KR101510280B1

KR101510280B1 - 레토르트 장치

Info

Publication number: KR101510280B1
Application number: KR20130123076A
Authority: KR
Inventors: 이정욱
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-04-08

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 레토르트 장치는, 원료를 수용하는 내부공간을 가지며, 일측이 개방된 형상의 하우징; 상기 하우징의 개방된 일측을 향해 이동가능하능한 실링플레이트; 상기 실링플레이트와 연결되어 상기 실링플레이트와 함께 이동가능하며, 상기 실링플레이트가 상기 하우징의 개방된 일측과 이격되는 대기위치 및 상기 하우징의 개방된 일측과 접촉되는 작동위치로 전환가능한 승강유닛; 및 상기 실링플레이트와 상기 이송유닛 사이에 배치되며, 상기 하우징의 개방된 일측을 향해 자력을 인가하여 상기 실링플레이트가 상기 내부공간을 외부로부터 폐쇄가능한 전자석플레이트를 포함한다.

Description

레토르트 장치{APPARATUS OF RETORT}

본 발명은 레토르트 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 개방된 하우징의 일측에 설치된 실링플레이트를 이용하여 하우징의 내부공간을 긴밀하게 밀폐가능한 레토르트 장치에 관한 것이다.

일반적으로 마그네슘을 함유한 합금재료는 우수한 기계 가공성과 높은 진동 감쇠능, 진동 및 충격에 대한 탁월한 흡수성, 경량성, 우수한 전자파 차폐 특성이 있다. 이러한 이유로 최근에는 컴퓨터, 카메라, 휴대전화 등의 부품으로 마그네슘의 사용이 확대되고 있다.

이러한 마그네슘 금속을 만드는 제련방법은 전해법과 금속 열환원법으로 나눌 수 있으며, 마그네슘이 발견된 초기에는 바닷물이나 마그네사이트를 원료로 수력발전을 통해 저렴한 전력공급이 가능한 노르웨이, 캐나다 등의 국가에 건설된 마그네슘 전해설비를 통해 대량생산이 이루어져 왔다.

이후 1941년 캐나다 피죤(Pidgeon)박사에 의해 개발된 규소열환원법에 의한 마그네슘제조방법이 1990년대 중반 이후 중국에 전달되면서 원료광물로 사용되는 고품위의 풍부한 백운석 광물 및 저렴한 인적자원과 전무상태의 환경규제로 따라 급속한 양적성장을 가져와 서구중심의 전해법에 의한 마그네슘 금속생산은 경쟁력 상실로 축소되고, 중국중심의 열환원법에 의한 마그네슘 생산이 급속히 증대되면서 2007년말 기준으로 전세계 생산량이 81만 톤에 이르렀으며 이중 80%이상이 중국에서 열환원법에 의해 생산되고 있다.

이와 같은 열환원 공정은 전해정련 공정에 비해 설비투자비가 저렴하며 설비유지비 및 전기에너지 사용량이 적은 장점이 있다. 종래 기술에 따른 마그네슘 제조장치는 반응관인 레토르트을 통해 마그네슘이 포함된 단광을 반응온도까지 가열하여 순 마그네슘을 얻게 되는데, 보통 레토르트를 수평으로 하는 수평형 열환원 제조공법을 통해 마그네슘을 제조하였으나, 최근에는 수평형 열환원 공법에 비해 여러 장점을 가진 수직형 열환원 공법를 적용하여 마그네슘을 제조하고 있다.

이러한 수직형 열환원 제조공법이 적용된 종래의 마그네슘 제조장치는 경소백운석과 페로실리콘, 및 형석을 분쇄하여 제조된 마그네슘 단광이 가열로의 내부에 수직하게 설치된 레토르트의 상부에서 장입되면, 레토르트의 외부의 가열로에서 레토르트에 약 1200℃ 정도의 열을 공급하여 마그네슘 단광을 환원시킴으로써, 마그네슘 증기를 발생시킨다.

