KR101434552B1 - 소둔공정용 열처리 장치 - Google Patents

소둔공정용 열처리 장치 Download PDF

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Abstract

코일의 상부에 열교환 플레이트를 설치하여 코일의 상,하부와 내,외권부의 온도 편차를 감소시킬 수 있는 소둔공정용 열처리장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

소둔공정용 열처리 장치{HEAT TREATMENT DEVICE FOR ANNEALING PROCESS}
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 일정시간 동안 1200℃ 정도의 고온에서 유지한 후 냉각시키는 COF(Continuous Open frame Furnace)공정을 거친다.
도 1은 종래 COF공정에서 사용되는 열처리 장치에 관한 개략도로서, 상기 열처리 장치는 코일이 놓여지는 베이스 플레이트(10)와, 베이스 플레이트(10)의 하부에 방사형으로 배치되는 하부 연와(30)와, 코일(C), 베이스 플레이트(10) 및 하부 연와(30)를 감싸는 커버(80)로 구성된다.
도 2는 종래 COF공정에서 사용되는 다른 열처리 장치에 관한 개략도로서, 상기 열처리 장치는 베이스 플레이트(10)와, 복사 열전달이 전달되는 열전달 공간부가 형성되는 하부 서포터(20)와, 코일(C) 및 베이스 플레이트(10)를 감싸는 커버(80)로 구성된다.
종래 COF공정에서 사용되는 열처리 장치는 가스 공급 배관이 코일(C) 내권부 하부에 위치하고, 상기 가스 공급 배관을 통해 상온의 내부 분위기 가스가 공급되므로 코일(C) 내권부 및 하부를 냉각하여, 코일(C)의 내권부와 외권부, 코일(C)의 하부와 상부의 온도편차를 크게 하였다.
특히, COF 공정 중 승온대, 균열대 구간에서는 커버(80) 내부의 온도가 1200℃ 이상으로 가열된 상태인 반면, 공급되는 내부 분위기 가스의 온도는 상온이어서 코일(C)의 내권부와 외권부, 코일(C)의 하부와 상부의 온도편차를 더욱 심화시키는 문제점이 있었다.
이러한 코일(C)내 온도편차는 코일(C)의 자성편차를 증가시켜 코일(C)의 자성품질의 저하를 야기하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 코일의 상부와 하부의 온도 편차를 감소시킬 뿐 아니라, 코일의 내권부와 외권부의 온도 편차를 감소시킬 수 있는 소둔공정용 열처리 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 코일이 놓여지는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 하부에 방사형으로 배치되는 하부 연와와, 상기 코일, 상기 베이스 플레이트 및 상기 하부 연와를 감싸는 커버를 포함하는 소둔공정용 열처리 장치에 있어서, 상기 코일 상부에 놓여 상기 커버의 복사 열전달을 저지하는 열교환 플레이트를 포함하는 소둔공정용 열처리 장치를 개시한다.
바람직하게는, 상기 열교환 플레이트는 상부 원형판, 상기 상부 원형판의 중앙에 형성된 원기둥 형상의 돌출부, 상기 상부 원형판의 외주면에 연결되어, 상기 코일의 외측 상면에 놓이는 단차부를 갖는 외부 환형판, 상기 돌출부 외주면에 연결되어, 상기 코일의 내측 상면에 놓이는 단차부를 갖는 내부 환형판을 포함하며, 상기 돌출부와 상기 내부 환형판이 연결되는 부분에 가스의 유동을 유도하는 개구부가 형성될 수 있다.
이때, 상기 상부 원형판과 상기 외부 환형판이 연결되는 부분에 가스의 유동을 유도하는 개구부가 형성될 수 있다.
이때, 상기 개구부는 복수개 형성되고, 환형으로 배치될 수 있다.
또한, 본 발명은 코일이 놓여지는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 하부에 방사형으로 배치되는 하부 서포터와, 상기 코일 및 상기 베이스 플레이트를 감싸는 커버를 포함하는 소둔공정용 열처리 장치에 있어서, 상기 코일 상부에 놓여 상기 커버의 복사 열전달을 저지하는 열교환 플레이트를 포함하는 소둔공정용 열처리 장치를 개시한다.
