KR100705699B1 - Spray casting device of alloy billet - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전 및 상하로 이동되는 회전기판의 상부에 합금 용탕 분무액적을 적층시켜 합금 성형체를 제조하기 위한 것으로, 용해로에서 합금 용탕을 공급받아 오리피스를 통해 배출시키는 턴디쉬와, 상기 오리피스에서 배출되는 합금 용탕을 분무액적으로 만들도록 고압의 가스를 분사시키는 가스 분무기와, 합금 용탕 분무액적이 적층되는 부위를 중심으로 회전 이동되도록 설치되고 상기 턴디쉬와 가스 분무기가 설치된 회전체를 포함하여 구성되는 합금 빌렛 분무주조장치에 있어서, 상기 회전체는 반원형 단면을 갖도록 형성되어 분무액적이 이동하는 경로를 에워싸도록 설치되는 챔버에 여러 개의 지지롤러에 의해 회전 이동이 지지되도록 장착되며, 상기 회전체의 원주 방향을 따라 일정 거리에 랙이 형성되며, 상기 랙에는 구동모터에 의해 회전 구동되는 피니언기어가 맞물려 결합되도록 구성되며, 이에 의하면 직경이 균일하고 표면이 미려한 합금 성형체를 제조할 수 있다.The present invention is to manufacture an alloy molded body by laminating alloy molten spray droplets on top of a rotating substrate to rotate and move up and down, a tundish for receiving the molten alloy from the melting furnace and discharged through the orifice, and is discharged from the orifice An alloy comprising a gas atomizer for injecting a high pressure gas to make the alloy melt into a spray liquid, and a rotating body installed to rotate around the portion where the alloy melt spray liquid is stacked, and the tundish and the gas sprayer installed. In the billet spray casting apparatus, the rotating body is formed to have a semi-circular cross section and is mounted to support the rotational movement by a plurality of support rollers in a chamber installed to enclose a path through which the sprayed liquid moves, and the circumference of the rotating body A rack is formed at a predetermined distance along the direction, and the rack is rotated by a drive motor. The fully driven pinion gear is configured to be engaged with each other, whereby an alloy molded body having a uniform diameter and a beautiful surface can be manufactured.

분무주조, 액적, 회전, 랙, 피니언 Spray casting, droplets, rotation, rack, pinion

Description

합금 빌렛 분무주조장치{Spray casting device of alloy billet}Spray casting device of alloy billet

도1은 종래의 분무주조법을 설명하기 위한 개략도;1 is a schematic view for explaining a conventional spray casting method;

도2는 본 발명에 의한 합금 필렛 분무주조장치를 나타낸 개략도이다.Figure 2 is a schematic diagram showing the alloy fillet spray casting apparatus according to the present invention.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of symbols about main part of drawing ※

10 : 합금 용해로 12 : 합금 용탕10 alloy melting furnace 12 alloy melting

14 : 턴디쉬 16 : 오리피스14: tundish 16: orifice

20 : 가스 분무기 30 : 기판구동부20 gas sprayer 30 substrate driving unit

32 : 기판구동축 40 : 회전기판32: substrate drive shaft 40: rotating substrate

50 : 합금 성형체 60 : 챔버50: alloy molded body 60: chamber

70 : 회전체 72 : 지지롤러70: rotating body 72: support roller

74 : 랙 76 : 피니언기어74: rack 76: pinion gear

본 발명은 합금 빌렛 분무주조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 합금 성형체의 상단부에 균질하게 합금 용탕 분무액적을 적층시켜서 직경이 균일하고 표면이 미려한 합금 성형체를 제조할 수 있는 합금 빌렛 분무주조장치에 관한 것이 다.The present invention relates to an alloy billet spray casting apparatus, and more particularly, to an alloy billet spray casting apparatus capable of producing an alloy compact having a uniform diameter and a beautiful surface by laminating homogeneously sprayed alloy spray droplets on an upper end of an alloy molded body. It is about.

일반적으로 합금 빌렛 분무주조장치는 합금 용탕을 고압의 가스로 분무화시킨 후, 낙하되는 반응고 상태의 미세한 합금 용탕 분무액적이 회전기판에 적층되게 하여 합금 성형체를 제조하도록 구성된다.In general, the alloy billet spray casting apparatus is configured to atomize the molten alloy with a high-pressure gas, and then to drop the fine alloy molten spray droplets of the falling reaction solid state on the rotating substrate to produce an alloy molded body.

