KR100755273B1 - 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상세하게는 길이방향으로 형성된 라운드 바를 연속적으로, 그리고 균일하게 열처리할 수 있는 장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치는 라운드 바를 담금질하는 제1 가열로 및 제1 냉각조와, 라운드 바를 뜨임 열처리하는 제2 가열로 및 제2 냉각조가 구비된 열처리 장치에서, 상기 라운드 바를 이송시키는 이송부가 프레임에 구비되는 구동 모터와 동력전달수단을 통하여 상기 구동 모터의 출력단에 연결되고, 라운드 바의 축선과 수직선에 대하여 소정의 경사각으로 구비되며, 절두원추형의 제1 부재와 제2 부재가 서로 맞닿은 형태로 형성되는 롤러로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라, 롤러에 의해서 이송되는 라운드 바가 전진과 동시에 축을 중심으로 회전하게 되어 라운드 바의 가열 및 냉각 중 발생하는 변형이 감소하게 된다.

열처리, 라운드 바, 노즐, 롤러

Description

라운드 바를 위한 연속 열처리 장치 { Heat treatment equipment for round bar }

도 1은 본 발명에 따른 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 블럭도.

도 2는 본 발명에 따른 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 가열로 도시한 투시도.

도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 냉각조를 도시한 내부 사시도 및 평면도.

도 5 및 도 6은 본 발명에 따른 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 이송부의 사시도 및 평면도.

도 7는 본 발명에 따른 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 경도 측정부의 측면도.

도 8는 본 발명에 따른 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 절단부를 도시한 측면도.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *

1 : 라운드 바 11 : 프레임

12 : 장입 테이블 13 : 리턴 테이블

14 : 추출 포켓 20 : 제1 가열로

21 : 버너 30 : 제1 냉각조

31 : 노즐유닛 32 : 급수라인

33 : 급수 파이프 34 : 노즐

40 : 제2 가열로 50 : 제2 냉각조

60 : 이송부 61 : 구동모터

62 : 스프로켓 63 : 체인

64 : 롤러 64a : 제1 부재

64b: 제2 부재 70 : 경도 측정부

71 : 서브 프레임 72 : 스크류

73 : 승강 서보 모터 74 : 수평 서보 모터

75 : 경도 측정 헤드 76 : 커터

77 : 커터 구동모터 80 : 절단부

81 : 휠 82 : 띠톱

본 발명은 열처리 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 길이방향으로 형성된 라운드 바를 연속적으로, 그리고 균일하게 열처리할 수 있는 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 스테이 볼트, 드릴 칼라 등을 제조하기 위해 사용되는 라운드 바(round bar)는 합금강으로 이루어지고, 성질을 개선하기 위해서 담금질(quenching), 뜨임(tempering) 등의 열처리 과정을 거치게 된다.

그러나, 상기의 라운드 바는 그 형상이 직경에 비해 길이가 매우 길기 때문에 길이방향으로 소정의 온도까지 균일하게 가열하고, 다시 균일하게 냉각시키기가 곤란하여 열처리 과정이 번거롭고, 소기의 효과를 달성하기 어려웠다.

즉, 라운드 바를 배치식 가열로를 통해서 가열하고, 이를 추출한 후 냉각조에 담그는 방식으로 열처리하게 되므로 가열과 냉각시 균일하게 가열 및 냉각되지 못하고 길이방향을 따라 온도 구배가 발생하여 소재가 변형되는 형상이 빈번하게 발생하고, 심한 경우 소재에 크랙이 발생하거나 길이방향에 대한 변형이 많이 발생하였다. 이를 해소하기 위해서 후공정에서 별도로 라운드 바의 직진도를 교정하는 후공정을 실시해야 했다.

또한, 열처리 장치의 특성상 연속적으로 라운드 바를 열처리 하지 못하고, 일정한 단위로만 열처리가 진행되어 열처리 능력이 저하에 따른 비용과 시간 손실이 발생되는 문제점이 있었다.

