KR20200081720A - Apparatus and method for manufacturing metal powder - Google Patents

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Abstract

Disclosed are an apparatus and a method for manufacturing metal powder, which can adjust the particle size of manufactured metal powder in real time through a single water spraying process. The apparatus for manufacturing the metal powder includes: a chamber filled with coolant at a lower part; a spraying unit including a plurality of nozzles capable of adjusting the pressure of sprayed water while spraying the water to molten steel that is introduced from the upper side of the chamber and falls freely; and a control unit determining the pressure of the water sprayed from the spraying unit.

Description

금속 분말 제조 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING METAL POWDER}Metal powder manufacturing apparatus and method{APPARATUS AND METHOD FOR MANUFACTURING METAL POWDER}

본 발명은 금속 분말 제조 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 실시간으로 다중 입도 분포를 갖는 금속 분말을 제조할 수 있는 수분사 방식의 금속 분말 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a metal powder manufacturing apparatus and method, and more particularly, to a metal powder manufacturing apparatus and method of a water spray method capable of producing a metal powder having a multi-particle size distribution in real time.

금속 분말을 제조하는 수분사 공정은 수직낙하 하는 용융금속에 물과 같은 액체를 고압으로 분사하여, 그 충격력과 냉각속도를 이용하여 금속 분말을 제조하는 기법이다. The water spray process for manufacturing a metal powder is a technique in which a liquid such as water is sprayed at a high pressure to a molten metal falling vertically, and the metal powder is manufactured using its impact force and cooling rate.

최근 자동차 및 기계에 필요한 3차원 형상을 소결 방식으로 제조하는 분말 야금 부품산업의 발전으로 그 원료로 사용되는 금속 분말(특히 철계 분말)의 수요가 증대되고 있다. 소결에 의해 부품을 제조하기 위해서는 원료인 철계 분말을 제품의 형상을 가진 금형 내부에 충진 시킨 후 압력을 가하여 압축성형 하고, 고온에서 소결 처리 하여 고밀도 소결체를 얻는 과정을 거치게 된다. Recently, with the development of the powder metallurgy parts industry that manufactures three-dimensional shapes required for automobiles and machinery by sintering, the demand for metal powders (particularly iron-based powders) used as raw materials has increased. In order to manufacture parts by sintering, iron-based powder, which is a raw material, is filled into a mold having a shape of a product, followed by compression molding by applying pressure, followed by sintering at a high temperature to obtain a high-density sintered body.

일반적으로 수분사 공정을 통해 제조된 철계 분말은 수 ㎛에서 수백 ㎛ 크기의 범위에서 정규분포를 따르는 입도분포를 갖게 되는데, 소결을 통한 부품 제작에 적용하기 위해서는 분급을 통해 특정 입도 이하의 철계 분말만 선택적으로 사용하게 된다. 분말 야금 제품의 용도를 더욱 확대시키기 위해서는 주조나 단조 등의 다른 공법에 대해 기술적 우위성을 높여야 하고, 분말 야금의 특징인 높은 치수정밀도, 형상자유도의 장점을 유지한 채 인장강도, 피로강도, 내마모성, 충격인성 등의 기계적 특성을 향상시켜야 한다. 더불어, 철계 분말 기반의 연자성 분말소재의 경우에도, 분말의 고밀도화는 자성 특성에 직간접적인 영향을 미치므로 고밀도 분말의 제조기술이 필요하다. In general, the iron-based powder produced through the water spray process has a particle size distribution that follows a normal distribution in a range of several μm to hundreds of μm. In order to apply to manufacturing parts through sintering, only iron-based powders having a specific particle size or smaller through classification It is used selectively. In order to further expand the use of powder metallurgy products, it is necessary to increase the technical superiority for other methods such as casting or forging, while maintaining the advantages of powder metallurgy, high dimensional accuracy and shape freedom, tensile strength, fatigue strength, abrasion resistance, Mechanical properties such as impact toughness should be improved. In addition, in the case of an iron-based powder-based soft magnetic powder material, the high-density powder has a direct or indirect effect on the magnetic properties, so a high-density powder manufacturing technique is required.

분말의 고밀도화를 위해 온간 성형법이나 온간 금형 윤활 성형법과 같은 성형공법이 개발되고 있지만, 근본적으로 분말 자체의 개선에 관한 연구개발은 부족한 실정이다. In order to increase the density of the powder, a molding method such as a warm forming method or a warm mold lubrication molding method has been developed, but research and development on the improvement of the powder itself is fundamentally insufficient.

수분사 공정을 통해 제조된 철계 분말의 입도는 성형 공정 시 입자 충진 및 성형 밀도에 직접적인 영향을 미치므로, 입도를 조절하여 성형밀도를 향상시키는 방법이 가능하다. 특히, 다중 입도 분포를 갖는 분말을 이용하여 큰 입도를 갖는 분말 사이에 작은 입도를 갖는 분말을 충진시켜 공극 부피를 줄임으로써 성형 밀도를 향상시키는 방법이 효과적으로 알려져 있다. 그러나, 수분사에서 실시간으로 특정 입도범위와 분율을 갖는 분말을 제조하는 기술이나 방법은 알려져 있지 않다.Since the particle size of the iron-based powder produced through the water spray process directly affects particle filling and molding density during the molding process, it is possible to improve the molding density by controlling the particle size. In particular, a method of improving molding density by reducing a void volume by filling a powder having a small particle size between powders having a large particle size by using a powder having a multiple particle size distribution is effectively known. However, there is no known technique or method for producing a powder having a specific particle size range and fraction in real time in a water spray.

