KR101706154B1 - 열처리용 가스의 균일 증착성 구조와 가열시 변형 방지 구조가 구비된 전기 소둔로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열처리용 가스의 균일 증착성 구조와 가열시 변형 방지 구조가 구비된 전기 소둔로에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 로 본체로 장입된 열처리 대상 소재(니켈 코어 시트)에 대하여 열처리 가스의 균일한 증착이 확보되도록 하되, 특히 열처리 대상 소재가 안착되는 로 본체의 바닥면에는 간접 가열식 스톤 플레이트가 내장되어 바닥 스틸(철판)의 변형으로부터 발생되었던 열처리 대상 소재 제품의 변형을 원천적으로 방지하도록 하는 바, 이는 목적하는 열처리 제품의 우수한 품질이 보장될 수 있도록 형성됨은 물론 상기 스톤 플레이트는 다수개의 블럭 구조로 형성되어 작업자로 하여금 교환, 교체가 용이하도록 함으로써, 히팅 가열에 따른 사용성과 취급, 관리성 및 히팅 정밀화와 변형 안정성에 의한 내구성이 크게 개선된 것을 특징으로 한다.

Description

열처리용 가스의 균일 증착성 구조와 가열시 변형 방지 구조가 구비된 전기 소둔로{Heat treatment appapratus for annealing}

본 발명은 로 본체로 장입된 열처리 대상 소재(니켈 코어 시트)에 대하여 열처리 가스의 균일한 증착이 확보되도록 하되, 특히 열처리 대상 소재가 안착되는 로 본체의 바닥면에는 간접 가열식 스톤 플레이트가 내장되어 바닥 스틸(철판)의 변형으로부터 발생되었던 열처리 대상 소재 제품의 변형을 원천적으로 방지하도록 하는 바, 이는 목적하는 열처리 제품의 우수한 품질이 보장될 수 있도록 형성됨은 물론 상기 스톤 플레이트는 다수개의 블럭 구조로 형성되어 작업자로 하여금 교환, 교체가 용이하도록 함으로써, 히팅 가열에 따른 사용성과 취급, 관리성 및 히팅 정밀화와 변형 안정성에 의한 내구성이 크게 개선된 것을 특징으로 하는 열처리용 가스의 균일 증착성 구조와 가열시 변형 방지 구조가 구비된 전기 소둔로에 관한 것이다.

일반적으로 변압기는 전자세력을 매개로 하여 한편의 권선에 공급한 교류전기 세력을 다른편의 권선에 동일한 주파수의 교류전기 세력으로 변천하는 일종의 전자 유도 장치를 말한다.

상기 변압기는 2개 이상의 전기 회로와 한 개의 공통된 자기 회로를 구비한다.

상기 자기 회로는 주로 규소강판으로 이루어진 코어와, 상기 코어에 권선된 코일로 구성된다.

이중, 상기 코어는 원재료인 냉간 압연 규소강판을 절단한 후 코어 형상을 만든 후 가열하고 냉각시켜 성층 형태로 제조한다.

한편, 변압기의 전력 손실을 줄이고 효율을 증대시켜 품질을 안정화하기 위해서는 상기 코어의 주요 특성인 무부하 전류 특성과 무부하 손실 특성이 우수해야 한다.

그러나, 상기 코어는 제조 과정을 거치고 나면 원재료보다 특성이 저하되는 현상이 발생한다.

즉, 원재료인 규소 등 소재 강판을 절단하는 과정에서 내부 분자 파열이 일어나 스트립이 변형된 결정 조직이 발생하여, 투자율이 낮아지고 에너지 손실이 높아지는 특성 저하가 발생하기 때문이다.

이러한 코어의 특성 저하는 결국 변압기의 전력 손실을 높이고 효율을 떨어뜨리는 가장 큰 원인이 되어 왔다.

이를 해결하고자 업계에서는 소둔 공정을 통해 열처리를 수행하는 바, 방향성 전기강판은 열연, 냉연 및 탈탄질화소둔의 1차 소둔을 거친 후, 강판의 표면에 소둔분리제를 도포한 후, 마무리의 2차 고온소둔을 거치게 된다.

