KR20190092175A - 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치는, 내부에 합금원료를 장입하고, 상기 합금원료를 용탕으로 용해시키는 도가니;상기 도가니의 하부에 설치되어 상기 용탕을 토출시키는 오리피스; 상기 오리피스의 하단에 구비되고, 토출되는 상기 용탕을 향해 냉매가스를 분사하여 상기 용탕을 반액상의 합금분말로 냉각시키는 가스분사 노즐; 상기 가스분사 노즐 하부에 위치하고, 회전 가능하게 설치된 원통형의 중공 구조로 상기 반액상의 합금분말을 전달받는 회전원통; 상기 회전원통의 내측 중심부에 회전 가능하게 설치되고 상기 회전원통의 내벽을 향해 냉각수를 분무하는 수분사 노즐; 및 회전원통의 상단에 설치되어 상기 반액상의 합금분말을 통과시키도록 개구되고 상기 회전원통의 내벽 또는 외벽으로 냉각수를 분사하여 상기 회전원통을 냉각시키는 보조 수분사 노즐;을 포함하는 챔버; 상기 챔버의 하단에 회전 가능하게 설치되고, 생성된 상기 합금분말을 회수 용기로 가이드하는 임펠라; 및 상기 임펠러가 회전하도록 구동력을 인가하는 회전수단;을 포함하고, 상기 임펠러는 상기 회전수단으로부터 인가된 구동력으로 회전하는 것을 특징으로 하는 합금분말 제조장치에 있어서, 상기 회전원통 내부 상단에 회전 가능하게 설치되고, 상기 보조 수분사 노즐에서 분사되는 냉각수 및 반액상 합금물질을 방사방향으로 확산시켜 상기 반액상 합금물질의 냉각효과를 증대 시키는 작용을 하는 보조임펠라;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치 장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치 및 그 제조 방법{Apparatus and Method for Producing Alloy Powder by the Gas and Water Hybrid Process}
본 발명은 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 합금분말 제조 시 냉각효과를 향상시켜 미세편석이 적고, 위성분말(satellites)이 적은 구형의 합금분말을 제조할 수 있는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.
보통 순금속, 합금, 세라믹스 및 그 복합소재 등의 분말을 제조하는 방법 중의 하나로 잘 알려진 분무법(atomization process)은 냉각매체의 종류에 따라 가스 분무법, 수분사법 및 혼합 분무법으로 구분된다.
가스 분무법은 불활성 가스(N2, Ar, He)나 공기(air) 등을 사용하므로 분말 제조 시 산화 및 불순물 혼입문제가 적어 고품질의 분말제조가 가능하지만, 냉각효과가 낮기 때문에 합금분말의 경우 미세편석이 발생하여 균질한 합금분말을 얻을 수 없고, 사용 가스의 가격이 비교적 고가이기 때문에 생산 비용이 상승되는 문제점이 있다.
수 분사법(water atomization process)은 가스나 공기 대신에 비교적 저가인 물(H20)을 주요 냉매로 사용하여 냉각효과가 크기 때문에 미세편석이 적어 미세분말의 제조에 유리하며, 생산성 측면에서도 유리한 점이 있으나, 제조되는 분말의 형상 및 산화가 문제되는 경우에는 적용하기 어렵다.
혼합 분무법은 냉각 매체로 가스(N2, Ar, He), 공기 및 물 등을 적절한 비율로 혼합하여 사용하는 제조방법으로 전술한 가스 분무법이나 수분사법의 장단점을 고려한 제조방법으로 적용되고 있다.
그러나, 전술한 가스 분무법으로 비정질 합금분말을 제조하기 위해 분사매체(N2, Ar, He, 공기 및 그 혼합물)를 30 kgf/cm2 (약 29.42 bar) 이상의 고압으로 분사하면 분무되어 분말이 생성되면서 1차적으로 냉각되지만, 그 후 대형 챔버 내에서 비산되면서 비교적 낮은 속도로 냉각되므로 합금성분의 미세편석의 방지가 어렵고 미세조직을 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 비정질 합금분말 제조는 더욱 어렵다.
