KR101647205B1

KR101647205B1 - 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치

Info

Publication number: KR101647205B1
Application number: KR1020140162844A
Authority: KR
Inventors: 장세현
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2016-08-09
Also published as: KR20160060473A

Abstract

진공 주조부의 내부를 향한 용탕의 주입 경로로부터 불활성 기체의 취입 경로를 별도로 분리시켜 이분화하는 공급 구조를 설정함으로써, 주입량 조절부의 헤드부위에서 발생하는 열적 피로에 의한 소재의 파손을 방지함과 더불어 주입 노즐의 종단부위에서 용탕의 응고에 따른 고형물의 생성과 성장으로부터 기인하는 스컬 현상에 의한 주조물의 품질 저하를 방지할 수 있는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치를 개시한다.
전술한 불활성 기체의 취입 장치는 내부의 주조 환경을 진공 상태로 조성하는 진공 주조부(300), 상기 진공 주조부(300)의 내부에 위치하고 용탕을 주입받아 잉곳을 주조하는 주형부(400), 상기 주형부(400)를 향한 주입 노즐(220)을 갖추고서 상기 주형부(400)에 용탕을 제공하는 용탕 공급부(200), 상기 용탕 공급부(200)에 설치되어 상기 주형부(400)에 제공되는 용탕의 주입량을 조절하는 주입량 조절부(500), 및 상기 주입 노즐(220)에 설치되어 상기 주형부(400)로 주입되는 용탕을 향해 불활성 기체를 취입하는 가스 퍼징부(600)를 구비한다.

Description

진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치{Blowing-in Device of Inert Gas for Vacuum Casting}

본 발명은 초대형 잉곳의 제작을 위한 진공 주조에 적용되는 불활성 기체의 취입을 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용탕의 주입 경로와 불활성 기체의 취입 경로를 상호 분리시켜 주입량 조절부의 헤드부위에서 발생되는 열적 피로(Thermal Fatigue)에 의한 손상을 방지함과 더불어 주입 노즐의 종단부위에서 발생하는 스컬(Skull) 현상을 배제할 수 있는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치에 관한 것이다.

일반적으로 단조품의 생산을 위한 초대형 잉곳의 제작은 진공 주조의 방식으로 이루어진다. 이는 대기 중에서 철강을 용해하여 잉곳을 제작하는 통상의 주조의 경우, 다음과 같은 문제가 유발되기 때문이다. 즉, 대기 중에서 용해된 철강을 주형의 내부에 주입하여 응고시키게 되면, 산소와 수소 및 질소 등의 가스가 용탕 중에 유입되는 데, 산소는 산화물을 생성하게 되고 수소는 백점(White Spot) 또는 미세 균열(Hair Crack)의 발생 원인이 되며 질소는 경도가 큰 질화철을 생성하게 된다.

또한, 대기 중에서 용탕의 응고가 이루어지게 되면, 함유 가스의 외부 방출로 인해 다공질(多孔質)의 잉곳이 제작되는 등 성형성을 비롯한 여러 가지 물성적 특성을 저해시키는 문제로 귀결된다.

이에 반해, 진공 주조의 경우에는 응고시 발생하는 가스를 보다 적극적으로 외부로 방출시켜 치밀한 조직을 가지는 잉곳을 제작할 수 있는 장점을 가지고 있어 특수강의 대형 단조품을 생산하는 공정에서 널리 활용되고 있는 실정이다.

도 1은 종래 진공 주조를 위한 설비의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2는 도 1의 진공 주조설비에서 용탕의 주입 경로와 불활성 기체의 취입 경로를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시된 주입 노즐부위를 확대하여 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참고로 하면, 종래 진공 주조를 위한 설비는 크게 용탕 저장부(10), 용탕 공급부(20), 진공 주조부(30), 주형부(40), 주입량 조절부(50), 및 가스 퍼징부(60)를 포함하여 구성된다.

상기 용탕 저장부(10)는 잉곳의 제작을 위해 적정량의 용탕을 내부에 저장하는 부위로서 레이들(Ladle)에 해당하고, 상기 용탕 공급부(20)는 상기 용탕 저장부(10)로부터 제공되는 용탕을 공급받아 내부에 저장한 다음 이를 주조 공정의 시기에 맞춰 상기 진공 주조부(30)로 공급하는 부위로서 상기 용탕 저장부(10)의 하부에 위치한 포니 레이들(Pony Ladle)에 해당하며, 상기 진공 주조부(30)는 상기 용탕 공급부(20)와 교통 가능하게 설치되고 내부의 주조 환경을 진공 상태로 조성하는 부위에 해당한다.

