KR0178136B1 - Apparatus for extracting hydrogen gas and non-metal residues from liquefied metal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 불활성가스 등을 용융금속중에서 미세화하고, 또 균일하게 확산시켜서 효율적으로 수소가스 및 비금속개재물을 제거하는 장치를 제거하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to remove an apparatus for minimizing inert gas and the like in molten metal and spreading it uniformly to efficiently remove hydrogen gas and nonmetallic inclusions.
본 발명은 용융금속을 고이게 하는 처리통(14)과, 정역방향으로 회전 가능하며 선단부가 상기한 처리통내에 위치하고 있는 회전축(5),(6)과, 이 회전축의 선단부에 부착되어 있는 기포발생기(30) 등으로 구성되어 있다. 기포발생기(30)는 일정시간마다 정역방향으로 반전하면서 용융금속내로 불활성가스를 분출하여 기포를 발생한다.The present invention relates to a processing cylinder (14) for pooling molten metal, rotating shafts (5) and (6) rotatable in the forward and reverse directions, and the tip of which is located in the processing cylinder, and a bubble generator attached to the leading end of the rotating shaft. 30 and the like. The bubble generator 30 generates bubbles by injecting an inert gas into the molten metal while reversing in the forward and reverse directions every predetermined time.
Description
제1도는 본 발명에 관한 수소가스 및 비금속개재물 제거장치의 일실시예를 표시하는 설명도.1 is an explanatory diagram showing an embodiment of the apparatus for removing hydrogen gas and non-metallic inclusions according to the present invention.
제2도는 기포발생기의 구조를 표시하는 종단면도.2 is a longitudinal sectional view showing the structure of the bubble generator.
제3도는 가스확산기의 구조를 표시하는 평면도.3 is a plan view showing the structure of the gas diffuser.
제4도는 제3도에 있어서의 A-A 단면도.4 is a cross-sectional view along the line A-A in FIG.
제5도는 회전반의 구조를 표시하는 평면도.5 is a plan view showing the structure of a turntable.
제6도는 제5도에 있어서의 B-B 단면도.6 is a sectional view taken along line B-B in FIG.
제7도는 기포발생기의 다른 실시예를 표시하는 종단면도.7 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the bubble generator.
제8도는 제7도에 표시하는 기포발생기의 다른 실시예를 표시하는 저면도.8 is a bottom view showing another embodiment of the bubble generator shown in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
M : 용융금속의 수소가스 및 비금속개재물 제거장치M: Device for removing hydrogen gas and non-metallic inclusions of molten metal
5,6 : 회전축 14 : 처리통5,6: rotating shaft 14: processing barrel
15 : 가스통로 16 : 가스분출구15 gas passage 16 gas outlet
17 : 가스연통로 18 : 가스괴임17: gas communication path 18: gas destruction
19a : 가스통로 19b : 가스난류홈19a: Gas passage 19b: Gas turbulence groove
20 : 가스확산기 21 : 부착부20: gas diffuser 21: attachment portion
21a : 하부 22 : 수나사부21a: Lower part 22: Male thread part
30 : 기포발생기 30a : 기포발생기30: bubble generator 30a: bubble generator
31 : 장착구멍 32 : 암나사부31: mounting hole 32: female thread
33 : 분출홈 34 : 가스연통로33: ejection groove 34: gas communication path
35 : 키이 40 : 회전반35: height 40: turntable
41 : 하부끼워맞춤부 42 : 중앙끼워맞춤부41: lower fitting portion 42: center fitting portion
43 : 상부끼워맞춤부 43a : 곡선부43: upper fitting portion 43a: curved portion
43b : 직선부 44 : 층계부43b: straight part 44: stair part
61 : 수나사 62 : 암나사부61: external thread 62: female thread
본 발명은 합금을 함유하는 알루미늄이나 마그네슘 등의 용융금속에 함유되어 있는 수소가스 및 비금속개재물을 제거하기 위한 제거장치 및 그것에 사용하는 기포발생기에 관한 것이다.The present invention relates to a removal apparatus for removing hydrogen gas and non-metallic inclusions contained in molten metal such as aluminum or magnesium containing an alloy, and a bubble generator used therein.
알루미늄이나 알루미늄합금 및 마그네슘 등의 용융금속에는 다른 불순물과 아울러 수소가스 및 비금속개재물이 함유되어 있고, 이들의 용탕을 사용하여 그대로 주조하면 그 제품에 결함이 발생한다. 이때문에 주조할 때에는 용융금속중에서 수소가스 및 비금속개재물을 제거할 필요가 있다.Molten metals such as aluminum, aluminum alloys, and magnesium contain hydrogen gas and nonmetallic inclusions, as well as other impurities, and when they are cast as they are, defects occur in the product. For this reason, when casting, it is necessary to remove hydrogen gas and nonmetallic inclusions from the molten metal.
