KR20160078588A - 용손 방지용 주조 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용손 방지용 주조 장치에 관한 것으로, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용손 방지용 주조 장치는 용탕을 토출하는 노즐;과, 상기 노즐의 하부에 배치되고, 상기 용탕의 표면을 변화시키도록 진동 또는 이동하게 제공되며, 상기 용탕을 냉각하고 분쇄하며 배출하게 제공되는 몰드유닛; 및 상기 몰드유닛에 연계되어, 상기 몰드유닛을 진동 또는 이동시키는 구동유닛;을 포함하여 구성될 수 있다.

Description

용손 방지용 주조 장치{Casting apparatus for preventing damage of mould}

본 발명은 용손 방지용 주조 장치에 관한 것이다.

일반적으로 주조공정은 금속을 가열하여 용해된 액상의 재료를 주형에 부은 뒤, 일정한 형태로 응고 성형하는 것을 의미한다. 이러한 주조공정은 도 1에 도시된 것처럼, 액상의 재료로 구성된 용탕(1)을 수용하는 래들(2)로부터 용탕(1)을 런너(3, runner)에 공급한다. 그리고, 상기 런너(3)를 지난 용탕(1)은 냉각몰드(4)에 공급되는 과정을 포함한다.

이때, 용탕(1)은 래들(2)을 통해 운송되고, 용탕(1)이 냉각몰드(4)에서 냉각되면서 얇은 판상의 괴(ingot)의 형태로 된다. 그리고, 응고된 용탕은 기계적 방법에 의해 일정크기로 두 차례에 걸쳐 분쇄된 형태로 수요처에 공급될 수 있다.

그런데 이와 같은 주조공정에서 냉각몰드(4)에 공급된 용탕(1)은 냉각몰드(4) 상에서 공기에 의해 자연적으로 냉각되는데, 이러한 냉각방법은 공급된 용탕(1)의 양에 따라 복수개의 냉각몰드를 필요로 하는 단점이 있다.

또한, 일반적인 주조공정에서 응고된 용탕의 두께는 20cm~30cm에 이르게 되는데, 이러한 두께로 응고된 용탕을 일정크기로 분쇄하는 것은 쉽지 않다. 게다가, 이 응고된 용탕을 분쇄한다 하더라도 분쇄과정에서 많은 분진 또는 분상이 발생하기도 한다.

특히, 용탕이 Fe-Si로 구성된 경우에는 약 1327℃에서 Si가 석출되기 시작하며, 약 1207℃에서 α phase이 생성되다가 이후 937℃에서 β phase이 생성되게 된다. 이때, β phase은 부스러지기 쉬운 성질을 가지고 있어 다량의 분상을 유발하는 문제가 있다.

이와 같은 특성을 가진 Fe-Si 용탕의 주조공정에 있어서, 냉각몰드(4) 상에서의 냉각속도는 β phase의 생성과 연관되므로, Fe-Si 용탕의 냉각속도는 작업의 효율, 제품의 품질 및 작업환경에 큰 영향을 미치는 요소가 된다.

게다가, 고온의 용탕(1)이 런너(3)에 반복적으로 낙하되면서 런너(3)의 표면 뿐만 아니라, 냉각몰드(4)의 표면 또한 녹아내리거나, 열 손상되는 일이 빈번하게 발생한다.

그러면, 손상된 런너(3)와 냉각몰드(4)는 모두 교체되어야 하므로, 장치의 유지보수에 소모되는 비용이 증가되면서 제조원가도 함께 상승하는 문제가 발생한다. 또한, 교체작업이 수행되는 동안에 주조 작업은 중단되어야 하므로 생산성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 선술한 문제를 개선하기 위해 안출된 것으로서, 용탕의 공급, 냉각 및 배출을 연속적으로 진행할 수 있는 주조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 주조 작업의 제어를 용이하게 하고, 신속한 작업이 가능하게 하여 생산성을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

또한, 주조 장치의 유지보수 작업을 용이하게 하고, 관련 비용을 절감하여 제조원가를 감소시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 아래와 같은 용손 방지용 주조 장치를 제공한다.

먼저, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용손 방지용 주조 장치는 용탕을 토출하는 노즐;과, 상기 노즐의 하부에 배치되고, 상기 용탕의 표면을 변화시키도록 진동 또는 이동하게 제공되며, 상기 용탕을 냉각하고 분쇄하며 배출하게 제공되는 몰드유닛; 및 상기 몰드유닛에 연계되어, 상기 몰드유닛을 진동 또는 이동시키는 구동유닛;을 포함하여 구성될 수 있다.

