KR20140087154A - 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마그네슘 판재 제조시 노즐 내 발생하는 개재물 생성을 방지하기 위해 개선된 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치이다.
본 발명은 노즐과, 상기 노즐로 용탕을 공급하는 헤드박스와, 상기 헤드박스 내에 설치되어 상기 노즐로 용탕 공급을 단속하는 배플 플러그를 구비하여 된 마그네슘 주조장치에 있어서, 상기 배플 플러그의 하단부에 구비되어 상기 노즐로의 가스공급 및 가스라인으로 용탕의 역류를 방지하도록 구비된 헤드부와; 상기 배플 플러그에 구비되어 상기 헤드부에 불활성 가스가 공급되도록 상기 헤드부와 연결된 가스공급 파이프;를 포함하되, 상기 헤드부는, 상기 불활성 가스가 주입되게 구비된 가스 인렛부가 구비된 바디와; 상기 바디의 전단부에 구비되어 가스켓의 위치를 고정하여 상기 배플 플러그 헤드부와 도가니 사이의 마그네슘 용탕의 리크를 방지하는 실링 가스켓 지지용 지그와; 상기 인렛부의 일측에 설치되어 가스에 의해 밀려나와 가스 벤트 서포트에 막혀 있다가 가스공급이 차단되면 본래의 자리로 돌아와 마그네슘 용탕의 역류를 방지하는 마그네슘 용탕 역류방지용 볼과; 상기 볼의 이탈방지와 함께 가스가 통기될 수 있도록 상기 볼의 전단부에 설치된 볼홀더와; 가스가 상기 노즐로 통기되는 통로를 제공하도록 상기 바디 및 상기 실링 가스켓 지지용 지그에 설치된 가스 통로용 볼트;를 포함하여 된 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치를 제공한다.
본 발명은 노즐과, 상기 노즐로 용탕을 공급하는 헤드박스와, 상기 헤드박스 내에 설치되어 상기 노즐로 용탕 공급을 단속하는 배플 플러그를 구비하여 된 마그네슘 주조장치에 있어서, 상기 배플 플러그의 하단부에 구비되어 상기 노즐로의 가스공급 및 가스라인으로 용탕의 역류를 방지하도록 구비된 헤드부와; 상기 배플 플러그에 구비되어 상기 헤드부에 불활성 가스가 공급되도록 상기 헤드부와 연결된 가스공급 파이프;를 포함하되, 상기 헤드부는, 상기 불활성 가스가 주입되게 구비된 가스 인렛부가 구비된 바디와; 상기 바디의 전단부에 구비되어 가스켓의 위치를 고정하여 상기 배플 플러그 헤드부와 도가니 사이의 마그네슘 용탕의 리크를 방지하는 실링 가스켓 지지용 지그와; 상기 인렛부의 일측에 설치되어 가스에 의해 밀려나와 가스 벤트 서포트에 막혀 있다가 가스공급이 차단되면 본래의 자리로 돌아와 마그네슘 용탕의 역류를 방지하는 마그네슘 용탕 역류방지용 볼과; 상기 볼의 이탈방지와 함께 가스가 통기될 수 있도록 상기 볼의 전단부에 설치된 볼홀더와; 가스가 상기 노즐로 통기되는 통로를 제공하도록 상기 바디 및 상기 실링 가스켓 지지용 지그에 설치된 가스 통로용 볼트;를 포함하여 된 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치를 제공한다.
Description
본 발명은 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마그네슘 판재 제조시 노즐 내 발생하는 개재물 생성을 방지하기 위해 개선된 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치에 관한 것이다.
근래 들어 휴대용 전자기기의 사용 증가, 연료 가격 상승 및 각종 산업규제에 따른 소재 경량화 요규가 증대되고 있다. 이러한 제품들의 경량화를 위해 Al, FRP 등 다양한 소재들이 복합적으로 사용되고 있다. 그 중 마그네슘은 구조용 합금 중 가장 가벼운 합금으로 다양한 분야에서 적용을 위해 연구개발이 진행 중에 있으며 해외 선진국에서는 이미 Al 대비 경량화 효과가 우수한 마그네슘을 적용한 프로젝트가 활발히 추진되고 있다.(EU의 Super Light Car Project, 미국의 USAMP Mg Vision 2020)
그리고 상기한 마그네슘 생산은 지금까지 기술적 한계에 의해 다이캐스팅재로 많이 사용되어져 왔으나, 근대 들어 판재 형태로 가공하여 사용되고 있다. 실제 마그네슘은 실용 금속 중 가장 가벼운 금속으로 철로 만들어진 제품을 대체 시 중량 절감 효과가 큰 소재이다.
