KR101507406B1 - 금속의 용융 증발 장치 - Google Patents

Abstract

금속의 용융 증발 장치는 저류탱크(4), 저류탱크(4)의 상부에 접속된 주종(主縱) 통부(8), 주종 통부(8)의 내부에 일부가 삽입된 금속 용융 파이프(12), 금속 용융 파이프(12)의 도중에 비스듬히 접속된 금속 도입용 파이프(16), 금속 용융 파이프(16)의 하단 개구부를 둘러싸도록 배치되고 상기 금속 용융 파이프(16)의 바닥면을 구성하는 리시버 부재(14), 주종 통부(8)의 외주면에 장착되고 온도 조정이 가능한 유도가열장치(24) 및 저류 탱크(4)의 견부(肩部) 측벽에 접속된 가스 제거용 파이프(20)를 포함한다. 상기 금속의 용융 증발 장치에 따르면, 생산 효율을 향상시킴과 동시에, 용융과 증발을 안정된 속도로, 또한 신속하게 금속의 용융 증발을 수행할 수 있게 된다.

Description

금속의 용융 증발 장치{APPARATUS FOR MELTING AND VAPORIZING METAL}

본 발명은 금속의 용융 증발 장치에 관한 것이다.

예를 들면, 마그네슘이나 아연 등의 금속을 기체로 하기 위해서는, 1개의 용기 내에서 고체로부터 액체로 용융하고, 다시 동일 용기 내에서 용융 금속으로부터 가스화시키는 것이 일반적이었다(예를 들면, 일본특허공개 소60-161327호 공보).

즉, 이들 금속을 용융 증발시키기 위해서는, 지금까지 배치형식으로 행해지는 것이 많고, 예를 들면, 레토르트로 호칭되는 용기 내에 소정량의 금속 입체(粒體)를 투입하고 외부에 형성한 가열 히터에 의해 금속 입체를 용융시킴과 동시에, 용융한 금속을 증기로서 배출구로부터 취출하고 있다. 그리고, 용융 후에 증발하여 감소한 용기 내에 순차로 추가의 금속 입체를 투입하여, 처리량을 증대시키고 있었다.

그런데, 이러한 방법을 실시하기 위한 종래의 금속의 용융 증발 장치에서는, 생산 효율이 나쁘고, 또한, 예를 들면, 비점 이상으로 가열된 고온도의 용융 금속 내에, 추가의 금속 입체를 투입하면, 산화하기 쉬운 금속은, 용기 내에서 부분적으로 연소되어 버릴 우려가 있다. 한편, 추가 금속의 투입량의 가감이 곤란하고, 그 양이 너무 많으면 용기 내의 용탕(溶湯) 온도가 대폭 저하되어, 안정된 증발량이 얻어지지 않는 등의 문제가 발생하고 있었다.

본 발명의 목적은 생산 효율을 향상시키고, 용융과 증발을 안정된 속도로 빠르게 행할 수 있으며, 또한 에너지 손실이 적은 금속의 용융 증발 장치를 제공하는 데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 금속의 용융 증발 장치는 저류 탱크, 주종 통부, 금속 용융 파이프, 금속 도입용 파이프, 리시버 부재, 유도가열장치 및 가스 제거용 파이프를 포함한다. 상기 주종 통부는 상기 저류탱크의 상부에 접속된다. 상기 금속 용융 파이프는 상기 주종 통부의 내부에 일부가 삽입된다. 상기 금속 도입용 파이프는 상기 금속 용융 파이프의 도중에 비스듬히 접속된다. 상기 리시버 부재는 상기 금속 용융 파이프의 하단 개구부를 둘러싸도록 배치되고, 상기 금속 용융 파이프의 바닥면을 구성한다. 상기 유도가열장치는 상기 주종 통부의 외주면에 장착되고, 온도 조정이 가능하다. 상기 가스 제거용 파이프는 상기 저류 탱크의 측벽에 접속된다.

상술한 구성에 의한 본 발명에 따르면, 유도가열장치에 의해 금속을 가열 용융하기 때문에, 예를 들면, 금속 입체를 적정한 온도로 또한 적정한 용융 속도로 용융할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 저류 탱크의 외측에는, 균열재가 장착되어 있을 수 있다.

