KR100959749B1 - 가스 분배장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부주입형 피트로의 가스 분배장치에 관한 것으로, 발명의 목적은 로하부로부터 로내에 주입된 공정가스가 로내에 균일하게 분포되도록 하므로써 피처리품이 균일한 특성을 갖도록 하는 것이다.

본 발명은 둥근 형태의 판재에 하부에서 주입된 가스가 통과할 수 있도록 홀이 형성된 가스 분배판과 이들 2개의 가스 분배판을 상하로 고정하여 주입가스의 혼합을 촉진하는 엔빌로 구성된다.

하부 주입형, 피트로, 균일 가스분배, 공정가스

Description

가스 분배장치 {Gas Distributor}

본 발명은 하부주입형 피트로의 가스 분배장치에 관한 것으로, 발명의 목적은 로하부로부터 로내에 주입된 공정가스가 로내에 균일하게 분포되도록 하므로써 피처리품이 균일한 특성을 갖도록 하는 것이다.

가스를 이용하여 철강 소재의 내마모성이나 내식성 향상 또는 고강도를 얻기 위한 표면개질공정으로는 가스 질화 (Gas Nitriding), 가스 질화침탄 (Gas Nitrocarburizing), 가스 침탄 (Gas Carburizing) 등이 있다. 이들중 가스 질화 또는 가스 질화침탄은 580℃ 내외로 가열된 철강의 표면에 암모니아, 질소, 흡열형 가스등의 혼합가스를 사용하여 질소 또는 질소와 소량의 탄소를 흡착및 확산시켜 두께 10 ～ 25㎛ 의 철, 질소 및 탄소로 구성되는 화합물층과 이 화합물층 하부에 질소가 고용된 확산층을 형성하므로써 소정의 요구 특성을 얻는다.

가스 침탄공정은 930℃ 내외로 가열된 철강의 표면에 흡열형 가스와 소량의 탄화수소가스등의 혼합가스를 사용하여 탄소를 흡착 및 확산시키고 그 후 급냉하여 탄소가 고용된 확산층을 형성하므로써 소정의 요구특성을 확보한다.

이들 표면개질공정은 모두 질소 또는 탄소의 매체로서 가스를 사용하는데 이 가스 의 분해 또는 이 가스의 상호반응으로 생성된 질소 또는 탄소가 피처리물의 표면에 흡착 및 확산되어 소정의 특성을 얻는다. 이때 소정의 요구특성 확보나 로내 피처리물의 장입위치에 관계없이 균일한 특성을 얻기 위해서는 로내에 주입가스된 가스의 균일한 분포가 중요하다.

도 1은 일반적인 가스 하부 주입형 피트로를 나타낸 개략도이다.

도 1을 참조하면 피트로는 금속소재로 제조되는 챔버 (10)와 상부 뚜껑(20)에 의해 피처리물의 표면개질 처리가 이루어지는 내부공간 (30)이 한정된다. 로의 하부에는 가스 주입구 (40)가 설치되고, 이들 주입가스는 상부 뚜껑에 설치된 가스배출구 (50)를 통해 배기되며, 피트로 하부 또는 상부에는 균일한 로내온도 분포를 위해 팬 (60) 이 구비된다.

피트로의 하부를 통해 내부공간으로 공급된 공정가스는 상부로 확산되면서 열적인 분해를 하거나 가스끼리 서로 반응하고 상부의 가스배출구를 통해 로외부로 배출된다.

그런데 이와 같은 종래의 표면개질로는 도 2에 나타낸 바와 같이, 각 가스 주입구를 통해 주입된 가스가 주로 가스주입구 상부로 상승하므로서 가스의 흐름이 원활하지 못하다는 문제가 있다. 즉 이 가스 주입구에서 멀리 떨어져 있는 피처리물에는 이들 가스가 도달하기 어렵거나 서로 다른 가스 주입구로 주입된 가스는 혼합되어 반응하기 어려워 피처리물에 소정의 요구특성을 얻기 어렵거나 로내 장입위치에 따른 피처리물의 특성에 차이가 발생하거나 하여 공정불량이 생기기도 한다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로 그 목적은 홀이 가공된 가스분배판과 이를 고정하는 엔빌로 구성되는 가스분배장치를 형성함으로서 로내부로의 가스 공급이 균일하게 이루어지도록 하여 제품의 균일한 표면개질처리가 가능하도록 하는 것이다.

