KR102307855B1

KR102307855B1 - Multiple variable electrode casting apparatus and method

Info

Publication number: KR102307855B1
Application number: KR1020200026598A
Authority: KR
Inventors: 김문조; 김동응; 최승준
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2021-10-05
Also published as: KR20210111534A; KR102307855B9

Abstract

본 발명은 주조 분야에서 고강도 부품 제조를 위해 결정립 미세화, 정출상 미세화 및 전체적으로 균일 분포의 미세조직을 얻을 수 있도록 하는 미세화 주조 제품을 확보할 수 있도록, 용탕이 주입된 후 반 응고된 반응고 용탕에 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리를 수행하는 용탕처리부; 및 상기 직류 용탕 처리된 용탕을 주입받아 주조 제품을 성형하는 금형부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응고식 주물용 다중 가변 전극 주조 장치를 제공한다.The present invention relates to the reaction solidified molten metal after the molten metal is injected and solidified so as to secure a miniaturized casting product that can obtain a microstructure of grain refinement, crystallization phase refinement, and uniform distribution as a whole for manufacturing high-strength parts in the casting field. a molten metal processing unit applying DC power to perform DC molten metal processing; and a mold part for molding a cast product by receiving the molten metal treated with the direct current molten metal;

Description

MULTIPLE VARIABLE ELECTRODE CASTING APPARATUS AND METHOD

본 발명은 주조 제품 제조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 다중 가변 전극 주조 장치 및 다중 가변 전극 주조 장치를 이용한 주조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to manufacturing of a cast product, and more particularly, to a multi-variable electrode casting apparatus and a casting method using the multi-variable electrode casting apparatus.

일반적으로, 주조 분야에서 고강도 부품 제조를 위해 결정립 미세화, 정출상 미세화 및 전체적으로 균일 분포의 미세조직을 얻을 수 있도록 하는 미세화 주조 제품을 확보할 수 있는 기술에 대한 관심이 높아지고 있다.In general, in the casting field, interest in a technology capable of securing a miniaturized casting product capable of obtaining a microstructure of grain refinement, crystallization phase refinement, and uniform distribution as a whole for manufacturing high-strength parts is increasing.

이러한 미세화 주조 제품을 확보하기 위한 종래기술로는 용탕 내 개량화제 첨가, 대한민국 등록특허 제10-1965768호에 개시된 기계적 진동을 통한 용탕 처리 방법 또는 교류 전원에 의한 전자기 유도에 의한 진동을 통한 용탕 처리 방법 등이 사용되었다.As a prior art for securing such a miniaturized casting product, a molten metal processing method through mechanical vibration disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1965768, or a molten metal treatment method through vibration by electromagnetic induction by an AC power source is added in the molten metal. etc were used.

상술한 종래기술의 주조 조직의 미세화를 위한 용탕 처리 방법 중 개량화제 첨가 또는 기계적 진동 방법을 적용하는 용탕처리에 의한 미세화 방법은 산업적으로 가장 많이 활용되고 있으나, 용탕 유동 저하, 불순물 증가 또는 기공 등에 의한 결함 발생 등의 문제점이 있다. 그리고 교류에 전원에 의한 전자기 유도에 의한 진동 방법을 적용하는 용탕처리에 의한 미세화 방법은, 전자기 유도를 위한 코일의 구성 등으로 주조 장치의 구조를 복잡하게 하고 용탕처리 용량에 제한이 존재하고, 크기를 증가시켜 제조 비용이 증가하며, 전자기 유도에 의해 진동을 유발하게 되므로 전기 에너지의 자기 에너지 및 운동 에너지로의 변환 과정에서 에너지 손실이 발생하고, 교번 자기장에 의해 용탕을 교반하여 국소 용탕이 고정 위치를 중심으로 진동하게 되므로 용탕 처리의 효율이 저하되는 문제점이 있다. Among the molten metal treatment methods for refining the casting structure of the prior art, the refining method by the molten metal treatment using the addition of an improving agent or the mechanical vibration method is the most used industrially, but There are problems such as occurrence of defects. And the miniaturization method by molten metal treatment, which applies the vibration method by electromagnetic induction by a power source to alternating current, complicates the structure of the casting apparatus due to the configuration of a coil for electromagnetic induction, etc. The increase in manufacturing cost increases by increasing There is a problem in that the efficiency of the molten metal treatment is lowered because it vibrates around the

따라서 주조 분야에서 고강도 부품 제조를 위해 결정립 미세화, 정출상 미세화 및 전체적으로 균일 분포의 미세조직을 얻을 수 있도록 하는 주조 제품의 조기 미세화를 위한 새로운 방식의 용탕 처리 기법이 요구된다.Therefore, there is a need for a new method of molten metal treatment technique for early refinement of cast products, which enables to obtain grain refinement, crystallization phase refinement, and uniform distribution of microstructures as a whole for manufacturing high-strength parts in the casting field.

대한민국 등록특허 제10-1965768호Republic of Korea Patent Registration No. 10-1965768

따라서 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 용탕을 금형에 주입하기 전 용탕 내에 직류 전류를 인가하여 용탕 처리를 유도하여 미세화 주조 제품을 제조할 수 있도록 하는 반응고식 다중 가변 전극 주조 장치 및 이를 이용한 주조 방법 및 금형에 주입된 용탕을 응고 전 다중 가변 전극에 의해 용탕처리를 유도하여 미세화 주조 제품을 제조할 수 있도록 하는 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치 및 이를 이용한 주조 방법을 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.Therefore, an embodiment of the present invention for solving the above-described problems of the prior art is a reaction solid multi-reaction-solid method that applies a direct current to the molten metal before injecting the molten metal into the mold to induce molten metal treatment to manufacture a miniaturized casting product. A variable electrode casting apparatus, a casting method using the same, and an electrode movable multi-variable electrode casting apparatus and a casting method using the same, which induce molten metal treatment by multiple variable electrodes prior to solidification of the molten metal injected into a mold to manufacture a miniaturized casting product Make what you provide the task you want to solve.

상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 용탕이 주입된 후 반응고된 반응고 용탕에 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리를 수행하는 용탕처리부; 및 상기 직류 용탕 처리된 용탕을 주입받아 주조 제품을 성형하는 금형부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응고식 주물용 다중 가변 전극 주조 장치를 제공한다.An embodiment of the present invention for achieving the above-described object of the present invention, a molten metal processing unit for performing DC molten metal treatment by applying DC power to the solid reaction solid molten metal after the molten metal is injected; and a mold part for molding a cast product by receiving the molten metal treated with the direct current molten metal;

상기 용탕처리부는, 상기 용탕을 주입받는 용탕처리고; 상기 반응고 용탕에 직류 전원의 인가를 위해 상기 용탕처리고에 장착되는 다수의 전극들을 포함하는 다중 전극부; 및 상기 다중 전극부에 용탕 처리를 위해 공급되는 직류 전원을 조절하여 직류 용탕 처리를 제어하는 전원공급 및 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The molten metal processing unit may include: a molten metal processing chamber into which the molten metal is injected; a multi-electrode unit including a plurality of electrodes mounted in the molten metal processing chamber for application of DC power to the molten metal in the reactor; and a power supply and control unit for controlling the DC molten metal processing by adjusting the DC power supplied to the multi-electrode unit for the molten metal processing.

상기 다중 전극부는, 상기 용탕처리고의 상부의 둘레와 하부 둘레를 따라 다수의 전극들이 일정 간격 이격 설치되어 형성되는 상부 전극부 및 하부 전극부를 포함하는 하나 이상의 상부 전극부 및 하부 전극부 쌍을 포함하고, 상기 전원공급 및 제어부는, 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이, 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이 또는 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이 중 어느 하나의 전극들 사이에 직류 전원을 인가하는 직류 용탕처리 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The multi-electrode unit includes at least one pair of upper and lower electrode units including upper and lower electrodes formed by installing a plurality of electrodes spaced apart from each other along the upper and lower circumferences of the molten metal processing chamber. And, the power supply and control unit, between the electrodes opposite to each other in the vertical direction of the upper electrode part and the lower electrode part, between the electrodes diagonally opposed to each other, or the upper electrode part and the lower electrode part facing in the horizontal direction It is characterized in that it is configured to perform DC molten metal treatment control by applying DC power between any one of the electrodes.

