KR20160077586A - 다중 마그네슘 응축 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

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Abstract

다중 마그네슘 응축 시스템 및 그 제어 방법이 개시된다.
본 발명의 실시 예에 따른, 다중 마그네슘 응축 시스템은, 마그네슘 증기를 응축기의 선단에 응축하여 마그네슘 크라운을 생성하는 복수의 응축장치; 상기 마그네슘 증기를 상기 복수의 응축장치로 공급하는 분기관; 각 응축장치에 연결되는 분기관에 설치되어 상기 마그네슘 증기의 흐름을 제어하는 제어밸브; 및 각 응축장치가 응축 진행 상태에 있는지 여부에 따른 제어밸브의 개폐상태를 제어하여 상기 마그네슘 증기의 이동방향을 조절하되, 응축 진행 상태가 아닌 응축장치의 제어밸브를 닫아 마그네슘 증기의 유입을 차단하는 제어부를 포함한다.

Description

다중 마그네슘 응축 시스템 및 그 제어 방법{MULTIPLE MAGNESIUM CONDENSING SYSTEM AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 다중 마그네슘 응축 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 마그네슘을 함유한 합금재료는 우수한 기계 가공성과 높은 진동 감쇠성, 진동 및 충격에 대한 탁월한 흡수성, 경량성, 우수한 전자파 차폐 특성이 있다. 이러한 이유로 최근에는 컴퓨터, 카메라, 휴대전화 등의 부품으로 마그네슘의 사용이 확대되고 있다.
이러한 마그네슘 금속을 제조하기 위한 방법으로 크게 열환원법과 전해제련법이 있으며, 그 중에서도 열환원법의 일종인 피죤(Pidgeon)법에 의해 전세계 1차 마그네슘 생산량의 약80%가량이 생산되고 있다.
열환원법에 의한 마그네슘 제조 장치에 의하면 반응관에 마그네슘 단광을 삽입하고 반응관을 가열하여 생성된 마그네슘 증기(마그네슘 가스)를 마그네슘 응축기에서 마그네슘 크라운으로 응축시키고, 마그네슘 크라운이 응축된 응축기를 마그네슘 응축장치 외부로 분리하여 마그네슘 크라운을 석출한다.
다만, 상기와 같은 마그네슘 제조 장치에 의하면 마그네슘 증기가 마금네슘 응축기에서 마그네슘 크라운으로 응축되지 되지 않고, 마그네슘 응축기의 챔버에 응축되어 마그네슘 생산 효율이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 상기와 같은 마그네슘 제조 장치에 의하면 마그네슘 반응관 하나 당 하나의 마그네슘 응축기가 필요하며 응축기의 탈부착 및 마그네슘 석출을 위한 시간이 증가하므로 마그네슘 생산 비용의 증가 및 생산 효율이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예는 마그네슘이 챔버 내 응축되는 것을 방지하고 연속적으로 마그네슘 크라운을 생산할 수 있어 마그네슘의 생산 비용을 줄이고 생산 효율을 높일 수 있는 다중 마그네슘 응축 시스템 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다중 마그네슘 응축 시스템은, 마그네슘 증기를 응축기의 선단에 응축하여 마그네슘 크라운을 생성하는 복수의 응축장치; 상기 마그네슘 증기를 상기 복수의 응축장치로 공급하는 분기관; 각 응축장치에 연결되는 분기관에 설치되어 상기 마그네슘 증기의 흐름을 제어하는 제어밸브; 및 각 응축장치가 응축 진행 상태에 있는지 여부에 따른 제어밸브의 개폐상태를 제어하여 상기 마그네슘 증기의 이동방향을 조절하되, 응축 진행 상태가 아닌 응축장치의 제어밸브를 닫아 마그네슘 증기의 유입을 차단하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어부는, 상기 응축기에 응축되는 마그네슘 크라운의 무게를 측정하고 상기 마그네슘 크라운의 무게가 설정치를 초과하면 상기 응축기를 마그네슘 크라운을 제거 위치로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 제어밸브가 닫힌 분기관에 남아있는 잔류 마그네슘 증기가 모두 응축될 때까지 일정 시간 대기한 후 상기 응축기를 마그네슘 크라운 제거 위치로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 각 응축장치의 응축주기를 서로 다르게 설정하여 번갈아 가면서 연속적인 응축 및 마그네슘 크라운 제거 작업이 이루어지도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어밸브는, 각각 진공밸브로 구성되며 열린 정도를 서로 다르게 조절하여 각 분기관으로 흐르는 마그네슘 증기의 유량 및 응축시간을 조절할 수 있다.
