KR101600881B1 - Multi Cooling System for Producing Metal and Alloy Spherical Powders - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 용융금속 및 용융합금에 대해 원심분무와 함께 워터 커튼(water curtain)으로 연속냉각하여 응고속도를 향상시키므로 해서 조성의 균질화, 고용도 증가, 조직의 미세화로 인한 보다 우수한 물성을 갖는 금속 및 합금의 구형분말을 효율적으로 제조하는 것이 가능한 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to multiple cooling systems for the production of metal and alloy spherical powders and, more particularly, to continuous cooling of molten metal and molten alloy with a water curtain with centrifugal spraying to improve the solidification rate, And more particularly to a multiple cooling system for the production of metal and alloy spherical powders capable of efficiently producing spherical powders of metals and alloys having better physical properties due to homogenization of the powders,
최근 전자산업의 비약적인 발전과 전자기기의 보급 확대 및 처리속도 향상을 위한 고밀도 전자회로 소자의 미소화 및 고기능화, 다양화, 정밀화를 도출하기 위해서는 화학적으로 안정하고 전도성이 뛰어난 미립 금속분말 제조기술이 우선적으로 확립될 필요가 있다.In order to achieve the rapid development of the electronics industry, the spread of electronic devices, and the improvement of the processing speed, it is necessary to produce a fine metal powder which is chemically stable and excellent in conduction, To be established.
이러한 금속분말 제조기술로서 대표적인 방법으로는 급속 응고법(rapid solidification process)이 사용된다. 즉 급속 응고법은 경자성 재료나 연자성 재료, 수소저장합금 재료 및 열전소재 등의 기능성 합금소재는 물론 알루미늄계 합금이나 구리계 합금 및 스테인레스 강 등 구조용으로 사용되는 다양한 기계부품을 위한 구형분말을 제조하기 위한 방법이다.As a representative technique for producing such a metal powder, a rapid solidification process is used. That is, the rapid solidification method manufactures spherical powder for various mechanical parts such as aluminum alloy, copper alloy and stainless steel as well as functional alloy such as hard magnetic material, soft magnetic material, hydrogen storage alloy material and thermoelectric material .
일반적으로 급속 응고법에는 금속용탕에서 금속분말을 제조할 때 출탕되는 금속용탕에 고속으로 유체 또는 기체를 불어 그 전단력으로 금속용탕을 미립화하는 기술인 수(물) 분무법(water atomization), 가스 분무법(gas atomization)과, 고속회전하는 컵이나 디스크의 원심력에 의해 미립화하는 원심분무법(centrifugal atomization)이 주요하게 사용되고 있다.Generally, the rapid solidification method includes a water atomization method, a gas atomization method, and a gas atomization method, which are techniques for blowing a fluid or a gas at a high speed into a metal molten metal which is spouted when metal powder is produced from a molten metal, ), And centrifugal atomization in which particles are atomized by the centrifugal force of a cup or disk rotating at a high speed.
여기서 가스 분무법에 의해 각종 금속 및 합금분말을 제조하는데 사용되는 구형분말 제조장치를 개략적으로 살펴보면, 원료합금의 용해를 위한 가열로를 구비하되 가열로는 진공분위기에서 고주파 유도코일을 이용하여 원료인 금속 및 합금을 용융하도록 가열하고, 용융된 상태의 원료를 가스분사노즐을 통과시켜 고압으로 분산되게 하므로 금속 및 합금 분말을 제조하게 된다.Here, the sphere powder producing apparatus used for producing various metals and alloy powders by the gas spraying method is roughly described as follows. The furnace is provided with a heating furnace for dissolving the raw material alloy. In the heating furnace, a high- And the alloy are heated to melt, and the molten raw material is passed through the gas injection nozzle to be dispersed at a high pressure to produce metal and alloy powders.
또한 원심 분무법에 의한 구형분말 제조장치와 관련하여 개시되어 있었던 종래기술로는, 대한민국 등록특허공보 제374363호(2003.02.19.)에는 챔버의 상측에 설치되어 투입된 납땜용 솔더를 용융시켜 적정량의 용탕을 배출 및 차단하는 금속용융부와, 상기 챔버의 상측 중앙부에 설치되어 금속용융부로부터 배출되는 용탕을 적하하는 턴디쉬와, 상기 턴디쉬로부터 적하되는 용탕을 고속모터에 의해 원심력으로 파쇄시켜 분말로 형성하는 회전디스크로 이루어진 아토마이져와, 상기 아토마이져에 의해 형성된 분말을 포집하는 포집탱크와, 상기 챔버의 하측에 소정의 길이로 설치되어 많은 량의 분말을 충분히 냉각하여 열축적 없이 이송시키는 냉각파이프가 구비된 원심분무법에 의한 솔더 페이스트용 분말 제조장치에 있어서, 상기 금속용융부의 일측에는 회전봉의 종단부에 설치되어 용탕을 고르게 혼합하는 플로펠러와, 상기 회전봉을 회전시키는 교반모터와, 상기 교반모터의 회전 비율로 감속시켜 회전봉을 일정한 회전수로 유지하는 감속기로 이루어진 교반기가 설치되고, 상기 고속모터에 의해 적하되는 용탕을 원심력으로 파쇄시켜 분말로 형성하는 회전디스크는 표면이 110~130°각도의 범위내에서 "V"자형으로 형성됨에 따라 입도 크기가 일정한 금속 분말을 제조할 수 있는 원심분무법에 의한 솔더 페이스트용 분말 제조장치가 공지되어 있다.According to the prior art disclosed in connection with the apparatus for manufacturing a spherical powder by the centrifugal atomization method, Korean Patent Registration No. 374363 (Mar. 29, 2003) discloses a method of melting a solder for soldering which is installed on the upper side of a chamber, A tundish for dropping a molten metal discharged from a molten metal portion provided at an upper center portion of the chamber, and a molten metal dropped from the tundish by a centrifugal force by means of a high-speed motor, And a collecting tank for collecting the powder formed by the atomizer; and a heat exchanger installed at a predetermined length below the chamber to sufficiently cool a large amount of powder and transfer it without heat accumulation A manufacturing apparatus for a solder paste by a centrifugal atomization method having a cooling pipe, A stirrer for rotating the rotating rod and a speed reducer for reducing the rotating speed of the rotating bar by a rotation rate of the stirring motor, The rotating disk formed by powdering the molten metal dropped by the centrifugal force by the high-speed motor has a "V" -shaped shape in the range of 110 to 130 ° from its surface, so that a metal powder having a uniform particle size can be produced A device for producing a powder for solder paste by a centrifugal atomization method is known.
