KR101285556B1 - 금속재의 예열 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 금속재 표면처리 장치의 전단에 설치되는 예열 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 금속재의 예열 장치는, 금속재를 이송시키는 롤러 상에 배치되며 예열 공간을 형성하는 예열 케이스; 예열 케이스의 상부에 마련되어 금속재의 상면을 예열시키는 제1 시즈히터; 예열 케이스의 하부에 마련되어 금속재의 하면을 예열시키는 제2 시즈히터; 예열 케이스의 상부 중앙에 마련되어 제1 시즈히터에 의한 예열온도 변화를 감지하는 제1 서모커플; 예열 케이스의 하부 측면에 마련되어 제2 시즈히터에 의한 예열온도 변화를 감지하는 제2 서모커플; 및 제1 서모커플의 감지신호 및 제2 서모커플의 감지신호를 수신하여 제1 시즈히터 및 제2 시즈히터를 개별 온/오프하여 예열 케이스 내의 상하부 온도를 동일하게 유지시키는 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 금속재의 예열 장치는 적정 예열 온도를 유지하는 한편, 예열 온도의 편차를 방지하여 금속재의 손상 없이 예열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

금속재의 예열 장치{APPARATUS FOR METAL PRE-HEATING}
본 발명은 금속재 표면처리 장치의 전단에 설치되는 예열 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 철강, 조선 등에서 사용되는 판상의 금속재는 표면처리 장치(shot機)를 통해 먼지 및 이물질을 제거하고 표면을 연마하여 표면처리된 후 페인트 작업 등이 행해진다. 또한, 금속재를 이송하는 롤러 테이블 상에서 표면처리 장치 전단에는 예열 장치가 구비되어 금속재의 표면에 묻은 이물질, 특히 동절기에 많이 발생되는 응축수를 가열에 의해 미리 제거하고 있다.
종래의 예열 장치는 LPG 가스를 연소시켜 가열하는 방식으로, 발생되는 열풍이 금속재에 직접 가해져 예열 속도는 빠르지만, 적정 예열 온도를 유지하기 힘들고 위치에 따라 예열 온도의 편차가 발생하여 금속재의 손상과 변형을 일으키는 문제점이 있다. 또한, 고가의 LPG 가스 사용으로 예열 장치의 운영비가 증가하는 문제점이 있다. 또한, 가스발생 장치, 냉각 장치, 안전 장치 등 다양한 구성요소가 요구되며, 가스 예열 장치의 특성상 넓은 공간을 차지하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 적정 예열 온도를 유지하는 한편, 예열 온도의 편차를 방지하여 금속재의 손상 없이 예열효율을 향상시킬 수 있는 금속재의 예열 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고가의 LPG 가스를 대체함으로써, 운용 비용을 절감할 수 있는 금속재의 예열 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 간단한 구성요소로 구성되며, 좁은 공간에도 사용 가능한 금속재의 예열 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 여기에 언급되지 않은 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 금속재의 예열 장치는, 금속재를 이송시키는 롤러 상에 배치되며 예열 공간을 형성하는 예열 케이스; 예열 케이스의 상부에 마련되어 금속재의 상면을 예열시키는 제1 시즈히터; 예열 케이스의 하부에 마련되어 금속재의 하면을 예열시키는 제2 시즈히터; 예열 케이스의 상부 중앙에 마련되어 제1 시즈히터에 의한 예열온도 변화를 감지하는 제1 서모커플; 예열 케이스의 하부 측면에 마련되어 제2 시즈히터에 의한 예열온도 변화를 감지하는 제2 서모커플; 및 제1 서모커플의 감지신호 및 제2 서모커플의 감지신호를 수신하여 제1 시즈히터 및 제2 시즈히터를 개별 온/오프하여 예열 케이스 내의 상하부 온도를 동일하게 유지시키는 컨트롤러를 포함한다.
