KR101594707B1 - 소둔공정용 열처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내처짐성과 열전달성이 우수한 소둔공정용 열처리장치에 관한 것으로서, 상기 소둔공정용 열처리장치는 코일이 배치되는 베이스 플레이트와, 상기 베이스 플레이트를 지지하도록 배치되고 상기 베이스 플레이트의 허용 처짐량과 상기 코일 내의 허용 온도편차를 만족시키는 직경으로 마련되는 지지부재, 그리고 상기 코일과 베이스 플레이트와 지지부재를 감싸도록 배치되어 내부와 외부 간의 가스 이동을 차단하는 커버를 포함한다. 이러한 구성으로, 지지부재의 직경을 최적화하여 베이스 플레이트의 처짐량 및 코일 내 온도편차를 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

Description

소둔공정용 열처리장치{HEAT TREATMENT APPARATUS FOR ANNEALING PROCESS}
본 발명은 소둔공정용 열처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 내처짐성과 열전달성이 우수한 소둔공정용 열처리장치에 관한 것이다.
전기강판 제조공정 중 전기강판이 방향성을 갖게 하기 위하여 코일을 일정기간 동안 1200℃ 정도의 고온에서 유지한 후 냉각시키는 COF(Continuous Open frame Furnace) 공정을 거친다. 이러한 코일의 소둔공정을 위한 장치는 국내 공개특허공보 제10-2002-0001204호에 개시되어 있다.
일반적으로 소둔공정용 열처리장치는 코일을 커버가 감싸고 있고, 커버가 버너 열원에 의한 복사 및 대류 열전달에 의해 가열되거나 냉각 가스를 통해 냉각되면 해당 열을 커버 내부의 코일에 전달하게 되는데, 이때, 코일의 상부는 커버의 열에 의해 가열 또는 냉각되지만, 코일의 하부는 플레이트에 접촉하고 있고 플레이트는 지지부재에 지지되어 있기 때문에 복사 및 대류 열전달에 의해 코일의 하부는 가열되기가 쉽지 않다. 이에 의하여, 코일의 상부와 하부에 전달되는 열량이 달라 코일 내에 온도편차가 발생하게 되어 코일의 자성편차를 증가시켜 코일 자성품질을 저하시키는 문제점이 있다.
그리고, 코일의 하부의 열전달을 향상시키기 위하여 플레이트를 지지하는 지지부재를 플레이트보다 작게 형성할 수 있지만, 소둔공정은 장시간 동안 1200℃ 정도의 고온에 코일을 넣어두는 것이므로, 플레이트보다 지지부재를 작게 구성하는 경우 플레이트의 지지되지 않는 측에서 크리프(creep) 현상이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 베이스 플레이트를 지지하는 지지부재의 직경을 최적화 하여 코일 내의 온도편차와 베이스 플레이트의 처짐량을 최소화할 수 있는 소둔공정용 열처리장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 제1 실시예에 따른 소둔공정용 열처리장치는, 코일이 배치되는 베이스 플레이트; 상기 베이스 플레이트를 지지하도록 배치되고, 상기 베이스 플레이트의 허용 처짐량과 상기 코일 내의 허용 온도편차를 만족시키는 직경으로 마련되는 지지부재; 및 상기 코일과 베이스 플레이트와 지지부재를 감싸도록 배치되어, 내부와 외부 간의 가스 이동을 차단하는 커버;를 포함한다.
그리고, 상기 베이스 플레이트의 허용 처짐량은 일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 베이스 플레이트에 크랙이 발생하지 않는 처짐량이고, 상기 코일 내의 허용 온도편차는 일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 코일의 자성품질 요구범위를 만족하는 온도편차로 설정될 수 있다.
또한, 상기 베이스 플레이트의 허용 처짐량은 상기 베이스 플레이트의 처짐량이 0.085mm 이하이고, 상기 코일 내의 허용 온도편차는 상기 코일 내의 최고 온도와 최저 온도의 차이로 300℃ 이하로 설정될 수 있다.
