KR20070080909A - 알루미늄 발포 성형장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 발포 성형장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄을 용융점 이상으로 가열하여 용해시킨 용탕에 대해 증점제교반공정, 발포제교반공정, 발포공정 및 냉각공정을 차례로 수행하여 발포알루미늄을 생산하는 설비에 있어서, 증점제 및 발포제교반공정에서의 유휴시간 발생을 억제할 목적으로 상기 증점제교반공정을 위한 증점로와 발포제교반공정을 위한 발포로를 각각 분리하되, 상기 발포로 주변에 복수개의 증점로를 구성하여 각 증점로에서 교반된 알루미늄 용탕이 시간차를 두고 순차적으로 발포로에 유입되게 하고, 또한 히팅발포공정에서의 발포실 내부의 급격한 온도변화 요인을 제거할 목적으로 발포실에 형성된 주형의 입구 및 출구의 개폐 시기와, 히팅 열의 송풍방향과, 발포실 측면 및 저면에 히터가 더 부가된 알루미늄 발포 성형장치에 관한 것이다.

알루미늄, 발포

Description

알루미늄 발포 성형장치{A BUBBLING ALUMINUM MAKING APPARATUS}

도 1은 발포알루미늄을 성형하기 위한 일반적인 공정을 보인 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증점제 및 발포제교반공정의 개략적 구성도.

도 3은 도 2의 평면 관측도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히팅발포공정의 개략적 구성도.

도 5는 도 4의 평면 관측 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

20 : 증점제교반공정 21 : 증점로

30 : 발포제교반공정 31 : 발포로

40 : 히팅발포공정 41 : 발포실

42 : 주형 43 : 입구

44 : 출구 45 : 컨베이어

46 : 히터 47 : 송풍팬

본 발명은 알루미늄을 용융점 이상으로 가열하여 용해시킨 용탕에 대해 증점제교반공정, 발포제교반공정, 히팅발포공정 및 냉각공정을 차례로 수행하여 발포알루미늄을 생산하는 설비에 있어서, 증점제 및 발포제교반공정에서의 유휴시간 발생을 억제하고 히팅발포공정에서의 발포실 내부의 급격한 온도변화 요인을 제거할 수 있도록 하는 알루미늄 발포 성형장치에 관한 것이다.

발포알루미늄은 내부에 미세한 기공들이 무수히 형성된 비중이 0.2～0.3 정도의 초경량 금속으로서, 불에 타지 않고, 단열성, 방음(차음)성, 흡습성, 전자파 차폐성, 재생성, 내구성 등이 매우 우수하여 방음벽, 건축마감재, 수송차량, 충격흡수재, 음향시설 및 산업플랜트 등 그 특성에 따라 매우 다양한 분야에서 사용되고 있는 발포 금속이다.

일반적인 발포알루미늄의 성형 공정을 보인 도 1을 참조하면, 발포알루미늄의 제조공정은 알루미늄 괴를 고온의 열을 낼 수 있는 용해로에서 알루미늄의 용융점인 약 660℃ 이상으로 가열하여 용해시키는 용융공정(10)과, 상기 알루미늄 용탕에 칼슘을 주재로 하는 증점제를 투입, 교반시켜서 점도를 높힘으로써 발포제의 확산이 균일하게 하도록 조건을 조성하는 증점제교반공정(20)과, 상기 증점제가 혼입 된 용탕에 발포첨가제를 적정량 넣고 교반하여 용탕 전체 용적에 대해 발포제를 균일한 분포로 확산시키는 발포제교반공정(30)과, 발포제가 확산된 용탕을 주형에 담고 주형을 고온의 발포실에 넣어 용탕을 발포시키는 히팅발포공정(40)과, 발포된 용탕을 냉각시켜서 발포알루미늄을 완성하는 냉각공정(50)을 포함한다.

상기 공정 중, 증점제교반공정과 발포제교반공정은 하나의 로에서 수행되기도 하고, 각 공정을 서로 다른 로에서 순차적으로 진행되기도 한다.