종래의 분무주조장치(100)로서 미국특허 제4,905,899호와 제4,938,275호가 알려져 있으며, 이는 도1에 도시된 것처럼, 합금 용해로(110)에서 공급되는 합금 용탕(112)을 받아 하부의 오리피스(116)를 통해 배출시키는 턴디쉬(114)를 가지며, 이 턴디쉬(114)의 오리피스(116)가 형성된 부위에는 고압가스 공급관(122)으로부터 고압가스를 공급받도록 연결되어 상기 오리피스(116)를 통해 배출되는 합금 용탕(112) 쪽으로 고압가스를 분사하는 가스분무기(120)가 설치된 구성을 갖는다.As a conventional spray casting apparatus 100, US Patent Nos. 4,905,899 and 4,938,275 are known, and as shown in FIG. 1, the orifice 116 receives the alloy melt 112 supplied from the alloy melting furnace 110, as shown in FIG. It has a tundish 114 for discharging through the orifice 116 of the tundish 114 is connected to the high pressure gas supply from the high pressure gas supply pipe 122 is discharged through the orifice 116 Gas sprayer 120 for injecting a high pressure gas toward the molten alloy 112 has a configuration installed.

따라서, 미응고 상태의 미세한 합금 용탕 분무액적이 기판구동부(130)에 구비된 기판구동축(132)의 상부에 갖춰진 회전기판(140)의 상부에 응고되면서 적층되어 합금 성형체(150)가 제조될 수 있는 것이다.Accordingly, the alloy molten spray droplets of the non-solidified state may be stacked while being solidified on the upper part of the rotating substrate 140 provided on the substrate driving shaft 132 provided in the substrate driving unit 130. It is.

그리고, 상기 가스분무기(120)의 하부와 기판구동부(130)의 상부 영역이 챔버(160)에 의해 밀폐되며, 상기 회전기판(140)은 기판구동부(130)에 의해 회전 및 상하 이동된다.In addition, the lower portion of the gas atomizer 120 and the upper region of the substrate driver 130 are sealed by the chamber 160, and the rotary substrate 140 is rotated and moved up and down by the substrate driver 130.

이러한 분무주조장치는 단일공정에 의한 급냉 응고 효과로 인해 균일한 내부 조직을 갖는 고합금 빌렛을 제조할 수 있다. 또한, 편석이 심해서 다른 주조공정으로 제조가 곤란하거나 난가공성 합금이기 때문에 제조가 곤란한 소재도 제조할 수 있어 새로운 합금 제조 기술로 각광을 받고 있다.Such a spray casting apparatus can produce a high alloy billet having a uniform internal structure due to the quench solidification effect by a single process. In addition, since segregation is so severe that it is difficult to manufacture in other casting processes or because it is a hard-working alloy, it is possible to manufacture a material that is difficult to manufacture.

그러나, 상기한 종래의 분무주조장치는 합금 성형체(150) 상단의 일정 지점에만 합금 용탕 분무액적을 응고시키면서 적층시킴에 의해 합금 성형체(150)를 성장시키기 때문에 합금 성형체(150)의 표면이 매우 거칠고 위치별로 조도가 다르게 형성되는 것은 물론 직경이 불균일한 문제점을 갖는 것이었다.However, since the conventional spray casting apparatus grows the alloy molded body 150 by laminating and solidifying the molten alloy spray droplets only at a predetermined point on the upper part of the alloy molded body 150, the surface of the alloy molded body 150 is very rough. The roughness was formed differently for each position, as well as having a problem of non-uniform diameter.

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 합금 성형체의 상단부에 균질하게 합금 용탕 분무액적을 적층시켜서 직경이 균일하고 표면이 미려한 합금 성형체를 제조할 수 있는 합금 빌렛 분무주조장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned problems, an alloy billet spray casting apparatus that can produce an alloy molded body having a uniform diameter and beautiful surface by laminating homogeneous molten alloy spray droplets on the upper end of the alloy molded body The purpose is to provide.

