KR20130065930A - A reaction furnace for sponge titanium obtaining equipment - Google Patents

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KR20130065930A KR1020110132544A KR20110132544A KR20130065930A KR 20130065930 A KR20130065930 A KR 20130065930A KR 1020110132544 A KR1020110132544 A KR 1020110132544A KR 20110132544 A KR20110132544 A KR 20110132544A KR 20130065930 A KR20130065930 A KR 20130065930A
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Abstract

PURPOSE: A reactor of a sponge titanium manufacturing facility is provided to cool a reacting device by absorbing heat with an indirect cooling method using an air current, thereby preventing the generation of scales in advance. CONSTITUTION: A furnace of a sponge titanium manufacturing facility comprises a reacting device, a heating member, an insulation unit, and a first cooling member. The reacting device provides a space where TiCl_4 and Mg are reacted. The heating member heats the inside of the reacting device. The insulating unit receiving the reacting device in the inside is charged with an insulating material. The first cooling member passes through a space between the insulating unit and the reacting device and cools the reacting device by using both ends exposed to outside.

Description

스폰지 티타늄 제조설비의 반응로{A reaction furnace for sponge titanium obtaining equipment}A reaction furnace for sponge titanium obtaining equipment

본 발명은 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기류를 이용한 간접냉각방식으로 흡열하여 반응기를 냉각함으로써 스케일 발생을 미연에 차단하고, 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)의 반응을 위해 승온하여 환원하거나, 잉여 액상 마그네슘을 회수하기 위해 진공 분위기를 조성시에 별도의 설비 교체 및 세팅 없이 가능하도록 하여 사용편의성이 향상되고 고장 발생이 미연에 차단되도록 한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 관한 것이다.The present invention relates to a reactor of a sponge titanium production facility, and more particularly, to endothermic by indirect cooling using air flow to cool down the reactor to prevent scale generation in advance, and to use titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and magnesium (Mg). Sponge Titanium manufacturing equipment that improves the convenience of use and prevents the occurrence of failures by increasing the temperature by reducing for the reaction or reducing the vacuum atmosphere in order to recover the excess liquid magnesium without additional equipment replacement and setting. It is about a reactor.

스폰지 티타늄은 자동차, 우주, 석유화학, 해양플랜트, 토목건축, 생활용품, 생체기술, 분말야금기술 등 산업 전반에서 널리 활용되고 있다.Sponge titanium is widely used in the automotive, aerospace, petrochemical, offshore plant, civil construction, household goods, biotechnology and powder metallurgy industries.

그러나 티타늄은 1668℃의 높은 융점을 가지고 있고, 고온에서 산소, 질소, 수소, 탄소 등과 같은 가스상의 고용도가 높을 뿐만 아니라, 일단 유입된 산소와 질소는 결합으로 작용하여 제거할 수 없기 때문에 진공에서 특수한 장치를 이용하여 제련, 정련, 용해 등의 공정을 실시하여 제조되어야만 한다.However, titanium has a high melting point of 1668 ° C, high solubility in gaseous phases such as oxygen, nitrogen, hydrogen, carbon, etc. at high temperatures, and once introduced oxygen and nitrogen cannot be removed by acting as a bond. It must be manufactured by carrying out processes such as smelting, refining and melting using special equipment.

이하 첨부된 도 1을 참조하여 종래 기술에 의한 스폰지 티타늄 제조설비의 구성을 설명한다.Hereinafter, a configuration of a sponge titanium manufacturing facility according to the prior art will be described with reference to FIG. 1.

도 1은 대한민국 등록특허 제10-0916187호의 도면 2를 나타낸 것이다.1 shows a diagram 2 of Republic of Korea Patent No. 10-0916187.

첨부된 도면과 같이 티타늄저장조(15)에는 액상의 사염화티타늄이 저장되고, 액상의 사염화티타늄은 정량공급기(16)에 의해 가열로(12) 내부에 공급된다.As shown in the accompanying drawings, the titanium storage tank 15 stores liquid titanium tetrachloride, and the liquid titanium tetrachloride is supplied into the heating furnace 12 by the metering feeder 16.

그리고, 상기 가열로(12) 내부에는 금속 마그네슘이 안치되어 있다.In addition, metal magnesium is enclosed in the heating furnace 12.

따라서, 상기 금속 마그네슘과 사염화티타늄이 반응로(11)의 가열에 의해 가열로(12) 내부에서 반응하게 되면 마그네슘은 액상을 유지하게 되며, 사염화티타늄은 급격히 기화되면서 액상 마그네슘과 반응하여 액상 마그네슘 내에 스폰지 티타늄이 환원되어 형성된다.Therefore, when the metal magnesium and titanium tetrachloride react in the heating furnace 12 by heating of the reactor 11, magnesium is maintained in the liquid phase, while titanium tetrachloride rapidly vaporizes and reacts with the liquid magnesium in the liquid magnesium. Sponge titanium is formed by reduction.

상기 반응로(11)의 상측에는 안정화가스 공급튜브(17)가 구비된다. 상기 안정화가스 공급튜브(17)는 불활성 가스를 반응로(11) 내부에 공급하기 위한 구성으로 반응로(11) 내부를 냉각하는 역할도 수행 가능하다.The stabilization gas supply tube 17 is provided on the upper side of the reactor (11). The stabilizing gas supply tube 17 may also perform a role of cooling the inside of the reactor 11 in a configuration for supplying an inert gas into the reactor 11.

