KR100495623B1 - Induction heating system of variable forging billets with dual type frequency - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단조소재 가열시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 유도가열로에서 다양한 치수의 단조소재를 범용적으로 가열하여 고품질의 단조제품을 생산할 수 있는 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a forging material heating system, and more particularly, to a frequency conversion type high efficiency forging material heating system capable of producing high quality forging products by universally heating forging materials of various dimensions in one induction furnace. will be.
이에 따라, 본 발명에서는 고주파 유도가열에 의하여 단조소재를 가열하는 것에 있어서, 약400∼550㎐에서 900∼1300㎐의 고주파 전류를 발진하는 전원부와; 이러한 전원부로부터 인가되는 400~550㎐ 또는 900~1300㎐의 고주파 전류를 통해 장입된 단조소재를 가열시키는 각각의 제1,2유도가열로와; 제1,2유도가열로의 전후방에 각각 설치되어 단조소재를 제1,2유도가열로에 장입 및 인출시키는 장입장치 및 인출장치를 구비하여 다양한 치수와 형상을 갖는 단조소재를 보다 효과적으로 가열시키도록 하였다.Accordingly, in the present invention, in heating the forged material by high frequency induction heating, a power supply unit for oscillating a high frequency current of about 900 to 1300 Hz at about 400 to 550 Hz; First and second induction heating furnaces each for heating the forged material loaded through a high frequency current of 400 to 550 Hz or 900 to 1300 Hz applied from the power supply unit; It is provided in the front and rear of the first and second induction furnace, respectively, and is equipped with a charging device and a take-out device for charging and withdrawing the forged material into the first and second induction furnace so as to heat the forged material having various dimensions and shapes more effectively. It was.
따라서 본 발명은 수정진동자에서 발진된 주파수로부터 인버터부를 통해 변환된 500㎐와 1200㎐의 주파수를 단조소재의 크기의 변화에 따라 선택 적용시켜 고품질의 단조소재를 가열할 수 있는 유용한 효과가 있으며, 다품종 소량생산 열간단조 공장에서 매우 경제적으로 적용 할 수 있는 유용한 효과가 있는 것이다.Therefore, the present invention has a useful effect of heating the high quality forging material by selectively applying the frequency of 500 kHz and 1200 kHz converted through the inverter unit from the frequency oscillated in the crystal oscillator according to the change of the size of the forging material, There is a useful effect that can be applied very economically in a small production hot forging plant.
Description
본 발명은 단조가공을 위한 원형소재 및 각형 소재와 같은 단조소재를 가열하는 단조소재 가열시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 유도가열로에서 다양한 치수의 단조소재를 범용적으로 가열하여 고품질의 단조제품을 생산할 수 있는 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a forging material heating system for heating a forging material, such as a circular material and a square material for forging, more specifically, by heating a forging material of various dimensions in one induction furnace in general The present invention relates to a frequency conversion high efficiency forging material heating system capable of producing forged products.
일반적으로 단조(Forging)가공은 강재를 일정한 온도로 가열한 후, 타격 및 압력을 가하여 요구하는 형상으로 성형하는 가공방법으로, 산업용 운반기구, 기계, 자동차, 우주산업의 첨단부품 등 다양한 분야에서 기초부품의 생산을 위하여 보편적으로 사용되고 있는 소성가공중의 한 가공법이다.In general, forging is a processing method in which steel is heated to a certain temperature and then formed into a required shape by applying a blow and pressure, and is based on various fields such as industrial transportation equipment, machinery, automobiles, and high-tech parts in aerospace industry. It is a processing method in plastic processing that is commonly used for the production of parts.
이러한 단조가공은 제조공법과 설비에 따라 열간단조, 온간단조, 냉간단조로 분류되는데, 이중 금속유동성의 향상과 성형성이 우수한 열간단조가 보편적으로 많이 사용되고있다.Such forging is classified into hot forging, warm forging, and cold forging according to the manufacturing method and equipment. Among them, hot forging, which has excellent fluidity and formability, is commonly used.
그리고 이와 같은 단조가공은 벙커씨유 및 가스와 같은 화석연료를 사용하여 가열로에서 단조소재를 가열하는데, 특히 가격이 저렴한 벙커씨유가 주된 가열 연료로 사용되고 있다. 그리고, 벙커씨유 등의 연소에 의해 가열된 단조소재는 햄머기술자에 의해 단조기로 운반되어 성형 가공된다.In the forging process, the forging material is heated in a furnace using fossil fuels such as bunker seed oil and gas, and in particular, inexpensive bunker seed oil is used as the main heating fuel. Then, the forged material heated by the combustion of bunker seed oil or the like is conveyed to the forging machine by a hammer technician and molded.
그러나 이와 같은 종래의 단조소재의 가열방법은 가열을 위한 연료로서 벙커씨유와 같은 유류 연료가 사용되므로 연소과정에서 아황산가스, 이산화탄소, 일산화탄소, 매연, 분진 등 많은 공해 및 유해물질이 배출되어 대기환경과 작업환경을 심하게 오염 및 악화시키는 문제점이 발생되었다.However, since the conventional heating method of forged material uses an oil fuel such as bunker seed oil as a fuel for heating, many pollution and harmful substances such as sulfurous acid gas, carbon dioxide, carbon monoxide, soot and dust are emitted during the combustion process. There is a problem of severe pollution and deterioration of the work environment.
