KR100841930B1 - Electric furnace of induction heating type and control method thereof - Google Patents

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KR100841930B1 KR1020070009731A KR20070009731A KR100841930B1 KR 100841930 B1 KR100841930 B1 KR 100841930B1 KR 1020070009731 A KR1020070009731 A KR 1020070009731A KR 20070009731 A KR20070009731 A KR 20070009731A KR 100841930 B1 KR100841930 B1 KR 100841930B1
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석창성
김형익
김대진
박홍선
김문영
양성호
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Abstract

An electric furnace of an induction heating type and a control method thereof are provided to prevent a local temperature rise of a heated substance by heating the heated substance with radiant heat evenly discharged from an inner heater. An electric furnace(1) of an induction heating type includes an inner heater(60), a tube-shaped heat insulator(30), an induction coil(10), a cooling water passage(20), a cooling water flow rate control device, a temperature sensor, and a cooling water flow rate control unit. The inner heater is formed in a tube shape with an inner space for heating a heated substance(50) and heats the heated substance by radiant heat(70). The tube-shaped heat insulator surrounds an outer surface of the inner heater. The induction coil is positioned to surround the outer surface of the inner heater at least one time by being laid in the heat insulator and heats the inner heater through electromagnetic induction. The cooling water passage is formed inside the induction coil to prevent heating of the induction coil. The cooling water flow rate control device controls a flow rate of the cooling water supplied to the cooling water passage. The temperature sensor measures a temperature of at least one of the heated substance, the inner heater, or the induction coil. The cooling water flow rate control unit compares the temperature measured by the temperature sensor with a set temperature and controls operation of the cooling water flow rate control device according to the comparison result.

Description

유도 가열 방식 전기로 및 그 제어방법{Electric Furnace of Induction Heating Type and Control Method thereof}Electric Furnace of Induction Heating Type and Control Method

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열 방식 전기로의 구성을 나타내는 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of an induction heating type electric furnace according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열 방식 전기로의 냉각수 제어를 위한 구성을 나타내는 블럭도이다.2 is a block diagram showing a configuration for cooling water control of an induction heating type electric furnace according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열 방식 전기로의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a control method of an induction heating type electric furnace according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 유도 코일 20 : 냉각수유로 10: induction coil 20: cooling water flow path

30 : 단열재 40 : 고주파 자장 30: heat insulating material 40: high frequency magnetic field

50 : 피가열물 60 : 내부가열체 50: heated object 60: internal heating body

70 : 복사열 100 : 냉각수 유량제어부70: radiant heat 100: cooling water flow control unit

130 : 냉각수 유량제어장치130: cooling water flow control device

본 발명은 유도 가열 방식 전기로 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유도 코일과 피가열물 사이에 열전도도가 우수한 내부가열체를 삽입하여 내부가열체를 통해 피시험물을 가열하는 전기로와 그 제어방법에 관한 것이다.The present invention relates to an induction heating type electric furnace and a control method thereof, and more particularly, an electric furnace for heating an object through an internal heater by inserting an internal heater having excellent thermal conductivity between the induction coil and the object to be heated. And a control method thereof.

일반적으로 금속재료를 열처리하는 하는 방법은 크게 두 가지로 분류되는데, 그 중 하나는 가열로(furnace) 내부에 형성된 높은 온도를 이용하여 피가열물을 간접적으로 가열하는 방법이고 다른 하나는 유도 가열 장치를 사용하여 피가열물을 가열하는 방법이다. In general, there are two general methods of heat treating a metal material, one of which is to indirectly heat the heated object using a high temperature formed inside a furnace and the other is an induction heating device. It is a method of heating the to-be-heated using.

이 중 가열로를 이용하는 방법은 피가열물에 비해 훨씬 큰 사이즈의 가열로가 필요하기 때문에 가열설비를 구성하는데 비용이 많이 들고 열효율이 낮은 문제점, 가열로 자체의 용량이 한정되기 때문에 가열하고자 하는 목표 온도가 제한되는 문제점, 그리고 가열로 내부에 온도 구배가 발생하여 피가열물 전체를 목표 온도로 균일하게 가열하기 어려운 문제점 등이 있다.Among them, the method of using a furnace requires a much larger size of furnace than that of the heating object, so it is expensive to construct a heating facility, low thermal efficiency, and the goal of heating is limited because the capacity of the furnace itself is limited. There is a problem that the temperature is limited, and a temperature gradient occurs inside the furnace, making it difficult to uniformly heat the entire heated object to a target temperature.

