KR101822496B1 - 기밀식 전기 유도 터널로 - Google Patents

기밀식 전기 유도 터널로 Download PDF

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Abstract

기밀식 전기 유도 터널로 및 프로세스가 제공된다. 폐쇄 터널 구역을 형성하는 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 폐쇄함의 외부는 적어도 폐쇄 터널 구역의 종방향의 길이를 따라서 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 폐쇄 터널 구역의 공정 가스의 압력과 다른 압력으로 배리어 가스로 채워질 수 있는 기밀 배리어 챔버에 의해 둘러싸여 있다. 폐쇄 터널 구역의 스트립 또는 플레이트를 유도 가열하는데 사용된 인덕터는 폐쇄 터널 구역의 종방향의 길이로 기밀 배리어 챔버의 내부 또는 외부에 위치될 수 있다.

Description

기밀식 전기 유도 터널로{ELECTRIC INDUCTION GAS-SEALED TUNNEL FURNACE}
본 발명은 대체로 연속 스트립 또는 개별 플레이트가 전기 유도 방식으로 가열될 기밀식 터널(gas-sealed tunnel)을 통과하는 전기 유도 터널로(electric induction tunnel furnace)에 관한 것이고, 특히, 제조 과정에서 사용될 때 상기 터널로부터 대기로 공정 가스가 누출되는 것에 대한 보호가 제공되어야 하는 노(furnace)에 관한 것이다.
기밀식 터널로에서 연속적인 스트립의 전기 유도 가열이 수행되어야 하는 산업 공정이 있다. 예를 들면, 도 1의 종단면도에 도시되어 있는 바와 같이, 스트립(90)이 기밀식 전기 유도 터널로(110)를 통과한다.
노 폐쇄함(112)은 스트립(90)이 통과하는 터널(114) 둘레로 충분히 기밀되게 만들어져 있다. 코일(116)에 교류 전류를 흘림으로써 발생되는 자기장에 대해 상기 폐쇄함이 충분한 투과성을 가지며, 자기장이 상기 터널 내의 스트립과 자기적으로 결합될 수 있도록 자기장이 상기 폐쇄함의 내부로 침투할 수 있다면, 전기 유도 코일(116)(또는 코일)은 폐쇄함(112)의 외측에 배치될 수 있다. 단열재(118)가, 예를 들면, 상기 터널의 내부와 폐쇄함(112) 사이에 사용될 수 있다. 자기장은 스트립과 전자기적으로 결합되어 상기 스트립에 와전류(eddy current)를 발생시킴으로써 상기 스트립을 가열시킨다. 스트립은 산업 공정을 수행하기 위해 가열되는데, 예를 들어, 스트립이 터널속으로 진입하기 전에 스트립이 액체 합성물로 코팅되면, 스트립의 유도 가열로 인해 상기 액체 합성물 속의 용제(solvent)가 증발되는 것에 의해 상기 액체 합성물이 스트립에 결합(또는 경화)된다.
여러가지 산업 공정에 있어서, 상기 기밀식 전기 유도 터널로에서의 유도 가열은, 오염, 공기와의 폭발 또는 연소 반응, 공정 가스의 고비용, 또는 공정 가스의 구성에 있어서의 편차에 대한 엄격한 작은 허용오차와 같은 이유로 터널 가스가 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 외부 둘레의 공기(대기)중으로 방출되면 문제가 될 수 있는 공정 가스 주위환경에서 수행되어야 한다. 예를 들면, 강의 탈탄화를 위한 터널 내의 공정 가스는 고농도의 수소 가스를 포함하고 있다. 비록 폐쇄함(112)이 기밀 폐쇄함이라고 불릴 수도 있지만, 실제로, 폐쇄함은 엄청나게 비싼 비용을 지불하지 않고서는 하나의 연속적인 폐쇄함으로 만들어질 수 없기 때문에 상기 폐쇄함은 누출에 취약하다. 따라서, 예를 들면, 상기 폐쇄함을 구성하는 재료들 사이에 조인트가 있고, 이 조인트는 폐쇄함 제작의 초기 동안에는 충분히 기밀하게 될 수 있지만, 상기 기밀식 전기 유도 터널로가 작동을 시작한 후에는, 예를 들면, 조인트 둘레의 재료의 반복된 가열과 냉각의 결과로 누출될 수 있다. ㄸ또한 폐쇄함 구성과 단열재 자체가 가스 침투성으로 될 수 있으며 터널로부터의 가스 누출에 대한 통로로서 작용할 수 있다. 터널 가스 누출을 처리하는 한 가지 방법은 누출되는 터널 가스를 환기가 잘 되는 대기중으로 빠져나가게 하는 것이다. 예를 들면, 강제 환기 박스(180)가 기밀식 전기 유도 터널로(110)의 외부 둘레에 배치될 수 있다. 상기 강제 환기 박스의 상부 개부(180a)는, 팬(182)이 주위의 외부 공기를 상기 강제 환기 박스를 통과하게 할 때 상기 강제 환기 박스로부터 가스가 방출될 수 있게 한다. 그러나, 이러한 방법은 공정 가스의 위험 농도가 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 외부인 대기중에 축적되지 않게 보장하는 정밀한 수단이 결여되어 있다.
