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    1.1 설비 주요기술데이터 및 요구

 

작업공간:500×500×1200mm(넓이X높이X 길이)

최대적재량:1300Kg

정격온도:1600°C

작업최고온도:1550°C

정격압력:6Mpa

최대작업압력:6Mpa

진공도:청결,냉각,공로상태 시:1Pa

가압매질:Ar  순도 ≥99.99%

Dewaxing(탈지)기능 보유 ,탈지율≥96%

TORRVAC기능 보유

Carbon content adjustmentPartial pressure기능 보유

사용가능가스:ArH2N2CH4.

냉각속도:공로시 1400℃에서(가압5~5.5MPa,외순환냉각수온도가 ≤25℃시)개로시 온도까지 냉각하는데 

 ≤ 4시간이 소모된다.

노안 온도균일성:≤±7°C (측정방법:온도테스트오링,YG6,시편테스트).

그래프 자동저장(용기내부온도、용기내부압력、Dewaxing 배관온도 등 데이터)

3개월 이상 저장됨;

진공LEAK율:≤80Pa/10h (진공 걸고 1500℃까지 가열,다음 진공 건 상태에서 냉각진행,

  실온까지 냉각시 측정진공도≤1Pa,고압밸브를 닫고 진공펌프 작동 정지시 측정한 진동도가 초기 진동도이다.

  10시간 뒤 측정한 진동도 와 초기진동도 편차는 ≤80Pa)

컨트롤시스템:설비 운행시 Full Auto 컴퓨터 컨트롤 시스템

컴퓨터컨트롤화면: 한국어 버전

 

 

1.2 설계이념  

 

1.2.1 설계 및 제조시 시종일관 안전제일을 염두에 두었다

ASME표준에 근거,설계안전계수>1.1,용기 사용횟수10000(기타 업체 및 ASME표준으로 제작되지 않은

용기수명은 약 6000).안전한 전기안전LOCK시스템으로 장비 및 사용인원의 안전을 보장.

 

1.2.2 하기 기능을 보유함 으로서 장비의 보다 온정한 운행을 보장하였다.

u  용기내부 Heater,Insulation,Carbon box 구조는 원형으로  되여 있다.

기존의 사각형구조에 비해 제품 적재공간이  더 크고 온도 및 분위기 균일성이 더 우수하다.

u  신기술로 설계한 Dewaxing시스템,탈지과정에서 왁스분위기가 반복으로 운행함 으로서

  탈지 과정중 왁스분위기가 기존에 비해 균일도가 더 높다.

u  업그레이드된 왁스수납시스템,수납효율이 96%이상에 달한다.

u   Graphite muffle box의 양끝은  원추형 밀봉구조로 되여있어 설비가 장시간에도 온도균일성을 유지하도록 하였다.

u  온도측정은 두개의  T/C를 사용해  설사 한개가 고장났더라도  다른 한개 T/C가 정상적으로 작동해 설비의 정상적인 

  운행을 보장하였다.

u  설비 전체가 모듈화 제작 및 운송으로 되여있어  장비장착시간을 보다 감축시켰다.

 

 1.2.3 설비의 주요부품은 전부 수입제품을 사용했다.

u  Heater 는 독일 SGL사 제품을 사용해서 고품질,장기적 사용을 보장했다.

u  T/C는 미국 NANMAC사 제품을 사용했다.

u  진공센서는 독일INFICON 사 제품을 사용.

u  진공펌프는 독일 Leybord 사 제품 사용(Made in Germany)

Dry screw vacuum pump, mechanical booster pump 2개 파트로 이루어졌다.

Dry screw vacuum pump 장점:

오일이 빨려 들어가는것을 방지할수 있다;

만일 왁스가 펌프내로 빨려 들어갈시 Leybord사 드라이식 설계는 펌프로 하여금 정상 운행할수 있게 한다.

오일을 교환할 필요가 없어 펌프 사용원가를 절감 할수있다. 에너지소모량이 타사 펌프에 비해 적다 .

