KR20080057638A

KR20080057638A - 합금 튜브 성형체 분무 주조 장치

Info

Publication number: KR20080057638A
Application number: KR1020060131196A
Authority: KR
Inventors: 이언식
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2008-06-25

Abstract

본 발명은 균일한 조직을 갖는 튜브 성형체를 제조할 수 있고, 튜브 성형체의 반경 및 두께를 실시간으로 용이하게 제어할 수 있으며, 다수의 가스 분무기를 동시에 장착하여 주조 속도를 대폭적으로 증가시킬 수 있는 합금 튜브 성형체 제조용 분무 주조 장치를 개시한다. 본 발명에 따른 금속 혹은 합금 튜브 성형체 분무 주조 장치는 턴디쉬; 턴디쉬를 지지하며, 하나 이상의 용탕 오리피스가 형성된 회전 플레이트; 오리피스와 대응하도록 회전 플레이트 하부에 설치되는 하나 이상의 가스 분무기; 회전 플레이트 상에 설치되어 턴디쉬를 회전시키는 턴디쉬 회전 구동부; 턴디쉬 하부에 설치되며, 턴디쉬의 중심축과 소정 간격 이격된 중심축을 갖는 기판; 기판 하부에 설치되어 기판을 수직 이송 및 회전시키는 기판 회전 및 수직 이송부; 및 기판을 수평 이송시키는 기판 수평 이송부를 포함한다.

분무 주조, 튜브 성형체

Description

합금 튜브 성형체 분무 주조 장치{Apparatus for spray casting of alloy tube shaped preforms}

도 1은 일반적인 파이프 성형체 분무 주조 방법을 도시한 도면.

도 2는 일반적인 튜브 성형체 분무 주조 방법을 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 합금 튜브 성형체 분무 주조 장치를 도시한 단면도.

도 4는 단일의 가스 분무기가 장착된 턴디쉬를 이용하여 튜브 성형체를 분무 주조하는 공정을 설명하기 위한 도면.

도 5는 4개의 가스 분무기가 장착된 턴디쉬를 이용하여 튜브 성형체를 분무 주조하는 공정을 설명하기 위한 도면.

본 발명은 금속 혹은 합금 튜브 성형체의 분무 주조 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스 분무기를 적층 영역을 중심으로 회전시키고 기판을 튜브 성형체의 반경 방향으로 수평 이송시킴으로써 균일한 조직을 갖는 튜브 성형체를 제조할 수 있는 합금 튜브 성형체 분무 주조 장치에 관한 것이다.

도 1은 미국특허 제5,110,631호와 미국특허 제5,143,139호에 개시된 파이프 합금 성형체 분무 주조 장치를 도시한 도면이다.

금속 또는 합금의 용탕이 턴디쉬(1) 하부의 용탕 오리피스(2)를 통해 하부로 흘러 나올 때, 고압 가스 공급관(도시되지 않음)과 연결된 가스 분무기(4)에서 고속의 가스 제트가 분출되며, 따라서 가스 분무기(4)를 관통하여 낙하하는 용탕 줄기는 미세한 액적 스프레이(6)로 분무화된다. 액적 스프레이(6)는 수직 방향으로 낙하하다가 결국은 파이프 기판(8) 위에 적층된다.

이때, 액적 스프레이(6)가 파이프 기판(8)의 원주 방향 영역에 골고루 분산되도록 파이프 기판(8)은 회전하는 상태이다. 회전하는 파이프 기판(8) 위에 그 원주 방향을 따라 액적 스프레이(6)가 균일하게 쌓이게 되면 환상의 성형체로 성장하게 되며, 이때 파이프 기판(8)을 수평 방향으로 연속적으로 이동시킴으로써 파이프 성형체(7)가 제조된다.

이와 같이 적층되는 액적 스프레이(6)의 양과 성형체의 수평 방향 성장 속도가 균형을 이루게 되면 일정한 두께 및 길이를 갖는 파이프 성형체(7)를 제조할 수 있게 된다.

