KR101929342B1 - Apparatus for fused beads using high temperature flow tube and Manufacturing method using the same - Google Patents

Apparatus for fused beads using high temperature flow tube and Manufacturing method using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101929342B1
KR101929342B1 KR1020160172837A KR20160172837A KR101929342B1 KR 101929342 B1 KR101929342 B1 KR 101929342B1 KR 1020160172837 A KR1020160172837 A KR 1020160172837A KR 20160172837 A KR20160172837 A KR 20160172837A KR 101929342 B1 KR101929342 B1 KR 101929342B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
raw material
plasma
air flow
beads
flow tube
Prior art date
Application number
KR1020160172837A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20180070295A (en
Inventor
강종봉
이주성
정승화
강동훈
이근봉
정기욱
Original Assignee
주식회사 쎄노텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 쎄노텍 filed Critical 주식회사 쎄노텍
Priority to KR1020160172837A priority Critical patent/KR101929342B1/en
Publication of KR20180070295A publication Critical patent/KR20180070295A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101929342B1 publication Critical patent/KR101929342B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C11/00Selection of abrasive materials or additives for abrasive blasts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/6261Milling
    • C04B35/62615High energy or reactive ball milling
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62655Drying, e.g. freeze-drying, spray-drying, microwave or supercritical drying
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62665Flame, plasma or melting treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/6268Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering characterised by the applied pressure or type of atmosphere, e.g. in vacuum, hydrogen or a specific oxygen pressure
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62695Granulation or pelletising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303Inorganic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/653Processes involving a melting step

Abstract

본 발명은 수평으로 형성된 연속 기류관; 상기 연속 기류관의 일측 상부에 수직으로 원재료를 투입하는 원재료투입구; 상기 연속 기류관의 일단에 설치되어 투입된 원재료를 예열하는 가스토치; 플라즈마를 발생하여 예열된 원재료를 용융하여 비드를 형성하는 플라즈마부; 용융된 비드의 온도를 조절하는 서랭부 및 상기 연속 기류관의 타측에서 하향으로 용융 비드를 회수하는 회수부를 포함하며, 상기 서랭부는 플라즈마부 구간을 통과한 용융 비드의 급랭을 방지하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a continuous flow pipe formed horizontally; A raw material inlet through which the raw material is vertically introduced into one side of the continuous air flow tube; A gas torch provided at one end of the continuous air flow tube for preheating the introduced raw material; A plasma section for generating a plasma to melt the preheated raw material to form beads; And a recovering part for recovering the molten bead downward from the other side of the continuous flow pipe, wherein the throat part prevents rapid quenching of the molten bead that has passed through the plasma part section .

Description

연속식 고온기류관을 이용한 소형 용융 비드 제조장치 및 그 제조방법{Apparatus for fused beads using high temperature flow tube and Manufacturing method using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for manufacturing a small-sized molten bead using a continuous hot air flow tube,

본 발명은 연속식 고온기류관을 이용한 소형 용융 비드 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 상세하게는 플라즈마 구간을 통과한 용융 비드의 급랭을 피하기 위하여 온도가 조절된 서랭부를 통과시켜 제품의 품질을 높이는 용융 비드 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for manufacturing a small-sized molten bead using a continuous hot air flow tube, and more particularly, to a method for manufacturing a small-sized molten bead using a continuous high- Height of the molten beads.

지르코니아(ZrO2)는 높은 내화성, 화학적 안정성 및 높은 강도와 인성으로 내화물, 엔지니어링 세라믹 및 내마모성 세라믹으로 사용되고 있으며, 다른 산화물과 결합하여 상승된 온도에서 높은 전기 전도성으로 전자 세라믹으로도 사용되고 있다.Zirconia (ZrO 2 ) is used in refractories, engineering ceramics and abrasion resistant ceramics because of its high fire resistance, chemical stability and high strength and toughness. It is also used as electronic ceramics because of its high electrical conductivity at elevated temperature in combination with other oxides.

