KR20040053080A - 금속 볼의 제조방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 균일한 형상의 소형 금속 볼을 제조하기 위한 방법 및 그 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 하중에 의해 형성된 임의의 크기의 액적에 진동을 부여하여 단락시킨 후 이 액적에 부력을 부하하여 낙하속도 및 냉각속도를 조절하고 혼합 냉매에 떨어뜨려 균질한 구형의 금속 볼을 제조 하는 것을 특징으로 하는 금속 볼의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다,

이를 위하여 본 발명은 용탕의 수위(A)를 레벨 센서(8)에 의해 얻어진 신호를 콘트롤 박스(13)를 통해 액적 노즐 스톱퍼(3)의 이동에 의해 일정량씩 공급되도록 하여 제어함으로서 액적의 크기가 제어 가능하고, 액적 낙하 높이(B)와 턴 디쉬(6) 하부에 일정한 배열 방법으로 구성된 오프닝(10)로부터 낙하하는 액적을 압력 조절기(21)을 이용하여 혼합 냉매의 증기압을 조절함으로써 체공시간을 조절할 수 있고 액적의 중력가속도를 조절하여 줌으로서 액적과 혼합 냉매와의 충격을 감소시킬 수 있도록 조정하는데 이용된다. 또한 상기 턴 디쉬(6) 바닥의 오프닝(10)에 형성된 액적의 단락을 위해 측면에 위치하며 진동파를 형성시키는 수평 진동기(11)와 액적의 단락을 도와주는 세라믹 볼(7)이 내장되고, 상기 냉각조(12) 상부에는 상기 혼합 냉매는 알콜류와 물로 이루어진 것을 사용하여 혼합 냉매 상부에는 기화된 알콜류 및 물의 증기 분위기로 채워지도록 하고, 상기 오프닝(10)를 통해 낙하된 액적은 상기 알콜류 및 물의 증기 분위기에 의해 일차 냉각된 상태에서 혼합 냉매에 낙하되어 구형의 금속 볼이 되고, 이 볼은 진동하는 금속 볼 분리용 스크린(15)을 이용하여, 스크린(15)을 통과한 금속 볼은 스크린 하부의 경사면을 따라 굴러 내려져 볼 수거용 레이들(18)로 이동되고, 일정 중량의 금속 볼이 적재되면 로드 셀(19)과 콘트롤 박스(13)의 작용에 의해 이어 수집된 금속 볼은 레이들(18)을 따라 상부로 수거되도록 하여, 상기 냉각조와 수거조가 별도로 설치되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 볼 제조장치에 관한 것이다.

상기와 같은 본 발명에 의해 금속 볼을 제조함으로써, 분급처리 및 공정자동화에 의한 생산 비용의 절감 효과와 함께 미려한 표면을 갖는 균일한 크기의 금속 볼을 생산할 수 있다.

Description

금속 볼의 제조방법 및 그 장치{Manufacturing method of metal ball and its apparatus}

본 발명은 균일한 형상의 소형 금속 볼을 제조하기 위한 방법 및 그 장치에관한 것으로, 임의의 크기의 액적으로 분리시킨 후 이 액적에 부력을 부하하여 낙하속도 및 냉각 속도를 조절하면서 혼합 냉매에 떨어뜨려 구형화시키는 것을 특징으로 하는 소형 금속 볼의 제조방법 및 그 장치에 관한 것이다

종래의 작은 크기의 금속 볼를 만드는 방법은 가스분무에 의한 일종의 atomization법과 일정한 길이의 선을 절단하여 불활성분위기 중에서 재용해시켜 액적으로 형상화하여 냉각 시키는 방법이 있으며, 상기 공정은 불활성 가스의 사용에 따른 원가 상승은 물론 장치설비의 고가에 따른 생산단가의 상승이 요구되는 등의 문제점이 있다.

또한, 이들 atomization법이나 선을 절단하여 가스분위기에서 금속 볼을 만드는 방법 외에는 미리 용해되어 준비된 액상의 금속을 오리피스(orifice)나 구멍(opening)을 통해 혼합 냉매 중으로 밀어내 응고시키는 방법이 있다.

