KR101256519B1 - 소둔공정용 열처리장치 - Google Patents

Abstract

코일 내 온도 편차를 감소시킬 수 있는 소둔공정용 열처리장치가 소개된다. 소둔공정용 열처리장치는 코일(400)이 놓여지는 베이스 플레이트(100)와, 코일(400)을 감싸도록 하부가 개방되고 개방되는 하측개방부(210)가 베이스 플레이트(100)의 가장자리에 실링되는 커버(200)와, 베이스 플레이트(100)의 하부에 외부열원에 의한 복사 열전달이 전달되는 열전달공간부(520)가 형성되도록 베이스 플레이트(100)의 하부를 지지하는 서포트유닛(300)을 포함하여 구성된다.

Description

소둔공정용 열처리장치{HEAT-TREATMENT APPARATUS IN CONTINUOUS ANNEALING LINE}

본 발명은 소둔공정용 열처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 코일의 상부뿐만 아니라 하부에도 열전달이 균일하게 이루어지도록 하여 코일내 온도 편차를 감소시킬 수 있는 소둔공정용 열처리장치에 관한 것이다.

전기강판 제조공정 중 전기강판이 방향성을 갖게 하기 위해 코일을 일정기간 동안 1000℃정도의 고온에서 유지한 후 냉각시키는 COF(Continuous Open frame Furnace)공정을 거친다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 COF 공정에서 사용되는 열처리 장치는, 코일(50)이 놓여지는 원형판(10)과, 내화물로 구성되어 원형판(10)의 처짐현상을 막는 상부서포트(20)와, 상부서포트(20)의 하부에 방사형으로 배치되는 하부서포트(30)와, 이들 원형판(10), 상부서포트(20) 및 하부서포트(30)를 덮어 바닥(60)의 모래(61)에 고정되어 외부 분위기 가스인 버너연소분위기와 내부 분위기 가스인 수소분위기 가스 간의 직접적인 접촉을 차단하는 커버(40)로 구성된다.

그런데 이러한 종래 기술의 경우, 커버가 외부가열원에 의한 복사 열전달로 가열되거나 외부냉각원에 의한 대류 열전달되어 냉각되면, 해당 열은 커버 내부의 코일에 전달하게 되는데, 이때, 코일의 상부는 커버의 열에 의해 가열/냉각되지만, 코일의 하부는 커버의 열에 의해서 가열/냉각된 원형판을 통해 가열/냉각되기 때문에, 코일의 상부와 하부에 전달되는 열온도가 차이가 발생되어 온도편차가 발생되었다.

특히, 상부서포트의 재질이 내화물로 구성됨에 따라 원형판의 열전달 효율을 감소시켜 코일내 온도편차를 심화시키고 이렇게 심화된 코일내 온도편차는 코일의 자성편차를 증가시켜 코일 자성품질의 저하를 야기하였다.

이에 코일의 상부 뿐만 아니라 하부에도 외부 열이 효율적으로 전달되어 코일내 온도편차를 줄일 수 있는 기술이 요구되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 코일의 하부로 유입되는 열량을 증가시켜 열처리시 코일 내 온도 편차를 감소시킬 수 있는 소둔공정용 열처리장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 소둔공정용 열처리장치는, 소둔공정에서 외부열원으로부터 열전달이 이루어지는 소둔공정용 열처리장치로서, 코일이 놓여지는 베이스 플레이트와, 상기 코일을 감싸도록 하부가 개방되고 개방되는 하측개방부가 상기 베이스 플레이트의 가장자리에 실링되는 커버와, 상기 베이스 플레이트의 하부에 외부열원에 의한 복사 열전달이 전달되는 열전달공간부가 형성되도록 상기 베이스 플레이트의 하부를 지지하는 서포트유닛을 포함한다.

바람직하게, 상기 베이스 플레이트의 가장지리에는 실링부재가 충진되는 실링홈부가 형성되어, 상기 하측개방부가 상기 실링부재에 삽입되다.

바람직하게, 상기 베이스 플레이트는 열 전달이 우수한 특징을 갖는 스틸재질로 구성되어, 상기 열전달공간부를 통해 전달된 열원을 상기 코일의 하부에 전달한다.

바람직하게, 상기 서포트유닛은 상기 베이스 플레이트의 중심 하측면에 배치되는 중심서포트편과, 상기 베이스 플레이트의 하측면에 방사상으로 배치되는 복수의 전개서포트편을 포함한다.