상기 전원공급 및 제어부는, 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이, 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이 및 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이 중 어느 하나의 전극들 사이에 직류 전원을 인가하는 직류 용탕처리 제어를 교대로 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The power supply and control unit includes electrodes opposite to each other in the vertical direction between the upper and lower electrodes, between the diagonally opposite electrodes, and between the upper and lower electrodes in the horizontal direction. It is characterized in that it is configured to alternately perform DC molten metal treatment control for applying DC power between any one of the electrodes.

상기 전원공급 및 제어부는, 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이, 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이 또는 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이의 직류 전원 극성을 일정 주기마다 서로 반대로 변경하는 직류 용탕처리 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The power supply and control unit may include electrodes facing vertically opposite electrodes of the upper electrode part and the lower electrode part, between electrodes diagonally opposed to each other, or horizontally opposed between the upper electrode part and the lower electrode part. It is characterized in that it is configured to perform a direct current molten metal treatment control that changes the polarity of the direct current power supply opposite to each other at regular intervals.

상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 용탕을 주입받는 용탕처리고와 상기 용탕처리고에 주입되어 반 응고된 반응고 용탕에 직류 전원의 인가를 위해 상기 용탕처리고에 장착되는 다수의 전극들을 포함하는 다중 전극부 및 상기 다중 전극부에 용탕 처리를 위한 직류 전원을 조절하여 인가하는 전원공급 및 제어부를 포함하는 용탕처리부 및 금형부를 포함하는 다중 가변 전극 주조 장치에 의한 주조 방법에 있어서, 상기 용탕처리고에 용탕을 주입한 후 반 응고시키는 용탕 주입 단계; 상기 반 응고된 반응고 용탕에 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리를 수행하는 직류 용탕 처리 단계; 및 상기 직류 용탕 처리된 용탕을 상기 금형에 주입하여 주조 제품을 성형하는 주조 제품 성형 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반응고식 주물용 다중 가변 전극 주조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention for achieving the above-described object of the present invention is a molten metal processing chamber for receiving molten metal, and a molten metal processing chamber for application of DC power to the molten metal that is injected and reacted and solidified in the molten metal processing chamber. A multi-variable electrode casting apparatus including a multi-electrode unit including a plurality of electrodes mounted on the A casting method, comprising: a molten metal injection step of injecting molten metal into the molten metal processing chamber and then reacting it to solidify; DC molten metal treatment step of applying DC power to the solidified reactor molten metal to perform DC molten metal treatment; and a casting product forming step of molding a casting product by injecting the DC-treated molten metal into the mold.

상기 직류 용탕 처리 단계는, 상기 용탕처리고의 상부의 둘레와 하부 둘레를 따라 다수의 전극들이 일정 간격 이격 설치되어 형성되는 상부 전극부 및 하부 전극부를 포함하는 하나 이상의 상부 전극부 및 하부 전극부 쌍의 층으로 형성된 상기 다중 전극부의 전극들 사이에 직류 전원을 인가하는 직류 용탕처리 제어에 의해 수행되는 것을 특징으로 한다.In the direct current molten metal treatment step, at least one pair of upper and lower electrode parts including an upper electrode part and a lower electrode part formed by installing a plurality of electrodes spaced apart from each other along the upper periphery and lower perimeter of the molten metal processing chamber. It is characterized in that it is performed by direct current molten metal treatment control by applying a direct current power between the electrodes of the multi-electrode part formed of a layer of.

상기 직류 용탕 처리 단계는, 상기 전원공급 및 제어부가 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이, 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이 및 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이 중 어느 하나의 전극들 사이에 직류 전원을 인가하는 직류 용탕처리 제어를 교대로 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In the direct current molten metal treatment step, the power supply and control unit are horizontally disposed between the electrodes facing the upper and lower electrodes in the vertical direction, between the electrodes facing each other diagonally, and between the upper electrode and the lower electrode. It is characterized in that it is configured to alternately perform DC molten metal treatment control for applying DC power between any one of the electrodes facing each other in the direction.

상기 직류 용탕 처리 단계는, 상기 전원공급 및 제어부가 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이, 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이 또는 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이의 직류 전원 극성을 일정 주기마다 서로 반대로 변경하는 직류 용탕처리 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In the direct current molten metal treatment step, the power supply and the control unit are horizontally disposed between the electrodes facing the upper and lower electrodes in the vertical direction, between the electrodes facing each other diagonally, or between the upper electrode and the lower electrode. It is characterized in that it is configured to perform DC molten metal treatment control in which the polarity of the DC power source between the electrodes facing each other in the direction is changed to be opposite to each other at regular intervals.

상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 금형부; 및 상기 금형부의 내부에 주입된 용탕에 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리한 후 응고하여 응고부를 형성하는 과정을 반복하는 주조 제어를 수행하는 용탕처리부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치를 제공한다.Another embodiment of the present invention for achieving the above-described object of the present invention, a mold portion; and a molten metal processing unit that performs a casting control that repeats the process of applying DC power to the molten metal injected into the mold, processing the DC molten metal and then solidifying to form a solidified part; A variable electrode casting apparatus is provided.

상기 용탕처리부는, 상기 금형부의 내측에 승하강 되도록 설치되어 직류 전원을 인가하는 하나 이상의 전극 쌍으로 구성되는 승하강 전극부; 및 상기 전극들의 상기 금형부 내에서의 승하강 및 직류 전원 공급을 가변하는 직류 용탕처리 제어를 포함하는 상기 주조 제어를 수행하는 전원공급 및 승하강 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The molten metal processing unit may include: an elevating electrode unit comprising one or more electrode pairs installed to elevate inside the mold unit to apply direct current power; and a power supply and elevation control unit for performing the casting control, including control of DC molten metal processing for varying elevation and elevation of the electrodes in the mold portion and DC power supply.

상기 전원공급 및 승하강 제어부에 의한 상기 주조 제어는, 상기 금형부의 내부에 주입된 용탕에 상기 전극들의 하단부를 침지한 후 직류 전원을 공급하여 용탕 처리하는 직류 용탕처리 제어와, 상기 전극들의 하단부를 상기 용탕의 외부로 인출 인출한 후 응고를 대기하는 것을 반복 수행하거나 또는 용탕의 주입 높이에 따라 전극의 위치를 상승시키는 전극 상승 제어를 반복 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The casting control by the power supply and elevating control unit includes a direct current molten metal treatment control in which the lower ends of the electrodes are immersed in the molten metal injected into the mold, and then DC power is supplied to the molten metal, and the lower ends of the electrodes. It is characterized in that it is configured to repeatedly perform waiting for solidification after withdrawing the molten metal to the outside, or repeatedly performing electrode raising control to increase the position of the electrode according to the injection height of the molten metal.

상기 전원공급 및 승하강 제어부는, 상기 전극 쌍을 구성하는 전극들의 직류 전원의 극성을 일정 주기마다 서로 반대로 변경하는 직류 용탕처리 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The power supply and elevation control unit is characterized in that it is configured to perform DC molten metal treatment control to change the polarity of the DC power of the electrodes constituting the electrode pair to be opposite to each other at regular intervals.