또한, 상기 각 응축장치는, 상기 분기관과 연결되어 상기 마그네슘 증기가 유입되는 유입관; 상기 유입관에 결합되는 마그네슘 수집 챔버; 상기 유입관에 선단이 위치되고 상기 선단의 반대쪽에 위치하는 타단이 상기 마그네슘 수집 챔버를 관통하도록 설치되는 응축기; 상기 마그네슘 수집 챔버의 개구에 결합되고 상기 응축기의 상기 타 단이 위치되는 하우징; 상기 응축기 및 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 응축기의 선단에 응축된 마그네슘 크라운의 무게를 측정하는 마그네슘 무게 측정부; 및 상기 하우징의 일단에 설치되어 상기 응축기와 결합되고 제어신호에 따라 상기 응축기를 수평 이동시키는 응축기 이동부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 응축기 이동부는, 상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 응축기를 전진하여 상기 유입관 내부의 마그네슘 증기 응축 위치로 이동시키고, 상기 응축기를 후퇴하여 상기 응축기를 마그네슘 크라운 제거 위치로 이동시킬 수 있다.
또한, 상기 각 응축장치는, 상기 응축기가 마그네슘 크라운을 제거 위치로 이동하면 상기 마그네슘 크라운을 상기 응축기의 선단에서 분리시키는 스크랩퍼를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분기관은, 외주면에 히터가 설치되어 응축장치로 유입되는 마그네슘 증기를 가열할 수 있다.
또한, 상기 응축기는, 냉각수 공급 및 배기라인이 형성되어 선단의 마그네슘 응축부를 냉각시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 일 측면에 따른, 마그네슘 증기를 응축기의 선단에 응축하여 마그네슘 크라운을 생성하는 복수의 응축장치를 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템의 제어 방법은, a) 각 응축장치의 응축기를 각 마그네슘 증기 유입관 내부의 응축 위치에 위치시키는 단계; b) 분기관에 설치된 제어밸브를 모두 열어 상기 유입관으로 마그네슘 증기를 유입시키는 단계; c) 각 응축기의 선단에 응축되는 마그네슘 크라운의 무게를 측정하는 단계; d) 제1 응축장치에서 측정된 마그네슘 크라운의 무게가 설정치를 초과하면, 상기 제1 응축장치의 제어밸브를 닫아 마그네슘 증기의 유입을 차단하는 단계; 및 e) 상기 제1 응축장치의 응축기를 마그네슘 크라운 제거 위치로 이동시켜 상기 마그네슘 크라운을 분리하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 b) 단계는, 상기 제어밸브의 조작으로 각 응축장치의 마그네슘 증기 유입 시작 시점을 서로 다르게 하거나 각 제어밸브의 열린 정도를 다르게 조절하여 응축 및 마그네슘 크라운 제거 주기를 서로 다르게 제어할 수 있다.
또한, 상기 d) 단계와 e) 단계 사이에는, 상기 제1 응축장치의 분기관에 남아있는 잔류 마그네슘 증기가 응축되어 소진될 때까지 일정 시간 대기하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 e) 단계 이후에는, 상기 마그네슘 크라운이 분리된 상기 제1 응축기를 해당 유입관 내부의 응축 위치로 이동시키는 단계; 및 상기 제1 응축장치의 제어밸브를 열어 상기 마그네슘 증기 유입을 재개하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 일 측면에 따른, 다중 마그네슘 응축 시스템은, 마그네슘 증기를 응축기의 선단에 응축하여 마그네슘 크라운을 생성하는 복수의 응축장치; 상기 복수의 응축장치를 병렬로 수용하고 마그네슘 크라운의 배출 통로를 공유하는 챔버; 상기 챔버의 일측부에 나란히 구성된 복수의 유입관을 커버하는 공간부를 형성하고 각 유입관으로 마그네슘 증기를 유입시키는 분기관; 상기 공간부에 설치되어 직선운동으로 각 유입관의 입구를 개폐하는 제어밸브; 및 각 응축장치가 응축 진행 상태에 있는지 여부에 따른 제어밸브의 개폐상태를 제어하여 상기 마그네슘 증기의 이동방향을 조절하되, 응축 진행 상태가 아닌 응축장치의 제어밸브를 닫아 마그네슘 증기의 유입을 차단하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 제어밸브는, 유입관 입구의 경사와 동일하게 일정 경사를 갖는 내화 재질로 구성되어 각각 대응하는 유입관의 입구를 차단하는 헤드부; 및 제어신호에 따라 상기 헤드부를 직선 이동시키는 직선운동기구를 포함할 수 있다.
