KR100368063B1 - 진공로를 이용한 선재의 열처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공로를 이용한 선재의 열처리방법에 관한 것으로, 그 목적은 진공로를 통해 다량의 선재를 일시에 열처리하며 열처리 과정시 선재 표면에 흠집이 발생되지 않도록 하는 것이다.

이를 위해 본 발명에 따른 진공로를 이용한 선재의 열처리방법에 의하면, 다량의 스테인리스 선재(W)가 보빈(10)에 권취한 상태 그대로 진공로에 장입하여 열처리(어닐링)된다. 이에 따라 많은 양의 선재(W)를 동시에 열처리할 수 있어 작업 생산성이 향상되는 작용효과가 있으며, 아울러 열처리가 진행되는 과정에서도 선재(W)는 진공로에 장입된 상태 그대로 유지되어 이의 표면이 손상되지 않는 이점이 있다. 또한, 선재(W)는 진공 분위기에서 가열됨으로써 표면이 산화되거나 탈탄되는 현상 역시 발생되지 않는 작용효과가 있다.

Description

진공로를 이용한 선재의 열처리방법{HEAT TREATMENT METHOD FOR WIRE ROD}

본 발명은 선재의 열처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 진공로를 통해 다량의 선재를 동시에 열처리할 수 있는 진공로를 이용한 선재의 열처리방법에 관한 것이다.

일반적으로 냉간 압연된 스테인리스 선재는 압연에 의해 경화된 조직을 복원시키고 결정립(結晶粒)을 미세화시켜 연성(延性)을 높이기 위해, 열처리시스템 즉 어닐링시스템에서 소정온도로 가열한 다음 서서히 냉각시키는 어닐링(풀림)처리를 한다.

이러한 선재를 어닐링하기 위한 종래 열처리시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, 히터(2)를 통해 선재(A)를 가열하기 위한 가열장치(1)와, 냉각수를 통해 선재(A)를 냉각시키기 위한 냉각장치(2)와, 이 가열장치(1) 및 냉각장치(2)를 순차적으로 관통하는 다수개의 금속파이프(3)(4)들을 구비하고 있으며, 다수개의 금속파이프(3)(4)들을 통해 가열장치(1)와 냉각장치(2)는 일렬로 연계된다. 이 때, 가열장치(1)내에 위치되는 금속파이프(3)들은 다수개의 히터(5)를 통해 직접 가열된다.

따라서 보빈(6)에 권취된 선재(W)가 풀려지면서 가열된 금속파이프(3) 내부를 지남에 따라 간접 가열되며, 계속하여 가열된 선재(W)는 냉각장치(2)내에 위치되는 금속파이프(4)들을 지나면서 냉각된다. 이러한 가열과 냉각과정을 거쳐 압연 가공된 스테인리스 선재(W)가 열처리된다.

그러나 종래 선재의 열처리시스템에서는 선재(W)가 금속파이프(3)(4)들을 순차적으로 관통하여 지나가야 함으로써, 열처리 작업성을 향상시키는데 그 한계가있으며 아울러 선재(W) 표면과 금속파이프(3)(4) 내주와의 마찰로 선재(W) 표면에 흠집이 발생되는 문제점이 있다. 이로 인해 선재(W)의 열처리 과정 시 불량률이 높아지는 단점이 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다량의 선재를 일시에 열처리함과 동시에 열처리 과정 시 선재 표면에 흠집이 발생되지 않는 진공로를 이용한 선재의 열처리방법을 제공하는 것이다.

도 1은 종래 선재용 열처리시스템을 보인 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 열처리방법을 통해 열처리되는 선재가 보빈에 권취된 상태를 보인 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 진공로를 이용한 선재의 열처리공정 블록도이다.

도 4는 본 발명에 따른 열처리공정에서 진공로내의 온도변화를 보인 그래프이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

W..선재

10..보빈

S1..선재 장입단계

S2..진공 배기단계

S3..가열단계

S4..냉각단계

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은;

냉간 압연된 선재를 열처리하는 방법에 있어서,

선재를 진공로 내부에 장입하는 선재 장입단계와, 이 선재 장입단계 이후에 진공로 내부의 공기를 배출시키는 진공 배기단계와, 이 진공 배기단계를 거친 후에 진공로에 장입된 선재를 소정시간 가열하는 가열단계와, 이 가열단계 이후에 진공로내에 질소 가스를 주입하여 가열된 선재를 냉각하는 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 선재 장입단계는 선재를 보빈에 권취한 상태로 진공로에 장입하는 것을 특징으로 한다.