그러기 위한 방법으로서는 스니프(Spinning Nozzle Inert Flotation)법이나 알퓨어(Alpur)법 등과 같이, 노즐로부터 불활성가스를 용융금속 중으로 불어넣고 한방향으로 회전하는 교반날개에 의하여 절단미세화된 가스기포를 용융금속 중으로 확산하여 수소가스 및 비금속개재물과 접촉시켜서 수확하고 용융금속표면에 부상시켜서 제거하는 방법이 있다.As a method for doing this, a gas bubble atomized by the cutting blades is blown into the molten metal by injecting an inert gas from the nozzle into the molten metal and rotating in one direction, such as the Spinning Nozzle Inert Flotation method or the Alpur method. There is a method of diffusing, harvesting by contacting with hydrogen gas and non-metallic inclusions, and floating by removing them from the surface of molten metal.
그러나 상기한 종래의 방법에는 다음과 같은 과제가 있었다.However, the above-described conventional method has the following problems.
즉, 불활성가스는 용융금속과의 접촉반응에 의하여 수소가스 및 비금속개재물을 물리적으로 수확하여 제거하는 것이므로, 제거효율을 높이기 위해서는 불활성가스를 보다 많은 용융금속과 접촉시킬 필요가 있다. 따라서, 기포를 미세화하며 용융금속내로 난류를 발생시켜서 유동거리를 길게 하면 좋다. 또, 저중속회전에서는 확산효과가 감소하므로 균일한 확산을 도모하기 위하여 회전체의 속도를 빠르게 하므로서 제거효율이 향상하게 된다. 그 방법으로서는 불활성가스를 포러스재를 통하여 미세화해서 방출하며, 그 다음 100∼2000rpm으로 회전하는 교반날개로 재차 절단 미세화시켜 용융금속 중으로 확산시키는 방법이 있다.That is, since the inert gas is to physically harvest and remove the hydrogen gas and non-metallic inclusions by the contact reaction with the molten metal, it is necessary to contact the inert gas with more molten metal in order to increase the removal efficiency. Accordingly, the flow distance may be increased by miniaturizing bubbles and generating turbulence into the molten metal. In addition, since the diffusion effect is reduced at low and medium speed rotation, the removal efficiency is improved by increasing the speed of the rotating body in order to achieve uniform diffusion. As the method, an inert gas is refined and discharged through a porous material, and then cut and refined again with a stirring blade rotating at 100 to 2000 rpm to diffuse into the molten metal.
그렇지만 종래의 교반날개는 한쪽방향으로 회전할 뿐이고, 고속회전으로 되면 선회류가 발생하므로 처리로 내의 용융금속전체가 회전운동을 일으키고, 용융금속중에서의 기포의 실제의 유동거리는 짧게 되며 고속회전의 효과는 얻지 못한다. 게다가 용융금속표면에 현저한 와류가 발생하고 분위기중의 가스나 용융금속표면의 불순물 등이 말려들어가는 것이 발생하며, 탈가스효과나 비금속개재물의 제거효과가 오히려 저하한다. 그 때문에, 종래장치에서는 교반날개에 대하여 수직방향으로 방해판을 부착하고 선회류를 억제할 필요가 있었다.However, the conventional stirring blade only rotates in one direction, and when it rotates at a high speed, a swirl flow occurs, so that the entire molten metal in the processing furnace causes a rotational movement, and the actual flow distance of bubbles in the molten metal becomes short, and the effect of the high speed rotation is achieved. Does not get. In addition, significant eddy currents are generated on the surface of the molten metal, and impurities in the gas or the surface of the molten metal are dried in the atmosphere, and the degassing effect and the removal effect of nonmetallic inclusions are rather reduced. Therefore, in the conventional apparatus, it was necessary to attach a baffle plate in the vertical direction with respect to the stirring blade and to suppress the swirl flow.
이 방해판은 용융금속의 선회류의 회전방향에 대하여 대향하는 방향으로 부착하는 점에서 단기간에 소모한다고 하는 결점이 있었다. 더우기, 방해판을 사용하면 용융금속이 회전하고 있는 이상 기포에 대한 데드 존(dead zone)이 발생하고, 불순물과의 접촉이 되지 않는 부분이 발생하게 된다. 또, 포러스재를 사용하는 방법은 포러스재가 용융금속과 직접 접촉하므로 소모가 심하며 단기간에 교환이 필요하게 되므로 장치의 관리가 번거로웠다.This baffle had a drawback of being consumed in a short period of time in that it was attached in a direction opposite to the rotational direction of the swirl flow of the molten metal. In addition, the use of a baffle plate causes dead zones for bubbles as long as molten metal is rotated, and a portion that does not come into contact with impurities occurs. In addition, since the porous material is in direct contact with the molten metal, the method of using the porous material is consuming, and the management of the device is cumbersome since the replacement is required in a short time.
