KR20180006212A - 알루미늄 용탕 보온로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 알루미늄 용탕 보온로에 관한 것이며, 상세하게는 보온로의 열원을 전기와 가스를 겸용하는 하이브리드형 알루미늄 용탕 보온로에 관한 것으로서, 열원으로서 전기와 가스를 겸용함과 아울러 가스를 열원으로 사용할때 배출가스를 양호하게 포집하여 열효율을 향상할 수 있도록 한 것이다.
본 발명은 양측에 용탕투입부(11a)와 용탕배출부(11b)를 형성하고, 상기 용탕투입부(11a)와 용탕배출부(11b) 사이에 적어도 2개의 용탕가열실(12a,12b,12c)을 형성함과 아울러 상기 용탕투입부(11a)와 용탕배출부(11b) 사이를 연통로(13a,13b,13c,13d)로 연통시킨 노본체와(10); 상기 용탕가열실(12a,12b,12c)중 어느 하나 이상에 내장한 전기히터(20)와; 상기 용탕가열실의 어느 하나에 내장한 적어도 1조의 가스버너(30);를 구비하고, 상기 가스버너(30)는 상단에 버너본체(36)를 설치하고 하단은 폐쇄하여 상기 용탕가열실에 수직으로 설치한 연소용 튜브(31)와; 상기 용탕가열실의 상기 연소용 튜브(31)의 인접위치에 수직으로 설치함과 아울러 하단은 폐쇄하고 상부를 상기 연소용 튜브(31)에 연결관(33)으로 연결한 연소가스배출용 튜브(32);를 포함하여 구성한 것이다.

Description

알루미늄 용탕 보온로 {ALUMINUM MOLTEN METAL CONSTANT-TEMPERATURE FURNACE}

본 발명은 알루미늄 용탕 보온로에 관한 것이며, 상세하게는 보온로의 열원을 전기와 가스를 겸용하는 하이브리드형 알루미늄 용탕 보온로에 관한 것이다.

주지하는 바와 같이 알루미늄 잉곳트를 급속 용해로에서 740℃로 용해한 후 그 용탕을 운반용 래들 시스템에 의하여 보온로에 저장하였다가 상기 저장된 용탕을 주조 공정에 사용하고 있다. 그러나 급속 용해로에서 용해된 용탕을 래들 시스템에 의하여 보온로까지 이송할때 680℃ 내외까지 떨어지게 되므로 주조공정에서 필요한 온도인 700℃내외로 승온해야 한다.

종래의 알루미늄 용탕 보온로는 노본체의 양측에 용탕투입부와 용탕배출부를 형성하고, 상기 용탕투입부와 용탕배출부 사이에 용탕의 안정된 가열을 위하여 수개의 용탕가열실을 형성함과 아울러 상기 용탕투입부와 용탕배출부사이를 연통로로 연통하며, 상기 용탕가열실에 전기히터 또는 가스버너 중 어느 하나를 내장 설치한 것이다.

상기한 알루미늄 용탕 보온로는 급속 용해로에서 용해한 용탕을 래들 시스템에 의하여 용탕투입부에 투하하면 용탕가열실을 차례로 경유하면서 전열 또는 가스에 의하여 적정온도인 700℃ 내외로 가열된 다음 용탕배출부에서 주조공정인 다이캐스팅 머신 등에 공급하여 필요하는 제품을 주조하는 것이다.

그러나 상기한 알루미늄 용탕 보온로는 열원으로서 전기 또는 가스중 어느하나를 사용하는 것이므로 특히 전기를 열원으로 사용할 경우 유지비용이 과다소요되어 생산원가가 높아지는 것이다.

또한 열원으로서 가스를 사용할 경우에도 연소실에서 연소된 화염에 의하여 용탕가열실에 저장된 용탕을 가열한 후 배출가스를 대기중에 방출함으로써 열손실이 커서 경제적이지 못한 문제점이 있는 것이다.

