KR100796767B1 - 분위기가스 소모 최소화 및 이산화탄소 가스 발생 최소화를위한 열처리장치 - Google Patents

분위기가스 소모 최소화 및 이산화탄소 가스 발생 최소화를위한 열처리장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 열처리장치는 가열실(12)에 연결되는 분위기가스 공급관(91)과 배기관(131)에 흡기밸브(91a)와 배기밸브(131a)를 구비하고, 가열실(12)에 압력센서(150)를 장착함과 동시에, 상기 압력센서(150)와 흡기밸브(91a) 및 배기밸브(131a)에 연결되는 제어유닛(80)을 이용하여, 가열실(12) 내부의 기압에 따라 흡기밸브(91a)와 배기밸브(131a)를 개폐하여, 가열실(12)에 분위기가스를 더 공급하거나, 냉각실(13)의 분위기가스를 배출할 수 있도록 하므로써, 피가공물(1)을 열처리할 때 사용되는 분위기가스의 사용량을 최소화하여 원가를 절감함과 동시에, 가스폭발과 같은 안전사고를 방지하며, 분위기가스를 연소시킴에 따라 발생되는 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

분위기가스 소모 최소화 및 이산화탄소 가스 발생 최소화를 위한 열처리장치 {A heat treatment equipment}
도 1은 종래의 열처리장치를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 열처리장치를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 열처리장치의 제2 실시예를 도시한 구성도,
도 4는 본 발명에 따른 열처리장치의 제3 실시예를 도시한 구성도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10; 본체 11; 출입구,
12; 가열실, 13; 냉각실,
20; 출입구 개폐장치, 30; 내부개폐장치,
40; 이송유닛, 50; 가열유닛,
60; 냉각유닛, 70; 온도센서,
80; 제어유닛, 90; 분위기가스 공급장치,
91; 분위기가스 공급관, 91a; 흡기밸브,
91b; 저장탱크, 91c; 지관,
100; 분위기가스 분석기, 110; 첨가가스 공급유닛,
120; 팬, 130; 제1 연소기
131; 배기관, 131a; 배기밸브,
140: 제2 연소기 150; 압력센서,
본 발명은 피가공물을 열처리할 때 사용되는 분위기가스의 사용량을 최소화하여 원가를 절감함과 동시에, 가스폭발과 같은 안전사고를 방지하며, 분위기가스를 연소시킴에 따라 발생되는 환경오염을 줄일 수 있도록 된 열처리장치에 관한 것이다.
일반적으로, 피가공물을 열처리할 때 사용되는 열처리장치는 도 1에 도시한 바와같이, 피가공물(1)이 출입하는 출입구(11)를 갖춘 내화물재질의 본체(10)와; 이 본체(10)에 설치되며 출입구(11)를 개폐하는 출입구 개폐장치(20)와; 본체(10)에 개폐가능하게 설치되어 본체(10)의 내부공간을 가열실(12)과 냉각실(13)로 구획하며 폐쇄된 상태에서 가열실(12)과 냉각실(13)을 연통시키는 통로(H)를 형성하는 내부개폐장치(30)와; 출입구(11)를 통해 투입된 피가공물(1)을 가열실(12)과 냉각실(13)로 이송하면서 출입구(11)를 통해 본체(10) 외부로 배출하는 이송유닛(40) 과; 가열실(12)에 구비되어 피가공물(1)을 가열하는 가열유닛(50)과; 냉각실(13)에 구비되어 피가공물(1)을 냉각하는 냉각유닛(60)과; 가열실(12)에 설치되어 가열실(12) 내부온도를 측정하는 온도센서(70)와; 온도센서(70)로부터의 출력신호를 입력받아 가열유닛(50)을 제어하고, 출입구 개폐장치(20)와 내부개폐장치(30), 이송유닛(40) 등의 작동을 제어하는 제어유닛(80)이 구비된다.
상기 본체(10)의 출입구(11)는 본체(10)의 양측에 각각 형성되어 가열실(12)과 냉각실(13)로 연결되어, 이 출입구(11)를 통해 가열실(12)로 피가공물(1)을 삽입하거나, 냉각실(13)의 피가공물(1)을 외부로 배출할 수 있다.
상기 출입구 개폐장치(20)는 본체(10)에 장착된 도어패널(21)과, 이 도어패널(21)에 연결되며 제어유닛(80)의 신호에 따라 작동되는 구동장치(22)로 구성되어, 제어유닛(80)의 신호에 따라 구동장치(22)로 도어패널(21)을 작동시켜 출입구(11)를 개폐할 수 있도록 구성된다.
