KR102442579B1 - Method for manufacturing titanium casting parts - Google Patents

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Abstract

티타늄 주조 부품의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 주조로(Cold herath) 내에 원료 물질을 투입하는 원료 물질 투입 단계, 플라즈마 건을 이용하여 상기 원료 물질을 상기 주조로 내에서 용해하여 반응고 상태의 용탕을 생성하는 용탕 생성 단계, 상기 주조로 내에서 생성된 반응고 상태의 용탕을 용탕 저장로에 채우는 용탕 채움 단계, 상기 용탕 저장로의 일단부에 형성된 용탕 배출구를 막고 있는 용탕 플러그에 주조 몰드를 위치시킨 후 용탕 플러그를 제거하는 용탕 플러그 제거 단계, 상기 용탕 저장로의 타단부에 설치된 피스톤으로 가압하여 상기 반응고 상태의 용탕을 주조 몰드 내에 주입하는 용탕 주입 단계, 및 상기 용탕 주입 단계에 의하여 주조 몰드 내에 주입된 용탕에 의하여 티타늄 주조 부품을 주조하는 부품 주조 단계를 포함한다.A method of manufacturing a cast titanium part is provided. According to the present invention, a raw material input step of injecting a raw material into a cold herath, a molten metal generating step of dissolving the raw material in the casting furnace using a plasma gun to generate a molten metal in a solid state; A molten metal filling step of filling the molten metal in a solid state generated in the casting furnace into a molten metal storage furnace, placing a casting mold in a molten metal plug blocking the molten metal outlet formed at one end of the molten metal storage furnace, and then removing the molten metal plug The molten metal plug removal step, the molten metal injection step of injecting the molten metal in the reaction solid state into the casting mold by pressing with a piston installed at the other end of the molten metal storage furnace, and titanium by the molten metal injected into the casting mold by the molten metal injection step and a part casting step of casting the cast part.

Description

티타늄 주조 부품의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TITANIUM CASTING PARTS}Manufacturing method of titanium casting parts

본 발명은 티타늄 주조 부품의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 품질이 우수한 티타늄 또는 티타늄 합금 잉곳의 주조 제품을 저비용 공정으로 제조할 수 있는 티타늄 주조 부품의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a cast titanium part, and more particularly, to a method for manufacturing a titanium cast part capable of manufacturing a cast product of an excellent quality titanium or titanium alloy ingot in a low-cost process.

일반적으로, 티타늄 및 티타늄 합금은 높은 비강도와 우수한 고온 특성을 가지며, 내산성 및 내식성이 우수하여 우주항공, 자동차, 및 화학 플랜트 산업 등에 광범위하게 활용되고 있다. In general, titanium and titanium alloys have high specific strength and excellent high temperature characteristics, and have excellent acid resistance and corrosion resistance, and thus are widely used in aerospace, automobile, and chemical plant industries.

그런데, 티타늄은 고온에서 산소, 질소에 대하여 고용도가 매우 높으므로, 철(Fe)이나 알루미늄(Al)에 사용되는 일반적인 용해 방법으로는 청정한 용탕을 얻기 힘들다. However, since titanium has a very high solubility with respect to oxygen and nitrogen at high temperatures, it is difficult to obtain a clean molten metal by a general dissolution method used for iron (Fe) or aluminum (Al).

그리고, 티타늄을 용해하여 주조품으로 제조하기 위해서는 다른 일반 금속에 비하여 특수한 공정을 필요로 한다.And, in order to melt titanium and manufacture it into a casting, a special process is required compared to other general metals.

항공기 등에 사용될 대형 티타늄 주조품은 소모성 전극을 동 도가니에서 아크 용해하여 이것을 주형에 주조하는 방식이 사용된다. For large titanium castings to be used in aircraft, etc., arc melting consumable electrodes in a copper crucible and casting this into a mold is used.

종래의 티타늄 제조 방식은 도 1에 도시된 바와 같이, 진공 챔버(1) 내에서 용탕(5)을 몰드(7)에 붇고 몰드(7) 내의 제품을 하나씩 제작하는 비연속적 방법이다.The conventional titanium manufacturing method is a discontinuous method of pouring the molten metal 5 into the mold 7 in the vacuum chamber 1 and manufacturing the products in the mold 7 one by one, as shown in FIG. 1 .

