KR102232302B1 - 가스아토마이징 장치 - Google Patents

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Abstract

본발명은 가스아토마이징 장치에 관한 것으로, 용해된 금속이 아토마이징탱크(100)내에 노즐(110)에서 분사되는 고압가스와 충돌하여 낙하하며 응고되어 하부의 회수통(120)으로 회수되는 가스아토마이징 장치에 있어서, 상기 아토마이징탱크(100)는 분리된 냉각가스 순환 장치인 열교환기(130), 백필터(140), 가압부스터(150), 가압버퍼탱크(160)와 연결되어 강도, 경도가 뛰어나고 내구성이 향상된 분말을 제조하는 것으로, 본발명은 아토마이징탱크 내부 온도 상승을 방지하여 노즐에서 형성된 액체 상태의 분말을 급속 냉각, 급속 냉각효과에 의한 금속 조직내부의 입계를 최소화시켜 강도, 경도가 뛰어나고 내구성이 향상된 분말을 제조하고 냉각가스 소비량을 줄여 가스비용을 절감하는 현저한 효과가 있다.

Description

가스아토마이징 장치{Gas atomizing device}
본발명은 가스아토마이징 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아토마이징탱크 내부 온도 상승을 방지하여 노즐에서 형성된 액체 상태의 분말을 급속 냉각, 급속 냉각효과에 의한 금속 조직내부의 입계를 최소화시켜 강도, 경도가 뛰어나고 내구성이 향상된 분말을 제조하고 냉각가스 소비량을 줄여 가스비용을 절감하는 가스아토마이징 장치에 관한 것이다.
종래 가스 아토마이징 장치는 용해된 금속은 노즐에서 고압가스와 충돌하여 탱크에서 낙하하며 응고되어 탱크하부의 회수통으로 회수되며 사용된 가스(질소)는 싸이클론과 필터에서 미세분진이 제거되고 블로워에 의하여 외부공기 중으로 배출된다.
일례로서 종래기술인 등록특허공보 등록번호 10-1730031호에는 아토마이징 장치에 있어서, 액상의 유체가 수용되는 아토마이징 챔버 내에 관 형상을 갖는 삽입단부가 위치하도록 상기 아토마이징 챔버에 삽입되고, 상기 아토마이징 챔버 내로 가스를 공급하며, 상기 아토마이징 장치의 작동 시 상기 가스가 토출되는 단부가 상기 유체 내에 잠겨있는 가스공급관과, 상기 가스공급관의 단부에 고정되고, 상기 아토마이징 장치의 작동 시 상기 유체 내에 잠기며, 상기 가스공급관으로 부터 유출되는 상기 가스와 충돌하게 하여 상기 액상의 유체 내에서 상기 가스를 아토마이징 시키는 충돌부재를 포함하고,
상기 충돌부재는, 상기 가스공급관의 삽입단부로 부터 외주방향을 따라 이격되게 세워져 결합되는 제1결합부재에 의하여 상기 가스공급관의 상부에 이격되게 배치되고 상기 가스의 유출방향에 대하여 횡 방향으로 배치되어 상기 가스공급관으로 부터 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하게 하는 제1충돌플레이트와, 상기 제1충돌플레이트의 상부에 이격되게 배치되고 횡 방향으로 배치되어 상기 제1충돌플레이트의 측면으로 퍼져 나와 상부 방향으로 유출되는 상기 가스가 하면에 충돌하여 측면으로 퍼져 나가게 하는 제2충돌플레이트를 포함하는 아토마이징 장치가 공개되어 있다.
또한, 등록특허공보 등록번호 10-1194277호에는 용융슬래그를 수용하며 수용된 슬래그를 배출하는 슬래그 포트, 상기 슬래그 포트에서 배출되는 용융 슬래그를 일시 저장하면서 배출하는 턴디시, 및 상기 턴디시로 부터 배출되는 용융 슬래그를 가스의 운동에너지로 분사 및 수송하기 위하여 전방으로 가스를 분사하는 가스 노즐로 이루어진 것을 특징으로 하는 아토마이징 슬래그로 이루어진 연마재의 제조장치가 공개되어 있다.
그러나 종래의 통상의 가스아토마이징 공정중 아토마이징 탱크 내부 상부에 미세분진층이 형성되어 노즐에서 형성된 액체상태의 마이크로분말은 하부로 낙하하며 냉각응고 과정을 거치는데 이 과정 중, 부유 미세분진층의 분진과 결합하여 수많은 위성분말을 만든다.
위성분말은 마이크로분말의 불균일한 표면과 산화도에 의한 품질저하 및 내구성저하등의 많은 품질 문제를 야기한다.
아토마이징 공정 중, 아토마이징탱크 내부의 온도상승으로 마이크로분말의 냉각속도 저하로 금속분말 내부의 입계 증대로 강도 및 경도 저하등의 물리적 특성 저하가 발생한다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 본발명은 아토마이징 탱크 내부 온도 상승을 방지하여 노즐에서 형성된 액체 상태의 분말을 급속 냉각, 급속 냉각효과에 의한 금속 조직내부의 입계를 최소화시켜 강도, 경도가 뛰어나고 내구성이 향상된 분말을 제조하고 냉각가스 소비량을 줄여 가스비용을 절감하는 분말을 제조하는 가스아토마이징 장치를 제공하고자 하는 것이다.
