KR100724724B1 - 고주파 열처리용 워크코일 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프 형태의 피가공물에 대한 고주파 열처리 작업시, 가열 공정과 급냉각 공정을 동시에 수행하는 한편, 상기 피가공물의 내측과 외측에서 동시에 급냉각 공정을 수행할 수 있도록 하기 위한, 고주파 열처리용 워크코일에 관한 것이다.

워크코일, 코일부, 외측 냉각부, 내측 냉각부

Description

고주파 열처리용 워크코일{Work-Coil For A Heat Treatment With High Frequency}

도 1 은 종래의 고주파 열처리 장치의 일예시도.

도 2 는 본 발명에 따른 고주파 열처리용 워크코일의 일실시예 사시도.

도 3 은 본 발명에 따른 고주파 열처리용 워크코일의 일실시예 정면도.

도 4 는 본 발명에 따른 고주파 열처리용 워크코일의 일실시예 좌측면도.

본 발명은 피가공물을 열처리하기 위한 고주파 열처리용 워크코일에 관한 것으로서, 특히 전도성이 있고 길다란 형상으로 되어 있으며 내부가 뚫려있는 파이프 형태의 피가공물을 고주파 유도가열하여 표면경화처리 하기 위한 고주파 열처리 장치에 이용되는 워크코일에 관한 것이다.

먼저, 고주파 열처리에 대한 일반적인 내용을 간단히 설명하면 다음과 같다.

표면경화처리에 있어서 고주파 열처리의 목적은 피가공물의 표면을 경화하는 것으로서, 피가공물의 내마모성을 향상시키고 기계적 성질을 높이는데 있다. 부연하면, 고주파 열처리는 고주파 유도가열 방식을 이용하여 피가공물의 표면을 소입 온도(일반적으로 약 900℃)에서 급속(急速)가열한 후 냉각수를 이용해 급속냉각(急速冷却) 처리하므로서 피가공물의 표면에 소입경화층을 얻는 방식이다.

즉, 고주파 열처리는 고주파의 표피효과 때문에 피가공물의 표면만을 급속히 가열하여 중심부를 남기고서 표피 부분만 소입이 가능하도록 한 것으로서, 고주파 발진기 출력을 일정하게 하고 주파수를 높일수록 전류가 표피층에 집중되어 급속가열이 이루어진다. 따라서, 어느 깊이까지의 소입이 필요한 경우 다음과 같이 고주파유도가열장치를 조정하여 사용하면 된다.

첫째, 낮은 주파수, 대전력 밀도에서 단시간 가열

둘째, 높은 주파수, 소전력 밀도에서 장시간 가열

한편, 고주파 열처리는 상기와 같이 주파수가 결정되어 있어도 가열시간과 전력밀도를 조정하는 것에 의해 비교적 광범위한 용도로 사용할 수가 있다.

이때, 고주파 소입의 경화 깊이는 주파수, 전력밀도(가열표면적 1㎠당 고주파전력 kW) 및 가열시간의 3가지에 의해서 변화되어진다. 주파수는 통상 10kHz에서 3MHz사이가 많이 사용되어지고 있고 그 중에서도 50kHz~400kHz 전후 주파수가 대단히 많이 사용되어지고 있다.

또한, 유도가열은 금속조직면에 따른 소입 방법과 비교해서 뛰어난 장점을 가지고 있다. 즉, 소입층은 단시간 가열로 정밀한 마르텐사이트(Martensite)로 되어, 경화층을 전체에 걸쳐서 균일한 경도를 갖고 중심부로 가면서 급속하게 경도는 감소하여 기지의 경도로 되어진다. 또한, 급속가열은 스케일발생, 비틀림 발생을 감소 시켜줌으로써 소입 후처리 공정을 없애는 것도 가능하다.

한편, 가열코일은 최대의 에너지를 피가열물에 전달하기 위해 피가열물에 최대한 가까이 결합되어 많은 자력선이 가열되는 부분에서 교차되도록 설계하여야 한다. 이는 자속 밀도가 높을수록 부하에는 많은 전류가 유도되기 때문이다.

자속은 가열코일 가까이에 밀집되고 멀어지면서 감소하여 가열코일의 중심에는 자속이 약하게 된다. 그러므로 피가공물이 가열코일 중앙으로부터 벗어나면 가열코일과 인접한 면에서는 더 많은 자력선이 교차하여 가열속도가 빠르게 되고 그 반대편은 결합도가 떨어져 느린 속도로 가열되어 불균일한 가열이 되므로 이를 위해서는 피공가물을 회전 시키게 된다.

