KR200463504Y1

KR200463504Y1 - 수냉식 냉각주형

Info

Publication number: KR200463504Y1
Application number: KR2020100006846U
Authority: KR
Inventors: 황채현
Original assignee: (주)삼진전화
Priority date: 2010-06-29
Filing date: 2010-06-29
Publication date: 2012-11-07
Also published as: KR20120000118U

Abstract

본 고안은 고온의 금속 합금을 냉각수를 이용하여 신속하게 냉각시키는 구조를 가지는 수냉식 냉각주형에 관한 것이다.
본 고안에 의한 수냉식 냉각주형은, 외관을 형성하는 외부케이스(110)와; 상기 외부케이스(110)의 내측에 구비되며, 내부에는 합금철이 수용되는 수용공간(120)이 형성되는 내부케이스(130)와; 상기 내부케이스(130)의 하측에 구비되며, 지그재그 형상의 유로를 형성하여 상기 내부케이스(130)에 수용된 합금철을 냉각수에 의해 냉각하는 하부냉각수단(140)과; 상기 내부케이스(130)에 형성되는 수용공간(120)의 상방을 선택적으로 차폐하는 덮개(200)를 포함하는 구성을 가지며; 상기 덮개(200)는, 상기 내부케이스(130)의 상단부 형상과 대응되는 덮개판(210)과, 상기 덮개판(210)의 상측에 구비되어 냉각수가 지그재그로 유동하도록 안내하는 상부냉각수단(220) 등으로 구성된다. 이와 같은 본 발명에 의하면, 내부에 주입된 합금의 응결속도가 빨라지는 이점이 있다.

Description

수냉식 냉각주형{WATER COOLING MOLD}

본 고안은 수냉식 냉각주형에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고온의 금속 합금을 냉각수를 이용하여 신속하게 냉각시키는 구조를 가지는 수냉식 냉각주형에 관한 것이다.

일반적으로 구상화제 등은 원재료검사, 용해, Fe-Si출탕, 탈Al처리, 합금처리, Mg처리, 주입 및 냉각, 성분검사, 파쇄, 선별, 계근(Weighing) 및 포장, 출하 등의 생산공정을 거치게 된다.

그리고, 현재 구상화제 합금 제조에서는, 주철주형, 주철덮개와 같은 주형을 사용하고 있으며, 주로 공랭식에 의존하고 있다.

따라서, 이와 같은 종래의 주물방식에서는, 주형 내부로 주입된 합금을 응축, 응결하는 속도가 늦어지는 문제점이 있다. 그리고, 종래의 주형은 빈번한 순환사용으로 온도상승이 빠르기 때문에 교체빈도가 잦고, 주형의 파손 및 패임 등의 결점이 존재한다.

또한, 생산원가가 높고, 현장의 작업온도가 높아져 환경이 열악하며, 응축 및 응결속도가 늦어 합금원소의 성분 편차형상이 발생하는 문제점이 있다.

그리고, 합금결정조직이 푸석하게 되어, 합금표면의 Mg, RE, Ca, Ba, Si 등 활성원소가 산화되기 때문에 주조품의 품질에 심각한 영향을 미치게 되는 문제가 있다.

본 고안의 목적은, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 합금이 수용되는 수용공간의 하측은 물론 상측의 덮개에도 냉각수가 순환하는 구성을 가지는 수냉식 냉각주형을 제공하는 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안에 의한 수냉식 냉각주형은, 외관을 형성하는 외부케이스와; 상기 외부케이스의 내측에 구비되며, 내부에는 합금철이 수용되는 수용공간이 형성되는 내부케이스와; 상기 내부케이스의 하측에 구비되며, 지그재그 형상의 유로를 형성하여 상기 내부케이스에 수용된 합금철을 냉각수에 의해 냉각하는 하부냉각수단과; 상기 내부케이스에 형성되는 수용공간의 상방을 선택적으로 차폐하는 덮개를 포함하는 구성을 가지며; 상기 덮개는, 상기 내부케이스의 상단부 형상과 대응되는 덮개판과, 상기 덮개판의 상측에 구비되어 냉각수가 지그재그로 유동하도록 안내하는 상부냉각수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 하부냉각수단 또는 상부냉각수단은, 내부에 요홈이 형성된 'U'형상의 철강이 다수 연결된 구성으로 이루어지며; 끝단부는 가장자리로 갈수록 점차 단면적이 감소하는 구성을 가지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 덮개에는 상기 수용공간으로 합금이 주입되도록 안내하는 주입구가 관통 형성되며, 상기 하부냉각수단 또는 상부냉각수단의 일측에는 냉각수의 출입을 안내하는 유입구 및 유출구가 각각 형성되고; 상기 유입구는 상기 주입구와 근거리에 형성되며, 상기 유출구는 상기 주입구와 원거리에 형성됨을 특징으로 한다.