상기 주형부(40)는 상기 진공 주조부(30)의 내부에 위치하고 상기 용탕 공급부(20)로부터 제공된 용탕을 공급받아 특정 형상의 잉곳을 주조하는 몰드에 해당한다. 이 경우, 상기 용탕 저장부(10)는 하부에 상기 용탕 공급부(20)와의 교통을 위한 공급 노즐(12)을 형성하고, 상기 용탕 공급부(20)는 하부에 상기 진공 주조부(30)와의 교통을 위한 주입 노즐(22)을 형성하며, 상기 진공 주조부(30)는 내부를 진공 상태로 조성하기 위해 측부에 흡입 관로에 해당하는 석션 라인(32)을 형성한다.

상기 주입량 조절부(50)는 상기 용탕 공급부(20)의 내부에서 상기 주입 노즐(22)을 개폐할 수 있는 위치로 설치되어 상기 용탕 공급부(20)로부터 상기 진공 주조부(30)에 제공되는 용탕의 주입량을 인위적으로 조절할 수 있는 기능을 수행하는 것으로, 상하로 이동 가능하게 설치되는 스토퍼 로드(Stopper Rod)에 해당한다. 이 경우, 상기 용탕 공급부(20)의 내부에서 이루어지는 상기 주입량 조절부(50)의 상하 운동은 외부로 별도로 구비되는 승강 장치(미도시)에 의해 구현되고, 그에 따른 상기 주입 노즐(22)의 개폐 시점도 함께 조절된다.

상기 가스 퍼징부(60)는 상기 진공 주조부(30)의 내부로 불활성 기체(예컨대, 아르곤 가스)를 취입하기 위한 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 주입량 조절부(50)의 내부에 형성되는 관로에 해당한다. 이 경우, 상기 가스 퍼징부(60)로부터 상기 진공 주조부(30)의 내부를 향해 이루어지는 불활성 기체의 취입은 상기 주입량 조절부(50)의 상하 운동에 의해 연동되어 조절된다. 즉, 상기 주입량 조절부(50)가 하강함에 따라 하단측에 위치한 헤드부위가 상기 주입 노즐(22)에 접촉하면 상기 가스 퍼징부(60)의 출구는 폐쇄되어 상기 진공 주조부(30)의 내부로 불활성 기체의 공급이 차단되고, 상기 주입량 조절부(50)가 상승함에 따라 하단측에 위치한 헤드부위가 상기 주입 노즐(22)로부터 이탈하면 상기 가스 퍼징부(60)의 출구는 개방되어 상기 진공 주조부(30)의 내부로 불활성 기체의 공급이 이루어지게 된다.

요약하자면, 종래 진공 주조설비에 있어, 상기 용탕 공급부(20)로부터 상기 진공 주조부(30)를 향한 용탕의 주입 경로와 상기 가스 퍼징부(60)로부터 상기 진공 주조부(30)를 향한 불활성 기체의 취입 경로는 단일화된 구조로서, 상기 주입량 조절부(50)의 상하 운동에 의해 경로의 개방과 차단이 수반되어 용탕의 주입과 불활성 기체의 취입이 동시에 이루어지거나 또는 동시에 차단된다.

따라서 종래 진공 주조설비를 이용한 잉곳의 제작은 상기 용탕 공급부(20)의 내부에 위치한 상기 주입량 조절부(50)의 상하 이동을 통해 저장된 용탕이 상기 진공 주조부(30)의 내부에 위치한 상기 주형부(40)로 공급되어 이루어지게 되고, 이 과정에서 상기 가스 퍼징부(60)를 통한 불활성 기체의 공급도 상기 주입량 조절부(50)의 상하 이동에 따라 종속적으로 조절된다.

즉, 상기 용탕 공급부(20)의 내부에서 상기 주입량 조절부(50)가 상승하게 되면 상기 주입 노즐(22)의 개방이 이루어져, 상기 용탕 공급부(20) 내에 저장된 용탕은 상기 주입 노즐(22)을 통해 상기 주형부(40)의 내부로 공급되어 상기 주형부(40)로의 주입이 이루어지게 된다.

이 과정에서 상기 주입량 조절부(50)의 내부 관로에 해당하는 상기 가스 퍼징부(60)를 통해 불활성 기체가 상기 진공 주조부(30)의 내부로 동시에 공급되어 불활성 기체의 취입과 용탕의 주입은 함께 이루어지게 된다.