특히 공해 및 유해물질의 배출에 따른 열악한 작업환경은 작업자에게 각종 호흡기 질환을 발생시켜 건강상의 악영향을 제공하고, 이로 인하여 단조가공과 관련된 직무를 기피하게 되는 주된 요인으로 작용되어 단조가공에 필요한 인력수급이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 발생되었다.In particular, the poor working environment due to the discharge of pollution and harmful substances provides workers with various respiratory diseases and adversely affects their health, thereby acting as a main factor that avoids the jobs related to forging processing. This problem was not made properly.
또한 작업자가 단조소재를 가열로에 직접 투입하고, 가열된 단조소재를 단조기로 직접 운반하는 단조작업은 작업자에게 힘든 육체적 노동을 가중시켜 단조작업과 관련된 직무를 가일층 기피시키는 문제점으로 작용되었다.In addition, the forging work in which the worker directly inputs the forging material to the heating furnace and directly transfers the heated forging material to the forging machine acted as a problem of further avoiding the work related to the forging work by adding a heavy physical labor to the worker.
더욱이 종래의 단조소재 가열방법은 단조소재의 크기와 관계없이 가열하므로 단조소재의 크기에 따라 적합한 온도로 균일하게 가열할 수 없었다. 따라서, 단조소재의 가열불량으로 고품질의 단조 제품을 생산할 수 없는 문제점이 발생되었다.In addition, the conventional forging material heating method is heated regardless of the size of the forging material, it could not be uniformly heated to a suitable temperature according to the size of the forging material. Therefore, there is a problem that can not produce a high-quality forging product due to poor heating of the forging material.
한편, 단조소재 가열방법의 다른 일 예로 고주파 유도전류를 이용한 방법이 있다. 이러한 고주파 유도가열은 고주파전류가 흐르는 코일의 중간에 유도체(단조소재)를 위치시키므로 유도체의 전자 유도작용에 의해 발생되는 와전류(Eddycurent) 및 일부의 히스테리시스(Hysteresis)의 열손실을 통해 유도체가 급속하게 가열되는 현상을 말한다.On the other hand, another example of the forging material heating method is a method using a high frequency induction current. Since the high frequency induction heating places a derivative (forging material) in the middle of the coil where the high frequency current flows, the derivative rapidly forms through the heat loss of Eddycurent and some hysteresis generated by the electromagnetic induction of the derivative. The phenomenon of heating.
보다 상세하게 설명하면, 유도가열은 주파수 발진에 의한 전류의 표피작용(물체의 표면에만 전류가 흐르는 현상) 및 근접효과(코일에 흐르는 1차전류가 피가열물에 유도되어 코일에 가까운 표면층에 흐르는 현상)에 의해서 피가열물(단조소재)의 표면층에 자속 및 와전류가 집중하며, 이때 발생하는 열 손실(와전류손, Hysteresis)이 피가열물을 가열하게 된다. In more detail, induction heating is used for epidermal action of a current due to frequency oscillation (a phenomenon in which current flows only on the surface of an object) and a proximity effect (primary current flowing in a coil is induced in a heated object and flows to a surface layer near a coil) Magnetic flux and eddy current are concentrated on the surface layer of the object to be heated (forging material), and the heat loss (hysteresis loss) generated at this time heats the object to be heated.
따라서, 고주파 유도가열을 이용한 단조소재의 가열방법은 벙커씨유의 연소에 따른 여러 문제점, 즉 공해물질의 배출이 없고, 불꽃이 외부로 방출되지 않으며, 작업성이 매우 능률적으로 이루어지는 등 벙커씨유의 사용에 따른 여러 문제점을 해결할 수 있었다.Therefore, the method of heating the forged material using high frequency induction heating uses bunker seed oil such as various problems caused by the combustion of the bunker seed oil, that is, no emission of pollutants, no emission of flame, and very efficient workability. Various problems could be solved.
그러나, 이와 같은 고주파 유도가열을 이용한 단조소재의 가열방법은 장입되는 단조소재의 크기에 적합한 코일과 주파수를 선정한 경우에만 획일적인 유도가열을 기대 할 수 있으며, 단조소재에 적합한 코일치수 및 주파수범위를 벗어날 경우에는 고품질의 균일한 가열이 이루어질 수 없는 문제점이 발생되었다.However, the method of heating the forging material using high frequency induction heating can expect uniform induction heating only when the coil and frequency suitable for the size of the forging material is loaded. In case of deviation, high quality uniform heating cannot be achieved.
보다 상세하게 설명하면, 고품질의 단조제품을 얻기 위해서는 단조소재의 직경에 따라 주파수 대역 및 가열코일의 치수가 달라져야 한다. 즉, 단조소재의 직경(ø)이 130~200㎜의 경우에는 단조소재의 표면과 중심부를 균일하게 가열하기 위하여 500㎐ 내외의 주파수가 인가되어야 하고, 가열코일의 치수도 가열소재의 치수에 적정한 치수로 교환해 주어야 한다.In more detail, in order to obtain a high quality forging product, the frequency band and the size of the heating coil should be changed according to the diameter of the forging material. That is, when the diameter (ø) of the forged material is 130 to 200 mm, a frequency of about 500 kHz must be applied to uniformly heat the surface and the center of the forged material, and the size of the heating coil is also appropriate for the size of the heating material. Replace with dimensions.