따라서, 최근에는 한국공개특허 제2004-0006370호에 개시된 것과 같은 유도 가열 장치를 이용한 가열 방법을 주로 사용하는데, 이는 가열로 방식과 비교할 때 목표 온도가 가열 장치의 용량에 따라 제한되지 않으며 상대적으로 크기가 작고 빠른 시간에 피가열물을 목표 온도로 가열할 수 있다는 장점이 있다. Therefore, recently, a heating method using an induction heating apparatus such as that disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2004-0006370 is mainly used, which is relatively limited in size and its target temperature is not limited by the capacity of the heating apparatus as compared with the heating furnace method. The advantage is that the heated object can be heated to a target temperature in a small and fast time.

그러나, 종래의 유도 가열 장치에 의한 가열 방법은 고온에서 피가열물의 온도를 측정하기 위한 온도센서로서 적외선 카메라나 열전대를 사용하는데, 적외선 카메라의 경우 피가열물의 재질, 표면색, 주변 밝기 및 주위 온도 등과 같은 환경 적인 요인에 따라 입력하는 인자가 다양하여 정확한 온도 보정이 어렵고 장비의 가격이 비싸다는 문제점이 있으며, 열전대의 경우 열전대의 끝부분에 발생하는 전압차에 의해 온도를 측정하는 방식이기 때문에 유도 코일에 의해 발생하는 유도 전류의 영향으로 상기 열전대에 흐르는 전압값이 변하므로 정확한 온도를 측정하기 곤란하다는 문제점이 있다. However, the conventional heating method using an induction heating apparatus uses an infrared camera or a thermocouple as a temperature sensor for measuring the temperature of the object to be heated at a high temperature. In the case of an infrared camera, the material, surface color, ambient brightness and ambient temperature of the object to be heated, etc. The input factors are varied according to the same environmental factors, which makes it difficult to accurately calibrate the temperature and the cost of the equipment is expensive.In the case of thermocouples, the temperature is measured by the voltage difference generated at the end of the thermocouple. Due to the influence of the induced current generated by the change in the voltage value flowing through the thermocouple has a problem that it is difficult to accurately measure the temperature.

또한, 유도 가열 장치를 이용할 경우 코일을 감은 횟수와 코일 사이의 간격, 그리고 유도 코일과 피가열물의 거리에 따라 피가열물에 국부적인 온도 상승이 발생할 수 있고 그 결과 피가열물의 변성 또는 변형을 야기한다는 문제점이 있다.
또한, 피가열물의 가열시 발생되는 열에 의하여 유도 코일이 가열되어 소손되는 경우가 발생되는 문제점이 있었다.In addition, when the induction heating apparatus is used, a local temperature rise may occur in the heated object depending on the number of windings of the coil, the distance between the coils, and the distance between the induction coil and the heated object, resulting in denaturation or deformation of the heated object. There is a problem.
In addition, there is a problem in that the induction coil is heated and burned out by the heat generated when the heated object is heated.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 유도 가열 방식으로 피가열물을 가열함에 있어서, 피가열물의 온도를 정확히 측정할 수 있고, 가열 단계에서 피가열물의 국부적인 온도 상승을 방지할 수 있는 전기로 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 피가열물의 가열시 발생되는 열에 의하여 유도 코일이 소손되는 것을 방지할 수 있는 전기로 및 그 제어방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the conventional problems as described above, in heating the object to be heated in an induction heating method, it is possible to accurately measure the temperature of the object to be heated, the local temperature rise of the object to be heated in the heating step It is an object of the present invention to provide an electric furnace and a control method thereof that can be prevented.
In addition, another object of the present invention is to provide an electric furnace and a method of controlling the same, which can prevent the induction coil from being burned out by the heat generated during heating of the heated object.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 유도 가열 방식의 전기로는 전자유도현상에 의해 유도 전류를 방출하는 유도 코일부와, 상기 유도 코일부에서 방출된 유도 전류에 의해 내부에 발생된 열을 방출하여 피가열물을 가열하는 내부가열체를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the electric furnace of the induction heating method according to the present invention discharges the heat generated therein by the induction coil unit for emitting an induction current by the electromagnetic induction phenomenon and the induction current emitted from the induction coil unit It characterized in that it comprises an internal heating body for heating the object to be heated.

또한, 상기 내부가열체는 내측면에 의해 피가열물이 가열되는 공간을 형성하는 관 형상이고, 상기 유도 코일부는 내부가열체의 외측면 둘레에 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inner heating body is a tubular shape that forms a space in which the object to be heated by the inner surface, the induction coil portion is characterized in that formed around the outer surface of the inner heating body.

