KR101365519B1 - 방향성 전기강판의 열처리장치 - Google Patents

방향성 전기강판의 열처리장치 Download PDF

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Abstract

내부 분위기 가스를 인너커버의 상측 방향으로 이동시키면서 예열한 후 인너커버의 내측공간에 공급하여, 코일의 상,하부를 균일하게 가열하는 방향성 전기강판의 열처리장치가 소개된다.
방향성 전기강판의 열처리장치는 코일이 놓여지는 베이스 플레이트와, 코일을 감싸도록 하측 가장자리부가 베이스 플레이트의 가장자리부에 실링되게 결합되는 인너커버와, 내부 분위기 가스를 인너커버의 내측 상부로 유도하도록 베이스 플레이트에 장착되는 가스공급유닛과, 베이스 플레이트의 하부를 지지하는 서포트유닛을 포함하여 구성된다.

Description

방향성 전기강판의 열처리장치{HEAT-TREATMENT APPARATUS OF GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL SHEETS}
본 발명은 방향성 전기강판의 열처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 내부 분위기 가스를 인너커버의 상측 방향으로 이동시키면서 예열한 후 인너커버의 내측공간에 공급함으로써, 코일의 상부와 하부 간의 온도차를 줄일 수 있도록 하는 방향성 전기강판의 열처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 방향성 전기강판은 열연, 냉연 및 탈탄질화소둔의 1차 소둔을 거친 후, 강판의 표면에 소둔분리제를 도포하고 2차 고온소둔을 행하는데, 이러한 방향성 전기강판의 2차 소둔작업은 열이 직접 전기강판에 가해지지 않는 간접 소둔방식으로 실시되고 있다.
방향성 전기강판의 소둔작업과 관련된 기술로서, "방향성 전기강판코일의 소둔공정에 있어서 코일 엣지 변형방지방법 및 장치(특허공개공보 : 10-1999-0042919)"가 참고된다.
이 기술에서는 고온 소둔처리시 코일의 엣지부에서 발생되는 변형을 방지하기 위해, 베이스의 상면에 코일을 탄성적으로 지지하는 코일안치부가 마련되는 구성이 소개되고 있다.
아울러, 도 1에 도시된 바와 같이, 다른 형태의 종래 COF(Continuous Open frame Furnace) 공정에서, 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), 외부 분위기 가스인 버너연소분위기와 내부 분위기 가스인 수소분위기 가스 간의 직접적인 접촉을 차단하기 위해, 상부서포트(20) 및 하부서포트(30)를 덮어 바닥(60)의 모래(61)에 고정되는 커버(40)로 구성된다.
그러나 이러한 종래 기술의 경우, 커버가 외부가열원에 의한 복사 열전달로 가열되거나 외부냉각원에 의한 대류 열전달로 냉각되면, 해당 열은 커버 내부의 코일에 전달하게 되는데, 이때, 코일의 상부는 커버의 복사열로 인해 가열 및 냉각되지만, 코일의 하부는 커버의 복사열에 의해 가열 및 냉각된 원형판을 매개로 가열 및 냉각되기 때문에, 코일의 상부 및 하부에 열온도 차이가 발생되고, 이 열온도 차이는 코일의 상부와 하부 간에 온도편차를 야기하였다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 인너커버의 열원을 이용하여 내부 분위기 가스를 예열하여 인너커버내에 공급되도록 하여 코일을 균일하게 가열시키는 방향성 전기강판의 열처리장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 코일의 상,하부를 균일하게 가열하기 위한 방향성 전기강판의 열처리장치로서, 베이스 플레이트, 인너커버, 가스공급유닛 및 서포트유닛을 포함한다. 베이스 플레이트에는 코일이 놓여지고, 인너커버는 상기 코일을 감싸도록 하측 가장자리부가 상기 베이스 플레이트의 가장자리부에 실링되게 결합되고, 가스공급유닛은 내부 분위기 가스를 상기 인너커버의 내측 상부로 유도하도록 상기 베이스 플레이트에 장착되고, 서포트유닛은 상기 베이스 플레이트의 하부를 지지한다.
