KR102524990B1 - 가열로 온도검출장치 - Google Patents

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    • G01K7/02—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using thermoelectric elements, e.g. thermocouples
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Abstract

본 개시의 실시예에 따른 가열로 온도검출장치는,
방화문 내화 시험에 이용되는 가열로의 온도를 검출하는 가열로 온도검출장치에 있어서,
상기 가열로 내에 장입되어 상기 가열로 내의 온도 측정을 위한 가이드 라인을 형성하는 포켓모듈(100); 및 상기 포켓모듈(100)에 삽입되어, 상기 가열로 내 소정의 위치의 온도를 측정하는 적어도 하나 이상의 열전대 소선(210)을 구비하는 바디모듈(200); 을 포함하되,
상기 포켓모듈(100)은 외주면과 내주면을 구비하는 원형파이프 구조로 형성되고, 상기 포켓모듈(100)의 재질은 총 중량 대비 크롬(Cr) 13~18%, 철(Fe) 5~10%, 망간(Mn) 0.00~1.20%, 규소(Si) 0.00~0.60%, 구리(Cu) 0.00~0.55%, 탄소(C) 0.00~0.17%, 인(P) 0.00~0.015%, 황(S) 0.00~0.015% 및 나머지 성분은 니켈(Ni)로 이루어지는 내열합금인 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.

Description

가열로 온도검출장치 {Temperature Detector Of Heating Furnace}
본 명세서에 개시된 내용은 가열로 온도검출장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방화문 내화 시험 등에 이용되는 가열로 내부의 온도를 검출할 수 있는 가열로 온도검출장치에 관한 것이다.
방화문의 내화특성에 대한 시험은 KS 규격 KS F 2257-1에 따르고 있는데, 시험체는 KS F 2257-1에서 규정한 가열 조건에 따라 한쪽 면을 노출시킨 후 방화문의 이면 온도 등을 측정하여 방화문의 내화특성을 시험하게 된다.
상기 시험을 위해서는 가열로의 온도, 즉 노내의 온도를 정확하게 제어되야 하므로, 가열로의 온도를 정확하게 측정하는 것이 중요하다.
일반적으로 알려진 가열로 내부온도를 측정하는 장치는 롤 등과 같은 이송장치에 의해서 진행하는 시편대 위에 올려진 시편의 측정 지점들에 연결된 열전대 들의 다발로 가열로 내부의 시편 표면 혹은 내부온도를 측정함으로써 가열로의 온도를 간접적으로 측정한다.
그런데, 상기와 같은 종래의 가열로 측정작업에 있어서는, 이송장치로서 이동하는 시편대 상의 시편에 열전대 다발이 연결됨으로서, 시편대의 이동에 따라 열전대가 꺽이는 부분이 발생되어 열전대의 사용 수명이 2~3회를 넘기지 못하는 문제점과, 고온에 의한 이송장치의 변형으로 정확한 위치의 온도를 측정하지 못하는 문제점이 있다.