지르코니아는 온도에 따라 다양한 상변화를 하며 체적 변화를 수반하여 전단변형으로 기계적 특성이 저하되므로, 큐빅 산화물이나 칼시아(CaO), 마그네시아(MgO) 또는 이트리아(Y2O3)를 적절하게 첨가하여 상전이를 안정화시킨 것이 안정화 지르코니아이다.Since zirconia undergoes various phase changes depending on the temperature and changes its volume, the mechanical properties are deteriorated due to shear deformation. Therefore, cubic oxide, CaO, magnesia (MgO) or yttria (Y 2 O 3 ) Stabilized zirconia stabilizes the phase transition.

안정화 지르코니아의 고강도 및 내마모성 특성을 이용한 세라믹 비드(bead)는 미립자의 분쇄 분산에 사용되며, 고밀도, 고강도, 고경도, 고내마모성 및 크기 분포 등의 특성이 중요하다.Ceramic beads using the high strength and abrasion resistance characteristics of stabilized zirconia are used for grinding and dispersing the fine particles, and characteristics such as high density, high strength, hardness, high abrasion resistance and size distribution are important.

세라믹 비드는 분말을 성형하여 소결하는 방법과 용융하여 액적(drops)으로 고화시켜 제조하는 방법이 있다.Ceramic beads include a method of forming and sintering a powder and a method of melting and solidifying it with drops.

특허문헌 1과 같이 종래의 용융 비드 제조방법은 출발 물질을 전기 아크로와 같은 노에서 용융시켜 액적으로 분산시켜 응고하는 방법이 주로 사용되고 있다.As in Patent Document 1, a conventional method for producing a molten bead is mainly a method in which a starting material is melted in a furnace such as an electric arc furnace, dispersed in droplets, and solidified.

그러나 종래의 용융법으로 제조되는 비드는 크기가 0.01 ~ 2.0 mm로 크기 분포가 매우 넓어 목표 크기의 회수율이 20 ~ 30% 매우 낮을 뿐만 아니라 기공 등 내부 결함이 많아 품질이 떨어지고, 출발 물질을 고온에서 3 ~ 6시간 정도 지속하여 용융하기 때문에 전기에너지 소모가 매우 크며, 단일 배치식 방식으로 작업시간이 길고 생산성이 낮은 문제점이 있다. However, the beads produced by the conventional melting method have a size of 0.01 to 2.0 mm and the size distribution is very wide. Therefore, the recovery rate of the target size is extremely low by 20 ~ 30%, the quality is deteriorated due to many internal defects such as pores, It consumes electric energy because it is melted for 3 ~ 6 hours and there is a problem that the working time is long and the productivity is low in a single batch method.

1. 한국 공개특허 제2010-0135848호1. Korean Patent Publication No. 2010-0135848

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 수율을 높이고, 투입 에너지가 적으며 품질이 우수한 연속식 고온기류관과 플라즈마를 이용한 소형 용융 비드 제조방법을 제공하고자 한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a method for manufacturing a small-sized molten bead using a continuous high-temperature gas pipe and plasma, which has a high yield, low input energy and high quality.

상기의 해결하고자 하는 과제를 위한 본 발명에 따른 연속식 기류관을 이용한 소형 용융 비드 제조장치는, 수평으로 형성된 연속 기류관; 상기 연속 기류관의 일측 상부에 수직으로 원재료를 투입하는 원재료투입구; 상기 연속 기류관의 일단에 설치되어 투입된 원재료를 예열하는 가스토치; 플라즈마를 발생하여 예열된 원재료를 용융하여 비드를 형성하는 플라즈마부; 용융된 비드의 온도를 조절하는 서랭부 및 상기 연속 기류관의 타측에서 하향으로 용융 비드를 회수하는 회수부를 포함하여, 상기 서랭부는 플라즈마부 구간을 통과한 용융 비드의 급랭을 방지하는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing a small-sized molten bead using a continuous air flow tube, comprising: a horizontal air flow tube; A raw material inlet through which the raw material is vertically introduced into one side of the continuous air flow tube; A gas torch provided at one end of the continuous air flow tube for preheating the introduced raw material; A plasma section for generating a plasma to melt the preheated raw material to form beads; And a recovering part for recovering the molten bead downward from the other side of the continuous flow pipe, wherein the throat part prevents rapid quenching of the molten bead that has passed through the plasma part section .