상기 내부케이스는, 상기 수용공간의 바닥면을 형성하는 내부베이스와, 상기 수용공간의 측면을 형성하는 내부측벽을 포함하며; 상기 내부측벽은, 하측으로 갈수록 내부 단면적의 크기가 점차 감소하도록 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 한다.

상기 내부베이스와 내부측벽은, 8~14mm의 두께를 가지며; 상기 덮개판은, 8~20mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 한다.

본 고안에 의한 수냉식 냉각주형에 의하면, 본체의 하부는 물론 덮개에도 냉각수가 순환하도록 형성된다. 따라서, 내부에 주입된 합금의 응결속도가 빨라지는 장점이 있다.

또한, 본 발명에서는 냉각수의 유로를 형성하는 상부냉각수단과 하부냉각수단의 단부가 뾰족하게 형성된다. 따라서, 냉각수가 내부베이스 및 덮개판과 접하는 면적이 상대적으로 늘어나게 되므로, 냉각효율이 보다 증대되는 효과가 있다.

한편, 본 발명에서는, 본체와 덮개를 유동하는 냉각수의 유로가 지그재그로 형성되도록 하여 냉각수가 합금의 전 면적에 걸쳐 골고루 접하게 하였다. 그리고, 합금이 주입되는 주입구는 냉각수의 유입구와는 가깝게 하고, 냉각수의 유출구와는 먼 거리에 위치하도록 형성하였다. 따라서, 냉각수가 합금의 고온부로부터 저온부로 흐르게 되므로 전체적으로 냉각속도가 장소에 무관하게 골고루 진행되는 장점이 있다.

뿐만 아니라, 본 발명에 의한 수냉식 냉각주형에 의하면, 급속응결이 가능하여 합금의 품질이 다음과 같이 획기적으로 개선된다.

첫째, 활성원소의 고온에서 산화과정을 낮춘다. 즉, Mg원소를 예로 들어보면, 합금 중 MgO의 함량을 30~40%로 낮출 수 있다.

둘째, 응결(응집)과정에서의 성분비중편차를 억제하여 제품성분의 균일성을 높이게 한다.

셋째, 합금 단면결정의 집밀도를 향상시켜 합금의 비중을 높인다.

예로, 주철(주조)구상화처리시 합금의 비중은 통상적으로 3.8~4.2g/㎤이고, 용탕(쇳물)7.2g/㎤과의 비중차가 비교적 크기 때문에 합금 비중이 높아지면 구상화처리시 존재하는 합금 부상을 극복하여 원소의 회수율을 개선하는데 유리하다.

넷째, 작업능률의 향상으로 생산원가의 절감을 가져오며, 작업현장의 고온을 방지하게 되므로 작업환경 개선의 효과가 있다.

도 1은 본 고안에 의한 수냉식 냉각주형의 일실시예를 구성하는 본체의 구성을 보인 평면도.
도 2는 도 1의 A-A'부 단면도.
도 3은 본 고안에 의한 수냉식 냉각주형을 구성하는 덮개의 평면도.
도 4는 도 3의 B-B'부 단면도.
도 5는 본 고안에 의한 수냉식 냉각주형을 구성하는 본체의 내부에서 냉각수가 흐르는 상태를 보인 상태도.
도 6은 본 고안에 의한 수냉식 냉각주형을 구성하는 덮개의 내부에서 냉각수가 흐르는 상태를 보인 상태도.

이하 본 고안에 의한 수냉식 냉각주형의 바람직한 실시예에 대해 설명한다.

본 발명에 의한 수냉식 냉각주형은, 아래에서 설명할 본체(100)와 덮개(200) 등으로 구성된다. 본 발명에 의한 수냉식 냉각주형은 그 종류를 불문하고 주물을 만드는 데 사용하는 주형(鑄型, mold)이라면 모두 해당되나, 여기서는 설명의 편의를 위해 구상화제(희토마그네슘실리콘 등) 생산시 사용되는 주형을 예로 들어 설명한다. 즉, 본 발명에 의한 수냉식 냉각주형은 Mg, RE, Ca, Ba, Si 등의 고(高) 활성원소의 합금을 생산하는데 이용된다.