또한, 상기 복수의 응축장치는, 공유된 상기 배출 통로를 통해 상기 마그네슘 크라운을 하나의 마그네슘 크라운 배출관으로 배출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 복수의 응축장치를 이용하여 마그네슘 증기를 응축하고 제어밸브를 통해 응축 진행 상태에 있는 응축장치로만 마그네슘 증기가 흐르도록 제어함으로써 응축장치의 내부오염을 방지하고 마그네슘 증기의 소모량을 감소시킬 수 있다.
또한, 복수의 응축장치가 서로 번갈아 가면서 연속적인 응축 및 마그네슘 크라운 제거 작업을 수행함으로써 마그네슘 크라운의 생산효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 적용되는 마그네슘 제조 설비 전체 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 응축장치의 구성을 개략적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 응축장치의 응축기가 마그네슘 크라운 제거 위치에 있는 것을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 응축장치에 모두 마그네슘 증기를 유입시키는 상태를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템의 구성을 나타낸다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
명세서 전체에서, 제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템 및 그 제어 방법에 대하여 도면을 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 적용되는 마그네슘 제조 설비 전체 구성을 나타낸다.
첨부된 도 1을 참조하면, 마그네슘 제조 설비(100)는 반응관(10), 가열로(20), 응축장치(30), 용해로(40), 정련로(50) 및 주조기(60)를 포함한다.
반응관(10)에는 마그네슘 단광이 삽입되어 산화마그네슘의 환원반응이 이루어진다.
또한, 가열로(20)는 반응관(10)들의 외측에 설치되어 반응관(10)을 가열한다.
따라서, 반응관(10)에 삽입된 마그네슘 단광에 함유된 페로실리콘의 실리콘 성분이 환원제로 작용하여 규소 열환원 반응에 의해 환원되어 마그네슘 증기가 발생된다.
응축장치(30)는 마그네슘 증기 공급관(11)을 통해 반응관(10)과 연결된다.
따라서, 반응관(10)에서 발생된 마그네슘 증기는 마그네슘 증기 공급관(11)을 통해 응축장치(30)로 유입된다.
또한, 응축장치(30)는 마그네슘 크라운 배출관(41)으로 용해로(40)와 연결되어, 응축장치(30)에서 응축된 마그네슘 크라운(Magnesium Crown, MC)이 마그네슘 크라운 배출관(41)을 통해 용해로(40)로 배출되는 구조를 가진다.
여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 마그네슘 제조 설비(100)에서는 둘 이상의 응축장치(30)를 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템(200)을 구축하여, 복수의 응축장치(30)에서 마그네슘 크라운을 배출하여 생산율을 높일 수 있으며 이와 관련된 설명은 뒤에서 구체적으로 언급한다.
용해로(40)는 응축장치(30)로부터 배출된 마그네슘 크라운을 용해하여 형성된 마그네슘 용탕을 정련로(50)로 공급한다.
정련로(50)는 용해로(40)에서 공급된 마그네슘 용탕을 정련하고, 그 측부에 결합된 주조기(60)에서 정련된 상기 마그네슘 용탕을 공급받아 인고트를 주조할 수 있다.
[실시예 1]
한편, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 독립적으로 분리된 복수의 응축장치(30), 마그네슘 증기 공급관(11)을 통해 입력되는 마그네슘 증기를 복수의 응축장치(30)로 공급하는 분기관(Branch pipe)(210), 각 분기관(211, 212)상에 설치되어 상기 마그네슘 증기의 흐름을 제어하는 제어밸브(220) 및 마그네슘 응축 시스템(200)의 전반적인 동작을 제어하는 제어부(230)를 포함한다.
이하, 명세서 전체에 있어서, 응축장치(30)를 각각 개별로 지칭하는 경우 제1 응축장치(30-1) 및 제2 응축장치(30-2)로 표기하고, 통칭하는 경우에는 응축장치(30)로 표기한다.
분기관(210)은 일단에 연결된 마그네슘 증기 공급관(11)으로부터 마그네슘 증가 유입되면 제1 분기관(211) 및 제2 분기관(212)을 통해 마그네슘 증기를 각각 제1 응축장치(30-1) 및 제2 응축장치(30-2)로 공급한다.
이 때, 분기관(210)의 외주면에는 히터(240)가 설치되어 유입관(31)으로 유입되는 마그네슘 증기를 가열한다.
제어밸브(220)는 제어부(230)에서 인가되는 제어신호 따라 제1 분기관(211)에 흐르는 마그네슘 증기를 통과시키거나 차단하는 제1 제어밸브(221) 및 제1 분기관(211)에 흐르는 마그네슘 증기를 통과시키거나 차단하는 제2 제어밸브(222)를 포함한다.