질소 전용포트가 있어 가연성기체를 희석 시킬수 있다. 특별디자인한 구조는 펌프의 보수유지를 간편화했다.

Mechanical booster pump 장점:

전극과 8자륜이 동일한 위치에 있게끔 설계해 축내에 기체 및 오일이 새는 현상을 방지했다.

 

 

1.3 설비 주요 파트

 

1.3.1 압력용기

The double-walled, water-cooled, horizontal, cylindrical vessel is manufactured according to

valid regulations for pressure vessels(ASME Standard) and is tested by the ASME safety organization.

The factory should have the certification from KGS. High quality pressure vessel plate material is used for the vessel.

During operation, the doors and cylindrical mid-section of the furnace are locked by two quick acting bayonet locks.

The blocking slides prevent unintentional opening of the doors during the entire process.

The end positions of the blocking slides are controlled by the PLC.

The two interfaced vessel doors are laterally opposed and held in adjustable hinges.

Turning of the quick acting bayonet lock and opening/closing of the doors is hydraulically.

The doors are sealed with special sealings.
The manufacturer of the pressure vessel is certified with a safety quality license from the Chinese Safety Corporation.

소재: 고품질 합금강철소재.

운행횟수:10000회 이상 압력순환


 


    

<그림 1>Sinter-HIP

1.3.2 가열,보온 및 온도측정 시스템

 

Heater, Catbon  box, Insulation 이 전부 원형구조로 되여있다.

Heater3개 독립적인 히팅 컨트롤회로로 구성되여 있으며  전체공률은 ~400KW

히터재질은 Graphite으로 되여 있다.

공률의 특정분포설계는 히팅 과정 중 온도의 균일성 및 일치성 을 보장하였고

히터는 교환하기 편리하게 설계 되여 있다.

히팅 도입은 진공밀봉 및 압력밀봉 2가지 방식으로 용기 내에  장착 되였다.

히팅 도입전극은 수냉 Cu전극을 사용하여 안전성을 보장하였다.

전체 장비의 히팅 구간은 모두 4개 존으로 나눠져 있다.

매개 구간마다 모두 더블 칩 T/C가 있다

그중 한 개는 온도컨트롤에 쓰이고 다른 한 개는 온도 감측에 쓰인다.

온도컨트롤 T/C가 고장시 다른 한개 T/C는 자동으로 온도컬트롤 T/C로 전환 되여 정상적인 운행을 보장한다 .


 


<그림 2> 용기 내부

1.3.3 진공펌프

진공펌프,진공밸브,진공배관으로 구성 되였다.각 프로세스가 부동함에 따라 서로 다른 흡기방법을 사용한다.

압력용기 및 탈지시스템에 대해 진공을 걸 시 펌프의 진공속도는 장비의 진공속도를 만족시킨다.

고압밸브가 새여 진공배관의 손상을 막기 위해 저압 혹은 진공배관에 안전보호장치를 장착해서 안전한 운행을 보장했다.

 

Dry screw vacuum pump, mechanical booster pump두 부분으로 구성 되였고 독일 LEYBOLD사 제품이다 .

진공게이지도 독일제품이고 주요배관 진공압력 차단밸브는 독일FESTO pneumatic  cylimder 를 사용했다.

 

1.3.4 냉각장치

냉각시간을 절약하기 위해 쾌속냉각장치를 사용했다.

용기가 냉각되는 과정에 Insulation 앞뒤도어  lock을 오픈해 열기가 빠르게 확산되도록 한다.

동시에 앞뒤도어에 냉각 팬을 장착해 냉각효률을 높였다.열기는 용기상단부의 냉각기 및 냉각수 외순환

시스템에 의해 냉각되고 냉각된 열기는 용기하단부에 가라앉아 Iusulation  하단부를 거쳐 Hot Zone에 진입한다.

상기와 같은 순환이 반복되면서 쾌속냉각이 실현된다.

 

1.3.5 압력시스템

시스템의 모든 압력밸브는 전부 수입 제 기동밸브를 사용했다.

