KR20230172011A - 가스 분무기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속 분말들을 제조하는 프로세스에 관한 것으로서,
(i) 가스 분무기의 챔버에 용융 금속을 공급하는 단계,
(ii) 금속 입자들을 형성하도록 가스를 주입하여 상기 용융 금속을 분무화하는 단계,
(iii) 금속 입자들의 기포 유동층 (15) 을 형성하기 위해 상기 챔버의 바닥으로부터 가스를 주입하여 상기 챔버의 하부 섹션 내의 상기 금속 입자들을 냉각시키는 단계를 포함한다.
본 발명은 또한 이의 가스 분무기에 관한 것이다.

Description

가스 분무기

본 발명은 금속 분말의 제조를 위한, 특히 적층 제조를 위한 강 분말의 제조를 위한 가스 분무기에 관한 것이다. 본 발명은 또한 가스 분무에 의한 금속 분말의 제조 방법에 관한 것이다.

적층 제조를 위한 금속 분말에 대한 요구가 증가하고 있으며 그 제조 프로세스는 결과적으로 조정되어야 한다.

특히 금속 재료를 용융하고, 용융 금속을 분무기에 연결된 턴디시에 붓는 것이 공지되어 있다. 용융 금속은 제어된 분위기 하에서 챔버 내의 노즐을 통해 가압되고 가스의 제트에 의해 충돌되어 이를 미세 금속 액적으로 분무화한다. 미세 금속 액적은 미세 입자로 응고되고, 이 미세 입자는 챔버의 바닥에 떨어져 용융 금속이 완전히 분무화될 때까지 거기에 축적된다. 이어서, 분말은 너무 빨리 산화되지 않고 공기와 접촉할 수 있는 온도에 도달할 때까지 분무기 내에서 냉각되게 한다. 분무기는 이어서 분말을 수집하기 위해 개방된다. 이러한 냉각은 많은 양의 금속 분말을 제조할 필요성과는 양립할 수 없는 긴 공정이다.

따라서, 본 발명의 목적은, 가스 분무기를 구비함으로써, 선행 기술의 설비들 및 프로세스들의 단점을 해결하는 것이고, 획득된 분말을 분무기 챔버에서 신속하게 냉각할 수 있다.

또한, 전술한 선행 기술에 따른 프로세스는 연속 모드에서 다량의 금속 분말을 제조할 필요와 양립할 수 없는 배치 프로세스이다.

본 발명의 추가적인 목적은 획득한 분말이 분무화의 중단 없이 분무기 챔버로부터 배출될 수 있도록 하는 가스 분무기를 제공하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명의 제 1 과제는 금속 분말을 제조하기 위한 프로세스로 이루어지며, 상기 방법은:

- (i) 가스 분무기의 챔버에 용융 금속을 공급하는 단계,

- (ii) 금속 입자들을 형성하도록 가스를 주입하여 용융 금속을 분무화하는 단계,

- (iii) 금속 입자들의 기포 유동층을 형성하기 위해 챔버의 바닥으로부터 가스를 주입하여 챔버의 하부 섹션의 금속 입자들을 냉각시키는 단계

를 포함한다.

본 발명에 따른 프로세스는 또한 개별적으로 또는 조합으로 아래에 열거된 선택적인 특징들을 가질 수 있다:

- 상기 용융 금속은 고로 경로를 통해 얻어진 강이고,

- 상기 용융 금속은 전기 아크로 경로를 통해 얻어진 강이며,

- 단계 (ii) 및 단계 (iii) 은 동시에 수행되고,

- 단계 (iii) 에서, 금속 입자들을 300℃ 이하로 냉각시키며,

- 단계 (iii) 에서, 주입한 가스를 추출하여, 냉각시킨 후, 재주입하고,

- 가스는 50℃ 이하로 냉각되며,

- 상기 프로세스는 상기 챔버로부터 금속 입자들을 연속적으로 배출하는 단계 (iv) 를 더 포함하고,

- 연속적인 배출은 오버플로우를 통해 이루어지고,

- 상기 프로세스는 배출된 금속 입자들을 시빙 스테이션 (sieving station) 으로 운반하는 단계 (v) 를 더 포함하며,

- 배출된 금속 입자들은 유동층 형태로 운반된다.

본 발명의 제 2 과제는, 챔버, 상기 챔버의 바닥에 위치한 가스 주입기들 및 상기 챔버의 하부 섹션에 축적될 금속 입자들을 유동화시키고 금속 입자들의 기포 유동층을 형성하기 위한 상기 가스 주입기들에 결합되는 유동 조절기를 포함하는 가스 분무기로 구성된다.

본 발명에 따른 가스 분무기는 또한 개별적으로 또는 조합하여 간주되는 아래에 나열된 선택적인 특징들을 가질 수 있다:

- 가스 주입기들은 챔버의 바닥 벽에 개구들을 포함하고,

- 챔버의 바닥과 가스 주입기들 사이의 거리는 바람직하게는 10 cm 보다 짧고,

- 가스 주입기들은 스파저들 (spargers) 이고,

- 가스 주입기는 상기 챔버의 하부 섹션에 위치하는 열교환기를 더 포함하고,

- 가스 분무기는 상기 챔버의 하부 섹션에 오버플로우를 더 포함하고,

- 오버플로우는 챔버의 하부 섹션에서 적어도 부분적으로 연장되고 챔버의 바닥 벽을 통과하는 파이프이고,

- 챔버 외부의 오버플로우의 일부는 가스 유입구를 포함하고,

- 가스 분무기는 챔버의 바닥에서 조대 입자들 수집기를 더 포함하고,

- 가스 분무기는 상기 챔버의 상부 섹션에 가스 추출기를 더 포함하고,

- 가스 추출기는 상기 챔버로부터 추출된 가스를 탈진하기 위한 사이클론 분리기를 포함하고,

- 가스 추출기는 분무기 내의 가스 재순환을 위해 가스 주입기들에 연결되고,

- 가스 추출기와 가스 주입기들 사이의 연결부는 열교환기를 포함한다.

본 발명의 제 3 과제는, 본 발명에 따른 가스 분무기, 및 가스의 순환을 위한 하부 덕트, 분말 재료의 순환을 위한 상부 덕트, 및 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 하부 덕트와 상부 덕트를 분리하는 다공성 벽을 포함하는 컨베이어를 포함하는 설비로 구성된다.

본 발명에 따른 설비는, 선택적으로 유동화 가스 유입구 및 가스 분무기로부터 배출될 금속 입자들을 유동화하고 상부 덕트에 금속 입자들의 유동층을 형성하기 위해 가스 유입구에 결합된 유동 조절기를 포함하는 컨베이어를 포함할 수 있다.

