KR970007156B1 - 무산화 열처리 노 - Google Patents

Abstract

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Description

무산화 열처리 노

제1도는 본 발명에 따른 무산화 열처리 노의 전체 구성도,

제2도는 제1도에서의 A-A 선단면도,

제3도는 제1도에서의 B-B 선단면도,

제4도는 본 발명의 세라믹 로울러 및 가이드 플레이드에 대한 사시도,

제5도는 본 발명의 가이드 수단에 대한 구성단면도,

제6도는 본 발명의 구동수단에 대한 구성단면도,

제7도는 본 발명의 마감판에 대한 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 소재 3 : 언코일러

4 : 리코일러 5 : 구동수단

6 : 가이드 수단 7 : 가열 및 냉각노

8 : 프레임 9 : 마감판

9A : 소재출입구 9B : 고정체

9C : 조절체 9D : 가이드체

9E : 세라믹판 10 : 지지부재

10A : 상판 10B : 하판

10C : 측판 11A : 종동기어

11B : 원동기어 12 : 스프링

13 : 테이크업 베어링 14 : 상부롤러

15 : 모터 16 : 로터리엔코더

17 : 베어링 18 : 하부롤러

19 : 스테이볼트 20 : 절개부

21 : 베어링 안착요부 22 : 커플링

23 : 걸림구 24 : 잠금너트

25 : 브라켓 26 : 수평롤러

27 : 롤러 서포트 28 : 스테이 샤프트

29 : 수직롤러 30 : 가이드 브라켓

31 : 지지 플레이트 32 : 핀장착 구멍

33 : 샤프트 장착홈 34 : 요홈부

35 : 잠금핀 36 : 절연관

37 : 전연코일 38 : 챔버

39 : 세라믹 롤러 40 : 가이드 플레이트

41 : 질소가스 주입구 42 : 온도가지용 열전대

43 : 롤러 샤프트 44 : 센터 롤러

45 : 절개홈부 46 : 브라켓

47 : 냉각수 통로 48 : 가이드 부재

49 : 차단판

본 발명은 반도체의 리이드 프레임과 같은 띠편의 금속소재를 연속공정으로 열처리하는 설비인 무산화 열처리 노에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 언코일러 및 리코일러를 통해서 연속적을 풀어지고 감겨지는 소재를 일측의 구동수단에 의한 견인과 양측의 가이드 수단에 의한 안내를 받으면서 자동이송되게 하는 동시에 차례로 연결 설치되어 있는 가열챔버와 냉각챔버를 거치는 동안 열처리 공정이 이루어지게 하는 한편, 특히 가열챔버 내에서의 소재 이송은 세라믹 롤러를 이용한 구름 접촉을 통해서 이루어지게 하여 소재의 변형 및 손상방지 효과에 극대화를 도모할 수 있게 한 무산화 열처리 노에 관한 것이다.

일반적으로 강판이나 선재 특히, 반도체 리이드프레임과 같이 고정밀도를 요하는 금속소재에 대한 무산화 열처리 과정을 실펴보면, 종래에는 언코일러에 감겨져 있는 소재를 돔구조로 이루어진 무산화 열처리 노 내에서 가열 및 냉각시키면서 재차 리코일러를 통하여 권취하게 되는 바, 이 때의 소재이송은 언코일러 및 리코일러 간의 장력에 의해서 이루어지게 되고, 이에따라 소재는 항상 팽팽하게 긴장된 상태로 열처리 노를 통과하게 되므로 가열과정에서 오는 높은 변형율을 감수해야 하는 단점이 있었으며, 이와는 다른 실시예로서 양측의 언코일러 및 리코일러에는 장력을 주지않고 단순히 감겨진 소재를 풀어주거나 감는 기능만을 갖게 하면서 소재의 이송은 열처리 노의 내부에 설치되어 있는 컨베이어 예컨대, 벨트 컨베이어를 통해서 이루어지게 하는 소재 이송메카니즘에서는 챔버의 변형과 반복되는 벨트가열로 인해 열손실이 많고, 벨트를 자주 교체해야 하는 단점이 있었다.

또한, 기존의 열처리 노는 대부분 돔구조 예컨대, 반구형의 천정과 수직의 양측벽으로 구성된 구조로 이루어져 있어서, 소재에 대한 균일한 전열효과를 기대하기가 어려웠으며 이로인한 열손실 또한 상당하여 전체적인 전열효율의 저하를 가져오게 되는 단점이 있었다.

