KR101916891B1 - 용융금속의 세라믹 필터 박스 - Google Patents

용융금속의 세라믹 필터 박스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고강도의 내화물 필터 박스에 세라믹 필터가 쉽게 교체 가능하도록 설치되고, 레이들을 사용할 때 용탕의 표면에 생성되는 산화 알루미늄과 같은 불순물까지도 레이들 내부로 혼입되지 않도록 해주는 용융금속의 세라믹 필터 박스를 제공하는 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 용융금속의 세라믹 필터 박스는, 용융금속의 액면 상에 침지되도록 설치되는 세라믹 필터 박스에 있어서, 고강도 내화물 재료로 제조되고 상부가 개방된 박스 형태로 구성되어 내부에 저장공간이 형성된 박스 몸체; 상기 박스 몸체의 외벽에 교체 가능하게 설치되는 세라믹 필터;를 포함하며, 상기 세라믹 필터를 통해 개재물이 여과된 용융금속이 상기 박스 몸체의 내부 저장공간으로 유입되도록 구성될 수 있다.

Description

용융금속의 세라믹 필터 박스{CERAMIC FILTER BOX FOR MOLTEN METAL}
본 발명은 용융금속의 세라믹 필터 박스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도가니로, 침적로, 저압주조기 등의 주조 장치에서 용융금속 내에 함유된 개재물을 효과적으로 필터링할 수 있도록 구성된 세라믹 필터 박스에 관한 것이다.
주조란 용융금속(Molten Metal)을 다이캐스팅 장치, 중력주조기, 저압주조기 등의 주조 장치에 부어 넣은 후 이를 응고시킴으로써 일정한 형태와 강도를 가진 제품을 만드는 공정이다. 이 때 주조 장치 내에 사용되는 제품의 틀을 주형, 제조된 제품을 주물이라고 한다. 주형은 모래, 점토 및 수분을 주성분으로 하는 주형사로 된 사형과 금속제인 금형이 있으며, 주물에는 자동차의 엔진, 펌프기계의 몸체, 공작기계, 농업기계, 차량 샤시 등이 있어 산업 전 분야에 걸쳐 다양한 제품이 생산된다. 이에 사용되는 주물재료에도 주철, 주강, 동합금, 알루미늄 합금, 아연 합금 등이 있으며, 주물의 사용 목적에 따라 적합한 물성을 가진 금속이 선택 사용된다.
이러한 주조 공정의 첫 번째 단계는 주물재료를 용해시켜 용융금속을 만드는 과정인데, 이에 사용되는 용해로(Melting Furnace)에는 도가니로, 침적로, 반사로, 전기 저항로, 급속 용해로 등이 사용된다.
이 중에서 소형 알루미늄 합금 제품의 주조에 가장 많이 사용되는 전기 저항로는 노의 내부에 도가니와 같은 내화물 재료를 설치하고, 노 속의 도가니를 둘러싼 코일 히터에 전기를 흐르게 함으로써 발생하는 저항 가열을 이용해 도가니 내에 놓여진 금속 잉곳을 용해시킬 수 있도록 구성된다. 용해 과정에서 금속 잉곳을 계속 공급하여 연속적인 주조 공정이 가능하도록 구성되고 전기 히터용 침적 방식을 사용하는 침적로도 많이 사용된다.
상기 용융금속에는 용해 과정에서 산화물 개재물, 내화물 개재물, 비금속 개재물 등의 많은 불순물이 포함된다. 이들 개재물은 불용성이며 재료 내에서 표면 결함 등을 발생시켜 주물의 기계적 성질을 저하시키는 원인이 된다. 용해로에서 용해된 용융금속은 레이들(Ladle)에 의해 운반되어 다이캐스팅 장치, 저압주조기 등의 주조 장치로 이송된다. 레이들은 용해로의 개방된 상부를 통해 용융금속이 있는 용탕 내로 인입되어 일정 중량의 용융금속을 노의 외부로 퍼내는 작용을 한다. 이 때, 용융금속 내에 함유된 개재물을 여과하지 않고 레이들을 통해 외부로 이송하게 되면, 이 개재물이 최종 주조 제품에 포함되어 기계적 성질을 저하시키는 원인이 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 오래전부터 주조 과정에서 상기 개재물을 여과시키기 위한 다양한 형태의 필터링 장치가 사용되어 왔다. 필터링 장치는 용해로 내부에 설치되거나, 노에서 주조 장치로 이송되는 포트(탕도) 내에 설치되거나, 주조 장치의 주형(mold) 내부에 설치되기도 한다.
이 중에서 가장 오래전부터 사용되어 온 필터링 장치가 미국 등록특허 제4,113,241호(발명의 명칭: APPARATUS FOR THE FILTRATION OF MOLTEN METAL IN A CRUCIBLE TYPE FURNACE)에 개시된다. 이 선행문헌에는 도가니 타입의 용해로에서 세라믹 포말 필터가 장착된 필터 박스가 용탕 내로 침지된 형태로 설치됨으로써 레이들이 상기 필터 박스를 통해 개재물이 여과된 후에 용융금속을 퍼 나갈 수 있도록 해주는 장치가 공지되어 있다.
또 다른 형태의 필터링 장치가 일본 등록특허 제4,799,944호(발명의 명칭: 진공 용해 주조 방법)에 개시된다. 이 선행문헌에는 개재물의 혼입을 방지하기 위하여 용해로의 용탕 액면에 발생하는 슬래그를 효율적으로 제거할 수 있도록 필터를 용탕 액면을 따라 일정 경로로 연속 주행시키는 장치가 공지되어 있다.
이와 같이 용해로에 용해된 용융금속의 액면 상에 필터링 장치를 구비하여 개재물을 효과적으로 제거하는 기술은 다양한 형태로 사용되어 왔다. 그러나, 이들 필터링 장치는 필터가 교체하기 어렵게 장착되어 재사용이 어렵고, 필터가 장착된 박스가 용탕 내에 침지된 상태에서 새로운 내화물 개재물을 생성하기도 하며, 용탕 표면을 일정한 경로로 주행하기 위해 복잡한 기계 장치가 추가로 설치되어야 하는 등 여러 가지 문제점을 가지고 있었다. 또한, 고가의 필터링 장치를 추가로 설치해야 하는 부담으로 인해 저가의 소형 알루미늄 제품을 주조하는 공장에서는 이를 구입하기 어려워 별다른 필터링 장치 없이 주조를 하고 있는 실정이며, 이는 주조 제품의 기계적 성질을 저하시키는 주요 원인으로 지적되어 왔다.
