KR102177580B1 - 열처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 열처리 장치가 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 철-니켈 합금 박의 열처리 장치에 있어서, 철-니켈 합금 박이 권취된 페이오프릴을 갖춘 공급유닛; 상기 공급유닛을 통해 인입되는 철-니켈 합금의 폭 방향에 대한 양 가장자리와 접촉하여 철-니켈 합금 박을 폭방향으로 구속하여 안내하는 복수의 롤을 갖추고, 이송되는 철-니켈 합금 박을 열처리하는 가열유닛; 상기 가열유닛을 통해 배출되는 철-니켈 합금 박을 권취하는 권취릴을 갖는 권취유닛; 및 상기 가열유닛의 온도를 제어하는 온도제어유닛;을 포함하는 열처리 장치가 제공될 수 있다.

Description

열처리 장치{Apparatus for heat treatment}
본 발명은 열처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철-니켈 합금 박의 열처리 시에 판 형상을 개선할 수 있는 열처리 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 철-니켈 합금 박은 디스플레이 생산기술의 핵심 부품인 섀도우 마스크(shadow mask)로 사용되고 있다. 파인 메탈 마스크(FMM : Fine Metal Mask)라고 알려진 이 마스크는 RGB(Red, Green, Blue) 구조의 고해상도 유기발광다이오드(OLED : Organic Light Emitting Diodes)를 생산하기 위한 필수 부품으로, 유기발광다이오드 디스플레이 패널 화소를 결정 짓는 핵심 부품이다. 그리고, 파인 메탈 마스크는 유연성이 확보되어야 하는 동시에, 고온에서 공정 수행이 이루어짐에 따라 열에 의한 수축, 팽창이 일어날 수 있기 때문에 열팽창이 잘 일어나지 않는 재료의 선택이 필수적이다.
통상적으로, 파인 메탈 마스크 소재로 철-니켈(Fe-Ni) 합금계인 인바합금(Fe-36%Ni)을 주로 사용한다. 종래 기수에서는 파인 메탈 마스크로 사용되는 합금 박을 제조하기 위해 압연과 열처리를 실시하고 있었다. 하지만, 상기 유기발광다이오드를 만들기 위해서는 40㎛ 이하의 박판으로 된 파인 메탈 마스크가 필요한데 종래의 압연 공정을 통해서는 개재물에 의한 표면 불량 및 제조비용 상승 등의 제조기술의 한계로 인해 극박 제품을 제조하기 어려운 문제점이 있었다. 따라서, 종래의 압연과 열처리로 제조되는 파인 메탈 마스크만으로는 유기발광다이오드의 고해상도 상향이 어려운 실정이었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 최근에 전주도금법(Electroforming)을 이용하여 철-니켈 합금 박을 생산하는 것이 제안되었다. 상기 전주도금법은 회전하는 원통형의 음극 드럼과 이에 대항하는 한 쌍의 원호 형상의 불용성 양극으로 둘러싸인 틈으로 전해액을 공급하고, 전류를 흘려 상기 음극 드럼 표면에 철-니켈 합금을 전착 시키는 연속적인 전해 철-니켈 합금 박 생산이 가능한 방식이다. 그리고 이와 같이 전주도금법으로 Fe, Ni 이온을 금속으로 환원시키는 공정을 제박공정이라 한다.
하지만 전주도금법의 제박공정에서 얻어진 철-니켈 합금 박은 원리적으로 내부 응력을 생산한다. 이와 같은 내부응력은 철-니켈 합금 박의 절단 부분(양 끝단)의 말림(Curl)을 발생시키고, 말림(Curl)이 발생된 합금 박은 파인 메탈 마스크로서 사용할 수 없는 상태가 된다.
또한 파인 메탈 마스크로 사용되기 위해서는 철-니켈 합금 박의 열팽창계수를 5.5ppm/℃ 이하의 값을 갖도록 조절을 할 필요성이 있었다. 철-니켈 합금 박의 열팽창율이 큰 경우, 열을 통한 증착 과정 중에 박막 트랜지스터가 형성된 유리와 파인 메탈 마스크가 동시에 가열되기 때문에, 열로 인해 팽창이 되어 길이 변화가 발생하는 문제가 발생하게 된다.