상기 내부개폐장치(30)는 본체(10)의 내부에 상하승강가능하게 입설된 구획패널(31)과, 이 구획패널(31)에 연결되며 제어유닛(80)의 신호에 따라 작동되는 구동장치(32)로 구성되어, 구동장치(32)로 구획패널(31)을 승강시키므로써, 가열실(12)과 냉각실(13)을 구획하여 차단하거나 개방하여 상호 연통시킬 수 있다.
상기 이송유닛(40)은 본체(10)의 내부하측에 장착되어 도시안된 구동모터에 의해 작동되는 이송로울러를 주로 이용하고, 가열유닛(50)으로는 전기히터를 주로 이용하며, 냉각유닛으로는 냉각실(13)의 내부하측에 구비되어 냉각제가 저장되는 냉각유조(61)와, 냉각실(13)로 이송된 피가공물(1)을 승강시켜 냉각제에 잠기도록 하는 엘리베이터장치(62) 등이 구비된 유냉식 냉각장치를 주로 이용한다.
따라서, 미리 입력된 열처리단계에 따라, 제어유닛(80)이 출입구 개폐장치(20)와 내부개폐장치(30), 이송유닛(40), 가열유닛(50) 등을 제어하여, 가열실(12)로 투입된 피가공물(1)을 일정온도로 가열한 후, 냉각실(13)로 이송하여 냉각시키므로써, 열처리를 완료한다. 이때, 제어유닛(80)은 온도센서(70)에 의해 측정된 가열실(12) 내부의 온도에 따라 가열유닛(50)을 제어하여, 가열실(12) 내부의 온도가 일정한 온도를 유지하도록 한다.
한편, 이러한 열처리장치는 열처리과정 도중에 공기가 내부로 유입될 경우, 공기중의 산소와 피가공물(1)이 반응하여 피가공물(1)의 표면에 산화피막이 형성되거나, 피가공물(1) 고유의 물성치를 잃게 된다.
따라서, 상기 가열실(12)에 연결된 분위기가스 공급장치(90)를 이용하여 가열실(12)에 적절한 종류의 분위기가스를 주입하여 산소의 유입을 방지함과 동시에, 피가공물(1)의 열처리 품질을 확보하고 있다.
상기 분위기가스는 천연가스나 프로판가스, 부탄가스 등과 같은 탄화수소계 가스와, 공기를 적당량 혼합한 후, 1000~1100℃로 가열된 반응촉매를 통과시켜 발생되는 Rx 가스를 주로 사용하는 것으로, 이와같이 분위기가스를 발생시키는 분위기가스 공급장치(90)는 분위기가스 공급관(91)을 통해 가열실(12)로 연결되어, 가열실(12)에 분위기가스를 주입할 수 있다. 이때, 상기 분위기가스 공급장치(90)에는 탄화수소계 가스와 공기를 공급하는 공급관(92)이 연결되어 이 공급관(92)을 통 해 탄화수소계 가스와 공기가 공급되며, 분위기가스 공급관(91)에는 흡기밸브(91a)가 구비되어 분위기가스 공급관(91)을 통해 공급되는 분위기가스의 양을 조절할 수 있다.
그리고, 상기 가열실(12)에는 가열실(12) 내부의 분위기가스의 조성을 분석하는 분위기가스 분석기(100)와, 가열실(12)에 탄화수소계 가스와 공기를 부가적으로 공급하는 첨가가스 공급유닛(110), 팬(120) 등이 더 구비된다. 상기 첨가가스 공급유닛(110)은 도시안된 가스공급용 가스탱크에 연결된 탄화수소계 가스공급관(111)과, 공기공급관(112), 가스공급관(111)과 공기공급관(112)의 중간부에 구비된 조절밸브(111a,112a)로 구성된다.
따라서, 분위기 가스 분석기에 의해 분석된 분위기가스의 조성비에 따라, 조절밸브(111a,112a)를 조절하여 적절한 양의 탄화수소계 가스와 공기를 가열실(12)로 공급하면, 가열실(12) 내부에서 탄화수소계 가스와 공기가 상호 혼합되어 가열실(12) 내부의 열에 의해 반응되어 분위기가스가 발생되므로, 분위기가스의 조성비를 조절할 수 있다.
