KR101597742B1 - 금속 용탕 여과 장치 - Google Patents
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Abstract
잔탕량을 적게 할 수 있고, 또한, 여과 처리 중에 금속 용탕이 산화하는 것을 억제할 수 있는 금속 용탕 여과 장치를 제공한다. 금속 용탕 여과 장치(1)는, 금속 용탕을 저류하는 저류부(5)에 가로 방향의 다공질 세라믹스 튜브(6)를 배치하고, 저류부(5) 내에 저류하는 금속 용탕의 용량을 감소시키도록 저류부(5)의 상방 부분을 막는 폐색부(9)를 설치한 것을 특징으로 한다. 폐색부(9)의 하단면(9a)은, 입탕구(4)의 저면(4a)보다도 하방에 위치시키는 것이 바람직하다.
Description
본 발명은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 금속 용탕 중의 개재물 등을 제거하는 금속 용탕 여과 장치에 관한 것이다.
알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 금속 용탕은, 개재물 등이 포함되어 있으면 주조 등을 했을 경우에 결함의 원인이 되기 때문에, 여과를 해서, 개재물 등을 제거하는 것이 행해지고 있다. 이러한 금속 용탕의 여과를 행하는 여과 장치로서는, 예를 들면, 하나 또는 복수의 다공질 세라믹스 튜브를 여과실 내에 가로 방향으로 배치한 장치가 있으며, 금속 용탕을 이 튜브의 외측으로부터 내측으로 흐르게 함으로써, 금속 용탕 중의 개재물 등을 제거하고, 금속 용탕의 품질을 높일 수 있고, 알루미늄 제품의 압연 자국을 줄일 수 있다.
이러한 장치로서는, 하기 특허문헌 1, 2에 개시되어 있는 것이 있다.
이러한 여과 장치는, 금속 용탕을 여과실 내에 천천히 유입시키고, 액압에 의해 다공질 세라믹스 튜브에 침투시키는 것이다. 그 때문에, 탕면(湯面)으로부터 어느 정도의 깊이에 튜브를 배치하여 금속 용탕이 기공에 침투하도록 설계되어 있다. 튜브의 눈(目)이 미세해지면, 당연히 압력도 높여야만 해서, 탕면으로부터 600㎜ 정도의 깊이에 튜브가 위치하도록 설계해야 하는 경우도 있다.
여과 장치는, 여과하는 금속 용탕을 바꿀 경우가 많이 있다. 이 경우, 금속 용탕의 입탕을 정지하고, 여과실에 잔류한 금속 용탕은 사탕(捨湯)(잔탕)이 된다. 금속 용탕의 깊이가 깊어지면, 잔탕량도 당연히 증가한다. 사탕은, 다시 탈가스 처리 등을 해야 하기 때문에, 잔탕량은, 적은 편이 바람직한 것이다.
그래서, 본 발명의 목적은, 잔탕량을 적게 할 수 있고, 또한, 여과 처리 중에 금속 용탕이 산화하는 것을 억제할 수 있는 금속 용탕 여과 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 금속 용탕 여과 장치는, 금속 용탕을 저류하는 저류부에 가로 방향의 다공질 세라믹스 튜브를 배치한 금속 용탕 여과 장치에 있어서, 저류부 내에 저류하는 금속 용탕의 용량을 감소시키도록 저류부의 상방 부분을 막는 폐색부를 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 금속 용탕 여과 장치는, 폐색부를 설치함으로써, 저류부의 금속 용탕의 용량을 감소시킬 수 있어, 잔탕량을 감소시킬 수 있다. 또한, 금속 용탕의 탕면이 대기 중의 산소에 접촉하는 면적이 감소하기 때문에, 금속 용탕의 산화를 억제할 수 있다. 이 결과, 주조에 사용되는 용탕의 분량을 늘림과 동시에, 폐기하는 금속 산화물의 양을 억제하고, 용탕의 수율 향상과 자원 절약을 도모할 수 있다.
또한, 폐색부는, 금속 용탕의 탕면 상부의 대기의 대류에 의해 열이 빼앗기는 것을 막는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 금속 용탕 여과 장치를 나타낸 종단면도.
도 2는 도 1의 여과 장치의 본체부를 나타낸 평면도.
도 3은 도 1의 여과 장치의 중간부 부근의 단면도.
도 4는 도 1의 여과 장치의 단면도.
