KR100442046B1

KR100442046B1 - 광휘열처리로

Info

Publication number: KR100442046B1
Application number: KR10-2001-0026014A
Authority: KR
Inventors: 조우석
Original assignee: 조우석
Priority date: 2001-05-12
Filing date: 2001-05-12
Publication date: 2004-07-30
Also published as: KR20020086983A

Abstract

본 발명은 광휘열처리로에 관한 것으로, 보다 상세하게는 제품을 Bright Gas를 투입하여 고온분위기 상태에서 제품을 가열하고, 질소가스로 분위기 냉각을 행함으로써 제품의 표면이 미려한 광택을 유지할 수 있는 광휘열처리로에 관한 것이다.

본 발명의 목적은 SiC히터로 고온분위기 상태에서 균일하게 제품가열을 행하고, Bright Gas를 경사지게 투입함으로써 폭발위험성이 전혀 없고 무산화, 무탈탄이며, 또한 후처리와 공해 등을 방지할 수 있고, 질소가스와 열교환기를 통하여 분위기냉각을 행함으로써 금속의 고유의 특성을 확보하고, 표면이 미려한 광택을 유지할 수 있는 광휘열처리로를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 열처리 할 제품을 적재하기 위해 트레이(11) 상부에 구비된 바스켓(12)과; 상기 트레이(11)와 상기 바스켓(12)이 위치되며, 상기 바스켓(12)에 열처리된 제품을 적재하거나 추출하기 위한 롤러테이블(10)과; 상기 롤러테이블(10)에서 유입된 제품을 퍼지가스를 투입하여 산화방지 및 분위기를 조성하며, 가열된 제품을 분위기냉각을 행하기 위해 질소가스를 투입하고 열교환기(24)를 작동하여 모터(21)에 연결된 교반기(22)로 안내판을 따라 강제대류를 일으켜 제품을 균일하게 냉각시키는 퍼지 및 냉각실(20)과; 상기 퍼지 및 냉각실(20)로부터 분위기 조성된 제품이 유입되면 Bright Gas를 경사지게 투입시키고, SiC히터(31)로 소정 온도의 고온분위기 상태에서 제품을 가열시키는 가열실(30)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

광휘열처리로{Bright heat treatment furnace}

일반적으로 열처리로는 열처리를 하고자 하는 금속을 적당한 온도로 가열한 후 냉각하여 확산 또는 변태에 의하여 조직을 조정하거나, 내부응력을 제거하는 이외에 변태의 일부를 막고 적당한 조직으로 만들어, 목적하는 성질 및 상태를 얻기 위한 것으로 알려져 있다.

상기와 같이 금속을 열처리를 행함으로써 목적하는 상태를 얻기 위한 열처리로의 일예로써 1000∼1300℃의 고온에서 소입처리된 고속도강, 다이스강, 내열강 등의 가열에는 염욕로가 고온이 얻어지기 쉽고, 산화 탈탄 등의 관리가 비교적 용이하기 때문에 고온가열에 적당하여 자주 이용되어 왔다.

그리고, 최근 열처리 기술의 진보와 환경의 개선, 녹의발생, 변형 및 공해 등의 문제점을 갖는 상기 염욕로를 대신할 방법으로서 진공로 분위기로가 개발되어 실용화 되었다.

그러나, 상기 염욕로는 처리후 세척이 필요하고 그위에 환경오염시키는 문제등을 개선시켜야 하는 문제가 제기되고 있다.

또한, 상기 진공로는 냉각법 표면 탈원소 등의 기술적인 면 또는 열처리 사이클이 길어 가열시간이 많이 걸리고, 그 설비비 및 유지비용이 많이 소요되었다.

아울러, 진공하에서 가열하기 때문에 대류에 의한 열전달이 되지 않고, 오직 복사 가열만이 가능하기 때문에 처리품의 놓인 위치에 따라 불균일하게 가열되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 SiC히터로 고온분위기 상태에서 균일하게 제품가열을 행하고, Bright Gas를 경사지게 투입함으로써 폭발위험성이 전혀 없고 무산화, 무탈탄이며, 또한 후처리와 공해 등을 방지할 수 있고, 질소가스와 열교환기를 통하여 분위기냉각을 행함으로써 금속의 고유의 특성을 확보하고, 표면이 미려한 광택을 유지할 수 있는 광휘열처리로를 제공하

도 1은 본 발명에 따른 광휘열처리로를 도시한 정면도.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

10 : 롤러테이블 11 : 트레이(tray)

