KR200447549Y1

KR200447549Y1 - 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형

Info

Publication number: KR200447549Y1
Application number: KR2020090008611U
Authority: KR
Inventors: 이명우
Original assignee: (주)대진코퍼레이션
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2010-02-03

Abstract

본 고안은 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 착탈 가능하게 결합하는 두 개의 분체로 이루어진 외부금형과 상기 외부금형에 결합되는 내부금형으로 이루어지며, 상기 외부금형과 내부금형의 사이에 고온으로 액체화된 원재료를 투입한 후 냉각시켜 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 형성하되, 상기 내부금형을 일체형으로 형성하고, 일측에 파지부를 형성하여 폐열회수 외통이 완성된 후 내부금형을 외부금형으로부터 용이하게 분리할 수 있는 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형에 관한 것이다.

이를 위해 본 고안은, 두 개의 분체로 이루어지고, 일정간격으로 복수개의 요(凹)홈이 구비된 반원형의 수용부와, 다수개의 고정공이 형성된 착탈부와, 두 개의 분체가 결합하여 고온 액체화된 원재료가 투입되는 투입구가 구비된 외부금형과, 상기 수용부에 배치되는 형틀과, 상기 투입구에서 투입된 원재료의 누출을 막기 위해 상기 형틀의 일측에 구비되며 외부금형의 외측으로 배치되는 막음판과, 상기 막음판에서 외측으로 돌출되게 구비된 파지부로 이루어진 내부금형으로 이루어진다.

금형, 정밀주조, 라디언트, 폐열회수, 왁스

Description

라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형{Investment Casting for Radiant Tube Recuperator}

라디언트 튜브(Radiant Tube : 방사관(放射管))는 대형 버너 장치인 소둔로(燒鈍爐)의 내부에 배치되어 로(爐)내부의 온도를 상승시키는 것으로,

일반적으로 라디언트 튜브를 사용하는 열처리로는 다수개의 라디언트 튜브를 내부에 설치하고, 각각의 라디언트 튜브의 일측에 장착된 버너가 연료가스를 점화시켜 연소시키게 되고, 이때 각각의 라디언트 튜브내에서는 연료가스의 연소, 가열 및 환원현상이 이루어짐으로서 열(熱)이 발생되며, 이러한 열은 라디언트 튜브의 외부로 복사되어 열처리로의 내부 온도를 상승시켜서 생산제품의 열처리 작업을 실행하게 되는 것이다.

이러한 열처리로에서 열처리로의 내부에서 생성되는 열의 효율을 높이기 위하여 낭비되거나 소멸되는 열을 회수하여 재사용하는 방법들이 제공되고 있는데, 이러한 방법 중의 일례로서 라디언트 튜브에 폐열회수 외통을 결합하여 폐열을 회수하는 방법이 있다.

이때 사용되는 폐열회수 외통은, 종래에는 사형(砂型)주조법 또는 셸몰드법(Shell Mold Process)으로 주조되고 있다.

사형주조법은, 제품을 형성하고자 하는 재료인 쇳물을 부을 통로를 만들고 원하는 모양의 형태를 나무 등을 이용해서 목형을 형성한 후, 주형 상자 안에 상기 목형을 넣고 모래를 깔아 목형을 밀폐한다. 이때 목형이 모래 안에 파묻혀 있으면 목형을 꺼내고 그 안에 쇳물을 부을 수 없기 때문에 두 개의 분체로 형성하게 된다.

상기와 같이 밀폐된 목형의 외부에 깔린 모래를 다져서 형태를 갖추게 되면 목형을 떼어내게 되고, 다져진 모래를 뒤집은 후 내부에 형성된 공간에 쇳물을 부어 넣은 후 응고시키고, 응고가 완료되면 다져진 모래를 부셔서 원하는 형상의 제 품을 만들게 된다.

그 후에 표면의 강도를 높이기 위한 열처리 과정을 거치게 되고, 제품에서 필요 없는 부분, 쇳물이 흘러들어가는 통로에서 굳은 부분 등을 제거하고 다듬는 작업을 거쳐 완성된 제품이 나오게 된다.

셸몰드법은, 가열하면 단단해지는 합성수지의 입자에 모래를 혼합한 것을 미리 가열한 금속제의 모형(母型)위에 떨어뜨려서 고화(固化)시켜 얇은 껍질 모양의 주형을 만들어 제품을 형성하는 것이다.

