KR20180037860A - 전력 반도체용 초고온 열처리 공정 장비 개발에 대한　튜브 매립형 소성로용 냉각 장치 - Google Patents

전력 반도체용 초고온 열처리 공정 장비 개발에 대한　튜브 매립형 소성로용 냉각 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 튜브 매립형 소성로에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 튜브가 매립된 소성로의 하단을 마감하는 베이스 플레이트의 하부에 마련되는 냉각장치에 있어서, 제1상부플랜지, 제2상부플랜지 및, 제2상부플랜지에 마련된 홈에 삽입되는 제1패킹으로 구성되는 상부플랜지부; 상기 상부플랜지부의 하부에 면접하며, 냉각수를 공급하는 제1공급부, 냉각수를 배출하는 제1배출부, 냉각수가 순환되는 제1냉각조로 구성되는 제1냉각부; 상기 제1냉각부하부에 면접하는 하부플랜지, 하부플랜지의 하부에 위치하는 브래킷 및 상기 브래킷에 마련된 홈에 삽입되는 제2패킹으로 구성되는 하부플랜지부; 상기 하부플랜지부 하부에 면접하며, 냉각수를 공급하는 제2공급부, 냉각수를 배출하는 제2배출부, 냉각수가 순환되는 제2냉각조로 구성되는 제2냉각부;를 포함하여 구성되며, 상기 상부플랜지부, 제1냉각부 및 하부플랜지는 소성로에 트레이가 입출가능하도록 중앙부가 천공되며, 상기 제1냉각조는 "ㄱ"자 형상 및 이에 대칭되는 형상의 단면을 가져 상부로는 상부플랜지부를 냉각하며, 측면으로는 적어도 가스 유입관 및 열전쌍 인입관을 냉각하고, 하부로는 하부플랜지를 냉각하는 것을 특징으로 하는 튜브 매립형 소성로용 냉각 장치를 제공한다.

Description

전력 반도체용 초고온 열처리 공정 장비 개발에 대한　튜브 매립형 소성로용 냉각 장치{Power cooling water device for tube buried furnace regarding the development of the high temperature furnace firing the electric power semiconductor}
본 발명은 튜브 매립형 소성로용 냉각 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 설명하면, 피처리체가 수용되는 튜브가 열처리부에 내설되어, 자칫 발생하기 쉬운 누설의 문제를 해결하기 위하여 설치된 기밀부가 고열에 의하여 훼손되지 않도록 하기 위한 튜브 매립형 소성로용 냉각 장치에 관한 것이다.
반도체 분야에서 소성로는 피처리체인 반도체 웨이퍼를 산화시키거나, 도판트를 확산시키거나 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition)와 같은 증착 공정을 수행하기 위하여 사용된다.
이러한 소성로는 대한민국등록특허 제10-1148330호 열처리로 및 그 제조방법(이하, '선행기술' 이라 함)을 통해 등록된 바 있다.
