KR20030084750A - 주조 장치 및 용해 금속 공급 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용해 금속을 용기의 개폐에 의해 주조 장치에 공급할 수 있는 동시에, 용기의 개폐 부위로부터의 용해 금속의 누출이 없는 용해 금속 공급 장치를 제공하는 것이다.
바닥부에 개구를 갖고, 금속 재료를 수용하는 수용 용기와, 개구를 폐색하는 덮개와, 덮개를 수용 용기에 대해 이동시켜 개구를 개폐하는 실린더 장치와, 수용 용기 내의 금속 재료로의 전류의 유도에 의해 상기 금속 재료를 가열하고, 또한 수용 용기 내의 용해 금속의 개구와 덮개 사이로부터의 누출을 저지하는 힘을 용해 금속에 작용시키는 자계를 발생하는 유도 가열용 코일을 갖는다.

Description

주조 장치 및 용해 금속 공급 장치 {CASTING APPARATUS AND MOLTEN METAL FEED APPARATUS}
본 발명은, 주조 장치에 관한 것이다.
다이캐스트 머신 등의 주조 장치의 분야에서는 고체 상태의 금속을 가열 용해하여 용해 금속으로 하고, 이 용해 금속을 주조 장치에 공급할 필요가 있다. 금속을 가열 용해하는 방법으로서, 유도 가열을 이용하여 금속을 용해하여 용해 금속으로 하고, 이 용해 금속을 주조 장치에 공급하는 기술이 알려져 있다. 유도 가열은 전자 유도에 의해 주조에 이용하는 금속에 전류를 유도하여, 그 때 발생하는 줄열에 의해 상기 금속을 가열하는 가열 방법이다.
한편, 용해된 금속 재료는 통상 주위보다도 매우 온도가 높아 주조 장치에 공급할 때의 취급이 어렵다. 예를 들어, 용해한 금속 재료를 국자로 퍼내어 주조 장치에 공급하는 방법에서는, 금속 재료가 응고 및 산화될 가능성이 있다.
다른 방법으로서, 예를 들어 일본 특허 공개 2001-239354호 공보는 사출 장치의 실린더에 대해 설치된 원통형의 용기에 있어서 유도 가열에 의해 금속을 용해하여 용해 금속으로 하고, 이 용해 금속을 다이캐스트 머신에 공급하는 용해 금속 공급 장치를 개시하고 있다.
상기 용해 금속 공급 장치는, 상기 원통형 용기의 하부에 형성된 용해 금속을 실린더로 배출하기 위한 개구와, 이 개구를 개폐하는 덮개를 구비하고 있다.덮개를 슬라이드시켜 개구를 개방함으로써, 원통형 용기에서 용해된 용해 금속은 중력에 의해 실린더 내로 유입한다.
이 용해 금속 공급 장치는 용해한 필요량의 용해 금속을 공기에 접촉시키지 않고 사출 장치에 공급할 수 있어, 용해 금속의 품질을 유지할 수 있다.
그런데, 상기 간행물에 개시된 바와 같은 용해 금속 공급 장치에서는 개구와 이 개구를 폐쇄하고 있는 덮개 사이에 형성되는 간극으로부터, 용기 내의 용해 금속이 누출될 가능성이 있다. 용기 내의 용해 금속이 누출되면, 덮개의 개폐가 곤란해지거나, 다이캐스트 머신에 공급되는 용해 금속량이 변동되거나 하는 등의 가능성이 있다.
본 발명의 목적은 필요량의 금속 재료를 용기 내에서 가열 및 용해하여 용해 금속으로 하고, 이 용해 금속을 용기의 개폐에 의해 주조 장치 등에 공급할 수 있는 동시에, 용기의 개폐 부위로부터의 용해 금속의 누출이 없는 용해 금속 공급 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 용해 금속 공급 장치를 구비한 주조 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 용해 금속 공급 장치는, 용해 금속을 주조 장치로 공급하는 용해 금속 공급 장치이며, 바닥부에 개구를 갖고, 금속 재료를 수용하는 수용 용기와, 상기 개구를 폐색하는 덮개와, 상기 덮개를 상기 수용 용기에 대해 이동시켜 상기 개구를 개폐하는 구동 수단과, 상기 수용 용기 내의 금속 재료로의 전류의 유도에의해 상기 금속 재료를 가열하고, 또한 상기 수용 용기 내의 용해 금속의 상기 개구와 상기 덮개 사이로부터의 누출을 저지하는 힘을 상기 용해 금속에 작용시키는 자계를 발생하는 유도 가열용 코일을 갖는다.
본 발명의 주조 장치는, 용해 금속을 공급하는 용해 금속 공급 수단을 갖고, 상기 용해 금속 공급 수단은 바닥부에 개구를 갖고, 금속 재료를 수용하는 수용 용기와, 상기 개구를 폐색하는 덮개와, 상기 덮개를 상기 수용 용기에 대해 이동시켜 상기 개구를 개폐하는 구동 수단과, 상기 수용 용기 내의 금속 재료로의 전류의 유도에 의해 상기 금속 재료를 가열하고, 또한 상기 수용 용기 내의 용해 금속의 상기 개구와 상기 덮개 사이로부터의 누출을 저지하는 힘을 상기 용해 금속에 작용시키는 자계를 발생하는 유도 가열용 코일을 갖는다.
본 발명에서는 수용 용기 내의 용해 금속에 유도 전류가 흐르면, 이 유도 전류와 유도 가열용 코일로부터의 자계와의 전자 유도 작용에 의해 전자력이 용해 금속에 작용한다. 수용 용기 바닥부의 개구는 덮개에 의해 폐색되어 있지만, 개구를 단순히 덮개로 폐색하는 것만으로는, 개구와 덮개 사이에 간극이 형성되어 용해 금속이 자중에 의해 누출될 가능성이 있다. 유도 가열용 코일이 발생하는 자계는 용해 금속을 유도 가열하는 동시에, 수용 용기 내의 용해 금속에 작용하는 전자력이 개구와 덮개 사이로부터 누출되는 것을 저지하는 힘을 용해 금속에 작용시킨다.
도1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 단면도.
도2는 본 발명의 주조 장치로서의 다이캐스트 머신의 일예의 주요부 구성을 도시한 단면도.
도3a, 도3b는 수용 용기 및 유도 가열용 코일의 구조를 도시한 도면.
도4는 용해 금속(ML)에 흐르는 유도 전류와 유도 가열용 코일이 발생하는 자계와의 전자 유도 작용에 의해 용해 금속에 작용하는 전자력과 용해 금속의 액압을 나타낸 그래프.
도5는 유도 가열용 코일의 형상을 고려하지 않고서, 수용 용기의 외주에 중심축에 따른 전체 영역에 직경이 일정한 유도 가열용 코일을 배치한 경우의 수용 용기 내의 용해 금속 상태의 일예를 도시한 단면도.
도6은 도5에 도시한 유도 가열용 코일의 경우의 용해 금속에 작용하는 전자력과 용해 금속의 액압을 나타낸 그래프.