미국 등록특허 제4,113,241호(등록일: 1978. 9. 12.) 일본 등록특허 제4,799,944호(등록일: 2011. 8. 12.)
본 발명은 이러한 종래의 주조용 필터링 장치의 문제점을 해결하고자 개발된 것으로서, 고강도의 내화물 필터 박스에 세라믹 필터가 쉽게 교체 가능하도록 설치되고, 레이들을 사용할 때 용탕의 표면에 생성되는 산화 알루미늄과 같은 불순물까지도 레이들 내부로 혼입되지 않도록 해주는 용융금속의 세라믹 필터 박스를 제공하는 그 주된 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 용융금속의 세라믹 필터 박스는, 용융금속의 액면 상에 침지되도록 설치되는 세라믹 필터 박스에 있어서, 고강도 내화물 재료로 제조되고 상부가 개방된 박스 형태로 구성되어 내부에 저장공간이 형성된 박스 몸체; 상기 박스 몸체의 외벽에 교체 가능하게 설치되는 세라믹 필터;를 포함하며, 상기 세라믹 필터를 통해 개재물이 여과된 용융금속이 상기 박스 몸체의 내부 저장공간으로 유입되도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 고강도 내화물 재료는 산화 알루미늄(Al2O3) 60 ~ 65 중량%, 산화 규소(SiO2) 30 ~ 35 중량% 및 산화 칼슘(CaO) 1 ~ 5 중량%를 주로 포함하고, 산화 티타늄(TiO2), 산화 철(Fe2O3), 산화 마그네슘(MgO)을 1 중량% 이하(0 중량% 제외)로 포함할 수 있다.
또한, 상기 박스 몸체는 금속 화이버(Metal Fiber)를 포함한 상기 고강도 내화물 재료로 형성될 수 있다.
또한, 상기 금속 화이버는 크롬 함량이 16 ~ 18 중량% 인 스테인레스 스틸일 수 있다.
또한, 상기 세라믹 필터는 산화 알루미늄(Al2O3) 65 ~ 75 중량%, 인산 알루미늄(AlPO4) 20 ~ 30 중량% 및 산화 규소(SiO2) 2 ~ 10 중량%를 포함하는 다공성 필터로 구성될 수 있다.
또한, 상기 박스 몸체의 외벽에는 상기 세라믹 필터가 장착되는 필터 장착공이 형성되고, 상기 필터 장착공은 상기 세라믹 필터의 교체가 용이하도록 상기 외벽의 두께 방향을 따라 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 세라믹 필터는 상기 박스 몸체의 외벽에 형성된 상기 필터 장착공에 내화물 접착제를 매개로 교체 가능하게 접착 고정될 수 있다.
또한, 상기 내화물 접착제는 산화 알루미늄(Al2O3) 및 산화 칼슘(CaO)을 주성분으로 하고, 산화 규소(SiO2)를 1 중량% 미만으로 포함할 수 있다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융금속의 세라믹 필터 박스는, 용융금속의 액면 상에 침지되도록 설치되는 세라믹 필터 박스에 있어서, 고강도 내화물 재료로 제조되고 상부에 개방된 박스 형태로 구성되어 내부에 저장공간이 형성된 박스 몸체가 마련되고, 상기 박스 몸체는 칸막이 내벽에 의해 상기 저장공간이 탈가스조와 작업조의 2개의 공간으로 분리되며, 상기 탈가스조는 상기 박스 몸체의 외벽에 설치된 1차 필터를 통해 상기 박스 몸체의 외부로부터 유입되는 상기 용융금속의 개재물을 여과시킨 후에 탈가스 공정을 실행하기 위한 가스주입 노즐이 침지 설치되고, 상기 작업조는 상기 칸막이 내벽에 설치된 2차 필터를 통해 상기 탈가스조로부터 유입되는 상기 용융금속의 개재물을 여과시킨 후에 레이들 등을 통해 외부로 운반되는 작업이 이루지도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 박스 몸체의 외벽에 설치된 1차 필터는 복수 개의 필터공으로 형성되고, 상기 필터공은 상기 외벽에 상기 박스 몸체의 외부에서 상기 탈가스조로 갈수록 상방으로 경사지게 형성될 수 있다.
또한, 상기 2차 필터는 상기 칸막이 내벽에 교체 가능하게 설치되는 세라믹 필터일 수 있다.
상기 일 실시예에서는, 상기 박스 몸체의 개방된 상부에는 상기 저장공간으로 유입된 용융금속을 레이들을 이용해 외부로 운반하기 위해 필요한 작업공간 이외의 부분에 산화물 방지부재가 설치되고, 이 산화물 방지부재는 상기 작업공간 이외의 표면을 덮어 산화를 방지하는 가로 덮개판과, 상기 가로 덮개판의 선단에 연결 설치되고 그 하단이 상기 용융금속의 액면에 침지되도록 설치되어 상기 작업공간 이외의 용융금속 액면에 형성된 산화물이 상기 작업공간으로 유입되지 않도록 해주는 세로 막음판을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 다른 실시예에서는, 상기 박스 몸체 중 상기 작업조의 개방된 상부에는 상기 작업조로 유입된 용융금속을 레이들을 이용해 외부로 운반하기 위해 필요한 작업공간 이외의 부분에 산화물 방지부재가 설치되고, 이 산화물 방지부재는 상기 작업공간 이외의 표면을 덮어 산화를 방지하는 가로 덮개판과, 상기 가로 덮개판의 선단에 연결 설치되고 그 하단이 상기 용융금속의 액면에 침지되도록 설치되어 상기 작업공간 이외의 용융금속 액면에 형성된 산화물이 상기 작업공간으로 유입되지 않도록 해주는 세로 막음판을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 세라믹 필터 박스의 박스 몸체는 용해로 내의 도가니 상부에 설치되거나, 침적로의 출탕실 상부에 설치되거나, 저압주조기의 스토크(stalk)를 둘러싸도록 설치될 수 있다.
또한, 상기 산화물 방지부재가 설치된 세라믹 필터 박스는, 그 박스 몸체가 용융금속의 액면이 일정한 높이로 유지되는 침적로의 출탕실 상부에 설치될 수 있다.