본 발명의 한 가지 목적은 기밀식 전기 유도 터널로로부터 공정 가스가 방출되는 것을 방지하는데 도움이 되는 기밀식 전기 유도 터널로를 제공하는 것이다.
한 실시형태에서, 본 발명은 실질적으로 기밀상태인 터널로(tunnel furnace)를 통과하는 연속 스트립 또는 개별 플레이트에 대해 전기 유도 가열 공정을 수행하는 장치 및 방법이고, 상기 터널로에서 터널은, 상기 터널로의 스트립 입구 단부로부터 스트립 출구 단부까지의 상기 터널로의 종방향의 길이를 따라서 뻗어 있는 폐쇄함에 의해 형성되어 있다. 배리어 챔버 또는 플레넘(plenum)이 상기 폐쇄함의 외부면의 종방향의 길이 둘레에 형성되어 있다. 배리어 가스가 상기 배리어 챔버 속으로 주입될 수 있으며 상기 터널 내의 공정 가스의 압력과 상이한 압력으로 유지될 수 있다. 유도 가열 공정에 사용되는 인덕터는 배리어 챔버의 외부 또는 배리어 챔버의 내부에 배치될 수 있다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 기밀식 전기 유도 터널로이다. 노 폐쇄함(furnace enclosure)이 유도 가열을 위해 워크피스가 통과하는 노 폐쇄함의 종방향의 길이를 따라서 폐쇄 터널 구역을 형성하고 있다. 노 폐쇄함의 폐쇄 터널 구역은 워크피스 입구 단부 및 워크피스 출구 단부를 가지고 있다. 상기 워크피스 입구 단부에 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지가 배치되어 있고, 상기 워크피스 출구 단부에 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지가 배치되어 있다. 상기 노 폐쇄함의 폐쇄 터널 구역의 종방향의 길이 둘레에 유도 코일이 배치되어 있다. 배리어 재료가 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이의 외부 둘레에 기밀 배리어 챔버를 형성하고 있고, 상기 배리어 재료는 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지와 함께 밀봉된 입구 단부 경계면를 가지고 있고 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지와 함께 밀봉된 출구 단부 경계면을 가지고 있다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 기밀식 전기 유도로로부터 공정 가스가 누출되는 것을 방지하는 방법인데, 상기 기밀식 전기 유도로는, 자신의 종방향의 길이를 따라서 폐쇄 터널 구역을 형성하는 노 폐쇄함을 가지고 있고, 공정 가스가 적어도 상기 폐쇄 터널 구역 내에 수용되어 있는 동안 유도 가열을 위해 워크피스가 상기 노 폐쇄함을 통과한다. 상기 노 폐쇄함의 폐쇄 터널 구역은 워크피스 입구 단부 및 워크피스 출구 단부를 가지고 있다. 상기 노 폐쇄함의 워크피스 입구 단부에 입구 단부 플랜지가 배치되어 있고, 상기 노 폐쇄함의 워크피스 출구 단부에 출구 단부 플랜지가 배치되어 있고, 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이 둘레에 유도 코일이 배치되어 있다. 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이의 외부 둘레에 배리어 재료가 제공되고, 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지 사이의 입구 단부 경계면을 밀봉하고, 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지 사이의 출구 단부 경계면을 밀봉하는 것에 의해서 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이의 외부 둘레에 기밀 챔버가 형성된다.
다른 실시형태에서, 본 발명은 노 폐쇄함의 종방향의 길이 내에 형성된 폐쇄 터널 구역 내의 공정 가스로 워크피스를 전기 유도 열처리하는 방법이다. 상기 폐쇄 터널 구역의 워크피스 입구 단부에 있는 입구 단부 플랜지를 통하여 워크피스가 이송되고, 상기 입구 단부 플랜지는 상기 노 폐쇄함의 외부에 위치된 배리어 재료와 함께 밀봉된 입구 단부 경계면을 형성한다. 상기 폐쇄 터널 구역 내의 워크피스를 유도 가열하기 위해 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이 둘레에 배치된 유도 코일에 교류 전류가 공급된다. 상기 폐쇄 터널 구역의 워크피스 출구 단부에 있는 출구 단부 플랜지를 통하여 워크피스가 상기 폐쇄 터널 구역으로부터 빠져나오고, 상기 출구 단부 플랜지는 상기 배리어 재료와 함께 밀봉된 출구 단부 경계면을 형성하여, 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이의 외부 둘레에 배리어 가스가 공급되는 기밀 배리어 챔버를 형성한다.