그리고, 상기 반응로(11) 하측에는 스토퍼(13)가 구비되어 반응로(11)에 형성된 구멍(11')을 선택적으로 개방함으로써 잉여 마그네슘과 염화마그네슘은 구멍(11')을 통해 회수부(14)로 배출된다.A stopper 13 is provided below the reactor 11 to selectively open the holes 11 'formed in the reactor 11 so that the excess magnesium and magnesium chloride are recovered through the holes 11'. 14).

상기 회수부(14) 좌측에는 냉각수챔버(22)가 구비되어 회수부(14) 내부의 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 응축시키게 되며, 상기 냉각수챔버(22) 좌측에는 진공축출수단(20)이 구비된다.A cooling water chamber 22 is provided on the left side of the recovery part 14 to condense the vaporized magnesium and magnesium chloride in the recovery part 14, and a vacuum extraction means 20 is provided on the left side of the cooling water chamber 22. do.

상기 진공축출수단(20)은 스폰지 티타늄에 남아있는 마그네슘이나 염화마그네슘을 진공압으로 제거하기 위한 구성이다.The vacuum extraction means 20 is configured to remove magnesium or magnesium chloride remaining in the sponge titanium by vacuum pressure.

그러나 상기와 같이 구성되는 반응로에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the reactor configured as described above has the following problems.

즉, 반응로(11)는 스폰지 티타늄 제조를 위해 진공 분위기가 선택적으로 조성되어야 하지만 공급튜브(17), 구멍(11')이 구비되어 있어서, 진공 분위기 조성시에 반응로(11)의 변형을 야기하게 되는 문제점이 있다.That is, the reactor 11 has to be selectively formed in the vacuum atmosphere for the production of sponge titanium, but the supply tube 17, the hole 11 'is provided, so that the deformation of the reactor 11 during the vacuum atmosphere composition There is a problem that is caused.

또한, 반응로(11)의 표면은 공기와 직접적으로 접촉하게 되어 스케일이 발생하게 되므로 반응로(11)의 수명을 단축시키고, 히터쇼터 등의 문제점을 야기하게 되어 바람직하지 못하다.In addition, since the surface of the reactor 11 is in direct contact with air and scale is generated, the life of the reactor 11 is shortened, which causes problems such as a heater shorter, which is not preferable.

뿐만 아니라, 구성요소의 수가 많고 구조가 복잡하여 생산성이 저하되며 스폰지 티타늄 제조를 위한 다수의 공정시에 구성요소별로 세팅을 해주어야 하므로 사용편의성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, there are a number of components and the structure is complicated, the productivity is lowered, there is a problem that the ease of use is deteriorated because the settings for each component in a number of processes for the production of sponge titanium.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 기류를 이용한 간접냉각방식으로 흡열하여 반응기를 냉각함으로써 스케일 발생을 미연에 차단하고, 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)의 반응을 위해 승온하여 환원하거나, 잉여 액상 마그네슘을 회수하기 위해 진공 분위기를 조성시에 별도의 설비 교체 및 세팅 없이 가능하도록 하여 사용편의성이 향상되고 고장 발생이 미연에 차단되도록 한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로를 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, more specifically by indirect cooling method using air flow to cool the reactor to prevent the generation of scale in advance, titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and Sponge that increases the ease of use and prevents the occurrence of failure by increasing the temperature by reducing for the reaction of magnesium (Mg) or by reducing the vacuum atmosphere to recover excess liquid magnesium. It is to provide a reactor of a titanium manufacturing facility.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)을 반응시켜 스폰지 티타늄을 제조하기 위한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 있어서, 상기 반응로는, 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)이 반응하는 공간을 제공하는 반응기와, 상기 반응기 내부를 가열하기 위한 가열수단과, 상기 반응기를 내부에 수용하고 단열부재가 충진된 단열부와, 상기 단열부와 반응기 사이의 공간을 경유하고 양단부는 상기 단열부 외부로 노출되어 반응기의 열을 흡열하여 냉각하는 제1냉각수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object in the reactor of the sponge titanium manufacturing equipment for producing sponge titanium by reacting titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and magnesium (Mg), the reaction furnace, titanium tetrachloride (TiCl 4 ), A reactor providing a space where magnesium (Mg) reacts, a heating means for heating the inside of the reactor, a heat insulating portion accommodating the reactor therein and filled with a heat insulating member, and between the heat insulating portion and the reactor. Both ends of the space are exposed to the outside of the heat insulating portion, characterized in that it comprises a first cooling means for absorbing and cooling the heat of the reactor.

상기 반응로 상측에는, 스폰지 티타늄 내부로부터 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 냉각하여 응축하는 응축장치가 구비됨을 특징으로 한다.At the upper side of the reactor, a condensation device for cooling and condensing magnesium and magnesium chloride vaporized from the inside of the sponge titanium is provided.

상기 반응로와 응축장치 사이에는, 상기 반응로와 응축장치 내부를 선택적으로 연통시켜 응축장치 내부로 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 분배하는 분배기가 구비됨을 특징으로 한다.Between the reactor and the condenser, there is provided a distributor for distributing magnesium and magnesium chloride vaporized into the condenser by selectively communicating the reactor and the inside of the condenser.

상기 제1냉각수단은 반응기와 이격 및 격리됨을 특징으로 한다.The first cooling means is characterized in that separated from the reactor.

상기 반응로 내부 일측에는, 상기 반응기와 단열부 사이의 공간을 진공분위기로 조성하기 위한 제1진공수단이 구비됨을 특징으로 한다.In one side of the reactor, the first vacuum means for forming a space between the reactor and the heat insulating part in a vacuum atmosphere is provided.

상기 가열수단은, 전원인가시에 발열하는 발열체와, 상기 발열체에 대하여 전원을 입출하는 히터리더부를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The heating means is characterized in that it comprises a heating element for generating heat when the power is applied, and a heater reader unit for inputting power to the heating element.