그러나, 이 방법은 얻어진 금속 볼의 크기 조절이 용이하지 못할 뿐만 아니라 액적과 혼합 냉매간의 과도한 충격에 의한 변형된 볼이나 및 낙하중의 접촉에 의한 볼의 중첩 형성과 같은 불량 금속 볼의 발생이 일어나기 쉬울 뿐만 아니라, 일단 제조된 여러 가지 크기의 금속 볼은 수거하여 별도로 크기별로 분급해야하므로 작업의 연속성 결여와 함께 인건비 등의 상승이 요구됨에 따라 많은 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 액적의 단락을 도와주는 세라믹 볼이 내장된 턴 디쉬에 진동을 주어 일정크기로 형성된 액적을 오픈닝에서단락시키고, 혼합 냉매에는 알콜류를 첨가한 혼합 냉매를 사용하여 혼합 냉매 상부에는 기화된 알콜류의 증기로 채워지도록 하고, 상기 오프닝을 통해 냉각된 액적은 상기 알콜류 및 물의 증기 분위기에 의해 일차 냉각된 상태에서 혼합 냉매에 낙하되어 구형의 금속 볼이 되고, 이 볼은 금속 볼 분리용 스크린을 통해 일정 크기이하의 볼만 볼 수거용 레이들로 이동되고, 일정중량의 금속 볼이 수거되면 로드 셀의 센서와 콘트롤 박스의 작동에 의해 수집된 금속 볼은 레이들을 따라 상부로 수거되도록 하여, 냉각시스템의 온도 안정성이 유지되도록 하고, 조절이 용이하고 자동 분급기능과 자동수거기능을 동시에 갖도록 상기 냉각조와 수거조가 별도로 설치되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 볼 제조장치로 이루어져 공정단순화에 의한 비용절감은 물론 생산효율이 크게 향상될 수 있는 금속 볼의 제조방법 및 그 장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

도1은 본 발명에 의한 금속 볼 제조장치 및 공정중의 전체 개략도.

도2는 본 발명에 의한 금속 볼 제조공정의 흐름도.

도3은 본 발명에 의해 제조된 금속 볼의 형상.(정상 볼 및 중첩 불량인 볼)

도4는 본 발명에 의해 제조된 금속 볼의 형상.(정상 볼 및 변형된 볼)

＜도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명＞

3 : 노즐 스톱퍼, 4 : 스템 모터(step motor)),

6 : 턴 디쉬, 7 : 세라믹 볼, 8 : 레벨 센서,

10 : 오프닝(opening), 13 : 콘트롤 박스

15 : 분리용 스크린, 16 : 하부 진동기,

17 : 차단밸브, 18 : 레이들, 19 : 로드 셀

21 : 압력 조절기, 22 : 응축기, 23 : 구동 모터

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 액적의 단락을 도와주는 세라믹 볼이 내장된 턴 디쉬에 진동을 주어 일정크기로 형성된 액적을 오픈닝에서 단락시키고, 혼합 냉매에 낙하되어 구형의 금속 볼이 되고, 이 볼은 금속 볼 분리용 스크린을 통해 일정 크기로 자동 분급기능응 가지며, 또한 자동 수거기능을 갖는 금속 볼 제조장치로 이루어져 공정자동화에 의한 생산원가절감과 생산효율이 크게 향상될 수 있는 금속 볼의 제조방법 및 그 장치를 제공하는 것이 그 목적이다.

특히, 상기 혼합 냉매에는 요구하는 증기압을 얻기 위해 물에 기화온도가 65℃-l35℃인 다양한 종류의 알콜류를 별도로 첨가한 혼합 냉매를 사용하고, 오프닝을 통해 낙하한 액적은 분압이 조절되도록 하여 구성된 증기압이 조절된 상기 알콜류 및 물의 증기 분위기에 의해 일차 냉각된 상태에서 혼합 냉매에 낙하되어 구형의 금속 볼이 제조 되도록 하여 금속 볼의 물과의 반응성을 줄여 줄 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명은 턴 디쉬 내의 용탕의 높이를 일정하게 유지할 수 있도록 용탕의 수위를 레벨 센서에서 얻어진 신호를 콘트롤 박스(13)를 통해 용탕을 일정량씩 공급되도록 제어하고, 오프닝으로부터 낙하하는 액적의 체공시간을 조절하여 일차냉각을 유도하여 액적과 혼합 냉매와의 충격을 감소시킬 수 있도록 조정하는 것이 가능하고, 이어 혼합 냉매에 낙하되어 구형의 금속 볼을 제조한다.

