KR20230067553A - 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원심 주조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세히 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템은, 용탕을 저장하고, 회전축을 중심으로 일방향으로 회전하는 용탕 저장 유닛, 상기 용탕 저장 유닛으로부터 상기 용탕을 공급받아 출탕구로 가이딩하는 용탕 주입 유닛, 및 상기 용탕 주입 유닛의 상기 출탕구로부터 토출되는 상기 용탕을 수용하여 상기 용탕을 원심 주조하는 금형을 포함하고, 상기 용탕 주입 유닛의 상기 출탕구와 상기 금형의 상기 출탕구 측 일단은 소정 거리 이격 형성된다.

Description

소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템{CENTRIFUGAL CASTING SYSTEM FOR MANUFACTURING SMALL-DIAMETER STEEL TUBE}

본 발명은 원심 주조 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 정유공장 및 석유화학공장에서 사용되는 내열강 튜브는 가열로의 핵심 구성품으로서, 상기 내열강 튜브 내부의 유체에 버너에서 공급되는 열을 전도하여 상기 유체를 가열시켜 상기 유체의 물리적 특성 및 화학적 특성을 변화시킬 목적으로 사용되고 있다. 즉, 내열강 튜브는 다양한 석유화학제품을 생산하기 위한 크래킹 튜브(cracking tube)의 목적으로 사용될 수 있다.

종래에 상기 내열강 튜브는 인발 또는 압출방식으로 제조되어 왔으나, 상기 내열강 튜브가 내경이 외경에 비해 아주 작게 형성된 경우, 상기 내열강 튜브의 외주면과 내주면 사이의 두께인 살두께가 두껍기 때문에, 상기 인발 또는 압출방식으로 제조하기 어려울 뿐만 아니라, 상기 내열강 튜브를 상기 인발 또는 압축방식으로 제조 시 상기 내열강 튜브의 외주면과 내주면에서 제품 가운데로 응고되면서 상기 내열강 튜브가 수축이 발생하게 되는 문제점이 있었으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해 원심주조를 이용한 내열강 튜브 제조장치가 개발되었다.

종래 기술에 따른 원심주조를 이용한 내열강 튜브 제조장치는, 수평으로 길게 배치된 원통형의 금형과, 상기 금형의 내주면에 이형제를 도포하는 이형제도포기와, 상기 금형의 내부에 용탕을 주입하는 용탕 주입대야를 포함하여 구성된다.

상기 이형제는 상기 금형의 내주면에 도포되어, 상기 금형의 내부에서 제조된 내열강 튜브를 상기 금형의 내주면에서 쉽게 분리 및 취출할 수 있도록 한다.

상기 이형제도포기가 상기 금형의 내주면에 이형제를 도포한 후, 상기 금형을 소정의 속도로 회전시키면서, 용해로에서 퍼온 래들에 담긴 용탕을 작업자가 상기 용탕 주입대야에 부으면, 상기 용탕이 상기 용탕 주입대야 내부의 경사유로를 따라 흘러서 상기 금형의 일단부에 형성된 주입구를 통해 상기 금형의 내부로 주입되고, 상기 금형의 내부로 유입된 용탕은 상기 금형의 중심축을 기준으로 일방향으로 회전함으로써 생성되는 원심력에 의해 상기 금형의 내주면으로 이동하여 상기 내열강 튜브의 형태를 갖추면서 냉각되어 상기 내열강 튜브가 제조된다.

다만, 내열강 튜브가 소구경, 장축인 경우, 용탕을 상기 원심 회전 금형에 주입하는데 있어, 주입 방법의 제한이 존재하며, 상기 금형 내부에 용탕을 적절하게 충진하는 것이 어려운 문제가 있다.

종래의 방법에서는 용탕이 금형의 외부로 유출되는 것을 방지하기 위해, 용탕 주입대야의 적어도 일부분이 금형 내부에 인입되었어야 했다. 다만, 용탕 주입대야를 금형 내부로 인입하고 인출하는 과정에 일정한 시간이 소요되는 문제가 있다. 특히, 소구경 장축의 제품을 제조하기 위한 금형의 내주면 또한 소구경으로 형성되므로, 경우에 따라서는 용탕 주입대야의 적어도 일부분을 금형 내부로 인입하는 것이 불가능할 수 있다.

KR 10-1792538 B1

전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 개시된 실시예는 소구경 내열강 튜브의 제작이 보다 용이하게 수행되며, 상기 소구경 내열강 튜브의 제작 품질이 향상되는 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명의 개시된 실시예는 용탕 저장 유닛 중 일부가 회전하여 용탕이 용탕 주입 유닛의 일정한 지점에 낙하하여 용탕이 출탕구 측에서 일정한 속도 및 양으로 금형에 공급되는 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명의 개시된 실시예는 용탕 주입 유닛의 출탕구 측과 금형이 소정 거리 이격 형성되어 용탕이 상기 용탕 주입 유닛으로부터 이탈하여 금형으로 주입되는 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명의 개시된 실시예는 가이드부 착탈 유닛에 의해 제2 용탕 가이드부와 제3 용탕 가이드부가 상호 분리되어 제3 용탕 가이드부의 정비 및 교체가 가능한 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템은, 용탕을 저장하고, 회전축을 중심으로 일방향으로 회전하는 용탕 저장 유닛, 상기 용탕 저장 유닛으로부터 상기 용탕을 공급받아 출탕구로 가이딩하는 용탕 주입 유닛, 및 상기 용탕 주입 유닛의 상기 출탕구로부터 토출되는 상기 용탕을 수용하여 상기 용탕을 원심 주조하는 금형을 포함하고, 상기 용탕 주입 유닛의 상기 출탕구와 상기 금형의 상기 출탕구 측 일단은 소정 거리 이격 형성된다.

또한, 상기 용탕 저장 유닛은, 소정 저장공간을 가져 상기 용탕을 저장하는 용탕 저장부와, 상기 용탕 저장부의 일측으로부터 소정 길이 연장 형성되며, 상기 용탕 저장부에 저장된 상기 용탕을 가이딩하여 상기 용탕 주입 유닛 측으로 공급하는 용탕 공급 돌출부를 포함하는 용탕 저장 유닛 회전부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 용탕 저장 유닛은, 상기 용탕 저장 유닛 회전부의 적어도 일측면에 배치되어 상기 용탕 저장 유닛 회전부의 일방향 회전을 지지하는 용탕 저장 유닛 고정부, 및 상기 용탕 저장 유닛 회전부와 상기 용탕 저장 유닛 고정부 사이에 형성되어 상기용탕 저장 유닛 회전부의 회전중심을 형성하는 적어도 2개의 샤프트 유닛들을 포함할 수 있다.

