KR101213561B1 - 교반장치 부착 용해로 및 교반장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 원료를 용해시켜서 용탕(溶湯)으로 하기 위한 용해로본체에 교번 자계를 부여하여 교반하는 교반장치는 복수의 자석을 갖고, 이들 자석 중 어떤 자석에서 나온 자력선이 상기 용해로본체 내의 상기 용탕 내를 통과한 후에 다른 자석으로 되돌아가도록 이들 자석을 배치하며, 또한 이들 자석은 수평면에 대해서 어떤 각도를 갖고 기울여진 S경사면을 따라 부착되고, 상기 경사면에 거의 수직인 축 주위로 회전운동 가능하게 이루어진다.

자장발생부, 힌지, 하우징, 지지대.

Description

교반장치 부착 용해로 및 교반장치{Melting furnace attached to agitation apparatus and agitation apparatus}

도1은 본 발명의 실시형태의 종단 설명도 및 그 각 부의 확대도.

도2는 도1의 동작 상태의 종단 설명도.

도3은 도1의 영구 자석의 배치예를 나타내는 평면도 및 측면도.

도4는 영구 자석의 배치예의 다른 예를 나타내는 평면도.

도5는 본 발명의 실시형태의 다른 예를 나타내는 종단 설명도.

도6은 도1의 장치를 응용한 로의 예의 평면도 및 종단 설명도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 바닥 2 : 프레임

3 : 자장발생부 4 : 힌지

6 : 하우징 12 : 교반장치

25 : 용해로 30 : 용탕

본 발명은 교반장치 부착 용해로 및 교반장치에 관한 것이다.

종래, 예를 들면 알루미늄을 재활용하기 위해 용해하는 용해로 내의 교반장치를 포함하는 알루미늄 용해로로서는 로내에 회전운동체를 삽입하여 직접 교반하는 기계식 교반장치, 부압 펌프에서 용탕을 빨아올려서 교반하는 감압식 교반장치, 고정 자극에 3상 교류 전류를 공급하여 이동자계를 발생시키고, 그 자계를 기초로 하여 전자력으로 교반하는 전자식 교반장치 등이 있었다.

상술의 기계적 교반장치는 회전체를 고온 탕내에서 직접 교반하기 때문에 장치로서의 내구성이 충분하다고는 할 수 없고, 나아가서는 조작성이나 관리가 번거롭고, 또한 복잡한 등의 문제가 있다. 감압식 교반장치에 있어서는, 조작성이 나빠서 별로 보급되지 않았다. 또한 전자식 교반장치는 대전류를 필요로 하여 소비전력이 크고 운영비용이 증가하며, 또한 코일의 냉각에 세심한 주의를 기울일 필요가 있고, 장치 전체로서도 고가로 되는 등 문제가 있으며, 이들이 보급률을 저하시키는 문제점이 있다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 감안하며 이루어진 것으로, 그 목적은, 저가이며, 조작성이 좋고, 운영비용이 낮게 들고, 투입 원료를 확실하게 용해할 수 있 는 용해로 및 교반장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 원료를 용해시켜서 용탕으로 하기 위한 용해로본체와, 상기 용해로 본체 내의 용탕을 상기 용해로본체에 교번 자계를 부여하여 교반하는 교반장치를 구비하며, 상기 교반장치는 복수의 자석을 갖고, 이들 자석 중 어떤 자석에서 나온 자력선이 상기 용해로본체 내의 용탕 내를 통과한 후에 다른 자석으로 다시 되돌아가도록 자석이 배치되며, 또한 상기 자석들은 수평면에 대해서 어떤 각도를 갖고 기울여진 경사면을 따라 부착되고, 상기 경사면에 거의 수직인 축 주위로 회전운동 가능하게 되는 교반장치 용해로를 제공한다.

또한, 본 발명은 용해로본체 내의 용탕을 상기 용해로본체에 교반자계를 부여하여 교반하는 교반장치이며, 상기 교반장치는 복수의 자석을 갖고, 상기 자석들 중 어떤 자석에서 나온 자력선이 상기 용해로본체 내의 상기 용탕 내를 통과한 후에 다른 자석으로 되돌아가도록 자석이 배치되며, 또한 상기 자석들은 수평면에 대해서 어떤 각도를 갖고 기울여진 경사면을 따라 부착되고, 상기 경사면에 거의 수직인 축 주위로 회전운동 가능하게 되는 교반장치를 제공한다.