바람직하게, 상기 가스공급유닛은 상기 베이스 플레이트의 중심에 형성된 플레이트홀부에 위치되어 상기 인너커버의 내측공간에 내부 분위기 가스를 공급하는 가스튜브와, 하단이 상기 가스튜브에 연결되고 상단이 적어도 상기 코일의 상부보다 높은 위치까지 연장되는 가스유도관을 포함하고, 상기 가스튜브에서 공급된 내부 분위기 가스는 가스유도관을 따라 상기 인너커버의 내측 상부로 유도되면서 주위 열원에 의해 가열된다.
바람직하게, 본 발명은 상기 베이스 플레이트와 서포트유닛 사이에 개재되어 가스튜브를 지지하는 실링 플레이트를 더 포함한다.
바람직하게, 상기 베이스 플레이트의 가장자리부에는 복수의 가장자리홀부가 원주 방향으로 이격 배치되고, 상기 가스공급유닛은 상기 가장자리홀부에 위치되어 상기 인너커버의 내측공간에 내부 분위기 가스를 공급하는 가스튜브와, 하단이 상기 가스튜브에 연결되고 상단이 적어도 상기 코일의 상부보다 높은 위치까지 연장되는 가스유도관을 포함한다.
바람직하게, 상기 가스유도관의 상단부에는 상기 인너커버의 내측 상부로 유도된 내부 분위기 가스를 방사방향으로 분사하기 위한 복수의 분사홀이 원주방향으로 이격 형성된다.
바람직하게, 상기 가스유도관은 상기 가스튜브에 연결되어 상방향으로 연장 형성되는 수직 가스유도관과, 상기 수직 가스유도관에 수직방향으로 연장형성되고 하면에 분사홀이 형성되는 수평 가스유도관을 포함한다.
바람직하게, 상기 복수의 분사홀은 상기 가스유도관의 상단부에 위치한 복수의 분사홀 중에서 하측에 위치한 분사홀이 상측에 위치한 분사홀보다 더 많은 개수로 형성된다.
본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.
첫째, 본 발명은 내부 분위기 가스가 인너커버의 상측방향으로 유도되면서 예열되도록 구성함으로써, 코일의 상부와 하부 간의 온도차를 줄이고, 이를 통해 열전달 효율을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
둘째, 본 발명은 예열된 내부 분위기가스를 인너커버 내측공간에 순환시켜 코일을 균일하게 가열시킴으로써, 코일의 자성편차를 줄여 코일 자성품질을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 구성도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.
도 3은 제1 실시예의 변형예에 따른 본 발명에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.
도 4는 제1 실시예의 또 다른 변형예에 따른 본 발명에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.
도 5는 제1 실시예의 또 다른 변형예에 따른 본 발명에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.
이하에서는 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 방향성 전기강판의 열처리장치는, 인너커버(200)의 상측 방향으로 이동되는 내부 분위기 가스를 인너커버(200)의 열원을 이용하여 예열한 후, 인너커버(200)의 내측공간에 공급하여 코일의 상부와 하부 간의 온도차를 줄일 수 있도록 한다.
이를 구현하기 위한 방향성 전기강판의 열처리장치는, 크게 베이스 플레이트(100), 인너커버(200), 가스공급유닛(300) 및 서포트유닛(500)을 포함하여 이루어진다.
베이스 플레이트(100)는 서포트유닛(500)에 의해 지지되는 원형의 플레이트 형상으로 구성되어, 해당 상면 중앙에 코일이 놓여지고, 해당 가장자리부에 인너커버(200)가 실링되게 결합된다.
인너커버(200)는 하방향으로 개방되는 용기 형태로 이루어져 코일을 덮도록 베이스 플레이트(100)와 결합되고, 해당 내측에 내부 분위기가스가 투입되어 충진되도록 가스공급유닛(300)이 배치된다.
가스공급유닛(300)은 베이스 플레이트(100)의 중앙에 관통되게 장착되어 인너커버(200)의 상측으로 연장되는 관 형태로 이루어져, 가스공급부(미도시)로부터 내부 분위기가스를 공급받아 인너커버(200)의 내측 상부로 유도한다.
서포트유닛(500)은 내화물 재질로 이루어지는 복수의 서포트편으로 구성되어 베이스 플레이트(100)의 처짐을 방지한다. 이들 복수의 서포트편 사이 공간에는 외부의 열원이 베이스 플레이트(100)에 전달되도록 하는 열전달공간부(501)가 형성된다.
상술한 구성을 보다 명확히 설명하기 위하여 해당 도면을 참고하여 본 실시예에 따른 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같습니다.
