KR20220028887A - 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로 - Google Patents

알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로 Download PDF

Info

Publication number
KR20220028887A
KR20220028887A KR1020200110503A KR20200110503A KR20220028887A KR 20220028887 A KR20220028887 A KR 20220028887A KR 1020200110503 A KR1020200110503 A KR 1020200110503A KR 20200110503 A KR20200110503 A KR 20200110503A KR 20220028887 A KR20220028887 A KR 20220028887A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
melting
aluminum
furnace
rotary kiln
scrap
Prior art date
Application number
KR1020200110503A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102427997B1 (ko
Inventor
이두찬
윤원식
황정웅
Original Assignee
주식회사 제이케이메탈소재
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 제이케이메탈소재 filed Critical 주식회사 제이케이메탈소재
Priority to KR1020200110503A priority Critical patent/KR102427997B1/ko
Publication of KR20220028887A publication Critical patent/KR20220028887A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102427997B1 publication Critical patent/KR102427997B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/02—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined of multiple-chamber or multiple-drum type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/10—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined internally heated, e.g. by means of passages in the wall
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/14—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge
    • F27B7/16—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being fixed relatively to the drum, e.g. composite means
    • F27B7/167—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being fixed relatively to the drum, e.g. composite means the means comprising partitions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/20—Details, accessories, or equipment peculiar to rotary-drum furnaces
    • F27B7/34—Arrangements of heating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0006—Electric heating elements or system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/02—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined of multiple-chamber or multiple-drum type
    • F27B2007/025—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined of multiple-chamber or multiple-drum type with different chambers, e.g. treatment zones
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B7/00—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined
    • F27B7/14—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge
    • F27B7/16—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being fixed relatively to the drum, e.g. composite means
    • F27B7/167—Rotary-drum furnaces, i.e. horizontal or slightly inclined with means for agitating or moving the charge the means being fixed relatively to the drum, e.g. composite means the means comprising partitions
    • F27B2007/168—Annular partition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F27D99/0001—Heating elements or systems
    • F27D99/0006—Electric heating elements or system
    • F27D2099/0015—Induction heating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

본 발명은 알루미늄 및 알루미늄합금의 고철(Scrap), 절삭설(Chip) 등을 투입, 용해하여 용탕으로 배출하는 용해로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 고철, 절삭설을 예열(Preheating)용 1차 로터리 킬른(Rotary Kiln)에 연속적으로 투입하고, 투입된 알루미늄 고철, 절삭설 등은 회전하는 로터리 킬른 의해 이송되면서 150 내지 200℃로 예열되고, 2차 용해용 로터리 킬른에서는 용해 및 승온이 순차적으로 이루어져서 완전히 용해된 용탕을 연속적으로 배출되게 함으로써 자동화에 의한 생산성을 높이고, 전기에너지로 간접가열을 함으로써 외부공기를 차단하여 용탕의 산화손실을 줄일 뿐 아니라 용해 불순물인 드로스(Dross)의 발생량을 줄일 수 있고 드로스의 배출을 원활히 할 수 있는 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로이다.

Description

알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로{aluminium and aluminium alloy continuous furnace}
본 발명은 알루미늄 및 알루미늄합금의 고철(Scrap), 절삭설(Chip) 등을 투입, 용해하여 용탕으로 배출하는 용해로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 고철, 절삭설을 예열(Preheating)용 1차 로터리 킬른(Rotary Kiln)에 연속적으로 투입하고, 투입된 알루미늄 고철, 절삭설 등은 회전하는 로터리 킬른 의해 이송되면서 150 내지 200℃로 예열되고, 2차 용해용 로터리 킬른에서는 용해 및 승온이 순차적으로 이루어져서 완전히 용해된 용탕을 연속적으로 배출되게 함으로써 자동화에 의한 생산성을 높이고, 전기에너지로 간접가열을 함으로써 외부공기를 차단하여 용탕의 산화손실을 줄일 뿐 아니라 용해 불순물인 드로스(Dross)의 발생량을 줄일 수 있고 드로스의 배출을 원활히 할 수 있는 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로이다.
알루미늄의 용해로에는 사용 에너지원에 따라 석유나 가스를 사용하는 반사로, 도가니로가 있고, 전기에너지를 사용하는 유도 전기로, 히터식 전기로 등이 있다.
대용량의 용해에는 주로 반사로를 사용하고 열원으로는 정제유나 경유를 사용하고 있으며, 소용량의 용해에는 도가니로나 전기히터식 용해로를 사용하고 있다.