이러한 마그네슘 판재 제조시 많은 기술들이 필요로 한다. 그 중 마그네슘 용탕이 판재로 응고되기 전에 대기와 접촉하지 말아야 하는 것과 응고되기 직전 노즐과 온도차가 많이 발생할 경우 마그네슘 판재의 품질에 악영향을 미치게 된다.
상기한 두 가지 문제를 해결하기 위해 마그네슘 판재 생산 약 1시간 전부터 고온의 불활성 가스를 통기시켜 대기와 접촉을 차단하는 동시에 노즐의 온도를 승온시켜 주는 작업을 한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 약 1시간의 예열 작업이 끝나면 용해된 마그네슘 용탕을 펌프(13)를 이용하여 헤드박스(12)라는 설비에 일정량을 이송 후 주조 작업을 시행하게 되는데, 일정량의 용탕을 이송할 때 불활성 가스의 공급은 배플 플러그(14)에 의해 차단된다.
가스가 차단되는 시간은 약 2분30초로, 이 시간에 노즐(11)은 대기와 접촉을 하여 대기 중 수분함습 및 온도 저하가 일어난다. 이로 인해 마그네슘 용탕이 노즐(11)을 통과할 때 개재물이 생성되고 있는 실정이다.
한편, 도 2의 (a) 및 (b)에서 도면부호 14a는 배플 플러그(14)의 헤드부를 나타내 보인 것이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 배플 플러그에 가스를 공급할 수 있는 장치를 설치하고 내부에 체크밸브 개념을 도입하여 노즐로의 가스공급 및 가스라인으로 용탕 역류를 방지할 수 있도록 한 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치는, 노즐과, 상기 노즐로 용탕을 공급하는 헤드박스와, 상기 헤드박스 내에 설치되어 상기 노즐로 용탕 공급을 단속하는 배플 플러그를 구비하여 된 마그네슘 주조장치에 있어서, 상기 배플 플러그의 하단부에 구비되어 상기 노즐로의 가스공급 및 가스라인으로 용탕의 역류를 방지하도록 구비된 헤드부와; 상기 배플 플러그에 구비되어 상기 헤드부에 불활성 가스가 공급되도록 상기 헤드부와 연결된 가스공급 파이프;를 포함하되, 상기 헤드부는, 상기 불활성 가스가 주입되게 구비된 가스 인렛부가 구비된 바디와; 상기 바디의 전단부에 구비되어 가스켓의 위치를 고정하여 상기 배플 플러그 헤드부와 도가니 사이의 마그네슘 용탕의 리크를 방지하는 실링 가스켓 지지용 지그와; 상기 인렛부의 일측에 설치되어 가스에 의해 밀려나와 가스 벤트 서포트에 막혀 있다가 가스공급이 차단되면 본래의 자리로 돌아와 마그네슘 용탕의 역류를 방지하는 마그네슘 용탕 역류방지용 볼과; 상기 볼의 이탈방지와 함께 가스가 통기될 수 있도록 상기 볼의 전단부에 설치된 볼홀더와; 가스가 상기 노즐로 통기되는 통로를 제공하도록 상기 바디 및 상기 실링 가스켓 지지용 지그에 설치된 가스 통로용 볼트;를 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 바디와 상기 마그네슘 역류방지용 볼은 스테인리스 스틸로 이루어진다.
그리고 상기 가스 통로용 볼트에는 상기 실링 가스켓 지지용 지그를 고정시켜 주고, 가스가 상기 노즐로 통기될 수 있게 내부에 통기홀이 형성된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복잡하거나 고가의 장비를 필요로 하지 않아 매우 경제적이며, 수회 사용 후에도 가스 공급용 튜브를 교체할 필요가 없어 작업성이 향상된다.
그리고 기존 공정으로 제조 시 발생할 수 있는 노즐 내부 대기의 접촉으로 인한 수분함습과 노즐의 온도저하를 막을 수 있을 뿐만 아니라, 노즐 내부 분위기를 불활성 분위기로 만들어 초기 마그네슘 용탕의 산화를 막아 노즐 내부에 생길 수 있는 개재물을 최소화 할 수 있다.
또한 기존의 수분함습, 노즐 온도저하로 인해 주조가 되지 않았을 경우까지 고려한다면, 시간적인 측면에서나 비용적인 측면에서 매우 유리하다.
