KR101681868B1 - 조질처리 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그 방법 - Google Patents

조질처리 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 조질처리(QT)장치는, 담금질(Quenching)부(100), 템퍼링(Tempering)부(200) 및 상기 담금질부(100)와 템퍼링부(200)를 제어하는 제어부(300)로 구성되며, 상기 템퍼링부(200)는, 템퍼링로(220)의 온도를 하강시킬 수 있도록 유동공기를 발생하는 송풍기(230); 상기 송풍기(230)로부터 발생된 유동공기를 템퍼링로(220)에 전달하도록 상기 송풍기(230)와 상기 템퍼링로(220)의 하면을 연결하는 송풍관(232); 상기 송풍관(232)과 상기 템퍼링로(220)의 하면 연결부위인 다수개의 송풍구(234)를 개폐할 수 있도록 상기 제어부(300)에 의해 제어되는 자동개폐덮개(236);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명인 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 템퍼링은 제품에 점성을 부여함과 동시에 제품에 따라 경도를 조절하기 위한 것이므로 템퍼링로의 온도를 가변할 수 있어야 한다. 이때 온도를 상승하는 경우에는 히터를 통해 가열함으로써 적정 온도를 유지시킬 수 있어 문제가 없으나, 온도를 하강시키는 경우에는 그 냉각시간이 오래 걸리게 되어 작업시간에 로스(loss)가 발생하게 된다는 점 및 그로 인해 효율이 떨어지게 되는 문제점이 생기게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 송풍기와 송풍관을 구비하여 템퍼링로를 급속하게 냉각할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 이에 더하여 냉각부를 구비하여 냉각된 공기를 송풍하여 상기 템퍼링로의 온도를 급속하게 저감할 수 있어 공정시간을 단축하고 그에 따른 효율을 높일 수 있게 된다.
셋째, 냉각부의 일실시예에 따르면 볼텍스튜브를 이용하는 바, 별도의 온도하강에 필요한 에너지가 요구되지 않고 프레온가스와 같은 냉매도 불필요하여 에너지 절약에 효과적이면서도 환경오염을 유발하지도 않는 점 및 스파크나 전자파 등의 발생이나 영향을 받지 않아 근본적으로 안전함을 기할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 송풍구를 다수개 설치함과 아울러 자동개폐덮개를 구비하여 미리 지정한 온도 이하로 하강하지 않도록 정확한 온도로 하강시키고 유지하도록 할 수 있어, 정확성과 효율성을 동시에 추구할 수 있는 효과가 있다.

Description

조질처리 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그 방법{A RAPID TEMPERATURE REDUCTION DEVICE AND THE METHOD THEREOF IN THE TEMPERING PROCESS}
본 발명은 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 냉각기와 송풍기를 구비하여 온도를 급속히 저감 및 가변할 수 있도록 하여 고객의 품질 요구 조건에 부합하는 열처리 제품을 공정시간을 단축하여 생산할 수 있는, 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그 방법에 관한 것이다.
조질처리(Quenching-Tempering,QT)란 변태점 (A3 ~ A1) + (30 ~ 50℃)의 적당한 온도(약 840 ~ 880℃)로 가열하여 안정된 Austenite구역으로 유지한 다음 적당한 냉매(OIL or 水)에 급냉(Quenching)시킨 후 기계적 특성에 맞게 다시 템퍼링(Tempering)처리 한 열처리를 말한다.
여기서 Quenching이란 담금질로서, 적정 온도로 가열한 뒤 급랭(急冷)함으로써 금속이나 합금의 내부에서 일어나는 변화를 저지(沮止)하여, 고온에서의 안정상태 또는 중간상태를 저온 ·온실에서 유지하는 조작으로 과거에는 소입(燒入)이라고도 하였다. 영어로 quenching은 그 뜻이 광범위하여 냉각뿐만 아니라 승온(昇溫)에 수반되어 일어나는 변화를 급열(急熱)함으로써 저지하는 경우에도 사용한다. 이 말은 원래 강철을 오스테나이트(γ상)의 상태로 가열하고 물 속 또는 기름 속에서 급랭하여 펄라이트로의 변화를 저지해서 담금질 조직을 얻는 조작을 말했으나, 오늘날에는 널리 ‘냉각에 의한 변화의 저지’라는 뜻으로 사용되고 있다.
또한, 템퍼링(Tempering)은 열처리의 일종으로, 담금질한 강은 경도(硬度)는 높아지나 재질이 여리게 되므로 A1 변태점 이하의 온도로 재가열하여 주로 경도를 낮추고, 점성(粘性)을 높이기 위한 열처리를 말한다. 템퍼링 방법에는 건식, 습식, 직접 템퍼링 등이 있다.
즉, 가열로에서 가열된 제품(S45C : BOLT, NUT류))을 냉각(Oil-Quenching)시키면 최고의 경도값(HRC54±2)을 얻게되며, 이때 생긴 조직을 Martensite 라 한다. Martensite조직의 특징은 강하고 인성이 전혀 없어 깨지기 쉽고, 실온에 장시간 방치해 두면 자연적인 크랙이 발생될 수 있다. 따라서 이러한 단점을 극복하기 위해 요구 경도에 맞게 템퍼링(Tempering)을 실시하게 되는 것이다.
이러한 템퍼링은 제품에 따라 경도를 조절하기 위한 것인데, 요구하는 경도에 따라 템퍼링로의 온도를 가변할 수 있어야 한다. 이때 온도를 상승하는 경우에는 히터를 통해 가열함으로써 적정 온도를 유지시킬 수 있어 문제가 없으나, 온도를 하강시키는 경우에는 그 냉각시간이 오래 걸리게 되어 작업시간에 로스(loss)가 발생하게 되고, 효율을 떨어뜨리게 되는 문제점이 발생한다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해서는 상기 템퍼링로의 온도를 급속하게 하강하기 위한 장치나 방법이 요구된다.
템퍼링처리에 관련한 종래기술을 살펴보면, 등록실용신안공보 제20-0220107호(공고일자: 2001년04월16일)은 소형 기계요소의 템퍼링 열처리로에 관한 것으로, 템퍼링 열처리로의 하우징내에 형성한 열처리실의 상하에 다수의 전열히터봉을 배치하고 상하의 전열히터봉사이에서 양 측벽사이에 광폭의 콘베이어 롤러를 통하여 네트 콘베이어를 순환토록 배치하며, 네트 콘베이어의 양측에 수직으로 네트측벽을 입설형성하고 네트 콘베이어의 양측에 배치된 측벽에서 경사판을 연장하여 그 단부가 네트측벽과 네트 콘베이어사이의 모서리부분을 가릴 수 있도록 하는 구성을 개시하고 있다. 그러나 상기의 종래기술과 마찬가지로 기존 기술에는 템퍼링로의 급속냉각에 관한 장치나 방법이 존재하지 않았다.