파이프 기판(8)의 수평 방향 이동 속도를 감소시키면 파이프 성형체(7)의 두께를 증가시킬 수 있으며, 반대로 파이프 기판(8)의 이동 속도를 증가시키면 두께가 얇은 파이프 성형체(8)를 얻을 수 있다.

그러나 도 1에 도시된 파이프 분무 주조 방법의 경우, 파이프 기판(8) 위에 적층된 영역의 급냉으로 인해서 과다한 기공이 생성되기 때문에 파이프 성형체(7)의 표면 중 기판(8)과 접해 있는 내경부 쪽의 표면 품질이 매우 불량하고, 주조 가 능한 파이프의 두께가 매우 제한적이다. 또한 분무주조 후에 파이프 기판(8)을 제거해야만 하는 어려움 때문에 현재까지 상업적으로 널리 응용되지 못하고 있다.

도 2는 미국특허 제6,415,497B1호에 개시된 파이프 기판을 사용하지 않고 튜브형 성형체를 분무 주조하는 방법을 설명하는 도면이다.

금속 혹은 합금의 용탕이 턴디쉬(11) 하부의 용탕 오리피스(12)를 통해 하부로 흘러나올 때 고압 가스 공급관(도시되지 않음)과 연결된 가스분무기(14)에서 고속의 가스가 분출되어 그 가스 분무기(14)를 통과하는 용탕 줄기를 미세한 액적 스프레이(16)로 분무화 시킨다.

액적 스프레이(16)는 기판(18)의 중심부에서 어느 정도 떨어진 특정 위치를 향하고 있으며, 이때 기판(18)이 회전하기 때문에 액적 스프레이(16)가 기판(18)의 회전 중심을 기준으로 한 도넛 형상의 영역 위에 적층하게 된다.

기판(18) 위에 액적 스프레이(16)가 도넛 형상을 따라서 균일하게 쌓이게 되면 튜브 성형체(17)로 성장하게 된다. 튜브 성형체(17)가 성장할 때 기판(18)을 하강시켜서 소정 길이(높이)를 갖는 튜브 성형체(17)를 제조할 수 있다.

이러한 방법은 도 1에 도시된 파이프 기판(8)을 사용하지 않기 때문에 파이프 기판과 성형체 접촉부에서 발생하는 많은 문제점을 해소할 수 있는 장점이 있다.

그러나 상기 방법은 튜브 성형체(17)의 반경 및 두께가 고정되기 때문에 두께가 좀 더 두꺼운 튜브 성형체를 제조하거나 혹은 반경 혹은 두께가 변하는 튜브성형체를 제조하는 것은 불가능하다.

또한 액적 스프레이(16)가 동일한 반경 위치 위에 계속적으로 적층되기 때문에 튜브 성형체(17)의 두께(높이) 방향을 따라서 미세 조직이 균일하지 못한 단점이 있다. 특히 튜브 성형체(17)의 두께를 증가시키기 위해서 다수의 가스 분무기(14)를 적용하는 경우 각 가스 분무기(14)에서 유출된 액적 스프레이(16)가 서로 다른 미세 조직을 만들기 때문에 미세 조직이 위치별로 더욱 불균일하게 되기 쉽다.

본 발명은 튜브 성형체를 분무 주조하는 장치에서 발생하는 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 균일한 조직을 갖는 튜브 성형체를 제조할 수 있고, 튜브 성형체의 반경 및 두께를 실시간으로 용이하게 제어할 수 있으며, 다수의 가스 분무기를 동시에 장착하여 주조 속도를 대폭적으로 증가시킬 수 있는 합금 튜브 성형체 제조용 분무 주조 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 금속 혹은 합금 튜브 성형체 분무 주조 장치는 턴디쉬; 턴디쉬를 지지하며, 하나 이상의 용탕 오리피스가 형성된 회전 플레이트; 오리피스와 대응하도록 회전 플레이트 하부에 설치되는 하나 이상의 가스 분무기; 회전 플레이트 상에 설치되어 턴디쉬를 회전시키는 턴디쉬 회전 구동부; 턴디쉬 하부에 설치되며, 턴디쉬의 중심축과 소정 간격 이격된 중심축을 갖는 기판; 기판 하부에 설치되어 기판을 수직 이송 및 회전시키는 기판 회전 및 수직 이송부; 및 기판을 수평 이송시키는 기판 수평 이송부를 포함한다.