상기 구형의 냉각 볼은, 하부 금속 볼 분리용 스크린을 통과한 금속 볼은 스크린의 하부 경사면을 따라 굴러 내려져 볼 수거용 레이들로 이동되고, 일정중량의 금속 볼이 수거되면 로드 셀의 센서와 콘트롤 박스의 지시에 의해 차단밸브(17)가 작동하여 금속 볼의 배출이 정지됨과 동시에 배출되어 적재된 금속 볼은 레이들을 따라 상부로 수거되도록 하여, 상기 냉각조와 수거조가 별도로 설치되도록 이루어지는 것을 특징으로, 하는 금속 볼 제조장치에 관한 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하면 아래와 같다.

도1은 본 발명에 의한 금속 볼 제조장치의 전체 개략도이며, 도2는 금속 볼 제조공정의 전제 흐름도이다.

먼저, 본 발명 장치는 도 1에 보여지는바와 같이 용탕의 수위(A)를 레벨센서(8)에 의해 얻어진 신호를 콘트롤 박스(13)를 통해 액적 노즐 스톱퍼(3)를작동시켜 일정량씩 공급되도록 하여 제어함으로서 액적의 크기가 일정하도록 제어가 가능하고, 액적 낙하 높이(B)는 턴 디쉬(6)하부에 일정한 배열방법으로 천공되어 구성된 오프닝(10)으로부터 낙하하는 액적을 압력 조절기(21)을 이용하여 냉매의 증기압을 조절함으로써 체공시간을 조절할 수 있으며 혼합 냉매의 증기에 의해 냉각되면서 액적의 중력가속도를 줄여줌으로서 액적과 혼합 냉매와의 충격을 감소시킬 수 있도록 조정하는데 이용된다.

또한 상기 턴 디쉬(6)내의 용탕 가열히터(9)에 의해 가열되고 중력에 의해 오프닝(10)에 형성된 액적의 단락을 위해 상기 턴 디쉬(6)의 측면에 위치하며 진동파를 형성시키는 수평 진동기(11)와 오프닝(10)이 있는 턴 디쉬(6)의 바닥에는 액적의 단락을 도와주는 세라믹 볼(7)이 내장되어 있어 용이하게 액적이 냉각조(12)중의 혼합 냉매에 의해 냉각되도록 되어 있다.

상기 냉각조(12)의 상부에는 혼합 냉매 가열장치(14)가 장치되고, 상기 냉각조(12) 일측 상부에는 일부의 기화된 혼합 냉매를 응축시켜 혼합 냉매로 순환하도록 하는 응축기(22)기 설치되고, 상기 혼합 냉매에는 알콜류를 첨가한 혼합 냉매를 사용하여 혼합 냉매 상부에는 기화된 알콜류 및 물의 증기로 채워지도록 하고, 상기 오프닝(10)를 통해 냉각된 액적은 상기 알콜류 및 물의 증기 분위기에 의해 일차 냉각된 상태에서 혼합 냉매에 낙하되어 구형의 금속 볼이 되도록 되어 있다.

상기 금속 볼은 하부 진동기(16)에 의해 진동하는 금속 볼 분리용 스크린(15)와, 상기 볼 분리용 스크린(15)을 통과하지 못한 오버 사이즈의 볼은 볼 배출구(20)으로 배출되고 스크린(15)를 통과한 금속 볼은 스크린 하부를 따라 굴러내려져 볼 수거용 레이들(18)로 이동되고, 일정중량의 금속 볼이 수거되면 로드 셀(19)의 센서와 콘트롤 박스(13)의 작동에 의해 차단밸브(17)에 의해 금속 볼 출구가 차단되고 이어 수집된 금속 볼은 레이들(18)을 따라 상부로 수거되도록 하며, 상기 냉각조와 수거조가 별도로 설치되어 볼 수거시에도 냉각매의 유동을 방지할 수 있도록 구성되어지는 것을 특징으로 하는 금속 볼 제조장치에 관한 것이다.

상기와 같은 장치를 이용한 본 발명은 일정한 크기의 오프닝(13)으로 중력에 의해 흘러나가 형성된 액적에 턴 디쉬(6) 및 세라믹 볼(7)에 일정한 진동을 주어 분리시킨 후, 상기 액적에 상기 알콜류 및 물의 증기 분위기에 의해 일차 냉각된 상태에서 혼합 냉매에 낙하되어 구형의 금속 볼을 제조함으로써 도3의 좌측 및 도4의 상부에서 보여 주는 바와 같이 균일한 크기의 금속 볼을 제조할 수 있다.

다음은 본 발명의 작용에 대한 설명으로 도2에 전체 흐름도를 간략하게 표현하였다.

