KR20020009979A - 전기저항열을 이용한 동합금 및 무산소동 주조용 턴디시 - Google Patents
전기저항열을 이용한 동합금 및 무산소동 주조용 턴디시 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전기저항발열을 이용한 동합금 및 무산소동 주조용 턴디시에 관한 것이다.
본 발명은 연속주조 및 반연속주조에 사용하는 주조장치중의 턴디시에 있어서, 탄소재질이 포함되어 제조된 턴디시 양단에 전원단자를 구비하고 이 전원단자 (6, 7)는 전선(8)에 의해 외부전원(9)에 연결되며 턴디시 내부의 상부 및 하부에 온도를 측정하는 열전대를 부착하여 턴디시 및 용탕온도를 측정 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 동합금 및 무산소동의 연속주조 혹은 반연속주조공정에 있어서 작업의 원활성과 품질특성의 향상을 위하여 철 이외에 카본을 첨가하여 턴디시를 제조하고 카본이 가지는 자체 전기저항을 이용하여 외부로부터 간단한 전원 공급으로 카본을 포함하는 턴디시 자체를 가열하여 턴디시의 온도를 일정하게 하여 턴디시 내의 용탕의 온도를 일정하게 유지하는 것을 목적으로 한다.
Description
본 발명은 전기저항발열을 이용한 동합금 및 무산소동 주조용 턴디시에 관한 것이다.
금속의 주조공정 및 장치는 철강 및 비철금속 등의 재료에 따라서, 또는 제조업체에 따라서 조금씩 방식이 다르지만 일반적으로 연속주조방법은 용해로에서 금속을 정련, 용융시켜 용탕으로 만든 후 탕도를 통하여 연속주조를 위한 보온로로 이송시킨다. 이때 보온로에서 턴디시로 용탕을 이송시키고 턴디시의 용탕배출구에 구비한 스토퍼나 노즐을 이용하여 용탕을 주형몰드내로 유입시킨 후 주형몰드내에서 용탕을 응고시켜 압연가공을 위한 슬라브등의 형태로 가공한다.
일본국 공개특허공보 특개평 9-93351호에 의하면 순동의 일종인 터프피치동을 제조하는데 있어 동(銅)을 제조시 용탕에 환원성가스등을 주입하여 탈산시키며, 미국특허 4,059,437호에 의하면 동, 동합금 및 무산소동에서도 이러한 주조공정은 일반적인 주조공정이다. 이러한 구성에 있어서 턴디시는 반연속주조에서의 용해로 혹은 연속주조에서의 보온로와 주형몰드의 중간에 위치하여 다수의 주형몰드를 가진 주조기로부터 각 주형몰드로의 용탕의 분배 및 조절기능, 턴디시에 용탕을 체류시켜 용탕에 포함되어 있는 개재물의 부상분리를 촉진시키는 기능을 한다.
그러나 연속주조 혹은 반연속주조공정에 있어서 특히 작업의 원활성과 품질특성의 향상을 위하여 턴디시의 온도를 일정하게 유지하는 것이 매우 중요한데 이는 주편품질 뿐 아니라 조업의 안정성 측면을 위하여 반드시 고려해야만 한다. 먼저 턴디시 온도가 일정하면 주조 중 노즐막힘(nozzle clogging)에 의한 작업중단의 위험을 감소시킬 수 있으며, 턴디시 내의 용탕의 온도제어가 가능하므로 용탕온도의 손실없이 주조시간을 늘릴 수 있어 생산량을 증대시킬 수 있으며, 작은 크기나 적은 수의 주형으로서도 연속주조 및 반연속주조 조업이 가능하게 하는 장점이 있다. 또한 위험성을 최소로 하면서 주조작업에 탄력적으로 대처 할 수 있는 큰 장점이 있다. 그리고 턴디시내에서의 온도손실을 고려하여 용해로에서 용탕의 온도를 작업조건을 고려하여 상승시킬 필요가 없어 저온 출탕이 가능하기 때문에 용해로나 보온로의 내화물 수명연장에도 유리하게 된다. 품질 측면에서도 일정한 용탕온도로 주조가 가능하므로 주편의 표면품질에 유리하며, 특히 주조 초기 및 말기에 용탕온도의 강하를 최소화 할 수 있으므로 비금속개재물등의 결함을 감소시킬 수 있다.