12 : 바스켓(basket) 13 : 로울러

20 : 퍼지 및 냉각실 21 : 모터

22 : 교반기 23 : 열교환기

35 : 도어실 26 : 퍼지 및 냉각실 도어

27,37 : 도어가이드 28,38 : 실린더유닛

29,39 : 굴곡부 30 : 가열실

31 : SiC히터 32 : Bright Gas 투입관

33 : 로(盧)상판 36 : 가열실 도어

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 광휘열처리로를 상세히 설명한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 광휘열처리로는 열처리할 제품을 준비하거나, 열처리된 제품을 추출하기 위한 롤러테이블(10)과, 상기 롤러테이블(10)에서유입된 제품의 분위기 조성과 산화방지를 하거나, 가열된 제품을 분위기냉각을 행하기 위해 질소가스를 투입하고, 열교환기(24)를 작동하여 모터(21)에 연결된 교반기(22)로 안내판을 따라 강제대류를 일으켜 제품을 균일하게 냉각시키는 퍼지 및 냉각실(20)과, 상기 퍼지 및 냉각실(20)에서 유입된 제품을 SiC히터(31)와 Bright Gas를 이용하여 적당한 온도(약 1000∼1300℃정도이며 제품에 따라 유동적으로 조정)의 고온분위기로 가열시키는 가열실(30)로 구성된다.

여기서, 상기 롤러테이블(10)은 열처리할 제품을 준비하는 역활과, 각각의 열처리의 과정을 수행한 최종 완성품을 추출하는 역활을 행하게 된다.

또한, 상기 퍼지 및 냉각실(20)은 상기 롤러 테이블(10)에서 유입되는 제품을 분위기 조성하는 퍼지실의 기능과, 상기 가열실(30)에서 가열된 제품을 분위기 냉각을 행하는 냉각실의 기능을 각각 행하게 된다.

상기 롤러테이블(10)은 열처리할 제품을 적재하기 위해 구비된 바스켓(basket,12)과, 상기 바스켓(12)의 하부에 구비되며 제품을 각각의 열처리실로 운반하기 위한 트레이(tray,11)와, 상기 트레이(11)를 안내하여 원활하게 이동될 수 있게 상기 트레이(11)의 하부에 구비된 다수개의 로울러(13)로 구성되어 있다.

상기 퍼지 및 냉각실(20)은 제품을 냉각하기 위해 상기 퍼지 및 냉각실(20)의 상면과 측면에 구비되어 질소가스를 투입시키는 다수개의 분사노즐과, 상기 퍼지 및 냉각실(20) 내측에 구비하되 제품의 양측에서 열교환을 할 수 있도록 작동유체를 물로 사용하는 열교환기(24)로 구성되어 있다.

여기서, 상기 퍼지 및 냉각실(20)의 상부에는 모터(21)에 연결된 교반기(22)가 구비되어 있어, 상기 교반기(22)로 강제대류를 일으켜 가열된 제품을 균일하게 냉각시키게 되며, 제품을 냉각시킨 후 온도가 상승한 분위기 가스는 상기 열교환기(24)에 의해 냉각되는데, 이때 상기 열교환기에 의해 냉각된 분위기 가스가 상기 교반기(22)에 의해 제품의 중앙부를 통과함으로써 제품의 균일한 냉각을 도모할 수 있는 구조로 되어 있다.

상기 가열실(30)은 상기 퍼지 및 냉각실(20)에서 유입된 제품를 고온(약 1000∼1300℃정도)으로 가열시키기 위해, 상기 가열실(30)의 내부에는 상기 트레이(11) 및 제품의 중량에 견딜 수 있도록 SiC(탄화규소)를 주성분으로 충분한 강도를 갖는 로상판(蘆床板,33)과, 상기 가열실(30)의 상/하부에 연결되어 제품을 가열시키기 위해 구비된 SiC히터(31)와, 상기 SiC히터(31)에 의해 상기 제품이 고온으로 가열될 시 발생되는 제품의 산화 및 탈탄 등의 기술적인 문제를 방지하기 위해, 불활성 및 중성의 가스분위기의 형성을 위해 상기 가열실(30)의 양측면에서 인입되어 Bright Gas를 투입시키는 Bright Gas 투입관(32)으로 구성된다.