각 용해로는 장단점이 있으며, 반사로의 경우 하루에 2~3회의 출탕을 할 수 있으며 에너지 효율은 20%~30%에 불과하다. 소용량의 도가니로의 경우 열효율은 15~20% 정도이며, 전기히터식 전기로의 경우는 40%~50%정도로 비교적 높은 편이다.
반사로의 단점으로는 용해 시간이 길고 산화 로스(Loss)가 크다는 점으로, 산화에 의한 로스 량이 5%~10%나 된다. 특히 알루미늄제품의 절삭가공 시에 발생한 절삭설(Chip)이나 알루미늄 캔과 같은 비 표면적이 큰 스크랩의 경우 산화로스가 크며, 한탕의 용해가 끝나면 출탕하고 다시 고철을 투입하여 용해를 해야 하는 배치(Batch)식 용해로이다. 다시 말해 연속작업을 할 수 없다는 단점이 있다. 또한 고철을 장입할 때와 드로스를 배출시킬 때는 반사로의 문을 개방해야 하며 이때 산화손실과 열손실이 발생한다. 공기로 유류를 연소시키기 때문에 에너지 효율이 매우 낮고 집진장치의 투자비가 많이 든다. 또한 용탕량이 많기 때문에 화학성분의 조절이 어려운 점도 반사로의 단점이다.
장점으로는 여러 가지 종류의 고철과 크기가 큰 고철의 용해가 쉽다는 것이고, 대용량의 용해가 가능하고, 또한 스크랩 속에 들어 있는 쇠(강고철)류를 지게차에 장착된 쇠 당그레로 끌어낼 수 있다는 점이다.
전기히터식 용해로는 반사로보다 열효율도 높고 화학성분의 조절이 쉬운 장점이 있는 반면, 용해 원재료의 선택의 폭이 좁다는 것과 대량용해가 어렵고 연속조업 또한 어려운 것이 단점이다. 특히 절삭설과 같은 비 표면적과 부피가 큰 스크랩의 용해에는 많은 시간이 걸리기 때문에 덩어리 형태의 선별된 고철만 사용해야 한다.
한편, 알루미늄의 연속용해를 위한 용해로에 관한 종래기술로서는 특허 제10-1338118호에 제안되어 있는 알루미늄 연속 용해로가 있다.
상기 특허에는 상광하협 형태의 원료적재실(103)이 상부에 형성되고, 하부에 풀(115)이 형성되며, 버너(102)를 구비한 용해로(101); 상기 용해로(101) 일측에 형성되고, 용해로(101)의 용해실탕로(116)를 통해 용해로(101)와 연통되어 알루미늄 용탕을 저장하는 저탕실(108); 상기 저탕실(108)의 일측에 형성되어 사용 후 남은 알루미늄 용탕을 저탕실(108)로 회수시키는 급탕구(109); 상기 용해로(101)의 일측에 형성된 점검구(117); 상기 점검구(117)를 개폐하는 도어(113)를 포함하여 구성됨으로써 버너(102)에서 방사된 화염이 용해실(101) 내부의 알루미늄을 용해한 후 고열의 배기가스가 원료적재실(103)의 알루미늄을 예열한 후 덕트(104)를 통해 외부로 배기되도록 구성된 것을 특징으로 하는 알루미늄 연속 용해로가 제안되어 있는데, 배기가스를 원료적재실의 알루미늄을 예열하는데 사용되지만 이후 덕트를 통해 외부로 배기함으로써 열손실이 높아지는 단점이 있고, 알루미늄 칩의 연속적인 투입이 불가능하다.
또 다른 종래기술로서는 특허 제10-2079388호에 제안되어 있는 연속식 알루미늄 복합 용해로가 있다.
