KR101440958B1

KR101440958B1 - 연속식 열처리장치 및 연속식 열처리방법

Info

Publication number: KR101440958B1
Application number: KR1020140056105A
Authority: KR
Inventors: 김종필
Original assignee: 김종필
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2014-09-18

Abstract

본 발명은 하나의 장치에 서로 분리된 가이드레일로 연결되는 대기로, 냉각부 및 열처리로를 포함하고 있으며, 상기 대리로 및 상기 열처리로의 밀폐와 서로 분리된 가이드레일을 연결할 수 있는 다기능 차단문을 포함하여, 열처리, 냉각 및 이동을 연속적으로 수행할 수 있는 연속식 열처리장치 및 상기 연속식 열처리장치를 이용하는 연속식 열처리방법을 개시(introduce)한다. 상기 연속식 열처리장치는, 열처리대상물을 초기에 투입하는 단계 및 열처리대상물을 최종 처리하는 단계 이외의 단계에서는 대기로에 열처리대상물을 이동시켜 대기시키는 열처리준비단계, 열처리대상물에 열처리과정을 수행하는 열처리진행단계 및 열처리로에서 이미 열처리가 된 열처리대상물을 냉각시키는 냉각단계 중 적어도 2개의 단계를 병렬로 수행한다.

Description

연속식 열처리장치 및 연속식 열처리방법 {Apparatus and method for continuous heat treatment}

본 발명은 열처리에 관한 것으로, 특히 열처리를 수행하는 도중에 이미 열처리가 된 열처리대상물을 냉각하거나 열처리 대상물을 열처리로의 입구에 대기시키는 연속식 열처리장치 및 연속식 열처리방법에 관한 것이다.

열처리는 가열·냉각 등의 조작을 적당한 속도로 하여 그 재료의 특성을 개량하는 조작으로 온도에 의해서 존재하는 상(phase)의 종류나 배합이 변하는 재료에 많이 쓰인다. 온도에 의해서 존재하는 상의 종류나 배합이 변하는 재료로 흔히 사용되는 것은 금속인데, 고온에서 급랭하여 보통이면 일어날 변화를 일부 또는 전부 저지하여 필요한 특성을 내는 담금질, 한 번 담금질한 후 비교적 저온에서 가열하여 담금질로써 저지한 변화를 약간 진행시켜 꼭 알맞은 특성을 가지게 만드는 뜨임, 가열하여 천천히 식힘으로써 금속재료의 뒤틀림을 바로 잡거나 상의 변화를 충분히 끝나게 하여 안정상태로 만드는 풀림 등의 여러 가지 처리는 모두 열처리의 보기이다.

열처리를 하는 온도, 유지하는 시간, 식히는 속도 등은 재료나 얻고자 하는 특성에 따라 달라진다. 급랭하는 방법으로는 물 속에 담그는 것이 보통이지만, 기름이나 액체공기 속에 넣는 일도 있고, 찬 공기나 그 밖의 가스를 뿜는 경우도 있다.

열처리를 실제 수행하는 종래의 열처리장치의 경우 열처리 대상물을 열처리로에 집어넣거나 열처리로에서 끄집어 낼 때 열처리 대상물의 부피 밑 무게 등을 감안하여 레일을 사용하는 것이 일반적이다. 열처리를 수행하는 동안 열처리로 내부의 온도는 상당히 높게 유지하여야 하지만, 열처리대상물이 이동하도록 설치된 레일에 의해 개방되는 공간으로 열이 유출되므로, 유출되는 열원을 감안하여 실제 필요한 열량보다는 많은 열량의 열을 지속적으로 공급하여야 한다.

열처리에는 가열된 공기 이외에도 열처리의 효율을 증가시키기 위한 가스가 유입되는데, 이러한 가스도 추가 유입하여야 하므로, 실제 열처리에 필요한 양 이상의 열량 및 가스가 공급되어야 하는 문제가 있다.