본 발명은 상기한 실정을 감안하여 열원으로서 전기와 가스를 겸용함과 아울러 가스를 열원으로 사용할때 배출가스를 양호하게 포집하여 열효율을 향상할 수 있도록한 알루미늄 용탕 보온도를 제공하는 것을 목적으로 한다,

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본발명은 양측에 용탕투입부와 용탕배출부를 형성하고, 상기 용탕투입부와 용탕배출부 사이에 적어도 2개의 용탕가열실을 형성함과 아울러 상기 용탕투입부와 용탕배출부 사이를 연통로로 연통시킨 노본체와; 상기 용탕가열실중 어느 하나 이상에 내장한 전기히터와; 상기 용탕가열실의 어느 하나에 내장한 적어도 1조의 가스버너;를 구비하고, 상기 가스버너는 상단에 버너본체를 설치하고 하단은 폐쇄하여 상기 용탕가열실에 수직으로 설치한 연소용 튜브와; 상기 용탕가열실의 상기 연소용 튜브 인접위치에 수직으로 설치함과 아울러 하단은 폐쇄하고 상부를 상기 연소용 튜브에 연결관으로 연결한 연소가스배출용 튜브;를 포함하여 구성한 것이다.

이상과 같이 본 발명은 열원을 전기와 가스를 겸용하여 통상적으로 주간에는 가스를 사용하고, 야간에만 전기를 사용하며 이때 심야전기를 사용함으로써 연료비를 절감할 수 있는 것이다.

특히 본 발명은 가스를 열원으로 사용할때 그 열원을 1차로 연소용 튜브에서 용탕과 열교환한 후 나머지 잔열을 연소가스배출용 튜브에서 용탕과 재열교환하여 폐열을 포집(흡수)함으로써 열효율을 대폭 향상할 수 있는 것이다.

도 1은 본발명의 실시예의 횡단면도
도 2는 도 1의 A-A선 단면도
도 3은 도 1의 B-B선 단면도
도 4는 도 1의 C-C선 단면도
도 5는 본 발명의 실시예의 가스버너의 확대 단면도
도 6은 본 발명의 실시예의 용탕의 흐름도
도 7은 본 발명의 실시예의 제어도

본 발명은 도 1 내지 도 5와같이 노본체(10), 전기히터(20) 및 가스버너(30)로 대별된다.

상기 노본체(10)는 양측에 용탕투입부(11a)와 용탕배출부(11b)를 형성하고, 상기 용탕투입부(11a)와 용탕배출부(11b)사이에 적어도 2개 (도면에서는 3개)의 용탕가열실(12a)(12b)(12c)을 형성함과 아울러 상기 용탕투입부(11a)와 용탕배출부(11b) 사이를 연통로(13a)(13b)(13c)(13d)로 연통시킨 것이다.

상기 노본체(10)의 노벽은 외피와 1개의 내화재만을 도시하였으나, 외피는 철제 또는 실리카 보드 등이 사용되고, 내화재는 단열성 및 내열성을 충족하기 위하여 다수층의 내화재로 구성하는 것이다. 그리고 상기 노벽은 주지된 구조 및 방법으로 축소되는 것이다.

상기 전기히터(20)는 상기 용탕가열실(12a)(12b)(12c)중 어느 하나 이상에 수직으로 내장하는바, 실시예 도면에서는 용탕투입부(11a)측과 용탕배출부(11c)측의 용탕가열실(12a)(12c)에 각각 내장한 것이다.

상기 전기히터(20)는 고온의 용탕에 내장하는 것이므로 내구성이 있는 공지한 것을 선택 사용하는바, 내구성 측면에서 탄화규소(SIC)히터가 바람직하다.