아울러, 열처리된 라운드 바의 양단은 가열과 냉각의 반복으로 인하여 크랙이 발생할 확률이 매우 높고 외관이 미려하지 못하여, 후공정으로 이를 제거하여야 했다. 별도의 공정으로 라운드 바의 양단을 제거하기 때문에 이에 별도의 시간과 노동력이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 연속적으 로 열처리하여 라운드 바의 특성을 개선시킬 수 있는 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 라운드 바가 열처리되는 과정에서, 소재의 변형을 방지하기 위하여, 전진과 동시에 회전할 수 있는 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 라운드 바의 열처리가 완료되면, 열처리의 결과를 확인하기 위해 라운드 바의 표면 경도를 측정하고, 외관 개선을 위해 라운드 바의 양단을 용이하게 절단하는 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치는 내부를 관통하여 이송되는 라운드 바를 담금질 온도 이상으로 가열하는 제1 가열로; 상기 제1 가열로에서 배출된 라운드 바가 그 내부를 통하여 이송되고, 라운드 바에 냉각수를 살수하는 제1 냉각조; 내부를 관통하여 이송되는 라운드 바를 뜨임 온도 이상으로 가열하는 제2 가열로; 상기 제2 가열로에서 배출된 라운드 바가 그 내부를 통하여 이송되고, 라운드 바에 냉각수를 살수하는 제2 냉각조; 라운드 바를 이송시키기 위해 전 길이에 대하여 구비되는 이송부를 포함하는 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치에 있어서, 상기 이송부는, 프레임에 구비되는 구동 모터; 동력전달수단을 통하여 상기 구동 모터의 출력단에 연결되고, 라운드 바의 축선과 수직선에 대하여 경사지게 구비되며, 절두원추형의 제1 부재와 제2 부재가 서로 맞닿은 형태로 형성되는 롤러;로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 제1 냉각조 및 제2 냉각조에는, 환형의 급수 파이프에 일정한 간격을 두고 다수의 노즐이 체결되는 복수의 노즐 유닛이 라운드 바의 이송방향에 대하여 나란히 배치되어, 그 내부에 이송되는 라운드 바에 냉각수를 살수하는 것을 특징으로 한다.

상기 라운드 바의 단면중심과, 냉각수의 분사중심을 일치시키기 위해서, 라운드 바의 단면크기에 대응하여 급수 파이프가 상하로 이동되도록 냉각조가 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 제2 냉각조의 후방에는, 프레임의 상부에 회전하는 복수의 휠과, 상기 복수의 휠 사이를 순환하고 외측으로 톱니가 형성된 띠톱으로 이루어지는 절단부가 구비되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 제2 냉각조와 절단부 사이에는 라운드 바의 경도를 측정하는 경도 측정부가 구비될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치는 내부에 라운드 바(1)가 통과하면서 이를 담금질 온도 이상을 가열하는 제1 가열로(20)와, 상기 제1 가열로(20)를 통과한 라운드 바(1)에 살수하여 냉각시키는 제1 냉각조(30)와, 내부를 통과하는 라운드 바(1)의 취성을 없애기 위해 일정 뜨임온도로 가열하는 제2 가열로(40)와, 상기 제2 가열로(40)를 통과한 라운드 바(1)에 살수하여 냉각시키는 제2 냉각조(50)와, 라운드 바(1)를 전진과 동시에 회전시켜 이송시키는 이송부(60)와, 열처리가 완료된 라운드 바(1)의 경도를 측정하는 경도 측정부(70) 및 열처리가 완료된 라운드 바(1)를 소정의 길이로 절단하는 절단부(80)을 주요 구성요소로 한다.

제1 가열로(20)는, 외부에서 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치로 인입된 라운드 바(1)를 가열시키는 장치이다. 제1 가열로(20)는 내열벽으로 이루어지고, 양측단에 출입구가 마련되어 라운드 바(1)가 그 내부를 통하여 이송되도록 하고, 라운드 바(1)의 이송방향을 따라 다수의 버너(21)를 배치한다.

버너(21)는 외부에서 가스를 공급받아 연소함으로써, 라운드 바(1)를 소정의 온도로 가열시킨다. 제1 가열로(20)는 라운드 바(1)의 강도를 향상시키기 위해서 라운드 바(1)가 담금질이 될 수 있도록, 800 ~ 950℃로 가열시킨다. 제1 가열로(20)의 내부에 구비되는 버너(21)의 수는 라운드 바(1)의 이송 속도와 라운드 바(1)의 가열 온도에 따라 결정된다.

여기서, 제1 가열로(20)에 사용되는 버너(21)는 공지된 기술구성요소인 자기 열교환식 버너(Self Recuperative Burner)인 것이 바람직하다. 자기 열교환식 버너는 폐열을 이용하여 예열시키므로 연소 효율이 뛰어난 장점이 있으므로, 제1 가열로(20)에 사용되는 버너(21)는 자기 열교환식 버너를 사용하도록 한다.

한편, 상기 제1 가열로(20)의 전방에는 번들의 형태로 제공되는 라운드 바(1)를 해체하여 자동을 하나씩 공급하는 장입 테이블(12)가 구비될 수 있다. 상기 장입 테이블(12)은 통상의 것을 이용하므로 그 자세한 구성은 생략하기로 한다.

제1 냉각조(30)는 라운드 바(1)의 이송방향으로 상기 제1 가열로(20)의 후방에 위치하여 상기 제1 가열로(20)에서 가열된 라운드 바(1)를 냉각시키도록 한다.

제1 냉각조(30)는 라운드 바(1)가 그 내부를 진행하면서, 동시에 냉각될 수 있는 구조를 갖는다. 이를 위해서, 상기 제1 냉각조(30)에는 다수의 노즐유닛(31)이 라운드 바(1)의 진행방향과 나란하게 배치된다.