상술한 본 발명의 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예는, 금형부; 및 상기 금형부의 내부에 주입된 용탕에 승하강 전극부의 전극들을 통해 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리한 후 응고하여 응고부를 형성하는 과정을 반복하는 주조 제어를 수행하는 용탕처리부;를 포함하는 다중 가변 전극 주조 장치에 의한 주조 방법에 있어서, 상기 금형부의 내부에 용탕을 주입하는 용탕 주입 단계; 상기 주입된 용탕에 승하강 전극부를 구성하는 전극들의 하단부를 침지한 후 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리를 수행하는 직류 용탕 처리 단계; 상기 직류 용탕 처리 단계 후 상기 전극들을 상승시켜 상기 전극들의 하단부를 상기 용탕으로부터 인출한 후 상기 직류 용탕 처리된 용탕의 응고를 대기하는 것을 반복 수행하거나 용탕의 주입 높이에 따라 전극의 위치를 상승시키는 전극 승강 단계; 및 상기 용탕 주입 단계와 직류 용탕처리 단계 및 상기 전극 승강 단계를 주조 제품의 성형 완료 시까지 반복 수행하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention for achieving the above-described object of the present invention, a mold portion; and a molten metal processing unit for performing casting control that repeats the process of forming a solidification part by applying DC power to the molten metal injected into the mold part through the electrodes of the elevating electrode part, performing DC molten metal processing, and then solidifying to form a solidification part; A casting method by an electrode casting apparatus, comprising: a molten metal injection step of injecting molten metal into the mold part; a direct current molten metal treatment step of immersing the lower ends of the electrodes constituting the elevating electrode unit in the injected molten metal and then applying direct current power to perform the direct current molten metal treatment; After the DC molten metal treatment step, the electrodes are raised to withdraw the lower ends of the electrodes from the molten metal, and then repeatedly waiting for solidification of the DC molten metal treated molten metal is repeated or the electrode position is raised according to the injection height of the molten metal. elevating step; and repeating the molten metal injection step, the DC molten metal treatment step, and the electrode elevating step until the molding of the cast product is completed.

상기 직류 용탕 처리 단계는, 상기 전원공급 및 승하강 제어부가 상기 전극 쌍을 구성하는 전극들의 직류 전원의 극성을 일정 주기마다 서로 반대로 변경하는 직류 용탕처리 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In the DC molten metal processing step, the power supply and elevation control unit is configured to perform DC molten metal processing control in which the polarities of the DC power of the electrodes constituting the electrode pair are reversed at regular intervals.

상술한 구성의 본원 발명의 일 실시예의 가변 전극 주조 장치(1, 2)들 및 방법들은 직류 용탕 처리를 수행하는 것에 의해 용탕이 직류 전류 방향으로 지속적으로 순환되어 국소 위치들에서의 용탕 조성의 균일성을 현저히 향상시키고 기포를 효과적으로 제거하며, 용탕 조성의 균일성 향상과 기포의 제거에 의해 주조 제품의 결정립 미세화, 정출상 미세화 및 전체적으로 균일 분포의 미세조직화 효율을 높이며, 이에 의해, 고강도 주조 제품의 품질을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.In the variable electrode casting apparatuses 1 and 2 and methods of an embodiment of the present invention having the above-described configuration, the molten metal is continuously circulated in the DC current direction by performing the DC molten metal treatment, so that the molten metal composition is uniform at local locations. Remarkably improves performance and effectively removes air bubbles, improves the uniformity of the molten metal composition and removes air bubbles to improve the efficiency of crystal grain refinement, crystallization phase refinement, and overall uniform distribution of the cast product, thereby improving the efficiency of high-strength cast products It provides the effect of significantly improving the quality.

또한, 본원 발명의 일 실시예의 가변 전극 주조 장치(1, 2)들은 전극을 용탕에 직접 침지하여 직류 전류를 공급하도록 구성되는 것에 의해, 교류 전원에 의한 전자기 유도 교반 방식이 적용된 주조 장치에서 필요한 코일 등의 전자기 유도를 위한 구성을 제거할 수 있도록 하여, 주조 장치의 크기를 감소시키고, 제작 비용을 절감시키는 효과 또한 제공한다.In addition, the variable electrode casting apparatuses 1 and 2 according to an embodiment of the present invention are configured to supply a direct current by directly immersing an electrode in the molten metal, so that the coil required in the casting apparatus to which the electromagnetic induction stirring method by AC power is applied. By making it possible to eliminate the configuration for electromagnetic induction, such as, it reduces the size of the casting apparatus, and also provides the effect of reducing the manufacturing cost.

또한, 본원 발명의 일 실시예의 가변 전극 주조 장치(1, 2)들 및 방법들은 용탕에 직접 에너지를 인가하므로, 전자기 유도 등의 간접적인 에너지 전달 용탕 처리 기법에 비해 용탕처리의 효율성을 현저히 향상시킨다.In addition, since the variable electrode casting apparatuses 1 and 2 and the methods of an embodiment of the present invention directly apply energy to the molten metal, the efficiency of the molten metal treatment is significantly improved compared to the indirect energy transfer molten metal treatment technique such as electromagnetic induction. .

또한, 본원 발명의 일 실시예의 가변 전극 주조 장치(1, 2)들 및 방법들은 미세화 주조 제품을 얻기 위해 기존에 사용하는 개량제를 사용하지 않도록 함으로써, 개량제에 의한 불순물 증가 및 결합 발생의 문제를 해소하는 효과를 제공한다.In addition, the variable electrode casting apparatuses 1 and 2 and the methods according to an embodiment of the present invention eliminate the problem of increase in impurities and the occurrence of bonding by the modifier by not using the modifier previously used to obtain a miniaturized casting product. provides the effect of

도 1은 본 발명의 일 실시예의 반응고식 다중 가변 전극 주조 장치(1)의 단면도.
도 2는 도 1의 반응고식 다중 가변 전극 주조 장치(1)를 이용한 반응고식 다중 가변 전극 주조 방법의 순서도.
도 3은 도 1의 반응고식 다중 가변 전극 주조 장치(1)를 이용한 반응고식 다중 가변 전극 주조 방법의 처리과정을 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예의 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치(2)의 단면도.
도 5는 도 4의 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치(2)를 이용한 다중 가변 전극 주조 방법의 순서도.
도 6은 도 4의 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치(2)를 이용한 다중 가변 전극 주조 방법의 처리과정을 나타내는 도면.
도 7은 종래기술에 의해 직류 전류를 인가하지 않은 주조제품(a)과 본 발명의 실시예에 따른 다중 가변 전극 주조 장치에 의해 제작된 주조제품(b)의 순수 Al의 결정립 미세화를 비교를 위한 광학현미경 사진.
도 8은 종래기술에 의해 직류 전류를 인가하지 않은 주조제품(a)과 본 발명의 실시예에 따른 다중 가변 전극 주조 장치에 의해 제작된 주조제품(b)의 과공정(Hypereutectic) Al-Si 정출상 미세화 효과 비교를 위한 광학현미경 사진.1 is a cross-sectional view of a reaction solid multi-variable electrode casting apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a flow chart of the reaction solid multi-variable electrode casting method using the reaction solid multi-variable electrode casting apparatus (1) of FIG.
Figure 3 is a view showing the process of the reaction solid multi-variable electrode casting method using the reaction solid multi-variable electrode casting apparatus (1) of Figure 1.
4 is a cross-sectional view of an electrode movable multi-variable electrode casting apparatus 2 according to another embodiment of the present invention.
5 is a flowchart of a multi-variable electrode casting method using the electrode-moving multi-variable electrode casting apparatus 2 of FIG. 4 .
Figure 6 is a view showing the processing process of the multi-variable electrode casting method using the electrode movement type multi-variable electrode casting apparatus (2) of Figure 4;
7 is for comparison of grain refinement of pure Al in the casting product (a) without applying a direct current according to the prior art and the casting product (b) manufactured by the multi-variable electrode casting apparatus according to the embodiment of the present invention light micrograph.
8 is a hypereutectic (Hypereutectic) Al-Si crystallization of a casting product (a) without applying a direct current according to the prior art and a casting product (b) manufactured by a multi-variable electrode casting apparatus according to an embodiment of the present invention An optical micrograph for comparison of the image refinement effect.

이하에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in several different forms, and thus is not limited to the embodiments described herein. And in order to clearly explain the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and similar reference numerals are attached to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be “connected (connected, contacted, coupled)” with another part, it is not only “directly connected” but also “indirectly connected” with another member interposed therebetween. "Including cases where In addition, when it is said that a part "includes" a certain component, it means that other components may be further provided without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are used only to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, terms such as "comprises" or "have" are intended to designate that the features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification exist, but one or more other features It should be understood that this does not preclude the existence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 반응고식 다중 가변 전극 주조 장치(1)의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a reaction solid multi-variable electrode casting apparatus 1 according to an embodiment of the present invention.