본발명은 가스아토마이징 장치에 관한 것으로, 용해된 금속이 아토마이징탱크(100)내에 노즐(110)에서 분사되는 고압가스와 충돌하여 낙하하며 응고되어 하부의 회수통(120)으로 회수되는 가스아토마이징 장치에 있어서, 상기 아토마이징탱크(100)는 분리된 냉각가스 순환 장치인 열교환기(130), 백필터(140), 가압부스터(150), 가압버퍼탱크(160)와 연결되어 강도, 경도가 뛰어나고 내구성이 향상된 분말을 제조하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본발명은 아토마이징탱크 내부 온도 상승을 방지하여 노즐에서 형성된 액체 상태의 분말을 급속 냉각, 급속 냉각효과에 의한 금속 조직내부의 입계를 최소화시켜 강도, 경도가 뛰어나고 내구성이 향상된 분말을 제조하고 냉각가스 소비량을 줄여 가스비용을 절감하는 현저한 효과가 있다.
도 1은 종래의 가스아토마이저 장치 계통도
도 2는 본발명의 가스아토마이저 장치의 탱크내부도면
도 3은 본발명의 가스아토마이저 장치의 단열덕트 수직단면도
도 4는 본발명의 가스아토마이저 장치의 단열덕트 평면단면도
본발명은 가스아토마이징 장치에 관한 것으로, 용해된 금속이 아토마이징탱크(100)내에 노즐(110)에서 분사되는 고압가스와 충돌하여 낙하하며 응고되어 하부의 회수통(120)으로 회수되는 가스아토마이징 장치에 있어서, 상기 아토마이징탱크(100)는 분리된 냉각가스 순환 장치인 열교환기(130), 백필터(140), 가압부스터(150), 가압버퍼탱크(160)와 연결되어 강도, 경도가 뛰어나고 내구성이 향상된 분말을 제조하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 아토마이징탱크(100) 내부 상부에 팽창닥트(170)가 설치되어 냉각가스가 추가로 공급되는 것을 특징으로 한다.
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래의 가스아토마이저 장치 계통도, 도 2는 본발명의 가스아토마이저 장치의 탱크내부도면, 도 3은 본발명의 가스아토마이저 장치의 단열덕트 수직단면도, 도 4는 본발명의 가스아토마이저 장치의 단열덕트 평면단면도이다.
상기 통상적 가스아토마이징 장치에 상기 개략도와 같이 열교환기/대용량백필터/가압부스터/가압버퍼탱크를 추가하여 분리된 냉각가스 순환 장치를 설치한다.
그리고 아토마이저탱크와 열교환기 사이에 싸이클론을 설치할 수 있다.
기존에 노즐에 유입된 (5~10 M3/분당)가스는 블로워를 통해 외부공기로 배출되고 추가된 열교환기에서 냉각되고, 대용량의 백필터에서 미세분진이 제거된 청정가스가 가압부스터(고압루츠불로워)에 의하여 용량 40~100 M3, 압력 0.5 ~ 1 kgf/㎠ 으로 다시 아토마이징탱크 상부의 팽창닥트를 통하여 아토마이징탱크 내부로 공급되어 재사용되어진다.
본발명의 아토마이징은 종래의 노즐가스 분사량( 5~10M3 /분당) 이외에 아토마이징탱크 상부 팽창닥트를 통하여 40~100M3/분당 이상의 냉각가스를 추가로 공급하여 아토마이징탱크 내부에 5배 이상의 가스 흐름량과 유속을 증가시켜 아토마이징탱크 상부의 미세 부유 분진층을 제거하여 위성분말 생성을 억제한다.
노즐공급가스 고압가스온도는 질소고압탱크내 온도가 -196℃ 정도이며, 질소고압가스탱크를 거처 기화기를 통과한 질소가스 온도는 21 ~ 25℃이다.
그리고 팽창닥트를 거처 아토마이징 탱크 내부로 공급되는 가스온도는 단열팽창에 의해 15 ~ 20℃로 떨어진다.
그리고 본발명은 상기 아토마이징탱크(100) 내부 상부에 팽창닥트(170)가 설치되어 냉각가스가 추가로 공급되는 것으로, 상기 상부의 닥트는 구조적으로 단열팽창 원리를 이용하여 루츠 가압블로워 0.5~1.0kgf/㎠의 압력으로 이송된 가스가 단열팽창닥트에서 단열팽창되어 가스의 단열팽창에 따른 냉각효과를 이용, 아토마이징탱크 내부의 온도를 냉각시켜, 탱크 내부 온도 상승을 방지하여 노즐에서 형성된 액체 상태의 분말을 급속 냉각, 급속 냉각효과에 의한 금속 조직내부의 입계를 최소화시켜 강도, 경도가 뛰어나고 내구성이 향상된 분말을 제조한다. 상부의 팽창닥트는 상부 코너에 대각선으로 비스듬하게 설치되며 팽창닥트에 냉각(질소)가스가 들어오는 인입홀은 지름이 작고 아토마이징탱크모서리와 팽창닥트가 이루는 체적은 크며 아토마이징탱크 내부로 배출되는 인출공의 지름은 작게 형성되어 팽창닥트를 거쳐 유출되는 가스는 단열팽창이 이루어진다. 단열팽창닥트는 정중앙에 노즐을 조립하고 원주방향으로 등간격으로 작은홀을 가공하여 2차 분사 형태를 취한다.이에 사용되는 냉각가스 (40~100M3/분당)는 순환장치내에서 재사용하므로 냉각가스 소비량을 줄여 가스비용을 절감할 수 있다.
따라서 본발명은 아토마이징탱크 내부 온도 상승을 방지하여 노즐에서 형성된 액체 상태의 분말을 급속 냉각, 급속 냉각효과에 의한 금속 조직내부의 입계를 최소화시켜 강도, 경도가 뛰어나고 내구성이 향상된 분말을 제조하고 냉각가스 소비량을 줄여 가스비용을 절감하는 현저한 효과가 있다.
100 : 아토마이징탱크 110 : 노즐
120 : 회수통 130 : 열교환기
140 : 백필터 150 : 가압부스터
160 : 가압버프탱크 170 : 팽창닥트
180 : 싸이클론 190 : 블로워

