KR20150089902A - 교체 가능한 용해로 및 그 제조 방법 - Google Patents

교체 가능한 용해로 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

교체 가능한 용해로(2)는, 캐스터블 내화물로 제조되고, 개방 단부(213)를 구비하고 수용 공간(214)을 내부에 규정하는 본체(211)와, 칸막이 판(212)을 구비하는 교체 가능한 노체(21)를 포함한다. 수용 공간(214)은 상부 공간(215) 및 하부 공간(216)으로 분할된다. 칸막이 판(212)은 개방 단부(213)로부터 상부 공간(215) 내로 연장되어, 하부 공간(216)을 통해 서로 유체적으로 연통하는 제 1 및 제 2 소공간(2151, 2152)으로 상부 공간(215)을 분할된다. 상술된 교체 가능한 용해로(2)를 제조하는 방법이 또한 개시된다.

Description

교체 가능한 용해로 및 그 제조 방법{REPLACEABLE MELTING FURNACE AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은 용해로(melting furnace) 및 그 제조 방법에 관한 것이고, 특히, 금속을 용해에 적합한 교체 가능한 용해로에 관한 것이다.
대만 특허 제 I280166 호는 다이캐스팅(die casting) 기계에 사용된 종래의 용해로를 개시한다. 용해로는 금속을 용융하고 용융된 금속을 유지하기에 적합하다. 용융 금속에 접촉은 용해로의 표면이 용융 금속에 의해 손상되면 용해로를 교체해야 한다. 그러므로 유지보수 비용이 비교적 높다.
도 1을 참조하면, 다른 종래의 용해로(9)는 금속 하우징(91), 이 금속 하우징(91) 내에 배치된 단열층(92), 이 단열층(92) 내에 배치된 흑연 도가니(graphite crucible)(93), 및 흑연 도가니(93)와 단열층(92) 사이에 배치된 가열 모듈(94)을 포함하는 것으로 도시된다. 용해로(9)가 작동될 때, 흑연 도가니(93)는 가열 모듈(94)에 의해 가열되어, 흑연 도가니(93) 내부의 알루미늄 잉곳(aluminum ingot)(도시하지 않음)을 용융시켜서 용융 알루미늄을 얻는다. 이 경우에, 흑연 도가니(93)는 손상시에 단독으로 교체될 수 있고, 용해로(9) 전체를 교체할 필요는 없다.
게다가, 용해로(9)가 작동되지 않고, 금속이 냉각되고 여전히 흑연 도가니(93) 내에 배치되어 있을 때, 흑연 도가니(93)는 이 흑연 도가니(93) 및 금속의 다른 열팽창 계수로 인해 쉽게 손상된다. 또한, 흑연 도가니(93)는 용융 알루미늄에 의해 점차 침식되고, 정기적으로 약 6개월 내지 8개월 간격으로 교체되어야 하고, 이에 의해 유지보수 비용을 증가시킨다.
게다가, 알루미늄 잉곳은 보통 불순물을 포함한다. 알루미늄 잉곳이 흑연 도가니(93) 내에서 용융될 때, 불순물은 용융 알루미늄의 표면 상으로 떠오를 것이다. 용융 알루미늄이 차후의 사용을 위해 흑연 도가니(93)의 외부로 퍼올려지면, 불순물을 포함하는 용융 알루미늄은 용융 알루미늄으로부터 제조된 생성물의 품질 및 수율에 악영향을 미친다.
