KR101837159B1 - 개폐장치를 포함하는 용융로 및 그 제어방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개폐장치를 포함하는 용융로 및 그 제어방법에 관한 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 프레임; 상기 프레임에 설치되고, 일측에 개구부를 갖는 하우징; 상기 하우징에 설치되는 발열부; 상기 하우징의 일측에 배치되며, 상기 개구부를 통해 전달되는 열을 받는 교체 가능한 용융조; 상기 하우징에 설치되어 상기 용융조로 원료를 공급하는 원료공급부; 상기 프레임의 일측에 제공되고, 상기 용융조를 교체하여 사용되는 보조 용융조; 및 상기 용융조가 용융 위치로부터 대기 위치로 이동될 때 상기 개구부를 차폐하는 개폐장치를 포함하는 용융로가 제공될 수 있다.

Description

개폐장치를 포함하는 용융로 및 그 제어방법{MELTING FURNACE HAVING OPENING AND CLOSING APPARATUS AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은 개폐장치를 포함하는 용융로 및 그 제어방법에 관한 것이다.

용융로는 용융조와 가열원을 포함하여, 용융조에 원료를 안치하고 가열하여 용융, 융해시키는 장치를 말한다.

용융로는 다양한 소재를 용융, 융해시킬 수 있으며, 일 예로 유리를 용융하는데 사용될 수도 있다. 최근에는, 정보 통신 산업의 발전에 따라 TFT LCD(THIN FILM TRANSISTOR - LIQUID CRYSTAL DISPLAY)용 기판유리 및 PDP(PLASMA DISPLAY PANEL) 기판유리 등 고품질의 유리가 요구되기 시작했다.

이와 같은 고품질 정밀 유리는 사용 용도 및 요구되는 특성에 따라 다양한 원료의 조합에 의해 제조될 수 있다. 실제로 대부분의 산업 현장에서는 제품의 종류가 다양하다 보니 하나의 용융로에 6 가지 내지 10 가지 품종의 유리 원료를 작업 중에 교체하고 있다. 여기서, 용융되는 원료를 다른 원료로 변경하는 것을 잡체인지(JOB CHANGE)라고 한다.

예를 들면, 백금도가니 장착 방식의 용융로에서, 용융로 가동 중에 다른 품종의 원료를 용융 융해시키고자 하면 다음과 같은 절차가 요구된다.

우선, 고온 가동 중인 용융로의 온도를 하강시켜야 한다. 즉, 용융로 내부의 온도를 작업자가 교체 작업이 가능한 지점(약 30℃)에 도달할 때까지 작업을 중지한다. 여기서, 용융로의 규격에 따라 다르지만 일반적으로 약 36시간 정도 소요된다.

이 후, 백금도가니를 탈거하여 백금도가니 내부를 화학처리를 이용하여 세척하고, 다시 새로운 원료를 장입한다. 이는 약 24시간 정도 소요된다.

이 후, 다시 백금도가니를 용융로에 장착한 후 원료가 용융되는 온도까지 승온시켜야 한다. 이는 약 48시간이 소요된다.

요컨대, 가동 중이던 원료를 새로운 원료로 교체하여 다시 용융작업이 이뤄지는 데 걸리는 시간, 즉, 잡체인지에 소요되는 시간은 약 5 내지 6일 정도 걸리므로, 생산 제조 현장 입장에서 볼 때 엄청난 시간적 손실을 감수해야 하고, 이는 경제적인 그리고 인적인 손실로 귀결된다.

그러나, 현재 전세계적으로 유리 원료 및 기타 소재 용융 산업현장 및 연구소 등에 사용되고 있는 어떠한 용융로도 '잡체인지'에 쉽게 대응할 수 있는 구조가 없는 실정이며, 생산성이 떨어질 수밖에 없는 방식이다.

특허문헌 1: 일본등록특허 제4105541호(2008.04.04.) 특허문헌 2: 일본등록특허 제4360158호(2009.08.21.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 용융로의 가동 중에도 손쉽고 신속하게 용융조를 교체할 수 있는 개폐장치를 포함하는 용융로 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면, 프레임; 상기 프레임에 설치되고, 일측에 개구부를 갖는 하우징; 상기 하우징에 설치되는 발열부; 상기 하우징의 일측에 배치되며, 상기 개구부를 통해 전달되는 열을 받는 교체 가능한 용융조; 상기 하우징에 설치되어 상기 용융조로 원료를 공급하는 원료공급부; 상기 프레임의 일측에 제공되고, 상기 용융조를 교체하여 사용되는 보조 용융조; 및 상기 용융조가 용융 위치로부터 대기 위치로 이동될 때 상기 개구부를 차폐하는 개폐장치를 포함하는 용융로가 제공될 수 있다.

또한, 상기 용융조를 용융 위치로부터 대기 위치로 이동시키고, 상기 보조 용융조를 대기 위치로부터 용융 위치로 이동시키는 용융로 교체 수단을 더 포함하는 용융로가 제공될 수 있다.