즉, 종래의 다중 입도 분포를 갖는 분말의 제조 방법은 수분사 등으로 제조된 정규분포의 입도분포를 갖는 분말을 크기별로 분급하고, 이후 크기가 서로 다른 분말을 별도의 공정을 통해 혼합하여 제조하는 방식을 사용하고 있다.That is, in the conventional method of manufacturing a powder having a multi-particle size distribution, powders having a particle size distribution of a normal distribution manufactured by water spray are classified by size, and then powders having different sizes are mixed and manufactured through a separate process. Method.

상기의 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The matters described as the above background technology are only for improving understanding of the background of the present invention, and should not be taken as an admission that it corresponds to the prior art already known to those skilled in the art.

KR 10-2018-0004494 AKR 10-2018-0004494 A

이에 본 발명은, 한번의 수분사 공정을 실시하는 동안 실시간으로 다중 입도 분포를 갖는 금속 분말을 제조할 수 있는 수분사 방식의 금속 분말 제조 장치 및 방법에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to an apparatus and method for manufacturing a metal powder of a water-jet method capable of producing a metal powder having a multi-particle size distribution in real time during a single water jet process.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,The present invention as a means for solving the above technical problem,

하부에 냉각수가 채워진 챔버;A chamber filled with cooling water at the bottom;

상기 챔버 상부에서 유입되어 자유낙하 하는 용강에 물을 분사하되 분사하는 물의 압력을 조정 가능한 복수의 노즐을 포함하는 분사부; 및An injection unit including a plurality of nozzles that inject water from the upper part of the chamber and free-fall the molten steel and adjust the pressure of the injected water; And

상기 분사부에서 분사하는 물의 압력을 결정하는 제어부;A control unit for determining the pressure of water sprayed from the injection unit;

를 포함하는 금속 분말 제조 장치를 제공한다.It provides a metal powder manufacturing apparatus comprising a.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 분사부는 상기 서로 다른 직경을 갖는 복수의 노즐을 포함하며, 상기 제어부는 제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 따라 복수의 노즐 중 물을 분사하는 노즐을 결정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the injection unit includes a plurality of nozzles having different diameters, and the control unit can determine a nozzle for spraying water among the plurality of nozzles according to the particle size of the metal powder to be manufactured.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 분사부는, 상기 복수의 노즐에 연결된 노즐 배관 및 상기 복수의 노즐 각각과 상기 노즐 배관 사이에 배치되어 상기 노즐 배관을 통해 제공되는 물을 상기 노즐에 전달 또는 차단하는 게이트 슬릿을 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 게이트 슬릿을 선택적으로 열고 닫음으로써 물을 분사하는 노즐을 결정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the injection unit is disposed between the nozzle pipe connected to the plurality of nozzles and each of the plurality of nozzles and the nozzle pipe to deliver or block water provided through the nozzle pipe to the nozzle. It further includes a gate slit, and the controller can determine a nozzle for spraying water by selectively opening and closing the gate slit.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 복수의 노즐 중 동일한 직경을 갖는 한쌍 노즐은 자유 낙하하는 상기 용강을 중심으로 서로 대향하도록 배치될 수 있다.In one embodiment of the present invention, a pair of nozzles having the same diameter among the plurality of nozzles may be arranged to face each other around the free-falling molten steel.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 분사부는 직경의 크기를 변경할 수 있으며 자유 낙하하는 상기 용강을 중심으로 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 노즐을 포함하며, 상기 제어부는 제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 따라 상기 노즐의 직경의 크기를 결정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the injection portion can change the size of the diameter and includes a pair of nozzles arranged to face each other around the molten steel falling freely, and the control unit controls the particle size of the metal powder to be manufactured. Accordingly, the size of the diameter of the nozzle can be determined.

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 노즐은 복수의 블레이드에 의해 개구부가 형성되는 조리개 구조를 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 조리개 구조의 개구부 직경을 조정함으로써 상기 노즐의 직경의 크기를 결정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the nozzle may include an aperture structure in which an opening is formed by a plurality of blades, and the control unit may determine the size of the diameter of the nozzle by adjusting the aperture diameter of the aperture structure. .

본 발명의 일 실시형태에서, 상기 챔버 하부의 상기 냉각수가 채워진 영역에 설치된 교반기를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, it may further include a stirrer installed in the area filled with the cooling water under the chamber.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,The present invention as another means for solving the above technical problem,

하부에 냉각수가 채워진 챔버와, 상기 챔버 상부에서 유입되어 자유낙하 하는 용강에 물을 분사하도록 마련되며 서로 다른 직경을 갖는 복수의 노즐을 포함하는 금속 분말 제조 장치를 이용한 금속 분말 제조 방법에 있어서, In the metal powder manufacturing method using a metal powder manufacturing apparatus including a plurality of nozzles having different diameters, provided to spray water to a chamber filled with cooling water at the lower portion and free-falling molten steel flowing from the upper portion of the chamber,