도1a는 본 발명의 실시예의 비사용 중의 상태를 나타내고, 도2는 그 사용 중의 상태를 나타낸다. 도1b, 도1c는 도1a의 일부를 확대해서 나타내는 도면이고, 도1b는 도1a의 장치의 일부를 위에서 본 평면도, 도1c는 도1a와 같은 방향에서 일부를 본 도면이다. 도1a에 있어서 바닥(1) 위에 프레임(2)이 설치되어 있다. 이 프레임(2) 위에는 자장발생부(3)가 힌지(4)를 중심으로, 즉 지면에 수직인 거의 수평인 축 주위로 기복(起伏) 회전운동 가능하게 되도록 부착된다. 즉 자장발생부(3)는 중공의 하우징(지지대)(6)을 구비하고, 이 하우징(6)이 힌지(4)를 중심으로 하여 도1a 및 도2에서 알 수 있는 바와 같이 거의 수평인 축 주위로 기복 회전운동가능하게 프레임(2) 상에 부착된다. 실질적으로 하우징(6)의 도1에서 왼쪽을 프레임(2)의 지지대(2A)에서 떨어지도록 들어올리고 원래대로 내림으로써 힌지(4)의 거의 수평축 주위로 기복 동작이 수행된다. 이 동작을 실행하게 하기 위한 기구로서는 여러가지 기구를 채용할 수 있다. 도시의 실시예에는 나사 기구를 채용하고 있다. 물론 톱니바퀴 기구를 채용할 수도 있다. 즉 도1a에 있어서, 프레임(2)에 고정한 지지대(8)에 의하여 구동지레(9)를 그 축(거의 수직인 축)의 주위로 회전운동가능하게 축지지하고 있다. 특히 도1c에서 알 수 있는 바와 같이, 이 구동지레(9)의 긴 쪽 방향의 거의 중앙부분에는 회전 구동용의 핸들(9A)이 고정된다. 이 구동지레(9)의 상측에는 나사가 구성되는, 이른바 숫나사부(9B)로 되어 있다. 이 숫나사부(9B)에는 거의 구형상의 숫나사체(9C)가 나사결합되어 있다. 나사부(9B)의 회전운동에 의해 나사부(9C)가 상하로 이동한다. 특히 도1b에서 알 수 있는 바와 같이 이 나사부(9C)에는 가로방향의 축(9D, 9D)에 의하여 상기 하우징(6)에 고정된 피구동부재(10, 10)가 상호 회전운동가능하게 축지지되어 있다. 또한 상기 피구동부재(10, 10)에는 도1c에서 알 수 있는 바와 같이 긴쪽 방향으로 슬릿(10A, 10A)이 형성되고 축(9D, 9D)과의 사이에서 상호 슬라이드 가능하게 되어 있다. 이에 따라 핸들(9A)에 의하여 구동지레(9)를 회전운동시키면 숫나사체(9C)가 상하운동하고, 이에 따라서 피구동부재(10, 10)는 축(9D, 9D)의 주위로 회전운동하며 또한 축(9D, 9D)이 슬릿(10A, 10A) 내를 슬라이딩하도록 피구동부재(10, 10)가 이동하여 자장발생부(3)가 예를 들면 도2와 같이 들어 올려진다. 즉 하우징(6)이 힌지(4)의 주위로 기복 회전운동하게 된다. 여기에서 핸들(9A)의 회전운동량을 조절하면 하우징(6)의 기복량을 제어할 수 있다. 또한 하우징(6)을 기복시키기 위한 기구는 상술한 것에 한정되지 않는다.