하나의 로에서 증점제 교반과 발포제 교반이 동시에 진행되는 기술의 일예로 대한민국 등록특허공보 제 0165707호를 들 수 있다.

상기 선행기술은 가열수단이 구비되지 않은 원통형의 도가니에 용탕을 주입한 후 증점제와 발포제를 순차적으로 주입, 교반한 다음, 용탕을 도가니 하부에 형성되고 히터를 구비한 주형에 낙하시켜 가열시킴으로서 발포를 수행하고 있으며, 상기 도가니와 주형의 경계는 슬라이드식 밸브를 이용하고 있다.

그러나 슬라이드 밸브의 구조대로 사용할 경우 슬라이드 밸브 사이의 기밀을 유지하는 것이 불가능하여 증점되지 않은 알루미늄 용탕이 하부 주형으로 흐르게 되고 이 용탕이 그대로 굳어지면서 발포가 되지 않게 되며, 또한 하부 주형에서 발포가 진행되고 있는 고형물 위로 용탕 또는 발포된 고형물의 일부가 계속 흘러내리면서 고형물의 성형을 방해하는 요소가 되고 있고, 이는 결국 다음 단계의 고형물 제조를 할 수 없게 되는 문제점이 있다.

한편, 증점제 교반을 위한 증점로와 발포제 교반을 위한 발포로가 별도로 구성된 경우, 일반적인 증점제교반공정의 소요시간이 약 5분 내지 10분의 범위이고 발포제교반공정은 고속으로 교반이 진행되기 때문에 30초 내지 1분정도 소요되는 점을 감한하면, 증점제교반공정과 팔포제교반공정의 소요시간은 많은 차이가 있음을 알 수 있다.

각 공정에서의 소요시간 차이는 결국 증점로에서 증점제교반공정이 진행되는 동안, 발포로는 이미 발포제교반공정이 완료되어 다음 공정인 히팅발포공정으로 용탕을 보낸 상태가 되므로, 결국 발포로는 증점로로부터 용탕이 주입될 때까지 대기해야 하는 유휴시간이 발생하게 되고, 이는 발포알루미늄의 생산성을 저하시킬 뿐만 아니라 대량생산을 하지 못하게 되는 원이이 되기도 한다.

또한, 히팅발포공정을 수행하는 발포실의 경우 그 구조는 통상 발포실 내부에 히터를 설치하거나 열풍을 불어넣는 구조로 되어 있고, 또한 발포제교반공정을 마친 용탕을 저장한 주형이 발포실을 들고날 수 있도록 개폐되는 입구와 출구를 구비하고 있다.

그러나 종래의 발포실은 발포가 완료된 주형이 출구로 나갈 때 용탕을 실은 주형이 입구를 통해 들어오는 구조여서 입구와 출구가 동시에 개방되어 열손실이 많을 뿐만 아니라, 열풍을 불어주는 구조 또는 발포실 주변에 히터를 설치한 구조만으로는 발포실 내부의 고온 유지 및 내부 용적에 대한 균일한 온도유지가 어려운 문제점이 있다.

이에 따라 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 증점제교반공정을 수행하는 증점로와 발포제교반공정을 수행하는 발포로를 서로 분리 구성하되, 어느 일측의 로에서 유휴시간이 발생하지 않도록 하는 구조의 증점로 및 발포로를 갖는 알루미늄 발포 성형장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 히팅발포공정을 수행하는 발포실의 용적에 대해 균일한 온도 분포를 나타내게 함과 동시에 고온의 열이 외부로 방출되는 요인을 제거함으로써 열손실이 적게 되는 구조의 발포실을 갖춘 알루미늄 발포 성형장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 증점제 및 발포제교반공정에서의 유휴손실을 제거하기 위한 수단으로써 상기 증점제교반공정을 위한 증점로와 발포제교반공정을 위한 발포로를 각각 분리하되, 상기 발포로 주변에 복수개의 증점로를 구성하여 각 증점로에서 교반된 용탕이 시간차를 두고 순차적으로 발포로에 유입되게 함에 그 특징이 있다.