제어밸브(220)는 진공밸브로 구성되어 열린 정도에 따라 통과되는 유량을 조절할 수 있다. 다만, 제어밸브(220)의 구성은 진공밸브에 한정되지 않으며, 내열성을 갖고 유로를 열거나 닫을 수 있는 공지된 밸브를 사용할 수 있다.
제어부(230)는 각 응축장치(30)의 응축 진행 상태에 있는지 여부에 따른 제어밸브(220)의 개폐상태를 제어하여 마그네슘 증기의 이동방향을 조절할 수 있다.
예컨대, 제어부(230)는 응축장치(30)의 응축기(33)가 마그네슘 증기의 응축을 위한 응축위치에 있으면 응축 진행 상태에 있는 것으로 판단하여 제어밸브(220)를 열어(Open) 마그네슘 증기가 분기관(210)을 따라 흐르도록 제어한다.
반면, 제어부(230)는 응축장치(30)의 응축기(33)가 상기 응축위치에 있지 않거나 마그네슘 크라운 제거(분리) 작업 중이면 현재 응축 진행 상태가 아닌 것으로 판단하여 제어밸브(220)를 닫아(Close) 마그네슘 증기가 응축장치(30)의 내부로 유입되지 않도록 차단한다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템(200)이 마그네슘 증기 이동방향을 제어하는 구성과 방법은 이하 설명되는 응축장치(30)의 생산효율을 향상시키기 위한 것이므로, 이하 응축장치(30)의 구성을 설명함으로써 그 특징을 분명히 한다.
한편, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 단일 응축장치의 구성을 개략적으로 나타낸다.
첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 응축장치(30)는 유입관(31), 마그네슘 수집 챔버(32), 응축기(33), 하우징(34), 마그네슘 무게 측정부(35), 응축기 이동부(36) 및 스크랩퍼(37)를 포함한다. 이 때, 도 3에서는 응축기(33)의 일부가 유입관(31)의 일부에 삽입된 상태로 마그네슘 증기의 응축위치에 있는 것을 보여준다.
유입관(31)은 앞서 설명된 분기관(210)과 연결되어 반응관(10)에서 발생된 마그네슘 증기가 유입된다.
이하, 본 발명의 실시 예의 설명에서 유입관(31)은 응축장치(30)의 일부 구성으로 지칭하여 설명하겠으나 이에 한정되지 않으며 응축장치(30)에 연결되는 분기관(210)의 단부로 대체될 수 있다.
유입관(31)의 일단에는 중공부가 형성된 마그네슘 수집 챔버(32)가 결합된다.
마그네슘 수집 챔버(32)는 열 십자(十) 형상의 내부 공간을 가지며 전후의 수평방향으로는 유입관(31) 및 응축기 이동부(36)가 위치하고, 상하의 수직방향으로는 스크랩퍼(37) 및 마그네슘 크라운 배출관(41)이 위치한다.
응축기(33)는 마그네슘 수집 챔버(32)를 관통하는 응축기 본체(331), 응축기 본체(331)의 선단에 형성되어 유입관(31)내 마그네슘 증기 응축 위치에 위치하여 마그네슘 크라운(MC)이 응축되는 마그네슘 응축부(332) 및 마그네슘 응축부(332)의 타단에 설치되는 응축기 관절 조인트(333)를 포함한다.
즉, 응축기(33)는 유입관(31) 내에 마그네슘 응축부(332)로 구성된 일단이 위치하고 반대쪽에 위치한 타단이 마그네슘 수집 챔버(32)를 관통하도록 수평으로 설치된다.
이 때, 도면에서는 생략되었으나, 응축기(33)의 내부에는 냉각수 공급 및 배기 라인이 형성되어 마그네슘 응축부(332)를 냉각시킴으로써 마그네슘 증기와 접촉되는 마그네슘 응축부(332)의 선단에 마그네슘 크라운(MC)을 응축시킬 수 있다.
하우징(34)은 유입관(31)과 수평방향에 있는 마그네슘 수집 챔버(32)의 개구에 결합되며, 하우징(34)은 하우징 본체(341), 하우징 플랜지(342) 및 중간 부재(343)를 포함한다.
하우징 본체(341)에는 응축기 관절 조인트(333)가 위치하며, 하우징 플랜지(342)는 하우징 본체(341)의 일단에서 연장되게 형성되어 마그네슘 수집 챔버(32)의 개구 주위에 형성된 챔버 플랜지(321)에 결합된다.
마그네슘 무게 측정부(35)는 응축기(33) 및 하우징(34) 사이에 설치될 수 있으며, 응축기(33)의 마그네슘 응축부(332)에 응축된 마그네슘 크라운(MC)의 무게를 측정한다.
응축기 이동부(36)는 하우징(34)의 일단에 설치되어 응축기(33)의 수평이동을 위해 결합된다.