한편, 가스 분무법보다 냉각효과가 우수한 수분사법은 비교적 저렴한 물을 사용하므로 분말제품의 비용 절감이 가능하며, 큰 냉각효과로 미세편석을 줄일 수 있으나, Fe 원소의 합량이 85 at%를 초과하는 경우에는 비정질 형성능이 현격하게 저하되므로 20 μm 이상의 비정질 합금분말을 제조하는 것이 어려운 것으로 알려져 있다 (105 K/sec 이상의 냉각 속도가 요구됨).
이와 관련하여 특허문헌1, 특허문헌2, 특허문헌3, 특허문헌4를 통해 관련 기술들이 제안된 바 있다.
특히, 특허문헌4 는 합금분말을 제조하기 위한 수단으로 종래 가스 분무법을 이용하여 1차적으로 비교적 저압의 가스를 분사시켜 생성된 액상의 금속분말을 재차 회전하는 수평식 냉각롤의 일측 상판에 접촉시켜 제조되는 합금분말을 개시하고 있으나, 해당 문헌 상에는 제조된 합금분말의 형상이 개시되어 있지 않다.
이상과 같이 각종 다양한 기능성 및 기계 부품용으로 사용되는 합금분말의 특성은 분말의 입도, 형상 및 미세조직 등은 제조방법이나 공정조건에 의해 결정되고, 또한, 합금분말의 특성은 최종 제품의 성능에 큰 영향을 미치고, 각종 기능성 부품소재의 경박 단소 및 경제적 측면에서도 매우 중요하다.
[특허문헌1]대한민국 공개특허공보 제10-2004-0023534호(2004.03.18.공개) [특허문헌2]대한민국 공개특허공보 제10-2007-0079575호(2007.08.07.공개) [특허문헌3]대한민국 공개특허공보 제10-2005-0015563호(2005.02.21.공개) [특허문헌4] 일본 공개특허공보 제 2014-227591호 (2014.12.08.공개)
본 발명은 전술한 종래의 사항을 감안하여 안출된 것으로서, 합금분말 제조 시 냉각효과를 향상시켜 미세편석이 적을 뿐만 아니라, 위성분말(satellites)이 적은 구형의 합금분말을 제조하여 분말제품의 성형밀도(미소밀도, green density)를 증가시킴으로써 제 특성을 향상시키는 합금분말 제조장치, 이를 이용하는 제조방법 및 이로부터 제조된 합금분말을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치는,내부에 합금원료를 장입하고, 상기 합금원료를 용탕으로 용해시키는 도가니;상기 도가니의 하부에 설치되어 상기 용탕을 토출시키는 오리피스; 상기 오리피스의 하단에 구비되고, 토출되는 상기 용탕을 향해 냉매가스를 분사하여 상기 용탕을 반액상의 합금분말로 냉각시키는 가스분사 노즐; 상기 가스분사 노즐 하부에 위치하고, 회전 가능하게 설치된 원통형의 중공 구조로 상기 반액상의 합금분말을 전달받는 회전원통; 상기 회전원통의 내측 중심부에 회전 가능하게 설치되고 상기 회전원통의 내벽을 향해 냉각수를 분무하는 수분사 노즐; 및 회전원통의 상단에 설치되어 상기 반액상의 합금분말을 통과시키도록 개구되고 상기 회전원통의 내벽 또는 외벽으로 냉각수를 분사하여 상기 회전원통을 냉각시키는 보조 수분사 노즐;을 포함하는 챔버; 상기 챔버의 하단에 회전 가능하게 설치되고, 생성된 상기 합금분말을 회수 용기로 가이드하는 임펠라; 및 상기 임펠러가 회전하도록 구동력을 인가하는 회전수단;을 포함하고, 상기 임펠러는 상기 회전수단으로부터 인가된 구동력으로 회전하는 것을 특징으로 하는 비정질 합금분말 제조장치에 있어서, 상기 회전원통 내부 상단에 회전 가능하게 설치되고, 상기 보조 수분사 노즐에서 분사되는 냉각수 및 반액상 합금물질을 방사방향으로 확산시켜 상기 반액상 합금물질의 냉각효과를 증대 시키는 작용을 하는 보조임펠라;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치를 제공한다.