본 발명은 상기한 과제점을 해결하기 위하여 이루어진 것이고, 종래 장치와 같은 방해판 등을 사용하지 않고 불활성가스 등을 용융금속중에서 미세화하고, 또 균일하게 확산시켜서 효율적으로 수소가스 및 비금속개재물을 제거하는 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is possible to efficiently remove hydrogen gas and non-metallic inclusions by minimizing and uniformly dispersing an inert gas in molten metal without using an obstruction plate or the like as a conventional apparatus. It is an object to provide a device.
상기한 목적을 달성하기 위하여 강구된 본 발명의 수단은 다음과 같다.Means of the present invention devised to achieve the above object are as follows.
제1의 수단에 있어서는, 용융금속중의 수소가스 및 비금속개재물을 제거하는 제거장치로서, 이 장치는 용융금속을 고이게 하는 처리통과, 정역방향으로 회전가능하며 선단부가 상기한 처리통내에 위치하고 있는 회전축과, 이 회전축의 선단부에 부착되어 있는 기포발생기 등을 구비하며, 상기한 기포발생기는 일정시간마다 정역방향으로 반전하면서 용융금속내로 불활성가스를 분출하여 기포를 발생하도록 되어 있는 용융금속중의 수소가스 및 비금속개재물 제거장치이다.In the first means, there is provided a removal device for removing hydrogen gas and non-metallic inclusions in molten metal, the device comprising a processing passage for agglomeration of the molten metal, a rotating shaft rotatable in the forward and reverse direction, and having a tip end located in the processing cylinder as described above. And a bubble generator attached to the distal end of the rotary shaft, wherein the bubble generator reverses the forward and reverse directions at regular time intervals and injects inert gas into the molten metal to generate bubbles. And a non-metallic inclusion removing device.
제2의 수단에 있어서는, 용융금속중의 수소가스 및 비금속개재물 제거장치에 사용하는 기포발생기로서, 이 기포발생기는 회전축에 부착가능한 회전체와, 이 회전체의 회전중심부에 설치되어 있고 상기한 회전체로부터 공급되는 불활성가스를 지급하는 가스통로와, 상기한 회전체의 외면부에 설치되어 있는 소요수의 가스분출구와, 이들 가스분출구와 상기한 가스통로를 연통시키는 가스연통로 등을 구비하고 있는 기포발생기이다.In the second means, it is a bubble generator for use in a device for removing hydrogen gas and non-metallic inclusions in molten metal, the bubble generator being provided on a rotating body attachable to a rotating shaft, and the rotating center of the rotating body. And a gas passage for supplying the inert gas supplied from the whole, a gas ejection outlet of the required number provided in the outer surface of the rotating body, and a gas communication passage for communicating these gas ejections with the gas passage. It is a bubble generator.
용융금속중의 수소가스 및 비금속개재물 제거장치에 의하면, 용융금속중에서 기포발생기를 회전시키므로서 회전중심부에 있는 가스통로로부터 지급되는 불활성가스는 가스연통로를 통하여 가스분출구로부터 용융금속중으로 분출된다. 이때, 가스분출구에 있어서, 분출가스가 연속적으로 절단되어서 미세한 기포가 발생한다. 발생한 기포는 기포발생기의 회전작용으로 선회하고 있는 용융금속중에서 유동하며, 체류하면서 수소가스 및 비금속개재물을 수확하고 용융금속 표면으로 부상한다.According to the apparatus for removing hydrogen gas and non-metallic inclusions in the molten metal, the inert gas supplied from the gas passage in the center of rotation by blowing the bubble generator in the molten metal is ejected into the molten metal from the gas outlet through the gas communication passage. At this time, in the gas ejection port, the ejecting gas is continuously cut and fine bubbles are generated. The generated bubbles flow in the molten metal turning by the rotation of the bubble generator, and while staying, the hydrogen gas and nonmetallic inclusions are harvested and floated on the molten metal surface.
또, 기포발생기는 정역방향으로 반전하므로 용융금속표면에 연속적인 와류가 발생하지 않고, 분위기 중의 가스의 수확이나 용융금속표면의 불순물 등이 말려들어가는 것이 발생하기 어렵다. 더우기 정역방향의 반전에 의하여 용융금속중으로 난류가 발생하며, 이것에 의하여 기포가 재미세화되어서 효율좋게 수소가스 및 비금속개재물의 제거가 실시된다.In addition, since the bubble generator reverses in the forward and reverse directions, continuous vortices do not occur on the surface of the molten metal, and it is difficult to produce gas in the atmosphere or impurities in the surface of the molten metal. Furthermore, turbulence is generated in the molten metal by reversal of the forward and reverse directions, whereby bubbles become interesting and efficient removal of hydrogen gas and nonmetallic inclusions is performed.
[실시예]EXAMPLE
본 발명을 도면에 표시한 실시예를 참조하면서 설명한다. 제1도는 본 발명에 관한 수소가스 및 비금속개재물 제거장치의 일실시예를 표시하는 설명도이다.The present invention will be described with reference to the embodiments shown in the drawings. 1 is an explanatory diagram showing an embodiment of a hydrogen gas and non-metallic inclusion removal apparatus according to the present invention.