그러나 상기한 종래 분말 제조를 위한 냉각시스템의 경우에는 단순히 가스분사 또는 원심분무에 따른 제조장치 양자 모두 1차적인 냉각작용에 그치기 때문에 금속분말의 냉각속도(≤103℃)에 한계가 있어 급냉 효과가 불충분하고, 나아가 원심분무에 따른 제조장치의 경우 냉각가스의 소용돌이 흐름 중심 용적은 선회운동을 행하기 어렵고 냉각속도가 저하되기 때문에 금속분말의 품질에 일정하지 못한 채 저품질 생산을 초래하게 된다는 문제점이 있었다.
However, in the case of the cooling system for producing the conventional powder described above, since both the gas spraying and the centrifugal atomization-based manufacturing apparatuses are only subjected to the primary cooling action, the cooling rate of the metal powder (≤10 3 ° C) In the case of a manufacturing apparatus according to centrifugal atomization, the swirling flow center volume of the cooling gas is difficult to perform the swirling motion and the cooling speed is lowered. Therefore, the quality of the metal powder is not constant, there was.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 원심분무에 따른 1차 냉각과 함께 워터 커튼으로 2차 냉각하도록 구성하므로, 일률적인 냉각속도를 도모하면서 금속분말을 빠르게 응고토록 급냉하고, 조성의 균질화, 고용도 증가, 조직의 미세화로 인한 보다 우수한 물성을 갖는 구형분말을 제조할 수 있는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템을 제공하는데, 그 목적이 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method of cooling a metal powder by rapidly cooling the metal powder while uniformly cooling the metal powder, It is an object of the present invention to provide a multiple cooling system for producing spherical powders of metal and alloy spherical powder capable of producing spherical powders having better physical properties due to homogenization, increase in solubility, and fine structure of the tissues.
본 발명이 제안하는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템은 내부에 금속재료나 합금재료의 원료를 장입하고 가열유도코일로 용해하여 용탕을 제조하되 하단에 용탕을 유출시키는 토출구를 구비하는 가열로와; 상기 가열로의 하부에서 상기 토출구에 대응하여 위치하고 상기 가열로의 토출구로 유출되는 용탕에 회전접촉하도록 회동하되 용탕을 구형분말 형태로 비산시켜 1차 냉각하는 원심냉각부와; 상기 가열로의 하부에 구비되어 상기 원심냉각부를 수용하고 외부로부터 물이 공급되되 상기 원심냉각부로부터 비산된 구형분말이 접할 수 있는 워터커튼을 형성하여 구형분말을 2차 냉각하는 워터커튼부;를 포함하고, 상기 워터커튼부는 상기 원심냉각부로부터 냉각과 동시에 비산되는 구형분말이 부딪힐 수 있게 접촉지지하는 원통체와, 상기 원통체의 상부에 연결결합하고 외부로부터 물을 공급가능한 물공급수단과, 상기 원통체의 내주연 상단에 구비되고 상기 물공급수단에 연통하여 물을 분사가능한 노즐공을 형성하되 상기 원통체의 내부에 물이 커튼막 형태로 흐를 수 있게 압력을 가해 분사하는 워터노즐을 포함하여 이루어진다.The multi-cooling system for producing metal and alloy spherical powders proposed by the present invention is a multi-cooling system for producing metal and alloy spherical powders, in which a raw material of a metal material or an alloying material is charged and melted with a heating induction coil to produce a molten metal, ; A centrifugal cooling unit disposed at a lower portion of the heating furnace in such a manner as to rotate in contact with the molten metal flowing out to the discharge port of the heating furnace and scattering the molten metal in a spherical powder form; A water curtain unit provided at a lower portion of the heating furnace to receive the centrifugal cooling unit and to supply water from the outside to form a water curtain to which spherical powder scattered from the centrifugal cooling unit can be contacted to thereby secondarily cool the spherical powder; Wherein the water curtain part comprises a cylindrical body which is in contact with and supported by the centrifugal cooling part so as to collide with the spherical powder scattered at the same time as the cooling water is cooled and water supplied to the upper part of the cylindrical body, A water nozzle which is provided at an inner peripheral upper end of the cylindrical body and forms a nozzle hole communicating with the water supply means so as to be capable of spraying water and which injects pressure by applying pressure so that water flows in the form of a curtain film .
상기 원심냉각부는 상기 워터커튼부의 내측에 위치하되 상기 가열로에서 유출되는 용탕이 회전접촉되는 회전디스크와, 상기 회전디스크에 축 연결되어 회전력을 인가하는 구동수단으로 구성한다.The centrifugal cooling unit is composed of a rotating disk which is located inside the water curtain unit and in which the molten metal flowing out of the heating furnace rotates and comes in contact with the rotating disk,
상기 회전디스크는 원판형상, 원뿔형상, 완만한 곡면을 갖는 원호형상 중에서 선택된 형상으로 형성한다.The rotary disk is formed in a shape selected from a disk shape, a conical shape, and an arc shape having a gentle curved surface.
