KR20170077206A - 압출 프레스 컨테이너 및 이를 위한 맨틀, 및 방법 - Google Patents

Abstract

금속 압출 프레스에서 사용을 위한 컨테이는, 제2 횡방향 축선에 수직인 제1 횡방향 축선을 갖는 세장형 축선방향 보어, 및 상기 보어에 인접한 맨틀에 의해서 수용되는 복수의 종방향으로 연장되는 가열 요소를 갖는 맨틀을 포함한다. 가열 요소는 컨테이너 내 열적 프로파일을 제어하기 위해서 개별적으로 제어가능하다. 컨테이너는 또한 컨테이너 내 열적 프로파일을 측정하도록 구성되는 복수의 온도 센서를 포함한다. 온도 센서는 제1 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서, 그리고 제2 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제3 온도 센서 및 제4 온도 센서를 포함한다.

Description

압출 프레스 컨테이너 및 이를 위한 맨틀, 및 방법{EXTRUSION PRESS CONTAINER AND MANTLE FOR SAME, AND METHOD}

본 발명은 전반적으로 압출에 관한 것이고 그리고 특히 압출 프레스 컨테이너 및 이를 위한 맨틀 및 방법에 관한 것이다.

금속 압출 프레스는 기술 분야에 잘 알려져 있고, 그리고 사용되는 압출 다이의 형상과 전체적으로 일치하는 단면 형상을 갖는 압출된 금속 제품을 형성하기 위해서 사용된다. 전형적인 금속 압출 프레스는 외측 맨틀(mantle) 및 내측 관형 라이너(liner)를 갖는 전체적으로 원통형인 컨테이너를 포함한다. 컨테이너는 압출 동안에 빌렛(billet)을 위한 온도 제어식 인클로져로서 기능한다. 압출 램(ram)은 컨테이너의 일 단부에 인접하게 위치된다. 압출 램의 단부는 더미 블록에 인접하고, 이 더미 블록은 다음으로 컨테이너를 통해서 빌렛이 전진되는 것을 허여하면서 빌렛에 접촉된다. 압출 다이는 컨테이너의 반대 단부에 인접하게 위치된다.

운전 동안에, 일단 빌렛이 원하는 압출 온도(알류미늄에 대해서 전형적으로 800-900°F)로 가열되면, 빌렛은 압출 프레스에 전달된다. 압출 램은 다음으로 더미 블록에 접촉되도록 작동되어, 빌렛을 컨테이너 안으로 그리고 압출 다이를 향해서 전진시킨다. 전진하는 압출 램 및 더미 블록에 의해서 작용되는 압력 하에서, 빌렛은, 빌렛 재료의 전부 또는 대부분이 컨테이너 외부로 가압되어, 압출된 제품으로 귀결될 때까지 압출 다이에 제공되는 프로파일을 통해서 압출된다.

금속 압연 기술에서 비용-절약 효율 및 생산성을 얻기 위해서, 압출 프레스의 열적 정렬을 달성하는 것이 중요하다. 열적 정렬은 일반적으로 다양한 압출 프레스 구성요소의 원하는 작동 온도(running temperature)의 제어 및 유지로 정의된다. 압출되는 제품의 생산 동안 열적 정렬을 달성하는 것은, 압출가능한 재료의 유동이 균일하고, 그리고 더 높은 속도에서 더 적은 낭비로 압출 프레스 운전자가 프레스하는 것을 가능하게 하는 점을 보장한다.

이해되는 바와 같이, 원하는 빌렛 온도는, 만약 컨테이너가 압출 프로세스 동안 라이너 온도에서 어떠한 변화가 발생될 때 그리고 발생되는 곳에서 이를 즉시 보정할 수 있다면, 단지 유지될 수 있다. 종종, 요구되는 것 모두는 결핍 영역에 대한 상대적으로 적은 양의 열의 부가이다.

압출 프레스의 열적 정렬을 평가할 때 많은 인자들이 고려될 수도 있다. 예를 들어, 압출가능한 재료의 빌렛 전부가 빌렛의 단면적에 걸쳐서 균일한 유량을 보장하기 위해서 최적 운전 온도에 있을 수도 있다. 컨테이너 내 라이너의 온도는 또한 이를 통과하는 빌렛의 온도 프로파일을 유지하고 그리고 간섭하지 않는 기능을 할 수도 있다.

