KR20240021273A - 분무기 저장소 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용융 금속 분무기의 저장소에 관한 것으로서, 상기 저장소는, i) 턴디시로서, a) 중심 캐비티를 실질적으로 한정하는 바닥 및 측면으로서, 상기 중심 캐비티의 바닥은 중심 부분 및 주변부를 포함하는, 상기 바닥 및 측면, b) 상기 턴디시의 측면에 상부 개방 리세스 형태의 적어도 하나의 배출 구역으로서, 최대 상기 중심 캐비티의 바닥의 주변부 레벨에 위치한 바닥, 상기 바닥 내에 배출 개구, 및 상기 배출 개구용 차단 디바이스를 포함하는, 상기 적어도 하나의 배출 구역을 포함하는, 상기 턴디시, ii) 벨로서, 상기 벨의 립은 상기 턴디시의 상기 바닥을 향해 위치되고, 상기 벨은 실질적으로 상기 턴디시 상에 중심이 위치되고 상기 턴디시의 상기 바닥의 적어도 50% 위로 연장되며, 상기 벨은 그 상부 섹션에 가스 주입기를 포함하는, 상기 벨을 포함한다. 본 발명은 또한 이의 프로세스에 관한 것이다.

Description

분무기 저장소

본 발명은 금속 분말의 제조, 그리고 특히 적층 가공 (additive manufacturing) 을 위한 가스 분무화 (gas atomization) 에 의한 금속 분말의 제조에 관한 것이다. 본 발명은 특히 용융 금속 분무기들의 저장소에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이의 금속 분말을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.

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

전기 아크로에서 금속 재료를 용융시키고, 레이들에서 액체 금속을 정제하고, 가스 분무기의 가열된 턴디시를 포함하는, 제어된 진공 및 불활성 분위기 하에서, 주입 영역을 포함하는 분무기 스테이션에서 액체 금속과 함께 레이들을 이송하는 것이 WO 2020041370 으로부터 특히 공지되어 있다. 이어서, 유도 가열에 의해 레이들 내의 액체 금속 온도를 계속 제어하면서 턴디시 내의 금속의 최소 레벨을 유지하기 위해 제어된 비율로 액체 금속을 턴디시 내에 붓는다.

분무기 스테이션에서 분위기, 압력의 제어 및 에어록의 사용은 프로세스를 복잡하게 만든다. 또한, 분무기에서 느린 유량을 고려할 때, 레이들로부터 액체 금속을 매우 느리게 붓는다. 이러한 조건들에서 용융 금속의 온도를 유지하고 금속의 동결을 방지하는 것이 매우 어렵다.

따라서, 본 발명의 목적은, 용이하게 작동될 수 있고 연속적으로 가동할 수 있는 용융 금속 분무기의 저장소를 제공함으로써 선행 기술의 설비 및 프로세스의 단점을 해결하는 것이다.

이러한 목적을 위해, 본 발명의 제 1 과제는 용융 금속 분무기의 저장소로 이루어지며, 상기 저장소는:

- 턴디시로서,

o 중심 캐비티를 실질적으로 한정하는 바닥 및 측면으로서, 상기 중심 캐비티의 바닥은 중심 부분 및 주변부를 포함하는, 상기 바닥 및 측면,

o 상기 턴디시의 측면에 상부 개방 리세스 형태의 적어도 하나의 배출 구역으로서,

ㆍ 최대 상기 중심 캐비티의 바닥의 주변부 레벨에 위치한 바닥,

ㆍ 상기 바닥 내의 배출 개구, 및

ㆍ 상기 배출 개구용 차단 디바이스

를 포함하는, 상기 적어도 하나의 배출 구역

을 포함하는, 상기 턴디시,

- 벨로서, 상기 벨의 립은 상기 턴디시의 상기 바닥을 향해 위치되고, 상기 벨은 실질적으로 상기 턴디시 상에 중심이 위치되고 상기 턴디시의 상기 바닥의 적어도 50% 위로 연장되며, 상기 벨은 그 상부 섹션에 가스 주입기를 포함하는, 상기 벨을 포함한다.

본 발명에 따른 저장소는 또한 개별적으로 또는 조합하여 아래에 나열된 선택적인 특징들을 가질 수 있다:

- 상기 벨은 그 상부 섹션에 압력 변환기를 더 포함하고,

- 상기 저장소는 상기 턴디시의 측면에 상부 개방 리세스 형태의 공급 구역을 더 포함하고,

- 상기 저장소는 상기 턴디시에 인접하여, 상기 배출 구역 내의 용융 금속의 레벨을 검출하기 위한 레벨 센서를 더 포함하고,

- 상기 배출 구역의 바닥은 상기 중심 캐비티의 바닥의 주변부 레벨에 있고,

- 상기 배출 구역의 바닥은 상기 중심 캐비티의 바닥의 주변부 레벨 아래에 있고,

- 상기 중심 캐비티의 바닥은 제 1 레벨에서의 중심 평탄부 및 하부 레벨에서의 주변부를 포함하고,

- 상기 중심 캐비티의 바닥은 중심 돔을 포함하고,

- 상기 턴디시의 측면은 내화물들을 포함하고,

- 상기 턴디시의 측면은 내화물들에 매립된 적어도 하나의 유도 가열기를 포함하고,

- 상기 턴디시의 측면은 배출 구역의 내화물에 매립된 유도 가열기를 포함하고,

- 상기 저장소는 적어도 2 개의 배출 구역들을 포함하고,

- 상기 적어도 2 개의 배출 구역들은 상기 턴디시의 측면을 따라 규칙적으로 분포되고,

- 상기 차단 디바이스는 스토퍼 로드이고,

- 상기 차단 디바이스는 슬라이드 게이트이고,

- 상기 벨은, 턴디시에 대해, 수직축을 따라 병진운동하여 이동할 수 있고,

- 상기 저장소는 상기 벨을 수직으로 병진운동하여 이동시킬 수 있는 승강 디바이스를 더 포함하고,

- 상기 배출 구역은 부분적으로 중심 캐비티로부터 분리되어, 용융 금속은 중심 캐비티의 바닥에 배출 구역의 바닥을 연결하는 도관을 통해 중심 캐비티와 배출 구역 사이에서 단지 유동할 수 있고,

- 상기 벨이 배출 구역을 덮지 않고 중심 캐비티를 덮을 수 있도록 상기 벨의 립은 중심 캐비티의 측면과 실질적으로 동일한 형상 및 크기를 갖고,

- 상기 배출 구역은 커버를 포함하고,

- 상기 배출 구역의 부피와 저장소의 부피 사이의 비율은 0.4 미만이고,

- 상기 벨의 형상 및 크기는 적어도 상기 벨의 하부 부분이 상기 중심 캐비티에 끼워지도록 되고,

- 상기 벨은 상부 부분과 4 개의 측면들을 가진 직사각형 형상을 가지고,

- 적어도 2 개의 배출 구역들은 벨의 2 개의 대향 측면들에 인접하고,

- 상기 벨은 상부 부분과 둥글게 된 측면을 가진 둥글게 된 형상을 가지고,

- 적어도 2 개의 배출 구역들은 벨의 둥글게 된 측면을 따라 분포되고,

- 상기 벨은 추가로, 턴디시에 대해, 수직축을 중심으로 회전 이동할 수 있고,

- 수직축은 벨의 대칭축과 병합된다.