이 결과, 상기 주형부(40)로 주입되는 용탕과 상기 진공 주조부(30)의 내부로 취입되는 불활성 기체 사이에서 이루어지는 접촉부위의 면적은 더욱 확장될 수 있으므로 용탕 중 포함된 유해가스의 외부 배출이 원활하게 이루어질 수 있게 된다.

부연하자면, 상기 가스 퍼징부(60)를 통해 이루어지는 불활성 기체의 공급은 상기 진공 주조부(30)의 내부 공간으로 주입되는 용탕을 잘게 부수면서 보다 넓은 범위에 걸쳐 퍼질 수 있게 하는 미세 액적화를 도모함으로써 용탕 중 포함된 유해가스의 외부 배출을 촉진시킬 수 있게 된다.

그런데 상기와 같은 구성의 종래 진공 주조설비에서 장시간에 걸쳐 용탕의 주입이 이루어질 경우, 상기 주입량 조절부(50)의 내부 관로에 해당하는 상기 가스 퍼징부(60)를 통해 상기 진공 주조부(30)의 내부로 취입되는 불활성 기체는 상기 주입량 조절부(50)의 하단 헤드부위를 손상시켜 설비의 내구 성능을 악화시키는 문제를 야기하게 된다. 즉, 상기 주입량 조절부(50)의 하단에 위치한 헤드부위의 손상은 상기 가스 퍼징부(60)를 통해 고압의 상태로 분사되는 불활성 기체가 상기 진공 주조부(30)의 내부 고온의 환경을 만나 급속하게 열 팽창한 상태에서 헤드부위와 접촉하기 때문에 기인하는 일종의 열적 피로에 의한 현상인 것이다.

또한, 종래 진공 주조설비에서는 용탕의 주기적인 주입이 이루어지는 과정에서 상기 주입량 조절부(50)의 하강에 따른 용탕의 주입 경로와 불활성 기체의 취입 경로가 동시에 차단될 경우, 도 3에 도시된 바와 같이, 점성에 의해 상기 주입 노즐(22)에서 미처 낙하되지 못하고 잔류한 용탕의 일부가 응고함에 따라 상기 주입 노즐(22)의 하단부위에 고형물(70)의 형태로 성장(스컬 현상)하게 되는 데, 이러한 상기 고형물(70)의 생성과 시간의 경과에 따른 성장은 용탕이 응고하는 과정 중에 상기 주형부(40)의 내부로 낙하하게 되어 주조되는 잉곳의 품질을 크게 저해하는 문제를 야기하게 된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 제반 사안들을 감안하여 안출된 것으로, 진공 주조부의 내부를 향한 용탕의 주입 경로로부터 불활성 기체의 취입 경로를 별도로 분리시켜 이분화하는 공급 구조를 설정함으로써, 주입량 조절부의 헤드부위에서 발생하는 열적 피로에 의한 소재의 파손을 방지함과 더불어 주입 노즐의 종단부위에서 용탕의 응고에 따른 고형물의 생성과 성장으로부터 기인하는 스컬 현상에 의한 주조물의 품질 저하를 방지할 수 있도록 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 내부의 주조 환경을 진공 상태로 조성하는 진공 주조부, 상기 진공 주조부의 내부에 위치하고 용탕을 주입받아 잉곳을 주조하는 주형부, 상기 주형부를 향한 주입 노즐을 갖추고서 상기 주형부에 용탕을 제공하는 용탕 공급부, 상기 용탕 공급부에 설치되어 상기 용탕 공급부로부터 상기 주형부에 제공되는 용탕의 주입량을 조절하는 주입량 조절부, 및 상기 주입 노즐에 설치되어 상기 주형부로 주입되는 용탕을 향해 불활성 기체를 취입하는 가스 퍼징부를 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 가스 퍼징부는 상기 용탕 공급부의 외부에서 상기 주입 노즐을 향해 설치되는 공급배관, 상기 공급배관과 교통하고 상기 주입 노즐에 내장되는 다공질 벽돌, 및 상기 다공질 벽돌과 교통하고 상기 주입 노즐의 내주면을 향해 개구되는 취입 노즐을 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 주입 노즐은 외주면에 상기 공급배관과의 접속을 위한 피팅부재를 설치하고, 상기 주입 노즐은 내부에 상기 다공질 벽돌과 상기 피팅부재 사이의 교통을 위한 연통관로를 형성한다.

