KR970000377B1 - Method of manufacturing a nozzle for metal casting process and the articles produced thereby - Google Patents
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Abstract
내용없음No content
Description
제1도는 시트가 놓이기 이전 상태에서 맨드릴의 개략적 단면도.1 is a schematic cross-sectional view of a mandrel in the state before the sheet is laid.
제2도는 러버 모울드(rubber mold)가 노즐형 몸체에 세트된 상태에서 맨드릴의 개략적 단면도.2 is a schematic cross-sectional view of a mandrel with a rubber mold set in a nozzle-shaped body.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 녹색시트 2 : 맨드릴1: green sheet 2: mandrel
3 : 모울드 4 : 밀랍밴드3: mould 4: beeswax band
5 : 노즐-형 몸체5: nozzle-type body
본 발명은 금속 주형 공정에서 사용되는 노즐을 성형하기 위한 개선된 방법에 관한 것으로, 특히 상기와 같은 노즐 몸체를 모울드하는 방법과 또한 새로운 구조를 가지게 형성된 노즐에 관한 것이다.The present invention relates to an improved method for forming nozzles for use in metal casting processes, and more particularly to a method of molding such a nozzle body and also a nozzle formed with a new structure.
용융된 금속 유출이 흐를 수 있다는 통로를 가진 노즐의 몇가지 형태는, 용융된 금속을 레이들(ladle), 턴디쉬(tundish)(주조작업에서 용탕을 모울드에서 부어넣기 위한 용탕주입용기(pouring basin) 또는 깔대기임) 또는 모울드 내로 유입하기 위한 금속 주형 공정에서 사용된다.Some types of nozzles with passages through which molten metal spills can flow include ladles, tundishes (pouring basins for pouring molten metal from the mold during casting operations). Or funnel) or metal mold process for introduction into the mold.
이런 노즐을 성형하기 위하여 가장 잘 알려진 방법을 설명하면 다음과 같다. 내화성 원료분말을 선택하고 잘 알려진 공정으로 그 원료혼합물을 준비하고, 그 분말을 섞고 그것을 입자화하여 입상(그레인)이 되게 한 후, 원료혼합물 그레인을 러버모울드(rubber mold)내에 고정하고, 내부에 통로를 가진 노즐 몸체를 형성하기 위해 균일압력을 주는 방법이다.The best known method for forming such a nozzle is described as follows. After selecting the refractory raw material powder and preparing the raw material mixture by a well-known process, mixing the powder and granulating it into a granule (grain), the raw material grain is fixed in a rubber mold, and then It is a method of applying a uniform pressure to form a nozzle body having a passage.
두번째로 잘 알려진 방법을 설명하면, 그것은 슬립(slip)주형방법이다.The second best known method is the slip molding method.
이 방법에서는 슬러리 물질(material slurry)을 준비한 다음 수분을 흡수할 수 있는 모울드(예를들면 플라스터(석고))에 붓고, 노즐몸체는 노즐몸체를 유지하도록 하기 위해 충분한 수분이 모우드로 흡수된 후에 형성한다.In this method, a material slurry is prepared and poured into a mold that can absorb moisture (e.g. plaster), and the nozzle body is formed after sufficient moisture is absorbed into the mode to maintain the nozzle body. do.
그러나, 첫번째 방법에 따르면 성형체는 가끔 조성에 있어서 비균질적인 부분을 갖고(혼합물 그레인의 동일하지 않은 분포가 원인이 됨) 몸체에서 균열이 생긴다. 발명자가 이 문제의 원인을 연구한 결과, 구조적인 결점은, 어떤 범위내에서 다양한 크기를 가진 원료혼합물 그레인의 균일하지 않은 움직임, 소위 혼합물 그레인이 고정되고 압박될때의 그레인 분리(grain segregation)때문이라는 것을 알아냈다.However, according to the first method, the shaped bodies sometimes have an inhomogeneous part of the composition (caused by unequal distribution of the mixture grains) and cracks occur in the body. As a result of studying the cause of the problem, the inventors have found that the structural defect is due to the uneven movement of the raw material grains of various sizes within a certain range, so-called grain segregation when the mixture grains are fixed and pressed. I found out.