또한 열처리가 진행되는 열처리로와 열처리가 완료된 열처리대상물을 냉각하는 장치가 별도로 설치되어 있어, 이들을 이동하는 것은 물론, 이동 시 레일의 연결상태에 의해 열처리가 미 이행된 열처리대상물이나 열처리가 완료된 열처리대상물의 상태에 악영향을 줄 수 있다는 문제도 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 하나의 장치에 서로 분리된 가이드레일로 연결되는 대기로, 냉각부 및 열처리로를 포함하고 있으며, 상기 대리로 및 상기 열처리로의 밀폐와 서로 분리된 가이드레일을 연결할 수 있는 다기능 차단문을 포함하여, 열처리, 냉각 및 이동을 연속적으로 수행할 수 있는 연속식 열처리장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 연속식 열처리장치를 이용하는 연속식 열처리방법을 제공하는 것에 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속식 열처리장치는, 동일 수평면상에 각각 일정한 거리 떨어진 상태로 일렬로 배치되는 외부가이드레일, 제1가이드레일, 제2가이드레일 및 제3가이드레일을 따라 열처리대상물이 출입하며, 개방된 일면에 설치된 제1다기능차단문 및 상기 제1다기능차단문에 의해 내부공간이 밀폐되며, 상기 개방된 일면으로부터 내부방향으로 대기로, 냉각부 및 열처리로가 순서대로 설치된 열처리바디를 포함하며, 상기 제1다기능차단문은 상기 대기로의 개방되어 있는 일면을 개폐하거나 상기 연속식 열처리장치의 외부에 설치된 상기 외부가이드레일과 상기 대기로의 내부에 설치된 상기 제1가이드레일을 연결하며, 제2다기능차단문은 상기 대기로의 개방되어 있는 반대 면을 개폐하거나 상기 제1가이드레일과 상기 냉각부에 설치된 상기 제2가이드레일을 연결하고, 상기 제2가이드레일은 상기 냉각부의 내부에 저장된 냉각매체의 상하로 이동하며, 제3다기능차단문은 상기 열처리로의 개방되어 있는 일면을 개폐하거나 상기 열처리로의 내부에 설치된 상기 제3가이드레일을 상기 제2가이드레일에 연결한다.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 연속식 열처리방법은, 상기 연속식 열처리장치를 이용하여 열처리대상물을 열처리하는 것으로, 열처리대상물을 초기에 투입하는 단계 및 열처리대상물을 최종 처리하는 단계 이외의 단계에서는 상기 대기로에 열처리대상물을 이동시켜 대기시키는 열처리준비단계, 상기 열처리대상물에 열처리과정을 수행하는 열처리진행단계 및 상기 열처리로에서 이미 열처리가 된 열처리대상물을 냉각시키는 냉각단계 중 적어도 2개의 단계를 병렬로 수행한다.

본 발명에 따른 연속식 열처리장치 및 연속식 열처리방법은 열처리대상물을 연속적으로 다룰 수 있어, 열처리 및 냉각에 필요한 공간이 최적화되며, 열처리에 필요한 열량 및 유틸리티 등을 최소한으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 연속식 열처리장치의 측면도 및 평면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다기능차단문의 사시도이다.
도 3은 연속식 열처리장치를 사용하는 각각의 단계를 나타낸다.

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 연속식 열처리장치의 측면도 및 평면도이다.

도 2는 도 1에 도시된 다기능차단문의 사시도이다.

도 1의 상부에 도시된 측면도 및 하부에 도시된 평면도를 참고하면, 본 발명에 따른 연속식 열처리장치(100)는, 제1다기능차단문(G1)에 의해 개폐되며 내부에 대기로(120), 냉각부(140) 및 열처리로(160)를 구비하는 열처리바디(110)로 이루어진다.

연속식 열처리장치(100)의 외부에는 외부가이드레일(101)이 설치되어 있고, 외부가이드레일(101)과 동일 수평면상에 제1가이드레일(121), 제2가이드레일(141) 및 제3가이드레일(161)이 대기로(120), 냉각부(140) 및 열처리로(160)에 각각 설치되어 있다. 일정한 간격 서로 분리되어 있는 가이드레일들(101, 121, 141, 161)을 이용하여 열처리대상물(102)이 이동하게 된다. 도 2를 참조하면, 각각의 다기능차단문(G1, G2, G3)은 차단벽(210) 및 지지대(220)에 고정되어 있으며 다기능차단문(G1, G2, G3)의 양쪽에 위치하는 2개의 가이드레일을 연결하는 연결가이드레일(211)로 구성된다. 다기능차단문(G1, G2, G3)에 설치된 연결가이드레일(211)은 가이드레일들(101, 121, 141, 161) 사이의 간격을 필요에 따라 연결하는 기능을 수행한다.

도 1 및 도 2에는 자세하게 도시되어 있지 않지만, 다기능차단문(G1, G2, G3)은 상하로 이동하면서 개폐 기능 및 연결 기능을 수행하는데, 이에 대해서는 후술한다.

도 2에 도시된 다기능차단문(G1, G2, G3)은 차단벽(210)이 상부에 위치하고 연결가이드레일(211)이 설치된 지지대(220)가 하부에 위치하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 그 위치가 반대가 되는 경우도 가능하다.

도 1 및 도2를 참조하여, 본 발명에 따른 연속식 열처리장치(100)에 대해서 자세하게 설명한다.

제1다기능차단문(G1)은 차단벽(210)을 이용하여 대기로(120)의 개방되어 있는 왼쪽면의 개방부분을 개폐하거나, 지지대(220)에 설치된 연결가이드레일(211)을 이용하여 연속식 열처리장치(100)의 외부에 설치된 외부가이드레일(101)과 대기로(120)의 내부에 설치된 제1가이드레일(121)을 연결한다.

