KR102498556B1 - 알루미늄 잉곳 제조용 융해로 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 의하면, 알루미늄스크랩이 투입되고 융해되기 위한 가열공간을 제공하며 알루미늄스크랩이 융해된 융해물인 스크랩용탕이 외부로 배출되도록 하는 반사로; 반사로의 가열공간을 향해 불을 발화시켜 가열공간에 투입된 알루미늄스크랩이 융해되도록 하는 반사로발화수단; 반사로의 가열공간 상측부에 비스듬한 각도로 관통 및 회전 구동가능하게 구성되고 반사로발화수단의 불의 열기를 전달받아 반사로의 가열공간으로부터 회수되어 투입되는 드로스가 융해되기 위한 재처리공간을 제공하며 드로스가 융해된 융해물인 드로스용탕이 외부로 배출되도록 하는 회전로; 회전로의 재처리공간을 향해 불을 발화시켜 재처리공간에 투입된 드로스가 융해되도록 하는 회전로발화수단; 반사로에 구성된 회전로를 회전시키는 회전수단; 및 반사로에 구성되어 반사로발화수단이나 회전로발화수단의 불의 열을 전달받아 발열 동작되어 회전로가 가열 또는 단열되도록 하는 발열수단을 포함하는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로가 제공된다.
Description
본 발명은 융해로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 알루미늄 잉곳의 제조를 위하여 알루미늄스크랩을 융해시키는 반사로의 상부에 드로스를 재처리할 수 있는 회전로가 구성되어 반사로를 이용한 용탕 제조와 회전로를 이용한 드로스의 재처리를 가능하게 하여 잉곳 제조 효율을 향상시킬 수 있는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로에 관한 것이다.
일반적으로 알루미늄은 철강 다음으로 많이 사용되고 있는 금속으로서, 가벼우면서 내식성과 가공성이 좋고 전기 및 열전도도가 높을 뿐 아니라 다양한 종류의 고강도, 고내식성 합금을 만들어 항공기, 가정용품, 건축, 차량, 기계, 전기, 전자 등 가정과 산업 전분야에 걸쳐 사용되고 있다.
그러나 알루미늄은 활용범위가 넓은 반면 폐기되는 알루미늄도 많기 때문에 이를 재활용하는 문제가 시급하다.
이러한 알루미늄의 재활용방법은 알루미늄을 분쇄하여 표면의 이물질을 제거한 알루미늄스크랩을 반사로 등과 같은 용해로에서 융해하여 알루미늄 융해물인 용탕을 회수하여 이를 다시 활용하는 방법을 주로 사용하고 있다.
종래의 반사로 등과 같은 융해로를 이용한 알루미늄 융해과정을 살펴보면, 반사로 내부에 일정량의 알루미늄스크랩을 장입하고, 버너와 송풍기를 가열하여 액체상태로 밑물을 형성한 다음 작업자가 알루미늄스크랩을 장입하여 융해하고 있다.
그러나 종래의 반사로를 이용한 알루미늄스크랩 융해방법은, 반사로 내부의 밑물에 비해 투입량이 많을 경우 알루미늄스크랩이 밑물에 잠기지 않아 고체 상태에서 버너와 송풍기에 의해 발화되는 불에 직접적으로 접촉하게 되어 드로스(Dross)로 소실되는 문제점이 있다.
또한, 반사로로부터 상기 드로스를 회수한 후 반사로 외부에 위치되는 별도의 드로스재처리수단을 통해 상기 드로스를 재용융시키는 공정을 통하여 알루미늄 융해물인 용탕을 회수해야 하므로, 드로스재처리수단의 구성에 많은 비용이 소요되고 그 과정도 매우 번거로워 일련의 작업성이 저해되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 반사로는 단순히 내화용 벽돌 등으로 구성되어 버너와 송풍기에 의해 발화되는 불이 밑물이 생성된 성장로를 향하여 반사되도록 하기 때문에, 열손실이 높아 많은 에너지가 소비되는 문제점이 있다.
(특허문헌 0001) 등록특허 10-1374724
(특허문헌 0002) 공개특허 10-2011-0069219
(특허문헌 0003) 등록특허 10-1966205
(특허문헌 0004) 등록특허 10-1966206
따라서 본 발명의 목적은 알루미늄 잉곳의 제조를 위하여 알루미늄스크랩을 융해시키는 반사로의 상부에 드로스를 재처리할 수 있는 회전로가 구성되어 반사로를 이용한 용탕 제조와 회전로를 이용한 드로스의 재처리를 가능하게 하여 잉곳 제조 효율을 향상시킬 수 있는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 회전로에 반사로에 발화되는 불에 의해 발열되는 발열수단이 구성되어 회전로에 선택적으로 드로스를 융해시키는 발화수단이 구성되도록 하거나 상기 발화수단의 사용을 자제하여 에너지 소비를 절약할 수 있는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 알루미늄스크랩이 투입되고 융해되기 위한 가열공간을 제공하며 알루미늄스크랩이 융해된 융해물인 스크랩용탕이 외부로 배출되도록 하는 반사로; 반사로의 가열공간을 향해 불을 발화시켜 가열공간에 투입된 알루미늄스크랩이 융해되도록 하는 반사로발화수단; 반사로의 가열공간 상측부에 비스듬한 각도로 관통 및 회전 구동가능하게 구성되고 반사로발화수단의 불의 열기를 전달받아 반사로의 가열공간으로부터 회수되어 투입되는 드로스가 융해되기 위한 재처리공간을 제공하며 드로스가 융해된 융해물인 드로스용탕이 외부로 배출되도록 하는 회전로; 회전로의 재처리공간을 향해 불을 발화시켜 재처리공간에 투입된 드로스가 융해되도록 하는 회전로발화수단; 반사로에 구성된 회전로를 회전시키는 회전수단; 및 반사로에 구성되어 반사로발화수단이나 회전로발화수단의 불의 열을 전달받아 발열 동작되어 회전로가 가열 또는 단열되도록 하는 발열수단을 포함하는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로가 제공된다.