결론적으로, 상기 지지부재는 상기 베이스 플레이트 직경의 0.83 내지 0.93 배의 직경으로 마련될 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 제2 실시예에 따른 소둔공정용 열처리장치는, 코일이 배치되는 베이스 플레이트; 상기 코일을 감싸도록 상기 베이스 플레이트에 배치되어, 내부와 외부 간의 가스 이동을 차단하는 커버; 및 상기 베이스 플레이트를 지지하도록 배치되고, 상기 베이스 플레이트의 허용 처짐량과 상기 코일 내의 허용 온도편차를 만족시키는 직경으로 마련되는 지지부재;를 포함한다.
그리고, 상기 베이스 플레이트의 허용 처짐량은 일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 베이스 플레이트에 크랙이 발생하지 않는 처짐량이고, 상기 코일 내의 허용 온도편차는 일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 코일의 자성품질 요구범위를 만족하는 온도편차로 설정될 수 있다.
또한, 상기 베이스 플레이트의 허용 처짐량은 상기 베이스 플레이트의 처짐량이 0.085mm 이하이고, 상기 코일 내의 허용 온도편차는 상기 코일 내의 최고 온도와 최저 온도의 차이로 300℃ 이하로 설정될 수 있다.
결론적으로, 상기 지지부재는 상기 베이스 플레이트 직경의 0.79 내지 0.81배의 직경으로 마련될 수 있다.
본 발명에 의한 소둔공정용 열처리장치에 따르면, 베이스 플레이트를 지지하는 지지부재의 직경을 최적화하여 베이스 플레이트의 처짐량을 최소화 할 수 있어 베이스 플레이트의 유지 및 보수 비용을 절감할 수 있고, 교체 등에 의한 공정 운용 시간을 절약할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명에 의하면, 코일 내 온도편차를 최소화하여 코일의 자성품질을 보장할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치를 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치의 요부를 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치에서 지지부재의 크기에 따른 베이스 플레이트의 처짐량을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치를 개략적으로 도시해 보인 단면도,
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치의 요부를 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 도면,
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치에서 지지부재의 크기에 따른 베이스 플레이트의 처짐량을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 특징들에 대한 이해를 돕기 위하여, 이하 본 발명의 실시예와 관련된 소둔공정용 열처리장치에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
이하 설명되는 실시예의 이해를 돕기 위하여 첨부된 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치를 개략적으로 도시해 보인 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치의 베이스 플레이트와 지지부재를 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 도면이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치(100)는 코일(C)이 배치되는 베이스 플레이트(110)와, 상기 베이스 플레이트(110)를 지지하도록 배치되는 지지부재(120)와, 상기 코일(C)과 베이스 플레이트(110)와 지지부재(120)를 감싸도록 배치되어 내부와 외부간의 가스 이동을 차단하는 커버(130)를 포함한다.
상기 베이스 플레이트(110)는 상기 코일(C)이 안착되도록 원판 형상으로 마련되고, 커버(130)의 내부에 분위기 가스를 유입하도록 중심부에 홀이 형성되어 있다. 그리고, 상기 베이스 플레이트(110)는 상기 코일(C)과의 열전달 효율을 높이기 위하여 열전도율이 우수한 재질로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 커버(130)는 일측이 개방되도록 형성되고, 개방된 측을 통하여 상기 코일(C)과 베이스 플레이트(110)와 지지부재(120)를 감싸도록 배치된다. 그리고, 상기 커버(130)의 내부와 외부 간의 가스 이동을 차단하도록 지면(g) 상에 설치된다. 이를 위하여, 상기 커버(130)의 개방된 측은 내화벽돌 등으로 형성된 지면(g)의 홈부에 안착되고, 상기 홈부에 실링부재(140)를 주입하여 상기 커버(130)의 내부와 외부 간을 폐쇄한다. 즉, 이러한 상기 커버(130)는 외부 분위기 가스와 커버(130) 내의 내부 분위기 가스를 서로 차단하기 위한 구성이다.