KR 101762137 B1 KR 101839960 B1 KR 1020020051945 A
본 개시의 실시예에 따른 가열로 온도검출장치는 상기한 바와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위해 창출된 것으로, 방화문 내화 시험 등에 이용되는 가열로 내에 장입되는 포켓모듈과 상기 포켓모듈에 이동가능하도록 결합되어 온도를 측정하는 바디모듈을 포함하여 구성되어, 상기 포켓모듈의 이동에 의해 온도 측정 위치가 변경되는 가열로 온도검출장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 개시의 실시예에 따른 가열로 온도검출장치는,
방화문 내화 시험에 이용되는 가열로의 온도를 검출하는 가열로 온도검출장치에 있어서,
상기 가열로 내에 장입되어 상기 가열로 내의 온도 측정을 위한 가이드 라인을 형성하는 포켓모듈(100); 및 상기 포켓모듈(100)에 삽입되어, 상기 가열로 내 소정의 위치의 온도를 측정하는 적어도 하나 이상의 열전대 소선(210)을 구비하는 바디모듈(200); 을 포함하되,
상기 포켓모듈(100)은 외주면과 내주면을 구비하는 원형파이프 구조로 형성되고, 상기 포켓모듈(100)의 재질은 총 중량 대비 크롬(Cr) 13~18%, 철(Fe) 5~10%, 망간(Mn) 0.00~1.20%, 규소(Si) 0.00~0.60%, 구리(Cu) 0.00~0.55%, 탄소(C) 0.00~0.17%, 인(P) 0.00~0.015%, 황(S) 0.00~0.015% 및 나머지 성분은 니켈(Ni)로 이루어지는 내열합금인 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 가열로 온도검출장치는,
방화문 내화 시험에 이용되는 가열로의 온도를 검출하는 가열로 온도검출장치에 있어서,
상기 가열로 내에 장입되어 상기 가열로 내의 온도 측정을 위한 가이드 라인을 형성하는 포켓모듈(100); 및 상기 포켓모듈(100)에 결합되어, 상기 가열로 내 소정의 위치의 온도를 측정하는 바디모듈(200); 을 포함하되,
상기 바디모듈(200)은 상기 포켓모듈(100)에 이동가능하도록 결합되어 상기 바디모듈(200)의 이동에 의해 상기 가열로 내의 온도 측정 위치가 변경되는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 포켓모듈(100)은 외주면과 내주면을 구비하는 원형파이프 구조로 형성되되, 상기 포켓모듈(100)의 내주면에는 상기 포켓모듈(100)의 길이방향으로 소정의 길이 구간에 대해 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 포켓모듈(100)의 재질은 총 중량 대비 크롬(Cr) 13~18%, 철(Fe) 5~10%, 망간(Mn) 0.00~1.20%, 규소(Si) 0.00~0.60%, 구리(Cu) 0.00~0.55%, 탄소(C) 0.00~0.17%, 인(P) 0.00~0.015%, 황(S) 0.00~0.015% 및 나머지 성분은 니켈(Ni)로 이루어지는 내열합금인 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 바디모듈(200)은 온도를 검출하는 열전대 소선(210), 상기 열전대 소선(210)을 둘러싸서 보호하는 보호프레임(220), 상기 보호프레임(220)에 결합되어 상기 열전대 소선(210)을 고정하고 상기 열전대 소선(210)과 결합되는 단자를 구비하는 단자프레임(230)을 포함하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 열전대 소선(210)은 적어도 하나 이상 구비되며, 각각의 열전대 소선(210)은 서로 길이가 다른 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 보호프레임(220)은 일단이 개방되고 내부에 공간이 형성된 환봉 구조로 형성되되, 상기 보호프레임(220)의 외주면에는 상기 보호프레임(220)의 길이방향으로 소정의 길이 구간에 대해 상기 포켓모듈(100)의 내주면 나사산에 대응되는 나사산이 형성되는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 보호프레임(220)의 재질은 총 중량 대비 크롬(Cr) 13~18%, 철(Fe) 5~10%, 망간(Mn) 0.00~1.20%, 규소(Si) 0.00~0.60%, 구리(Cu) 0.00~0.55%, 탄소(C) 0.00~0.17%, 인(P) 0.00~0.015%, 황(S) 0.00~0.015% 및 나머지 성분은 니켈(Ni)로 이루어지는 내열합금인 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
또한, 상기 바디모듈(200)에 결합되어 상기 바디모듈(200)을 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 모터모듈; 과 상기 모터모듈을 제어하여 상기 바디모듈(200)의 위치를 감지하는 제어모듈; 을 더 포함하되,
상기 제어모듈은 상기 포켓모듈(100)의 길이에 대한 데이터, 상기 포켓모듈(100)의 나사산이 형성된 위치 및 길이 구간에 대한 데이터, 상기 바디모듈(200)의 길이에 대한 데이터, 상기 바디모듈(200)의 나사산이 형성된 위치 및 길이 구간에 대한 데이터, 상기 모터모듈의 회전에 대한 데이터를 바탕으로 상기 포켓모듈(100)의 길이 대비 상기 바디모듈(200)의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
이에 따라, 본 개시의 실시예에 따른 가열로 온도검출장치는,
고온에 의한 열변형을 방지하여 정확한 위치의 온도를 측정할 수 있다는 이점이 있고, 온도 측정위치를 용이하게 변경할 수 있다는 이점이 있다.