또한, 상기 용탕 저장 유닛 회전부는 상기 샤프트 유닛들 중 적어도 하나에 안착되기 위한 샤프트 결합홈을 포함할 수 있다.

또한, 상기 용탕 저장 유닛 회전부는 상기 샤프트 유닛들 중 제1 샤프트 유닛에 의해 제1 회전중심을 기준으로 제1 회전범위에서 회전하고, 상기 샤프트 유닛들 중 제2 샤프트 유닛에 의해 제2 회전중심을 기준으로 제2 회전범위에서 회전할 수 있다.

또한, 상기 용탕 주입 유닛은, 상기 용탕 저장 유닛으로부터 공급되는 용탕을 하부로 가이딩하는 제1 용탕 가이드부, 상기 제1 용탕 가이드부의 상측으로부터 상기 제1 용탕 가이드부의 상부방향으로 연장 형성되며, 상기 용탕의 비산을 방지하는 용탕 비산 방지부, 상기 제1 용탕 가이드부의 하측으로부터 상기 제1 용탕 가이드부의 하부방향으로 연통 형성되며, 하면이 기설정된 제1 곡률반경으로 경사지게 형성되는 제2 용탕 가이드부, 및 상기 제2 용탕 가이드부의 하측으로부터 상기 제2 용탕 가이드부의 하부방향으로 연통 형성되며, 하면이 기설정된 제2 곡률반경으로 경사지게 형성되는 제3 용탕 가이드부를 포함하고, 상기 제3 용탕 가이드부의 단부에는 상기 출탕구가 형성되며, 상기 출탕구는 지면과 평행하거나 지면을 향하는 방향으로 소정 출탕각도 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 상기 제2 용탕 가이드부의 상기 제1 곡률반경은, 상기 제3 용탕 가이드부의 상기 제2 곡률반경보다 크게 형성될 수 있다.

또한, 상기 용탕 비산 방지부의 하측 직경은 상기 용탕 비산 방지부의 상측 직경보다 작게 형성될 수 있다.

또한, 상기 용탕 주입 유닛은, 상기 제2 용탕 가이드부와 상기 제3 용탕 가이드부의 경계에 형성되는 가이드부 착탈 유닛을 더 포함하고, 상기 가이드부 착탈 유닛의 결합에 의해 상기 제2 용탕 가이드부와 상기 제3 용탕 가이드부는 연통 형성되고, 상기 가이드부 착탈 유닛의 탈거에 의해 상기 제2 용탕 가이드부와 상기 제3 용탕 가이드부는 분리될 수 있다.

또한, 상기 제3 용탕 가이드부는 그 하면 일부분에 상기 용탕이 낙하하는 용탕 낙하 지점을 포함하고, 상기 용탕 낙하 지점은 상기 제1 용탕 가이드부의 중심축을 기준으로 상기 출탕구 측으로 소정 간격 이격 형성될 수 있다.

또한, 상기 용탕 저장 유닛 중 용탕 저장 유닛 회전부의 일방향 회전에 의해 공급되는 상기 용탕은 일정한 상기 제3 용탕 가이드부의 상기 용탕 낙하 지점으로 낙하할 수 있다.

또한, 상기 소정 거리는 일정한 조건을 만족할 수 있다.

제안되는 실시예에 의하면, 소구경 내열강 튜브의 제작이 보다 용이하게 수행되며, 상기 소구경 내열강 튜브의 제작 품질이 향상되는 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템에서 용탕 주입 유닛의 출탕구와 금형의 일단부가 소정 거리 이격되어 형성됨으로써, 용탕 주입 유닛의 적어도 일부분을 금형의 내부로 인입하지 않더라도 용탕을 안정적으로 주입할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템에서, 적어도 2개의 샤프트 유닛에 의해 용탕 저장 유닛 회전부는 제1 회전범위 및 제2 회전범위에서 회전하므로, 용탕의 일정한 공급이 가능한 이점이 있다.

또한, 용탕 저장 유닛 회전부는 제2 샤프트 유닛에 안착되는 샤프트 결합홈을 포함함으로써, 제2 샤프트 유닛을 회전중심으로 용탕 저장 유닛 회전부가 제2 각도범위 내에서 회전함으로써 용탕 주입 유닛의 제3 용탕 가이드부의 일정한 지점에 용탕이 낙하할 수 있어 금형으로 균일한 용탕 공급이 가능한 이점이 있다.

또한, 제2 용탕 가이드부와 제3 용탕 가이드부 사이에 형성되는 가이드부 착탈 유닛을 포함하므로, 가이드부 착탈 유닛의 장착에 의해 제2 용탕 가이드부와 제3 용탕 가이드부의 연통이 가능하고, 가이드부 착탈 유닛의 탈거에 의해 제3 용탕 가이드부는 제2 용탕 가이드부로부터 분리되어 교체 및 정비가 가능하여 금형에 공급되는 용탕의 품질을 일정하게 유지할 수 있고, 제조 제품의 품질이 향상되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템의 일 구성인 용탕 저장 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4는 도 1의 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템의 일부 구성인 용탕 저장 유닛과 용탕 주입 유닛의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 1의 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템의 일부 구성인 용탕 주입 유닛과 금형을 측면에서 바라본 도면이다.
도 6은 도 1의 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템의 일부 구성인 용탕 주입 유닛과 금형 간의 이격된 거리와 용탕이 금형으로 주입되는 과정을 설명하기 위한 것이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

한편, 본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대될 수 있는 잠정적인 효과는 본 명세서에 기재된 것과 같이 취급되며, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공된 것인바, 도면에 도시된 내용은 실제 발명의 구현모습에 비해 과장되어 표현될 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성의 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 기재한다.

이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 개시된 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)은 용탕 저장 유닛(100), 용탕 주입 유닛(200), 및 금형(300)을 포함한다.