또한, 상기 유도 코일부는 내부가열체의 외측면을 둘러싸는 관 형상의 단열재와, 상기 단열재에 매입되어 내부가열체의 외측면을 적어도 1회 둘러싸도록 배치된 유도 코일을 포함하는 것을 특징으로 한다.The induction coil unit may include a tubular heat insulating material surrounding the outer surface of the inner heating body, and an induction coil embedded in the heat insulating material and disposed to surround the outer surface of the inner heating body at least once.

또한, 상기 유도 코일은 방출되는 유도 전류가 상기 내부가열체에 균일하게 도달할 수 있을 만큼 내부가열체의 외측면으로부터 이격되어 배치되는 것을 특징으로 한다.The induction coil may be spaced apart from the outer surface of the inner heating body such that the induced current emitted uniformly reaches the inner heating body.

또한, 상기 내부가열체는 외측면에서의 방열을 방지하기 위해 외측면이 상기 단열재의 내측면에 밀착되어 고정되는 구조인 것을 특징으로 한다.In addition, the inner heating body is characterized in that the outer surface is in close contact with the inner surface of the heat insulating material fixed to prevent heat radiation from the outer surface.

또한, 상기 내부가열체는 피가열물보다 용융점이 더 높은 재질인 것을 특징으로 한다.In addition, the internal heating body is characterized in that the melting point higher than the material to be heated.

또한, 상기 내부가열체는 니켈기 초합금 재질인 것을 특징으로 한다.In addition, the internal heater is characterized in that the nickel-based superalloy material.

또한, 상기 내부가열체는, 내측면이 형성하는 공간의 횡단면이 피가열물의 횡단면과 동일하도록 가공하거나 또는 복수의 내부가열체 중 동일한 어느 하나를 선택할 수 있도록 착탈이 가능한 교체형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inner heating body is characterized in that the cross-section of the space formed by the inner surface is processed to be the same as the cross-section of the object to be heated or detachable so that it can be selected to replace any one of the same of the plurality of inner heating body. It is done.

또한, 상기 유도 코일의 내부에는 유도 코일의 가열을 방지하기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수유로가 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inside of the induction coil is characterized in that the cooling water flow path is formed to flow the cooling water to prevent the heating of the induction coil.

또한, 상기 냉각수의 유량을 제어하는 냉각수 유량제어장치와, 상기 유도 코 일, 내부가열체 또는 피가열물 중 적어도 어느 하나의 온도를 측정하는 온도 센서와, 상기 온도 센서에서 측정된 온도를 설정 온도와 비교하고, 비교결과에 따라 상기 냉각수 유량제어장치의 동작을 제어하는 냉각수 유량제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the cooling water flow rate control device for controlling the flow rate of the cooling water, a temperature sensor for measuring the temperature of at least any one of the induction coil, the internal heating element or the object to be heated, and the temperature measured by the temperature sensor set temperature Compared to, and characterized in that it further comprises a cooling water flow rate control unit for controlling the operation of the cooling water flow rate control device.

또한, 본 발명에 따른 유도 가열 방식 전기로의 제어방법은 전자유도현상에 의해 유도 전류를 방출하는 관 형상의 유도 코일에 고주파 전류를 인가하여 상기 유도 코일 내부에 배치된 내부가열체를 가열하는 제1단계와, 상기 제1단계에서 가열된 내부가열체가 방출하는 복사열에 의해 피가열물을 가열하는 제2단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control method of the induction heating type electric furnace according to the present invention is a first method for heating the internal heater disposed inside the induction coil by applying a high frequency current to the tubular induction coil that emits the induction current by the electromagnetic induction phenomenon And a second step of heating the heated object by radiant heat emitted from the internal heating body heated in the first step.

또한, 상기 제2단계는 피가열물을 가열하는 도중에 상기 유도 코일, 내부가열체 또는 피가열물 중 적어도 어느 하나의 온도를 측정하는 제3단계와, 상기 제3단계에서 측정된 온도를 설정온도와 비교하는 제4단계와, 상기 제4단계의 비교결과에 따라 상기 유도 코일의 내부에 형성된 냉각수유로를 흐르는 냉각수의 유량을 제어하는 제5단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The second step may include a third step of measuring a temperature of at least one of the induction coil, the internal heating body, or the heated object while heating the heated object, and setting the temperature measured in the third step. And a fifth step of controlling the flow rate of the cooling water flowing in the cooling water flow path formed in the induction coil according to the fourth step of comparing with the fourth step.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열 방식 전기로의 구성을 나타내는 종단면도이다.1 is a longitudinal sectional view showing the configuration of an induction heating type electric furnace according to an embodiment of the present invention.