바람직하게, 상기 몰드유닛은, 상기 노즐의 하부에 배치되어 상기 용탕이 낙하되고, 상기 용탕이 요동치도록 진동 또는 이동하되, 상기 노즐로부터 낙하되는 상기 용탕의 낙하 궤적을 형성하여 열을 분산시키는 토출대; 및 상기 토출대에 연결되어 상기 용탕을 공급받고, 진동 또는 이동하며 상기 용탕을 냉각하고 분쇄하며 배출시키는 냉각부;를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 냉각부는, 상기 토출대의 하부에 연결되고, 상기 용탕을 냉각 또는 분쇄시키도록 냉각라인을 구비하는 제1냉각대; 및 상기 제1냉각대에 연결되고, 상기 제1냉각대로부터 공급된 상기 용탕을 냉각하고 분쇄하며 배출시키되, 상기 용탕에 냉각유체를 분사하는 냉각노즐을 구비하는 제2냉각대;를 포함하고, 상기 제1냉각대 및 상기 제2냉각대는 경사지게 구비될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 구동유닛은, 상기 냉각부와 상기 토출대에 연계되어 상기 냉각부와 상기 토출대를 이동시키게 제공되는 구동부; 및 상기 냉각부에 연계되고, 상기 용탕을 분쇄하도록 상기 냉각부를 진동시키게 제공되는 진동부;를 포함하되, 상기 구동부와 상기 진동부에 의해 상기 토출대 상에서 상기 용탕의 낙하 궤적이 형성될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 구동부는, 상기 냉각부에 연계되어, 상기 냉각부를 이동시키는 제1구동부; 및 상기 토출대에 연계되어, 상기 토출대를 상기 제1냉각대 상에서 이동시키는 제2구동부;를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 제1구동부는, 상기 냉각부를 좌우이동시키고, 상기 제2구동부는, 상기 토출대를 상기 제1냉각대 상에서 상하이동시키며, 상기 진동부는, 상기 냉각부에 연계되어, 일정 진동수와 일정 진폭으로 상기 냉각부를 진동시키게 제공될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 진동부는, 상기 토출대 상에서, 상기 용탕의 낙하 궤적이 원형 또는 사인파(sine wave)형으로 형성되도록 상기 냉각부를 진동시키되, 진동수는 5Hz이상 60Hz이하의 범위로 하고, 진폭은 2mm이상 20mm이하의 범위로 하도록 제공될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 제1구동부는, 상기 냉각부에 연결되는 복수개의 제1실린더부재; 및 상기 제1실린더부재들의 주변에 배치되어, 상기 제1실린더부재들의 신장 또는 수축을 제어하게 제공되는 구동제어수단;을 포함하되, 상기 제1실린더부재는 서로 상반되게 신장 또는 수축하게 제공되어 상기 냉각부를 이동시키고, 상기 구동제어수단은, 상기 냉각부의 이동경로 상에 설치되는 복수개의 리미트스위치; 및 상기 냉각부에 연계되어 상기 냉각부와 함께 이동하게 제공되고, 상기 리미트스위치를 터치하는 터치바;를 포함하되, 상기 리미트스위치에 의해 상기 제1실린더부재들의 신장 또는 수축이 제어되게 제공될 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 제1구동부는, 상기 냉각부에 연결되어, 상기 냉각부를 이동시키는 제1실린더부재; 및 상기 제1실린더부재의 주변에 배치되어, 상기 제1실린더부재의 신장 또는 수축을 제어하게 제공되는 구동제어수단;을 포함하되, 상기 구동제어수단은, 상기 냉각부의 이동경로 상에 설치되는 복수개의 리미트스위치; 및 상기 냉각부에 연계되어 상기 냉각부와 함께 이동하게 제공되고, 상기 리미트스위치를 터치하는 터치바;를 포함하되, 상기 리미트스위치에 의해 상기 제1실린더부재의 신장 또는 수축이 제어되게 제공될 수 있다.

바람직하게, 상기 진동부는, 상기 냉각부에 연결되는 편심축;과, 상기 냉각부 일측에 배치되는 모터;와, 상기 편심축과 상기 모터의 회전축에 설치되는 구동풀리; 및 상기 구동풀리를 감아도는 벨트;를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게, 상기 제1구동부는, 상기 냉각부를 0.010m/sec 이상 1m/sec 의 속도로 이동시키게 제공될 수 있다.

본 발명에 따르면 주조 시, 고온의 용탕에 의한 장치의 손상을 방지할 수 있고, 용탕의 온도를 신속하게 떨어뜨릴 수 있다.

또한, 용탕의 냉각, 응고, 분쇄 및 배출을 한번에 수행할 수 있어 공정의 효율성을 향상시킬 수 있다.

또한, 장치의 유지보수가 간편하고, 수명이 증가되어 제조원가 절감에 기여할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 통상의 주조 공정을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용손 방지용 주조 장치의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용손 방지용 주조 장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용손 방지용 주조 장치의 우측면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제1구동부의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 제1구동부의 구성을 개략적으로 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 제2구동부의 작동상태도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용손 방지용 주조 장치의 토출대에서의 용탕의 궤적을 개략적으로 도시한 것이다.