상기 가스버너(30)는 상기 용탕가열실(12a)(12b)(12c)의 어느 하나에 적어도 1조를 내장하는바, 상기 가스버너(30)는 연소용 튜브(31) 및 상기 연소용 튜브(31)의 인접위치에 배치되는 연소가스배출용 튜브(32)를 세라믹으로 형성하여서, 바람직하게는 이들은 탄화규소로 형성하여 상기 용탕가열실(12a)(12b)(12c)중 어느 하나에 도면에서는 용탕가열실(12b)에 수직으로 연소용 튜브(31)와 연소가스 배출용 튜브(32)를 노본체(10)의 외부 또는 내부 상부에서 연결관(33)으로 연결하여서, 연소용 튜브(31)에서 연소된 화염이 용탕과 열교환 한 후 연결관(33)을 경유하여 연소가스배출용 튜브(32)를 통하여 연통으로(41) 배출될때 용탕과 재열교환하여 배출가스 온도를 획기적으로 저하시켜 열효율을 향상 할 수 있도록 한 것이며, 실시예 도면에서 가스버너(30)는 2조를 내장한 것을 도시하였다.

상기 가스버너(30)에 사용되는 가스는 제한이 없으나, 산업현장에는 통상적으로 액화천연가스(LNG)가 공급되므로 LNG를 사용하는 것이 편의성이 향상되는 것이다.

그리고 실시예 도면에서 전기히터(20)는 용탕가열실(12a)(12c)에 내장하고, 가스버너(30)는 상기 용탕가열실(12a)(12c)보다 그 부피가 큰 용탕가열실(12b)에 내장한 것을 도시하였으나, 가스버너(30)를 용탕가열실(12b)에 내장한 이유는 가스버너(30)를 2조를 내장하기 위하여 그 점유공간을 크게 형성한 것이므로 전기히터(10)또는 가스버너(30)의 내장위치 또는 용탕가열실의 부피는 설계적으로 정하여 지는 것이기 때문에 전기히터(20) 및 가스버너(30)의 배치위치는 제한이 없는 것이다.

또한, 본 발명은 상기 연소용 튜브(31)에 연소통(35)을 내장하는바, 상기 연소통(35)은 그 직경을 상기 연소용 튜브(31)보다 작게 형성하여 상단에 버너본체(36)를 설치하고 하단을 연소용 튜브(31)의 하방(폐쇄부 근처)에 위치시켜 연소용 튜브(31)의 내면과의 사이에 화염상승통로(37)를 형성하여서, 가스를 연소통(35)내에서 연소시킴으로써 화염의 연소상태를 양호하게 유지하여 완전연소를 하게하고, 또한 화염의 진행경로를 길게하여 용탕과의 열교환 효율을 향상시킨 것이다.

그리고 본 발명은 연소가스배출용 튜브(32)에 연통(41)을 설치하는바, 상기 연통(41)은 그 직경을 상기 연소가스배출용 튜브(32)보다 작게 형성함과 아울러 하단을 연소가스배출용 튜브(32)의 하단에 근접되게 위치시켜 연소가스배출용 튜브(32)의 내면과의 사이에 연소가스하강통로(42)를 형성하여서, 연소용 튜브(31)에서 연결관(33)을 경유하여 연소가스배출용 튜브(32)에 유입되는 연소가스가 연소가스하강통로(42)를 하강한 후 연통(41)으로 배출되게 함으로써 용탕과의 열교환효율을 향상시킨 것이다.

본 발명의 전기히터(20) 및 가스버너(30)의 제어는 용탕배출부(11b)에 온도센서(미도시)를 설치하여 상기 온도센서의 출력치를 제어기(미도시)에 입력하여 제어기에 설정된 온도와 비교하여 전기히터를 온·오프하고, 또한 버너본체(36)에 공급되는 가스 및 공기를 제어하는 것인바, 이 제어는 통상적인 것으로서 통상의 기술자에게 주지된 것이다.

본 발명은 급속 용해로에서 740℃로 용해한 용탕을 래들 시스템에 의하여 보온로에 이송(투입)하여 저장할때 그 용탕의 온도가 주조공정에 필요한 온도인 700℃±10℃ 미만으로 하락(통상적으로 680℃까지)되면 용탕의 가열이 시작되는 것이다.

