KR100619463B1 - 연속 소성로 및 그 사용 방법 - Google Patents

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이시가와지마 하리마 쥬우고오교 가부시끼가이샤
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Abstract

트레이(22)가 통과 가능한 입구측 탈기실(23)과, 입구측 탈기실(23)로부터 트레이(22)가 순차적으로 송입되는 예열 존(37), 가열 존(38), 냉각 존(39)과, 냉각 존(39)을 통과한 트레이(22)가 통과 가능한 출구측 탈기실(26)과, 입구측 탈기실(23)로부터 예열 존(37)으로 트레이(22)를 압입하는 푸셔(35; pusher)와, 냉각 존(39)으로부터 출구측 탈기실(26)로 트레이(22)를 인출하는 풀러(36; puller)와, 가열 존(38)으로부터 냉각 존(39)으로 트레이(22)를 인출하는 중간 풀러(43)와, 입구측 탈기실(23)과 예열 존(37) 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디(28)와, 해당 도어 바디(28)에 인접하도록 예열 존(37)의 트레이(22) 반송 방향 상류측 개소에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어(41)와, 가열 존(38)과 냉각 존(39) 사이에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어(42)와, 냉각 존(39)과 출구측 탈기실(26) 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디(29)를 구비하며, 중간 도어(42)를 폐지 상태로 설정하여, 냉각 존(39)에 대한 입열을 억제하고, 또한, 냉각 존(39)에 있어서의 트레이(22)의 이동을 중간 풀러(43)로 행하여, 푸셔(35)가 가압해야 할 트레이(22)의 수를 적게 한다.
연속 소성로, 트레이, 탈기실, 푸셔, 풀러, 예열 존, 가열 존, 냉각 존

Description

연속 소성로 및 그 사용 방법{Continuous sintering furnace and use thereof}
도 1은 종래의 연속 소성로의 일례를 개념적으로 도시하는 전체 종단면도.
도 2는 도 1에 있어서의 소성로 본체의 주요 부분을 개념적으로 도시하는 횡단면도.
도 3은 도 1에 있어서의 트레이 열이 브릿지 형상으로 들뜬 상태를 개념적으로 도시하는 측면도.
도 4는 본 발명의 연속 소성로의 제 1 실시예를 개념적으로 도시하는 전체 종단면도.
도 5는 도 4에 있어서의 소성로 본체의 주요 부분을 개념적으로 도시하는 종단면도.
도 6은 도 5의 VI-VI 선을 따라 취해진 단면도.
도 7은 도 4에 있어서의 푸셔 구조를 개념적으로 도시하는 측면도.
도 8은 도 4에 있어서의 풀러 구조를 개념적으로 도시하는 측면도.
도 9는 도 4에 있어서의 중간 풀러 구조를 개념적으로 도시하는 측면도.
도 10은 도 4에 있어서의 푸셔의 압입 하중의 변화를 도시하는 그래프.
도 11은 본 발명의 연속 소성로의 제 2 실시예를 개념적으로 도시하는 전체 종단면도.
도 12는 도 11에 있어서의 소성로 본체의 주요 부분을 개념적으로 도시하는 종단면도.
도 13은 피소결 재료의 소정 개소 및 소성로 본체의 내측 벽면 소정 개소의 온도와 소결 시간과의 관계를 도시하는 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1 : 피소결 재료 22 : 트레이
23 : 입구측 탈기실 24 : 챔버
25 : 소성로 본체 26 : 출구측 탈기실
32 : 프리 롤러 34 : 하부 히터
44 : 상부 히터
본 발명에 따른 연속 소성로란 피소결 재료로부터 연속적으로 세라믹스 생성 소결 처리를 행하는 것을 목적으로 한 소성로이다. 주된 피처리 재료로서는 알루미나(Al2O3), 탄화 규소(SiO), 보론 니트라이드(BN) 등의 탄화계, 질화계 및 산화계 외의 세라믹스용 재료로, 그 처리 온도는 1600℃ 이상이 된다. 이러한 고온이고 또한 연속적으로 소결 처리를 행하는 상기 소성로는 구조, 재질, 기구가 중요한 요건이지만, 특히 재질에 대해서, 고온에 견디는 재질은 주로 흑연이 되기 때문에, 물성상의 구조 및 기구상의 제약이 크다.
도 1 및 도 2는 종래의 연속 소성로의 일례로, 이 연속 소성로는 피소결 재료(1)를 배치한 트레이(2)가 통과할 수 있는 입구측 탈기실(3)과, 해당 입구측 탈기실(3)로 이어지는 챔버(4) 내에 설치되고 또한 일렬로 나열한 복수의 트레이(2)가 입구측 탈기실(3)로부터 순차적으로 송입되는 소성로 본체(5)와, 챔버(4)로 이어지고 또한 소성로 본체(5)를 통과한 트레이(2)가 통과할 수 있는 출구측 탈기실(6)을 구비하고 있다.
챔버(4) 내측면과 소성로 본체(5) 외측면 사이에는 단열재(도시하지 않는다)가 충전되고, 또한 챔버(4)에는 이중 벽 수냉 구조가 적용되고 있다.
입구측 탈기실(3) 및 출구측 탈기실(6)은 트레이(2) 반송 방향 상류측 개소와 하류측 개소 각각에 승강 가능한 도어 바디(7, 8, 9, 10)를 갖고 있다.
도어 바디(7, 8, 9, 10)를 하강 위치에 설정하면, 입구측 탈기실(3), 챔버(4), 출구측 탈기실(6)의 기밀이 유지되는 상태가 되며, 도어 바디(7, 8, 9, 10)를 상승 위치에 설정하면, 트레이(2) 통과가 허용되는 상태가 된다.
또한, 입구측 탈기실(3), 소성로 본체(5) 및 출구측 탈기실(6) 내에는 그 대략 전체 길이에 걸쳐 좌우 한 쌍의 스키드 빔들(skid beams)(11, 12, 13)이 트레이(2)를 아래쪽으로부터 슬라이딩 가능하게 지지하도록 설치되어 있다.
소성로 본체(5)의 길이 방향 중간부 안쪽에는 상하로 연장되는 복수의 히터(14)가 트레이(2) 상의 피소결 재료(1)의 좌우 양측에 위치하도록 배치되어 있어, 이들 히터(14)에 의해 피소결 재료(1)의 가열을 도모할 수 있다.
더욱이, 연속 소성로에는 입구측 탈기실(3)로부터 소성로 본체(5)로 트레이(2)를 1개씩 압입하는 푸셔(15)와, 소성로 본체(5)로부터 출구측 탈기실(6)로 트레이(2)를 1개씩 인출하는 풀러(16)가 부착되어 있다.
연속 소성로를 가동시킬 때에는 도어 바디(8, 9)를 닫은 상태에서 소성로 본체(5) 내로 무산화 가스를 충전하고, 히터(14)를 작동시켜 소성로 본체(5) 내를 미리 설정되어 있는 온도로 가열한다.
이어서, 피소결 재료(1)가 배치되어 있는 트레이(2)를 입구측 탈기실(3)로 반입하여, 도어 바디(7)를 닫아 입구측 탈기실(3) 내의 공기를 외부로 배출한 후, 도어 바디(8)를 개방한 다음, 푸셔(15)에 의해 트레이(2)를 소성로 본체(5) 내로 압입하여, 다시 도어 바디(8)를 폐쇄한다.