제2다기능차단문(G2)은 차단벽(210)을 이용하여 대기로(120)의 개방되어 있는 오른쪽면의 개방부분을 개폐하거나, 제1가이드레일(121)과 냉각부(140)에 설치된 제2가이드레일(141)을 연결한다. 여기서, 제2가이드레일(121)은 상하로 이동하면서 냉각부(140)의 내부에 저장된 냉각매체(143)로 유출입한다. 즉, 열처리로(160)에서 열처리 과정을 마친 열처리대상물(102)을 3개의 적층된 제2가이드레일(121) 중 하나에 안착시킨 후, 해당 제2가이드레일(121)이 냉각매체(143)에 잠기도록 하강함으로써, 해당 열처리대상물(102)을 냉각시킬 수 있도록 한다.

제3다기능차단문(G3)은 차단벽(210)을 이용하여 열처리로(160)의 개방되어 있는 오른쪽면의 개방부분을 개폐하거나, 연결가이드레일(211)을 이용하여 열처리로(160)의 내부에 설치된 제3가이드레일(G3)을 제2가이드레일(G2)에 연결한다.

도 1에 도시한 바와 같이, 외부가이드레일(101), 제1가이드레일(121), 제2가이드레일(141) 및 제3가이드레일(161)이 일정한 거리 떨어져 있어, 다기능차단문(G1, G2, G3)이 대기로(120) 및 열처리로(160)의 내부를 외부와 적절하게 차단할 수 있어 내부의 열원 및 가스의 유출을 효과적으로 감소시킬 수 있으며, 분리되어 있는 공간은 필요에 따라 연결가이드레일(211)을 이용하여 연결할 수 있어 열처리대상물(102)의 이동시 충격을 최소화할 수 있다.

도 1을 참조하면, 제2가이드레일(121) 3개가 일정한 간격을 두고 적층되어 있는 구조를 이루는데, 이는 열처리로(160)에서 열처리를 수행하고 있는 동시에 열처리가 완료된 적어도 2개 이상의 열처리대상물을 냉각할 수 있다는 것을 의미한다.

대기로(120) 및 열처리로(160) 각각에는, 내부의 공기를 순환시키는 순환장치(122, 162)가 상부에 설치되어 있으며, 각각의 주어진 기능을 수행하는데 필요한 열원 또는 가스를 주입하는 주입관(1213, 163)이 적어도 하나 형성되어 있다.

냉각부(140)의 하단에 위치하는 냉각조(142)에 저장된 냉각매체(143)의 깊이는, 적층된 2개의 제2가이드레일(121)의 간격 이상으로 하여 열처리가 완료된 열처리대상물을 충분히 냉각시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 따른 연속식 열처리장치(200)의 동작방식에 대해 설명한다.

도 3은 연속식 열처리장치를 사용하는 각각의 단계를 나타낸다.

도면의 간소화를 위해, 전체 구성요소들 중 가이드레일들(101, 121, 141, 161)만 도시하였고, 또한 도 3(a)에만 가이드레일들의 부재번호를 기재하였다.

도 3a에 도시된 화살표를 참조하면, 외부가이드레일(101)에 위치한 열처리대상물(102-1)가 제1가이드레일(121), 제2가이드레일(141) 및 제3가이드레일(161)를 거쳐 열처리로(160)에 안착되어 있는 상태를 알 수 있다. 점선으로 표시된 이동 이전의 열처리대상물(102-1)이 이동 후에는 실선으로 표시되어 있다.

도 3b를 참조하면, 열처리로(160)에서 열처리대상물(102-1)에 대해 열처리 작업을 수행하고 있을 때, 대기로(120)에 새로운 열처리대상물(102-2)가 대기하고 있다는 것을 알 수 있다.

도 3c를 참조하면, 열처리로(160)에서 열처리된 열처리대상물(102-1)을 냉각부(140)의 냉각매체(143)로 이동시켜 열처리과정이 완료된 열처리대상물(102-1)을 냉각하면서 동시에 대기로(120)에 있던 열처리대상물(102-2)을 열처리로(160)에 투입하여 열처리작업을 병행하여 수행할 수 있다.

도 3d를 참조하면, 두 번째 열처리대상물(102-2)이 열처리로(160)에서 열처리가 진행되는 도중에, 냉각부(140)에서 냉각이 완료된 열처리대상물(102-1)을 대기로(120)를 거쳐 열처리장치바디(110)의 외부로 이송한다. 열처리에 소비되는 시간이 냉각에 소비되는 시간에 비해 길므로, 이 때 열처리로(160)에는 열처리가 진행되고 있을 것이다.

