KR20160064505A

KR20160064505A - 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치

Info

Publication number: KR20160064505A
Application number: KR1020140168170A
Authority: KR
Inventors: 김은식
Original assignee: 김은식
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-08
Also published as: KR101637878B1

Abstract

본 발명은 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치에 관한 것으로 전기를 사용하여 마그네슘을 용해하도록 구비되며, 내측에는 마그네슘 스크랩이 투입되는 용해로와, 상기 용해로의 상부에 구비되어 용해로 내측으로 대기가 유입되지 못하도록 하는 커버와, 상기 커버의 상부 일측에 연결 구비되며, 용해로의 내측으로 비활성기체를 투입하여 용해로 내측에서 마그네슘이 용해될 시에 대기와 접촉하여 폭발하는 것을 방지하도록 하는 기체투입관과, 상기 커버의 상부에 연결되며, 기체투입관의 타측에 구비되어 비활성기체 및 대기를 회수하는 회수관과, 상기 커버의 상부에 열림 또는 닫힘 가능하도록 형성되며, 용해로의 내측으로 피막제를 투입하여 마그네슘과 같이 용해될 시에 마그네슘의 발화온도를 높임과 아울러 마그네슘에 산화막을 형성하도록하고, 방연부재를 투입하여 마그네슘 용탕의 상부에 부상하여 마그네슘 용탕이 대기와 접촉하는 것을 방지하여 마그네슘 용탕이 폭발 및 착화하는 것을 방지하도록 하는 투입구와, 상기 커버의 상부에서 하부로 관통 구비되며, 용해로에서 용해된 마그네슘을 외부로 토출하도록 구비되는 펌핑기와, 상기 펌핑기의 일측에 구비되어 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 컨베이어와, 상기 컨베이어 상에 다수개가 구비되며, 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 잉곳케이스와, 상기 컨베이어의 일측에 구비되어 컨베이어를 구동하는 모터와, 상기 컨베이어의 일측 상부에 구비되는 잉곳케이스의 상부에 이격되어 구비되며, 수직으로 관통된 다수개의 공급홀이 구비되는 기체공급판과, 상기 기체공급판의 공급홀에 대응되게 연결 구비되며, 외부에서 공급되는 비활성기체를 잉곳케이스로 공급하는 기체공급관과, 상기 컨베이어의 내측에 구비되며, 용탕을 공급받는 잉곳케이스의 일측에 구비되어 잉곳케이스를 예열하는 예열기와, 상기 컨베이어의 상부 기체공급판의 타측에 구비되며, 잉곳케이스에 공급되어 굳은 잉곳의 상부를 연마하도록 구비되는 연마기와, 상기 컨베이어의 내측 연마기의 하부에 구비되어 잉곳케이스를 냉각시키는 냉각기와, 상기 연마기의 상부에 구비되어 연마기가 잉곳을 연마하며 발생된 오염물 및 냉각기가 잉곳케이스를 냉각하며 발생되는 배기가스를 외부로 배출하도록 구비되는 배출덕트와, 상기 연마기의 타측에 구비되며, 잉곳케이스에서 굳은 잉곳의 양측 대각 모서리 상부를 순차적으로 타격하는 타격기로 이루어진다.

Description

마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치{Magnesium scrap recycling apparatus having function of explosion and ignition prevention of magnesium molten metal}

본 발명은 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 주로 마그네슘 스크랩이 용해된 마그네슘 용탕이 대기와의 접촉에 의한 산화 현상으로 폭발 및 착화되어 안전사고가 발생하는 것을 비활성 기체, 피막제 및 방연부재를 사용하여 마그네슘 용탕과 대기와의 막을 형성함으로서 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화 현상을 방지하도록 함과 아울러 마그네슘 용탕이 굳어 마그네슘 잉곳이 형성되는 과정에서 마그네슘 잉곳을 가공하고 냉각 및 타격하여 마그네슘 잉곳이 잉곳케이스에서 원활히 배출되도록 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치에 관한 것이다.

일반적으로 마그네슘 스크랩으로부터 마그네슘 금속을 얻기 위한 리사이클 공정은, 분류된 스크랩을 세척 및 파쇄한 뒤 또는 직접 용해로에서 용융시킨 다음, 불순물 정제 과정을 거쳐 잉곳(ingot)으로 주조하는 과정으로 이루어져 있다.

이때, 상기 마그네슘을 소정의 형태로 주조하기 위해서는 용해로에서 마그네슘을 용해하고, 마그네슘이 용해된 용탕을 작업자가 직접 레이들로 떠서 주조용 몰드로 옮겨서 부은 다음 일정시간 응고시켜서 주조하였는데, 이와같은 방법은 작업자가 마그네슘 용탕을 옮기는 과정에서 안전사고의 위험이 있을뿐 아니라, 마그네슘 용탕이 대기중에 노출되어 과도한 산화에 의한 마그네슘 용탕 온도의 상승 및 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화 현상을 초래하는 문제점이 있었다.

한편, 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 전방과 후방으로 선회하는 컨베이어의 전방에 분배구를 가지는 주입장치와, 후방으로 냉작장치가 구비되는 연속주조장치에 있어서, 상기 컨베이어에 연속적으로 장착되는 주형의 각 후방으로 격리대가 부착되어 있으며, 상기 격리대의 상부에서 격리대를 향해 에어를 분사하는 노즐관체를 포함하여 구성되는 기술이 등록실용신안공보 제20-0237277호에서와 같이 공지된 바 있다.

하지만, 상기와 같은 기술은 용탕이 주형에 공급될 시에 용탕이 대기와의 접촉으로 인해 폭발 및 착화되어 안전사고 등이 일어나는 문제점이 있는 것이었다.