부호 M은 용융금속중의 수소가스 및 비금속개재물 제거장치이다. 부호14는 알루미늄 등의 용융금속(50)을 수용하는 처리통이고, 이 처리통(14)의 상부개구부에는 중앙부에 창구를 보유하는 덮개(13)가 씌워져 있다. 덮개(13)위에는 지지받침대(9)를 개재하여 플레이트(12)가 설치되어 있다. 이 플레이트(12)의 중앙부에는 금속제의 회전축(5)이 관통하여 설치되어 있다. 이 회전축(5)의 선단부 하단에는 플랜지(8)를 개재하여 카본제의 회전축(6)이 연결되어 있다. 또, 회전축(6)은 세라믹 등 내열성에 우수한 다른 소재로 형성해도 좋다.Symbol M is a device for removing hydrogen gas and nonmetallic inclusions in molten metal. Reference numeral 14 denotes a processing cylinder for accommodating molten metal 50, such as aluminum, and a lid 13 holding a window at the center is covered with an upper opening of the processing cylinder 14. On the cover 13, a plate 12 is provided via a support base 9. In the center portion of the plate 12, a metal rotating shaft 5 is provided. The carbon rotary shaft 6 is connected to the lower end of the tip end portion of the rotary shaft 5 via the flange 8. The rotating shaft 6 may be formed of another material excellent in heat resistance such as ceramics.
회전축(6)의 선단부 하단에는 가스를 미세화하여 방출하는 기포발생기(30)가 설치되어 있다. 기포발생기(30)에 대해서는 후술한다. 회전축(5)은 상부에 풀리를 보유하고 모터(10)와 벨트(3)에 의하여 구동된다.At the lower end of the tip end portion of the rotary shaft 6, a bubble generator 30 is provided which emits gas by miniaturizing it. The bubble generator 30 is mentioned later. The rotary shaft 5 has a pulley at the top and is driven by the motor 10 and the belt 3.
부호 11는 모터(10)의 회전방향이나 회전시간 등을 제어하는 인버터 등의 제어기기, 부호 4는 축받이, 부호 2는 로터리시일이다. 상기한 로터리시일(2), 회전축(5), 축받이(4), 회전축(6)의 내부에는 가스통로(15)가 형성되어 있고, 상단에 설치한 가스공급관(1)으로부터 지급된 처리가스는 회전축(6)선단에 설치되어 있는 기포발생기(30)의 가스분출구(16)로부터 용융금속(50)중으로 방출된다.Reference numeral 11 denotes a controller such as an inverter for controlling the rotational direction, rotation time and the like of the motor 10, numeral 4 denotes a bearing and numeral 2 a rotary seal. The gas passage 15 is formed in the rotary seal 2, the rotating shaft 5, the bearing 4, and the rotating shaft 6, and the processing gas supplied from the gas supply pipe 1 installed at the upper end is It is discharged into the molten metal 50 from the gas ejection port 16 of the bubble generator 30 provided in the front end of the rotating shaft 6.
제2도는 기포발생기의 구조를 표시하는 종단면도, 제3도는 가스확산기의 구조를 표시하는 평면도, 제4도는 제3도에 있어서의 A-A 단면도, 제5도는 회전반의 구조를 표시하는 평면도, 제6도는 제5도에 있어서의 B-B 단면도이다.FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the structure of the bubble generator, FIG. 3 is a plan view showing the structure of the gas diffuser, FIG. 4 is a sectional view AA in FIG. 3, and FIG. 5 is a plan view showing the structure of the rotary disk, 6 is a sectional view taken along line BB in FIG.
기포발생기(30)는 가스확산기(20)와 회전반(40)을 구비하고 있다. 가스확산기(20)의 하부에는 원판형상인 가스미세화 플러그(19)가 설치되어 있다. 가스미세화 플러그(19)의 상부에는 회전축(6)으로 부착하기 위한 부착부(21)가 설치되어 있다. 이 부착부(21)의 바깥둘레면에는 회전축 선단부의 암나사부(62)와 나사식으로 합해진 수나사부(22)가 설치되어 있다. 또, 회전중심부에는 가스통로(15)가 세로방향으로 형성되어 있다.The bubble generator 30 is provided with the gas diffuser 20 and the rotating disk 40. As shown in FIG. In the lower part of the gas diffuser 20, a disk-shaped gas fine plug 19 is provided. The attachment part 21 for attaching with the rotating shaft 6 is provided in the upper part of the gas atomization plug 19. As shown in FIG. On the outer circumferential surface of the attachment portion 21, there is provided a male screw portion 22 which is screwed together with the female screw portion 62 of the distal end portion of the rotating shaft. In addition, the gas passage 15 is formed in the longitudinal direction at the center of rotation.