선행기술은 피처리체를 수용하여 열처리하는 처리 용기와, 처리 용기를 둘러싸는 통 형상의 단열재와, 상기 단열재의 내주면을 따라서 배치된 나선 형상의 저항 발열체와, 단열재의 내주면에 축 방향으로 평행하게 설치되어 저항 발열체를, 축 방향을 따르는 소정 피치로 지지하는 지지체를 구비한 열처리로의 제조 방법이며, 축 방향을 따라서 배치된 복수의 단자판을 갖는 나선 형상의 저항 발열체와, 상기 저항 발열체의 내측에 위치하는 기초부와, 이 기초부와 저항 발열체 사이를 통과하여 반경 방향 외측으로 연장되는 동시에 저항 발열체를 지지하는 복수의 지지편을 갖고, 상기 지지편의 상면부가 저항 발열체의 열팽창, 수축에 따른 이동 시에 마찰 저항을 저감시키도록 곡면 형상으로 형성되어 있는 빗 형상의 지지체와, 상기 지지체를 저항 발열체의 주위 방향에서 소정위치에 위치 결정하여 축 방향으로 정렬시키는 지그를 준비하는 공정과, 상기 지그를 회전시키면서 지그 상에 상기 지지체를 개재하여 상기 저항 발열체를 장착하는 공정과, 상기 저항 발열체의 외주에 상기 단자판 및 지지체의 지지편을 피해 여과재를 배치하고, 상기 여과재 상에 상기 저항 발열체의 축 방향을 따라서 연장되는 직경의 막대재를 주위 방향으로 간격을 두고 배치하는 공정과, 상기 저항 발열체를 단열 재료를 이루는 무기질 섬유를 포함하는 현탁액 중에 침지시켜 저항 발열체의 내측으로부터의 흡인에 의해 상기 여과재 상에 상기 단열 재료를 퇴적시키는 공정과, 상기 여과재에 퇴적된 단열 재료를 건조시켜 단열재를 형성하는 공정과, 건조 후에 상기 단열재와 상기 여과재 사이로부터 상기 막대재를 빼내고, 또한 상기 단열재와 상기 저항 발열체 사이로부터 상기 여과재를 빼내는 공정과, 상기 지그를 상기 지지체로부터 제거하는 공정을 발명의 필수 요소로 하고 있으며, 이를 통해 저항 발열체의 열팽창 수축 시의 지지체와 저항 발열체 사이의 마찰 저항을 저감시켜 저항 발열체의 잔류 응력에 의한 영구 왜곡의 발생을 억제할 수 있어 것을 발명의 목적 및 효과로 하고 있다.
그러나 선행기술은 처리 용기(3) 하부가 소성로(1) 외부로 노출되어 효율은 물론, 훼손이 우려되는 문제가 있다.
처리 용기(3)는 발열체에 의해 고온으로 과열되며, 대략 1000℃ 내지 1700℃ 이상의 환경에서 운용됨에도 불구하고, 하부가 상온에 노출되어 노출된 부분과 노출되지 않은 부분간 경계부를 위주로 극심한 온도차가 발생한다.
운용횟수가 1회인 경우는 큰 문제가 없으나, 반복 공정에 의해 지속적으로 운용되는 경우에는 상기 처리 용기(3)의 상기 경계부를 위주로 크랙(crack)이 발생하며, 따라서 고가의 처리 용기를 전체적으로 교체해야 하는 문제점이 있으며, 이로 인하여 경제적 손실의 발생을 야기한다.
또한, 처리 용기(3)의 하부가 상온에 노출되어 있으나, 상부에 비해 온도가 낮을 뿐, 표면온도는 상온보다 훨씬 높은 온도를 유지하고 있어, 안전사고에 취약하다는 문제점도 있다.
KR 10-1148330 B
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 튜브가 소성로내에 내설됨에 따라서 취약해진 기밀을 보강하고, 그 기밀을 위한 기밀부의 열적 훼손을 예방하여 기밀상태를 장기간 유지할 수 있도록 하는 것이다.
본 발명은 전술한 목적을 달성하기 위하여, 튜브가 매립된 소성로의 하단을 마감하는 베이스 플레이트의 하부에 마련되는 냉각장치에 있어서, 제1상부플랜지, 제2상부플랜지 및, 제2상부플랜지에 마련된 홈에 삽입되는 제1패킹으로 구성되는 상부플랜지부; 상기 상부플랜지부의 하부에 면접하며, 냉각수를 공급하는 제1공급부, 냉각수를 배출하는 제1배출부, 냉각수가 순환되는 제1냉각조로 구성되는 제1냉각부; 상기 제1냉각부하부에 면접하는 하부플랜지, 하부플랜지의 하부에 위치하는 브래킷 및 상기 브래킷에 마련된 홈에 삽입되는 제2패킹으로 구성되는 하부플랜지부; 상기 하부플랜지부 하부에 면접하며, 냉각수를 공급하는 제2공급부, 냉각수를 배출하는 제2배출부, 냉각수가 순환되는 제2냉각조로 구성되는 제2냉각부;를 포함하여 구성되며, 상기 상부플랜지부, 제1냉각부 및 하부플랜지는 소성로에 트레이가 입출가능하도록 중앙부가 천공되며, 상기 제1냉각조는 "ㄱ"자 형상 및 이에 대칭되는 형상의 단면을 가져 상부로는 상부플랜지부를 냉각하며, 측면으로는 적어도 가스 유입관 및 열전쌍 인입관을 냉각하고, 하부로는 하부플랜지를 냉각하는 것을 특징으로 하는 튜브 매립형 소성로용 냉각 장치를 제공한다.
