KR101735000B1

KR101735000B1 - 가열로

Info

Publication number: KR101735000B1
Application number: KR1020150137551A
Authority: KR
Inventors: 박태용; 이철형
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2017-05-15
Also published as: KR20170038980A

Abstract

가열로가 개시된다. 본 발명의 실시 예에 따른 가열로는 적어도 하나의 발열체에 의해 가열되는 가열실을 갖는 노체와, 적어도 하나의 발열체에 전원을 공급하기 위해 노체의 외벽에 위치되는 발열체 접속대 및 발열체 접속대를 포위하도록 노체 외벽에 설치되는 냉각케이싱과, 냉각케이싱에 설치되며 냉각케이싱 내부와 외부의 공기 순환을 형성하는 적어도 하나의 송풍팬을 포함하는 냉각장치를 포함한다.

Description

가열로{HEATING FURNACE}

본 발명은 가열로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노체 외벽의 발열체 연결부분의 온도상승에 의한 변형을 방지할 수 있는 가열로에 관한 것이다.

일반적으로 가열로는 제철소의 열연공장 등에서 반제품인 슬라브, 블룸, 빌렛 등의 주편을 압연에 적정한 온도로 가열하는 장치이다.

이러한 가열로 내에는 가열로 내부를 가열하기 위한 히터와 같은 발열체가 배치되고, 발열체는 노체의 내화물을 관통하도록 설치된 후 가열로 외벽에 설치되는 전기 케이블로부터 전원을 공급받도록 연결된다.

따라서 발열체에 전원을 공급하면, 발열체의 발산된 열에 의해 가열된 노체 내부의 열은 노체의 내화물을 통해 발열체에 전원을 공급하는 연결부분에 전도되고, 전도된 고온의 열에 의해 발열체 연결부분의 변형 및 융착 등 구조적 문제가 발생한다.

한국등록특허 제10-1504972호(2015.03.23 공고)

본 발명의 실시 예들은 노체 외벽의 발열체 연결부분의 변형을 방지할 수 있는 가열로를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 적어도 하나의 발열체에 의해 가열되는 가열실을 갖는 노체와, 상기 적어도 하나의 발열체에 전원을 공급하기 위해 상기 노체의 외벽에 위치되는 발열체 접속대 및 상기 발열체 접속대를 포위하도록 상기 노체 외벽에 설치되는 냉각케이싱과, 상기 냉각케이싱에 설치되며 상기 냉각케이싱 내부와 외부의 공기 순환을 형성하는 적어도 하나의 송풍팬을 포함하는 냉각장치를 포함하는 가열로가 제공될 수 있다.

또한 상기 냉각장치는 상기 냉각케이싱 내부에서 상기 발열체 주위에 냉기를 배출하도록 상기 노체 외벽에 설치되는 노즐장치를 더 포함한다.

또한 상기 노즐장치는 복수개의 노즐이 길이방향을 따라 이격 배치되며 상기 냉기가 흐르는 노즐배관과, 상기 노즐배관을 회전시키는 회전유닛을 포함한다.

또한 상기 노즐배관은 상기 적어도 하나의 발열체 양측에 나란히 배치되는 제1노즐배관 및 제2노즐배관과, 상기 제1노즐배관과 상기 제2노즐배관의 일단이 회전할 수 있게 연결하는 연결배관을 포함한다.

또한 상기 제1노즐배관, 상기 제2노즐배관 및 상기 연결배관은 서로 연통하고, 냉기공급원으로부터 공급된 냉기는 상기 연결배관을 통해 상기 제1노즐배관과 상기 제2노즐배관으로 분배된 후 상기 복수개의 노즐을 통해 상기 냉각케이싱 내부로 분출될 수 있다.

또한 상기 복수개의 노즐은 상기 노즐배관의 길이방향을 따라 지그재그 형태로 배열될 수 있다.

또한 상기 회전유닛은 상기 제1노즐배관과 상기 제2노즐배관의 타단에 결합된 피니언과 맞물리는 랙기어와, 상기 랙기어를 직선 왕복 이동시키는 실린더를 포함한다.

또한 상기 냉각케이싱 내부의 온도를 감지하기 위한 온도감지부와, 상기 온도감지부에서 감지된 온도에 기초하여 상기 송풍팬 및 상기 노즐장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함한다.

또한 상기 제어부는 상기 냉각케이싱 내부의 온도가 제1설정온도에 도달하면 상기 냉각케이싱 내외의 공기순환을 위해 상기 송풍팬을 제어하고, 상기 제2설정온도에 도달하면 상기 발열체 주위에 냉기를 배출하도록 상기 노즐장치를 제어할 수 있다.