노즐유닛(31)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 그 중심으로 라운드 바(1)가 지날 수 있도록, 환형(環形) 또는 링(ring)의 형태로 형성된 급수 파이프(33)에 일정한 간격을 두고 복수로 구비된 노즐(34)이 체결되어 이루어진다.

이를 자세히 설명하면, 노즐유닛(31)은 급수 파이프(33)와 노즐(34)로 이루어진다. 급수 파이프(33)는 그 중앙을 통하여 라운드 바가 통과할 수 있도록 환형으로 형성되어 외부에서 냉각수가 공급되는 급수라인(32)에 연결된다. 따라서, 급수 파이프(33)의 중앙부분을 통하여 라운드 바(1)가 통과할 수 있는 공간이 확보된다.

노즐(34)은 상기 급수 파이프(33)의 중심부분을 향하도록 급수 파이프(33)에 체결된다. 환형의 급수 파이프(33)에 소정의 간격으로 내측으로 노즐(34)이 체결됨으로써, 상기 노즐(34)을 통하여 분사된 냉각수는 급수 파이프(33)의 중앙을 향해서 냉각수가 살수되는 것이다.

상기의 노즐유닛(31)을 다수를 구비하여, 라운드 바(1)의 진행방향으로 나란하게 배치하고, 각 노즐유닛(31)의 급수 파이프(33)를 급수라인(32)에 연결함으로써, 제1 냉각조(30)가 이루어진다.

따라서, 제1 냉각조(30)는 다수의 노즐유닛(31)들이 나란하게 배치되어 있으므로, 각 노즐유닛(31)의 노즐(34)을 통하여 냉각수가 살수될 때, 그 내부를 가열 된 라운드 바(1)가 관통하여 이송되도록 함으로써, 라운드 바(1)가 냉각되도록 한다.

한편, 상기 노즐유닛(31)은 후술되는 이송부(60)와 교번하여 배치됨으로써, 라운드 바(1)의 냉각과 동시에 진행할 수 있도록 한다.

또한, 비록 도면으로 도시되지는 않았지만, 냉각을 균일하게 하기 위해서, 라운드 바(1)의 단면크기에 따라 환형의 급수 파이프(33)가 상하로 이동되어 라운드 바(1)의 단면 중심과 일치하도록 하는 것이 바람직하다. 급수 파이프(33)를 프레임(11)에 대하여 소정의 범위 내에서 상하 이동 가능하도록 함으로써, 노즐유닛(31)의 분사중심과 라운드 바(1)의 축심이 서로 일치되도록 함으로써 고르게 냉각되는 것이다.

제1 냉각조(30)의 후방에는 제2 가열로(40)가 구비된다. 제2 가열로(40)는 제1 가열로(20)와 마찬가지로 그 내부에 라운드 바(1)가 이송되는 구조로 갖고, 그 주변에 버너가 배치되어 라운드 바(1)가 이송하면서 가열되도록 한다.

제2 가열로(40)의 버너도 제1 가열로(20)에서와 마찬가지로 자기 열교환식(Self Recuperative Burner) 버너가 사용되는 것이 바람직하다.

다만, 제2 가열로(40)에서는 제1 가열로(20)가 라운드 바(1)의 강도를 향상시키기위해 담금질이 되도록 라운드 바(1)를 가열시키는 데 반하여, 제2 가열로(40)는 담금질된 라운드 바(1)의 취성을 제거하기 위한 것으로 가열온도는 500 ~ 750℃로 하고, 이송속도와 라운드 바(1)의 가열온도에 따라 버너의 수를 결정하도록 한다.

제2 가열로(40)의 후방에는 제2 냉각조(50)가 구비된다. 제2 냉각조(50)도 제1 냉각조(30)와 마찬가지로, 다수의 노즐유닛(31)이 나란하게 배치되어 진행중인 라운드 바(1)를 이송과 동시에 냉각시키도록 한다. 급수라인(32)에 연결된 환형의 급수 파이프(33)에 노즐(34)을 소정의 간격을 체결시키고, 후술되는 이송부(60)가 구비되도록 하여, 제2 가열로(40)에서 가열되어 배출된 라운드 바(1)가 진행과 동시에 냉각되도록 한다.

다만, 제2 냉각조(50)는 다량의 냉각수를 분사하여 가열된 라운드 바(1)를 냉각시키는 것이 목적이 아니고, 가열된 라운드 바(1)를 후술되는 경도 측정 장치(71)가 원할하게 작동할 수 있는 범위의 온도를 낮추는 것이므로 분사량은 이에 적정하도록 조정한다.