상기 제1패킹 및 제2패킹은, 고무재질인 것이 바람직하다.
상기 브래킷 및 제2냉각부에는 가스 유입관 및 열전쌍 인입관이 통과할 수 있도록 관통공이 형성된 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 튜브가 소성로내에 내설됨에 따라서 취약해진 기밀을 보강하고, 그 기밀을 위한 기밀부의 열적 훼손을 예방하여 기밀상태를 장기간 유지할 수 있도록 하는 작용효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소성로를 설명하기 위해 나타낸 전체도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각장치를 설명하기 위해 나타낸 단면도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열처리부를 설명하기 위해 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지지대를 설명하기 위해 나타낸 단면도,
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 셔틀을 설명하기 위해 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명을 첨부되는 도면과 바람직한 실시예를 기초로 보다 상세히 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 정의되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의 내려진 것으로, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 소성로(100)를 설명하기 위해 나타낸 전체도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 냉각장치를 설명하기 위해 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 열처리부(110)를 설명하기 위해 나타낸 단면도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 지지대를 설명하기 위해 나타낸 단면도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명의 튜브(126)가 매립된 소성로(100)는 프레임(101)과 베이스 프레임(103)을 기본 골격으로 하여 구성된다. 더 구체적으로는 하우징(122) 내부에 마련되며, 피처리부의 열처리가 이루어지는 열처리부(110), 상기 피처리부가 실장된 트레이(140)를 상기 열처리부(110)로부터 인출 및 인입시키고 상기 열처리부(110)를 컨트롤하는 제어부(170)를 포함하는 소성로를 기본 구성으로 한다. 제어부에는 통상적인 조작부(190)가 구비되어 있다.
본 발명의 소성로(100) 하부에는 냉각부(200)가 별도로 마련되는 냉각장치를 개시한다. 냉각장치는 소성로를 위한 직접적 냉각수단은 아니며, 소성로의 기밀을 유지하는 기밀부(제1패킹 및 제2패킹)가 탄성을 갖는 고무 재질의 것을 주로 사용하는 것을 감안하면, 상기 기밀부가 소성로 외측에 구비된다고 하여도 열에 의해 소실될 수 있는 바, 이에 대한 냉각이 필요하다.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 냉각장치는 튜브가 매립된 소성로의 하단을 마감하는 베이스 플레이트(103)의 하부에 마련된다.
상기 냉각장치는, 베이스 프레임 하부에 순차적으로 구성되는 제1상부플랜지(214), 제2상부플랜지(215) 및, 제2상부플랜지(215)에 마련된 홈에 삽입되는 제1패킹(214)으로 구성되는 상부플랜지부를 갖는다.
상기 제1상부플랜지(214), 제2상부플랜지(215)는 제2상부플랜지(215)의 하면 가공의 문제로 인하여(K부분) 서로 구분하여 구성되며, 구분 구성시 상기 두 플랜지의 면접위치에서 기밀이 유지될 필요성이 높으므로 제1패킹(216)을 구성하였다.
그러나, 후술하는 제2패킹(137)과 마찬가지로 제1패킹(216)은 대개 기밀성의 확보를 위하여 탄성이 있는 고무재질로 구성하게 되며, 이 경우 열에 취약한 상태가 되어 오래지않아 열화되며, 따라서 기밀성이 훼손될 수 있다.
