KR20170087209A - 용융장치 - Google Patents

용융장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20170087209A
KR20170087209A KR1020160006912A KR20160006912A KR20170087209A KR 20170087209 A KR20170087209 A KR 20170087209A KR 1020160006912 A KR1020160006912 A KR 1020160006912A KR 20160006912 A KR20160006912 A KR 20160006912A KR 20170087209 A KR20170087209 A KR 20170087209A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
electrode
casing
mold
crucible
specimen
Prior art date
Application number
KR1020160006912A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101841010B1 (ko
Inventor
박노근
구귀영
Original Assignee
영남대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 영남대학교 산학협력단 filed Critical 영남대학교 산학협력단
Priority to KR1020160006912A priority Critical patent/KR101841010B1/ko
Publication of KR20170087209A publication Critical patent/KR20170087209A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101841010B1 publication Critical patent/KR101841010B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
    • B22D35/04—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds into moulds, e.g. base plates, runners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D35/00—Equipment for conveying molten metal into beds or moulds
    • B22D35/06—Heating or cooling equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/08—Details peculiar to crucible or pot furnaces
    • F27B14/14—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D11/00—Arrangement of elements for electric heating in or on furnaces
    • F27D11/08—Heating by electric discharge, e.g. arc discharge
    • F27D11/10—Disposition of electrodes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B14/00—Crucible or pot furnaces
    • F27B14/06—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat
    • F27B2014/068—Crucible or pot furnaces heated electrically, e.g. induction crucible furnaces with or without any other source of heat with the use of an electrode producing a current in the melt

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)
  • Furnace Details (AREA)

Abstract

내부에 공간이 형성되는 케이싱; 케이싱의 일면으로부터 케이싱의 내부로 연장형성되는 회전축과 연결되고, 일측에 몰드가 결합되며, 상부에 시편수용부가 형성되는 도가니; 및 케이싱의 일면과 연결되어 케이싱 내부에서 시편수용부의 중심부로부터 편심되도록 위치하는 전극을 포함하는 용융장치를 제공한다.

Description

용융장치{MELTING APPARATUS}
본 발명은 용융장치에 관한 것이다.
일반적으로 브레이징용 삽입금속, 고융점 고산화 금속의 합금, 아모퍼스(비정질)의 제조나 특수합금을 제조하기 위하여 진공아크용해장치가 사용되고 있다. 아크용해장치는 고순도의 합금을 얻기 위하여 진공의 불활성 가스 분위기 하에서 금속에 아크를 발생시켜 용해한다. 이러한 용해과정에서는 챔버내부에서 도가니 내부의 시편을 용융하고 용융물을 몰드에 부어 냉각시키는 과정을 거친다. 여기서 몰드로 도가니에 있는 용융물을 붓기 위하여 기울이는 과정에서 아크로부터 발생하는 고온의 열이 원활하게 전달되지 못하여 금속의 조직이 불균질한 상태로 냉각될 수 있다. 그리고 도가니를 기울이는 과정에서 금속재의 도가니와 전극봉이 접촉하여 쇼트가 발생할 위험이 있다. 무엇보다 도가니의 중심에 인접하여 아크를 발생시키는 전극봉 때문에 도가니가 기울었을 때 전극봉과 멀어진 용융체가 냉각되는 시점이 몰드로 쏟아지기 전부터 시작될 수 있다. 그로 인해 제조된 금속은 불균형한 조직이 형성되고 금속의 강도와 같은 물성치가 불안정한 상태로 제조될 수 있다.
