KR20150135800A - 가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치 - Google Patents

가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치 Download PDF

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KR20150135800A
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Abstract

본 발명은 길이 방향을 따라 길게 형성된 열처리로의 내부에 각종 처리대상물을 장입시킨 상태에서 열처리로의 내부로 공정가스를 순환시킴에 따라 질화처리와 같은 대상물의 표면처리를 수행할 수 있도록 한 수평형 가스 열처리장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열처리로의 외부측 케이싱을 이루는 장치하우징의 상측부에 송풍팬이 구비된 가스순환기구를 열처리로의 길이 방향을 따라 다수 개로 설치하고, 처리대상물의 장입을 위하여 장치하우징의 내부에 제공된 열처리하우징의 내측 상부와 바닥부에는 가스유동구멍이 형성된 파이프 프레임 형태의 가스흡입기와 가스분배기를 가스순환기구의 개수에 맞추어 분산 배치시키며, 각각의 송풍팬으로부터 연장되는 가스회수관과 가스공급관을 해당 가스흡입기 및 가스분배기와 연결시킴으로서, 처리대상물이 장입되는 열처리하우징의 내부공간 전체에 걸쳐 공정가스가 상부 방향으로 골고루 균일하게 공급 및 순환될 수 있도록 하고, 이로 인하여 수평형 가스 열처리장치의 고질적인 문제점인 공정가스의 불균일한 배분 및 이에 따른 처리영역의 사각지대를 해소하여 대상물의 표면처리 성능을 크게 향상시킬 수 있도록 한 가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치에 관한 것이다.

Description

가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치{Horizontal heat-treatment apparatus with upstream and wide spreading type of processing gas}
본 발명은 길이 방향을 따라 길게 형성된 열처리로의 내부에 각종 처리대상물을 장입시킨 상태에서 열처리로의 내부로 공정가스를 순환시킴에 따라 질화처리와 같은 대상물의 표면처리를 수행할 수 있도록 한 수평형 가스 열처리장치에 관한 것으로서, 열처리로의 내부에 설치되어 처리대상물이 장입되는 열처리하우징으로의 가스공급 및 순환경로를 상향 분산식으로 개선시킴에 따라, 처리영역의 사각지대가 발생하지 않는 공정가스의 고른 배분을 통하여 대상물의 표면처리 성능을 크게 향상시킬 수 있도록 한 가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치에 관한 것이다.
일반적으로 강재의 열처리중에서 공정가스를 사용하는 침탄열처리 또는 질화열처리 등은, 한정된 공간을 가지는 열처리로의 내부에 다량의 처리대상물을 장입시킨 상태에서 비교적 장시간 동안 수행되는 것이므로, 공정가스의 고른 배분을 통하여 열처리 분위기를 안정적으로 유지시킴으로서 처리효율을 높임과 동시에 처리 시간을 단축시키는 것이 요구된다.
상기와 같이 공정가스를 사용하여 강재 등의 대상물을 열처리하기 위한 열처리장치는 크게 수평형 가스 열처리장치와 수직형 가스 열처리장치로 대별되지만, 대상물의 길이에 크게 제약을 받지 않고 많은 량의 대상물을 일시에 장입시킬 수 있다는 장점으로 인하여 수평형 가스 열처리장치가 널리 사용되고 있으며, 이러한 수평형 가스 열처리장치의 대표적인 예로서 본 출원인이 2009년 특허출원 제 79532호로 선출원한 것을 들 수 있다.
상기와 같이 본 출원인이 선출원한 수평형 가스 열처리장치에 따르면, 열처리로의 내부에 설치되어 처리대상물이 장입되는 열처리 포트의 후방측에 공정가스의 공급을 위한 다수 개의 유입관을 연결 설치하고, 열처리 포트의 전방측 주연부에는 공정가스의 배출을 위한 흡입관을 설치함으로서, 열처리 포트의 내부공간을 통한 가스공급 및 순환경로가 전,후 방향이 되도록 조성하였다.
그러나, 선출원에서와 같이 공정가스의 공급 및 순환경로를 전,후 방향으로 조성시키게 되면, 유입관과 흡입관이 연결되는 공정가스의 입,출구 부위를 통해서만 가스의 주된 흐름이 유도되고, 해당 입,출구 부분과 떨어져 있는 열처리 포트의 전,후방 내측 모서리 부분 및 이와 인접한 벽체와 천정과 바닥면 부분으로는 공정가스가 충분하게 도달하지 못함으로서, 공정가스에 의한 처리영역의 사각지대가 비교적 넓게 발생하는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점으로 인하여, 처리영역의 사각지대에 놓여진 대상물의 표면처리가 제대로 이루어지지 못하여 처리대상물의 품질이 저하되고, 이를 방지하기 위하여 처리영역의 사각지대상에 대상물이 놓이지 않도록 하면, 1회의 열처리시 열처리 포트의 내부로 투입시킬 수 있는 대상물의 량이 상대적으로 줄어들기 때문에 열처리의 효율성과 경제성 및 생산량의 저하를 초래하게 된다.
뿐만 아니라, 열처리로의 후방측 외벽면상에 유입관이 포함된 공정가스의 매니폴드(Manifold)가 설치되어야 함으로서, 열처리로의 설치공간이 다소나마 증가하게 되어 공간적용성이 저하됨은 물론이고, 열처리로와 함께 설비되는 공정가스의 냉각장치 등과 같은 주변기기 또한 상기 매니폴드에 의하여 그 설치에 다소의 제약이 따르는 문제점이 있었다.
