KR20090057481A

KR20090057481A - 교반장치 부착 용해로 및 용해로용 교반장치

Info

Publication number: KR20090057481A
Application number: KR1020067021072A
Authority: KR
Inventors: 겐조 다카하시
Original assignee: 겐조 다카하시
Priority date: 2006-07-20
Filing date: 2006-07-20
Publication date: 2009-06-08
Also published as: EP2045553B1; CN101258376A; JP5372328B2; CA2578691C; WO2008010285A1; JPWO2008010285A1; EP2045553A4; CN101258376B; CA2578691A1; EP2045553A1; KR101263274B1

Abstract

본 발명은 비철금속의 용탕을 수납하기 위한 수납공간을 갖는 용해로 및 외부로부터의 자속을 상기 용탕을 수납하는 용해로로 관통시켜서 상기 수납공간 내부에서 소정 방향으로 지나가게 하는 자장발생장치를 구비한다. 또한, 상기 자속이 지나가는 방향과 소정 각도로 교차하도록 소정 거리를 두고 대향되게 위치하며, 또한 전원에 접속가능하게 이루어지는 적어도 한 쌍의 전극단자를 구비한다.

비철금속, 용탕, 수납공간, 용해로, 교반장치, 자장발생장치, 전원

Description

교반장치 부착 용해로 및 용해로용 교반장치{MELTING FURNACE ATTACHING AGITATION APPRATUS AND AGITATION APPRATUS FOR MELTING FURNACE}

본 발명은 교반장치 부착 용해로 및 용해로용 교반장치에 관한 것이다.

종래에는 알루미늄 등의 비철금속 등을 용해해서 잉곳 형상의 제품으로 성형하거나, 용해 후 직접 다이캐스팅 기계로 성형하여 제품화를 실행하였다. 이 경우, 상기 잉곳 또는 다이캐스팅 제품의 품질이 향상되도록 균질화하기 위해서는 용해로 내부의 비철금속, 즉 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn)이나 이들 중의 적어도 2개의 합금 또는 마그네슘(Mg) 합금 등의 비철금속의 용탕을 충분히 교반해서 조직을 균질하게 할 필요가 있었다. 이러한 이유로, 종래에는 교반봉을 용해로 내부에 삽입해서 사람의 손(수작업)으로 교반하거나, 상기 용해로 내부를 밀봉해 감압펌프에서 부압과 정압을 교대로 작용시켜 용탕을 교반하거나, 또는 상기 용해로의 바닥 아래에 전자식 교반장치나 영구자석식 교반장치를 설치해서 전자력에 의해 교반을 실행하였다. 여기에서, 사람의 손에 의한 교반이 대부분 이용되었지만, 이는 고온하에서의 작업이며 작업환경이 열악하여 개선이 필요한 문제점이 있다. 또한, 상기 전자식 교반은 큰 소비전력이 필요하며 유지보수가 복잡하여 비용이 많이 소요되므로 널리 보급되어 있지는 않다. 또한, 상기 영구자석을 사용한 장치는 소비전력이 작지만, 이동자계를 발생시키기 위해서 자장발생기구를 회전시킬 필요가 있고, 이로 인하여 구조가 복잡하게 되어 고장이 발생할 확률이 적지 않은 문제점이 있다.