본 발명의 실시예에 관한 설명의 이해를 돕기 위하여 첨부된 도면에 동일한 부호로 기재된 요소는 동일한 요소이고, 각 실시예에서 동일한 작용을 하게 되는 구성요소 중 관련된 구성요소는 동일 또는 연장 선상의 숫자로 표기하였다.

또한, 본 발명의 요지를 명확히 하기 위하여 종래의 기술에 의해 익히 알려진 요소와 기술에 대한 설명은 생략하며, 이하에서는, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하도록 한다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 당업자에 의해 특정 구성요소가 추가, 변경, 삭제된 다른 형태로도 제안될 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명과 동일한 사상의 범위 내에 포함됨을 밝혀 둔다.

먼저, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용손 방지용 주조 장치의 사시도이다. 도 2에 보이듯이, 본 발명에 따른 용손 방지용 주조 장치는 용탕을 토출하도록, 용탕 수용공간(11a)을 포함하는 노즐(11)과, 노즐(11)의 하부에 배치되고, 상기 용탕의 표면을 변화시키도록 진동 또는 이동하게 제공되며, 상기 용탕을 냉각하고 분쇄하며 배출하게 제공되는 몰드유닛 및 상기 몰드유닛에 연계되어, 상기 몰드유닛을 진동 또는 이동시키는 구동유닛을 포함하여 구성된다.

그리고, 본 발명의 발마직한 일 실시예에 따르면, 장치프레임(100)을 구비하고, 상기 장치프레임의 상부에 지지유닛(90)을 구비할 수 있다. 지지유닛(90)은 선술한 몰드유닛을 지지하고, 구동유닛이 설치되게 하는 지지 구조물이다.

구체적으로, 상기 몰드유닛은 노즐(11)의 하부에 배치되어, 상기 노즐로부터 용탕이 낙하되는 토출대(20)와 상기 토출대로부터 공급받은 용탕을 냉각하고 응고시키는 냉각부(40)를 포함하여 구성된다.

따라서, 상기 지지유닛(90)은 상기 몰드유닛에 연결되는 상부패널(91)과, 상기 장치프레임(100)의 상부에 연결되는 하부패널(92) 및 상기 상부패널(91)과 상기 하부패널(92)을 연결하는 수직패널(93)을 포함한다.

상부패널(91)은 냉각부(40)의 하부에 고정되고, 상기 상부패널(91)의 하부에 설치되는 복수개의 브라켓(95)에 의해 상기 수직패널(93)과 연결된다. 그리고 상기 수직패널(93)이 하부패널(92)에 고정됨으로써, 상기 상부패널, 수직패널 및 하부패널은 일체형을 이루게 된다. 즉, 냉각부(40)의 제1냉각대(31) 및 제2냉각대(41)와 일체형이 되어, 후술되는 방법에 의해 상기 냉각부와 함께 이동하게 된다.

바람직하게, 장치프레임(100)이 구비되는 경우에 상기 장치프레임(100)과 하부패널(92) 사이에는 피벗조인트(102, pivot joint) 부재가 구비될 수 있다. 피벗조인트는 도어의 경첩과 같이 축을 중심으로 회전하도록 되어 있는 것으로서, 일면은 장치프레임(100)에 고정되고, 타면은 하부채널(92)에 고정되되, 회전하게 구비되는 축이 하부채널(92)에 연결되어, 상기 장치프레임(100) 상에서 상기 지지유닛(90)의 비틀림 운동을 가능하게 하고, 또한 지지하는 효과가 있다.

또한, 장치프레임(100)의 일측에는 수직 방향으로 연장되는 수직프레임(101)이 복수개 설치된다. 일정 높이를 갖게 구비되는 상기 수직프레임(101)의 단부에 노즐(11)을 지지하는 노즐프레임(12)을 설치하고 노즐프레임(12)에 의해 노즐(11)을 지지하도록 할 수 있다.

이때, 수직프레임(101)의 높이를 조절하면, 도 3에 보이는 것처럼, 노즐(11)의 토출구(11b)와 토출대(20) 사이의 거리를 조절할 수 있다. 따라서, 당업자는 수직프레임(101)의 높이를 조절하여 용탕의 공급 및 흐름을 제어할 수 있다.

토출대(20)는 토출구(11b)로부터 용탕을 공급받는다. 그리고 상기 토출대에 연결되는 냉각부(40)는 상기 토출대(20)로부터 용탕을 공급받아 냉각하고, 응고시키며 배출하도록 구비되며, 배출에 용이하도록 일정 각도 경사지게 구비할 수 있다. 그러면, 냉각부(40) 상에서 응고되고 분쇄된 용탕이 자중에 의해 용이하게 배출될 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서는, 상기 냉각부(40)를 경사지게 구비하기 위하여 도 3에 보이는 것처럼 하부패널(92) 상에 설치되는 복수개의 수직패널(93)의 높이를 다르게 하여 냉각부(40)를 지지하게 함으로써, 냉각부(40)를 경사지게 구비하였으나 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니다.

