KR20210091272A - 반고체 슬러리의 제조 장치 - Google Patents

반고체 슬러리의 제조 장치 Download PDF

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KR20210091272A
KR20210091272A KR1020217018264A KR20217018264A KR20210091272A KR 20210091272 A KR20210091272 A KR 20210091272A KR 1020217018264 A KR1020217018264 A KR 1020217018264A KR 20217018264 A KR20217018264 A KR 20217018264A KR 20210091272 A KR20210091272 A KR 20210091272A
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지청 왕
구난 리
빙펑 류
융 왕
화이더 런
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주하이 룬싱타이 일렉트리컬 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 발명은 교반기(1) 및 슬러리 탱크(2)를 포함하고, 로터 교반기(1)에는 교반통(9) 및 교반통(9)로 부터 슬러리 탱크(2)내부로 연장되는 로터 교반봉(4)이 포함되고, 교반통(9) 내부에는 로터 교반봉(4)의 자전을 구동하는 구동장치가 설치되며, 교반통(9)의 슬러리 탱크(2)를 향하는 한쪽 단면에는 전동기어(6)가 설치되며, 교반봉(4)은 전동기어(6)와 맞물려 연결되고, 전동기어(6)에는 n개의 이가 설치되고, 서로 인접하는 앞이와 뒷이 사이의 간격은 a이고, 각 이의 폭은 b이며, 적어도 하나의 로터 교반봉(4)의 전동기어(6)와 연결되는 일단에는 전동기어(6)와 매칭되는 맞물림 이가 설치되며, 각 로터 교반봉(4)에는 m 개의 맞물림 이가 설치되고, 서로 인접하는 앞 맞물림 이와 뒤 맞물림 이 사이의 간격은 b이고, 각 맞물림 이의 폭은 a인 반고체 슬러리 제조장치를 제공한다.

Description

반고체 슬러리의 제조 장치
본 출원은 2018년 12월 14일에 중국 특허청에 제출된 출원번호가 201811530277.X이고, 발명의 명칭이 "반고체 슬러리의 제조 장치"인 중국 특허 출원의 우선권을 주장하고, 그 전부의 내용에 대해 인용을 통해 본 출원 내에 결합시킨다.
본 발명의 실시예는 합금 반고체 유변 다이캐스팅 성형에 관한 것으로서, 특히 반고체 슬러리의 제조 장치에 관한 것이지만, 이에 제한되지 않는다.
반고체 성형 기술은 21세기의 첨단성 금속 가공 기술로서, 최근 몇년 사이에 신속한 발전을 가져왔다. 반고체 유변 다이캐스팅 기술은 전통적인 다이캐스팅 방식에 심각한 변화를 가져와, 반고체 성형 기술은 전통적인 수지상 결정 응고 방식을 타파하여, 입자상 결정 조직에 의해 주물의 밀도를 향상시키고, 주물의 종합 성능을 향상시켰다. 반고체 유변 다이캐스팅 공정에 있어서, 반고체 슬러리의 품질은 반고체 성형 기술의 핵심 요소로서, 액체 합금 온도와 반고체 슬러리 온도를 정확하게 제어하는 것은 반고체 슬러리의 품질을 보증하는 공정의 기초로 되고 있다. 반고체 슬러리의 제작법에 대하여, 국내외 학자들은 대량의 연구를 진행하여, 기계적 교반법, 전자기 교반법, 응고 제어법, 변형 유도 액상 활성화법(SIMA법), 등온 처리법, 액상선 가까이 주조법, 분사 증착법, 분말 야금법 등을 포함하는 다양한 반고체 금속 슬러리의 제작법을 제출하였다. 대다수의 슬러리 제작법은 실험실 연구에만 적용되며, 기술상의 제한으로 인하여, 실제 다이캐스팅 생산 과정에는 사용할 수 없다.
현재 일반적인 기계적 교반+아르곤 기체 냉각의 슬러리 제작법은 일반적으로 2-15KG의 슬러리를 제작하고 있는데, 반고체 다이캐스팅 제품의 대형화에 따라 박벽 반고체 제품의 치수가 1200mm이고, 제품 중량이 15-30KG이며, 게다가 슬래그 레이들의 중량을 합하면 20-60KG의 반고체 슬러리가 있어야 만이 대형 반고체 제품 생산의 수요를 만족시킬 수 있다. 전통적인 기계적 교반식의 교반봉은 슬러리 탱크중 이미 지정된 위치에서 회전 교반하므로, 슬러리 탱크중의 합금액의 양이 많을 경우, 교반봉과의 거리가 먼 위치의 합금액은 교반되지 않아, 수지상 결정이 완전히 부수어 지지 않고, 냉각 효율도 낮다.
때문에 슬러리 제작 용량을 늘이고, 제작되는 슬러리의 입자가 미세하고 치밀하며, 온도가 균일하고, 빅사이즈의 반고체 제품의 연속적인 다이캐스팅 생산에 사용할 수 있는 반고체 슬러리 제조 장치를 제공하는 것은 업계에서 시급히 해결해야할 기술 문제로 되고 있다.