바람직하게는, 상기 열교환 플레이트는 상부 원형판, 상기 상부 원형판의 중앙에 형성된 원기둥 형상의 돌출부, 상기 상부 원형판의 외주면에 연결되어, 상기 코일의 외측 상면에 놓이는 단차부를 갖는 외부 환형판, 상기 돌출부 외주면에 연결되어, 상기 코일의 내측 상면에 놓이는 단차부를 갖는 내부 환형판을 포함하며, 상기 돌출부와 상기 내부 환형판이 연결되는 부분에 가스의 유동을 유도하는 개구부가 형성될 수 있다.
이때, 상기 상부 원형판과 상기 외부 환형판이 연결되는 부분에 가스의 유동을 유도하는 개구부가 형성될 수 있다.
이때, 상기 개구부는 복수개 형성되고, 환형으로 배치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 코일 상부에 열교환 플레이트를 설치하여 커버로부터 복사 열전달에 의해 코일 상부가 직접 가열되는 것을 방지하고, 열교환 플레이트를 통한 간접적인 복사 열전달 형태로 바꾸어 코일 상부가 천천히 가열되도록 하여 코일 상부와 하부의 온도편차를 감소시킬 수 있다.
또한, 덮개 구조로 된 열교환 플레이트에 의해 코일 상부의 압력을 향상시킴으로써, 가열된 내부 분위기 가스가 하측으로 대류하여 코일 상부와 하부의 온도 편차를 감소시킬 수 있다.
도 1, 2는 종래기술에 관한 개략도이다.
도 3a는 본 발명의 제 1실시예에 따른 개략도이다.
도 3b는 본 발명의 제 2실시예에 따른 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제 1, 2실시예의 열교환 플레이트에 관한 저면도이다.
도 5a는 본 발명의 제 3실시예에 따른 개략도이다.
도 5b는 본 발명의 제 4실시예에 따른 개략도이다.
도 6은 본 발명의 제 3, 4실시예의 열교환 플레이트에 관한 저면도이다.
이하, 본 발명과 관련된 소둔공정용 열처리 장치에 관한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.
장치 또는 요소 방향(예를들어 "전", "후", "위", "아래", "상", "하". "좌", "우", "횡") 등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다.
도 3a는 본 발명에 따른 소둔공정용 열처리 장치의 제 1실시예에 따른 개략도이다.
도 3a를 참조하면, 본 발명의 제 1실시예에 따른 소둔공정용 열처리 장치는 열교환 플레이트(400)를 포함한다.
베이스 플레이트(100)는 소정의 두께를 가지고 원반 형상이고, 베이스 플레이트(100)상에 코일(C)이 안착된다.
베이스 플레이트(100)의 중심부에는 소정의 직경을 갖는 원형의 개구부가 형성되어 베이스 플레이트(100)의 내주면을 이루고, 베이스 플레이트(100)의 개구부 내부에 가스 분사관이 위치한다.
베이스 플레이트(100) 하부에는 복수개의 하부 연와(300)가 방사상으로 배치된다.
하부 연와(300)는 베이스 플레이트(100) 하부에 베이스 플레이트(100)의 원형 개구부에 대응하는 공간이 형성되도록 소정의 간격을 두고 배치되고, 상기 공간에 가스 분사관이 위치한다.
커버(800)는 하부 연와(300), 베이스 플레이트(100), 코일(C)을 감싸도록 덮어 바닥(600)의 모래 등의 실링 부재(610)에 고정되어 외부의 버너연소가스와 내부 분위기 가스간의 직접적인 접촉을 차단한다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 열교환 플레이트(400)는 상부 원형판(410), 돌출부(430), 외부 환형판(470) 및 내부 환형판(450)을 포함한다.
상부 원형판(410)은 일정한 두께를 갖는 원형의 판으로서, 커버(800)에 의한 코일(C) 상부에 복사열의 직접적인 전달을 차단함으로써 코일(C) 상부의 과열을 방지한다.
상부 원형판(410)은 고온 소둔 공정(COF) 중 커버(800)에 의한 복사 열전달을 통해 가열된다.
코일(C) 하부에 위치하는 가스 분사관을 통해 분사되어 팬(미도시)에 의해 보내진 상온의 내부 분위기 가스는 가열된 상부 원형판(410)과 열교환을 통해 가열된다.
돌출부(430)는 상부 원형판(410) 중앙에 돌출되어 원기둥 형상으로 형성되고, 후술할 내부 환형판(450)을 지지한다.
외부 환형판(470)의 내주면이 상부 원형판(410)의 외주면에 위치하여, 외부 환형판(470)과 상부 환형판(410)이 연결된다.
외부 환형판(470)은 내측에 일정한 면적의 단차부(471)를 갖으며, 단차부(471)는 코일(C)의 외측 상면에 놓인다.
내부 환형판(450)은 내주면이 돌출부(430) 외주면에 위치하여, 내부 환형판(450)과 돌출부(430)가 연결된다.
내부 환형판(450)의 높이는 내부 분위기 가스의 유동을 위해 돌출부(430)의 높이보다 낮게 형성되는 것이 바람직하다.
내부 환형판(450)은 외측에 일정한 면적의 단차부(451)를 갖으며, 단차부(451)는 코일(C)의 내측 상면에 놓인다.
내부 환형판(450)과 돌출부(430)이 연결되는 부분에 복수개의 제1개구부(480)가 형성된다.
제1개구부(480)는 복수개로 형성될 수 있으며, 팬(미도시)에 의해 보내진 내부 분위기 가스가 제1개구부(480)를 통해 내부 환형판(450)과 외부 환형판(470)에 의해 형성된 열교환 플레이트(400) 내부 공간으로 유도되어, 상부 원형판(410)과의 열교환을 통해 가열된다.
팬(미도시)에 의해 보내진 내부 분위기 가스는 열교환 플레이트(400) 내부에서 고압을 형성한다. 즉 코일(C) 상부가 코일(C) 하부에 비하여 고압으로 형성된다.
열교환 플레이트(400) 내부의 고압의 가열된 내부 분위기 가스는 코일(C)의 판간 틈을 통하여 코일(C) 하부로 대류하고, 상대적으로 저온인 코일(C) 하부에서 열교환하여 코일(C)의 상부와 하부의 온도 편차를 감소시킨다.
열교환을 마친 내부 분위기 가스는 베이스 플레이트(100)와 코일(C) 하면의 틈을 따라 유동되고 실링 부재(610)를 통과하여 외부로 배출된다.
도 3b는 본 발명에 따른 소둔공정용 열처리 장치의 제 2실시예에 따른 개략도이다.
본 발명의 제 2실시예에 따른 소둔공정용 열처리 장치는 하부 서포터(200)의 구성 및 커버(800)의 배치를 제외하고 앞선 제 1실시예와 동일한 구성을 가지며, 동일한 구성에 대한 설명은 앞선 설명에 갈음한다.
베이스 플레이트(100) 하부에는 복수개의 하부 서포터(200)가 방사상으로 배치된다.
하부 서포터(200)는 베이스 플레이트(100)를 지지한다.
하부 서포터(200)는 베이스 플레이트(100) 하부에 베이스 플레이트(100)의 원형 개구부에 대응하는 공간이 형성되도록 배치되고, 상기 공간에 가스 분사관이 위치한다.
커버(800)는 베이스 플레이트(100), 코일(C)을 감싸도록 덮어 베이스 플레이트(100)의 모래 등의 실링 부재(110)에 고정되어 외부의 버너연소가스와 내부 분위기 가스간의 직접적인 접촉을 차단한다.
열교환을 마친 내부 분위기 가스는 베이스 플레이트(100)와 코일(C) 하면의 틈을 따라 유동되고 실링 부재(110)를 통과하여 외부로 배출된다.
도 5a는 본 발명에 따른 소둔공정용 열처리 장치의 제 3실시예에 따른 개략도이다.
본 발명의 제 3실시예에 따른 소둔공정용 열처리 장치는 열교환 플레이트(400)의 구성을 제외하고 앞선 제 1실시예와 동일한 구성을 가지며, 동일한 구성에 대한 설명은 앞선 설명에 갈음한다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 열교환 플레이트(400)는 상부 원형판(410), 돌출부(430), 외부 환형판(470) 및 내부 환형판(450)을 포함한다.
본 실시예에 따른 열교환 플레이트(400)는 상부 원형판(410)과 외부 환형판(470)이 연결되는 부분에 제2개구부(490)가 형성되는 것을 제외하고 앞선 제 1,2 실시예의 열교환 플레이트(400)의 구성과 동일하다.
제2개구부(490)는 복수개로 형성될 수 있으며, 복수 개인 경우 환형으로 배치된다.
제2개구부(490)는 열교환 플레이트(400) 내부를 고압으로 형성하기 위해 제1개구부(480)에 비해 작게 형성되는 것이 바람직하다.
열교환 플레이트(400) 내부의 고압의 가열된 내부 분위기 가스 중 일부는 제2개구부를 통하여 유동한다,
다른 일부는 코일(C)의 판간 틈을 통하여 코일(C) 하부로 대류하여, 상대적으로 저온인 코일(C) 하부에서 열교환을 통해 코일(C)의 상부와 하부의 온도 편차를 감소시킨다.
열교환을 마친 내부 분위기 가스와 제2개구부(490)를 통한 가스는 베이스 플레이트(100)와 코일(C) 하면의 틈을 따라 유동되고 실링 부재(610)를 통과하여 외부로 배출된다.
도 5b는 본 발명의 제 4실시예에 따른 개략도이다.
본 발명의 제 4실시예에 따른 소둔공정용 열처리 장치는 열교환 플레이트(400)의 구성을 제외하고 앞선 제 2실시예와 동일한 구성을 가지며, 동일한 구성에 대한 설명은 앞선 설명에 갈음한다.
본 실시예에 따른 열교환 플레이트(400)는 상부 원형판(410)과 외부 환형판(470)이 연결되는 부분에 제2개구부(490)가 형성되는 것을 제외하고 앞선 제 1,2 실시예의 열교환 플레이트(400)의 구성과 동일하다.
제2개구부(490)에 의한 내부 분위기 가스의 유동 과정은 제 3실시예와 동일하므로, 열교환을 마친 내부 분위기 가스와 제2개구부(490)를 통한 가스는 베이스 플레이트(100)와 코일(C) 하면의 틈을 따라 유동되고 실링 부재(110)를 통과하여 외부로 배출된다.
이상에서는 본 발명에 따른 소둔공정용 열처리 장치를 첨부한 도면들을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
C : 코일 100 : 베이스 플레이트 110 , 610 : 실링 부재
200 : 하부 서포터 300 : 하부 연와 400 : 열교환 플레이트
410 : 상부 원형판 430 : 돌출부 450 : 내부 환형판
451, 471 : 단차부 470 : 외부 환형판 480 : 제1개구부
490 : 제2개구부 600 : 바닥
700 : 가스 공급부 800 : 커버

Claims (4)

  1. 코일이 놓여지는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 하부에 방사형으로 배치되는 하부 연와와, 상기 코일, 상기 베이스 플레이트 및 상기 하부 연와를 감싸는 커버를 포함하는 소둔공정용 열처리 장치에 있어서,
    상기 코일 상부에 놓여 상기 커버의 복사 열전달을 저지하는 열교환 플레이트를 포함하되,
    상기 열교환 플레이트는 상부 원형판; 상기 상부 원형판의 중앙에 형성된 원기둥 형상의 돌출부; 상기 상부 원형판의 외주면에 연결되어 상기 코일의 외측 상면에 놓이는 단차부를 갖는 외부 환형판; 상기 돌출부 외주면에 연결되어 상기 코일의 내측 상면에 놓이는 단차를 갖는 내부 환형판; 및 상기 돌출부와 상기 내부 환형판이 연결되는 부분에 형성되어 가스의 유동을 유도하는 제1개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소둔공정용 열처리 장치.
  2. 코일이 놓여지는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트의 하부에 방사형으로 배치되는 하부 서포터와, 상기 코일 및 상기 베이스 플레이트를 감싸는 커버를 포함하는 소둔공정용 열처리 장치에 있어서,
    상기 코일 상부에 놓여 상기 커버의 복사 열전달을 저지하는 열교환 플레이트를 포함하되,
    상기 열교환 플레이트는 상부 원형판; 상기 상부 원형판의 중앙에 형성된 원기둥 형상의 돌출부; 상기 상부 원형판의 외주면에 연결되어 상기 코일의 외측 상면에 놓이는 단차부를 갖는 외부 환형판; 상기 돌출부 외주면에 연결되어 상기 코일의 내측 상면에 놓이는 단차를 갖는 내부 환형판; 및 상기 돌출부와 상기 내부 환형판이 연결되는 부분에 형성되어 가스의 유동을 유도하는 제1개구부를 포함하는 것을 특징으로 하는 소둔공정용 열처리 장치.
  3. 삭제
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 상부 원형판과 상기 외부 환형판이 연결되는 부분에 가스의 유동을 유도하는 제2개구부가 형성되는 것을 특징으로 하는 소둔공정용 열처리 장치.
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