KR100339848B1

KR100339848B1 - 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비

Info

Publication number: KR100339848B1
Application number: KR1020000001346A
Authority: KR
Inventors: 이광래
Original assignee: 이광래
Priority date: 2000-01-12
Filing date: 2000-01-12
Publication date: 2002-06-07
Also published as: KR20000018104A

Abstract

본 발명은 양질의 오스템퍼 구상흑연주철을 저렴한 비용으로 생산 할 수 있도록 된 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 통상의 오스템퍼링 열처리설비에 있어서, 내부에 LPG,LNG,알콜과 같은 연료가 주입되는 무산화라인(15)이 연결되어 내부 온도에 의해 주입된 연료가 발화되면서 산소를 태워 열처리 대상물의 표면에 산화피막이 형성되는 것을 방지할 수 있도록 된 가열로(10)와, 장원형태로 이루어지고 내부 일측에는 열매체(22)를 가열하는 히터(24)와 열매체(22)를 냉각시키는 냉각파이프(26)와 열매체(22)를 순환시키는 다수개의 날개(23b)를 갖는 열매체 순환기(23)가 각각 상기 열매체(22)에 침지되도록 설치되어 급랭 또는 등온유지가 이루어지도록 된 항온로(20)와, 상기 항온로(20)의 일측에 이격 설치된 세척조(30)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비가 제공된다.

Description

오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비 {Heat treatment equipment of austemper spheroidal graphite cast iron}

본 발명은 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 양질의 오스템퍼 구상흑연주철을 저렴한 비용으로 생산 할 수 있도록 된 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비에 관한 것이다.

오스템퍼링은 구상흑연주철의 조직을 베이나이트로 변화시키는 열처리공정으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 보통 850℃~950℃로 0.5~2시간 가열한 제품을 250℃~450℃의 고온 냉각매체에서 1~2시간 등온변태시켜 한번의 공정에 의해 담금질 및 뜨임이 된 것과 같은 효과를 얻을 수 있는 열처리 방법이다.

주철을 이와 같은 오스템퍼링 열처리하게 되면 주철중에 포함된 페라이트(ferrite)와 펄라이트(pearlite)의 혼합조직이 침상의 베이나이트(bainite)조직으로 되며, 인성과 가공성 및 내마모성 등이 우수해지고 기계적 성질이 향상되어 고급기계부품에 사용된다.

이와 같은 오스템퍼링 열처리를 하려면 가열로와 항온로가 필요하게 되며, 상기 가열로로는 보통 침탄로 또는 피트로를 사용하며, 항온로는 오일??칭로 또는 저온템퍼링로를 사용한다.

그러나, 원하는 소정의 열처리 품질을 얻기 위해서는 정확하고 신속한 온도콘트롤이 요구되는 바 열교환효율이 매우 우수해야 하고, 제품의 모든 부분이 동시에 균일한 온도로 제어되어야 하는 등의 많은 어려움이 있다.

또, 상기 가열로는 제품이 보통 850℃~950℃의 높은 온도로 가열되므로, 그 내부에 산소가 잔재되어 있을 경우 제품의 표면에 산화피막이 형성되어 이후 공정인 항온로에 침적되며, 이러한 경우 항온로는 스케일로 인한 냉각능력이 떨어져 불량률이 증가되고, 염욕의 노화를 촉진하여 제조원가를 상승시키는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 제품의 표면에 산화피막이 형성되는 것을 방지하고, 급랭 및 등온유지를 효율적으로 이루어지도록 하여 양질의 오스템퍼 구상흑연주철을 대량생산 할 수 있도록 된 오스템퍼 구상흑연주철 열처리설비를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명과 관련된 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리공정을 나타낸 그래프

도 2는 본 발명에 따른 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비를 나타낸 구성도

도 3은 본 발명을 구성하는 가열로의 내부 구성을 보인 단면도

도 4a는 본 발명을 구성하는 항온로의 내부 구성을 보인 측단면도

도 4b는 본 발명을 구성하는 항온로의 평면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 가열로 11 : 외부용기