따라서, 본 발명은 이와같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 무산화 열처리 노의 전,후측으로 각각 설치되어 있는 롤러 안내 매체를 이용한 가이드 수단에 의해서 소재의 이송경로가 정확히 이루어지게 하는 동시에 상기 후측 가이드 수단의 일측에 설치되어 있는 롤러 압착 견인 매체를 이용한 구동수단에 의해서 소재의 이송이 이루어지게 하면서, 열처리 노 내에서의 소재이송은 내열성이 우수한 세라믹 롤러와의 구름접촉회전에 의해서 이루어지게 함으로써, 소재의 변형률 및 불량률을 최소화하는 한편, 열처리 노의 전체적인 구조를 원형으로 구성하여 균일한 전열효과를 가져오게 함으로써, 열처리 노의 전열효율을 향상시킬 수 있게한 무산화 열처리 노를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 자유롭게 회전하면서 스트립 형태의 소재(2)를 풀어주거나 감는 역할의 언코일러(3) 및 리코일러(4)와, 모터를 구동원으로 하고 롤피드를 견인매체로 하면서 소재(2)를 일방향으로 당겨주는 구동수단(5)과, 소재(2)의 좌우유동을 단속하는 가이스 수단(6)과, 각각의 세라믹 롤러 이송매체를 가지면서 전기저항선을 이용한 가열방식의 가열챔버와 냉각수 통로를 이용한 냉각방식의 냉각챔버로 이루어진 가열 및 냉각노(7)와, 이것들을 지지하는 프레임(8)으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 구동수단(5)은 상,하판(10A,10B) 및 양측판(10C)으로 이루어진 사각틀 형태의 지지부재(10)와, 일측단면부에 종동기어(11A)가 장착되어 있고 양단축이 스프링(12)으로 탄지되는 테이크업 베어링(13)에 지지되면서 상기 지지부재(10)의 양측판(10C) 사이에 가로걸쳐 설치되어 있는 상부롤러(14)와, 일측 단면부에 상기 종동기어(11A)와 치합되는 원동기어(11B)가 장착되어 있는 동시에 상기 상부롤러(14)와 맞접촉되어 있고 모터(15)와 로터리엔코더(16)가 각각 결착되어 있는 양단축이 베어링(17)을 매개로 하여 지지부재(10)의 양측판(10C) 사이에 가로걸쳐 설치되어 있는 하부롤러(18)와, 상기 테이크업 베어링(13)과 결속되어 있고 이 테이크업 베어링(13)의 상하위치를 조절해주는 열할을 가지면서 상기 지지부재(10)의 상판(10A)에 수직관통 설치되어 있는 스테이 보울트(19)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 지지부재(10)는 위 아래의 상판(10A)과 하판(10B) 사이에 나란한 2개의 소재 이송경로가 이루어지기에 충분한 간격을 갖는 양편의 측판(10C)의 세로걸쳐서 결합되어 전후방으로 소재(2)의 이송이 이루어질 수 있도록 개통되어 있는 사각틀의 구조를 갖게 되며, 이러한 각각의 판들은 렌치 보울트등과 같은 통상적인 체결요소에 의해서 일체형의 사각틀 형태가 유지되도록 상호 조합된다. 이와같은 지지부재(10)는 하판(10B)을 이용하여 상기 냉각챔버를 지지하고 있는 프레임(8) 일측의 별도의 지지부재상에 뒷쪽 예컨대, 소재(2)가 진행되는 방향에서 볼 때 리코일러(4)측과 가까운 쪽에 고정 설치된다.

또한, 상기 측판(10C)에는 상부롤러(14)를 지지하는 테이크업 베어링(13)을 장착하기 위한 절개부(20)가 형성되어 있고, 그 아래쪽에는 하부롤러(18)를 지지하는 볼 베어링(17)을 장착하기 위한 베어링 안착요부(21)가 차례로 형성되어 있으며, 이때의 베어링 안착요부(21)에는 이 베어링(17)에 끼워지는 하부롤러(18)의 양단축이 관통되기 위한 구멍이 형성되어 있다.

특히, 상기 절개부(20)의 측단면부는 여기에 장착되는 테이크업 베어링(13)의 상하유동을 안내할 수 있도록 가이드 레일(22)로 이루어져 있으며, 이러한 가이드 레일(22)에 슬라이드 결속되는 테이크업 베어링(13)은 상기한 스테이 보울트(19)의 조작에 따라 위쪽과 아래쪽으로의 유동을 안내받게 되거나 그때의 위치를 유지할 수 있게 된다.

또한, 상기 절개부(20)내의 테이크업 베어링(13)의 윗면과 상판(10A)의 저면 사이에는 테이크업 베어링(13)을 지속적으로 아래쪽으로 밀어주는 스프링(12)이 장착되어 있으며, 이때의 스프링(12)은 절개부(20)내에 위치하는 스테이 보울트(19)의 몸체를 감싸면서 항상 일정량 압축된 상태로 장착되어 있다.

또한, 상기 상부롤러(14)의 일측단면부와 이에 상대되는 하부롤러(18)의 일측 단면부에는 종동기어(11A)와 원동기어(11B)가 각각 보울트 체결을 통해서 일체로 장착되어 있으며, 이때의 두 기어(11A,11B)는 위쪽과 아래쪽에서 나란하게 위치되어 서로 치합되면서 모터(15)로부터의 회전력에 의해 연동되도록 되어 있다. 또한, 상기 하부롤러(18)의 양단축은 베어링(17)에 지지되면서 그 일부가 바깥쪽으로 연장되고 여기에 각각 구동원으로서의 모터(15)가 직결되는 동시에 회전수 검출신호 발생원으로서의 로터리 엔코더(16)가 커플링(22)을 매개로 결합된다.

또한, 상기 스테이 보울트(19)는 상판(10A)의 양끝단 위치에서 각각 수직관통 되어 그 선단부가 상기 테이크업 베어링(13)의 상측 걸림구(23)에 결속되도록 설치되고, 이 스테이 보울트(19)가 상판(10A)을 관통하는 부위에는 잠금너트(24)가 함께 장착되어 있으며, 이 때의 잠금너트(24)는 스테이 보울트(19)의 상하행정을 단속하는 역할을 하게 된다.