여기서, Bright Gas 투입관(32)은 상기 가열실(30) 내벽에 경사지게 형성되었는데, 이는 Bright Gas가 경사지게 투출되어 로(盧) 내부에 대류를 일으킴으로써 고온분위기의 로(盧)내부 온도를 균일하게 유지하여 제품의 배치에 따라 불균일하게 가열되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기 Bright Gas에 의해 발생되는 대류는 강도가 크지 않은 것으로, 가열되는 제품에 영향을 미치지 않는 정도이다.

상기 퍼지 및 냉각실(20)과 가열실(30)을 개폐하는 도어(26,36)에는 상/하로 이동될 수 있게 그 상부에 실린더유닛(28,38)이 각각 연결되어 있고, 상기 실린더유닛(28,38)에 의해 상기 도어(26,36)가 이동할 수 있도록 외벽에는 상기 실린더유닛(28,38)에 의해 상기 도어가 상/하로 안내될 수 있게 도어가이드(27,37)가 형성되어 있다.

또한, 상기 도어가이드(27,37)의 하부에는 굴곡부(29,39)가 형성되었는데, 이는 상기 도어(26,36)가 상기 실린더유닛(28,38)의 작동과 중량감 있는 도어의 자중에 의해 상기 굴곡부(39)에 안착되어, 상기 가열실을 견고히 밀폐시키고 안전성을 높이기 위한 구조로 구성되어 있다.

여기서, 상기 퍼지 및 냉각실(20)은 원통형의 형상이지만, 상기 냉각실 도어(26)가 있는 부분은 평면의 형상이어서 내부 압력의 대한 강도를 갖을 수 있도록 보강판을 용접한 구조로 되어 있으며, 상기 퍼지 및 냉각실 도어(26)와, 트레이(tray,11)를 구동시키는 실린더유닛(28)은 상기 퍼지 및 냉각실(20)에서 가열된 제품을 분위기냉각을 행할 때 발생하는 방사열에 의해 승온하기 때문에 방사열에 의한 영향을 차단할 수 있도록 내열성 소재의 커버가 부착되어 있다.

그리고, 상기 가열실도어(36)는 상기 가열실(30) 내부의 고온분위기를 보호할 수 있도록 내화벽돌로 구비되었으며, 상기 가열실(30)에 의한 온도의 영향으로부터 상기 가열실 도어(36)의 패킹을 보호하기 위해 수냉재킷(jacket)이 설치되어 있다.

상기 퍼지 및 냉각실(20)의 출구에는 별도의 도어실(25)이 구비되어 있는데,상기 도어실(25)의 구조는 도어가 이동하는 측면을 제외한 타측은 곡선형의 형상으로 이루어져 소정의 압력에 견딜 수 있는 구조이다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용을 설명하면, 먼저 상기 광휘열처리 설비를 작동시키기 전에 안전점검과 각종계기를 측정하고 냉각수를 점검한다.

여기서, 냉각수 펌프가 작동되는 곳은 가열실의 도어패킹부와 냉각실의 교반기에 회전력을 전달하는 모터베어링부, 그리고 열교환기 등 기기작동시 내부의 열이 많이 발생하는 곳이다.

그리고, 가스 컨트롤장치를 점검하여 퍼지가스, Bright Gas, 질소가스를 점검하고 가열실의 히터전원을 "on"상태로 하기 위해 미도시된 조작판넬의 버튼을 누르게 된다.

상기 가열실(30)의 SiC히터(31)를 작동시켜 온도를 초기값으로 설정한 후 롤러테이블(10)의 바스켓(12)에 열처리할 제품을 적재하게 된다.

상기 바스켓(12)에 제품이 적재되면 트레이(11)가 퍼지 및 냉각실(20)로 이동될 수 있게 실린더유닛(28)을 작동시켜 퍼지 및 냉각실 도어(26)를 상부로 이동하여 상기 퍼지 및 냉각실(20)의 입구를 개방시킨다.

상기 퍼지 및 냉각실(20)이 개방되면, 제품이 적재된 트레이(11)의 후면부를 밀어 상기 퍼지 및 냉각실(20)의 중앙부에 위치시킨 후, 상기 퍼지 및 냉각실 도어(26)를 다시 하부로 이동하여 상기 퍼지 및 냉각실(20)을 밀봉시키게 된다.

이때, 상기 퍼지 및 냉각실 도어(26)는 퍼지실의 외벽에 형성된 도어가이드(24)를 따라 이동하게 되며, 상기 도어가이드(27)의 하부에 형성된 굴곡부(29)에 상기 퍼지 및 냉각실 도어(26)가 안착되어 상기 퍼지 및 냉각실(20)을 밀봉시키게 된다.

