KR101380456B1

KR101380456B1 - 장척재의 열처리 방법, 장척재의 제조 방법, 및 그들 방법에 이용하는 열처리로

Info

Publication number: KR101380456B1
Application number: KR1020127027374A
Authority: KR
Inventors: 가즈토 구보타; 세이지 오카다; 미키오 다츠오카
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2010-03-25
Filing date: 2011-03-23
Publication date: 2014-04-01
Also published as: EP2551361A1; CA2790579A1; EP2551361B1; JPWO2011118201A1; CA2790579C; CN102822358B; JP4868091B2; CN102822358A; WO2011118201A1; KR20120130269A; EP2551361A4

Abstract

양단이 폐색되고 내부가 길이 방향으로 복수의 가열 존으로 분할된 통 형상의 배치식 열처리로를 이용하고, 긴 피열처리재에 열처리를 실시하는 방법으로서,
상기 열처리로는, 최단부의 가열 존이 그 최단부 이외의 가열 존의 길이보다 짧은 복수의 가열 존으로 분할되고, 각 가열 존에 각각 열원이 설치되어 있고,
상기 열처리 방법은,
(단계 1)미리, 가열시에 있어서의 피열처리재의 단부에서의 실체 측온 결과에 기초하여, 상기 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴을 결정하는 것,
(단계 2)피열처리재의 열처리 작업 시에, 단계 1에서 결정한 각 열원의 가열 출력 패턴과, 또한 상기 최단부의 각 가열 존 및 그 이외의 가열 존의 로 내 측온 결과에 기초하여, 개개의 열원의 가열 출력을 제어하는 것의 일련의 각 단계를 포함한다. 이 열처리 방법에 의해, 양단벽에 열원이 없는 열처리로에 있어서도, 피열처리재를 전체 길이에 걸쳐 정밀도 좋게 균일하게 가열할 수 있다.

Description

장척재의 열처리 방법, 장척재의 제조 방법, 및 그들 방법에 이용하는 열처리로{HEAT TREATMENT METHOD FOR LONG MATERIAL, MANUFACTURING METHOD FOR LONG MATERIAL, AND HEAT TREATMENT FURNACE USED IN ABOVE METHODS}

본 발명은, 종래보다 긴 재료의 열처리가 가능한 장척재의 열처리 방법, 및 이 열처리 방법을 이용하는 장척재의 제조 방법, 및 그들 열처리 방법 및 제조 방법을 실시할 때에 이용하는 열처리로에 관한 것이다.

별도로 기재가 없는 한, 본 명세서에 있어서의 용어의 정의는 다음과 같다.

「장척재」：소경이고 긴 금속관을 비롯하여, 봉강, 그 외의 긴 재료를 말한다.

「유효 로 길이」：열처리로에 있어서, 균일한 온도로 열처리가 가능한 피열처리재의 최대 길이에 상당하는 로 길이를 말한다.

「경사 가열」：양단이 폐색된 긴 통 형상의 배치식 열처리로를 이용하여 피열처리재를 가열할 때, 그 열처리로가 길이 방향으로 복수의 가열 존으로 분할되고, 그들 중 최단부의 가열 존이 또한 복수의 가열 존으로 분할되고, 각 가열 존에 각각 열원이 설치되어 있고, 그 최단부의 가열 존에 설치된 각 열원의 출력에 고저차를 주어 가열하는 것을 말한다.

통상, 금속관이나 봉강 등의 장척재의 열처리에는, 배치식 열처리로가 이용된다.

도 1은, 종래의 장척재용 열처리로의 개략 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이며, 이 도(a)는 횡단면도, 이 도(b)는 종단면도이다. 동 도면에 나타내는 바와 같이, 열처리로는, 양단이 폐색된 통 형상의 용기이며, 로 내가 길이 방향으로 복수의 가열 존으로 분할되어 있다. 로의 둘레 벽은 수랭벽(2) 및 차열벽(3)으로 이루어지는 이중 구조로 되고, 로의 양단벽도 수랭벽(7) 및 차열벽(8)으로 이루어지는 이중 구조로 되고, 로의 둘레 벽의 내주면에는, 가열 존마다 열원으로서 전기 히터(1)가 설치되어 있다. 단, 로의 양단벽에는, 히터(1)는 설치되어 있지 않다.

장척재의 열처리는, 이 열처리로 내의 전기 히터(1)로 둘러싸인 공간, 즉 가열 존에, 대차(4) 상에 올려진 피열처리재(5)를 장입하고, 히터(1)로 가열함으로써 행해진다. 열처리 온도의 제어는, 로 내에 설치된 온도계에 의한 로 내 측온 결과에 기초하여 각 히터(1)의 출력을 개별적으로 제어함으로써 행해진다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 종래의 열처리로에서는, 로의 둘레 벽에 복수의 열원(전기 히터)이 설치되어 있지만, 로의 양단벽에 열원이 설치되어 있지 않기 때문에, 장척재는, 단부가 발열(拔熱)되고, 중앙부에 비해 단부의 온도가 크게 저하한다. 이 온도 저하가 발생함으로써, 종래의 열처리로는, 열처리 가능한 장척재의 길이가 제약되고, 유효 로 길이가 짧아진다.

그 때문에, 로 내의 공간 길이, 즉 히터가 설치되는 부분의 총 길이를 피열처리재의 길이보다 충분히 길게 확보하고, 유효 로 길이가 피열처리재의 길이 이상이 되도록 설계되어 있다.

그러나, 종래보다 긴 재료를 열처리 할 때에, 유효 로 길이를 길게 하기 위해서 열처리로의 길이를 길게 하면, 그 만큼 설비 개조비가 커진다. 또, 로 길이를 길게 하지 않는 경우는, 피열처리재의 길이를 짧게 하지 않을 수 없고, 수요자의 요망에 유연하게 대응할 수 없다. 종래의 열처리로에는 이러한 문제가 있다.

피열처리재의 온도 제어 방법으로서는, 이하에 설명하는 방법이 제안되어 있다.

예를 들면, 특허 문헌 1에는, 복수의 버너를 연소시킴으로써, 로 내에 수용한 피가열물을 열처리하는 배치식 열처리로에 있어서, 각 버너의 연소역의 온도가 일정해지도록 각각 피드백 제어하는 한편, 로 내 온도가 목표 온도가 되기 전의 미리 설정된 일정한 온도 범위 내에 이르렀을 때에, 연소역의 목표 온도를 미리 정해진 일정한 값으로 제한함으로써, 로 내 온도를 일정한 온도로 제어하는 방법이 개시되어 있다.