그러므로, 제1패킹(216)을 냉각시켜줄 필요가 있다. 그 밖에도 상부 플랜지들(214, 215) 역시 소성로의 반복적 사용에 의하여 오랜 기간 높은 열에 노출될 경우 형상에 변형이 생기므로, 즉 편평도에 문제가 생길 수 있으므로 기밀성이 훼손될 수 있다. 그러므로, 상부 플랜지들(214, 215) 또한 열 손상으로부터 보호할 필요가 있다.
그러므로, 상기 제2상부플랜지(215)의 하부에 면접하며, 냉각수를 공급하는 제1공급부(212), 냉각수를 배출하는 제1배출부(213), 냉각수가 순환되는 제1냉각조(211)로 구성되는 제1냉각부(210)를 구성하였다.
상기 제1냉각조(211)는 "ㄱ"자 및 그 대칭형상의 단면을 가지며, 위로는 상부 플랜지들(214, 215) 및 제1패킹(216)을 냉각하며, 측면으로는 주로 가스 유입관(G)과 열전쌍 인입관(T)을 열로부터 보호할 수 있다. 따라서, 제1냉각부(210)는 도시되지는 아니하였으나, 상기 가스 유입관(G)과 열전쌍 인입관(T)과 각각 접할 수도 있다.
또한, 상기 제1냉각부(210) 하부에 면접하는 하부플랜지(217), 하부플랜지(217)의 하부에 위치하는 브래킷(135) 및 상기 브래킷(135)에 마련된 홈에 삽입되는 제2패킹(137)으로 구성되는 하부플랜지부 또한, 상부플랜지부와 마찬가지로 소성로에서 비롯되는 높은 열에 의하여 반복하여 노출되면 변형이 발생될 우려가 있으며, 이에, 냉각수단이 필요하다. 즉, 상기 브래킷(135) 하부에 면접하며, 냉각수를 공급하는 제2공급부(222), 냉각수를 배출하는 제2배출부(223), 냉각수가 순환되는 제2냉각조(221)로 구성되는 제2냉각부(220)에 의하여 하부플랜지부가 냉각된다. 다만, 하부플랜지(217)는 제1냉각부(210)의 하부에 위치하여 이중으로 냉각될 수 있다.
또한, 상기 가스 유입관(G)과 열전쌍 인입관(T)은 상기 제2냉각조(221)를 관통하여 형성되므로 이 부분에서도 제2냉각조(221)가 상기 가스 유입관(G)과 열전쌍 인입관(T)과 면접할 수 있으며, 상기 가스 유입관(G)과 열전쌍 인입관(T)의 냉각이 보다 효과적으로 이루어질 수 있다.
상기 상부플랜지부, 제1냉각부(210) 및 하부플랜지(217)는 소성로에 트레이(140)가 입출가능하도록 중앙부가 천공되어 있으며, 이는 도 2의 단면도를 통하여 확인될 수 있다.
상기 브래킷 또한 가스유입관 및 열전쌍이 입입될 수 있도록 관통공이 형성된다.
한편, 본 발명의 소성로(100)는 웨이퍼의 열처리를 통한 표면 산화막 형성을 위하여 주로 사용되는 것이며, 이를 위하여 열처리 공정 중 별도로 환원가스를 사용하지 않으므로, 공기가 유입을 차단하기 위한 튜브(126) 단부 밀봉장치를 필요로 하지 않는다.
통상적으로 열처리시 튜브(126)를 사용하는 이유는 튜브(126) 내의 분위기를 환원분위기로 유지한 상태에서 튜브(126)내에 장입된 기물을 열처리하기 위한 것이다. 이를 위하여 튜브(126)는 외부의 공기가 유입되지 않도록 고밀도로 제작되며, 튜브(126) 내에는 가스 유입관을 연결하여 환원가스를 흘려주고, 상기 가스 유입관은 실리콘과 같은 내열고무에 삽입하여 튜브(126)의 입구를 밀봉함과 동시에 가스 유입관의 단부가 튜브(126)의 내부를 향하도록 구성하여 열처리시 상기 유입관을 통하여 환원가스를 주입한다. 상기 실리콘과 같은 밀봉재에 필요에 따라서 열전쌍이 관통되도록 관통홀을 더 마련하기도 한다.
