KR100660220B1

KR100660220B1 - 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건

Info

Publication number: KR100660220B1
Application number: KR1020050129178A
Authority: KR
Inventors: 성병근; 김진홍; 안지훈
Original assignee: 주식회사 포스코; 재단법인 포항산업과학연구원
Priority date: 2005-12-24
Filing date: 2005-12-24
Publication date: 2006-12-21

Abstract

본 발명은 코팅재의 산화 개재물을 감소시키고 기계적 강도를 향상시킬 수 있는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건에 관한 것이다.

상기 아크 용사건은, 중앙에 1차 가스 분사구가 형성된 1차 가스 노즐과, 상기 1차 가스 노즐의 내부에 설치되어 상기 1차 가스 분사구를 통해 1차 가스를 분사하는 가스 분사기와, 상기 가스 분사기의 양측에 설치되어 상기 1차 가스 분사구 근방에서 아크를 발생시키는 금속 선재와, 상기 1차 가스 노즐 둘레에 형성된 2차 가스 노즐과, 상기 1차 가스 분사구의 둘레를 따라 상기 2차 가스 노즐에 형성되어 상기 1차 가스 분사구를 통해 분사되는 금속 스트림 둘레에 가스 스트림을 형성하도록 2차 가스를 분사하는 2차 가스 분사구를 포함하는 아크 용사건에 있어서, 상기 2차 분사구에서 분사되는 2차 가스의 압력은 상기 1차 가스 분사구에서 분사되는 1차 가스 압력의 1 내지 2배인 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면 금속 스트림 내의 비행 입자의 산화를 효과적으로 방지할 수 있으며, 이에 의해 코팅재의 산화 개재물을 크게 감소시키고 기계적 물성 또한 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

아크 용사, 용사건, 산화, 2차 가스 노즐, 원통 노즐, 기계적 강도

Description

2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건{Arc Spraying Gun Having Second Gas Spraying Nozzle}

도 1은 종래의 아크 용사건의 개략도.

도 2는 본 발명에 의한 아크 용사건의 일 실시예를 도시한 것으로서,

(a)는 개략도, (b)는 정면도.

도 3은 본 발명에 의한 아크 용사건의 다른 실시예를 도시하는 개략도.

도 4는 본 발명에 의한 아크 용사건의 또 다른 실시예를 도시하는 개략도.

도 5는 본 발명에 의한 아크 용사건의 또 다른 실시예를 도시한 것으로서,

(a)는 개략도, (b)는 정면도.

도 6은 아크 용사 코팅재의 단면 미세구조를 도시한 것으로서,

(a)는 종래의 아크 용사건에 의해 제조된 아크 용사 코팅재의 단면 미세구조도,

(b)는 본 발명에 의한 아크 용사건에 의해 제조된 아크 용사 코팅재의 단면 미세 구조도.

도 7은 아크 용사 코팅재의 기계적 특성을 도시한 것으로서,

(a)는 종래의 아크 용사건과 본 발명에 의한 아크 용사건에 의해 제조된 아크 용사 코팅재의 항복강도를 비교한 그래프,

(b)는 종래의 아크 용사건과 본 발명에 의한 아크 용사건에 의해 제조된 아크 용사 코팅재의 연신율을 비교한 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10... 아크 용사건 11... 금속 선재

12... 가스 분사기 13... 1차 가스 노즐

14... 1차 가스 분사구 15... 금속 스트림

16... 2차 가스 노즐 17... 2차 가스 분사구

18... 가스 스트림 19... 원통 노즐

본 발명은 아크 용사 코팅법으로 제조된 코팅재 내의 산화 개재물 저감을 위한 아크 용사건에 관한 것으로, 보다 상세하게는 종래의 1차 가스 노즐의 둘레에 불활성 가스를 분사할 수 있는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건에 관한 것이다.

도 1을 참조하여, 종래의 아크 용사건의 구성 및 작용을 간단히 설명한다. 아크 용사건은 중앙에 가스 분사구(4)가 형성된 가스 노즐(3)과, 이 가스 노즐(3)의 내부에 설치되어 상기 가스 분사구(4)를 통해 가스를 분사하는 가스 분사기(2) 와, 이 가스 분사기(2)의 양측에 설치되어 상기 가스 분사구(4)에서 아크를 발생시키는 금속 선재(1)로 구성된다.

