KR100654616B1 - 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서(일명 convector spacer) 구조에 관한 것으로서, 특히 중앙에 구멍이 형성된 도우넛 형상의 스페이서의 상하면 중간부에만 코일의 바닥면과 접촉되는 한쌍의 지지돌출부를 환-직사각형으로 돌출 형성하고, 스페이서의 상면으로부터 내부공간을 가로질러 중앙구멍 측과 연통되는 가이드통로를 형성하되, 가이드통로의 출구측이 하측을 향하도록 휘어지게 유선형으로 형성하며, 코일의 바닥면과 접촉되는 상하지지돌출부 보다 15m/m 이상 아래로 형성하여 구성하므로서, 코일이 감겨질때 잘못감겨져 코일체의 상하면에 발생하는 돌출부위가 스페이서에 의해 눌려진 상태로 소둔처리되어 소둔처리 후 코일을 풀었다가 다시 되감아주는 리코일(Recoil)작업을 최소한으로 줄여줄 수 있고, 열기가 가열로 내부에 적층된 각각의 코일로 균일하게 분배되도록 함은 물론 코일의 작은 틈새사이로 열기를 의도적으로 통과시킴으로 코일의 내부까지 소둔처리되는 시간을 현저히 단축시킬 수 있으며, 이를통해 에너지 소비량을 줄여줄 수 있도록 한 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서 구조에 관한 것이다.

벨타입 소둔장치, 스페이서, 지지돌출부, 가이드통로, 대류 유도체, 유동홀,

Description

벨타입 소둔장치의 코일 스페이서구조{Coil convector spacer}

도 1 은 종래의 벨타입 소둔장치를 보인 도면.

도 2 는 종래 스페이서가 설치된 벨타입 소둔장치 내부를 보인 도면.

도 3 은 종래의 문제점을 설명하기 위한 도면.

도 4 는 본 발명의 스페이서가 적용된 벨타입 소둔장치 내부를 보인 도면.

도 5 는 본 발명의 스페이서를 보인 평면도.

도 6 은 본 발명의 스페이서를 보인 단면도.

도 7 은 본 발명의 다른 실시예를 보인 도면.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 소둔로, 2: 버너,

3: 가열로, 4: 송풍팬,

5: 코일, 10: 스페이서,

11: 바디, 12: 지지돌출부,

13: 가이드통로, 14: 입구,

15: 출구, 16: 크랙방지홈,

17: 유동홀, 18: 유도체,

19: 리브, 31: 밀폐링,

본 발명은 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서 구조에 관한 것으로서, 특히 코일이 감겨질때 잘못감겨져 코일체의 상하면에 발생하는 돌출부위가 소둔작업시 스페이서에 의해 눌려진 상태로 소둔처리되는 것을 방지하여 소둔처리 후 코일을 풀었다가 다시 되감아주는 리코일(Recoil)작업을 최소한으로 줄여줄 수 있고, 열기가 가열로 내부에 적층된 각각의 코일로 균일하게 분배됨은 물론 코일과 코일의 작은 틈새사이로 열기가 통과함에 따라 코일의 내부까지 소둔처리되는 시간을 현저히 단축시킬 수 있으며, 이를통해 에너지 소비량을 대폭 줄여줄 수 있도록 한 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서 구조에 관한 것이다.

일반적으로 핫코일(Hot coil)을 제조할때 최종적으로 코일(강판을 코일형태로 감아놓은 것)을 소둔처리하게 된다.

이때, 코일이 산화되는 것을 방지하기위해 코일을 간접가열하여 소둔처리하는 광택소둔처리하게되며, 도 1 은 코일을 광택 소둔처리하는 종래의 벨타입 소둔장치를 도시한 것이다.

종래의 벨타입 소둔장치는 가열용 버너(2)가 장착되어 있는 소둔로(1)의 내부에 벨형상의 가열로(3)가 별도 형성되고, 상기 가열로(3)의 바닥부에는 코일(5)이 얹혀지기 위한 받침대(8)가 형성되며, 이 받침대(8)의 중앙부분에는 열기가 가열로(3) 내부에서 대류되도록 하는 송풍팬(4)이 형성된다.