도 1과 같이, 상기 반응고식 다중 가변 전극 주조 장치(1)(이하, '주조 장치(1)'이라 함)는, 용탕이 주입된 후 반 응고된 반응고 용탕(4)에 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리를 수행하는 용탕처리부(100) 및 상기 직류 용탕 처리된 용탕을 주입받아 주조 제품을 성형하는 금형부(200)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 1, the solid-state multi-variable electrode casting apparatus 1 (hereinafter, referred to as 'casting apparatus 1') applies DC power to the reaction solidified molten metal 4 after the molten metal is injected and solidified. It is characterized in that it is configured to include a molten metal processing unit 100 for performing DC molten metal treatment and a mold unit 200 for molding a cast product by receiving the DC molten metal treated molten metal.

상기 구성에서 상기 직류 용탕 처리는 결정립 미세화, 정출상 미세화, 기공 저감 및 전체적으로 균일 분포의 미세조직을 갖는 고강도 주조 제품을 얻을 수 있도록 반응고 용탕(4)에 직류 전류를 인가하여 재용융 및 직류 전류 흐름 방향으로의 교반을 수행하는 것을 의미한다.In the above configuration, the DC molten metal treatment is performed by applying a DC current to the molten metal in the reactor 4 to obtain a high-strength casting product having grain refinement, crystallization phase refinement, pore reduction, and a uniformly distributed microstructure as a whole. It means carrying out agitation in the direction of flow.

상기 용탕처리부(100)는, 상기 용탕을 주입받는 통 형의 용탕처리고(110)와, 상기 용탕처리고(110)에 주입된 후 반 응고된 상기 반응고 용탕(4)에 직류 전원의 인가를 위해 상기 용탕처리고(110)에 장착되는 다수의 전극(121~124)들을 포함하는 다중 전극부(120) 및 상기 다중 전극부(120)에 용탕 처리를 위해 공급되는 직류 전원을 조절하여 직류 용탕 처리를 제어하는 전원공급 및 제어부(130);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 용탕처리부(100)는 상기 용탕처리고(110)에서 직류 용탕 처리된 용탕(직류 용탕 처리 용탕(5, 도 3 참조)을 금형부(200)로 주입하기 위해 개폐되는 출탕도어(220)를 포함하여 구성된다. 도 1 및 도 3에서 상기 출탕도어(220)는 용탕처리고(110)의 저면에 형성되는 것으로 도시하였으나, 용탕처리고(110)의 측면 저부 등 금형부(200)의 위치에 따라 설치 위치가 변경될 수 있으며, 수동 개폐식을 구성되거나, 도면에 미 도시되어 있으나 구동부와 제어부에 의해 자동 개폐되도록 구성될 수도 있다.The molten metal processing unit 100, the tubular molten metal processing chamber 110 to which the molten metal is injected, and the molten metal in the molten metal processing chamber 110 and the reaction solidification after being injected into the reactor molten metal (4) is applied with DC power. For this purpose, the multi-electrode unit 120 including a plurality of electrodes 121 to 124 mounted on the molten metal processing chamber 110 and the DC power supplied to the multi-electrode unit 120 for molten metal treatment are adjusted to direct current. It characterized in that it is configured to include; power supply and control unit 130 for controlling the molten metal processing. In addition, the molten metal processing unit 100 has a tapping door 220 that opens and closes to inject the molten metal (DC molten metal 5, see FIG. 3 ) processed in the molten metal processing chamber 110 into the mold unit 200 . 1 and 3, the tapping door 220 is shown to be formed on the bottom surface of the molten metal processing chamber 110, but the mold part 200 such as the side bottom of the molten metal processing chamber 110. The installation position may be changed according to the location of the , and it may be configured to be manually opened or closed, or may be configured to be opened and closed automatically by a driving unit and a control unit although not shown in the drawings.

상기 다중 전극부(120)는 상기 용탕처리고(100)의 상부의 둘레와 하부 둘레를 따라 다수의 전극(제1 내지 제4 전극(121~124))들이 일정 간격 이격 설치되어 형성되는 상부 전극부 및 하부 전극부를 포함하는 하나 이상의 상부 전극부 및 하부 전극부 쌍을 포함하여 구성된다.The multi-electrode unit 120 is an upper electrode formed by installing a plurality of electrodes (first to fourth electrodes 121 to 124 ) spaced apart from each other along the upper perimeter and lower perimeter of the molten metal processing chamber 100 . and at least one pair of upper and lower electrode portions including negative and lower electrode portions.

상기 전원공급 및 제어부(130)는 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제3 전극(123) 사이, 제2 전극(122)과 제2 전극(124) 사이), 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제4 전극(124) 사이, 제2 전극(122)과 제3 전극(123) 사이) 또는 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이, 제3 전극(123)과 제4 전극(124) 사이) 중 어느 하나의 전극들 사이에 직류 전원을 인가하는 직류 용탕처리 제어를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.The power supply and control unit 130 is disposed between the electrodes (between the first electrode 121 and the third electrode 123, the second electrode 122 and the second between the electrodes 124), between the electrodes diagonally opposite to each other (between the first electrode 121 and the fourth electrode 124, between the second electrode 122 and the third electrode 123) or the upper electrode between the negative electrode and the horizontally opposite electrodes in the lower electrode portion (between the first electrode 121 and the second electrode 122 and between the third electrode 123 and the fourth electrode 124). It is characterized in that it is configured to perform a direct current molten metal treatment control that applies a direct current power between the electrodes.

또한, 상기 전원공급 및 제어부(130)는, 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제3 전극(123) 사이, 제2 전극(122)과 제2 전극(124) 사이), 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제4 전극(124) 사이, 제2 전극(122)과 제3 전극(123) 사이) 및 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이, 제3 전극(123)과 제4 전극(124) 사이)에 직류 전원을 교대로 인가하는 직류 용탕처리 제어를 수행하도록 구성될 수도 있다.In addition, the power supply and control unit 130 is disposed between the electrodes (between the first electrode 121 and the third electrode 123, and the second electrode 122) facing the upper electrode part and the lower electrode part in the vertical direction. and the second electrode 124), between the electrodes diagonally opposite to each other (between the first electrode 121 and the fourth electrode 124, between the second electrode 122 and the third electrode 123) and Between the electrodes (between the first electrode 121 and the second electrode 122, between the third electrode 123 and the fourth electrode 124) which are horizontally opposed to each other in the upper electrode part and the lower electrode part It may be configured to perform DC molten metal treatment control in which DC power is alternately applied.

또한, 상기 전원공급 및 제어부(130)는 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제3 전극(123) 사이, 제2 전극(122)과 제2 전극(124) 사이), 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제4 전극(124) 사이, 제2 전극(122)과 제3 전극(123) 사이) 또는 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이, 제3 전극(123)과 제4 전극(124) 사이)의 직류 전원 극성을 일정 주기마다 서로 반대로 변경하는 직류 용탕처리 제어를 수행하도록 구성될 수도 있다.In addition, the power supply and control unit 130 is disposed between the electrodes facing the upper and lower electrodes in the vertical direction (between the first electrode 121 and the third electrode 123 , the second electrode 122 and the between the second electrode 124), between the electrodes diagonally opposite to each other (between the first electrode 121 and the fourth electrode 124, between the second electrode 122 and the third electrode 123) or the above Direct current between the electrodes (between the first electrode 121 and the second electrode 122 and between the third electrode 123 and the fourth electrode 124) that are horizontally opposed to each other in the upper electrode part and the lower electrode part It may be configured to perform DC molten metal treatment control in which the polarity of the power source is changed to be opposite to each other at regular intervals.

