KR19990008577A - Semi-Molten Metal Manufacturing Equipment - Google Patents

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KR19990008577A KR1019970030605A KR19970030605A KR19990008577A KR 19990008577 A KR19990008577 A KR 19990008577A KR 1019970030605 A KR1019970030605 A KR 1019970030605A KR 19970030605 A KR19970030605 A KR 19970030605A KR 19990008577 A KR19990008577 A KR 19990008577A
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윤광민
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박병재
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    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/12Making non-ferrous alloys by processing in a semi-solid state, e.g. holding the alloy in the solid-liquid phase

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Abstract

본 발명은 반 용융금속(Semi-solid metal) 제조장치에 관한 것으로, 용탕이 주입/배출되는 가열로에 구동수단을 조합하여 회전가능하도록 구성하고, 이 가열로의 내부에 반대방향으로 회전하면서 용탕을 교반시켜 줄 수 있도록 교반기를 구비하여, 교반기가 회전하면서 상하로 움직일 수 있게 함으로써, 용탕이 와류현상으로 균일하게 섞이이면서 조직을 미세화시켜 주게 되어, 조직의 대부분이 안전한 상(狀)으로 이루어진 반 용융금속을 제조할 수 있게 한 장치를 제공하는데 있다.The present invention relates to a semi-solid metal manufacturing apparatus, and configured to be rotatable by combining a driving means with a heating furnace into which a molten metal is injected / discharged, and while the molten metal rotates in the opposite direction to the inside of the heating furnace. It is equipped with a stirrer to stir the, and by allowing the stirrer to move up and down while rotating, the molten metal is uniformly mixed in the vortex phenomenon to refine the tissue, the majority of the tissue consists of a safe phase It is to provide an apparatus that enables the production of semi-molten metal.

Description

반 용융금속 제조장치Semi-Molten Metal Manufacturing Equipment

본 발명은 반 용융 금속의 제조시 조직의 미세화를 도모하기 위해 강제로 교반시켜주는 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열로 내부에 이 가열로와 반대로 회전하면서 상하로 움직임이 가능하도록 교반기를 설치하여, 용탕이 와류현상을 일으킬 수 있게 함으로써, 안정된 조직을 얻을 수 있게 한 반 용융금속 제조장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for forcibly stirring in order to refine the structure in the production of semi-molten metal, and more particularly, to install a stirrer inside the furnace to move up and down while rotating opposite to the furnace Therefore, the present invention relates to a semi-molten metal production apparatus that enables a molten metal to cause a vortex phenomenon, thereby obtaining a stable structure.

일반적으로 반 용융금속(Semi-solid metal)은 반 용융상태의 주물 덩어리로, 용탕을 가열로에 주입하여 일정 온도에 도달할 때까지 교반과 동시에 가열한 다음 냉각수단을 거쳐 취출하는 방법으로 제조된다.In general, semi-solid metal is a mass of castings in semi-melt state, which is manufactured by injecting a molten metal into a heating furnace, heating it with stirring until reaching a predetermined temperature, and then taking it out through a cooling means. .

이러한 반 용융금속은 성형성이 우수하여 정밀부품 제조시 많이 사용되고 있는 추세이며, 조직이 균일하지 않은 불안정한 부분이 많아 이를 보완하기 위해 별도로 마무리 작업을 필요로 하는 단점을 가지고 있다.Such semi-molten metal has a tendency to be used a lot in the manufacture of precision parts due to its excellent formability, and has a disadvantage that requires a separate finishing work to compensate for the many unstable parts having a uniform structure.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 반 용융금속(Semi-solid metal) 제조장치에 관한 것으로, 용탕이 주입/배출되는 가열로에 구동수단을 조합하여 회전가능하도록 구성하고, 이 가열로의 내부에 반대방향으로 회전하면서 용탕을 교반시켜 줄 수 있도록 교반기를 구비하여, 교반기가 회전하면서 상하로 움직일 수 있게 함으로써, 용탕이 와류현상으로 균일하게 섞이이면서 조직을 미세화시켜 주게 되어, 조직의 대부분이 안전한 상(狀)으로 이루어진 반 용융금속을 제조할 수 있게 한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made in view of this point, and relates to a semi-solid metal manufacturing apparatus, comprising a drive unit coupled to a heating furnace into which a molten metal is injected / discharged so as to be rotatable. It is equipped with a stirrer to stir the molten metal while rotating in the opposite direction in the interior of the, by allowing the stirrer to move up and down while rotating, thereby minimizing the tissue while the molten metal is uniformly mixed in the vortex phenomenon, It is an object to provide a device which allows the production of semi-molten metal, which consists mostly of safe phases.