또한, 상부패널(91)과 수직패널(93) 사이에는 완충작용을 위하여 탄성부재(94)가 구비될 수 있다.

한편, 상기 냉각부(40)는 토출대(20)의 하부에 연결되어 용탕을 1차 냉각, 응고 또는 분쇄시키는 제1냉각대(31)와, 상기 제1냉각대의 하단에 연결되어 상기 제1냉각대로부터 용탕을 공급받고, 이를 2차 냉각, 응고 또는 분쇄시켜 배출하는 제2냉각대(41)를 포함한다.

여기서, 제1냉각대(31) 및 제2냉각대(41)는 냉각의 효율성을 끌어올리기 위하여 구리(Cu) 재질로 구비될 수 있으나, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며 당업자에 의해 적절히 변경될 수 있는 사항이다.

제1냉각대(31)의 하부에는 냉각을 위한 냉각라인(34)이 설치된다. 냉각라인(34)은 도 2에 보이는 것처럼, 제1냉각대(31)의 길이방향으로 복수개 구비될 수 있고, 상부패널(91)의 상부와 제1냉각대(31)의 하부 사이에 내장되도록 설치될 수 있다. 상기 냉각라인(34)의 유입구에 냉각용 유체를 공급함으로써, 제1냉각대(31)의 하부에서 제1냉각대(31) 상에 위치하는 용탕을 간접적으로 냉각할 수 있게 된다. 그리고 제1냉각대(31)의 측면에는 용탕의 외부 이탈이 방지되도록, 일정 높이를 갖는 측면프레임(33)이 설치될 수 있다.

제1냉각대(31)는 토출대(30)로부터 공급된 용탕을 1차적으로 냉각하게 제공되며, 바람직하게, 냉각라인(34)에 냉각수를 흘려보내 용탕을 냉각하는 수냉방식을 채택할 수 있다. 그러나, 냉각라인(34)을 따라 흐르는 냉각용 유체는 본 발명에 의해 한정되지 않음을 밝혀 둔다.

제2냉각대(41)는 상기 제1냉각대의 하단에 연결되며, 하부프레임(42)과, 하부프레임의 양측에 일정 높이를 갖게 설치되는 측면프레임(43)을 포함하며, 상기 측면프레임(43)의 길이방향을 따라 복수개의 냉각노즐(44)이 설치된다.

냉각노즐(44)은 제2냉각대(41)의 하부프레임(42)에 존재하는 용탕에 냉각용 유체를 분사하게 되며, 제1냉각대(31)에서는 간접적인 냉각방식을 채택한 것에 반해, 용탕에 직접적으로 냉각용 유체를 분사함으로써 직접적으로 용탕의 냉각을 수행할 수 있다.

이렇게 하면, 제2냉각대(41) 상에서 용탕은 공냉되는 것이 아니라, 냉각용 유체의 분사에 의해 빠르게 냉각될 수 있는 효과가 있다. 이때, 냉각용 유체는 당업자에 의해 적절히 선택될 수 있는 사항이다.

일예로, Fe-Si 용탕의 주조공정에서, 상기 제1냉각대(31)에서의 용탕의 온도는 약 900℃에 이르게 되는데, 이러한 경우 상기 제1냉각대와 상기 제2냉각대를 적용하여 직접 또는 간접적인 방식으로 냉각을 2회 수행하게 되면서 제2냉각대(41)에서 배출되는 용탕의 온도를 약 200℃~300℃까지 빠르게 낮출 수 있다.

종래 기술에 의해 냉각된 용탕의 온도가 약 700℃~800℃에 이르던 것을 감안하면, 본 발명에 의하여 용탕을 빠르게 냉각하고 배출할 수 있기 때문에 생산성 향상에 기여할 수 있는 효과를 창출할 수 있게 된다.

한편, 선술한 토출대(20)는 용탕의 온도가 매우 고온임에 따라, 용손 또는 열손될 가능성이 매우 크다. 따라서, 본 발명에서는 상기 노즐(11)로부터 고온의 용탕이 한 곳에 집중되어 낙하되지 않도록, 토출대(20)를 이동 또는 진동되게 구성한 것이다.

즉, 토출대(20)에 공급되는 용탕이 요동치도록, 상기 토출대(20)가 진동 또는 이동할 수 있도록 구성한 것이다. 따라서, 이와 같은 토출대(20)의 진동 또는 이동에 따라, 상기 노즐(11)로부터 낙하되는 용탕은 토출대(20) 상에서 도 7에 보이는 것과 같은 일정 낙하 궤적을 형성할 수 있게 된다.

도 7의 (a)에는 토출대(20)를 정지시켜두었을 때, 노즐(11)로부터 낙하되는 용탕의 궤적을 도시한 것이다. 단순한 직선을 형성하고 있는 용탕의 궤적을 따라 용탕에 의한 토출대(20)의 손상도 동일한 형상으로 진행되게 된다.