상기 지지부재(120)는 지면(g) 상에 상기 베이스 플레이트(110)를 지지하도록 원통 형상으로 마련되고, 상기 베이스 플레이트(110)의 홀과 연통되도록 중심부에 홀이 형성되어 있다.
그리고, 상기 지지부재(120)는 상기 베이스 플레이트(110)의 허용 처짐량과 상기 코일(C) 내의 허용 온도편차를 만족시키는 직경(D12)으로 마련된다.
여기서, 상기 베이스 플레이트(110)의 허용 처짐량은 일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 베이스 플레이트(110)에 크랙이 발생하지 않는 처짐량을 의미한다.
보다 구체적으로, 상기 지지부재(120)는 상기 베이스 플레이트(110)의 하측으로 열전달이 잘 될 수 있도록 상기 베이스 플레이트(110)의 직경(D11)보다 작게 마련된다. 이때, 상기 지지부재(130)에 의하여 지지되지 않는 상기 베이스 플레이트(110)의 외측부는 고온에서 오랜 시간 유지되어 있음에 따라 크리프(creep) 현상에 의하여 처지게 된다. 이때, 베이스 플레이트(110)를 지속적으로 사용할 수 있는 허용 처짐량은 0.085mm로 설정하고 있다.
도 3은 상기 지지부재의 크기에 따른 베이스 플레이트의 처짐량을 나타낸 그래프이다.
도 3을 참고하면, 가로축은 베이스 플레이트(110)의 직경(D11)에 대한 상기 지지부재(120)의 직경(D12)의 비를 나타낸 값이고, 세로축은 상기 베이스 플레이트(110)의 처짐량을 나타낸 것이다. 그래프에서 나타난 바와 같이, 상기 지지부재(120)의 직경(D12)이 작아짐에 따라 상기 베이스 플레이트(110)의 처짐량이 증가함을 알 수 있다.
따라서, 본 그래프를 통하여 허용 처짐량인 0.085mm 이하로 처짐량을 발생할 수 있도록 상기 지지부재(120)의 직경(D12)을 상기 베이스 플레이트(110)의 직경(D11)의 0.83 배 이상으로 마련하는 것이 바람직하다.
하지만, 상기 지지부재(120)의 직경(D12)을 베이스 플레이트(110)의 직경(D11)과 동일하게 마련하면 처짐량을 최소화 할 수는 있지만 열전달 효율이 낮아져 상기 코일(C) 내의 온도편차가 커지는 문제가 있어 상기 지지부재(120)의 최대 직경(D12)은 상기 코일(C) 내의 허용 온도편차를 만족시키는 크기로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 허용 온도편차는 일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 코일(C)의 자성품질 요구범위를 만족하는 온도편차로, 이는 상기 코일(C) 내의 최고 온도와 최저 온도의 차이에 해당한다. 따라서, 상기 코일(C) 내의 온도편차가 300℃ 이하인 경우에 상기 코일(C)의 자성품질 요구범위를 만족할 수 있다.
따라서, 상기 코일(C) 내의 온도편차가 300℃ 이하를 만족하기 위해서는 상기 지지부재(120)의 직경(D12)이 상기 베이스 플레이트(110) 직경(D11)에 대하여 0.93 배 이하로 마련되어야 한다.
결론적으로, 상기 베이스 플레이트(110)의 허용 처짐량을 만족하는 상기 지지부재(120)의 직경(D12)의 범위는 상기 베이스 플레이트(110) 직경의 0.83 배 이상이고, 상기 코일(C) 내의 허용 온도편차를 만족하는 상기 지지부재(120)의 직경(D12)의 범위는 상기 베이스 플레이트(110) 직경(D11)의 0.93 배 이하이다.