한편, 본 발명은 전술한 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치를 이용하여 합금분말을 제조하는 방법을 포함하면, 제조 방법은,
상기 도가니에 합금원료를 장입하고 용탕으로 용해시키는 공정; 상기 오리피스로부터 상기 용탕을 토출시키는 공정; 상기 용탕이 토출되면서 낙하하는 동안에 상기 용탕을 향해 냉매가스를 분사하여 상기 용탕을 반액상의 합금분말로 1차 냉각 및 분무시키는 공정; 상기 반액상의 합금분말을 상기 챔버 내로 전달받아 상기 회전원통 상단에 장착된 상기 보조임펠러를 통과하여 공급된 냉각수로 2차 냉각시켜 합금분말을 생성하는 공정; 상기 합금분말을 상기 회전원통의 내측 중심부에 회전 가능하게 설치된 상기 수분사 노즐에서 분무하는 냉각수로 3차 냉각시키는 공정; 및
상기 합금분말을 상기 임펠러를 이용하여 회수 용기로 가이드하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조 방법이다.
본 발명에 따른 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치 및 제조방법에 의하면, 합금원료를 가스분사 노즐에 의해 반액상의 합금분말로 1차 냉각시키고, 보조 수분사노즐 및 수분사노즐에서 분사되는 냉각수로 각각 2, 3차로 냉각시켜 합금분말을 제조함으로써, 미세편석과 위성분말이 적은 구형의 합금분말을 제조할 수 있고, 성형밀도를 증가시켜 합금분말의 특성을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치의 단면도이다.
도 2는 도 1의 H-H´의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 의해 제조된 합금분말과 종래 제조방법에 의해 제조된 합금 분말의 비교사진이다.
이하, 본 발명에 대하여 동일한 기술분야에 속하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 첨부도면을 참조하여 바람직한 실시 예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치의 단면도가 도시되어 있다.
도 2는 도 1의 H-H´의 단면도로써, 상기 회전원통 상부에 장착된 복수의 보조 임펠라에 의해 상기 보조수분사 노즐에서 분무된 냉각수가 방사형으로 흩뿌려져 형성된 수류층과 상기 반액상 합금분말이 접촉되는 모습을 나타낸 단면도 이다.
도1 내지 도2에서, 본 발명에 일 실시예에 따른 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치(500)는 용융용챔버(100), 가스분사 노즐(200), 챔버(300) 및 회전수단(400)을 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 상기 합금분말 제조장치(500)의 상부에는 고체 상태의 합금원료를 적합한 분위기에서 용융될 수 있는 용융용 챔버(100)가 위치되고, 상기 용융용 챔버(100)는 도가니(110)와 고주파 유도코일(120)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 도가니(110)는 상기 용융용 챔버(100)의 내측에 설치되고, 상기 도가니(110)의 하부에는 원통형 구조의 오리피스(111)가 설치되며, 상기 오리피스(111)의 상측에는 스톱퍼(112)가 구비될 수 있다.
먼저, 상기 도가니(110)는 내부에 고체 상태의 합금원료를 장입하고, 상기 합금원료를 용탕(2)으로 용융시키는 역할을 수행한다. 상기 도가니(110)의 외측면에는 상기 고주파 유도 코일(120)이 권회되는 고주파 유도로가 감싸도록 설치되어 상기 도가니(110)에 장입된 합금원료를 액상의 용탕(2)으로 용융시킨다.
상기 용탕(2)은 상기 오리피스(111)를 통해 하측으로 토출되며, 상기 스톱퍼(112)는 상기 오리피스(111)의 개폐를 조절함으로써 상기 용탕(2)이 토출되는 것을 차단할 수 있다.