그러므로, 본 발명의 목적은 종래 기술의 상술된 문제점중 적어도 하나를 극복할 수 있는 교체 가능한 용해로를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 캐스터블 내화물로 제조되고, 본체 및 칸막이 판을 구비하는 교체 가능한 노체(replaceable melting furnace)를 포함하는 교체 가능한 용해로가 제공된다. 본체는 개방 단부를 구비하고 수용 공간을 내부에 규정한다. 수용 공간은 상부 공간 및 하부 공간으로 분할된다. 칸막이 판은 개방 단부로부터 상부 공간 내로 연장되어, 하부 공간을 통해 서로 유체적으로 연통하는 제 1 및 제 2 소공간(subspace)으로 상부 공간을 분할한다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 상술된 교체 가능한 용해로를 제조하기 위한 방법이 제공되며, 상기 제조 방법은,
(a) 개방 단부를 구비하고 수용 공간을 내부에 규정하는 하부 몰드와, 장착 부재 및 이 장착 부재에 연결되는 연장 부재를 구비하는 상부 몰드를 포함하는 성형 유닛을 준비하는 단계로서, 장착 부재가 유입구를 구비하고, 연장 부재가 장착 부재에 밀접하게 연결되는 상부 부분을 구비하고, 이 상부 부분에는, 상부 부분을 2개의 부분으로 분할하는 홈이 형성되고, 장착 부재가 하부 몰드의 개방 단부에 연결되고 연장 부재가 수용 공간 내로 연장되고, 그에 따라 하부 몰드와 상부 몰드의 연장 부재 사이에 성형 공동이 형성되는, 성형 유닛을 준비하는 단계;
(b) 상부 몰드의 장착 부재의 유입구를 통해 성형 공동 및 홈 내에 내화물을 충전한 다음에, 내화물을 고화시켜서 교체 가능한 노체를 형성하는 단계; 및
(c) 교체 가능한 노체를 소결(sintering)시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 하기의 상세한 설명으로 명백해질 것이다.
도 1은 종래의 용해로의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 교체 가능한 용해로의 바람직한 실시예의 부분 절개된 조립 사시도,
도 3은 바람직한 실시예의 분해 사시도,
도 4는 바람직한 실시예의 교체 가능한 노체를 도시하는 확대 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 교체 가능한 용해로를 제조하기 위한 방법의 바람직한 실시예의 흐름도,
도 6은 바람직한 실시예의 방법에 사용된 성형 유닛의 분해 사시도.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 교체 가능한 용해로(2)의 바람직한 실시예를 도시한다. 교체 가능한 용해로(2)는 금속을 용융하고 용융 금속을 유지하기에 적합하고, 교체 가능한 노체(21), 하우징(22) 및 단열층(23)을 포함한다.
교체 가능한 노체(21)는 개방 단부(213)를 구비하고, 수용 공간(214)을 내부에 규정하는 본체(211)와, 칸막이 판(212)을 포함한다. 수용 공간(214)은 상부 공간(215) 및 하부 공간(216)으로 분할된다. 칸막이 판(212)은 개방 단부(213)로부터 상부 공간(215) 내로 연장되어, 하부 공간(216)을 통해 서로 유체적으로 연통하는 제 1 및 제 2 소공간(2151, 2152)으로 상부 공간(215)을 분할된다. 교체 가능한 노체(21)는 점토, 산화 알루미늄(Al2O3) 및 이들의 조합물로 구성된 그룹으로부터 선택된 캐스터블 내화물(castable refractory)로 제조된다. 바람직하게, 칸막이 판(212)은 교체 가능한 노체(21)의 최대 수직 높이(H2)의 약 3분의 1인 수직 높이(H1)를 갖는다(도 4 참조).
하우징(22)은 금속으로 제조되고, 교체 가능한 노체(21)를 수용하기 위한 리세스(221)를 규정한다. 하우징(22)은 예를 들면, 기계 가공으로 제조될 수 있다.
단열층(23)은 하우징(22)과 교체 가능한 노체(21) 사이에 배치된다. 교체 가능한 노체(21)는 단열층(23)에 분리 가능하게 연결된다. 본 실시예에 있어서, 단열층(23)은 유리섬유 단열재로 이루어진다. 단열층(23)은 실제 필요조건에 따라 생략될 수도 있음에 유의한다. 이러한 경우에, 교체 가능한 노체(21)는 하우징(22)에 분리 가능하게 연결된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 상술된 교체 가능한 용해로(2)를 제조하기 위한 방법의 바람직한 실시예는,
(a) 개방 단부(411)를 구비하고 수용 공간(412)을 내부에 규정하는 하부 몰드(41)와, 장착 부재(421) 및 이 장착 부재(421)에 연결되는 연장 부재(422)를 구비하는 상부 몰드(42)를 포함하는 성형 유닛(4)을 준비하는 단계로서, 장착 부재(421)가 유입구(4211)를 구비하고, 연장 부재(422)가 장착 부재(421)에 밀접하게 연결되는 상부 부분(423)을 구비하고, 이 상부 부분(423)에는, 상부 부분(423)을 2개의 부분으로 분할하는 홈(424)이 형성되고, 장착 부재(421)가 하부 몰드(41)의 개방 단부(411)에 연결되고 연장 부재(422)가 수용 공간(412) 내로 연장되고, 그에 따라 하부 몰드(41)와 상부 몰드(42)의 연장 부재(422) 사이에 성형 공동이 형성되는, 성형 유닛(4)을 준비하는 단계;
(b) 상부 몰드(42)의 장착 부재(421)의 유입구(4211)를 통해 성형 공동 및 홈(424) 내에 내화물을 충전한 다음에, 내화물을 고화시켜서 교체 가능한 노체(21)를 형성하는 단계;
(c) 교체 가능한 노체(21)를 소결시키는 단계; 및
(d) 교체 가능한 노체(21)가 단열층(23)에 분리 가능하게 연결되는 방식으로, 하우징(22) 내에 교체 가능한 노체(21)를 배치하고 교체 가능한 노체(21)와 하우징(22) 사이에 단열층(23)을 배치하는 단계를 포함한다.