이상과 같이 구성된 본 발명에 따른 용융금속의 세라믹 필터 박스에 따르면, 용융금속의 내부에 함유된 다양한 개재물을 가장 간단한 방법으로 여과시킨 후 레이들 등을 통해 출탕할 수 있어 최종 주조 제품의 기계적 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 세라믹 필터를 박스 몸체로부터 쉽게 교체 가능하도록 설치되어 필요한 경우 또는 주기적으로 세라믹 필터만을 교체함으로써 용융금속 내 개재물의 여과 능력을 항상 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.
또한, 상기 세라믹 필터를 박스 몸체에 교체 가능하게 장착할 때 산화 규소의 함량이 현저히 낮은 내화물 접착제를 사용함으로써 접착제로 인한 산화물 개재물의 발생을 효과적으로 방지할 수 있어 결과적으로 최종 주조 제품의 기계적 품질 향상에 기여할 수 있다.
또한, 상기 세라믹 필터 박스의 몸체는 금속 화이버를 포함하는 고강도 내화물 재료로 제작함으로써, 필터 박스를 고온의 용융금속 내에 침지하더라도 일정 강도 이상으로 장시간 유지될 수 있도록 하여 그 내구성을 확보할 수 있다.
또한, 상기 세라믹 필터 박스는 칸막이 내벽을 매개로 내부 저장공간을 탈가스조와 작업조로 분리하고, 상기 탈가스조에는 용융금속 내로 불활성 가스를 주입하는 가스주입 노즐이 침지되도록 함으로써 수소와 같은 가스 불순물도 함께 제거할 수 있도록 해준다.
또한, 상기 세라믹 필터 박스는 몸체의 개방된 상부에 가로 덮개판과 세로 막음판으로 구성된 산화물 방지부재를 설치함으로써, 용융금속을 레이들 등을 이용해 필터 박스 외부로 운반하는 과정에서 용융금속의 표면에 형성된 얇은 금속 산화물이 유입되는 것까지 효과적으로 차단하여 최종 주조 제품의 기계적 품질을 더욱 향상시켜 준다.
도 1은 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제1 실시예에 대한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제1 실시예에 대한 저면 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제1 실시예에 대한 평면도.
도 4는 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제1 실시예에 대한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제1 실시예의 따른 사용 상태도.
도 6은 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제1 실시예에 따른 또 다른 사용 상태도.
도 7은 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제조 과정을 나타낸 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제2 실시예의 평면도.
도 9는 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제2 실시예의 단면도.
도 10은 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제3 실시예의 평면도.
도 11은 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제3 실시예의 단면도.
도 12는 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제3 실시예의 상세 단면도.
도 13은 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제4 실시예의 단면도.
이하에서 첨부된 도면을 참조로 본 발명에 따른 용융금속의 세라믹 필터 박스의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명한다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
먼저, 도 1 및 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 용융금속의 세라믹 필터 박스를 도시한 사시도이다.
상기 세라믹 필터 박스(10)는 용융금속의 액면 상에 침지되도록 설치되는 것으로서, 크게 고강도 내화물 재료로 제조되고 상부가 개방된 박스 형태로 구성되어 내부에 저장공간이 형성된 박스 몸체(11)와, 상기 박스 몸체(11)의 외벽에 교체 가능하게 설치되는 세라믹 필터(20);를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 세라믹 필터(20)를 통해 개재물이 여과된 용융금속이 상기 박스 몸체(11)의 내부 저장공간으로 유입되도록 구성된다. 상기 내부 저장공간으로 유입된 용융금속은 레이들(Ladle) 등을 이용하여 외부로 운반된다.
상기 고강도 내화물 재료는 산화 알루미늄(Al2O3) 60 ~ 65 중량%, 산화 규소(SiO2) 30 ~ 35 중량% 및 산화 칼슘(CaO) 1 ~ 5 중량%를 주로 포함하고, 산화 티타늄(TiO2), 산화 철(Fe2O3), 산화 마그네슘(MgO)을 1 중량% 이하(0 중량% 제외)로 포함할 수 있다.
이 고강도 내화물 재료는 강도 발현을 위해 일정 함량 이상의 산화 규소(SiO2)를 포함하여야 한다. 상술한 함량으로 혼합된 고강도 내화물 재료는 강도 발현을 위하여 48 mesh의 스크린에 95% 이상 통과하는 입자크기를 가지는 것이 바람직하다. 이 내화물 분말 재료에 10 ~ 12 중량%의 물을 혼합한 다음 세라믹 필터 박스를 위해 제작된 거푸집에 부어 내화물 캐스타블을 제조한다.
상기 세라믹 필터 박스(10)는 고온의 용융금속 내에 장시간 침지된 상태로 있어야 하기 때문에 고강도가 발현되어야 하고 고온에서 내화물 표면에서 박리가 발생하지 않아야 하는 등 고온 안정성도 우수하여야 한다. 이를 위해 본 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 고강도 내화물 재료(12)에 금속 화이버(Metal Fiber)(13)를 혼합하여 내화물 캐스타블을 제조한다.
상기 금속 화이버(13)는 통상 스틸 재질로 만들어지며, 보다 바람직하게는 내식성을 높이기 위해 크롬 함량이 16 ~ 18 중량% 인 스테인레스 스틸을 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 실시예에서는 탄소 0.020 중량%, 규소(Si) 0.33 중량%, 망간(Mn) 0.29 중량%, 니켈(Ni) 0.52 중량%, 크롬(Cr) 16 ~ 18 중량%, 알루미늄(Al) 3.07 중량%, 티타늄(Ti) 0.17 중량%를 함유한 스테인레스 스틸이 사용될 수 있고, 탄소(C) 0.12 중량%, 규소(Si) 0.75 중량%, 망간(Mn) 0.04 중량%, 크롬 16 ~18 중량%를 함유한 스테인레스 스틸이 사용될 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는 스테인레스 스틸을 주로 사용하고 있으나, 상기 금속 화이버(13)는 이에 한정되지 아니하며 일정한 물성을 만족하는 다른 재질의 금속 화이버도 사용 가능하다.