따라서, 두 조건을 만족하는 상기 지지부재(120)의 최적의 직경(D12)은 상기 베이스 플레이트(110) 직경(D11)의 0.83 내지 0.93 배로 마련되어야 한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치를 개략적으로 도시해 보인 단면도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치의 베이스 플레이트와 지지부재를 발췌하여 개략적으로 도시해 보인 도면이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 소둔공정용 열처리장치(200)는 코일(C)이 배치되는 베이스 플레이트(210)와, 상기 베이스 플레이트(210)를 지지하도록 배치되는 지지부재(220)와, 상기 코일(C)을 감싸도록 상기 베이스 플레이트(210)에 배치되어 내부와 외부간의 가스 이동을 차단하는 커버(230)를 포함한다.
상기 베이스 플레이트(210)는 상기 코일(C)이 안착되도록 원판 형상으로 마련되고, 커버(230)의 내부에 분위기 가스를 유입하도록 중심부에 홀이 형성되어 있다. 그리고, 상기 베이스 플레이트(210)는 상기 커버(230)가 안착되어 고정되는 측에 실링홈부(211)가 형성되어 있고, 상기 실링홈부(211)에 상기 커버(230)가 안착된 상태에서 실링부재(240)를 주입하여 상기 커버(230)의 내부와 외부 간을 효과적으로 실링할 수 있다. 또한, 상기 베이스 플레이트(210)는 상기 코일(C)과의 열전달 효율을 높이기 위하여 열전도율이 우수한 재질로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 커버(230)는 일측이 개방되도록 형성되고, 개방된 측을 통하여 상기 코일(C)을 감싸도록 상기 베이스 플레이트(210)의 실링홈부(211)에 안착된다. 그리고, 상기 커버(230)의 내부와 외부 간의 가스 이동을 차단하도록 상기 실링홈부(211)에 실링부재(240)를 주입하여 상기 커버(230)의 내부와 외부 간을 실링한다. 즉, 이러한 상기 커버(230)는 외부 분위기 가스와 커버(230) 내의 내부 분위기 가스를 서로 차단하기 위한 구성이다.
상기 지지부재(220)는 지면(g) 상에 상기 베이스 플레이트(210)를 지지하도록 원통 형상으로 마련되고, 상기 베이스 플레이트(210)의 홀과 연통되도록 중심부에 홀이 형성되어 있다.
그리고, 상기 지지부재(220)는 상기 베이스 플레이트(210)의 허용 처짐량과 상기 코일(C) 내의 허용 온도편차를 만족시키는 직경(D22)으로 마련된다.
여기서, 상기 베이스 플레이트(210)의 허용 처짐량은 일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 베이스 플레이트(210)에 크랙이 발생하지 않는 처짐량을 의미한다.
보다 구체적으로, 상기 지지부재(220)는 상기 베이스 플레이트(210)의 하측으로 열전달이 잘 될 수 있도록 상기 베이스 플레이트(210)의 직경(D21)보다 작게 마련된다. 이때, 상기 지지부재(230)에 의하여 지지되지 않는 상기 베이스 플레이트(210)의 외측부는 고온에서 오랜 시간 유지되어 있음에 따라 크리프(creep) 현상에 의하여 처지게 된다. 이때, 베이스 플레이트(210)를 지속적으로 사용할 수 있는 허용 처짐량은 0.085mm로 설정하고 있다.
도 6은 상기 지지부재의 크기에 따른 베이스 플레이트의 처짐량을 나타낸 그래프이다.
도 6을 참고하면, 가로축은 베이스 플레이트(210)의 직경(D21)에 대한 상기 지지부재(220)의 직경(D22)의 비를 나타낸 값이고, 세로축은 상기 베이스 플레이트(210)의 처짐량을 나타낸 것이다. 그래프에서 나타난 바와 같이, 상기 지지부재(220)의 직경(D22)이 작아짐에 따라 상기 베이스 플레이트(210)의 처짐량이 증가함을 알 수 있다.
따라서, 본 그래프를 통하여 허용 처짐량인 0.085mm 이하로 처짐량을 발생할 수 있도록 상기 지지부재(220)의 직경(D22)을 상기 베이스 플레이트(210)의 직경(D21)의 0.79 배 이상으로 마련하는 것이 바람직하다.