또한, 상기 내부개폐장치(30)의 구획패널(31) 일측에는 통로(H)가 형성되어 가열실(12)과 냉각실(13)이 상호 연통되도록 하며, 냉각실(13)에는 분위기가스를 배출하는 배기관(131)이 구비되어, 가열실(12)로 공급된 분위기가스는 통로(H)를 통해 또는 내부개폐장치(30)의 구획패널(31)이 개방됨에 따라 냉각실(13)로 유입된 후, 배기관(131)을 통해 배출된다. 이때, 상기 통로(H)는 구획패널(31)의 하측에 관통공을 형성하여 구성된다.
따라서, 가열실(12)에 대기압보다 높은 압력을 유지하도록 충분한 양의 분위기가스를 주입하면, 냉각실(13)까지 분위기가스가 유입되어 외부공기의 유입이 차단되므로, 가열된 피가공물(1)이 외기 공기와 접촉하는 것을 방지하여, 피가공물(1)의 열처리품질을 높일 수 있다.
한편, 분위기가스는 가연성 및 중독성 가스로서, 그대로 외부로 배출할 경우 가스중독 및 화재, 폭발 등과 같은 안전사고를 일으키므로, 배기관(131)으로 배출된 폐 분위기가스는 배기관(131)에 연결된 제1 연소기(130)에서 완전 연소된 후, 대기중으로 배출된다. 또한, 출입구(11)의 개방시 분위기 가스가 누출될 수 있으므로, 가열실(12)과 냉각실(13)의 출입구(11) 외부 하측에는 제어유닛(80)에 연결된 제2 연소기(140)가 장착되어, 출입구 개폐장치(20)를 작동시켜 출입구(11)를 개방할 때, 제2 연소기(140)가 작동되어 출입구(11)로 배출되는 분위기가스를 연소시키므로써, 분위기가스가 외부로 유출되는 것을 최대한 방지하고 있다. 특히, 상기 제2 연소기(140)가 작동되면, 출입구(11)의 외측에 화염커튼이 형성되어, 본체(10) 내, 외부의 공기가 서로 섞이지 않게 되므로, 분위기 가스가 외부로 유출되는 것을 효율적으로 방지할 수 있다.
그런데, 이러한 열처리장치는 내부에 투입된 피가공물(1)에 의해 내부 온도가 변화되거나, 출입구 개폐장치(20)와 내부개폐장치(30)가 개폐됨에 따라, 가열실(12)과 냉각실(13) 내부의 기압이 달라지게 되며, 가열실(12)과 냉각실(13) 내부 의 기압이 낮아질 경우, 외부의 공기가 내부로 유입될 수 있다. 특히, 냉각실(13)의 기압이 낮을 경우, 배기관(131)을 통해 외부공기가 역류하여 유입될 수 있으므로, 흡기밸브(91a)를 최대한 열어 가열실(12)에 지속적으로 많은 양의 분위기가스를 공급하여, 가열실(12)과 냉각실(13)의 내부압력을 높이므로써, 외부공기가 배기관(131)으로 역류하는 것을 막고, 가열실(12)과 냉각실(13) 내부의 압력이 순간적으로 낮아지더라도 빠른 시간내에 압력이 복원될 수 있도록 하고 있다.
따라서, 분위기가스의 소모가 매우 심하고, 이에따른 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
또한, 차가운 상태의 피가공물(1)이 가열실(12) 안으로 유입되거나, 가열된 피가공물(1)이 냉각유닛에 의해 급격하게 냉각될 경우, 가열실(12)과 냉각실(13)의 온도가 급격하게 하강되면서 압력이 낮아지지만, 분위기가스 공급유닛은 항상 일정한 량의 분위기가스를 지속적으로 공급하므로, 가열실(12)과 냉각실(13)의 압력을 빠르게 복원하는데는 한계가 있고, 이에따라 외부의 공기가 유입되어 분위기가스의 조성이 매우 불안정하게 되어, 양질의 열처리품질을 확보하기 어려울 뿐 아니라, 분위기가스와 공기의 혼합비가 가스폭발영역에 도달하여 폭발하는 안전사고가 발생될 수 있는 문제점이 있었다.
