KR20010063449A

KR20010063449A - 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치

Info

Publication number: KR20010063449A
Application number: KR1019990060533A
Authority: KR
Inventors: 고영진
Original assignee: 이계안; 현대자동차주식회사
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-07-09

Abstract

본 발명은 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치에 관한 것으로, 슬러리 상태인 반응고 금속의 실시간 온도 측정이 가능하도록 도가니를 열전달 효과가 뛰어난 고순도 흑연으로 제조하고 도가니에 장착하는 서모커플의 위치를 반응고 금속인 슬러리에 근접 시킴으로써, 슬러리의 변화 온도를 실시간으로 보다 정확하게 측정할 수 있는 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치를 제공하고자 한 것이다.

Description

금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치{Device for measuring temperature of slurry for measuring high temperature viscosity of metal}

본 발명은 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 슬러리 온도의 실시간 온도 측정이 가능하도록 도가니를 열전달 효과가 뛰어난 고순도 흑연으로 제조하고 도가니에 장착하는 서모커플의 위치를 반응고 금속인 슬러리에 근접 시킴으로써, 슬러리의 변화 온도를 실시간으로 보다 정확하게 측정할 수 있는 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로 용탕을 금형 내에 충진시켜 제품을 제조하는 방법에는 중력 주조, 다이 캐스팅(die casting), 스퀴즈 캐스팅(squeeze casting) 등 다양한 방법이 있다.

그 중에서 액상과 고상이 혼합된 슬러리(slurry)를 이용하여 성형작업을 하는 반응고 성형공정(Semi Solid Forming Process)은 금속도 슬러리 상태에서는 고분자와 같이 유동(rheology)특성, 즉 의가소성(pseudoplastisity)을 이용한 공정으로, 종래의 용탕을 이용하는 단조 작업에 비해 비해 기계적 성질이 우수하고 생산속도가 빨라 차세대 성형공정으로 각광받고 있는 성형방법이다.

이러한 슬러리의 유동특성은 전단변형속도(점도 측정시 회전속도)가 증가함에 따라, 점도(viscosity) 값이 감소하게 되는 특성을 나타낸다.

따라서, 이와 같은 특성을 이용하여 슬러리 상태로 사출성형 하면 일반 용탕보다도 낮은 반응고 구간에서도 사출이 가능하게되어 금형의 수명이 증가하고, 냉각시간의 감소로 약 30%의 액상만이 응고되기 때문에 수축공(shrinkage) 감소에 따른 제품의 기계적 특성이 향상된다.

첨부한 도 2는 종래의 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치를 나타내는 단면도로써, 도가니(20)는 스테인레스스틸 304 재질로 제조되며 상기 도가니(20) 내부에는 슬러리 상태의 반응고 금속(30)의 온도를 측정하기 위한 다수개의 서모커플(22)이 설치된다.

또한, 상기 도가니(20) 내의 반응고 금속(30)을 교반시키는 교반 회전봉(10) 내부에도 반응고 금속(30)의 온도 측정을 위한 서모커플(12)이 설치된다.

또한, 상기 도가니(20) 외주면은 워터 스프레이 재킷(40)이 둘러싸서, 냉각수 유입구(42)를 통하여 유입된 냉각수의 스프레이에 의해 반응고 금속(30)을 냉각시키고, 스프레이된 냉각수는 냉각수 유출구(44)를 통해 외부로 유출된다.

한편, 상기 도가니(20) 하단에는 외부와의 단열을 목적으로 단열재(50)가 설치된다.

반응고 금속의 점도는 교반 회전봉(10)의 회전에 의해 도가니(20)와 교반 회전봉(10) 사이의 공간에서 회전되는 반응고 금속(30)의 끈끈한 점도가 교반 회전봉(10)의 회전 운동에 저항을 주게되고, 토오크 센서(미도시됨)는 상기 교반 회전봉(10)의 토오크를 측정하여 이를 환산하여 반응고 금속의 점도를 계산할 수 있다.

이러한 반응고 금속(30)의 점도는 각 온도에 따른 반응고 금속(30)의 고상율의 증가에 따라 증가하게 되므로 정확한 점도의 측정은 결국 온도에 따라서 매우 민감하게 변화하게 된다.

그러나, 상기와 같이 이루어진 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치는 서모커플(12)(22)을 도가니(20)와 교반 회전봉(10) 내부에 설치하였으나, 상기 도가니(20)는 열전도도가 낮은 스테인레스스틸로 제조되므로 열전달 효율이 낮아서 반응고 금속(30)의 실시간 온도 측정을 정확하게 할 수 없는 문제점이 있었다.