도 1 및 도 2에는 본 고안에 의한 수냉식 냉각주형을 구성하는 본체(100)의 구성이 도시되어 있다. 즉, 도 1에는 본 고안에 의한 수냉식 냉각주형을 구성하는 본체(100)의 구성이 평면도로 도시되어 있으며, 도 2에는 도 1의 A-A'부 단면이 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 합금이 주입되는 본체(100)는, 외관을 형성하는 외부케이스(110)와, 내부에는 합금철이 수용되는 수용공간(120)이 형성되는 내부케이스(130)와, 지그재그 형상의 유로를 형성하여 상기 내부케이스(130)에 수용된 합금철을 냉각수에 의해 냉각하는 하부냉각수단(140) 등으로 구성된다.

상기 외부케이스(110)는, 도시된 바와 같이 사각박스 형상을 가지며, 측면은 경사지게 형성된다. 즉, 하측으로 갈수록 내부 단면적이 감소되도록 경사를 가진다. 따라서, 상기 외부케이스(110)의 상면의 전체 내부 면적은, 하면의 전체 내부 면적보다 더 큰 면적을 가지도록 형성된다.

상기 외부케이스(110)의 상면에는 상하로 관통된 사각형상의 덮개안착부(112)가 형성된다. 즉, 상기 수용공간(120)의 상부는 개구되도록 형성되는데, 이러한 수용공간(120)의 상부가 아래에서 설명할 덮개(200)에 의해 선택적으로 차폐된다.

상기 내부케이스(130)는, 상기 외부케이스(110)의 내측에 구비되며, 도시된 바와 같이 상방이 개구된 사각박스 형상을 가진다.

상기 내부케이스(130)는, 상기 수용공간(120)의 바닥면을 형성하는 내부베이스(132)와, 상기 수용공간(120)의 측면을 형성하는 내부측벽(134) 등으로 구성된다.

상기 내부베이스(132)는, 소정 두께를 가지는 사각 평판으로 이루어지며, 도시된 바와 같이 상기 외부케이스(110)의 내측 중앙 부분에 위치된다. 그리고, 상기 내부측벽(134)은, 상기 내부베이스(132)의 테두리로부터 상측으로 연장되어 형성된다.

상기 내부측벽(134)은, 도시된 바와 같이, 하측으로 갈수록 내부 단면적의 크기가 점차 감소하도록 경사지게 형성된다.

상기 내부베이스(132)와 내부측벽(134)은, 8~14mm의 두께를 가지도록 형성된다. 보다 구체적으로는, 상기 내부베이스(132)는 약 14mm 정도의 두께를 가지며, 상기 내부측벽(134)은 약 8mm 정도의 두께를 가진다.

상기 내부베이스(132)와 내부측벽(134)은, 열전달 기능이 우수한 금속재질로 이루어짐이 바람직하며, 이러한 내부베이스(132)와 내부측벽(134)의 두께는 냉각수와 합금 간의 열전달 및 주형의 강도를 고려하여 산출한 최적의 치수이다.

또한, 도시되지는 않았지만, 상기 내부측벽(134)의 상단에는 아래에서 설명할 덮개(200)를 지지하기 위한 지지테두리가 더 형성되는 것도 가능하다.

상기 내부케이스(130)의 내측에는 소정의 체적을 가지는 수용공간(120)이 형성되며, 이러한 수용공간(120)은 아래에서 설명할 주입구(230)를 통해 유입된 합금이 수용되는 부분이다.

상기 하부냉각수단(140)은, 도시된 바와 같이 상기 내부케이스(130)의 하측에 구비되며, 전후로 지그재그 형상의 유로가 형성되도록 벽을 형성된다. 상기 하부냉각수단(140)은, 내부에 형성되는 하부유로(142)를 통해 냉각수가 유동하도록 함으로써, 냉각수가 상기 내부베이스(132)와 접촉하여 수용공간(120)에 수용된 합금의 열을 빼앗는 역할을 하게 된다.

상기 하부냉각수단(140)은, 도시된 바와 같이, 내부에 요홈이 형성된 'U'형상(도 2 참조)의 철강이 다수 연결된 구성으로 이루어진다. 즉, 'U'형상의 형강이 나란히 밀착 설치되는 구성을 가진다.

그리고, 상기 하부냉각수단(140)의 끝단부는 가장자리로 갈수록 점차 단면적이 감소하는 구성을 가진다. 즉, 상기 하부냉각수단(140)의 상단은 도시된 바와 같이 상측으로 갈수록 단면적이 감소한다. 따라서 상기 하부냉각수단(140)의 상단은 끝이 뾰족하게 형성된다.