상기 금형부(200)는 직류 용탕 처리 용탕(5, 도 3 참조)을 주입받은 후 냉각에 의해 주조 제품을 제작하기 위해 서로 결합되어 주조 제품의 외형에 대응하는 형상의 내부 공간을 형성하는 부분품들로 구성되는 금형(210)을 포함하여 구성된다.The mold part 200 receives the direct current molten metal treatment molten metal (5, see FIG. 3) and then is combined with each other to produce a cast product by cooling to form an inner space of a shape corresponding to the outer shape of the cast product. It is configured to include a mold 210 consisting of.

도 2는 도 1의 주조 장치(1)를 이용한 반응고식 다중 가변 전극 주조 방법의 순서도이고, 도 3은 도 1의 주조 장치(1)를 이용한 반응고식 다중 가변 전극 주조 방법의 처리과정을 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a flowchart of a reaction solid multi-variable electrode casting method using the casting apparatus 1 of FIG. 1, and FIG. 3 is a view showing the processing process of the reaction solid multi-variable electrode casting method using the casting apparatus 1 of FIG. am.

도 1 내지 도 3을 참조하여 본원 발명의 일 실시예의 반응고식 다중 가변 전극 주조 장치(1)에 의한 반응고식 다중 가변 전극 주조 방법을 설명한다.A reaction solid multi-variable electrode casting method by the reaction solid multi-variable electrode casting apparatus 1 of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3 .

도 2 및 도 3과 같이, 상기 반응고식 다중 가변 전극 주조 방법은, 용탕을 주입받는 용탕처리고(110)와 상기 용탕처리고(110)에 주입되어 반 응고된 반응고 용탕(4)에 직류 전원의 인가를 위해 상기 용탕처리고(110)에 장착되는 다수의 전극(121~124)들을 포함하는 다중 전극부(120) 및 상기 다중 전극부(120)에 용탕 처리를 위한 직류 전원을 조절하여 인가하는 전원공급 및 제어부(130)를 포함하는 용탕처리부(100) 및 금형부(200)를 포함하는 다중 가변 전극 주조 장치에 의한 주조 방법에 있어서, 상기 용탕처리고(110)에 용탕(3)을 주입한 후 반 응고시키는 용탕 주입 단계(S11), 상기 반응고 용탕(4)에 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리를 수행하는 직류 용탕 처리 단계(S13) 및 직류 용탕 처리 용탕을 상기 금형(210)에 주입하여 주조 제품을 성형하는 주조 제품 성형 단계(S15)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.2 and 3, in the solid-state multi-variable electrode casting method, the molten metal is injected into the molten metal processing chamber 110 and the molten metal processing chamber 110 is injected and reacted with a direct current to the solidified reactor molten metal 4 For the application of power, the multi-electrode unit 120 including a plurality of electrodes 121 to 124 mounted on the molten metal processing chamber 110 and the multi-electrode unit 120 are controlled by direct current power for molten metal treatment. In the casting method by the multi-variable electrode casting apparatus including the molten metal processing unit 100 and the mold unit 200 including the applied power supply and the control unit 130, the molten metal (3) in the molten metal processing chamber (110) The molten metal injection step (S11) of injecting and solidifying the molten metal, the DC molten metal treatment step (S13) of applying DC power to the reaction solid molten metal 4 to perform the DC molten metal treatment (S13), and the DC molten metal treatment molten metal is transferred to the mold 210 ) is characterized in that it is configured to include a casting product forming step (S15) of molding a cast product by injection.

구체적으로, 상기 용탕 주입 단계(S11)에서, 도 3의 (a)와 같이 용탕처리고(110)의 출탕도어(220)로 용탕처리고(110)의 출탕 개구부를 차폐한 후 용광로 등의 출탕노즐(10)을 통해 용탕처리고(110)에 용탕 또는 반응고 용탕(4)을 주입한다.Specifically, in the molten metal injection step (S11), as shown in FIG. 3 (a), the tapping opening of the molten metal processing chamber 110 is shielded with the tapping door 220 of the molten metal processing chamber 110, and then the tapping of the blast furnace, etc. The molten metal or the molten metal 4 in the reaction tank is injected into the molten metal processing tank 110 through the nozzle 10 .

이후, 직류 용탕 처리 단계(S13)에서는, 일정 시간 대기하여 생성된 반응고 용탕(4) 또는 반응고 상태로 주입된 반응고 용탕(4)에 용탕처리고(110)에 설치된 전원공급 및 제어부(130)가 전극(121~124)들을 통해 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리를 수행하는 반응고 용탕에 대한 직류 용탕처리 제어를 수행한다.Thereafter, in the direct current molten metal treatment step (S13), the power supply and control unit installed in the molten metal processing chamber 110 to the reactor molten metal 4 generated by waiting for a certain period of time or the reactor molten metal 4 injected into the reaction solid state ( 130) applies DC power through the electrodes 121 to 124 to control DC molten metal treatment for the molten reactor in which DC molten metal treatment is performed.

상술한 바와 같이, 상기 직류 용탕 처리 단계(S13)에서의 전원공급 및 제어부(130)에 의한 직류 용탕처리 제어는, 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제3 전극(123) 사이, 제2 전극(122)과 제2 전극(124) 사이), 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제4 전극(124) 사이, 제2 전극(122)과 제3 전극(123) 사이) 또는 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이, 제3 전극(123)과 제4 전극(124) 사이) 중 어느 하나의 전극들 사이에 직류 전원을 인가하는 직류 용탕처리 제어일 수 있다.As described above, in the DC molten metal processing step (S13), the power supply and control of the DC molten metal processing by the controller 130 is performed between the electrodes (first electrode) facing the upper and lower electrodes in the vertical direction. Between 121 and the third electrode 123 , between the second electrode 122 and the second electrode 124 ), and between the electrodes diagonally opposite to each other (the first electrode 121 and the fourth electrode 124 ) between the second electrode 122 and the third electrode 123) or between the electrodes that are horizontally opposed to each other in the upper electrode part and the lower electrode part (the first electrode 121 and the second electrode 122) Between the third electrode 123 and the fourth electrode 124), it may be a DC molten metal treatment control in which a DC power is applied between any one of the electrodes.

또한, 상기 전원공급 및 제어부(130)에 의한 직류 용탕처리 제어는, 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제3 전극(123) 사이, 제2 전극(122)과 제2 전극(124) 사이), 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제4 전극(124) 사이, 제2 전극(122)과 제3 전극(123) 사이) 및 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이, 제3 전극(123)과 제4 전극(124) 사이)에 직류 전원을 교대로 인가하는 직류 용탕처리 제어일 수도 있다.In addition, the DC molten metal treatment control by the power supply and control unit 130 is performed between the upper and lower electrodes facing the upper and lower electrodes (between the first electrode 121 and the third electrode 123 , Between the second electrode 122 and the second electrode 124), between the electrodes diagonally opposite to each other (between the first electrode 121 and the fourth electrode 124, the second electrode 122 and the third electrode) (between 123) and between the electrodes facing in the horizontal direction in the upper electrode part and the lower electrode part (between the first electrode 121 and the second electrode 122, and the third electrode 123 and the fourth electrode) (between 124) may be DC molten metal treatment control in which DC power is alternately applied.

또한, 상기 전원공급 및 제어부(130)에 의한 직류 용탕처리 제어는, 상기 상부 전극부와 하부 전극부의 상하 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제3 전극(123) 사이, 제2 전극(122)과 제2 전극(124) 사이), 서로 대각선으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제4 전극(124) 사이, 제2 전극(122)과 제3 전극(123) 사이) 또는 상기 상부 전극부와 상기 하부 전극부에서 수평 방향으로 대향하는 전극들 사이(제1 전극(121)과 제2 전극(122) 사이, 제3 전극(123)과 제4 전극(124) 사이)의 직류 전원 극성을 일정 주기마다 서로 반대로 변경하는 직류 용탕처리 제어일 수도 있다.In addition, the DC molten metal treatment control by the power supply and control unit 130 is performed between the upper and lower electrodes facing the upper and lower electrodes (between the first electrode 121 and the third electrode 123 , Between the second electrode 122 and the second electrode 124), between the electrodes diagonally opposite to each other (between the first electrode 121 and the fourth electrode 124, the second electrode 122 and the third electrode) (between 123) or between the horizontally opposed electrodes in the upper electrode part and the lower electrode part (between the first electrode 121 and the second electrode 122, the third electrode 123 and the fourth electrode) (between 124)) may be a DC molten metal treatment control in which the polarity of the DC power supply is reversed at regular intervals.

