KR101332766B1 - 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로 - Google Patents

스폰지 티타늄 제조설비의 반응로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)을 반응시켜 스폰지 티타늄을 제조하기 위한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 있어서, 상기 반응로는, 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)이 반응하는 공간을 제공하는 반응기와, 상기 반응기 내부를 가열하기 위한 가열수단과, 상기 반응기를 내부에 수용하고 단열부재가 충진된 단열부와, 상기 단열부와 반응기 사이의 공간을 경유하고 양단부는 상기 단열부 외부로 노출되어 반응기의 열을 흡열하여 냉각하는 제1냉각수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

스폰지 티타늄 제조설비의 반응로{A reaction furnace for sponge titanium obtaining equipment}
본 발명은 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기류를 이용한 간접냉각방식으로 흡열하여 반응기를 냉각함으로써 스케일 발생을 미연에 차단하고, 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)의 반응을 위해 승온하여 환원하거나, 잉여 액상 마그네슘을 회수하기 위해 진공 분위기를 조성시에 별도의 설비 교체 및 세팅 없이 가능하도록 하여 사용편의성이 향상되고 고장 발생이 미연에 차단되도록 한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 관한 것이다.
스폰지 티타늄은 자동차, 우주, 석유화학, 해양플랜트, 토목건축, 생활용품, 생체기술, 분말야금기술 등 산업 전반에서 널리 활용되고 있다.
그러나 티타늄은 1668℃의 높은 융점을 가지고 있고, 고온에서 산소, 질소, 수소, 탄소 등과 같은 가스상의 고용도가 높을 뿐만 아니라, 일단 유입된 산소와 질소는 결합으로 작용하여 제거할 수 없기 때문에 진공에서 특수한 장치를 이용하여 제련, 정련, 용해 등의 공정을 실시하여 제조되어야만 한다.
이하 첨부된 도 1을 참조하여 종래 기술에 의한 스폰지 티타늄 제조설비의 구성을 설명한다.
도 1은 대한민국 등록특허 제10-0916187호의 도면 2를 나타낸 것이다.
첨부된 도면과 같이 티타늄저장조(15)에는 액상의 사염화티타늄이 저장되고, 액상의 사염화티타늄은 정량공급기(16)에 의해 가열로(12) 내부에 공급된다.
그리고, 상기 가열로(12) 내부에는 금속 마그네슘이 안치되어 있다.
따라서, 상기 금속 마그네슘과 사염화티타늄이 반응로(11)의 가열에 의해 가열로(12) 내부에서 반응하게 되면 마그네슘은 액상을 유지하게 되며, 사염화티타늄은 급격히 기화되면서 액상 마그네슘과 반응하여 액상 마그네슘 내에 스폰지 티타늄이 환원되어 형성된다.
상기 반응로(11)의 상측에는 안정화가스 공급튜브(17)가 구비된다. 상기 안정화가스 공급튜브(17)는 불활성 가스를 반응로(11) 내부에 공급하기 위한 구성으로 반응로(11) 내부를 냉각하는 역할도 수행 가능하다.
그리고, 상기 반응로(11) 하측에는 스토퍼(13)가 구비되어 반응로(11)에 형성된 구멍(11')을 선택적으로 개방함으로써 잉여 마그네슘과 염화마그네슘은 구멍(11')을 통해 회수부(14)로 배출된다.
상기 회수부(14) 좌측에는 냉각수챔버(22)가 구비되어 회수부(14) 내부의 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 응축시키게 되며, 상기 냉각수챔버(22) 좌측에는 진공축출수단(20)이 구비된다.
상기 진공축출수단(20)은 스폰지 티타늄에 남아있는 마그네슘이나 염화마그네슘을 진공압으로 제거하기 위한 구성이다.
그러나 상기와 같이 구성되는 반응로에는 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 반응로(11)는 스폰지 티타늄 제조를 위해 진공 분위기가 선택적으로 조성되어야 하지만 공급튜브(17), 구멍(11')이 구비되어 있어서, 진공 분위기 조성시에 반응로(11)의 변형을 야기하게 되는 문제점이 있다.