발생된 마그네슘 증기는 레토르트에 연결된 응축기에서 응축되어 고체상의 마그네슘 크라운(crown)으로 석출되며, 상기 일련의 공정이 완료되면 레토르트의 상부를 개방하여 응축된 마그네슘 크라운을 추출하고 반응관 하부를 개방하여 반응이 완료된 단광을 외부로 배출한다.

그러나 상기와 같은 종래의 마그네슘 제조장치는 마그네슘 단광의 장입 시, 분진이 다량 발생하고, 열환원 반응이 완료된 마그네슘 단광은 슬러그의 형태로 변형되어 레토르트의 하부구를 통해 배출되는데, 이때, 슬러그로부터 고온의 분진이 다량으로 발생하여 작업성이 저하되고, 작업환경이 나빠져 작업자의 건강에 유해를 끼친다. 또한, 발생된 분진은 레토르트의 상부구와 하부구에 부착됨에 따라, 레토르트 내부를 진공상태로 유지하기가 어려운 문제점이 있다.

한국등록특허공보 10-1191956호. 2012. 10. 17.

본 발명의 목적은 하우징의 개방된 일측을 면밀히 밀폐시키는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 효과적인 실링을 통해 레토르트 장치의 수명향상과 작업효율성을 높이는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

상기 실링플레이트는 상기 하우징의 개방된 일측과 대향되는 면에 삽입홈이 형성되며, 상기 레토르트 장치는 상기 삽입홈을 따라 설치되는 실링부재를 더 포함할 수 있다.

상기 이송유닛은, 상부면로부터 함몰된 형상의 안착면을 가지며, 상기 안착면에 상기 전자석플레이트가 안착되는 베이스플레이트; 상기 베이스플레이트에 연결되어 상기 베이스플레이트와 함께 이동하는 실린더로드; 및 상기 실린더로드와 연결되며, 상기 실린더로드를 구동하여 상기 실링플레이트를 상기 대기위치에서 상기 작동위치로 전환하는 실린더를 구비할 수 있다.

상기 전자석플레이트는 중앙부에 개구를 가지는 링 형상일 수 있다.

상기 실링플레이트와 상기 전자석플레이트 및 상기 베이스플레이트는 서로 동일한 중심을 가지며, 상기 삽입홈은 상기 전자석플레이트의 내경과 외경 사이의 중앙부를 따라 형성될 수 있다.

상기 실링플레이트는 하부면으로부터 돌출된 안착돌기를 구비하며, 상기 베이스플레이트는 상부면으로부터 함몰되어 상기 안착돌기가 삽입체결가능한 체결홈을 가질 수 있다.

상기 실링플레이트는 상기 내부공간의 열전달을 방지하는 방열소재일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 하우징의 개방된 하부를 면밀히 밀폐시킬 수 있다. 따라서, 마그네슘 제련 중 환원 공정에서 레토르트 장치 내부의 진공을 용이하게 유지가능함으로써 레토르트 장치의 열손실을 줄여 에너지 효율성을 향상시킬 수 있으며, 작업자의 상해 위험성을 효과적으로 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레토르트 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시한 실링유닛을 확대한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시한 실링유닛의 분해사시도이다.
도 4 내지 도 6은 도 2에 도시한 실링유닛의 작동과정을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예들은 첨부된 도 1 내지 도 6을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다. 또한, 이하에서 언급하는 ‘연결’은 두 개의 구성요소가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, 다른 매개체를 통해 간접 연결되는 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 한편, 이하에서는 마그네슘을 제조하기 위한 장치를 예로서 설명하나 이에 한정되지 않으며, 마그네슘을 포함한 모든 금속의 열환원 제련 공정을 위한 제조 장치에 모두 적용 가능하다.