상기 제1냉각수단은, 외부에서 공급받은 기체를 단열부 내부에서 분지하는 것을 특징으로 한다.The first cooling means is characterized in that for branching the gas supplied from the outside in the heat insulating portion.

상기 제1진공수단은, 상기 반응기 내부가 진공상태일 때 동작하는 것을 특징으로 한다.The first vacuum means is operated when the inside of the reactor is in a vacuum state.

상기 히터리더부는 단열부에 대하여 기체 유입이 차단된 상태를 유지함을 특징으로 한다.The heater reader unit is characterized in that the gas inlet is maintained in a state blocked.

본 발명은 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 관한 것으로, 기류를 이용한 간접냉각방식으로 반응기를 냉각하도록 구성된다.The present invention relates to a reactor of a sponge titanium production facility, and is configured to cool the reactor by an indirect cooling method using airflow.

따라서, 직접 냉각방식을 채용시에 공기와 접촉에 의해 생성될 수 있는 스케일을 미연에 차단할 수 있는 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that can be cut off in advance the scale that can be generated by contact with air when employing a direct cooling method.

또한, 잉여 액상 마그네슘을 회수하기 위해 진공 분위기를 조성시에 별도의 설비 교체 및 세팅 없이 가능하다.In addition, it is possible without additional equipment replacement and setting at the time of forming a vacuum atmosphere to recover the excess liquid magnesium.

따라서 사용편의성이 향상되며, 고장 발생을 미연에 차단할 수 있는 이점이 있다.Therefore, the ease of use is improved, there is an advantage that can prevent the failure in advance.

뿐만 아니라, 구성을 간소화하여 관리가 용이하며 생산성이 향상되는 이점이 있다.In addition, there is an advantage that the configuration is simplified and easy to manage and productivity is improved.

도 1 은 대한민국 등록특허 제10-0916187호의 도면 3.
도 2 는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비의 구성을 보인 내부 구성도.
도 3 은 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로를 나타낸 구성도.
도 4 는 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에서 일 구성인 히터리더부의 결합 구조를 나타낸 도 3의 Ⅰ부 확대도.
도 5 는 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에서 냉각시 기체 흐름을 나타낸 개요도.
도 6 은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비에서 일 구성인 응축장치의 내부 구성을 나타낸 개요도.
도 7 은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비에서 일 구성인 분배기의 다른 실시예의 구성을 보인 부분 확대도.
도 8 은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비에서 일 구성인 응축캔의 결합 구조를 나타낸 평면 분해도.
1 is a view of Republic of Korea Patent No. 10-0916187 3.
Figure 2 is an internal configuration showing the configuration of a sponge titanium manufacturing equipment employing a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a schematic view showing a reactor of the sponge titanium manufacturing equipment according to the present invention.
Figure 4 is an enlarged view of the part I of Figure 3 showing the coupling structure of the heater leader unit of one configuration in the reactor of the sponge titanium manufacturing equipment according to the present invention.
Figure 5 is a schematic diagram showing the gas flow during cooling in the reactor of the sponge titanium manufacturing equipment according to the present invention.
Figure 6 is a schematic diagram showing the internal configuration of the condensation apparatus as one configuration in a sponge titanium manufacturing equipment employing a preferred embodiment of the present invention.
Figure 7 is a partially enlarged view showing the configuration of another embodiment of the dispenser as one configuration in a sponge titanium manufacturing equipment employing a preferred embodiment of the present invention.
Figure 8 is a plan exploded view showing a coupling structure of a condensation can of one configuration in a sponge titanium manufacturing equipment employing a preferred embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비의 구성을 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described a configuration of a sponge titanium manufacturing equipment employing a preferred embodiment of the present invention.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Prior to this, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to describe its invention in the best possible way It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely preferred embodiments of the present invention, and are not intended to represent all of the technical ideas of the present invention. Therefore, various equivalents It should be understood that water and variations may be present.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비의 구성을 보인 내부 구성도이다.Figure 2 is an internal configuration showing the configuration of a sponge titanium manufacturing equipment employing a preferred embodiment of the present invention.

도면과 같이 스폰지 티타늄 제조설비(이하 '제조설비(100)'라 칭함)는 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)을 반응시켜 스폰지 티타늄을 제조하고, 스폰지 티타늄에 포함된 마그네슘과 염화마그네슘을 기화 및 응축시켜 제거함으로써 고순도의 스폰지 티타늄을 제조할 수 있도록 하는 설비이다.As shown in the drawing, a sponge titanium manufacturing facility (hereinafter referred to as 'manufacturing facility 100') produces sponge titanium by reacting titanium tetrachloride (TiCl 4 ) with magnesium (Mg), and magnesium and magnesium chloride contained in sponge titanium It is a facility to make high purity sponge titanium by vaporization and condensation removal.

이를 위해 상기 제조설비(100)는 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)을 반응시키기 위한 반응로(200)와, 상기 반응로(200) 상측에 위치하여 반응로(200) 내부와 선택적으로 냉각하여 응축하는 응축장치(300)와, 상기 응축장치(300)와 반응로(200) 사이에서 마그네슘 및 염화마그네슘 기체를 분배하는 분배기(400)를 포함하여 구성된다.To this end, the manufacturing facility 100 is a reactor 200 for reacting titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and magnesium (Mg), and is located above the reactor 200 and selectively inside the reactor 200. It comprises a condenser 300 for cooling and condensing, and a distributor 400 for distributing magnesium and magnesium chloride gas between the condenser 300 and the reactor 200.