또한, 상기와 같은 기술은 완성된 잉곳의 표면이 고르지 못하여 제품이 불량한 문제점이 있는 것이었다.

따라서, 상기와 같은 종래의 문제점을 해결한 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치가 요구되고 있는 실정이다.

등록실용신안공보 제20-0237277호

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 간단한 구조로써 마그네슘 스크랩이 용해된 마그네슘 용탕이 대기와의 접촉에 의한 산화 현상으로 폭발 및 착화되어 안전사고가 발생하는 것을 비활성 기체, 피막제 및 방연부재를 사용하여 마그네슘 용탕과 대기와의 막을 형성함으로서 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화 현상을 방지하도록 함과 아울러 마그네슘 용탕이 굳어 마그네슘 잉곳이 형성되는 과정에서 마그네슘 잉곳을 가공하고 냉각 및 타격하여 마그네슘 잉곳이 잉곳케이스에서 원활히 배출되도록 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치를 제공하는데에 있다.

상기와 같은 목적을 실현하기 위하여, 본 발명은 전기를 사용하여 마그네슘을 용해하도록 구비되며, 내측에는 마그네슘 스크랩이 투입되는 용해로와, 상기 용해로의 상부에 구비되어 용해로 내측으로 대기가 유입되지 못하도록 하는 커버와, 상기 커버의 상부 일측에 연결 구비되며, 용해로의 내측으로 비활성기체를 투입하여 용해로 내측에서 마그네슘이 용해될 시에 대기와 접촉하여 폭발하는 것을 방지하도록 하는 기체투입관과, 상기 커버의 상부에 연결되며, 기체투입관의 타측에 구비되어 비활성기체 및 대기를 회수하는 회수관과, 상기 커버의 상부에 열림 또는 닫힘 가능하도록 형성되며, 용해로의 내측으로 피막제를 투입하여 마그네슘과 같이 용해될 시에 마그네슘의 발화온도를 높임과 아울러 마그네슘에 산화막을 형성하도록하고, 방연부재를 투입하여 마그네슘 용탕의 상부에 부상하여 마그네슘 용탕이 대기와 접촉하는 것을 방지하여 마그네슘 용탕이 폭발 및 착화하는 것을 방지하도록 하는 투입구와, 상기 커버의 상부에서 하부로 관통 구비되며, 용해로에서 용해된 마그네슘을 외부로 토출하도록 구비되는 펌핑기와, 상기 펌핑기의 일측에 구비되어 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 컨베이어와, 상기 컨베이어 상에 다수개가 구비되며, 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 잉곳케이스와, 상기 컨베이어의 일측에 구비되어 컨베이어를 구동하는 모터와, 상기 컨베이어의 일측 상부에 구비되는 잉곳케이스의 상부에 이격되어 구비되며, 수직으로 관통된 다수개의 공급홀이 구비되는 기체공급판과, 상기 기체공급판의 공급홀에 대응되게 연결 구비되며, 외부에서 공급되는 비활성기체를 잉곳케이스로 공급하는 기체공급관과, 상기 컨베이어의 내측에 구비되며, 용탕을 공급받는 잉곳케이스의 일측에 구비되어 잉곳케이스를 예열하는 예열기와, 상기 컨베이어의 상부 기체공급판의 타측에 구비되며, 잉곳케이스에 공급되어 굳은 잉곳의 상부를 연마하도록 구비되는 연마기와, 상기 컨베이어의 내측 연마기의 하부에 구비되어 잉곳케이스를 냉각시키는 냉각기와, 상기 연마기의 상부에 구비되어 연마기가 잉곳을 연마하며 발생된 오염물 및 냉각기가 잉곳케이스를 냉각하며 발생되는 배기가스를 외부로 배출하도록 구비되는 배출덕트와, 상기 연마기의 타측에 구비되며, 잉곳케이스에서 굳은 잉곳의 양측 대각 모서리 상부를 순차적으로 타격하는 타격기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치를 제공한다.

이와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치는 마그네슘 스크랩이 용해된 마그네슘 용탕이 대기와의 접촉에 의한 산화 현상으로 폭발 및 착화되어 안전사고가 발생하는 것을 비활성 기체, 피막제 및 방연부재를 사용하여 마그네슘 용탕과 대기와의 막을 형성함으로서 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화 현상이 방지되는 이점이 있다.

또한, 마그네슘 용탕이 굳어 마그네슘 잉곳이 형성되는 과정에서 마그네슘 잉곳을 가공하고 냉각 및 타격함으로서 마그네슘 잉곳이 잉곳케이스에서 원활히 탈리되는 이점이 있는 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치의 개략도,
도 2는 본 발명에 의한 펌핑기의 개략도,
도 3은 본 발명에 의한 펌핑기가 승하강되는 모습을 보여주는 개략도이다.