열적 정렬을 달성하는 것은 일반적으로 압출 프레스 운전자에게 도전이다. 압출 동안에, 컨테이너의 상부는 일반적으로 하부보다 더 뜨겁다. 비록 전도가 컨테이너 내에서 열 전달의 주된 방법이나, 컨테이너의 하부 표면으로부터 손실되는 복사열은 컨테이너 하우징 내부에서 상승되고, 상부에서의 온도의 상승으로 이어진다. 컨테이너의 전방 및 후방 단부는 일반적으로 노출되고, 이들은 컨테이너의 중심 보다 더 많은 열을 잃을 것이다. 이것은 단부보다 더 뜨거운 컨테이너의 중앙 구간으로 귀결된다. 또한, 빌렛이 압출 다이 단부를 더 긴 시간 동안 가열하기 때문에 컨테이너의 압출 다이 단부에서 온도가 램 단부에 비교하여 약간 더 높은 경향이 있다. 추가적으로, 컨테이너의 일 측부가 타측부보다 더 뜨거울 수도 있다. 컨테이너의 이 온도 변화는 컨테이너 안에 수용된 라이너의 온도 프로파일에 영향을 주며, 이는 다시 압출가능한 재료의 빌렛의 온도에 영향을 준다. 압출 다이의 온도 프로파일은 일반적으로 라이너의 온도 프로파일과 일치하고, 그리고 압출 다이의 온도는 압출 다이를 통한 압출가능한 재료의 유량에 영향을 준다. 비록 압출 다이를 통한 압출가능한 재료의 평균 유량이 램의 속도에 의해서 지배되나, 빌렛의 더 뜨거운 구간으로부터의 유량은 빌렛의 더 차가운 구간에 비하여 더 빠르다. 빌렛의 단면 프로파일을 가로지른 런-아웃 분산(un-out variane)은 매 5°C 의 온도 변화에 대해서 1% 만큼 클 수 있다. 이것은 압출되는 제품의 프로파일의 형상에 부정적으로 영향을 줄 수 있다. 컨테이너의 그리고 라이너의 온도 프로파일 제어는 따라서 압출 프로세스의 효율적인 운전에 매우 중요하다.

따라서, 적어도 신규한 압출 프레스 컨테이너 및 이를 위한 맨틀 및 방법을 제공하는 것이 목적이다.

일 양태에 있어서, 금속 압출 프레스에서 사용을 위한 컨테이가 제공되며, 이 컨테이너는, 제2 횡방향 축선에 수직인 제1 횡방향 축선을 갖는 세장형 축선방향 보어, 및 상기 보어에 인접한 맨틀에 의해서 수용되는 복수의 종방향으로 연장되는 가열 요소를 갖는 맨틀로서, 상기 가열 요소는 상기 컨테이너 내의 열적 프로파일을 제어하기 위해서 개별적으로 제어가능한, 상기 맨틀; 및 상기 컨테이너 내 열적 프로파일을 측정하도록 구성되는 복수의 온도 센서로서, 상기 제1 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서, 그리고 상기 제2 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제3 온도 센서 및 제4 온도 센서를 포함하는, 상기 복수의 온도 센서를 포함한다.

상기 컨테이너는 상기 보어 내에 수용되는 라이너를 더 포함하고, 상기 라이너는, 빌렛이 전진되는 종방향으로 연장되는 통로를 갖는 세장형 바디를 포함한다. 상기 가열 요소들은 상기 맨틀의 상기 축선방향 보어 둘레로 원주방향으로 배열될 수도 있다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서가 상기 컨테이너의 다이 단부에 인접하게 위치될 수도 있다. 상기 제1 및 제2 온도 센서는 상기 컨테이너 내 수직 열적 프로파일을 측정하도록 구성될 수도 있고, 그리고 상기 제3 및 제4 온도 센서는 상기 컨테이너 내 수평 열적 프로파일을 측정하도록 구성될 수도 있다. 온도 센서 중 적어도 하나는 상기 맨틀 내에 있을 수도 있다. 온도 센서 중 적어도 하나는 상기 라이너 내에 있을 수도 있다. 상기 온도 센서는 써모커플일 수도 있다. 상기 가열 요소 중 적어도 하나는 적어도 하나의 가열 구간을 포함할 수도 있다. 상기 가열 요소 각각은 상기 가열 요소 각각의 상대적 단부 각각을 향해서 위치되는 2개의 가열 구간을 포함할 수도 있다.

다른 양태에 있어서, 금속 압출 프레스에서 사용을 위한 컨테이너를 위한 맨틀이 제공되며, 상기 맨틀은: 제2 횡방향 축선에 수직인 제1 횡방향 축선을 갖는 세장형 축선방향 보어; 가열 요소를 수용하도록 구성되고 그리고 상기 축선방향 보어에 인접하게 형성되는 복수의 종방향으로 연장되는 보어; 및 온도 센서를 수용하도록 구성되는 복수의 온도 센서 보어로서, 상기 제1 횡방향 축선의 반대 편들에 형성되는 제1 온도 센서 보어 및 제2 온도 센서 보어, 그리고 상기 제2 횡방향 축선의 반대 편들에 형성되는 제3 온도 센서 보어 및 제4 온도 센서 보어를 포함하는, 상기 복수의 온도 센서 보어를 포함한다.