미국공개특허공보 제 2014-0209267호 (2014.07.31)
본 발명의 일 실시예는 도가니에서 몰드로 이동 중에 용융된 시편이 냉각 속도를 지연시키는 용융장치를 제공하고자 한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예는 전극의 축이 도가니의 시편 수용부의 중심에서 몰드 측으로 근접하여 위치되는 용융장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 도가니의 회전축이 도가니의 시편 수용부의 중심에서 몰드 측으로 근접하여 위치되는 용융장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 전극의 높이방향의 길이 변화를 제어하여 용융물이 몰드로 이동하는 중에 전극에 가까운 위치부터 순차적으로 전기를 인가할 수 있는 용융장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 센서와 연결된 서보모터에 의해 전극의 이동경로가 결정될 수 있는 용융장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 공간이 형성되는 케이싱; 케이싱의 일면으로부터 케이싱의 내부로 연장형성되는 회전축과 연결되고, 일측에 몰드가 결합되며, 상부에 시편수용부가 형성되는 도가니; 및 케이싱의 일면과 연결되어 케이싱 내부에서 시편수용부의 중심부로부터 편심되도록 위치하는 전극을 포함하는 용융장치를 제공한다.
그리고, 회전축은 케이싱을 관통하여 케이싱 외측면에서 연결되고, 회전각도 및 회전속도를 조절할 수 있는 틸팅(Tilting)모터를 더 포함할 수 있다.
또한, 회전축은 시편수용부의 중앙측부와 몰드 사이인 도가니의 측부에 연결될 수 있다.
또한, 전극은 케이싱에 연결된 볼조인트를 통하여 케이싱 내측으로 연장형성될 수 있다.
또한, 전극은 시편수용부의 중심부로부터 몰드측으로 편심되어 위치될 수 있다.
또한, 전극은 복수 개 형성될 수 있다.
또한, 전극은 전극의 길이방향으로 각각 이동 조절가능할 수 있다.
또한, 도가니가 회전축에 의하여 몰드가 연결된 측이 하방으로 기울어질 때, 전극의 끝부분인 전극팁의 위치가 몰드와 가까울수록 더욱 하방으로 위치될 수 있다.
또한, 전극은 시편수용부의 중심으로부터 시편수용부 내에 위치될 수 있는 용융물의 반경의 1/5이상 이격되어 편심될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 도가니에서 몰드로 이동 중에 용융된 시편이 냉각되는 속도를 지연시키는 용융장치를 제공할 수 있다.
그리고, 본 발명의 일 실시예는 전극의 축이 도가니의 시편 수용부의 중심에서 몰드 측으로 근접하여 위치되는 용융장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 도가니의 회전축이 도가니의 시편 수용부의 중심에서 몰드 측으로 근접하여 위치되는 용융장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 전극의 높이방향의 길이 변화를 제어하여 용융물이 몰드로 이동하는 중에 가까운 전극에 순차적으로 전기를 인가할 수 있는 용융장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 센서와 연결된 서보모터에 의해 전극의 이동경로가 결정될 수 있는 용융장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융장치의 투시사시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시편의 용융과정을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기울어진 전극에 의하여 시편이 용융되는 과정을 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극의 틸팅구조를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복수 개의 전극을 통해 시편을 용융하는 것을 나타낸 도면도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전극의 높이방향 제어를 나타낸 도면
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기울어진 복수 개의 전극에 의하여 시편이 용융되는 과정을 타내낸 도면
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하의 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 일 수단일 뿐이다.
그리고 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예로 설명하기 위하여 첨부된 도면은 수동으로 조작하기 위한 용융장치를 도시하였으며 도 1에 도시한 핸들(240)이 수동으로 용융장치를 조작할 수 있는 수단에 해당한다. 그러므로 도 1에 도시한 핸들(240)은 그 기능을 대체할 수 있는 컨트롤박스와 서보모터의 전기적인 연계 시스템이 적용될 수 있으며 당업자의 입장에서 선택가능한 자동제어관련 시스템이 적용될 수 있음은 물론이다.
또한, 본 발명의 일 실시예와 다른 실시예를 설명하기 위하여 도시한 도 1 내지 도 5에서의 구성들간에 전기적으로 연결되는 내용은 생략한다. 예를 들어 조작부(242, 243)와 조작대상(250, 350)의 전기적인 연결에 대한 구성은 별도로 도시하지 않고, 후술하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용융장치의 투시사시도이다.