도1의 전기로(1)는 내측면에 의해 피가열물(50)이 가열되는 공간을 형성하는 원관 형상의 내부가열체(60), 내부가열체(60)의 외측면을 둘러싸는 원관 형상의 단열재(30), 그리고 상기 단열재(30)에 매입되어 내부가열체(60)의 외측면을 적어도 1회 둘러싸도록 배치된 유도 코일(10)을 포함하여 구성된다.The electric furnace 1 of FIG. 1 has a cylindrical inner heating body 60 which forms a space in which the object to be heated 50 is heated by an inner surface, and a cylindrical shape surrounding the outer surface of the inner heating body 60. It comprises a heat insulating material 30, and the induction coil 10 is embedded in the heat insulating material 30 and arranged to surround the outer surface of the inner heating body at least once.

또한, 유도 코일(10)의 내부에는 유도 코일(10)이 가열되는 것을 방지하기 위한 냉각수가 흐르는 냉각수유로(20)가 형성되고, 내부가열체(60)의 내측면에 의해 형성되는 공간에 가열하고자 하는 피가열물(50)이 위치한다.In addition, a cooling water flow path 20 through which a coolant flows to prevent the induction coil 10 from being heated is formed inside the induction coil 10, and is heated in a space formed by an inner surface of the internal heater 60. The to-be-heated object 50 is located.

본 발명에서 적용하는 유도 가열 방식은 고주파 전류가 흐르는 유도 코일에 의하여 발생되는 고주파 자장 속에 전기적 양도체인 유도체를 놓을 경우 전자유도현상에 의해 상기 유도체 내부에 발생되는 유도 전류의 손실(맴돌이 전류 손실 또는 히스테리시스(hysteresis) 손실)에 의하여 유도체가 가열되는 현상을 이용하는 것이다.Induction heating method applied in the present invention is the loss of the induced current generated in the inside of the derivative (electrode current loss or hysteresis) by the electromagnetic induction phenomenon when the derivative is placed in the high frequency magnetic field generated by the induction coil flowing high frequency current (hysteresis loss) to take advantage of the phenomenon that the derivative is heated.

따라서, 유도 코일(10)에 고주파 전류를 인가하면 상기 설명한 유도 가열 방식에 의하여 유도 코일(10)에 의해 형성되는 고주파 자장(40)속에 위치하고 전기적 양도체인 내부가열체(60)가 가열된다.Accordingly, when a high frequency current is applied to the induction coil 10, the internal heating body 60, which is located in the high frequency magnetic field 40 formed by the induction coil 10 by the above-described induction heating method, is heated.

이때, 유도 코일(10)은 내부가열체(60)의 크기와 높이에 따라 원형으로 권선되는 반경과 횟수가 결정되고 내부가열체(60)를 가열하는 세기와 부위에 따라 유도 코일(10)이 권선되는 밀도가 달라지는데, 이는 피가열물(50)의 크기, 높이, 재질, 필요한 열처리 종류 및 열처리 부위에 대응되는 요소이다.At this time, the induction coil 10 has a radius and the number of times to be wound in a circular shape according to the size and height of the inner heating body 60, and the induction coil 10 according to the strength and the part of heating the inner heating body 60 The winding density is different, which is an element corresponding to the size, height, material, heat treatment type, and heat treatment portion of the heated object 50.

또한, 유도 코일(10)은 유도 코일(10)에 의해 발생하는 고주파 자장(40)이 내부가열체(60)에 균일하게 도달할 수 있도록 내부가열체(60)로부터 일정 거리 이 격된 위치에 배치되는 것이 바람직하다.In addition, the induction coil 10 is disposed at a position spaced apart from the inner heating body 60 so that the high frequency magnetic field 40 generated by the induction coil 10 can uniformly reach the inner heating body 60. It is desirable to be.

또한, 본 실시예에서는 내부가열체(60), 단열재(30) 및 유도 코일(10)의 감긴 형상이 원관형인 경우를 일예로서 적용하였으나, 피가열물(50)의 횡단면의 형상에 따라 상기 구성 요소들은 타원형 또는 사각형의 관 형상으로 구성될 수 있다.In this embodiment, the case in which the wound shapes of the inner heating body 60, the heat insulating material 30, and the induction coil 10 are cylindrical is used as an example, but according to the shape of the cross section of the heated object 50, The components may consist of oval or square tubular shapes.

