KR940008081B1 - 용융금속의 열분석 및 개량처리용 장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

용융금속의 열분석 및 개량처리용 장치

제1도는 유동하는 용융금속의 조직을 자동제어하는데 사용하는 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 도시한 것이다.

제2도는 용융금속의 유동속으로 하강된 시료채취용 용기를 도시한 것이다.

제3도는 내지 제5도는 시료채취용 용기의 여러가지 실시예들을 도시한 것이다.

본 발명은 용융금속을 열분석하거나 개량처리할 때 사용하는 장치에 관한 것이다.

보다 상세히는 본 발명은 주형에 용융금속을 주입하기전에 그 금속의 응고성질을 분석할 때 사용하기 위한 것으로, 특별히 한정적인 것은 아니지만, 알루미늄 멜트(melt) 및 마그네슘과 같은 경금속 멜트의 응고성질을 분석하기 위한 것이다.

용융금속(이하에서는 멜트로 칭함)의 성질을 열분석하는 것과, 그 멜트의 응고성질 및 금속의 포스트-응고조직을 결정하기 위해 그 분석의 자료를 이용하는 것은 공지되었다. 다수의 핵의 존재, 핵운동, 응고하는 동안에 그것들의 기능에 대하여 개량처리 물질이 존재하는것과 같은 성질인 응고자료를 획득하는 것이 가능하다고 알려져 있었다.

이와 관련해서, 화학분석은 결정핵 및 조직을 개량처리하는 첨가제로 작용하는 실재 원소의 능력에 관하여 충분한 정보를 제공하지 못한다.

이러한 관점에 있어서 절차의 보통방법은 응고자료를 멜트로부터 채취한 시료의 중앙에 위치된 열전소자의 도움으로 측정하는 것이다. 이 시료는 약 100ml 정도이고, 그것은 시료를 포함하는 용기와 열전소자의 열용량이 응고에 과도하게 영향을 주지 않을것을 보장할 정도로 충분히 크다고 생각된다. 평가된 응고자료는 응고가 시작하기 전에 처음에는 과냉이고, 그것은 결정성장에 따른 정체상(plateau phase)동안에 온도 곡선의 기울기와 실재 1차 결정핵의 수를 반영한다.

이들 값들은 디지탈로 기록될 수 있고, 공지기술의 도움으로, 각각의 크기의 원하는 값과 비교될 수 있으며, 거기에서 얻어진 결과는 멜트에 조직을 개량처리하는 물질을 첨가하거나 또는 멜트를 멜트의 응고성질을 효과적으로 변화시키는 어떤 공지의 금속학적 공정에 적용함으로써 멜트 응고성질의 개량처리에 이용된다.

본 발명에 따라 멜트의 조직제어하는 성질을 추적하고 그것에 조직을 개량처리하는 물질을 첨가하는 것을 제어하고, 또는 조직을 변화시키는 방법의 실행을 제어하는데 사용될 수 있는 장치가 제공된다. 이 장치는 주조, 용해 등이 높은 수준까지 자동적으로 될 수 있고 또한 그것에서 생산된 제품의 품질을 향상할 수 있다.

멜트의 응고자료를 기록하고 열분석에 기초하여 조직을 개량처리하는 물질을 멜트에 첨가하는 것을 제어하여서 용융금속욕와 같은 멜트를 열분석하고 개량처리할 때 사용하는 본 발명에 따른 장치는 멜트온도에서 실질적으로 안정된 재료로 제조되었으며 용기가 멜트속에 침지되었을때 용융금속을 안으로 받아들일 수 있는 시료채취용 용기(sampling container) ; 소정량의 용융금속이 수용되어 있는 상기 시료채취용 용기를 멜트로부터 들어 올리고, 온도가 제어된 영역으로 그 용기를 이동시켜서 수용된 용융금속이 응고될 때까지 상기 영역에 유지하고 나서, 그 용기를 멜트내의 침지위치로 복귀시키는 수단 ; 수용된 용융금속의 응고 과정중에 하나 또는 그 이상의 위치에서 용융금속의 응고자료를 측정하고 기록하기 위한 수단 ; 얻어진 응고자료를 공지의 금속공학적 조직의 멜트로부터 나온 자료에 대하여 평가하는 수단과, 금속멜트내에 첨가제를 공급하는 것을 제어하는 수단 ; 적당한 시간간격에서 단속적으로 시료채취를 하여 조직에 영향을 주는 첨가제를 계속적으로 모니터링하는 제어수단으로 구성되는 것을 특징으로 한다. 시료채취용 용기에는 개구(opening)가 편리하게 제공되어, 그것을 통해서 용기가 멜트에 다시 침지될 때 용기의 함유물이 새로운 용융금속으로 일정하게 대치될 수 있도록 용융금속이 유동할 수 있다.