상기 특허에는 알루미늄 괴의 투입이 이루어지도록 일정 높이를 이루는 투입타워(10)와; 상기 투입타워(10)를 통해 투입된 알루미늄 괴를 고온 용해시키기 위해 일측에 용해버너(21)가 구비된 용해실(20)과; 상기 용해실(20)에서 융해된 알루미늄 용해물이 유입되도록 일측에 연결 구성된 보온실(30)과; 상기 보온실(30) 일측에 연결 구성되되, 용해물 잔류하는 수소가스를 대기중으로 배출하기 위한 아르곤 가스 또는 질소 가스의 공급이 이루어지는 교반봉(41)이 내부에 구비된 탈가스실(40)과; 상기 보온실(30)의 일측에 구성되어 용해물의 배출이 이루어지는 출탕구(50)와; 상기 출탕구(50)에 구비되어 배출되는 용해물에 포함된 이물질 제거가 이루어지는 필터박스(51);를 포함하되, 상기 보온실(30)에는 용해실(20)로 부터 유입된 용해물이 출탕구(50)로 곧바로 배출되지 않고 내부에서 순환될 수 있도록 이동을 제한하는 격벽(32)이 내부에 구성되고, 상기 격벽(32)에는 다수의 통공(32a)이 관통 형성되고, 상기 통공(32a) 내부에는 유동과정에서 와류 형성을 위한 스크류 형상의 코일스프링(32b)이 구성되며, 상기 통공(32a)의 중심에는 상기 코일스프링(32b) 측으로 유도하기 위한 유도봉(34)이 구성되되, 상기 유도봉(34)은 선단에서 후단측으로 갈수록 단면적이 점차 증가되는 원뿔형상을 이루는 것을 특징으로 하는 연속식 알루미늄 복합 용해로가 제안되어 있는데, 불순물의 배출이 용이하지 않고, 도가니 타입으로써 알루미늄의 연속적인 용해가 어렵다.
대한민국 등록특허공보 제10-1338118호(2013. 12. 6. 공고) 대한민국 등록특허공보 제10-2079388호(2020. 2. 19. 공고)
따라서, 본 발명은 알루미늄 또는 알루미늄합금의 절삭가공으로 발생한 칩과 같은 크기가 비교적 작은 고철을 연속적으로 투입하여 투입된 고철이 1차 로터리 킬른에서 150 내지 200℃로 예열되며, 이 과정에서 오염된 수분, 흙 먼지, 유분 등이 제거된다. 1차 로터리 킬른의 연료는 가스를 사용하며, 이송은 로터리 킬른의 회전에 의해 이동되면서 예열되게 하였고, 2차 로터리 킬른에서는 용해(완전 용해)가 이루어져 배출됨으로써 알루미늄의 고철의 투입을 연속적으로 행하고, 산화손실을 최소화함으로써 투입된 고철의 회수율을 높이고, 자동화에 의한 용해가 이루어짐으로써 숙련된 기술자가 필요 없으며, 1차 로터리 킬른에서는 예열만 하고 2차 로터리 킬른에서 신속히 용해가 되므로써 에너지 효율이 높고 생산성이 높은 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 용해가 이루어지는 용해대(Melting Zone)와, 완전 용해 및 승온이 이루어지는 승온대(Heating Zone) 사이에 격벽을 설치하여 열손실과 산화손실을 최소화하고, 불순물(Dross)의 저장을 위한 드로스 박스( Dross Box)와 배출부 사이에 드로스 배출 통로를 설치하되, 상기 배출 통로에는 다수의 구멍을 형성하여 드로스에 묻어 있는 용탕을 자유낙하방식에 의해 보온로(Holding Furnace) 쪽으로 흘러내리게 하여 용탕의 회수율을 높인 알루미늄 연속 용해로를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
본 발명에 의한 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로는 알루미늄 및 알루미늄합금 고철을 투입하여 용탕으로 만들어 배출하는 용해로에 있어서, 알루미늄 및 알루미늄합금 고철의 장입을 위한 호퍼(11)가 설치된 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10)와, 상기 예열로(10)에서 예열된 고철을 받아 신속하게 가열하여 녹여 배출하는 2차 용해용 로터리 킬른으로 구성되고, 상기 2차 용해용 로터리 킬른은 예열된 고철을 가열하여 녹이는 용해대(Melting Zone, 20)와, 상기 용해대(Melting Zone, 20)에서 녹은 용탕을 받아 승온 가열하여 완전히 녹이고 보온로(Holding Furnace, 40)로 출탕하는 승온대(Heating Zone, 30)로 구성된 것이 특징이다.