한편, 상기 세라믹 필터(20)는 다공성을 가진 세라믹 포말 필터로 구성되며, 주요 구성성분은 산화 알루미늄(Al2O3) 65 ~ 75 중량%, 인산 알루미늄(AlPO4) 20 ~ 30 중량% 및 산화 규소(SiO2) 2 ~ 10 중량%를 포함할 수 있다.
본 실시예에 따른 세라믹 필터(20)는 실리콘 카바이드(SiC) 성분을 포함하고 있지 아니하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 상기 실리콘 카바이드(SiC)는 외부의 열충격에 취약하기 때문에 고온의 용융금속에 침지된 상태에서 세라믹 필터의 상태를 확인하기 위해 외부로 꺼낸 다음 다시 용융금속 내에 침지하게 되면, 그 과정에서 가해지는 열충격에 의해 필터 내에 크랙이 발생하여 재사용할 수 없게 되기 때문이다. 그 결과, 실리콘 카바이드로 제작된 세라믹 필터는 사용 중에 용융금속 밖으로 꺼낼 수 없어 한번 침지하게 되면 필터가 제대로 작용하고 있는지를 체크할 수 없기 때문에 활용성이 떨어진다.
본 실시예에 따르면 세라믹 필터 박스의 몸체는 고강도의 내화물 재료로 만들어지기 때문에 용융금속 내로 침지하였다가 다시 꺼내는 작업을 수없이 반복하여도 무방하다. 따라서, 세라믹 필터도 실리콘 카바이드가 아닌 열충격에 강한 재질로 제작함으로써 수시로 세라믹 필터의 작동 상태를 체크할 수 있도록 하는 것이 세라믹 필터 박스의 활용성을 높이는데 더욱 바람직하다.
상기 세라믹 필터(20)는 세라믹 필터 박스(10)의 박스 몸체(11)를 이루는 외벽에 하나 또는 둘 이상 장착되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 박스 몸체(11)의 바닥면에 장착되는 바닥면 세라믹 필터(21)와 박스 몸체(11)의 후방 측면에 형성되는 측면 세라믹 필터(22)를 포함한다. 그러나, 세라믹 필터(20)의 장착 위치와 갯수는 이에 한정되지 아니하며 박스 몸체(11)를 이루는 외벽의 어디에도 하나 이상 설치될 수 있다.
상기 세라믹 필터(20)가 박스 몸체(11)의 외벽면에 하나만 설치되면 세라믹 필터 박스(10)의 외부에서 내부 저장공간으로 유입되는 용융금속의 양이 상대적으로 적어 유입 시간이 오래 걸리고, 세라믹 필터 박스(10)의 내/외부에 있어서 용융금속의 온도차가 증가하게 된다. 그 결과, 레이들 등을 통해 외부로 용융금속을 운반하는 작업시간 증가하게 되고, 세라믹 필터 박스(10)의 내부로 유입되는 용융금속의 온도가 일정 기준 이하로 떨어지게 되면 이를 다시 승온시켜 주어야 하기 때문에 불필요한 에너지 비용이 증가하게 된다.
반면에 상기 세라믹 필터(20)가 박스 몸체(11)에 외벽면에 여러 개가 설치되면 세라믹 필터 박스(10)의 외부에서 내부 저장공간으로 개재물이 여과된 용융금속이 신속하게 유입되기 때문에 상대적으로 온도 저하가 낮게 되어 작업성이 좋아진다. 그러나, 고가인 세라믹 필터(20)를 여러 개 사용하기 때문에 상대적으로 설치 비용이 증가하게 된다. 따라서, 작업성과 경제성을 모두 고려하고 주조 장치의 용량이나 작업속도에 맞추어 세라믹 필터(20)의 장착 개수를 선택할 수 있다.
한편, 상기 박스 몸체(11)의 외벽에는 상기 세라믹 필터(20)가 장착되는 필터 장착공(14,15)이 형성된다. 본 실시예에서는 바닥면 필터 장착공(14)과 측면 필터 장착공(15)으로 구성되어 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 세라믹 필터(20)에 맞추어 필터 장착공의 위치와 개수도 변경될 수 있음은 당연하다 할 것이다.
또한, 상기 필터 장착공(14,15)은 도 1에 도시된 바와 같이 상기 세라믹 필터(20)의 교체가 용이하도록 상기 외벽의 두께 방향을 따라 경사지게 형성되는 것이 바람직하다. 상술한 바와 같이, 본 발명에서는 세라믹 필터(20)를 세라믹 필터 박스(10)로부터 교체 가능하게 설치하여 세라믹 필터 박스(10)를 반 영구적으로 사용할 수 있도록 하는 것을 주요 목적으로 하고 있다.
따라서, 세라믹 필터(20)는 세라믹 필터 박스(10)로부터 탈부착이 용이하게 설치되어야 한다. 일 실시예로서, 도 1에서와 같이 측면 필터 장착공(15)을 형성하는 경우에, 상기 외벽의 두께 방향에 있어서 박스 몸체(11)의 내부로부터 외부로 갈수록 장착공이 확대되도록 경사지게 형성될 수 있다. 그 결과, 고무 망치 등을 이용하여 측면 세라믹 필터(22)에 박스 몸체(11)의 안쪽에서 바깥쪽으로 몇 번의 충격을 가함으로써 측면 세라믹 필터(22)을 쉽게 분리할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따르면, 상기 세라믹 필터(20)는 상기 박스 몸체(11)의 외벽에 형성된 상기 필터 장착공(14,15)에 내화물 접착제(23)를 매개로 교체 가능하게 접착 고정되는 것이 바람직하다.
상기 내화물 접착제(23)는 본 발명에 따른 기술적 특징 중 하나로서 통상의 내화물 성분 중에서 산화 규소(SiO2) 성분을 현저히 감소시킨 재료를 사용함으로써 알루미늄 용융금속과 반응하여 산화물 개재물을 형성하는 것을 효과적으로 방지해 준다. 일반 내화물 재료에는 일정한 강도를 발현하기 위해 산화 규소(SiO2)가 30 중량% 이상 사용되는 것이 보편적이다. 이러한 일반 내화물 재료를 세라믹 필터(20)를 접착하는 내화물 접착제(23)로 사용하게 되면, 용융 알루미늄과 산화 규소가 반응하여 산화 알루미늄(Al2O3)을 생성하게 된다. 이 산화물 개재물은 불순물로서 주조 제품의 품질을 저하시키는 원인이 된다.