도 1에서 예시한 바와 같이 용융장치는 케이싱(100), 전극부(200) 및 도가니부(300)를 포함할 수 있다
구체적으로, 케이싱(100)은 개방가능한 개폐부(110)를 포함할 수 있다. 개폐부(110)는 케이싱(100)과 경첩(150) 등을 통하여 연결될 수 있다. 이는 여닫이 방식으로 개폐되는 구조를 예시한 것으로, 이에 한정되지 않고 개폐가능한 다양한 수단을 포함할 수 있다.
그리고 개폐부(110)에는 시창(130)이 형성될 수 있다. 시창(130)은 용융되는 과정을 케이싱(100) 외부에서 관찰가능하도록 빛이 투과되는 재질로 형성될 수 있으나, 아크용융 시에는 많은 광량이 발생하므로 기 결정된 양의 광투과량만을 투과시키는 소재가 포함될 수 있다. 예를 들면, 용접마스크용 유리재질로 이루어질 수 있다.
또한, 케이싱(100)에는 케이싱(100) 내부에 도가니(310)와 연결된 회전축(330)이 케이싱(100) 외부의 틸팅모터(350)와 연결되도록 하기 위한 관통공이 형성될 수 있다. 또한, 케이싱(100) 외부에서 동력을 전달하여 전극(210)을 제어하기 위하여 실린더(230)와 모터(250)가 서로 연결될 수 있다. 여기서 케이싱(100) 외부의 실린더(230)와 케이싱(100) 내부의 전극(210)은 케이싱(100) 내부에서 기 결정된 자유도를 가지기 위하여 볼조인트(270)를 통하여 연결될 수 있다. 한편, 케이싱(100)에는 볼조인트(270)의 형상에 대응하여 볼조인트(270)를 수용할 수 있는 조인트수용부(도 5의 170)가 형성될 수 있다.
전극부(200)는 전극(210), 실린더(230), 핸들(240), 모터(250) 및 볼조인트(270)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 전극부(200)는 전극부(200)를 제어할 수 있는 핸들(240)을 포함하고 핸들(240)에 형성되는 파지부는 조작부(242, 243)를 포함할 수 있다. 여기서 조작부(242, 243)는 전극조작부(242)와 틸팅조작부(243)가 포함될 수 있다. 전극조작부(242)는 모터(250)와 전기적으로 연결되어, 전극조작부(242)의 조작에 따라 모터(250)의 운전상태가 결정될 수 있다. 그리고, 틸팅조작부(243)는 틸팅모터(350)와 전기적으로 연결되어 틸팅조작부(243)의 조작에 따라 틸팅모터(350)의 운전상태가 결정될 수 있다.
또한, 도 1에 도시한 바와 같이, 핸들(240)은 다관절 구조체로 형성될 수 있어, 전극조작부(242) 및 틸팅조작부(243)가 수평 및 수직 방향으로 이동될 수 있다.
모터(250)는 전극조작부(242)의 조작에 의해 운전상태가 결정되고, 운전 시에는 실린더(230)에 동력을 가하여 실린더(230)를 볼조인트(270)에 대하여 상하로 운동이 가능하도록 마련될 수 있다. 즉, 모터(250)의 회전방향을 조절하여 실린더(230)가 상하로 운동이 가능하도록 하고, 이로써 볼조인트(270)를 경유하여 연결된 전극(210)이 실린더(230)의 수직방향으로 도가니(310)에 인접 및 이격된 위치에 위치될 수 있다.
이러한 인접 및 이격에 따른 전극(210)과 도가니(310) 사이의 이격거리는 전극(210)의 단부인 전극팁(220)에서 발생하는 아크의 길이를 결정할 수 있고, 아크 길이는 용융 결과물의 완성도에 영향을 미칠 수 있다.