이하 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 상기 반응로(200)의 상세 구성을 설명한다.Hereinafter, a detailed configuration of the reactor 200 will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

도 3은 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비(100)의 반응로(200)를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비(100)의 반응로(200)에서 일 구성인 히터리더부(224)의 결합 구조를 나타낸 도 3의 Ⅰ부 확대도이며, 도 5는 본 발명에 의한 스폰지 티타늄 제조설비(100)의 반응로(200)에서 냉각시 기체 흐름을 나타낸 개요도이다.Figure 3 is a block diagram showing a reactor 200 of the sponge titanium manufacturing equipment 100 according to the present invention, Figure 4 is a configuration of the reactor 200 of the sponge titanium manufacturing equipment 100 according to the present invention 3 is an enlarged view of the part I of FIG. 3 showing the coupling structure of the heater reader unit 224, and FIG. 5 is a schematic diagram showing the gas flow during cooling in the reactor 200 of the sponge titanium manufacturing facility 100 according to the present invention.

먼저 도 3과 같이, 상기 반응로(200)는 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)이 반응하는 공간을 제공하는 반응기(210)와, 상기 반응기(210) 내부를 가열하기 위한 가열수단(220)과, 상기 반응기(210)를 내부에 수용하고 단열부재가 충진된 단열부(230)와, 상기 단열부(230)와 반응기(210) 사이의 공간을 경유하고 양단부는 상기 단열부(230) 외부로 노출되어 반응기(210)의 열을 흡열하여 냉각하는 제1냉각수단(240)을 포함하여 구성된다.First, as shown in FIG. 3, the reactor 200 includes a reactor 210 which provides a space where titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and magnesium (Mg) react, and heating means for heating the inside of the reactor 210 ( 220, the heat insulator 230 accommodating the reactor 210 therein and filled with a heat insulating member, and a space between the heat insulator 230 and the reactor 210, and both ends of the heat insulator 230. It is configured to include a first cooling means 240 is exposed to the outside to absorb the heat of the reactor 210 by cooling.

상기 반응기(210)는 상방향으로 개구되고 단열부(230) 내부에서 격리된 공간을 형성하는 반응공간(212)을 구비하여 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)의 반응이 이루어지는 구성이다.The reactor 210 has a reaction space 212 that opens upwardly and forms a space isolated inside the heat insulating part 230, and is configured to react titanium tetrachloride (TiCl 4 ) with magnesium (Mg).

따라서, 상기 반응기(210)는 내식성이 우수한 SUS합금으로 이루어짐이 바람직하다.Therefore, the reactor 210 is preferably made of SUS alloy excellent in corrosion resistance.

상기 반응기(210) 외측에는 가열수단(220)이 구비된다. 상기 가열수단(220)은 사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)의 반응성을 높이기 위해 열을 제공하는 구성으로, 다수로 구비된다.The heating means 220 is provided outside the reactor 210. The heating means 220 is configured to provide heat to increase the reactivity of titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and magnesium (Mg), it is provided in plurality.

상기 가열수단(220)을 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 가열수단(220)은, 전원인가시에 발열하는 발열체(222)와, 상기 발열체(222)에 대하여 전원을 입출하는 히터리더부(224)를 포함하여 구성된다.Looking at the heating means 220 in more detail, the heating means 220, the heating element 222 that generates heat when the power is applied, and the heater reader unit 224 for inputting power to the heating element 222 It is configured to include.

상기 발열체(222)는 선택적으로 발열 가능한 범위 내에서 다양하게 변경하여 채택 가능하며, 상기 히터리더부(224)와 전기적으로 연결되어 있다.The heating element 222 may be variously adopted in a range capable of selectively generating heat, and is electrically connected to the heater reader unit 224.

상기 히터리더부(224)는 단열부(230) 외측에서 결합되며, 절연성 및 내열성을 갖도록 구비된다.The heater reader unit 224 is coupled to the outside of the heat insulation unit 230, it is provided to have insulation and heat resistance.

즉, 상기 히터리더부(224)는 첨부된 도 4와 같이 리더몸체(225)에 결합된 히터리더(226)가 구비되고, 상기 히터리더(226)는 단열부(230) 외면에서 돌출된 브라켓(232)에 결합부재(234)로 결합되며, 상기 브라켓(232) 외측에는 절연부재(228)가 구비된다.That is, the heater reader unit 224 is provided with a heater reader 226 coupled to the leader body 225, as shown in Figure 4, the heater reader 226 is a bracket protruding from the outer surface of the heat insulating portion 230 232 is coupled to the coupling member 234, the outer side of the bracket 232 is provided with an insulating member 228.

그리고, 상기 리더몸체(225) 좌측에는 탄성력을 가지는 씰러(227)가 구비되고, 상기 씰러(227) 좌측에는 칼라(228)와 캡(229)이 구비되어 압축됨으로써 상기 히터리더(226)는 단열부(230)에 대하여 기체 유입이 차단된 상태를 유지하게 되고, 단열부(230)로부터 이격 고정되어 열로부터 보호되며, 절연부재에 의해 전기적으로 안정한 상태가 된다.A sealer 227 having an elastic force is provided at the left side of the leader body 225, and a collar 228 and a cap 229 are provided at the left side of the sealer 227 to compress the heater reader 226. The inflow of gas to the part 230 is maintained and is separated from the heat insulating part 230 to be protected from heat, and is electrically stable by the insulating member.

그리고, 상기 히터리더부(224)는 단열부(230)에 대하여 씰링된 상태로 결합되어 반응로(200) 내부에 진공 발생시에 외부 공기 유입을 차단할 수 있게 된다.In addition, the heater reader unit 224 may be coupled in a sealed state with respect to the heat insulating part 230 to block inflow of external air when a vacuum is generated in the reactor 200.