그리고, 많은 양의 분위기가스를 사용함에 따라, 외부로 배출되는 분위기가스를 연소시키기 위해 부가적인 비용이 더 소요될 뿐 아니라, 분위기가스를 연소시킴에 따라 이산화탄소 가스가 다량 발생되어 또 다른 환경오염의 원인이 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 피가공물을 열처리할 때 사용되는 분위기가스의 사용량을 최소화하여 원가를 절감함과 동시에, 가스폭발과 같은 안전사고를 방지하며, 분위기가스를 연소시킴에 따라 발생되는 환경오염을 줄일 수 있도록 된 열처리장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 피가공물이 출입하는 출입구를 갖춘 내화물재질의 본체와; 이 본체에 설치되며 출입구를 개폐하는 출입구 개폐장치와; 본체에 개폐가능하게 설치되어 본체의 내부공간을 가열실과 냉각실로 구획하며 폐쇄된 상태에서 가열실와 냉각실을 연통시키는 통로를 형성하는 내부개폐장치와; 출입구를 통해 투입된 피가공물을 가열실과 냉각실로 이송하면서 출입구를 통해 본체 외부로 배출하는 이송유닛과; 가열실에 구비되어 피가공물을 가열하는 가열유닛과; 냉각실에 구비되어 피가공물을 냉각하는 냉각유닛과; 흡기밸브가 구비된 분위기가스 공급관을 매개로 가열실에 연결되어 분위기가스를 가열실로 공급하는 분위기가스 공급장치와; 배기관을 매개로 냉각실에 연결되어 냉각실로부터의 분위기가스를 연소시켜 외부로 배출하는 제1 연소기와; 본체의 출입구 외측에 배치되어 출입구를 통해 배출되는 분위기가스를 연소하는 제2 연소기와; 가열실에 설치되어 가열실 내부온도를 측정하는 온도센서와; 온도센서로부터의 출력신호를 입력받아 가 열유닛을 제어하고, 출입구 개폐장치와 내부개폐장치, 이송유닛, 제2 연소기 등의 작동을 제어하는 제어유닛을 갖춘 열처리장치에 있어서,
상기 흡기밸브는 제어유닛에 의해 작동제어되는 전자밸브이며,
배기관에 구비되며 제어유닛에 의해 작동제어되는 전자밸브인 배기밸브와; 가열실에 구비되어 가열실 내부의 압력을 측정하는 압력센서가 보강되어,
제어유닛가 압력센서로부터의 압력측정값을 입력받아, 전자밸브인 흡기밸브와 배기밸브의 작동을 제어하여, 분위기가스의 공급과 배출을 통제하는 구조로 되어있다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2에 의하면, 본 발명에 따른 열처리 장치는, 피가공물(1)이 출입하는 출입구(11)를 갖춘 내화물재질의 본체(10)와; 이 본체(10)에 설치되며 출입구(11)를 개폐하는 출입구 개폐장치(20)와; 본체(10)에 개폐가능하게 설치되어 본체(10)의 내부공간을 가열실(12)과 냉각실(13)로 구획하며 폐쇄된 상태에서 가열실(12)과 냉각실(13)을 연통시키는 통로(H)를 형성하는 내부개폐장치(30)와; 출입구(11)를 통해 투입된 피가공물(1)을 가열실(12)과 냉각실(13)로 이송하면서 출입구(11)를 통해 본체(10) 외부로 배출하는 이송유닛(40)과; 가열실(12)에 구비되어 피가공물(1)을 가열하는 가열유닛(50)과; 냉각실(13)에 구비되어 피가공물(1)을 냉각하는 냉각유닛(60)과; 흡기밸브(91a)가 구비된 분위기가스 공급관(91)을 매개로 가열실(12)에 연결되어 분위기가스를 가열실로 공급하는 분위기가스 공급장치(90)와; 배기 관(131)을 매개로 냉각실(13)에 연결되어 냉각실로부터의 분위기가스를 연소시켜 외부로 배출하는 제1 연소기(130)와; 본체(10)의 출입구(11) 외측에 배치되어 출입구(11)를 통해 배출되는 분위기가스를 연소하는 제2 연소기(140)와; 가열실(12)에 설치되어 가열실(12) 내부온도를 측정하는 온도센서(70)와; 온도센서(70)로부터의 출력신호를 입력받아 가열유닛(50)을 제어하고, 출입구 개폐장치(20)와 내부개폐장치(30), 이송유닛(40), 제2 연소기(140) 등의 작동을 제어하는 제어유닛(80)이 구비된 것은 종래와 동일하다.