다음으로, 종래의 고주파 열처리용 워크코일에 대하여 도 1 을 참조하여 간단히 설명하면 다음과 같다. 이때, 도 1 에 도시된 종래의 고주파 열처리용 워크코일은, 본 출원인에 의하여 2000년 12월 27일자로 출원된, 발명의 명칭이 [고주파 열처리용 워크코일](출원번호: 20-2000-0036656)인 명세서에 기재된 것으로서, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1 은 종래의 고주파 열처리 장치의 일예시도이다.

즉, 도 1 은 피가공물에 가열 및 냉각처리를 수행하는 종래의 고주파 열처리용 워크코일로서, 발진기에서 공급되는 고주파 전류가 유입되는 유입단자와 코일부의 일측단부가 서로 접속되어 있고, 상기 유입단자를 통하여 유입된 고주파전류가 상기 발진기로 유출되는 유출단자와 상기 코일부의 타측단부가 서로 접속되어 있으며, 그리고 상기 유입단자와 상기 유출단자 사이에 절연재가 개재되어 있는 고주파 열처리용 워크코일에 있어서, 냉각수 공급장치에서 공급되는 냉각수가 유입되는 유 입포트와 상기 코일부의 일측단부가 서로 접속되어 있고, 그리고 상기 유입포트를 통하여 유입된 냉각수가 상기 냉각수 공급장치로 유출되는 유출포트와 상기 코일부의 타측단부가 서로 접속되어 있고, 그리고 상기 코일부의 하류측부에는 피가공물에 대하여 급냉을 수행하기 위해, 다수의 냉각수 분출구를 가진 별도의 중공의 냉각부가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고주파 열처리용 워크코일을 나타내고 있다. 이때, 도 1 에 도시된 바와 같은 고주파 열처리용 워크코일은, 속이 차여져 있는 봉(rod) 형태의 피가공물을 열처리하기 위한 것으로서, 상기 코일부의 일측은 개방된 형태로 구성되어 있다.

한편, 봉(rod) 형태의 피가공물 뿐만 아니라 파이프 형태의 피가공물의 경우에도 고주파 열처리를 요하는 것들이 있는바, 석유 시추용 파이프와 같은 피가공물의 경우에는 고열, 고마모에 견딜 수 있도록 열처리가 요구되나, 도 1 에 도시된 바와 같은 형태의 워크코일로는 파이프 형태의 피가공물에 대하여 적절한 고주파 열처리를 수행할 수 없다는 문제점이 있다.

즉, 도 1 에 도시된 고주파 열처리용 워크코일은 코일부의 일측이 개방되어 있어, 파이프 형태의 피가공물의 전면을 고르게 가열시킬 수 없으며, 피가공물의 외측만을 냉각시킬 수 있을뿐 내측을 냉각시킬 수 없기 때문에 피가공물에 대한 균일한 열처리를 수행할 수 없다는 문제점이 있다.

또한, 파이프 형태의 피가공물에 대한 가열 및 냉각 시간은 열처리에 있어서 중요한 요소를 차지하고 있으나, 도 1 에 도시된 바와 같은 고주파 열처리용 워크코일은 냉각부와 코일부가 고정되어 있지 않기 때문에, 적절한 열처리 간격을 유지 할 수 없다는 문제점이 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 파이프 형태의 피가공물에 대한 고주파 열처리 작업시, 가열 공정과 급냉각 공정을 동시에 수행하는 한편, 상기 피가공물의 내측과 외측에서 동시에 급냉각 공정을 수행할 수 있도록 하기 위한, 고주파 열처리용 워크코일을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 고주파 열처리 장치에 적용되는 고주파 열처리용 워크코일에 있어서, 고주파 발진기의 두 개의 단자와 각각 접속되어 있는 제1 전극부와 제2 전극부로 구성된 전극부(10); 파이프 형태의 피가공물이 관통될 수 있도록 원형 코일로 구성되어 있으며, 상기 원형 코일을 형성하는 두 개의 단자(제1 단자 및 제2 단자)가 상기 제1 전극부 및 제2 전극부와 접속되어 상기 고주파 발진기로부터 고주파를 인가받아 상기 피가공물을 가열하기 위한 코일부(20); 상기 코일부에 의해 가열된 후 상기 원형 코일을 통과한 상기 피가공물의 외측에 대하여 급냉을 수행하기 위해 상기 원형 코일의 일측부에 위치되며, 다수의 제2 냉각수 분출구를 통해 냉각수를 분출하기 위한 원형의 외측 냉각부(30); 상기 코일부의 원형 코일과 상기 외측 냉각부를 연결하여 고정시키기 위한 접속부(40); 및 상기 코일부에 의해 가열된 후 상기 원형 코일을 통과한 상기 피가공물의 내측에 대하여 급냉을 수행하기 위해 상기 외측 냉각부와 동일한 중심축을 갖은 상태에서 동일한 평면상에 위치되며, 다수의 제3 냉각수 분출구를 통해 냉각수를 분출하기 위 한, 상기 외측 냉각부의 반지름보다 작은 길이를 갖는 원형의 내측 냉각부(50)를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예가 상세히 설명된다.