도7a, 도7b는 본 발명의 일실시 형태에 관한 유도 가열용 코일의 다른 예를 도시한 단면도.
도8a, 도8b는 본 발명의 일실시 형태에 관한 수용 용기의 다른 형태를 도시한 도면.
도9는 수용 용기의 개구로부터 용해 금속을 자중에 의해 낙하시켜 슬리브에 공급하는 모습을 도시한 단면도.
도10은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 구성을 도시한 도면.
도11은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 구성을 도시한 도면.
도12는 용해 금속 공급 장치에 있어서 수용 용기에 잉곳을 수용하기 전의 상태를 도시한 도면.
도13은 용해 금속 공급 장치에 있어서 용해 금속을 슬리브 내에 공급하는 순서를 설명하기 위한 도면.
도14는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 구성을 도시한 도면.
도15는 다른 개폐 기구를 갖는 용해 금속 공급 장치를 도시한 도면.
도16은 또 다른 개폐 기구를 갖는 용해 금속 공급 장치를 도시한 도면.
도17은 또 다른 개폐 기구를 갖는 용해 금속 공급 장치를 도시한 도면.
도18은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 구성을 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 용해 금속 공급 장치
2 : 용해 가열부
3 : 수용 용기
3a : 수용부
3d : 개구부
3e : 하단부면
10 : 유도 가열용 코일
22 : 덮개
23 : 실린더 장치
24 : 피스톤 로드
51 : 재료 공급 기구부
52 : 실린더
53 : 나사
54 : 모터
55 : 호퍼
60 : 다이캐스트 머신
70 : 슬리브
73 : 플랜저 로드
80 : 이동 금형
90 : 고정 금형
M : 금속 재료
ML: 용해 금속
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.
<제1 실시 형태>
도1은 본 발명의 일실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 단면도이다.
도1에 도시한 용해 금속 공급 장치(1)는 용해 가열부(2)와, 재료 공급 기구부(51)를 갖는다.
재료 공급 기구부(51)는 호퍼(55)와, 실린더(52)와, 나사(53)를 갖는다.
호퍼(55)는 원뿔형의 외형을 갖고, 내부에 금속 재료(M)를 수용 가능하게 되어 있다. 호퍼(55)는 하단부에 실린더(52) 내에 연통하는 공급구(55a)를 갖고 있다.
호퍼(55) 내에 공급된 금속 재료(M)는 자중에 의해 공급구(55a)를 통해 실린더(52) 내에 공급된다.
호퍼(55)에 축적되는 금속 재료(M)는, 예를 들어 알루미늄 합금 등의 금속을 구형이나 가늘고 긴 입자형으로 한 것이다.
실린더(52)는 원통형의 부재로 이루어지며, 외주의 일부에 호퍼(55)의 공급구(55a)에 연통하는 연통 구멍(52a)이 형성되어 있다.
이 실린더(52)의 선단부측은, 후술하는 수용 용기(3)의 상단부에 연결되어 있고, 실린더(52)의 내부와 수용 용기(3)의 내부와는 연통하고 있다.
나사(53)는 실린더(52)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있다. 이 나사(53)의 일단부는 실린더(52)의 일단부측에 고정된 모터(54)의 출력축(54a)이 연결되어 있다.
모터(54)의 회전에 의해 나사(53)를 소정 방향으로 회전시키면 호퍼(55)로부터 실린더(52) 내에 공급된 금속 재료(M)는, 도1에 도시한 화살표 J의 방향으로 반송되고, 실린더(52)의 선단부로부터 수용 용기(3) 내로 낙하한다. 금속 재료(M)의 수용 용기(3)로의 반송량(공급량)은 나사(53)의 회전량에 따라서 결정된다.
용해 가열부(2)는, 후술하는 다이캐스트 머신의 슬리브(70)의 급탕구(70h) 상방에 배치된 수용 용기(3)와, 수용 용기(3)의 주위에 배치된 유도 가열용 코일(10)과, 개폐 기구(21)를 갖는다.
개폐 기구(21)는 덮개(22)와, 실린더 장치(23)를 갖는다.
덮개(22)는 수용 용기(3)의 바닥부(하단부)의 개구부(3d)에 대향 배치됨으로써, 이 개구부(3d)를 폐쇄 가능한 판형 부재이다.
실린더 장치(23)는 선단부가 덮개(22)에 연결된 피스톤 로드(24)를 구비하고 있고, 이 피스톤 로드(24)를, 예를 들어 압축 공기나 유압의 힘에 의해 화살표 D1 및 D2의 방향으로 신축시킨다. 피스톤 로드(24)의 D1 및 D2 방향으로의 슬라이드에 의해, 수용 용기(3)의 하단부의 개구부(3d)가 덮개(22)에 의해 개폐된다.
도2는, 주조 장치로서의 다이캐스트 머신의 일예의 주요부 구성을 도시한 단면도이다.
도2에 도시한 바와 같이, 다이캐스트 머신(60)은 고정 금형(90)과, 고정 금형에 대해 개폐 가능하게 설치된 이동 금형(80)과, 고정 금형(90)에 설치된 원통형 부재로 이루어지는 슬리브(70)와, 플랜저 로드(73)의 선단부에 고정되어 슬리브(70)의 내주에 끼워 맞추는 플랜저 칩(72)을 갖는다.
슬리브(70)는 형 체결된 고정 금형(90)과 이동 금형(80) 사이에 형성되는 캐비티(Ca)와 연통하고 있다.
고정 금형(90)과 이동 금형(80)이 도시하지 않는 형 체결 기구에 의해 형 체결된 상태에서, 슬리브(70)에 형성된 급탕구(70h)를 통해 슬리브(70) 내에 소정량의 용해 금속(금속 재료)(ML)이 공급된다.
그 후, 슬리브(70) 내의 용해 금속(ML)은 플랜저 칩(72)의 구동에 의해, 고정 금형(90)과 이동 금형(80) 사이에 형성된 캐비티(Ca)에 사출 및 충전된다.
캐비티(Ca)에 충전된 용해 금속(ML)이 응고된 후, 이동 금형(80)을 개방하고, 이동 금형(80)에 설치된 압출 핀(91)에 의해 캐비티(Ca) 내의 주조품을 밀어 낸다.
도3a, 도3b는 수용 용기(3) 및 유도 가열용 코일(10)의 구조를 도시한 도면이며, 도3a는 수용 용기(3)의 상면도이고, 도3b는 도3a에 도시한 A-A선 방향의 단면도이다.
도3a, 도3b에 도시한 바와 같이, 수용 용기(3)는 금속 재료(M)를 수용 가능한 수용 공간(3a)을 갖는 원통형 부재로 이루어진다. 이 수용 용기(3)의 형성 재료는, 예를 들어 오스테나이트계 스테인레스강이나, 동 혹은 동합금 등의 강자성체가 아닌 금속이나, 전기 절연성의 세라믹 등의 절연체 재료를 이용한다. 또, 이들의 재료를 비강자성체라 한다. 이러한 비강자성체의 재료를 이용하는 이유는, 유도 가열시에 수용 용기(3)에 자속이 집중하는 것을 방지하고, 또한 유도 가열용 코일(10)에 의해 수용 용기(3)에 수용된 금속 재료(M)에 의해 큰 전자력을 작용시키기 위해서이다.