발명자에 의한 조사보고는 크기와 무게에 있어서 더욱 균일하게 된 혼합물 그레인의 이용이나, 크기가 다른 혼합물 그레인의 이용 즉, 더욱 큰 크기나 작은 크기의 그레인을 사용하여서는 그레인 분리문제를 완전히 해결할 수 없다는 것을 알았다.Investigations by the inventors have shown that the use of mixture grains that are more uniform in size and weight, or the use of mixture grains of different sizes, i.e. larger or smaller grains, cannot completely solve the grain separation problem. okay.
두번째 공정에 따르면, 노즐몬체 사이의 구성에서 비균질성의 문제는 첫번째 공정보다 더욱 현저하고 중요하다. 이 공정에서는 슬러리(Shurry)내의 수분이 모울드의 표면에 흡수되기 때문에, 상대적으로 큰 그레인이 노즐 몸체사이의 표면에 가까운 면적을 차지하려는 경향이 있었다.According to the second process, the problem of inhomogeneity in the configuration between the nozzle monsters is more pronounced and important than the first process. In this process, since moisture in the slurry is absorbed on the surface of the mold, relatively large grains tend to occupy an area close to the surface between the nozzle bodies.
노즐몸체 구성에 있어서의 비균질성은 노즐을 사용할 수 없게 하거나 그 이용기간을 짧게 하는 문제점을 가지게 했다.Inhomogeneity in the nozzle body configuration has caused problems that render the nozzle unusable or shorten its use period.
따라서, 본 발명의 목적은 노즐몸체 사이의 구성에 있어서 비균질성을 해결한 노즐몸체를 주형하기 위한 새로운 방법을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a new method for molding a nozzle body which solves the inhomogeneity in the configuration between the nozzle bodies.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 노즐몸체사이의 구성에 있어서 비균질부분을 포함하지 않는 노즐을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a nozzle that does not include a heterogeneous portion in the configuration between the nozzle bodies.
본 발명에 따르면 원료혼합물은 그레인이 아니라 시트로 형성된다.According to the invention the raw material mixture is formed of sheets rather than grains.
그러므로 시트에 비균질부분이 존재하지 않게 된다. 또한 코어장치 즉, 균일압력 성형기의 맨드릴(mandrel, 심봉)같은 코어장치에 시트를 놓음으로써 형성된 노즐형 몸체는 몸체사이에 어떤 비균질 부분도 갖지 않게 된다. 압력이 인가된 후에 노즐몸체는 전술한 어떤 구조적 결점도 갖지 않게 된다.Therefore, there is no inhomogeneous portion in the sheet. In addition, the nozzle-shaped body formed by placing a sheet in a core device, i.e., a mandrel, such as a mandrel of a uniform pressure molding machine, has no inhomogeneous parts between the bodies. After the pressure is applied, the nozzle body will not have any of the structural drawbacks described above.
본 발명에 따르면, 본 발명의 방법에 의해 제공된 노즐은 시트 쌓음 조작에 기인한 두께방향으로의 적층구조를 갖는다. 노즐은 서로서로 빈큼없이 접착된 복합층을 갖는다.According to the present invention, the nozzle provided by the method of the present invention has a laminated structure in the thickness direction due to the sheet stacking operation. The nozzles have a composite layer glued to each other.
이 구조는 용융된 금속흐름(약 1600℃에 달함)이 노즐통로를 통해서 통과할때 열에 의해 생긴 응력이 적산(積算)되는 것을 막는다. 그러므로 노즐의 열충격저항성과 균열저항성은 크게 개선된다.This structure prevents the accumulation of heat-stressed stresses as molten metal flows (up to about 1600 ° C) pass through the nozzle passages. Therefore, the thermal shock resistance and crack resistance of the nozzle are greatly improved.
뿐만 아니라, 본 발명에 따르는 방법은 그레인이나 분말을 사용하는 종래 주형조작과 비교하여 주형주작에서 발생하는 먼지를 줄일 수 있다.In addition, the method according to the present invention can reduce dust generated in mold casting as compared to conventional mold manipulation using grain or powder.
더 나아가, 본 발명에 따른 방법은 노즐제조의 자동화에 대해 매우 적당하며 비용절감을 가져온다.Furthermore, the method according to the invention is very suitable for the automation of nozzle manufacturing and brings cost savings.
