KR20130131082A - Impurities extractor for scrap refining system using a non - contact crucible - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an apparatus for collecting impurities from a scrap refining system using a noncontact crucible, wherein the apparatus prevents impurity gas generated in the crucible in a refining process from diffusing inside a chamber, and improves collecting efficiency by inducing the impurity gas to be concentrated on a collecting plate. The disclosed apparatus for collecting the impurities from the scrap refining system using the noncontact crucible, and comprises: the vacuum chamber; the crucible positioned inside the vacuum chamber and having an inner wall which does not touch molten metal by the magnetic field of an induction coil in a melting process; the collecting plate positioned at the upper side of the crucible and collecting the impurity gas generated in the melting process; and a gas feeding unit positioned at the lower side of the crucible and forming an air current curtain by jetting reactive gas or inert gas to a space between the inner wall of the crucible and the molten metal.

Description

비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치{Impurities extractor for scrap refining system using a non - contact crucible}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a scrap refining system using a non-contact crucible,

본 발명은 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정련시 도가니에서 발생되는 불순물 가스가 챔버 내부로 확산되는 것을 방지하고 포집판에 집중되도록 유도하여 포집효율을 향상시킬 수 있는 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an impurity trapping apparatus for a scrape refining system using a non-contact crucible, and more particularly, to an apparatus and a method for preventing impurity gas generated in a crucible during refining from being diffused into a chamber, The present invention relates to an impurity collection apparatus for a scrap refining system using a noncontact crucible capable of making a scrap iron.

근래 들어, 태양전지 생산이나 티타늄 재활용을 위해 실리콘이나 다른 고용융점을 갖는 금속 스크랩을 정련하기 위한 스크랩 정련 시스템의 개발이 다방면으로 이루어지고 있다. In recent years, scrap refining systems for refining metal scrap having silicon or other melting point for solar cell production or titanium recycling have been developed in various fields.

일 예로, 도 1은 종래의 실리콘을 전자기 연속 주조 방식으로 제조하는 정련 시스템을 나타내는 구성도로서, 도 1과 같이 종래의 실리콘 정련 시스템은 도가니(3)에 실리콘 공급부(2)로부터 정제 대상 실리콘을 투입한 후 유도코일(4)에 의해 실리콘을 가열하여 실리콘 용융물(5)을 생성한다. 이때 실리콘 용융물(5)에 작용하는 로렌츠 힘에 의해 도가니(3)와 실리콘 용융물(5)은 접촉하지 않는다(이를 일명 '비접촉 도가니'라 일컫는다). 그 상태에서 가스 공급부(1)로 붕소 제거용 물질인 O2, H2, H2O, N2 등을 공급한다. 붕소 제거용 물질은 불활성 물질인 Ar, He 등과 함께 공급할 수도 있다. 붕소 제거용 물질과 불활성 물질을 넣으면서 동시에 펌프 등을 사용하여 내부에 있는 가스를 강제로 가스배출부(7)로 외부로 배출시켜 내부 압력을 일정하게 맞추어 진공상태를 이룬다. For example, FIG. 1 is a view showing a refining system for manufacturing a conventional silicon by an electromagnetic continuous casting method. As shown in FIG. 1, in the conventional silicon refining system, silicon to be refined is supplied from the silicon supplying section 2 to the crucible 3 After the introduction, the silicon is heated by the induction coil 4 to produce the silicon melt 5. At this time, the crucible 3 and the silicon melt 5 are not in contact with each other due to the Lorentz force acting on the silicon melt 5 (this is referred to as a 'noncontacting crucible'). In this state, O 2 , H 2 , H 2 O, N 2, etc., which are boron removal materials, are supplied to the gas supply unit 1. The boron removing material may be supplied together with inert materials such as Ar and He. At the same time, a gas such as boron removing material and inert material is injected into the gas discharging unit 7 by using a pump or the like, and the gas inside the gas discharging unit 7 is discharged to the outside to adjust the internal pressure to a vacuum state.