또한, 철강재질은 열전도도가 스테인레스 스틸보다 양호하지만 반응고 금속(30)이 알루미늄일 경우에 상기 알루미늄의 용해 온도인 600℃ 정도의 온도에서 수시간 유지시 알루미늄과 반응하고, 금 또한 열전도도는 모든 금속중에서 최상이나 역시 고온에서 알루미늄과 반응하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 슬러리 온도의 실시간 온도 측정이 가능하도록 도가니를 열전달 효과가 뛰어난 고순도 흑연으로 제조하고 도가니에 장착하는 서모커플의 위치를 반응고 금속인 슬러리에 근접 시킴으로써, 슬러리의 변화 온도를 실시간으로 보다 정확하게 측정할 수 있는 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치를 나타내는 단면도

도 2는 종래의 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치를 나타내는 단면도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 교반 회전봉 12 : 서모커플(thermocouple)

20 : 도가니 22 : 서모커플

24 : 서모커플 장착공 25,26,27 : 서모커플

30 : 반응고 금속 40 : 냉각수 스프레이 재킷

42 : 냉각수 유입구 44 : 냉각수 유출구

50 : 단열재

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 도가니(20)와 교반 회전봉(10) 내부에 다수개의 서모커플(12)(22)이 설치된 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치에 있어서, 상기 도가니(20)는 연전도도가 높은 고순도 흑연으로 제조하고, 상기 도다니(20) 상단으로부터 도가니(20) 내면 바닥 위치까지 서모커플 장착공(24)을 형성하고, 상기 서모커플 장착공(24)을 통하여 세 개의 서모커플(25)(26)(27)이 반응고 금속(30)의 상부, 중앙부, 하부 위치에 각각 설치되는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 서모커플(25)(26)(27)의 설치 위치와 반응고 금속(30)과의 간극(a)은 2mm 이내인 것을 특징으로 한다.

본 발명을 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도 1은 본 발명에 따른 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치를 나타내는 단면도이다.

이에 도시한 바와 같이, 도가니 벽면에 서모커플 장착공(24)을 형성하고, 상기 서모커플 장착공(24)을 통하여 세 개의 서모커플(25)(26)(27)을 상기 서모커플 장착공(24) 길이방향으로 각각 반응고 금속(30)의 상부, 중앙부, 하부에 설치하여 반응고 금속(30)의 온도를 전영역에 걸쳐서 측정할 수 있는 것이다.

상기 서모커플 장착공(24)의 지름은 약 5mm 정도이고, 도가니(20) 내의 반응고 금속(30)이 채워진 바닥면까지 연장되어 형성된다.

특히, 상기 서모커플(25)(26)(27)의 설치 위치와 반응고 금속(30)과의간극(a), 즉 도가니(20)의 내벽과 서모커플 장착공(24)의 내벽 간극(a)은 2mm 이내이므로 보다 정확한 반응고 금속(30)의 온도를 측정할 수 있다.

또한, 반응고 금속(30), 도가니(20), 서모커플(25)(26)(27)로 전달되는 열전달 경로를 고려할 때, 도가니(20)의 열전도도가 반응고 금속의 온도 측정에 있어서 중요한 요인이므로, 상기 도가니(20)를 열전도도가 우수한 고순도 흑연으로 제조함으로써 도가니(20)의 열전도도를 향상시켜 실시간 반응고 금속(30)의 온도를 정확하게 측정할 수 있는 것이다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치에 의하면 슬러리 온도의 실시간 온도 측정이 가능하도록 도가니를 열전달 효과가 뛰어난 고순도 흑연으로 제조하고 도가니에 장착하는 서모커플의 위치를 반응고 금속인 슬러리에 근접 시킴으로써, 슬러리의 변화 온도를 실시간으로 보다 정확하게 측정할 수 있는 효과가 있다.

Claims

도가니(20)와 교반 회전봉(10) 내부에 다수개의 서모커플(12)(22)이 설치된 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치에 있어서,

상기 도가니(20)는 연전도도가 높은 고순도 흑연으로 제조하고, 상기 도가니(20) 상단으로부터 도가니(20) 내면 바닥 위치까지 서모커플 장착공(24)을 형성하고, 상기 서모커플 장착공(24)을 통하여 세 개의 서모커플(25)(26)(27)이 반응고 금속(30)의 상부, 중앙부, 하부 위치에 각각 설치되는 것을 특징으로 하는 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치.
제 1 항에 있어서, 상기 서모커플(26)(27)(28)의 설치 위치와 반응고 금속(30)과의 간극(a)은 2mm 이내인 것을 특징으로 하는 금속의 고온 점도 측정장치용 슬러리 온도 측정장치.