수용 용기(3)의 하단부의 개구부(3d)는, 도3a, 도3b에 도시한 바와 같이 덮개(22)에 의해 폐쇄된다. 이 때, 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 대향하는 덮개(22)의 접촉면(22s)은 하단부면(3e)에 접촉하도록 배치되지만, 하단부면(3e)과 접촉면(22s) 사이에는 간극이 형성될 가능성이 있다.
유도 가열용 코일(10)은 수용 용기(3)의 주위에 상기 수용 용기(3)의 중심축(O)과 동심 상에 배치되어 있다.
이 유도 가열용 코일(10)의 중심축(O)에 따른 하단부측은, 수용 용기(3)의 하단부면(3e)과 덮개(22)의 접촉면(22s)과의 접촉 위치 근방에 위치하고 있다.
또한, 유도 가열용 코일(10)의 중심축(O)에 따른 상단부측의 직경(d1)은 최대로 되어 있고, 하단부측의 직경(d2)은 최소로 되어 있고, 유도 가열용 코일(10)의 직경은 상단부측으로부터 하단부측을 향해 직경이 점차로 축소되어 있다.
유도 가열용 코일(10)에는, 예를 들어 수십 kHz 정도의 고주파 전류가 공급된다. 유도 가열용 코일(10)에 고주파 전류가 공급되면 자계가 발생한다. 이 자계가 수용 용기(3) 내의 금속 재료(M)로 전류를 유도한다. 금속 재료(M)에 전류가 흐르면, 줄열에 의해 금속 재료(M)가 가열되어 용해한다. 이에 의해, 금속 재료(M)는 용해 금속(ML)이 된다.
금속 재료(M)가 용해 금속(ML)이 된 후, 용해 금속(ML)에 흐르는 유도 전류와 유도 가열용 코일(10)이 발생하는 자계와의 전자 유도 작용에 의해, 용해 금속(ML)에는 전자력이 작용한다. 이 전자력은, 주로 수용 용기(3)의 중심을 향하는 힘이다.
여기서, 상기 형상의 유도 가열용 코일(10)에 의해 용해된 용해 금속(ML)에작용하는 힘에 대해 도4를 참조하여 설명한다.
도4는 용해 금속(ML)에 흐르는 유도 전류와 유도 가열용 코일(10)이 발생하는 자계와의 전자 유도 작용에 의해 용해 금속(ML)에 작용하는 전자력(F)과 용해 금속(ML)의 액압(P)을 나타낸 그래프이다.
수용 용기(3)의 하단부면(3e)과 덮개(22)의 접촉면(22s)과의 접촉 위치를 기준 높이(h0)로 하면, 액체가 된 수용 용기(3)의 용해 금속(ML)에 작용하는 액압은 기준 높이(h0)에서 최대가 되며, 수용 용기(3)의 상측을 향함에 따라서 작아진다.
한편, 유도 가열용 코일(10)은 상기의 형상을 갖고 있으므로, 유도 가열용 코일(10)의 내주측에 발생하는 자계의 자속 밀도는 유도 가열용 코일(10)의 하단부측에서 최대가 되며, 상단부측을 향해서 자속 밀도는 저하한다.
이로 인해, 유도 가열용 코일(10)에 의해 용해 금속(ML)에 대해 수용 용기(3)의 중심축 방향으로 작용하는 전자력(F)은 유도 가열용 코일(10)의 형상에 의해, 기준 높이(h0) 부근에서 최대가 되며, 수용 용기(3)의 상측을 향함에 따라서 작아진다.
따라서, 수용 용기(3)의 용해 금속(ML)은, 예를 들어 도3a, 도3b에 도시한 바와 같은 형상이 된다.
도3a, 도3b에 도시한 용해 금속(ML)의 형상은, 하단부로부터 상단부까지의 직경이 거의 같은 원통형에 가까운 형상이 되어, 수용 용기(3)의 하단부측에서 상기 수용 용기(3)의 내주면과 용해 금속(ML)이 격리된 형상으로 되어 있다.
즉, 수용 용기(3) 내의 용해 금속(ML)에는 높이를 비교적 낮게 억제하면서 수용 용기(3)의 하단부면(3e)과 덮개(22)의 접촉면(22s) 사이로부터의 누출이 저지되는 힘이 작용한 상태로 되어 있다.
이로 인해, 덮개(22)에 의해 개구부(3d)가 폐쇄된 상태의 수용 용기(3)로부터 용해 금속(ML)이 자중에 의해 누출되는 것을 막을 수 있다.
여기서, 도5는 유도 가열용 코일의 형상을 고려하지 않고, 수용 용기(3)의 외주에 중심축(O)에 따른 전체 영역에 직경(d)이 일정한 유도 가열용 코일(300)을 배치한 경우의 수용 용기(3) 내의 용해 금속(ML) 상태의 일예를 도시한 단면도이다.
도5에 도시한 바와 같이, 유도 가열용 코일(300)의 직경(d)이 일정하면, 용해 금속(ML)에 대해 수용 용기(3)의 중심축 방향으로 작용하는 전자력(F)은, 예를 들어 도6에 도시한 바와 같이, 중심축 방향에 따라서 대략 일정한 값이 된다.
한편, 액체가 된 수용 용기(3)의 용해 금속(ML)에 작용하는 액압(P)은 기준높이(h0)에서 최대가 되며, 수용 용기(3)의 상측을 향함에 따라서 작아진다.
따라서, 전자력(F)과 액압(P)과의 관계에 의해, 용해 금속(ML)은 도5에 도시한 바와 같이, 높이가 점차적으로 높아지는 형상이 되어 버리고, 수용 용기(3)의 하단부면(3e)과 덮개(22)의 접촉면(22s) 사이로부터 용해 금속(ML)이 누출될 가능성이 있으며, 이를 저지하기 위해서는 보다 강한 전자력을 작용시킬 필요가 있다.
상기한 바와 같이, 유도 가열용 코일(10)의 형상을 적절한 형상으로 함으로써, 비교적 작은 전자력으로, 덮개(22)에 의해 개구부(3d)가 폐쇄된 상태의 수용 용기(3)로부터 용해 금속(ML)이 자중에 의해 누출되는 것을 막을 수 있다. 또한, 유도 가열용 코일(10)의 형상뿐만 아니라, 유도 가열용 코일(10)의 형상 및 유도 가열용 코일(10)의 수용 용기(3)에 대한 배치, 혹은 유도 가열용 코일(10)의 수용 용기(3)에 대한 배치를 적절하게 선택함으로써 덮개(22)에 의해 개구부(3d)가 폐쇄된 상태의 수용 용기(3)로부터 용해 금속(ML)이 자중에 의해 누출되는 것을 막을 수 있다.