이와 같은 방향성 전기강판의 2차 소둔작업은 열이 직접 전기강판에 가해지지 않는 간접 소둔방식으로 소둔작업이 실시된다.

이러한 소둔작업은 우수한 2차 재결정을 형성하고 불순물을 제거하기 위한 작업이다.

이에 도 4 및 도 5는 일반적인 소둔 공정용 열처리 장치를 도시한 것으로, 이러한 종래의 소둔 공정용 열처리 장치는 코일(10)을 덮어 밀폐하는 이너커버(20)와 이너커버(20) 안에 배치되는 가스배관(30)를 포함한다.

가스배관(30)은 분위기 가스를 공급하는 가스공급관(31)과 사용된 분위기 가스를 배출시키는 가스배출관(32)이 이중관 형태로 구성될 수 있다.

코일(10)은 베이스 플레이트(40)에 안착되고, 베이스 플레이트(40) 아래에는 연와지지부(50)가 마련된다.

그리고 연와지지부(50) 아래의 실링공간에는 샌드(60)가 충진되며, 샌드(60)에는 이너 커버(20)의 개방된 하단이 묻히게 되어 이너커버(20)의 내부가 외부와 밀폐된다.

이와 같이 구성되는 소둔 공정용 열처리 장치를 이용하여 코일(10)을 소둔처리하는 과정을 간략히 설명하면, 이너커버(20)가 가열된 이후, 가스공급관(31)을 통해 분위기 가스를 주입시킨다. 주입된 분위기 가스는 가열된 이너커버(20)에 의한 복사 열전달로 가열된다.

그리고 이너커버(20)에 의한 직접적인 복사 열전달로 인하여 코일(10)이 적정 온도까지 가열된다. 사용이 끝난 분위기 가스는 가스배출관(32)을 통해 배출됨과 동시에 샌드(60)를 통해서도 배출된다.

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

이 기술에서는 고온처리시 코일의 엣지부에서 발생되는 변형을 방지하기 위해, 베이스의 상면에 코일을 탄성적으로 지지하는 코일안치부가 마련되는 구성이 소개되고 있다.

그러나 이러한 종래의 소둔 공정용 열처리 장치에 의하면, 가열된 이너커버(20)에 의한 복사 열전달로 코일(10)이 가열되기 때문에 코일(10)의 외권부(11)와 내권부(12)의 온도차이가 발생하였다. 또한, 코일(10)의 상부와 하부의 온도차이가 발생하였다.

특히, 가스공급관(31)이 코일(10)의 내권부(12)의 안쪽 중심에 위치하기 때문에 상온의 수소/질소가 공급되는 경우, 코일(10)의 내권부(12)의 온도가 냉각되면서 공급된 분위가 가스의 온도가 올라감으로써, 코일(10)의 외권부(11)의 온도와 내권부(12)의 온도 차이를 심화시켰다.

또한, 승온대, 균열대 구간에서 이너커버(20)의 내부 온도는 800℃ 내지1200℃ 이상이며, 이때, 가스 중에서 가장 열전달 효율이 좋은 수소 가스가 상온 상태로 100% 공급되어 코일(10)의 내권부(12) 및 하부를 냉각하기 때문에, 코일(10)의 외권부(11)와 내권부(12), 상부와 하부의 온도차를 더욱 심화시키는 문제가 있었다.

한편, 소둔로 내에 질소가스와 수소가스를 혼합하여 환원성 상태를 유지해야 함으로써 항상 질소가스와 수소가스가 필요하였으며 혼합이 잘 이루어지지 않을 경우 규소강판의 표면에 산화가 이루어지는 문제점이 있었다.

