KR101433430B1 - 방향성 전기강판의 열처리장치 - Google Patents

Abstract

소둔로내 열원을 이용하여 인너커버에 유입되는 내부 분위기가스를 미리 예열함으로써, 코일의 외측부 및 내측부를 균일하게 가열하는 방향성 전기강판의 열처리장치가 소개된다.
이 방향성 전기강판의 열처리장치는 코일이 놓여지는 베이스 플레이트와, 코일을 감싸도록 하측 가장자리부가 베이스 플레이트의 가장자리부에 결합되는 인너커버와, 인너커버의 내측 공간에 내부 분위기 가스를 공급하기 위해 베이스 플레이트에 마련되는 가스튜브와, 베이스 플레이트의 하부를 지지하는 서포트유닛과, 인너커버를 외부에서 가열하기 위해 소둔로 내벽에 설치되는 연소버너와, 인너커버내로 공급되기 전에 내부 분위기 가스가 예열되도록 소둔로 내부에서 전개 배치되어 단부가 가스튜브에 연결되는 열교환파이프를 포함하여 구성된다.

Description

방향성 전기강판의 열처리장치{HEAT-TREATMENT APPARATUS OF GRAIN-ORIENTED ELECTRICAL SHEETS}

본 발명은 방향성 전기강판의 열처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소둔로내 열원을 이용하여 인너커버에 유입되는 내부 분위기가스를 미리 예열하는 방향성 전기강판의 열처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 방향성 전기강판은 열연, 냉연 및 탈탄질화소둔의 1차 소둔을 거친후, 강판의 표면에 소둔분리제를 도포한 후, 마무리의 2차 고온소둔을 행하는데, 이와 같은 방향성 전기강판의 2차 소둔작업은 열이 직접 건기강판에 가해지지 않는 간접 소둔방식으로 소둔작업이 행해지고 있다.

방향성 전기강판의 소둔작업과 관련된 기술로서, "방향성 전기강판코일의 소둔공정에 있어서 코일 엣지 변형방지방법 및 장치(특허공개공보 : 10-1999-0042919)"가 참고된다.

이 기술에서는 고온 고온처리시 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 사용되는 열처리 장치의 경우, 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.

그러나 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 열로 인해 가열 및 냉각되지만, 코일의 하부는 커버의 열에 의해 가열 및 냉각된 원형판을 매개로 가열 및 냉각되기 때문에, 코일의 상부 및 하부 또는 외측부 및 내측부 간에 열온도 차이가 발생되고, 이 열온도 차이는 코일의 부분 위치에 따른 온도편차를 발생키고, 결국, 코일의 부분 위치에 따라 온도편차가 심화되면, 심화된 코일내 온도편차는 코일의 자성편차를 증가시켜 코일 자성품질을 저하시키는 문제를 초래하였다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 소둔로의 열원을 이용하여 내부 분위기가스를 예열함으로써 코일이 균일하게 가열되도록 하는 방향성 전기강판의 열처리장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 코일의 상,하부를 균일하게 가열하기 위한 방향성 전기강판의 열처리장치로서, 베이스 플레이트, 인너커버, 가스튜브, 서포트유닛, 연소버너 및 열교환파이프를 포함하여 이루어진다. 여기서, 베이스 플레이트에는 코일이 놓여지고, 인너커버는 상기 코일을 감싸도록 하측 가장자리부가 상기 베이스 플레이트의 가장자리부에 결합되고, 가스튜브는 상기 인너커버의 내측 공간에 내부 분위기 가스를 공급하기 위해 상기 베이스 플레이트에 마련되고, 서포트유닛은 상기 베이스 플레이트의 하부를 지지하고, 연소버너는 상기 인너커버를 외부에서 가열하기 위해 소둔로 내벽에 설치되고, 열교환파이프는 상기 인너커버내로 공급되기 전에 상기 내부 분위기 가스가 예열되도록, 상기 소둔로 내부에서 전개 배치되어 단부가 상기 가스튜브에 연결된다.

바람직하게, 상기 연소버너는 상기 인너커버를 사이에 두고 상기 소둔로의 대향되는 내벽에 설치되다.

바람직하게, 상기 소둔로의 대향되는 내벽 사이에는, 복수의 인너커버가 나란하게 배치되고, 각각의 인너커버에 설치된 가스튜브에는 하나의 메인 열교환파이프에서 분기된 서브 열교환파이프가 연결된다.