본 발명의 제 2 과제는 분무 노즐을 포함하는 분무기를 포함하는 설비로 구성되며, 상기 설비는 본 발명에 따른 저장소를 더 포함하고, 상기 저장소의 배출 개구가 상기 분무기의 분무 노즐에 연결된다.

본 발명의 제 3 과제는 금속 분말을 제조하기 위한 프로세스로 이루어지고, 상기 프로세스는:

- (i) 배출 개구가 분무기의 분무 노즐에 연결된 본 발명에 따른 저장소에 용융 금속을 붓는 단계,

- (ii) 상기 분무 노즐을 통해 용융 금속이 유동함에 따라 상기 벨의 가스 압력을 증가시킴으로써 상기 턴디시의 배출 구역에서 용융 금속의 레벨을 실질적으로 설정값으로 유지하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 프로세스는 또한 개별적으로 또는 조합하여 고려되는, 아래에 열거된 선택적인 특징들을 가질 수 있다:

- 상기 프로세스는, (iii) 상기 벨의 가스 압력을 감소시킴으로써 턴디시의 배출 구역에서 용융 금속의 레벨을 실질적으로 설정값으로 유지하면서 동시에 턴디시에 용융 금속을 붓는 단계를 더 포함하고,

- 단계 (ii) 및 단계 (iii) 은 순차적으로 반복된다.

명백하게, 본 발명은 턴디시, 및 상기 턴디시가 배치 (batch) 에 의해 용융 금속으로 재충전될 때에도 분무 노즐 위의 저장소의 구역들 내의 용융 금속의 레벨이 실질적으로 설정값, 바람직하게는 실질적으로 일정하게 유지될 수 있도록 설계된 벨에 기반한다. 결과적으로, 분무기들의 분무 노즐에서의 대응하는 금속정압 (metallostatic pressure) 및 그에 따른 유량은, 설정값 또는 실질적으로 설정값, 바람직하게는 일정하거나 실질적으로 일정하게 유지될 수 있다. 저장소의 설계는 또한 용융 금속의 산화를 방지하고 용융 금속을 설정 온도로 유지하기 위한 용이한 방법들을 가능하게 한다.

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 제 1 변형예에 따른 저장소의 평면도이다.
도 2 는 도 1 에 따른 저장소의 단면도이다.
도 3 은 본 발명의 제 2 변형예에 따른 저장소의 평면도이다.
도 4 는 본 발명의 제 3 변형예에 따른 저장소의 평면도이다.
도 5 는 용융 금속이 부분적으로 충전된, 도 4 에 따른 저장소의 턴디시의 평면도이다.
도 6 은 도 4 에 따른 저장소의 단면도이다.
도 7 은 높은 레벨의 용융 금속을 가진 도 4 에 따른 저장소의 절두된 사시도이다.
도 8 은 낮은 레벨의 용융 금속을 가진 도 4 에 따른 저장소의 절두된 사시도이다.

본 출원에서 사용되는 바와 같은 "위", "아래", "상부", "하부", "수직축"... 과 같은 용어들은 저장소가 플랜트에 설치되고 작동되거나 작동을 위해 준비될 때 저장소의 상이한 구성 요소들의 위치들 및 배향들을 지칭한다는 것을 유의해야 한다.

도 1 내지 도 6 를 참조하면, 본 발명에 따른 저장소 (1) 는 먼저 턴디시 (2) 및 벨 (3) 을 포함한다.

턴디시 (2) 는 넓고 개방된 용기이다. 이는 액체 금속의 완충제 역할을 하고, 제강의 경우에, 레이들 내의 이차 야금의 불연속 프로세스를 분무 프로세스와 연결하며, 이는 바람직하게는 연속적이다.

기본적으로, 턴디시 (2) 는 바닥 (4) 및 측면 (5) 을 포함한다. 이들 둘 다는 중심 캐비티 (6) 를 실질적으로 한정한다. 실질적으로는, 여기서, 리세스들에 관하여 이하에서 상세히 설명되는 바와 같이, 바닥의 모든 표면 및 측면의 모든 표면이 중심 캐비티를 한정하는 것이 아닌 본 발명의 변형예들이 존재함을 의미한다. 중심 캐비티의 바닥과 중심 캐비티의 측면은 각각 턴디시의 바닥 (4) 과 측면 (5) 의 일부분이며, 구체적으로 4a 와 5a 라 한다. 중심 캐비티의 형상은 본 발명의 경우에 특별히 제한되지 않는다. 이는 특히 직사각형 또는 원형일 수 있다.

턴디시의 바닥 (4) 및 측면 (5) 의 내부면들은, 턴디시가 용융 금속을 함유할 수 있도록 하는 내화물들과 같은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 턴디시는 턴디시의 측면 (5) 에 매립되고, 바람직하게는 내화물들에 매립된 유도 가열기와 같은 적어도 하나의 가열기 (7) 를 포함한다. 보다 바람직하게는, 턴디시의 측면 (5) 을 따라 규칙적으로 분포되거나, 후술하는 배출 구역들과 같이 보다 냉각되기 쉬운 구역들에 위치된 복수의 가열기들 (7) 을 포함한다. 보다 더 바람직하게는, 유도 가열기가 각각의 배출 구역의 내화물 내에 매립된다.

턴디시 (2) 는 또한 턴디시 (2) 의 측면 (5) 에 상부 개방 리세스 형태의 적어도 하나의 배출 구역 (8) 을 포함한다. 리세스는 턴디시의 측면 (5) 의 일부가 측면의 나머지로부터 내부 또는 외부로 밀려나는 것을 의미한다. 따라서, 리세스는 도 1 및 도 4 에 도시된 바와 같은 외향 리세스 또는 도 3 에 도시된 바와 같은 내향 리세스일 수 있다. 명확성을 위해, 측면의 나머지로부터 뒤로 밀려난 측면의 일부는 도 1 에 도시된 바와 같이 전체 두께를 취하는 측면의 일부 또는 도 3 에 도시된 바와 같이 측면의 두께를 취하는 일부일 수 있다. 후자의 경우, 리세스는 측면의 두께에서 중공과 같다. 상부 개방은 리세스의 상부가 기밀하게 밀폐되지 않음을 의미한다. 이는, 예를 들어 공기에 개방될 수 있거나 또는 비-기밀한 덮개 또는 뚜껑에 의해 밀폐될 수 있다.

명료성을 위해, 상부 개방 리세스는 중심 캐비티 (6) 의 일부가 아니다. 즉, 중심 캐비티 (6) 는 턴디시의 바닥 (4) 및 측면 (5) 에 의해 한정되고, 모든 상부 개방 리세스는 배제된다. 각각의 배출 구역 (8) 은 턴디시의 측면 (5) 내의 대응하는 리세스 및 리세스 내에 존재하는 턴디시의 바닥 (4) 의 일부에 의해 한정된다. 바닥의 이 부분은 배출 구역의 바닥 (11) 이라 하고, 중심 캐비티의 바닥 (4a) 과는 구별되도록 한다. 배출 구역의 바닥 및 측면의 내부면들은 바람직하게는 내화물들로, 가능하다면 도가니 형태로 제조된다.