상기 철-니켈 합금 박의 절단부분(양 끝단)의 말림(Curl)을 방지하고 소정의열팽창율을 갖도록 하기 위해서는 열처리 공정이 필수적으로 수반되어야 한다. 하지만 두께 40㎛ 이하의 박판을 연속 열처리로에서 열처리를 진행 할 경우 합금 박에 변형이 일어나 평탄도가 저해되는 문제가 발생하였다.
구체적으로는, 두께 40㎛ 이하의 박판의 경우 종래 방식으로 연속 열처리로를 활용하여 열처리하면, 당겨지는 장력(Tension)에 의해 연속 열처리로 내에서 합금 박에 텐션 버클링(Tension buckling)이 발생하는 문제점이 있었다. 상기 텐션 버클링은 연속 열처리로 내에서 MD(Mechanical Direction) 방향을 따라 합금 박이 파도 모양으로 물결치는 현상을 말하는 것으로서, 이러한 텐션 버클링이 발생한 상태에서 열처리가 진행되면 상기 텐션 버클링의 형태와 유사하게 판 형상에 변형이 일어나고, 최종적으로는 부분적으로 말림(Curl)이 발생해서 합금 박의 평탄도(Waviness)에 좋지 않은 영향을 주게 된다.
또한 두께 40㎛ 이하 수준의 극박에서는 상기 텐션 버클링과 더불어 열처리시의 장력에 의해 부분적으로 합금 박에 주름이 발생할 수 있고, 상기 주름이 롤을 타고 넘어갈 때에 찢어짐 등의 손상이 발생하는 문제도 있었다.
그리고 유기발광다이오드는 유리 기판에 형성된 박막 트랜지스터(TFT: thin film transistor)위에 파인 메탈 마스크를 정확한 위치로 일치시켜 유기물을 증착시켜야 하기 때문에, 위와 같이 평탄도가 저해된 파인 메탈 마스크로 증착을 하게 되면, 원하는 디스플레이를 구동시키는 소자인 박막 트랜지스터 위가 아닌 틀어진 위치에 유기물이 증착되어, RGB의 색 번짐 불량이 발생하게 된다.
따라서 두께 40㎛ 이하의 극박에서도 판 형상 불량이 없고 열팽창 특성이 우수한 철-니켈 합금 박을 제조할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 열처리 장치는 철-니켈 합금 박의 열처리 시 말림(Curl) 현상을 방지하여 판 형상이 향상된 철-니켈 합금 박을 제공할 수 있도록 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 철-니켈 합금 박의 열처리 장치에 있어서, 철-니켈 합금 박이 권취된 페이오프릴을 갖춘 공급유닛; 상기 공급유닛을 통해 인입되는 철-니켈 합금의 폭 방향에 대한 양 가장자리와 접촉하여 철-니켈 합금 박을 폭방향으로 구속하여 안내하는 복수의 롤을 갖추고, 이송되는 철-니켈 합금 박을 열처리하는 가열유닛; 상기 가열유닛을 통해 배출되는 철-니켈 합금 박을 권취하는 권취릴을 갖는 권취유닛; 및 상기 가열유닛의 온도를 제어하는 온도제어유닛;을 포함하는 열처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 가열유닛은, 내부에 소정 수용공간을 갖추고, 내부를 일정 온도로 가열하는 가열수단이 마련된 가열로; 상기 가열로 내부에 회전 가능하게 배치되어 철-니켈 합금 박을 안내하는 가열롤; 상기 가열로 내부에 회전 가능하게 배치되어 상기 가열롤을 통해 안내되는 철-니켈 합금 박을 안내하는 균열롤; 및 상기 가열로 내부에 회전 가능하게 배치되어 상기 균열롤을 통해 안내되는 철-니켈 합금박을 안내하는 냉각롤;을 구비할 수 있다.
또한, 상기 가열롤 및 냉각롤은 상기 균열롤에 비하여 온도가 낮도록 냉각수단을 구비할 수 있다.
