KR850001014B1 - 입상(粒狀)금속 용융로 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

입상(粒狀)금속 용융로

제1도는 본 발명에 따르는 수직로의 일부를 단면으로 도시한 입면도.

제2도는 제1도의 선 A-A를 따라 단면한 용융연소실의 확대평면도.

본 발명은 일반적으로 금속을 용융시키기 위한 것, 특히 입상(粒狀)금속이나 고품위 결정광석의 용융로에 관한 것이다.

본 발명은 금속을 재사용 시킴으로써 경제적인 잇점이 성취되기 때문에 전도체로 쓰이는 도선이나 케이블의 제조에 사용되는 금속에도 쓰인다. 순도때문에 도선, 케이블 혹은 전기장치의 스크랩이 소요된다.

금속은 절연도선이나 케이블 스크랩을 절연체 벗기기와 파쇄방법에 의해 회수되며 이는 미합중국 특허제 3,309947호, 3,724,189호, 3,858,776호, 3,936,922호, 3,977,277호와 4,083,096호에 상세하게 나타나있다. 미합중국 특허 제3,975,208호는 화학용매의 사용으로 절연도선이나 케이블 스크랩으로 부터 할로겐화 비닐절연체와 금속을 선택적으로 회수하는 방법을 나타낸다. 이들 금속회수 방법은 각 방법이 케이블이나 도선같은 제한된 형태로 부터 금속을 회수할 수 있기 때문에 어느정도 일정하다. 예를 들면, 도선이나 케이블 스크랩의 절연체 벗기기나 짧은 불규칙적 조각의 파쇄는 경제적으로 실행이 어렵고, 화학용매법은 특수한 절연체를 가진 케이블이나 도선에 한정된다. 도선이나 케이블 스크랩의 변화에 불구하고 그 일정한 방법은 스크랩을 자르거나 알갱이로 만들고, 기계적인 분류방법으로 잘려진 스크랩을 여러 가지 크기, 길이, 조성으로 분류하여 금속부와 절연체부로 나누는 것이며, 이로써 높은 순도의 입자공급재료를 생산할 수 있다.

일단 분리되고 나면, 금속알갱이나 입자는 다시 용융되고 정련되어 새로운 생산물로 된다. 입화기(粒化機)에서 회수된 입상금속 및 고품위 결정광석과은 물론 깎음질(shavings), 보오링(borings), 칩(chips)과 터어닝(turnings)과 같은 공정에서 생긴 입상금속은 수직로에서의 공정상의 어려움 때문에 미합중국 특허 제2,436,124호, 3,664,828호와 3,614,079호에 나타나 있는 것과 같은 반사용해로에서 용융된다. 이렇게해서 본 발명에 이르기까지 입상금속을 용융시키는 것은 에너지 소모량이 큰 반사로에 제한되거나 종래 수직로에서는 커다란 금속조각에의 입상금속의 혼합량이 극히 제한되어 있다.

수직용융로와 정련로는 금속용융기술에 잘 알려져 있다. 종래의 수직로에서 입상 스크랩의 용융시 일어난 심각한 문제점 중의 하나는 출탕구를 막거나 버너를 막게 되는 노상위에서 냉간상태의 반고체금속을 형성하는 것이다, 수직로에서 장입물은 금속이 용융되어 출탕구를 통해 배출되기에 충분히 느린 속도로 노 아래로 내려가야 하는데, 노를 통하여 금속이 너무 빨리 내려가 녹지 않은 채 냉간상태로 노상까지 도달하여 노상위에 반고체 상태를 형성하기 때문에 상기와 같은 문제점이 발생한다. 미합중국 특히 제2,283,263호는 금속 스크랩을 용융시키기 위한 수직로를 나타내며, 이것으로는 도의 다른 부분에 독자적으로 연을 전달할 수 있도록 과다한 열을 모으기 위한 확장된 하부를 가지며, 여기에서 금속스크랩이 실제적으로 용융된다. 미합중국 특허 제2,283,163호에는 수직로에서 스크랩 장입물의 예열시, 장입금속이 서로 달라붙는 것을 막고, 장입물에 코우크스나 광석이 많은량 함유되지 않는데서 일어날 노의 막힘을 막기 위하여 주의를 기울여야 한다고 기재되어 있다. 불필요한 산소의 제거를 위해 가스로 가득찬 수직로의 조절된 연소실은 미합중국 특허 제3,199,977호에 잘 나타나 있다. 다른 수직로는 미합중국 특허 제3,715,203호, 3,788,623호에 잘 나타나 있으나, 2,283,163호의 용광로와 같은 경우는 다른 용광로 중 어느 것도 코우크스와 같은 다른 요소와 섞이지 않은 입상 스크랩금속이나 고품질의 결정광석의 많은 양을 용융시킬 수는 없다. 본 발명은 거의 순수 구리입자나 구리혼합물로 구성되는 장입물에 플럭스나 연료를 혼합함이 없이 300정도 작은 크기의 구리미세입자를 다량함유하는 스크랩장입물을 용융시킬 수 있는 수직용융로를 제공시킴으로써 이러한 단점을 해결한다.