이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부한 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 보면 본 발명에 의한 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치(2)는 전기를 사용하여 마그네슘을 용해하도록 구비되며, 내측에는 마그네슘 스크랩이 투입되는 용해로(10)와, 상기 용해로(10)의 상부에 구비되어 용해로(10) 내측으로 대기가 유입되지 못하도록 하는 커버(20)와, 상기 커버(20)의 상부 일측에 연결 구비되며, 용해로(10)의 내측으로 비활성기체(32)를 투입하여 용해로(10) 내측에서 마그네슘이 용해될 시에 대기와 접촉하여 폭발하는 것을 방지하도록 하는 기체투입관(30)과, 상기 커버(20)의 상부에 연결되며, 기체투입관(30)의 타측에 구비되어 비활성기체 및 대기를 회수하는 회수관(40)과, 상기 커버(20)의 상부에 열림 또는 닫힘 가능하도록 형성되며, 용해로(10)의 내측으로 피막제(24)를 투입하여 마그네슘과 같이 용해될 시에 마그네슘의 발화온도를 높임과 아울러 마그네슘에 산화막을 형성하도록하고, 방연부재(26)를 투입하여 마그네슘 용탕의 상부에 부상하여 마그네슘 용탕이 대기와 접촉하는 것을 방지하여 마그네슘 용탕이 폭발 및 착화하는 것을 방지하도록 하는 투입구(22)와, 상기 커버(20)의 상부에서 하부로 관통 구비되며, 용해로(10)에서 용해된 마그네슘을 외부로 토출하도록 구비되는 펌핑기(50)와, 상기 펌핑기(50)의 일측에 구비되어 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 컨베이어(60)와, 상기 컨베이어(60) 상에 다수개가 구비되며, 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 잉곳케이스(62)와, 상기 컨베이어(60)의 일측에 구비되어 컨베이어(60)를 구동하는 모터(64)와, 상기 컨베이어(60)의 일측 상부에 구비되는 잉곳케이스(62)의 상부에 이격되어 구비되며, 수직으로 관통된 다수개의 공급홀(72)이 구비되는 기체공급판(70)과, 상기 기체공급판(70)의 공급홀(72)에 대응되게 연결 구비되며, 외부에서 공급되는 비활성기체(32)를 잉곳케이스(62)로 공급하는 기체공급관(74)과, 상기 컨베이어(60)의 내측에 구비되며, 용탕을 공급받는 잉곳케이스(62)의 일측에 구비되어 잉곳케이스(62)를 예열하는 예열기(80)와, 상기 컨베이어(60)의 상부 기체공급판(70)의 타측에 구비되며, 잉곳케이스(62)에 공급되어 굳은 잉곳(66)의 상부를 연마하도록 구비되는 연마기(90)와, 상기 컨베이어(60)의 내측 연마기(90)의 하부에 구비되어 잉곳케이스(62)를 냉각시키는 냉각기(100)와, 상기 연마기(90)의 상부에 구비되어 연마기(90)가 잉곳(66)을 연마하며 발생된 오염물 및 냉각기(100)가 잉곳케이스(62)를 냉각하며 발생되는 배기가스를 외부로 배출하도록 구비되는 배출덕트(110)와, 상기 연마기(90)의 타측에 구비되며, 잉곳케이스(62)에서 굳은 잉곳(66)의 양측 대각 모서리 상부를 순차적으로 타격하는 타격기(120)로 이루어진다.

먼저, 전기를 사용하여 마그네슘 스크랩을 용해하도록 구비되며, 내측에는 마그네슘 스크랩이 투입되는 용해로(10)가 구비된다.

이때, 상기 용해로(10)에는 기성 제품을 생산하면서 발생되는 마그네슘의 잔재 또는 제품을 생산하면서 불량이 발생된 마그네슘 제품 및 마그네슘 스크랩이 투입되는 것이며, 마그네슘 스크랩을 수집하여 용해로(10)에 투입한 후 가열하여 마그네슘 용탕을 형성하는 것이다.

한편, 상기 용해로(10)가 마그네슘 스크랩을 용해하기 위해 상승되는 온도는 마그네슘이 용해되는 온도인 650~800℃이다.

상기 용해로(10)의 상부에 구비되어 용해로(10) 내측으로 대기가 유입되지 못하도록 하는 커버(20)가 구비된다.

이때, 상기 커버(20)는 용해로(10)의 상부를 감싸도록 구비되어 용해로(10) 내측에서 마그네슘 스크랩이 용해될 시에 용해로(10) 내측으로 대기가 침투하지 못하도록 구비되는 것이며, 마그네슘에 비해 용융점이 높은 재질로 형성되는 것이다.

상기 커버(20)의 상부 일측에 연결 구비되며, 용해로(10)의 내측으로 비활성기체(32)를 투입하여 용해로(10) 내측에서 마그네슘 스크랩이 용해될 시에 대기와 접촉하여 폭발하는 것을 방지하도록 하는 기체투입관(30)이 구비된다.

이때, 상기 비활성기체(32)는 질소, 헬륨, 아르곤, 육불화황, 탄산가스로 이루어진 군에서 어느 하나 또는 1종 이상이 혼합되어 이루어지는 것이며, 비활성기체(32)는 용해로(10) 내부에 기체투입관(30)을 통하여 투입되어 마그네슘 스크랩이 용해되어 마그네슘 용탕이 될 시에 마그네슘 용탕이 대기와 접촉하지 못하도록 투입되는 것이다.

한편, 상기 비활성기체(32)는 마그네슘 스크랩이 용해로(10) 내에서 용해되기 시작할 시점부터 투입됨이 바람직하며, 용해로(10) 내에 있던 대기를 후술되는 회수관(40)을 통해 배출함으로서 용해로(10) 내에는 비활성기체(32)만 남아있게 되는 것이다.

상기 커버(20)의 상부에 연결되며, 기체투입관(30)의 타측에 구비되어 비활성기체 및 대기를 회수하는 회수관(40)이 구비된다.

이때, 상기 회수관(40)은 용해로(10) 내에 잔존하던 대기를 회수함과 아울러 자칫 환경오염을 일으킬 수 있는 비활성기체(32) 또한 회수하는 것이다.

또한, 상기 커버(20)의 상부에는 열림 또는 닫힘 가능하도록 형성되며, 용해로(10)의 내측으로 피막제(24)를 투입하여 마그네슘과 같이 용해될 시에 마그네슘의 발화온도를 높임과 아울러 마그네슘에 산화막을 형성하도록하고, 방연부재(26)를 투입하여 마그네슘 용탕의 상부에 부상하여 마그네슘 용탕이 대기와 접촉하는 것을 방지하여 마그네슘 용탕이 폭발 및 착화하는 것을 방지하도록 하는 투입구(22)가 형성됨이 바람직하다.

