KR200164938Y1

KR200164938Y1 - 전자 교반법에 의한 반용융 소재의 연속 제조장치

Info

Publication number: KR200164938Y1
Application number: KR2019970023639U
Authority: KR
Inventors: 강충길
Original assignee: 박국경; 주식회사경남금속; 강충길
Priority date: 1997-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2000-01-15
Also published as: KR980006890U

Abstract

본 고안은 주로 단조용으로 사용되는 반용융금속의 제조장치에 있어서, 몰드상에 수평식 전자교반장치를 설치하여 결정립이 미세한 알루미늄 합금봉을 연속적으로 생산할 수 있도록 한 반용융 소재의 연속제조장치를 제공하고자 한 것인 바, 본 고안은, 일정한 높이의 용탕(1)이 주입되도록 탕도(2)상부로 레벨센서(3)가 설치되고 온도제어기가 부착되며 용랑 배출을 위한 잔탕도출구(5)가 마련되어 노즐(8)을 통하여 몰드(12)내로 용탕(1)을 주입시키는 반용융 소재(20)의 제조창치에 있어서, 상기 도가니(4)와 노즐(8)간에 누수방지를 위하여 설치되는 씨링재료(6)와 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위하여 노즐(8)상에 부착된 필터(7)와, 수평상의 몰드(12)주면 와류형 결합홈(12A)에 결합되어 용탕(1)을 교반, 회전시키는 전자교반코일(10)과, 상기 전자교반코일(12)에 열이 가해지는 것을 방지하고 용탕(1)의 고상율을 제어하기 위한 몰드냉각수관(14)과, 몰드(12)를 빠져나온 소재(20)을 2차냉각시켜 조직결정립을 미세화하기 위한 냉각수노즐(11)로 구성된 것에 요지가 있음.

Description

전자 교반법에 의한 반용융 소재의 연속 제조장치

통상 용탕으로부터 반용융 금속 재료를 제조하는 기술은 현재 미국, 프랑스등에서 전자 교반기술을 응용하여 상업화하고 있다.

그러나 상기한 방법은 구상화의 정도는 균일하나 고상율(fraction solid)의 범위가 0∼20% 정도이기 때문에 단조의 한계성 및 반용융 다이캐스팅 공정에 제한을 받고 있는 실정이며, 수평식 방법은 장비설계의 한계성 및 구상율 제어때문에 실용화되지 않고 있다.

그리고 기계식 교반법에 관한 연구는 세계각국에서 실험실 규모로 연구를 시작하였으나, 연속적으로 단조용 빌렛(billet)을 제조하는 장치는 냉각속도를 증대시키는 동시에 임의 크기의 경(徑)을 가진 반용융 빌렛을 제조하는 장치 설계기술의 미비로 인하여 작금에 이르기까지 개발이 요원한 실정이었다.

이에 본 출원인은 고상화율의 증대와 구상화의 크기 제어를 위해 기계식 교반법과 수평연속주조법에 의하여 단조용 반용융 금속 재료를 제조하는 장치 및 제조방법을 선출원한 바 있다.(1995년 발명특허출원 제44498호)

이에 본 고안에서는 상기 반용융 금속의 제조장치에 있어서, 용융상태의 일정한 온도를 가진 용탕을 용탕주입구의 탕도를 따라 연속적으로 주입함으로서 알루미늄 합금소재를 제조할 수 있도록 몰드상에 수평식 전자교반장치를 설치하여 결정립이 미세한 연속구조물을 제조할 수 있도록 한 것이다.

제1도는 본 고안의 개략적인 구성도.

제2도는 본 고안의 요부 발췌 확대 단면도.

제3도, 제4도는 본 고안의 일요부 발췌도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 용탕 2 : 탕도

3 : 레벨센서 4 : 도가니로

5 : 잔탕도출구 6 : 씨링재료

7 : 필터 8 : 노즐

10 : 전자교반코일(Coil) 11 : 냉각수노즐

12 : 몰드 12A : 결합홈

14 : 몰드 냉각수관 15 : 냉각수박스

16 : 냉각노즐배관시스템 및 유량측정장치

17 : 에어시린더 18 : 핀치로울 구동D/C모터

19 : 핀치로울 20 : 알루미늄합금 소재

제1도는 반용융소재를 제조하기 위하여 몰드(12)상에 전자교반장치를 부착한 장치의 개요도, 제2도는 제1도의 요부 발췌도, 제3,4도는 일요부 발췌도로서, 도가니로(4) 상부로 용탕(1)의 양이 제어되어 일정한 높이의 용탕(1)이 주입되도록 탕도(2)상부로 레벨센서(3)가 설치되고, 상기 도가니로(4)에는 용탕(1)의 온도물 조절할 수 있도록 온도제어기가 부착되며, 작업 완료후 용탕이 배출되게 잔탕도출구(5)가 형성된다.