즉, 이러한 종래의 티타늄 제조 방식은, 티타늄 스폰지 등의 원료(3)를 투입하고, 플라즈마 토치(Plasma torch)(9) 또는 전자빔(electron beam) 열원으로 원료를 용해하고, 수냉 구리 몰드(Water-cooled copper mold)(11)를 뒤집어 몰드(7) 내에 용탕(5)을 쏟아 붇고(진공 챔버 내부는 진공 상태를 유지), 몰드(7) 내의 제품을 하나씩 꺼내는 방식이다.That is, in this conventional titanium manufacturing method, a raw material 3 such as a titanium sponge is put, the raw material is melted with a plasma torch 9 or an electron beam heat source, and a water-cooled copper mold (Water-) This is a method in which the cooled copper mold 11 is turned over and the molten metal 5 is poured into the mold 7 (a vacuum is maintained inside the vacuum chamber), and products in the mold 7 are taken out one by one.

그러나, 이러한 종래의 티타늄 제조 방식은 최종 주조 제품의 청정도를 보장할 수 없을 뿐만이 아니라 연속적이지 못한 방법으로 경제성이 열위 하게 되는 문제점이 있었다. However, this conventional titanium manufacturing method has a problem that not only cannot guarantee the cleanliness of the final casting product, but also has a poor economic feasibility in a non-continuous method.

본 발명은 기존의 티타늄 주조 공정에 비하여 용탕의 청정도 확보 및 주조 시에 강한 압력을 가하여 주조 제품의 품질을 향상할 수 있을 뿐만이 아니라 연속식 공정을 설계 하여 저비용 생산이 가능한 티타늄 주조 부품의 제조 방법을 제공하고자 한다.The present invention is a method of manufacturing a titanium casting part that not only improves the quality of the cast product by securing the cleanliness of the molten metal and applying a strong pressure during casting, but also designing a continuous process to enable low-cost production compared to the existing titanium casting process would like to provide

본 발명의 일 구현예에 따르면, 주조로(Cold herath) 내에 원료 물질을 투입하는 원료 물질 투입 단계, According to an embodiment of the present invention, a raw material input step of inputting a raw material into a cold herath,

플라즈마 건을 이용하여 상기 원료 물질을 상기 주조로 내에서 용해하여 반응고 상태의 용탕을 생성하는 용탕 생성 단계, A molten metal generating step of dissolving the raw material in the casting furnace using a plasma gun to generate a molten metal in a solid state;

상기 주조로 내에서 생성된 반응고 상태의 용탕을 용탕 저장로에 채우는 용탕 채움 단계, A molten metal filling step of filling the molten metal in the reaction solid state generated in the casting furnace into the molten metal storage furnace;

상기 용탕 저장로의 일단부에 형성된 용탕 배출구를 막고 있는 용탕 플러그에 주조 몰드를 위치시킨 후 용탕 플러그를 제거하는 용탕 플러그 제거 단계, A molten metal plug removal step of removing the molten metal plug after placing a casting mold in the molten metal plug blocking the molten metal outlet formed at one end of the molten metal storage furnace;

상기 용탕 저장로의 타단부에 설치된 피스톤으로 가압하여 상기 반응고 상태의 용탕을 주조 몰드 내에 주입하는 용탕 주입 단계, 및 A molten metal injection step of injecting the molten metal in a solid state into a casting mold by pressing with a piston installed at the other end of the molten metal storage furnace; and

상기 용탕 주입 단계에 의하여 주조 몰드 내에 주입된 용탕에 의하여 티타늄 주조 부품을 주조하는 부품 주조 단계를 포함하는 티타늄 주조 부품의 제조 방법이 제공될 수 있다.There may be provided a method for manufacturing a titanium casting component including a component casting step of casting a titanium casting component by the molten metal injected into the casting mold by the molten metal injection step.

상기 주조로 내의 용탕을 상기 주조로와 연결된 상기 용탕 이송로를 통하여 상기 용탕 저장로로 이동하는 용탕 이송 단계를 포함하는 것일 수 있다.It may include a molten metal transfer step of moving the molten metal in the casting furnace to the molten metal storage path through the molten metal transfer path connected to the casting furnace.

상기 용탕 채움 단계는 상기 용탕 저장로에 저장된 용탕의 온도를 조절하기 위한 저장 용탕 온도 조절 단계를 포함하는 것일 수 있다.The molten metal filling step may include a storage molten metal temperature control step for controlling the temperature of the molten metal stored in the molten metal storage furnace.