따라서 본 발명에 의하면, 알루미늄 잉곳의 제조를 위하여 알루미늄스크랩을 융해시키는 반사로의 상부에 드로스를 재처리할 수 있는 회전로가 구성되어 반사로를 이용한 용탕 제조와 회전로를 이용한 드로스의 재처리를 가능하게 하여 잉곳 제조 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 회전로에 반사로에 발화되는 불에 의해 발열되는 발열수단이 구성되어 회전로에 선택적으로 드로스를 융해시키는 발화수단이 구성되도록 하거나 상기 발화수단의 사용을 자제하여 에너지 소비를 절약할 수 있다.
한편, 본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 융해로를 개략적으로 나타낸 단면도;
도 2는 도 1의 융해로에 있어서 회전로의 구성을 나타낸 단면도;
도 3과 도 4는 도 2의 회전로에 구성되는 용탕배출수단의 구성을 나타낸 도면; 및
도 5와 도 6은 도 1의 융해로에 있어서 회전로에 구성되는 발열수단을 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 융해로에 있어서 회전로의 구성을 나타낸 단면도;
도 3과 도 4는 도 2의 회전로에 구성되는 용탕배출수단의 구성을 나타낸 도면; 및
도 5와 도 6은 도 1의 융해로에 있어서 회전로에 구성되는 발열수단을 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 알루미늄 잉곳 제조용 융해로는, 알루미늄스크랩(10)이 투입되고 융해되기 위한 가열공간을 제공하며 알루미늄스크랩(10)이 융해된 융해물인 스크랩용탕(20)이 외부로 배출되도록 하는 반사로(110), 반사로(110)의 가열공간을 향해 불을 발화시켜 가열공간에 투입된 알루미늄스크랩(10)이 융해되도록 하는 반사로발화수단(120), 반사로(110)의 가열공간 상측부에 비스듬한 각도로 관통 및 회전 구동가능하게 구성되고 반사로발화수단(120)의 불의 열기를 전달받아 반사로(110)의 가열공간으로부터 회수되어 투입되는 용탕찌꺼기인 드로스(30)가 융해되기 위한 재처리공간을 제공하며 드로스(30)가 융해된 융해물인 드로스용탕(40)이 외부로 배출되도록 하는 회전로(130), 회전로(130)의 재처리공간을 향해 불을 발화시켜 재처리공간에 투입된 드로스(30)가 융해되도록 하는 회전로발화수단(140), 반사로(110)에 구성된 회전로(130)를 회전시키는 회전수단(150) 및 반사로(110)에 구성되어 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)의 불의 열을 전달받아 발열 동작되어 회전로(130)가 가열 또는 단열되도록 하여 회전로(130)를 이용한 드로스 재처리시 회전로발화수단(140)의 사용을 자제하도록 하거나 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)의 사용 시간을 단축시켜 에너지 소비를 절약하도록 하는 발열수단(160) 등을 포함한다.
반사로(110)는, 알루미늄스크랩(10)이 투입되고 융해되기 위한 가열공간을 제공하며 알루미늄스크랩(10)이 융해된 융해물인 스크랩용탕(20)이 외부로 배출되도록 하는 수단으로서, 내화용 벽돌이나 내화용 금속 부재 등으로 외장 구성되고 소정의 체적을 통하여 알루미늄스크랩(10)이 융해되기 위한 가열공간을 제공하는 반사로용광로(111), 반사로용광로(111)의 일측에 반사로용광로(111)를 개폐 가능하게 구성되고 가열공간에 알루미늄스크랩(10)이 투입되도록 하는 스크랩투입구(112), 반사로용광로(111)의 하면에 구성되어 가열공간에서 융해된 스크랩용탕(20)이 외부로 배출되도록 하는 스크랩용탕배출구(113), 반사로용광로(111)의 상면에 구성되고 가열공간에서 발생된 폐열을 외부로 배출되도록 하는 연돌(114) 및 연돌(114)과 가열공간 사이에 연통되고 알루미늄스크랩(10)이 위치되도록 하여 폐열에 의해 알루미늄스크랩(10)이 예열되도록 하는 배출예열로(115) 등을 포함한다.