소정 시간이 경과한 후, 상술한 바와 같은 순서로, 다른 트레이(2)를 입구측 탈기실(3)로부터 소성로 본체(5) 내로 압입하여, 해당 트레이(2)에 의해 이미 입구측 탈기실(3)에 압입되어 있는 트레이(2)를 출구측 탈기실(6)로 향해 압출한다.
이러한 작업을 반복함으로써, 트레이(2)가 소성로 본체(5)의 반송 방향 최하류측까지 진행했으면, 도어 바디(10)를 폐쇄한 상태에서 도어 바디(9)를 개방하고, 풀러(16)에 의해 트레이(2)를 소성로 본체(5) 내로부터 출구측 탈기실(6) 내로 인출하며, 또한, 도어 바디(9)를 폐쇄한 다음, 도어 바디(10)를 개방하여 트레이(2)를 외부로 취출한다.
이로써, 피소결 재료(1)는 소성로 본체(5) 내의 입구측 탈기실(3) 근처 부분의 예열 존(17)에서 소정 시간을 들여 천천히 승온되고, 소성로 본체(5) 내의 중간 부분의 가열 존(18)에서 소정 시간, 일정 온도로 가열되며, 더욱이, 소성로 본체(5) 내의 출구측 탈기실(6) 근처 부분의 서냉실(19)에서 소정 시간을 들여 서서히 냉각된다.
상술한 바와 같은 구조의 연속 소성로에 있어서, 동일 노 단면적에서 생산량을 증강할 필요가 있을 경우에는 가열 존(18)을 길게 설정함과 동시에 트레이(2)의 이동 속도를 높게 하고 있다.
또한, 다품종을 소량씩 생산할 필요가 있을 경우에는 가열 존(18)을 짧게 설정함과 동시에 트레이(2)의 이동 속도를 낮게 하여, 로트 수의 감소를 도모하도록 하고 있다.
도 1 및 도 2에 도시하는 연속 소성로는 단일 품종의 어느 정도 대량 생산에는 적합하지만, 가열 존(18)을 짧게 설정하여 트레이(2)의 이동 속도를 낮게 하는 다품종의 소량 생산에서는 피소결 재료(1)의 택트(tact) 시간이 길어지며, 가열 존(18)의 열 손실이 증대하여 서냉실(19)로의 입열이 되기 때문에, 피소결 재료(1)의 냉각 시간을 충분히 얻을 수 있도록 서냉실(19)을 길게 설정해야만 한다.
또한, 가열 존(18)에 대해 서냉실(19)이 항상 연통하고 있기 때문에, 가열 존(18)에서의 처리 가스와 서냉실(19)에서의 처리 가스에 다른 것을 사용하면, 쌍방의 처리 가스가 혼합되어 버린다.
더욱이, 푸셔(15)에서 입구측 탈기실(3)로부터 예열 존(17)으로 압입되는 트레이(2)가 이미 예열 존(17), 가열 존(18), 서냉실(19)에 나열하고 있는 복수의 트레이(2)를 반송 방향 하류측으로 압출하는 구조이기 때문에, 가열 존(18)과 서냉실(19) 사이에 중간 도어를 설치하여, 처리 가스 혼합을 회피하는 것은 불가능하다.
이와 더불어, 노 바닥 구조에 상기 스키드 빔(12)을 채용하고 있기 때문에, 상기 트레이(2)와, 스키드 빔(12) 사이의 슬라이딩 마찰 계수가 높고, 결과적으로, 푸셔(15)의 추력 및 트레이(2) 사이의 가압력이 증대하며, 트레이(2) 수를 많게 하면, 트레이(2)의 반송 경로를 이루는 스키드 빔(12) 상면이 파형 형상으로 왜곡을 초래하거나, 또는 스키드 빔(12) 상에 단차가 형성되어 있거나 하면, 스키드 빔(12) 상면에 탑재된 트레이(2) 열이 원활하게 슬라이딩하지 않게 되며, 도 3에 도시되는 바와 같이 브릿지 형상(밀어올리는 현상)으로 들떠, 반송 불능의 원인으로 되었었다.
이때, 푸셔(15)에 의한 트레이(2)의 가압 하중을 크게 하면, 해당 트레이(2) 열이 도약하여 좌굴한다.
더욱이, 도 1 및 도 2에 도시하는 연속 소성로는 소성로 본체(5) 내를 세로로 통하는 스키드 빔(12)으로 트레이(2)를 지지하며, 해당 트레이(2)의 이동 경로의 좌우 양측 히터(14)에 의해 피소결 재료(1)를 가열하는 구조이기 때문에, 위쪽이나 좌우 양측쪽으로부터 피소결 재료(1)에 전달되는 입열량에 비하면, 아래쪽으로부터 트레이(2)를 통해 피소결 재료(1)에 전달되는 입열량이 필연적으로 적으며, 피소결 재료(1) 중, 그 하부에 위치하는 소결 대상물 가열이 불충분해져, 제품의 제품 생산성 저하의 원인으로 되고 있다.
그 결과, 세라믹스 소결은 열처리 시간이 결정되어 있기 때문에, 생산량을 증대하기 위해서는 노 길이를 연장하고, 반송 속도(택트)를 빠르게 할 필요가 있다. 그 때문에, 노 내의 트레이(2) 수가 증가한다. 스키드식에서는 반송 한계가 낮기 때문에, 노 내의 트레이(2) 수에 제약이 있었다.
일반적으로, 설비비, 제조 비용은 생산량 증대에 비례하여 저하하기 때문에, 반송 한계는 비용면에서의 제약이 된다.
마찰력이 증대하면, 노 상에서 발생하는 수평력이 증대하고, 노 바닥 구조 그 자체가 대형화한다. 재질 변경에 의한 대응은 고온 노인 경우, 흑연 이외의 유력한 재질이 없기 때문에, 재질 변경에 의한 대응은 곤란하다. 노 바닥 구조의 대형화는 최종적으로는 처리물의 상하 방향의 균열성을 악화시켜, 제품 생산성의 악화를 부른다. 즉 유효 존(제품이 소결되는 존) 면적이 축소하여, 생산량이 저하한다. 이 문제는 노의 가열 효율이 저하하는 것을 의미하며, 설비비, 제조 비용이 증대한다.
마찰력 증대는 트레이(2), 스키드(12) 마모를 촉진시킨다. 그 결과 스키드(12)에 레벨 편차를 초래하여, 트레이(2) 사이의 레벨 차이를 생기게 하고, 브릿지 형성의 원인으로 되며, 시효 변화에 의한 반송 한계가 발생한다. 이로써 안정된 조업이 곤란해졌었다.
히터(14)는 좌우의 수직 방향으로 설치되어 있다. 고온 노인 경우 히터(14)는 2O00℃ 이상이 되기 때문에, 전극을 수냉할 필요가 있다. 또한, 히터(14) 자체의 열 팽창(1m의 히터 길이에 대해 10mm 이상)을 흡수하기 때문에, 위쪽을 고정하고, 아래쪽을 자유롭게 하고 있다. 그러나 균열성을 생각하면, 노 바닥의 열 손실을 보상할 필요가 있다. 이 때문에, 좌우에 히터(14)를 설치하는 구조에서는 기본적으로 상하 방향의 입열을 제어할 수 없다. 노 높이를 필요 이상으로 연장하고, 히터 길이를 연장하는 등의 방법도 생각할 수 있지만, 상하의 입열이 고정적으로 되고, 또한 필요 이상으로 노 형태를 크게 하는 것은 가열 효율의 저하를 초래하여, 설비비, 제조비 증대를 가져온다.