상기 주조 제품 성형 단계(S115)에서는 도 3의 (b) 및 (c)와 같이, 상기 출탕도어(220)를 개방하여 직류 용탕 처리 용탕(5)을 상기 금형(210)에 주입하고, 냉각시켜 주조 제품을 성형한다.In the casting product forming step (S115), as shown in FIGS. 3 (b) and (c), the tapping door 220 is opened to inject the direct current molten metal processing molten metal 5 into the mold 210, and cooling Mold casting products.

도 4는 본 발명의 다른 실시예의 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치(2)의 단면도이다.4 is a cross-sectional view of an electrode movement type multi-variable electrode casting apparatus 2 according to another embodiment of the present invention.

도 4와 같이, 상기 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치(2)는, 전극 이동형 금형부(300)(이하, '금형부(300)'라 함) 및 상기 금형부(300)의 내부에 주입된 용탕에 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리한 후 응고하여 응고부(7, 도 6 참조)를 형성하는 과정을 반복하는 주조 제어를 수행하는 용탕처리부(400)(이하, '용탕처리부(400)'라 함)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.As shown in FIG. 4 , the electrode movable multi-variable electrode casting device 2 includes an electrode movable mold part 300 (hereinafter referred to as a 'mold part 300') and the mold part 300 injected into the The molten metal processing unit 400 (hereinafter referred to as 'molten metal processing unit 400') performs casting control that repeats the process of forming a solidification part (7, see FIG. 6) by applying DC power to the molten metal and then solidifying the DC molten metal. It is characterized in that it comprises a).

상술한 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치(2)는 도 1 내지 도 3의 반응고 형식의 주조 방식이 적절하지 않은 경우(예를 들어 대형 주물 등) 적용될 수 있는 것으로서, 용탕 응고 거동을 직접적으로 제어하면서 전류를 인가할 수 있도록 구성된다. 이 경우에도 도 1 내지 도 3의 주조 장치(1)와 같이 다수의 전극 쌍을 구비하여 전류의 인가 방향, 극성, 방법을 다양하게 가변하여 적용할 수 있다. The electrode movement type multi-variable electrode casting apparatus 2 described above can be applied when the casting method of the reaction solid type of FIGS. 1 to 3 is not appropriate (eg, large casting, etc.), and directly controls the molten metal solidification behavior It is configured so that current can be applied while doing so. In this case, as in the casting apparatus 1 of FIGS. 1 to 3 , a plurality of electrode pairs may be provided to variously vary and apply the current application direction, polarity, and method.

상기 금형부(300)는 일 측에 용탕 주입구(320)가 형성된 금형(310) 을 포함하여 구성될 수 있다.The mold part 300 may include a mold 310 having a molten metal injection hole 320 formed on one side thereof.

상기 용탕처리부(400)는 상기 금형부(300)의 내측에 승하강 되도록 설치되어 직류 전원을 인가하는 하나 이상의 전극 쌍(제5 전극(421), 제6 전극(422))으로 구성되는 승하강 전극부(420) 및 상기 승하강 전극부(420)를 구성하는 전극(421, 422)들의 상기 금형부(300) 내에서의 승하강 및 직류 전원 공급을 가변하는 직류 용탕처리 제어를 포함하는 주조 제어를 수행하는 전원공급 및 승하강 제어부(430)를 포함하여 구성될 수 있다.The molten metal processing unit 400 is installed to elevate inside the mold unit 300 and includes one or more pairs of electrodes (fifth electrode 421 and sixth electrode 422 ) for applying DC power. Casting including direct current molten metal treatment control for varying the elevating and descending and direct current power supply in the mold portion 300 of the electrode portion 420 and the electrodes 421 and 422 constituting the elevating electrode portion 420 It may be configured to include a power supply and elevating control unit 430 to perform control.

상기 전원공급 및 승하강 제어부(430)에 의한 상기 주조 제어는, 상기 금형부(300)의 내부에 주입된 용탕에 상기 전극(421, 422)들의 하단부를 침지한 후 직류 전원을 공급하여 용탕 처리하는 직류 용탕처리 제어와, 상기 전극(421, 422)들의 하단부를 상기 용탕의 외부로 인출한 후 상기 직류 용탕 처리된 용탕의 응고를 대기하거나 용탕의 주입 높이에 따라 전극(421, 422) 들의 하단부를 상승시키는 제어를 반복 수행하는 제어일 수 있다. 즉, 상기 주조 제어는 용탕의 응고를 대기한 후 전극을 승강시키는 제어를 반복 수행하는 전극 승하강 제어 외에도, 용탕이 주입됨에 따라 용탕의 높이가 높아지므로 기 주입된 용탕에서 이미 응고가 발생한 영역에 전류를 인가할 필요는 없으므로 새로 주입된 용탕에 효과적으로 직류전류를 인가하기 위해 용탕주입과 비례해서 전극의 위치를 이동시키는 전극 승하강 제어일 수도 있다.The casting control by the power supply and elevating control unit 430 is performed by immersing the lower ends of the electrodes 421 and 422 in the molten metal injected into the mold unit 300 and then supplying DC power to process the molten metal. direct current molten metal treatment control, and after withdrawing the lower ends of the electrodes 421 and 422 to the outside of the molten metal, waiting for solidification of the DC treated molten metal or lower ends of the electrodes 421 and 422 depending on the injection height of the molten metal It may be a control that repeatedly performs the control to increase the . That is, in the casting control, in addition to the electrode raising/lowering control in which the control of raising and lowering the electrode is repeatedly performed after waiting for the solidification of the molten metal, the height of the molten metal increases as the molten metal is injected. Since it is not necessary to apply a current, it may be an electrode elevation control that moves the position of the electrode in proportion to the molten metal injection in order to effectively apply a DC current to the newly injected molten metal.

또한, 상기 전원공급 및 승하강 제어부(430)에 의한 상기 주조 제어는, 상기 전극 쌍을 구성하는 전극들의 직류 전원의 극성을 일정 주기마다 서로 반대로 변경하는 직류 용탕처리 제어를 더 포함하는 제어일 수도 있다.In addition, the casting control by the power supply and elevation control unit 430 may be a control that further includes a DC molten metal treatment control for changing the polarity of the DC power of the electrodes constituting the electrode pair to be opposite to each other at regular intervals. have.

상기 전원공급 및 승하강 제어부(430)에 의한 상기 전극들의 승하강은 모터 등에 의한 자동 방식 또는 수동 조작에 의한 기계적 승하강 방식 등에 의해 수행될 수 있다.The power supply and elevation of the electrodes by the elevation control unit 430 may be performed by an automatic method by a motor or the like or a mechanical elevation method by a manual operation.

도 5는 도 4의 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치(2)를 이용한 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 방법의 순서도이고, 도 6은 도 4의 전극 이동형 다중 가변 전극 주조 장치(2)를 이용한 다중 가변 전극 주조 방법의 처리과정을 나타내는 도면이다.Figure 5 is a flow chart of the electrode movement type multi-variable electrode casting method using the electrode movement-type multi-variable electrode casting apparatus (2) of Figure 4, Figure 6 is a multi-variable electrode using the electrode movement type multi-variable electrode casting apparatus (2) of Figure 4 It is a drawing showing the processing process of the casting method.