응축기 이동부(36)는 제어부(230)의 제어신호에 따라 응축기(33)를 전진하여 유입관(31) 내부의 마그네슘 증기 응축 위치로 이동시키고, 마그네슘 무게 측정부(35)에서 측정된 마그네슘 크라운(MC)의 무게가 설정치를 초과할 때 작동되어 응축기(33)를 마그네슘 크라운(MC) 제거 위치로 후퇴 시킨다.
이를 위해, 응축기 이동부(36)는 응축기 이동부 본체(361) 및 응축기 이동부 본체(361)의 일단에 결합되어 응축기 관절 조인트(333)와 결합되는 이동부 관절 조인트(362)를 포함한다.
따라서, 응축기(33)와 응축기 이동부(36)는 이동부 관절 조인트(362)와 응축기 관절 조인트(333)가 결합되므로, 마그네슘 크라운(MC)의 무게의 증가에 따른 응축기(33)의 유동에 상응하는 유동성을 확보할 수 있다.
스크랩퍼(37)는 마그네슘 수집 챔버(32)를 관통하여 설치되며 스크랩퍼 본체(371), 스크랩퍼 본체(371)에 결합되는 샤프트(372) 및 샤프트(372)의 일단에 결합되는 제거부(373)를 포함한다.
스크랩퍼(37)는 인가되는 제어 신호에 따라 응축기(33)의 마그네슘 응축부(332)에 응축된 마그네슘 크라운(MC)을 제거한다.
한편, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 응축장치의 응축기가 마그네슘 크라운 제거 위치에 있는 것을 나타낸다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 제어부(230)는 마그네슘 무게 측정부(35)를 통해 마그네슘 크라운(MC)의 무게를 실시간으로 측정하여 응축기 이동부(36)의 이동을 제어한다.
즉, 제어부(230)는 마그네슘 크라운(MC)의 무게가 설정치를 초과하면 응축기 (36)를 후퇴시켜 응축기(33)를 마그네슘 크라운(MC)을 제거 위치로 이동시킬 수 있다.
그리고, 제어부(230)는 스크랩퍼(37)의 샤프트(372)의 길이를 조절하여 제거부(373)로 마그네슘 크라운(MC)을 응축기(33)로부터 분리시킬 수 있다.
이 때, 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 응축장치(30)는 각각 독립적으로 분리된 구조를 가지므로 응축기(33)에서 제거된 마그네슘 크라운(MC)이 각각 독립된 용해로(40)로 공급되거나, 공통된 마그네슘 크라운 배출관(41)을 통해 하나의 용해로(40)로 공급될 수 있다.
또한, 제어부(230)는 응축기(33)로부터 마그네슘 크라운(MC)이 모두 분리(제거)되면 응축기 이동부(36)를 제어하여 응축기(33)를 유입관(31) 내부의 마그네슘 증기 응축 위치로 이동시킨다.
이러한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 응축기(33)의 마그네슘 응축부(332)에 응축시키고 응축된 마그네슘 크라운(MC)을 자동으로 분리하는 것이 가능하여 편리한 효과가 있다.
한편, 이러한 응축장치(30)를 단독으로 사용하는 경우 앞서 설명된 마그네슘 증기의 응축 및 마그네슘 크라운(MC)의 분리를 자동화 할 수 있는 장점이 있음에도 불구하고, 도 4에서와 같이 응축기가 마그네슘 크라운 제거 위치에 위치한 상태에서의 마그네슘 증기가 응축기(33)의 내부로 유입되는 문제가 여전히 존재한다.
즉, 응축기(33)가 마그네슘 크라운 제어 위치로 이동한 상태에서는 유입관(31)이 개방된 상태로 방치 되고, 이를 통해 마그네슘 수집 챔버(32) 내부로 마그네슘 증기가 유입됨으로써 마그네슘 수집 챔버(32)의 내부 오염뿐 아니라 다른 파트의 장비에 까지 응축이 발생되는 문제점이 있다.
이는 마그네슘 증기의 소모량을 증가시킬 뿐 아니라 응축장지(30)내 세척을 위해 생산을 시간과 처리 비용 및 다른 파트의 고장을 유발하여 생산시간 및 생산효율이 떨어지는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 복수의 응축장치(30)의 동작상황에 따라 마그네슘 증기 이동방향을 제어하는 제어부(230)를 통해 마그네슘 증기의 흐름을 제어함으로써 응축장치(30)의 자동화 구성으로 생산효율이 떨어지는 것을 방지할 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 실시 예에 따른 마그네슘 제조 설비(100)의 구성을 바탕으로 하는 다중 마그네슘 응축 시스템(200) 제어 방법을 다음의 도 5를 통해 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템 제어 방법을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 복수의 응축장치에 모두 마그네슘 증기를 유입시키는 상태를 나타낸다.