다른 한편으로, 수직 원통 형상을 가지는 열처리로의 하단에 공정가스의 유입관을 연결시키고, 열처리로의 상단측 주연부상에 공정가스의 흡입관을 연결시킴으로서, 유입관으로부터 공급된 공정가스가 열처리로의 내부공간을 따라 상부로 유동한 다음 유입관을 따라 하부로 회수되는 상,하 방향의 가스흐름을 조성토록 한 열처리방법 및 장치에 관한 기술적 사항이 본 출원인에 의하여 2009년 특허출원 제 62958호로 선출원되어 있다.
그러나, 상기와 같은 또 다른 선출원은, 수직형 가스 열처리장치로서의 피트형 열처리로를 개선하여 이루어진 것인 바, 열처리로의 단면적이 좁고 열처리 대상물의 투입량이 소량이며 대상물의 길이 또한 짧은 경우에는 그 적용효과를 기대할 수 있지만, 그 길이가 비교적 길게 되는 대상물을 대량으로 장입하여 열처리를 수행토록 하는 넓은 면적의 수평형 가스 열처리장치에 적용하기에는 다소 부적합한 문제점이 있었다.
대한민국 특허출원 제 10-2009-79532호 대한민국 특허출원 제 10-2009-62958호
본 발명은 선출원을 포함하는 수평형 가스 열처리장치의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열처리로의 외부측 케이싱을 이루는 장치하우징의 상측부에 송풍팬이 구비된 가스순환기구를 열처리로의 길이 방향을 따라 다수 개로 설치하고, 처리대상물의 장입을 위하여 장치하우징의 내부에 제공된 열처리하우징의 내측 상부와 바닥부에는 가스유동구멍이 형성된 파이프 프레임 형태의 가스흡입기와 가스분배기를 가스순환기구의 개수에 맞추어 분산 배치시키며, 각각의 송풍팬으로부터 연장되는 가스회수관과 가스공급관을 해당 가스흡입기 및 가스분배기와 연결시킴으로서, 처리대상물이 장입되는 열처리하우징의 내부공간 전체에 걸쳐 공정가스가 상부 방향으로 골고루 균일하게 공급 및 순환될 수 있도록 하고, 이로 인하여 수평형 가스 열처리장치의 고질적인 문제점인 공정가스의 불균일한 배분 및 이에 따른 처리영역의 사각지대를 해소하여 대상물의 표면처리(열처리) 성능을 충분히 확보토록 함은 물론, 공정가스용 매니폴드가 포함된 가스순환기구를 열처리로의 상부측에 배치하여 열처리장치의 설비에 따른 공간활용성과 다른 주변기기들의 적용성 역시 크게 향상시킬 수 있도록 하는 것이 그 주된 기술적 과제가 된다.
이와 더불어, 본 발명은 열처리하우징의 바닥부에 배치되는 파이프 프레임 형태의 가스분배기 하측면에 걸쳐 공정가스의 배기공을 형성시키고, 열처리하우징의 외곽측 모서리 부분은 소정의 곡률을 가지는 라운드부로 형성시킴으로서, 가스분배기로부터 배출된 공정가스가 열처리하우징의 바닥면과 1차 충돌한 이후 열처리하우징의 내부공간으로 상승되도록 하여 공정가스의 광범위한 분산기능을 제공하는 동시에, 공정가스에 포함된 이물질로서의 유분이나 미세입자 성분이 열처리하우징의 바닥면과 충돌하는 과정에서 공정가스와 효과적으로 분리되도록 함에 따라 해당 이물질이 처리대상물의 표면에 부착되지 않도록 하고, 상기 라운드부에 의하여 열처리하우징의 바닥측 모서리 공간으로부터 열처리하우징의 상부측 모서리 공간에 이르는 외곽 부분까지 공정가스가 원활하게 유동되도록 하여 처리영역의 사각지대를 거의 제로(Zero)화시킬 수 있도록 하며, 이로 인하여 대상물의 표면처리 작업에 따른 효율성과 경제성 및 생산성을 극대화시키고, 처리대상물의 품질을 최대한으로 향상시킬 수 있도록 하는 것이 추가적인 기술적 과제가 된다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명은, 내측면을 따라 단열재가 설치되는 장치하우징과, 상기 단열재상에 설치되는 전기히터와, 전방측 입구를 제외한 나머지 부분이 상기 장치하우징의 내부로 삽입 설치되는 열처리하우징과, 상기 장치하우징의 전방측에 설치되어 열처리하우징의 입구를 개폐시키는 단열식 개폐도어로서 열처리로를 이루며, 상기 열처리하우징의 바닥측에는 열처리하우징의 길이 방향을 따라 처리대상물을 장입시키기 위한 롤러레일이 설치되고, 상기 장치하우징의 외측에는 열처리하우징의 내부공간으로 공정가스를 순환시키기 위한 가스순환기구가 설치된 수평형 가스 열처리장치에 있어서, 상기 가스순환기구는 장치하우징의 상측부에서 길이 방향을 따라 최소 2개소 이상으로 분산 배치되고, 각각의 가스순환기구는 송풍팬과, 상기 송풍팬의 가동을 위한 팬모터와, 상기 송풍팬의 흡입구에 연결 설치되는 가스회수관과, 상기 송풍팬의 토출구에 연결 설치되는 가스공급관을 포함하여서 이루어지며, 상기 가스회수관은 장치하우징과 단열재와 열처리하우징을 관통하여 열처리하우징의 내측 상단부로 삽입 설치되고, 상기 가스공급관은 장치하우징과 단열재를 관통한 상태에서 열처리하우징의 외측면을 따라 하방으로 연장된 다음, 열처리하우징의 하단측을 관통하여 열처리하우징의 바닥부로 삽입 설치되며, 상기 가스회수관과 가스공급관의 끝단부에는 가스흡입기와 가스분배기가 각각 연결 설치되고, 상기 가스흡입기와 가스분배기는 열처리하우징의 내측 상부공간과 바닥부 공간에 걸쳐 파이프 프레임 형태로 배치되는 한편, 해당 파이프 프레임에는 공정가스의 흡기공과 배기공이 각각 형성되며, 상기 가스회수관 또는 가스공급관에는 공정가스가 유입되는 가스유입관이 연결 설치되고, 상기 가스분배기는 롤러레일의 하부측에 해당하는 열처리하우징의 바닥부 공간에 배치되는 것을 특징으로 한다.