따라서 반사로(110)에 의하면, 가열공간에 투입된 알루미늄스크랩(10)이 후술된 반사로발화수단(120)에 의해 융해되도록 할 수 있으며, 투입 직전의 알루미늄스크랩(10)이 가열공간의 폐열에 의해 예열되어 가열공간에서 짧은 시간에 빠르게 융해되도록 하여 반사로발화수단(120)의 에너지 소비를 절약할 수 있다.
반사로발화수단(120)은, 반사로(110)의 가열공간을 향해 불을 발화시켜 가열공간에 투입된 알루미늄스크랩(10)이 융해되도록 하는 수단으로서, 반사로용광로(111)의 일측에 구성되는 반사로버너(121)와, 반사로버너(121)의 불을 가열공간을 향해 송풍시키는 송풍기 등을 포함할 수 있다.
여기서, 반사로버너(121)와 송풍기는, 알루미늄스크랩(10)의 융해 온도가 600℃ 내지 700℃ 정도의 온도를 가짐으로써, 800℃ 내지 1000℃의 온도 제어를 통해 가열공간이 가열되도록 할 수 있다.
회전로(130)는, 반사로(110)의 가열공간 상측부에 비스듬한 각도로 관통 및 회전 구동가능하게 구성되고 반사로발화수단(120)의 불의 열기를 전달받아 반사로(110)의 가열공간으로부터 회수되어 투입되는 용탕찌꺼기인 드로스(30)가 융해되기 위한 재처리공간을 제공하며 드로스(30)가 융해된 융해물인 드로스용탕(40)이 외부로 배출되도록 하는 수단으로서, 반사로용광로(111)의 가열공간 상측부에 비스듬한 각도로 관통 및 회전 구동 가능하게 구성되고 일단이 개구된 원통체 형상을 가지며 드로스(30)가 융해되기 위한 재처리공간을 제공하는 회전로도가니(131), 회전로도가니(131)의 일측에 회전로도가니(131)를 개폐 가능하게 구성되고 재처리공간에 드로스(30)가 투입되도록 하는 드로스투입구(132), 회전로도가니(131)의 하면에 구성되어 재처리공간에서 재처리된 드로스용탕(40)이 외부로 배출되도록 하는 드로스용탕배출구(133), 드로스투입구(132)에 재처리공간에 연통되도록 구성되어 재처리공간에 잔류된 가스를 배기시키는 배기공(134) 및 배기공(134)과 반사로(110)의 배출예열로(115) 사이에 연통되어 배기공(134)을 통해 배기되는 가스가 연돌(114)을 통해 배출되도록 하는 연결덕트(135) 등을 포함한다.
여기서, 회전로도가니(131)의 외주면에는 소정 간격으로 후술된 발열수단(160)이 히트파이프(161)가 밀착되고, 히트파이프(161) 사이의 간격을 충전하면서 공지의 내화용 충전부재(136)에 의해 외장되는 구성을 가질 수 있다.
따라서 회전로(130)에 의하면, 재처리공간에 투입된 드로스(30)가 반사로발화수단(120) 또는 후술된 회전로발화수단(140)에 의해 융해되면서 회수되도록 할 수 있으며, 반사로(110)의 열에 의해 회전로도가니(131)가 가열되는 구조를 통하여 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 스크랩용탕배출구(113)와 드로스용탕배출구(133)에는 용탕배출수단(170)이 구성되는데, 용탕배출수단(170)은, 원뿔형상을 가지고 양단에 입구(171)와 출구(172)를 가지는 배출통(173)이 스크랩용탕배출구(113) 또는 드로스용탕배출구(133)에 입구(171)가 연통되도록 설치되고, 출구(172)에는 작동봉(174)의 끝단에 형성되어 작동봉(174)의 진퇴 작동에 따라 개폐 조절되는 개폐구(175)가 구성되며, 작동봉(174)은 전단의 지지링(176)에 나사 결합되어 손잡이(177)의 정역회전에 따라 개폐구(175)를 진퇴 작동되도록 하는 구성을 가질 수 있다.
회전로발화수단(140)은, 회전로(130)의 재처리공간을 향해 불을 발화시켜 재처리공간에 투입된 드로스(30)가 융해되도록 하는 수단으로서, 회전로도가니(131)를 개폐시키는 드로스투입구(132)에 구성되는 회전로버너(141)와, 회전로버너(141)의 불을 재처리공간을 향해 송풍시키는 송풍기 등을 포함할 수 있다.
여기서, 회전로버너(141)와 송풍기는, 재처리공간에 투입되는 드로스(30)가 알루미늄스크랩(10)의 융해시 잔열에 의해 300℃ 내지 500℃ 정도의 온도를 가짐으로써, 600℃ 내지 700℃의 온도 제어를 통해 재처리공간이 가열되도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 반사로발화수단(120)과 회전로발화수단(140)은, 송풍기를 통하여 가열공간과 재처리공간에 아르곤 등의 불활성가스를 동시에 또는 별도로 주입시켜 가열공간과 재처리공간이 중성 분위기를 가지도록 하여 폭발 등을 억제하는 것이 바람직하다.
