KR101839471B1 - Deoxidation apparatus for preparing titanium with low oxygen concentration - Google Patents

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KR101839471B1
KR101839471B1 KR1020170001776A KR20170001776A KR101839471B1 KR 101839471 B1 KR101839471 B1 KR 101839471B1 KR 1020170001776 A KR1020170001776 A KR 1020170001776A KR 20170001776 A KR20170001776 A KR 20170001776A KR 101839471 B1 KR101839471 B1 KR 101839471B1
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임재원
김광민
홍천일
오정민
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전북대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to an improved titanium deoxidizing apparatus, which comprises: an inner container of which an upper portion is opened; and a separating cut disposed in the perpendicular direction to the axial direction of the inner container and having a first mesh of which an outer circumference surface is integrally fixed on an inner circumference surface of the inner container to allow the inner container to be divided into an upper portion wherein titanium is stored and a lower portion wherein a deoxidizing agent is stored. Therefore, the separating cut enables the deoxidizing agent evaporated by heat to come in contact with the titanium stored in the upper portion while passing through the first mesh, thereby deoxidizing the titanium. According to the present invention, the upper portion and the lower portion can be divided through the separating cut which is integrally formed in the inner container. Moreover, the titanium and the deoxidizing agent can be disposed in the portions, respectively, to enable the evaporated calcium steam and titanium powder to be effectively responded.

Description

개선된 티타늄 탈산장치{Deoxidation apparatus for preparing titanium with low oxygen concentration}[0001] The present invention relates to an improved titanium deoxidation apparatus,

본 발명은 개선된 티타늄 탈산장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 티타늄과 탈산제의 접촉을 활성화시켜 티타늄의 탈산을 촉진시킬 수 있는 개선된 티타늄 탈산장치에 관한 것이다.The present invention relates to an improved titanium deoxidation apparatus, and more particularly to an improved titanium deoxidation apparatus capable of promoting the deoxidation of titanium by activating the contact of titanium with a deoxidizer.

티타늄(Ti)은 경량성, 내구성, 내식성이 매우 우수한 물질이다. 이러한 이유로, 티타늄은 우주항공 분야, 해양기기 분야, 화학공업 분야, 원자력 발전 분야, 생체 의료 분야, 자동차 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.Titanium (Ti) is a very lightweight, durable and corrosion-resistant material. For this reason, titanium is used in various fields such as aerospace, marine equipment, chemical industry, nuclear power, biomedical, and automobile.

상용의 티타늄은 대략 2,000ppm에서 10,000ppm 정도의 산소를 함유하고 있다. 따라서, 보다 고순도의 티타늄을 제조하기 위한 많은 연구가 이루어지고 있다.Commercial titanium contains approximately 2,000 ppm to 10,000 ppm of oxygen. Therefore, much research has been conducted to produce titanium of higher purity.

티타늄의 고순도화 연구는 주로 가스불순물의 제어로 그 중에서도 탈산 공정의 개발에 맞추어져 왔다.Studies on the high purity of titanium have been mainly focused on the development of deoxidation processes by controlling gas impurities.

이러한 탈산 공정을 통한 티타늄 내 산소저감 방법으로, 염화칼슘(CaCl2) 등의 할라이드(Halide)계 플럭스(Flux)를 사용하여 칼슘(Ca)을 용해하고 탈산 생성물인 산화칼슘(CaO)을 플럭스 내에 용해시키는 방법이 제안되었다. 그러나 할라이드계 플럭스를 사용한 방법은 탈산 후 파쇄 등의 복잡한 기계적 공정을 거쳐야 하는 문제점이 있으며, 원재료가 분말인 경우 공정을 적용하여 건전한 분말의 회수가 곤란한 문제점이 있다.As a method of reducing oxygen in titanium through such a deoxidation process, a method of dissolving calcium (Ca) by using a halide-based flux such as calcium chloride (CaCl 2) and dissolving calcium oxide (CaO) A method has been proposed. However, the method using a halide-based flux has a problem that a complicated mechanical process such as crushing after deoxidation is required, and in the case where the raw material is a powder, there is a problem that it is difficult to recover a sound powder by applying the process.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본원 발명의 발명자인 임재원 외 4인은 한국등록 특허 제10-1135160호(저산소 티타늄 분말 제조용 탈산 장치, 발명자, 임재원 외 4인)는 저산소 티타늄 분말 제조용 탈산 장치를 개시한 바 있다.In order to solve these problems, Jim Jae Won et al. Disclosed a Korean Patent No. 10-1135160 (deoxidation apparatus for producing a low-oxygen titanium powder, inventor, Jae Won et al. 4), and disclosed a deoxidation apparatus for producing a low-oxygen titanium powder have.