추가적인 기술적 사항으로서, 상기 가스흡입기와 가스분배기는 열처리하우징의 중심부에서 길이 방향으로 배치되는 메인파이프의 좌,우측에 일정한 간격을 두고 다수 개의 분기파이프가 연결 설치된 형태의 파이프 프레임이 되며, 상기 가스흡입기와 가스분배기는 가스순환기구의 적용갯수에 맞추어 열처리하우징의 내부공간을 따라 분산 배치되고, 각각의 가스순환기구로부터 연장되는 가스회수관과 가스공급관은 해당 메인파이프의 중심부와 연결 설치되는 것을 특징으로 하며, 상기 배기공은 가스분배기를 이루는 파이프 프레임으로서의 분기파이프 또는 메인파이프와 분기파이프의 하측면에 걸쳐 일정한 간격을 두고 형성되는 것을 특징으로 하며, 상기 열처리하우징의 외곽측 모서리 부분은 소정의 곡률을 가지는 라운드부로 형성되고, 열처리하우징의 천정 부분은 상기 라운드부를 포함하는 돔 형태를 이루도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 처리대상물이 장입되는 열처리하우징의 내부공간 전체에 걸쳐 공정가스가 상부 방향으로 골고루 균일하게 공급 및 순환되도록 함으로서, 수평형 가스 열처리장치의 고질적인 문제점인 공정가스의 불균일한 배분 및 이에 따른 처리영역의 사각지대를 해소하여 대상물의 표면처리 성능을 충분히 확보하는 효과가 있다.
이와 더불어, 공정가스용 매니폴드로서 가스회수관과 가스공급관 및 가스유입관이 포함된 가스순환기구 전체를 열처리로의 상부측에 배치함으로서, 열처리장치의 설비에 따른 공간활용성을 향상시킴은 물론이고, 가스냉각기와 같은 다른 주변기기들을 열처리장치와 함께 설비하는 적용성과 설치작업의 편의성 역시 크게 향상시키는 효과가 있다.
특히, 가스분배기로부터 배출된 공정가스가 열처리하우징의 바닥면과 1차 충돌한 이후 열처리하우징의 내부공간으로 상승되도록 함에 따라, 공정가스의 광범위한 분산기능을 제공하는 효과가 있는 동시에, 공정가스에 포함된 이물질로서의 유분이나 미세입자 성분이 열처리하우징의 바닥면과 충돌하는 과정에서 공정가스와 분리되도록 함에 따라, 해당 이물질이 처리대상물의 표면에 부착되지 않도록 하는 효과가 있다.
또한, 상기 라운드부에 의하여 열처리하우징의 바닥측 모서리 공간으로부터 열처리하우징의 상부측 모서리 공간에 이르는 외곽 부분까지 공정가스가 원활하게 유동되도록 함으로서 처리영역의 사각지대를 거의 제로화시키는 효과가 있으며, 궁극적으로는 대상물의 표면처리 작업에 따른 효율성과 경제성 및 생산성을 극대화시키고, 처리대상물의 품질을 최대한으로 향상시키는 등의 매우 유용한 효과를 제공할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 수평형 가스 열처리장치의 설비상태를 나타내는 평면도.
도 2는 도 1의 측단면도.
도 3은 도 1의 요부 확대 평면도.
도 4는 도 3의 측단면도.
도 5는 도 4의 배면측 단면도.
도 6은 가스흡입기의 설치구조를 나타내는 저면도.
도 7은 가스분배기의 설치구조를 나타내는 평면도.
도 8은 도어개폐기의 구조 및 작동원리를 나타내는 측면도.
이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2에서는 본 발명에 따른 수평형 가스 열처리장치(10)가 이송컨베이어(30) 및 가스냉각기(40)와 같은 주변기기와 함께 설치된 상태를 나타낸 것으로서, 상기 이송컨베이어(30)는 거치대(15)상에 놓여진 처리대상물(15a)을 열처리장치(10)의 열처리로(1) 내부로 투입시키기 위한 것이고, 상기 가스냉각기(40)는 열처리 작업이 완료된 이후 열처리로(1)의 내부에 존재하는 공정가스를 순환식으로 냉각시키기 위한 것이다.
상기 이송컨베이어(30)는 베이스프레임(33)의 상부에 롤러레일(31)이 설치되고, 상기 베이스프레임(33)의 선단측(도면상 우측단)에 롤러레일(31)의 가동을 위한 컨베이어모터(32)가 설치된 구조를 가지며, 처리대상물(15a)이 놓여진 상기 거치대(15)는 이송컨베이어(30)의 롤러레일(31) 상부에 안착된 상태로 롤러레일(31)을 따라 열처리로(1)의 내부로 투입되거나 열처리로(1)의 외부로 배출된다.