여기서, 제2 가열로(40)와 제2 냉각조(50) 사이에 구비되는 리턴 테이블(13)은 라운드 바(1)의 진행방향을 전환시키기 위해 구비된 구성요소로서, 이의 구성은 공지된 것이므로 생략하기로 한다. 리턴 테이블(13)을 구비하여 라운드 바(1)의 진행 방향을 반대로 전환시킴으로써, 설비를 설치하기 위해 소요되는 전체길이를 감소시킬 수 있게되는 것이다.

한편, 직경에 비해서 매우 긴 길이를 갖는 라운드 바(1)를 이송하기 위해서 이송부(60)가 구비된다. 통상적으로 직경이 70 ~ 254 mm, 길이가 4 ~ 12 m로 직경에 비해 매우 긴 길이를 갖는 라운드 바(1)를 효율적으로 이송시키는 것은 물론, 가열 및 냉각시 소재의 변형을 최소화하기 위하여 직진과 동시에 중심 축선을 기준으로 회전되도록 하기 위해서 이송부(60)가 구비된다.

여기서, 열처리 가능한 라운드 바(1)의 예로, 그 직경이 70 ~ 254 mm로 제시하였으나, 경우에 따라서는 70 mm 이하의 라운드 바(1)와 254 mm 이상의 라운드(1)를 처리할 수도 있다.

이송부(60)는 롤러(64)와, 이를 구동시키기 위한 구동 모터(61), 동력전달수단으로 이루어져 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 전구간에 대하여 프레임(11)에 소정의 높이로 구비되어 라운드 바(1)가 회전과 동시에 전진하도록 하여, 라운드 바(1)가 연속적으로 열처리 되도록 한다.

롤러(64)는 중앙을 기준으로 양측에 대칭형으로 형성되는 도르래 형태를 가지고 있으며, 바람직하게는 절두원추형으로 형성되는 제1 부재(64a)와 제2 부재(64b)가 서로 접해진 상태로 형성된다. 롤러(64)는 중앙을 기준으로 외측으로 갈수록 직경이 증가하는 절두원추형으로 형성되어 있어서, 상기 롤러(64)에서 라운드 바(1)가 외측으로 이탈되는 것을 방지하여, 항상 라운드 바(1)가 롤러(64)의 중앙부분에 위치하도록 한다.

이때, 롤러(64)는 라운드 바(1)의 진행방향과 소정의 경사각을 갖고 구비되도록 한다. 롤러(64)는 라운드 바(1)의 진행방향과 수직이 되는 가상의 선(A-A)과 경사지도록 경사각(α)을 갖고 구비되도록 한다.

즉, 종래의 이송부(60)에서는 라운드 바(1)를 이송시키기 위해 롤러(64)가 라운드 바(1)의 이송방향과 수직이 되도록 하였으나, 본 발명에서는 롤러(64)는 롤러(64)가 회전하는 축선(B-B)이 라운드 바(1)의 진행방향과 수직인 가상의 선(A-A)과 소정의 경사각(α)만큼 틀어져서 설치된다. 따라서, 롤러(64)가 설치된 상태를 위에서 보면, 라운드 바(1)의 진행방향과 롤러(64)가 수직의 상태가 되지 않고 롤러(64)가 소정의 경사각만큼 경사진 것을 확인할 수 있다.

여기서, 설치 경사각이 너무 작으면 롤러(64)에서 라운드 바(1)를 원활하게 회전시키지 못하고, 설치 경사각이 너무 크면 롤러(64)에서 라운드 바(1)를 원활하게 전진시키지 못하기 때문에, 롤러(64)는 라운드 바(1)의 진행방향의 수직선과 적정한 각도가 되도록 하고, 그 각도는 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 운전 조건, 예컨대 라운드 바의 길이, 직경 등의 조건에 따라 달라진다.

특히, 장입 테이블(12)에서 제2 가열로(40)의 후방에 배치되는 이송부(60)까지는 반드시 소정의 경사각만큼 기울여서 배치하도록 한다. 제1 가열로(20)와 제2 가열로(40)에서는 라운드 바(1)가 높은 온도가 가열되므로 변형이 발생할 우려가 있는데, 상기 롤러(64)를 경사각만큼 기울여서 설치함으로써, 롤러(64) 상에서 라운드 바(1)가 전진과 회전을 동시에 하도록 하기 위함이다.

또한 제 1 냉각조(30)에서는 가열된 라운드 바(1)가 냉각에 의한 급격한 열변형으로 변형이 발생할 우려가 있는데, 상기 롤러(64)를 경사각만큼 기울여서 설치함으로써, 롤러(64) 상에서 라운드 바(1)가 전진과 회전을 동시에 하도록 하여 변형을 방지하기 위함이다.

상기의 롤러(64)는 구동 모터(61)에 연결되어, 구동 모터(61)의 구동력이 롤러(64)로 전달되어 롤러(64)가 회전하도록 되어있다.