그리고 단조소재의 직경(ø)이 70~130㎜인 경우에도 효율적인 가열을 위하여 직경(ø)이 130~200㎜인 단조소재의 경우와 동일한 방법으로 가열코일의 크기 변경 및 주파수를 1200㎐로 인가하여야 한다.In addition, even when the diameter (ø) of the forged material is 70 to 130 mm, the size of the heating coil is changed and the frequency is applied at 1200 으로 in the same manner as the case of the forged material having the diameter (ø) of 130 to 200 mm for efficient heating. shall.
그러나, 종래의 고주파 유도가열을 이용한 단조소재 가열방법은 가열소재의 사이즈에 따라 이미 사양이 정해진 유도가열시스템을 사용하므로 정해진 사양 이외에 다양한 직경(ø70~200㎜)의 단조소재를 최적의 상태로 설정하여 가열하는 것이 불가능하였다.However, the conventional method for heating the forged material using high frequency induction heating uses an induction heating system that has already been specified according to the size of the heating material, so that forged materials having various diameters (ø70 to 200 mm) in addition to the specified specifications are optimally set. Heating was not possible.
따라서 종래의 유도가열시스템은 정해진 사양으로 인하여 다양한 크기를 갖는 고품질 단조제품을 다품종 소량 생산할 수 없었으며, 대부분의 열간 단조 공장에서는 어쩔 수 없이 벙커씨유 가열방식을 그대로 적용할 수밖에 없는 문제점이 있었다.Therefore, the conventional induction heating system was unable to produce small quantities of high-quality forging products having various sizes due to a predetermined specification, and most hot forging plants inevitably had to apply bunker seed oil heating method as it is.
또한 이러한 문제점을 어느 정도 해결하기 위하여 전용 유도가열시스템의 적정 주파수 범위를 초과 설정하여 사용하는 경우도 있었으나, 이러한 경우에는 전용 유도가열시스템에 과부하를 발생시켜 전용 유도가열시스템의 수명을 단축시키고, 실질적인 주파수의 초과설정이 극히 제한적이어서 보다 최적화된 단조소재의 가열이 이루어질 수 없는 문제점이 발생되었다.In addition, in order to solve this problem to some extent, the proper frequency range of the dedicated induction heating system has been used in some cases. However, in this case, the induction heating system may be overloaded, thereby shortening the life of the dedicated induction heating system. The excessive setting of the frequency is extremely limited, which leads to a problem in that a more optimized forging material cannot be heated.
한편, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 단조소재의 크기에 따른 전용 고주파 유도가열시스템을 개별적으로 구입하는 것도 가능하나, 이러한 전용 고주파 유도가열시스템의 개별구입은 막대한 구입비용이 소요되고, 또한 다품종 소량 생산인 경우 유도가열시스템의 이용 효율성 측면에서 볼 때 채산성을 악화시키는 문제점으로 작용되었다.On the other hand, in order to solve the above problems, it is also possible to purchase a dedicated high frequency induction heating system according to the size of the forging material separately, but the individual purchase of such a high frequency induction heating system requires a huge purchase cost, and also a small quantity production In case of, it was a problem that worsened profitability in terms of utilization efficiency of induction heating system.
따라서, 종래의 단조소재 가열시스템으로서는 상기한 문제점들로 인하여 다양한 크기의 단조소재를 고품질로 가열하는 것이 불가능하였고, 또한 다품종 소량생산에는 장비의 설치비용이 부가되는 문제점이 발생되었다. 특히, 중소업체가 대부분인 국내 단조산업의 경우 벙커씨유와 같은 화석연료의 사용에 따른 많은 문제점에도 불구하고, 다품종 소량생산에 따른 유연한 대응과 적은 시설비용의 장점 때문에 대부분 벙커씨유를 사용하여 단조소재를 가열할 수밖에 없는 문제점이 발생되었다.Therefore, in the conventional forging material heating system, it is impossible to heat the forging material of various sizes with high quality due to the above-mentioned problems, and the problem that the installation cost of the equipment is added to the production of small quantities of various kinds has been generated. In particular, in the domestic forging industry, which is mostly small and medium-sized companies, despite the problems caused by the use of fossil fuels such as bunker oil, most of them are forged using bunker oil because of the advantages of flexible production and low facility cost. There was a problem that the material must be heated.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 하나의 유도가열로에서 다양한 치수의 단조소재를 범용적으로 가열하여 고품질의 단조제품을 생산할 수 있는 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is the frequency that can produce a high-quality forging product by universally heating the forging material of various dimensions in one induction furnace To provide a conversion type high efficiency forging heating system.
또한, 본 발명의 다른 목적은 하나의 단조소재 가열시스템을 통해 다양한 치수의 단조소재를 크기 변화에 따라 최적의 상태로 가열하여 다품종 소량생산 할 수 있는 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템을 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a frequency conversion type high efficiency forging material heating system capable of producing a small amount of multi-piece by heating the forging material of various dimensions in an optimal state according to the size change through one forging material heating system. .