상기와 같이 사형주조법 및 셸몰드법은 그 제조과정이 복잡하여 제조시간이 늘어나고, 용접부에서 크랙(Clack)이 발생하여 제품의 불량으로 이어지는 문제점이 있으며, 주조 및 가공시 발생하는 불량률이 30% 이상 나타나는 문제점과, 열의 누수(Leakage)로 인한 열효율 저하 및 다양한 기계가공으로 인한 작업시간이 늘어나고 결국 이로 인해 제품의 비용이 상승하는 문제점 등이 있었다.

나아가, 상기 사형주조법 및 셸몰드법 이외에도 목형을 가공하여 내부코아를 제작하고, 목형으로 상,하측 외부형틀을 제작한 후 상기 내부코아를 하측 외부형틀에 삽입한 다음 상측 외부형틀을 조립하고, 조립된 내부코아 및 외부형틀 내의 공간에 용탕을 주입하고, 외부형틀을 분리하여 주물을 탈형시킨 후, 탈형된 주물의 표면을 매끄럽게 가공하여 완제품을 얻는 방법도 있으며, 이때, 상기 내부코아는 4 분할되게 제작하여 결합시키게 된다.

그러나, 상기 종래기술은 목형으로 제작된 형틀의 중량이 무거워 이동이 불편하고, 상,하 외부형틀의 합형에 의해 주조되므로 주물의 표면에 분할선이 형성되어 매끄럽지 못하게 되며, 분할된 내부코아를 조립할 때 오차가 발생하여 정확한 원형을 이루지 못하여 치수가 부정확하게 되는 문제점이 발생되었다.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 사용하던 종래의 정밀주조금형은 도 5에 도시된 바와 같이, 내부코아(52)가 4 분할로 형성되며, 내부코아(52)의 양단에 조립구(53)가 구비되어 상기 내부코아(52)가 조립구(53)에 결합된 상태로 구비된 후 외부코아(51)에 배치된다.

상기 종래의 정밀주조금형의 사용상태를 살펴보면, 4개로 분할된 내부코아(52)를 조립구(53)를 통해 일체로 형성한 후 외부코아(51)에 결합하게 된다.

이때 상기 조립구(53)가 외부코아(51)의 양측단부()와 맞닿으면서 내부코아(52)와 외부코아(51) 사이를 밀폐하게 되고, 두 분체로 이루어진 외부코아(51)를 결합하여 주물을 형성하게 된다.

이후 형성된 주물을 분리하기 위해서는 먼저, 상기 외부코아(51)를 완전히 분리한 후 내부코아(52)의 조립구(53) 중 일측의 조립구(53)를 분해한 후 분해되지 않은 타측의 조립구(53)를 이용하여 내부코아(52)를 주물에서 분리하고, 다음 작업을 위해서 분해된 조립구(53)를 다시 내부코아(52)에 결합하게 되는 동작을 반복하게 된다.

따라서, 상기 조립구(53)를 결합 및 분리해야 하는 불편함과 상기 외부코아(51)를 결합 및 분리하는 반복작업 등이 필요하여, 제조시간이 길어짐과 동시에 작업이 번거로운 문제점이 있었다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 정밀주조(Lost Wax Process) 금형을 이용하여 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 형성하여 제조공정에서 발생하는 불량률을 낮추고, 제조과정을 간단히 하여 제조시간을 줄여 생산효율을 높이고, 열의 누출을 방지하여 회수되는 열효율을 높일 수 있는 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형을 제공하는데 목적이 있다.

또한, 내부금형을 일체로 형성하고, 일측에 파지부를 구비하여 고온으로 액체화된 원재료가 응고되어 폐열회수 외통이 형성되면, 상기 파지부를 파지한 후 내부금형을 외부금형에서 용이하게 분리할 수 있어 편리한 제조작업을 제공하는 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형을 제공하는데 목적이 있다.

나아가, 상기 내부금형을 이루는 형틀은 외주면에 다수개의 핀이 구비되되, 상기 핀은 상기 막음판부터 길이 방향의 반대쪽을 향하여 점차적으로 얇아지는 형태로 형성하여 내부금형이 외부금형에서 용이하게 분리될 수 있도록 한 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형을 제공하는데 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 두 개의 분체로 이루어지고, 일정간격으로 복수개의 요(凹)홈이 구비된 반원형의 수용부와, 다수개의 고정 공이 형성된 착탈부와, 두 개의 분체가 결합하여 고온 액체화된 원재료가 투입되는 투입구가 구비된 외부금형과, 상기 수용부에 배치되는 형틀과, 상기 투입구에서 투입된 원재료의 누출을 막기 위해 상기 형틀의 일측에 구비되며 외부금형의 외측으로 배치되는 막음판과, 상기 막음판에서 외측으로 돌출되게 구비된 파지부로 이루어진 내부금형으로 이루어진다.

