KR200287336Y1 - 열처리 로 - Google Patents

Abstract

본 고안은 소재를 풀어주거나 감을 수 있는 언코일러와 리코일러를 구비한 열처리 로에 있어서, 소재의 위치를 제어하는 EPC(와, 소재 이송관에 설치되는 카본롤러와, 내부에 소재를 이송하기 위한 로심관을 구비한 가열장치와, 상기 로심관을 거친 소재가 이송되는 냉각관을 구비한 냉각장치와, 상기 로심관과 냉각관의 사이에 설치되는 유동장치와, 상기 냉각관의 일측에 설치되는 가스주입장치와, 상기 소재 이송관의 선단부와 상기 냉각장치의 끝단부에 설치되는 가스배출차단장치로 구성되며, 상기와 같이 구성된 열처리 로는 수직 프레임과 수평 프레임에 지지되어 수직으로 설치됨으로서 소재가 자중에 의해 자유낙하방식으로 이송되어 0.1 mm이하의 두께를 가진 소재의 생산이 가능하며, 또한 소재의 표면 광택을 균일하게 할 수 있는 열처리 로를 제안한다.

Description

열처리 로{HEAT TREATMENT HEARTH}

본 고안은 열처리 로에 관한 것으로서, 특히 롤러에 감겨있는 두께가 얇은 판재나 반도체의 리이드 프레임과 같은 금속소재를 연속적으로 열처리함으로서 소재의 변형을 방지할 수 있는 열처리 로에 관한 것이다.

일반적으로 열처리로란 금속의 재질을 가진 가공품을 적당한 온도로 가열한 후, 냉각함으로서 목적하는 성질 및 상태를 얻기위한 장치를 말하는 것이다.

즉, 이러한 열처리로를 이용하여 두께가 얇은 판재나 반도체의 리이드 프레임의 금속소재를 효과적으로 열처리할 수 있는 장치가 등록특허공보 등록번호 제0007156호(무산화 열처리 로)에 공개된 바 있다.

상기 선출원된 발명의 구성을 설명하면 자유롭게 회전하면서 소재를 풀어주거나 감는 역할의 언코일러 및 리코일러와, 모터를 구동원으로 하고 롤피드를 견인매체로 하면서 소재를 일방향으로 당겨주는 구동수단과, 소재의 좌우유동을 단속하는 가이드 수단과, 각각의 롤러 이송매체를 가지면서 전기 저항선을 이용한 가열방식의 가열장치와 냉각수 통로를 이용한 냉각방식의 냉각장치와 이것들을 지지하느 프레임으로 구성되어 있다.

하지만, 상기와 같은 열처리 로의 경우에는 전체적인 구성과 작업 시스템이 수평으로 설치되어 수행됨에 따라 소재의 이송수단인 롤러가 필요로 했으며, 이에 따라 상기 소재와 롤러간의 마찰면적이 증가할 수 밖에 없었다. 이에 따라 상기 롤러가 마모됨으로서 자주 교체를 해야하는 번거로움이 있었으며, 특히 상기의 마찰면적을 최소화하기 위하여 롤러의 중앙에 카본링을 부착함으로서 롤러와 소재와의 접촉면적을 줄이고자 하였지만, 이 경우에는 상기 카본에 의해 소재가 찢어져 버리는 경우가 발생했으며, 또한 소재의 두께가 0.1mm 이하일 경우에는 자체중량과 리코일러의 권취력에 의해 소재가 찢어져 버림으로서 상기 0.1mm 이하의 두께를 가진 소재는 가공할 수 없는 문제점이 있었다. 또한 상기 열처리 시스템이 수평으로 수행됨에 따라 가열챔버내의 히팅장치역시 수평으로 설치할 수 밖에 없었으며, 이에따라 온도 분포가 상부로 편중되는 현상이 발생함으로서 각 지점간의 온도차가 발생하여 소재의 표면 광택이 불균일해지는 문제가 발생했으며, 또한 시스템이 수평으로 설치됨에 따라 설치공간에 제약을 받게 되었으며, 이에 따라 공간활용이 낮아지는 문제점이 있었다.

그리고 냉각챔버에 설치된 롤러의 고장시에는 가열챔버내의 로심관과 상기 냉각챔버내에 설치된 냉각관이 서로 충돌함으로서 파손되거나 가스가 새어나와 폭발하는 문제점이 있었다.