상기 용탕 채움 단계는 상기 용탕 저장로 주위를 진공으로 유지하기 위한 저장 용탕 진공 유지 단계를 포함하는 것일 수 있다.The molten metal filling step may include a storage molten metal vacuum maintaining step for maintaining a vacuum around the molten metal storage furnace.

상기 용탕 이송 단계는 상기 용탕 이송로를 통하여 이송하는 용탕의 온도를 조절하기 위한 이송 용탕 온도 조절 단계를 포함하는 것일 수 있다.The molten metal transfer step may include a transfer molten metal temperature control step for controlling the temperature of the molten metal transferred through the molten metal transfer path.

상기 용탕 이송 단계는 상기 용탕 이송로 주위를 진공으로 유지하는 이송 용탕 진공 유지 단계를 포함하는 것일 수 있다.The molten metal transfer step may include a transfer molten metal vacuum maintaining step of maintaining a vacuum around the molten metal transfer path.

상기 용탕 생성 단계에서 반응고 상태의 용탕은 고상 30% 분율과 액상 70% 분율로 이루어지는 것일 수 있다.In the molten metal generation step, the molten metal in a solid state may be composed of a solid phase 30% fraction and a liquid phase 70% fraction.

상기 피스톤은 상기 용탕을 상기 용탕 저장로의 용탕 배출구 및 상기 주조 몰드의 용탕 유입구와 일직선상으로 가압하는 것일 수 있다.The piston may press the molten metal in a straight line with the molten metal outlet of the molten metal storage furnace and the molten metal inlet of the casting mold.

본 발명의 구현예에 따르면, 냉간로(Cold hearth)에 의해 고청정화된 용탕을 사용할 뿐만이 아니라 주조 공정 중 가압이 가능하므로 고품질의 티타늄 및 티타늄 합금 주조 제품을 제조할 수 있으며, 또한 주조 제품의 대형화 및 연속 공정 설계가 가능하다.According to the embodiment of the present invention, high-quality titanium and titanium alloy cast products can be manufactured, and also cast products can be enlarged because it is possible to pressurize during the casting process as well as use the molten metal highly purified by a cold hearth. and continuous process design.

도 1은 종래 기술에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법을 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법의 제조 상태를 설명하기 위한 도면으로서, 용탕 플러그를 제거하기 전의 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법의 제조 상태를 설명하기 위한 도면으로서, 용탕 저장로에 주조 몰드를 연결한 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법의 제조 상태를 설명하기 위한 도면으로서, 피스톤을 이용하여 주조 몰드 내에 용탕을 주입한 상태를 나타낸 것이다.1 is a schematic configuration diagram for explaining a method of manufacturing a titanium casting part according to the prior art.
2 is a schematic configuration diagram of a method for manufacturing a cast titanium part according to an embodiment of the present invention.
3 is a view for explaining the manufacturing state of the manufacturing method of the titanium casting part according to the embodiment of the present invention, and is a view showing the state before removing the molten plug.
4 is a view for explaining the manufacturing state of the manufacturing method of the titanium casting part according to an embodiment of the present invention, a view showing a state in which the casting mold is connected to the molten metal storage furnace.
5 is a view for explaining the manufacturing state of the manufacturing method of the titanium casting part according to an embodiment of the present invention, showing a state in which the molten metal is injected into the casting mold by using a piston.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 구현예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. As will be readily understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, the embodiments described below may be modified in various forms without departing from the concept and scope of the present invention. Wherever possible, identical or similar parts are denoted by the same reference numerals in the drawings.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 구현예를 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.The terminology used below is for the purpose of referring to specific embodiments only, and is not intended to limit the invention. As used herein, the singular forms also include the plural forms unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of “comprising” specifies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and/or component, and other specific characteristic, region, integer, step, operation, element, component and/or group. It does not exclude the existence or addition of