제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 기반하여 복수의 노즐 중 물을 분사하는 노즐을 결정하고, 결정된 노즐에 물을 공급하여 물을 분사하게 하고 그 나머지 노즐에 물 공급을 차단하는 단계를 포함하며,And determining a nozzle for spraying water among the plurality of nozzles based on the particle size of the metal powder to be manufactured, supplying water to the determined nozzle to spray water, and blocking water supply to the remaining nozzles,

물이 공급 또는 차단되는 노즐을 변경함으로써 복수의 입도를 갖는 금속 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 방법을 제공한다.Provided is a metal powder manufacturing method characterized in that a metal powder having a plurality of particle sizes is manufactured by changing a nozzle to which water is supplied or blocked.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 또 다른 수단으로서 본 발명은,The present invention as another means for solving the above technical problem,

하부에 냉각수가 채워진 챔버와, 상기 챔버 상부에서 유입되어 자유낙하 하는 용강에 물을 분사하도록 마련되며 물이 분사되는 직경의 크기를 변경할 수 있는 노즐을 포함하는 금속 분말 제조 장치를 이용한 금속 분말 제조 방법에 있어서, Metal powder manufacturing method using a metal powder manufacturing apparatus including a chamber filled with cooling water at the bottom and a nozzle that is provided to spray water to the free-falling molten steel that flows from the top of the chamber and can change the size of the diameter at which water is injected In,

제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 기반하여 상기 노즐의 직경의 크기를 결정하여 물을 분사하는 단계를 포함하며,It comprises the step of spraying water by determining the size of the diameter of the nozzle based on the particle size of the metal powder to be produced,

상기 노즐의 직경의 크기를 변경함으로써 복수의 입도를 갖는 금속 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 방법을 제공한다.It provides a metal powder manufacturing method characterized in that to produce a metal powder having a plurality of particle sizes by changing the size of the diameter of the nozzle.

상기 금속 분말 제조 장치 및 방법에 따르면, 수분사 노즐 설계를 통해 한번의 수분사 공정을 통해 금속 분말의 입도 분포를 실시간으로 제어할 수 있다. According to the metal powder manufacturing apparatus and method, it is possible to control the particle size distribution of the metal powder in real time through a single water spray process through the water spray nozzle design.

이로 인해, 상기 금속 분말 제조 장치 및 방법에 따르면, 제조된 금속 분말이 상대적으로 더 큰 입도를 갖는 분말 사이의 공극을 상대적으로 더 작은 입도를 갖는 분말이 충전하게 함으로써 금속 분말을 이용하여 제조되는 부품의 성형밀도를 더욱 향상시킬 수 있다.Due to this, according to the metal powder manufacturing apparatus and method, the metal powder is manufactured by using a metal powder by filling the voids between the powders having a relatively larger particle size with powders having a relatively smaller particle size. The molding density of can be further improved.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. will be.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 분말 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 분말 제조 장치의 분사부의 일례를 도시한 도면이다.
도 3은 도 2에 도시된 복수의 노즐 중 물을 분사하는 노즐과 그렇지 않은 노즐을 선택하기 위한 구조의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 분말 제조 장치의 분사부의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 5는 도 4에 도시된 노즐의 직경을 변경하기 위한 구조의 예를 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a metal powder manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing an example of the injection portion of the metal powder production apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing an example of a structure for selecting a nozzle for spraying water and a nozzle for not, among the plurality of nozzles shown in FIG. 2.
4 is a view showing another example of the injection portion of the metal powder production apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an example of a structure for changing the diameter of the nozzle shown in FIG.

이하, 첨부의 도면을 참조하여 다양한 실시 형태에 따른 금속 분말 제조 장치 및 방법을 더욱 상세하게 설명한다.Hereinafter, a metal powder manufacturing apparatus and method according to various embodiments will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 분말 제조 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a metal powder manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 분말 제조 장치는, 하부에 냉각수(11)가 채워진 챔버(10)와, 챔버(10) 상부에서 유입되어 자유낙하 하는 용강(21)에 물을 분사하되 분사하는 물의 압력을 조정 가능한 복수의 노즐(30)을 포함하는 분사부와, 분사부에서 분사하는 물의 압력을 결정하는 제어부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to Figure 1, the metal powder manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention, the chamber 10 is filled with cooling water 11 in the lower portion, and the molten steel (21) flowing freely flowing from the top of the chamber 10 It may be configured to include a control unit (not shown) for determining the pressure of the water sprayed from the injection unit, and the injection unit including a plurality of nozzles 30 to adjust the pressure of the water to be sprayed water.

챔버(10)는 수분사 공정을 수행하기 위한 공간을 제공하는 것으로, 그 상부에는 용강(21)을 저장하는 턴디쉬(20)가 마련될 수 있으며, 그 하부에는 수분사에 의해 생성된 액적 또는 금속 분말을 침지시켜 냉각하기 위한 냉각수(11)가 채워질 수 있다.Chamber 10 is to provide a space for performing the water spray process, the upper portion may be provided with a tundish (20) for storing the molten steel 21, the lower portion of the droplets generated by the water spray or Cooling water 11 for cooling by immersing the metal powder may be filled.