한편, 상기 하부냉각수단(140)의 전방에는 냉각수의 출입을 안내하는 하부유입구(150) 및 하부유출구(152)가 각각 형성된다. 즉, 도시된 바와 같이 하부유입구(150)가 상기 본체(100)의 우측 전방으로 돌출되게 형성되며, 하부유출구(152)는 본체(100)의 전면 좌측으로부터 전방으로 돌출되게 형성된다. 그리고, 이러한 하부유출구(152)와 하부유입구(150)는 상기 하부냉각수단(140)의 내부에 형성되는 하부유로(142)와 연통되어, 냉각수가 본체(100)의 내외로 출입하도록 안내하게 된다.

그리고, 상기 본체(100)의 외부케이스(110)는, 본체힌지(160)가 더 구비된다. 상기 본체힌지(160)는, 아래에서 설명할 덮개힌지(250)와 결합하여, 덮개(200)가 본체(100)에 회전 가능하게 연결되도록 한다.

도 3 및 도 4에는 본 발명을 구성하는 덮개(200)의 구성이 도시되어 있다. 즉, 도 3에는 본 발명을 구성하는 덮개(200)의 평면도가 도시되어 있으며, 도 4에는 도 3의 B-B'부 단면이 도시되어 있다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 사각 형상으로 이루어져, 상방이 개구된 상기 본체(100)의 상면을 차폐하게 된다. 즉, 상기 덮개(200)는, 상기 내부케이스(130)에 형성되는 수용공간(120)의 상방을 선택적으로 차폐하게 된다.

보다 구체적으로 살펴보면, 상기 덮개(200)는, 상기 내부케이스(130)의 상단부 형상과 대응되는 덮개판(210)과, 상기 덮개판(210)의 상측에 구비되어 냉각수가 지그재그로 유동하도록 안내하는 상부냉각수단(220) 등으로 구성된다.

상기 덮개판(210)은, 도시된 바와 같이 상기 덮개안착부(112)와 대응되는 형상 및 크기를 가지는 평판으로 이루어지며, 이러한 덮개판(210)의 두께는 8~20mm로 이루어진다.

상기 덮개판(210)도 상기 내부베이스(132)와 같이 열전달 성능이 우수한 강판으로 이루어짐이 바람직하다.

상기 상부냉각수단(220)은, 상기에서 설명한 하부냉각수단(140)의 구성과 대응되는 구성을 가진다. 즉, 내부에 요홈이 형성된 'U'형상의 철강이 다수 연결된 구성으로 이루어지며, 끝단부는 가장자리로 갈수록 점차 단면적이 감소하는 구성을 가진다.

다만, 상기 상부냉각수단(220)은 상기 하부냉각수단(140)과 대칭되는 구성을 가진다. 즉, '∩'형상의 형강이 다수 겹쳐진 형상을 가진다. 따라서, 상기 상부냉각수단(220)의 하단은 하측으로 갈수록 단면적이 감소되어, 하측으로 뾰족한 끝단을 가진다.

상기 상부냉각수단(220)의 내부에는 소정의 공간이 형성되며, 이러한 공간은 냉각수가 유동되는 상부유로(222)가 된다.

상기 덮개(200)에는 상기 수용공간(120)으로 합금이 주입되도록 안내하는 주입구(230)가 관통 형성된다. 상기 주입구(230)는 도시된 바와 같이, 상기 덮개(200)의 우측단 중앙부분에 상하로 관통 형성된다.

그리고, 상기 덮개(200)에는 상기 상부냉각수단(220) 내부에 형성된 상부유로(222)로 냉각수가 출입되도록 안내하는 상부유입구(240) 및 상부유출구(242)가 각각 형성된다.

구체적으로 살펴보면, 상기 상부유입구(240)는 상기 덮개(200)의 선단 우측부분으로부터 전방으로 일정 부분 돌출되도록 형성되며, 상기 상부유출구(242)는 상기 덮개(200)의 선단 좌측 부분으로부터 전방으로 일정 부분이 돌출되도록 형성된다. 그리고, 이러한 상부유입구(240)와 상부유출구(242)는 상기 상부유로(222)와 연통되도록 형성된다.

상기 상부유입구(240) 및 하부유입구(150)는 상기 주입구(230)와 근거리에 형성되며, 상기 상부유출구(242)와 하부유출구(152)는 상기 주입구(230)와 상대적으로 원거리에 형성된다. 즉, 상기 주입구(230)가 덮개(200)의 우측에 형성되므로, 상기 유입구(150,240)는 우측에 형성하고, 유출구(152,242)는 좌측에 형성한다.