회전수단(150)은, 반사로(110)에 구성된 회전로(130)를 회전시키는 수단으로서, 회전로도가니(131)의 타단에 고정되는 회전축(151)에 연결되는 회전모터(152)와, 회전로도가니(131)의 일단과 타단에 접촉되는 반사로용광로(111) 사이에 구성되어 회전로도가니(131)가 회전 가능하게 지지함과 동시에 밀폐 기능을 제공하는 베어링박스(153) 등을 포함한다.
여기서, 회전모터(152)는, 회전로도가니(131)가 분당 1회 내지 6회 가량 회전되도록 하는 것이 바람직하다.
발열수단(160)은, 반사로(110)에 구성되어 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)의 불의 열을 전달받아 발열 동작되어 회전로(130)가 가열 또는 단열되도록 하여 회전로(130)를 이용한 드로스 재처리시 회전로발화수단(140)의 사용을 자제하도록 하거나 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)의 사용 시간을 단축시켜 에너지 소비를 절약하도록 하는 수단으로서, 회전로도가니(131)의 외주연에 길이방향으로 소정 간격을 가지면서 밀착 구성되고 내화용 금속재질을 가지는 다수개의 히트파이프(161), 회전로도가니(131)를 따라 비스듬한 각도로 회전로도가니(131)에 밀착 구성된 히트파이프(161)의 내부에 충전되고 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)에 의해 발화된 불의 열에 의해 히트파이프(161)의 하단부가 가열될 경우 증기화되어 히트파이프(161)의 상단부로 이동하면서 히트파이프(161)의 외부로 열을 방출하여 가열공간이나 재처리공간에 단열 또는 가열 기능이 제공되도록 하는 발열유체(162) 및 히트파이프(161)의 내주면에 요철 구조로 구성되어 히트파이프(161)의 상단부로 이동하면서 응축된 발열유체(162)가 히트파이프(161)의 하단부로 이동 및 순환되도록 하는 그루브(163) 등을 포함한다.
한편, 본 발명에 있어서, 발열유체(162)는, 열매 100 중량부에 액체 상태의 불활성기체 20 중량부와 열전도용 파우더 3 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 열매는, 히트파이프(161)의 하단부에 전달되는 열을 흡수하여 액체 상태에서 기체 상태로 상변화를 통하여 증발되면서 발열 기능을 제공하는 것으로서, 아세톤 100 중량부, 에탄올 40 내지 50 중량부, 삼폴리인산나트륨 20 내지 30 중량부, 증류수 10 내지 20 중량부, 중크롬산칼륨 10 내지 15 중량부 및 과붕산나트륨 5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 불활성기체는, 헬륨, 아르곤 및 제논이 1:3:1의 부피비로 혼합된 후 절대영도에서 액상화된 상태에서 열매 100 중량부에 대하여 20 중량부가 혼합된다.
여기서, 불활성기체가 20 중량부에 미만하는 경우에는 히트파이프(161)에 전달되는 반사로(110)나 회전로(130)의 열이 최소 600℃ 이상의 온도를 가짐에 따라 상기 열매들의 통상적인 기화점인 400℃ 내지 500℃ 보다 훨씬 높아지게 되어 열매들의 활성화가 극대화되어 히트파이프(161)의 내압이 너무 커지게 되어 히트파이프(161)가 파단되고, 불활성기체가 20 중량부를 초과하는 경우에는 히트파이프(161)에 전달되는 반사로(110)나 회전로(130)의 열에 의해 상기 열매들이 기체 상태로 기화되는 것이 억제되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 좋다.
또한, 불활성기체는, 헬륨, 아르곤, 제논이 1:3:1의 부피비로 혼합되는데, 헬륨의 경우 가벼운 무게로 인하여 열매의 증발 작용을 촉진시키지만 어는점이 낮아 액상화 처리 공정에 많은 비용이 소요되므로 상기와 같은 부피비를 가지는 것이 좋고, 아르곤의 경우 상대적으로 가격이 가장 낮으므로 가격이 비싼 헬륨이나 제논 보다 많은 함유량을 가지는 것이 좋고 히트파이프(161) 내부에서 열매가 고온 및 고압에 의해서도 폭발하지 않고 안정된 상태를 가질 수 있도록 상기와 같은 부피비를 가지는 것이 좋으며, 제논의 경우 낮은 열전도도를 가지기 때문에 열매의 발열 기능이 억제되므로 상기와 같은 부피비를 가지는 것이 좋다.
따라서 불활성기체에 의하면, 상기 헬륨, 아르곤 및 제논이 소정의 부피비로 혼합되는 것을 통하여, 열매의 증발 작용도 촉진되고 히트파이프(161) 내부의 안정 상태가 극대화되며 발열 기능도 최대화될 수 있다.