전술한 바와 같이, 상기 장치는 작업환경이 열악한 조건하에서 운전되고 있고, 또한 상기 장치뿐만 아니라 작업자도 마찬가지로 열악한 조건하에 있는 문제점도 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 상기 장치는 가능한 단순 구조이면서 유지보수가 필요없는 것이 바람직하다. 또한, 상기 장치는 소비전력이 작으며 설치가 용이하고 비용이 저렴해서 보급되기 용이한 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결한 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명에 따른 교반장치 부착 용해로는 비철금속의 용탕을 수납하기 위한 수납공간을 갖는 용해로; 외부로부터의 자속을 상기 용탕을 수납하는 용해로로 관통시켜서 상기 수납공간 내부에서 소정 방향으로 지나가게 하는 자장발생장치; 및 상기 자속이 지나가는 방향과 소정 각도로 교차하도록 소정 거리를 두고 대향되게 위치하며, 전원에 접속가능하게 이루어지는 적어도 한 쌍의 전극단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 용해로용 교반장치는 외부로부터의 자속을 비철금속의 용탕을 수납하는 수납공간을 갖는 용해로로 관통시켜서 상기 수납공간 내부에서 소정 방향으로 지나가게 하는 자장발생장치; 및 상기 자속이 지나가는 방향과 소정 각도로 교차하도록 소정 거리를 두고 대향되게 위치하며, 전원에 접속가능하게 이루어지는 적어도 한 쌍의 전극단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 교반장치 부착 용해로는 비철금속의 용탕을 수납하기 위한 수납공간을 갖는 용해로; 외부로부터의 자속을 상기 용탕을 수납하는 용해로로 관통시켜서 상기 수납공간 내부에서 소정 방향으로 지나가게 하는 자장발생장치; 및 각각의 전원에 접속가능하며 서로 소정 거리를 두고 설치된 적어도 한 쌍의 전극단자에서, 상기 한 쌍의 전극단자 중 하나의 전극단자는 상기 자장발생장치에 대응하는 위치에 설치되며, 다른 하나의 전극단자는 소정 위치에 설치되는 적어도 한 쌍의 전극단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 용해로용 교반장치는 외부로부터의 자속을 상기 용탕을 수납하는 용해로로 관통시켜서 상기 수납공간 내부에서 소정 방향으로 지나가게 하는 자장발생장치; 및 각각의 전원에 접속가능하며 서로 소정 거리를 두고 설치된 적어도 한 쌍의 전극단자에서, 상기 한 쌍의 전극단자 중 하나는 상기 자장발생장치에 대응하는 위치에 설치되며, 다른 하나는 소정 위치에 설치되는 적어도 한 쌍의 전극단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예 따른 평면도.

도2는 도1의 A-B 라인에 따른 단면도.

도3은 도1의 C-D 라인에 따른 단면도.

도4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 평면도.

도5는 도4의 A-B 라인에 따른 단면도.

도6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 평면도.

도7은 도6의 A-B 라인에 따른 단면도.

도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단면도.

도9는 도8에 나타낸 단면도와 유사한 실시예에 따른 장치의 평면도.

도10은 도8에 나타낸 실시예의 장치 평면도.

도ll은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 단면도.

도12는 도11에 나타낸 장치의 평면도.

도1 내지 도3은 본 발명의 일실시예에 따른 용해로 시스템, 즉 교반장치 부착 용해로를 나타낸 것으로, 도1은 평면도이고, 도2는 도1의 A-B 라인에 따른 단면도이며, 도3은 도1의 C-D 라인에 따른 단면도이다.

상기 교반장치 부착 용해로는 개념상으로 볼때, 용해로, 자장발생장치, 및 급전장치를 구비한다. 이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 특히 도2에 나타 낸 바와 같이, 교반장치 부착 용해로는 용해로(1) 및 상기 용해로의 저면에 밀착상태로 설치되는 상기 자장발생장치로서의 교반장치(2)를 포함한다. 또한, 상기 급전장치로서의 전극(전극단자)(4, 4)을 구비한다. 여기에서, 상기 전극(4, 4)은 전원(6)에 접속된다. 이러한 전원(6)은 급전장치의 일부로서 구성될 수도 있다. 또한, 상기 전원(6)은 외부전원으로서 급전장치에 포함되지 않을 수도 있다.

상기 용해로(1)는 용탕 수납공간(10)을 구비하며, 여기에 투입된 비철금속, 즉 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn)이나 이들 중 적어도 2개의 합금 또는 마그네슘(Mg) 합금 등의 전도체(도전체)의 비철금속을 미도시된 일반적인 버너 등으로 용해시킨다. 상기 용해로(1)는 대략 직사각형 용기 형상의 용해로 본체(3)를 갖는다. 도2에 나타낸 바와 같이, 상기 용해로 본체(3)는 대향하는 한 쌍의 측벽(용해로 측벽)(3a, 3b)에 밀폐관통 상태로 매설된 한 쌍의 전극(4, 4)을 갖는다. 상기 전극(4, 4)은 용해로 본체(3)의 제조시에 매설할 수도 있지만, 상기 용해로 본체(3)를 설치한 뒤에 매설할 수도 있다. 상기 전극(4, 4)의 형상은 횡단면이 원형이나 직사각형 형상 또는 임의의 형상으로 형성할 수 있다. 상기 전극(4, 4)의 내측단은 용해로 본체(3)의 내면에서 면 일치(하나의 면으로)되게 노출되어, 상기 용해로 본체(3) 내에 수납된 알루미늄(Al), 구리(Cu), 아연(Zn)이나 이들 중 적어도 2개의 합금 또는 마그네슘(Mg) 합금 등의 전도체(도전체)의 비철금속의 용탕(M)과 전기적으로 접촉한다. 상기 전극(4, 4)을 상기 내면과 면 일치되게 하는 것은 후술할 용탕의 움직임에 대해 상기 전극(4, 4)이 용해로 본체(3) 내에서 기계적인 저항으로 작용하는 것을 방지하기 위함이다. 물론, 기계적인 저항이 작을 경우에는 상기 전 극(4, 4)을 내부로 돌출한 상태로 설치할 수도 있다.