상기 가스토치는 1,500 ~ 2,000℃로 예열하고, 플라즈마부는 3,000℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 한다.The gas torch is preheated to 1,500 to 2,000 DEG C, and the plasma part is heated to 3,000 DEG C or more.

상기 회수부는 연속 기류관을 음압으로 형성하기 위한 배기팬이 설치된 것을 특징으로 한다.And the recovery unit is provided with an exhaust fan for forming a continuous air flow pipe at a negative pressure.

본 발명의 다른 실시예로서, 용융 비드 제조장치를 이용한 용융 비드 제조방법은, 원재료의 준비 단계; 연속 기류관을 음압으로 형성하는 단계; 플라즈마부를 가동하여 온도를 3,000℃ 이상으로 상승시키는 단계; 서랭부를 800 ~ 1,500℃의 온도로 가열하는 단계; 가스토치를 점화하여 1,500 ~ 2,000℃로 조절하는 단계; 원재료를 투입하여 가스토치로 예열하고 플라즈마부에서 용융하여 비드를 형성하고 서랭부를 통과시켜 서랭하는 단계 및 서랭으로 응고된 비드를 포집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment of the present invention, a method of manufacturing a molten bead using a molten bead production apparatus includes: a step of preparing a raw material; Forming a continuous air flow tube at a negative pressure; Activating the plasma section to raise the temperature to 3,000 DEG C or higher; Heating the cryogenic portion to a temperature of 800 to 1,500 占 폚; Igniting the gas torch and adjusting it to 1,500 to 2,000 DEG C; A step of charging the raw material, preheating the raw material with a gas torch, melting in a plasma part to form beads, passing the mixture through a thirst section, and collecting the beads solidified by the thirst.

상기 원재료 준비단계는, 지르코니아와 안정화제를 혼합한 분말을 볼밀로 혼합 분쇄하여 스프레이 드라이어로 분무 건조하여 과립 분체를 얻는 것을 특징으로 한다.The raw material preparation step is characterized in that a powder obtained by mixing zirconia and a stabilizer is mixed and pulverized with a ball mill and spray-dried with a spray dryer to obtain a granular powder.

본 발명은 플라즈마 구간을 통과한 용융 비드의 급랭을 피하기 위하여 온도가 조절된 튜브로를 통과시킴으로써, 0.05 ~ 0.5mm 크기의 소형비드 수율이 80% 이상으로 높으며, 결함이 적은 높은 품질의 소형 용융 비드를 제조할 수 있다.The present invention relates to a high-quality small melting bead having a small bead yield of 0.05 to 0.5 mm and a high defectivity of 80% or more by passing through a tube of controlled temperature in order to avoid quenching of the molten bead having passed through the plasma section. Can be produced.

또한, 재료를 용융물로 직접 제조하지 않고 고온토치로 예열을 하고 플라즈마 용융을 함으로써 에너지를 절감할 수 있으며 연속적으로 작업을 하여 생산성을 높일 수 있다.In addition, energy can be saved by preheating the material with a hot torch and plasma melting without directly manufacturing the material as a melt, and productivity can be improved by continuously working.

본 발명에 따른 안정화 지르코니아 용융 비드는 표면처리 장치 또는 샌드 블라스팅 장치의 매체로 사용될 수 있다.The stabilized zirconia molten bead according to the present invention can be used as a medium of a surface treatment apparatus or a sandblasting apparatus.

도 1은 본 발명에 따른 용융 비드 제조장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 용융 비드 제조방법의 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 스프레이 드라이어로 준비된 원재료의 전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 용융 비드의 전자현미경 사진이다.
1 is a schematic view of an apparatus for manufacturing a molten bead according to the present invention.
2 is a flow chart of a method of manufacturing a molten bead according to the present invention.
Figure 3 is an electron micrograph of the raw material prepared with the spray dryer of the present invention.
4 is an electron micrograph of molten beads according to the present invention.

이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 하나의 발명을 설명하기 위한 것으로서 권리범위는 예시된 실시예에 한정되지 아니하고, 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것을 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the particular forms disclosed. And shall not interpret it.