열전도용 파우더는, 제1평균입경을 갖는 제1충전재, 제2평균입경을 갖는 제2충전재 및 제3평균입경을 갖는 제3충전재를 포함하고, 제1평균입경값은 10 내지 30㎛로 나머지 평균입경값들보다크고, 제2평균입경값을 제1평균입경값으로 나눈 값은 0.17 내지 0.26이며, 제3평균입경값을 제1평균입경값으로나눈 값은 0.09 내지 0.11이며, 상기 제1충전재, 제2충전재 및 제3충전재의 부피저항은 104Ωcm 이상 이고, 상기 제1충전재, 제2충전재 및 제3충전재는 단경/장경의 평균값이 0.6 내지 0.8이고, 상기 제2충전재 질량의 합/제1충전재 질량의 합의 백분율은 11 내지 16이거나 제3충전재 질량의 합/제1충전재 질량의 합의 백분율은 4.2내지 5.2이며, 제1충전재, 제2충전재 및 제3충전재는, 알루미나(Al2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 마그네시아(MgO), 베릴리아(BeO), 산화아연(ZnO), 탄화규소(SiC), 지르코니아(ZrO2) 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
여기서, 열전도용 파우더가 3 중량부에 미만하는 경우에는 히트파이프(161)의 하단부에 전달되는 열을 흡수하여 발열되는 열매의 에너지에 의해 히트파이프(161)의 내주면에 밀착되어 열매의 열이 히트파이프(161)의 표면으로 신속하게 전달되도록 하는 기능이 저조하게 작용되어 히트파이프(161)의 발열을 이용한 반사로(110)나 회전로(130)의 단열이나 가열 기능이 억제되고, 열전도용 파우더가 3 중량부를 초과하는 경우에는 히트파이프(161)의 하단부에 침전되어 열매가 증발되더라도 열매를 따라 히트파이프(161)의 상단부로 이동되지 않게 되어 히트파이프(161)의 발열 기능이 저조하게 작용되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 좋다.
따라서 발열수단(160)에 의하면, 반사로(110)에 구성되어 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)의 불의 열을 전달받아 발열 동작되어 회전로(130)가 가열 또는 단열되도록 하여 회전로(130)를 이용한 드로스 재처리시 회전로발화수단(140)의 사용을 자제하도록 하거나 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)의 사용 시간을 단축시켜 에너지 소비를 절약하도록 할 수 있다.
한편, 본 발명에 있어서, 발열수단(160)은, 연돌(114)과 가열공간 사이에 연통되고 알루미늄스크랩(10)이 위치되도록 하여 폐열에 의해 알루미늄스크랩(10)이 예열되도록 하는 배출예열로(115)의 외면에 다수개가 일정 간격으로 구성되어 반사로(110)로부터 외부로 배출되는 고온의 폐열이 보다 넓은 면적에 전달되도록 할 수 있고 이를 통하여 배출예열로(115)의 체적을 크게 하지 않고도 배출예열로(115)의 폐열을 이용하여 알루미늄스크랩(10)의 예열 효과가 향상되도록 할 수 있다.
여기서, 발열수단(160)은, 배출예열로(115)의 외면에 길이방향으로 소정 간격과 비스듬한 각도를 가지면서 밀착 구성되고 내화용 금속재질을 가지는 다수개의 히트파이프(161), 히트파이프(161)의 내부에 충전되고 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)에 의해 발화된 불의 열에 의해 히트파이프(161)의 하단부가 가열될 경우 증기화되어 히트파이프(161)의 상단부로 이동하면서 히트파이프(161)의 외부로 열을 방출하여 배출예열로(161)에 적재되는 알루미늄스크랩(10)이 예열되도록 하는 발열유체(162), 히트파이프(161)의 내주면에 요철 구조로 구성되어 히트파이프(161)의 상단부로 이동하면서 응축된 발열유체(162)가 히트파이프(161)의 하단부로 이동 및 순환되도록 하는 그루브(163) 및 그루브(163)에 구성되고 외부로부터 공급되는 동작전원에 의해 정전기를 발생시켜 그루브(163)와 발열유체(162) 사이에 발생되는 정전기에 의해 모세관 현상이 극대화되도록 하여 발열유체(162)의 순환이 향상되도록 하는 그래핀메쉬 등을 포함한다.
여기서, 발열유체(162)는, 열매 100 중량부에 액체 상태의 불활성기체 20 중량부와 열전도용 파우더 3 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 열매는, 히트파이프(161)의 하단부에 전달되는 열을 흡수하여 액체 상태에서 기체 상태로 상변화를 통하여 증발되면서 발열 기능을 제공하는 것으로서, 아세톤 100 중량부, 에탄올 40 내지 50 중량부, 삼폴리인산나트륨 20 내지 30 중량부, 증류수 10 내지 20 중량부, 중크롬산칼륨 10 내지 15 중량부 및 과붕산나트륨 5 내지 10 중량부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 불활성기체는, 헬륨, 아르곤 및 제논이 1:3:1의 부피비로 혼합된 후 절대영도에서 액상화된 상태에서 열매 100 중량부에 대하여 20 중량부가 혼합된다.
여기서, 불활성기체가 20 중량부에 미만하는 경우에는 히트파이프(161)에 전달되는 반사로(110)나 회전로(130)의 열이 최소 600℃ 이상의 온도를 가짐에 따라 상기 열매들의 통상적인 기화점인 400℃ 내지 500℃ 보다 훨씬 높아지게 되어 열매들의 활성화가 극대화되어 히트파이프(161)의 내압이 너무 커지게 되어 히트파이프(161)가 파단되고, 불활성기체가 20 중량부를 초과하는 경우에는 히트파이프(161)에 전달되는 반사로(110)나 회전로(130)의 열에 의해 상기 열매들이 기체 상태로 기화되는 것이 억제되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 좋다.