구동 모터(61)는 상기 롤러(64)에 인접한 프레임(11)에 구비되어 롤러(64)의 구동에 필요한 구동력을 발생시킨다. 구동 모터(61)의 출력단은 동력 전달 수단을 통하여 상기 롤러(64)에 연결된 회전축에 연결됨으로써, 구동 모터(61)의 작동에 의해서 롤러(64)가 회전하도록 한다.

구동 모터(61)와 롤러(64)의 회전축을 연결하는 동력 전달 수단의 예로서는 도면에 도시된 바와 같이 스프로켓(62)과 체인(63)을 구비하여 구동 모터(61)의 회전력을 전달할 수도 있고, 비록 도면에 도시되지는 않았지만, 피니언-기어, 커플링, 풀리-벨트 등과 같이 구동 모터(61)의 회전력을 롤러(64)에 전달할 수 있는 구성이면 무방한다.

여기서, 상기의 각 롤러(64)마다 구동 모터(61)를 연결할 수도 있지만, 일정한 롤러(64)마다 구동 모터(61)를 구비할 수도 있다. 몇 개의 롤러(64)마다 구동 모터(61)를 구비하여도, 상기 롤러(64)를 이동하는 라운드 바(1)는 그 길이가 길어서 다수의 롤러(64)에 걸쳐진 상태로 이송하므로, 몇 개의 롤러(64)마다 구동 모터(61)가 연결되어 있어도, 라운드 바(1)의 이송에는 무리가 없다. 단, 이송중인 라운드 바(1)를 지지하고 있는 다수의 롤러(64)들 중에서 최소한 하나 이상에는 구동 모터(61)가 연결되어 라운드 바(1)를 이송시키는 구동력이 제공될 수 있도록 한다.

상기와 같은 이송부(60)가 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 전길이에 소정의 간격으로 배치하여, 라운드 바(1)를 다수의 롤러(64)에 의해 지지되도록 하여 열처리를 과정을 거치는 동안에 라운드 바(1)를 지속적으로 이송시킨다.

상기 제2 냉각조(50)의 후방에는 경도 측정부(70)과 절단부(80)이 구비된다.

경도 측정부(70)은 담금질과 뜨임이 완료된 라운드 바(1)의 경도를 실시간으 로 측정하도록 한다.

경도 측정부(70)는 상기 제2 냉각조(50)의 후방으로 상기 이송부(60)의 상부에 위치한다.

경도 측정부(70)는 프레임(11)상에 구비되는 서브 프레임(71)과, 측정면을 다듬는 커터(76)와, 상기 라운드 바(1)에 접촉하는 경도 측정 헤드(75)와, 상기 커터(76)와 경도 측정 헤드(75)를 이송시키기 위한 서보 모터(73)(74)가 포함된다.

서브 프레임(71)은 프레임(11)에 스크류(72)를 이용하여 구비되어 있어서, 상기 서브 프레임(71)은 프레임(11) 상에서 승강이 가능한 구조로되어 있다.

서브 프레임(71)에 승강 서보 모터(73)를 구비하여 서브 프레임(71)이 스크류(72)를 따라서 프레임(11)의 상부에서 승강이 가능하도록 한다.

서브 프레임(71)에는 수평 서보 모터(74)가 구비되어 커터(76)와 경도 측정 헤드(75)를 수평 이동시킨다.

서브 프레임(71)의 하부에는 열처리가 완료된 라운드 바(1)의 표면을 그라인딩 하기 위해서 커터(76)와 상기 커터(76)를 구동시키는 커터 구동 모터(77)가 구비된다.

커터(76)는 라운드 바(1)의 측정부위의 표면을 평면으로 하여 후술 되는 경도 측정 헤드(75)가 정확하게 경도를 측정할 수 있도록 표면 일부를 연삭하며, 그 연삭 깊이는 조절이 가능하도록 한다. 커터(76)는 이를 구동시키는 커터 구동 모터(77)에 연결되어 상기 커터(76)가 라운드 바(1)의 표면에 접하고, 커터 구동 모터(77)가 회전하면, 커터(76)가 라운드 바(1)의 표면을 연삭하는 것이다. 또한, 상기 커터(76)에 인접하여 연삭에 의해 발생하는 미세 입자를 제거하는 에어 스프레이가 구비될 수도 있다.

한편, 상기 커터(76)에 인접하여 하부에 접촉자가 구비된 경도 측정 헤드(75)가 구비된다. 상기 경도 측정 헤드(75)는 수평 서보 모터(74)에 의해서 상기 커터(76)와 교대로 라운드 바(1)의 상부에 위치하여, 라운드 바(1)의 그라인딩이 완료되면 하강하여 라운드 바(1)의 경도를 측정하게 된다.