즉, 잠금너트(24)의 풀림과 잠김작용에 의해서 스테이 보울트(19)의 상하위치 이동이 이루어지게 되며, 스테이 보울트(19)의 위치가 조절된 상태에서 그 아래쪽에서 테이크업 베어링(13)을 하방항으로 탄력 지지하는 스프링(12)의 탄성력에 의해서 스테이 볼트(19)가 더이상 아래쪽으로 당겨지지 않게 하여 그때의 위치가 지속될 수 있게 하는 스톱퍼의 역할을 하게 된다.

또한, 상기 상,하부롤러(14,18)의 접촉면에는 금속재로 이루어진 롤러 몸체와는 달리 그 사이에서 압착 견인되는 소재(2)와의 양호한 접촉성을 고려한 합성수지재의 피복층(25)이 형성되어 있어서, 이러한 피복층(25)에 의해 압착되는 소재(2)의 손상을 최소하하면서 피복층(25)이 갖고 있는 자체 마찰력을 이용하여 소재(2)를 견인할 수 있게 된다

이와같이 구성되어 있는 구동수단(5)의 작동과정을 살퍼보면, 첨부도면 제6도에서는 구동수단(5)의 정면도와 측면도를 나타내고 있으며, 소재(2)가 진행되어 오는 방향을 정면도로 하고 있다. 따라서, 후술하는 가이드 수단(6)을 거쳐서 뒷쪽으로 연장되는 소재(2)는 구동수단(5)의 상부롤러(14)와 하부롤러(18)의 사이에 끼워져 압착되면서 더욱 뒷쪽으로 연장되어 리코일러(4)에 그 끝단부터 일부가 감겨지게 되는데, 이러한 상태에서 상기 하부롤러(18)의 일끝단축과 결속되어 있는 모터(15)가 일방향으로 회전하게 되면 하부롤러(18)와 이에 기어 전동 되어지는 상부롤러(14)가 동시에 서로 상대방향으로 회전하면서 그 사이 압착되어 있는 소재(2)에 일방향으로의 진행력을 주게 된다.

이때, 상부롤러(14)와 하부롤러(18)사이에 끼워져 있는 소재(2)는 상부롤러(14) 및 이와 일체로된 테이크업 베어링(13)을 아래쪽으로 탄력 지지하는 스프링(12)의 탄성력에 의해 이루어지는 롤러와의 마찰접촉을 통해서 뒷쪽으로 이송된다. 또한, 상기 상부롤러(14)는 테이크업 베어링(13)과 스테이 볼트(19)와의 결속부위에 형성되어 있는 간극(예컨대, 이때의 간극은 스테이 보울트(19)의 하단면과 걸림구(23)의 바닥면과의 간격을 의미한다.)만큼 위쪽으로 자유롭게 유동될 수 있도록 되어 있으며, 이러한 간극은 소재(2)의 불균일한 표면에 대해서도 롤러의 규칙적인 회전이 이루어질 수 있게 해준다. 즉, 소재(2)의 표면에 이물질 등이 부착되어 오는 경우 이 이물질의 두께만큼 상부롤러(14)가 위쪽으로 탄력 유동되면서 이물질에 의한 회전간섭을 배재할 수 있게 되어 있다.

또한, 소재(2)의 종류에 따라 예컨대, 소재(2)의 두께에 따른 상,하부 롤러(14,18) 사이의 간격조절은 상기 스테이 보울트(19)의조작에 의해 이루어지게 된다. 즉, 스테이 보울트(19)와 일체로 결합되어 있는 잠금너트(24)를 어느 한쪽방향으로 회전시키게 되면 이에 나사짝을 이루고 있는 스테이 보울트(19)는 잠금너트(24)의 회전방향에 상응하는 쪽으로 상하운동하게 되고 이와 연계적으로 테이크업 베어링(13) 및 상부롤러(14)도 상하운동 되면서 그때 그때의 작업조건에 맞는 상,하부 롤러(14,18)간의 간격이 조절될 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 하부롤러(18)의 다른 일끝단축에 장착되어 있는 로터리 엔코더(16)를 통해서 이때의 모터 회전속도 즉, 소재(2)가 진행되고 있는 속도의 검출이 이루어지면 각 기능수단의 순서제어기능을 갖는 제어부 예컨대, PLC(Programmable Loglc Controller)에서는 소재(2)에 대한 열처리 조건 등과 상기 소재이송속도를 비교분석하여 모터(15)의 회전속도를 제어하게 되고 따라서 소재(2)의 이송속도 제어가 이루어지게 된다.