이와같은 것은 멜트의 유동로에 용기를 위치시키거나 용기를 고정용융조를 통해서 이동시켜서 달성된다.

용기의 용융함유물은 생성된 교류(turbulence)에 의해서 연속적으로 대치되고, 또는 용기는 용융금속의 유동에 대면하는 그것의 한면에 적당한 개구가 제공되고, 또다른 개구가 상기 한면에 반대편 용기의 면에 제공되고, 용기는 용융금속의 적당한 양을 용기내에 수용할 수 있도록 추가적인 개구를 폐쇄하는 수단을 포함하고 있다.

본 발명에 따른 장치는 첨부도면을 참조하여 보다 상세하게 기술될 것이다. 제1도에 있어서, 유동하는 용융금속(12)를 거기에 따라서 안내하는 자동활강장치(shute)가 개략적으로 도시되어 있다. 용융금속(2)의 표면(3)밑에 침지된 것은 시료채취용 용기(4)이고, 용기는 아취형 부품(6)에 의하여 수평적이며, 회전가능한 축(5)에 연결되어 있다.

화살표(7)은 축(5)의 회전을 표시한다.

수평축(5)는 화살표(9)에 의해 표시된 것처럼 수직축(8)에 따라서 이동할 수 있도록 수직축(8)에 부착되어 있다. 수평축(5)은 화살표(10)에 의해서 도시된 것처럼 상기 축(8)에 대해 회전할 수 있도록 수직축(8)위에 장치되어 있다.

도면에 도시된 것처럼, 축(5)는 용융금속 또는 멜트(2)속에 시료채취용 용기(4)가 침지되는 위치 I로 이동될 수 있고, 용융금속이 용기를 통해서 급속하게 유동할 수 있도록 그곳에서 배열될 수 있다.

유동하는 용융금속의 시료를 채취할 때, 축(5)는 멜트의 채택된 양을 포함할 수 있는 위치로 시료채취용 용기가 이동하도록 회전되고, 그곳에서 축(5)는 멜트상방의 위치 Ⅱ까지 축(8)을 따라서 상승되고, 축(8)에 대해 회전되고 나서 위치 Ⅲ까지 하강된다.

이 나중에 위치에 있어서, 용기(4)는 용기속에 있는 용융금속 시료가 응고함에 따라서 방출된 열이 시료에서 시료로 실질적으로 재현될 수 있는 챔버(chamber)(11)안에 수용된다. 제2도는 시료채취용 용기(4)의 구체예를 도시하고, 화살표(12)에 의해 표시된 유동방향으로 유동하고 있는 용융금속속에 침지된 용기를 도시한다.

시료채취용 용기내에 중앙에 배열된 것은 열전소자(13)이다. 용기는 입구개구(14)와 출구개구(15)가 마련되는데, 그것을 통해서 용융금속이 멜트와 온도 평형상태에서 유동한다. 시료채취용 용기는 용기가 멜트로 부터 상승될 때 그 안에 용융금속이 전형적인 양이 포함되는 것을 보장하는 방법으로 조립된다. 시료채취용 용기는 용융금속 시료에 관하여 불활성이고 상기 금속보다 더 높은 밀도를 갖는 재료로 제조된 구형장치(16)가 그 안에 마련되어 있다.

용기가 그것의 수직위치로 상승될 때, 용융금속(2)의 유동으로부터 용기가 상승됨에 따라 용융금속이 용기로부터 누출되는 것을 방지하도록 구형장치(16)는 용기내에서 밑으로 이동하여 개구(15)를 덮고 밀봉한다.

시료채취용 용기(4)가 응고자료를 기록한 다음에 용융금속(2)의 유동속으로 다시 하강될 때, 용기의 고체 함유물은 용융될 것이고 구형장치(16)는 제2도에서 도시된 위치로 후퇴할 것이므로, 용기의 재용융된 함유물이 대치되는 동안, 용융금속이 개구(14)와 (15)를 자유롭게 유동할 수 있다.

