KR20180104910A - 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치 - Google Patents

Abstract

환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치를 제공한다. 금속 분말의 제조 장치는, 내부에 금속 용탕이 저장되고, 그 하부에 상기 금속 용탕을 배출 하기 위한 오리피스가 장착되는 턴디쉬, 상기 턴디쉬의 하부에 장착되고 상기 오리피스를 통하여 배출되는 제1 용탕 줄기의 하방으로여 원추형의 제1 가스제트를 1단계 분사하기 위한 제1 환형 가스노즐, 및 상기 제1 환형 가스노즐의 하부에 장착되고 상기 제1 가스제트와 1차 충돌한 후 제1 설정 거리만큼 이동한 제2 용탕 줄기의 하방으로 원추형의 제2 가스제트를 2단계 분사하기 위한 제2 환형 가스노즐을 포함하고, 상기 제1 가스제트와 상기 제1 용탕 줄기가 이루는 제1 설정 각도는 1도 내지 30도 사이의 각도로 이루어지고, 상기 제2 가스제트와 상기 제2 용탕 줄기가 이루는 제2 설정 각도는 5도 내지 45도 사이의 각도로 이루어진다.

Description

환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치{DEVICE FOR MANUFACTURING METAL POWDER USING GAS ATOMIZER OF CONE-TYPE}

본 발명은 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치에 관한 것이다.

최근, 항공 분야, 발전 분야, 금형 분야, 자동차 부품 분야 및 산업기계 분야에 필요한 부품을 위한 금속 3D 프린팅 산업이 발전함에 따라서 그 원료로 사용되는 철계 및 비철계 분말의 사용량이 급증하고 있다.

그리고, 금속 3D 프린팅에 소요되는 금속 분말은 프린팅 방식에 따라 수십 내지 수백 마이크로미터(㎛)크기를 가진다. 미세 크기를 갖는 금속 분말의 대량 생산을 위해 적합한 제조 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 분말화 효율을 향상시킬 수 있는 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치는, 내부에 금속 용탕이 저장되고, 그 하부에 금속 용탕을 배출 하기 위한 오리피스가 장착되는 턴디쉬와, 턴디쉬의 하부에 장착되고 오리피스를 통하여 배출되는 제1 용탕 줄기에 대하여 원추형의 제1 가스제트를 1단계 분사하기 위한 제1 환형 가스노즐, 및 제1 환형 가스노즐의 하부에 장착되고 제1 가스제트와 1차 충돌한 후 제1 설정 거리만큼 이동한 제2 용탕 줄기에 대하여 원추형의 제2 가스제트를 2단계 분사하기 위한 제2 환형 가스노즐을 포함할 수 있다.

제1 가스제트와 제1 용탕 줄기가 이루는 제1 설정 각도는 1도 내지 30도 사이의 각도로 이루어지고, 제2 가스제트와 제2 용탕 줄기가 이루는 제2 설정 각도는 5도 내지 45도 사이의 각도로 이루어질 수 있다.

제2 가스제트는 제2 용탕 줄기와 2차 충돌되고, 1차 충돌과 2차 충돌 사이의 거리는 10mm 내지 100mm 범위 내로 설정되는 것일 수 있다.

제1 설정 각도와 제2 설정 각도의 합은 10도 내지 60도 범위로 설정되는 것일 수 있다.

제1 가스제트와 제2 가스제트는 턴디쉬의 수직 방향 중심선에 대하여 서로 다른 각도를 이루거나 동일한 각도를 이루는 것일 수 있다.

제1 가스제트의 분사 가스 유량은 제2 가스제트의 분사 가스 유량보다 작게 설정되는 것일 수 있다.

제1 가스제트의 분사 유량에 대한 제2 가스제트의 분사 유량의 비가 1 내지 10으로 설정되는 것일 수 있다.

제1 환형 가스노즐 및 제2 환형 가스노즐의 하단면에는 다수개의 제트 홀이 적어도 1열 이상 형성되는 것일 수 있다.

다수개의 제트 홀은 동심원을 따라 형성되는 것일 수 있다.

제1 환형 가스노즐 및 제2 환형 가스노즐의 하단면에는 하나 또는 다수개의 제트 슬릿이 적어도 1열 이상 형성되는 것일 수 있다.

제트 슬릿은 동심원을 따라 형성되는 것일 수 있다.