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.All terms including technical terms and scientific terms used below have the same meaning as those commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms defined in the dictionary are further interpreted as having a meaning consistent with the related art literature and the presently disclosed content, and unless defined, are not interpreted in an ideal or very formal meaning.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법의 개략적인 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법의 제조 상태를 설명하기 위한 도면으로서, 용탕 플러그를 제거하기 전의 상태를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법의 제조 상태를 설명하기 위한 도면으로서, 용탕 저장로에 주조 몰드를 연결한 상태를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법의 제조 상태를 설명하기 위한 도면으로서, 피스톤을 이용하여 주조 몰드 내에 용탕을 주입한 상태를 나타낸 것이다.Figure 2 is a schematic configuration diagram of a manufacturing method of a cast titanium part according to an embodiment of the present invention, Figure 3 is a view for explaining the manufacturing state of the manufacturing method of the cast titanium part according to an embodiment of the present invention , is a view showing the state before removing the molten metal plug, Figure 4 is a view for explaining the manufacturing state of the manufacturing method of the titanium casting part according to an embodiment of the present invention, the state in which the casting mold is connected to the molten metal storage furnace FIG. 5 is a view for explaining a manufacturing state of a manufacturing method of a titanium casting part according to an embodiment of the present invention, and shows a state in which molten metal is injected into a casting mold using a piston.

도 2 내지 도 5를 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법은, 원료 투입부(11)를 통하여 주조로(Cold herath)(100) 내에 티타늄 스폰지 등의 원료 물질(10)을 투입하는 원료 물질 투입 단계(S10), 2 to 5 , in the method for manufacturing a titanium casting part according to an embodiment of the present invention, a raw material such as a titanium sponge in a cold herath 100 through a raw material input unit 11 ( 10) a raw material input step (S10),

상기 주조로(100)의 상부에 설치된 플라즈마 건(200)에서 플라즈마(210)를 발사하여 상기 원료 물질(10)을 상기 주조로(100) 내에서 용해하여 반응고 상태의 용탕(20)을 생성하는 용탕 생성 단계(S20), Plasma 210 is fired from the plasma gun 200 installed on the upper part of the casting furnace 100 to melt the raw material 10 in the casting furnace 100 to generate the molten metal 20 in a solid state. molten metal generation step (S20),

상기 주조로(100) 내에서 생성된 반응고 상태의 용탕(20)을 용탕 저장로(300)에 채우는 용탕 채움 단계(S40), A molten metal filling step (S40) of filling the molten metal 20 in the reaction solid state generated in the casting furnace 100 into the molten metal storage furnace 300;

상기 용탕 저장로(300)의 일단부에 형성된 용탕 배출구를 막고 있는 용탕 플러그(310)에 주조 몰드(400)를 위치시킨 후 용탕 플러그(310)를 제거하는 용탕 플러그 제거 단계(S50), A molten metal plug removal step of removing the molten metal plug 310 after positioning the casting mold 400 on the molten metal plug 310 blocking the molten metal outlet formed at one end of the molten metal storage furnace 300 (S50);

상기 용탕 저장로(300)의 타단부에 설치된 피스톤(500)으로 가압하여 상기 반응고 상태의 용탕(20)을 주조 몰드(400) 내에 주입하는 용탕 주입 단계(S60), 및 A molten metal injection step (S60) of injecting the molten metal 20 in the reaction solid state into the casting mold 400 by pressing with a piston 500 installed at the other end of the molten metal storage furnace 300, and

상기 용탕 주입 단계(S60)에 의하여 상기 주조 몰드(400) 내에 주입된 용탕에 의하여 티타늄 주조 부품(410)을 주조하는 부품 주조 단계(S70)를 포함할 수 있다.It may include a component casting step (S70) of casting the titanium casting part 410 by the molten metal injected into the casting mold 400 by the molten metal injection step (S60).

또한, 상기 용탕 생성 단계(S20)와 상기 용탕 채움 단계(S40) 사이에는 상기 주조로(100) 내의 용탕을 상기 주조로(100)와 연결된 상기 용탕 이송로(600)를 통하여 상기 용탕 저장로(300)로 이동하는 용탕 이송 단계(S30)를 포함할 수 있다.In addition, between the molten metal generating step (S20) and the molten metal filling step (S40), the molten metal in the casting furnace 100 is transferred to the molten metal storage furnace ( It may include a molten metal transfer step (S30) moving to 300).

상기 주조로(100)에는 상기 주조로(100)의 냉각을 위한 냉각수가 흐르는 냉각수 라인(110)이 일정한 간격으로 설치될 수 있다.Cooling water lines 110 through which cooling water for cooling the casting furnace 100 flows may be installed in the casting furnace 100 at regular intervals.