본 발명은 상기 문제를 해결하고자 한다. 상기 문제에 관하여, 본 발명은 용량이 크고, 제작되는 슬러리가 균일하고 안정적인 반고체 슬러리의 제조장치를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명은 양태에 의하면, 로터 교반기(1) 및 슬러리 탱크(2)를 포함하고, 로터 교반기(1)에는 교반통(9) 및 교반통(9)으로부터 슬러리 탱크(2) 내부로 연장되는 적어도 하나의 로터 교반봉(4)이 포함되고, 교반통(9) 내부에는 적어도 하나의 로터 교반봉(4)의 자전을 구동하는 구동장치가 설치되며, 교반통(9)의 슬러리 탱크(2)를 향하는 한쪽 단면에는 전동기어(6)가 설치되며, 적어도 하나의 로터 교반봉(4)은 전동기어(6)와 맞물려 연결되고, 적어도 하나의 로터 교반봉(4)은 자전함과 동시에 전동기어(6)의 평면 궤적을 따라 공전하며, 전동기어에는 n개의 이가 설치되고, 서로 인접하는 앞이와 뒷이 사이의 간격은 a이고, 각 이의 폭은 b이며, 적어도 하나의 로터 교반봉(4)의 전동기어(6)와 연결되는 일단에는 전동기어(6)와 매칭되는 맞물림 이가 설치되며, 각 로터 교반봉(4)에는 m 개의 맞물림 이가 설치되고, 서로 인접하는 앞 맞물림 이와 뒤 맞물림 이 사이의 간격은 b이고, 각 맞물림 이의 폭은 a이며, 적어도 하나의 로터 교반봉(4)의 자전과 공전이 동시에 진행되어, 슬러리 탱크(2) 내의 슬러리 제작액(3)을 반고체 슬러리로 교반하여, 제작하여 얻어지는 반고체 슬러리의 입자 사이즈는 30~50μm이고, 반고체 슬러리의 결정립 진원도는 0.80~0.95인 반고체 슬러리 제조장치를 제공한다.
선택 가능하게, n은 500~2000이다.
선택 가능하게, m은 10~20이다.
선택 가능하게, a는 2~4cm이다.
선택 가능하게, b= 3~5 cm이다.
선택 가능하게, 로터 교반봉이 슬러리 탱크 내로 연장되는 깊이는 슬러리 탱크 높이의 1/2~2/3이다.
선택 가능하게, 로터 교반봉의 자전속도는 1000~2000rpm이고, 로터 교반봉이 전동기어의 평면 궤적에 따라 공전하는 공전속도는 100~200rpm이다.
선택 가능하게, 로터 교반봉은 중공 구조로서, 로터 교반봉의 외벽 직경은 50~70mm이고, 로터 교반봉의 내벽 직경은 30~50mm이다.
선택 가능하게, 로터 교반봉의 내부에는 교반통을 관통하여 교반 탱크로 연장되는 동 파이프가 설치되고, 동 파이프의 외경은 10~20mm이고, 내경은 1.5~5mm이며, 동 파이프는 슬러리 탱크 내의 슬러리 제작액 중에 압축 아르곤을 통과시키는데 사용된다.
선택 가능하게, 슬러리 제작액은 용융상태로 가열된 금속 용융액, 합금 용융액 또는 40%이상 금속 또는 합금을 함유하는 복합재료 용융액이다.
선택 가능하게, 로터 교반기에는 교반통으로 부터 슬러리 탱크 내부로 연장되는 적어도 3개의 로터 교반봉이 포함되고, 교반통이 슬러리 탱크를 향하는 한쪽 단면에는 적어도 3개의 전동기어가 설치되며, 적어도 3개의 로터 교반봉과 적어도 3개의 전동기어는 일 대 일로 대응되고, 적어도 3개의 전동기어와 맞물려 연결되며, 각 로터 교반봉은 자전함과 동시에 전동기어의 평면 궤적을 따라 공전하며, 각 로터 교반봉의 자전속도는 1200~2000rpm이고, 각 로터 교반봉이 대응하는 각 전동기어의 평면궤적에 따라 공전하는 공전속도는 120~180rpm이며, 적어도 3개의 로터 교반봉의 자전과 공전이 동시에 진행되어, 슬러리 탱크 내의 슬러리 제작액을 반고체 슬러리로 교반하여, 제작하여 얻어지는 반고체 슬러리의 입자 사이즈는 35~50μm이고, 반고체 슬러리의 결정립 진원도는 0.85~0.95이다.
선택 가능하게, 슬러리 탱크 내에서는 20~80KG의 반고체 슬러리를 제작할 수 있고, 슬러리 탱크 내부의 각 위치의 반고체 슬러리의 온도 편차는 3℃ 이하이다.
선택 가능하게, 슬러리 탱크내에는 영구자석이 설치되며, 영구자석에서 발생하는 자기력에 의해, 슬러리 탱크 내의 슬러리 제작액을 추진시켜 전자기 교반이 진행된다.