도 2에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(100)는 코일이 놓여지는 플레이트로, 해당 중앙에 코일(C)의 중심홀(H)에 연통되는 플레이트홀부(110)가 형성된다. 이 코일(C)의 중심홀(H)은 코일(C)의 권취시 권취에 의해 형성되는 코일(C)의 중심 공간이다.
이러한 베이스 플레이트(100)의 가장자리에는 원형의 홈 형태로 이루어지는 실링홈부(120)가 형성된다. 실링홈부(120)에는 인너커버(200)의 하측 가장자리부(210)가 삽입된 상태에서 실링부재(400)가 충진된다. 여기서, 실링부재(400)는 베이스 플레이트(100)의 가장자리와 인너커버(200)의 하측 가장자리부(210)가 결합 부위를 긴밀하게 실링함으로써, 상기 결합 부분을 통해 외부 분위기 가스와 내부 분위기 가스가 서로 교환되는 것을 방지한다.
또한, 이 베이스 플레이트(100)의 하측에는 고온의 외부 분위기 가스에 직접 노출되는 열전달공간부(501)가 형성된다. 이 열전달공간부(501)는 복수의 서포트편 사이에 형성되는 공간으로, 외부 열원을 베이스 플레이트(100)를 매개로 코일(C)의 하부에 전달한다. 따라서, 베이스 플레이트(100)는 열 전달이 우수한 특징을 갖는 스틸(steel)재질로 구성되는 것이 바람직하다.
변형예로, 도 3에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(100)는 제1 베이스 플레이트(100a) 및 제2 베이스 플레이트(100b)로 구성될 수 있다. 제1 베이스 플레이트(100a)는 코일(C)의 중심홀(H)에 연통되는 고리형태로 구성되고, 제2 베이스 플레이트(100b)는 제1 베이스 플레이트(100a) 및 실링부재(400)가 수용되는 안착홈부(101)가 내측에 형성되는 용기 형태로 이루어진다.
예컨대, 서포트유닛(500)의 상면에 제2 베이스 플레이트(100b)가 배치되고, 이 제2 베이스 플레이트(100b)의 안착홈부(101)에 제1 베이스 플레이트(100a) 및 실링부재(400)가 수용되며, 실링부재(400)에는 인너커버(200)의 하측 가장자리부(210)가 삽입되어 조립이 이루어진다.
인너커버(200)는 해당 하부가 개방되는 용기 형태로 이루어져, 하측 가장자리부(210)가 베이스 플레이트(100)의 실링홈부(120)에 실링되게 결합되고, 해당 내측에 코일(C)이 수용된다.
이러한 인너커버(200)는 소둔로(800) 내부에 설치된 연소버너에 의해 가열된다. 예컨대, 연소버너에 의해 인너커버(200)가 가열되면 가열된 인너커버(200)에서 복사열이 발생되고 이 복사열은 인너커버(200) 내측에 수용된 코일(C)을 가열시킬 수 있다. 이때, 인너커버(200)의 내측에는 인너커버(200)의 열원을 이용하여 내부 분위기가스를 예열하는 가스공급유닛(300)이 마련된다.
가스공급유닛(300)은 가스튜브(310), 가스유도관(320) 및 및 가스공급관(330)을 포함하는 구성으로, 가스튜브(310)에서 공급된 내부 분위기가스를 가스유도관(320)을 따라 이동시키면서 내부 분위기가스가 가스유도관(320)의 주위 열원에 의해 가열되도록 한다.
여기서, 가스공급유닛(300)의 가스튜브(310)는 베이스 플레이트(100)의 중심에 형성된 플레이트홀부(110)에 위치되고, 가스공급관(330)을 매개로 가스공급부(미도시)로부터 내부 분위기가스를 공급받아 가스유도관(320)에 전달한다.
그리고 가스공급유닛(300)의 가스유도관(320)은 코일(C)의 중심홀(H)을 관통하여 연장되는 구조로, 해당 하단이 가스튜브(310)에 연결되고 해당 상단이 적어도 코일의 상부보다 높은 위치까지 연장된다. 이때, 가스유도관(320)의 상단부에는 복수의 분사홀(321)이 원주방향으로 이격 형성되는데, 이 복수의 분사홀(321)은 인너커버(200)의 내측 상부로 유도된 내부 분위기 가스를 인너커버(200)의 방사방향으로 분사함으로써, 코일이 전체적으로 균일하게 가열되도록 한다.