또한, 상기 냉각수단은, 상기 가열롤과 냉각롤 내부를 통해 냉각수가 흐르도록 상기 가열롤 및 냉각롤에 각각 연결되는 냉각수배관; 각 냉각수배관에 마련되어 냉각수의 흐름을 제어하는 유량밸브; 및 상기 가열롤과 냉각롤의 표면온도를 각각 측정하는 롤온도측정센서;를 구비하고, 상기 온도제어유닛은 상기 롤온도측정센서를 통해 측정된 정보를 전달받아 냉각수 공급 및 유량밸브를 제어할 수 있다.
또한, 상기 가열유닛은 철-니켈 합금 박이 인입되는 상기 가열로의 인입부측에 마련되어 철-니켈 합금 박을 소정 온도로 가열하는 예열대를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 예열대는, 상기 가열로의 내부와 연통하는 예열몸체; 상기 예열몸체에 냉각수가 흐르도록 마련되는 예열냉각수유로; 및 상기 예열몸체 내부 온도를 측정하는 예열온도측정센서;를 구비하고, 상기 온도제어유닛은 상기 예열온도측정센서를 통해 측정된 정보를 전달받아 상기 예열냉각수유로로 흐르는 냉각수량을 조절함으로써 상기 예열대의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 철-니켈 합금 박이 인입되는 상기 예열몸체의 입구측에는 철-니켈 합금 박이 인입되도록 하며, 상기 가열로 내의 분위기 가스가 외부로 빠져나오지 못하도록 차단하는 한 쌍의 씰롤(seal roll)이 마련될 수 있다.
또한, 상기 가열유닛은 철-니켈 합금 박이 배출되는 상기 가열로의 배출부측에 마련되어 철-니켈 합금 박을 소정 온도로 냉각하는 냉각대를 더 구비할 수 있다.
또한, 상기 냉각대는, 상기 가열로의 내부와 연통하는 냉각몸체; 상기 냉각몸체에 냉각수가 흐르도록 마련되는 냉각수유로; 및 상기 냉각몸체 내부 온도를 측정하는 냉각온도측정센서;를 구비하고, 상기 온도제어유닛은 상기 냉각온도측정센서를 통해 측정된 정보를 전달받아 상기 냉각수유로로 흐르는 냉각수량을 조절함으로써 상기 냉각대의 온도를 제어할 수 있다.
또한, 상기 상기 철-니켈 합금 박이 배출되는 상기 냉각몸체의 출구측에는 철-니켈 합금 박이 배출되도록 하며, 상기 가열로 내의 분위기 가스가 외부로 빠져나가지 못하도록 차단하는 한 쌍의 씰롤(seal roll)이 마련될 수 있다.
또한, 상기 가열로 내의 온도를 측정하는 온도측정센서를 구비하고, 상기 온도제어유닛은 상기 온도측정센서를 통해 측정된 정보를 전달받아 상기 가열수단의 작동을 제어할 수 있다.
또한, 상기 가열로의 입구측 및 가열로의 배출측 부근에는 상기 철-니켈 합금 박의 장력을 측정하는 장력측정센서; 및 상기 장력측정센서를 통해 측정된 정보를 제공받아 상기 페이오프릴 및 권취릴을 회전시키는 모터의 전류를 제어하여 일정 장력을 철-니켈 합금 박에 인가하는 장력제어유닛;을 더 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열처리 장치는 파인 메탈 마스크 등의 전자소재로 사용되는 철-니켈 합금 박의 열처리 시에 철-니켈 합금 박의 폭방향으로 양끝단이 구속되도록 함으로써 철-니켈 합금 박의 말림(Crul) 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 철-니켈 합금 박의 열처리 시에 가열로의 인입부 및 배출부 측에서 장력을 조절하여 철-니켈 합금 박의 장력을 조절하여 철-니켈 합금 박의 평탄도를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 평탄도가 향상된 철-니켈 합금 박으로 파인 메탈 마스크를 제작할 경우 고해상도의 파인 메탈 마스크 제작이 가능하여 유기발광다이오드의 색 선명도를 높일 수 있다.
본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명될 것이지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철-니켈 합금 박의 열처리 장치를 도식화하여 나타낸 도면이다.