이때, 상기 피막제(24)는 지르코늄, 하프늄, 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨, 니오비움, 바륨, 스트론튬, 납, 란타늄, 니켈, 아연, 이트륨, 구리, 칼슘으로 이루어진 군에서 어느 하나 또는 1종 이상이 혼합되어 이루어지는 것이다.

한편, 상기 피막제(24)는 마그네슘이 용해될 시에 마그네슘에 산화 피막을 형성하기 위해 마그네슘 스크랩과 함께 용해로(10)에 투입되는 것이며, 피막제(24)는 마그네슘에 산화 피막을 형성하여 마그네슘과 피막제(24)가 같이 용해된 용탕이 대기와 접촉하여도 폭발 또는 착화되지 않도록 하는 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 방연부재(26)는 알루미나 또는 마그네시아로 이루어진 군에서 선택된 하나이며, 내측에 중공을 갖는 원통형으로 형성되어 용해로(10) 내부로 투입되는 것이다.

이때, 상기 방연부재(26)는 마그네슘 용탕이 대기와 접촉하여 폭발 또는 착화되는 것을 화학적인 방법이 아닌 물리적인 방법으로 방지하도록 구비되는 것이며, 마그네슘 용탕의 표면에 부유하여 마그네슘 용탕과 대기와의 접촉을 차단하도록 구비되는 것이다.

또한, 상기 방연부재(26)는 밀도가 마그네슘 용탕보다 낮게 형성되며, 피막제(24)와 함께 마그네슘 용탕에 투입되어 마그네슘 용탕이 대기와의 접촉으로 폭발 또는 착화되는 것을 방지하는 역할을 하는 것이다.

상기 커버(20)의 상부에서 하부로 관통 구비되며, 하부가 용해로(10)의 내측 마그네슘 용탕에 잠기도록 구비되며, 내측에는 중공부(51)가 형성되고, 하부 일측에는 공급공(52)이 관통 형성되며, 하부 내측에서 상부로 이격되어 평판형의 차단막(53)이 형성되는 펌프커버(54)가 구비되고, 펌프커버(54)의 상부에는 지면과 수직되게 회전력을 공급하도록 펌핑모터(55)가 구비되며, 펌핑모터(55)에는 일측이 연결되어 펌핑모터(55)의 회전력을 전달함과 아울러 펌프커버(54)의 내측 하부로 차단막(53)을 지나 연장되는 회전축(56)이 구비되고, 회전축(56)의 하부 선단에는 회전축(56)의 외주연으로 연장됨과 아울러 펌프커버(54)의 내주연에서 이격되게 고정구(57)가 형성되며, 고정구(57)에는 펌프커버(54)의 내측 하부로 연장되는 연결축(58)이 형성되고, 연결축(58)의 하부에는 연결축(58)의 회전에 따라 축 회전되게 임펠러(59)가 구비되며, 임펠러(59)의 하부에는 내측이 수직 관통된 흡입공(65)이 형성되어 구비되며, 펌프커버(54)의 하부에 고정되고, 흡입공(65) 및 펌프커버(54) 사이에는 수직으로 관통된 다수개의 하부회수공(67)이 형성되는 하부커버(68)가 구비되며, 하부커버(68)의 상부 펌프커버(54)의 내측에는 임펠러(59)와 연결축(58)의 외측 및 고정구(57)의 하부측을 이격되어 감싸도록 형성되고, 펌프커버(54)와 이격되어 하부회수공(67)에 대응되게 수직으로 관통된 다수개의 회수공(69)이 형성되는 압력조절구(75)가 구비되며, 펌프커버(54)의 공급공(52)에는 일측이 연결되어 용탕을 공급받으며, 타측은 상향 연장 절곡되어 용해로(10)의 외측으로 노출되는 공급파이프(76)가 연결 구비되며, 공급파이프(76)가 용탕에서 노출된 상부에는 공급파이프(76)를 감싸도록 구비되며, 내측에는 공급파이프(76)를 예열하는 열선(77)이 구비되는 예열커버(78)를 갖는 펌핑기(50)가 구비된다.

이때, 상기 펌퍼커버(54)는 원통형으로 형성되는 것이며, 재질은 용해로(10)에서 용해되는 마그네슘 보다 높은 용융점을 갖는 재질로 형성되는 것이고. 상기 펌프커버(54)에 형성되는 공급공(52)은 공급파이프(76)에 용탕을 공급하기 위해 형성되는 형성되는 것이며, 차단막(53)은 임펠러(59)가 회전할 시에 마그네슘 용탕이 펌프커버(54)의 상부로 상승하는 것을 방지하기 위해 구비되는 것이다.

한편, 상기 펌핑모터(55)는 마그네슘 용탕의 온도 및 먼지 등으로 인해 모터가 손상되는 것을 방지하기 위해 내압방폭모터가 사용되는 것이 바람직한 것이며, 상기 고정구(57)는 후술되는 연결축(58)을 연결 고정하여 펌핑모터(55)의 회전력을 전달하는 역할을 하면서도 압력조절구(75)의 상부면과 일정한 간격을 유지하도록 구비되어 임펠러(59)가 회전할 시에 펌프커버(54)의 내측으로 상승되는 마그네슘 용탕의 압력을 조절하는 역할을 하는 것이다.