도 1 및 도 4 에 도시된 바와 같은 외향 리세스의 경우에, 상부 개방 리세스는 바람직하게는 2 개의 측방향 측면들 (9) 및 후방 측면 (10) 을 포함하며, 이들 모두는 턴디시의 측면 (5) 에 형성된다. 측방향 측면들은 편평한 것이 바람직하다. 후방 측면은 리세스 내의 용융 금속의 이동을 용이하게 하기 위해 특히 편평하거나 둥글게 될 수 있다.

도 3 에 도시된 바와 같은 내향 리세스의 경우에, 상부 개방 리세스는 바람직하게는 2 개의 측방향 측면들, 전방 측면 및 후방 측면을 포함하며, 이들 모두는 턴디시의 측면 (5) 에 형성된다.

배출 구역 (8) 은 용융 금속이 분무기들 내의 저장소 (1) 로부터 배출되는 구역이다. 결과적으로, 배출 구역의 바닥 (11) 은 분무기의 분무 노즐에 연결되도록 설계되고 연결될 수 있으며, 연결되는 구멍 또는 배출 개구 (12) 를 포함한다. 이는 특히 유도 가열된 채널을 포함할 수 있다.

배출 개구에 연결된 분무 노즐이 막히거나 손상 또는 마모되더라도 저장소의 배출이 연속적일 수 있도록, 적어도 2 개의 배출 구역들인 것이 바람직하다. 복수의 배출 구역들, 및 따라서 복수의 분무기들을 갖는 다른 장점은 저장소의 배수를 가속화하고 금속 온도 감소의 위험 및 이에 따른 금속 동결의 위험을 제한하는 것이다. 결과적으로, 배출 구역들은 바람직하게는 저장소 아래에 위치된 여러 개의 분무기들을 갖기에 충분히 이격된다. 보다 바람직하게는, 배출 구역들은 턴디시의 측면을 따라 규칙적으로 분포된다.

도 3 및 도 6 에 도시된 본 발명의 일 변형예에 따르면, 배출 구역들 (8) 은 부분적으로 중심 캐비티 (6) 로부터 분리되어, 용융 금속은 중심 캐비티의 바닥 (4a) 에 배출 구역의 바닥 (11) 을 연결하는 도관 (13) (도 6 에서 볼 수 있음) 을 통해서 중심 캐비티와 각각의 배출 구역 사이에서만 유동할 수 있다. 결과적으로, 배출 구역들 내의 액체 금속 레벨을 중심 캐비티 내의 액체 금속 레벨 위로 증가시키고, 금속 압력을 설정값으로 조정하는 것이 더 용이하다. 또한, 이후에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 턴디시가 충전/배출 사이클 동안 비워질 때 중심 캐비티 내에 용융 금속의 불용 부피가 존재하는 것을 방지하는 것을 돕는다. 도관 (13) 은 바람직하게는 적어도 5 cm 높이, 바람직하게는 5 내지 15 cm 높이이다. 결과적으로, 용융 금속이 금속 동결 위험 없이 중심 캐비티와 배출 구역 사이를 용이하게 순환할 수 있다. 도관은 바람직하게는 이후에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 턴디시가 충전/배출 사이클 동안 비워질 때 중심 캐비티 내의 용융 금속의 불용 부피를 제한하기 위해 20 cm 높이 이하이다.

배출 구역들은 도 3 에 도시된 바와 같이 중심 캐비티의 측면의 일부로 중심 캐비티로부터 부분적으로 분리될 수 있다. 이러한 측면의 일부는 내화물로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 배출 구역들은 도 6 에 도시된 바와 같이 제거가능한 내화성 장벽 (14) 으로 중심 캐비티로부터 부분적으로 분리된다. 폭에서, 이는 배출 구역의 2 개의 측방향 측면들 (9) 사이에서 연장되고 후방 측면 (10) 을 대면한다. 높이에서, 이는 바람직하게는 중심 캐비티의 측면 (5a) 의 상부까지 연장된다. 결과적으로, 적용가능할 때, 중심 캐비티의 기밀성을 유지하는 것이 보다 용이하다. 제거가능한 내화성 장벽 (14) 은 도관 (13) 을 형성하도록 배출 구역의 바닥 (11) 으로부터 분리된다. 이는 바람직하게는 배출 구역의 바닥으로부터 적어도 5 cm, 바람직하게는 5 내지 15 cm 분리된다. 결과적으로, 용융 금속이 금속 동결 위험 없이 중심 캐비티와 배출 구역 사이를 용이하게 순환할 수 있다. 제거가능한 내화성 장벽은, 이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 턴디시가 충전/배출 사이클 동안 비워질 때 중심 캐비티 내의 용융 금속의 불용 부피를 제한하기 위해 20 cm 초과하여 배출 구역의 바닥으로부터 분리되지 않는 것이 바람직하다.

제거가능한 내화성 장벽 (14) 의 내부 측면 (15), 즉 중심 캐비티를 대면하는 측면은, 바람직하게는 중심 캐비티의 측면 (5a) 과 실질적으로 동일한 형상을 갖는다. 제거가능한 내화성 장벽 (14) 의 바닥 측면은 바람직하게는 그 길이의 대부분에 가능한 한 큰 도관 (13) 을 갖도록 내부 측면을 향해 둥글게 되고, 이는 용융 금속이 동결되는 것을 방지한다. 제거가능한 내화성 장벽의 외부 측면 (16), 즉 배출 구역의 후방 측면을 대면하는 측면은 편평하거나 둥글게 될 수 있다. 상부 측면은 중심 캐비티의 측면 (5a) 의 상부와 유사하게 편평한 것이 바람직하다.

제거가능한 내화성 장벽 (14) 은, 필요에 따라, 예를 들어 유지보수 중에 턴디시로부터 제거될 수 있다. 이는 제거가능한 내화성 장벽이 마모되고 교체되어야 할 때 특히 행해질 수 있으며, 이는 제거가능한 내화성 장벽의 레벨에서 용융 금속의 유동 때문에 중심 캐비티의 측면들 (5a) 의 교체보다 더 빈번하게 발생할 수 있다. 이는 또한 용융 금속이 도관 (13) 에서 동결된 경우에 행해질 수 있다. 내화성 장벽의 제거를 용이하게 하기 위해, 그의 측방향 측면들은 각각의 측방향 측면을 따라 수직으로 연장되는 텅 (tongue) 을 포함할 수 있다. 텅은 배출 구역의 각각의 측방향 측면 (9) 을 따라 수직으로 연장되는 홈 내로 끼워진다.