상기 반응기(210) 외측에는 단열부(230)가 구비된다. 상기 단열부(230)는 원주방향에 대하여 반응기(210)의 외면으로부터 이격 배치되며, 전술한 히터리더부(224)가 다수 설치된다.The heat insulation unit 230 is provided outside the reactor 210. The heat insulation part 230 is spaced apart from the outer surface of the reactor 210 with respect to the circumferential direction, and the heater reader part 224 described above is provided in plurality.

그리고, 상기 단열부(230)의 우측 하부에는 제1진공수단(236)이 구비된다. 상기 제1진공수단은 상기 반응기(210)와 단열부(230) 사이의 공간을 진공분위기로 조성하기 위한 구성이다.In addition, a first vacuum means 236 is provided at a lower right side of the heat insulating part 230. The first vacuum means is configured to form a space between the reactor 210 and the heat insulating part 230 in a vacuum atmosphere.

즉, 상기 제1진공수단은, 상기 반응기(210) 내부가 진공상태일 때 동작하여 반응기(210)의 변형을 방지하기 위한 구성으로, 상기 반응기(210) 내부에만 진공일 때 내측 방향으로 찌그러짐이 발생할 수 있는데, 이러한 반응기(210)의 변형을 방지하기 위하여, 상기 제1진공수단은 반응기(210) 외부에도 진공분위기를 인위적으로 형성할 수 있도록 구성된다.That is, the first vacuum means is configured to prevent deformation of the reactor 210 by operating when the inside of the reactor 210 is in a vacuum state, and the inside of the reactor 210 is crushed inward when the vacuum is only. In order to prevent the deformation of the reactor 210, the first vacuum means is configured to artificially form a vacuum atmosphere outside the reactor 210.

이를 위해 상기 제1진공수단은 진공펌프와 연결됨이 바람직하며, 상기 제1진공수단의 양단부는 반응로(200)의 외부와 내부를 서로 연통하도록 설치됨이 바람직하다.To this end, the first vacuum means is preferably connected to the vacuum pump, the both ends of the first vacuum means is preferably installed so as to communicate with the outside and the inside of the reactor 200.

상기 반응로(200)와 단열부(230) 사이에는 제1냉각수단(240)이 구비된다. 상기 제1냉각수단(240)은 반응로(200) 내부의 열을 외부로 배출하기 위한 구성으로 간접냉각방식이 채택되었다.A first cooling means 240 is provided between the reactor 200 and the heat insulating part 230. The first cooling means 240 is an indirect cooling method is adopted as a configuration for discharging the heat in the reactor 200 to the outside.

즉, 상기 제1냉각수단(240)은 반응로(200) 외부에서 내부를 경유하여 다시 외부로 노출되고, 내부에 기체를 강제로 유입 및 순환시킴으로써 반응로(200)의 열을 간접방식으로 흡열하여 냉각하게 된다.That is, the first cooling means 240 is exposed to the outside again from the outside of the reactor 200 via the inside, and absorbs heat of the reactor 200 in an indirect manner by forcibly introducing and circulating gas therein. To cool.

이를 위해 상기 제1냉각수단(240)은 열전도도가 높은 재질의 금속으로 파이프 형상을 갖도록 형성됨이 바람직하며, 상기 제1냉각수단(240)은 내부로 기체가 유입될 수 있도록 팬이 연결됨이 바람직하다.To this end, the first cooling means 240 is preferably formed to have a pipe shape of a metal having a high thermal conductivity, and the fan is connected to the first cooling means 240 to allow gas to flow therein. Do.

그리고, 첨부된 도 5의 화살표와 같이 상기 제1냉각수단(240)은 단열부(230) 내부로 유입된 기체가 단열부(230) 내부에서 분지되어 반응기(210)를 감싸듯이 흐르도록 구성된다.And, as shown by the arrow of Figure 5, the first cooling means 240 is configured such that the gas introduced into the heat insulating portion 230 is branched in the heat insulating portion 230 and flows around the reactor 210. .

이것은, 상기 반응기(210)의 열을 보다 효율적으로 흡열하기 위한 것이며, 상기 제1냉각수단(240)은 다수로 구비될 수도 있고, 다수의 제1냉각수단(240)은 기체의 유량을 서로 제어하여 반응기(210)의 높이별 냉각속도를 서로 상이하게 제어할 수도 있음은 물론이다.This is to more efficiently absorb the heat of the reactor 210, the first cooling means 240 may be provided in plurality, the plurality of first cooling means 240 controls the flow rate of the gas to each other Of course, the cooling rate for each height of the reactor 210 may be differently controlled.

상기 반응로(200) 상측에는 응축장치(300)가 구비된다. 상기 응축장치(300)는 반응기(210) 내부에서 반응하고 남은 잉여 액상 마그네슘을 기화시켜 내부로 수용함으로써 냉각에 의한 응축을 담당하는 구성이다.The condenser 300 is provided above the reactor 200. The condenser 300 is a component that is responsible for condensation by cooling by vaporizing excess liquid magnesium remaining after reacting in the reactor 210 to be accommodated therein.