용탕 저장 유닛(100)은 금형(300)에 주입될 용탕을 저장할 수 있으며, 용탕 저장 유닛(100)은 금형에 주입되기 이전의 용탕이 응고되지 않도록 용탕을 일정한 온도로 유지시킬 수 있다. 예시적으로, 용탕 저장 유닛(100) 중 용탕을 저장하는 부분은 열전도율이 높은 소재로 형성될 수 있으며, 용탕 저장 유닛(100)과 별도로 또는 일체로 형성된 가열 수단(미도시)을 통해 용탕을 일정한 온도로 유지시킬 수 있다. 또한, 용탕 저장 유닛(100)은 회전축을 중심으로 일방향으로 회전할 수 있다. 용탕 저장 유닛(100)의 일부가 회전축을 중심으로 일방향으로 회전함으로써, 용탕 저장 유닛(100)에 저장된 용탕은 일방향으로 낙하 및 공급될 수 있다. 보다 상세하게는, 용탕 저장 유닛(100)이 일방향으로 회전하면, 용탕은 회전된 방향을 따라 낙하하여 후술하는 용탕 주입 유닛(200)에 공급될 수 있고, 용탕 주입 유닛(200)은 공급받은 용탕을 금형(300)의 내부로 공급 및 주입할 수 있다. 용탕이 용탕 저장 유닛(100), 및 용탕 주입 유닛(200)을 따라 금형(300)의 내부로 주입되는 과정에 대해서는 후술하기로 한다.

용탕 주입 유닛(200)은 용탕 저장 유닛(100)으로부터 용탕을 공급받아 출탕구로 가이딩할 수 있다. 보다 상세하게는, 용탕 주입 유닛(200)의 상측에 용탕 저장 유닛(100)이 배치되고, 용탕 저장 유닛(100)의 일부가 회전축을 중심으로 일방향으로 회전함으로써 용탕 주입 유닛(200)의 상부로 용탕이 공급되고, 공급된 용탕은 용탕 주입 유닛(200)의 내부를 유동하여 출탕구 측으로 가이딩될 수 있다. 용탕 주입 유닛(200)은 그 내부에 유체가 유동할 수 있는 연통 구조로 형성될 수 있다.

금형(300)은 용탕 주입 유닛(200)의 출탕구로부터 토출되는 용탕을 내부로 수용할 수 있다. 금형(300) 중 금형 본체(310) 내부에 용탕 주입 유닛(200)으로부터 전달된 용탕이 일정량 충진되면, 금형 본체(310)는 지지 롤러(330)에 의해 금형 본체(310)의 중심축을 기준으로 일방향으로 회전할 수 있다. 예시적으로, 금형 본체(310)는 용탕의 주입이 완료된 후, 또는 용탕이 금형 본체(310)의 내부에 주입되는 과정에서 회전할 수 있으며, 금형 본체(310)의 회전속도는 수백 RPM 내지 수천 RPM의 범위 이내의 속도일 수 있다. 상기 지지 롤러(330)는 외부로부터 구동 전력을 공급받는지 여부에 따라, 구동 전력을 공급받아 자체적으로 회전하는 주동 롤러(331)와, 금형 본체(310)의 회전에 따라 금형 본체(310)를 지지하기 위해 회전하는 종동 롤러(332)를 포함할 수 있다. 한편, 본 발명의 첨부된 도면에서는 금형 본체(310)의 축방향을 따라 전방에 2개의 지지 롤러(330)가 배치되고 후방에 2개의 지지 롤러(330)가 배치될 수 있다. 다만, 해당 도면은 예시적인 실시예를 도시한 것이며, 금형 본체(310)를 일방향으로 회전시키기 위한 다양한 변형예가 적용될 수 있다.

금형 본체(310)가 중심축을 기준으로 일방향으로 회전함에 따라 용탕에 원심력이 가해지고, 금형 본체(310)와 함께 금형(300) 내부에서 회전하는 용탕은 시간이 지남에 따라 냉각되어 원심 주조된다. 냉각된 용탕은 응고되고, 별도의 취출 수단(미도시)를 통해 금형(300)의 일단부 측으로 취출될 수 있다. 취출된 제품은 후처리 작업을 거쳐 완제품 튜브로 제조될 수 있다.

금형 본체(310)의 외주면에는 적어도 하나의 금형 가이드부(320)가 형성될 수 있다. 금형 가이드부(320)는 제1 금형 가이드부(321)와 제2 금형 가이드부(322)를 포함할 수 있으며, 후술하는 도 3을 함께 참조하면, 제1 금형 가이드부(321)와 제2 금형 가이드부(322)의 적어도 일측에 제1 금형 가이드부(321)를 금형 본체(310)의 외주면에 안정적으로 고정시키는 제1 가이드부 고정부(3211) 및 제2 금형 가이드부(322)를 금형 본체(310)의 외주면에 안정적으로 고정시키는 제2 가이드부 고정부(3221)가 구비될 수도 있다.

한편, 소구경 장축 튜브를 제조함에 있어서, 금형(300) 중 금형 본체(310)의 내주면은 작은 내직경을 가질 수 있다. 따라서, 작은 내직경을 가지는 금형 본체(310)의 내부로 용탕을 주입하기 위해, 용탕 주입 유닛(200)의 출탕구와 금형(300)의 출탕구 측 일단(311)은 소정 거리(d) 이격 형성될 수 있다. 이에 따라, 작은 내직경을 가지는 금형 본체(310)의 사양에 부합하도록 금형 본체(310) 내부에 일부분이 인입될 수 있는 별도의 사양의 용탕 주입 유닛(200)을 제작하지 않아도 되는 이점이 있다.

특히, 용탕 주입 유닛(200)과 금형(300)이 소정 거리 이격 형성됨으로써, 용탕 주입 유닛(200)을 금형(300)의 내부에 인입하였다가 인출하기까지 소요되는 시간을 절약할 수 있고, 용탕 주입 유닛(200)의 출탕구는 금형(300) 중 금형 본체(310)의 일방향 회전에 손상될 위험이 방지되는 이점이 있다.

이하에서는, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)의 일 구성인 용탕 저장 유닛(100)에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 도 1의 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)의 일 구성인 용탕 저장 유닛(100)을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)의 일 구성인 용탕 저장 유닛(100)은 용탕 저장 유닛 회전부(110)를 포함할 수 있다. 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 회전축을 회전중심으로 일방향으로 회전함으로써, 저장된 용탕을 용탕 저장 유닛(100)의 외부로 공급할 수 있다.

보다 상세하게는, 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 용탕 저장부(111)를 포함할 수 있다. 용탕 저장부(111)는 소정 저장공간을 가져 용탕을 저장할 수 있다. 용탕 저장부(111)의 저장공간은 필요에 따라 다양하게 형성될 수 있다. 예시적으로, 용탕 저장부(111)의 저장공간은 하나의 제품을 생산하기 위해 필요한 양의 용탕을 수용하기에 적합한 부피를 가질 수 있다.