상기 전극(4, 4)은 용해로 외부에서 케이블(5, 5)로 상기 전원(6)에 접속된다. 이에 따라, 예를 들면 도2에 나타낸 바와 같이, 상기 전극(4, 4) 사이를 도전체로서의 비철금속의 용탕(M)을 통해서 우측에서 좌측으로 전류(I)가 흐른다. 전술한 바와 같이, 상기 전원(6)은 본 장치에 내장되거나 또는 외부전원이어도 무방하다. 또한 상기 전원(6)은 극성을 바꿀 수도(전환할 수도) 있다. 즉, 예를 들면 도2에 나타낸 바와 같이, 상기 전류(I)를 좌측에서 우측으로 흐르게 할 수 있고, 또한 극성의 변환에 의해 우측에서 좌측으로 흐르게 할 수도 있다. 또한 상기 전원(6)은 출력, 즉 출력전압, 출력전류를 조정할 수 있다.

도1에 나타낸 바와 같이, 상기 전극은 두 쌍 또는 그 이상이 될 수 있다. 여기에서 중요한 것은 도1에서와 같이 좌측에서 우측으로 또는 그 반대로 전류가 흐르도록 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 도1로부터 알 수 있는 바와 같이, 3쌍의 전극을 설치할 경우에 있어서 각 쌍 마다의 거리(d)는 문제가 되지 않는다.

특히, 도2에 나타낸 바와 같이, 이와 같이 구성된 용해로(1)의 저면에 교반장치(2)가 밀착배치된다. 상기 교반장치(2)는 요크(yoke, 계철)(8)상에 설치된 자장장치(자장발생장치)(9)를 구비한다. 상기 자장장치(2)는 고정상태로 설치되며, 회전가능할 필요는 없다. 이에 의하여, 상기 자장장치는 고장날 가능성이 방지되어 유지보수의 관점에서 사용이 용이하다. 상기 자장장치(2)는 영구자석식 또는 전자석식으로 이루어질 수 있다. 상기 전극 형상은 원형 또는 판 형상일 수 있다. 상기 자장장치(9)로부터의 자속(MF)은 용해로 본체(3)의 저면을 대략 수직으로 관통하는 것이 바람직하고, 방향은 문제되지 않는다. 도2에는 상기 용해로 본체(3)의 저면측이 N극인 자장장치(9)에서, 상기 자장장치(9)로부터의 자속이 상기 저면을 관통해서 내부의 용탕(M)을 통과하도록 한 예가 나타나 있다. 이와 반대로, 상기 용해로 본체(3)의 저면측이 S극인 자장장치(9)에서, 상기 용탕(M)과 용해로 본체(3)의 저면을 관통한 자속(MF)이 상기 S극으로 되돌아가도록 구성할 수도 있다.

또한, 상기 자장장치(9)가 전자석인 경우에는 극성 및 강도를 바꿔서(전환해서) 조정할 수도 있다. 다시 말해서, 상기 자장장치(9)의 N극과 S극을 바꿀 수 있어서 출력을 증감시킬 수 있고, 즉 출력조정기능부로서 구성할 수도 있다.

상기 자장장치(9)의 주위는 스테인리스 케이스(11)로 둘러싸인다. 전술한 바와 같이, 상기 자장장치(9)로부터의 자속(MF)은 도2에 나타낸 것처럼 지면의 아래에서 위로 용탕(M)을 대략 수직하게 관통하여 발생한다.