이에 본 실시예에 따르면, 상기 내화물 접착제(23)를 산화 알루미늄(Al2O3) 및 산화 칼슘(CaO)을 주성분으로 하고, 산화 규소(SiO2)를 1 중량% 미만으로 포함하는 내화물 재료를 사용한다. 이 내화물 재료는 미국 등록특허 제7,368,010호(발명의 명칭: CALCIUM ALUMINATE CLINKER AS A REFRACTORY AGGREGATE WITH AND WITHOUT BARIUM ADDITION AND USE THEREOF, 등록일: 2008. 5. 6) 및 제7,824,464호(발명의 명칭: CALCIUM ALUMINATE CLINKER AS A REFRACTORY AGGREGATE WITH AND WITHOUT BARIUM ADDITION AND USE THEREOF, 등록일: 2010. 11. 2.)에 게시되어 있는 것인데, 본 발명자는 이 내화물 재료를 본 발명에서 세라믹 필터를 박스 몸체에 고정시키는 접착제로서 사용할 경우 알루미늄 산화물 개재물의 발생을 억제할 수 있음을 발견하고 이를 처음 적용한 것이다.
도 3 내지 도 6은 지금까지 설명한 본 발명의 제1 실시예에 따른 세라믹 필터 박스를 도가니 타입의 용해로에 실제 사용한 상태를 도시한 것이다. 이하에서 용융금속(2)은 알루미늄 합금인 것으로 설명한다. 다만 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 철 합금, 구리 합금, 아연 합금 등 다양한 주물 재료에 모두 적용 가능함은 당연하다 할 것이다.
이 세라믹 필터 박스(10)는 도 3에 도시된 바와 같이 일정 길이를 갖는 한 쌍의 박스 지지바(30)에 앵커 볼트 등을 매개로 고정 설치되고, 이 박스 지지바(30)는 용해로(1)의 상부에 걸쳐진 상태로 놓여진다. 그 결과, 상기 세라믹 필터 박스(10)는 도 4에 도시된 바와 같이 용해로(1)의 도가니 내부에 저장된 용융 알루미늄이 상기 측면 세라믹 필터(22)가 잠겨질 정도까지 침지되게 설치된다.
그 결과, 도 5에 도시된 바와 같이, 용해로(1)의 도가니 내부에 있던 용융 알루미늄이 세라믹 필터 박스(10)의 바닥면 및 후방 측면에 각각 설치된 바닥면 세라믹 필터(21)와 측면 세라믹 필터(22)를 통해 세라믹 필터 박스(10)의 내부로 유입된다. 용융 알루미늄 내에 함유되어 있던 여러 개재물들은 세라믹 필터(20)에 의해 여과되어 세라믹 필터 박스(10) 내부로 인입되지 못하기 때문에 순도가 높은 용융 알루미늄만이 세라믹 필터 박스(10)에 존재하게 된다. 로봇 아암에 장착된 레이들(3)은 세라믹 필터 박스(10)의 내로 하강하여 개재물이 여과된 용융 알루미늄을 퍼내어 별도의 주조 장치로 운반한다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 세라믹 필터 박스(10)가 용해로 등의 상부에 설치되어 용융 알루미늄 내에 함유된 여러 개재물들을 가장 간단한 방법으로 여과시킬 수 있도록 해준다. 또한, 일정 시간 사용한 후에는 상기 박스 지지바(30)를 들어올려 세라믹 필터 박스(10)를 용해로(1)의 상부로부터 제거한 후 세라믹 필터(20)를 세라믹 필터 박스(10)로부터 분리 교체할 수 있다. 이 때, 세라믹 필터(20)를 실리콘 카바이드(SiC) 재질이 아닌 것으로 제작함으로써, 필요한 경우 수시로 세라믹 필터 박스(10)를 위로 들어올려 세라믹 필터(20)의 상태를 체크할 수 있음도 상기한 바와 같다.
또한, 본 실시예에 따르면, 상기 세라믹 필터(20)는 세라믹 필터 박스(10)의 박스 몸체에 내화물 접착제(23) 등으로 접착 고정되어 있기 때문에 고무 망치 등으로 충격을 가하면 쉽게 분리해 낼 수 있다. 그 후, 새 세라믹 필터(20)를 동일한 방법으로 접착 고정시킨 후 세라믹 필터 박스(10)를 용융 알루미늄 내부에 침지시켜 필터링을 계속할 수 있다.
이 때, 상기 내화물 접착제(23)는 상기 내화물 접착제(23)를 산화 알루미늄(Al2O3) 및 산화 칼슘(CaO)을 주성분으로 하고 산화 규소(SiO2)를 1 중량% 미만으로 포함하는 내화물 재료를 사용함으로써 용융 알루미늄과 반응하여 필터 장착부위에 산화 알루미늄 개재물(Corundum)이 발생하는 것을 효과적으로 억제할 수 있다. 도 6은 산화 규소가 함량 이상으로 포함된 일반 내화물 재료로 세라믹 필터(20)를 접착시킨 경우에 필터 접착부위를 따라 검은색의 산화 알루미늄 개재물이 형성되는 것을 나타낸 것이다. 본 실시예에 따른 내화물 접착제(23)를 사용하면 이러한 산화 알루미늄 개재물의 생성을 근본적으로 방지할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 세라믹 필터 박스의 제조 공정을 간단히 나타낸 순서도이다. 먼저, 세라믹 필터 박스(10)를 만드는데 필요한 거푸집을 제작한다(S10). 이 거푸집은 도 1에 도시된 바와 같이 평면 상 사다리꼴 형태를 가지고 상부가 개방된 박스 형태로 제작되고, 바닥면과 후방 측면에는 세라믹 필터를 삽입하기 위한 필터 장착공이 형성되도록 제작된다.