1. 대한민국 특허공개공보 제10-1999-0042919호(1999.06.15.공개)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 로 본체로 장입된 열처리 대상 소재(니켈 코어 시트)에 대하여 열처리 가스의 균일한 증착이 확보되도록 하되, 특히 열처리 대상 소재가 안착되는 로 본체의 바닥면에는 간접 가열식 스톤 플레이트가 내장되어 바닥 스틸(철판)의 변형으로부터 발생되었던 열처리 대상 소재 제품의 변형을 원천적으로 방지하도록 하는 바, 이는 목적하는 열처리 제품의 우수한 품질이 보장될 수 있도록 형성됨은 물론 상기 스톤 플레이트는 다수개의 블럭 구조로 형성되어 작업자로 하여금 교환, 교체가 용이하도록 함으로써, 히팅 가열에 따른 사용성과 취급, 관리성 및 히팅 정밀화와 변형 안정성에 의한 내구성이 크게 개선된 것을 특징으로 하는 열처리용 가스의 균일 증착성 구조와 가열시 변형 방지 구조가 구비된 전기 소둔로를 제공함에 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 니켈 시트의 장입이 이루어지도록 개방구(110)가 기밀도어(120)에 의해 개폐되도록 하는 터널식 화로(130)가 형성되도록 하되, 상기 화로(130)의 스틸 바닥(140) 하부에는 히터봉(150)이 내장되고, 상기 스틸 바닥(140) 상면에는 평탄도 유지 및 가열시 코어 변형 방지를 위한 다수개의 블럭식 스톤 플레이트(160)가 안착되도록 하는 로 본체(100)와; 상기 로 본체의 개방구(110) 주변 일측에는 가스 주입관(210)이 형성되도록 하되, 상기 가스 주입관(210)은 화로의 외측인 개방구(110) 측으로부터 화로 터널 중 내부 상측으로 연장되면서 배치되도록 형성되고, 상기 가스 주입관(210)의 길이방향 선상 중 직교방향 측으로는 분사노즐(220)을 갖는 다수개의 분사관(230)이 형성되도록 하는 열처리 가스 주입장치(200)와; 상기 개방구 측 가스 주입관(210) 일측에 형성되어 주입된 가스의 강제 또는 자연 배기를 도모하도록 하는 가스 배기장치(300)가; 구성되어 이루어진다.

이에, 상기 열처리 가스 주입장치(200)는 가스 주입관(210)을 통해 수소 또는 질소가 선택된 주기와 시간에 따라 공급될 수 있도록 형성된다.

이에, 상기 로 본체의 스톤 플레이트(160)는 재질이 SRC 소재로 형성되고, 두께면 사이에는 중공부(161)가 형성되어 가열성이 배가되도록 형성된다.

이와 같이 본 발명은 로 본체로 장입된 열처리 대상 소재(니켈 코어 시트)에 대하여 열처리 가스의 균일한 증착이 확보되도록 하되, 특히 열처리 대상 소재가 안착되는 로 본체의 바닥면에는 간접 가열식 스톤 플레이트가 내장되어 바닥 스틸(철판)의 변형으로부터 발생되었던 열처리 대상 소재 제품의 변형을 원천적으로 방지하도록 하는 바, 이는 목적하는 열처리 제품의 우수한 품질이 보장될 수 있도록 형성됨은 물론 상기 스톤 플레이트는 다수개의 블럭 구조로 형성되어 작업자로 하여금 교환, 교체가 용이하도록 함으로써, 히팅 가열에 따른 사용성과 취급, 관리성 및 히팅 정밀화와 변형 안정성에 의한 내구성이 크게 개선되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열처리용 가스의 균일 증착성 구조와 가열시 변형 방지 구조가 구비된 전기 소둔로의 일 예시도,
도 2는 도 1의 전기 소둔로의 화로 내부를 도시한 예시도,
도 3은 도 2의 열처리 가스 주입장치를 나타낸 예시도,
도 4 및 도 5는 일반적인 소둔 공정용 열처리 장치를 도시한 예시도,
도 6은 본 발명에 다른 전기 소둔로의 가동 예시도이다.

다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.

먼저, 도 1 내지 도 3에서 보는 바와 같이 본 발명은 로 본체와 열처리 가스 주입장치 및 가스 배기장치로 크게 구성된다.

이에, 상기 로 본체(100)는 니켈 시트의 장입이 이루어지도록 개방구(110)가 기밀도어(120)에 의해 개폐되도록 하는 터널식 화로(130)가 형성되도록 하되, 상기 화로(130)의 스틸 바닥(140) 하부에는 히터봉(150)이 내장되고, 상기 스틸 바닥(140) 상면에는 평탄도 유지 및 가열시 코어 변형 방지를 위한 다수개의 블럭식 스톤 플레이트(160)가 안착되도록 형성된다.