또한, 내부가열체(60)를 단열재(30)의 내측면에 대해 착탈이 가능한 교체형으로 구성하여, 단열재(30) 및 유도 코일(10)의 감긴 형상은 일정한 형상으로 유지하고 내부가열체(60)의 내측 횡단면을 피가열물(50)의 횡단면과 동일한 형상으로 가공하여 사용하거나 복수의 내부가열체(60) 중 내측 횡단면이 피가열물(50)의 횡단면과 동일한 어느 하나를 선택하여 사용할 수도 있다.In addition, the internal heater 60 is configured as a replaceable type detachable to the inner surface of the heat insulating material 30, the wound shape of the heat insulating material 30 and the induction coil 10 is maintained in a constant shape and the internal heating body ( The inner cross section of 60) may be processed into the same shape as the cross section of the object to be heated 50, or one of the plurality of internal heating bodies 60 may be selected to use the same inner cross section as the cross section of the object to be heated 50. It may be.

단열재(30)는 내부가열체(60)가 가열됨에 따라 방출되는 복사열(70)이 피가열물(50)이 위치한 방향과 반대 방향으로 빠져나가는 것과 이로 인하여 유도 코일(10)이 직접 가열되는 것을 방지하는 기능을 하며, 단열재(30) 내측면은 내부가열체(60)를 밀착하여 삽입하는 구조로 형성되어 내부가열체(60)가 단열재(30)의 내측면에 고정될 수 있도록 한다.Insulation material 30 is that the radiant heat 70 is released as the inner heating body 60 is heated in the opposite direction to the direction in which the object to be heated 50 is located, and thereby the induction coil 10 is directly heated The inner surface of the heat insulator 30 is formed to have a structure for inserting the inner heater 60 in close contact with each other so that the inner heater 60 can be fixed to the inner side of the heat insulator 30.

한편, 내부가열체(60)가 가열됨에 따라 내부가열체(60)의 내측면을 통해 방출되는 복사열(70)에 의하여 상기 내부가열체(60)의 내측면에 의해 형성되는 공간에 위치한 피가열물(50)을 목표 온도까지 가열한다.Meanwhile, the object to be heated located in the space formed by the inner surface of the inner heating body 60 by the radiant heat 70 emitted through the inner surface of the inner heating body 60 as the inner heating body 60 is heated. The water 50 is heated to the target temperature.

본 발명에 따른 전기로(1)는 유도 코일(10)을 이용하여 피가열물(50)을 직접 가열하는 종래의 방식과 달리 유도 코일(10)에 의해 가열되는 내부가열체(60)에서 방출되는 복사열(70)에 의하여 피가열물(50)을 간접적으로 가열하는 방식이기 때문 에 균일한 온도 분포로 피가열물(50)을 가열할 수 있다는 장점이 있다.The electric furnace 1 according to the present invention is discharged from the internal heater 60 heated by the induction coil 10, unlike the conventional method of directly heating the heated object 50 using the induction coil 10. Since the heating object 50 is indirectly heated by the radiant heat 70, there is an advantage in that the heated object 50 can be heated with a uniform temperature distribution.

이때, 내부가열체(60)는 피가열물(50)에 비해 용융점이 높은 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 본 실시예에서는 니켈기 초합금을 사용하였다.At this time, it is preferable that the internal heating body 60 uses a material having a higher melting point than the heated object 50. In this embodiment, a nickel-based superalloy was used.

한편, 유도 코일(10)의 내부에는 유도 코일(10)이 가열되어 표면에 형성된 절연물질이 손상되는 것을 방지하기 위하여 냉각수가 흐르는 냉각수유로(20)가 형성된다.Meanwhile, a cooling water flow path 20 through which cooling water flows is formed in the induction coil 10 to prevent the induction coil 10 from being heated to damage the insulating material formed on the surface thereof.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열 방식 전기로의 냉각수 제어를 위한 구성을 나타내는 블럭도이다.2 is a block diagram showing a configuration for cooling water control of an induction heating type electric furnace according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에 따른 유도 가열 방식 전기로(1)는 유도 코일(10), 피가열물(50) 또는 내부가열체(60) 중 적어도 어느 하나에 온도 센서(110)를 구비하고, 피가열물(50)의 가열 과정 동안 유도 코일(10)이 가열되는지 여부를 판단하기 위해 유도 코일(10), 피가열물(50) 또는 내부가열체(60) 중 적어도 어느 하나의 온도를 측정한다.The induction heating type electric furnace 1 according to the present embodiment includes a temperature sensor 110 in at least one of the induction coil 10, the object to be heated 50, or the internal heater 60, and the object to be heated. In order to determine whether the induction coil 10 is heated during the heating process of 50, the temperature of at least one of the induction coil 10, the object to be heated 50, or the internal heating body 60 is measured.