이하 첨부된 도 6 내지 도 8을 참조하여 상기 응축장치(300)의 상세 구성을 설명한다.Hereinafter, a detailed configuration of the condenser 300 will be described with reference to FIGS. 6 to 8.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비(100)에서 일 구성인 응축장치(300)의 내부 구성을 나타낸 개요도이고, 도 7은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비(100)에서 일 구성인 분배기(400)의 다른 실시예의 구성을 보인 부분 확대도이며, 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예가 채용된 스폰지 티타늄 제조설비(100)에서 일 구성인 응축캔(310)의 결합 구조를 나타낸 평면 분해도이다.Figure 6 is a schematic diagram showing the internal configuration of the condensing apparatus 300, which is one configuration in the sponge titanium manufacturing equipment 100 employing a preferred embodiment of the present invention, Figure 7 is a sponge titanium manufacturing equipment employing a preferred embodiment of the present invention Partial enlarged view showing the configuration of another embodiment of the distributor 400, which is one configuration at 100, Figure 8 is a condensation can 310 of one configuration in the sponge titanium manufacturing equipment 100 is adopted preferred embodiment of the present invention The planar exploded view showing the coupling structure of the.

첨부된 도면과 같이 상기 응축장치(300)는 반응로(200) 내부에서 기화되어 상승하는 마그네슘 및 염화마그네슘 기체를 내부로 수용하고, 이와 동시에 냉각하여 응축시킴으로써 내면에 부착되도록 하는 구성이다.As shown in the accompanying drawings, the condenser 300 is configured to receive magnesium and magnesium chloride gas vaporized and rise inside the reactor 200 and to be attached to the inner surface by cooling and condensing at the same time.

따라서, 상기 응축장치(300) 내부에는 응축캔(310)이 구비된다. 상기 응축캔(310)은 내부에 기체가 유입될 수 있도록 하부의 중앙이 개구되고, 도 8과 같이 서로 대칭되는 형상으로 구성되어 결합부(312)를 서로 분리함으로써 내부가 개방될 수 있도록 구성된다.Therefore, the condensation can 310 is provided in the condenser 300. The condensation can 310 has an opening in the center of the lower portion so that gas can be introduced therein, and is configured to be symmetrical to each other as shown in FIG. .

이것은 상기 응축캔(310) 내부 벽면에 응축된 마그네슘을 외부로 분리하고자 할 때 응축캔(310)을 좌/우(도 8에서 볼 때)로 벌려 보다 용이하게 분리하기 위함이다.This is to separate the condensation can 310 to the left / right (as seen in Figure 8) to separate more easily when the magnesium condensed on the inner wall of the condensation can 310 to the outside.

또한, 상기 응축캔(310)은 길이의 중앙을 기준으로 상/하 방향으로도 서로 대칭되게 형성된다. In addition, the condensation can 310 is formed symmetrically to each other in the up / down direction with respect to the center of the length.

따라서, 상기 응축캔(310)은 마그네슘 및 염화마그네슘 분리 후에 재설치하고자 할 때 방향성을 고려하지 않고 삽입하면 되므로 설치성을 향상시킬 수 있게 된다.Therefore, when the condensation can 310 is to be reinstalled after separation of magnesium and magnesium chloride, the condensation can 310 may be inserted without considering the orientation, thereby improving installation performance.

상기 응축장치(300)에는 제2냉각수단(320)이 구비된다. 상기 제2냉각수단(320)은 응축캔(310)의 열을 간접적으로 흡열하여 상기 응축캔(310) 내부 벽면에 기체의 응축이 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록 하는 구성이다.The condenser 300 is provided with a second cooling means 320. The second cooling means 320 indirectly absorbs heat of the condensation can 310 to condense gas on the inner wall of the condensation can 310 more effectively.

즉, 상기 제2냉각수단(320)은 외부로부터 냉각수를 공급받고 응축장치(300) 내부에 형성된 수로(330)를 통해 냉각수를 유동시킨 후 다시 응축장치(300) 외부로 배수함으로써 흡열하게 된다.That is, the second cooling means 320 receives the cooling water from the outside and flows the cooling water through the water channel 330 formed inside the condenser 300, and then drains the water to the outside of the condenser 300 again.

그리고, 상기 수로(330)는 응축캔(310)과 접촉하지 않고 이격된 상태로 구성되어 있으므로, 냉각수는 응축캔(310)과 접촉하지 않은 상태로 유동하여 간접적으로 열을 흡열할 수 있게 된다.In addition, since the water channel 330 is configured to be spaced apart without contacting the condensation can 310, the cooling water may flow in a state not in contact with the condensation can 310 to indirectly absorb heat.

상기 응축장치(300)에는 제2진공수단(340)이 구비된다. 상기 제2진공수단(340)은 응축장치(300) 내부공간을 진공분위기로 조성하기 위한 것으로, 상기 스폰지 티타늄의 기공 속에 포함되어 있는 마그네슘과 염화마그네슘이 기화시에 응축장치(300) 내부로 유입시키기 위해 구비된다.The condenser 300 is provided with a second vacuum means 340. The second vacuum means 340 is to create the interior space of the condenser 300 in a vacuum atmosphere, and magnesium and magnesium chloride contained in the pores of the sponge titanium are introduced into the condenser 300 at the time of vaporization. It is provided to make.

상기 제2진공수단(340)의 상세 구성을 살펴보면, 상기 제2진공수단(340)은 서로 다른 진공압력을 발생시킬 수 있도록 구성된 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)가 구비되고, 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)는 메인밸브(343)의 동작에 의해 응축장치(300) 내부와 선택적으로 연통하게 된다.Looking at the detailed configuration of the second vacuum means 340, the second vacuum means 340 is a water pump 342, a rotary pump 344, a diffusion pump 346 configured to generate different vacuum pressures ) Is provided, and the water pump 342, the rotary pump 344, and the diffusion pump 346 selectively communicate with the inside of the condenser 300 by the operation of the main valve 343.

상기 메인밸브(343)의 좌측에는 필터(341)가 구비되어 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344) 및 유확산펌프(346)로 유입되는 이물을 제거하게 된다.A filter 341 is provided on the left side of the main valve 343 to remove foreign substances introduced into the water pump 342, the rotary pump 344, and the diffusion pump 346.