도 2 는 본 발명에 따른 고주파 열처리용 워크코일의 일실시예 사시도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 고주파 열처리용 워크코일의 일실시예 정면도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 고주파 열처리용 워크코일의 일실시예 좌측면도이다.

도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 고주파 열처리용 워크코일은 파이프 형태의 피가공물(이하, 간단히 '피가공물'이라 함)을 고주파를 이용하여 가열하는 한편, 상기 피가공물의 내측 및 외측에서 냉각처리를 수행하기 위한 고주파 열처리용 워크코일로서, 고주파 발진기의 두 개의 단자와 각각 접속되어 있는 제1 전극부와 제2 전극부로 구성된 전극부(10), 피가공물이 관통될 수 있도록 복수의 원형 코일로 구성되어 있으며 상기 복수의 원형 코일을 형성하는 두 개의 단자(제1 단자 및 제2 단자)가 상기 제1 전극부 및 제2 전극부와 접속되어 상기 고주파 발진기로부터 고주파를 인가받아 상기 피가공물을 가열하기 위한 코일부(20), 상기 코일부에 의해 가열된 후 상기 복수의 원형 코일을 통과한 상기 피가공물의 외측에 대하여 급냉을 수행하기 위해 상기 원형 코일의 일측부에 위치하며 다수의 제2 냉각수 분출구를 가진 원형의 외측 냉각부(30), 상기 코일부의 원형 코일과 상기 외측 냉각부를 연결시키기 위한 적어도 두 개 이상의 접속부(40) 및 상기 외측 냉각부와 동일한 중심축을 갖은 상태에서 동일한 평면상에 위치되며 상기 외측 냉각부 의 반지름보다 작은 길이를 갖는 원형으로서 상기 피가공물의 내측에 대하여 급냉을 수행하기 위해 다수의 제3 냉각수 분출구를 가진 내측 냉각부(50)를 포함하고 있다.

먼저, 상기 코일부(20)는, 피가공물(90)을 고주파를 이용하여 가열하기 위해, 도면에 도시되지 않은 고주파 발진기에서 공급되는 고주파전류가 유입되는 제1 전극부(11)와 상기 제1 단자(21)가 서로 접속되어 있고, 상기 제1 전극부(11)를 통하여 유입된 고주파전류가 상기 고주파 발진기로 유출되는 제2 전극부(12)와 상기 제2 단자(22)가 서로 접속되어 있다. 이때, 상기 제1 전극부(11)와 상기 제2 전극부(12) 사이에는 절연재(60)가 삽입되어 있어, 상기 제1 전극부(11)와 상기 제2 전극부(12) 간의 전류흐름은 상기 코일부(20)만을 통하여 진행되도록 되어 있다.

한편, 상기 고주파 발진기의 주파수 및 전기용량의 일예는 아래의 [표 1]과 같다.

이때, 상기 고주파 열처리용 워크코일은 피가공물(90)에 대한 가열처리로 인하여, 코일부(20)가 과열되어 있다. 이를 방지하기 위해, 도면에 도시되지 않은 냉각수 공급장치에서 공급되는 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 유입포트(23)가 상기 제1 단자(21)와 서로 접속되어 있고, 상기 제1 냉각수 유입포트(23)를 통하여 유입된 냉각수가 상기 냉각수 공급장치로 유출되는 제1 냉각수 유출포트(24)가 상기 제2 단자(22)와 서로 접속되어 있으며, 상기 코일부(20)의 전 구간의 내부는 비어있다. 따라서, 상기 제1 냉각수 유입포트(23)를 통해 유입된 냉각수는 상기 제1 단자(21)를 통해 복수의 원형 코일(26) 전체를 통과한 후 제2 단자(22) 및 제1 냉각수 유출포트(24)를 통해 냉각수 공급장치로 유출된다.

