튜브-침적식로 vs 스트립가열 vs UL-SiC가열로

   일반적으로 알루미늄 융해 물은 용해로에서 직접 용해하여 다이캐스팅의 제품을 주조함에 있어서 일정한 용융 온도를 맞추기가 어렵다. 다이캐스팅 주조 시에 온도편차에 따른 불량이 많이 발생되므로 용해로와 보온로를 동시에 한 세트로 쓰게 되거나 대형용해로 (또는 반사로)에서 융해하여 용융물을 다시 보온로로 옮겨 일정한 온도를 유지하여 줌으로서 다이캐스트 주조에 용이하도록 하기위한 보조로(爐) 개념의 로가 소위 침적식(沈積式) 로(爐)다.

1. 튜브-침적식로
  알루미늄 용융물의 온도를 일정하게 유지시켜주는 보조로를 보온로라 하며 보온로는 스스로 융해 할 수는 없고 일정온도유지의 기능을 수행하는 로이다.
 보온로에서 온도를 유지해주려면 가열체가 필요한데 그 가열체는 금속 또는 비금속(SiC)발열체가 필요하다.
 발열체 가열방식은 발열체를 장착 할 수 있는 방법이 제한되어있어서 용융물 속에서 가열하여 온도를 유지해야하므로(보통 간접가열방식은 용융물을 담을 도가니가 필수)히터를 보호하는 보호관이 필요하다.
 내 고온 및 고 열전도보호관을 용융물에 침적시키고 관(튜브)속에 히터를 장착하여 사용하는 방식이 소위 침적식보온로라고 명명된 것이다.
  용해로와 캐스팅설비와의 사이에 보조수단으로서의 매개수단이다.

2. UL-SiC가열로
  자동차부품 및 일반기계부품이 경량화 되면서 알루미늄 및 그 합금소재가 많이 사용됨에 따라 알루미늄제품 주조 시에 대부분 용해로와 용해로 또는 보온로를 세트(SET)화하여 턴테이블(TURN-TABLE)방식으로 다이캐스팅기 한 대당 2기 로(爐)를 설치하여 사용하는 것이 현재의 방식이다.
 이는 다이캐스트 용량이 클 경우 용융물이 딸리거나 부족하여 적정 다이캐스트 주조 사이클을 대응 할 수 없으므로, 궁여지책에 2기 용해로를 쓰거나 2대의 보온로를 사용해야만 하였다. 이것은 어쩔 수 없는 용융물조달의 한계 점이였다. 때문에 다이캐스트 작업 사이클을 맞추려면 용융물을 많이 담을 용기를 쓰거나 용융물의 용해속도를 빠르게 해야 되는데 이는 기존의 방식으로는 불가능하였다.
 
  왜냐하면 기존의 용해로나 보온로는 금속발열체(니크롬, 철산화크롬, 칸탈열선)를 사용하다보니 이들은 실제작업(Actual work)에서 발열체 표면온도1100℃이하에서 사용해야 되는 한계가 있다. 이것은 간접가열 방식의 로에서는 발열체표면온도와 분위기온도와의 온도차가 200℃정도 차이가 있다 할 것이므로 최고 700~900℃의 발열을 상정하면 알루미늄 괴를 넣어 용융물로 변환하려면 발열량이 부족하여 용융물의 융해속도가 더디어 작업 생산성과 다이캐스팅 주조 사이클을 맞출 수 없다.
  이러한 단점을 개선한 로(爐)가 UL-SiC Heater를 채용한 UL-가열로이다. 본 로(爐)의 특징은 발열체표면온도 1600℃ 분위기온도 최고500~1450℃까지 마음대로 가변 할 수 있어서 온도영역대가 넓고 상황에 따라서 대항온도가 용이하므로  쇳물의 량이 획기적으로 늘어난다. 특히 다이캐스팅주조기와 용해로가 1: 1로 대응 할 수 가 있어 기존의 설비에 비하여 장점(아래 장단점 비교 참조)이 많다.

3. 튜브-침적식로 vs UL-SiC가열로

1) 튜브-침적식로
   (1) 장점
        -. 도가니를 사용하지 않고 내화용기의 내 면적을 모두활용 할 수 있어 체적용량이 크다.
        -. 온도를 유지하는 별도의 가열체가 있어서 일정수준의 온도가 유지된다.
        -. 큰 용량의 캐스트설비나 대용량 다이캐스팅주조기에 적합하다.

