KR20210101086A - fluid spraying nozzle assembly - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 일 측면은 유체를 분사하여 분말을 제조하는 장치에 사용될 수 있는 유체분사노즐 조립체에 관한 것이다.One aspect of the present invention relates to a fluid jet nozzle assembly that can be used in an apparatus for manufacturing powder by jetting a fluid.
각종 산업용으로 사용되는 순금속(Fe,Co,Ni,Cu,Zn,Al,Ti), 합금(철(Fe)계-비철(Al,Cu,Ni,Co,Ti)계, 비교적 저융점 세라믹 분말(CuO,SnO,PbO,B2O3) 및 그들 복합체의 원료를 고온 용해하여 고상분말로 제조하기 위해서는, 보통 전통적으로 알려진 분무법(atomization process)과 원심분리법(centrifugal process)이 사용된다.Pure metals (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Al, Ti), alloys (ferrous (Fe)-non-ferrous (Al, Cu, Ni, Co, Ti)), relatively low-melting ceramic powders ( CuO, SnO, PbO, B2O3) and raw materials of their complexes are melted at a high temperature to produce a solid powder, usually conventionally known atomization process and centrifugal process are used.
전자의 분무법은, 각종 순금속 및 합금분말을 제조할 목적으로 진공 혹은 불활성 분위기에서 원료금속 잉곳(ingot)을 도가니에 장입하여 고주파 유도로나 아크로로 완전하게 용융하여 미세관을 통과하는 액상의 금속을 냉각매체(N2,Ar,He,공기,물 또는 그 혼합물)로 고압 분무시켜 미세한 분말형태로 제조하는 방법으로서, 이러한 방법으로 얻어지는 분말에 산화가 문제될 경우에는 주로 불활성 가스(N2,Ar,He)를 사용하지만, 산화문제가 없을 때는 공기, 고압수(H2O) 또는 물과 가스(공기,N2)를 사용하여 제조하며, 용탕온도, 가스압력, 환상노즐의 사이즈의 공정변수에 따라 합금분말의 사이즈, 형상 및 입도분포가 다른 분말이 얻어진다.In the former spraying method, for the purpose of manufacturing various pure metals and alloy powders, a raw metal ingot is charged into a crucible in a vacuum or inert atmosphere, melted completely in a high-frequency induction furnace or arc furnace, and the liquid metal passing through the microtubule is cooled. As a method of producing a fine powder form by high-pressure spraying with a medium (N 2 , Ar, He, air, water or a mixture thereof), when oxidation is a problem in the powder obtained by this method, it is mainly an inert gas (N 2 , Ar, He) is used, but when there is no oxidation problem, it is manufactured using air, high-pressure water (H 2 O) or water and gas (air, N 2 ). Depending on the size, shape and particle size distribution of the alloy powder, different powders are obtained.
이러한 분무법은 냉각매체의 종류에 따라 가스분무법과 수분사법으로 구분되며, 우선 가스분무법은 냉각매체로 불화성 가스(N2,Ar,He)나 공기(air)를 사용하므로 일반적인 분말제조 시 균일한 합금분말을 제조할 수 있으나 비정질 분말을 제조 시에는 더욱 빠른 냉각효과를 요구하기 때문에 가스분무법으로는 비정질 분말을 제조하기 어렵다.These spraying methods are divided into gas spraying and water spraying depending on the type of cooling medium. First, the gas spraying method uses inflammable gas (N 2 , Ar, He) or air as a cooling medium. Although alloy powder can be produced, it is difficult to produce amorphous powder by gas spraying method because a faster cooling effect is required when manufacturing amorphous powder.
또한, 일부 제조된 분말 표면에 미립분말이 부착되어 제조되는 위성분말이 문제가 되며, 사용하는 가스의 가격이 비교적 고가이기 때문에 생산코스트 상승이 문제된다.In addition, the satellite powder produced by attaching fine powder to the surface of the partially manufactured powder is a problem, and the production cost increase is a problem because the price of the gas used is relatively high.
한편, 수분사법은 비교적 저렴한 물(H2O)을 사용하므로 분말제품의 생산 코스트를 절감할 수 있으며, 냉각효과가 크기 때문에 미세편석을 줄일 수 있지만, 특히 제조된 분말의 표면산화 및 고압 수 발생장치의 설비비가 고가인 문제가 있고, 금속 분말의 평균 입경을 낮추기 위해서는 수압을 높이거나 물의 분사 노즐 각도를 높이는 방법이 적용되었으나, 이러한 방법에 의해서는 분말의 평균 입경을 5㎛이하로 형성하는 것이 매우 어렵다. On the other hand, since the water injection method uses relatively inexpensive water (H 2 O), the production cost of powder products can be reduced, and fine segregation can be reduced because of the large cooling effect, but in particular, surface oxidation of the manufactured powder and high pressure water generation There is a problem that the equipment cost is high, and in order to lower the average particle diameter of the metal powder, a method of increasing the water pressure or increasing the water spray nozzle angle was applied. very difficult
최근에는 금속 3D프린팅 기술의 적용분야가 확장되고 그 파급효과가 커짐에 따라 해당 기술에 대한 관심이 커지고 있지만, 금속 3D 프린팅 기술에 대한 연구는 초보적 수준에 불과하고 플라스틱 3D 프린팅 장비 대비 상용화가 어려워 3D 프린팅용 분말 소재의 개발이 활발하게 진행되고 있다.Recently, interest in the technology is growing as the field of application of metal 3D printing technology has been expanded and its ripple effect is growing. The development of powder materials for printing is actively progressing.
3D 프린팅 공정에 사용되는 금속분말은 거의 대부분이 가스아토마이징(Gas atomizing) 방법으로 제조된 구형 분말이 사용된다. 이는 구형이 유동성이 뛰어나 균일한 분말층의 도포나 토출에 유리하여 조형체의 밀도나 기계적 물성의 향상시킬 수 있기 때문이다. Most of the metal powder used in the 3D printing process is a spherical powder manufactured by a gas atomizing method. This is because the spherical shape has excellent fluidity and is advantageous for uniform application or discharge of the powder layer, and thus the density and mechanical properties of the molded body can be improved.