또한, 상기 개구부는 상기 하우징의 하측에 형성되고, 상기 용융로 교체 수단은, 상기 용융조 또는 상기 보조 용융조를 지지할 수 있는 지지플레이트; 및 상기 지지플레이트의 상하 방향 이동을 안내하는 가이드 바를 포함하는 용융로가 제공될 수 있다.

또한, 상기 하우징의 바닥면은 중앙홀이 형성된 내화물로 형성되고, 상기 용융조는 용융 위치에서 상기 중앙홀을 덮도록 배치되는 용융로가 제공될 수 있다.

또한, 상기 하우징은 상측면이 아치형으로 형성되며, 외부와 연통되되 상기 중앙홀과 대응되는 위치에 형성되는 연통공이 형성되는 용융로가 제공될 수 있다.

또한, 상기 개폐장치는, 상기 하우징의 바닥면에 밀착되며, 상기 개구부를 선택적으로 차폐하는 도어부; 및 상기 도어부를 이동시키는 액추에이터부를 포함하는 용융로가 제공될 수 있다.

또한, 상기 도어부는 상기 개구부를 양측에서 차폐하는 제1도어와 제2도어로 구성되고, 상기 액추에이터부는 상기 제1도어를 구동하는 제1액추에이터와 상기 제2도어를 구동하는 제2액추에이터를 포함하는 용융로가 제공될 수 있다.

또한, 상기 도어부는 실질적으로 상기 개구부에 대응되게 배치되는 메인플레이트를 포함하고, 상기 메인플레이트의 내부에는 냉매가 흐를 수 있는 유동로가 형성되어 있는 용융로가 제공될 수 있다.

또한, 상기 메인플레이트는 크롬(Cr) 23%, 알루미늄(Al) 5%, 몰리브덴(Mo) 3%, 철(Fe) 69%로 이루어진 철 합금을 포함하는 용융로가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 일측면에 따르면, 발열부로부터 발생되는 열이 방출되는 개구부를 구비하는 하우징에 원료를 수용하는 용융조를 배치하여 원료를 용융하는 단계; 상기 용융조를 용융 위치로부터 대기 위치로 이동시키는 단계; 상기 개구부를 개폐장치를 이용하여 차폐하여, 상기 하우징 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 방지하는 단계; 별도로 제공된 보조 용융조를 대기 위치로부터 용융위치로 이동시키는 단계; 및 상기 개폐장치가 상기 보조 용융조가 용융위치에 위치될 수 있도록 상기 개구부를 개방하는 단계를 포함하는 용융로의 제어 방법이 제공될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 개폐장치를 포함하는 용융로 및 그 제어방법에 따르면, 용융로의 가동 중에도 손쉽고 신속하게 용융조를 교체할 수 있으므로, 잡체인지에 소요되는 시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개폐장치를 포함하는 용융로의 모습을 보여주는 정면도이다.
도 2는 도 1의 용융로에서 용융조가 용융작업을 수행하고 있는 모습을 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 용융로에서 용융조가 교체될 때의 모습을 보여주는 도면이다.
도 4은 도 2의 도어부의 제1도어 및 제2도어의 사시도이다.
도 5는 도 2의 제1도어 및 제2도어의 냉매 유동을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 개폐장치를 포함하는 용융로의 모습을 보여주는 정면도이고, 도 2는 도 1의 용융로에서 용융조가 용융작업을 수행하고 있는 모습을 보여주는 도면이고, 도 3은 도 1의 용융로에서 용융조가 교체될 때의 모습을 보여주는 도면이고, 도 4은 도 2의 도어부의 제1도어 및 제2도어의 사시도이고, 도 5는 도 2의 제1도어 및 제2도어의 냉매 유동을 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 용융로(100)는 전체적인 구조를 형성하는 프레임(170), 프레임(170)에 설치되며 발열부(120)를 구비하는 하우징(110), 하우징(110)의 하측에 배치되는 용융조(140), 용융조(140)에 원료를 공급하는 원료공급부(150)를 포함할 수 있다.

하우징(110)은 발열부(120)를 구비하여 가열 공간을 제공하는 것으로서, 발열부(120)에서 발생된 열은 용융조(140)로 전달되어 용융조(140)의 원료를 용융시킨다.

원료공급부(150)는 하우징(110)의 상측면이 아닌 일측면에 설치될 수 있으며, 원료가 배출되는 원료토출구가 용융조(140)보다 높이 위치되어 후술할 내화물의 중앙홀을 통해 용융조(140)에 원료를 이송시킬 수 있다.

구체적으로, 원료공급부(150)는 원료가 투입되는 호퍼(151)와, 호퍼(151)와 연통되어 호퍼(151)에서 배출되는 원료를 용융조(140)에 유입시키는 이송스크류(152)와, 이송스크류(152)를 구동시키는 구동부(153)를 포함할 수 있다. 이송스크류(152)에 의해 전진하는 원료는 소정 거리 낙하하여 용융조(140)로 유입될 수 있다.