도 1에서는 열처리장치(10)의 전방측 입구 부분에 한 쌍의 이송컨베이어(30)가 다수 개(도면상 4개)의 레일프레임(34)을 따라 좌,우로 이동 가능하게 설치되어 있는 바, 이러한 방식에 의하면 각각의 이송컨베이어(30)마다 처리대상물(15a)의 거치대(15)를 올려 놓은 상태에서 처리대상물(15a)의 열처리 작업을 보다 신속하고 용이하게 수행할 수 있는 잇점을 제공한다.
다시 말해서, 레일프레임(34)을 따라 각각의 이송컨베이어(30)를 좌,우로 이동시켜 요구하는 이송컨베이어(30)를 열처리로(1)의 입구에 위치시킬 수 있기 때문에, 열처리로(1)를 통한 대상물의 투입, 열처리된 대상물의 배출 및 또 다른 대상물의 투입, 열처리된 대상물의 하역 및 새로운 대상물의 장착으로 이루어지는 일련의 열처리 작업을 중단없이 순차적이고 연속적으로 수행할 수 있다는 것이다.
상기와 같이 레일프레임(34)을 따라 각각의 이송컨베이어(30)를 좌,우 방향으로 이동시킬 수 있도록 도 2에서와 같이, 이송컨베이어(30)의 베이스프레임(33) 하단에는 다수 개의 롤러브라켓(37)이 설치되고, 상기 각각의 롤러브라켓(37)에 이송롤러(38)가 설치되며, 상기 이송롤러(38)가 해당 레일프레임(34)상에 놓여지도록 설치되고, 각각의 이송롤러(38)는 전동스프라켓(36)이 장착된 회전이송축(35)에 의하여 동시 회전이 가능하도록 연결 설치되어 있다.
따라서, 미도시된 모터의 동력으로 전동스프라켓(36)을 회전시키게 되면, 회전이송축(35)에 설치된 각각의 이송롤러(38)가 전동스프라켓(36)과 함께 회전하게 되고, 이로 인하여 각각의 이송롤러(38)가 롤러브라켓(37)에 의하여 베이스프레임(33)의 하단에 바퀴 형태로 설치된 이송컨베이어(30)가 레일프레임(34)을 따라 좌,우 방향으로 이동하게 되는 것이며, 도면부호 35a는 회전이송축(35)의 연결을 위한 축이음쇠이다.
그리고, 상기 가스냉각기(40)는 처리대상물(15a)의 열처리가 완료된 이후, 송풍팬(42)을 이용하여 열처리에 사용된 고온의 공정가스를 열처리로(1) 외부의 열교환기(44)로 공급시키고, 해당 열교환기(44)에서 공정가스의 냉각작업을 수행한 다음, 냉각된 공정가스를 열처리로(1)의 내부로 재유입시키도록 한 것이며, 상기 열교환기(44)에는 냉각수와 같은 냉각유체를 순환시키기 위한 배관라인(미도시)이 추가로 연결 설치된다.
상기 송풍팬(42)은 팬모터(43)와 함께 받침대(40a)상에 설치되며, 상기 송풍팬(42)의 흡입구로부터 연장되는 공정가스의 흡입덕트(41)가 열처리로(1)의 후방측 상부면에 연결 설치되고, 송풍팬(42)의 토출구측에 공정가스의 냉각을 위한 열교환기(44)가 설치되며, 해당 열교환기(44)을 거쳐 냉각된 공정가스를 열처리로(1)의 내부로 재유입시키기 위한 공급덕트(45)가 열처리로(1)의 후방측 하부면에 연결 설치되어 있다.
도 2에서와 같이 상기 흡입덕트(41)와 공급덕트(45)는 열처리로(1)의 외부측 케이싱을 이루는 장치하우징(1a)과 단열재(1b)를 관통한 다음, 처리대상물(15a)의 장입을 위하여 열처리로(1)의 내부에 설치된 열처리케이싱(1c)과 연결되는 바, 도면상 상기 흡입덕트(41)는 2개의 배관으로 분기된 상태에서 열처리케이싱(1c)의 후방 상부면 좌,우측에 각각 연결 설치되고, 상기 공급덕트(45)는 열처리케이싱(1c)의 후방 하부면 중앙측에 연결 설치되어 있다.
도 1 및 도 2를 기초로 하여 설명되어진 이송컨베이어(30)와 가스냉각기(40)는 본 발명에 따른 수평형 가스 열처리장치(10)와 함께 적용될 수 있는 하나의 대표적인 예를 제시한 것으로서, 상기 이송컨베이어(30)와 가스냉각기(40) 자체는 본 발명을 한정하는 구성요소가 아님을 밝혀두는 바이며, 도면에 도시된 형태 이외에도 다른 여러 가지 형태의 이송컨베이어(30) 및 가스냉각기(40)가 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명에 따른 수평형 가스 열처리장치(10)는 도 3 내지 도 5에 걸쳐 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 내측면을 따라 단열재(1b)가 설치되는 장치하우징(1a)과, 상기 단열재(1b)상에 설치되는 전기히터(16)와, 전방측 입구를 제외한 나머지 부분이 상기 장치하우징(1a)의 내부로 삽입 설치되는 열처리하우징(1c)과, 상기 장치하우징(1a)의 전방측에 설치되어 열처리하우징(1c)의 입구를 개폐시키는 단열식 개폐도어(2)를 포함하는 열처리로(1)를 기초로 하여 구성된다.
상기 장치하우징(1a)은 통상 금속 재질의 조립식 판넬을 이용하여 구축되고, 상기 단열재(1b)로서는 내화벽돌이 주로 사용되지만 이외에도 다양한 단열소재가 사용될 수 있으며, 상기 개폐도어(2) 역시 조립식 판넬을 이용하여 제작된 도어벽체(2a) 내측에 단열재(2b)가 설치된 것이고, 상기 전기히터(16)는 도 5에서와 같이 장치하우징(1a)의 좌,우 내측벽에 해당하는 위치에서 단열재(1b)를 따라 높이 방향으로 다수 개가 설치되어 있다.