그러나 상기 실리콘이 내열특성을 갖는다고는 하나, 기물의 열처리 온도가 매우 높은 경우 그 온도에서는 견딜 수 없으므로 튜브(126)의 단부 일정 영역은 외부로 노출되어 있다. 즉, 튜브(126)의 중심부 영역은 발열체(160)가 작용하는 장치의 내부에 위치하며, 튜브(126)의 일 단부는 장치 외측으로 노출된다.
이와 같이 튜브(126)의 일 단부가 장치 외측으로 노출되는 경우에는 튜브(126)의 단부에 대한 밀봉이 용이하기 때문에, 튜브(126)내 분위기를 환원분위기로 유지하면서 동시에 외부로부터 공기가 유입되지 않도록 공기를 차단하기 쉽다.
그러나, 이 경우 하나의 튜브(126)에 국부적으로 높은 온도차이가 발생되며, 이러한 국부적인 온도차이가 여러차례 반복되는 경우에는 국부적 열팽창 정도의 차이에 따라서 경계부위에 크랙이 발생될 가능성이 높다. 아울러, 튜브(126) 중심부의 온도와 단부간의 온도차가 크므로, 열구배에 의하여 소성되는 기술 또한 국부적으로 소성 정도에 차이가 발생될 가능성도 존재한다.
그러므로, 본 발명에서는 환원분위기를 사용하지 않으므로 굳이 밀봉의 필요성이 없는 튜브(126)를 소성로(100) 내부로 완전하게 매립하는 것이다. 이로써 튜브(126)의 국부적 온도 차이에 따른 파손의 우려가 적어진다. 이는 본 발명의 하나의 특징을 이룬다.
구체적으로, 상기 열처리부(110)는, 복수의 층으로 이루어지고 하부가 개방된 단열층(121)과, 중심에 천공부(125)가 형성되고, 상기 천공부(125) 내주에 하단으로부터 이격된 걸림턱(124)이 돌출 형성되며 상기 단열층(121) 하부에 배치되는 지지물(123)을 포함하는 단열부(120)를 포함한다. 또한, 상기 단열층(121)의 측면부를 관통하여 인입되는 복수의 발열체(160)도 구비된다. 아울러, 하단이 상기 걸림턱(124)상에 거치되어 상기 단열부(120) 하단으로부터 이격되도록 상기 단열부(120)에 내설되되, 상기 발열체(160)의 내측에 위치되어 상기 발열체(160)로부터 열을 전달받는 튜브(126);를 포함하여 구성된다.
상기 단열층(121)은 고온에서 견디는 단열재를 여러층 구성하여 단열을 하는 소성로(100)의 통상적인 구성이다. 상기 걸림턱(124)은 상기 튜브(126)의 단부를 하방에서 지지함으로써, 튜브(126)가 중력에 의해 아래로 이탈되는 것을 방지한다.
상기 지지물(123)은, 내화벽돌인 것이며, 상기 천공부(125) 내주에 상기 걸림턱(124)이 돌출 형성되어, 상기 걸림턱(124)에 상기 튜브(126)의 하단과 측면 일부를 지지하는 것이 바람직하다. 이로써, 열처리 과정중 고온에서 튜브(126)가 열유동할 때 튜브(126)의 하단이 잘 지지될 수 있다. 열유동은 열처리 과정 중에서 튜브(126)의 안정 상태를 붕괴시킬 수 있어 바람직하지 않기 때문이다.
이와 함께, 상기 단열층(121)의 측면부를 관통하여 상기 튜브(126) 외주를 지지하는 적어도 하나의 고정핀(127)을 더 포함하도록 함으로써, 상기 열유동에 보다 효과적으로 대처할 수 있다.