여기서, 턴디쉬 회전 구동부는, 회전 플레이트를 회전 가능한 상태로 지지하는 지지 플레이트; 지지 플레이트에 설치된 제 1 구동부; 및 제 1 구동부의 회전력을 전달받으며, 회전 플레이트 원주 상에 고정된 외접 링 기어와 치합된 피니언 기어를 포함하여 제 1 구동부의 작동시 지지 플레이트에 지지되어 있는 턴디쉬는 그 중심축을 중심으로 회전한다.

또한, 기판 회전 및 수직 이송부는, 챔버 하부의 기판 지지 플레이트 상에 설치된 프레임; 프레임 내에 회전 가능하게 설치된 수직 나선봉; 수직 나선봉에 구동력을 전달하여 수직 나선봉을 회전시키는 제 2 구동부; 수직 나선봉이 관통하여 수직 나선봉의 회전 운동에 따라 나선봉을 따라 수직 이송되며, 상부에는 기판의 기판 지지대가 고정되어 있는 너트 플레이트; 기판 지지 플레이트 상에 설치된 제 3 구동부; 제 3 구동부의 구동축에 연결된 내측 스플라인 샤프트; 기판의 하부에서 연장된 기판 지지대 내에 설치되며, 내부에 내측 스플라인 샤프트가 수용된 외측 스플라인 샤프트를 포함하여, 제 2 구동부의 작동에 의한 수직 나선봉의 회전시, 너트 플레이트 및 기판 지지대가 수직 이동하며, 제 3 구동부의 작동에 의하여 기판 지지대 및 기판이 회전한다.

이와 함께, 기판 수평 이송부는, 제 4 구동부; 및 제 4 구동부의 구동축에 연결되며, 기판 지지 플레이트 상에 장착된 랙 기어를 포함하며, 따라서 제 4 구동부의 회전력에 의하여 랙 기어가 직선 이동됨으로써 기판 지지 플레이트, 기판 지지 플레이트에 고정된 기판 및 기판 지지 플레이트 상에 구성된 기판 회전 및 수직 이송부가 직선 이송된다.

이하, 본 발명에 따른 금속 혹은 합금 튜브 성형체의 분무 주조 장치의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.

도3은 금속 혹은 합금 튜브 성형체(이하, "튜브 성형체"라 칭함)을 제조하기 위한 분무 주조 장치의 횡단면도이다.

본 발명에 따른 분무 주조 장치는 크게 턴디쉬 부(100), 턴디쉬 회전 구동부(200), 기판 회전 및 수직 이송부(300) 및 기판 수직 이송부(400)를 포함한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 분무 주조 장치는 주름판으로 구성된 바닥 챔버(802)와 측벽 챔버(801)로 이루어진 챔버(800)를 더 포함하며, 이 챔버(800) 내에 설치되어 상부에 후술할 튜브 성형체(600)가 형성되는 기판(500)이 설치된다.

이하, 분무 주조 장치의 각 부분의 구성 및 그 기능에 대하여 구분하여 설명한다.

턴디쉬 부(100)

아크 전기로 또는 유도 용해로에서 용해된 합금 용탕(S)은 턴디쉬(101) 내에 수용된다. 턴디쉬(101)는 회전 플레이트(110) 상에 지지되며, 회전 플레이트(110)에는 용탕이 배출되는 다수의 오리피스(111)가 턴디쉬(101)의 중심축(101S)을 중심으로 환상으로 장착되어 있다.

회전 플레이트(110)의 하부에는 다수의 분무기 케이스(120)가 고정되어 있으며, 각 분무기 케이스(120)에는 오리피스(111)와 대응하는 가스 분무기(121)가 장 착되어 있다.

외부의 가스 공급 장치(도시되지 않음)로부터 공급된 고압 가스는 가스 공급관(141)을 통해서 공급되고, 가스 공급관(141)은 외접 링(142)과 연결된 상태로 회전 플레이트(110)에 고정되어 있다.