명백한 바와 같이, 본 발명은 분무기 챔버의 바닥에 축적되는 분말을 효율적으로 냉각하기 위한 유동층의 기술에 대한 요청에 기반한다. 분무기의 하부 섹션에 오버플로우가 추가되는 경우, 분무 프로세스를 방해하지 않고 분무기로부터 유동화 분말이 연속적으로 배출될 수 있다.

본 발명 다른 특징들 및 이점들은 다음의 설명에서 보다 상세하게 설명될 것이다.

본 발명은, 하기를 참조하여, 단지 설명의 목적으로만 제공되고, 제한하려는 의도가 아닌 이하의 설명을 정독한다면 보다 양호하게 이해될 것이다.
도 1 은 본 발명의 변형예에 따른 가스 분무기를 도시한다.
도 2 는 유동화의 가능한 방식들을 도시한다.
도 3 은 본 발명의 제 1 변형예에 따른 2 개의 분무기들 및 컨베이어를 포함하는 설비를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 제 2 변형예에 따른 2 개의 분무기들 및 컨베이어를 포함하는 설비를 도시한다.

"하부", "아래에", "내향의", "내향으로", "외향의", "외향으로", "상류의", "하류의" ... 의 용어들은 본 출원에서 사용될 때에, 디바이스가 플랜트에 설치되는 경우에 디바이스의 상이한 구성 요소들의 포지션들 및 배향들을 참조한다는 것에 주목해야 한다.

도 1 을 참조하면, 가스 분무기 (1) 는 액체 금속의 스트림을 고속 가스 스트림과 충돌시킴으로써 이 스트림을 미세 금속 액적으로 분무하기 위해 설계된 디바이스이다. 가스 분무기 (1) 는 주로 보호 분위기에서 유지되는 폐쇄된 챔버 (2) 로 구성되어 있다. 챔버는 상부 섹션, 하부 섹션, 상단 및 바닥을 갖는다.

챔버의 상부 섹션은 오리피스, 일반적으로 챔버 상부의 중심에 위치된 노즐 (3) 을 포함하며, 이를 통해 용융 금속 스트림이 가압된다. 노즐은 액체 금속의 스트림에 고속으로 가스를 분사하는 가스 분사기 (4) 로 둘러싸여 있다. 가스 분사기는 바람직하게는 가압 가스가 유동하는 환형 슬롯이다. 가스 분사기는 바람직하게는 가스 조절기 (5) 에 결합되어 가스를 분사하기 전에 가스의 유동 및/또는 압력을 제어한다. 가스 조절기는 압축기, 팬, 펌프, 파이프 섹션 감소 또는 임의의 적합한 장비일 수 있다.

챔버의 하부 섹션은 주로 챔버의 상부 섹션으로부터 낙하하는 금속 입자들을 수집하기 위한 용기이다. 챔버의 바닥에 위치하는 배출 개구를 통한 분말 수집 및 분말 배출이 용이하도록 통상적으로 설계된다. 따라서, 이는 일반적으로 역원뿔 또는 역원뿔대 형상의 형태이다.

가스 분무기는 챔버의 바닥에 위치되고, 챔버의 하부 섹션에 축적될 금속 입자들을유동화할 수 있고 금속 입자들의 기포 유동층을 생성할 수 있는 가스 주입기들 (6) 을 포함한다. 이 유동층 덕분에, 금속 입자들은 강한 가스-대-입자 열전달에 의해 그들의 산화 윈도우 아래로 효율적으로 냉각된다. 챔버 하부 섹션에 축적된 금속 입자들은 냉각되어 유지되고 챔버 상부에서 낙하하는 고온 입자들은 유동층에서 매우 빠르게 혼합되어 냉각된다. 더욱이, 냉각이 보호 분위기 하에서 유지되는 챔버 내부에서 직접 수행됨에 따라, 금속 입자들은 그들의 냉각 동안 산화되지 않는다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 유동화의 여러 방식들이 있다. 유동화는 고체 입자들이 가스 또는 액체에서 현탁액을 통해 유체와 같은 상태로 변형되는 작업이다. 유체 속도에 따라, 입자들의 거동이 다르다. 본 발명의 하나로서 가스-고체 시스템에서, 유속이 증가함에 따라, 입자들 층은 고정층으로부터 최소 유동화, 기포 유동화 및 교반이 더욱 격렬해지고 고체의 이동이 더욱 격렬해지는 슬러깅 (slugging) 으로 이동한다. 특히, 최소 유동화를 넘어 유속의 증가에 따라, 가스의 기포 및 채널링에 의한 불안정성이 관찰된다. 이 단계에서, 유동층은 이 유동층내에서 고체 입자들의 양호한 순환, 신속한 냉각 및 유동층의 균질한 온도를 갖기 위해 본 발명에 필요한 방식인 기포 방식에 있다. 주어진 방식 및 유동층의 원하는 온도를 얻기 위해 적용되는 가스 속도는, 사용되는 가스의 종류, 입자들의 크기 및 밀도, 가스 주입기들에 의해 제공되는 가스 압력 강하 또는 챔버의 크기와 같은 여러 파라미터들에 의존한다. 이는 당업자에 의해 쉽게 관리될 수 있다. 추가로, 기포 방식에서, 유동층은 설비를 합리적인 크기로 유지하는데 도움이 고체 부피를 넘어 많이 확장하지 않는다. 기포 유동층의 개념은 Daizo Kunii 및 Octave Levenspiel 에 의한 "Fluidization Engineering", second edition, 1991, 특히 도입부의 1 쪽 및 2 쪽에 규정되어 있다.

기포 유동층으로 인해, 그리고 유동층의 다른 방식들과는 반대로, 금속 입자들은 유동층 내에서 입자 크기들의 균일한 분포를 유지하면서 유동층의 작업 온도로 매우 신속하고 매우 효율적으로 냉각된다. 결과적으로, 분말상의 냉매를 사용하여 금속 입자들을 냉각하는데 도움을 줄 필요가 없게 된다.

본 발명의 맥락에서, "챔버의 바닥에 위치됨" 은 가스 주입기 (6) 가 챔버의 하부 섹션에서 챔버의 바닥 (7) 에 충분히 근접하게 위치되어, 분무기 내에 형성된 실질적으로 모든 입자들이 유동화되는 것을 의미한다. 초기 비-분무화된 금속 스트림 및/또는 조대 입자들로부터 기인하는 응고된 스플래시들은 유동화되지 않을 수 있고, 가스 주입기들 아래로, 즉 유동층 아래로 떨어질 수 있다. 챔버의 바닥과 가스 주입기들 사이의 거리는 바람직하게는 10 cm 보다 짧고, 보다 바람직하게는 4 cm 보다 짧으며, 보다 더 바람직하게는 1 내지 3 cm 이다.