하지만, 상기 지지부재(220)의 직경(D22)을 베이스 플레이트(210)의 직경(D21)과 동일하게 마련하면 처짐량을 최소화 할 수는 있지만 열전달 효율이 낮아져 상기 코일(C) 내의 온도편차가 커지는 문제가 있어 상기 지지부재(220)의 최대 직경(D22)은 상기 코일(C) 내의 허용 온도편차를 만족시키는 크기로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 허용 온도편차는 일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 코일(C)의 자성품질 요구범위를 만족하는 온도편차로, 이는 상기 코일(C) 내의 최고 온도와 최저 온도의 차이에 해당한다. 따라서, 상기 코일(C) 내의 온도편차가 300℃ 이하인 경우에 상기 코일(C)의 자성품질 요구범위를 만족할 수 있다.
따라서, 상기 코일(C) 내의 온도편차가 300℃ 이하를 만족하기 위해서는 상기 지지부재(220)의 직경(D22)이 상기 베이스 플레이트(210) 직경(D21)에 대하여 0.81 배 이하로 마련되어야 한다.
결론적으로, 상기 베이스 플레이트(210)의 허용 처짐량을 만족하는 상기 지지부재(220)의 직경(D22)의 범위는 상기 베이스 플레이트(210) 직경의 0.79 배 이상이고, 상기 코일(C) 내의 허용 온도편차를 만족하는 상기 지지부재(220)의 직경(D22)의 범위는 상기 베이스 플레이트(210) 직경(D21)의 0.81 배 이하이다.
따라서, 두 조건을 만족하는 상기 지지부재(220)의 최적의 직경(D22)은 상기 베이스 플레이트(210) 직경(D21)의 0.79 내지 0.81 배로 마련되어야 한다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.
C : 코일 100, 200 : 소둔공정용 열처리장치
110, 220 : 베이스 플레이트 120, 220 : 지지부재
130, 230 : 커버 140, 240 : 실링부재

Claims (8)

  1. 코일이 배치되는 베이스 플레이트;
    상기 베이스 플레이트를 지지하는 지지부재; 및
    상기 코일과 베이스 플레이트와 지지부재를 감싸도록 배치되어, 내부와 외부 간의 가스 이동을 차단하는 커버;를 포함하고,
    일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 베이스 플레이트에 크랙이 발생하지 않기 위한 허용 처짐량은 0.085mm 이하이고, 상기 코일의 자성품질 요구범위를 만족하기 위한 상기 코일 내의 허용 온도편차는 상기 코일 내의 최고 온도와 최저 온도의 차이로 300℃ 이며,
    상기 지지부재는 상기 베이스 플레이트의 허용 처짐량과 상기 코일 내의 허용 온도편차를 만족시키도록 상기 베이스 플레이트 직경의 0.83 내지 0.93 배의 직경으로 마련되는 소둔공정용 열처리장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 코일이 배치되는 베이스 플레이트;
    상기 코일을 감싸도록 상기 베이스 플레이트에 배치되어, 내부와 외부 간의 가스 이동을 차단하는 커버; 및
    상기 베이스 플레이트를 지지는 지지부재;를 포함하고,
    일정 온도에서 일정 시간이 경과된 후 상기 베이스 플레이트에 크랙이 발생하지 않기 위한 허용 처짐량은 0.085mm 이하이고, 상기 코일의 자성품질 요구범위를 만족하기 위한 상기 코일 내의 허용 온도편차는 상기 코일 내의 최고 온도와 최저 온도의 차이로 300℃ 이며,
    상기 지지부재는 상기 베이스 플레이트의 허용 처짐량과 상기 코일 내의 허용 온도편차를 만족시키도록 상기 베이스 플레이트 직경의 0.79 내지 0.81 배의 직경으로 마련되는 소둔공정용 열처리장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0748629A (ja) * 1993-08-06 1995-02-21 Kawasaki Steel Corp 金属帯コイルの熱処理炉

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