상기 용탕 생성 단계(S20)에서 원료 물질(10)이 주조로(100) 내에서 용해되는 중에 무거운 불순물을 침감하여 스칼(skull)에 포집되는 불순물 포집 단계(S21)를 포함할 수 있다.In the molten metal generating step ( S20 ), the raw material 10 may include an impurity collecting step ( S21 ) in which heavy impurities are immersed while being melted in the casting furnace ( 100 ) and collected in a skull ( Skull ).

또한, 상기 용탕 생성 단계(S20)에서 원료 물질(10)이 주조로(100) 내에서 용해되는 중에 가벼운 불순물들은 부유하여 플라즈마 또는 전자 빔 등에 의하여 기화되어 제거되는 불순물 제거 단계(S22)를 포함할 수 있다.In addition, while the raw material 10 is dissolved in the casting furnace 100 in the molten metal generating step S20, light impurities float and are vaporized and removed by plasma or electron beam, etc. can

상기 용탕 생성 단계(S20)에서 반응고 상태의 용탕(20)은 부피 기준으로 고상 20~40% 분율과 액상 60~80% 분율의 비율로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 고상 30% 분율과 액상 70% 분율로 이루어질 수 있다.In the molten metal generating step (S20), the molten metal 20 in a solid state may consist of a proportion of 20-40% solid and 60-80% liquid fraction based on volume, preferably 30% solid and 70 liquid. % fraction.

상기 용탕 채움 단계(S30)는 상기 용탕 저장로(300)의 주위에 설치된 가열 장치(320)에 의하여 상기 용탕 저장로(300)에 저장된 용탕의 온도를 조절하기 위한 저장 용탕 온도 조절 단계(S31)를 포함할 수 있다.The molten metal filling step (S30) is a storage molten metal temperature control step (S31) for controlling the temperature of the molten metal stored in the molten metal storage furnace 300 by the heating device 320 installed around the molten metal storage furnace 300. may include

상기 용탕 채움 단계(S30)는 상기 용탕 저장로(300)에 저장된 용탕의 산화를 방지하기 위하여 상기 용탕 저장로(300) 외측에 설치된 진공유지장치(미도시)에 의하여 상기 용탕 저장로(300) 주위를 진공으로 유지하기 위한 저장 용탕 진공 유지 단계(S32)를 포함할 수 있다.The molten metal filling step (S30) is performed in the molten metal storage furnace 300 by a vacuum maintaining device (not shown) installed outside the molten metal storage furnace 300 to prevent oxidation of the molten metal stored in the molten metal storage furnace 300 . It may include a storage molten metal vacuum maintaining step (S32) for maintaining the surrounding in a vacuum.

상기 용탕 이송 단계(40)는 상기 용탕 이송로(600)의 주위에 설치된 열선 등과 같은 가열 장치(610)에 의하여 상기 용탕 이송로(600)를 통하여 이송하는 용탕의 온도를 조절하기 위한 이송 용탕 온도 조절 단계(41)를 포함할 수 있다.The molten metal transfer step 40 is a transfer molten metal temperature for controlling the temperature of the molten metal transferred through the molten metal transfer path 600 by a heating device 610 such as a heating wire installed around the molten metal transfer path 600 . an adjustment step 41 .

상기 용탕 이송 단계(S40)는 용탕 이송로(600)를 통하여 이송되는 용탕의 산화를 방지하기 위하여 상기 용탕 이송로(600) 외측에 설치된 진공유지장치(미도시)에 의하여 상기 용탕 이송로(600) 주위를 진공으로 유지하는 이송 용탕 진공 유지 단계(S42)를 포함할 수 있다.In the molten metal transfer step (S40), the molten metal transfer path 600 is performed by a vacuum maintaining device (not shown) installed outside the molten metal transfer path 600 to prevent oxidation of the molten metal transferred through the molten metal transfer path 600 . ) may include a vacuum holding step (S42) of the transfer molten metal to maintain the surrounding in a vacuum.

상기 용탕 플러그 제거 단계(S50)는 상기 용탕 플러그(310)를 제거한 후 상기 주조 몰드(400)의 용탕 유입구를 용탕 저장로(300)의 용탕 배출구에 연결하는 주조 몰드 연결 단계(S51)를 포함할 수 있다.The molten metal plug removing step (S50) may include a casting mold connection step (S51) of connecting the molten metal inlet of the casting mold 400 to the molten metal outlet of the molten metal storage furnace 300 after removing the molten metal plug 310 can

상기 피스톤(500)은 상기 반응고 상태의 용탕(20)을 용탕 배출구 방향으로 균일하게 가압할 수 있도록 상기 용탕 저장로(300)의 용탕 배출구 및 상기 주조 몰드(400)의 용탕 유입구와 수평으로 일직선 상으로 가압하게 배치될 수 있다. The piston 500 is horizontally aligned with the molten metal outlet of the molten metal storage furnace 300 and the molten metal inlet of the casting mold 400 so as to uniformly press the molten metal 20 in the reaction solid state in the direction of the molten metal outlet. It may be arranged to be pressurized upwards.