상기한 가스미세화 플러그(19)의 가스통로(15) 선단부에는 가스괴임(18)이 설치되어 있다. 가스미세화 플러그(19)에는 가스괴임(18)으로부터 바깥둘레면으로 관통하는 6개의 가스연통로(17)가 수평 또한 방사형상으로 설치되어 있다. 더우기, 가스미세화 플러그(19)의 저면에는 후술하는 회전반으로 (40)과의 사이에서 형성되는 가스분출구(16)를 기능적으로 보조하는 가스통로(19a)가 가스연통로(17)와 연이어 통하여 복수 설치되어 있다. 또, 가스미세화 플러그(19)의 바깥둘레부에는 전체둘레에 걸쳐서 가스난류홈(19b)이 설치되어 있다.A gas cake 18 is provided at the tip of the gas passage 15 of the gas atomizing plug 19. The gas atomization plug 19 is provided with six gas communication paths 17 which penetrate from the gas lump 18 to the outer circumferential surface in a horizontal and radial shape. Furthermore, a gas passage 19a which functionally assists the gas ejection opening 16 formed between the gas microfluidic plug 19 and the gas ejection opening 16 formed between the 40 and the rotary disk described later is connected to the gas communication passage 17 in succession. Plural are installed. Moreover, the gas turbulence groove 19b is provided in the outer peripheral part of the gas refinement plug 19 over the whole circumference.
회전반(40)은 원반형상이고 중앙부에 각각 지름이 다른 3개의 하부끼워맞춤(41), 중앙끼워맞춤부(42), 상부끼워맞춤부(43)가 설치되어 있다. 하부끼워맞춤부(41)은 위쪽의 층계부(44)에서 작은 지름으로 되어서 중앙끼워맞춤부(4)를 형성하며, 더우기 상단에서 큰 지름으로 되어서 상부끼워맞춤부(43)를 형성한다. 하부끼워맞춤부(41)는 원형성이고, 또한 내경이 상기한 가스미세화 플러그(19)의 직경보다 약간 큰 지름으로 형성되어 있으므로 제2도에 표시하는 짜맞추는 상태에서는 가스미세화 플러그(19)의 바깥둘레와 하부끼워맞춤부(41)의 안쪽둘레와의 사이로 가스의 분출구(16)가 형성된다. 또, 중앙끼워맞춤부(42)의 내경은 상기한 부착부(21)의 하부(21a)와 실질적으로 동일한 지름이다.The rotary disk 40 has a disk shape and is provided with three lower fitting portions 41, a central fitting portion 42, and an upper fitting portion 43 each having a different diameter. The lower fitting portion 41 has a small diameter in the upper staircase portion 44 to form the central fitting portion 4, and furthermore, has a large diameter at the upper end to form the upper fitting portion 43. The lower fitting portion 41 is circular and has an inner diameter that is slightly larger than the diameter of the gas atomizing plug 19 described above, so that the micronized plug 19 of the gas atomizing plug 19 is shown in FIG. A gas ejection opening 16 is formed between the outer circumference and the inner circumference of the lower fitting portion 41. In addition, the inner diameter of the center fitting part 42 is a diameter substantially the same as the lower part 21a of the attachment part 21 mentioned above.
상부끼워맞춤부(43)는 작동시에 회전축(6)이 반전을 하여도 항상 회전반(40)과의 끼워맞춤상태가 확실하게 유지되도록 한 것이고, 45도마다 원둘레를 잘라내고 외면부를 등간격으로 4개의 곡선부(43a)와 직선부(43b)로 구성되는 형상이다. 또한, 회전축(6)의 하단부도 상부끼워맞춤부(43)와 대응하는 형상이다.The upper fitting portion 43 is to ensure that the fit state with the rotary disk 40 is always maintained even if the rotating shaft 6 is reversed during operation, and cuts the circumference every 45 degrees and the outer surface is equally spaced. This is a shape composed of four curved portions 43a and a straight portion 43b. In addition, the lower end of the rotating shaft 6 also has a shape corresponding to the upper fitting portion 43.
상기한 기포발생기(30)의 사용은 본 발명에 관한 정역방향으로 반전하는 기구를 구비한 수소가스 및 비금속개재물 제거장치(M)에 한정되는 것은 아니고, 종래의 한쪽방향만으로 회전하는 기구의 수소가스 및 비금속개재물 제거장치에도 적용할 수 있다.The use of the bubble generator 30 described above is not limited to the hydrogen gas and the non-metallic inclusion removing device M having a mechanism for reversing in the forward and reverse directions according to the present invention, and the hydrogen gas of the mechanism rotating in only one conventional direction. It can also be applied to non-metallic inclusion removal device.
제1도∼제6도를 참조하여 본 실시예의 작용을 설명한다.The operation of this embodiment will be described with reference to FIGS.