중심 캐비티의 바닥 (4a) 은 중심부 (17) 및 주변부 (18) 를 포함한다. 바닥은 편평할 수 있다. 그 경우에, 중심부 (17) 및 주변부 (18) 는 동일한 수평면 내에 있다. 대안적으로, 턴디시가 비워질 때 중심 캐비티 내의 용융 금속의 불용 부피의 존재를 추가로 방지하기 위해, 중심 캐비티의 바닥이 형상화될 수 있다. 도 6 에 도시된 일 변형예에 따르면, 중심 캐비티의 바닥은 제 1 레벨에서 편평한 중심부 (17), 및 하부 레벨에서, 반드시 연속적일 필요는 없고 상부 개방 리세스들의 인접부 및/또는 배출 구역들의 인접부로 제한될 수 있는 경계부 형태의 주변부 (18) 를 포함한다. 다른 변형예에 따르면, 중심 캐비티의 바닥은 중심 돔을 포함한다. 이 변형예에서, 주변부 (18) 는 중심 돔의 주변부로 제한될 수 있으며, 이는 그 경우에 배출 구역들의 바닥과 직접 접촉하거나 주변부는 중심 돔의 주변부를 배출 구역들의 바닥 (11) 에 연결하는 연속 또는 불연속 경계부의 형태일 수 있다.

본 발명의 일 변형예에 따르면, 중심 캐비티의 바닥 (4a) 은 중심 캐비티 내에 포함된 용융 금속을 가열 및 교반하기 위해 유도 가열기와 같은 가열기를 포함하거나 이에 연결된다. 중심 캐비티의 바닥 (4a) 은 또한 아르곤 버블링 및 용융 금속 교반을 위한 다공성 플러그를 포함할 수 있다.

각각의 배출 구역의 바닥 (11) 레벨은 최대로 중심 캐비티의 바닥 (4a) 의 주변부 (18) 레벨에 있다. 결과적으로, 배출 개구의 레벨에서의 금속정압은 저장소에 일부 용융 금속이 존재하는 즉시 설정되고 제어될 수 있다. 또한, 턴디시가 비워질 때 중심 캐비티 내에 용융 금속의 불용 부피가 존재하는 것을 방지할 수 있다. 각각의 배출 구역의 바닥 (11) 레벨은 중심 캐비티의 바닥의 주변부 레벨에 있을 수 있다. 이는 또한 중심 캐비티의 바닥의 주변부 레벨 아래에 있을 수 있다. 이러한 최종 구성에서, 배출 개구의 레벨에서의 금속정압은 그렇지 않으면 턴디시의 치수들을 변경하지 않고 용이하게 증가될 수 있다.

각각의 배출 구역의 바닥은 편평할 수 있다. 대안적으로, 그것은 용융 금속을 추가로 배출하기 위해 예를 들어 볼록하게 형상화될 수 있다. 결과적으로, "각각의 배출 구역의 바닥 (11) 레벨이 최대로 중심 캐비티의 바닥 (4a) 의 주변부 (18) 레벨에 있다" 는 표현은 바닥 (11) 의 최하부가 최대로 중심 캐비티의 바닥 (4a) 의 주변부 (18) 레벨에 있다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 바람직하게는, 턴디시가 비워질 때 배출 구역 내의 용융 금속의 불용 부피의 존재를 방지하기 위해, 바닥 (11) 의 어떠한 부분도 중심 캐비티의 바닥 (4a) 의 주변부 (18) 레벨 위에 위치되지 않으며, 즉 바닥 (11) 의 최고부가 최대로 중심 캐비티의 바닥 (4a) 의 주변부 (18) 레벨에 있다.

각각의 배출 구역의 바닥은 분무기의 분무 노즐에 연결되도록 설계되고, 연결될 수 있으며, 연결되는 배출 개구 (12) 를 더 포함한다. 배출 개구는 바람직하게는 배출 구역의 바닥 (11) 의 최하부에 위치된다. 필요에 따라 배출 개구를 개폐할 수 있도록 차단 디바이스 (28) 로 작동된다. 차단 디바이스는, 특히 턴디시의 측면에 연결된 스토퍼 로드 또는 슬라이드 게이트일 수 있다.

분무 동안 배출 개구의 레벨에서의 금속정압이 제어되기 때문에, 분무를 유지한 채로 생산 종료 시에 배출 구역들이 비워질 수 없다. 이는 분무기의 수율에 영향을 미친다. 이러한 영향을 최소화하기 위하여, 배출 구역들의 크기를 최소화하는 것이 바람직하다. 본 발명의 바람직한 변형예에 따르면, 배출 구역의 측면들과 배출 개구 사이의 최대 거리는 40 cm 이다. 보다 바람직하게는, 이 거리는 10 ~ 30 cm 이다. 다른 변형예에 따르면, 배출 구역들의 부피들의 합과 저장소의 부피 사이의 비율은 0.4 미만이고, 보다 바람직하게는 0.05 내지 0.3 이다.

턴디시는 공급 구역 (19) 을 더 포함하여, 저장소의 일부를 이동시키지 않고도 턴디시를 용이하게 재충전할 수 있다. 공급 구역은, 바람직하게는 턴디시의 측면에, 상기 규정된 바와 같이, 바람직하게 상부 개방 리세스의 형태이다. 공급 구역의 상부는 대기로 개방가능하여, 용융 금속이 턴디시 내의 레이들로부터 부어질 수 있도록 하거나, 레이들 슈라우드가 공급 구역에 삽입되어 용융 금속이 턴디시 내의 레이들로부터 유동하게 할 수 있다. 본 발명의 일 변형예에서, 공급 구역의 상부는 공기에 대해 개방된다. 그 경우에, 표면 상에, 턴디시 슬래그를 첨가하거나 또는 주조 분말을 첨가함으로써, 공급 구역 내의 용융 금속의 산화를 방지할 수 있다. 본 발명의 다른 변형예에서, 공급 구역은 비-기밀한 뚜껑을 구비한다. 본 발명의 다른 변형예에서, 공급 구역에는 기밀한 뚜껑이 장착되어, 공급 구역 내의 용융 금속 내의 레벨이 공급 구역 내의 가스 압력을 조절함으로써 제어될 수 있다. 이러한 후자의 경우에, 공급 구역 내의 낮은 위치에서 레벨을 조정하여 불용 부피를 감소시킬 수 있다.

공급 구역 (19) 은 턴디시의 측면 (5) 내의 대응하는 리세스 및 리세스 내에 존재하는 턴디시의 바닥 (4) 의 일부에 의해 한정된다. 바닥의 이 부분은 공급 구역의 바닥 (20) 이라 하고, 중심 캐비티의 바닥 (4a) 과는 구별되도록 한다.

도 3 및 도 8 에 도시된 본 발명의 일 변형예에 따르면, 공급 구역 (19) 은 부분적으로 중심 캐비티 (6) 로부터 분리되어, 용융 금속은 중심 캐비티의 바닥 (4a) 에 공급 구역의 바닥을 연결하는 전술한 바와 같은 도관 (13) 을 통해서 중심 캐비티와 공급 구역 사이에서만 유동할 수 있다. 결과적으로, 배출 구역들 내의 액체 금속 레벨을 중심 캐비티 내의 액체 금속 레벨 위로 증가시키고, 금속 압력을 설정값으로 조정하는 것이 더 용이하다. 또한, 이후에 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 턴디시가 충전/배출 사이클 동안 비워질 때 중심 캐비티 내에 용융 금속의 불용 부피가 존재하는 것을 방지하는 것을 돕는다.