더욱이, 본 발명의 또 다른 목적은 쾌적한 작업환경의 조성과 고된 육체적 노동을 감소시켜 단조제품의 생산성을 향상시킬 수 있는 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템을 제공하는데 있다.Furthermore, another object of the present invention is to provide a frequency conversion type high efficiency forging material heating system which can improve the productivity of forging products by creating a comfortable working environment and reducing physical labor.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템은 고주파 유도가열에 의하여 단조소재를 가열하는 것에 있어서, 약400∼550㎐에서 900∼1300㎐ 범위의 고주파 전류를 발진하는 전원부와; 상기 전원부로부터 인가되는 400~550㎐ 또는 900~1300㎐의 고주파 전류를 통해 가열코일에 장입된 단조소재를 가열시키는 각각의 제1,2유도가열로와; 상기 제1,2유도가열로의 전후방에 각각 설치되어 단조소재를 상기 제1,2유도가열로에 장입 및 인출시키는 장입장치 및 인출장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the frequency conversion type high efficiency forging material heating system of the present invention is a power supply unit for oscillating a high frequency current in the range of about 400 to 550 Hz to 900 to 1300 Hz in heating the forging material by high frequency induction heating. Wow; First and second induction furnaces for heating the forged material loaded in the heating coil through a high frequency current of 400 to 550 Hz or 900 to 1300 Hz applied from the power supply unit; It is characterized in that it comprises a charging device and a take-out device is installed in the front and rear of the first and second induction furnace, respectively for charging and withdrawing the forged material in the first and second induction furnace.
이하 본 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템을 나타낸 평면도로서, 도시된 바와 같이 본 발명의 단조소재 가열시스템(100)은 크게 전원부(300)와, 본체(200)에 설치되는 제1,2유도가열로(400)(410), 장입장치(500) 그리고 인출장치(600)로 이루어진다.Figure 1 is a plan view showing a frequency conversion type high efficiency forging material heating system of the present invention, as shown in the forging material heating system 100 of the present invention is largely installed on the power supply unit 300, the main body 200 , 2 induction furnace 400, 410, charging device 500 and the take-out device 600.
먼저, 전원부(300)는 도 2a,2b 및 도 3a,3b에서 나타낸 바와 같이 단조소재(F1)(F2)에 고주파 전류를 인가하기 위하여 상기한 제1,2유도가열로(400)(410)에 전원을 공급하는 것으로, 이러한 전원부(300)는 컨버터부(310), 인버터부(320), 제어부(330) 그리고 가변부(340)로 구성되어 메칭된다.First, the power supply unit 300 is the first and second induction heating furnace 400 and 410 to apply a high frequency current to the forging material (F1) (F2) as shown in Figures 2a, 2b and 3a, 3b. By supplying power to the power supply unit 300 is composed of a converter unit 310, an inverter unit 320, a control unit 330 and a variable unit 340 is matched.
여기서, 컨버터부(310)는 통상 60㎐의 3상 교류 전원을 직류전원으로 변환 및 위상 제어하여 공급하는 것으로, 이러한 컨버터부(310)에는 여파기(Filter)를 구비하여 컨버터부(310)로부터 인가되는 전원의 리플(Ripple)을 감쇄시키는 기능도 수행하게 된다.Here, the converter unit 310 converts and phase-controls a three-phase AC power of 60 kW into a DC power source. The converter unit 310 is provided with a filter and applied from the converter unit 310. It also functions to attenuate the ripple of the power supply.
인버터부(320)는 인가되는 전원을 약400∼550㎐에서 900∼1300㎐의 주파수를 증폭 변환하여 공급하는 것으로, 높은 주파수의 발생을 위해 고속의 실리콘제어정류기(Sillicon Controlled Rectifirer)를 사용하였다. 그리고 실리콘제어정류기의 스위칭에 따른 T.O.T(Turn-off-Time)를 충분히 확보할 수 있도록 초퍼(Chopper)방식을 적용하였다.The inverter unit 320 amplifies and converts the applied power from about 400 to 550 kHz to about 900 to 1300 kHz, and uses a high speed silicon controlled rectifier (Sillicon Controlled Rectifirer) to generate a high frequency. And a chopper method is applied to secure enough T.O.T (Turn-off-Time) by switching the silicon controlled rectifier.
제어부(330)는 단조소재(F1)(F2)의 크기 변화에 따라 선택된 주파수를 지정하여 인버터부(320)의 주파수 대역을 설정하는 것으로, 본 발명에서는 장입되는 단조소재(F1)의 직경(ø)이 130~200㎜일 경우 500㎐로 설정하고, 단조소재(F2)의 직경(ø)이 70~130㎜일 경우에는 1200㎐로 설정되도록 하였다. 따라서 단조소재(F1)(F2)의 크기에 알맞은 고주파 전류를 발진하게 되므로 고효율의 가열이 이루어지게 된다. The control unit 330 is to set the frequency band of the inverter unit 320 by designating the selected frequency according to the size change of the forging material (F1) (F2), the diameter of the forging material (F1) is charged in the present invention (ø ) Is set to 500 mm when the diameter is 130 to 200 mm, and is set to 1200 mm when the diameter (ø) of the forged material F2 is 70 to 130 mm. Therefore, the high frequency current suitable for the size of the forging material (F1) (F2) is oscillated, thereby achieving high efficiency heating.