가스 주입기들 (6) 은 챔버 바닥에서의 입자가 상승하여 유동층이 형성되도록 챔버의 바닥으로부터 챔버의 상부를 향해 가스를 주입한다.

가스 주입기들은 챔버의 바닥 벽에 개구들을 포함할 수 있다. 가스는 분말층을 유동화시키기 위해 이러한 개구들을 통해 주입될 수 있다.

가스 주입기들은 챔버의 측벽을 통과하는 파이프들 (8) 을 포함할 수 있다. 챔버 내부에 위치하는 가스 주입기의 일부는 도 1 에 설명된 예에 도시된 바와 같이, 가까운 거리에서 바닥 벽의 형상을 따를 수 있다.

가스 주입기는 다공성 금속 플레이트들, 소결된 금속 플레이트들 또는 캔버스를 포함할 수 있다. 가스 주입기들은 바람직하게는 주입된 가스의 분산을 제공하기 위해 많은 작은 구멍들이 뚫린 파이프들과 같은 부분들인 스파저들을 포함한다. 스파저들은 충분한 압력 손실을 제공하기 때문에 10 cm/s 초과의 가스 속도들에 바람직하다. 스파저들은 보다 바람직하게는 다공성 스파저들이다. 이러한 유형의 스파저들은 수천 개의 작은 기공에 의해 금속 입자들의 층 내의 가스의 분포를 보장한다.

각각의 스파저는 분무기가 작동되는 동안 스파저가 분무기로부터 삽입되고 제거될 수 있게 하는 그로밋 시일 (grommet seal) (압축 끼워맞춤) 을 포함할 수 있다.

가스 주입기들은 유동 조절기 (9) 에 결합된다. 유동 조절기는 가스 주입기들을 통해 주입되는 가스의 유동을 제어하고, 따라서 챔버의 섹션은 알려져 있기 때문에 챔버 내의 가스의 속도를 제어한다. 따라서, 가스 유동은 금속 입자들이 유동화되고 획득된 유동층이 기포 방식으로 유지되도록 조정될 수 있다. 가스 조절기는 팬의 형태일 수 있다. 팬 속도는 가스 주입기들을 통해 주입되는 가스의 유동을 제어하기 위해 조절된다. 유동 조절기는 가스 공급원에 연결된다. 가스 공급원은 후술되는 바와 같이 새로운 가스를 유입시키도록 설계된 가스 유입구 (10) 및/또는 재순환된 가스를 제공하는 가스 추출기일 수 있다.

가스 분무기 (1) 는 바람직하게는 가스 주입기들 (6) 및 가스 분사기 (4) 를 통한 가스 주입을 보상하기 위한 가스 추출기 (11) 를 포함한다. 가스 추출기는, 바람직하게는 유동층과 간섭하지 않도록 그리고/또는 기포 스플래시로 인한 유동층 위의 입자들이 가스 추출기에 수반되는 높은 가스 속도 영역에 도달하기 전에 중력에 의해 층에서 다시 낙하하도록 챔버의 상부 섹션에 위치된다. 가스 추출기는 일 측면에서 챔버에 연결되고 다른 측면에서 탈진 수단 (12) 에 연결되는 하나의 파이프 또는 복수의 파이프들의 형태일 수 있다. 탈진 수단은 추출된 가스로부터 가장 미세한 입자들을 제거한다. 이들은 전기-필터, 백 필터 또는 사이클론 분리기를 포함할 수 있다. 사이클론 분리기는 비교적 낮은 압력 강하를 가지며 가동 부분들이 없기 때문에 바람직하다.

바람직하게는 가스 추출기 (11) 는 챔버내에 주입되어 가스 추출기를 통해 추출된 가스가 재순환될 수 있도록 설계된다. 따라서, 가스의 소모가 최소화된다. 이에 따라, 가스 추출기는 바람직하게는 가스 주입기 (6) 에, 가스 분사기 (4) 에 또는 둘 다에 연결된다. 특히, 일 측면에서 챔버에 연결된 탈진 수단 (12) 은 다른 측면에서 가스 분사기 (4) 에 결합된 가스 조절기 (5) 에, 또는 가스 주입기들 (6) 에 결합된 유동 조절기 (9) 에, 또는 둘 다에 연결된다.

도 1 에 도시된 예에서, 사이클론 분리기 형태의 하나의 탈진 수단 (12) 이 금속 스트림 상의 가스를 분사하기 위한 가스 조절기 (5) 에 연결되어, 금속을 분무화하기 위해 챔버 내에 주입된 가스가 재순환된다. 사이클론 분리기의 형태인 다른 탈진 수단 (12) 은 분말층의 유동화를 위해 사용된 가스가 재순환되도록 챔버의 바닥에서 가스를 주입하기 위해 가스 조절기 (5) 에 연결된다. 두 경우들에서, 재순환될 가스를 세정하기 위해서 필터들이 첨가될 수 있다. 가스 재순환의 다른 설계도 물론 가능하다.

가스 추출기 (11) 와 가스 주입기들 (6) 사이의 연결부는 바람직하게는 열교환기 (13) 를 포함한다. 결과적으로, 가스는, 연결부에서의 열 손실들이 가스를 원하는 온도로 다시 가져오기에 충분하지 않은 경우 및/또는 열 회수가 요구되는 경우, 챔버 내에 주입되어야 하는 온도로 냉각될 수 있다.

가스 추출기 (11) 와 가스 주입기들 (6) 사이의 연결부는 또한 일부 새로운 가스가 시스템 내에 도입되어야 하는 경우, 특히 가스 손실을 보상하기 위해 가스 유입구 (10) 를 포함할 수 있다.

가스 추출기 (11) 와 가스 분사기 (4) 사이의 연결부는 바람직하게는 열교환기 (13) 를 포함한다. 결과적으로, 가스는, 연결부에서의 열 손실들이 가스를 원하는 온도로 다시 가져오기에 충분하지 않은 경우 및/또는 열회수가 요구되는 경우, 용융 금속 스트림 상에 분사되어야 하는 온도로 냉각될 수 있다.