이에, 상기 열처리 가스 주입장치(200)는 상기 로 본체의 개방구(110) 주변 일측에는 가스 주입관(210)이 형성되도록 하되, 상기 가스 주입관(210)은 화로의 외측인 개방구(110) 측으로부터 화로 터널 중 내부 상측으로 연장되면서 배치되도록 형성되고, 상기 가스 주입관(210)의 길이방향 선상 중 직교방향 측으로는 분사노즐(220)을 갖는 다수개의 분사관(230)이 형성되도록 구성된다.

이에, 상기 가스 배기장치(300)는 상기 개방구 측 가스 주입관(210) 일측에 형성되어 주입된 가스의 강제 또는 자연 배기를 도모하도록 형성된다.

이에, 상기 열처리 가스 주입장치(200)는 가스 주입관(210)을 통해 수소 또는 질소가 선택된 주기와 시간에 따라 공급될 수 있도록 형성된다.

이에, 상기 로 본체의 스톤 플레이트(160)는 재질이 SRC 소재로 형성되고, 두께면 사이에는 중공부(161)가 형성되어 가열성이 배가되도록 형성된다.

즉, 종전의 화로에는 히터봉 위에 돌이 놓이고 그 위에 바닥 철판이 덮이도록 형성된다.

이러한 구조는 화로 온도가 1100℃ 가 되면 바닥 철판의 변형을 일으키고 이는 결국 열처리 소재의 변형으로 이어져 제품의 불량을 야기하게 된다.

그리고, 히터봉 위에 놓은 돌 구조는 열전도 효율이 낮아 온도를 신속히 올리는데 걸림돌이 되어 에너지 손실을 불러 일으키고 결국 생산성 저하로 이어지는 문제가 발생되었다.

이에, 본 발명의 스톤 플레이트는 가로*세로 길이가 10~50cm의 정사각형 판넬 형태로서, 조립시 바둑판 형태를 이루듯 조립되도록 하되, 서로 연결되는 이음매 부분에는 '「' 또는 '」' 형태의 결합홈과 결합턱이 형성되어 연결 이음매가 떨어지지 않도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 종전의 화로에는 가스 주입관이 형성되기는 하나 이는 단일 파이프관 형태로 이루어져 중앙에 배치되면 좌우측 양 사이드 열처리 특성이 안 좋은 문제가 발생되었다.

이를 해소하기 위해 열처리 제품을 중앙 쪽에 배치하게 되는데 이는 열처리 제품의 폭이나 수가 줄어들게 되어 이 또한 생산성 저하의 원인이 되고 있는 실정이다.

다음은 본 발명에 따른 전기 소둔로의 가동 예시를 설명하겠다.

먼저, 본 발명의 전기 소둔로는 도 6에서 보는 바와 같이 수소, 질소, 냉각수량이 적정한지 여부를 확인한 뒤 제품을 장입한다.

이후 컨트롤 판넬을 통해 가동스위치를 온 시키면 히터봉의 발열이 시작되면서 350℃에서 질소라인 밸브가 열리게 된다.

이후 질소 라인 밸브가 잠기면 500 ℃의 온도에서 수소라인 밸브가 열리도록 하고, 560℃에서 점화가 이루어지도록 형성된다. 이때, 수소 압력과 유량을 적절하게 조정해야 한다.

이후 승온 과정에서는 1000℃의 온도를 4시간 동안 유지해야 하고, 이때 수소 공급은 2시간 질소와 증기 공급은 2시간 동안 이루어진다.

이후 자연냉각을 통해 780℃까지 온도를 낮춘 뒤 냉각 브로워를 통해 520℃까지 강제 냉각시키도록 형성된다.

즉, 상기 냉각 브로워는 로 본체의 일측에 형성되어 팬 가동으로 하여금 화로 내측에 냉풍이 제공되도록 형성된다.

이후, 2시간 반 동안 520℃를 유지하도록 한 뒤 종료 과정을 거치도록 형성된다.

이때, 종료 과정은 수소라인 밸브를 잠금 후 질소 라인밸브를 열리게 한 뒤 팬 가동을 수동으로 조작하여 냉각을 종용하고, 히터봉을 정지시킨 후 소화 확인 후 질소밸브를 잠그도록 형성된다.