대한민국 등록실용신안공보 제20-0220107호(공고일자: 2001년04월16일)
본 발명인 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그 방법이 해결하고자 하는 과제는 다음과 같다.
템퍼링은 제품에 점성을 부여함과 동시에 제품에 따라 경도를 조절하기 위한 것인데, 요구하는 경도에 따라 템퍼링로의 온도를 가변할 수 있어야 한다. 이때 온도를 상승하는 경우에는 히터를 통해 가열함으로써 적정 온도를 유지시킬 수 있어 문제가 없으나, 온도를 하강시키는 경우에는 그 냉각시간이 오래 걸리게 되어 작업시간에 로스(loss)가 발생하게 된다는 점 및 그로 인해 효율을 떨어지게 되는 문제점을 해결하고자 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본원에 의한 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그 방법은 다음과 같다.
조질처리(QT)장치는, 담금질(Quenching)부, 템퍼링(Tempering)부 및 상기 담금질부와 템프링부를 제어하는 제어부로 구성되며, 상기 템퍼링부는, 템퍼링로의 온도를 하강시킬 수 있도록 유동공기를 발생하는 송풍기; 상기 송풍기로부터 발생된 유동공기를 템퍼링로에 전달하도록 상기 송풍기와 상기 템퍼링로의 하면을 연결하는 송풍관; 상기 송풍관과 상기 템퍼링로의 하단 연결부위인 송풍구를 개폐할 수 있도록 상기 제어부에 의해 제어되는 자동개폐덮개;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 담금질부는, 제품을 세척하고 공급하는 공급대; 상기 세척후 공급되는 제품을 가열로 내부로 이동시키는 제1메시벨트; 상기 제1메시벨트에 의해 이동되는 제품을 가열하는 가열로; 상기 가열로에서 가열된 제품을 열처리유에 담가 냉각하는 열처리유탱크; 상기 열처리유탱크에서 냉각된 제품을 물로 세척하는 수세탱크;를 포함하며, 상기 템퍼링부는, 상기 수세탱크에서 세척된 제품을 템퍼링로 내부로 이동시키는 제2메시벨트; 상기 제2메시벨트에 의해 이동되는 제품을 템퍼링하는 템퍼링로; 및 상기 송풍기 및 송풍관을 통해 상기 템프링로에 유동공기를 공급하되, 상기 송풍구는 다수개이며, 냉각된 유동공기를 공급하기 위한 냉각부를 포함하도록 할 수 있다.
또한, 상기 냉각부는, 상기 송풍관 양측면에 연결되는 제1,2냉각챔버; 상기 송풍관과 상기 제1,2냉각챔버의 내부를 진퇴가능하고, 상기 제1,2냉각챔버 중 어느 하나와 상기 송풍관의 폭을 합한 길이만큼의 길이를 가지며, 상기 송풍관에 의해 발생한 유동공기를 통과시킬 수 있는 다수의 통공을 가지는 냉각판;
상기 냉각판의 좌,우측에 연결된 제1,2온도센서; 상기 냉각판의 좌, 우측이 상기 송풍관에 교대로 진퇴할 수 있도록 상기 냉각판에 동력을 전달하도록 연결된 실린더; 및 상기 제1,2온도센서를 통해 감지된 상기 냉각판의 온도에 따라 상기 냉각챔버, 상기 실린터를 제어하는 냉각제어부;를 포함하도록 할 수 있다.
또한, 상기 냉각부는, 압축공기를 저장하는 압축공기저장부; 상기 압축공기저장부가 중앙부에 연결되어 압축공기가 유입되면, 일측단부에서 냉기가 배출되는 볼텍스튜브; 상기 볼텍스튜브에서 배출되는 냉기를 저장하는 냉기저장부; 및 상기 냉기저장부에 연결된 압력센서를 통해 전달받은 압력을 토대로 압축공기의 상기 볼텍스튜브로의 유입과 냉기의 상기 냉기저장부로의 유입을 제어하는 냉기제어부;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 템퍼링로의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서, 상기 템퍼링로의 내부온도를 인식하는 단계; 상기 제어부에 의해 상기 송풍기 작동단계; 상기 제어부에 의해 상기 자동개폐덮개 개방단계; 상기 제어부에 의해 템퍼링로 내부온도가 미리 지정한 온도에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 템퍼링로의 내부온도가 미리 지정한 온도에 도달한 경우 송풍기의 작동을 중지하고 자동개폐덮개가 폐쇄되는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 템퍼링로의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서, 상기 템퍼링로의 내부온도 인식단계; 상기 제1냉각챔버내에서 상기 냉각판의 좌측부가 냉각되는 단계; 냉각된 상기 냉각판의 좌측부가 상기 송풍관 내부로 이동하며, 상기 냉각판의 우측부는 상기 제2냉각챔버내부로 이동하여 냉각되는 단계; 상기 송풍기가 작동하고, 상기 자동개폐덮개가 개방되며, 상기 송풍관 내의 상기 냉각판 좌측부의 통공을 통과한 냉기를 템퍼링로에 유입시키는 단계; 상기 냉각판의 좌,우측부가 상기 제1,2냉각챔버내에서 교대로 냉각되며, 상기 송풍관 내부에서 교대로 이동하는 단계; 상기 제어부에 의해 상기 템퍼링로의 미리 지정한 온도 도달여부를 판단하는 단계; 상기 템퍼링로의 미리 지정한 온도에 도달한 경우 송풍기 작동중지, 자동개폐덮개의 폐쇄 및 냉각판의 냉각 중지단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 템퍼링로의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서, 상기 템퍼링로의 내부온도 인식단계; 압축공기가 볼텍스튜브로 유입하는 단계; 상기 볼텍스튜브의 냉기 출구에서 냉기를 배출하는 단계;
상기 배출된 냉기를 상기 냉기저장부에 저장하는 단계; 상기 저장된 냉기를 상기 송풍기 및 상기 송풍관을 통해 상기 템퍼링로에 송풍하고 상기 자동개폐덮개를 개방하는 단계; 상기 제어부에 의해 상기 템퍼링로의 미리 지정한 온도 도달여부를 판단하는 단계; 및 상기 템퍼링로의 미리 지정한 온도에 도달한 경우 상기 송풍기 작동중지, 상기 자동개폐덮개 폐쇄 및 상기 압축공기의 상기 볼텍스튜브로 유입을 중단하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 템퍼링로의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서, 상기 냉기제어부에 의해 상기 냉기저장부에 저장된 냉기에 의한 압력이 미리 지정한 압력에 도달하면, 압축공기의 상기 볼테스튜브로의 유입이 차단되며 냉기의 상기 냉기저장부로의 유입도 차단되도록 할 수 있다.
