KR101888187B1 - 이중 챔버 에어 가압 보온로 - Google Patents

이중 챔버 에어 가압 보온로 Download PDF

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구자욱
이승대
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Abstract

본 발명은 에어 가압 저압 주조에 사용되는 보온로의 청정도를 높이고, 보온로 내부로 용탕을 공급시 보온로 밀폐를 높이는 이중 챔버 에어 가압 보온로에 관한 것으로, 용탕이 이동하는 하나 이상의 챔버를 구비하고, 청정장치로 용탕을 청정하며 챔버 간의 이동을 위한 개폐장치를 두어 용탕을 보충을 지속적으로 할 수 있도록 제공한다. 또한, 이와 같이 분리된 챔버의 용탕이동을 에어 가압을 적용하고, 이동에 따른 온도의 하락을 감지하여 용탕이 일정한 온도를 유지할 수 있도록 제공한다. 따라서, 용탕의 지속적인 주입으로 제품생산 시간을 감소시킬 수 있으며, 용탕의 온도 보존으로 제품을 균일하게 생산할 수 있다.

Description

이중 챔버 에어 가압 보온로{Two-Chamber air pressure holding furnace}
본 발명은 에어(Air) 가압 저압 주조에 사용되는 보온로에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 에어 가압 저압주조에 사용되는 보온로의 내부 용탕 청정도를 높이고, 보온로 내부로 용탕을 공급 시 발생되는 불필요한 생산 중단 시간을 없애 생산 효율을 극대화 하는데 있다.
일반적으로 에어 가압 저압 주조는 미량의 에어 가압을 통하여 용탕을 제품이 형성되는 금형으로 충진시키며, 일정 시간 유지/응고 시키는 것이다.
도 1을 참조하면, 에어 가압 저압 주조는 하나의 챔버로 구성되어 사용된다.
외부에서 보온로 내부로 용탕을 공급 후 도어를 닫아 보온로를 밀폐시키면 보온로 내부는 에어 가압을 하는 장치를 통해 가압되어 보온로 내부의 용탕을 아래로 누르는 효과를 가지게 된다.
따라서, 보온 내부의 용탕은 에어 가압에 따른 수위차이가 발생하며, 용탕은 상부로 이어주는 연결관을 통해 보온로 상부로 상승하게 되고, 상승된 용탕은 금형 내부로 공급되어 제품 형상을 만든다.
즉, 에어 가압 주조의 기본 조건은 보온로가 밀폐된 상태에서 에어 가압을 통해 발생되는 용탕의 수위차를 이용하는 것이다.
이러한 방식의 보온로는 보온로 내부로 용탕을 공급 시 보온로의 밀폐가 되지 않기 때문에 보온로로 용탕을 공급하는 동안은 일정시간 제품을 생산할 수 없다는 단점을 가지고 있다.
또한, 보온로의 구조적 한계로 인하여 보온로 내부로의 용탕 공급 전 용탕의 청정도 처리가 완료되어야 한다.
이러한 공법적 한계는 청정도 처리가 완료된 용탕을 보온로 내부로 공급 시 발생되는 용탕의 낙차에 의하여 불필요한 수소가스가 추가적으로 용탕에 혼입되는 단점을 가진다.