그리고 이러한 구조에서, 전극(210)이 복수 개 마련되고, 복수 개의 전극 각각이 독립적으로 제어될 수도 있다. 이 경우 별도로 구분된 분압(分壓)장치로부터 각 전극과 연결된 각 실린더로 압력이 분배되도록 하거나, 복수 개의 전극에 개별적으로 실린더와 모터가 마련되어 제어될 수 있다. 분압장치가 설치되는 경우 볼조인트(270)의 내부공간에 분압장치가 설치될 수 있으며, 볼조인트(270)는 하나의 전극(230)이 설치되는 경우에 비해 상대적으로 큰 직경을 가질 수 있다.
볼조인트(270)는 케이싱(100)의 조인트수용부(170)와 서로 대응되는 크기로 형성될 수 있으며, 조인트수용부(170)와 볼조인트(270)의 접촉면적은 볼조인트(270)의 접촉가능면적보다 좁게 형성될 수 있다. 이러한 구조로 인해 볼조인트(270)는 조인트수용부(170)와의 접촉가능면적의 범위 내에서 원형궤적으로 미끄러지며 이동가능하여 전극팁(220)의 위치에 변화를 줄 수가 있다.
도가니부(300)는 틸팅모터(350), 회전축(330) 및 도가니(310)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 틸팅모터(350)는 틸팅조작부(243)의 조작에 의해 운전상태가 변화될 수 있으며, 틸팅모터(350)와 연결된 회전축(330)에 회전력을 가하는 수단이 될 수 있다. 본 발명의 용융장치를 예시적으로 설명한 바로는 수동으로 조작되어 틸팅조작부(243)에 의해 모터의 회전범위가 결정될 수 있지만, 이에 한정되지 않고 자동으로 동작가능함은 물론이다. 예를 들어, 틸팅모터(350)가 서보모터일 경우 기 결정된 각도만큼 회전하여 기 결정된 시간동안 회전 상태를 유지한 후에 원점복귀될 수 있다.
틸팅모터(350)는 케이싱(100)의 외측 일측면 위치될 수 있고, 케이싱(100) 내부의 회전축(330)과 연결되기 위해 케이싱(100)에 형성되는 관통공을 통하여 연결될 수 있다. 틸팅모터(350)와 연결된 회전축(330)은 케이싱(100) 내부로 기 결정된 길이만큼 연장형성되어 단부에서 도가니와 연결될 수 있다.
도가니(310)는 상부에 시편수용부(315)가 형성된다. 시편이 용융되어 용융물이 되었을 경우 고체상태에서 액체상태로 상태변화하므로, 시편수용부(315)는 예를 들어, 그릇 형태로 형성될 수 있다. 도가니(310)의 상부에 형성되는 시편수용부(315)에서 고체상태의 시편이 용융되어 액상의 용융물이 되면 액상의 용융물은 몰드(320)로 이동된다. 여기서, 도가니(310)는, 용융물이 이동될 수 있도록 개방된 측이 몰드(320)의 일측과 연결될 수 있다.
도가니(310)에 연결된 회전축(330)이 틸팅모터(350)에 의해 회전력을 전달받으면 도가니(310)에 회전력을 전달하게 된다. 이로써, 도가니(310)는 기 결정된 회전 범위만큼 회전될 수 있다. 이때, 회전의 방향은 시계방향 또는 반시계반향을 모두 포함할 수 있다. 일예로, 도가니(310)는 몰드(320)가 하방을 향해 이동될 수 있는 방향으로 회전될 수 있고, 이로써, 시편수용부(315)에 수용된 액상의 용융물이 자중에 의하여 몰드(320)로 흘러들어 가도록 유도될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 시편(1)의 용융과정을 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)는 시편(1)이 용융되기 전 도가니(310)의 시편수용부(315) 상에 위치된 상태가 도시되어 있다.