턴디쉬(20)에 저장된 용강(21)은 턴디쉬(20)의 하부에 형성된 오리피스(22)를 통과하여 하방, 즉 챔버(10)의 하부로 자유 낙하하게 된다.The molten steel 21 stored in the tundish 20 passes through an orifice 22 formed at the bottom of the tundish 20 and freely falls downward, that is, to the bottom of the chamber 10.

분사부는 자유 낙하하는 용강(21)에 물(31)을 분사하여 금속 분말을 형성하게 하는 노즐(30)을 포함할 수 있다.The injection unit may include a nozzle 30 that sprays water 31 onto the free-falling molten steel 21 to form metal powder.

본 발명의 여러 실시형태는 분사부가 분사하는 물의 압력을 조정하여 물의 분사에 의해 생성되는 금속 분말의 입도를 다양하게 형성할 수 있다. 본 발명의 일 실시형태에서는 분사부가 서로 다른 직경을 갖는 복수의 노즐을 포함하고 물을 분사하는 노즐을 선택적으로 결정함으로써 분사되는 물의 압력을 조정할 수 있다. 본 발명의 다른 실시형태에서는 분사부에 포함된 노즐의 직경을 조정함으로써 물의 압력을 조정할 수 있다.Various embodiments of the present invention can vary the particle size of the metal powder produced by the injection of water by adjusting the pressure of the water injected by the injection unit. In one embodiment of the present invention, the pressure of the water to be sprayed can be adjusted by selectively determining the nozzle to spray water, including a plurality of nozzles having different diameters. In another embodiment of the present invention, the water pressure can be adjusted by adjusting the diameter of the nozzle included in the injection portion.

이와 같은 분사부에 의해 분사되는 물의 압력을 제어부에 의해 결정될 수 있다. 도시하지 않았으나, 제어부는 제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 대한 정보를 입력 받고, 입력 받은 입도의 금속 분말을 제조하기 위한 압력으로 분사부가 물을 분사할 수 있도록 물을 분사하는 노즐을 선택하거나 노즐의 직경을 결정할 수 있다.The pressure of the water injected by the injection unit may be determined by the control unit. Although not shown, the control unit receives information on the particle size of the metal powder to be manufactured, and selects a nozzle for spraying water so that the spraying unit can spray water at a pressure for manufacturing the metal powder of the received particle size, or The diameter can be determined.

분사부의 노즐(30)에서 분사되는 물은 필요에 따라 분사되는 압력이 조정되므로 수분사에 의해 생성된 금속 분말은 상대적으로 큰 입도를 갖는 분말(41)과 상대적으로 작은 입도를 갖는 분말(42)이 혼재할 수 있다. Water sprayed from the nozzle 30 of the injection portion is adjusted according to the pressure to be injected as necessary, so the metal powder produced by the water spray has a relatively large particle size 41 and a relatively small particle size 42. This can be mixed.

도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 분말 제조 장치의 분사부의 일례를 도시한 도면이다.2 is a view showing an example of the injection portion of the metal powder production apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 분사부는 노즐(300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b)에서 분사되는 물을 저장하는 물탱크(51)와, 물탱크에 저장된 물을 일정 압력으로 노즐(300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b)에 제공하는 고압 펌프(52)와, 고압펌프(52)에서 노즐(300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b)로 물을 제공하는 노즐 배관(53) 및 노즐(300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b)을 포함할 수 있다.Referring to Figure 2, the injection unit is a water tank 51 for storing water sprayed from the nozzles (300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b), and the water stored in the water tank nozzle at a constant pressure (300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b) provided in the high pressure pump 52 and the high pressure pump 52 nozzles (300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b) ) May include nozzle pipe 53 and nozzles 300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, and 303b for providing water.

일반적으로, 수분사 공정에서 용강에 분사되는 물의 분사 압력이 증가함에 따라 제조되는 금속 분말의 평균 입도는 감소하는 것이 알려져 있다. 또한, 노즐에서 분사되는 물의 분사 압력은 물이 일정한 압력으로 공급될 때 노즐의 직경(단면적)이 작아질수록 증가하게 됨이 알려져 있다.In general, it is known that the average particle size of the metal powder produced decreases as the injection pressure of water sprayed onto molten steel in the water spray process increases. In addition, it is known that the injection pressure of water injected from the nozzle increases as the diameter (cross-sectional area) of the nozzle decreases when water is supplied at a constant pressure.

본 발명의 일 실시형태에서는, 복수의 노즐(300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b)은 서로 다른 직경을 갖도록 구성하고, 제어부가 필요에 따라 물을 분사하는 노즐을 선택적으로 결정함으로써 용강에 분사되는 물의 압력을 변경한다.In one embodiment of the present invention, the plurality of nozzles 300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, and 303b are configured to have different diameters, and the controller selectively selects a nozzle to jet water as needed By determining, the pressure of the water sprayed on the molten steel is changed.

도 2에 도시된 실시형태에서, 동일한 직경을 갖는 한 쌍의 노즐이 용강이 자유 낙하하는 영역(A)을 중심으로 서로 대향하도록 배치될 수 있다. 즉, 노즐(300a)과 노즐(300b)는 서로 동일한 직경을 가질 수 있고, 노즐(301a)과 노즐(301b)가 서로 동일한 직경을 가질 수 있으며, 노즐(302a)와 노즐(302b)가 서로 동일한 직경을 가질 수 있고, 노즐(303a)와 노즐(303b)가 서로 동일한 직경을 가질 수 있다.In the embodiment shown in Fig. 2, a pair of nozzles having the same diameter may be arranged to face each other around the region A where the molten steel falls freely. That is, the nozzle 300a and the nozzle 300b may have the same diameter, and the nozzle 301a and the nozzle 301b may have the same diameter, and the nozzle 302a and the nozzle 302b are the same. It may have a diameter, and the nozzle 303a and the nozzle 303b may have the same diameter.