현재 공급되는 금속분말 소재는 제조수율이 매우 낮아 비싼 가격에 공급되고 있으며, 이는 일반적으로 PBF(Power Bed Fusion)방식의 3D 프린팅에 사용되는 금속분말의 경우, 10 ~ 45 μm 크기의 구형분말이 사용되는데에 비해, 일반적인 가스아토마이징 방법을 이용하는 경우 분말의 입도가 약 80μm 크기인 10 ~ 200μm 의 넓은 입도분포를 갖는 분말이 제조되어, 이 중 10 ~ 45μm 크기의 분말은 약 10 ~15% 정도에 불과하기 때문이다.The metal powder material currently supplied has a very low manufacturing yield and is supplied at a high price. In general, in the case of the metal powder used for 3D printing of the PBF (Power Bed Fusion) method, a spherical powder with a size of 10 to 45 μm is used. On the other hand, in the case of using the general gas atomizing method, a powder having a wide particle size distribution of 10 to 200 μm with a particle size of about 80 μm is manufactured. because it is only
이와 같은 이유로 금속분말의 제조장치는 최근까지 꾸준히 연구되고 있으며, 제품의 목적, 용도 등에 따라 우수한 구형성능을 갖고 입경이 미세한 금속분말의 제조 방식에 대한 시장의 요구가 지속되고 있다.For this reason, a metal powder manufacturing apparatus has been continuously studied until recently, and the market demand for a method for manufacturing a metal powder having an excellent spherical performance and a fine particle size according to the purpose and use of the product continues.
본 발명의 일 측면은, 용융금속의 용탕줄기를 효율적으로 파쇄하여 용융금속 액적을 미세한 입경으로 분열시키면서도 위성분말의 형성을 제어하여 구형성능이 우수한 분말을 형성할 수 있는 유체분사노즐 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.One aspect of the present invention provides a fluid injection nozzle assembly capable of efficiently crushing a molten metal stem of molten metal to form a powder having excellent spherical performance by controlling the formation of satellite powder while breaking molten metal droplets into fine particle diameters. aim to
본 발명의 일 측면은,One aspect of the present invention is
용융금속액 분사줄기에 유체를 분사하여 분열시키는 유체분사노즐 조립체로서, 상기 분사줄기의 제1지점에 제1유체를 분사하며, 상기 분사줄기와 제1분사각을 이루는 방향으로 제1유체를 분사하는 제1분사노즐; 및As a fluid injection nozzle assembly for splitting by spraying a fluid on a molten metal liquid injection stem, the first fluid is injected to a first point of the injection stem, and the first fluid is injected in a direction forming a first injection angle with the injection stem a first injection nozzle; and
상기 분사줄기의 상기 제1지점보다 하류측에 위치하고, 상기 분사줄기와 제2분사각을 이루는 방향으로 제2유체를 분사하는 제2분사노즐을 포함하며,It is located on the downstream side of the first point of the injection stem, and includes a second injection nozzle for injecting a second fluid in a direction forming a second injection angle with the injection stem,
상기 제1분사각과 상기 제2분사각의 차이는 40 내지 60°인 것을 포함한다.The difference between the first injection angle and the second injection angle includes 40 to 60°.
이 때, 상기 제1분사각은 62 내지 75°이고, 상기 제2분사각은 2 내지 60°인 것이 바람직하며,At this time, it is preferable that the first injection angle is 62 to 75°, and the second injection angle is 2 to 60°,
상기 제1분사노즐과 상기 제2분사노즐의 사이에 위치하고, 상기 분사줄기와 제3분사각을 이루는 방향으로 제3유체를 분사하는 제3분사노즐을 더 포함할 수 있다.It may further include a third injection nozzle positioned between the first injection nozzle and the second injection nozzle and injecting a third fluid in a direction forming a third injection angle with the injection stem.
또, 상기 제1분사각과 상기 제3분사각의 차이는 3 내지 10°인 것이 좋고, 상기 제3분사각은 60 내지 73°인 것이 좋다.In addition, the difference between the first and third injection angles is preferably 3 to 10°, and the third injection angle is preferably 60 to 73°.
또, 상기 분열된 용융금속은 상기 제2분사노즐의 분사방향의 내부에 낙하되는 비율이 80 내지 100%인 것이 바람직하고,In addition, it is preferable that the ratio of the split molten metal falling in the injection direction of the second injection nozzle is 80 to 100%,
상기 제3분사노즐과 상기 분사줄기와의 거리는 상기 제1분사노즐과 상기 분사줄기와의 거리의 1.5배 내지 3배인 것이 좋다.The distance between the third injection nozzle and the injection stem may be 1.5 to 3 times the distance between the first injection nozzle and the injection stem.
이 때, 상기 제3분사노즐은 환형 슬릿을 포함하는 환형 분사노즐인 것이 좋고, 상기 제1유체는 비활성기체인 것이 좋으며, 상기 제2유체 및 상기 제3유체는 비활성기체 또는 물인 것이 바람직하다.In this case, the third injection nozzle is preferably an annular injection nozzle including an annular slit, the first fluid is preferably an inert gas, and the second fluid and the third fluid are preferably an inert gas or water.
본 발명의 일측면에 따른 유체분사노즐 조립체는 분사 압력 및 각도를 달리하여 유체를 분사하는 유체분사노즐을 둘 이상 포함하고, 높은 분사각도를 갖는 제1분사노즐로부터 용융금속액 분사줄기의 분열에 의한 분말화가 효율적으로 이루어지며, 낮은 분사각도를 갖는 제2분사노즐이 작은 크기의 용융액적을 하강시키므로, 미세한 입도의 용융금속 액적을 제조할 수 있으면서도 비산되는 가벼운 용융금속 액적을 하부로 침강시켜 완전히 냉각되지 않은 용융금속 액적 간의 결합에 의한 위성분말의 형성을 억제해 구형성능이 뛰어난 금속분말을 제조할 수 있게 한다.The fluid injection nozzle assembly according to one aspect of the present invention includes two or more fluid injection nozzles for injecting fluid by varying the injection pressure and angle, and from the first injection nozzle having a high injection angle to the splitting of the molten metal liquid injection stem. The powdering is performed efficiently, and since the second injection nozzle with a low injection angle descends small molten metal droplets, it is possible to manufacture molten metal droplets with a fine particle size, but also completely cool the scattered light molten metal droplets by sedimentation to the bottom. It suppresses the formation of satellite powder due to the bonding between the molten metal droplets that have not been formed, so that it is possible to manufacture a metal powder with excellent spherical performance.
도 1은 유체분사노즐 조립체의 구조를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 2는 유체분사노즐 조립체의 동작 상태를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 유체분사노즐 조립체를 포함하는 분말제조장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이며,
도 4는 유체분사노즐 조립체를 포함하는 분말제조장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a fluid injection nozzle assembly;
2 is a cross-sectional view schematically illustrating an operating state of the fluid injection nozzle assembly.
3 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of a powder manufacturing apparatus including a fluid injection nozzle assembly;
4 is a cross-sectional view schematically showing another embodiment of a powder manufacturing apparatus including a fluid injection nozzle assembly.
이하에 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서, 본 명세서에 사용된 용어는 특정의 실시예를 기술하기 위한 것일 뿐 첨부하는 특허청구의 범위에 의해서만 한정되는 본 발명의 범위를 한정하려는 것은 아님을 이해하여야 한다. 본 명세서에 사용되는 모든 기술용어 및 과학용어는 다른 언급이 없는 한은 기술적으로 통상의 기술을 가진 자에게 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다.Prior to describing the present invention in detail below, it is to be understood that the terminology used herein is for the purpose of describing specific embodiments and is not intended to limit the scope of the present invention, which is limited only by the appended claims. shall. All technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art, unless otherwise stated.