본 실시예에서는 일예로서 피가열물(50)의 온도를 측정하였으며, 온도 센서(110)로는 열전대를 사용하였다.In this embodiment, the temperature of the object to be heated 50 was measured as an example, and a thermocouple was used as the temperature sensor 110.

본 발명에 따른 유도 가열 방식 전기로(1)는 내부가열체(60)의 복사열(70)에 의하여 피가열물(50)을 간접적으로 가열하는 방식이기 때문에 피가열물(50)에 열전대를 설치한 경우에도 종래 기술과 달리 유도 전류의 영향을 받지 않기 때문에 정확한 온도 측정이 가능하다는 장점이 있다.Since the induction heating type electric furnace 1 according to the present invention is a method of indirectly heating the heated object 50 by the radiant heat 70 of the internal heater 60, a thermocouple is installed on the heated object 50. In one case, unlike the prior art, since it is not affected by induction current, accurate temperature measurement is possible.

또한, 본 실시예에 따른 유도 가열 방식 전기로(1)는 유도 코일(10)의 내부에 형성된 냉각수유로(20)에 냉각수를 공급하는 냉각수 공급장치(미도시)의 중도에 마련되고 상기 냉각수의 유량을 제어하는 냉각수 유량제어장치(130)와 온도 센서(110)에서 측정된 온도를 메모리(120)에 미리 저장되어 있는 설정 온도와 비교하여 냉각수 유량제어장치(130)의 동작을 제어하는 냉각수 유량제어부(100)가 구비되어 있다.In addition, the induction heating type electric furnace 1 according to the present embodiment is provided in the middle of a cooling water supply device (not shown) for supplying cooling water to the cooling water flow path 20 formed inside the induction coil 10. Coolant flow rate controlling the operation of the coolant flow rate controller 130 by comparing the temperature measured by the coolant flow rate control device 130 and the temperature sensor 110 to control the flow rate with the preset temperature stored in the memory 120 in advance The control unit 100 is provided.

상기 설정 온도는 실험적으로 구하여져 메모리(120)에 미리 저장되는 값이며, 유도 코일(10) 표면의 절연성이 보장될 수 있는 온도로 설정되는 것이 바람직하다. 이때, 냉각수 유량제어장치(130)는 통상의 전자밸브 등에 의해 바람직하게 구현될 수 있다.The set temperature is a value which is experimentally obtained and stored in advance in the memory 120, and is preferably set to a temperature at which insulation of the surface of the induction coil 10 can be ensured. At this time, the cooling water flow control device 130 may be preferably implemented by a conventional solenoid valve or the like.

또한, 본 실시예에서는 피가열물(50)의 온도에 따라 냉각수 유량을 제어하는 방식을 적용하였으나, 필요에 따라 가열단계에서 냉각수유로(20)에 냉각수가 계속흐르도록 구성하는 것도 가능하다.In addition, in the present embodiment, a method of controlling the flow rate of the cooling water according to the temperature of the heated object 50 is applied, but it is also possible to configure the cooling water to continue to flow in the cooling water flow path 20 in the heating step if necessary.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 유도 가열 방식 전기로의 제어방법을 나타내는 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating a control method of an induction heating type electric furnace according to an embodiment of the present invention.

피가열물(50)을 가열하고자 하는 경우, 먼저 유도 코일(10)에 고주파 전원을 인가함으로써 고주파 자장(40)을 형성하여(S200), 전술한 전자유도현상에 의해 전기적 양도체인 내부가열체(60)를 가열한다(S210).When the heating target object 50 is to be heated, first, by applying a high frequency power to the induction coil 10 to form a high frequency magnetic field 40 (S200), by the above-described electromagnetic induction phenomenon an internal heating body ( 60) (S210).

S210 단계에서 가열된 내부가열체(60)는 단열재(30)와 접촉하지 않은 내측면 을 통하여 복사열(70)을 방출하여 상기 내측면에 형성된 가열 공간에 위치한 피가열물(50)을 가열한다(S220).The internal heating body 60 heated in step S210 emits radiant heat 70 through the inner surface which is not in contact with the heat insulating material 30 to heat the heated object 50 located in the heating space formed on the inner surface ( S220).