이와 같이 구성된 시스템에서, 특히 도2에 나타낸 바와 같이, 자장공간에서 한 쌍의 전극(4, 4) 사이로 전류(I)가 흐르게 된다. 이에 따라, 상기 용탕(M)은 플레밍의 왼손 법칙에 따라 발생하는 전자력에 의해, 즉 도3에 나타낸 바와 같이 상기 용탕(M)은 전류(1) 사이에 작용하는 척력에 의해 결과적으로 회전된다. 즉, 예를 들어 도2에서, 상기 자장장치(9)로부터의 자속(MF)이 상측방향으로 용탕(M)을 관통한다. 한편, 상기 전류(I)는 한 쌍의 전극(4, 4) 사이에서 용탕(M)을 통해서 흐른다. 도3에 나타낸 바와 같이, 상기 전류(I)는 지면의 표면측에서 지면의 이면측(배면측)으로 흐른다. 이에 따라, 도전성의 용탕(M) 내로 자속(MF)이 지나가고, 여기를 전류(I)가 흐른다. 이에 의하여, 플레밍의 왼손 법칙에 따라 전자력이 발생 하고, 상기 전자력에 의해 용탕(M)은 자계의 외부로 향하게 밀리게 되어 상기 용탕(M)은 도3에 나타낸 용탕의 흐름(F)과 같은 회전상태로 교반된다. 즉, 상기 용탕(M)은 전류(I) 사이에 작용하는 척력에 의해 용해로 바닥으로부터 탕면으로 상기 탕면에서 용해로 바닥으로 순환하여 상하 교반이 이루어진다.

여기에서, 상기 한 쌍의 전극(4, 4) 사이에 흐르는 전류의 방향을 변환하거나 또는 상기 자장장치(9)로부터의 자속의 방향을 변환하면, 상기 용탕(M)의 교반 방향을 역전시킬 수 있다. 또한, 이러한 교반은 간헐적인 교반이 아닌 연속적인 교반이다.

또한, 도2에 나타낸 상기 전극(4, 4)의 높이(h)는 전극(4, 4) 간을 흐르는 전류(I)가 자장장치(9)에 의한 자장공간 내에서 흐를 수 있는 높이 만큼이 필요하다는 것은 자명하다.

도4 및 도5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로, 도4는 평면도이며, 도5는 도4의 A-B 라인에 따른 단면도이다. 본 실시예는 특히 도5에 나타낸 같이, 용해로(1) 측벽(3a)의 외측에 교반장치(2)를 밀착설치한 예를 나타낸다.

즉, 용해로 본체(3)의 하나의 측벽(3a)에서 그 상하에 소정 간격으로 한 쌍의 전극(4, 4)을 밀폐상태로 설치한다. 상기 전극(4, 4)의 내측단은 용해로 본체(3)의 내부에서 돌출되고, 상기 용해로 본체(3)의 내면으로부터 약간 떨어진 상태이다.

이 경우, 도5에 나타낸 바와 같이, 상기 전류(I)는 측벽(3a)을 따라 상기 측벽으로부터 약간 떨어진 위치에서 용탕(M) 내를 흐른다. 특히, 상기 용탕(M) 내부 에는 전술한 실시예와 유사하게 자장장치(9)로부터의 자속(MF)이 도4에 나타낸 바와 같이 통과한다. 도4로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 전류(I)와 자속(MF)에 기초하여 플레밍의 왼손 법칙에 따라 전자력이 발생한다. 도4에 나타낸 바와 같이, 이러한 전자력에 의해, 상기 용탕(M)은 전류(I)의 주위를 회전한다. 즉, 상기 용탕(M)은 대략 수직축의 주위에서 회전하여 상기 용탕의 수평교반이 이루어진다.

도4 및 도5에서는 상기 전극(4, 4)을 용해로 본체(3)의 용해로 벽에 설치한 예에 대해서 설명했지만, 상기 전류(I)가 자장장치(9)로부터의 자장공간을 흐르는 범위 내에 있다면, 상기 전극(4, 4)의 위치를 수납공간(lO) 내의 임의의 내측 위치에 상기 전극(4, 4)을 상하로 대향시켜 설치할 수도 있다. 또한, 상하로 대향시킨 전극(4, 4)의 개수를 소정 개수로 할 수도 있다.