최근 마그네슘 금속은 초경량 소재로써 경량화를 통한 에너지 절감 소재로 점차 수요량이 증가하고 있다. 마그네슘 금속을 제조하는 공정은 마그네슘염화물(MgCl₂)로부터 전해정련에 의하여 용융 마그네슘을 채취하고 정련하는 방법과 경소백운석(2MgOCaO)으로부터 페로실리콘(Fe-Si)과 형석(CaF)을 혼합하여 진공 환원로에서 환원시켜 마그네슘 증기를 응축시키는 열환원 공정에 의한 마그네슘 크라운을 정련하여 잉곳(ingot)을 만드는 방법이 있다. 1990년 전에는 주로 서구에서 전해정련 공정에 의하여 마그네슘을 제조하였지만 최근에는 열환원 공정에 의하여 전세계 공급량의 80%이상을 공급하고 있다.

전해정련 공정에 비하여 열환원 공정의 장점은 설비투자비가 상대적으로 저렴하며, 설비유지비 및 전기에너지 사용량이 적다. 그러나, 열환원 공정은 제련, 정련, 주조공정이 단속적이고 노동집약적인 특성상 생산성을 높이고 자동화를 위한 신공정 기술개발이 진행되고 있으며, 이러한 공정개선을 통한 기술경쟁력 향상이 이루어지고 있다.

또한, 종래에는 단광 장입 후 바로 진공을 10^-2 torr 까지 낮춤으로써 내부의 승온을 위하여는 많은 시간이 소요되었다. 즉, 종래 공정의 경우 단광 장입 후 바로 진공을 형성함으로써 승온에 소요되는 시간이 수시간 소요되며, 중심부까지 환원온도에 도달하기 위해서는 많은 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 레토르트 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 레토르트 장치(100)는 원료를 수용하는 하우징(10)과 하우징(10)의 개방된 하부를 밀폐가능한 실링유닛(40)을 포함한다. 다시 말해, 실링유닛(40)은 하우징(10)의 개방된 하부를 향해 승강 가능하며, 하우징(10)의 개방된 하부를 외부로부터 차단할 수 있다. 따라서, 후술하는 마그네슘 환원공정에서 하우징(10)의 내부공간(12)을 용이하게 진공상태로 유지할 수 있다.

또한, 레토르트 장치(100)는 상부커버(15)를 설치하여 하우징(10)의 상부를 밀폐할 수 있다. 레토르트 장치(100) 외측에는 레토르트 장치(100)를 가열하는 가열로(도시안함)가 구비될 수 있으며, 레토르트 장치(100)는 레토르트에서 생성된 마그네슘 증기를 고체 상태의 마그네슘 크라운으로 응축시키는 응축기(20)가 설치될 수 있다. 레토르트 장치(100)의 내부에는 방열판(30)이 구비될 수 있으며, 방열판(30)을 통해 하우징(10) 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 최소화함으로써 마그네슘 열환원 반응을 촉진할 수 있다.

예를 들어, 가열로에 설치된 히터를 통해 외부에서 레토르트 장치(100)를 가열할 수 있도록 형성되어 외부 가열식 수직형으로 이루어질 수 있다. 마그네슘 환원공정은 응축기(20)의 외측에 연결되는 진공에 의해 응축기(20) 내의 응축관(도시안함) 및 하우징(10)의 내부가 감압되며, 이때 레토르트 장치(100)는 진공을 이루면서 약 5 내지 10시간 동안 내부온도를 약 1160 내지 1220도를 유지하면, 성형체는 페로실리콘 합금 중 함유된 실리콘 성분이 환원제로 작용하여 규소열환원반응(silicothermic reduction)에 의해 마그네슘으로 환원될 수 있다.

반면, 이와 같은 방식에 의하면 공정시간의 대부분을 승온 및 환원시간에서 소요하게 되고, 특히 진공 중에서 공정이 진행됨으로써 대류에 의한 열전달은 거의 불가능하여 전도에 의한 열전달이 주를 이루게 된다. 특히, 레토르트 장치(100) 내부의 압력이 충분한 진공이 이루어지지 않을 경우, 승온을 위한 많은 시간과 비용이 소요되는 문제가 있다. 따라서, 본 발명은 마그네슘 환원공정에서 하우징(10)의 개방된 상부 또는 하부에 실링유닛(40)을 설치하여 진공상태를 유지가능한 레토르트 장치(100)에 대해 설명하고자 한다.