또한, 상기 복수의 원형 코일(26)이 이루는 평면은 도면에 도시된 바와 같이, 상기 외측 냉각부(30) 또는 내측 냉각부(50)의 중심축과 수직을 이루는 각도로 방향잡혀져 있기 때문에, 상기 원형 코일(26)은 상기 피가공물(90)을 균일한 방향으로 가열할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 즉, 상기 원형 코일(26)이 상기 중심축과 비스듬한 방향으로 방향잡혀져 있다면, 상기 원형 코일(26)에 의한 열이 상기 피가공물(90)에 비스듬한 방향으로 가해질 것이며, 이것은 피가공물의 균일한 가열을 방해하는 요소로 작용할 수도 있어, 결국 열처리 자체의 효과를 반감시킬 수 있게 된다.

다음으로, 상기 복수의 원형 코일(26)의 일측부에는, 상기 피가공물(90)의 외측에 대하여 급냉을 수행하기 위한 중공의 외측 냉각부(30)가 위치되어 있으며, 상기 외측 냉각부(30)의 외측 냉각코일(33)과 코일부(20)의 원형 코일(26)은 상기한 바와 같이 접속부(40)에 의해 일체로 연결되어 있다. 이때, 상기 외측 냉각코일(33)에는, 상기 냉각수 공급장치에서 공급되는 냉각수가 유입되는 제2 냉각수 유입포트(31) 및 상기 제2 냉각수 유입포트를 통해 유입된 냉각수가 상기 피가공물을 향한 방향으로 분출되도록 다수의 제2 냉각수 분출구(32)가 형성되어 있다.

따라서, 냉각수는 상기 냉각수 공급장치로부터 제2 냉각수 유입포트(31)를 통하여 외측 냉각코일(33)로 유입된 후, 제2 냉각수 분출구(32)를 통해 외부로 방출되어, 상기 원형 코일(26)의 원형 내부를 관통한 상기 피가공물(90)의 외측을 냉각시키게 된다. 이때, 상기 제2 냉각수 유입포트(31)가 하나만 형성되어 있는 경우에는, 냉각수의 유입압력이 적어지게 되고 이로인해 상기 다수의 제2 냉각수 분출구(32)를 통해 분출되는 냉각수의 분출압력이 고르지 않게되어, 결국 피가공물(90)을 냉각시키는 정도가 불균일하게 되므로, 이를 방지하기 위해, 본 발명은 적어도 두 개 이상의 제2 냉각수 유입포트(31)가 형성되는 것이 바람직하며, 본 발명의 일실시예로서, 도 2 에는 세 개의 제2 냉각수 유입포트(31)가 형성되어 있는 외측 냉각코일(33)이 도시되어 있다.

즉, 본 발명에 따른 고주파 열처리용 워크코일에는, 상기 코일부(20)에 유입되는 냉각수와는 별도의 경로를 거친 냉각수가 상기 제2 냉각수 유입포트(31)를 통하여 상기 외측 냉각코일(33)의 내부로 유입되어, 상기 다수의 제2 냉각수 분출구(32)를 통하여 분출되기 때문에, 상기 코일부(20)의 복수의 원형 코일(26)을 통해 가열된 피가공물에 대하여 원하는 온도로 급냉을 수행할 수 있다.

다음으로, 상기 코일부(20)의 원형 코일(26)과 외측 냉각부(30)의 외측 냉각코일(33)은 상기한 바와 같이 적어도 두 개 이상의 접속부(40)에 의하여 일정한 간격으로 고정되어 있다. 이때, 상기 접속부(40)는, 상기 원형 코일(26) 또는 외측 냉각코일(33)의 표면에 돌출된 돌출단자(25, 34)가 삽입될 수 있는 다수의 접속구멍(41)이 접속바(43)에 일정간격으로 형성되어 있으며, 상기 접속구멍(41)으로 삽입된 상기 돌출단자(25, 34)는 접속나사(42)에 의하여 상기 접속바(43)에 고정된다. 즉, 상기 코일부(20)의 원형 코일(26)과 외측 냉각부(30)의 외측 냉각코일(33)의 간격은 상기 피가공물(90)에 대한 최적의 열처리를 수행하기 위하여, 상기 피가공물(90)의 두께 및 반지름 등에 의하여 조절되어져야 할 필요가 있으며, 따라서, 사용자는 피가공물(90)의 두께 및 반지름 등을 고려한 적절한 간격을 산출하여, 상기 돌출단자(25, 34)를 상기 접속바(43)의 접속구멍(41)의 적절한 위치에 삽입한 후 열처리를 수행할 수 있다.

