KR20000028748A - 주물에서 모래를 제거하는 방법 - Google Patents

Abstract

모래 주형에 작용하는 최소한 하나의 유체 압력 맥동으로 주형에서 모래를 제거하기 위해, 유체가 최소한 하나의 커팅 분사구로 집중되고 커팅 분사구가 모래 주형 바로 위에서 작용한다.

Description

주물에서 모래를 제거하는 방법{Method for desanding castings}

본 발명은 모래 주형에 작용하는 최소한 하나의 유체 압력 맥동(fluid pressure pulse)으로 주물사(moulding sand)가 있는 주물 주조에서 모래를 제거하는 방법에 관한 것이다.

현대 주조 기술에서는 박스 또는 박스리스 주조에 알맞은 모래 주형(鑄型)의 제조와 이에 따른 주조가 고도로 향상되었다. 그러나, 이것은 주물의 마무리 가공 공정 특히 예비 주물사 제거 공정과 주물에서 주물사를 제거하는 공정에 적용하지 못한다. 또한 이것들은 기계 가공 공정을 갖고 주형 본체가, 선택적으로 주형 박스와 함께, 진동되거나, 롤링되거나 또는 분쇄된다. 이것은 한편으로 비교적 많은 에너지 비용이 들고, 다른 한편으로 상당한 소음 방출과 연관된다. 더욱이, 주형 본체에 있는 주물의 정상상태가 파손되어 주물이 비제어 위치로 이동하고, 이것은 주조중에 압탕구(feeder) 및 라이저를 통해 복잡한 혼열층이 넓게 나타나게 된다. 그 후 자동화된 장치로 이것들을 조정하는 것이 불가능하게 되므로서 수작업을 필요로 하게 된다. 또한, 주물사가 제거된 영역의 주물이 바로 기계적인 힘에 노출되므로서 종종 손상된다. 특히 이것은 유체를 굴절시켜 흐르게 하는 쇠격자(grates), 진동 컨베이어 또는 냉각 드럼에서 모래를 제거하는 동안 적용된다.

따라서, 기계적으로 모래를 제거하는 공정을 대체하려는 많은 시도가 있었으며, 특히 소음 및 먼지 배출을 줄이거나 완전히 방지하려는 많은 시도가 있었다. 그 중에서도 특히 압축수로 모래를 예비적으로 제거하는 것이 공지되어 있으며, 이것은 실질적으로 소음과 먼지 방출을 방지한다. 그러나, 많은 물의 소비와 물의 정화에 필요한 물의 화학적 처리가 문제화 되었다. 또한 온도와 응력 크랙이 주물에 발생할 수 있다. 이들 문제점들은 압축 공기 맥동(1998년에 출판된 독일 출판물 "Giessereitechnik"의 37쪽)으로 모래를 제거할 때 방지된다. 이러한 방법은 주형 제조용 조형기(造型機)와 같은 원리를 이용한다. 현재까지 박스 주물에만 공지된 이러한 방법에서는 후드가 주형 박스에 위치되고 빠르게 개폐작용을 하는 밸브에 의해 넓은 영역으로 분출되는 압축공기 바람이 모래 표면에 가해진다. 이러한 공지 방법은 비교적 낮은 에너지 비용이 들게 하고 소음 방출을 감소시키시는 동시에 주물을 보호한다. 그러나, 이러한 방법은 주물에서 부적절하게 모래가 제거되기 때문에 실제로 현재까지 적용되지 못했다.

발명의 목적은 유체 압력 맥동이 작용하며, 낮은 에너지 비용과 낮은 소음 방출을 갖는, 실질적으로 주물에서 주물사를 완전히 제거하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 있어서, 이러한 목적은 유체가 최소한 하나의 커팅 분사구(cutting jet)로 집중되고, 상기 커팅 분사구가 모래주형에 작용하게 하는 것으로 해결된다. 예를들어, 커팅 분사구는 급경사 각도 하에서 모래 주형 표면으로 향하게 될 수 있다. 또한 다수의 연속적인 유체 압력 맥동을 생산하는 것이 가능하고, 상기 유체 압력 맥동이 연속적으로 작용하는 다수의 커팅 분사물을 안내한다. 또한, 커팅 분사구의 기하학 구조, 커팅 분사구 충격각(impact angle), 뿐만 아니라 맥동 기간과 밀도가 주어진 환경(모래 주형 크기, 주물보다 높은 주물사 높이, 주형에서 주물의 수, 주물의 강도 등)에 적합하다.

