KR101319029B1 - 금속 분말의 수분사 제조장치 - Google Patents

Abstract

금속 분말의 수분사 제조장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 내부에 금속 용강이 저장되고, 그 하부에 상기 금속 용강을 배출하기 위한 오리피스가 장착되는 턴디쉬; 상기 턴디쉬의 오리피스를 통하여 낙하하는 제1 용강 줄기에 대하여 제1 수제트를 하방으로 1단계 분사하기 위한 제1 수노즐; 및 상기 제1 수제트와 1차 충돌한 후 소정거리 이동한 제2 용강 줄기에 대하여 제2 수제트를 하방으로 2단계 분사하기 위한 제2 수노즐을 포함한다.

Description

금속 분말의 수분사 제조장치{WATER ATOMIZING DEVICE FOR MANUFACTURING METAL POWDERS}

본 발명은 금속 분말의 수분사 제조장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 자유 낙하하는 용강 줄기에 2단으로 연속적으로 수제트를 충돌시켜서 분말화 효율을 향상시킬 수 있는 금속 분말의 수분사 제조장치에 관한 것이다.

최근 자동차 및 기계에 필요한 복잡한 형상을 가지는 소결용 부품산업의 발전으로 그 원료로 사용되는 철계 및 비철계 분말의 사용량이 급증하고 있다.

소결용 부품은 원료인 철계 및 비철계 분말을 목적에 맞는 제조 제품의 형상을 가진 금형 내부에 충진시킨 후 예컨대, 4~7 ton/cm² 의 고압을 인가하여 압축 성형하고, 물리적 및 기계적 특성을 부여하기 위해 고온에서 소결처리를 행하여 고밀도의 소결체를 얻는 과정을 거치게 된다.

특히, 자동차용 소결 부품 제조를 위해서는 분말 자체가 적정 입도, 유동도, 겉보기 밀도, 성형밀도, 고청정도 등의 고밀도 소결체를 제조할 수 있도록 우수한 품질을 갖추어야 한다.

종래에는 소결 부품용 철계 및 비철계 분말은 도 2에 도시된 바와 같이 금속 분말의 수분사 제조장치를 통해 제조된다. 턴디쉬(1) 내의 금속 용강(3)이 하부의 오리피스(5)를 통하여 자유 낙하할 때 주변에 도 3에 도시된 바와 같이 서로 대칭되게 부채꼴 모양의 수제트(7)를 분사하는 수노즐(9)을 장착한다. 상기 수노즐(9)의 압력은 일반적으로 150Bar 이며, 분사된 상기 수제트(7)는 용강 줄기(11)의 특정 점에서 서로 충돌하여 용강을 액적화 시키고 응고시켜서 최종 분말을 만들게 된다.

그러나, 종래에는 수분사되는 수제트(7)가 용강 줄기(11)의 한 점에서 서로 충돌하기 때문에, 그 충돌력이 서로 상쇄되어 분말화 효율이 떨어진다. 수제트(9)의 충격력이 용강에 전부 전달되어야 하는데 종래 기술은 수제트(9) 간의 충돌로 대부분의 에너지를 소모하여 분말화를 위해서 더 많은 물의 양과 더 높은 수압을 필요로 한다.

또한, 서로 수제트가 서로 충돌하는 영역에서 심한 와류가 발생되어 용강 줄기가 심하게 흔들릴 수 있으며, 심한 경우에는 물이 오리피스 영역까지 역류하여 오리피스가 용강 응고로 막혀서 분말 제조가 불가능한 상태로 되기도 한다.

이와 같이, 종래기술에 따르면, 수분사 분말화 효율이 떨어지고, 분말화에 소요되는 물의 양이 과대하게 소요되고, 제조 공정 동안 오리피스 막힘 등의 불안정한 현상이 발생되는 문제점이 있었다.

본 발명은 수분사 분말화 효율을 최대한 향상시키고, 분말화에 소요되는 물의 양을 감소시키며, 제조 공정 동안 오리피스 막힘 등의 불안정한 현상을 예방할 수 있는 금속 분말 제조장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내부에 금속 용강이 저장되고, 그 하부에 상기 금속 용강을 배출하기 위한 오리피스가 장착되는 턴디쉬;

상기 턴디쉬의 오리피스를 통하여 낙하하는 제1 용강 줄기에 대하여 제1 수제트를 하방으로 1단계 분사하기 위한 제1 수노즐; 및

상기 제1 수제트와 1차 충돌한 후 소정거리 이동한 제2 용강 줄기에 대하여 제2 수제트를 하방으로 2단계 분사하기 위한 제2 수노즐을 포함하는 금속 분말의 수분사 제조장치가 제공된다.