본 발명은 상술한 실정에 비추어 이루어진 것으로, 노 전체의 에너지 효율을 높이고 또한 트레이를 확실하게 반송할 수 있는 연속 소성로 및 그 사용 방법을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 연속 소성로에서는 피소결 재료가 배치되는 트레이가 통과 가능한 입구측 탈기실과, 상기 입구측 탈기실로부터 트레이가 순차적으로 송입되는 예열 존, 가열 존 및 냉각 존과, 상기 냉각 존을 통과한 트레이가 통과 가능한 출구측 탈기실과, 입구측 탈기실로부터 예열 존으로 트레이를 압입하는 푸셔(pusher)와, 냉각 존으로부터 출구측 탈기실로 트레이를 인출하는 풀러(puller)와, 가열 존으로부터 냉각 존으로 트레이를 인출하는 중간 풀러와, 입구측 탈기실과 예열 존 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디와, 상기 도어 바디에 인접하도록 예열 존의 트레이 반송 방향 상류측 개소에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어와, 가열 존과 냉각 존 사이에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어와, 냉각 존과 출구측 탈기실 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디와, 가열 존에 피소결 재료의 통과 경로 아래쪽에 위치하도록 배치한 복수의 하부 히터와, 가열 존에 피소결 재료의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 배치한 복수의 상부 히터를 구비하고, 하부 히터 및 상부 히터의 쌍방을 트레이 폭방향으로 대략 수평으로 연장하고 또한 소성로 본체의 좌우 벽부를 관통하는 가열용 통전체와, 해당 가열용 통전체의 양단에 설치한 전극부를 변위 가능하게 지지하는 홀더를 구비하고 있다.
또한, 청구항 2에 기재된 연속 소성에서는 피소결 재료가 배치되는 트레이가 통과 가능한 입구측 탈기실과, 상기 입구측 탈기실로부터 트레이가 순차적으로 송입되는 예열 존, 가열 존 및 냉각 존과, 상기 냉각 존을 통과한 트레이가 통과 가능한 출구측 탈기실과, 입구측 탈기실로부터 예열 존으로 트레이를 압입하는 푸셔와, 냉각 존으로부터 출구측 탈기실로 트레이를 인출하는 풀러와, 가열 존으로부터 냉각 존으로 트레이를 인출하는 중간 풀러와, 입구측 탈기실과 예열 존 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디와, 상기 도어 바디에 인접하도록 예열 존의 트레이 반송 방향 상류측 개소에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어와, 가열 존과 냉각 존 사이에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어와, 냉각 존과 출구측 탈기실 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디를 구비하고, 트레이를 아래쪽으로부터 지지하는 다수의 프리 롤러를 예열 존, 가열 존 및 냉각 존의 대략 전체 길이에 걸쳐 배치하고 있다.
청구항 3에 기재된 연속 소성로에서는 피소결 재료를 배치한 복수의 트레이가 일단측으로부터 타단측을 향해 내부를 통과할 수 있도록 대략 수평으로 설치한 소성로 본체와, 해당 소성로 본체 내에 그 대략 전체 길이에 걸쳐 간격을 두고서 피벗 지지되고 또한 상기 트레이를 아래쪽으로부터 지지하는 다수의 프리 롤러와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 프리 롤러 사이 아래쪽에 위치하도록 배치한 복수의 하부 히터와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 피소결 재료의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 배치한 복수의 상부 히터를 구비하고, 하부 히터 및 상부 히터의 쌍방을 트레이 폭방향으로 대략 수평으로 연장하고 또한 소성로 본체의 좌우 벽부를 관통하는 가열용 통전체와, 해당 가열용 통전체의 양단에 설치한 전극부를 변위 가능하게 지지하는 홀더를 구비하고 있다.
청구항 4에 기재된 연속 소성로에서는 피소결 재료를 배치한 복수의 트레이가 일단측으로부터 타단측을 향해 내부를 통과할 수 있도록 대략 수평으로 설치한 소성로 본체와, 해당 소성로 본체 내에 그 대략 전체 길이에 걸쳐 간격을 두고서 피벗 지지되고 또한 상기 트레이를 아래쪽으로부터 지지하는 다수의 프리 롤러와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 프리 롤러 사이 아래쪽에 위치하도록 배치한 복수의 하부 히터와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 피소결 재료의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 배치한 복수의 상부 히터를 구비하고, 소성로 본체 내의 대략 전체 길이에 걸쳐 간격을 두고서 피벗 지지되는 다수의 프리 롤러의 열을 트레이 폭방향으로 복수 열로 나열하여 배치하고 있다.
청구항 5에 기재된 연속 소성로에서는 피소결 재료를 배치한 복수의 트레이가 일단측으로부터 타단측을 향해 내부를 통과할 수 있도록 대략 수평으로 설치한 소성로 본체와, 해당 소성로 본체 내에 그 대략 전체 길이에 걸쳐 간격을 두고서 피벗 지지되고 또한 상기 트레이를 아래쪽으로부터 지지하는 다수의 프리 롤러와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 프리 롤러 사이 아래쪽에 위치하도록 배치한 복수의 하부 히터와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 피소결 재료의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 배치한 복수의 상부 히터를 구비하고, 하부 히터 및 상부 히터의 쌍방을 트레이 폭방향으로 대략 수평으로 또한 트레이 통과 방향에서 보아 좌우 대칭으로 배치하고 있다.
청구항 7에 기재된 연속 소성로의 사용 방법에서는 청구항 1에 기재된 연속 소성로를 사용할 때에, 중간 도어를 개방 상태로 설정하고, 가열 존의 반송 방향 최하류측에 위치하고 있는 트레이를 중간 풀러에 의해 냉각 존으로 인입함과 동시에, 해당 트레이에 의해 이미 냉각 존에 위치하고 있는 트레이를 반송 방향 하류측으로 압출한 후, 중간 도어를 폐지 상태로 설정한다.
또한, 청구항 8에 기재한 연속 소성로의 사용 방법에서는 청구항 1에 기재한 연속 소성로를 사용할 때에, 푸셔 작동에 의해 반송 방향 하류측으로 가압되는 트레이 열이 브릿지 형상으로 들뜰 때의 푸셔 가압 하중을 가압 중단 하중으로서 미리 파악해 두고, 반송 방향 하류측으로 트레이의 가압에 따라 푸셔의 가압 하중이 상기 가압 중단 하중에 도달한 경우에, 푸셔의 작동을 일시적으로 중단한 후, 다시 푸셔에 의해 트레이를 가압한다.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 연속 소성로 중 어느 하나에 있어서도, 트레이를 중간 풀러에 의해 가열 존으로부터 냉각 존으로 인출하며, 중간 도어가 폐지 상태로 설정되도록 하여, 냉각 존에 대한 입열을 억제하고, 가열용 통전체를 소성로 본체의 좌우 벽부에 관통시키며, 또한, 해당 가열용 통전체 양단 전극부를 홀더로 변위 가능하게 지지시켜, 가열용 통전체와 소성로 본체와의 열 팽창 차이를 흡수한다.