실시예에 있어서, 유체는 작은 반점 형태(punctiform)의 커팅 분사구로 집중될 수 있고, 커팅 분사구와 주물은 서로 상대 이동될 수 있다. 유체가 선형 또는 라멜라(lamellar) 커팅 분사구로 집중될 수 있는 대신에, 커팅 분사구가 일방향으로 모래 주형 확장부에 대응하는 길이를 바람직하게 갖는다.

본 발명에 의한 커팅 분사물은 주물 표면으로 하부로 주물사를 관통하고 거기서 부분적으로 반사되고 부분적으로 주물표면으로 굴절되어 흐르므로서 주물사가 커팅 및 박피 운동중에 주물로 부터 분리된다. 작은 주물 및 작은 주형 본체에 알맞도록, 일반적으로 단일 분사구를 갖는 것으로도 충분하지만, 다층 주형으로 형성된 큰 주물 또는 주형 본체에 알맞도록 동시에 다수의 커팅 분사구가 모래 표면에 동시에 작용하게 한다. 이것은 고정 방법으로 수행할 수 있거나 커팅 분사구와 주형 본체가 서로 상대 이동된다. 이동 방향은 주어진 주형본체 또는 주물 형상에 매칭될 수 있다.

유체는 가스 또는 액체일 수 있고 고체 입자들을 함유할 수 있다. 사용되는 주요 유체는 압축 공기이고, 이것은 어느 주조공장에서도 입수할 수 있다. 그러나, 실제로는 커팅 작용을 보강하는 압축공기-입자 혼합물이 사용된다. 미립자 성분은 모래이고 특히 진동 공정에서 얻어진 건조한 주물사이고, 이것이 주형공장에서 모래를 제거하는 동안 얻어진 주물사와 함께 처리될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 방법에서는 오직 주물의 표면에서 모래만이 제거되고, 주형 코아가 주물에 그대로 남게된다. 주형 코아가 다음 공정에서 분리될 수 있어 실질적으로 주형 재료가 주물사로 이동하지 않고 주형 재료를 오염시키지 않으며 개별적으로 처리될 수 있다.

동일하거나 유사한 주물을 가진 다층 주형의 경우, 주물이 단일 주형 본체에서 서로 이격되고, 커팅 분사구가 주물들과 분사 통기공이 있는 곳에 위치된 주물들 사이의 간극으로 바람직하게 지향된다.

또한, 선형이 아니라 대신 모래 주형 위치조절판으로 돌출된 형태로 주물사가 채워진 형상을 갖는 주물의 경우, 이것은 주물이 없는 주물사 영역으로 커팅 분사구가 지향되는 장점이 있다.

본 발명의 방법은 또한 주조하는 동안 예상 위치에서 커팅 분사구에 달라 붙은 주물사를 가진 주물이 노출되는 장점을 제공한다.

모래를 제거한 후 주물은 본질적으로 주형 본체의 예상 위치로 제어된다. 상기 순서 단계로 부터 주물이 정해진 위치로 쉽게 조절되거나 정확하게 운반될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 박스 주조 및 박스리스 주조 모두에 사용될 수 있다. 박스 연결 주형의 경우, 상부 박스가 모래를 제거하기 전에 벗겨지고 돌출된 주형 본체가 커팅 분사구에 노출된다.

본 발명은 첨부 도면과 여기에 한정되지 않는 실시예를 관련하여 아래에서보다 상세하게 설명될 것이다.