공급 구역 (19) 은, 도 3 에 도시된 바와 같이, 중심 캐비티의 측면 (5a) 의 일부로 중심 캐비티로부터 부분적으로 분리될 수 있다. 이러한 측면의 일부는 내화물로 제조될 수 있다. 바람직하게는, 공급 구역은 도 6 에서 볼 수 있고 배출 구역들과 관련하여 전술한 바와 같이 제거가능한 내화성 장벽 (14) 을 갖는 중심 캐비티로부터 부분적으로 분리된다.

공급 구역의 바닥 (20) 레벨은 바람직하게는 적어도 중심 캐비티의 바닥 (4a) 의 주변부 (18) 레벨에 있다. 결과적으로, 턴디시가 예를 들어 수리 또는 유지보수를 위해 완전히 비워질 때 공급 구역 내에 용융 금속의 불용 부피의 존재가 방지될 수 있다. 바닥 (20) 레벨은 중심 캐비티의 바닥의 주변부 레벨에 있을 수 있다. 이는 또한 중심 캐비티의 바닥의 주변부 레벨 위에 있을 수 있다.

공급 구역의 바닥 (20) 은 편평할 수 있다. 대안적으로, 그것은 용융 금속을 추가로 배출하기 위해 예를 들어 볼록하게 형상화될 수 있다. 결과적으로, "공급 구역의 바닥 (20) 레벨이 바람직하게는 적어도 중심 캐비티의 바닥 (4a) 의 주변부 (18) 레벨에 있다" 는 표현은 바닥 (20) 의 최하부가 바람직하게는 적어도 중심 캐비티의 바닥 (4a) 의 주변부 (18) 레벨에 있다는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에 따른 저장소 (1) 는 벨 (3), 즉 벨의 립 (21) 이 하향 배향되도록 역 용기 형상의 중공 물체를 더 포함한다. 이는 턴디시의 바닥 (4) 위에 위치되고 따라서 벨의 립은 턴디시의 바닥을 향해 배향된다. 벨은 턴디시 상에 실질적으로 중심에 있다. 실질적으로 중심에 있다는 것은, 벨이 특히 수직 병진운동에 의해, 벨과 중심 캐비티의 측면 (5a) 사이에 실질적으로 환형 공간이 존재하도록 중심 캐비티 내에 삽입될 수 있거나 중심 캐비티의 측면들 (5a) 상에 놓일 수 있고 중심 캐비티를 밀봉할 수 있는 방식으로 턴디시 위에 위치됨을 의미한다. 립은 바람직하게는 세라믹 또는 내화물로 제조된다.

벨은 턴디시의 바닥의 적어도 50% 위로 연장되어, 나중에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 벨의 작용에 의해 상당한 부피의 용융 금속이 변위될 수 있다. 벨이 턴디시의 바닥의 50% 미만으로 위로 연장되면, 저장소는 충전/배출 사이클 동안 효율적으로 비워지고 재충전될 수 없다. 다른 말로 하면, 용융 금속은 작은 배치로 그리고 더 빈번하게 저장소에 첨가되어야 한다. 벨은 턴디시의 바닥의 바람직하게는 적어도 70%, 보다 바람직하게는 적어도 80%, 보다 더 바람직하게는 적어도 90% 위로 연장되어 저장소 내의 용융 금속의 불용 부피를 최소화한다. 벨은 턴디시의 중심 캐비티의 바닥 (4a) 의 바람직하게는 적어도 50%, 보다 바람직하게는 적어도 70%, 80% 또는 90% 위로 연장된다.

벨은 바람직하게는, 턴디시에 대해, 적어도 수직축을 따라 병진운동하여 이동할 수 있다. 이러한 이동성 덕분에, 벨은 턴디시 위로 상승되어 벨의 내부와 중심 캐비티에 접근할 수 있다. 이는 유지보수 및 수리에 특히 편리할 뿐만 아니라 생산을 시작하기 전에 용융 금속으로 턴디시를 충전하거나 저장소를 가열하기에 편리하다. 그 경우에, 가스 버너들과 같은 이동식 가열기들이 턴디시와 벨 사이에 삽입되어 내화물을 가열할 수 있다. 벨의 이동성은 벨을 적어도 수직으로 병진운동시킬 수 있는 승강 디바이스 (22) 에 의해 보장될 수 있다.

상기 벨은 그 상부 섹션에 가스 주입기 (23) 를 더 포함한다. 벨의 상부 섹션은 벨의 상부 절반부로서 규정된다. 보다 바람직하게는, 가스 주입기 (23) 는 벨의 상부에 위치된다. 결과적으로, 저장소 작동 중에, 가스가 벨 내로 주입되어 벨 내의 압력을 증가시켜 벨 아래의 용융 금속의 레벨을 하강시킬 수 있어서, 배출 개구의 레벨에서의 금속정압이 실질적으로 설정값으로 유지되는 한편 턴디시 내의 용융 금속의 양이 감소한다. 유사하게, 가스가 벨로부터 방출되어 벨 내의 압력을 감소시켜 벨 아래의 용융 금속의 레벨을 증가시킬 수 있어서, 배출 개구의 레벨에서의 금속정압이 실질적으로 설정값으로 유지되는 한편 턴디시 내에 용융 금속이 첨가된다. 벨 내에 주입되는 가스는 벨 아래의 용융 금속을 산화로부터 보호하기 위해 불활성 가스인 것이 바람직하다.

벨은 선택적으로 그 상부 섹션에 압력 변환기 (24) 를 더 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 압력 변환기 (24) 는 벨의 상부에 위치된다. 벨 내의 압력을 측정하고 제어하는데 도움이 된다.

벨은 선택적으로 레벨 센서를 더 포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 레벨 센서는 벨의 상부에 위치된다. 용융 금속의 레벨을 벨 아래로 제어하는데 도움을 주어, 이 레벨이 너무 많이 감소되지 않게 하여, 가스가 벨 밖으로 방출되는 것을 방지한다.

벨은 선택적으로 인덕터, 플라즈마 토치 또는 가스 버너와 같은 가열기를 더 포함할 수 있다. 이는 중심 캐비티에서 설정 온도를 유지하는데 도움이 된다. 벨은 또한 카메라, 온도 센서, 유동 센서...와 같은, 프로세스를 제어하는 것을 돕기 위한 추가적인 기구를 포함할 수 있다. 벨은 또한 합금철 (ferroalloys), 용융 금속 또는 추가적인 요소의 추가를 위한 개구를 포함할 수 있다.

