를 마련하고, 그 단차와 끼워맞춤 형상이 되는 단차를 통체부(20)에서의 중간뚜껑(22)의 내벽면(22a)에 마련해도 된다.

도 2에 도시하는 대로 여과 튜브(41)의 하단부(41b)와 통체부(20)의 바닥부 사이에는 히터(50)가 배치되어 있다. 히터(50)는 그 길이방향을 수평면과 대략 일치시켜서 통체부(20)의 바닥면으로부터 약간 떨어진 위치에 가로로 배치되어 있다. 히터(50)는 여과장치(10) 내에 금속용탕을 유통시키기 전에 상기 장치(10) 전체를 예열할 목적으로 이용된다. 이 도면에 있어서는 복수의 히터(50)가 이용되고 있는 상태가 도시되어 있지만, 히터(50)의 개수는 이것에 한정되지 않고 히터(50)의 발열 능력이나, 여과장치(10)의 크기 등에 따라서는 히터(50)를 1개만 이용해도 된다. 히터(50)는 그 주위가 히터 커버(51)에 의해서 피복되어 있고, 그로 인해서 히터(50)가 금속용탕에 의해서 손상받는 것 등을 방지하고 있다. 여과 튜브(41)의 하단부(41b)와 통체부(20)의 바닥부 사이에 히터(50)를 배치함으로써 여과 튜브(41) 및 통체부(20)에 근접한 위치에서 이들을 가열할 수 있으므로 예열시간을 단축화할 수 있어서 유리하다. 지금까지 알려져 있는 금속용탕의 여과장치에서는, 예를 들면 도 5에 도시하는 대로 여과 튜브(141)로부터 떨어진 위치에 히터(150)가 설치되어 있었으므로 예열에 장시간을 요하고 있었다. 종래의 여과장치에서는 여과 튜브(141)를 가로로 배치하고 있었으므로 여과 튜브(141)와 통체부(121)의 바닥부 사이에 충분한 공간을 확보할 수 없고, 그 때문에 여과 튜브(141)와 통체부(121)의 바닥부 사이에 히터를 설치할 수 없었다.

여과 유닛(40)이 배치된 통체부(20)를 덮는 윗뚜껑(30)은 상기 통체부(20)의 전체를 덮는 판상의 덮개부(31)와, 통체부(20) 내에 저류하는 금속용탕의 용량을 감소시키도록 상기 통체부(20)의 윗쪽부분을 막는 폐쇄부(32)를 가지고 있다. 덮개부(31)와 폐쇄부(32)는 일체적으로 형성되어 있다. 단, 양자를 별체로 제조하고, 그 후 소정의 수단으로 양자를 결합시켜도 된다.

폐쇄부(32)는 판상을 하고 있는 덮개부(31)의 바닥면을, 대략 역(逆)원뿔대 형상으로 팽출시켜서 통체부(20)에서의 중간뚜껑(22)의 내벽(22a)을 따르도록 형성하고 있다. 폐쇄부(32)의 바닥면(32a)은 여과 유닛(40)에서의 지지판(42)의 상부면(47a)으로부터 약간 이간하여 상기 상부면(47a) 위에 위치하고 있다. 금속용탕을 여과하고 있는 상태에서는 폐쇄부(32)의 바닥면(32a)과, 통체부(20) 내에 담긴 금속용탕의 탕면(湯面)은 대략 같은 위치로 되어 있다.

폐쇄부(32)는 금속용탕과 반응하기 어려운 정형 또는 부정형 내화물로 형성되어 있다. 금속용탕이 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어질 경우에는 폐쇄부(32)를 질화규소 결합 탄화규소 내화물, 질화규소 내화물, 알루미나계 내화물, 지르코니아계 내화물 등으로 구성할 수 있다. 이 경우, 폐쇄부(32)의 외면을 금속제인 케이싱으로 피복해도 된다.

윗뚜껑(30)에 폐쇄부(32)를 마련함으로써 통체부(20) 내의 금속용탕의 용량을 감소시킬 수 있고 잔탕량(殘湯量)을 감소시킬 수 있다. 또 금속용탕의 탕면이, 대기중의 산소에 접촉하는 면적이 감소하므로 금속용탕의 산화를 억제할 수 있다. 이 결과, 주조 등에 이용되는 금속용탕의 양을 늘릴 수 있음과 동시에, 폐기되는 금속산화물의 양을 억제할 수 있어서 용탕의 수율 향상과 자원 절약화를 도모할 수 있다. 또 금속용탕의 탕면 상부에서 대기가 대류(對流)하는 것에 기인하여 열이 빼앗기는 것을 폐쇄부(32)에 의해서 막을 수도 있다.

