KR100760927B1 - 등온 제어냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 등온 제어냉각장치에 관한 것으로, 그 구성은, 강판과 형강으로 만든 구조물로 소둔 로가 얹혀지게 되는 장치로, 그 내부는 소둔 로를 지탱할 수 있는 지지대와, 소둔 로 내부의 온도를 높일 수 있도록 전열선을 포함하고 있는 베이스와, 상기 베이스의 상부에 얹혀지며, 강판과 형강으로 만든 구조물로 선단은 1차 가열로를 통과한 제품이 유입되는 유입구가, 후단은 소려로로 제품이 넘어갈 수 있도록 된 유출구로 되어 있으며, 내부는 내화물로 충진되어 내부 온도의 반출을 차단하며, 그 내화물의 양쪽 외벽 바깥쪽으로 빈 공간을 확보하여, 냉각수 라인이 형성되어 있으며, 소둔 로 내부 양옆면의 내화물에는 전열선이 돌출되어 부착되어, 온도를 높일 수 있도록 되어있으며, 그 양옆면 내화물 하부에는 복수개의 구멍이 형성되어, 온도 조절시 내화물 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간에 설치된 냉각수라인에 의해 식어진 공기가 유통되어 빠르게 냉각 시킬 수 있도록 되어있으며, 소둔 로 내부는 2개의 구간으로 나누어져, 그 2개 구간은 서로 상이한 온도로 조절 가능한 급냉구간과 균열구간으로 되어있는 소둔 로와, 상기 소둔 로 상부면에 위치하되 급냉구간 중앙에 관통하여 위치하며, 급냉구간 내부의 뜨거운 공기를 흡입하여 외부로 배출하며, 급냉구간 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나인 배기구와, 상기 소둔 로 상부면에 위치하되 균열구간 중앙에 관통하여 위치하며, 균열구간 내부의 공기를 강제대류 시킴으로써 내부를 고루 가열되도록 하는 시르코팬과, 상기 베이스 하부에 위치하며, 외부로부터 단절된 일정한 빈 공간을 확보하되, 상기 소둔 로 내부와는 관통된 복수개의 관통공을 형성하여, 급기를 통해 외부 공기를 내부로 흡입하여, 복수개의 브로아를 이용하여 흡입한 공기를 관통공으로 불어넣어 상기 소둔 로 내부의 내화물에 형성된 복수개의 구멍으로 공기가 유통되어, 소둔 로 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나인 공기공급부와, 상기 소둔 로 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나로, 소둔 로 내부의 내화물 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간으로, 소둔 로 외부에서 파이프가 들어와 수평방향으로 지그재그 모양으로 형성되어 다시 외부로 나갈 수 있도록 구성되며, 그 파이프 속으로 물이 순환할 수 있도록 된 냉각수 라인과, 상기 소둔 로의 급냉구간과 균일구간의 내부 온도를 측정하는 급냉구간 온도측정 장치와 균일구간 온도측정 장치로 된 온도측정 장치와, 상기 소둔 로 선단의 유입구로 들어가는 제품을 얹혀 후단의 유출구로 배출할 수 있도록 되어, 회전하는 메쉬벨트와, 상기 소둔 로 하부에 설치된 구동모터를 통하여 메쉬벨트를 회전시키는 구동부와, 상기 온도 조절의 수단인 전열선과, 배기구와, 공기공급부와 냉각수 라인과, 제품이 상기 소둔 로 내부를 통과하면서 열처리 되는 시간이 결정되는 구동부의 회전속도를 조절하고 관리할 수 있는 컨트롤 박스로 된 것을 특징으로 하는 것으로서, 기계 가공성 향상을 위한 페라이트(Ferrite)와 펄라이트(Pearlite)의 부피분을 제어, 최종열처리 공정에서의 열처리 변형제어, 기계적 특성의 균일성 등을 위한 밴드 스트럭쳐(Band structure)를 제거하여 제품의 품질 향상 및 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

등온 제어냉각장치{Isothermal control colling device}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 등온 제어냉각장치의 측면 단면도

도 2는 도 1에 도시된 등온 제어냉각장치의 정면 단면도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

10. 베이스 20. 소둔 로

30. 급냉구간 40. 균열구간

50. 배기구 60. 시르코팬

70. 공기공급부 80. 급냉구간 온도장치

90. 균열구간 온도장치 100. 메쉬벨트

110. 구동부 120. 냉각수라인

130. 컨트롤 박스 200. 등온 제어냉각장치

본 발명은 등온 제어냉각장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 자동차 및 기계부품의 열처리에 관한 것이다.