또한, 상기 연결축(58)은 외주연이 압력조절구(75)의 내주연에서 이격되게 구비되는 것이며, 마그네슘 용탕이 펌프커버(54)의 내측으로 상승되는 압력을 조절하도록 구비되는 것이고, 상기 임펠러(59)는 용해로(10)에서 용해된 마그네슘 용탕을 외부로 공급하기 위해 구비되는 것이며, 펌핑모터(55)에 의한 임펠러(59)의 회전으로 공급공(52)을 통해 마그네슘 용탕을 공급하게 되는 것이다.

한편, 상기 임펠러(59)의 회전수를 조절하여 마그네슘 용탕의 공급량을 조절하게 되며, 펌핑모터(55)의 회전수를 조절하기 위해 미도시된 인버터가 구비되어 사용됨이 바람직한 것이다.

또한, 상기 하부커버(68)의 흡입공(65)을 통해 마그네슘 용탕이 임펠러(59)로 공급되게 되는 것이며, 다수개가 형성되는 하부회수공(67)는 압력조절구(75)의 회수공(69)을 통해 배출되는 마그네슘 용탕을 공급받아 마그네슘 용탕을 용해로(10)로 배출하기 위해 구비되는 것이다.

이때, 상기 압력조절구(75)가 임펠러(59)와 연결축(58)의 외측 및 고정구(57)의 하부측에서 이격되는 거리는 5~20㎜가 바람직한 것이며, 이격된 거리가 5㎜ 이하 또는 20㎜ 이상으로 형성될 시에는 임펠러(59)를 통해 배출되는 마그네슘 용탕의 압력이 조절되지 않거나 마그네슘 용탕의 압력이 과도하게 줄어드는 문제점이 있는 것이다.

또한, 상기 압력조절구(75)에 형성되는 회수공(69)은 압력조절구(75)가 임펠러(59)와 연결축(58)의 외측 및 고정구(57)의 하부측에서 이격된 공간을 통해 공급되는 마그네슘 용탕을 다시 용해로(10)로 배출하도록 형성되는 것이다.

한편, 상기 공급파이프(76)를 통해 배출되는 마그네슘 용탕의 압력은 인버터에 의한 펌핑모터(55)의 회전수 컨트롤으로 인해 1차적으로 제어됨으로 마그네슘 용탕이 일정한 압력으로 배출되는 것이며, 2차적으로는 압력조절구(75)가 임펠러(59)와 연결축(58)의 외측 및 고정구(57)의 하부측에서 이격됨으로 인해 공급파이프(76)를 통해 배출되는 마그네슘 용탕이 일정한 압력 이상으로 올라갈 경우 압력조절구(75)가 임펠러(59)와 연결축(58)의 외측 및 고정구(57)의 하부측에서 이격된 공간으로 마그네슘 용탕의 압력이 분산됨으로 마그네슘 용탕이 공급파이프(76)를 통해 일정한 압력으로 배출되게 되는 것이다.

또한, 상기 공급파이프(76)에는 미도시된 온도센서(170) 및 제어부(171)가 연결 구비되어 공급파이프(76)의 온도에 따라 제어부(171)에 연결된 열선(77)을 on/off하도록 구비됨이 바람직한 것이며, 열선(77)을 통해 공급파이프(76)가 예열되는 온도는 마그네슘 용탕의 온도와 동일하게 형성됨이 바람직하고, 이때 예열되는 온도가 마그네슘 용탕에 비해 낮을 때에는 마그네슘 용탕이 공급파이프(77) 내에서 식어 굳거나 마그네슘 용탕의 압력이 일정하지 않는 문제점이 있으며, 예열되는 온도가 높을 때에서 과도한 에너지 낭비가 이루어지는 문제점이 있는 것이다.

또한, 상기 공급파이프(76) 상에는 내측 지름이 공급파이프(76)보다 크게 형성되어 내측을 지나는 마그네슘 용탕의 유속을 느리게하면서도 마그네슘 용탕의 압력을 줄여 마그네슘 용탕에 발생되는 버블을 억제하는 확관파이프(170)가 형성된다.

이때, 상기 확관파이프(170)는 공급파이프(76) 상에 형성되어 공급파이프(76)를 지나며 버블이 형성된 마그네슘 용탕의 유속을 일시적으로 느리게하면서도 마그네슘 용탕의 압력을 줄여 마그네슘 용탕 내의 버블이 소멸되도록 형성되는 것이다.

상기 용해로(10)의 일측에는 마그네슘 용탕의 높이를 확인할 수 있도록 지면과 수직되게 다수개의 용탕감지센서(130)가 구비되며, 펌핑기(50) 및 커버(20)에는 실린더(140)가 각각 구비되어 펌핑기(50) 및 커버(20)가 상하로 이동가능하도록 구비된다.

이때, 상기 실린더(140)는 용해로(10) 내의 마그네슘 용탕 높이에 따라 펌핑기(50)를 상하로 이동할 수 있도록 구비되는 것이며, 용해로(10) 내에 마그네슘 용탕이 완전히 배출된 뒤에는 커버(20)를 상승시켜 용해로(10) 내에 마그네슘 스크랩을 재투입할 수 있도록 하는 역할도 하는 것이다.

또한, 상기 용탕감지센서(130)는 용해로(10) 내의 마그네슘 용탕의 높이를 측정하여 일정한 높이 이하로 마그네슘 용탕이 감소하면 펌핑기(50)의 동작을 정지하면서도 마그네슘 스크랩을 작업자가 용해로(10) 내에 재투입할 시점을 알려주는 역할도 하는 것이다.

또한, 상기 용탕감지센서(130)는 후술되는 컨베이어(60)의 잉곳케이스(62) 상부에도 구비되어 펌핑기(50)에서 공급된 마그네슘 용탕이 잉곳케이스(62)에 적정한 높이로 차오르면 펌핑기(50)의 실린더(140)로 신호를 보내 펌핑기(50)가 상승하면서도 컨베이어(60)가 작동하도록 하여 다음 잉곳케이스(62)에 펌핑기(50)의 공급파이프(77)가 안착되어 마그네슘을 공급할 수 있도록 구비됨이 바람직하다.