상기 전기히터(16)는 열처리로(1)의 내부온도를 요구하는 처리온도까지 상승시키기 위한 것으로서, 이러한 전기히팅 방식 이외에도 고주파 유도가열과 같은 여러 가지의 가열방식이 적용될 수 있고, 상기 열처리하우징(1c)은 처리대상물(15a)이 투입 및 배출되는 전방측(도면상 우측) 입구 부분을 제외한 나머지 부분이 단열재(1b)와 소정의 간격을 두고 이격되도록 장치하우징(1a)의 내부에 배치된다.
이를 위하여, 장치하우징(1a)의 바닥부에는 단열재(1b) 또는 이와 유사한 소재 등을 이용한 바닥보강재(14)가 부설되는 한편, 상기 바닥보강재(14)상에 열처리하우징(1c)을 지지하는 간격유지구로서의 스페이서(14a)가 설치되어 있으며, 장치하우징(1a)의 하측부에는 열처리장치(10)를 지지하는 장치베이스(1d)가 제공되고, 열처리로(1)의 일측부에는 작업난간(9a)을 구비하는 작업사다리(9)가 설치되어 있다.
그리고, 상기 열처리하우징(1c)의 바닥측에는 열처리하우징(1c)의 길이 방향을 따라 처리대상물(15a)을 거치대(15)와 함께 장입시킬 수 있도록, 한 쌍의 롤러레일(13)이 레일지지대(13a)를 베이스로 하여 평행하게 설치되어 있으며, 장치하우징(1a)의 상부측에는 열처리하우징(1c)의 내부공간으로 공정가스를 공급 및 순환시키기 위한 가스순환기구(3)가 설치되어 있다.
상기 가스순환기구(3)는 장치하우징(1a)의 상측부에서 장치하우징(1a)의 길이 방향을 따라 다수 개(도면상 3개)로 분산 배치되고, 각각의 가스순환기구(3)는 송풍팬(4)과, 상기 송풍팬(4)의 가동을 위한 팬모터(5)와, 상기 송풍팬(4)의 흡입구에 연결 설치되는 가스회수관(6)과, 상기 송풍팬(4)의 토출구에 연결 설치되는 가스공급관(7)을 포함하여서 이루어진다.
상기 송풍팬(4)과 팬모터(5)는 장치하우징(1a)의 상단면에 제공된 받침대(3a)상에 설치되고, 송풍팬(4)의 임펠러축(4a)이 팬모터(5)의 구동축과 전동수단으로 연결 설치되는 한편, 상기 임펠러축(4a)에 베어링유닛(4b)이 추가로 설치되어 있으며, 상기 가스냉각기(40)용 송풍팬(42) 역시 마찬가지로 해당 임펠러축(42a)이 팬모터(43)의 구동축과 연결 설치되고, 상기 임펠러축(42a)에 베어링유닛(42b)이 설치되며, 가스냉각기(40)의 받침대(40a) 하단에는 이동바퀴(40b)가 설치되어 있다.
상기와 같이 송풍팬(4)을 포함하는 가스순환기구(3)를 장치하우징(1a)의 상부측에 다수 개로 분산 배치시킴으로서, 그 길이가 비교적 길고 내부 공간이 넓은 열처리하우징(1c)으로 공정가스를 균일하게 공급 및 순환시킬 수 있도록 하며, 가스순환기구(3)의 적용개수는 열처리로(1)의 길이에 맞추어 다양하게 조정이 가능하지만, 최소 2개소로부터 최대 5개소의 범위내로 하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 가스회수관(6)은 장치하우징(1a)과 단열재(1b)와 열처리하우징(1c)을 관통하여 열처리하우징(1c)의 내측 상단부로 삽입 설치되고, 상기 가스공급관(7)은 도 5에서와 같이 장치하우징(1a)과 단열재(1b)를 관통한 상태에서 열처리하우징(1c)의 외측면을 따라 하방으로 연장된 다음, 열처리하우징(1c)의 하단측을 관통하여 열처리하우징(1c)의 바닥부로 삽입 설치된다.
상기와 같이 가스공급관(7)을 열처리하우징(1c)의 외측면에 배치시키는 이유는, 열처리하우징(1c)의 내부로 공급되는 공정가스가 전기히터(16)에 의하여 소정의 온도로 예열되도록 함으로서, 열처리하우징(1c)의 내부에 조성된 처리온도가 공정가스의 유입에 의하여 저하되지 않도록 하고, 이를 통하여 대상물의 처리효율을 일정한 수준으로 유지시키도록 함에 있으며, 가스회수관(6)과 가스공급관(7)의 관통부위에는 공정가스의 누설을 방지하도록 기밀(氣密) 처리를 수행하는 것이 바람직하다.
또한, 열처리하우징(1c)의 상단측과 바닥측으로 삽입된 가스회수관(6)과 가스공급관(7)의 끝단부에는 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)가 각각 연결 설치되는 바, 상기 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)는 열처리하우징(1c)의 내측 상부공간과 바닥부 공간을 커버하는 파이프 프레임 형태로 배치하는 것이 바람직하며, 해당 파이프 프레임에는 공정가스의 흡입과 배출을 위한 가스유동구멍이 형성된다.