상기 맨틀은 상기 종방향으로 연장되는 보어에 수용되는 가열 요소를 더 포함할 수도 있으며, 상기 가열 요소는 상기 컨테이너 내 열적 프로파일을 제어하기 위해서 개별적으로 제어가능하다. 상기 맨틀은 상기 온도 센서 보어 내에 수용되는 온도 센서를 더 포함할 수도 있고, 상기 온도 센서는 상기 컨테이너 내 열적 프로파일을 측정하도록 구성된다. 상기 맨틀은 상기 축선방향 보어 내에 라이너를 수용하도록 구성될 수도 있고, 상기 라이너는 빌렛이 전진되는 종방향으로 연장되는 통로를 갖는 세장형 바디를 포함한다. 상기 보어들은 상기 가열 요소를 수용하도록 구성될 수도 있고 상기 축선방향 보어 둘레로 원주방향으로 형성된다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서 보어는 상기 맨틀의 다이 단부에 인접하게 형성될 수도 있다. 상기 제1 및 제2 온도 센서 보어는 상기 컨테이너 내 수직 열적 프로파일의 측정을 허여하도록 위치될 수도 있고, 그리고 상기 제3 및 제4 온도 센서 보어는 상기 컨테이너 내 수평 열적 프로파일의 측정을 허여하도록 위치될 수도 있다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서 보어는 상기 맨틀 내에서 종료될 수도 있다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서 보어 중 적어도 하나는 상기 맨틀로부터 상기 라이너 안으로 연장될 수도 있다.

다른 양태에 있어서, 금속 압출 프레서 컨테이너 내 열적 프로파일을 제어하는 방법을 제공하되, 상기 컨테이너는 제2 횡방향 축선에 수직인 제1 횡방향 축선을 갖는 세장형 축선방향 보어를 갖는 맨틀을 포함하고, 상기 방법은: 상기 제1 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서, 및 상기 제2 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제3 온도 센서 및 제4 온도 센서를 사용하여 상기 컨테이너 내 열적 프로파일을 측정하는 단계; 및 상기 보어에 인접한 상기 맨틀에 의해서 수용되는 복수의 종방향으로 연장되는 가열 요소들을 사용하여 상기 컨테이너 내 상기 열적 프로파일을 제어하는 단계를 포함한다.

상기 가열 요소는 상기 열적 프로파일을 제어하기 위해서 개별적으로 제어가능할 수도 있다. 열적 프로파일을 측정하는 단계는: 상기 제1 및 제2 온도 센서를 사용하여 컨테이너 내 수직 열적 프로파일을 측정하는 단계, 및 상기 제3 및 제4 온도 센서를 사용하여 컨테이너 내 수평 열적 프로파일을 측정하는 단계를 포함할 수도 있다. 상기 맨틀은 상기 보어 내에 라이너를 수용할 수도 있고, 상기 라이너는 빌렛이 전진되는 종방향으로 연장되는 통로를 갖는 세장형 바디를 포함할 수도 있다. 상기 가열 요소들은 상기 맨틀의 상기 축선방향 보어 둘레로 원주방향으로 배열될 수도 있다. 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서가 상기 컨테이너의 다이 단부에 인접하게 위치될 수도 있다. 온도 센서 중 적어도 하나는 상기 맨틀 내에 있다. 온도 센서 중 적어도 하나는 상기 라이너 내에 있을 수도 있다. 상기 온도 센서는 써모커플일 수도 있다. 상기 가열 요소 중 적어도 하나는 적어도 하나의 가열 구간을 포함할 수도 있다. 상기 가열 요소 각각은 상기 가열 요소 각각의 상대적 단부 각각을 향해서 위치되는 2개의 가열 구간을 포함할 수도 있다.

이제 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 더욱 충분하게 설명될 것이며, 이 도면에서:
도 1은 금속 압출 프레스의 개략적인 사시도이고;
도 2는 도 1의 금속 압출 프레스의 부분을 형성하는 컨테이너의 사시도이고;
도 3은 도 2의 컨테이너의 정면도이고;
도 4는 도 2의 컨테이너의 측면도이고;
도 5 및 도 6은 도 2의 컨테이너의 단면도로서, 표시된 단면 라인을 따라서 취해지고;
도 7은 도 2의 컨테이너와의 사용을 위한 가열 요소의 사시도이고;
도 8은 도 2의 컨테이너의 사시도로서, 사용 중에 압출 다이가 장착된 상태이다.

도 1은 금속 압출 시 사용을 위한 압출 프레스의 간략화된 도해이다. 압출 프레스는 내측 튜브형 라이너(24)를 포위하는 외측 맨틀(22)을 갖는 컨테이너(20)를 포함한다. 컨테이너(20)는 빌렛(26)의 압출 동안에 빌렛을 위한 온도 제어 인클로져로서 기능한다. 압출 램(28)은 컨테이너(20)의 일 단에 인접하게 위치된다. 압출 램(28)의 단부는 더미 블록(30)에 인접하고, 이 더미 블록은 다음으로 빌렛(26)에 접촉되며 컨테이너를 통해서 빌렛이 전진되는 것을 허여한다. 압출 다이(32)는 컨테이너(20)의 다이 단부(34)에 인접하게 위치된다.