도6 및 도7은 또 다른 실시예를 나타낸 것으로, 도6은 평면도이며, 도7은 도6의 A-B 라인에 따른 단면도이다. 도6은 도4에 대응하며 용해로 본체(23)가 대략 원통 용기 형상으로 이루어진 예를 나타낸다. 즉, 본 실시예는 도4 및 도5에 나타낸 실시예의 변형으로 볼 수 있다. 즉, 전술한 도4 및 도5에 나타낸 실시예에서의 용해로(1)의 본체(3)를 원통 용기 형상으로 한 것이다. 다시 말해서, 본 실시예에서의 용해로(21)의 용해로 본체(23)는 원통 용기 형상이다. 이에 대응하여, 교반장치(22)의 요크(28) 및 자장장치(29)는 아치형으로 만곡된다. 도6 및 도7에 나타낸 실시예에서, 그 밖의 구성은 도4 및 도5에 나타낸 예와 유사하며, 동등한 부분에는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략한다.

이와 같이 도6 및 도7에 나타낸 실시예도 도4 및 도5에 나타낸 실시예와 유 사하게, 특히 도6에 나타낸 바와 같이 용탕(M)은 대략 수직축의 주위에서 회전하여 용탕의 교반이 이루어진다.

또한, 도6에 나타낸 바와 같이, 상기 용해로 본체(23)가 원통 용기 형상으로 이루어져도 상기 전극(4, 4)은 수평방향에 대향하도록 설치될 수도 있다.

도8 내지 도12는 전술한 장치와는 다른 기술사상에 기초하여 구성된 다른 실시예를 나타낸다. 즉, 전술한 실시예의 장치는 비교적 완만한 속도로 용탕을 회전시키는데에 적절한 장치이다. 이에 비해, 후술할 실시예의 장치는 상기 속도의 수십배로 용탕을 회전시키는데에 적절한 장치이다. 상기 용탕을 어떤 속도로 회전시킬 것인가는 적절하게 선택될 수 있다. 즉, 교반속도는 용탕 조직을 균일화하도록 하며, 온도가 균일하도록 교반하고, 과도한 산화를 방지하면서 교반하며, 용탕 재료로서의 금속의 종류 등에 따라 이에 대응해서 적절하게 교반속도를 선택할 수 있다.

또한, 후술할 실시예는 다음과 같은 점에 주목해서 구성한 것이다.

(1) 전자력을 최대한 크게 얻기 위하여, 가급적 흐르는 전류를 모두 자장영역 내에 집중시킨다.

(2) 외부로부터 인가된 자장 및 전자력에 의해 유동되는 용탕 내에서 발생된 와전류에 의한 제동력(용탕의 움직임을 멈추려고 하는 힘)을 적극적으로 억제한다.

또한, 후술할 실시예에서, 전술한 실시예와 동등한 부재는 동일한 부호를 붙여서 상세한 설명을 생략한다.

도8은, 후술할 실시예의 원리를 설명한 개략적인 단면도이다.

도8에 나타낸 실시예가 도2에 나타낸 실시예와 다른 점은 한 쌍의 전극(4, 4) 중의 하나를 용해로 본체(3)의 저벽(용해로 바닥)(3c)에 설치한 점이다. 여기에서, 상기 전극은 반드시 설치할 필요가 없다는 것도 알 수 있다.

이러한 구성의 실시예는 한 쌍의 전극(4, 4) 사이에 전압을 인가해서 상기 전극(4, 4) 간에 전류를 흐르게 한다. 상기 용탕(M) 내에서 전류가 어떤 경로를 따라 한 쌍의 전극(4, 4) 간을 흐를지는 불분명하다. 그러나, 어떤 경로를 통해서 전류가 한 쌍의 전극(4, 4) 사이를 흐른다 해도, 상기 한 쌍의 전극(4, 4) 중 하나는 저벽(3c)에 설치되어 있기 때문에, 흐르는 전류의 모두는 자장강도의 보다 강한 영역을 효율적으로 흐르게 된다. 이에 의하여, 자장과 전류의 상호작용에 의한 전자력을 최대한 크게 얻을 수 있고, 보다 큰 교반력을 얻을 수 있다. 이에 따라, 상기 (1)이 달성된다.