도 1은 본 발명에 따른 용융 비드 제조장치의 개략도로서, 수평으로 형성된 연속 기류관(10), 수직으로 상기 연속 기류관의 일측 상부에 원재료를 투입하는 원재료투입구(20), 투입된 원재료를 예열하는 가스토치(30), 플라즈마를 발생하여 예열된 원재료를 용융하는 플라즈마부(40), 용융된 비드의 온도를 조절하는 서랭부(50) 및 수직으로 용융 비드를 회수하는 회수부(70)를 포함한다.FIG. 1 is a schematic view of an apparatus for manufacturing a molten bead according to the present invention. The apparatus includes a horizontal air flow pipe 10, a raw material inlet 20 for vertically feeding a raw material to one side of the continuous air flow pipe, A gas torch 30, a plasma unit 40 for generating a plasma to melt the preheated raw material, a thruster 50 for adjusting the temperature of the molten bead, and a recovery unit 70 for recovering the molten bead vertically do.

연속 기류관(10)은 석영관 등으로 이루어진 튜브로서 대략 수평으로 형성하고, 일단에 수직으로 원재료 투입구가 형성된다. 연속 기류관은 캐리어 가스의 흐름과 비드의 특성에 따라 출구 방향이 소정의 각도로 상향되거나 하향으로 형성될 수 있다.The continuous airflow tube 10 is a tube made of quartz tube or the like and is formed substantially horizontally, and a raw material inlet is formed vertically at one end. The outlet air flow direction of the continuous flow pipe may be upward or downward depending on the flow of the carrier gas and the characteristics of the beads.

가스토치(30)는 산소와 수소, 부탄과 프로판 가스를 사용하여 1,500 ~ 2,000℃로 원재료를 예열시킬 수 있도록 조절한다. 이때 비교적 입자 크기가 작은 원재료들은 용융이 될 수 있으며 공기 등의 캐리어 가스에 의하여 플라즈마 구간으로 이동한다.The gas torch 30 is controlled to preheat the raw material to 1,500 to 2,000 DEG C using oxygen, hydrogen, butane and propane. At this time, raw materials having a relatively small particle size may be melted and moved to a plasma section by a carrier gas such as air.

플라즈마부(40)는 RF 또는 DC 아크로 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 구간의 온도를 3,000℃ 이상으로 상승시켜 캐리어 가스에 실려 온 원재료들을 용융시키면 구형의 용융된 비드가 형성된다. 플라즈마 전압은 600V, 전류는 100A 정도를 가한다.The plasma section 40 generates RF or DC arc plasma to raise the temperature of the plasma section to 3,000 DEG C or higher to melt spherical molten beads when the raw materials loaded in the carrier gas are melted. The plasma voltage is 600 V and the current is about 100 A.

서랭부(50)는 저항가열 또는 유도가열로 800 ~ 1,500℃의 온도로 가열하여 플라즈마 구간에서 형성된 비드의 급랭을 방지한다.The heating unit 50 is heated by resistance heating or induction heating at a temperature of 800 to 1,500 DEG C to prevent quenching of the beads formed in the plasma section.

회수부(70)는 서랭으로 응고된 비드를 포집하는 장치로 음압을 형성하기 위한 배기팬(71)이 설치된다. 캐리어 가스는 배기팬(71)에 의하여 상부로 배출되고 응고된 비드들은 중력에 의하여 포집부(72)에 수집된다.The recovery unit (70) is provided with an exhaust fan (71) for forming a negative pressure with an apparatus for collecting beads solidified with the cooling. The carrier gas is discharged upward by the exhaust fan 71, and the solidified beads are collected in the collecting part 72 by gravity.

회수부에는 별도의 외부 공기를 주입할 수 있는 주입구를 추가하여 회수부의 내부 온도 상승을 방지할 수 있으며, 하부에 분급장치를 추가하여 비드 입자 크기를 선별하여 수집할 수 있다.An inlet for injecting outside air can be added to the collecting part to prevent an increase in internal temperature of the collecting part and a classification device can be added to the bottom to collect the bead particle size.

본 발명은 공급부(60)로부터 원재료를 투입구(20)에 연속적으로 공급함으로써 연속적으로 공정을 수행할 수 있어 배치식보다 열에너지를 효율적으로 사용하여 제조비용을 절감하고 생산성을 높일 수 있다.The present invention can continuously perform the process by continuously supplying the raw material from the supply unit 60 to the inlet 20, thereby efficiently using the thermal energy than the batch type, thereby reducing the manufacturing cost and increasing the productivity.