이와 같은 정련 시스템은, 유도코일에 의한 자기장에 의해 그 실리콘이 용융되면서 도가니 내부 방향으로 로렌츠 힘을 받아 실리콘 용융물이 도가니 내부로 향하게 되어 도가니 내측면과 서로 접촉하지 않게 되는 비접촉 도가니를 채용한다. 따라서 전류의 방향이 바뀌어도, 자기장의 방향 역시 같이 변하므로 로렌츠 힘은 항상 실리콘 내부 방향을 향하게 된다. 이렇게 도가니와 실리콘이 접촉하지 않음으로 인하여, 실리콘 내로 도가니에 존재하는 불순물이 침입하지 않게 되며, 도가니의 재사용이 가능하다.Such a refining system employs a noncontact crucible in which silicon is melted by a magnetic field generated by an induction coil, receives a Lorentz force toward the inside of the crucible, and the silicon melt is directed to the inside of the crucible so that the silicon melt is not in contact with the inside surface of the crucible. Therefore, even if the direction of the current changes, the direction of the magnetic field changes as well, so that the Lorentz force always faces inwardly of the silicon. Since the crucible is not in contact with silicon, impurities present in the crucible are prevented from entering the silicon, and the crucible can be reused.

한편, 이러한 종래의 정련 시스템은 용융시 챔버 내에 다량의 불순물 가스가 발생되어 주괴의 품질(순도)을 저해하는 요인으로 작용하는 문제점이 있었다. On the other hand, such a conventional refining system has a problem that a large amount of impurity gas is generated in the chamber during melting, and acts as a factor to hinder the quality (purity) of the ingot.

따라서 이를 해소하고자 종래에는 불순물 포집수단이 마련된 정련 시스템이 제안되었다. 도 2는 종래의 불순물 포집수단이 채용된 정련 시스템의 일 예를 나타내는 구성도이다.Therefore, in order to solve this problem, a refining system provided with impurity collecting means has been proposed. 2 is a configuration diagram showing an example of a refining system employing conventional impurity collecting means.

도 2와 같이, 종래의 실리콘 정련 시스템은 진공 챔버(A)와, 진공 챔버(A) 내에 배치되는 냉도가니(B)와, 냉도가니(B)에 실리콘 스크랩(16)을 공급하는 원료공급장치(C)와, 진공 챔버(A) 내의 냉도가니(B)의 상방에 배치되어 반응성 가스를 불활성 가스에 의해 플라즈마 화염 내에 유입시켜 형성된 스팀 플라즈마를 통해 실리콘 스크랩(16)을 용융시키는 스팀 플라즈마 토치(D), 및 진공 챔버(A)에 발생된 불순물 가스를 포집하기 위한 불순물 포집 장치(F)를 포함한다. 도 2에서 미설명부호 11은 자기장 투과덮개, 10은 유도코일, 14는 세그먼트, 및 15는 주괴이다.2, the conventional silicon scouring system includes a vacuum chamber A, a cold crucible B disposed in the vacuum chamber A, a raw material supply device 16 for supplying silicon scrap 16 to the cold crucible B, And a steam plasma torch (not shown) disposed above the cold crucible B in the vacuum chamber A to melt the silicon scrap 16 through a steam plasma formed by introducing a reactive gas into the plasma flame by an inert gas D), and an impurity trapping device F for trapping the impurity gas generated in the vacuum chamber (A). In Fig. 2, reference numeral 11 denotes a magnetic permeation lid, 10 denotes an induction coil, 14 denotes a segment, and 15 denotes an ingot.

이러한 구성을 갖는 종래의 실리콘 정련 시스템은 플라즈마 처리 온도를 높여 SG 실리콘으로의 실리콘 정련능을 향상시키고 실리콘 정련 과정 중 발생되는 불순물 가스에 의한 재오염을 방지할 수 있다.The conventional silicon polishing system having such a structure can improve the silicon polishing ability to the SG silicon by increasing the plasma treatment temperature and prevent the contamination by the impurity gas generated during the silicon polishing process.