청구항 2에 기재된 연속 소성로에 있어서는 예열 존, 가열 존 및 냉각 존에 배치한 다수의 프리 롤러에 의해 트레이를 지지하여, 트레이 이동을 용이하게 한다.
청구항 3 내지 청구항 5에 기재된 연속 소성로 중 어느 하나에 있어서도, 상부 히터에 의한 복사열 에너지를 피소결 재료로 그 위쪽으로부터 전달시키고, 또한, 하부 히터에 의한 복사열 에너지를 프리 롤러 사이의 갭 및 트레이를 통해서 피소결 재료에 그 아래쪽으로부터 전달시켜 피소결 재료를 가열하며, 가열용 통전체를 소성로 본체의 좌우 벽부에 관통시키고, 또한, 해당 가열용 통전체 양단 전극부를 홀더로 변위 가능하게 지지시켜, 가열용 통전체와 소성로 본체와의 열 팽창 차이를 흡수한다.
처리물을 상하에 끼운 히터 설치 방식은 상하 방향에서 입열을 바꿀 수 있다. 노 바닥은 처리물 하중을 받기 때문에, 저온부(노체)에 접한다. 따라서, 필연적으로 열 손실이 발생하며, 처리물에 온도 분포(온도 편차)가 발생한다. 상하 수평 히터 입열은 이 열 손실을 보상할 수 있다.
고온 노에서는 수평 히터는 히터 자체의 열 팽창, 가열 존의 노 길이방향, 노 폭방향의 열 팽창을 흡수할 필요가 있다. 또한 실제로 노체는 철, 용접 구조로 되기 때문에, 제작 공차가 발생한다. 이들 과제를 해결하기 위해, O링에 의한 양단 1점 지지 방식, (양단을 점에서 지지함과 동시에, 히터 열 팽창을 흡수하는 구조)로 했다. 이로써, 히터 및 가열 존의 열 팽창 흡수, 노체의 제작 공차를 흡수할 수 있다.
청구항 4에 기재된 연속 소성로에 있어서는, 트레이 폭방향으로 나열하는 복수 열의 프리 롤러 열에 의해 트레이를 지지시키며, 하부 히터로부터 피소결 재료로의 복사열 에너지의 전달 효율의 향상을 도모한다.
트레이와 프리 롤러 사이의 마찰력이 스키드 방식과 비교하여, 약 1/10 정도로 저감된다. 이로써, 이하의 효과가 있다.
마찰력 저감에 의해, 푸셔 추진력이 저감된다. 따라서 인접 트레이 사이의 내력이 저감된다. 이로써, 반송 한계가 향상하여, 반송 가능 트레이 수가 증대한다. 노 배치 가능한 트레이 수가 증가하여, 생산량이 증대한다. 실험 결과로부터, 브릿지 형성은 트레이의 수평 레벨(노 바닥 레벨)과, 인접 트레이간 내력의 함수로 되어 있으며, 인접 트레이간 내력과 반송 한계는 거의 비례한다. 따라서 반송 한계는 약 10배가 된다.
마찰력은 노 바닥의 수평력이 되기 때문에, 마찰력 저감에 의해, 노 바닥 구조의 소형화가 가능해진다. 고온 노에서는 재료 선택의 제약이 있기 때문에, 마찰력 저감이 극히 유력한 노 바닥의 소형화 수단이 된다. 노 바닥의 소형화에 의해, 노 내의 유효 공간이 증대한다. 고온 노에서는 히터 복사에 의한 처리물 가열이 지배적이기 때문에, 공간 증대는 가열 효율 증대가 된다. 또한 노 바닥의 열 손실은 노체로의 설치 면적에 의한 수평력 저감은 노 바닥 지지 기둥의 개수 저감으로 이어져, 열 손실 저감이 가능해진다.
처리물의 균열성은 열 손실의 밸런스에 의해 결정된다. 노 바닥 손실 저감은 이에 유효하여, 균열성을 향상시킨다. 이로써, 유효 존이 증대하여, 제품 비율이 향상한다. 제품 비율 향상은 설비 비용, 제조 비용 저감으로 이어진다.
노 바닥의 소형화에 의해, 유효 공간이 증대하여, 유효한 수평 히터 설치가 가능해진다. 처리물을 상하로부터 끼운 히터 구조는 노 바닥의 열 손실을 보상하는 것이 가능하다.
마찰력 저감은 트레이, 롤러 사이의 마모를 저감한다. 이로써, 마모에 의한 노 바닥 레벨 변화가 저감된다. 결과적으로 브릿지 형성이 억제되어, 조업이 안정화된다. 또한, 노 바닥의 메인터넌스(maintenance) 간격이 신장한다.
청구항 5에 기재된 연속 소성로에 있어서는 하부 히터 및 상부 히터를 트레이 폭방향으로 대략 수평으로 또한 좌우 대칭으로 배치하여, 피소결 재료의 폭방향의 온도 분포 균일화를 도모한다.
청구항 7에 기재된 연속 소성로의 사용 방법에 있어서는 가열 존으로부터 냉각 존으로의 트레이 이동을 중간 풀러로 행하고, 중간 도어를 폐지 상태로 설정할 수 있도록 하여, 냉각 존에 대한 입열을 억제한다.
청구항 8에 기재된 연속 소성로의 사용 방법에 있어서는 푸셔의 가압 하중이 미리 파악한 가압 중단 하중에 이르렀는지의 여부에 근거하여, 트레이 열의 들뜸 유무를 판정하여, 가압 하중이 가압 중단 하중에 이르렀을 때에, 해당 푸셔 작동을 일시적으로 중단하여 트레이 열의 들뜸 해소를 도모함과 동시에, 들뜸이 생긴 부분의 모든 조건을 변화시켜, 트레이 열을 푸셔의 가압 하중에 따라서 전진시킨다.
(적합한 실시예의 상세한 설명)
본 발명의 연속 소성로는, 소결 온도 1600℃ 이상 2500℃ 이하에서 사용하는 것이 바람직하고, 그 구성은 이하에 상술한다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 연속 소성로의 제 1 실시예를 도시하는 것으로, 도면 중, 도 1 및 도 2와 동일 부호를 붙인 부분은 동일물을 나타내고 있다.
이 연속 소성로는 피소결 재료(1)가 배치되는 트레이(22)가 통과 가능한 입구측 탈기실(23)과, 해당 입구측 탈기실(23)로 이어지는 챔버(24)와, 해당 챔버(24) 내에 설치되고 또한 일렬로 나열한 복수의 트레이(22)가 입구측 탈기실(23)로부터 순차적으로 송입되는 소성로 본체(25)와, 상기 챔버(24)로 이어지고 또한 소성로 본체(25)를 통과한 트레이(22)가 통과 가능한 출구측 탈기실(26)과, 소성로 본체(25)의 대략 전체 길이 및 챔버(24)의 트레이(22) 반송 방향 하류 단부 근처 부분에 걸쳐 트레이(22)의 하면에 접하도록 피벗 지지한 다수의 프리 롤러(32)와, 해당 프리 롤러들(32) 사이에서 아래쪽에 위치하도록 소성로 본체(25) 내의 소정 범위에 배치한 복수의 하부 히터(34)와, 피소결 재료(1)의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 소성로 본체(25)의 소정 범위에 배치한 복수의 상부 히터(44)를 구비하고 있다.