상기 제1 수제트는 상기 제1 수노즐로부터 판상의 부채꼴 형상으로 분사될 수 있다.

상기 제1 수제트와 상기 제1 용강 줄기가 이루는 제1 각도는 45도 내지 90도 사이의 각도로 이루어질 수 있다.

상기 제2 수제트는 상기 제2 수노즐로부터 판상의 부채꼴 형상으로 분사될 수 있다.

상기 제2 수제트와 상기 제1 수제트가 이루는 제2 각도는 60도 내지 120도 사이의 각도로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 수제트를 서로 직접 충돌시키는 종래기술에 비해, 용강 줄기에 대해서 2단계에 걸쳐서 독립적으로 충돌시키기 때문에 수분사 분말화 효율을 최대한 향상시킬 수 있다.

또한, 분말화 효율을 향상시킴으로써, 동일한 입자 크기의 금속 분말을 제조하는데 소요되는 물의 양을 감소시킬 수 있어 경제적이다.

또한, 용강 액적이 서로 수제트와 함께 역류하는 현상을 억제할 수 있기 때문에, 턴디쉬에서 배출되는 용강의 막힘 현상이 없어지므로 조업 안정성이 높아질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분말의 수분사 제조장치의 개략도이다.
도 2는 종래기술에 따른 금속 분말의 수분사 제조장치의 개략도이다.
도 3은 종래기술에 따른 금속 분말의 수분사 제조장치의 수분사 상태를 나타낸 개략도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분말의 수분사 제조장치의 개략도이다.

도 1을 참고하면, 본 실시예에 따른 금속 분말의 수분사 제조장치는 용강 줄기에 대해서 2단계에 걸쳐서 충돌시켜 금속 분말(10)을 제조하기 위한 장치이다.

이러한 금속 분말의 수분사 제조장치는, 내부에 금속 용강(110)이 저장되고, 그 하부에 상기 금속 용강을 배출하기 위한 오리피스(120)가 장착되는 턴디쉬(100);

상기 턴디쉬(100)의 오리피스(120)를 통하여 낙하하는 제1 용강 줄기(130)에 대하여 제1 수제트(210)를 하방으로 1단계 분사하기 위한 제1 수노즐(200); 및

상기 제1 수제트(210)와 1차 충돌한 후 소정거리 이동한 제2 용강 줄기(140)에 대하여 제2 수제트(310)를 하방으로 2단계 분사하기 위한 제2 수노즐(300)을 포함할 수 있다.

상기 제1 수제트(210)는 상기 제1 수노즐(200)로부터 판상의 부채꼴 형상으로 분사되며 상기 오리피스(120)를 통하여 유출된 상기 제1 용강 줄기(130)와 1차 충돌될 수 있다.

또한, 상기 제1 수제트(210)는 상기 제1 용강 줄기(130)에 대하여 일정한 각도를 이루고 있다.

즉, 상기 제1 수제트(210)와 상기 제1 용강 줄기(130)가 이루는 제1 각도(α)는, 상기 제1 수제트(210)와 1차 충돌한 상기 제1 용강 줄기(130)를 판상 필름의 형태로 변형시킬 수 있도록 45도 내지 90도 사이의 각도로 이루어질 수 있다.

상기 제1 각도(α)는 상기 제1 수노즐(200)을 장착할 장치의 공간적인 제한 사항을 고려하여 적절히 변경될 수 있다.

상기 제2 수제트(310)는 상기 제2 수노즐(300)로부터 판상의 부채꼴 형상으로 분사되며, 상기 제2 용강 줄기(140)와 2차 충돌될 수 있다.

상기 제2 수제트(310)는 상기 제1 수제트(210)와 1차 충돌한 후 상기 제1 수제트(210)의 분사 방향으로 일정한 거리 이동한 상기 제2 용강 줄기(140)에 대하여 일정한 각도를 이루고 있다.

즉, 상기 제2 수제트(310)와 상기 용강 줄기(140), 즉 상기 제1 수제트(210)가 이루는 제2 각도(β)는, 상기 제2 수제트(310)와 2차 충돌한 상기 제2 용강 줄기(140)를 미세한 분말로 응고될 수 있도록 60도 내지 120도 사이의 각도로 이루어질 수 있다.