한편, 종래의 정련 시스템의 불순물 포집 장치(F)에 대해 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 종래의 정련 시스템에 적용된 불순물 포집 장치(F)는 냉도가니(B)로부터 발생되는 불순물을 포함하는 진공 챔버 내의 불순물 가스를 포획하기 위한 포집판(F1)과, 포집판(F1)에 연결되어 포획된 진공 챔버 가스를 챔버 외부로 유출시키는 유출관(F2)을 포함한다.The impurity collecting device F of the conventional refining system will be described in detail as follows. The impurity trapping apparatus F applied to the conventional polishing system includes a trapping plate F1 for trapping an impurity gas in a vacuum chamber containing impurities generated from the cold crucible B and a trapping plate F1 connected to the trapping plate F1, And an outlet pipe F2 for discharging the vacuum chamber gas out of the chamber.

또한 종래의 불순물 포집 장치(F)는 유입관(F2)에 연결되어 진공 챔버 가스에서 가스 상태의 불순물을 더스트로 집진하기 위한 더스트 집진기(F3)와, 진공 챔버 가스에서 미분 상태의 불순물을 걸러 내기 위한 필터(F4)를 더 포함한다.The conventional impurity trapping apparatus F includes a dust collector F3 connected to the inlet pipe F2 for dust collecting gaseous impurities in the vacuum chamber gas and a dust collector F3 for filtering impurities in the vacuum chamber gas And a filter F4.

아울러 유입관(F2)을 통과하여 정제된 진공 챔버 가스는 유출관(F5)을 통해 진공 챔버(A)로 유입되는 순환시스템을 갖는다. And the vacuum chamber gas purified through the inlet pipe F2 is introduced into the vacuum chamber A through the outlet pipe F5.

그러나 종래의 정련 시스템에 적용된 불순물 포집 장치(F)는 챔버(A) 내에서 불순물 가스가 분산됨으로써 포집판(F1) 뿐만 아니라 챔버(A)의 내측면의 곳곳에 이물질이 부착되는 문제점이 있었다.However, the impurity trapping apparatus F applied to the conventional polishing system has a problem that impurities are deposited on the inner surface of the chamber A as well as the trapping plate F1 due to the dispersion of the impurity gas in the chamber A.

또한 스크랩의 용융시 발생되는 불순물 가스를 포집판(F1)으로 집중시키는 수단이 개시되어 있지않아 포집 효율을 향상시키는데 한계가 있었다. In addition, since means for concentrating the impurity gas generated at the time of melting the scrap into the collecting plate F1 is not disclosed, there is a limit in improving the collecting efficiency.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해소하기 위해 창안된 것으로서, 정련시 도가니에서 발생되는 불순물 가스가 챔버 내부로 확산되는 것을 방지하고 포집판에 집중되도록 유도하여 포집효율을 향상시킬 수 있는 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a scraping method using a noncontact crucible capable of improving the collection efficiency by preventing the impurity gas generated in the crucible from refining into the chamber, An object of the present invention is to provide an impurity trapping apparatus for a refining system.

위와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시 형태에 따르면, 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치로서, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부에 위치되며 유도코일의 자기장으로 인하여 용탕과 도가니의 내벽이 접촉하지 않은 상태로 용융이 이루어지는 도가니; 상기 도가니의 상부에 위치하여 용융시 발생하는 불순물 가스를 포집하는 포집판; 및 상기 도가니의 하부에 위치하며 상기 도가니의 내벽과 상기 용탕 사이의 공간으로 반응성 가스 또는 불활성 가스를 분사하여 상기 포집판으로의 기류커튼을 형성하는 가스공급수단을 포함하여 이루어진 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치를 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an impurity trapping apparatus for a scrap polishing system using a non-contact crucible, the apparatus comprising: a vacuum chamber; A crucible located inside the vacuum chamber and melting due to the magnetic field of the induction coil in a state where the molten metal and the inner wall of the crucible are not in contact with each other; A collecting plate located above the crucible and collecting impurity gas generated during melting; And a gas supply means disposed at a lower portion of the crucible for spraying a reactive gas or inert gas into a space between the inner wall of the crucible and the molten metal to form an airflow curtain to the trapping plate, Thereby providing an impurity trapping system of the system.