상기 펌핑기(50)의 일측에 구비되어 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 컨베이어(60)가 구비된다.

이때, 상기 컨베이어(60)는 일반적으로 물건을 이송할 때 사용되는 컨베이어(10)이며, 컨베이어(60) 상에는 후술되는 마그네슘 용탕을 공급받는 잉곳케이스(20)가 다수개 구비어 컨베이어(60)의 작동에 따라 이송되게 되는 것이다.

상기 컨베이어(60) 상에 다수개가 구비되며, 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 잉곳케이스(62)가 구비된다.

한편, 상기 잉곳케이스(62)는 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받기 위해 구비되는 것이며, 주물로 제작함이 바람직하고, 잉곳케이스(62)의 형태는 만들고자 하는 잉곳(66)의 형상에 대응되게 다양하게 제작하여 사용할 수 있는 것이다.

또한, 상기 잉곳케이스(62)는 공급받는 마그네슘 용탕보다 용융점이 높은 재질로 형성됨이 바람직하다.

상기 컨베이어(60)의 일측에 컨베이어(60)를 구동하는 모터(64)가 구비된다.

이때, 상기 모터(64)는 내압방폭모터로 형성되어 마그네슘 용탕의 고열이나 먼지 등으로 인해 모터(64)가 손상되는 것을 방지하는 것이다.

상기 컨베이어(60)의 일측 상부에 구비되는 잉곳케이스(62)의 상부에 이격되어 구비되며, 수직으로 관통된 다수개의 공급홀(72)이 형성되는 기체공급판(70)이 구비된다.

이때, 상기 기체공급판(70)이 잉곳케이스(62)에서 이격된 거리는 0.3~20㎜가 바람직하며, 이격된 거리가 0.3㎜ 이하가 될 시에는 후술되는 기체공급관(74)을 통해 비활성기체(32) 잉곳케이스(62)에 공급할 시에 기체공급관(74)을 통해 공급되는 비활성기체(32)의 압력으로 인해 잉곳케이스(62)에 공급된 마그네슘 용탕이 흘러 넘치는 문제점이 있는 것이며, 이격된 거리가 20㎜ 이상이 될 시에는 잉곳케이스(62) 상부에 비활성기체(32)를 체류시키기 위해 과도한 비활성기체(32)가 소모되는 문제점이 있는 것이다.

상기 기체공급판(70)의 공급홀(72)에 대응되게 연결 구비되며, 외부에서 공급되는 비활성기체(32)를 잉곳케이스(62)로 공급하는 기체공급관(74)이 구비된다.

이때, 상기 기체공급관(74)을 통해 공급되는 비활성기체(32)는 질소, 헬륨, 아르곤, 육불화황, 탄산가스로 이루어진 군에서 어느 하나 또는 1종 이상이 혼합되어 이루어지는 것이며, 기체공급관(74)을 통해 공급되는 비활성기체(32)는 마그네슘 용탕이 공급된 잉곳케이스(62) 상부에 공급되어 마그네슘 용탕이 대기와 접촉하여 폭발 또는 착화되어 안전사고가 발생되는 것을 방지하는 것이다.

상기 컨베이어(60)의 내측에 구비되며, 용탕을 공급받는 잉곳케이스(62)의 일측에 구비되어 잉곳케이스(62)를 예열하는 예열기(80)가 구비된다.

이때, 상기 예열기(80)는 마그네슘 용탕이 잉곳케이스(62)에 공급될 시에 잉곳케이스(62)와 마그네슘 용탕과의 온도차에 따라 마그네슘 용탕이 튀어 안전사고가 발생하거나 마그네슘 용탕이 급격이 냉각되어 잉곳(66)의 외측과 내측의 물성이 달라지는 것을 방지하기 위해 구비되는 것이며, 예열기(80)가 잉곳케이스(62)를 예열하는 온도는 200~800℃이고, 마그네슘 용탕의 온도에 따라 대응되게 잉곳케이스(62)를 예열함이 바람직하다.

상기 컨베이어(60)의 상부 기체공급판(70)의 타측에 구비되며, 잉곳케이스(62)에 공급되어 굳은 잉곳(66)의 상부를 연마하도록 연마기(90)가 구비된다.

이때, 상기 연마기(90)는 잉곳(66)이 냉각되어 굳으면서 잉곳(66)의 상부가 울둥불퉁하게되어 잉곳(66)이 상품성을 잃는 것을 방지하도록 구비되는 것이며, 1개가 구비되어 잉곳(66)의 상부를 연마함이 바람직한 것이나 잉곳(66)이 냉각되면서 중앙 상부측이 하측 방향으로 인입되는 현상에 대응하기 위해 브러쉬의 크기가 다른 다수개의 연마기(90)가 컨베이어(60) 상에 구비되어 사용되어도 무방한 것이다.

상기 컨베이어(60)의 내측 연마기(90)의 하부에 구비되어 잉곳케이스(62)를 냉각시키는 냉각기(100)가 구비된다.

이때, 상기 냉각기(100)는 잉곳케이스(62)에 워터를 분사하여 잉곳케이스(62)를 냉각하거나 또는 에어를 분사하여 잉곳케이스(62)를 냉각하도록 구비되는 것이며, 잉곳케이스(62)를 급속히 냉각하여 잉곳케이스(62) 내측에 형성되는 잉곳(66)이 수축 작용에 의해 잉곳케이스(62)에서 보다 용이하게 탈리되도록 하는 역할을 하는 것이다.

