KR200169960Y1 - 가스분무 주조장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 분무주조 장치에 관한 것으로, 선형 가스 분무기를 이용하여 사각 빌렛을 분무주조할 수 있는 4각 빌렛 제조용 가스분무 주조장치에 관한 것이다.

본 고안은 선형용탕 오리피스를 중앙에 장착하고, 가스공급관에 연결된 중공형의 케이싱을 갖추고, 상기 케이싱의 하부면에는 선형 용탕 오리피스에서 낙하하는 용탕을 분무화시키기 위한 다수개의 노즐구멍이 선형 용탕 오리피스의 양측에서 길이

방향으로 형성된 선형 가스분사기 : 와,

상기 선형 가스 분사기의 하부에서 왕복운동 가능한 기판 : 을 포함하고,

기판의 왕복운동과 병행하여 동일한 속도로 가스분사기를 주사하여 기판상에 사각빌렛을 제조하고, 사각빌렛의 4면의 기공을 효과적으로 방지하는 가스 분무 주조장치를 제공한다.

Description

가스분무 주조장치

제1도는 종래 기술에 따른 봉상 빌렛 제조용 주사식 가스분무 장치의 구성도

제2도는 본 고안에 따른 사각 빌렛 제조용 가스분무 주조장치의 구성도

제3도의 a)도 내지 c)도는 본 고안에 따른 사각빌렛 외곽 표층부의 기공을 제거하는 방법에 관한 설명도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

100 : 가스 분무 주조장치 101 : 선형 용탕 오리피스

102 : 용탕 오리피스 구멍 110 : 선형 가스 분사기

112 : 노즐구멍 113 : 가스공급관

120 : 용탕 130 : 사각빌렛

140 : 기판

본 고안은 분무 주조장치에 관한 것으로, 선형 가스분무기를 이용하여 사각비렛을 분무주조할 수 있는 4각 빌렛 제조용 가스분무 주조장치에 관한 것이다.

일반적으로 분무주조 공정은 금속용탕을 고압의 가스로 분무화(atomization)시킨 후 낙하하는 미세한 분무액적을 반응고 상태로 하부의 회전기판(rotating substrate)에 적층시켜 봉상의 합금 성형체를 제조할 수 있는 최신 합금 제조방법이다. 따라서, 봉상의 합금 성형체를 얻기 위해서는 가스분무기를 얻고자 하는 봉상 직경에 따라 운동(주사 혹은 진동)시켜야 하며, 이를 위해 캠 장치를 이용하고 있다. 일반적으로 성형체의 형상은 주사각도(scan angle) 및 캠 프로파일(cam profile)의 조합에 의해 결정되며, 실제 조업에 있어 최적 조건을 갖기 위해서는 실험적 시행착오를 거치게 된다. 종래 기술을 사용하는 경우 봉상 빌렛이나 파이프의 제조는 용이하나, 사각 빌렛의 제조는 거의 불가능하다. 그러나, 고속도공구강을 제조하는 경우, 봉상압연 공정을 수행하기 위해서는 사각 빌렛 형상이 요구되고 있으나 분무주조에 의해 제조가 불가능하여 형상을 만들기 위한 열간단조를 행하여만 봉상압연이 가능하다.

제1도는 미국륵허 제 4,905,899 호(1990)와 미국특허 제 4,938,275 호(1990)에 개시된 종래의 분무주조용 주사식 가스분무기의 구성을 나타낸 도면이다. 상기 종래기술은 금속용탕이 턴디쉬 하부의 용탕 오리피스(1)를 통해 하부로 흘러나올 때 고압가스 공급관(2)과 연결된 가스분사기(3)에서 그속의 가스 분사류가 나와 낙하하는 용탕을 분무화시킨다. 이때 캠(4)의 회전운동은 좌우 왕복 운동암(5)의 왕복운동으로 변하며, 이때 운동전달 플레이트(6)는 회전진동운동을 하여 상기 플레이트(6)와 연결된 고압가스 공급관(2)이 회전진동 운동을 하게 된다.