상기한 목적을 달성하기 위한 기술적인 구성으로서, 본 발명은 회전 및 상하로 이동되는 회전기판의 상부에 합금 용탕 분무액적을 적층시켜 합금 성형체를 제조하기 위한 것으로, 용해로에서 합금 용탕을 공급받아 오리피스를 통해 배출시키는 턴디쉬와, 상기 오리피스에서 배출되는 합금 용탕을 분무액적으로 만들도록 고압의 가스를 분사시키는 가스 분무기와, 합금 용탕 분무액적이 적층되는 부위를 중심으로 회전 이동되도록 설치되고 상기 턴디쉬와 가스 분무기가 설치된 회전체를 포함하여 구성되는 합금 빌렛 분무주조장치에 있어서, 상기 회전체는 반원형 단면을 갖도록 형성되어 분무액적이 이동하는 경로를 에워싸도록 설치되는 챔버에 여러 개의 지지롤러에 의해 회전 이동이 지지되도록 장착되며, 상기 회전체의 원주 방향을 따라 일정 거리에 랙이 형성되며, 상기 랙에는 구동모터에 의해 회전 구동되는 피니언기어가 맞물려 결합됨을 특징으로 한다.As a technical configuration for achieving the above object, the present invention is to manufacture an alloy molded body by laminating alloy molten spray droplets on top of a rotating substrate to rotate and move up and down, the orifice is supplied by receiving the molten alloy from the melting furnace A tundish discharged through the gas, a gas sprayer for injecting a high pressure gas to make the molten alloy discharged from the orifice into an atomizing liquid, and a tumbledish which is installed to be rotated about an area where the alloy molten metal sprayed liquid is laminated. In the alloy billet spray casting apparatus comprising a rotating body provided with a gas atomizer, the rotating body is formed to have a semi-circular cross-section is rotated by a plurality of support rollers in the chamber installed to surround the path that the spray droplets move It is mounted to support movement, and is fixed along the circumferential direction of the rotating body. A rack is formed, it characterized in that the coupling engages the pinion gear has a rack driven to rotate by the drive motor.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 따른 합금 빌렛 분무주조장치(1)를 나타낸 개략 구성도이 다.Figure 2 is a schematic configuration diagram showing an alloy billet spray casting device 1 according to the present invention.

합금 용탕(12)을 제공하기 위한 합금 용해로(10)가 구비되며, 이 합금 용해로(10)의 경동에 의해 배출되는 합금 용탕(12)을 받도록 턴디쉬(14)가 설치된다.An alloy melting furnace 10 for providing the molten alloy 12 is provided, and a tundish 14 is provided to receive the alloy molten metal 12 discharged by tilting the alloy melting furnace 10.

상기 턴디쉬(14)의 하부에는 오리피스(16)가 형성되며, 상기 오리피스(16)가 형성된 부위에는 미도시된 고압가스 공급관으로부터 고압가스를 공급받도록 연결되어 상기 오리피스(16)를 통해 배출되는 합금 용탕(12) 쪽으로 고압가스를 분사하는 가스분무기(20)가 설치된다.An orifice 16 is formed in the lower portion of the tundish 14, and the orifice 16 is connected to a portion where the orifice 16 is formed to receive a high pressure gas from a high pressure gas supply pipe (not shown) and is discharged through the orifice 16. The gas atomizer 20 which injects a high pressure gas toward the molten metal 12 is installed.

따라서, 상기 오리피스(16)를 통해 배출되는 합금 용탕(12)과 가스분무기(20)에서 배출되는 고압가스는 합금 용탕 분무액적을 형성한다.Therefore, the molten alloy 12 discharged through the orifice 16 and the high-pressure gas discharged from the gas atomizer 20 form an alloy molten spray droplet.

그리고, 본 발명의 장치는 기판구동부(30)를 가지며, 이 기판구동부(30)에는 상하로 이동하고 또한 축방향 회전하는 기판구동축(32)이 구비된다.The apparatus of the present invention has a substrate driver 30, which is provided with a substrate driver shaft 32 which moves up and down and rotates in an axial direction.

상기 기판구동축(32)의 상단에는 회전기판(40)이 구비되며, 이 회전기판(40)은 그 상부에 형성되는 합금 성형체(50)의 상단부가 상기 합금 용탕 분무액적의 이동 경로에 위치되도록 기판구동부(30)에 의해 상하로 이동된다.A rotating substrate 40 is provided at an upper end of the substrate driving shaft 32, and the rotating substrate 40 has a substrate such that an upper end of the alloy molding 50 formed thereon is positioned in a movement path of the molten alloy spray droplets. It is moved up and down by the drive unit 30.

또한, 상기 가스분무기(20)의 하부와 기판구동부(30)의 상부 영역이 챔버(60)에 의해 밀폐된다.In addition, the lower portion of the gas atomizer 20 and the upper region of the substrate driver 30 are sealed by the chamber 60.

상기 챔버(60)는 턴디쉬(14)가 위치하는 일측 상부가 개방되며, 이 개방된 부위에 반원 단면을 갖는 회전체(70)가 설치된다.The chamber 60 has an upper portion at one side where the tundish 14 is located, and a rotating body 70 having a semicircular cross section is installed at the open portion.