반면, 도 7의 (b)에는 용탕의 궤적이 사각형태로 형성된 경우가 도시되어 있다. 토출대(20)를 노즐(11)의 하부에서 상하방향으로 이동시키게 되면, 이와 같은 용탕의 궤적을 형성할 수 있다.

또한, 도 7의 (c)에는 용탕의 궤적이 원형 또는 무한대(infinity)형으로 형성되어 있고, 도 7의 (d)에는 용탕의 궤적이 사인파(sine wave)형으로 형성되어 있다.

이와 같은 용탕의 궤적을 형성하기 위해서는 토출대(20)를 상하방향으로 이동시키고, 냉각부(40)를 후술되는 방법으로 좌우 이동시키고 진동시킬 수 있다. 상기 토출대 및 상기 냉각부를 진동시키고 이동시키는 구체적인 방법에 관하여는 후술하기로 한다.

바람직하게, 상기 냉각부(40)를 진동시킬 때에, 진동수는 5Hz이상 60Hz이하의 범위로 하고, 진폭은 2mm이상 20mm이하의 범위로 할 수 있으나, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니다.

용탕이 토출대(20) 상에서 한 곳에 집중되어 낙하되지 않게 하고, 고정된 노즐(11)의 토출구(11b)에 대하여, 토출대(20)를 이동 또는 진동시킴으로써 토출대(20) 상에서 용탕을 요동치게 하고, 용탕의 표면이 변화되게 할 수 있다. 그러면, 용탕의 열을 효과적으로 분산시킬 수 있고, 용탕의 반복적인 낙하에 의한 토출대(20)의 용손 또는 열손을 방지할 수 있는 효과가 있다.

물론, 토출대(20)의 상부에 배치되는 노즐(11)이 상기 토출대에 대하여 일정방향으로 이동하도록 구성할 수도 있으나, 이 또한 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있는 사항이다.

특히, 토출대(20) 상에서 용탕의 궤적이 원형, 무한대(infinity)형, 사인파(sine wave)형 등 곡선을 포함하는 궤적이 되게 하기 위해서는 토출대(20)를 상하이동시키는 것과 함께, 토출대(20)를 좌우이동시킬 수 있다.

이를 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 상기 토출대(20)를 냉각부(40) 상에 고정하되, 냉각부(40)에서 길이방향으로 이동할 수 있도록 구비할 수 있다.

즉, 토출대(20)의 하부에는 도 3에 보이는 것처럼, 리니어베어링(21)을 체결하고, 이를 제1냉각대(31)의 측면프레임(33)에 고정한다. 그러면, 상기 토출대(20)는 측면프레임(33)의 길이방향을 따라 상하 이동할 수 있게 구비된다.

이와 같은 상태에서, 제1냉각대(31)를 포함하는 냉각부(40)를 좌우로 움직이도록 구비하면, 상기 토출대(20)는 상하좌우로 움직이게 된다. 그러면, 용탕의 효율적인 냉각과 열 분산을 위해 냉각부(40)를 좌우이동시키는 것과 동시에 토출대(20)도 함께 좌우이동시킬 수 있기 때문에, 토출대(20)의 좌우이동에 필요한 주변 설비를 간소화시킬 수 있는 효과가 있다.

한편, 이와 같은 토출대(20)와 냉각부(40)의 상하좌우 이동을 구현하기 위해 본 발명에서는 구동유닛을 제공한다. 도 2에 보이는 것처럼, 구동유닛은, 상기 냉각부(40)와 상기 토출대(20)에 연계되어 상기 냉각부와 상기 토출대를 이동시키게 제공되는 구동부(60) 및 상기 냉각부에 연계되고, 용탕을 분쇄하도록 상기 냉각부를 진동시키게 제공되는 진동부(70)를 포함한다.

그리고, 상기 구동부와 상기 진동부에 의해 토출대(20) 상에서 선술한 것과 같은 용탕의 낙하 궤적이 형성될 수 있다.

바람직하게, 상기 구동부는 냉각부(40)에 연계되어, 냉각부(40)를 이동시키는 제1구동부(61) 및 상기 토출대(20)에 연계되어, 상기 토출대를 상기 제1냉각대 상에서 이동시키는 제2구동부(62)를 포함한다.

제1구동부(61)는 냉각부(40)를 좌우이동시키고, 상기 제2구동부(62)는 상기 토출대(20)를 제1냉각대(31)상에서 상하이동시키게 제공된다. 이와 같은 구동이 가능하도록, 본 발명에서는 도 5 및 도 6에 보이는 것과 같은 두 가지 실시예를 제공한다.

일예로서, 도 5에 보이듯이, 상기 제1구동부는 냉각부에 연결되는 제1실린더부재(64)로 제공되고, 상기 제2구동부는 토출대(20)에 연결되는 제2실린더부재(65)로 제공될 수 있다. 이때, 상기 실린더부재들을 구동하는 구동력은 유압에 의해 형성될 수 있으나, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니다.