이어서, 상기 트레이(11)에 의해 이동된 제품의 산화방지 및 분위기 조성을 위해 상기 퍼지 및 냉각실(20)의 내부에 퍼지가스를 투입시킨다.

상기와 같이 일정시간 동안 분위기 조성된 제품을 가열실(30)로 이동시키기 위해 가열실 도어(36)를 상부로 이동시킨다.

상기 가열실(30)이 개방됨에 따라 제품이 적재된 트레이(11)를 상기 가열실(30)로 이동시킨다.

상기 가열실(30)로 상기 트레이(11) 이동되면, 상기 가열실(30)에 구비된 SiC히터(31)에 의해 약 1000∼1300℃정도의 고온으로 제품이 일정시간 동안 가열되며, 상기 SiC히터(31)에 의해 상기 소재가 고온분위기 상태에서 가열될 때, 제품의 산화 및 탈탄을 방지하기 위해 상기 가열실의 양측면에 경사지게 형성된 Bright Gas투입관(32)으로 부터 Bright Gas를 투입시킨다.

이때, Bright Gas투입관(32)으로 부터 경사지게 투입되는 Bright Gas에 의해 분위기 가스가 대류를 일으키게 되어 고온분위기의 로(蘆)내부 온도를 균일하게 유지시키게 되며, 이에 따라 제품을 균일하게 가열시킬 수 있게 된다.

여기서, 상기 Bright Gas는 고속도강, 다이스강, 내열강 둥의 고합금강의 고온분위기 열처리에 적당하며, 상기 분위기 가스는 불활성의 중성이기 때문에 연소폭발성이 없고, 탈탄이나 침탄이 없게 된다.

상기 가열실(30)에서 고온분위기로 가열된 제품은 가열실 도어(36)를 열어상기 퍼지 및 냉각실(20)로 유입되며, 상기 퍼지 및 냉각실(20)은 가열을 완료한 제품을 일정시간 동안 분위기 냉각을 하게 된다.

상기 제품을 분위기냉각을 행하기 위해 상기 퍼지 및 냉각실(20)의 상면과 측면에 구비된 분사노즐에서 질소가스가 투입되고, 제품을 분위기냉각을 행한 후에 온도가 상승한 분위기가스는 상기 퍼지 및 냉각실(20) 내부의 양측에 구비된 열교환기(24)에 의해 다시 냉각된다.

상기와 같이 퍼지 및 냉각실(20)에서 분위기냉각을 행하여 소입된 제품은 상기 퍼지 및 냉각실 도어(26)가 개폐됨에 따라 상기 롤러테이블(10)로 이동하게 되며, 본 발명에 따른 광휘열처리 과정을 거친 제품이 완성된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면 Bright Gas를 투입하여 폭발위험성이 전혀 없고 무산화, 무탈탄이며, 또한 변형 및 후처리와 공해 등의 문제가 없는 고온분위기 상태에서 제품가열을 행할 수 있다.

또한, 가열실에서 일정한 각도로 경사지게 투입되는 Bright Gas에 의해 대류를 일으켜 로(盧)내 온도가 균일화시키는 자기교반을 행할 수 있어 제품이 불균일하게 가열되는 문제점을 해결할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 질소가스와 열교환기를 통하여 분위기냉각을 행함으로써 고속도강, 다이스강, 내열강 등 열처리 후 금속의 고유의 특성을 확보하고, 표면이 미려한 광택을 유지할 수 있다.

Claims

열처리 할 제품을 적재하기 위해 트레이(11) 상부에 구비된 바스켓(12)과;

상기 트레이(11)와 상기 바스켓(12)이 위치되며 상기 바스켓(12)에 열처리된 제품을 적재하거나 추출하기 위한 롤러테이블(10)과;

상기 롤러테이블(10)에서 유입된 제품을 퍼지가스를 투입하여 산화방지 및 분위기를 조성하며, 가열된 제품을 분위기냉각을 행하기 위해 질소가스를 투입하고 열교환기(24)를 작동하여 모터(21)에 연결된 교반기(22)로 안내판을 따라 강제대류를 일으켜 제품을 균일하게 냉각시키는 퍼지 및 냉각실(20)과;

상기 퍼지 및 냉각실(20)로부터 분위기 조성된 제품이 유입되면 Bright Gas를 경사지게 투입시키고, SiC히터(31)로 소정 온도의 고온분위기 상태에서 제품을 가열시키는 가열실(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 광휘열처리로.