KR100599256B1

KR100599256B1 - 밀폐형 염욕실을 일체로 구비한 가스침탄 열처리로(爐)

Info

Publication number: KR100599256B1
Application number: KR20040081031A
Authority: KR
Inventors: 김대근
Original assignee: 동우열처리공업 주식회사
Priority date: 2004-10-11
Filing date: 2004-10-11
Publication date: 2006-07-18
Also published as: KR20060032025A

Abstract

본 발명은 산업용으로 사용되는 밀폐형 염욕실을 일체로 구비한 가스침탄 열처리 로(爐)에 관한 것으로, 열처리할 물품(공작물)을 가열하는 가열로(10)와 가열한 공작물을 퀀칭(quenching) 하기위한 염욕조(20)를 폐쇄된 일체형으로 구성하여, 가열된 공작물이 염욕조(20)로 진입하는 과정에서 외부의 공기와 접촉하는데 따른 문제점을 해소함으로서, 불량 발생을 억제하고 열처리의 효율을 높여 보다 양질의 제품을 얻도록 함에 그 목적을 둔 것으로, 가열실(10)과 염욕조(20)을 인접하게 일체로 구성하고, 가열실(10)과 염욕조(20)을 모두 밀폐형으로 구성하여, 이들 사이에는 개폐문(100)을 형성하되 가열실(10)의 분위기가 염욕조(20)내로 전달되어 염욕조(20) 내에도 분위기 가스가 채워지도록 가스통로(110)를 구성하며, 염욕조(20)에는 내부의 가스압을 회복하도록 하는 연소장치(310)을 구비한 가스압조절장치(300)를 구성하고, 염욕조(20) 후방에 배출문(200)을 구성하여 가열실(10)과 염욕조(20)가 완전 밀폐된 일체로 구성하며 처리가 끝난 처리품은 배출문 (200)을 통하기 때문에 처리중에 발생되는 산화 문제를 완전히 해결하고 열처리 상태가 뛰어난 제품을 얻도록 한 효과를 가질 수 있도록 한 것이다.

가열로, 염욕조, 가스통로, 가스투입장치, 열처리

Description

밀폐형 염욕실을 일체로 구비한 가스침탄 열처리로(爐){Heat treatment furnce that equip closeness style salt bathtub to all}

도 1은 종래 가스침탄 퀀칭로의 구성상태를 나타낸 예시도.

도 2는 본 발명의 요부 구성상태 예시도.

도 3은 본 발명의 실시상태 예시도.

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 가열로 11: 투입문 12: 푸쉬공

15: 전열히터 16: 순환팬 20: 염욕조

21: 교반기 22: 수조 23: 실린더

24: 퀀칭장치 30: 공작물투입장치 31: 푸쉬바

40: 공작물인출장치 50: 공작물 100: 개폐문

110: 가스통로 200: 배출문 300: 가스투입장치

310: 연소장치 400: 안전변

본 발명은 산업용으로 사용되는 밀폐형 염욕실을 일체로 구비한 가스침탄 열처리로(爐)에 관한 것으로, 열처리할 물품(공작물)을 가열하는 가열로와 가열한 공작물을 퀀칭(quenching) 하기위한 염욕조를 폐쇄된 일체형으로 구성하여 가열된 공작물이 염욕조로 진입하는 과정에서 외부의 공기와 접촉하는데 따른 문제점을 해소함으로서 불량 발생을 억제하고 열처리의 효율을 높여 보다 양질의 제품을 얻도록 함에 그 목적을 둔 것이다.

인류 문명의 발전에 커다란 기여를 한 것은 금속을 발견하여 이를 다양한 도구로 사용함에 있다고 할 수 있다.