특허 문헌 2에는, 전면 및 후면에 처리품을 출입시키는 개구부를 갖는 진공로에 있어서, 하부 히터의 발열량 및 상부 히터의 전후부 존과 중간 존의 발열량을 각각 서로 독립하여 제어할 수 있도록 한 온도 제어 방법이 개시되어 있다. 진공로에서는, 처리품이 오로지 히터로부터의 복사 가열에 의해 승온되고, 대류 가열이 거의 없기 때문에 처리품을 균일하게 가열하는 것이 어렵고, 이 불균일 가열에 기인하여 품질 불량을 일으킬 우려가 있기 때문에, 이 문제에 대처하기 위해서이다.

그러나, 이들 온도 제어 방법은, 로 내의 온도를 적절한 온도로 유지하기 위해, 또는 온도 변화에 추종시켜 로 내의 온도 불균형을 방지하기 위해서, 검출한 로 내 온도에 기초하여, 개개의 열원(버너나 히터)을 독립하여 제어하는 것이며, 피열처리재의 종별이나 열원 상호의 간섭을 고려하고 있지 않고, 로 내 전체의 온도를 제어하는 방법으로서는 불충분했다. 그래서, 그것들을 고려한 다음과 같은 방법이 제안되어 있다.

특허 문헌 3에는, 복수로 분할된 가열 존에 각각 배치된 히터를 독립적으로 온도 제어하도록 한 가열로에 있어서, 각 히터의 측정 온도와 각 히터에 부여하는 설정 온도의 편차치에, 균열역에 있어서의 로 특유의 히터 출력 분포를 부여하는 보정치를 시간만의, 또는 시간과 온도의 함수로서 곱하고, 이것을 히터 출력 제어치로서 부여하는 가열로의 온도 제어 방법이 개시되어 있다.

또, 특허 문헌 4에는, 피처리재를 가열하는 복수의 히터를 구비하고, 각 히터의 급전 경로에 발열량 조정기를 개별로 설치하고, 그들 발열량 조정기와 로 내에 설치된 온도 검출기의 사이에, 복수의 히터의 발열량에 편차를 갖게 할 수 있도록 각각 개별의 편차 설정기를 설치한 진공로를 이용하는 제어 방법이 개시되어 있다. 그리고, 특허 문헌 4에 개시되는 제어 방법에서는, 가열에 있어서, 피처리재의 종별(크기, 형상 등)이나, 분위기 가스의 압력, 온도에 따라, 미리 구한 각 편차 설정기의 설정치를 변경함으로써, 하나의 온도 검출기로부터의 검출치로, 복수의 히터의 발열량을 서로 편차를 갖게 한 상태로 제어하는 것으로 하고 있다. 이로 인해, 복수의 히터를 개별로 제어한 경우와 마찬가지로 피처리재 전체의 온도가 균일화하는 상태로 가열할 수 있다고 하고 있다.

이들 방법은, 개개의 버너나 히터를 독립하여 제어하는 종래의 온도 제어에 더하여, 가열 존마다의 편차치를 설정함으로써, 피열처리재 전체의 로 내 온도 분포를 균일화시키려고 하는 것이다. 그러나, 상기 도 1에 나타낸 바와 같이, 각 가열 존에 대응하여 둘레 벽에 열원이 설치되는 한편, 양단벽에 열원이 설치되어 있지 않은 열처리로에서는, 장척재의 단부에서 중앙부와 비교하여 현저한 온도 저하가 발생하므로, 장척재와 같은 긴 피열처리재의 처리 온도를 균일화하는 방법으로서는 불충분하다.

특허 문헌 1 : 일본국 특허공개소62-4828호 공보 특허 문헌 2 : 일본국 특허공개평5-271751호 공보 특허 문헌 3 : 일본국 특허공개소62-112726호 공보 특허 문헌 4 : 일본국 특허공개평4-52215호 공보

본 발명은, 양단이 폐색되고 둘레 벽에 열원이 설치되는 한편으로 양단벽에는 열원이 설치되어 있지 않은 통 형상의 배치식 열처리로에 있어서, 피열처리재 전체 길이를 균일한 온도(예를 들면, 목표 온도에 대해서, ±10℃ 이하)로 가열할 수 있는 유효 로 길이를 보다 길게 확보하고, 로 내의 공간 길이가 같아도, 종래에 비해 긴 피열처리재를 열처리할 수 있는 장척재의 열처리 방법, 및 이 열처리 방법을 이용하는 장척재의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 본 발명은, 그들 열처리 방법 및 제조 방법을 실시할 때에 이용하는 열처리로를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자들은, 먼저, 양단벽에 열원이 설치되어 있지 않은 종래의 열처리로를 이용하고, 이 경우의 피열처리재(장척재)의 특히 양단부에 있어서의 온도 분포를 조사했다.

도 2는, 종래의 장척재의 열처리로에서의 피열처리재의 길이 방향에 있어서의 온도 분포의 일례를 나타내는 도면이다. 이것은, 상기 도 1에 나타낸 종래의 열처리로를 이용하여 측정한 결과이며, 로의 최단부의 가열 존 및 이 최단부의 가열 존의 다음의 가열 존에 있어서의 측정 결과를 나타내고 있다. 도 2에 있어서, 세로축의 재료 온도는 목표 온도를 기준으로 하여 그에 대한 온도차로 표시하고 있다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 최단부의 가열 존의 중앙부 근방으로부터 이 최단부의 다음의 가열 존에 위치하는 재료 온도는, 목표 온도 혹은 그에 가까운 온도였다. 그러나, 최단부의 가열 존의 중앙부로부터 로의 단벽에 가까운 부분에 있는 재료 온도는, 목표 온도에 이르러 있지 않고, 로의 단벽의 근방에서는 그보다 80℃ 정도 낮아졌다. 도 2에는 나타내고 있지 않지만, 열처리로의 반대측의 최단부의 가열 존에 있어서도 같은 경향이 인정되었다. 즉, 상기 도 1에 나타낸 종래의 열처리로에서는, 피열처리재의 전체 길이에 걸치는 균일한 가열은 행할 수 없다.

실제의 조업에 있어서는, 피열처리재(장척재)의 단부의 위치는, 도 2 중에 나타내는 바와 같이, 로의 최단부의 가열 존의 중앙부 근방(이 예에서는, 열처리로의 단벽으로부터 1.4m의 위치)에 있고, 유효 로 길이의 범위 내에 들어가도록 배려되어 있다.

이 피열처리재의 단부에 있어서의 온도 저하를 해소하기 위해서, 열처리로의 최단부의 가열 존 전체를 중앙의 가열 존(최단부의 가열 존 이외의 가열 존)보다 승열(昇熱)하고, 이 경우의 재료 온도의 측정을 행했다.

도 3은, 마찬가지로 종래의 장척재의 열처리로에 있어서의 피열처리재의 길이 방향에서의 온도 분포를 나타내는 도면이며, 최단부의 가열 존을 중앙의 가열 존(여기에서는, 양단부의 가열 존의 사이에 있는 가열 존을 가리킨다)보다 승열시킨 경우를 나타내고 있다. 도 3에서는, 로의 최단부의 가열 존 및 이 최단부의 가열 존의 다음의 가열 존에 있어서의 측정 결과를 나타내고 있다.