또한 히팅발포공정에서의 발포실 내부의 급격한 온도변화 요인을 제거하기 위한 수단으로써 발포실에 형성된 주형의 입구 및 출구의 개폐시기, 히터열의 송풍방향 및 히터의 설치 위치를 고려함에 그 특징이 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 증점제 및 발포제교반공정의 개략적 구성도 이고, 도 3은 도 2의 평면 관측도로서, 증점제교반공정(20)을 수행하는 증점로(21)와, 발포제교반공정(30)을 수행하는 발포로(31)를 도시한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 증점로(21) 내부에는 알루미늄 용탕(A)이 수용되어 있고, 상기 용탕(A)에 칼슘을 주재로 하는 증점제를 적정량 혼입한 후, 증점교반기(22)를 저속으로 회전시켜서 약 5분 내지 10분의 범위 내에서 증점 교반을 실시하게 된다.

이후, 증점로(21)에 위치한 용탕이 발포로(31)에 주입되면, 발포로(21)에 주입된 용탕(A)에 발포제를 적정량 첨가한 후, 발포교반기(32)를 고속으로 회전시켜서 약 1분 내의 범위에서 발포 교반을 실시하게 된다.

이때, 증점로(21)의 교반시간과 발포로(31)의 교반시간 차이로 발생하는 발포로(31)의 유휴시간은 도시된 바와 같이 발포로(31)의 주변에 복수개의 증점로(21)를 설치함으로 제거될 수 있다.

즉, 시간이 많이 소요되는 증점로(21)를 발포로(31) 주변에 복수개 마련하여 각 증점로(21)에 대해 시간적 차이, 예컨대 발포로(31)에서의 교반시간 정도의 차이를 두고 순차적으로 증점제교반공정(20)을 수행케 하고, 증점제교반공정(20)이 완료된 증점로(21)부터 차례대로 발포로(31) 내부로 용탕을 주입시키면, 발포로(31)의 유휴시간이 발생하지 않고 계속해서 가동할 수 있으며, 이러한 기술사상에 의하면 상기 증점로(21)는 하나의 발포로(31)에 대해 복수개가 설치 가능하고 작업조건 및 작업시간에 따라서 증점로(21)를 선택적인 수만 가동하게 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 히팅발포공정의 개략적 구성도이고, 도 5는 도 4의 평면 관측 단면도로서, 상기 발포로(31) 다음 공정을 수행하는 발포실(41)에 관한 것이다.

전술한 바와 같이 발포로(31)에서 발포제의 균일한 분산이 완료된 용탕(A)은 주형(42)에 담겨져서 발포실(41)의 일측에 개폐 가능하게 형성된 입구(43)를 통해 발포실(41) 내부로 들어오는데, 주형(42)의 상단에는 덮개(42′)가 씌워질 수 있다.

상기 주형(42)은 컨베이어(45)를 따라 이동되는 것으로, 주형(42)이 상기 입구(43)를 통해 발포실(41) 내부로 들어왔다면, 입구(43)의 대향면에 형성된 출구(44)를 통해 외부로 내보내져서 냉각공정(50)을 수행한다.

한편, 상기 발포실(41)의 내부 온도의 변화는 작으면 작을수록, 그리고 내부 용적에 대한 균일한 온도분포를 갖는 조건일수록 주형(42) 내부에 수용된 용탕이 고르게 발포하여 비중이 작고 발포성이 우수한 발포알루미늄을 제조할 수 있다.