벨의 제 1 실시형태에 따르면, 벨의 형상 및 크기는 적어도 상기 벨의 하부 부분이 상기 중심 캐비티에 끼워지도록 된다. 바람직하게는, 벨은 중심 캐비티 내에 위치될 수 있도록 중심 캐비티의 바닥의 표면적보다 작은 수평 평면 내에 돌출된 표면적을 갖는다. 제 1 변형예에 따르면, 중심 캐비티는 직사각형이고 벨 (3) 은 상부 부분 (25) 및 4 개의 측면들 (26) 을 포함한다. 4 개의 측면들 (26) 에 의해 형성된 직사각형은 중심 캐비티보다 작다. 결과적으로, 벨은 중심 캐비티 내에 삽입될 수 있고 벨의 립은 중심 캐비티 내에 포함된 용융 금속 내에 침지될 수 있다. 이 변형예에서, 2 개의 배출 구역들 (8) 의 경우에, 이들은 바람직하게는 벨의 2 개의 대향 측면들 (26) 에 인접해 있다. 도 1 및 도 2 에 도시된 다른 변형예에서, 턴디시의 중심 캐비티 (6) 의 측면 (5a) 은 원형이고, 벨 (3) 은 상부 부분 (25) 및 원형이고 측면 (5a) 의 직경보다 짧은 직경을 갖는 측면 (26) 을 포함한다. 결과적으로, 벨은 중심 캐비티 내에 삽입될 수 있고 벨의 립은 중심 캐비티 내에 포함된 용융 금속 내에 침지될 수 있다. 이 변형예에서, 배출 구역들 (8) 은 벨의 둥글게 된 측면 (26) 을 따라 분포된다. 벨의 립이 중심 캐비티에 포함된 용융 금속에 침지될 수 있도록 벨의 적어도 하부가 중심 캐비티에 끼워질 수 있는 한, 다른 형상이 물론 가능하다. 립이 용융 금속에 침지될 수 있기 때문에, 벨의 압력을 변경될 수 있고, 이에 따라 벨의 아래의 용융 금속의 레벨이 변경될 수 있어서 턴디시 내의 용융 금속의 손실 (도 2 에 설명된 바와 같이) 또는 턴디시 내의 용융 금속의 첨가를 보상시킬 수 있다. 복잡한 기밀한 디바이스에 의존하지 않고 벨 내부에 기밀한 캐비티를 갖는 쉽고 편리한 방법이다. 벨 및 중심 캐비티의 다른 형상들도 물론 가능하다.

벨은, 바람직하게는 립 (21) 과 중심 캐비티의 바닥 (4a) 사이의 거리가 조정될 수 있도록 적어도 수직축을 따라 병진운동하여 턴디시에 대해 이동가능하다. 충전/배출 사이클 동안 및 저장소를 비울 때 중심 캐비티 내의 용융 금속의 최소 레벨을 제어할 수 있다. 이는 저장소의 수율 및 따라서 분무기의 수율을 최적화하는 것을 돕는다.

일 변형예에 따르면, 립은 중심부 (17) 보다 낮은 레벨에서 중심 캐비티의 주변부 (18) 위에 위치된다. 따라서, 용융 금속의 레벨은 배출 개구의 레벨에서 적절한 금속정압을 유지하면서 중심부의 레벨 아래로 감소될 수 있다. 이는 충전/배출 사이클 동안 턴디시가 비워질 때 중심 캐비티 내의 용융 금속의 불용 부피를 최소화한다.

턴디시가 제거가능한 내화성 장벽들 (14) 을 포함하는 경우에, 벨의 립 (21) 은 바람직하게는 제거가능한 내화성 장벽들의 낮은 레벨에 위치된다.

일 변형예에 따르면, 벨은 바람직하게는 그 대칭축인 수직축을 중심으로 회전가능하다. 결과적으로, 용융 금속에 침지된 벨의 일부를 회전시켜 벨의 내부 측면 또는 외부 측면 상에서 금속이 동결되는 것을 방지함으로써 중심 캐비티에 포함된 용융 금속을 효율적으로 교반시킬 수 있다. 이러한 회전은 벨을 수직으로 병진운동시킬 수도 있는 승강 디바이스 (22) 에 의해 보장될 수 있다.

일 변형예에 따르면, 벨은 접촉 시 금속이 동결되는 것을 방지하기 위해 가열될 수 있다.

표면 상에 턴디시 슬래그를 첨가하거나 주조 분말을 첨가하여 중심 캐비티에 포함되어 있지만 벨 아래에 있지 않은 용융 금속의 표면을 분위기로부터 보호할 수 있다. 이는 용융 금속이 동결되는 것을 방지한다.

벨의 제 2 실시형태에 따르면, 벨이 만약에 있다면 배출 구역(들) 및 공급 구역을 덮지 않고 중심 캐비티를 덮을 수 있도록 벨의 립은 중심 캐비티의 측면과 실질적으로 동일한 형상 및 크기를 갖는다. 이 경우에, 벨 및 특히 벨의 립은 중심 캐비티의 측면 (5a) 상에, 특히 측면 (5a) 의 상부 상에 실질적으로 기밀하게 위치될 수 있다. 도 4 내지 도 8 에 도시된 예에서, 턴디시의 중심 캐비티 (6) 의 측면 (5a) 은 원형이고, 벨 (3) 은 원형 돔, 즉 구형 캡이며, 벨의 립의 레벨에서의 직경은 측면 (5a) 의 직경과 실질적으로 동일하다. 결과적으로, 벨은 하강될 수 있고 벨의 립은 연결이 실질적으로 기밀하게 되도록 중심 캐비티의 측면의 상부에 위치될 수 있다. 실질적으로 기밀이라는 것은, 벨에서의 가스 유동이 손실들을 상쇄하고 설정된 가스 압력을 달성하기에 충분한 한, 손실들이 허용가능하다는 것을 의미한다. 벨의 립이 중심 캐비티의 측면에 실질적으로 기밀하게 연결될 수 있는 한, 다른 형상이 물론 가능하다. 이러한 연결이 실질적으로 기밀하기 때문에, 벨의 압력을 변경될 수 있고, 이에 따라 벨의 아래의 용융 금속의 레벨이 변경될 수 있어서 턴디시 내의 용융 금속의 손실 (도 8 에 설명된 바와 같이) 또는 턴디시 내의 용융 금속의 첨가를 보상시킬 수 있다. 중심 캐비티 전체의 압력을 제어하는 것은 쉽고 편리한 방법이다. 이는 저장소의 수율 및 따라서 분무기의 수율을 증가시킨다.

저장소는 선택적으로 상기 턴디시에 인접하여, 하나의 배출 구역 내의 용융 금속의 레벨을 검출하기 위한 레벨 센서 (27) 를 더 포함할 수 있다. 결과적으로, 용융 금속의 레벨을 보다 용이하게 모니터링하고, 보정할 수 있으며, 생산 중에, 벨 아래의 압력을 조절함으로써 설정값 또는 실질적으로 설정값으로 유지할 수 있다. 따라서, 용융 금속의 레벨의 제한된 변화들이 특히 조절 루프의 응답 때문에 발생할 수 있기 때문에 금속정압은 설정값으로 유지되거나 실질적으로 설정값으로 유지된다. 배출 구역들이 상부 개방 리세스들이기 때문에, 용융 금속의 레벨은 모든 배출 구역들에서 동일하며 하나의 레벨 센서가 충분할 수 있다.

레벨 센서는 저장소, 특히 배출 구역들 중 하나, 보다 특히 하나의 배출 구역의 측방향 측면 (9) 상에 고정될 수 있다. 대안적으로, 레벨 센서는 배출 구역들 중 하나 위에 현수될 수 있다.

레벨 센서는 특히 금속 감지 전극, 플로트 제어 시스템, 레이저 시스템, 와전류 센서, 레이더 센서일 수 있다.