시험 시, 중앙의 가열 존의 피열처리재의 온도를 목표 온도로 설정하고, 최단부의 가열 존의 피열처리재의 온도를, 최단부의 다음의 가열 존의 피열처리재의 온도보다 20℃ 또는 40℃ 높게 설정했다. 비교를 위해서, 최단부의 가열 존을 중앙의 가열 존과 같은 목표 온도로 설정한 경우에 대해서도 행했다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 최단부의 가열 존의 중앙부 근방에서 피열처리재의 온도가 목표 온도를 넘어 오버히트하고, 한편, 로의 단벽에 가까운 피열처리재의 단부에서는 온도 저하가 여전히 남아 있고, 피열처리재의 전체 길이에 걸치는 균일한 가열은 되어 있지 않다.

계속해서, 피열처리재의 단면의 외측에 차열판을 설치하여 재료 단부로부터의 발열을 억제함과 더불어, 로의 최단부의 가열 존 및 이에 인접하는 최단부의 다음의 가열 존에 경사적으로 열량을 부여하는 방법에 대해 검토했다. 최단부의 가열 존의 중앙부 근방에서 피열처리재의 현저한 오버히트를 방지하고, 또한 피열처리재의 온도 저하를 억제하는 것을 기대할 수 있기 때문이다.

도 4는, 차열판을 설치한 열처리로의 개략 구성을 나타내는 도면이며, 이 도(a)는 횡단면도, 이 도(b)는 종단면도이다. 동 도면에 나타내는 열처리로에서는, 대차(4) 상에 올려진 피열처리재의 단면의 외측에 SUS(304)제의 차열판(9)이 12매 포개져 설치되어 있다. 이 열처리로를 사용하고, 최단부의 가열 존의 가열량을 최단부의 다음의 가열 존의 그것에 대해서 약간 높인 경우의 재료 온도의 측정을 행했다.

도 5는, 이 차열판을 설치한 열처리로를 사용하여 최단부의 가열 존 및 최단부의 다음의 가열 존에 있어서의 피열처리재(장척재)의 온도 분포를 측정한 결과를 나타내는 도면이다. 비교를 위해서, 최단부의 가열 존과 최단부의 다음의 가열 존의 가열량을 같게 한 경우도 병기하고 있다.

도 5에 나타내는 결과로부터, 피열처리재의 전체 길이에 걸치는 온도 분포의 허용 범위를 목표 온도에 대해서 ±10℃ 이하로 한 경우, 최단부의 가열 존의 입열량을 최단부의 다음의 가열 존의 그것에 대해서 약간 증가시킴으로써, 최단부의 가열 존의 중앙부 근방에서 피열처리재의 오버히트를 허용 범위의 상한 이하로 억제하고, 또한 피열처리재의 단부에 있어서의 온도 저하를 회피하여 피열처리재를 균일하게 가열할 수 있는 것을 알 수 있다.

그러나, 이 열처리로에서는, 처리 후에 로의 단벽으로부터 냉각 가스를 도입하고 피열처리재를 냉각하지만, 차열판(9)에 의해 가스가 차단되기 때문에 냉각 속도가 저하하고, 냉각에 필요로 하는 시간이 종래의 2~3배 정도 길어진다는 문제가 있었다. 또, 대차에 싣는 재료의 개수나 치수에 따라서도 차열판의 설치 매수, 설치 개소를 검토할 필요가 있고, 현실적인 방법이라고는 할 수 없다.

그래서, 본 발명자들은, 로의 최단부의 가열 존을 중앙의 가열 존의 길이보다 짧게 분할하고, 이 분할한 개개의 가열 존에 각각 열원을 설치하고, 그 최단부의 가열 존만을 경사적으로 가열(경사 가열)함에 따라, 최단부의 가열 존 내에 위치하는 피열처리재의 온도가 최단부의 가열 존 전역에서 동일해지도록 시도했다. 즉, 분할한 개개의 가열 존간에서 열원에 부여하는 가열 출력을 바꿈으로써, 피열처리재의 단부의 온도를 제어하는 방법(이하, 「분할 경사 가열 제어법」이라고 한다)의 적용에 대해 검토했다.

가열 존의 수는, 본 발명에 의한 과제의 해결에는 영향을 주지 않기 때문에, 이하, 설명의 편의상, 한쪽의 최단부의 가열 존을 「m 존」, 반대측의 최단부의 가열 존을 「n 존」이라고도 표시한다.

도 6은, 분할 경사 가열 제어법을 적용한 경우의 m 존 및 m 존의 다음의 가열 존에 있어서의 피열처리재의 온도 분포의 측정 결과를 예시하는 도면이다. 이 예에서는, 최단부의 m 존을, 끝에서 부터 순서대로, m-1 존, m-2 존 및 m-3 존의 3개의 가열 존으로 등분할하고, m-1 존에 있어서만 가열량(입열량)을 증대시키는 경사 가열을 행했다.

도 6에 있어서, 「개조 후」란, m 존을 3분할한 열처리로를 사용하여 경사 가열을 행한 경우이며, 「개조 전」이란, 같은 3분할한 열처리로를 사용하고 있지만, m-1 존, m-2 존 및 m-3 존의 가열량을 일률적으로 하고, 경사 가열을 행하지 않는 종래의 가열 방식의 경우이다. 또한, 개조 후의 경우의 m-1 존에 대한 가열량의 증대 비율은, 후술하는 도 7에 나타낸 전열 시뮬레이션에 의한 검토 결과를 참조하여 ＋35%로 했다.

도 6에 나타낸 결과로부터 분명하듯이, 로의 최단부의 가열 존에서 분할 경사 가열 제어법을 적용함으로써, 피열처리재의 단부의 오버 히트를 허용 범위 내로 억제하고, 또한 단부에 있어서의 온도 저하를 회피하여 피열처리재 전체를 균일하게 가열할 수 있는 것을 알 수 있다.

도 7은, 전열 시뮬레이션에 의한 검토 결과이며, 분할 경사 가열 제어법을 적용한 경우의 m-1 존에 대한 입열 증가량과 편열의 관계를 나타내는 도면이다. 여기서 「편열」이란, m 존 및 m 존의 다음의 가열 존에서의 피열처리재의 온도 분포에 있어서의 최고치와 최저치의 차이다. 도 7에 나타내는 바와 같이, m-1 존에 대한 입열 증가량이 0(즉, 경사 가열을 행하지 않는 종래의 가열 방식)인 경우, 편열은 80℃정도인데 반해, 경사 가열을 행함으로써 편열이 감소하고, 입열 증가량이 ＋35%일 때 10℃의 최소치를 나타낸다.