이때, 상기 형틀은, 외주면에 다수개의 핀이 구비되되, 상기 핀은 상기 막음판부터 길이 방향의 반대쪽을 향하여 높이가 점차적으로 낮아지는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 외부금형에는, 상기 막음판이 안치되는 안치홈이 형성되고, 상기 착탈부에는 고정공에 삽입 결합되는 고정핀이 구비된 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 고안은, 종래 사형주조 또는 셸몰드법으로 형성된 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 정밀주조를 이용하여 형성함으로서 제조과정을 단순화하고, 제조시간을 단축한 효과가 있으며, 제조과정에서 발생하던 불량률을 낮추고, 별도의 기계가공을 생략할 수 있어 제품의 생산단가를 낮출 수 있으며, 내구성이 우수하여 경제적인 효과가 높다.

또한, 외부금형의 내부로 결합되는 내부금형을 용이하게 분리할 수 있도록 내부금형의 일측에 파지부를 형성하여 작업의 편의성을 향상시키고, 내부금형을 이루는 형틀은 외주면에 다수개의 핀이 구비되되, 상기 핀은 상기 막음판부터 길이 방향의 반대쪽을 향하여 높이가 점차적으로 낮아지는 형태로 형성하여 편안하게 내부금형을 외부금형에서 분리할 수 있도록 한 효과가 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

도 1 은 본 고안에 따른 정밀주조 금형의 결합상태를 도시한 사시도이고, 도 2 는 도 1의 분해사시도 이며, 도 3 은 사용상태를 도시한 측면도이고, 도 4 는 본 고안에 따른 정밀주조 금형으로 형성된 폐열회수 외통을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형(1)은, 두 분체(11)(12)로 이루어지고, 일정간격으로 복수개의 요(凹)홈(18)이 구비된 반원형의 수용부(13)와, 다수개의 고정공(151)이 형성된 착탈부(15)와, 상기 두 분체(11)(12)가 결합하여 고온 액체화된 원재료가 투입되는 투입구(14)가 구비된 외부금형(10)과, 상기 수용부(13)에 배치되는 형틀(21)과, 상기 투입구(14)에서 투입된 원재료의 누출을 막기 위해 상기 형틀(21)의 일측에 구비되며 외부금형(10)의 외측으로 배치되는 막음판(22)과, 상기 막음판(22)에서 외측으로 돌출되게 구비된 파지부(23)로 이루어진 내부금형(20)으로 이 루어진다.

이때, 상기 외부금형(10)과 내부금형(20)은 경량이면서 가공이 용이한 알루미늄과 같은 금속을 이용하여 형성하되, 고온상태와 저온상태에서의 팽창율과 수축율을 계산하여 제작한다.

상기 외부금형(10)은, 대칭되는 형상의 두 분체(11)(12)로 이루어지며, 두 분체(11)(12)가 결합했을 때 형성되는 형태가 폐열회수 외통(P)의 외부 형상을 결정하고, 상기 수용부(13)에 일정간격으로 형성된 요홈(18)은 폐열회수 외통(P)을 일정간격으로 등분하는 기능을 하여 필요한 길이로 용이하게 절단할 수 있으며, 나아가 폐열회수 외통(P)의 내구성을 향상시키는 보강의 기능도 포함하게 된다.

상기 두 분체(11)(12)를 설명함에 있어서, 두 분체(11)(12)가 결합 된 상태를 기준으로 하여 바닥과 맞닿는 쪽의 분체를 하부분체(12)라 하고, 대편에 위치하는 분체를 상부분체(11)라 한다.

또한, 상기 두 분체(11)(12)에는 상기 내부금형(20)에 구비된 막음판(22)이 밀착 결합되는 안치홈(16)이 각각 구비되어 상기 막음판(22)이 안치홈(16)에 밀착 결합되어 외부금형(10)과 내부금형(20) 사이로 투입된 원재료가 외부로 누수 되는 것을 방지한다.

나아가 상기 두 분체(11)(12)중 상부분체(11)에는 장홈(111)이 형성되어, 완성된 폐열회수 외통(P)이 상부분체(11)에 들러붙는 것을 방지하고,

상기 상부분체(11)에는 걸이부(17)가 더 구비되어 상부분체(11)를 하부분체(12)에서 분리할 때 작업자 또는 자동화기계의 아암 등이 쉽게 파지할 수 있도록 하여 작업 효율을 증가시킨다.