또한, 본 발명의 금속재의 예열 장치는, 예열 케이스 내측의 상면 및 측면에 형성되어 예열 공간을 감싸는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제1 시즈히터의 몸체는 상면부에 위치하는 단열재의 하면에 밀착되며, 제1 시즈히터의 전압 인입단은 단열재를 관통하여 상방으로 돌출되고, 예열 케이스에는 제1 시즈히터의 전압 인입단을 수용하는 상단 수용부가 마련되며, 상단 수용부는 외기를 순환시키는 통풍구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제2 시즈히터의 전압 인입단은 측면부에 위치하는 단열재를 관통하여 측방으로 돌출되고, 예열 케이스에는 제2 시즈히터의 전압 인입단을 수용하는 측단 수용부가 마련되며, 측단 수용부는 외기를 순환시키는 통풍구가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제1 서모커플의 몸체 및 제2 서모커플의 몸체는 단열재의 내측에 위치하며, 제1 서모커플의 신호출력단 및 제2 서모커플의 신호출력단은 단열재를 관통하여 외측에 노출되는 것을 특징으로 한다.
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명의 금속재의 예열 장치는 적정 예열 온도를 유지하는 한편, 예열 온도의 편차를 방지하여 금속재의 손상 없이 예열효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 금속재의 예열 장치는 고가의 LPG 가스를 대체함으로써, 운용 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 금속재의 예열 장치는 간단한 구성요소로 구성되며, 좁은 공간에도 사용 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치의 정면도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
이상과 같은 본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치의 측면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치의 평면도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치의 정면도이다. 참고로, 도 1 내지 도 3에서 금속재의 예열 장치의 구성요소를 보다 잘 나타내기 위해 부분적으로 단면 또는 투시하여 나타내었다. 또한, 도 1 내지 도 3에서는 금속재가 진행하여 들어오는 방향을 정면으로 정의한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치는, 예열 케이스(110), 제1 시즈히터(120), 제2 시즈히터(130), 제1 서모커플(140), 제2 서모커플(150), 컨트롤러(도 4의 도면부호 160 참조)를 포함한다.
예열 케이스(110)는 금속재(10)를 이송시키는 롤러(11) 상에 배치되며 예열 공간을 형성한다. 구체적으로, 예열 케이스(110)는, 제1 시즈히터(120, sheath heater), 제2 시즈히터(130), 제1 서모커플(140, thermo couple), 제2 서모커플(150), 컨트롤러(160) 등의 구성요소를 수용하며 예열 공간을 형성하는 한편, 롤러(11)의 이송 동작을 간섭하지 않도록 형성된다. 즉, 롤러(11)가 형성된 개소에서는, 예열 케이스(110)가 상방으로 함몰되어 롤러(11)와 일정 간격으로 이격된 형상을 이루며, 금속재(10)가 롤러(11)에 접촉되어 이송될 수 있도록 상기 개소의 예열 케이스(110)의 하단은 개방된 구조를 이룬다. 따라서, 예열 케이스(110) 내에서 예열 효율을 높이기 위해 제1 시즈히터(120) 및 제2 시즈히터(130)는 이웃하는 두 개의 롤러(11) 사이에 위치하게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치는, 예열 케이스(110) 내측의 상면 및 측면에 형성되어 예열 공간을 감싸는 단열재(170)를 더 포함하는 것이 가능하다. 단열재(170)는 제1 시즈히터(120) 및 제2 시즈히터(130)의 발열로 인한 예열 케이스(110)의 열 변형 및 외부로의 열전도에 의한 방산열량 손실을 최소화하기 위한 것으로, 예열 케이스(110)의 내측면을 따라 라이닝(lining)된다. 단열재(170)는 세라믹 섬유 계통의 세라믹 블랜킷(ceramic blanket) 재질을 압축하여, 예열 케이스(110) 내측을 따라 시공하는 것이 바람직하다.
제1 시즈히터(120)는 예열 케이스(110)의 상부에 마련되어 금속재(10)의 상면을 예열시킨다. 구체적으로, 제1 시즈히터(120)는 일단이 ‘U'자형으로 만곡되고 타단에는 한쌍의 전압 인입단(121, 122)이 형성되는 파이프 형상으로 형성되며, 내부에는 히터 엘리먼트(heater element)와, 절연 및 보호를 위하여 알루미나 분말을 압축 충진한 구조를 이룬다. 또한, 제1 시즈히터(120)는 전압 인입단(121, 122)을 예열 공간의 외부로 노출시키기 위하여 타단이 상방으로 절곡된다. 이와 같은 구조의 제1 시즈히터(120)는 도 1 내지 도 3과 같이, 정면을 기준으로 좌우에 하나씩 형성되어, 금속재(10)가 진입하는 전방으로부터 후방으로 복수개 배치된다.