외접 링(142)은 턴디쉬(101)의 중심축(101S)을 중심으로 하여 환형의 형상을 갖고 있으며 그 내측에는 외접 링(142)과 내접하면서 회전 운동할 수 있는 내접링(143)이 위치한다. 내접 링(143)은 턴디쉬(101)의 중심축(101S)을 중심으로 해서 방사형으로 분기된 가스 분무기 케이스(120)와 연결되어 있다.

가스 분무기 케이스(120)에는 다수의 가스 분무기(121)가 장착된다. 따라서, 가스 공급관(141)을 통하여 공급된 가스는 외접 링(142)을 통과한 후, 턴디쉬(101)의 중심축(101S)을 중심으로 회전하는 내접 링(143)을 거쳐 가스 분무기 케이스(120)로 공급된다.

결과적으로, 고압의 가스는 가스 분무기(121)에 형성된 노즐(도시되지 않음)을 통하여 분사된다. 이 때, 턴디쉬(101)에 수용된 합금 용탕(S)은 오리피스(111)를 거친 후 가스 분무기(121)를 통과하며, 이 과정에서 가스 분무기(121)의 분사된 고속의 가스에 의하여 용탕은 액적 스프레이(S1)로 분무화되어 낙하하게 된다.

한편, 턴디쉬(101) 하부에 배치된 다수의 가스 분무기(121)는 턴디쉬(101)의 중심축(101S)에 대해서 10° 내지 60°의 각도를 갖고 경사지게 배치되며, 후술할 기판(500)의 상단부을 향하고 있다. 또한, 중심축(101S)을 중심으로 환상으로 배열된 가스 분무기(121)는 중심축(101S)에 대해서 서로 대칭적으로 위치하는 것이 가 장 바람직하다.

각 가스 분무기(121)를 턴디쉬(101)의 중심축(101S)에 대해서 소정 각도(10° 내지 60°)로 경사지게 배치한 이유는 액적 스프레이(S1)가 기판(500) 표면 또는 블롬(600) 표면에 충돌할 때 기포의 생성을 방지하기 위한 것이다.

위에서 설명한 바와 같은 원리로 형성된 액적 스프레이(S1)는 매우 빠른 속도로 낙하하며, 이와 동시에 냉각 및 응고 과정을 거치게 된다. 액적 스프레이(S1)가 낙하하는 경로에 후술할 기판(500)이 위치하고 있으며 반응고 상태의 액적 스프레이(S1)가 기판(500)의 상단부 위에 쌓이면서 튜브 성형체(600)가 형성된다.

턴디쉬 회전 구동부(200)

이와 같이 구성된 턴디쉬(101)가 장착된 회전 플레이트(110)를 회전시키기 위하여 턴디쉬 회전 구동부(200)가 구성되어 있다.

회전 플레이트(110)는 다수의 회전 베어링(204)을 통하여 지지 플레이트(210; 한편, 단면도인 도 4에서는 지지 플레이트가 2개의 부재로 도시되고 있으나, 실제로는 턴디쉬(101)와 대응하는 중앙부가 공간으로 형성된 도너츠 형상을 가짐)에 회전 가능한 상태로 지지되어 있으며, 회전 플레이트(110)는 외주면에는 외접 링 기어(203)가 고정되어 있다.

한편, 지지 플레이트(210)의 일측에는 제 1 구동부(201)가 설치되어 있으며, 제 1 구동부(210)의 구동축에는 외접 링 기어(203)와 치합된 피니언 기어(202)가 구비되어 있다.

따라서, 제 1 구동부(201)가 구동, 즉 피니언 기어(202)가 회전하게 되면, 피니언 기어(202)와 맞물려 있는 외접 링 기어(203)가 턴디쉬(101)의 중심축(101S)을 중심으로 회전하게 된다. 결과적으로, 외접 링 기어(203)가 고정되어 있는 회전 플레이트(110) 및 회전 플레이트(110)에 설치된 턴디쉬(101)는 회전(자전)하게 된다.

이와 같이 중심축(101S)을 중심으로 회전 운동하는 턴디쉬(101), 즉 가스분무기(121)를 통해 유출된 용탕은 액적 스프레이(S1)의 형태로 낙하하여 회전하는 기판(500) 상에 적층되고 튜브 성형체(600)를 형성하게 된다.