또한, 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 용탕 공급 돌출부(112)를 포함할 수 있다. 용탕 공급 돌출부(112)는 용탕 저장부(111)의 일측으로부터 소정 길이 연장 형성될 수 있다. 용탕 공급 돌출부(112)는 용탕 저장부(111)에 저장된 용탕을 가이딩하여 용탕 주입 유닛(200) 측으로 공급할 수 있다. 용탕 공급 돌출부(112)는 일종의 주전자의 스파우트(spout) 구조를 가질 수 있으나, 반드시 일반적인 구조에 한정되는 것은 아니며, 용탕 저장부(111)에 저장된 용탕을 일방향으로 유출시켜 용탕 주입 유닛(200)으로 공급하기 위한 어떠한 구조라도 가능하다.

용탕 저장부(111)와 용탕 공급 돌출부(112)는 용탕 저장 유닛 회전 본체(113)의 상부에 형성될 수 있으며, 외부로부터 용탕을 공급받아 저장하기 용이한 구조를 가질 수 있다.

한편, 용탕 공급 유닛 회전부(110)는 용탕 저장 유닛 회전 본체(113)로부터 일정 길이 연장 형성된 샤프트 결합부(114)를 포함할 수 있다. 샤프트 결합부(114)는 후술하는 샤프트 유닛들(130, 140) 중 적어도 하나에 안착되어 용탕 공급 유닛 회전부(110)를 일방향으로 회전시킬 수 있다. 보다 상세하게는, 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 샤프트 결합부(114)를 포함하고, 샤프트 결합부(114)는 후술하는 샤프트 유닛들(130, 140) 중 적어도 하나에 안착되기 위한 샤프트 결합홈(1141)을 포함할 수 있다.

이하에서는, 용탕 저장 유닛(100)의 일 구성인 용탕 저장 유닛 고정부(120)에 대해 설명한다. 용탕 저장 유닛(100)은 용탕 저장 유닛 고정부(120)를 포함할 수 있다. 용탕 저장 유닛 고정부(120)는 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 적어도 일측면에 배치되어 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 일방향 회전을 지지할 수 있다. 예시적으로, 용탕 저장 유닛 고정부(120)는 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 일측면에 배치되어 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 일방향 회전을 지지하는 제1 용탕 저장 유닛 고정부(121), 그리고 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 타측면에 배치되어 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 일방향 회전을 지지하는 제2 용탕 저장 유닛 고정부(122)를 포함할 수 있다.

또한, 용탕 저장 유닛 고정부(120)는 용탕 저장 유닛 회전부(110)가 지정된 방향에 따라 회전하도록 지지함으로써, 용탕이 안정적으로 공급될 수 있도록 하는 역할을 한다. 또한, 용탕 저장 유닛 고정부(120)는 후술하는 샤프트 유닛들(130, 140) 중 적어도 하나와 연결되거나 일체로 형성됨으로써, 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 회전을 가능하게 한다.

이하에서는, 용탕 저장 유닛 회전부(110)가 회전하기 위해 필요한 회전중심을 형성하는 샤프트 유닛들(130, 140)에 대해 설명한다.

도 3 및 도 4는 도 1의 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템의 일부 구성인 용탕 저장 유닛과 용탕 주입 유닛의 관계를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)의 일 구성인 용탕 저장 유닛(100)은 적어도 2개의 샤프트 유닛들(130, 140)을 포함할 수 있다. 샤프트 유닛들(130, 140)은 용탕 저장 유닛 회전부(110)와 용탕 저장 유닛 고정부(120) 사이에 형성될 수 있다. 예시적으로, 샤프트 유닛들(130, 140) 중 적어도 일부는 용탕 저장 유닛 회전부(110)와 일체로 형성되어 용탕 저장 유닛 고정부(120)에 결합될 수 있고, 샤프트 유닛들(130, 140) 중 나머지 일부는 용탕 저장 유닛 고정부(120)와 일체로 형성되어 용탕 저장 유닛 회전부(110)에 결합될 수 있다. 샤프트 유닛들(130, 140)은 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 회전중심을 형성할 수 있다.

예시적으로, 샤프트 유닛들(130, 140)은 제1 샤프트 유닛(130)과 제2 샤프트 유닛(140)을 포함할 수 있다. 제1 샤프트 유닛(130)은 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 하측면에 형성 및/또는 결합되어 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 제1 회전중심을 형성할 수 있고, 제2 샤프트 유닛(140)은 용탕 저장 유닛 고정부(120)의 내측면으로부터 내측방향으로 소정 길이 돌출 형성되어 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 제2 회전중심을 형성할 수 있다. 보다 상세하게는, 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 샤프트 유닛들(130, 140) 중 제1 샤프트 유닛(130)에 의해 형성된 제1 회전중심을 기준으로 제1 회전범위에서 회전할 수 있다. 이 때, 제1 회전중심은 제1 샤프트 유닛(130)의 반경방향 중심을 의미할 수 있다. 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 제1 회전중심을 기준으로 최대 제1 각도(θ1)만큼 회전할 수 있다. 예시적으로, 제1 각도(θ1)는 30°일 수 있으며, 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 0° 내지 30°의 범위 내에서 도면상 시계방향으로 회전할 수 있다. 용탕 저장 유닛 회전부(110)가 제1 회전범위에서 회전할 때, 용탕 저장 유닛 회전부(110)에 저장된 용탕은 외부로 토출되지 않을 수 있다. 즉, 제1 샤프트 유닛(130)에 의해 용탕 저장 유닛 회전부(110)가 제1 회전중심을 기준으로 제1 각도범위에서 회전함으로써, 용탕 저장 유닛(100)은 용탕을 용탕 주입 유닛(200)으로 공급하기 위한 준비상태로 제어될 수 있다.

또한, 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 샤프트 유닛들(130, 140) 중 제2 샤프트 유닛(140)에 의해 형성된 제2 회전중심을 기준으로 제2 회전범위에서 회전할 수 있다. 이 때, 제2 회전중심은 제2 샤프트 유닛(140)의 반경방향 중심을 의미할 수 있다. 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 제2 회전중심을 기준으로 최대 제2 각도(θ2)만큼 회전할 수 있다. 예시적으로, 제2 각도(θ2)는 80°일 수 있으며, 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 30° 내지 80°의 범위 내에서 도면상 시계방향으로 회전할 수 있다. 용탕 저장 유닛 회전부(110)가 제2 회전범위에허 회전할 때, 용탕 저장 유닛 회전부(110)에 저장된 용탕은 외부로 토출될 수 있다. 즉, 제2 샤프트 유닛(140)에 의해 용탕 저장 유닛 회전부(110)가 제2 회전중심을 기준으로 제2 각도범위에서 회전함으로써, 용탕 저장 유닛(100)은 용탕을 용탕 주입 유닛(200)에 일정한 양 및 속도로 공급하도록 제어될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)의 일 구성인 용탕 주입 유닛(200)에 대해 상세히 설명한다.