그리고, 상기한 받침대(8)의 상부에는 다수의 코일(5)이 적층 수납되며, 각각의 코일(5) 사이에는 일정 간격유지를 위한 스페이서(7)가 설치된다.

상기한 종래의 스페이서(7)는 도 2 에 도시된 바와같이 가열로(3) 내부에 적층 수납되는 코일(5)이 일정 간극을 갖도록 하여 열이 코일(5)과 코일(5)의 사이로 흐를 수 있도록 하는 기능을 갖게된다.

그러나, 종래기술은 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

첫째, 스페이서(7)가 코일(5)의 바닥면 전체에 접촉되도록 형성되기 때문에 코일(5)이 감겨질때 중심이 틀어지면서 비뚤어져 도 3 과같이 돌출부위(6)가 형성되는데, 이러한 돌출부위(6)가 스페이서(7)에 의해 눌려지면서 꺽여진 상태로 소둔처리되게되어 소둔처리후 코일(5)을 풀었다가 다시 감아주는 리코일(Recoil) 작업을 다시 실행해야만 하는 문제점이 발생하고 있었다.

즉, 코일(5)을 감아줄때 중심이 틀어지면서 비뚤어지게되어 도 3 과같이 코일(5)의 바닥부가 균일한 평탄면을 이루지 못하고 부분적으로 돌출되는 돌출부위(6)가 발생하게되며, 이와같은 돌출부위(6)가 스페이서(7)에 의해 눌려져 꺽인 상태로 소둔처리됨에 따라 이를 해소하기 위하여 코일(5)을 풀었다가 다시 정확하게 감아주는 리코일작업을 수행하게되는 것이다.

둘째, 종래의 스페이서(7)가 모두 균일한 두께로 형성됨에 따라 가열로(3) 내부에 적층되는 코일(5)간의 사이 간극(P1,P2,P3)이 모두 동일하게되며, 이에의해 송풍팬(4)에 의해 열이 가열로(3) 내부에서 상하측으로 대류된다 하더라도 송풍팬(4)으로부터 가장 가까운 제 1 간극(P1)을 통해 열기가 가장 많이 대류되고, 그 다음으로 간극 P2, P3 의 순으로 열기가 대류되어 가열로(3) 내부에 적층된 다수의 코일(5) 중에서 하측에 위치한 코일이 가장 먼저 소둔처리되고 최상측에 위치한 코일이 가장 늦게 소둔처리되는 문제점이 발생하고 있었다.

셋째, 소둔처리 대상이 되는 코일(5)은 강판이 코일형태로 감겨진 것이므로 아무리 밀착시켜 감았다 하더라도 코일에는 도 3 과같이 미세한 틈(공간)이 존재하게되고, 이 공간에 존재하는 공기는 금속에 비해 열전달율이 매우 낮기 때문에 코일(5)의 중심부(A)로 열이 전달되는데 저항으로 작용하게되어 코일(5)의 내외측 가장자리에비해 중심부(A)가 매우 늦게 소둔처리되는 문제점이 발생하게되며, 이로인해 코일(5)의 내외측 가장자리가 소둔처리되었는데도 불구하고 코일(5)의 중심부(A)가 소둔처리될때까지 지속적으로 가열해야만 하므로 소둔처리시간이 증가하고, 에너지소비량이 많아지며, 상부코일과 하부코일이 불균일하게 가열됨으로 가열시간이 지연되어 생산능률에 막대한 악영향을 미치게되는 문제점이 발생하고 있었다.

따라서,상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 중앙에 구멍이 형성된 도우넛 형상의 스페이서의 상하면 중간부에 상하코일의 바닥면과 접촉되는 한쌍의 지지돌출부를 환 사각형으로 돌출 형성하고, 스페이서의 상면으로부터 내부공간을 가로질러 중앙구멍 측과 연통되는 가이드통로를 형성하되, 가이드통로의 출구측이 하측을 향하도록 휘어지게 유선형으로 형성하며, 코일의 바닥면과 접촉되는 상하지지돌출부 보다 15m/m 이상 아래로 돌출되게 형성하여 구성하므로서, 코일이 감겨질때 잘못감겨져 코일체의 상하면에 발생하는 돌출부위가 스페이서에 의해 눌려진 상태로 소둔처리되어 소둔처리 후 코일을 풀었다가 다시 되감아주는 리코일(Recoil)작업을 최소한으로 줄여줄 수 있고, 열흐름이 가열로 내부에 적층된 각각의 코일들로 불균일하게 분배되었던 것을 각 코일별로 균일하게 분배함은 물론 코일의 작은 틈새사이로 열흐름이 통과되도록 함에 따라 코일의 내부까지 소둔처리되는 시간을 현저히 단축시킬 수 있으며, 이를통해 에너지 소비량을 줄여줄 수 있도록 한 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서 구조를 제공함을 목적으로 한다.