상기 회전디스크의 재질은 세라믹 코팅된 금속재 또는 세라믹으로 이루어진다.The material of the rotating disc is made of a metal material or ceramic.
또한 상기 회전디스크의 표면에는 보라존(borazon) 재질을 사용하여 코팅된 표면코팅층을 형성토록 구성하는 것도 가능하다.It is also possible to form a coated surface coating layer by using a borazon material on the surface of the rotating disk.
상기 원심냉각부에서 상기 회전디스크의 회전속도는 1,000~50,000RPM으로 회전가능하게 구성한다.In the centrifugal cooling unit, the rotating speed of the rotating disk is configured to be rotatable at 1,000 to 50,000 RPM.
상기 워터커튼부에서 물은 0~100℃의 온도를 이루고, 상기 원통체를 향해 상기 워터노즐에서 0~200bar의 분사압력으로 분사한다.The water in the water curtain portion forms a temperature of 0 to 100 ° C and is sprayed toward the cylindrical body at an injection pressure of 0 to 200 bar at the water nozzle.
또한 상기 워터커튼부는 다중의 워터커튼을 형성할 수 있도록 상기 원통체의 내측에 서로 간격을 두고 형성된 복수 개의 워터노즐을 구비하여 동심원 구조의 다중 워터노즐로 구성하는 것도 가능하다.In addition, the water curtain unit may include a plurality of water nozzles formed on the inner side of the cylindrical body so as to form multiple water curtains, and may be constructed of multiple water nozzles of a concentric circular structure.
또한 상기 워터커튼부는 동심원 상에 복수 개의 다중 워터노즐이 각각 상하방향으로 상호 간격을 두고 배치되어 다층구조로 구성하는 것도 가능하다.In addition, the water curtain portion may have a multi-layered structure in which a plurality of multiple water nozzles are concentrically arranged in the vertical direction at mutually spaced intervals.
그리고 본 발명의 상기 워터커튼부에는 상기 원통체의 하단에 구비되고 상기 원통체의 내에 흐른 물을 흡입하는 석션수단과, 상기 석션수단으로부터 흡입된 물을 상기 물공급수단을 향해 순환공급가능한 물순환라인으로 구성되는 물순환부를 더 포함하여 구성하는 것도 가능하다.The water curtain portion of the present invention is provided with suction means provided at a lower end of the cylindrical body and sucking the water flowing in the cylindrical body, water circulation capable of circulating and supplying water sucked from the suction means to the water supply means And a water circulation unit composed of lines.
상기 물순환부에는 상기 물순환라인 상에 구비되고 물의 온도를 낮출 수 있게 냉각하는 냉각수단을 구성하는 것도 가능하다.
It is also possible to constitute a cooling means provided on the water circulation line and cooling the water circulation unit so as to lower the temperature of the water.
본 발명에 따른 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템에 의하면 액상의 용탕을 1차 냉각하는 원심냉각부 및 물을 커튼형태로 생성시켜 2차 냉각하는 워터커튼부를 구성하므로, 구형분말을 1차 냉각 직후 바로 2차 냉각하여 구형분말의 응고속도가 매우 빠르며 구형분말 자체의 조성의 균질화, 고용도 증가, 조직의 미세화로 인한 보다 우수한 물성을 갖는 제품을 제조할 수 있는 효과를 얻는다.According to the multiple cooling system for producing the metal and alloy spherical powder according to the present invention, the centrifugal cooling unit for primarily cooling the liquid molten metal and the water curtain unit for generating water in the form of a curtain form secondary cooling are formed, It is possible to obtain a product having excellent physical properties due to homogenization of the spherical powder itself, increase in solubility, and fine structure of the spherical powder.
뿐만 아니라 본 발명에 따른 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템은 용탕에 회전접촉하는 회전디스크를 다양한 형상(원판형, 원뿔형, 원호형)으로 구성하므로, 1차 냉각의 구조가 탄력적으로 교체 적용가능함은 물론 구형분말을 작업상황에 맞게 효율적으로 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, the multi-cooling system for manufacturing the spherical powder of the metal and alloy according to the present invention comprises a rotary disk rotating in contact with the melt in various shapes (disc shape, conical shape, arc shape) It is possible to manufacture spherical powders efficiently and suitably according to the working conditions.
또한 본 발명에 따른 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템은 세라믹 코팅된 금속재 또는 세라믹으로 회전디스크를 성형함과 동시에 보라존 재질의 표면코팅층을 구성하므로, 구형분말의 분무효율을 향상시키고 회전디스크의 자체 내구성을 확보하여 설비의 수명을 연장할 수 있는 효과가 있다.Further, the multiple cooling system for manufacturing the spherical powder of the metal and alloy according to the present invention is formed by forming a rotating disk with a ceramics coated metal material or ceramic and forming a surface coating layer of a borazone material, It is possible to secure the durability of the disk itself and to prolong the life of the equipment.
또한 본 발명에 따른 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템은 동심원 구조를 갖는 다중 워터노즐로 구성하므로, 다중의 워터커튼이 조성되어 구형분말의 냉각효과를 보다 극대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the multiple cooling system for producing the metal and alloy spherical powder according to the present invention is composed of multiple water nozzles having a concentric circular structure, multiple water curtains are formed, thereby maximizing the cooling effect of the spherical powder.
그리고 본 발명에 따른 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템은 워터커튼부에서의 사용수를 환수시킬 수 있는 물순환부를 구성하므로, 물공급량을 줄여 비용을 낮추면서 냉각효과를 유지할 수 있는 효과가 있다.
In addition, since the multiple cooling system for producing the spherical powder of metal and alloy according to the present invention constitutes the water circulation part capable of returning the used water in the water curtain part, it is possible to maintain the cooling effect while lowering the cost by reducing the water supply amount .
도 1은 본 발명에 따른 일실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 회전디스크의 제1실시예를 나타내는 정면도.