선택 가능하게, 슬러리 탱크 내에서는 20~80KG의 반고체 슬러리를 제작할 수 있고, 슬러리 탱크 내부의 각 위치의 반고체 슬러리의 온도 편차는 1.5℃ 이하이다.
본 발명의 반고체 슬러리 제조장치는 로터 교반기 및 슬러리 탱크를 포함하고, 슬러리 탱크는 20~80KG의 슬러리 제작액을 수용할 수 있으며, 슬러리 탱크의 사이즈는 길이가 2~7.5m이고, 폭이 1.30~5.5m이고, 깊이가 1~2.8m이다. 슬러리 제작액이 슬러리 탱크의 벽에 결정되어, 슬러리 제작액이 불균일하게 되는 경우을 방지하기 위하여, 슬러리 탱크를 스푼 모양으로 만들 수 있다.
본 발명의 반고체 슬러리 제조장치의 로터 교반봉은 슬러리 제작액 중에서 1000~2000rpm의 속도로 자전함과 동시에, 로터 교반봉은 100~200rpm의 속도로 전동기어를 따라 공전하며, 즉 로터 교반봉은 슬러리 탱크의 중심으로 부터 외부로 원호 궤적에 따라 이동하며, 이때, 로터 교반봉은 슬러리 탱크 중의 임의 위치에서 모두 교반력을 발생시켜, 슬러리 제작액이 결정되고, 내부로 초생 수지상 결정으로 생장되는 과정을 파괴하여, 수지상 결정의 입자가 파쇄 또는 파단되어, 평균 사이즈가 0.01~0.04mm인 입자가 형성되며, 결정 핵형성이 균일하고 생장이 느리며, 반고체 슬러리 중의 고체상 결정입자의 비례가 50~70%에 달하게 되며, 미세하고 균일한 고체상 입자를 함유하는 양질의 반고체 슬러리가 얻어진다.
로터 교반봉에 1개의 로터 교반봉이 포함될 경우, 로터 교반봉은 고속도로 자전함과 동시에 느린 속도로 공전하여, 슬러리 탱크 중 92% 위치의 합금이 휘저어 진다. 로터 교반봉에 3개의 로터 교반봉이 포함될 경우, 3개의 교반봉은 슬러리 탱크의 3개의 위치에서 슬러리 제작액을 교반함으로써, 슬러리 탱크 중 95%의 합금이 휘저어 지어, 슬러리 탱크 중의 슬러리 제작액이 교반력의 작용하에서 온도가 저하되어 저온 반고체 입상결정 조직을 형성한다.
본 발명의 반고체 슬러리의 제조장치의 전동기어에는 500~2000 개의 이가 설치되고, 서로 인접하는 앞이와 뒷이 사이의 간격은 2~4cm이며, 각 이의 폭은 3~5cm이다. 본 발명의 반고체 슬러리의 제조장치의 적어도 하나의 로터 교반봉의 전동기어와의 연결단에 전동기어와 매칭되는 맞물림이가 설치되며, 각 로터 교반봉에는 10~20 개의 맞물림 이가 포함되고, 서로 인접하는 앞 맞물림 이와 뒤 맞물림 이 사이의 간격은 3~5cm이고, 각 맞물림 이의 폭은 2~4cm이다. 로터 교반봉의 맞물림 이는 전동기어의 이와 맞물리며, 전동기어의 궤도를 따라 회전한다. 합금 슬러리 제작과정 중, 교반봉이 부식되어 손상되기 쉽기 때문에, 교반봉과 전동기어를 맞물리게 연결하여, 탈착이 편리하게 하고, 로터 교반봉의 탈착, 교체 및 수리가 용이하게 하며, 교반봉을 교체하는 방법으로 슬러리 제작장치 전체의 수명을 연장할 수 있고, 교반봉과 전동기어의 설치 정밀도를 높히며, 교반봉이 전동기어의 궤적을 따라 운행되게 하고, 공전에서 발생되는 원심력을 슬러리 탱크 중의 슬러리 제작액에 작용시켜, 슬러리 제작액의 응고과정을 파괴함으로써, 슬러리 제작액의 반고체 슬러리의 형성시간을 단축한다.
본 발명은 알루미늄, 마그네슘, 동, 아연 등 각종 합금의 유변 다이캐스팅의 대용량 반고체 슬러리의 제작에 사용할 수 있고, 교반봉의 자전과 공전을 결합하는 기계적 교반 방식으로 반고체 유변 다이캐스팅 생산 중에서 슬러리 제작방식의 새로운 모드를 개척함으로써, 반고체 슬러리 제조설비의 디자인 콘셉트를 넓혀 주고, 기계적 회전식 슬러리의 제조공정의 발전에 새로운 아디어를 제공한다. 제작되는 반고체 슬러리의 결정립 진원도는 85~95%에 달하고, 결정립 사이즈가 작고, 점도와 유동성이 적당하여, 산업화 다이캐스팅 성형에 적합하며, 생산 효율을 높혀준다. 그리고 로터 교반봉의 자전과 공전속도에 대한 제어를 통해, 생성되는 반고체 슬러리의 품질과 성능을 제어함으로써, 부동한 분야의 부동한 수요를 만족할 수 있으며, 응용 분야가 광범위하다.