또한, 불활성기체는, 헬륨, 아르곤, 제논이 1:3:1의 부피비로 혼합되는데, 헬륨의 경우 가벼운 무게로 인하여 열매의 증발 작용을 촉진시키지만 어는점이 낮아 액상화 처리 공정에 많은 비용이 소요되므로 상기와 같은 부피비를 가지는 것이 좋고, 아르곤의 경우 상대적으로 가격이 가장 낮으므로 가격이 비싼 헬륨이나 제논 보다 많은 함유량을 가지는 것이 좋고 히트파이프(161) 내부에서 열매가 고온 및 고압에 의해서도 폭발하지 않고 안정된 상태를 가질 수 있도록 상기와 같은 부피비를 가지는 것이 좋으며, 제논의 경우 낮은 열전도도를 가지기 때문에 열매의 발열 기능이 억제되므로 상기와 같은 부피비를 가지는 것이 좋다.
따라서 불활성기체에 의하면, 상기 헬륨, 아르곤 및 제논이 소정의 부피비로 혼합되는 것을 통하여, 열매의 증발 작용도 촉진되고 히트파이프(161) 내부의 안정 상태가 극대화되며 발열 기능도 최대화될 수 있다.
열전도용 파우더는, 제1평균입경을 갖는 제1충전재, 제2평균입경을 갖는 제2충전재 및 제3평균입경을 갖는 제3충전재를 포함하고, 제1평균입경값은 10 내지 30㎛로 나머지 평균입경값들보다크고, 제2평균입경값을 제1평균입경값으로 나눈 값은 0.17 내지 0.26이며, 제3평균입경값을 제1평균입경값으로나눈 값은 0.09 내지 0.11이며, 상기 제1충전재, 제2충전재 및 제3충전재의 부피저항은 104Ωcm 이상 이고, 상기 제1충전재, 제2충전재 및 제3충전재는 단경/장경의 평균값이 0.6 내지 0.8이고, 상기 제2충전재 질량의 합/제1충전재 질량의 합의 백분율은 11 내지 16이거나 제3충전재 질량의 합/제1충전재 질량의 합의 백분율은 4.2내지 5.2이며, 제1충전재, 제2충전재 및 제3충전재는, 알루미나(Al2O3), 질화붕소(BN), 질화알루미늄(AlN), 질화규소(Si3N4), 마그네시아(MgO), 베릴리아(BeO), 산화아연(ZnO), 탄화규소(SiC), 지르코니아(ZrO2) 및 그 혼합물로 이루어진 군에서 선택된다.
여기서, 열전도용 파우더가 3 중량부에 미만하는 경우에는 히트파이프(161)의 하단부에 전달되는 열을 흡수하여 발열되는 열매의 에너지에 의해 히트파이프(161)의 내주면에 밀착되어 열매의 열이 히트파이프(161)의 표면으로 신속하게 전달되도록 하는 기능이 저조하게 작용되어 히트파이프(161)의 발열을 이용한 반사로(110)나 회전로(130)의 단열이나 가열 기능이 억제되고, 열전도용 파우더가 3 중량부를 초과하는 경우에는 히트파이프(161)의 하단부에 침전되어 열매가 증발되더라도 열매를 따라 히트파이프(161)의 상단부로 이동되지 않게 되어 히트파이프(161)의 발열 기능이 저조하게 작용되는 문제점이 있으므로, 상기와 같은 한정된 중량부를 가지는 것이 좋다.
그루브(163)는, 히트파이프(161)의 내주면에 구성되어 심지 기능을 제공하는 것으로, 나선형 또는 교차형의 요철 구조를 가지는 것이 바람직하고, 이때, 그래핀메쉬는 요철면 중 요부가 아닌 철부에 접촉된 상태로 구성되는 것이 바람직하며, 이를 통하여, 액체 상태의 발열유체(162)가 히트파이프(161)의 상단부에서 하단부로 이동시 요부에서 철부를 향해 낙수되는 발열유체(162)가 소정의 장력을 통해 낙수되지 않도록 함과 동시에, 그래핀메쉬에서 발생되는 정전기에 의해 발열유체(162)의 액체방울의 모양이나 접촉각이 변화되도록 하여 모세관 현상이 극대화되도록 하여 발열유체(162)의 순환이 향상되도록 할 수 있다.
또한, 그래핀메쉬는, 히트파이프(161)의 내주면에 구성되어 액체 상태를 가지는 발열유체(162)가 모세관 현상을 통하여 히트파이프(161)의 하단부로 이동 및 순환되도록 하는 기능을 보조하는 것으로서, 그래핀이 코팅된 메쉬 또는 메쉬 전극이며, 히트파이프(161)의 외부까지 연장된 상태에서 전원 공급시 그루브(163) 부분에 정전기가 발생되도록 하여 발열유체(162)의 액체방울 모양이나 접촉각이 변화되도록 하는 구성을 가질 수 있다.