도 3은 본 발명에 따른 회전디스크의 제2실시예를 나타내는 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 회전디스크의 제3실시예를 나타내는 정면도.
도 5는 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 워터커튼부의 제1실시예를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 워터커튼부의 제2실시예를 나타내는 저면도.
도 7은 본 발명에 따른 일실시예에 있어서 워터커튼부의 제2실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.
도 8은 본 발명에 따른 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 구성도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a configuration diagram schematically showing an embodiment according to the present invention. Fig.
2 is a front view showing a first embodiment of a rotating disk according to the present invention;
3 is a front view showing a second embodiment of a rotating disk according to the present invention;
4 is a front view showing a third embodiment of a rotating disk according to the present invention;
5 is a cross-sectional view showing a first embodiment of a water curtain portion in an embodiment according to the present invention.
6 is a bottom view showing a second embodiment of the water curtain portion in the embodiment according to the present invention.
Fig. 7 is a schematic view showing a second embodiment of a water curtain portion according to the embodiment of the present invention; Fig.
8 is a schematic diagram showing another embodiment according to the present invention.
본 발명은 내부에 금속재료나 합금재료의 원료를 장입하고 가열유도코일로 용해하여 용탕을 제조하되 하단에 용탕을 유출시키는 토출구를 구비하는 가열로와; 상기 가열로의 하부에서 상기 토출구에 대응하여 위치하고 상기 가열로의 토출구로 유출되는 용탕에 회전접촉하도록 회동하되 용탕을 구형분말 형태로 비산시켜 1차 냉각하는 원심냉각부와; 상기 가열로의 하부에 구비되어 상기 원심냉각부를 수용하고 외부로부터 물이 공급되되 상기 원심냉각부로부터 비산된 구형분말이 접할 수 있는 워터커튼을 형성하여 구형분말을 2차 냉각하는 워터커튼부;를 포함하고, 상기 워터커튼부는 상기 원심냉각부로부터 냉각과 동시에 비산되는 구형분말이 부딪힐 수 있게 접촉지지하는 원통체와, 상기 원통체의 상부에 연결결합하고 외부로부터 물을 공급가능한 물공급수단과, 상기 원통체의 내주연 상단에 구비되고 상기 물공급수단에 연통하여 물을 분사가능한 노즐공을 형성하되 상기 원통체의 내부에 물이 커튼막 형태로 흐를 수 있게 압력을 가해 분사하는 워터노즐을 포함하는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템을 기술구성의 특징으로 한다.The present invention relates to a heating furnace having a heating furnace having a discharge port for charging a raw material of a metal material or an alloying material therein and dissolving the raw material into a heating induction coil to discharge the molten metal to the lower end thereof; A centrifugal cooling unit disposed at a lower portion of the heating furnace in such a manner as to rotate in contact with the molten metal flowing out to the discharge port of the heating furnace and scattering the molten metal in a spherical powder form; A water curtain unit provided at a lower portion of the heating furnace to receive the centrifugal cooling unit and to supply water from the outside to form a water curtain to which spherical powder scattered from the centrifugal cooling unit can be contacted to thereby secondarily cool the spherical powder; Wherein the water curtain part comprises a cylindrical body which is in contact with and supported by the centrifugal cooling part so as to collide with the spherical powder scattered at the same time as the cooling water is cooled and water supplied to the upper part of the cylindrical body, A water nozzle which is provided at an inner peripheral upper end of the cylindrical body and forms a nozzle hole communicating with the water supply means so as to be capable of spraying water and which injects pressure by applying pressure so that water flows in the form of a curtain film The multi-cooling system for the manufacture of spherical metal and alloy spheres containing the powder is characterized by its technical construction.
이하에서는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 도면을 통하여 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 도면들에 한정되지 않는다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the illustrative embodiments set forth herein.
먼저 본 발명에 따른 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템의 일실시예는 도 1에 나타낸 바와 같이, 가열로(10)와, 원심냉각부(20)와, 워터커튼부(30)를 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, a multi-cooling system for manufacturing a metal and alloy spherical powder according to the present invention includes a
상기 가열로(10)는 내부에 금속재료나 합금재료의 원료를 장입하고 가열유도코일(11)로 용해하여 액상의 용탕을 제조하도록 구성한다.The
상기 가열로(10)의 하단에는 용탕을 유출시킬 수 있는 토출구(13)를 형성한다.At the lower end of the heating furnace (10), a discharge port (13) through which the molten metal can flow out is formed.