본 발명의 반고체 슬러리 제조장치의 로터 교반봉은 중공 구조로 설치되며, 중공 교반봉에는 교반통을 관통하는 동 파이프가 설치되며, 동 파이프는 슬러리 탱크 내의 슬러리 제작액 중에 압축 아르곤 기체를 통과시키는데 사용되며, 압축 아르곤 기체의 유동을 통해, 로터 교반봉 주변의 일부분 열량을 날라가, 로터 교반봉이 고온으로 인해 파손되는 것을 피하고, 로터 교반봉의 이용율을 높혀줄 뿐만 아니라, 로터 교반봉이 슬러리 제작액에 의해 부식되어 슬러리 제작액을 오염시키는 것을 방지할 수 있으며, 이와 동시에 슬러리 제작액의 온도를 낮추고, 슬러리 제작액의 운동을 가속화하여, 고체 슬러리의 형성시간을 단축하고, 응고속도를 가속화하며, 생산율을 높혀, 슬러리 중의 결정립 핵형성을 더 균일하게 하여, 편석을 방지하고, 나중에 얻어지는 유변 슬러리의 품질이 좋고, 전체 결정입장의 사이즈가 작고 분포가 균일하게 된다.
압축 아르곤 기체는 슬러리 제작액의 온도를 낮춰 줌으로써, 제작하여 얻어지는 반고체 슬러리의 온도가 다이캐스팅 조건을 직접 만족하게 하여, 후속되는 물로 냉각시켜 온도를 낮추는 단계를 생략하고, 에너지 소모를 절감하여 친환경 화학공업 발전의 수요를 만족하고, 가공공정을 줄이고, 공정주기를 단축시킨다.
본 발명의 반고체 슬러리 제조장치는 결정 성장 억제제를 첨가하지 않아도, 미세 결정 조직이 얻어지므로, 전통적인 주조 중 주상 결정과 굵은 수지상 결정을 없애며, 성형 온도가 낮고, 생산 운영 비용이 낮으며, 에너지를 절약할 수 있다.
본 발명의 반고체 슬러리 제조장치에 의해 제작되어 얻어지는 반고체 슬러리로 제작되는 산업 주물은 성형된 후, 사이즈 정밀도가 높고, 가공 여유가 작으며, 주형 충전 능력이 강하다.
본 발명의 반고체 슬러리 제조장치의 슬러리 탱크 중에 진일보로 영구자석을 설치하여, 발생하는 자기력에 의해 슬러리 탱크 내의 슬러리 제작액의 운동을 추동하여 전자기 교반을 진행함으로써, 슬러리 제작액의 교반을 더 균일하고 충분하게 하고, 슬러리 제작시간을 더 짧게 함과 동시에, 슬러리 제작액이 슬러리 탱크 내에서 응고되는 문제를 진일보로 감소시킨다.
본 발명의 반고체 슬러리 제조장치는 기계적 교반과 전자기 교반을 결합하는 방식으로 반고체 슬러리의 교반성형에 새로운 아디어를 제공하며, 상상밖의 효과를 보았다. 제작되어 얻어지는 반고체 슬러리의 결정립 진원도는 88~96%에 달하며, 결정립이 작고, 분포가 더 균일하며, 슬러리 탱크의 각 부동한 위치의 반고체 슬러리의 온도편차는 1.5℃ 이하이다.
본 발명의 일부분을 형성하는 도면은 본 발명에 대한 진일보로 되는 이해에 제공되며, 본 발명의 예시적인 실시예 및 그 설명은 본 발명의 해석에 사용되는 것이지만, 본 발명에 대해 제한하는 것은 아니다. 도면에 있어서,
도 1은 본 발명의 반고체 슬러리의 제조 장치를 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 반고체 슬러리의 제조 장치의 로터 교반기(1)를 나타내는 저면도이다.
본 발명의 실시예의 목적, 기술 수단 및 장점을 보다 명확하도록 하기 위하여, 이하에서는 본 발명의 실시예와 결합하여 본 발명의 기술 수단에 대해 명확하고 완전하게 설명하지만, 여기서 설명되는 실시예는 본 발명의 일부 실시예에 불과하고, 전부 실시예가 아님은 분명하다. 본 발명의 실시예에 따라, 당업자가 창조적인 노동을 부여하지 않는 전제에서 얻은 모든 기타 실시예는 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다. 사전에 설명하기 싶은 것은 모순되지 않는 상황에서, 본 출원 중의 실시예 및 실시예 중의 특징은 상호간 임의로 조합할 수 있다는 점이다.
이하에서는 구체적인 실시예를 통해, 본 발명에 의해 제공되는 반고체 슬러리의 제조 장치에 대해 상세하게 설명하기로 한다.
