KR0175303B1 - 용융금속 처리용기 - Google Patents
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Abstract
휘발성 첨가물의 도입에 의한 용융철 멜트 처리를 위한 처리용기에 관한 것으로서 순수마그네슘 또는 높은 비율의 마그네슘이 함유된 프리앨로이 또는 마그네슘과 다른 합금들의 혼합물 또는 철부스러기와 같은 입자들을 함유한 구상체 흑연이 함유된 주철의 생산용 처리 용기에 관한 것으로서 반응실이 처리용기의 외부에 설치되며 반응실 벽에 오리피스가 형성되어 처리영역과 반응실이 서로 연결되도록 하며, 상기 처리용기의 중간축이 상기 반응실의 중간축과 일치 하게되어 공정 변수의 최적화를 기함과 아울러 생산 및 유지 비용이 경제적인 용융 금속 멜트처리용 처리 용기.
Description
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 처리용기의 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 처리용기 2 : 제1챔버
3 : 제2챔버 4 : 벽
5 : 오리피스 3a : 바닥판
6 : 유입구
본 발명의 휘발성 처리제로 용융 금속을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 금속 용융물을 순수 마그네슘 또는 합금 형태의 마그네슘으로 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
금속 용융물을 순수 마그네슘 또는 예비합금(prealloy) 형태의 마그네슘으로 처리하는 기술은 당해 기술분야에 널리 공지되어 있다. 그러나, 공지된 처리기술들에는 여러 가지 심각한 결점들이 있어 왔다. 구체적으로, 마그네슘을 낮은 백분율로 함유하는 예비합금으로 금속 용융물을 처리하는 경우에는 상기 예비합금의 적용 범위가 제한되기 때문에 공정 전반에 소요되는 비용이 많다. 또한, 원치 않는 원소들이 처리중에 용융물내로 도입된다.
용융 금속을 처리하는 한가지 공지된 방법은, 샌드위치식 방법으로서, 마그네슘을 낮은 백분율로 함유한 예비합금을 사용하여 용융 금속을 처리하게 된다. 상기 방법에 따르면, 예정량의 예비합금을 개방된 처리용기내로 도입시킨 다음, 용융된 금속을 용기내의 예비합금위로 쏟아 붓는다. 마그네슘과 용융 철 사이의 휘발성 반응 때문에 상기 유형의 방법은 마그네숨을 40 중량% 이상 함유하는 예비합금을 사용하여 실행될 수 없다.
이러한 이유로, 상기의 결점을 극복할 수 있으면서도 제조 및 유지에 있어서 경제성이 있는, 마그네슘을 사용한 금속 용융물의 처리방법 및 장치에 대한 요구가 있어 왔다.
따라서, 본 발명의 기본적인 목적은 휘발성 처리제로 용융 금속을 처리하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 구체적인 목적은 마그네슘을 높은 백분율로 함유하는 예비합금 및 순수 마그네슘을 사용하여 용융 금속을 처리하는 전술할 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 이하에서는 본 발명의 제반 목적 및 장점들은 설명하기로 한다.
본 발명에 따르면, 전술한 본 발명의 제반 목적 및 장점들이 용이하게 달성 될 수 있다. 또한 본 발명의 다른 일면에 따르면, 휘발성 처리제로 용융 금속을 처리하는 방법 및 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 다음과 같이 구성되는 용융금속 처리용기가 제공된다; a) 제1종축을 가지는 제1챔버; b) 상기 제1종축 아래에 위치하고 상기 제1종축과 동축을 이루는 제2종축을 가지는 제2챔버; c) 상기 제1챔버 및 제2챔버를 분리시키고, 상기 제1종축 및 제2종축에 대하여 수직인 면에 위치하여 상기 제1챔버와 제2챔버가 통할 수 있도록 크기가 조절된 길다란 통로를 형성하는 여러개의 오리피스들을 구비한 벽; d) 휘발성 처리제를 제2챔버에 장입시키도록 형성된 제1유입구; 및 e) 상기 용융 금속을 제1챔버에 공급하는 제2유입구.