챔버(24) 내측면과 소성로 본체(25) 외측면 사이에는 단열재(도시하지 않는다)가 충전되며, 챔버(24)에는 이중 벽 수냉 구조가 적용되어 있다.
소성로 본체(25)는 소결 대상물 입구단이 입구측 탈기실(23)에 인접하며, 소결 대상물 출구단이 출구측 탈기실(26)에 대해 소정 거리를 사이를 두고 있으며, 해당 소결 대상물 출구단과 출구측 탈기실(26) 사이에 냉각 존(39)을 형성하고 있다.
이 소성로 본체(25)의 소재에는 내열성에 뛰어난 흑연을 사용하고 있다.
더욱이, 소성로 본체(25)의 소결 대상물 입구단 및 출구단에는 가스 타이트 구조를 가지고 또한 각각 승강 가능한 중간 도어(41, 42)가 설치되어 있다.
이들 중간 도어(41, 42)를 하강 위치에 설정하면, 소성로 본체(25)의 열 손실이 억제되고, 또한, 상승 위치에 설정하면, 트레이(22) 통과가 허용되는 상태가 된다.
입구측 탈기실(23) 및 출구측 탈기실(26)은 트레이(22) 반송 방향 상류측 개소와 하류측 개소 각각에 승강 가능한 도어 바디(27, 28, 29, 30)를 갖고 있다.
이들 도어 바디(27, 28, 29, 30)를 하강 위치에 설정하면, 입구측 탈기실(23), 챔버(24), 출구측 탈기실(26)의 기밀이 유지되는 상태로, 또한, 도어 바디(27, 28, 29, 30)를 상승 위치에 설정하면, 트레이(22)의 통과가 허용되는 상태가 된다.
프리 롤러(32)는 소성로 본체(25) 등의 안쪽 바닥면에 세워 설치한 지주(32a) 상단부의 브래킷(32b)에 피벗 지지되어 있다.
이 프리 롤러(32)의 열은 트레이(22) 하면의 폭방향 일단 근처 부분, 폭방향 타단 근처 부분 각각에 프리 롤러(32)가 접하도록 트레이(22) 폭방향으로 2열 나열하여 배치되어 있다.
또한, 입구측 탈기실(23) 및 출구측 탈기실(26) 내에는 프리 롤러(31, 33)가 상술한 프리 롤러(32)와 동일한 피벗 지지 구조로 트레이(22) 하면에 접하도록 배치되어 있다.
하부 히터(34)와 상부 히터(44)는 예열 존(37)이 되는 소성로 본체(25)의 입구측 탈기실(23) 근처 부분을 제외한 범위에 배치되어 가열 존(38)을 형성하고 있으며, 해당 히터(34, 44)로의 통전에 의해 피소결 재료(1) 가열을 도모할 수 있다.
이들 히터(34, 44)는 트레이(22)의 폭방향으로 대략 수평으로 연장되고 또한 소성로 본체(25)의 좌우 벽부를 관통하는 가열용 통전체(34a, 44a)와, 해당 가열용 통전체(34a, 44a) 양단에 설치한 전극부(34b, 44b)를 지지하는 홀더(54, 64)로 구성되어 있다.
상기 가열용 통전체(34a, 44a)의 소재로는 내열성이 우수한 흑연을 사용하고 있다.
전극부(34b, 44b)의 소재로는 구리를 사용하고 있으며, 전극부(34b, 44b) 내부에는 냉각수가 연속적으로 송급되는 유로(도시하지 않음)가 형성되어 있다.
홀더(54, 64)는 챔버(24)의 좌우 벽부에 해당 벽부 안쪽으로 연통하도록 설치한 지지 통(54a, 64a)과, 해당 지지 통(54a, 64a)의 단부에 체결되고 또한 상기 전극부(34b, 44b)를 둘레 방향으로 둘러싸는 고리 형상의 지지 시트(54b, 64b)와, 해당 지지 시트(54b, 64b)와 전극부(34b, 44b) 사이에 개재하는 밀봉 링(54c, 64c)을 갖고 있으며, 해당 밀봉 링(54c, 64c)을 중심으로 하는 전극부(34b, 44b) 요동이 허용되도록 되어 있다.
이와 더불어, 연속 소성로에는 입구측 탈기실(23)로부터 예열 존(37)으로 트레이(22)를 1개씩 압입하는 푸셔(pusher)(35), 냉각 존(39)으로부터 출구측 탈기실(26)로 트레이(22)를 1개씩 인출하는 풀러(puller)(36) 및 가열 존(38)으로부터 냉각 존(39)으로 트레이(22)를 1개씩 인출하는 중간 풀러(43)가 부착되어 있다.
푸셔(35), 풀러(36), 중간 풀러(43)는 위쪽으로 돌출하는 지지부(35a, 36a, 43a)를 가지고 또한 트레이(22) 반송 경로에 평행하게 전후 이동할 수 있는 암(35b, 36b, 43b)과, 지지부(35a, 36a, 43a)에 트레이(22) 폭방향으로 수평 연장되는 핀(35c, 36c, 43c)을 통해 피벗 지지된 도크(35d, 36d, 43d; dock)와, 도크(35d, 36d, 43d)의 회동 범위를 규제하도록 지지부(35a, 36a, 43a)에 고착한 스토퍼(35e, 36e, 43e)로 구성되며, 트레이(22)의 통과 경로 아래쪽에 설치되어 있다.
도크(35d, 36d, 43d)는 각 트레이(22)의 동일 개소에 관통 설치되어 있는 각진 구멍(22a)의 앞 가장자리 부분에 인접하는 가압면(35f, 36f, 43f)과, 트레이(22) 하면으로 안내되는 요동면(35g, 36g, 43g)을 갖고 있으며, 암(35b, 36b, 43b)을 트레이(22) 반송 방향 상류측으로 이동시키면, 트레이(22) 하면에서 요동면(35g, 36g, 43g)이 안내되어 경사이동한 상태가 된 후, 도크(35d, 36d, 43d) 상단부가 각진 구멍(22a)에 결합한다.
또한 반대로, 암(35b, 36b, 43b)을 트레이(22) 반송 방향 하류측으로 이동시키면, 도크(35d, 36d, 43d)가 자중에 의해 각진 구멍(22a)의 전방 테두리 부분에 가압면(35f, 36f, 43f)이 인접하는 방향으로 회동함과 동시에, 스토퍼(35e, 36e, 43e)에 의해 도크(35d, 36d, 43d)의 회동이 규제되며, 암(35b, 36b, 43b) 이동에 따라서 트레이(22)가 반송 방향 하류측으로 향해 가압된다.
더욱이, 연속 소성로 운용 개시 전에, 소성로 본체(25) 내에 있어서, 푸셔(35) 작동에 의해 반송 방향 하류측으로 가압되는 트레이(22) 열이 브릿지 형상으로 들뜰 때의 푸셔(35)의 가압 하중을 로드 셀 등의 하중 검출 수단에 의해 가압 중단 하중(FO)으로서 미리 실측해 두고, 마찬가지로, 트레이(22) 열이 가압력에 견디지 못하고 도약하여 좌굴할 때의 푸셔(35)의 가압 하중을 좌굴 발생 하중(F1)으로서 실측해 둔다(도 10 참조).