한편, 히트파이프(161)의 내부에 그래핀메쉬가 구성되는 경우, 발열수단(160)의 열전도용 파우더는, 그래핀메쉬의 공극 보다는 작은 크기를 가지는 것이 바람직하고, 이를 통하여, 열매의 에너지에 의해 히트파이프(161)의 내주면에 밀착시 열전도용 파우더가 그래핀메쉬의 공극에 끼이게 되면서 히트파이프(161)의 하단부로 모세관 현상을 따라 이동되지 못하게 되어 열전도 기능이 저하되는 문제점이 발생되지 않도록 하는 것이 좋다.
이하, 상기와 같은 구성을 가지는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.
먼저, 반사로(110)의 가열공간에 알루미늄스크랩(10)이 투입된다.
이후, 반사로(110)의 가열공간에 반사로발화수단(120)에 의해 불이 발화되어 알루미늄스크랩(10)이 융해된 후 스크랩용탕(20)이 외부로 배출된다.
이후, 반사로(110)의 가열공간에서 스크랩용탕(20)의 상부로 부유되는 드로스(30)가 회수된다.
이후, 회전로(130)의 재처리공간에 반사로(110)에서 회수된 드로스(30)가 투입된다.
이후, 회전수단(150)에 의해 반사로(110)의 가열공간 상부에서 회전되는 회전로(130)의 재처리공간에 회전로발화수단(140)에 의해 불이 발화되어 드로스(30)가 융해된 후 드로스용탕(40)이 외부로 배출된다.
여기서, 회전로(130)의 외부에는 발열수단(160)이 구성되는데, 발열수단(160)이 반사로발화수단(120)의 불에 의해 발열되거나 회전로발화수단(140)의 불에 의해 발열되는 작용을 함에 따라, 반사로(110)에서 알루미늄스크랩(10)의 융해 작업을 하면서 동시에 회전로(130)에서 드로스(30)의 융해 작업을 실시하는 경우에는, 회전로발화수단(140)의 작동을 생략한 채로 반사로발화수단(120)의 작동에 의한 발열수단(160)의 가열을 통해서 회전로(130)가 가열되도록 할 수 있다.
또한, 반사로(110)에는 반사로(110)에서 배출되는 열에 의해 알루미늄스크랩(10)이 예열되도록 함으로써, 알루미늄스크랩(10)의 융해시 소비되는 에너지가 최소화되도록 할 수 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 반사로(110)의 상부 공간에 회전로(130)가 구성되어 알루미늄스크랩(10)과 드로스(30)의 융해를 동시에 실시하여 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한, 반사로(110)의 열이 회전로(130)를 예열시킬 수 있고, 이때, 회전로(130)에 발열수단(160)이 구성됨에 따라 회전로(130)에 소비되는 에너지를 절약할 수 있다.
상술한 본 발명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 청구 범위와 청구 범위의 균등한 것에 의해 정해져야 한다.
Claims (5)
- 알루미늄스크랩(10)이 투입되고 융해되기 위한 가열공간을 제공하며 알루미늄스크랩(10)이 융해된 융해물인 스크랩용탕(20)이 외부로 배출되도록 하는 반사로(110); 반사로(110)의 가열공간을 향해 불을 발화시켜 가열공간에 투입된 알루미늄스크랩(10)이 융해되도록 하는 반사로발화수단(120); 반사로(110)의 가열공간 상측부에 비스듬한 각도로 관통 및 회전 구동가능하게 구성되고 반사로발화수단(120)의 불의 열기를 전달받아 반사로(110)의 가열공간으로부터 회수되어 투입되는 드로스(30)가 융해되기 위한 재처리공간을 제공하며 드로스(30)가 융해된 융해물인 드로스용탕(40)이 외부로 배출되도록 하는 회전로(130); 회전로(130)의 재처리공간을 향해 불을 발화시켜 재처리공간에 투입된 드로스(30)가 융해되도록 하는 회전로발화수단(140); 반사로(110)에 구성된 회전로(130)를 회전시키는 회전수단(150); 및 반사로(110)에 구성되어 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)의 불의 열을 전달받아 발열 동작되어 회전로(130)가 가열 또는 단열되도록 하는 발열수단(160)을 포함하고,
반사로(110)는,
소정의 체적을 통하여 알루미늄스크랩(10)이 융해되기 위한 가열공간을 제공하는 반사로용광로(111); 반사로용광로(111)의 일측에 반사로용광로(111)를 개폐 가능하게 구성되고 가열공간에 알루미늄스크랩(10)이 투입되도록 하는 스크랩투입구(112); 반사로용광로(111)의 하면에 구성되어 가열공간에서 융해된 스크랩용탕(20)이 외부로 배출되도록 하는 스크랩용탕배출구(113); 반사로용광로(111)의 상면에 구성되고 가열공간에서 발생된 폐열을 외부로 배출되도록 하는 연돌(114); 및 연돌(114)과 가열공간 사이에 연통되고 알루미늄스크랩(10)이 위치되도록 하여 폐열에 의해 알루미늄스크랩(10)이 예열되도록 하는 배출예열로(115)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로. - 삭제
- 제1항에 있어서, 회전로(130)는,
반사로용광로(111)의 가열공간 상측부에 비스듬한 각도로 관통 및 회전 구동 가능하게 구성되고 일단이 개구된 원통체 형상을 가지며 드로스(30)가 융해되기 위한 재처리공간을 제공하는 회전로도가니(131);