상기 제2 각도(β)는 상기 제2 수노즐(300)을 장착할 장치의 공간적인 제한 사항을 고려하여 적절히 변경될 수 있다.

이하에서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 분말의 수분사 제조장치의 작동에 대해서 설명한다.

상기 턴디쉬(100) 내의 금속 용강(110)은 하부의 오리피스(120)를 통하여 상기 턴디쉬(100)의 하부로 자유 낙하하면서 배출된다.

이 때, 상기 제1 수노즐(200)은 상기 제1 용강 줄기(130)를 기준으로 한쪽에서 하방으로 상기 제1 용강 줄기(130)에 대하여 일정한 각도로 상기 제1 수제트(210)를 1 단계 분사하는데, 상기 제1 수제트(210)는 상기 제1 용강 줄기(130)와 1차 충돌한다.

상기 제1 용강 줄기(130)는 상기 제1 수제트(210)에 의하여 1차 충돌하여 판상 필름 형태로 변형되어 운동하게 된다.

또한, 상기 제1 용강 줄기(130)는 상기 제1 수제트(210)와 1차 충돌한 후 상기 제2 용강 줄기(140)로 되는데, 상기 제2 용강 줄기(140)는 상기 제1 수제트(210)의 분사 방향으로 일정한 거리 이동한 후 상기 제2 수제트(310)에 의하여 일정한 각도로 2차 충돌되어 미세한 분말로 응고될 수 있다.

이와 같이, 상기 제1 수제트(210)에 의해서 상기 제1 용강 줄기(130)를 용강 판상 필름으로 변형시킨 후, 상기 제2 수제트(310)에 의하여 제2 용강 줄기(140)의용강 판상 필름을 분말화시키기 때문에 분말화 효율이 최대한 향상될 수 있다.

또한, 상기 제1 수노즐(210)과 상기 제2 수노즐(310)이 서로 간섭하지 않기 때문에 용강 및 수 액적의 역류 현상이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명에 따르면 유출되는 용강의 속도가 증가되더라도 물의 양을 비례해서 용이하게 증가시킬 수 있고 이에 따른 역류 및 오리피스 막힘 현상을 방지할 수 있어 대량생산 안정화에 매우 효과가 높다.

또한, 1차적으로 용강 줄기를 필름화 시키므로 필름을 분말화하는데 소요되는 에너지, 즉 물의 양이 작아져서 대량생산할 때 물을 획기적으로 절감할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 금속분말의 수분사 제조장치는 분말화 효율 증대, 분사수 절감에 의한 설비 투자비 감소 및 조업 원가 절감, 그리고 조업의 장시간 안정성 확대에 따른 생산성 향상을 기대할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

100: 턴디쉬 110: 금속 용강
120: 오리피스 130, 140: 용강 줄기
200: 제1 수노즐 210: 제1 수제트
300: 제2 수노즐 310: 제2 수제트

Claims (5)

1. 내부에 금속 용강이 저장되고, 그 하부에 상기 금속 용강을 배출하기 위한 오리피스가 장착되는 턴디쉬;
   상기 턴디쉬의 오리피스를 통하여 낙하하는 제1 용강 줄기에 대하여 제1 수제트를 하방으로 1단계 분사하기 위한 제1 수노즐; 및
   상기 제1 수제트와 1차 충돌한 후 소정거리 이동한 제2 용강 줄기에 대하여 제2 수제트를 하방으로 2단계 분사하기 위한 제2 수노즐
   을 포함하고,
   상기 제1 수제트와 상기 제1 용강 줄기가 이루는 제1 각도는 45도 내지 90도 사이의 각도로 이루어지고,
   상기 제2 수제트와 상기 제1 수제트가 이루는 제2 각도는 60도 내지 120도 사이의 각도로 이루어지고,
   상기 제1 수제트와 상기 제2 수제트는 턴디쉬의 수직 방향 중심선에 대하여 서로 다른 각도를 이루고 있는 금속 분말의 수분사 제조장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 수제트는 상기 제1 수노즐로부터 판상의 부채꼴 형상으로 분사되는 금속 분말의 수분사 제조장치.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 제2 수제트는 상기 제2 수노즐로부터 판상의 부채꼴 형상으로 분사되는 금속 분말의 수분사 제조장치.
   
5. 삭제

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