가변부(340)는 인버터부(320)로부터 인가되는 고주파 전류를 제1,2유도가열로(400)(410)에 안정적으로 공급하는 것으로, 이를 위해 제1,2콘덴서(341)(342)와 스위치(343)로 구성된다. 따라서, 인버터부(320)를 통해 인가되는 500㎐의 고주파 전류는 제1콘덴서(341)를 통해 500㎐용 제1유도가열로(400)로 인가된다. 그리고 인버터부(320)를 통해 인가되는 1200㎐의 고주파 전류는 제2콘덴서(342)를 통해 1200㎐용 제2유도가열로(410)로 인가된다.The variable unit 340 stably supplies the high frequency current applied from the inverter unit 320 to the first and second induction furnaces 400 and 410, and for this purpose, the first and second capacitors 341 and 342. And a switch 343. Therefore, the high frequency current of 500 mA applied through the inverter unit 320 is applied to the first induction furnace 400 for 500 mA through the first capacitor 341. The high frequency current of 1200 mA applied through the inverter unit 320 is applied to the second induction furnace 410 for 1200 mA through the second capacitor 342.
제1,2유도가열로(400)(410)는 도 2c 및 도 3c에서 나타낸 바와 같이 상기한 단조소재(F1)(F2)를 전원부(300)로부터 인가되는 500㎐ 또는 1200㎐ 대역의 고주파 의 유도가열에 의하여 소재를 가열시키는 것으로, 본체(200)의 상면에 설치된다. 그리고 제1,2유도가열로(400)(410)는 도 4에서 도시한 바와 같이 단조소재(F1)(F2)의 이송을 위해 내부에 스키드레일(420)과 내화단열재(430) 그리고 유도자(Inductor)인 히팅코일(440)이 설치된다.The first and second induction furnaces 400 and 410 have a high frequency of 500 kHz or 1200 kHz to which the forging material F1 (F2) is applied from the power supply unit 300, as shown in FIGS. 2C and 3C. The material is heated by induction heating, and is installed on the upper surface of the main body 200. And the first and second induction heating furnace 400, 410 is a skid rail 420 and the refractory heat insulating material 430 and the inductor therein for the transfer of the forging material (F1) (F2) as shown in FIG. Inductor heating coil 440 is installed.
장입장치(500)는 도 1과 도 2c 및 도 3c에서 나타낸 바와 같이 단조소재(F1)(F2)를 상기한 제1,2유도가열로(400)(410)에 장입시키는 것으로, 크게 스텝피더(510), 소재공급체인컨베이어(520), 제1푸셔(530), 제2푸셔(540) 그리고 가이드로울러(560)로 구성된다. 먼저, 스텝피더(Step feeder,510)는 본체(200)의 전방에 설치되어 단조소재(F1)(F2)를 연속적으로 공급하게 된다.The charging device 500 is to charge the forging material (F1) (F2) in the first and second induction heating furnace (400, 410) as shown in Figure 1, 2C and 3C, largely step feeder 510, the material supply chain conveyor 520, the first pusher 530, the second pusher 540, and the guide roller 560. First, the step feeder (510) is installed in front of the main body 200 to supply the forging material (F1) (F2) continuously.
그리고 소재공급 체인컨베이어(520)는 상기한 스텝피더(510)를 통해 이송된 단조소재(F1)(F2)를 본체(200) 측으로 이송하는 역할을 하고, 제1푸셔(530)는 소재공급 체인컨베이어(520)를 통해 이송되는 단조소재(F1)(F2)를 실린더(550)의 작동에 의해 가이드로울러(560)에 안착시키는 역할을 하게 된다. 또한 제2푸셔(540)는 가이드로울러(560)에 안착된 단조소재(F1)(F2)를 실린더(550)의 작동에 의해 제1,2유도가열로(400)(410)로 장입시키는 역할을 하게 된다.And the material supply chain conveyor 520 serves to transfer the forged material (F1) (F2) transferred through the step feeder 510 to the main body 200 side, the first pusher 530 is a material supply chain Forging material (F1) (F2) to be conveyed through the conveyor 520 serves to seat the guide roller 560 by the operation of the cylinder 550. In addition, the second pusher 540 loads the forged material F1 (F2) seated on the guide roller 560 into the first and second induction furnaces 400 and 410 by the operation of the cylinder 550. Will be
인출장치(600)는 도 2c 및 도 3c에서 나타낸 바와 같이 제1,2유도가열로(400)(410)를 통해 가열이 완료된 단조소재(F1)(F2)를 다음 공정으로 이송시키는 것으로, 본 발명에서는 제1,2유도가열로(400)(410)의 후방측에 소재인출체인컨베이어(610), 가열소재이송장치(620) 그리고 실린더(550)에 의해 작동되는 제3푸셔(630)를 설치하였다. 따라서, 도 2c 및 도 3c에서와 같이 제1,2유도가열로(400)(410)를 통해 각각 가열된 단조소재(F1)(F2)는 소재인출체인컨베이어(610)와 가열소재이송장치(620) 및 제3푸셔(630)를 통해 다음공정으로 자동 이송된다.The take-out apparatus 600 transfers the forged material F1 (F2), which has been heated, through the first and second induction furnaces 400 and 410 to the next process, as shown in FIGS. 2C and 3C. In the present invention, the third pusher 630 operated by the material extraction chain conveyor 610, the heating material transfer device 620, and the cylinder 550 on the rear side of the first and second induction furnaces 400 and 410. Installed. Thus, as shown in FIGS. 2C and 3C, the forged materials F1 and F2 heated through the first and second induction furnaces 400 and 410, respectively, are the material take-out conveyor 610 and the heating material transfer device ( 620 and the third pusher 630 is automatically transferred to the next process.