S220 단계의 수행 중에 냉각수 유량제어부(100)는 온도센서(110)에서 측정된 피가열물(50)의 온도가 메모리(120)에 저장된 제1설정 온도 미만인지 여부를 판단하여(S230), 제1설정 온도 미만인 경우 피가열물(50)의 온도가 메모리(120)에 저장된 제2설정 온도 이상인지 여부를 판단한다(S250).During the operation of step S220, the coolant flow rate control unit 100 determines whether the temperature of the heated object 50 measured by the temperature sensor 110 is less than the first set temperature stored in the memory 120 (S230), When the temperature is less than one set temperature, it is determined whether the temperature of the heated object 50 is greater than or equal to the second set temperature stored in the memory 120 (S250).

이때, 제1설정 온도는 유도 코일(10)의 절연성을 보장하기 위한 온도이고, 제2설정 온도는 목표 가열 온도이다.At this time, the first set temperature is a temperature for ensuring insulation of the induction coil 10, and the second set temperature is a target heating temperature.

한편, S230 단계에서 피가열물(50)의 온도가 제1설정 온도 이상인 경우 냉각수 유량제어부(100)는 유도 코일(10)을 냉각시키기 위해 냉각수 유량제어장치(130)를 개방하여 냉각수유로(20)에 냉각수가 흐르게 한 후 S250 단계를 수행한다(S240).Meanwhile, when the temperature of the heated object 50 is greater than or equal to the first set temperature in step S230, the coolant flow rate control unit 100 opens the coolant flow rate controller 130 to cool the induction coil 10, and thus the coolant flow path 20. In step S250 is performed after the cooling water flows.

이때, 본 실시예에서는 피가열물(50)의 온도에 따라 냉각수 유량제어장치(130)를 개폐하는 제어를 적용하였으나, 필요에 따라 냉각수 유량제어장치(130)의 개도를 제어하는 방식도 가능하다.At this time, in the present embodiment, a control for opening and closing the coolant flow control device 130 is applied according to the temperature of the heated object 50, but a method of controlling the opening degree of the coolant flow control device 130 is also possible if necessary. .

S250 단계에서 피가열물(50)의 온도가 제2설정 온도 미만인 경우 S210 단계로 리턴하여 피가열물(50)의 가열을 지속하며, 제2설정 온도 이상인 경우 목표 온도에 도달한 것으로 판단하여 유도 코일(10)에 공급되는 전원을 오프하여 가열을 중단한다(S260).If the temperature of the heated object 50 is less than the second set temperature in step S250 to return to step S210 to continue heating the heated object 50, when the temperature is greater than the second set temperature is determined to reach the target temperature induction The heating is stopped by turning off the power supplied to the coil 10 (S260).

본 실시예에서는 목표 온도에 도달한 경우 열처리를 중단하는 것을 일예로 설명하였으나, 열처리의 종류에 따라 공급되는 전원의 온/오프 또는 전력량을 제어하여 목표 온도가 일정 시간 동안 유지되도록 할 수도 있다.In the present exemplary embodiment, the heat treatment is stopped when the target temperature is reached as an example. However, the target temperature may be maintained for a predetermined time by controlling the on / off or power amount of the power supplied according to the type of heat treatment.

또한, 본 실시예에서는 냉각수 유량제어부(100)가 목표 온도를 제어하는 경우를 일예로 설명하였으나, 별도로 마련된 제어부가 이를 수행할 수도 있다.In addition, in the present exemplary embodiment, the cooling water flow rate controller 100 controls the target temperature as an example, but a separate controller may perform this.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 유도 가열 방식 전기로 및 그 제어방법은 유도 코일과 피가열물 사이에 삽입된 내부가열체를 통하여 간접적으로 피가열물을 가열하는 방식이기 때문에 내부가열체가 유도 코일에서 발생하는 유도 전류를 차단하여 피가열물의 온도를 측정하는 열전대의 전압값이 틀려지는 것을 방지할 수 있고, 그 결과 정확한 온도를 측정할 수 있다.As described above, since the induction heating type electric furnace and the control method thereof according to the present invention are a method of heating the heated object indirectly through an internal heater inserted between the induction coil and the heated object, the inner heating body is the induction coil. It is possible to prevent the voltage value of the thermocouple measuring the temperature of the object to be heated by cutting off the induced current generated at, thereby measuring an accurate temperature.

또한, 내부가열체의 내측면에서 고르게 방출되는 복사열에 의하여 가열하기 때문에 피가열물의 국부적인 온도 상승을 방지할 수 있다.In addition, it is possible to prevent the local temperature rise of the object to be heated because it is heated by radiant heat evenly emitted from the inner surface of the inner heating body.