아크 용사는 금속 선재(1)를 소재로 사용하여 용사 코팅하는 것으로 (+) 및 (-) 전류가 흐르는 두 금속 선재(1)가 가스 분사구(4) 근방에서 접촉하면서 아크가 발생하여 용융된다. 용융된 금속을 분사하기 위하여 아크 용사건의 내부에서 가스 분사기(2)에 의해 가스가 분사되고, 이 분사 가스는 상기 가스 분사구(4)를 통과하면서 용융 금속을 가속 분사시켜 모재에 부착되도록 함으로써 용사층을 형성하게 된다. 이러한 과정을 통하여 분사 가스와 용융 금속이 혼재된 금속 스트림(5)이 형성된다. 이러한 스트림 중에서는 용융된 상태에서 비행하는 금속 입자, 반용융된 금속입자 혹은 짧은 시간에 재응고된 고상의 금속입자가 혼재하게 된다. 이러한 스트림(5) 속에 포함된 일정 분율의 금속 입자들이 모재에 부착되어 용사층을 형성하게 된다.

아크 용사에 있어서 용융 금속을 가속하기 위하여 상기 가스 분사구(4)에서 분사되는 가스로는 압축 공기를 이용하는 것이 일반적이다. 이때 금속 스트림(5) 내에서 비행하는 고온의 금속 입자는 압축 공기 중의 산소에 의해 산화되며, 이로 인해 제조된 코팅재 내에 산화 개재물이 포함된다. 코팅재 내에 존재하는 산화 개재물은 코팅층을 형성하는 입자 간의 결합력을 약하게 하여 코팅재의 강도를 저하시키는 원인이 된다. 또한 연성이 거의 없는 산화 개재물이 포함됨으로써 코팅재의 취성을 증가시켜 외부의 충격에 취약하게 되는 원인으로 작용한다. 따라서, 아크 용사법으로 제조되는 금속 코팅재에 있어서는 통상 용사 공정 중의 산화로 인한 산화 개재물 발생이 방지될수록 그 기계적 물성이 향상된다.

이러한 이유로 고품질의 아크 용사 코팅재가 요구되는 경우에 용사 공정 중에 산화를 방지하기 위하여 가스 분사구(4)에서 질소, 아르곤과 같은 불활성 가스를 분사하는 방법을 사용하는 것이 일반적이지만, 헬륨, 아르곤과 같은 완전 불활성 가스는 질소보다 상대적으로 고가이므로 질화물 형성으로 인한 문제가 특별히 없는 경우에는 대부분 질소 가스가 사용된다.

그러나, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 아크 용사건은 가스 노즐(3)을 통하여 질소가 분사되자마자 곧바로 와류가 형성하고, 이러한 와류에 의해 공기 중에 있는 산소가 금속 스트림(5) 내로 유입된다. 따라서, 가스 분사구(4)에서 분사되는 가스로 질소 등의 불활성 가스를 사용하는 것 만으로는 금속 스트림(5) 내에서 비행하는 금속 입자의 산화를 방지하는 데에 한계가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기존의 가스 노즐로부터 분사되는 금속 스트림의 둘레에 불활성 가스막을 형성함으로서 주변 공기 중의 산소가 금속 스트림 내로 유입되는 것을 차단하여 아크 용사 코팅재의 산화 개재물 형성을 효과적으로 방지할 수 있는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 중앙에 1차 가스 분사구가 형성된 1차 가스 노즐과, 상기 1차 가스 노즐의 내부에 설치되어 상기 1차 가스 분사구를 통해 1차 가스를 분사하는 가스 분사기와, 상기 가스 분사기의 양측에 설치되어 상기 1차 가스 분사구 근방에서 아크를 발생시키는 금속 선재와, 상기 1차 가스 노즐 둘레에 형성된 2차 가스 노즐과, 상기 1차 가스 분사구의 둘레를 따라 상기 2차 가스 노즐에 형성되어 상기 1차 가스 분사구를 통해 분사되는 금속 스트림 둘레에 가스 스트림을 형성하도록 2차 가스를 분사하는 2차 가스 분사구를 포함하는 아크 용사건에 있어서, 상기 2차 분사구에서 분사되는 2차 가스의 압력은 상기 1차 가스 분사구에서 분사되는 1차 가스 압력의 1 내지 2배인 것을 특징으로 하는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건을 제공한다.