또한, 상기 상부분체(11) 및 하부분체(12)가 결합한 후 수용부(13)쪽으로 원재료를 투입하는 투입구(14)가 상기 안치홈(16)의 반대편 쪽에 형성된다.

이때, 투입되는 원재료로 왁스(Wax)를 이용하는데, 원재료로 사용되는 왁스 재료의 성질은 상온에서 취급시 변형되지 않고 안정한 것이어야 하며 1000℃로 가열할 경우 회분이 남지 않는 저융점 왁스를 사용한다.

또한, 60 ∼ 80℃의 낮은 용행온도 범위이어야 하고, 60℃ 정도의 낮은 조작온도이어야 하며, 상온에서 연화되지 않고 강도를 유지해야 하고, 깨끗하고 평활한 표면을 가지고 주형과 잘 분리되며 가급적 수축, 팽창계수가 적어야 한다.

상기 착탈부(15)는, 다수개의 고정공(151)과 고정핀(152)으로 이루어지며, 상기 고정공(151)과 고정핀(152)은 도 2에 도시된 바와 같이 상부분체(11)와 하부분체(12)에 상호 결합되는 위치에 각각 구비되며, 결합시 외부공기가 유입되는 것 을 방지할 수 있도록 고정핀(152)이 고정공(151)에 완전히 삽입되도록 한다.

상기 내부금형(20)은, 상기 외부금형(10)의 수용부(13)에 배치되어 폐열회수 외통(P)의 내부 형상을 형성하는 형틀(21)과, 폐열회수 외통(P)이 형성된 후 상기 형틀(21)을 외부금형(10)에서 분리할 때 용이하기 분리하기 위해 형틀(21)의 일측에 구비되는 파지부(23)와, 상기 파지부(23)가 결합되고 외부금형(10)의 투입구(14)에서 투입된 원재료가 누수 되는 것을 방지하기 위한 막음판(22)을 포함하여 이루어진다.

상기 형틀(21)은, 원통형으로 이루어지고, 외면에 다수개의 핀(211)을 형성하여 제작되되, 상기 핀(211)은, 상기 막음판(22)부터 길이 방향으로 반대쪽을 향하여, 즉 외부금형(10)의 투입구(14)쪽을 향하여 점진적으로 높이가 낮아지는 형태로 이루어지는데, 이는 폐열회수 외통(P)이 형성된 후 내부금형(20)을 외부금형(10)으로부터 분리할 때, 사용자 또는 자동화기계의 아암 등이 파지부(23)를 파지한 후 끌어당길 때 형틀(21)과 폐열회수 외통(P)의 마찰을 줄여 내부금형(20)이 용이하게 분리되도록 하며, 폐열회수 외통(P) 및 핀(211)의 손상을 줄일 수 있는 것이다.

이때, 상기 외부금형(10)의 수용부(13)는 상기 핀(211)의 경사진 각도와 동일한 각도로 점진적으로 기울어져 형성된 폐열회수 외통(P)의 두께가 일정하게 형성되도록 한다.

상기 막음판(22)은, 외부금형(10)의 안치홈(16)에 밀착 결합되어 외부금형(10)의 투입구(14)를 통해 유입된 원재료가 외부로 누수 되는 것을 방지하고, 외측으로 상기 파지부(23)가 결합된다.

상기 내부금형(20)은, 형틀(21)과, 막음판(22)과, 파지부(23)를 일체로 형성한 것으로, 기존에 다수개로 분할된 금형에 비해 형성된 폐열회수 외통(P)의 표면이 깨끗하여 종래에 분할된 금형으로 생성될 때 발생하던 분할선이 없는 깨끗한 제품을 만들 수 있으며,

나아가 연속으로 주조가 가능하여 생산효율이 높고, 제조시간을 단축할 수 있게 된다.

이때, 상기 내부금형(20)을 하나의 원통형으로 형성한 후 일측에 상기 막음판(22)과 파지부(23)를 일체로 구비하여 내부금형(20)을 외부금형(10)으로부터 쉽게 분리할 수 있도록 한 것으로, 종래 정밀주조금형의 문제점인 작업의 번거로움과 재사용을 위한 분리 및 결합 작업단계를 제거하여 제조시간을 단축할 수 있는 것이다.

상기 내부금형(20)과 외부금형(10)을 이용하여 폐열회수 외통(P)을 형성하는 과정은, 일반적인 정밀주조 방법을 이용하여 주물을 형성하는 방법과 동일하며, 종 래 공개된 정밀주조 방법의 일예로 등록특허 제10-807779호에 게시된 방법이 있다.