도 5 및 도 6과 같이, 금형부(300) 및 상기 금형부(300)의 내부에 주입된 용탕에 승하강 전극부의 전극들을 통해 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리한 후 응고하여 응고부를 형성하는 과정을 반복하는 주조 제어를 수행하는 용탕처리부(400)를 포함하는 다중 가변 전극 주조 장치에 의한 주조 방법에 있어서, 상기 금형부(300)의 내부에 용탕주입구(320)를 통해 용탕(3)을 주입하는 용탕 주입 단계(S21), 상기 주입된 용탕에 승하강 전극부(420)를 구성하는 전극(421, 422)들의 하단부를 침지한 후 직류 전원을 인가하여 직류 용탕 처리를 수행하는 직류 용탕 처리 단계(S23)(도 6의 (a)), 상기 직류 용탕 처리 단계(S23) 후 상기 전극(421, 422)들을 상승시켜 상기 전극들의 하단부를 상기 용탕(3)으로부터 인출한 후 용탕이 응고되어 형성되는 응고부(7)의 형성을 위해 상기 직류 용탕 처리된 용탕의 응고를 대기하는 것을 반복하거나 주입되는 용탕의 높이에 따라 전극(421, 422)들의 하단부를 상승시키는 전극 승강 단계(S25)(도 6의 b) 및 용탕 주입 종료 판단 단계(S27)를 수행하여 상기 용탕 주입 단계(S21)와 직류 용탕처리 단계(S23) 및 상기 전극 승강 단계(S25)를 주조 제품의 성형 완료 시까지 반복 수행하는 단계(도 6의 (c))를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.5 and 6, DC power is applied to the mold part 300 and the molten metal injected into the mold part 300 through the electrodes of the elevating electrode part to process the DC molten metal, and then solidify to form a solidification part In the casting method by the multi-variable electrode casting apparatus including the molten metal processing unit 400 for performing casting control that repeats the process, the molten metal 3 is formed in the mold unit 300 through the molten metal inlet 320. In the molten metal injection step (S21) to be injected, direct current molten metal treatment is performed by immersing the lower ends of the electrodes 421 and 422 constituting the elevating electrode part 420 in the injected molten metal and then applying DC power to perform the direct current molten metal treatment After step S23 (FIG. 6(a)) and the DC molten metal treatment step S23, the electrodes 421 and 422 are raised to withdraw the lower ends of the electrodes from the molten metal 3, and then the molten metal is solidified In order to form the solidification part 7 to be formed, repeating waiting for solidification of the DC-treated molten metal or raising the lower ends of the electrodes 421 and 422 according to the height of the injected molten metal (S25) ( 6 b) and the molten metal injection end determination step (S27) are performed to repeat the molten metal injection step (S21), the direct current molten metal treatment step (S23), and the electrode elevation step (S25) until the molding of the cast product is completed. It is characterized in that it is configured to include a step ((c) of FIG. 6).

상기 직류 용탕 처리 단계(S23)는 상기 전원공급 및 승하강 제어부(430)가 상기 전극 쌍을 구성하는 전극(421, 422)들의 직류 전원의 극성을 일정 주기마다 서로 반대로 변경하는 직류 용탕처리 제어를 수행하도록 구성될 수도 있다.The DC molten metal processing step (S23) is a DC molten metal processing control in which the power supply and elevation control unit 430 changes the polarity of the DC power of the electrodes 421 and 422 constituting the electrode pair to be opposite to each other at regular intervals. It may be configured to perform

도 7은 종래기술에 의해 직류 전류를 인가하지 않은 주조품(a)과 본 발명의 실시예에 따른 다중 가변 전극 주조 장치에 의해 제작된 주조품(b)의 순수 Al의 결정립 미세화를 비교를 위한 광학현미경 사진이고, 도 8은 종래기술에 의해 직류 전류를 인가하지 않은 주조품(a)과 본 발명의 실시예에 따른 다중 가변 전극 주조 장치에 의해 제작된 주조품(b)의 과공정(Hypereutectic) Al-Si 정출상 미세화 효과 비교를 위한 광학현미경 사진이다.7 is an optical microscope for comparison of grain refinement of pure Al in a casting (a) without applying a direct current according to the prior art and a casting (b) manufactured by a multi-variable electrode casting apparatus according to an embodiment of the present invention 8 is a hypereutectic (Hypereutectic) Al-Si of a casting (a) without direct current applied according to the prior art and a casting (b) manufactured by a multi-variable electrode casting apparatus according to an embodiment of the present invention It is an optical micrograph for comparison of the crystallization image refinement effect.

도 7과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 가변 전극 주조 장치에 의해 제작된 주조제품(b)은 순수 Al 결정립이 전류 인가 없이 제조된 종래기술의 주조제품(a)에 비해 현저히 미세화되는 것을 확인할 수 있었다.7, in the cast product (b) produced by the multi-variable electrode casting apparatus according to the embodiment of the present invention, the pure Al crystal grains are remarkably refined compared to the cast product (a) of the prior art manufactured without current application could check

또한, 도 8과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 다중 가변 전극 주조 장치에 의해 제작된 주조제품(b)은 과공정(Hypereutectic) Al-Si 정출상이 전류 인가 없이 제조된 종래기술의 주조제품(a)에 비해 현저히 미세화되는 것을 확인할 수 있었다.In addition, as shown in FIG. 8, the cast product (b) manufactured by the multi-variable electrode casting apparatus according to the embodiment of the present invention is a conventional casting product in which the hypereutectic Al-Si crystallized phase is manufactured without current application ( It was confirmed that it was remarkably refined compared to a).

상술한 본원 발명의 일 실시예의 가변 전극 주조 장치(1, 2)들에서 상기 전극들의 개수, 설치 위치 및 인가되는 전류의 크기를 주조 제품의 특성, 주조 장치의 크기 등에 따라 가변될 수 있다.In the variable electrode casting apparatuses 1 and 2 according to an embodiment of the present invention described above, the number of the electrodes, the installation position, and the size of the applied current may be varied according to the characteristics of the casting product, the size of the casting apparatus, and the like.

상술한 본원 발명의 일 실시예의 가변 전극 주조 장치(1, 2)들 및 이에 의한 주조 방법들은 직류 용탕 처리에 의해 용탕이 직류 전류 방향으로 지속적으로 순환되어 국소 위치들에서의 용탕 조성의 균일성을 현저히 향상시키고 기포를 효과적으로 제가하며, 용탕 조성의 균일성 향상과 기포의 제거에 의해 주조 제품의 결정립 미세화, 정출상 미세화 및 전체적으로 균일 분포의 미세조직화 효율을 높이며, 이에 의해, 고강도 주조 제품의 품질을 현저히 향상시킨다.In the above-described variable electrode casting apparatuses 1 and 2 according to an embodiment of the present invention and the casting methods thereof, the molten metal is continuously circulated in the direct current direction by the direct current molten metal treatment to improve the uniformity of the composition of the molten metal at local locations. Remarkably improves and effectively removes air bubbles, improves the uniformity of the molten metal composition and removes air bubbles to improve the efficiency of crystal grain refinement, crystallization phase refinement, and overall uniform distribution of the cast product, thereby improving the quality of high-strength cast products significantly improve

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.Although the technical idea of the present invention described above has been specifically described in the preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of explanation and not for the limitation thereof. In addition, those of ordinary skill in the technical field of the present invention will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

1: (반응고식 다중 가변 전극)주조 장치
2: (전극 이동형 다중 가변 전극)주조 장치
3: 용탕
4: 반응고 용탕
5: 직류 용탕 처리 용탕
6: 용탕부
7: 응고부
10: 출탕노즐
100: (반응고식) 용탕처리부
110: 용탕처리고
120: 다중 전극부
121: 제1 전극
122: 제2 전극
123: 제3 전극
124: 제4 전극
130: (반응고식) 전원공급 및 제어부
200: (반응고식 주물용) 금형부
210: 금형
220: 출탕도어
300: (전극 이동형) 금형부
310: (전극 이동형) 금형
320: 용탕주입구
400: 용탕처리부
420: 승하강 전극부
421: 제5 전극
422: 제6 전극
430: 전원공급 및 승하강 제어부1: (reactive solid multi-variable electrode) casting device
2: (electrode movable multi-variable electrode) casting device
3: molten metal
4: Reactor molten metal
5: DC molten metal treatment molten metal
6: molten metal
7: coagulation part
10: tapping nozzle
100: (solid reaction type) molten metal processing unit
110: molten metal treatment room
120: multi-electrode unit
121: first electrode
122: second electrode
123: third electrode
124: fourth electrode
130: (reactive solid) power supply and control unit
200: (for reaction solid casting) mold part
210: mold
220: tap door
300: (electrode moving type) mold part
310: (electrode moving type) mold
320: molten metal inlet
400: molten metal processing unit
420: elevating electrode part
421: fifth electrode
422: sixth electrode
430: power supply and elevating control unit