상술한 구성에 따르면, 상기 저류 탱크를 전체적으로 거의 균등하게 열을 가하는 것이 가능해진다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리시버 부재는 상기 금속 용융 파이프에 취부되어 있을 수 있다.

상술한 구성에 따르면, 상기 금속 용융 파이프로부터 상기 리시버 부재 내로 낙하된 금속 입체를 상기 리시버 부재에서 완전히 용융시키고, 다시 리시버 부재로부터 넘쳐 나오게 할 수 있다. 이로 인해, 소량씩 연속 운전이 가능해진다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 리시버 부재의 상부 개구 테두리에는, 노치홈이 형성되어 있을 수 있다.

상술한 구성에 따르면, 상기 노치홈을 통하여 용융 금속을 하방으로 낙하시킬 수 있다.

또한, 상기 리시버 부재에 용융 금속이 항상 보류되는 구조이기 때문에, 상기 저류 탱크 내부의 금속 증기의 상기 금속 용융 파이프 측으로의 누설을 차단하고 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 금속 용융 파이프 및 상기 주종 통부에는, 불활성 가스 도입 파이프가 접속되어 있을 수 있다.

상술한 구성에 따르면, 용융 금속 내로의 공기 등의 산소 함유 기체의 혼입을 저지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 저류 탱크, 상기 주종 통부, 상기 금속 용융 파이프, 상기 금속 도입용 파이프, 상기 리시버 부재 및 상기 가스 제거용 파이프의 재질이, 사용 온도 범위에서 내성을 갖고 합금화하지 않는 재질, 예를 들면, 석영이나 탄화규소 등을 이용할 수 있고, 각각 석영에 의해 형성되어 있을 수 있다.

상술한 구성에 따르면, 내열성이 우수하고 장기간의 사용에 견딜 수 있음과 동시에, 불순물의 혼입을 효과적으로 방지할 수 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 금속의 용융 증발 장치에 의하면, 금속의 용융 증발에 의한 정련을 행하는 데 있어서, 싸고 거의 연속적으로 행할 수 있기 때문에, 생산 효율이 향상된다. 또한, 금속을 용융하는 부분의 용적을 작게 할 수 있기 때문에, 소형화가 달성된다. 또한, 공급량에 따른 가열량의 제어가 용이하기 때문에, 용융과 증발을 안정된 속도로, 또한 빠르게 행할 수 있음과 동시에, 에너지 손실을 적게 할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 금속의 용융 증발 장치에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물 을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥 상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 용융 증발 장치를 나타낸 것이다.

용융 증발 장치(2)에 있어서, 저류 탱크(4)는 바닥면이 폐색된 거의 원통형상을 갖고, 외주 부분에는, 예를 들면, 카본제의 균열재(6)가 장착됨으로써, 표면이 균등하게 가열된다. 또한, 상기 균열재(6)를 장착한 저류 탱크(4)는, 도시되지 않은 전기로 내에 수용되어 있다.

저류 탱크(4)의 상부에는 주종 통부(8)가 접속되고, 또한, 상기 주종 통부(8)의 상부 개구에는 덮개(10)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 덮개(10)를 통하여 금속 용융 파이프(12)가 주종 통부(8) 내에 삽입되어 있다. 금속 용융 파이프(12)의 하단부는 개구되고, 이 개구부를 둘러싸도록 리시버 부재(14)가 배치되어 있다. 그리고, 상기 리시버 부재(14)는 금속 용융 파이프(12)의 바닥면을 구성한다.

도 1에 도시된 리시버 부재(14)는, 금속 용융 파이프(12)의 외주면과 리시버 부재(14)의 내주면과의 사이에, 스페이서 등의 도시되지 않은 고정 부재를 통하여 취부되어 있다. 상기 고정 부재가 금속 용융 파이프(12)와 리시버 부재(14)와의 사이에 개장됨으로써, 리시버 부재(14) 내의 용융 금속이 외부로 흐르기 위한 유로가 확보되어 있다.

상술한 바와 같이 리시버 부재(14)를 금속 용융 파이프(12)에 취부한 경우에는, 리시버 부재(14)에 용융 금속이 잔류하고 있다고 하더라도, 금속 용융 파이프(12)를 주종 통부(8)의 상방으로 인출할 수 있다. 따라서, 도 1의 경우에 있어서, 리시버 부재(14)에 용융 금속이 들어간 상태에서 금속 용융 파이프(12)의 교환 작업을 수행할 수 있다.