기판 회전 및 수직 이송부 (300)

한편, 기판(500) 상에 튜브 성형체(600)를 형성하기 위하여 기판(500)을 회전시켜야 하며, 특히 도 3에 도시된 바와 같이 기판(500)은 회전 중심축(500S)는 턴디쉬(101)의 중심축(101S)과 소정 간격을 이격된 상태에서 회전하여야 한다.

이와 함께, 한편, 액적 스프레이(S1)가 기판(500) 혹은 튜브 성형체(600)의 상단부의 전 영역에 균일하게 적층되면, 튜브 성형체(600)는 턴디쉬(101)를 향하여 따라 성장하게 된다. 이와 같이 튜브 성형체(600)가 성장함에 따라서 튜브 성형체(600)의 상단과 턴디쉬(101) 하단, 즉 튜브 성형체(600) 표면과 가스 분무기(121) 사이의 간격이 점차적으로 줄어들게 된다.

일정한 폭 및 두께(높이)를 갖는 튜브 성형체(600)를 제조하기 위하여 그리고 균일하고 미세한 튜브 성형체(600) 조직을 얻기 위하여 가스 분무기(121)와 튜 브 성형체(600) 상단부 사이의 거리를 일정하게 유지하거나 혹은 주기적으로 변화시켜야 한다.

즉, 기판(500)을 턴디쉬(101)의 중심축(101S)을 따라 연속적으로 하향 이동시켜 튜브 성형체(600)가 계속하여 성장할 수 있도록 하여야 한다.

본 발명에서는 위에서 설명한 두 가지 기능, 즉 기판(500) 의 회전 및 수직 이송을 실현하기 위하여 기판(500)의 하부에 기판 회전 및 수직 이송부(300)를 구성하였다.

먼저, 기판(500)을 수직 이송시키는 구성 부재들을 먼저 설명한다.

기판 회전 및 수직 이송부(300)는 챔버(800) 하부에 위치한 기판 지지 플레이트(510)상에 설치된 프레임(310), 프레임(310) 내에 회전 가능하게 설치된 다수의 수직 나선봉(304) 및 수직 나선봉(304)을 회전시키는 제 2 구동부(301)를 포함한다.

각 수직 나선봉(304)의 일단에는 체인 스프라켓(303)이 장착되어 있으며, 제 2 구동부(301)의 회전력을 전달받는 체인(302)은 이 체인 스프라켓(303)에 연결되어 있다. 따라서, 제 2 구동부(301)의 구동력은 체인(302) 및 체인 스프라켓(303)을 통하여 수직 나선봉(304)으로 전달되어 수직 나선봉(304)을 회전시킨다.

한편, 수직 나선봉(304)은 너트 플레이트(305)를 관통하며, 결과적으로 수직 나선봉(304)의 회전에 따라 너트 플레이트(305)는 프레임(310) 내에서 수직 이송된다. 여기서, 도 3에 도시된 바와 같이, 기판(500)의 하부면에 고정된 기판 지지대(501)는 너트 플레이트(305)에 고정되어 있다.

제 2 구동부(301)를 회전시키면 체인(302)을 통해서 각 수직 나선봉(304) 종단에 설치된 체인 스프라켓(303)으로 회전력이 전달되고, 따라서, 각 나선봉(304)이 동시에 회전하게 된다.

나선봉(304)의 회전 운동에 따라 너트 플레이트(305)는 수직 직선 운동을 하게 되며, 따라서 기판 지지대(501)를 통하여 너트 플레이트(305)에 고정된 기판(500) 및 기판(500) 상에 형성된 튜브 성형체(600)는 수직 이동하게 된다.

이와 같은 기판의 수직 이송에 따라서 기판(500), 즉 튜브 성형체(600)의 위치를 조절할 수 있음으로써 기판(500) 상에서 튜브 성형체(600)가 성장, 즉 튜브 성형체(600)의 높이가 증가하는 경우에도 가스 분무기(121)와 튜브 성형체(600) 상단 사이의 거리를 항상 일정하게 유지할 수 있음은 물론이다.