상기 하우징(6) 속에는 자장발생장치(교반장치)(12)가 설치되어 있다. 즉 이 자장발생장치(교반장치)(12)는 하우징(6)의 내부 저면에 고정한 부착대(13)를 갖고, 이 부착대(13)에 회전속도 연속가변의 구동모터(14)가 부착된다. 이 구동모터(14)의 축은 커플링(15)을 통해서 마그네트 베이스(회전운동플레이트)(17)의 축(17A)에 연결된다. 이 축(17A)은 하우징(6)의 내부에 양단을 고정시킨 스테이(9)의 중심부분에 위치하는 베어링(20)에 의하여 축받침된다. 또한 마그네트 베이스(17) 상에는 특히 도3a, 도3b에서 알 수 있는 바와 같이 막대형상의 영구자석(22, 22, ...)이 고정된다. 각 영구자석(22)은 상하 양면이 자극으로 된 것이다. 또한 이들 영구자석(22, 22, ...) 은 그 상면의 자극은 이웃하는 것끼리 다른 극으로 되도록 배치된다. 이들 이웃하는 2개의 영구자석은 자석 페어(pair)를 구성하고 있으며, 여기에서는 두 쌍의 자석 페어가 설치되게 된다. 영구자석(22, 22, ...)은 도4와 같이 자석 페어의 네 쌍을 배치할 수도 있다. 이와 같은 구성에 의해 구동모터(14)의 회전운동은 커플링(15), 마그네트베이스(17)를 통해서 자석 페어, 즉 영구 자석 (22, 22...)으로 전해진다.

이와 같은 하우징(6)(자장발생부(3))의 위쪽에는 비자성재제의 용해로(용해로 본체)(25)가 도시되지 않는 기구에 의하여 고정 상태로 설치된다. 이 용해로(25)의 저부(25A)는 도1a에서 알 수 있는 바와 같이 각도(θ)만큼 경사진다. 이는 도2에서 알 수 있는 바와 같이 하우징(6)(자장발생부(3))을 힌지(4) 위로 들어올렸을 때에 하우징(6)의 상면과 틈 없이 맞닿게 하여 자력선을 적극 이용하도록 하기 위함이다.

이와 같은 도1, 도2의 장치를 사용하기 위해서는, 도1의 상태에서 하우징(6)(자장발생부(3))을 도2와 같이 힌지(4)의 주위로 들어올려서 도2의 상태로 한다. 이 도2의 상태에 있어서, 각 영구자석(22, 22...)으로부터의 자력선은 예를 들면 도2에 나타내는 바와 같이, 녹은 알루미늄 등의 용탕(30) 내를 통과한다. 이 도2의 상태에 있어서, 처음에는 용해로(25) 속의 알루미늄을 도시하지 않는 버너 등으로 용해시켜서 용탕(30)으로 한다. 이 상태의 용탕에 알루미늄 부스러기를 투입하면서 모터(14)에 의해 영구자석(22, 22),...을 회전운동시키면 이들로부터의 자력선이 용탕(30)을 관통하면서 이동한다. 즉 용탕(30)에 교번 자계가 가해진다. 이에 따라 회전류가 발생하고, 용탕(30)이 마그네트베이스(17)에 거의 수직인 축 주위로, 즉 용해로(25) 내에서 비스듬하게 기울은 상태에서 회전을 시작한다. 즉 용탕(30)의 면은 마그네트 베이스(17)의 면(들어올려진 영구 자석(22)의 상면)과 거의 평행하게 회전운동한다. 즉 본 장치에 있어서는 상술한 바와 같이, 영구자석(22)이 각도(θ)만큼 경사한 상태로 회전운동한다. 만일 수평(θ=0°)의 경우로 하면 용탕(30)은 중앙부가 오목한 상태로 회전한다. 이 경우에는 용탕(30)은 그 흐름 이 정류에 가까운 것으로서 회전한다. 이것으로는 알루미늄을 고효율적으로 용해할 수는 없다. 이에 대해서 본 실시예에 있어서는, 각도(θ)만큼 기울어져 있다. 이 때문에 용해(30)는 도2에 나타내는 바와 같이, 자력선에 의하여 액면이 기울은 상태로 회전되게 된다. 이 때문에 용탕(30)의 움직임은 변칙적인 심한 움직임으로 된다. 이에 따라 용탕(30) 내에 원재료(알루미늄을 깎은 부스러기)를 투입해도 원재료가 용탕(30) 내에 그대로 부상되는 일이 없으며, 원재료는 용탕(30) 내에 효율적으로 잘 섞여져서, 투입 원재료는 확실하게 용해된다.