도 1은 본 발명에 따른 제조장치를 나타내는 일부를 단면한 단면사시도.1 is a cross-sectional perspective view showing a portion showing a manufacturing apparatus according to the present invention.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉<Explanation of symbols for main parts of drawing>

10: 가열로 11 : 용탕 주입구10: heating furnace 11: molten metal injection hole

12 : 용탕 배출구 13 : 구동수단12: molten metal outlet 13: driving means

14 : 암나사부 15 : 치14: female thread 15: chi

20 : 교반기 21 : 회전봉20: stirrer 21: rotary rod

22 : 회전수단 23 : 상하작동수단22: rotating means 23: vertical operating means

24 : 수나사부 30 : 작업대24: male thread part 30: work table

31 : 설치구멍 32 : 지지대31: mounting hole 32: support

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 상하부에 각각 용탕 주입구(11) 및 배출구(12)를 갖는 역(逆)원뿔형으로 이루어져서 정역방향으로 반복하여 회전가능하도록 구동수단(13)과 조합된 가열로(10)와, 상기 가열로(10)의 회전중심축 상에 설치되어 있으면서 상부에 형성된 회전봉(21)의 상부가 이 가열로(10)의 윗면 상부로 돌출되어 회전수단(22) 및 상하작동수단(23)이 순차적으로 조합된 교반기(20)로 이루어지되, 상기 교반기(20)는 가열로(10)와 반대방향으로 회전하면서 가열로(10)에 주입된 용탕의 와류 발생을 유도하는 동시에, 상하로 움직이면서 상기 가열로(10)의 하부와 결합하여 용탕을 배출가능하게 한 것을 특징으로 한다.The present invention comprises a heating furnace (10) combined with a driving means (13) so as to be repeatedly formed in an inverted conical shape having a molten metal inlet (11) and an outlet (12) in the upper and lower portions so as to be repeatedly rotated in the forward and reverse directions, and the heating The upper part of the rotating rod 21 formed on the upper part of the furnace 10 while being installed on the central axis of rotation of the furnace 10 protrudes to the upper side of the heating furnace 10 so that the rotating means 22 and the upper and lower operating means 23 sequentially. Composed of a combined stirrer 20, the stirrer 20 induces the vortex generation of the molten metal injected into the heating furnace 10 while rotating in the opposite direction to the heating furnace 10, while moving up and down the heating furnace Combined with the lower portion of (10) is characterized in that the molten metal to be discharged.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 상기 가열로(10)의 안쪽 하부와 교반기(20)의 외주면에는 서로 결합가능한 암나사부(14)와 수나사부(24)가 형성된 것을 특징으로 한다.In a preferred embodiment of the present invention, the inner lower portion of the heating furnace 10 and the outer circumferential surface of the agitator 20 is characterized in that the female threaded portion 14 and the male threaded portion 24 are coupled to each other.

또한, 상기 용탕 주입구(11)는 가열로(10)의 내부 안쪽면과 교반기(20)의 외주면 사이에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the molten metal injection port 11 is characterized in that it is installed between the inner inner surface of the heating furnace 10 and the outer peripheral surface of the stirrer 20.

또한, 상기 용탕 배출구(12)는 가열로(10)의 하부 꼭지점에 회전중심축 선상에 나란하게 위치하도록 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the molten metal outlet 12 is characterized in that it is installed to be located side by side on the rotation center axis line at the lower vertex of the heating furnace (10).