상기 목적달성을 위한 본 발명은,

청구항 1 항에 의하면,

가열로 내부에 적층되는 코일의 사이사이에 끼워지는 벨타입 소둔장치의 스페이서에 있어서,

상기 스페이서를 소정의 두께를 가지면서 중앙에 구멍이 형성되어있는 원판형으로 형성하되, 코일의 돌출부위 최소 발생부분을 지지하도록 복수개의 지지돌출부를 환형으로 돌출 형성한 것을 특징으로 한다.

청구항 2 항에 의하면,

상기 스페이서의 바디 상부로부터 중심부 내측면을 향하도록 가이드통로를 형성하되, 상기 가이드통로의 입구가 한쌍의 지지돌출부 사이 공간과 연통되도록 하고, 출구는 하측을 향하도록 유선형으로 휘어지도록 형성하여 벤츄리효과에 의해 코일과 코일 사이의 틈새 사이를 수소 열분자가 통과하도록 하여 중심부의 열처리가 빠르게 진행될 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 3 항에 의하면,

상기 스페이서에 복수개의 유동홀을 환형으로 형성하여 스페이서의 상하측에 위치한 코일의 틈사이를 유동한 열흐름이 수직방향으로 아래로 이루어지도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 4 항에 의하면,

상기 스페이서의 중심부에 원추형의 대류유도체를 형성하여 가이드통로의 출구 측 압력이 더 낮아져 벤츄리효과가 증대되도록 한 것을 특징으로 한다.

청구항 5 항에 의하면,

가열로 내부에 적층되는 코일의 사이사이에 끼워지는 스페이서의 두께를 서로 다르게하여 코일 상호간의 간극(T1~T3)이 하측으로부터 상측으로 갈수록 점진적으로 넓어지도록(T1〈T2〈T3) 구성한 것을 특징으로 한다.

청구항 6 항에 의하면,

상기 지지돌출부의 상측 수평단부에 링홈을 요입 형성하고, 상기 링홈에 금속재로 이루어진 밀폐링을 끼워 결합한 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면 도 4 내지 도 7 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 설명에 있어서 종래와 동일한 구성요소에 대해서는 동일부호 표기하여 중복설명을 피하기로 한다.

도면부호 10 은 가열로(3) 내부에 적층 수납되는 코일(5)의 사이 사이에 끼 워지는 스페이서를 나타낸다.

상기 스페이서(10)는 일정두께를 가지면서 중앙에 구멍이 형성되어 있는 도우넛 형상의 원판형으로 형성하며, 이 스페이서(10)의 바디(11) 상부에는 내외측에 한쌍의 지지돌출부(12)를 환사각형으로 돌출시켜 상부의 코일(5) 저면을 지지할 수 있도록 한다.

이때, 상기 지지돌출부(12)의 형성위치는 코일(5)이 감겨질때 중심이 틀어지면서 발생하는 돌출부위(6)의 최소 발생부위에 대응하도록 하여 소둔처리시 돌출부위(6)가 스페이서(10)에 의해 눌리면서 꺽여진 상태로 소둔처리되는 현상을 최소화할 수 있도록 한 것이다.

그리고, 상기 지지돌출부(12)의 상측 수평단부에 링홈(30)을 요입 형성하고, 상기 링홈(30)에 금속재로 이루어진 밀폐링(31)을 끼워 결합하므로서, 상기 밀폐링(31)에 의해 코일(5)의 바닥면과의 접촉시 밀폐상태가 향상되어 코일과 코일사이로의 열흐름력 세기가 더욱 강해지도록 한다.