상기 가스공급수단은 다수의 분사노즐이 상기 도가니의 하부에 배치될 수 있다. The gas supply means may include a plurality of injection nozzles disposed under the crucible.

상기 가스공급수단에 의해 형성된 상기 기류커튼은 상기 도가니에서 용융시 발생되는 불순물 가스가 상기 진공 챔버의 내부로 확산되는 것을 방지하도록 상기 불순물 가스를 둘러싸는 형태로 형성되어 상기 포집판으로 유도되는 것이 바람직하다. The air curtain formed by the gas supply means is preferably formed so as to surround the impurity gas so as to be prevented from diffusing into the inside of the vacuum chamber from the impurity gas generated during melting in the crucible, Do.

상기 진공 챔버의 측면에는 비활성 가스를 공급하기 위한 주입구, 및 상기 진공 챔버 내부의 진공도를 유지하기 위한 배출구가 형성되되, 상기 주입구는 평면상에서 중심에서 일측으로 치우친 영역에 위치하여 상기 비활성 가스의 주입시 상기 진공 챔버 내부에서 상기 비활성 가스가 와류를 형성하게 되어 상기 불순물 가스를 상기 진공 챔버의 중심으로 유도하는 것이 바람직하다. The vacuum chamber has an injection port for supplying an inert gas and a discharge port for maintaining the degree of vacuum inside the vacuum chamber. The injection port is located at a position offset from the center in a plane on the plane, The inert gas forms a vortex in the vacuum chamber so that the impurity gas is guided to the center of the vacuum chamber.

본 발명에 따르면, 기류 커튼과 챔버 내의 불활성 가스의 와류형성으로 인해 불순물 가스가 진공 챔버로 확산되는 것을 방지하고, 포집판으로 불순물 가스가 집중되도록 유도할 수 있어 불순물이 진공 챔버 곳곳에 부착되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention, it is possible to prevent the impurity gas from diffusing into the vacuum chamber due to the formation of the airflow curtain and the inert gas in the chamber, and to induce the impurity gas to be concentrated by the trapping plate, There is an effect that can be prevented.

또한 본 발명은 포집판에 불순물이 집중적으로 유도되어 포집효율을 현저하게 향상시킬 수 있으며, 또한 불순물 가스가 포집판으로 유도됨으로써 추후 진공 챔버 내부의 청소가 용이한 효과가 있다. Further, according to the present invention, impurities are intensively introduced into the collecting plate, so that the collecting efficiency can be remarkably improved. Further, since the impurity gas is guided to the collecting plate, the inside of the vacuum chamber can be easily cleaned later.

도 1은 종래의 실리콘을 전자기 연속 주조 방식으로 제조하는 정련 시스템을 나타내는 구성도,
도 2는 종래의 불순물 포집수단이 채용된 정련 시스템의 일 예를 나타내는 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치를 나타내는 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치의 내부 기류상태를 보여주는 상태도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치의 가스분사 상태를 보여주는 예시도,
도 6은 종래의 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치의 챔버 내부로 공급된 가스의 기류 상태를 보여주는 상태도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치의 챔버 내부로 공급된 가스의 기류 상태를 보여주는 상태도, 및
도 8은 도 7의 평면도이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic view showing a refining system for manufacturing a conventional silicon by an electromagnetic continuous casting method;
Fig. 2 is a configuration diagram showing an example of a refining system employing conventional impurity collecting means. Fig.
3 is a view showing a structure of an impurity trapping apparatus of a scrap polishing system using a noncontact crucible according to an embodiment of the present invention;
4 is a state diagram showing the internal air flow state of the impurity trapping apparatus of the scrap polishing system using the non-contact crucible according to the embodiment of the present invention,
5 is an exemplary view showing a gas injection state of an impurity trapping apparatus of a scrap polishing system using a noncontact crucible according to an embodiment of the present invention.
6 is a state diagram showing the air flow state of the gas supplied into the chamber of the impurity trapping apparatus of the scrap polishing system using the conventional non-contact crucible,
7 is a state diagram showing the air flow state of the gas supplied into the chamber of the impurity trapping apparatus of the scrap polishing system using the noncontact crucible according to an embodiment of the present invention,
Fig. 8 is a plan view of Fig. 7. Fig.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치를 나타내는 구성도이다.3 is a configuration diagram showing an impurity trapping apparatus of a scrap polishing system using a non-contact crucible according to an embodiment of the present invention.