또, 유도 가열용 코일(10)의 형상이나 배치를 결정하기 위해서는, 유도 가열용 코일(10)이 발생하는 자계의 강함, 수용 용기(3) 내에 공급되는 금속 재료(M)의 양, 유도 가열용 코일(10)의 중심축(O)에 따른 높이(H) 등 사이의 상호 관계를 고려할 필요가 있다.
여기서, 수용 용기(3)의 하단부면(3e)과 덮개(22)의 접촉면(22s) 사이로부터의 용해 금속(ML)의 누출을 막는 것이 가능한 유도 가열용 코일의 다른 예를 도7a, 도7b를 참조하여 설명한다.
도7a에 도시한 유도 가열용 코일(10A)은 상기한 유도 가열용 코일(10)과 같이 수용 용기(3)의 외주에 배치되어 있다. 또한, 유도 가열용 코일(10A)은 직경(d)이 상단부로부터 하단부까지 모두 같게 형성되고, 유도 가열용 코일(10A)의 하단부는 수용 용기(3)의 하단부면(3e)과 덮개(22)의 접촉면(22s)이 접촉하는 위치 근방에 배치되어 있다.
이 유도 가열용 코일(10A)의 중심축(O)에 따른 방향의 높이(H)는, 수용용기(3) 내의 용해 금속(ML)의 하방으로만 전자력이 작용하도록 소정의 값으로 제한되어 있다. 즉, 유도 가열용 코일(10A)은 수용 용기(3) 내의 용해 금속(ML)량과의 관계에서, 수용 용기(3) 내의 용해 금속(ML)의 하측 영역으로만 중심축(O)을 향하는 전자력이 집중되어 작용하도록 배치되어 있다. 이에 의해 용해 금속(ML)의 높이가 억제되고, 하측 영역의 액압이 낮아져 비교적 낮은 전자력에 의해 균형이 잡힌다.
이와 같이, 유도 가열용 코일(10A)의 높이(H)를 수용 용기(3) 내의 용해 금속(ML)량과의 관계에서 제한함으로써, 도7a에 도시한 바와 같이 수용 용기(3)의 하단부측에서 상기 수용 용기(3)의 내주면과 용해 금속(ML)이 격리된 형상으로 할 수 있어, 수용 용기(3)의 하단부면(3e)과 덮개(22)의 접촉면(22s) 사이로부터의 용해 금속(ML)의 누출을 막는 것이 가능해진다.
도7b에 도시한 유도 가열용 코일(10B)은 도7a에 도시한 유도 가열용 코일(10A)과 같은 형상 및 배치를 갖고 있지만, 유도 가열용 코일(10B)의 하단부는 수용 용기(3)의 하단부면(3e)보다도 더욱 하방에 배치되어 있다.
이와 같이, 유도 가열용 코일(10B)의 하단부를 수용 용기(3)의 하단부면(3e)보다도 더욱 하방에 배치함으로써, 유도 가열용 코일(10A)과 비교하여 수용 용기(3)의 하단부 위치에서의 중심축(O)을 향하는 전자력을 높일 수 있다. 이 결과, 유도 가열용 코일(10A)과 비교하여 수용 용기(3)의 하단부면(3e)과 덮개(22)의 접촉면(22s) 사이로부터의 용해 금속(ML)의 누출을 한층 확실하게 막는 것이 가능해진다.
도8a, 도8b는, 상기한 수용 용기(3)의 다른 형태예를 도시한 도면이며, 도8a는 정면도이고, 도8b는 도8a에 있어서의 C-C선 방향의 단면도이다.
수용 용기(3)가 철과 같은 강자성 재료로 형성되어 있는 경우에, 상기한 유도 가열용 코일(10)에 의해 발생되는 자계에 의해 수용 용기(3)의 주위 방향으로 와전류가 발생하여, 수용 용기(3)가 가열될 가능성이 발생한다.
이로 인해, 도8a, 도8b에 도시한 수용 용기(3A)는 일부에 중심축(O)에 따라서, 일조의 절결부(3k)가 형성되어 있다. 이 절결부(3k)를 형성함으로써, 유도 가열시에 발생하는 수용 용기(3A)의 주위 방향 전류의 경로가 차단되어, 수용 용기(3A)가 가열되는 것을 막을 수 있다.
또한, 절결부(3k)에는, 예를 들어 세라믹 등의 절연 부재(Is)가 매립되어 있다. 이에 의해, 수용 용기(3A)의 내부에 대기가 침입하는 것을 막을 수 있고, 수용 용기(3A) 내를 비산화 분위기로 할 수 있다. 또, 수용 용기(3A)의 내부에 대기가 침입해도 문제가 없는 경우에는, 절연 부재(1s)를 설치하지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다.
수용 용기(3)의 가열을 막는 다른 방법으로서는, 도3a에 도시한 수용 용기(3)의 두께(TH)를 조정하는 것을 생각할 수 있다.
수용 용기(3)에 발생하는 와전류의 침투 깊이(δ)는, 수용 용기(3)의 저항(ρ)[Ωㆍ㎝], 수용 용기(3)의 투자율(μ), 유도 가열용 코일(10)에 인가하는 전류의 주파수(f)[Hz]로부터 소정의 관계식에 의해 구할 수 있다.
수용 용기(3)의 두께(TH)를 와전류의 침투 깊이(δ)보다도 얇게 함으로써,수용 용기(3)의 가열을 막을 수 있다.
상기 구성의 용해 금속 공급 장치(1)에 있어서, 수용 용기(3) 내에서 금속 재료(M)를 가열 및 용해하고, 소정의 온도로 한 후에, 도9에 도시한 바와 같이 덮개(22)를 D1 방향으로 슬라이드시키면, 수용 용기(3d)의 개구부(3d)로부터 용해 금속(ML)이 자중에 의해 낙하되고, 다이캐스트 머신의 슬리브(70)에 급탕구(70h)를 통하여 공급된다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따르면, 수용 용기(3) 내의 금속 재료(M)를 유도 가열에 의해 용해 금속(ML)으로 했을 때, 금속 재료(M)를 유도 가열하는 동시에, 용해 금속(ML)의 수용 용기(3)의 하단부면(3e)과 덮개(22)의 접촉면(22s) 사이로부터의 누출을 저지하는 힘을 상기 용해 금속(ML)에 작용시키는 자계를 발생 가능하게 유도 가열용 코일(10)의 형상 및/또는 배치를 결정함으로써, 수용 용기(3)의 개폐 기구(21)를 바꾸는 일 없이, 용해 금속(ML)의 누출을 방지할 수 있다.
또, 상술한 실시 형태에서는 유도 가열용 코일(10)에 대해 복수의 형태를 예를 들어 설명했지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니며, 상술한 복수의 형태를 조합한 형태로 할 수도 있고, 다른 형태를 채용하는 것도 가능하다.
<제2 실시 형태>
도10은, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 구성을 도시한 도면이다. 또, 도10에 있어서, 제1 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(1)와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 있다.
상술한 제1 실시 형태에서는 본 발명의 금속 재료 공급 수단으로서 고체 상태의 금속 재료를 공급하는 재료 공급 기구부(51)를 예로 들어 설명했지만, 본 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(200)에서는 수용 용기(3)에 고체 상태의 금속 재료가 아닌, 액체 상태의 금속 재료인 용해 금속(ML)이 공급되고, 다른 구성 부분에 대해서는 상술한 제1 실시 형태와 완전히 마찬가지이다.
