KR20110075770A - Device for manufacturing sponge titanium - Google Patents

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KR20110075770A
KR20110075770A KR1020090132315A KR20090132315A KR20110075770A KR 20110075770 A KR20110075770 A KR 20110075770A KR 1020090132315 A KR1020090132315 A KR 1020090132315A KR 20090132315 A KR20090132315 A KR 20090132315A KR 20110075770 A KR20110075770 A KR 20110075770A
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sponge titanium
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molten magnesium
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조성구
이고기
정재영
최미선
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주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

PURPOSE: An apparatus for manufacturing sponge titanium is provided to uniformly maintain the temperature of a reaction area by producing sponge titanium in the center of the reaction area. CONSTITUTION: An apparatus for manufacturing sponge titanium comprises a reaction container(10), a heating unit(20), and an electromagnetic stirring unit(50). The reaction container accepts melt magnesium and has a cover(15) with an inert gas inlet(19). The heating unit is installed in the reaction container and heats the reaction container. The electromagnetic stirring unit leads a magnetic field to the reaction container by applying a low-frequency AC to a coil installed outside the reaction container.

Description

스폰지 티타늄 제조장치 {DEVICE FOR MANUFACTURING SPONGE TITANIUM}Sponge Titanium Manufacturing Equipment {DEVICE FOR MANUFACTURING SPONGE TITANIUM}

본 발명의 예시적인 실시예는 스폰지 티타늄 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응을 통해 스폰지 티타늄을 제조할 수 있는 스폰지 티타늄 제조장치에 관한 것이다.An exemplary embodiment of the present invention relates to a sponge titanium production apparatus, and more particularly, to a sponge titanium production apparatus capable of producing sponge titanium through a reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride.

일반적으로, 스폰지 티타늄(SPONGE TITANIUM)은 크롤(KROLL)법에 의해 제조되는데, 이 경우는 철재의 반응 용기 내에 용융 마그네슘(MAGNESIUM)을 공급하고, 그 용융 마그네슘의 용융면 상에 4염화 티타늄(TITANIUM)을 공급하여, 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응을 통해 스폰지 티타늄을 제조하는 방법이다.Generally, SPONGE TITANIUM is manufactured by the KROLL method. In this case, MAGNESIUM is supplied into a steel reaction vessel, and titanium tetrachloride is deposited on the molten surface of the molten magnesium. ) To provide sponge titanium by reduction of molten magnesium and titanium tetrachloride.

여기서, 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 반응은 발열 반응으로, 스폰지 티타늄 제조 과정에서 많은 열을 발생시키며, 이로 인해 반응 용기의 반응 영역과 그 부근에서 온도가 현저히 상승하게 된다.Here, the reaction of the molten magnesium and titanium tetrachloride is an exothermic reaction, which generates a lot of heat during the manufacturing process of sponge titanium, thereby causing a significant increase in temperature in and around the reaction zone of the reaction vessel.

이와 같은 스폰지 티타늄의 제조법은 최종 제품인 금속 티타늄 잉곳을 제조하는데 있어 적어도 환원, 진공 분리, 파쇄 및 용해의 독립된 4단계를 거치는 배치(batch) 공정에 의하므로 열효율 및 생산성 등의 문제가 우려된다.Such a method for producing sponge titanium is a batch process that undergoes at least four steps of reduction, vacuum separation, crushing and dissolution in manufacturing the final product of titanium titanium ingot, and thus, problems such as thermal efficiency and productivity are concerned.

이를 개선하기 위해 종래 기술에서는 일본 공개특허 제1993-311266호에 「스 폰지 티타늄의 제조 방법 및 장치」를 개시한 바 있다.In order to improve this, the prior art has disclosed "the manufacturing method and apparatus of sponge titanium" by Unexamined-Japanese-Patent No. 1993-311266.