첨부된 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 복수의 응축장치(30)의 응축기(33)를 각 유입관(31) 내부의 마그네슘 증기 응축 위치에 위치시킨다(S101).
다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 분기관(210)에 설치된 제어밸브(220)를 모두 열어 각 유입관(31)으로 마그네슘 증기를 유입시킨다(S102)(도 6참조).
여기서, 다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 복수의 응축장치(30)에서 동시에 응축이 가능한 장점이 있다. 다만 응축 주기를 서로 다르게 설정하여 번갈아 가면서 연속적인 응축 및 마그네슘 크라운 제거 작업이 이루어 지도록 하는 것이 중요하다. 이는 복수의 응축장치(30)간의 마그네슘 증기 유입 시작 시점을 제어밸브(220)의 조작으로 서로 다르게 가져가거나 각 제어밸브(221, 222)의 열린 정도를 다르게 조절하여 응축시간을 조절함으로써 가능하다.
다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 각 유입관(31)에 유입된 마그네슘 증기가 응축기(33)의 마그네슘 응축부(332)에 마그네슘 크라운(MC)으로 응축되면, 각 응축장치(30)의 해당 마그네슘 크라운(MC)의 무게를 측정한다(S103).
다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 어느 하나의 응축장치(30)에서 측정된 마그네슘 크라운(MC)의 무게가 설정치를 초과하면(S104; 예), 해당 응축장치(30)의 마그네슘 크라운(MC) 제거 작업을 위해 제어밸브(220)를 닫아 마그네슘 증기 유입을 차단한다(S105).
이하, 설명의 편의상, 제1 응축장치(30-1)에서 측정된 마그네슘 크라운(MC)의 무게가 설정치를 초과하여 제1 제어밸브(221)를 닫아 제1 분기관(211)으로 흐르는 마그네슘 증기를 차단한 것으로 가정한다(도 2참조).
다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 제1 분기관(211)에 남아있는 잔류 마그네슘 증기를 응축하기 위하여 일정 시간이 흐른 뒤 제1 응축기(33-1)를 마그네슘 크라운 제거 위치로 이동시킨다(S106). 즉, 제1 밸브(221)가 닫힌 제1 분기관(211)에 남아있는 잔류 마그네슘 증기가 모두 응축되어 소진될 때까지 대기함으로써 마그네슘 크라운 대기 위치로 이동한 이후에 잔류 마그네슘 증기의 내부 유입으로 인한 내부 오염을 예방할 수 있다.
다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 제1 응축기(33-1)가 마그네슘 크라운 제거 위치로 이동하면 제1 스크랩퍼(37-1)를 작동시켜 제1 응축기(33-1)의 선단에 응축된 마그네슘 크라운(MC)을 제거한다(S107).
다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 상기 마그네슘 크라운(MC)의 제거가 완료되면 제1 응축기(33-1)를 제1 유입관(31-1) 내부의 응축 위치로 이동시킨다(S108).
그리고, 다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 제1 분기관(211)의 제1 제어밸브(221)를 열어 제1 유입관(31-1)으로의 마그네슘 증기 유입을 재개한다(S109).
이후, 다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 상기 S103 단계로 돌아가 각 응축장치(30)의 마그네슘 크라운 무게를 측정하고, 도면에서는 생략되었으나 제2 응축장치(30-2)의 마그네슘 크라운 무게가 설정치를 초과하면 상기 S105 단계 내지 단계를 번갈아 수행할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 복수의 응축장치를 이용하여 마그네슘 증기를 응축하고 제어밸브를 통해 응축 진행 상태에 있는 응축장치로만 마그네슘 증기가 흐르도록 제어함으로써 응축장치의 내부오염을 방지하고 마그네슘 증기의 소모량을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 복수의 응축장치가 서로 번갈아 가면서 연속적인 응축 및 마그네슘 크라운 제거 작업을 수행함으로써 마그네슘 크라운의 생산효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
[실시예 2]
전술한 실시 예에 있어서 다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 복수의 응축장치(30)를 각각 독립된 분리구조로 구성하였으나 하나의 챔버에 일체형으로 구성할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템의 구성을 나타낸다.
첨부된 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 다중 마그네슘 응축 시스템(200)의 기본 구성 및 동작원리는 전술한 실시 예와 동일하므로 다른 점을 위주로 설명한다.
다중 마그네슘 응축 시스템(200)은 마그네슘 수집 챔버(32)에 복수의 응축장치(30)를 일체형으로 구성하여 마그네슘 크라운(MC)은 공유하는 하나의 마그네슘 크라운 배출관(41)을 통해 용해로(40)로 공급된다.