로터 교반기(1) 및 슬러리 탱크(2)를 포함하고, 로터 교반기(1)에는 교반통(9) 및 교반통(9)으로부터 슬러리 탱크(2) 내부로 연장되는 적어도 하나의 로터 교반봉(4)이 포함되고, 교반통(9) 내부에는 적어도 하나의 로터 교반봉(4)을 구동하여 자전 회전시키기 위한 구동장치가 설치되며, 교반통(9)의 슬러리 탱크(2)를 향하는 한쪽 단면에는 전동기어(6)가 설치되며, 적어도 하나의 로터 교반봉(4)은 전동 기어(6)와 맞물리고, 적어도 하나의 로터 교반봉(4)이 자전함과 동시에 전동 기어(6)의 평면 궤적을 따라 공전하는 반고체 슬러리의 제조 장치이다. 전동 기어에는 n 개의 이가 설치되고, 서로 인접하는 앞이와 뒷이 사이의 간격은 a이고, 각 이의 폭은 b이다. 적어도 하나의 로터 교반봉(4)의 전동기어(6)와 연결되는 일단에는 전동 기어(6)와 매칭되는 맞물림 이가 설치되며, 각 로터 교반봉(4)에는 m 개의 맞물림 이가 포함되고, 서로 인접하는 앞 맞물림 이와 뒤 맞물림 이 사이의 간격은 b이고, 각 맞물림 이의 폭은 a이다. 적어도 하나의 로터 교반봉(4)는 자전과 공전이 동시에 진행되어, 슬러리 탱크(2) 내의 슬러리 제작액(3)을 반고체 슬러리로 교반하여, 제작하여 얻어지는 반고체 슬러리의 입자 사이즈는 30~50μm이고, 반고체 슬러리의 입자 진원도는 0.80~0.95이다.
그중, n은 500~2000이고, 바람직하게, n은 1000~1600이며, 예를 들어, 실제 조작 과정중에 있어서, n=1000, n=1200, n=1400, n=1500 또는 n=1600을 선택할 수 있다.
그중, m은 10~20이고, 바람직하게, m은 12~18이며, 예를 들어, 실제 조작 과정중에 있어서, m=12, m=13, m=15, m=17 또는 m=18을 선택할 수 있다.
그중, a는 2~4cm이고, 예를 들어, 실제 조작 과정중에 있어서, a=2, a=2.5, a=3, a=3.3, a=3.8 또는 a=4cm를 선택할 수 있다.
그중, b는 3~5cm이고, 예를 들어, 실제 조작 과정중에 있어서, b=3, b=3.5, b=4, b=4.3, b=4.8 또는 b =5cm를 선택할 수 있다.
이 조건하에서, 로터 교반봉(4)의 맞물림 이는 전동기어(6)의 이와 맞물리며, 전동기어(6)의 궤도를 따라 회전한다. 합금 슬러리의 제작 과정 중에서, 로터 교반봉(4)이 부식되어 손상되기 쉽기 때문에, 로터 교반봉(4)과 전동기어(6)를 맞물리게 연결하여, 탈착이 편리하게 되고, 로터 교반봉(4)의 탈착, 교체 및 수리가 용이하게 되며, 로터 교반봉(4)을 교체하는 방법으로 슬러리 제작 장치 전체의 수명을 연장할 수 있고, 로터 교반봉(4)과 전동기어(6)의 설치 정밀도를 향상시키며, 로터 교반봉(4)이 전동기어(6)의 궤적을 따라 운행되게 하고, 공전에서 생기는 원심력을 슬러리 탱크(2) 중의 슬러리 제작액(3)에 작용시켜, 슬러리 제작액(3)의 응고과정을 파괴함으로써, 슬러리 제작액(3)의 반고체 슬러리의 형성 시간을 가속화 한다.
바람직하게, 로터 교반기(1)는 교반통(9)으로 부터 슬러리 탱크(2) 내부로 연장되는 적어도 3개의 로터 교반봉(4)이 포함되고, 교반통(9)의 슬러리 탱크(2)를 향하는 한쪽 단면에는 적어도 3개의 전동기어(6)가 설치되며, 적어도 3개의 로터 교반봉(4)는 적어도 3개의 전동기어(6)와 일 대 일로 대응되어, 적어도 3개의 전동기어(6)와 맞물려 연결되며, 각 로터 교반봉(4)은 자전함과 동시에 전동기어(6)의 평면 궤적을 따라 공전하며, 적어도 3개의 로터 교반봉(4)의 자전과 공전이 동시에 진행되어, 슬러리 탱크(2) 내의 슬러리 제작액(3)을 반고체 슬러리로 교반하며, 제작되어 얻어지는 반고체 슬러리의 입자 사이즈는 35~50μm이고, 반고체 슬러리의 결정립 진원도는 0.85~0.95이다. 이 조건에서, 로터 교반봉(4)이 회전함과 동시에, 슬러리 탱크(2) 중의 95%이상의 슬러리 제작액(3)이 회전하게 되어, 슬러리 제작액(3)의 운동이 더 충분해지고, 제작되어 얻어지는 반고체 슬러리의 사이즈가 더 작아지며, 결정립 진원도가 더 높아지고, 슬러리 제작 시간을 단축할 수 있다.
