KR20050065932A - 상하교반형 전자기교반기를 구비한 금속용해로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자기교반기를 이용하여 용해로 내의 용융금속을 상하로 교반시켜 용융금속의 온도 편차를 획기적으로 줄이고 용해로 내에서 타 금속을 합금할 경우 합금화 시간을 단축시키고 합금의 균일성을 향상시킬 수 있는 상하교반형 전자기교반기를 구비한 금속용해로에 관한 것이다.

본 발명은 내화물로 축조된 용해로와, 상기 용해로의 상부에 배치되고 열원으로 사용되는 버너와, 용융된 금속을 배출하기 위한 탕도 및 출탕구로 이루어진 금속용해로에 있어서; 상기 용해로의 하부 및 그와 인접한 측면에 걸쳐 상기 용해로에서 용융된 용융금속의 상부와 하부를 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전교반시키는 전자기교반기가 설치되어 구성된다.

본 발명에 따르면, 용해로 내의 용융금속을 상하로 교반하여 상하부의 온도편차를 줄여 에너지 절략에 기여하고 합금원소 첨가시 용탕의 균질화를향상시켜 제품의 품질을 높일 수 있다.

Description

상하교반형 전자기교반기를 구비한 금속용해로{METAL FURNACE WITH UPWARD AND DOWNWARD ELECTROMAGNETIC STIRRING EQUIPMENT}

본 발명은 전자기교반기를 이용하여 용해로 내의 용융금속을 상하로 교반시켜 용융금속의 온도 편차를 획기적으로 줄이고 용해로 내에서 타 금속을 합금할 경우 합금화 시간을 단축시키고 합금의 균일성을 향상시킬 수 있는 상하교반형 전자기교반기를 구비한 금속용해로에 관한 것이다.

일반적으로, 비철금속은 대부분 용해로 상부에서 버너를 통한 열에 의해 용융되고 있으며, 이 경우 용탕의 상부온도가 하부온도보다 높게 된다.

따라서, 자연대류도 일어나지 않으며 온도편차를 줄이기 위하여 강제적으로 교반시키는 것이 필요하다.

현재 이용되고있는 교반방식은 교반자를 이용한 기계식교반과 회전자장을 이용한 수평식 회전교반이 대부분이다.

기계식교반의 경우는 교반자기 고융점 금속이나 내화물로 되어 있어 수명에 제한이 있으며 유지 보수비용이 많이 드는 문제가 있고, 전자기장에 의한 회전식교반은 수평방향으로 회전시켜주어야 하기 때문에 용탕의 상하부 온도편차를 해소하기 위해서는 더 적극적인 회전방법이 필요한 실정이다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술이 갖는 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 금속을 용해로 상부의 열원으로 용해할 경우 용탕 상하부의 온도편차는 매우 크며 하부온도를 적정온도까지 높이게 되면 상부온도는 더욱 더 높아지게 되어 에너지가 낭비와 더블어 일부 금속의 경우에는 기화하는 현상도 발생 할 수 있는데 이러한 에너지 손실을 줄이면서 합금원소 첨가시에도 용탕의 균질화를 위해서도 용탕의 상하교반이 용이하게 수행될 수 있는 그러한 형태의 상하교반형 전자기교반기를 구비한 금속용해로를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명은 상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 내화물로 축조된 용해로와, 상기 용해로의 상부에 배치되고 열원으로 사용되는 버너와, 용융된 금속을 배출하기 위한 탕도 및 출탕구로 이루어진 금속용해로에 있어서; 상기 용해로의 하부 및 그와 인접한 측면에 걸쳐 상기 용해로에서 용융된 용융금속의 상부와 하부를 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전교반시키는 전자기교반기가 설치된 것을 특징으로 하는 상하교반형 전자기교반기를 구비한 금속용해로를 제공함에 그 특징이 있다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명 금속용해로의 개략적인 구성블럭도이고, 도 2는 본 발명 금속용해로의 실시예에 따른 용탕상하부의 온도변화를 보인 그래프이다.

도 1에서와 같이, 본 발명 금속용해로는 용융대상금속(이하 '용융금속'이라 함)(1)을 용해하는 용해로(2)와, 용해를 위한 열원인 버너(3)와, 전자기교반기(4), 출탕용 탕도(5) 및 냉각부재(6)로 구성된다.