도 1은 본 발명의 방법을 수행하기 위한 장치의 개략 측면도

도 2는 도 1의 장치의 목부를 도시한 확대 종단면도

도 3은 도 2의 평면도

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ에 따른 단면도

도 5는 본 발명에 따른 방법의 여러가지 단계의 예를 도시한 개략도

도 6은 본 발명에 따른 방법의 다른 예를 도시한 개략도

도 1에 개략적으로 도시된 장치는 압축기에 의해 압축공기가 충전된 압축공기 컨테이너(1)를 갖는다. 압축공기 컨테이너(1)는 밀폐되어 있으며 밸브(2)에 의해 개폐되고, 밸브(2)는 매우 짧은 개방주기로 작동한다. 밸브(2)가 공기 안내 장치(3)에 연결되도록, 공기 안내 장치는 그 하부(4)에 공기 배출구를 갖는다.

도 1에 도시된 실시예에서는 위에서 설명한 장치가 박스 주물에서 모래를 제거하기 위해 사용된다. 조형기 또는 냉각부에서 운반된 주형 박스의 경우, 상부박스가 미리 제거되어 있어, 하부 박스(7)의 주형 본체(6)가 컨베이어 벨트(5) 상에서 장치로 운반된다. 컨베이어 밸트 상의 하부 박스(7)는 압축공기 컨테이너 또는 공기 안내장치(4) 하부로 운반된다. 다음 밸브(2)의 갑작스러운 개방으로, 압축공기가 출구측(4)에서 분사와 같은 방식으로 배출되어, 주형 본체(6)의 주물사 표면을 강타하고, 모래를 통과하여 안에 삽입된 주물까지 모래를 분쇄한다. 압축 공기는 일부가 주물의 표면에서 반사되고, 일부가 그 표면을 따라 굴절되어 흐르므로서 주물사를 측부로 제거한다. 마지막으로 모든 주물사가 측부로 제거될 때까지 공기 안내장치(3)에 대해 하부박스(5)의 상대 이동에 의해 압축공기 분사물이 주물사의 여러 구역에서 임의적으로 작용한다. 모래가 제거된 주물(9)을 담은 하부박스(7)는 하부박스를 제거할 수 있는 위치로 이동된다.

도 2 내지 도 4는 도 1에 따른 공기 안내장치(3)를 보다 상세하게 도시한 것이다. 도 2에는 공기 안내장치(3)에 연결된 도 1에 따른 밸브(2)의 출구 단면만이 도시되어 있다. 공기 안내장치(3)는 루네트(lunette)와 같은 방법으로 도 2의 흡입판에서 외부방향으로 끼워지지만(도 3), 흡입판에 수직한 면에서 공기 안내장치(3)는 굴뚝과 같은 방식으로 테이퍼진다(도 4). 공기 안내장치(3)의 하부는 플랜지(11)에서 끝나고, 플랜지는 원뿔형 흡입부품(12)과 상기 원뿔형 흡입부품(12)에 연결된 평판형 노즐(13)을 갖는다(도 4). 그 결과 맥동과 같은 방법으로 공기 안내장치(3)로 들어가는 압축공기가 세장의 라멜라(lamellar) 분사구로 집중되고, 상기 압축공기는 공기 안내장치(3)의 측부 공기출구(4)에서 배출되고, 그 후 바로 배출되어 블레이드와 같은 방법으로 주물사를 강타한다. 공기안내장치(3)에는 분할막(14)이 중심에 제공되고, 분할막(14)의 상부 변부(15)는 밸브(2)의 출구단면 하부에서 아치형 방식으로 하방으로 절단된다.

도 5에는 도 1과 관련하여 앞에서 설명한 방법의 개개의 단계가 도시되어 있다. 하부박스(7)는 밀폐된 기재(8) 즉 팔레트에 안착된다. 상부 박스를 벗기면, 상부 주형 본체(6)가 없는 상태에서 하부 박스(7)가 공기 안내 장치 하부로 이동되고(도 5a), 장공 노즐 형태인 공기 안내장치의 출구포트가 주형 본체(6)의 표면에 바로 위에 적절하게 놓인다. 주형 본체(6) 위의 얼마 안되는 거리에 있는 측부 배플 플레이트(12)들이 공기 안내장치(3)와 결합되고, 배출 공기가 반사될 경우, 배플 플레이트는 배출공기를 측부로 이동시키고, 동시에 주물사의 측방 이동제거를 돕는다. 상부 박스가 없는 상태에서 상부 박스에서 돌출되어 있는 주물(9)에서 모래를 제거한 다음(도 5b), 다음단계에서 하부박스(7)를 위로 제거할 수 있다(도 5c).