바람직하게는, 상기 2차 가스 노즐의 둘레에는 소정 길이를 갖는 원통 노즐이 장착되며, 상기 원통 노즐은 그 내부에 상기 1차 가스 분사구에서 분사되는 금속 스트림과 상기 2차 가스 분사구에서 분사되는 가스 스트림의 주변부를 수용할 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 원통 노즐은 후단부로 갈수록 넓어지도록 외측으로 5 내지 30도의 경사각(α)을 가질 수 있다.

또한, 상기 원통 노즐의 길이는 50 내지 150mm이고, 상기 원통 노즐이 상기 2차 가스 노즐과 결합되는 부분의 내경은 50 내지 100mm일 수 있다.

바람직하게는, 상기 원통 노즐이 상기 2차 가스 노즐과 결합되는 부분의 내경과 상기 원통 노즐의 길이의 비는 0.5 내지 3일 수 있다.

또한 바람직하게는, 상기 2차 가스 노즐과 1차 가스 노즐의 연결부는 냉각이 가능한 구조로 이루어질 수 있다.

한편, 상기 2차 가스 분사구는 상기 1차 가스 분사구의 둘레를 따라 일정한 간격을 두고 다수개 형성되며, 원형 단면을 이룰 수 있다.

그리고, 상기 2차 가스 분사구는 분사되는 가스 스트림이 집속될 수 있도록 상기 1차 가스 분사구를 통해 분사되는 금속 스트림을 향하여 경사지게 설치될 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면에 따라서 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 의한 아크 용사건의 일 실시예를 도시한 것으로서, (a)는 개략도, (b)는 정면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 아크 용사건의 다른 실시예를 도시하는 개략도이고, 도 4는 본 발명에 의한 아크 용사건의 또 다른 실시예를 도시하는 개략도이며, 도 5는 본 발명에 의한 아크 용사건의 실시예를 도시한 것으로서, (a)는 개략도, (b)는 정면도이다. 또한, 도 6은 아크 용사 코팅재의 단면 미세구조를 도시한 것으로서, (a)는 종래의 아크 용사건에 의해 제조된 아크 용사 코팅재의 단면 미세구조도, (b)는 본 발명에 의한 아크 용사건에 의해 제조된 아크 용사 코팅재의 단면 미세 구조도이고, 도 7은 종래의 아크 용사건과 본 발명에 의한 아크 용사건에 의해 제조된 아크 용사 코팅재의 기계적 특성을 비교한 것으로서, (a)는 아크 용사 코팅재의 항복강도를 비교한 그래프이고, (b)는 아크 용사 코 팅재의 연신율을 비교한 그래프이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 아크 용사건(10)은 도 1에 도시된 종래의 아크 용사건과 마찬가지로 중앙에 1차 가스 분사구(14)가 형성된 1차 가스 노즐(13)과, 상기 1차 가스 노즐(13)의 내부에 설치되어 상기 1차 가스 분사구(14)를 통해 1차 가스를 분사하는 가스 분사기(12)와, 상기 가스 분사기(12)의 양측에 설치되어 상기 1차 가스 분사구(14) 근방에서 아크를 발생시키는 금속 선재(11)를 포함한다.

그러나, 본 발명에 의한 아크 용사건(10)은 상기 1차 가스 노즐(13) 둘레에 형성된 2차 가스 노즐(16)과, 상기 1차 가스 분사구(14)의 둘레를 따라 상기 2차 가스 노즐(16)에 형성되어 상기 1차 가스 분사구(14)를 통해 분사되는 금속 스트림(15) 둘레에 가스 스트림(18)을 형성하도록 2차 가스를 분사하는 2차 가스 분사구(17)를 추가로 포함하며, 2차 가스 분사구(17)를 통해 질소 가스와 같은 불활성 가스 스트림(18)이 분사되도록 하여 금속 스트림(15)으로의 산소 유입을 차단하게 되며, 나아가 최적의 산소 유입 차단을 위하여 1차 가스와 2차 가스의 압력을 최적의 수준으로 설정하는 것을 특징으로 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 2차 가스 분사구(17)를 통해 질소 가스와 같은 불활성 가스 스트림(18)이 분사되면 금속 스트림(15)의 둘레에 불활성 가스막이 생겨 주변 공기와의 접촉을 차단하기 때문에 용융 금속입자가 산화되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다. 이 경우에도 공기의 와류는 일어나지만, 주로 가스 스트림(18)과의 사이에서 일어나기 때문에 금속 스트림(15)으로의 산소 유입을 줄일 수 있다.