종래 기술에 따른 상기 스폰지 티타늄 제조 장치는 전자 유도에 의한 반응 용기 내부의 온도 제어, 및 스폰지 티타늄의 연속 인발과 관련한 것으로, 고주파 유도 가열 수단 및 냉각 수단을 가진 동제 반응 용기를 이용하여 반응 용기 내부의 반응 영역 온도를 금속 티타늄의 융점 이상으로 유지하고, 이 상태로 금속 티타늄을 반응 생성시킨 후 냉각, 고화시키면서 금속 티타늄 잉곳을 연속적으로 반응 용기 외부로 인발하는 구조를 제시하고 있다.The sponge titanium manufacturing apparatus according to the prior art relates to temperature control inside the reaction vessel by electromagnetic induction, and continuous drawing of sponge titanium, using a copper reaction vessel having a high frequency induction heating means and a cooling means. The structure of maintaining the reaction zone temperature at or above the melting point of the metal titanium, generating the metal titanium in this state and then cooling and solidifying the metal titanium ingot is continuously drawn out of the reaction vessel.

그런데, 종래 기술에서는 반응 용기의 내부에 고온을 유지하며, 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 반응열에 따른 반응 용기의 손상이 우려되고, 스폰지 티타늄의 제조 시간 단축 효과가 크지 않다는 문제점을 내포하고 있다.By the way, the prior art maintains a high temperature in the inside of the reaction vessel, and there is a concern that the reaction vessel may be damaged due to the heat of reaction of the molten magnesium and titanium tetrachloride, and the effect of shortening the production time of the sponge titanium is not significant.

또한, 종래 기술에서는 반응 용기의 반응 영역에서 생성되는 스폰지 티타늄이 용기의 내벽면에 고착됨으로써 결과적으로는 반응 용기의 오염을 유발하고, 반응이 끝난 후 스폰지 티타늄의 인발에 따른 공정 시간이 연장된다는 문제점도 내포하고 있다.In addition, in the prior art, the sponge titanium produced in the reaction zone of the reaction vessel is fixed to the inner wall of the vessel, resulting in contamination of the reaction vessel, and the process time due to the drawing of the sponge titanium after the reaction is extended. Also implicated.

따라서 본 발명의 예시적인 실시예는 상기에서와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 반응 용기 내부의 용융 마그네슘 유동을 효과적으로 제어하여 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응에 따른 스폰지 티타늄의 생성이 용기의 벽면이 아닌 반응 영역의 중심부 부근에서 일어나도록 함으로써 반응 영역에서의 균일한 온도를 유지하고, 스폰지 티타늄이 용기의 벽면에 고착되는 것을 방지할 수 있도록 한 스폰지 티타늄 제조장치를 제공한다.Therefore, an exemplary embodiment of the present invention has been created to improve the above problems, and effectively controls the molten magnesium flow in the reaction vessel to produce sponge titanium according to the reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride. The present invention provides a sponge titanium manufacturing apparatus capable of maintaining a uniform temperature in the reaction zone and preventing the sponge titanium from adhering to the wall of the container by causing it to occur near the center of the reaction zone rather than the wall surface.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스폰지 티타늄 제조장치는, 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응을 통해 스폰지 티타늄을 제조하기 위한 것으로서, ⅰ)상기 용융 마그네슘을 수용하며, 4염화 티타늄 공급부 및 불활성 가스 주입부를 지닌 커버를 상부에 설치하고 있는 반응 용기와, ⅱ)상기 반응 용기에 설치되어 그 반응 용기를 가열하는 히팅유닛과, ⅲ)상기 용융 마그네슘의 유동을 제어하기 위해, 상기 반응 용기의 외부에 코일을 설치하고, 상기 코일에 교류 저주파 전류를 인가하여 상기 반응 용기로 자장을 유도하며, 상기 자장에 의해 유도되는 전류가 상기 반응 용기 내부의 용융 마그네슘에 유도 자장을 발생시키는 전자기 교반유닛을 포함한다.To this end, a sponge titanium manufacturing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention is for producing sponge titanium through a reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride, i) containing the molten magnesium, a titanium tetrachloride supply unit and A reaction vessel provided with a cover having an inert gas injection portion thereon, ii) a heating unit installed in the reaction vessel and heating the reaction vessel, and iii) controlling the flow of the molten magnesium, An electromagnetic stirring unit in which a coil is installed outside, an AC low frequency current is applied to the coil to induce a magnetic field into the reaction vessel, and a current induced by the magnetic field generates an induction magnetic field in the molten magnesium in the reaction vessel. Include.