본 발명인 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 템퍼링은 제품에 점성을 부여함과 동시에 제품에 따라 경도를 조절하기 위한 것이므로 템퍼링로의 온도를 가변할 수 있어야 한다. 이때 온도를 상승하는 경우에는 히터를 통해 가열함으로써 적정 온도를 유지시킬 수 있어 문제가 없으나, 온도를 하강시키는 경우에는 그 냉각시간이 오래 걸리게 되어 작업시간에 로스(loss)가 발생하게 된다는 점 및 그로 인해 효율이 떨어지게 되는 문제점이 생기게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 송풍기와 송풍관을 구비하여 템퍼링로를 급속하게 냉각할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 이에 더하여 냉각부를 구비하여 냉각된 공기를 송풍하여 상기 템퍼링로의 온도를 급속하게 저감할 수 있어 공정시간을 단축하고 그에 따른 효율을 높일 수 있게 된다.
셋째, 냉각부의 일실시예에 따르면 볼텍스튜브를 이용하는 바, 별도의 온도하강에 필요한 에너지가 요구되지 않고 프레온가스와 같은 냉매도 불필요하여 에너지 절약에 효과적이면서도 환경오염을 유발하지도 않는 점 및 스파크나 전자파 등의 발생이나 영향을 받지 않아 근본적으로 안전함을 기할 수 있는 효과가 있다.
넷째, 송풍구를 다수개 설치함과 아울러 자동개폐덮개를 구비하여 미리 지정한 온도 이하로 하강하지 않도록 정확한 온도로 하강시키고 유지하도록 할 수 있어, 정확성과 효율성을 동시에 추구할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치의 개념도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치에서 냉각부의 일실시예를 간략히 도시한 개념도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치에서 냉각부의 또다른 일실시예를 간략히 도시한 개념도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법을 간략히 도시한 순서도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법에서 냉각부를 포함한 온도급속저감방법의 일실시예를 간략히 도시한 순서도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법에서 냉각부를 포함한 온도급속저감방법의 또다른 일실시예를 간략히 도시한 순서도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결 되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결 되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 간접적으로 연결 되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함 한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치의 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치에서 냉각부의 일실시예를 간략히 도시한 개념도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치에서 냉각부의 또다른 일실시예를 간략히 도시한 개념도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법을 간략히 도시한 순서도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법에서 냉각부를 포함한 온도급속저감방법의 일실시예를 간략히 도시한 순서도이며, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법에서 냉각부를 포함한 온도급속저감방법의 또다른 일실시예를 간략히 도시한 순서도로써 함께 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치에 있어서, 조질처리(QT)장치는, 담금질(Quenching)부(100), 템퍼링(Tempering)부(200) 및 상기 담금질부(100)와 템퍼링부(200)를 제어하는 제어부(300)로 구성되며, 상기 템퍼링부(200)는, 템퍼링로(220)의 온도를 하강시킬 수 있도록 유동공기를 발생하는 송풍기(230); 상기 송풍기(230)로부터 발생된 유동공기를 템퍼링로(220)에 전달하도록 상기 송풍기(230)와 상기 템퍼링로(220)의 하면을 연결하는 송풍관(232); 상기 송풍관(232)과 상기 템퍼링로(220)의 하면 연결부위인 다수개의 송풍구(234)를 개폐할 수 있도록 상기 제어부(300)에 의해 제어되는 자동개폐덮개(236);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 담금질부(100)는, 제품을 세척하고 공급하는 공급대(110); 상기 세척후 공급되는 제품을 가열로(130) 내부로 이동시키는 제1메시벨트(120); 상기 제1메시벨트(120)에 의해 이동되는 제품을 가열하는 가열로(130); 상기 가열로(130)에서 가열된 제품을 열처리유에 담가 냉각하는 열처리유탱크(140); 상기 열처리유탱크(140)에서 냉각된 제품을 물로 세척하는 수세탱크(150);를 포함하며, 상기 템퍼링부(200)는, 상기 수세탱크(150)에서 세척된 제품을 템퍼링로(220) 내부로 이동시키는 제2메시벨트(210); 상기 제2메시벨트(210)에 의해 이동되는 제품을 템퍼링하는 템퍼링로(220)를 포함한다.
앞서 설명한 바와 같이, 조질처리란 변태점의 적당한 온도로 가열하여 안정된 오스텐타이트로 유지한 다음 적당한 냉매로 급냉하는 담금질처리 후 기계적 특성에 맞게 다시 템퍼링처리를 한 열처리를 일컫는다. 여기서 담금질(Quenching)이란, 적정 온도로 가열한 뒤 급랭(急冷)함으로써 금속이나 합금의 내부에서 일어나는 변화를 저지(沮止)하여, 고온에서의 안정상태 또는 중간상태를 저온 ·온실에서 유지하는 조작으로 과거에는 소입(燒入)이라고도 하였다. 영어로 quenching은 그 뜻이 광범위하여 냉각뿐만 아니라 승온(昇溫)에 수반되어 일어나는 변화를 급열(急熱)함으로써 저지하는 경우에도 사용한다. 이 말은 원래 강철을 오스테나이트(γ상)의 상태로 가열하고 물 속 또는 기름 속에서 급랭하여 펄라이트로의 변화를 저지해서 담금질 조직을 얻는 조작을 말했으나, 오늘날에는 널리 ‘냉각에 의한 변화의 저지’라는 뜻으로 사용되고 있다. 또한, 템퍼링(Tempering)은 열처리의 일종으로, 담금질한 강은 경도(硬度)는 높아지나 재질이 여리게 되므로 A1 변태점 이하의 온도로 재가열하여 주로 경도를 낮추고, 점성(粘性)을 높이기 위한 열처리를 말한다. 템퍼링 방법에는 건식, 습식, 직접 템퍼링 등이 있다.
이러한 조질처리에 있어서 템퍼링공정은 제품에 따라 다양한 경도를 요구하며, 점성을 높여야 하므로 그 온도를 다양하게 변화시킬수 있어야 하는데 이러한 온도변화를 상온에서 변화시키는 경우 그 변화시간이 상당하게 된다. 이러한 변화시간을 단축시킬 수 있는 것이 본 발명의 특징이 된다.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치를 구성요소별로 자세히 살펴보기로 한다.
상기 템퍼링부(200)는, 템퍼링로(220)의 온도를 하강시킬 수 있도록 유동공기를 발생하는 송풍기(230); 상기 송풍기(230)로부터 발생된 유동공기를 템퍼링로(220)에 전달하도록 상기 송풍기(230)와 상기 템퍼링로(220)의 하면을 연결하는 송풍관(232); 상기 송풍관(232)과 상기 템퍼링로(220)의 하면 연결부위인 다수개의 송풍구(234)를 개폐할 수 있도록 상기 제어부(300)에 의해 제어되는 자동개폐덮개(236)를 더 포함한다.