본 발명은 입상금속이나 고품질 결정광석을 막힘없이 용융시키기 위한 새로운 다수의 연소실을 갖는 수직로에 관한 것이다. 입상금속스크랩이나 고품질 결정 광석 혹은 이들의 혼합물을, 대류에 의해 냉간 장입물이 가열될 수 있는 노의 상부의 예열실에 장입시킨다.

"청정동(clear copper)" (습식야금법에 의해 생산된 구리석출물)과 같이 공급재료의 입자크기가 너무 작다면, 장입금속은 연도가스로 노의 상부에서 수행된다는 것을 주목해야 한다. 그러므로, 장입물의 최소입자 크기는 상승하는 연도가스를 극복하기에 충분한 중력을 가지는 질량의 입자로 제한되어야 한다.

예열실 아래는 예열된 금속입자를 내화벽에 설치되어 방사상으로 내부에 직접 열을 분사하는 다수의 조절된 버너로 장입금속의 융점 바로 아래까지 가열시켜 소결시키는 소결실이다. 소결실에서 입상금속은 장입물의 밀집정도(compactness)와 장입물의 높은 표면적대 부피비때문에 용융되지 않으나, 대신 금속의 용융점 바로 아래온도에서 응집주상(coherent columnar)을 형성한다. 벽이 내화재로 내장되어 있고 입상재료가 응집주상으로 충진될때 재료가 소결됨에 따라 노벽으로 부터 약간 수축되어 공극(void)을 제거시키기 때문에 응집소결재가 노벽에 달라붙지 않는다.

소결실 아래는 소결실보다 직경은 더 크고 높이는 더 작은 용융실이다. 금속장입물이 직경이 확장된 용융실로 들어가서 이전에 용융실의 높이보다 더 큰 주상재료로 소결되기 때문에, 소결실에서 형성된 주상재료는 용융되어 내려갈때 용융실의 중앙부는 그대로 남아 있게 되고, 주상재료 주위에 관모양의 용융공간을 효과적으로 발생시킨다. 용융실의 내화벽 안과 주위에 대칭적으로 배치된 다수의 번너는 금속의 소결주상의 양면주위에 대칭으로 된 용융실의 저부의 출탕구의 반대지점으로부터 출탕구를 향해 화염이 선회하는 방식으로 소결주상에 접하는 관모양의 용융공간에 열을 분사시킨다. 이 접선방향으로 분사되는 화염은 금속의 소결주상을 외축표면부로부터 중앙으로 용융시키고, 주상이 용융되어 감에 따라 용융부는 연속적으로 내려오는 소결장입물에 의해 대체된다. 용융점금속은 용융실의 노상으로 흘러내려가서 출탕구를 통해 배출된다(본 발명의 양수인에 의해 1976년 10월 25일에 출원된 소결주상을 위해 연속적인 지지를 제공하는 동안 주상저부를 용융시키는 것에 관한 미합중국 특허 출원번호 제088263호에 나타난 다수의 높이를 갖는 노상이 더 바람직하다).

따라서, 본 발명의 중요한 목저은 입화기에 의해 스크랩으로 부터 회수된 입상금속, 기계가공시 나오는 스크랩으로 부터 회수된 입상금속, 고품질경정광석, 습식야금법으로부터의 구리석출물, 표준크기의 금속장입물이나 이들의 조합물을 버너구멍이나 출탕구의 막힘이 없이 용융시키기 위한 개선된 수직로를 제공하고자함에 있다.

본 발명의 장점은 첨부된 도면을 참조로 한 설명에서 더욱 명백하게 될 것이며, 각 도면에서 같은 부분은 같은 번호로 표시되어 있다.

입상금속은 장입장치(도시되어 있지 않음)에 의해 노의 상부에 중력하에 장입된다. 제1도에 나타나있듯이, 노(10)는 몸통부(30)과 용융실(16)으로 나뉘며, 몸통부(30)의 상부는 소결실(15)과 용융실(16)에 위치하는 버너(13)과 (14)로 부터의 대류에 의해 냉간장입물(12)를 가열시키는 예열실(11)이다. 노의 중앙부는, 예열된 장입물(12)을 내려보내는 온도가 용융실버너(14)로 부터의 대류와 장입물의 소결된 응집주상재(17)를 형성시키기 위한 소결실버너(13)로 부터의 직접적인 가열에 의해 장입금속의 용융점이 바로 아래까지 상승되는 소결실(15)이다. 입상금속 장입물(12)의 밀집정도, 높은 표면적대 체적의 비, 소결실버너(13)가 작동되는 조정방식때문에, 장입물은 완전히 녹지 않은 채 소결되며, 따라서 장입물(12)은 장입금속의 융점이하 온도까지 가열되어 장입물(12)의 통로를 막아, 노의 저부까지 흘러내려가 노상(21)위에 용융되지 않은 반고체금속의 바람직하지 못한 형성을 막는다. 종래의 노에서 입상스크랩을 용융시키는데 있어서 가장 심각한 문제점중의 하나는 바람직하지 못한 냉간상태의 반고체금속의 형성인데, 이것은 출탕구를 막거나 버너구멍을 막아버린다. 그러나, 노(10)에는 응집주상재(17)을 수요하기에 적절한 용융실(16)이 제공되어 장입물을 용융시켜 출탕구(19)를 깨끗이 유지시키고 버너(14)의 구멍이 막히지 않게 한다. 노(10)의 작동시, 내벽(22)이 내화재로 내장되어 있고, 소결됨에 따라 내부공극을 제거시켜 내벽(22)으로 부터 약간 수축되는 응집주상재(17)로 충진되기 때문에 장입물이 노의 내벽에 달라 붙지 않는다.