Claims

a molten metal processing unit for performing DC molten metal treatment by applying DC power to the solidified reactor molten metal after the molten metal is injected; and
It characterized in that it is configured to include;
The molten metal processing unit may include: a molten metal processing chamber into which the molten metal is injected; a multi-electrode unit including a plurality of electrodes mounted in the molten metal processing chamber for application of DC power to the molten metal in the reactor; and a power supply and control unit for controlling DC molten metal processing by controlling DC power supplied to the multi-electrode unit for molten metal processing.

delete

According to claim 1, wherein the multi-electrode unit,
At least one pair of upper and lower electrode parts including an upper electrode part and a lower electrode part formed by installing a plurality of electrodes spaced apart from each other along the upper perimeter and lower perimeter of the molten metal processing chamber,
The power supply and control unit,
Any one of electrodes between the electrodes facing each other in the vertical direction of the upper electrode unit and the lower electrode unit, between electrodes facing each other diagonally, or between electrodes facing horizontally in the upper electrode unit and the lower electrode unit A multi-variable electrode casting apparatus for reaction solid casting, characterized in that it is configured to perform a direct current molten metal treatment control by applying a direct current power therebetween.

According to claim 1, wherein the multi-electrode unit,
At least one pair of upper and lower electrode parts including an upper electrode part and a lower electrode part formed by installing a plurality of electrodes spaced apart from each other along the upper perimeter and lower perimeter of the molten metal processing chamber,
any one of the electrodes of the upper electrode part and the lower electrode part facing in the vertical direction, between electrodes facing each other diagonally, and between the electrodes facing horizontally in the upper electrode part and the lower electrode part A multi-variable electrode casting apparatus for reactive solid casting, characterized in that it is configured to alternately perform DC molten metal treatment control by applying DC power therebetween.

According to claim 1, wherein the multi-electrode unit,
At least one pair of upper and lower electrode parts including an upper electrode part and a lower electrode part formed by installing a plurality of electrodes spaced apart from each other along the upper perimeter and lower perimeter of the molten metal processing chamber,
The polarity of the DC power source is constant between the electrodes facing each other in the vertical direction of the upper electrode part and the lower electrode part, between the electrodes facing each other diagonally, or between the electrodes facing horizontally in the upper electrode part and the lower electrode part. A multi-variable electrode casting apparatus for reactive solid casting, characterized in that it is configured to perform a direct current molten metal treatment control that is changed in reverse for each cycle.

The multi-electrode unit and the multi-electrode unit including a plurality of electrodes mounted in the molten metal processing chamber to which the molten metal is injected, and a plurality of electrodes mounted in the molten metal processing chamber for the application of DC power to the molten metal injected and solidified in the molten metal processing chamber. A casting method by a multi-variable electrode casting apparatus including a molten metal processing unit and a mold unit including a power supply and a control unit for controlling and applying DC power for molten metal processing, the casting method comprising:
a molten metal injection step of injecting the molten metal into the molten metal processing chamber and then semi-solidifying the molten metal;
DC molten metal treatment step of applying DC power to the solidified reactor molten metal to perform DC molten metal treatment; and
A multi-variable electrode casting method for reactive solid casting, comprising a; a casting product molding step of molding a casting product by injecting the DC-treated molten metal into the mold.

The method according to claim 6, wherein the direct current molten metal treatment step comprises:
The multi-electrode formed as a layer of a pair of one or more upper and lower electrode parts including an upper electrode part and a lower electrode part formed by installing a plurality of electrodes spaced apart from each other along the upper periphery and lower perimeter of the molten metal processing chamber A multi-variable electrode casting method for reactive solid casting, characterized in that it is performed by direct current molten metal treatment control by applying a direct current power between the negative electrodes.

The method according to claim 7, wherein the direct current molten metal treatment step comprises:
The power supply and control unit is disposed between the electrodes facing the upper and lower electrodes in the vertical direction, between the electrodes facing each other diagonally, and between the electrodes facing horizontally in the upper electrode and the lower electrode. A multi-variable electrode casting method for reactive solid casting, characterized in that it is configured to alternately perform DC molten metal treatment control for applying DC power between any one of the electrodes.

The method according to claim 7, wherein the direct current molten metal treatment step comprises:
The power supply and control unit is disposed between the electrodes opposite to each other in the vertical direction of the upper electrode part and the lower electrode part, between the electrodes diagonally opposed to each other, or between the electrodes facing horizontally in the upper electrode part and the lower electrode part. A multi-variable electrode casting method for reactive solid casting, characterized in that it is configured to perform a direct current molten metal treatment control that changes the polarity of the direct current power supply opposite to each other at regular intervals.

mold part; and
and a molten metal processing unit performing casting control that repeats the process of applying DC power to the molten metal injected into the mold part to process the DC molten metal and then solidify to form a solidified part; characterized in that it comprises a,
The molten metal processing unit may include: an elevating electrode unit comprising one or more electrode pairs installed to elevate inside the mold unit to apply direct current power; and a power supply and elevating control unit for performing the casting control including a direct current molten metal treatment control for varying elevating and lowering and direct current power supply in the mold portion of the electrodes; Multi-variable electrode casting device.

delete

The method of claim 10, wherein the casting control by the power supply and elevating control unit,
Direct current molten metal treatment control in which the lower ends of the electrodes are immersed in the molten metal injected into the mold, and then DC power is supplied to process the molten metal, and the lower ends of the electrodes are drawn out of the molten metal and then waiting for solidification is repeated. An electrode movement type multi-variable electrode casting apparatus, characterized in that it is configured to repeatedly perform an electrode raising control that raises the position of the electrode according to the injection height of the molten metal.

The method of claim 12, wherein the power supply and elevating control unit,
The electrode movement type multi-variable electrode casting apparatus, characterized in that it is configured to perform a direct current molten metal treatment control for changing the polarity of the direct current power supply of the electrodes constituting the electrode pair to be opposite to each other at regular intervals.

mold part; and a molten metal processing unit that performs casting control by applying DC power to the molten metal injected into the mold part through the electrodes of the elevating electrode part, performing the direct current molten metal treatment, and then solidifying to form a solidification part. The molten metal processing unit may include: an elevating electrode unit comprising one or more pairs of electrodes installed to elevate and descend inside the mold unit to apply direct current power; and a power supply and elevating control unit for performing the casting control including direct current molten metal processing control for varying elevating and lowering and direct current power supply in the mold portion of the electrodes; In the casting method by the electrode casting apparatus,
a molten metal injection step of injecting the molten metal into the mold part;
a direct current molten metal treatment step of immersing the lower ends of the electrodes constituting the elevating electrode unit in the injected molten metal and then applying a direct current power to perform the direct current molten metal treatment;
an electrode lifting step of elevating the electrodes after the DC molten metal treatment step, withdrawing lower ends of the electrodes from the molten metal, waiting for solidification of the DC molten metal treated molten metal, or raising the position of the electrode according to the injection height of the molten metal; and
and repeating the molten metal injection step, the direct current molten metal treatment step, and the electrode lifting step until the molding of the cast product is completed.

15. The method of claim 14, wherein the direct current molten metal treatment step,
The electrode movement type multi-variable electrode casting method, characterized in that the power supply and elevation control unit is configured to perform DC molten metal treatment control for changing the polarity of the DC power of the electrodes constituting the electrode pair to be opposite to each other at regular intervals.