개시되어 있는 저산소 티타늄 분말 제조용 탈산 장치는 상부용기(11) 및 하부용기(12)를 연결재(13)로 결합시켜 하나의 용기를 형성하고, 상부용기(11)의 하단에 시브(20)를 배치하고, 하부용기(12)의 하단에 탈산제(De)를 배치시켜 증발된 탈산제와 티타늄(Ti)과 접촉이 이루어지면서 탈산이 이루어지도록 하여 원소재의 건전한 분말 회수를 증대시킬 수 있도록 하였다.The disclosed deoxidation apparatus for producing titanium oxide powder has a structure in which one vessel is formed by joining the upper vessel 11 and the lower vessel 12 with the connecting material 13 and a sheave 20 is disposed at the lower end of the upper vessel 11 Deoxidizer (De) is disposed at the lower end of the lower vessel (12) to contact deoxidized deoxidizer and titanium (Ti), thereby deoxidizing the deoxidizer to increase the recovery of the powdery raw material.

하지만, 개시된 한국등록 특허 제10-1135160호는 시브(20)를 배치시키기 위하여 상부용기(11)와 하부용기(12)로 분리되는 구조를 형성해야 하고, 탈산제(De)를 배치하는 하부용기(12)에 1회용 용기(14)를 지속적으로 교체하는 번거로움이 있다.However, Korean Patent No. 10-1135160 discloses a structure in which the upper container 11 and the lower container 12 are separated from each other in order to dispose the sheave 20 and a lower container It is troublesome to replace the disposable container 14 continuously.

또한, 티타늄이 분말로 형성되는 경우, 티타늄 분말이 시브를 막아 하부용기에서 형성된 증발된 탈산제가 상부로 원활하게 공급이 이루어지지 않아 탈산제와 티타늄의 접촉을 어렵게 하는 문제점이 발생하고 있다.In addition, when titanium is formed as powder, the evaporated deoxidizer formed in the lower vessel is prevented from being smoothly supplied to the upper portion of the titanium powder by blocking the sheath, thereby making it difficult to contact the deoxidizer with titanium.

(한국등록 특허 제10-1135160호, 2012년 04월 03일)(Korean Patent No. 10-1135160, April 03, 2012)

본 발명의 목적은 순도가 높은 티타늄을 제조하기 위한 제조용기와 분리용 거트를 일체로 형성함으로써 용기 제작비용을 절감하고, 탈산제와 티타늄과의 접촉을 촉진시켜 고순도의 티타늄을 획득할 수 있는 개선된 티타늄 탈산장치를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a high purity titanium by integrating a manufacturing vessel and a separating gut for manufacturing titanium with high purity to reduce the manufacturing cost of the vessel and promote contact between the deoxidizer and titanium to obtain high purity titanium Titanium deoxidation apparatus.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 티타늄을 탈산시켜 저산소 티타늄을 제조하는 개선된 티타늄 탈산장치는 상부가 개방된 내부용기; 및 내부용기의 축방향에 직각방향으로 배치되며, 외주면이 내부용기의 내주면에 일체로 고정되어 내부용기를 티타늄을 수용하는 상측영역과 탈산제를 수용하는 하측영역으로 분리시키는 제1 메쉬를 구비하여 가열에 의해 증발된 탈산제가 제1 메쉬를 통과하면서 상측영역에 수용된 티타늄과 접촉되도록 하여 티타늄의 탈산이 이루어지도록 하는 분리용 거트;를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an improved titanium deoxidation apparatus for deoxidizing titanium to produce hypoxic titanium according to an embodiment of the present invention. And a first mesh which is disposed in a direction perpendicular to the axial direction of the inner container and whose outer circumferential surface is integrally fixed to the inner circumferential surface of the inner container to divide the inner container into an upper region containing titanium and a lower region containing deoxidizer, And the deoxidizing agent evaporated by the second deoxidizing agent is passed through the first mesh and brought into contact with the titanium contained in the upper region so that titanium is deoxidized.

여기서, 티타늄이 분말형인 경우, 분리용 커트 상측에 배치되며, 제1 메쉬보다 크기가 작은 제2 메쉬로 형성된 마이크로 시브;를 더 포함한다.The microsieve may be formed of a second mesh having a size smaller than that of the first mesh when the titanium is in powder form.