본 발명의 구현예에 따르면, 용탕 줄기에 대해서 가스제트를 2단계에 걸쳐서 독립적으로 충돌시키기 때문에 분말화 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 용탕 줄기에 대한 가스제트의 충돌 각도를 크게 적용해 분말화 효율을 향상시킴으로써, 동일한 입자 크기의 금속 분말을 제조하는데 소요되는 가스의 양을 감소시킬 수 있어 경제적이다.

또한, 분무된 용탕 액적이 가스제트와 함께 역류하는 현상을 억제할 수 있기 때문에, 턴디쉬에서 배출되는 용탕의 막힘 현상이 없어지므로 조업 안정성이 높아질 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치의 환형 가스노즐의 제트 홀을 설명하는 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 구현예에 따른 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치의 환형 가스노즐의 제트 슬릿을 설명하는 개략적인 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 구현예에 따른 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치에서 용탕 줄기의 2단계 충돌의 분쇄 과정을 설명하는 개략적인 구성도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 구현예를 설명한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 후술하는 구현예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 구현예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 “포함하는” 의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

이하에서 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참고하면, 본 발명의 일 구현예에 따른 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치는 용탕 줄기에 대해서 가스제트를 2단계에 걸쳐서 충돌시켜 금속 분말을 제조하기 위한 장치이다.

이러한 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치는, 금속 용탕(110)을 저장할 내부 공간을 가지며 금속 용탕(110)을 배출 하기 위한 오리피스(120)가 장착되는 턴디쉬(100)를 포함할 수 있다. 이를 위해 턴디쉬(100)의 일측면에는 일정 크기의 개구가 마련되고, 턴디쉬(100)의 바닥면에는 오리피스(120)가 설치된다.

금속 분말의 제조 장치는 오리피스를 통하여 배출되는 제1 용탕 줄기(130)의 하방으로 원추형의 제1 가스제트(210)를 1단계 분사하기 위한 제1 환형 가스노즐(200)과, 제1 가스제트(210)와 1차 충돌한 후 제1 설정 거리(L)만큼 이동한 제2 용탕 줄기(140)의 하방으로 원추형의 제2 가스제트(310)를 2단계 분사하기 위한 제2 환형 가스노즐(300)을 포함할 수 있다.

제1 가스제트(210)는 제1 환형 가스노즐(200)로부터 원추형으로 분사되며 오리피스(120)를 통하여 배출된 제1 용탕 줄기(130)와 제1 충돌 지점(P1)에서 1차 충돌될 수 있다.

여기서, 제1 충돌 지점(P1)은 제1 가스제트(210)와 제1 용탕 줄기(130)가 만나는 지점을 가리킨다.

또한, 제1 가스제트(210)는 제1 용탕 줄기(130)에 대하여 일정한 각도를 이루고 있다.

즉, 제1 가스제트(210)와 제1 용탕 줄기(130)가 이루는 제1 설정 각도(A)는, 제1 용탕 줄기(130)가 제1 가스제트(210)와 1차 충돌한 후 액적 형태로 분쇄될 수 있도록 1도 내지 30도 사이의 각도로 이루어질 수 있다.

제1 설정 각도(A)는 제1 환형 가스노즐(200)을 장착할 장치의 공간적인 제한 사항을 고려하여 적절히 변경될 수 있다.

또한, 제2 가스제트(310)는 제2 환형 가스노즐(300)로부터 원추형으로 분사되며 제1 충돌 지점(P1)으로부터 제1 설정 거리(L)만큼 이동한 제2 용탕 줄기(140)와 제2 충돌 지점(P2)에서 2차 충돌될 수 있다.

여기서, 제2 충돌 지점(P2)은 제2 가스제트(310)와 제2 용탕 줄기(140)가 만나는 지점을 가리킨다.

또한, 제2 가스제트(310)는 제2 용탕 줄기(140)에 대하여 일정한 각도를 이루고 있다.

즉, 제2 가스제트(310)와 제2 용탕 줄기(140)가 이루는 제2 설정 각도(B)는, 1차 충돌로 생긴 제2 용탕 줄기(140)의 액적들이 낙하 방향으로 제1 설정 거리(L)만큼 이동한 후, 제2 가스제트(310)와 충돌하여 미세한 금속 분말(150)로 응고될 수 있도록 5도 내지 45도 사이의 각도로 이루어질 수 있다.

제2 설정 각도(B)는 제2 환형 가스노즐(300)을 장착할 장치의 공간적인 제한 사항을 고려하여 적절히 변경될 수 있다.