일반적으로 열처리 장치는 고온로와 저온로를 연결하여 열처리 하는 연속냉 각처리 방식을 통해 실시하였다.

그러나, 상기 열처리 장치는 퀀칭-템퍼링(Quenching-Tempering)이나 표면경화등 주로 제품의 강도, 내마모성을 향상 시키는데 초점이 맞추어져 있어, 링 기어나 주로 자동차부품에 요구되는 가공성 향상, 열처리 후의 변형량 제어, 제품의 기계적 특성향상 등에는 부족한 점이 많았고, 이러한 문제를 보완할 수 있는 높은 수준의 열처리 장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 제반 요구사항을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 기계 가공성 향상을 위한 페라이트와 펄라이트의 부피분을 제어, 최종열처리 공정에서의 열처리 변형제어, 기계적 특성의 균일성 등을 위한 밴드 스트럭쳐를 제거하여 제품의 품질 향상 및 제조원가를 절감할 수 있는 등온 제어냉각장치를 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 등온 제어냉각장치는 강판과 형강으로 만든 구조물로 소둔 로가 얹혀지게 되는 장치로, 그 내부는 소둔 로를 지탱할 수 있는 지지대와, 소둔 로 내부의 온도를 높일 수 있도록 전열선을 포함하고 있는 베이스와, 그 베이스 상부에 얹혀지는 소둔 로는 강판과 형강으로 만든 구조물로 선단은 1차 가열로를 지난 제품이 유입되는 유입구가, 후단은 소려로로 제품이 넘어갈 수 있도록 된 유출구로 되어 있으며, 내부는 내화물로 충진되어 내부 온도의 반출을 차단할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 소둔 로 내부 내화물의 양쪽 외벽 바깥쪽으로 빈 공간을 확보하여, 냉각수 라인이 형성되어 있으며, 소둔 로 내부 양옆면의 내화물에는 전열선이 돌출되어 부착되어, 온도를 높일 수 있도록 되어있으며, 그 양옆면 내화물 하부에는 복수개의 구멍이 형성되어, 온도 조절시 내화물 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간과 공기가 유통되어 빠르게 냉각 시킬 수 있도록 되어있으며, 소둔 로 내부는 2개의 구간으로 나누어져, 그 2개 구간은 서로 상이한 온도로 조절 가능한 급냉구간과 균열구간으로 되어 있다.

상기 소둔 로 상부면에 위치하되 급냉구간 중앙에 관통하여 위치하며, 급냉구간 내부의 뜨거운 공기를 흡입하여 외부로 배출하며, 급냉구간 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나인 배기구와, 상기 소둔 로 상부면에 위치하되 균열구간 중앙에 관통하여 위치하며, 균열구간 내부의 공기를 강제대류 시킴으로써 내부를 고루 가열되도록 하는 시르코팬이 위치한다.

상기 베이스 하부에 위치하며, 외부로부터 단절된 일정한 빈 공간을 확보하되, 상기 소둔 로 내부와는 관통된 복수개의 관통공을 형성하여, 급기를 통해 외부 공기를 내부로 흡입하여, 복수개의 브로아를 이용하여 흡입한 공기를 관통공으로 불어넣어 상기 소둔 로 내부의 내화물에 형성된 복수개의 구멍으로 공기가 유통되어, 소둔 로 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나인 공기공급부와, 상기 소둔 로 내부의 내화물 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간으로, 소둔 로 외부에서 파이프가 들어와 수평방향으로 지그재그 모양으로 형성되며, 빈 공간으로 들어온 파이프는 다시 외부로 나갈 수 있도록 구성되며, 그 파이프 속으로 물이 순환하도 록 구성되어 소둔 로 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단인 냉각수 라인이 구비된다.