동작 동안에, 일단 빌렛(26)이 소망 압출 온도(알류미늄에 대해서 전형적으로 800-900°F)로 가열되면, 빌렛은 압출 프레스에 전달된다. 압출 램(28)은 다음으로 더미 블록(30)에 접촉되도록 작동되어, 빌렛(26)을 컨테이너 안으로 그리고 압출 다이(32)를 향해서 전진시킨다. 전진하는 압출 램(28) 및 더미 블록(30)에 의해서 작용되는 압력 하에서, 빌렛(26)은, 빌렛 재료의 전부 또는 대부분이 컨테이너(20) 외부로 가압되어, 압출된 제품(36)으로 귀결될 때까지 압출 다이(32)에 제공되는 프로파일을 통해서 압출된다.

컨테이너(20)는 도 2 내지 도 7에서 더욱 잘 도시될 수도 있다. 컨테이너(20)는 압출 프레스에 대한 컨테이너(20)의 연결을 용이하게 하도록 기술분야에 알려진 방식으로 다이 단부(34)에서, 그리고 컨테이너의 사이드 섹션(side section)을 따라서 구성된다. 맨틀(22)은 세장형 형상을 갖고 그리고 라이너(24)를 수용하는 세장형 축방향 보어를 포함한다. 이 실시형태에서, 맨틀(22) 및 리니어(24)는 서로 수축끼워맞춤된다. 세장형 축선방향 보어는, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 횡방향 축선(A) 및 제2 횡방향 축선(B)을 갖고, 제1 및 제2 횡방향 축선(A 및 B)은 수직이다.

맨틀(22)은, 맨틀(22)의 다이 단부(34)로부터 맨틀(22)의 램 단부(42)로 연장되고 라니어(24)를 포위하는 복수의 종방향 보어(40)를 또한 포함한다. 각각의 종방향 보어(40)는, 사용중 라이너(24)의 근접부에서 맨틀(22)에 열적 에너지를 제공하도록 활성화될 수 있는, 아래에서 더 설명되는 세장형 가열 요소를 수용하도록 형상지워진다. 필요한 종방향 보어(40)의 개수는 컨테이너(20)의 사이즈에 그리고 세장형 가열 요소를 활성화시키기 위해서 사용되는 전압에 의존한다. 이 실시형태에서, 맨틀은 16개의 종방향 보어(40)를 포함한다. 컨테이너(20)는, 종방향 보어(40)의 단부를 덮는 컨테이너의 다이 단부(34) 상에 장착되는 단부 커버 플레이트(미도시)를 갖도록 구성된다.

맨틀(22)은, 라이너(24)에 인접하고 그리고 맨틀(22)의 길이 부분 안으로 부분적으로 연장되는 복수의 보어(44, 46 및 48)를 더 포함한다. 이 실시형태에서, 맨틀(22)은 맨틀(22) 안으로 대략 4인치를 다이 단부(34)로부터 연장되는 2개의 보어(44), 맨틀(22) 안으로 대략 4인치를 다이 단부(34)로부터 연장되는 2개의 보어(46), 및 맨틀(22) 안으로 대략 4인치를 램 단부(42)로부터 연장되는 2개의 보어(48)를 포함한다. 각각의 보어(44, 46 및 48)는 온도 센서(미도시)를 수용하도록 형상지워진다. 보어(44, 46 및 48)는 가열 요소를 수용하도록 구성되는 종방향 보어(40)의 어느 하나와도 교차하는 것을 방지하는 방식으로 위치된다. 보어(44)는 제1 횡방향 축선(A)의 반대 편들에 위치되고, 그리고 보어(46)는 제2 횡방향 축선(B)의 반대 편들에 위치되고, 그리고 보어(46)는 제2 횡방향 축선(B)의 반대 편들에 위치된다. 이 실시형태에서, 컨테이너(20)는, 보어(44) 중 한개가 라이너(24) 위에 위치되는 한편 나머지 보어(44)가 라이너(24) 아래에 위치되도록, 보어(46) 중 한개가 라이너(24) 우측에 위치되는 한편 나머지 보어(46)가 라이너(24) 좌측에 위치되도록, 그리고 보어(48) 중 하나가 라이너(24) 위에 위치되는 한편 나머지 보어(48)가 라이너(24) 아래에 위치되도록 배향된다.

라이너(24)는 라이너를 통해서 종방향으로 연장되는 빌렛 수용 통로(52)를 포함하고, 그리고 도시된 실시형태에서, 통로(52)는 전체적으로 원형 단면 프로파일을 갖는다.