가스공급관(1)으로부터 불활성가스를 방출하면서 처리통의 덮개(13)의 소정 위치로 지지받침대(9)를 고정시켜 플레이트(12)이 각 기구를 세트한다. 동시에 회전축(6)과 기포발생기(30)를 용융금속에 담근다. 이 때문에, 가스는 가스통로(15)로부터 기포발생기(30)의 가스연통로(17)를 통과하여 가스분출구(16)에서 용융금속(50)중으로 분출된다.The support base 9 is fixed to the predetermined position of the lid 13 of the processing container while releasing the inert gas from the gas supply pipe 1, so that the plate 12 sets each mechanism. At the same time, the rotary shaft 6 and the bubble generator 30 are immersed in the molten metal. For this reason, the gas passes through the gas communication passage 17 of the bubble generator 30 from the gas passage 15 and is blown into the molten metal 50 at the gas ejection opening 16.
모터(10)를 작동시켜서 회전축(5),(6)과 함께 기포발생기(30)를 회전시킨다. 모터(10)는 제어기기(11)에 의하여 정회전시간과 역회전시간이 미리 설정되어 있으므로, 그 설정에 따라서 정역방향으로 반전하며, 그것을 반복한다.The motor 10 is operated to rotate the bubble generator 30 together with the rotary shafts 5 and 6. Since the forward rotation time and the reverse rotation time are set in advance by the controller 11, the motor 10 inverts in the forward and reverse directions according to the setting, and repeats it.
가스통로(15)를 통과한 가스는 가스괴임(18)과 충돌하며 가스미세화 플러그(19)내의 가스연통로(17)를 통과하여 가스분출구(16) 및 각 가스통로(19a)보다 미세화된 기포로 되어 방출된다.Gas passing through the gas passage 15 collides with the gas mass 18 and passes through the gas communication passage 17 in the gas atomization plug 19 to make the bubbles finer than the gas outlet 16 and each gas passage 19a. It is discharged.
이 경우의 가스의 미세화된 구조를 설명한다. 우선, 가스통로(15)를 통과한 가스가 그것보다도 좁은 가스연통로(17) 또는 가스분출구(16)를 통과하므로서, 가스의 속도가 커진다. 더우기, 가스분출기(16)를 회전축(6)의 중심으로부터 약간 사이를 두고 설치하고 있으므로, 가스의 분출속도와 원심력의 작용에 의하여 가스분출구(16)의 출구에 있어서 가스가 바깥쪽 및 접선방향으로 효율적으로 절단되며, 미세화된 기포가 발생한다.The fine structure of the gas in this case is demonstrated. First, as the gas passing through the gas passage 15 passes through the narrower gas communication passage 17 or the gas ejection port 16, the gas velocity increases. Furthermore, since the gas ejector 16 is provided slightly from the center of the rotation shaft 6, the gas is outwardly and tangentially directed at the outlet of the gas ejection port 16 by the action of the gas ejection speed and the centrifugal force. It is efficiently cut, and micronized bubbles are generated.
다음에 본 실시예에 의하여 용해량 500㎏의 알루미늄 합금 AC 4C(JIS)를 사용하여 실시한 실험예를 표시한다.Next, the experiment example performed using the aluminum alloy AC4C (JIS) of 500 kg of melt | dissolution amount by this Example is shown.
[실시예 1]Example 1
분출하는 불활성가스(질소가스)량을 매분 20리터, 회전수를 450rpm, 정역회전의 간격을 8초로 하여 용융금속중의 수소가스를 아르스캔분석장치로 분석한 결과, 다음 결과를 얻었다.Hydrogen gas in the molten metal was analyzed by an Arscan analyzer with 20 liters of inert gas (nitrogen gas) blown out every minute, rotation speed of 450 rpm and forward / reverse interval of 8 seconds.
처리전의 수소가스량 0.37cc/100g AlHydrogen gas amount before treatment 0.37cc / 100g Al
5분후의 수소가스량 0.12cc/100g AlHydrogen gas content after 5 minutes 0.12cc / 100g Al
종래장치, 예컨대 회전수 300rpm의 미세화기포발생기를 소유하지 않는 한쪽방향회전장치에서 상기한 처리결과를 얻기 위한 처리시간은 10분을 요하고 있었다. 또한 일반적으로는 수소가스량이 0.15cc/100g Al, 이하이면 불량품이 발생하기 어렵게 되어 있다.In the conventional apparatus, for example, the one-way rotating apparatus which does not possess a microbubble generator having a rotational speed of 300 rpm, the processing time for obtaining the above-described processing result required 10 minutes. In general, defective products are less likely to occur when the amount of hydrogen gas is 0.15 cc / 100 g Al or less.