따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로, 용탕을 수용하는 챔버를 두개로 가지어, 용탕이 주입되는 챔버와 제품을 주조하는 용탕을 수용하는 챔버로 나누어 용탕 보충 시 제품 생산의 중지가 없도록 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 보온로 내부의 청정도 확보 장치를 통해 용탕 청정도 향상을 가지며, 용탕의 챔버 이동에 따른 온도를 지속적으로 체크하여 용탕이 적정온도를 유지하도록 제공하여 균일한 제품을 생산할 수 있는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 도어(101)로부터 용탕이 주입되어 상기 용탕을 수용하는 케이스(100)과; 상기 케이스(100)의 어느 한 공간으로, 상기 도어(101)로부터 상기 용탕이 주입되는 제 1 챔버(200)와; 상기 케이스(100)의 또 다른 공간으로, 상기 제 1 챔버(200)로부터 상기 용탕이 이송되어 수용하는 제 2 챔버(300)와; 상기 제 1 챔버(200)로부터 상기 제 2 챔버(300)에 상기 용탕을 이송하기 위해 용탕이동통로(208)를 개폐하는 개폐장치(400)와; 상기 개폐장치(400)에 의해 상기 용탕이동통로(208) 개방 시, 상기 제 1 챔버(200)로부터 상기 제 2 챔버(300)에 용탕을 이송하도록 상기 제 1 챔버(200) 내의 공간에 에어를 주입하여 가압하며, 밀폐 시, 상기 제 2 챔버(300) 내의 공간에 에어를 주입하여 용탕을 가압 이송시키는 가압장치(205, 305); 및 상기 제 1 챔버(200) 및 상기 제 2 챔버(300)로 이동한 상기 용탕의 온도를 데우는 전기히터(206,207,304)를 포함할 수 있다.
이와 같은 이중 챔버 에어 가압 보온로는 상기 제 1 챔버(200) 내에 상기 용탕의 청정도를 확보하는 용탕 청정도 장치(204)를 더 포함할 수 있다.
이와 같은 이중 챔버 에어 가압 보온로는 상기 제 2 챔버(300) 내에 설치되고, 상기 케이스(100) 외부에 설치된 금형과 연결되는 유로로써, 상기 가압장치(305)에 의해 상기 용탕이 상기 금형으로 가압 이송되는 용탕이송관(500)을 더 포함할 수 있다.
이와 같은 이중 챔버 에어 가압 보온로에서 상기 제 1 챔버(200) 및 상기 제 2 챔버(300)는 상기 용탕의 수위를 측정하는 레벨 센서(201,301)을 더 포함하고, 상기 제 1 챔버(200)의 레벨 센서(201)는 상기 도어(101)로부터 주입된 용탕의 수위를 측정하고, 상기 제 2 챔버(300)의 레벨 센서(301)는 상기 제 1 챔버(200)로부터 주입된 용탕의 수위를 측정할 수 있다.
이와 같은 이중 챔버 에어 가압 보온로에서 상기 제 1 챔버(200) 및 상기 제 2 챔버(300)는 상기 용탕의 온도를 체크하는 용탕 온도 센서(202, 302)와, 상기 내부의 분위기 온도를 체크하는 분위기 온도 센서(203, 303)를 더 포함하고, 상기 용탕의 온도를 체크하여 상기 전기히터(206,207,304)를 온오프(ON/OFF)하는 것을 조절할 수 있다.
이와 같은 이중 챔버 에어 가압 보온로에서 상기 가압장치(205,305)는 압력 센서와 결합하여 설치되고, 상기 압력 센서는 상기 제 1 챔버(200) 및 상기 제 2 챔버(300) 내부의 압력을 체크할 수 있다.
이와 같은 이중 챔버 에어 가압 보온로에 따르면, 용탕이 이동하는 하나 이상의 챔버를 구비하고, 청정장치로 용탕을 청정하며 챔버 간의 이동을 위한 개폐장치를 두어 용탕 보충을 지속적으로 할 수 있도록 제공한다. 또한, 이와 같이 분리된 챔버의 용탕이동을 에어 가압을 적용하고, 이동에 따른 온도의 하락을 감지하여 용탕이 일정한 온도를 유지할 수 있도록 제공한다. 따라서, 용탕의 지속적인 주입으로 제품생산 시간을 감소시킬 수 있으며, 용탕의 온도 보존으로 제품을 균일하게 생산할 수 있다.