상기 용기에서, 상기 용융 금속은 상기 제1챔버 및 복수개의 상기 길게 형성된 오리피스를 통과하여 제2챔버내로 흘러 들어가서 상기 휘발성 처리제와 접촉하도록 되어 있으며, 상기 제2챔버내에서 상기 용융 금속과 상기 처리제 사이에 격렬한 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있도록 상기 오리피스에서는 상기 용융 금속을 제어 방식으로 통과시키고, 상기 휘발성 처리제의 증발에 따라 증기압이 발생되어 상기 제1챔버내 용융 금속에 대한 교반 효과가 제공됨으로써 상기 제1챔버내 용융 금속이 제2챔버를 거쳐서 처리가 완료될 때까지 계속적으로 순환이 이루어지도록 되어 있다.
즉, 본 발명의 장치는 제1종축을 구비한 제1챔버, 및 상기 제1챔버 아래에 위치하고 제2종축을 구비한 제2챔버로 이루어지며, 바람직한 실시예에서 상기 제1종축과 제2종축은 일치한다. 벽이 제1챔버와 제2챔버를 분리시키고 있으며, 이 벽에는 제1챔버와 제2챔버가 통할 수 있도록 바람직하게는 길다란 통로 형태로 여러개의 오리피스들이 제공되어 있다. 상기 오리피스들은 상기 제1종축 및 제2종축과 평행하거나 각도를 형성하도록 되어 있는 종축을 가지는 길게 형성된 복수개의 통로로 이루어져 있고, 휘발성 처리제를 제2챔버에 넣을 수 있도록 유입구가 제공되어 있다. 또한, 본 발명의 장치에는 금속 용융물을 제1챔버에 넣을 수 있도록 별도의 유입구가 제공되어 있다.
본 발명의 방법에 따르면, 금속 용융물은 제1챔버내로 제공되어 제1챔버를 통해 흐른 다음, 길게 형성된 상기 통로들을 통해 제2챔버내로 흘러들어가며, 여기에서 금속 용융물과 처리제의 접촉이 일어나게 된다. 상기 통로 수단 영역 전체는 격렬한 반응을 억제할 수 있게 용융 금속이 상기 제2챔버내로 서서히 제공되도록 제어된다.
본 발명에 사용될 수 있는 상기 휘발성 처리제는 순수 마그네슘, 마그네슘이 함유된 합금, 또는 이것들의 혼합물이다. 따라서, 용융 금속이 제2챔버내로 제어 방식으로 도입됨에 따라, 마그네슘 함량이 40 중량% 이상인 합금이나 순수한 마그네슘을 사용할 수 있게 되는 것이다.
본 발명에 따르면, 마그네슘 함량 백분율이 높은 예비합금 및 순수 마그네슘을 사용하여 용융 금속을 처리하는 방법 및 용기가 제공된다. 본 발명은 적용시킬수 있는 상기 용융 금속은 바람직하게는 철 용융물이다. 본 발명의 방법은 순수 마그네슘이나 마그네슘 합금을 도입시켜서 구상 흑연을 함유한 주철을 제조하기에 특히 유용하다.
제1도에 있어서, 처리용기(1)는 제1챔버(2) 및 상기 제1챔버(2)의 아래에 위치하는 제2챔버(3)로 이루어진다. 상기 제1챔버(2)와 제2챔버(3) 사이에는 벽(4)이 제공되어 있다. 상기 벽(4)에는, 상기 제1챔버(2)와 제2챔버(3)를 서로 통할 수 있도록 바람직하게는 길다란 통로 형상의 오리피스(5)들이 여러개 형성되어 있다. 오리피스(5)의 전체 표면적은 제1챔버(2)로부터 제2챔버(3)로 용융 금속이 흐르는 것을 하기의 방식으로 제어할 수 있도록 되어 있다. 용기(1)에는 또한 용융 금속을 제1챔버(2)내로 도입시키는 유입구(6)가 형성되어 있다. 또한, 바닥판(3a)은 휘발성 처리제를 제2챔버(3)에 장입시키기 위한 유입구를 형성하도록 용기(1)에 이탈가능하게 고정되어 있다. 본 발명에 따르면, 휘발성 처리제는 마그네슘 함량이 40 중량% 이상 순수 마그네슘까지인 마그네슘 또는 그 합금이다.
