KR101263187B1 - 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법 - Google Patents

화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 내부에 형성된 중공을 통해 공급된 화합물 분말을, 로에 수용된 금속 또는 금속합금의 용탕의 표면으로 공급하는 분사유닛과, 상기 분사유닛의 하단에 결합 형성되고, 상기 용탕과 반응하지 않는 재질로 이루어지며, 상기 용탕의 표면에 침지되어 회전하는 반응촉진유닛을 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법에 관한 것이다.

Description

화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법{APPARATUS FOR SURFACE REACTION ON MOLTEN STEEL OF COMPOUND POWDER AND SURFACE REACTION METHOD USING THE SAME}
본 발명은, 금속 또는 금속합금을 용융시켜 용탕을 제조한 후, 화합물 분말을 용탕의 표면에 공급하고, 용탕의 기지 금속과 화합물 분말이 용탕의 표면에서 환원반응을 일으키도록 하는 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법에 관한 것이다.
일반적으로 금속 합금을 제조하는 방법은 기지 금속을 용해하여 기지 금속의 용탕을 마련하고 첨가하고자 하는 금속을 용탕의 내부에 첨가하여 용해하거나 합금을 구성하는 금속들을 동시에 용해하는 것이다. 이를 위한 장치는 단순히 용해할 수 있는 장치 및 금속을 첨가할 수 있는 장치 등이다.
그러나 금속 체를 첨가원소로 하는 것이 아니라 소정의 화합물을 첨가하여 금속 함금을 만들기 위해서는 첨가원소를 기지 용탕 내부로 첨가하여 섞어주어야 한다. 이러한 방법에서는 화합물 자체가 기지 금속의 용탕 내부에 혼입되어 합금이 되는 것이 아니라, 화합물을 구성하는 원소 중 금속 성분이 분리되는 환원반응을 거쳐 분리된 성분이 기지 용탕 금속과 반응하여 금속합금이 생성된다. 일반적으로 화합물은 안정한 상태에 있기 때문에 덩어리 형태로 용탕 속에 첨가하게 되면 환원반응이 용이하게 일어나지 않는다. 또한, 분말의 화합물이 용탕 내부에 혼입된 상태에서 단순히 섞어주는 방법으로는 역시 환원반응이 일어나기 곤란하다.
이러한 분말의 화합물을 기지 금속의 용탕에 첨가하여 표면반응을 유도하여 금속을 제조하기 위해서는 기존의 합금을 제조하는 장치나 방법으로는 곤란하며 특별한 장치나 방법이 요구된다.
본 발명의 목적은, 화합물 분말을 기지 금속을 용융시킨 용탕에 첨가하여 표면반응을 유도하여 용탕 표면에서 환원반응이 일어나도록 함으로써 금속의 합금을 제조하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 기지 금속의 용탕 표면에 화합물 분말을 비산되지 않게 공급할 수 있으므로 제조 환경을 개선하고 안정적인 분말의 공급이 가능한 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법을 제공한다.
뿐만 아니라, 분말의 공급과 동시에 용탕의 표면에서 기지 금속과의 반응을 촉진시켜 제조 시간을 단축하고, 균일한 금속합금의 제조를 통해 자동화 및 대량생산이 가능하도록 하는 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법을 제공한다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치는, 내부에 형성된 중공을 통해 공급된 화합물 분말을, 로에 수용된 금속 또는 금속합금의 용탕의 표면으로 공급하는 분사유닛과, 상기 분사유닛의 하단에 결합 형성되고, 상기 용탕과 반응하지 않는 재질로 이루어지며, 상기 용탕의 표면에 침지되어 회전하는 반응촉진유닛을 포함할 수 있다.
상기 반응촉진유닛은, 원통형으로 내부 공간이 비어 있는 회전체와, 상기 분사유닛과 연통되어 상기 화합물 분말을 외부로 배출하도록, 상기 회전체의 둘레 표면과 바닥부에 용탕 표면으로 통하도록 형성된 하나 이상의 배출구와, 상기 회전체의 둘레 표면과 바닥부에 형성된 복수 개의 임펠러로 형성된 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 반응촉진유닛은, 상기 용탕의 표면에 침지되어 초음파를 발생시켜, 상기 용탕의 표면과 상기 화합물 분말의 반응을 촉진시키는, 초음파분산기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 분사유닛에서 분기되어, 상기 분사유닛의 측면에 상기 분사유닛과 별도의 라인으로 형성되며, 상기 용탕에 화합물 분말을 분사할 수 있도록, 내부에 중공이 형성된 관 형태인 복수 개의 보조분사라인이 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 분사유닛으로 화합물 분말을 공급하는 공급유닛을 더 포함할 수 있다.