또한, 본 실시예의 용융금속의 수소가스 및 비금속개재물 제거장치(M)에서는 가스분출구(16)로 연이어 통하는 가스연통로(17)는 본 실시예와 같이 6개로 한정되지 않고, 필요한 개수로 설정할 수 있다. 또, 가스통로(19a)도 마찬가지이다. 더우기, 가스미세화 플러그(19)는 종래와 같이 저밀도의 포러스재를 사용하지 않으며 회전축(6)이나 회전반(40) 등과 동일한 밀도 혹은 그 이상의 밀도의 재질의 사용이 가능한 점에서 내구성이 향상되며 번잡한 교환을 필요로 하지 않게 되었다.In addition, in the hydrogen gas and nonmetallic inclusion removing device M of the molten metal of this embodiment, the gas communication passages 17 connected to the gas outlet 16 are not limited to six as in this embodiment, but can be set to the required number. have. The same also applies to the gas passage 19a. In addition, the gas-refining plug 19 does not use a low-density porous material as in the prior art, and the durability is improved and troublesome in that a material having the same density or higher than that of the rotating shaft 6 or the rotary disk 40 can be used. No exchange was required.
[실시예 2]Example 2
용해량 400㎏의 알루미늄합금 AC-4C(JIS)를 사용하여 실시한 실험예를 표시한다. 분출하는 불활성가스(아르곤가스)량을 매분 18리터, 회전수를 450rpm, 정역회전의 간격을 8초로 하고, 용해금속 중의 개재물을 K몰드 측정법으로 측정한 결과, 다음의 결과를 얻었다.The experiment example performed using the aluminum alloy AC-4C (JIS) of melt | dissolution amount 400 kg is shown. The amount of inert gas (argon gas) to be blown out was 18 liters per minute, the rotation speed was 450 rpm, and the interval between forward and reverse rotations was 8 seconds, and the inclusions in the molten metal were measured by the K-molding method. The following results were obtained.
처리전의 개재물 28.9Inclusions Before Treatment 28.9
처리 7분후의 개재물 1.2Inclusions after 7 minutes of treatment 1.2
종래장치, 예컨대 회전수 600rpm에서 방해판을 보유하는 한쪽방향회전장치로 상기한 처리를 실시하면 처리전의 개재물량보다 처리후의 개재물이 역으로 증가하는 것이 인정되었다.It has been recognized that when the above-described treatment is carried out with a conventional apparatus, for example, a one-way rotating apparatus having a baffle plate at a rotational speed of 600 rpm, the inclusion after the treatment increases inversely than the amount of inclusion before the treatment.
이런 점에서 한쪽 방향회전에서의 처리로는 용탕표면의 산화피막을 용탕속으로 감아넣고 개재물의 증가원인으로 된다고 생각된다.In this respect, it is considered that the treatment in one direction rotation causes the oxide film on the surface of the melt to be wound into the melt, thereby increasing the inclusions.
본 발명은 정역방향으로 반전시키므로서 용탕표면으로 연속적인 소용돌이를 발생시키지 않고, 이것에 의하여 표면 산화물을 용탕속으로 감아넣는 것을 방지할 수 있고, 개재물에 의한 주물불량을 감소시킬 수 있다.The present invention can prevent the casting of the surface oxide into the molten metal and reduce the casting defect due to the inclusions without incurring continuous swirl on the molten surface by inverting in the forward and reverse directions.
제7도는 기포발생기의 다른 실시예를 표시하는 종단면도, 제8도는 저면도이다.7 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the bubble generator, and FIG. 8 is a bottom view.
본 실시예에 관한 기포발생기(30a)는 상기한 실시예와 상위하여 플러그를 사용하지 않는 기포발생기이다. 기포발생기(30a)는 원반형성이며, 상부의 중심부에는 장착구멍(31)이 대략 1/2의 깊이까지 설치되어 있다. 장착구멍(31)의 안쪽둘레부에는 암나사부(32)가 형성되어 있다. 기포발생기(30a)의 저면측에는 8개의 가스분출홈(33)이 방사형상으로 설치되어 있다. 각 가스분출홈(33)의 안내단부는 중심으로부터 동일한 거리의 원상에 있고, 외단부는 기포발생기(30a)의 바깥둘레부까지 도달하고 있다. 장착구멍(31)와 각 가스분출홈(33)의 사이에는 각각 연이어 통하는 가스연통로(34)가 설치되어 있다.The bubble generator 30a which concerns on a present Example is a bubble generator which does not use a plug unlike the above-mentioned embodiment. The bubble generator 30a is disk-shaped, and the mounting hole 31 is provided in the center of the upper part to the depth of about 1/2. A female screw portion 32 is formed in the inner circumferential portion of the mounting hole 31. At the bottom of the bubble generator 30a, eight gas ejection grooves 33 are provided radially. The guide end of each gas ejection groove 33 is circular in the same distance from the center, and the outer end reaches the outer periphery of the bubble generator 30a. A gas communication path 34 is provided between the mounting hole 31 and each gas ejection groove 33 so as to communicate with each other.