또한, 반응로(11)의 표면은 공기와 직접적으로 접촉하게 되어 스케일이 발생하게 되므로 반응로(11)의 수명을 단축시키고, 히터쇼터 등의 문제점을 야기하게 되어 바람직하지 못하다.
뿐만 아니라, 구성요소의 수가 많고 구조가 복잡하여 생산성이 저하되며 스폰지 티타늄 제조를 위한 다수의 공정시에 구성요소별로 세팅을 해주어야 하므로 사용편의성이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 기류를 이용한 간접냉각방식으로 흡열하여 반응기를 냉각함으로써 스케일 발생을 미연에 차단하고, 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)의 반응을 위해 승온하여 환원하거나, 잉여 액상 마그네슘을 회수하기 위해 진공 분위기를 조성시에 별도의 설비 교체 및 세팅 없이 가능하도록 하여 사용편의성이 향상되고 고장 발생이 미연에 차단되도록 한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)을 반응시켜 스폰지 티타늄을 제조하기 위한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 있어서, 상기 반응로는, 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)이 반응하는 공간을 제공하는 반응기와, 상기 반응기 내부를 가열하기 위한 가열수단과, 상기 반응기를 내부에 수용하고 단열부재가 충진된 단열부와, 상기 단열부와 반응기 사이의 공간을 경유하고 양단부는 상기 단열부 외부로 노출되어 반응기의 열을 흡열하여 냉각하는 제1냉각수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 반응로 상측에는, 스폰지 티타늄 내부로부터 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 냉각하여 응축하는 응축장치가 구비됨을 특징으로 한다.
상기 반응로와 응축장치 사이에는, 상기 반응로와 응축장치 내부를 선택적으로 연통시켜 응축장치 내부로 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 분배하는 분배기가 구비됨을 특징으로 한다.
상기 제1냉각수단은 반응기와 이격 및 격리됨을 특징으로 한다.
상기 반응로 내부 일측에는, 상기 반응기와 단열부 사이의 공간을 진공분위기로 조성하기 위한 제1진공수단이 구비됨을 특징으로 한다.
상기 가열수단은, 전원인가시에 발열하는 발열체와, 상기 발열체에 대하여 전원을 입출하는 히터리더부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 제1냉각수단은, 외부에서 공급받은 기체를 단열부 내부에서 분지하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1진공수단은, 상기 반응기 내부가 진공상태일 때 동작하는 것을 특징으로 한다.
상기 히터리더부는 단열부에 대하여 기체 유입이 차단된 상태를 유지함을 특징으로 한다.
본 발명은 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 관한 것으로, 기류를 이용한 간접냉각방식으로 반응기를 냉각하도록 구성된다.
따라서, 직접 냉각방식을 채용시에 공기와 접촉에 의해 생성될 수 있는 스케일을 미연에 차단할 수 있는 이점이 있다.
또한, 잉여 액상 마그네슘을 회수하기 위해 진공 분위기를 조성시에 별도의 설비 교체 및 세팅 없이 가능하다.
따라서 사용편의성이 향상되며, 고장 발생을 미연에 차단할 수 있는 이점이 있다.
뿐만 아니라, 구성을 간소화하여 관리가 용이하며 생산성이 향상되는 이점이 있다.
도 1 은 대한민국 등록특허 제10-0916187호의 도면 3.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비의 구성을 보인 내부 구성도.
도 3 은 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로를 나타낸 구성도.
도 4 는 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에서 일 구성인 히터리더부의 결합 구조를 나타낸 도 3의 Ⅰ부 확대도.
도 5 는 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에서 냉각시 기체 흐름을 나타낸 개요도.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비에서 일 구성인 응축장치의 내부 구성을 나타낸 개요도.
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비에서 일 구성인 분배기의 다른 실시예의 구성을 보인 부분 확대도.
도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비에서 일 구성인 응축캔의 결합 구조를 나타낸 평면 분해도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비의 구성을 설명한다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비의 구성을 보인 내부 구성도이다.