도 5는 도 1의 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)의 일부 구성인 용탕 주입 유닛(200)과 금형(300)을 측면에서 바라본 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)의 일 구성인 용탕 주입 유닛(200)은 후술하는 용탕 가이드부들을 지지하기 위한 용탕 주입 유닛 지지부(210)를 포함할 수 있다. 용탕 주입 유닛 지지부(210)는 용탕 주입 유닛 본체(220)의 적어도 일측을 지지하여, 용탕 주입 유닛 본체(220)가 지면으로부터 일정 높이 거상될 수 있도록 한다. 용탕 주입 유닛 지지부(210)는 지지 베이스(211)와 상기 지지 베이스(211)로부터 상부방향을 향해 소정 높이 연장 형성되는 지지 칼럼(212)을 포함할 수 있다. 용탕 주입 유닛 본체(220)는 용탕 주입 유닛 지지부(210)의 지지 칼럼(212)의 적어도 일측면에 고정될 수 있으며, 용탕이 용탕 주입 유닛(보다 상세하게는, 용탕 주입 유닛 본체)의 내부로 유입 및 출탕구 측으로 유출됨에 따라 발생할 수 있는 용탕 주입 유닛 본체(220)의 움직임 및 쓰러짐을 방지한다.

한편, 용탕 주입 유닛(200)은 내부로 공급되는 용탕을 하부로 가이딩하는 제1 용탕 가이드부(221)를 포함할 수 있다. 제1 용탕 가이드부(221)는 중공형의 원통 형상을 가질 수 있다. 제1 용탕 가이드부(221)의 제1 용탕 가이드부 중심축(221c)의 연장선은 전술한 용탕 공급 돌출부(112)의 말단과 만날 수 있다.

용탕 저장 유닛(100)으로부터 공급된 용탕은 제1 용탕 가이드부(221)의 일단인 제1 용탕 가이드부 유입구(2211) 측으로 유입되어 제1 용탕 가이드부(221)의 타단인 제1 용탕 가이드부 유출구(2212) 측으로 유출될 수 있다. 용탕이 제1 용탕 가이드부 유입구(2211)로 유입되어 제1 용탕 가이드부 유출구(2212) 측으로 유출될 때, 용탕은 제1 용탕 가이드부(221)의 내주면과 이격되어 유동할 수 있다. 이와 같이 용탕이 제1 용탕 가이드부(221)의 내주면과 이격되어 유동됨으로써, 용탕이 용탕 주입 유닛(200)의 내벽면에서 응고되지 않고 일정하게 금형 본체(310)의 내부로 주입될 수 있다. 다만, 조작 오류 등으로 인하여 비의도적으로 용탕이 제1 용탕 가이드부(221)의 내주면에 접촉하는 경우, 용탕은 용탕 주입 유닛(200)의 외부로 유출되지 않으므로 용탕 주입 유닛(200)의 외부로 용탕이 비산하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 용탕 주입 유닛(200)은 용탕 비산 방지부(222)를 포함할 수 있다. 용탕 비산 방지부(222)는 제1 용탕 가이드부(221)의 상측으로부터 제1 용탕 가이드부(221)의 상부방향으로 연장 형성될 수 있다. 용탕 비산 방지부(222)는 용탕 저장 유닛(100)으로부터 용탕이 공급되는 과정에서, 용탕이 용탕 저장 유닛(100)의 일단(특히, 용탕 공급 돌출부(112)의 말단)에서 비산하여 용탕 주입 유닛(200)의 외부로 이탈하는 것을 방지할 수 있다. 용탕의 비산 및 이탈을 방지하기 위해, 용탕 비산 방지부(222)의 하측 직경은 용탕 비산 방지부(222)의 상측 직경보다 작게 형성되어 일종의 깔때기(funnel)의 일부 형상을 가질 수 있다. 이와 같이 용탕 비산 방지부(222)의 하측 직경이 상측 직경보다 작게 형성됨으로써(즉, 용탕 비산 방지부의 상측 직경이 하측 직경보다 크게 형성됨으로써), 용탕이 용탕 주입 유닛(200)으로 공급되는 과정에서 용탕 주입 유닛(200)의 외부로 비산되는 것을 효율적으로 방지하는 이점이 있다.

또한, 용탕 주입 유닛(200)은 제2 용탕 가이드부(223)를 포함할 수 있다. 제2 용탕 가이드부(223)는 제1 용탕 가이드부(221)의 하측으로부터 제1 용탕 가이드부(221)의 하부방향으로 연통 형성될 수 있다. 제2 용탕 가이드부(223)의 하면은 기설정된 제1 곡률반경으로 경사지게 형성될 수 있다. 예시적으로, 제1 곡률반경은 250mm 내지 400mm일 수 있으나, 반드시 개시된 치수범위에 한정되는 것은 아니다.

제1 용탕 가이드부(221)를 통과한 용탕은 제2 용탕 가이드부(223)의 일단인 제2 용탕 가이드부 유입구(2231) 측으로 유입되어 제2 용탕 가이드부(223)의 타단인 제2 용탕 가이드부 유출구(2232) 측으로 유출될 수 있다. 이 때, 제1 용탕 가이드부(221)와 제2 용탕 가이드부(223)는 연통 형성되므로, 제1 용탕 가이드부 유출구(2212)는 제2 용탕 가이드부 유입구(2231)와 대응될 수 있다. 용탕이 제2 용탕 가이드부 유입구(2231) 측으로 유입되어 제2 용탕 가이드부 유출구(2232) 측으로 유출될 때, 용탕은 제2 용탕 가이드부(223)의 내주면과 이격되어 유동할 수 있다. 이와 같이 용탕이 제2 용탕 가이드부(223)의 내주면과 이격되어 유동됨으로써, 용탕이 용탕 주입 유닛(200)의 내벽면에서 응고되지 않고 일정하게 금형 본체(310)의 내부로 주입될 수 있다. 다만, 조작 오류 등으로 인하여 비의도적으로 용탕이 제2 용탕 가이드부(223)의 내주면에 접촉하는 경우, 용탕은 용탕 주입 유닛(200)의 외부로 유출되지 않으므로 용탕 주입 유닛(200)의 외부로 용탕이 비산하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 용탕 주입 유닛(200)은 제3 용탕 가이드부(224)를 포함할 수 있다. 제3 용탕 가이드부(224)는 제2 용탕 가이드부(223)의 하측으로부터 제2 용탕 가이드부(223)의 하부방향으로 연통 형성될 수 있다. 제3 용탕 가이드부(224)의 하면은 기설정된 제2 곡률반경으로 경사지게 형성될 수 있다. 예시적으로, 제2 곡률반경은 220mm 내지 300mm일 수 있으나, 반드시 개시된 치수범위에 한정되는 것은 아니다.