상기 원심냉각부(20)는 상기 가열로(10)의 하부에서 상기 토출구(13)에 대응하여 위치하고 용탕을 1차로 냉각하는 기능을 수행한다.The
상기 원심냉각부(20)는 상기 가열로(10)의 토출구(13)로 유출되는 용탕에 회전접촉하도록 회동하고 액상의 용탕이 접촉하여 원심분무시킴으로 고상의 구형분말 형태로 비산되도록 냉각시킨다.The
상기 원심냉각부(20)는 도 1에 나타낸 바와 같이, 용탕에 회전접촉하는 회전디스크(21)와, 상기 회전디스크(21)에 회전력을 인가하는 구동수단(23)으로 이루어진다.As shown in Fig. 1, the
상기 회전디스크(21)는 상기 워터커튼부(30)의 내측에 위치하되 상기 가열로(10)의 토출구로부터 유출되는 용탕의 유출경로 상에 위치하여 회전하므로 상기 가열로(10)에서 유출되는 용탕이 직접적으로 접촉가능하게 구비된다.The
상기 회전디스크(21)는 지속적인 구형분말과의 접촉에도 변형이 없는 금속재로 형성하여 사용한다. 예를 들면 상기 회전디스크(21)는 구리, 스테인레스강, 도금강 등 다양한 금속재를 이용하여 형성하는 것이 가능하다.The rotating
상기 회전디스크(21)는 금속재 또는 세라믹을 사용하여 형성하되 외측에 세라믹 코팅된 금속재 또는 세라믹을 사용하여 형성한다. 즉 상기 회전디스크(21)는 금속재 또는 세라믹의 표면에 유리질 또는 내화물의 피복재(예를 들면, 법랑, 알루미나, 할로겐화물 등)로 피복을 하여 내식성이나 내열성 등을 확보토록 구성한다.The rotating
또한 상기 회전디스크(21)의 표면에는 보라존(borazon) 재질을 사용하여 코팅된 표면코팅층(도면에 미도시)을 구성하는 것도 가능하다.It is also possible to construct a surface coating layer (not shown) coated on the surface of the rotating
상기에서 표면코팅층은 상기 회전디스크(21)의 외부표면에 전체적으로 형성토록 구성하는 것도 가능하고, 상기 회전디스크(21)의 외부표면 중 구형분말이 접하는 상면에만 부분적으로 형성토록 구성하는 것도 가능하다.The surface coating layer may be formed entirely on the outer surface of the
일반적으로 보라존은 질소와 붕소를 반응시켜 만든 질화붕소(BN)로 붕소화물의 일종이며, 다이아몬드처럼 입방결정구조를 띠기 때문에 입방정계 질화붕소라고도 한다. 또한 보라존은 1,370℃의 고온에서도 산화되지 않고, 철과도 반응하지 않기 때문에 거의 마모되지 않는다는 장점을 갖는다.Generally, borazon is a boron nitride (BN) made by reacting nitrogen with boron, and is called cubic boron nitride because it has a cubic crystal structure like diamond. Also, the borazone has an advantage that it is not oxidized at a high temperature of 1,370 캜 and hardly wears because it does not react with iron.
상기와 같이 세라믹 코팅된 금속재로 회전디스크(21)를 성형함과 동시에 보라존 재질의 표면코팅층을 구성하게 되면, 구형분말의 분무효율을 향상시키고 회전디스크(21)의 자체 내구성을 확보하여 설비의 수명을 연장하는 것이 가능하다.When the
상기 회전디스크(21)는 원판형상, 원뿔형상, 완만한 곡면을 갖는 원호형상 등의 형상으로 형성한다.The
상기 회전디스크(21)의 제1실시예는 도 2에 나타낸 바와 같이, 상면이 평탄한 플레이트로 이루어진 원형의 판자형상을 가지도록 형성한다. 즉 상기 회전디스크(21)는 상하 평탄한 평면을 가지며 구형분말이 접촉가능한 면적에 대해 횡 방향으로 연장된 구조로서, "-"형상의 단면을 가지도록 형성한다.As shown in Fig. 2, the first embodiment of the
상기 회전디스크(21)의 제2실시예는 도 3에 나타낸 바와 같이, 중앙부를 중심으로 사방이 하향경사진 경사면을 이루는 원뿔형상을 가지도록 형성한다. 즉 상기 회전디스크(21)는 하면은 평탄한 평면을 이루되 상면의 중앙부가 뾰족하게 상향 돌출되고 중앙부를 중심으로 사방에 경사면을 갖는 구조로서, 삼각형의 단면을 가지도록 형성한다.As shown in FIG. 3, the second embodiment of the rotating
상기 회전디스크(21)의 제3실시예는 도 4에 나타낸 바와 같이, 완만한 곡면을 갖는 원호형상을 가지도록 형성한다.As shown in Fig. 4, the third embodiment of the rotating
도면에서는 하측으로 오목하게 형성되는 원호형상으로 상기 회전디스크(21)를 나타내었지만, 상측으로 볼록하게 형성되는 원호형상으로 상기 회전디스크(21)를 형성하여 구성하는 것도 가능하다.Although the
상기 구동수단(23)은 상기 회전디스크(21)에 축 연결되어 상기 회전디스크(21)가 회동토록 회전력을 인가한다. 즉 상기 구동수단(23)은 상기 회전디스크(21)의 축에 연결되어 회전시킴으로 상기 회전디스크(21)를 회전구동한다.The driving
상기 원심냉각부(20)에서 상기 회전디스크(21)의 회전속도는 1,000~50,000RPM으로 회전하도록 구성한다.The rotation speed of the
상기에서 상기 회전디스크(21)의 회전속도가 1,000RPM 미만이면 상기 회전디스크(21)에 의한 구형분말의 분무효율이 떨어져 구형분말이 상기 워터커튼부(30)에 미치지 못한 채 2차적인 냉각작용을 부재하게 된다는 문제가 있으며, 상기 회전디스크(21)의 회전속도가 50,000RPM을 초과하면 상기 회전디스크(21)에 접하는 구형분말과의 접촉하는 힘이 너무 강해 구형분말의 형상에 대한 불균형을 초래하게 된다는 문제가 있다.If the rotational speed of the
상기 워터커튼부(30)는 도 1 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 원심냉각부(20)에 의해 비산되는 구형분말이 접할 수 있는 워터커튼을 형성토록 구성되는 것으로서, 원통체(31)와, 물공급수단(33) 및 워터노즐(35)을 포함하여 구성한다.As shown in FIGS. 1 and 5, the
상기 원통체(31)는 상하 길이방향으로 연장형성된 원통형으로 이루어진다.The
상기 원통체(31)는 내측에 구형분말이 비산될 수 있는 빈 공간을 구비토록 중공되고, 상기 원심냉각부(20)로부터 비산된 구형분말이 부딪힐 수 있게 접촉지지하는 내벽을 형성한다.The
상기 원통체(31)의 내벽 면은 상하방향으로 평탄한 수직면을 이루도록 구성하는 것도 가능하고, 상기 원통체(31)의 내벽 면을 상광하협의 구조로 내측으로 하향경사진 경사면을 이루도록 구성하는 것도 가능하다.The inner wall surface of the
상기 물공급수단(33)은 상기 원통체(31)의 상부에 급수파이프(34)가 연결결합하고, 상기 급수파이프(34)를 통해 상기 원통체(31)에 물을 공급가능한 구조를 이룬다.The water supply means 33 has a structure in which a
상기에서 급수파이프(34)는 상기 원통체(31)에 대응하여 상기 물공급수단(33)과 연결하되 적어도 1개 이상을 구비토록 구성한다. 도 5에서처럼 상기 원통체(31)의 양측에 각각 대칭된 구조로 상기 급수파이프(34)를 배치하여 양쪽에서 물이 공급가능하게 구성하는 것이 바람직하다.The