연속 소성로를 가동시킬 때에는 도어 바디(28, 29) 및 중간 도어(41, 42)를 폐쇄한 상태에서 소성로 본체(25) 내로 무산화 가스를 충전하여, 하부 히터(34)와 상부 히터(44)를 작동시켜 소성로 본체(25) 내를 미리 설정되어 있는 온도로 가열한다.
이어서, 피소결 재료(1)가 배치되어 있는 트레이(22)를 입구측 탈기실(23)로 반입하고, 도어 바디(27)를 폐쇄하여 입구측 탈기실(23) 내의 공기를 외부로 배출하며, 도어 바디(28)를 개방한 다음, 푸셔(35)에 의해 트레이(22)를 소성로 본체(25) 내의 예열 존(37)으로 압입하여, 다시 도어 바디(28)를 폐쇄한다.
소정 시간이 경과한 후, 상술한 바와 같은 순서로, 다른 트레이(22)를 입구측 탈기실(23)로부터 예열 존(37)으로 압입하여, 해당 트레이(22)에 의해 이미 예열 존(37)에 압입되어 있는 트레이(22)를 가열 존(38)을 향해 압출한다.
또한, 푸셔(35)를 작동시킬 때에는 해당 푸셔(35)의 가압 하중을 로드 셀 등의 하중 검출 수단으로 계측한다.
이 계측치가 상술한 가압 중단 하중(F0)에 이른 경우에는 소성로 본체(25) 내에서 트레이(22)의 열이 브릿지 형상으로 들뜬 것이 된다.
이렇게, 트레이(22)의 열이 브릿지 형상으로 들뜸을 검지했으면, 푸셔(35) 작동을 일시적으로 중단하여, 트레이(22) 열의 들뜸을 해소시킨 다음, 다시 푸셔(35)에 의해 트레이(22)를 가압한다.
또한, 푸셔(35)의 가압 하중이 가압 중단 하중(F0)에 다시 도달한 경우에는 도 10에 도시하는 바와 같이, 상기 조작을 반복하여 행하면, 브릿지 형상으로 들뜨는 트레이(22)가 서로 인접하는 개소가 어긋나는 것 등의 모든 조건 변화에 기인하며, 최종적으로는 트레이(22) 열이 푸셔(35)의 가압 하중에 따라서 전진하게 된다.
이러한 작업을 반복함으로써, 트레이(22)가 가열 존(38)의 반송 방향 최하류측까지 진행했으면, 중간 도어(42)를 개방하고, 중간 풀러(43)에 의해 트레이(22)를 가열 존(38)으로부터 냉각 존(39)으로 인출하여, 중간 도어(42)를 폐쇄한다.
소정 시간이 경과한 후, 상술한 바와 같은 순서로, 후속하는 트레이(22)를 가열 존(38)으로부터 냉각 존(39)으로 인출하여, 해당 트레이(22)에 의해 이미 냉각 존(39)으로 인출되어 있는 트레이(22)를 전방으로 향해 압출한다.
더욱이, 상기 트레이(22)가 냉각 존(39)의 반송 방향 최하류측까지 진행했으면, 도어 바디(30)를 폐쇄한 상태에서 도어 바디(29)를 개방하고, 풀러(36)에 의해 트레이(22)를 냉각 존(39)으로부터 출구측 탈기실(26) 내로 인출하며, 도어 바디(29)를 폐쇄한 후, 도어 바디(30)를 개방하여 트레이(22)를 외부로 취출한다.
이로써, 피소결 재료(1)는 예열 존(37)에서 소정 시간을 들여 서서히 승온되며, 다음에 가열 존(38)에서 소정 시간, 일정 온도로 가열된 후에, 냉각 존(39)에서 소정 시간을 들여 서서히 냉각된다.
소성로 본체(25) 내의 가열 존(38)에서는 상부 히터(44)에 의한 복사열 에너지를 피소결 재료(1)에 그 위쪽으로부터 전달시키며, 하부 히터(34)에 의한 복사열 에너지를 프리 롤러(32) 사이의 갭 및 트레이(22)를 통해 피소결 재료(1)로 그 아래쪽으로부터 전달시키기 때문에, 해당 피소결 재료(1)에 대한 위쪽으로부터의 입열량과 아래쪽으로부터의 입열량 차이를 작게 할 수 있어, 피소결 재료(1) 중, 그 하부에 위치하는 소결 대상물도 충분히 가열된다.
이와 더불어, 트레이(22) 폭방향으로 나열하는 복수 열의 프리 롤러(32)의 열에 의해 트레이(22)를 지지하고 있기 때문에, 그 하면이 프리 롤러(32)에 접하는 형체 부분이 적어, 하부 히터(34)로부터 피소결 재료(1)로의 복사열 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있다.
더욱이, 하부 히터(34) 및 상부 히터(44)를 트레이(22) 폭방향으로 대략 수평으로 또한 좌우 대칭으로 배치하고 있기 때문에, 피소결 재료(1)의 폭방향의 온도 분포가 균일해진다.
이렇게, 도 4 내지 도 9에 도시하는 연속 소성로에서는 가열 존(38)으로부터 냉각 존(39)으로의 트레이(22) 이동을 중간 풀러(43)로 행한 다음, 중간 도어(42)를 폐지 상태로 설정하기 때문에, 냉각 존(39)에 대한 입열 및 가열 존(38)과 냉각 존(39) 사이의 가스 유통을 억제할 수 있으며, 이로써 냉각 존(39)의 단축화를 도모하여, 노 전체의 에너지 효율을 높일 수 있다.
또한, 예열 존(37) 및 가열 존(38)에 있어서의 트레이(22)의 이동을 푸셔(35)에 의해 행하고, 또한 가열 존(38)으로부터 냉각 존(39)으로의 트레이(22)의 이동과 냉각 존(39)에 있어서의 트레이(22)의 이동을 중간 풀러(43)에 의해 행하기 때문에, 푸셔(35)가 가압해야 할 트레이(22)의 수가 적어지며, 트레이(22)의 열에 브릿지 형상의 들뜸이 발생하기 어려워진다.
더욱이, 푸셔(35)의 가압 하중이 미리 파악한 가압 중단 하중(F0)에 이르렀는지의 여부에 근거하여, 트레이(22) 열의 들뜸 유무를 판정하여, 가압 하중이 가압 중단 하중(F0)에 이르렀을 때에, 푸셔(35)의 작동을 일시적으로 중단하여 트레이(22) 열의 들뜸 해소를 도모함과 동시에, 들뜸이 생긴 부분의 모든 조건을 변화시키기 때문에, 푸셔(35)의 가압 하중에 따라서 트레이(22)의 열을 전진시킬 수 있다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 연속 소성로의 제 2 실시예를 도시하는 것으로, 도면 중, 도 4 내지 도 9와 동일 부호를 붙인 부분은 동일물을 나타내고 있다.