본 발명의 상기 실시형태와 다른 실시형태는 본 명세서와 첨부된 청구항에 개시되어 있다.
본 발명의 실례를 보여주기 위한 목적으로, 바람직한 형태의 예가 도면에 도시되어 있지만, 본 발명이 도면에 도시된 정확한 배치상태와 수단으로 제한되는 것은 아니다.
도 1은 종래 기술의 기밀식 전기 유도 터널로의 단면도이다.
도 2(a)는 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 한 예의 종단면도이다.
도 2(b)는 도 2(a)에 도시된 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 A-A 라인을 따라 도시된 횡단면도이다.
도 2(c)는 도 2(a)에 도시된 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 D-D 라인을 따라 도시된 부분 평면도이다.
도 3(a)는 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 다른 예의 단면도이다.
도 3(b)는 도 3(a)에 도시된 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 B-B 라인을 따라 도시된 횡단면도이다.
도 3(c)는 도 3(a)에 도시된 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 E-E 라인을 따라 도시된 부분 평면도이다.
도 4(a)는 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 다른 예의 단면도이다.
도 4(b)는 도 4(a)에 도시된 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 C-C 라인을 따라 도시된 횡단면도이다.
도 4(c)는 도 4(a)에 도시된 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 F-F 라인을 따라 도시된 부분 평면도이다.
도 5(a) 및 도 5(b)는 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 워크피스 입구 단부 및 출구 단부를 가스 밀봉하는 대체 방법을 나타내고 있다.
도 6은 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로와 함께 사용된 배리어 가스 제어 시스템의 한 예이다.
도면에서 동일한 참고 번호 또는 문자는 본 명세서에 기술되어 있는 것과 같이 유사한 요소를 설명하기 위해서 사용된다. 도 2(a), 도 2(b) 및 도 2(c)는 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로(10)의 한 예를 나타내고 있다. 본 예에서는, 배리어 재료(22)를 폐쇄함(12)의 적절한 종방향의 단부 구조 요소에 연결시킴으로써 배리어 챔버(20)가 폐쇄함(12)의 종방향의 외측 표면 둘레에 형성되어 있다. 이러한 비제한적인 예에서, 단부 구조 요소는, 예를 들면, 용접이나 볼트체결식 연결에 의해 노 폐쇄함(12)의 각각의 종방향의 단부에 적절하게 연결되어 있는 "U" 자 형상의 입구 단부 플랜지(12a) 및 출구 단부 플랜지(12a)이다. 유사한 연결 수단이 배리어 재료(22)를 상기 플랜지(12a)에 연결시키는데 사용될 수 있다. 적어도 한 위치에서, 예를 들면, 도 2(a)의 종단면도 및 도 2(c)의 부분 평면도에 도시되어 있는 바와 같이, 배리어 가스를 배리어 챔버에 공급하기 위해 입구 도관(24)이 제공되어 있다. 본 명세서에 사용된 "종방향의(longitudinal)" 라는 표현은 스트립 입구 단부(도 2(a)에서 화살표에 근접한)로부터 스트립 출구 단부까지의 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 폐쇄함의 길이와 관련되어 있다. 따라서, 배리어 챔버(20)는 스트립 입구 단부로부터 스트립 출구 단부까지의 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 길이에 걸쳐서 노 폐쇄함(12) 외부를 실질적으로 둘러싸는 기밀 챔버를 형성한다. 다시 말해서, 폐쇄함(12)은 터널의 횡단면 둘레의 종방향의 내부 슬리브를 형성하고, 배리어 재료(22)는 폐쇄 터널 구역의 횡단면 둘레의 종방향의 외부 제2 슬리브를 형성하며, 본 명세서에 사용된 "횡단면(transverse)" 이라는 용어는 터널을 통과하여 이동하는 스트립의 길이에 대해 대체로 수직인 터널 단면을 지칭한다. 따라서 기밀 배리어 챔버는 노 폐쇄함(12)의 외부면; 배리어 재료(22)의 내부면; 그리고 노 폐쇄함(12)의 두 개의 종방향의 출구 단부 플랜지(12a)와 입구 단부 플랜지(12a)에 의해 경계를 이루고 있다. 본 발명에 있어서 상기 플랜지(12a)는 폐쇄함(12)의 일체형 부분으로 간주될 수 있고, 상기 폐쇄함의 종방향의 단부를 형성하는 한 가지 비제한적인 방법의 전형이 된다. 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 종방향의 한 단부에 있는 플랜지(12a)는 터널 워크피스 입구 및/또는 출구의 둘레를 완전히 둘러싸도록 연장될 수 있다.