이상, m 존을 3분할하여 경사 가열하는 경우에 대해서 설명했지만, 일반적으로, 로의 최단부의 가열 존(m 존 및 n 존)을 중앙의 가열 존의 길이보다 짧게 분할하고, 이 분할한 개개의 가열 존의 가열 출력을 제어함으로써, 단부를 포함하여 피열처리재의 전체 길이를 균일한 온도로 가열할 수 있는 것이 판명되었다. 이로 인해, 로 내의 공간 길이가 같아도 유효 로 길이를 큰 폭으로 늘리는 것이 가능해진다.

상기한 대로 로의 최단부의 가열 존에서 분할한 개개의 가열 존의 가열 출력의 제어는, 가열시에 있어서의 피열처리재의 단부에서의 실체 측온 결과에 기초하여, 피열처리재의 단부의 온도가 로의 최단부의 가열 존 전역에서 동일해지도록, 분할된 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 출력의 비(이하, 「가열 출력 패턴」이라고 한다)를 미리 구해 둠으로써 행할 수 있다.

본 발명은, 이러한 지견에 기초하여 이루어진 것이며, 그 요지는, 하기 (1)의 장척재의 열처리 방법, 및 (2)의 장척재의 제조 방법, 및 그들 열처리 방법 및 제조 방법에 이용하는 (3)의 열처리로에 있다.

(1)양단이 폐색되고 내부가 길이 방향으로 복수의 가열 존으로 분할된 통 형상의 배치식 열처리로를 이용하고, 이 열처리로의 내부에 긴 피열처리재를 장입하여 열처리를 행하는 장척재의 열처리 방법으로서,

상기 열처리로는, 상기 가열 존 중에서 최단부의 가열 존이 그 최단부 이외의 가열 존의 길이보다 짧은 복수의 가열 존으로 분할되고, 각 가열 존에 각각 열원이 설치되어 있고,

상기 열처리 방법은,

(단계 1)미리, 가열시에 있어서의 피열처리재의 단부에서의 실체 측온 결과에 기초하여, 상기 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴을 결정하는 것,

(단계 2)피열처리재의 열처리 작업시에, 단계 1에서 결정한 각 열원의 가열 출력 패턴과, 또한 상기 최단부의 각 가열 존 및 상기 최단부 이외의 가열 존의 로 내 측온 결과에 기초하여, 개개의 열원의 가열 출력을 제어하는 것의 일련의 각 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리 방법.

본 발명의 장척재의 열처리 방법에 있어서, 단계 2에서, 열처리 작업시에 피열처리재의 단부에서의 실체 측온 결과에 기초하여, 상기 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력을 조정하는 것으로 하면, 보다 정밀도가 좋은 피열처리재의 온도 제어가 가능해진다.

본 발명의 장척재의 열처리 방법에 있어서, 단계 1 및 2에서, 열원으로서 전기 히터를 이용하는 것으로 하면, 가열 출력 패턴을 조정하기 쉽고, 또, 피열처리재의 가열이 복사 가열이면, 정밀도 좋은 온도 제어를 행하기 쉽다.

(2)상기 (1)의 장척재의 열처리 방법을 이용하여 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 장척재의 제조 방법.

(3)양단이 폐색되고 내부가 길이 방향으로 복수의 가열 존으로 분할된 통 형상이며, 긴 피열처리재가 장입되어 열처리를 행하는 장척재의 배치식 열처리로로서,

상기 열처리로는,

상기 가열 존 중에서 최단부의 가열 존이 그 최단부 이외의 가열 존의 길이보다 짧은 복수의 가열 존으로 분할되고, 가열 존에 각각 열원이 설치되어 있고,

적어도 상기 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴을 결정하는 수단과,

상기 최단부의 각 가열 존 및 상기 최단부 이외의 가열 존의 로 내 온도를 계측하는 수단과,

상기 가열 존마다 개개의 열원의 가열 출력을 제어하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리로.

본 발명의 장척재의 열처리로는, 또한, 피열처리재의 단부의 실체 온도를 계측하는 수단을 갖는 것이면, 보다 정밀도가 좋은 피열처리재의 온도 제어가 가능해진다.

본 발명의 장척재의 열처리로에 있어서, 열원이 전기 히터이면, 가열 출력 패턴의 조정이 쉽고, 또, 피열처리재의 가열이 복사 가열에 의하는 것이면, 정밀도가 좋은 온도 제어를 행하기 쉽다.

본 발명의 장척재의 열처리 방법에 의하면, 양단이 폐색되고 둘레 벽에 열원이 설치되는 한편으로 양단벽에는 열원이 설치되어 있지 않은 통 형상의 배치식 열처리로를 사용하여 열처리를 행할 때에, 로 내의 공간 길이가 같아도 유효 로 길이를 보다 길게 확보하고, 긴 피열처리재를 전체 길이에 걸쳐 정밀도 좋게 균일한 온도로 가열할 수 있다. 이로 인해, 로체의 설비 개조비를 큰 폭으로 저감할 수 있다.

또, 본 발명의 장척재의 제조 방법은 이 열처리 방법을 이용하는 제조 방법이며, 품질 특성에 불균형이 없는 장척재의 제조가 가능하다.

본 발명의 장척재의 열처리로를 사용하면, 본 발명의 열처리 방법 및 장척재의 제조 방법을 용이하게 실시할 수 있다.

도 1은, 종래의 장척재용 열처리로의 개략 구성예를 모식적으로 나타내는 도면이며, 도 1(a)는 횡단면도, 도 1(b)는 종단면도이다.
도 2는, 종래의 장척재의 열처리로에서의 피열처리재의 길이 방향에 있어서의 온도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은, 종래의 장척재의 열처리로를 사용하여 최단부의 가열 존을 중앙의 가열 존보다 승열하고, 이 경우의 피열처리재의 길이 방향에 있어서의 온도 분포의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는, 차열판을 설치한 열처리로의 개략 구성을 나타내는 도면이며, 도 4(a)는 횡단면도, 도 4(b)는 종단면도이다.
도 5는, 차열판을 설치한 열처리로를 사용하여 최단부의 가열 존 및 최단부의 다음의 가열 존에 있어서의 피열처리재의 온도 분포를 측정한 결과를 나타내는 도면이다.
도 6은, 분할 경사 가열 제어법을 적용한 경우의 m 존 및 m 존의 다음의 가열 존에 있어서의 피열처리재의 온도 분포의 측정 결과를 예시하는 도면이다.
도 7은, 전열 시뮬레이션에 의한 검토 결과이며, 분할 경사 가열 제어법을 적용한 경우의 m-1 존에 대한 입열증가량과 편열의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 장척재의 열처리 방법에 사용하는 열처리로의 개략 구성을 예시하는 도면이며, 도 8(a)는 횡단면도, 도 8(b)는 종단면도이다.
도 9는, 실시예에 있어서, 열처리로 내에 장입한 피열처리재에의 열전대의 설치 위치를 나타내는 도면이다.
도 10은, 실시예에서 얻어진 결과이며, 가열시에 있어서의 피열처리재의 단부의 측온 결과의 일례를 나타내는 도면이다.