본 명세서 및 청구범위의 전반에 걸쳐, 다른 언급이 없는 한 포함(comprise, comprises, comprising)이라는 용어는 언급된 물건, 단계 또는 일군의 물건, 및 단계를 포함하는 것을 의미하고, 임의의 어떤 다른 물건, 단계 또는 일군의 물건 또는 일군의 단계를 배제하는 의미로 사용된 것은 아니다.Throughout this specification and claims, unless stated otherwise, the term comprise, comprises, comprising is meant to include the stated object, step or group of objects, and steps, and any other object. It is not used in the sense of excluding steps or groups of objects or groups of steps.
한편, 본 발명의 여러 가지 실시예들은 명확한 반대의 지적이 없는 한 그 외의 어떤 다른 실시예들과 결합될 수 있다. 특히 바람직하거나 유리하다고 지시하는 어떤 특징도 바람직하거나 유리하다고 지시한 그 외의 어떤 특징 및 특징들과 결합될 수 있다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예 및 이에 따른 효과를 설명하기로 한다.On the other hand, various embodiments of the present invention may be combined with any other embodiments unless clearly indicated to the contrary. Any feature indicated as particularly preferred or advantageous may be combined with any other feature and features indicated as preferred or advantageous. Hereinafter, embodiments of the present invention and effects thereof will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 일 측면인 유체분사노즐 조립체(12)는 오리피스(11)의 주변에 형성되어 유체를 분사해 용융금속 액적을 형성하는 구성요소로, 제1분사노즐(121), 제2분사노즐(122)을 포함하여 이루어진다.The fluid
오리피스(11)는 용융금속액 분사줄기를 흘려보내는 토출구로서, 그 형태는 제한되지 않으며 내부에 유로가 형성되고 중심축에 대칭 형태를 갖는 중공관체인 것이 좋다.The
제1분사노즐(121)은 오리피스(11)의 주변에 위치하여 용융금속액 분사줄기를 향해 제1유체를 제1분사방향(14)으로 분사하여 1차 분열을 일으키는 노즐이다. 제1분사노즐(121)은 용탕줄기를 직경이 0.5 mm 내지 4 mm 정도로 파쇄할 수 있고, 바람직하게는, 분열 직경이 작을수록 좋으나, 분사되는 압력 등 조건에 따라 1mm 내지 500um로 파쇄할 수 있다.The
도 1은 본 발명의 일 실시예인 유체분사노즐 조립체(12)를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 제1분사노즐(121)은 제1유체로 기체를 분사하여 용융금속을 아토마이징할 수 있으며, 분사하는 기체의 종류는 제한되지 않으나 아르곤, 질소, 헬륨 가스 등과 같은 불활성기체인 것이 바람직하다. 오리피스(11)에서 흘러내리는 용융금속 용탕줄기는 제1분사노즐(121)에 의해 아토마이징되어 용융금속액적과 작은 크기의 용탕줄기로 분열된다.1 is a cross-sectional view schematically showing a fluid
제1분사노즐(121)의 형태는 제한되지 않으나, 오리피스(11)의 주변을 둘러싸는 환상(環狀) 또는 환형(環形)의 형태인 것이 바람직하고, 제1분사노즐(121)의 분사구의 높이는 오리피스(11)의 출구와 같거나 더 높이 위치할 수 있다.The shape of the
본 발명의 일 실시예에서 환상의 제1분사노즐(121)은 그 중심이 노즐의 중심축에 위치하도록 구성될 수 있고, 이 때 제1분사노즐(121)은 노즐의 중심축 상에 위치하는 제1지점을 향하여 제1유체를 분사할 수 있다. 제1분사노즐(121)을 중심축을 포함하는 평면으로 자른 단면에서 제1분사노즐(121)의 제1분사방향(14) 직선과 노즐의 중심축이 이루는 각도 중 작은각을 제1분사노즐(121)의 분사각이라고 할 때, 제1분사각은 62° 내지 75° 일 수 있고, 바람직하게는 66° 내지 72°인 것이 좋다.In an embodiment of the present invention, the annular
제1분사각이 해당 범위를 벗어나는 경우, 오리피스(11) 끝단에 직접적으로 냉매가스가 노출되어 출탕부가 막힘 현상이 발생할 수 있다. 따라서 미세분말을 제조하기 위해서는 해당 범위를 벗어나지 않는 것이 바람직하다.When the first injection angle is out of the corresponding range, the coolant gas is directly exposed to the end of the
분사노즐의 분사각과 실제 유체가 분사되는 각도는 다를 수 있는데, 유체의 분사시 주변 압력의 저하로 인해 유체가 분무되면서 분사노즐의 방향을 의미하는 분사각보다 넓은 범위로 퍼져나가기 때문이며 약 2 도 내지 5 도 정도의 차이가 있을 수 있다.The injection angle of the injection nozzle and the angle at which the actual fluid is injected may be different, because when the fluid is injected, the fluid is sprayed due to a drop in ambient pressure and spreads in a wider range than the injection angle, which means the direction of the injection nozzle, about 2 degrees There may be a difference of about to 5 degrees.
제1분사노즐(121)의 유체 압력은 5bar 내지 100bar 로 조절될 수 있고, 바람직하게는 30bar 내지 70bar 의 압력을 제공하는 것이 좋다. The fluid pressure of the
압력이 해당 범위보다 작은 경우 용탕의 분열이 잘 이루어지지 않아 제조되는 분말의 입경이 증가하게 되고, 압력이 너무 큰 경우 제조단가가 상승하며 미세분말 제조 및 회수에 문제가 있다. When the pressure is less than the corresponding range, the molten metal is not split well and the particle size of the powder to be manufactured increases.
제2분사노즐(122)은 제1분사노즐(121)에 의해 분열된 용융액적들을 냉각시키고 하부로 침강시킨다. 분사되는 제2유체의 종류는 제한되지 않으며, 액체 또는 기체일 수 있고, 예를들어 물이 분사될 수 있다.The
제2분사노즐(122)은 용융금속액의 분사방향에 대하여 제1지점의 하류측에 위치하며 그 형태는 제한되지 않으나, 노즐의 중심축을 기준으로 대칭 형태로 배치되는 것이 좋다. 제2분사노즐(122)은 예를들어, 노즐의 중심축 상에 중심이 위치하고 제1노즐보다 더 큰 직경을 갖는 환형 또는 환상의 유체분사노즐일 수 있다.The
제2분사노즐(122)은 분사노즐과 중심축 사이의 거리가 제1분사노즐(121)과 중심축 사이의 거리보다 먼 것이 좋다. 분사줄기는 중심축을 따라 형성될 수 있고, 분사줄기와 제2분사노즐(122)의 거리는 제1분사노즐(121)과 분사줄기와의 거리의 1.5 내지 3배일 수 있다.It is preferable that the distance between the
제2분사노즐(122)은 제1지점보다 하류측에 위치하는 제2지점을 향하는 제2분사방향(15)으로 제2유체를 분사하며, 제2분사방향(15) 또는 이와 평행한 직선과 중심축이 이루는 각도를 제2분사노즐(122)의 제2분사각이라고할 때, 제2분사각은 제1분사각보다 작은 것이 좋다. 제2분사각은 0° 내지 60°일 수 있고, 바람직하게는 0° 이상이고, 40° 이하인 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 2° 내지 30°인 것이 좋다. 제2분사방향(15)은 중심축과 평행한 연직방향의 분사방향을 가질 수 있고, 제2분사각의 크기에 따라 제2지점이 존재하지 않을 수 있으며,The
제1분사각과 제2분사각의 차이는 40°내지 60° 일 수 있다.A difference between the first and second injection angles may be 40° to 60°.