가스 추출기 (11) 와 가스 분사기 (4) 사이의 연결부는 또한 일부 새로운 가스가 시스템 내에 도입되어야 하는 경우, 특히 가스 손실을 보상하기 위해 가스 유입구 (10) 를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 가스 분무기는 챔버의 하부 섹션에 위치된 열교환기 (14) 를 더 포함한다. 챔버로 형성된 기포 유동층 (15) 이 열교환기와 접촉하도록 위치한다. 열교환기는 챔버 내에 적어도 부분적으로 위치될 수 있거나, 챔버의 하부 섹션 주위의 냉각 재킷일 수 있다. 가스 주입기들 (6) 을 통한 가스의 주입에 의해 운동이 유지되는 고체 입자들은 열교환기와 접촉하게 되고, 여기서 입자들은 포획된 열을 내부를 순환하는 전달 매체에 방출한다. 열교환기 내부의 매체의 유량은 냉각 속도를 제어하기 위해 조절될 수 있다. 그러한 열교환기는 유동층 내의 입자들의 냉각 및 원하는 온도에서의 그들의 유지를 용이하게 한다. 열교환기는 또한 입자들을 원하는 온도로 냉각 또는 유지하는데 필요한 가스의 유동을 감소시킬 수 있다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 가스 분무기 (1) 는 챔버의 바닥 아래에 조대 입자 수집기 (16) 를 더 포함한다. 전술한 바와 같이, 초기 비-분무화된 금속 스트림 및/또는 조대 입자들로부터 기인하는 응고된 스플래시들은 유동화되지 않을 수 있고, 챔버의 바닥에서, 가스 주입기들 아래로, 즉 유동층 아래로 떨어질 수 있다. 조대 입자 수집기는 분무화를 방해하지 않으면서 분무기로부터 이들 원하지 않는 입자들의 배출을 허용한다. 조대 입자 수집기는 바람직하게는 밸브 (17) 및 수집 챔버 (18) 를 포함한다. 수집 챔버는 제 2 밸브를 통해 가동 챔버에 연결될 수 있다. 이러한 방식으로, 가동 챔버는 챔버 내의 압력을 손상시키지 않고 교체될 수 있다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 일단 금속 입자들이 유동층에 의해 생성되고 냉각되면, 이들은 챔버의 바닥에 위치된 배출 개구를 통해 배출된다. 이는 배출 개구의 기술에 따라 일단 용융 금속의 배치가 분무화되거나 분무화를 방해하지 않고 행해질 수 있다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 가스 분무기는 챔버의 하부 섹션에 오버플로우 (19) 를 포함한다. 그 목적은 챔버 (2) 로부터 분말을 배출하는 것이다. 특히, 챔버의 하부 섹션의 유동화 분말은 유동층의 레벨이 오버플로우 (19) 의 상부에 도달하자마자 연속 모드로 가스 분무기로부터 배출될 수 있다. 따라서, 분무기는 연속적으로 작동될 수 있다.

오버플로우 (19) 는 바람직하게는 챔버의 하부 섹션에서 적어도 부분적으로 연장되고 챔버의 바닥 벽 (7) 을 통과한다. 이는 다운코머 (downcomer) 의 형태일 수 있다. 보다 바람직하게는 파이프이다. 그 섹션은 바람직하게는 챔버로부터 배출될 분말 유동에 적합하게 된다. 특히, 그 섹션은 노즐을 떠나는 용융 금속 유동에 적합하게 되어 시간 경과에 따라 챔버의 하부 섹션 내에 분말의 축적이 없다. 분무기에 형성된 더 조대 입자들이 챔버의 바닥에 수집되는 경우, 오버플로우의 섹션은 바람직하게는 노즐을 떠나는 용융 금속 유동에 적합하게 되고, 더 조대 입자들은 따로 남겨진다. 파이프의 섹션은 바람직하게는 일정하며, 즉 금속 분말의 균질한 배출을 돕고 막힘을 피하기 위해 파이프를 따라 또는 그 상단부에서의 감소가 없다. 본 발명의 일 변형예에서, 오버플로우, 또는 적용 가능하다면 파이프는 챔버로부터 배출될 분말 유동을 조정하기 위한 밸브를 포함한다. 본 발명의 일 변형예에서, 오버플로우의 하부 말단은 분무기의 외부로부터 내부로의 가스의 유동을 추가로 제한하기 위해 감소된 섹션을 갖는다.

오버플로우의 높이는 오버플로우의 상부와 챔버의 바닥 사이의 수직 거리, 즉 챔버 내에서 연장되는 오버플로우의 부분의 수직 길이로서 규정된다. 오버플로우의 높이는 바람직하게는 유동층의 체적이 원하는 온도에서 금속 분말을 냉각시킬 정도로 충분히 크도록 설정된다. 유동층의 체적은 실제로 챔버의 하부 섹션의 섹션 및 오버플로우의 높이에 의해 실질적으로 규정된다. 오버플로우 높이가 짧으면, 유동층의 체적이 낮고 유동층 내 입자들의 체류 시간이 짧다. 결과적으로, 배출된 입자들은 여전히 고온이다. 오버플로우 높이가 매우 길면, 유동층의 체적이 높고 유동층 내 입자들의 체류 시간이 길다. 결과적으로, 배출된 입자들은 냉각된다. 이러한 원리에 기반하여, 당업자는 챔버의 치수 및 배출된 입자들의 원하는 온도에 따라 오버플로우의 높이를 선택할 수 있다. 본 발명의 일 변형예에서, 오버플로우, 또는 적용 가능하다면 파이프는, 오버플로우의 높이가 즉석에서 조정될 수 있도록, 특히 분말의 냉각 및 결과적으로 챔버로부터 배출된 분말의 온도를 조정하기 위해 높이 조정 수단을 포함한다.

오버플로우로 인해, 유동층에서의 입자들의 체류 시간은, 챔버의 바닥에 있는 밸브들 또는 파이프들과 같이, 다른 용액들과 달리, 입자들의 크기에 상관없이 균일하고, 이를 위해 더 조대 입자들이 먼저 그리고 유동층의 작업 온도로 냉각되기 전에 배출된다. 더욱이, 오버플로우를 통해 챔버를 나가는 가스의 양이 낮기 때문에, 주입된 가스의 대부분은 층을 유동화하는데 사용되고, 이는 매우 안정적인 유동층에 기여한다. 추가로, 오버플로우는 입자들에 의한 마모를 제한하는 기계적 부분이 아니다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 오버플로우 (19) 는 햇 (20) 에 의해 오버행된다. 결과적으로, 챔버 상부 섹션에서 떨어지는 고온 금속 분말이 오버플로우로 직접 유입되는 것을 방지한다. 햇은 오버플로우를 통해 배출되는 분말 유동을 방해하지 않도록 오버플로우의 상부 위에 충분히 높게 위치된다. 햇 및 오버플로우의 상부는 노즐 (3) 에 실질적으로 수직으로 위치될 수 있고, 햇은 충격 패드를 포함할 수 있다. 그 구성에서, 분무 프로세스의 시작 시에 분무화되지 않은 용융 금속의 스트림은 충격 패드에 충돌하고 프로세스에 유해하지 않은 작은 입자들로 분산된다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 오버플로우 (19), 및 바람직하게는 챔버 외부의 오버플로우의 일부는 가스 유입구 (21) 를 더 포함한다. 결과적으로, 가스, 및 바람직하게는 챔버 내부에서 분말을 유동화시키기 위해 사용된 가스가 오버플로우에 주입될 수 있다. 이는 배출 분말을 유동화된 형태로 유지하는 것을 돕고, 오버플로우의 하류측 분위기가 챔버로 진입하는 것을 방지한다.