한편, 상기 용융용 챔버(100)는 가스의 유입을 단속하여 내부 분위기를 적절하게 조절하기 위한 가스 순환밸브(101)와 가스 압력을 체크하는 압력계(도시하지 않음)를 외측에 구비할 수 있다.
상기 용융용 챔버(100)의 하부에는 상기 가스분사 노즐(200)이 위치될 수 있다.
상기 가스분사 노즐(200)은 상기 오리피스(111)의 하단 또는 하측에 환형(ring shape) 구조로 설치될 수 있다. 상기한 구조 하에서, 가스분사 노즐(200)은 상기 오리피스(111)로부터 토출되는 용탕(2)을 향해 10 bar ~ 1000 bar의 범위의 고압으로 냉매가스(Ar, N2, He, 공기, 물 및 그 혼합물)를 분사하여 1차 냉각시킴으로써 반액상의 합금분말(3)을 생성할 수 있다.
또한, 상기 가스분사 노즐(200)은 냉매가스(201)를 하측에 형성되는 교차점(50)에서 교차되도록 분사하므로, 상기 반액상의 합금분말(3)은 하측에 위치하는 챔버(300)의 내부로 흩뿌려진 형태로 전달된다.
본 도면 상에는 가스분사 노즐(200)이 용융용 챔버(100)의 하부에 위치한 구성 만이 도시되어 있으나, 상기 가스분사 노즐(200)이 상기 용융용 챔버(100)의 내측에 위치하는 구성도 본 발명의 범위에 포함될 수 있을 것이다.
상기 가스분사 노즐(200)의 하부에는 상기 반액상의 합금분말(3)을 전달받아 이를 분산 및 냉각시켜 합금분말(4)을 생성하는 챔버(300)가 위치되고, 상기 챔버(300)는 회전원통(310), 보조 수분사 노즐(320), 보조 임펠라(350), 수분사 노즐(330) 및 임펠러(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 회전원통(310)은 상기 챔버(300)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 상기 챔버(300)의 내부에서 상기 수분사 노즐(330)을 기준 축으로 하여 고속 회전할 수 있다. 상기 회전원통(310)은 상부 및 하부가 개구되고, 하부로 갈수록 수직 단면적이 넓어지는 원통형의 중공 구조로 형성될 수 있다.
따라서, 상기 가스분사 노즐(200)로부터 분사되는 고압의 냉매가스(201)에 의해 생성된 반액상의 합금분말(3)은 흩뿌려지는 형태로 낙하하면서 상기 회전원통(310)의 내부로 전달된다.
다음으로, 상기 회전원통(310)의 상부에는 상기 보조 수분사 노즐(330)이 설치될 수 있다.
상기 보조 수분자 노즐(320)은 내측이 개구되게 형성되어 상기 회전원통(310)의 내부로 전달되는 상기 반액상의 합금분말(3)을 통과시킬 수 있다. 또한, 상기 보조 수분사 노즐(330)은 상기 회전원통(310)을 마주보는 일면에 형성된 노즐공(321)을 통해 상기 회전원통(310)의 내벽을 향해 냉각수 (320a)를 분사하며, 상기 회전원통(310) 내측 상단에 회전 가능하게 설치된 보조임펠러(350)에 의해 상기 냉각수(320a)가 방사형으로 흩뿌려지면서 상기 반액상의 합금분말(3)이 상기 회전원통(310)의 상부에서부터 냉각수(320a)와 접촉하여 2차 냉각이 이루어질 수 있고 이는 물공급을 원활히 하여 냉각효과를 증대 시키는 작용과 함께 상기 회전원통(310)의 내측 벽면(311)을 저온 상태로 냉각시키는 작용도 한다.
이러한 냉각 과정에서 상기 반액상의 합금분말(3)의 일부는 상기 회전원통(310)의 내벽(311)에 부딪치게 되며, 상기 회전원통(310)의 내벽(311)은 상기 보조 수분사 노즐(320)에 의해 저온 냉각된 상태이므로, 상기 반액상의 합금분말(3)이 내벽(311)에 부딪치는 과정에서 냉각이 이루어질 수 있다.