이하, 제1도를 참조로 본 발명의 방법을 설명하기로 한다. 순수 마그네슘 또는 마그네슘이 40 중량% 이상 함유된 예비합금을 반응실(3)내에 넣는다. 마그네슘 또는 마그네슘 예비합금의 도입은 용기를 피봇식으로 수평으로 위치하도록 했을 때 실행할 수 있다. 커버(3a)는 제2챔버(3)를 폐쇄시키기 위해 장착된다. 그 다음에는 용융 금속을 제1챔버(2)의 입구를 통해 쏟아 붓는다. 용융 금속은 챔버(2) 및 오리피스(5)를 제어 방식으로 통과하여 제2챔버(3)에 들어가게 되며, 여기에서 용융물이 마그네슘과 접촉하여 증발이 시작된다. 전술한 바와 같이, 오리피스 영역의 크기는, 상기 챔버내로 들어가는 용융 금속의 양이 격렬한 반응을 억제할 수 있게 조절되도록 제어된다. 용융 금속이 챔버(3)내에서 마그네슘과 반응을 하여 중발이 시작됨에 따라, 증발 및 증발압력은 용융물내에 교반을 제공하는 세정효과를 나타내게 되어, 금속 용융물을 챔버(3)를 통해 연속적으로 제공함으로써 반응을 완결시키는 것이다. 용융물과 처리제(마그네슘)간의 반응은, 증기를 챔버로부터 탈출시키면서 금속 용융물을 챔버로 연속적으로 공급하여 용융물이 유입되는 속도를 느리게 함으로써 조절된다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 오리피스(5)들은 동일평면상에 존재하며, 그 종축 방향은 처리 용기의 종축과 각도를 형성할 수 있도록 제공된다.
이하에서는 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
[실시예 1]
황 함량이 0.011 중량%인 초기 용융물을 0.093 중량%의 마그네슘으로 처리하였다. 처리후 멜트의 마그네슘 함량은 0.043 중량%였으며 황 함량은 0.009 중량%로 감소되었다. 처리온도는 1480℃였다.
[실시예 2]
황 함량이 0.012 중량%인 초기 용융물은 0.072 중량%의 마그네슘으로 처리하였다. 처리후 용융물중의 마그네슘 함량은 0.036 중량%였으며 황 함량은 0.009 중량%로 감소되었다. 처리온도는 1510℃였다.
[실시예 3]
황 함량이 0.01 중량%인 초기 용융물을 0.09 중량%의 마그네슘으로 처리하였다. 처리후 용융물중의 마그네슘 함량은 0.042 중량%였으며 황 함량은 0.008 중량%로 감소되었다. 처리온도는 1470℃였다.
[실시예 4]
황 함량이 0.01 중량%인 초기 용융물을 마그네슘이 40 중량% 함유된 0.23 중량%의 예비합금으로 처리하였다. 처리후 용융물의 마그네슘 함량은 0.048 중량%였으며 황 함량은 0.008 중량%로 감소되었다. 처리온도는 1480℃였다.
이상과 같이 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 기준으로 도면을 참조하여 크기, 형태, 부품의 배열 및 구체적 작동과 관련하여 본 발명을 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 상기 구체예에 국한되는 것으로 이해되어서는 아니되고 본 발명의 범위 이내에서 다양한 변화와 변형이 이루어질 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.