이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation and effect of the present invention configured as described in detail as follows.
도 2b 및 2c에서 도시한 바와 같이 직경(ø)이 130~200㎜인 단조소재(F1)를 가열하기 위하여 주파수선택스위치(350)를 500㎐로 설정하면, 제어부(330)의 인버터부(320)는 컨버터부(310)로부터 인가되는 전류를 500㎐의 고주파 전류로 증폭시켜 가변부(340)로 공급하게 되고, 가변부(340)의 스위치(343)가 온(on)상태로 설정되면서 콘덴서의 용량변화와 함께 주파수가 바뀌게된다. 따라서, 콘덴서(341)에 인가된 500㎐의 고주파 전류는 500㎐용 제1유도가열로(400)에 안정적으로 공급된다.As shown in FIGS. 2B and 2C, when the frequency selection switch 350 is set to 500 Hz to heat the forged material F1 having a diameter ø of 130 to 200 mm, the inverter unit 320 of the control unit 330 ) Amplifies the current applied from the converter unit 310 to a high frequency current of 500 kHz to supply the variable unit 340, and the switch 343 of the variable unit 340 is set to an on state, The frequency changes with the change of capacity. Therefore, the high frequency current of 500 mA applied to the capacitor 341 is stably supplied to the first induction furnace 400 for 500 mA.
이에 따라, 직경 ø130~200㎜의 단조소재(F1)는 도 2c에서 나타낸 바와 같이 스텝피더(510), 소재공급 체인컨베이어(520), 제1,2푸시(530)(540) 그리고 가이드로울러(560)를 통해 500㎐용 제1유도가열로(400)에 장입된 이후, 제1유도가열로(400) 코일내부에서 최적의 유도 가열이 이루어지게 된다.Accordingly, the forged material F1 having a diameter of ø130 to 200 mm has a step feeder 510, a material supply chain conveyor 520, first and second pushes 530, 540 and a guide roller as shown in FIG. 2C. After charging to the first induction furnace 400 for 500 kW through 560, the optimal induction heating is made in the coil of the first induction furnace 400.
그 이유는 500㎐의 고주파 전류로 인하여 직경이 큰 ø130~200㎜인 단조소재(F1)는 외부에서 중심부까지 고른 온도분포로 가열이 이루어지기 때문이며, 이로 인하여 보다 고품질의 단조 성형제품의 가공이 가능하기 때문이다. 그리고 가열이 완료된 단조소재(F1)는 소재인출체인컨베이어(610)와 가열소재인출장치(620) 및 제3푸셔(630)에 의해 다음공정인 성형장치(700)로 이송된다.This is because forging material (F1) with large diameter of ø130 ~ 200mm is heated by even temperature distribution from the outside to the center due to the high-frequency current of 500㎐, which makes it possible to process high quality forging products. Because. In addition, the forging material F1 of which heating is completed is transferred to the molding apparatus 700, which is the next process, by the material drawing chain conveyor 610, the heating material drawing device 620, and the third pusher 630.
반면, 도 3b 및 도 3c에서 도시한 바와 같이 직경(ø)이 70~130㎜인 단조소재(F2)를 가열하기 위하여 주파수선택스위치(350)를 1200㎐ 측으로 설정하면, 제어부(330)의 인버터부(320)는 컨버터부(310)로부터 인가되는 전류를 1200㎐의 고주파 교류 전류로 증폭시켜 가변부(340)로 공급하게 되고, 가변부(340)의 스위치(343)는 오프(off)상태로 설정된다. 따라서, 콘덴서(342)는 1200㎐의 고주파 전류를 1200㎐용 제2유도가열로(410)에 안정적으로 공급하게 된다.On the other hand, when the frequency selection switch 350 is set to 1200 kHz to heat the forged material F2 having a diameter ø of 70 to 130 mm as shown in FIGS. 3B and 3C, the inverter of the controller 330 The unit 320 amplifies the current applied from the converter unit 310 to a high frequency alternating current of 1200 kW and supplies the variable unit 340, and the switch 343 of the variable unit 340 is in an off state. Is set to. Therefore, the capacitor 342 stably supplies a high frequency current of 1200 mA to the second induction heating furnace 410 for 1200 mA.