따라서 모든 인류는 쇠를 다루는 기술을 개발하여 발전시켰으며, 그 중 가장 중요한 것이 쇠의 성질을 다루는 열처리 과정이라고 할 수 있다. 이와 같은 열처리 방법 중 오스템퍼링은 기존의 퀀칭-템퍼링과는 달리 강을 오스테나이트 온도로 가열 유지시킨 후 적절한 온도(Ms점에서 S곡선의 코부분 사이, 보통 230~500℃)로 유지된 염욕(Salt Bath)에 급랭시킨 후 일정시간 등온 변태시키는 기술이다. 따라서 마르텐 사이트 변태(무확산변태)와 다른 점은 급랭시키는 냉각제의 온도가 다소 높다는 것과 변태가 완료되기까지 시간이 걸린다는(확산변태) 점이다. 소재 열처리에 있어서도 등온 어닐링이란 기술이 사용되는데 이는 강의 적절한 가공성을 확보하기 위해 로(爐) 내에서 서서히 냉각시키는 대신에 일정 온도(A1변태점에서 S곡선의 코부분 사이까지) 급랭 시킨 후 그 온도를 일정시간 유지시키는 기술이다. 이러한 등온변태기술은 일정온도까지 급랭만 시키는 연속적인 냉각 방법보다 균일한 품질을 얻을 수 있다는 점에서 많이 사용된다. 특히 오스템퍼링의 경우 품질이 안정된다는 점 이외에 베이나이트라고 하는 연속냉각에서는 얻기 힘든 특이한 조직을 만들 수 있다는 특징이 있다. 이 베이나이트는 미세 펄라이트의 일종으로 마르텐사이트 변태와 같은 격자의 왜곡을 일으키지 않으므로 변형이 크게 줄어들면서도 마르텐사이트에 버금가는 높은 경도를 얻을 수 있어서 그 용도가 증가하고 있다. 이 베이나이트는 350℃이상에서 변태시켜 얻을 수 있는 상부 베이나이트와 그 이하에서 얻을 수 있는 하부 베이나이트로 나눈다. 상부 베이나이트는 경도는 다소 떨어지지만 우수한 스프링 성질로 인해 탄성을 필요로 하는 부품(클립, 스프링 왓샤, 스냅 링 등)에 사용되고, 하부 베이나이트는 스프링 성질도 유지하면서 경도도 높아서 충격을 많이 받는 내구성 부품에 많이 사용된다.

그런데 문제점으로는 앞에서 설명한 바와 같이 오스템퍼링은 변태시키려는 온도까지 급랭을 시켜야 하고 그 온도가 일반적인 기름으로는 유지하기 어려운 고온이라는데 문제점이 있다. 따라서 사용하는 냉각제로는 염욕이 유일한 방법이고 다소 높은 온도로 급랭을 시켜야 하므로 냉각제의 용량도 일반 기름에 냉각시키는 경우에 비해 상당히 커져야 한다. 또한 염욕의 주성분이 KNO3(질산 칼륨) 및 NaNO2(아질산 나튜륨)로서 고온용 염욕(주성분이 BaCl2)에 비해서는 공해가 적으나 오염 및 설비와 열처리 공정상 여러 가지 문제를 발생시킬 수 있다.

따라서 위와 같은 문제로 인해 지금까지 오스템퍼링 설비를 설계하는 경우는 첫째, 염욕 탱크의 용량을 기존 기름 냉각의 경우에 비해 2배 이상 크게 하였으며, 둘째, 가열실과 염욕실을 붙였을 때 로 내 내화 벽돌이 쉽게 열화되므로 가열실과 냉각 탱크 사이가 완전히 단절되도록 하기위하여 염욕 탱크를 개방형으로 하여 가열실과 완전히 분리시켜야만 하였다.

그러므로 지금까지의 연속 침탄 염욕 퀀칭로(염욕온도220~240℃)와 ADI로(Austempered Ductile Iron, 300~450℃)는 모두 도 1에 도시한 바와 같이 염욕조(20) 가 완전히 개방된 상태로 가열로(10)와 인접하게 설비되어서 가열로(10)에서 가열된 공작물이 대기에 노출된 상태에서 염욕조(20) 속에 담구어져 급랭한 후 일정한 온도를 유지하여 퀀칭하는 개방형 염욕탱크로 되어 있다.

그러나 이와 같은 염욕조를 개방형으로 구성하여 가열로와 분리한 열처리 구조에서는 플레이트(plate)류는 변형이 심하고 표면에 산화층이 발생하는 문제가 나타나는 등 많은 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출 된 것으로, 가열실과 염욕조를 인접하게 일체로 구성하고 가열실과 염욕조를 모두 밀폐형으로 구성하여 이들 사이에는 개폐문을 형성하되 가열실의 분위기가 염욕조 내로 일부 전달 될 수 있도록 가스통로를 형성하며, 염욕조에는 산소를 태워서 제거한 연소가스를 강제 투입하여 내부의 가스압을 회복하도록 하는 연소장치를 구비한 가스압 조절장치를 구성하고, 염욕조 후방에 배출문을 구성하여 가열실과 염욕조가 완전 밀폐된 일체로 구성하여 열처리 작업 중 공작물이 대기 중에 노출됨으로써 발생하는 산화 문제를 완전히 해결하고 열처리 상태가 뛰어난 제품을 얻도록 하였다.

상기한 본 발명의 기술 구성을 살펴보면 다음과 같다.