제2분사각이 해당 범위보다 큰 경우, 비산되는 액적에 추가적인 냉각효과를 줄 수 있으며 분말의 미세조직의 변화 및 제어가 가능할 수 있으나, 분말과 빠르게 접촉되어 위성분말의 형성을 억제하는 효과가 나빠지는 문제점이 있다.If the second injection angle is larger than the corresponding range, an additional cooling effect can be given to the scattered droplets and change and control of the microstructure of the powder may be possible, but the effect of suppressing the formation of satellite powder due to rapid contact with the powder is not deteriorated. has a problem.
제2분사노즐(122)은 제1분사노즐(121)에 의해 분열된 용탕줄기 및 용융액적을 추가적으로 분열시키고, 미세한 용융액적을 하부로 침강시킬 수 있다. 분사되는 제2유체는 기체 또는 액체일 수 있으며 종류에 제한되지 않는다.The
제2분사노즐(122)은 제1분사노즐(121)과 제3분사노즐(123)을 통해 비산된 액적을 추가적으로 파쇄 및 냉각시켜 미세분말을 제조할 수 있다. 액적은 80um 내지 30um정도의 크기로 형상을 제어할 수 있으며 바람직하게는 50um 내지 30um정도의 크기로 분말형상을 제어할 수 있다.The
제2분사노즐(122)의 유체 압력은 20bar 내지 500bar 로 조절될 수 있고, 바람직하게는 100bar 내지 300bar 의 압력을 제공하는 것이 좋다.The fluid pressure of the
제3분사노즐(123)은 제1분사노즐(121)에 의해 분열된 용탕줄기 및 용융액적을 추가적으로 분열시키고, 미세한 용융액적을 하부로 침강시킬 수 있다. 분사되는 제3유체는 기체 또는 액체일 수 있으며 종류에 제한되지 않는다.The
제3분사노즐(123)은 제1분사노즐(121)보다 하류측이고, 제2분사노즐(122)보다 상류측인 위치에 구비될 수 있다. 제1분사노즐(121)과 제2분사노즐(122)의 사이에 위치하는 제3분사노즐(123)의 형태는 제한되지 않으나, 노즐의 중심축을 기준으로 대칭 형태로 배치되는 것이 좋고, 예를들어 건(gun)형태의 유체분사노즐이 노즐의 중심축을 중심으로 하나 이상 배치될 수 있다. 제3분사노즐(123)은 제1분사노즐(121)과 다른 분사형태를 갖는 것이 좋으며, 제1분사노즐(121)보다 하부에 위치하면서 분사노즐과 중심축 사이의 거리가 제1분사노즐(121)과 중심축 사이의 거리보다 먼 것이 좋다. The
제3분사노즐(123)은 제1지점보다 하류측에 위치하며, 제2지점보다 상류측에 위치하는 제3지점을 향하는 제3분사방향(16)으로 제3유체를 분사하고, 분사방향을 이루는 직선과 중심축이 이루는 각도를 제3분사노즐(123)의 제3분사각이라고할 때, 제3분사각은 제1분사각보다 작거나 같을 수 있고, 제1분사각보다 작은 것이 좋다. 제3분사각은 60 내지 73°일 수 있고,바람직하게는 66° 내지 72°인 것이 좋의며, 제1분사각과의 차이는 3 내지 10° 범위로 이루어질 수 있다. The
제3분사각이 해당범위에서 작업이 이루어질 경우 제조되는 분말의 미세조직을 제어할 수 있는 장점이 있으나, 제3분사각이 해당 범위를 벗어나는 경우, 구형분말이 만들어지기 위한 시간이 부족하여 구형형상이 아닌 판상 및 다각형 분말이 제조될 수 있다. There is an advantage in that the microstructure of the manufactured powder can be controlled when the operation is performed at the third injection angle within the corresponding range. Plate-shaped and polygonal powders other than these can be produced.
제3분사노즐(123)의 유체 압력은 5bar 내지 100bar 로 조절될 수 있고, 바람직하게는 30bar 내지 70bar의 압력을 제공하는 것이 좋다. 제3분사노즐(123)의 유체 압력은 제1분사노즐(121)의 유체 압력과 같거나 낮을 수 있으며, 0.8 내지 1배 범위일 수 있다.The fluid pressure of the
제2분사노즐(122)은 제1분사노즐(121) 및 제3분사노즐(123)에 의해 분열된 용융액적들의 비산거리를 제어하고, 하부로 하강시켜 위성분말의 형성을 억제하며 제조되는 분말을 입도별로 분급하는 효과를 갖는다.The
도 2는 본 발명의 일 실시예인 유체분사노즐 조립체(12)에 따른 용융금속액의 분열 형태를 나타낸 단면도이다. 제2분사노즐(122)은 제1분사노즐(121) 및 제3분사노즐(123)에 의해 분열되어 비산되는 미세한 용융액적들을 하강시키는 유체의 벽 또는 에어커튼(Air curtain)의 역할을 할 수 있다. 2 is a cross-sectional view showing the splitting form of the molten metal liquid according to the fluid
분열된 용융금속은 상기 제2분사노즐(122)의 분사방향으로부터 중심축 방향인 내부로 낙하되는 비율이 80 내지 100% 이고, 바람직하게는 90 내지 100%인 것이 좋다.The proportion of the split molten metal falling into the central axis direction from the injection direction of the
제3분사노즐(123)은 분사노즐과 중심축 사이의 거리가 제1분사노즐(121)과 중심축 사이의 거리보다 먼 것이 좋다. 분사줄기는 중심축을 따라 형성될 수 있고, 분사줄기와 제3분사노즐(123)의 거리는 제1분사노즐(121)과 분사줄기와의 거리의 1.5 내지 3배일 수 있다.It is preferable that the distance between the
입경이 커서 무거운 용융액적들은 분열 이후에도 빠르게 낙하하여 중심축에 가까운 위치로 떨어지게되지만, 입경이 작고 가벼운 용융액적들은 중심축에서 벗어나 큰 비산거리를 가지며 분산될 수 있다. 이 때, 제2분사노즐(122)은 중심축에서 멀리 떨어져 비산되는 용융액적들을 연직방향 또는 연직방향에 가까운 방향으로 냉각 및 하강시켜 제2분사노즐(122)의 분사방향 바깥으로 용융액적이 비산되는 것을 막을 수 있다. Heavy molten droplets with large particle diameters fall rapidly even after splitting and fall to a position close to the central axis, but small and light molten droplets can be dispersed with a large scattering distance away from the central axis. At this time, the
이로인해, 완전히 냉각되지 않은 용융액적이 위 미세한 용융액적과 합쳐져 위성분말을 형성하는 것을 방지할 수 있고, 중심축에 가까운 위치에 금속분말이 냉각되어 위치되므로 효율적인 냉각이 이루어질 수 있는 장점이 있다. For this reason, it is possible to prevent the molten droplets that are not completely cooled from being combined with the fine molten droplets to form a satellite powder, and since the metal powder is cooled and positioned near the central axis, there is an advantage that efficient cooling can be achieved.
