KR101717924B1 - 시편제작용 용해로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용해로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시편의 품질 및 생산성을 높이고, 제조비용 및 에너지 절감이 높은 용해로에 관한 것이다.
상방 개구된 내부공간부(12)를 갖는 챔버(10)와;
상기 챔버(10)의 상부에 배치되어 내부공간부(12)를 덮는 커버(20)와;
일단은 상기 챔버(10)에 연결되고, 타단은 챔버(10)의 외부로 배치되는 토치몸체(31), 상기 토치몸체(31)의 타단에 각각 형성된 에어공급배관(32) 및 가스공급배관(33), 상기 에어공급배관(32) 및 가스공급배관(33)에 각각 형성된 에어조절밸브(34) 및 가스조절밸브(35), 상기 토치몸체(31)의 일단에 형성되어, 내부에 형성된 분사로를 통해 화염을 내부공간부(12)로 분출시키는 노즐(36)을 포함하여 이루어지되, 분출되는 화염이 상기 내부공간부(12)의 중앙을 벗어나도록 배치되어, 내부공간부(12)에서 화염이 도가니(40)를 중심으로 와류를 형성하도록 유도하는 가열유닛(30)과;
상기 내부공간부(12) 중앙에 배치되어 상방 개구된 수용부(41)를 갖는 원통체로 이루어지고, 상기 수용부(41)는 하방으로 갈수록 단면적이 좁아지는 수용경사부(42)가 구비되며, 상기 수용부(41) 내벽에는 내화재로 덮힌 코팅부(45)를 갖고, 시편(試片) 제작용 스크랩(Scrap)을 수용하는 도가니(40)와;
상기 도가니(40)를 상기 내부공간부(12)의 바닥면에 고정하기 위한 받침부(16)와;
상기 챔버(10)를 받치는 운반용 대차(60);
를 포함하여 이루어진 시편제작용 용해로에 있어서,
상기 도가니(40)의 상부에는 수용부(41)를 밀폐하는 덮개(43)가 구비되고, 도가니(40)의 하부에는 결합돌기(44)가 형성되며, 상기 받침부(16)의 상부에는 결합홈(161)이 형성되어 상기 결합돌기(44)가 상기 결합홈(161)에 고정되는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성에 의하면,
본 발명에 의한 시편제작용 용해로는,
시편의 품질 및 생산성을 높이고, 제조비용 및 에너지 절감이 높은 효과가 있다.

Description

시편제작용 용해로{THE MELTING FURNACE FOR MANUFACTURING SLICES}

본 발명은 용해로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시편의 품질 및 생산성을 높이고, 제조방법이 용이하며, 제조비용 및 에너지 절감 효과가 높은 시편제작용 용해로에 관한 것이다.

일반적으로 금속 용해 시, 용해되는 원료는 순수한 물질로 구성된 원료를 사용하지만, 제조비용 절감 등을 위해서는 경우에 따라 스크랩(Scrap)을 사용하기도 한다.

스크랩은 금속공업 과정에서 발생하는 쇠부스러기, 파쇠, 고철 등을 총칭하는데, 그 형태는 판재, 와이어, 분말 형태 등 다양하다.

그런데 상기와 같은 스크랩은 유해한 불순물이 포함되어 있는 경우가 많기 때문에, 용해되는 원료에 스크랩을 많이 첨가할수록 경제성이 떨어지므로, 정해진 한도 내에서 첨가하게 된다.

따라서 스크랩을 사용하기 전에 성분분석기(Spectrometer)를 이용하여 스크랩의 성분을 분석하는 것이 일반적이다.

하지만 스크랩의 지름이 최소 10 mm, 두께는 0.2 mm 이상 되어야 분석이 가능하기 때문에, 크기가 작은 스크랩은 성분 분석이 불가능하다.

그래서 소형의 스크랩은 토치로 가열하여 분석이 가능한 크기인 시편(試片)으로 만들어 분석하기는 하나, 화염이 스크랩을 직접 가열하게 되면 스크랩이 산화되어 정확한 성분 분석이 어려운 문제가 발생한다.