상기 스폰지 티타늄 제조장치에 있어서, 상기 전자기 교반유닛은 제어기와 연결되며, 상기 코일로 인가되는 주파수 및 전류가 상기 제어기에 의해 조절될 수 있다.In the sponge titanium manufacturing apparatus, the electromagnetic stirring unit is connected to the controller, the frequency and current applied to the coil can be adjusted by the controller.

상술한 바와 같은 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 전자기 교반유닛을 통해 용융 마그네슘의 유동을 효과적으로 제어하여 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응에 따른 스폰지 티타늄의 생성이 용기의 벽면이 아닌 반응 영역의 중심부 부근에서 일어나도록 할 수 있다.According to the exemplary embodiment of the present invention as described above, the production of sponge titanium according to the reduction reaction of the molten magnesium and titanium tetrachloride by the effective control of the flow of molten magnesium through the electromagnetic stirring unit is not the wall of the vessel reaction zone It can happen near the center of the.

따라서, 본 실시예에서는 전자기 교반유닛을 통해 용융 마그네슘의 유동을 제어하여 스폰지 티타늄의 생성이 반응 영역의 중심 부근에서 이루어지게 하므로, 반응 영역에서의 균일한 온도를 유지할 수 있게 되고, 스폰지 티타늄이 반응 용기의 벽면에 고착되는 것을 방지할 수 있으며, 스폰지 티타늄의 생성 위치 제어를 통해 스폰지 티타늄의 품질 향상을 도모할 수 있다.Therefore, in this embodiment, since the production of sponge titanium is made near the center of the reaction zone by controlling the flow of molten magnesium through the electromagnetic stirring unit, it is possible to maintain a uniform temperature in the reaction zone, sponge titanium reaction Sticking to the wall of the container can be prevented, and the quality of the sponge titanium can be improved by controlling the production position of the sponge titanium.

그리고, 본 실시예에서는 전자기 교반유닛을 통해 반응 영역에서의 균일한 온도를 유지하고, 스폰지 티타늄이 반응 용기의 벽면에 고착되는 것을 억제할 수 있으므로, 반응 영역에서 발생하는 반응열을 효과적으로 제거할 수 있으며, 이로 인해 스폰지 티타늄의 생산 속도를 증가시킬 수 있고, 스폰지 티타늄의 제조 시간을 더욱 단축시킬 수 있으며, 스폰지 티타늄의 내벽면 고착에 따른 반응 용기의 오염을 방지할 수 있고, 반응이 끝난 후 스폰지 티타늄의 인발에 따른 공정 시간이 연장되는 것을 방지할 수 있다.And, in the present embodiment it is possible to maintain a uniform temperature in the reaction zone through the electromagnetic stirring unit, and to suppress the sponge titanium is fixed to the wall surface of the reaction vessel, it is possible to effectively remove the reaction heat generated in the reaction zone Due to this, it is possible to increase the production speed of sponge titanium, to further shorten the manufacturing time of sponge titanium, to prevent contamination of the reaction vessel due to the fixing of the inner wall of sponge titanium, and after the reaction, sponge titanium It is possible to prevent the process time from being extended.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속 하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. In the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스폰지 티타늄 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a sponge titanium manufacturing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스폰지 티타늄 제조장치(100)는 크롤(KROLL)법에 의한 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응으로서 스폰지 티타늄을 제조하기 위한 것이다.Referring to the drawings, the sponge titanium manufacturing apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention is for producing sponge titanium as a reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride by the KROLL method.

즉, 상기 스폰지 티타늄 제조장치(100)는 가열수단에 의해 가열되는 철재의 용기 내부로 용융 마그네슘(MAGNESIUM)을 공급하고, 그 용융 마그네슘의 용융면 상에 4염화 티타늄(TITANIUM)을 공급하여 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응을 통해 스폰지 티타늄을 제조한다.That is, the sponge titanium manufacturing apparatus 100 supplies molten magnesium (MAGNESIUM) into the vessel of the iron material heated by the heating means, and supplies molten magnesium by supplying titanium tetrachloride (TITANIUM) on the molten surface of the molten magnesium. Sponge titanium is prepared through a reduction reaction of titanium tetrachloride with.

여기서, 상기 스폰지 티타늄을 제조하기 위한 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응은 발열 반응으로서, 용기의 반응 영역과 그 반응 영역 부근에서 열을 생성하게 된다.Here, the reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride to produce the sponge titanium is an exothermic reaction, and generates heat in the reaction region of the vessel and in the vicinity of the reaction region.