또한, 가열단계는 진공로 내부를 620 ~ 670℃ 정도로 대략 3시간 정도 가열하는 1차 가열단계와, 이 1차 가열단계 이후에 진공로 내부를 820 ~ 870℃ 정도로 대략 3시간 정도 가열하는 2차 가열단계와, 이 2차 가열단계 이후에 진공로 내부를1020 ~ 1050℃ 정도로 대략 5시간 정도 가열하는 3차 가열단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 의하면, 압연 가공된 선재를 보빈에 권취한 상태 그대로 진공로에 장입하여 열처리함으로써, 많은 양을 한꺼번에 열처리할 수 있음은 물론이며 선재 표면이 손상되지 않게 된다.

이하, 본 발명에 따른 하나의 바람직한 실시 예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2를 참조하면, 본 발명이 적용되는 선재(W)는 냉간 압연 과정을 거친 스테인리스 제품으로, 다발을 이루도록 보빈(10)에 권취되어 있다.

이러한 스테인리스 선재(W)를 진공로를 통해 열처리하는 본 발명에 따른 열처리방법은 도 3에 도시한 바와 같이, 선재(W)를 진공로(미도시) 내부에 장입하는 선재 장입단계(S1)와, 이 선재 장입단계(S1)를 이후에 진공로내의 공기를 배출하는 진공 배기단계(S2)와, 이 진공 배기단계(S2)를 거친 후에 진공로내를 가열하는 가열단계(S3)와, 이 가열단계(S3) 이후에 가열된 선재(W)를 냉각하는 냉각단계(S4)를 포함한다.

선재 장입단계(S1)는 스테인리스 선재(W)를 보빈(10)에 권취한 상태 그대로 진공로 내부에 장입하는 것이다. 따라서 진공로내에는 선재(W)가 일시에 다량 장입할 수 있다. 이 때, 보빈(10) 역시 열에 의해 손상되지 않도록 선재(W)와 동일 재질 즉 스테인리스로 제작하는 것이 바람직하다.

진공 배기단계(S2)는 진공로를 닫은 후 내부의 공기를 배출시키는 단계이다.즉, 진공펌프(미도시) 및 메카니칼 부스터펌프(미도시)를 가동하여 진공로 내부의 공기를 강제로 배출시키면, 진공로 내부는 진공상태로 된다. 본 발명의 실시 예에서는 진공로내의 진공도를 대략 3×10^-3토르(Torr)가 될 때까지 펌프를 가동시켜 탈가스를 완료하며, 이 때의 진공로 온도는 상온이다.

이와 같이 진공로 내부를 진공화하여 탈가스 시키는 것은, 선재(W)가 가열되는 과정에서 공기 중에 포함된 산소 또는 이물질에 의해 표면이 산화되거나 탈탄되는 현상을 방지하기 위함이다.

그리고 가열단계(S3)는 진공로에 내장된 전기히터(미도시)를 구동시켜 장입된 선재(W)를 진공의 고순도 분위기에서 가열하는 것으로, 진공로내를 1차 가열(S3a) → 2차 가열(S3b) → 3차 가열(S3c) 순으로 작업을 행한다.

즉, 도 3과 도 4를 참조하면, 1차 가열단계(S3a)는 진공로내를 620 ~ 670℃ 정도로 대략 3시간 정도 가열하는 단계로, 본 발명의 실시 예에서는 650℃로 설정하였다. 즉, 진공로내의 온도를 상온에서 650℃에 이르기까지 2시간 정도에 걸쳐 서서히 올린 후 이 온도에서 1시간 정도 홀딩시킨다. 이에 따라 보빈(10)에 권취된 선재(W)는 상온에서 서서히 가열되어 내부 조직이 활성화된다.

그리고 2차 가열단계(S3b)는 1차 가열을 마친 후 진공로내를 820 ~ 870℃ 정도로 대략 3시간 정도 가열하는 단계로, 본 발명의 실시 예에서는 850℃로 설정하였다. 즉, 히터의 전원공급을 높여 진공로내의 온도를 또다시 올리는데, 진공로내의 온도가 850℃에 이르기까지 1시간 정도에 걸쳐 예열한 후 850℃에서 2시간 정도 홀딩시킨다.