본 실시형태의 여과장치(10)를 이용한 금속용탕의 여과에 있어서는 먼저 히터(50)를 가열하여 통체부(20) 및 여과 튜브(41)를 소정의 온도까지 예열한다. 이어서 도 2에 도시하는 대로 여과해야 할 금속용탕이 입탕 홈통(24)으로 안내되어서 입탕구(23)를 통해 통체 하부조(21)에 유입된다. 통체 하부조(21)로 유입된 금속용탕은 여과 튜브(41)의 외주면측에서 내부를 향하여 침투한다. 여과 튜브(41)의 내부에 달한 금속용탕은 상기 여과 튜브(41)의 내부를 상승하고, 상기 여과 튜브(41)의 개구부(43) 및 지지판(42)의 개구부(44)를 통해서 여과 유닛(40)의 외부로 유출됨으로써 여과된다. 여과 유닛(40)의 외부로 유출된 금속용탕은 지지판(42)의 상부면(47a)과, 윗뚜껑(30)에서의 폐쇄부(32)의 하부면(32a) 사이의 틈을 흘러서 출탕구(25)를 통해서 출탕하고, 출탕 홈통(26)으로 안내되어서 다음 공정으로 인도된다.

다음으로 본 발명의 여과장치의 제2실시형태를, 도 4를 참조하면서 설명한다. 제2실시형태에 대해서는 먼저 설명한 제1실시형태와 다른 점에 대해서 설명하고, 특별히 설명하지 않는 점에 대해서는 제1실시형태에 있어서 상술한 설명이 적절히 적용된다. 또 도 4에 있어서 도 1 내지 도 3과 같은 부재에는 같은 부호를 붙였다.

도 4에 도시하는 실시형태의 여과장치(10)에서의 여과 유닛(40)은 복수개의 여과 튜브(41)를 구비하고 있다. 각 여과 튜브(41)는 상기 여과 튜브(41)의 쌍방의 단부에 있어서 한 쌍의 지지판(42a, 42b)에 장착되어 있다. 각 여과 튜브(41)는 먼저 말한 실시형태와 마찬가지로 그 일단(41a)에 개구부(미도시)를 가지면서, 타단(41b)이 닫혀 있는 바닥이 있는 통형상을 하고 있다. 여과 유닛(40)에 있어서는 한쪽의 지지판(42a)에 그 두께 방향을 관통하는 복수의 개구부(미도시)가 마련되어 있다. 각 여과 튜브(41)가 지지판(42a)에 장착되는 위치는 상기 지지판(42a)에 마련된 개구부(미도시)의 위치와 일치하고 있다. 따라서 여과 유닛(40)을 지지판(42a)의 하부면측에서 올려다 보면 상기 지지판(42a)에 마련된 개구부(미도시)와 여과 튜브(41)의 중공부위가 연이어 통해져 있다. 또 다른 한쪽의 지지판(42b)에 관해서는 상기 지지판(42b)의 면 중, 지지판(42a)에 대향하는 면에 복수의 오목부(미도시)가 마련되어 있다. 이 오목부에 여과 튜브(41)의 타단(41b)이 끼워맞춰져 있다. 이렇게 하여 한 쌍의 지지판(42a, 4b) 사이에 복수개의 여과 튜브(41)가 고정되어 있다.

도 4에 도시하는 대로 여과 유닛(40)에 있어서는, 여과 튜브(41)는 그 길이방향이 대략 연직방향을 향하도록 배치되어 있다. 그리고 각 여과 튜브(41)의 개구부(미도시)는 대략 연직방향의 아래쪽을 향하여 개구하고 있다. 여과 유닛(40)은 한 쌍의 지지판(42a, 42b) 중, 지지판(42a)이 아래쪽에 위치하고, 지지판(42b)이 윗쪽에 위치하도록 통체부(20)의 바닥부에 마련된 받침부(28) 위에 놓여져 있다. 따라서 지지판(42a)이 받침부(28)와 접촉하고 있다. 받침부(28)는 통체부(20)를 그 윗쪽에서 내려다봤을 때, 지지판(42a)의 윤곽 형상과 대략 같은 형상을 한 환상(環狀)으로 되어 있다. 따라서 지지판(42a)에 마련된 개구부(미도시)는 받침부(28)에 의해서 폐쇄되어 있지 않다. 받침부(28)는 통체부(20)의 바닥부로부터 윗쪽으로 돌출하여 마련되어 있으므로 통체부(20)의 바닥부와 지지판(42a)의 하부면 사이에는 공간(S)이 형성되어 있다.

