KR20150039651A - 연속식 롤러허스형 열처리로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열처리로에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 롤러로서 소재를 이송하며 소재를 예열하는 예열존과, 예열된 소재를 가열하는 가열존과, 가열된 소재를 고온으로 유지하는 유지존과, 고온의 소재를 냉각하는 냉각존을 포함하여 구성되며, 고온의 가스를 예열존과 가열존에 주입하되 공급관을 노의 바닥면에 형성하고 배출관을 노의 천장에 형성하여 고온 가스의 배출을 원활하게 한 연속식 롤러허스형 열처리로로써, 고온의 가스를 노 내에 주입하되 고온 가스를 공급하는 공급관을 노의 바닥면에 형성하고 노 내의 가스를 배출하는 배출관을 노의 천장에 형성하여 가스의 배출을 원활하게 한 효과가 있으며, 상기 배출관을 복수로 구성하여 가스의 흐름성을 높이고 열전달이 이루어진 노 내의 가스를 신속하게 배출할 수 있으며 노 내의 온도 편차를 줄여 소재의 열처리 효율을 높인 효과가 있다.

Description

연속식 롤러허스형 열처리로{Roller hearth type kiln}

본 발명은 열처리로에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 소재를 예열하는 예열존과, 예열된 소재를 가열하는 가열존과, 가열된 소재를 고온으로 유지하는 유지존과, 고온의 소재를 냉각하는 냉각존을 포함하여 구성되며, 고온의 가스를 예열존과 가열존에 주입하되 공급관을 노의 바닥면에 형성하고 배출관을 노의 천장에 형성하여 고온 가스의 배출을 원활하게 한 연속식 롤러허스형 열처리로이다.

일반적으로 열처리로는 금속이나 비금속 소재에 고온의 열을 가하여 물성을 향상시키는 목적으로 사용되는 장치로써, 열원에 따라 석탄, 기름 및 가스를 연소시켜 열을 발생시키는 연소로와, 전기히터를 사용하는 전기로와, 복사 방식의 열전달을 이용하는 레이디언트 관로가 있으며, 소재의 흐름에 따라 연속식 롤러허스형 열처리로와 패치식 열처리로로 구분되며, 세라믹소결, 메탈+세라믹소결, 은소부로, ITO(인듐틴옥사이드) 파우더 소결, 법랑 소성, 2차전지 재료의 소성 등 다양한 분야에 사용된다.

이 중 연속식 롤러허스형 열처리로는 보통 상온의 소재를 100℃ 내외로 예열하는 예열존과, 상기 예열존에서 예열된 소재를 고온 상태로 유지하는 유지존과, 열처리가 끝난 소재를 냉각하는 냉각존을 포함하여 구성되는데, 상기 예열존과 유지존에 공급해주는 공기는 분위기 가스가 주로 사용된다.

종래 연속식 롤러허스형 열처리로는 특허공고 제1980-0001186호에 개시되어 있는 터널 킬른이 있으며, 상기 특허에는 소성용 대차(2) 상에 적재한 피소성물 사이에 연소실로서의 공간(25)을 마련하여 소성을 행하는 형식의 터널킬른에 있어서, 예열대 저온측의 순환가스 흡인구(17)(17')와 고온측 가스 토출구(23)(23') 간에 노 외부의 증열장치(20)(20'),(21)(21')(33')(39) 및 순환 팬(16)(16')을 설치하고, 이들과 예열대 노내를 연통시키는 덕트(18)(18')(22)(22')를 설비함과 동시에 냉각대의 노 외부에 순환팬(1F, 2F, 3F)을 설치하여 이 순환팬과 냉각대 노 내부를 덕트의 기재로 연통시켜서 되는 터널 킬른이 개시되어 있다.

상기 터널 킬른의 경우 소성용 대차에 소재를 적재함으로써 소재의 위치에 따라 열처리 효과가 균일하지 못하게 되고, 노의 측벽에 순환가스 흡인구(17)(17')와 가스취입 공간(25)을 설치하여 버너(21)에 의해 가열된 공기가 가스취입노즐 개구부(23)로 강제 순환시키는 방식이나 고온의 가스는 그 무게가 가벼워 위로 올라가려고 하기 때문에 강제순환에 따른 동력소모가 많고 순환가스의 흐름이 소재(블록, 11)의 흐름 방향과 대향적으로 이루어지게 되므로 가스와 직접적으로 맞닿는 쪽의 소재면과 반대쪽 소재면의 온도차가 비교적 많이 발생하여 소망하는 열처리 효과를 얻지 못하는 단점이 있다.

