KR101057993B1 - 염욕 열처리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하부바디(10)와 상부바디(20) 상으로 제품을 이송하며 염욕 처리제를 이용하여 열처리하는 장치에 있어서: 상기 하부바디(10)의 저면으로 볼텍스(35)와 연통하도록 설치되는 보조바디(30); 상기 보조바디(30)의 내부에 회전가능하게 설치되고, 하부바디(10)의 처리제를 교반하는 교반기(50); 상기 교반기(50)의 상측 일지점에 연결되고, 유량계(45)를 통하여 정량의 냉각수를 공급하는 급수관(40); 및 상기 급수관(40)을 통하여 설정된 유량으로 냉각수를 공급하는 기능을 추가로 구비하는 제어기(60);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이에 따라 본 발명은, 염욕 열처리 방식을 기반으로 하는 장점을 취하면서 냉각속도를 높여 생산성을 향상할 뿐 아니라 이상폭발과 같은 안전사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.

염욕, 열처리, 냉각, 속도, 교반

Description

염욕 열처리 장치{Heat treatment apparatus with salt bath}

본 발명은 염욕 열처리 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉각속도를 높여 생산성을 향상하면서 이상폭발과 같은 안전사고를 방지할 수 있는 염욕 열처리 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 원하는 강철의 조직을 얻기 위해서는 그 물성의 요구에 따라 많은 열처리 방법이 적용되나 전기로, 가스로, 중유로 등의 공업용로에 의하여 대기중에서 가열될 경우 피처리강의 표면은 산화와 탈탄을 피할 수 없게 된다. 따라서 표면층의 산화, 탈탄을 피해야 하는 공구강, 정밀 기계 부품 또는 고속도강 등의 가열로로는 염욕로 방식이 활용되고 있다.

이와 같은 염욕로 방식은 다른 열처리와 비교하여 설비비가 저렴하고 조작방법이 간단한 편이고, 온도 분포의 균일성과 냉각의 신속성이 있으며, 다품종 소량 부품의 열처리에 적합한 장점을 지닌다. 반면 고순도의 염을 사용하여야 하고 수시로 화학분석 등의 검사를 수반할 뿐 아니라 냉각속도의 불균형으로 인하여 폭발 등의 안전사고 위험성이 상존하는 단점도 있다.

일예로, 한국 등록특허 제0574801호는 대량 열처리에 있어서 피처리물을 열 편차없이 고르게 가열시키면서 발생 염증기의 작업장내 확산을 방지하는 것으로서 내부 가열온도, 염욕수조에 침지시간, 냉각매질의 온도 등의 통상적인 공정조건의 제어를 개시하고 있기는 하지만 상기한 염욕로 열처리 방식의 단점을 탈피하지 못한다.

다른 예로, 한국 공개특허 제1999-0045697호의 염욕로는 용융염욕처리를 실시하는 염욕로에 있어서, 처리제가 투입되는 처리조와 처리조내의 처리제를 가열 용융시키는 가열수단과, 처리조내에서 용융한 처리제를 교반하는 교반수단을 구비하며, 상기 처리조의 바닥부에 경사면을 갖고 있으며, 상기 교반수단이 처리조 바닥부의 경사면 아래측 바닥이 깊은 부분에 설치되어 있는 것을 요지로 한다. 그러나 안전사고의 위험성에 대비하는 측면에서 여전히 미흡한 실정이다.

종래기술의 문헌정보

[문헌1] 한국 공개특허 제0574801호 “대용량 오스템퍼열처리 방법”

[문헌2] 한국 공개특허 제1999-0045697호 “철계재료의 표면처리 방법 및 이에 이용하는 염욕로”