한편 여과 유닛(40)에서의 윗쪽측에 위치하는 지지판(42b)에 관해서는 상기 지지판(42b)의 평면시에서의 대략 중앙영역에 누름 부재(60)가 접촉하고 있다. 누름 부재(60)는 연직방향으로 연장되는 봉상의 것이며, 아래쪽을 향함에 따라서 횡단면의 직경이 넓어지는 형상을 하고 있다. 누름 부재(60) 하단면은 평탄하게 되어 있으며, 상기 하단면이 지지판(42b)의 상부면에 접촉하고, 여과 유닛(40) 전체를 아래쪽을 향하여 누르도록 되어 있다. 금속용탕이 예를 들면 알루미늄 또는 알루미늄 합금일 경우, 누름 부재(60)는 알루미늄에 대하여 내식성이 높은 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다.

누름 부재(60)는 윗뚜껑(30)에서의 폐쇄부(32)가 마련된 부위에 있어서, 상기 윗뚜껑(30)을 그 두께 방향으로 관통하는 관통 구멍 내에 삽입되어 있는, 누름 부재(60)의 상부(60a)는 윗뚜껑(30)의 상부면에서 윗쪽으로 돌출하고 있다. 이 상부(60a)에는 윗뚜껑(30)의 상부면 근방의 위치에 플랜지부(flange)(60b)가 마련되어 있다. 또한 상부(60a)에는 용수철(61)이 장착되어 있다. 용수철(61)은 그 하단부가 플랜지(60b)의 상부면과 접촉하고 있고, 그 상단부가 용수철 누름 부재(62)와 접촉하고 있다. 용수철 누름 부재(62)는 윗뚜껑(30)의 상부면에 고정되어 있다. 이러한 구조를 채용함으로써 누름 부재(60)는 용수철(61)의 작용으로 아래쪽을 향하여 힘이 가해진다. 그 결과, 여과 유닛(40)이 누름 부재(60)에 의해서 아래쪽을 향하여 눌려져서 여과 유닛(40)에서의 지지판(42a)과 받침부(28) 사이가 실링된다. 게다가 이 구조에 의하면 작업자의 작업 숙련도에 의존하지 않고 항상 일정한 누름력을 여과 유닛(40)에 부여할 수 있다. 또한 용수철(61)의 힘을 조정함으로써 누름력을 용이하게 조정할 수 있다.

도 4에 도시하는 대로 본 실시형태의 여과장치(10)에서는 윗뚜껑(30)에서의 폐쇄부(32)의 하단면(32a)이 입탕구(23)의 바닥면보다도 아래쪽에 위치하고 있다.

여과장치(10)에 있어서는 상기 여과장치(10)로부터 떨어진 위치에, 예를 들면 윗뚜껑(30)의 윗쪽에 가스버너 등의 공기가열 순환장치(70)가 배치되어 있다. 공기가열 순환장치(70)로부터는 열풍의 공급관(71)이 연장되어 있다. 이 공급관(71)은 여과장치(10)에서의 출탕구(25) 근방에 있어서 상기 여과장치(10)와 접속되어 있어서 상기 여과장치(10) 내에 열풍을 공급할 수 있도록 되어 있다. 또한 공기가열 순환장치(70)로부터는 열풍의 회수관(72)이 연장되어 있다. 이 회수관(72)은 여과장치(10)에서의 입탕구(23)의 근방에 있어서 상기 여과장치(10)와 접속되어 있어서 상기 여과장치(10) 내를 통과해 온 열풍을 회수할 수 있도록 되어 있다. 공기가열 순환장치(70)를 운전하면 상기 장치에 의해서 소정온도로 가열된 열풍이 공급관(71)을 통하여 여과장치(10) 내에 공급된다. 도 4에는 열풍의 유통 경로가 점선의 화살표로 표시되어 있다. 여과장치(10) 내에 공급된 열풍은 통체부(20)의 하부에서 상부를 향하여 상승해서 여과 튜브(41) 내를 유통한 후, 입탕구(23)를 통해서 회수관(72)에 의해서 회수된다. 회수된 열풍은 공기가열 순환장치(70)에 의해서 다시 소정의 온도까지 가열된 후, 공급관(71)을 통해서 여과장치(10) 내에 공급된다. 이렇게 금속용탕을 여과하기에 앞서 통체부(20)의 하부로부터 상부를 향하여 열풍을 유통시킴으로써 상기 통체부(20) 및 여과 유닛(40)의 여과 튜브(41)를 효율적으로 예열할 수 있으므로 예열시간의 단축화를 도모할 수 있다.