또한, 가스토치부에서 예열을 하고 플라즈마부에서 용융과정을 거치기 때문에 작은 미립자들이 적절한 크기의 미립자로 융합 성장을 할 수 있어 비교적 균일한 입자 크기의 용융비드를 제조할 수 있다.In addition, since preheating is performed in the gas toothed portion and a melting process is performed in the plasma portion, the small particles can be fused and grown to an appropriate size of fine particles, so that a relatively uniform particle size of the molten beads can be produced.

또한, 종래의 급랭으로 인하여 비드 내에 기공의 고립 등으로 품질이 저하되었으나 서랭부 구간을 경유하게 함으로써 급격한 열충격과 기공을 줄여 품질을 향상시킬 수 있다.In addition, although the quality of the bead is deteriorated due to the isolation of the pores in the bead due to the conventional quenching, the quality of the bead can be improved by reducing the thermal shock and pore,

도 2는 본 발명에 따른 다른 실시예로서 상기의 연속식 고온기류관을 이용한 소형 용융 비드 제조장치를 이용한 용융 비드 제조방법의 흐름도이다.FIG. 2 is a flow chart of a method of manufacturing a molten bead using a small-sized molten bead production apparatus using the continuous hot air stream tube according to another embodiment of the present invention.

1. 원재료의 준비1. Preparation of raw materials

용융 지르코니아(ZrO2)를 제조할 수 있는 원재료는 지르코늄 옥사이드(ZrO2) 분말이나 전구체를 사용할 수 있다. Zirconium oxide (ZrO 2 ) powders and precursors can be used as raw materials from which molten zirconia (ZrO 2 ) can be produced.

지르코니아 전구체로서는 Zirconium acetate(Zr(CH2COO)2), Zirconium nitrate(ZrO(NO3)2), Zirconium chloride (ZrOCl2ㆍ8H2O), Zirconium hydroxide(Zr(OH)4ㆍxH2O), Zirconium sulfate (ZrSO4ㆍ4H2O), Zirconium phosphate (ZrO2ㆍP2O5), Zirconium propionate(Zr(CH3-CH2COO)2) 등의 지르코늄염 분말 중에서 하나를 선택하거나 둘 이상의 조합을 할 수 있다. Zirconia precursor as Zirconium acetate (Zr (CH 2 COO ) 2), Zirconium nitrate (ZrO (NO 3) 2), Zirconium chloride (ZrOCl 2 and 8H 2 O), Zirconium hydroxide ( Zr (OH) 4 and xH 2 O) , Zirconium sulfate (ZrSO 4揃 4H 2 O), zirconium phosphate (ZrO 2揃 P 2 O 5 ), and zirconium propionate (Zr (CH 3 -CH 2 COO) 2 ) Combination can be done.

안정화제로는 이트리아 또는 세리아 등의 옥사이드 분말이나 전구체를 사용할 수 있고, 부원료 또는 첨가제로서 Al2O3, MgO, MnO2, Fe2O3, Fe(ClO3)2, CuO, TiO2, Sb2O3, ZnO, CaO, La2O3, SrO, BaO 등의 전구체 또는 산화물 분말을 준비할 수 있다.As the stabilizer, oxide powders or precursors such as yttria or ceria can be used, and Al 2 O 3 , MgO, MnO 2 , Fe 2 O 3 , Fe (ClO 3 ) 2 , CuO, TiO 2 , Sb 2 O 3 , ZnO, CaO, La 2 O 3 , SrO, BaO, or the like can be prepared.

이트리아(Y2O3)를 제조할 수 있는 전구체로서는 Yttrium hydroxide(Y(OH)3), Yttrium chloride(YCl3, YCl3ㆍ6H2O), Yttrium fluoride(YF3) 등의 이트륨염 분말 중에서 하나를 선택하거나 둘 이상의 조합을 할 수 있다. Yttria (Y 2 O 3) precursor as Yttrium hydroxide to prepare a (Y (OH) 3), Yttrium chloride (YCl 3, YCl 3 and 6H 2 O), Yttrium fluoride ( YF 3) yttrium salts such as powder Or a combination of two or more.

