KR102474417B1 - Heat Treatment Furnace with Gas Burner Device - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가스 버너 장치가 구비된 열처리로에 관한 것이다.
본 발명은 승온존과 유지존을 가지고, 내부에 소재를 이송하면서 열처리하는 열처리로이고, 상기 승온존과 유지존안에는 상기 소재를 열처리하기 위한 가스 버너 장치가 마련되는 열처리로가 제공될 수 있다. The present invention relates to a heat treatment furnace equipped with a gas burner device.
The present invention may be provided with a heat treatment furnace having a temperature raising zone and a holding zone to perform heat treatment while transferring a material therein, and provided with a gas burner device for heat treating the material in the temperature raising zone and the holding zone.

Description

가스 버너 장치가 구비된 열처리로{Heat Treatment Furnace with Gas Burner Device}Heat treatment furnace with gas burner device {Heat Treatment Furnace with Gas Burner Device}

본 발명은 가스 버너 장치가 구비된 열처리로에 관한 것이다. The present invention relates to a heat treatment furnace equipped with a gas burner device.

열처리로는 금속이나 비금속 소재에 고온의 열을 가하여 물성을 향상시키는 목적으로 사용되는 장치로써, 열원에 따라 석탄, 기름 및 가스를 연소시켜 열을 발생시키는 연소로와, 전기 히터를 사용하는 전기로와, 소재의 흐름에 따라 연속식 롤러 허스형 열처리로와 패치식 열처리로로 구분되며, 세라믹 소결, 메탈과 세라믹소결, 은소부로, ITO(인듐틴옥사이드) 파우더 소결, 법랑 소성, 2차 전지 재료의 소성 등 다양한 분야에 사용된다.A heat treatment furnace is a device used for the purpose of improving physical properties by applying high-temperature heat to metal or non-metal materials. Depending on the heat source, there are a combustion furnace that generates heat by burning coal, oil, and gas, and an electric furnace that uses an electric heater. , Depending on the flow of materials, it is divided into continuous roller hearth type heat treatment furnace and patch type heat treatment furnace. Ceramic sintering, metal and ceramic sintering, silver sintering furnace, ITO (indium tin oxide) powder sintering, enamel firing, secondary battery material It is used in various fields such as firing.

이 중 연속식 롤러 허스형 열처리로는 보통 상온의 소재를 가열하여 승온시키는 승온존과, 상기 승온존에서 가열된 소재를 고온 상태로 유지하는 유지존과, 열처리가 끝난 소재를 냉각하는 냉각존을 포함하여 구성되는데, 상기 승온존과 유지존에 공급해주는 공기는 분위기 가스가 주로 사용된다.Among them, the continuous roller hearth type heat treatment includes a temperature raising zone for heating and raising the temperature of a material at normal temperature, a holding zone for maintaining the material heated in the temperature increase zone at a high temperature, and a cooling zone for cooling the heat treated material. It is configured to include, and the air supplied to the temperature raising zone and the maintenance zone is mainly used as atmospheric gas.

승온존과 유지존에 구비되는 가열 수단은 전기 히터를 사용하는데, 전기 히터는 전기를 많이 소모할 수 있고, 열처리로의 공정 수행중 수산화물질(-OH2)과 전기 히터와의 반응으로 전기 히터가 산화규소화(SiO2)되어 전기 히터로서의 성능이 저하될 수 있다. An electric heater is used as a heating means provided in the temperature raising zone and the maintenance zone. The electric heater can consume a lot of electricity . is oxidized (SiO 2 ), and performance as an electric heater may deteriorate.

본 발명은 승온존과 유지존에 가스 버너 장치를 구비하여 열원 효율성이 높고 에너지의 과소비를 줄일 수 있는 열처리로를 제공하는 것이다. An object of the present invention is to provide a heat treatment furnace having high heat source efficiency and reducing excessive energy consumption by providing a gas burner device in a temperature raising zone and a maintenance zone.