본 실시예에 따른 상기 스폰지 티타늄 제조장치(100)는 용융 마그네슘의 유동을 효과적으로 제어하여 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응에 따른 스폰지 티타늄의 생성이 용기의 벽면이 아닌 반응 영역의 중심부 부근에서 일어나도록 함으로써 반응 영역에서의 균일한 온도를 유지하고, 스폰지 티타늄이 용기의 벽면에 고착되는 것을 방지할 수 있는 구조로서 이루어진다.The sponge titanium manufacturing apparatus 100 according to the present embodiment effectively controls the flow of molten magnesium so that the production of sponge titanium due to the reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride occurs near the center of the reaction region, not on the wall of the container. By maintaining the uniform temperature in the reaction zone, it is possible to prevent the sponge titanium from sticking to the wall of the container.

이를 위해 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스폰지 티타늄 제조장치(100)는 기본적으로, 반응 용기(10)와, 히팅유닛(20)과, 전자기 교반유닛(50)을 포함하여 구성되며, 이를 구성 별로 설명하면 다음과 같다.To this end, the sponge titanium manufacturing apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention basically comprises a reaction vessel 10, a heating unit 20, and an electromagnetic stirring unit 50, and constitutes this If it is described as follows.

본 실시예에서, 상기 반응 용기(10)는 상단이 개방되고 하단이 폐쇄되며, 용융 마그네슘을 수용할 수 있는 용기 형태로서 구비된다.In the present embodiment, the reaction vessel 10 is provided in the form of a vessel capable of accommodating molten magnesium with the top open and the bottom closed.

상기 반응 용기(10)에 있어서, 용융 마그네슘의 용융면 상에 4염화 티타늄(TITANIUM)이 공급됨에 따라 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응을 통해 스폰지 티타늄을 생성하게 되는 영역을 이하에서는 "반응 영역" 이라고 한다.In the reaction vessel 10, a region in which sponge titanium is produced through reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride as TITANIUM is supplied on the molten surface of molten magnesium is referred to as "reaction zone". Is called.

그리고, 상기 반응 용기(10)의 상단부에는 커버(15)가 설치되는 바, 이 커버(15)에는 반응 용기(10)의 내부로 4염화 티타늄을 공급하기 위한 4염화 티타늄 공급부(17), 및 그 반응 용기(10)의 내부로 불활성 가스를 공급하기 위한 가스 공급부(19)를 형성하고 있다.And, a cover 15 is provided at the upper end of the reaction vessel 10, the cover 15 is a titanium tetrachloride supply unit 17 for supplying titanium tetrachloride into the reaction vessel 10, and A gas supply unit 19 for supplying an inert gas into the reaction vessel 10 is formed.

여기서, 상기 가스 공급부(19)는 아르곤 가스 등과 같은 불활성 가스를 저장하고 있는 가스 저장부(도면에 도시되지 않음)와 연결되게 설치되며, 그 가스 저장부에 저장된 불활성 가스를 소정의 압력으로서 반응 용기(10)의 내부로 주입한다.Here, the gas supply unit 19 is installed to be connected to a gas storage unit (not shown in the drawing) that stores an inert gas such as argon gas, and the reaction vessel using the inert gas stored in the gas storage unit as a predetermined pressure. Inject into the inside of (10).

이 경우, 상기 가스 공급부(19)는 불활성 가스를 반응 용기(10)의 내부로 주입하여, 반응 용기(10)의 반응 영역에서 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응을 통해 생성되는 스폰지 티타늄 외의 염화 마그네슘을 불활성 가스의 압력으로서 반응 용기(10)의 외부로 배출시키는 기능을 하게 된다.In this case, the gas supply unit 19 injects an inert gas into the reaction vessel 10, so that the chloride other than the sponge titanium produced through the reduction reaction of the molten magnesium and titanium tetrachloride in the reaction region of the reaction vessel 10 may be used. The magnesium is discharged to the outside of the reaction vessel 10 as the pressure of the inert gas.

본 실시예에서, 상기 히팅유닛(20)은 반응 용기(10)를 가열하기 위한 것으로서, 그 반응 용기(10)의 외측부에 구성되는 고주파 유도 가열 수단으로서 이루어진다.In the present embodiment, the heating unit 20 is for heating the reaction vessel 10, it is made as a high frequency induction heating means configured on the outer side of the reaction vessel (10).