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 것이다. 본 발명은 여기서 제시한 실시 예만으로 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 도면은 본 발명을 명확히 하기 위해 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하고, 이해를 돕기 위해 구성요소의 크기를 다소 과장하여 표현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철-니켈 합금 박의 열처리 장치를 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 측면에 따른 열처리 장치(1)는 철-니켈 합금 박(10)을 공급하는 공급유닛(100)과, 공급유닛(100)을 통해 인입되는 철-니켈 합금 박(10)을 폭 방향으로 구속하며 안내하는 복수의 롤(230, 240, 250)을 갖추고 철-니켈 합금 박(10)을 열처리하는 가열유닛(200)과, 가열유닛(200)을 통해 배출되는 철-니켈 합금 박(10)을 권취하는 귄취유닛(300) 및 가열유닛(200)의 온도를 제어하는 온도제어유닛(400)을 포함한다.
공급유닛(100)은 철-니켈 합금 박(10)이 코일 형태로 권취된 페이오프릴(110) 및 페이오프릴(110)을 회전시키는 모터(미도시)를 구비한다. 여기서, 철-니켈 합금 박(10)은 전주도금법에 의해 제조된 것으로서, 철-니켈 합금 박(10)은 두께가 40㎛ 이하(0㎛ 제외)로 마련되는 것이 바람직하다.
상기 철-니켈 합금 박(10)의 두께가 두꺼우면 고해상도의 유기발광다이오드의 제조에 적용할 수 없다. 따라서 철-니켈 합금 박(10)의 두께는 40㎛ 이하인 것이 바람직하고, 18㎛ 이하인 것이 보다 바람직하다. 반면 고해상도의 유기발광다이오드의 제조시 파인 메탈 마스크의 두께, 즉 철-니켈 합금 박(10)의 두께는 얇을수록 유리하므로 그 하한은 별도로 한정하지 않는다(단, 0㎛ 초과). 다만, 철-니켈 합금 박(10)이 너무 얇을 경우 파인 메탈 마스크의 제조 공정에서 덴트, 구김, 판파단 등의 문제가 발생할 가능성이 높아지므로, 그 하한은 5㎛ 이상으로 할 수 있다.
이러한 철-니켈 합금 박(10)은 열처리 공정을 위해 페이오프릴(110)의 회전에 따라 가열유닛(200)으로 이송된다.
가열유닛(200)은 내부에 소정 수용공간을 갖는 가열로(210)와, 가열로(210) 내부에 회전 가능하게 배치되어 철-니켈 합금 박(10)을 안내하는 가열롤(230), 균열롤(240) 및 냉각롤(250)을 구비한다. 또한, 가열유닛(200)은 가열로(210)의 인입부측에 마련되어 철-니켈 합금 박(10)을 소정 온도로 가열하는 예열대(220) 및 가열로(210)의 배출부측에 마련되어 철-니켈 합금 박(10)을 소정 온도로 냉각하는 냉각대(260)를 더 구비할 수 있다.
가열로(210)는 상기 가열롤(230), 균열롤(240) 및 냉각롤(250)이 회전 가능하도록 내부가 폐쇄된 박스 형태를 갖는다. 이때, 가열롤(230), 균열롤(240) 및 냉각롤(250)은 철-니켈 합금 박(10)이 순차적으로 가열롤(230), 균열롤(240) 및 냉각롤(250)을 통해 안내되도록 배치될 수 있다. 이 가열로(210)에는 내부의 온도가 설정된 온도를 갖도록 하며, 온도가 유지되도록 가열수단(211)이 마련된다. 예컨대, 가열수단(211)은 가열로(210) 내부에 마련되는 열선으로 마련될 수 있다. 즉, 열선을 통해 가열로(210) 내부의 온도를 제어하게 된다.