본 발명의 해결 수단은 승온존과 유지존을 가지고, 내부에 소재를 이송하면서 열처리하는 열처리로이고, 상기 승온존과 유지존안에는 상기 소재를 열처리하기 위한 가스 버너 장치가 마련되는 열처리로가 제공될 수 있다. A solution of the present invention is a heat treatment furnace that has a temperature raising zone and a holding zone, and heat-treating while transferring a material therein, and a heat treatment furnace provided with a gas burner device for heat-treating the material in the temperature raising zone and the holding zone. can

이와 같이 본 발명은 2차 전지의 전극 소재의 열처리를 위한 열처리로에 있어서, 승온존과 유지존에 설치되는 가열 수단으로서 가스 버너 장치를 마련하여 에너지의 과소비를 줄일 수 있다.As such, the present invention can reduce excessive energy consumption by providing a gas burner device as a heating means installed in a temperature raising zone and a maintenance zone in a heat treatment furnace for heat treatment of electrode materials of a secondary battery.

또한, 본 발명의 가스 버너 장치는 튜브 타입으로 이루어져서 가스 버너의 작동시 배기 가스가 열처리로 내부로 침투하지 않고, 그에 따라 배기 가스와 고온의 가스 버너 화염이 열처리 대상인 전극 소재에 직접적인 노출이 이루어지지 않으므로 변성되지 않고 양호한 처리가 가능하다.In addition, the gas burner device of the present invention is made of a tube type, so that exhaust gas does not penetrate into the heat treatment furnace during operation of the gas burner, and thus the exhaust gas and high-temperature gas burner flame are not directly exposed to the electrode material to be heat treated. Therefore, good treatment is possible without denaturation.

또한, 본 발명은 가스 버너 장치의 소손 또는 파손이 발생하는 경우, 배기 가스 압력 검출부에서 감지하여 제어부에서 가스 버너에 공급되는 공급 가스 및 연소 공기의 공급을 차단할 수 있고, 그에 따라 배기 가스와 가스 버너의 화염이 열처리로내에 직접 침투하는 것을 방지할 수 있다. In addition, in the present invention, when burnout or damage of the gas burner device occurs, the exhaust gas pressure detection unit detects it and the control unit can cut off the supply of the supply gas and combustion air supplied to the gas burner, and accordingly, the exhaust gas and the gas burner. of the flame can be prevented from directly penetrating into the heat treatment furnace.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리로의 개략적인 도면이다.
도 2는 도 1의 승온존의 A-A선 단면도이다.
도 3은 도 1의 유지존의 B-B선 단면도이다.
도 4는 본 발명의 가스 버너 장치의 일례를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 열처리로에서 배출되는 배기 가스의 압력을 감지하고 제어부에 의해 가스 공급 및 차단을 제어하는 구성도이다. 1 is a schematic diagram of a heat treatment furnace according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the temperature rising zone of FIG. 1 .
3 is a cross-sectional view along line BB of the holding zone of FIG. 1;
4 is a cross-sectional view showing an example of the gas burner device of the present invention.
5 is a configuration diagram for detecting the pressure of exhaust gas discharged from the heat treatment furnace of the present invention and controlling gas supply and shutoff by a control unit.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 첨부된 예시 도면에 의거 상세하게 설명한다.Hereinafter, specific details for carrying out the present invention will be described in detail based on the accompanying exemplary drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리로의 개략적인 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 열처리로(100)는 입구부(110), 소재를 가열하는 승온존(120), 유지존(130), 냉각존(140), 출구부(150)가 순차적으로 구비될 수 있다. 1 is a schematic diagram of a heat treatment furnace according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the heat treatment furnace 100 of the present invention includes an inlet 110, a heating zone 120 for heating a material, a maintenance zone 130, a cooling zone 140, and an outlet 150 sequentially. can be provided with

본 발명의 일 실시 예에 따른 열처리로(100)는 롤러 허스형 로일 수 있다. The heat treatment furnace 100 according to an embodiment of the present invention may be a roller hearth type furnace.

열처리로(100)의 내부에는 소재를 이송시키는 이송 롤러(102)가 갖추어질 수 있다. The inside of the heat treatment furnace 100 may be equipped with a conveying roller 102 for conveying the material.