제1 충돌과 제2 충돌 사이의 거리, 즉 제1 충돌 지점(P1)과 제2 충돌 지점(P2) 사이의 제1 설정 거리(L)는 10mm 내지 100mm 범위 내로 설정될 수 있다.

상기와 같이 제1 설정 거리(L)를 한정하는 이유는, 제1 설정 거리(L)가 100mm보다 크게 되면 1차 분쇄된 액적이 너무 냉각되어 1차 충돌 후에 발생되는 2차 충돌에 의한 액적 분쇄가 어려워지게 되며, 또한, 제1 설정 거리(L)가 10mm보다 작게 되면 1차 충돌 및 2차 충돌이 서로 중첩되어 2단계 충돌의 장점을 살릴 수 없기 때문이다.

제1 환형 가스노즐(200)은 턴디쉬(100)의 하부에 위치되고, 제1 환형 가스노즐(200)의 중심선은 턴더쉬(100)의 중심선과 동일한 중심선을 가질 수 있다.

또한, 제2 환형 가스노즐(300)은 제2 가스제트(310)와 제2 용탕 줄기(140)의 효과적인 2차 충돌에 의하여 금속 분말화 효율을 보다 증대할 수 있도록 제1 환형 가스노즐(200)의 하부에 위치될 수 있다.

제1 가스제트(210)와 제2 가스제트(310)는 상기 턴디쉬(100)의 수직 방향 중심선에 대하여 서로 다른 각도를 이루거나 동일한 각도를 이루도록 설정될 수 있다.

제2 환형 가스노즐(300)의 중심선은 턴더쉬(100)의 중심선과 동일한 중심선을 가지며, 제1 환형 가스노즐(200)의 중심선과 동일한 중심선을 가질 수 있다.

오리피스(120)는 턴디쉬(100)의 하부에 적어도 하나 이상 장착될 수 있으며, 턴디쉬(100)의 하부에 수직 방향으로 장착될 수 있다.

또한, 제1 환형 가스노즐(200)에서 원추형으로 분사되는 제1 가스제트(210)가 제1 용탕 줄기(130)와 이루는 제1 설정 각도(A)는 예각의 범위, 보다 구체적으로는 1도 내지 30도 이내의 각도 범위로 설정될 수 있다.

따라서, 제1 가스제트(210)가 제1 용탕 줄기(130)와 충돌되는 제1 설정 각도(A)를 작게 하면서, 제1 용탕 줄기(130)와 충돌되기까지 거리를 적절하게 조절함으로써, 제1 용탕 줄기(130)를 적당한 크기의 액적으로 분쇄할 수 있다.

이때, 제1 가스제트(210)의 분사 가스 유량은 제2 가스제트(310)의 분사 가스 유량에 비하여 작게 조절되어 분쇄되는 액적의 급격한 냉각을 방지할 수 있다.

즉, 제1 가스제트(210)의 분사 유량에 대한 제2 가스제트(310)의 분사 유량의 비가 1 내지 10으로 이루어질 수 있다.

또한, 제1 설정 각도(A)를 30도 보다 크게 설정하면 분사가스의 충격량은 더 커지나 제1 충돌 지점(P1) 위쪽으로 향하는 힘이 발생하여 분사가스의 역류가 발생할 가능성이 높아지게 된다.

또한, 제1 설정 각도(A)를 1도 이하로 설정하면 충격량이 너무 작아지게 되므로 분쇄 효과를 기대할 수 없다.

또한, 제2 환형 가스노즐(300)에서 원추형으로 분사되는 제2 가스제트(310)가 제2 용탕 줄기(140)와 이루는 제2 설정 각도(B)는 예각의 범위, 보다 구체적으로는 5도 내지 45도 이내의 각도 범위로 설정될 수 있다.

제2 설정 각도(B)를 45도 보다 크게 설정하면 분사가스의 충격량은 더 커지나 제2 충돌 지점(P2)의 위쪽으로 향하는 힘이 발생하여 분사가스의 역류가 발생할 가능성이 높아지게 된다.

또한, 제2 설정 각도(B)를 5도 이하로 설정하면 충격량이 극도로 작아지게 되므로 미분쇄 효과를 기대할 수 없다.

따라서, 제1 설정 각도(A)와 제2 설정 각도(B)의 합은, 분사가스의 역류 현상을 억제하면서 분말 미세화를 유도할 수 있도록 10도 내지 60도 범위로 설정될 수 있다.