상기 물공급수단(33)으로는 상기 원통체(31)에 공급하기 위한 물이 저장되는 물탱크나 수도관 등이 사용 가능하다.The water supply means 33 may be a water tank or a water pipe for storing water to be supplied to the
도면에 나타내지는 않았지만 상기 물공급수단(33)은 상기 급수파이프(34)를 따라 일정한 압력의 물이 공급될 수 있도록 구동펌프를 구성한다.Although not shown in the drawing, the water supply means 33 constitutes a drive pump so that water of constant pressure can be supplied along the
상기 물공급수단(33)을 물탱크로 구성하는 경우에는 중력에 의해 원활하게 상기 원통체(31)로 물이 이동할 수 있도록, 상기 원통체(31)보다 높은 위치에 설치하는 것이 바람직하다.When the water supply means 33 is constituted by a water tank, it is preferable to install the water supply means 33 at a position higher than the
상기 워터노즐(35)은 상기 물공급수단(33)으로부터 공급된 물을 상기 원통체(31)의 내에 분사하도록 이루어진다.The water nozzle (35) is configured to inject water supplied from the water supply means (33) into the cylindrical body (31).
상기 워터노즐(35)은 상기 원통체(31)의 내주연 상단에 구비되고 상기 물공급수단(33)에 연통하여 물을 분사가능한 노즐공(36)을 형성한다.The
상기 워터노즐(35)의 노즐공(36)은 상기 원통체(31)의 내부에 물이 커튼막 형태로 흐를 수 있게 압력을 가해 분사하여 워터커튼을 형성시킨다.A nozzle hole (36) of the water nozzle (35) forms a water curtain by applying pressure to the interior of the cylindrical body (31) so that water flows in the form of a curtain film.
상기 워터커튼부(30)에서 물은 0~100℃의 온도로 적용하여 공급한다. 바람직하게는 10~30℃의 온도를 적용하여 냉각효율을 최적화하면서 과수축현상을 방지하는 것이 바람직하다.In the
상기 워터커튼부(30)는 상기 원통체(31)를 향해 상기 워터노즐(35)에서 0~200bar의 분사압력으로 분사하도록 구성한다.The
상기에서 워터커튼부(30)의 분사압력을 0bar 미만으로 적용할 경우 물이 낙하하는 힘이 너무 약하여 냉각효율이 떨어지고, 상기 워터커튼부(30)의 분사압력을 200bar 초과하여 적용할 경우 물이 낙하하는 힘이 강해 제대로 냉각이 이뤄지지 못한다는 문제가 있다.When the injection pressure of the
또한 상기 워터커튼부(30)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 원통체(31) 내에 다중의 워터커튼을 형성할 수 있도록 복수 개의 워터노즐(35)이 동심원 구조를 이루며 구비되는 다중 워터노즐(35)을 적용하여 구성하는 것도 가능하다.6, the
상기에서 다중의 워터노즐(35)은 상기 원통체(31)의 내측에 복수 개의 워터노즐(35)이 서로 다른 직경을 이루며 서로 간격을 두고 배치된 구조를 이룬다.The
상기와 같이 워터커튼부(30)의 워터노즐(35)을 동심원 구조를 갖는 다중 워터노즐(35)로 구성하게 되면, 다중의 워터커튼이 조성되어 구형분말의 냉각효과를 극대화하는 것이 가능하다.As described above, when the
또한 상기 워터커튼부(30)는 도 7에 나타낸 바와 같이, 동심원 상에 복수 개의 다중 워터노즐(35)이 각각 상하방향으로 상호 간격을 두고 배치되어 다층구조를 이루도록 구성하는 것도 가능하다.As shown in FIG. 7, the
예를 들면, 복수 개의 다중 워터노즐(35) 중 직경이 가장 작은 워터노즐(35)이 가장 상측에 배치되되 하측으로 갈수록 점점 큰 직경을 갖는 워터노즐(35)이 순차적으로 배치된 구조를 이루도록 구성한다.For example,
상기 워터커튼부(30)의 아래쪽에는 2차 냉각처리된 구형분말을 수용하는 챔버(C)를 구비토록 구성한다.And a chamber C for accommodating the spherical powder subjected to the second cooling treatment is provided below the
상기와 같은 본 발명의 작동관계를 살펴보면, 먼저 가열로(10) 내에 원료를 장입한 상태에서 가열유도코일(11)에 전원을 인가하여 용해함으로 액상의 용탕을 제조한다. 이어 상기 가열로(10) 내의 용탕을 토출구(13)를 통해 유출하되 용탕은 원심냉각부(20)에 접하면서 비산됨에 따라 구형분말을 생성하는 동시에 1차로 냉각처리된다. 여기서 상기 원심냉각부(20)의 경우 상기 가열로(10)로부터 용탕이 공급되기 이전에 구동수단(23)에 전원을 인가하여 회전디스크(21)를 회전토록 작동시킨 구동상태를 조성하고, 이후 상기 가열로(10)의 용탕을 공급하여 용탕이 고속회전중인 회전디스크(21)에 접하는 동시에 비산하게 된다. 이때 구형분말의 경우 상기 워터커튼부(30)의 워터커튼에 접하면서 2차로 냉각처리되는데, 상기 워터커튼부(30)는 물공급수단(33)으로부터 급수파이프(34)를 통해 물을 공급하고, 상기 원통체(31)를 향해 공급된 물은 워터노즐(35)에서 분사하되 상기 원통체(31)의 내에 물이 흐르도록 분사하여 상기 원통체(31) 내에 워터커튼을 생성시키게 된다. 이처럼 상기 워터커튼부(30)의 원통체(31) 상에 형성된 워터커튼에 상기 원심냉각부(20)로부터 비산된 구형분말이 접함에 따라 2차 냉각되고, 구형분말의 경우 챔버(C) 내에 담기게 된다.The operation of the present invention as described above will be described. First, the raw material is charged in the
즉 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템에 의하면, 액상의 용탕을 1차 냉각하는 원심냉각부 및 물을 커튼형태로 생성시켜 2차 냉각하는 워터커튼부를 구성하므로, 구형분말을 1차 냉각 직후 바로 2차 냉각하여 구형분말의 응고속도가 매우 빠르며 구형분말 자체의 경도를 향상시키는 것이 가능하다.That is, according to the multi-cooling system for manufacturing the metal and alloy spherical powder according to the present invention, the centrifugal cooling unit for primarily cooling the liquid molten metal and the water curtain unit for generating water in the form of a curtain, It is possible to cool the spherical powder immediately after the first cooling and thereby to make the solidification speed of the spherical powder extremely fast and to improve the hardness of the spherical powder itself.