상기 공급유닛은, 화합물 분말을 수용하는 저장부와, 상기 저장부의 내부와 통하도록 연결되는 관부와, 상기 관부를 통해 배출되는 화합물 분말에 가스를 불어넣는 공기주입기로 형성되며, 상기 공기주입기에서 불어넣은 가스의 압력에 의해 상기 관부를 통하여 화합물 분말이 이동하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 저장부에 수용된 화합물 분말을 가열할 수 있도록, 상기 저장부를 가열할 수 있는 가열기가 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 저장부에는, 수용된 화합물 분말 중 비산되는 입자를 선별하도록, 상기 공기주입기와 연결되어 상기 화합물 분말 내부로 통하는, 주입관과, 상기 비산되는 화합물 분말의 미세입자가 포집되는 포집구가 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 화합물 분말은, CaO와 SiO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기 금속 또는 금속합금은, 마그네슘, 마그네슘합금, 알루미늄 및 알루미늄합금 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법은, 금속 또는 금속합금 용탕의 표면에 분사유닛을 통해 화합물 분말을 공급하는 단계와, 상기 용탕의 표면에서 환원반응을 촉진하기 위해 반응촉진유닛을 상기 용탕표면에 침지하여 가동하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가동하는 단계는, 상기 용탕의 표면에서 반응촉진유닛을 회전시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 회전시키는 단계는, 상기 반응촉진유닛이 상기 용탕의 표면에 형성된 슬래그층을 통과하여, 슬래그층 아래의 상기 용탕의 표면에 침지되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가동하는 단계는, 상기 반응촉진유닛을 상기 용탕의 표면에서 상하좌우로 이동시키면서 화합물 분말과 상기 용탕 표면의 반응을 촉진하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 가동하는 단계는, 상기 반응촉진유닛에 형성된 임펠러의 회전에 의하여 상기 용탕 표면에서의 반응이 촉진되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 반응촉진유닛에 형성된 초음파 분산기를 이용하여 상기 화합물 분말을 분산시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 분사유닛과 별도로 형성되는 보조분사라인을 통하여 화합물 분말을 상기 용탕의 표면에 분사하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 공급하는 단계는, 상기 화합물 분말을 상기 용탕 표면으로 공급하기 위해 공급유닛을 가동하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 가동하는 단계는, 상기 공급유닛에 수용된 화합물 분말 중 미세입자를 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 분리하는 단계는, 상기 화합물 분말이 저장되어 있는 용기인 저장부에 가스가 공급되는 단계와, 상기 가스의 공급에 의하여 화합물 분말이 비산되는 단계와, 상기 비산된 분말이 포집되는 단계와, 상기 포집된 분말이 상기 저장부에 연결된 관부를 통하여 이동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법은, 금속 또는 금속합금 제조 시, 순수 금속을 첨가하는 것이 아니라 화합물 분말을 첨가하여 금속합금을 제조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 기지 금속의 용탕 표면에 화합물 분말을 비산되지 않게 공급할 수 있으므로 제조 환경을 개선하고 안정적인 분말의 공급이 가능한 효과가 있다.
뿐만 아니라, 분말의 공급과 동시에 용탕의 표면에서 기지 금속과의 반응을 촉진하여줌으로써, 제조 시간을 단축하고, 반응을 신속하고 용이하게 하며, 균일한 금속 또는 금속합금을 제조할 수 있으며, 자동화 및 대량생산이 가능하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치의 개략적인 모습을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 일부의 확대 단면도이다.
도 3은 도 1의 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치의 공급유닛의 개략적인 모습을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법의 개략적인 순서를 나타낸 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일·유사한 구성에 대해서는 동일·유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치의 개략적인 모습을 나타낸 단면도이다. 도 2는 도 1의 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 일부의 확대 단면도이다.
본 도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치는 로(100)와, 분사유닛(210)과, 반응촉진유닛(220)과, 공급유닛(300)으로 구성될 수 있다.