상기 송풍기(230)는 상기 템퍼링로(220)에 출입되는 유동공기를 발생시켜 상기 템퍼링로(220)의 온도를 하강시키도록 하는 역할을 한다. 이러한 송풍기(230)는 통상의 산업에 사용 되는 일정한 유동공기를 발생시킬 수 있는 송풍기(230)로서, 상온의 공기 혹은 냉기를 외부로부터 끌어들여 상기 템퍼링로(220)로 유입하도록 한다.
상기 송풍관(232)은 상기 송풍기(230)의 전면에 연결되고, 상기 템퍼링로(220)의 하면과 연결되어 상기 송풍기(230)에 의해 발생된 유동공기가 상기 템퍼링로(220)로 유입되는 통로 역할을 하게 된다. 이러한 송풍관(232)과 상기 템퍼링로(220)의 하면의 연결부위를 송풍구(234)라고 칭하면 이러한 송풍구(234)를 다수개로 하여 빠른 시간안에 상기 템퍼링로(220)의 내부 온도를 하강시킬 수 있도록 할 수 있다. 또한, 송풍량이 많아 질수록 빠른 시간안에 템퍼링로(220)의 온도를 하강시킬 수 있으므로 송풍구(234)에 연결되는 송풍관(232)을 다수개로 할 수 있으며, 마찬가지로 유동공기 유동세기를 강하게 할 수 있도록 송풍기(230)를 다수개 설치할 수도 있을 것이다. 상기 송풍관(232)은 열에 잘 변형되지 않는 재질을 사용할 수 있다. 또한 송풍구(234)를 다수개로 하는 경우 모든 송풍구(234)에 송풍관(232)을 연결할 수도 있으며, 경우에 따라서 송풍구(234) 중 일부에만 송풍관(232)을 연결할 수 있도록 하여 제품의 요구 경도에 따른 필요 온도의 하강에 요구되는 시간을 조절하도록 할 수 있다.
상기 자동개폐덮개(236)는 상기 송풍구(234)를 개폐하는 역할을 하여, 상기 템퍼링로(220)의 온도를 하강시킬 필요가 있는 경우에는 상기 자동개폐덮개(236)를 개방하여 상기 송풍기(230) 및 상기 송풍관(232)을 통해 유동공기를 상기 템퍼링로(220)로 유입하고, 온도를 상승시키거나 유지할 필요가 있는 경우에는 이를 폐쇄하여 공기유입을 차단하게 된다. 이러한 상기 자동개폐덮개(236)는 다수의 송풍구(234)를 개폐하는 역할을 하게 되는데, 상기 템퍼링로(220)의 온도하강에 있어서 정확한 온도를 유지하기 위하여, 처음에는 모든 송풍구(234)의 자동개폐덮개(236)를 개방하여 빠른 시간안에 온도를 하강시키다가, 미리 지정한 온도에 거의 다다르는 경우 자동개폐덮개(236)를 순차로 일부 폐쇄하여 상기 미리 지정한 온도 이하로 하강하는 것을 방지하여 정확한 온도로 하강시키고 또한 유지할 수 있을 것이다. 이때 폐쇄하는 순서는 예컨대 단위면적당 다수개의 송풍구(234)가 있는 경우 단위면적당 한 개씩 폐쇄하고, 그 다음으로 두 개 , 다음엔 세 개를 폐쇄하여 종국에는 모든 송풍구(234)를 폐쇄하게 하여 상기 템퍼링로(220)의 전체 내부온도를 고르게 하강할 수 있도록 할 수 있다. 다수개의 송풍구(234)가 개방된 상태에서는 자칫하면 미리 지정한 온도 이하로 온도를 떨어지게 할 수 있고, 이러한 경우 다시 가열하여야 하는 비효율이 생길 수 있는 바 이러한 점을 방지하기 위한 것이다.
또한, 상기 템퍼링부(200)는, 냉각된 유동공기를 공급하기 위한 냉각부(250)를 더 포함할 수 있다.
상기 냉각부(250)는 상기 송풍기(230), 송풍관(232), 송풍구(234) 및 자동개폐덮개(236)를 통해 상기 템프링로에 유동공기를 공급하는데 더하여 냉각된 공기를 상기 템퍼링로(220)에 공급할 수 있도록 하여 온도저감을 급속하게 할 수 있는 역할을 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치에 있어서 상기 냉각부(250)는 크게 두 가지 실시예로 분류할 수 있으며, 하기에서 상기 냉각부(250)의 두 가지 실시예에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
첫째, 상기 냉각부(250)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 송풍관(232) 양측면에 연결되는 제1,2냉각챔버(262,263); 상기 송풍관(232)과 상기 제1,2냉각챔버(262,263)의 내부를 진퇴가능하고, 상기 제1,2냉각챔버(262,263) 중 어느 하나와 상기 송풍관(232)의 폭을 합한 길이만큼의 길이를 가지며, 상기 송풍관(232)에 의해 발생한 유동공기를 통과시킬 수 있는 다수의 통공(265)을 가지는 냉각판(264); 상기 냉각판(264)의 좌,우측에 연결된 제1,2온도센서(266,267); 상기 냉각판(264)의 좌, 우측이 상기 송풍관(232)에 교대로 진퇴할 수 있도록 상기 냉각판(264)에 동력을 전달하도록 연결된 실린더(268); 및 상기 제1,2온도센서(266,267)를 통해 감지된 상기 냉각판(264)의 온도에 따라 상기 냉각챔버, 상기 실린터를 제어하는 냉각제어부(270);를 포함할 수있다.
상기 제1,2냉각챔버(262,263)는, 상기 냉각판(264)을 냉각하는 역할을 한다. 냉각하는 방법에 관하여는 어떠한 방법을 사용하여도 무방하며, 예컨대 통상의 냉장고와 같이 냉매에 의한 열교환과 같은 방법을 사용할 수도 있을 것이다. 상기 제1냉각챔버(262)는 상기 송풍관(232)의 좌측에 연결되어 있는 것을 말하며, 상기 제2냉각챔버(263)는 상기 송풍관(232)의 우측에 연결되어 있는 것을 말한다. 상기 제1,2냉각챔버(262,263)는 상기 냉각판(264)이 삽입될 수 있는 구조를 형성하며, 상기 냉각판(264)이 삽입시마다 상기 냉각제어부(270)에 의해 상기 제1,2냉각챔버(262,263)가 교대로 가동되어 상기 냉각판(264)을 냉각시키게 된다. 즉 상기 냉각판(264)의 좌측부가는상기 제1냉각챔버(262)에 삽입되어 상기 제1냉각챔버(262)에 의해 냉각되며, 상기 냉각판(264)의 우측부는 상기 제2냉각챔버(263)에 삽입되어 상기 제2냉각챔버(263)에 의해 냉각되게 된다.