Claims (2)

  1. 용해된 금속이 아토마이징탱크(100)내에 노즐(110)에서 분사되는 고압가스와 충돌하여 낙하하며 응고되어 하부의 회수통(120)으로 회수되는 가스아토마이징 장치에 있어서, 상기 아토마이징탱크(100)는 분리된 냉각가스 순환 장치인 열교환기(130), 백필터(140), 가압부스터(150), 가압버퍼탱크(160)와 연결되며, 상기 아토마이징탱크(100) 내부 상부에 팽창닥트(170)가 설치되어 냉각가스가 추가로 공급되는 가스아토마이징 장치에 있어서,
    상기 아토마이저탱크(100)와 열교환기(130) 사이에 싸이클론(180)이 더 설치되며, 상기 노즐에 유입된 고압가스는 블로워(190)를 통해 외부로 배출되되, 백필터(140)에서 미세분진이 제거된 일부 냉각 가스는 가압부스터(150)에 의하여 용량 40~100M3, 압력 0.5~1.0 kgf/㎠ 으로 다시 아토마이징탱크(100) 상부의 팽창닥트(170)를 통하여 아토마이징탱크(100) 내부로 공급되어 재사용 되어지므로, 상기 아토마이징탱크(100) 내부에 가스 흐름량과 유속을 증가시켜 아토마이징탱크(100) 상부의 미세 부유 분진층을 제거하는 것으로,
    노즐공급가스용 고압가스온도는 질소고압탱크내 온도가 -196℃ 이며, 질소고압가스탱크를 거쳐 기화기를 통과한 질소가스 온도는 21 ~ 25℃이며,
    또한, 팽창닥트(170)를 거쳐 아토마이징 탱크(100) 내부로 추가로 공급되는 냉각 가스온도는 단열팽창에 의해 15 ~ 20℃로 떨어지는 것으로,
    상부의 팽창닥트(170)는 상부 코너에 대각선으로 비스듬하게 설치되며 팽창닥트(170)에 냉각 질소 가스가 들어오는 인입홀이 형성되고, 아토마이징탱크(100)모서리와 팽창닥트(170)가 이루는 체적은 아토마이징탱크(100) 내부로 배출되는 인출공의 지름보다 크게 형성되어 팽창닥트(170)를 거쳐 배출되는 냉각 가스는 단열팽창이 이루어지는 것으로, 팽창닥트(170)는 정중앙에 노즐을 조립하고 원주방향으로 등간격으로 다수 개의 홀을 가공하여 분사 형태를 만든 것을 특징으로 하는 가스아토마이징 장치
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