따라서 도시된 바와 같이 발포실(41)의 측벽에 설치된 히터(46) 외에 히터(46)에서 발생된 열을 송풍하는 송풍팬(47)이 더 구비되고 또한 도 4에서와 같이 발포실(41)의 바닥에도 히터(46′)를 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 발포실(41)이 작용을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 히터(46)(46′)는 발포실(41)의 측벽뿐 아니라 바닥까지 가열하므로 발포실(41)의 내부에 균일한 온도분포가 가능하게 되고, 이 상태에서 입구(43)를 개방하면 주형(42)이 발포실(41) 내부로 인입되며, 고온의 일정한 분위기 하에서 발포 성형된 발포물은 컨베이어(45)를 통해 출구(44)로 빠져 나가서 다음 공정인 냉각공정(50)(도 1 참조)을 거치게 된다.

이때 입구(43) 및 출구(44)의 개폐로 인해 발포실(41) 내부의 온도손실을 최소화하기 위해 입구(43)와 출구(44)를 상호 동시에 개방되지 않도록 제어하는 것이 바람직하며, 따라서 출구(44)를 통해 주형(42)이 배출되고 출구(44)가 폐쇄된 상태에서 입구(43)를 개방하여 새로운 주형(42)을 받아들이도록 제어한다.

또한, 도 5에서와 같이 히터(46)에서 발생된 열은 송풍팬(47)에 의해 발포실(41) 내부로 송풍되는데, 이때 열기의 송풍 방향은 상기 입구(43) 및 출구(44)가 형성된 방향에서 90° 각도 틀어진 방향으로 송풍하며, 이는 송풍에 의한 열기가 직접 입구(43) 또는 출구(44)를 향해 배기되지 않게 함으로써 발포실(40) 내부의 열손실을 줄이고자 하기 위함이다.

이상에서 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 알루미늄 발포 성형장치에 의하면, 증점로와 발포로가 상호 분리되어 있고 나아가 하나의 발포로에 대해 복수개의 증점로가 형성되어 있어서 어느 일측의 로, 특히 발포로에서 유휴시간이 발생하지 않게 되므로 생산 속도가 빨라지고 생산효율이 증대되므로 결국 대량 생산이 가능하게 됨과 아울러 생산성이 향상되는 효과를 가진다.

게다가 발포실의 열이 외부로 방출되는 조건인 입구 및 출구의 개폐수단과 히터의 설치 위치 및 송풍팬의 송풍방향을 적절하게 조절 및 설계함으로써 발포실 용적에 대해 균일한 온도 분포가 나타남은 물론 열손실이 적게 되고, 이는 고품질 의 발포알루미늄을 수득할 수 있게 되는 효과를 가진다.

Claims (4)

1. 알루미늄 용탕에 대해 증점제교반공정, 발포제교반공정, 히팅발포공정 및 냉각공정을 차례로 수행하되, 상기 히팅발포공정을 위한 발포실에 발포교반된 용탕을 수용한 주형이 들고나도록 개폐 가능한 입구 및 출구와, 상기 주형을 이송하기 위한 컨베이어와, 발포실 내부의 가열수단인 히터가 구비된 발포알루미늄 생산설비에 있어서,

   상기 증점제교반공정을 위한 증점로와 발포제교반공정을 위한 발포로를 각각 분리 설치하되, 상기 발포로 주변에 복수개의 증점로를 구성하여 각 증점로에서 교반된 용탕이 시간차를 두고 순차적으로 발포로에 유입되게 한 것을 특징으로 하는 알루미늄 발포 성형장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 히터에 의해 발열된 열을 발포실 내부로 송풍하는 팬을 구비하되, 상기 팬의 송풍방향은 상기 입구 및 출구 방향과 90° 각의 방향으로 송풍되게 한 것을 특징으로 하는 알루미늄 발포 성형장치.
3. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 입구 및 출구는 동시에 개방되지 않도록 교번하여 개폐되도록 제어된 것을 특징으로 하는 알루미늄 발포 성형장치.
4. 청구항 1 또는 2에 있어서,

   상기 히터는 발포실 측벽과 바닥에 동시에 설치된 것을 특징으로 하는 알루미늄 발포 성형장치.

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