상기 히팅유닛(20)은 고주파 코일에 의한 고주파 유도 가열에 의하여 반응 용기(10)를 가열하고, 반응 용기(10) 내부의 온도를 일정하게 유지시키는 기능을 하게 된다.The heating unit 20 serves to heat the reaction vessel 10 by high frequency induction heating by a high frequency coil, and to maintain a constant temperature inside the reaction vessel 10.

이러한 히팅유닛(20)은 당 업계에서 널리 알려진 공지 기술의 고주파 유도 가열장치로서 이루어지므로, 본 명세서에서 그 구성의 더욱 자세한 설명은 생략하기로 한다.Since the heating unit 20 is made of a high frequency induction heating apparatus known in the art, a more detailed description of the configuration will be omitted.

한편, 본 실시예에서는 반응 용기(10)의 반응 영역에서 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응으로서 발생하는 열을 냉각하기 위한 통상적인 구조의 냉각수단(도면에 도시되지 않음)을 더 구비하고 있다.On the other hand, the present embodiment further includes a cooling means (not shown in the drawing) of a conventional structure for cooling heat generated as a reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride in the reaction region of the reaction vessel 10. .

즉, 상기 냉각수단은 냉각 공기 또는 냉각수와 같은 냉각 매체를 반응 용 기(10)의 반응 영역으로 공급하여 그 반응 영역에서 발생하는 열을 냉각시키는 기능을 하게 된다.That is, the cooling means has a function of supplying a cooling medium such as cooling air or cooling water to the reaction zone of the reaction vessel 10 to cool the heat generated in the reaction zone.

본 실시예에서, 상기 전자기 교반유닛(50)(EMS: electromagnetic stirring)은 교류 저주파 전자기장을 이용한 회전 자장으로서 융용 마그네슘의 유동을 제어하기 위한 것으로서, 실질적으로는 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 반응 영역을 제어한다.In the present embodiment, the electromagnetic stirring unit 50 (EMS: electromagnetic stirring) is a rotating magnetic field using an alternating low frequency electromagnetic field to control the flow of molten magnesium, substantially reducing the reaction region of molten magnesium and titanium tetrachloride. To control.

상기 전자기 교반유닛(50)은 반응 용기(10)의 외부에 코일(51)을 설치하여 구성되는 바, 코일(51)에 교류 저주파 전류를 인가하여 반응 용기(10)로 자장을 유도하고, 그 자장에 의해 유도되는 전류가 반응 용기(10) 내부의 용융 마그네슘에 유도 자장을 발생시킬 수 있는 구조로서 이루어진다.The electromagnetic stirring unit 50 is constituted by installing a coil 51 on the outside of the reaction vessel 10, by applying an AC low frequency current to the coil 51 to induce a magnetic field to the reaction vessel 10, The current induced by the magnetic field is made as a structure capable of generating an induced magnetic field in the molten magnesium in the reaction vessel 10.

여기서, 상기 전자기 교반유닛(50)은 제어기(90)와 연결되며, 이 제어기(90)는 전자기 교반유닛(50)의 코일(51)로 인가되는 주파수 및 전류를 제어하여 용융 마그네슘의 유동 방향 및 세기를 조절하게 된다.Here, the electromagnetic stirring unit 50 is connected to the controller 90, the controller 90 controls the frequency and current applied to the coil 51 of the electromagnetic stirring unit 50 to flow direction of the molten magnesium and The intensity will be adjusted.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스폰지 티타늄 제조장치(100)의 작용을 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the sponge titanium manufacturing apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention configured as described above will be described in detail.

우선, 본 실시예에서는 반응 용기(10)의 내부에 용융 마그네슘을 수용한 상태에서, 4염화 티타늄 공급부(17)를 통해 4염화 티타늄을 반응 용기(10)의 내부로 공급한다.First, in the present embodiment, titanium tetrachloride is supplied into the reaction vessel 10 through the titanium tetrachloride supply unit 17 while molten magnesium is accommodated in the reaction vessel 10.