1.장척재의 열처리 방법

본 발명의 장척재의 열처리 방법은, 상술과 같이, 양단이 폐색되고 내부가 길이 방향으로 복수의 가열 존으로 분할된 통 형상의 배치식 열처리로를 이용하는 열처리 방법으로서, 열처리로의 최단부의 가열 존이 그 최단부 이외의 가열 존의 길이보다 짧은 복수의 가열 존으로 분할되고, 각 가열 존에 각각 열원이 설치되어 있고, 다음의 단계 1 및 2를 포함하는 것을 특징으로 한다.

(단계 2)피열처리재의 열처리 작업 시에, 단계 1에서 결정한 각 열원의 가열 출력 패턴과, 또한 상기 최단부의 각 가열 존 및 상기 최단부 이외의 가열 존의 로 내 측온 결과에 기초하여, 개개의 열원의 가열 출력을 제어하는 것.

도 8은, 본 발명의 장척재의 열처리 방법에 사용하는 열처리로의 개략 구성을 예시하는 도면이며, 이 도(a)는 횡단면도이며, 이 도(b)는 종단면도이다. 이 열처리로는, 상기 도 1에 나타낸 복수의 가열 존 중에서, 한쪽의 최단부의 가열 존, 즉 m 존을, m-1 존, m-2 존 및 m-3 존의 3개의 가열 존으로 분할하고, 반대측의 최단부의 가열 존, 즉 n 존을, n-1 존, n-2 존 및 n-3 존의 3개의 가열 존으로 분할한 열처리로이다.

그리고, 도 8에 나타내는 바와 같이, 이 열처리로는, 양단이 폐색된 통 형상의 용기이며, 로의 둘레 벽이 수랭벽(2) 및 차열벽(3)으로 이루어지는 이중 구조로 되고, 로의 양단벽도 수랭벽(7) 및 차열벽(8)으로 이루어지는 이중 구조로 된다. 로의 둘레 벽의 내주면에는, 가열 존마다 열원으로서 전기 히터(6)가 설치되어 있다. 단, 로의 양단벽에는 히터(6)는 설치되어 있지 않다.

본 발명의 열처리 방법으로 사용하는 열처리로에 있어서, 최단부의 가열 존(m 존 및 n 존)이 중앙의 가열 존의 길이보다 짧은 복수의 가열 존(m-1 존, m-2 존 및 m-3 존, 및 n-1 존, n-2 존 및 n-3 존)으로 분할되어 있는 것은, 예를 들면, 상기 도 3에 나타낸 바와 같이, 장척재의 열처리 시, 최단부의 가열 존 전체를 승열하는 것은, 최단부의 가열 존의 중앙부 부근에서 피열처리재의 온도가 오버히트하고, 로의 단벽에 가까운 피열처리재의 단부에서는 온도가 저하하고, 균일한 가열을 할 수 없기 때문이다.

즉, 본 발명의 열처리로에서 최단부의 가열 존이 복수의 가열 존으로 분할되어 있는 것은, 최단부의 가열 존을 세분화하여, 분할한 개개의 가열 존에 있어서의 각 열원의 출력비를 조정할 수 있도록 하기 위해서이다. 로의 최단부의 가열 존의 분할 수는, 도 8에 예시한 열처리로에서는, m 존 및 n 존 중 어느 것에 있어서도 3이지만, 최단부의 가열 존에 있어서의 온도 저하의 상황을 미리 파악해 두고, 그에 기초하여 적절히 정하면 된다.

미리, 가열 시에 있어서의 피열처리재의 단부에서의 실체 측온 결과에 기초하여, 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴을 결정하는 것은, 장척재의 양단부를 균일하게 가열하기 위해서이다.

상기한 피열처리재의 실체 측온은, 로의 최단부의 가열 존을 구성하는 개개의 가열 존에서의 측온에 상당하고, 피열처리재의 단부의 소정 부위에 열전대를 부착하여 측온할 수 있다. 이 실체 측온에 의해, 짧게 분할된 최단부의 각 가열 존에 대응하여, 피열처리재의 단부(각 가열 존의 각 열원으로부터 주로 열을 받는 부분)에 있어서의 측온 결과를 미리 구해 두고, 그에 기초하여, 분할된 개개의 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴(개개의 열원의 출력비)을 결정한다.

가열 출력 패턴의 바람직한 예로서는, 상기의 도 6, 도 7에 나타낸 바와 같이, 로의 최단부의 m 존을 3분할하고, 그 중의 m-1 존에서의 입열증가량을 ＋35%로 하는 패턴을 들 수 있다. 이로 인해, m 존 및 m 존의 다음의 가열 존에서의 피열처리재의 편열을 10℃ 정도 이하로 억제하는 것을 기대할 수 있다.

장척재의 열처리 작업 시에, 상기한 대로 결정한 각 열원의 가열 출력 패턴과, 또한 로의 최단부의 각 가열 존 및 중앙의 가열 존(최단부의 가열 존 이외의 가열 존)의 로 내 측온 결과에 기초하여, 개개의 열원의 가열 출력을 제어하는 것은, 피열처리재의 전체 길이를 정밀도 좋게 균일한 온도로 가열하기 위해서이다.

즉, 로의 최단부의 각 가열 존에 대해서, 상술과 같이 미리 결정하여 설정한 가열 출력 패턴으로 가열함과 더불어, 또한, 로의 최단부의 각 가열 존 및 최단부의 가열 존 이외의 가열 존에서의 로 내 측온 결과를 고려하여, 개개의 열원의 가열 출력을 제어한다. 이로 인해, 피열처리재의 개수나 로 내에서의 배치의 변동 등에 기인하는 로온의 변동을 억제하고, 단부를 포함한 피열처리재 전체 길이의 균일 가열의 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 로의 최단부의 각 가열 존에 있어서는, 미리 가열 출력 패턴이 설정되어 있지만, 실제의 열처리 시에 있어서의 로 내 측온 결과에 기초하는 가열 출력 제어에 의해 가열 출력이 변경되므로, 가열 출력 패턴은 미리 설정한 패턴으로부터 어긋나는 경우도 있다.

그런데, 상술의 특허 문헌 4에 기재된 피처리재의 온도 균일화 방법은, 미리 구한 각 편차 설정기의 설정치를, 가열시에 피처리재의 종별 등에 따라 변경하고 나서 온도 제어하는 점에서, 본 발명의 열처리 방법과 유사점이 있다고도 할 수 있다.