경도 측정 헤드(75)는 하단에 롤러(64)의 상부에 위치한 라운드 바(1)에 접촉하는 접촉자(미도시)와 접촉자의 변위를 수치화하는 인코더가 구비된다. 경도 측정 헤드(75)는 그 하단에 라운드 바(1)의 표면과 접촉하는 접촉자가 구비되어 상기 라운드 바(1)에 접촉시켜 경도를 측정하는 통상의 방법을 사용하고, 이를 인코더를 통하여 수치화함으로써 설정된 기준값과 비교함으로써 열처리된 라운드 바(1)의 경도를 용이하게 측정할 수 있다.

상기의 경도 측정 헤드(75)와 커터(76)가 승강 서보 모터(73) 및 수평 서보 모터(74)에 의해서 수평, 상하 이동하여 라운드 바(1)를 그라인딩하거나 그라인딩된 라운드 바(1)의 표면 경도를 측정하는 것이다.

담금질과 뜨임이 완료되고 경도 측정이 완료된 라운드 바(1)는 양단부가 제거되어 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치에서 배출된다.

라운드 바의 양단부는 특성상 크랙(crack)이 발생할 확률이 높고, 모양이 매끄럽지 못한 단점을 가지게 되는데, 이를 절단부(80)을 이용하여 열처리 완료시에 배출시 절단해버림으로써, 이를 후공정에서 별도로 제거해야 하는 불편함을 없앴 다.

절단부(80)은 경도 측정부(70)의 후방으로 상기 이송부(60)의 상부에 위치하여 경도 측정이 완료된 라운드 바(1)의 양단을 제거한다.

절단부(80)은 이송부(60)의 상부에 승강 가능하게 구비된 복수의 휠(81)과, 상기 복수의 휠(81)을 순환하여 라운드 바(1)를 절단하는 띠톱(82)을 포함한다.

휠(81)은 소정의 각도를 기울어진 상태로 구비되고, 휠 구동모터에 연결되어 후술되는 띠톱(82)을 순환시켜 띠톱(82)이 라운드 바(1)를 절단하도록 한다.

띠톱(82)은 벨트 형태로 형성되고, 일측으로 라운드 바(1)를 절단할 수 있는 톱니가 형성되어 있다. 상기과 같은 띠톱(82)을 경사지게 구비된 휠(81) 사이에서 순환하면서, 외측면에 지면과 수직되도록 지나도록 하여 라운드 바(1)를 절단하도록 한다.

한편, 상기의 절단부(80)을 복수로 구비하여 동시에 전방 라운드 바(1)의 후단과, 후방 라운드 바(1)의 전단을 절단하여 이에 소요되는 시간을 줄이는 것이 바람직하다.

상기의 절단부(80)의 후방에 추출 포켓(14)을 구비하여 열처리가 완료된 라운드 바(1)를 패킹하도록 한다. 추출 포켓(14)의 구성은 이미 공지된 바이므로, 자세한 구성은 생략하기로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 작용을 설명한다.

열처리 대상물인 라운드 바(1)은 생산후 번들의 형태로 묶여서 보관, 이동된 다. 라운드 바(1)는 번들의 형태로 장입 테이블(12)로 이송된 후, 번들이 해체되어 낱개의 라운드 바(1)로 제1 가열로(20)에 하나씩 자동으로 인입된다.

이송부(60)가 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치의 전 길이에 구비되어 있기 때문에, 장입 테이블(12)에서 낱개로 해체된 라운드 바(1)는 이송부(60)에 탑재되어 이송되기 시작한다.

해체된 낱개의 라운드 바(1)가 이송부(60)에 탑재되면, 구동 모터(61)가 작동하여 롤러(64)들이 회전하기 시작하기 시작하고, 라운드 바(1)가 진행한다.

이때, 상기 롤러(64)의 회전축이 라운드 바(1)의 길이방향과 수직이 되지 않고, 소정의 각도로 경사지게 구비되어 있기 때문에, 롤러(64)에 의해서 라운드 바(1)는 축방향으로 전진과 동시에 축방향을 중심으로 회전하게 된다.

이송부(60)의 롤러(64)가 소정의 경사각만큼 기울여서 구비되어 있으므로, 라운드 바(1)는 롤러의 상부에서 전진만 하는 것이 아니라, 전진과 동시에 축방향에 대하여 회전하므로 고온 가열시 라운드 바(1)가 변형되거나, 냉각시 고르게 냉각수가 살수되지 못하는 문제점을 해결한다.

롤러(64)가 기울어진 상태에서 회전하고 있으므로, 롤러(64)의 제1 부재(64a)와 제2 부재(64b)에서 동일한 길이만큼 라운드 바(1)를 전진시키지 못하고, 서로 편차를 가지고 전진시키게 된다. 이로 인하여 제1 부재(64a) 및 제2 부재(64b)에서 라운드 바(1)가 전진하는 양의 편차에 의해서 라운드 바(1)는 전진과 동시에 회전하게 되는 것이다.

전진과 동시에 회전하는 라운드 바(1)는 장입 테이블(12)에서 제1 가열로 (20)의 내부로 보내진다.