본 실시예에서 원료는 유리인 것을 예로 들어 설명하나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 재활용이 가능한 보크사이트 추출물, 제철 슬러지와 같은 금속분말 등과 같은 용융, 융해가 필요한 임의의 원료일 수 있다.

하우징(110)은 하측이 개구되어 형성되며, 외측에 내화보드(112), 벽돌(113) 또는 금속(114)을 더 포함할 수 있으며, 재료의 조합으로써 형성될 수 있다.

여기서, 하우징(110)의 하측 개구부의 일부는 내화물(130)에 의해 차폐될 수 있으며, 내화물(130)은 하우징(110)의 바닥면으로서 기능할 수 있다. 내화물(130)은 하우징(110)과 용융조(140)의 사이에 배치되어, 용융조(140)에서 형성되는 용융기체가 내화물(130)의 대략 중앙부에 형성된 중앙홀(131)을 통해서만 하우징(110)이 내측으로 유입되도록 할 수 있다.

또한, 하우징(110)은 상측면(111)이 아치형으로 형성되며, 외부와 연통되는 연통공(115)이 형성될 수 있으며, 연통공(115)은 중앙홀(131)과 대응되는 위치에 형성될 수 있다.

그리고, 발열부(120)는 하우징(110)에 배치된다. 구체적으로, 발열부(120)는 2열 이상 배치되는 적어도 두 개 이상의 발열체로 구성될 수 있으며, 이러한 구조는 용융로(100) 내부의 발열량을 극대화하여, 후술할 공냉 또는 수냉 방식의 용융조(140)에서 원료의 효과적인 용융, 융해를 도모할 수 있다. 본 실시예에서는 두 개의 발열체가 연통공(115)의 양측에 서로 대칭인 구조로 배치되는 것을 예로 들어 도시하였다.

여기서, 발열부(120)는 전기 저항 가열 방식의 발열체로써 구현될 수 있으며, 이러한 발열체는 일예로 이규화 몰리브덴(MoSi2) 발열체로써 구현될 수 있다.

이러한 전기 저항 가열 방식의 발열체인 경우, 실시예는 가스 연소 방식에 비해 에너지 비용의 절감 및 공해 가스 미발생에 의한 친환경적인 현장 분위기를 도모할 수 있으며, 가열온도를 정확하게 제어할 수 있으므로 균일한 용융 소재 품질을 보장할 수 있다.

또한, 발열부(120)는 하우징(110)의 상측면(111)에 고정되어 내화물(130)의 상측면 위에 이격되도록 수직으로 배치될 수 있으며, 이러한 경우 전술한 아치형의 하우징(110)의 구조에 의해 발열체에 휘발가스의 접촉이 최소화되어 실질적으로 발열체의 수명을 연장시킬 수 있다. 구체적으로, 용융조(140)에서 발생되는 휘발가스는 내화물(130)의 중앙홀(131)을 통해서만 하우징(110)의 내측 공간으로 진입되고, 이러한 휘발가스는 하우징(110)의 아치형 상측면(111) 구조 및 중앙홀(131)의 상방에 배치된 연통공(115)을 따라 하우징(110)의 외부로 배출되므로, 발열체가 수직으로 배치되는 경우 휘발가스의 이동을 최대한 덜 방해하고 접촉 시간을 최소화할 수 있다.

한편, 용융조(140)는 하우징(110)의 하측에 배치되며, 이러한 용융조(140)와 하우징(110) 사이에는 내화물(130)이 배치될 수 있다.

내화물(130)은 하우징(110)의 하측과 용융조(140) 사이에 배치되되 중앙에 하우징(110)과 용융조(140)를 연통시키는 중앙홀(131)이 형성될 수 있다.

또한, 내화물(130)은 전주내화물(130)로써 형성될 수 있으며, 중앙홀(131)은 용융조(140)의 개구된 상측면을 하우징(110)과 연통시킬 수 있으면, 직사각형, 정사각형 또는 원형 등 형상은 불문한다.

여기서, 내화물(130)은 용융조(140)의 상측 개구부의 일부를 차폐하되, 중앙홀(131)이 용융조(140)의 상측 개구부 상에 위치되도록 구성된다. 이러한 구조는 전술한 것과 같이, 용융조(140)에서 발생하는 휘발가스가 용융로(100) 내부에 정체되지 않고 하우징(110)의 아치형의 상측면(111)에 형성된 연통공(115)에 효과적으로 유동하게 하여 발열부(120)의 부식을 방지할 수 있다. 특히, 연통공(115)이 중앙홀(131)의 직상방에 위치되는 경우, 용융조(140)에서 발생되는 휘발가스는 중앙홀(131)을 통과하도록 유도된 후 상승하여 바로 연통공(115)으로 배출될 수 있으므로, 위와 같은 효과를 극대화시킬 수 있다.

또한, 온도감지센서(160)는 상측 하우징(110) 또는 용융조(140)에 적어도 한 개 이상 배치되어, 용융로(100) 내부의 온도를 감지할 수 있다.

또한, 용융조(140)는 적어도 원료가 맞닿는 내측면이 철 합금으로써 형성될 수 있으며, 일 예로 크롬(Cr) 23%, 알루미늄(Al) 5%, 몰리브덴(Mo) 3%, 철(Fe) 69%로 이루어진 칸탈 합금(Kanthal Alloy)일 수 있다. 본 실시예에서는 용융조(140)를 형성하며 내측에 냉각을 위한 유동로를 갖는 케이스가 철 합금으로 형성되는 것을 예로 들어 설명한다. 구체적으로 용융조(140)의 재료로는 “Kanthal APMT”가 사용될 수 있다. 이 경우, 용융조(140)는 원료가 고온에서 반응할 때 비중이 제일 가벼운 알루미늄이 구조의 표면층으로 올라오면서 산소와 반응하여 산화알루미늄(Al2O3) 피막층을 용융조(140) 표면에 형성하게 되고, 이러한 피막층은 고온에서도 기계적인 특성 및 조직이 변하지 않아서 용융조(140)의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다. 상기 유동로로는 냉매가 공급될 수 있으며, 용융조(140)는 냉매의 유입, 배출을 위한 유입구, 배출구를 더 가질 수 있다.

또한, 용융조(140)가 냉각됨으로써 용융조(140) 내부의 원료는 크게 원료층, 결정층, 및 용탕층으로 나뉠 수 있다. 구체적으로, 용융조(140)의 제일 아래 부분, 즉 용융조(140)의 내측벽과 접하고 있는 부분은 열을 적게 받음과 동시에 용융조(140)의 냉각 효과를 직접 받는 곳으로서, 원료가 녹지 않아 원료 그대로인 원료층일 수 있다. 그리고, 용융조(140)의 제일 윗 부분은 하우징(110)에 가장 가깝게 대향하고 있는 부분으로서 열을 가장 많이 받는 부분이므로, 원료가 녹아서 용탕층을 이룬다. 마지막으로, 원료층과 용탕층의 사이인 가운데 부분은 용탕층에서 뜨거운 열을 받고 아래부분인 원료층에서는 차가운 냉기를 받으므로 녹지도 않고 원료상태도 아닌 굳어 있는 층, 즉 결정층을 이루게 된다.

이러한 경우, 용융조(140) 내부의 원료층과 결정층이 내화물의 역할을 하게 되고, 이는 결국 실시예의 용융조(140)의 변형 방지 및 이물질 유입 방지를 도모하게 되어 용융조(140)의 내구성 강화 및 고품질의 제조가 가능해지는 것이다.

한편, 용융조(140)는 교체 가능하게 제공될 수 있다. 이를 위해, 용융조(140)는 프레임(170)의 상하 방향으로 이동 가능하게 제공될 수 있으며, 프레임(170)의 일측에는 교체를 위한 보조 용융조(180)가 배치될 수 있다.

프레임(170)에는 용융조 교체 수단으로서 용융조(140) 또는 보조 용융조(180)를 지지할 수 있는 지지플레이트(171)와, 지지플레이트(171)의 상하 방향 이동을 가이드하는 가이드 바(172)와, 용융조(140, 180) 또는 지지플레이트(171)를 이동시킬 수 있는 윈치, 모터 등 공지의 구동력 제공 수단(미도시)이 제공될 수 있다.

구체적으로, 작업자는 어느 하나의 원료의 용융이 완료되면, 지지플레이트(171)를 이동시켜 용융조(140)를 지지한 후 용융조(140)를 하우징(110)으로부터 분리하고, 지지플레이트(171)를 이동시켜 용융조(140)를 소정의 대기 혹은 교체 위치로 이동시킬 수 있다. 그리고 보조 용융조(180)를 지지플레이트(171) 상에 위치시킨 후, 보조 용융조(180)를 상승시켜 하우징(110)에 고정함으로써 새로운 원료를 용융할 수 있다. 이와 같은 방법을 통해, 사용자는 다양한 원료를 보다 빠르게 용융할 수 있다는 장점이 있다.

여기서, 용융조(140) 또는 보조 용융조(180)가 하우징(110)의 하측에 배치되어 원료의 용융이 이뤄지는 위치를 용융 위치라 하며, 용융조(140) 또는 보조 용융조(180)가 하우징(110)으로부터 이격 배치되어 미사용중인 상태인 위치를 대기 위치라 할 수 있다. 예를 들어, 용융조(140) 또는 보조 용융조(180)가 대기 위치에 있는 것은 아직 사용 전이거나, 사용 후 재처리를 위한 대기 상태일 수 있다. 일 예로, 도 1에서 용융조(140)는 용융 위치에 있으며, 보조 용융조(180)는 대기 위치에 있다.

본 실시예에서는 용융조(140)의 교체 수단으로 지지플레이트(171) 및 가이드 바(172)가 이용되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않으며, 용융조(140)의 승강 및 교체를 위한 다양한 공지의 기술적 구성이 응용될 수 있다.

용융조(140)의 교체 시, 하우징(110)의 내부는 고온 분위기는 개폐장치(200)에 의해 유지될 수 있다. 구체적으로, 용융조(140)의 교체를 위해 용융조(140)를 하우징(110)으로부터 분리하여 이동시키면, 하우징(110)의 하측 개구부, 즉 본 실시예에서 내화물(130)의 중앙홀(131)을 통해 많은 양의 열 손실이 발생하게 된다. 이때, 개폐장치(200)는 용융조(140)의 이동에 의해 개방된 하우징(110)의 하측 개구부를 차폐할 수 있으며, 이에 의해 하우징(110)의 내측 공간으로부터 외부로 배출되는 열 손실을 줄일 수 있다. 이에 의해, 보조 용융조(180)를 하우징(110)에 연결하였을 때 하우징(110)을 다시 가열분위기로 조성하는데 걸리는 시간이 획기적으로 단축될 수 있다.

이와 같은 개폐장치(200)는 하우징(110)의 일측에 배치될 수 있으며, 도어부(210, 220) 및 도어부(210, 220)를 구동하기 위한 액추에이터부(230, 240)를 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 개폐장치(200)가 하우징(110)의 하측, 즉 내화물(130)의 하측에 배치되는 것을 예로 들어 도시하였으며, 도어부(210, 220)는 효과적인 열 차단을 위해 폐쇄 시 내화물(130)에 밀착되도록 배치될 수도 있다.

또한, 본 실시예에서는 도어부가 중앙홀(131)의 양측에 배치되는 제1도어(210), 제2도어(220)로 구성되고, 액추에이터부가 각각의 도어를 구동하는 제1액추에이터(230) 및 제2 액추에이터(240)로 구성되는 것을 예로 들어 설명하나, 도어의 개수 및 액추에이터의 개수는 변경될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 도어부가 회동식으로 구성되는 것을 예로 들어 도시하였으나, 슬라이딩식으로 제공되거나 접철식으로 제공되는 등 중앙홀(131)을 선택적으로 차폐하기 위한 다양한 방식으로 제공될 수 있다.

제1도어(210)는 일단이 하우징(110) 또는 프레임(170)에 힌지 연결되는 제1힌지플레이트(211)와, 제1힌지플레이트(211)의 타단에 배치되는 제1메인플레이트(212)를 포함할 수 있다. 여기서, 제1메인플레이트(212)는 실질적으로 하우징(110)의 개구부에 대응되게 배치되어 개구부를 차폐하는 기능을 하는 부분이다.

여기서, 제1힌지플레이트(211)와 제1메인플레이트(212)는 일체형으로써 형성될 수 있으며, 또는, 볼트, 용접과 같은 체결수단으로써 상호 결합될 수 있다.

이러한 제1도어(210)는 제1액추에이터(230)에 의해 개폐될 수 있다. 구체적으로, 제1액추에이터(230)는 일측이 프레임(170)에 연결되고 타측이 제1도어(210)에 연결되는 에어 실린더 또는 유압 실린더일 수 있다.

또한, 제1도어(210)의 회동을 효과적으로 도모하기 위해, 제1액추에이터(230)의 타측은 제1메인플레이트(212) 하측에 배치되어 제1메인플레이트(212) 자유단에 의한 모멘트 하중을 감소시킬 수 있다.

한편, 제2도어(220)는 제1도어(210)와 함께 개폐됨으로써 공간을 구획할 수 있도록, 일단이 고정부에 힌지 연결되는 제2힌지플레이트(221)와, 제2힌지플레이트(221)의 타단에 배치되는 제2메인플레이트(222)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2메인플레이트(222)는 실질적으로 하우징(110)의 개구부에 대응되게 배치되어 개구부를 차단하는 기능을 하는 부분이다.

여기서, 제2힌지플레이트(221)와 제2메인플레이트(222)는 일체형으로써 형성될 수 있으며, 또는, 볼트, 용접과 같은 체결수단으로써 상호 결합될 수 있다.

이러한 제2도어(220)는 제2액추에이터(240)에 의해 개폐될 수 있다. 구체적으로, 제2액추에이터(240)는 일측이 프레임(170)에 연결되고 타측이 제2도어(220)에 연결되는 에어 실린더 또는 유압 실린더일 수 있다.

또한, 제2도어(220)의 회동을 효과적으로 도모하기 위해, 제2액추에이터(240)의 타측은 제2메인플레이트(222) 하측에 배치되어 제2메인플레이트(222) 자유단에 의한 모멘트 하중을 감소시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 하우징(110)의 하측이 개구되고, 이 개구부를 통해 발열부(120)의 열이 하우징(110)의 하측에 배치된 용융조(140)로 전달되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 하우징(110)은 좌측이나 우측이 개구되고, 용융조(140)는 하우징(110)의 측부에 배치될 수 있다.

이러한 본 발명의 기술적 사상을 더욱 효과적으로 구현하기 위해, 개폐장치(200)가 고열에 노출됨으로써 내구성이 약화되는 것을 다음과 같이 방지할 수 있다.

구체적으로, 개폐장치(200)가 하우징(110)의 하측 개구부를 차폐하며 하우징(110) 외부로의 열 전달을 차단하고 있는 경우 개폐장치(200), 특히 도어부(210, 220)에는 높은 열이 가해지게 되며, 이러한 열 하중이 도어부(210, 220)에 반복적으로 가해지는 경우 도어부(210, 220)의 수명은 짧아질 수 있다. 이러한 문제를 방지하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 용융로(100)의 도어부(210, 220)에는 냉매가 유입되는 유입구(213, 223)와, 내부에서 냉매가 유동되는 유동로(214, 224)와, 유동로(214, 224)를 유동한 냉매가 배출되는 배출구(215, 225)를 포함할 수 있다.

여기서, 유입구(213, 223) 및 배출구(215, 225)는 냉매의 효율적인 유출입을 위해 제1도어(210) 및/또는 제2도어(220)의 하측면에 형성될 수 있다.

또한, 중앙홀(131)이 제1메인플레이트(212) 및 제2메인플레이트(222)로써 개폐될 수 있도록 형성된다면, 유입구(213, 223), 유동로(214, 224) 및 배출구(215, 225)는 제1메인플레이트(212) 및/또는 제2 플레이트(222)에만 형성될 수 있다.

구체적으로, 제1메인플레이트(212) 및/또는 제2메인플레이트(222) 내에 형성되는 유동로(214, 224)는 격벽(214a, 224a)이 다수 개가 상호 평행하게 구획되어 냉매가 지그재그로 유동할 수 있게 형성되어 냉매 흐름의 단면적을 넓힘으로써 더욱 효과적인 냉각을 도모할 수 있다.

한편, 개폐장치(200)의 더욱 효과적인 내구성을 도모하기 위해, 제1도어(210) 및/또는 제2도어(220)는 적어도 고온 분위기와 맞닿는 상측면이 철 합금으로써 형성될 수 있으며, 일 예로 크롬(Cr) 23%, 알루미늄(Al) 5%, 몰리브덴(Mo) 3%, 철(Fe) 69%로 이루어진 칸탈 합금(Kanthal Alloy)일 수 있다. 구체적으로 도어부(210, 220)의 재료로는 “Kanthal APMT”가 사용될 수 있다. 이 경우, 도어부(210, 220)는 고온 분위기에 노출되었을 때 비중이 제일 가벼운 알루미늄이 구조의 표면층으로 올라오면서 산소와 반응하여 산화알루미늄(Al2O3) 피막층을 도어부(210, 220) 표면에 형성하게 되고, 이러한 피막층은 고온에서도 기계적인 특성 및 조직이 변하지 않아서 도어부(210, 220) 표면의 내구성을 더욱 향상시킬 수 있다.

용융로(100)는 상기와 같은 구성요소들을 제어하기 위한 제어부(미도시)를 더 포함하며, 제어부는 기 설정된 과정 또는 사용자의 조작에 따라 상기의 구성요소들을 제어할 수 있다.

상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 개폐장치를 포함하는 용융로(100)의 제어 방법을 설명하면 다음과 같다.

원료공급부(150)를 통해 공급되는 원료는 용융조(140)에 수용되고, 하우징(110)에 설치된 발열부(120)에서 가해지는 열에 의해 용융될 수 있다. 이때, 도어부(210, 220)는 대기 위치에 위치되어, 하우징(110)의 하측 개구부가 개방될 수 있도록 한다.

잡체인지가 필요한 경우, 용융조(140)를 용융 위치로부터 대기 위치로 이동시킬 수 있다. 이때, 발열부(120)의 가열체에 가해지는 에너지는 미리 공급이 중단될 수 있으며, 하우징(110)의 내부 또는 용융조(140)가 기 설정된 온도까지 식을 때까지 대기한 후 용융조(140)를 대기 위치로 이동시킬 수 있다.

용융조(140)가 용융 위치로부터 소정 거리 이격되면, 액추에이터부(230, 240)가 작동되어 도어부(210, 220)가 하우징(110)의 하측 개구부를 차폐할 수 있도록 한다. 이에 의해 하우징(110) 내부의 열이 외부로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

용융조(140)는 대기 위치로 이동되어 소정의 처리를 거쳐 재사용될 수 있다.

그리고, 대기 위치에 배치되었던 보조 용융조(180)는 용융 위치로 이동된다. 이때, 보조 용융조(180)가 용융 위치로부터 소정 거리 이격된 위치까지 이동되면 액추에이터부(230, 240)가 작동되어 도어부(210, 220)가 하우징(110)의 하측 개구부를 개방할 수 있도록 한다. 보조 용융조(180)는 개방된 하우징(110)의 하측 개구부를 향해 용융 위치까지 이동되고, 용융 위치에서 하우징(110) 등에 연결 고정될 수 있다.

보조 용융조(180)의 연결이 완료되면 원료공급부(150)를 통해 다른 원료를 공급함으로써 잡체인지 과정이 종료될 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 개폐장치를 포함하는 용융로 및 그 제어 방법에 따르면, 용융로의 가동 중에도 손쉽고 신속하게 용융조를 교체할 수 있으므로, 잡체인지에 소요되는 시간을 줄여 생산성을 향상시킬 수 있다.

구체적으로, 사용 중이던 용융조(140)를 대기 위치로 빼고, 대기 중이던 보조 용융조(180)를 용융 위치로 옮기는 과정이 연속적으로 수행될 수 있으므로 이에 소요되던 시간을 줄일 수 있다.

상세히, 종래에는 용융조를 다시 사용하기 위해 용융조를 처리 작업 가능한 온도까지 식히고 대기 위치로 이동시킨 후, 처리 작업을 하고, 이를 다시 용융위치까지 이동시키는 데 오랜 시간이 소요되었으나, 본 실시예에서는 사용 중이던 용융조(140)를 식히거나 처리 작업을 수행하는 것과 무관하게 보조 용융조(180)를 바로 용융에 사용할 수 있다. 즉, 보조 용융조(180)를 용융 위치로 이동시켜 용융 작업이 연속적으로 이뤄지게 함과 동시에, 사용 중이던 용융조(140)를 식히거나 처리하는 작업을 수행할 수 있다.

또한, 종래에는 잡체인지를 할 때 하우징의 내부가 식은 후, 이를 다시 승온시키는데 많은 시간이 소요되었으나, 본 실시예에서는 하우징(110) 내부를 개폐장치(200)가 선택적으로 차폐하여 열 손실을 최소화하는 바, 하우징(110) 내부를 다시 승온시키는데 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

결국, 본 실시예에 따른 개폐장치를 포함하는 용융로 및 그 제어방법에 따르면 전체적으로 잡체인지에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.

또한, 용융로(100)는 백금을 사용하지 않으면서도 고품질로 소재를 용융할 수 있다는 장점이 있다. 구체적으로, 백금이 아닌 철 합금 소재로 용융조(140)를 제작하는 바 용융조가 내화물로 형성되던 종래의 기술에 비해 고품질로 소재를 용융할 수 있다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 용융로를 구체적인 실시 형태로서 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명은 이에 한정되지 않는 것이며, 본 명세서에 개시된 기초 사상에 따르는 최광의 범위를 갖는 것으로 해석되어야 한다. 당업자는 개시된 실시형태들을 조합, 치환하여 적시되지 않은 형상의 패턴을 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 이외에도 당업자는 본 명세서에 기초하여 개시된 실시형태를 용이하게 변경 또는 변형할 수 있으며, 이러한 변경 또는 변형도 본 발명의 권리범위에 속함은 명백하다.

100: 용융로 110: 하우징
111: 아치형의 상측면 112: 내화보드
113: 벽돌 114: 금속
115: 연통공 120: 발열부
130: 내화물 131: 중앙홀
140: 용융조 150: 원료공급부
151: 호퍼 152: 이송스크류
153: 구동부 160: 온도감지센서
170: 프레임 180: 보조용융로
200: 개폐장치 210: 제1 도어
220: 제2 도어 213, 223: 유입구
214, 224: 유동로 215, 225: 배출구
230: 제1 액추에이터 240: 제2 액추에이터

Claims (10)

1. 용융로의 전체적인 구조를 형성하는 프레임;
   상기 프레임에 설치되고, 가열 공간을 제공하도록 하측에 개구부를 갖고, 상측면이 아치형으로 형성되며, 외부와 연통되는 연통공을 갖는 하우징;
   상기 하우징에 복수로 설치되는 전기 저항 가열 방식의 이규화 몰리브덴((MoSi2) 발열체를 갖는 발열부;
   상기 하우징의 하측에 배치되며, 적어도 원료가 맞닿는 내측면이 크롬(Cr) 23%, 알루미늄(Al) 5%, 몰리브덴(Mo) 3%, 철(Fe) 69%로 이루어진 철 합금의 소재로 형성되되 내부에 냉매가 흐를 수 있는 유동로를 갖는 케이스를 갖고, 상기 프레임의 지지플레이트 및 가이드 바에 의해 상기 프레임의 상하 방향으로 이동 가능하게 제공되는 용융조;
   상기 하우징에 설치되어 상기 용융조로 원료를 공급하는 원료공급부;
   상기 프레임의 일측에 제공되고, 상기 용융조를 교체하여 사용되는 보조 용융조;
   상기 용융조가 용융 위치로부터 대기 위치로 이동될 때 상기 개구부를 차폐하도록 상기 하우징의 바닥면에 밀착되며 상기 개구부를 선택적으로 차폐하고, 상기 용융조와 동일한 철 합금의 소재로 이루어진 메인플레이트를 갖는 도어부와, 상기 도어부를 이동시키도록 일측이 상기 프레임에 연결되고 타측이 상기 도어부의 하측에 연결된 액추에이터부를 갖는 개폐장치; 및
   상기 용융조를 용융 위치로부터 대기 위치로 이동시키고, 상기 보조 용융조를 대기 위치로부터 용융 위치로 이동시키는 용융로 교체 수단을 포함하고,
   상기 용융조 내부의 원료는 용융 시 냉매의 영향에 의해 원료층, 용탕층, 결정층으로 구분되고,
   상기 용융조의 표면 또는 상기 도어부의 메인플레이트의 표면에는 산화알루미늄(Al2O3) 피막층이 형성되어 있는 용융로.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 개구부는 상기 하우징의 하측에 형성되고,
   상기 용융로 교체 수단은,
   상기 용융조 또는 상기 보조 용융조를 지지할 수 있는 지지플레이트; 및
   상기 지지플레이트의 상하 방향 이동을 안내하는 가이드 바를 포함하는 용융로.
4. 제1항에 있어서,
   상기 하우징의 바닥면은 중앙홀이 형성된 내화물로 형성되고,
   상기 용융조는 용융 위치에서 상기 중앙홀을 덮도록 배치되는 용융로.
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 도어부는 상기 개구부를 양측에서 차폐하는 제1도어와 제2도어로 구성되고,
   상기 액추에이터부는 상기 제1도어를 구동하는 제1액추에이터와 상기 제2도어를 구동하는 제2액추에이터를 포함하는 용융로.
8. 제1항에 있어서,
   상기 도어부는 실질적으로 상기 개구부에 대응되게 배치되는 상기 메인플레이트를 포함하고,
   상기 메인플레이트의 내부에는 냉매가 흐를 수 있는 유동로가 형성되어 있고,
   상기 메인플레이트는 힌지플레이트에 연결되고, 상기 힌지플레이트가 상기 하우징 또는 상기 프레임에 힌지 연결되는 용융로.
9. 삭제
10. 프레임에 설치되고, 가열 공간을 제공하는 하우징과, 상기 하우징에 복수로 설치되는 전기 저항 가열 방식의 이규화 몰리브덴(MoSi2) 발열체를 갖는 발열부와, 상기 하우징의 하측에 배치되어서 크롬(Cr) 23%, 알루미늄(Al) 5%, 몰리브덴(Mo) 3%, 철(Fe) 69%로 이루어진 철 합금의 소재로 형성되되 내부에 냉매가 흐를 수 있는 유동로를 갖는 용융조와, 상기 하우징에 설치되어 상기 용융조로 원료를 공급하는 원료공급부와, 상기 프레임의 일측에 제공되고, 상기 용융조를 교체하여 사용되는 보조 용융조와, 상기 용융조가 용융 위치로부터 대기 위치로 이동될 때 개구부를 차폐하도록 상기 하우징의 바닥면에 밀착되며 상기 개구부를 선택적으로 차폐하고, 상기 용융조와 동일한 철 합금의 소재로 이루어진 메인플레이트를 갖는 도어부와, 상기 도어부를 이동시키도록 일측이 상기 프레임에 연결되고 타측이 상기 도어부의 하측에 연결된 액추에이터부를 갖는 개폐장치와, 상기 용융조를 용융 위치로부터 대기 위치로 이동시키고, 상기 보조 용융조를 대기 위치로부터 용융 위치로 이동시키는 용융로 교체 수단을 포함하고, 상기 용융조 내부의 원료는 용융 시 냉매의 영향에 의해 원료층, 용탕층, 결정층으로 구분되고, 상기 용융조의 표면 또는 상기 도어부의 메인플레이트의 표면에는 산화알루미늄(Al2O3) 피막층이 형성되어 있는 용융로의 제어방법에 있어서,
    상기 발열부로부터 발생되는 열이 방출되는 상기 개구부를 구비하는 하우징에 원료를 수용하는 용융조를 배치하여 원료를 용융하는 단계;
    상기 용융조를 용융 위치로부터 대기 위치로 이동시키는 단계;
    상기 개구부를 상기 개폐장치로 차폐하여, 상기 하우징 내부의 열이 외부로 방출되는 것을 방지하는 단계;
    상기 보조 용융조를 대기 위치로부터 용융위치로 이동시키는 단계; 및
    상기 보조 용융조가 용융위치에 위치될 수 있도록, 상기 개폐장치가 상기 개구부를 개방하는 단계를 포함하는 용융로의 제어 방법.

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