따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 고안의 목적은 열처리로의 전체구성과 작업 시스템을 수직으로 설치함으로서 소재가 자중에 의해 자유낙하방식으로 이송됨으로서 0.1 mm이하의 두께를 가진 소재의 생산이 가능하며, 또한 상기 소재의 이송수단인 롤러가 필요없는 열처리 로를 제공함에 있다.

본 고안의 다른 목적은 열처리 로의 가열장치를 수직으로 설치함으로서 내부의 온도를 균일하게 분포시켜 소재의 표면 광택을 균일하게 할 수 있으며, 열효율이 높은 열처리 로를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 소재가 풀려지고 감겨지는 언코일러와 리코일러에 각각의 위치제어장치(Edge Position Controller, 이하 "EPC"라 함)를 설치함으로서 소재의 권취시에 한쪽으로 편중되어 감기는 것을 방지할 수 있는 열처리 로를 제공함에 있다.

본 고안의 또 다른 목적은 가열장치의 로심관과 냉각장치의 냉각관 사이에 각각의 가이드 관과 부직포를 구비한 유동장치를 설치하여, 상기 로심관의 수축 혹은 팽창할 시에 상기 유동장치에 의해 로심관과 냉각관의 충돌을 방지함으로서 파손을 방지할 수 있는 열처리 로를 제공함에 있다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은 소재를 풀어주거나 감을 수 있는 언코일러와 리코일러를 구비한 열처리 로에 있어서, 소재의 위치를 제어하는 EPC(12)와, 소재 이송관에 설치되는 카본롤러와, 내부에 소재를 이송하기 위한 로심관을 구비한 가열장치와, 상기 로심관을 거친 소재가 이송되는 냉각관을 구비한 냉각장치와, 상기 로심관과 냉각관의 사이에 설치되는 유동장치와, 상기 냉각관의 일측에 설치되는 가스주입장치와, 상기 소재 이송관의 선단부와 상기 냉각장치의 끝단부에 설치되는 가스배출차단장치로 구성되며, 상기와 같이 구성된 열처리 로는 수직 프레임과 수평 프레임에 지지되어 수직으로 설치됨을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 의한 열처리 로의 전체구성을 개략적으로 도시한 도면.

도 2a와 2b는 도 1에 도시한 카본롤러의 상세구성을 도시한 도면.

도 3a와 3b는 도 1에 도시한 유동장치의 상세구성 및 작동상태를 도시한 도면.

도 4는 도 1에 도시한 개스 주입장치의 상세구성을 도시한 도면.

도 5는 도 1에 도시한 개스배출차단장치의 상세구성을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 언코일러 12: 위치제어장치(Edge Position Controller)

14: 리코일러 16: 가스배출차단장치

18: 카본롤러 20: 가열장치

22: 유동장치 24: 냉각장치

26: 가스주입장치 34: 소재 이송관

40: 카본재 46: 전열관

50: 로심관 58: 부직포

64: 유입관 74: 분사구멍

100: 소재

이하 본 고안의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명을 한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시 예에 의한 열처리 로의 전체구성을 개략적으로 도시한 도면으로서, 상기 도 1을 참조하면 본 고안인 열처리 로는 우선 소재(100)를 풀어주거나 감을 수 있는 언코일러(10)와 리코일러(14)가 각각 양 끝단부에 설치되며, 상기 언코일러(10)의 후방부와 상기 리코일러(14)의 전방부에는 EPC(12)가 설치되어 소재(100)가 풀리거나 감길시에 상, 하, 좌, 우로 흔들림없이 소재의 위치를 제어함으로서 균일하게 리코일러(14)로 권취될 수 있도록 한다. 그리고 상기 언코일러(10)와 리코일러(14)의 사이에는 열처리 로의 주요 구성인 가열장치(20)와 냉각장치(24)가 수직으로 설치되며, 상기 가열장치(20)와 냉각장치(24)의 사이에는 유동장치(22)가 설치된다. 그리고 상기와 같이 구성된 가열장치(20)와 냉각장치(24)는 다수의 수직 프레임(15)과 수평 프레임(17)에 의해 지지된다. 또한 상기 가열장치(20)의 상부에는 카본롤러(18)가 바람직하게는 양측으로 소재 이송관(34)을 구비하며, 상기 소재 이송관(34)의 일측이 상기 가열장치(20)의 상부에 설치된다. 그리고 상기 카본롤러(18)의 타측 소재 이송관(34)과 상기 냉각장치(24)의 하단부에는 각각의 가스유출차단장치(16)가 설치된다. 또한 상기냉각장치(24)의 냉각관(52)에는 가스주입장치(26)가 설치된다.