또한, 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)의 입구부에는 각각 응축장치(300) 내부와 선택적으로 연통될 수 있도록 하는 제1밸브(345), 제2밸브(347), 제3밸브(348)가 구비된다.In addition, the inlet of the water pump 342, the rotary pump 344, the diffusion pump 346, respectively, the first valve 345, the second valve to selectively communicate with the condenser 300; 347 and a third valve 348 are provided.

따라서, 상기 메인밸브(343)가 차폐되는 경우에는 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)의 동작이 정지됨이 바람직하며, 상기 메인밸브(343)가 개방된 경우에는 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346) 중 어느 하나는 동작하게 된다.Therefore, when the main valve 343 is shielded, the operations of the water pump 342, the rotary pump 344, and the diffusion pump 346 are preferably stopped, and the main valve 343 is opened. The water pump 342, the rotary pump 344, the diffusion pump 346 is any one of the operation.

이때 상기 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346) 중 동작하는 펌프의 입구부에 위치한 제1밸브(345), 제2밸브(347), 제3밸브(348) 중 어느 하나는 개방되며, 상기 필터(341)는 워터펌프(342), 로터리펌프(344), 유확산펌프(346)로 유입되는 오물을 항상 필터링하여 걸러내게 된다.At this time, the first valve 345, the second valve 347, the third valve 348 of the water pump 342, the rotary pump 344, the diffusion pump 346 is located in the inlet of the operation Either one is opened and the filter 341 always filters and filters dirt introduced into the water pump 342, the rotary pump 344, and the diffusion pump 346.

상기 응축장치(300)의 하부, 보다 상세하게는 상기 반응로(200)와 응축장치(300)의 내부 중앙에는 분배기(400)가 위치하게 된다. 상기 분배기(400)는 반응로(200)와 응축장치(300) 내부를 선택적으로 연통시킬 수 있도록 구성된 것으로, 상기 분배기(400)에는 분배막(410)이 구비된다.The distributor 400 is positioned in the lower portion of the condenser 300, more specifically, in the inner center of the reactor 200 and the condenser 300. The distributor 400 is configured to selectively communicate the inside of the reactor 200 and the condenser 300, the distributor 400 is provided with a distribution membrane 410.

상기 분배막(410)은 반응로(200) 내부에서 발생한 가스가 응축장치(300) 내부로 유입되도록 안내하는 기체안내관(420)이 개구되었을 때 상기 기체안내관(420)을 따라 상승하는 기체를 응축캔(310)의 내부 벽면 방향으로 분배하여 안내하는 구성이다.The distribution membrane 410 is a gas rising along the gas guide pipe 420 when the gas guide pipe 420 for guiding the gas generated in the reactor 200 to be introduced into the condenser 300 is opened. Is distributed to guide the inner wall direction of the condensation can (310).

따라서, 상기 분배막(410)은 다양한 형상으로 변경 실시가 가능하다. 즉, 도 7과 같이 경사지게 형성하여 기체의 유동 방향에 대하여 간섭량을 최소화할 수 있도록 구성할 수도 있음은 물론이다.Accordingly, the distribution film 410 may be changed into various shapes. That is, of course, it may be configured to be inclined as shown in Figure 7 to minimize the amount of interference with respect to the flow direction of the gas.

이하 첨부된 도 2 내지 도 8을 참조하여 상기와 같이 구성되는 제조설비(100)를 이용한 스폰지 티타늄 제조 방법을 살펴본다.With reference to the accompanying Figures 2 to 8 looks at the sponge titanium manufacturing method using the manufacturing facility 100 configured as described above.

먼저, 상기 반응기(210) 내부에 장입된 마그네슘(Mg)을 가열수단(220)을 이용하여 가열하여 용융시키고, 사염화티타늄(TiCl4)을 낙하시켜 반응하게 된다.First, magnesium (Mg) charged in the reactor 210 is heated and melted using the heating means 220, and titanium tetrachloride (TiCl 4 ) is dropped to react.

이때의 반응식은 2Mg + TiCl4 ---> Ti(스폰지 티타늄) + MgCl2이다.The reaction formula at this time is 2Mg + TiCl 4 ---> Ti (sponge titanium) + MgCl 2 .

이때 상기 스폰지 티타늄 내부 기공에는 마그네슘과 염화마그네슘이 존재하게 된다.In this case, magnesium and magnesium chloride are present in the sponge titanium internal pores.

따라서, 상기 제1진공수단과 제2진공수단(340)을 동작시켜 기화시키게 된다. 기화된 마그네슘과 염화마그네슘은 분배기(400)를 통과하여 응축캔(310) 내부에서 분배되며, 응축캔(310) 내부 벽면 방향으로 분배된 기체들은 제2냉각수단(320)의 작용에 의해 응축캔(310)이 냉각됨에 따라 응축캔(310)의 내부 벽면에 응축되어 고착된다.Therefore, the first vacuum means and the second vacuum means 340 is operated to vaporize. The vaporized magnesium and magnesium chloride pass through the distributor 400 and are distributed in the condensation can 310, and the gases distributed in the wall direction of the condensation can 310 are condensed by the action of the second cooling means 320. As the 310 is cooled, it is condensed and fixed to the inner wall of the condensation can 310.

상기와 같은 과정이 반복됨에 따라 상기 반응기(210) 내부의 스폰지 티타늄에 포함된 마그네슘과 염화마그네슘은 점차 사라져 고순도의 스폰지 티타늄의 제조가 가능하다.As the above process is repeated, magnesium and magnesium chloride contained in the sponge titanium in the reactor 210 gradually disappear to prepare a high-purity sponge titanium.