산소와의 접촉을 보다 효과적으로 차단하기 위해서는 도 2(b)에 도시된 바와 같이 다수개의 2차 가스 분사구(17)가 상기 1차 가스 분사구(14)의 둘레에 일정한 간격을 두고 원형으로 형성되는 것이 바람직하다. 2차 가스 분사구(17)가 1차 가스 분사구(14)의 둘레에 삼각형이나 사각형으로 형성되면 모서리 부분이 존재하기 때문에 가스 스트림(18)이 금속 스트림(15)의 둘레를 따라 균일하게 형성되지 못하게 되어 그만큼 산소의 유입을 효과적으로 차단할 수 없게 된다.

도 2에서와 같이 2차 가스 분사구(17)의 분사방향은 금속 스트림(15)의 진행방향과 평행하게 할 수도 있지만, 도 3에서와 같이 금속 스트림(15)을 향하도록 경사지게 설치하여 특정 용사거리에서 가스 스트림(18)이 집속되게 할 수도 있다. 이와 같이 가스 스트림(18)이 집속되면 용사층이 형성되는 면적이 좁아지면서 공기 와류에 의한 산화가 주로 일어나는 주변부의 면적이 작아져 산소의 유입을 차단하는데 보다 효과적이다.

도 4에는 공기 와류를 더욱 효과적으로 차단하기 위하여 상기 2차 가스 노즐(16) 상에 소정 길이를 갖는 원통 노즐(19)이 장착된 아크 용사건(10)이 도시되어 있다. 상기 원통 노즐(19)은 내부에 상기 1차 가스 분사구(14) 및 다수 개의 2차 가스 분사구(17)가 모두 포함되도록 설치되어, 상기 1차 가스 분사구(14)에서 분사 되는 금속 스트림(15)과 상기 2차 가스 분사구(17)에서 분사되는 가스 스트림(18)의 주변부를 수용하게 된다. 이러한 원통 노즐(19)을 통하여 아크 용사건(10)의 금속 스트림(15) 주변에서 생성되는 공기 와류를 보다 근본적으로 차단할 수 있기 때문에 용융된 금속 입자의 산화를 방지하는데 더욱 효과적이다.

도 5를 참조하여 원통 노즐(19)에 대해 보다 상세히 살펴본다.

상기 윈통 노즐(19)은 2차 가스 분사구(17)에서 분사되는 2차 가스의 분사 방향을 제어할 수 있어 금속 스트림(15)의 둘레에 보다 효과적인 불활성 가스 스트림(18)을 형성할 수 있다. 원통 노즐(19)의 형상과 관련하여 길이(L)가 길수록 또한 내경(D)이 작을수록 상기한 효과는 증대되나, 용융 금속입자가 원통 노즐(19)의 내벽에 부착되어 수율이 저하되거나 장기간 사용이 어려운 문제점이 있다.

따라서, 원통 노즐(19)의 길이(L)는 50 내지 150 mm의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이때, 1차 가스 분사구(14)와 결합되는 부분의 원통 노즐의 내경(D)은 50~100 mm 가 적당하다. 또한, 상기 원통 노즐(19)이 상기 2차 가스 노즐(16)과 결합되는 부분의 내경(D)과 상기 원통 노즐(19)의 길이(L)의 비는 0.5 내지 3가 되도록 하여, 용융 금속입자가 원통 노즐(19)의 내벽에 부착되어 수율이 저하되거나 장기간 사용이 어려운 문제점을 해결할 수 있도록 함이 바람직하다.

또한, 원통 노즐의 내경(D)은 반경이 증가되는 금속 스트림(15)의 형상에 맞춰 1차 가스 분사구(14)로부터 아크 용사 코팅재(미도시) 측으로 갈수록 점차 커지는 형상을 가지는 것이 바람직하다. 이때, 상기 원통 노즐(19)은 후단부로 갈수록 넓어지도록 외측으로 5 내지 30도의 경사각(α)을 갖는 것이 바람직하다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 2차 가스 노즐(16)과 1차 가스 노즐(13)의 연결부(20)는 냉각이 가능한 구조로 제조하는 것이 바람직하다. 이는 통상의 아크 용사기 본체는 전기 절연 및 가공성 등의 이유로 플라스틱 소재를 사용하는 것이 일반적이며, 이는 장기간 아크 용사 코팅을 실시하는 경우 아크 열에 의해 가열된 상기 2차 가스 노즐(16)의 열이 아크 용사기 본체로 전달되어 손상될 수 있기 때문이다. 통상의 아크 용사 코팅 조건을 적용한 경우, 2차 가스 노즐(16)의 내부를 통과하여 분사되는 2차 가스에 의한 냉각만으로는 2차 가스 노즐(16)의 가열로 인한 아크 용사건(10) 본체 손상을 방지할 수 없으므로, 아크 용사건(10)을 장기간 안정적으로 사용하기 위해서는 상기 2차 가스 노즐(16)과 1차 가스 노즐(13)의 연결부(20)는 냉각(수냉)이 가능한 구조로 제조하는 것이 바람직하다.