제1 가열로(20)의 내부는 버너(21)에 의해서 충분히 가열된 상태로, 제1 가열로(20)를 통과하는 동안 라운드 바(1)는 버너(21)의 연소에 의해서 충분히 가열된다. 이때, 라운드 바(1)의 가열온도는 800 ~ 950℃가 되도록 하여, 급랭시 담금질 되도록 한다.

상기 제1 가열로(20)에서 충분히 가열된 라운드 바(1)는 이송부(60)에 의해서 지속적으로 전진 및 회전하여 제1 가열로(20)에서 배출되어 제1 냉각조(30)로 유입된다.

제1 냉각조(30)에서는 노즐유닛(31)의 노즐(34)을 통하여 냉각수가 살수되고 있는 상태이므로, 제1 가열로(20)에서 가열된 라운드 바(1)가 제1 냉각조(30)를 통과하는 동안 살수되는 냉각수에 의해서 급랭되므로, 라운드 바(1)가 담금질되는 효과를 얻을 수 있다.

따라서, 제1 가열로(20)와 제1 냉각조(30)를 라운드 바(1)가 통과하는 동안 조직이 경화되어, 경도가 향상된다.

이후, 상기의 담금질 과정에서 증가된 취성을 없애기 위해서 뜨임과정이 수행된다.

제1 냉각조(30)에서 배출된 라운드 바(1)는 이송부(60)에 의해서 제2 가열로(40)로 인입된다. 제2 가열로(40)에서는 그 내부를 라운드 바(1)가 통과하는 동안 라운드 바(1)를 500 ~ 750℃로 가열시킨다.

제2 가열로(40)도 제1 가열로(20)와 마찬가지로 그 내부에서 이송중인 라운 드 바(1)가 가열된다. 다만, 상기의 온도로 가열하기 위해서 제1 가열로(20)에 비하여 버너의 수를 조정하거나, 각 버너의 연소량을 조절함으로써, 설정된 온도로 라운드 바(1)를 가열시키도록 한다.

제2 가열로(40)에서 가열된 라운드 바(1)는 제2 냉각조(50)에서 냉각된다. 제2 냉각조(50)도 제1 냉각조(30)와 마찬가지로 다수의 노즐 유닛이 구성되어 있으므로, 라운드 바(1)가 이송하는 동안 노즐은 통하여 냉각수를 살수함으로써, 라운드 바(1)가 냉각되도록 한다.

다만, 이때 제2 냉각조(50)에서는 라운드 바(1)의 경도를 측정하기 위하여 경도 측정장치가 원활하게 작동할 수 있는 온도 범위, 즉 경도 측정장치에 손상이 발생하지 않는 온도 이하로 소재의 온도를 떨어뜨리기 위해 냉각수의 양을 조절하도록 한다. 제2 냉각조(50)는 제2 가열로(40)와 더불어 라운드 바(1)를 뜨임 열처리하기 위한 것으로, 뜨임은 가열 후, 공기 중에서 서냉시키는 것으로 다량의 냉각수가 필요하지는 않으나, 고온으로 경도 측정 장치에 라운드 바(1)가 공급되면 작동에 무리가 가므로 소량의 냉각수만 분사하여 라운드 바(1)가 적정온도 이하로 낮춘다.

한편, 제2 가열로(40)와 제2 냉각조(50) 사이에 구비된 리턴 테이블(13)은 라운드 바(1)의 이송방향을 전환시키기 위한 것이다. 따라서, 라운드 바(1)는 제2 가열로(40)까지 이송되는 방향과 반대로 제2 냉각조(50)로 진입하게 된다.

제2 가열로(40)에서 냉각이 완료된 라운드 바(1)는 경도 측정부(70)로 이송된다. 경도 측정부(70)로 이송된 라운드 바(1)는 표면이 그라인딩된 후, 경도를 측 정하게 된다. 승강 서보 모터(73)와 수평 서보 모터(74)를 작동시켜 커터(76)가 라운드 바(1)의 표면에 위치하도록 한다. 라운드 바(1)는 이송부(60)의 롤러(64)에 의해서 이송되는 도중이지만, 롤러(64)를 구동시키는 구동 모터(61)가 정지된 상태로 롤러(64)는 더 이상 회전하지 않는 상태로 라운드 바(1)는 진행하지 않고, 경도 측정부(70)의 상부에 정지된 상태이다.

이 상태에서, 경도 측정부(70)의 커터 구동 모터(77)가 작동하여 커터(76)를 작동시킨다. 커터(76)가 회전하면, 경도의 측정 대상인 라운드 바(1)의 표면 일부가 측정에 접합하도록 연삭되고, 그 깊이는 승강 서보 모터(73)를 이용하여 제어한다.