한편, 가열로(210)에는 가열로(210) 내의 온도를 측정하는 온도측정센서(214)가 마련된다. 구체적으로, 온도측정센서(214)는 균열롤(240)의 표면온도를 측정하여 측정된 정보를 실시간으로 온도제어유닛(400)으로 전달한다. 즉, 온도제어유닛(400)은 온도측정센서(214)의 측정된 정보를 통해 가열수단(211)을 작동시킴으로써 목표로하는 온도로 제어가 가능하게 된다. 예컨대, 가열로(210), 즉 균열롤(240)의 목표로하는 온도는 300 ~ 400℃인 것이 바람직하다. 상기 가열로(210)를 통한 열처리 온도가 300℃ 미만일 경우 조직 안정화가 미흡하여, 열처리에 의한 금속박의 열 복원성 향상 효과가 미흡할 우려가 있으며, 반면, 400℃를 초과할 경우 조직의 재 결정화가 급격하게 일어나면서 비정상 결정성장(Abnormal grain growth), 원형의 변형과 함께 열 복원성이 균일하게 나타나지 아니할 우려가 있기 때문이다. 즉, 300 ~ 400℃ 범위의 열처리 온도로 열처리하면, 목표로 하는 열팽창계수, 평균 결정립 크기 및 인장강도를 가지는 철-니켈 합금 박(10)을 얻을 수 있다. 이러한 열처리 온도는 300 ~ 345℃인 것이 보다 바람직하며, 300 ~ 330℃인 것이 보다 더 바람직하다.
예열대(220)는 철-니켈 합금 박(10)이 가열로(210)로 인입되는 인입부측에 마련되며, 철-니켈 합금 박(10)에 전달되는 온도가 급격히 증가하는 것을 방지하기 위하여 철-니켈 합금 박(10)을 소정 온도로 가열하는 역할을 수행한다.
이 예열대(220)는 가열로(210)의 내부와 연통하는 예열몸체(221)와, 예열몸체(221)에 냉각수가 흐르도록 마련되는 예열냉각수유로(222) 및 예열몸체(221) 내부 온도를 측정하는 예열온도측정센서(224)를 구비한다.
예열몸체(221)는 철-니켈 합금 박(10)이 내부를 따라 통과되어 가열로(210) 내부로 이동하도록 소정 길이를 갖추고 있다. 또한, 이 예열몸체(221)는 내부가 가열로(210)와 연통하도록 마련됨에 따라 소정 온도를 갖춘 상태이므로, 예열몸체(221) 내의 온도를 제어하기 위해 예열몸체(221) 내에는 냉각수가 흐르도록 예열냉각수유로(222)가 마련된다. 즉, 예열온도측정센서(224)는 예열몸체(221) 내의 온도를 측정하고, 측정된 정보를 온도제어유닛(400)으로 전달한다. 이에 온도제어유닛(400)은 전달된 정보를 바탕으로 예열냉각수유로(222)로 흐르는 냉각수량을 조절함으로써 예열대(220)의 온도를 제어할 수 있게 된다.
한편, 예열몸체(221)의 입구측에는 한 쌍의 씰롤(223 : seal roll)이 마련될 수 있다. 상기 씰롤(223)은 철-니켈 합금 박(10)이 예열대(220)로 인입되도록 안내하며, 상기 가열로(210) 내의 분위기 가스가 외부로 빠져나오지 못하도록 차단하는 역할을 수행한다.
가열롤(230)은 가열로(210) 내부에 회전 가능하게 배치되어 예열대(220)를 통해 이송된 철-니켈 합금 박(10)을 균열롤(240)로 안내한다. 이때, 가열롤(230)은 철-니켈 합금 박(10)의 폭 방향에 대한 양 가장자리와 접촉하여 철-니켈 합금 박(10)을 폭방향으로 구속하며 안내한다.
균열롤(240)은 가열로(210) 내부에 회전 가능하게 배치되어 가열롤(230)을 통해 이송된 철-니켈 합금 박(10)을 냉각롤(250)로 안내한다. 이때, 균열롤(240)은 철-니켈 합금 박(10)의 폭 방향에 대한 양 가장자리와 접촉하여 철-니켈 합금 박(10)을 폭방향으로 구속하며 안내한다.
냉각롤(250)은 가열로(210) 내부에 회전 가능하게 배치되어 균열롤(240)을 통해 이송된 철-니켈 합금 박(10)을 냉각대(260)로 안내한다. 이때, 냉각롤(250)은 철-니켈 합금 박(10)의 폭 방향에 대한 양 가장자리와 접촉하여 철-니켈 합금 박(10)을 폭방향으로 구속하며 안내한다.