로(100)는 제조하고자 하는 금속합금의 주재료가 되는 기지 금속을 용융시켜 용탕(M)을 제조한 후 금속 또는 금속합금 제조 공정 동안 이를 수용한다. 또한, 로(100)에 수용된 금속 또는 금속합금 용탕(M)의 표면은 대기와 접할 수 있다. 이를 위하여 로(100)는 용탕(M)의 표면이 대기와 접할 수 있도록 상부가 개방된 형태일 수 있다. 또한, 로(100)는 용탕(M)을 제조하기 위하여 기지 금속의 용탕(M)이 수용되는 도가니(110)를 구비할 수 있고, 기지 금속을 가열하여 용융시키기 위하여 도가니(110)에 열을 가하는 발열체(120)를 구비하는 것이 가능하다.
또한, 로(100)에는 덮개(130)가 형성되는 것이 가능하다. 덮개(130)는 로(100)의 상단에 형성되어, 도가니(110)의 상단부를 덮을 수 있는 형태일 수 있다. 덮개(130)는 개폐가 가능하도록 일측에 접철수단이 형성될 수 있다. 덮개(130)의 일단에는 내외부를 관통하는 가스주입구(131)가 형성되는 것이 가능하다. 가스주입구(131)는 공정 중 도가니(110)에 소정의 가스나 공기를 주입하기 위하여 가스라인이 삽입 가능한 구멍의 형태일 수 있다.
분사유닛(210)은 로(100)의 상측에서 상하좌우로 이동 가능한 것일 수 있다. 분사유닛(210)은 길이방향으로 연장된 원통형 몸체(211) 내부에, 길이방향을 따라 관통하는 중공형태의 공급채널(213)이 형성된 것일 수 있다. 공급채널(213)을 통하여 화합물 분말(P)이 이동하는 것이 가능하다. 공급채널(213)을 통하여 이동한 화합물 분말(P)은 공급채널(213)을 통해 나가 용탕(M)에 공급될 수 있다. 분사유닛(210)은 로(100)를 향하여 상하로 길게 배치되며, 그 상측 일단은 상하좌우로 움직일 수 있는 지지대(230)에 결합되는 것이 가능하다. 지지대(230)는 로(100) 외부에 스탠드형으로 배치되어, 일단에 분사유닛(210)의 끝단이 고정 결합될 수 있다. 또한, 지지대(230)의 일측에는 회전모터(231)가 설치될 수 있다. 회전모터(231)는 분사유닛(210)를 회전시킴으로써, 분사유닛(210)에 결합되어 있는 반응촉진유닛(220)까지 함께 회전하도록 하는 것일 수 있다. 또한, 분사유닛(210)은 회전하지 않고, 반응촉진유닛(220)만 회전하는 방식 또한 가능하다.
반응촉진유닛(220)은 분사유닛(210)의 하단 끝단에 결합되는 것으로서 용탕(M)과 반응하지 않는 재질로 이루어지는 것이 바람직하다. 반응촉진유닛(220)은 회전체(221)와, 배출구(223)와, 임펠러(225)를 구비할 수 있다.
회전체(221)는 분사유닛(210)에 형성된 공급채널(213)을 통해 이동한 화합물 분말(P)이 내부에 수용될 수 있도록 내부가 빈 원통형 케이스로서 공급채널(213)과 고정결합될 수도 있고, 베어링 등으로 결합되어 분사유닛(210)과 별도로 움직일 수 있도록 하는 것 또한 가능하다. 회전체(221)는 용탕(M)의 표면에 침지되어 회전하면서 내부에 수용되어 있는 화합물 분말(P)을 용탕(M)의 표면으로 공급하는 역할을 한다. 또한, 회전체(221)의 외부 둘레 표면 일측이나, 바닥부의 일측에는 초음파분산기(229)가 형성될 수 있다. 초음파분산기(229)는 외부 전원과 연결되어 회전체(221)가 용탕(M)의 표면에 침지되었을 때 작동되어 화합물 분말(P)의 분산을 용이하게 하는 것일 수 있다. 초음파분산기(229)의 재질은 용탕(M)과 반응하지 않는 재료로 만들어지는 것이 바람직하다.
배출구(223)는 회전체(221)의 둘레 표면과 바닥부에 내외부를 관통하여 형성된 것으로서, 복수 개가 형성되는 것이 바람직하다. 배출구(223)는 회전체(221) 내부로 이동된 화합물 분말(P)을 용탕(M)의 표면으로 공급할 때, 분말이 고르게 분사될 수 있도록 하는 것일 수 있다. 배출구(223)는 회전체(221)의 회전에 의한 원심력으로 내부에 수용된 화합물 분말(P)을 배출하도록 하는 것일 수 있다.