이하에서, 도 1을 참조하여, 본 발명의 일 구현예에 따른 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치의 작동에 대해서 설명한다.

턴디쉬(100) 내부 공간에 저장된 금속 용탕(110)은 하부의 오리피스(120)를 통하여 턴디쉬(100)의 하부로 자유 낙하하면서 배출된다.

이때, 제1 환형 가스노즐(200)은 제1 용탕 줄기(130)의 하방으로 제1 용탕 줄기(130)에 대하여 일정한 각도로 이루면서 원추형으로 제1 가스제트(210)를 1단계 분사한다.

제1 가스제트(210)는 제1 용탕 줄기(130)와 제1 설정 각도(A)를 이루면서 제1 충돌 지점(P1)에서 1차 충돌한다.

제1 용탕 줄기(130)는 제1 가스제트(210)에 의하여 1차 충돌하여 수많은 액적 형태로 분쇄되어 제1 환형 가스노즐(200)의 하방으로 이동하게 된다.

또한, 제1 용탕 줄기(130)는 제1 가스제트(210)와 제1 충돌 지점(P1)에서 1차 충돌한 후, 액적 형태의 제2 용탕 줄기(140)로 된다.

제2 용탕 줄기(140)는 제1 충돌 지점(P1)에서 낙하 방향으로 제1 설정 거리(L)만큼 이동한 후, 제2 가스제트(310)와 제2 충돌 지점(P2)에서 2차 충돌되어 미세한 금속 분말(150)로 분쇄되어 응고될 수 있다.

이 때, 제2 용탕 줄기(140)는 제2 가스제트(310)와 제2 설정 각도(B)를 이루게 된다.

이와 같이, 제1 용탕 줄기(130)는 제1 가스제트(210)와 1차 충돌에 의하여 액적 형태의 제2 용탕 줄기(140)로 1차 분쇄된다.

이 후, 제2 용탕 줄기(140)는 제2 가스제트(310)와 2차 충돌되어 1차 분쇄된 액적을 2차로 더욱 미분쇄하여 분말화시키기 때문에 분말화 효율이 향상될 수 있다.

또한, 제1 환형 가스노즐(210)과 제2 환형 가스노즐(310)이 서로 간섭하지 않고 충돌 지점이 제1 충돌 지점(P1)과 제2 충돌 지점(P2)의 2곳으로 이원화 되므로 충돌 지점의 공간적인 여유를 확보할 수 있다.

분사가스 충돌 지점이 이원화되어 충돌 지점에서 공간적인 여유가 충분하기 때문에 분사가스 및 액적의 역류에 따른 오리피스 막힘 현상을 방지할 수 있으므로 대량생산 안정화에 크게 기여할 수 있다.

특히, 제1 가스제트(210)의 1차 충돌에 의한 하강 기류는 제2 가스제트의 2차 충돌 지점에서 발생하는 분사가스 역류를 억누르는 효과가 있다.

즉, 제1 가스제트(210)의 제1 설정 각도(A) 및 유량을 적절히 조합해서 제1 가스제트(210)에 의한 1차 충돌 시 분사가스 역류를 방지한다면, 제1 가스제트(210)의 1차 충돌에 의한 하강 기류는, 제2 가스제트(310)에 의한 2차 충돌에서 발생할 수 있는 분사가스 역류를 효과적으로 방지할 수 있다.

이 때, 제1 가스제트(210)의 유량과 제2 가스제트(310)의 유량의 비율은 1:1 내지 1:10까지 설정되도록 제어하여 2차 충돌 지점에서의 분사가스 및 미세 액적의 역류를 효과적으로 방지할 수 있다.

분사 가스의 총량이 동일하다고 가정할 때, 제2 가스제트의 유량에 비하여 제1 가스제트의 유량을 작게 설정하여 제1 용탕 줄기를 1차적으로 분쇄하면 액적의 급격한 냉각을 방지할 수 있다.

낙하하는 제2 용탕줄기는 제1 가스제트에 비하여 상대적으로 유량이 큰 제2 가스제트와 2차 충돌하여 매우 미세한 분말로 되고, 이때 발생하는 분사가스의 역류는 제1 가스제트의 충돌 기류에 의해서 효과적으로 해소될 수 있다.