변형예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 이 복수의 분사홀(321)은 가스유도관(320)의 상단부에 위치한 복수의 분사홀(321) 중에서 하측에 위치한 분사홀(321)이 상측에 위치한 분사홀(321)보다 더 많은 개수로 형성될 수 있다.
이 경우, 분사홀(321)에서 분사된 내부 분위기 가스는, 코일(C)의 상단부에서 멀게 위치한 분사홀(321)보다 코일(C)의 상단부에 가깝게 위치한 분사홀(321)로 많은 양의 공급됨으로써, 인너커버(200) 내 내부 분위기 가스의 순환이 보다 원활하게 이루어질 수 있다.
한편, 가스공급유닛(300)이 장착되는 베이스 플레이트(100)의 플레이트홀부(110)에는, 내부 분위기 가스와 외부 분위기 가스를 서로 차단시키기 위한 실링부재(400)가 충진된다.
이 실링부재(400)는 인너커버(200)의 내측 공간을 외부 분위기 가스로부터 실링하기 위한 샌드로 구성되며, 베이스 플레이트(100)의 높이와 동일한 높이를 갖도록 베이스 플레이트(100)의 실링홈부(120)와 플레이트홀부(110)에 각각 충진된다. 이때, 가스튜브(310)의 외경이 플레이트홀부(110)의 외경보다 넓게 설계되어, 가스튜브(310)가 플레이트홀부(110)에 지지되도록 한다.
물론, 도 5에 도시된 바와 같이, 베이스 플레이트(100)와 서포트유닛(500) 사이에는 가스튜브(310)를 지지하는 실링 플레이트(600)가 개재될 수 있다. 이 실링 플레이트(600)는 내열 세라믹 페이퍼와 같은 실링 가스켓의 형태로 구성되어 가스튜브(310)를 지지하는 바, 실링 플레이트(600)의 상면에 가스튜브(310)가 배치되고, 실링 플레이트(600)의 하면에 서포트유닛(500)이 지지되도록 배치된다.
서포트유닛(500)은 베이스 플레이트(100)의 하부를 지지함으로써, 베이스 플레이트(100)의 처짐을 방지한다. 이 서포트유닛(500)은 열전달공간부(501)를 사이에 두고 배치되는 복수의 서포트편으로 구성된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 가스공급유닛(300)은 내부 가스 분위기를 인너커버(200)의 상측 방향으로 이동시키면서 예열한 후, 코일(C)의 상단을 향해 내구 가스 분위기가 하방향을 분사되도록 구성된다.
이를 위해, 가스공급유닛(300)은 전체적으로 "T"자 형태를 이루는 수직 가스유도관(320a)과 수평 가스유도관(320b)으로 이루어진다. 여기서, 수직 가스유도관(320a)은 가스튜브(310)에 연결되어 상방향으로 연장 형성되고, 수평 가스유도관(320b)은 수직 가스유도관(320a)에 수직방향으로 연장형성되고 하면에 분사홀(321)이 형성된다.
이에 따라, 내부 분위기 가스는 가스튜브(310), 수직 가스유도관(320a) 및 수평 가스유도관(320b)으로 유도된 후, 수평 가스유도관(320b)의 분사홀(321)을 통해 코일의 상부측을 향해 하방향으로 분사됨으로써, 코일이 전체적으로 균일하게 가열되도록 할 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 가스공급유닛(300)은 베이스 플레이트(100)의 가장자리부에 복수개 설치될 수 있다. 이를 위해, 베이스 플레이트(100)의 가장자리부에는 복수의 가장자리홀부(130)가 원주 방향으로 이격 배치된다.
이러한 가스공급유닛(300)은 가스튜브(310), 가스유도관(320) 및 가스공급관(330)으로 구성되는 바, 가스튜브(310)는 가장자리홀부(130)에 위치되어 인너커버(200)의 중심을 향해 내부 분위기 가스를 공급하고, 가스유도관(320)은 하단이 가스튜브(310)에 연결되고 코일의 상부보다 높은 위치까지 연장되고 해당 일측면에 인너커버(200)의 중심을 향해 내부 분위기 가스를 공급하기 위한 분사홀(321)이 형성된다.
이로써, 내부 분위기 가스는 베이스 플레이트(100)의 가장자리부에 배치된 가스튜브(310) 및 가스유도관(310)으로 각각 유도된 후, 가스유도관(320)의 분사홀(321)을 통해 코일을 향해 분사됨으로써, 코일이 전체적으로 균일하게 가열되도록 할 수 있다.