상기와 같은 가열롤(230), 균열롤(240) 및 냉각롤(250)은 가열로(210) 내를 통과하는 철-니켈 합금 박(10)의 폭 방향에 대한 가장자리에 구속력을 주어 이동시킴으로써 철-니켈 합금 박(10)의 양 끝단의 말림(Curl)을 방지할 수 있게 된다. 또한, 철-니켈 합금 박(10)이 가열롤(230), 균열로(240) 및 냉각롤(250)을 순차적으로 이동함과 동시에 소정 온도로 열처리된다.
구체적으로, 가열롤(230) 및 냉각롤(250)은 균열롤(240)에 비하여 온도가 낮도록 설정될 수 있다. 이에, 가열롤(230) 및 냉각롤(250)에는 냉각수단이 구비되어 균열롤(240)에 비해 온도가 낮도록 제어될 수 있다.
냉각수단은 가열롤(230)과 냉각롤(250) 내부를 통해 냉각수가 흐르도록 가열롤(230) 및 냉각롤(250)에 각각 연결되는 냉각수배관(232, 252)과, 각 냉각수배관(232, 252)에 마련되어 냉각수의 흐름을 제어하는 유량밸브(233, 253) 및 가열롤(230)과 냉각롤(250)의 표면온도를 각각 측정하는 롤온도측정센서(234, 254)를 구비한다.
상기 냉각수단은 가열롤(230) 및 냉각롤(250)에 각각 마련되어 가열롤(230)의 표면온도를 측정하는 롤온도측정센서(234) 및 냉각롤(250)의 표면온도를 측정하는 롤온도측정센서(254)를 통해 얻어진 정보를 바탕으로 각각 독립적으로 제어될 수 있다. 즉, 롤온도측정센서(234, 254)를 통해 측정된 정보는 실시간으로 온도제어유닛(400)으로 전달되고, 온도제어유닛(400)은 전달된 정보를 바탕으로 냉각수 공급 및 유량밸브(233, 253)를 개방 또는 폐쇄함으로써 가열롤(230)과 냉각롤(250)의 온도를 제어할 수 있게 된다.
한편, 전술한 바와 같이, 가열롤(230) 및 냉각롤(250)은 균열롤(240)에 비하여 낮은 온도를 갖도록 제어될 수 있다. 예컨대, 열처리시의 균열롤(240)의 온도는 300 ~ 400℃ 범위의 온도를 갖도록 제어됨에 따라 가열롤(230) 및 냉각롤(250)은 이보다 낮는 온도를 갖도록 제어된다. 이때, 균열롤(240)은 300℃를 초과하는 온도를 갖도록 제어되는 것이 바람직하다. 이는 열처리 온도가 300 ~ 400℃ 범위로 설정됨에 따라 가열롤(230) 및 냉각롤(250)이 최소 300℃ 이상의 온도를 갖도록 하기 위함이다.
상기 가열롤(230), 균열롤(240) 및 냉각롤(250)을 통해 안내되는 철-니켈 합금 박(10)은 가열로(210)로부터 인출 시 냉각대(260)를 거쳐 배출되도록 마련된다.
냉각대(260)는 철-니켈 합금 박(10)이 가열로(210)로 인출되는 배출부측에 마련되며, 철-니켈 합금 박(10)이 상온으로 배출 시 온도가 급격이 저하되는 것을 방지하기 위하여 철-니켈 합금 박(10)을 소정 온도로 냉각하는 역할을 수행한다.
이 냉각대(260)는 가열로(210)의 내부와 연통하는 냉각몸체(261)와, 냉각몸체(261)에 냉각수가 흐르도록 마련되는 냉각수유로(262) 및 냉각몸체(261) 내부 온도를 측정하는 냉각온도측정센서(264)를 구비한다.
냉각몸체(261)는 철-니켈 합금 박(10)이 내부를 따라 통과되어 가열로(210)로부터 배출되도록 소정 길이를 갖추고 있다. 또한, 이 냉각몸체(261)는 내부가 가열로(210)와 연통하도록 마련됨에 따라 소정 온도를 갖춘 상태이므로, 냉각몸체(261) 내의 온도를 제어하기 위해 냉각몸체(261) 내에는 냉각수가 흐르도록 냉각수유로(262)가 마련된다. 즉, 냉각온도측정센서(264)는 냉각몸체(261) 내의 온도를 측정하고, 측정된 정보를 온도제어유닛(400)으로 전달한다. 이에 온도제어유닛(400)은 전달된 정보를 바탕으로 냉각수유로(262)로 흐르는 냉각수량을 조절함으로써 냉각대(260)의 온도를 제어할 수 있게 된다.