또한, 도 1의 경우와는 다르게, 리시버 부재(14)의 외주면과 주종 통부(8)의 내주면과의 사이에, 스페이서 등의 적절한 고정 부재를 삽장하고, 상기 고정 부재를 통하여 리시버 부재(14)를 고정할 수도 있다.

그러나, 금속 용융 파이프(12)의 교환 작업성을 고려하면, 도 1과 같이 리시버 부재(14)를 금속 용융 파이프(12)에 취부하는 것이 바람직하다. 가령, 리시버 부재(14)를 주종 통부(8)에 취부한 경우에는, 금속 용융 파이프(12)를 교환하는 것은 가능하지만, 리시버 부재(14) 내에 용융 금속을 남길 수 있다.

한편, 상기 금속 용융 파이프(12)의 도중에는, 비스듬한 상방향으로부터 금속 도입용 파이프(16)가 접속되고, 상기 금속 도입용 파이프(16)에는, 호퍼(16a)가 구비되어 있다. 상기 호퍼(16a)는 항상 개구되고, 상압으로 되어 있다.

또한, 저류 탱크(4) 내에는, 온도계(18)가 삽입되어, 상기 온도계(18)에 의해 내부 온도가 측정된다. 또한, 저류 탱크(4)의 측벽에는, 가스 제거용 파이프(20)가 연결관(22)을 통하여 접속되고, 상기 가스 제거용 파이프(20)로부터 금속 가스가 하방으로 도출된다. 가스 제거용 파이프(20)의 상부 개구에는, 안전 장치가 설치되고, 상기 안전 장치에 의해 저류 탱크(4) 내부가 소정압 이상이 되지 않도록 방지되고 있다.

본 실시예에 있어서, 주종 통부(8)의 외주면에, 유도 가열 장치(24)가 설치되어 있다. 상기 유도 가열 장치(24)는, 교류 전류에 의해 회전 자계를 발생시키기 위한 것이고, 자계의 강약에 의해 가열부의 온도 조정이 가능하게 되어 있다.

본 실시예에 있어서, 저류 탱크(4), 주종 통부(8), 덮개(10), 금속 용융 파이프(12), 리시버 부재(14), 금속 도입용 파이프(16) 등은 석영으로 형성되고, 이것에 의해, 내열성이 향상되고 있다.

덮개(10) 및 금속 용융 파이프(12)에는, 불활성 가스 공급 파이프(30,32)가 접속되고, 이들의 파이프(30,32)로부터 금속 용융 파이프(12) 및 주종 통부(8) 내에, 각각 불활성 가스가 도입됨으로써, 내부의 공기가 불활성 가스로 치환되어 있다.

본 실시예에 의한 용융 증발 장치는 상기와 같이 구성되어 있으며, 이하에서는 용융 증발 장치의 작용에 대하여 설명한다. 예를 들면, 상기 용융 증발 장치(2)는, 분말 혹은 입자형상의 금속 재료를 가스화하는 데 사용될 수 있다. 봉 형상의 원료의 경우에는, 금속 용융 파이프(12)의 상단부로부터 삽입된다.

저류탱크(4)는, 상술한 바와 같이 도시되지 않은 전기로 내에 수용되어 있다. 그리고, 상기 전기로에 의해, 저류탱크(4)의 내부는 소정의 온도로 가열되어 있다.

이와 같이, 저류 탱크(4)의 내부를 미리 소정의 온도로 가열하고 난 후, 예를 들면, 금속 도입용 파이프(16)의 호퍼(16a) 내에 마그네슘 등의 금속 입체가 투입된다. 이후, 상기 금속 입체는 금속 도입용 파이프(16)로부터 금속 용융 파이프(12) 내에 수용된다. 금속 도입용 파이프(16)로부터 금속 용융 파이프(12) 내에 도출된 금속 입체는, 리시버 부재(14) 내에 일시적으로 저류된다.