로터 교반봉(4)이 슬러리 탱크(2) 내로 연장되는 깊이는 슬러리 탱크(2) 높이의 1/2~2/3이고, 바람직하게, 로터 교반봉(4)이 슬러리 탱크(2) 내로 연장되는 깊이는 슬러리 탱크(2) 높이의 7/12~2/3이며, 이 조건에서, 로터 교반봉(4)은 최대한으로 슬러리 제작액(3)을 회전시킬 수 있어, 로터 교반봉(4)의 길이가 부족하여 슬러리 탱크(2) 밑부분의 슬러리 제작액(3)이 충분히 교반되지 않아, 응고되어 반고체 슬러리의 교반 효율에 영향주는 것을 피함과 동시에, 로터 교반봉(4)의 길이가 너무 길어, 교반 과정에서 슬러리 제작액(3)이 너무 소용돌이 쳐서 공기를 말아 들이거나 불순물이 슬러리 제작액(3)에 진입되는 것에 의해, 제작되어 얻어지는 반고체 슬러리의 품질에 영향주는 것을 피할 수 있다. 예를 들어, 실제 조작 과정중에 있어서, 로터 교반봉(4)이 슬러리 탱크(2) 내로 연장되는 깊이를 슬러리 탱크(2)의 높이의 7/12 또는 2/3로 할 수 있다.
로터 교반봉(4)의 자전속도는 1000~2000rpm이고, 바람직하게, 로터 교반봉(4)의 자전속도는 1200~2000rpm이며, 이 조건에서, 제작되어 얻어지는 반고체 슬러리의 결정립의 핵형성이 더욱 균일해진다. 반고체 슬러리 중의 고체상의 결정립이 차지하는 비례는 50~70%로서, 미세하고 균일한 고체상의 입자를 포함하는 양질의 반고체 슬러리이다. 예를 들어, 실제 조작 과정 중에 있어서, 로터 교반봉(4)의 자전속도를 1200rpm, 1400rpm, 1600rpm, 1800rpm 또는 2000rpm로 선택할 수 있다.
로터 교반봉(4)이 전동기어(6)의 평면궤적에 따라 공전하는 공전속도는 100~200rpm이고, 바람직하게, 로터 교반봉(4)이 전동기어(6)의 평면궤적에 따라 공전하는 공전 속도는 120~180rpm이며, 이 조건에서, 로터 교반봉(4)은 슬러리 탱크(2) 중의 임의의 위치에서 모두 교반력을 발생시켜, 슬러리 제작액(3)이 결정되어 내부로 초생 수지상 결정으로 생장되는 과정을 충분히 파괴하여, 슬러리 제작액(3)이 슬러리 탱크(2)의 벽에 결정되어 슬러리가 불균일하게 되는 상황을 피할 수 있다.
로터 교반봉(4)은 중공 구조로서, 로터 교반봉(4)의 외벽 직경은 50~70mm이고, 로터 교반봉(4)의 내벽 직경은 30~50mm이며, 바람직하게, 로터 교반봉(4)의 외벽 직경은 60~70mm이고, 로터 교반봉(4)의 내벽 직경은 30~40mm이며, 이 조건에서, 로터 교반봉(4)과 슬러리 제작액(3)의 접촉 면적이 더 크고, 교반 시간이 더 짧으며, 공정 주기를 단축할 수 있다. 예를 들어, 실제 조작 과정중에 있어서, 로터 교반봉(4)의 외벽 직경을 60mm, 로터 교반봉(4)의 내벽 직경을 30mm로 하거나, 또는 외벽 직경을 65mm, 교반봉(4)의 내벽 직경을 35mm로 하거나, 또는 외벽 직경을 70mm, 로터 교반봉(4)의 내벽 직경을 40mm로 할 수 있다.
바람직하게, 로터 교반봉(4)은 흑연으로 제작되며, 이 조건에서, 로터 교반봉(4)이 슬러리 제작액(3)의 고온에 의해 부식되는 것을 피하여, 로터 교반봉(4)의 사용 수명을 연장하고, 설비 이용율을 향상시키고, 로터 교반봉(4)이 부식되어 슬러리 제작액(3)을 오염시키는 것을 피한다.
로터 교반봉(4)의 내부에는 교반통(9)을 관통하여 교반 탱크로 연장되는 동 파이프(5)가 설치되고, 동 파이프(5)의 외경은 10~20mm이고, 내경은 1.5~5mm이며, 동 파이프(5)는 슬러리 탱크(2) 내의 슬러리 제작액(3) 중에 압축 아르곤을 통과시키는데 사용된다. 바람직하게, 동 파이프(5)의 외경은 15~20mm이고, 내경은 3~5mm이다. 예를 들어, 실제 조작 과정중에 있어서, 동 파이프(5)의 외경을 15mm, 내경을 3mm로 하거나, 또는 외경을 16mm, 내경을 3.5mm로 하거나, 또는 외경을 17mm, 내경을 4mm로 하거나, 또는 외경을 18mm, 내경을 4.5mm로 하거나, 또는 외경을 20mm, 내경을 5mm로 선택할 수 있다.