또한, 도8에 나타낸 바와 같이, 자장발생장치(교반장치)(2)로부터 나가는 자력선(자속(MF))은 저벽(3c)을 통해서 용탕(M)을 관통한다. 여기에서, 상기 자장발생장치(2)는 양극 중 어느 하나의 극을 이용하여(여기서는, 이를 단극 또는 단극형이라 표현함) 이루어진다. 즉, 상기 자장발생장치(2)는 자장장치(9)의 S극과 N극 중 어느 하나의 극으로부터의 자력선을 이용한다. 도8에서는 상측에 N극을 위치시키고 상기 N극으로부터의 자력선만을 이용하는 것을 나타낸 것이다. 또한, 전술한 바와 같이, 상기 자장장치(9)의 N극과 S극의 위치를 바꿀 수도 있다. 이 때문에, 상기 저벽(3c)에 평행한 평면을 가정한 경우, 이 평면에서 자장강도는 대략 균일하게 이루어진다. 이러한 환경에서, 상기 용탕(M)이 전자력에 의해 움직인 경우를 상 정한다. 이 경우, 상기 용탕(M)은 저벽(3c)에 설치된 전극(4)을 중심으로 한 회전의 흐름(F)을 만든다. 이때, 전술한 바와 같이, 자장은 균일한 자장강도로 이루어져 있기 때문에, 상기 용탕(M)의 움직임에 따른 와전류(제동력)는 발생되지 않는다. 즉, 상기 와전류는 시간(t)에 대하여 자속(φ)이 변화할 때에 발생되지만, 이 경우, 균일한 자속분포이기 때문에 상기 와전류는 발생되지 않는다. 이 때문에, 최고로 효율적인 용탕의 교반이 이루어진다. 이에 따라, 상기 (2)가 달성된다.

도1O은 도8의 평면도로서, 용해로 본체(3)가 직사각형 형상으로 이루어진 실시예를 나타낸다.

도9는 단면도가 도8과 대략 같은 실시예를 나타낸 것으로서, 용해로 본체(23)가 원통 용기 형상으로 이루어진다.

또한, 도8 내지 도10에 나타낸 실시예의 변형예로서, 측벽(23a, 3b)과 저벽(3c)에 구비된 전극(4) 이외에도 임의의 위치에 임의 개수의 전극을 설치할 수도 있다.

예를 들어, 도8 및 도10의 변형예로서, 도11 및 도12에 나타낸 바와 같이 도면 중 좌측의 측벽(3a)에도 전극(4)을 설치할 수도 있다.

또한, 예를 들어 전술한 도11 및 도12에 나타낸 실시예에서는 상기 측벽(3a, 3b)에 각각 전극(4, 4)을 설치하고, 상기 측벽(3a, 3b)에 총 2개의 전극(4, 4)을 설치한 예를 나타냈지만, 상기 측벽(3a, 3b)에서의 총 개수는 3개 이상으로 할 수도 있다.

또한, 도11 및 도12에 나타낸 실시예에서는 저벽(3c)에 하나의 전극(4)을 설 치한 예를 나타냈지만, 상기 측벽(3a, 3b)에 설치한 전극(4)에 대응시켜서 복수의 전극(4)을 설치할 수도 있다.

상기 각 실시예에서, 전극(4)의 단면 형상은 용도 또는 목적 등에 따라 여러 형상으로 할 수가 있다. 예를 들어, 환형, 직사각형, 또는 원형이나 타원형 등의 링 형태로 할 수도 있다.

전술한 실시예는 본 발명의 몇가지 예만을 나타낸 것이며, 본 발명은 상기 이외의 양태로 할 수도 있다. 즉, 상기 용해로 본체 내에 용탕을 수납하고, 상기 용해로 본체 외부로부터 자속을 상기 용탕 내부로 지나가게 하여 상기 자속과 교차하는 방향으로 상기 용탕에 전류를 흐르게 할 수 있는 구조이면 무방하고, 이를 만족하는 구조라면 본 발명의 기술 사상 내에 포함된다.

전술한 본 발명의 실시예에 따르면 다음과 같은 효과가 달성될 수 있다.

즉, 일반적으로 용해로 또는 유지용해로는 상자 형상인 경우가 많다. 원형 용해로는 원재료를 투입하여 신속하게 용해하기 위한 용해보조로로서 이용되는 경우가 많다. 상자형 용해로는 대부분 용탕을 천천히 교반하고, 금속원소첨가 등 성분을 조정하는 경우에는 용탕을 상하로 교반할 필요가 있다. 그러나 종래의 교반장치는 용탕을 상하로 교반하는 것이 구조적으로 불가능하다. 본 발명의 일실시예에 따른 교반장치는 용탕이 전극과 직각방향으로 움직이기 때문에, 전극배치를 임의로 설정하는 것에 의해 자유롭게 교반방향 상태를 선택할 수 있다. 따라서 상기 용탕의 상하교반, 수평교반, 정전교반, 역전교반 등을 용이하게 할 수 있다.