오버플로우를 통해 챔버로부터 배출된 분말은 챔버, 용기 또는 컨베이어 (22) 에 의해 수집될 수 있다. 컨베이어는 가스 분무기 (1) 를 포함하는 설비의 일부이다. 바람직하게는, 분말을 시빙 스테이션 (23) 및/또는 배깅 스테이션으로 운반한다. 컨베이어는 특히 진공 공압 컨베이어, 압력 컨베이어 또는 흡입 압력 컨베이어일 수 있다.

도 3 및 도 4 에 도시된 본 발명의 일 변형예에 따르면, 챔버 (2) 로부터 배출된 분말은 유동층 (24), 바람직하게는 기포 유동층의 형태로 운반된다. 이러한 종류의 운반은 최소 통기력을 필요로 하기 때문에, 먼지 배출이 방지될 수 있고 연속 작동이 보장될 수 있는 이점이 있다.

컨베이어 (22) 는 바람직하게는 유동화 가스의 순환을 위한 하부 덕트 (25), 분말의 순환을 위한 상부 덕트 (26) 및 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 하부 덕트와 상부 덕트를 분리하는 다공성 벽 (27) 을 포함한다.

다공성 벽은 유동화 가스가 그것을 통과하도록 한다. 이러한 다공성 벽은 상부 덕트의 전체 단면에 걸친 가스의 균질한 분포를 보장하기 위해 다공성 벽을 통과할 때 가스의 충분한 압력 강하가 존재하도록 설계된다. 다공성 벽은 다층 캔버스 직물 또는 다공성 내화물일 수 있다.

하부 덕트는 유동 조절기 (28) 에 결합된 유동화 가스 유입구 (29) 에 의해 유동화 가스를 공급받는다. 유동화 가스 유입구는 유동화 가스 유입구 도관의 형태일 수 있고, 유동 조절기는 팬의 형태일 수 있다. 유동 조절기는 다공성 벽의 표면을 알고 있기 때문에 하부 덕트에 주입되는 가스의 유동을 제어하고 따라서 상부 덕트 내의 가스의 속도를 제어한다. 이에 따라, 가스 유동은 상부 덕트 내의 금속 입자들이 유동화되도록 조정될 수 있다. 유동 조절기가 팬일 경우, 하부 덕트에 주입되는 유동화 가스의 유동을 제어하기 위해 속도를 조정한다. 유동 조절기는 가스 공급원에 연결된다. 가스 공급원은 새로운 가스를 유입시키도록 설계된 가스 유입구 및/또는 재순환된 가스를 제공하는 도관일 수 있다.

상부 덕트의 전체 단면에 걸친 가스의 이러한 균질한 분배 덕분에, 하나의 유동 조절기 (28) 만이 전체 컨베이어에 대해 사용될 수 있다. 이렇게 하면 설치 및 유지 관리가 단순해진다.

컨베이어 (22) 는, 상부 덕트 (26) 의 상부에, 상부 덕트 내의 유동화 가스의 압력이 조절될 수 있도록 적어도 하나의 압력 밸브 (30) 를 포함한다. 압력 밸브는 사이클론 박스 (32) 내에 위치하는 사이클론 (31) 을 통해 상부 덕트에 연결되는 것이 바람직하다. 그 방식으로, 압력 밸브를 통해 상부 덕트를 나가는 유동화 가스는 여과되고, 즉 유동화 가스의 유동에 의해 드래그된 층들의 입자들은 가스로부터 분리되어 유동층에 다시 떨어진다. 사이클론 박스는 사이클론 내의 입자들의 드래그를 최소화하기 위해 상부 덕트 상부의 레벨 위에 위치되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 컨베이어 (22) 는 상부 덕트의 길이를 따라 분포된 복수의 압력 밸브들 (30) 을 포함한다. 이는 유동층 위의 유동화 가스의 수평 순환을 제한하고 따라서 유동층을 추가로 안정화시킨다. 보다 바람직하게는, 복수의 압력 밸브들은 가스 댐 (33) 과 조합된다. 각각의 댐은 상부 덕트의 상부 부분에 횡방향으로 그리고 2 개의 연속적인 압력 밸브들 (30) 사이에 위치된다. 이들 가스 댐들은 유동층 위의 유동화 가스의 수평 순환을 추가로 제한한다.

컨베이어 (22) 는, 그 말단 중 하나에서, 시빙 스테이션 (23) 및/또는 배깅 스테이션에서 분말을 배출하기 위한 컨베이어 오버플로우 (34) 를 포함한다. 컨베이어 오버플로우는 도 3 에 도시된 바?탔? 상부 덕트 단부 섹션에 제공될 수 있다. 그 경우에, 유동층의 레벨이 컨베이어 오버플로우의 레벨에 도달하자마자, 분말은 시빙 스테이션 및/또는 배깅 스테이션에서 유동한다. 컨베이어 오버플로우는 도 4 에 도시된 바와 같이 컨베이어의 말단 위에 위치할 수도 있다. 그 경우, 상향 파이프 (35) 를 통해 상부 덕트에 연결되어 있다. 그 경우에 컨베이어로부터 분말이 배출되는 방식은 후술한다. 이러한 구성은 컨베이어 아래에 완전히 위치되지 않을 수 있는 시빙 스테이션 및/또는 배깅 스테이션에 공급하기에 매우 편리하다.

컨베이어 (22) 는, 바람직하게는 그 다른 말단에서 분무기의 오버플로우 (19) 에 연결된다. 특히, 오버플로우 하단부는 상부 덕트 (26) 에 연결된다. 컨베이어는 복수의 오버플로우들 및 이에 따라 복수의 분무기들에 연결될 수 있다. 그 경우, 오버플로우는 컨베이어의 전체 길이를 따라 분포된다. 복수의 압력 밸브들이 있는 경우에, 이들은 바람직하게는 오버플로우들 사이에 위치되고, 잠재적 가스 댐은 바람직하게는 오버플로우에 인접하게 그리고 오버플로우의 상류에 위치된다.

컨베이어 (22) 는, 바람직하게는 분말이 관련되는 한 분무기의 오버플로우 및 컨베이어 오버플로우에 의해서만 그리고 유동화 가스가 관련되는 한 유입구 도관, 바람직하게는 단일, 및 압력 밸브들에 의해서만 외부와 연통하는 폐쇄 디바이스이다.

컨베이어 (22) 는 바람직하게는 수평이다. 이는 또한 다른 부분들로 만들어질 수 있다. 이들 부분들은 상이한 레벨들일 수 있다. 따라서, 운반은 현장의 지형에 쉽게 적합하게 될 수 있다.