한편, 프레임(310) 내에는 기판의 수직 이송을 위한 제 3 구동부(311)가 설치되어 있으며, 제 3 구동부(311)의 구동축에는 길이 방향으로 길게 홈이 가공된 내측 스플라인 샤프트(312; internal spline shaft)가 연결되어 있다. 여기서, 기판 지지대(501) 내부에는 내측 스플라인 샤프트(313)가 수용된 외측 스플라인 샤프트(313; external spline shaft)가 고정되어 있다.

제 3 구동부(311)가 회전하면 내측 스플라인 샤프트(312), 외측 스플라인 샤프트(313) 및 기판(500)이 함께 회전한다. 여기서, 외측 스플라인 샤프트(313)는 내측 스플라인 샤프트(312)와 함께 회전하면서 수직으로 서로 미끄러질 수 있기 때문에 기판(500)은 제 2 구동부(301)에 의하여 수직 이송됨과 동시에 제 3 구동부(311)에 의하여 회전될 수 있다.

이와 같이 회전하는 기판(500)을 튜브 성형체(600)의 성장 속도만큼 성장의 반대 방향으로 이동시키면 튜브 성형체(600) 상단부에 동일한 조건의 액적 스프레이(S1)가 계속 적층할 수 있게 된다. 즉, 기판(500)의 중심축(500S)과 턴디쉬(101)의 중심축(101S)은 소정의 간격을 유지하고 있기 때문에 턴디쉬(101)에서 배출된 액적 스프레이(S1)는 회전하는 기판(500) 상에 튜브 성형체(600)를 형성하게 된다.

기판 수평 이송부 (400)

튜브 성형체(600)의 상단부 전체 영역에서 액적 스프레이(S1)가 균일하게 적층되도록 하기 위해서는 액적 스프레이(S1)가 공급되는 기판(500)을 수평 왕복 이송시키는 것이 바람직하다.

이를 위하여, 본 발명에 따른 주조 장치는 기판(500)을 수평 왕복 운동시키는 기판 수평 이송부(400)를 포함하고 있다.

기판 수평 이송부(400)는 챔버(800)의 하부에 설치된 제 4 구동부(401), 제 4 구동부(401)의 구동축에 연결된 구동 기어(402), 구동기어(402)에 치합된 감속 기어(403) 및 기판 지지 플레이트(520) 상에 장착되고 감속 기어(403)에 치합된 랙 기어(404)를 포함한다. 여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 기판 지지 플레이트(520) 상에는 기판 회전 및 수직 이송부(300) 및 기판(500)이 지지되어 있다.

기판(500)의 수평 왕복 이송을 위한 제 4 구동부(301)는 제한되지는 않지만, 프로그램이 제어된 스테퍼 모터(Stepper Motor) 혹은 유압 서보 모터 (Hydraulic Servo Motor)등을 이용할 수 있다.

기판 수평 이송부(400)의 기능을 설명하면 다음과 같다.

제 4 구동부(401)가 가동하면, 구동 기어(402)가 회전하면서 감속 기어(403)에 회전력을 전달한다. 감속 기어(403)의 회전 운동은 랙 기어(Rack :404)로 전달되면서 직선 운동으로 변환되며, 따라서 랙 기어(404)는 직선 운동을 하게 된다. 한편, 랙 기어(304)가 기판 지지 플레이트(520) 상에 고정되어 있기 때문에 저면에 다수의 회전 보조 수단(511: 예를 들어 휠)이 고정된 기판 지지 플레이트(520) 역시 랙 기어(404)에 의하여 수평으로 직선 운동하게 된다.

결과적으로, 기판 지지 플레이트(520) 상에 장착된 기판 회전 및 수직 이송부(300) 및 기판(500)은 수평 이동하게 된다. 이러한 구성으로 인하여 제 4 구동부(401)의 정회전 및 역회전에 따라서 기판(500)이 소정의 행정으로 수평 왕복 이송하게 되며, 그로 인하여 튜브 성형체(600)의 상단부 전체 영역에서 액적 스프레이(S1)가 균일하게 적층되될 수 있다.