또한 상기 적어도 하나의 발열체 교체시점 판단을 위해 상기 적어도 하나의 발열체 접속단자의 온도를 각각 감지하기 위한 적어도 하나의 단자온도센서를 더 포함한다.

본 발명의 실시 예들은 노체 외벽의 발열체 연결부분의 온도상승을 방지하여 고온의 열에 의한 발열체 연결부분의 손상을 방지할 수 있게 된다.

또한 본 발명의 실시 예들은 공기 순환 냉각 방식을 적용함에 의해 수냉 방식을 이용할 때 침수로 인해 발생하는 문제를 예방할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가열로를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각장치를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각장치가 설치된 가열로의 외벽의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐장치를 도시한 평면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가열로를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각장치를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 노즐장치를 도시한 사시도이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 냉각장치가 설치된 가열로의 외벽의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노즐장치를 도시한 평면도이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 의한 가열로(10)는 내측에 내화물로 둘러싸인 가열실(11)을 갖는 노체(12)와, 노체(12)의 외벽에 설치되는 냉각장치(20)를 포함한다.

노체(12)의 내화물(13)에는 가열실(11)의 온도를 올리기 위한 적어도 하나의 발열체(19)가 설치된다. 적어도 하나의 발열체(19)는 노체(12)의 상부 및 하부의 내화물(13)을 관통하여 설치될 수 있고, 발열체(19)에 전원을 공급하기 위한 접속단자(19a)가 노체(12)의 외부로 돌출될 수 있다. 여기서 발열체(19)는 히터, 유도가열기 등 전기를 열로 변환하는 장치를 포함한다.

발열체(19)의 접속단자(19a)로 전원 공급은 노체(12)의 외벽(14)에 설치되는 발열체 접속대(15)에 의해 이루어질 수 있다.

발열체 접속대(15)는 적어도 하나의 발열체(19)의 각 접속단자(19a)와 전기적 연결을 위한 전기케이블 또는 전원을 분배하여 적어도 하나의 발열체(19)에 공급하는 버스 바(bus bar)를 포함한다. 또한 발열체 접속대(15)는 전기전도도가 우수한 도체로 이루어진 전력전달매체를 포함한다.

냉각장치(20)는 발열체(19)에 의해 가열실(11)이 가열될 때 가열실(11)의 고온의 열이 내화물(13)을 통해 전도되어 발열체 접속대(15) 주위의 온도 상승을 유발함에 의해 발열체 접속대(15)가 열 변형이 발생되는 것을 방지하기 위한 장치이다.

냉각장치(20)는 발열체 접속대(15) 주위를 감싸는 냉각케이싱(30)과, 냉각케이싱(30) 내부와 외부의 공기 순환을 형성하는 적어도 하나의 송풍팬(40)을 포함한다.

냉각케이싱(30)은 발열체 접속대(15) 주위를 둘러싸도록 가열로(10)의 외벽(14)에 결합되는 측벽(31)과, 측벽(31)의 개방된 상부를 덮도록 결합되는 상부덮개(33)를 포함한다.

상부덮개(33)에는 냉각케이싱(30) 내부의 열을 외부로 배출하기 위한 적어도 하나의 송풍팬(40)이 설치되고, 적어도 하나의 송풍팬(40)은 제어부의 제어신호에 의해 구동된다.

또한 상부덮개(33)의 일측에는 냉각케이싱(30) 내부의 온도를 감지하기 위한 온도감지부(50)가 설치된다.

온도감지부(50)는 서미스터(thermistor), 열전대(thermocouple), 복사 온도계, IC-온도계 중 하나 이상을 포함한다. 온도감지부(50)는 상부덮개(33)에 설치된 센서지지대(51)에 설치될 수 있다.

이러한 온도감지부(50)는 제어부와 전기적으로 연결되고, 온도감지부(50)에 의해 감지된 감지정보는 제어부로 전송될 수 있다.

또한 상부덮개(33)에는 송풍팬(40)의 구동 시 외부의 공기를 냉각케이싱(30) 내부로 유입하면서 이물의 유입을 차단하기 위한 필터망(35)이 설치된다.

이에 따라, 발열체(19)가 발열하여 가열실(11) 내부에 온도가 상승하게 되면 발열체(19)가 조립된 내화물(13)을 통해 전도된 열은 발열체 접속대(15)를 감싸는 냉각케이싱(30) 내부의 온도를 증가시킨다.