여기에서, 주종 통부(8)의 외주에 형성한 유도 가열 장치(24)는, 외부의 제어 덮개를 통하여 구동되고 있다. 이로 인해, 상기 리시버 부재(14) 내의 금속 입체는, 유도 가열 장치(24)에 의해 곧 가열되고, 리시버 부재(14) 내에서 단시간 내에 용융된다. 호퍼(16a)로의 금속 입체의 투입량의 증가에 비례하여, 리시버 부재(14) 내의 용융 금속량이 증가하고, 용융 금속이 차츰 상승해 가지만, 리시버 부 재(14)의 상부 개구에 형성한 노치홈(14a)으로부터 외부로 넘치고, 주종 통부(8)의 하방으로 적하된다.

한편, 전기로 내에 있는 저류 탱크(4)의 내부는 이미 고온으로 되어 있기 때문에, 상기 저류 탱크(4) 내로 적하해 간 용융 금속은, 증기가 되어 저류 탱크(4) 내에 충만된다. 이후, 충만된 용융 가스는, 서서히 연결관(22)을 통하여 가스 제거 파이프(20)의 하단 개구 측으로 도출되고, 상기 하단 개구로부터 다음 공정으로 공급된다.

본 실시예에 따른 금속의 용융 증발 장치에 의하면, 투입되어 온 마그네슘 등의 금속 입체가 유도 가열 장치(24)에 의해 용융되도록 구성하였기 때문에, 금속을 용융하는 부분의 용적을 작게 할 수 있다. 또한, 금속 입체의 공급량에 따라 유도 가열 장치(24)에 의한 가열 온도를 조정할 수 있다. 따라서, 에너지 손실을 적게 할 수 있다.

용융하는 금속은, 마그네슘의 입체에 한정되지 않고, 아연 등, 수요에 따라 적용 가능하다. 또한, 이러한 이차 정련을 행함으로써, 보다 순도를 높게 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속의 용융 증발 장치에 의하면, 금속의 용융 증발에 의한 정련을 행하는 데 있어서, 싸고 거의 연속적으로 행할 수 있기 때문에, 생산 효율이 향상된다. 또한, 금속을 용융하는 부분의 용적을 작게 할 수 있기 때문에, 소형화가 달성된다. 또한, 공급량에 따른 가열 량의 제어가 용이하기 때문에, 용융과 증발을 안정된 속도로, 또한 빠르게 행할 수 있음과 동시에, 에너지 손실을 적게 할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속의 용융 증발 장치를 나타낸 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

2: 용융 증발 장치 4: 저류 탱크

6: 균열재 8: 주종 통부

10: 덮개 12: 금속 용융 파이프

14: 리시버 부재 14a: 노치홈

16: 금속 도입용 파이프 16a: 호퍼

18: 온도계 20: 가스 제거용 파이프

22: 연결관 24: 유도가열장치

25: 안전장치 30, 32: 불활성 가스 도입 파이프

Claims (6)

1. 저류(貯留)탱크;

   상기 저류탱크의 상부에 접속된 주종(主縱) 통부;

   상기 주종 통부의 내부에 일부가 삽입된 금속 용융 파이프;

   상기 금속 용융 파이프의 도중에 비스듬히 접속된 금속 도입용 파이프;

   상기 금속 용융 파이프의 하단 개구부를 둘러싸도록 배치되고, 상기 금속 용융 파이프의 바닥면을 구성하는 리시버 부재;

   상기 주종 통부의 외주면에 장착되고, 온도 조정 가능한 유도가열장치; 및

   상기 저류 탱크의 측벽에 접속된 가스 제거용 파이프를 포함하고,

   상기 리시버 부재는 상기 금속 용융 파이프의 외주면과 상기 리시버 부재의 내주면 사이의 고정 부재를 통하여 상기 금속 용융 파이프에 취부되고,

   상기 고정 부재는 상기 금속 용융 파이프와 상기 리시버 부재와의 사이에 개재됨으로써, 상기 리시버 부재 내의 용융 금속이 외부로 흐르기 위한 유로가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속의 용융 증발장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 저류 탱크의 외측에는, 균열재가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 금속의 용융 증발장치.
3. 삭제
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 리시버 부재의 상부 개구 테두리에는, 노치홈이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속의 용융 증발장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 금속 용융 파이프 및 상기 주종 통부에는, 불활성 가스 도입 파이프가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 금속의 용융 증발장치.
6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 저류 탱크, 상기 주종 통부, 상기 금속 용융 파이프, 상기 금속 도입용 파이프, 상기 리시버 부재 및 상기 가스 제거용 파이프는, 각각 석영에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속의 용융 증발장치.

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