그러나, 특허 문헌 4에 기재된 방법은, 복수의 가열 존의 온도 제어를, 각 존에 설치한 편차 설정기를 이용함으로써, 하나의 온도계에서의 검출치로 제어하는 것을 주안으로 하는 것이다. 이에 반해, 본 발명의 열처리 방법은, 장척재의 단부의 온도 저하를 방지하기 위해, 최단부의 가열 존만을 분할하여 미리 가열 출력 패턴을 설정하고, 각 가열 존의 로 내 측온 결과를 고려하여, 개개의 가열 존에 있어서의 열원의 가열 출력을 제어하는 방법이기 때문에, 특허 문헌 4에 기재된 방법과는 명백하게 상이하다.

또, 특허 문헌 4에 기재된 방법에서는, 열처리 중, 일정한 설정치로 제어하는데 반해, 본 발명에서는, 미리 설정한 가열 출력 패턴으로부터 점차 어긋나는 경우도 있고, 이 점에서도 차이가 난다.

본 발명의 장척재의 열처리 방법에 있어서, 또한, 열처리 작업시에 피열처리재의 단부에서의 실체 측온 결과에 기초하여, 로의 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력을 조정하는 실시 형태를 취할 수 있다. 피열처리재의 단부의 실체 측온은, 실제의 열처리 시에, 피열처리재의 단부에 열전대를 부착하여 측정한다.

실제의 열처리에서는, 피열처리재의 개수나 로 내에서의 배치가 다르기 때문에, 미리 결정하고 설정한 가열 출력 패턴으로 열처리를 개시한 후, 로의 최단부의 각 가열 존 및 최단부의 가열 존 이외의 가열 존의 로 내 측온 결과에 기초하여 개개의 열원의 가열 출력을 제어한다.

그러나, 본 발명의 장척재의 열처리 방법에서는, 또한, 피열처리재의 단부의 실체 측온 결과에 기초하여, 각 가열 존의 열원의 가열 출력을 조정하는 형태를 채용할 수 있다. 이 조정은, 짧게 분할된 최단부의 각 가열 존의 전부를 조정하는 경우, 그 중 하나만을 조정하는 경우 등, 측온 결과에 따라 여러 가지의 형태가 있을 수 있다.

이 실시 형태를 채용함으로서, 피열처리재의 단부에 있어서의 온도의 불균형을 한층 작게 하고, 보다 정밀도 높은 피열처리재의 온도 제어가 가능해진다.

본 발명의 장척재의 열처리 방법에 있어서, 피열처리재를 가열하기 위한 열원으로서는 전기 히터를 이용하는 것이 바람직하다. 열원으로서는, 버너나 라디안트 튜브 등도 적용 가능하지만, 전기 히터에 의한 가열이, 가열 출력 패턴을 조정하기 쉽고, 적합하다.

또, 본 발명의 장척재의 열처리 방법에 있어서, 피열처리재의 가열이 복사 가열이면, 정밀도가 좋은 온도 제어를 행하기 쉽다. 단, 본 발명의 열처리 방법과 같이, 피열처리재의 단부만을 미리 정한 가열 출력 패턴으로 제어하는 경우에는, 로 내에 대류가 발생하면, 가열 출력 패턴을 정해도, 가열이 그대로 행해지지 않고, 정밀도 좋은 제어가 어려워진다.

그 때문에, 본 발명의 열처리 방법은, 진공 열처리로에서의 제어나, 수소 가스와 같은 열용량이 작은 가스 분위기 내에 있어서의 복사 가열에 의한 열처리로에서의 제어에 적용하는 것이 바람직하다. 그 중에서, 수소 가스는 가스의 관리가 어려운 점도 있기 때문에, 진공 열처리로에서의 제어에 적용하는 것이 보다 바람직하다고 할 수 있다.

상술한 본 발명의 장척재의 열처리 방법에 의하면, 양단이 폐색되고 둘레 벽에 열원이 설치되는 한편으로 양단벽에는 열원이 설치되어 있지 않은 통 형상의 배치식 열처리로를 사용한 경우에, 로 내의 공간 길이가 같아도, 유효 로 길이를 보다 길게 확보하는 것이 가능하고, 종래보다 긴 피열처리재를 전체 길이에 걸쳐 정밀도 좋게 균일한 온도로 가열할 수 있다.

본 발명의 장척재의 열처리 방법에 있어서, 로의 최단부의 가열 존의 분할은, 어느 한쪽의 최단부로 이루어져 있어도 되고, 그 분할된 측에서 상술의 효과를 얻을 수 있다.

2. 장척재의 제조 방법

본 발명의 장척재의 제조 방법은, 상술한 본 발명의 장척재의 열처리 방법을 이용하여 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 제조 방법이다.

즉, 통상 행해지고 있는 장척재의 제조에 있어서, 열처리 공정만을 본 발명의 열처리 방법을 이용하여 행하고, 그 이외의 공정은 관용의 방법에 준하여 행한다.

이 본 발명의 장척재의 제조 방법에 의하면, 열처리 공정에서, 종래보다 긴 피열처리재를 대상으로 하여, 그 전체 길이를 균일한 온도로 가열할 수 있으므로, 기계적 특성이나 내식성 등의 품질 특성에 불균형이 없는 장척재의 제조가 가능하다.

3. 장척재의 열처리로

본 발명의 장척재의 열처리로는, 양단이 폐색되고 내부가 길이 방향으로 복수의 가열 존으로 분할된 통 형상이며, 긴 피열처리재가 장입되어 열처리를 행하는 장척재의 배치식 열처리로로서, 다음의 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 열처리로는, 상기 가열 존 중에서 최단부의 가열 존이 그 최단부 이외의 가열 존의 길이보다 짧은 복수의 가열 존으로 분할되고, 가열 존에 각각 열원이 설치되어 있다. 그리고, 본 발명의 열처리로는, 적어도 상기 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴을 결정하는 수단과, 상기 최단부의 각 가열 존 및 상기 최단부 이외의 가열 존의 로 내 온도를 계측하는 수단과, 상기 가열 존마다 개개의 열원의 가열 출력을 제어하는 수단을 갖는다.

본 발명의 장척재의 열처리로는, 상기 도 8에 나타내는 개략 구성으로 예시된다. 또한, 이 도면에서 예시되는 구성에서는, 로의 양단부의 어느 가열 존(m 존 및 n 존)이나 짧게 분할되어 있지만, 어느 한 쪽의 최단부의 가열 존이 분할된 열처리로여도 된다.

본 발명의 열처리로에 있어서, 최단부의 가열 존이 중앙의 가열 존의 길이보다 짧게 분할되어 있는 것은, 본 발명의 열처리 방법에서 설명한 바와 같이, 최단부의 가열 존을 짧게 분할하고, 분할한 개개의 가열 존에 각각 설치한 각 열원의 출력비를 조정하기 위해서이다.