한편, 1차 가스 분사구(14)를 통해 분사되는 1차 가스의 압력 및 아크 발생을 위한 전압 및 전류량 등은 아크 용사 공정을 통해 코팅하고자 하는 소재에 따라 그 최적값이 결정된다. 본 발명의 경우에도 1차 가스의 압력 및 아크 발생을 위한 전압 및 전류량 등은 코팅 소재에 따라 정해진 최적값을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 발명에 따라 2차 가스 노즐(16)을 갖는 아크 용사건(10)은 산화 개재물 저감을 효과적으로 실현하기 위하여 2차 가스 분사구(17)에서 분사되는 2차 가스의 압력을 적정한 수준으로 제어하여야 한다.

다음의 표 1은 2차 가스 압력 변화에 따른 코팅재 산화 개재물 분율 변화를 측정한 결과이다.

구분	1차 가스 압력 (PSI)	2차 가스 압력 (PSI)	압력비 (2차 가스/1차 가스)	산화 개재물 분율 (vol.%)
실시예 1	40	40	1	15~16
실시예 2	40	60	1.5	6~7
실시예 3	40	80	2	7~8
비교예	40	0	0	19~20

상기 표 1은 용사 소재로 0.8 중량％ 탄소강을 사용하고 아크 용사 조건으로서 분사 가스로는 질소를 사용하고, 전압 30 볼트, 전류 200 암페어 및 용사 거리 170 mm로 설정하여 실험한 결과이다. 이때, 실시예 1 내지 3은 도 5에 도시된 원통 노즐(19)이 장착된 아크 용사건(10)을 사용하였으며, 상기 원통 노즐(19)의 내경(D)은 70mm, 길이(L)은 50mm, 경사각(α)은 12.5도이며, 1차 가스 분사구(14)의 직경은 8mm, 2차 가스 분사구(17)의 직경은 2mm, 개수는 16개이고, 1차 가스 분사구(14)와 2차 가스 분사구(17)의 중심간의 거리는 27.5mm이다. 또한 비교예는 도 1의 아크 용사건을 사용하였다.

표 1에 나타난 바와 같이 2차 가스 압력이 1차 가스 압력에 비해 작은 경우에는 본 발명의 2차 가스 노즐 적용을 통한 산화 개재물 감소 효과를 기대할 수 없다. 또한 2차 가스의 압력이 1차 가스에 비해 너무 큰 경우에도 산화 개재물 감소 효과가 오히려 즐어드는 결과를 얻게 되는데 이는 높은 압력의 2차 가스로 인해 금속 스트림(15) 주변의 와류가 오히려 증가되기 때문이다. 따라서 2차 가스의 압력은 1차 가스 압력의 1 내지 2 배 범위 내에서 제어하는 것이 바람직하다.

즉, 종래의 가스 노즐을 설치한 아크 용사건(비교예)을 사용하여 제조한 경우 코팅재의 산화 개재물 분율은 19~20 vol.%로 측정되었다. 그러나, 실시예 1 내지 3과 같이, 본 발명에 의한 아크 용사건(10)을 사용하여 제조된 아크 용사 코팅재의 산화 개재물 분율은 5.7~7.2 vol.%의 범위를 가졌다. 이는 종래의 방법(비교예)에 비해 코팅재 내의 산화 개재물이 1/3 정도 수준으로 감소된 것이다.

도 6은 아크 용사법으로 제조된 코팅재의 단면 미세 구조 사진을 비교 도시한 것으로, 도 6(a)에서와 같이 종래의 노즐을 사용한 경우에는 광학 미세 조직상에서 어두운 색상의 산화 개재물들이 관찰된다. 그러나, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 2차 가스 압력을 갖는 아크 용사건(10)을 사용하면 이러한 산화 개재물이 크게 감소된 것을 확인할 수 있다.