완성된 거푸집 내에 금속 화이버(Metal Fiber)를 일정 함량 충진시킨다(S20). 이 금속 화이버는 세라믹 필터 박스(10)의 강도를 더욱 향상시키고 고온에서도 표면 박리가 일어나지 않도록 해주는 복합 재료이다. 그 후, 고강도 내화물에 물을 10 ~ 12 중량% 함유도록 배합한 후, 액상의 내화물 재료를 커푸집에 타설한다(S30). 고강도 내화물을 양생하여 고강도가 발현되도록 한 후 거푸집을 탈형하여 세라믹 필터 박스(10)를 최종 제작한다(S40). 바닥면과 후방 측면에 형성된 필터 장착공에 세라믹 필터(20)를 삽입시킨 다음 그 접촉 부위를 따라 특수 재질로 된 내화물 접착제(23)를 발라서 세라믹 필터(20)를 접착 고정시킨다(S50). 이와 같이 구성된 본 실시예에 따른 세라믹 필터 박스(10)를 사용하면, 필요한 경우 세라믹 필터(20)만을 교체하여 사용할 수 있다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세라믹 필터 박스를 나타낸다.
상기 제1 실시예의 세라믹 필터 박스와 동일한 기술구성에 대해서는 상술한 도 1 내지 도 7을 참조로 설명한 내용을 참조하기로 하고, 이하에서는 본 실시예만의 특유의 기술구성을 중심으로 설명한다.
제2 실시예의 세라믹 필터 박스(10)는, 용융금속의 액면 상에 침지되도록 설치되는 세라믹 필터 박스에 있어서, 고강도 내화물 재료로 제조되고 상부에 개방된 박스 형태로 구성되어 내부에 저장공간이 형성된 박스 몸체(11)가 마련되고, 상기 박스 몸체(11)는 칸막이 내벽(17)에 의해 상기 저장공간이 탈가스조(Ⅰ)와 작업조(Ⅱ)의 2개의 공간으로 분리되며, 상기 탈가스조(Ⅰ)는 상기 박스 몸체의 외벽(16)에 설치된 1차 필터(25)를 통해 상기 박스 몸체의 외부로부터 유입되는 상기 용융금속의 개재물을 여과시킨 후에 탈가스 공정을 실행하기 위한 가스주입 노즐(40)이 침지 설치되고, 상기 작업조(Ⅱ)는 상기 칸막이 내벽(17)에 설치된 2차 필터(26)를 통해 상기 탈가스조(Ⅰ)로부터 유입되는 상기 용융금속의 개재물을 여과시킨 후에 레이들(3) 등을 통해 외부로 운반되는 작업이 이루어지도록 구성된다.
이와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 세라믹 필터 박스(10)가 기존에 용해로(1)의 도가니 내에서 수행되던 탈가스 공정을 박스 몸체(11)의 내부에서 수행할 수 있도록 구성된다. 용융금속, 특히 용융 알루미늄 내에는 제련 과정에서 수소 가스가 다량 함유되어 있으며, 이를 제거하지 않으면 최종 주조 제품의 품질에 악영향을 미친다.
따라서, 용해로 내에서 알루미늄 잉곳을 용해한 후 불활성 가스를 주입하여 버블링시킴으로써 용융 알루미늄 내에 함유된 수소 가스를 제거하는 탈가스 공정이 추가로 수행된다. 이러한 탈가스 공정의 대표적인 것으로 G.B.F(Gas Bubbling Filter) 공정이 있다. 종래의 탈가스 공정은 도가니 전체에 걸쳐 진행되기 때문에 탈가스 시간이 오래 소요되었을 뿐만 아니라, 다량의 불활성 가스량이 사용되었다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 세라믹 필터 박스(10)의 내부 저장공간을 탈가스조(Ⅰ)와 작업조(Ⅱ)의 2개의 공간으로 분리한 후 탈가스조(Ⅰ)에서 불활성 가스를 주입하는 가스주입 노즐(40)이 침지되도록 구성함으로써 세라믹 필터 박스(10) 내에서 탈가스 공정을 동시에 수행할 수 있도록 구성된다. 이와 같이, 세라믹 필터 박스(10) 내에 마련된 작은 탈가스조(Ⅰ) 공간에서만 탈가스 공정을 수행하게 되면 불활성 가스의 버블링 효과가 더욱 집중될 수 있기 때문에 도가니 전체에 대해 불활성 가스를 주입하는 경우보다 탈가스 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 그 결과, 탈가스 시간을 단축시키고 탈가스에 사용되는 불활성 가스의 양도 절감할 수 있다.
또한, 제2 실시예에 있어서, 상기 박스 몸체(11)의 외벽(16)에 설치된 1차 필터(25)는 복수 개의 필터공으로 형성되고, 상기 필터공은 상기 외벽(16)에 상기 박스 몸체(11)의 외부에서 상기 탈가스조(Ⅰ)로 갈수록 상방으로 경사지게 형성될 수 있다.
이 외벽에 설치된 1차 필터(25)도 상기 제1 실시예의 경우와 마찬가지로 세라믹 필터로 장착될 수도 있다. 그러나, 인접한 칸막이 내벽(17)에 2차 필터(26)로서 세라믹 필터가 설치되어 개재물의 여과 작용을 주로 수행하기 때문에 외벽(16)에 설치된 1차 필터(25)까지 고가의 세라믹 필터를 사용할 필요는 없다. 따라서, 본 실시예에 따르면, 상기 1차 필터(25)는 상방으로 경사지게 형성된 필터공으로 대체할 수 있다. 이와 같이, 필터공을 탈가스조(Ⅰ)로 갈수로 상방으로 경사지게 형성하면 용융금속 내에 함유된 개재물은 상대적으로 용융금속보다 비중이 높기 때문에 필터공으로 진입이 상대적으로 어렵게 된다. 그 결과, 상방으로 경사지게 형성된 필터공만으로도 개재물의 여과 작용은 어느 정도 수행할 수 있게 된다.
1차 필터(25)를 통해 1차로 개재물이 여과된 용융금속은 탈가스조(Ⅰ)에서 탈가스 된 다음 2차 필터(26)로 설치된 세라믹 필터를 통해 작업조(Ⅱ) 내부로 유입된다. 이 때 2차 필터(26)로 사용되는 세라믹 필터도 교체 가능하게 설치되며, 산호 규소 함량이 낮은 내화물 접착제로 접착 고정되는 것은 상기 제1 실시예의 경우와 동일하므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 제3 실시예에 따른 세라믹 필터 박스를 나타낸다.
상기 제1 실시예의 세라믹 필터 박스와 동일한 기술구성에 대해서는 상술한 도 1 내지 도 7을 참조로 설명한 내용을 참조하기로 하고, 이하에서는 본 실시예만의 특유의 기술구성을 중심으로 설명한다.