이러한 이유로 본 발명의 경우 액적 및 분사 가스의 역류 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 도 2(a)에 도시된 바와 같이 제1 환형 가스노즐(200)의 하단면, 및 제2 환형 가스노즐(300)의 하단면에는 가스 분사를 위한 제트 홀(jet hole)(201, 301)이 다수개 형성될 수 있다.

다수개의 제트 홀(201, 301)은 일정한 크기의 직경을 갖는 동심원을 따라서 형성되어 있다.

도 2(b)에 도시된 바와 같이, 분말화 효율을 향상시키기 위해서 서로 다른 직경을 갖는 동심원을 따라서 다수개의 제트 홀(201, 301)이 복수 열로 형성될 수 있다.

또한, 도 3(a)에 도시된 바와 같이, 제1 환형 가스노즐(200)의 하단면, 및 제2 환형 가스노즐(300)의 하단면에는 가스 분사를 위한 제트 슬릿(jet slit)(203, 303)이 하나 또는 다수개 형성될 수 있다.

하나 또는 다수개의 제트 슬릿(203, 303)은 일정한 크기의 직경을 갖는 동심원을 따라서 형성될 수 있다.

또한, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 분말화 효율을 향상시키기 위해서 서로 다른 직경을 갖는 동심원을 따라서 다수개의 제트 슬릿(203, 303)이 복수 열로 형성될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 환형 가스분사 금속분말 제조장치는 2단계 액적 분쇄를 통한 분말화 효율 증대, 분사가스 및 액적의 역류 현상 방지를 통한 조업의 장시간 안정성 확대에 따른 생산성 향상, 분사가스 절감에 의한 설비 투자비 감소 및 조업 원가 절감을 기대할 수 있다.

제1 환형 가스노즐(200)과 제2 환형 가스노즐(300)의 하단면에 제트 홀(jet hole)(201, 301) 또는 제트 슬릿(jet slit)(203, 303)이 형성되어 있다.

제1 용탕 줄기(130)는 제1 환형 가스노즐(200)의 중공부를 관통하여 자유 낙하하며, 이때 원추형의 제1 가스제트(210)와 충돌하여 분말화 된다.

또한, 제2 용탕 줄기(140)는 제2 환형 가스노즐(300)의 중공부를 관통하여 자유 낙하하며, 이때 원추형의 제2 가스제트(310)와 충돌하여 분말화 된다.

본 구현예의 금속 분말 제조 장치는, 도 4에 도시한 바와 같이, 1차 충돌에 소요되는 제1 가스제트(210)의 유량을 제2 가스제트(310)의 유량에 비하여 작게 설정하거나, 또는 제1 가스제트(210)와 제1 용탕 줄기(130)가 이루는 제1 설정 각도(A)를 작게 설정하여 제1 용탕 줄기(130)를 1차 분쇄함으로 분사 가스 역류를 방지할 수 있다.

그리고, 1차 분쇄되어 하방으로 향하는 분쇄 액적 기류는 2차 충돌의 미분쇄시 발생하는 분사가스의 역류를 억제하기 때문에 전체적으로는 분사가스 및 액적의 역류가 예방되는 효과가 있다.

또한, 1차 충돌에 의하여 제1 용탕 줄기(130)가 1차 분쇄되면서 액적 상태의 제2 용탕 줄기(140)가 형성된 후, 1차 충돌에 이어지는 2차 충돌에 의해서 제2 용탕 줄기(140)가 미분쇄되므로 분말화하는데 소요되는 에너지, 즉 소요되는 분사가스의 양이 작아지게 되므로 대량 생산할 때 분사가스를 획기적으로 절감할 수 있다.

<실시예>

예컨대, SKD11(Fe-1.5C-12Cr-1Mo-0.5V) 냉간 공구강 분말을 제조하기 위해서 SKD11 봉재를 유도 용해로에서 100kg씩 용탕으로 용해하였다. 이러한 용탕은 1650℃에서 턴디쉬로 출탕하였다.

턴디쉬의 용탕은 턴디쉬 하부의 오리피스를 통해 배출되며, 턴디쉬 하부에 장착된 각기 다른 가스노즐을 사용하여 분말을 제조하였다.

이때, 오리피스의 내경은 5mm이며, 분사가스의 압력은 3Bar에서 10Bar의 범위에서 분사 유량을 고려하여 적용하였다.

비교예의 경우, 용탕과 분사가스의 충돌 각도가 7도인 개방형 환형(cone-type) 가스노즐을 적용하였다.