본 발명의 열처리로에 있어서, 적어도 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴을 결정하는 수단을 갖는 것은, 장척재의 양단부를 균일 가열하기 위해서이다. 또한, 「적어도」라고 하고 있는 것은, 짧게 분할된 가열 존 이외의 가열 존도 포함시킨 가열 출력 패턴을 결정하는 수단을 갖고 있어도 되는 것을 의미한다.

상기의 가열 출력 패턴을 결정할 때에, 순서로서는, 우선, 로의 최단부의 가열 존을 구성하는 각 가열 존에 대응하여, 피열처리재의 단부에 있어서의 측온 결과를 미리 구해 두는 것이 필요하지만, 이 실체 측온 결과는, 피열처리재의 단부에 열전대를 부착하여 측온함으로써 미리 얻을 수 있다. 다음에, 이 실체 측온 결과에 기초하여, 로의 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴(개개의 열원의 출력비)을 결정하는 것이지만, 이것은, 조업자가 상기 실체 측온 결과에 기초하여 설정하는 것이 가능하다.

또, 열처리로에, 예를 들면 출력 패턴 설정기를 부착하고, 이것에 상기 실체측온 결과와 설정해야 할 가열 출력 패턴의 관계를 미리 입력해 두고, 출력 패턴 설정기가 측온 결과의 신호를 받아, 그 개개의 측온 결과에 기초하여 적정한 가열 출력 패턴을 선정하고, 개개의 가열 존의 열원에 각각 출력 지시를 부여하는 방식을 취하는 것도 가능하다.

따라서, 상기의 가열 출력 패턴을 결정하는 수단으로서는, 피열처리재에 부착하는 열전대와 그 실체 측온 결과에 기초하여 인위적으로 결정하는 방법, 또는 출력 패턴 설정기에 의해 이른바 자동적으로 결정하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명의 열처리로에 있어서, 최단부의 각 가열 존 및 최단부 이외의 가열 존의 로 내 온도를 계측하는 수단과, 가열 존마다 개개의 열원의 가열 출력을 제어하는 수단을 갖는 것으로 하는 것은, 개개의 가열 존의 열원의 가열 출력을 제어함으로써, 열처리 중에 있어서의 로온의 변동을 억제하고, 단부를 포함한 피열처리재의 전체 길이에 걸치는 균일 가열의 정밀도를 향상시키기 위해서이다.

가열 존 마다의 로온 측정 수단으로서는, 종래, 로 내 온도의 측정에 사용되고 있는 온도 검출기를 이용하면 된다. 예를 들면, 열전대를 들 수 있다.

가열 출력 제어 수단으로서는, 로 내 온도의 목표치를 미리 입력해 두고, 온도 검출기로부터의 신호를 이 목표 온도와 대비하여, PID 제어를 행하면서 열원에 제어 신호를 출력하는 출력 제어기 등을 사용할 수 있다.

본 발명의 장척재의 열처리로는, 또한, 피열처리재의 단부의 실체 온도를 계측하는 수단을 갖는 것이면, 보다 정밀도 좋은 피열처리재의 온도 제어가 가능해진다.

상기의 온도 측정 수단으로서는, 실제의 열처리 시에, 피열처리재의 단부에 부착하여 측정하는 것이 가능한 열전대를 들 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 장척재의 열처리로를 사용하면, 본 발명의 열처리 방법 및 장척재의 제조 방법을 용이하게 행할 수 있다.

또한, 본 발명의 열처리 방법에 의한 실용적인 열처리 조업의 형태는, 다음과 같다. 열처리로로서는, 전기 히터를 열원으로 한 진공 열처리로를 채용한다：

(1)열처리 시, 먼저, 로의 최단부의 가열 존을 제외한 중앙의 가열 존의 로 내 온도를, 초기 목표 온도(최종적으로 피열처리재에 요구되는 재료 온도보다 낮은 온도)까지 일괄하여 제어한다；

(2)초기 목표 온도에 도달한 후, 모든 가열 존을 개별 제어로 전환하고, 각 가열 존의 로 내 온도를 목표 온도(최종적으로 피열처리재에 요구되는 재료 온도)까지 개별 제어한다；

(3)로의 최단부의 가열 존에 관해서는, 미리 분할 경사 가열 제어법에 의해, 미리 결정하여 설정한 가열 출력 패턴으로 경사 가열의 제어를 한다；

(4)피열처리재의 온도가 관리치가 되도록, 각 가열 존의 로 내 온도를 미세 조정한다.

실시예

상기 도 8에 나타낸 구성을 갖는 본 발명의 열처리로를 이용하고, 로 내에 긴 피열처리재(장척재)로서 금속관을 장입하고, 본 발명의 열처리 방법을 적용하여 가열했을 때의 피열처리재의 단부에 있어서의 온도 분포를 조사했다. 비교를 위해서, 종래의 열처리 방법을 적용한 경우에 대해서도 같은 조사를 행했다.

사용한 열처리로는, 내부가 m 존으로부터 n 존까지의 복수의 가열 존으로 분할되고, 각 가열 존의 길이는 3m이다. 여기서, 한쪽의 최단부인 m 존은, 끝에서부터 순서대로, m-1 존, m-2 존 및 m-3 존으로 3분할되고, 반대측의 최단부인 n존은, 끝에서 순서대로, n-1 존, n-2 존 및 n-3 존으로 3분할되어 있다. 최단부의 m 존 및 n 존을 구성하는 각 가열 존의 분할 후의 길이는, 모두 1m이다.

이 열처리로 내에, m 존의 최단부가 되는 m-1 존에 피열처리재의 관단이 위치하도록 피열처리재를 배치하고, 로의 단벽으로부터 600mm의 위치를 비롯하여 200mm피치에서 합계 4개소, 및 동 단벽으로부터 1500mm의 위치의 합계 5개소에 열전대를 부착했다.

도 9는, 열전대의 설치 위치를 나타내는 도면이다. n 존에 있어서도, m 존에 있어서의 상황과 마찬가지로 피열처리재의 합계 5개소에 열전대를 부착했다. 이 도면 중의 원 문자의 숫자 1~5 및 6~10은 열전대의 설치 위치를 나타낸다.

m 존의 3분할한 각 가열 존(m-1, m-2 및 m-3의 각 존)의 각 열원의 출력을, 중앙의 가열 존에서의 출력과 같은, 즉, 중앙의 가열 존의 각 열원에 대해서 출력비 100%로서 가열을 개시하고, 그 후 도중에, m-1 존의 출력비를 142%, m-2 존의 출력비를 85%로 변경하여 가열했다(m-3 존의 출력비는 변경하지 않고, 100%인 채).