도면과 같이 스폰지 티타늄 제조설비(이하 '제조설비(100)'라 칭함)는 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)을 반응시켜 스폰지 티타늄을 제조하고, 스폰지 티타늄에 포함된 마그네슘과 염화마그네슘을 기화 및 응축시켜 제거함으로써 고순도의 스폰지 티타늄을 제조할 수 있도록 하는 설비이다.
이를 위해 상기 제조설비(100)는 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)을 반응시키기 위한 반응로(200)와, 상기 반응로(200) 상측에 위치하여 반응로(200) 내부와 선택적으로 냉각하여 응축하는 응축장치(300)와, 상기 응축장치(300)와 반응로(200) 사이에서 마그네슘 및 염화마그네슘 기체를 분배하는 분배기(400)를 포함하여 구성된다.
이하 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 상기 반응로(200)의 상세 구성을 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비(100)의 반응로(200)를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비(100)의 반응로(200)에서 일 구성인 히터리더부(224)의 결합 구조를 나타낸 도 3의 Ⅰ부 확대도이며, 도 5는 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비(100)의 반응로(200)에서 냉각시 기체 흐름을 나타낸 개요도이다.
먼저 도 3과 같이, 상기 반응로(200)는 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)이 반응하는 공간을 제공하는 반응기(210)와, 상기 반응기(210) 내부를 가열하기 위한 가열수단(220)과, 상기 반응기(210)를 내부에 수용하고 단열부재가 충진된 단열부(230)와, 상기 단열부(230)와 반응기(210) 사이의 공간을 경유하고 양단부는 상기 단열부(230) 외부로 노출되어 반응기(210)의 열을 흡열하여 냉각하는 제1냉각수단(240)을 포함하여 구성된다.
상기 반응기(210)는 상방향으로 개구되고 단열부(230) 내부에서 격리된 공간을 형성하는 반응공간(212)을 구비하여 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)의 반응이 이루어지는 구성이다.
따라서, 상기 반응기(210)는 내식성이 우수한 SUS합금으로 이루어짐이 바람직하다.
상기 반응기(210) 외측에는 가열수단(220)이 구비된다. 상기 가열수단(220)은 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)의 반응성을 높이기 위해 열을 제공하는 구성으로, 다수로 구비된다.
상기 가열수단(220)을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 가열수단(220)은, 전원인가시에 발열하는 발열체(222)와, 상기 발열체(222)에 대하여 전원을 입출하는 히터리더부(224)를 포함하여 구성된다.
상기 발열체(222)는 선택적으로 발열 가능한 범위 내에서 다양하게 변경하여 채택 가능하며, 상기 히터리더부(224)와 전기적으로 연결되어 있다.
상기 히터리더부(224)는 단열부(230) 외측에서 결합되며, 절연성 및 내열성을 갖도록 구비된다.
즉, 상기 히터리더부(224)는 첨부된 도 4와 같이 리더몸체(225)에 결합된 히터리더(226)가 구비되고, 상기 히터리더(226)는 단열부(230) 외면에서 돌출된 브라켓(232)에 결합부재(234)로 결합되며, 상기 브라켓(232) 외측에는 절연부재(228)가 구비된다.
그리고, 상기 리더몸체(225) 좌측에는 탄성력을 가지는 씰러(227)가 구비되고, 상기 씰러(227) 좌측에는 칼라(228)와 캡(229)이 구비되어 압축됨으로써 상기 히터리더(226)는 단열부(230)에 대하여 기체 유입이 차단된 상태를 유지하게 되고, 단열부(230)로부터 이격 고정되어 열로부터 보호되며, 절연부재에 의해 전기적으로 안정한 상태가 된다.
그리고, 상기 히터리더부(224)는 단열부(230)에 대하여 씰링된 상태로 결합되어 반응로(200) 내부에 진공 발생시에 외부 공기 유입을 차단할 수 있게 된다.
상기 반응기(210) 외측에는 단열부(230)가 구비된다. 상기 단열부(230)는 원주방향에 대하여 반응기(210)의 외면으로부터 이격 배치되며, 전술한 히터리더부(224)가 다수 설치된다.