한편, 상기 가이드수단(6)은 동일평면상의 중심축선을 가지면서 압뒷쪽으로 나란하게 2개씩 설치되어 있고, 각각의 브라켓(25)상에서 자유롭게 회전될 수 있도록 지지되어 있는 4개의 수평롤러(26)와, 상기 수평롤러(26)의 사이에 위치되면서 롤러 서포트(27)의 전후끝단부에 직립 장착되어 있는 각각의 스테이 샤프트(28)상에서 자유롭게 회전될 수 있도록 축설되어 있는 4쌍의 수직롤러(29)와, 상기 각각의 롤러 서포트(27)의 위치이동을 안내하게 되어있는 가이드 브라켓(30)과, 상기 브라켓(25) 및 가이드 브라켓(30)을 고정 설치할 수 있게 되어있는 지지 플레이트(31)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 4개의 수평롤러(26)가 갖는 각각의 중심축선은 모두 동일 평면상에 위치되며, 앞쪽으로 동일 중심축선을 갖는 2개의 수평롤러(26A,26C)가 나란하게 배치되고 뒷쪽으로 역시 동일중심축선을 갖는 나머지 2개의 수평롤러(26B,26D)가 나란하게 배치된다. 즉, 4개의 수평롤러(26)는 모두 동일한 높이로 설치되어 있어서 그 사이에 얹혀지는 소재(2)의 저면이 앞뒤 2개의 롤러(26A,26B)에 동시에 접하게 되며, 이러한 앞뒤 2개의 롤러(26A,26B)와 이웃한 나머지 2개의 롤러(26C,26D)에는 다른 하나의 소재(2)가 얹혀져서 이송될 수 있게 된다. 이때의 각 롤러(26)는 전후측의 지지플레이트(31A)상에 수직 설치되어 있는 각쌍의 브라켓(25) 사이에 베어링(17)을 매개로 하여 그 양단축이 지지되면서 소재(2)와의 구름접촉을 통해 자유롭게 회전할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 4쌍의 수직롤러(29)는 상기 수평롤러(26)의 사이에서 소재이송 경로의 양편으로 각각 한쌍씩 배치되며, 각 쌍의 수직롤러(29)는 판형으로 된 롤러 서포트(27)의 길이방향에 따른 전후측 끝단부에서 하단 지지부위를 이용하여 직립 설치되어 있는 각각의 스테이 샤프트(28)에 베어링(17)을 매개로 하여 회전자재 되게 축설되어 있다.

이러한 수직롤러(29)는 양쪽의 두쌍이 한조가 되어 소재(2)의 양측변부를 동시에 가이드하게 되며 이때의 수직롤러(29)도 역시 소재(2)와의 접촉에 의해서 피동적으로 회전 자재되도록 되어 있다.

또한, 상기 롤러 서포트(27)는 중심부와 양단부에 각각 잠금핀 장착구멍(32)과 샤프트 장착홈(33)을 가지면서 저면부에 가이드 요홈부(34)를 갖는 사각판체로 이루어져 있고, 상기 가이드 요홈부(34)를 이용하여 후술하는 가이드브라켓(30)이 윗면에 교차되면서 슬라이드 결합되어 이 가이드 브라켓(30)의 길이방향을 따라 위치이동이 가능하도록 되어 있다. 그리고 각각의 구멍과 홈(32,33)에는 잠금편(35)과 상기한 스테이 샤프트(28)의 하단 일부가 삽입 결합되어 있으며, 특히 잠금핀(35)은 상기 잠금핀 장착구멍(32)에 나사결합되어 있고 이때의 체결 및 해제작용을 통해서 롤러 서포트(27)의 위치이동을 단속할 수 있도록 되어 있다. 즉, 상기 잠금핀(35)이 잠금핀 장착구멍(32)에 완전히 체결되어 그 하단면이 가이드 브라켓(30)의 윗면과 맞대어진 상태에서는 롤러 서포트(27)의 이동이 제한되게 되고, 잠금핀(35)의 회전조작을 통해 잠금핀(35)이 잠금판 장착구멍(32)에 일부만 체결되어 그 하단면이 가이드 브라켓(30)의 윗면으로부터 분리되어진 상태에서는 롤러 서포트(27)의 이동이 자유자재로 이루어지게 된다.

또한, 상기 가이드 브라켓(30)은 좌,우측 지지 플레이트(31B) 사이의 윗쪽으로 가로 걸쳐져서 양단부의 보울트 체결을 통해 고정 설치되고, 이 가이드 브라켓(30)의 윗면과 전후측 단면은 상기한 롤러 서포트(27)의 요홈부(34)내의 밀착되면서 롤러 서포트(27)의 이동을 슬라이드 접촉을 통해서 안내하게 된다.

이와같이 구성된 가이드 수단(6)의 작동과정을 살펴보면, 첨부도면 제5도는 상기 가이드 수단(6)의 측면도 및 평면도를 나타내며, 평면도에서는 양편으로 각각의 소재의 이송경로가 나란하게 이루어져 있는 것을 잘 나타내고 있다.

즉, 하나의 소재(2)에 대한 이송안내는 앞뒤에 각각 설치되어 있는 수평롤러(26)와 좌우에 각각 설치되어 있는 수직롤러(29)에 의해서 이루어지게 되며, 특히 좌우측의 수직롤러(29)는 소재(2)에 직진방향성을 부여해주는 역할을 갖게 된다. 예컨대, 양측의 수직롤러(29)는 소재(2)의 폭봐 다소 넓은 간격을 가지면서 설치되어 있어서 소재(2)의 좌우 유동이 적정범위 내에서만 허용되도록 이를 단속하게 된다.