그리고, 본 발명의 실시예에 따른 실험에 의하면, 상기 용탕을 교반하기 위 해 필요한 인가 자장강도는 0.1T 이상이 필요하다. 물론 0.1T 이하에서도 교반은 가능하지만, 높은 교반 효율을 얻기 위해서는 그 이상이 바람직하다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 교반장치는 그 원리로 인하여 자장강도만으로는 교반력을 얻을 수 없다. 소비전력(인가전압, 공급전류)의 크고 작음(대소)도 교반력에 크게 영향을 준다. 본 발명자의 실험에 의하면 DC l2V, 10A에서 500Kg 정도의 용탕을 교반할 수 있다. 이는 종래의 전자식 장치의 전력소비량에 비해 매우 적은 전력이다. 1t에서 10t 정도의 용탕은 상기 전력소비량에 따라 증가한 전력으로 교반할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 교반속도를 크게 하기 위해서는 인가전압을 높일 필요가 있고, 이로 인하여 장치는 인가전압을 가변하는 것도 중요하다.

또한, 전술한 바와 같이, 교반력을 증가시키기 위해서는 자장발생장치에 있어서 전극의 개수를 증가시키는 것도 중요하다. 한 쌍으로 이루어진 경우, 상기 용해로 내의 용탕을 소정량만 교반하는데에 필요한 시간이 1.5분이었던 것이, 2 쌍에서는 0.8분, 3 극에서는 0.3분으로 충분했다. 따라서, 고속교반은 개수를 복수화함으로써 달성될 수 있다.

그러므로, 상기 용해로에 부과된 목적에 따라, 인가전압, 극수, 극배치, 자장강도 등을 적절하게 결정하는 것이 중요하다.

이하, 본 발명자가 실시한 실시예의 효과를 확인하기 위해 실행한 실험결과를 표1에 나타낸다. 이 표1로부터 알 수 있는 바와 같이, 여기에 나타낸 조건으로, 용탕으로서의 알루미늄 용탕 이외에 전해액(탄산칼륨(K₂CO₃) 중량비 150% 수용액)에 대해서 교반실험을 하였다. 그 결과, 본 발명의 실시예에 따른 장치의 효과를 확인할 수 있었다.

장치	전해액 60℃			알루미늄 용탕 750 - 700℃
장치	전류 A	전압 V	유속 m/min	전류 A	전압 V	유속 m/min
도2, 도3	4.5	24	10 - 15	60 - 70	12	5
도4, 도5	8.5	24	20 - 40	60 - 70	12	5
도6, 도7	9.0	24	20 - 40	60 - 70	12	5
도8, 도9	6.1	24	60 - 100	60 - 70	12	150 - 300

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims

비철금속의 용탕을 수납하기 위한 수납공간을 갖는 용해로;

외부로부터의 자속을 상기 용탕을 수납하는 용해로로 관통시켜서 상기 수납공간 내부에서 소정 방향으로 지나가게 하는 자장발생장치; 및

상기 자속이 지나가는 방향과 소정 각도로 교차하도록 소정 거리를 두고 대향되게 위치하며, 전원에 접속가능하게 이루어지는 적어도 한 쌍의 전극단자

를 포함하는 교반장치 부착 용해로.
제1항에 있어서,

상기 자장발생장치는

상기 용해로 바닥의 외부 근방에 설치되는

교반장치 부착 용해로.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 쌍으로 이루어진 전극단자는

상기 수납공간에서 대략 수평방향으로 대향하는

교반장치 부착 용해로.
제1항에 있어서,

상기 자장발생장치는

상기 용해로 측면의 외부 근방에 설치되는

교반장치 부착 용해로.
제1항 또는 제4항에 있어서,

상기 쌍으로 이루어진 전극단자는

상기 수납공간에서 대략 수직방향으로 대향하는

교반장치 부착 용해로.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 쌍으로 이루어진 전극단자는 복수 쌍으로 설치되는