상기와 같이 가스회수관(6)과 연결되는 가스흡입기(11) 및 가스공급관(7)과 연결되는 가스분배기(12)를 파이프 프레임의 형태로 하여 열처리하우징(1c)의 내측 상부와 바닥부에 각각 배치하되, 공정가스의 균일한 공급 및 회수가 가능하도록 가스흡입기(11)와 가스분배기(12) 역시 가스순환기구(3)의 적용개수에 맞추어 해당 위치에서 다수 개로 분산 배치시키는 것이 바람직하다.
이와 더불어, 상기 가스회수관(6)에는 가스유입관(8)이 연결 설치되는 바, 상기 가스유입관(8)은 가스탱크로부터 배출된 다종의 처리가스가 가스혼합기에서 소정 비율의 공정가스로 조성된 다음, 유량제어밸브 등을 거쳐 열처리에 필요한 유량만큼 열처리하우징(1c)의 내부로 유입시키는 통로가 되는 한편, 가스순환기구(3)를 이용하여 열처리하우징(1c) 내부의 공정가스(폐가스)를 순환시키는 과정에서 새로운 공정가스가 일정 비율로 혼입되도록 하는 기능을 수행한다.
상기와 같이 가스유입관(8)을 가스회수관(6)에 연결시키는 이유는, 송풍팬(4)의 작동시 발생하는 흡입력을 이용하여 새로운 공정가스가 유량제어밸브 등을 거쳐 가스회수관(6)으로 자동 유입될 수 있기 때문이며, 필요에 따라서는 상기 가스유입관(8)을 가스공급관(7)에 연결시키는 것도 가능하고, 상기 가스분배기(12)는 롤러레일(13)의 하부측에 해당하는 열처리하우징(1c)의 바닥부 공간, 즉 레일지지대(13a)의 사이에 배치시키는 것이 가장 바람직하다.
도 6 및 도 7에서는 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)의 대표적인 설치상태를 도시하였는 바, 상기 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)는, 열처리하우징(1c)의 중심부에서 길이 방향으로 배치되는 메인파이프(11a)(12a)와, 상기 메인파이프(11a)(12a)의 좌,우측에서 일정한 간격을 두고 설치되는 다수 개(도면상 좌,우측 각각 5개)의 분기파이프(11b)(12b)로 이루어진다.
상기 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)는 가스순환기구(3)의 적용갯수에 맞추어 열처리하우징(1c)의 내부공간을 따라 분산 배치되고, 각각의 가스순환기구(1c)로부터 연장되는 가스회수관(6)과 가스공급관(7)은 해당 메인파이프(11a)(12a)의 중심부와 연결 설치되며, 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)를 이루는 메인파이프(11a)(12a)와 분기파이프(11b)(12b)에는 공정가스의 흡기공(11c)과 배기공(12c)이 각각 형성된다.
상기와 같이 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)를 메인파이프(11a)(12a)와 분기파이프(11b)(12b)에 의한 "王"자 형태의 파이프 프레임으로 하여 열처리하우징(1c)의 내측 상부와 바닥부에 동일한 형태로 배치시키는 이유는, 열처리하우징(1c)의 내부공간을 통하여 공정가스의 상향식 흐름을 조성토록 하되, 열처리하우징(1c)의 내부공간 전체에 걸쳐 공정가스의 균일한 분배와 확산 및 회수가 가능토록 함에 있다.
따라서, 상기와 같은 기능을 달성할 수 있는 것이라면 "田"자 형태나 "目"자 형태와 같은 다양한 형태의 파이프 프레임이 가스흡입기(11) 또는 가스분배기(12)로서 적용될 수 있고, 필요시 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)를 서로 다른 형태의 파이프 프레임으로 설치하는 것도 가능하며, 흡기공(11c)과 배기공(12c)이 형성되는 위치나 해당 구멍의 배치간격 및 구멍의 치수 등은 다양하게 조정이 가능함을 밝혀두는 바이다.
상기와 같이 본 발명의 수평형 가스 열처리장치(10)는, 장치하우징(1a)의 상측부에 송풍팬(4)이 구비된 가스순환기구(3)를 다수 개로 설치하고, 열처리하우징(1c)의 내측 상부와 바닥부에는 흡기공(11c)과 배기공(12c)이 형성된 파이프 프레임 형태의 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)를 가스순환기구(3)의 개수에 맞추어 분산 배치시키며, 각각의 송풍팬(4)으로부터 연장되는 가스회수관(6)과 가스공급관(7)을 해당 가스흡입기(11) 및 가스분배기(12)와 연결시킴으로서, 처리대상물(15a)이 장입되는 열처리하우징(1c)의 내부공간 전체에 걸쳐 공정가스가 상부 방향으로 골고루 균일하게 공급 및 순환되도록 할 수 있다.
이로 인하여, 선출원된 수평형 가스 열처리장치 뿐만 아니라 기존의 수평형 가스 열처리장치가 가지고 있던 고질적인 문제점인 공정가스의 불균일한 배분 및 이에 따른 처리영역의 사각지대를 해소하여 대상물의 표면처리(열처리) 성능을 충분히 확보토록 할 수 있으며, 공정가스용 매니폴드로서 가스회수관(6)과 가스공급관(7)이 포함된 가스순환기구(3)를 열처리로(1)의 상부측에 배치함으로서, 열처리장치(10)의 설비에 따른 공간활용성 및 가스냉각기(40)와 같은 다른 주변기기들의 적용성을 크게 향상시킬 수 있는 것이다.