본 발명에 의한 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로는 알루미늄 또는 알루미늄합금의 파쇄 고철과 절삭가공으로 발생한 절삭설(Chip)을 연속적으로 예열용 1차 로터리 킬른 속으로 장입되고, 연소가스의 연소열에 의해 장입된 알루미늄 고철에 묻어있던 수분, 유분 등이 제거되며 150 내지 200℃로 예열되어 용해로로 넘어가기 때문에 용해속도가 무척 빨라지는 효과와 더불어 에너지 절감효과도 크며 또한 자동으로 로터리 킬른의 회전에 의해 2차 용해용 로터리 킬른으로 이송된다. 용해용 로타리 킬른에는 용해대와 승온대로 구분되고 격벽이 설치돼 있어 공기를 차단시켜 산화로스를 최소화 하며, 고주파 유도전류에 의해 용해되고, 전기 히터로 가열 승온된다. 이 일련의 공정은 연속적으로 진행될 뿐 아니라 자동으로 처리됨으로써, 에너지 효율이 높고, 알루미늄의 산화손실은 최소화되고, 숙련공이 필요 없으며, 인력의 낭비가 없어 노동 생산성이 매우 높은 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 전체구성도
도 2는 본 발명의 일부분 구성도
본 발명은 알루미늄 및 알루미늄합금의 고철(Scrap), 절삭설(Chip) 등을 투입, 용해하여 용탕으로 배출하는 용해로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 알루미늄 고철, 절삭설을 예열(Preheating)용 1차 로터리 킬른(Rotary Kiln)에 연속적으로 투입하고, 투입된 알루미늄 고철, 절삭설 등은 회전하는 로터리 킬른 의해 이송되면서 150 내지 200℃로 예열되고, 2차 용해용 로터리 킬른에서는 용해 및 승온이 순차적으로 이루어져서 완전히 용해된 용탕을 연속적으로 배출되게 함으로써 자동화에 의한 생산성을 높이고, 전기에너지로 간접가열을 함으로써 외부공기를 차단하여 용탕의 산화손실을 줄일 뿐 아니라 용해 불순물인 드로스(Dross)의 발생량을 줄일 수 있고 드로스의 배출을 원활히 할 수 있는 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로이다.
먼저, 1차 로터리 킬른(Rotary Kiln)에 의해 예열되는 과정에서 알루미늄 고철에 묻어있던 수분과 절삭유 등의 기름과 흙 등의 불순물이 제거된다. 연소가스는 청정 연료인 LPG가스나 도시가스를 사용한다. 그 이유는 다소 연료비가 비싸지만 대기오염을 줄일 수 있고 집진 장치에 대한 투자비를 줄일 수 있기 때문이다. 로터리 킬른에서 150 내지 200℃로 예열하는 이유는 상기 수분 및 유분의 제거가 가장 큰 목적이며 이 수분 및 유분을 제거하지 않으면 2차 용해용 로터리 킬른에서 남아있는 수분 등이 수증기화하여 용탕과 산화반응을 하게 되고, 이에 따라 용해 로스가 증가하기 때문이다. 또한 고철이 예열되어 용해로로 투입되면 교반 스크류에 의해 용탕과 교반이 되고, 이 교반 시에 예열된 고철은 용탕과 접촉하자마자 쉽게 용해가 되어 용해속도를 증가시킬 수 있게 된다. 따라서 고주파 전기유도 장치의 전기에너지의 소모를 줄일 수 있어 에너지 비용도 절감된다. 예열용 로터리 킬른의 구조는 스테인리스강 판이나 내열강 판으로 제작하며, 내부에는 날개를 달아 킬른의 회전시 장입고철이 교반되어 수분과 유분의 제거가 쉽도록 한다. 이렇게 1차 예열용 로터리 킬른에서 예열된 알루미늄고철은 로터리 킬른의 내부에 장착된 날개에 의해 앞으로 전진하여 연속적으로 2차 용해용 로터리 킬른의 호퍼(Hopper)로 이송, 장입된다.
2차 로타리 킬른의 호퍼(Hopper)로 투입된 예열된 알루미늄 고철은 용해대(Melting Zone)에서 고주파 유도전기 가열시스템에 의해 신속하게 용해된다. 용해용 로터리 킬른의 내부에는 마그네시아 질, 알루미나 질, 실리콘 카바이드 질,실리콘 나이트라이드 질, 그라파이트 질로 된 세라믹(Ceramics) 중 선택된 하나의 재질로 만들어진 스크류가 설치돼 있고, 이 스크류가 회전하면서 알루미늄 용탕과 예열된 알루미늄 고철(Scrap)을 혼합시켜 주어 고철이 용탕 위에 떠 있지않고 쉽게 용융이 되도록 한다. 또한, 고철과 혼합되어 용융이 된 알루미늄 용탕은 스크류(Screw)에 의해 승온대(Heating Zone)로 이송되고, 승온대에서 완전한 용해가 일어나며 이렇게 용해된 알루미늄 용탕은 다시 승온대에 설치된 스크류의 회전에 밀려 보온로(Holding Furnace)로 출탕된다. 이때 알루미늄 용탕은 오버플로우(Over Flow)되어 보온로로 넘어가고 용탕 위에 떠 있는 드로스도 스크류의 회전력에 밀려 배출대에 설치된 내열강 판 위로 밀려나가 드로스 박스로 투입된다. 이 때 드로스와 함께 일부 알루미늄 용탕도 드로스에 묻어 따라 갈수도 있으나 드로스 박스로 낙하하는 도중에 내열강 판에 뚫어놓은 구멍으로 용탕은 흘러 들어가 보온로로 들어가도록 해서 로스(Loss)가 발생하지 않도록 했다. 이러한 알루미늄고철의 용해 방식은 일관작업으로 진행될 뿐 아니라 완전히 자동화되고, 2차 로타리 킬른에서 용해되는 동안에 공기가 차단되어 용탕의 산화손실을 최소화 시킬 수 있으며, 유도전기와 히터식 가열 장치를 겸용함으로써 에너지 효율을 극대와 시킬 수 있는 알루미늄의 용해 방법이며, 용해장치이다. 반사로 용해나 도가니 용해의 경우 버너의 불꽃 조절이 매우 중요하며, 숙련된 용해공이 아니면 알루미늄 용해 회수율이 크게 떨어진다. 따라서 반사로 용해의 경우 숙련된 용해공이 필요하나, 당 발명품인 로터리 킬른 타입의 연속 용해로의 경우는 전기에너지로 용해하고 공기를 차단함으로써 용해공의 기능기술이 필요 없을 뿐 아니라 시설 투자비도 적게 들고, 노동생산성도 매우 높고, 용탕의 회수율은 반사로에 비해 3~5% 이상 높다.