바람직하게, 상기 서브 열교환 파이프는 열교환 면적이 넓어지도록 소둔로의 바닥면에 지그재그 형상으로 배치된다.

바람직하게, 상기 열교환파이프는 상기 인너커버를 중심으로 권취되도록 전개 배치되어 단부가 상기 가스튜브에 연결된다.

바람직하게, 상기 가스튜브의 상단에서 상하방향으로 연장되는 가스유도관을 더 포함하고, 상기 가스유도관의 측벽에는 내부 분위기 가스를 방사방향으로 분사하기 위한 복수의 분사홀이 형성된다.

본 발명에 의하면, 다음과 같은 현저한 효과가 구현될 수 있다.

첫째, 본 발명은 소둔로 내 열원을 이용하여 내부 분위기 가스가 인너커버의 상측방향으로 유도되면서 예열되도록 함으로써, 코일의 외측부와 내측부 간의 온도차를 줄이고, 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 소둔공정용 열처리장치를 도시한 측단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.
도 3은 제1 실시예의 변형예에 본 발명의 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.
도 4는 제1 실시예의 또 다른 변형예에 본 발명의 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치를 도시한 측단면도.

이하에서는 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치의 측단면을 나타낸 도면이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 방향성 전기강판의 열처리장치는, 소둔로내 열원을 이용하여 내부 분위기가스를 미리 예열하고, 예열된 내부 분위기가스를 인너커버 내측공간에 순환되도록 공급하여 코일의 내측부 및 외측부가 균일하게 가열되도록 한다.

이를 구현하기 위해, 제 1실시예에 따른 열처리장치는, 크게 베이스 플레이트(100), 인너커버(200), 가스튜브(300), 서포트유닛(500), 연소버너(720) 및 열교환파이프(710)를 포함하여 이루어진다.

구체적으로, 베이스 플레이트(100)는 서포트유닛(500)에 의해 지지되는 원형의 플레이트 형상으로 구성되고, 해당 상면 중앙에 코일이 놓여지며, 해당 가장지리부에 인너커버가 실링되게 결합된다.

여기서, 베이스 플레이트(100)는 열 전달이 우수한 특징을 갖는 스틸(steel)재질로 구성되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 베이스 플레이트(100)의 하측이 열전달공간부(501)를 통해 외부열원으로부터 직접 노출되므로, 소둔로(800) 내의 열원을 스틸 재질의 베이스 플레이트(100)를 통해 코일의 하부에 효과적으로 전달할 수 있기 때문이다.

그리고 베이스 플레이트(100)는 실링 플레이트(600)를 매개로 서포트유닛(500)에 지지된다. 이, 실링 플레이트(600)는 내열 세라믹 페이퍼와 같은 실링 가스켓의 형태로 구성되어 가스튜브(300)를 지지한다.

도 3은 제1 실시예의 변형예에 본 발명의 방향성 전기강판의 열처리장치의 측단면을 나타낸 도면이고, 도 4는 제1 실시예의 또 다른 변형예에 본 발명의 방향성 전기강판의 열처리장치의 측단면을 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 베이스 플레이트(100)는 제1 베이스 플레이트(100a) 및 제2 베이스 플레이트(100b)로 구성될 수 있다. 제1 베이스 플레이(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.

인너커버(200)는 하부가 개방되는 용기 형태로 이루어져, 하측 가장자리부가 베이스 플레이트(100)의 실링홈부(120)에 실링부재(400)를 통해 실링되게 결합되고, 해당 내측에 베이스 플레이트(100)에 실장되는 코일이 수용된다. 여기서, 실링부재(400)는 인너커버(200)의 내측 공간을 외부 분위기 가스로부터 실링하기 위한 것으로, 베이스 플레이트(100)의 높이와 동일한 높이를 갖도록 베이스 플레이트(100)의 실링홈부(120)와 플레이트홀부에 각각 충진되고, 샌드로 구성되어 외부 분위기 가스와 내부 분위기 가스 간의 긴밀한 실링이 가능하도록 한다.