바람직하게, 상기 복수의 전개서포트편은 상기 중심서포트편을 향해 길게 연장 형성되는 제1서포트편과, 상기 제1서포트편보다 짧게 연장 형성되는 제2서포트편로 구성된다.

본 발명에 의하면, 코일이 놓여지는 베이스 플레이트를 외부 열원에 직접 노출시킴으로써, 코일의 가열/냉각 속도를 현저히 개선하고, COF 공정에서 코일의 자성품질에 지대한 영향을 끼치는 코일 내 온도편차를 현저히 줄일 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 소둔공정용 열처리장치를 도시한 측면도.
도 2는 도 1의 "A"부를 확대하여 도시한 확대 사시도.
도 3은 본 발명에 따른 소둔공정용 열처리장치를 도시한 측면도.
도 4는 도 3의 "B"부를 확대하여 도시한 확대 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 소둔공정용 열처리장치의 코일 내 온도 분포 차이를 도시한 그래프.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략하기로 한다.

첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 소둔공정용 열처리장치는, 커버(200)를 통한 복사 열전달과 베이스 플레이를 통한 열전도를 통해 소둔공정에서 코일(400)에 대한 효율적인 가열/냉각을 구현하여 코일(400) 내 온도편차를 줄이도록 한다. 본 실시예에서는 복사 열전달로 가열되는 외부가열원과 대류 열전달되는 외부냉각원을 통칭하여 외부열원으로 정의한다.

이를 구현하기 위한 열처리장치는, 코일(400)이 놓여지는 베이스 플레이트(100)와, 코일(400)을 감싸도록 베이스 플레이트(100)의 가장자리에 실링되는 커버(200)와, 베이스 플레이트(100)의 하측에 열전달공간부(520)가 형성되도록 베이스 플레이트(100)의 하부를 지지하는 서포트유닛(300)을 포함하여 구성된다.

베이스 플레이트(100)는 코일(400)이 놓여지는 원형의 플레이트 형상으로, 해당 하측에 열전달공간부(520)가 형성되어 외부열원으로부터 직접 노출되도록 구성된다. 이를 위해 베이스 플레이트(100)는 열전도율이 우수한 재질로 구성되는데, 본 실시예에서는 외부 열원을 코일(400)측에 효과적으로 전달할 수 있는 스틸(steal)재료가 사용되었다.베이스 플레이트(100)는 열 전달이 우수한 특징을 갖는 스틸(steel)재질로 구성되어,

이 베이스 플레이트(100)에는 코일(400)을 감싸는 커버(200)가 결합된다. 이때, 이들 간에 효과적인 실링효과를 구현하기 위해, 베이스 플레이트(100)의 가장자리에는 실링부재(510)가 충진되는 실링홈부(110)가 형성되고, 실링홈부(110)내 실링부재(510)에는 커버(200)의 하측개방부(210)가 실링되도록 삽입된다.

커버(200)는 코일(400)을 감싸도록 하부가 개방되는 구조로, 개방되는 하측개방부(210)가 베이스 플레이트(100)의 실링홈부(110)에 실링되도록 결합된다. 이 커버(200)는 외부 분위기 가스와 커버(200) 내의 내부 분위기 가스를 차단하는데, 커버(200) 내부의 가열/냉각을 위한 1차 가열/냉각원으로 작용하면서, 커버(200)에 의한 간접 가열/냉각을 통해 코일(400)의 상부가 2차 가열/냉각된다.

특히, 종래 기술의 경우 코일이 놓여지는 원형판이 상부서포트 및 하부서포트에 지지되고 이들 구성이 커버에 의해 감싸지는 구조이므로, 커버를 통해 코일의 상부에 주로 열전달이 이루어지는 반면, 본 발명의 경우 커버(200)가 베이스 플레이트(100) 만을 감싸고 베이스 플레이트(100)의 하측에 열전달공간부(520)가 형성되는 구조이므로, 커버(200)를 통해 코일(400)의 상부는 물론, 베이스 플레이트(100)를 통해 코일(400)의 하부에서 열전달이 이루어질 수 있다.

