열처리기술/ 열처리공장 계획에서 설비의 포인트
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열처리공장 계획에서 설비의 포인트
1. 공장레이아웃의 착안점
열처리공장의 신설, 이설에 당면해서의 검토항목에 대해서는, 공장의 전체계획중에서 책정되므로, 여기서는 열처리공장에 적을 두고 현장측에서 본 주의사항을 참고로 해서 검토한다.

[1]열처리공장이 스페이스와 레이아웃
스페이스는 바치식, 연속식의 형태에 따라 차가 있다. 인당 몇㎡로서 보는 경우 일반적으로 10~20정도이지만, 로당 몇 ㎡라는 견해오 처리량당몇 ㎡라는 시산도 가마한 편이 좋다.
건물내 스페이스를 유효하게 사용하기 위해 데드스페이스 슬리핑스페이스의 이용, 크레인의 작업범위, 입구출구의 수와 개소, 로의 배치를 처리공정에 맞춰 계획해야 한다. 그리고 계획도중에 물건의 이동선도와 사람의 이동선도를 넣어, 최단거리를 찾는 것이 필요하다.
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[2]토방
토방은 중량물대책에 내압을 잡을 것, 다음에 가열물을 놓을 장소는 가열에 의한 토방의 깨짐을 방지하기 위해, 내화벽돌을 전면에 깔거나 모래 또는 자갈로 메우는 것도 좋다. 평탄도는 운반상 요철을 없게 할 것. 내유포장도 고려한 쪽이 좋다.

[3]크레인
크레인설치에 있어서는 로내장입, 로외추출을 크레인으로 행한다는 전제에서 생각하면, 각로에 전부 충분히 크레인의 행동범위에 있을 것, 다음에 크레인속도에 대해서는, 바치식등에 있어서 로외추출후 냉각조까지의 온도강하가 없는 속도로 빠르게 할 것, 또 끌어올릴 때의 올리는 정도에 대해서는 로의 장입, 추출뿐 아니라 로수시에도 충분한 올리는 범위가 확부되어 있는 것이 필요하고, 그 때문에 크레인가터의 구조변경이나 특수 호이스트의 채용등의 대책을 할 수 있다.

[4]피트공사
로설치, 냉각조설치등에 있어서 토방레벨이하로 피트공사를 행하는 경우, 우선 설치물의 내압을 충분히 잡을 것, 어느 것이나 폴챠지시에 여유를 두게 된다.
다음에 방수공사가 완벽할 필요가 있다. 연약지에 있어서 공사완성하고 로설치 후 용수했기 때문에, 공사의 재보수를 했다는 예가 있다. 더욱 청소용 그밖의 것을 위해 피트하면의 모서리부에 1군데 단차를 붙여, 웅덩이부분을 만들어 둘 것, 승하강용계단, 사다리는 스페이스를 잡아 강고하게 설치한다. 유지관리를 위해 피트내면이 상시 보이는 것이 바람직하다.

[5]자동화제어와 계측
설비기기는 자동화제어, 안전시스템을 도입해 로스, 성력화를 꾀한다. 또 계측은 자동계측으로 하고, 체크를 위해 수동계측을 할 수 있는 더블체크방식으로 할 것, 예를들면 침탄가스분석에 있어서의 자동계측에 CO₂적외선분석의 사용이 많지만, 기기의 신뢰성외에 사상으로서 수동에 의한 이슬점분석도 병용할 수 있도록 해둔다. 이들 기기의 관리에 대해서는 사내기준을 정해 정기적인 체크가 필요하다.

[6]조명, 통풍
옛날의 열처리공장의 이미지는 어두운 건물내에서 불꽃만들기 작업을 행하고 있었다는 느낌이 들고, 그것은 그래서 육시에 의한 온도계측의 기능에 일역을 맡고 있던 적도 있었지만, 계측기술의 발달에 의해 보다 근대화된 공장으로 환경을 바꾸고, 그것을 위해 조명, 통풍에는 충분히 신경을 써야 할 것이다. 계측기기에 따라서는 주위온도의 높이에 의해 오차를 일으킬 수도 있고, 그것은 그래서 개별로 대책을 세워야 하지만, 공장전체로서의 냉온방도 결코 사치는 아니다.

[7]성력화와 수치
공장을 운영하는데 있어서는, 수지가 좋다는 것이 공장존폐의 기초가 된다. 그래서 열처리로서도 총합원가를 억제하고, 손익분지점을 내리도록 노력해야 한다. 원가중에서 일반적으로 그 대부분은 인건비이다. 물론 설비투자를 하는 경우의 초기투자와 그 후의 감가상각은 다액이지만, 장치산업화와 열처리공장에 있어서는, 자본집약도의 높이가 결과로서 총원가의 인하에 기여하는 것이라 생각된다. 설비하는데 있어서는 이 점을 고려하여 우선 제일로 무인화, 다으메 시간대무인화라는 식으로 인적배치를 조합해서 최저의 필요인원을 산출해내야 한다. 그러나 여기서의 전제는 자동화, 안전화, 기계화이고, 육체노동은 한계가 있다는 것을 인식하고 착수해야 한다. 또 열처리공정의 각각의 원가구성도 실적에서 산출하고, 자세하게 단가를 설정하고, 타사비교 분석도 병행하여, 그 결과로 합리화의 대상을 찾아내는 것도 한 방책이다. 각공정의 원가를 산축하기위해서는 전력, 연료, 물, 소입유 등의 모든 것에 걸쳐서의 사용실적이 계측 또는 기록으로서 입수할 수 있을 필요가 있다.