홀이 가공된 가스분배판과 이를 고정하는 엔빌로 구성되는 가스분배장치를 형성함으로서 로내로 공급된 가스가 곧바로 로내로 확산되지 않고 가스 분배장치에 의해 정체되면서 여러 가스가 서로 섞이거나 균일하게 로내로 확산하게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 가스분배장치에 의하면 가스주입관으로부터 공급되는 공정가스를 내부공간에 균일하게 분포되도록 하는 가스분배장치를 구비함으로써, 공정가스의 반응을 촉진하고 피처리물의 처리특성을 균일하게 하는 이점이 제공된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 가스 분배장치는 도 3에 도시된 바와 같이 둥근 형태의 판재에 하부에서 주입된 가스가 통과할 수 있도록 홀 (102)이 형성된 가스 분배판 (101) ;

이들 2개의 가스 분배판을 상하로 고정하여 주입가스의 혼합을 촉진하는 엔빌 (103)로 구성된다.

가스 분배판의 형상은 피트로의 챔버와 유사하게 원형으로 하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 홀의 크기와 모양은 특별히 제한하지 않으나 원형인 경우 직경 5mm에서 50mm 가 바람직하며 그 숫자는 홀의 총면적이 가스 분배판 면적의 30 ～ 70%가 되도록 하는 것이 적당하다. 홀의 크기나 총면적이 이보다 작으면 주입가스의 원활한 흐름에 방해가 생기며, 홀의 크기나 홀의 총면적이 이보다 크면 주입가스의 균일한 로내 분포가 곤란하다.

또한 가스분배판은 엔빌의 상부와 하부에 모두 설치하는 것이 바람직하나 상부 또는 하부의 한쪽에만 설치하여도 무방하다.

가스 분배판과 엔빌의 소재는 스테인리스강, 인코넬 합금, 모넬합금, 세라믹 등 고온 내구성을 갖는 소재가 바람직하나 사용목적을 만족할 수 있으면 그 소재에는 특별히 제한을 하지 않는다.

본 발명에 있어 가스 분배장치는 하나만 설치하거나 또는 하나 이상을 서로 적층하여 설치할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 피트로 내부로 주입된 가스분포를 나타낸 보인 개략도이다.

도 4를 참조하면 가스 주입구를 통해 주입된 가스는 바로 로내로 확산되지 않고 가스 분배장치에 의해 로 하부에서 정체되어 서로 혼합된 후 가스 분배판의 홀을 통해 균일하게 로내부로 확산된다.

이때 가스 분배판을 엔빌의 상부와 하부에 모두 설치하면 이들 가스 분배판 사이에 서 가스가 한번 더 혼합되고 더 균일하게 로내부로 확산된다.

<실시예>

580℃로 유지되는 직경 1200mm, 높이 4000mm 인 피트형 열처리로에 , 70% 암모니아, 5% 이산화탄소, 25% 질소의 혼합가스를 총유량이 45m³/hr. 되도록 주입하면서 가스 분배장치의 유무에 따른 가스질화침탄 특성을 비교하였다.

이때 사용한 소재는 S45C 이며, 가스 분배판은 직경 1195mm의 원형이며, 홀의 크기는 25mm, 가스 분배판중 홀이 차지하는 총면적은 40%로 하였으며 엔빌의 상하부에 하나씩 설치하였다. 가스 분배장치의 유무에 따른 가스 질화침탄특성 비교는 상기 공정으로 가스 질화침탄후 소재 위치에 따른 화합물층 두께를 비교하여 실시하였으며. 소재 위치는 피트로의 중심부와 외측등에 모두 40개를 서로 대칭이 되도록 하였다. 그 결과 가스 분배장치를 사용하지 않았을 때는 화합물층 두께가 위치에 따라 11 ㎛ ～ 21㎛으로 10㎛의 편차를 보였으나 가스분배장치를 사용하였을 때는 17㎛ ～ 20㎛으로 3㎛의 편차만을 나타내었다.

도 1은 일반적인 가스 하부 주입형 피트로를 나타낸 개략도

도 2는 종래 표면개질로 내부의 가스 분포

도 3은 가스 분배장치 개략도

도 4는 본 발명에 따른 피트로 내부의 가스분포

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 챔버 20: 상부뚜껑

30: 내부공간 40: 가스주입구

50: 가스배출구 60:팬

101:가스분배판 102: 홀

103: 엔빌

Claims (2)

1. 하부로 가스가 주입되는 하부주입형 피트형 로에 있어서,

   하부에서 주입된 가스가 통과할 수 있도록 홀 (102)이 형성된 2개의 가스 분배판 (101)과 ;

   상기 2개의 가스 분배판(101)을 상하로 고정하여 주입가스의 혼합을 촉진하는 엔빌 (103)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 가스분배장치
2. 상기 청구항 1에 있어, 상기 가스 분배판(101)의 홀(102)의 직경은 로의 직경에 따라 5mm ～ 50mm 이며, 또한 상기 홀(102)의 총면적은 상기 가스분배판(101) 면적의 30 ～ 70%인 것을 특징으로 하는 가스분배장치

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