최종적으로 고압 가스 공급관(2)에 연결된 가스분사기(3)가 진동하고, 용탕분무(7)롤 주사(scan)하게 되며, 하부의 회전기판(8) 위에 분무액적이 적층되어 봉상 성형체(9)가 성장하게 된다. 이때 기판(8)의 중심에서는 주사속도가 매우 빠르고, 반면에 기판(8)의 외곽으로 갈수록 주사속도가 점차 감소해야만 봉상성형체를 제조할 수 있다. 즉 기판(8) 중심에 유입된 분무용탕의 양은 적어야 하며 기판(8) 반경이 증가함에 따라 적층되는 분무용탕의 양을 증가시켜야 한다.

그러나, 상기 종래의 장치는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다. 첫째, 사각 빌렛의 제조가 불가능하다. 둘째, 캠(can)(4)의 프로파일은 이론적으로 계산이 블가능하여 설계의 어려움이 있으며 조업을 통해 수많은 캠(4) 프로파일의 수정을 거쳐야만 조업에 적용이 가능하다. 셋째, 성형체(9)의 용이한 형상제어를 위해 분무축을 기판(8)에 대해서 약 30도 까지 경사지게 조업을 하기 때문에 용탕의 분무조업 제어가 어렵고 최종 용탕의 적층 회수율도 조업조건에 따라서 60% 에서 70% 로 낮다. 넷째, 주사식 가스분무 조업의 경우, 장치 특성상 기판(8)의 중심쪽으로 필요 이상의 분무 용탕이 유입되기 때문에 성형체(9)의 형상제어가 비교적 어렵다. 다섯째, 가스분무시 분사가스가 용탕에 대해서 빠른 속도로 주사하기 때문에 분무된 액적의 입도가 고르지 않으며, 이것은 최종 성형체(9)의 미세조직 블균일성을 조장할 우려가 있다. 여섯째, 환형 용탕 오리피스는 분무효율을 위하여 그 직경이 제한되기 때문에 조업생산성이 낮은 문제점을 갖고 있다.

본 고안은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 사각성형체를 제조할 수 있고, 복잡한 주사 운동을 하지 않기 때문에 사각 빌렛의 형상 제어가 용이하고, 분무액적을 기판에 거의 수직방향으로 적층시킴으로서 적층 회수을을 향상시키고, 선형 용탕 오리피스를 적용함으로 해서 작업 생산성을 향상시킬 수 있는 사각 빌렛 제조용 가스분무 주조장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 금속용탕을 고압의 가스로 분무화시킨 후, 기판에 적층시켜 합금성형체를 제조하는 가스분무주조 장치에 있어서,

선형용탕 오리피스를 중앙에 장착하고, 가스공급관에 연결된 증공형의 케이싱을 갖추고, 상기 케이싱의 하부면에는 선형 용탕 오리피스에서 낙하하는 용탕을 분무화시키기 위한 다수개의 노즐구멍이 선형 용탕 오리피스의 양측에서 길이방향으로 형성된 선형 가스분사기 : 와,

상기 선형 가스 분사기의 하부에서 왕복운동 가능한 기판 : 을 포함하고,

기판의 왕복운동과 병행하여 동일한 속도로 가스분사기를 주사하여 기판상에 사각빌렛을 제조하고, 사각빌렛의 4면의 기공을 효과적으로 방지하는 가스 분무 주조장치를 제공한다.

이하, 본 고안을 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

제2도에는 본 고안에 따른 사각 빌렛 분무주조용 가스분무장치(100)가 도시되어 있다. 상기 장치는 기존의 주사식 가스분무 장치와는 달리 주사를 위한 기계적 장치가 필요치 않으며, 선형 용탕 오리피스(101)와 선형 가스분사기(110)로 구성되어 있다.

상기 선형 가스분사기(110)는 제2도에 도시된 바와같이, 선형 용탕 오리피스(101)를 중앙에 장착한 중공형의 케이싱(111)을 갖추고, 상기 중공형 케이싱(111)의 일측으로는 가스공급관(113)이 연결되며, 상기 중공형 케이싱(111)의 하부면에는 선형용탕 오리피스(101)의 길이방향으로 양측에 각각 다수개의 노즐구멍(112)이 형성되며, 상기 노즐구멍(112)은 선형용탕 오리피스(101)의 하부로 낙하하는 용탕(120)을 향하여 가스를 분사하도록 배치되어 있다.