본 발명에 추가로 적용되는 특징적인 기술적 구성으로서 도 5 및 도 6에서와 같이, 가스분배기(12)를 이루는 파이프 프레임의 하측면을 따라 배기공(12c)을 형성시키고, 열처리하우징(1c)의 외곽측 모서리 부분은 소정의 곡률을 가지는 라운드부(17)로 형성시키되, 열처리하우징(1c)의 천정 부분은 상기 라운드부(17)를 포함하는 돔(Dome) 형태를 이루도록 설치하는 것이며, 상기 흡기공(11c)의 위치는 크게 구애를 받지 않아도 무방하지만 배기공(12c)과 같이 가스흡입기(11)의 하측부에 형성시키는 것이 바람직하다.
상기와 같은 구성을 추가로 적용하게 되면, 가스분배기(12)로부터 배출된 공정가스가 열처리하우징(1c)의 바닥면과 1차 충돌한 이후 열처리하우징(1c)의 내부공간으로 상승되도록 함에 따라 공정가스의 광범위한 분산기능을 제공할 수 있는 동시에, 공정가스에 포함된 이물질로서의 유분이나 미세입자 성분이 열처리하우징(1c)의 바닥면과 충돌하는 과정에서 공정가스와 효과적으로 분리되도록 함에 따라 해당 이물질이 처리대상물(15a)의 표면에 부착되지 않도록 하는 잇점을 제공할 수 있으며, 이는 대상물의 표면처리 효율의 향상과 밀접한 관련이 있는 것이다.
더욱이, 상기 라운드부(17)에 의하여 열처리하우징(1c)의 바닥측 모서리 공간으로부터 열처리하우징(1c)의 상부측 모서리 공간에 이르는 외곽 부분까지 공정가스가 원활하게 유동되도록 하여 처리영역의 사각지대를 거의 제로(Zero)화시킬 수 있으며, 이로 인하여 대상물의 표면처리 작업에 따른 효율성과 경제성 및 생산성을 극대화시키고, 처리대상물(15a)의 품질을 최대한으로 향상시키는 측면에 보다 더 크게 기여할 수 있는 것이다.
마지막으로, 도 8에 도시된 것은 열처리로(1)의 개폐도어(2)와 함께 설치되는 도어개폐기(20)의 구조 및 작동원리를 나타낸 것으로서, 열처리로(1)의 장치하우징(1a) 전방면 상,하측에 개폐실린더(21)가 설치되며, 하단측 개폐실린더(21)의 피스톤로드(21b)에는 개폐도어(2)를 하부측에서 떠받치는 레일 형태의 도어받침대(27)가 링크레버(26)를 개재시킨 상태로 연결 설치되고, 개폐도어(2)의 하단부에는 도어받침대(27)상에 놓여지는 개폐가이드(27a)가 설치되어 있으며, 상단측 개폐실린더(21)의 피스톤로드에는 개폐도어(2)의 도어브라켓(25)을 개폐방향으로 밀고 당기는 개폐로드(21a)가 설치되어 있다.
그리고, 개폐도어(2)의 상부에는 도어레일(22)이 설치되며, 상기 도어레일(22)에는 가이드롤러(24a)가 장착된 행거프레임(24)이 연결 설치되고, 상기 행거프레임(24)이 도어행거(23)에 의하여 개폐도어(2)의 상단부측과 링크식으로 연결되어 있으며, 도 3에서와 같이 상기 도어레일(22)은 수직 방향으로 설치된 한 쌍의 지주대(22a) 상단에 걸쳐 가로지게 연결 설치되어 있고, 열처리로(1)의 전방 좌,우측에도 개폐로드(21a)를 구비하는 개폐실린더(21)가 설치되어 있다.
따라서, 최초 도 4에 도시된 개폐도어(2)의 폐쇄 상태에서 하단측 개폐실린더(21)의 피스톤로드(21b)를 후방으로 당겨 도어받침대(27)를 링크레버(26)와 함께 시계 방향으로 회전 및 직립시키는 동시에, 상단측과 좌,우측 개폐실린더(21)의 개폐로드(21a)를 이용하여 개폐도어(2)의 도어브라켓(25)을 전방으로 밀어내게 되면, 도 8에서와 같이 개폐도어(2)가 열처리로(1)의 입구과 이격된 상태가 되는 한편, 행거프레임(24)과 연결된 도어행거(23)에 의하여 도어레일(22)에 매달린 상태가 된다.
상기와 같은 상태에서 개폐도어(2)를 측방향으로 밀어내게 되면, 개폐도어(2)와 연결된 행거프레임(24)의 가이드롤러(24a)가 도어레일(22)을 따라 회전 이동하면서 개폐도어(2)를 개방측 방향으로 완전히 젖혀 놓을 수 있게 되며, 이러한 작업은 인력에 의하여 수행될 수도 있고, 도어레일(22)에 설치된 크레인이나 호이스트(Hoist) 등을 이용하여 수행될 수도 있으며, 개폐도어(2)의 폐쇄 작동은 위에서 설명되어진 것과 반대 방향으로 수행된다.
도 8을 기초로 하여 설명되어진 도어개폐기(20) 역시 본 발명의 수평형 가스 열처리장치(10)와 함께 적용될 수 있는 하나의 대표적인 일례에 불과한 것으로서, 도어개폐기(20) 자체의 구조가 본 발명의 기술적 구성을 한정하는 것은 아니며, 도면에 도시된 형태의 슬라이드식 개폐도어(2) 이외에도 힌지식 개폐도어나 승하강식 개폐도어와 같은 다양한 형태의 도어구조가 적용될 수 있음을 밝혀두는 바이다.