상기 연마기(90)의 상부에 구비되어 연마기(90)가 잉곳(66)을 연마하며 발생된 오염물 및 냉각기(100)가 잉곳케이스(62)를 냉각하며 발생되는 배기가스를 외부로 배출하도록 배출덕트(110)가 구비된다.

이때, 상기 배출덕트(110)는 연마기(90)의 상부에 구비되어 사용되는 것이나, 다수개를 구비하여 기체공급관(74)에서 공급되는 비활성기체(32) 또한 회수함이 바람직한 것이다.

상기 연마기(90)의 타측에 구비되며, 잉곳케이스(62)에서 굳은 잉곳(66)의 양측 대각 모서리 상부를 순차적으로 타격하는 타격기(120)가 구비된다.

이때, 상기 타격기(120)에는 잉곳(66)의 양측 모서리 상부를 타격할 수 있도록 길이가 다른 한 쌍의 해머(121)가 구비되는 것이며, 한 쌍의 해머(121)는 잉곳(66)의 양측 모서리 상부를 순차적으로 타격하여 잉곳(66)이 잉곳케이스(62)에서 용이하게 탈리되도록 하는 역할을 하는 것이다.

상기 기체투입관(30) 및 기체공급관(74)의 일측에는 비활성기체(32)의 공급 또는 차단을 제어하는 공급제어밸브(150)가 각각 연결 구비되며, 커버(20) 및 기체공급판(70)에는 용해로(10)의 내측 및 잉곳케이스(62) 상부의 기압을 측정함과 아울러 기압의 측정값을 공급제어밸브(150)로 전송하여 필요이상의 비활성기체(32)가 용해로(10)의 내부 및 잉곳케이스(62)의 상부로 투입되는 것을 방지하도록 하는 기압계(160)가 구비된다.

이때, 상기 공급제어밸브(150)는 기압계(160)에서 전송되는 신호에 따라 제어되는 것이며, 기압계(160)는 용해로(10) 및 잉곳케이스(62) 상부의 기압이 항상 일정하도록 용해로(10) 및 잉곳케이스(62) 상부의 기압을 측정하여 공급제어밸브(60)를 on/off하는 역할을 하는 것이다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 의한 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치는 마그네슘 스크랩이 용해된 마그네슘 용탕이 대기와의 접촉에 의한 산화 현상으로 폭발 및 착화되어 안전사고가 발생하는 것을 비활성 기체(32), 피막제(24) 및 방연부재(26)를 사용하여 마그네슘 용탕과 대기와의 막을 형성함으로서 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화 현상이 방지되는 이점이 있다.

또한, 마그네슘 용탕이 굳어 마그네슘 잉곳(66)이 형성되는 과정에서 마그네슘 잉곳(66)을 가공하고 냉각 및 타격함으로서 마그네슘 잉곳(66)이 잉곳케이스(62)에서 원활히 탈리되는 이점이 있는 것이다.

10 : 용해로 20 : 커버
30 : 기체투입관 40 : 회수관
50 : 펌핑기 60 : 컨베이어
70 : 기체공급판 80 : 예열기
90 : 연마기 100 : 냉각기
110 : 배출덕트 120 : 타격기
130 : 용탕감지센서 140 : 실린더
150 : 공급제어밸브 160 : 기압계
170 : 확관파이프