12 : 전열선 13 : 내부용기

15 : 무산화라인 16 : 팬

20 : 항온로 21 : 용기

23 : 열매체 순환기 24 : 히터

26 : 냉각파이프 30 : 세척조

36 : 파이프 40 : 냉각수조

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 세척조(30) 내부에는 항온로(20)의 냉각파이프(26)와 연결된 파이프(36)가 통과되도록 설치되어 항온로(20)에서 데워진 냉각수에 의해 세척조(30) 내부의 세척매체를 가열할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비가 제공된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비를 나타낸 구성도이다. 이를 참조하면, 상기 열처리설비는 그 내부에 LPG,LNG,알콜 등의 연료가 주입되는 무산화라인(15)이 연결된 가열로(10)와, 장원형태로 이루어지고 내부 일측에는 히터(24)와 냉각파이프(26) 및 열매체 순환기(23)가 각각 충진된 열매체(22)에 침지되도록 설치된 항온로(20)와, 상기 항온로(20)의 냉각파이프(26)와 연결된 파이프(36)가 내벽면과 인접되게 코일형으로 감겨져 설치되어 항온로(20)에서 데워진 냉각수에 의해 세척매체를 가열할 수 있도록 된 세척조(30)와, 상기 세척조(30)를 통과한 냉각수를 소정의 온도로 냉각 및 재순환시키기 위하여 저장하는 냉각수조(40)와, 냉각수를 소정경로로 순환시키는 펌프(50)를 포함하여 이루어진다.

상기 가열로(10)는 도 3에서와 같이, 내부용기(13)와 외부용기(11)로 이루어지며, 그 규격은 내부용기(13)를 기준으로 정하게 되는데, 상기 내부용기(13)는 고온(900℃~950℃)에서 장시간 유지되어야 하기 때문에 내열강 스테인레스로 제작된다. 또한, 외부용기(11)의 내벽면에는 일정간격으로 전열선(12)이 마련되어 내부용기(13)에 담겨진 열처리 대상물을 고온으로 가열하게 된다.

이러한 용기(11,13)의 상단에는 덮개(14)가 마련되는데, 이 덮개(14)에는 용기(13) 내부의 온도를 균일하게 유지해 주기 위한 팬(16)과, 용기(11,13) 내부의 산소를 태워서 제거하기 위한 무산화라인(15)이 구비된다. 또한, 상기 덮개(14)와 외부용기(11)의 일측에는 용기(11,13) 내측으로 돌출되는 온도센서(17)가 마련되어 용기(11,13) 내부의 온도가 소정 범위 내에서 유지되도록 제어하게 된다.

이때, 상기 내부용기(13)의 사이즈가 작을 경우에는 1회에 열처리 할 수 있는 량이 작아 열처리 단가가 상승되고, 그 사이즈가 너무 클 경우에는 가열로(10) 제작비도 많이 들고, 열손실이 많아지게 되므로 직경 600㎜~1200㎜의 것이 주로 사용된다.

상기 항온로(20)는 도 4a와 4b에서와 같이, 장원형으로 이루어진 용기(21)와, 일정간격의 Ｓ자형으로 절곡되어 상기 용기(21)의 내부공간을 두 개의 공간으로 구획하도록 용기(21) 일측에 설치된 냉각파이프(26)와, 상기 냉각파이프(26)에 의해 구획된 일측 공간에 설치되는 튜브형 히터(24) 및 열매체 순환기(23), 온도센서(24)가 구비된다. 이때, 상기 열매체 순환기(23)는 용기(21) 내부에 수직 설치된 바아(23a)의 외주면에 다수개의 날개(23b)가 일체로 형성되어 구동수단에 의해 회전되면서 용기(21) 내부의 열매체를 수직 및 수평방향으로 고르게 순환되도록 한다.

