KR20100110789A

KR20100110789A - 고온 어닐링 로에서 시트 금속 조인트를 지지하는 장치

Info

Publication number: KR20100110789A
Application number: KR1020107013670A
Authority: KR
Inventors: 페테르 에브너; 디터 브랜드스태터
Original assignee: 에브너 인두스트리오펜바우 게젤샤프트 엠.베.하.
Priority date: 2007-12-19
Filing date: 2008-11-04
Publication date: 2010-10-13
Also published as: AT506222A4; EP2225403A1; JP2011508094A; US8226885B2; US20110057365A1; BRPI0821387A2; CN101903540A; WO2009076686A1; EP2225403B1; RU2010129686A; AT506222B1; JP5529755B2

Abstract

하나 이상의 캐리어(2)를 갖는 고온 어닐링 로(annealing furnace)에서 시트 금속 조인트(1)를 지지하기 위한 장치로서, 캐리어(2)는 앞면으로 시트 금속 조인트(1)를 수용하며, 캐리어(2)는 중심 축 통로구(6)를 가지며, 이 통로구(6)에 시트 금속 조인트(1)를 축방향으로 관통하는 지지 파이프(5)가 배치되며, 추가의 시트 금속 시트(1)를 수용하는 추가의 캐리어를 선택적으로 하중 분담 방식으로 배치할 수 있는 시트 금속 조인트(1)를 지지하기 위한 장치에 있어서, 캐리어(2)는 통로구(6)를 형성하는 링 본체(7)와, 링 본체 둘레를 따라서 분포하는 방사상으로 돌출하는 방사상 캐리어 암(8)를 포함한다.

Description

고온 어닐링 로에서 시트 금속 조인트를 지지하는 장치{APPARATUS FOR BRACING OF SHEET METAL JOINTS IN A HIGH TEMPERATURE ANNEALING FURNACE}

본 발명은 하나 이상의 캐리어를 갖는 고온 어닐링 로(annealing furnace)에서 시트 금속 조인트를 지지하기 위한 장치에 관한 것으로서, 캐리어는 앞면으로 시트 금속 조인트를 수용하는 한편 중심축 통로구를 가지고 있으며, 이 통로구에 배치되는 지지파이프는 축방향으로 시트 금속 조인트를 관통한다. 또한 본 발명에 따른 장치는 하중 분담 방식(load bearing)으로 추가의 시트 금속 조인트를 수용하는 추가의 캐리어를 설치할 수도 있다.

0.5 내지 3.5 중량%의 실리콘 비율을 갖는 스틸로된 변압기 판에는 기술적인 이유로 후드 로(hood furnace)에서 전통적으로 고온의 열처리 공정이 행해진다. 어닐링된 물질(annealed material)은 방사열에 의해 필수적으로 1200℃ 까지 가열된다. 어닐링된 물질의 고유강도는 이러한 고온에서 크게 감소하며, 그 결과, 예를들면, 스트립 폭 1000mm, 스트립 두께 0.3mm의 코일형 스틸 스트립을 포함하는 시트 금속 조인트를 캐리어들 상에 각각 지지할 수 있게 된다. 이들 캐리어는 중심축 통로구를 갖는 두꺼운 벽을 갖는 디스크 본체로 형성되며, 2개의 시트 금속 조인트를 상하로 적층시킬 경우 상부 시트 금속 조인트용의 디스크형 캐리어는 하부 시트 금속 조인트용 캐리어 위에서 지지되며, 하부 시트 금속 조인트용 캐리어는 통상적으로 어닐링 받침대 위에 놓이게 되며, 이들 상하의 캐리어는 하부 시트 금속 조인트를 관통하는 지지 파이프를 통해 하중 분담 방식(load bearing)으로 배치된다. 방사 열이 상부 전방측과 외측 권회(외측 권선가닥)에서 시트 금속 조인트에 대체로 방해받지 않고 공급될 수 있는 동안, 하부 전방측의 시트 금속 조인트의 가열은 필수적으로 단지 캐리어의 디스크 본체를 통해서만 가능하며, 이러한 구조는 조인트 중량의 1/3에 이르는 디스크 본체를 가열하기 위한 추가의 전원(가열원)을 필요로 할 뿐만 아니라 불균형한 조인트 가열을 야기하게 된다. 이러한 맥락에서, 개별 권선가닥 간의 미소(최소) 간격을 고려할 때 열을 도입하는 통로는 방사방향 보다는 축방향이 더 효율적이라는 것을 생각해 볼 수 있으며, 결과적으로 시트 금속 조인트의 내측 권선가닥(내측 권회부) 보다는 외측 권선가닥(외측권회부)이 더욱 신속하게 가열되어 고온에 의한 열팽창으로 외측 권선가닥의 스트립 폭과 직경이 더욱 신속하게 증대된다. 시트 금속 조인트를 수용하는 디스크 본체와 스트립 권선가닥(특히 외측 지름(또는 외측둘레) 영역) 간의 온도차 때문에, 그리고 그 결과로서의 접촉영역에서의 권선가닥의 변형 때문에 용접이 발생하여 결과적으로 시트 금속 조인트의 고유 강도가 감소될 수 있다. 이러한 문제를 해소하기 위해, 캐리어의 디스크 본체가 외측으로 진행하면서 하강하는 원추면을 형성하고, 그 위에 시트 금속 조인트가 놓이게 하면 단지 부분적으로 이 문제를 해소할 수 있게 된다. 디스크형 캐리어를 통해 하측 전방측 영역에서의 시트 금속 조인트로 열을 도입하면 부가적으로 디스크 본체 내에서 열 응력(thermal tension)을 야기하며, 이 것은 크랙킹(cracking)의 위험을 동반할 뿐만 아니라 캐리어의 하중 용량의 손실을 초래한다.

가열된 가스 스트림의 도움으로 전방 접촉면으로부터 시트 금속 조인트를 가열할 수 있기 위해서, 시트 금속 조인트를 수용하는 캐리어에서 필수적으로 방사상 주행 흐름 채널을 제공하는 기술이 공지되어 있다(영국 GB 918 356 A). 여기서 캐리어는 내측에서 외측으로 관통하는 중앙 통로구를 가지고 있어 이 통로구를 통해 고온 가스를 퇴출시킨다. 이러한 목적을 위해 링 디스크형 캐리어가 제공되는데, 이 캐리어는 상부 및/또는 하부 측에서 방사상으로 뻗는 리브(rib)를 가지고 있으며, 이들 사이에 흐름 채널이 형성된다. 시트 금속 조인트의 전방 접촉측의 손상을 회피하기 위해, 리브는 삼각형 형상으로 방사상 외측으로 진행하면서 넓어진다. 그러나, 어닐링 물질이 거의 예외없이 최신식 후드 어닐링 로(hood annealing furnace)에서의 방사열로 가열되기 때문에 이들 공지의 디스크형 캐리어, 즉 축방향 돌출 리브들 사이에 형성된 흐름 채널을 갖는 디스크형 캐리어는 시트 금속 조인트의 가열에 대하여 효과적인 개량적 기술이 될 수 없다.

끝으로, 고온 처리를 받게 되는 시트 금속 조인트의 정밀한(신중한) 지지를 위해 내고열성 벌크 물질(bulk material)로 된 지지체를 갖는 링 디스크형 캐리어를 제안하는 공지의 기술이 있으며(독일 DE 100 16 096 A1), 이 기술에 의하면 느슨한 벌크 물질을 통해 시트 금속 물질의 여러 가지 상이한 열팽창을 흡수할 수 있다. 그러나, 이러한 기술을 통해서도 시트 금속 조인트에 대해 전반적으로 균일한 가열처리를 행할 수는 없다.

본 발명은 고온 어닐링 로(high-temperature annealing furnace)에서 시트 금속 조인트를 지지하기 위한 장치를 제공하기 위한 것으로서, 보다 구체적으로는 시트 금속 조인트가 보다 균일하게 가열되어 어닐링 시간을 단축할 수 있고, 시트 금속 조인트의 캐리어를 가열하는데 필요한 전력을 감소시키고, 캐리어의 가열에 기인하는 불가피한 텐션을 허용가능한 범위내로 유지하면서 크랙킹(cracking) 현상을 확실하게 방지할 수 있는 시트 금속 조인트를 지지하기 위한 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 실현하기 위해 본 발명에 따른 시트 금속 조인트를 지지하기 위한 장치는 통과로를 형성하는 링 본체와 이 링 본체 둘레에 균등하게 분포하는 방사상 돌출 캐리어 암을 포함하는 캐리어를 구비한다.

링 본체 둘레에 균등하게 분포하는 방사상 돌출 캐리어 암 때문에, 시트 금속 조인트 상에서 방사 열의 직접적인 접촉을 위해 이들 캐리어 암들 사이에 공간이 형성되며, 그 결과 시트 금속 조인트는 하측 전방으로부터 효과적으로 가열될 수 있다. 링 본체 둘레의 캐리어 암의 분포 때문에 이들 하측 전방측을 통해 시트 금속 조인트의 균일한 지지가 손상되지 않는다. 즉, 조인트 지지체 상에서의 부정적 효과 없이 시트 금속 조인트에 대해 보다 균일하고 보다 신속한 가열이 가능하게 된다.

한편, 발생한 열 텐션이 감소하고 결과적으로 크래킹(cracking)의 위험도 방사상 캐리어 암에 의해 크게 방지되며, 그 결과 캐리어의 보다 균일한 가열이 가능하게 된다. 또한, 캐리어의 중량을 감소시킬 수 있어 캐리어 가열에 소요되는 에너지 소비도 이에 따라 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따른 캐리어에 따라서 적은 량의 에너지를 가지고도 요구되는 처리온도로 어닐링 물질을 보다 신속하게 가열할 수 있을 뿐만 아니라 열 텐션에 기인하는 스트레인(strain)도 감소시킬 수 있고 캐리어의 하중 용량을 증대시키는 효과도 있다.

방사상 캐리어 암이 I자형 단면을 가질 경우 특별한 구조적인 장점을 가질 수 있는데, 그 이유는 이러한 구조가 하중 부담(bearing)용 충분한 토크를 확보하기 위해서 대응 웨브(web) 높이를 통해 캐리어의 특정 하중 조건에 적응하는 것을 가능하게 하기 때문이다.

시트 금속 조인트를 수용하는 캐리어 암의 접촉면은 방사상 외측으로 가면서 원추면으로 형성되는데 이 경우 본 발명의 구조를 가지면서도 축방향 및 방사방향의 열팽창에 대하여 외측 조인트 권선가닥(외측 권회부)의 보다 신속한 가열을 가능하게 한다.

캐리어가 축을 지나는 중심면(axis-normal central plane)에 대하여 대칭으로 구성되면, 그 캐리어는 양쪽 전방측 상에서 시트 금속 조인트를 수용하는데 사용될 수 있으며, 이 경우 시트 금속 조인트용 접촉면이 일측에서 요구조건을 충족하지 못하면 다른 측을 사용하는 것으로 캐리어의 수명을 길게 할 수 있으며, 장시간 사용에 따른 전방측 조인트 손상을 방지할 수 있다.

본 발명의 목적을 실현하기 위한 구체적인 실시예를 다음의 도면을 참조하여 설명하게 된다.
도 1은 고온 어닐링 로에서 시트 금속 조인트를 지지하기 위한 장치를 나타내는 개략적 축단면도.
도 2는 시트 금속 조인트를 수용하기 위한 캐리어를 나타내는 부분 절결 평면도.

도 1에 나타낸 바와같이, 고온처리될 시트 금속 조인트(sheet-metal joint)(1)가 각각 캐리어(2)에 지지되어 있다. 도면에는 상하로 2개의 시트 금속 조인트(1)가 각각 캐리어(2)에 지지된 상태를 도시하고 있는데 이중에서 하부 시트 금속 조인트(1)용 캐리어(2)는 후드 로(hood furnace)의 형태인 고온 어닐링 로(annealing furnace)의 어닐링 받침대(annealing pedestal)의 지지 파이프(3) 상에 놓여져 있다. 상부 시트 금속 조인트(1)용 캐리어도 하부 캐리어(2)와 같은 형태로 구성되며, 하부 캐리어(2)의 하중 분담수용(load bearing) 방식으로 지지 파이프(5)를 통해 지지되며, 이 지지 파이프(5)는 하부 시트 금속 조인트(1)를 관통하므로, 하부 시트 금속 조인트(1)가 상부 시트 금속 조인트(1)와 마찬가지로 부가적인 하중을 받지 않고 자신의 고유 무게만을 분담하여 하중으로 받게 된다.

캐리어(2) 각각은 통로구(6)가 형성된 링 본체(7)를 가지고 있으며, 이 링 본체(7)의 둘레에 방사상으로 방사상 캐리어 암(8)이 분포되어 있다. 이들 방사상 캐리어 암(8)은 I형 단면을 가지고 있으며, 그 웨브(web)가 부호 9로 표시되어 있다. 캐리어(2)의 중량을 증가시키지 않고 웨브의 높이를 조절하여 특정 하중에 대해 캐리어 암(8)에 대한 저항 토크를 적절히 대응(적용)시키는 것이 바람직하다.

웨브(9)의 양측에 형성된 캐리어 암의 플랜지(10)는 시트 금속 조인트(1)의 접촉면을 형성하고, 원추면으로 형성된다. 이 원추면은 방사상 외측으로 가면서 낮아지게 되어 있는데(drop off) 그 이유는 방사상 방향(직경방향)과 축방향 양쪽으로 외측 권회(외측 권선가닥) 영역에서 시트 금속 조인트(1)의 외측 권회(외측 권선가닥)의 초기 큰 열팽창을 고려해야 하기 때문이다.

축 평면에 대한 캐리어 암(8)의 대칭구조 때문에 캐리어(2)는 양측으로 시트 금속 조인트(1)를 수용할 수도 있으므로 일측 캐리어 상의 플랜지(10) 영역에서 접촉면에 대한 마모 이후, 캐리어를 180°회전시켜 반대측(상기 일측 캐리어) 상의 플랜지(10)를 시트 금속 조인트(1)를 위한 접촉면으로 사용할 수도 있다.

첨부도면을 통해 명백히 이해할 수 있는 바와 같이, 캐리어(2)의 캐리어 암(8)들 사이의 자유공간은 시트 금속 조인트(1)의 하부 전방측에 직접 열을 공급하는 것을 가능하게 하며, 그 결과 고온 처리온도로 시트 금속 조인트(1)를 더욱 균일하고도 신속하게 가열할 수 있다. 또한, 방사상 캐리어 암(8)으로 인해 보다 균일한 열 스트레인이 캐리어(2)에 대하여 발생하며, 캐리어 암(8)은 대체로 크랙을 야기하는 열 텐션(thermal tension)을 방지하며, 그 결과 보다 큰 조인트 중량을 수용할 수도 있고, 또한 보다 작은 치수의 캐리어(2)를 사용할 수도 있다.

Claims

하나 이상의 캐리어(2)를 갖는 고온 어닐링 로(annealing furnace)에서 시트 금속 조인트(1)를 지지하기 위한 장치로서,
상기 캐리어(2)는 앞면으로 시트 금속 조인트(1)를 수용하며, 상기 캐리어(2)는 중심 축 통로구(6)를 가지며, 이 통로구(6)에 시트 금속 조인트(1)를 축방향으로 관통하는 지지 파이프(5)가 배치되며, 추가의 시트 금속 시트(1)를 수용하는 추가의 캐리어를 선택적으로 하중 분담 방식으로 배치할 수 있는 시트 금속 조인트(1)를 지지하기 위한 장치에 있어서,
상기 캐리어(2)는 상기 통로구(6)를 형성하는 링 본체(7)와, 상기 링 본체 둘레를 따라서 분포하는 방사상으로 돌출하는 방사상 캐리어 암(8)를 포함하는 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 지지하기 위한 장치.
제1항에 있어서,
상기 방사상 캐리어 암(8)은 단면 I 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 지지하기 위한 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 시트 금속 조인트(1)를 수용하는 캐리어 암(8)의 접촉면은 방사상 외측으로 가면서 낮아지는(drop off) 원추형 면으로 되는 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 지지하기 위한 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
캐리어(2)는 축 중심면에 대하여 대칭인 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 지지하기 위한 장치.