그러면, 상기 반응 용기(10)의 내부에서는 용융 마그네슘의 용융면에 4염화 티타늄이 접촉하며 환원 반응을 일으킴으로써 스폰지 티타늄을 형성하는 바, 이러 한 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응이 발열 반응이므로, 반응 용기(10)의 반응 영역 부근에서는 반응열을 생성하게 된다.Then, in the reaction vessel 10, titanium tetrachloride is brought into contact with the molten surface of the molten magnesium to cause a reduction reaction, thereby forming sponge titanium. Since the reduction reaction of the molten magnesium and titanium tetrachloride is exothermic, And heat of reaction is generated in the vicinity of the reaction region of the reaction vessel 10.

상기한 과정을 거치는 동안, 제어기(90)는 전자기 교반유닛(50)의 코일(51)로 소정의 교류 저주파 전류를 인가한다. 그러면, 상기 코일(51)에 인가되는 교류 저주파 전류에 의해 반응 용기(10)에 자장(magnetic field)이 유도되고, 그 자장에 의해 유도되는 전류는 반응 용기(10) 내부의 용융 마그네슘에 유도 자장을 발생시키게 된다.During the above process, the controller 90 applies a predetermined alternating current low frequency current to the coil 51 of the electromagnetic stirring unit 50. Then, a magnetic field is induced in the reaction vessel 10 by the AC low frequency current applied to the coil 51, and the current induced by the magnetic field is induced in the molten magnesium in the reaction vessel 10. Will be generated.

이에, 상기 반응 용기(10) 내부의 용융 마그네슘에 반응 용기(10)의 횡방향으로 교반력이 발생되고, 이로 인해 용융 마그네슘은 유동이 발생하게 된다. 여기서, 상기 용융 마그네슘의 유동 방향 및 세기는 제어기(90)를 통해 코일(51)에 인가되는 주파수 및 전류의 인가 조건에 의해 조절이 가능해진다.Thus, stirring force is generated in the molten magnesium in the reaction vessel 10 in the transverse direction of the reaction vessel 10, thereby causing the molten magnesium to flow. Here, the flow direction and intensity of the molten magnesium can be adjusted by the application conditions of the frequency and current applied to the coil 51 through the controller 90.

즉, 상기 제어기(90)를 통해 주파수 및 전류의 인가 조건을 제어하여 용융 마그네슘의 유동을 지속적으로 유지하거나 마그네슘의 유동 방향 및 세기를 원하는 대로 조정할 수 있게 된다.That is, the controller 90 may control the application conditions of the frequency and the current to continuously maintain the flow of molten magnesium or adjust the flow direction and intensity of the magnesium as desired.

이로써, 본 실시예에서는 상기 전자기 교반유닛(50)을 통해 용융 마그네슘의 유동을 제어하여 용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응에 따른 스폰지 티타늄의 생성이 용기의 벽면이 아닌 반응 영역의 중심부 부근에서 일어나도록 할 수 있게 된다.As a result, in the present embodiment, the flow of molten magnesium is controlled through the electromagnetic stirring unit 50 to generate sponge titanium according to the reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride. It will be possible.

따라서, 본 실시예에서는 상술한 바와 같이 전자기 교반유닛(50)을 통해 용융 마그네슘의 유동을 제어하여 스폰지 티타늄의 생성이 반응 영역의 중심 부근에 서 이루어지게 하므로, 반응 영역에서의 균일한 온도를 유지할 수 있게 되고, 스폰지 티타늄이 반응 용기(10)의 벽면에 고착되는 것을 방지할 수 있으며, 스폰지 티타늄의 생성 위치 제어를 통해 스폰지 티타늄의 품질 향상을 도모할 수 있다.Therefore, in the present embodiment, as described above, the flow of molten magnesium is controlled through the electromagnetic stirring unit 50 so that the production of sponge titanium is performed near the center of the reaction zone, thereby maintaining a uniform temperature in the reaction zone. It is possible to prevent the sponge titanium from sticking to the wall surface of the reaction vessel 10, and the quality of the sponge titanium can be improved by controlling the production position of the sponge titanium.