본 발명에 있어, 상기 다공질 벽돌은 상기 주입 노즐의 내부에서 전 둘레부위를 따라 배치되는 링 형상의 구조물로 이루어진다.

본 발명에 있어, 상기 주입 노즐은 일단부위에 상기 다공질 벽돌을 수용을 위해 형성되는 요홈부, 및 상기 요홈부의 외부에 결합되는 마감 구조물을 포함한다.

본 발명에 있어, 상기 취입 노즐은 상기 주입 노즐의 내주면에 대해 등간격을 두고 다수의 수량으로 형성된다.

본 발명에 있어, 상기 취입 노즐은 상기 주입 노즐의 내주면에서 종단면을 기준으로 용탕의 주입방향을 따라 소정의 하향 경사각을 가지도록 형성된다.

본 발명에 있어, 상기 취입 노즐은 상기 주입 노즐의 내주면에서 횡단면을 기준으로 내주면의 전 둘레부위를 따라 일방향을 향한 소정의 경사각을 가지도록 형성된다.

본 발명에 있어, 상기 취입 노즐은 상기 주입 노즐의 내주면에서 전 둘레부위를 따라 층상의 다열 배치의 구조를 가지도록 형성된다.

본 발명에 있어, 상기 공급배관은 상기 용탕 공급부의 하부와 상기 진공 주조부의 상부 사이의 공간으로 배치된다.

본 발명에 있어, 상기 가스 퍼징부는 상기 공급배관에 설치되어 관로의 개폐시점과 개도량을 조절하는 개폐조절 밸브, 및 상기 주입 노즐을 통한 용탕의 주입시점과 주입량을 검출하여 상기 개폐조절 밸브의 작동을 제어하여 불활성 기체의 취입시점과 취입량을 각각 조절하는 제어 유닛을 더 포함한다.

본 발명은 내부의 주조 환경을 진공 상태로 조성하는 진공 주조부, 상기 진공 주조부의 내부에 위치하고 용탕을 주입받아 잉곳을 주조하는 주형부, 상기 주형부를 향한 주입 노즐을 갖추고서 상기 주형부에 용탕을 제공하는 용탕 공급부, 상기 용탕 공급부에 설치되어 상기 용탕 공급부로부터 상기 주형부에 제공되는 용탕의 주입량을 조절하는 주입량 조절부, 상기 주입 노즐에 설치되어 상기 주형부로 주입되는 용탕을 향해 불활성 기체를 취입하도록 상기 용탕 공급부의 외부에서 상기 주입 노즐을 향해 설치되는 공급배관, 및 상기 공급배관과 교통하고 상기 주입 노즐의 내주면을 향해 개구되는 취입 노즐을 구비하는 가스 퍼징부, 상기 공급배관에 설치되어 관로의 개폐시점과 개도량을 조절하는 개폐조절 밸브, 및 상기 주입 노즐을 통한 용탕의 주입시점과 주입량을 검출하여 상기 개폐조절 밸브의 작동을 제어하여 불활성 기체의 취입시점과 취입량을 각각 조절하는 제어 유닛을 구비한다.

본 발명에 있어, 상기 주입 노즐에 내장되어 상기 공급배관과 상기 취입 노즐 사이를 교통 가능하게 하는 다공질 벽돌을 더 포함한다.

본 발명에 있어, 상기 취입 노즐은 상기 주입 노즐의 내주면에서 종단면을 기준으로 용탕의 주입방향을 따라 소정의 하향 경사각을 가지면서 횡단면을 기준으로 내주면의 전 둘레부위를 따라 일방향을 향한 소정의 경사각을 가지도록 형성된다.

본 발명은 진공 주조에 의한 초대형 잉곳의 제작시 불활성 기체를 취입할 수 있는 장치로서, 진공 주조부의 내부에 위치한 주형부를 향한 용탕의 주입 경로와 가스 퍼징부에 의한 불활성 기체의 취입 경로를 각각 별도로 분리시켜 이분화된 공급 구조를 설정함으로써, 주입량 조절부의 헤드부위에서 발생하는 열적 피로에 의한 손상을 방지하고 주입 노즐의 하측 종단부위에서 발생하는 스컬 현상을 배제할 수 있는 효과를 제공하게 된다.