이때, 상기 내부개폐장치(30)는 본체(10)의 내부에 상하승강가능하게 입설된 구획패널(31)과, 이 구획패널(31)에 연결된 구동장치(32)로 구성되며, 구획패널(31)의 일측에는 통로(H)가 형성되어 가열실(12)과 냉각실(13)이 상호 연통되므로써, 가열실(12)로 공급된 분위기가스가 통로(H)를 통해 또는 내부개폐장치(30)가 개방됨에 따라 냉각실(13)로 유입된 후, 배기관(131)을 통해 배출된다.
그리고, 상기 흡기밸브(91a)는 제어유닛(80)에 연결되어 제어유닛(80)의 신호에 의해 제어되는 유량제어식 전자식 밸브로 구성되어, 제어유닛(80)의 신호에 따라 분위기가스 공급관(91)을 통해 가열실(12)로 공급되는 분위기가스의 양을 제어할 수 있도록 구성된다.
또한, 이 열처리장치에는 배기관(131)에 구비된 배기밸브(131)와, 가열실(12)에 구비된 압력센서(150)가 더 구비된다.
상기 배기밸브(131a)는 제어유닛(80)에 연결되어 제어유닛(80)의 신호에 의 해 배기관(131)을 통해 제1 연소기(130)로 배출되는 분위기가스의 양을 정밀하게 조절할 수 있는 유량제어식 전자 밸브를 이용한다.
상기 압력센서(150)는 일측에 압력감지용 로드가 구비되어, 이 로드가 상기 본체(10)의 외벽에 삽입되어 가열실(12)의 내부까지 연장된 로드타입 압력센서를 이용하거나, 가열실(12)에 연결된 배관에 장착되어 가열실(12)의 외부에서 압력을 측정할 수 있도록 된 것을 이용하는 것으로, 제어유닛(80)에 연결되어, 측정된 가열실(12)의 내부 압력값을 제어유닛(80)으로 출력하는 기능을 한다.
그리고, 상기 제어유닛(80)은 미리 설정된 압력값이 저장된 메모리가 구비되어, 압력센서(150)에 의해 측정된 압력값과 메모리에 저장된 압력값을 비교하여, 그 결과치에 따라 흡기밸브(91a)와 배기밸브(131a)를 제어하여, 분위기가스 공급관(91)을 통해 가열실(12)로 공급되는 분위기가스의 양과, 배기관(131)을 통해 냉각실(13)에서 배출되는 분위기가스의 양을 조절할 수 있다. 이때, 상기 제1 연소기(130)는 배기밸브(131a)와 연동되어, 배기밸브(131a)가 개방되어 배기관(131)으로 분위기가스가 배출될 때만 제1 연소기(130)가 작동되도록 구성된다.
또한, 상기 분위기가스 공급관(91)에는 상기 분위기가스 공급장치(90)에서 공급되는 분위기가스를 저장할 수 있도록 된 저장탱크(91b)가 구비된다. 이 저장탱크(91b)는 고압의 가스를 저장할 수 있도록 구성되어, 분위기가스 공급장치(90)에서 발생되는 분위기가스를 일차적으로 저장한 후, 흡기밸브(91a)가 개방되면 가열실(12)에 고압의 분위기가스를 공급한다.
따라서, 상기 흡기밸브(91a)와 배기밸브(131a)가 모두 잠긴 상태에서, 상기 출입구 개폐장치(20)의 개방 또는 온도의 변화에 따라 상기 가열실(12) 또는 냉각실(13) 내부의 기압이 제어유닛(80)의 메모리에 저장된 압력값보다 낮아지면, 상기 압력센서(150)의 신호에 따라 상기 제어유닛(80)은 흡기밸브(91a)를 개방하므로써, 상기 가열실(12)에 분위기가스를 공급하여, 가열실(12)과 냉각실(13) 내부의 압력이 빠르게 복원되도록 하고, 압력이 복원되면 흡기밸브(91a)를 닫아 분위기가스가 더 이상 공급되지 않도록 한다.
그리고, 상기 가열실(12)에서 가열된 피가공물(1)이 상기 냉각실(13)로 이송되면서 냉각실(13) 내부의 온도가 상승되거나 분위기가스가 많이 공급되어 압력이 높아질 경우, 이 압력상승치는 상기 통로(H)를 통해 가열실(12)로 전달되므로, 상기 제어유닛(80)은 압력센서(150)의 신호에 따라 배기밸브(131a)를 개방하므로써, 냉각실(13) 내부의 분위기가스를 배출하여 냉각실(13) 내부의 압력을 낮추고, 냉각실(13) 내부의 압력이 복원되면, 배기밸브(131a)를 닫아, 외부의 공기가 배기관(131)을 역류하여 내부로 유입되는 것을 방지한다.