본 발명의 일 실시예인 유체분사노즐 조립체(12)는 기체 또는 냉각수를 분사하여 금속용탕줄기를 분열시킴과 동시에 냉각하여 구형의 금속분말을 제조할 수 있다. 유체분사노즐 조립체(12)를 통해 분열된 용융액적 및 냉각되어 제조되는 금속분말의 입경은 10um 내지 100um 일 수 있고, 바람직하게는 10um내지 43um 인 것이 좋다.The fluid
본 발명의 다른 측면으로 전술한 유체분사노즐 조립체(12)를 포함하는 금속분말 제조장치가 개시될 수 있다. 해당 측면의 일 실시예인 금속분말 제조장치는 금속용탕을 분사하는 오리피스(11), 유체분사노즐 조립체(12)를 포함하고, 유체분사노즐 조립체(12)의 하부에서 용융금속액적이 비산되며 냉각되는 챔버(Chamber)를 포함하여 이루어지며, 챔버(1)의 내벽에 구비되는 냉각수 분사노즐을 추가로 더 포함하여 용융금속액적을 추가적으로 냉각시키거나 냉각속도를 향상시킬 수 있다.As another aspect of the present invention, a metal powder manufacturing apparatus including the above-described fluid
도 3은 본 발명의 다른 측면인 금속분말 제조장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다.3 is a cross-sectional view schematically illustrating an embodiment of an apparatus for manufacturing metal powder, which is another aspect of the present invention.
챔버(1)는 내부에서 용융금속입자들의 냉각이 이루어지는 곳으로, 내부에 공간을 가지는 통형체로 구성되는 것이 바람직하다. 챔버(1)는 용융금속 공급 용기의 아래에 위치한다. 챔버(1)의 형태는 제한되지 않으나, 원통형으로 이루어지는 것이 바람직하며, 챔버(1)의 내경은 상부에서 크고 하부로 갈수록 작아질 수 있다. 챔버(1)의 상부에서의 내경 D1과 챔버(1)의 하부에서의 내경 D2의 비율인 D1/D2는 1이상이고, 3이하일 수 있으며 바람직하게는 1.2 내지 2.5인 것이 좋다.The chamber 1 is a place where the molten metal particles are cooled inside, and is preferably composed of a cylindrical body having a space therein. The chamber 1 is located below the molten metal supply vessel. The shape of the chamber 1 is not limited, but it is preferably made of a cylindrical shape, and the inner diameter of the chamber 1 may be large at the top and smaller toward the bottom. D1/D2, which is the ratio of the inner diameter D1 in the upper part of the chamber 1 and the inner diameter D2 in the lower part of the chamber 1, is 1 or more, may be 3 or less, and preferably 1.2 to 2.5.
챔버(1)의 중심축은 용융금속 공급 용기의 오리피스(11)와 일치하게 설치될 수 있고, 유체분사노즐 조립체(12)의 중심축과 동일한 것이 좋다. 냉각수분사노즐의 각도 및 배치 형태에 따라 오리피스(11)가 챔버(1)의 중심축과 일치하지 않을 수 있으며, 챔버(1)의 중심축이 연직방향과 평행하지 않고 일정한 각도를 이루도록 비스듬하게 구성될 수 있다.The central axis of the chamber 1 may be installed to coincide with the
금속분말 제조장치에 더 포함될 수 있는 냉각수 분사노즐의 종류와 위치, 형태 등은 제한되지 않으나, 예를들어 더욱 상세하게 다음과 같은 냉각수 분사노즐이 사용될 수 있다. The type, position, shape, etc. of the cooling water jet nozzle that may be further included in the metal powder manufacturing apparatus is not limited, but for example, the following cooling water jet nozzle may be used in more detail.
챔버의 내벽에 구비되는 냉각수 분사노즐은 평평한 부채꼴 형태로 냉각수를 분사하는 노즐이 사용될 수 있다. 냉각수 분사노즐 중 가장 상부에 위치하는 냉각수 분사노즐을 제1냉각수 분사노즐(21)이라고하고, 제1냉각수 분사노즐(21)이 위치하는 높이를 제1높이라고 정의한다. 제1냉각수 분사노즐(21)은 하나의 냉각수 분사노즐일 수 있고, 동일한 제1높이를 가지는 복수개의 냉각수 분사노즐을 포함할 수 있다. The coolant spray nozzle provided on the inner wall of the chamber may be a nozzle that sprays coolant in a flat fan shape. A cooling water injection nozzle located at the uppermost part of the cooling water injection nozzles is referred to as a first cooling
제1높이보다 낮은 높이에 위치하는 냉각수 분사노즐 중 가장 높은 위치를 가지는 냉각수 분사노즐을 제2냉각수 분사노즐(22)이라하고, 제2냉각수 분사노즐(22)이 위치하는 높이를 제2높이라고 정의한다. 제2냉각수 분사노즐(22)은 하나의 냉각수 분사노즐일 수 있고, 동일한 제2높이를 가지는 복수개의 냉각수 분사노즐을 포함할 수 있다. 마찬가지로 제3높이, 제4높이와 제3냉각수 분사노즐(23) 및 제4냉각수 분사노즐(24)이 정의될 수 있다. 제(n-1)높이보다 낮은 높이에 위치하는 냉각수 분사노즐 중 가장 높은 위치를 가지는 냉각수 분사노즐을 제n냉각수 분사노즐이라하고, 제n냉각수 분사노즐이 위치하는 높이를 제n높이라고 정의할 수 있다.Among the coolant injection nozzles located at a height lower than the first height, the coolant injection nozzle having the highest position is called the second
경사각은 냉각수 분사노즐의 냉각수 분사방향이 챔버의 내벽과 연직방향으로 이루는 각도를 의미하는 것으로 해석될 수 있으며, 분사방향의 가상의 직선이 챔버의 내벽과 만나는 점에서 챔버의 내벽에 접하는 접평면과 가상의 직선이 이루는 각도로 해석될 수 있다. The inclination angle can be interpreted as meaning an angle formed by the coolant spraying direction of the coolant spraying nozzle in a vertical direction with the inner wall of the chamber. It can be interpreted as an angle formed by a straight line of