제3도는 시료채취용 용기(4)의 또다른 실시예를 도시하는데, 그 용기속으로 용융금속이 개구(17)를 통해서 유동할 수 있고 슬로트(18)를 통해서 빠져 나갈 수 있다.

슬로트(18)는 판(19)에 의해서 폐쇄되도록 배열되어 있는데, 그 판은 중앙에 위치된 지주(post)(20)위에 설치되어 있고 용기가 용융금속의 유동으로부터 상승됨에 따라 용융금속이 용기로부터 누출되는 것을 방지하기 위하여 표면(21)(22)과 밑봉하는데 협력하는 방식으로 시료채취용 용기쪽으로 이동할 수 있도록 배열되어 있다.

열전소자(23)는 시료채취용 용기내에서 중앙에 배열되어 있다.

제4도는 본 발명의 범위내에 있는 시료채취용 용기의 또다른 실시예를 도시한다.

이 실시예에 있어서, 시료채취용 용기(여기에서(24)로 참조된 것)는 그것의 한단부(25)에서 개방되어 있는데, 그것은 제4도에서 상단부로 도시된 것이며, 그것의 타단부 즉 하단부에 열전소자(26)과 홀더아암(holder arm)(27)이 마련되어 있다.

사용하는데 있어서, 용기(24)는 용융금속의 유동속으로 이동되고 이전의 시료채취용 과정으로부터 잔류하고 있는 용기의 함유물은 결과적으로 교류에 의해 상기 용기로부터 배출되고 새로운 시료로 대치된다.

시료의 응고자료를 측정하기 위해서, 용기의 상기 한단부가 위쪽으로 향하도록 하면서 용기(24)를 수직위치로 보내기 위해 홀더아암(27)은 (28)로 도시된 것처럼 그것의 축에 대해 회전된다.

시료채취용 용기(24)는 응고를 위해 온도가 한정된 영역으로 이동한다. 이 구체예는 제1도에 도시된 작동유니트의 개량된 형태를 요한다.

제5도는 시료채취용 용기의 간단한 실시예를 도시한다. 이 경우에 있어서, 용기(4)는 호울더아암(29)에 부착되어 있고, 두개의 열전소자(30) 및 (31)은 홀더아암에 대한 부착점에 한쪽으로부터 삽입되어, 시료가 응고됨에 따라서 시료의 온도가 그것의 중앙과 용기의 벽에서 측정되도록 한다.

이 실시예에서, 호울더아암은 상기 유동에 대해 우측각으로 용융금속의 유동속으로 침지되고 나서, 용기가 생성된 교류에 의해서 용융금속으로 채워지는 위치로 전환된다.

용기가 침지되고 그것의 고체함유물이 재용융된 다음에, 용기는 용융금속의 유동으로부터 임의로 상승되어, 용기가 후속 응고공정의 다음 분석을 실행하기 위한 새로운 용융금속으로 채워지는 것을 보장한다.

이와 다르게는, 시료를 함께 포함한 시료채취용 용기는 용융금속의 유동으로부터 꺼낼 수 있고, 조건이 용융금속 유동속의 일반적인 것과 실질적으로 같은 영역으로 옮겨지고 나서, 그곳에서 열전소자는 예컨대 열전소자를 용기뚜껑(lib) 또는 용기내에 마련된 포켓(pocket)에 부착되어서 시료속으로 침지된다.

열전소자는 용융금속의 온도로 예열되는 것이 바람직하다. 전술되고 도시된 시료채취용 용기와 그 용기를 다루는 수단 및 응고자료를 기록하고 사용하는 방식에 대한 적당한 개량을 하는 것은 본 발명의 범위와 당 분야의 기술자의 전문기술내에 있다는 것이 이해될 것이다.