여기서, 전극(210)은 시편수용부(315)의 중심으로부터 몰드(320) 측으로 이격거리(L1)만큼 편심되어 위치될 수 있다. 전극(210)이 시편수용부(315)의 중심으로부터 편심된 상태로, 전극(210)에 전기가 인가되어 전극팁(220)에서 발생된 아크에 의해 시편(1)이 용융될 수 있다.
도 2의 (b)는 고체의 시편(1)이 액상의 용융물(2)이 되어 시편수용부(315)에 수용된 상태가 도시되었고, 도 2의 (c)는 도가니(310)가 회전함에 따라 용융물(2)이 자중에 의하여 몰드(320)의 개방부로 유입되는 것을 도시하였다. 용융물(2)이 몰드(320)의 개방부로 유입되는 과정에서 전극(210)은 용융물(2)이 이동하는 방향으로 아크를 발생시키면서 이동할 수 있다.
여기서, 상기 이동이란, 전극(210)의 전극팁(220)이 이동하는 것을 의미한다. 구체적으로, 전극(210)이 연결된 볼조인트(270)가 수동 또는 외부모터에 의한 자동적인 움직임에 의하여, 전극팁(220)이 전, 후, 좌, 우 방향으로 기 결정된 구간을 이동할 수 있고, 모터(250)로부터 동력을 전달받은 실린더(230)의 수직운동에 의하여 전극팁(220)은 상하방향으로 이동될 수 있다.
따라서, 이러한 이동을 통하여 전극팁(220)의 위치는 기 결정된 거리를 유지하며 용융물(2)이 몰드(320) 내부로 유입되는 동안 계속해서 아크를 발생시킬 수 있으며 아크에 의해 고온의 열을 지속적으로 전달할 수 있으므로 용융물(2)이 이동 중에 냉각 또는 일부 냉각되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 전극(210)이 도가니(310)의 중심으로부터 이격거리(L1)만큼 몰드(320) 측과 가깝기 때문에, 전극팁(220)의 상기 이동없는 경우에도 용융물(2)이 몰드(320)로 유입되는 과정에서 발생하는 냉각구간을 최소화 할 수 있다.
여기서, 이격거리(L1)는 예를 들어, 용융물(2)의 중심부로부터 몰드(320)측 방향으로 위치되는 용융물(2)의 단부까지 길이의 1/5 이상의 거리일 수 있다. 이는 도가니의 형상, 용융물(2)의 종류 및 양에 따라 수치가 달라질 수 있다.
이러한 이격거리(L1)는 용융물(2)을 몰드(320)로 이동시키기 위하여 도가니(310)를 기울였을 때, 용융물(2)이 몰드(320)로 이동되는 과정에 전극팁(220)이 인접될 수 있도록 위치되기 위하여 유지되는 거리이다.
따라서, 이러한 이격거리(L1)를 유지하기 때문에 시편(1)을 용융하는 과정에서 시편(1)의 중앙부에 전극팁(220)이 인접되기 위하여 전극(210)이 도가니(310)의 중심을 향하여 기울어질 수 있다.
즉, 필요에 따라 도 2의 (c)와 같이 도가니(310)가 기울어진 상태에서 용융물(2)에 지속적으로 아크를 발생시키기 위하여 전극(210)은 몰드(320) 측으로 기울어져 전극팁(220)이 용융물(2)에 인접될 수도 있다.
예를 들면 전극(210)은 도가니(310)의 중심으로부터 몰드(320) 측으로 위치한 용융물(2)의 단부까지 길이의 1/5인 지점부터 몰드(320)의 개방부 사이 구간에 위치될 수 있다. 상기 구간을 벗어난 위치에 전극(210)이 위치할 경우, 아크발생이 필요한 구간을 벗어나게 되거나 불필요한 전극(210)의 움직임이 늘어나며, 전극(210)이 시편(1) 또는 용융물(2)에 접근하는 각도가 증가되므로 아크발생을 유도하는 환경이 불안정하게 될 수가 있다. 여기서, 상기 위치는 기울어지지 않은 도가니(310)로부터 전극(210)이 수직방향으로 위치한 경우를 의미한다.