이 목적을 이루고 상기 설명된 유용성을 얻기 위하여, 본 발명은 바인더와 가공되지 않은 원료를 섞음으로써 슬러리물질을 준비하는 단계와, 슬러리물질로부터 녹색시트(green sheet)를 형성하는 단계와, 통로를 가진 노즐형 몸체를 형성하기 위하여 코어장치에 녹색시트를 놓는 단계와, 러버모울드와 같은 탄성 모울드를 이용하여 몸체에 균일압력을 가압하는 단계로 구성되어 있다.In order to achieve this purpose and to achieve the above described usefulness, the present invention provides a method of preparing a slurry material by mixing a binder and raw materials, forming a green sheet from the slurry material, and having a passage. Placing a green sheet on the core device to form a nozzle-type body, and pressing a uniform pressure on the body using an elastic mold such as a rubber mold.
이것을 좀더 상세히 설명하면, 내화성 원료분말은 요구되는 노즐특성에 다라 선택된다. 알루미나, 실리카, 지르코니아, 뮬라이트, 알루미나-뮬라이트, 지르코니아-뮬라이트, 금속성 실리콘, 점토, 그레파이트, 피치분말이나 수지분말(카르본과 같은)등이 일반적으로 주요원료물질로 선택된다.In more detail this, the refractory raw powder is selected according to the required nozzle characteristics. Alumina, silica, zirconia, mullite, alumina-mullite, zirconia-mullite, metallic silicon, clay, graphite, pitch powder or resin powder (such as carbon) are generally selected as the main raw materials.
원료분말의 일정양이 액체수지나 폴리비닐 알코올 같은 바인더와 분산제(dispersant)와 함께 필요에 따라 슬러리물질로 섞인다.A certain amount of raw powder is mixed with a binder such as a liquid resin or polyvinyl alcohol and a dispersant as a slurry material as necessary.
바람직하게는 슬러리는, 조절날(doctor blade)법이나, 삽입모울딩(injection molding)방법이나 추출모울딩(extrusion molding)방법을 이용하여 시트를 만드는 조작단계로 옮겨진다. 조절날은 스프레더(spreader)의 롤러 상에서 액체물질의 양을 조절하기 위한 장치이고, 상대적으로 얇은 벨트형 시트물을 만드는데 적당하다. 후자의 두 방법은 일반적으로 잘 알려져 있고 조절날보다 상대적으로 두꺼운 시트형물질을 만들기 위해 적당하다.Preferably, the slurry is transferred to an operation step of making a sheet using a doctor blade method, an injection molding method or an extrusion molding method. The adjusting blade is a device for adjusting the amount of liquid material on the roller of the spreader and is suitable for making a relatively thin belt-like sheet. The latter two methods are generally well known and suitable for making sheet-like materials that are relatively thicker than control blades.
바람직하게는 슬러리내부의 거품을 감소시키기 위해 감소된 압력하에서 처리되고, 시트를 만드는 조작단계에 앞서 습기를 주거나 말리는 것으로 슬러리의 점성도를 조절한다.It is preferably treated under reduced pressure to reduce foam in the slurry, and the viscosity of the slurry is adjusted by moistening or drying prior to the operating step of making the sheet.
녹색시트(1)(제1도에 도시된)는 균일프레스기의 맨드릴 같은 코어장치에 시트를 놓기 위하여 더 많이 또는 더 적게 건조될 수 있다. 녹색시트(green sheet)는 그것이 연소되기 전의 물질의 시트를 가리킨다. 이 녹색시트는 노즐에 대한 적용에 의존하여 0.5에서 5.0mm 두께이다.The green sheet 1 (shown in FIG. 1) can be dried more or less to place the sheet in a core device such as a mandrel of a uniform press. Green sheet refers to a sheet of material before it is burned. This green sheet is 0.5 to 5.0 mm thick depending on the application to the nozzle.
녹색시트(1)는 노즐형 몸체를 형성하기 위해, 맨드릴이 제거될대 용융된 금속에 대해 통로를 제공하는 맨드릴(2) 위에 놓여진다.The green sheet 1 is placed on the mandrel 2 which provides a passage for molten metal when the mandrel is removed to form a nozzle-like body.
맨드릴 위에 잘린형의 녹색시트르 놓는 것보다 맨드릴 위에 벨트형 녹색시트(1)를 넣는 것이 쉽기 때문에, 맨드릴 둘레에 벨트-형 녹색시트(1)의 여러층을 감아서 벨트형 녹색시트(1)를 사용하는 것이 바람직하다.Since it is easier to put the belt-shaped green sheet (1) on the mandrel than to place the clipped green sheet on the mandrel, wrap several layers of the belt-shaped green sheet (1) around the mandrel to make the belt-type green sheet (1) Preference is given to using.