여기서, 가열에 의해 증발된 탈산제의 공급이 상측영역으로 증대되도록 적어도 하나 이상이 제1 메쉬와 제2 메쉬를 관통하여 상측영역과 하측영역으로 돌출되어 탈산가스 유로를 형성하는 링슬리부;를 더 포함한다.Here, at least one of the ring slit portions protruding into the upper region and the lower region through the first mesh and the second mesh to form a deoxidizing gas flow path so that the deoxidizing agent evaporated by heating is increased to the upper region .

여기서, 내부용기는 개방된 상부를 밀폐시키는 캡을 구비할 수 있다.Here, the inner container may have a cap that seals the open top.

여기서, 내부용기를 수용하는 외부 용기;를 더 포함할 수 있다.Here, the container may further include an outer container for receiving the inner container.

여기서, 내부용기는 탈산제의 세척이 용이하도록 스테인리스 재질로 형성될 수 있다.Here, the inner vessel may be formed of a stainless steel material to facilitate the cleaning of the deoxidizer.

본 발명에 의한 개선된 티타늄 탈산장치는 내부용기에 일체형으로 형성된 분리용 거트를 통하여 상측영역과 하측영역을 분리하고, 각각에 티타늄과 탈산제를 배치시켜 티타늄과 증발된 칼슘증기와 티타늄 분말의 반응이 효율적으로 이루어지도록 하여 고순도의 티타늄을 형성할 수 있게 된다.The improved titanium deoxidation apparatus according to the present invention separates an upper region and a lower region through a separating gut formed integrally in an inner vessel and arranges titanium and a deoxidizer in each of them, so that the reaction between titanium and vaporized calcium vapor and titanium powder So that high purity titanium can be formed.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

도 1은 종래의 탈산장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 티타늄 탈산장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 링슬리부를 구비하는 개선된 티타늄 탈산장치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 거트를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 개선된 티타늄 탈산장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 링슬리브를 나타내는 상세도면이다.
도 7a ~ 7c는 본 발명의 실시예에 따른 개선된 티타늄 탈산장치의 온도에 따른 산소감소 실험결과를 나타내는 그래프이다.
1 is a view showing a conventional deoxidation apparatus.
2 is a diagram of an improved titanium deoxidation apparatus in accordance with an embodiment of the present invention.
3 is a diagram of an improved titanium deoxidation apparatus having a ring sleeve according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a view of a detachable gusset according to one embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an improved titanium deoxidation apparatus according to another embodiment of the present invention.
6 is a detailed view showing a ring sleeve according to another embodiment of the present invention.
FIGS. 7A to 7C are graphs showing results of oxygen reduction experiments according to temperature of an improved titanium deoxidation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 이때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략할 것이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에 있어서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시되었다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that, in the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols as possible. Further, the detailed description of known functions and configurations that may obscure the gist of the present invention will be omitted. For the same reason, some of the components in the drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, “~상에”라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.Also, throughout the specification, when an element is referred to as " including " an element, it is understood that the element may include other elements as well, without departing from the other elements unless specifically stated otherwise. Also, throughout the specification, the term " on " means located above or below a target portion, and does not necessarily mean that the target portion is located on the upper side with respect to the gravitational direction.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 티타늄 탈산장치를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 링슬리부를 구비하는 개선된 티타늄 탈산장치를 나타내는 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분리형 거트를 나타내는 도면이다.FIG. 2 is a view of an improved titanium deoxidation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a view of an improved titanium deoxidation apparatus having a ring slit section according to an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a view showing a detachable gusset according to an embodiment of the present invention.

도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 개선된 티타늄 탈산장치는 내부용기(110), 분리용 거트(120), 마이크로 시브(130) 및 링슬리브(140)를 포함하여 구성된다.2 through 4, an improved titanium deoxidizer according to an embodiment of the present invention includes an inner vessel 110, a separation gut 120, a microsieve 130, and a ring sleeve 140 .

내부용기(110)는 상부가 개방되어 형성되고, 개방된 상부를 밀폐시키는 캡(113)을 구비한다. 캡(113)은 상방향으로 볼록하게 형성되며, 캡(113)을 내부용기(110) 상단 둘레면을 따라 밀착시키기 위하여 가압부재(115)를 더 구비할 수 있다.The inner container 110 is formed by opening the upper portion and has a cap 113 for sealing the opened upper portion. The cap 113 is convex upward and may further include a pressing member 115 to closely contact the cap 113 along the upper circumferential surface of the inner container 110.