도 6에 따른 실시예에 있어서, 하부박스(7)는 통기성 기재 즉 쇠격자(grate)위로 운반된다. 모래 주형은 다수 개개의 주물(17)들을 포함하고, 상기 주물들은 모래 주형의 분할면에서 서로 이격된 방식으로 배열된다. 공기 안내 장치(3)가 주물의 갯수에 적합한 다수의 노즐(18)을 가지므로서, 각각의 경우 하나의 커팅 분사구가 주물들 사이로 그리고 최외각 주물과 주형 박스의 벽 사이로 향하게 된다(도 6b). 밸브(2) 개방 후 압축공기 컨테이너(1)에서 서지(surge)와 같은 방식으로 배출되는 압축공기는 쇠격자(10)를 통해 주물(17)이 노출되도록 하부 박스(7) 밖으로 주물사를 불어낸다(도 6b). 도 6c에서 알 수 있는 바와같이, 주물(17)은 주형 본체에서 미리 정해진 순서로 가공되고 이 상태에서 마무리 가공 단계로 더 운반될 수 있거나 또는 조정 수단에 의해 정확하게 정해진 위치로 운반될 수 있다.

본 발명에 따른 방법에서는 오직 주물의 표면에서 모래만이 제거되고, 주형 코아가 주물에 그대로 남게된다. 다음 공정에서 주형 코아가 분리될 수 있어 실질적으로 주형 재료가 주물사로 이동하지 않고 주형 재료를 오염시키지 않으며 개별적으로 처리될 수 있다.

Claims (16)

1. 유체가 최소한 하나의 커팅 분사구로 집중되고 커팅 분사구가 모래주형 바로 위에서 작동하는 하는 것을 특징으로 하는 모래 주형에서 작용하는 최소한 하나의 유체 압력 맥동으로 주물사에 있는 주물 주조에서 모래를 제거하는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   커팅 분사구는 급경사 각으로 모래 주형 표면으로 향하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   유체는 작은 반점 형태의 커팅 분사구로 집중되고 커팅 분사구와 주형은 서로 상대 이동되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   유체는 일방향으로 모래 주형 확장부에 대응하는 길이를 가진 선형 또는 라멜라 커팅 분사구로 집중되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

   다수의 커팅 분사구가 모래 주형 표면에 동시에 작용하게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

   커팅 분사구에서 배출된 후 바로 모래 주형 또는 주물에서 반사된 커팅 분사물은 모래 주형 표면의 평행하게 약간 이격된 위치에 위치된 배플 플레이트에 의해 측부로 굴절되어 흐르는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,

   압축 공기가 유체로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

   유체는 고체 입자를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   압축공기-모래 혼합물이 유체로 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    사용되는 모래는 모래 주형을 진동 공정에서 얻어진 건조한 주물사인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    서로 이격 방식으로 주물사에 삽입된 주물을 가진 다층 주형의 경우, 커팅 분사구가 주물들 사이의 간극으로 향하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,

    모래 주형의 위치 조절판으로 돌출된 상태에서 선형이 아니라 대신 주물사가 채워진 형상을 갖는 주물의 경우, 커팅 분사구가 주물이 없는 모래 주형 구역으로 향하게 되는 것을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,

    주물사가 달라붙은 주물이 주조시 예상 위치에 있는 커팅 분사구에 노출되고 그 후 모래 제거 공정이 그 위치에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,

    주물사를 제거할 목적으로 모래 주형이 통기성 기재에 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
15. 주물보다 더 넓은 표면을 가진 주형 본체가 커팅 분사구에 노출되는 것을 특징으로 하는 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항을 이용한 박스리스 모래 주형.
16. 상부 박스가 제거되므로서 돌출되는 주형 본체가 커팅 분사구에 노출되는 것을 특징으로 하는 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항을 이용한 박스 모래 주형.