상기 소둔 로의 급냉구간과 균일구간의 내부 온도를 측정하는 급냉구간 온도측정 장치와 균일구간 온도측정 장치로 된 온도측정 장치와, 상기 소둔 로 선단의 유입구로 들어가는 제품을 얹혀 후단의 유출구로 배출할 수 있도록 되어, 회전하는 메쉬벨트와, 상기 소둔 로 하부에 설치된 구동모터를 통하여 메쉬벨트를 회전시키는 구동부와, 상기 온도 조절의 수단인 전열선과, 배기구와, 공기공급부와 냉각수 라인과, 제품이 상기 소둔 로 내부를 통과하면서 열처리 되는 시간이 결정되는 구동부의 회전속도를 조절하고 관리할 수 있는 컨트롤 박스를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 등온 제어냉각장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 등온 제어냉각장치를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 등온 제어냉각장치의 측면 단면도를, 도 2는 도 1에 도시된 등온 제어냉각장치의 정면 단면도를 각각 나타낸 것이다.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 등온 제어냉각장치(200)는 베이스(10)와, 급냉구간(30)과 균열구간(40)으로 구성된 소둔 로(20)와, 배기구(50)와, 시르코팬(60)과, 공기공급부(70)와, 냉각수 라인(120)과, 급냉구간 온도측정 장치(80)와 균열구간 온도측정 장치(90)와, 메쉬벨트(100)와 구동부(110)와 컨트롤 박스(130)를 포함하고 있다.

상기 베이스(10)는 강판과 형강으로 만든 구조물로 소둔 로(20)가 얹혀지게 되는 장치로, 그 내부는 소둔 로(20)를 지탱할 수 있는 지지대(13)와 소둔 로(20) 내부의 온도를 높일 수 있는 전열선(11,12)을 포함하여 되어있다.

상기 소둔 로(20)는 상기 베이스(10) 상부에 얹혀지며, 강판과 형강으로 만든 구조물로 선단은 1차 가열로(300)를 지난 제품이 유입되는 유입구(22)가, 후단은 소려로로 제품이 넘어갈 수 있도록 된 유출구(23)로 되어 있으며, 내부는 내화물(21,24)로 충진되어 내부 온도의 반출을 차단할 수 있도록 되어 있다.

또한, 상기 소둔 로(20) 내부 양옆면 내화물(31,41)의 외벽 바깥쪽으로 빈 공간(121)을 확보하여, 냉각수 라인(120)이 형성되어 있으며, 소둔 로(20) 내부 양옆면의 내화물(31,41)에는 전열선(33,43)이 돌출되어 부착되어, 온도를 높일 수 있도록 되어있으며, 그 양옆면 내화물(31,41) 하부에는 복수개의 구멍(32,42)이 형성되어, 온도 조절시 내화물(31,41) 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간(121)과 공기가 유통되어 빠르게 냉각 시킬 수 있도록 되어있으며, 소둔 로(20) 내부는 2개의 구간으로 나누어져, 그 2개 구간은 서로 상이한 온도로 조절 가능한 급냉구간(30)과 균열구간(40)으로 되어있다.

상기 배기구(50)는 상기 소둔 로(20) 상부면에 위치하되 급냉구간(30) 중앙에 관통하여 위치하며, 급냉구간(30) 내부의 뜨거운 공기를 흡입하여 외부로 배출하여, 급냉구간(30) 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나로 사용된다.

상기 시르코팬(60)은 상기 소둔 로(20) 상부면에 위치하되, 균열구간(40) 중앙에 관통하여 위치하며, 균열구간(40) 내부의 공기를 강제대류(41) 시킴으로써 내 부를 고루 가열되도록 한다.

상기 공기공급부(70)는 상기 베이스(10) 하부에 위치하며, 외부로부터 단절된 일정한 빈 공간(76,77)을 확보하되, 상기 소둔 로(20) 내부와는 관통된 복수개의 관통공(74,75)을 형성하여, 급기(71)를 통해 외부 공기를 내부로 흡입하여, 복수개의 브로아(72,73)를 이용하여 흡입한 공기를 관통공(73)으로 불어넣어 상기 소둔 로(20) 내부의 내화물(23)에 형성된 복수개의 구멍(25)으로 공기가 유통되어, 소둔 로(20) 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나로 사용된다.