첨부된 도면 도2에서와 같이 본 발명에서는 먼저 가열로(10)와 퀀칭을 위한 염욕조(20)를 일체로 구성하고 가열로(10)의 입구에는 투입문(11)을 구성하고 가열로(10)와 염욕조(20)사이에는 개폐문(100)을 구성하며, 염욕조(20)의 후방에는 배출문(200)을 형성하여 염욕조(20)를 외부와 차단한 밀폐형 으로 구성한다.

이때 가열로(10)는 지금까지와 마찬가지로 공작물(50)을 투입시키는 투입문(11)과 공작물(50)을 배출하는 개폐문(100)으로 밀폐된 공간에 전기 또는 기타 에너지를 연소하여 가열로(10) 내부의 분위기를 가열하여 공작물(50)을 가열하는 구성으로서 여기서 예시한 것은 전기 가열로로서 벽면과 바닥면에 전열히터(15)를 설치하고 상측에는 가열로(10) 내부의 분위기가스를 강제 대류 시키기 위한 순환팬(16)을 설치한 것을 예시하였으나 굳이 예시된 가열로에 한정할 이유는 없다.

염욕조(20) 또한 염욕수를 와류시기는 염욕수교반기(21)가 구비된 수조(22)와 실린더(23)의 동작으로 공작물(50)을 수조(22)에 침지 하였다가 들어내는 퀀칭장치(24)는 지금까지 사용하던 기존의 구성을 그대로 사용하도록 하며, 단지 이들 염욕조(20)를 가열로(10)와 일체로 구성하고 염욕조(20)를 밀폐하여 염욕조(20)와 가열로(10) 사이에는 개폐문(100)이 구성되고 염욕조(20)의 후방에는 배출문(200)을 구성하였다.

여기서 상기 가열로(10)와 염욕조(20)사이에 구성한 개폐문(100)에는 가열로(10)의 내부분위기가 일부 염욕조(20) 측으로 흘러가도록 가스통로(110)를 구성하며, 밀폐된 염욕조(20)에는 염욕조(20) 내부의 압력을 회복하도록 가스를 투입하는 가스투입장치(300)를 부설하는데 여기서는 산소를 태운 연소가스를 투입하기 위하여 연소장치(310)을 구비한 가스투입장치(300)를 구성한다.

그리고 염욕조(20) 내부의 가스압이 필요이상으로 높아지는 위험을 해소하기 위하여 염욕조(20) 내부의 가스압이 설정치 이상으로 과도하게 높으면 내부의 가스가 외부로 빠지는 안전변(400)을 구성하였다.

이와 같이 구성한 본 발명 의 설비와 그에 따른 실시 상태를 설명하면 다음과 같다.

첨부도면 도 3에서와 같이 가열로(10)와 염욕조(20)가 일체로 구성되어서 염욕조(20)가 외부로부터 밀폐된 구성의 본 발명을 설치하고, 그 전방측인 가열로(10)의 앞쪽에는 투입문(11)과 일치하도록 기존의 공작물투입장치(30)를 설치하여 열처리 하고자하는 공작물(50)을 가열로(10) 내부로 투입하도록 구성하고 염욕조(20) 후방에는 기존의 공작물인출장치(40)를 염욕조(20)에 설치된 배출문(200)과 일치하도록 설치하여 퀀칭이 완료된 공작물(50)을 외부로 끌어내도록 설치한다.

이와 같이 설치하여 열처리 설비가 완료된 본 발명을 실시하여 공작물(50)을 열처리 하는 실시 예를 간단히 서술하면, 먼저 가열로(10)의 투입문(11)을 열고 열처리 하고자하는 공작물(50)을 공작물투입장치(30)를 이용하여 가열로(10) 내부에 공작물(50)을 투입하고 가열로(10)를 가열하여 가열로(10) 내부의 분위기를 공작물(50)을 가열하고자하는 온도로 올려서 공작물(50)을 가열한다.

상기와 같이 가열로(10)에서 공작물(50)을 가열하는 동안 가열로(10)내부의 분위기 가스가 일부 염욕조(20) 내부로 침투하여 염욕조(20) 내부의 공기를 태워서 염욕조(20) 내부의 산소를 제거함과 동시에 염욕조(20)내부의 분위기를 퀀칭작업을 하기에 알맞게 조성한다.

이때 염욕조(20) 내부의 가스가 부족하여 가스압이 떨어지면 연소장치(310)에서 연소한 연소가스를 가스압 조절장치(300)를 통하여 염욕조(20) 내부로 투입한다.

상기한 동작으로 염욕조(20) 내부의 분위기는 가열로(10)에서 가열된 공작물(50)이 가열로(10)로부터 배출되면 염욕조(20)의 염욕수에 침지하여 열처리할 준비를 완료한다.