도 5는 종래예1로서 사용한 여과 장치의 단면도.
도 6은 실시예1로서 사용한 여과 장치의 단면도.
도 7은 종래예2로서 사용한 여과 장치의 단면도.
도 8은 실시예2로서 사용한 여과 장치의 단면도.
도 2는 도 1의 여과 장치의 본체부를 나타낸 평면도.
도 3은 도 1의 여과 장치의 중간부 부근의 단면도.
도 4는 도 1의 여과 장치의 단면도.
도 5는 종래예1로서 사용한 여과 장치의 단면도.
도 6은 실시예1로서 사용한 여과 장치의 단면도.
도 7은 종래예2로서 사용한 여과 장치의 단면도.
도 8은 실시예2로서 사용한 여과 장치의 단면도.
이하, 본 발명의 일 실시 형태의 금속 용탕 여과 장치에 대하여 설명한다. 단, 본 발명은, 이 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시 형태의 금속 용탕 여과 장치(1)는, 도 1 또는 도 2에 나타낸 바와 같이, 본체부(2)와 덮개부(3)로 이루어지고, 본체부(2)는, 종래부터 있는 여과 장치를 사용할 수 있다. 그 때문에, 여과 장치(1)는, 종래부터 있는 여과 장치를 개량하는 것에 의해 제작할 수도 있다.
보다 상세하게 설명하면, 본체부(2)는, 금속 용탕을 입탕하는 입탕구(4)와, 금속 용탕을 저류하는 저류부(5)와, 금속 용탕을 여과하는 다공질 세라믹스 튜브(6)와, 여과한 금속 용탕을 출탕하는 출탕구(7)를 구비하고 있다.
입탕구(4)는, 수평 형상의 저면(4a)을 구비하고 있으며, 탈가스 처리 등을 한 금속 용탕을 저류부(5)에 천천히 유입시킬 수 있다.
저류부(5)는, 역사다리꼴 형상의 오목부로서 형성되어 있으며, 입탕구(4)로부터 유입해 온 금속 용탕을 모을 수 있다. 모인 금속 용탕은, 특별히 한정하는 것은 아니지만, 깊이 100㎜∼150㎜가 되는 것이 바람직하다.
다공질 세라믹스 튜브(6)는, 유저원통(有底円筒) 형상으로 형성되어 있으며, 저류부(5) 내에 가로 방향 수평 형상으로 배치되어 있으며, 금속 용탕이 외주면 측으로부터 침투해서, 내부에 달하는 것에 의해 여과할 수 있다. 여과한 금속 용탕은, 튜브(6)의 내부를 흘러, 출탕구(7)로 향한다.
다공질 세라믹스 튜브(6)는, 입탕구 측 측판(6a)과, 출탕구 측 측판(6b)에서 저류부(5) 내에 부착되어 있으며, 입탕구 측 측판(6a)에 설치한 원 형상의 오목부에 튜브(6)의 저부를 끼워 넣고, 출탕구 측 측판(6b)에 설치한 원 구멍에 개구 단부를 끼워 넣고, 패킹 등으로 금속 용탕이 누출하지 않도록 밀폐하여 양 측판(6a, 6b)에 고정하고, 이 상태에서 양 측판(6a, 6b)을 저류부(5)의 측면에 설치한 홈부에 끼워 맞추고, 내부에 세워서 부착할 수 있다. 출탕구 측 측판(6b)은, 저부 및 양측 변 부분을 패킹 등으로 밀폐해서, 여과한 금속 용탕에 여과 전의 금속 용탕이 혼입하지 않도록 하고 있다.
본 실시 형태에서는, 3개의 튜브(6)를 배치하고 있지만, 이것에 한정하는 것은 아니며, 하나 또는 복수의 튜브를 설치할 수 있다. 또한, 튜브(6)를 일단으로 배치하고 있지만, 복수단으로 배치할 수도 있다.
출탕구(7)는, 수평 형상의 저면(7a)을 구비하고 있으며, 여과한 금속 용탕을 유출시켜서, 다음 공정에 송출할 수 있다. 출탕구(7)의 저면(7a)은, 입탕구(4)의 저면(4a)보다도 낮은 위치로 할 수 있다.