컨베이어 (22) 를 작동시키기 위해, 유동화 가스는 컨베이어의 하부 덕트 (25) 와 상부 덕트 (26) 를 분리하는 다공성 벽 (27) 아래로 주어진 유량으로 도입된다.

유동화 가스는 다공성 벽을 통하여 유동한 후, 상부 덕트에 놓여서 유동화될 층을 형성하는 입자들 사이를 통과한다. 입자들 사이에 존재하는 틈새 공간 내의 유동화 가스의 속도가 충분히 높으면, 입자들이 이동된 후 상승되고, 각각의 입자는 이웃하는 입자들과 영구적인 접촉 지점들을 손실한다. 이로써, 상부 덕트 내에 유동층 (24) 이 형성된다.

상부 덕트 (26) 내의 오버플로우 (19) 를 통해 챔버 (2) 로부터 배출된 분말은 컨베이어 내에서 유동화된 형태로 유지된다. 그것이 유체처럼 거동함에 따라, 상부 덕트 내에서 레벨을 유지하고, 컨베이어 오버플로우 (34) 에서 유동층을 컨베이어로부터 시빙 스테이션 및/또는 배깅 스테이션으로 배출함으로써 컨베이어를 따라 분말의 연속적인 유동이 생성된다. 상부 덕트의 단부 섹션에 컨베이어 오버플로우가 제공되는 경우, 유동층의 레벨이 컨베이어 오버플로우의 레벨에 도달하자마자 연속적인 유량이 얻어진다. 컨베이어 오버플로우가 상향 파이프 (35) 에 의해 상부 덕트에 연결되는 경우, 상부 덕트 내의 유동화 가스 내의 압력은 유동층이 컨베이어 오버플로우까지 상향 파이프 내에서 상승하도록 대기압보다 약간 높게 설정된다. 예를 들어, 강 입자들의 경우에, 대기압에 대해 상대적으로 과압은 상향 파이프의 미터당 200 내지 600 mbar 로 설정될 수 있다.

분무기 오버플로우를 통한 분말 공급이 중단되는 경우, 유동층의 레벨은 컨베이어 오버플로우의 레벨에 도달할 때까지 컨베이어에서 감소할 것이다. 이 지점에서, 컨베이어 오버플로우를 통한 유동은 중단된다. 반대로, 어떤 이유로 컨베이어 오버플로우가 일시적으로 폐쇄되어야 한다면, 유동층의 레벨은 컨베이어에서 증가할 것이다. 그 경우에, 유동층의 레벨이 상부 덕트 상부까지 도달하는 경우에만 분무기 오버플로우를 통한 분말 공급을 중단해야 할 수도 있다.

추가로, 이 컨베이어를 이용한 분말 운반을 매우 손쉽게 온 및 오프할 수 있게 된다. 유동화 가스의 유입구는 단지 온 및 오프되어야 한다.

유동화 가스는 분말이 충분히 냉각되어 공기와 접촉하여 산화되지 않을 경우 공기일 수 있다. 분말을 분위기로부터 보호할 필요가 있으면, 유동화는 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 가스일 수 있다. 그 경우, 불활성 가스는 바람직하게는 재순환된다.

프로세스 관점에서, 분무기 챔버 (2) 내부의 분말의 냉각은 다음을 포함하는 금속 분말을 제조하기 위한 프로세스 덕분에 가능하다:

- (i) 가스 분무기 (1) 의 챔버 (2) 에 용융 금속을 공급하는 단계,

- (ii) 금속 입자들을 형성하도록 가스를 주입하여 용융 금속을 분무화하는 단계,

- (iii) 금속 입자들의 기포 유동층 (15) 을 형성하기 위해 챔버의 바닥으로부터 가스를 주입하여 챔버의 하부 섹션의 금속 입자들을 냉각시키는 단계

를 포함한다.

바람직하게는, 이 프로세스는 금속 분말을 연속적으로 제조하기 위한 것이고, 이에 대해서는 후술하기로 한다.

분무화될 금속은 특히 강, 알루미늄, 구리, 니켈, 아연, 철, 합금일 수 있다. 강은 특히 탄소 강, 합금 강 및 스테인리스 강을 포함한다.

금속은 고체 상태로 분무기에 제공될 수 있고, 노즐을 통해 분무기와 연결된 턴디쉬에서 용융될 수 있다. 이전 단계에서 용융되어 턴디쉬에 부을 수도 있다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 분무화될 용융 금속은 고로 경로를 통해 수득되는 강이다. 이 경우, 선택적으로 고온 금속 탈황 스테이션으로 보내어진 후, 선철이 고로로부터 탭핑되고 전로 (또는 염기성 산소 로용 BOF) 로 운반된다. 용융 철은 전로에서 정련되어 용융 강을 형성한다. 이어서, 전로로부터의 용융 강은 전로로부터 회복 래이들 (recuperation ladle) 로 탭핑되고, 바람직하게는 래이들 야금로 (LMF) 로 운반된다. 따라서, 용융 강은 특히 탈산화를 통해 LMF 에서 정제될 수 있고, 용융 강의 일차 합금은 합금철 또는 규화물 합금 (silicide alloy) 또는 질화물 합금 (nitride alloy) 또는 순수 금속 또는 이들의 혼합물을 첨가함으로써 행해질 수 있다. 필요한 분말 조성이 생성되어야 하는 특정 경우에, 용융 강은 또한 진공 탱크 탈가스기 (VTD), 진공 산소 탈탄 (VOD) 용기 또는 진공 아크 탈가스기 (VAD) 에서 처리될 수 있다. 이들 장비는 특히 수소, 질소, 황 및/또는 탄소 함량을 추가로 제한할 수 있게 한다.

그 후, 정제된 용융 강은 복수의 유도로들에 부어진다. 각각의 유도로는 다른 유도로와 독립적으로 작동될 수 있다. 이는 다른 유도로가 여전히 진행하는 동안 유지보수 또는 수리를 위해 특히 중단될 수 있다. 또한, 하나의 유도로에서 다른 유도에 상이한 양의 철합금, 스크랩, 직접 환원철 (DRI), 규화물 합금, 질화물 합금 또는 순수 원소들을 공급할 수 있다.

유도로들의 개수는 전로로부터 나오는 용융 강 또는 래이들 야금로로부터 나오는 정제된 용융 강의 유동 및/또는 분무기들의 하부에서의 강 분말의 원하는 유동에 적합하게 된다.

각각의 유도로에서, 용융 강의 합금화는 원하는 강 분말의 조성에 강 조성을 조정하기 위하여 합금철 또는 규화물 합금 또는 질화물 합금 또는 순수 금속들 또는 이들의 혼합물을 첨가하여 이루어진다.