또한, 3차 가열단계(S3c)는 2차 가열을 마친 후 진공로내를 1020 ~ 1050℃ 정도로 대략 5시간 정도 가열하는 단계로, 본 발명의 실시 예에서는 1040℃로 설정하였다. 즉, 히터의 전원공급을 더욱 높여 진공로내의 온도를 올리는데, 진공로내의 온도가 1040℃에 이르기까지 1시간 정도에 걸쳐 서서히 올린 후 이 온도에서 4시간 정도 홀딩시킨다.

따라서 보빈(10)에 권취된 다발의 선재(W)는 상온에서 1040℃에 도달할 때까지 1차, 2차, 3차에 걸쳐 단계적으로 서서히 가열되며, 이로 인해 선재(W)의 단면 내부에 까지 균일하게 가열된다.

한편, 냉각단계(S4)는 가열단계(S3)를 통해 가열된 선재(W)를 질소(N₂) 가스를 통해 급냉하는 단계이다. 즉, 진공로와 질소가스탱크(미도시)의 연통을 제어하는 솔레노이드 밸브(미도시)가 열리면, 질소 가스가 신속히 진공로내로 들어가면서 노즐로 분사되며 이것에 의해 선재(W)가 급냉된다. 이 때, 질소 가스는 설정된 압력만큼 주입되며, 주입이 완료된 후 2시간정도 유지시킨다.

그리고 질소 가스를 주입한 후 2시간 정도 지나면 진공로내의 온도는 대략 50℃정도로 떨어지는데, 이 때에 진공로를 개방한 후 보빈(10)에 권취된 상태 그대로 선재(W)를 인출한다.

이와 같이 스테인리스 선재(W)를 보빈(10)에 권취한 상태로 진공로에 장입하는 선재 장입단계(S1) →진공 배기단계(S2) → 가열단계(S3) →냉각단계(S4) 등과 같은 일련의 단계를 거친 후 진공로에서 꺼낸다.

따라서 보빈(10)에 권취된 상태로 다발의 선재(W)가 진공로내에서 열처리되며, 아울러 선재(W)는 진공분위기에서 가열됨에 따라 산화 및 탈탄 현상이 발생되지 않는다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 진공로를 이용한 선재의 열처리방법에 의하면, 다량의 스테인리스 선재가 보빈에 권취한 상태 그대로 진공로에 장입하여 열처리된다. 이에 따라 많은 양의 선재를 동시에 열처리할 수 있어 작업 생산성이 향상되는 작용효과가 있으며, 아울러 열처리가 진행되는 과정에서도 선재는 진공로에 장입된 상태 그대로 유지되어 이의 표면이 손상되지 않는 이점이 있다. 또한, 선재는 진공 분위기에서 가열됨으로써 표면이 산화되거나 탈탄되는 현상 역시 발생되지 않는 작용효과가 있다.

Claims (3)

1. 냉간 압연된 선재를 열처리하는 방법에 있어서,

   선재(W)를 진공로 내부에 장입하는 선재 장입단계(S1)와,

   상기 선재 장입단계(S1) 이후에 상기 진공로 내부의 공기를 배출시키는 진공 배기단계(S2)와,

   상기 진공배기단계(S2)를 거친 후에 상기 진공로에 장입된 선재(W)를 소정시간 가열하는 가열단계(S3)와,

   상기 가열단계(S3) 이후에 상기 진공로내에 질소 가스를 주입하여 가열된 선재(W)를 냉각하는 냉각단계(S4)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공로를 이용한 선재의 열처리방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 선재 장입단계(S1)는 선재(W)를 보빈(10)에 권취한 상태로 진공로에 장입하는 것을 특징으로 하는 진공로를 이용한 선재의 열처리방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 가열단계(S3)는,

   상기 진공로 내부를 620 ~ 670℃ 정도로 대략 3시간 정도 가열하는 1차 가열단계(S3a)와,

   상기 1차 가열단계(S3a) 이후에 상기 진공로 내부를 820 ~ 870℃ 정도로 대략 3시간 정도 가열하는 2차 가열단계(S3b)와,

   상기 2차 가열단계(S3b) 이후에 상기 진공로 내부를 1020 ~ 1050℃ 정도로 대략 5시간 정도 가열하는 3차 가열단계(S3c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공로를 이용한 선재의 열처리방법.