이때, 상기 피가공물의 두께와 직경에 따른 상기 원형 코일(26)과 외측 냉각코일(33)간의 거리 등에 관한 다양한 예는 아래의 [표 2]와 같다.

즉, 본 발명에 적용될 수 있는 피가공물의 종류는 다양하며 피가공물의 두께와 직경에 따라 원형코일(26)과 외측 냉각코일(33) 간 거리가 좌우되는바, 사용자는 상기 조건에 따라 상기 접속구멍(41)의 간격을 조절할 수 있다. 한편, 상기 피가공물에 대한 고주파 열처리 작업은 상기 고주파 발진기의 주파수 및 전기용량 등에 따라서도 그 품질이 크게 좌우될 수 있는바, 사용자는 상기 [표 1]에 도시된 바와 같은 자료를 참고할 수 있다.

마지막으로, 본 발명은 상기 외측 냉각코일(33)과 동일한 중심축을 갖으며, 동일한 평면상에 위치되는 중공의 내측 냉각코일(53)로 구성된 내측 냉각부(50)를 포함하고 있다. 이때, 상기 내측 냉각코일(53)에는, 상기 냉각수 공급장치에서 공급되는 냉각수가 유입되는 제3 냉각수 유입포트(51) 및 상기 제3 냉각수 유입포트를 통해 유입된 냉각수가 상기 피가공물을 향한 방향으로 분출되도록 다수의 제3 냉각수 분출구(52)가 형성되어 있다.

따라서, 냉각수는 상기 냉각수 공급장치로부터 제3 냉각수 유입포트(51)를 통하여 내측 냉각코일(53)로 유입된 후, 제3 냉각수 분출구를 통해 외부로 방출되어, 상기 내측 냉각코일(53)의 원형 외부를 관통하는 상기 피가공물의 내측을 냉각시키게 된다.

즉, 본 발명에 따른 고주파 열처리용 워크코일은 내부가 비어 있는 파이프 형상의 피가공물에 대하여 복수의 원형 코일(26)을 통해 가열 처리를 하는 한편, 상기 원형 코일과 일정간격을 두고 위치해 있는 동일 중심축 및 평면상의 외측 냉각코일(33)과 내측 냉각코일(53)를 통해 외측 및 내측에서 동시에 냉각 처리를 할 수 있다는 특징을 가지고 있다.

상술된 바와 같은 본 발명의 특징을 요약 정리하면 다음과 같다.

즉, 본 발명은 장축의 시추용 파이프(피가공물)를 고주파 유도경화에 의해 전경화를 가능하게 하는 고주파 열처리 작업에 이용되는 워크코일에 관한 것으로서, 상기와 같은 피가공물에 대한 고주파 열처리 작업 시의 가장 중요한 사항은 피가공물을 외부로부터 가열하여 내부까지 온도를 소입온도로 균일하게 올려야 하는 것과 냉각 후 피가공물이 균일한 경도값을 갖도록 하는 것이다. 이때, 주요 변수로는 상기한 바와 같이, 피가공물의 재질, 두께, 직경, 주파수, 전기용량, 원형 코일(26) 및 냉각방법 등이 있다.

한편, 피가공물과 원형코일(26)의 간격은 작을수록 효율이 좋으므로 원형 코일(26)은 피가공물의 직경에 따라 파이프 외경과 원형 코일(26)의 간격이 최소한 약 5mm 정도가 되도록 하여야 하나, [표 2]에 도시된 바와 같이 그 이상도 가능하다.