이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 전체구성도이고, 도 2는 본 발명의 일부분 구성도로써, 본 발명에 의한 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로는 알루미늄 및 알루미늄합금 고철을 투입하여 용탕으로 만들어 배출하는 용해로에 있어서, 알루미늄 및 알루미늄합금 고철의 장입을 위한 호퍼(11)가 설치된 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10)와, 상기 예열로(10)에서 예열된 고철을 받아 신속하게 가열하여 녹여 배출하는 2차 용해용 로터리 킬른으로 구성되고, 상기 2차 용해용 로터리 킬른은 예열된 고철을 가열하여 녹이는 용해대(Melting Zone, 20)와, 상기 용해대(Melting Zone, 20)에서 녹은 용탕을 받아 승온 가열하여 완전히 녹이고 보온로(Holding Furnace, 40)로 출탕하는 승온대(Heating Zone, 30)로 구성된 것이 특징이다.
먼저, 본 발명에서 용탕으로 만들기 위해 사용하는 알루미늄 장입 지금은 알루미늄 성분이 80% 이상으로 된 알루미늄 및 알루미늄합금의 스크랩(Scrap)과 절삭 가공 시 발생되는 절삭설(chip) 등이며, 이러한 스크랩 및 절삭설을 녹여서 용탕으로 만들고, 이 용탕을 보온로(Holding Furnace)에 모아 화학성분을 조정한 후 점보괴(Jumbo Ingot)나 10~20kg 크기의 괴(Ingot)로 만들게 된다.
상기 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10)는 알루미늄 장입 고철의 투입을 위한 호퍼(11)가 설치되어 있고, 호퍼(11)로 투입된 장입 고철은 로터리 킬른의 회전에 의해 이송되며, 로터리 킬른 타입의 예열로(10) 내부에는 스크류 형태의 이송리프터(12)가 다수 부착되어 있고, 상기 이송리프터(12)에 의해 로터리 킬른이 회전되면 알루미늄 장입 고철의 건조 및 예열이 이루어지는 동시에 앞쪽으로 고철이 전진 이동된다.
상기 호퍼(11)의 앞단에는 알루미늄고철의 투입을 위해 일측에 컨베이어가 설치될 수 있고, 상기 컨베이어(Conveyer)를 통해 알루미늄의 고철이 연속적으로 예열용 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10) 속으로 장입된다. 상기 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10)에는 내부에 가스버너(Gas Burner) 또는 오일버너(Oil Burner)가 설치되어 있고, 상기 버너에 의해 알루미늄 고철이 예열된다.
부연하면, 상기 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10)는 외부에 롤러(Roller) 또는 체인(Chain)이 설치되어 모터에 의해 회전되며, 예열로 내부에 장치된 날개에 의해 알루미늄 고철이 앞으로 전진, 이송되고, 호퍼(11)를 통해 투입된 알루미늄 고철은 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10)에서 150 내지 200℃ 사이로 예열되어 오염된 수분과 오일을 제거한 다음 2차 용해용 로터리킬른의 호퍼로 투입된다.
즉, 상기 예열용 로터리킬른(10)에서 예열된 알루미늄 고철은 배출구(13)를 통해 2차 용해용 로터리킬른(20) 쪽으로 배출되고, 상기 2차 용해용 로터리킬른에서 150 내지 200℃로 예열되어 들어온 고철을 녹여 용탕으로 만들게 된다.