상기한 상태에서 가열로(10)내부의 공작물(50)이 충분히 가열되면 가열로(10)와 염욕조(20) 사이를 밀폐하는 개폐문(100)을 열고 가열된 공작물(50)을 염욕조(20)로 이동시킨다. 이때 공작물(50)을 이동시키는 방법은 열처리할 새로운 공작물(50)을 가열로(10)로 진입시킴으로서 가열된 공작물(50)이 새로운 공작물(50)에 의하여 밀려서 염욕조(20)로 이동하는 방법을 사용할 수도 있으나 그렇게 하면 가열로(10) 내부에 외부공기가 침투하여 가열로(10) 내부의 가스분위기가 급격히 흐트러지면서 외부의 산소가 가열된 공작물(50)의 표면과 접촉하는 등 밀폐의 효과를 충분히 누릴 수가 없어서 가열로(10) 전방의 투입문(11)은 닫쳐진 상태로 공작물투입장치(30)에 설치한 푸쉬바(31)를 투입문(11)에 형성된 푸쉬공(12)으로 진입하여 가열된 가열로(10) 내부의 공작물(50)을 염욕조(20)의 퀀칭장치(24)로 밀어서 이동시킨다.

상기한 동작으로 공작물(50)이 염욕조(20)의 퀀칭장치(24)로 옮겨지면 푸쉬바(31)를 후퇴시키고 염욕조(20)와 가열로(10) 사이의 개폐문(100)을 닫고 염욕조(20)의 퀀칭장치(24) 실린더(23)를 동작시켜서 공작물(50)을 염욕수에 침지하여 퀀칭작업을 한다.

이때 가열로(10)의 투입문(11)을 열고 새로운 공작물을 진입 시키게 된다.

상기한 상태에서 퀀칭작업이 완료되면 염욕조(20)의 배출문(200)을 열고 열처리가 완성된 공작물(50)을 꺼내면 마무리 되는 것이다.

상기한 상태로 공작물(50)을 꺼내고 나면 배출문(200)을 다시 닫아서 염욕조(20) 내부로 진입한 산소가 섞인 외부 공기는 가열로(10)에서 진입하는 분위기 가스에 의하여 완전 연소되어서 염욕조 내부에는 다시 연소가스로 가득 차서 다음 작업을 준비하게 된다.

상기한 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출 된 것으로, 가열실과 염욕실을 인접하게 일체로 구성하고 가열실과 염욕실을 모두 밀폐형으로 구성하여 이들 사이에는 차단 벽을 형성하되 가열실의 분위기가 염욕실내로 일부 전달 될 수 있도록 분위기 통로를 형성하며, 염욕실에는 산소를 태워서 제거한 연소가스를 강제 투입하여 내부의 가스압을 회복하도록 가열실과 염욕실이 완전 밀폐형으로 일체로 구성하여 열처리 작업 중 공작물이 대기 중에 노출됨으로써 발생하는 산화 문제를 완전히 해결하고 열처리 상태가 뛰어난 제품을 얻을 수 있는 신규하고도 유용한 발명이다.

Claims

삭제
가열로(10)와 퀀칭을 위한 염욕조(20)를 일체로 구성하고 가열로(10)의 입구에는 투입문(11)을 구성하고 가열로(10)와 염욕조(20)사이에는 개폐문(100)을 구성하며, 염욕조(20)의 후방에는 배출문(300)을 형성하여 염욕조(20)를 외부와 차단한 밀폐형으로 구성한 열처리로를 구성함에 있어서,

상기 가열로(10)와 염욕조(20)사이에 구성한 개폐문(100)에는 가열로(10)의 내부 분위기가스가 일부 염욕조(20) 측으로 흘러가도록 가스통로(110)를 구성하며, 밀폐된 염욕조(20)에는 염욕조(20) 내부의 압력을 회복하도록 가스를 투입하는 가스압조절장치(300)를 설치하고, 염욕조(20) 내부의 가스압이 필요이상으로 높아지는 위험을 해소하기 위하여 염욕조(20) 내부의 가스압이 설정치 이상으로 과도하게 높으면 염욕조(20) 내부의 가스가 외부로 빠지는 안전변(400)을 구성함을 특징으로 하는 밀폐형 염욕실을 일체로 구비한 가스침탄 열처리로(爐).
제 2항에 있어서,

상기 가스압조절장치(300)에는 산소를 태운 연소가스를 투입하기 위하여 연소장치(310)을 구비함을 특징으로 하는 밀폐형 염욕실을 일체로 구비한 가스침탄 열처리로(爐).