단계 (a)에서, 하부 몰드(41) 및 연장 부재(422) 각각은 쉽게 조립되고 분해되도록 설계된 몇 개의 구성요소로 제조될 수도 있다. 연장 부재(422)의 상부 부분(423)의 홈(424)은 교체 가능한 노체(21)의 칸막이 판(212)의 위치에 대응한다. 하부 몰드(41)와 상부 몰드(42)의 연장 부재(422)의 사이에 형성된 성형 공동은 교체 가능한 노체(21)의 본체(211)에 위치적으로 대응한다. 본 실시예에 있어서, 상부 몰드(42)의 장착 부재(421) 및 연장 부재(422)는 분리 가능하고 밀접하게 서로 연결된다. 그러나, 다른 실시예에 있어서, 상부 몰드(42)의 장착 부재(421) 및 연장 부재(422)는 하나의 피스로 형성될 수도 있다. 본 실시예에 있어서, 연장 부재(422)는 스티로폼으로 제조된다.
본 실시예에 있어서, 내화물은 자연적으로 고화되어, 기계 공구를 사용하지 않고 교체 가능한 노체(21)를 형성한다.
바람직하게, 단계 (c)는 600℃에서 24시간 동안 실시된다.
단열층(23)은 실제 필요조건에 따라 생략될 수도 있음에 유의한다. 이러한 경우에, 단계 (d)에서, 교체 가능한 노체(21)는 하우징(22)에 분리 가능하게 연결되는 방식으로 하우징(22) 내에 배치된다.
교체 가능한 용해로(2)는 대만 실용신안 제 M444231 호에 개시된 장치와 같은 용융 금속 공급 장치에 사용될 수 있다. 사용시에, 처음에는, (알루미늄 잉곳과 같은)금속 잉곳이 교체 가능한 노체(21) 내에 배치되고 용해되어, 칸막이 판(212)의 하단부보다 높은 액체 표면을 갖는 용융 금속 액체를 형성한다. 구체적으로는, 액체 표면은 수용 공간(214)의 상부 공간(215)의 제 1 및 제 2 소공간(2151, 2152) 내의 2개의 소표면으로 분할된다. 금속 잉곳에 포함된 불순물은 액체 소표면 상으로 떠오른다. 바람직하게, 제 2 소공간(2152) 상으로 떠오른 불순물은 제거된다. 그 다음에, 추가적인 금속 잉곳은 제 1 소공간(2151)을 통해 교체 가능한 노체(21) 내에 점차 배치되고, 그에 따라 금속 잉곳은 제 1 소공간(2151) 내로 점차 가라앉고, 제 1 소공간(2151) 내에서 대부분 용융된다. 이와 같이, 금속 잉곳의 불순물은 제 1 소공간(2151) 내의 액체 소표면 상으로 대부분 떠오른다. 그러므로, 제 2 소공간(2152) 내의 불순물의 양은 크게 감소될 수 있다. 제 2 소표면(2152) 내의 비교적 높은 순도를 갖는 용융 금속은 차후의 사용을 위해 교체 가능한 용해로(2)로부터 인출될 수 있다.
그러므로, 칸막이 판(212)에 의해서, 교체 가능한 노체(21)의 제 2 소공간(2152)으로부터 인출된 용융 금속의 순도는 향상될 수 있다.
게다가, 본 발명에 따른 교체 가능한 노체(21)는 내화물로 제조되고, 자주 교체할 필요가 없고, 이에 의해 유지보수 비용을 감소시키기 때문에, 본 발명에 따른 교체 가능한 용해로(2)는 종래의 용해로보다 긴 사용 수명을 갖는다.