내부용기(110)는 스테인리스 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 스테인리스 재질로 형성된 내부용기(110)는 후술하는 탈산제(De)가 가열에 의해서 내부용기(110)의 바닥에 눌러붙은 경우에도 상수도에 의해서 세척되어 간단하게 탈산제를 제거할 수 있어 내부용기(110)를 계속해서 재활용할 수 있으므로 유지관리비용을 절감할 수 있다.The inner container 110 is preferably made of stainless steel. The inner container 110 formed of stainless steel can be easily cleaned by the tap water to remove the deoxidizing agent even when the deoxidizer De described below is pressed against the bottom of the inner container 110 by heating, Can be continuously recycled, thereby reducing the maintenance cost.

분리용 거트(120)는 제1 메쉬(121)를 구비하여 내부용기(110)의 축방향에 직각방향으로 배치되며, 분리용 거트(120)의 외주면이 내부용기(110)의 내주면에 일체로 고정된다. 따라서, 분리용 거트(120)는 내부용기(110)를 티타늄(Ti)을 수용하는 상측영역(111)과 탈산제(Ca)를 수용하는 하측영역(112)으로 구획시키고, 가열에 의해 증발된 탈산제(De)가 제1 메쉬(121)를 통과하면서 상측영역(111)에 수용된 티타늄(Ti)과 접촉되도록 하여 티타늄(Ti)의 탈산이 이루어지도록 할 수 있다.The separating gut 120 is provided with the first mesh 121 and arranged in a direction perpendicular to the axial direction of the inner container 110. The outer circumferential surface of the separating gut 120 is integrally formed with the inner circumferential surface of the inner container 110 . Therefore, the separating gut 120 divides the inner vessel 110 into an upper region 111 containing titanium (Ti) and a lower region 112 containing a deoxidizer (Ca), and a deoxidizer Deoxidation of titanium (Ti) can be performed by contacting the titanium (Ti) contained in the upper region (111) while passing through the first mesh (121).

즉, 분리용 거트(120)는 상측영역(111)과 하측영역(112)이 일체로 형성된 내부용기(110)에 일체로 결합됨으로써 티타늄(Ti)을 수용하는 상측영역(111)과 탈산제(De)를 수용하는 하측영역(112)으로 구획시키고 티타늄의 탈산을 촉진시킬 수 있다. 여기서, 탈산제(De)는 칼슘으로 형성될 수 있다.That is, the separating gut 120 is integrally bonded to the inner container 110 in which the upper region 111 and the lower region 112 are integrally formed, whereby the upper region 111 containing titanium Ti and the deacidifying agent De ), And promote the deoxidation of titanium. Here, deoxidizer (De) may be formed of calcium.

이때, 제1 메쉬(121)의 크기는 벌크 티타늄(Bulk Ti)보다 작게 형성되며, 제1 메쉬(121)의 형상은 지그재그 형상으로 형성됨으로써 벌크 티타늄(Bulk Ti)이 하측영역(112)으로 낙하하는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.At this time, the size of the first mesh 121 is smaller than that of bulk titanium, and the shape of the first mesh 121 is formed in a zigzag shape so that bulk titanium (Ti) falls into the lower region 112 Can be effectively prevented.

분리형 거트(120)의 상측에는 마이크로 시브(130)가 더 배치될 수 있다. 분리형 거트(120)는 마이크로 시브(130)를 지지하는 역할을 할 수 있다. 마이크로 시브(130)는 제1 메쉬(121)보다 크기가 작은 제2 메쉬로 형성된다. 따라서 티타늄이 분말인 경우, 제2 메쉬를 통하여 분말형 티타늄이 하측으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.A microsieve 130 may further be disposed on the upper side of the separable gut 120. The detachable gut 120 may serve to support the microsieve 130. The microsieve 130 is formed of a second mesh smaller than the first mesh 121. Therefore, when the titanium is powder, it is possible to prevent the powdered titanium from falling down through the second mesh.

이때, 마이크로 시브(130)는 80 이상 140 메쉬 이하로 형성될 수 있으며, 분말형 티타늄의 크기는 마이크로 시부(130)의 형성된 메쉬보다 크게 형성되는 것은 자명하다.At this time, the microsieve 130 may be formed to have a size of 80 to 140 mesh, and the size of the powdered titanium is larger than that of the microsphere 130.

이와 같이, 분리형 거트(120)와 마이크로 시브(130)는 티타늄의 크기에 따라 선택적으로 조합함으로써 티타늄을 적절하게 탈산시킬 수 있다.As described above, the separate gut 120 and the microsieve 130 can appropriately deoxidize titanium by selectively combining them according to the size of titanium.