상기 냉각수 라인(120)은 상기 소둔 로(20) 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나로, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 소둔 로(20) 내부의 내화물(21,31) 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간(121)으로, 소둔 로(20) 외부에서 파이프가 들어와 수평방향으로 지그재그 모양으로 형성되어 다시 외부로 나갈 수 있도록 구성되며, 그 파이프 속으로 물이 순환할 수 있도록 되어있다.

상기 온도측정 장치는 상기 소둔 로(20)의 급냉구간(30)과 균일구간(40)의 내부 온도를 측정하는 급냉구간 온도측정 장치(80)와 균일구간 온도측정 장치(90)로 되어있다.

상기 메쉬벨트(100)는 상기 소둔 로(20) 선단의 유입구(22)로 들어가는 제품을 얹혀 후단의 유출구(23)로 배출할 수 있도록 되어, 회전하도록 되어있다.

상기 구동부(110)는 상기 소둔 로(20) 하부에 설치된 구동모터(111)를 통하여 메쉬벨트(100)를 회전시키도록 되어있다.

상기 컨트롤 박스(130)는 상기 온도 조절의 수단인 전열선(11,12,33,43)과, 배기구(50)와, 공기공급부(70)와 냉각수 라인(120)과, 제품이 상기 소둔 로(20) 내부를 통과하면서 열처리 되는 시간이 결정되는 구동부(110)의 구동모터(111) 회전속도를 조절하고 관리할 수 있도록 되어있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 등온 제어냉각장치(200)는 다음과 같이 동작한다.

먼저, 930℃~950℃ 정도로 충분히 가열된 1차 가열로(300)로 열처리할 제품이 통과하게 되며, 1차 가열로(300)를 통과한 가열된 제품은 등온 제어냉각장치(200)의 유입구(22)로 들어가게 된다.

여기서, 상기 가열된 제품이 메쉬벨트(100)을 얹혀 급냉구간(30)으로 유입되며, 제품의 기계적 성질에 악영향을 미치는 펄라이트 조직의 생성을 피하기 위해 급냉을 하게 된다.

이때, 급냉을 하기 위해서는 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 전열선(11,33)과, 배기부(50)와, 공기공급부(70)와, 냉각수라인(120)을 각각 제어하는데, 그 급냉 방식은 냉각수라인(120)으로 물이 순환하면서 돌며, 상기 공기공급부(70)의 급기(71)로부터 외부 공기를 흡입하여 다수의 브로아(72)를 통해 흡입한 공기를 상기 베이스(10)에 관통된 관통공(74)과 소둔 로(20) 내부의 양옆면 내화물(31) 하부에 형성된 구멍(32)으로 불어 넣어, 급냉구간(30)으로 공기를 유입시키며, 이때, 유입되는 공기는 냉각수라인(120)에 의해 식어진 공기가 유통되며, 상기 배기구(50)는 내부의 공기를 흡입하여, 외부로 배출하게 되며, 이러한 방식으로 급냉구간(30)의 온도를 580℃~650℃로 급냉하며, 이 급냉구간(30)을 통과한 제품은 균열구간(40)으 로 유입된다.

상기 균열구간 역시 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 상기 급냉구간(30)의 방식으로 제어를 하되, 온도를 650℃~680℃로 균일하게 온도를 유지되게 제어하며, 그 내부는 시르코팬(60)을 통해 공기를 강제대류(41) 시킴으로써 열을 골고루 전달시키며, 이 균열구간(40)을 통과한 제품은 등온 제어냉각장치(200)의 유출구(28)를 통하여, 소려로(400)로 넘어가 최종 열처리 된다.

상기 급냉구간(30)이나 균열구간(40)의 온도조절은 강종의 특징에 따라 달라 질수 있으며, 온도조절하는 방법 또한 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 전열선(11,12,33,43), 공기공급부(70), 냉각수라인(120), 배기구(50)중 하나 또는 복수개를 조합하여 사용할 수도 있으며, 급냉구간(30)과 균열구간(40)을 통과하는 시간도 강종의 특징에 따라, 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 구동부(110)의 구동모터(111)를 제어하여 회전속도를 조절하면서 사용한다.