한편, 도 3에는 턴디쉬(101) 하부에 2개의 가스 분무기(121)가 배치되어 있음을 도시하고 있으나, 그 수는 한정되지 않는다.

즉, 도 4에 도시된 바와 같이 턴디쉬(101) 하부에 단일의 가스 분무기(121)가 장착될 수 있으며, 또는 도 5에 도시된 바와 같이 분무 속도의 향상, 즉 튜브 성형체의 형성 속도 향상을 위해서 다수의 가스 분무기(121)를 턴디쉬(101) 하부에 설치할 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5에서는 턴디쉬(101)를 도시하지 않았으며, 턴디쉬에 형성된 용탕 오리피스(111) 및 가스 분무기(121)만을 도시하였다.

도 5에 도시한 바와 같이 턴디쉬(101) 하부에 다수의 가스 분무기(121)를 중심축(101S)을 중심으로 방사형으로 배치하며, 환상(環狀)으로 배열함으로 해서 다수의 가스 분무기를 배치할 수 있는 공간을 용이하게 확보할 수 있다.

이때 가스 분무기(121)는 턴디쉬(101)의 중심축(101S)을 중심으로 대칭적으로 배열되어 각 가스 분무기(121)에서 배출되는 액적 스프레이(S1)가 튜브 성형체(600) 상에서 턴디쉬(101)의 중심축(101S)을 중심으로 하는 원의 형태로 분사되도록 하는 것이 가장 바람직하다.

그러나 좀 더 두꺼운 두께를 갖는 튜브 성형체를 제조하고자 하는 경우에는 각 가스분무기(121)에서 배출되는 액적 스프레이(S1)가 튜브 성형체(600) 상에서 중심축(101S)을 지나 분사되도록 가스 분무기를 배치함으로써 액적 스프레이의 적층 영역을 확대하는 것이 유리하다.

도 5에 도시된 바와 같이, 다수의 가스 분무기(121)를 동시에 사용하면 분무주조 속도를 하나의 가스분무기를 사용하는 경우보다 사용된 가스 분무기(121)의 수량만큼 생산 속도를 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

본 발명에 따른 주조 장치에서, 액적 스프레이(S1)가 중심축(101S)을 중심으로 회전하고 동시에 수평 방향으로 왕복 운동하기 때문에 튜브 성형체(600)의 정면부, 후면부, 측면부 및 모서리부를 포함한 전체 영역에 액적 스프레이가 균일한 상태로 적층된다.

이러한 균일한 적층에 의해서 튜브 성형체(600)의 전체 표면부는 기공이 없이 치밀하게 성형되며 결국 튜브 성형체의 조직이 미세하고 균일하게 조성될 수 있 다. 한편, 튜브 성형체가 형성되는 기판(500)을 수평 방향으로 왕복 이송시킬 때 그 이송 범위를 제어하여 튜브 성형체의 규격을 효과적으로 조절할 킬 수 있다.

이와 같이 액적 스프레이(S1)가 중심축(101S)을 중심으로 회전하고 수평 방향으로 왕복 이송함에 따라서 액적 스프레이(S1)는 튜브 성형체(600) 상의 전체 영역에서 연속적으로 적층된다. 따라서, 중심축(101S) 방향으로 튜브 성형체(600)가 성장할지라도 가스 분무기(121; 즉 턴디쉬)와 튜브 성형체(600) 상단부 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있어 소정 길이(높이)를 갖는 튜브 성형체(600)를 제조할 수 있다.