본 실시예에 따른 세라믹 필터 박스는 주로 레이들 등을 통해 용융금속이 외부로 운반되는 동안에도 노 내부에 저장된 용용금속의 액면이 일정하게 유지되는 침적로에 주로 사용될 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 세라믹 필터 박스의 기술구성을 상세히 설명하기에 앞서 도 10 및 도 11을 참조로 침적로에 대해 간단히 설명한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 침적로(50)는 로 내부가 여러 공간으로 분리되는데, 용융될 금속 잉곳이 저장되고 공급되는 재료 투입실(51), 투입된 재료를 용해시키기 위해 2개의 전열 히터(53)가 설치된 용해실(52), 용해실(52)로부터 유입되는 과정에서 개재물이 일부 침적 분리되고 출탕에 앞서 일정한 온도로 유지하기 위해 전열 히터(55)가 설치된 보온 유지실(54) 및 노 외부로 용융금속이 운반되는 출탕실(56)을 포함한다. 이 중에서 보온 유지실(54)과 출탕실(56)의 단면을 나타낸 도 10에서 보는 바와 같이, 보온 유지실(54)에서 출탕실(56)로 계속하여 용융금속을 공급하기 때문에 주조 과정 동안에 출탕실(56)의 용융금속 액면은 항상 일정하게 유지된다.
도 12는 이러한 침적로에 사용될 본 발명의 제3 실시예에 따른 세라믹 필터 박스를 나타낸다. 본 실시예에 따른 세라믹 필터 박스(10)는, 상기 박스 몸체(11)의 개방된 상부에는 상기 저장공간으로 유입된 용융금속을 레이들(3)을 이용해 외부로 운반하기 위해 필요한 작업공간(W) 이외의 부분에 산화물 방지부재(60)가 설치될 수 있다.
상기 산화물 방지부재(60)는 상기 작업공간(W) 이외의 표면을 덮어 산화를 방지하는 가로 덮개판(61)과, 상기 가로 덮개판(61)의 선단에 연결 설치되고 그 하단이 상기 용융금속의 액면에 침지되도록 설치되어 상기 작업공간(W) 이외에서 용융금속(2)의 액면에 형성된 산화물(2a)이 상기 작업공간으로 유입되지 않도록 해주는 세로 막음판(62)을 포함할 수 있다.
용융금속 특히, 용융 알루미늄의 경우에는 산화력이 매우 크기 때문에 침적로 상부에서 용융 알루미늄의 표면이 외부 공기와 접촉하게 되면 도 5에 보는 바와 같이 얇은 산화 알루미늄 피막이 형성된다. 이 산화 알루미늄 피막이 레이들에 의해 주조 장치로 운반되면, 이 또한 최종 주조 제품의 품질을 저하시키는 원인이 된다.
본 실시예에 따르면, 레이들(3)을 이용해 용융 알루미늄을 외부로 운반하기 위해 필요한 작업공간(W) 이외의 부분에 상기 산화물 방지부재(60) 중 가로 덮개판(61)을 설치하여 외부 공기와의 접촉을 막음으로써 산화 알루미늄의 생성을 최대한 억제한다. 나아가, 레이들(3)을 이용해 용융 알루미늄을 외부로 운반하기 위해 필요한 작업공간(W) 이외의 부분에 상기 산화물 방지부재(60) 중 세로 막음판(62)을 용융 알루미늄 표면에 일부 침지되도록 설치한다. 이 세로 막음판(62)에 의하면, 레이들(3)에 의해 세라믹 필터 박스(10)의 중앙에서 일부 용융 알루미늄이 퍼 내어지더라도 작업공간(W)의 주변에 형성되어 있던 산화 알루미늄(2a)은 세로 막음판(62)에 의해 막혀서 레이들(3)의 작업공간 내부로 유입되지 못하게 되는 것이다.
그러나, 용융금속의 액면이 레이들(3)의 작업이 진행됨에 따라 계속 낮아지게 되면 결국 상기 세로 막음판(62)이 용융금속의 액면에 침지되지 않게 되고, 그 이후에는 세로 막음판(62)이 산화 알루미늄(2a)이 중앙으로 유입되는 것을 막지 못하게 된다. 따라서, 본 실시예의 세라믹 필터 박스(10)는 침적로(50)와 같이 용융금속의 액면 높이가 일정하게 유지되는 경우에 적용 가능하다.
이와 같이 산화물 방지부재(60)가 장착된 세라믹 필터 박스(10)는 제2 실시예와 같이 세라믹 필터 박스(10)가 탈가스조(Ⅰ)와 작업조(Ⅱ)로 분리된 경우에도 상기 작업조(Ⅱ)의 상부에 설치될 수 있다.
도 13은 본 발명의 제4 실시예에 따른 세라믹 필터 박스를 나타낸다. 상기 제1 실시예의 세라믹 필터 박스와 동일한 기술구성에 대해서는 상술한 도 1 내지 도 7을 참조로 설명한 내용을 참조하기로 하고, 이하에서는 본 실시예만의 특유의 기술구성을 중심으로 설명한다.
본 실시예에 따른 세라믹 필터 박스는 도가니 타입의 용해로, 침적로 등의 용해로에만 설치되는 것이 아니라, 저압주조기(70)와 같은 주조 장치에 직접 설치될 수 있음을 나타낸다. 저압주조기(70)는 자동차 휠과 같은 제품을 주조할 때 많이 사용되는 것으로서, 저압주조기(70)의 내부 저장공간에 용융금속이 공급 저장되고, 중앙에 설치된 스토크(Stalk, 73)를 통해 저압주조기(70)의 상부에 설치된 주형(74) 내부로 용융금속이 공급된다. 즉, 상기 주형(74)의 내부 압력을 낮추고, 상기 저압주조기(70)의 측면 유통공(72)을 통해 에어를 주입하게 되면 압력 차이로 인해 저압주조기(70) 내에 저장되어 있던 용융금속의 일부가 스토크(73)를 통해 주형(74) 내부로 공급되어 주조되는 것이다.