도 3과 같이 본 발명은 진공 챔버(20), 도가니(30), 포집판(60), 및 가스공급수단을 포함한다. 3, the present invention includes a vacuum chamber 20, a crucible 30, a collecting plate 60, and a gas supplying means.

진공 챔버(20)에는 비활성 가스(예를 들어 아르곤 가스나 헬륨가스 등)를 주입하기 위한 주입구(21)가 측면에 형성된다. 이때 주입구(21)는 하나 또는 그 이상일 수 있다. 한편 진공 챔버(20)의 상부에는 배출구(22)가 형성된다. 이 배출구(22)는 진공 챔버(20)의 진공도를 유지하기 위해 내부의 가스를 외부로 배출하는 역할을 한다. The vacuum chamber 20 is provided at its side with an injection port 21 for injecting an inert gas (for example, argon gas or helium gas). At this time, the number of the injection ports 21 may be one or more. On the other hand, an outlet 22 is formed in the upper part of the vacuum chamber 20. The discharge port 22 serves to discharge the gas inside the vacuum chamber 20 to the outside in order to maintain the degree of vacuum of the vacuum chamber 20.

도가니(30)는 외부에 유도코일(31)이 권취된 형태로 제공된다. 즉 전자기 도가니로서, 교류 전류를 인가하여 자기장(Magnetic Field) 변화를 유발시켜 용융시키고자 하는 금속표면에 유도 전류를 형성시키고, 상기 유도전류로부터 발생하는 줄열(Joule's Heat)에 의해 금속이 용융된다. 이러한 전자기 유도에 의한 직접 용융 방식은 단시간 내에 금속과 같은 물질을 용융시키는 것이 가능하여 높은 생산성을 기대할 수 있다. The crucible 30 is provided with an induction coil 31 wound around the outside. That is, as an electromagnetic crucible, an alternating current is applied to induce a magnetic field change to induce an induction current on a metal surface to be melted, and the metal is melted by Joule's heat generated from the induction current. Such a direct melting method by electromagnetic induction can melt materials such as metal in a short time, and high productivity can be expected.

또한, 상기 유도전류는 자기장과 작용하여 용탕(32)에 전자기력(Lorentz force)을 발생시킨다. 이 발생되는 전자기력은, 코일 전류의 방향이 바뀌더라도 플레밍의 왼손법칙에 따라 항상 도가니 내부의 중심방향으로 향하게 되고 전자기압(Electromagnetic Pressure)과 같은 핀치효과(Pinch Effect)로 인하여 용탕과 도가니(30)의 내벽(35)과의 접촉을 방지할 수 있다. 이로 인해 도가니(30)의 내벽(35)과 용탕(35)의 사이에는 서로 접촉되는 공간이 형성된다.In addition, the induced current acts on the magnetic field to generate a Lorentz force in the melt 32. Even if the direction of the coil current is changed, the generated electromagnetic force is always directed toward the center of the inside of the crucible according to the Fleming's left-hand rule and due to the pinch effect such as electromagnetic pressure, It is possible to prevent contact with the inner wall 35 of the housing. As a result, a space is formed between the inner wall 35 of the crucible 30 and the molten metal 35 so as to be in contact with each other.

포집판(60)은 도가니(30)의 용탕(32)에서 발생되어 상승되는 불순물 가스 중에 포함된 불순물을 표면에 응결시켜 포집하는 수단이다. 구체적으로 포집판(60)에는 진공 챔버(20) 내부와의 온도차를 형성할 수 있도록 냉각수단이 구비될 수 있다. 한편 포집판(60)은 도 3과 같이 도가니(30) 수직한 상부에 위치되는 것이 바람직하다. 이에 따라 도가니(30)로부터 상승되는 불순물 가스가 직접적으로 노출되도록 위치된다.The collecting plate 60 is a means for collecting impurities contained in the impurity gas generated and raised in the molten metal 32 of the crucible 30 by condensation on the surface. Specifically, the collecting plate 60 may be provided with cooling means for forming a temperature difference with the inside of the vacuum chamber 20. Meanwhile, it is preferable that the collecting plate 60 is positioned at an upper portion perpendicular to the crucible 30 as shown in FIG. So that the impurity gas rising from the crucible 30 is directly exposed.