노즐(300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b)로 물을 제공하는 고압 펌프(52)가 일정한 압력으로 물을 제공하게 되면, 도 2에 도시된 실시형태에서 분사부는 총 4개의 압력으로 수직 낙하하는 용강에 물을 분사할 수 있으며, 그에 따라 총 네 개의 평균입도를 갖는 금속 분말을 제조할 수 있다. 예를 들어, 1회의 제조 공정의 50% 동안 제1 입도의 금속 분말을 제조하기 위한 분사 압력을 제공하는 노즐을 선택하여 물을 분사하고, 나머지 50% 동안 제2 입도의 금속 분말을 제조하기 위한 분사 압력을 제공하는 노즐을 선택하여 물을 분사하게 되면, 제조된 전체 금속 분말의 50%는 제1 입도를 갖게 되고 나머지 50%는 제2 입도를 가질 수 있다.When the high pressure pump 52 that provides water to the nozzles 300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b provides water at a constant pressure, in the embodiment shown in FIG. 2, the injection parts are total 4 Water can be sprayed onto the molten steel, which falls vertically under the pressure of the dog, and accordingly, a metal powder having a total of four average particle sizes can be produced. For example, selecting a nozzle that provides a spraying pressure for producing a metal powder of a first particle size for 50% of one manufacturing process to spray water, and for producing a metal powder of a second particle size for the remaining 50% When water is sprayed by selecting a nozzle that provides an injection pressure, 50% of the total metal powder produced may have a first particle size and the remaining 50% may have a second particle size.

이와 같이, 서로 다른 직경을 갖는 노즐을 선택적으로 사용함으로써 한번의 제조 공정 동안 실시간으로 제조되는 금속 분말의 입도를 조정할 수 있게 된다.As such, by selectively using nozzles having different diameters, it is possible to adjust the particle size of the metal powder produced in real time during one manufacturing process.

도 3은 도 2에 도시된 복수의 노즐 중 물을 분사하는 노즐과 그렇지 않은 노즐을 선택하기 위한 구조의 일례를 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view showing an example of a structure for selecting a nozzle for spraying water and a nozzle for not, among the plurality of nozzles shown in FIG. 2.

도 3을 참조하면, 노즐(301a)은 노즐 배관(53)에 설치되고 노즐(301a)과 노즐 배관(53) 사이에는 게이트슬릿(54)이 구비될 수 있다. 게이트슬릿(54)은 슬라이딩 방식으로 이동하여, 노즐 배관(53) 내의 물이 노즐(301a)에 공급되거나 차단되게 할 수 있다. 게이트슬릿(54)의 이동은 주변에 설치되는 모터와 기어 구조 등을 포함하는 구동부에 의해 용이하게 구현될 수 있다. Referring to FIG. 3, the nozzle 301a is installed in the nozzle pipe 53 and a gate slit 54 may be provided between the nozzle 301a and the nozzle pipe 53. The gate slit 54 moves in a sliding manner, so that water in the nozzle pipe 53 is supplied to or blocked from the nozzle 301a. The movement of the gate slit 54 can be easily implemented by a driving unit including a motor and a gear structure installed in the surroundings.

제어부는 제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 따라 해당 입도의 금속 분말을 제조할 수 있는 분사 압력을 제공하는 노즐에 설치된 게이트슬릿(54)을 개방하여 물이 제공되게 하고 나머지 노즐에 설치된 게이트슬릿(54)은 차단할 수 있다. 즉, 제어부는 복수의 노즐에 설치된 게이트슬릿(54)을 선택적으로 개방 또는 차단되게 게이트슬릿(54)의 구동부를 제어함으로써 분사부가 원하는 분사 압력으로 용강에 물을 분사하게 할 수 있다.The control unit opens the gate slit 54 installed in the nozzle that provides the injection pressure capable of manufacturing the metal powder of the corresponding particle size according to the particle size of the metal powder to be manufactured so that water is provided and the gate slit 54 installed in the remaining nozzle ) Can be blocked. That is, the control unit may control the driving unit of the gate slit 54 to selectively open or block the gate slit 54 installed in the plurality of nozzles so that the injection unit sprays water to the molten steel at a desired injection pressure.

도 4는 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 분말 제조 장치의 분사부의 다른 예를 도시한 도면이다.4 is a view showing another example of the injection portion of the metal powder production apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 예는, 한쌍의 노즐(304a, 304b)를 자유 낙하하는 용강이 위치하는 영역(A)을 중심으로 서로 대향하도록 배치하되, 한쌍의 노즐(304a, 304b)의 직경을 필요에 따라 변경하여 용강에 분사되는 물의 압력을 조정하는 예이다.In the example shown in FIG. 4, the pair of nozzles 304a and 304b are arranged to face each other around the area A where free-falling molten steel is located, but the diameter of the pair of nozzles 304a and 304b is required. This is an example of adjusting the pressure of water sprayed on molten steel by changing accordingly.