상기 냉각판(264)은,상기 송풍관(232)에 의해 발생한 유동공기를 냉각하는 역할을 수행한다. 그 형상은 상기 송풍관(232)과 상기 제1,2냉각챔버(262,263) 중 어느 하나의 폭을 합한 길이의 가로길이를 가지며, 세로길이는 상기 송풍관(232)의 폭과 동일 또는 그 이하의 길이를 가지는 직사각형의 플레이트 형상을 한다. 세로길이는 상기 송풍관(232)의 폭 이하로 하는 경우에 있어서, 세로길이가 너무 작은 경우 상기 냉각판(264)의 냉각효율이 감소할 것이므로 상기 송풍관(232) 폭의 2/3이상이 되도록 함이 공기의 냉각효율에 비추어 타당할 것이다. 또한, 상기 플레이트 형상에 통공(265)이 형성되어 송풍기(230)에 의해 발생된 유동공기가 통과하여 공기가 냉각될 수 있도록 한다. 또한, 상기 플레이트 형상의 모퉁이를 상기 송풍관(232)의 단면 형상에 맞추도록 하여 상기 냉각판(264)이 최대한 상기 송풍관(232) 내부에 위치하도록 하여 냉각효율을 높임과 동시에 에너지의 절약을 기할 수 있다. 예컨대 상기 송풍관(232)의 단면 형상이 원형인 경우라면, 상기 냉각판(264)의 모서리를 상기 송풍관(232)의 단면 형상인 원형으로 하여, 상기 송풍관(232)의 좌,우측 중 어느 하나가 상기 송풍관(232)의 내부로 삽입되었을 때 상기 송풍관(232)의 외부로 드러나는 상기 냉각판(264)이 존재하지 않도록 할 수 있어 효율을 높일 수 있게 된다. 또한, 상기 냉각판(264)의 두께는 냉각판(264)의 내부에 포함되는 냉매(예컨대, 물 등)가 유동할 수 있을 정도로써 1 내지 3cm이하로 할 수 있다.
상기 제1,2온도센서(266,267)는,상기 냉각판(264)의 온도를 측정하여 상기 냉각제어부(270)로 데이터를 전송하여 상기 냉각판(264)을 상기 제1,2냉각챔버(262,263)로 이동하도록 하는 역할을 한다. 즉 상기 제1온도센서(266)는 상기 냉각판(264)의 좌측부에 연결되어 있으며, 상기 제2온도센서(267)는 상기 냉각판(264)의 우측부에 연결되어 있다. 상기 제1온도센서(266)에서 상기 냉각판(264)의 좌측부의 온도가 올라가 더 이상 상기 송풍기(230)에서 발생된 유동공기를 냉각시키기에 부적절하다고 판단되는 온도를 감지하게 되면, 상기 냉각제어부(270)는 상기 실린더(268)를 통해 상기 냉각판(264)의 좌측부를 상기 제1냉각챔버(262)로 이동시킴과 동시에 상기 냉각판(264)의 우측부가 상기 송풍관(232) 내부로 이동하도록 하게 된다. 마찬가지로 상기 제2온도센서(267)의 경우에도 상기 냉각판(264)의 우측부의 온도가 올라가 더 이상 상기 송풍기(230)에서 발생된 유동공기를 냉각시키기에 부적절하다고 판단되는 온도를 감지하게 되면 상기 냉각제어부(270)는 상기 실린더(268)를 통해 상기 냉각판(264)의 우측부를 상기 제2냉각챔버(263)로 이동시킴과 동시에 상기 제1냉각챔버(262)에 의해 냉각된 상기 냉각판(264)의 우측부가 상기 송풍관(232) 내부로 이동하게 된다.
상기 실린더(268)는,상기한 바와 같이 상기 냉각판(264)을 좌, 우측으로 이동시키는 역할을 한다. 상기 냉각제어부(270)에 의해 제어된다. 상기 실린더(268)는 에어실린더(268)이든 유압실린더(268)이든 관계없이 상기 냉각판(264)을 좌, 우로 이동시킬 수 있으면 된다.
상기 냉각제어부(270)는, 송풍기(230)에 의해 발생한 유동공기를 냉각하는 역할을 하는 상기 제1,2냉각챔버(262,263), 상기 냉각판(264), 상기 제1,2온도센서(266,267) 및 상기 실린더(268)를 제어하는 역할을 한다. 즉 상기 템퍼링로(220)의 내부온도를 하강하여야 할 필요가 있는 때, 상기 제어부(300)에서 상기 냉각제어부(270)로 냉각부(250)를 가동하도록 제어하게 된다. 상기 냉각제어부(270)의 제어에 의해 상기 제1,2냉각챔버(262,263) 중 어느 하나가 먼저 가동되고, 가동된 상기 제1,2냉각챔버(262,263) 중 어느 하나의 내부에 이동된 상기 냉각판(264)이 냉각되고, 예를 들어 냉각된 상기 냉각판(264)이 좌측부인 경우, 상기 냉각판(264) 좌측부를 상기 송풍관(232) 내부로 이동하여 송풍관(232)에서 발생한 유동공기를 냉각하게 되며, 동시에 상기 냉각판(264) 우측부는 상기 제2냉각챔버(263)내부로 이동하여 냉각되게 된다. 상기 제1온도센서(266)에 의해 미리 지정한 온도가 측정되면, 상기 냉각판(264) 좌측부는 다시 상기 제1냉각챔버(262)로 이동하며 상기 냉각판(264) 우측부가 상기 송풍관(232) 내부로 이동하여 공기를 냉각하는 방법을 순환하게 된다. 이러한 방식으로 상기 냉각판(264) 좌, 우측부가 번갈아 가며 상기 송풍관(232) 내부의 공기를 냉각시키게 되며, 상기 템퍼링로(220)의 내부 온도가 미리 지정한 온도에 도달하면 상기 제어부(300)는 상기 냉각제어부(270)로 상기 냉각부(250)의 작동을 멈추도록 하게 된다.
둘째, 상기 냉각부(250)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 압축공기를 저장하는 압축공기저장부(272); 상기 압축공기저장부(272)가 중앙부에 연결되어 압축공기가 유입되면, 일측단부에서 냉기가 배출되는 볼텍스튜브(274)); 상기 볼텍스튜브(274))에서 배출되는 냉기를 저장하는 냉기저장부(276); 및 상기 냉기저장부(276)에 연결된 압력센서(278)를 통해 전달받은 압력을 토대로 압축공기의 상기 볼텍스튜브(274))로의 유입과 냉기의 상기 냉기저장부(276)로의 유입을 제어하는 냉기제어부(280);를 포함하도록 할 수 있다.
상기 압축공기저장부(272)는, 상기 볼텍스튜브(274))에 사용되는 압축공기를 저장하는 역할을 한다. 이는 통상의 압축공기저장탱크를 사용하거나, 공기를 압축하는 기능을 하는 에어콤프레샤를 사용하여도 무방하다. 압축공기를 상기 볼텍스튜브(274))에 공급할 수 있으면 족하다.