노즐형 몸체는 그 표면을 부드럽게 하기 위하여 재성형되거나 마무리되고 주걱(spatula)이나 레이드(lathe) 등의 기계장치를 이용하여 크기를 조정할 수 있다. 탄성오물드는 예를 들면 러버나 플라스틱으로 만들어진 것으로서, 노즐-형 몸체의 표면에 밀접하게 접하여 세트되고, 모울드로 덮힌 노즐-형 몸체는 바람직하게는 0.5에서 2.0ton/cm의 균일압력으로 압박된다.The nozzle-like body may be reshaped or finished to smooth its surface and sized using a mechanism such as a spatula or lathe. The resilient soil, for example made of rubber or plastic, is set in close contact with the surface of the nozzle-shaped body, and the nozzle-shaped body covered with the mold is preferably pressed at a uniform pressure of 0.5 to 2.0 ton / cm.
압박된 노즐몸체는 탄성모울드에서 취출된 후, 노즐몸체를 말리기 위해 가열된다.The pressed nozzle body is taken out of the elastic mold and then heated to dry the nozzle body.
마무리되고 건조된 몸체는 실제적인 사용에서 열로 연소되나, 필요하다면 실제 사용전에 노즐몸체는 물질의 성질에 따라 적당한 온도에서 연소된다.The finished and dried body is burned with heat in practical use, but if necessary the nozzle body is burned at a suitable temperature depending on the nature of the material before practical use.
(실시예 1)(Example 1)
표 1에서 도시된 원료가 바인더 및 분산제를 반죽기(kneeder)에 넣고, 슬러리물질이 되도록 충분히 섞었다.The raw materials shown in Table 1 were placed in a kneader and the binder and dispersant were mixed sufficiently to be a slurry material.
이 예에서, 계면활성제는 분산제(dispersant)로써 사용되었다.In this example, the surfactant was used as a dispersant.
상기 슬러리는 그 슬러리 내에 거품을 줄이기 위하여 진공펌프에 연결된 용기로 이전되었다.The slurry was transferred to a vessel connected to a vacuum pump to reduce foam in the slurry.
그런다음, 슬러리는 조절날 기계(doctor blade machine)의 용기에서 세트되었다.The slurry was then set in a vessel of a doctor blade machine.
조절날에 의해 4mm의 두께와 20cm의 폭을 가진 벨트형 녹색시트(1)가 만들어졌다. 녹색시트(1)는 적당한 강도를 가질때까지 건조를 위해 상온에 있게 했다. 그런다음 녹색시트(1)는 거의 원하는 크기의 노즐형 몸체(5)를 형성하기 위하여 균일압박기계의 맨드릴(2) 위에서 감았다. 그리고 몸체의 표면은 거침성을 없애기 위해 주걱으로 끝마무리했다.The adjusting blade produced a belt-shaped green sheet 1 having a thickness of 4 mm and a width of 20 cm. The green sheet 1 was left at room temperature for drying until it had a suitable strength. The green sheet 1 was then wound on the mandrel 2 of the uniform pressing machine to form a nozzle-shaped body 5 of almost desired size. And the surface of the body was finished with a spatula to eliminate roughness.
그런다음 러버모울드(rubber mold)(3)가 몸체(5) 위에 세트되고 모울드의 열림문의 모서리는 모울드(3) 안쪽으로 봉하기 위하여 밀랍밴드(seal band)(4)로 조였다.A rubber mold 3 was then set on the body 5 and the corners of the opening door of the mold were tightened with a seal band 4 to seal into the mold 3.
노즐형 몸체(5)는 균일 압박기계에서 1.5t/㎠의 압력으로 압박되었다.The nozzle-type body 5 was pressed at a pressure of 1.5 t / cm 2 in a uniform pressing machine.
그리고 노즐몸체는 맨드릴(2)과 모울드(3)에서 취출되고, 바인더에 포함된 휘발성물질을 제거하기 위해 150℃ 온도에서 건조했다. 마지막으로 노즐몸체는 원하는 크기를 얻기위해 조절되고 가열도가니에서 1400℃로 연소되었다.The nozzle body was taken out of the mandrel 2 and the mold 3 and dried at a temperature of 150 ° C. to remove volatile substances contained in the binder. Finally, the nozzle body was adjusted to obtain the desired size and burned at 1400 ° C. in a heating crucible.