슬러리 제작액(3)은 용융상태로 가열된 금속 용융액, 합금 용융액 또는 40%이상의 금속 또는 합금을 함유하는 복합재료 용융액이며, 바람직하게, 슬러리 제작액(3)은 알루미늄 합금액, 마그네슘 합금액, 동 합금액, 티타늄 합금액 중의 일종 또는 일종이상이며, 이 조건에서, 제작되어 얻어지는 반고체 슬러리의 다이캐스팅 성형율이 높고, 얻어지는 다이캐스팅 주물이 더 가벼워지며, 벽 두께가 더 엷어진다. 이와 동시에 강도와 인장도 등이 양호한 기계적 성능을 가지며, 양호한 전기 / 열 전도성을 가진다.
슬러리 탱크(2)에서는 20~80KG의 반고체 슬러리를 제작할 수 있고, 슬러리 탱크(2) 내부 각 위치의 반고체 슬러리의 온도 편차는 3℃ 이하이며, 바람직하게, 슬러리 탱크(2) 에서는 20~60KG의 반고체 슬러리를 제작할 수 있고, 슬러리 탱크(2) 내부 각 위치의 반고체 슬러리의 온도 편차는 1.5℃ 이하이다. 예를 들어, 실제 조작 과정중에 있어서, 20, 30, 40, 50 또는 60KG의 반고체 슬러리 제작을 선택할 수 있다.
슬러리 탱크(2) 내에는 영구자석이 설치되며, 영구자석에서 발생하는 자기력에 의해, 슬러리 탱크(2) 내의 슬러리 제작액(3)에 대한 전자기 교반이 진행된다.
설명하기 싶은 것은 본 명세서 중의 용어 "포함하다", "함유하다" 또는 그 모든 기타 변형은 비 배타적인 함유을 커버하며, 따라서, 일련의 요소를 포함하는 물품 또는 설비는 이러한 요소들을 포함할 뿐만 아니라, 명확하게 열거되지 않은 기타 요소도 포함하거나, 이러한 물품 또는 설비가 고유하는 요소도 포함한다. 특별한 제한이 없는 한, "...포함한다"라는 어구로 한정되는 요소는 상기 요소의 물품 또는 설비 중에 또 다른 같은 요소가 존재함을 배제하지 않는다.
상기 실시예는 본 발명의 기술 수단을 설명하기 위한 것이지, 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니며, 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한 것 뿐이다. 당업자라면, 상기 실시예에 기재된 기술 수단에 대해, 수정하거나 또는 등가적으로 교체할 수 있고, 본 발명 기술 수단의 취지와 범위를 벗어나지 않는 한 모두 본 발명의 청구범위에 속한다는 것을 이해하여야 한다.
산업상의 실용성:
1. 본 발명의 반고체 슬러리 제조장치는 결정 성장 억제제를 첨가하지 않아도, 미세 결정 조직을 얻을 수 있으므로, 전통적인 주조 중 주상 결정과 굵은 수지상 결정을 없애며, 성형 온도가 낮고, 생산 운영 비용이 낮으며, 에너지를 절약할 수 있다.
2. 본 발명의 반고체 슬러리 제조장치에 의해 제작되어 얻어지는 반고체 슬러리로 제작되는 산업 주물은 성형된 후, 사이즈 정밀도가 높고, 가공 여유가 작으며, 주형 충전 능력이 강하다.
3. 본 발명의 반고체 슬러리 제조장치의 슬러리 탱크 중에 진일보로 영구자석을 설치하여, 발생하는 자기력에 의해 슬러리 탱크 내의 슬러리 제작액의 운동을 추동하여 전자기 교반을 진행함으로써, 슬러리 제작액의 교반을 더 균일하고 충분하게 하고, 슬러리 제작시간을 더 짧게 함과 동시에, 슬러리 제작액이 슬러리 탱크 내에서 응고되는 문제를 진일보로 감소 시킨다.
4. 본 발명의 반고체 슬러리 제조장치는 기계적 교반과 전자기 교반을 결합하는 방식으로 반고체 슬러리의 교반성형에 새로운 아디어를 제공하며, 상상 밖의 효과를 보았다. 제작되어 얻어지는 반고체 슬러리의 결정립 진원도는 88~96%에 달하며, 결정립이 작고, 분포가 더 균일하며, 슬러리 탱크의 각 부동한 위치의 반고체 슬러리의 온도편차는 1.5℃이하이다.