폐쇄함(12)과 배리어 재료(22)가, 예를 들면, 시트(sheet) 형상의, 실리콘처리(siliconized) 또는 테플론처리(teflonized)된 유리 직물과 같은, 전자기적으로 투과성인 재료로 형성된다면, 하나 이상의 인덕터(16)(유도 코일)가 폐쇄함(12)과 배리어 재료(22)의 외부에 배치될 수 있다. 종래 기술에서와 같이, 단열재(18)가 본 발명의 모든 예에 제공될 수 있다. 도 2(b)에 도시되어 있는 바와 같이, 본 예에 사용된 단일 권선 솔레노이드형 인덕터가 단자(16a, 16b)에서 외부 교류 전원에 연결될 수 있다(사용된다면, 인덕터 부하 매칭 요소(inductor load matching component)를 통하여).
비록 도면에는 단일 권선 솔레노이드형 인덕터(single turn solenoidal inductor)가 도시되어 있지만, 본 발명의 모든 예에 대해서, 인덕터는 임의의 전기적인 배치형태, 예를 들면, 직렬 및/또는 병렬로 연결될 수 있고, 솔레노이드형 인덕터 또는 횡단 플럭스 인덕터(transverse flux inductor)와 같은, 특정의 사용처에 대해 임의의 적절한 유형이 될 수 있는 하나 이상의 인덕터로 될 수 있다.
기밀 터널 내에서 스트립을 처리하는 동안 배리어 가스(barrier gas), 예를 들면, 질소와 같은 불활성 가스가 입구 도관(24)을 통하여 기밀 터널(14)내의 공정 가스의 압력보다 높은 양의(positive) 배리어 가스 압력으로 배리어 챔버(20)속으로 주입될 수 있다. 배리어 가스를 배리어 챔버로부터 빼내기 위해서 하나 이상의 출구 도관(도면에 도시되어 있지 않음)이 설치될 수 있다.
본 발명의 모든 예에 있어서 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 터널에 대한 입구 및 출구에서의 기밀성은, 도 5(a)에 도시된 것과 같이 스트립 산업 공정에서 다른 요소들을 서로 연결하는 것에 의하거나, 도 5(b)에 도시된 것과 같이 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 입구 단부와 출구 단부를 충분히 기밀하게 만드는 것에 의해서 달성될 수 있다. 도 5(a)에서, 직접 서로 연결시키는 입구 기밀 요소와 출구 기밀 요소는 스테인레스 강 플랜지(80)로 될 수 있고, 이 스테인레스 강 플랜지에 연결된 상류 요소 또는 하류 요소가 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 터널에 대한 공정 가스의 공급 및 회수를 처리할 수 있다. 도 5(b)에서, 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 폐쇄함의 횡단하는 입구 단부 및 출구 단부는, 예를 들면, 스트립의 양측에 밀봉 압력을 가하는 압력 롤러(82) 또는 압력 패드의 사용에 의해 기밀하게 만들어질 수 있다.
도 3(a), 도 3(b) 및 도 3(c)는 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로(30)의 다른 예를 나타내고 있다. 본 예에서, 배리어 챔버는 배리어 재료(32)를 노 폐쇄함(12)의 적절한 종방향의 단부 구조 요소에 연결시키는 것에 의해서 노 폐쇄함(12)의 종방향의 외측 표면 둘레에 형성된 확대된 배리어 플레넘(plenum)(34)이다. 이러한 비제한적인 예에서, 단부 구조 요소는, 예를 들면, 용접 또는 볼트체결식 연결에 의해서, 폐쇄함의 각각의 종방향의 단부에 적절하게 연결되어 있는 "U" 자 형상의 입구 단부 플랜지(12a) 및 출구 단부 플랜지(12a)이다. 유사한 연결 수단이 배리어 재료(32)를 상기 플랜지(12a)에 연결시키는데 사용될 수 있다. 적어도 한 위치에서, 예를 들면, 도 3(a)의 종단면도와 도 3(c)의 부분 평면도에 도시되어 있는 바와 같이, 배리어 가스를 배리어 챔버로 공급하기 위해서 입구 도관(36)이 설치되어 있다. 따라서, 배리어 플레넘(34)은, 도 3(a)의 예에서 인덕터(16)가 배리어 플레넘(plenum) 내에 포함되어 있다는 것을 제외하면 도 2(a)의 상기 예에 대한 것과 유사한 스트립 입구 단부로부터 스트립 출구 단부까지의 상기 길이에 걸쳐서 노 폐쇄함(12)의 외부를 실질적으로 둘러싸는 기밀 챔버를 형성한다. 배리어 플레넘(34)은, 예를 들면 도 2(a)에서, 인덕터가 배리어 챔버의 외부에 있는 것과는 대조적으로, 적어도 배리어 플레넘 내에 하나 이상의 인덕터(16)(및 유체 냉각 요소, 사용할 경우)를 수용할 정도로 충분히 크다. 이러한 배치의 기밀식 전기 설비(및 유체 냉각 설비, 사용할 경우)는 인덕터 외부 전원(및 냉각원, 사용할 경우)에 연결하도록 사용되어야 한다. 도 2(a)의 본 발명의 예와 마찬가지로, 본 발명에 있어서 단부 플랜지(12a)는 폐쇄함(12)의 일체형 부분으로 간주될 수 있으며, 상기 폐쇄함의 종방향의 단부를 형성하는 한 가지 비제한적인 방법의 전형이 된다. 대체 실시형태로서, 플랜지(12a)가 배리어 재료(32)의 일체형 부분으로 간주될 수 있다.