상기 2차 용해용 로터리 킬른의 구조는 예열된 고철이 호퍼를 통해 들어온 입구에 용해대(Melting Zone, 20)가 설치되어 있고, 이 용해대(20)의 가열시스템은 신속한 용융을 위해 고주파 유도가열시스템(25)을 채용한다. 여기서 유도전류를 발생시키는 유도 코일(Coil)은 킬른(kiln)의 외부에 설치되며, 장입된 알루미늄의 고철에 직접 유도기전력을 발생시켜 알루미늄의 저항열에 의해 용융이 일어나기도 하지만 로터리 킬른의 내부벽으로 설치된 그라파이트(Graphite) 파이프(24) 또는 내열강 파이프의 가열에 의해 용융된다. 용융온도는 600 내지 700℃이지만 신속한 용해가 필요할 시 고주파 유도가열시스템(25)의 파워(Power)를 올리면 된다. 여기서 용해대(20) 내부에 설치된 스크류(22)는 예열되어 들어온 고철과 용탕과의 혼합을 시켜주기 위한 교반장치이며, 마그네시아(Magnesia)질, 알루미나(Alumina)질, 실리콘카바이드(SiC)질, 실리콘나이트라이드(Si3N4)질의 세라믹(Ceramics)재질로 만들어지거나, 그라파이트(Graphite)로 제작하여 사용한다. 상기 세라믹이나 그라파이트를 사용하는 이유는 내열성이 높기도 하지만 용탕을 오염시키지 않게 하는 이유도 있다.
여기서 용해대(20)에 고주파 유도가열시스템(25)에 의한 가열방식을 채택하는 이유는 투입 전력을 쉽게 조절할 수 있어 신속한 용해가 가능하고 열효율을 높일 수 있기 때문이다. 승온대(30)에는 히터식의 가열방식 즉, 전기히터(34)를 채용하는데 이 경우 신속성이 필요 없고 일정한 온도 유지만 필요하므로 굳이 고주파 유도가열시스템이 필요 없기 때문이다.
이렇게 용해대(Melting Zone, 20)에서 용융된 용탕은 적정 온도를 유지하기 위하여 승온대(Heating Zone, 30)로 이송되며 여기서 용탕의 온도를 700℃ 전후의 온도를 유지시켜주어 알루미늄의 고철이 완전히 용해가 되도록 한다.
여기서 용해대(20)와 승온대(30) 사이에는 격벽(31)을 설치할 수 있으며, 상기 격벽(31)의 역할은 공기의 이동을 차단하는 것이고, 공기의 차단을 통해 산화손실을 줄이는 효과가 있기 때문이다. 또 다른 이유로는 이 중간 격벽에 스크류(22)의 축 지지대를 설치하는 것이 유리하기 때문이다. 중간에 격벽이 없으면 스크류(22)의 길이가 길어야 되며, 스크류(22)의 길이가 길면 제작도 어려울 뿐 아니라 유지 보수가 어렵기 때문이다. 용융된 용탕을 출탕구(32)로 이송시키는 이송기구는 역시 상기 용해대(20)와 같이 스크류(22)의 회전에 의한다. 여기서 용탕은 출탕구(32)를 통해 보온로(Holding Furnace, 40)로 출탕되며 용탕 상부에 떠 있는 드로스(d)는 출탕구 상층부로 밀려나가서 드로스 박스(50)로 투입된다. 도면에 도시된 바와 같이 2차 용해용 로터리 킬른과 드로스 박스(50) 사이에 걸쳐진 이동통로(33)를 통해서 드로스(d)는 흘러내리게 되어 드로스 박스(50) 쪽에 모이게 되며, 상기 이동통로(33)는 내열강 철판을 이용해 제작할 수 있다
이때, 상기 이동통로(33)에는 다수의 배출공(33a)이 형성되어 있으며 이로써 드로스(d)가 배출되면서 드로스에 묻어 있는 용탕은 배출공(3a)을 통해 보온로(40) 쪽으로 떨어짐으로써 용탕의 회수율을 높일 수 있다.
상기 이동통로(33)의 일측에는 진동발생장치를 더 설치하여 이동통로(33)에 일정한 진동을 가해줌으로써 드로스의 이동을 원활하게 가져가고, 드로스나 배출공(33a)에 묻어 있는 용탕의 자유낙하를 자연스럽게 유도할 수 있다.
상기 보온로(40)는 히터(Heater)식 가열 시스템으로 구성하고 고온으로 가열할 필요는 없다. 이 보온로에서는 화학성분의 조정과 출탕에 적정한 온도만 유지를 하면 된다.