세리아(CeO2)를 제조할 수 있는 전구체로서는 Cerium acetate(Ce(CH3CO2)3), Cerium carbonate(Ce2(CO3)3), Cerium chlorate(Ce(ClO3)2), Cerium hydride (CeH3, CeH2.69) 등의 세륨염 분말 중에서 하나를 선택하거나 둘 이상의 조합을 할 수 있다. Ceria (CeO 2 ) Examples which may be produced precursor Cerium acetate (Ce (CH 3 CO 2) 3), Cerium carbonate (Ce 2 (CO 3) 3), Cerium chlorate (Ce (ClO 3) 2), Cerium hydride (CeH 3, CeH 2.69 ), Or a combination of two or more thereof.

지르코니아와 안정화제를 혼합한 분말을 볼밀로 혼합 분쇄하여 스프레이 드라이어로 분무 건조하여 도 3과 같은 과립 분체를 얻은 후, 1,000℃ 정도에서 하소 처리하여 50 ~ 150 um의 원재료를 공급부(60)에 투입한다.The powder mixture of zirconia and stabilizer is mixed and ground with a ball mill and spray-dried with a spray drier to obtain a granular powder as shown in Fig. 3, calcined at a temperature of about 1,000 DEG C, and 50 to 150 mu m of raw material is fed into a feeder do.

2. 연속 기류관의 음압형성2. Formation of sound pressure of continuous air flow tube

연속 기류관(10)내의 기류를 형성하기 위하여 회수부의 배기팬(71)을 가동하여 연속 기류관을 음압상태로 만든다. 캐리어 가스는 공기를 사용하나 원재료 특성에 따라 He, Ne, N2 등 불활성 가스를 사용할 수 있다.The exhaust fan 71 of the recovery section is operated to form the air flow in the continuous air flow pipe 10, thereby making the continuous air flow pipe into a negative pressure state. Air is used as the carrier gas, but inert gas such as He, Ne, N 2 can be used depending on the raw material characteristics.

3. 플라즈마부 가동 3. Plasma operation

플라즈마 발생기를 가동하여 온도를 3,000℃ 이상으로 상승시킨다. 가스토치에서 예열된 원재료는 플라즈마 구간을 통과하면서 용융되는 동시에 표면장력으로 비드 상태로 전환된다. 이때 비교적 작은 입자들은 상호 융합 성장함으로써 비교적 균일한 입자 크기의 용융 비드를 얻을 수 있다.The plasma generator is operated to raise the temperature to 3,000 DEG C or higher. The raw material preheated in the gas torch is melted while passing through the plasma section and is converted to the bead state by surface tension. At this time, relatively small particles can be fusion-grown to obtain a relatively uniform particle size of molten beads.

4. 서랭부 가동4. Suspension operation

서랭부(50)를 800 ~ 1,500℃의 온도로 가열하여 플라즈마 구간에서 형성된 비드의 급랭을 방지하면서 회수부로 이송한다.The holding portion 50 is heated to a temperature of 800 to 1,500 DEG C to transfer the bead to the collecting portion while preventing rapid cooling of the bead formed in the plasma section.

5. 가스토치 점화5. Gas torch ignition

가스토치 점화하여 1,500 ~ 2,000℃로 원재료를 예열시킬 수 있도록 조절한다.Gas torch is ignited and adjusted to 1,500 ~ 2,000 ℃ to preheat the raw material.

6. 비드 회수 수집6. Bead collection

서랭으로 응고된 비드를 포집한다. 응고된 비드들은 중력에 의하여 포집부(72)에 수집되고 캐리어 가스는 배기팬(71)에 의하여 상부로 배출된다. Collect the frozen solidified beads. The solidified beads are collected in the collecting part 72 by gravity and the carrier gas is discharged upward by the exhaust fan 71. [

도 4는 본 발명에 따라 제조된 용융 비드의 전자 현미경 사진으로서, 3Y(3 mole% 이트리아) 안정화 지르코니아 과립 분체를 플라즈마 전류는 100A 서랭부의 온도는 1,400℃의 조건으로 제조한 것이다.FIG. 4 is an electron micrograph of a molten bead produced according to the present invention, in which 3 Y (3 mole% yttria) stabilized zirconia granule powder is prepared, and the plasma current is prepared under the condition of 100 A cryogenic part at 1,400 ° C.