도 2는 도 1에 도시한 실링유닛을 확대한 도면이며, 도 3은 도 2에 도시한 실링유닛의 분해사시도이다. 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 실링유닛(40)은 실링플레이트(80), 전자석플레이트(70), 베이스플레이트(60)와 실린더로드(55) 및 실린더(50)를 포함한다. 실링플레이트(80)의 횡단면적은 하우징(10)의 횡단면적보다 크며, 서로 대응되는 원형형상일 수 있다. 실링플레이트(80)는 하우징(10)의 하부와 대향되는 면에 삽입홈(82)이 형성되며, 실링부재(90)는 삽입홈(82)을 따라 설치된다.

실링부재(90)는 오링(O-ring)일 수 있으며, 탄성을 가진 소재로 외부의 압력에 의해 변형되어 간극을 막아줄 수 있다. 실링플레이트(80)의 하부에는 전자석플레이트(70)가 배치되며, 전자석플레이트(70)는 중앙부에 개구(75)를 가지는 링 형상일 수 있다. 베이스플레이트(60)는 전자석플레이트(70)의 하부에 배치되며, 베이스플레이트(60)는 상부면으로부터 함몰된 형상의 안착면(68)을 가지며, 전자석플레이트(70)는 베이스플레이트(60)의 안착면(68)에 안착되어 지지될 수 있다. 실링플레이트(80)는 내부공간(12)의 열전달을 방지가능한 방열소재일 수 있으며, 하부에 배치되는 전자석플레이트(70) 및 베이스플레이트(60)의 열변형에 손상을 방지할 수 있다.

실링플레이트(80)와 전자석플레이트(70) 및 베이스플레이트(60)는 서로 동일한 중심을 가지며, 삽입홈(82)은 전자석플레이트(70)의 내경과 외경 사이의 중앙부를 따라 형성될 수 있다. 따라서, 전자석플레이트(70)를 구동할 경우, 삽입홈(82)을 따라 설치된 실링부재(90)는 전자석플레이트(70)가 하우징(10)를 향해 자력이 인가됨으로써 하우징(10)의 내부공간(12)을 외부로부터 폐쇄할 수 있다.

또한, 실링플레이트(80)는 하부면으로부터 돌출되는 안착돌기(85)들이 구비될 수 있으며, 베이스플레이트(60)의 중앙부에는 상부면으로부터 각각 함몰되어 안착돌기(85)가 삽입체결 가능한 체결홈(65)이 형성되어 실링플레이트(80)와 베이스플레이트(60)는 서로 연결될 수 있다. 전자석플레이트(70)는 실링플레이트(80)와 베이스플레이트(60) 사이에 배치되며, 전자석플레이트(70)의 높이는 베이스플레이트(60)의 상부면(66)과 안착면(68) 사이의 높이보다 같거나, 작을 수 있다.

베이스플레이트(60)의 하부에는 실린더로드(55)가 연결되며, 실린더(50)는 실린더로드(55)와 연결되어 실린더로드(55)를 구동할 수 있다. 따라서, 베이스플레이트(60)와 베이스플레이트(60)의 안착면(68)에 지지되는 전자석플레이트(70) 및 베이스플레이트(60)와 체결된 실링플레이트(80)는 실린더(50)에 의해 함께 승강할 수 있다.

도 4 내지 도 6은 도 2에 도시한 실링유닛의 작동과정을 나타내는 도면이다. 도 4는 실링유닛의 대기위치를 나타내는 도면이며, 도 5는 실링유닛의 작동위치를 나타내는 도면이다. 또한, 도 6은 실링유닛의 차단위치를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 실링유닛(40)은 하우징(10)의 하부에 배치되며, 하우징(10)을 향해 승강할 수 있다.