이때 온도감지부(50)는 냉각케이싱(30) 내부의 온도를 실시간으로 감지하여 제어부로 전송하고, 제어부는 온도감지부(50)에 의해 감지된 온도가 제1설정온도에 도달하게 되면, 적어도 하나의 송풍팬(40)을 구동함에 따라 냉각케이싱(30) 내부에 있는 열을 외부로 배출시킨다. 따라서 냉각케이싱(30) 외부의 찬 공기는 필터망(35)을 통해 냉각케이싱(30) 내부로 유입되어 발열체 접속대(15)의 가열된 열을 냉각시키면서 냉각케이싱(30) 내부의 온도 상승을 방지한다.

한편 냉각케이싱(30) 내부의 온도가 제1설정온도보다 높은 제2설정온도에 도달하게 되면, 적어도 하나의 송풍팬(40)에 의한 냉각효과가 미비하게 되므로, 이를 보완하기 위한 노즐장치(60)가 가열로(10)의 외벽(14)에 설치된다.

노즐장치(60)는 냉각케이싱(30) 내부에서 발열체(19) 주위에 냉기를 배출하도록 노체(12)의 외벽(14)에 설치될 수 있다.

노즐장치(60)는 노체(12)의 외벽(14)에서 적어도 하나의 발열체(19) 양측에 나란히 배치되는 제1노즐배관(61) 및 제2노즐배관(62)과, 제1노즐배관(61)과 제2노즐배관(62)의 일단이 회전할 수 있게 연결하는 연결배관(63)과, 제1노즐배관(61) 및 제2노즐배관(62)을 회전시키는 회전장치(70)를 포함한다.

제1노즐배관(61) 및 제2노즐배관(62)은 연결배관(63)의 양단과 각각 연통되도록 설치될 수 있고, 연결배관(63)을 통해 공급되는 냉기는 제1노즐배관(61)과 제2노즐배관(62)으로 분배 공급될 수 있다.

제1노즐배관(61)과 제2노즐배관(62)에는 각각 길이방향을 따라 이격 배치되는 복수개의 노즐(64)이 배치되고, 복수개의 노즐(64)은 길이방향을 따라 지그재그 형태로 배열될 수 있다.

회전장치(70)는 제1노즐배관(61)과 제2노즐배관(62)의 각 타단에 결합된 피니언(71)과 맞물리는 랙기어(73)와 랙기어(73)를 직선 왕복 이동시키는 실린더(76)를 포함한다.

제1노즐배관(61)과 제2노즐배관(62)의 각 타단은 베어링블록(75)에 의해 회전할 수 있게 지지되고, 제1노즐배관(61)과 제2노즐배관(62)의 각 일단은 연결배관(63)의 양측에 설치된 볼조인트(77)에 회전할 수 있게 결합될 수 있다. 볼조인트(77) 내에는 연결배관(63)과 제1,2노즐배관(61,62)을 연통시키기 위한 연통유로가 형성된다.

연결배관(63)의 일측은 냉기를 공급하는 냉기공급배관(66)과 연통하고, 냉기공급배관(66)에는 연결배관(63) 쪽으로 냉기의 공급을 제어하는 제어밸브(80)가 설치된다.

실린더(76) 및 제어밸브(80)는 제어부와 전기적으로 연결되어, 제어부의 제어신호에 따라 제어될 수 있다.

이러한 구성을 통해, 온도감지부(50)에 의해 감지된 냉각케이싱(30) 내부의 온도가 제1설정온도에 도달하면, 냉각케이싱(30) 내외의 공기순환을 위해 제어부는 적어도 하나의 송풍팬(40)을 먼저 구동시키고, 발열체(19)가 계속 가열되어 냉각케이싱(30) 내부의 온도가 제2설정온도에 도달하면, 제어부는 노즐장치(60)의 제어밸브(80)를 개방하여 연결배관(63)으로 냉기를 공급하면서 실린더(76)를 구동시킨다.

실린더(76)가 구동되면, 실린더(76)와 연결된 랙기어(73)가 직선 왕복 이동하면서 랙기어(73)와 맞물리는 피니언(71)을 회전시키고, 피니언(71)의 회전에 의해 제1노즐배관(61)과 제2노즐배관(62)은 회전하게 된다.

제1노즐배관(61)과 제2노즐배관(62)이 회전하면서 복수의 노즐(64)에서 분사되는 냉기는 발열체(19)의 주변에 골고루 배출되면서 냉각케이싱(30) 내부의 온도 상승을 방지한다.

한편 상부덮개(33)에는 적어도 하나의 발열체 접속단자(19a)의 온도를 각각 감지하기 위한 적어도 하나의 단자온도센서(90)가 설치될 수 있다.