따라서, 본 발명은 롤러로서 소재를 이송하며 고온의 가스를 노 내에 주입하되 고온 가스를 공급하는 공급관을 노의 바닥면에 형성하고 노 내의 가스를 배출하는 배출관을 노의 천장에 형성하여 가스의 배출을 원활하게 한 연속식 롤러허스형 열처리로를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 상기 배출관을 복수로 구성하여 가스의 흐름성을 높이고 열전달이 이루어진 노 내의 가스를 신속하게 배출할 수 있으며 노 내의 온도 편차를 줄여 소재의 열처리 효율을 높인 연속식 롤러허스형 열처리로를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

또한, 상기 공급관에 공급하는 가스는 로 내를 관통하는 관통관을 통해 예열한 뒤 재가열하여 공급함으로써 가스 가열에 따른 비용을 절감할 수 있는 연속식 롤러허스형 열처리로를 제공하는데 또 다른 목적이 있다.

본 발명에 의한 연속식 롤러허스형 열처리로는 소재를 예열하는 예열존과, 상기 예열존에서 예열된 소재에 고온으로 열처리를 행하는 유지존과, 고온의 소재를 냉각하는 냉각존을 포함하여 구성된 열처리로에 있어서, 상기 예열존과 유지존 사이에는 가열존이 형성되어 소재에 고온으로 가열을 하며, 상기 예열존과 가열존에는 고온의 가스는 노 내에 주입하되, 고온 가스가 이동되는 방향대로 공급관을 노의 바닥면에 형성하고 배출관은 노의 천장에 형성하여 가스순환에 따른 동력손실을 최소화한 것이 특징이다.

본 발명에 의한 연속식 롤러허스형 열처리로는 롤러로서 소재를 이송하며 고온의 가스를 노 내에 주입하되 고온 가스를 공급하는 공급관을 노의 바닥면에 형성하고 노 내의 가스를 배출하는 배출관을 노의 천장에 형성하여 가스의 배출을 원활하게 한 효과가 있으며, 상기 배출관을 복수로 구성하여 가스의 흐름성을 높이고 열전달이 이루어진 노 내의 가스를 신속하게 배출할 수 있으며 노 내의 온도 편차를 줄여 소재의 열처리 효율을 높인 효과가 있다.

또한, 상기 공급관에 공급하는 가스는 로 내를 관통하는 관통관을 통해 예열한 뒤 재가열하여 공급함으로써 가스 가열에 따른 비용을 절감할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전체구성개략도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 열처리로의 단면도
도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 열처리로의 단면도
도 4와 도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 열처리로의 열분포도
도 6과 도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 열처리로의 열분포도

본 발명은 열처리로에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 소재를 예열하는 예열존과, 예열된 소재를 가열하는 가열존과, 가열된 소재를 고온으로 유지하는 유지존과, 고온의 소재를 냉각하는 냉각존을 포함하여 구성되며, 고온의 가스를 예열존과 가열존에 주입하되 공급관을 노의 바닥면에 형성하고 배출관을 노의 천장에 형성하여 고온 가스의 배출을 원활하게 한 연속식 롤러허스형 열처리로이다.

본 발명에 의한 연속식 롤러허스형 열처리로는 롤러로서 소재를 이송하며 소재를 예열하는 예열존과, 상기 예열존에서 예열된 소재에 고온으로 열처리를 행하는 유지존과, 고온의 소재를 냉각하는 냉각존을 포함하여 구성된 열처리로에 있어서, 상기 예열존과 유지존 사이에는 가열존이 형성되어 소재에 고온으로 가열을 하며, 상기 예열존과 가열존에는 고온의 가스를 노 내에 주입하되, 고온 가스가 이동되는 방향대로 공급관을 노의 바닥면에 형성하고 배출관은 노의 천장에 형성하여 가스순환에 따른 동력손실을 최소화한 것이 특징이다.

또한, 상기 예열존과 가열존에 형성된 공급관은 3개이고 배출관은 2개인 것이 특징이다.

또한, 상기 공급관에 공급하는 가스는 로 내를 관통하는 관통관을 통해 예열한 뒤 로 내로 공급함으로써 가스 가열에 따른 비용을 줄인 것이 특징이다.