제1실린더부재(64)는 냉각부의 일측에 배치되고, 피스톤로드(64b)의 단부는 피벗조인트(102)에 의해 구동바(69)에 연결된다. 그리고 상기 구동바(69)는 하부패널(92)과 일직선상에 피벗조인트(102)로 연결되며, 이에 의해 피스톤로드(64b)가 신장 또는 수축함에 따라 하부패널(92)이 좌우로 이동할 수 있게 된다.

또 다른 일예로서, 도 6 및 도 7에 보이듯이, 상기 제1실린더부재(64)는 상기 냉각부를 사이에 두고 복수개가 구비되어, 서로 상반되게 신장 또는 수축하게 제공된다. 즉, 도 2에 보이는 것처럼, 제1실린더부재(64)는 상기 냉각부(40)의 하부에 제공되는 지지유닛(90)의 하부패널(92)에 연결될 수 있다.

그리고, 신장 또는 수축을 반복하며 하부패널(92)을 좌우이동시킴으로써, 지지유닛(90)과, 상기 지지유닛에 연결되는 냉각부(40)를 함께 좌우이동시키게 제공된다. 이와 같이 복수개의 제1실린더부재(64)를 구비하고, 냉각부의 양측에서 서로 상반되게 신장 또는 수축하게 구비하면 양측의 실린더부재에 하중을 분산시킬 수 있어 실린더부재 자체의 수명을 연장할 수 있을 뿐만 아니라, 하부패널(92)에 연결된 냉각부(40) 및 용탕 자체의 상당한 하중에도 좌우이동을 원활하게 구현할 수 있다. 따라서, 과하중에 의한 장치의 손상을 사전에 방지할 수 있음은 물론이다.

구체적으로, 도 6 및 도 7에 보이는 것처럼, 제1실린더부재는 실린더몸체(64a)와 피스톤로드(64b)를 포함한다. 그리고, 상기 피스톤로드는 구동바(69)에 연결되며, 상기 구동바의 타단은 하부패널(92)에 연결된다. 이는, 마주보게 구비되는 타측의 제1실린더부재 또한 동일하게 적용되는 사항이다.

냉각부(40)를 기준으로 일측에 배치된 실린더부재의 피스톤로드(64b)가 수축하면, 타측에 배치된 실린더부재의 피스톤로드는 신장되게 제공된다. 그러면, 도 5에 보이는 것처럼, 하부패널(92)은 수축되는 피스톤로드측으로 끌어당겨져 중앙을 기준으로 좌측으로 이동하게 된다.

이에 따라, 신장되는 피스톤로드는 하부패널(92)을 밀게되고, 하부패널(92)의 맞은편에 존재하는 실린더부재측으로 하부패널(92)을 이동시키게 된다. 이때, 상기 하부패널(92)의 하부에 설치된 피벗조인트 부재에 의하여 장치프레임(100) 상에서 상기 냉각부(40) 및 지지유닛(90)은 도 6 및 도 7에 보이는 것과 같은 상태로 좌우이동하게 된다.

이상에서 설명한 제1실린더부재(64)의 설치 위치, 설치 개수와 관련된 사항은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 것으로, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니다. 따라서 당업자는 각각의 실시예의 장점 또는 효과를 고려하여 얼마든지 이를 변경하여 적용할 수 있다.

한편, 제1실린더부재(64)에 의해 냉각부(40)가 좌우이동될 때, 제1냉각대(31) 상에서 토출대(20)를 상하이동시키는 제2실린더부재(65)의 구동을 원활하게 하기 위하여 제2실린더부재(65)의 피스톤로드(65b)에는 이동홈(68a)을 구비하는 연결브라켓(68)이 체결될 수 있다.

그리고, 도 6 및 도 7에 보이는 것처럼, 연결브라켓의 이동홈(68a)에 토출대(20)의 연결바(22)를 체결하면, 제1실린더부재에 의하여 토출대(20)가 좌우이동하더라도, 제2실린더부재에 의한 토출대(20)의 상하이동이 원활하게 수행될 수 있다.

특히, 제1실린더부재(64)가 냉각부를 보다 용이하게 좌우이동시킬 수 있도록 하기 위하여 상기 제1구동부(61)는 상기 제1실린더부재 주변에 배치되어, 상기 제1실린더부재의 신장 또는 수축을 제어하게 제공되는 구동제어수단을 더 포함할 수 있다.

도 4 내지 도 7에 보이는 것처럼, 상기 구동제어수단은 냉각부(40)의 좌우이동경로 상에 설치되는 복수개의 리미트스위치 및 냉각부에 연계되어 상기 냉각부와 함께 이동하게 제공되고, 상기 리미트스위치를 터치하는 터치바(67)를 포함하되, 상기 리미트스위치에 의해 상기 제1실린더부재의 신장 또는 수축이 제어되게 구성될 수 있다.