도 1과 도 2는 본 개시에 따른 가열로 온도검출장치를 나타낸 도면,
도 3은 본 개시에 따른 포켓모듈을 구체적으로 설명하기 위한 도면,
도 4는 본 개시에 따른 바디모듈을 구체적으로 설명하기 위한 도면,
도 5와 도 6은 본 개시에 따른 가열로 온도검출장치의 일 실시예를 나타낸 도면,
도 7과 도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 가열로 온도검출장치를 나타낸 도면이다.
이하에서는, 본 발명의 기술적 사상을 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명의 실시예를 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1과 도 2는 본 개시에 따른 가열로 온도검출장치를 나타낸 도면, 도 3은 본 개시에 따른 포켓모듈을 구체적으로 설명하기 위한 도면, 도 4는 본 개시에 따른 바디모듈을 구체적으로 설명하기 위한 도면, 도 5와 도 6은 본 개시에 따른 가열로 온도검출장치의 일 실시예를 나타낸 도면, 도 7과 도 8은 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 가열로 온도검출장치를 나타낸 도면이다.
<본 개시의 실시예에 따른 가열로 온도검출장치>
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 가열로 온도검출장치는 방화문 내화 시험에 이용되는 가열로의 온도를 검출하는 가열로 온도검출장치에 있어서, 포켓모듈(100) 및 바디모듈(200)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 포켓모듈(100)은 상기 가열로 내에 장입되어 상기 가열로 내의 온도 측정을 위한 가이드 라인을 형성하도록 구성될 수 있다.
상기 포켓모듈(100)은 도 3에 도시된 것과 같이, 외주면과 내주면을 구비하는 원형파이프 구조로 형성되되, 상기 포켓모듈(100)의 내주면에는 상기 포켓모듈(100)의 길이방향으로 소정의 길이 구간에 대해 나사산이 형성될 수 있다.
이러한 포켓모듈(100)의 재질은 고온에서 열변형 되는 것을 방지하기 위해 크롬(Cr), 철(Fe), 망간(Mn), 규소(Si), 구리(Cu), 탄소(C), 인(P), 황(S) 및 나머지 성분은 니켈(Ni)로 이루어지는 니켈 베이스의 내열합금인 것이 바람직하다.
니켈(Ni) 베이스의 내열합금은 고온 내식성과 내열성이 뛰어나 고온의 환경이 요구되는 많은 분야에 적용될 수 있다.
구체적으로, 상기 내열합금은 총 중량 대비 13~18%의 크롬(Cr)을 포함하는 것이 바람직하다. 크롬은 고용강화와 크롬 산화막의 안정성에 의해 산화속도가 제한되어 초내열합금에서 내식성을 향상시켜주는 역할을 하고, 탄화물 형성을 조장하는 반면, TCP(Topologically Close Packed) 상을 생성시킬 수 있다. 13% 미만으로 첨가되는 경우에는 내식성이 저하되는 문제점이 있고, 18%를 초과하여 첨가되는 경우에는 고온에서 장시간 노출 시 기계적 특성에 나쁜 영향을 주는 TCP 상이 생성될 수 있는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 5~10%의 철(Fe)을 포함하는 것이 바람직하다. 철은 열간가공성을 향상시킬 수 있지만 10%를 초과하여 첨가되는 경우에는 고온강도를 저하시키는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~1.20%의 망간(Mn)을 포함하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)은 안정적인 산화막을 형성하고, 크롬 산화막의 형성을 돕는 역할을 할 수 있는데, 1.20 중량%를 초과하는 경우에는 연성을 감소시키는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.60%의 규소(Si)를 포함하는 것이 바람직하다. 규소는 안정적인 산화막을 형성하고, 크롬 산화막의 안정성을 증가시키는 역할을 수행할 수 있지만, 0.60%를 초과하여 포함되는 경우에는 재료의 취성이 증가할 수 있다는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.55%의 구리(Cu)를 포함하는 것이 바람직하다. 구리는 인장강도와 경화성을 증가시키는 역할을 수행할 수 있지만, 0.55%를 초과하여 포함되는 경우에는 치수안정성을 감소시키는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.17%의 탄소(C)를 포함하는 것이 바람직하다. 탄소는 크롬 등과 결합하여 결정립계 강도를 향상시킬 수 있는데, 0.17%를 초과하여 첨가되는 경우에는 지나치게 많은 탄화물이 형성되어 연성, 가공성 등이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.015%의 인(P)을 포함하는 것이 바람직하다. 인은 피삭성을 향상시킬 수 있지만, 0.015%를 초과하여 첨가되는 경우에는 재료의 취성이 증가할 수 있다는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.015%의 황(S)을 포함하는 것이 바람직하다. 황은 피삭성을 향상시킬 수 있지만, 0.015%를 초과하여 첨가되는 경우에는 재료의 취성이 증가할 수 있다는 문제점이 있다.
