KR100443226B1 - 액조 내에서 조절 방식으로 경금속 주물을 담금질하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액조 내의 주물이 아래로부터 적어도 일시적으로 가스 기포의 상승 유동에 노출되는, 경금속 주물을 액조 내에서 조절 방식으로 담금질하는 방법에 관한 것으로, 가스 기포 유동의 가스 기포는 액조의 기부의 제 위치에서 생성된다.

Description

액조 내에서 조절 방식으로 경금속 주물을 담금질하기 위한 방법 및 장치 {METHOD OF AND DEVICE FOR QUENCHING LIGHT METAL CASTINGS IN A BATH OF LIQUID IN A CONTROLLED WAY}

본 발명은 경금속 주물을 액조 내에서 조절 방식으로 담금질하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 액체 내에서 주물을 담금질하는 것은 철금속 및 비철금속의 열처리 분야에서 공지되어 있다. 수조 또는 오일조 내에 주물을 침지시키는 것, 또는 물로 주물을 샤워시키는 것은 공지되어 있다. 또한, 주물을 공기의 유동 내에서 냉각시키는 것이 통상적으로 실시된다. 자유 대류 또는 강제 유동 상태의 액상 또는 기상 냉각 매체의 경우에서 상이한 열 전달 속도 및 이 냉각 매체의 열용량과 상기 금속의 열 전도율에 따라, 상이한 층두께로 상기 주물 내에 소정의 형태의 구조를 형성하기 위해 상이한 냉각 속도를 달성할 수 있다.

일본 공개공보 제62-202019호에는, 가스를 송풍시키기 위해 루프형이며 수평으로 위치된 라인을 제공하는 기능을 하는 엣지를 지나 파이프 라인이 그 안으로 도입되는 액체 수용 용기를 포함하는 장치가 공지되어 있다. 가스 송풍을 위해 가스가 상기 라인으로부터 방출될 때 경화될 부품은 이송 장치에 의해 액체 수용 용기 내로 하강된다.

소비에트 특허 출원 제1 574 648호에는 액체 수용 수반(basin)을 포함하는 장치가 공지되어 있는데, 상기 액체 수용 수반의 측벽에서 가스 압력 라인이 종결되고, 상기 수반 내부에서, 가스 기포 함유(gas-bubble-enriched) 냉각 유동을 형성하기 위한 분사기에 상기 가스 압력 라인이 연결된다. 파지 장치(gripping device)에 의해 경화될 부품은 액체 내로 하강된다.

본 발명의 목적은 담금질 공정을 보다 용이하게 세팅하는 방식으로 상기 방법 및 장치를 개선시키는 것이다. 상기 목적은, 액조 내의 주물이 아래로부터 가스 기포의 상승 유동에 적어도 일시적으로 노출(subjected)되고 상기 가스 기포 유동의 가스 기포는 액조의 기부의 제 위치(in situ)에서 생성되는 방법과, 액체로 채워지고 이러한 액체용의 적어도 하나의 입구 및 출구를 구비한 탱크를 포함하고, 상기 탱크의 기부에는 가스 기포 생성 장치가 구비되고, 이 가스 기포 생성 장치는 탱크의 기부에 적어도 하나의 공기 공급실을 포함하고, 상기 공기 공급실은 복수의 가스 출구 구멍을 갖는 커버를 포함하는 장치를 제공함으로써 달성되며, 여기에서, 상기 가스 기포는 액조의 기부의 제 위치에서 생성되어 가장 균일하게 분산된다. 바람직하게, 상기 주물은 가스 기포를 생성시키는 구역 위로 소정의 거리에 위치된다. 액조는 수조일 수 있고, 상기 가스 기포 유동은 공기 기포로 구성될 수 있다. 소정의 개시 온도까지 예열된 후 주물을 액조 내로 침지시키는 것은 종래 기술의 냉각 곡선을 초래하는 반면, 본 발명에 따른 가스 기포 유동을 부가함으로써 냉각 속도를 명백하게 감소시키거나 또는 증가시킬 수 있다. 특히, 가스 기포 유동을 세팅하여 조절함으로써 상기 구조물이 소정의 변태 온도(transformation temperature)로 너무 일찍 하강되지 않는 것을 보장할 수 있다. 주물의 침지 중에 조절 방식으로 냉각할 수 있도록 하기 위해, 가스 기포 유동은 바람직하게는 주물이 액조 내에 완전히 침지되기 전에 세팅된다. 전체 담금질 공정 동안 가스 기포 유동이 생성될 필요는 없으며, 반대로 주물이 액조로부터 최종적으로 제거되기 전에 가스 기포 유동이 차단될 수 있다.

본 발명의 가스 기포 생성 장치는 상기 탱크의 기부에, 복수의 가스 출구 구멍을 갖는 커버에 의해 폐쇄되는 적어도 하나의 공기 공급실을 포함할 수 있다. 상기 커버는 공기 공급실 내에 초과 압력이 존재하면 가스 기포 유동이 균일하게 분산되는 방식으로 상향으로 유동하게 하는 다공성판으로 구성될 수 있다. 상기 다공성판은 예컨대, 개포형 발포 금속(open metal foam), 다공성 세라믹 재료 또는 소결 금속으로 구성될 수 있다. 또한, 공기 공급실용 커버로서 와이어 메시(mesh) 부품을 사용할 수도 있다. 또한, 소정의 액체가 공기 공급실 안으로 유동하는 것을 방지하는 것도 바람직하다. 이것은 완전하게 방지될 수 없기 때문에, 상기 공기 공급실에 소정의 액체용 출구를 제공할 필요가 있다. 공기 공급실은 가스 기포 유동을 조절하거나 세팅하기 위한 압력 조절 부품을 포함하여야 한다. 상기 단일 공기 공급실은, 복수의 가스 출구 구멍을 구비한 탱크의 기부에 각각의 노즐 헤드를 갖춘 각각의 채널로 또는 라인으로 대체될 수 있다.

