토탈열기시스템 - 각종 열설비 상담, 설계, 제작

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◈ 개 요 ( ELEVATOR FURNACE / BOTTOM LOADING FURNACE )

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피열물이 놓이는 로 판부분이 상승 하강하는 구조가 특징이며 , 발열체 및 爐 내의 단열 내화물에 대한 열충격이

매우 적기 때문에 2100 ° C 까지 제작하는 것이 가능하다.

특히 , 로 내벽 사면 ( 4 ) 또는 피열물 사이로 발열체를 설치하는 방식 ( 밭 田 형식 ) 이 가능하여 뛰어난 온도분포를

가질수 있어 신소재 및 특수 재료의 소성 ( 燒 成 ) 및 소 (燒 結 ) 등에 널리 사용되어 지고 있으며 , 현재 국내 세라믹

업계에서 양산용으로 가장 많이 사용되고 있다.

아울러 본 형식의 전기로는 爐 하부 및 상부등을 이중 Case 로 제작 Sealing 하여 질소나 Argon 등 불활성 분위기에서

사용이 가능 하도록 제작 될수 있으므로 , 분위기 조성이 필요한 제품의 열처리에도 많이 사용되고 있다.

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◈ 온도에 따른 ELEVATOR 형 爐의 분류

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◆ 1200 °C 이하

금속 ( 합금 ) 발열체인 Ni-Cr 및 Fe-Cr 발열체를 사용하며 사용온도가 600 °C 부터 900 °C 까지는 Box 형 로와

마찬가지로 합금 발열선이 매장된 Molding 형 발열체를 사용하고 900 °C 부터 1100 ˚ C 까지는 발열체가 노출된

비 매몰형을 이용한다.

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특히 Fe-Cr Wire 가 Quartz Glass Tube 내에 장착된 봉형의 발열체를 사용할 경우 발열체 설치 위치를 다양한 형태로

설계 할수 있다는 장점이 있다.

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아울러 실제 사용온도가 1150 ˚ C 이상 1300 ° C 경우 Kanthal APM Wire 발열체를 Mullite 보호관 주위로 감고 봉 형과

같은 형태로 제작하여 Quartz Glass Tube 발열체와 마찬가지로 고온에서 다양한 형태의 발열 위치를 설계하여

Electric Furnace 만이 가질수 있는 爐 내부의 온도 편차의 최소화를 실현 시킬수 있다.

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◆ 1500 °C

?발열체로는 탄화 규소 ( Silicon Carbide ) 를 사용하고 발열체 구조는 爐 내벽 4측에 상하 수평으로 설치 할수도 잇으며,

온도 정밀도에 따라 밭 전 ( 田 ) 자 형식의 설치 방법을 이용해 적재 되어 있는 피 열물 전체에 열을 가할수 있는 장점이

있다. 爐 설계에 따라 온도 편차가 좌우되며 , 탄화규소 발열체의 특성상 1400 ° C 부근에서 사용되어 진다.

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내화물은 실험용인 경우 Ceramic Fiber Board를 3겹 ( 1600 40t , 1400 25t , 1200 25t ) 축로 하는 것을 기준으로 하며

준 양산용 ( Pilot ) 및 양산용 ( Production ) 인 경우 온도의 특성에 따라 내화연와 ( Refractory Brick ) 및

내화보드 ( 이 경우 최소 175 mm 정도의 내화물 두께를 유지 하여야 함 )를 사용한다.

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1500 °C Elevator Furnace 는 불활성 분위기 가스 ( 특히 질소치환 또는 산소 )의 사용에 주로 쓰이며, 이경우

Bottom Loading car 와 爐 하부 구조에 Gas Tight Sealing 장치를 설치하여야 하며 , 사용온도에 따라

냉각 장치도 부가 장착하여야 한다.

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◆ 1700 ° C ~ 1800 ° C ELEVATOR FURNACE

발열체로는 MoSi₂ ( 이 규화몰리브덴 ) 를 사용하고 발열체의 구조는 양 측벽에 수직 설치를 기본으로 한다.

실제 사용온도에 따라 발열체 및 내화물의 종류가 결정되며, 내부 규격에 따라 보통 ± 5 ˚C에서 ± 10 ° C 까지의

온도 편차가 발생 할 수 있다.

고온용 Elevator Furnace 의 가장 큰 취약점은 상부 내화물 구조에 있으며 爐 내부 규격이 적은 ( 200mm 이하 )

실험용인 경우를 제외 하고는 Slice ( 내화 보드를 잘게 가공해 설치하는 방법 ) 축로 방식을 이용하고 있으며,

전기로 제작업체 마다 내화물 축로 방식 및 고정용 ceramic pin 의 설치 방식에 차이가 있을 수 있으나

보편적으로 爐의 규격이 0.5m³ 인 경우 상부 내화물은 150mm 간격으로 내화재를 Slice 하고 ceramic pin 또는

사파이어 핀으로 고정 보완 하는 방식을 사용하고 있다.

아울러 爐 하부구조는 최소 3단 이상의 겹층으로 설계하여 Loading Car에 설치 되어있는 내화물과의 틈새를

단계별로 최소화 시키는 것이 바람직 하다.

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