보온로(40)에서 성분 조정과 적정온도를 맞춘 용탕은 틸팅(Tilting)장치에 의해 보온로를 기울여 용탕을 출탕하게 되며 발주자의 요구에 의해 점보괴(Jumbo Ingot)나 10kg 내지 20kg 크기의 괴(Ingot)를 만들게 된다.
결국, 본 발명에 의한 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로는 알루미늄 또는 알루미늄합금의 파쇄 고철과 절삭가공으로 발생한 절삭설(Chip)을 연속적으로 예열용 1차 로터리 킬른 속으로 장입되고, 연소가스의 연소열에 의해 장입된 알루미늄 고철에 묻어있던 수분, 유분 등이 제거되며 150 내지 200℃로 예열되어 용해로로 넘어가기 때문에 용해속도가 무척 빨라지는 효과와 더불어 에너지 절감효과도 크며 또한 자동으로 로터리 킬른의 회전에 의해 2차 용해용 로터리 킬른으로 이송된다. 용해용 로타리 킬른에는 용해대와 승온대로 구분되고 격벽이 설치돼 있어 공기를 차단시켜 산화로스를 최소화 하며, 고주파 유도전류에 의해 용해되고, 전기 히터로 가열 승온된다. 이 일련의 공정은 연속적으로 진행될 뿐 아니라 자동으로 처리됨으로써, 에너지 효율이 높고, 알루미늄의 산화손실은 최소화되고, 숙련공이 필요 없으며, 인력의 낭비가 없어 노동 생산성이 매우 높은 효과가 있다.
10; 1차 로터리 킬른 타입의 예열로
11. 호퍼 12. 이송리프터
13. 배출구 14. 모터
15. 체인 16. 히터
17. 배기가스 배출구
20; 용해대(Melting Rotary Kiln)
21. 투입구 22. 이송스크류
23. 모터 24. 탄소파이프
25. 고주파 유도가열시스템
30; 승온대(Heating Zone)
31. 격벽 32. 출탕구
33. 이동통로 34. 전기히터
40; 배출부
41. 출탕구 42. 이동통로
50. 보온부 60. 드로스박스
m. 용탕(molten metal) d. 드로스(dross)

Claims (5)

  1. 알루미늄 및 알루미늄합금 고철을 투입하여 용탕으로 만들어 배출하는 용해로에 있어서,
    알루미늄 및 알루미늄합금 고철의 장입을 위한 호퍼(11)가 설치된 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10)와, 상기 예열로(10)에서 예열된 고철을 받아 신속하게 가열하여 녹여 배출하는 2차 용해용 로터리 킬른으로 구성되고, 상기 2차 용해용 로터리 킬른은 예열된 고철을 가열하여 녹이는 용해대(Melting Zone, 20)와, 상기 용해대(Melting Zone, 20)에서 녹은 용탕을 받아 승온 가열하여 완전히 녹이고 보온로(Holding Furnace, 40)로 출탕하는 승온대(Heating Zone, 30)로 구성된 것이 특징인 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10)는 외부에 롤러(Roller) 또는 체인(Chain)이 설치되어 모터에 의해 회전되며, 예열로 내부에 장치된 날개에 의해 알루미늄 고철이 앞으로 전진, 이송되고, 호퍼(11)를 통해 투입된 알루미늄 고철은 1차 로터리 킬른 타입의 예열로(10)에서 150 내지 200℃ 사이로 예열되어 오염된 수분과 오일을 제거한 다음 2차 용해용 로터리킬른의 호퍼로 투입되는 것이 특징인 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 승온대(30)의 일측에는 승온대(30)에서 배출되는 용탕을 모으는 보온로(40)가 설치되고, 상기 보온로(40)의 일측에는 드로스박스(50)가 설치되어 승온대(30)에서 배출되는 불순물을 모으며, 상기 승온대(30)와 드로스박스(50) 사이에는 불순물인 드로스(d)가 이동하는 이동통로(33)가 설치되고, 상기 이동통로(33)에는 배출공(33a)이 형성되어 드로스가 이동통로(33)를 따라 이동하면서 드로스에 묻어 있는 용탕이 보온로(40) 쪽으로 떨어지는 것이 특징인 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 1차 용해부(20), 2차 용해부(30) 및 배출부(40)는 전기에 의한 유도가열방식 또는 히터가열방식에 의해 로 내부의 온도를 상승시키며, 내부에는 용탕의 이동을 위한 이송스크류(22)가 설치되고, 로 내부에 외부의 단열을 위해 탄소파이프(24)가 설치되는 것이 특징인 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 2차 용해용 로터리 킬른의 구조는 예열된 고철이 호퍼를 통해 들어온 입구에 용해대(Melting Zone, 20)가 설치되어 있고, 이 용해대(20)의 가열시스템은 신속한 용융을 위해 고주파 유도가열시스템(25)을 채용하며, 유도전류를 발생시키는 유도 코일(Coil)은 킬른(kiln)의 외부에 설치되며, 장입된 알루미늄의 고철에 직접 유도기전력을 발생시켜 알루미늄의 저항열에 의해 용융이 일어나기도 하지만 로터리 킬른의 내부벽으로 설치된 그라파이트(Graphite) 파이프(24) 또는 내열강 파이프의 가열에 의해 용융되는 것이 특징인 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로.