Claims (6)
- 휘발성 처리제를 사용하여 용융 금속을 처리하는 용기(1)로서, a) 제1종축을 가지는 제1챔버(2); b) 상기 제1종축 아래에 위치하고 상기 제1종축과 동축을 이루는 제2종축을 가지는 제2챔버(3); c) 상기 제1챔버(2) 및 제2챔버(3)를 분리시키고, 상기 제1종축 및 제2종축에 대하여 수직인 면에 위치하여 상기 제1챔버(2)와 제2챔버(3)가 통할 수 있도록 크기가 조절된 길다란 통로를 형성하는 여러개의 오리피스(5)들을 구비한 벽(4); d) 휘발성 처리제를 제2챔버(3)에 장입시키기 위한 제1유입구; 및 e) 상기 용융 금속을 제1챔버(2)에 공급하는 제2유입구(6)로 이루어지고, 상기 용융 금속은 상기 제1챔버(2) 및 복수개의 상기 길게 형성된 오리피스(5)를 통과하여 제2챔버(3)내로 흘러 들어가서 상기 휘발성 처리제와 접촉하도록 되어 있으며, 상기 제2챔버(3)내에서 상기 용융 금속과 상기 처리제 사이에 격렬한 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있도록 상기 오리피스(5)에서는 상기 용융 금속을 제어 방식으로 통과시키고, 상기 휘발성 처리제의 증발에 따라 증기압이 발생되어 상기 제1챔버(2)내 용융 금속에 대한 교반 효과가 제공됨으로써 상기 제1챔버(2)내 용융 금속이 제2챔버(3)를 거쳐서 처리가 완료될 때까지 계속적으로 순환이 이루어지도록 되어 있는 용융금속 처리용기.
- 제1항에 있어서, 상기 오리피스(5)들이 상기 제1종축 및 제2종축과 평행한 종축을 가지는 길게 형성된 복수개의 통로로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융금속 처리용기.
- 제1항에 있어서, 상기 오리피스(5)들이 상기 제1종축 및 제2종축에 대하여 각을 이루는 종축을 가지는 길게 형성된 복수개의 통로로 이루어진 것을 특징으로 하는 용융금속 처리용기.
- 휘발성 처리제를 사용하여 용융금속을 처리하는 방법으로서, a) 제1종축을 가지는 제1챔버(2); 상기 제1종축 아래에 위치하고 상기 제1종축과 동축을 이루는 제2종축을 가지는 제2챔버(3); 상기 제1챔버(2) 및 제2챔버(3)를 분리시키고, 상기 제1종축 및 제2종축에 대하여 수직인 면에 위치하여 상기 제1챔버(2)와 제2챔버(3)가 통할 수 있도록 크기가 조절된 길다란 통로를 형성하는 여러개의 오리피스(5)들을 구비한 벽(4); 휘발성 처리제를 제2챔버(3)에 장입시키도록 형성된 제1유입구; 및 상기 용융 금속을 제1챔버(2)에 공급하는 제2유입구(6)로 이루어지는 처리용기를 제공하는 단계; b) 휘발성 처리제를 상기 제2챔버(3)에 장입시키는 단계; 및 c) 용융 금속을 상기 제1챔버(2)에 공급하여, 상기 용융 금속이 상기 제1챔버(2) 및 복수개의 상기 길게 형성된 오리피스(5)를 통과하여 제2챔버(3)내로 흘러 들어가서 상기 휘발성 처리제와 접촉하도록 하며, 이때 상기 제2챔버(3)내에서 상기 용융 금속과 상기 처리제 사이에 격렬한 반응이 일어나는 것을 방지할 수 있도록 상기 오리피스(5)에서는 상기 용융 금속을 제어 방식으로 통과시키고, 상기 휘발성 처리제의 증발에 따라 증기압이 발생되어 상기 제1챔버(2)내 용융 금속에 대한 교반 효과가 제공됨으로써 상기 제1챔버(2)내 용융 금속이 제2챔버(3)를 거쳐서 처리가 완료될 때까지 계속적으로 순환이 이루어지도록 하는 단계로 이루어지는 용융금속의 처리방법.
- 제4항에 있어서, 상기 휘발성 처리제가 순수 마그네슘, 마그네슘이 함유된 합금, 또는 이것들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 용융금속의 처리방법.
- 제5항에 있어서, 상기 용융 금속이 철 용융물인 것을 특징으로 하는 용융금속 처리방법.
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