또한, 제1 시즈히터(120)의 몸체는 예열 케이스(110)의 상면부에 위치하는 단열재(170)의 하면에 밀착되며, 제1 시즈히터(120)의 전압 인입단(121, 122)은 단열재(170)를 관통하여 상방으로 돌출되고, 예열 케이스(110)에는 제1 시즈히터(120)의 전압 인입단(121, 122)을 수용하는 상단 수용부(111)가 마련되며, 상단 수용부(111)는 외기를 순환시키는 통풍구(112)가 형성되는 것이 가능하다. 이에 따라, 제1 시즈히터(120)의 몸체는 단열재(170) 내에 내장되어 외부로 방산되는 열을 최소화하여 예열 효율을 높이는 한편, 단열재(170)를 기준으로 외부에 노출되는 제1 시즈히터(120)의 전압 인입단(121, 122)은 고온에 의한 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
한편, 제1 시즈히터(120)는 발열시 히터 자체의 열팽창에 의해 하부로 쳐지지 않도록 히터 지지대(180)에 의해 견고히 지지된다.
제2 시즈히터(130)는 예열 케이스(110)의 하부에 마련되어 금속재(10)의 하면을 예열시킨다. 구체적으로, 제2 시즈히터(130)는 일단이 ‘U'자형으로 만곡되고 타단에는 한쌍의 전압 인입단(131, 132)이 형성되는 파이프 형상으로 형성되며, 내부에는 히터 엘리먼트와, 절연 및 보호를 위하여 알루미나 분말을 압축 충진한 구조를 이룬다. 이와 같은 구조의 제2 시즈히터(130)는 도 1 내지 도 3과 같이, 정면을 기준으로 좌우에 하나씩 형성되어, 금속재(10)가 진입하는 전방으로부터 후방으로 복수개 배치된다.
또한, 제2 시즈히터(130)의 전압 인입단(131, 132)은 예열 케이스(110)의 측면부에 위치하는 단열재(170)를 관통하여 측방으로 돌출되고, 예열 케이스(110)에는 제2 시즈히터(130)의 전압 인입단(131, 132)을 수용하는 측단 수용부가(113) 마련되며, 측단 수용부(113)는 외기를 순환시키는 통풍구(114)가 형성되는 것이 가능하다. 이에 따라, 제2 시즈히터(130)의 몸체는 단열재(170) 내에 내장되어 외부로 방산되는 열을 최소화하여 예열 효율을 높이는 한편, 단열재(170)를 기준으로 외부에 노출되는 제2 시즈히터(130)의 전압 인입단(131, 132)은 고온에 의한 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
제1 서모커플(140)은 예열 케이스(110)의 상부 중앙에 마련되어 제1 시즈히터(120)에 의한 예열온도 변화를 감지한다. 즉, 제1 서모커플(140)의 몸체는 단열재(170)의 내측에 위치하며, 제1 서모커플(140)의 신호출력단(141)은 단열재(170)를 관통하여 외측에 노출된다. 이에 따라, 제1 서모커플(140)의 몸체는 단열재(170) 내에 내장되어 제1 시즈히터(120)에 의한 예열온도 변화를 정확하고 신뢰성 있게 감지하는 한편, 단열재(170)를 기준으로 외부에 노출되는 제1 서모커플(140)의 신호출력단(141)은 고온에 의한 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
제2 서모커플(150)은 예열 케이스(110)의 하부 측면에 마련되어 제2 시즈히터(130)에 의한 예열온도 변화를 감지한다. 즉, 제2 서모커플(150)의 몸체는 단열재(170)의 내측에 위치하며, 제2 서모커플(150)의 신호출력단(151)은 단열재(170)를 관통하여 외측에 노출된다. 이에 따라, 제2 서모커플(150)의 몸체는 단열재(170) 내에 내장되어 제2 시즈히터(130)에 의한 예열온도 변화를 정확하고 신뢰성 있게 감지하는 한편, 단열재(170)를 기준으로 외부에 노출되는 제2 서모커플(150)의 신호출력단(151)은 고온에 의한 손상 및 파손을 방지할 수 있다.