링슬리부(140)는 가열에 의해 증발된 탈산제(De)의 공급이 하측에서 상측영역(111)으로 증대되도록 적어도 하나 이상이 제1 메쉬(121)와 마이크로 시브(130)의 제2 메쉬를 관통하여 상측영역(111)과 하측영역(112)을 향하여 돌출되어 탈산가스의 원활한 이동을 안내하는 역할을 할 수 있다. 따라서 티타늄(Ti)은 탈산가스와의 접촉이 활성화되어 탈산이 촉진될 수 있다.At least one of the ring sliver portion 140 and the ring-shaped sliver portion 140 may be formed in the first mesh 121 and the second mesh of the microsieve 130 so that the supply of the deoxidizer De evaporated by heating is increased from the lower side to the upper region 111 And protrudes toward the upper region 111 and the lower region 112 to guide smooth movement of the deoxidized gas. Therefore, titanium (Ti) can be activated by contact with deoxidized gas, thereby facilitating deoxidation.

이때, 링슬리브(140)는 원통형상으로 형성된 내부용기(110)의 중심에서 반경방향을 따라 복수로 배치되고, 반경방향을 중심으로 60도 간격으로 배치될 수 있다. 반경방향으로 배치되는 링슬리브(140a)와 링슬리브(140b)는 서로 30도 간격으로 틀어져 배치되어 분리형 거트(120) 상측에 배치된 티타늄과의 접촉이 균일함과 동시에 원활해지도록 탈산가스를 공급함으로써 티타늄의 탈산을 촉진시켜 고순도의 티타늄을 형성시킬 수 있게 된다.At this time, the ring sleeves 140 are arranged in a plurality of radial directions at the center of the inner container 110 formed in a cylindrical shape, and may be disposed at intervals of 60 degrees about the radial direction. The ring sleeve 140a and the ring sleeve 140b disposed in the radial direction are arranged at intervals of 30 degrees from each other so as to supply deoxidized gas so that the contact with the titanium disposed on the separable gut 120 is uniform and smooth. Thereby facilitating the deoxidation of titanium and forming high purity titanium.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 링슬리브(140)는 제1 메쉬(121)와 제2 메쉬를 관통하여 상측영역(111)과 하측영역(112)을 연통시킴으로써 하측영역(112)에서 형성된 탈산가스를 상측영역(111)으로 원활하게 이동시켜 탈산가스와 티타늄과의 접촉을 증대시켜 칼슘증기와 티타늄 분말의 반응이 효율적으로 이루어지도록 하여 고순도의 티타늄을 형성할 수 있게 된다.As described above, the ring sleeve 140 according to the embodiment of the present invention is formed in the lower region 112 by communicating the upper region 111 and the lower region 112 through the first mesh 121 and the second mesh, The deoxidizing gas is smoothly transferred to the upper region 111 to increase the contact between the deoxidized gas and the titanium, so that the reaction between the calcium vapor and the titanium powder can be efficiently performed to form a high purity titanium.

한편, 내부용기(110)를 수용하는 외부용기(150)를 더 구비할 수 있다. 외부용기(150)는 내부용기(110)에서 미세하게 배출될 수 있는 탈산증기가 외부로 유출되는 것을 방지하는 역할을 하며, 외부용기(150)를 밀폐시키는 외부용기 캡(160)을 구비할 수 있다.Meanwhile, it is possible to further include an outer container 150 that receives the inner container 110. The outer vessel 150 serves to prevent the deoxidized steam that may be finely discharged from the inner vessel 110 from flowing out to the outside and may include an outer vessel cap 160 that hermetically closes the outer vessel 150 have.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 개선된 티타늄 탈산장치를 나타내는 도면이며, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 링슬리브를 나타내는 상세도면이다.FIG. 5 is a view of an improved titanium deoxidation apparatus according to another embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a detailed view showing a ring sleeve according to another embodiment of the present invention.

도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 개선된 티타늄 탈산장치에 대해서 더욱 구체적으로 설명한다. 이하에서는, 캡(113) 및 링슬리브(140)에 대해서 구체적으로 설명하며, 중복되는 설명은 전술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.Referring to FIGS. 5 and 6, an improved titanium deoxidation apparatus according to another embodiment of the present invention will be described in more detail. Hereinafter, the cap 113 and the ring sleeve 140 will be described in detail, and redundant descriptions are the same as those described above, and therefore, a detailed description thereof will be omitted.