한편, 냉각몸체(261)의 배출측에는 한 쌍의 씰롤(263 : seal roll)이 마련될 수 있다. 상기 씰롤(263)은 철-니켈 합금 박(10)이 냉각대(260)로부터 배출되도록 안내하며, 상기 가열로(210) 내의 분위기 가스가 외부로 빠져나오지 못하도록 차단하는 역할을 수행한다.
권취유닛(300)은 철-니켈 합금 박(10)이 코일 형태로 권취되도록 모터(미도시)에 의해 회전되는 권취릴(310)을 구비한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 열처리 장치(1)는 가열로(210)의 입구측 및 가열로(210)의 배출측 부근에 마련되어 철-니켈 합금 박(10)의 장력을 측정하는 장력측정센서(510) 및 상기 장력측정센서(510)를 통해 측정된 정보를 제공받아 상기 페이오프릴(110) 및 권취릴(310)을 회전시키는 모터(미도시)의 전류를 제어하는 장력제어유닛(520)을 더 구비한다. 즉, 장력제어유닛(520)은 장력측정센서(510)로부터 측정된 장력 정보를 실시간으로 전달받아 모터의 회전속도를 제어함으로써 철-니켈 합금 박(10)을 당기거나 느슨하게 함으로써 철-니켈 합금 박(10)에 일정 장력을 인가한다.
이때, 철-니켈 합금 박(10)에 인가되는 장력을 0.01N/㎟ 이상 0.5N/㎟ 미만으로 제어하는 것이 바람직하다. 상기 철-니켈 합금 박(10)에 인가되는 장력이 0.5N/㎟ 이상일 경우, 철-니켈 합금 박(10)에 텐션 버클링이 발생하여 판 형상에 변형이 일어나고, 이로 인해 철-니켈 합금 박(10)에 부분적으로 말림(Curl)이 발생하여 평탄도가 저해된다. 따라서 장력은 0.5N/㎟ 미만인 것이 바람직하고, 0.33N/㎟ 이하인 것이 보다 바람직하다. 반면 상기 철-니켈 합금 박(10)에 인가되는 장력이 지나치게 낮을 경우 가열로(210) 내에서 철-니켈 합금 박(10)의 처짐 현상이 발생하고, 철-니켈 합금 박(10)의 일부에서 사행(meandering)이 나타나는 문제가 발생한다. 따라서 장력은 0.01N/㎟ 이상인 것이 바람직하다.
상기와 같은 열처리 장치(1)를 통하여, 철-니켈 합금 박(10)의 열처리 공정 시 가열로(210)의 인입부 및 배출부에서 장력을 조절함은 물론, 열처리하는 가열로(210) 내에서 철-니켈 합금 박(10)을 폭방향으로 구속력을 주어 말림(Curl) 현상을 방지할 수 있게 된다. 이에 판 형상이 향상된 철-니켈 합금 박(10)을 원활히 제공할 수 있게 된다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
1 : 열처리 장치 10 : 철-니켈 합금 박
100 : 공급유닛 110 : 페이오프릴
200 : 가열유닛 210 : 가열로
220 : 예열대 230 : 가열롤
240 : 균열롤 250 : 냉각롤
260 : 냉각대 300 : 권취유닛
310 : 권취릴 400 : 온도제어유닛
510 : 장력측정센서 520 : 장력제어유닛

Claims (12)

  1. 철-니켈 합금 박의 열처리 장치에 있어서,
    철-니켈 합금 박이 권취된 페이오프릴을 갖춘 공급유닛;
    상기 공급유닛을 통해 가열로로 인입되는 철-니켈 합금의 폭 방향에 대한 양 가장자리와 접촉하여 철-니켈 합금 박을 폭방향으로 구속하여 안내하는 복수의 롤을 갖추고, 상기 철-니켈 합금 박이 배출되는 상기 가열로의 배출부측에 마련되어 철-니켈 합금 박을 소정 온도로 냉각하는 냉각대를 구비하여 이송되는 철-니켈 합금 박을 열처리하는 가열유닛;
    상기 가열유닛을 통해 배출되는 철-니켈 합금 박을 권취하는 권취릴을 갖는 권취유닛; 및
    상기 가열유닛의 온도를 제어하는 온도제어유닛;을 포함하는 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가열유닛은,
    내부에 소정 수용공간을 갖추고, 내부를 일정 온도로 가열하는 가열수단이 마련된 가열로;
    상기 가열로 내부에 회전 가능하게 배치되어 철-니켈 합금 박을 안내하는 가열롤;
    상기 가열로 내부에 회전 가능하게 배치되어 상기 가열롤을 통해 안내되는 철-니켈 합금 박을 안내하는 균열롤; 및
    상기 가열로 내부에 회전 가능하게 배치되어 상기 균열롤을 통해 안내되는 철-니켈 합금박을 안내하는 냉각롤;을 구비하는 열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가열롤 및 냉각롤은 상기 균열롤에 비하여 온도가 낮도록 냉각수단을 구비하는 열처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 냉각수단은,
    상기 가열롤과 냉각롤 내부를 통해 냉각수가 흐르도록 상기 가열롤 및 냉각롤에 각각 연결되는 냉각수배관;
    각 냉각수배관에 마련되어 냉각수의 흐름을 제어하는 유량밸브; 및
    상기 가열롤과 냉각롤의 표면온도를 각각 측정하는 롤온도측정센서;를 구비하고,
    상기 온도제어유닛은 상기 롤온도측정센서를 통해 측정된 정보를 전달받아 냉각수 공급 및 유량밸브를 제어하는 열처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 가열유닛은 철-니켈 합금 박이 인입되는 상기 가열로의 인입부측에 마련되어 철-니켈 합금 박을 소정 온도로 가열하는 예열대를 더 구비하는 열처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 예열대는,
    상기 가열로의 내부와 연통하는 예열몸체;
    상기 예열몸체에 냉각수가 흐르도록 마련되는 예열냉각수유로; 및
    상기 예열몸체 내부 온도를 측정하는 예열온도측정센서;를 구비하고,
    상기 온도제어유닛은 상기 예열온도측정센서를 통해 측정된 정보를 전달받아 상기 예열냉각수유로로 흐르는 냉각수량을 조절함으로써 상기 예열대의 온도를 제어하는 열처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 철-니켈 합금 박이 인입되는 상기 예열몸체의 입구측에는 철-니켈 합금 박이 인입되도록 하며, 상기 가열로 내의 분위기 가스가 외부로 빠져나오지 못하도록 차단하는 한 쌍의 씰롤(seal roll)이 마련되는 열처리 장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 냉각대는,
    상기 가열로의 내부와 연통하는 냉각몸체;
    상기 냉각몸체에 냉각수가 흐르도록 마련되는 냉각수유로; 및
    상기 냉각몸체 내부 온도를 측정하는 냉각온도측정센서;를 구비하고,
    상기 온도제어유닛은 상기 냉각온도측정센서를 통해 측정된 정보를 전달받아 상기 냉각수유로로 흐르는 냉각수량을 조절함으로써 상기 냉각대의 온도를 제어하는 열처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 상기 철-니켈 합금 박이 배출되는 상기 냉각몸체의 출구측에는 철-니켈 합금 박이 배출되도록 하며, 상기 가열로 내의 분위기 가스가 외부로 빠져나가지 못하도록 차단하는 한 쌍의 씰롤(seal roll)이 마련되는 열처리 장치.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 가열로 내의 온도를 측정하는 온도측정센서를 구비하고,
    상기 온도제어유닛은 상기 온도측정센서를 통해 측정된 정보를 전달받아 상기 가열수단의 작동을 제어하는 열처리 장치.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 가열로의 입구측 및 가열로의 배출측 부근에는 상기 철-니켈 합금 박의 장력을 측정하는 장력측정센서; 및
    상기 장력측정센서를 통해 측정된 정보를 제공받아 상기 페이오프릴 및 권취릴을 회전시키는 모터의 전류를 제어하여 일정 장력을 철-니켈 합금 박에 인가하는 장력제어유닛;을 더 구비하는 열처리 장치.
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