컨트롤러(160)는 제1 서모커플(140)의 감지신호 및 제2 서모커플(150)의 감지신호를 수신하여 제1 시즈히터(120) 및 제2 시즈히터(130)를 개별 온/오프하여 예열 케이스(110) 내의 상하부 온도를 동일하게 유지시킨다. 컨트롤러(160)를 포함한 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치의 동작 특성에 관한 보다 상세한 설명은 다음의 도 4를 통해 후술하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치의 동작 특성을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치는 컨트롤러(160)가 제1 서모커플(140), 제2 서모커플(150), 제1 시즈히터(120) 및 제2 시즈히터(130)와 연결되어, 제1 서모커플(140)의 감지신호 및 제2 서모커플(150)의 감지신호를 각각 개별적으로 수신한다. 또한, 수신된 감지신호를 토대로 제1 시즈히터(120) 및 제2 시즈히터(130)를 개별 온/오프시킴으로써, 예열 케이스(110) 내의 상하부 온도를 동일하게 유지시킨다. 예컨대, 하부의 온도가 적정온도 이상이되어 상부의 온도 보다 높아질 경우, 제2 서모커플(150)는 이를 감지하여 컨트롤러(160)에 전송하고, 컨트롤러(160)는 제2 시즈히터(130)를 오프시킴으로써, 하부의 온도를 낮출 수 있다. 반대의 경우도 마찬가지이다. 한편, 예열 온도는 120℃ 내지 200℃가 적정하며, 최대 400℃가 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 금속재의 예열 장치는 적정 예열 온도를 유지하는 한편, 예열 온도의 편차를 방지하여 금속재의 손상 없이 예열효율을 향상시킬 수 있으며, 운용 비용을 절감할 수 있다. 또한, 간단한 구성으로 좁은 공간에서도 설치 가능한 장점이 있다.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 금속재
11 : 롤러
110 : 예열 케이스
111 : 상단 수용부
112, 114 : 통풍구
113 : 측단 수용부
120 : 제1 시즈히터
121, 122, 131,132 : 전압 인입단
130 : 제2 시즈히터
140 : 제1 서모커플
141, 151 : 신호출력단
150 : 제2 서모커플
160 : 컨트롤러
170 : 단열재
180 : 히터 지지대

Claims (5)

  1. 금속재를 이송시키는 롤러 상에 배치되며 예열 공간을 형성하는 예열 케이스;
    상기 예열 케이스의 상부에 마련되어 상기 금속재의 상면을 예열시키는 제1 시즈히터;
    상기 예열 케이스의 하부에 마련되어 상기 금속재의 하면을 예열시키는 제2 시즈히터;
    상기 예열 케이스의 상부 중앙에 마련되어 상기 제1 시즈히터에 의한 예열온도 변화를 감지하는 제1 서모커플;
    상기 예열 케이스의 하부 측면에 마련되어 상기 제2 시즈히터에 의한 예열온도 변화를 감지하는 제2 서모커플; 및
    상기 제1 서모커플의 감지신호 및 상기 제2 서모커플의 감지신호를 수신하여 상기 제1 시즈히터 및 상기 제2 시즈히터를 개별 온/오프하여 예열 케이스 내의 상하부 온도를 동일하게 유지시키는 컨트롤러;
    를 포함하는 금속재의 예열 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예열 케이스 내측의 상면 및 측면에 형성되어 예열 공간을 감싸는 단열재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속재의 예열 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 시즈히터의 몸체는 상면부에 위치하는 상기 단열재의 하면에 밀착되며, 상기 제1 시즈히터의 전압 인입단은 상기 단열재를 관통하여 상방으로 돌출되고,
    상기 예열 케이스에는 상기 제1 시즈히터의 전압 인입단을 수용하는 상단 수용부가 마련되며, 상기 상단 수용부는 외기를 순환시키는 통풍구가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속재의 예열 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 시즈히터의 전압 인입단은 측면부에 위치하는 상기 단열재를 관통하여 측방으로 돌출되고,
    상기 예열 케이스에는 상기 제2 시즈히터의 전압 인입단을 수용하는 측단 수용부가 마련되며, 상기 측단 수용부는 외기를 순환시키는 통풍구가 형성되는 것을 특징으로 하는 금속재의 예열 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제1 서모커플의 몸체 및 상기 제2 서모커플의 몸체는 상기 단열재의 내측에 위치하며, 상기 제1 서모커플의 신호출력단 및 상기 제2 서모커플의 신호출력단은 상기 단열재를 관통하여 외측에 노출되는 것을 특징으로 하는 금속재의 예열 장치.
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