도 1은 종래기술의 에어 가압 저압 주조 보온로를 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제 1 챔버에 용탕이 주입되는 것을 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제 1 챔버에서부터 제 2 챔버로 용탕이 이동하는 것을 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제 2 챔버로 이동한 용탕이 금형으로 이동하는 것을 도시한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도 2 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 본 발명에 적용되는 분야의 종사자들 및 그들이 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명하였다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제 1 챔버에 용탕이 주입되는 것을 도시한 도면이다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제 1 챔버에서부터 제 2 챔버로 용탕이 이동하는 것을 도시한 도면이다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 제 2 챔버로 이동한 용탕이 금형으로 이동하는 것을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 이중 챔버 에어 가압 보온로는 케이스(100), 제 1 챔버(200), 제 2 챔버(300), 개폐장치(400), 가압장치(205,305), 전기히터(206, 207, 304)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 이중 챔버 에어 가압 보온로는 도어(101)로부터 용탕이 주입되어 용탕을 수용하는 케이스(100)를 갖는다.
케이스(100)는 용탕을 수용하는 공간이 제 1 챔버(200) 및 제 2 챔버(300)로 분리되어 있다.
제 1 챔버(200)는 도어(101)로부터 용탕이 주입되는 공간에 설치된다.
그리고, 제 2 챔버(300)는 제 1 챔버(200)와 용탕이동통로(208)로 연결된다.
따라서, 제 1 챔버(200)로부터 제 2 챔버(300)에 용탕을 이송하기 위해 용탕이동통로(208)를 개폐하는 개폐장치(400)가 설치된다.
개폐장치(400)는 케이스(100)로부터 제 1 챔버(200) 내부까지 연결되어 용탕이동통로(208)의 상부에 위치함으로써, 개폐를 제공한다.
따라서, 개폐장치(400)는 수직축(401)과 마개(402)로 구성된다.
수직축(401)으로 상하로 수직운동을 하며, 마개(402)를 용탕이동통로(208)의 입구에 삽입하여 밀폐시키도록 한다. 이와 같은 개폐장치(400)가 용탕이동통로(208)를 개폐함으로써 용탕이 이동하거나 분리된다.
본 실시예 따른 개폐장치(400)는 코크(cock)로 유로의 개폐나 유량을 조절하는 기구이며 밸브와 유사한 목적을 가진다.
좀 더 구체적으로, 도 2를 참조하면, 제 1 챔버(200)는 용탕의 청정도를 확보하는 용탕 청정도 장치(204)를 더 구비한다.
용탕 청정도 장치(204)는 GBF(Gas bubbling filter)를 적용하여 외부에서 보온로 내부로 용탕이 공급되면 질소 버블링을 통해 용탕 내의 비금속 개재물이나 탈가스 처리를 진행하여 배출함으로써 용탕의 청정도를 높이도록 한다.
이와 같은 용탕 청정도 장치(204)는 용탕의 흐름이 연결되는 제 1 챔버(200)와 제 2 챔버(300)의 연결 부위 근처로 설치하여 제 2 챔버(300)로 이동하는 비금속 개재물이나 탈가스를 이동을 막는다.
또한, 제 1 챔버(200)는 레벨 센서(201)를 더 구비한다.
레벨 센서(201)는 용탕이 일정한 레벨에 도달한 것을 검출하는 것으로 제 1 챔버(200)내에 주입된 용탕의 수위를 확인할 수 있다.
따라서, 용탕의 주입이 레벨 센서(201)를 통해 확인이 되면 도어(101)를 닫아 제 1 챔버(200)의 공간을 밀폐하게 된다.
아울러, 제 1 챔버(200)는 용탕의 온도를 체크하는 용탕 온도 센서(202)와, 내부의 분위기 온도를 체크하는 분위기 온도 센서(203)를 더 구비한다.
제 1 챔버(200)로 주입된 용탕의 온도를 유지하기 위하여 용탕 온도 센서(202) 및 분위기 온도 센서(203)로 용탕의 온도 저하를 확인하고, 제 1 챔버(200) 내부에 설치된 전기히터(206, 207)를 온오프(ON/OFF)함으로써 온도 조절을 하도록 한다.