제1냉각수 분사노즐(21)의 경사각을 제1경사각, 제2냉각수 분사노즐(22)의 경사각을 제2경사각이라 하고, 마찬가지로 제3냉각수 분사노즐(23)의 경사각을 제3경사각, 제4냉각수 분사노즐(24)의 경사각을 제4경사각이라 하며, 제n냉각수 분사노즐의 경사각을 제n경사각이라 한다. The inclination angle of the first
제1높이에 위치하는 제1냉각수 분사노즐(21)이 복수개인 경우, 복수개의 냉각수 분사노즐은 모두 같은 제1경사각을 갖거나 둘이상의 제1경사각을 가질 수 있다. 냉각수 분사노즐(20)의 배치는 제한되지 않으나 중심축을 기준으로 회전대칭을 이루거나 각각의 냉각수 분사노즐(20) 사이의 거리가 최대가 되도록 배치되는 것이 균일한 금속분말의 냉각을 위해 바람직하다. When there are a plurality of first
예를 들어 2개의 냉각수 분사노즐(20)은 중심축을 기준으로 서로 마주보도록 배치되는 것이 좋고, 3개의 냉각수 분사노즐(20)은 서로 중심축을 기준으로 120도의 각도를 이루며 정삼각형 형태로 배치되는 것이 좋다. 본 발명의 일 실시예는 냉각수 분사노즐(20)이 중심축을 기준으로 대칭적으로 배치되는 구조를 이룬다. For example, it is preferable that the two
서로 다른 높이를 가지는 냉각수 분사노즐들은 도 2에서와 같이 엇갈리게 배치될 수 있다. 도 2에 나타난 실시예에서는 제1냉각수 분사노즐(21)은 제2냉각수 분사노즐(22)과 서로 엇갈리게 배치되고, 제2냉각수 분사노즐(22)과 제3냉각수 분사노즐(23)이 엇갈리게 배치된다.The coolant injection nozzles having different heights may be alternately disposed as shown in FIG. 2 . In the embodiment shown in FIG. 2 , the first
냉각수 분사노즐(20)은 챔버(1)의 중심축을 향하여 냉각수를 분사하고, 노즐의 분사방향은 경사각을 가진다. 경사각은 냉각수 분사노즐의 높이가 낮아질수록 증가되도록 이루어질 수 있다. 제1경사각은 10°이상이고, 60°이하로 이루어지며, 바람직하게는 10°내지 30°범위인 것이 좋다. 이후 제2경사각은 제1경사각과 동일하거나 더 크며, 제1경사각과의 차이가 0°이상 30°이하일 수 있고, 바람직하게는 5°내지 15°범위인 것이 좋다. The
제3경사각은 제2경사각과 동일하거나 더 크며, 제2경사각과의 차이가 0°이상 30°이하일 수 있고, 바람직하게는 5°내지 15°범위인 것이 좋다. The third inclination angle may be the same as or greater than the second inclination angle, and the difference from the second inclination angle may be 0° or more and 30° or less, preferably in the range of 5° to 15°.
제1냉각수 분사노즐(21)이 챔버(1)의 내벽과 이루는 제1경사각을 θ11이라하고, 제n냉각수 분사노즐의 제n경사각을 θ1n 이라고 하면, 2보다 큰 n에 대하여θ11 ≤ θ12 … ≤ θ1n 와 같은 관계가 성립할 수 있고, 바람직하게는 θ11 < θ12 < … < θ1n 의 관계가 성립하는 것이 좋다. 제n경사각은 제n-1경사각과 동일하거나 더 크며, 제n-1경사각과의 차이가 0°이상 30°이하일 수 있고, 바람직하게는 5°내지 15°범위인 것이 좋다. Assuming that the first inclination angle of the first
냉각수 분사노즐(20)의 경사각은 조절될 수 있다. 단일한 조성의 용융금속으로부터 다른 성상을 가진 분말을 제조하기 위한 경우 또는 용융금속의 조성이 변하는 경우에 동일하거나 더 좋은 성상을 가진 분말을 제조하기 위한 경우에 냉각수의 분사 각도를 조절하여 용융 금속 액적의 비산거리 및 냉각속도를 조절할 수 있고, 비정질의 비율이나 구형성능이 더 높은 분말을 형성할 수 있다. 경사각의 조절 범위는 상하로 30도 범위로 이루어질 수 있다.The inclination angle of the
냉각수 분사노즐(20)이 경사각을 가지며 냉각수를 분사하여 유체분사노즐 조립체(12)에 의해 비산되는 금속 액적을 냉각시키고, 제1 높이에 따라 냉각수 분사노즐의 경사각이 달라지는 구성에 의해 미세한 용융금속을 빠르게 침강시킬 수 있어 위성분말의 형성을 더 효과적으로 방지할 수 있고, 원하는 입경의 분말의 제조시 구형도를 향상시킬 수 있다.The
높이가 낮아질수록 경사각이 증가하는 배치는 챔버(1)의 중심축에 가까워질수록 냉각수 분사노즐에서 분사되는 냉각수 단계의 간격을 좁게하는 효과가 있다. 직경의 크기가 큰 금속 액적일 수록 중심축에 가까운 비행경로를 가지므로 복수의 냉각수층을 빠른 속도로 통과하며 높은 냉각속도를 가지게 되어 냉각효율이 높아진다.The arrangement in which the inclination angle increases as the height decreases has the effect of narrowing the interval between the stages of the coolant sprayed from the coolant spray nozzle as it approaches the central axis of the chamber 1 . A metal droplet having a larger diameter has a flight path closer to the central axis, so it passes through a plurality of cooling water layers at a high speed and has a high cooling rate, thereby increasing cooling efficiency.
냉각수 분사노즐(20)의 경사각은 조절될 수 있다. 단일한 조성의 용융금속으로부터 다른 성상을 가진 분말을 제조하기 위한 경우 또는 용융금속의 조성이 변하는 경우에 동일하거나 더 좋은 성상을 가진 분말을 제조하기 위한 경우에 냉각수의 분사 각도를 조절하여 용융 금속 액적의 비산거리 및 냉각속도를 조절할 수 있고, 비정질의 비율이나 구형성능이 더 높은 분말을 형성할 수 있다. 경사각의 조절 범위는 상하로 30도 범위로 이루어질 수 있다.The inclination angle of the
냉각수 분사노즐에서 분사되는 냉각수는 평평한 부채꼴의 형태로 분사되며, 이 때 부채꼴의 중심각을 분사각으로 정의한다. 분사각은 30°내지 130°범위일 수 있고, 바람직하게는 35°내지 110°, 더욱 바람직하게는 40°내지 90°범위로 이루어질 수 있다. The coolant sprayed from the coolant spray nozzle is sprayed in the form of a flat sector, and the central angle of the sector is defined as the injection angle. The spray angle may range from 30° to 130°, preferably from 35° to 110°, and more preferably from 40° to 90°.