용탕온도를 일정하게 유지하기 위한 턴디시 가열방법으로는 외부의 저항가열체를 이용하여 턴디시를 가열하거나 또는 플라즈마(plasma)를 이용한 가열 방법 등이 있다. 플라즈마를 이용한 턴디시 가열은 물질에 고에너지를 가하면 핵주위의 전자들이 궤도로부터 이탈되어 이온과 전자가 같은 밀도로 공간중에 공존하여 전기적으로 중성상태인 플라즈마에 전기장을 가하면 전자와 이온들이 다시 재결합하면서 열에너지를 방출하는 원리를 이용하여 이 열에너지로 턴디시를 가열하는 것이 플라즈마 가열법이다. 외부의 저항가열체를 이용하거나 또는 플라즈마를 이용하여 턴디시를 가열하는 경우 특히, 무산소동의 제조와 같이 기밀을 요하는 턴디시의 경우 복잡한 구조를 가져야만 하고, 전력사용도 증가하게 되며 가열에 필요한 부차적인장치들이 필요한 문제점이 있다.
본 발명은 동합금 및 무산소동의 연속주조 혹은 반연속주조공정에 있어서 작업의 원활성과 품질특성의 향상을 위하여 철 이외에 카본을 첨가하여 턴디시 몸체를 제조하고 카본이 가지는 자체 전기저항을 이용하여 외부로부터 간단한 전원 공급으로 카본을 포함하는 턴디시 몸체를 가열하여 턴디시의 온도를 일정하게 하여 턴디시 내의 용탕의 온도를 일정하게 유지하는 것을 목적으로 한다.
[도 1]는 본 고안에 따른 턴디시 장치의 개략적 구성 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1: 카본재질의 턴디시 2: 스토파(Stopper)
3: 용탕 4, 4': 열전대(Thermocouple)
5: 용탕출구 노즐 6: 내부접합단자
7: 외부접합단자 8: 전원공급전선
9: 전원 10: 온도조절기
이하 본 고안을 달성하는 전기저항발열을 이용한 동합금 및 무산소동 주조용 턴디시에 관하여 첨부도면과 함께 상세하게 설명한다.
[도 1]은 본 고안에 따른 턴디시의 개략적 구성 단면도인데, [도 1]에 도시된 바처럼 본 발명의 턴디시 장치는 기존에 사용하는 턴디시와 마찬가지로 내부에 용탕(3)을 수납하는 턴디시 몸체(1)와 용탕(3)이 턴디시 내로 유입되는 용탕유입구 (도시 생략), 하부에는 용탕(3)이 주형몰드로 배출되는 용탕배출구가 형성된 노즐( 5)이 구비되어있으며, 카본재질의 그라파이트로 되어있는 스토퍼(2)와 노즐(5)이 구비되어 있는데, 상기 스토퍼(2)는 노즐(5)의 용탕배출구를 개패 및 개폐량을 조절하도록 구성되어 스토퍼(2)에 의해서 턴디시 내의 용탕(3)이 주형몰드로 주입되는 용턍유량을 조절할 수 있으며 노즐(5)을 통해 용탕(3)이 주형몰드 내부로 공급된다.그런데 본 고안의 특징이 구비된 턴디시 몸체(1)는 전기 저항열을 발생하도록 하기위하여 자체 전기저항발열을 할수 있는 탄소재질의 그라파이트(graphite)와 같은 재질로 구성하고, 또한 턴디시 상부 및 하부 각각에는 턴디시 몸체(1)의 온도를 측정하는 제1열전대(4)가 형성되어 있고, 턴디시 내부에 용탕(3)온도를 측정하도록 한 제2열전대(thermocouple)(4')가 구비되어 있으며, 턴디시 양단에는 전원단자(6, 7)가 구비되어 있으며 전원단자(6, 7)는 다시 전선에 의해서 외부전원(9)과 연결되어 있고 상기 제1열전대(4)와 제2열전대(4')의 신호를 전달받아 외부전원(9)의 전압을 조절하는 조절기(10)가 구비된다.
전원단자(6, 7)는 도 2에 나타낸 것처럼 내부접합단자(6), 외부접합단자(7), 전원공급선(8)으로 구성 되어있으며 이들은 각각 카본재질의 턴디시 내부로의 전원공급, 외부전원과의 중간연결, 외부전원의 공급 작용을 한다. 내부접합단자(6)는 카본재질의 턴디시 몸체(1)에 직접 연결된 상태이고 외부접합단자(7)는 나사형태로 내부접합단자(6)와 연결을 시킨다. 전원단자를 통해 카본재질의 턴디시(1) 몸체에 전기를 공급하면 턴디시 몸체(1)를 구성하는 카본재질 몸체(1)의 전기저항성분에 의해 외부에서 공급된 전원에 의해 턴디시 몸체(1)를 흐르는 전류의 제곱에 비례하여 자체발열을 하게된다. 즉 카본재질자체의 저항성분으로 인해 턴디시 몸체(1)가 발열체가 되어 외부로부터의 특별한 가열함이 없이 전원공급만으로 턴디시 내부의 온도를 증가시켜 턴디시 내부의 용탕(3)온도를 일정하게 유지하는 역할을 한다. 이때 턴디시 몸체(1)의 온도는 주조공정에 따라 조절될 수 있으며 800-900℃의 범위에서 예열되며 용탕(3)주입시 온도는 1000-1200℃가 되므로 내부 접합단자(6)과 외부 접합단자(7)는 고온에서 견딜 수 있는 내화금속인 텅스텐이나 몰르브덴 재질로 구성된다.