이하에서, 도 2 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법의 과정에 대해서 설명한다.Hereinafter, with reference to FIGS. 2 to 5, a process of a manufacturing method of a titanium casting part according to an embodiment of the present invention will be described.

본 발명의 일 구현예에 따른 티타늄 주조 부품의 제조 방법은, 먼저 원료 투입부(11)를 통하여 주조로(Cold herath)(100) 내에 티타늄 스폰지 등의 원료 물질(10)을 투입한다(S10). In the method of manufacturing a cast titanium part according to an embodiment of the present invention, first, a raw material 10 such as a titanium sponge is introduced into the cold herath 100 through the raw material input unit 11 (S10) .

그리고, 상기 주조로(100)의 상부에 설치된 플라즈마 건(200)에서 플라즈마(210)를 발사하여 상기 원료 물질(10)을 상기 주조로(100) 내에서 용해하여 반응고 상태의 용탕(20)을 생성한다(S20). Then, the plasma 210 is fired from the plasma gun 200 installed on the upper part of the casting furnace 100 to dissolve the raw material 10 in the casting furnace 100 to dissolve the molten metal 20 in a solid state. to generate (S20).

또한, 상기 용탕 생성 단계(S20)에서 원료 물질(10)은, 상기 주조로(100) 내에서 용해되는 중에 무거운 불순물을 침감하여 스칼(skull)에 포집되고(S21), 상기 주조로(100) 내에서 용해되는 중에 가벼운 불순물들은 부유하여 플라즈마 또는 전자 빔 등에 의하여 기화되어 제거된다(S22).In addition, in the molten metal generating step (S20), the raw material 10 is collected in a skull by eroding heavy impurities while being dissolved in the casting furnace 100 (S21), and the casting furnace 100 While being dissolved, light impurities float and are vaporized and removed by plasma or electron beam (S22).

상기 주조로(100) 내의 용탕은 상기 주조로(100)와 연결된 상기 용탕 이송로(600)로 이송되고, 상기 용탕 이송로에(600)에 이송된 용탕은 자중(중력)에 의하여 용탕 저장로(300)로 이송된 후 도 3에 도시된 바와 같이 상기 용탕 저장로(300)에 채워진다(S40). The molten metal in the casting furnace 100 is transferred to the molten metal transfer path 600 connected to the casting furnace 100, and the molten metal transferred to the molten metal transfer path 600 is transferred to the molten metal storage furnace by its own weight (gravity). After being transferred to 300, it is filled in the molten metal storage furnace 300 as shown in FIG. 3 (S40).

이 때, 상기 용탕 저장로(300)의 주위에 설치된 가열 장치(320)에 의하여 상기 용탕 저장로(300)에 저장된 용탕의 온도를 조절하고(S31), 상기 용탕 저장로(300)에 저장된 용탕의 산화를 방지하기 위하여 상기 용탕 저장로(300) 외측에 설치된 진공유지장치(미도시)에 의하여 상기 용탕 저장로(300) 주위를 진공으로 유지한다(S32).At this time, the temperature of the molten metal stored in the molten metal storage furnace 300 is adjusted by the heating device 320 installed around the molten metal storage furnace 300 (S31), and the molten metal stored in the molten metal storage furnace 300 is controlled (S31). In order to prevent oxidation of the molten metal storage furnace 300, a vacuum is maintained around the molten metal storage furnace 300 by a vacuum holding device (not shown) installed on the outside (S32).

또한, 상기 용탕 이송로(600)의 주위에 설치된 열선 등과 같은 가열 장치(610)에 의하여 상기 용탕 이송로(600)를 통하여 이송하는 용탕의 온도를 조절하고(41), 상기 용탕 이송로(600)를 통하여 이송되는 용탕의 산화를 방지하기 위하여 상기 용탕 이송로(600) 외측에 설치된 진공유지장치(미도시)에 의하여 상기 용탕 이송로(600) 주위를 진공으로 유지한다(S42).In addition, the temperature of the molten metal transferred through the molten metal transfer path 600 is controlled (41) by a heating device 610 such as a hot wire installed around the molten metal transfer path 600, and the molten metal transfer path 600 ), a vacuum around the molten metal transfer path 600 is maintained in a vacuum by a vacuum maintaining device (not shown) installed outside the molten metal transfer path 600 in order to prevent oxidation of the molten metal transferred through the molten metal transfer path 600 (S42).