이때, 상기 제어유닛(80)은 상기 메모리에 저장된 압력값과, 상기 압력센서(150)에 의해 측정된 압력값을 비교하여, 압력차가 클수록 상기 흡기밸브(91a)와 배기밸브(131a)를 더욱 많이 개방한다. 그리고, 흡기밸브(91a)가 닫힌 동안 분위기가스 공급장치(90)에서 발생된 분위기가스는 분위기가스 공급관(91)을 통해 저장탱크(91b)에 일차로 저장된 후, 흡기밸브(91a)가 열리면 가열실(12)로 공급된다.
그리고, 상기 가열실(12)에는 가열실(12) 내부의 분위기가스의 조성을 분석하는 분위기가스 분석기(100)와, 가열실(12)에 탄화수소계 가스와 공기를 부가적으로 공급하는 첨가가스 공급유닛(110), 팬(120) 등이 더 구비된다.
상기 분위기가스 분석기(100)는 제어유닛(80)에 연결되어, 분석된 가열실(12) 내부 분위기가스의 조성비 데이터를 제어유닛(80)으로 전송하는 기능을 한다.
상기 첨가가스 공급유닛(110)은 도시안된 가스공급용 가스탱크에 연결된 탄화수소계 가스공급관(111)과, 공기공급관(112)으로 구성되며, 가스공급관(111)과 공기공급관(112)의 중간부에는 제어유닛(80)에 의해 작동제어되는 유량제어식 전자밸브인 조절밸브(111a,112a)가 구비된다.
따라서, 상기 분위기가스 분석기(100)가 가열실(12) 내부의 분위기가스를 분석하여 그 결과치인 조성비 데이터를 제어유닛(80)에 전송하면, 제어유닛(80)은 메모리에 미리 저장된 분위기가스의 조성비와 상기 분위기가스 분석기(100)에 의해 분석된 분위기가스의 조성비를 비교하여, 조성비가 다른 경우, 상기 제어밸브를 개방하여 적절한 양의 탄화수소계 가스와 공기를 가열실(12)로 더 공급하므로써, 가열실(12) 내부의 분위기가스의 조성을 조절할 수 있다.
또한, 상기 분위기가스 공급관(91)과 가스공급관(111) 및 공기공급관(112)에는 상기 제어유닛(80)에 연결되는 유량계(93,113)가 각각 구비되어, 상기 분위기가 스 공급관(91)과 첨가가스 공급관을 통해 공급되는 가스의 양을 피드백제어할 수 있도록 구성된다.
이와 같이 구성된 열처리장치는, 항상 충분한 양의 분위기가스를 공급하여야 하는 종래의 열처리장치와 달리, 상기 가열실(12)나 냉각실(13)의 기압이 제어유닛(80)에 설정된 값보다 낮아질 경우에만 상기 흡기밸브(91a)가 개방되어 분위기가스를 공급하므로, 분위기가스의 사용량을 현저히 낮추어 분위기가스 사용에 따른 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 출입구 개폐장치(20)가 개방되거나, 가열된 피가공물(1)이 냉각유닛에 의해 급격하게 냉각됨에 따라, 가열실(12)과 냉각실(13)의 압력이 급격히 낮아질 경우, 상기 제어유닛(80)은 흡기밸브(91a)를 전부 개방하여, 최대한 많은 양의 분위기가스를 가열실(12)과 냉각실(13)로 공급하여, 가열실(12)과 냉각실(13) 내부의 분위기가스 조성비가 최상을 유지하도록 하므로, 분위기가스의 조성이 불안정하게 되어 열처리품질이 떨어지거나, 분위기가스와 공기의 혼합비가 가스폭발영역에 도달하여 폭발사고가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 분위기가스 공급관(91)에는 저장탱크(91b)가 구비되어, 상기 분위기가스 공급장치(90)에서 지속적으로 발생되는 분위기가스를 고압으로 압축하여 저장할 수 있으므로, 순간적으로 많은 양의 분위기가스가 필요할 경우에도 충분히 이를 뒷받침할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 배기관(131)에 배기밸브(131a)가 구비되어 가열실(12) 또는 냉각 실(13) 내부의 압력이 설정값보다 높아질 때만 분위기가스를 배출하므로, 배출된 분위기가스를 상기 제1 연소기(130)에서 연소시킬 때 발생되는 CO2의 발생 량을 현저히 줄일 수 있는 장점이 있다. 특히, 상기 제1 연소기(130)를 분위기가스가 배출될 때만 작동시키면 되므로, 제1 연소기(130)를 작동시킴에 따라 소요되는 부가적인 비용 역시 절감할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 통로(H)는 구획패널(31) 일측에 관통공을 형성하여 구성되었으나, 필요에 따라, 구획패널(31)의 하단과 본체(10)의 사이에 갭을 형성하여, 이 갭을 통해 분위기가스가 통과하도록 하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명에 따른 제2 실시예를 도시한 것으로, 상기 본체(10)에는 냉각실(13)로 연결되는 출입구(11)만이 형성되어, 피가공물(1)이 냉각실(13)을 통해 가열실(12)로 출입할 수 있도록 구성된다.