내부용기(110)는 상단에서 내측반경을 향하여 돌출되어 내주 직경이 작아지도록 형성되어 캡(113)과 밀실한 체결을 제공할 수 있는 어댑터(116)를 구비한다. 어댑터(116)는 상측에서 하측을 향하여 홈(116a)이 형성된다.The inner container 110 is provided with an adapter 116 protruding from the upper end toward the inner radius so as to have a smaller inner diameter to provide a tight seal with the cap 113. The adapter 116 is formed with a groove 116a from the upper side to the lower side.

한편, 캡(113)은 홈(116a)에 대응되는 돌출부(113a)를 구비하고, 돌출부(113a)가 홈(116a)에 끼워짐으로써 내부용기(110)와 캡(113)을 결합시킴으로써 내부용기(110) 내부의 탈산가스가 외부로 유출되는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다. 이때, 홈(116a)의 내주면에는 실리콘 코팅(미도시)이 형성되어 돌출부(113a)가 끼워질 때에 돌출부(113a)와 홈(116a)의 밀착성을 더욱 증대시킬 수 있다.The cap 113 has a protrusion 113a corresponding to the groove 116a and the protrusion 113a is fitted in the groove 116a so that the inner container 110 and the cap 113 are engaged with each other, It is possible to prevent the deoxidation gas in the fuel cell 110 from flowing out to the outside as much as possible. At this time, a silicon coating (not shown) is formed on the inner circumferential surface of the groove 116a, so that the adhesion between the protrusion 113a and the groove 116a can be further increased when the protrusion 113a is fitted.

따라서 캡(113)이 내부용기(110)에 고정됨으로써 내부의 압력에 의해서도 캡(113)이 분리되는 것을 방지하고 견고하게 밀착시켜 증발된 탈산칼슘이 새는 것을 방지함으로써 티타늄의 탈산이 효과적으로 이루어지도록 할 수 있다.Accordingly, since the cap 113 is fixed to the inner vessel 110, the cap 113 can be prevented from being separated by the internal pressure and tightly adhered to prevent leakage of vaporized calcium deoxidant, thereby effectively deoxidizing titanium .

링슬리브(140)는 내부의 유로가 벤츄리 관(141)으로 형성되고, 토출되는 종단에서 방사방향으로 분기관(142)으로 형성될 수 있다.The ring sleeve 140 can be formed by the venturi tube 141 and the branch tube 142 in the radial direction at the discharge end.

벤츄리 관(141)을 형성한 링슬리브(140)는 별도의 흡입장치 없이 상측으로 원활한 탈산가스의 유도가 가능하다. 이때, 분기관(142)은 원주방향을 따라 60도 간격으로 배치되며, 분기관(142)은 장입된 티타늄의 상측에 위치하도록 배치된다.The ring sleeve 140 having the venturi pipe 141 can induce a deoxidizing gas smoothly upward without a separate suction device. At this time, the branch pipes 142 are disposed at intervals of 60 degrees along the circumferential direction, and the branch pipes 142 are disposed on the upper side of the loaded titanium.

따라서 링슬리브(140)를 중심으로 방사방향으로 배치된 분기관(142)은 링슬리브(140)를 중심으로 증발된 탈산가스를 균일하게 제공함으로써 티타늄의 탈산을 촉진시켜 고순도의 티타늄을 형성시킬 수 있게 된다.Accordingly, the branch tube 142 disposed in the radial direction around the ring sleeve 140 uniformly supplies deoxidized gas evaporated around the ring sleeve 140, thereby promoting deoxidation of titanium, thereby forming high-purity titanium .

따라서 분기관(142)은 링슬리브(140)를 중심으로 탈산가스의 공급을 원활하게 하여 탈산가스와 티타늄의 접촉을 더욱 원활하게 유도할 수 있다. 이때, 티타늄은 링슬리브(140)의 상측보다 아래에 위치함으로써 분기관(142)에서 토출된 탈산가스가 티타늄과 원활한 접촉을 유도할 수 있게 된다.Accordingly, the branch pipe 142 smoothes the supply of the deoxidized gas around the ring sleeve 140, thereby more smoothly bringing the contact between the deoxidized gas and the titanium. At this time, since the titanium is located below the upper side of the ring sleeve 140, deoxidized gas discharged from the branch pipe 142 can induce smooth contact with titanium.