즉, 시편의 품질 및 생산성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

[특허문헌 001] 등록특허 10-0402028호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서,

제조방법이 용이하며, 시편의 품질 및 생산성을 높이고, 제조비용 및 에너지 절감 효과가 높은 시편제작용 용해로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 의한 시편제작용 용해로는,

상방 개구된 내부공간부(12)를 갖는 챔버(10)와;
상기 챔버(10)의 상부에 배치되어 내부공간부(12)를 덮는 커버(20)와;
일단은 상기 챔버(10)에 연결되고, 타단은 챔버(10)의 외부로 배치되는 토치몸체(31), 상기 토치몸체(31)의 타단에 각각 형성된 에어공급배관(32) 및 가스공급배관(33), 상기 에어공급배관(32) 및 가스공급배관(33)에 각각 형성된 에어조절밸브(34) 및 가스조절밸브(35), 상기 토치몸체(31)의 일단에 형성되어, 내부에 형성된 분사로를 통해 화염을 내부공간부(12)로 분출시키는 노즐(36)을 포함하여 이루어지되, 분출되는 화염이 상기 내부공간부(12)의 중앙을 벗어나도록 배치되어, 내부공간부(12)에서 화염이 도가니(40)를 중심으로 와류를 형성하도록 유도하는 가열유닛(30)과;
상기 내부공간부(12) 중앙에 배치되어 상방 개구된 수용부(41)를 갖는 원통체로 이루어지고, 상기 수용부(41)는 하방으로 갈수록 단면적이 좁아지는 수용경사부(42)가 구비되며, 상기 수용부(41) 내벽에는 내화재로 덮힌 코팅부(45)를 갖고, 시편(試片) 제작용 스크랩(Scrap)을 수용하는 도가니(40)와;
상기 도가니(40)를 상기 내부공간부(12)의 바닥면에 고정하기 위한 받침부(16)와;
상기 챔버(10)를 받치는 운반용 대차(60);
를 포함하여 이루어진 시편제작용 용해로에 있어서,

상기 도가니(40)의 상부에는 수용부(41)를 밀폐하는 덮개(43)가 구비되고, 도가니(40)의 하부에는 결합돌기(44)가 형성되며, 상기 받침부(16)의 상부에는 결합홈(161)이 형성되어 상기 결합돌기(44)가 상기 결합홈(161)에 고정되는 것을 특징으로 한다.

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본 발명에 의한 시편제작용 용해로는,

시편의 품질 및 생산성을 높이고, 제조비용 및 에너지 절감이 높은 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 시편제작용 용해로의 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 시편제작용 용해로의 분해 사시도.
도 3은 본 발명에 의한 시편제작용 용해로의 측단면도.
도 4는 본 발명에 의한 시편제작용 용해로의 도가니.
도 5는 본 발명에 의한 시편제작용 용해로의 평단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

설명에 앞서, 도 1을 기준으로 커버의 방향을 상방, 대차의 방향을 하방이라 정한다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의한 시편제작용 용해로는,

크게 챔버(10), 커버(20), 가열유닛(30) 및 도가니(40)로 이루어진다.

각 구성에 대해 살펴보면,

챔버(10)는,

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이,

시편(試片)(50)제작 공정이 이루어지는 공간으로서, 상방이 개구된 원통체 형상으로 이루어진다.

따라서 상기 챔버(10)는 내부공간부(12)를 갖는다.

그리고 챔버(10)는 외벽(13)과 내벽(14)으로 이루어지는데, 외벽(13)의 재질은 철(鐵), 내벽(14)의 재질은 점토질, 고알루미나질, 크롬질 등 고온에 충분히 견딜 수 있는 캐스터블(Castable) 내화재(耐火材)로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고 챔버(10)의 하부 일측에는 챔버(10)의 측벽을 관통하여 이루어진 열원공급로(15)가 형성되는데, 상기 열원공급로(15)는 하기(下記)의 토치몸체(31) 일단이 삽입되어 상기 내부공간부(12)로 화염이 분출되도록 유도한다.

이때 상기 열원공급로(15)는 챔버(10)의 측벽에 설치되되, 열원공급로(15) 단부의 방향이 상기 내부공간부(12)의 중앙을 벗어나도록 설치된다.

커버(20)는,

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이,

챔버(10)의 상부에 배치되어 상기 내부공간부(12)를 덮는 것으로서, 중앙에는 내부공간부(12)에서 발생한 연소가스를 챔버(10)의 외부로 배출하기 위한 배기구(21)가 상하 관통형성되고, 상부면에는 그립부(22)가 상방 돌출 형성된다.

이때 커버(20)의 외측은 철판(13) 재질로 이루어지며, 내측 재질은 세라크울(Cerakwool)로 이루어진다.

따라서 세라크울로 인하여 내화재보다 가볍고 축열(蓄熱)이 적어 상기 내부공간부(12)의 열손실을 더욱 방지하는 효과가 있다.

가열유닛(30)은,

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이,

상기 챔버(10)의 열원공급로(15)에 연결되는 것으로, 토치몸체(31), 에어공급배관(32), 가스공급배관(33), 에어조절밸브(34), 가스조절밸브(35), 노즐(36)로 이루어진다.