마그네슘 수집 챔버(32)의 일측부에 나란히 구성된 복수의 유입관(31-1, 31-2)을 커버하는 공간부(213)를 형성하여 마그네슘 증기를 복수의 유입관(31-1, 31-2)으로 각각 유입시킨다.
그리고, 분기관(210)의 공간부(213)에는 실린더 형태의 직선운동으로 각 유입관(31-1, 31-2)의 입구를 개폐하는 제어밸브(221, 222)가 설치되어 인가되는 제어 신호에 따라 마그네슘 증기의 이동방향을 제어할 수 있다.
각 제어밸브(221, 222)는 유입관(31-1, 31-2) 입구의 경사와 동일하게 일정 경사를 갖는 내화 재질로 구성된 헤드부(221-1, 222-1) 및 실린더 형태로 헤드부(221-1, 222-1)를 직선 이동시키는 직선운동기구(221-2, 222-2)를 포함하여 이루어 진다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에 따르면, 복수의 응축장치를 일체형으로 구성하여 전체 설비의 크기를 소형화할 수 있으며, 마그네슘 수집 챔버(32)와 마그네슘 크라운 배출관(41)을 공유하여 설치비용을 절감할 수 이점이 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예에만 한정되는 것은 아니며 그 외의 다양한 변경이 가능하다.
예컨대, 전술한 본 발명의 실시 예에서는 설명의 편의상 응축장치(30)를 2개로 구성하여 설명하겠으나 이에 한정되지 않으며 3개 이상으로도 구성될 수 있음은 자명하다.
또한, 전술한 실시 예에서의 복수의 응축장치(30)는 편의상 상하로 배치된 것으로 설명하였으나 이에 한정되지 않으며, 수평한 상태의 병렬로 배치할 수 있으며, 가령 도 2 및 도 7이 평면도라고 할 때 마그네슘 크라운(MC)의 배출은 그 반대쪽의 저면에서 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 마그네슘 제조 설비 10: 반응관
11: 마그네슘 증기 공급관 20: 가열로
40: 용해로 50: 정련로
60: 주조기 200: 마그네슘 응축 시스템
210: 분기관 220: 제어밸브
230: 제어부 240: 히터
30: 응축장치 31: 유입관
32: 마그네슘 수집 챔버 33: 응축기
331: 응축기 본체 332: 마그네슘 응축부
333: 응축기 관절 조인트 34: 하우징
341: 하우징 본체 342: 하우징 플랜지
343: 중간부재 35: 마그네슘 무게 측정부
36: 응축기 이동부 361: 이동부 본체
362: 이동부 관절 조인트 37: 스크랩퍼
371: 스크랩퍼 본체 372: 샤프트
373: 제거부

Claims (17)

  1. 마그네슘 증기를 응축기의 선단에 응축하여 마그네슘 크라운을 생성하는 복수의 응축장치;
    상기 마그네슘 증기를 상기 복수의 응축장치로 공급하는 분기관;
    각 응축장치에 연결되는 분기관에 설치되어 상기 마그네슘 증기의 흐름을 제어하는 제어밸브; 및
    각 응축장치가 응축 진행 상태에 있는지 여부에 따른 제어밸브의 개폐상태를 제어하여 상기 마그네슘 증기의 이동방향을 조절하되, 응축 진행 상태가 아닌 응축장치의 제어밸브를 닫아 마그네슘 증기의 유입을 차단하는 제어부를 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 응축기에 응축되는 마그네슘 크라운의 무게를 측정하고 상기 마그네슘 크라운의 무게가 설정치를 초과하면 상기 응축기를 마그네슘 크라운을 제거 위치로 이동시키는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제어밸브가 닫힌 분기관에 남아있는 잔류 마그네슘 증기가 응축될 때까지 일정 시간 대기한 후 상기 응축기를 마그네슘 크라운 제거 위치로 이동시키는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    각 응축장치의 응축주기를 서로 다르게 설정하여 번갈아 가면서 연속적인 응축 및 마그네슘 크라운 제거 작업이 이루어지도록 제어하는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어밸브는,
    각각 진공밸브로 구성되며 열린 정도를 서로 다르게 조절하여 각 분기관으로 흐르는 마그네슘 증기의 유량 및 응축 시간을 조절하는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 응축장치는,
    상기 분기관과 연결되어 상기 마그네슘 증기가 유입되는 유입관;
    상기 유입관에 결합되는 마그네슘 수집 챔버;
    상기 유입관에 선단이 위치되고 상기 선단의 반대쪽에 위치하는 타단이 상기 마그네슘 수집 챔버를 관통하도록 설치되는 응축기;
    상기 마그네슘 수집 챔버의 개구에 결합되고 상기 응축기의 상기 타 단이 위치되는 하우징;
    상기 응축기 및 상기 하우징 사이에 설치되어 상기 응축기의 선단에 응축된 마그네슘 크라운의 무게를 측정하는 마그네슘 무게 측정부; 및