이러한 양측의 수직롤러(29)의 설치간격은 소재(2)의 폭에 따라 가변적으로 조절이 가능하도록 되어 있으며, 이때에는 상기 잠금핀(35)의 조작을 통해서 수직롤러(29)를 지지하고 있는 롤러 서포트(27)와 이 롤러 서포트(27)가 슬라이드 결합되어 있는 가이드 브라켓(30)간의 잠금 및 해제상태에 따라 선택적으로 그 조절이 가능하게 되어 있다.

한편, 상기 가열 및 냉각노(7)는 중심부의 전열관(36A)과 그 주위의 전열코일(37)을 가지면서 여러겹의 내화물로 적층 구성되는 원통형의 가열챔버(38A)와, 중심부의 전열관(36B)과 그 주위에 일방향으로 연통되는 냉각수 통로(47)를 갖는 원통형의 냉각챔버(36B)와, 챔버(38)의 길이방향을 따라 균등간격으로 배치되는 다수의 세라믹 롤러(39) 및 이 세라믹 롤러(39)를 지지하는 가이드 플레이트(40)와, 챔버(38)의 저면부를 전 길이에 거쳐서 지지하는 프레임(8)으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 가열챔버(38A)에는 외부의 이측에서부터 중심부를 향하여 전열관(36A)의 내부까지 관통하는 질소가스 주입구(41)와 온도감지용 열전대(42)가 장착되어 있어서, 이때의 주입구(41) 및 후술하는 마감판(9)의 소재출입구(9A)를 통해서 전열관(36A) 내부로의 질소가스 충전 및 전열관(36A) 외부로의 배출이 이루어지게 되며, 또한 가열챔버(38A)의 입구와 출구는 소재(2)가 통과할 수 있는 최소한의 이송로를 제외한 전 부분이 차단되어 있는 구조로 이루어지게 된다.

즉, 첨부도면 제7도에 도시한 바와같이, 가열챔버(38A)의 입구측에 부착되는 마감판(9)에는 그 중심부에 가로방향으로 절개된 소재출입구(9A)가 형성되어 있고, 이러한 소재출입구(9A)의 절개길이는 2개 이상의 소재이송경로를 갖기에 충분한 길이로 이루어져 있으며, 이 소재출입구(9A)의 바깥쪽으로는 고정체(9B)와 조절체(9C)로 구성된 가이드체(9D)가 장착되어 있다. 이때의 가이드체(9D)는 각각의 세라믹판(9E)을 가지면서 소재출입구(9A)를 중심으로 하여 아래쪽에서 소재(2)를 받쳐줄 수 있도록 고정되도 있는 고정체(9B)와 윗쪽에서 상하높이 조절이 가능하도록 되어 있는 좆러체(9C)로 이루어져 있으며, 상기 조절체(9C)는 양단부의 윗면에 각각 융착되어 있는 보울트를 이용하여 그 윗쪽의 나비너트 조작에 의해서 상하 위치 이동이 가능하도록 되어 있다. 이와같은 조절체(9C)의 상하 높이 조절은 다양한 소재(2)의 두께에 따라 그 필요성을 갖게 되며, 이러한 이유로 상기 마감판(9)에 형성되어 있는 소재출입구(9A)의 절개폭도 충분한 여유간격을 갖고 이루어져 있다.

또한, 이와같이 가이드체(9D)가 장착된 마감판(9)은 후술하는 냉각챔버(38B)의 출구측에도 동일한 설치구조로 부착되어 있다.

따라서, 상기 절연관(36A)의 내부에서는 계속적으로 공급되는 질소가스의 과충전으로 인해 상대적으로 다른 불순공기 예컨대, 소재의 산화작용에 영항을 미치는 산소등과 같은 공기는 낮은 충밀도 갖게 되므로 최적의 무산화 작업조건이 유지될 수 있게 된다.

이러한 가열챔버(38A)는 소재(2)에 대한 가열온도 및 시간등을 고려하여 충분한 길이 예컨대, 4m∼6m 정도의 내경을 갖도록 제작되며, 가열챔버(38A)의 중심부를 구성하고 있는 전열관(36A)도 이에 상응하는 길이를 갖는 동시에 전열면적 등을 고려하여 충분한 내경 예컨대, φ250∼φ350 정도의 내경을 찾도록 제작도니다.

또한, 상기 냉각챔버(38B)는 상기한 가열챔버(38A)의 후단부에서부터 연결되어 뒷쪽으로 일정길이 연장되면서 가열챔버(38A)의 형태와도 같은 원통형의 구조로 이루어져 있으며, 그 중심부에는 가열챔버(38A)의 전열관(36A)과 동일한 구조를 가지면서 이 전열관(36A)과 일체로 연결되는 다른 하나의 전열과(36B)을 갖는다. 그리고, 상기 전열관(36B)의 외주부는 몇 개의 부분으로 분리되어 있는 냉각수 통로(47)에 의해 둘러쌓여 있으며, 이때의 냉각수 통로(47)내에는 냉각수에 흐름저항을 주기위해 적어도 3개 이상의 물 흐름구멍만을 갖는다수의 차단판(49)이 길이방향을 따라 일정간격으로 배치되어 있다. 여기서, 냉각수 통로(47)의 앞쪽과 뒷쪽에는 각각 냉각수 주입구와 배출구가 연결되어 있는 동시에 각각 챔버(38B)의 외부로 노출되어 있는 그 선단부의 밸브를 연결매체로 하여 급수관 및 배수관으로 각각 연결된다.