이러한 경우, 가열실(12)이 외부로 개방되지 않으므로, 가열실(12)에 공급되는 분위기가스의 양을 줄일 수 있는 장점이 있다.
도 4는 본 발명에 따른 제3 실시예를 도시한 것으로, 상기 가열실(12)에는 보조 내부개폐장치(160)가 구비되어, 가열실(12)의 내부공간을 제1 내지 제3 가열실(12a,12b,12c)로 구획되므로 써, 제1 내지 제3 가열실(12a,12b,12c)에서 각기 다른 온도로 열처리를 하므로써, 좀더 복잡한 형태의 열처리가 가능하도록 구성된다. 상기 보조 내부개폐장치(160)는 본체(10)의 내부에 상하승강 가능하게 입설된 구획패널(161)과, 이 구획패널(161)에 연결된 구동장치(162)로 구성되며, 구획패널(161)의 일측에는 통로(H')가 형성되어 각 가열실(12a,12b,12c)이 상호 연 통되도록 구성된다.
이때, 상기 제1 내지 제3 가열실(12a,12b,12c)에는 제어유닛(80)에 연결된 온도센서(70)와 분위기가스 분석기(100) 및 압력센서(150)가 하나씩 구비되어 각 가열실(12a,12b,12c)의 온도와 압력 및 분위기가스의 성분을 분석할 수 있으며, 제2 및 제3 가열실(12b,12c)에는 첨가가스 공급유닛(110)이 각각 구비된다. 그리고, 상기 분위기가스 공급관(91)은 그 단부가 여러개의 지관(91c)으로 나뉘어지는 매니폴드형상을 구성되어 각 가열실(12a,12b,12c)에 각각 연결되며, 각 지관(91c)에는 흡기밸브(91a)가 구비되어, 각 가열실(12)로 공급되는 분위기가스의 양을 별도로 제어할 수 있도록 구성된다.
그리고, 상기 분위기가스 공급관(91)의 지관(91c)중에 하나가 냉각실(13)로 연결되고, 냉각실(13)에는 냉각실(13) 압력을 측정하는 압력센서(151)가 구비되며, 제어유닛(80)은 압력센서(151)로부터 입력된 압력측정값에 따라 각 지관(91C)에 구비된 흡기밸브(91c)를 제어하여, 제1 내지 제3 가열실(12a,12b,12c)과 냉각실(13)에 직접 분위기가스를 공급한다.
이와같이 구성된 열처리장치는, 가열실(12)과 냉각실(13) 내부의 압력이 낮아지면, 가열실(12)과 냉각실(13)에 직접 분위기가스를 공급하므로써, 가열실(12)과 냉각실(13) 내부의 압력을 더욱 신속하게 복원하여, 열처리품질을 더욱 향상시 킬 수 있는 장점이 있다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 열처리장치는 가열실(12)에 연결되는 분위기가스 공급관(91)과 배기관(131)에 흡기밸브(91a)와 배기밸브(131a)를 구비하고, 가열실(12)에 압력센서(150)를 장착함과 동시에, 상기 압력센서(150)와 흡기밸브(91a) 및 배기밸브(131a)에 연결되는 제어유닛(80)을 이용하여, 가열실(12) 내부의 기압에 따라 흡기밸브(91a)와 배기밸브(131a)를 개폐하여, 가열실(12)에 분위기가스를 더 공급하거나, 냉각실(13)의 분위기가스를 배출할 수 있도록 하므로써, 피가공물(1)을 열처리할 때 사용되는 분위기가스의 사용량을 최소화하여 원가를 절감함과 동시에, 가스폭발과 같은 안전사고를 방지하며, 분위기가스를 연소시킴에 따라 발생되는 환경오염을 줄일 수 있는 장점이 있다.