상기 잔탕도출구(5)에는 노즐(8)이 결합되어 상기 노즐(8)을 통하여 몰드(12)내로 용탕(1)을 주입시킬 수 있게 된다.

상기 도가니로(4)와 노즐(8) 사이에는 씨링(SEALING)재료(6)가 삽입되며, 몰드(12)내에 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위하여 용탕(1)의 필터(7)가 노즐(8)입구에 부착된다.

상기 씨링재료(6)는 노즐(8)과 도가니로(4)사이의 누수현상을 방지하는 데 필요하다.

그리고, 몰드(12)상에는 용탕(1)을 교반, 회전시켜 결정립이 미세한 구상화의 조직을 얻기 위하여 전자교반장치가 부착된다.

몰드(12)의 내부는 몰드(12)재에 따라 경질도금(니켈 또는 크롬), 내산화 처리를 하여 소재(20)의 윤활 및 몰드(12)의 내마모성을 가지도록 한다.

상기 도금은 30∼100㎛ 이내로 하며, 몰드(12)의 소재는 순수 구리, 흑연 재료 및 내열성 스테인레스로도 할 수 있으나 열전도가 각각 다르기 때문에 조업조건에 따라서 냉각수를 다르게 하여야 한다.

또, 소재(20)의 원활한 인발을 위하여 몰드(12)의 표면에 윤활유를 주입할 수 있도록 설계하여야 한다.

상기 전자교반장치는 전자교반코일(10)이 몰드(12)상에 결합되는 바, 상기 전자교반코일(10)은 몰드(12)주면의 와류형 결합홈(12A)에 고정결합된다.

또한, 상기 전자교반코일(10)에 열이 가해지는 것을 방지하고 용탕(1)의 고상율을 제어하기 위하여 몰드냉각수관(14)이 외측에 마련된다.

냉각수는 상기 몰드냉각수관(14)을 따라 직접 흘리게 할 수 도 있고, 구리파이프 등을 몰드(12)상에 부착하여 냉각수를 유도할 수 도 있다.

상기 전자교반코일(1O)의 용량은 소재(20)의 직경, 고상율의 제어범위에 따라 달리 실시된다.

또한, 작업 중 결정립이 일정한 봉을 생산하기 위해서는 몰드(12)를 일정한 온도로 유지시켜야 하기 때문에 온도조절기(몰드(12)의 온도를 일정하게 제어할 수 있는 Unit)를 이용하여 일정한 온도의 냉각수를 몰드(12)내에 유입시킨다.

한편, 몰드(12)를 빠져나온 합금은 조직결정립을 미세화하기 위하여 2차 냉각이 필요로 하게 되는 바, 상기 2차 냉각을 위하여 냉각수노즐(11)과 냉각노즐배관시스템 및 유량측정장치(16)가 부착된다.

유량의 제어는 몰드(12)에서 바로 빠져나온 알루미늄 표면 온도 및 몰드(12)온도에 따라서 자동으로 제어되도록 한다.

또, 상기 2차 냉각된 소재(20)의 연속적인 인발작업을 위하여 핀치로울(19)과 핀치로울 구동D/C모터(18)가 설치된다.

그리고, 합금봉에 일정한 하중을 가하기 위하여 에어시린너(17)가 부착되는바, 상기 에어시린더(17)는 유압시린더 등으로 대신할 수 있는 것으로서, 이러한 인발장치의 구성 등은 일반적인 것이나 일정한 속도와 힘으로 인발되도록 하여야 한다.

이와 같은 본 고안은 수평상으로 전자교반장치를 설치한 예를 도시하고 있으나, 이는 몰드(12)와 함께 수직상으로도 설치가능한 것으로, 이와 같이 수직상으로 설치한 경우는 지하로 소재(20)가 들어가야 되기 때문에 기초공사가 필요한 반면 소재(20)의 인발장치(17)(18)를 생략할 수 있다.