임펠러(225)는 회전체(221)의 외부 둘레 표면 및 바닥부에 형성되는 날개 형태의 것으로서, 복수 개가 일정 간격으로 형성되는 것일 수 있다. 임펠러(225)는 배출구(223)를 통하여 용탕(M) 표면에 공급된 화합물 분말(P)이 용탕(M) 표면에서 반응하기에 용이하도록 고르게 교반하는 것일 수 있다. 임펠러(225)는 용탕(M)의 표면에 일부 또는 전부가 침지되어 용탕(M)의 표면과 화합물 분말(P)을 교반하여 반응을 촉진하는 것일 수 있다. 임펠러(225)는 용탕(M)이 반응하면서 발생한 슬래그층(S)을 뚫고 들어가 순수한 기지 금속 또는 금속합금의 용탕(M) 표면에 침지되어 회전하는 것이 바람직하다.
보조분사라인(227)은 분사유닛(210)의 상단에서 분기되어, 분사유닛(210)의 측면에 분사유닛(210)과 별도의 라인으로 형성되는 것일 수 있다. 보조분사라인(227)은 내부에 중공이 형성된 관 형태의 것으로서, 내부 중공을 따라 화합물 분말(P)이 이동하도록 하는 것일 수 있다. 보조분사라인(227)은 분사유닛(210)에서 분기되어 복수 개로 형성되는 것이 바람직하다. 보조분사라인(227)은 분사유닛(210)와 같은 라인을 통해 화합물 분말(P)을 공급받는 것일 수 있다. 보조분사라인(227)은 필요에 따라 분사유닛(210)에서 탈착 가능한 것일 수 있다. 보조분사라인(227)은 반응촉진유닛(220)을 통해 분사된 화합물 분말(P)을 용탕(M)의 표면에 좀 더 고르게 분사하기 위한 것일 수 있다. 보조분사라인(227)은 용탕(M)의 표면에 침지될 수도 있으나, 침지되지 않고 용탕(M)의 상단과 일정한 거리를 유지하면서 화합물 분말(P)을 공급하는 것이 바람직하다.
공급유닛(300)은 로(100)의 외부에 배치되어, 분사유닛(210)에 형성된 공급채널(213)로 화합물 분말(P)을 공급한다. 공급유닛(300)은 저장부(310)와, 관부(320)와, 공기주입기(330)로 구성될 수 있다.
저장부(310)는 내부에 화합물 분말(P)을 수용할 수 있는 공간을 구비한 용기로서, 공정 중 필요시 분말(P)의 추가적인 공급이 가능하다.
관부(320)는 저장부(310)의 일측에 저장부(310)의 내부와 연통되도록 형성되는 것으로서, 관부(320)를 통하여 저장부(310) 내부에 수용되어 있던 화합물 분말(P)이 외부로 이동되도록 하는 통로일 수 있다. 저장부(310)의 분말은 중력을 이용하여 관부(320)로 이동되도록 할 수 있다. 또한, 관부(320)는 저장부(310)의 일측 어디에나 형성될 수 있으며 외부에서 공기압을 가하여 저장부(310) 내부의 화합물 분말(P)을 관부(320)로 강제 이동시키는 방식을 사용하는 것도 가능하다.
공기주입기(330)는 관부(320)를 통과하는 화합물 분말(P)에 공기로 압력을 가하여 분말(P)을 불어넣는 것일 수 있다. 공기주입기(330)에서 배출된 공기의 압력에 의하여 관부(320)를 통과하는 화합물 분말(P)이 분사유닛(210)에 형성된 공급채널(213)까지 이동되는 것이 가능하다. 공기주입기(330)는 압축공기를 분사하는 압축공기펌프의 형태일 수 있다. 또는 공기주입기(330)는 강력한 팬의 회전에 의하여 공기를 계속하여 이동시키는 형태일 수도 있다. 공급되는 공기 이외에 다른 불활성 가스를 활용할 수도 있다. 이때 공급되는 공기나 가스는 미리 예열단계를 통해 예열시켜 공급되는 분말(P)이 용탕(M)의 온도를 급격히 하락시키지 않도록 하는 것도 바람직하다.