프로세스 관점에서, 본 발명에 따른 용융 금속 분무기의 저장소는 용이하게 작동될 수 있고 연속적으로 가동될 수 있다. 특히, 하기에 의해 금속 분말을 제조할 수 있게 한다:

- (i) 배출 개구가 분무기의 분무 노즐에 연결된 본 발명에 따른 저장소에 용융 금속을 배출하고,

- (ii) 상기 분무 노즐을 통해 용융 금속이 유동함에 따라 상기 벨의 가스 압력을 증가시킴으로써 상기 턴디시의 배출 구역에서 용융 금속의 레벨을 실질적으로 설정값으로 유지한다.

실질적으로라는 것은, 여기서 용융 금속의 레벨을 설정값으로 완벽하게 유지하고, 따라서 용융 금속 유동을 설정값으로 완벽하게 유지하는 것이 목적이지만, 특히 조절 루프의 응답 때문에 용융 금속의 레벨의 제한된 변화가 발생할 수 있다는 것을 의미한다.

용융 금속의 레벨은 바람직하게는 실질적으로 일정하게 유지되지만, 마모 또는 막힘에 의해 특히 유도되는 분무 노즐에서의 압력 손실의 변화 때문에 또는 일부 이유로 용융 금속 유동이 증가 또는 감소되어야 하기 때문에 조정될 수 있다.

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

본 발명의 일 변형예에 따르면, 분무될 용융 금속은 고로 경로를 통해 획득되는 강이다. 이 경우에, 선택적으로 고온 금속 탈황 스테이션으로 보내어진 후, 선철이 고로로부터 탭핑되고 전로 (또는 염기성 산소로용 BOF) 로 운반된다. 용융 철은 전로에서 정련되어 용융 강을 형성한다. 이어서, 전로로부터의 용융 강은 전로로부터 회복 레이들 (recuperation ladle) 로 탭핑되고, 바람직하게는 레이들 야금로 (LMF) 로 운반된다. 따라서, 용융 강은 특히 탈산화를 통해 LMF 에서 정련될 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, 정련된 용융 강은 복수의 유도로들에 부어진다. 각각의 유도로는 다른 유도로와 독립적으로 작동될 수 있다. 이는 다른 유도로들이 여전히 가동하는 동안 유지보수 또는 수리를 위해 특히 중단될 수 있다. 또한, 하나의 유도로에서 다른 유도로에 상이한 양의 철합금, 스크랩, 직접 환원철 (DRI), 규화물 합금, 질화물 합금 또는 순수 원소들을 공급할 수 있다.

유도로들의 개수는 전로로부터 나오는 용융 강 또는 레이들 야금로로부터 나오는 정련된 용융 강의 유동 및/또는 분무기(들)의 바닥에서의 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 가스 분무기에 연결된 본 발명에 따른 전용 저장소로 부어지거나 이송된다.

본 발명의 다른 변형예에 따르면, 분무될 금속은 전기 아크로 경로를 통해 획득되는 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 레이들 내로, 바람직하게는 수동적으로 가열가능한 레이들 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 정련 단계가 수행된다. 이어서, 정련된 액체 금속을 갖는 레이들은 적어도 하나의 분무기들과 연결된 본 발명에 따른 저장소로 이송될 수 있다.

단계 (i) 에 따라 저장소의 턴디시 (2) 에서 용융 금속이 배출되면, 그 액상 온도 이상으로 가열되고 이 온도로 유지된다. 이러한 과열 덕분에, 분무 노즐의 막힘이 방지된다. 또한, 특히 인덕션에 의해 금속을 교반하는 것은 개재물 부유 (inclusion floatation) 를 촉진하여 분무 노즐의 막힘을 방지한다. 더욱이, 용융된 조성의 점도 감소는 적절한 입자 크기 분포를 갖는 위성 없이 높은 구형도를 갖는 분말을 얻는 것을 돕는다.

단계 (i) 에 따라 저장소의 턴디시 (2) 에서 용융 금속이 배출되면, 저장소의 벨은 선택적으로 이미 제 위치에 있지 않은 경우 서비스 위치에 놓인다. 도 2 에 도시된 본 발명의 일 변형예에 따르면, 적어도 벨의 하부, 바람직하게는 적어도 그 하부 절반부가 턴디시의 중심 캐비티에 위치된다. 벨의 립 (21) 은 용융 금속에 침지된다. 바람직하게는, 벨의 립은 중심 캐비티의 바닥 (4a) 위로 최대 20 cm, 바람직하게는 5 내지 15 cm 에 위치된다. 본 발명의 다른 변형예에 따르면, 도 7 및 도 8 에 도시된 바와 같이 중심 캐비티를 실질적으로 기밀하게 덮도록 턴디시의 측면 (5) 상에 벨의 립이 위치된다.

이어서, 배출 구역(들) (8) 의 차단 디바이스(들) (28) 가 개방되어, 용융 금속이 저장소에 연결된 분무기(들)의 분무 노즐 내의 배출 개구(들) (12) 를 통해 유동하게 하고, 이를 미세 금속 액적으로 분무화하는 가스의 제트에 의해 충돌하게 할 수 있다.

제 2 단계 (ii) 에서, 분무 노즐을 통해 용융 금속이 유동함에 따라 상기 벨의 가스 압력을 증가시킴으로써, 상기 턴디시의 배출 구역(들)에서 용융 금속의 레벨을 실질적으로 설정값으로 유지한다. 이는, 바람직하게는 레벨 센서로, 배출 구역(들) 내의 용융 금속의 레벨을 제어함으로써 그리고 벨의 가스 주입기를 통해 벨 내에 가스를 주입함으로써 수행된다. 벨 내의 결과적인 증가된 압력은 벨 아래의 용융 금속의 레벨을 낮추며, 이는 도 2 및 도 8 에 도시된 바와 같이 배출 개구(들)를 통한 용융 금속의 손실을 보상한다. 이러한 조절은 조절 루프를 포함하는 적절한 소프트웨어의 도움으로 수동으로 또는 자동으로 행해질 수 있다.

벨에 주입되는 가스는 용융 금속의 산화를 방지하기 위해 아르곤, 질소 또는 이들의 혼합물인 것이 바람직하다.

분무가 가동되는 동안 저장소를 용융 금속 내에 재충전할 필요가 있는 경우, 벨의 가스 압력을 감소시킴으로써 저장소의 배출 구역(들)에서 용융 금속의 레벨을 설정값으로 동시에 유지하면서, 특히 공급 구역 (19) 에서, 턴디시에 용융 금속을 부을 수 있다 (단계 iii). 이는, 바람직하게는 레벨 센서로, 배출 구역(들) 내의 용융 금속의 레벨을 제어함으로써 그리고 벨의 가스 주입기를 통해 벨 외부로 가스를 방출함으로써 수행된다. 벨 내의 결과적인 감소된 압력은 벨 아래의 용융 금속의 레벨을 증가시키며, 이는 저장소 내의 용융 금속의 추가를 보상한다. 이러한 조절은 조절 루프를 포함하는 적절한 소프트웨어의 도움으로 수동으로 또는 자동으로 행해질 수 있다.