다만, 제2 용탕 가이드부(223)의 제1 곡률반경은 제3 용탕 가이드부(224)의 제2 곡률반경보다 크게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제3 용탕 가이드부(224)는 제2 용탕 가이드부(223)보다 완만한 경사를 가질 수 있다. 따라서, 용탕 주입 유닛(200)의 내부에 공급된 용탕은 완만한 경사를 가지는 제3 용탕 가이드부(224)의 내주면을 따라 안정적으로 유동할 수 있고, 난류 발생이 방지되어 안정적으로 금형(300) 측에 용탕이 공급될 수 있도록 하는 이점이 있다.

제2 용탕 가이드부(223)를 통과한 용탕은 제3 용탕 가이드부(224)의 일단인 제3 용탕 가이드부 유입구(2241) 측으로 유입되어 제3 용탕 가이드부(224)의 타단인 제3 용탕 가이드부 유출구(2242) 측으로 유출될 수 있다. 이 때, 제2 용탕 가이드부(223)와 제3 용탕 가이드부(224)는 연통 형성되므로, 제2 용탕 가이드부 유출구(2232)는 제3 용탕 가이드부 유입구(2241)와 대응될 수 있다. 용탕이 제3 용탕 가이드부 유입구(2241) 측으로 유입되어 제3 용탕 가이드부 유출구(2242) 측으로 유출될 때, 용탕은 제3 용탕 가이드부(224)의 내면 중 하면 일부분에 형성된 용탕 낙하 지점(C)에 낙하할 수 있다. 용탕 낙하 지점(C)에 낙하한 용탕은 제2 곡률반경으로 경사진 제3 용탕 가이드부(224)의 내면을 따라 출탕구인 제3 용탕 가이드부 유출구(2242) 측으로 안정적으로 유동할 수 있다.

용탕 낙하 지점(C)은 전술한 제1 용탕 가이드부(221)의 중심축(221c)을 기준으로 출탕구 측으로 소정 간격 이격 형성될 수 있다. 즉, 용탕 저장 유닛(100) 중 용탕 공급 돌출부(112)의 말단이 제1 용탕 가이드부(221)의 중심축(221c)의 연장선상에 배치됨으로써, 용탕은 제1 용탕 가이드부(221)의 중심축(221c)의 연장선보다 출탕구 측으로 낙하할 수 있다. 이에 따라, 용탕이 제3 용탕 가이드부(224)의 내부에서 이상 유동하지 않고 안정적으로 출탕구 측으로 유동하여 금형(300)에 공급될 수 있는 이점이 있다.

한편, 제3 용탕 가이드부(224)의 단부에는 출탕구가 형성된다. 출탕구는 제3 용탕 가이드부 유출구(2242)일 수 있다. 이 때, 출탕구는 지면과 평행하거나 지면을 향하는 방향(예를 들면, 하부방향)으로 소정 출탕각도 경사지게 형성될 수 있다. 출탕구가 지면과 평행하거나 지면을 향하는 방향으로 소정 출탕각도 경사지게 형성됨으로써, 용탕 주입 유닛(200)의 내부에 용탕이 잔류하는 것을 최소화할 수 있고, 잔류하는 용탕이 응고되는 문제를 방지하는 이점이 있다.

용탕 주입 유닛(200)은 용탕 주입 유닛 운반손잡이(230)를 더 포함할 수 있다. 용탕 주입 유닛 운반손잡이(230)는 용탕 주입 유닛(200) 전체를 이동시킬 때 용탕 주입 유닛 본체(220)를 밀거나 당기지 않더라도 안정적으로 용탕 주입 유닛(200)의 위치를 이동시킬 수 있도록 한다.

또한, 용탕 주입 유닛(200)은 가이드부 착탈 유닛(240)을 더 포함할 수 있다. 가이드부 착탈 유닛(240)은 용탕 주입 유닛 본체(220)의 적어도 일부를 결합하거나 분리할 수 있도록 한다. 예시적으로, 가이드부 착탈 유닛(240)은 제2 용탕 가이드부(223)와 제3 용탕 가이드부(224)의 경계에 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 가이드부 착탈 유닛(240)은 제2 용탕 가이드부(223) 측에 형성되는 제1 가이드부 착탈 유닛(241)과, 제3 용탕 가이드부(224) 측에 형성되는 제2 가이드부 착탈 유닛(242)을 포함할 수 있으며, 제1 가이드부 착탈 유닛(241)은 제2 용탕 가이드부 유출구(2232) 측에 인접하여 형성될 수 있고, 제2 가이드부 착탈 유닛(242)은 제3 용탕 가이드부 유입구(2241) 측에 인접하여 형성될 수 있다.

가이드부 착탈 유닛(240)의 결합에 의해, 제2 용탕 가이드부(223)와 제3 용탕 가이드부(224)는 상호 연통 형성될 수 있다. 또한, 가이드부 착탈 유닛(240)의 탈거에 의해 제2 용탕 가이드부(223)와 제3 용탕 가이드부(224)는 분리될 수 있다. 보다 상세하게는, 가이드부 착탈 유닛(240)의 제1 가이드부 착탈 유닛(241)과 제2 가이드부 착탈 유닛(242)은 결합 수단(예를 들면, 볼트와 너트, 리벳 등)에 의해 결합될 수 있고, 결합 수단이 해제되어 제1 가이드부 착탈 유닛(241)과 제2 가이드부 착탈 유닛(242)이 탈거되었을 때 제3 용탕 가이드부(224)는 제2 용탕 가이드부(223)로부터 분리될 수 있다. 이에 따라, 용탕 낙하 지점(C)을 가지는 제3 용탕 가이드부(224)는 제2 용탕 가이드부(223)로부터 분리, 정비, 및 교체가 가능하다. 따라서, 용탕 주입 유닛(200)의 내부에 용탕이 고착되더라도 제3 용탕 가이드부(224)를 분리하여 고착된 용탕을 신속하게 제거할 수 있고, 제품 생산성을 향상시키는 이점이 있다.