도 1은 기존의 마그네슘 판재 주조기의 구성을 나타내 보인 사시도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3의 (a),(b)은 도 2는 배플 플러그의 정면도 및 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치의 구비된 마그네슘 판재 주조장치의 단면도이다.
도 5는 도 4의 배플 플러그의 상세도이다.
도 6은 도 5의 헤드부의 상세 단면도이다.
도 2는 도 1의 단면도이다.
도 3의 (a),(b)은 도 2는 배플 플러그의 정면도 및 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치의 구비된 마그네슘 판재 주조장치의 단면도이다.
도 5는 도 4의 배플 플러그의 상세도이다.
도 6은 도 5의 헤드부의 상세 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 4에는 본 발명에 따른 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치의 구비된 마그네슘 판재 주조장치의 단면가 도시되어 있고, 도 5에는 도 4의 배플 플러그의 상세도가 도시되어 있으며, 도 6에는 도 5의 헤드부의 상세도가 도시되어 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치는, 노즐(11)과, 이 노즐(11)로 용탕을 공급하는 헤드박스(12)와, 이 헤드박스(12) 내에 설치되어 노즐(11)로 용탕 공급을 단속하는 배플 플러그(14)를 구비하여 된다.
그리고 본 발명에 따른 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치는, 상기 배플 플러그(14)의 하단부에 구비되어 노즐(11)로의 가스공급 및 가스라인으로 용탕의 역류를 방지하도록 구비된 헤드부(30)와, 상기 배플 플러그(14)에 구비되어 헤드부(30)에 불활성 가스가 공급되도록 헤드부(30)와 연결된 가스공급 파이프(20)를 포함하여 구성된다.
또한 상기 헤드부(30)는, 상기 불활성 가스가 주입되게 구비된 가스 인렛부(31a)가 구비된 바디(31)와, 이 바디(31)의 전단부에 구비되어 가스켓의 위치를 고정하여 배플 플러그(14)의 헤드부(30)와 도가니 사이의 마그네슘 용탕의 리크(leak)를 방지하는 실링 가스켓 지지용 지그(36)와, 상기 인렛부(31a)의 일측에 설치되어 가스에 의해 밀려나와 가스 벤트 서포트에 막혀 있다가 가스공급이 차단되면 본래의 자리로 돌아와 마그네슘 용탕의 역류를 방지하는 마그네슘 용탕 역류방지용 볼(35)을 포함하여 구성된다.
그리고 상기 헤드부(30)에는, 이 볼(35)의 이탈방지와 함께 가스가 통기될 수 있도록 볼(35)의 전단부에 설치된 볼홀더(33)와, 가스가 상기 노즐(11)로 통기되는 통로를 제공하도록 바디(31) 및 실링 가스켓 지지용 지그(36)에 설치된 가스 통로용 볼트(34)가 구비된다.
또한 상기 바디(31)와 상기 마그네슘 역류방지용 볼(35)은 스테인리스 스틸로 이루어진다.
그리고 상기 가스 통로용 볼트(34)에는 실링 가스켓 지지용 지그(36)를 고정시켜 주고, 가스가 상기 노즐(11)로 통기될 수 있게 내부에 통기홀(34a)이 형성된다.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치의 작용을 설명하면 다음과 같다.
도면을 다시 참조하면, 본 발명에 따른 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치는, 마그네슘 용탕과 직접 접촉하는 노즐(11) 내 개재물 생성을 방지하기 위한 것으로, 기존의 작업방법에 의해 대기와 접촉되는 노즐(11) 내부에 지속적으로 고온의 불활성 가스를 통기시켜 대기 혼입을 방지하고, 노즐(11)의 수분함습 및 온도저하를 방지하기 위한 장치이다.
즉, 마그네슘 판재 주조를 위해 필수적인 요소인 노즐(11)은 기본적으로 보온이 어렵다. 세라믹 재질의 다공성인 노즐(11)은 대기와 접촉하여 수분함습, 온도저하가 쉽게 발생한다. 이를 해결하기 위해 본 발명에 따른 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치는 고온의 불활성 가스를 주조 시작 전까지 지속적으로 공급해 준다.
이를 보다 구체적으로 설명한다.
도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 노즐(11)로 공급되는 용탕은 헤드박스(12)로 이송되어 일정 레벨에 도달하면 센서로 피드백 받아 배플 플러그(14)가 열리게 되며, 용탕은 노즐(11)로 공급된다.