도 3e를 참조하면, 열처리로(160)에서의 열처리과정이 마지막 단계에 이를 때 새로운 열처리대상물(102-3)을 대기로(120)에 대기시킨다. 이는 도 3b와 동일하며, 단지 열처리대상물에서 차이가 있다는 것을 알 수 있다.

도 3a 내지 도 3e를 참조하면, 본 발명에 따른 연속식 열처리방법은, 도 1에 도시된 연속식 열처리장치(100)를 이용하여 열처리대상물(102)을 열처리하는 것으로, 열처리대상물(102)을 초기에 투입하는 단계 및 열처리대상물(102)을 최종 처리하는 단계 이외의 단계에서는, 대기로(120)에 열처리대상물(102)을 이동시켜 대기시키는 열처리준비단계, 열처리대상물(102)에 열처리과정을 수행하는 열처리진행단계 및 열처리로(160)에서 이미 열처리가 된 열처리대상물(102)을 냉각시키는 냉각단계 중 적어도 2개의 단계를 병렬로 수행할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.

101, 121, 141, 161: 가이드레일들
102: 열처리대상물
120: 대기로
140: 냉각부
160: 열처리로
G1, G2, G3: 다기능차단문들

Claims

동일 수평면상에 각각 일정한 거리 떨어진 상태로 일렬로 배치되는 외부가이드레일, 제1가이드레일, 제2가이드레일 및 제3가이드레일을 따라 열처리대상물이 출입하는 연속식 열처리장치에 있어서,
개방된 일면에 설치된 제1다기능차단문; 및
상기 제1다기능차단문에 의해 내부공간이 밀폐되며, 상기 개방된 일면으로부터 내부방향으로 대기로, 냉각부 및 열처리로가 순서대로 설치된 열처리바디;를 포함하며,
상기 제1다기능차단문은 상기 대기로의 개방되어 있는 일면을 개폐하거나 상기 연속식 열처리장치의 외부에 설치된 상기 외부가이드레일과 상기 대기로의 내부에 설치된 상기 제1가이드레일을 연결하며, 제2다기능차단문은 상기 대기로의 개방되어 있는 반대면을 개폐하거나 상기 제1가이드레일과 상기 냉각부에 설치된 상기 제2가이드레일을 연결하고,
상기 제2가이드레일은 상기 냉각부의 내부에 저장된 냉각매체의 상하로 이동하며,
제3다기능차단문은 상기 열처리로의 개방되어 있는 일면을 개폐하거나 상기 열처리로의 내부에 설치된 상기 제3가이드레일을 상기 제2가이드레일에 연결하고,
상기 냉각부의 하단에 위치하는 상기 냉각매체의 깊이는 적층된 2개의 상기 제2가이드레일의 간격 이상인 것을 특징으로 하는 연속식 열처리장치.
제1항에 있어서, 상기 제1다기능차단문 내지 상기 제3다기능차단문 각각은,
개방된 영역을 차단하는 차단벽; 및
상기 차단벽의 상부 또는 하부 단말부에 결합된 지지대에 의해 고정되고, 상기 다기능차단문의 양쪽에 위치하는 2개의 가이드레일을 연결하는 연결가이드레일;을
포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 열처리장치.
제2항에 있어서, 상기 제2가이드레일은 적어도 2개가 일정한 간격을 두고 적층되어 있는 것을 특징으로 하는 연속식 열처리장치.
제3항에 있어서, 상기 제1다기능차단문 내지 상기 제3다기능차단문은,
상부 또는 하부에 설치된 이동수단에 의해 상하로 이동하는 것을 특징으로 하는 연속식 열처리장치.
제4항에 있어서, 상기 대기로 및 상기 열처리로 각각에는,
내부의 공기를 순환시키는 순환장치가 상부에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 연속식 열처리장치.
제5항에 있어서, 상기 대기로 및 상기 열처리로 각각에는,
각각의 주어진 기능을 수행하는데 필요한 열원 또는 가스를 주입하는 주입관이 적어도 하나 더 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연속식 열처리장치.
삭제
제6항에 있어서,
상기 냉각부의 하부에는 상기 냉각매체를 저장하는 냉각조가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연속식 열처리장치.
제8항에 기재된 연속식 열처리장치를 이용하여 열처리대상물을 열처리하는 열처리방법에 있어서,
열처리대상물을 초기에 투입하는 단계 및 열처리대상물을 최종 처리하는 단계 이외의 처리과정에서는,
상기 대기로에 열처리대상물을 이동시켜 대기시키는 열처리준비단계;
상기 열처리대상물에 열처리과정을 수행하는 열처리진행단계; 및
상기 열처리로에서 이미 열처리가 된 열처리대상물을 냉각시키는 냉각단계; 중
적어도 2개의 단계를 병렬로 수행하는 것을 특징으로 하는 연속식 열처리방법.