이를 첨부도면을 참조하여 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.This will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

첨부도면 1은 본 발명에 따른 제조장치를 나타내는 일부를 단면한 사시도로서, 도면부호 30은 가열로가 회전가능하도록 설치되는 작업대를 나타낸다.1 is a cross-sectional perspective view showing a part of a manufacturing apparatus according to the present invention, wherein reference numeral 30 denotes a work table on which a heating furnace is installed to be rotatable.

도면부호 10은 가열로를 나타낸다.Reference numeral 10 denotes a heating furnace.

상기 가열로(10)는 내부에 일정량의 용탕을 주입할 수 있도록 역원뿔형으로 이루어진 용기로서, 그 외주면에는 주입된 용탕이 적당한 온도로 유지시켜 줄 수 있도록 가열수단과 냉각수단이 갖추어져 있다.The heating furnace 10 is a container made of an inverted conical shape to inject a predetermined amount of molten metal into the inside, and the outer circumferential surface is provided with heating means and cooling means to maintain the injected molten metal at an appropriate temperature.

특히, 상기 가열로(10)는 상하부에 각각 용탕 주입구(11)와 용탕 배출구(12)가 구비되어 있으며, 이곳을 통해 외부로부터 가열로(10)의 내부로 용탕을 주입하여 배출하게 된다.In particular, the heating furnace 10 is provided with a molten metal inlet 11 and the molten metal outlet 12 in the upper and lower portions, respectively, through which the molten metal is injected into the interior of the heating furnace 10 from the outside.

여기서, 상기 용탕 주입구(11)는 가열로(10)의 윗면 중심으로부터 벗어난 곳에 위치하게 되는데, 바람직하기로는 상기 가열로(10)의 내주면과 교반기(20)의 외주면 사이에 위치하도록 위치결정을 하여, 용탕주입시 용탕이 가열로(10)와 교반기(20) 사이를 통하여 가열로(10)에 유입가능하게 하는 것이 좋다.Here, the molten metal injection hole 11 is located away from the center of the upper surface of the heating furnace 10, preferably positioned so as to be located between the inner peripheral surface of the heating furnace 10 and the outer peripheral surface of the stirrer 20 In the injection of the molten metal, the molten metal may be introduced into the heating furnace 10 through the heating furnace 10 and the stirrer 20.

또한, 상기 용탕 배출구(12)는 가열로(10)의 하단 즉, 원뿔형상의 꼭지점에 위치하도록 설치하게 되며, 이때 이 용탕배출구(12)는 꼭지점과 윗면의 중심을 잇는 회전중심축 상에 있게 하여, 상기 가열로(10)가 회전되면서 용탕을 배출하게 되더라도 이 용탕 배출구(12)는 제자리에서만 회전하도록 유도하게 된다.In addition, the molten metal outlet 12 is installed to be located at the lower end of the heating furnace 10, that is, the vertex of the conical shape, wherein the molten metal outlet 12 is on the rotation center axis connecting the center of the vertex and the upper surface In addition, although the molten metal is discharged while the heating furnace 10 is rotated, the molten metal outlet 12 is induced to rotate only in place.

특히, 상기 용탕 배출구(12)는 전체 외주면에 기어와 같이 치(15)가 일정 구간에 걸쳐 형성되어 있으며, 이 치(15)에는 후술하는 구동수단(13)에 연결설치되어 회전가능하게 된다.In particular, the molten metal outlet 12 is formed on the entire outer circumferential surface, such as a gear 15 over a predetermined period, the tooth 15 is connected to the drive means 13 to be described later will be rotatable.