상기 응축캔(310)의 내부 벽면에 응축되어 고착된 마그네슘은 도 8과 같이 결합부(312)를 해지하여 응축캔(310) 내부를 개방함으로써 응축캔(310)으로부터 용이하게 취출할 수 있다.Magnesium condensed and fixed to the inner wall of the condensation can 310 can be easily taken out from the condensation can 310 by releasing the coupling part 312 to open the condensation can 310 as shown in FIG. 8.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the scope of the present invention.

100. 스폰지 티타늄 제조설비 200. 반응로
210. 반응기 212. 반응공간
220. 가열수단 222. 발열체
224. 히터리더부 226. 히터리더
228. 절연부재 230. 단열부
232. 브라켓 234. 결합부재
240. 제1냉각수단 300. 응축장치
310. 응축캔 312. 결합부
320. 제2냉각수단 330. 수로
340. 제2진공수단 341. 필터
342. 워터펌프 343. 메인밸브
344. 로터리펌프 345. 제1밸브
346. 유확산펌프 347. 제2밸브
348. 제3밸브 400. 분배기
410. 분배막 420. 기체안내관
100. Sponge titanium manufacturing equipment 200. Reactor
210. Reactor 212. Reaction space
220. Heating means 222. Heating element
224. Heater leader 226. Heater leader
228. Insulation member 230. Insulation part
232. Bracket 234. Coupling member
240. First cooling means 300. Condenser
310. Condensation Can 312. Coupling
320. Second cooling means 330. Water channel
340. Second vacuum means 341. Filters
342. Water pump 343. Main valve
344. Rotary pump 345. First valve
346. Oil diffusion pump 347. Second valve
348. Third valve 400. Distributor
410. Distribution membrane 420. Gas guide tube

Claims (9)

사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)을 반응시켜 스폰지 티타늄을 제조하기 위한 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로에 있어서,
상기 반응로는,
사염화티타늄(TiCl4)과 마그네슘(Mg)이 반응하는 공간을 제공하는 반응기와,
상기 반응기 내부를 가열하기 위한 가열수단과,
상기 반응기를 내부에 수용하고 단열부재가 충진된 단열부와,
상기 단열부와 반응기 사이의 공간을 경유하고 양단부는 상기 단열부 외부로 노출되어 반응기의 열을 흡열하여 냉각하는 제1냉각수단을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
In the reactor of the sponge titanium manufacturing equipment for producing sponge titanium by reacting titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and magnesium (Mg),
The reactor,
A reactor providing a space where titanium tetrachloride (TiCl 4 ) and magnesium (Mg) react;
Heating means for heating the inside of the reactor;
An insulation part accommodating the reactor therein and filled with an insulation member;
Reaction furnace of the sponge titanium manufacturing equipment, characterized in that it comprises a first cooling means for passing through the space between the heat insulation and the reactor and both ends are exposed to the outside of the heat insulation to absorb the heat of the reactor to cool.
제 1 항에 있어서, 상기 반응로 상측에는,
스폰지 티타늄 내부로부터 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 냉각하여 응축하는 응축장치가 구비됨을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
The method of claim 1, wherein the upper side of the reactor,
Reactor of the sponge titanium production facility, characterized in that the condensation device for cooling and condensing magnesium and magnesium chloride vaporized from the inside of the sponge titanium.
제 2 항에 있어서, 상기 반응로와 응축장치 사이에는,
상기 반응로와 응축장치 내부를 선택적으로 연통시켜 응축장치 내부로 기화된 마그네슘과 염화마그네슘을 분배하는 분배기가 구비됨을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
According to claim 2, Between the reactor and the condenser,
And a distributor for distributing magnesium and magnesium chloride vaporized into the condenser by selectively communicating the inside of the condenser with the reactor.
제 3 항에 있어서, 상기 제1냉각수단은 반응기와 이격 및 격리됨을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
The reactor according to claim 3, wherein the first cooling means is spaced apart from and separated from the reactor.
제 4 항에 있어서, 상기 반응로 내부 일측에는,
상기 반응기와 단열부 사이의 공간을 진공분위기로 조성하기 위한 제1진공수단이 구비됨을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
According to claim 4, At one side inside the reactor,
Reactor of the sponge titanium production facility, characterized in that the first vacuum means for forming a space between the reactor and the thermal insulation in a vacuum atmosphere.
제 5 항에 있어서, 상기 가열수단은,
전원인가시에 발열하는 발열체와,
상기 발열체에 대하여 전원을 입출하는 히터리더부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
The method of claim 5, wherein the heating means,
Heating element which generates heat at the time of power supply,
Reactor of the sponge titanium manufacturing equipment characterized in that it comprises a heater reader unit for inputting power to the heating element.
제 6 항에 있어서, 상기 제1냉각수단은,
외부에서 공급받은 기체를 단열부 내부에서 분지하는 것을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
The method of claim 6, wherein the first cooling means,
Reactor of the sponge titanium manufacturing equipment, characterized in that the gas supplied from the outside branched inside the insulation.
제 7 항에 있어서, 상기 제1진공수단은,
상기 반응기 내부가 진공상태일 때 동작하는 것을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.
The method of claim 7, wherein the first vacuum means,
Reactor of the sponge titanium production facility, characterized in that when the operation inside the reactor in a vacuum state.
제 8 항에 있어서, 상기 히터리더부는 단열부에 대하여 기체 유입이 차단된 상태를 유지함을 특징으로 하는 스폰지 티타늄 제조설비의 반응로.The reactor according to claim 8, wherein the heater reader part maintains a state in which gas inflow is blocked with respect to the heat insulating part.
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