가스공급수단은 도가니(30)의 하부측에 위치된다. 구체적으로 가스공급수단은 비활성가스나 반응가스를 진공 챔버(20) 내부(구체적으로 용탕과 도가니의 내벽 사이의 공간)로 분사할 수 있는 다수의 분사노즐(41,42)일 수 있다. The gas supply means is located on the lower side of the crucible 30. Specifically, the gas supply means may be a plurality of injection nozzles 41, 42 capable of injecting an inert gas or a reactive gas into the vacuum chamber 20 (specifically, a space between the molten metal and the inner wall of the crucible).

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치의 내부 기류상태를 보여주는 상태도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치의 가스분사 상태를 보여주는 예시도이다.FIG. 4 is a state view showing the internal air flow state of the impurity trapping apparatus of the scrap polishing system using the non-contact crucible according to the embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross- Fig. 8 is an example showing the gas injection state of the impurity trapping apparatus.

도 4 및 도 5와 같이, 도가니(30)의 하부에 설치된 분사노즐(41,42) 통해 가스(불활성 가스 또는 반응가스)를 주입하면 주괴(50)와 내벽(35) 사이의 틈으로 가스가 주입되고 용탕(32)과 내벽(35) 사이의 공간을 통과하여 포집판(60)의 하부면까지 주입된 가스가 전달된다. 이에 따라 도 5와 같이 도가니(30)의 상부와 포집판(60)의 사이에는 수직하게 분사노즐(41,42)에서 분사된 가스가 기류 커튼(FC)를 형성하게 된다. 즉 용탕(32)의 둘레방향으로 솟구치는 가스기류가 용탕(32)의 둘레영역만큼의 기류 커튼(Fc)을 형성하게 된다.4 and 5, when gas (inert gas or reactive gas) is injected through the injection nozzles 41 and 42 provided at the bottom of the crucible 30, gas is injected into the gap between the ingot 50 and the inner wall 35 And the gas injected from the space between the molten metal 32 and the inner wall 35 to the lower surface of the collecting plate 60 is transferred. As a result, the gas jetted from the spray nozzles 41 and 42 vertically forms an airflow curtain FC between the upper part of the crucible 30 and the collecting plate 60 as shown in FIG. That is, the gas flow rising in the circumferential direction of the molten metal 32 forms the airflow curtain Fc as much as the peripheral region of the molten metal 32.

이와 같이 형성된 기류 커튼(Fc)은 도가니(30)의 용융시 발생되는 불순물 가스가 진공 챔버(20)의 내부로 확산되는 것을 차단하게 된다. 또한 기류 커튼(Fc)은 도가니(30)에서 상승되는 불순물 가스가 포집판(60)의 하부영역으로 집중되도록 유도하는 역할을 한다. 즉 도가니(30)의 하부에서 분사된 가스는 비접촉 도가니의 틈을 통해 포집판(60)의 하부면에 직접분사되는 것으로 기류 커튼(Fc)을 형성하고, 이 기류 커튼(Fc)은 금속 용융시 발생되는 불순물 가스가 진공 챔버(20) 내부로 확산되는 것을 방지하도록 도가니(30)에서 상승되는 불순물 가스를 기류 커튼(Fc) 내에 유지하면서 포집판(60)으로 유도하는 역할을 한다.The air curtain Fc thus formed prevents the impurity gas generated during the melting of the crucible 30 from diffusing into the vacuum chamber 20. The airflow curtain Fc also serves to guide the concentration of the impurity gas raised in the crucible 30 into the lower region of the collecting plate 60. [ That is, the gas injected from the bottom of the crucible 30 is directly sprayed to the lower surface of the collecting plate 60 through the gap of the non-contact crucible to form the air curtain Fc, The impurity gas raised in the crucible 30 is guided to the collecting plate 60 while keeping the impurity gas in the curtain Fc so as to prevent the generated impurity gas from diffusing into the vacuum chamber 20. [

한편 이때 진공 챔버(20)의 내부에는 주입구(21)를 통해 불활성 가스가 공급되고 배출구(22)를 통해 배기되는 기류흐름이 형성될 수 있다.At this time, an air current flow may be formed in the vacuum chamber 20 through which the inert gas is supplied through the injection port 21 and exhausted through the discharge port 22.