이러한 가열로(10)의 내면 하부에는 후술하는 교반기(20)의 수나사부(24)와 결합가능한 암나사부(14)가 성형되어 있으며, 이 암나사부(14)가 성형된 구간에서 교반작용으로 균일하게 섞인 다음 중력에 의하여 용탕 배출구로 빠져나가는 용탕을 가압하여 가열로(10)의 외부로 쉽게 배출될 수 있도록 유도하게 된다.In the lower portion of the inner surface of the heating furnace 10 is formed a female threaded portion 14 that can be coupled to the male threaded portion 24 of the stirrer 20, which will be described later, and uniformly by stirring in the section in which the female threaded portion 14 is formed. It is mixed so as to press the molten metal exits to the molten metal outlet by gravity to be induced to be easily discharged to the outside of the furnace (10).

이와 같이 이루어진 가열로(10)는 작업대(30)의 설치구멍(31)에 용탕 배출구(12)가 끼워져서 그 끝단이 저부로 돌출되도록 끼워지게 되는데, 이때 상기 용탕 배출구(12)는 베어링의 지지를 받아 회전가능하도록 설치되는 동시에, 상기 치(15)에는 이 작업대(30)에 장착된 구동수단(13)과 체인이나 벨트와 같은 연결수단으로 연결조합되어, 상기 구동수단(13)의 구동으로 동시에 회전가능하도록 설치된다.The heating furnace 10 formed as described above is fitted with a molten metal outlet 12 inserted into the installation hole 31 of the work table 30 so that its end protrudes to the bottom. The molten metal outlet 12 supports the bearing. At the same time, the teeth 15 are rotatably installed and connected to the teeth 15 by means of a drive means 13 mounted on the work table 30 and a connecting means such as a chain or a belt. It is installed to be rotatable at the same time.

이때의 상기 용탕 주입구(11)는 가열로(10)의 외각쪽으로 치우친 위치에 설치되어 있어 노 내부로 주입되는 용탕이 중력을 받아 가열로(10)의 안쪽 벽면을 타고 흐를 수 있게 되고, 이것의 회전 및 요동운동에 의해 와류흐름이 자연스럽게 유도될 수 있게 된다.At this time, the molten metal injection hole 11 is installed at a position biased toward the outer side of the heating furnace 10 so that the molten metal injected into the furnace can flow through the inner wall surface of the heating furnace 10 by gravity, The vortex flow can be induced naturally by the rotation and rocking motion.

한편, 상기 구동수단(13)은 후술하는 회전수단(22) 및 상하작동수단(23)과 연계하여 움직이게 되는데, 이것들의 연관성에 대해서는 후술하기로 한다.On the other hand, the driving means 13 is moved in conjunction with the rotating means 22 and the vertical operation means 23 to be described later, the relationship between these will be described later.

도면부호 20은 교반기를 나타낸다.Reference numeral 20 denotes a stirrer.

상기 교반기(20)는 가열로(10) 보다 전체 크기가 다소 작은 역원뿔형상으로 이루어져 있으며, 그 윗면 중앙에는 회전봉(21)이 수직으로 형성되어 있다.The stirrer 20 has an inverted cone shape which is somewhat smaller in size than the heating furnace 10, and a rotating rod 21 is vertically formed at the center of the upper surface thereof.

특히, 상기 교반기(20)는 원뿔형의 외주면 하부에 수나사(24)가 성형되어 있으며, 이 수나사(24)는 상기 교반기(20)가 회전하면서 상하로 움직이게 되면 상기 암나사(14)에 결합되면서 용탕을 가열로(10)의 외부로 배출시켜 주게 된다.In particular, the stirrer 20 has a male screw 24 is formed in the lower conical outer peripheral surface, the male screw 24 is coupled to the female screw 14 when the stirrer 20 is moved up and down while rotating It is discharged to the outside of the heating furnace (10).

이와 같이 이루어진 교반기(20)는 가열로(10)의 내부에 위치하면서 회전봉(21)이 이 가열로(10)의 윗면 중심을 통과하여 외부로 돌출되도록 설치되는데, 이때 상기 회전봉(21)은 가열로(10)의 윗면에 회전지지를 받으면서 상하로 움직일 수 있도록 장착된다.The stirrer 20 made as described above is installed inside the heating furnace 10 so that the rotating rod 21 passes through the center of the upper surface of the heating furnace 10 and protrudes to the outside, and the rotating rod 21 is heated. The upper surface of the furnace 10 is mounted to move up and down while receiving rotational support.