상기 볼텍스튜브(274))(vortex tube)는, 다른 말로 Ranque-Hilsch vortex tube라고도 하며 압축된 기체를 뜨거운 흐름과 차가운 흐름으로 분리시킨다. 뜨거운 부분의 온도는 200°C까지 올라가고 차가운 쪽 온도는 -50°C까지 떨어뜨릴 수 있다. 또한 가동부(moving part)가 없는 것이 특징이다. 압축된 공기가 와류실(swirl chamber)을 향해 분출되면 빠른속도로 가속되며 회전한다. 튜브 끝에 있는 원뿔형 노즐 때문에 튜브 바깥에서 회전하던 기체만 밖으로 빠져 나간다. 빠져나가지 못한 나머지 기체는, 바깥 소용돌이(vortex) 안쪽에서, 반대 방향으로 되돌아가는 힘을 받아 소용돌이를 일으키며 되돌아가게 된다. 이러한 반대방향으로 되돌아간 쪽이 냉기가 된다. 상기와 같이 생성된 냉기를 상기 템퍼링로(220)의 내부온도 저하에 사용하게 된다. 즉 압축공기를 상기 볼텍스튜브(274))로 공급하면 온기 출구에선 온기가 배출되고, 냉기 출구에서는 냉기가 배출된다. 이러한 냉기를 상기 냉기저장부(276)에 저장한 뒤 필요시 사용하게 되는 것이다. 볼텍스튜브(274))의 적정효율을 발생시키기 위해서는 공기압력이 5 ~ 7kgf/㎠ 가 적정하다.
상기 냉기저장부(276)는, 상기 볼텍스튜브(274))에서 배출되는 냉기를 저장하는 역할을 한다. 냉기를 외기와 분리하여 저장할 수 있는 저장소이면 어떤 형상, 어떤 재질을 사용하여도 관계없다. 통상의 공기 저장 탱크를 사용할 수도 있을 것이다.
상기 냉기제어부(280)는, 상기 냉기가 상기 냉기저장부(276)에 부족하다고 판단시 상기 압축공기저장부(272), 상기 볼텍스튜브(274))를 제어하여 발생한 냉기를 상기 냉기저장부(276)를 저장하도록 제어하는 역할을 한다. 이때 상기 템퍼링로(220)의 내부온도가 하강될 필요가 있는 때 상기 제어부(300)는 냉기를 상기 냉기저장부(276)에서 배출하도록 하게 된다.
다음으로, 본 발명의 일실시예에 따른 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법에 대해 살펴보도록 한다.
먼저, 도 4에 도시된 바와 같이, 공기를 냉각하지 않고 송풍만 하는 경우로서, 상기 템퍼링로(220)의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서, 상기 템퍼링로(220)의 내부온도를 인식하는 단계; 상기 제어부(300)에 의해 상기 송풍기(230) 작동단계; 상기 제어부(300)에 의해 상기 자동개폐덮개(236) 개방단계; 상기 제어부(300)에 의해 템퍼링로(220) 내부온도가 미리 지정한 온도에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 템퍼링로(220)의 내부온도가 미리 지정한 온도에 도달한 경우 송풍기(230)의 작동을 중지하고 자동개폐덮개(236)가 폐쇄되는 단계;를 포함할 수 있다.
즉 상기 템퍼링로(220)의 온도를 급속하게 저감할 필요가 있는 때 상기 템퍼링로(220)의 온도를 인식하고, 상기 제어부(300)에서 상기 송풍기(230)를 작동하고, 상기 송풍구(234)를 폐쇄하고 있는 자동개폐덮개(236)를 개방하여 상기 템퍼링로(220)로 유동공기를 유입하여 온도를 하강하게 되며, 상기 제어부(300)에 의해 템퍼링로(220) 내부온도가 미리 지정한 온도(상기 템프링로의 내부온도가 제품의 경도에 따라 필요한 온도)에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계를 거쳐 미리 지정한 온도에 도달하지 못한 경우 계속 송풍하게 되고, 미리 지정한 온도에 도달하게 되면 상기 송풍기(230)의 작동을 중지하고, 상기 자동개폐덮개(236)를 덮어 상기 송풍구(234)를 폐쇄하게 된다.
다음으로, 냉각된 공기를 통해 상기 템퍼링로(220)의 내부온도를 저감하는 방법에 대해 살펴본다. 이에는 두가지 실시예로 나눌 수 있다.
첫째, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 템퍼링로(220)의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서, 상기 템퍼링로(220)의 내부온도 인식단계; 상기 제1냉각챔버(262)내에서 상기 냉각판(264)의 좌측부가 냉각되는 단계; 냉각된 상기 냉각판(264)의 좌측부가 상기 송풍관(232) 내부로 이동하며, 상기 냉각판(264)의 우측부는 상기 제2냉각챔버(263)내부로 이동하여 냉각되는 단계; 상기 송풍기(230)가 작동하고, 상기 자동개폐덮개(236)가 개방되며, 상기 송풍관(232) 내의 상기 냉각판(264) 좌측부의 통공(265)을 통과한 냉기를 템퍼링로(220)에 유입시키는 단계; 상기 냉각판(264)의 좌,우측부가 상기 제1,2냉각챔버(262,263)내에서 교대로 냉각되며, 상기 송풍관(232) 내부에서 교대로 이동하는 단계; 상기 제어부(300)에 의해 상기 템퍼링로(220)의 미리 지정한 온도 도달여부를 판단하는 단계; 상기 템퍼링로(220)의 미리 지정한 온도에 도달한 경우 송풍기(230) 작동중지, 자동개폐덮개(236)의 폐쇄 및 냉각판(264)의 냉각 중지단계를 포함할 수 있다.
즉, 상기 송풍관(232) 내에 공기를 냉각할 수 있는 냉각부(250)를 설치하여 유동공기를 냉각시킨 후 상기 템퍼링로(220)의 내부로 유입할 수 있어 급속하게 상기 템퍼링로(220)의 내부온도를 하강시킬 수 있다. 구체적으로 살펴보면, 상기 템퍼링로(220)의 내부온도를 상기 제어부(300)가 인식하고 온도를 하강시킬 필요가 있는 때, 상기 제어부(300)에 의해 상기 제1냉각챔버(262)가 작동하여 상기 제1냉각챔번의 내부에 위치하는 상기 냉각판(264)의 좌측부가 냉각되고, 냉각된 상기 냉각판(264)의 좌측부가 상기 송풍관(232) 내부로 이동하여 상기 송풍기(230)에 의해 발생된 유동공기가 냉각되면서 상기 자동개폐덮개(236)가 개방되어 냉각된 공기가 상기 템퍼링로(220)로 유입됨과 동시에, 상기 냉각판(264)의 우측부는 상기 제2냉각챔버(263)내부로 이동하여 냉각되도록 한다. 상기 냉각판(264)의 좌,우측부가 상기 제1,2냉각챔버(262,263)내로 교대로 진입하여 냉각되고, 상기 송풍관(232) 내로 교대로 진입하여 상기 송풍관(232) 내의 유동공기를 냉각하는 방식을 되풀이 하며 냉각된 공기를 계속 상기 템퍼링로(220)로 유입되도록 하여 준다. 상기 제어부(300)에 의해 상기 템퍼링로(220) 내부의 온도가 미리 지정한 온도에 도달하였는지 여부를 판단하여 계속 냉각 및 송풍을 할 것인지를 결정한다. 송풍은 상기 제어부(300)에서 제어하며, 공기의 냉각은 상기 제어부(300)가 상기 냉각제어부(270)에 냉각부(250)의 작동을 명하면 상기 냉각제어부(270)에 의해 냉각부(250)가 제어된다.