도 3은 도 1의 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말(P)을 용탕(M) 표면에서 반응시키기 위한 표면 반응 장치의 공급유닛(300)의 개략적인 모습을 나타낸 단면도이다. 본 도면을 참조하여, 본 발명의 공급유닛(300)을 일실시예에 따라 설명하면 다음과 같다.
공급유닛(300)은 내부에 화합물 분말(P)이 수용된 용기 형태의 저장부(310)가 구비되고, 저장부(310)의 상단에 공기주입기(330)가 설치될 수 있다. 공기주입기(330)는 압축된 가스나 공기를 불어넣어주는 것으로서, 공기주입기(330)에서 배출된 가스나 공기가 저장부(310) 내부로 유입될 수 있도록 가스나 공기의 통로가 되는 주입관(331)이 저장부(310) 내부로 연결 형성될 수 있다. 주입관(331)은 공기주입기(330)와 일단이 연결되고, 반대편은 저장부(310)에 수용된 화합물 분말의 내부에 삽입될 수 있다. 공기주입기(330)에서 배출된 가스나 공기는 주입관(331)을 따라 이동하여 화합물 분말(P) 내부에 불어 넣어짐으로써, 화합물 분말(P)을 저장부(310) 내부 공간으로 비산시킬 수 있다. 가스 및 공기에 의하여 저장부(310) 내부의 화합물 분말(P) 중, 비산된 미세입자(F)들은 포집구(333)를 통해 외부로 이동될 수 있다. 포집구(333)는 저장부(310)의 일측에 외부와 통하도록 형성된 관으로서, 비산된 미세입자(F)가 공기주입기(330)에서 배출된 가스의 압력에 의하여 자연적으로 흘러들어갈 수 있도록 형성될 수 있다. 포집구(333)는 물론 외부의 흡입기와 연통되어 흡입력을 이용하여 비산된 미세입자(F)를 빨아들이는 통로일 수도 있다. 포집구(333)는 관부(320)와 연결되어 있으므로, 포집구(333)를 빠져나간 미세입자(F)가 이동되어 분사유닛(210)에 형성된 공급채널(213)로 이동될 수 있다. 여기서 공정 중 필요하다면 저장부(310)에 추가적으로 분말을 공급할 수 있다.
또한, 저장부(310) 내부에 수용된 화합물 분말(P)이 이동되어 분사유닛(210)을 통해 용탕(M)으로 공급될 때 화합물 분말(P)의 온도에 의하여 용탕(M)의 온도가 떨어지지 않게 하기 위하여, 화합물 분말(P)을 승온할 필요가 있다. 이를 위하여 저장부(310)의 하단, 혹은 저장부(310) 외부를 감싸는 형태로 가열기(340)가 형성될 수 있다. 가열기(340)는 일정 온도까지 저장부(310)를 승온시켜, 저장부(310) 내부에 수용된 화합물 분말(P)의 온도를 높여주는 역할을 할 수 있다.
화합물 분말(P)은 금속, 비금속 및 반금속(Semiconductor-특히 Si) 화합물을 모두 포함할 수 있다. 특히 본 발명의 일 실시예에 사용되는 화합물 분말(P)은 CaO(칼슘 옥사이드)나 SiO2(실리콘 옥사이드)를 적용하는 것일 수 있다. 또한, 용탕(M)으로 제조되는 기지 금속이나 금속합금은 마그네슘이나 마그네슘 합금일 수 있으며, 알루미늄이나 알루미늄합금 또한 가능하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말(P)을 용탕(M) 표면에서 반응시키기 위한 표면 반응 방법의 개략적인 순서를 나타낸 순서도이다.