본 발명의 용탕의 가열은 주간은 가스버너에 의하여 가열하고, 야간은 심야전기를 이용하여 가열하는바, 야간가열시 전기히터만으로 승온이 곤란할 경우 가스버너를 공용하는 것이다.

본 발명은 도 7과 같이 제어되는바, 즉 주간 및 야간전환은 타이머에 의하여 실시하는바, 즉 타이머에 의하여 주간상태로 설정되고, 용탕투입부(11b)에 설치한 온도센서의 출력치가 제어기에 설정된 온도차에 비하여 낮을 경우 제어기에 의하여 버너본체(36)에 가스와 공기를 공급하여 연소통(35)내에서 연소하면 그 연소 화염은 연소통(35)의 하방으로 하강한 후 연소통(35)의 외면과 연소통 튜브(31)의 내면에 형성된는 화염상승통로(37)로 상승하여 연결관(33)을 경유하여 연소가스배출용 튜브(32)외 내면과 연통(41)의 외면에 형성되는 연소가스하강통로(42)로 하강한 후 연통(41)으로 배출되면서 용탕이 가열되는 것이다.

상기와 같이 주간에 보온로의 열원으로 가스를 사용하면 에너지 비용을 절감할 수 있는 것이다.

그리고 야간운전시 타이머에 의하여 야간상태로 설정되고 용탕의 온도가 요구온도보다 낮을 경우 제어기에 의하여 전기히터를 "온"하여 용탕을 가열하여서 요구온도에 도달되면 전기히터의 가열을 중단하고, 상기와 같이 전기히터에 의하여 용탕을 가열할때 전기히터만으로 용탕이 요구온도에 도달하지 못하면, 가스버너의 가열을 시작(추가)하여 용탕을 가열하여 요구온도에 도달하면 전기히터 및 가스버너의 가열을 중단하는 것이다.

상기와 같이 주간에 가스를 열원으로 사용하면 유지비를 절감할 수 있는 것이다.

10: 노본체 20: 전기히터
3: 가스버너 31: 연소용 튜브
32: 연소가스배출용 튜브

Claims (8)

1. 양측에 용탕투입부와 용탕배출부를 형성하고, 상기 용탕투입부와 용탕배출부 사이에 적어도 2개의 용탕가열실을 형성함과 아울러 상기 용탕투입부와 용탕배출부 사이를 연통로로 연통시킨 노본체와; 상기 용탕가열실중 어느 하나 이상에 내장한 전기히터와; 상기 용탕가열실의 어느 하나에 내장한 적어도 1조의 가스버너;를 구비하고, 상기 가스버너는 상단에 버너본체를 설치하고 하단은 폐쇄하여 상기 용탕가열실에 수직으로 설치한 연소용 튜브와; 상기 용탕가열실의 상기 연소용 튜브 인접위치에 수직으로 설치함과 아울러 하단은 폐쇄하고 상부를 상기 연소용 튜브에 연결관으로 연결한 연소가스배출용 튜브;를 포함하여 구성한 알루미늄 용탕 보온로
   
2. 제 1항에 있어서, 연소용 튜브에, 상단에 버너본체를 설치하고, 하단을 연소용 튜브의 하방에 위치시켜 연소용 튜브의 내면과의 사이에 화염상승통로가 형성되는 연소통을 내장한 알루미늄 용탕 보온로.
3. 제 1항에 있어서, 연소가스배출용 튜브에 연통을 연소가스 배출용 튜브와의 사이에 연소가스하강통로가 형성되게 설치한 알루미늄 용탕 보온로
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 연소용 튜브는 탄화규소로 형성한 알루미늄 용탕 보온로
5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 연소가스배출용 튜브는 탄화규소로 형성한 알루미늄 용탕 보온로
6. 제 1항에 있어서, 전기히터는 탄화규소(SIC)히터인 알루미늄 용탕 보온로
7. 제 1항에 있어서, 가스버너의 연료는 액화천연가스인 알루미늄 용탕 보온로
8. 제 1항에 있어서, 가스버너는 2조를 내장한 알루미늄 용탕 보온로.
   
   

Images