또한, 내측 냉각코일(53)과 파이프(피가공물)의 내경면과의 간격 역시 가까울수록 냉각을 빨리 할 수 있어 좋다. 이때, 내외부 분사냉각 각도(즉, 상기 냉각수 분출구(32, 52)의 냉각수 분출각도)는 60° 정도가 좋다. 한편, 상기 분사각도보다 중요한 것은 피가공물의 두께에 따라서 내외측 냉각코일(33, 53)의 분사위치가 동일하여야 한다는 것으로서, 이는 피가공물의 균일한 경도값을 얻는데 중요한 변수이며, 이때 얻을 수 있는 소입경도값은 재질마다 다르며 시추용 파이프의 경우 HRC40~45정도가 얻어진다. 일반적인 시추용 파이프의 경도 스펙(spec)은 HRC 30±2 정도이고 이 경도값을 갖게 하기 위해서는 때에 따라 템퍼링처리를 해 줄 필요가 있다.

또한, 파이프(피가공물)의 두께에 따라서 전체가 균일한 경도값을 갖기 위해서, 상기 원형코일(26)은 한번 감긴 원형단권코일보다는 넓은 범위를 가열할 수 있는 원형다권(3단정도)코일을 사용하여야 한다. 이때, 상기 고주파 발진기의 주파수가 변화됨에 따라 상기 원형 코일의 감는 수는 변화될 수 있다.

또한, 피가공물이 외부의 복수의 원형 코일(26)을 통해 고주파 유도가열 되기 시작하여 내부까지 균일한 소입온도로 가열되기 위해서는 일정한 시간(turm)이 필요한바, 본 발명은 상기 피가공물을 바로 냉각하지 않고, 냉각코일(33, 53)의 위치를 조절하여 지연 냉각할 수 있도록 하고 있다. 즉, 본 발명은 피가공물의 두께에 따라 내외부 온도가 균일하게 되는 위치에서 냉각수가 분사되도록 상기 냉각코일(33, 53)의 위치 조절이 가능하도록 하였으며, 이때 피가공물 내부의 내측 냉각코일(53)을 외측 냉각코일(33)과 동일한 위치에 놓음으로써 외측과 내측이 동시에 냉각이 이루어지도록 하였다.

상기 내용을 참조하여 본 발명의 이용 방법을 간단히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자는 상기 복수의 원형 코일(26)의 중심축과 동일한 중심축 상에 상기 피가공물(90)을 위치시킨다. 이때, 도면에 도시되지는 않았지만, 상기 피가공물(90)은, 상기 원형 코일(26)과 동일한 중심축 상에 상기 피가공물의 중심축이 위치될 수 있도록 높이 조정이 가능한 가이드레인 위에 수평방향으로 놓여질 수도 있으며, 별도의 집게 장치를 이용하여 수직방향으로 놓여질 수도 있다.

이후, 사용자는 상기 피가공물(90)의 내부로 상기 내측 냉각부(50)를 삽입시켜 상기 외측 냉각코일(33)과 내측 냉각코일(53)이 동일 평면 및 동일축 상에 위치되도록 조정한 후, 상기 제3 냉각수 유입포트(51)를 상기 냉각수 공급장치에 고정시키게 된다.

상기와 같은 셋팅이 완료된 후, 사용자는 상기 가이드레인 또는 집게 장치를 구동 시키는 한편, 상기 고주파 발진기를 구동하여 상기 복수의 원형 코일(26)을 가열시키고, 상기 냉각수 공급장치를 구동하여 상기 외측 냉각코일(53)과 내측 냉각코일(53)에 냉각수를 공급하게 된다.

따라서, 상기 피가공물(90)은 상기 가이드레인 위에서 또는 집게 장치를 통해 상기 복수의 원형 코일(26)의 원주 내부로 삽입되어 가열되며, 가열된 부분은 다시 일정거리 떨어져 있는 외측 냉각코일(33)의 원주 내부와 내측 냉각코일(53)의 원주 외부를 통과하면서 상기 외측 냉각코일(33) 및 내측 냉각코일(53)로부터 분출되는 냉각수에 의해 냉각된다.

한편, 상기와 같이 장축의 시추용 파이프(피가공물)를 열처리하는데 있어서, 상기 파이프(피가공물)를 회전시키면서 열처리하게되면, 그 변형을 최소화 할 수 있게 된다.

이상의 본 발명은 상기에서 기술된 실시예들에 의해 한정되지 않고, 당업자들에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 정의되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.

상기와 같이 구성된 본 발명은 파이프와 같은 피가공물의 고주파 표면 열처리에서 필수적인 급냉공정을 각 피가공물의 특성에 따라 사용자가 원하는 상태로 수행할 수 있도록 함으로써, 피가공물의 생산성을 향상시키고, 제조단가를 낮출수 있다는 우수한 효과가 있다.