또한, 이렇게 돌출된 회전봉(21)의 상단에는 커플링을 매개로 구동모터와 같은 회전수단(22)이 결합되어 있으며, 이 회전수단(22)은 상기 작업대(30)에 수직으로 세워진 지지대(32)에 설치된 유압실린더와 같은 상하작동수단(23)과 일체로 결합되어 연동하게 된다.In addition, the upper end of the protruding rotary rod 21 is coupled to the rotating means 22 such as a drive motor via a coupling, the rotating means 22 is a support 32 perpendicular to the work table 30 It is interlocked with and integrated with the vertical operation means 23, such as a hydraulic cylinder installed in the).

여기서, 상기 상하작동수단(23)은 작업대(30)에 수직으로 설치되어 회전가능한 가열로(10)의 회전중심축상에 위치하도록 장착된 지지대(32)에 설치되는데, 이는 상기 가열로(10)가 회전시 요동운동을 방지할 수 있도록 유도하게 된다.Here, the up and down operating means 23 is installed on the support 32 is installed perpendicular to the worktable 30 and located on the center of rotation of the rotatable heating furnace 10, which is the heating furnace 10 When the rotation is induced to prevent the rocking motion.

따라서, 상기 가열로(20)는 상하작동수단(23)의 지지를 받는 회전수단(22)의 작동으로 회전가능한 동시에, 이 상하작동수단(23)의 작동으로 상하 움직임이 가능하게 된다.Therefore, the heating furnace 20 is rotatable by the operation of the rotating means 22 supported by the up and down operating means 23, and at the same time it is possible to move up and down by the operation of the up and down operating means 23.

한편, 상기 회전수단(22)은 본 발명의 장치를 구동시키게 되면 상술한 가열로(10)의 회전방향과는 반대방향으로 회전할 수 있도록 회로가 구성되어 있으며, 상기 상하작동수단(23)은 이 회전수단(22)이 정방향으로 회전시 아래로 작동하고 역방향으로 회전시 위로 올라가도록 회로가 구성되어 있다.On the other hand, the rotation means 22 is a circuit configured to rotate in the direction opposite to the rotation direction of the above-described heating furnace 10 when driving the apparatus of the present invention, the vertical operation means 23 is The circuit is configured such that the rotating means 22 operates downward when rotated in the forward direction and rises upward when rotated in the reverse direction.

특히, 상기 가열로(10)와 교반기(20)는 하부가 서로 결합가능하도록 구성되어 있기 때문에, 상기 구동수단(13)과 회전수단(22)은 각각 정역방향으로 회전가능한 것을 이용하게 되며, 이 구동수단(13)과 회전수단(22)은 가열로(10)와 교반기(20)가 서로 결합됨과 동시에 반대로 회전가능하도록 회로를 구성하게 된다.In particular, since the lower part of the heating furnace 10 and the stirrer 20 are configured to be coupled to each other, the driving means 13 and the rotating means 22 are used to rotate in the forward and reverse directions, respectively. The driving means 13 and the rotating means 22 constitute a circuit such that the heating furnace 10 and the stirrer 20 are rotatably coupled with each other.

또한, 상기 상하작동수단(23)은 가열로(10)와 교반기(20)가 완전하게 결합할 때까지는 작동방향이 아래를 향하게 하고, 반대로 결합이 풀리기 시작하게 되면 윗쪽으로 향하도록 구성하는 것이 바람직하다.In addition, the up and down operating means 23 is configured to face the operating direction until the heating furnace 10 and the stirrer 20 is completely coupled, and conversely upwards when the coupling starts to loosen Do.