덮개부(3)는, 장치 전체를 덮는 판 형상의 피복부(8)와, 저류부(5) 내에 저류하는 금속 용탕의 용량을 감소시키도록 저류부(5)의 상방 부분을 막는 폐색부(9)를 구비하고 있다.
본 실시 형태에서는, 피복부(8)와 폐색부(9)를 일체적으로 형성하고 있지만, 별체로 형성할 수도 있다.
폐색부(9)는, 알루미늄과 반응하기 어려운 내화물로 형성되어 있으며, 보다 구체적으로는, 질화규소 결합 SiC 세라믹스, 질화규소계 세라믹스, 알루미나-실리카계 세라믹스, 지르콘계 세라믹스 중 어느 하나로 형성할 수 있다.
폐색부(9)는, 피복부(8)의 저면을 역사다리꼴 형상으로 팽출시키고, 저류부(5)의 내벽을 따르도록 형성되어 있으며, 입탕구 부근을 남기고, 저류부(5)의 상방 부분을 극간 없이 막을 수 있다. 그 하단면(9a)은, 입탕구(4)의 저면(4a)보다도 하방에 위치하도록 하고 있다. 구체적으로는, 저면(4a)으로부터 1㎜ 이상 하방, 바람직하게는 1㎜∼500㎜이며, 튜브(6)의 상단으로부터 5㎜∼100㎜ 상방에 위치하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 폐색부(9)가 용탕 중에 침지하고, 저류부(5)에 모이는 금속 용탕의 용량을 감소시킬 수 있다. 또, 장치(1)의 가동 시에 있어서, 저면(4a)과 저류부(5)에 모인 금속 용탕의 탕면과는 대략 같은 높이가 된다.
본 실시 형태에서는, 폐색부(9)를, 저류부(5)의 상방 부분을 극간 없이 막도록 형성하고 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니며, 장치 가동 시에 있어서 폐색부가 금속 용탕 중에 침지하도록 형성되어 있으면, 저류부에 모이는 금속 용탕의 용량을 감소시킬 수 있어, 잔탕량을 감소시킬 수 있다.
저류부(5)의 저면 부근에는 유로부(10)가 설치되어 있으며, 개방시켜서 잔탕을 흐르게 할 수 있다.
장치(1)의 저부에는 히터부(11)가 매설되어 있으며, 저류부(5)의 금속 용탕을 보온할 수 있다.
본 실시 형태에서는 장치(1)의 저부에 히터부(11)를 설치하고 있지만, 덮개부에 히터부를 설치해도 된다.
그러나, 금속 산화물은, 용탕이 대기에 접촉하는 탕면에 발생하고, 또한, 용탕 온도가 높을수록 발생하기 쉽다. 이 때문에, 탕면 근방에 히터부를 설치하면, 탕면 부근의 용탕의 온도가 저부 부근의 용탕의 온도에 비하여 상승하기 쉬워, 금속 산화물이 발생하기 쉬워진다.
따라서, 본 발명의 효과를 높이기 위해서는 대류를 이용하여 금속 용탕을 가열할 수 있도록 히터부를 저부에 설치해서, 금속 산화물의 발생을 억제하는 것이 바람직하다.
이러한 여과 장치(1)는, 폐색부(9)에 의해, 저류부(5)에 모이는 금속 용탕의 용량이 종래와 비교하여 감소하기 때문에, 잔탕량을 줄일 수 있다.
또한, 폐색부(9)를 설치함으로써, 금속 용탕이 산소에 접촉하기 어려워지기 때문에, 여과 처리 중에 금속 용탕이 산화되기 어려워져서, 여과한 금속 용탕 중에 포함되는 산화물의 양을 종래 대비 약 60∼80wt% 감소시킬 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 일 실시예의 금속 용탕 여과 장치에 대하여 설명한다. 단, 본 발명은, 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(종래예1)
종래예1의 금속 용탕 여과 장치(1A)로서는, 도 5에 나타낸 바와 같은, 덮개부(3A)에 히터부(11A)를 구비하고, 직경 100㎜의 다공질 세라믹스 튜브(6A)를 3개 병행으로 배치한 종래형의 여과 장치를 사용했다.
이 여과 장치는, 저류부(5A)가 폭 440㎜×길이 1000㎜×깊이 1100㎜이며, 가동 시에 있어서, 금속 용탕의 깊이는 500㎜ 정도였다.