도 7은 컨테이너(20)와 사용되기 위한 세장형 가열 요소 중 하나를 도시하며, 이 가열 요소는 참조 번호 70에 의해서 전체적으로 표시된다. 가열 요소(70)는 카트리지-타입 요소이다. 추가되는 온도의 가장 큰 필요에 있는 컨테이너의 영역은 일반적으로, 각각 다이 단부 구역(72a) 및 램 단부 구역(72b)로 지칭되는 다이 단부(34) 및 램 단부(42)이다. 따라서, 각각의 가열 요소(70)는 세그먼트화된 가열 영역을 갖도록 구성될 수도 있다. 이 실시형태에서, 그리고 도 7에 도시되는 바와 같이, 각각의 가열 요소(70)는, 중심 비가열 구간(78)에 의해서 분리되는 다이 단부 가열 구간(74) 및 램 단부 가열 구간(76)을 갖도록 구성된다. 가열 요소를 활성화하고 제어하기 위해서, 리드 라인(82)이 각각의 가열 구간(74, 76)에 공급된다. 리드 라인은 다양한 버스 라인(미도시)에 연결되며, 이 버스 라인은 다음으로 제어기(미도시)에 연결된다. 버스 라인의 배열체는, 컨테이너(20)의 가열 요건에 의존하여 임의의 적합한 구성을 취할 수도 있다. 이 실시형태에서, 버스 라인은, 운전자에 의해서 필요한 것으로 여겨지는 바에 따라 컨테이너의 다이 단부 구역(72a) 및 램 단부 구역(72b) 또는 더욱 바람직하게는 컨테이너의 단지 부분의 가열을 선택적으로 허여하도록 구성된다. 이 실시형태에서, 리드 라인의 배열체는 가열 소요(70) 각각이 개별적으로 제어 가능하도록 하고, 그리고 또한 각각의 가열 요소(70) 내의 가열 구간(74, 76)이 개별적으로 제어 가능하도록 한다. 예를 들어, 운전자는 일반적으로 하측 다이 단부 구역(72c) 및 하측 램 단부 구역(72e)에서 온도 결핍을 식별할 수도 있다. 하측 다이 단부 구역(72c) 및 하측 램 단부 구역(72e)의 인접부에서 세장형 가열 요소(70)는 요구될 때 추가되는 온도를 제공하게끔 운전자에 의해서 제어되도록 구성된다. 유사하게, 상측 다이 단부 구역(72d) 및 상측 램 단부 구역(72f)의 인접부에서 세장형 가열 요소(70)는 요구될 때 감소되는 온도를 제공하게끔 운전자에 의해서 제어되도록 구성된다. 추가적으로, 우측 다이 단부 구역(72g) 및 우측 램 단부 구역(미도시), 그리고 좌측 다이 단부 구역(72h) 및 좌측 램 단부 구역(미도시) 중 어느 하나의 인접부의 세장형 가열 요소(70)는 요구될 때 추가되는 또는 감소되는 온도를 제공하게끔 운전자에 의해서 제어되도록 구성된다. 운전자가 미리선택된 빌렛 온도 프로파일을 유지하도록 선택적으로 구역을 가열할 수 있다.

예를 들어, 운전자는, 빌렛의 온도가 다이 단부를 향해서 점진적으로 증가하는 빌렛 온도 프로파일을 선택할 수도 있으나, 빌렛의 단면적을 가로질러 일정한 온도 프로파일을 가질 수도 있다. 이 구성은 일반적으로 "테이퍼진(tapered)" 프로파일이라고 언급된다. 필요한 구역을 선택적으로 가열하는 능력을 갖는 것은 운전자가 미리선택된 온도 프로파일를 조절하고 그리고 유지할 수 있도록 하여, 원하는 생산성을 보장할 수 있게 한다.

각각의 온도 센서(미도시)는 작동 중에 컨테이너의 온도를 모니터하도록 구성된다. 2개의 보어(44)의 위치결정은 하나의 온도 센서가 상측 다이 단부 구역(72d)에 위치될 수 있도록 하고, 그리고 하나의 온도 센서가 하측 다이 단부 구역(72c)에 위치될 수 있도록 한다. 유사하게, 2개의 보어(46)의 위치결정은 하나의 온도 센서가 우측 다이 단부 구역(72g)에 위치될 수 있도록 하고, 그리고 하나의 온도 센서가 좌측 다이 단부 구역(72h)에 위치될 수 있도록 한다. 2개의 보어(48)의 위치결정은 하나의 온도 센서가 상측 램 단부 구역(72f)에 위치될 수 있도록 하고, 그리고 하나의 온도 센서가 하측 램 단부 구역(72e)에 위치될 수 있도록 한다. 이 실시형태에서, 감지 요소는 써모커플이다. 온도 센서는 제어기로 신호를 주어, 운전자에게 온도 데이타를 제공하며 이 온도 데이타로부터 후속 온도 조절이 행해질 수 있다.