위에서 설명된 본 발명은 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 합금 튜브 성형체의 분무 주조 장치에 의하면, 가스 분무기를 적층 영역을 중심으로 하여 회전시키고 기판을 튜브성형체의 반경 방향으로 왕복 운동시킴으로써 균일한 조직을 갖는 튜브 성형체를 제조할 수 있다. 또한, 기판을 튜브 성형체 상단부의 반경 방향으로 왕복 수평 이송시킴과 동시에 그 이송 범위를 제어함으로써 튜브 성형체의 반경 및 두께를 실시간으로 용이하게 제어할 수 있고, 다수의 가스 분무기를 동시에 이용하는 경우, 주 조 속도를 증가시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

턴디쉬;

턴디쉬를 지지하며, 하나 이상의 용탕 오리피스가 형성된 회전 플레이트;

오리피스와 대응하도록 회전 플레이트 하부에 설치되는 하나 이상의 가스 분무기;

회전 플레이트 상에 설치되어 턴디쉬를 회전시키는 턴디쉬 회전 구동부;

턴디쉬 하부에 설치되며, 턴디쉬의 중심축과 소정 간격 이격된 중심축을 갖는 기판;

기판 하부에 설치되어 기판을 수직 이송 및 회전시키는 기판 회전 및 수직 이송부; 및

기판을 수평 이송시키는 기판 수평 이송부를 포함하는 분무 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 가스 분무기는 턴디쉬의 중심축에 대해서 10° 내지 60°의 각도를 갖고 경사지게 배치되어 있는 튜브 성형체 분무 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 가스 분무기는 턴디쉬의 중심축을 중심으로 환형으로 배열되는 튜브 성형체 분무 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 가스 분무기는 턴디쉬의 중심축을 중심으로 대칭적으로 배열되고, 배출되는 액적 스프레이가 기판 상에서 턴디쉬의 중심축을 중심으로 하는 원의 형태로 분사되도록 배치된 튜브 성형체 분무 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 가스 분무기는 배출되는 액적 스프레이가 기판 상에서 턴디쉬의 중심축을 지나 분사되도록 배치되어 있는 튜브 성형체 분무 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 기판은 챔버 내에 설치되어 챔버 내에서 액적 스프레이가 분사되는 튜브 성형체 분무 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 턴디쉬 회전 구동부는;

회전 플레이트를 회전 가능한 상태로 지지하는 지지 플레이트;

지지 플레이트에 설치된 제 1 구동부; 및

제 1 구동부의 회전력을 전달받으며, 회전 플레이트 원주 상에 고정된 외접 링 기어와 치합된 피니언 기어를 포함하여 제 1 구동부의 작동시 지지 플레이트에 지지되어 있는 턴디쉬는 그 중심축을 중심으로 회전하는 튜브 성형체 분무 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 기판 회전 및 수직 이송부는,

챔버 하부의 기판 지지 플레이트 상에 설치된 프레임;

프레임 내에 회전 가능하게 설치된 수직 나선봉;

수직 나선봉에 구동력을 전달하여 수직 나선봉을 회전시키는 제 2 구동부;

수직 나선봉이 관통하여 수직 나선봉의 회전 운동에 따라 나선봉을 따라 수직 이송되며, 상부에는 기판의 기판 지지대가 고정되어 있는 너트 플레이트;

기판 지지 플레이트 상에 설치된 제 3 구동부;

제 3 구동부의 구동축에 연결된 내측 스플라인 샤프트; 및

기판의 하부에서 연장된 기판 지지대 내에 설치되며, 내부에 내측 스플라인 샤프트가 수용된 외측 스플라인 샤프트를 포함하여,

제 2 구동부의 작동에 의한 수직 나선봉의 회전시, 너트 플레이트 및 기판 지지대가 수직 이동하며, 제 3 구동부의 작동에 의하여 기판 지지대 및 기판이 회전하는 튜브 성형체 분무 주조 장치.
제 8 항에 있어서, 기판 수직 이송부는

제 3 구동부의 구동축에 연결된 체인; 및

수직 나선봉의 일단에 장착되며, 체인과 맞물리는 체인 스프라켓을 더 포함하는 튜브 성형체 분무 주조 장치.
제 1 항에 있어서, 기판 수평 이송부는,

제 4 구동부; 및

제 4 구동부의 구동축에 연결되며, 기판 지지 플레이트 상에 장착된 랙 기어를 포함하여;

제 4 구동부의 회전력이 랙 기어를 직선 이동시켜 기판 지지 플레이트, 기판 지지 플레이트에 고정된 기판 및 기판 지지 플레이트 상에 구성된 기판 회전 및 수직 이송부가 직선 이송되는 튜브 성형체 분무 주조 장치.