본 발명의 실시예에서는 제 1 챔버(200)의 전기히터(206, 207)를 한 개소 이상 구비하였으나 그 수를 한정하는 것은 아니다.
다음으로, 도 3을 참조하면, 제 1 챔버(200)의 용탕이 제 2 챔버로(300)로 이동한다.
개폐장치(400)가 개방되고, 제 1 챔버(200)에 설치된 가압장치(205)가 작동한다.
가압장치(205)는 케이스(100)의 외부로부터 에어(Air)를 공급받아 챔버 내의 공간에 에어를 밀어넣어 가압하게 되고, 에어의 가압으로 인해 용탕은 용탕이동통로(208)로 이동하게 된다.
이와 같은 가압장치(205)는 압력 센서(미도시)와 결합하여 설치된다.
압력 센서는 제 1 챔버(200) 내부의 압력 변화를 실시간으로 체크한다.
즉, 압력 센서로 용탕의 이동에 따른 체적변화에도 목표로 하는 챔버 내의 가압을 유지하기 위해서 압력을 체크하며, 가압장치(205)로 에어를 주입하여 원하는 가압을 유지하도록 한다.
제 2 챔버(300)는 용탕이송관(500), 가압장치(305), 레벨 센서(301), 용탕 온도 센서(302) 및 분위기 온도 센서(303), 전기히터(304)를 포함하여 구성된다.
제 2 챔버(300)의 레벨 센서(301)가 용탕의 수위를 확인하여 제품을 제작하기에 충분한 용탕이 유입될 때까지 개폐장치(400)를 개방하도록 한다.
또한, 이동하는 용탕으로 인해 온도를 용탕 온도 센서(302) 및 분위기 온도 센서(303)로 체크하며, 온도의 저하를 막도록 전기히터(304)로 용탕의 온도를 유지제공한다.
이때, 용탕 온도 센서(302)를 높이를 달리하여 제 1 용탕 온도 센서(302a)와 제 2 용탕 온도 센서(302b)로 적용할 수 있다.
제 1 용탕 온도 센서(302a) 및 제 2 용탕 온도 센서(302b)는 용탕이 줄어드는 높이 따라 온도를 확인하는 것으로, 본 발명에서는 한 개소 이상을 적용하였으나, 그 수를 한정하는 것은 아니다.
이와 같이 이동한 용탕의 수위가 설정한 위치가 되면 개폐장치(400)가 하강하여 제 1 챔버(200)와 제 2 챔버(300)의 공간을 분리하는 것을 도 4에서 확인할 수 있다.
제 2 챔버(300)는 금형으로 용탕을 이송시키는 용탕이송관(500)을 구비하고 있다.
용탕이송관(500)은 제 2 챔버(300) 내에 설치되고, 케이스(100) 외부에 설치된 금형과 연결되는 유로이다.
따라서, 가압장치(305)로 제 2 챔버(300)의 내부 공간에 에어를 주입하면, 용탕은 에어 가압으로 인하여 용탕이송관(500)을 따라 이동하게된다.
이때, 가압장치(305)는 제 1 챔버(200)의 가압장치(205)와 같이 압력 센서로 압력을 체크하여 에어를 주입하는 동일한 작용을 한다.
이와 같은 이중 챔버 에어 가압 보온로에 따르면, 용탕이 이동하는 하나 이상의 챔버를 구비하고, 청정장치로 용탕을 청정하며 챔버 간의 이동을 위한 개폐장치를 두어 용탕을 보충을 지속적으로 할 수 있도록 제공한다. 또한, 이와 같이 분리된 챔버의 용탕이동을 에어 가압을 적용하고, 이동에 따른 온도의 하락을 감지하여 용탕이 일정한 온도를 유지할 수 있도록 제공한다. 따라서, 용탕의 지속적인 주입으로 제품생산 시간을 감소시킬 수 있으며, 용탕의 온도 보존으로 제품을 균일하게 생산할 수 있다.