교반장치 부착 용해로.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자장발생장치는 영구자석 및 전자석 중 어느 하나를 구비한

교반장치 부착 용해로.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자장발생장치는 극성의 전환 및 자장강도의 전환 중 적어도 하나를 가능하게 하는

교반장치 부착 용해로.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용해로는 직사각형 용기 또는 원통 용기 형상 중 어느 하나로 이루어지는

교반장치 부착 용해로.
제9항에 있어서,

상기 용해로는 원통 용기 형상으로 이루어지고,

상기 자장발생장치는 상기 용해로 측면의 외부 근방에 설치되어 상기 용해로의 외면에 따라 만곡된 형상으로 이루어지는

교반장치 부착 용해로.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전극단자는 횡단면이 원형 또는 직사각형인

교반장치 부착 용해로.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전원을 더 구비하는

교반장치 부착 용해로.
제12항에 있어서,

상기 전원은 극성의 전환과 출력 조정 중 적어도 하나를 가능하게 하는

교반장치 부착 용해로.
외부로부터의 자속을 비철금속의 용탕을 수납하는 수납공간을 갖는 용해로로 관통시켜서 상기 수납공간 내부에서 소정 방향으로 지나가게 하는 자장발생장치; 및

상기 자속이 지나가는 방향과 소정 각도로 교차하도록 소정 거리를 두고 대 향되게 위치하며, 전원에 접속가능하게 이루어지는 적어도 한 쌍의 전극단자

를 포함하는 용해로용 교반장치.
비철금속의 용탕을 수납하기 위한 수납공간을 갖는 용해로;

외부로부터의 자속을 상기 용탕을 수납하는 용해로로 관통시켜서 상기 수납공간 내부에서 소정 방향으로 지나가게 하는 자장발생장치; 및

각각의 전원에 접속가능하며 서로 소정 거리를 두고 설치된 적어도 한 쌍의 전극단자

를 포함하며,

상기 한 쌍의 전극단자 중 하나의 전극단자는 상기 자장발생장치에 대응하는 위치에 설치되며, 다른 하나의 전극단자는 소정 위치에 설치되는

교반장치 부착 용해로.
제15항에 있어서,

상기 자장발생장치는

상기 용해로 바닥의 외부 근방에 설치되는

교반장치 부착 용해로.
제15항 또는 제16항에 있어서,

상기 자장발생장치는 영구자석 및 전자석 중 어느 하나를 구비한

교반장치 부착 용해로.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 자장발생장치는 N극 및 S극 중 일단의 극성이 상기 용해로의 수납공간에 대향하며 단극형으로 이루어지는

교반장치 부착 용해로.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 한 쌍의 전극단자 중 하나는 상기 용해로 바닥에 있는 자장발생장치에 대응하는 위치에 설치되고, 다른 하나는 상기 용해로 측벽의 소정 위치에 설치되는

교반장치 부착 용해로.
제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 적어도 한 쌍의 전극단자로서, 전원의 일단의 전압측에 접속되는 전원 단자로서의 하나 또는 복수의 전극단자를 상기 자장발생장치에 대응하는 위치에 설치하고, 전원의 타단의 전압측에 접속되는 전원단자로서의 복수의 전극단자를 상기 용해로 측벽의 소정 위치에 설치하는

교반장치 부착 용해로.
제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하나의 전극단자는 횡단면이 원형 또는 직사각형이고,

상기 다른 하나의 전극단자는 횡단면이 원형, 직사각형 또는 링 형상인

교반장치 부착 용해로.
제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 용해로는 직사각형 용기 또는 원통 용기 형상 중 어느 하나로 이루어지는

교반장치 부착 용해로.
제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전원은 극성의 전환과 출력 조정 중 적어도 하나를 가능하게 하는

교반장치 부착 용해로.
외부로부터의 자속을 상기 용탕을 수납하는 용해로로 관통시켜서 상기 수납공간 내부에서 소정 방향으로 지나가게 하는 자장발생장치; 및

각각의 전원에 접속가능하며 서로 소정 거리를 두고 설치된 적어도 한 쌍의 전극단자

를 포함하며,

상기 한 쌍의 전극단자 중 하나는 상기 자장발생장치에 대응하는 위치에 설치되며, 다른 하나는 소정 위치에 설치되는

용해로용 교반장치.