이러한 내열합금은 고온조건 하에서 170~345 Mpa인 항복강도와, 520~690 MPa의 인장강도를 나타낼 수 있으며, 고온조건 하에서 충격 강도는 표 1과 같을 수 있다.
Temperature Impact Strength
Annealed Cold-Drawn
°F °C ft·lb J ft·lb J
70 21 182 242 117 153
800 430 185 251 85 112
1000 540 160 219 85 113
1200 650 158 216 103 140
1400 760 155 208 164 220
한편, 상기 내열합금의 성분은 전술한 내용에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 포켓모듈(100)의 재질은 니켈(Ni) 48~58%, 크롬(Cr) 12~24%, 나이오븀(Nb) 3.55~6.10%, 몰리브데넘(Mo) 2.22~3.51%, 타이타늄(Ti) 0.35~1.25%, 알루미늄(Al) 0.15~1.00%, 코발트(Co) 0.01~1.20%, 망간(Mn) 0.01~0.50%, 규소(Si) 0.01~0.50%, 구리(Cu) 0.01~0.35%, 탄소(C) 0.01~0.10%, 인(P) 0.01~0.015%, 황(S) 0.01~0.015%, 붕소(B) 0.001~0.007% 및 나머지 성분은 철(Fe)로 이루어지는 내열합금일 수 있다.
한편, 상기 포켓모듈(100)에 후술될 바디모듈(200)이 결합되며, 도 1 내지 도 2에 도시된 것과 같이 상기 바디모듈(200)은 상기 포켓모듈(100)에 이동가능하도록 결합되도록 구성될 수 있다. 이에 의해 상기 바디모듈(200)의 이동에 의해 상기 가열로 내의 온도 측정 위치가 변경되도록 구성될 수 있다.
상기 바디모듈(200)은 상기 포켓모듈(100)에 결합되어 상기 가열로 내 소정 위치의 온도를 측정하기 위한 것으로 도 4에 도시된 것과 같이, 열전대 소선(210), 보호프레임(220) 및 단자프레임(230)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 열전대 소선(210)은 2종 혹은 그 이상의 금속접합으로 형성되며, 이러한 금속의 접합부는 길이의 단부에서 이루어지고, 이 부분이 제어백 효과에 의한 온도 검출의 기전력이 발생되는 측온부가 된다.
한편, 이러한 열전대 소선(210)은 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 각각의 열전대 소선(210)은 서로 길이가 다르게 구성되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 보호프레임(220)은 상기 열전대 소선(210)을 둘러싸서 보호하도록 구성될 수 있다.
구체적으로 도 4를 참조하면, 상기 보호프레임(220)은 일단이 개방되고 내부에 공간이 형성된 환봉 구조로 형성될 수 있으며, 상기 보호프레임(220)의 외주면에는 상기 보호프레임(220)의 길이방향으로 소정의 길이 구간에 대해 상기 포켓모듈(100)의 내주면 나사산에 대응되는 나사산이 형성될 수 있다.