사용시, 컨테이너(20)는, 보어(44)가 실질적으로 수직으로 정렬되고, 그리고 보어(46)가 실질적으로 수평으로 정렬되도록 배향된다. 이해되는 바와 같이, 라이너(24)의 상하 양쪽에서 맨틀 내 온도 센서의 위치결정은 라이너(24)를 가로질러 수직 온도 프로파일이 측정되는 것을 유리하게 허여하고, 그리고 또한 압출 동안에 발생되는 라이너(24)를 가로지르는 수직 온도 차이가 운전자에 의해서 직접적으로 모니터링되는 것을 허여한다. 라이너(24) 상하 양쪽의 세장형 가열 요소의 위치결정은 임의의 측정된 수직 온도 차이가 라이너(24) 아래에 위치되는 가열 요소(70)에 의해서 공급되는 열적 에너지를 증가시킴으로써 또는 라이너(24) 위의 가열 요소(70)에 의해서 공급되는 열적 에너지를 감소시킴으로써, 또는 이 양자에 의해서 감소되거나 또는 제거되는 것을 유리하게 허여한다.

유사하게, 라이너(24)의 좌우 양쪽에서 맨틀 내 온도 센서의 위치결정은 라이너(24)를 가로질러 수평 온도 프로파일이 측정되는 것을 유리하게 허여하고, 그리고 또한 압출 동안에 발생되는 라이너(24)를 가로지르는 수평 온도 차이가 운전자에 의해서 직접적으로 모니터링되는 것을 허여한다. 라이너(24) 좌우 양쪽의 세장형 가열 요소의 위치결정은 임의의 측정된 수평 온도 차이가 라이너(24)의 제1 측에 위치되는 가열 요소(70)에 의해서 공급되는 열적 에너지를 증가시킴으로써 또는 라이너(24)의 제2 측의 가열 요소(70)에 의해서 공급되는 열적 에너지를 감소시킴으로써, 또는 이 양자에 의해서 감소되거나 또는 제거되는 것을 유리하게 허여한다.

가열 요소(70) 각각이 개별적으로 제어 가능하기 때문에, 라이너를 가로지르는 열적 프로파일 및 다음으로 컨테이너 내의 열적 프로파일이 정확하게 제어될 수 있다. 컨테이너 및 압출 다이가 일반적으로 열적 전도에 의해서 서로 열적 연통에 있기 때문에 라이너의 열적 프로파일을 정확하게 제어하는 것이 또한 압출 다이의 열적 프로파일이 간접적으로 제어되는 것을 허여한다는 점을 당업자는 이해할 것이다. 압출 다이의 온도가 이를 통한 압출 가능한 재료의 유동량에 영향을 주기 때문에, 컨테이너 내 열적 프로파일의 제어는 다음으로 원하는 제품 형상을 달성하기 위해서 압출되는 제품의 형상이 제어되는 것을 허여한다.

예를 들어, 도 8은 사용 중인 컨테이너(20) 및 다이 단부(34)에 장착된 압출 다이(32)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 압출 다이(32)는, 상대적으로 얇은 웹(web) 특징부에 의해서 연결되는 두꺼운 외측 특징부를 포함하는 형상을 갖는 다이 구멍을 정의한다. 이해되는 바와 같이, 라이너를 가로질러 그리고 따라서 컨테이너 내에서 수평 및 수직 온도 프로파일의 제어는 다음으로 압출 다이의 수평 및 수직 온도 프로파일이 제어되는 것을 허여한다. 압출 다이의 온도가 이를 통한 압출 가능한 재료의 유동량에 영향을 주기 때문에, 컨테이너 내 수평 및 수직 온도 프로파일의 제어는 다음으로 원하는 제품 형상을 달성하기 위해서 압출되는 제품(36)의 형상이 제어되는 것을 허여한다.

컨테이너가 상술된 구성에 한정되지 않고, 그리고 다른 실시형태에서, 컨테이너가 대안적으로 다른 구성을 가질 수도 있다는 점이 이해될 것이다. 예를 들어, 상술된 실시형태에서, 컨테이너가, 보어(44) 중 한개가 라이너 위에 위치되는 한편 나머지 보어(44)가 라이너(24) 아래에 위치되도록, 그리고 보어(46) 중 한개가 라이너 우측에 위치되는 한편 나머지 보어(46)가 라이너 좌측에 위치되도록 배향되나, 온도 센서를 수용하기 위한 보어는 대안적으로 상이한 배향을 가질 수도 있다.

비록 상술된 실시형태에서, 맨틀이 온도 센서를 수용하기 위한 6개의 보어를 포함하나, 다른 실시형태에서, 맨틀은 온도 센서를 수용하기 위한 추가적인 또는 더 적은 보어를 대안적으로 포함할 수도 있다.

비록 상술된 실시형태에서, 온도 센서를 수용하기 위한 보어가 맨틀의 길이 부분 안으로 부분적으로 연장되나, 다른 실시형태에서 보어는 대안적으로 맨틀의 전체 길이를 연장할 수도 있다. 관련된 실시형태에서, 온도 센서는 대안적으로 "카트리지" 타입 온도 센서일 수도 있고, 그리고 대안적으로 온도 센서의 길이를 따라서 위치되는 복수의 온도 감지 요소를 포함할 수도 있다.