다음으로, 상기 회전원통(310)의 내부에는 상기 수분사 노즐(330)이 회전 가능하게 설치될 수 있다.
상기 수분사 노즐(330)은, 상기 회전원통(310)의 하단의 내측 중심부에 회전 가능하게 설치되어 고속 회전하면서 상기 회전원통(310)의 내벽을 향해 냉각수(330a)를 분무할 수 있으며, 냉각수(330a)를 공급하는 냉각수 공급부(331)와 상기 냉각수(330a)를 분무하는 노즐부(332)로 구성될 수 있다.
상기 냉각수 공급부(331)는 회전원통(310)의 내측 하단의 중심부에서 상기 챔버(300)의 외부와 연통되는 구조로 설치될 수 있다. 상기 냉각수 공급부(331)는 내부 중공 구조로 형성되어 냉각수(330a)를 공급할 수 있고, 상단은 길이 방향으로 길게 형성된 원추형으로 이루어지고, 하단은 외부와 연통된 파이프 구조로 이루어질 수 있다.
상기 노즐부(332)는 상기 냉각수 공급부(331)의 상단부의 외면에 형성되어 냉각수(330a)를 분무할 수 있다.
상기 노즐부(332)는 상기 냉각수 공급부(331)의 길이 방향을 따라 길게 형성되는 슬릿공(332a) 구조, 또는 길이 방향을 따라 형성되는 복수 개의 통공(332b) 구조로 형성될 수 있다.
상기 노즐부(332a, 332b)로부터 분무되는 냉각수(330a)의 수압이 높을수록 반액상의 합금분말(3)이 냉각되는 속도를 높일 수 있으므로, 상기 노즐부(332)의 슬릿공(332a) 구조 또는 통공(332b) 구조는 50 bar 이상의 수압에 견딜 수 있게 설계하는 것이 바람직하다.
상기 수분사 노즐(330)의 수직 단면적을 살펴보면, 상기 노즐부(332)는 상기 냉각수 공급부(331)의 외주변을 따라 4개가 형성되어 있고, 상기 노즐부(332)들은 90도의 각도를 이루면서 서로 간에 동일한 간격을 유지하면서 형성되어 있다.
상기 수분사 노즐(330)은 상기 냉각수 공급부(331)가 고속 회전하면서 상기 노즐부(332)를 통해 상기 냉각수(330a)를 상기 회전원통(310)의 내벽(311)을 향해 분무함으로써 상기 수분사 노즐(330)과 회전원통(310)의 내벽(311) 사이에는 반시계 방향으로 회전하는 수류층을 형성하게 된다. 이러한 수류층에 2차 냉각된 상기 합금분말이 통과하면서 3차 냉각이 이루어진다.
다음으로, 상기 임펠러(340)는 상기 챔버(300)의 내측 하부에 회전 가능하게 설치될 수 있다.
상기 임펠러(340)는 상기 챔버(300)의 내측 하부에서 상기 회전원통(310)의 하단이 연장된 엣지부(315)에 볼트 결합되어 일체로 회전이 가능하게 구비되고, 상기 임펠러(340)가 회전하면서 발생된 회전력은 상기 회전원통(310) 내에서 냉각 과정을 거쳐 생성된 합금분말(4)을 회수 용기(301)로 가이드할 수 있다.
상기 임펠러(340)의 날개(341)의 갯수 및 크기는 상기 가스분사 노즐(200)로부터 분사되는 냉매가스(201)의 분사량, 상기 수분사 노즐(330)로부터 분사되는 냉각수(330a)의 분무량 및 상기 임펠러(340)의 회전속도(rpm)를 고려하여 적절하게 선택될 수 있다.
전술한 상기 회전원통(310), 수분사 노즐(330) 및 임펠러(340)는 상기 챔버(300)의 외부에 구비된 회전수단(400)로부터 구동력을 인가받아 상기 수분사 노즐(330)을 중심축으로 하여 회전할 수 있다.