일예로, 터치바(67)의 양측에 배치된 수직프레임(101)에는 도 6 및 도 7에 보이는 리미트스위치(66a,66b)가 각각 설치될 수 있고, 터치바(67)의 좌측에 설치된 리미트스위치(66a)와, 우측에 설치된 리미트스위치(66b)로 제공될 수 있다.

리미트스위치는 제1실린더부재(64)에 동력을 제공하는 동력제공수단에 연결되며, 터치됨에 따라 제1실린더부재에 공급되는 동력을 제어할 수 있다.

이와 같이 구성되는 구동제어수단은 제1실린더부재(64)가 단수로 구비되거나 복수로 구비되는 것에 영향을 받지않고, 다만, 사용자가 제1실린더부재(64)를 용이하게 제어할 수 있도록 작동상의 편의를 제공한다.

도 6에 보이는 것처럼, 제1실린더부재(64)가 복수로 구비되는 경우 하부패널(92)에 설치된 터치바(67)가 좌측 리미트스위치(66a)를 터치하면, 터치바(67)의 좌측에 배치된 제1실린더부재(64)의 피스톤로드가 신장되고, 우측에 배치된 제1실린더부재(64)의 피스톤로드가 수축되도록 구비될 수 있다.

반대로, 터치바(67)가 우측 리미트스위치(66b)를 터치하면, 터치바(67)의 좌측에 배치된 제1실린더부재(64)의 피스톤로드가 수축되고, 우축에 배치된 제1실린더부재(64)의 피스톤로드가 신장되도록 구비될 수 있다. 이렇게 하면, 냉각부(40)의 좌우이동을 보다 용이하게 제어하여, 용탕의 궤적을 보다 정확하게 형성할 수 있는 효과가 있다.

바람직하게, 제1구동부(61)는 상기 냉각부(40)를 0.010m/sec 이상 1m/sec 의 속도로 좌우이동시키게 구비될 수 있는데, 이와 같이 하면 선술한 것과 같은 진동부(70)의 진동수와 진폭에 최적화된 속도가 되어, 토출대(20) 상에서 용탕의 궤적을 보다 용이하게 형성할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 2 및 도 3에 보이는 것처럼, 진동부(70)는 수직패널(93)에 구비되고, 브라켓(95)에 의해 냉각부(40)에 연결되는 편심축(72)과, 하부패널(92) 상에 고정되며 모터축(71a)을 구비하는 모터(71)와, 상기 모터축과 상기 편심축에 설치되는 복수개의 구동풀리(73) 및 상기 구동풀리들을 감아도는 벨트(74)를 포함한다.

이는, 종래 기술에 의해 익히 알려진 편심축에 의한 진동 유발로써, 모터(71)가 회전됨에 따라 상기 냉각부(40)에는 진동이 가해지게 되며, 모터의 회전을 제어하여 냉각부(40)에 가해지는 진동을 조절할 수 있다. 다만, 이는 본 발명에 의해 한정되는 것이 아니며, 당업자에 의해 적절히 변경되어 적용될 수 있다.

한편, 바람직하게, 선술한 제1냉각대(31) 및 상기 제2냉각대(41) 중 적어도 어느 하나는 분리되게 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 5에 보이는 것처럼, 제1냉각대(31)를 복수개의 냉각판재(32)의 결합으로 구비하면, 손상이 많이 진행된 냉각판재(32)만 분리하여 교체하면 되므로, 제1냉각대(31) 및 장치 전체의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다. 물론, 이는 제2냉각대(41)에도 동일하게 적용될 수 있는 사항이며, 냉각판재(32)의 개수, 재질, 크기 등은 본 발명에 의해 제한되는 것이 아니다.

선술한 바와 같이 구성되는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 용손 방지용 주조 장치에 의하면, 냉각부(40)를 제1냉각대 및 제2냉각대로 분리함에 따라, 용탕의 신속한 냉각을 수행할 수 있다.

그리고, 제1냉각대와 제2냉각대에서 서로 다른 냉각방식을 선택하여 적용할 수 있기 때문에 용탕의 특성에 따라 최적의 주조 공정을 설계할 수 있다. 또한, 진동부와 구동부에 의하여 용탕의 냉각, 응고, 분쇄를 한번에 수행할 수 있고, 자중에 의해 별도의 장치없이 용이하게 배출할 수 있으므로 주조 공정의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과를 창출할 수 있게 된다.

아울러, 고온의 용탕에 의한 장치의 용손 및 열손을 방지할 수 있기 때문에 유지 보수 비용까지 절감할 수 있는 효과가 있고, 조업의 중단을 방지하여 생산성 향상에 기여할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 사항은 본 발명의 일 실시예에 관하여 설명한 것이며, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것은 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 자명할 것이다.