회전로도가니(131)의 일측에 회전로도가니(131)를 개폐 가능하게 구성되고 재처리공간에 드로스(30)가 투입되도록 하는 드로스투입구(132);
회전로도가니(131)의 하면에 구성되어 재처리공간에서 재처리된 드로스용탕(40)이 외부로 배출되도록 하는 드로스용탕배출구(133);
드로스투입구(132)에 재처리공간에 연통되도록 구성되어 재처리공간에 잔류된 가스를 배기시키는 배기공(134); 및
배기공(134)과 반사로(110)의 배출예열로(115) 사이에 연통되어 배기공(134)을 통해 배기되는 가스가 연돌(114)을 통해 배출되도록 하는 연결덕트(135)를 포함하는 것을 특징으로 하는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로. - 제3항에 있어서, 발열수단(160)은,
회전로도가니(131)의 외주연에 길이방향으로 소정 간격을 가지면서 밀착 구성되고 내화용 금속재질을 가지는 다수개의 히트파이프(161);
회전로도가니(131)를 따라 비스듬한 각도로 회전로도가니(131)에 밀착 구성된 히트파이프(161)의 내부에 충전되고 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)에 의해 발화된 불의 열에 의해 히트파이프(161)의 하단부가 가열될 경우 증기화되어 히트파이프(161)의 상단부로 이동하면서 히트파이프(161)의 외부로 열을 방출하여 가열공간이나 재처리공간에 단열 또는 가열 기능이 제공되도록 하는 발열유체(162); 및
히트파이프(161)의 내주면에 요철 구조로 구성되어 히트파이프(161)의 상단부로 이동하면서 응축된 발열유체(162)가 히트파이프(161)의 하단부로 이동 및 순환되도록 하는 그루브(163)를 포함하고,
발열유체(162)는,
열매 100 중량부에 액체 상태의 불활성기체 20 중량부와 열전도용 파우더 3 중량부를 포함하며,
불활성기체는,
헬륨, 아르곤 및 제논이 1:3:1의 부피비로 혼합된 후 절대영도에서 액상화된 상태에서 열매에 혼합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로. - 제1항에 있어서, 발열수단(160)은,
배출예열로(115)의 외면에 다수개가 구성되고,
발열수단(160)은,
배출예열로(115)의 외면에 길이방향으로 소정 간격과 비스듬한 각도를 가지면서 밀착 구성되고 내화용 금속재질을 가지는 다수개의 히트파이프(161);
히트파이프(161)의 내부에 충전되고 반사로발화수단(120)이나 회전로발화수단(140)에 의해 발화된 불의 열에 의해 히트파이프(161)의 하단부가 가열될 경우 증기화되어 히트파이프(161)의 상단부로 이동하면서 히트파이프(161)의 외부로 열을 방출하여 배출예열로(161)에 적재되는 알루미늄스크랩(10)이 예열되도록 하는 발열유체(162);
히트파이프(161)의 내주면에 요철 구조로 구성되어 히트파이프(161)의 상단부로 이동하면서 응축된 발열유체(162)가 히트파이프(161)의 하단부로 이동 및 순환되도록 하는 그루브(163); 및
그루브(163)에 구성되고 외부로부터 공급되는 동작전원에 의해 정전기를 발생시켜 그루브(163)과 발열유체(162) 사이에 발생되는 정전기에 의해 모세관 현상이 극대화되도록 하여 발열유체(162)의 순환이 향상되도록 하는 그래핀메쉬를 포함하며,
발열유체(162)는,
열매 100 중량부에 액체 상태의 불활성기체 20 중량부와 열전도용 파우더 3 중량부를 포함하며,
불활성기체는,
헬륨, 아르곤 및 제논이 1:3:1의 부피비로 혼합된 후 절대영도에서 액상화된 상태에서 열매에 혼합되는 것을 특징으로 하는 알루미늄 잉곳 제조용 융해로.
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| KR1020220087327A KR102498556B1 (ko) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | 알루미늄 잉곳 제조용 융해로 |
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Citations (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP2005513272A (ja) * | 2001-11-29 | 2005-05-12 | レール・リキード−ソシエテ・アノニム・ア・ディレクトワール・エ・コンセイユ・ドゥ・スールベイランス・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード | 炉から出てくる煙道ガスの分析を用いるアルミニウム溶融方法 |
| KR20110069219A (ko) | 2009-12-17 | 2011-06-23 | 주식회사 피제이메탈 | 슬래그 탈산제, 그 제조장치 및 제조방법 |
| KR101374724B1 (ko) | 2013-06-19 | 2014-03-17 | 김동균 | 반사로를 이용한 알루미늄스크랩 융해방법 |
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| KR101966206B1 (ko) | 2017-08-28 | 2019-04-05 | (주)디에스리퀴드 | 알루미늄 용해로 |
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