적어도 하나의 단자온도센서(90)는 적어도 하나의 발열체(19) 각각의 온도를 감지하고, 감지된 감지정보는 제어부로 전송한다.

제어부는 적어도 하나의 단자온도센서(90)에 의해 전송된 감지정보에 기초하여 적어도 하나의 발열체(19)의 열화 또는 이상현상을 판단하여, 판단된 정보를 표시부를 통해 작업자에게 제공할 수 있다.

10: 가열로, 11: 가열실,
12: 노체, 15: 발열체 접속대,
19: 발열체, 20: 냉각장치,
30: 냉각케이싱, 40: 송풍팬,
50: 온도감지부, 60: 노즐장치,
61: 제1노즐배관, 62: 제2노즐배관,
63: 연결배관, 64: 노즐,
70: 회전장치, 71: 피니언,
73: 랙기어, 80: 제어밸브,
90: 단자온도센서.

Claims

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적어도 하나의 발열체에 의해 가열되는 가열실을 갖는 노체;
상기 적어도 하나의 발열체에 전원을 공급하기 위해 상기 노체의 외벽에 위치되는 발열체 접속대;
상기 발열체 접속대를 포위하도록 상기 노체 외벽에 설치되는 냉각케이싱과, 상기 냉각케이싱에 설치되며 상기 냉각케이싱 내부와 외부의 공기 순환을 형성하는 적어도 하나의 송풍팬과, 상기 냉각 케이싱 내부에서 상기 발열체 주위에 냉기를 배출하도록 상기 노체 외벽에 설치되는 노즐장치를 포함하는 냉각장치; 및
상기 노즐장치는 복수개의 노즐이 길이방향을 따라 이격 배치되며 상기 냉기가 흐르는 노즐배관과, 상기 노즐배관을 회전시키는 회전유닛을 포함하는 가열로.
제 3항에 있어서,
상기 노즐배관은 상기 적어도 하나의 발열체 양측에 나란히 배치되는 제1노즐배관 및 제2노즐배관과, 상기 제1노즐배관과 상기 제2노즐배관의 일단이 회전할 수 있게 연결하는 연결배관을 포함하는 가열로.
제 4항에 있어서,
상기 제1노즐배관, 상기 제2노즐배관 및 상기 연결배관은 서로 연통하고,
냉기공급원으로부터 공급된 냉기는 상기 연결배관을 통해 상기 제1노즐배관과 상기 제2노즐배관으로 분배된 후 상기 복수개의 노즐을 통해 상기 냉각케이싱 내부로 분출되는 가열로.
제 3항에 있어서,
상기 복수개의 노즐은 상기 노즐배관의 길이방향을 따라 지그재그 형태로 배열되는 가열로.
제 4항에 있어서,
상기 회전유닛은 상기 제1노즐배관과 상기 제2노즐배관의 타단에 결합된 피니언과 맞물리는 랙기어와, 상기 랙기어를 직선 왕복 이동시키는 실린더를 포함하는 가열로.
제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 냉각케이싱 내부의 온도를 감지하기 위한 온도감지부와, 상기 온도감지부에서 감지된 온도에 기초하여 상기 송풍팬 및 상기 노즐장치 중 적어도 하나를 제어하는 제어부를 더 포함하는 가열로.
적어도 하나의 발열체에 의해 가열되는 가열실을 갖는 노체;
상기 적어도 하나의 발열체에 전원을 공급하기 위해 상기 노체의 외벽에 위치되는 발열체 접속대;
상기 발열체 접속대를 포위하도록 상기 노체 외벽에 설치되는 냉각케이싱과, 상기 냉각케이싱에 설치되며 상기 냉각케이싱 내부와 외부의 공기 순환을 형성하는 적어도 하나의 송풍팬과, 상기 냉각 케이싱 내부에서 상기 발열체 주위에 냉기를 배출하도록 상기 노체 외벽에 설치되는 노즐장치를 포함하는 냉각장치; 및
상기 냉각케이싱 내부의 온도가 제1설정온도에 도달하면 상기 냉각케이싱 내외의 공기순환을 위해 상기 송풍팬을 제어하고, 제2설정온도에 도달하면 상기 발열체 주위에 냉기를 배출하도록 상기 노즐장치를 제어하는 제어부;를 포함하는 가열로.
제 8항에 있어서,
상기 적어도 하나의 발열체 교체시점 판단을 위해 상기 적어도 하나의 발열체 접속단자의 온도를 각각 감지하기 위한 적어도 하나의 단자온도센서를 더 포함하는 가열로.