즉, 실시예의 시험에서는, 본 발명의 열처리 방법에서 채용하는 분할 경사 가열 제어법을 적용했다. 여기서의 출력비는, 미리 구한 피열처리재의 실체 측온 결과에 기초하여 결정하여 설정했다. 또한, n 존에 있어서도, 가열 도중에 마찬가지로 출력비를 변경하여 가열했다.

도 10에, 피열처리재의 단부에 있어서의 측온 결과의 일례를 나타낸다. 도 10은, 피열처리재의 측온 결과를 자동으로 기록한 차트이며, 도 10 중에 나타낸 원문자의 숫자 1~10은, 상기 도 9에 나타낸 각 설치 위치에서의 열전대로 측정한 재료 온도를 나타낸다.

도 10에 나타낸 바와 같이, 가열 개시(승온) 후, 출력 변경(경사 가열 개시) 전까지는, 개개의 열전대에서 측정한 온도 중, 특히 단부에 가까운 위치에서 측정된 피열처리재의 온도(원문자의 숫자 1, 2 및 6, 7)는 목표 온도 ±10℃로부터 크게 벗어나 있고, 목표 온도와의 차는 최대로 50℃ 정도였다.

가열 도중에, m-1 존 및 m-2 존의 열원에 부여하는 출력을 상기와 같이 변경하여 경사 가열을 개시한 후는, 도 10 중에 타원 표시(파선)를 붙인 바와 같이, 피열처리재의 온도는, 어느 측온 개소에 있어서나 목표 온도에 대해서 ±10℃ 이내로 억제되어 있는 것을 알 수 있다.

상기 도 6은, 이와 같이 하여 행한 피열처리재의 단부에 있어서의 측온 결과의 일례를 정리하여 얻어진 도면이다. m 존의 3분할한 각 가열 존(m-1, m-2 및 m-3의 각 존)의 출력비를 모두 100%로 한 경우(도면 중에 흰 사각 표시(□)로 「개조 전」이라고 표시)는, 피열처리재의 단부에 가까운 위치(m-1 존의 중앙 부근)에서, m 존의 다음의 가열 존과 45℃ 정도의 온도차가 있었다. 이에 반해, 본 발명의 열처리 방법을 적용한 경우(도면 중에 검정 동그라미 표시(●)로 「개조 후」라고 표시)는, 7℃ 이내로 m 존의 다음의 가열 존과의 온도차가 큰 폭으로 축소되어 있는 것을 알 수 있다.

도 10, 또한 상기 도 6의 결과로부터, 본 발명의 열처리 방법을 적용함으로써, 양단벽에 열원이 설치되어 있지 않은 통 형상의 배치식 열처리로에 있어서 유효 로 길이을 보다 길게 확보하고, 긴 피열처리재의 단부를 포함하는 전체 길이에 걸쳐, 목표 온도에 대해서 ±10℃ 이내에서의 온도 관리를 충분히 행할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 장척재의 열처리 방법에 의하면, 유효 로 길이를 보다 길게 확보하고, 길이가 긴 피열처리재를 전체 길이에 걸쳐 정밀도 좋게 균일한 온도로 가열할 수 있다.

이 열처리 방법을 이용하는 본 발명의 장척재의 제조 방법에 의하면, 기계적 특성이나 내식성 등의 품질 특성에 불균형이 없는 재료의 제조가 가능하다. 또, 본 발명의 장척재의 열처리로를 사용하면, 본 발명의 열처리 방법 및 제조 방법을 용이하게 실시할 수 있다.

따라서, 본 발명의 열처리 방법, 이 방법을 적용하는 본 발명의 장척재의 제조 방법 및 본 발명의 열처리로는, 장척재의 열처리 및 제조에 유효하게 이용할 수 있다.

1：전기 히터
2：수랭벽
3：차열벽
4：대차
5：피열처리재
6：전기 히터
7：수랭벽
8：차열벽
9：차열판

Claims

양단이 폐색되고 내부가 길이 방향으로 복수의 가열 존으로 분할된 통 형상의 배치식 열처리로를 이용하고, 이 열처리로의 내부에 긴 피열처리재를 장입하여 열처리를 행하는 장척재의 열처리 방법으로서,
상기 열처리로는, 상기 가열 존 중에서 최단부의 가열 존이 그 최단부 이외의 가열 존의 길이보다 짧은 복수의 가열 존으로 분할되고, 각 가열 존에 각각 열원이 설치되어 있고,
상기 열처리 방법은,
(단계 1)미리, 가열시에 있어서의 피열처리재의 단부에서의 실체 측온 결과에 기초하여, 상기 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴을 결정하는 것,
(단계 2)피열처리재의 열처리 작업 시에, 단계 1에서 결정한 각 열원의 가열 출력 패턴과, 또한 상기 최단부의 각 가열 존 및 상기 최단부 이외의 가열 존의 로 내 측온 결과에 기초하여, 개개의 열원의 가열 출력을 제어하는 것의 일련의 각 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리 방법.
청구항 1에 있어서,
단계 2에서는,
열처리 작업시에 피열처리재의 단부에서의 실체 측온 결과에 기초하여, 상기 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력을 조정하는 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리 방법.
청구항 1에 있어서,
단계 1 및 2에서는, 열원으로서 전기 히터를 이용하는 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리 방법.
청구항 2에 있어서,
단계 1 및 2에서는, 열원으로서 전기 히터를 이용하는 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리 방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
피열처리재의 가열이 복사 가열인 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리 방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 기재된 열처리 방법을 이용하여 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 장척재의 제조 방법.
청구항 5에 기재된 열처리 방법을 이용하여 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 장척재의 제조 방법.
양단이 폐색되고 내부가 길이 방향으로 복수의 가열 존으로 분할된 통 형상이며, 긴 피열처리재가 장입되어 열처리를 행하는 장척재의 배치식 열처리로로서,
상기 열처리로는,
상기 가열 존 중에서 최단부의 가열 존이 그 최단부 이외의 가열 존의 길이보다 짧은 복수의 가열 존으로 분할되고, 각 가열 존에 각각 열원이 설치되어 있고,
적어도 상기 최단부의 각 가열 존에 있어서의 각 열원의 가열 출력 패턴을 결정하는 수단과,
상기 최단부의 각 가열 존 및 상기 최단부 이외의 가열 존의 로 내 온도를 계측하는 수단과,
상기 가열 존마다 개개의 열원의 가열 출력을 제어하는 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리로.
청구항 8에 있어서,
피열처리재의 단부의 실체 온도를 계측하는 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리로.
청구항 8에 있어서,
열원이 전기 히터인 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리로.
청구항 9에 있어서,
열원이 전기 히터인 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리로.
청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,
피열처리재의 가열이 복사 가열인 것을 특징으로 하는 장척재의 열처리로.