하우징의 내부공간(12)을 진공상태로 유지하기 위해 개방된 하우징(10)의 하부 밀폐가 필요할 경우, 도 5에 도시한 바와 같이, 실린더(50)를 구동하여 실링플레이트(80)를 상승시킨다. 실링플레이트(80)의 삽입홈(82)을 따라 실링부재(90)가 설치되어 실링플레이트(80)의 상승에 의해 실링부재(90)와 하우징(10)의 개방된 하부는 접촉할 수 있다.

실린더(50)를 구동하여 실링부재(90)와 하우징(10)의 하부가 접촉된 이 후, 도 6에 도시한 바와 같이, 전자석플레이트(70)를 이용하여 하우징(10)를 향해 자력을 인가함으로써 전자석플레이트(70)는 하우징(10)를 향해 이동하며, 실링부재(90)와 하우징(10) 사이의 간극(d)을 최소화하여 내부공간(12)을 외부로부터 긴밀을 유지할 수 있다.

즉, 본 발명은 하우징(10)의 개방된 하부를 면밀히 밀폐시킬 수 있다. 따라서, 마그네슘 제련 중 환원 공정에서 레토르트 장치(100) 내부의 진공을 용이하게 유지가능함으로써 레토르트 장치(100)의 열손실을 줄여 에너지 효율성을 향상시킬 수 있으며, 작업자의 상해 위험성을 효과적으로 줄일 수 있다.

본 발명을 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 실시예들에 한정되지 않는다.

10 : 하우징 12 : 내부공간
15 : 상부커버 20 : 응축기
30 : 방열판 40 : 실링유닛
50 : 실린더 55 : 실린더로드
60 : 베이스플레이트 65 : 체결홈
68 : 안착면 70 : 전자석플레이트
80 : 실링플레이트 82 : 삽입홈
90 : 실링부재 100 : 레토르트 장치

Claims

원료를 수용하는 내부공간을 가지며, 일측이 개방된 형상의 하우징;
상기 하우징의 개방된 일측과 대향되는 면에 삽입홈이 형성되며, 상기 하우징의 개방된 일측을 향해 이동 가능한 오링 형상의 실링플레이트;
상기 실링플레이트와 연결되어 상기 실링플레이트와 함께 이동가능하며, 상기 실링플레이트가 상기 하우징의 개방된 일측과 이격되는 대기위치 및 상기 하우징의 개방된 일측과 접촉되는 작동위치로 전환가능한 승강유닛;
상기 실링플레이트와 상기 승강유닛 사이에 배치되며, 상기 하우징의 개방된 일측을 향해 자력을 인가하여 상기 실링플레이트가 상기 내부공간을 외부로부터 폐쇄가능한 전자석플레이트; 및
상기 삽입홈을 따라 설치되는 실링부재;를 포함하되,
상기 전자석플레이트는 중앙부에 개구를 가지는 링 형상이고,
상기 실링플레이트와 상기 전자석플레이트는 서로 동일한 중심을 가지며,
상기 삽입홈은 상기 전자석플레이트의 내경과 외경 사이의 중앙부를 따라 형성되는, 레토르트 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 승강유닛은,
상부면로부터 함몰된 형상의 안착면을 가지며, 상기 안착면에 상기 전자석플레이트가 안착되는 베이스플레이트;
상기 베이스플레이트에 연결되어 상기 베이스플레이트와 함께 이동하는 실린더로드; 및
상기 실린더로드와 연결되며, 상기 실린더로드를 구동하여 상기 실링플레이트를 상기 대기위치에서 상기 작동위치로 전환하는 실린더를 구비하는, 레토르트 장치.
삭제
제3항에 있어서,
상기 실링플레이트와 상기 전자석플레이트 및 상기 베이스플레이트는 서로 동일한 중심을 가지는, 레토르트 장치.
제3항에 있어서,
상기 실링플레이트는 하부면으로부터 돌출된 안착돌기를 구비하며,
상기 베이스플레이트는 상부면으로부터 함몰되어 상기 안착돌기가 삽입체결가능한 체결홈을 가지는, 레토르트 장치.
제1항에 있어서,
상기 실링플레이트는 상기 내부공간의 열전달을 방지하는 방열소재인, 레토르트 장치.