한편, 상기의 구성들을 도 1내지 도 5를 참조해 보다 더 상세히 설명하면, 우선 가열장치(20)는 이중의 내화벽돌(44)로 구성되며, 중앙으로 소재(100)를 이송하며 균일한 전열효과를 얻기 위하여 로심관(50)이 설치되며, 상기 로심관(50)의 양측면으로는 소정의 공간부(48)가 형성되며, 상기 공간부(48)로 다수의 전열관(46)이 설치된다. 그리고 상기와 같이 구성된 가열장치(20)의 하단부에는 냉각관(52)과 상기 냉각관(52)의 외주면으로 냉매관(53)이 설치된 냉각장치(24)가 설치된다.

한편, 상기 가열장치(20)의 상부에 설치되는 카본롤러(18)는 도 2a와 도 2b에 도시한 바와 같이 샤프트(32)를 축으로 해서 외주면으로 소정의 두께를 가진 카본 튜브(30)가 부착된 구성을 가지며, 상기와 같이 구성된 카본롤러(18)는 소재 이송관(34)의 양측에 각각 설치된다. 즉, 상기 카본롤러(18)의 샤프트(32)는 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 소재 이송관(34)의 전, 후방을 관통하여 외주면으로 베어링(38)이 결합된 후, 브라켓(36)에 고정됨으로서 상기 카본롤러(18)는 소재 이송관(34)에 고정되는 것이다. 또한 상기 베어링(38)과 접촉되는 샤프트(32)의 외주면에도 카본재(40)를 부착함으로서 상기 샤프트(32)가 회전할 때 발생하는 마찰을 최소화시키게 된다.

한편, 전술한 가열장치(20)의 내부에 형성된 로심관(50)과 냉각장치(24)의 내부에 형성된 냉각관(52)사이에는 각각의 가이드관(54, 56)과 부직포(58)로 구성된 별도의 유동장치(22)가 설치되는데, 이때 상기 유동장치(22)의 구성을 도 3a와도 3b를 참조해 설명하면 우선 상기 로심관(50)의 하부면과 냉각관(52)의 상부면으로 각각의 가이드관(54, 56)이 설치된다. 이때 상기 각각의 가이드관(54, 56)의 직경을 다르게 하여 상기 로심관에 설치된 가이드관(54)이 다른 가이드관(56)에 삽입되게 함으로서 로심관(50)의 팽창시에 상기 가이드관(54)이 다른 가이드관(56)을 타고 이동하게 되는 것이다.이때 상기 각각의 가이드관(54, 56)의 사이에는 소정의 크기를 가진 갭(60)이 형성되어 상기 가이드관(54)이 승, 하강시에도 쉽게 마모되지 않게된다. 또한 상기와 같이 구성된 가이드관(54, 56)의 외측 가장자리에는 여러??으로 적층된 부직포(58)가 설치된다. 즉, 상기와 같이 별도의 유동장치를 설치함으로서 로심관(50)이 팽창할 시에 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 로심관(50)에 설치된 가이드관(54)이 전술한 냉각관(52)에 설치된 가이드관(56)의 내부로 하강하게 되며, 이와 동시에 상기 부직포(58)역시 휘어지게 됨으로서 상기 로심관(50)과 냉각관(52)의 충돌을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 후술할 가스가 대기로 새어나가는 것을 방지함으로서 폭발의 위험을 방지할 수 있게 된다.

한편, 상기 냉각장치(24)의 냉각관(52)일측에는 수소와 질소를 상기 냉각관(52)으로 주입하기 위한 가스주입장치(26)가 설치되는데, 이때 상기 가스주입장치(26)의 구성을 도 1과 도 4를 참조하여 보다 더 상세히 설명하면 우선 상기 가스주입장치(26)는 냉각관(52)의 일측에 부착되는 커버(72)와 유입관(68)으로 구성되며, 상기 커버(72)의 내부에는 소정의 크기를 가진 공간부(73)가 형성되며, 상기 커버(72)의 양측으로는 삽입관(70)이 일체로 형성되며, 상기 삽입관(70)으로 일측면에 다수의 분사구멍(74)이 형성된 유입관(68)이 삽입된다. 이때 상기삽입관(70)과 유입관(68)은 통상의 유니온(68)으로 결합된다. 또한 상기 유입관(68)의 일측에는 레버(66)가 부착됨으로서 상기 유입관(68)을 회전시켜 분사구멍(74)을 통해 분사되는 수소와 질소가스의 분사각도를 조절하게 된다.

한편, 상기 냉각관(52)의 저면부와 전술한 카본롤러(18)가 설치된 소재 이송관(34)의 선단부에는 상기 가스주입장치(26)를 통해 관의 내부로 유입된 수소와 질소가 대기로 방출되는 것을 방지하기 위한 가스유출차단장치(16)가 각각 설치되며, 이때 상기 가스유출차단장치(16)의 구성을 도 1과 도 5를 참조하여 보다 더 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 상기 가스유출차단장치(16)는 플레이트(76)와 고정롤러(82)와 연결관(90)과 봉체(78)로 구성되며, 상기 플레이트(76)의 일측 하단부에는 스프링(88)이 삽입된 봉체(78)가 부착된다. 또한 상기 봉체(78)의 외주면으로는 각각의 고정부재(80)가 끼워지며, 이때 상기 고정부재(80)에 의해 전술한 고정롤러(82)의 샤프트(84)가 지지됨으로서 상기 고정롤러(82)는 고정부재(80)에 고정되는 것이다. 그리고 상기 각각의 고정롤러(82)사이로 연결관(90)이 끼워져 전술한 플레이트에 고정된다. 이때 상기 연결관(90)과 고정롤러(82)사이에는 양측으로 각각의 부직포(86)가 안착이 된다. 즉, 상기와 같이 연결관(90)과 고정롤러(82)의 사이에 부직포(86)를 삽입하여 상기 부직포(86)사이로 소재(100)를 삽입함으로서 전술한 개스는 소재 이송관(34)을 통해 외부로 유출되지 않는 것이다. 또한 전술한 냉각장치(24)의 끝단부에도 상기와 같은 구성을 가진 가스유출차단장치(16)를 설치함으로서 상기 냉각장치(24)로 개스가 유출되지 않게 되는 것이다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 고안인 열처리 로의 작동상태를 도 1내지 도5를 참조하여 후술하면 다음과 같다. 우선 언코일러(10)로부터 인출되는 소재(100)는 도 1에 도시한 바와 같이 EPC(12)와 소재 이송관(34)에 설치된 카본롤러(18)를 거쳐 가열장치(20)의 내부에 삽입된 로심관(50)으로 이송되게 되는데, 이때 상기 EPC(12)에 설치된 센서(도면에 미도시함)와 실린더(도면에 미도시함)를 통해 상기 소재(100)는 한쪽으로 편중되어 권취되는 것을 방지하게 되며, 또한 상기 카본롤러(18)에 의해 소재(100)는 자유낙하지점까지 이송되며, 특히 상기 카본롤러(18)의 재질을 카본재로 형성함으로서 소재가 이송될 때 소재의 표면이 긁히는 것이 방지되게 된다. 이후에 상기 카본롤러(18)를 거친 소재(100)는 가열장치(20)의 내부에 삽입된 로심관(50)으로 이송된다. 이때 전열관(46)에서 뿜어져 나오는 고온이 상기 로심관(50)전체를 균일하게 가열함으로서 로심관(50)을 통과한 소재(100)는 균일한 광택을 가지게 되는 것이다. 또한 상기 가열장치(20)를 거친 소재(100)는 냉각장치(24)의 내부에 형성된 냉각관(52)으로 이송되는데, 이때 상기 냉각관(52)의 일측에 설치된 가스주입장치(26)를 통해 수소와 질소개스가 유입되어 전술한 가열장치(20)내의 로심관(50)으로 유입되어 금속성을 띤 소재(100)와 화학반응을 일으킴으로서 소재(100)의 표면 광택을 더욱 효과적으로 연마할 수 있게 된다.

그리고, 전술한 카본롤러(18)가 설치된 소재 이송관(34)의 선단부와 냉각장치(24)의 하단부에는 각각의 가스유출차단장치(16)를 설치함으로서 상기 냉각관(52)과 로심관(50)의 내부로 유입된 개스는 대기로 방출되지 않게 됨으로서 폭발의 위험을 방지하게 된다.

한편, 상기 로심관(50)과 냉각관(52)의 사이에 각각의 가이드관(54, 56)과 부직포(58)를 구비한 유동장치(22)를 설치함으로서, 상기 로심관(50)의 수축, 혹은 팽창시에 상기 냉각관(52)과의 충돌을 방지함으로서 파손되거나 전술한 개스가 방출되어 폭발하는 것을 방지하게 된다.

이후에 상기의 과정을 거쳐 이송된 소재(100)는 다시 EPC(12)를 거쳐 소재(100)가 한쪽으로 편중되는 것을 방지하며, 리코일러(14)에 귄취되게 되는 것이다.

이상으로 살펴본 바와 같이, 본 고안은 열처리로의 전체구성과 작업 시스템을 수직으로 설치함으로서 소재가 자중에 의해 자유낙하방식으로 이송됨으로서 0.1 mm이하의 두께를 가진 소재의 생산이 가능하며, 또한 상기 소재의 이송수단인 롤러가 필요없는 장점이 있으며, 또한 열처리 로의 가열장치를 수직으로 설치함으로서 내부의 온도를 균일하게 분포시켜 소재의 표면 광택을 균일하게 할 수 있으며, 또한 소재가 풀려지고 감겨지는 언코일러와 리코일러에 각각의 EPC를 설치함으로서 소재의 권취시에 한쪽으로 편중되어 감기는 것을 방지할 수 있다. 그리고 로심관과 냉각장치의 냉각관 사이에 각각의 가이드 관과 부직포를 구비한 유동장치를 설치하여, 상기 로심관의 수축 혹은 팽창할 시에 상기 유동장치에 의해 로심관과 냉각관의 충돌을 방지함으로서 파손을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 소재(100)를 풀어주거나 감을 수 있는 언코일러(10)와 리코일러(14)를 구비한 열처리 로에 있어서,

   소재(100)의 위치를 제어하는 EPC(12)와;

   소재 이송관(34)에 설치되는 카본롤러(18)와;

   내부에 소재(100)를 이송하기 위한 로심관(50)을 구비한 가열장치(20)와;

   상기 로심관(50)을 거친 소재(100)가 이송되는 냉각관(52)을 구비한 냉각장치(24)와;

   상기 로심관(50)과 냉각관(52)의 사이에 설치되는 유동장치(22)와;

   상기 냉각관(52)의 일측에 설치되는 가스주입장치(26)와;

   상기 소재 이송관(34)의 선단부와 상기 냉각장치(24)의 끝단부에 설치되는 가스유출차단장치(16)로 구성되며, 상기와 같이 구성된 열처리 로는 수직 프레임(15)과 수평 프레임(17)에 지지되어 수직으로 설치됨을 특징으로 하는 열처리로.
2. 제 1항에 있어서, 상기 카본롤러(18)는 카본튜브(30)와 샤프트(32)로 구성되며, 상기 카본튜브(30)의 내부에 삽입된 샤프트(32)의 양측의 외주면에는 카본재(40)가 부착됨을 특징으로 하는 열처리 로.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 유동장치(22)는 각각의 가이드관(54, 56)과 부직포(58)로 구성되며, 상기 가이드관(54, 56)은 로심관(50)의 하단부에 설치된 가이드관(54)이 상기 냉각관(52)의 선단부에 설치된 가이드관(56)에 삽입되며, 상기 각각의 가이드관(54, 56)의 외부로 부직포(58)가 설치됨을 특징으로 하는 열처리 로.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가스주입장치(26)는 커버(72)와 유입관(64)으로 구성되며, 상기 유입관(64)의 일측에는 레버(66)가 설치되며, 상기 커버(72)에 삽입된 유입관(64)의 일측 외주면에는 분사구멍(74)이 형성됨을 특징으로 하는 열처리 로.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 가스유출차단장치(16)는 고정롤러(82)와 연결관(90)과 봉체(78)로 구성되며, 상기 고정롤러(82)와 연결관(90)의 사이로 부직포(86)가 삽입됨을 특징으로 하는 열처리 로.