이러한 상태에서, 상기 용탕 저장로(300)의 일단부에 형성된 용탕 배출구를 막고 있는 용탕 플러그(310)에 주조 몰드(400)를 위치시키고, 상기 용탕 플러그(310)를 제거한 후 도 4에 도시된 바와 같이 상기 주조 몰드(400)의 용탕 유입구를 용탕 저장로(300)의 용탕 배출구에 연결한다(S51).In this state, the casting mold 400 is placed on the molten metal plug 310 blocking the molten metal outlet formed at one end of the molten metal storage furnace 300, and after the molten metal plug 310 is removed, as shown in FIG. As shown, the molten metal inlet of the casting mold 400 is connected to the molten metal outlet of the molten metal storage furnace 300 (S51).

그 다음, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 용탕 저장로(300)의 타단부에 설치된 피스톤(500)으로 상기 반응고 상태의 용탕(20)을 용탕 배출구 방향으로 가압하여 상기 주조 몰드(400) 내에 주입하고(S60), 상기 주조 몰드(400) 내에 주입된 용탕에 의하여 티타늄 주조 부품(410)을 연속적으로 주조할 수 있다.Then, as shown in FIG. 5 , the molten metal 20 in the reaction solid state is pressed in the direction of the molten metal outlet with a piston 500 installed at the other end of the molten metal storage furnace 300 in the casting mold 400 . Injected into ( S60 ), the titanium casting part 410 may be continuously cast by the molten metal injected into the casting mold 400 .

또한, 상기 용탕 생성 단계(S20)에서 반응고 상태의 용탕(20)은 부피 기준으로 고상 20~40% 분율과 액상 60~80% 분율의 비율로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 고상 30% 분율과 액상 70% 분율로 이루어져 있으므로, 상기 피스톤(500)의 가압에 의하여 용이하게 주조 몰드(400) 내로 주입되어 상기 주조 몰드(400)에 주입된 용탕에 의형 티타늄 주조 부품(410)을 연속적으로 주조할 수 있다.In addition, the molten metal 20 in a solid state in the molten metal generating step (S20) may consist of a proportion of 20-40% solid and 60-80% liquid fraction based on volume, preferably solid phase 30% fraction and Since it consists of a 70% liquid fraction, it is easily injected into the casting mold 400 by the pressure of the piston 500 and continuously casts the titanium casting parts 410 in the molten metal injected into the casting mold 400. can

100: 주조로 200: 플라즈마 건
300: 용탕 저장로 400: 주조 몰드
500: 피스톤 600: 용탕 이동로100: casting furnace 200: plasma gun
300: molten metal storage furnace 400: casting mold
500: piston 600: molten metal transfer path

Claims (8)