이러한 냉각챔버(38B)는 3∼4개 단위로 분리구성 되어 있으며 이에따라 상기 냉각수 통로(47)도 개별적인 냉각수의 공급 및 회수가 이루어질 수 있도록 단위별로 각 설치된다.

또한, 상기 세라믹 롤러(39)는 스테인레스 재질의 롤러 샤프트(43)를 기본 몸체로 하면서 양단축을 제외한 전 외주부에 걸쳐서 일정두께의 세라믹튜브(43')가 적층결합되어 있는 구조로 이루어져 있으며, 세라믹 롤러(39)를 중심축선에 대해 수직방향으로 이등분한 부위에는 하나의 세라믹 롤러(39)에서 양편의 소재이송경로가 동시에 이루어질 수 있도록 분할하는 센터롤러(44)가 장착되어 있다. 이때의 상기 롤러샤프트(43)의 외경과 세라믹튜브(43')의 내경간에는 약 1mm 정도의 간극이 형성되어 있어서, 롤러샤프트(43)의 외측에서 세라믹 튜브(43')가 자유자재로 회전될 수 있도록 되어 있으며, 상기 롤러샤프트(43)도 세라믹 튜브(43')의 외전과는 별개로 간헌적으로 자체회전될 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 가이드 폴레이트(40)는 일정피치마다 상기 롤러 샤프트(43)의 양단축을 삽입 장착하기 위한 절개홈부(45)가 형성되어 있는 양쪽의 측판과 그리고 바닥판, 바닥판의 저면부에 길이방향을 따라 일정한 간격으로 수직 형성도는 지지판의 일체형으로 이루어져 있고, 상기한 가열챔버(38A)와 냉각챔버(38B)의 전 길이에 걸쳐서 설치되어 있다. 특히 지지판의 하단면은 상기한 전열관(36)의 내주연이 갖는 곡률반경과 동일한 곡률반경을 갖는 곡면부로 이루어져 있어서, 전열관(36)의 저부내주연에 밀착 지지된다. 즉, 가이드 플레이트(40)가 갖는 자체 무게를 이용하여 전열관(36)의 내주연에 얹혀져 있는 상태로 지지되는 동시에 앞쪽과 뒷쪽 즉, 가열챔버(38A)의 입구측과 냉각 챔버(38B)의 출구측에서 각각 1개소의 보울트체결 부위를 통해 고정되어 있어서 열팽창에도 신축작용을 할 수 있도록 되어있다.

따라서, 이와같은 세라믹 롤러(39)와 가이드 플레이트(40)의 결합구조는 첨부도면 제5도에 잘 나타나 있다. 즉, 가이드 플레이트(40)의 양측판에 형성되어 있는 절개홈부(45)에 세라믹 롤러(39)의 양단부 예컨대, 롤러 샤프트(43)의 양단축이 위로부터 삽입되어 안착되고, 이렇게 안착된 롤러 샤프트(43)의 축단면에 양측방향으로의 마감판 역할을 하는 브라켓(46)이 부착되는 동시에 보울트에 의해 관통체결 되므로써 하나의 세라믹 롤러(39)에 대한 결합구조가 이루어지게 된다. 이러한 결합구조로 가이드 플레이트(40)의 전체 절개홈부(45)에는 각각의 세라믹 롤러(39)가 결합되게 되며, 이때의 상기 브라켓(46)은 세라믹 롤러(39)의 좌우방향으로의 이탈을 방지해주는 동시에 소재(2)가 세라믹 튜브(43')의 바깥쪽으로 벗어나지 못하도록 막아주면서 세라믹 롤러(39)와 일체로 회전된다.

이와같이, 상기 가이드 프레이트(40)의 전 길이에 걸쳐서 일정한 피치로 장착되어 있는 각 세라믹 롤러(39)의 구름접촉면은 동일한 높이로 이루어져 있어서, 최전방에 장착되어 있는 세라믹 롤러(30)의 구름접촉면에서부터 최후방에 장착되어 있는 세라믹 롤러(39)의 구름접촉면까지 연장되는 일평면은 정확한 수평면으로 이루어져 있게되며, 이에 인해 그 윗면을 따라 구름 이송되는 소재(2)의 균일한 접동상태를 지속적으로 유지할 수 있게 된다. 특히, 상기 세라믹 롤러(39)의 세라믹 튜브(43')는 3mm-10mm 정도의 두께로 이루어져 있어서 상기 전열관(36) 내부의 고온 예컨대, 400℃∼1200℃의 온도범위에서도 견딜수 있는 충분한 내화도를 갖추게 되는 동시에 Ra0.2 이상의 표면조도를 갖도록 이루어져 있어서, 소재(2)에 긁힘 등과 같은 손상을 주지 않으면서 소재(2)와의 연속적인 마찰접촉에도 견딜 수 있는 충분한 내마모성을 낮추게 된다.