도 4a는 30~60 um 크기의 용융 비드를 보여주는 전자현미경 사진이고, 도 4b는 50 ~ 100 um 크기의 용융 비드의 전자현미경 사진이다.FIG. 4A is an electron micrograph showing a molten bead having a size of 30 to 60 μm, and FIG. 4B is an electron micrograph showing a molten bead having a size of 50 to 100 μm.

본 발명에 따른 안정화 지르코니아 용융 비드는 표면처리 장치 또는 샌드 블라스팅 장치의 매체로 사용될 수 있다.The stabilized zirconia molten bead according to the present invention can be used as a medium of a surface treatment apparatus or a sandblasting apparatus.

10: 연속 기류관 20: 원료투입구
30: 가스토치 40: 플라즈마부
50: 서랭부 60: 회수부
10: continuous flow tube 20: feed inlet
30: gas torch 40: plasma part
50: stand portion 60:

Claims (9)

수평으로 형성된 연속 기류관;
상기 연속 기류관의 일측 상부에 수직으로 원재료를 투입하는 원재료투입구;
상기 연속 기류관의 일단에 설치되어 투입된 원재료를 예열하는 가스토치;
플라즈마를 발생하여 예열된 원재료를 용융하여 비드를 형성하는 플라즈마부;
용융된 비드의 온도를 조절하는 서랭부 및
상기 연속 기류관의 타측에서 하향으로 용융 비드를 회수하는 회수부를 포함하며,
상기 서랭부는 플라즈마부 구간을 통과한 용융 비드의 급랭을 방지하는 것을 특징으로 하는 연속식 기류관을 이용한 용융 비드 제조장치.
A horizontally formed continuous flow pipe;
A raw material inlet through which the raw material is vertically introduced into one side of the continuous air flow tube;
A gas torch provided at one end of the continuous air flow tube for preheating the introduced raw material;
A plasma section for generating a plasma to melt the preheated raw material to form beads;
A thermostat for regulating the temperature of the molten bead and
And a collecting unit for collecting the molten beads downward from the other side of the continuous flow pipe,
Wherein the throat portion prevents rapid cooling of the molten bead having passed through the plasma section.
제1항에 있어서,
상기 가스토치는 1,500 ~ 2,000℃로 예열하는 것을 특징으로 하는 연속식 기류관을 이용한 용융 비드 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the gas torch is preheated at a temperature of 1,500 to 2,000 占 폚.
제1항에 있어서,
상기 플라즈마부는 3,000℃ 이상으로 가열하는 것을 특징으로 하는 연속식 기류관을 이용한 용융 비드 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the plasma section is heated to 3,000 DEG C or higher.
제1항에 있어서,
상기 회수부는 연속 기류관을 음압으로 형성하기 위한 배기팬이 설치된 것을 특징으로 하는 연속식 기류관을 이용한 용융 비드 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the recovery unit is provided with an exhaust fan for forming a continuous air flow pipe at a negative pressure.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 용융 비드 제조장치를 이용한 용융 비드 제조방법에 있어서,
1) 지르코니아와 안정화제를 혼합한 분말을 볼밀로 혼합 분쇄하여 스프레이 드라이어로 분무 건조하여 과립 분체를 얻는 원재료의 준비 단계
2) 연속 기류관을 음압으로 형성하는 단계
3) 플라즈마부를 가동하여 온도를 3,000℃ 이상으로 상승시키는 단계
4) 서랭부를 800 ~ 1,500℃의 온도로 가열하는 단계
5) 가스토치를 점화하여 1,500 ~ 2,000℃로 조절하는 단계
6) 원재료를 투입하여 가스토치로 예열하고 플라즈마부에서 용융하여 비드를 형성하고 서랭부를 통과시켜 서랭하는 단계
7) 서랭으로 응고된 비드를 포집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 용융 안정화 지르코니아 비드 제조방법.