또한, 상기 관통관은 열전달효율을 놓이기 위해 스테인리스 스틸관을 사용하며, 외부에는 전기 히터와의 절연을 위해 절연재가 피복되어 있는 것이 특징이다.

이하, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 전체구성개략도이고, 도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 열처리로의 단면도이며, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 의한 열처리로의 단면도이며, 도 4와 도 5는 본 발명의 제1실시예에 의한 열처리로의 열분포도이고, 도 6과 도 7은 본 발명의 제2실시예에 의한 열처리로의 열분포도로서, 본 발명에 의한 연속식 롤러허스형 열처리로는 롤러(6)로서 소재(5)를 이송하며 소재를 예열하는 예열존(1)과, 상기 예열존(1)에서 예열된 소재(5)에 고온으로 열처리를 행하는 유지존(3)과, 고온의 소재(5)를 냉각하는 냉각존(4)을 포함하여 구성된 열처리로에 있어서,

상기 예열존(1)과 유지존(3) 사이에는 가열존(2)이 형성되어 소재에 고온으로 가열을 하며, 상기 예열존(1)과 가열존(2)에는 고온의 가스를 노 내에 주입하되, 고온 가스가 이동되는 방향대로 공급관(10)을 노의 바닥면에 형성하고 배출관(11)은 노의 천장에 형성하여 가스순환에 따른 동력손실을 최소화한 것이 특징이다.

먼저, 본 발명은 롤러(6)로서 소재(5)를 이송함으로써 소재(5)의 이송속도의 조절이 용이하고 소재(5)의 전,후 또는 상,하에 관계없이 균일하게 열처리가 이루어질 수 있으며, 또한 본 발명의 주된 특징 중 하나는 예열존(1)과 유지존(3) 사이에 가열존(2)을 형성하여 소재의 온도를 급격히 상승시키게 되는 것으로서, 소재(5)는 예열존(1)에서 통상 100℃ 내외로 가열되고 이때에는 120℃ 내외의 고온가스를 이용하여 소재(5)를 예열한다.

이후 가열존(2)에서는 전기히터로서 소재의 온도를 950~1250℃까지 상승시키게 되고, 이후 유지존(3)에서는 소재의 온도를 가열존(2)과 비슷한 온도로 유지시켜 열처리를 행하며, 최종적으로 냉각존(4)에서는 저온의 가스를 이용해 소재를 냉각시킨다.

상기 예열존(1)과 가열존(2)에는 냉각존(4)에서 소재 냉각에 사용되고 난 후의 고온의 가스를 주입하게 되는데, 필요 시 가스 온도를 높이기 위해 별도의 가열장치를 부가 구성할 수도 있다.

또한, 상기 예열존(1)과 가열존(2)에 가스를 주입하는 공급관(10)을 노의 바닥면에 형성하고 배출관(11)을 노의 천장에 형성하여 고온의 공기는 위로 올라가려고 하기 때문에 공급관(10)을 통해 들어온 가스는 소재(5)와 열교환이 이루어지고 배출관(11)을 통해 자연스럽게 배출된다.

도 2를 참조하면, 도 2에 도시된 제1실시예에 의하면 복수의 공급관(10)이 노의 바닥부에 형성되고 배출관(11)은 하나의 통로를 통해서만 배출되도록 구성된다. 이러한 제1실시예의 경우 가스 배출에 따른 열손실을 줄일 수 있으나 도 4와 도 5에 나타나듯이 온도의 편차가 크게 나타난다. 즉, 노의 중심부에는 상대적으로 고온인 반면 노의 양끝에는 상대적으로 저온이어서 소재에 대한 열처리 효율이 떨어지게 된다.

이에 비해 도 3에 도시된 제2실시예의 경우 가스를 공급하는 공급관(10)을 3개 구성하고 가스를 배출하는 배출관(11)을 2개 구성하여 가스 배출에 따른 열손실은 제1실시예에 비해 많아지나 도 6과 도 7에 나타나듯이 노 내의 온도편차를 줄일 수 있다. 이러한 경우 가스의 배출이 신속히 이루어지고 이에 따라 소재 전체를 더욱 균일하게 열처리할 수 있다.