분말 powder 티티늄의Titanium 실험 Experiment

본 발명의 실시예에 따른 개선된 티타늄 탈산장치(실시예)와 종래의 탈산장치(비교예)에 대한 탈산후의 티타늄의 산소함유량을 통해 탈산성능을 비교하였다. 이때, 실시예는 도 3을 기준으로 하며, 비교예는 한국등록특허 제10-1135160호에 등록된 탈산장치로 이해될 수 있다.The deoxidation performance was compared through the oxygen content of titanium after deoxidation for the improved titanium deoxidation apparatus (example) and the conventional deoxidation apparatus (comparative example) according to the embodiment of the present invention. In this case, the embodiment is based on FIG. 3, and the comparative example can be understood as a deoxidizer registered in Korean Patent No. 10-1135160.

먼저, 티타늄 파우더와 칼슘(탈산제)는 표 1에 도시된 바와 같이 실시예와 비교예에 각각 장입되었다.First, titanium powder and calcium (deoxidizing agent) were charged in each of Examples and Comparative Examples as shown in Table 1, respectively.

Figure 112017001460812-pat00001
Figure 112017001460812-pat00001

표 1에 장입된 재료를 1000℃의 온도에서 티타늄 분말의 탈산을 수행하여 비교예 및 실시예 각각에 대한 실험결과를 표 2에 나타내었다.Table 1 shows the results of the experiments for the comparative examples and the examples in which the materials charged in Table 1 were subjected to deoxidation of titanium powder at a temperature of 1000 캜.

Figure 112017001460812-pat00002
Figure 112017001460812-pat00002

실시예는 원재료(Raw materials)의 산소 함유량이 2,000ppm에서 805ppm으로 59.8%의 산소가 저감된 것으로 나타났으며(도 7a 참조), 비교예는 산소 함유량이 2,200ppm에서 825ppm으로 62.5%의 산소가 저감된 것으로서 나타나 비교예와 실시예의 산소 감소비율은 거의 비슷한 수치를 나타내었다.In the example, 59.8% of the oxygen was reduced from 2,000 ppm to 805 ppm in the raw materials (see FIG. 7A). In the comparative example, the oxygen content was changed from 2,200 ppm to 825 ppm to 62.5% The oxygen reduction ratio of the comparative example and the example was almost the same.

이와 같이 실시예의 산소 저감 수치는 비교예에 비하여 칼슘의 장입량을 50% 줄인 상태에서 감소된 것으로서, 실시예에 의한 티타늄 탈산은 칼슘의 장입량을 크게 감소시키면서 탈산효과는 그대로 유지시킬 수 있는 특징이 있음이 확인되었다.Thus, the oxygen reduction value in the example is reduced in the case where the amount of calcium charged is reduced by 50% as compared with that in the comparative example, and titanium deoxidation according to the embodiment is characterized in that the deoxidation effect can be maintained while the amount of calcium charged is greatly reduced .

벌크 bulk 티티늄의Titanium 실험 Experiment

본 발명의 실시예에 따른 개선된 티타늄 탈산장치(실시예)에 대한 탈산후의 티타늄 산소함유량을 통해 탈산성능을 확인하였다. 종래(한국등록특허 제10-1135160호)에는 벌크형 티타늄에 원활한 탈산제의 공급이 어려워 벌크형 티타늄을 비접촉 방식을 통한 탈산을 수행하기 어려운 측면이 있었다.The deoxidation performance was confirmed by the titanium oxygen content after deoxidation for the improved titanium deoxidation apparatus (example) according to the embodiment of the present invention. In the conventional art (Korean Patent No. 10-1135160), since it is difficult to supply a deoxidizing agent smoothly to the bulk titanium, it has been difficult to carry out the deoxidation through the noncontact type of the bulk titanium.

이에 하기에서는 본 발명을 이용하여 벌크형의 순수 티타늄과 Ti-6Al-V 합금에 대해 표 3을 기준으로 티타늄과 칼슘(탈산제)을 각각 장입하여 탈산성능을 평가하였다.In the following, titanium and calcium (deoxidizing agent) were charged in bulk form of pure titanium and Ti-6Al-V alloy according to the present invention on the basis of Table 3, respectively, and deoxidation performance was evaluated.

Figure 112017001460812-pat00003
Figure 112017001460812-pat00003

표 4에 나타난 바와 같이, 순수 티타늄 및 Ti-6Al-V 합금은 각각 원재료(Raw materials) 대비하여 1000℃에서 탈산을 수행하였을 때 각각 30.3 % 및 51.5%의 산소가 감소된 것을 확인할 수 있었다(도 7b 및 도 7c 참조).As shown in Table 4, it was confirmed that oxygen depletion of pure titanium and Ti-6Al-V alloy was 30.3% and 51.5%, respectively, when deoxidized at 1000 ° C compared to raw materials 7b and 7c).