이와 같이 상기 유입구(150,240)는 상기 주입구(230)와 근거리에 형성되며, 상기 유출구(152,242)는 상기 주입구(230)와 원거리에 형성하는 이유는, 열교환이 효과적으로 일어나도록 하기 위함이다. 즉, 상기 주입구(230)를 통해 새로이 주입되는 합금은 온도가 상대적으로 고온일 것이며, 상기 유입구(150,240)를 통해 유입되는 냉각수는 아직 열교환 전이므로 상대적으로 가장 저온이다. 따라서 상대적으로 고온인 부분과 저온인 부분이 서로 겹쳐지도록 하여, 전체적으로 골고루 열교환이 일어나도록 하기 위함이다.

한편, 상기 덮개(200)의 선단부에는 덮개힌지(250)가 구비된다. 상기 덮개힌지(250)는, 상기 본체힌지(160)와 대응되는 위치에 형성되어 서로 연결된다. 따라서, 상기 덮개(200)가 선단부를 축으로 회전하여 개폐된다.

이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 고안에 의한 수냉식 냉각주형의 작용을 설명한다.

상기 덮개(200)가 상기 본체(100)의 상방을 차폐한 상태에서 상기 유입구(150,240)를 통해서는 냉각수가 유입되고, 상기 주입구(230)를 통해서는 용융 상태의 합금이 투입된다. 따라서, 상기 유입구(150,240)를 통해 상부유로(222)와 하부유로(142)로 유입되는 냉각수가 지그재그로 유동하면서, 상기 수용공간(120)에 투입된 합금과 열교환을 하게 된다.

도 5 및 도 6에는 상기 본체(100)와 덮개(200) 내부로 냉각수가 유동하는 상태가 도시되어 있다. 즉, 도 5에는 상기 본체(100)의 하부유로(142)를 통해 냉각수가 전후로 지그재그로 유동하는 상태가 화살표로 도시되어 있으며, 도 6에는 상기 덮개(200)의 상부유로(222)를 통해 냉각수가 지그재그로 유동하는 상태가 도시되어 있다.

이러한 본 고안의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당 업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 고안을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.

100. 본체 110. 외부케이스
120. 수용공간 130. 내부케이스
140. 하부냉각수단 142. 하부유로
150. 하부유입구 152. 하부유출구
160. 본체힌지 200. 덮개
210. 덮개판 220. 상부냉각수단
222. 상부유로 230. 주입구
240. 상부유입구 242. 상부유출구
250. 덮개힌지

Claims

외관을 형성하는 외부케이스(110)와;
상기 외부케이스(110)의 내측에 구비되며, 내부에는 합금철이 수용되는 수용공간(120)이 형성되는 내부케이스(130)와;
상기 내부케이스(130)의 하측에 구비되며, 지그재그 형상의 유로를 형성하여 상기 내부케이스(130)에 수용된 합금철을 냉각수에 의해 냉각하는 하부냉각수단(140)과;
상기 내부케이스(130)에 형성되는 수용공간(120)의 상방을 선택적으로 차폐하는 덮개(200)를 포함하는 구성을 가지며;
상기 덮개(200)는,
상기 내부케이스(130)의 상단부 형상과 대응되는 덮개판(210)과, 상기 덮개판(210)의 상측에 구비되어 냉각수가 지그재그로 유동하도록 안내하는 상부냉각수단(220)을 포함하며,
상기 하부냉각수단(140) 또는 상부냉각수단(220)은,
내부에 요홈이 형성된 'U'형상의 철강이 다수 연결된 구성으로 이루어지며;
끝단부는 가장자리로 갈수록 점차 단면적이 감소하는 구성을 가지며,
상기 내부케이스(130)는,
상기 수용공간(120)의 바닥면을 형성하는 내부베이스(132)와, 상기 수용공간(120)의 측면을 형성하는 내부측벽(134)을 포함하며;
상기 내부측벽(134)은, 하측으로 갈수록 내부 단면적의 크기가 점차 감소하도록 경사지게 형성됨을 특징으로 하는 수냉식 냉각주형.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 덮개(200)에는 상기 수용공간(120)으로 합금이 주입되도록 안내하는 주입구(230)가 관통 형성되며, 상기 하부냉각수단(140) 또는 상부냉각수단(220)의 일측에는 냉각수의 출입을 안내하는 유입구(150,240) 및 유출구(152,242)가 각각 형성되고;
상기 유입구(150,240)는 상기 주입구(230)와 근거리에 형성되며, 상기 유출구(152,242)는 상기 주입구(230)와 원거리에 형성됨을 특징으로 하는 수냉식 냉각주형.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 내부베이스(132)와 내부측벽(134)은, 8~14mm의 두께를 가지며;
상기 덮개판(210)은, 8~20mm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 수냉식 냉각주형.