용해로(2)는 공지된 바와 같이 내화물로 축조되어 있으며, 그 내부에 장입된 용융금속(1)을 열원이 버너(3)를 통해 용해로(2)의 상부에서 용해하면 용융금속(1) 상하부의 온도편차가 발생하게 된다.

이때, 용융금속(1)을 전자기교반기(4)를 이용하여 시계방향으로 회전시키면 용탕의 상하부 온도편차가 줄어들게 된다.

즉, 버너(3)를 통해 용융금속(1)이 용융되게 되면 용융금속(1)은 액상의 유동화상태에 놓이게 되고, 상대적으로 열원인 버너(3)에 근접한 상부온도가 하부온도에 비해 현저히 높은 성태를 유지하게 되는데 이와 같은 상태가 유지되는 동안 용해로(2)의 하측에 설치된 전자기교반기(4)를 가동하게 되면 그 전자장의 영향에 의해 금속성분인 용융금속(1)이 영향을 받게 되고 전자기교반기(4)의 적절한 제어를 통해 용융금속(1)을 화살표와 같은 방향으로 회전시킴으로써 용융금속(1) 상부와 하부를 신속히 교반시킬 수 있게 된다.

이러한 교반은 용해 완료후 합금원소를 첨가한 후에도 같은 방향으로 회전시켜 주면 용융금속의 균질화에도 크게 기여할 수 있다.

용융금속(1)을 출탕시킬 때에는 전자기교반기(4)의 전자기장 이동방향을 반시계방향으로 바꾸면 용융금속도(1) 같은 방향으로 회전하게 되며, 용융금속(1)은 탕도(5)를 따라 용해로(2) 외부로 흘러나오게 된다.

이때, 용융금속(1)의 출탕용 탕도(5)에 형성된 출탕구(7) 직하방에 주형을 놓아 용융금속(1)을 담게 되면 자동으로 출탕을 할 수 있게 된다.

아울러, 전자기교반기(4)의 주파수는 용융금속(1)의 전기전도도, 용융금속(1)의 용탕 풀(pool)의 높이에 의해 결정되며 대략 2~100Hz 범위가 가장 적당하다.

그리고, 전자기교반기(4)의 설치위치는 용해로(2) 하부와 측면부의 적절한 위치를 선택할 수 있다.

부가적으로, 상기 전자기교반기(4)를 용융금속(1)의 열로부터 보호하기 위해 전자기교반기(4)의 상부에는 냉각부재(6)가 배설되는데 이 냉각부재(6)은 냉각수를 관류시키는 파이프형태가 될 수 있다.

[실시예]

먼저, 용융금속의 교반과 용융금속 상하부의 온도편차의 관계를 도 2에 나타내었다.

크기 300W x 500L x 500H인 용해로에 200mm높이의 알루미늄을 용해한 후 주파수 20Hz, 전류 60A를 인가하였을 때 시간에 따른 용탕 상하부의 온도변화를 추적하였다.

용해 초기에는 상하부의 온도편차가 약 150℃이었으나 교반 개시 약 20초 후에는 20℃정도로 크게 줄어든 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같은 결과로부터 본 발명은 용해로의 상하부 온도편차를 줄이는데 매우 유용함을 확인하였다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 용해로 내의 용융금속을 상하로 교반하여 상하부의 온도편차를 줄여 에너지 절략에 기여하고 합금원소 첨가시 용탕의 균질화를향상시켜 제품의 품질을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명 금속용해로의 개략적인 구성블럭도,

도 2는 본 발명 금속용해로의 실시예에 따른 용탕상하부의 온도변화를 보인 그래프.

♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧

1....용융금속 2....용해로

3....버너 4....전자기교반기

5....탕도 6....냉각부재

7....출탕구

Claims (2)

1. 내화물로 축조된 용해로와, 상기 용해로의 상부에 배치되고 열원으로 사용되는 버너와, 용융된 금속을 배출하기 위한 탕도 및 출탕구로 이루어진 금속용해로에 있어서;

   상기 용해로의 하부 및 그와 인접한 측면에 걸쳐 상기 용해로에서 용융된 용융금속의 상부와 하부를 시계방향 혹은 반시계방향으로 회전교반시키는 전자기교반기가 설치된 것을 특징으로 하는 상하교반형 전자기교반기를 구비한 금속용해로.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 전자기교반기는 2~100Hz의 주파수대역을 갖는 것을 특징으로 하는 상하교반형 전자기교반기를 구비한 금속용해로.