이 여과 장치를 20시간 가동시킨 후, 용탕의 입탕을 정지하고, 잔탕량을 측정한 바 480kg(약 200리터)이며, 금속 산화물량을 측정한 바 10kg이며, 가동에 필요했던 전력량을 계측한 바 230kWh였다.
(실시예1)
실시예1의 금속 용탕 여과 장치(1B)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 종래예1을 개량하여 제작하고, 덮개부(3B)에 하방으로 역사다리꼴 형상으로 돌출한 질화규소 결합 SiC 세라믹스로 이루어지는 폐색부(9B)를 형성하고, 그 내부에 히터부(11B)를 매설한 여과 장치로 했다. 이 폐색부(11B)의 하단면은, 입탕구의 저면에 대하여 340㎜ 하방에 위치시켰다.
이 여과 장치를 20시간 가동시킨 후, 용탕의 입탕을 정지하고, 잔탕량, 금속 산화물량, 전력량을 측정했다. 종래예1의 결과를 1로 하고, 이것에 대한 비율로 나타낸 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
(종래예2)
종래예2의 금속 용탕 여과 장치(1C)로서는, 도 7에 나타낸 바와 같은, 본체부(2C)의 저부에 히터부(11C)를 구비하고, 직경 100㎜의 다공질 세라믹스 튜브(6C)를 3개 병행으로 배치한 종래형의 여과 장치를 사용했다.
이 여과 장치는, 저류부(5C)가 폭 440㎜×길이 1100㎜×깊이 1250㎜이며, 가동 시에 있어서, 금속 용탕의 깊이는 650㎜ 정도였다.
이 여과 장치를 20시간 가동시킨 후, 용탕의 입탕을 정지하고, 잔탕량, 금속 산화물량, 전력량을 측정했다. 종래예1의 결과를 1로 하고, 이것에 대한 비율로 나타낸 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
(실시예2)
실시예2의 금속 용탕 여과 장치(1D)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 종래예2를 개량하여 제작하고, 저부에 히터부(11D)를 구비하고, 덮개부(3D)에 하방으로 역사다리꼴 형상으로 돌출한 질화규소 결합 SiC 세라믹스로 이루어지는 폐색부(9D)를 형성하고, 폐색부(9D)의 하단면을 입탕구의 저면에 대하여 400㎜ 하방에 위치시킨 여과 장치로 했다.
이 여과 장치를 20시간 가동시킨 후, 용탕의 입탕을 정지하고, 잔탕량, 금속 산화물량, 전력량을 측정했다. 종래예1의 결과를 1로 하고, 이것에 대한 비율로 나타낸 결과를 하기 표 1에 나타낸다.
[표 1]
(결과)
실시예1 및 2는, 종래예1 및 2와 비교하면, 잔탕량이나 금속 산화물량을 대폭 감소시킬 수 있었다.
전력량은, 실시예1은 종래예1보다도 증가하고, 실시예2는 종래예2보다도 증가하는 경향이었지만, 실시예2의 결과와 같이, 히터부를 장치의 저부에 설치함으로써, 증가를 억제할 수 있었다.
1 금속 용탕 여과 장치 2 본체부 3 덮개부 4 입탕구 4a 저면 5 저류부 6 다공질 세라믹스 튜브 6a 입탕구 측 측판 6b 출탕구 측 측판 7 출탕구 7a 저면 8 피복부 9 폐색부 9a 하단면 10 유로부 11 히터부
Claims (5)
- 금속 용탕을 저류하는 저류부에 가로 방향의 다공질 세라믹스 튜브를 배치한 금속 용탕 여과 장치에 있어서, 저류부 내에 저류하는 금속 용탕의 용량을 감소시키도록 금속 용탕에 침지하는 폐색부를, 덮개부에 설치하며, 상기 폐색부의 하단면이, 입탕구의 저면보다도 하방에 위치하는 금속 용탕 여과 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
폐색부를, 장치를 피복하는 덮개부와 일체적으로 형성한 금속 용탕 여과 장치. - 제1항에 있어서,
폐색부를, 알루미늄과 반응하기 어려운 내화물로 제작한 금속 용탕 여과 장치. - 제4항에 있어서,
상기 내화물은, 질화규소 결합 SiC 세라믹스, 질화규소계 세라믹스, 알루미나-실리카계 세라믹스, 지르콘계 세라믹스 중 어느 하나인 금속 용탕 여과 장치.
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