Claims (10)

  1. 로터 교반기(1) 및 슬러리 탱크(2)를 포함하고, 상기 로터 교반기(1)에는 교반통(9) 및 교반통(9)으로부터 상기 슬러리 탱크(2) 내부로 연장되는 적어도 하나의 로터 교반봉(4)이 포함되고, 상기 교반통(9) 내부에는 상기 적어도 하나의 로터 교반봉(4)의 자전을 구동하는 구동장치가 설치되며, 상기 교반통(9)의 상기 슬러리 탱크(2)를 향하는 한쪽 단면에는 전동기어(6)가 설치되며, 상기 적어도 하나의 로터 교반봉(4)은 상기 전동기어(6)와 맞물려 연결되고, 상기 적어도 하나의 로터 교반봉(4)은 자전함과 동시에 상기 전동기어(6)의 평면 궤적을 따라 공전하며,
    상기 전동기어(6)에는 n개의 이가 설치되고, 서로 인접하는 앞이와 뒷이 사이의 간격은 a이고, 각 이의 폭은 b이며,
    상기 적어도 하나의 로터 교반봉(4)의 전동기어(6)와 연결되는 일단에는 전동기어(6)와 매칭되는 맞물림 이가 설치되며, 각 상기 로터 교반봉(4)에는 m 개의 맞물림 이가 포함되고, 서로 인접하는 앞 맞물림 이와 뒤 맞물림 이 사이의 간격은 b이고, 각 맞물림 이의 폭은 a이며,
    상기 적어도 하나의 로터 교반봉(4)의 자전과 공전이 동시에 진행되어, 상기 슬러리 탱크(2) 내의 슬러리 제작액(3)을 반고체 슬러리로 교반하여, 제작하여 얻어지는 상기 반고체 슬러리의 입자 사이즈는 30~50μm이고, 상기 반고체 슬러리의 결정립 진원도는 0.80~0.95임을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 n은 500~2000이고,
    상기 m은 10~20이고,
    상기 a는 2~4cm이고,
    상기 b는 3~5cm임을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로터 교반봉(4)이 상기 슬러리 탱크(2) 내로 연장되는 깊이는 상기 슬러리 탱크(2) 높이의 1/2~2/3임을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로터 교반봉(4)의 자전속도는 1000~2000rpm이고, 상기 로터 교반봉(4)이 상기 전동기어(6)의 평면 궤적에 따라 공전하는 공전속도는 100~200rpm임을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 로터 교반봉(4)은 중공 구조로서, 상기 로터 교반봉(4)의 외벽 직경은 50~70mm이고, 상기 로터 교반봉(4)의 내벽 직경은 30~50mm임을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 로터 교반봉(4)의 내부에는 상기 교반통(9)을 관통하여 상기 교반 탱크로 연장되는 동 파이프(5)가 설치되고, 상기 동 파이프(5)의 외경은 10~20mm이고, 내경은 1.5~5mm이며, 상기 동 파이프(5)는 상기 슬러리 탱크(2) 내의 슬러리 제작액(3) 중에 압축 아르곤을 통과시키는데 사용됨을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
  7. 제1항에 있어서,
    슬러리 제작액(3)은 용융상태로 가열된 금속 용융액, 합금 용융액 또는 40%이상 금속 또는 합금을 함유하는 복합재료 용융액임을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 로터 교반기(1)에는 상기 교반통(9)으로 부터 상기 슬러리 탱크(2) 내로 연장되는 적어도 3개의 로터 교반봉(4)이 포함되고, 상기 교반통(9)이 상기 슬러리 탱크(2)를 향하는 한쪽 단면에는 적어도 3개의 전동기어(6)가 설치되며, 상기 적어도 3개의 로터 교반봉(4)은 상기 적어도 3개의 전동기어(6)와 일 대 일로 대응되어, 상기 적어도 3개의 전동기어(6)와 맞물려 연결되며, 각 상기 로터 교반봉(4)은 자전함과 동시에 상기 전동기어(6)의 평면 궤적을 따라 공전하며, 각 상기 로터 교반봉(4)의 자전속도는 1200~2000rpm이고, 각 상기 로터 교반봉(4)이 대응하는 각 상기 전동기어(6)의 평면궤적에 따라 공전하는 공전속도는 120~180rpm이며, 상기 적어도 3개의 로터 교반봉(4)의 자전과 공전이 동시에 진행되어, 상기 슬러리 탱크(2)내의 슬러리 제작액(3)을 반고체 슬러리로 교반하여, 제작하여 얻어지는 상기 반고체 슬러리의 입자 사이즈는 35~50μm이고, 상기 반고체 슬러리의 결정립 진원도는 0.85~0.95임을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
  9. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 슬러리 탱크(2) 내에서는 20~80KG의 반고체 슬러리를 제작할 수 있고, 상기 슬러리 탱크(2) 내부 각 위치의 반고체 슬러리의 온도 편차는 3℃ 이하임을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
  10. 제1항 또는 제8항에 있어서,
    상기 슬러리 탱크 내(2)에는 영구자석이 설치되며, 영구자석에서 발생하는 자기력에 의해, 슬러리 탱크 내(2)의 슬러리 제작액(3)을 추진시켜 전자기 교반이 진행됨을 특징으로 하는 반고체 슬러리 제조장치.
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