그 다음, 각각의 유도로에 대해, 원하는 조성에서 용융 강이 적어도 하나의 가스 분무기에 연결된 전용 저장소에 부어진다. "전용" 은 저장소가 주어진 유도로와 쌍을 이루는 것을 의미한다. 즉, 복수의 저장소들이 하나의 주어진 유도로에 전용될 수 있다. 명료함을 위해, 각각의 유도로는 적어도 하나의 가스 분무기에 연결된 적어도 하나의 저장소를 갖는 그 자신의 생산 스트림을 갖는다. 이러한 병렬 및 독립적인 생산 스트림으로, 강 분말을 생산하는 프로세스가 다양하고, 쉽게 연속으로 형성될 수 있다.

저장소는 주로 분위기 제어 가능한, 용융 강 가열 가능한 및 가압 가능한 저장 탱크이다.

각각의 전용 저장소 내의 분위기는 바람직하게는 용융 강의 산화를 피하기 위해 아르곤, 질소 또는 이들의 혼합물이다.

각각의 저장소에 부어진 강 조성은 액상선 온도 이상으로 가열되고 이 온도로 유지된다. 이러한 과열로 인해, 분무기 노즐 (3) 의 막힘이 방지된다. 또한, 용융된 조성의 점도 감소는 적절한 입자 크기 분포를 갖는 위성 없이 높은 구형도를 갖는 분말을 얻는 것을 돕는다.

마지막으로, 전용 저장소가 가압될 때, 용융 강은 저장소로부터 저장소에 연결된 가스 분무기 중 적어도 하나로 유동할 수 있다.

본 발명의 다른 변형예에 따르면, 분무화될 금속은 전기 아크로 경로를 통해 수득되는 강이다. 이 경우에, 스크랩, 금속 미네랄 및/또는 금속 분말 등의 원료는 전기 아크로 (EAF) 에 공급되고, 별도의 액체 슬래그층으로서 불순물 및 개재물이 제거된 상태로 제어된 온도에서 가열된 액체 금속으로 용융된다. 가열된 액체 금속은 EAF 로부터 래이들 내로, 바람직하게는 수동적으로 가열가능한 래이들 내로 제거되고, 정제 스테이션으로 이동되며, 여기서 바람직하게는 유도 가열식 정제 유지 용기 내에 배치된다. 이 때, 액체 금속으로부터 탄소, 수소, 산소, 질소 및 다른 바람직하지 않은 불순물을 제거하기 위해 진공 산소 탈탄과 같은 정제 단계가 수행된다. 이어서, 정제된 액체 금속을 갖는 래이들은 제어된 진공 및 불활성 분위기 하에서 그리고 분무기의 가열된 턴디시를 함유하는 폐쇄된 챔버 위로 이송될 수 있다. 래이들은 공급 도관에 연결되고, 가열된 턴디쉬는 공급 도관을 통해 정제된 액체 금속 내에 공급된다.

대안적으로, 정제된 액체 금속을 갖는 래이들은 정제 스테이션으로부터 가스 분무기의 가열된 턴디쉬와 함께 제어된 진공 및 불활성 분위기 하에서 주입 영역을 포함하는 분무기 스테이션의 도어에 위치된 다른 유도적으로 가열된 분무 홀더 용기로 이송된다. 유도적으로 가열된 분무 홀더 용기는 이어서 진공 및 대기가 주입 영역 중 하나로 조정되는 수용 영역 내로 도입된다. 그 다음, 용기가 주입 영역 내로 도입되고 액체 금속이 제어된 속도로 가열된 턴디쉬 내로 주입되고 분무기로 분무화된다.

양 변형예들에서, 용융 금속은, 제어된 분위기 하에서 챔버 (2) 내의 노즐 (3) 을 통해 가압되고 (단계 (i)) 미세 금속 액적으로 이를 분무화하는 가스의 제트에 의해 충돌 (단계 (ii))) 될 때까지, 턴디쉬 내의 분무 온도에서 유지된다.

단계 (ii) 에 대해, 금속 스트림을 분무화하기 위해 가스 분사기 (4) 를 통해 주입되는 가스는 바람직하게는 아르곤 또는 질소이다. 이들은 둘 다 다른 가스, 예를 들어 더 작은 입자 크기의 형성을 촉진하는 헬륨보다 더 느린 용융 점도를 증가시킨다. 이들은 또한 화학물질의 순도를 조절하고, 바람직하지 않은 불순물을 방지하며, 분말의 양호한 형태에 중요한 역할을 한다. 질소의 몰 중량이 아르곤에 대한 39.95 g/몰에 비해 14.01 g/몰이기 때문에, 질소 보다 아르곤으로 더 미세한 입자를 얻을 수 있다. 한편, 질소의 비열 용량은 아르곤에 대해 0.52 에 비해 1.04 J/(g K) 이다. 따라서, 질소는 입자의 냉각 속도를 증가시킨다.

가스 유동은 금속 분말의 입자 크기 분포 및 미세 구조에 영향을 미친다. 특히, 유동이 높을수록 냉각 속도가 높아진다. 결과적으로, 가스 유량 (㎥/h 로) 과 금속 유량 (Kg/h 로) 간의 비율로서 규정되는 가스 대 금속 비율은, 바람직하게는 1 내지 5, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 3 로 유지된다.

챔버 내에서 용융 금속의 분무화로부터 금속 입자들이 얻어지면, 얻어진 분말은 금속 입자들의 기포 유동층 (15) 을 형성하기 위해 챔버의 바닥으로부터 가스를 주입함으로써 챔버의 하부 섹션에서 냉각된다 (단계 (iii)). 이 단계는 바람직하게는 분무화 단계와 동시에 수행된다. 이는 분무화 단계와 연속하여 및 동시에 수행되는 것이 보다 바람직하다. 이러한 방식으로 분무기는 연속적으로 작동할 수 있다.

이 단계 동안, 금속 입자들은 바람직하게는 이들의 산화 윈도우 아래로 냉각된다. 강 분말의 경우에, 금속 입자들은 바람직하게는 300℃ 이하, 더 바람직하게는 260℃ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 150 내지 260℃ 로 냉각된다. 그러한 냉각으로, 이어서 분말은 프로세스의 다음 단계에서 공기 중에서 조작될 수 있다. 산화에 대한 강 조성의 감도 및/또는 가스의 순도에 따라, 냉각이 조정될 수 있다. 분말을 냉각시키는데 필요한 가스 유동을 제한하기 위해, 분말은 바람직하게는 너무 많이, 예를 들어 150℃ 이하로 냉각되지 않는다. 연속 모드에서, 유동층이 일정한 온도로 유지되는 한편, 입자들의 일부가 챔버로부터 연속적으로 배출되고 새로운 고온 입자들이 층에 연속적으로 추가되도록 가스 유동이 조정된다. 그 경우, 유동층은 300℃ 이하, 더 바람직하게는 260℃ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 150 내지 260℃ 로 유지된다.