Claims (12)

피가열물을 가열하기 위한 공간이 내부에 형성된 관 형상이고, 복사열에 의해 상기 피가열물을 가열하는 내부가열체;An internal heating body having a tubular shape formed therein for heating a heated object, and heating the heated object by radiant heat; 상기 내부가열체의 외측면을 둘러싸는 관 형상의 단열재;A tubular heat insulating material surrounding an outer surface of the inner heating body; 상기 단열재에 매입되어 내부가열체의 외측면을 적어도 1회 둘러싸도록 배치되고, 전자유도현상에 의해 상기 내부가열체를 가열하는 유도 코일;An induction coil embedded in the heat insulating material and disposed to surround the outer surface of the inner heating body at least once and heating the inner heating body by an electromagnetic induction phenomenon; 상기 유도 코일의 가열을 방지하기 위해 유도 코일의 내부에 형성된 냉각수 유로;A cooling water flow path formed inside the induction coil to prevent heating of the induction coil; 상기 냉각수 유로에 공급되는 냉각수의 유량을 제어하는 냉각수 유량제어장치;A cooling water flow rate control device controlling a flow rate of the cooling water supplied to the cooling water flow path; 상기 피가열물, 내부가열체 또는 유도 코일 중 적어도 어느 하나의 온도를 측정하는 온도센서; 및A temperature sensor measuring a temperature of at least one of the heated object, the internal heating body, and the induction coil; And 상기 온도센서에서 측정된 온도를 설정온도와 비교하고, 비교결과에 따라 상기 냉각수 유량제어장치의 동작을 제어하는 냉각수 유량제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도 가열 방식 전기로.Induction heating electric furnace characterized in that it comprises a coolant flow rate control unit for comparing the temperature measured by the temperature sensor with a set temperature, and controls the operation of the coolant flow rate control device according to the comparison result. 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 유도 코일은 방출되는 유도 전류가 상기 내부가열체에 균일하게 도달할 수 있을 만큼 내부가열체의 외측면으로부터 이격되어 배치되고,The induction coil is disposed spaced apart from the outer surface of the inner heating body so that the induced induction current can reach the inner heating body uniformly, 상기 내부가열체는, 외측면에서의 방열을 방지하기 위해 외측면이 상기 단열재의 내측면에 밀착되어 고정되고, 내부 횡단면의 형상이 피가열물의 횡단면의 형상과 동일하며, 피가열물의 형상에 따라 교체될 수 있도록 착탈가능한 것을 특징으로 하는 유도 가열 방식 전기로.In order to prevent heat dissipation in the outer surface, the inner heating body is fixed to the outer surface in close contact with the inner surface of the heat insulating material, the shape of the inner cross section is the same as the shape of the cross section of the object to be heated, An induction heating furnace characterized in that it is detachable so that it can be replaced. 삭제delete 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 내부가열체는 피가열물보다 용융점이 더 높은 니켈기 초합금 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 유도 가열 방식 전기로.The internal heater is an induction heating type electric furnace, characterized in that consisting of a nickel-based superalloy material having a higher melting point than the object to be heated. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 관 형상으로 감긴 유도 코일에 고주파 전류를 인가하여 전자유도현상에 의해 상기 유도 코일 내부에 배치된 내부가열체를 가열함으로써, 상기 가열된 내부가열체가 방출하는 복사열로 피가열물을 가열하는 제1단계;A first step of heating a heated object by radiant heat emitted from the heated inner heater by applying a high frequency current to the induction coil wound in a tubular shape and heating the inner heater disposed inside the induction coil by an electromagnetic induction phenomenon ; 상기 제1단계에서 피가열물을 가열하는 도중에 상기 유도 코일, 내부가열체 또는 피가열물 중 적어도 어느 하나의 온도를 측정하여 설정온도와 비교하는 제2단계; 및A second step of measuring a temperature of at least one of the induction coil, the internal heating body, or the heated object during the heating of the heated object in the first step and comparing it with a preset temperature; And 상기 제2단계의 비교결과에 따라 상기 유도 코일의 가열을 방지하기 위해 유도 코일의 내부에 형성된 냉각수 유로를 흐르는 냉각수의 유량을 제어하는 제3단계를 포함하는 유도 가열 방식 전기로의 제어방법.And a third step of controlling a flow rate of the cooling water flowing in the cooling water flow path formed inside the induction coil to prevent heating of the induction coil according to the comparison result of the second step. 삭제delete
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