A method of manufacturing a molten bead using the apparatus for manufacturing a molten bead according to any one of claims 1 to 4,
1) Preparation of raw material to obtain granular powder by mixing powder of zirconia and stabilizer mixed with ball mill and spray drying with spray drier
2) forming a continuous air flow tube at a negative pressure
3) activating the plasma section to raise the temperature to 3,000 DEG C or higher
4) heating the thirst portion to a temperature of 800 to 1,500 캜
5) The step of igniting the gas torch and adjusting it to 1,500 ~ 2,000 ℃
6) The raw material is charged, preheated by the gas torch, melted in the plasma part to form beads,
7) collecting the frozen solidified beads. ≪ RTI ID = 0.0 > 8. < / RTI >

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
KR1020160172837A 2016-12-16 2016-12-16 Apparatus for fused beads using high temperature flow tube and Manufacturing method using the same KR101929342B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160172837A KR101929342B1 (en) 2016-12-16 2016-12-16 Apparatus for fused beads using high temperature flow tube and Manufacturing method using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160172837A KR101929342B1 (en) 2016-12-16 2016-12-16 Apparatus for fused beads using high temperature flow tube and Manufacturing method using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180070295A KR20180070295A (en) 2018-06-26
KR101929342B1 true KR101929342B1 (en) 2018-12-14

Family

ID=62788629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160172837A KR101929342B1 (en) 2016-12-16 2016-12-16 Apparatus for fused beads using high temperature flow tube and Manufacturing method using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101929342B1 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT201900020600A1 (en) * 2019-11-13 2021-05-13 Alkahest Srl PROCESS AND EQUIPMENT FOR THE PRODUCTION OF MANUFACTURING ASSISTED BY PLASMA TORCHES

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012006806A (en) * 2010-06-28 2012-01-12 Tosoh Corp Method for manufacturing ceramic bead with flat and smooth surface

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2929940B1 (en) 2008-04-11 2010-05-21 Saint Gobain Ct Recherches PARTICLE IN MOLTEN CERAMIC MATERIAL.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012006806A (en) * 2010-06-28 2012-01-12 Tosoh Corp Method for manufacturing ceramic bead with flat and smooth surface

Also Published As

Publication number Publication date
KR20180070295A (en) 2018-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mueller et al. Zirconia nanoparticles made in spray flames at high production rates
US7700152B2 (en) Liquid feed flame spray modification of nanoparticles
EP2174735B1 (en) Process for producing ultrafine metal powder
US20110070426A1 (en) Sintering aids for boron carbide ultrafine particles
US9533892B2 (en) Flame spray synthesis of monoclinic Lu2O3 nanoparticles
KR20100024663A (en) Method and plasma torch for direct and continous synthesis of nano-scaled composite powders using thermal plasmas
US5155071A (en) Flame-produced partially stabilized zirconia powder
CN102245512A (en) Ceramic beads with smooth surfaces and manufacturing method thereof
JP4273292B2 (en) Thermal spray particles and thermal spray member using the particles
TW201637993A (en) Silver nanoparticles
CN111057985A (en) High-performance perovskite type oxide powder for thermal spraying and preparation method and application thereof
KR101929342B1 (en) Apparatus for fused beads using high temperature flow tube and Manufacturing method using the same
CN103232238B (en) Preparation method of high-strength electric smelting zirconia ceramic ball
JP4995210B2 (en) Method for producing fine silica powder
KR20130025846A (en) Metal powder production method, metal powder produced thereby, conductive paste and multilayer ceramic electronic component
CN113913723B (en) Micron-sized porous-structure thermal barrier coating powder and preparation method thereof
JPS6135145B2 (en)
TWI471266B (en) Method for manufacturing carbide fine particles
CN109019668B (en) Method for preparing superfine active zinc oxide powder by hot ball milling oxidation
JP6524012B2 (en) Method of producing a degreased molded body of ceramics
CN111484339A (en) Preparation method of zirconia powder for ceramics
JP4472513B2 (en) Method for producing spherical inorganic oxide powder
KR101867236B1 (en) Method for manufacturing spheroidised ceramic powder
EP3105185B1 (en) Process for the production of aluminium oxide particles
KR101958372B1 (en) Continuous multi-arc melting furnace and Manufacturing method of fused zircon beads using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant