KR101869409B1

KR101869409B1 - 연속소둔로

Info

Publication number: KR101869409B1
Application number: KR1020160173739A
Authority: KR
Inventors: 박석달
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2016-12-19
Filing date: 2016-12-19
Publication date: 2018-06-21

Abstract

머플의 국부변형을 방지할 수 있는 연속소둔로를 개시한다. 본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로는 내부를 통과하는 금속스트립을 가열하는 가열부를 포함하고, 가열부는 금속스트립이 통과하는 원통형 머플, 머플을 수용하며 머플의 외면과의 사이에 가열공간을 형성하는 노체, 노체에 설치되어 가열공간을 가열하며 머플 외면의 원주방향으로 화염을 방사하는 복수의 버너, 및 가열공간 내 열기를 강제 순환시키는 열기순환장치를 포함한다.

Description

연속소둔로{CONTINUOUS ANNEALING FURNACE}

본 발명은 연속소둔로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가열부 내의 열기를 순환시켜 머플의 국부변형을 방지할 수 있는 연속소둔로에 관한 것이다.

냉간압연된 금속스트립(스테인리스 강판 등)은 압연과정에서 경화된 상태이기 때문에 가공성을 요구하는 제품을 만드는데 부적합하다. 따라서 압연된 금속스트립은 소둔(燒鈍) 열처리를 통해 경도를 저하시켜 가공성을 향상시킬 필요가 있다.

연속소둔로는 금속스트립을 수소가 채워진 가열부와 냉각부를 연속적으로 통과시키면서 소둔 열처리를 하는 장치다. 이를 이용하면 환원분위기에서 열처리가 가능하기 때문에 열처리 과정에서 금속스트립 표면의 산화를 막고 광택을 유지할 수 있다.

통상의 연속소둔로에서 가열부는 수직으로 상승하는 금속스트립을 수용하며, 상하로 길이가 긴 원통형태로 마련된 머플(muffle)과, 머플을 수용하며 머플의 외면과의 사이에 가열공간을 한정하는 외부의 원통형 노체와, 가열공간의 가열을 위해 노체에 설치된 복수의 버너를 포함할 수 있다.

머플은 상단이 노체의 상부에 매달린 상태에서 하방으로 길게 연장되는 형태이기 때문에 상부로부터 하부로 갈수록 그 두께가 점차 얇아지는 형태다. 따라서 머플은 가열공간 내의 온도가 불균일할 경우, 특히 머플 하부영역 둘레의 온도가 고르지 않을 경우 국부적으로 변형이 생길 수 있다.

머플의 변형이 생기면, 가열부의 노체를 분해한 후 머플의 변형부분을 잘라내고 다른 금속으로 교체하는 등 어려운 수리작업을 해야 하기 때문에 큰 조업손실이 발생할 수 있다.

본 발명의 실시 예는 가열부 내의 열기를 순환시켜 머플의 국부변형을 방지할 수 있도록 하는 연속소둔로를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부를 통과하는 금속스트립을 가열하는 가열부를 포함하고, 상기 가열부는, 금속스트립이 통과하는 원통형 머플; 상기 머플을 수용하며 상기 머플의 외면과의 사이에 가열공간을 형성하는 노체; 상기 노체에 설치되어 상기 가열공간을 가열하며, 상기 머플 외면의 원주방향으로 화염을 방사하는 복수의 버너; 및 상기 가열공간 내 열기를 강제 순환시키는 열기순환장치;를 포함하는 연속소둔로가 제공될 수 있다.

상기 열기순환장치는, 상기 노체의 내부에 설치되며, 회전에 의해 상기 화염의 방사방향으로 상기 가열공간 내 열기를 순환시키는 순환팬; 및 상기 노체의 외측에 설치된 상태에서 상기 순환팬을 동작시키는 구동모터;를 포함할 수 있다.

상기 노체는 내면으로부터 외측으로 함몰되는 형태로 마련되어 상기 순환팬을 수용하는 팬설치공간을 포함할 수 있다.

상기 가열부는 상기 가열공간 내 복수개소의 온도를 각각 감지하는 복수의 온도센서; 및 상기 복수의 온도센서의 감지정보를 토대로 상기 열기순환장치의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로는 버너의 화염 및 열기순환장치의 동작에 의해 가열부의 가열공간 내 온도를 균일하게 유지할 수 있고, 이를 통해 온도차에 따른 머플의 국부변형을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로의 전체적인 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로의 가열부 구성을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로의 가열부 구성을 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2의 A - A선에 따른 단면도이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하의 실시 예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달하기 위해 제시하는 것이며, 여기서 제시한 것으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략할 수 있고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 연속소둔로의 전체적인 구성을 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 연속소둔로는 금속스트립(1)이 진입하는 입구부(10), 입구부(10)로 진입한 후 수직 상승하는 금속스트립(1)을 가열하는 가열부(100), 가열부(100)를 통과하여 상승하는 금속스트립(1)을 냉각시키는 냉각부(30), 냉각부(30) 위에 마련된 상승덕트부(40), 금속스트립(1)의 이동방향 전환을 위해 상승덕트부(40)로부터 소정길이 횡방향으로 연장된 상단덕트부(50), 금속스트립(1)의 하강을 위해 상단덕트부(50)로부터 아래로 연장되며 수직으로 설치된 리턴덕트부(60), 열처리된 금속스트립(1)의 배출을 위해 리턴덕트부(60) 하부에 마련된 출구부(70)를 포함한다.

가열부(100), 냉각부(30), 상승덕트부(40), 상단덕트부(50), 리턴덕트부(60)는 금속스트립(1)이 연속하여 통과할 수 있도록 터널형태로 연결된다. 이러한 연속소둔로 내부에는 환원성 열처리분위기를 조성하는 수소(H2)가 채워치고, 입구부(10)와 출구부(70)는 수소의 누설방지 및 외부공기의 유입을 차단할 수 있도록 밀폐된다.

입구부(10)는 금속스트립(1)이 진입을 안내하면서 입구를 밀폐시키는 한쌍의 입구밀폐롤(11)과, 입구밀폐롤(11)을 거쳐 입구덕트(12) 내부로 진입한 금속스트립(1)의 진행을 상방향으로 전환하면서 금속스트립(1)의 장력을 조절하는 입구측 장력조절롤(13)을 포함할 수 있다.

가열부(100)는 도 2와 도 3에 도시한 바와 같이, 입구부(10)를 거쳐 상승하는 금속스트립(1)을 그 내부에 수용한 상태에서 가열할 수 있도록 입구부(10)의 상측에 수직으로 설치된다. 가열부(100)는 상하로 길이가 긴 원통형태로 마련되며 그 내측으로 금속스트립(1)이 통과하는 원통형 머플(110, muffle), 머플(110)을 수용하며 머플(110)의 외면과의 사이에 가열공간(120)을 형성하는 외부의 원통형 노체(130), 가열공간(120)의 가열을 위해 노체(130)에 설치된 복수의 버너(140)를 포함할 수 있다.

머플(110)은 하부가 입구덕트(12)와 밀폐상태로 연결되고 상부가 냉각부(30)의 덕트(31)와 밀폐상태로 연결되며, 내부에 환원분위기를 조성하는 수소가 채워진다. 즉 머플(110)의 내부공간(111)은 입구부(10) 및 냉각부(30)의 내부공간과 연통되고, 수소의 누설 차단을 위해 외측의 가열공간(120)과는 완전히 구획된다.

가열부(100)는 복수 버너(140)의 가열에 의해 금속스트립(1)이 통과하는 머플(110)의 내부를 소둔을 위한 가열온도(대략 1000℃)로 가열할 수 있고, 수소가 채워진 머플(110)의 내부공간이 가열공간(120)과 구획되므로 환원분위기에서 상승하는 금속스트립(1)을 가열할 수 잇다.

냉각부(30)는 도 1에 도시한 바와 같이, 가열부(100)와 상승덕트부(40)를 연속하여 연결하는 덕트형태로 마련될 수 있고, 그 내부의 분위기가스를 냉각시키는 복수의 냉각장치(32)를 포함할 수 있다. 각 냉각장치(32)는 내부의 가스을 순환시키는 순환팬, 순환팬에 의해 순환하는 가스를 냉각시키는 냉각열교환기, 냉각열교환기로 냉각액을 공급하는 냉각액공급수단을 포함할 수 있다. 가열부(100)에서 대략 1000℃ 내외로 가열된 금속스트립(1)은 이러한 냉각부(30)를 통과하면서 대략 80 ~ 100℃까지 냉각될 수 있다.

상단덕트부(50)는 상승덕트부(40) 상단과 리턴덕트부(60) 상단을 연결한다. 상승덕트부(40)와 상단덕트부(50)가 만나는 부분의 내측에는 금속스트립(1)을 이동방향을 횡으로 전환하면서 금속스트립(1)을 지지하는 스티어링롤(51)이 설치되고, 상단덕트부(50)와 리턴덕트부(60)가 만나는 부분의 내측에는 금속스트립(1)의 이동방향을 아래로 전환하면서 금속스트립(1)을 지지하는 상부지지롤(52)이 설치될 수 있다.

출구부(70)는 리턴덕트부(60) 하단의 출구로 금속스트립(1)의 배출을 안내하면서 출구를 밀폐시키는 한쌍의 출구밀폐롤(71)과, 출구밀폐롤(71)을 거쳐 다음공정으로 이동하는 금속스트립(1)의 진행을 횡방향으로 전환하면서 금속스트립(1)의 장력을 조절하는 출구측 장력조절롤(72)을 포함할 수 있다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 가열부(100)의 가열공간(120)을 가열하는 복수의 버너(140)는 노체(130)의 하부 양측에 상호 대칭을 이루는 형태로 설치될 수 있다. 또 버너(140)는 도 4에 도시한 바와 같이, 화염이 머플(110) 외면의 원주방향을 향하도록 경사지게 설치될 수 있다. 각 버너(140)의 화염은 동일한 방향을 향하도록 배치됨으로써 가열공간(120) 내부의 열기가 버너(140)로부터 방사되는 화염에 의해 나선형태로 순환할 수 있다.

이러한 버너(140)의 배치구조는 가열공간(120) 내부의 열기 온도를 고르게 유지하도록 할 수 있고, 머플(110)의 외면이 국부적으로 집중 가열되지 않도록 하여 머플(110)의 변형을 최소화할 수 있다.

또 본 실시 예의 가열부(100)는 가열공간(120) 내 열기를 강제 순환시키는 하나 이상의 열기순환장치(150)와, 가열공간(120) 내 복수개소의 온도를 각각 감지하는 복수의 온도센서(160)와, 복수의 온도센서(160)의 감지정보를 토대로 열기순환장치(150)의 동작을 제어하는 제어부(170)를 포함할 수 있다. 버너(140)의 화염에 의한 열기 순환에도 불구하고 상호 이격된 가열공간(120) 복수개소에 온도편차가 생길 경우 열기순환장치(150)를 동작시켜 열기를 강제순환시킴으로써 가열공간(120) 내 온도편차를 최소화하기 위함이다.

열기순환장치(150)는 가열공간(120)에 노출되도록 노체(130)의 내부에 설치되며 회전에 의해 화염의 방사방향으로 열기를 순환시키는 순환팬(151)과, 노체(130)의 외측에 설치된 상태에서 순환팬(151)의 회전축(152)을 회전시키는 구동모터(153)를 포함할 수 있다. 노체(130)는 순환팬(151)의 설치를 위해 내면으로부터 외측으로 함몰되는 형태로 마련되어 순환팬(151)을 회전 가능하게 수용하는 팬설치공간(132)을 포함할 수 있다. 이러한 열기순환장치는 도 4의 예처럼 복수개가 노체(130)의 하부에 상호 대칭을 이루도록 설치될 수 있다.

복수의 온도센서(160)는 노체(130)의 둘레를 따라 상호 등 간격으로 이격된 위치에 설치될 수 있다. 제어부(170)는 복수의 온도센서(160)에 의해 감지된 가열공간(120) 복수개소의 온도를 토대로 가열공간(120) 복수개소에 온도차가 있는지 판단할 수 있고, 온도차가 있는 것으로 판단되면 열기순환장치(150)를 동작시켜 가열공간(120)의 열기를 강제 순환시킬 수 있다.

이처럼 본 실시 예에 따른 연속소둔로는 가열부(100)의 버너(140) 화염이 머플(110) 외면의 원주방향을 향하도록 버너(140)가 경사지게 설치되기 때문에 화염에 의해 열기의 순환이 이루어지도록 할 뿐 아니라, 가열공간(120) 복수개소의 온도편차가 생길 경우 열기순환장치(150)가 동작하여 열기를 강제로 순환시킬 수 있다. 따라서 소둔이 이루어지는 동안 가열공간(120) 내 열기의 온도를 전체적으로 고르게 유지할 수 있고, 이를 통해 머플(110)이 온도차에 의하여 국부적으로 변형되는 현상을 방지할 수 있다.

10: 입구부, 30: 냉각부,
40: 상승덕트부, 50: 상단덕트부,
60: 리턴덕트부, 70: 출구부,
100: 가열부, 110: 머플,
120: 가열공간, 130: 노체,
140: 버너, 150: 열기순환장치,
160: 온도센서, 170: 제어부.

Claims

내부를 통과하는 금속스트립을 가열하는 가열부를 포함하고,
상기 가열부는,
금속스트립이 통과하는 원통형 머플;
상기 머플을 수용하며 상기 머플의 외면과의 사이에 가열공간을 형성하는 노체;
상기 노체에 설치되어 상기 가열공간을 가열하며, 상기 머플 외면의 원주방향으로 화염을 방사하는 복수의 버너; 및
상기 머플의 변형을 방지하기 위해 상기 가열공간 내 열기를 강제 순환시키는 열기순환장치;를 포함하는 연속소둔로.
제1항에 있어서,
상기 열기순환장치는,
상기 노체의 내부에 설치되며, 회전에 의해 상기 화염의 방사방향으로 상기 가열공간 내 열기를 순환시키는 순환팬; 및
상기 노체의 외측에 설치된 상태에서 상기 순환팬을 동작시키는 구동모터;를 포함하는 연속소둔로.
제2항에 있어서,
상기 노체는 내면으로부터 외측으로 함몰되는 형태로 마련되어 상기 순환팬을 수용하는 팬설치공간을 포함하는 연속소둔로.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가열공간 내 복수개소의 온도를 각각 감지하는 복수의 온도센서; 및
상기 복수의 온도센서의 감지정보를 토대로 상기 열기순환장치의 동작을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 연속소둔로.