이와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 베이스 플레이트(100)의 플레이트홀부(110)에 가스공급유닛(300)를 설치한 후 샌드를 이용하여 실링하고, 코일(C)을 베이스 플레이트(100) 상면에 적층하고, 베이스 플레이트(100)의 가장자리에 인너커버(200)의 하측 가장자리부(210)가 샌드를 통해 실링되도록 결합한다.
이후, 소둔로(800)의 연소버너를 발화시켜 소둔로(800) 내의 외부 분위기 가스를 가열시킨다. 이와 같이, 인너커버(200)의 외부 공간을 가열하게 되면, 인너커버(200)에서 발생된 복사열에 의하여 인너커버(200)의 내측공간이 간접적으로 가열될 수 있다.
이때, 연소버너(720)에 의해 가열된 외부 분위기 가스 열은 서포트유닛(500)의 하부에 마련된 열전달공간부(501)에 전달되고, 베이스 플레이트(100)를 통해 코일(C)의 하부에서 열전달됨으로써, 코일(C)의 상,하부에 대한 가열/냉각 속도를 개선할 수 있다.
아울러, 가스공급관(330)을 매개로 가스공급부(미도시)로부터 가스튜브(310)로 공급된 내부 분위기 가스는, 가스유도관(320)을 따라 인너커버(200)의 상방향으로 이동시키면서 내부 분위기가스가 가스유도관(320)의 주위 열원에 의해 가열되며, 이때, 가열된 내부 분위기가스는 복수의 분사홀(321)을 분사됨으로써, 코일을 전체적으로 균일하게 가열할 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 101 :안착홈부
110 :플레이트홀 120 :실링홈부
200 :인너커버 300 :가스공급유닛
310 :가스튜브 320 :가스유도관
321 :분사홀 330 :가스공급관
400 :실링부재 500 :서포트유닛
501 :열전달공간부 600 :실링 플레이트

Claims (7)

  1. 코일의 상,하부를 균일하게 가열하기 위한 방향성 전기강판의 열처리장치로서,
    코일이 놓여지는 베이스 플레이트;
    상기 코일을 감싸도록 하측 가장자리부가 상기 베이스 플레이트의 가장자리부에 실링되게 결합되는 인너커버;
    내부 분위기 가스를 상기 인너커버의 내측 상부로 유도하도록 베이스 플레이트의 중심에 형성된 플레이트홀부에 위치되어 상기 인너커버의 내측공간에 내부 분위기 가스를 공급하는 가스튜브와, 하단이 상기 가스튜브에 연결되고 상단이 적어도 상기 코일의 상부보다 높은 위치까지 연장되는 가스유도관을 포함하는 가스공급유닛; 및
    상기 베이스 플레이트의 하부를 지지하는 서포트유닛을 포함하며,
    상기 가스튜브에서 공급된 내부 분위기 가스는 가스유도관을 따라 상기 인너커버의 내측 상부로 유도되면서 주위 열원에 의해 가열되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 열처리장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트와 서포트유닛 사이에 개재되어 가스튜브를 지지하는 실링 플레이트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 열처리장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 베이스 플레이트의 가장자리부에는 복수의 가장자리홀부가 원주 방향으로 이격 배치되고,
    상기 가스공급유닛은 상기 가장자리홀부에 위치되어 상기 인너커버의 내측공간에 내부 분위기 가스를 공급하는 가스튜브와, 하단이 상기 가스튜브에 연결되고 상단이 적어도 상기 코일의 상부보다 높은 위치까지 연장되는 가스유도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 열처리장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스유도관의 상단부에는 상기 인너커버의 내측 상부로 유도된 내부 분위기 가스를 방사방향으로 분사하기 위한 복수의 분사홀이 원주방향으로 이격 형성되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 열처리장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가스유도관은 상기 가스튜브에 연결되어 상방향으로 연장 형성되는 수직 가스유도관과, 상기 수직 가스유도관에 수직방향으로 연장형성되고 하면에 복수의 분사홀이 형성되는 수평 가스유도관을 포함하는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 열처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 복수의 분사홀은 상기 가스유도관의 상단부에 위치한 복수의 분사홀 중에서 하측에 위치한 분사홀이 상측에 위치한 분사홀보다 더 많은 개수로 형성되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 열처리장치.
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