도 2는 도 1의 승온존의 종 단면도로서, 도 2를 참조하면, 승온존(120)의 내부에는 이송 롤러(102) 및 이송 롤러(102)의 상부에 안치되어 이송되는 소재(M)가 마련될 수 있다. FIG. 2 is a longitudinal cross-sectional view of the temperature rising zone of FIG. 1. Referring to FIG. 2, in the temperature rising zone 120, a conveying roller 102 and a material M placed on top of the conveying roller 102 and conveyed are can be provided.

소재(M)의 상부 및 하부에는 각각 간격을 두고 가스 버너 장치(200)가 갖추어질 수 있다.The upper and lower portions of the material M may be provided with gas burner devices 200 spaced apart from each other.

도 3은 도 1의 유지존의 종 단면도로서, 도 3을 참조하면, 유지존(130)의 내부에는 승온존(120)과 마찬가지로 이송 롤러(102) 및 이송 롤러(102)의 상부에 안치되어 이송되는 소재(M)가 마련되고, 소재(M)의 상부 및 하부에는 간격을 두고 가스 버너 장치(200)가 구비될 수 있다. FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the holding zone of FIG. 1. Referring to FIG. 3, in the holding zone 130, like the temperature rising zone 120, the conveying roller 102 and the upper part of the conveying roller 102 are placed. A material M to be transported is provided, and gas burner devices 200 may be provided at intervals above and below the material M.

승온존(120)과 유지존(130)의 상부면에는 각각 배기 덕트(122)(132)가 갖추어질 수 있다. Exhaust ducts 122 and 132 may be provided on upper surfaces of the heating zone 120 and the holding zone 130, respectively.

이송 롤러(102)는 소재(M)의 이송 속도를 조절하기 용이하고 소재(M)의 전,후 또는 상,하에 관계 없이 균일하게 열처리될 수 있다. The conveying roller 102 is easy to control the conveying speed of the material M, and can be uniformly heat treated regardless of the front, back, top or bottom of the material M.

도 4는 본 발명의 가스 버너 장치(200)의 일례를 나타낸 단면도로서, 도 4를 참조하면, 상기 승온존(120)과 유지존(130)의 소재의 이송 방향인 길이 방향과 직교 방향의 폭 방향 전체에 걸쳐서 형성되는 아웃터 튜브(210), 아웃터 튜브(210)의 내부에 간격을 두고 갖추어지고 한쪽 단부가 개방된 인너 튜브(220)를 포함할 수 있다.4 is a cross-sectional view showing an example of a gas burner device 200 of the present invention. Referring to FIG. 4, the width of the heating zone 120 and the holding zone 130 perpendicular to the longitudinal direction, which is the conveying direction of the material, It may include an outer tube 210 formed over the entire direction, and an inner tube 220 provided at intervals inside the outer tube 210 and having one end open.

아웃터 튜브(210)와 인너 튜브(220)는 산화성 분위기의 양극재, 또는 무산화 분위기의 음극재로 이루어질 수 있다. 산화성 분위기는 산소 농도가 93% 이상이고, 무산화 분위기는 산소 농도가 500ppm 이하일 수 있다. The outer tube 210 and the inner tube 220 may be made of a cathode material in an oxidizing atmosphere or a cathode material in a non-oxidizing atmosphere. The oxidizing atmosphere may have an oxygen concentration of 93% or more, and the non-oxidizing atmosphere may have an oxygen concentration of 500 ppm or less.

양극재는 Si-SiC/S-SiC 재질(세라믹재)로 이루어질 수 있고, 음극재는 Si-SiC/S-SiC재 또는 메탈로 구성될 수 있다. The positive electrode material may be made of Si-SiC/S-SiC material (ceramic material), and the negative electrode material may be made of Si-SiC/S-SiC material or metal.