도10에 있어서, 용해로(401)는, 예를 들어 알루미늄을 용해한 용해 금속(ML)을 수용하고 있다.
통상, 용해로(401)에서는 알루미늄을 750 ℃ 정도까지밖에 승온할 수 없다. 그러나, 알루미늄을, 예를 들어 800 ℃ 정도의 매우 고온인 상태에서 다이캐스트 머신에 공급하고 싶은 경우도 있다.
이러한 경우에, 도시하지 않은 반송 기구에 의해 보유 지지된 라도르(400)에 의해 용해로(401) 내의 알루미늄의 용해 금속(ML)을 소정량 퍼 올려, 이를 반송하여 수용 용기(3)에 공급한다.
수용 용기(3)에서는, 상술한 실시 형태와 같이 알루미늄의 용해 금속(ML)의 용탕을 유도 가열에 의해 가열하여, 승온한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 구성으로 함으로써, 예를 들어 용해로(401)에서는 승온 불가능한 온도까지 용해 금속(ML)을 승온하여 다이캐스트 머신 등의 주조 장치에 공급하는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(200)는, 상술한 수용 용기(3) 및 유도 가열용 코일(10)의 여러 가지 변형예를 적용 가능하다.
<제3 실시 형태>
도11은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 구성을 도시한 도면이다. 또, 도11에 있어서, 제1 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(1)와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 있다.
제1 및 제2 실시 형태에 있어서는, 수용 용기(3)로 입자형의 금속 재료나 용해 금속을 공급하는 경우에 대해 설명했지만, 본 실시 형태에서는 수용 용기(3)에 잉곳이나 비렛트 등의 고체 상태의 금속을 공급하는 경우에 대해 설명한다.
도11에 도시한 용해 금속 공급 장치(301)는 개폐 기구(21B)를 갖고 있고, 이 개폐 기구(21B)는 덮개(22B)와, 이 덮개(22B)를 화살표 E1 및 E2로 나타낸 수직 방향으로 승강시키는 승강용 실린더(25)를 갖는다.
덮개(22B)는 승강용 실린더(25)의 피스톤 로드(26)와 연결되어 있는 동시에, 피스톤 로드(26)에 대해 액튜에이터(30)에 의해 축(27)을 중심으로 화살표 R1 및 R2의 방향으로 선회 가능하게 되어 있다.
도12는 용해 금속 공급 장치(301)에 있어서 수용 용기(3)에 잉곳(IG)을 수용하기 전의 상태를 도시한 도면이다.
덮개(22B)를 화살표 E2 방향으로 하강시켜, 수평 상태로 유지된 덮개(22B) 상에 잉곳(IG)을 적재한다.
이 상태로부터, 덮개(22B)를 화살표 E1 방향으로 상승시키면, 도11에 도시한 바와 같이 덮개(22B)는 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 접촉하고, 수용 용기(3)의 개구부(3d)는 폐쇄된다.
도11에 도시한 상태에 있어서, 유도 가열에 의해 잉곳(IG)을 가열 및 용해하고, 그 후 도13에 도시한 바와 같이 덮개(22B)를 화살표 R1 방향으로 선회시켜 수용 용기(3)의 개구부(3d)를 개방함으로써, 용해 금속(ML)을 슬리브(70) 내에 공급한다.
이와 같이, 본 실시 형태의 용해 금속 공급 장치(301)에서는 개폐 기구(21B)가 수용 용기(3)의 개구부(3d)의 개폐를 행하는 동시에, 잉곳(IG)을 수용 용기(3) 내에 공급하는 금속 재료 공급 수단의 역할을 감당하고 있다.
본 실시 형태의 용해 금속 공급 장치(301)에 따르면, 하나의 덩어리인 잉곳(IG)의 공급이므로, 산화를 억제하여 용탕 품질을 향상시킬 수 있는 동시에, 재료를 콤팩트하게 할 수 있다.
또, 본 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(301)는, 상술한 수용 용기(3) 및 유도 가열용 코일(10)의 여러 가지 변형예를 적용 가능하다.
<제4 실시 형태>
도14 내지 도17은, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 구성을 도시한 도면이다.
상술한 각 실시 형태에서는 덮개(22)와 수용 용기(3)의 하단부면(3e) 사이에 간극이 형성되었다고 해도, 수용 용기(3) 내의 용해 금속(ML)이 이 간극으로부터 누출되는 것을 막는 기술에 대해 설명하였다.
한편, 수용 용기(3) 내에 있어서 유도 가열에 의해 금속 재료를 용해할 때에는, 금속의 산화를 억제하는 관점으로부터는 수용 용기(3) 내의 분위기를 불활성 가스 분위기로 하는 것이 바람직하다.
그러나, 덮개(22)와 수용 용기(3)의 하단부면(3e) 사이에 형성되는 간극이 클수록, 분위기 치환에 장시간을 필요로 하는 동시에 많은 불활성 가스를 필요로 한다.
또한, 덮개(22)와 수용 용기(3)의 하단부면(3e) 사이에 형성되는 간극이 크면, 유도 가열에 의해 수용 용기(3) 내의 금속 재료를 용해 중에, 정전 등의 원인에 의해 유도 가열이 정지되면, 덮개(22)와 수용 용기(3)의 하단부면(3e) 사이에 형성되는 간극으로부터 용해 금속이 누출될 가능성이 있다.
이로 인해, 덮개(22)와 수용 용기(3)의 하단부면(3e) 사이에 형성되는 간극을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에서는 덮개(22)와 수용 용기(3)의 하단부면(3e) 사이에 형성되는 간극을 축소시킬 수 있는 구성에 대해 설명한다.
도14에 도시한 용해 금속 공급 장치(500)는, 개폐 기구(21C)만 상술한 제1 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(1)와 다르며, 다른 구성은 동일하다.
도14에 있어서, 개폐 기구(21C)는 덮개(22C)와, 이 덮개(22C)를 축(27)을 중심으로 선회시키는 액튜에이터(30)를 갖는다.
액튜에이터(30)는, 예를 들어 전동 모터 및 전달 기구에 의해 구성된다.
액튜에이터(30)를 구동하여 덮개(22C)를 화살표 R2 방향으로 선회시키면, 덮개(22C)의 접촉면(22Cs)은 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 접촉한다.
덮개(22C)의 접촉면(22Cs)이 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 접촉한 상태에 있어서, 액튜에이터(30)의 출력을 일정하게 유지하여, 덮개(22C)의 접촉면(22Cs)을수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 소정의 힘(1)으로 압박함으로써, 접촉면(22Cs)과 하단부면(3e) 사이에 형성되는 간극을 축소시킬 수 있다.
도15는, 다른 구성의 개폐 기구를 구비하는 용해 금속 공급 장치를 도시한 도면이다. 또, 도15에 도시한 용해 금속 공급 장치(501)는 도14에 도시한 용해 금속 공급 장치(500)와 개폐 기구 이외의 구성은 동일하다. 또, 도14에 도시한 용해 금속 공급 장치(500)와 동일 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 있다.