그리고 본 발명에 따른 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템의 다른 실시예는 도 8에 나타낸 바와 같이,물을 흡입하는 석션수단(41)과, 물을 환수시키는 물순환라인(43)으로 구성되는 물순환부(40)를 포함하여 이루어진다.Another embodiment of the multiple cooling system for producing metal and alloy spherical powders according to the present invention is as shown in Fig. 8, comprising a suction means 41 for sucking in water and a
상기 석션수단(41)은 상기 원통체(31)의 하단에 구비되고 상기 원통체(31)의 내에 흐른 물을 흡입하도록 구성한다. 즉 상기 석션수단(41)은 흡입력을 생성시켜 구형분말의 냉각 용도로 사용된 물을 다시 상기 워터커튼부(30)의 물공급수단(33)으로 환수처리한 후 재사용할 수 있게 순환시킨다.The suction means (41) is provided at the lower end of the cylindrical body (31) and is configured to suck the flowing water in the cylindrical body (31). That is, the
상기에서 석션수단(41)은 내부에 진공을 생성시킴에 따라 흡입력을 생성시킨다.The suction means 41 generates a suction force by generating a vacuum therein.
상기 석션수단(41)의 진공생성구조는 일반적인 진공청소기나 진공생성기 등의 장비와 동일한 구조를 적용하여 구성하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.Since the vacuum generating structure of the suction means 41 can be constructed by applying the same structure as a general vacuum cleaner or a vacuum generator, detailed description thereof will be omitted.
상기 물순환부(40)의 물순환라인(43)은 상기 원통체(31)의 하단에서부터 상기 물공급수단(33) 또는 급수파이프(34)을 향해 내부가 연통하도록 연결하여 물을 순환공급가능한 경로를 구비한다.The
또한 상기 물순환부(40)에는 상기 물순환라인(43) 상에 구비되고 물의 온도를 낮출 수 있게 냉각하는 냉각수단(45)을 구성하는 것도 가능하다. 즉 상기 냉각수단(45)은 상기 물순환라인(43)을 따라 환수하여 상기 물공급수단(33)에 물을 공급하되 구형분말과의 접촉 등의 이유로 높아진 물의 온도를 냉각할 수 있게 구성한다.The
상기에서 냉각수단(45)은 송풍기의 구조를 이루어 물을 냉각하거나 냉매관을 적용하여 물이 냉각될 수 있는 구조로 구성하는 것이 가능하다.In the above, the cooling means (45) can be structured such that the water can be cooled by cooling the water or by applying a refrigerant pipe to the structure of the blower.
상기와 같이 냉각수단(45)을 구성하게 되면, 원래의 물 온도로 냉각하여 사용수의 높아진 온도를 보상하는 것이 가능하다.When the cooling means 45 is constructed as described above, it is possible to cool the original water temperature to compensate for the increased temperature of the used water.
즉 상기한 다른 실시예와 같이 본 발명을 구성하게 되면, 워터커튼부(30)에서의 사용수를 환수시킬 수 있으므로 물공급량을 줄여 비용을 낮추면서 냉각효과를 유지하는 것이 가능하다.That is, when the
상기한 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.In the other embodiments described above, the same configuration as that of the above-described embodiment can be employed, so that detailed description is omitted.
이상의 설명은 본 발명의 기술사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 도면들에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the drawings disclosed in the present invention are not intended to limit the scope of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents thereof should be construed as falling within the scope of the present invention.