비록 상술된 실시형태에서, 온도 센서를 수용하기 위한 보어는 맨틀 안으로 연장되나, 다른 실시형태에서 온도 센서를 수용하기 위한 보어의 하나 이상은 라이너 안으로 더욱 연장되거나 또는 대안적으로 연장될 수도 있다.

비록 상술된 실시형태에서, 세장형 가열 요소를 위한 종방향 보어는 맨틀의 길이에 연장되나, 다른 실시형태에서 세장형 가열 요소를 위한 종방향 보어는 대안적으로 맨틀의 길이에 단지 부분적으로 연장될 수도 있다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 종방향 보어는 맨틀의 램 단부로부터 맨틀의 다이 단부로부터 대략 1/2(0.5)인치까지 연장될 수도 있다.

상술된 실시형태에서 세장형 가열 요소가 다이 단부 가열 구간 및 램 단부 가열 구간을 갖도록 구성되나, 다른 실시형태에서, 세장형 가열 요소는 대안적으로 추가적인 또는 더 적은 수의 가열 구간을 갖도록 구성될 수도 있고, 그리고/또는 대안적으로 가열 카트리지의 전체 길이를 따라서 가열하도록 구성될 수도 있다.

비록 상술된 실시형태에서, 하측 다이 단부 구역 및 하측 램 단부 구역의 인접부의 세장형 가열 요소가 추가되는 온도를 제공하게끔 운전자에 의해서 제어되도록 구성되는 것으로서 설명되나, 이 세장형 가열 요소는 감소된 온도를 제공하게끔 운전자에 의해서 제어되도록 또한 구성되는 점이 이해될 것이다. 유사하게, 비록 상술된 실시형태에서, 상측 다이 단부 구역 및 상측 램 단부 구역의 인접부의 세장형 가열 요소가 감소되는 온도를 제공하게끔 운전자에 의해서 제어되도록 구성되는 것으로서 설명되나, 이 세장형 가열 요소가 추가되는 온도를 제공하게끔 운전자에 의해서 제어되도록 또한 구성되는 점이 이해될 것이다.

비록 실시형태가 첨부된 도면을 참조하여 상술되었지만, 당업자는, 변경 및 변형이 첨부된 청구항에 의해서 정의되는 바와 같이 실시형태의 범위로부터 벗어나지 않으면서 만들어질 수도 있다는 점을 이해할 것이다.

Claims (30)