이에 따라, 직경 ø70~130㎜의 단조소재(F2)는 도 3c에서 나타낸 바와 같이 스텝피더(510), 소재공급 체인컨베이어(520), 제1,2푸시(530)(540) 그리고 가이드로울러(560)를 통해 1200㎐용 제2유도가열로(410)로 장입된 이후, 제2유도가열로(410)의 내부에서 최적의 유도 가열이 이루어지게 된다.Accordingly, the forged material F2 having a diameter of ø70 to 130 mm is a step feeder 510, a material supply chain conveyor 520, first and second pushes 530, 540 and a guide roller as shown in FIG. 3C. After being charged into the second induction furnace 410 for 1200 kW through 560, optimal induction heating is performed in the second induction furnace 410.
여기서 최적의 유도 가열이 이루어지는 이유는 고주파의 주파수가 커질수록 유도가열에 따른 표피효과(Skin effect)가 증가되기 때문이고, 이로 인하여 직경이 작은 단조소재(F2)의 외부에서 중심부까지 단시간에 고른 온도분포로 신속하게 가열되기 때문이다. 그리고 가열이 완료된 단조소재(F2)는 상기한 단조소재(F1)와 마찬가지로 소재인출 체인컨베이어(610)와 가열소재이송장치(620) 및 제3푸셔(630)에 의해 다음공정으로 이송된다.The reason for the optimal induction heating is because the skin effect increases according to the induction heating as the frequency of the high frequency increases, and thus the temperature evenly selected from the outside to the center of the small diameter forging material (F2) in a short time. This is because it heats up quickly to the distribution. And the forging material (F2) is completed heating is transferred to the next process by the material take-out chain conveyor 610, the heating material transfer device 620 and the third pusher 630, similar to the forging material (F1).
따라서, 본 발명은 종래에서와 같이 획일적인 500㎐의 고주파 유도 가열로 인한 단조 가열시간의 지연과, 최적의 온도로 단조 가열이 이루어지지 못하는 문제점을 모두 해결하여 고품질의 단조 성형제품을 생산할 수 있게 된다.Therefore, the present invention solves the problem of the delay of forging heating time due to the uniform high frequency induction heating of 500 kHz and the problem that the forging heating is not performed at the optimum temperature as in the prior art, so as to produce a high quality forging molded product. do.
이와 같이 본 발명은 하나의 단조소재 가열시스템(100)을 통하여 다양한 직경(ø70~200㎜)의 단조소재(F1)(F2)를 최적의 상태로 가열하므로 고품질의 단조 제품을 다품종 소량생산 할 수 있게 된다. 또한 종래에서와 같이 벙커씨유 등의 유류 연료 대신, 고주파 전류를 사용하므로 벙커씨유와 같은 화석연료의 사용으로 인한 대기오염, 열악한 작업환경, 단조작업 기피, 저 품질의 단조제품 등 많은 문제점을 근본적으로 해결하였다.As such, the present invention heats the forged material F1 (F2) having various diameters (ø70 to 200 mm) in an optimal state through a single forged material heating system 100, thereby producing a large quantity of high quality forged products in small quantities. Will be. In addition, since high frequency current is used instead of oil fuel such as bunker seed oil as in the prior art, many problems such as air pollution, poor working environment, avoiding forging work, and low quality forged products are caused by the use of fossil fuel such as bunker seed oil. Fundamentally solved.
또한, 본 발명은 단순히 제어부(300)의 간단한 조작으로 500㎐ 및 1200㎐의 주파수를 인버터부(320)를 통해 발진시키므로 다양한 직경(ø70~200㎜)의 단조소재(F1)(F2)를 쉽게 유도 가열할 수 있으며, 다품종 소량생산에도 불구하고 다단류 크기를 갖는 단조소재(F1)(F2)의 가열에 따른 생산성이 매우 뛰어난 장점이 있다. 뿐만 아니라, 본 발명은 종래에서와 같이 고가의 전용 유도가열 단조 설비가 불필요하므로 단조가공에 따른 시설비를 획기적으로 줄이게 된다.In addition, the present invention simply oscillates the frequency of 500 kHz and 1200 kHz through the inverter unit 320 by a simple operation of the control unit 300, so that the forged material (F1) (F2) of various diameters (ø70 ~ 200mm) easily Induction heating can be produced, despite the production of small quantities of multi-products, there is an advantage in that the productivity according to the heating of the forging material (F1) (F2) having a multi-stage size. In addition, since the present invention does not require expensive dedicated induction heating forging equipment as in the prior art, the facility cost according to forging processing is drastically reduced.
한편, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예의 일 예를 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명의 적용범위는 이와 같은 것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 본 발명의 전원부에서는 500㎐와 1200㎐를 발진하는 실시예를 설명하였으나, 500㎐와 1200㎐ 이외에도 400∼550㎐와 900∼1300㎐ 사이의 고주파를 발진하는 경우도 가능한 것으로 동일사상의 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.On the other hand, the above-described embodiment is merely to explain an example of a preferred embodiment of the present invention, the scope of the present invention is not limited to such. For example, in the power supply unit of the present invention, an embodiment of oscillating 500 Hz and 1200 Hz has been described, but in addition to 500 Hz and 1200 Hz, it is also possible to oscillate high frequency between 400 to 550 Hz and 900 to 1300 Hz. It can be changed as appropriate within the category.