냉각수 분사노즐(20)의 부채꼴 형태의 분사는 원뿔형태의 분사에 비해 냉각수를 집중하여 분사하므로 냉각수가 높은 밀도로 분사되어 냉각효율이 높아지고 금속 분말 표면의 수증기층 제거가 용이한 장점이 있으며, 부채꼴의 형태로 분사되며 넓은 접촉면적을 가져 챔버의 중심축에서 멀어져서 낙하되는 용융 금속 액적까지 접촉하여 냉각시킬 수 있다.The fan-shaped injection of the cooling
제1냉각수 분사노즐(21)이 복수개의 냉각수 분사노즐(20)들을 포함하는 경우, 제1냉각수 분사노즐(21)은 동일한 분사각을 가질 수 있고, 분사각은 분사노즐의 높이에 따라 다양한 분사각을 가지도록 구비돨 수 있다. When the first
도 2 에 나타난 실시예에서 분사각은 냉각수 분사노즐(20)의 높이가 낮아질수록 증가한다. 제1냉각수 분사노즐(21)의 분사각을 θ21이라하고, 제n냉각수 분사노즐의 분사각을 θ2n 이라고 하면, 2보다 큰 n에 대하여 θ21 ≤ θ22 ≤ … ≤ θ2n 또는 θ21 < θ22 < … < θ2n 의 관계가 성립할 수 있다.In the embodiment shown in FIG. 2 , the spray angle increases as the height of the
도 4는 본 발명의 다른 측면인 금속분말 제조장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 금속분말 제조장치는 앞선 실시예와 동일한 구성요소를 포함하고 각도조절 수단을 더 포함하는 금속 분말 제조장치이다. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating an embodiment of an apparatus for manufacturing metal powder, which is another aspect of the present invention. The metal powder manufacturing apparatus is a metal powder manufacturing apparatus including the same components as in the previous embodiment and further comprising an angle adjusting means.
냉각수분사노즐(20)은 냉각수를 고속으로 분사할 수 있도록 제트노즐(jet nozzle)이 사용되어 냉각수를 원뿔 또는 부채꼴 형태로 분사할 수 있다. 냉각수의 분사 속도는 100m/s 내지 300m/s 이고, 바람직하게는 100m/s 를 초과하고 250m/s 이하인 것이 좋으며, 150m/s 내지 250m/s 일 수 있다.The
각도조절수단은 챔버(1)의 내벽에 구비되며 냉각수분사노즐(20)이 결합되어 냉각수분사노즐(20)의 분사방향을 조절하는 수단이다. 각도조절수단의 종류 및 형태는 제한되지 않으나, 자동 또는 수동으로 조절될 수 있는 방식이 사용될 수 있으며,각도조절 브라켓이 챔버(1)의 내벽에 냉각수분사노즐(20)을 결합시켜 분사방향의 각도를 조절할 수 있다. 냉각수분사노즐(20)의 분사방향을 이루는 각도는 개별적으로 조절될 수 있다.The angle adjusting means is provided on the inner wall of the chamber 1 and is a means for adjusting the spray direction of the
각도조절수단은 예를들어, 도면에 나타내지는 않았지만 회동축을 통해 연결되는 지지판과 노즐결합판 및 회동부를 포함하여, 회동축을 중심으로 지지판과 노즐결합판이 회동가능한 수단일 수 있다. 이 때, 지지판은 챔버(1)의 내벽에 결합되는 부분이고, 노즐결합판은 냉각수분사노즐이 결합되어 챔버의 내부로 냉각수를 분사하게 한다. The angle adjusting means may be, for example, not shown in the drawings, including a support plate, a nozzle coupling plate, and a rotation part connected through a rotation shaft, and a means capable of rotating the support plate and the nozzle coupling plate about the rotation axis. At this time, the support plate is a part coupled to the inner wall of the chamber 1, and the nozzle coupling plate is coupled to the coolant injection nozzle to spray the coolant into the chamber.
냉각수분사노즐(20)의 분사방향은, 냉각수분사노즐의 단부에서 상기 챔버(1)의 바닥면을 향하는 연직방향의 가상의 직선을 정의할 때, 챔버(1)의 내벽으로부터 멀어지는 상하방향으로 이루는 각을 각라고 정의할 수 있고, 챔버(1)의 내벽을 따라 좌우방향으로 이루는 각 중 작은 각을 각θ라고 정의할 수 있다.The injection direction of the cooling
각도조절수단이 챔버(1)의 내벽에 고정되어 포함되는 경우, 각도조절수단이 챔버(1)와 결합되어 형성하는 결합면의 중심점에 대하여, 중심점에서 챔버(1)의 내벽에 접하는 가상의 접평면 및 중심점과 챔버(1)의 중심축을 포함하는 가상의 법평면을 가정하면, 냉각수분사노즐(20)이 법평면과 이루는 각을 각θ, 냉각수분사노즐(20)이 접평면과 이루는 각을 각라고 정의할 수 있다. When the angle adjusting means is fixed to the inner wall of the chamber 1 , the angle adjusting means is a virtual tangent plane in contact with the inner wall of the chamber 1 at the center point with respect to the center point of the coupling surface formed by being coupled to the chamber 1 . And assuming an imaginary normal plane including the central point and the central axis of the chamber 1, the angle θ the
냉각수분사노즐(20)은 각θ가 0°≤ θ ≤ 90°, 를 이루고, 각가 0° ≤ ≤ 60°를 이룰 수 있으며, 더욱 바람직하게는 각θ가 0°< θ ≤ 30°를 이루고, 각가 0° < ≤ 15°인 것이 좋으며 각θ는 제3분사노즐(123)의 분사각 및 크기에 따라 조절될 수 있다. The cooling
각θ가 0°< θ ≤ 30°를 이루고, 각가 0° < ≤ 15°인 경우, 냉각수분사노즐(20)은 챔버(1)의 내부 방향으로 냉각수를 분사하지만 챔버(1)의 중심축에서 빗겨나가도록 냉각수가 분사된다. 비산되는 용융 액적 중 바깥쪽으로 비산되는 미세한 액적은 냉각수에 의해 급속 냉각될 수 있다. 복수의 제트노즐이 동일한 각도로 조절되어 냉각수를 분사하는 경우 바깥쪽으로 비산되는 액적의 전체에 대하여 높은 냉각속도를 제공할 수 있다.When the angle θ is 0°< θ ≤ 30°, the angle is 0° < When ≤ 15°, the
또한, 서로 마주보며 위치하는 냉각수분사노즐(20)에서 분사되는 냉각수끼리 충돌하지 않아 수류가 일정하게 형성되어 금속 분말의 충돌 및위성분말의 형성이 감소하는 유리한 효과가 있다. 챔버(1)의 하부에서는 냉각수 분사 방향에 의한 회전수류가 형성될 수 있어 냉각속도가 높아진다.In addition, the cooling water sprayed from the cooling
냉각수분사노즐(20)의 각도를 조절할 수 있으므로 비산되는 금속용융액적을 분사되는 냉각수와 접촉시키는 위치와 접촉면적, 용융금속 액적의 비산거리 및 비행시간을 조절할 수 있다. 또한, 냉각수를 이용한 선회류 형성 시에 냉각수분사노즐(20)의 각도를 조절하여 냉각수층의 두께와 선회류의 흐름을 변화시킬 수 있어 유체분사노즐 조립체(12)를 통해 분산된 용융금속 액적을 빠르게 냉각시키기에 유리하다.Since the angle of the cooling
전술한 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.Features, structures, effects, etc. exemplified in each of the above-described embodiments may be combined or modified for other embodiments by those of ordinary skill in the art to which the embodiments belong. Accordingly, the contents related to such combinations and modifications should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
1 : 챔버
11 : 오리피스
12 : 유체분사노즐 조립체
14 : 제1분사방향
15 : 제2분사방향
16 : 제3분사방향
20 : 냉각수 분사노즐
121 : 제1분사노즐
122 : 제2분사노즐
123 : 제3분사노즐
30 : 가림판
400 : 냉각수 분리수단