Claims (9)

1. 응고자료를 기록하고 획득된 자료에 기초하여 후속의 조직을 개량 처리하는 공정을 제어함에 의하여 용융금속의 열분석과 개량처리를 실행하는 장치에 있어서, 상기 용융금속에 침지되도록 되어 있고, 상기 용융금속의 온도에서 실질적으로 안정하게 유지되는 재료로 제조되어 있고, 용기가 침지상태에 있을때 그 안으로 용융금속이 들어갈수 있도록 구성되어 있고, 그리고 용융금속으로부터 용기를 들어올리기전에 개구를 폐쇄시키는 수단 및 시료가 응고된 다음에 용기가 용융금속 안에 재침지되어 상기 용기내의 응고된 시료가 용해된때 상기 개구를 개방하는 수단과 함께 작용하는 개구가 한쪽 벽상에 제공되어 있는 시료채취용 용기 ; 소정량의 용융금속이 수용되어 있는 상기 용기를 용융금속으로부터 들어올리고, 상기 용기를 실질적으로 동일한 조건이 지배적인 영역으로 이동시키고, 용기를 수용된 시료가 응고할 때까지 상기 영역에 유지하고 나서, 상기 용기를 상기 용융금속내의 침지위치로 되돌리기 위한 수단 ; 상기 시료가 응고함에 따라 시료에 있어서 하나 또는 그 이상위치에서 응고자료를 측정하여 기록하는 수단 ; 공지의 금속학적 조직을 갖고 있는 멜트로부터 유래된 공지의 자료에 관하여 응고자료를 평가하는 수단 ; 용융금속에 첨가제를 공급하는 것을 제어하거나, 또는 용융금속을 제어된 방식으로 조직을 개량하는 공정으로 처리하는 수단 ; 적당한 시간간격으로 용융금속을 단속적으로 시료채취하여서 조직을 개량처리하는 수단을 계속적으로 모니터링하는제어수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 시료채취용 용기는 용융금속의 유동으로부터 시료를 채취할 수 있고, 용기가 상기 유동속에 침지될 때 용융금속이 용기로 일정하게 들어갈 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 정적인 용융금속조내로 시료채취용 용기를 이동하기 위한 수단이 제공되어 있고, 상기 용기는 용융금속이 그 안으로 일정하게 들어갈 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 용기는 수직위치와 침지, 경사위치 간을 이동할 수 있도록 배열되어 있고 ; 상기 용기는 용융금속이 이동방향에 대면될 수 있는 제1개구와 제1개구에 의해 대면된 방향과 반대방향에 대면될 수 있는 제2개구가 제공되어 있고 ; 상기 용기내에는 상기 용기가 수직위치로 이동되었을때 제2개구를 폐쇄하고 상기 용기가 침지, 경사위치로 이동되었을때 상기 제2개구를 개방하는 구형장치가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 시료채취용 용기는 한단벽에 제공된 개구를 갖고 있는 슬리브형상이고 ; 중앙에 배열된 지주위에 설치되어 있고 상기 시료채취용 용기가 용융금속내에 침지되고 실질적으로 그것과 함께 온도평형 상태에 있을 상기 개구를 개방하거나 폐쇄하도록 작용하는 밸브수단을 갖고 있고 ; 상기 시료채취용 용기는 상기 용기내에 위치된 열전소자와 결합된 전기전도체와 함께 중앙의 지주를 수용하는 홀더튜브에 부착되어 있고 ; 상기 시료채취용 용기는 상기 용융금속내에 침지되었을때 용융금속이 시료채취용 용기로 통해서 흘러들어갈 수 있는 개구가 상기 한단벽의 반대편 단벽에 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 시료채취용 용기는 배열된 한개 또는 그 이상의 열전소자와 결합된 전기전도체를 내부에 수용하고 용기의 바닥 또는 그것의 측벽에 부착된 호울더튜브에 위치된 개방조(open vessel)로 이루어지고, 교류의 영향하에서 용융금속을 상기 용기속으로 통과시킬 수 있도록 하기 위해 상기 용기의 개방단부를 위치시키는 방식으로 상기 용기를 용융금속내로 항강하기 위한 수단이 제동되어 있고, 상기 용기를 소정량의 용융금속이 상기 용기안에 수용되는 위치로 들어 올리기 위한 수단이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항에 있어서, 시료채취용 용기는 하나 또는 그 이상의 상기 열전소자가 용기의 상승위치에서 상기 용기내로 도입될 상기 용기내의 시료의 온도를 측정할 수 있도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서, 시료의 응고온도를 측정하기 위한 하나 또는 그 이상의 상기 열전소자가 상승위치에서 시료채취용 용기위에 위치되어 배열된 뚜껑 또는 기타 그것과 유사한 커버수단에 부착된 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제7항에 있어서, 관모양의 슬리브는 시료채취용 용기안까지 뻗어 있고, 상기 용기가 그것의 상승위치에 있을때 열전소자가 그 안으로 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.

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