10 : 가열로 11 : 가열유도코일
13 : 토출구 20 : 원심냉각부
21 : 회전디스크 23 : 구동수단
30 : 워터커튼부 31 : 원통체
33 : 물공급수단 34 : 급수파이프
35 : 워터노즐 36 : 노즐공
40 : 물순환부 41 : 석션수단
43 : 물순환라인 45 : 냉각수단10: heating furnace 11: heating induction coil
13: Discharge port 20: Centrifugal cooling section
21: rotating disk 23: driving means
30: water curtain part 31: cylindrical body
33: Water supply means 34: Water supply pipe
35: Water nozzle 36: Nozzle ball
40: water circulation part 41: suction means
43: water circulation line 45: cooling means
Claims (11)
상기 가열로의 하부에서 상기 토출구에 대응하여 위치하고 상기 가열로의 토출구로 유출되는 용탕에 회전접촉하도록 회동하되 용탕을 구형분말 형태로 비산시켜 1차 냉각하는 원심냉각부와;
상기 가열로의 하부에 구비되어 상기 원심냉각부를 수용하고 외부로부터 물이 공급되되 상기 원심냉각부로부터 비산된 구형분말이 접할 수 있는 워터커튼을 형성하여 구형분말을 2차 냉각하는 워터커튼부;를 포함하고,
상기 워터커튼부는 상기 원심냉각부로부터 냉각과 동시에 비산되는 구형분말이 부딪힐 수 있게 접촉지지하는 원통체와, 상기 원통체의 상부에 연결결합하고 외부로부터 물을 공급가능한 물공급수단과, 상기 원통체의 내주연 상단에 구비되고 상기 물공급수단에 연통하여 물을 분사가능한 노즐공을 형성하되 상기 원통체의 내부에 물이 커튼막 형태로 흐를 수 있게 압력을 가해 분사하는 워터노즐을 포함하여 이루어지며,
상기 워터커튼부에는 상기 원통체의 하단에 구비되고 상기 원통체의 내에 흐른 물을 흡입하는 석션수단과, 상기 석션수단으로부터 흡입된 물을 상기 물공급수단을 향해 순환공급가능한 물순환라인으로 구성되는 물순환부를 포함하고,
상기 물순환부에는 상기 물순환라인 상에 구비되고 물의 온도를 낮출 수 있게 냉각하는 냉각수단을 포함하여 이루어지는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템.
A heating furnace having a discharge port for charging a raw material of a metal material or an alloying material into the inside thereof, dissolving the raw material in a heating induction coil to produce a molten metal, and discharging the molten metal to the lower end;
A centrifugal cooling unit disposed at a lower portion of the heating furnace in such a manner as to rotate in contact with the molten metal flowing out to the discharge port of the heating furnace and scattering the molten metal in a spherical powder form;
A water curtain unit provided at a lower portion of the heating furnace to receive the centrifugal cooling unit and to supply water from the outside to form a water curtain to which spherical powder scattered from the centrifugal cooling unit can be contacted to thereby secondarily cool the spherical powder; Including,
Wherein the water curtain portion comprises a cylindrical body which is in contact with and supported by the centrifugal cooling unit so that spherical powder scattered at the same time is collided with the centrifugal cooling unit, water supply means connected to the upper portion of the cylindrical body and capable of supplying water from the outside, And a water nozzle which is provided at an upper end of the inner periphery of the sieve and communicates with the water supplying means to form a nozzle hole capable of spraying water, the water nozzle injecting pressure by applying pressure so that water flows in the form of a curtain film In addition,
Wherein the water curtain portion is provided with a suction means provided at a lower end of the cylindrical body for sucking the water flowing in the cylindrical body and a water circulation line capable of circulating and supplying the water sucked from the suction means to the water supply means A water circulation part,
Wherein the water circulation unit comprises cooling means provided on the water circulation line and cooling the water to lower the temperature of the water.
상기 원심냉각부는, 상기 워터커튼부의 내측에 위치하되 상기 가열로에서 유출되는 용탕이 회전접촉되는 회전디스크와, 상기 회전디스크에 축 연결되어 회전력을 인가하는 구동수단을 포함하여 이루어지는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the centrifugal cooling unit includes a rotating disk which is located inside the water curtain unit and in which the molten metal flowing out of the heating furnace rotates and contacts with the rotating disk and a driving means for applying a rotational force to the rotating disk, Multiple cooling systems for manufacturing.
상기 회전디스크는 원판형상, 원뿔형상, 완만한 곡면을 갖는 원호형상 중에서 선택된 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템.
The method of claim 2,
Wherein the rotating disk is formed in a shape selected from a disk shape, a conical shape, and an arc shape having a gentle curved surface.
상기 회전디스크의 재질은 세라믹 코팅된 금속재 또는 세라믹으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템.
The method of claim 2,
Wherein the material of the rotating disc is made of ceramic coated metal or ceramic.
상기 회전디스크의 표면에는 보라존(borazon) 재질을 사용하여 코팅된 표면코팅층을 포함하여 이루어지는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템.
The method of claim 2,
And a surface coating layer coated on the surface of the rotating disk using a borazon material.
상기 원심냉각부에서 상기 회전디스크의 회전속도는 1,000~50,000RPM으로 회전하는 것을 특징으로 하는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템.
The method of claim 2,
Wherein the rotating speed of the rotating disk in the centrifugal cooling unit is rotated at 1,000 to 50,000 RPM.
상기 워터커튼부에서 물은 0~100℃의 온도를 이루고, 상기 원통체를 향해 상기 워터노즐에서 0~200bar의 분사압력으로 분사하는 것을 특징으로 하는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the water in the water curtain part forms a temperature of 0 to 100 캜 and injects the water at an injection pressure of 0 to 200 bar at the water nozzle toward the cylindrical body.
상기 워터커튼부는, 다중의 워터커튼을 형성할 수 있도록 상기 원통체의 내측에 서로 간격을 두고 형성된 복수 개의 워터노즐을 구비하여 동심원 구조의 다중 워터노즐로 구성하는 것을 특징으로 하는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the water curtain part is constituted by multiple water nozzles of a concentric circular structure having a plurality of water nozzles formed on the inside of the cylindrical body at intervals from each other so as to form multiple water curtains, Multiple cooling systems for manufacturing.
상기 워터커튼부는, 동심원 상에 복수 개의 다중 워터노즐이 각각 상하방향으로 상호 간격을 두고 배치되어 다층구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 및 합금 구형분말 제조를 위한 다중 냉각시스템.
The method of claim 8,
Wherein the water curtain portion has a multi-layer structure in which a plurality of multiple water nozzles on a concentric circle are arranged at mutually spaced intervals in the vertical direction.
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