그리고, 기포발생기(30a)는 회전축(6)의 선단부의 바깥둘레부에 설치되어 있는 수나사부(61)로 장착구멍(31)의 암나사부(32)를 나사식으로 넣고 고정되어 있다. 또한, 이때에는 회전축(6)의 하단부와 장착구멍(31) 아랫부분사이에는 공간부(62)가 설치되도록 하고 있고, 이것에 의하여 회전축(6)의 가스통로(15)와 각 분출홈(33)이 연통한다.The bubble generator 30a is screwed into the female screw portion 32 of the mounting hole 31 by a male screw portion 61 provided on the outer circumferential portion of the tip end portion of the rotary shaft 6. At this time, a space 62 is provided between the lower end of the rotary shaft 6 and the lower portion of the mounting hole 31, whereby the gas passage 15 and the respective ejection grooves 33 of the rotary shaft 6 are thereby provided. ) Is communicating.
또, 부호 35는 키이이며 회전축(6)의 바깥둘레부와 장착구멍(31)의 안쪽둘레부의 쌍방으로 작용하도록 기포발생기(30a)의 아래부분에서 붙였다 뗐다할 수 있게 장착되어 있다. 더우기, 상기한 바와 같이 나사식으로 넣을 때에는 나사면에 접착제를 도포하여 기포발생기(30a)의 고정이 보다 견고하게 할 수 있도록 하여 정역방향으로의 반전시의 기포발생기(30a)의 관성력에 의한 느슨해짐을 방지하도록 하고 있다.Reference numeral 35 denotes a key and is mounted so as to be attached to and detached from the lower part of the bubble generator 30a so as to act as both the outer circumferential portion of the rotating shaft 6 and the inner circumferential portion of the mounting hole 31. In addition, as described above, when screwed in, the adhesive is applied to the threaded surface so that the bubble generator 30a can be more firmly fixed, and the looseness caused by the inertial force of the bubble generator 30a during the reverse direction in the forward and reverse directions. To prevent the burden.
본 실시예의 기포발생기(30a)에 의하면 각 분출홈(33)이 전체길이에 걸쳐서 기포의 절단부로 되므로 기포의 미세화가 보다 효과적으로 실시되는 이점이 있다.According to the bubble generator 30a of this embodiment, since each blowing groove 33 becomes a cut | disconnected part of a bubble over the whole length, there exists an advantage that the refinement | miniaturization of a bubble is performed more effectively.
또한 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재한 범위내에 있어서 여러가지의 변형이 가능하다.In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various deformation | transformation is possible for it within the range described in a claim.
본 발명은 상기한 구성을 구비하여 다음과 같은 효과를 보유한다.The present invention has the following effects with the above-described configuration.
(a) 본 발명에 관한 수소가스 및 비금속개재물 제거장치는 기포발생기가 정역방향으로 반전하므로 용융금속표면으로 연속적인 와류가 발생하지 않고, 분위기속의 가스의 수확이나 용융금속표면의 불순물 등의 말려 들어감이 발생하기 어렵다. 더우기 정역방향의 반전에 의하여 용융금속중으로 난류가 발생하며, 이것에 의하여 기포가 재미세화 되어서 유동시간이 길어지므로, 효율좋게 수소가스 및 비금속개재물의 제거가 실시된다. 전체 작업시간은 짧게 되고 그것에 따라 사용가스량도 적어지므로, 에너지 절약 효과가 있다.(a) In the hydrogen gas and non-metallic inclusion removal device of the present invention, since the bubble generator reverses in the forward and reverse directions, continuous vortex does not occur on the molten metal surface, and the gas in the atmosphere or the impurities on the molten metal surface are rolled up. This is hard to occur. Furthermore, turbulence is generated in the molten metal by reversal of the forward and reverse directions, and thus the bubbles become interesting and the flow time is long, thereby efficiently removing hydrogen gas and non-metallic inclusions. The overall working time is shortened and the amount of gas used is also reduced, thus saving energy.
(b) 본 발명에 관한 기포발생기에 의하면 용융금속중에서 회전시키므로서, 회전중심부에 있는 가스통로로부터 지급되는 불활성가스는 원심력에 의하여 가스연통로를 통과하며 가스분출구로부터 용융금속중으로 분출되어 가스분출구에 있어서 분출가스가 연속적으로 절단되어서 미세한 기포가 발생한다. 이와 같이, 종래와 같이 기포가 발생하므로 포러스재 등의 내구성에 부족한 부재를 사용할 필요가 없고, 와류를 억제하는 방해판 등도 불필요하게 되고, 장치의 관리를 쉽게 할 수 있다.(b) According to the bubble generator according to the present invention, while rotating in the molten metal, the inert gas supplied from the gas passage in the center of rotation passes through the gas communication passage by centrifugal force and is ejected into the molten metal from the gas outlet to the gas outlet. In this way, the blowing gas is continuously cut to generate fine bubbles. As described above, since bubbles are generated as in the related art, it is not necessary to use a member that is insufficient in durability such as a porous material, and an obstruction plate for suppressing vortex is no longer necessary, and the device can be easily managed.
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