둘째, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 템퍼링로(220)의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서, 상기 템퍼링로(220)의 내부온도 인식단계; 압축공기가 볼텍스튜브(274))로 유입하는 단계; 상기 볼텍스튜브(274))의 냉기 출구에서 냉기를 배출하는 단계; 상기 배출된 냉기를 상기 냉기저장부(276)에 저장하는 단계; 상기 저장된 냉기를 상기 송풍기(230) 및 상기 송풍관(232)을 통해 상기 템퍼링로(220)에 송풍하고 상기 자동개폐덮개(236)를 개방하는 단계; 상기 제어부(300)에 의해 상기 템퍼링로(220)의 미리 지정한 온도 도달여부를 판단하는 단계; 및 상기 템퍼링로(220)의 미리 지정한 온도에 도달한 경우 상기 송풍기(230) 작동중지, 상기 자동개폐덮개(236) 폐쇄 및 상기 압축공기의 상기 볼텍스튜브(274))로 유입을 중단하는 단계를 포함하도록 할 수 있다.
또한, 상기 템퍼링로(220)의 내부온도를 인식하여 온도를 하강시킬 필요가 있는 때, 상기 제어부(300)에 의해 상기 송풍기(230)가 작동하고, 상기 자동개폐덮개(236)가 개방되며, 상기 냉기저장부(276)에서 냉기가 배출되어 상기 송풍기(230)에 의해 상기 송풍관(232)을 따라 냉기가 상기 템퍼링로(220)의 내부로 유입된다. 이때 상기 냉기저장부(276)의 냉기가 외부로 배출됨에 따라 상기 냉기저장부(276)의 압력은 낮아지고, 이를 감지한 상기 냉기제어부(280)는 부족한 냉기를 채우기위해 냉기를 발생시키는 작업을 하게 된다. 즉 압축공기를 상기 볼텍스튜브(274))로 유입시켜 냉기를 생산하여 상기 냉기저장부(276)에 저장하도록 한다. 이러한 시스템에 의해 상기 템퍼링로(220)의 내부 온도가 미리 지정한 온도로 하강할 때 까지 상기 냉기저장부(276)에 냉기를 생산 저장하고, 상기 냉기저장부(276)에서 다시 상기 송풍기(230), 상기 송풍관(232) 및 상기 송풍구(234)를 통해 상기 템퍼링로(220)로 냉기가 유입되게 된다. 상기 템퍼링로(220)의 내부 온도가 미리 지정한 온도로 하강하면 상기 제어부(300)에 의해 상기 송풍기(230)의 작동이 중지되며 상기 자동개폐덮개(236)가 폐쇄되고, 또한 상기 냉기저장부(276)에서 더 이상 외부로 냉기가 배출되지 않아 상기 냉기저장부(276)의 내부 압력이 미리 지정한 압력에 도달하는 것을 상기 압력센서(278)를 통해 감지하면 상기 냉기제어부(280)는 냉기생산을 중지하도록 하는 방법으로 행할 수도 있다.
또한, 상기 냉기저장부(276)에 유입, 저장되는 냉기가 상기 냉기저장부(276)에서 배출되는 냉기보다 많은 경우, 상기 냉기제어부(280)에 의해 상기 냉기저장부(276)에 저장된 냉기에 의한 압력이 미리 지정한 압력에 도달하면, 압축공기의 상기 볼테스튜브로의 유입이 차단되며 냉기의 상기 냉기저장부(276)로의 유입도 차단되도록 할 수 있을 것이다. 만일 이와 반대로, 상기 냉기저장부(276)에 유입, 저장되는 냉기가 상기 냉기저장부(276)에서 배출되는 냉기보다 적은 경우에는 냉기 생산을 담당하는 상기 압축공기저장부(272) 및 상기 볼텍스튜브(274))의 용량을 크게 하여야 할 필요성이 있을 것이다.
상술한 바와 같은, 본 발명인 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치와 그방법은 다음과 같은 효과가 있다. 템퍼링은 제품에 점성을 부여함과 동시에 제품에 따라 경도를 조절하기 위한 것이므로 템퍼링로의 온도를 가변할 수 있어야 한다. 이때 온도를 상승하는 경우에는 히터를 통해 가열함으로써 적정 온도를 유지시킬 수 있어 문제가 없으나, 온도를 하강시키는 경우에는 그 냉각시간이 오래 걸리게 되어 작업시간에 로스(loss)가 발생하게 된다는 점 및 그로 인해 효율이 떨어지게 되는 문제점이 생기게 된다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 송풍기와 송풍관을 구비하여 템퍼링로를 급속하게 냉각할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이에 더하여 냉각부를 구비하여 냉각된 공기를 송풍하여 상기 템퍼링로의 온도를 급속하게 저감할 수 있어 공정시간을 단축하고 그에 따른 효율을 높일 수 있게 된다. 그리고, 냉각부의 일실시예에 따르면 볼텍스튜브를 이용하는 바, 별도의 온도하강에 필요한 에너지가 요구되지 않고 프레온가스와 같은 냉매도 불필요하여 에너지 절약에 효과적이면서도 환경오염을 유발하지도 않는 점 및 스파크나 전자파 등의 발생이나 영향을 받지 않아 근본적으로 안전함을 기할 수 있는 효과가 있다. 또한, 송풍구를 다수개 설치함과 아울러 자동개폐덮개를 구비하여 미리 지정한 온도 이하로 하강하지 않도록 정확한 온도로 하강시키고 유지하도록 할 수 있어, 정확성과 효율성을 동시에 추구할 수 있는 효과가 있다.