상기 회전체(70)는 볼록한 부위가 턴디쉬(14) 쪽으로 향하도록 배치되어 여러 개의 지지롤러(72)에 의해 그 회전체(70)의 반경을 이루는 중심 부위를 중심으 로 하여 회전 가능하게 설치되며, 이러한 회전 동작시 회전체(70)와 챔버(60) 사이가 기밀을 유지할 수 있도록 구성한다.The rotating body 70 is disposed so that the convex part faces toward the tundish 14, and is rotatably installed about the center part which forms the radius of the rotating body 70 by the several support rollers 72. And, it is configured to maintain the airtight between the rotating body 70 and the chamber 60 during this rotation operation.

그리고, 상기 턴디쉬(14)는 회전체(70)의 외측에 고정 설치되어 회전체(70)와 함께 이동되게 구성하며, 또한 상기 회전체(70)의 내주면을 따라 일정 길이의 랙(74)이 형성되며, 상기 랙(74)은 미도시된 구동모터에 연결되어 회전 구동되는 피니언기어(76)가 맞물려 결합된다.And, the tundish 14 is fixed to the outer side of the rotating body 70 is configured to move with the rotating body 70, and also the rack 74 of a predetermined length along the inner circumferential surface of the rotating body 70 It is formed, the rack 74 is connected to the drive motor not shown is coupled to the pinion gear 76 is driven to rotate.

따라서, 구동모터에 의해 피니언기어(76)가 회전되면 그에 맞물려 결합된 랙(74)을 갖는 회전체(70)와, 이 회전체(70)에 고정 설치된 턴디쉬(14)가 함께 회전 이동할 수 있게 된다.Accordingly, when the pinion gear 76 is rotated by the drive motor, the rotating body 70 having the rack 74 engaged with and engaged with the pinion gear 76 and the tundish 14 fixed to the rotating body 70 can rotate together. Will be.

상기에서 회전체(70)의 회전 중심 부위에 합금 성형체(50)의 상단부와 상기 합금 용탕 분무액적의 이동 경로가 서로 겹치되도록 설정한다.In the above, the upper end portion of the alloy molding 50 and the moving path of the molten alloy spray droplets are set to overlap each other at the center of rotation of the rotor 70.

이렇게 구성된 본 발명의 작용을 설명한다.The operation of the present invention thus constructed will be described.

합금 용해로(10)의 합금 용탕(12)이 턴디쉬(14)에 공급되며, 이 턴디쉬(14)의 하부에 형성된 오리피스(16)를 통해 합금 용탕(12)을 배출시킨다.The molten alloy 12 of the alloy melting furnace 10 is supplied to the tundish 14, and the molten alloy 12 is discharged through the orifice 16 formed at the lower portion of the tundish 14.

동시에, 가스분무기(20)를 통해 고압의 가스가 분사되며, 이 가스의 분사각도는 상기 오리피스(16)를 통해 배출되는 합금 용탕(12)의 흐름과 대략 35도 정도로 설정된다.At the same time, high pressure gas is injected through the gas atomizer 20, and the injection angle of the gas is set to approximately 35 degrees with the flow of the molten alloy 12 discharged through the orifice 16.

이러한 고압가스와 합금 용탕은 함께 합금 용탕 분무액적을 이루어 회전기판(40)의 상부에 응고되어 적층됨으로서 합금 성형체(150)를 형성한다.The high pressure gas and the molten alloy together form an alloy molten spray droplet to solidify and stack the upper portion of the rotating substrate 40 to form the alloy molded body 150.

즉, 가스분무기(20)에서 고속의 가스 제트가 용탕 줄기를 향해서 나오며 용 탕 줄기와 고속의 가스 제트가 충돌하면서 용탕은 미세한 용탕 스프레이 형태로 분무화되고 이러한 액적 스프레이는 상하의 수직선에 대하여 소정의 각도를 갖도록 경사지게 낙하한다. 그리고, 이렇게 낙하는 용탕 스프레이는 회전기판(40)의 상부에 도달하여 응고하면서 적층하여 합금 성형체(50)가 성형되기 시작한다.That is, the high-speed gas jet comes out from the gas atomizer 20 toward the molten metal stem, and the molten metal is sprayed in the form of a fine molten spray as the molten metal stem and the high-speed gas jet collide, and the droplet spray is a predetermined angle with respect to the vertical line above and below. Fall inclined to have a. Then, the molten spray falling in this way reaches the upper portion of the rotary substrate 40 and solidifies while laminating, thereby forming the alloy molded body 50.