먼저, 조업 초기에는 공급된 고상의 원료금속을 용해하고 용해된 금속을 턴 디쉬에 공급하고 턴 디쉬내의 용탕의 온도와 수위를 센서 및 콘트롤 박스(13)를 이용하여 조절하고, 혼합 냉매 가열장치(14)를 작동시켜 혼합 냉매 상층부를 일정한 온도로 유지하도록 하고 이때 혼합 냉매중에 혼합된 알콜류를 기화시켜 포화상태의 알콜류 분위기를 조성한다. 이때 온도분포는 혼합냉매의 가열장치(14)에 의해 액상의 혼합 냉매의 상부는 가장 고온이 유지되며 가열장치(14)가 없는 하부층은 상온에 가까운 온도를 유지하여 온도의 격차가 급격하게 변화하고 혼합 냉매의 순환은 거의 일어나지 않도록 구성되어진다.

상기 조건이 완료되면 오프닝(10)에 형성된 액적의 단락을 위해 상기 턴 디쉬(6)의 측면에 위치한 수평 진동기(11)와 오프닝(10)이 있는 턴 디쉬(6)의 바닥의 세라믹 볼(7)의 진동에 의해 액적이 분리되어 낙하하여 알콜류 및 물의 증기 분위기에서 일차 냉각되고 이어 냉각조(12)중의 혼합 냉매에 의해 냉각되도록 되어 있다. 이때 턴 디쉬(6) 내의 용탕의 공급과 용탕의 수위는 콘트롤 박스(13)의 조작에 의해 제어되는 스텝 모터(4)의 회전에 의해 노즐 스톱퍼(3)가 이동되어 일정하게 유지하도록 자동화되어있다.

또한 상기와 같이 얻어진 금속 볼은 하부 진동기(16)에 의해 진동하는 금속볼 분리용 스크린(15)을 통과한 금속 볼은 스크린 하부를 따라 굴러 내려져 볼 수거용 레이들(18)로 이동되고, 일정중량의 금속 볼이 수거되면 로드 셀(19)의 센서와 콘트롤 박스(13)의 지시에 의해 차단밸브(17)에 의해 금속 볼 출구가 차단되고 이어 수거조에 수집된 금속 볼은 레이들(18)을 따라 상부로 수거되도록 되어 있는 것이다.

상기와 같이 냉각되어 얻어지는 금속 볼의 크기와 형상은 턴 디쉬 내의 용탕의 수위(A), 오프닝(13)의 크기, 알콜류 증기압의 크기, 수평 진동기(11)의 진폭의 크기와 주파수 및 액적 낙하 높이(B)에 의해 영향을 받는다.

즉, 용탕의 수위(A)가 높을수록, 오프닝(13)의 직경이 클수록, 알콜류의 증기압이 작을수록 그리고 진동의 주파수가 작을수록 액적의 크기는 커지며, 대표적으로 형상의 변화에 영향을 미치는 것으로는 오프닝의 숫자가 너무 많을 경우 혹은 용탕의 온도가 너무 높아서 액적의 흐름이 너무 빠를 경우 도 3의 좌측의 정상적인금속 볼과 달리 우측에 보여지는바와 같은 액적간의 접착 현상에 의한 불량 볼의 비율이 많이 증가하며, 또한 도4의 상부의 정상적인 금속 볼과 달리 도4의 하부에 보여주듯이 액적이 너무 클 경우나 낙하 높이가 너무 클 경우 혼합 냉매와의 충돌에 의한 호빵형 금속 볼의 형성에 따른 불량률의 증대 현상이 일어난다.

상기와 같은 본 발명에 의해 금속 볼을 제조함으로써, 공정자동화에 의해 비용절감은 물론 균일한 크기의 볼을 고속으로 생산하는 능률을 높일 수 있다.

Claims (2)

1. 턴 디쉬(6) 하부에 형성되는 금속 액적의 분리를 위해 턴 디쉬(6) 및 세라믹 볼(7)에 진동을 부여하고, 상기 액적을 혼합 증기 중에서 일차냉각하고 이어 혼합 냉매 중에 떨어뜨려 구형화하는 것을 특징으로 하는 금속 볼의 제조방법 및 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 혼합 냉매는 알콜류와 물의 혼합물로 혼합냉매의 상부는 기화된 알콜류와 물의 증기로 채워지며 압력조절기(21)을 이용하여 액적의 낙하 속도를 조절하여 일차적으로 액적의 냉각속도를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 금속 볼의 제조방법.