생산을 계속 작동시키기 위해, 단계 (ii) 및 (iii) 은 단지 순차적으로 반복되어야 한다.

용융 금속이 배출 개구(들)를 통해 가압되는 동안, 턴디시에 남아있는 용융 금속은, 턴디시가 배출 개구(들)를 통해 가압되고 이를 미세 금속 액적으로 분무화하는 가스의 제트에 의해 충돌될 때까지 분무 온도로 유지된다.

금속 스트림을 분무하기 위해 가스 분사기를 통해 주입되는 가스는 바람직하게는 아르곤 또는 질소이다. 이들 모두는 다른 가스, 예를 들어 헬륨보다 더 느리게 용융 점도를 증가시키고, 이는 더 작은 입자 크기의 형성을 촉진한다. 이들은 또한 화학물질의 순도를 제어하고, 원치 않는 불순물을 피하며, 분말의 양호한 모폴로지에 역할을 한다. 아르곤에 대해 39.95 g/몰과 비교하여 질소의 몰량이 14.01 g/몰이기 때문에, 질소에 의해서 보다도 아르곤에 의해 더 미세한 입자를 얻을 수 있다. 다른 한편으로, 질소의 비열 용량은 아르곤에 대해 0.52 과 비교하여 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 내의 용융 금속의 분무화로부터 금속 입자가 획득되면, 이들은 배출, 냉각 및 이송될 수 있다.

Claims (19)

1. 용융 금속 분무기의 저장소 (1) 로서,
   - 턴디시 (2) 로서,
   o 중심 캐비티 (6) 를 실질적으로 한정하는 바닥 (4) 및 측면 (5) 으로서, 상기 중심 캐비티의 바닥 (4a) 은 중심 부분 (17) 및 주변부 (18) 를 포함하는, 상기 바닥 (4) 및 측면 (5),
   o 상기 턴디시의 측면에 상부 개방 리세스 형태의 적어도 하나의 배출 구역 (8) 으로서,
   ㆍ최대 상기 중심 캐비티 (6) 의 바닥 (4a) 의 주변부 레벨에 위치한 바닥 (11),
   ㆍ상기 바닥 (11) 내의 배출 개구 (12), 및
   ㆍ상기 배출 개구용 차단 디바이스 (28)
   를 포함하는, 상기 적어도 하나의 배출 구역 (8)
   을 포함하는, 상기 턴디시 (2),
   - 벨 (3) 로서, 상기 벨의 립 (21) 은 상기 턴디시의 상기 바닥을 향해 위치되고, 상기 벨은 실질적으로 상기 턴디시 상에 중심이 위치되고 상기 턴디시의 상기 바닥의 적어도 50% 위로 연장되며, 상기 벨은 그 상부 섹션에 가스 주입기 (23) 를 포함하는, 상기 벨 (3)
   을 포함하는, 용융 금속 분무기의 저장소.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 턴디시 (2) 의 상기 측면 (5) 에 상부 개방 리세스 형태의 공급 구역 (19) 을 더 포함하는, 용융 금속 분무기의 저장소.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 턴디시에 인접하여 상기 배출 구역 내의 용융 금속의 레벨을 검출하기 위한 레벨 센서 (27) 를 더 포함하는, 용융 금속 분무기의 저장소.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 중심 캐비티 (6) 의 상기 바닥 (4a) 은 제 1 레벨에서 중심 평탄부 (17) 및 하부 레벨에서 주변부 (18) 를 포함하는, 용융 금속 분무기의 저장소.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   적어도 2 개의 배출 구역들 (19) 를 포함하는, 용융 금속 분무기의 저장소.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 차단 디바이스 (28) 는 스토퍼 로드 또는 슬라이드 게이트인, 용융 금속 분무기의 저장소.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 벨은, 상기 턴디시에 대해, 수직축을 따라 병진운동하여 이동가능한, 용융 금속 분무기의 저장소.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 벨을 수직으로 병진운동시킬 수 있는 승강 디바이스 (22) 를 더 포함하는, 용융 금속 분무기의 저장소.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 배출 구역 (8) 은 부분적으로 상기 중심 캐비티 (6) 로부터 분리되어, 상기 용융 금속은 상기 중심 캐비티의 상기 바닥 (4a) 에 상기 배출 구역의 상기 바닥 (11) 을 연결하는 도관 (13) 을 통해 상기 중심 캐비티와 상기 배출 구역 사이에서 오직 유동할 수 있는, 용융 금속 분무기의 저장소.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벨의 립 (21) 은, 상기 벨 (3) 이 상기 배출 구역 (8) 을 덮지 않고 상기 중심 캐비티를 덮을 수 있도록, 상기 중심 캐비티 (6) 의 측면 (5a) 과 실질적으로 동일한 형상 및 크기를 가지는, 용융 금속 분무기의 저장소.
11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배출 구역 (8) 의 부피와 상기 저장소의 부피 사이의 비율이 0.4 미만인, 용융 금속 분무기의 저장소.
12. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 벨 (3) 의 형상 및 크기는 적어도 상기 벨의 하부 부분이 상기 중심 캐비티 (6) 에 끼워지도록 되는, 용융 금속 분무기의 저장소.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 벨은 상부 부분 (25) 및 4 개의 측면들 (26) 을 갖는 직사각형 형상을 갖는, 용융 금속 분무기의 저장소.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 벨은 상부 부분 (25) 및 둥글게 된 측면 (26) 을 갖는 둥글게 된 형상을 갖는, 용융 금속 분무기의 저장소.
15. 제 14 항에 있어서,
    상기 벨 (3) 은 상기 턴디시 (2) 에 대해, 수직축을 중심으로 회전하여 이동가능한, 용융 금속 분무기의 저장소.
16. 분무 노즐을 포함하는 분무기를 포함하는 설비로서,
    제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 저장소 (1) 를 더 포함하고,
    상기 저장소의 배출 개구 (12) 가 상기 분무기의 상기 분무 노즐에 연결되는, 설비.
17. 금속 분말을 제조하는 프로세스로서,
    - (i) 배출 개구 (12) 가 분무기의 분무 노즐에 연결되는, 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 따른 저장소 (1) 에 용융 금속을 붓는 단계,
    - (ii) 상기 분무 노즐을 통해 용융 금속이 유동함에 따라 상기 벨 (3) 의 가스 압력을 증가시킴으로써 상기 턴디시 (2) 의 배출 구역 (8) 에서 용융 금속의 레벨을 실질적으로 설정값으로 유지하는 단계
    를 포함하는, 금속 분말을 제조하는 프로세스.
18. 제 17 항에 있어서,
    (iii) 상기 벨 (3) 의 가스 압력을 감소시킴으로써 상기 턴디시의 상기 배출 구역 (8) 에서 용융 금속의 레벨을 실질적으로 상기 설정값으로 유지하면서 동시에 상기 턴디시 (2) 에 용융 금속을 붓는 단계를 더 포함하는, 금속 분말을 제조하는 프로세스.
19. 제 18 항에 있어서,
    단계 (ii) 및 단계 (iii) 이 순차적으로 반복되는, 금속 분말을 제조하는 프로세스.

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