500 : 가압수단1: chamber 11: orifice
12: fluid injection nozzle assembly 14: first injection direction
15: second injection direction 16: third injection direction
20: coolant injection nozzle 121: first injection nozzle
122: second injection nozzle 123: third injection nozzle
30: shielding plate 400: cooling water separation means
500: pressurizing means
Claims (11)
상기 용융금속액 분사줄기의 제1지점에 제1유체를 분사하며, 상기 용융금속액 분사줄기와 제1분사각을 이루는 방향으로 제1유체를 분사하는 제1분사노즐; 및
상기 용융금속액 분사줄기의 상기 제1지점보다 하류측에 위치하고, 상기 분사줄기와 제2분사각을 이루는 방향으로 제2유체를 분사하는 제2분사노즐을 포함하며,
상기 제1분사각과 상기 제2분사각의 차이는 40 내지 60°인 유체분사노즐 조립체.
A fluid injection nozzle assembly for splitting the molten metal liquid by spraying a fluid on the molten metal liquid injection stem,
a first injection nozzle for injecting a first fluid to a first point of the molten metal liquid injection stem and for injecting the first fluid in a direction forming a first injection angle with the molten metal liquid injection stem; and
and a second injection nozzle located on the downstream side from the first point of the molten metal liquid injection stem and injecting a second fluid in a direction forming a second injection angle with the injection stem,
A difference between the first injection angle and the second injection angle is 40 to 60°.
상기 제1분사각은 62 내지 75°인 유체분사노즐 조립체.
According to claim 1,
The first injection angle is 62 to 75 ° fluid injection nozzle assembly.
상기 제2분사각은 2 내지 60°인 유체분사노즐 조립체.
According to claim 1,
The second injection angle is a fluid injection nozzle assembly of 2 to 60 °.
상기 제1분사노즐과 상기 제2분사노즐의 사이에 위치하고, 상기 용융금속액 분사줄기와 제3분사각을 이루는 방향으로 제3유체를 분사하는 제3분사노즐을 더 포함하는 유체분사노즐 조립체.
According to claim 1,
The fluid injection nozzle assembly further comprising a third injection nozzle positioned between the first injection nozzle and the second injection nozzle and injecting a third fluid in a direction forming a third injection angle with the molten metal liquid injection stem.
분열된 상기 용융금속액이 상기 제2분사노즐의 분사방향 내부 영역으로 낙하되는 비율은 80 내지 100%인 유체분사노즐 조립체.
According to claim 1,
A proportion of the divided molten metal liquid falling into the inner region in the injection direction of the second injection nozzle is 80 to 100%.
상기 제1분사각과 상기 제3분사각의 차이는 3 내지 10°인 유체분사노즐 조립체.
5. The method of claim 4,
A difference between the first injection angle and the third injection angle is 3 to 10°.
상기 제3분사각은 60 내지 73°인 유체분사노즐 조립체.
5. The method of claim 4,
The third injection angle is a fluid injection nozzle assembly of 60 to 73 °.
상기 제3분사노즐과 상기 용융금속액 분사줄기의 거리는 상기 제1분사노즐과 상기 용융금속액 분사줄기와의 거리의 1.5배 내지 3배인 유체분사노즐 조립체.
5. The method of claim 4,
The distance between the third injection nozzle and the molten metal liquid injection stem is 1.5 to 3 times the distance between the first injection nozzle and the molten metal liquid injection stem.
상기 제3분사노즐은 환형 슬릿을 포함하는 환형 분사노즐인 유체분사노즐 조립체.
5. The method of claim 4,
The third jet nozzle is an annular jet nozzle including an annular slit.
상기 제1유체는 비활성기체인 유체분사노즐 조립체.
According to claim 1,
wherein the first fluid is an inert gas.
상기 제2유체 및 상기 제3유체는 비활성기체 또는 물인 유체분사노즐 조립체.
5. The method of claim 4,
The second fluid and the third fluid are inert gas or water.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114367668A (en) * | 2022-01-14 | 2022-04-19 | 中航迈特粉冶科技(固安)有限公司 | 3D printing spherical metal powder processing nozzle, method and manufacturing device |
KR102410113B1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-06-22 | 박요설 | Metal power manufacturing apparatus and method for high-quality additve manufacturing |
CN117380963A (en) * | 2023-12-11 | 2024-01-12 | 季华实验室 | Metal powder gas atomization device |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100819534B1 (en) | 2006-02-23 | 2008-04-07 | (주)나노아이텍 | High-pressure water spray system and method for fabricating metallic powders having super small particle sizes using the same |
-
2020
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100819534B1 (en) | 2006-02-23 | 2008-04-07 | (주)나노아이텍 | High-pressure water spray system and method for fabricating metallic powders having super small particle sizes using the same |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102410113B1 (en) * | 2021-03-31 | 2022-06-22 | 박요설 | Metal power manufacturing apparatus and method for high-quality additve manufacturing |
CN114367668A (en) * | 2022-01-14 | 2022-04-19 | 中航迈特粉冶科技(固安)有限公司 | 3D printing spherical metal powder processing nozzle, method and manufacturing device |
CN117380963A (en) * | 2023-12-11 | 2024-01-12 | 季华实验室 | Metal powder gas atomization device |
CN117380963B (en) * | 2023-12-11 | 2024-02-13 | 季华实验室 | Metal powder gas atomization device |
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