도 7은 아크 용사법으로 제조된 코팅재의 기계적 물성을 비교 도시한 것으로 종래의 노즐을 사용한 경우와 비교하여 본 발명에 의한 2차 가스 압력을 갖는 아크 용사건(10)을 적용한 경우 항복 강도는 23%[도 7(a) 참조], 연신율은 124%[도 7(b) 참조] 정도로 크게 향상된 것을 확인할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 2차 가스 노즐을 장착하고 적정한 압력의 2차 가스를 2차 가스 분사구를 통해 분사함으로써, 1차 가스 노즐로부터 분사되는 금속 스트림의 둘레에 불활성 가스 스트림을 형성하여 금속 스트림 내의 비행 입자의 산화를 효과적으로 방지할 수 있으며, 이에 의해 코팅재의 산화 개재물을 크게 감소시키고 기계적 물성 또한 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 금속 스트림과 가스 스트림의 주변을 수용하는 원통 노즐을 설치함으로써 금속 스트림의 산화를 더욱 효과적으로 방지하여 코팅재의 기계적 특성을 더욱 개선할 수 있다는 효과가 있게 된다.

본 발명은 특정한 실시예에 관하여 도시하고 설명하였지만, 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 밝혀두고자 한다.

Claims

중앙에 1차 가스 분사구(14)가 형성된 1차 가스 노즐(13)과, 상기 1차 가스 노즐(13)의 내부에 설치되어 상기 1차 가스 분사구(14)를 통해 1차 가스를 분사하는 가스 분사기(12)와, 상기 가스 분사기(12)의 양측에 설치되어 상기 1차 가스 분사구(14) 근방에서 아크를 발생시키는 금속 선재(11)와, 상기 1차 가스 노즐(13) 둘레에 형성된 2차 가스 노즐(16)과, 상기 1차 가스 분사구(14)의 둘레를 따라 상기 2차 가스 노즐(16)에 형성되어 상기 1차 가스 분사구(14)를 통해 분사되는 금속 스트림(15) 둘레에 가스 스트림(18)을 형성하도록 2차 가스를 분사하는 2차 가스 분사구(17)를 포함하는 아크 용사건에 있어서,

상기 2차 분사구(17)에서 분사되는 2차 가스의 압력은 상기 1차 가스 분사구(14)에서 분사되는 1차 가스 압력의 1 내지 2배인 것을 특징으로 하는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건.
제1항에 있어서,

상기 2차 가스 노즐(16)의 둘레에는 소정 길이(L)를 갖는 원통 노즐(19)이 장착되며,

상기 원통 노즐(19)은 그 내부에 상기 1차 가스 분사구(14)에서 분사되는 금속 스트림(15)과 상기 2차 가스 분사구(17)에서 분사되는 가스 스트림(18)의 주변부를 수용하는 것을 특징으로 하는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건.
제2항에 있어서,

상기 원통 노즐(19)은 후단부로 갈수록 넓어지도록 외측으로 5 내지 30도의 경사각(α)을 갖는 것을 특징으로 하는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건.
제2항에 있어서,

상기 원통 노즐(19)의 길이(L)는 50 내지 150mm이고, 상기 원통 노즐(19)이 상기 2차 가스 노즐(16)과 결합되는 부분의 내경(D)은 50 내지 100mm인 것을 특징으로 하는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건.
제2항에 있어서,

상기 원통 노즐(19)이 상기 2차 가스 노즐(16)과 결합되는 부분의 내경(D)과 상기 원통 노즐(19)의 길이(L)의 비는 0.5 내지 3인 것을 특징으로 하는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건.
제1항에 있어서,

상기 2차 가스 노즐(16)과 1차 가스 노즐(13)의 연결부(20)는 냉각이 가능한 구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 2차 가스 분사구(17)는 상기 1차 가스 분사구(14)의 둘레를 따라 일정한 간격을 두고 다수개 형성되며, 원형 단면을 이루는 것을 특징으로 하는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 2차 가스 분사구(17)는 분사되는 가스 스트림(18)이 집속될 수 있도록 상기 1차 가스 분사구(14)를 통해 분사되는 금속 스트림(15)을 향하여 경사지게 설치된 것을 특징으로 하는 2차 가스 노즐을 갖는 아크 용사건.