그리고, 상기 단열부(230)의 우측 하부에는 제1진공수단(236)이 구비된다. 상기 제1진공수단은 상기 반응기(210)와 단열부(230) 사이의 공간을 진공분위기로 조성하기 위한 구성이다.
즉, 상기 제1진공수단은, 상기 반응기(210) 내부가 진공상태일 때 동작하여 반응기(210)의 변형을 방지하기 위한 구성으로, 상기 반응기(210) 내부에만 진공일 때 내측 방향으로 찌그러짐이 발생할 수 있는데, 이러한 반응기(210)의 변형을 방지하기 위하여, 상기 제1진공수단은 반응기(210) 외부에도 진공분위기를 인위적으로 형성할 수 있도록 구성된다.
이를 위해 상기 제1진공수단은 진공펌프와 연결됨이 바람직하며, 상기 제1진공수단의 양단부는 반응로(200)의 외부와 내부를 서로 연통하도록 설치됨이 바람직하다.
상기 반응로(200)와 단열부(230) 사이에는 제1냉각수단(240)이 구비된다. 상기 제1냉각수단(240)은 반응로(200) 내부의 열을 외부로 배출하기 위한 구성으로 간접냉각방식이 채택되었다.
즉, 상기 제1냉각수단(240)은 반응로(200) 외부에서 내부를 경유하여 다시 외부로 노출되고, 내부에 기체를 강제로 유입 및 순환시킴으로써 반응로(200)의 열을 간접방식으로 흡열하여 냉각하게 된다.
이를 위해 상기 제1냉각수단(240)은 열전도도가 높은 재질의 금속으로 파이프 형상을 갖도록 형성됨이 바람직하며, 상기 제1냉각수단(240)은 내부로 기체가 유입될 수 있도록 팬이 연결됨이 바람직하다.
그리고, 첨부된 도 5의 화살표와 같이 상기 제1냉각수단(240)은 단열부(230) 내부로 유입된 기체가 단열부(230) 내부에서 분지되어 반응기(210)를 감싸듯이 흐르도록 구성된다.
이것은, 상기 반응기(210)의 열을 보다 효율적으로 흡열하기 위한 것이며, 상기 제1냉각수단(240)은 다수로 구비될 수도 있고, 다수의 제1냉각수단(240)은 기체의 유량을 서로 제어하여 반응기(210)의 높이별 냉각속도를 서로 상이하게 제어할 수도 있음은 물론이다.
상기 반응로(200) 상측에는 응축장치(300)가 구비된다. 상기 응축장치(300)는 반응기(210) 내부에서 반응하고 남은 잉여 액상 마그네슘을 기화시켜 내부로 수용함으로써 냉각에 의한 응축을 담당하는 구성이다.
이하 첨부된 도 6 내지 도 8을 참조하여 상기 응축장치(300)의 상세 구성을 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비(100)에서 일 구성인 응축장치(300)의 내부 구성을 나타낸 개요도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비(100)에서 일 구성인 분배기(400)의 다른 실시예의 구성을 보인 부분 확대도이며, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비(100)에서 일 구성인 응축캔(310)의 결합 구조를 나타낸 평면 분해도이다.
첨부된 도면과 같이 상기 응축장치(300)는 반응로(200) 내부에서 기화되어 상승하는 마그네슘 및 염화마그네슘 기체를 내부로 수용하고, 이와 동시에 냉각하여 응축시킴으로써 내면에 부착되도록 하는 구성이다.
따라서, 상기 응축장치(300) 내부에는 응축캔(310)이 구비된다. 상기 응축캔(310)은 내부에 기체가 유입될 수 있도록 하부의 중앙이 개구되고, 도 8과 같이 서로 대칭되는 형상으로 구성되어 결합부(312)를 서로 분리함으로써 내부가 개방될 수 있도록 구성된다.
이것은 상기 응축캔(310) 내부 벽면에 응축된 마그네슘을 외부로 분리하고자 할 때 응축캔(310)을 좌/우(도 8에서 볼 때)로 벌려 보다 용이하게 분리하기 위함이다.