따라서, 상기 가열로(10)가 정역방향으로 반복하여 회전하게 되면 교반기(20)는 이 가열로(10)의 회전방향과 반대로 회전하면서 상하로 움직이게 되고, 이에 따라 상기 가열로(10)에 교반기(20)가 선택적으로 결합되면서 용탕을 배출할 수 있게 되는 것이다.Therefore, when the heating furnace 10 rotates repeatedly in the forward and reverse directions, the stirrer 20 moves up and down while rotating in the opposite direction to the rotational direction of the heating furnace 10, and thus the stirrer in the heating furnace 10 is rotated. As 20 is selectively combined, it is possible to discharge the molten metal.

이상에서와 같이 본 발명은 정역방향으로 회전가능하도록 가열로를 작업대에 설치하고, 이 가열로의 내부에 반대방향으로 회전가능한 동시에 상하로 움직임이 가능하도록 교반기를 설치하여, 가열로 내부에 유입된 용탕이 일정 온도에 달할 때까지 교반시키면서 배출가능하게 함으로써, 안전한 상을 갖는 균일한 조직상태를 갖는 반 용융금속을 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention installs a heating furnace on a work table so as to be rotatable in the forward and reverse directions, and installs a stirrer so as to be rotatable in an opposite direction and to move up and down inside the heating furnace. By allowing the molten metal to be discharged while stirring until reaching a predetermined temperature, there is an effect of obtaining a semi-molten metal having a uniform structure with a safe phase.

Claims (4)

상하부에 각각 용탕 주입구(11) 및 배출구(12)를 갖는 역(逆)원뿔형으로 이루어져서 정역방향으로 반복하여 회전가능하도록 구동수단(13)과 조합된 가열로(10)와,A heating furnace (10) combined with a driving means (13) formed of an inverted conical shape having a molten metal inlet (11) and an outlet (12) at upper and lower portions so as to be repeatedly rotated in the forward and reverse directions; 상기 가열로(10)의 회전중심축 상에 설치되어 있으면서 상부에 형성된 회전봉(21)의 상부가 이 가열로(10)의 윗면 상부로 돌출되어 회전수단(22) 및 상하작동수단(23)이 순차적으로 조합된 교반기(20)로 이루어지되,The upper part of the rotating rod 21 formed on the upper side of the heating furnace 10 while being installed on the central axis of rotation of the heating furnace 10 protrudes to the upper side of the heating furnace 10 so that the rotating means 22 and the upper and lower operating means 23 Consists of sequentially combined agitator 20, 상기 교반기(20)는 가열로(10)와 반대방향으로 회전하면서 가열로(10)에 주입된 용탕의 와류 발생을 유도하는 동시에, 상하로 움직이면서 상기 가열로(10)의 하부와 결합하여 용탕을 배출가능하게 한 것을 특징으로 하는 반 용융금속 제조장치.The stirrer 20 induces the vortex generation of the molten metal injected into the heating furnace 10 while rotating in the opposite direction to the heating furnace 10, and simultaneously combines with the lower portion of the heating furnace 10 while moving up and down. Semi-molten metal production apparatus characterized in that the discharge. 제 1 항에 있어서, 상기 가열로(10)의 안쪽 하부와 교반기(20)의 외주면에는 서로 결합가능한 암나사부(14)와 수나사부(24)가 형성된 것을 특징으로 하는 반 용융금속 제조장치.The semi-molten metal manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a female screw portion (14) and a male screw portion (24) are formed on the inner lower portion of the heating furnace (10) and the outer circumferential surface of the agitator (20). 제 1 항에 있어서, 상기 용탕 주입구(11)는 가열로(10)의 내부 안쪽면과 교반기(20)의 외주면 사이에 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 반 용융금속 제조장치.The apparatus of claim 1, wherein the molten metal injection hole (11) is installed between the inner inner surface of the heating furnace (10) and the outer circumferential surface of the stirrer (20). 제 1 항에 있어서, 상기 용탕 배출구(12)는 가열로(10)의 하부 꼭지점에 회전중심축 선상에 나란하게 위치하도록 설치된 것을 특징으로 하는 반 용융금속 제조장치.The apparatus of claim 1, wherein the molten metal outlet 12 is installed at a lower vertex of the heating furnace 10 so as to be positioned side by side on the axis of rotation axis.
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