특히, 본 발명은 주입 노즐의 내부에 다공질 벽돌을 내장함에 따라 고압 상태의 불활성 기체에 대한 분사 전 압력을 크게 낮춰 열적 피로에 의한 취입 노즐의 손상을 예방하고 설비의 내구 성능을 보장할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 주입 노즐의 내주면에 형성되는 취입 노즐에 하향 경사각과 일방향의 경사각 및 다열 배치의 구조를 부여함으로써 분사되는 불활성 기체의 유동에 와류 특성을 부여하여 용탕의 미세 액적화를 촉진할 수 있게 되고, 이를 통해 용탕 중 포함된 유해가스의 외부 배출을 더욱 촉진시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 용탕의 주입시점과 주입량의 변화에 따라 불활성 기체의 공급시점과 공급량을 최적의 상태로 제어할 수 있으므로 용탕의 미세 액적화를 촉진시킴과 동시에 주입 노즐의 하단부위에서 용탕의 응고에 따라 발생하는 고형물의 생성과 성장에 의한 스컬 현상을 원천적으로 배제하여 주조되는 잉곳의 품질 향상에 크게 기여할 수 있게 된다.

도 1은 종래 진공 주조를 위한 설비의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 진공 주조설비에서 용탕의 주입 경로와 불활성 기체의 취입 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 주입 노즐부위를 확대하여 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 불활성 기체의 취입 장치를 적용한 진공 주조를 위한 설비의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 주입 노즐의 확대도로서, 본 발명에 따른 불활성 기체의 취입 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 5의 A-A선 단면으로, 불활성 기체의 취입을 위한 노즐 구조를 설명하기 위한 횡단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 불활성 기체의 취입 장치를 적용한 진공 주조를 위한 설비의 구성을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 5는 도 4에 도시된 주입 노즐의 확대도로서, 본 발명에 따른 불활성 기체의 취입 장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 4와 도 5를 참조로 하면, 본 발명이 적용되는 진공 주조를 위한 설비는 크게 용탕 저장부(100), 용탕 공급부(200), 진공 주조부(300), 주형부(400), 주입량 조절부(500), 및 가스 퍼징부(600)를 포함하여 구성된다.

상기 용탕 저장부(100)는 잉곳의 제작을 위해 적정량의 용탕을 내부에 저장하는 부위로서 최상층에 위치하는 레이들(Ladle)에 해당하고, 상기 용탕 공급부(200)는 상기 용탕 저장부(100)로부터 제공되는 용탕을 공급받아 내부에 저장한 다음 이를 주조 공정의 시기에 맞춰 상기 진공 주조부(300)로 공급하는 부위로서 상기 용탕 저장부(100)의 하부에 위치한 포니 레이들(Pony Ladle)에 해당하며, 상기 진공 주조부(300)는 상기 용탕 공급부(200)의 하부에서 이와 교통 가능하게 설치되고 내부의 주조 환경을 진공 상태로 조성하는 부위에 해당한다.

상기 주형부(400)는 상기 진공 주조부(300)의 내부에 위치하고 상기 용탕 공급부(200)로부터 제공된 용탕을 공급받아 특정 형상의 잉곳을 주조하는 몰드에 해당한다. 이 경우, 상기 용탕 저장부(100)는 하부에 상기 용탕 공급부(200)와의 교통을 위한 공급 노즐(120)을 형성하고, 상기 용탕 공급부(200)는 하부에 상기 진공 주조부(300)와의 교통을 위해 내화 구조물인 주입 노즐(220)을 형성하며, 상기 진공 주조부(300)는 내부를 진공 상태로 조성하기 위해 측부에 흡입 관로에 해당하는 석션 라인(320)을 형성한다.

상기 주입량 조절부(500)는 상기 용탕 공급부(200)의 내부에서 상기 주입 노즐(220)을 개폐할 수 있는 위치로 설치되어 상기 용탕 공급부(200)로부터 상기 진공 주조부(300)의 내부에 위치한 상기 주형부(400)에 제공되는 용탕의 주입량만을 인위적으로 조절할 수 있는 기능을 수행하는 것으로, 상하로 이동 가능하게 설치되는 스토퍼 로드(Stopper Rod)에 해당한다. 이 경우, 상기 용탕 공급부(200)의 내부에서 이루어지는 상기 주입량 조절부(500)의 상하 운동은 외부로 별도로 구비되는 승강 장치(미도시)에 의해 구현되고, 그에 따른 상기 주입 노즐(220)의 개폐 시점도 함께 조절된다.