또한, 상기 응축캔(310)은 길이의 중앙을 기준으로 상/하 방향으로도 서로 대칭되게 형성된다.
따라서, 상기 응축캔(310)은 마그네슘 및 염화마그네슘 분리 후에 재설치하고자 할 때 방향성을 고려하지 않고 삽입하면 되므로 설치성을 향상시킬 수 있게 된다.
상기 응축장치(300)에는 제2냉각수단(320)이 구비된다. 상기 제2냉각수단(320)은 응축캔(310)의 열을 간접적으로 흡열하여 상기 응축캔(310) 내부 벽면에 기체의 응축이 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 구성이다.
즉, 상기 제2냉각수단(320)은 외부로부터 냉각수를 공급받고 응축장치(300) 내부에 형성된 수로(330)를 통해 냉각수를 유동시킨 후 다시 응축장치(300) 외부로 배수함으로써 흡열하게 된다.
그리고, 상기 수로(330)는 응축캔(310)과 접촉하지 않고 이격된 상태로 구성되어 있으므로, 냉각수는 응축캔(310)과 접촉하지 않은 상태로 유동하여 간접적으로 열을 흡열할 수 있게 된다.
상기 응축장치(300)에는 제2진공수단(340)이 구비된다. 상기 제2진공수단(340)은 응축장치(300) 내부공간을 진공분위기로 조성하기 위한 것으로, 상기 스폰지 티타늄의 기공 속에 포함되어 있는 마그네슘과 염화마그네슘이 기화시에 응축장치(300) 내부로 유입시키기 위해 구비된다.
상기 제2진공수단(340)의 상세 구성을 살펴보면, 상기 제2진공수단(340)은 서로 다른 진공압력을 발생시킬 수 있도록 구성된 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)가 구비되고, 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)는 메인밸브(343)의 동작에 의해 응축장치(300) 내부와 선택적으로 연통하게 된다.
상기 메인밸브(343)의 좌측에는 필터(341)가 구비되어 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344) 및 유확산펌프(346)로 유입되는 이물을 제거하게 된다.
또한, 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)의 입구부에는 각각 응축장치(300) 내부와 선택적으로 연통될 수 있도록 하는 제1밸브(345), 제2밸브(347), 제3밸브(348)가 구비된다.
따라서, 상기 메인밸브(343)가 차폐되는 경우에는 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)의 동작이 정지됨이 바람직하며, 상기 메인밸브(343)가 개방된 경우에는 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346) 중 어느 하나는 동작하게 된다.
이때 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346) 중 동작하는 펌프의 입구부에 위치한 제1밸브(345), 제2밸브(347), 제3밸브(348) 중 어느 하나는 개방되며, 상기 필터(341)는 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)로 유입되는 오물을 항상 필터링하여 걸러내게 된다.
상기 응축장치(300)의 하부, 보다 상세하게는 상기 반응로(200)와 응축장치(300)의 내부 중앙에는 분배기(400)가 위치하게 된다. 상기 분배기(400)는 반응로(200)와 응축장치(300) 내부를 선택적으로 연통시킬 수 있도록 구성된 것으로, 상기 분배기(400)에는 분배막(410)이 구비된다.
상기 분배막(410)은 반응로(200) 내부에서 발생한 가스가 응축장치(300) 내부로 유입되도록 안내하는 기체안내관(420)이 개구되었을 때 상기 기체안내관(420)을 따라 상승하는 기체를 응축캔(310)의 내부 벽면 방향으로 분배하여 안내하는 구성이다.
따라서, 상기 분배막(410)은 다양한 형상으로 변경 실시가 가능하다. 즉, 도 7과 같이 경사지게 형성하여 기체의 유동 방향에 대하여 간섭량을 최소화할 수 있도록 구성할 수도 있음은 물론이다.
이하 첨부된 도 2 내지 도 8을 참조하여 상기와 같이 구성되는 제조설비(100)를 이용한 스폰지 티타늄 제조 방법을 살펴본다.