도 6은 종래의 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치의 챔버 내부로 공급된 가스의 기류 상태를 보여주는 상태도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치의 챔버 내부로 공급된 가스의 기류 상태를 보여주는 상태도이며, 도 8은 도 7의 평면도이다. FIG. 6 is a state view showing a gas flow state of the gas supplied into the chamber of the impurity trapping apparatus of the conventional scraper refining system using the noncontact crucible, and FIG. 7 is a cross-sectional view of the scrape grinding system using the noncontact crucible according to an embodiment of the present invention. FIG. 8 is a plan view of the impurity trapping apparatus of FIG. 7, and FIG. 8 is a plan view of the impurity trapping apparatus of FIG.

도 6과 같이 종래에는 진공 챔버(20)의 측면에 주입구(21)가 형성되어 주입된 불활성 가스는 수직으로 상승하여 배출구(22)를 통해 배출되는 수직적 기류흐름을 형성한다. As shown in FIG. 6, the injection port 21 is formed on the side surface of the vacuum chamber 20 so that the injected inert gas vertically rises to form a vertical air flow discharged through the discharge port 22.

반면, 본 발명에서는 도 8과 같이 주입구(21)를 진공 챔버(20)의 평면을 볼 때, 중심선에서 일측으로 치우친 영역에 위치시킨다. 이에 따라 비활성 가스의 주입시 진공 챔버(20) 내부에서 비활성 가스가 와류를 형성하게 되어 불순물 가스를 진공 챔버(20)의 중심으로 유도하는 역할을 기대할 수 있다.On the other hand, in the present invention, as shown in FIG. 8, when the plane of the vacuum chamber 20 is viewed from the injection port 21, the injection port 21 is positioned in a region deviated from the center line. Accordingly, when the inert gas is injected, the inert gas forms a vortex in the vacuum chamber 20, and the impurity gas is guided to the center of the vacuum chamber 20.

즉, 도 7과 같이 도가니(30)의 하부에서 공급되는 가스를 통해 1차로 기류 커튼(Fc)을 형성하고 2차적으로 진공 챔버(20)의 측면에서 공급되는 불활성 가스를 진공 챔버(20)의 내부에서 중심을 향해 와류(소용돌이)를 형성함으로써 용융시 발생되는 불순물 가스가 진공 챔버(20)의 내부로 확산되는 것을 2중으로 방지할 수 있다. 7, an air flow curtain Fc is firstly formed through the gas supplied from the lower part of the crucible 30 and the inert gas supplied from the side of the vacuum chamber 20 is supplied to the vacuum chamber 20 It is possible to prevent the impurity gas generated during melting from diffusing into the inside of the vacuum chamber 20 by forming a vortex (swirl) from the inside to the center.

이와 같이, 기류 커튼(Fc)과 챔버 내의 불활성 가스의 와류형성으로 인해 불순물 가스가 진공 챔버(20)로 확산되는 것을 방지하고, 포집판(60)으로 집중되도록 유도할 수 있어 불순물이 진공 챔버(20) 곳곳에 부착되는 것을 방지할 수 있고 포집판에 불순물이 집중적으로 유도되어 포집효율을 현저하게 향상시킬 수 있다. 또한 불순물 가스가 포집판(60)으로 유도됨으로써 추후 진공 챔버(20) 내부의 청소시 포집판(60)에 부착된 불순물만을 제거할 수 있어 후공정이 용이한 장점이 있다. As a result, the impurity gas can be prevented from diffusing into the vacuum chamber 20 due to the formation of the air flow curtain Fc and the inert gas in the chamber, and can be guided to be concentrated by the collecting plate 60, 20), and impurities are intensively introduced into the collecting plate, so that the collecting efficiency can be remarkably improved. Further, since the impurity gas is guided to the collecting plate 60, impurities attached to the collecting plate 60 can be removed only when the inside of the vacuum chamber 20 is cleaned.