이하에서는, 용탕 저장 유닛(100)의 회전에 따라 용탕이 용탕 주입 유닛(200)의 내부로 공급되는 과정에 대해 설명한다.

도 1 내지 도 5를 참조하면(특히, 도 3 및 도 4를 참조하면), 용탕 저장 유닛(100) 중 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 일정한 시간에 따라(예를 들면, t=t0부터 t=t1까지의 시간에 따라) 제1 샤프트 유닛(130)의 제1 회전중심을 기준으로 시계방향으로 제1 회전범위만큼 회전할 수 있다. 이 때, 용탕 저장부(111)에 저장된 용탕은 용탕 저장 유닛(100)의 외부로 유출되지 않는다. 용탕 주입 유닛 회전부(110)가 제1 회전범위 중 최대 회전각도(예를 들면, 제1 각도 θ1)만큼 회전하면, 용탕 주입 유닛 회전부(110) 중 샤프트 결합부(114)의 일측에 함몰 형성된 샤프트 결합홈(1141)은 제2 샤프트 유닛(140)을 수용할 수 있다.

샤프트 결합홈(1141)이 제2 샤프트 유닛(140)을 수용하면, 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 새로운 제2 회전중심을 기준으로 시계방향으로 회전할 수 있다. 이 때, 제1 회전중심으로 기능하는 제1 샤프트 유닛(130)은 용탕 저장 유닛 회전부(110) 및 용탕 저장 유닛 고정부(120) 중 적어도 하나와의 결합이 해제되어 회전중심으로 기능하지 않게 된다. 이후, 용탕 저장 유닛 회전부(110)는 일정한 시간에 따라(예를 들면, t=t1부터 t=t2까지의 시간에 따라) 제2 샤프트 유닛(140)의 제2 회전중심을 기준으로 시계방향으로 제2 회전범위만큼 회전할 수 있다. 이 때, 용탕 저장부(111)에 저장된 용탕은 용탕 공급 돌출부(112)에 의해 용탕 주입 유닛(200)의 상부로 공급될 수 있고, 용탕은 용탕 주입 유닛(200)의 내부에 형성된 용탕 낙하 지점에 낙하할 수 있다. 한편, 용탕 저장 유닛(100)의 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 일방향 회전에 의해 공급되는 용탕은 일정한 낙하경로를 형성할 수 있고, 용탕은 제3 용탕 가이드부(224)의 용탕 낙하 지점(C)에 낙하할 수 있다. 이에 따라, 용탕은 용탕 저장 유닛 회전부(110)의 각도와 관계없이 일정한 용탕 낙하 지점(C)에 낙하되므로, 금형(300)에 일정한 양 및 속도의 용탕을 공급할 수 있으며, 제조 제품의 품질이 향상되는 이점이 있다.

이하에서는, 용탕 주입 유닛(200)과 금형(300) 간의 이격된 거리(d)에 대해 설명한다.

도 6은 도 1의 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)의 일부 구성인 용탕 주입 유닛(200)과 금형(300) 간의 이격된 거리(d)와 용탕이 금형(300)으로 주입되는 과정을 설명하기 위한 것이다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템(1)에서, 금형(300)의 금형 일단부(311)와 용탕 주입 유닛(200)의 출탕구는 상호 간에 마주본 상태에서 소정 거리(d)만큼 이격 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 용탕 주입 유닛(200)과 금형(300)은 아래의 수학식 1을 만족하는 범위 내의 이격된 거리(d)를 가지도록 배치될 수 있다.

(d는 거리, vx는 출탕구측 용탕의 수평속력, vy는 출탕구측 용탕의 수직속력, g는 중력가속도, h는 출탕구의 하면과 금형의 내주면 하면 사이의 높이차)

상기 수학식 1에 따라, 용탕의 수평속력(vx) 및 수직속력(vy), 용탕 주입 유닛(200)의 출탕구 하면과 금형(300)의 금형 본체(310) 내주면 하면 사이의 높이차(h) 간의 관계에 따라, 용탕 주입 유닛(200)과 금형(300) 간의 이격된 거리(d)가 결정될 수 있다. 예시적으로, 상기 소정 거리는 0.5mm 내지 20mm의 크기로 형성될 수 있다. 따라서, 위치가 고정된 용탕 주입 유닛(200)과 회전되는 금형(300) 간의 접촉에 따른 간섭이 방지될 수 있다.

종래의 기술에서는 금형(300) 내주면에 용탕을 주입하기 위해 용탕 주입 유닛(200)의 출탕구가 금형(300)의 내부에 위치해야 했으나, 소구경 장축 튜브를 생산하기 위한 작은 내직경을 가지는 금형(300)의 특성상 용탕 주입 유닛(200)의 출탕구 직경 또한 작아져야 하는 문제가 있었다. 또한, 과도하게 작은 출탕구 직경을 가지는 용탕 주입 유닛을 사용하는 경우 용탕 응고에 따른 출탕구 폐쇄가 문제될 수 있었다.

본 발명에서, 용탕은 용탕 주입 유닛(200)의 출탕구를 이탈하여 금형(300)의 금형 본체(310) 내부로 주입되므로, 소구경 장축의 튜브 제품을 생산하기 위해 과도하게 작은 출탕구 직경을 가지는 용탕 주입 유닛(200)을 사용하지 않아도 되는 이점이 있다. 또한, 과도하게 작은 출탕구 직경에 의한 용탕 응고 문제, 원활한 용탕 주입이 제한되는 문제를 방지할 수 있으며, 원심 주조 시스템에 의해 제조되는 제품의 품질이 향상되는 이점이 있다.

제안되는 실시예에 의하면, 소구경 내열강 튜브의 제작이 보다 용이하게 수행되며, 상기 소구경 내열강 튜브의 제작 품질이 향상되는 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템에서 용탕 주입 유닛의 출탕구와 금형의 일단부가 소정 거리 이격되어 형성됨으로써, 용탕 주입 유닛의 적어도 일부분을 금형의 내부로 인입하지 않더라도 용탕을 안정적으로 주입할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 개시된 실시예에 따른 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템에서, 적어도 2개의 샤프트 유닛에 의해 용탕 저장 유닛 회전부는 제1 회전범위 및 제2 회전범위에서 회전하므로, 용탕의 일정한 공급이 가능한 이점이 있다.