소결실(15) 아래는 소결실(15)의 바로 위보다도 직경이 더 크고 높이가 더 작은 용융실(16)이다. 일반적으로 몸통부(30)은 직경이 2.5-6.0피이트 정도가 되어야 하며, 좀더 바람직한 직경은 4.5피이트이다. 용융실(16)의 직경은 몸통부(30)의 직경의 1.2내지 1.9배가 되어야 하고, 좀 더 바람직하게는 1.5에서 1배이다. 용융실 직경대 몹통부 직경비는 몹통부(30)의 직경에 역으로 변화한다. 즉, 몹통부(30)의 직경이 클수록 용융실직경대 몹통부 직경의 비는 작아진다. 그러므로, 몹통부(30)로 부터 용융실(16)까지 직경의 최소증가치는 1피이트 정도이어야 하고 최대증가치는 2피이트 정도이다. 초기작동시나 조업시작시, 장입물(12)은 조절된 방식으로 노상(21)까지 도달하고, 예열되어 반고체나 소결된 응집주상재(17)를 형성하기 시작한다. 용융실(16)의 폭은 응집주상재(17)의 주위의 연소를 위한 공간(18)를 제공하여, 응집주상재를 용융시켜 출탕구(19)를 깨끗이 하고 응집주상재(17)에 의한 버너(14)의 구멍막힘을 방지한다. 그 다음에 주상재(17)가 몹통부(30)로 내려감에 따라 소결실(15)의 내부직경과 대체적으로 같은 직경을 가지는 고체의 주상재(17)로서 소결실(15)에서 용융실(16)로 내려가 노상(21)에 모인다. 노상(21)은 소결된 주상체(17)를 수직으로 계속지지하는 동안, 주상재(17)의 저부표면 용융과 외부표면의 용융을 증진시키는 다수의 높이를 갖는 내화노상이 더 바람직하다. 측면지지는 소결실(15)의 내벽(22)로 유지되며, 관모양의 공간(18)은 용융실(16)의 벽(31)과 주상재(17)의 외면 사이에 생긴다. 이 공간(18)에서, 용융실(16)의 내부에 방사상으로 위치한 다수의 버너(14)로부터 열을 분사시킨다. 버너(14)는 안에서 타는 연료가 주상재(17)에 접선방향으로 접촉하고 관모양의 공간(18)에서 주상재(17)의 주위를 대칭적으로 (19)의 반대점으로 부터 출탕구(19)를 향해 선회하는 화염을 발생시킬 수 있도록 위치하여 있다. 화염을 대칭적이면서 접선방향으로 분사시키는 것은 주상재(17)를 외부표면으로부터 내부를 향해 용융시키게 한다. 주상재(17)가 용융됨에 따라 소결실(15)에서 연속으로 소결된 주상재(17)가 중력에 의해 소결실(15)로부터 용융실(16)로 떨어진다. 용융금속(20)은 노상(21)으로 흘러내려가 출탕구(19)를 통해 노밖으로 흘러나간다.

물론, 이 실시에는 변경이나 변화가능한 본보기일 뿐이다. 서술된 본 발명의 영역안에서 많은 변화와 다른 실시예가 가능하기 때문에 여기에 상술된 발명은 설명적이고 비제한적인 것으로 받아들여야 할 것이다.

Claims (1)

1. 상부의 직경보다 더 큰 직경의 원통형 용융실(16)위에 수직으로 설치되고 상부 예열실(11)과 그 용융실 사이의 소결실(15)을 포함한 원통형 몸통부(30)와, 장입물을 용융시키기 위하여 상기 각실의 벽에 위치한 다수의 버너(13, 14)와 노로부터 용융금속을 배출시키기 위한 출탕구로 구성된 구리 장입물(12)을 용융시키기 위한 입상금속용융로에 있어서, 원통형 용융실의 버너(14)가 구리장입물의 응집주상재(17)의 표면에 접선방향으로 열을 가하여 구리장입물의 응집주상재(17)의 표면속으로는 반경방향으로 열이 가해지도록 배치된 것을 특징으로 하는 입상금속 용융로.

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