상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이중 챔버 에어 가압 보온로를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시 하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.
100 : 케이스
101 : 도어
200 : 제 1 챔버
201 : 레벨 센서
202 : 용탕 온도 센서
203 : 분위기 온도 센서
204 : 용탕 청정도 장치
205 : 제1가압장치
206, 207 : 전기히터
300 : 제 2 챔버
301 : 레벨 센서
302 : 용탕 온도 센서
303 : 분위기 온도 센서
305 : 제2가압장치
400 : 개폐장치
500 : 용탕이송관

Claims (6)

  1. 도어(101)로부터 용탕이 주입되어 상기 용탕을 수용하는 케이스(100)과;
    상기 케이스(100)의 어느 한 공간으로, 상기 도어(101)로부터 상기 용탕이 주입되는 제 1 챔버(200)와;
    상기 케이스(100)의 또 다른 공간으로, 상기 제 1 챔버(200)로부터 상기 용탕이 이송되어 수용하는 제 2 챔버(300)와;
    상기 제 1 챔버(200)로부터 상기 제 2 챔버(300)에 상기 용탕을 이송하기 위해 용탕이동통로(208)를 개폐하는 개폐장치(400)와;
    상기 개폐장치(400)에 의해 상기 용탕이동통로(208) 개방 시, 상기 제 1 챔버(200)로부터 상기 제 2 챔버(300)에 용탕을 이송하도록 상기 제 1 챔버(200) 내의 공간에 에어를 주입하여 가압하여 이송시키는 제1가압장치(205)와;
    상기 제 2 챔버(300) 내의 공간에 에어를 주입하여 용탕을 가압 이송시키는 제2가압장치(305); 및
    상기 제 1 챔버(200) 및 상기 제 2 챔버(300)로 이동한 상기 용탕의 온도를 데우는 전기히터(206,207,304)를 포함하여,
    상기 제 2 챔버(300) 내로 용탕을 연속적으로 투입할 수 있는 것을 특징으로 하는 이중 챔버 에어 가압 보온로.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 챔버(200) 내에 질소 버블링을 통해 용탕을 처리하여, 용탕의 청정도를 확보하는 용탕 청정도 장치(204)를 더 포함하는 이중 챔버 에어 가압 보온로.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 챔버(300) 내에 설치되고, 상기 케이스(100) 외부에 설치된 금형과 연결되는 유로로써, 상기 제2가압장치(305)에 의해 상기 용탕이 상기 금형으로 가압 이송되는 용탕이송관(500)을 더 포함하는 이중 챔버 에어 가압 보온로.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 챔버(200) 및 상기 제 2 챔버(300)는
    상기 용탕의 수위를 측정하는 레벨 센서(201,301)을 더 포함하고,
    상기 제 1 챔버(200)의 레벨 센서(201)는 상기 도어(101)로부터 주입된 용탕의 수위를 측정하고,
    상기 제 2 챔버(300)의 레벨 센서(301)는 상기 제 1 챔버(200)로부터 주입된 용탕의 수위를 측정하는 이중 챔버 에어 가압 보온로.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 챔버(200) 및 상기 제 2 챔버(300)는
    상기 용탕의 온도를 체크하는 용탕 온도 센서(202, 302)와,
    상기 제 1 챔버(200) 및 제 2 챔버(300) 내부의 분위기 온도를 체크하는 분위기 온도 센서(203, 303)를 더 포함하고, 상기 용탕의 온도를 체크하여 상기 전기히터(206,207,304)를 온오프(ON/OFF)하는 것을 조절하는 이중 챔버 에어 가압 보온로.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1가압장치(205) 및 제2가압장치(305)는 압력 센서와 결합하여 설치되고,
    상기 압력 센서는 상기 제 1 챔버(200) 및 상기 제 2 챔버(300) 내부의 압력을 체크하는 이중 챔버 에어 가압 보온로.
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