이때 상기 공급관(10)을 3개를 초과하여 구성하거나 배출관(11)을 2개를 초과하여 구성할 경우 가스의 공급량과 배기량이 많아져 노 내의 온도를 유지하는데 더욱 많은 에너지가 필요하며, 공급관(10)을 3개 미만으로 구성하고 배출관(11)을 1개로 구성할 경우 가스 배출이 늦어져 노 내의 온도편차가 커질 수 있다.

또한, 공급관(10) 하나에 분기관(13)을 3개 구성하여 3개의 공급관(10)에서 총 9개의 분기관(13)으로 가스가 공급됨으로써 열전달율을 높이고 노 내의 온도편차를 최소화할 수 있다.

또한, 열처리로의 경우 가스 배출이 신속하게 일어나지 않으면 소재의 침탄효과가 떨어질 수 있어 2개의 배출관(11)으로 인해 상대적으로 빠른 가스의 급배기가 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 배출관(11)의 일측에는 배출되는 가스의 온도를 측정할 수 있는 온도감지센서가 부착할 수 있으며, 두 개의 배출관(11)에서 배출되는 가스의 온도를 평균화하여 상기 가스의 온도가 상대적으로 낮다면 공급관(10)에서 공급하고 배기관(11)에서 배출하는 가스의 유량을 줄이고, 상기 가스의 온도가 상대적으로 높다면 공급하고 배기하는 가스의 유량을 늘리는 것이 바람직하다.

가스를 공급하는 공급관은 노의 측면에도 형성할 수 있는데, 상기 공급관에 공급하는 가스는 도 8에 나타나듯이 노 내로 관통하는 관통관(14)을 통해 예열한 뒤 노 내로 공급함으로써 가스의 온도를 높이기 위한 비용을 줄일 수 있다. 즉, 노의 외벽은 아무리 단열재로 단열시킨다고 하더라도 외부와 열교환이 일어날 수밖에 없으며 이로써 노의 외벽 온도가 낮을수록 열손실이 줄어들게 된다. 따라서, 상기 관통관(14)을 통해 노의 외벽 온도를 낮추게 되면 상대적으로 열손실을 줄이게 되는 효과를 얻을 수 있다.

상기 관통관(14)은 열전달효율을 놓이기 위해 스테인리스 스틸관을 사용하며, 외부에는 전기 히터와의 절연을 위해 절연재가 피복되어 있는 것이 바람직한데, 스테인리스 스틸은 열전달율이 높고 부식발생을 억제할 수 있으며, 절연재의 경우 전기히터로 인한 전기가 흐르지 않도록 차단해주는 역할을 한다.

1. 예열존 2. 가열존 3. 유지존
4. 냉각존 5. 소재 6. 롤러
7. 히터
10. 공급관 11. 배출관 12. 송풍기
13. 분기관 14. 관통관

Claims (4)

1. 롤러(6)로서 소재(5)를 이송하며 소재를 예열하는 예열존(1)과, 상기 예열존(1)에서 예열된 소재(5)에 고온으로 열처리를 행하는 유지존(3)과, 고온의 소재(5)를 냉각하는 냉각존(4)을 포함하여 구성된 열처리로에 있어서,
   상기 예열존(1)과 유지존(3) 사이에는 가열존(2)이 형성되어 소재에 고온으로 가열을 하며, 상기 예열존(1)과 가열존(2)에는 고온의 가스를 노 내에 주입하되, 고온 가스가 이동되는 방향대로 공급관(10)을 노의 바닥면에 형성하고 배출관(11)은 노의 천장에 형성하여 가스순환에 따른 동력손실을 최소화한 것이 특징인 연속식 롤러허스형 열처리로.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 예열존(1)과 가열존(2)에 형성된 공급관(10)은 3개이고 배출관(11)은 2개인 것이 특징인 연속식 롤러허스형 열처리로.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 공급관(10)에 공급하는 가스는 로 내를 관통하는 관통관(14)을 통해 예열한 뒤 로 내로 공급함으로써 가스 가열에 따른 비용을 줄인 것이 특징인 연속식 롤러허스형 열처리로.
   
4. 제4항에 있어서,
   상기 관통관(14)은 열전달효율을 놓이기 위해 스테인리스 스틸관을 사용하며, 외부에는 전기 히터와의 절연을 위해 절연재가 피복되어 있는 것이 특징인 연속식 롤러허스형 열처리로.
   

Images