    상기 하우징의 일단에 설치되어 상기 응축기와 결합되고 제어신호에 따라 상기 응축기를 수평 이동시키는 응축기 이동부를 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 응축기 이동부는,
    상기 제어부의 제어신호에 따라 상기 응축기를 전진하여 상기 유입관 내부의 마그네슘 증기 응축 위치로 이동시키고, 상기 응축기를 후퇴하여 상기 응축기를 마그네슘 크라운 제거 위치로 이동시키는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  8. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 각 응축장치는,
    상기 응축기가 마그네슘 크라운을 제거 위치로 이동하면 상기 마그네슘 크라운을 상기 응축기의 선단에서 분리시키는 스크랩퍼를 더 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 분기관은,
    외주면에 히터가 설치되어 응축장치로 유입되는 마그네슘 증기를 가열하는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 응축기는,
    냉각수 공급 및 배기라인이 형성되어 선단의 마그네슘 응축부를 냉각시키는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  11. 마그네슘 증기를 응축기의 선단에 응축하여 마그네슘 크라운을 생성하는 복수의 응축장치를 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템의 제어 방법에 있어서,
    a) 각 응축장치의 응축기를 각 마그네슘 증기 유입관 내부의 응축 위치에 위치시키는 단계;
    b) 분기관에 설치된 제어밸브를 모두 열어 상기 유입관으로 마그네슘 증기를 유입시키는 단계;
    c) 각 응축기의 선단에 응축되는 마그네슘 크라운의 무게를 측정하는 단계;
    d) 제1 응축장치에서 측정된 마그네슘 크라운의 무게가 설정치를 초과하면, 상기 제1 응축장치의 제어밸브를 닫아 마그네슘 증기의 유입을 차단하는 단계; 및
    e) 상기 제1 응축장치의 응축기를 마그네슘 크라운 제거 위치로 이동시켜 상기 마그네슘 크라운을 분리하는 단계를 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템 제어 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 b) 단계는,
    상기 제어밸브의 조작으로 각 응축장치의 마그네슘 증기 유입 시작 시점을 서로 다르게 하거나 각 제어밸브의 열린 정도를 다르게 조절하여 응축 및 마그네슘 크라운 제거 주기를 서로 다르게 제어하는 다중 마그네슘 응축 시스템 제어 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 d) 단계와 e) 단계 사이에,
    상기 제1 응축장치의 분기관에 남아있는 잔류 마그네슘 증기가 응축되어 소진될 때까지 일정 시간 대기하는 단계를 더 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템 제어 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 e) 단계 이후에,
    상기 마그네슘 크라운이 분리된 상기 제1 응축기를 해당 유입관 내부의 응축 위치로 이동시키는 단계; 및
    상기 제1 응축장치의 제어밸브를 열어 상기 마그네슘 증기 유입을 재개하는 단계를 더 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템 제어 방법.
  15. 마그네슘 증기를 응축기의 선단에 응축하여 마그네슘 크라운을 생성하는 복수의 응축장치;
    상기 복수의 응축장치를 병렬로 수용하고 마그네슘 크라운의 배출 통로를 공유하는 챔버;
    상기 챔버의 일측부에 나란히 구성된 복수의 유입관을 커버하는 공간부를 형성하고 각 유입관으로 마그네슘 증기를 유입시키는 분기관;
    상기 공간부에 설치되어 직선운동으로 각 유입관의 입구를 개폐하는 제어밸브; 및
    각 응축장치가 응축 진행 상태에 있는지 여부에 따른 제어밸브의 개폐상태를 제어하여 상기 마그네슘 증기의 이동방향을 조절하되, 응축 진행 상태가 아닌 응축장치의 제어밸브를 닫아 마그네슘 증기의 유입을 차단하는 제어부를 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제어밸브는,
    유입관 입구의 경사와 동일하게 일정 경사를 갖는 내화 재질로 구성되어 각각 대응하는 유입관의 입구를 차단하는 헤드부; 및
    제어신호에 따라 상기 헤드부를 직선 이동시키는 직선운동기구를 포함하는 다중 마그네슘 응축 시스템.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 복수의 응축장치는,
    공유된 상기 배출 통로를 통해 상기 마그네슘 크라운을 하나의 마그네슘 크라운 배출관으로 배출하는 다중 마그네슘 응축 시스템.
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