그리고 상기 배플 플러그(14) 하단부에 구비된 헤드부(30) 내부는 가스가 공급될 수 있도록 가스 인렛부(31a)가 형성되어 있으며, 그 내부에는 마그네슘 용탕 역류방지용 볼(35)이 구비되어 있다.
상기 마그네슘 용탕 역류방지용 볼(35)은 체크밸브 역할을 하는 것으로 가스가 공급될 때는 볼홀더(33)에 의해 내부에서 홀딩(holding)되며, 가스 공급이 끝나고 배플 플러그(14)가 열리게 되면, 다시 제자리로 돌아와 용탕이 역류되는 것을 방지한다.
또한 상기 마그네슘 용탕 역류방지용 볼(35)에 의해 용탕은 역류가 방지되어, 상부로 연결되는 튜브에 용탕이 응고되는 것을 방지함으로 조업이 끝난 후, 튜브를 교체할 필요가 없어, 작업 부하가 경감되는 역할을 한다.
그리고 상기 볼홀더(33)는 마그네슘 용탕 역류방지용 볼(35)이 이탈되는 것을 방지하는 것과 동시에 가스가 통과할 수 있게 구비되어 있고, 가스 통로용 볼트(34)는 실링 가스켓 지지용 지그(36)를 고정시켜 주는 역할과 동시에 가스가 노즐(11)로 통기될 수 있게 내부에 통기홀(34a)이 형성되어 있다.
또한 피딩 펌프에 의해 마그네슘 용탕은 헤드박스(12)로 이송되고(피딩 펌프가 돌기 전 배플 플러그(14)는 닫힘), 일정 수준의 레벨에 도달하면 배플 플러그(14)가 열리면서 노즐(11)로 용탕은 이송된다.
상기한 과정에서 마그네슘 용탕이 일정 레벨로 채워지는 시간동안 노즐(11)로 고온의 불활성 가스를 통기시키게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
11 : 노즐
30 : 헤드부
31 : 바디
31a : 가스 인렛부
33 : 볼홀더
34 : 가스 통로용 볼트
34a : 통기홀
35 : 역류방지용 볼
36 : 실링 가스켓 지지용 지그
30 : 헤드부
31 : 바디
31a : 가스 인렛부
33 : 볼홀더
34 : 가스 통로용 볼트
34a : 통기홀
35 : 역류방지용 볼
36 : 실링 가스켓 지지용 지그
Claims (3)
- 노즐과, 상기 노즐로 용탕을 공급하는 헤드박스와, 상기 헤드박스 내에 설치되어 상기 노즐로 용탕 공급을 단속하는 배플 플러그를 구비하여 된 마그네슘 주조장치에 있어서,
상기 배플 플러그의 하단부에 구비되어 상기 노즐로의 가스공급 및 가스라인으로 용탕의 역류를 방지하도록 구비된 헤드부와;
상기 배플 플러그에 구비되어 상기 헤드부에 불활성 가스가 공급되도록 상기 헤드부와 연결된 가스공급 파이프;를 포함하되,
상기 헤드부는,
상기 불활성 가스가 주입되게 구비된 가스 인렛부가 구비된 바디와;
상기 바디의 전단부에 구비되어 가스켓의 위치를 고정하여 상기 배플 플러그 헤드부와 도가니 사이의 마그네슘 용탕의 리크를 방지하는 실링 가스켓 지지용 지그와;
상기 인렛부의 일측에 설치되어 가스에 의해 밀려나와 가스 벤트 서포트에 막혀 있다가 가스공급이 차단되면 본래의 자리로 돌아와 마그네슘 용탕의 역류를 방지하는 마그네슘 용탕 역류방지용 볼과;
상기 볼의 이탈방지와 함께 가스가 통기될 수 있도록 상기 볼의 전단부에 설치된 볼홀더와;
가스가 상기 노즐로 통기되는 통로를 제공하도록 상기 바디 및 상기 실링 가스켓 지지용 지그에 설치된 가스 통로용 볼트;를 포함하여 된 것을 특징으로 하는 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치. - 제1항에 있어서,
상기 바디와 상기 마그네슘 역류방지용 볼은 스테인리스 스틸로 이루어진 것을 특징으로 하는 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치. - 제1항에 있어서,
상기 가스 통로용 볼트에는 상기 실링 가스켓 지지용 지그를 고정시켜 주고, 가스가 상기 노즐로 통기될 수 있게 내부에 통기홀이 형성된 것을 특징으로 하는 마그네슘 판재 주조용 불활성 가스 공급장치.
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