본 도면을 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 화합물 분말(P)을 용탕(M) 표면에서 반응시키기 위한 표면 반응 방법에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
제조하고자 하는 금속합금의 주원료가 되는 기지 금속 및 금속합금을 로(100)의 도가니(110)에 장입하고 도가니(110)를 가열하여 기지 금속 및 금속합금을 용탕(M)으로 제조한다(S10). 금속 및 금속합금의 용탕(M)을 제조할 때에는 용탕(M)의 표면이 산화하거나 연소하는 것을 방지하기 위하여 비활성 가스 등을 용탕(M) 표면에 가해주는 것이 가능하다. 또는 로(100)에 형성된 덮개(130)를 이용하여 도가니(110)의 상단을 덮어주어 금속 또는 금속합금이 용융되는 동안 외부의 불순물의 유입을 차단하거나 용탕(M) 표면에 가해준 가스가 빠져나가는 것을 방지하는 것 또한 가능하다. 금속 또는 금속합금 용탕(M)의 제조가 완료되면, 제조된 용탕(M)의 표면에 화합물 분말(P)을 공급하여 줄 수 있다(S20). 화합물 분말(P)을 용탕(M) 표면에 공급하기 위하여 화합물 분말(P)을 가스 압력에 의하여 이동시키는 공급유닛(300)을 가동하는 것이 가능하다. 공급유닛(300)에 의하여 이동된 화합물 분말(P)은 분사유닛(210) 내부로 이동되어 반응촉진유닛(210)을 통하여 용탕(M) 표면으로 공급될 수 있다. 공급유닛(300)에서는 화합물 분말(P) 중 일정 크기 이하의 미세입자(F)를 분리할 수 있다. 구체적으로, 화합물 분말(P)은 공기주입기(330)에서 분사되는 공기의 압력으로 화합물 분말(P) 중 일정 크기 이하의 미세입자(F)만이 저장부(310) 내부 공간에 비산되면서 포집구(333)를 통하여 분리되는 것이 가능하다. 포집구(333)를 통해 나온 미세입자(F)는 포집구(333)에 연결된 관부(320)를 통하여 분사유닛(210)으로 이동하여 용탕(M) 표면까지 이동할 수 있다.
또한, 분사유닛(210)과 별도로 형성된 보조분사라인(227)을 통하여 용탕(M) 표면에 화합물 분말(P)을 공급하는 것 또한 가능하다. 보조분사라인(227)은 분사유닛(210)에서 분기되어 형성되는 관 형태의 것으로서, 내부에 중공을 통하여 화합물 분말(P)을 공급받아 이동시키는 것이 가능하다. 보조분사라인(227)은 분사유닛(210)과 별도로 형성되며, 분사유닛(210)의 외부 측면에 복수 개가 형성되어 용탕(M)의 표면 곳곳에 화합물 분말(P)이 분사되도록 하는 것일 수 있다. 보조분사라인(227) 역시 공급유닛(300)을 통하여 화합물 분말(P)을 공급받는 것일 수 있다. 바람직하게는 보조분사라인(227)과 분사유닛(210)은 하나의 라인을 통하여 화합물 분말(P)을 공급받고, 분말을 공급받은 이후에 분기하여 별도의 라인을 따라 화합물 분말(P)을 이동시키는 것일 수 있다.
화합물 분말(P)이 용탕(M)의 표면으로 공급되면, 용탕(M)의 표면에서는 화합물의 금속성분이 분리되는 환원반응이 일어나게 된다. 이러한 용탕(M) 표면에서의 환원반응을 촉진하기 위하여 반응촉진유닛(220)을 가동시킬 수 있다(S30).
반응촉진유닛(220)은, 용탕(M) 표면에 일부가 침지되는 것으로서, 반응촉진유닛(220)의 외부 표면 둘레와 바닥부에 형성된 배출구(223)를 통하여 화합물 분말(P)이 용탕(M) 표면으로 분사될 수 있다. 또한, 화합물 분말(P)이 용탕(M) 표면으로 분사된 후에 용탕(M) 표면에서의 반응을 촉진하기 위하여 반응촉진유닛(220)이 용탕(M) 표면에 침지됨과 동시에 회전하면서 용탕(M) 표면과 화합물 분말(P)이 잘 반응할 수 있도록 교반 작업을 수행할 수 있다. 반응촉진유닛(220)은 용탕(M) 표면에 형성된 슬래그층을 통과하여 순수 용탕(M)의 표면에 일부가 침지될 수 있다. 또한, 반응촉진유닛(220)의 외부 표면 둘레 및 바닥부에 형성된 복수 개의 임펠러(225)는 반응촉진유닛(220)의 회전 시, 용탕(M) 표면과 화합물 분말(P)의 교반을 용이하게 해줌으로써, 표면 반응을 촉진시키는 역할을 할 수 있다.
또한, 반응촉진유닛(220)이 회전함과 동시에 용탕(M)의 표면에서 상하좌우로 이동하면서 교반을 용이하게 하도록 하는 것이 가능하다. 반응촉진유닛(220)의 이동은 외부에 설치된 지지대(230)에 의한 것일 수 있다. 구체적으로, 반응촉진유닛(220)의 상단에 결합되는 분사유닛(210)가 지지대(230)에 고정 형성될 수 있다. 분사유닛(210)과 고정 결합된 지지대(230)는 용탕(M)의 상측에서 상하좌우로 이동이 가능하도록 복수 개의 연결부를 가지도록 형성될 수 있다. 지지대(230)를 상하좌우로 이동시킴으로써, 분사유닛(210) 및 분사유닛(210)와 결합된 반응촉진유닛(220)이 용탕(M)의 표면에 침지된 상태로 용탕(M)의 표면에서 상하좌우로 이동되는 것이 가능하다.