이에 따라 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 근본적으로 해결하기 위한 것으로서, 염욕 열처리 방식을 기반으로 하는 장점을 취하면서 냉각속도를 높여 생산성을 향상할 뿐 아니라 이상폭발과 같은 안전사고를 방지할 수 있는 염욕 열처리 장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 하부바디와 상부바디 상으로 제품을 이송하며 염욕 처리제를 이용하여 열처리하는 장치에 있어서: 상기 하부바디의 저면으로 볼텍스와 연통하도록 설치되는 보조바디; 상기 보조바디의 내부에 회전가능하게 설치되고, 하부바디의 처리제를 교반하는 교반기; 상기 교반기의 상측 일지점에 연결되고, 유량계를 통하여 정량의 냉각수를 공급하는 급수관; 및 상기 급수관을 통하여 설정된 유량으로 냉각수를 공급하는 기능을 추가로 구비하는 제어기;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 제어기는 염욕 처리제 전체의 용량에 대하여 0.1~2.5wt%의 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 상기 제어기는 사용온도 200~350℃ 범위에서 마르켄칭(Marquenching)이나, 마르템퍼링(Martempering) 또는 오스템퍼링(Austempering)을 열처리하는 용도로 한정되는 것을 특징으로 한다.

한편, 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적 이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이상의 구성 및 작용에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 염욕 열처리장치는 염욕로 방식을 기반으로 하는 장점을 취하면서 열처리냉각속도를 높여 생산성을 향상할 뿐 아니라 이상폭발과 같은 안전사고를 방지할 수 있는 효과를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 열처리장치의 요부를 나타내는 정면도, 도 2는 본 발명에 의한 열처리장치의 요부를 나타내는 측면도, 도 3은 본 발명에 의한 열처리장치의 요부를 나타내는 평면도이다.

본 발명은 하부바디(10)와 상부바디(20) 상으로 제품(가공품)을 이송하며 염욕 처리제를 이용하여 열처리하는 장치에 관련된다. 하부바디(10)는 내부에 히 터(12)와 수위센서(15)를 구비하고, 상부바디(20)는 일측에 도어(22)와 엘리베이터(25)를 구비한다. 히터(12)는 염욕 처리제를 가열하고, 수위센서(15)는 처리제의 용량을 검출하고, 도어(22)는 열처리 대상 제품을 출입하고, 엘리베이터(25)는 제품을 염욕 처리제에 침지한다.

본 발명에 따르면 상기 하부바디(10)의 저면으로 볼텍스(35)와 연통하도록 보조바디(30)가 설치된다. 보조바디(30)는 하부바디(10)와 상부바디(20)에 인접하여 설치되면서 하단에서 하부바디(10)에 연통한다. 볼텍스(35)는 하부바디(10)의 하단에서 하부바디(10)의 내부에 설치되며 염욕 처리제에 와류를 형성하여 열처리 속도를 증진한다.

또, 본 발명에 따르면 하부바디(10)의 처리제를 교반하는 교반기(50)가 상기 보조바디(30)의 내부에 회전가능하게 설치된다. 교반기(50)의 임펠러는 보조바디(30)의 중간 또는 약간 하부의 수위에 도달하게 설치된다. 특히 교반기(50)의 임펠러에 대한 구동원으로는 토크와 속도제어가 용이한 서보모터를 사용한다.

또, 본 발명에 따르면 유량계(45)를 통하여 정량의 냉각수를 공급하는 급수관(40)이 상기 교반기(50)의 상측 일지점에 연결된다. 급수관(40)은 보조바디(30)의 유량계(45) 측으로 연결되므로 직관으로 짧게 연결하는 것보다 다소 벤딩된 형태로 길게 배관한다. 급수관(40)의 일지점에는 급수관(40) 내로 유동하는 냉각수의 정밀유량 제어가 가능하도록 유량계(45)를 설치한다.

또, 본 발명에 따르면 상기 급수관(40)을 통하여 설정된 유량으로 냉각수를 공급하는 기능을 추가로 구비하는 제어기(60)를 포함한다. 제어기(60)는 급수 관(40)의 유량계(45)는 물론 전술한 하부바디(10)의 히터(12)와 수위센서(15), 상부바디(20)의 도어(22)와 엘리베이터(25), 기타 각종 온도센서(미도시)에서 신호를 검출하고 설정된 프로그램으로 순차 피드백제어를 수행한다.