다만, 상기 단열부(120)의 하단에 형성되는 천공부(125)는 외기와 접촉가능한 채널을 형성하므로, 열처리 과정 중에서는 이를 폐쇄함으로써 단열을 도모하는 것이 필요하며, 기물, 예를 들어 여기서는 웨이퍼를 균일하게 소성하는데에도 도움이 된다.
이를 위하여 단열 플레이트(150)를 별도로 더 마련하였으며, 상기 단열 플레이트(150)는 셔틀(130)에 마련되었다. 구체적으로는 상기 트레이(140)가 거치되고, 상기 트레이(140)가 상기 천공부(125)를 통해 상기 튜브(126)로부터 인출되거나, 튜브(126)로 인입되도록 하며, 인입 시 상기 천공을 폐쇄하는 단열 플레이트(150)가 셔틀(130)에 구비된다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 셔틀(130)을 설명하기 위해 나타낸 사시도이다.
여기서, 셔틀(130)이 트레이(140)를 인입하는 방향으로 움직이면 열처리가 시작되는데, 그 경우에도 셔틀(130)의 브래킷(135)에 의하여 천공부(125)가 완전히 밀폐되는 것이 아니기 때문에 상기 셔틀(130)을 통하여 차가운 외기와의 접촉하는 것을 피하기 어렵다. 그러므로, 셔틀(130)과 기물 사이에서 단열의 역할을 하도록 단열 플레이트(150)가 마련되는 것이다.
상기 셔틀(130)은, 상기 트레이(140)가 거치되는 받침대(131); 상기 제어부(170)의 리프트(180)와 연결되어 상하 이동하는 브래킷(135); 및 상기 브래킷(135)과 받침대(131) 사이에 설치되고 양단 사이에 상기 단열 플레이트(150)가 설치되는 로드(133);를 포함하여 구성된 것이 바람직하다. 여기서, 상기 브래킷(135)은 셔틀(130)의 일 구성을 이루고 있으나, 전술한 바와 같이, 하부 플레이트부의 일 구성을 이루고 있다. 따라서 셔틀(130)과 하부 플레이트부의 브래킷(135)은 동일한 구성이다.
상기 단열 플레이트(150)는, 상기 튜브(126) 내경에 대응하거나, 다소간 작게 형성되는데, 가급적이면 튜브(126) 내경에 대응되도록 형성되는 것이 바람직하다. 그럼에도 불구하고 튜브(126)와의 간섭이 우려될 수 있으므로 다소간 작게 형성하는 것도 고려할 수 있다. 단열의 효과를 배가시키기 위해서는 상기 단열 플레이트(150)는 다층으로 구성되는 것이 더 좋다. 다만, 단열 플레이트(150)가 접촉된 상태로 다층 배열될 수도 있으나, 가급적 단열 플레이트(150)간에 스페이서(157)를 개재시켜 간격을 유지하는 경우에는 플레이트간 공기가 단열층(121)의 역할을 하여 단열 플레이트(150)간 열전달을 막아주기 때문에 단열이 더욱 효과적일 것이다.
상기 단열 플레이트(150)는, 최상층에 알루미나(alumina) 소재의 제1플레이트(151)를 구성하고, 상기 제1플레이트(151) 하단으로 인코넬(inconel) 소재의 제2플레이트(153)를 배치하며, 상기 제2플레이트(153) 하단에 일정간격을 두고 적어도 하나가 연속 배치된 서스(SUS) 소재의 제3플레이트(155)를 마련한다.
가장 온도가 높은 최상층에 알루미나를 배치하는 것은 위 3종의 플레이트 중에서 내열성이 가장 우수하기 때문이며, 또한 튜브(126)와 동일한 재질을 배치한다는데 의미가 있고, 이는 가열 및 냉각 과정에서 일어나는 튜브(126)의 열팽창 수축률과 동일하게 팽창 수축할 수 있도록 하기 위함이다.
그 하부로는 인코넬을 배치하는데, 인코넬은 니켈을 주체로 하여 15%의 크로뮴, 6∼∼7%의 철, 2.5%의 타이타늄, 1% 이하의 알루미늄··망가니즈··규소를 첨가한 내열합금이다. 내열성이 좋고, 900℃℃ 이상의 산화기류 속에서도 산화하지 않으며, 황을 함유한 대기에도 침지되지 않는 장점이 있다.