 

1.3.6 냉각시스템

냉각시스템은 냉각수 출/입수 메인 배관 ,수로분배배관,유량전원,압력계,수온계 등 부분으로 구성 되였다.

용기가 작동 시 언제나 냉각수의 공급이 이뤄져야 한다.냉각수 및  긴급수는 받드시 냉각시스템의 출/입수메인배관에

연결돼야 한다.사용자는 반드시 긴급수 공급을 제공해 장비의 안전운행을 보장해야 한다.

 

경질배관은 전부 서스 재질로 되여있다.

연질배관은 전부 고온용 배관으로 되여 있다.노화가 쉽게 되지 않고 수명이 긴 장점이 있다.

 

1.3.7 Dewaxing 시스템

진공차압탈지:진공시스템 및 매질가스의 조절을 통해 진공탈지를 실현.

수소 정압 탈지:H2기체를 사용해 기체밸브를 열었다 닫았다 를 반복해  수소 정압 탈지를 실현.

용기 내 하단부에 위치한 2개의 탈지 홀이 자동으로 열었다 닫혔다 를 반복한다.

 

왁스수납시스템

u  1단계:수평식 메인탱크;

u  2단계:수직식 수납배관,내부에  왁스응고장치가 장착돼 효률적 으로 왁스를 수납함.

u  3단계:경사 수납배관

u  4단계:여과기

 

1.3.8 유압시스템

유압실린더,유압모터,배관 등 부분으로 구성,용기도어 및 도어Yoke Ring의 작동에 동력을 제공한다.

 

1.3.9 저압가스 공급시스템

가스컨트롤보드,압력계,유량계,밸브,배관으로 구성되였다.

사용자는 자체상황에 근거해 저압ArN2H2 혹은CH4가스를 사용할수 있다.

건트롤시스템은  구체프로세스에 따라  실시간으로 가스밸브를 온/오프 할수있다.

 

1.3.10 압축에어 시스템

기수(기체,)분리기,배관,압력전원,밸브 등으로 구성되였고 기동밸브 및 Pneumatic cylimder에 동력을 제공,

긴급상황시 자동으로 질소로 전환된다.사용자는 반드시 가스공급을 원활하게 해주어야 한다.

 

1.3.11 전원시스템

변압기와 동패는 용기히팅에 전원을 공급한다.과전류보호장치,가열소재 접지단로보호장치가 구비되여 있다.

 

1.3.12 설비컨트롤 및 안전보호시스템

 

컴퓨터프로그램을 이용해 온도,압력 등 각종 데이터의 자동저장을 실현하고 프로그램 자체가

자동으로 프로세스 그래프를 구현한다.

독일 SIEMENSS7-300시리즈 PLC를 사용하고 YANHUA 컨트롤장비를 상위기기로 적용했다.

YANHUA컨트롤장비 및 SIEMENS PLC는 전기안전화를 실현했다.컴퓨터 컨트롤화면은 한국어버전으로 되여있다.

컨트롤박스 청결디자인;전원박스옆에는 에어컨을 장착.

 

u  컨트롤시스템은 전기 차단식 으로 설계됐다.

   일단 전기가 차단되거나 전기케이블이 끊어졌을 시 상응한 컨트롤신호는 장비가 안전모드로 전환되게끔 한다.

u  주요 프로세스 파라메타 기록,용기 내 온도,압력,진공도,탈지배관온도,수온,전압,전류 등 데이터.

u  화면에서 프로세스 그래프,경보기록,역사추이도 등을 전부 확인 할수 있다.

u  UPS는 정전시 지시등에 전원을 공급하고 용기를 컨트롤한다.지속시간은 120분 정도이다.