Figure 112017001460812-pat00004
Figure 112017001460812-pat00004

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 탈산장치는 벌크형 티타늄에 대해서도 비접촉 방식을 통한 티타늄의 탈산을 수행할 수 있어 고순도 티타늄을 형성할 수 있게 된다.As described above, the deoxidation apparatus according to the embodiment of the present invention can also deoxidize titanium through the noncontact system with respect to bulk titanium, thereby forming high purity titanium.

한편, 본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명이 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.It should be noted that the embodiments of the present invention disclosed in the present specification and drawings are only illustrative of the present invention in order to facilitate description of the present invention and to facilitate understanding of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. It will be apparent to those skilled in the art that other modifications based on the technical idea of the present invention are possible in addition to the embodiments disclosed herein.

100 : 탈산장치 110 : 내부용기
111 : 상측영역 112 : 하측영역
113 : 캡 114 : 가압부재
120 : 분리용 거트 121 : 제1 메쉬
130 : 마이크로 시브 140 : 링슬리브
150 : 외부용기 160 : 외부용기 캡
100: deoxidizer 110: inner vessel
111: upper region 112: lower region
113: cap 114: pressure member
120: separating gut 121: 1st mesh
130: microsieve 140: ring sleeve
150: outer container 160: outer container cap

Claims (6)

티타늄을 탈산시켜 저산소 티타늄을 제조하는 탈산장치에 있어서,
상부가 개방된 내부용기; 및
상기 내부용기의 축방향에 직각방향으로 배치되며, 외주면이 상기 내부용기의 내주면에 일체로 고정되어 상기 내부용기를 티타늄을 수용하는 상측영역과 탈산제를 수용하는 하측영역으로 분리시키는 제1 메쉬를 구비하여 가열에 의해 증발된 상기 탈산제가 상기 제1 메쉬를 통과하면서 상기 상측영역에 수용된 티타늄과 접촉되도록 하여 상기 티타늄의 탈산이 이루어지도록 하는 분리용 거트; 및
상기 분리용 거트 상측에 배치되며, 상기 제1 메쉬보다 크기가 작은 제2 메쉬로 형성된 마이크로 시브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 티타늄 탈산장치.
1. A deoxidation apparatus for producing titanium by deoxidizing titanium,
An inner container having an open top; And
A first mesh disposed in a direction perpendicular to an axial direction of the inner vessel and having an outer circumferential surface integrally fixed to an inner circumferential surface of the inner vessel to divide the inner vessel into an upper region containing titanium and a lower region containing deoxygenating agent Wherein the deoxidizing agent evaporated by heating is brought into contact with the titanium contained in the upper region while passing through the first mesh so that deoxidation of the titanium is performed; And
Further comprising a microsieve disposed on the separating gut and formed of a second mesh smaller than the first mesh.
삭제delete 제1항에 있어서,
가열에 의해 증발된 상기 탈산제의 공급이 상기 상측영역으로 증대되도록 적어도 하나 이상이 상기 제1 메쉬와 상기 제2 메쉬를 관통하여 상측영역과 하측영역으로 돌출되어 탈산가스 유로를 형성하는 링슬리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 티타늄 탈산장치.
The method according to claim 1,
Wherein at least one of the first and second meshes penetrates through the first mesh and the second mesh so that the supply of the deoxidizer evaporated by heating is increased to the upper region, thereby forming a deoxidizing gas flow path; Wherein the titanium deoxidation apparatus further comprises:
제1항에 있어서,
상기 내부용기는,
개방된 상부를 밀폐시키는 캡을 구비하는 것을 특징으로 하는 개선된 티타늄 탈산장치.
The method according to claim 1,
Wherein the inner container comprises:
And a cap to seal the open top.
제4항에 있어서,
상기 내부용기를 수용하는 외부 용기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 개선된 티타늄 탈산장치.
5. The method of claim 4,
And an outer container for receiving the inner vessel.
제1항에 있어서,
상기 내부용기는,
상기 탈산제의 세척이 용이하도록 스테인리스 재질로 형성된 것을 특징으로 하는 개선된 티타늄 탈산장치.
The method according to claim 1,
Wherein the inner container comprises:
Wherein the deoxidizing agent is formed of a stainless steel material to facilitate washing of the deoxidizer.
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