그리고 상기 냉각수노즐(11)로 냉각수를 공급하는 냉각수박스(15)를 좌우로 이동가능하게 구성하면 2차 냉각조건을 제어할 수 있는 시스템으로 보완되어질 수 있다.

도면 중 미설명 9는 몰드보호장치, 13은 몰드지지대를 도시한 것이다.

이상과 같이 구성될 수 있는 본 고안은 용탕(1)이 레벨센서(3)에 의하여 주입 양이 제어되어 탕도(2)를 따라 도가니로(4)에 주입되고, 도가니로(4)에 주입된 용탕(1)은 노즐(8)을 통하여 필터(7)에 의해 불순물이 걸러진 상태에서 몰드(12)내로 주입된다.

상기 몰드(12)로 주입되는 용탕(1)은 온도제어기에 의해 적정의 온도로 조절되어 적정의 온도를 유지하면서 몰드(12)내로 주입된다.

몰드(12)로 주입된 용탕(1)은 전자교반코일(10)에 의하여 용탕(1)이 교반, 회전되어 결정립이 미세한 구상화의 조직을 가진 합금봉을 생산할 수 있다.

그리고 상기 전자교반코일(10)외측에 설치된 몰드냉각수관(14)은 전자교반코일(10)에 열이 가해지는 것을 방지하고 용탕(1)의 고상율을 제어하게 된다.

한편, 온도조절기는 몰드(12)를 일정한 온도로 유지시키고, 몰드(12)를 빠져나온 합금은 냉각수노즐(11)에 의하여 2차 냉각되어 조직결정립이 미세하게 되고, 에어시린더(17)와 핀치로울(19)에 의하여 연속적인 인발작업이 이루어진다.

또한, 몰드(12)를 수직으로 설치하였을 경우는 소재(20)가 지하로 들어감으로서 기초공사를 필요로 하게 되나 소재(20)의 인발을 위한 인발장치의 구성이 생략된다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 고안은 반용융 금속(알루미늄 합금 등)의 고상화율의 증대와 단면 전체에 있어서 균일한 미세조직, 편석방지 및 구상화의 크기제어 및 금속재료를 연속적으로 제조할 수 있는 제조장치에 있어서, 몰드(12)에 전자교반코일(10)을 설치하여 소재(20)의 길이에 제한없이 결정립이 미세한 구조물의 연속생산이 가능하게 됨으로서 각종 반용융 소재(20)의 생산을 위한 장치의 설치상 잇점과 작업효율성 및 생산능률의 향상 등을 꾀할 수 있는 등 그 효과가 극히 현저한 고안이다.

본 고안은 주로 단조용 및 반용융 다이캐스팅으로 사용되는 반용융금속의 제조장치에 있어서, 몰드상에 수평식 전자교반장치를 설치하여 결정립이 미세한 알루미늄 합금봉을 연속적으로 생산할 수 있도록 한 반용융 소재의 연속제조장치를 제공하고자 한다.

Claims

일정한 높이의 용탕(1)이 주입되도록 탕도(2)상부로 레벨센서(3)가 설치되고 온도제어기가 부착되며 용탕 배출을 위한 잔탕도출구(5)가 마련되어 노즐(8)을 통하여 몰드(12)내로 용탕(1)을 주입시키는 반용융 소재(20)의 제조장치에 있어서, 상기 도가니(4)와 노즐(8)간에 누수방지를 위하여 설치되는 씨링재료(6)와, 불순물이 유입되는 것을 방지하기 위하여 노즐(8)상에 부착된 필터(7)와, 수평상의 몰드(12)주면 와류형 결합홈(12A)에 결합되어 용탕(1)을 교반,회전시키는 전자교반 코일(10)과, 상기 전자교반코일(12)에 열이 가해지는 것을 방지하고 용탕(1)의 고상율을 제어하기 위한 몰드냉각수관(14)과, 몰드(12)를 빠져나온 소재(20)을 2차냉각시켜 조직결정립을 미세화하기 위한 냉각수노즐(11)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자교반법에 의한 반용융소재의 연속 제조장치.
제1항에 있어서, 상기 몰드(12)를 수직상으로 설치토록 한 것을 특징으로 하는 전자교반법에 의한 반용융소재의 연속 제조장치.