게다가, 교체 가능한 노체(21)는 하우징(22)/단열층(23)에 분리 가능하게 연결되기 때문에, 교체 가능한 노체(21)가 손상되면, 교체 가능한 용해로(2) 전체 대신에 교체 가능한 노체(21)만이 교체될 필요가 있다.

Claims (9)

  1. 금속을 용융시키기 위한 교체 가능한 용해로(2)에 있어서,
    캐스터블 내화물로 제조되는 교체 가능한 노체(21)를 포함하며, 상기 노체(21)는,
    개방 단부(213)를 구비하고 수용 공간(214)을 내부에 규정하며, 상기 수용 공간(214)이 상부 공간(215) 및 하부 공간(216)으로 분할되는 본체(211); 및
    상기 개방 단부(213)로부터 상기 상부 공간(215) 내로 연장되어, 상기 하부 공간(216)을 통해 서로 유체적으로 연통하는 제 1 및 제 2 소공간(2151, 2152)으로 상기 상부 공간(215)을 분할하는 칸막이 판(212)을 구비하는
    교체 가능한 용해로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    금속으로 제조되고, 상기 교체 가능한 노체(21)를 수용하기 위한 리세스(221)를 규정하는 하우징(22)을 더 포함하며, 상기 교체 가능한 노체(21)는 상기 하우징(22)에 분리 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는
    교체 가능한 용해로.
  3. 제 1 항에 있어서,
    금속으로 제조되는 하우징(22), 및 상기 하우징(22)과 상기 교체 가능한 노체(21) 사이에 배치되는 단열층(23)을 더 포함하며, 상기 교체 가능한 노체(21)는 상기 단열층(23)에 분리 가능하게 연결되는 것을 특징으로 하는
    교체 가능한 용해로.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 단열층(23)은 유리섬유 단열재로 제조되는 것을 특징으로 하는
    교체 가능한 용해로.
  5. 제 1 항에 기재된 교체 가능한 용해로(2)를 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 개방 단부(411)를 구비하고 수용 공간(412)을 내부에 규정하는 하부 몰드(41)와, 장착 부재(421) 및 상기 장착 부재(421)에 연결되는 연장 부재(422)를 포함하는 상부 몰드(42)를 포함하고 성형 유닛(4)을 준비하는 단계로서, 상기 장착 부재(421)가 유입구(4211)를 구비하고, 상기 연장 부재(422)가 상기 장착 부재(421)에 밀접하게 연결되는 상부 부분(423)을 구비하고, 상기 상부 부분(423)에는, 상부 부분(423)을 2개의 부분으로 분할하는 홈(424)이 형성되고, 상기 장착 부재(421)가 상기 하부 몰드(41)의 개방 단부(411)에 연결되고 상기 연장 부재(422)가 상기 수용 공간(412) 내로 연장되고, 그에 따라 상기 하부 몰드(41)와 상기 상부 몰드(42)의 연장 부재(422) 사이에 성형 공동이 형성되는, 상기 성형 유닛(4)을 준비하는 단계;
    (b) 상기 상부 몰드(42)의 장착 부재(421)의 유입구(4211)를 통해 상기 성형 공동 및 상기 홈(424) 내에 내화물을 충전한 다음에, 상기 내화물을 고화시켜서 상기 교체 가능한 노체(21)를 형성하는 단계; 및
    (c) 상기 교체 가능한 노체(21)를 소결시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    교체 가능한 용해로 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 (b)에서, 상기 내화물은 캐스터블 내화물인 것을 특징으로 하는
    교체 가능한 용해로 제조 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 (c)는 600℃에서 24시간 동안 실시되는
    교체 가능한 용해로 제조 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 (c) 이후에, 상기 교체 가능한 노체(21)가 상기 하우징(22)에 분리 가능하게 연결되는 방식으로, 상기 교체 가능한 노체(21)를 하우징(22) 내에 배치하는 단계 (d)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    교체 가능한 용해로 제조 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 단계 (c) 이후에, 상기 교체 가능한 노체(21)가 단열층(23)에 분리 가능하게 연결되는 방식으로, 상기 교체 가능한 노체(21)를 하우징(22) 내에 배치하고, 상기 단열층(23)을 상기 교체 가능한 노체(21)와 상기 하우징(23) 사이에 배치하는 단계 (d)를 포함하는 것을 특징으로 하는
    교체 가능한 용해로 제조 방법.
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