공기가열 순환장치(70)에 추가하여 여과장치(10)에는 히터(50)가 설치되어 있다. 히터(50)는 금속용탕의 여과 중에 상기 금속용탕의 용융 상태를 유지하기 위해서 이용된다. 히터(50)는 윗뚜껑(30)의 바로 아래의 위치이면서, 앞서 말한 폐쇄부(32)에 인접한 위치에 설치되어 있다. 히터(50)는 그 길이방향을 수평면과 대략 일치시켜서 가로로 배치되어 있다.

본 실시형태의 여과장치(10)를 이용한 금속용탕의 여과에 있어서는 먼저 공기가열 순환장치(70)를 운전하여 통체부(20) 내에 열풍을 공급하고, 통체부(20) 및 여과 튜브(41)를 소정의 온도까지 예열한다. 상술한 대로 열풍은 통체부(20)의 하부에서 상부를 향하여 유통된다. 또 히터(50)를 발열시켜 둔다. 이어서 도 4에 도시하는 대로 여과해야 할 금속용탕이 입탕 홈통(24)으로 안내되어서 입탕구(23)를 통해 통체부(20)로 유입된다. 통체부(20)로 유입된 금속용탕은 여과 튜브(41)의 외주면측에서 내부를 향하여 침투한다. 여과 튜브(41)의 내부에 달한 금속용탕은 상기 여과 튜브(41)의 내부를 강하하고, 상기 여과 튜브(41)의 개구부(미도시) 및 지지판(42a)의 개구부(미도시)를 통해서 여과 유닛(40)의 외부로 유출됨으로써 여과된다. 여과 유닛(40)의 외부로 유출된 금속용탕은 출탕구(25)를 통해서 출탕하고, 출탕 홈통(26)으로 안내되어서 다음 공정으로 인도된다. 여과 중은 히터(50)의 발열에 의해서 금속용탕의 용융 상태가 유지된다.

이상의 각 실시형태의 여과장치(10)에 의해서 여과되는 금속으로는 알루미늄이나 알루미늄 합금을 대표적인 것으로서 들 수 있지만, 그 이외의 금속용탕의 여과에도 본 발명의 여과장치를 이용할 수 있다.

이상, 본 발명을 그 바람직한 실시형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 제한되지 않는다. 예를 들면 상기의 각 실시형태에 있어서는 여과 유닛(40)에 구비된 여과 튜브(41)는 복수개였지만, 이것을 대신하여 1개의 여과 튜브(41)를 이용해도 된다.

또 상기의 각 실시형태에 있어서는, 여과 튜브(41)는 그 길이방향이 대략 연직방향을 향하고 있었지만, 상기 길이방향이 수평면에 대하여 교차하는 방향인 한, 상기 길이방향이 대략 연직방향을 향하고 있는 것을 요하지 않는다. 예를 들면, 여과 튜브(41)의 길이방향과 수평면이 이루는 각이 바람직하게는 45도 이상, 더 바람직하게는 55도 이상, 더욱 바람직하게는 80도 이상이면 본 발명의 효과는 충분히 발휘된다.

또 제1실시형태에 있어서는 여과 유닛(40)에서의 지지판(42)의 측면(46)을 테이퍼면으로 함으로써 상기 여과 유닛(40)을 통체부(20) 내에 매달았지만, 그 이외의 구조, 예를 들면 앞서 말한대로 끼워맞추는 구조를 채용하여 여과 유닛(40)을 매달아도 된다.

예열형태로는, 제1실시형태에 있어서는 히터(50)를 이용하는 대신에 제2실시형태에서 이용한 열풍을 이용하고, 통체부(20)의 하부에서 상부를 향하여 열풍이 유통하도록 여과장치(10)를 구성해도 된다. 반대로 제2의 실시형태에 있어서 열풍에 의한 가열을 대신하여 제1실시형태에서 이용한 히터(50)를 여과 유닛(40)과 통체부(20)의 바닥부 사이에 배치해도 된다.