Claims (4)

  1. 피가공물(1)이 출입하는 출입구(11)를 갖춘 내화물재질의 본체(10)와; 이 본체(10)에 설치되며 출입구(11)를 개폐하는 출입구 개폐장치(20)와; 본체(10)에 개폐가능하게 설치되어 본체(10)의 내부공간을 가열실(12)과 냉각실(13)로 구획하며 폐쇄된 상태에서 가열실(12)과 냉각실(13)을 연통시키는 통로(H)를 형성하는 내부개폐장치(30)와; 출입구(11)를 통해 투입된 피가공물(1)을 가열실(12)과 냉각실(13)로 이송하면서 출입구(11)를 통해 본체(10) 외부로 배출하는 이송유닛(40)과; 가열실(12)에 구비되어 피가공물(1)을 가열하는 가열유닛(50)과; 냉각실(13)에 구비되어 피가공물(1)을 냉각하는 냉각유닛(60)과; 흡기밸브(91a)가 구비된 분위기가스 공급관(91)을 매개로 가열실(12)에 연결되어 분위기가스를 가열실로 공급하는 분위기가스 공급장치(90)와; 배기관(131)을 매개로 냉각실(13)에 연결되어 냉각실로부터의 분위기가스를 연소시켜 외부로 배출하는 제1 연소기(130)와; 본체(10)의 출입구(11) 외측에 배치되어 출입구(11)를 통해 배출되는 분위기가스를 연소하는 제2 연소기(140)와; 가열실(12)에 설치되어 가열실(12) 내부온도를 측정하는 온도센서(70)와; 온도센서(70)로부터의 출력신호를 입력받아 가열유닛(50)을 제어하고, 출입구 개폐장치(20)와 내부개폐장치(30), 이송유닛(40), 제2 연소기(140) 등의 작동을 제어하는 제어유닛(80)을 갖춘 열처리장치에 있어서,
    상기 흡기밸브(91a)는 제어유닛(80)에 의해 작동제어되는 전자밸브이며,
    배기관(131)에 구비되며 제어유닛(80)에 의해 작동제어되는 전자밸브인 배기 밸브(131a)와; 가열실(12)에 구비되어 가열실(12) 내부의 압력을 측정하는 압력센서(150)가 보강되어,
    제어유닛(80)이 압력센서(150)로부터의 압력측정값을 입력받아, 전자밸브인 흡기밸브(91a)와 배기밸브(131a)의 작동을 제어하여, 분위기가스의 공급과 배출을 통제하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 분위기가스 공급관(91)에 구비되어 분위기가스 공급장치(90)에서 발생된 분위기가스를 저장하는 저장탱크(91b)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 가열실(12)에는, 가열실(12) 내부의 분위기가스의 조성을 분석하는 분위기가스 분석기(100)와;
    탄화수소계가스를 공급하는 가스공급관(111)과, 공기를 공급하는 공기공급관(112)과, 가스공급관(111)과 공기공급관(112)에 구비되며 제어유닛(80)에 의해 작동제어되는 전자밸브인 조절밸브(111a,112a)로 이루어진 첨가가스 공급유닛(110)이 더 구비되며, 제어유닛(80)은 분위기가스 분석기(100)로부터의 조성비 데이터를 입력받아 조절밸브(111a,112a)를 제어하여 탄화수소계가스와 공기를 가열실(12)에 더 공급하므로써, 가열실(12)의 분위기가스의 조성을 조절할 수 있도록 된 것을 특 징으로 하는 열처리장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 냉각실(13)은 분위기가스 공급관(91)을 매개로 분위기가스 공급장치(90)에 연결되고, 냉각실에(13)에는 냉각실(13) 압력을 측정하는 압력센서(151)가 더 보강되어, 제어유닛(80)이 압력센서(151)로부터의 압력측정값을 입력받아 분위기가스 공급관(91)의 흡기밸브(91a)를 제어하여 냉각실(13) 분위기가스를 공급하므로써, 냉각실(13)의 압력을 신속하게 복원할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
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