즉, 도 3에 도시된 실시형태는 서로 다른 직경을 갖는 복수의 노즐을 구비하고 필요에 따라 물을 분사하는 노즐을 선택함으로써 용강에 분사되는 물의 압력을 변경하는 실시형태인 반면, 도 4에 도시된 실시형태는 용강에 물을 분사하는 노즐을 최소 개수로 구비하되 노즐 자체의 직경을 변경하여 분사되는 물의 압력을 변경함으로써 다양한 입도를 갖는 금속 분말을 제조하는 실시형태이다. That is, the embodiment shown in FIG. 3 is an embodiment in which the pressure of the water injected into the molten steel is changed by having a plurality of nozzles having different diameters and selecting a nozzle for spraying water as necessary, while shown in FIG. 4 The embodiment is an embodiment in which metal powders having various particle sizes are prepared by changing the pressure of water sprayed by changing the diameter of the nozzle itself, provided with a minimum number of nozzles for spraying water into molten steel.

도 5는 도 4에 도시된 예에서 노즐의 직경을 변경하기 위한 구조의 예를 도시한 도면이다.5 is a view showing an example of a structure for changing the diameter of the nozzle in the example shown in FIG.

도 5는 노즐의 직경을 변경하기 위한 구조로서 복수의 블레이드(310)로 구성된 조리개 구조를 일례로서 도시한다. 카메라의 조리개 구조는 복수의 블레이드를 서로 일부분 중첩되게 배치하고 각각의 블레이드의 동일한 위치에 회전축을 형성하여 동일한 거리 만큼 회전되게 함으로써 블레이드로 둘러싸인 개구부의 크기를 변경하는 공지의 구조이다.5 illustrates an aperture structure composed of a plurality of blades 310 as a structure for changing the diameter of the nozzle as an example. The aperture structure of the camera is a known structure in which a plurality of blades are partially overlapped with each other and a rotation axis is formed at the same position of each blade to rotate the same distance, thereby changing the size of the opening surrounded by the blades.

본 발명의 일 실시형태에서는, 노즐(304a, 304b)의 직경을 도 5에 도시된 것과 같은 조리개 구조를 이용하여 변경함으로써 노즐에서 분사되는 물의 압력을 선택적으로 결정할 수 있다. 즉, 제어부는 제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 따라 해당 입도의 금속 분말을 제조할 수 있는 분사 압력을 제공하기 위한 노즐 직경을 결정하고, 조리개 구조를 구동하여 결정된 노즐(304a, 304b)의 직경을 조정함으로써 분사부가 원하는 분사 압력으로 용강에 물을 분사하게 할 수 있다. 여기서, 조리개 구조의 구동은 모터와 기어 등으로 구성되는 기계식 또는 전자식 장치를 사용할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the pressure of the water sprayed from the nozzle can be selectively determined by changing the diameters of the nozzles 304a and 304b using an aperture structure as shown in FIG. 5. That is, the control unit determines a nozzle diameter for providing an injection pressure capable of manufacturing a metal powder having a corresponding particle size according to the particle size of the metal powder to be manufactured, and drives the aperture structure to determine the diameters of the nozzles 304a and 304b determined. By adjusting, it is possible to inject water into the molten steel at a desired injection pressure. Here, the driving of the aperture structure may use a mechanical or electronic device composed of a motor and gears.

한편, 본 발명의 일 실시형태는, 도 1에 도시된 것과 같이 챔버(10) 내 냉각수(11)가 채워진 영역에 설치된 교반기(12)를 더 포함할 수 있다. 다중 입도 분포를 갖는 금속 분말은 챔버(10) 하부 냉각수(11)가 채워져 있는 부분에 집적되는데, 서로 다른 입도의 분말을 제조하는 시점이 다르기 때문에 서로 다른 크기의 입도를 갖는 분말이 혼합되지 못하고 입도별로 모여서 집적될 수 있다. 이 경우, 입자 크기 차이로 편석 등의 문제가 발생할 수 있고, 충진율 및 성형성 향상을 저해하는 요소로 작용할 수 있다.Meanwhile, an embodiment of the present invention may further include a stirrer 12 installed in a region filled with coolant 11 in the chamber 10 as shown in FIG. 1. Metal powders having a multiple particle size distribution are integrated in a portion filled with the cooling water 11 at the bottom of the chamber 10, and since powders having different particle sizes are different, powders having different particle sizes cannot be mixed and particle sizes cannot be mixed. Stars can be gathered and integrated. In this case, problems such as segregation may occur due to a difference in particle size, and may act as an element that inhibits the improvement of the filling rate and formability.

본 발명의 일 실시형태는, 교반기(12)를 구비함으로써 평균 입도가 서로 다른 분말의 혼합 균질화 및 혼합능을 향상시킬 수 있다. 교반기 임펠러(Impeller) 종류는 교반 효율과 목적에 따라 Propeller 타입, Pitched paddle 타입, Flat turbine 타입, Pitched turbine 타입, dispersed turbine 타입, Anchor 타입, Helical ribbon 타입 등 다양한 형태를 사용할 수 있다. In one embodiment of the present invention, by providing the stirrer 12, it is possible to improve the mixing homogenization and mixing ability of powders having different average particle sizes. Various types of agitator impeller can be used depending on the stirring efficiency and purpose, such as propeller type, pitched paddle type, flat turbine type, pitched turbine type, dispersed turbine type, anchor type, helical ribbon type.