이상에서와 같이 본 발명의 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템은 인버터부를 통하여 발진된 주파수 500㎐와 1200㎐를 제어기에서 선택적으로 변환하여 단조소재의 크기 및 형상에 따라 최적의 가열이 이루어지도록 하였다. 따라서 보다 고품질의 단조제품을 가열할 수 있는 유용한 효과가 있으며, 고품질의 단조제품을 다품종 소량생산 하는 열간 단조공장에서 가열범위를 광범위하게 적용할 수 있는 유용한 효과가 있다.As described above, the frequency conversion type high efficiency forging material heating system of the present invention selectively converts the frequency 500 kHz and 1200 kHz oscillated through the inverter unit to achieve optimal heating according to the size and shape of the forging material. Therefore, there is a useful effect to heat a higher quality forging product, there is a useful effect that can be applied to a wide range of heating range in a hot forging factory producing a small quantity of high quality forging products.
본 발명의 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템은 제어부의 설정만으로 단조소재의 크기 변화에 따라 적합한 고주파 전류를 발진하므로 단조소재의 크기 변화에 따른 최적의 유도가열이 이루어지고, 단조소재의 가열에 따른 단조제품의 생산성을 획기적으로 향상시키는 효과가 있다.The frequency conversion type high efficiency forging material heating system of the present invention oscillates a suitable high frequency current according to the size change of the forging material only by setting the control unit, so that the optimal induction heating is performed according to the size change of the forging material, It has the effect of dramatically improving the productivity of forged products.
본 발명은 가열소재의 규격변화에 따른 전용 단조소재 가열시스템을 구입하지 않고도 하나의 단조소재 가열시스템을 통하여 다양한 크기의 단조소재를 가열하므로 다품종 소량생산에 범용적으로 적용이 가능하다. 따라서 유도가열로의 설치비용을 획기적으로 절감할 할 수 있는 유용한 효과도 있는 것이다.The present invention can be applied universally to the production of small quantities of various types because the heating of forging material of various sizes through a single forging material heating system without purchasing a dedicated forging material heating system according to the change of the specification of the heating material. Therefore, there is also a useful effect that can significantly reduce the installation cost of induction heating furnace.
도 1은 본 발명의 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템을 나타낸 평면도,1 is a plan view showing a frequency conversion high efficiency forging material heating system of the present invention,
도 2a는 130~200㎜ 치수의 단조소재 가열에 따른 제어부 블록도,Figure 2a is a control block diagram according to the forging material heating of 130 ~ 200mm dimension,
도 2b는 130~200㎜ 치수의 단조소재 가열에 따른 전원부를 세부적으로 나타낸 블록도,Figure 2b is a block diagram showing in detail the power source according to the forging material heating of 130 ~ 200mm dimension,
도 2c는 130~200㎜ 치수의 단조소재 가열과정을 나타낸 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템의 평면도,Figure 2c is a plan view of the frequency conversion high efficiency forging material heating system showing a forging material heating process of 130 ~ 200mm dimensions,
도 3a는 70~130㎜ 치수의 단조소재 가열에 따른 제어부 블록도,Figure 3a is a control block diagram according to the forging material heating of 70 ~ 130mm dimension,
도 3b는 70~130㎜ 치수의 단조소재 가열에 따른 전원부를 세부적으로 나타낸 블록도,Figure 3b is a block diagram showing in detail the power source according to the forging material heating of 70 ~ 130mm dimension,
도 3c는 70~130㎜ 치수의 단조소재 가열과정을 나타낸 주파수 변환형 고효율 단조소재 가열시스템의 평면도,Figure 3c is a plan view of the frequency conversion high efficiency forging material heating system showing the forging material heating process of 70 ~ 130mm dimension,
도 4는 제1,2유도가열로 가열코일의 내부구조를 개략적으로 나타낸 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view schematically showing the internal structure of the heating coil of the first and second induction furnace.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100 : 단조소재 가열시스템 200 : 본체100: forging material heating system 200: main body
300 : 전원부 310 : 컨버터부300: power supply unit 310: converter unit
320 : 인버터부 330 : 제어부320: inverter unit 330: control unit
340 : 가변부 341 : 제1콘덴서340: variable portion 341: the first capacitor
342 : 제2콘덴서 343 : 스위치342: second capacitor 343: switch
350 : 주파수 선택스위치 400 : 제1유도가열로350: frequency selection switch 400: the first induction furnace
410 : 제2유도가열로 420 : 스키드레일410: second induction furnace 420: ski rail
430 : 내화단열재 440 : 히팅코일430: fireproof insulation 440: heating coil
500 : 소재장입장치 510 : 스텝피더500: material loading device 510: step feeder
520 : 소재공급체인컨베이어 530 : 제1푸셔520: Material supply chain conveyor 530: 1st pusher
540 : 제2푸셔 550 : 실린더540: second pusher 550: cylinder
560 : 가이드로울러 600 : 인출장치560: guide roller 600: take-out device
610 : 소재인출체인컨베이어 620 : 가열소재이송장치610: material take-out conveyor 620: heating material transfer device
630 : 제3푸셔 700 : 성형장치 630: third pusher 700: molding apparatus
F1,F2 : 단조소재F1, F2: forged material
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