먼저, 상기 반응기(210) 내부에 장입된 마그네슘(Mg)을 가열수단(220)을 이용하여 가열하여 용융시키고, 사염화티타늄(TiCl4)을 낙하시켜 반응하게 된다.
이때의 반응식은 2Mg + TiCl4 ---> Ti(스폰지 티타늄) + MgCl2이다.
이때 상기 스폰지 티타늄 내부 기공에는 마그네슘과 염화마그네슘이 존재하게 된다.
따라서, 상기 제1진공수단과 제2진공수단(340)을 동작시켜 기화시키게 된다. 기화된 마그네슘과 염화마그네슘은 분배기(400)를 통과하여 응축캔(310) 내부에서 분배되며, 응축캔(310) 내부 벽면 방향으로 분배된 기체들은 제2냉각수단(320)의 작용에 의해 응축캔(310)이 냉각됨에 따라 응축캔(310)의 내부 벽면에 응축되어 고착된다.
상기와 같은 과정이 반복됨에 따라 상기 반응기(210) 내부의 스폰지 티타늄에 포함된 마그네슘과 염화마그네슘은 점차 사라져 고순도의 스폰지 티타늄의 제조가 가능하다.
상기 응축캔(310)의 내부 벽면에 응축되어 고착된 마그네슘은 도 8과 같이 결합부(312)를 해지하여 응축캔(310) 내부를 개방함으로써 응축캔(310)으로부터 용이하게 취출할 수 있다.
이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.
100. 스폰지 티타늄 제조설비 200. 반응로
210. 반응기 212. 반응공간
220. 가열수단 222. 발열체
224. 히터리더부 226. 히터리더
228. 절연부재 230. 단열부
232. 브라켓 234. 결합부재
240. 제1냉각수단 300. 응축장치
310. 응축캔 312. 결합부
320. 제2냉각수단 330. 수로
340. 제2진공수단 341. 필터
342. 워터펌프 343. 메인밸브
344. 로터리펌프 345. 제1밸브
346. 유확산펌프 347. 제2밸브
348. 제3밸브 400. 분배기
410. 분배막 420. 기체안내관

Claims (9)

  1. 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)을 반응시켜 스폰지 티타늄을 제조하고, 상측에는 스폰지 티타늄 내부로부터 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 냉각하여 응축하는 응축장치가 결합된 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 있어서,
    상기 반응로는, 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)이 반응하는 공간을 제공하는 반응기와, 상기 반응기 내부를 가열하기 위한 가열수단과, 상기 반응기를 내부에 수용하고 단열부재가 충진된 단열부와, 상기 단열부와 반응기 사이의 공간을 경유하고 양단부는 상기 단열부 외부로 노출되어 반응기의 열을 흡열하여 냉각하는 제1냉각수단을 포함하여 구성되고,
    상기 제1냉각수단은,
    금속 파이프로 이루어져 반응기로부터 이격된 상태로 격리되며, 단열부와 반응기 사이 공간에서 상/하 및 좌/우로 분지되어 기체를 유입 및 순환시킴으로써 반응기의 열을 간접 냉각방식으로 흡열하는 것을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제1냉각수단은 기체의 유량을 서로 제어하여 반응기의 높이별 냉각속도를 상이하게 제어 가능한 것을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 반응로와 응축장치 사이에는,
    상기 반응로와 응축장치 내부를 선택적으로 연통시켜 응축장치 내부로 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 분배하는 분배기가 구비됨을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
  4. 삭제
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 반응로 내부 일측에는,
    상기 반응기와 단열부 사이의 공간을 진공분위기로 조성하기 위한 제1진공수단이 구비됨을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 가열수단은,
    전원인가시에 발열하는 발열체와,
    상기 발열체에 대하여 전원을 입출하는 히터리더부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제1냉각수단은,
    외부에서 공급받은 기체를 단열부 내부에서 분지하는 것을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제1진공수단은,
    상기 반응기 내부가 진공상태일 때 동작하는 것을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 히터리더부는 단열부에 대하여 기체 유입이 차단된 상태를 유지함을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
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