또한, 상기 스페이서(10)에는 바디(11)의 상면으로부터 중심부로 향하도록 가이드통로(13)를 형성하는데, 상기 가이드통로(13)의 입구(14)가 한쌍의 지지돌출부(12) 사이공간부와 연통되도록 하고, 상기 가이드통로(13)의 출구(15)는 바디(11)의 중심부 구멍의 내측으로 돌출되도록 형성하되, 상기 출구(15)가 하측을 향하도록 유선형으로 휘어지게 형성한다.

이에따라, 송풍팬(4)의 동작에 의해 코일(5) 중심부로 송풍팬(4)으로 향하는 빠른 열흐름이 발생할때 벤츄리효과에 의해 상기 출구(15)측 압력이 입구(14) 측에 비해 상대적으로 낮아지게되어 코일(5)의 틈 사이의 수소분자(소둔로 내부에는 수소가스가 채워져 있다)를 강제로 빨아들이게되며, 이에의해 코일(5)의 틈 사이로 100% 수소(H₂)가스의 열흐름이 발생하게되어 코일(5)의 중심부(A)가 빨리 열처리되어 소둔되는 효과를 기대할 수 있게된다.

즉, 코일이 감겨져있는 핫코일을 육안으로 볼 경우 가스가 유동될 틈이 없는 것처럼 보이나 소둔로 내에 채워져있는 수소분자(가스분자중 가장 작은 크기임)의 크기에 비해서는 매우 큰 크기이므로 송풍팬(4)의 작동에 의해 가이드통로(13)로 강한 흡입력이 작용하게되면 상기 코일과 코일의 틈사이로 수소가 통과하면서 열흐름이 발생하게되어 코일(5)의 중심부(A)가 빨리 열처리되어 소둔되는 것이다.

또한, 상기 수소분자는 도 8 에 도시된 바와같이 온도에 따른 금속표면 침투깊이가 다른 가스에 비해 매우 높으므로 소둔처리시 높은 온도환경에 있는 수소분자가 코일의 틈사이를 통과하면서 코일의 표면으로부터 깊숙히 침투하게되므로 빠른 열처리효과를 기대할 수 있게된다.

상기 설명과같이 소둔처리시 수소분자가 코일과 코일의 틈사이로 통과하는 것은 마치 꽉막혀있을것 같은 에어필터를 다량의 공기가 통과하는 것과 같은 같은 이치이다.

한편, 도 7 과같이 스페이서(10)의 중심부에 원추형의 대류유도체(18)를 형성하게되면, 송풍팬(4)의 구동에 의해 하측으로의 열흐름이 발생할때 대류유도체(18)에 의해 가이드통로(13)의 출구(15) 측 간격이 좁아지면서 출구(15) 측의 열흐 름 속도가 더욱 빨라지게되므로서 가이드통로(13)의 출구(15) 측 압력이 더욱 낮아지게되어 입구(14) 측으로부터 더욱 세게 열기를 빨아들이게되며, 이에의해 코일(5)의 중심부 틈 사이로 보다 많은 양의 열흐름이 이루어지게되어 코일(5) 중심부(A)의 열처리시간을 단축할 수 있게되는 것이다.

상기한 대류유도체(18)는 리브(19)에 의해 스페이서(10)의 바디(11)와 연결되어 있다.

그리고, 도 5 는 본 발명의 스페이서(10)를 보인 평면도로서,

도면과같이 스페이서(10)의 내외측으로 복수개의 유동홀(17)을 환형으로 관통 형성하여 코일(5)의 틈사이를 통해 열흐름이 발생할때, 그 열흐름이 유동홀(17)을 통해 아래측으로 원활하게 이루어지도록 하였고,

스페이서(10)의 외곽에는 마치 톱니처럼 형성된 크랙방지홈(16)을 일정간격으로 형성하여 외곽원주상의 균열방지 및 코일 상하면 열흐름을 원활하게 이루어지도록 하였다.

한편, 상기한 코일(5)의 사이사이에 끼워지는 스페이서(10)는 그 두께를 서로 다르게 형성한다.

즉 도 4 에 도시된 바와같이 코일(5)의 사이사이에 끼워지는 스페이서(10)를 하측으로부터 상측으로 갈수록 점진적으로 두꺼워지도록 형성하므로서, 코일(5) 간의 간극(T1~T3)이 점진적으로 넓어지도록 한 것이다.