   (2) 단점
        -. 용기의 소실이나 파손 시에 작업이 전면 중단되고 수리보수기간이 길다(2일~7일)
        -. 히터(발열체) 소실이나 망실 시에 작업이 중단되고 수리보수기간이 길다(1일~3일)
        -. 별도의 보호관, 히터, 개별전력 등의 유지비용이 상당하다.(2~4회/년)
        -. 작업장의 점유공간이 넓어야한다.(2와1/3배 공간 필요)
        -. 설비의 제조가격이 비싸고 수리보수 및 유지관리가 어렵다.
        -. 저 효율과 제조비용과다 발생, 전력손실 1.5배 상당 손실이 추정된다.

2) UL-SiC가열로
(1) 장점
-. 용해로와 보온로를 통합하여 일체형으로 제작한 융해로(融解爐)로서 양 기능 모두가능하다.
-. 도가니의 사용으로 용기교체시간(2시간~4시간)이 짧다.
-. UL-SiC히터사용으로 알루미늄 다이캐스팅 용해로(히터실제사용수명 ; 3년~5년)에 적용하여 손실 시에 교체시간은 15~20분이면 충분하고 작업 중단 없이 계속운전이 가능하다.
-. 작업장의 점유공간이 원형로(Ø1500)정도로 합리적인 공간 활용이 가능하다.
-. 설비의 제조가격이 턴테이블세트 가격보다 아주 저렴하고 수리보수 및 유지관리가 쉽다.
-. 생산성 고 효율과 전력절감 -70%(비교: 턴 테이블세트 기준)이 예상된다.
-. 아연 알루미늄 과 황동. 청동 용해로 겸용사용이 가능하다
       ※. ‘히터의 수명이 짧다’고 비방하는 업자들은 본 로가 특허등록이 된 로(爐)로서 만들 수 없는 경쟁업자들의 넋두리입니다. 언제든지 현장을 보여드리고 실제사용을 경험하시고 사용업자와 대면시켜드립니다. 그런 다음에 선택하셔도 늦지 않습니다. 현재 수출을 포함한 선풍적 인기몰이중입니다.  

(2) 단점
-. 대용량의 로(爐)제작에 한계가 있다 (1500KG이상 제조 난해)

4. 비교결과

1) 사용운전 용이성
(1) 자동차부품 및 기계부품을 제조하는 중소규모의 업체와 소규모자영업자는 당연히 UL-SiC가열로로가 적합하고 1대로 청동 황동의 용해도 가능하여 일석이조의 기능이 있다.
(2) 장소가 협소하여도 운전이 가능하고 발열체의 교환 중에도 운전이 가능하다. 히터를 교체하기 위해  작업 중단없이 연속적으로 작업을 할 수 있다.
(3) 조작이 간단하고 로의 상태를 바로 알 수 있어서 고장이 적다.
    
2) 기술적 용이성
(1) 침적식보온로의 온도의 가변범위보다 UL-SiC가열로가 훨씬 넓고 빨라서 대응이 쉽다.
(2) 연결방법이 간단하여 제어시스템이 간결하다.
(3) 전기절전형 시스템으로의 변환에 트러블이 생기지 않는다.
(4) 사용온도범위의 폭이 크다.(발열체 표면온도 400~1650℃)
    
3) 경제적 운용비용
(1) 침적식보온로(1대)에 비하여 UL-SiC가열로(1대)는 전력이 15%~27%(DTI 기준)절감효과가 있다.
(2) 침적식보온로의 소모성 부품비(SiC히터 or Strip히터 보호관 교환주기 2~4회/년)보다 UL-SiC가열로(도가니 1회/년, 히터3~5년)가 월등히 경제적이다.
(3) 생산성효율측면에서 UL-SiC가열로는 제어부분의 트러블 이외에서 작업이 중단되지 않고 보수가 용이하여 일반작업자가 간단히 해결되는 문제가 대부분이다.
(4) 복잡한 턴테이블구조의 로(爐)설비가 필요치 않고 용해와 보온이 동시에 해결되어 장비효율이 2배 이상 차이가 있다.

5. 설비구조와 필수 로재(소모품) 비교

1) 금속용해로와 보온로, 턴 테이블로
     
(1) 턴 테이블로(Turn Table furnace)

(2) 침적식보온로

    
(3)스트립 (도가니)로(Turn Table)

2) UL-SiC가열로 (도가니)로(Turn Table)