라운드 바(1)의 표면이 연삭된 상태에서, 수평 서보 모터(74)가 작동하면, 라운드 바(1)의 상부에 있던 커터(76)는 수평방향으로 이송되고, 경도 측정 헤드(75)가 라운드 바(1)의 상부에 위치한다. 경도 측정 헤드(75)가 승강 서보 모터(73)의 작동으로 경도 측정 헤드(75)의 하단에 위치한 접촉자가 라운드 바(1)의 표면에 접촉하고 이때 라운드 바(1)의 표면 경도가 인코더에 의해 수치화되어 전송된다.

전송된 표면 경도 값은 설정된 값과 비교하게 된다.

경도이 완료된 라운드 바(1)는 절단부(80)로 이송되어 라운드 바(1)의 양단부를 절단한다.

라운드 바(1)의 경도 측정이 완료되면 이송부(60)에 의해서 절단부(80)로 이송된다. 절단부(80)에서는 복수로 마련된 휠(81)이 회전하여, 상기 복수의 휠(81) 을 띠톱(82)이 순환하여 라운드 바(1)를 절단시키게 된다.

띠톱(82)의 외측으로 톱니가 형성되어 잇어서, 띠톱(82)이 회전하면 라운드 바(1)를 절단시키게 되는 것이다. 여기서, 절단부(80)는 복수로 마련되어 선행 라운드 바(1)의 후단과 후행 라운드 바(1)의 전단을 동시에 절단되도록 함으로써, 라운드 바(1)의 절단 속도를 향상시킬 수도 있다.

상기와 같이, 열처리 후, 양단이 절단된 라운드 바(1)는 추출 포켓(14)으로 이동되어 일정한 단위로 묶여서, 보관 및 이송된다.

상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치는 다음과 같은 효과가 있다.

라운드 바가 가열로와 냉각조의 내부에서 이송되는 과정에서 라운드 바의 이송방향과 소정의 각도를 두고 구비된 롤러에 의해서 라운드 바가 회전하게 되어, 라운드 바의 변형이 감소하고, 라운드 바의 균일한 가열 및 냉각이 가능해진다.

아울러, 열처리 과정이 완료된 후, 별도의 후공정으로 이송하지 않고, 라운드 바의 양단을 절단해버림으로써, 이에 소요되는 공정이 감소된다.

또한, 열처리의 상태를 확인할 수 있는 경도 측정 장치가 구비되어 있어서, 열처리의 품질 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.

Claims (5)

1. 내부를 관통하여 이송되는 라운드 바를 담금질 온도 이상으로 가열하는 제1 가열로;

   상기 제1 가열로에서 배출된 라운드 바가 그 내부를 통하여 이송되고, 라운드 바에 냉각수를 살수하는 제1 냉각조;

   내부를 관통하여 이송되는 라운드 바를 뜨임 온도로 가열하는 제2 가열로;

   상기 제2 가열로에서 배출된 라운드 바가 그 내부를 통하여 이송되고, 라운드 바에 냉각수를 살수하는 제2 냉각조;

   프레임의 상부에 회전하는 복수의 휠이 구비되고, 상기 복수의 휠 사이를 순환하고 외측으로 톱니가 형성된 띠톱이 구비되어 상기 냉각조의 후방에 배치되는 절단부;

   프레임에 구비되는 구동모터가 구비되고, 동력전달수단을 통하여 상기 구동 모터의 출력단에 연결되고, 라운드 바의 축선과 수직선에 대하여 경사지게 배치되며, 절두원추형의 제1 부재와 제2 부재가 서로 맞닿은 형태로 형성되는 롤러가 구비되어 라운드 바를 이송시키기 위해 전 길이에 대하여 구비되는 이송부;를 포함하고,

   상기 제1 냉각조 및 제2 냉각조에는,

   환형의 급수 파이프에 일정한 간격을 두고 다수의 노즐이 체결되는 복수의 노즐 유닛이 라운드 바의 이송방향에 대하여 나란히 배치되어, 그 내부에 이송되는 라운드 바에 냉각수를 살수하는 것을 특징으로 하는 라운드 바 열처리 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1 냉각조 및 제2 냉각조에는,

   환형의 급수 파이프에 일정한 간격을 두고 다수의 노즐이 체결되는 복수의 노즐 유닛이 라운드 바의 이송방향에 대하여 나란히 배치되어, 그 내부에 이송되는 라운드 바에 냉각수를 살수하는 것을 특징으로 하는 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치.
3. 제2항에 있어서,

   라운드 바의 단면중심과, 냉각수의 분사중심을 일치시키기 위해서, 라운드 바의 단면크기에 대응하여 급수 파이프가 상하로 이동되도록 냉각조가 형성되는 것을 특징으로 하는 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 제2 냉각조와 절단부 사이에는 라운드 바의 경도를 측정하는 경도 측정부가 구비되는 것을 특징으로 하는 라운드 바를 위한 연속 열처리 장치.

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