그 하부로는 서스를 배치하는데, 열 산화가 일어날 수 있으므로 가장 온도가 낮은 영역에 마련되며, 고강도이므로 상부 단열 플레이트(150)를 안정적으로 지지하는 역할을 한다.
특히 인코넬과 서스 재질의 플레이트들은 금속재질이므로 용접이 가능한 바, 로드(133)에 용접하여 고정함으로써 그 상부구조에 대한 지지력을 보다 강화할 수 있다.
요컨대, 이와 같은 단열 플레이트(150)를 소성로(100)에 구성하였다는 점 또한 본 발명의 특징을 이룬다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 튜브(126)를 국부적 극심한 온도차이에 따른 열충격으로부터 보호하여 내구성을 확보함으로써 장기간 사용하는 것이 가능하고, 아울러, 단열을 효과적으로 구현하여 기물의 균일한 소성이 가능하도록 할 수 있다.
이상에서 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것이 아니고 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 안정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 소성로 101 : 프레임
103 : 베이스 프레임 110 : 열처리부
120 : 단열부 121 : 단열층
122 : 하우징 123 : 지지물
124 : 걸림턱 125 : 천공부
126 : 튜브 127 : 고정핀
130 : 셔틀 131 : 받침대
133 : 로드 135 : 브래킷
137 : 제2패킹 140 : 트레이
150 : 단열 플레이트 151 : 제1플레이트
153 : 제2플레이트 155 : 제3플레이트
157 : 스페이서 160 : 발열체
170 : 제어부 180 : 리프트
190 : 조작부 200 : 냉각부
210 : 제1냉각부 211 : 제1냉각조
212 : 제1공급부 213 : 제1배출부
214 : 제1상부플랜지 215 : 제2상부플랜지
220 : 제2냉각부 221 : 제2냉각조
222 : 제2공급부 223 : 제2배출부

Claims (3)

  1. 튜브가 매립된 소성로의 하단을 마감하는 베이스 플레이트의 하부에 마련되는 냉각장치에 있어서,
    제1상부플랜지, 제2상부플랜지 및, 제2상부플랜지에 마련된 홈에 삽입되는 제1패킹으로 구성되는 상부플랜지부;
    상기 상부플랜지부의 하부에 면접하며, 냉각수를 공급하는 제1공급부, 냉각수를 배출하는 제1배출부, 냉각수가 순환되는 제1냉각조로 구성되는 제1냉각부;
    상기 제1냉각부하부에 면접하는 하부플랜지, 하부플랜지의 하부에 위치하는 브래킷 및 상기 브래킷에 마련된 홈에 삽입되는 제2패킹으로 구성되는 하부플랜지부;
    상기 하부플랜지부 하부에 면접하며, 냉각수를 공급하는 제2공급부, 냉각수를 배출하는 제2배출부, 냉각수가 순환되는 제2냉각조로 구성되는 제2냉각부;
    를 포함하여 구성되며,
    상기 상부플랜지부, 제1냉각부 및 하부플랜지는 소성로에 트레이가 입출가능하도록 중앙부가 천공되며,
    상기 제1냉각조는 "ㄱ"자 형상 및 이에 대칭되는 형상의 단면을 가져 상부로는 상부플랜지부를 냉각하며, 측면으로는 적어도 가스 유입관 및 열전쌍 인입관을 냉각하고, 하부로는 하부플랜지를 냉각하는 것을 특징으로 하는 튜브 매립형 소성로용 냉각 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1패킹 및 제2패킹은,
    고무재질인 것을 특징으로 하는 튜브 매립형 소성로용 냉각 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 브래킷 및 제2냉각부에는 가스 유입관 및 열전쌍 인입관 통과할 수 있도록 관통공이 형성된 것을 특징으로 하는 튜브 매립형 소성로용 냉각 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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