이 연속 소성로는 트레이(22)가 통과할 수 있는 입구측 탈기실(23)과, 해당 입구측 탈기실(23)로 이어지는 챔버(24) 내에 설치되고 또한 복수의 트레이(22)가 입구측 탈기실(23)로부터 순차적으로 송입되는 소성로 본체(25)와, 챔버(24)로 이어지고 또한 소성로 본체(25)를 통과한 트레이(22)가 통과할 수 있는 출구측 탈기실(26)과, 상기 소성로 본체(25)의 대략 전체 길이 및 챔버(24)의 트레이(22) 반송 방향 하류단 근처 부분에 걸쳐 트레이(22) 하면에 접하도록 피벗 지지한 다수의 프리 롤러(32)와, 소성로 본체(25) 내의 소정 범위에 걸쳐 프리 롤러(32) 사이 아래쪽에 위치하도록 배치한 복수의 하부 히터(34)와, 소성로 본체(25) 내의 소정 범위에 걸쳐 피소결 재료(1)의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 배치한 복수의 상부 히터(44)를 구비하고 있다.
트레이(22) 상면에는 2열의 피소결 재료(1)를 폭방향으로 나열하여 배치할 수 있고, 또한, 트레이(22) 하면은 평활하게 형성되어 있다.
소성로 본체(25)는 소결 대상물 입구단이 입구측 탈기실(23)에 인접하고, 소결 대상물 출구단이 출구측 탈기실(26)에 대해 소정 거리를 두고 있으며, 소결 대상물 입구단 근처 부분 및 출구단 근처 부분의 개구 단면적이 중간 부분보다도 작게 형성되어 있다.
입구측 탈기실(23) 및 출구측 탈기실(26)은 트레이(22) 반송 방향 상류측 개소와 하류측 개소 각각에 승강 가능한 도어 바디(27, 28, 29, 30)를 갖고 있다.
이들 도어 바디(27, 28, 29, 30)를 하강 위치에 설정하면, 입구측 탈기실(23), 챔버(24), 출구측 탈기실(26)의 기밀이 유지되는 상태로, 또한 도어 바디(27, 28, 29, 30)를 상승 위치에 설정하면, 트레이(22) 통과가 허용되는 상태로 된다.
프리 롤러(32)는 소성로 본체(25)의 안쪽 바닥면 등에 세워 설치한 지주(32a) 상단부의 브래킷(32b)에 피벗 지지되어 있다.
이 프리 롤러(32)의 열은 트레이(22) 하면의 폭방향 일단 근처 부분, 폭방향 중앙 부분, 폭방향 타단 근처 부분 각각에 프리 롤러(32)가 접하도록 트레이(22) 폭방향으로 3열로 나열하여 배치되어 있다.
또한, 입구측 탈기실(23) 및 출구측 탈기실(26) 내에는 프리 롤러(31, 33)가 상술한 프리 롤러(32)와 동일한 피벗 지지 구조로 트레이(22) 하면에 접하도록 배치되어 있다.
하부 히터(34)와 상부 히터(44)는 소성로 본체(25)의 중간 부분(개구 단면적이 큰 부분)에 배치되어 있으며, 해당 히터(34, 44)로의 통전에 의해 피소결 재료(1)의 가열을 도모할 수 있다.
이와 더불어, 연속 소성로에는 입구측 탈기실(23)로부터 소성로 본체(25)로 트레이(22)를 1개씩 압입하는 푸셔(35)와, 소성로 본체(25)로부터 출구측 탈기실(26)로 트레이(22)를 1개씩 인출하는 풀러(36)와, 챔버(24)의 출구측 탈기실(26)에 인접하는 부분 내의 무산화성 가스를 교반하기 위한 팬(21)이 부착되어 있다.
연속 소성로를 가동시킬 때에는 도어 바디(28, 29)를 폐쇄한 상태에서 소성로 본체(25) 내로 무산화 가스를 충전하고, 하부 히터(34)와 상부 히터(44)를 작동시켜 소성로 본체(25) 내를 미리 설정되어 있는 온도로 가열하며, 이와 더불어 팬(21)을 작동시켜 둔다.
이어서, 피소결 재료(1)가 배치되어 있는 트레이(22)를 입구측 탈기실(23)로 반입하고, 도어 바디(27)를 닫아서 입구측 탈기실(23) 내의 공기를 외부로 배출하며, 도어 바디(28)를 개방한 다음, 푸셔(35)에 의해 트레이(22)를 소성로 본체(25) 내로 압입하여, 다시 도어 바디(28)를 폐쇄한다.
소정 시간이 경과한 후, 상술한 바와 같은 순서로, 다른 트레이(22)를 입구측 탈기실(23)로부터 소성로 본체(25) 내로 압입하며, 해당 트레이(22)에 의해 이미 소성로 본체(25)로 압입되어 있는 트레이(22)를 출구측 탈기실(26)로 향해 압출한다.
이러한 작업을 반복함으로써, 트레이(22)가 챔버(24)의 반송 방향 최하류측까지 진행했으면, 도어 바디(30)를 폐쇄한 상태에서 도어 바디(29)를 열고, 풀러(36)에 의해 트레이(22)를 챔버(24) 내로부터 출구측 탈기실(26) 내로 인출하며, 더욱이, 도어 바디(29)를 폐쇄한 다음, 도어 바디(30)를 개방하여 트레이(22)를 외부로 취출한다.
이로써, 피소결 재료(1)는 소성로 본체(25) 내의 입구측 탈기실(23) 근처 부분의 예열 존(37)에서 소정 시간을 들여 서서히 승온되며, 다음에 소성로 본체(25) 내의 중간 부분의 가열 존(38)에서 소정 시간, 일정 온도로 가열된 후, 소성로 본체(25) 내의 출구측 탈기실(26) 근처 부분의 서냉실(40) 및 팬(21)이 설치되어 있는 챔버(24)의 출구측 탈기실(26)에 인접한 냉각 존(39)에서 소정 시간을 들여 서서히 냉각된다.
도 13은 피소결 재료(1)의 소정 개소(A, B, C, D) 및 소성로 본체(25)의 내측 벽면의 소정 개소(E)의 온도와 소결 시간과의 관계를 도시하는 그래프로, 이 그래프로부터는 소결 개시로부터 약 4시간 20분 정도 경과하면, 각 개소(A, B, C, D, E)의 온도차가 미소(실측치로 약 6℃ 정도)해져, 피소결 재료(1)가 균일하게 가열되는 것을 파악할 수 있다.
즉, 도 11 및 도 12에 도시하는 연속 소성로에서는 상부 히터(44)에 의한 복사열 에너지를 피소결 재료(1)로 그 위쪽으로부터 전달시키고, 하부 히터(34)에 의한 복사열 에너지를 프리 롤러(32) 사이의 갭 및 트레이(22)를 통해 피소결 재료(1)로 그 아래쪽으로부터 전달시키기 때문에, 서로 독립한 상부 히터(44)와 하부 히터(34)를 적당히 제어함으로써, 해당 피소결 재료(1)에 대한 위쪽으로부터의 입열량과 아래쪽으로부터의 입열량 차이를 작게 할 수 있으며, 피소결 재료(1) 중, 그 하부에 위치하는 소결 대상물도 충분히 가열되어, 제품의 생산성이 향상한다.
또한, 트레이(22) 폭방향으로 나열하는 복수 열의 프리 롤러(32)의 열에 의해 트레이(22)를 지지하기 때문에, 그 하면이 프리 롤러(32)에 접하는 그림자 부분이 적어, 하부 히터(34)로부터 피소결 재료(1)로의 복사열 에너지의 전달 효율의 향상을 도모할 수 있다.