본 실시예에 따른 세라믹 필터 박스(10)는 저압주조기(70)의 내부 저장공간에서 상기 스토크(73)를 둘러싸도록 설치될 수 있다. 이 경우, 세라믹 필터 박스(10)의 외측벽에 설치된 한 쌍의 세라믹 필터(27,28)에 의해 용융금속의 개재물이 여과된 다음 주형(74) 내부로 공급될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
1: 도가니로 2: 용융금속
3: 레이들(Ladle) 10: 세라믹 필터 박스
11: 박스 몸체 12: 내화물 재료
13: 금속 화이버(Metal Fiber) 14: 바닥면 필터 장착공
15: 측면 필터 장착공 16: 외벽
17: 칸막이 내벽 20: 세라믹 필터
21: 바닥면 세라믹 필터 22: 측면 세라믹 필터
23: 특수 내화물 접착제 25: 1차 필터
26: 2차 필터 30: 박스 지지바
40: 가스주입 노즐 50: 침적로
60: 산화물 방지부재 61: 가로 덮개판
62: 세로 막음판 70: 저압주조기

Claims (15)

  1. 용융금속의 액면 상에 침지되도록 설치되는 세라믹 필터 박스에 있어서,
    금속 화이버(Metal Fiber)가 포함된 고강도 내화물 재료로 제조되고 상부가 개방된 박스 형태로 구성되어 내부에 저장공간이 형성된 박스 몸체;
    상기 박스 몸체의 외벽에 교체 가능하게 설치되는 세라믹 필터;를 포함하며,
    상기 세라믹 필터를 통해 개재물이 여과된 용융금속이 상기 박스 몸체의 내부 저장공간으로 유입되도록 구성된 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 고강도 내화물 재료는 산화 알루미늄(Al2O3) 60 ~ 65 중량%, 산화 규소(SiO2) 30 ~ 35 중량% 및 산화 칼슘(CaO) 1 ~ 5 중량%를 주로 포함하고, 산화 티타늄(TiO2), 산화 철(Fe2O3), 산화 마그네슘(MgO)을 1 중량% 이하(0 중량% 제외)로 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 세라믹 필터는 산화 알루미늄(Al2O3) 65 ~ 75 중량%, 인산 알루미늄(AlPO4) 20 ~ 30 중량% 및 산화 규소(SiO2) 2 ~ 10 중량%를 포함하는 다공성 필터인 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 박스 몸체의 외벽에는 상기 세라믹 필터가 장착되는 필터 장착공이 형성되고, 상기 필터 장착공은 상기 세라믹 필터의 교체가 용이하도록 상기 외벽의 두께 방향을 따라 경사지게 형성된 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 세라믹 필터는 상기 박스 몸체의 외벽에 형성된 상기 필터 장착공에 내화물 접착제를 매개로 교체 가능하게 접착 고정되는 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  8. 삭제
  9. 용융금속의 액면 상에 침지되도록 설치되는 세라믹 필터 박스에 있어서,
    고강도 내화물 재료로 제조되고 상부에 개방된 박스 형태로 구성되어 내부에 저장공간이 형성된 박스 몸체가 마련되고,
    상기 박스 몸체는 칸막이 내벽에 의해 상기 저장공간이 탈가스조와 작업조의 2개의 공간으로 분리되며,
    상기 탈가스조는 상기 박스 몸체의 외벽에 설치된 1차 필터를 통해 상기 박스 몸체의 외부로부터 유입되는 상기 용융금속의 개재물을 여과시킨 후에 탈가스 공정을 실행하기 위한 가스주입 노즐이 침지 설치되고,
    상기 작업조는 상기 칸막이 내벽에 설치된 2차 필터를 통해 상기 탈가스조로부터 유입되는 상기 용융금속의 개재물을 여과시킨 후에 레이들 등을 통해 외부로 운반되는 작업이 이루어지는 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 박스 몸체의 외벽에 설치된 1차 필터는 복수 개의 필터공으로 형성되고, 상기 필터공은 상기 외벽에 상기 박스 몸체의 외부에서 상기 탈가스조로 갈수록 상방으로 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 2차 필터는 상기 칸막이 내벽에 교체 가능하게 설치되는 세라믹 필터인 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 박스 몸체의 개방된 상부에는 상기 저장공간으로 유입된 용융금속을 레이들을 이용해 외부로 운반하기 위해 필요한 작업공간 이외의 부분에 산화물 방지부재가 설치되고,
    이 산화물 방지부재는 상기 작업공간 이외의 표면을 덮어 산화를 방지하는 가로 덮개판과, 상기 가로 덮개판의 선단에 연결 설치되고 그 하단이 상기 용융금속의 액면에 침지되도록 설치되어 상기 작업공간 이외의 용융금속 액면에 형성된 산화물이 상기 작업공간으로 유입되지 않도록 해주는 세로 막음판을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 박스 몸체 중 상기 작업조의 개방된 상부에는 상기 작업조로 유입된 용융금속을 레이들을 이용해 외부로 운반하기 위해 필요한 작업공간 이외의 부분에 산화물 방지부재가 설치되고,
    이 산화물 방지부재는 상기 작업공간 이외의 표면을 덮어 산화를 방지하는 가로 덮개판과, 상기 가로 덮개판의 선단에 연결 설치되고 그 하단이 상기 용융금속의 액면에 침지되도록 설치되어 상기 작업공간 이외의 용융금속 액면에 형성된 산화물이 상기 작업공간으로 유입되지 않도록 해주는 세로 막음판을 포함하는 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 박스 몸체는 용해로 내의 도가니 상부에 설치되거나, 침적로의 출탕실 상부에 설치되거나, 저압주조기의 스토크(stalk)를 둘러싸도록 설치되는 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.
  15. 청구항 12에 있어서,
    상기 박스 몸체는 용융금속의 액면이 일정한 높이로 유지되는 침적로의 출탕실 상부에 설치되는 것을 특징으로 하는 용융금속의 세라믹 필터 박스.

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001074375A (ja) * 1999-08-31 2001-03-23 Nippon Kounetsu Kogyosha:Kk 溶融金属保持炉
JP2004205112A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Toyota Motor Corp 手許溶解保持炉および手許溶解保持方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001074375A (ja) * 1999-08-31 2001-03-23 Nippon Kounetsu Kogyosha:Kk 溶融金属保持炉
JP2004205112A (ja) * 2002-12-25 2004-07-22 Toyota Motor Corp 手許溶解保持炉および手許溶解保持方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113776334A (zh) * 2021-09-18 2021-12-10 郑州荣盛窑炉耐火材料有限公司 一种有色金属冶炼用复合坩埚

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