상기 회전수단(400)은 상기 회전원통(310)과 임펠러(340), 및 수분사 노즐(330)을 회전시킬 수 있도록 구동 베어링(401), 중공형 구동축(402) 및 구동축 하우징(403)을 구비하고, 상기 중공형 구동축(402)을 고속으로 회전시키기 위한 풀리(404), 벨트(405) 및 구동모터(410)를 구비할 수 있다.
상기 회전수단(400)은 상기 회전원통(310)과 수분사 노즐(330)을 3000 rpm 이상의 속도로 회전할 수 있도록 구동력을 인가할 수 있으며, 이 때, 회전원통의 원주속도는 직경에 따라 달라질 수 있으나, 원주속도가 30m/s 이상으로 회전하는 것이 바람직하다
상기 회전수단(400)은 상기 반액상의 금속분말(3)이 낙하하면서 회전하는 방향과 반대방향으로 회전원통(310) 및 수분사 노즐(330)을 회전시킴으로써 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
예를 들면, 상기 반액상의 금속분말(3)이 낙하하면서 반시계 방향으로 회전하는 경우, 상기 회전수단(400)은 상기 회전원통(310)과 수분사 노즐(330)을 시계 방향으로 회전시킴으로써, 반액상의 금속분말(3)이 냉각수(330a)에 의해 형성된 수류층에 접촉하는 횟수, 면적을 증가시켜 냉각 효율을 향상시킬 수 있다. 마찬가지로, 상기 반액상의 금속분말(3)이 낙하하면서 시계 방향으로 회전하는 경우에는 상기 회전수단(400)은 이와 반대인 반시계 방향으로 상기 회전원통(310)과 수분사 노즐(330)을 회전시킴으로써 냉각효율을 향상시킬 수 있다.
도 3에는 본 발명에 의해 제조된 합금분말과 종래 제조방법에 의해 제조된 합금분말의 형상을 각각 나타낸 사진이 도시되어 있다.
도 3(a)는 본 발명에 의해 제조된 합금분말의 사진이고, 도 3(b)는 종래 제조방법에 의해 제조된 합금분말의 사진이다.
양 합금분말의 화학적 조성은 Fe-Ni계 합금(high flux) 분말로 동일하며, 본 발명에 의한 합금분말은 오리피스의 내경을 2.5 mm, 냉매가스의 분사 압력을 30 kgf/cm2, 회전원통과 수분사 노즐의 원주속도를 25 m/sec, 수분사 노즐로부터 분무되는 냉각수의 압력을 50 bar, 60 Liter/min 로 설정한 후, 제조하여 400 mesh로 분급한 결과이다.
도 3(a)과 도 3(b)를 비교하면, 본 발명에 의해 제조된 합금분말은 종래에 비해 위성분말이 적은 구형의 합금 분말임을 확인할 수 있다.
이러한 합금분말의 입도 및 형상은 용탕의 온도, 오리피스의 내경, 냉매가스의 분사압력 등의 공정 조건을 조절하여 다르게 제조할 수 있다.