더욱이, 하부 히터(34) 및 상부 히터(44)를 트레이(22) 폭방향으로 대략 수평으로 또한 좌우 대칭으로 배치하고 있기 때문에, 피소결 재료(1)의 폭방향의 온도 분포 균일화를 도모할 수 있다.
이와 더불어, 각 가열용 통전체(34a, 44a)를 소성로 본체(25)의 좌우 벽부에 관통시키고 또한 그 양단의 전극부(34b, 44b)를 홀더(54, 64)로 변위 가능하게 지지시키고 있기 때문에, 각 히터(34, 44)와 소성로 본체(25)와의 열 팽창 차를 흡수할 수 있다.
또한, 본 발명의 연속 소성로 및 그 사용 방법은 상술한 실시예에만 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.
본 발명은 노 전체의 에너지 효율을 높이고 또한 트레이를 확실하게 반송할 수 있는 연속 소성로 및 그 사용 방법을 제공한다.

Claims (8)

  1. 피소결 재료가 배치되는 트레이가 통과 가능한 입구측 탈기실과, 상기 입구측 탈기실로부터 트레이가 순차적으로 송입되는 예열 존, 가열 존 및 냉각 존과, 상기 냉각 존을 통과한 트레이가 통과 가능한 출구측 탈기실과, 입구측 탈기실로부터 예열 존으로 트레이를 압입하는 푸셔(pusher)와, 냉각 존으로부터 출구측 탈기실로 트레이를 인출하는 풀러(puller)와, 가열 존으로부터 냉각 존으로 트레이를 인출하는 중간 풀러와, 입구측 탈기실과 예열 존 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디와, 상기 도어 바디에 인접하도록 예열 존의 트레이 반송 방향 상류측 개소에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어와, 가열 존과 냉각 존 사이에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어와, 냉각 존과 출구측 탈기실 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디와, 가열 존에 피소결 재료의 통과 경로 아래쪽에 위치하도록 배치한 복수의 하부 히터와, 가열 존에 피소결 재료의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 배치한 복수의 상부 히터를 구비하고, 하부 히터 및 상부 히터의 쌍방을 트레이 폭방향으로 대략 수평으로 연장하고 또한 소성로 본체의 좌우 벽부를 관통하는 가열용 통전체와, 해당 가열용 통전체의 양단에 설치한 전극부를 변위 가능하게 지지하는 홀더로 구성한 것을 특징으로 하는 연속 소성로.
  2. 피소결 재료가 배치되는 트레이가 통과 가능한 입구측 탈기실과, 상기 입구측 탈기실로부터 트레이가 순차적으로 송입되는 예열 존, 가열 존 및 냉각 존과, 상기 냉각 존을 통과한 트레이가 통과 가능한 출구측 탈기실과, 입구측 탈기실로부터 예열 존으로 트레이를 압입하는 푸셔와, 냉각 존으로부터 출구측 탈기실로 트레이를 인출하는 풀러와, 가열 존으로부터 냉각 존으로 트레이를 인출하는 중간 풀러와, 입구측 탈기실과 예열 존 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디와, 상기 도어 바디에 인접하도록 예열 존의 트레이 반송 방향 상류측 개소에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어와, 가열 존과 냉각 존 사이에 개폐 가능하게 설치한 중간 도어와, 냉각 존과 출구측 탈기실 사이에 개폐 가능하게 설치한 도어 바디를 구비하고, 트레이를 아래쪽으로부터 지지하는 다수의 프리 롤러를 예열 존, 가열 존 및 냉각 존의 대략 전체 길이에 걸쳐 배치한 것을 특징으로 하는 연속 소성로.
  3. 피소결 재료를 배치한 복수의 트레이가 일단측으로부터 타단측을 향해 내부를 통과할 수 있도록 대략 수평으로 설치한 소성로 본체와, 해당 소성로 본체 내에 그 대략 전체 길이에 걸쳐 간격을 두고서 피벗 지지되고 또한 상기 트레이를 아래쪽으로부터 지지하는 다수의 프리 롤러와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 프리 롤러 사이 아래쪽에 위치하도록 배치한 복수의 하부 히터와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 피소결 재료의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 배치한 복수의 상부 히터를 구비하고, 하부 히터 및 상부 히터의 쌍방을 트레이 폭방향으로 대략 수평으로 연장하고 또한 소성로 본체의 좌우 벽부를 관통하는 가열용 통전체와, 해당 가열용 통전체의 양단에 설치한 전극부를 변위 가능하게 지지하는 홀더로 구성한 것을 특징으로 하는 연속 소성로.
  4. 피소결 재료를 배치한 복수의 트레이가 일단측으로부터 타단측을 향해 내부를 통과할 수 있도록 대략 수평으로 설치한 소성로 본체와, 해당 소성로 본체 내에 그 대략 전체 길이에 걸쳐 간격을 두고서 피벗 지지되고 또한 상기 트레이를 아래쪽으로부터 지지하는 다수의 프리 롤러와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 프리 롤러 사이 아래쪽에 위치하도록 배치한 복수의 하부 히터와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 피소결 재료의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 배치한 복수의 상부 히터를 구비하고, 소성로 본체 내의 대략 전체 길이에 걸쳐 간격을 두고서 피벗 지지되는 다수의 프리 롤러의 열을 트레이 폭방향으로 복수 열로 나열하여 배치한 것을 특징으로 하는 연속 소성로.
  5. 피소결 재료를 배치한 복수의 트레이가 일단측으로부터 타단측을 향해 내부를 통과할 수 있도록 대략 수평으로 설치한 소성로 본체와, 해당 소성로 본체 내에 그 대략 전체 길이에 걸쳐 간격을 두고서 피벗 지지되고 또한 상기 트레이를 아래쪽으로부터 지지하는 다수의 프리 롤러와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 프리 롤러 사이 아래쪽에 위치하도록 배치한 복수의 하부 히터와, 소성로 본체 내의 소정 범위에 걸쳐 피소결 재료의 통과 경로 위쪽에 위치하도록 배치한 복수의 상부 히터를 구비하고, 하부 히터 및 상부 히터의 쌍방을 트레이 폭방향으로 대략 수평으로 또한 트레이 통과 방향에서 보아 좌우 대칭으로 배치한 것을 특징으로 하는 연속 소성로.
  6. 삭제
  7. 중간 도어를 개방 상태로 설정하고, 가열 존의 반송 방향 최하류측에 위치하고 있는 트레이를 중간 풀러에 의해 냉각 존으로 인입함과 동시에, 해당 트레이에 의해 이미 냉각 존에 위치하고 있는 트레이를 반송 방향 하류측으로 압출한 후, 중간 도어를 폐지 상태로 설정하는 제 1 항에 기재된 연속 소성로의 사용 방법.
  8. 푸셔의 작동에 의해 반송 방향 하류측으로 가압되는 트레이의 열이 브릿지 형상으로 들뜰 때의 푸셔의 압입 하중을 가압 중단 하중으로서 미리 파악해 두고, 반송 방향 하류측으로 트레이의 가압에 따라 푸셔의 압입 하중이 상기 가압 중단 하중에 도달한 경우에, 푸셔의 작동을 일시적으로 중단한 후, 다시 푸셔에 의해 트레이를 가압하는 제 1 항에 기재된 연속 소성로의 사용 방법.
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