이 인너커버(200)는 소둔로(800)에 내부에 설치된 연소버너(720)에 의해 간접 가열된다. 즉, 연소버너(720)에 의해 소둔로(800) 내 온도가 상승되면, 소둔로(800)의 열원에 의해 인너커버(200)에서 복사열이 발생되고, 이 발생된 복사열은 인너커버(200) 내측에 수용된 코일을 가열시킬 수 있다.

이때, 코일의 외측부는 인너커버(200)의 복사열에 의해 가열되지만, 코일의 내측부는 코일의 외측부만큼 가열되지 못하여 이들 간에 온도편차가 발생될 수 있는데, 본 실시예에서는 이를 고려하여 인너커버(200) 내측으로 유입되는 내부 분위기가스를, 인너커버(200) 내측으로 유입되기 전에 소둔로(800)의 열원에 의해 예열되도록 하는 것이다.

가스튜브(300)는 베이스 플레이트(100)의 플레이트홀부에 삽입되어 인너커버(200)의 내측 공간에 내부 분위기 가스를 공급한다. 이 가스튜브(300)는 열교환파이프(710)를 통해 소둔로(800)에서 예열된 내부 분위기 가스를 공급받은 후, 인너커버(200)의 내측 공간에 전달한다.

열교환파이프(710)는 내부 분위기 가스를 인너커버(200)내로 공급되기 전에 예열시키기 위해, 소둔로(800) 내부에서 전개되도록 배치되는 구조로, 메인 열교환파이프(710a)와 서브 열교환 파이프로 이루어진다. 여기서, 메인 열교환파이프(710a)는 내부 분위기가스를 외부에서 공급받고, 서브 열교환파이프(710b)는 메인 열교환파이프(710a)에서 분기되어 인너커버(200)가 위치한 장소로 전개되는 복수로 구성된다.

이로써, 소둔로(800) 내부에 전개된 서브 열교환파이프(710b)는, 연소버너(720)에 의해 가열된 소둔로(800)의 열원과 열교환되면서 가열될 수 있고, 내부 분위기가스는 가열된 서브 열교환파이프(710b)의 내부를 이동하면서 예열되어 가스튜브(300)를 통해 인너커버(200)의 내측 공간으로 유입될 수 있다. 이때, 서브 열교환 파이프는 소둔로(800)의 바닥면에 지그재그 형상으로 배치됨으로써, 소둔로(800) 내 열원과 열교환되는 열교환 면적이 넓어지도록 한다.

한편, 본 실시예에서는 소둔로(800)의 폭방향으로 한 쌍의 인너커버(200)가 배치되고 이 소둔로(800)의 대향되는 내벽에 연소버너(720)를 각각 설치하여 소둔로(800) 내부에 열원이 제공되도록 구성하였으나, 도 4에 도시된 바와 같이, 소둔로(800)의 폭방향으로 하나의 인너커버(200)가 배치되고 이 소둔로(800)의 대향되는 내벽에 연소버너(720)를 각각 설치할 수도 있을 것이다.

이때, 열교환파이프(710)는 인너커버(200)를 중심으로 권취되도록 전개 배치됨으로써, 열교환파이프(710)를 이동하는 내부 분위기가스는 인너커버(200)의 주변 열원을 이용하여 예열될 수 있다.

서포트유닛(500)은 내화물 재질로 구성되어 베이스 플레이트(100)의 하부를 지지하고, 열전달공간부(501)를 사이에 두고 배치되는 복수의 서포트편으로 구성된다. 여기서, 열전달공간부(501)는 복수의 서포트편 사이에 형성되는 소정 공간으로, 외부 분위기 가스의 열원이 베이스 플레이트(100)를 통해 코일에 전달되도록 한다.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 방향성 전기강판의 열처리장치의 측단면을 나타낸 도면이다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 제 2실시예에 따른 열처리장치는, 크게 베이스 플레이트(100), 인너커버(200), 가스튜브(300), 서포트유닛(500), 연소버너(720), 열교환파이프(710) 및 가스유도관(730)을 포함하여 이루어진다. 여기서, 베이스 플레이트(100), 인너커버(200), 가스튜브(300), 서포트유닛(500), 연소버너(720) 및 열교환파이프(710) 구성은 제1 실시예에서 설명한 베이스 플레이트(100), 인너커버(200), 가스튜브(300), 서포트유닛(500), 연소버너(720) 및 열교환파이프(710)와 비교하여 구체적인 구성과 동일하다.

다만, 가스유도관(730)은 가스튜브(300)의 상단에서 상하방향으로 연장되는 구조로, 해당 측벽에는 내부 분위기 가스를 방사방향으로 분사하기 위한 복수의 분사홀(731)이 형성된다. 이로써, 복수의 분사홀(731)은 코일(C)의 중심홀(H)에 대향되게 배치된 상태에서, 소둔로(800)의 열원에 의해 예열된 내부 분위기가스를 코일의 내측부를 향해 가열할 수 있다.

결국, 코일의 외측부는 인너커버(200)의 복사열에 의해 가열될 수 있고, 코일의 내측부는 가스유도관(730)에서 토출되는 내부 분위기가스에 의해 가열될 수 있으므로, 코일(C)의 외측부 및 내측부는 이들 간에 온도편차를 줄이면서 균일하게 가열될 수 있는 것이다.

상기의 구성으로 이루어진 본 발명의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 베이스 플레이트(100)에 가스튜브(300)를 설치한 후 샌드를 이용하여 실링하고, 코일(C)을 베이스 플레이트(100)의 상면에 적층하고, 베이스 플레이트(100)의 가장자리에 인너커버(200)의 하측 가장자리부(210)가 실링되도록 샌드를 이용하여 결합한다.

이후, 소둔로(800)의 연소버너(720)를 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 가열된다.

이때, 연소버너(720)에 의해 가열된 소둔로(800) 내의 외부 분위기 가스 열은 서포트유닛(500)의 하부에 마련된 열전달공간부(501)에 전달되고, 소둔로(800)의 열원에 의해 예열된 내부 분위기가스는 중심홀(H)이 형성된 코일(C)의 내측부를 향해 분사됨으로써, 코일(C)의 상부 및 하부는 물론, 외측부 및 내측부를 전체적으로 균일하게 가열할 수 있게 되는 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 소둔로 내 열원을 이용하여 내부 분위기 가스가 인너커버의 상측방향으로 유도되면서 예열되도록 하여, 코일의 외측부와 내측부 간의 온도차를 줄이고, 열전달 효율을 향상시킬 수 있고, 코일을 균일하게 가열시켜 코일의 자성편차를 줄일 수 있는 등의 우수한 장점을 갖는다.

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
200 :인너커버 300 :가스튜브
310 :배출관 400 :실링부재
500 :서포트유닛 501 :열전달공간부
600 :실링 플레이트 710 :열교환파이프
720 :연소버너 730 :가스유도관
800 :소둔로

Claims (6)

1. 코일의 상,하부를 균일하게 가열하기 위한 방향성 전기강판의 열처리장치로서,
   코일이 놓여지는 베이스 플레이트;
   상기 코일을 감싸도록 하측 가장자리부가 상기 베이스 플레이트의 가장자리부에 결합되는 복수의 인너커버;
   상기 인너커버의 내측 공간에 내부 분위기 가스를 공급하기 위해 상기 베이스 플레이트에 마련되는 가스튜브;
   상기 베이스 플레이트의 하부를 지지하는 서포트유닛;
   상기 인너커버를 외부에서 가열하기 위해 소둔로 내벽에 설치되는 연소버너; 및
   상기 인너커버 내로 공급되기 전에 상기 내부 분위기 가스가 상기 소둔로 내부에 수용된 외부 분위기 가스와 열교환되도록, 복수의 상기 인너커버 사이 상기 소둔로의 바닥면에 지그재그 형상으로 전개 배치되고, 단부가 상기 가스튜브에 연결되는 열교환파이프를 포함하는 방향성 전기강판의 열처리장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 연소버너는 상기 인너커버를 사이에 두고 상기 소둔로의 대향되는 내벽에 설치되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 열처리장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 열교환파이프는 상기 인너커버를 중심으로 권취되도록 전개 배치되어 단부가 상기 가스튜브에 연결되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 열처리장치.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 가스튜브의 상단에서 상하방향으로 연장되는 가스유도관을 더 포함하고, 상기 가스유도관의 측벽에는 내부 분위기 가스를 방사방향으로 분사하기 위한 복수의 분사홀이 형성되는 것을 특징으로 하는 방향성 전기강판의 열처리장치.

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