분말층을 유동화시키기 위해 가스 주입기들 (6) 을 통해 주입되는 가스는 바람직하게는 아르곤 또는 질소이고, 더 바람직하게는 용융 금속 스트림을 분무화시키기 위해 사용되는 것과 동일한 가스이다. 이는 바람직하게는 낮은 통기력과 저감된 에너지 소비를 필요로 하는 1 내지 80 cm/s 의 속도로 주입된다. 가스 유동은 팬과 같은 유동 조절기 (9) 에 의해 조절되는 것이 바람직하다.

가스는 10 내지 50℃ 사이의 온도에서 주입되는 것이 바람직하다. 이는 금속 입자들의 냉각을 더욱 향상시킨다.

주입된 가스는 챔버 내의 일정한 압력을 유지하기 위하여 챔버로부터 추출되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 가스 추출기 (11) 내의 가스 유동이 조정된다. 챔버 (2) 내의 압력은 바람직하게는 5 내지 100 mbar 로 설정된다.

주입된 가스는 바람직하게는 재순환된다. 그 경우에, 챔버로부터 추출한 후에 냉각하는 것이 보다 바람직하다. 바람직하게는 50℃ 이하, 더욱 바람직하게는 10 과 50℃ 사이로 냉각된다.

단계 (iii) 동안, 금속 입자의 냉각은 유동층을 열교환기 (14) 와 접촉시킴으로써 추가로 향상될 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 냉각된 금속 입자들을 챔버로부터 연속적으로 배출하는 단계 (iv) 를 추가로 포함할 수 있다. 이 단계는 바람직하게는 분무화 단계 및 냉각 단계와 동시에 수행된다. 연속적인 배출은 전술한 바와 같이 오버플로우 (19) 를 통해 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 배출된 금속 입자들을 시빙 스테이션 (23) 및/또는 배깅 스테이션으로 운반하는 단계 (v) 를 추가로 포함할 수 있다. 이 단계는 바람직하게는 분무화 단계, 냉각 단계 및 배출 단계와 동시에 수행된다.

배출된 금속 입자들은 유동층 (24) 형태로 운반될 수 있다. 이는 바람직하게는 기포 유동층이다.

Claims (26)

1. 금속 분말들을 제조하는 프로세스로서,
   - (i) 가스 분무기 (1) 의 챔버 (2) 에 용융 금속을 공급하는 단계,
   - (ii) 금속 입자들을 형성하도록 가스를 주입하여 상기 용융 금속을 분무화하는 단계,
   - (iii) 상기 금속 입자들의 기포 (bubbling) 유동층 (15) 을 형성하기 위해 상기 챔버의 바닥으로부터 가스를 주입하여 상기 챔버의 하부 섹션 내의 상기 금속 입자들을 냉각시키는 단계
   를 포함하는, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용융 금속은 고로 경로를 통해 획득되는 강인, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 용융 금속은 전기 아크로 경로를 통해 획득되는 강인, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 (ii) 및 단계 (iii) 이 동시에 수행되는, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 (iii) 에서, 상기 금속 입자들은 300℃ 이하로 냉각되는, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   단계 (iii) 에서, 주입된 가스는 추출되고, 냉각되고, 재주입되는, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 가스는 50℃ 이하로 냉각되는, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 챔버로부터 금속 입자들을 연속적으로 배출하는 단계 (iv) 를 더 포함하는, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
9. 제 8 항에 있어서,
   연속적인 배출은 오버플로우 (19) 를 통해 수행되는, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    배출된 상기 금속 입자들을 시빙 스테이션 (sieving station) 으로 운반하는 단계 (v) 를 더 포함하는, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
11. 제 10 항에 있어서,
    배출된 상기 금속 입자들은 유동층 (24) 의 형태로 운반되는, 금속 분말들을 제조하는 프로세스.
12. 가스 분무기 (1) 로서,
    챔버 (2),
    상기 챔버의 바닥 (7) 에 위치된 가스 주입기들 (6), 및
    상기 챔버의 하부 섹션에 축적될 금속 입자들을 유동화시키고 금속 입자들의 기포 유동층 (15) 을 형성하기 위해 상기 가스 주입기들에 결합되는 유동 조절기 (9)
    를 포함하는, 가스 분무기.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 가스 주입기들 (6) 은 상기 챔버의 바닥 벽에 개구들을 포함하는, 가스 분무기.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 챔버의 바닥 (7) 과 상기 가스 주입기들 (6) 사이의 거리는 바람직하게는 10 cm 보다 짧은, 가스 분무기.
15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 주입기들은 스파저들 (spargers) 인, 가스 분무기.
16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 하부 섹션에 위치된 열교환기 (14) 를 더 포함하는, 가스 분무기.
17. 제 12 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 하부 섹션 내의 오버플로우 (19) 를 더 포함하는, 가스 분무기.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 오버플로우는 상기 챔버의 하부 섹션에서 적어도 부분적으로 연장되고 상기 챔버의 바닥 벽을 통과하는 파이프인, 가스 분무기.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 챔버 외부의 상기 오버플로우의 일부는 가스 유입구 (21) 를 포함하는, 가스 분무기.
20. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 바닥에서 조대 입자들 수집기 (16) 를 더 포함하는, 가스 분무기.
21. 제 12 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 챔버의 상부 섹션 내의 가스 추출기 (11) 를 더 포함하는, 가스 분무기.
22. 제 21 항에 있어서,
    상기 가스 추출기 (11) 는 상기 챔버로부터 추출된 가스를 탈진 (dedusting) 하기 위한 사이클론 분리기를 포함하는, 가스 분무기.
23. 제 21 항 또는 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가스 추출기 (11) 는 상기 분무기 내의 가스 재순환을 위해 가스 주입기들 (6) 에 연결되는, 가스 분무기.
24. 제 23 항에 있어서,
    상기 가스 추출기 (11) 와 상기 가스 주입기들 (6) 사이의 연결부는 열교환기 (13) 를 포함하는, 가스 분무기.
25. 설비로서,
    제 12 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따른 가스 분무기 (1), 및
    가스의 순환을 위한 하부 덕트 (25), 분말 재료의 순환을 위한 상부 덕트 (26), 및 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 상기 하부 덕트와 상기 상부 덕트를 분리하는 다공성 벽 (27) 을 포함하는 컨베이어 (22)
    를 포함하는, 설비.
26. 제 25 항에 있어서,
    상기 컨베이어의 상기 하부 덕트 (25) 는 유동화 가스 유입구 (29), 및 상기 가스 분무기로부터 배출될 금속 입자들을 유동화하고 상기 상부 덕트 (26) 에 금속 입자들의 유동층 (24) 을 형성하기 위해 상기 가스 유입구에 결합된 유동 조절기 (28) 를 포함하는, 설비.