이때, 본 발명의 상기 제어기(60)는 염욕 처리제 전체의 용량에 대하여 0.1~2.5wt%의 냉각수를 공급한다. 교반기(50) 상으로 냉각수를 투입하는 것은 제품의 소입성 증대에 중요한 영향을 끼친다. 급수관(40)을 통한 물공급량이 상기 범위를 하향하면 본 발명의 효과를 기대할 수 없고 상기 범위를 초과하면 폭발의 위험성이 증대된다. 하부바디(10)의 염욕 온도가 적어도 200℃ 이상이므로 냉각수가 즉시 증발되는 점을 감안하여 적량으로 공급하는 것이 필수적이다. 실험에 의하면 염욕 처리제 전체의 용량에 대하여 0.1~2.5wt%의 범위가 유지되어야 한다. 이는 제어기(60)가 적어도 수위센서(15)의 신호와 유량계(45)의 신호를 검출하여 피드백제어로 처리 가능하다.

한편, 본 발명의 상기 제어기(60)는 사용온도 200~350℃ 범위에서 마르켄칭(Marquenching), 마르템퍼링(Martempering), 오스템퍼링(Austempering) 열처리하는 용도로 한정하는 것이 좋다. 마르켄칭에 적용하면 저온에서 냉각능력이 우수한 특성을 보이고, 마르템퍼링에 적용하면 고온에서 열적안정성이 우수한 특성을 보이고, 오스템퍼링에 적용하면 폐수처리가 용이한 특성을 보인다. 그러나 이에 국한되는 것이 아니며 예컨대 통상의 템퍼링(Tempering)에 적용하여도 후세정이 용이한 특성을 나타낸다. 사용온도 범위도 200~350℃로 국한되는 것이 아니며 160~500℃의 범위에서도 작용ㆍ효과가 기대될 수 있다.

어느 경우에 있어서나 본 발명에 의하면 냉각속도 증대로 생산성을 향상하는 것은 물론 안전사고의 위험성을 대폭 경감할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 염욕 열처리장치는 염욕로 방식을 기반으로 하는 장점을 취하면서 열처리냉각속도를 높여 생산성을 향상할 뿐 아니라 이상폭발과 같은 안전사고를 방지할 수 있다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 열처리장치의 요부를 나타내는 정면도,

도 2는 본 발명에 의한 열처리장치의 요부를 나타내는 측면도,

도 3은 본 발명에 의한 열처리장치의 요부를 나타내는 평면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명 *

10: 하부바디 12: 히터

15:수위센서 20: 상부바디

22: 도어 25: 엘리베이터

30: 보조바디 35: 볼텍스

40: 급수관 45: 유량계

50: 교반기 60: 제어기

Claims (3)

1. 하부바디(10)와 상부바디(20) 상으로 제품을 이송하며 염욕 처리제를 이용하여 열처리하는 장치에 있어서:

   상기 하부바디(10)의 저면으로 볼텍스(35)와 연통하도록 설치되는 보조바디(30);

   상기 보조바디(30)의 내부에 회전가능하게 설치되고, 하부바디(10)의 처리제를 교반하는 교반기(50);

   상기 교반기(50)의 상측 일지점에 연결되고, 유량계(45)를 통하여 정량의 냉각수를 공급하는 급수관(40); 및

   상기 급수관(40)을 통하여 설정된 유량으로 냉각수를 공급하는 기능을 추가로 구비하는 제어기(60);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 염욕 열처리 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 제어기(60)는 염욕 처리제 전체의 용량에 대하여 0.1~2.5wt%의 냉각수를 공급하는 것을 특징으로 하는 염욕 열처리 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 제어기(60)는 사용온도 200~350℃ 범위에서 마르켄칭(Marquenching)이나, 마르템퍼링(Martempering) 또는 오스템퍼링(Austempering)을 열처리하는 용도로 한정되는 것을 특징으로 하는 염욕 열처리 장치.

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