상기 항온로(20)의 용기(21)는 장원형으로 이루어져 그 일측에 피트형 히터(24)와 열매체 순환기(23) 및 냉각파이프(26), 온도센서(25) 등이 배치되더라도 나머지 공간에 열처리 대상물이 위치될 수 있는 충분한 공간이 확보되며, 그 내부공간에 구석진 부분이 없기 때문에 열매체(22)의 순환이 전체적으로 원활하게 이루어지도록 구성된다.

이러한 항온로(20)는 그 사이즈를 크게하여 1회에 처리하는 열처리량을 많게 하면 좋겠지만, 항온로(20)를 아무리 크게 하더라도 일정량 이상의 제품을 동시에 비슷한 온도로 냉각시키기가 거의 불가능하므로, 적절한 사이즈의 것을 사용하게 된다.

특히, 용융염욕을 사용하는 항온로(20)는 열처리 작업을 하지 않을 경우에도 용융염욕이 응고되지 않도록 일정 온도로 유지해야 하기 때문에 그 사이즈가 너무 클 경우 전력소모가 많으며, 연속 열처리시 냉각수 순환으로 온도를 낮추기 위해 많은 시간이 걸리게 되므로 적절한 크기로 제작되어야 한다.

또, 상기 항온로(20) 내부는 부식을 방지하기 위해서 스테인레스로 제작되어야 하고, 냉각파이프(26)도 스테인레스로 제작되어 스케일로 인한 냉각능력이 떨어지는 것을 방지하여야 한다.

이와 같은 오스템퍼링 열처리 후에는 도 2에서와 같이, 제품을 세척조(30) 내의 뜨거운 물(40℃이상)에 담궈 일정시간(30분이상) 유지하므로써, 제품의 표면에 묻은 염욕성분이나 열처리유를 제거하여야 한다. 이러한 세척조(30)는항온로(20)를 통과하면서 소정 온도로 가열된 냉각수가 통과되는 코일형 파이프(36)를 그 내부로 통과시켜 냉각수는 식혀지고 세척조(30)의 물은 데워져 제품의 세척에 별도의 온수장치가 불필요하게 된다. 또한, 로의 가동이 연속되고 로의 숫자가 늘어날 경우는 로를 경유하면서 데워진 냉각수로 동절기 난방을 하므로써, 난방비를 절감할 수 있는 효과도 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 제품의 표면에 산화피막이 형성되는 것이 방지되고, 항온로의 신속한 급랭 및 등온유지가 효율적으로 이루어져 제품의 불량률과 코스트를 낮출 수 있는 등의 여려가지 장점이 있다.

Claims

통상의 오스템퍼링 열처리설비에 있어서, 내부에 LPG,LNG,알콜과 같은 연료가 주입되는 무산화라인(15)이 연결되어 내부 온도에 의해 주입된 연료가 발화되면서 산소를 태워 열처리 대상물의 표면에 산화피막이 형성되는 것을 방지할 수 있도록 된 가열로(10)와, 장원형태로 이루어지고 내부 일측에는 열매체(22)를 가열하는 히터(24)와 열매체(22)를 냉각시키는 냉각파이프(26)와 열매체(22)를 순환시키는 다수개의 날개(23b)를 갖는 열매체 순환기(23)가 각각 상기 열매체(22)에 침지되도록 설치되어 급랭 또는 등온유지가 이루어지도록 된 항온로(20)와, 상기 항온로(20)의 일측에 이격 설치된 세척조(30)를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비.
제 1항에 있어서,

상기 세척조(30) 내부에는 항온로(20)의 냉각파이프(26)와 연결된 파이프(36)가 통과되도록 설치되어 항온로(20)에서 데워진 냉각수에 의해 세척조(30) 내부의 세척매체를 가열할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 오스템퍼 구상흑연주철의 열처리설비.