상기와 같이 구성된 선형 가스분사기(110)의 하부측에는 직선 왕복운동이 가능한 기판(140)이 위치되고, 상기 기판(140)의 직선왕복 운동은 공압실린더나, 기타 여러가지 기구적인 장치를 이용할 수 있으며 본 고안은 이에 한정되는 것은 아니다.

본 고안에 따른 가스분무 주조장치(100)는 용탕 오리피스(101)를 통해서 금속용탕이 하부로 유출되며, 이때 가스분사기(110)의 노즐구멍(112)을 통해 나온 고속의 가스에 의해서 분무화된다. 따라서, 분무액적은 하부의 왕복기판(140)에 적층되어 사각빌렛(130)이 성장하게 된다. 종래의 기술의 경우, 봉상 빌렛의 성장 높이를 같게 하기 위해서는 기판(140)의 중심쪽으로 용탕이 적게, 또한 반경이 커짐에 따라 적층되는 용탕의 양이 많아지도록 복잡한 주사운동이 요구되지만, 본 고안의 경우는 기판(140)의 왕복운동만으로 충분하다.

상기 분무액적의 용탕(120)은 기판(140)에 수직으로 떨어져 적층되기 때문에 빌렛(130) 외곽부에는 기공이 생성되어 최종 빌렛(130)의 품질을 나쁘게 할 수 있다. 제3도는 빌렛 외곽부의 기공을 방지하기 위한 가스분사기(110)의 부가적인 주사운동을 설명하고 있다. 제3도의 a)도에 도시된 바와같이, 기판의 왕복운동시, 가스분사기(110)는 동일한 빈도로 주사운동을 하며, 제3도의 b)도 및 c)도 및 도시된 바와같이 빌렛(130)의 외곽부에서는 분무액적이 수직방향에서 10에서 20도 정도 방향을 경사지게 빌렛(130)의 외곽 표층부에 적층되게 하면 기공을 효과적으로 방지할 수 있다.

이러한 경우, 빌렛(130)의 형상은 하부기판(140)의 왕복운동 거리에 따라서 걸정되며, 빌렛(130)의 미세조직 제어를 위하여 초당 1회 이상의 왕복운동을 행하여야 한다.

상기에서와 같이 본 고안과 같은 장치를 이용하면, 분무주조 장치에 있어 사각 성형체를 제조할 수 있으며, 캠 프로파일을 설계할 필요가 없음으로서 쉽게 조업에 적용할 수 있다. 그리고, 성형체의 용이한 형상제어가 가능하고, 최종 성형체의 미세조직이 균일하게 이루어지며 선형 용탕 오리피스를 적용함으로해서 작업 생산성을 향상시킬 수 있는 실용상의 효과가 얻어지는 것이다.

Claims (1)

1. 금속용탕을 고압의 가스로 분무화시킨 후, 기판(140)에 적층시켜 합금성형체를 제조하는 분무제조 장치에 있어서,

   선형용탕 오리피스(101)를 중앙에 장착하고, 가스공급관(113)에 연결된 중공형의 케이싱(111)을 갖추고, 상기 케이싱(111)의 하부면에는 선형 용탕 오리피스(101)에서 낙하하는 용탕(120)을 분무화시키기 위한 다수개의 노즐구멍(112)이 선형 용탕 오리피스(101)의 양측에서 길이방향으로 형성된 선형 가스분사기(110) : 와,

   상기 선형 가스 분사기(110)의 하부에서 왕복운동 가능한 기판(140) : 을 포함하고,

   기판(140)의 왕복운동과 병행하여 동일한 속도로 가스분사기(110)를 주사하여 기판(140)상에 사각빌렛(130)을 제조하고, 사각빌렛(130)의 4면의 기공을 효과적으로 방지하는 가스 분무 주조장치