이때, 기판구동축(32)은 기판구동부(30)의 구동에 의해 회전함과 동시에 서서히 하강하며, 하강하는 속도는 상기 합금 성형체(50)가 성장하는 속도에 맞추어진다.At this time, the substrate driving shaft 32 is rotated by the drive of the substrate driving unit 30 and gradually descends, and the speed of descending is adjusted to the speed at which the alloy molded body 50 grows.

또한, 구동모터의 구동에 의해 피니언기어(76)가 미리 설정된 속도로 정방향 회전 및 역방향 회전을 반복하며, 이렇게 피니언기어(76)가 회전되면 그에 연결된 랙(74)을 갖는 회전체(70)가 회전 이동하며, 동시에 회전체(70)에 설치된 턴디쉬(14) 및 이 턴디쉬(14)에 구비된 가스분무기(20)가 함께 회전 이동하면서 직경이 균일하고 표면이 미려한 합금 성형체(50)의 형성 및 성장을 가능하게 한다. 물론, 상기 구동모터의 속도 및 회전 교체 주기를 변경시켜 빌렛의 직경을 조절할 수도 있다.In addition, the pinion gear 76 repeats the forward rotation and the reverse rotation at a predetermined speed by the driving motor, and when the pinion gear 76 is rotated, the rotor 70 having the rack 74 connected thereto is Rotating movement, and simultaneously the tundish 14 installed in the rotating body 70 and the gas atomizer 20 provided in the tundish 14 is rotated together, the diameter of the alloy molded body 50 of uniform diameter and beautiful surface Enable formation and growth. Of course, the diameter of the billet may be adjusted by changing the speed and rotation replacement cycle of the drive motor.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 합금 빌렛 분무주조장치에 의하면, 턴디쉬의 오리피스와 가스분무기가 함께 회전 이동되게 하여 합금 성형체의 직경을 쉽게 변화시키는 것이 가능하며, 특히 성형체의 상단부에 합금 용탕 분무액적이 균일하게 적층되게 하여 표면 조직이 균질하면서 우수한 제품을 제조하는 것이 가능하다.According to the alloy billet spray casting apparatus according to the present invention as described above, it is possible to easily change the diameter of the alloy formed by allowing the orifice of the tundish and the gas atomizer to be rotated together, in particular, the molten alloy spray liquid on the upper end of the molded body It is possible to produce a good product with homogeneous surface tissue by allowing the enemy to be uniformly laminated.

Claims (2)

회전 및 상하로 이동되는 회전기판의 상부에 합금 용탕 분무액적을 적층시켜 합금 성형체를 제조하기 위한 것으로, 용해로에서 합금 용탕을 공급받아 오리피스를 통해 배출시키는 턴디쉬와, 상기 오리피스에서 배출되는 합금 용탕을 분무액적으로 만들도록 고압의 가스를 분사시키는 가스 분무기와, 합금 용탕 분무액적이 적층되는 부위를 중심으로 회전 이동되도록 설치되고 상기 턴디쉬와 가스 분무기가 설치된 회전체를 포함하여 구성되는 합금 빌렛 분무주조장치에 있어서,To manufacture an alloy molded body by laminating alloy molten spray droplets on top of a rotating substrate that is rotated and moved up and down. A tundish for receiving alloy molten metal from a melting furnace and discharging it through an orifice, and an alloy molten metal discharged from the orifice. Alloy billet spray casting comprising a gas atomizer for injecting a high pressure gas to make a spray liquid, and a rotating body installed to rotate around the area where the alloy molten metal spray droplets are stacked, and the tundish and the gas sprayer In the apparatus, 상기 회전체(70)는 반원형 단면을 갖도록 형성되어 분무액적이 이동하는 경로를 에워싸도록 설치되는 챔버(60)에 여러 개의 지지롤러(72)에 의해 회전 이동이 지지되도록 장착되며, 상기 회전체(70)의 원주 방향을 따라 일정 거리에 랙(74)이 형성되며, 상기 랙(74)에는 구동모터에 의해 회전 구동되는 피니언기어(76)가 맞물려 결합됨을 특징으로 하는 합금 빌렛 분무주조장치.The rotating body 70 is formed to have a semi-circular cross section and is mounted to be supported by a plurality of support rollers 72 in a chamber 60 installed to enclose a path through which spray droplets move. A rack 74 is formed at a predetermined distance along the circumferential direction of the 70, and the rack 74 is alloy billet spray casting apparatus, characterized in that the pinion gear 76 is coupled to the rotation driven by a drive motor. 삭제delete
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KR20050064748A (en) * 2003-12-24 2005-06-29 재단법인 포항산업과학연구원 Spray casting device of large diameter ingot

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