반응촉진유닛(220)의 외부 표면 둘레 및 바닥부의 일측에 형성된 초음파분산기(229)로 용탕(M)과 화합물 분말(P)의 교반을 용이하게 하는 것 또한 가능하다. 초음파분산기(229)는 외부에서 전원을 인가받아 용탕(M)에 일부 침지된 상태로 작동될 수 있다.
반응촉진유닛(220)은 용탕(M)의 표면에 침지하여 가동하는 것으로, 화합물 분말(P)이 용탕(M) 표면에서 반응하는 것을 촉진하기 위하여 다양한 형태로 가동될 수 있다. 예를 들어, 반응촉진유닛(220)은 용탕(M)의 표면에서 사방으로 움직여 화합물 분말(P)을 섞어줄 수 있다. 반응촉진유닛(220)의 가동은 수동으로 이루어질 수도 있으며, 소정의 기계를 이용하여 자동적으로 용탕(M) 표면을 따라 사방으로 이동시키는 형태 또한 가능하다.
상기와 같은 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치 및 이를 이용한 표면 반응 방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
100: 로 110: 도가니
120: 발열체 130: 덮개
131: 가스주입구 210: 분사유닛
211: 몸체 213: 공급채널
220: 반응촉진유닛 221: 회전체
223: 배출구 225: 임펠러
227: 보조분사라인 229: 초음파분산기
230: 지지대 231: 회전모터
300: 공급유닛 310: 저장기
320: 관부 330: 공기주입기
331: 주입관 333: 포집구
340: 가열기 M: 용탕
P: 금속산화물 분말 S: 슬래그층
F: 미세입자

Claims (20)

  1. 내부에 형성된 중공을 통해 공급된 화합물 분말을, 로에 수용된 금속 또는 금속합금의 용탕의 표면으로 공급하는 분사유닛;
    상기 분사유닛의 하단에 결합 형성되고, 상기 용탕과 반응하지 않는 재질로 이루어지며, 상기 용탕의 표면에 침지되어 회전하는 반응촉진유닛; 및
    상기 분사유닛으로 공급될 화합물 분말을 수용하는 저장부, 상기 저장부의 내부와 통하도록 연결되는 관부, 및 상기 관부를 통해 상기 분사유닛으로 공급되는 화합물 분말에 가스를 불어넣는 공기주입기를 가지며, 상기 공기주입기에서 불어넣는 가스의 압력에 의해 상기 관부를 통하여 화합물 분말을 상기 분사유닛으로 공급하는 공급유닛;을 포함하며,
    상기 저장부에는,
    수용된 화합물 분말 중 비산되는 입자를 선별하도록, 상기 공기주입기와 연결되어 상기 화합물 분말 내부로 통하는 주입관; 및
    상기 비산되는 화합물 분말의 미세입자가 포집되는 포집구;가 더 형성되는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 반응촉진유닛은,
    원통형으로 내부 공간이 비어 있는 회전체;
    상기 분사유닛과 연통되어 상기 화합물을 외부로 배출하도록, 상기 회전체의 둘레 표면과 바닥부에 용탕 표면으로 통하도록 형성된 하나 이상의 배출구; 및
    상기 회전체의 둘레 표면과 바닥부에 형성된 복수 개의 임펠러;로 형성된 것을 특징으로 하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치.