아웃터 튜브(210)의 일측에는 연소 공기를 공급하는 에어 인렛 라인(211)이 형성되고, 맞은편에는 배기 가스를 배출하는 배기 가스 배출관(212)이 형성될 수 있다.An air inlet line 211 for supplying combustion air may be formed on one side of the outer tube 210, and an exhaust gas discharge pipe 212 for discharging exhaust gas may be formed on the opposite side of the outer tube 210.

배기 가스 배출관(212)은 승온존(120)과 유지존(130)의 상부에 형성된 배기 덕트(122)(132)와 연결되어서 배기 가스를 열처리로(100)의 외부로 배출시킬 수 있다. The exhaust gas discharge pipe 212 is connected to the exhaust ducts 122 and 132 formed above the temperature raising zone 120 and the holding zone 130 so that the exhaust gas can be discharged to the outside of the heat treatment furnace 100 .

또한, 아웃터 튜브(210)의 일측에는 가스 버너(230)가 마련될 수 잇고, 가스 버너(230)에 연소 가스를 공급하기 위한 가스 공급관(231)이 연결될 수 있다. In addition, a gas burner 230 may be provided at one side of the outer tube 210, and a gas supply pipe 231 for supplying combustion gas to the gas burner 230 may be connected.

에어 인렛 라인(211)과 가스 공급관(231)상에는 각각 개폐 밸브(211a)(231a)가 마련될 수 있다. Opening/closing valves 211a and 231a may be provided on the air inlet line 211 and the gas supply pipe 231, respectively.

또한, 본 발명은 아웃터 튜브(210)의 외부로 배기 가스가 누출되는 것을 감지하여 연소 가스 및 연소 공기의 공급을 차단할 수 있는 배기 가스 검출 수단이 마련될 수 있다.In addition, according to the present invention, an exhaust gas detection means capable of detecting leakage of exhaust gas to the outside of the outer tube 210 and cutting off the supply of combustion gas and combustion air may be provided.

배기 가스 검출 수단은 배기 가스 배출관(212)을 통해 배출되는 배기 가스를 감지하여 검출하는 배기 가스 압력 검출부(240)와, 배기 가스 압력 검출부(240)에서 감지한 신호를 받아서 개폐 밸브(211a)(231a)를 제어하는 제어부(250)로 이루어질 수 있다. The exhaust gas detection unit includes an exhaust gas pressure detection unit 240 that detects and detects exhaust gas discharged through the exhaust gas discharge pipe 212, and an on/off valve 211a ( 231a) may be composed of a control unit 250.

본 발명의 일 실시 예에 따른 가스 버너 장치(200)는 가스 버너(230)를 사용함으로써 발생되는 배기 가스(mCO2, n/2H2O, N2 등)와 고온의 화염이 열처리로내에 직접적인 노출로 인한 소재(M)인 양극/음극재의 변성을 막을 수 있다. In the gas burner device 200 according to an embodiment of the present invention, exhaust gas (mCO 2 , n/2H 2 O, N 2 , etc.) generated by using the gas burner 230 and a high-temperature flame are directly transferred into a heat treatment furnace. It is possible to prevent deterioration of the cathode/cathode material, which is the material M, due to exposure.

또한, 가스 버너 장치(200)의 제어 방식은 열처리로(100)내의 온도 제어를 정밀하고 원활하게 하기 위한 온-오프 펄스 파이어링(on-off pulse firing) 제어 방식이 적용될 수 있다. In addition, as the control method of the gas burner device 200, an on-off pulse firing control method for precise and smooth temperature control in the heat treatment furnace 100 may be applied.

가스 버너 장치(200)의 소손 또는 파손으로 리크가 발생하면, 열처리로(100)안으로 배기 가스가 침투되어 제품 생산에 필요한 로내의 분위기를 저하시키고, 배기 가스와 고온의 버너 화염이 생산 제품에 직접적인 노출로 인한 화학적 변성이 발생될 수 있다. When leakage occurs due to burnout or damage of the gas burner device 200, exhaust gas penetrates into the heat treatment furnace 100 to lower the atmosphere in the furnace necessary for product production, and the exhaust gas and high-temperature burner flame directly affect the product. Chemical deterioration may occur from exposure.

이러한 문제를 방지하기 위해 본 발명은 온-오프 방식으로 제어되는 가스 버너(230)가 배기 가스를 외부로 일정 압력을 가지고 일정량 배출시킬 수 있다. In order to prevent this problem, according to the present invention, the gas burner 230 controlled in an on-off method can discharge exhaust gas at a certain pressure and a certain amount to the outside.

가스 버너 장치(200)의 소손 또는 파손시 배출되는 배기 가스가 열처리로(100)내로 유입됨에 따라 배기 가스량과 압력이 정상 운전 상태일때와의 차이가 발생하고, 이때 배기 가스 압력 검출부(240)는 발생된 압력의 차이를 검출하여 일정 수치 이하의 차이가 발생시 가스 버너에 공급되는 연소 가스와 연소 공기의 차단을 제어할 수 있다. As the exhaust gas discharged when the gas burner device 200 is burned or damaged flows into the heat treatment furnace 100, a difference occurs between the amount and pressure of the exhaust gas and the normal operating state. At this time, the exhaust gas pressure detector 240 detects The generated pressure difference may be detected, and when a difference of less than a predetermined value occurs, combustion gas supplied to the gas burner and combustion air may be blocked.

즉, 배기 가스 검출부(240)는 배기 가스의 압력을 감지하는 압력 감지 센서로 이루어질 수 있다. That is, the exhaust gas detector 240 may be formed of a pressure sensor that detects the pressure of the exhaust gas.

아웃터 튜브(210)로부터 외부로 배기 가스가 배출되면, 배기 가스 배출관(212)를 통해 배출되는 배기 가스의 배출량과 배출 압력이 달라지므로, 배기 가스 압력 검출부(240)는 이러한 배기 가스의 변화를 감지하고, 이러한 감지 신호는 제어부(250)에 인가되며, 그러면 제어부(250)에서는 에어 인렛 라인(211)와 가스 공급관(231)상의 각 개폐밸브(211a)(231a)를 제어하여 폐쇄할 수 있다. When the exhaust gas is discharged to the outside from the outer tube 210, the amount of exhaust gas discharged through the exhaust gas discharge pipe 212 and the discharge pressure are different, so the exhaust gas pressure detector 240 detects the change in the exhaust gas. And, this detection signal is applied to the control unit 250, and then the control unit 250 controls and closes each of the on-off valves 211a and 231a on the air inlet line 211 and the gas supply pipe 231.

따라서, 배기 가스와 가스 버너(230)의 화염이 열처리로(100)내로 직접 침투하는 것을 방지할 수 있다. Therefore, it is possible to prevent the exhaust gas and the flame of the gas burner 230 from directly penetrating into the heat treatment furnace 100 .

M... 소재
100... 열처리로 102... 이송 롤러
110... 입구부 120... 승온존
122... 배기 덕트 130... 유지존
132... 배기 덕트 140... 냉각존
150... 출구부
200... 가스 버너 장치 210... 아웃터 튜브
211... 에어 인렛 라인 211a,231a... 개폐 밸브
212... 배기 가스 배출관 220... 인너 튜브
230... 가스 버너 231... 가스 공급관
240... 배기 가스 압력 검출부 250... 제어부M... material
100... Heat treatment furnace 102... Transfer roller
110 ... inlet 120 ... elevated temperature zone
122... Exhaust duct 130... Maintenance zone
132... Exhaust duct 140... Cooling zone
150... exit part
200 ... gas burner device 210 ... outer tube
211... air inlet line 211a, 231a... on-off valve
212... Exhaust gas outlet pipe 220... Inner tube
230... gas burner 231... gas supply pipe
240 ... exhaust gas pressure detection unit 250 ... control unit

Claims (5)

승온존과 유지존을 가지고, 내부에 소재를 이송하면서 열처리하는 열처리로이고,
상기 승온존과 유지존안에는 상기 소재를 열처리하기 위한 가스 버너 장치가 마련되며,
상기 가스 버너 장치는,
상기 승온존과 유지존의 상기 소재의 이송 방향인 길이 방향과 직교 방향의 폭 방향 전체에 걸쳐서 형성되는 아웃터 튜브, 상기 아웃터 튜브의 내부에 간격을 두고 갖추어지고 한쪽 단부가 개방된 인너 튜브, 열원을 제공하는 가스 버너를 포함하고,
상기 아웃터 튜브의 일측에는 연소 공기를 공급하는 에어 인렛 라인이 연결되며,
상기 아웃터 튜브의 타측에는 배기 가스를 배출하는 배기 가스 배출관이 형성되고,
상기 배기 가스 배출관은 상기 승온존과 유지존의 상부에 형성된 배기 덕트와 연결되어서 배기 가스를 상기 열처리로의 외부로 배출시키며,
상기 가스 버너는 상기 아웃터 튜브의 일측에 마련되고, 상기 가스 버너에 연소 가스를 공급하기 위한 가스 공급관이 연결되며,
상기 배기 가스 배출관의 일측에는 상기 배기 가스 배출관을 통과하는 배기 가스의 압력을 감지하는 배기 가스 검출부가 마련되고,
상기 배기 가스 검출부로부터 상기 배기 가스 배출관을 통해 배출되는 배기 가스의 압력을 감지하고, 감지된 신호를 제공받아서 상기 에어 인렛 라인 또는 상기 가스 공급관에 마련된 개폐 밸브를 폐쇄시켜서 연소 공기 또는 연소 가스의 공급을 차단하는 제어부를 포함하며,
상기 가스 공급관에 의해 연소 가스가 공급되며, 상기 에어 인렛 라인을 통해 연소 공기가 공급되어 형성되는 화염은 상기 인너 튜브의 내부를 통과하여 상기 인너 튜브의 개방된 한쪽 단부를 통해 빠져나와 상기 아웃터 튜브를 거쳐서 상기 소재를 열처리하기 위해 가열되고,
화염에 의해 발생된 배기 가스는 상기 배기 가스 배출관을 통해 배기되는 열처리로.
It is a heat treatment furnace that has a temperature raising zone and a holding zone, and heat-treats the material while transferring it therein,
A gas burner device for heat-treating the material is provided in the temperature raising zone and the maintenance zone,
The gas burner device,
An outer tube formed over the entire width direction of the longitudinal direction, which is the transport direction of the material in the temperature raising zone and the holding zone, and the width direction perpendicular to the direction, an inner tube provided at intervals inside the outer tube and having one end open, and a heat source Including a gas burner that provides,
An air inlet line for supplying combustion air is connected to one side of the outer tube,
An exhaust gas discharge pipe for discharging exhaust gas is formed on the other side of the outer tube,
The exhaust gas discharge pipe is connected to an exhaust duct formed above the temperature raising zone and the maintenance zone to discharge the exhaust gas to the outside of the heat treatment furnace,
The gas burner is provided on one side of the outer tube, and a gas supply pipe for supplying combustion gas to the gas burner is connected.
An exhaust gas detection unit for detecting a pressure of exhaust gas passing through the exhaust gas discharge pipe is provided at one side of the exhaust gas discharge pipe,
The exhaust gas detector detects the pressure of the exhaust gas discharged through the exhaust gas discharge pipe, receives the sensed signal, closes the on/off valve provided in the air inlet line or the gas supply pipe, and supplies combustion air or combustion gas. Including a control unit to block,
Combustion gas is supplied by the gas supply pipe, and a flame formed by supplying combustion air through the air inlet line passes through the inside of the inner tube and exits through one open end of the inner tube to form the outer tube. It is heated to heat-treat the material through
A heat treatment furnace in which exhaust gas generated by the flame is exhausted through the exhaust gas discharge pipe.
 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 가스 버너 장치는 상기 소재의 상부 및 하부에 이격되게 배치되는 열처리로.According to claim 1,
The gas burner device is a heat treatment furnace disposed spaced apart from the top and bottom of the material. 삭제delete 삭제delete
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