즉, 본 발명은 냉각수의 분사 위치를 사용자가 조절할 수 있도록 함으로써, 파이프(피가공물)의 그 두께에 따라 균일하게 열처리 온도에 이르게 하고, 외부냉각과 내부냉각을 동시에 행함으로써 파이프(피가공물) 전체가 일정한 경도값을 갖게 한다는 우수한 효과가 있다..

Claims (4)

1. 고주파 열처리 장치에 적용되는 고주파 열처리용 워크코일에 있어서,

   고주파 발진기의 두 개의 단자와 각각 접속되어 있는 제1 전극부와 제2 전극부로 구성된 전극부(10);

   파이프 형태의 피가공물이 관통될 수 있도록 원형 코일로 구성되어 있으며, 상기 원형 코일을 형성하는 두 개의 단자(제1 단자 및 제2 단자)가 상기 제1 전극부 및 제2 전극부와 접속되어 상기 고주파 발진기로부터 고주파를 인가받아 상기 피가공물을 가열하기 위한 코일부(20);

   상기 코일부에 의해 가열된 후 상기 원형 코일을 통과한 상기 피가공물의 외측에 대하여 급냉을 수행하기 위해 상기 원형 코일의 일측부에 위치되며, 다수의 제2 냉각수 분출구를 통해 냉각수를 분출하기 위한 원형의 외측 냉각부(30);

   상기 코일부의 원형 코일과 상기 외측 냉각부를 연결하여 해당 코일부의 원형 코일과 상기 외측 냉각부의 간격을 피가공물의 두께 및 반지름에 따라 조절하여 고정시키기 위한 접속부(40); 및

   상기 코일부에 의해 가열된 후 상기 원형 코일을 통과한 상기 피가공물의 내측에 대하여 급냉을 수행하기 위해 상기 외측 냉각부와 동일한 중심축을 갖은 상태에서 동일한 평면상에 위치되며, 다수의 제3 냉각수 분출구를 통해 냉각수를 분출하기 위한, 상기 외측 냉각부의 반지름보다 작은 길이를 갖는 원형의 내측 냉각부(50)

   를 포함하되,

   상기 접속부(40)는,

   상기 원형 코일 및 외측 냉각부의 표면에 돌출된 돌출단자(25, 34)가 삽입될 수 있는 접속구멍(41)이 해당 원형 코일과 이측 냉각부의 이격 간격을 조절할 수 있도록 일정간격으로 복수개 형성되어져 있는 접속바(43); 및

   상기 접속구멍(41)으로 삽입된 상기 원형 코일 및 외측 냉각부의 돌출단자(25, 34)를 상기 접속바에 고정시켜 해당 원형 코일과 외측 냉각부의 조절된 이격 간격을 고정시키기 위한 접속나사(42)

   를 포함하는 고주파 열처리용 워크코일.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 코일부(20)는,

   냉각수 공급장치에서 공급되는 냉각수가 유입되는 제1 냉각수 유입포트와 접속되어 있는 제1 단자(21);

   상기 제1 냉각수 유입포트를 통하여 유입된 냉각수가 상기 냉각수 공급장치로 유출되는 제1 냉각수 유출포트와 접속되어 있는 제2 단자(22); 및

   상기 제1 단자 및 제2 단자를 양 끝단으로 하여 원형의 코일 형태로 감겨져 있는 원형 코일(26)을 포함하되,

   상기 제1 단자, 제2 단자 및 원형 코일은 상기 냉각수가 흐를 수 있도록 속이 빈 중공 형상을 갖는 것

   을 특징으로 하는 고주파 열처리용 워크코일.
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 내측 냉각부(50)는,

   상기 외측 냉각부와 동일한 중심축과 동일한 평면상에 위치되며, 상기 피가공물을 향한 방향으로 상기 냉각수를 분출하기 위한 제3 냉각수 분출구(52)가 형성되어 있는 중공의 내측 냉각코일(53); 및

   일측은 냉각수 공급장치와 연결되며, 또 다른 일측은 상기 내측 냉각코일(53)에 연결되어, 상기 냉각수 공급장치에서 공급되는 냉각수를 상기 내측 냉각코일 내부로 유입시키기 위한 제3 냉각수 유입포트(51)

   를 포함하는 고주파 열처리용 워크코일.

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