이상 설명한 본 발명은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양한 변형이나 응용이 가능하며, 본 발명에 따른 기술적 사상의 범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 담금질부 110: 공급대
120: 제1메시벨트 130: 가열로
140: 열처리유탱크 150: 수세탱크
200: 템퍼링부 210: 제2메시벨트
220: 템퍼링로 230: 송풍기
232: 송풍관 234: 송풍구
236: 자동개폐덮개 250: 냉각부
262,263: 제1,2냉각챔버 264: 냉각판
265: 통공 266,267: 제1,2온도센서
268: 실린더 270: 냉각제어부
272: 압축공기저장부 274: 볼텍스튜브
276: 냉기저장부 278: 압력센서
280: 냉기제어부

Claims (8)

  1. 조질처리(QT)장치는, 담금질(Quenching)부(100), 템퍼링(Tempering)부(200) 및 상기 담금질부(100)와 템퍼링부(200)를 제어하는 제어부(300)로 구성되며,
    상기 템퍼링부(200)는,
    템퍼링로(220)의 온도를 하강시킬 수 있도록 유동공기를 발생하는 송풍기(230);
    상기 송풍기(230)로부터 발생된 유동공기를 템퍼링로(220)에 전달하도록 상기 송풍기(230)와 상기 템퍼링로(220)의 하면을 연결하는 송풍관(232);
    상기 송풍관(232)과 상기 템퍼링로(220)의 하면 연결부위인 다수개의 송풍구(234)를 개폐할 수 있도록 상기 제어부(300)에 의해 제어되는 자동개폐덮개(236);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 담금질부(100)는,
    제품을 세척하고 공급하는 공급대(110);
    상기 세척후 공급되는 제품을 가열로(130) 내부로 이동시키는 제1메시벨트(120);
    상기 제1메시벨트(120)에 의해 이동되는 제품을 가열하는 가열로(130);
    상기 가열로(130)에서 가열된 제품을 열처리유에 담가 냉각하는 열처리유탱크(140);
    상기 열처리유탱크(140)에서 냉각된 제품을 물로 세척하는 수세탱크(150);를 포함하며,
    상기 템퍼링부(200)는,
    상기 수세탱크(150)에서 세척된 제품을 템퍼링로(220) 내부로 이동시키는 제2메시벨트(210);
    상기 제2메시벨트(210)에 의해 이동되는 제품을 템퍼링하는 템퍼링로(220); 및
    냉각된 유동공기를 공급하기 위한 냉각부(250);를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 냉각부(250)는,
    상기 송풍관(232) 양측면에 연결되는 제1,2냉각챔버(262,263);
    상기 송풍관(232)과 상기 제1,2냉각챔버(262,263)의 내부를 진퇴가능하고, 상기 제1,2냉각챔버(262,263) 중 어느 하나와 상기 송풍관(232)의 폭을 합한 길이만큼의 길이를 가지며, 상기 송풍관(232)에 의해 발생한 유동공기를 통과시킬 수 있는 다수의 통공(265)을 가지는 냉각판(264);
    상기 냉각판(264)의 좌,우측에 연결된 제1,2온도센서(266,267);
    상기 냉각판(264)의 좌, 우측이 상기 송풍관(232)에 교대로 진퇴할 수 있도록 상기 냉각판(264)에 동력을 전달하도록 연결된 실린더(268); 및
    상기 제1,2온도센서(266,267)를 통해 감지된 상기 냉각판(264)의 온도에 따라 상기 냉각챔버, 상기 실린더를 제어하는 냉각제어부(270);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 냉각부(250)는,
    압축공기를 저장하는 압축공기저장부(272);
    상기 압축공기저장부(272)가 중앙부에 연결되어 압축공기가 유입되면, 일측단부에서 냉기가 배출되는 볼텍스튜브(274));
    상기 볼텍스튜브(274))에서 배출되는 냉기를 저장하는 냉기저장부(276); 및
    상기 냉기저장부(276)에 연결된 압력센서(278)를 통해 전달받은 압력을 토대로 압축공기의 상기 볼텍스튜브(274))로의 유입과 냉기의 상기 냉기저장부(276)로의 유입을 제어하는 냉기제어부(280);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 템퍼링로(220)의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서,
    상기 템퍼링로(220)의 내부온도를 인식하는 단계;
    상기 제어부(300)에 의해 상기 송풍기(230) 작동단계;
    상기 제어부(300)에 의해 상기 자동개폐덮개(236) 개방단계;
    상기 제어부(300)에 의해 템퍼링로(220) 내부온도가 미리 지정한 온도에 도달하였는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 템퍼링로(220)의 내부온도가 미리 지정한 온도에 도달한 경우 송풍기(230)의 작동을 중지하고 자동개폐덮개(236)가 폐쇄되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 템퍼링로(220)의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서,
    상기 템퍼링로(220)의 내부온도 인식단계;
    상기 제1냉각챔버(262)내에서 상기 냉각판(264)의 좌측부가 냉각되는 단계;
    냉각된 상기 냉각판(264)의 좌측부가 상기 송풍관(232) 내부로 이동하며, 상기 냉각판(264)의 우측부는 상기 제2냉각챔버(263)내부로 이동하여 냉각되는 단계;
    상기 송풍기(230)가 작동하고, 상기 자동개폐덮개(236)가 개방되며, 상기 송풍관(232) 내의 상기 냉각판(264) 좌측부의 통공(265)을 통과한 냉기를 템퍼링로(220)에 유입시키는 단계;
    상기 냉각판(264)의 좌,우측부가 상기 제1,2냉각챔버(262,263)내에서 교대로 냉각되며, 상기 송풍관(232) 내부에서 교대로 이동하는 단계;
    상기 제어부(300)에 의해 상기 템퍼링로(220)의 미리 지정한 온도 도달여부를 판단하는 단계; 및
    상기 템퍼링로(220)의 미리 지정한 온도에 도달한 경우 송풍기(230) 작동중지, 자동개폐덮개(236)의 폐쇄 및 냉각판(264)의 냉각 중지단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 템퍼링로(220)의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서,
    상기 템퍼링로(220)의 내부온도 인식단계;
    압축공기가 볼텍스튜브(274))로 유입하는 단계;
    상기 볼텍스튜브(274))의 냉기 출구에서 냉기를 배출하는 단계;
    상기 배출된 냉기를 상기 냉기저장부(276)에 저장하는 단계;
    상기 저장된 냉기를 상기 송풍기(230) 및 상기 송풍관(232)을 통해 상기 템퍼링로(220)에 송풍하고 상기 자동개폐덮개(236)를 개방하는 단계;
    상기 제어부(300)에 의해 상기 템퍼링로(220)의 미리 지정한 온도 도달여부를 판단하는 단계; 및
    상기 템퍼링로(220)의 미리 지정한 온도에 도달한 경우 상기 송풍기(230) 작동중지, 상기 자동개폐덮개(236) 폐쇄 및 상기 압축공기의 상기 볼텍스튜브(274))로 유입을 중단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 템퍼링로(220)의 온도를 급속하게 저감하는 방법에 있어서,
    상기 냉기제어부(280)에 의해 상기 냉기저장부(276)에 저장된 냉기에 의한 압력이 미리 지정한 압력에 도달하면, 압축공기의 상기 볼텍스튜브로의 유입이 차단되며 냉기의 상기 냉기저장부(276)로의 유입도 차단되는 것을 특징으로 하는, 조질처리(QT) 템퍼링공정의 온도급속저감방법.
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