그리고 도 2에 도시된 바와 같이, 도가니(310)의 회전축(330) 또한 도가니(310)의 중심으로부터 몰드(320) 측으로 편심되어 연결될 수 있다. 이러한 구조 역시 전극(210)이 시편수용부(315)의 중심과 이격거리(L1)를 두고 위치되는 것과 같이, 용융물(2)을 몰드(320)로 이동시키기 위하여 도가니(310)를 기울일 때 몰드(320)에 용융물(2)이 유입되는 과정에서 냉각구간을 최소화하고 아크가 발생시키는 열을 지속적으로 전달시키고자 함에 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기울어진 전극에 의하여 시편이 용융되는 과정을 나타낸 도면이다.
전극(210)이 시편수용부(315)의 중심으로부터 몰드(320) 측으로 이격거리(L1)만큼 수직으로 편심되어 위치될 수 있으므로, 도 3과 같이 시편수용부(315) 상에 시편(1)이 위치한 경우, 아크발생을 위하여 전극(210)이 도가니(310) 방향으로 기울어져 전극팁(22)이 시편(1) 방향을 향할 수 있도록 위치될 수 있다.
도2의 (c)에서의 전극(210)이 기울어질 수 있는 각도인 이격각도(a)만큼 전극(210)은 도가니(310) 방향으로 기울어질 수 있다. 이격각도(a)의 범위 내에서 전극(210)이 기울어지면서 전극팁(220)의 위치가 상하이동하여 시편(1)과의 일정한 거리를 유지하며 기 결정된 아크의 길이를 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전극(210)의 이동구조를 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전극팁(220)의 이동은, 볼조인트(270)의 자유도에 따라 이동범위가 결정될 수 있다. 케이싱(100)에 형성된 조인트수용부(170)에 의하여 볼은 전, 후, 좌, 우, 상, 하 방향으로 고정되어 볼조인트(270)의 접촉구간 내의 범위에서 회전이 허용된다. 이러한 회전방향에 따라 전극(210)의 축이 기울어질 수 있다. 그리고 이동 범위는 볼조인트(270)의 접촉가능면적에 따라 결정될 수 있다. 도 3의 (a)와 (b)는 볼조인트(270)의 회전에 의하여 이격각도(a)만큼 이동하는 전극(210)이 도시되었다.
즉, 용융장치가 대형화될 경우, 도가니(310)가 평면 상에서 넓은 면적으로 형성되어 전극팁(220)의 이동범위가 넓어질 수 있다. 이러한 경우에 전극팁(220)의 이동범위를 증가시키기 위하여 볼조인트(270)와 도가니(310) 간의 거리를 증가시켜서 전극(210)의 회전범위가 증가되도록 할 수 있다. 그리고 볼조인트(270)접촉가능면적을 증가시켜서 전극(210)의 회전범위가 증가되도록 할 수 있다.
도 5와 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용융장치를 도시한 도면이다. 구체적으로 도 5는 복수 개의 전극을 통해 시편을 용융하는 과정을 나타낸 도면이며, 도 6은 전극이 높이방향으로 제어되는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 상술한 전극(210) 이외에 하나 이상의 전극(211, 212)을 더 포함하는 용융장치를 실시예로 도시한 도면이다. 전극(210, 211, 212)은 볼조인트(270)를 통하여 실린더(230)와 연결될 수 있고 독립적으로 전기를 인가 하여 아크발생을 할 수 있도록 각각 개별적으로 전기적인 연결이 이루어질 수 있다.
이러한 경우, 볼조인트(270)는 전극(210, 211, 212)의 일측이 연결될 수 있도록 대응되는 크기로 형성될 수 있다. 또한, 볼조인트(270)는 실린더(230)와 연결될 수 있다. 여기서 연결은 분압장치를 거쳐서 각 전극(210, 211, 212)과 연결될 수 있음을 포함한다.