한편, 이와같은 가열 및 냉각노(7)는 다수의 형강으로 구성된 바닥관(8A)과, 바닥판(8A)의 윗쪽으로 설치된 수직보(8B) 및 수평보(8C), 수평보(8C)의 윗면에 융착 고정되면서 실질적으로 가열 및 냉각노(7)의 저면부를 받쳐주는 지지판(8D)의 조합으로 이루어진 프레임(8)에 의해 지지되며, 이때의 가열챔버(38A)와 냉각챔버(38B)를 지지하는 각각의 수직보(8C)는 공통의 가로축선을 가지는 가열챔버(38A)와 냉각챔버(38B)간의 구조적인 부피차이에서 오는 지지 높이의 차이에 따라 서로 다른 높이로 이루어지게 된다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 무산화 열처리 노에 대한 전체적인 구성과 작업공정 순서를 첨부도면 제1도를 참고하여 개략적으로 살펴보면 다음과 같다. 첨부도면 제1도의 좌측과 우측으로는 열처리를 위한 소재(2)가 감겨져 있는 2개의 언코일러(3)와 리코일러(4)를 동시에 나타내기 위해 편의상 앞뒤로 나란하게 위치되어 있는 상태로 나타내고 있다. 이러한 언코일러(3)와 리코일러(4)의 사이에는 하나의 일체형으로 연속해서 이루어진 가열 및 냉각노(7)가 위치되어 있고, 가열챔버(38A)의 입구측과 냉각챔버(38B)의 출구측의 근접거리에는 별도의 지지부재상에 놓여진 가이드 수단(6)이 각각 위치되어 있으며, 냉각챔버(38B)의 출구측에 위치되는 가이드 수단(6)의 뒷쪽으로는 구동수단(7)이 위치되어 있다.

또한, 상기 가열챔버(38A)의 입구측에 위치되는 가이드 수단(6)의 앞쪽과, 상기 구동수단(5)의 뒷쪽에는 각각 언코일러(3)로부터 풀려지는 소재 및 리코일러(4)로 감겨지는 소재의 상하 방향전환을 유도하는 가이드 부재(48)가 위치되어 있다. 이때의 가이드 부재(48)는 V 자형으로 절곡성형된 단면구조를 가지면서 그 단면이 넓은쪽을 윗쪽으로 하여 설치되어 있어서, 소재의 양측변부가 이 가이드 부재(48)의 양측단부에 착지되면서 유도될 수 있도록 되어 있으며 이로인해 소재(2)의 안쪽부분 예컨대, 리이드 프레임의 미세한 리이드선이 형성되어 있는 부분에 대한 손상을 방지할 수 있도록 되어 있다.

따라서, 이와같이 구성된 본 발명의 무산화 열처리 노에 대한 작업공정순서를 살펴보면, 먼저 상기 언코일러(3)로부터 인출된 소재(2)의 선단부가 상기 가열챔버(38A)의 앞쪽에 위치되어 있는 가이드 수단(6)과 그 뒷쪽의 가열챔버(38A) 및 냉각챔버(38B)를 차례로 거치게 되고 계속해서 냉각챔버(38B)의 뒷쪽에 위치되어 있는 또 하나의 가이드 수단(6)과 이와 이웃한 구동수단(5)에 결착되면서 상기 리코일러(4)에 그 일부가 감겨져 있는 작업준비 완료 상태에서, 상기 구동수단(5)의 모터(15)가 구동되면 이 구동수단(5)의 상하부 롤러(14,18) 사이에 압착되어 있는 소재(2)는 이때의 압착 견인력을 받아서 뒷쪽으로 이송된다.

이렇게 상기 구동수단(5)에 의해서 소재(2)의 이송이 진행되면, 전후측의 언코일러(3)와 리코일러(4)는 소재(2)의 이송속도에 비례하여 저감된 속도로 회전하면서 소재(2)를 풀어주거나 감아주게 된다. 여기서, 언코일러(3) 및 리코일(4)는 소재의 이송과는 관계없이 각각의 개별적인 타취센서(도시되지 않음)에 의해 자체적인 회전속도로 회전 및 정지를 반복하면서 소재를 풀어주거나 감아주게 된다. 이렇게 언코일러(3) 및 리코일러(4)가 회전, 정지를 반복하는 동안에도 상기 구동수단(5)은 계속해서 소재를 이송시키게 되므로 이때의 소재에는 장력이 가해지지 않아 변형이 일어나지 않게된다.

또한, 가열챔버(38A) 및 냉각챔버(38B) 내에 일정한 간격으로 배치되어 있는 세라믹 롤러(39)가 소재의 처짐 등을 막아주게 되므로 이때의 소재는 긁힘 등의 손상을 받지 않게 된다.

또한, 상기 가열챔버(38A)와 냉각챔버(38B)로 출입되는 소재(2)는 그 출입직전 및 직후의 위치에서 각각의 가이드 수단(6)에 의한 위치조정이 이루어지게 되므로 가열챔버(38A) 및 냉각챔버(38B)내에서 소재(2)의 정확한 이송경로가 확보될 수 있게 된다.