이상에서는 본 발명을 바람직한 실시예에 의거하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정되지 아니하고 청구항에 기재된 범위 내에서 변형이나 변경 실시가 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 첨부된 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
2: 용탕
3: 반액상의 합금분말
4: 합금분말
50: 교차점
100: 용융용 챔버
101: 가스 순환 밸브
110: 도가니
111: 오리피스
112: 스톱퍼
120: 고주파 유도코일
200: 가스분사 노즐
201: 냉매 가스
300: 챔버
310: 회전원통
311: 회전원통 내측 벽면
315: 엣지부
320: 보조 수분사 노즐
321: 노즐공
320a: 냉각수
330: 수분사 노즐
331: 냉각수 공급부
332: 노즐부
330a: 냉각수
340: 임펠러
341: 임펠러 날개
350: 보조 임팰러
400: 회전수단
401: 베어링
403: 하우징
404: 풀리
405: 벨트
410: 구동모터
500: 합금분말 제조장치

Claims (6)

  1. 내부에 합금원료를 장입하고, 상기 합금원료를 용탕으로 용해시키는 도가니;
    상기 도가니의 하부에 설치되어 상기 용탕을 토출시키는 오리피스;
    상기 오리피스의 하단에 구비되고, 토출되는 상기 용탕을 향해 냉매가스를 분사하여 상기 용탕을 반액상의 합금분말로 냉각시키는 가스분사 노즐;
    상기 가스분사 노즐 하부에 위치하고, 회전 가능하게 설치된 원통형의 중공 구조로 상기 반액상의 합금분말을 전달받는 회전원통; 상기 회전원통의 내측 중심부에 회전 가능하게 설치되고 상기 회전원통의 내벽을 향해 냉각수를 분무하는 수분사 노즐; 및 회전원통의 상단에 설치되어 상기 반액상의 합금분말을 통과시키도록 개구되고 상기 회전원통의 내벽 또는 외벽으로 냉매를 분사하여 상기 회전원통을 냉각시키는 보조 수분사 노즐;을 포함하는 챔버;
    상기 챔버의 하단에 회전 가능하게 설치되고, 생성된 상기 합금분말을 회수 용기로 가이드하는 임펠라; 및
    상기 임펠러가 회전하도록 구동력을 인가하는 회전수단;를 포함하고,
    상기 임펠러는 상기 회전수단으로부터 인가된 구동력으로 회전하는 것을 특징으로 하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치에 있어서,
    상기 회전원통 내부 상단에 회전 가능하게 설치되고, 상기 보조 수분사 노즐에서 분사되는 냉각수 및 반액상 합금물질을 방사방향으로 확산시켜 상기 반액상 합금물질의 냉각효과를 증대 시키는 작용을 하는 보조임펠라;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전수단는 상기 회전원통, 상기 수분사 노즐 및 상기 보조 수분사 노즐에 구동력을 인가하고, 상기 회전수단에 의한 회전 방향은 상기 반액상의 합금분말이 낙하하면서 회전하는 방향과 동일 또는 반대 방향인 것을 특징으로 하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 회전수단은,
    상기 회전원통의 분당 회전수가 2000 rpm 이상 내지 5000 rpm 이하의 속도로 회전하도록 구동력을 인가하는 것을 특징으로 하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수분사 노즐은,
    길이 방향으로 길게 중공 구조로 형성되는 냉각수 공급부; 및
    상기 냉각수 공급부의 상단부에 형성되어 냉각수를 분무하는 노즐부;를 포함하여 구성되고,
    상기 노즐부는 상기 냉각수 공급부의 외주변을 따라 서로 동일한 간격을 이루며 적어도 둘 이상이 형성되는 것을 특징으로 하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 노즐부는,
    상기 냉각수 공급부의 길이 방향을 따라 형성되는 복수 개의 통공 구조이거나, 또는 상기 냉각수 공급부의 길이 방향을 따라 형성되는 슬릿공 구조인 것을 특징으로 하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조 장치.
  6. 제 1 항에 따른 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조 장치를이용하여 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말을 제조하는 방법으로서,
    상기 도가니에 합금원료를 장입하고 용탕으로 용해시키는 공정;
    상기 오리피스로부터 상기 용탕을 토출시키는 공정;
    상기 용탕이 토출되면서 낙하하는 동안에 상기 용탕을 향해 냉매가스를 분사하여 상기 용탕을 반액상의 합금분말로 1차 냉각 및 분무시키는 공정;
    상기 반액상의 합금분말을 상기 챔버 내로 전달받아 상기 회전원통 상단에 장착된 상기 보조임펠러를 통과하여 공급된 냉각수로 2차 냉각시켜 합금분말을 생성하는 공정;
    상기 합금분말을 상기 회전원통의 내측 중심부에 회전 가능하게 설치된 상기
    수분사 노즐에서 분무하는 냉각수로 3차 냉각시키는 공정; 및
    상기 합금분말을 상기 임펠러를 이용하여 회수 용기로 가이드하는 공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스 및 수분사 하이브리드법에 의한 합금분말 제조방법.

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