그리고 전극(210, 211, 212)은, 이격거리(L1)를 유지하며 마련되는 전극(210)과 몰드(320) 측으로 순차적으로 기 결정된 거리만큼의 간격을 가지며 배열되는 전극(211, 212)을 포함할 수 있다.
또한, 전극(210, 211, 212)이 개별적으로 전기적 연결된 경우 도가니(310)의 기울임에 따라 몰드(320)로 용융물(2)이 흘러들어갈 때 용융물(2)에 지속적으로 아크를 발생시키기 위하여, 시편수용부(315)와 가까운 전극(210)부터 몰드(320)와 가까운 전극(212)까지 순차적으로 전기가 인가되어 아크가 발생될 수 있다.
그리고 도 6을 참조하면, 용융물(2)에 지속적으로 아크를 발생시키기 위하여 순차적으로 전기를 인가할 경우, 도가니(310)는 몰드(320) 측 하방으로 기울어져 있으므로, 몰드(320) 측 전극(212)은 하방으로 더욱 근접한 상태에서 아크를 발생시킬 필요가 있다.
따라서, 몰드(320) 측에 가까운 전극(210, 211, 212)일수록 상대적으로 더 하방에 전극팁(222)이 위치될 수 있다. 이를 위하여, 실린더(230)는 각 전극(210, 211, 212)과 개별적으로 연결되거나 분압장치를 통하여 개별적인 움직임이 가능하도록 형성되어 몰드(310) 측과 가까운 전극(212)을 상대적으로 더 하방으로 위치시킬 수 있다. 이러한 위치설정은 상술한 바와 같이 아크 길이에 따라 용융성에 영향을 미치므로 소정의 간격을 유지하여 용융효율을 증진시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기울어진 복수 개의 전극(210, 211, 212)에 의하여 시편(1)이 용융되는 과정을 타내낸 도면이다.
도 1 내지 6을 참조하여 상술한 바와 같이 각 전극(210, 211, 212)은 각각 모터(250)로부터 개별적으로 힘을 전달받을 수 있으므로, 복수 개의 전극(210, 211, 212)은 전극(210, 211, 212)의 축방향으로 독립적인 이동이 가능할 수 있다.
동시에, 볼조인트(270)에 연결되는 각 전극(210, 211, 212)은 기울어져서 시편(1)을 향하여 아크를 발생시킬 수 있다. 상술한 바와 같이 전기적으로 독립적인 연결이 될 수 있는 각 전극(210, 211, 212)은 시편(1)이 용융되어 융융물(2)의 상태로 변화하는 동안 기울어진 상태로 지속적인 아크를 발생시킬 수 있다.
그리고, 도가니(310)와 근접한 위치부터 몰드(320)방향으로 배열된 전극(210, 211, 212)은 도가니(310)가 기울어짐에 따라, 몰드(320)로 이동하는 용융물(2)에 순차적으로 아크를 발생시켜서 몰드(320)로 용융물(2)이 이동되는 동안 냉각시점을 지연시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
1 : 시편
2 : 용융물
100 : 케이싱
110 : 개폐부
130 : 시창
150 : 경첩
170 : 조인트
200 : 전극부
210, 211, 212 : 전극
220, 221, 222 : 전극팁
230 : 실린더
240 : 핸들
242 : 전극조작부
243 : 틸팅조작부
250 : 모터
270 : 볼조인트
300 : 도가니부
310 : 도가니
315 : 시편수용부
320 : 몰드
330 : 회전축
350 : 틸팅모터
L1 : 이격거리
a : 이격각도

Claims (8)

  1. 내부에 공간이 형성되는 케이싱;
    상기 케이싱의 일면으로부터 상기 케이싱의 내부로 연장형성되는 회전축과 연결되고, 일측에 몰드가 결합되며, 상부에 시편수용부가 형성되는 도가니; 및
    상기 케이싱의 일면과 연결되어 상기 케이싱 내부에서 상기 시편수용부의 중심부로부터 편심되도록 위치하는 전극을 포함하는, 용융장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 회전축은 상기 시편수용부의 중앙측부와 상기 몰드 사이인 도가니의 측부에 연결되는, 용융장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 케이싱에 연결된 볼조인트를 통하여 상기 케이싱 내측으로 연장형성되는, 용융장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 상기 시편수용부의 중심부로부터 상기 몰드측으로 편심되어 위치되는, 용융장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 전극은 복수 개 형성되는, 용융장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전극은 상기 전극의 길이방향으로 각각 이동 조절가능한, 용융장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 도가니가 상기 회전축에 의하여 상기 몰드가 연결된 측이 하방으로 기울어질 때, 상기 전극의 끝부분인 전극팁 각각의 위치가 상기 몰드와 가까울수록 더욱 하방으로 위치될 수 있는, 용융장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 전극은 상기 시편수용부의 중심으로부터, 상기 시편수용부 내에 위치될 수 있는 용융물의 반경의 1/5 이상 이격되어 편심되는, 용융장치.