도15에 도시한 개폐 기구(21D)는 덮개(22D)와, 이 덮개(22D)를 축(27)을 중심으로 선회시키는 액튜에이터(30)와, 쐐기 부재(32)와, 실린더 장치(29)와, 가이드 부재(31)를 갖는다.
덮개(22D)는 접촉면(22Ds)과는 반대측에, 접촉면(22Ds)에 대해 소정의 각도로 경사진 경사면(22Da)을 구비하고 있다.
쐐기 부재(32)는 가이드 부재(31)에 의해 화살표 D1 및 D2로 나타낸 수평 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 이 쐐기 부재(32)는 가이드 부재(31)에 의해 지지된 면과는 반대측인 면에, 덮개(22D)의 경사면(22Da)과 서로 대향하여 경사면(22Da)과 동일한 각도로 경사지는 경사면(32a)을 구비하고 있다.
가이드 부재(31)는 도시하지 않았지만, 수용 용기(3)의 하방 양측에 평행하게 배치되고, 수용 용기(3)의 개구부(3d)로부터 배출되는 용해 금속(ML)의 슬리브(7O)로의 공급 경로를 방해하지 않도록 되어 있다.
실린더 장치(29)는 화살표 D1 및 D2 방향으로 신축하는 피스톤 로드(28)를 구비하고 있고, 이 피스톤 로드(28)의 선단부는 쐐기 부재(32)와 연결되어 있다.실린더 장치(29)는 피스톤 로드(28)를 화살표 D1 및 D2 방향으로 신축함으로써, 쐐기 부재(32)를 화살표 D1 및 D2 방향으로 이동시킨다.
액튜에이터(30)를 구동하여 덮개(22D)를 화살표 R2 방향으로 선회시키면, 덮개(22D)의 접촉면(22Ds)은 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 접촉한다.
이 상태로부터, 쐐기 부재(32)를 화살표 D1 방향으로 이동시켜 가면, 쐐기 부재(32)의 경사면(32a)과 덮개(22D)의 경사면(22Da)은 접촉한다. 또한, 쐐기 부재(32)를 화살표 D1 방향으로 전진시켜, 쐐기 부재(32)를 힘(f2)으로 압박한다.
쐐기 부재(32)를 압박하는 힘(f2)은, 덮개(22D)를 수용 용기(3)의 하단부면(3e)을 향해 압박하는 힘(f3)으로 변환된다. 이 때, 힘(f3)은 쐐기 효과에 의해 힘(f2)보다도 증폭되어 있다.
이에 의해, 큰 힘으로 덮개(22D)를 수용 용기(3)의 하단부면(3e)을 향해 압박할 수 있고, 접촉면(22Ds)과 하단부면(3e) 사이에 형성되는 간극을 축소시킬 수 있다. 즉, 도14에 도시한 개폐 기구의 구성에서는 액튜에이터(30)에 큰 힘을 발생시킬 필요가 있지만, 본 예에서는 실린더 장치(29)의 출력을 쐐기 효과에 의해 큰 힘으로 변환할 수 있으므로, 액튜에이터(30)에 큰 힘을 발생시킬 필요가 없다.
도16은, 또 다른 개폐 기구를 갖는 용해 금속 공급 장치를 도시한 도면이다. 또, 도16에 도시한 용해 금속 공급 장치(502)는 도14에 도시한 용해 금속 공급 장치(500)와 개폐 기구 이외의 구성은 동일하다.
도16에 도시한 개폐 기구(21E)는 덮개(22E)와, 실린더 장치(23)와, 가이드 부재(35)를 갖는다.
덮개(22E)는 가이드 부재(35)에 의해 화살표 D1 및 D2로 나타낸 수평 방향으로 이동 가능하게 지지되어 있다.
덮개(22E)의 접촉면(22Es)은 수용 용기(3)의 중심축(O)에 직교하고 있지 않고, 중심축(O)에 직교하는 평면에 대해 소정 각도로 경사져 있다.
한편, 수용 용기(3)의 하단부면(3e)은 수용 용기(3)의 중심축(O)에 직교하고 있지 않고, 중심축(O)에 직교하는 평면에 대해 소정 각도로 경사져 있다.
실린더 장치(23)는 피스톤 로드(24)를 화살표 D1 및 D2 방향으로 신축함으로써, 덮개(22)를 화살표 D1 및 D2 방향으로 이동시킨다.
가이드 부재(35)는 도시하지 않았지만, 수용 용기(3)의 하방 양측에 평행하게 배치되고, 수용 용기(3)의 개구부(3d)로부터 배출되는 용해 금속(ML)의 슬리브(70)로의 공급 경로를 방해하지 않도록 되어 있다.
실린더 장치(23)에 의해, 덮개(22E)를 화살표 D2 방향으로 이동시키면, 덮개(22E)의 접촉면(22Es)은 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 접촉하고, 수용 용기(3)의 개구부(3d)가 덮개(22E)에 의해 폐쇄된다.
이 상태로부터 또한, 덮개(22E)를 화살표 D2 방향으로 힘(f2)으로 압박하면, 하단부면(3e)과 접촉면(22Es)과의 쐐기 효과에 의해, 힘(f2)이 덮개(22E)를 수용 용기(3)의 하단부면(3e)을 향해 압박하는 힘(f3)으로 변환된다. 힘(f3)은 힘(f2)보다도 증폭되어 있다. 이에 의해, 큰 힘으로 덮개(22E)를 수용 용기(3)의 하단부면(3e)을 향해 압박할 수 있고, 접촉면(22Es)과 하단부면(3e) 사이에 형성되는 간극을 축소시킬 수 있다.
본 예에서는, 수용 용기(3)의 개구부(3d)에 대해 덮개(22E)를 개폐하는 액튜에이터인 실린더 장치(23)의 구동력을 이용하여, 접촉면(22Es)과 하단부면(3e) 사이에 형성되는 간극을 축소시키기 위해, 덮개(22E)를 수용 용기(3)를 향해 압박하기 위한 액튜에이터를 별도로 설치할 필요가 없다.
도17은, 또 다른 구성의 개폐 기구를 갖는 용해 금속 공급 장치를 도시한 도면이다. 또, 도17에 도시한 용해 금속 공급 장치(503)는 도14에 도시한 용해 금속 공급 장치(500)와 개폐 기구 이외의 구성은 동일하다.
도17에 도시한 개폐 기구(21F)는 덮개(22F)와, 실린더 장치(38)를 갖는다.
실린더 장치(38)는 화살표 G1 및 G2 방향으로 신축하는 피스톤 로드(39)를 구비하고 있고, 이 피스톤 로드(39)의 선단부는 덮개(22F)에 고정되어 있다.
피스톤 로드(39)의 신축 방향 G1 및 G2는 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 평행하게 되어 있지 않고, 하단부면(3e)에 대해 소정 각도(θ)로 경사져 있다.
덮개(22F)는 접촉면(22Fs)이 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 평행해지도록, 피스톤 로드(39)에 고정되어 있다.
피스톤 로드(39)를 늘려서, 덮개(22F)의 접촉면(22Fs)을 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 접촉시키고, 또한 접촉면(22Fs)을 하단부면(3e)에 압박하면, 쐐기 효과에 의해, 덮개(22F)는 실린더 장치(38)의 출력보다도 큰 힘으로 수용 용기(3)의 하단부면(3e)에 압박된다.
또, 도14 내지 도17에 도시한 용해 금속 공급 장치(500 내지 503)는 금속 재료 공급 수단으로서 재료 공급 기구(51)를 구비하는 경우에 대해 설명했지만, 용해금속 공급 장치(500 내지 503)에 제2 실시 형태에 있어서 설명한 금속 재료 공급 수단을 적용하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(500 내지 503)는 상술한 수용 용기(3) 및 유도 가열용 코일(10)의 여러 가지 변형예를 적용 가능하다.
<제5 실시 형태>
도18은, 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치의 구성을 도시한 단면도이다. 또, 도18에 있어서 상술한 실시 형태와 동일한 구성 부분에 대해서는 동일한 부호를 사용하고 있다. 또한, 수용 용기(3) 및 유도 가열용 코일(10)의 구성에 대해서는, 상술한 실시 형태와 마찬가지이다.
상술한 각 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치에 있어서, 덮개(22)에는 유도 가열용 코일(10)이 발생하는 자속이 통과된다. 덮개(22)의 형성 재료가, 예를 들어 철 등의 강자성 재료인 경우에는, 자속의 통과에 의해 덮개(22)에 와전류가 발생하여, 덮개(22)가 가열된다. 즉, 유도 가열에 이용되는 에너지의 일부가 덮개(22)의 가열에 이용되므로, 에너지 손실이 된다.
또한, 덮개(22)의 와전류에 의한 가열이 계속되면, 덮개(22)의 온도가 지나치게 상승되어 파손될 가능성도 있다.
본 실시 형태에서는 덮개(22)에 의한 에너지 손실을 방지하여, 덮개(22)의 가열을 막을 수 있는 구성에 대해 설명한다.
도18에 있어서, 개폐 기구(21G)는 접촉 부재(601)와, 탄성 부재(602)와, 플랜지 부재(603)와, 통형 부재(604)와, 액튜에이터(610)를 갖는다.
접촉 부재(601), 탄성 부재(602), 플랜지 부재(603) 및 통형 부재(604)에 의해 본 발명의 덮개가 구성되어 있다.
액튜에이터(610)는 보유 지지 부재(605)를 화살표 R1 및 R2 방향으로 선회시킨다.
접촉 부재(601)는 수용 용기(3) 내의 용해 금속(ML)에 직접 접촉하는 위치에 배치되는 원판형 부재이다. 이 접촉 부재(601)의 외주면은 소정 각도로 경사지는 테이퍼면(601t)으로 되어 있다.
통형 부재(604)는 원통형 부재로 이루어지며, 상단부측의 내주면이 접촉 부재(601)의 테이퍼면(601t)을 지지하기 위한 테이퍼면(604t)으로 되어 있다. 이 통형 부재(604)는 보유 지지 부재(605)에 형성된 원형 구멍(605a)에 외주가 끼워 맞추어져 있다.
플랜지 부재(603)는 통형 부재(604)의 내주에 삽입된 돌출부(603a)를 구비하고, 외주부가 볼트(608)에 의해 보유 지지 부재(605)에 체결되어 있다. 이 플랜지 부재(603)의 돌출부(603a)의 상면은 탄성 부재(602)를 거쳐서 접촉 부재(601)의 하부면측을 지지하는 지지면(603b)으로 되어 있다.
탄성 부재(602)는 원형상의 부재로 이루어지며, 접촉 부재(601)의 하부면과 플랜지 부재(603)의 지지면(603b) 사이에 협입되어 있다. 이 탄성 부재(602)는 접촉 부재(601)의 하부면과 플랜지 부재(603)의 지지면(603b)에 의해 압축하는 힘이 작용한 경우에는, 탄성 변형 가능한 재료로 형성되어 있다. 구체적으로는, 벌크 파이버 페이퍼 등으로 형성되어 있다.
보유 지지 부재(605)는 통형 부재(604)가 끼워 넣어진 원형 구멍(605a)의 외주에서 유도 가열용 코일(10)이 발생하는 자계에 의해 생기는 유도 전류의 전류 경로를 차단하도록 도시하지 않은 절결부가 형성되어 있다.
본 실시 형태에서는 유도 가열시의 와전류에 의한 덮개의 가열을 막기 위해, 덮개의 재료를 철과 같은 강자성체가 아닌, 오스테나이트계 스테인레스강이나 동 등의 강자성체가 아닌 금속 혹은 세라믹과 같은 절연체(이들을 비강자성체라 함)의 재료로 형성한다.
구체적으로는, 보유 지지 부재(605)의 형성 재료를, 예를 들어 동이라 하고, 접촉 부재(601), 플랜지 부재(603) 및 통형 부재(604)의 형성 재료를, 예를 들어 세라믹 재료라 한다.
또한, 접촉 부재(601)는 용해 금속(ML)에 직접 접촉되므로, 단시간에 큰 열량이 전달된다. 이로 인해 접촉 부재(601)를, 특히 고온에서 안정되고, 또한 열충격에 대해 강인한 재료로 형성한다. 구체적으로는, 예를 들어 질화 규소(Si3N4), 사이어론(Si3N1- Al2O3), 질화 붕소(BN), 티탄산 알루미늄(TiO2-Al2O3) 등의 세라믹 재료를 들 수 있다.
또한, 접촉 부재(601)는 상기 접촉 부재(601)의 내부에서 온도차가 커지면 열 응력에 의해 파손될 가능성이 있으므로, 접촉 부재(601)의 열용량을 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 접촉 부재(601)는 판형으로 하고, 두께를 상기 접촉 부재(601)의 형성 재료의 열전도율과 열에 의한 내부 응력에 대한 인성을 고려하여 결정한다. 구체적으로는, 알루미늄이나 마그네슘 등의 금속을 용해하고, 세라믹 재료를 접촉 부재(601)의 형성 재료에 이용한 경우, 알루미늄이나 마그네슘의 용해 온도는 약 700 ℃인 것을 고려하면, 접촉 부재(601)의 두께는 약 3 내지 8 ㎜ 정도가 바람직하다. 이를 넘는 두께이면, 접촉 부재(601)의 용해 금속(ML)과 접촉하는 측의 면과, 이와 반대측인 면 사이에서 큰 온도차가 생겨, 접촉 부재(601)의 표면에 따른 방향으로 균열이 발생하여 사용할 수 없다. 또한, 너무 얇으면 강도적으로 균열되기 쉬우므로, 상기와 같이 3 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.
상기 구성의 용해 금속 공급 장치(600)에 있어서, 수용 용기(3) 내에서 유도 가열에 의해 금속 재료를 용해하면, 접촉 부재(601)는 용해 금속(ML)에 직접 접촉되므로, 매우 고온이 되어 열팽창한다.