기밀 터널 내에서 스트립을 처리하는 동안, 배리어 가스, 예를 들면 질소와 같은 불활성 가스는 기밀 터널(14)내의 공정 가스의 압력보다 높은 양의(positive) 배리어 가스 압력으로 입구 도관(36)을 통하여 배리어 플레넘(34) 속으로 주입될 수 있다. 배리어 챔버로부터 배리어 가스를 빼내기 위해서 하나 이상의 출구 도관(도면에 도시되어 있지 않음)이 설치될 수 있다.
배리어 재료(32)가 도전성 재료이면, 배리어 플레넘(34)은, 교류 전류가 인덕터(16)를 통하여 흐를 때 발생되는 자기장의 경로와 배리어 재료가 간섭하지 않도록 충분한 크기로 되어 있다. 배리어 재료가 비-도전성 재료로 형성되어 있으면, 배리어 플레넘이 작아질 수 있다; 하지만, 작은 비-도전성 재료 둘레에 전자기 차폐가 필요할 수 있다.
도 4(a), 도 4(b) 및 도 4(c)는 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로(40)의 다른 예를 나타내고 있다. 본 예에서 배리어 챔버(44)는, 도 4(a)에 도시되어 있는 바와 같이, 노 폐쇄함의 입구 단부 플랜지(12b)와 출구 단부 플랜지(12b) 사이의 노 폐쇄함(12)의 단부(12', 12")를 배리어 재료(42)의 단부(42', 42")와 연결시키는 것에 의해서 노 폐쇄함(12)의 종방향의 외측 표면의 둘레에 형성되어 있다. 배리어 재료의 단부, 노 폐쇄함의 단부, 및 노 폐쇄함의 플랜지는 볼트와 너트 파스너와 같은, 적절한 수단에 의해서 서로 연결될 수 있다. 적어도 한 위치에서, 예를 들면, 도 4(a)의 종단면도와 도 4(c)의 부분 평면도에 도시되어 있는 바와 같이, 배리어 가스를 배리어 챔버로 공급하기 위해 입구 도관(46)이 배리어 재료(42)에 제공되어 있다. 따라서 기밀 배리어 챔버(44)는 노 폐쇄함(12)의 외부면과 배리어 재료(42)의 내부면에 의해 둘러싸여 있다. 본 발명에서 단부 플랜지(12b)는 노 폐쇄함(12)의 일체형 부분으로 간주될 수 있으며, 상기 노 폐쇄함의 종방향의 단부를 형성하는 한 가지 비제한적인 방법의 전형이 된다.
기밀 터널 내에서 스트립을 처리하는 동안, 배리어 가스, 예를 들면 질소와 같은 불활성 가스는 기밀 터널(14)내의 공정 가스의 압력보다 높은 양의(positive) 배리어 가스 압력으로 입구 도관(46) 을 통하여 배리어 챔버(44)속으로 주입될 수 있다. 배리어 가스를 상기 배리어 챔버로부터 빼내기 위해서 하나 이상의 출구 도관(도면에 도시되어 있지 않음)이 설치될 수 있다.
보충적인 배리어 가스가 배리어 챔버의 특수한 배치상태에 따라 배리어 챔버 외부의 노(furnace) 구역으로 선택적으로 주입될 수 있다. 예를 들면, 도 4(a)에서, 단열재(18)는 통상적으로 다공성 재료이다. 따라서, 터널(14) 내의 공정 가스가 단열재(18)를 통하여 누출된 다음, 도 4(a)에 도시되어 있는 바와 같이 폐쇄함 단부(12")에서 단부 플랜지(12b)와 노 폐쇄함(12) 사이의 연결된 조인트를 통하여 누출될 수 있다. 이러한 조인트는 도 4(a)에 도시된 특정 배치상태에 대해서 대기중으로 누출되고 배리어 챔버로는 누출되지 않기 때문에, 배리어 가스가 도관(48)으로 주입되어 상기 조인트 구역에 배리어 가스가 넘쳐날 수 있다.
도 6은 본 발명의 몇 가지 예와 함께 사용될 수 있는 단순화된 배리어 가스 제어 시스템의 한 예이다. 밸브 V-l은 배리어 가스 조절기(BGR)로의 배리어 가스 공급을 제어하고, 상기 배리어 가스 조절기(BGR)는 본 예에서 터널 내의 공정 가스의 압력보다 더 높은 양의 압력인 표준 배리어 가스 압력에서 배리어 챔버(본 발명의 상기 예에서 배리어 챔버(20), 배리어 플레넘(34) 또는 배리어 챔버(44))로 가스의 유동을 조절한다. 압력 센서(PS)는 배리어 챔버 내의 배리어 가스의 실제 압력(또는 배리어 챔버 내의 가스와 터널 내의 공정 가스의 압력 차이)을 감지하여 감지된 압력 데이터를 배리어 가스 조절기(BGR)로 보낸다. 압력 제어장치(PC)도 배리어 챔버 내의 배리어 가스의 실제 압력(또는 배리어 챔버 내의 가스와 터널 내의 공정 가스의 압력 차이)을 감지한다. 배리어 가스 압력이 압력 제어장치의 설정된 고-저 압력 밴드(high-low pressure band)를 넘어서는 경우, 압력 제어장치는, 예를 들면, 공정 라인 내의 다른 장치에 의해 터널 내의 공정 가스의 분출(flush)을 개시시키기 위해, 사용될 수 있는 고장 신호(fault signal)를 출력한다. 밸브 V-2는 압력 센서와 압력 제어장치로의 가스 공급을 위한 선택적인 제어 밸브이다. 밸브 V-3는, 예를 들면, 배리어 챔버를 통하여 배리어 가스를 연속적으로 유동(또는 순환)시키는 것에 의해 배리어 가스 챔버를 냉각시키기 위해서, 또는 상기 터널로부터 상기 배리어 챔버로 누출되는 공정 가스를 분출시키기 위해서 배리어 챔버로부터의 선택적인 가스 출구에 설치될 수 있다. 밸브 V-3는 도면에 도시되어 있지 않은 배리어 가스 처리 장치에 연결될 수 있다.
본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로의 하나의 적용예는 스트립 강의 탈탄화(decarburization)를 위한 것이다. 터널 내에 수용된 공정 가스는 공기중에서 연소하거나 폭발할 수 있는 높은 비율의 수소 가스를 포함하고 있다. 따라서, 터널 내의 공정 가스는, 터널 속으로의 공기 침투를 피하기 위해 상기 기밀식 전기 유도 터널로 주위의 대기압보다 높은 압력으로 유지되어야 한다. 본 예에 대해서 선택된 불활성인 배리어 가스는, 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 폐쇄함과 배리어 챔버 사이의 임의의 누출에 의해 공정 가스가 배리어 챔버 속으로 유입되기보다는 질소가 터널 속으로 유입되도록 공정 가스 압력보다 높은 압력으로 상기 기밀식 전기 유도 터널로의 배리어 챔버 속으로 주입되는 표준 산업 등급(standard industrial grade)의 질소이다.
불활성 가스에 대한 대체 형태로서, 배리어 가스가 터널 내의 공정 가스와 허용가능하게 반응할 수 있다. 다시 말해서, 비불활성(non-inert)인 배리어 가스와 공정 가스의 화학 반응은 연소, 폭발 또는 다른 위험한 상태를 초래하지 않는다.
본 발명의 모든 예에 있어서, 배리어 챔버로 공급된 배리어 가스는 재순환 가스나 비-재순환 가스로 될 수 있다. 재순환 가스는, 예를 들면, 배리어 챔버 내의 배리어 가스와 터널 내의 공정 가스 사이의 뚜렷한 압력 차이가 상실되는 경우, 또는 배리어 챔버를 통하여 배리어 가스를 연속적으로 유동시키는 것에 의해 배리어 챔버나 배리어 챔버에 인접한 구역을 냉각시킬 필요가 있는 경우에 터널로부터 누출되는 공정 가스를 포획하여 처리하기 위해서 사용될 수 있다.
본 발명의 모든 예에 있어서, 배리어 챔버 또는 플레넘에 대한 배리어 가스 입구의 위치는 특정 사용처의 필요에 따라 다른 편리한 위치에 배치될 수 있다.
본 발명의 예에는 하나의 배리어 챔버가 도시되어 있지만, 특정 사용처에 따라 본 발명의 다른 예에서는 복수의 배리어 챔버가 사용될 수 있다.
비록 본 발명의 상기 예에서는, 배리어 챔버 또는 플레넘 내의 배리어 가스의 압력이 터널 내의 공정 가스의 압력보다 높지만, 다른 적용예에서는, 배리어 챔버 또는 플레넘 내의 배리어 가스의 압력이 터널 내의 공정 가스의 압력보다 낮게 압력 차이가 역전될 수 있다.
본 발명의 모든 예에 있어서, 부가적인 특징으로서 도 1에 도시된 강제 공기 환기 박스는 본 발명의 기밀식 전기 유도 터널로와 결합되어 사용될 수 있다.
본 발명은 위험한 상태의 발생 가능성을 최소화하는 것이지만, 설계형태와 관계없이 산업용 장치를 작동시킬 때에서는 항상 주의를 기울여야 한다. 대기중으로의 자연 환기와 강제 환기가 전형적인 것이지만, 유일한 예방 수단은 아니다.
본 발명은 바람직한 예와 실시예에 관하여 설명되어 있다. 명확하게 기술된 것 외에, 균등물, 대체예 및 변형예가 가능하며, 이들은 본 발명의 영역 내에 있다. 본 명세서의 개시내용의 장점을 이해하고 있는 당업자라면, 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않고서 본 발명에 대해 다양한 수정을 할 수 있다.

Claims (21)

  1. 노 폐쇄함으로서, 유도 가열을 위해 워크피스가 통과하는 노 폐쇄함의 종방향의 길이를 따라서 공정 가스를 포함하는 폐쇄 터널 구역을 형성하고 있고, 이 노 폐쇄함의 폐쇄 터널 구역은 워크피스 입구 단부 및 워크피스 출구 단부를 가지고 있는 노 폐쇄함;
    상기 워크피스 입구 단부에 배치된 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지와 상기 워크피스 출구 단부에 배치된 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지; 그리고
    상기 노 폐쇄함의 폐쇄 터널 구역의 종방향의 길이 둘레에 배치된 유도 코일;
    을 포함하고 있는 공정 가스 누출 처리 시스템과 결합된 기밀식 전기 유도 터널로에 있어서,
    상기 공정 가스 누출 처리 시스템이
    상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이의 외부 둘레에 기밀 배리어 챔버를 형성하는 배리어 재료로서, 상기 배리어 재료는 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지와 함께 밀봉된 입구 단부 경계면를 가지고 있고 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지와 함께 밀봉된 출구 단부 경계면을 가지고 있고, 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지를 가진 밀봉된 입구 단부 경계면은 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함을 연장시키는 것에 의해서 형성되고, 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함은 노 폐쇄함-입구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면을 형성하고; 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지를 가진 밀봉된 출구 단부 경계면은 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함을 연장시키는 것에 의해서 형성되고, 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함은 노 폐쇄함-출구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면을 형성하는 배리어 재료;
    상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이를 따라 상기 노 폐쇄함의 근처에서 상기 폐쇄 터널 구역 내에 배치된 단열재;
    상기 기밀 배리어 챔버로의 배리어 가스의 유동을 조절하는 배리어 가스 조절기;
    상기 단열재와 상기 노 폐쇄함-입구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면 사이의 제1 구역 또는 상기 단열재와 상기 노 폐쇄함-출구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면 사이의 제2 구역 내에 배리어 가스의 유동을 주입하는 배리어 가스 주입기;
    상기 기밀 배리어 챔버내의 배리어 가스 압력 또는 이 배리어 가스 압력과 공정 가스의 공정 가스 압력 사이의 압력 차이를 감지하는 압력 센서; 및
    상기 배리어 가스 압력 또는 상기 압력 차이를 비교하여 상기 배리어 가스 압력 또는 상기 압력 차이가 설정된 압력 대역을 넘어서면 고장 신호를 출력하는 압력 제어장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 가스 누출 처리 시스템과 결합된 기밀식 전기 유도 터널로.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유도 코일이 상기 배리어 재료의 외부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 가스 누출 처리 시스템과 결합된 기밀식 전기 유도 터널로.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기밀 배리어 챔버로부터 배리어 가스 출구 통로를 형성하는 배리어 가스 출구 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 가스 누출 처리 시스템과 결합된 기밀식 전기 유도 터널로.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서, 상기 유도 코일이 상기 기밀 배리어 챔버 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 가스 누출 처리 시스템과 결합된 기밀식 전기 유도 터널로.