상기 공기 공급실의 커버 위에, 주물을 놓기 위해 이송 기부가 탱크 내에 구비될 수 있고, 상기 이송 기부는 가스 기포 유동이 통과할 수 있도록 비교적 큰 관통 구멍을 구비하여야 한다.

입구를 통해 공급되는 액체는 공정 중에 탱크 주위에서 순환되어 재냉각될 수 있다. 또는, 과잉량의 액체를 단지 배출하거나 과잉량의 액체를 다른 공정에 사용할 수도 있다.

본 발명의 장치의 실시예는 도면과 관련지어 아래에 설명한다.

도1은 액체로 채워진 탱크의 수직 단면도.

도2는 도1에 따른 탱크의 평면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 개구

13 : 커버

14 : 공기 공급실

15 : 기부

17 : 가스 기포

20 : 커넥터

21 : 박스 프로파일

22 : 이송 기부

18, 24 : 물 입구

19, 25 : 물 출구

도1은 상부 개구(12) 및 기부(15)를 포함하며 기부 위로 소정의 거리에 공기 공급실(14)을 폐쇄하는 커버(13)가 설계된 입방형 형상을 취하는 탱크(11)를 도시한다. 상기 커버는 복수의 가스 출구 구멍을 포함하는 다공성판으로 형성된다. 커버(13)는 기부(15) 둘레에 둘레방향으로 위치된 박스 프로파일(21) 상에 놓여진다. 커버(13) 위로 소정의 거리에는 주물을 놓기 위한 이송 기부(22)가 설계된다. 커버(13) 위로, 탱크(11)는 담금질 유체(16)로 채워지는데, 공기 공급실(14)로부터 다공성 커버(13)를 통해 담금질 유체 내로 가스 기포(17)가 상승한다. 상기 탱크(11)는 탱크(11)의 상부 개구(12) 근처에 폐쇄 가능한 물 출구(19)를 포함한다. 담금질 공정중에 일정한 수위를 유지하게 하기 위해, 이송 기부(22) 위에 다른 물 입구(24) 및 다른 물 출구(25)를 구비한다. 물 입구(24)를 통해 탱크(11) 내로 물이 일정하게 공급된다. 동시에 과잉량의 물이 물 출구(25)를 통해 배출되어, 탱크(11)를 통한 일정한 물의 유동을 보장한다. 공기 공급실(14)은 압축 공기용 커넥터(20)를 구비한다. 물 출구(23)는 공기 공급실(14)의 바닥에 배치된다.

평면도인 도2에는 삽입된 이송 기부(22)와, 담금질 액체용 물 입구(18, 24) 및 물 출구(19, 25)와, 압축 공기용 커넥터(20)를 갖춘 탱크(11)가 도시되어 있다. 또한, 둘레방향 박스 프로파일(21)을 볼 수 있다.

본 발명에 따르면, 가스 기포 유동을 부가함으로써 냉각 속도를 명백하게 감소시키거나 또는 증가시킬 수 있다. 특히, 가스 기포 유동을 세팅하여 조절함으로써 상기 구조물이 소정의 변태 온도로 너무 일찍 하강되지 않는 것을 보장할 수 있다.

Claims (12)

1. 액조 내의 주물이 아래로부터 적어도 일시적으로 가스 기포의 상승 유동에 노출되는, 경금속 주물을 액조 내에서 조절 방식으로 담금질하는 방법에 있어서,

   가스 기포 유동의 가스 기포는 액조의 기부의 제 위치에서 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 가스 기포는 액조의 기부에서 생성되어 균일하게 분산되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 주물은 가스 기포 생성 구역 위로 소정의 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 액조는 한 사이클에 걸쳐 펌핑되어 재냉각되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 새로운 액체가 상기 액조의 기부에서 일정하게 공급되고, 과잉량의 액체가 일정하게 배출되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 주물이 액조 내에 완전히 침지되기 전에 상기 가스 기포 유동이 세팅되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 주물이 액조로부터 제거되기 전에 가스 기포 유동이 차단되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 담금질 유체로 채워지고 상기 유체용의 적어도 하나의 입구(18) 및 출구(19)를 구비하고 가스 기포 생성 장치를 더 구비한 탱크(11)를 포함하는, 경금속 주물을 액조 내에서 조절 방식으로 담금질하기 위한 장치에 있어서,

   상기 가스 기포 생성 장치는, 복수의 가스 출구 구멍을 갖춘 커버(13)를 구비한 탱크(11)의 기부에 적어도 하나의 공기 공급실(14)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 커버(13)와 분사기 시스템을 갖춘 입구(18) 위에, 주물을 놓기 위한 이송 기부(22)가 구비되는 것을 특징으로 하는 장치.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 커버(13)는 바람직하게는 개포형 발포 금속, 다공성 세라믹 재료 또는 소결 금속을 포함할 수 있는 다공성판으로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 커버(13)는 와이어 메시 요소로 구성된 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제8항 또는 제9항에 있어서, 공기 공급실(14)에 이어지는 커넥터(20) 내에 가스 기포 유동을 세팅하거나 또는 조절하기 위한 압력 조절 요소를 구비한 것을 특징으로 하는 장치.