토치몸체(31)는 일단이 상기 챔버(10)의 열원공급로(15)에 삽입되며, 타단은 챔버(10)의 외부로 배치된다.

그리고 토치몸체(31)의 타단에는 에어공급배관(32) 및 가스공급배관(33)이 각각 형성된다.

또한 상기 에어공급배관(32) 및 가스공급배관(33)에는 각각 에어조절밸브(34) 및 가스조절밸브(35)가 형성되어, 에어공급부(未圖示)와 가스공급부(未圖示)로부터 각각 에어 및 가스를 공급받는다.

그리고 상기 열원공급로(15)에 삽입된 토치몸체(31)의 일단에는 노즐(36)이 형성된다.

따라서 에어공급부와 가스공급부로 부터 공급받은 에어와 가스가 상기 노즐(36)을 통해 분출되는 것이다.

이때 용융점(Melting point, 溶融點)이 높은 철계금속 및 합금 등의 용해 시는, 에어공급배관(32)에 공급되는 산소의 양을 늘려, 화염의 온도를 증가시킨다.

그리고 상기 노즐(36)의 전방에 사용자가 점화수단(예: 가스라이터 등)을 이용하여 불꽃을 점화시켜, 상기 내부공간부(12)로 화염이 분출되도록 한다.

또한 경우에 따라서는 상기 노즐(36)에 점화수단이 구비될 수도 있는데, 상기 점화수단은 사용자가 점화스위치를 작동하면, 압전소자에 의해 발생된 전기가 점화플러그에 전달되어, 불꽃을 점화하는 통상적인 압전소자의 원리를 이용한 것으로써, 자세한 설명은 생략하기로 한다.

도가니(40)는,

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이,

스크랩(Scrap)을 수용하여 시편(50)의 주형(鑄型)이 되는 것으로, 상기 내부공간부(12)의 중앙에 배치된다.

그리고 상기 도가니(40)는 상방이 개구된 수용부(41)를 갖는 원통체로 이루어지는데, 하방으로 갈수록 그 단면적이 좁아지는 수용경사부(42)를 갖는 형상으로 이루어진다.(도 4 참조)

따라서 시편(50) 제작 완료 후, 상기 도가니(40)를 거꾸로 뒤집으면 시편(50)이 도가니(40)로 부터 용이하게 분리되는 효과가 있다.

이때 도가니(40)의 재질은 그라파이트(Graphite)로 이루어진다.

따라서 도가니(40)에 수용되는 스크랩이 비철금속인 경우, 그라파이트의 탄소성분과 반응하지 않기 때문에, 제작되는 시편(50)의 품질 저하를 방지한다.

한편, 스크랩이 철계금속인 경우, 그라파이트의 탄소성분과 반응하여 시편(50)의 품질이 저하되는 경우가 발생할 수 있다.

따라서 필요에 따라 상기 도가니(40)의 수용부(41) 내벽에는 내화재(耐火材)로 덮힌 코팅부(45)를 형성할 수 있다.

상기와 같은 경우, 코팅부(45)가 고온의 연소 가스 또는 화학 작용 등에도 도가니(40)가 변질 되지 않도록 방지함으로써, 시편(50) 제작 시 불순물이 포함되지 않도록 하는 효과가 있다.

또한 도가니(40)는 그 상부에 수용부(41)를 밀폐하는 덮개(43)가 구비되는데, 상기 덮개(43)로 인하여 상기 수용부(41)에 불순물이 섞이지 않도록 하는 효과가 있다.(도 2 및 도 3 참조)

그리고 상기 내부공간부(12)의 바닥면에는 받침부(16)가 형성되어, 상기 도가니(40)를 고정하게 된다.

이때 상기 도가니(40)의 하부에는 받침부(16)를 향해 결합돌기(44)가 돌출 형성되고, 상기 받침부(16)의 상부에는 상기 결합돌기(44)와 대응하는 형상으로 이루어진 결합홈(161)이 함몰 형성된다.

따라서 상기 결합돌기(44)가 상기 결합홈(161)에 끼움 결합 됨으로써, 상기 도가니(40)가 상기 내부공간부(12)의 중앙에서 유동하지 않도록 고정하는 효과가 있다.

한편, 상기 챔버(10)의 하부에는

상기 챔버(10)를 받치는 대차(60)가 구비되는데, 상기 대차(60)는 챔버(10)의 하부에 배치되는 플레이트(61), 상기 플레이트(61)의 하부에 형성되는 복수의 바퀴(62)로 이루어진다.

이때 상기 챔버(10)의 하단부와 상기 플레이트(61)의 사이에는 복수의 프레임(63)이 형성되어 챔버(10)와 대차(60)를 연결한다.