상기에서 외부전원(9)은 온도조절기(10)와 연결되어 있는데 이 온도조절기( 10)는 턴디시 몸체(1)의 온도를 측정하는 제1열전대(4)의 신호 및 용탕(3)의 온도를 측정하는 제2열전대(4')의 신호를 전달받아 외부전원(9)의 세기를 조절하여 턴디시 몸체(1)의 가열강도를 결정하므로서 턴디시 내부의 용탕(3)온도를 적절히 유지하게 한다. 즉, 턴디시 상부 및 하부에 구비되어 있는 제1열전대(4)는 턴디시 몸체(1)의 온도를 측정하고 제2열전대(4')는 용탕(3)의 온도를 측정하여 턴디시 내부의 용탕(3)온도가 낮아지는 경우에는 온도조절기(10)에 의하여 외부전원(9)의 전압세기를 강하게 턴디시 몸체(1)의 양측단에 위치한 전원단자(6, 7)에 보냄으로써 턴디시 몸체(1)를 가열하여 턴디시 내부의 온도를 증가시키며, 제2열전대(4')를 통해 용탕(3)의 온도를 확인하면서 적절한 용탕(3)온도가 되면 온도조절기(10)는 일정한 외부전원의 전압을 턴디시 몸체(1)에 공급하도록 함으로써 일정한 용탕(3)온도를 유지할 수 있도록 한다.
본 발명에 따른 턴디시의 다른 실시예는 턴디시 몸체(1)를 카본재질 100% 즉 그래파이트(graphite)만으로 형성한다. 이와 같이 그래파이트 만으로 된 턴디시 몸체를 사용한 턴디시는 카본재질을 사용하지 않는 턴디시 보다 턴디시의 자체저항이 높기에 외부전원에 의해 전원단자에 공급된 작은 전압에 의해서도 높은 온도의 발열이 일어나기에 보다 빨리 턴디시 내의 용탕(3)온도를 증가시킬 수 있다.
본 발명에 의한 턴디시(Tun-dish) 장치를 동합금 및 무산소동 주조장치 중의 턴디시에 이용함에 있어 턴디시 몸체(1) 자체를 가열하게 되어 있기에 연속주조 및 반연속주조에서 턴디시의 구조를 보다 간단히 하면서도 적은 전력소모량으로 주형에 공급하기 전 턴디시 내의 용탕온도를 적절하게 을 유지할 수 있기 때문에 에너지 소모량이나 구조적 내구성 및 설비비 측면에서 우수한 특성을 가지는 턴디시를 제공하기에 그 만큼 경제적인 성과를 기대할 수 있는 발명인 것이다.
Claims (3)
- 연속주조 및 반연속주조에 사용하는 주조장치중의 턴디시에 있어서,턴디시 몸체의 구성을 전기저항 발열체로 구성하여 턴디시 몸체(1)에 전기를 통전하므로써 자체 저항열을 발생하게 하여 턴디시 내의 용탕(3)의 온도를 적절하게 유지하도록 한 것을 특징으로 하는 전기저항열을 이용한 동합금 및 무산소동 주조용 턴디시.
- 제 1항에 있어서, 턴디시 몸체(1)의 상부 및 하부에 턴디시 몸체(1)온도를 측정하는 제1열전대(4)와 턴디시 내의 용탕(3)의 온도를 측정하는 제2 열전대(4')가 형성되어, 상기 제1열전대(4)와 제2열전대(4')는 각각 조절기(10)에 측정된 온도의 신호를 보내어 조절기(10)로 하여금 전원(9)의 전압을 제어하도록 한 전기저항열을 이용한 동합금 및 무산소동 주조용 턴디시.
- 제 1항에 있어서, 턴디시 몸체(1)가 그래파이트(graphite)만으로 형성된 전기저항열을 이용한 동합금 및 무산소동 주조용 턴디시
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