이와 같은 교반을 효율적으로 실행하기 위해서, 영구자석(22)의 강도로서는 용해로(25)의 저면의 내측에 있어서의 자장 강도가 0.2～0.2T 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 영구자석(22)(자석 페어), 즉 마그네트베이스(17)의 회전운동 속도는 도3과 같이, 영구자석(22)을 자석 페어의 두 쌍으로 되도록 배치한 경우, 60-250rpm 정도가 바람직하다. 즉 이 회전운동 속도는 마그네트베이스(17) 상에 설치하는 영구자석(22, 22...)의 수, 즉 영구자석(22) 중 이웃하는 자극이 다른 페어의 영구자석(22, 22)(자석 페어)의 수에 따라서 다르다. 도3과 같이, 자석 페어가 두 쌍인 경우는 60-250rpm 정도이며, 도4와 같이, 네 쌍인 경우에는 30-125rpm 정도, 나아가서는 여덟 쌍인 경우는 15-62.5rpm이다. 즉 자석페어가 12쌍인 경우는(120/n)-(150/n)rpm 정도로 하는 것이 바람직하다. 이들 회전수가 의미하는 바는 다음과 같다. 마그네트 베이스(17)의 회전운동에 의해 1초간당 기준점을 지나가는 자석 페어의 수가 하나인 경우 주기가 1Hz라고 정의한다. 이 주기가 2-8.33Hz정도로 되는 회전운동수로 회전운동시키는 것이 바람직하다는 의미이다.

또한 용해로(25)는 반드시 저면이 각도(θ)만큼 기울어 있지 않아도 좋고, (θ)이하의 경사이어도, 나아가서는 도5에서 알 수 있는 바와 같이 θ=0 즉 수평이어도 용해할 수 있다.

도6a, 및 도6b는 상술의 도1, 도2의 장치를 보조로(41)로서 사용하고, 여기에서 용해한 용탕을 그 보다 큰 형태의 대형로(42)에 흘려 보내도록 한 실시예를 나타낸다. 즉 보조로(41)에서 용해시킨 용탕(43)은 보조로(41)와 대형로(42)의 사이의 칸막이(45)의 틈(44)으로부터 프레임(46)상의 대형로(42)로 유입한다. 이 도6에 있어서와 도1, 도2 등에 있어서 동등한 부재에는 동일한 부호를 붙이고 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면 용해로 속의 용탕을 효율적으로 회전시켜서 투입하는 원료를 확실하게 용해시킬 수 있다.

상기와 같은 본 발명에 따른 교반장치부착 용해로 및 교반장치는, 저가이며, 조작성이 좋고, 운영비용이 낮게 들고, 투입 원료를 확실하게 용해할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (30)

1. 원료를 용해시켜서 용탕으로 하기 위한 용해로 본체; 및

   상기 용해로 본체 내의 용탕을 상기 용해로 본체에 교번자계를 부여하여 교반하는 교반장치를 포함하고,

   상기 교반장치는,

   복수의 영구자석을 갖고, 각각의 자석은 그 상면 및 하면에 자극을 가지고, 상기 영구자석 중 하나에서 나온 자력선이 상기 용해로 본체 내의 상기 용탕 내를 통과한 후, 다른 자석으로 되돌아가도록 자석들이 배치되며, 상기 자석은 상기 교반장치와 상기 용해로 본체의 바닥면 사이의 각도(θ)를 형성하고 지지대와 상기 교반장치 사이의 상기 각도(θ)를 형성하는 수평면에 대해서 기울어진 회전운동 플레이트의 경사면에 부착되며, 상기 경사면에 수직인 축 둘레의 일면에서 회전운동 가능하고,

   상기 회전운동 플레이트의 원주 방향으로 각각 인접하는 상기 복수의 영구자석 중 상면의 자극은 서로 상이하고,

   상기 교반장치는 상기 용해로 본체 아래에 위치되고 상기 각도(θ)가 상기 지지대의 일측에 대해 기복시키고 수평축에 대해 회전시킴으로써 조정가능한 지지대에 구비되는