한편, 본 발명의 일 실시형태에 따른 금속 분말 제조 방법은 전술한 것과 같은 여러 실시형태에 따른 금속 분말 제조 장치에 의해 구현될 수 있다.On the other hand, the metal powder manufacturing method according to an embodiment of the present invention may be implemented by a metal powder manufacturing apparatus according to various embodiments as described above.

예를 들어, 도 2에 도시된 것과 같은 분사부를 구비한 실시형태에 의해 구현되는 금속 분말 제조 방법은, 제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 기반하여 복수의 노즐(300a, 300b, 301a, 301b, 302a, 302b, 303a, 303b) 중 물을 분사하는 노즐을 결정하고, 결정된 노즐에 물을 공급하여 물을 분사하게 하고 그 나머지 노즐에 물 공급을 차단하는 단계를 포함하며, 물이 공급 또는 차단되는 노즐을 변경함으로써 복수의 입도를 갖는 금속 분말을 제조할 수 있다.For example, a metal powder manufacturing method implemented by an embodiment having an injection unit as shown in FIG. 2 is based on a particle size of a metal powder to be manufactured, a plurality of nozzles 300a, 300b, 301a, 301b, 302a , 302b, 303a, 303b) determining a nozzle for spraying water, supplying water to the determined nozzle to spray water, and blocking the water supply to the remaining nozzles, the nozzle for supplying or blocking water By changing, it is possible to produce a metal powder having a plurality of particle sizes.

다른 예로, 도 4에 도시된 것과 같은 분사부를 구비한 실시형태에 의해 구현되는 금속 분말 제조 방법은, 제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 기반하여 노즐(304a, 304b)의 직경의 크기를 결정하여 물을 분사하는 단계를 포함하며, 노즐(304a, 304b)의 직경의 크기를 변경함으로써 복수의 입도를 갖는 금속 분말을 제조할 수 있다.As another example, the metal powder manufacturing method implemented by the embodiment having an injection unit as shown in FIG. 4 determines the size of the diameters of the nozzles 304a and 304b based on the particle size of the metal powder to be produced, thereby making the water It includes the step of spraying, by changing the size of the diameter of the nozzle (304a, 304b) it is possible to manufacture a metal powder having a plurality of particle sizes.

전술한 것과 같은 본 발명의 여러 실시형태에 따른 금속 분말 제조 장치 및 방법을 통해 제조된 다중 입도 분포를 갖는 분말은 충진 및 성형밀도를 효과적으로 향상시킬 수 있다. 그에 따라, 자동차를 비롯한 각종 기계에 필요한 부품의 고밀도화를 가능케 하여, 제품의 기계적 특성을 향상시킬 수 있다. 특히, 고밀도를 요구하는 자동차 부품 소재(연자성 코어, 캐리어, 스프로켓 등)에 적용하는 경우에 큰 이점이 있다.Powders having multiple particle size distributions manufactured through the metal powder manufacturing apparatus and method according to various embodiments of the present invention as described above can effectively improve filling and molding density. Accordingly, it is possible to increase the density of parts required for various machines including automobiles, thereby improving the mechanical properties of the product. In particular, there is a great advantage when applied to automotive parts materials (soft magnetic core, carrier, sprocket, etc.) requiring high density.

이상에서 본 발명의 특정한 실시형태에 관련하여 도시하고 설명하였지만, 청구범위의 한도 내에서, 본 발명이 다양하게 개량 및 변화될 수 있다는 것은 당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Although it has been shown and described in connection with a specific embodiment of the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention can be variously improved and changed within the limits of the claims. .

10: 챔버 11: 냉각수
12: 교반기 20: 턴디쉬
21: 용강 22: 오리피스
30, 300a-304a, 300b-304b: 노즐
31: 분사수(물) 310: 블레이드
51: 물탱크 52: 고압펌프
53: 노즐 배관 54: 게이트슬릿10: chamber 11: coolant
12: stirrer 20: tundish
21: Yonggang 22: Orifice
30, 300a-304a, 300b-304b: nozzle
31: spray water (water) 310: blade
51: water tank 52: high pressure pump
53: nozzle pipe 54: gate slit

Claims (9)