이상에서는 본 발명을 특정의 실시예에 대해서 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 얼마든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있을 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to the particular embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention.

20: 진공 챔버 21: 주입구
22: 배출구 30: 도가니
31: 유도코일 32: 용탕
35: 내벽 41,42: 분사노즐
50: 주괴 60: 포집판20: vacuum chamber 21: inlet
22: outlet 30: crucible
31: induction coil 32: molten metal
35: inner wall 41, 42: injection nozzle
50: ingot 60: collection plate

Claims (4)

비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치로서,
진공 챔버;
상기 진공 챔버 내부에 위치되며 유도코일의 자기장으로 인하여 용탕과 내벽이 접촉하지 않은 상태로 용융이 이루어지는 도가니;
상기 도가니의 상부에 위치하여 용융시 발생하는 불순물 가스를 포집하는 포집판; 및
상기 도가니의 하부에 위치하며 상기 도가니의 내벽과 상기 용탕 사이의 공간으로 반응성 가스 또는 불활성 가스를 분사하여 상기 포집판으로의 기류커튼을 형성하는 가스공급수단을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치.1. An impurity trapping apparatus for scrap polishing system using a non-contact crucible,
A vacuum chamber;
A crucible which is located inside the vacuum chamber and melts in a state where the molten metal and the inner wall are not in contact with each other due to the magnetic field of the induction coil;
A collecting plate located above the crucible and collecting impurity gas generated during melting; And
The non-contact crucible is located below the crucible and comprises a gas supply means for injecting a reactive gas or an inert gas into the space between the inner wall of the crucible and the molten metal to form an air flow curtain to the collecting plate. Impurity collecting device of scrap refining system. 청구항 1에 있어서,
상기 가스공급수단은 다수의 분사노즐이 상기 도가니의 하부에 배치된 것을 특징으로 하는 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치.The method according to claim 1,
Wherein the gas supply means is provided with a plurality of spray nozzles at a lower portion of the crucible. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 가스공급수단에 의해 형성된 상기 기류커튼은 상기 도가니에서 용융시 발생되는 불순물 가스가 상기 진공 챔버의 내부로 확산되는 것을 방지하도록 상기 불순물 가스를 둘러싸는 형태로 형성되어 상기 포집판으로 유도하는 것을 특징으로 하는 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치.The method according to claim 1 or 2,
The air flow curtain formed by the gas supply means is formed in a shape surrounding the impurity gas to prevent the impurity gas generated during melting in the crucible from being diffused into the vacuum chamber to guide the collecting plate. An impurity collecting device of a scrap refining system using a non-contact crucible. 청구항 3에 있어서,
상기 진공 챔버의 측면에는 비활성 가스를 공급하기 위한 주입구, 및
상기 진공 챔버 내부의 진공도를 유지하기 위한 배출구가 형성되되,
상기 주입구는 평면상으로 볼 때 중심에서 일측으로 치우친 영역에 위치하여 상기 비활성 가스의 주입시 상기 진공 챔버 내부에서 상기 비활성 가스가 와류를 형성되게 함으로써 상기 불순물 가스를 상기 진공 챔버의 중심으로 유도하는 것을 특징으로 하는 비접촉 도가니를 이용한 스크랩 정련 시스템의 불순물 포집장치.The method according to claim 3,
An injection port for supplying an inert gas to the side surface of the vacuum chamber,
An exhaust port for maintaining a degree of vacuum inside the vacuum chamber is formed,
The injection port is located in a region that is offset from the center in a plan view so that the inert gas is vortexed in the vacuum chamber when the inert gas is injected to induce the impurity gas to the center of the vacuum chamber Characterized in that the scrape refining system uses a noncontact crucible.
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