도 4는 상기 내부금형(20)과 외부금형(10)을 이용하여 형성된 폐열회수 외통(P)을 도시한 사시도로서, 상기 폐열회수 외통(P)은, 내부금형(20)과 외부금형(10)을 이용하여 폐열회수 외통(P)을 형성한 후 조직을 안정화시키기 위하여 표면을 열처리하고, 열처리된 표면을 매끄럽게 가공하고, 불량여부를 조사한 후 부위별로 제작된 외통(P)을 용접 연결하여 최종 폐열회수 외통(P)을 형성한 후 용접부위를 검사하여 완성되는 것이다.

본 고안에 따른 내부금형(20)과 외부금형(10)으로 형성되는 폐열회수 외통(P)은, 종래의 사형주조 또는 셸몰드법에 의해 형성된 제품에 비해 제조시간이 단축되며, 균열에 의한 누수염려가 적고, 기계가공이 간편하며 불량률이 낮고, 용접부위가 작기 때문에 내구성이 우수한 장점이 있는 것이다.

상기와 같이 이루어진 본 고안의 사용 상태를 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 경량이면서 가공이 용이한 알루미늄과 같은 금속을 이용하여 고온상태와 저온상태에서의 팽창율과 수축율을 계산하여 외부금형(10)과 내부금형(20)을 제작하고,

제작된 외부금형(10)과 내부금형(20)을 결합한 후 상기 외부금형(10)에 형성 되는 투입구(14)에 원재료인 왁스를 투입한 후 상술한 종래기술인 등록특허 제10-807779호에 게시된 단계를 거쳐 폐열회수 외통(P)을 형성하게 된다.

이때, 본 고안의 내부금형(20)은 형틀(21)과 막음판(22)과 파지부(23)가 일체로 형성되어 작업시간을 단축할 수 있으며, 특히 상기 형틀에 구비된 다수개의 핀(211)은 막음판(22)부터 외부금형(10)의 투입구(14)를 향해 점진적으로 높이가 낮아지는 형태로 형성되어 내부금형(20)을 외부금형(10)에서 분리할 때 용이하게 분리할 수 있어 작업시간을 단축하며, 형성된 폐열회수 외통(P)이 손상되지 않아 내구성이 우수한 것이다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형을 설명하였으나, 본 고안은 이러한 설명에 의하여 한정되지 않고 첨부된 실용신안청구범위가 갖는 사상의 범주 내에서 당업자에 의해서 다양한 변형 및 변경이 가능하며 이러한 변형 및 변경 또한 본 고안의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

도 1 은 본 고안에 따른 정밀주조 금형의 결합상태를 도시한 사시도

도 2 는 도 1의 분해사시도

도 3 은 사용상태를 도시한 측면도

도 4 는 본 고안에 따른 정밀주조 금형으로 형성된 폐열회수 외통을 도시한 사시도.

도 5 는 종래 정밀주조금형의 분해상태를 도시한 개략사시도.

< 도면 중 주요부호에 대한 설명 >

P : 폐열회수 외통 1 : 정밀주조 금형

10 : 외부금형 11 : 상부분체 12 : 하부분체

13 : 수용부 14 : 투입구 15 : 착탈부

16 : 안치홈 17 : 걸이부 18 : 요홈

20 : 내부금형 21 : 형틀 211 : 핀

22 : 막음판 23 : 파지부

Claims

두 개의 분체로 이루어지고,

일정간격으로 복수개의 요(凹)홈이 구비된 반원형의 수용부와, 다수개의 고정공이 형성된 착탈부와, 두 개의 분체가 결합하여 고온 액체화된 원재료가 투입되는 투입구가 구비된 외부금형;과,

상기 수용부에 배치되는 원통형의 형틀과, 상기 투입구에서 투입된 원재료의 누출을 막기 위해 상기 형틀의 일측에 구비되며 외부금형의 외측으로 배치되는 막음판과, 상기 막음판에서 외측으로 돌출되게 구비된 파지부로 이루어진 내부금형;으로 이루어지되,

상기 형틀은, 외주면에 다수개의 핀이 구비되되, 상기 핀은 상기 막음판부터 길이 방향의 반대쪽을 향하여 높이가 점차적으로 낮아지는 것을 특징으로 하는 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형.
삭제
제 1 항에 있어서,

상기 외부금형에는, 상기 막음판이 안치되는 안치홈이 형성되고, 상기 착탈부에는 고정공에 삽입 결합되는 고정핀이 구비된 것을 특징으로 하는 라디언트 튜브용 폐열회수 외통을 위한 정밀주조 금형.