상기 가스 퍼징부(600)는 상기 진공 주조부(300)의 내부로 불활성 기체(예컨대, 아르곤 가스)를 취입하기 위한 것으로, 종래와 달리 상기 주입량 조절부(500)의 개폐와 무관하게 동작되도록 구성된다. 즉, 상기 가스 퍼징부(600)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 용탕 공급부(200)의 외부에서 상기 주입 노즐(220)을 향해 직접적으로 설치되는 공급배관(610), 상기 공급배관(610)과 교통하고 상기 주입 노즐(220)에 내장되는 다공질 벽돌(Porous Brick, 620), 및 상기 다공질 벽돌(620)과 교통하고 상기 주입 노즐(220)의 내주면을 향해 개구되는 취입 노즐(630)을 포함하여 구성된다.

상기 공급배관(610)은 상기 용탕 공급부(200)의 하부와 상기 진공 주조부(300)의 상부 사이의 공간으로 배치되고, 바람직하게는 상기 공급배관(610)의 둘레에 관로의 보호를 위해 별도의 내화 구조물이 설치된다. 즉, 상기 공급배관(610)은 상기 용탕 공급부(200)와 상기 진공 주조부(300) 사이의 공간에서 내화 구조물에 의해 관로를 보호받을 수 있도록 배치된다.

상기 다공질 벽돌(620)은 상기 주입 노즐(220)에 내장되어 상기 공급배관(610)을 통해 공급되는 고압의 불활성 기체에 대한 부피 팽창을 통해 분사 전 기체의 압력을 낮춰줌으로써 향후 수반될 수 있는 열적 피로에 의한 상기 취입 노즐(630)의 손상을 방지하여 상기 주입 노즐(220)에 대한 적정의 내구 성능을 확보할 수 있는 기능을 구현하게 된다.

또한, 상기 다공질 벽돌(620)은 상기 주입 노즐(220)의 내부에서 전 둘레부위를 따라 배치되는 링 형상의 구조물로 이루어진다. 이 경우, 상기 주입 노즐(220)은 상기 다공질 벽돌(620)을 내부에 일체로 내장하도록 성형될 수도 있고, 이와 달리 상기 주입 노즐(220)은 상기 다공질 벽돌(620)과 분리되어 별개로 제작될 수도 있다. 예컨대, 상기 주입 노즐(220)은 상기 다공질 벽돌(620)의 내장을 보다 용이하게 하도록 저면측 일단부위에 상기 다공질 벽돌(620)을 수용할 수 있는 크기의 요홈부(미도시)를 형성하고, 그 외부에 별도로 조립되어 결합되는 마감 구조물(222)을 포함하여 구성된다.

상기 취입 노즐(630)은 상기 주입 노즐(220)의 내주면 전 구간에 걸쳐 등간격을 두고 다수의 수량으로 형성되는 바, 일 실시예로서 상기 취입 노즐(630)은 상기 주입 노즐(220)의 내주면에서 종단면을 기준으로 용탕의 주입방향을 따라 상기 주형부(400)를 향해 소정의 하향 경사각을 가지도록 형성되어 분사되는 불활성 기체에 의한 용탕의 미세 액적화를 촉진시킬 수 있게 된다.

또한, 다른 실시예로서 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 취입 노즐(630)은 상기 주입 노즐(220)의 내주면에서 횡단면(도 5의 A-A선)을 기준으로 내주면의 전 둘레부위를 따라 나선 구조의 동일한 방향을 향한 일방향의 소정의 경사각을 가지도록 형성되어 분사되는 불활성 기체의 유동에 와류 특성을 부여하여 용탕의 미세 액적화를 촉진시킬 수 있게 된다.

아울러, 또 다른 실시예로서, 상기 취입 노즐(630)은 상기 주입 노즐(220)의 내주면에서 종단면을 기준으로 용탕의 주입방향을 따라 소정의 하향 경사각을 가짐과 동시에, 상기 주입 노즐(220)의 횡단면을 기준으로 내주면의 전 둘레부위를 따라 나선 구조의 동일한 방향을 향한 일방향의 소정의 경사각을 가지도록 형성되어 분사되는 불활성 기체의 유동에 와류 특성을 부여하여 용탕의 미세 액적화를 촉진시킬 수 있게 된다.