   교반장치 부착 용해로.
2. 제1항에 있어서,

   상기 용해로 본체의 바닥면은 상기 교반장치의 경사면을 따라 경사지는

   교반 장치 부착 용해로.
3. 제1항에 있어서,

   상기 자석의 회전속도는 조절가능한

   교반장치 부착 용해로.
4. 제1항에 있어서,

   상기 영구자석을 회전시키는 모터를 더 포함하고,

   상기 모터의 구동속도는 변화가능하거나 가변적인

   교반장치 부착 용해로.
5. 제1항에 있어서,

   상기 지지대는 하우징인

   교반장치 부착 용해로.
6. 제5항에 있어서,

   상기 지지대는 힌지의 수평축에 대해 회전가능하도록 바닥에 고정된 프레임에 장착되는

   교반장치 부착 용해로.
7. 제6항에 있어서,

   상기 지지대의 일측을 기복시키고 수평축에 대해 상기 지지대를 회전시키기 위한 구동 기구를 더 포함하고,

   상기 구동기구는 나사 기구 또는 톱니바퀴 기구인

   교반장치 부착 용해로.
8. 제7항에 있어서,

   상기 구동 기구는 평행한 위치부터 상기 지지대의 경사가 상기 용해로의 경사진 바닥면에 대해 평행한 위치까지 상기 지지대를 이동시킬 수 있는

   교반장치 부착 용해로.
9. 제7항에 있어서,

   상기 구동 기구는 상기 하우징이 이동되어 상기 하우징의 상부면이 상기 용해로 본체의 경사진 바닥면과 접촉하도록 상기 하우징을 회전시킬 수 있는

   교반장치 부착 용해로.
10. 제1항에 있어서,

    상기 영구자석의 자력은 상기 용해로의 저면의 내측에서 0.2T-0.3T 정도인

    교반장치 부착 용해로.
11. 제1항에 있어서,

    이웃하는 한 쌍의 자석을 자석 페어로 하고, 이 자석 페어가 상기 회전운동플레이트상에 n쌍 설치된 경우, 상기 회전운동플레이트는 (120/n)-(500/n)(rpm) 정도의 범위 내에서 회전운동하는

    교반장치 부착 용해로.
12. 제1항에 의한 교반장치 부착 용해로;및

    상기 용해로본체에 연결되는 다른 용해로를 갖는

    교반장치 부착 용해로.
13. 용해로본체 내의 용탕에 교번자계를 부여하는 교반장치로서,

    복수의 영구자석을 갖고, 각각의 자석은 그 상면 및 하면에 자극을 가지고, 상기 영구자석 중 하나에서 나온 자력선이 상기 용해로본체 내의 상기 용탕 내를 통과한 후, 다른 자석으로 되돌아가도록 자석들이 배치되며, 상기 자석은 상기 교반장치와 상기 용해로본체의 바닥면 사이의 각도(θ)를 형성하고 지지대와 상기 교반장치 사이의 상기 각도(θ)를 형성하는 수평면에 대해서 기울어진 회전운동 플레이트의 경사면을 따라 부착되며, 상기 경사면에 수직인 축 둘레의 일면에서 회전운동 가능하고,

    상기 회전운동 플레이트의 원주 방향으로 각각 인접하는 상기 복수의 영구자석 중 상면의 자극은 서로 상이하고,

    상기 지지대의 일측에 대해 기복시키고 수평축에 대해 회전시킴으로써 상기 각도(θ)가 조정가능한 지지대에 구비되는

    교반장치.
14. 제13항에 있어서,

    상기 자석의 회전 속도는 조절가능한

    교반장치.
15. 제13항에 있어서,

    상기 자석을 회전시키는 모터를 더 포함하고,

    상기 모터의 구동속도는 변화가능하거나 가변적인

    교반장치.
16. 제13항에 있어서,

    상기 지지대는 하우징인

    교반장치.
17. 제13항에 있어서,

    상기 지지대는 힌지의 수평축에 대해 회전가능하도록 바닥에 고정된 프레임에 장착되는

    교반장치.
18. 제17항에 있어서,

    상기 지지대의 일측을 기복시키고 수평축에 대해 상기 지지대를 회전시키기 위한 구동 기구를 더 포함하고,

    상기 구동기구는 나사 기구 또는 톱니바퀴 기구인

    교반장치.
19. 제18항에 있어서,

    상기 구동 기구는 평행한 위치부터 상기 지지대의 경사가 상기 용해로의 경사진 바닥면에 대해 평행한 위치까지 상기 지지대를 이동시킬 수 있는

    교반장치.
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