따라서 상기 대차(60)로 인하여 본 발명을 용이하게 이동할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동상태를 살펴보면,

도 5에 도시된 바와 같이,

에어조절밸브(34) 및 가스조절밸브(35)에 에어공급부 및 가스공급부를 연결한 후, 상기 열원공급로(15)에 노즐(36)이 형성된 토치몸체(31)의 일단을 삽입한다.

그리고 에어조절밸브(34) 및 가스조절밸브(35)를 열고 점화수단을 이용해 내부공간부(12)로 화염을 분출시킨다.

이때 상기 도가니(40)는 내부공간부(12)의 중앙에 배치되고, 상기 가열유닛(30)의 노즐(36)에서 분출되는 화염이 내부공간부(12)의 중앙을 벗어나도록 배치된 구조로 인하여, 화염이 내부공간부(12)에서 도가니(40)를 중심으로 와류를 형성하며 회전하게 된다.(도 5 참조)

즉, 도가니(40)로 인하여 화염이 직접적으로 스크랩(S)과 접촉하지 않으며, 또한 노즐(36)에서 분출된 화염이 도가니(40)의 일측을 집중적으로 가열하는 것이 아니라, 도가니(40)의 둘레를 회전하면서 균일하게 가열하게 된다.

따라서 스크랩의 성분에 변화를 주지 않아 정확한 성분분석을 위한 시편(50) 제작이 용이한 효과가 있다.

그리고 유도로(誘導爐)에 비해 제작비용 절감 및 에너지 절감이 높은 효과가 있으며, 소형의 시편(50) 제작도 가능한 효과가 있다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 "시편제작용 용해로"를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 ; 챔버
12 ; 내부공간부 13 ; 외벽
14 ; 내벽 15 ; 열원공급로
16 ; 받침부 161 ; 결합홈
20 ; 커버
21 ; 배기구 22 ; 그립부
30 ; 가열유닛
31 ; 토치몸체 32 ; 에어공급배관
33 ; 가스공급배관 34 ; 에어조절밸브
35 ; 가스조절밸브 36 ; 노즐
40 ; 도가니
41 ; 수용부 42 ; 수용경사부
43 ; 덮개 44 ; 결합돌기
45 ; 코팅부
50 ; 시편
60 ; 대차
61 ; 플레이트 62 ; 바퀴
63 ; 프레임

Claims (10)

1. 상방 개구된 내부공간부(12)를 갖는 챔버(10)와;
   상기 챔버(10)의 상부에 배치되어 내부공간부(12)를 덮는 커버(20)와;
   일단은 상기 챔버(10)에 연결되고, 타단은 챔버(10)의 외부로 배치되는 토치몸체(31), 상기 토치몸체(31)의 타단에 각각 형성된 에어공급배관(32) 및 가스공급배관(33), 상기 에어공급배관(32) 및 가스공급배관(33)에 각각 형성된 에어조절밸브(34) 및 가스조절밸브(35), 상기 토치몸체(31)의 일단에 형성되어, 내부에 형성된 분사로를 통해 화염을 내부공간부(12)로 분출시키는 노즐(36)을 포함하여 이루어지되, 분출되는 화염이 상기 내부공간부(12)의 중앙을 벗어나도록 배치되어, 내부공간부(12)에서 화염이 도가니(40)를 중심으로 와류를 형성하도록 유도하는 가열유닛(30)과;
   상기 내부공간부(12) 중앙에 배치되어 상방 개구된 수용부(41)를 갖는 원통체로 이루어지고, 상기 수용부(41)는 하방으로 갈수록 단면적이 좁아지는 수용경사부(42)가 구비되며, 상기 수용부(41) 내벽에는 내화재로 덮힌 코팅부(45)를 갖고, 시편(試片) 제작용 스크랩(Scrap)을 수용하는 도가니(40)와;
   상기 도가니(40)를 상기 내부공간부(12)의 바닥면에 고정하기 위한 받침부(16)와;
   상기 챔버(10)를 받치는 운반용 대차(60);
   를 포함하여 이루어진 시편제작용 용해로에 있어서,
   
   상기 도가니(40)의 상부에는 수용부(41)를 밀폐하는 덮개(43)가 구비되고, 도가니(40)의 하부에는 결합돌기(44)가 형성되며, 상기 받침부(16)의 상부에는 결합홈(161)이 형성되어 상기 결합돌기(44)가 상기 결합홈(161)에 고정되는 것을 특징으로 하는 시편제작용 용해로.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 도가니(40)는,
   그라파이트(Graphite)로 이루어진 것을 특징으로 하는 시편제작용 용해로.
   
   
   
   
   
   
   
   
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