설비 주요안전조치는 하기와 같다.

u  용기 오픈 전  압력 및 진공테스트 진행;

u  T/C온도측정,온도컨트롤T/C가 고장시 자동 혹은 수동으로 온도 감측 T/C 로 전환.

u  용기도어 오픈 시 압력 및 온도 연쇄보호장치 장착;

u  용기내 온도초과보호;

u  히터 과전류보호;

u  가열소재 접지보호;

u  설비 압력초과보호;

u  진공시스템 과압력 보호;

u  냉각수온도초과시 보호;

u  냉각수유량보호;

u  고온상태에서 정전 시 냉각수는 자동으로 긴급수 모드로 전환;

u  용기벽 온도 초과시 보호;

u  압축가스압력 미달시 알람 울림;

u  가스주입시 압력 미달시 알람 울림;

u  H2기체보호(용기내 수소기체압력 미달시   알람 울림);

u  비상용 냉각수 및 압축공기는 사용자가 반드시 사전에 준비하여야함,정전,정수 등 돌발사태에서 

   장비가 안전하게 작동하게끔 대비해야 한다.

 

이상 정전시 처리방안

압축에어가 있는 상태에서  갑자기 정전시 용기 밸브는   자동으로 안전모드로 전환된다.

고온상태에서 갑자기 정전시 즉시 긴급수 모드로  돌입해야 한다.구체조작은 하기와 같다.

(사용자 진행):

A 긴급수 시스템이 발전기를 사용할 경우엔 즉시 발전기를 가동시켜야 한다.

B긴급수 시스템이 고위물탱크를 사용할 시엔 즉시 고위탱크 안의 물로 냉각을 진행해야 한다

C 긴급수 시스템이 발전기를 사용할 시 즉시 발전기를 가동해 물 펌프를 작동해 냉각수를 공급해야 한다.

D 정전 시 현장에 수돗물공급이 이루어진다면 수돗물로 긴급수 를 대체해도 된다.

단 수시로 수돗물이 끊기는지 확인해야 한다 .일반적으로 정전상태에서 수돗물공급도 원활하지 않기 때문에

수돗물은 발전기 및 고위물탱크의 보조수단으로 사용해야지 단독으로 긴급수로 사용해선 안 된다.

 

안전배기시스템 4종 배기방식

정상상태 자동배기;

압력초과상태 자동배기;

긴급상태 수동배기;

긴급상태 안전밸브, rupture disc 배기

 

1.3.13 저압배전박스

단로기,에어전원,전압계,전류계,전표 등으로 구성,

설비에 전원을 공급하는 작용을 한다.

 

 


 

 

 1.4 사용자 구비조건

 

1.4.1 전원공급

전체전원공율                              450KVA

정격전압

                                     3상,AC380V50Hz

1.4.2 외부순환냉각수공급

냉각수압력                              Min 0.3-0.4MPa

회류압력                                   Max 0.05MPa

공급수온도                           ≤25ºC

회류온도                              Max 35ºC

냉각수 순환량                             38-42m3/h

긴급수(반드시 필요)                20m3/hMin 5시간)

 

1.4.3 가스공급

고압아르곤가스

5MPa,1420ºC  Ar가스소모량은   130 N m3/회 이다.

고압Ar가스공급압력 Min 8MPaMax 15MPa

저압가스

실린더에 내재된 고순도(순도≥99.99%H2CH4COArN2기체를 0.15-0.20MPa로 감압하여

Dewaxing, Carbon content adjustment, Partial pressure 등 작업에 사용한다.수소가스를 사용하여 Dewaxing 할시  

아르곤 가스를 사용해도 무방하다.단 모든 가스의 순도는 99.99%이상 이여야 한다.

 

1.4.4 압축에어공급                                           

컨트롤밸브공급압력:0.5-0.8 MPa

압축에어 공급배관 내경은 10mm이상이여야 하고 압축에어는 건조하고 청결해야 한다.

 

1.4.5 Working Space

설비 전체면적                                           6m×8m

설비 장착높이                                           3.5 m

 

1.4.6 설비전체무게                                        30t 
 

<그림 3>Sinter-HIP 전경

 

<그림 4>용기 내부

<그림 5>Back door


<그림 6>Dewaxing System

<그림 7>Water Pump( 페쇄식 냉각 시스템)


<그림 8>진공펌프(독일 Laybord)

<그림 9>Dewaxing System


<그림 10>서스 배관

<그림 11>컴퓨터 컨트롤 화면




 
 



 


 

 

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