또한, 상기와 같은 실시예의 구성에 있어, 상기 취입 노즐(630)은 상기 주입 노즐(220)의 내주면에서 전 둘레부위를 따라 층상의 다열 배치의 구조를 가지도록 형성되고, 특히 상기 취입 노즐(630)은 상기 주입 노즐(220)에 대해 지름 0.4mm 이하의 미세 구멍으로 형성되어 분사되는 불활성 기체에 의한 용탕의 미세 액적화를 촉진시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 주입 노즐(220)은 외주면에 상기 공급배관(610)과의 접속을 위한 니플류의 피팅부재(640)를 설치한다. 또한, 상기 주입 노즐(220)은 내부에 상기 다공질 벽돌(620)과 상기 피팅부재(640) 사이의 교통을 허용하기 위한 연통관로(650)를 형성한다. 즉, 상기 다공질 벽돌(620)은 상기 주입 노즐(220)의 내부에 위치한 연통관로(650)를 매개로 상기 피팅부재(640)를 거쳐 상기 공급배관(610)과 교통 가능하게 된다.

아울러, 상기 가스 퍼징부(600)는 상기 공급배관(610)에 설치되어 관로의 개폐시점과 개도량을 조절하는 개폐조절 밸브(660), 및 상기 주입 노즐(220)을 통한 용탕의 주입시점과 주입량을 검출하여 상기 개폐조절 밸브(660)의 작동을 제어하여 불활성 기체의 취입시점과 취입량을 각각 조절하는 제어 유닛(670)을 더 포함하여 구성된다. 즉, 본 발명은 상기 개폐조절 밸브(660)와 상기 제어 유닛(670)을 매개로 불활성 기체의 취입시점과 취입량을 각각 용탕의 주입시점과 주입량에 따라 종속적으로 제어할 수 있도록 구성된다.

이 경우, 상기 주입 노즐(220)을 통한 용탕의 주입시점과 주입량의 변화는 별도의 감지수단(미도시)에 의해 검출되고, 상기 제어 유닛(670)은 검출되는 정보를 기반으로 상기 개폐조절 밸브(660)의 작동을 제어함으로써 주입되는 용탕의 미세 액적화를 보다 효율적으로 촉진함과 동시에, 종래와 같이 상기 주입 노즐(220)의 하단부위에서 용탕의 응고에 따라 발생하는 고형물의 생성 및 성장을 원천적으로 배제할 수 있게 된다.

즉, 상기 제어 유닛(670)은 용탕의 주입시점과 주입량의 변화에 따라 상기 취입 노즐(630)을 통해 상기 주입 노즐(220)의 내주면으로 분사되는 불활성 기체의 양을 적절하게 조절할 수 있으므로 주입되는 용탕의 미세 액적화를 최적의 상태로 구현할 수 있고, 이를 통해 용탕 중 포함된 유해가스의 외부 배출은 더욱 촉진될 수 있게 된다.

특히, 상기 제어 유닛(670)은 상기 주입량 조절부(500)의 하강에 따른 용탕의 주입이 차단될 경우에도 설정된 시간에 걸쳐 상기 주입 노즐(220)의 내주면으로 불활성 기체를 지속적으로 분사할 수 있으므로 상기 주입 노즐(220)의 하단부위에서 용탕의 응고에 따라 고형물이 생성되는 것을 원천적으로 차단할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 의해 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상과 이하에서 기재되는 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 형태의 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

100-용탕 저장부 120-공급 노즐
200-용탕 공급부 220-주입 노즐
300-진공 주조부 320-석션 라인
400-주형부 500-주입량 조절부
600-가스 퍼징부 610-공급배관
620-다공질 벽돌 630-취입 노즐
640-피팅부재 650-연통관로
660-개폐조절 밸브 670-제어 유닛