주조로(Cold herath) 내에 원료 물질을 투입하는 원료 물질 투입 단계,
플라즈마 건을 이용하여 상기 원료 물질을 상기 주조로 내에서 용해하여 반응고 상태의 용탕을 생성하는 용탕 생성 단계,
상기 주조로 내에서 생성된 상기 반응고 상태의 용탕을 용탕 저장로에 채우는 용탕 채움 단계,
상기 용탕 저장로의 일단부에 형성된 용탕 배출구를 막고 있는 용탕 플러그에 주조 몰드를 위치시킨 후 상기 용탕 플러그를 제거하는 용탕 플러그 제거 단계,
상기 용탕 저장로의 타단부에 설치된 피스톤으로 가압하여 상기 반응고 상태의 용탕을 상기 주조 몰드 내에 주입하는 용탕 주입 단계, 및
상기 용탕 주입 단계에 의하여 주조 몰드 내에 주입된 용탕에 의하여 티타늄 주조 부품을 주조하는 부품 주조 단계
를 포함하고
상기 용탕 플러그 제거 단계는 상기 용탕 플러그를 제거한 후 상기 주조 몰드의 용탕 유입구를 상기 용탕 저장로의 용탕 배출구에 연결하는 주조 몰드 연결 단계를 포함하고,
상기 용탕 생성 단계에서 상기 원료 물질이 상기 주조로 내에서 용해되는 중에 가벼운 불순물들은 부유하여 플라즈마에 의하여 기화되어 제거되는 불순물 제거 단계를 포함하는 티타늄 주조 부품의 제조 방법.A raw material input step of inputting raw materials into a cold herath;
A molten metal generating step of dissolving the raw material in the casting furnace using a plasma gun to generate a molten metal in a solid state;
A molten metal filling step of filling the molten metal in the reaction solid state generated in the casting furnace into a molten metal storage furnace;
A molten metal plug removal step of removing the molten metal plug after placing a casting mold in a molten metal plug blocking the molten metal outlet formed at one end of the molten metal storage furnace;
A molten metal injection step of injecting the molten metal in the solid state into the casting mold by pressing with a piston installed at the other end of the molten metal storage furnace, and
A component casting step of casting a titanium casting part by the molten metal injected into the casting mold by the molten metal injection step
includes
The molten metal plug removing step includes a casting mold connecting step of connecting the molten metal inlet of the casting mold to the molten metal outlet of the molten metal storage furnace after removing the molten metal plug,
and an impurity removing step in which light impurities float and are vaporized and removed by plasma while the raw material is dissolved in the casting furnace in the molten metal generating step. 제1항에 있어서,
상기 주조로 내의 용탕을 상기 주조로와 연결된 용탕 이송로를 통하여 상기 용탕 저장로로 이동하는 용탕 이송 단계를 포함하는 것인 티타늄 주조 부품의 제조 방법.According to claim 1,
A method of manufacturing a titanium casting part comprising a molten metal transfer step of moving the molten metal in the casting furnace to the molten metal storage path through a molten metal transfer path connected to the casting furnace. 제2항에 있어서,
상기 용탕 채움 단계는 상기 용탕 저장로에 저장된 용탕의 온도를 조절하기 위한 저장 용탕 온도 조절 단계를 포함하는 것인 티타늄 주조 부품의 제조 방법.3. The method of claim 2,
The molten metal filling step is a method of manufacturing a titanium casting part comprising a storage molten metal temperature control step for controlling the temperature of the molten metal stored in the molten metal storage furnace. 제3항에 있어서,
상기 용탕 채움 단계는 상기 용탕 저장로 주위를 진공으로 유지하기 위한 저장 용탕 진공 유지 단계를 포함하는 것인 티타늄 주조 부품의 제조 방법.4. The method of claim 3,
The molten metal filling step is a method of manufacturing a titanium casting part comprising a storage molten metal vacuum maintaining step for maintaining a vacuum around the molten metal storage furnace. 제2항에 있어서,
상기 용탕 이송 단계는 상기 용탕 이송로를 통하여 이송하는 상기 용탕의 온도를 조절하기 위한 이송 용탕 온도 조절 단계를 포함하는 것인 티타늄 주조 부품의 제조 방법.3. The method of claim 2,
The molten metal transfer step is a method of manufacturing a titanium casting part comprising a transfer molten metal temperature control step for controlling the temperature of the molten metal transferred through the molten metal transfer path. 제5항에 있어서,
상기 용탕 이송 단계는 상기 용탕 이송로 주위를 진공으로 유지하는 이송 용탕 진공 유지 단계를 포함하는 것인 티타늄 주조 부품의 제조 방법.6. The method of claim 5,
The molten metal transfer step is a method of manufacturing a titanium casting part comprising a transfer molten metal vacuum maintaining step of maintaining a vacuum around the molten metal transfer path. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 용탕 생성 단계에서 상기 반응고 상태의 용탕은 고상 30% 분율과 액상 70% 분율로 이루어지는 것인 티타늄 주조 부품의 제조 방법.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
In the molten metal generating step, the molten metal in the reaction solid state is a method of manufacturing a titanium casting part consisting of a solid 30% fraction and a liquid phase 70% fraction. 제7항에 있어서,
상기 피스톤은 상기 용탕을 상기 용탕 저장로의 용탕 배출구 및 상기 주조 몰드의 용탕 유입구와 일직선상으로 가압하는 것인 티타늄 주조 부품의 제조 방법.8. The method of claim 7,
The piston pressurizes the molten metal in a straight line with the molten metal outlet of the molten metal storage furnace and the molten metal inlet of the casting mold.
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