최하단의 간극(T1)이 가장 좁고, 그 상측의 간극(T2)이 하측 간극(T1)에 비해 더 넓어지도록 하며, 최상단의 간극(T3)이 가장 넓어지도록 형성하게되면, 송 풍팬(4)의 구동에 의한 열흐름이 발생할때 도 4 와같이 최하단의 간극(T1)이 가장 좁게 형성되어 있고 상측으로갈수록 간극(T2,T3)이 점진적으로 넓어지게되므로 전체적으로 균일한 열흐름을 꾀하여 가열로(3) 내부에 적층되어있는 코일(5)이 전체적으로 균일한 속도로 열처리되어 소둔처리시간을 현저히 단축시킬 수 있게된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 중앙에 구멍이 형성된 도우넛 형상의 스페이서의 상면 중간부에 코일의 바닥면과 접촉되는 한쌍의 지지돌출부를 환사각형으로 돌출 형성하고, 스페이서의 상면으로부터 내부공간을 가로질러 중앙구멍 측과 연통되는 가이드통로를 형성하되, 가이드통로의 출구측이 하측을 향하도록 휘어지게 유선형으로 형성하며, 스페이서 상에 다수의 유동홀을 관통 형성하여 구성하므로서, 코일이 감겨질때 잘못감겨져 코일체의 상하면에 발생하는 돌출부위가 스페이서에 의해 눌려진 상태로 소둔처리되어 소둔처리 후 코일을 풀었다가 다시 되감아주는 리코일(Recoil)작업을 최소한으로 줄여줄 수 있고, 열흐름이 가열로 내부에 적층된 각각의 코일로 균일하게 분배됨은 물론 코일의 작은 틈새사이로 열흐름이 통과되어도록 함에 따라 코일의 내부까지 소둔처리되는 시간을 현저히 단축시킬 수 있으며, 이를통해 에너지 소비량을 줄여줄 수 있도록 한 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서 구조를 제공하는 효과를 기대할 수 있다.

Claims (6)

1. 가열로(3) 내부에 적층되는 코일(5)의 사이사이에 끼워지는 벨타입 소둔장치의 스페이서에 있어서,

   상기 스페이서(10)를 중앙에 구멍이 형성되어있는 원판형으로 형성하되, 코일(5)의 돌출부위(6) 최소 발생부분을 지지하도록 복수개의 지지돌출부(12)를 사각단면을 갖도록 돌출 형성하고,

   상기 스페이서(10)의 중심부에 원추형의 대류유도체(18)를 형성하여 가이드통로(13)의 출구(15) 측 압력이 더 낮아져 벤츄리효과가 증대되도록하며,

   상기 스페이서(10)의 바디(11) 상부로부터 중심부 내측면을 향하도록 가이드통로(13)를 형성하되, 상기 가이드통로(13)의 입구(14)가 한쌍의 지지돌출부(12) 사이 공간과 연통되도록 하고, 출구(15)는 하측을 향하도록 유선형으로 휘어지도록 형성하여 벤츄리효과에 의해 입구(14) 측에서 출구(15) 측으로 향하는 열흐름이 발생하도록 하여 코일과 코일의 틈사이로 수소분자의 열흐름이 통과하여 중심부의 열처리가 빠르게 진행될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서 구조.
2. 삭제
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 스페이서(10)에 복수개의 유동홀(17)을 환형으로 형성하여 스페이서(10)의 상하측에 위치한 코일(5)의 틈사이를 유동한 열흐름이 수직방향으로 아래로 이루어지도록 한 것을 특징으로 하는 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서구조.
4. 삭제
5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,

   가열로(3) 내부에 적층되는 코일(5)의 사이사이에 끼워지는 스페이서(10)의 두께를 서로 다르게하여 코일(5) 상호간의 간극(T1~T3)이 하측으로부터 상측으로 갈수록 점진적으로 넓어지도록(T1〈T2〈T3) 구성한 것을 특징으로 하는 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서구조.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 지지돌출부의 상측 수평단부에 링홈(30)을 요입 형성하고, 상기 링홈(30)에 금속재로 이루어진 밀폐링(31)을 끼워 결합한 것을 특징으로 하는 벨타입 소둔장치의 코일 스페이서구조.

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