Claims

전기를 사용하여 마그네슘을 용해하도록 구비되며, 내측에는 마그네슘 스크랩이 투입되는 용해로(10);
상기 용해로(10)의 상부에 구비되어 용해로(10) 내측으로 대기가 유입되지 못하도록 하는 커버(20);
상기 커버(20)의 상부 일측에 연결 구비되며, 용해로(10)의 내측으로 비활성기체(32)를 투입하여 용해로(10) 내측에서 마그네슘이 용해될 시에 대기와 접촉하여 폭발하는 것을 방지하도록 하는 기체투입관(30);
상기 커버(20)의 상부에 연결되며, 기체투입관(30)의 타측에 구비되어 비활성기체 및 대기를 회수하는 회수관(40);
상기 커버(20)의 상부에 열림 또는 닫힘 가능하도록 형성되며, 용해로(10)의 내측으로 피막제(24)를 투입하여 마그네슘과 같이 용해될 시에 마그네슘의 발화온도를 높임과 아울러 마그네슘에 산화막을 형성하도록하고, 방연부재(26)를 투입하여 마그네슘 용탕의 상부에 부상하여 마그네슘 용탕이 대기와 접촉하는 것을 방지하여 마그네슘 용탕이 폭발 및 착화하는 것을 방지하도록 하는 투입구(22);
상기 커버(20)의 상부에서 하부로 관통 구비되며, 용해로(10)에서 용해된 마그네슘을 외부로 토출하도록 구비되는 펌핑기(50);
상기 펌핑기(50)의 일측에 구비되어 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 컨베이어(60);
상기 컨베이어(60) 상에 다수개가 구비되며, 마그네슘이 용해된 용탕을 공급받는 잉곳케이스(62);
상기 컨베이어(60)의 일측에 구비되어 컨베이어(60)를 구동하는 모터(64);
상기 컨베이어(60)의 일측 상부에 구비되는 잉곳케이스(62)의 상부에 이격되어 구비되며, 수직으로 관통된 다수개의 공급홀(72)이 구비되는 기체공급판(70);
상기 기체공급판(70)의 공급홀(72)에 대응되게 연결 구비되며, 외부에서 공급되는 비활성기체(32)를 잉곳케이스(62)로 공급하는 기체공급관(74);
상기 컨베이어(60)의 내측에 구비되며, 용탕을 공급받는 잉곳케이스(62)의 일측에 구비되어 잉곳케이스(62)를 예열하는 예열기(80);
상기 컨베이어(60)의 상부 기체공급판(70)의 타측에 구비되며, 잉곳케이스(62)에 공급되어 굳은 잉곳(66)의 상부를 연마하도록 구비되는 연마기(90);
상기 컨베이어(60)의 내측 연마기(90)의 하부에 구비되어 잉곳케이스(62)를 냉각시키는 냉각기(100);
상기 연마기(90)의 상부에 구비되어 연마기(90)가 잉곳(66)을 연마하며 발생된 오염물 및 냉각기(100)가 잉곳케이스(62)를 냉각하며 발생되는 배기가스를 외부로 배출하도록 구비되는 배출덕트(110);
상기 연마기(90)의 타측에 구비되며, 잉곳케이스(62)에서 굳은 잉곳(66)의 양측 대각 모서리 상부를 순차적으로 타격하는 타격기(120)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
제1항에 있어서.
상기 펌핑기(50)는 하부가 용해로(10)의 내측 용탕에 잠기도록 구비되며, 내측에는 중공부(51)가 형성되고, 하부 일측에는 공급공(52)이 관통 형성되며, 하부 내측에서 상부로 이격되어 평판형의 차단막(53)이 형성되는 펌프커버(54)가 구비되고, 펌프커버(54)의 상부에는 지면과 수직되게 회전력을 공급하도록 펌핑모터(55)가 구비되며, 펌핑모터(55)에는 일측이 연결되어 펌핑모터(55)의 회전력을 전달함과 아울러 펌프커버(54)의 내측 하부로 차단막(53)을 지나 연장되는 회전축(56)이 구비되고, 회전축(56)의 하부 선단에는 회전축(56)의 외주연으로 연장됨과 아울러 펌프커버(54)의 내주연에서 이격되게 고정구(57)가 형성되며, 고정구(57)에는 펌프커버(54)의 내측 하부로 연장되는 연결축(58)이 형성되고, 연결축(58)의 하부에는 연결축(58)의 회전에 따라 축 회전되게 임펠러(59)가 구비되며, 임펠러(59)의 하부에는 내측이 수직 관통된 흡입공(65)이 형성되어 구비되며, 펌프커버(54)의 하부에 고정되고, 흡입공(65) 및 펌프커버(54) 사이에는 수직으로 관통된 다수개의 하부회수공(67)이 형성되는 하부커버(68)가 구비되며, 하부커버(68)의 상부 펌프커버(54)의 내측에는 임펠러(59)와 연결축(58)의 외측 및 고정구(57)의 하부측을 이격되어 감싸도록 형성되고, 펌프커버(54)와 이격되어 하부회수공(67)에 대응되게 수직으로 관통된 다수개의 회수공(69)이 형성되는 압력조절구(75)가 구비되며, 펌프커버(54)의 공급공(52)에는 일측이 연결되어 용탕을 공급받으며, 타측은 상향 연장 절곡되어 용해로(10)의 외측으로 노출되는 공급파이프(76)가 연결 구비되며, 공급파이프(76)가 용탕에서 노출된 상부에는 공급파이프(76)를 감싸도록 구비되며, 내측에는 공급파이프(76)를 예열하는 열선(77)이 구비되는 예열커버(78)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
제1항에 있어서,
상기 비활성기체(32)는 질소, 헬륨, 아르곤, 육불화황, 탄산가스로 이루어진 군에서 어느 하나 또는 1종 이상이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
제1항에 있어서,
상기 모터(64) 및 펌핑모터(55)는 내압방폭모터임을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
제1항에 있어서,
상기 기체공급판(70)이 잉곳케이스(62)에서 이격된 거리는 0.3~20㎜임을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
상기 예열기(80)가 잉곳케이스(62)를 예열하는 온도는 200~800℃임을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
제1항에 있어서,
상기 피막제(24)는 지르코늄, 하프늄, 알루미늄, 티타늄, 탄탈륨, 니오비움, 바륨, 스트론튬, 납, 란타늄, 니켈, 아연, 이트륨, 구리, 칼슘으로 이루어진 군에서 어느 하나 또는 1종 이상이 혼합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
제1항에 있어서,
상기 방연부재(26)는 알루미나 또는 마그네시아로 이루어진 군에서 선택된 하나이며, 내측에 중공을 갖는 원통형으로 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
제1항에 있어서,
상기 용해로(10)의 일측에는 마그네슘 용탕의 높이를 확인할 수 있도록 용탕감지센서(130)가 구비되며, 펌핑기(50) 및 커버(20)에는 실린더(140)가 각각 구비되어 펌핑기(50) 및 커버(20)가 상하로 이동가능하도록 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
제1항에 있어서,
상기 기체투입관(30) 및 기체공급관(74)의 일측에는 비활성기체(32)의 공급 또는 차단을 제어하는 공급제어밸브(150)가 각각 연결 구비되며, 커버(20) 및 기체공급판(70)에는 용해로(10)의 내측 및 잉곳케이스(62) 상부의 기압을 측정함과 아울러 기압의 측정값을 공급제어밸브(150)로 전송하여 필요이상의 비활성기체(32)가 용해로(10)의 내부 및 잉곳케이스(62)의 상부로 투입되는 것을 방지하도록 하는 기압계(160)가 구비되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.
제1항에 있어서,
상기 공급파이프(100) 상에는 내측 지름이 공급파이프(100)보다 크게 형성되어 내측을 지나는 용탕의 유속을 느리게하면서도 압력을 줄여 용탕에 발생되는 버블을 억제하는 확관파이프(170)가 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 마그네슘 용탕의 폭발 및 착화방지 기능을 갖는 마그네슘 스크랩 리사이클링 장치.