10 : 노즐부 20 : 토출대
40 : 냉각부 60 : 구동부
70 : 진동부 90 : 지지유닛
100 : 장치프레임

Claims (11)

1. 용탕을 토출하는 노즐;
   상기 노즐의 하부에 배치되고, 상기 용탕의 표면을 변화시키도록 진동 또는 이동하게 제공되며, 상기 용탕을 냉각하고 분쇄하며 배출하게 제공되는 몰드유닛; 및
   상기 몰드유닛에 연계되어, 상기 몰드유닛을 진동 또는 이동시키는 구동유닛;
   을 포함하여 구성되는 용손 방지용 주조 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 몰드유닛은,
   상기 노즐의 하부에 배치되어 상기 용탕이 낙하되고, 상기 용탕이 요동치도록 진동 또는 이동하되, 상기 노즐로부터 낙하되는 상기 용탕의 낙하 궤적을 형성하여 열을 분산시키는 토출대; 및
   상기 토출대에 연결되어 상기 용탕을 공급받고, 진동 또는 이동하며 상기 용탕을 냉각하고 분쇄하며 배출시키는 냉각부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 냉각부는,
   상기 토출대의 하부에 연결되고, 상기 용탕을 냉각 또는 분쇄시키도록 냉각라인을 구비하는 제1냉각대; 및
   상기 제1냉각대에 연결되고, 상기 제1냉각대로부터 공급된 상기 용탕을 냉각하고 분쇄하며 배출시키되, 상기 용탕에 냉각유체를 분사하는 냉각노즐을 구비하는 제2냉각대;를 포함하고,
   상기 제1냉각대 및 상기 제2냉각대는 경사지게 구비되는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 구동유닛은,
   상기 냉각부와 상기 토출대에 연계되어 상기 냉각부와 상기 토출대를 이동시키게 제공되는 구동부; 및
   상기 냉각부에 연계되고, 상기 용탕을 분쇄하도록 상기 냉각부를 진동시키게 제공되는 진동부;를 포함하되,
   상기 구동부와 상기 진동부에 의해 상기 토출대 상에서 상기 용탕의 낙하 궤적이 형성되는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 구동부는,
   상기 냉각부에 연계되어, 상기 냉각부를 이동시키는 제1구동부; 및
   상기 토출대에 연계되어, 상기 토출대를 상기 제1냉각대 상에서 이동시키는 제2구동부;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1구동부는,
   상기 냉각부를 좌우이동시키고,
   상기 제2구동부는,
   상기 토출대를 상기 제1냉각대 상에서 상하이동시키며,
   상기 진동부는,
   상기 냉각부에 연계되어, 일정 진동수와 일정 진폭으로 상기 냉각부를 진동시키는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 진동부는,
   상기 토출대 상에서, 상기 용탕의 낙하 궤적이 원형 또는 사인파(sine wave)형으로 형성되도록 상기 냉각부를 진동시키되,
   진동수는 5Hz이상 60Hz이하의 범위로 하고, 진폭은 2mm이상 20mm이하의 범위로 하는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
   
8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1구동부는,
   상기 냉각부에 연결되는 복수개의 제1실린더부재; 및
   상기 제1실린더부재들의 주변에 배치되어, 상기 제1실린더부재들의 신장 또는 수축을 제어하게 제공되는 구동제어수단;을 포함하되,
   상기 제1실린더부재는 서로 상반되게 신장 또는 수축하게 제공되어 상기 냉각부를 이동시키고,
   상기 구동제어수단은,
   상기 냉각부의 이동경로 상에 설치되는 복수개의 리미트스위치; 및
   상기 냉각부에 연계되어 상기 냉각부와 함께 이동하게 제공되고, 상기 리미트스위치를 터치하는 터치바;를 포함하되,
   상기 리미트스위치에 의해 상기 제1실린더부재들의 신장 또는 수축이 제어되게 제공되는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
   
9. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1구동부는,
   상기 냉각부에 연결되어, 상기 냉각부를 이동시키는 제1실린더부재; 및
   상기 제1실린더부재의 주변에 배치되어, 상기 제1실린더부재의 신장 또는 수축을 제어하게 제공되는 구동제어수단;을 포함하되,
   상기 구동제어수단은,
   상기 냉각부의 이동경로 상에 설치되는 복수개의 리미트스위치; 및
   상기 냉각부에 연계되어 상기 냉각부와 함께 이동하게 제공되고, 상기 리미트스위치를 터치하는 터치바;를 포함하되,
   상기 리미트스위치에 의해 상기 제1실린더부재의 신장 또는 수축이 제어되게 제공되는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
   
10. 제7항에 있어서,
    상기 진동부는,
    상기 냉각부에 연결되는 편심축;
    상기 냉각부 일측에 배치되는 모터;
    상기 편심축과 상기 모터의 회전축에 설치되는 구동풀리; 및
    상기 구동풀리를 감아도는 벨트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
    
11. 제6항에 있어서,
    상기 제1구동부는,
    상기 냉각부를 0.010m/sec 이상 1m/sec 의 속도로 이동시키는 것을 특징으로 하는 용손 방지용 주조 장치.
    
    
    
    

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