또한, 용탕 저장 유닛 회전부는 제2 샤프트 유닛에 안착되는 샤프트 결합홈을 포함함으로써, 제2 샤프트 유닛을 회전중심으로 용탕 저장 유닛 회전부가 제2 각도범위 내에서 회전함으로써 용탕 주입 유닛의 제3 용탕 가이드부의 일정한 지점에 용탕이 낙하할 수 있어 금형으로 균일한 용탕 공급이 가능한 이점이 있다.

또한, 제2 용탕 가이드부와 제3 용탕 가이드부 사이에 형성되는 가이드부 착탈 유닛을 포함하므로, 가이드부 착탈 유닛의 장착에 의해 제2 용탕 가이드부와 제3 용탕 가이드부의 연통이 가능하고, 가이드부 착탈 유닛의 탈거에 의해 제3 용탕 가이드부는 제2 용탕 가이드부로부터 분리되어 교체 및 정비가 가능하여 금형에 공급되는 용탕의 품질을 일정하게 유지할 수 있고, 제조 제품의 품질이 향상되는 이점이 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1: 원심 주조 시스템 100: 용탕 저장 유닛
110: 용탕 저장 유닛 회전부 120: 용탕 저장 유닛 고정부
130: 제1 샤프트 유닛 140: 제2 샤프트 유닛
200: 용탕 주입 유닛 210: 용탕 주입 유닛 지지부
220: 용탕 주입 유닛 본체 230: 용탕 주입 유닛 운반손잡이
240: 가이드부 착탈 유닛
300: 금형 310: 금형 본체
320: 금형 가이드부 330: 지지 롤러
C: 용탕 낙하 지점

Claims (12)

1. 소구경 내열강 튜브 제조를 위한 원심 주조 시스템에 있어서,
   용탕을 저장하고, 회전축을 중심으로 일방향으로 회전하는 용탕 저장 유닛;
   상기 용탕 저장 유닛으로부터 상기 용탕을 공급받아 출탕구로 가이딩하는 용탕 주입 유닛; 및
   상기 용탕 주입 유닛의 상기 출탕구로부터 토출되는 상기 용탕을 수용하여 상기 용탕을 원심 주조하는 금형;을 포함하고,
   상기 용탕 주입 유닛의 상기 출탕구와 상기 금형의 상기 출탕구 측 일단은 소정 거리 이격 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 용탕 저장 유닛은, 소정 저장공간을 가져 상기 용탕을 저장하는 용탕 저장부와, 상기 용탕 저장부의 일측으로부터 소정 길이 연장 형성되며, 상기 용탕 저장부에 저장된 상기 용탕을 가이딩하여 상기 용탕 주입 유닛 측으로 공급하는 용탕 공급 돌출부를 포함하는 용탕 저장 유닛 회전부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 용탕 저장 유닛은,
   상기 용탕 저장 유닛 회전부의 적어도 일측면에 배치되어 상기 용탕 저장 유닛 회전부의 일방향 회전을 지지하는 용탕 저장 유닛 고정부; 및
   상기 용탕 저장 유닛 회전부와 상기 용탕 저장 유닛 고정부 사이에 형성되어 상기 용탕 저장 유닛 회전부의 회전중심을 형성하는 적어도 2개의 샤프트 유닛들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 용탕 저장 유닛 회전부는 상기 샤프트 유닛들 중 적어도 하나에 안착되기 위한 샤프트 결합홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
5. 청구항 3에 있어서,
   상기 용탕 저장 유닛 회전부는 상기 샤프트 유닛들 중 제1 샤프트 유닛에 의해 제1 회전중심을 기준으로 제1 회전범위에서 회전하고, 상기 샤프트 유닛들 중 제2 샤프트 유닛에 의해 제2 회전중심을 기준으로 제2 회전범위에서 회전하는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 용탕 주입 유닛은,
   상기 용탕 저장 유닛으로부터 공급되는 용탕을 하부로 가이딩하는 제1 용탕 가이드부;
   상기 제1 용탕 가이드부의 상측으로부터 상기 제1 용탕 가이드부의 상부방향으로 연장 형성되며, 상기 용탕의 비산을 방지하는 용탕 비산 방지부;
   상기 제1 용탕 가이드부의 하측으로부터 상기 제1 용탕 가이드부의 하부방향으로 연통 형성되며, 하면이 기설정된 제1 곡률반경으로 경사지게 형성되는 제2 용탕 가이드부; 및
   상기 제2 용탕 가이드부의 하측으로부터 상기 제2 용탕 가이드부의 하부방향으로 연통 형성되며, 하면이 기설정된 제2 곡률반경으로 경사지게 형성되는 제3 용탕 가이드부;를 포함하고,
   상기 제3 용탕 가이드부의 단부에는 상기 출탕구가 형성되며, 상기 출탕구는 지면과 평행하거나 지면을 향하는 방향으로 소정 출탕각도 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 제2 용탕 가이드부의 상기 제1 곡률반경은, 상기 제3 용탕 가이드부의 상기 제2 곡률반경보다 큰 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
8. 청구항 6에 있어서,
   상기 용탕 비산 방지부의 하측 직경은 상기 용탕 비산 방지부의 상측 직경보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 용탕 주입 유닛은,
   상기 제2 용탕 가이드부와 상기 제3 용탕 가이드부의 경계에 형성되는 가이드부 착탈 유닛;을 더 포함하고,
   상기 가이드부 착탈 유닛의 결합에 의해 상기 제2 용탕 가이드부와 상기 제3 용탕 가이드부는 연통 형성되고, 상기 가이드부 착탈 유닛의 탈거에 의해 상기 제2 용탕 가이드부와 상기 제3 용탕 가이드부는 분리되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
10. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 용탕 가이드부는 그 하면 일부분에 상기 용탕이 낙하하는 용탕 낙하 지점을 포함하고,
    상기 용탕 낙하 지점은 상기 제1 용탕 가이드부의 중심축을 기준으로 상기 출탕구 측으로 소정 간격 이격 형성되는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
11. 청구항 10에 있어서,
    상기 용탕 저장 유닛 중 용탕 저장 유닛 회전부의 일방향 회전에 의해 공급되는 상기 용탕은 일정한 상기 제3 용탕 가이드부의 상기 용탕 낙하 지점으로 낙하하는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
12. 청구항 1에 있어서,
    상기 소정 거리는 다음의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 원심 주조 시스템.
    

    

    
    (d는 거리, vx는 출탕구측 용탕의 수평속력, vy는 출탕구측 용탕의 수직속력, g는 중력가속도, h는 출탕구의 하면과 금형의 내주면 하면 사이의 높이차)

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