이후 팬 가동이 자동으로 이루어지면서 컨트롤 판넬의 가동스위치로 하여금 전체 운전을 종료하도록 한 뒤 제품을 꺼내도록 형성된다.

참고로, 수소는 폭발 위험이 있으므로 온도가 1000℃ 이하로 떨어진 후에 화로 안에 남아 있는 수소를 완전히 배출시킨 다음 기밀도어를 개방하도록 형성된다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

100 ... 로 본체 110 ... 개방구
120 ... 기밀도어 130 ... 화로
140 ... 스틸 바닥 150 ... 히터봉
160 ... 스톤 플레이트 200 ... 열처리 가스 주입장치
210 ... 가스 주입관 220 ... 분사노즐
230 ... 분사관 300 ... 가스 배기장치

Claims (3)

1. 니켈 시트의 장입이 이루어지도록 개방구(110)가 기밀도어(120)에 의해 개폐되도록 하는 터널식 화로(130)가 형성되도록 하되, 상기 화로(130)의 스틸 바닥(140) 하부에는 히터봉(150)이 내장되고, 상기 스틸 바닥(140) 상면에는 평탄도 유지 및 가열시 코어 변형 방지를 위한 다수개의 블럭식 스톤 플레이트(160)가 안착되도록 하는 로 본체(100)와; 상기 로 본체의 개방구(110) 주변 일측에는 가스 주입관(210)이 형성되도록 하되, 상기 가스 주입관(210)은 화로의 외측인 개방구(110) 측으로부터 화로 터널 중 내부 상측으로 연장되면서 배치되도록 형성되고, 상기 가스 주입관(210)의 길이방향 선상 중 직교방향 측으로는 분사노즐(220)을 갖는 다수개의 분사관(230)이 형성되도록 하는 열처리 가스 주입장치(200)와; 상기 개방구 측 가스 주입관(210) 일측에 형성되어 주입된 가스의 강제 또는 자연 배기를 도모하도록 하는 가스 배기장치(300)가; 구성되어 이루어진 전기 소둔로에 있어서,
   상기 열처리 가스 주입장치(200)는 가스 주입관(210)을 통해 수소 또는 질소가 선택된 주기와 시간에 따라 공급될 수 있도록 형성되고, 상기 로 본체의 스톤 플레이트(160)는 재질이 SRC 소재로 형성되며, 두께면 사이에는 중공부(161)가 형성되어 가열성이 배가되도록 형성되고, 상기 스톤 플레이트(160)는 가로*세로 길이가 10~50cm의 정사각형 판넬 형태로서, 조립시 바둑판 형태를 이루듯 조립되도록 하되, 이웃한 스톤 플레이트(160) 끼리 서로 연결되는 이음매 부분에는 '「' 또는 '」' 형태의 결합홈과 결합턱이 형성되어 연결 이음매가 떨어지지 않도록 형성되며, 상기 로 본체(100)의 히터봉(150)이 발열을 시작하면 질소 라인 밸브가 열리면서 350℃의 질소가 열처리 가스 주입장치(200)의 가스 주입관(210)을 통해 화로(130) 내부로 공급되고, 이후 질소 라인 밸브가 500℃의 온도에서 잠기면 수소 라인 밸브가 열리면서 가스 주입관(210)을 통해 화로(130) 내부로 수소가 공급되도록 한 뒤 560℃에서 점화가 이루어지도록 형성되며, 이후 승온 과정에서는 화로(130) 내 온도를 1000℃에서 4시간 동안 유지하도록 하되, 상기 승온 과정시에는 수소 공급이 2시간, 질소와 증기 공급이 2시간 동안 이루어지도록 형성되고, 이후 자연냉각을 통해 화로(130) 내 온도를 780℃ 까지 온도를 낮춘 뒤 냉각 브로워를 통해 520℃까지 강제 냉각시키도록 형성되며, 이후, 2시간 반 동안 화로(130) 내 온도를 520℃로 유지하도록 한 뒤 종료 과정을 거치도록 하는 것을 특징으로 하는 열처리용 가스의 균일 증착성 구조와 가열시 변형 방지 구조가 구비된 전기 소둔로.
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