2.로의 사양의 착안점
로의 형식은 케이스로(바치, 연속), 벨형, 피트형등 각종의 것이 있지만, 일반적으로 로의 사양을 결정하는 경우에 주의하여 메이커에게 주문하는 사항에 대하여 서술한다.

[1]로의 형상
로의 형사은 가열시 로내벽에 세트된 발열체가 균등하게 발열하여 온도분포가 좋아지는 것이 바람직하다(그림1). 그림의 치는 경험적으로 온도의 분포를 우선해서 구한 식이고, 이것에 맞지 않아도 로의 제작은 할 수 있다. 로의 문, 뚜껑에 발열체를 만들거나, 피트형을 벨형으로 해주면 더욱 용이하다. 벨형은 가열물을 로내에 설치하는 것은 쉽지만, 추출할 때 로제를 끌어 올려 놓을 스페이스가 필요하다.

[2]로내교반
로내교반에 팬을 설치하는 편이 좋다. 팬의 설치위치는 케이스로는 천장부, 피트로는 로저부, 로뚜껑부가 된다. 로저부는 유지관리상, 그리스업이나 점검등이 하기 어렵다. 로뚜껑부는 로뚜껑중량이 커진다. 팬의 형식을 축류팬, 원심팬, 시롯코팬등이 있다. 로내를 난류로 하는지 순류로 하는지가 문제이지만, 순류로 해서 바람의 방향을 위해 가이드를 설치한 것도 있다. 팬은 일상의 관리(팬의 균열점검, 그리스업)가 용이한 점, 교체가 용이한 점, 수명이 긴 점이 좋다. 수명의 점에서는 고Ni계(2~20)가 좋다. 또 설치시 정뿐이 아닌 동발란스를 잡고, 균열의 유무를 확인 할 것, 로의 신설시에는 가동 후 빠른시점에 팬축의 굽음도 체크해 두는 것이 긴요하다.

[3]로내측온
새로운 로뿐 아니라 사용경과한 로에 있어서도 가끔로내의 온도분포를 측정하는 것이 바람직하다. 그 때문에 로벽, 로뚜껑, 친정등에 서모커플용의 구멍을 만들어두는 것이 좋다.

[4]냉각장치
로내수리나 그밖에 로내를 급냉하려 하는 경우에, 냉각장치(그림2)를 만들어두면 후의 작업이 하기 쉽다. 또 이 장치는 로냉의 냉각속도를 제어하는 데도 이용할 수 있다.

[5]로외벽온도
로가동시 로외벽의 온도는 낮은 쪽이 로의 효율이 좋다. 60℃이하가 되도록 내열을 고려해야 한다.

[6]로의 문, 뚜껑의 중량
개폐는 물, 기름, 공압실린더에 의한 것, 뚜껑용에는 지레식이 있다. 중량은 단열벽돌을 주로 해서 가볍게 하고, 개폐에 있어서의 충격을 적게 하기 위해 실린더에 쿠션을 넣은 쪽이 좋다.

[7]내열재
산화를 적게, 열변형을 적게, 고온강도를 가지고, 수명을 길게 하기 위해 내열재의 사용이 바람직하다. 사용온도가 높은 순서부터 Cr Ni비를 25-20, 20-10, 18-8로 나누어 사용한다. 용접구조에 있어서는 단체부품에 있어서도 폭뢰되는 온도에 따라서 재료의 선정을 한다.

[8]발열체
발열체종류의 선정은 초기코스트를 높게 해서 수명을 갖게 하든가, 싼 값으로 해서 교체 하든가 양방의 사고방식의 차이에 따르지만, 전자의 경우는 띠상등의 두께가 있는 쪽이 좋고, 세트방법도 강고한 쪽이 좋다. 후자는 교체하기 쉽고, 가능한 한 부분교체로 끝낼 수 있는 쪽이 좋다. 물론 사용온도에 따라 Cr-Ni계인가 Fe-Cr인가도 선정기준의 대상이 된다.
발열체는 침탄성가스등에는 약하므로 간접적으로 가열하는 것이 좋다. 발열체의 선절단은 단자에서 로내로 들어온 고온과 저온의 열적경계부의 절단이 많으므로 이 부분의 사전보강을 해둔다. 용접으로 용접하는 경우 그림3과 같이 띠상인 경우는 횡면부도 용접한다.

[9]밀폐도
온도효율상, 가스실상에서 로의 밀폗가 높을 것, 용접구조물의 경우 사용중의 용접부의 균열체크를 한다. 로내밀폐의 필요한 레토르트등에 대해서는 신설시, 정기적으로 수장테스트(빤천을 말리는데 풀을 먹이지 않고, 물을 묻혀 판자에 붙임)을 행하는 것이 바람직하다. 팬축용 베아링부에서도 가스누설의 사례가 많다. 누설체크는 비눗물을 도포해서 그 거품일ㅇ남을 보거나, 가연성가스인 경우는 불을 가까이 대거나해서 판별한다. 방지대책의 일예로서 그림4와 같은 불연성 가스N₂등의 봉입에 의해 외압을 거는 방법도 취해진다.

[10]소모품
씰패킹, 발열체, 열전대, 팬, 베아링 등의 내구소모재에 대해서는, 보수관리와 돌발수리의 양면에서 조달, 재고의 기준을 정해두면 편리하다(그림5).
새로운 로를 구입할 때는 소모품리스트(품명, 형번호, 수명, 구입처, 가격)를 요구하여, 이것을 사내보수관리에 응용시킨다.
소모품은 가능한 한 표준 품이 좋고, 범용성이 있는 것이 바람직하다. 구입처에 대해서는 특수품, 특허품 등은 로 메이커로 되지만, 그렇지 않은 경우는 로 메이커 이외에서의 직접 거래한 쪽이 코스트를 절감할 수가 있다.

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