그리고, 본 실시예에서는 상기와 같이 전자기 교반유닛(50)을 통해 반응 영역에서의 균일한 온도를 유지하고, 스폰지 티타늄이 반응 용기(10)의 벽면에 고착되는 것을 억제할 수 있으므로, 반응 영역에서 발생하는 반응열을 효과적으로 제거할 수 있으며, 이로 인해 스폰지 티타늄의 생산 속도를 증가시킬 수 있고, 스폰지 티타늄의 제조 시간을 더욱 단축시킬 수 있으며, 스폰지 티타늄의 내벽면 고착에 따른 반응 용기(10)의 오염을 방지할 수 있고, 반응이 끝난 후 스폰지 티타늄의 인발에 따른 공정 시간이 연장되는 것을 방지할 수 있다.In this embodiment, since the temperature can be maintained in the reaction zone through the electromagnetic stirring unit 50 as described above, and the sponge titanium can be prevented from sticking to the wall surface of the reaction vessel 10, It is possible to effectively remove the generated heat of reaction, thereby increasing the production speed of sponge titanium, it is possible to further shorten the manufacturing time of sponge titanium, contamination of the reaction vessel 10 due to the fixing of the inner wall surface of sponge titanium It can be prevented, it is possible to prevent the process time due to the drawing of the sponge titanium after the reaction is prolonged.

지금까지 설명한 바와 같이 본 발명은 스폰지 티타늄을 제조하는 과정에 전자기 교반유닛(50)을 통해 용융 마그네슘의 유동을 제어하는 실시예를 설명하였으나, 반드시 이에 한정되지 않고 스폰지 티타늄 외에 지르코늄(zirconium), 하프늄(hafnium) 등의 금속 또는 합금 등의 제조에 대해서도 적용될 수 있다.As described above, the present invention has been described an embodiment of controlling the flow of molten magnesium through the electromagnetic stirring unit 50 in the process of manufacturing sponge titanium, but is not necessarily limited to zirconium (zirconium), hafnium in addition to sponge titanium It can also be applied to the production of metals such as hafnium or alloys.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.Since these drawings are for reference in describing exemplary embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 스폰지 티타늄 제조장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a sponge titanium manufacturing apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명><Description of reference numerals for the main parts of the drawings>

10... 반응 용기 15... 커버10 ... Reaction Vessel 15 ... Cover

17... 4염화 티타늄 공급부 19... 가스 공급부17 ... titanium tetrachloride supply 19 ... gas supply

20... 히팅유닛 50... 전자기 교반유닛20 ... Heating unit 50 ... Electromagnetic stirring unit

51... 코일51 ... coil

Claims (2)

용융 마그네슘과 4염화 티타늄의 환원 반응을 통해 스폰지 티타늄을 제조하기 위한 스폰지 티타늄 제조장치에 있어서,In the sponge titanium manufacturing apparatus for producing sponge titanium through a reduction reaction of molten magnesium and titanium tetrachloride, 상기 용융 마그네슘을 수용하며, 4염화 티타늄 공급부 및 불활성 가스 주입부를 지닌 커버를 상부에 설치하고 있는 반응 용기;A reaction vessel accommodating the molten magnesium and having a cover having a titanium tetrachloride supply portion and an inert gas injection portion thereon; 상기 반응 용기에 설치되어 그 반응 용기를 가열하는 히팅유닛; 및A heating unit installed in the reaction vessel to heat the reaction vessel; And 상기 용융 마그네슘의 유동을 제어하기 위해, 상기 반응 용기의 외부에 코일을 설치하고, 상기 코일에 교류 저주파 전류를 인가하여 상기 반응 용기로 자장을 유도하며, 상기 자장에 의해 유도되는 전류가 상기 반응 용기 내부의 용융 마그네슘에 유도 자장을 발생시키는 전자기 교반유닛In order to control the flow of the molten magnesium, a coil is installed outside the reaction vessel, an AC low frequency current is applied to the coil to induce a magnetic field into the reaction vessel, and the current induced by the magnetic field is caused by the reaction vessel. Electromagnetic stirring unit to generate an induction magnetic field in the molten magnesium inside 을 포함하는 것을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조장치.Sponge titanium manufacturing apparatus comprising a. 제1 항에 있어서,The method according to claim 1, 상기 전자기 교반유닛은 제어기와 연결되며, 상기 코일로 인가되는 주파수 및 전류가 상기 제어기에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조장치.The electromagnetic stirring unit is connected to the controller, sponge titanium manufacturing apparatus, characterized in that the frequency and current applied to the coil is controlled by the controller.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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