이러한 나사산이 형성됨에 따라 상기 바디모듈(200)은 상기 포켓모듈(100)에 이동가능하도록 결합되어 상기 바디모듈(200)의 이동에 의해 상기 가열로 내의 온도 측정 위치가 변경되도록 구성될 수 있다.
한편, 상기 보호프레임(220)의 재질 또한 전술한 포켓모듈(100)과 마찬가지로 고온에서 열변형 되는 것을 방지하기 위해 크롬(Cr), 철(Fe), 망간(Mn), 규소(Si), 구리(Cu), 탄소(C), 인(P), 황(S) 및 나머지 성분은 니켈(Ni)로 이루어지는 니켈 베이스의 내열합금인 것이 바람직하다.
니켈(Ni) 베이스의 내열합금은 고온 내식성과 내열성이 뛰어나 고온의 환경이 요구되는 많은 분야에 적용될 수 있다.
구체적으로, 상기 내열합금은 총 중량 대비 13~18%의 크롬(Cr)을 포함하는 것이 바람직하다. 크롬은 고용강화와 크롬 산화막의 안정성에 의해 산화속도가 제한되어 초내열합금에서 내식성을 향상시켜주는 역할을 하고, 탄화물 형성을 조장하는 반면, TCP(Topologically Close Packed) 상을 생성시킬 수 있다. 13% 미만으로 첨가되는 경우에는 내식성이 저하되는 문제점이 있고, 18%를 초과하여 첨가되는 경우에는 고온에서 장시간 노출 시 기계적 특성에 나쁜 영향을 주는 TCP 상이 생성될 수 있는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 5~10%의 철(Fe)을 포함하는 것이 바람직하다. 철은 열간가공성을 향상시킬 수 있지만 10%를 초과하여 첨가되는 경우에는 고온강도를 저하시키는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~1.20%의 망간(Mn)을 포함하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)은 안정적인 산화막을 형성하고, 크롬 산화막의 형성을 돕는 역할을 할 수 있는데, 1.20 중량%를 초과하는 경우에는 연성을 감소시키는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.60%의 규소(Si)를 포함하는 것이 바람직하다. 규소는 안정적인 산화막을 형성하고, 크롬 산화막의 안정성을 증가시키는 역할을 수행할 수 있지만, 0.60%를 초과하여 포함되는 경우에는 재료의 취성이 증가할 수 있다는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.55%의 구리(Cu)를 포함하는 것이 바람직하다. 구리는 인장강도와 경화성을 증가시키는 역할을 수행할 수 있지만, 0.55%를 초과하여 포함되는 경우에는 치수안정성을 감소시키는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.17%의 탄소(C)를 포함하는 것이 바람직하다. 탄소는 크롬 등과 결합하여 결정립계 강도를 향상시킬 수 있는데, 0.17%를 초과하여 첨가되는 경우에는 지나치게 많은 탄화물이 형성되어 연성, 가공성 등이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.015%의 인(P)을 포함하는 것이 바람직하다. 인은 피삭성을 향상시킬 수 있지만, 0.015%를 초과하여 첨가되는 경우에는 재료의 취성이 증가할 수 있다는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.015%의 황(S)을 포함하는 것이 바람직하다. 황은 피삭성을 향상시킬 수 있지만, 0.015%를 초과하여 첨가되는 경우에는 재료의 취성이 증가할 수 있다는 문제점이 있다.
이러한 내열합금은 고온조건 하에서 170~345 Mpa인 항복강도와, 520~690 MPa의 인장강도를 나타낼 수 있으며, 고온조건 하에서 충격 강도는 표 1과 같을 수 있다.
한편, 상기 내열합금의 성분은 전술한 내용에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 보호프레임(220)의 재질은 니켈(Ni) 48~58%, 크롬(Cr) 12~24%, 나이오븀(Nb) 3.55~6.10%, 몰리브데넘(Mo) 2.22~3.51%, 타이타늄(Ti) 0.35~1.25%, 알루미늄(Al) 0.15~1.00%, 코발트(Co) 0.01~1.20%, 망간(Mn) 0.01~0.50%, 규소(Si) 0.01~0.50%, 구리(Cu) 0.01~0.35%, 탄소(C) 0.01~0.10%, 인(P) 0.01~0.015%, 황(S) 0.01~0.015%, 붕소(B) 0.001~0.007% 및 나머지 성분은 철(Fe)로 이루어지는 내열합금일 수 있다.
상기 단자프레임(230)은 도 4에 도시된 것과 같이, 상기 보호프레임(220)의 개방된 끝단에 결합되고, 상기 열전대 소선(210)을 고정하며, 상기 열전대 소선(210)과 결합되는 단자를 구비할 수 있다.
한편, 본 개시에 의한 가열로 온도검출장치는 상기 바디모듈(200)에 결합되어 상기 바디모듈(200)을 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 모터모듈(미도시); 과 상기 모터모듈을 제어하여 상기 바디모듈(200)의 위치를 감지하는 제어모듈(미도시); 을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 제어모듈은 상기 포켓모듈(100)의 길이에 대한 데이터, 상기 포켓모듈(100)의 나사산이 형성된 위치 및 길이 구간에 대한 데이터, 상기 바디모듈(200)의 길이에 대한 데이터, 상기 바디모듈(200)의 나사산이 형성된 위치 및 길이 구간에 대한 데이터 및 상기 모터모듈의 회전에 대한 데이터를 바탕으로 상기 포켓모듈(100)의 길이 대비 상기 바디모듈(200)의 위치를 감지하도록 구성될 수 있다. 이에 의해 작업자는 원거리에서 안전하게 바디모듈(200)의 위치를 이동시켜 온도를 측정하고자 하는 위치를 용이하게 변경할 수 있다는 이점을 가질 수 있다.
본 개시의 실시예에 따른 가열로 온도검출장치는,
고온에 의한 열변형을 방지하여 정확한 위치의 온도를 측정할 수 있다는 이점이 있고, 온도 측정위치를 용이하게 변경할 수 있다는 이점이 있다.
<본 개시의 또 다른 실시예에 따른 가열로 온도검출장치>
도 7 내지 도 8을 참조하면, 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 가열로 온도검출장치는 방화문 내화 시험에 이용되는 가열로의 온도를 검출하는 가열로 온도검출장치에 있어서,
상기 가열로 내에 장입되어 상기 가열로 내의 온도 측정을 위한 가이드 라인을 형성하는 포켓모듈(100); 및
상기 포켓모듈(100)에 삽입되어, 상기 가열로 내 소정의 위치의 온도를 측정하는 적어도 하나 이상의 열전대 소선(210)을 구비하는 바디모듈(200); 을 포함하되,
상기 포켓모듈(100)은 외주면과 내주면을 구비하는 원형파이프 구조로 형성되고, 상기 포켓모듈(100)의 재질은 크롬(Cr), 철(Fe), 망간(Mn), 규소(Si), 구리(Cu), 탄소(C), 인(P), 황(S) 및 나머지 성분은 니켈(Ni)로 이루어지는 내열합금인 것을 특징으로 하여 구성될 수 있다.
니켈(Ni) 베이스의 내열합금은 고온 내식성과 내열성이 뛰어나 고온의 환경이 요구되는 많은 분야에 적용될 수 있다.
구체적으로, 상기 내열합금은 총 중량 대비 13~18%의 크롬(Cr)을 포함하는 것이 바람직하다. 크롬은 고용강화와 크롬 산화막의 안정성에 의해 산화속도가 제한되어 초내열합금에서 내식성을 향상시켜주는 역할을 하고, 탄화물 형성을 조장하는 반면, TCP(Topologically Close Packed) 상을 생성시킬 수 있다. 13% 미만으로 첨가되는 경우에는 내식성이 저하되는 문제점이 있고, 18%를 초과하여 첨가되는 경우에는 고온에서 장시간 노출 시 기계적 특성에 나쁜 영향을 주는 TCP 상이 생성될 수 있는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 5~10%의 철(Fe)을 포함하는 것이 바람직하다. 철은 열간가공성을 향상시킬 수 있지만 10%를 초과하여 첨가되는 경우에는 고온강도를 저하시키는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~1.20%의 망간(Mn)을 포함하는 것이 바람직하다. 망간(Mn)은 안정적인 산화막을 형성하고, 크롬 산화막의 형성을 돕는 역할을 할 수 있는데, 1.20 중량%를 초과하는 경우에는 연성을 감소시키는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.60%의 규소(Si)를 포함하는 것이 바람직하다. 규소는 안정적인 산화막을 형성하고, 크롬 산화막의 안정성을 증가시키는 역할을 수행할 수 있지만, 0.60%를 초과하여 포함되는 경우에는 재료의 취성이 증가할 수 있다는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.55%의 구리(Cu)를 포함하는 것이 바람직하다. 구리는 인장강도와 경화성을 증가시키는 역할을 수행할 수 있지만, 0.55%를 초과하여 포함되는 경우에는 치수안정성을 감소시키는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.17%의 탄소(C)를 포함하는 것이 바람직하다. 탄소는 크롬 등과 결합하여 결정립계 강도를 향상시킬 수 있는데, 0.17%를 초과하여 첨가되는 경우에는 지나치게 많은 탄화물이 형성되어 연성, 가공성 등이 저하될 수 있는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.015%의 인(P)을 포함하는 것이 바람직하다. 인은 피삭성을 향상시킬 수 있지만, 0.015%를 초과하여 첨가되는 경우에는 재료의 취성이 증가할 수 있다는 문제점이 있다.
상기 내열합금은 총 중량 대비 0.00~0.015%의 황(S)을 포함하는 것이 바람직하다. 황은 피삭성을 향상시킬 수 있지만, 0.015%를 초과하여 첨가되는 경우에는 재료의 취성이 증가할 수 있다는 문제점이 있다.
이러한 내열합금은 고온조건 하에서 170~345 Mpa인 항복강도와, 520~690 MPa의 인장강도를 나타낼 수 있으며, 고온조건 하에서 충격 강도는 표 1과 같을 수 있다.
상기 내열합금의 성분은 전술한 내용에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 상기 포켓모듈(220)의 재질은 니켈(Ni) 48~58%, 크롬(Cr) 12~24%, 나이오븀(Nb) 3.55~ 6.10%, 몰리브데넘(Mo) 2.22~3.51%, 타이타늄(Ti) 0.35~1.25%, 알루미늄(Al) 0.15~1.00%, 코발트(Co) 0.01~1.20%, 망간(Mn) 0.01~0.50%, 규소(Si) 0.01~0.50%, 구리(Cu) 0.01~0.35%, 탄소(C) 0.01~0.10%, 인(P) 0.01~0.015%, 황(S) 0.01~0.015%, 붕소(B) 0.001~0.007% 및 나머지 성분은 철(Fe)로 이루어지는 내열합금일 수 있다.
한편, 본 개시의 실시예에 따른 가열로 온도검출장치는 방화문 내화 시험에 이용되는 가열로를 대상으로 하여 설명되었지만 이에 한정되지 않으며, 다양한 공정에서 사용되는 가열로의 온도 검출의 경우에도 적용될 수 있음은 물론이다.
이상 본 개시의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용, 변형 및 개작을 행하는 것이 가능할 것이다.
1000 : 본 개시의 실시예에 따른 가열로 온도검출장치
1001 : 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 가열로 온도검출장치
100 : 포켓모듈
200 : 바디모듈
210 : 열전대 소선
220 : 보호프레임
230 : 단자프레임

Claims (9)

  1. 삭제
  2. 방화문 내화 시험에 이용되는 가열로의 온도를 검출하는 가열로 온도검출장치에 있어서,
    상기 가열로 내에 장입되어 상기 가열로 내의 온도 측정을 위한 가이드 라인을 형성하는 포켓모듈(100); 및 상기 포켓모듈(100)에 결합되어, 상기 가열로 내 소정의 위치의 온도를 측정하는 바디모듈(200); 을 포함하되,
    상기 바디모듈(200)은 상기 포켓모듈(100)에 이동가능하도록 결합되어 상기 바디모듈(200)의 이동에 의해 상기 가열로 내의 온도 측정 위치가 변경되고,

    상기 포켓모듈(100)은 외주면과 내주면을 구비하는 원형파이프 구조로 형성되되, 상기 포켓모듈(100)의 내주면에는 상기 포켓모듈(100)의 길이방향으로 소정의 길이 구간에 대해 나사산이 형성되며,

    상기 포켓모듈(100)의 재질은 총 중량 대비 크롬(Cr) 13~18%, 철(Fe) 5~10%, 망간(Mn) 0.00~1.20%(0은 제외), 규소(Si) 0.00~0.60%(0은 제외), 구리(Cu) 0.00~0.55%(0은 제외), 탄소(C) 0.00~0.17%(0은 제외), 인(P) 0.00~0.015%(0은 제외), 황(S) 0.00~0.015%(0은 제외) 및 나머지 성분은 니켈(Ni)로 이루어지는 내열합금인 것을 특징으로 하고,

    상기 바디모듈(200)은 온도를 검출하는 열전대 소선(210), 상기 열전대 소선(210)을 둘러싸서 보호하는 보호프레임(220), 상기 보호프레임(220)에 결합되어 상기 열전대 소선(210)을 고정하고 상기 열전대 소선(210)과 결합되는 단자를 구비하는 단자프레임(230)을 포함하고,

    상기 열전대 소선(210)은
    1) 2종의 금속접합으로 형성되며, 금속의 접합부는 길이의 단부에서 이루어지고,
    2) 3개로 구비되며, 각각의 열전대 소선(210)은 서로 길이가 다른 것을 특징으로 하고,

    상기 보호프레임(220)은 일단이 개방되고 내부에 공간이 형성된 환봉 구조로 형성되되, 상기 보호프레임(220)의 외주면에는 상기 보호프레임(220)의 길이방향으로 소정의 길이 구간에 대해 상기 포켓모듈(100)의 내주면 나사산에 대응되는 나사산이 형성되고,
    상기 보호프레임(220)은 상기 포켓모듈(100) 보다 짧게 형성되어 상기 바디모듈(200)이 상기 포켓모듈(100)에 결합시 상기 보호프레임(220)의 폐쇄된 끝단이 상기 포켓모듈(100)의 내부에 위치되는 것을 특징으로 하고,

    상기 보호프레임(220)의 재질은 총 중량 대비 크롬(Cr) 13~18%, 철(Fe) 5~10%, 망간(Mn) 0.00~1.20%(0은 제외), 규소(Si) 0.00~0.60%(0은 제외), 구리(Cu) 0.00~0.55%(0은 제외), 탄소(C) 0.00~0.17%(0은 제외), 인(P) 0.00~0.015%(0은 제외), 황(S) 0.00~0.015%(0은 제외) 및 나머지 성분은 니켈(Ni)로 이루어지는 내열합금인 것을 특징으로 하고,

    상기 바디모듈(200)에 결합되어 상기 바디모듈(200)을 정방향 또는 역방향으로 회전시키는 모터모듈; 과 상기 모터모듈을 제어하여 상기 바디모듈(200)의 위치를 감지하는 제어모듈; 을 더 포함하되,
    상기 제어모듈은 상기 포켓모듈(100)의 길이에 대한 데이터, 상기 포켓모듈(100)의 나사산이 형성된 위치 및 길이 구간에 대한 데이터, 상기 바디모듈(200)의 길이에 대한 데이터, 상기 바디모듈(200)의 나사산이 형성된 위치 및 길이 구간에 대한 데이터, 상기 모터모듈의 회전에 대한 데이터를 바탕으로 상기 포켓모듈(100)의 길이 대비 상기 바디모듈(200)의 위치를 감지하는 것을 특징으로 하는 가열로 온도검출장치.
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