Claims

내부의 주조 환경을 진공 상태로 조성하는 진공 주조부;
상기 진공 주조부의 내부에 위치하고 용탕을 주입받아 잉곳을 주조하는 주형부;
상기 주형부를 향한 주입 노즐을 갖추고서 상기 주형부에 용탕을 제공하는 용탕 공급부;
상기 용탕 공급부에 설치되어 상기 용탕 공급부로부터 상기 주형부에 제공되는 용탕의 주입량을 조절하는 주입량 조절부; 및
상기 주입 노즐에 설치되어 상기 주형부로 주입되는 용탕을 향해 불활성 기체를 취입하는 가스 퍼징부를 구비하는 것을 특징으로 하고,
상기 가스 퍼징부는,
상기 용탕 공급부의 외부에서 상기 주입 노즐을 향해 설치되는 공급배관;
상기 공급배관과 교통하고 상기 주입 노즐에 내장되는 다공질 벽돌; 및
상기 다공질 벽돌과 교통하고 상기 주입 노즐의 내주면을 향해 개구되는 취입 노즐을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 주입 노즐은,
외주면에 상기 공급배관과의 접속을 위한 피팅부재를 설치하는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 3에 있어서,
상기 주입 노즐은,
내부에 상기 다공질 벽돌과 상기 피팅부재 사이의 교통을 위한 연통관로를 형성하는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 다공질 벽돌은,
상기 주입 노즐의 내부에서 전 둘레부위를 따라 배치되는 링 형상의 구조물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 주입 노즐은,
일단부위에 상기 다공질 벽돌을 수용을 위해 형성되는 요홈부, 및 상기 요홈부의 외부에 결합되는 마감 구조물을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 취입 노즐은,
상기 주입 노즐의 내주면에 대해 등간격을 두고 다수의 수량으로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 취입 노즐은,
상기 주입 노즐의 내주면에서 종단면을 기준으로 용탕의 주입방향을 따라 하향 경사각을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 취입 노즐은,
상기 주입 노즐의 내주면에서 횡단면을 기준으로 내주면의 전 둘레부위를 따라 일방향의 경사각을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 7에 있어서,
상기 취입 노즐은,
상기 주입 노즐의 내주면에서 종단면을 기준으로 용탕의 주입방향을 따라 하향 경사각을 가지면서 횡단면을 기준으로 내주면의 전 둘레부위를 따라 일방향의 경사각을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 10에 있어서,
상기 취입 노즐은,
상기 주입 노즐의 내주면에서 전 둘레부위를 따라 층상의 다열 배치의 구조를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 11에 있어서,
상기 취입 노즐은,
지름 0.4mm 이하의 미세 구멍으로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 공급배관은,
상기 용탕 공급부의 하부와 상기 진공 주조부의 상부 사이의 공간으로 배치되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가스 퍼징부는,
상기 공급배관에 설치되어 관로의 개폐시점과 개도량을 조절하는 개폐조절 밸브; 및
상기 주입 노즐을 통한 용탕의 주입시점과 주입량을 검출하여 상기 개폐조절 밸브의 작동을 제어하여 불활성 기체의 취입시점과 취입량을 각각 조절하는 제어 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
내부의 주조 환경을 진공 상태로 조성하는 진공 주조부;
상기 진공 주조부의 내부에 위치하고 용탕을 주입받아 잉곳을 주조하는 주형부;
상기 주형부를 향한 주입 노즐을 갖추고서 상기 주형부에 용탕을 제공하는 용탕 공급부;
상기 용탕 공급부에 설치되어 상기 용탕 공급부로부터 상기 주형부에 제공되는 용탕의 주입량을 조절하는 주입량 조절부;
상기 주입 노즐에 설치되어 상기 주형부로 주입되는 용탕을 향해 불활성 기체를 취입하도록 상기 용탕 공급부의 외부에서 상기 주입 노즐을 향해 설치되는 공급배관, 및 상기 공급배관과 교통하고 상기 주입 노즐의 내주면을 향해 개구되는 취입 노즐을 구비하는 가스 퍼징부;
상기 공급배관에 설치되어 관로의 개폐시점과 개도량을 조절하는 개폐조절 밸브; 및
상기 주입 노즐을 통한 용탕의 주입시점과 주입량을 검출하여 상기 개폐조절 밸브의 작동을 제어하여 불활성 기체의 취입시점과 취입량을 각각 조절하는 제어 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 주입 노즐에 내장되어 상기 공급배관과 상기 취입 노즐 사이를 교통 가능하게 하는 다공질 벽돌을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 취입 노즐은,
상기 주입 노즐의 내주면에서 종단면을 기준으로 용탕의 주입방향을 따라 하향 경사각을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 취입 노즐은,
상기 주입 노즐의 내주면에서 횡단면을 기준으로 내주면의 전 둘레부위를 따라 일방향의 경사각을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 15에 있어서,
상기 취입 노즐은,
상기 주입 노즐의 내주면에서 종단면을 기준으로 용탕의 주입방향을 따라 하향 경사각을 가지면서 횡단면을 기준으로 내주면의 전 둘레부위를 따라 일방향의 경사각을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.
청구항 15 내지 청구항 19 중 어느 한 항에 있어서,
상기 취입 노즐은,
상기 주입 노즐의 내주면에서 전 둘레부위를 따라 층상의 다열 배치의 구조를 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 주조를 위한 불활성 기체의 취입 장치.