또한, 상기 냉각수라인(120)의 사용여부에 따라 제품의 식는 온도차가 상당히 크며, 이는 제품의 기계적 성질을 결정짓는데 큰 요인이 되는데, 냉각수라인(120)을 사용시에는 제품이 분당 80℃~100℃로 식으며, 사용하지 않을 경우 분당 40℃~60℃로 식으며, 이는 강종의 특징에 따라 사용여부가 결정된다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 등온 제어냉각장치에 의하면, 기계 가공성 향상을 위한 페라이트와 펄라이트의 부피분을 제어, 최종열처리 공정에서의 열처리 변형제어, 기계적 특성의 균일성 등을 위한 밴드 스트럭쳐를 제거하여 제품의 품질 향상 및 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (1)

1. 강판과 형강으로 만든 구조물로 소둔 로가 얹혀지게 되는 장치로, 그 내부는 소둔 로를 지탱할 수 있는 지지대와, 소둔 로 내부의 온도를 높일 수 있도록 전열선을 포함하고 있는 베이스;

   상기 베이스의 상부에 얹혀지며, 강판과 형강으로 만든 구조물로 선단은 1차 가열로를 지난 제품이 유입되는 유입구가, 후단은 소려로로 제품이 넘어갈 수 있도록 된 유출구로 되어 있으며, 내부는 내화물로 충진되어 내부 온도의 반출을 차단하며,

   그 내화물의 양쪽 외벽 바깥쪽으로 빈 공간을 확보하여, 냉각수 라인이 형성되어 있으며, 소둔 로 내부 양옆면의 내화물에는 전열선이 돌출되어 부착되어, 온도를 높일 수 있도록 되어있으며,

   그 내화물 하부에는 복수개의 구멍이 형성되어, 온도 조절시 내화물 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간과 공기가 유통되어 빠르게 냉각 시킬 수 있도록 되어있으며, 소둔 로 내부는 2개의 구간으로 나누어져, 그 2개 구간은 서로 상이한 온도로 조절 가능한 급냉구간과 균열구간으로 되어있는 소둔 로;

   상기 소둔 로 상부면에 위치하되 급냉구간 중앙에 관통하여 위치하며, 급냉구간 내부의 뜨거운 공기를 흡입하여 외부로 배출하여, 급냉구간 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나인 배기구;

   상기 소둔 로 상부면에 위치하되, 균열구간 중앙에 관통하여 위치하며, 균열 구간 내부의 공기를 강제대류 시킴으로써 내부를 고루 가열되도록 하는 시르코팬;

   상기 베이스 하부에 위치하며, 외부로부터 단절된 일정한 빈 공간을 확보하되, 상기 소둔 로 내부와는 관통된 복수개의 관통공을 형성하여, 급기를 통해 외부 공기를 내부로 흡입하여, 복수개의 브로아를 이용하여 흡입한 공기를 관통공으로 불어넣어 상기 소둔 로 내부의 내화물에 형성된 복수개의 구멍으로 공기가 유통되어, 소둔 로 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나인 공기공급부;

   상기 소둔 로 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나로, 소둔 로 내부의 내화물 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간으로, 소둔 로 외부에서 파이프가 들어와 수평방향으로 지그재그 모양으로 형성되어 다시 외부로 나갈 수 있도록 구성되며, 그 파이프 속으로 물이 순환할 수 있도록 된 냉각수 라인;

   상기 소둔 로의 급냉구간과 균일구간의 내부 온도를 측정하는 급냉구간 온도측정 장치와 균일구간 온도측정 장치로 된 온도측정 장치;

   상기 소둔 로 선단의 유입구로 들어가는 제품을 얹혀 후단의 유출구로 배출할 수 있도록 되어, 회전하는 메쉬벨트;

   상기 소둔 로 하부에 설치된 구동모터를 통하여 메쉬벨트를 회전시키는 구동부; 및

   상기 온도 조절의 수단인 전열선과, 배기구와, 공기공급부와 냉각수 라인과, 제품이 상기 소둔 로 내부를 통과하면서 열처리 되는 시간이 결정되는 구동부의 회전속도를 조절하고 관리할 수 있는 컨트롤 박스;를 포함하는 것을 특징으로 하는 등온 제어냉각장치.

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