이와 같이, 베이스 플레이트(100)의 상부와 하부를 외부 분위기 가스의 열원에 노출시킴으로써, 코일(400) 상부 및 하부에 대한 열전달 효율이 극대화될 수 있으며, 코일(400) 상부와 하부 간의 가열/냉각 시간 차이를 없애 코일(400) 내 온도 편차를 최소화 할 수 있다.

베이스 플레이트(100)의 하부에는 서포트유닛(300)이 마련된다. 서포트유닛(300)은 베이스 플레이트(100)의 하부에 열전달공간부(520)가 형성되도록 베이스 플레이트(100)의 하부를 지지하는데, 바람직하게 크리프(creep)의 변형에 의한 베이스 플레이트(100)의 처짐을 방지하기 위해 내화물 재질로 구성된다.

이러한 서포트유닛(300)은 열전달공간부(520)를 사이에 두고 이격 배치되는 중심서포트편(310))과 전개서포트편(320)으로 구성된다. 중심서포트편(310))은 베이스 플레이트(100)의 중심 하측면을 지지하는 원형의 서포트편으로 구성되고, 전개서포트편(320)은 베이스 플레이트(100)의 하측면에서 중심서포트편(310))을 중심으로 방사상으로 배치되는 제1서포트편(321)과 제2서포트편(322)이 교호로 배치되어 구성된다. 여기서, 제2서포트편(322)은 제1서포트편(321)보다 짧게 연장 형성되므로, 서포트편의 효율적인 배치 설계를 구현하고 베이스 플레이트(100)의 하측에 충분한 열전달공간을 확보할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열처리장치는 종래 기술에 비해 열처리시 히트 싸이클을 따라가는 속도가 더 빠르고, 코일(400) 내 최고 온도부와 최저 온도부 간의 온도차가 종래 기술에 비해 가열대에서 100℃ 감소하는 것으로 확인되었다. 아울러, 커버(200)에 의한 코일(400)의 상부 가열/냉각은 종래 기술과 같은 효율을 보여주지만, 베이스 플레이트(100)에 의한 코일(400)의 하부 가열/냉각은 종래 기술에 비하여 현저히 개선되었음이 나타났다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 코일(400)이 놓여지는 베이스 플레이트(100)를 외부 열원에 직접 노출시킴으로써, 코일(400)의 상,하부에 대한 가열/냉각 속도를 현저히 개선하여 코일(400) 내 온도 편차를 감소시키고, COF 공정에서 코일(400)의 자성품질을 향상시킬 수 있다.

상기에서 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.

100 :베이스 플레이트 200 :커버
300 :서포트유닛 400 :코일
510 :실링부재 520 :열전달공간부

Claims (5)

1. 소둔공정에서 외부열원으로부터 열전달이 이루어지는 소둔공정용 열처리장치로서,
   코일(400)이 놓여지고, 상기 외부열원으로부터 직접 노출되는 베이스 플레이트(100);
   상기 코일(400)을 감싸도록 하부가 개방되고 개방되는 하측개방부(210)가 상기 베이스 플레이트(100)의 가장자리에 실링되는 커버(200); 및
   상기 베이스 플레이트(100)의 하부에 외부열원에 의한 복사 열전달이 전달되는 열전달공간부(520)가 형성되도록 상기 베이스 플레이트(100)의 하부를 지지하는 서포트유닛(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소둔공정용 열처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 베이스 플레이트(100)의 가장지리에는 실링부재(510)가 충진되는 실링홈부(110)가 형성되어, 상기 하측개방부(210)가 상기 실링부재(510)에 삽입되는 것을 특징으로 하는 소둔공정용 열처리장치.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 베이스 플레이트(100)는 스틸재질로 구성되어, 상기 열전달공간부(520)를 통해 전달된 열원을 상기 코일(400)의 하부에 전달하는 것을 특징으로 하는 소둔공정용 열처리장치.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 서포트유닛(300)은 상기 베이스 플레이트(100)의 중심 하측면에 배치되는 중심서포트편(310))과, 상기 베이스 플레이트(100)의 하측면에 방사상으로 배치되는 복수의 전개서포트편(320)을 포함하는 것을 특징으로 하는 소둔공정용 열처리장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 복수의 전개서포트편(320)은 상기 중심서포트편(310))을 향해 길게 연장 형성되는 제1서포트편(321)과, 상기 제1서포트편(321)보다 짧게 연장 형성되는 제2서포트편(322)로 구성되는 것을 특징으로 하는 소둔공정용 열처리장치.

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