하부에 냉각수가 채워진 챔버;
상기 챔버 상부에서 유입되어 자유낙하 하는 용강에 물을 분사하되 분사하는 물의 압력을 조정 가능한 복수의 노즐을 포함하는 분사부; 및
상기 분사부에서 분사하는 물의 압력을 결정하는 제어부;
를 포함하는 금속 분말 제조 장치.A chamber filled with cooling water at the bottom;
An injection unit including a plurality of nozzles that inject water from the upper part of the chamber and free-fall the molten steel and adjust the pressure of the injected water; And
A control unit for determining the pressure of water sprayed from the injection unit;
Metal powder manufacturing apparatus comprising a. 청구항 1에 있어서,
상기 분사부는 상기 서로 다른 직경을 갖는 복수의 노즐을 포함하며,
상기 제어부는 제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 따라 복수의 노즐 중 물을 분사하는 노즐을 결정하는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 장치. The method according to claim 1,
The injection unit includes a plurality of nozzles having different diameters,
The control unit is a metal powder manufacturing apparatus characterized in that for determining the nozzle for spraying water among a plurality of nozzles according to the particle size of the metal powder to be manufactured. 청구항 2에 있어서,
상기 분사부는, 상기 복수의 노즐에 연결된 노즐 배관 및 상기 복수의 노즐 각각과 상기 노즐 배관 사이에 배치되어 상기 노즐 배관을 통해 제공되는 물을 상기 노즐에 전달 또는 차단하는 게이트 슬릿을 더 포함하며,
상기 제어부는 상기 게이트 슬릿을 선택적으로 열고 닫음으로써 물을 분사하는 노즐을 결정하는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 장치.The method according to claim 2,
The injection unit further includes a nozzle pipe connected to the plurality of nozzles and a gate slit disposed between each of the plurality of nozzles and the nozzle pipe to transfer or block water provided through the nozzle pipe to the nozzle,
The control unit determines the nozzle for spraying water by selectively opening and closing the gate slit. 청구항 2에 있어서,
상기 복수의 노즐 중 동일한 직경을 갖는 한쌍 노즐은 자유 낙하하는 상기 용강을 중심으로 서로 대향하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 장치.The method according to claim 2,
Metal powder manufacturing apparatus characterized in that the pair of nozzles having the same diameter among the plurality of nozzles are arranged to face each other around the molten steel falling freely. 청구항 1에 있어서,
상기 분사부는 직경의 크기를 변경할 수 있으며 자유 낙하하는 상기 용강을 중심으로 서로 대향하도록 배치된 한 쌍의 노즐을 포함하며,
상기 제어부는 제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 따라 상기 노즐의 직경의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 장치.The method according to claim 1,
The injection unit can change the size of the diameter and includes a pair of nozzles arranged to face each other with respect to the molten steel falling freely,
The control unit determines the size of the diameter of the nozzle according to the particle size of the metal powder to be manufactured Metal powder manufacturing apparatus, characterized in that. 청구항 5에 있어서,
상기 노즐은 복수의 블레이드에 의해 개구부가 형성되는 조리개 구조를 포함할 수 있으며,
상기 제어부는 상기 조리개 구조의 개구부 직경을 조정함으로써 상기 노즐의 직경의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 장치.The method according to claim 5,
The nozzle may include an aperture structure in which an opening is formed by a plurality of blades,
The control unit determines the size of the diameter of the nozzle by adjusting the diameter of the aperture of the aperture structure Metal powder manufacturing apparatus, characterized in that. 청구항 1에 있어서,
상기 챔버 하부의 상기 냉각수가 채워진 영역에 설치된 교반기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 장치.The method according to claim 1,
Metal powder manufacturing apparatus characterized in that it further comprises a stirrer installed in the area filled with the cooling water under the chamber. 하부에 냉각수가 채워진 챔버와, 상기 챔버 상부에서 유입되어 자유낙하 하는 용강에 물을 분사하도록 마련되며 서로 다른 직경을 갖는 복수의 노즐을 포함하는 금속 분말 제조 장치를 이용한 금속 분말 제조 방법에 있어서,
제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 기반하여 복수의 노즐 중 물을 분사하는 노즐을 결정하고, 결정된 노즐에 물을 공급하여 물을 분사하게 하고 그 나머지 노즐에 물 공급을 차단하는 단계를 포함하며,
물이 공급 또는 차단되는 노즐을 변경함으로써 복수의 입도를 갖는 금속 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 방법.In the metal powder manufacturing method using a metal powder manufacturing apparatus including a plurality of nozzles having different diameters, provided to spray water to a chamber filled with cooling water at the lower portion and free-falling molten steel flowing from the upper portion of the chamber,
And determining a nozzle for spraying water among the plurality of nozzles based on the particle size of the metal powder to be manufactured, supplying water to the determined nozzle to spray water, and blocking water supply to the remaining nozzles,
Metal powder manufacturing method characterized in that to produce a metal powder having a plurality of particle sizes by changing the nozzle to be supplied or blocked. 하부에 냉각수가 채워진 챔버와, 상기 챔버 상부에서 유입되어 자유낙하 하는 용강에 물을 분사하도록 마련되며 물이 분사되는 직경의 크기를 변경할 수 있는 노즐을 포함하는 금속 분말 제조 장치를 이용한 금속 분말 제조 방법에 있어서,
제조하고자 하는 금속 분말의 입도에 기반하여 상기 노즐의 직경의 크기를 결정하여 물을 분사하는 단계를 포함하며,
상기 노즐의 직경의 크기를 변경함으로써 복수의 입도를 갖는 금속 분말을 제조하는 것을 특징으로 하는 금속 분말 제조 방법.Metal powder manufacturing method using a metal powder manufacturing apparatus including a chamber filled with cooling water at the bottom and a nozzle that is provided to spray water to the free-falling molten steel that flows from the top of the chamber and can change the size of the diameter at which water is injected In,
It comprises the step of spraying water by determining the size of the diameter of the nozzle based on the particle size of the metal powder to be produced,
Metal powder manufacturing method characterized in that to produce a metal powder having a plurality of particle sizes by changing the size of the diameter of the nozzle.
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