또한 제1실시형태에 있어서 윗뚜껑(30)에서의 폐쇄부(32)의 하단면(32a)을 입탕구(23)의 바닥면보다도 아래쪽으로 위치시켜도 된다.

이상 상술한 대로, 본 발명에 따르면 여과 유닛을 실링했을 때에 여과 튜브가 응력을 받기 어려워지므로 여과 튜브가 파손되기 어려워진다. 또 여과 유닛을 과도하게 실링하지 않아도 금속용탕의 누설이 일어나기 어려워진다.

Claims

일단(一端)에 개구부를 가지면서, 타단(他端)이 닫혀 있는 1개 또는 복수개의 다공질 세라믹스제 여과 튜브, 및
상기 여과 튜브를 그 길이방향이 수평면에 대하여 교차하는 방향을 향하도록 내부에 배치하며, 금속용탕을 저류(貯留;storage)하는 통체부를 포함하는 금속용탕 여과장치로서,
상기 통체부를 덮는 윗뚜껑을 더 포함하고,
상기 윗뚜껑은 상기 통체부의 윗쪽부분을 막는 폐쇄부를 포함하며,
상기 폐쇄부는, 상기 통체부 내에 저류하는 금속용탕의 용량을 감소시키도록 상기 윗뚜껑의 덮개부로부터 상기 통체부를 향하여 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제1항에 있어서,
상기 여과 튜브는, 상기 여과 튜브의 길이방향이 수평면과 이루는 각도가 80°이상 90°이하가 되도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제2항에 있어서,
상기 여과 튜브는, 상기 여과 튜브의 길이방향이 지지판의 판면과 이루는 각도가 80°이상 90°이하가 되도록 상기 여과 튜브의 적어도 한쪽의 단부(端部)에 있어서 상기 지지판에 장착되어 있고, 그것에 의해서 여과 유닛이 형성되어 있으며,
상기 여과 유닛은 상기 지지판의 판면이 수평면과 일치하도록 상기 통체부 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제3항에 있어서,
상기 여과 유닛에 있어서는, 상기 여과 튜브가 상기 여과 튜브의 한쪽의 단부에 있어서 상기 지지판에 장착되어 있고,
상기 여과 튜브가 상기 지지판에서 아래쪽을 향하여 늘어지도록 상기 여과 유닛이 상기 통체부 내에 매달려 있는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제4항에 있어서,
상기 여과 유닛에 있어서는 상기 지지판의 측면이 상기 지지판의 상부면에서 하부면을 향하여 안쪽방향으로 경사진 테이퍼면으로 이루어지고,
상기 통체부에 있어서, 상기 여과 유닛을 매다는 부위가 상기 지지판의 측면의 테이퍼면과 상보(相補)형상으로 되어 있는 테이퍼면으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제3항에 있어서,
상기 여과 유닛에 있어서는, 상기 여과 튜브가 상기 여과 튜브의 쌍방의 단부에 있어서 한 쌍의 상기 지지판에 장착되어 있고,
상기 통체부의 바닥부에 마련된 받침부에, 한쪽의 상기 지지판이 접촉하도록 상기 여과 유닛이 상기 받침부 위에 놓여져 있는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 여과 튜브의 하단부와 상기 통체부의 바닥부 사이에 히터가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 통체부의 하부에서 상부를 향하여 열풍이 유통하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 폐쇄부의 하단면이 입탕구의 바닥면보다도 아래쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 폐쇄부를 상기 윗뚜껑과 일체적으로 형성한 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제4항에 있어서,
매달림 상태의 상기 여과 유닛에 있어서는, 상기 여과 유닛에서의 상기 지지판의 상부면에 금속용탕의 여과를 개시할 때에 부력에 의해서 상기 여과 유닛이 떠오르지 않도록 하기 위한 추가 놓여져 있는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제6항에 있어서,
상기 여과 유닛에서의 윗쪽측에 위치하는 상기 지지판에, 연직방향으로 연장되는 누름 부재가 접촉하고 있으며,
상기 누름 부재는 아래쪽을 향하여 힘이 가해지고 있어서 상기 여과 유닛이 상기 누름 부재에 의해서 아래쪽을 향하여 눌려지는 구조로 되어 있는 것을 특징으로 하는 금속용탕 여과장치.
제1항, 제11항 또는 제12항에 기재된 금속용탕 여과장치를 이용하여, 금속의 용탕중에 존재하는 개재물을 제거하는 것을 특징으로 하는 금속용탕의 여과방법.