  3. 내부에 형성된 중공을 통해 공급된 화합물 분말을, 로에 수용된 금속 또는 금속합금의 용탕의 표면으로 공급하는 분사유닛; 및
    상기 분사유닛의 하단에 결합 형성되고, 상기 용탕과 반응하지 않는 재질로 이루어지며, 상기 용탕의 표면에 침지되어 회전하는 반응촉진유닛;을 포함하며,
    상기 반응촉진유닛은,
    원통형으로 내부 공간이 비어 있는 회전체;
    상기 분사유닛과 연통되어 상기 화합물을 외부로 배출하도록, 상기 회전체의 둘레 표면과 바닥부에 용탕 표면으로 통하도록 형성된 하나 이상의 배출구;
    상기 회전체의 둘레 표면과 바닥부에 형성된 복수 개의 임펠러;를 포함하고,
    상기 반응촉진유닛은,
    상기 용탕의 표면에 침지되어 초음파를 발생시켜, 상기 용탕의 표면과 상기화합물 분말의 반응을 촉진시키는 초음파분산기;를 포함하는 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 분사유닛에서 분기되어,
    상기 분사유닛의 측면에 상기 분사유닛과 별도의 라인으로 형성되며,
    상기 용탕에 화합물 분말을 분사할 수 있도록, 내부에 중공이 형성된 관 형태인 복수 개의 보조분사라인이 더 형성되는 것을 특징으로 하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 내부에 형성된 중공을 통해 공급된 화합물 분말을, 로에 수용된 금속 또는 금속합금의 용탕의 표면으로 공급하는 분사유닛;
    상기 분사유닛의 하단에 결합 형성되고, 상기 용탕과 반응하지 않는 재질로 이루어지며, 상기 용탕의 표면에 침지되어 회전하는 반응촉진유닛; 및
    상기 분사유닛으로 공급될 화합물 분말을 수용하는 저장부, 상기 저장부의 내부와 통하도록 연결되는 관부, 및 상기 관부를 통해 상기 분사유닛으로 공급되는 화합물 분말에 가스를 불어넣는 공기주입기를 가지며, 상기 공기주입기에서 불어넣는 가스의 압력에 의해 상기 관부를 통하여 화합물 분말을 상기 분사유닛으로 공급하는 공급유닛;를 포함하며,
    상기 공급유닛은, 상기 저장부에 수용된 화합물 분말을 가열할 수 있도록 상기 저장부를 가열할 수 있는 가열기;를 더 포함하는 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치.
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 화합물 분말은,
    CaO와 SiO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 금속 또는 금속합금은,
    마그네슘, 마그네슘합금, 알루미늄 및 알루미늄합금 중 적어도 어느 하나를 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 장치.
  11. 금속 또는 금속합금 용탕의 표면에 분사유닛을 통해 화합물 분말을 공급하는 단계;
    상기 용탕의 표면에서 환원반응을 촉진하기 위해 반응촉진유닛을 상기 용탕 표면에 침지하여 가동하는 단계;를 포함하며,
    상기 공급하는 단계는, 상기 화합물 분말읏 상기 용탕 표면으로 공급하기 위해 공급유닛을 가동하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 가공하는 단계는, 상기 공급유닛에 수용된 분말 중 미세입자를 분리하는 단계;를 더 포함하는 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 가동하는 단계는,
    상기 용탕의 표면에서 반응촉진유닛을 회전시키는 단계;를 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 회전시키는 단계는,
    상기 반응촉진유닛이 상기 용탕의 표면에 형성된 슬래그층을 통과하여, 슬래그층 아래의 상기 용탕의 표면에 침지되는 단계;를 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 가동하는 단계는,
    상기 반응촉진유닛을 상기 용탕의 표면에서 상하좌우로 이동시키면서 화합물 분말과 상기 용탕 표면의 반응을 촉진하는 단계;를 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    상기 가동하는 단계는,
    상기 반응촉진유닛에 형성된 임펠러의 회전에 의하여 상기 용탕 표면에서의 반응이 촉진되는 단계;를 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법.
  16. 청구항 11에 있어서,
    상기 반응촉진유닛에 형성된 초음파분산기를 이용하여 상기 화합물 분말을 분산시키는 단계;를 더 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법.
  17. 청구항 11에 있어서,
    상기 분사유닛과 별도로 형성되는 보조분사라인을 통하여 화합물 분말을 상기 용탕의 표면에 분사하는 단계;를 더 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 청구항 11에 있어서,
    상기 분리하는 단계는,
    상기 화합물 분말이 저장되어 있는 용기인 저장부에 가스가 공급되는 단계;
    상기 가스의 공급에 의하여 화합물 분말이 비산되는 단계;
    상기 비산된 분말이 포집되는 단계; 및
    상기 포집된 분말이 상기 저장부에 연결된 관부를 통하여 이동하는 단계;를 포함하는, 화합물 분말의 용탕 표면 반응 방법.
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JP3456311B2 (ja) * 1995-07-12 2003-10-14 Ｊｆｅスチール株式会社 複層鋳片の連続鋳造方法
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