1. 금속 압출 프레스에서 사용을 위한 컨테이너에 있어서,
   맨틀로서, 제2 횡방향 축선에 수직인 제1 횡방향 축선을 갖는 세장형 축선방향 보어, 및 상기 보어에 인접한 상기 맨틀에 의해서 수용되는 복수의 종방향으로 연장되는 가열 요소를 갖고, 상기 가열 요소가 상기 컨테이너 내 열적 프로파일을 제어하기 위해서 개별적으로 제어가능한, 상기 맨틀; 및
   상기 컨테이너 내 열적 프로파일을 측정하도록 구성되는 복수의 온도 센서로서, 상기 제1 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서, 그리고 상기 제2 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제3 온도 센서 및 제4 온도 센서를 포함하는, 상기 복수의 온도 센서를 포함하는, 컨테이너.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 보어 내에 수용되는 라이너(liner)를 더 포함하고, 상기 라이너는, 빌렛(billet)이 전진되는 종방향으로 연장되는 통로를 갖는 세장형 바디를 포함하는, 컨테이너.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 가열 요소들은 상기 맨틀의 상기 축선방향 보어 둘레로 원주방향으로 배열되는, 컨테이너.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서가 상기 컨테이너의 다이 단부에 인접하게 위치되는, 컨테이너.
5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도 센서는 상기 컨테이너 내 수직 열적 프로파일을 측정하도록 구성되고, 그리고 상기 제3 및 제4 온도 센서는 상기 컨테이너 내 수평 열적 프로파일을 측정하도록 구성되는, 컨테이너.
6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서 중 적어도 하나는 상기 맨틀 내에 있는, 컨테이너.
7. 청구항 2에 있어서, 상기 온도 센서 중 적어도 하나는 상기 라이너 내에 있는, 컨테이너.
8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서는 써모커플(thermocouple)인, 컨테이너.
9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소 중 적어도 하나는 적어도 하나의 가열 구간을 포함하는, 컨테이너.
10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소 각각은 상기 가열 요소 각각의 상대적 단부 각각을 향해서 위치되는 2개의 가열 구간을 포함하는, 컨테이너.
11. 금속 압출 프레스에서 사용을 위한 컨테이너용 맨틀에 있어서,
    제2 횡방향 축선에 수직인 제1 횡방향 축선을 갖는 세장형 축선방향 보어;
    가열 요소를 수용하도록 구성되고 그리고 상기 축선방향 보어에 인접하게 형성되는 복수의 종방향으로 연장되는 보어; 및
    온도 센서를 수용하도록 구성되는 복수의 온도 센서 보어로서, 상기 제1 횡방향 축선의 반대 편들에 형성되는 제1 온도 센서 보어 및 제2 온도 센서 보어, 그리고 상기 제2 횡방향 축선의 반대 편들에 형성되는 제3 온도 센서 보어 및 제4 온도 센서 보어를 포함하는, 상기 복수의 온도 센서 보어를 포함하는, 맨틀.
12. 청구항 11에 있어서, 상기 종방향으로 연장되는 보어에 수용되는 가열 요소를 더 포함하며, 상기 가열 요소는 상기 컨테이너 내 열적 프로파일을 제어하기 위해서 개별적으로 제어가능한, 맨틀.
13. 청구항 11 또는 청구항 12에 있어서, 상기 온도 센서 보어 내에 수용되는 온도 센서를 더 포함하고, 상기 온도 센서는 상기 컨테이너 내 열적 프로파일을 측정하도록 구성되는, 맨틀.
14. 청구항 11 내지 청구항 13 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨틀은 상기 축선방향 보어 내에 라이너를 수용하도록 구성되고, 상기 라이너는, 빌렛이 전진되는 종방향으로 연장되는 통로를 갖는 세장형 바디를 포함하는, 맨틀.
15. 청구항 11 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소를 수용하도록 구성되는 상기 보어들은 상기 축선방향 보어 둘레로 원주방향으로 형성되는, 맨틀.
16. 청구항 11 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서 보어가 상기 맨틀의 다이 단부에 인접하게 형서성되는, 맨틀.
17. 청구항 11 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도 센서 보어는 상기 컨테이너 내 수직 열적 프로파일의 측정을 허여하도록 위치되고, 그리고 상기 제3 및 제4 온도 센서 보어는 상기 컨테이너 내 수평 열적 프로파일의 측정을 허여하도록 위치되는, 맨틀.
18. 청구항 11 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서 보어는 상기 맨틀 내에서 종료되는, 맨틀.
19. 청구항 14에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서 보어의 적어도 하나는 상기 맨틀로부터 상기 라이너 안으로 연장되는, 맨틀.
20. 금속 압출 프레스 컨테이너 내 열적 프로파일을 제어하는 방법으로서, 상기 컨테이너는 세장형 축선방향 보어를 갖는 맨틀을 포함하고, 상기 보어는 제2 횡방향 축선에 수직인 제1 횡방향 축선을 갖는, 상기 방법에 있어서,
    상기 제1 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제1 온도 센서 및 제2 온도 센서, 및 상기 제2 횡방향 축선의 반대 편들에 위치되는 제3 온도 센서 및 제4 온도 센서를 사용하여 상기 컨테이너 내 열적 프로파일를 측정하는 단계; 및
    상기 보어에 인접한 상기 맨틀에 의해서 수용되는 복수의 종방향으로 연장되는 가열 요소들을 사용하여 상기 컨테이너 내 상기 열적 프로파일을 제어하는 단계를 포함하는, 방법.
21. 청구항 20에 있어서, 상기 가열 요소는 상기 열적 프로파일을 제어하기 위해 개별적으로 제어가능한, 방법.
22. 청구항 20 또는 청구항 21에 있어서, 상기 열적 프로파일을 측정하는 단계는:
    상기 제1 및 제2 온도 센서를 사용하여 상기 컨테이너 내 수직 열적 프로파일을 측정하는 단계, 및
    상기 제3 및 제4 온도 센서를 사용하여 상기 컨테이너 내 수평 열적 프로파일을 측정하는 단계를 포함하는, 방법.
23. 청구항 20 내지 청구항 22 중 어느 한 항에 있어서, 상기 맨틀은 상기 보어 내에 라이너를 수용하고, 상기 라이너는, 빌렛이 전진되는 종방향으로 연장되는 통로를 갖는 세장형 바디를 포함하는, 방법.
24. 청구항 20 내지 청구항 23 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소들은 상기 맨틀의 상기 축선방향 보어 둘레로 원주방향으로 배열되는, 방법.
25. 청구항 20 내지 청구항 24 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 온도 센서가 상기 컨테이너의 다이 단부에 인접하게 위치되는, 방법.
26. 청구항 20 내지 청구항 25 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서 중 적어도 하나는 상기 맨틀 내에 있는, 방법.
27. 청구항 23에 있어서, 상기 온도 센서 중 적어도 하나는 상기 라이너 내에 있는, 방법.
28. 청구항 20 내지 청구항 27 중 어느 한 항에 있어서, 상기 온도 센서는 써모커플인, 방법.
29. 청구항 20 내지 청구항 28 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소 중 적어도 하나는 적어도 하나의 가열 구간을 포함하는, 방법.
30. 청구항 20 내지 청구항 29 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 요소 각각은 상기 가열 요소 각각의 상대적 단부 각각을 향해서 위치되는 2개의 가열 구간을 포함하는, 방법.
    

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