1 : 열처리로 1a : 장치하우징 1b,2b : 단열재
1c : 열처리하우징 1d : 장치베이스 2 : 개폐도어
2a : 도어벽체 3 : 가스순환기구 3a,40a : 받침대
4,42 : 송풍팬 4a,42a : 임펠러축 4b,42b : 베어링유닛
5,43 : 팬모터 6 : 가스회수관 7 : 가스공급관
8 : 가스유입관 9 : 작업사다리 9a : 작업난간
10 : 열처리장치 11 : 가스흡입기 11a,12a : 메인파이프
11b,12b : 분기파이프 11c : 흡기공 12 : 가스분배기
12c : 배기공 13,31 : 롤러레일 13a : 레일지지대
14 : 바닥보강재 14a : 스페이서 15 : 거치대
15a : 처리대상물 16 : 전기히터 17 : 라운드부
20 : 도어개폐기 21 : 개폐실린더 21a : 개폐로드
21b : 피스톤로드 22 : 도어레일 22a : 지주대
23 : 도어행거 24 : 행거프레임 24a : 가이드롤러
25 : 도어브라켓 26 : 링크레버 27 : 도어받침대
27a : 개폐가이드 30 : 이송컨베이어 32 : 컨베이어모터
33 : 베이스프레임 34 : 레일프레임 35 : 회전이송축
35a : 축이음쇠 36 : 전동스프라켓 37 : 롤러브라켓
38 : 이송롤러 40 : 가스냉각기 40b : 이동바퀴
41 : 흡입덕트 44 : 열교환기 45 : 공급덕트

Claims (4)

  1. 내측면을 따라 단열재(1b)가 설치되는 장치하우징(1a)과, 상기 단열재(1b)상에 설치되는 전기히터(16)와, 전방측 입구를 제외한 나머지 부분이 상기 장치하우징(1a)의 내부로 삽입 설치되는 열처리하우징(1c)과, 상기 장치하우징(1a)의 전방측에 설치되어 열처리하우징(1c)의 입구를 개폐시키는 단열식 개폐도어(2)로서 열처리로(1)를 이루며, 상기 열처리하우징(1c)의 바닥측에는 열처리하우징(1c)의 길이 방향을 따라 처리대상물(15a)을 장입시키기 위한 롤러레일(13)이 설치되고, 상기 장치하우징(1a)의 외측에는 열처리하우징(1c)의 내부공간으로 공정가스를 순환시키기 위한 가스순환기구(3)가 설치된 수평형 가스 열처리장치(10)에 있어서,
    상기 가스순환기구(3)는 장치하우징(1a)의 상측부에서 길이 방향을 따라 최소 2개소 이상으로 분산 배치되고, 각각의 가스순환기구(3)는 송풍팬(4)과, 상기 송풍팬(4)의 가동을 위한 팬모터(5)와, 상기 송풍팬(4)의 흡입구에 연결 설치되는 가스회수관(6)과, 상기 송풍팬(4)의 토출구에 연결 설치되는 가스공급관(7)을 포함하여서 이루어지며,
    상기 가스회수관(6)은 장치하우징(1a)과 단열재(1b)와 열처리하우징(1c)을 관통하여 열처리하우징(1c)의 내측 상단부로 삽입 설치되고, 상기 가스공급관(7)은 장치하우징(1a)과 단열재(1b)를 관통한 상태에서 열처리하우징(1c)의 외측면을 따라 하방으로 연장된 다음, 열처리하우징(1c)의 하단측을 관통하여 열처리하우징(1c)의 바닥부로 삽입 설치되며,
    상기 가스회수관(6)과 가스공급관(7)의 끝단부에는 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)가 각각 연결 설치되고, 상기 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)는 열처리하우징(1c)의 내측 상부공간과 바닥부 공간에 걸쳐 파이프 프레임 형태로 배치되는 한편, 해당 파이프 프레임에는 공정가스의 흡기공(11c)과 배기공(12c)이 각각 형성되며,
    상기 가스회수관(6) 또는 가스공급관(7)에는 공정가스가 유입되는 가스유입관(8)이 연결 설치되고, 상기 가스분배기(12)는 롤러레일(13)의 하부측에 해당하는 열처리하우징(1c)의 바닥부 공간에 배치되는 것을 특징으로 하는 가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)는 열처리하우징(1c)의 중심부에서 길이 방향으로 배치되는 메인파이프(11a)(12a)의 좌,우측에 일정한 간격을 두고 다수 개의 분기파이프(11b)(12b)가 연결 설치된 형태의 파이프 프레임이 되며,
    상기 가스흡입기(11)와 가스분배기(12)는 가스순환기구(3)의 적용갯수에 맞추어 열처리하우징(1c)의 내부공간을 따라 분산 배치되고, 각각의 가스순환기구(1c)로부터 연장되는 가스회수관(6)과 가스공급관(7)은 해당 메인파이프(11a)(12a)의 중심부와 연결 설치되는 것을 특징으로 하는 가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 배기공(12c)은 가스분배기(12)를 이루는 파이프 프레임의 하측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 열처리하우징(1c)의 외곽측 모서리 부분은 소정의 곡률을 가지는 라운드부(17)로 형성되고, 열처리하우징(1c)의 천정 부분은 상기 라운드부(17)를 포함하는 돔 형태를 이루도록 설치되는 것을 특징으로 하는 가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치.
KR1020140062682A 2014-05-26 2014-05-26 가스의 상향 분산 공급식 수평형 열처리장치 KR20150135800A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101864236B1 (ko) * 2016-12-15 2018-06-05 주식회사 포스코 소둔로 분위기가스 주입장치
CN113899218A (zh) * 2021-09-22 2022-01-07 肇庆市昊达机电设备有限公司 一种气氛网带炉的进气机构
KR20230093703A (ko) * 2021-12-20 2023-06-27 이광래 열처리용 항온로

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