실시예 1은 용탕과 분사가스의 제1 설정 각도를 5도로 설정하고, 용탕과 분사가스의 제2 설정 각도를 15도로 설정하고, 제2 가스제트 유량/제1 가스제트 유량의 비를 9로 설정한 환형 가스노즐을 적용하였다.

또한, 실시예 2는 용탕과 분사가스의 제1 설정 각도를 10도로 설정하고, 용탕과 분사가스의 제2 설정 각도를 10도로 설정하고, 제2 가스제트 유량/제1 가스제트 유량의 비를 4로 설정한 환형 가스노즐을 적용하였다.

각 가스노즐 적용에 따른 분말의 평균 입경, 기하 편차, 분말 회수율 및 분사가스 소모량을 아래 [표 1]에 나타내었다,

[표 1]에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에 따르면, 비교예에 비하여 3D 프린팅 공정의 목표 입경 크기(45㎛) 이하의 분말의 회수율이 10%에서 42%와 37%로 각각 증가하게 되며, 사용하는 분사가스의 소요량은 오히려 분당 1.3m³가 절약되는 효과를 얻는 것이 가능하다.

이와 같이, 미세분말 회수율이 증가하고 사용하는 분사가스의 양을 절감하는 것이 가능하여, 최종적으로 제조경비의 추가 절감이 가능하게 된다.

아울러, 본 실시예의 용탕과 분사가스의 제2 설정 각도를 15도 각도로 설정한 실시예 1의 경우, 충돌 각도가 커짐에도 불구하고 용탕과 분사가스의 충돌시 용탕이 턴디쉬 방향으로 역류하는 현상이 발생되지 않아 용탕의 분말화 과정에서 턴디쉬의 막힘 현상이 발생되지 않음으로써, 조업 안정성이 현저하게 향상되는 것이 가능하다.

이상에서 본 발명의 실시예에 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: 턴디쉬
110: 용탕
120: 오리피스
130: 제1 용탕 줄기
140: 제2 용탕 줄기
200: 제1 환형 가스노즐
210: 제1 가스제트
300: 제2 환형 가스노즐
310: 제2 가스제트

Claims (10)

1. 내부에 금속 용탕이 저장되고, 그 하부에 상기 금속 용탕을 배출 하기 위한 오리피스가 장착되는 턴디쉬,
   상기 턴디쉬의 하부에 장착되고 상기 오리피스를 통하여 배출되는 제1 용탕 줄기의 하방으로 원추형의 제1 가스제트를 1단계 분사하기 위한 제1 환형 가스노즐, 및
   상기 제1 환형 가스노즐의 하부에 장착되고 상기 제1 가스제트와 1차 충돌한 후 제1 설정 거리만큼 이동한 제2 용탕 줄기의 하방으로 원추형의 제2 가스제트를 2단계 분사하기 위한 제2 환형 가스노즐
   을 포함하고,
   상기 제1 가스제트와 상기 제1 용탕 줄기가 이루는 제1 설정 각도는 1도 내지 30도 사이의 각도로 이루어지고,
   상기 제2 가스제트와 상기 제2 용탕 줄기가 이루는 제2 설정 각도는 5도 내지 45도 사이의 각도로 이루어지는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제2 가스제트는 상기 제2 용탕 줄기와 2차 충돌되고,
   상기 1차 충돌과 상기 2차 충돌 사이의 거리는 10mm 내지 100mm 범위 내로 설정되는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 제1 설정 각도와 상기 제2 설정 각도의 합은 10도 내지 60도 범위로 설정되는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 가스제트와 상기 제2 가스제트는 상기 턴디쉬의 수직 방향 중심선에 대하여 서로 다른 각도를 이루거나 동일한 각도를 이루는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 가스제트의 분사 가스 유량은 제2 가스제트의 분사 가스 유량보다 작게 설정되는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제1 가스제트의 분사 유량에 대한 상기 제2 가스제트의 분사 유량의 비가 1 내지 10으로 설정되는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 환형 가스노즐 및 상기 제2 환형 가스노즐의 하단면에는 다수개의 제트 홀이 적어도 1열 이상 형성되는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 다수개의 제트 홀은 동심원을 따라 형성되는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.
9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제1 환형 가스노즐 및 상기 제2 환형 가스노즐의 하단면에는 하나 또는 다수개의 제트 슬릿이 적어도 1열 이상 형성되는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 제트 슬릿은 동심원을 따라 형성되는 것인, 환형 가스 분사 장치를 이용한 금속 분말의 제조 장치.

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