KR1020160006912A 2016-01-20 2016-01-20 용융장치 KR101841010B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160006912A KR101841010B1 (ko) 2016-01-20 2016-01-20 용융장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160006912A KR101841010B1 (ko) 2016-01-20 2016-01-20 용융장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170087209A true KR20170087209A (ko) 2017-07-28
KR101841010B1 KR101841010B1 (ko) 2018-03-22

Family

ID=59422424

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160006912A KR101841010B1 (ko) 2016-01-20 2016-01-20 용융장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101841010B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102130163B1 (ko) * 2018-05-31 2020-07-03 영남대학교 산학협력단 용융 장치

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000005866A (ja) 1998-06-23 2000-01-11 Nisshin:Kk 金属鋳造用装置及びこの装置を用いた金属の鋳造方法
JP4164851B2 (ja) * 2002-03-29 2008-10-15 嘉彦 横山 アーク鋳造装置
JP2009068101A (ja) * 2007-09-18 2009-04-02 Tohoku Univ 大型バルク金属ガラスおよび大型バルク金属ガラスの製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR101841010B1 (ko) 2018-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7470305B2 (en) Method and apparatus for alternating pouring from common hearth in plasma furnace
US7637307B2 (en) Adjustable feed chute and associated method of feeding and melting
CN106112206B (zh) 一种基于弧焊法的多轴联动式金属3d打印机及打印方法
KR101841010B1 (ko) 용융장치
EP1567680B1 (en) Method and apparatus for optimized mixing in a common hearth in plasma furnace
KR101861932B1 (ko) 용융장치
KR101790431B1 (ko) 용융장치
CN209006660U (zh) 一种自动浇注装置
JP2021501834A (ja) 同時に回転可能かつ移動可能な電極ロッドを備えた溶解炉
KR101344678B1 (ko) 실리카 유리 도가니 제조 장치
KR102130163B1 (ko) 용융 장치
JP5784599B2 (ja) アーク溶解炉装置
CN214004750U (zh) 非自耗电弧熔炼炉用双模式电弧枪
JP2013052407A (ja) ダイカストマシンに金属溶湯を供給する供給装置及び金属溶湯の供給方法
US5082484A (en) Apparatus for making quartz glass crucibles
KR100653316B1 (ko) 진공아크용해장치
JP2021023957A (ja) 鋳造システム及び鋳造方法
KR101902073B1 (ko) 주조 공정용 진공 용해 장치 및 그 방법
CN210306240U (zh) 熔嘴电渣焊机的熔嘴微调机构
CN211709585U (zh) 轻质空心球之喷射成球装置
JP3174262U (ja) シリカガラスルツボ製造装置
JPH03277729A (ja) 高融点活性金属の溶解方法
JP6858548B2 (ja) プラズマ溶融システム及びプラズマ溶融方法
JPH06298536A (ja) ガラス光学素子の成形方法および装置
MX2010013585A (es) Horno de arco.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant