KR101546952B1 - 발열체 보호 구조를 갖는 가열로 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호구조를 갖는 가열로는, 강판 스트립을 이송시키면서 소둔 처리하는 가열로로서, 유입구와 유출구를 구비하여 상기 강판 스트립이 통과하여 지나가도록 구성된 가열 챔버와, 상기 가열 챔버의 내부면을 따라 축조되어 적어도 천장부와 바닥부를 구비하며, 상기 바닥부에는 상기 강판 스트립의 이송방향에 대해 수직하게 연장되고 바닥면에 대해 경사진 깊이방향으로 함몰되어 연장된 수용홈이 형성된 내화 벽돌부, 및 상기 강판 스트립의 이송방향에 대해 수직한 방향으로 길게 연장되며, 상기 내화 벽돌부의 수용홈에 수용되는 발열체를 포함한다.

Description

발열체 보호 구조를 갖는 가열로{HEATING FURNACE HAVING STRUCTURE OF PROTECTING HEATING ELEMENT}

본 발명은 소둔 공정에 사용되는 가열로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 발열체를 통해 고열로 승온시켜 통과하는 스트립을 소둔하는 가열로에 관한 것이다.

각종 전기기기에 사용되는 전기강판은 자기적 성질 및 이용 분야에 따라 크게 방향성 전기강판(Grain-Oriented Electrical Steel Sheet)과 무방향성 전기강판(Non-Oriented Electrical Steel Sheet)으로 구분된다.

방향성 전기강판은 압연 방향의 자기적 성질이 타 방향의 자기적 성질에 비하여 한층 뛰어나도록 제조된 것으로, 변압기와 같이 일정한 방향으로 자화가 일어나게 되는 정지된 상태로 사용되는 정지 기기에 주로 사용된다. 반면에, 무방향성 전기강판은 압연 방향에 관계 없이 평균 자성이 우수하도록 제조되는 강판으로서, 모터와 같이 회전에 의해 자화되는 방향이 일정하지 않고 계속 변화하게 되는 회전기기에 주로 사용된다.

방형성 전기강판은 일반적으로 제강→슬라브 재가열→예비 소둔→1차 냉간압연→중간 소둔→2차 냉간압연→탈탄 소둔→2차 재결정 소둔→절연 코팅이라는 일련의 제조공정에 의해서 제조된다.

전기강판의 소둔 공정에서는, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 철피(1) 내 내화벽돌(8)을 축조시키고 수용홈(2)에 수용된 발열체(3)를 통해 고열로 승온시킨 상태에서 강판 스트립(ST)을 연속적으로 통과시켜 소둔하게 된다. 이 때 강판 스트립(ST) 표면에 열팽창에 따른 다량의 스케일(SC)이 강판 스트립(ST) 표면으로부터 박리 낙하되어 상기 발열체(3)를 덮음으로써 발열효과 저하는 물론 쌓여 있는 스케일(SC)로 인해 발열체(3)가 쉽게 단락되는 문제가 발생되고 있다.

상기한 바와 같은 기술적 배경을 바탕으로, 본 발명의 일 측면은 가열로 내부의 발열체를 산화 스케일로부터 보호함으로써 발열효과 극대화 및 수명 연장을 가능하게 한 발열체 보호 구조를 갖는 가열로를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호구조를 갖는 가열로는, 강판 스트립을 이송시키면서 소둔 처리하는 가열로로서, 유입구와 유출구를 구비하여 상기 강판 스트립이 통과하여 지나가도록 구성된 가열 챔버와, 상기 가열 챔버의 내부면을 따라 축조되어 적어도 천장부와 바닥부를 구비하며, 상기 바닥부에는 상기 강판 스트립의 이송방향에 대해 수직하게 연장되고 바닥면에 대해 경사진 깊이방향으로 함몰되어 연장된 수용홈이 형성된 내화 벽돌부, 및 상기 강판 스트립의 이송방향에 대해 수직한 방향으로 길게 연장되며, 상기 내화 벽돌부의 수용홈에 수용되는 발열체를 포함한다.

상기 발열체는 상기 강판 스트립의 이송방향의 외주를 따라 오목하게 함몰된 요홈을 구비하며, 상기 요홈은 상기 발열체의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있다.

상기 내화 벽돌부의 수용홈 바닥과 연통하도록 외부 가스 공급기에 연결되어 상기 수용홈의 깊이방향을 따라 상기 강판 스트립을 향해 분위기 가스를 분사할 수 있도록 구성된 분위기 가스 공급라인을 더 포함할 수 있다.

상기 수용홈에 인접하여 형성되며, 상기 바닥부에서 상기 강판 스트립의 이송방향에 대해 수직하게 연장되고 상기 바닥면에 대해 경사진 깊이방향으로 함몰되어 연장된 스케일 포집홈을 더 포함할 수 있다.

상기 스케일 포집홈과 상기 수용홈은 교번하여 배열될 수 있다.

상기한 바와 같은 발열체 보호 구조를 갖는 가열로에 의하면, 강판 스트립 표면으로부터 박리되어 낙하하는 산화 스케일이 발열체의 상단에 안착하는 것을 예방할 수 있다. 이와 같이 발열체 표면을 청결하게 관리함으로써 열손실 방지는 물론 발열체에 쉽게 크랙이 발생되는 현상을 방지할 수 있으며, 발열체가 가열과 냉각 시 발생되는 열응력을 표면의 요홈에 의해 완충시킴으로써 열팽창에 따른 단락을 예방할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 구조를 갖는 가열로를 도시한 부분 절단 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 구조를 갖는 가열로를 도시한 단면도이다.
도 3은 종래기술에 따른 소둔 공정의 가열로를 도시한 사시도이다.
도 4는 종래기술에 따른 소둔 공정의 가열로를 도시한 단면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 구조를 갖는 가열로를 도시한 부분 절단 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발열체 보호 구조를 갖는 가열로를 도시한 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 가열로(100)는, 강판 스트립(ST)을 이송시키면서 소둔 처리하는 가열로로서, 가열 챔버(10)와 내화 벽돌부(15, 16)로 이루어지며, 그 내부에 발열체(30)가 위치하고 있는 구조로 이루어진다.

상기 가열 챔버(10)는 유입구와 유출구를 구비하여 강판 스트립(ST)이 통과하여 지나가도록 구성되며, 상기 내화 벽돌부(15, 16)는 가열 챔버(10)의 내부면을 따라 축조되어 적어도 천장부(16)와 바닥부(15)를 구비할 수 있다. 상기 내화 벽돌부(15, 16)의 바닥부(15)에는 강판 스트립(ST)의 이송방향에 대해 수직하게 연장되고, 바닥면에 대해 경사진 깊이방향으로 함몰되어 연장된 수용홈(21)이 형성된다. 이러한 수용홈(21)은 상기 강판 스트립(ST)의 이송방향으로 복수 개가 배열될 수 있다.

발열체(30)는 상기 강판 스트립(ST)의 이송방향에 대해 수직한 방향으로 길게 연장되며, 상기 내화 벽돌부(15)의 수용홈(21)에 수용될 수 있다. 상기 발열체(30)가 수용홈(21)에 수용되는 구조는 수용홈(21)의 형상을 변형하여 고정하는 구조이거나, 발열체(30)의 양쪽 단부에 별도로 설치되는 고정구조일 수 있다. 발열체(30)는 가늘고 길게 이루어진 금속재의 봉 형상을 가질 수 있으며, 일측 단부에 전원공급라인이 연결되어 발열을 위한 전원이 공급될 수 있다. 상기 발열체(30)는 상기 강판 스트립(ST)의 이송방향으로 외주를 따라 오목하게 함몰된 요홈(31)을 구비하며, 상기 요홈(31)은 발열체(30)의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격을 두고 복수 개 형성될 수 있다.

상기 내화 벽돌부(15)의 수용홈(21) 바닥과 연통하도록 분위기 가스 공급라인(40)이 형성될 수 있다. 분위기 가스 공급라인(40)은 외부 가스 공급기(미도시)에 연결되어 상기 수용홈(21)의 깊이방향을 따라 분위기 가스(41)를 분사함으로써 가열 챔버(10) 내부로 분위기 가스(41)를 공급할 수 있다. 이렇게 분사된 분위기 가스(41)는 또한 상기 가열 챔버(10)를 통과하여 지나는 강판 스트립(ST)을 향해 분사될 수 있다.

상기 발열체(30)가 상기 수용홈(21)에 수용되면, 상기 요홈(31)에 의해 부분적으로 수용홈(21) 벽면과 발열체(30) 사이에 간격이 형성될 수 있으며, 분위기 가스 공급라인(40)으로부터 분사된 분위기 가스(41)는 상기 수용홈(21)의 벽면과 발열체(30) 사이의 간격을 통해 가열 챔버(10) 내부로 공급할 수 있다. 이로써 발열체(30) 상단에 분위기 가스 분출압을 형성하여 강판 스트립(ST)으로부터 발열체(30) 상단으로 낙하하는 산화 스케일의 안착을 방지할 수 있고, 따라서 승온 시 열손실 방지 및 발열체 단락을 방지할 수 있다. 또한 발열체(30)의 요홈(31)을 형성함으로써 상기 발열체(30)의 열 팽창 시 완충공간을 확보하여 열응력에 따른 단락을 예방할 수 있다.

한편, 상기 수용홈(21)에 인접하여 스케일 포집홈(25)이 형성될 수 있다. 스케일 포집홈(25)은 상기 내화 벽돌부의 바닥부(15)에서 상기 강판 스트립(ST)의 이송방향에 대해 수직하게 연장되고 상기 바닥면에 대해 경사진 깊이방향으로 함몰되어 연장될 수 있다. 스케일 포집홈(25)은 상기 수용홈(21)과 교번하여 배열될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열로의 작용에 대해 상세하게 설명한다.

가열로를 연속적으로 통과하면서 소둔 처리되는 강판 스트립(ST)의 하부에 위치한 발열체(30)에 전원을 공급하면 상기 발열체(30)는 열을 발산하여 고온으로 상기 강판 스트립(ST)을 가열한다.

고온으로 가열된 강판 스트립(ST)으로부터는 산화 스케일(SC)이 형성되어 낙하할 수 있는데, 분위기 가스 공급라인(40)을 통해 미리 설정된 압력으로 분위기 가스를 분출하면 발열체(30) 표면에 함몰 형성된 요홈(31)을 통해 상부로 분사되어 상기 강판 스트립(ST) 표면으로부터 박리되어 낙하하는 산화 스케일이 발열체(30)의 상단에 안착하는 것을 예방할 수 있다. 상기 분사된 분위기 가스(41)에 의해 비산된 산화 스케일(SC)은 발열체(30) 전후에 함몰 형성된 스케일 포집홈(25) 내에 유입되어 쌓이게 된다.

이와 같이 발열체(30) 표면을 청결하게 관리함으로써 열손실 방지는 물론 발열체(30)에 쉽게 크랙이 발생되는 현상을 방지할 수 있으며, 발열체(30)가 가열과 냉각 시 발생되는 열응력을 표면의 요홈(31)에 의해 완충시킴으로써 열팽창에 따른 단락을 예방할 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10: 가열 챔버 15, 16: 내화 벽돌부
21: 수용홈 25: 스케일 포집홈
30: 발열체 31: 요홈
41: 분위기 가스 ST: 강판 스트립
SC: 산화 스케일

Claims (5)

1. 강판 스트립을 이송시키면서 소둔 처리하는 가열로에 있어서,
   유입구와 유출구를 구비하여 상기 강판 스트립이 통과하여 지나가도록 구성된 가열 챔버;
   상기 가열 챔버의 내부면을 따라 축조되어 적어도 천장부와 바닥부를 구비하며, 상기 바닥부에는 상기 강판 스트립의 이송방향에 대해 수직하게 연장되고 바닥면에 대해 경사진 깊이방향으로 함몰되어 연장된 수용홈이 형성된 내화 벽돌부; 및
   상기 강판 스트립의 이송방향에 대해 수직한 방향으로 길게 연장되며, 상기 내화 벽돌부의 수용홈에 수용되는 발열체
   를 포함하고,
   상기 발열체는 상기 강판 스트립의 이송방향의 외주를 따라 오목하게 함몰된 요홈을 구비하며, 상기 요홈은 상기 발열체의 길이방향을 따라 미리 설정된 간격을 두고 복수 개 형성되고,
   상기 내화 벽돌부의 수용홈 바닥과 연통하도록 외부 가스 공급기에 연결되어 상기 수용홈의 깊이방향을 따라 상기 강판 스트립을 향해 분위기 가스를 분사할 수 있도록 구성된 분위기 가스 공급라인을 더 포함하는 발열체 보호구조를 갖는 가열로.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 수용홈에 인접하여 형성되며, 상기 바닥부에서 상기 강판 스트립의 이송방향에 대해 수직하게 연장되고 상기 바닥면에 대해 경사진 깊이방향으로 함몰되어 연장된 스케일 포집홈을 더 포함하는 발열체 보호구조를 갖는 가열로.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 스케일 포집홈과 상기 수용홈은 교번하여 배열되는 것을 특징으로 하는 발열체 보호구조를 갖는 가열로.

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