또한, 상기 가열 및 냉각노(7)의 내부에서 세라믹 롤러(39)와 구름접촉되면서 이송되는 소재(2)는 가열챔버(38A) 및 냉각챔버(38B) 내에서 이때의 소재에 대한 사용조건에 의한 정해진 각각의 온도, 시간 및 압력조건하에서 가열되고 냉각되는 열처리 공정을 거치게 되며, 이러한 열처리 공정은 소재(2)의 이송공정과 함께 순차적인 제어 예컨대, 온도제어, 이송속도제어 등을 통한 연속공적으로 이루어지게 된다.

이상에서와 같이 본 발명은 일측의 구동수단에 의한 견인방식으로 소재를 이송시키는 동시에 가열 및 냉각 노 내에서의 소재이송은 세라믹롤러와의 구름접촉을 통해서 이루어지게 하고, 소재의 공급 및 취출과 열처리 공정을 연속공정으로 이루어지게 함으로써, 균질의 제품과 작업성 및 생산성 향상의 효과를 얻을 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (6)

1. 자유롭게 회전하면서 스트립 형태의 소재(2)를 풀어주거나 감는 역할의 언코일러(3) 및 리코일러(4)와, 상,하판(10A,10B) 및 양측판(10C)으로 이루어진 사각틀 형태의 지지부재(10), 한쪽 끝에는 종동기어(11A)가 장착되어 있고 양단축이 스프링(12)으로 탄지되는 테이크업 베어링(13)에 지지되면서 상기 지지부재(10)의 양측판(10C) 사이에 가로 걸쳐있는 상부롤러(14), 한쪽 끝에는 상기 종동기어(11A)와 치합되는 원동기어(10B)가 장착되어 있고 양단축이 각각 모터(15)와 로터리 엔코더(16)를 갖는 동시에 베어링(17)을 매개로 상기 지지부재(10)의 양측판(10C) 사이에 가로 걸쳐 지지되면서 상기 상부롤러(14)와 맞접촉되어 있는 하부롤러(18), 상기 테이크업 베어링(13)과 결속되어 이것의 상하위치를 조절해 주는 역할을 하며 상기 지지부재(10)의 상판(10A)에 수직 관통되면서 지지되어 있는 스테이 보울트(l9)로 구성되어 모터를 구동원으로 소재를 일방향으로 당겨주는 구동수단(5)과, 동일평면 상의 중심축선을 가지면서 앞뒷쪽으로 나란하게 2개씩 배치되어 있고 각각의 브라켓(25) 상에서 자유롭게 회전될 수 있도록 지지되어 있는 4개의 수평롤러(26), 상기 수평롤러(26) 사이에 위치되면서 롤러 서포트(27) 상의 앞뒤쪽 각 스테이 샤프(28)에 축설되어 자유롭게 회전될 수 있도록 지지되어 있는 4쌍의 수직롤러(29), 상기 각각의 롤러 서포트(27)의 위치 이동을 안내하게 되어 있는 가이드 브라켓(30), 상기 브라켓(25) 및 가이드 브라켓(30)이 설치되어 있는 지지플레이트(31)로 구성되어 소재의 좌우유동을 단속해 주는 가이드 수단(6)과, 중심부의 전열관(36A)과 그 주위의 전열코일(37)을 가지면서 여러겹의 내화물로 적층 구성되는 원통형의 가열챔버(38A), 중심부의 전열관(36B)과 그 주위에 일방향으로 연통되는 냉각수통로(47)를 갖는 원통형의 냉각챔버(38B), 챔버의 길이방향을 따라 균등간격으로 배치되는 다수의 세라믹 롤러(39) 및 이것들을 지지하는 가이드 플레이트(40), 챔버의 저면부를 전 길이에 걸쳐 지지하는 프레임(8)으로 구성되어 소재를 가열 및 냉각시켜 주는 가열 및 냉각노(7)와, 상기 구동수단(5), 가이드 수단(6), 가열 및 냉각노(7)를 지지해 주는 프레임(8)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 무산화 열처리 노.
2. 제1항에 있어서, 상기 4쌍의 수직롤러(29) 중에서 마주보는 각 2쌍의 수직롤러(29)는 서로 간의 간격을 소재의 폭방향을 따라 넓히거나 좁힐 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 무산화 열처리 노.
3. 제1항에 있어서, 상기 가이드 수단(6)은 적어도 2개 이상의 소재 이송경로를 나란하게 가질 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 무산화 열처리 노.
4. 제1항에 있어서, 상기 세라믹 롤러(39)는 주몸체를 구성하는 롤러 샤프트(43)와, 이 롤러 샤프트(43)의 외주부에 일정한 두께로 적층 결합되면서 회전자재되는 세라믹 튜브(43')와, 롤러 샤프트(43)를 이등분한 중심부에 장착되는 센터 롤러(44)로 이루어진 것을 특징으로 하는 무산화 열처리 노.
5. 제4항에 있어서, 상기 세라믹 튜브(43)의 두께는 3mm∼10mm인 것을 특징으로 하는 무산화 열처리 노.
6. 제1항에 있어서, 상기 가열챔버(38A)의 입구측과 냉각챔버(38B)의 출구측에 설치되어 있는 마감판(9)에는 각각의 세라믹판(9E)을 가지면서 소재를 받쳐주는 고정체(9B)와 상하 위치이동이 가능한 조절체(9C)로 구성된 가이드체(9D)가 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 무산화 열처리 노.