접촉 부재(601)의 반경 방향의 열팽창은 접촉 부재(601)가 상기 접촉 부재(601)의 테이퍼면(601t)과 통형 부재(604)의 테이퍼면(604t)과의 상호 작용에 의해 하방으로 이동하고, 탄성 부재(602)를 압박함으로써 흡수된다.
접촉 부재(601)의 두께 방향의 열팽창은, 상기 접촉 부재(601)가 탄성 부재(602)를 그대로 압박함으로써 흡수된다.
따라서, 접촉 부재(601)가 열응력에 의해 파손되기 어려워진다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(600)에 따르면, 가열이 불필요한 덮개의 재료를 적절하게 선택함으로써, 유도 가열시의 에너지 손실을 억제할 수 있는 동시에, 덮개의 가열을 억제할 수 있어 덮개의 수명을 연장시킬수 있다.
또한, 덮개를 복수 부재로 구성하고, 특히 용해 금속(ML)에 직접 접촉되는 부분을 접촉 부재(601)로 구성하고, 또한 이 접촉 부재(601)의 열팽창을 흡수 가능한 구조로 함으로써, 가장 파손 가능성이 높은 접촉 부재(601)의 수명을 대폭 연장시키는 것이 가능해진다.
또, 본 실시 형태에서는 수용 용기(3), 접촉 부재(601), 통형 부재(604), 플랜지 부재(603) 및 탄성 부재(602)의 수평 방향의 단면 형상은 원형으로 했지만, 이들 부재의 수평 방향의 단면 형상을 임의의 형상(예를 들어, 사각형)으로 하고, 접촉 부재(601)와 통형 부재(604)가 접촉되는 면에 경사를 부여하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 본 실시 형태에서는 접촉 부재(601)의 열팽창을 흡수하는 데, 탄성 부재(602)를 이용하였다. 그러나, 접촉 부재(601)에 세라믹 재료를 이용한 경우, 열팽창율은 그만큼 크지 않으므로, 탄성 부재(602)를 이용하지 않고서, 플랜지 부재(603)의 형성 재료로서 이용하는 세라믹 재료에 접촉 부재(601)의 팽창을 흡수 가능한 재료를 선택해도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(600)는 금속 재료를 수용 용기에 공급하는 금속 재료 공급 수단을 구비하고 있지 않지만, 용해 금속 공급 장치(600)에, 예를 들어 제1 내지 제3 실시 형태에서 설명한 바와 같은 금속 재료 공급 수단을 적용한 용해 금속 공급 장치로 하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(600)에 대해 상술한 수용용기(3), 유도 가열용 코일(10)의 여러 가지의 변형예를 적용 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 용해 금속 공급 장치(600)의 덮개를 제4 실시 형태에서 설명한 기술을 적용하여 수용 용기(3)의 하단부면에 압박하는 구성으로 하는 것도 가능하다.
이상, 여러 가지의 실시 형태를 예로 들어 본 발명의 용해 금속 공급 장치를 설명했지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않는다.
상술한 실시 형태에서는 본 발명의 용해 금속 공급 장치로부터 용해 금속의 공급을 받는 주조 장치로서 다이캐스트 머신을 예로 들어 설명했지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 모래형 주조나 중력 금형 주조 등의 다른 주조 방법을 이용하는 주조 장치에도 적용 가능하다.
또한, 상술한 실시 형태의 용해 금속 공급 장치가 가열 및 용해하는 금속 재료는, 주로 알루미늄인 경우에 대해 설명했지만, 수용 용기 내를 불활성 가스 분위기로 함으로써, 마그네슘이나, 티탄으로 대표되는 고융점 금속 등의 가열 및 용해도 가능하다.
본 발명에 의하면 필요량의 금속 재료를 용기 내에서 가열 및 용해하여 용해 금속으로 하고, 이 용해 금속을 용기의 개폐에 의해 주조 장치 등에 공급할 수 있는 동시에, 용기의 개폐 부위로부터의 용해 금속의 누출이 없는 용해 금속 공급 장치를 제공할 수 있다.

Claims (10)

  1. 용해 금속을 주조 장치에 공급하는 용해 금속 공급 장치이며,
    바닥부에 개구를 갖고, 금속 재료를 수용하는 수용 용기와,
    상기 개구를 폐색하는 덮개와,
    상기 덮개를 상기 수용 용기에 대해 이동시켜 상기 개구를 개폐하는 구동 수단과,
    상기 수용 용기 내의 금속 재료로의 전류의 유도에 의해 상기 금속 재료를 가열하고, 또한 상기 수용 용기 내의 용해 금속의 상기 개구와 상기 덮개 사이로부터의 누출을 저지하는 힘을 상기 용해 금속에 작용시키는 자계를 발생하는 유도 가열용 코일을 갖는 것을 특징으로 하는 용해 금속 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 수용 용기는 통형 부재로 구성되고,
    상기 덮개는 상기 통형 부재의 하단부면에 접촉하는 접촉면을 구비하고 있으며,
    상기 유도 가열용 코일은, 상기 통형 부재의 주위에 상기 통형 부재의 중심축과 동심 상에 배치되고, 또한 상기 통형 부재의 하단부면과 상기 덮개의 접촉면 사이로부터의 상기 용해 금속의 누출을 저지하는 힘을 상기 용해 금속에 작용시키는 자계를 발생하는 배치 및/또는 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 용해 금속 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 통형 부재는 비강자성체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용해 금속 공급 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 통형 부재의 두께는 상기 유도 가열 수단에 의해 상기 통형 부재에 발생하는 와전류의 침투 깊이보다도 얇은 것을 특징으로 하는 용해 금속 공급 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 통형 부재는 상기 유도 가열 수단에 의해 상기 통형 부재에 발생하는 와전류의 경로를 차단하기 위한 절결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 용해 금속 공급 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 절결부에 절연체가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 용해 금속 공급 장치.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 통형 부재는 절연체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 용해 금속 공급 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 개구는 주조 장치의 급탕구에 용해 금속을 공급하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 용해 금속 공급 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 수용 용기에 금속 재료를 공급하는 금속 재료 공급 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 용해 금속 공급 장치.
  10. 주조에 이용하는 용해 금속을 공급하는 용해 금속 공급 수단을 갖고,
    상기 용해 금속 공급 수단은 바닥부에 개구를 갖고, 금속 재료를 수용하는 수용 용기와,
    상기 개구를 폐색하는 덮개와,
    상기 덮개를 상기 수용 용기에 대해 이동시켜 상기 개구를 개폐하는 구동 수단과,
    상기 수용 용기 내의 금속 재료로의 전류의 유도에 의해 상기 금속 재료를 가열하고, 또한 상기 수용 용기 내의 용해 금속의 상기 개구와 상기 덮개 사이로부터의 누출을 저지하는 힘을 상기 용해 금속에 작용시키는 자계를 발생하는 유도 가열용 코일을 갖는 것을 특징으로 하는 주조 장치.
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