  7. 삭제
  8. 제1항, 제2항 또는 제6항에 있어서, 상기 기밀 배리어 챔버 속으로의 배리어 가스의 유동을 위한 배리어 가스 입구 통로를 형성하기 위해 상기 배리어 재료 내에 배치된 배리어 가스 입구 도관을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 가스 누출 처리 시스템과 결합된 기밀식 전기 유도 터널로.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 워크피스 입구 단부 및 워크피스 출구 단부를 가지고 있는 폐쇄 터널 구역을 자신의 종방향의 길이를 따라서 형성하고 있고, 유도 가열을 위해 워크피스가 통과하는 노 폐쇄함; 상기 워크피스 입구 단부에 배치된 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지와 상기 워크피스 출구 단부에 배치된 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지; 그리고 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이 둘레에 배치된 유도 코일를 포함하고 있고, 공정 가스가 적어도 상기 폐쇄 터널 구역 내에 포함되어 있는 기밀식 전기 유도로로부터의 공정 가스의 누출을 처리하는 방법으로서,
    상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이의 외부 둘레에 배리어 재료를 제공하는 단계;
    상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지 사이의 입구 단부 경계면을 밀봉하고, 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지 사이의 출구 단부 경계면을 밀봉하는 것에 의해서 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이의 외부 둘레에 배리어 가스 입구 도관을 가지고 있는 기밀 배리어 챔버를 형성하는 단계로서, 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지를 가진 밀봉된 입구 단부 경계면은 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함을 연장시키는 것에 의해서 형성되고, 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함은 노 폐쇄함-입구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면을 형성하고; 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지를 가진 밀봉된 출구 단부 경계면은 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함을 연장시키는 것에 의해서 형성되고, 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함은 노 폐쇄함-출구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면을 형성하는 단계;
    상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이를 따라 상기 노 폐쇄함의 근처에서 상기 폐쇄 터널 구역 내에 단열재를 제공하는 단계;
    배리어 가스를 상기 폐쇄 터널 구역 내의 공정 가스의 압력보다 높은 배리어 가스 압력으로 상기 배리어 가스 입구 도관을 통하여 상기 기밀 배리어 챔버로 공급하는 단계;
    상기 단열재와 상기 노 폐쇄함-입구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면 사이의 제1 구역 또는 상기 단열재와 상기 노 폐쇄함-출구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면 사이의 제2 구역 내에 배리어 가스의 유동을 주입하는 단계; 그리고
    상기 배리어 가스 압력 또는 상기 배리어 가스 압력과 공정 가스의 압력 사이의 가스 압력 차이를 모니터링하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 배리어 재료 내에 배리어 가스 입구 도관을 배치시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 기밀 배리어 챔버로부터 배리어 가스를 배출시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 폐쇄 터널 구역 내의 공정 가스의 압력보다 높은 배리어 가스 압력으로 배리어 가스를 상기 기밀 배리어 챔버 내에 유지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 노 폐쇄함의 종방향의 길이 내에 형성된 폐쇄 터널 구역 내의 공정 가스로 워크피스를 전기 유도 열처리하는 방법으로서,
    상기 폐쇄 터널 구역의 워크피스 입구 단부에 있는 입구 단부 플랜지를 통하여 워크피스를 이송하는 단계로서, 상기 입구 단부 플랜지는 상기 노 폐쇄함의 외부에 위치된 배리어 재료와 함께 밀봉된 입구 단부 경계면을 형성하고, 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지를 가진 밀봉된 입구 단부 경계면은 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함을 연장시키는 것에 의해서 형성되고, 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 입구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함은 노 폐쇄함-입구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면을 형성하는 단계;
    상기 폐쇄 터널 구역 내의 워크피스를 유도 가열하기 위해 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이 둘레에 배치된 유도 코일에 교류 전류를 공급하는 단계;
    상기 폐쇄 터널 구역의 워크피스 출구 단부에 있는 출구 단부 플랜지를 통하여 워크피스를 상기 폐쇄 터널 구역으로부터 빼내는 단계로서, 상기 출구 단부 플랜지는 상기 배리어 재료와 함께 밀봉된 출구 단부 경계면을 형성하고, 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지를 가진 밀봉된 출구 단부 경계면은 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함을 연장시키는 것에 의해서 형성되고, 상기 배리어 재료와 상기 노 폐쇄함 출구 단부 플랜지 사이의 상기 노 폐쇄함은 노 폐쇄함-출구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면을 형성함으로써, 상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이의 외부 둘레에 배리어 가스 입구 도관을 가지고 있는 기밀 배리어 챔버를 형성하는 단계;
    상기 노 폐쇄함의 종방향의 길이를 따라 상기 노 폐쇄함의 근처에서 상기 폐쇄 터널 구역 내의 단열재와 상기 노 폐쇄함-입구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면 사이의 제1 구역 또는 상기 단열재와 상기 노 폐쇄함-출구 단부 플랜지의 밀봉된 경계면 사이의 제2 구역 내에 배리어 가스의 유동을 주입하는 단계;
    상기 배리어 가스 입구 도관을 통하여 상기 배리어 가스를 상기 기밀 배리어 챔버로 공급하는 단계; 그리고
    배리어 가스 압력 또는 이 배리어 가스 압력과 공정 가스의 압력 사이의 가스 압력 차이를 모니터링하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 폐쇄 터널 구역 내의 공정 가스를 대기압보다 높은 압력으로 유지하는 단계; 그리고
    상기 기밀 배리어 챔버 내의 배리어 가스를 상기 폐쇄 터널 구역 내의 공정 가스의 압력보다 높은 압력으로 유지하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 기밀 배리어 챔버 내의 배리어 가스를 재순환시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제17항 또는 제18항에 있어서, 공정 가스는 수소이고 배리어 가스는 질소인 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제13항, 제14항, 제17항 또는 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배리어 가스 압력 또는 상기 가스 압력 차이가 허용가능한 압력 범위를 넘어서면 고장 신호를 활성화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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