제공된 노즐의 물리적 성질은 표 3에 도시된 바와 같다.The physical properties of the nozzles provided are shown in Table 3.
열충격저항계수(R)는 본 발명의 유용함을 설명하기 위해 열충격에 대한 저항성을 지적하기 위해 식(1)로 정의된다.Thermal shock resistance coefficient (R) is defined by equation (1) to indicate the resistance to thermal shock to explain the usefulness of the present invention.
여기서 S는 굽힘강도이고, E는 탄성의 역학계수이고, α는 열팽창계수이다.Where S is the bending strength, E is the elastic modulus of elasticity, and α is the coefficient of thermal expansion.
(실시예 2)(Example 2)
(비교)(compare)
표 1에 도시된 원료와 바인더를 반죽기에 넣고, 혼합물 그레인의 물질이 되게 충분히 섞고 자연건조를 행했다.The raw material and the binder shown in Table 1 were put into the kneader, mixed sufficiently to be a mixture grain material, and then dried naturally.
혼합물 그레인은 제안된 노즐의 형태를 가진 공동(共同)공간을 형성하는 맨드릴로 러버모울드 내에 고정되었다. 혼합물 그레인이 고정되어 있는 모울드는 상기 설명된 캡으로 봉해지고, 균일압박기계 내에 세트되었다.The mixture grain was fixed in the rubber mold with a mandrel to form a cavity with the shape of the proposed nozzle. The mold to which the mixture grain was fixed was sealed with the cap described above and set in a homogeneous pressing machine.
이에따라, 노즐은 실시예 1과 같은 것으로 준비했다.Accordingly, the nozzle was prepared in the same manner as in Example 1.
결과적으로 노즐의 물리적 성질은 표 3에서 도시된다.As a result, the physical properties of the nozzles are shown in Table 3.
(실시예 3)(Example 3)
표 2에서 도시된 것과 같이 바뀐물질을 제외하고는 실시예 1이 반복되었다. 결과적인 노즐의 물리적 성질은 표 3에서 도시된다.Example 1 was repeated except for the changed material as shown in Table 2. The physical properties of the resulting nozzles are shown in Table 3.
(실시예 4)(Example 4)
(비교)(compare)
표 2에서 도시된 바와 같이 바뀐 물질을 제외하고는 실시예 2가 반복된다. 결과적으로 노즐의 물리적 성질은 표 3에 도시된다.Example 2 is repeated except for the material changed as shown in Table 2. As a result, the physical properties of the nozzles are shown in Table 3.
*1은 1000℃에서 측정된 값* 1 is the value measured at 1000 ℃
*2는 ×10 kgf/cm 이다.* 2 is × 10 kgf / cm to be.
표 3을 참고로, 본 발명에 따른 노즐은 아북강도와 급힘강도에서 개선되었고 열팽창계수의 각 값은 비교예의 그것보다 작다.Referring to Table 3, the nozzle according to the present invention was improved in sub-abrasion and abrupt strength and each value of the thermal expansion coefficient was smaller than that of the comparative example.
그러므로 본 발명의 노즐은 열충격을 종래 노즐보다 잘 견딜 수 있다. 본 발명의 노즐이 가열될때 종래 노즐보다 팽창이 적기 때문에 종래의 노즐보다 열팽창으로 생기는 응력을 버티기 위하여 더욱 큰 강도를 갖는다.Therefore, the nozzle of the present invention can withstand thermal shock better than conventional nozzles. When the nozzle of the present invention is heated, since the expansion is less than the conventional nozzle, it has a greater strength to withstand the stress caused by thermal expansion than the conventional nozzle.
요약하면, 본 발명은 종래 고안의 불유용성을 극복하고 노즐을 제조하기 위한 새로운 방법과 그 방법으로 생산된 새로운 물질에 관한 것이다.In summary, the present invention relates to new methods for producing nozzles and to overcome the insolubility of conventional designs and new materials produced by the methods.
상기의 구체적 설명에서 많은 변경과 수정이 본 발명의 범위를 벗어나지 않도록 이루어질 수 있으므로 첨부된 청구범위는 모든 그런 수정을 포함하도록 해석되어져야 한다.Since many changes and modifications can be made in the above description without departing from the scope of the invention, the appended claims should be construed to include all such modifications.
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