KR1020200110503A 2020-08-31 2020-08-31 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로 KR102427997B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200110503A KR102427997B1 (ko) 2020-08-31 2020-08-31 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200110503A KR102427997B1 (ko) 2020-08-31 2020-08-31 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220028887A true KR20220028887A (ko) 2022-03-08
KR102427997B1 KR102427997B1 (ko) 2022-08-02

Family

ID=80812996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200110503A KR102427997B1 (ko) 2020-08-31 2020-08-31 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102427997B1 (ko)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002192122A (ja) * 2000-12-28 2002-07-10 Kurimoto Ltd 空缶処理方法
JP2005127680A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Hideaki Ishikake 誘導加熱式熱分解炉
JP2009287863A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Asahi Seiren Co Ltd 加熱処理装置
KR101338118B1 (ko) 2013-09-03 2013-12-06 에스제이산업주식회사 알루미늄 연속 용해로
KR102079388B1 (ko) 2019-09-27 2020-02-19 박승필 연속식 알루미늄 복합 용해로

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002192122A (ja) * 2000-12-28 2002-07-10 Kurimoto Ltd 空缶処理方法
JP2005127680A (ja) * 2003-10-23 2005-05-19 Hideaki Ishikake 誘導加熱式熱分解炉
JP2009287863A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Asahi Seiren Co Ltd 加熱処理装置
KR101338118B1 (ko) 2013-09-03 2013-12-06 에스제이산업주식회사 알루미늄 연속 용해로
KR102079388B1 (ko) 2019-09-27 2020-02-19 박승필 연속식 알루미늄 복합 용해로

Also Published As

Publication number Publication date
KR102427997B1 (ko) 2022-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Ünlü et al. Comparison of salt-free aluminum dross treatment processes
KR100439547B1 (ko) 알루미늄괴(塊)의 용해 유지로
EP0745144B2 (en) Method for recovery of non-ferrous metals from scrap and dross
AU711071B2 (en) Continuous melting apparatus for low-melting point metal, improved crucible for such apparatus, and melting method using such apparatus
NO176971B (no) Fremgangsmåte ved gjenvinning av ikke-jernmetall fra dross
CN101344357A (zh) 回转炉及其处理杂铜或块状粗铜工艺
EP2461126B1 (en) Arc melting equipment and molten metal manufacturing method using arc melting equipment
EA006623B1 (ru) Способ и устройство для плавки металлов
CN103896275A (zh) 一种冶金法太阳能多晶硅等离子精炼提纯炉
KR20150009946A (ko) 리사이클 원료의 처리 방법
KR102427997B1 (ko) 알루미늄 및 알루미늄합금의 연속 용해로
CN104561594A (zh) 锡冶炼熔析炉
WO2019142277A1 (ja) アルミ溶解システム及びその運転方法
CN108754176B (zh) 一种连续精炼炉及利用该连续精炼炉进行再生铜精炼的工艺方法
Drouet et al. Drosrite salt-free processing of hot aluminum dross
Tzonev et al. Recovering aluminum from aluminum dross in a DC electric-arc rotary furnace
JPH06296956A (ja) ゴミ焼却装置で発生した固体残さ物からガラス及び金属を回収する方法及び装置
CN102382985A (zh) 铝轻薄料再生回收熔炼装置
RU2270810C2 (ru) Способ получения минеральной ваты и установка для его осуществления
CN204474737U (zh) 锡冶炼熔析炉
RU199207U1 (ru) Многофункциональная лабораторная электрическая печь сопротивления
US3785764A (en) Continuous melting of very high melting point materials
US20080136069A1 (en) Air plasma induced low metal loss
RU166321U1 (ru) Установка электрошлакового переплава металлической стружки
Drouet Drosrite extensive on-site hot dross treatment tests

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant