KR20110135934A

KR20110135934A - 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 고온로

Info

Publication number: KR20110135934A
Application number: KR1020117020951A
Authority: KR
Inventors: 로베르트 에브너; 디터 체하. 브란드슈태터
Original assignee: 에브너 인두스트리오펜바우 게젤샤프트 엠.베.하.
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2011-12-20
Also published as: CA2755138A1; EP2406569A1; MX2011009546A; AT507671B1; US20120018931A1; JP2012520390A; UA102593C2; BRPI1009103A2; ZA201106475B; WO2010102313A1; CN102395852B; RU2502028C2; RU2011141411A; TW201040287A; CN102395852A; AT507671A4

Abstract

시트 금속 조인트(4)를 어닐링 처리하기 위한 고온로(高溫爐)로서, 어닐링 베이스(2)와, 어닐링 베이스(2)의 위쪽으로 공간을 두고 시트 금속 조인트(4)를 동축으로 수용하기 위한 배치면(17)을 형성하는 지지장치(3)와, 지지장치(3)와 함께 어닐링 베이스(2)를 동축으로 둘러싸는 한편, 보호 가스 공급 라인(10) 및 보호 가스 배기수단에 연결되며, 원통형 재킷(7)과 원통형 재킷(7)의 끝부분에 연결되는 둥근지붕(16)으로 구성되는 보호 후드(6)와, 어닐링 베이스(2)와 보호 후드(6) 사이에 형성되는 링 밀봉부(9)와; 공간을 두고 보호 후드(6)를 둘러싸는 가열 후드(13)를; 구비한다. 피가공물에 대해 균일한 어닐링 처리공정용 가열이 가능하도록, 어닐링 베이스(2)로부터 지지장치(3)의 배치면(17)까지의 수직 공간(h)에 의해 결정되는 보호 후드(6)의 축방향 재킷 부분은 그 표면 크기가 둥근지붕(16) 표면 크기의 3/4 이상으로 구성된다.

Description

시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 고온로{HIGH-TEMPERATURE FURNACE FOR ANNEALING SHEET METAL PACKETS}

본 발명은 시트 금속 조인트를 어닐링 처리 하기 위한 고온로(高溫爐)에 관한 것으로서, 특히, 어닐링 베이스와, 이 어닐링 베이스의 위쪽으로 공간을 두고 시트 금속 조인트를 동축으로 수용하기 위한 배치면을 형성하는 지지장치와, 지지장치와 함께 어닐링 베이스를 동축으로 둘러싸는 한편, 보호 가스 공급 라인 및 보호 가스 배기수단에 연결되며, 원통형 재킷과 이 원통형 재킷의 상부 끝부분에 연결되는 둥근지붕으로 구성되는 보호 후드와, 어닐링 베이스와 보호 후드 사이에 형성되는 링 형상과 같은 주변 밀봉부(peripheral seal)와, 공간을 두고 상기 보호 후드를 둘러싸는 가열 후드를 구비하는 고온로에 관한 것이다.

기술적인 이유로, 0.5 ∼3.5 중량%의 규소 성분을 갖는 강(鋼)으로 제조되는 변압기 시트 금속은 통상적으로 후드 로(爐)(hood furnace)에서 고온 열처리 과정을 거친다. 어닐링 처리되는 피가공물은 1200 ℃에 이르는 보호 가스 하에서, 특히 질소 및/또는 수소 등의 보호 가스 하에서 보호 후드에 넣어져 주로 복사열에 의해서 가열된다. 이와같이 고온에서 어닐링 처리되는 피가공물의 고유강도는 크게 감소되며, 코일형 강(鋼) 스트립을 포함하는 시트 금속 조인트가 하중분산 방식으로 그대로 지지장치에 각각 지지되거나, 기반(基盤: foundation) 상에 있는 어닐링 베이스를 관통한다. 이러한 타입의 공지의 고온로(高溫爐)는 무엇보다도, 단일 시트 금속 조인트의 어닐링 처리 공정 중에, 어닐링 베이스 위의 중앙에서 지지되는 지지장치 상의 시트 금속 조인트가 상위 영역보다 하위 영역에서 가열량을 매우 적게 받게된다는 단점이 있다. 따라서, 전체 조인트 높이(상하방향)에 걸쳐 시트 금속의 자성 특성을 얻기 위해서는 어닐링 처리 공정을 시간상 연장해야 한다.

2개의 시트 금속 조인트가 해당 지지장치 상에 놓여서 상하로 동축을 이루면서 적층되는 경우에는, 하위 조인트에 비해 상위 조인트(들)의 가열이 지나치게 급속히 진행되며, 그 결과 하위 조인트는 목표 최종 온도에 도달하지 못하여 그에 상응하는 손상된 자기 특성을 갖게 된다. 내화 콘크리트 슬라브(refractory concrete slab)로 이루어진 어닐링 베이스의 열절연성 구조물은 이 점에서 개선점을 제공하기 어렵다. 또한, 중앙에서 보호 후드에 도입되는 보호 가스를 배기하기 위해서는 보호 후드가 샌드 베드(sand bed)를 통해 밀봉되며, 여기서 샌드 베드는 보호 후드의 하부 에지를 수용하고 있다. 그 결과 보호 가스는 샌드 베드를 통해 가열 후드로 탈출하여 배기된다.

따라서, 본 발명은 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위해 서두에 설명한 형태의 고온로(高溫爐)를 제공하기 위한 것으로서, 특히 어닐링 처리되는 피가공물을 보호 가스 분위기 하에서 균일하게 고온으로 가열하여, 3.5 중량% 까지 실리콘 함량을 갖는 강(鋼)으로 이루어지고, 변압기 시트금속용 또는 그 밖의 용도의 시트 금속 조인트에 대해 균일한 어닐링 처리를 가능하게 하는 고온로를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 지지장치의 배치면까지의, 또는 어닐링 베이스로부터 지지장치의 배치면까지의 수직 공간에 의해 결정되는 보호 후드의 축방향 재킷 부분이 그 표면 크기가 상기 둥근지붕 표면 크기의 3/4 이상이 되도록 구성함으로써 달성할 수 있다.

본 발명은 둥근지붕을 통해 보호 후드의 상부 영역에서 어닐링 처리되는 피가공물에 하여 추가의 방사열이 부여되고, 그 결과 단일 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 보호 후드 내에서 시트 금속 조인트가 하위 영역 보다는 상위 영역에서 더 신속하게 가열된다는 문제점을 발견함으로써 출발하였다. 각각의 지지장치 (구체적으로는 지지 디스크의 배치면)상에 놓여서 상하로 그리고 동축으로 적층되는 2개 이상의 시트 금속 조인트의 어닐링 처리 공정 중에, 상위, 또는 최상위는 보다 큰 양의 방사열이 부여된다. 이와 같이 보호 후드 내에서 다양한 열 변화를 보상하기 위해, 보호 후드를 보다 길게 하여 둥근지붕 표면의 3/4 이상에 해당하는 추가의 열방사면을 어닐링 베이스와 하위 시트 금속 조인트용 지지장치의 배치면(지지 디스크의 배치면) 사이에서 보호 후드의 재킷을 길게 연장하여 제공하고, 그 결과로 보호 후드의 하위 영역에서 피가공물에 충분한 가열량을 제공할 수 있게 되고, 보호 후드의 상위 영역에서 공급되는 열에 대해 최소한 부분적인 보상이 가능하게 된다. 이러한 방법으로 어닐링 처리되는 피가공물에 대해 실질적으로 균일한 가열을 확실하게 보장할 수 있다.

보호 후드의 재킷을 통해 지지장치의 배치면의 영역에서 둥근지붕의 열방사면에 상당하는 열방사면을 얻을 수 있기 위해서는, 어닐링 베이스로부터 배치면의 수직 공간에 대응하는 보호 후드의 재킷 부분의 영역(면적)의 크기가 둥근지붕 표면 면적에 최소한 대응해야 한다. 그러나, 이 경우에는 어닐링 베이스를 통한 열 소멸로 인한 열손실은 고려하지 않은 것이다. 이러한 이유로, 어닐링 베이스로부터 배치면의 수직공간에 대응하는 재킷 부분의 표면을 둥근지붕 표면 보다 크게 제안할 수도 있다. 이 경우, 5% 내지 20% 정도의 크기면 일반적으로 어닐링 베이스를 통한 열손실을 충분히 커버할 수 있다. 어닐링 베이스를 통한 열손실을 크게 억제할 수 있도록 하기 위해서는 광물면(鑛物綿: mineral wool)으로 어닐링 베이스를 구성할 수도 있으며, 이 경우 종래의 내화 콘크리트 슬라브 보다는 상당히 높은 열절연값을 갖는다. 그러나, 광물면으로 구성된 어닐링 베이스를 통해서는 상대적으로 큰 하중을 분산시킬 수 없다. 이러한 이유로, 캐리어 장치(지지장치)를 광물면으로 구성된 어닐링 베이스를 관통시켜서, 로기반(爐基盤: furnace foundation)상에서 지지되도록 하여 하중을 분산 또는 소멸시킨다. 어닐링 베이스를 통한 열절연 이점을 확보하기 위해, 광물면(鑛物綿)으로 구성된 어닐링 베이스의 높이를 보호 후드 직경의 1/3 이상, 바람직하게는 1/2 이상의 크기로 한다.

어닐링 베이스와 보호 후드 사이의 링 밀봉부를 기밀(氣密)하게 설치하고, 보호 가스 공급 라인의 공급구를 보호 후드의 원주에 배열하는 한편, 보호 가스 배기수단에 있어서는 어닐링 베이스를 중앙에서 관통하도록 배기 가스 라인을 설치하면, 보호 가스 안내라는 측면에서 특히 유리한 조건을 얻을 수 있는데, 그 이유는 보호 가스가 어닐링 베이스의 외부 영역(envelope)과 보호 후드 실린더의 내부표면에서 균일하게 가열되기 때문이다. 이와 같이 가열된 보호 가스는 외부 고열 시트 금속 조인트 영역을 통과하는 동시에, 시트 금속 조인트에서의 보다 냉각된 영역을 통과하여 내측으로 이동하면서 배기 가스 라인으로 공급되고, 이어서 배기 가스 라인은 어닐링 베이스를 중앙으로 관통하면서 안내된다.

어닐링 처리되는 피가공물에 대해 보호 후드의 상하 높이에 걸쳐서 다양한 가열강도를 제공하는 것이 가능한 구성이 되려면, 가열 후드를 통해 보호 후드의 높낮이에 따라 증감하는 가열 파워를 부여해야 하며, 그 결과 보호 후드의 하위 영역에서 한층더 높은 열량의 공급이 가능하게 되어 피가공물에 대한 개선된 가열공정을 확보할 수 있게 된다. 전기 히터를 갖는 가열 후드에 있어서, 각각 개별적으로 작동가능한 가열 유니트의 개별형 가열부들이 이러한 높이에 따른 다양한 가열강도를 제공하기 위한 목적으로 제공될 수 있다. 가스 가열식 가열 후드에 있어서, 버너는 어닐링 베이스 위쪽에 위치하는 피가공물용 지지장치의 배치면과, 어닐링 베이스 사이 영역에 위치하는 것이 바람직하다.

본 발명의 구체적인 실시예를 다음 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 일실시예로서 가스 가열식 가열 후드를 갖는 고온로의 개략종단면도.
도 2는 도 1에 대응하는 본 발명에 따른 전기 가열식 가열 후드를 구비한 고온로를 나타내는 예시도.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 고온로(高溫爐)를 나타내며, 이 고온로는 어닐링 베이스(2)를 갖는 로기반(爐基盤: furnace foundation)(1)을 포함한다. 그리고, 지지장치(3)가 어닐링 베이스(2)를 관통하면서 뻗어서 로기반(1)에 이르러 그 로기반(1) 상에서 지지된다. 한편, 지지장치(3)는 어닐링 처리되는 피가공물을 지지하는 역할을 한다. 본 발명에 따른 2가지 실시예에 모두 예시된 바와 같이 지지장치(3)는 2개의 시트 금속 조인트(4)를 지지 디스크(5) 상에 각각 배치하여 수용하고 있으며 지지 디스크(5)와 시트 금속 조인트(4)는 한 조를 이루어 상하로 2조가 적층되는 형태로 되어 있다. 시트 금속 조인트(4)는 어닐링 처리를 위해서 보호 후드(6)로 둘러싸여서 폐쇄되며, 여기서 보호 후드(6)는 그 측면이 되는 재킷(7)이 로기반(爐基盤)(1)에 이르기까지 연장되어 있고, 재킷(7)의 끝단은 배치 플랜지(8)와 링 밀봉부(9)의 도움으로 로기반(1)과 어닐링 베이스(2)에 대해 기밀(氣密)하게 밀봉되어 있다. 예를 들어 보호 후드(6) 하단 부근에 위치하는 보호 가스 공급 라인(10)을 통해 보호 가스가 공급되며, 통상적으로는 질소 및/또는 수소가 보호 가스로서 사용된다. 보호 가스 공급 라인(10)은 보호 후드(6)의 원주를 따라 배열되는 다수의 공급구(11)를 가지고 있어, 보호 가스가 원통형 재킷(7)과 어닐링 베이스(2) 사이에서 재킷(7)을 따라 흘러서 보호 후드(6)로 유입되고, 배기시에는 보호 후드의 중앙에서 어닐링 베이스(2)를 관통하는 배기 가스 라인(12)을 통해 외부로 배기될 수 있다.

어닐링 처리되는 피가공물의 가열은 설치된 가열 후드(13)를 통해 이루어진다. 도 1을 참조하면, 가열 후드(13)는 그 원주를 따라 배열된 다수의 버너(14)를 가지고 있다. 또한, 도 2를 참조하면, 가열 후드(13)는 각각 개별적으로 작동가능한 개별형 가열부(15)(도 2)로 구성된 전기가열 유니트도 함께 가지고 있다. 따라서, 어닐링 처리되는 피가공물은 가열 후드의 특정 가열 유니트를 통해 가열되며, 필수적으로 보호 후드(6)로부터 방사되는 방사열에 의해 가열된다. 보호 후드(6)는 재킷(7)을 통해 열을 방사하는 열방사면을 제공할 뿐만 아니라, 원통형 재킷(7)의 상부 끝부분에 연결되는 둥근지붕(16)을 통해서도 시트 금속 조인트(4)의 상부 영역을 가열할 수 있다. 따라서 가열 후드(6)의 상부 영역에서 발생하는 상대적으로 큰 열량 도입에 대한 보상을 위해, 하위에 배치된 시트 금속 조인트(4)용 지지 장치(3)의 배치면(17)과 어닐링 베이스(2) 간의 사이 간격을 보다 크게 하여 결과적으로 그만큼 재킷(7)의 길이가 늘어나게 하고 있다. 즉, 이러한 구성으로 인해, 어닐링 베이스(2)로부터 지지장치(3)의 배치면(17) 까지의 수직공간(h)이 보호 후드(6)에서 그만큼 상하방향으로 늘어난 재킷 부분의 크기를 결정하게 되며, 이 늘어난 재킷 부분의 표면은 둥근지붕(16) 표면의 3/4 이상의 크기에 해당하는 면적, 바람직하게는 둥근지붕(16) 표면 전체에 해당하는 면적 만큼 또는 그 이상을 가진다. 어닐링 베이스(2)를 통한 추가 열 소실을 고려하여, 그 측면부, 즉 상기 수직공간(h)에 대응하는 재킷 부분의 표면을 둥근지붕 표면 보다 20% 크게 할 수도 있다. 그러면, 열방사면이 하위 시트 금속 조인트(4)의 가열에 유효(또는 유용)하게 되고(즉 어닐링 공정에 필요한 만큼의 유효열량을 제공할 수 있고), 동시에 역시 상위 시트 금속 조인트(4)용 열방사면에도 유효(유용)하게 적응가능하며, 결과적으로, 상하위 시트 금속 조인트(4) 모두에 대해 균일한 가열이 가능하게 되어 어닐링 처리에 의해 얻게 되는 목표 물질 특성을 얻을 수 있는 이점이 있다. 어닐링 베이스(2)에 의한 열 소실을 억제하기 위해, 이 어닐링 베이스(2)를 열절연 특성이 뛰어난 광물면(鑛物綿: mineral wool)으로 구성할 수도 있으며, 이 경우, 그 높이는 보호 후드(6)의 재킷(7) 직경의 1/3 이상에 해당하는 크기로 한다. 그러나, 광물면(鑛物綿)으로 구성된 어닐링 베이스(2)는 어닐링 처리된 피가공물에 의해 발생하는 하중을 로기반(1) 쪽으로 분산시킬 수 없어 시트 금속 조인트(4)용 지지장치(3) 자체가 직접 로기반(1) 상에서 지지되도록 구성된다.

시트 금속 조인트(4)의 균일한 가열을 위해 보호 후드(6)가 상하 높이에 걸쳐 다양한 (또는 가변형) 가열 파워를 가질 수 있다. 이러한 목적을 위해, 도 1에 예시한 바와 같이 가스 가열식 버너(14)가 하위 시트 금속 조인트(4)용 배치면(17) 보다 아래에 위치한다. 도 2를 참조하면, 전기가열 유니트의 개별형 가열부(15)를 작동시킬 수도 있으며, 이 경우 예를들면, 개별형 가열부를 개별적으로 그리고 선택적으로 턴 오프하거나 또는 규제하여 상하 높이에 따라서 다양한 (또는 가변형) 가열 파워를 형성할 수 있다.

이상과 같이 본 발명의 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 여러 가지 변경 및 변형이 가능하다. 즉, 고온로(高溫爐)를 단일 시트 금속 조인트(4)만을 가열하는 용도로 구성할 수도 있고, 2개 이상의 시트 금속 조인트(4)를 가열하는 용도로 구성할 수도 있다. 단일 시트 금속 조인트 만을 가열하는 용도로 구성할 경우, 둥근지붕(16) 표면의 함수로서 설정되는 수직(상하방향) 공간(h)(즉, 어닐링 베이스(2)로부터 지지장치(3)의 배치면(17)까지의 수직공간)은 그 높이 크기(공간 상하방향 길이 크기)에 따라서 이들 시트 금속 조인트(4)의 불균일한 가열을 방지하는 작용을 할 수 있다.

1. 로기반(爐基盤; furnace foundation)
2. 어닐링 베이스
3. 지지장치
4. 시트 금속 조인트
5. 지지 디스크
6. 보호 후드
7. 재킷
8. 배치 플랜지
9. 링 밀봉부
10. 보호 가스 공급 라인
11. 공급구
12. 배기 가스 라인
13. 가열 후드
14. 버너
15. 개별형 가열부
16. 둥근지붕
17. 배치면
h 수직공간

Claims

어닐링 베이스(2)와; 상기 어닐링 베이스(2)의 위쪽으로 공간을 두고 시트 금속 조인트(4)를 동축으로 수용하기 위한 배치면(17)을 형성하는 지지장치(3)와; 지지장치(3)와 함께 어닐링 베이스(2)를 동축으로 둘러싸는 한편, 보호 가스 공급라인(10) 및 보호 가스 배기수단에 연결되며, 원통형 재킷(7)과 상기 원통형 재킷(7)의 상부 끝부분에 연결되는 둥근지붕(16)으로 구성되는 보호 후드(6)와; 상기 어닐링 베이스(2)와 상기 보호 후드(6) 사이에 형성되는 링 밀봉부(9)와; 공간을 두고 상기 보호 후드(6)를 둘러싸는 가열 후드(13)를; 구비하는 고온로(高溫爐)에 있어서,
상기 어닐링 베이스(2)로부터 상기 지지장치(3)의 배치면(17)까지의 수직 공간(h)에 의해 결정되는 상기 보호 후드(6)의 축방향 재킷 부분은 그 표면 크기가 상기 둥근지붕(16) 표면 크기의 3/4 이상인 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 고온로.
제1항에 있어서,
상기 어닐링 베이스(2)로부터 상기 배치면(17)까지의 수직공간(h)에 대응하는 상기 재킷 부분은 그 표면의 크기가 상기 둥근지붕의 표면의 크기와 같거나 그 이상인 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 고온로.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 어닐링 베이스(2)로부터 상기 배치면(17)까지의 수직공간(h)에 대응하는 상기 재킷 부분은 그 표면의 크기가 상기 둥근지붕의 표면의 크기 보다 5% 내지 20% 이상인 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 고온로.
제1항 내지 제3항에 있어서,
상기 어닐링 베이스(2)는 광물면(鑛物綿)으로 구성되고, 상기 지지장치(3)는 상기 어닐링 베이스(2)를 관통하는 동시에, 로기반(爐基盤: furnace foundation)(1) 상에서 지지되는 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 고온로.
제4항에 있어서,
광물면(鑛物綿)으로 구성되는 상기 어닐링 베이스(2)의 높이는 상기 보호 후드(6)의 직경의 1/3 이상, 바람직하게는 1/2 이상인 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 고온로.
제1항 내지 제5항에 있어서,
상기 어닐링 베이스(2)와 상기 보호 후드(6) 사이에 형성되는 상기 링 밀봉부(9)는 기밀(氣密)하게 설치되며, 상기 보호 가스 공급 라인(10)은 상기 보호 후드(6)의 원주를 따라 배열되는 공급구(11)를 가지며, 상기 보호 가스 배기수단은 상기 어닐링 베이스(2)를 중앙으로 관통하는 배기 가스 라인(12)을 갖는 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 고온로.
제1항 내지 제6항에 있어서,
상기 보호 후드(6)는 높이 위치에 따라서 감소하는 가열 파워를 가지며, 이 가열 파워는 가열 후드(13)에 의해 보호 후드(6)에 공급되는 것을 특징으로 하는 시트 금속 조인트를 어닐링 처리하기 위한 고온로.