KR101830279B1 - 코일강판의 연속열처리장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 코일강판(1)을 공급하는 언코일러(10);와 열처리된 코일강판(1)을 되감는 리코일러(10'); 사이에 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)을 연속적으로 수행하는, 담금질부(100); 뜨임부(300); 공냉기(70); 가 배치되고, 담금질부 장력조정부(50);와 장력조절용 텐션패드(200);에 의하여 담금질이 수행되는 담금질부의 장력을 제어하고, 장력조절용 텐션패드(200);와 뜨임부 장력조정부(80);에 의하여 뜨임이 수행되는 뜨임부의 장력을 제어하되, 상기 담금질부와 뜨임부의 장력을 상이하게 제어하는 것이다.

Description

코일강판의 연속열처리장치{Coil steel continuous heat treatment apparatus}

본 발명은 코일강판의 연속열처리장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 언코일러에서 코일강판을 풀어내어 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering) 열처리를 연속적으로 수행하고 다시 리코일러로 되감는 열처리장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 부품소재로 사용되는 0.6 ~ 3.2㎜ 두께의 박판인 코일강판은, 프레스 금형에 맞는 크기로 절단한 후 프레스로 성형한다. 이 후 요구되는 기계적 성질을 만족시키기 위하여 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)을 수행한다. 이러한 열처리를 통해 자동차용 부품에 요구되는 성질, 즉 강도, 경도, 내마모성, 내충격성, 가공성, 자성 등의 제반 성능을 부여하여 자동차용 부품이 쓰이는 곳에 적합하도록 가공된다.

일반적으로 열처리라 함은 금속 재료를 융점 이하의 온도로 가열하고 냉각속도를 선택적으로 가감하여 필요로 하는 조직 및 성질을 갖게 하는 가열 및 냉각의 조작으로서 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering), 노말라이징 등이 있다.

이러한 열처리중에서 담금질(Quenching)인 가열 및 급냉과정 후 다시 가열 하여 공냉시키는 뜨임(Tempering)이 각각 수행하여야 하는데 이러한 단속적 열처리과정은 생산성이 크게 저하되는 단점이 있다.

또한 프레스에 의하여 성형된 자동차용 부품을 열처리로에 장입 후 가열하고 가열된 부품을 딥핑(Dipping)하여 냉각하는 방법으로는 변형이 심한 상태가 되어 교정하기 어려운 문제점과, 그에 따른 여러 가지 비용과 시간 손실을 초래하는 문제점을 내포하고 있다.

종래기술 1(대한민국등록특허공보 제10-0694559호, 유도가열에 의한 후판의 연속열처리 방법 및 장치)에는 선박용, 일반 및 용접구조용, 보일러 및 압력용기용, 라인 파이프용, 내후 및 내식강 등의 용도로 사용되는 고장력 및 고강도용 강판 또는 강관으로 사용되기 위한 후판의 연속 열처리 장치가 제시되어 있다.

상기 종래기술 1은 후판을 연속 유도가열 소입로를 통해 가하고, 가열된 후판을 냉각시켜 담금질(Quenching)한 후, 이송장치를 통해 연속 유도가열 뜨임(Tempering)로에 장입하여 뜨임(Tempering)을 행함으로써 후판을 연속적으로 열처리하여 생산성이 향상되고, 균일한 가열을 통해 양호한 조직과 기계적 성질을 향상시키며, 상/하부 이송 롤러를 통해 변형을 방지하며, 또한 후판의 용도에 맞게 연속 유도가열에 의하여 불림 공정과 풀림 공정 등의 연속 열처리 작업도 가능하도록 한 유도가열에 의한 후판의 연속 열처리 장치에 관한 것이다.

상기 종래기술 1은 6㎜ 이상의 두께와 25m 길이를 갖는 후판으로 연속적인 담금질(Quenching) 및 뜨임(Tempering)에 의하여 발생되는 변형을 예방하거나 교정하지 않는다.

또한 유도가열기 코일측에 전류를 통전시켜 자계를 발생시키고 후판측에 자계에 따른 유도전류를 발생시켜 줄열에 의하여 가열을 하므로, 후판의 표피층에 열이 발생되므로, 표피층과 내부 중심부와의 온도 편차가 발생하는 문제가 있었다.

대한민국등록특허공보 제10-0694559호(2007.3.07 등록)

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 0.6 ~ 3.2㎜ 두께인 박판의 코일강판을 연속적으로 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)을 수행하면서도 가열과 급냉에 의하여 발생되는 변형을 저감시키고, 유도가열에 의한 급속 가열로 인하여 발생되는 표피층과 내부중심부와의 온도편차를 해소하는 연속 열처리장치를 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 코일강판을 공급하는 언코일러;와 열처리된 코일강판을 되감는 리코일러; 사이에 담금질(Quenching)과 탬퍼링을 연속적으로 수행하는 담금질부, 뜨임부, 공냉기가 배치되고, 담금질부 장력조정부와 장력조절용 텐션패드에 의하여 담금질(Quenching)이 수행되는 담금질부의 장력을 제어하고, 장력조절용 텐션패드와 뜨임부 장력조정부에 의하여 뜨임(Tempering)이 수행되는 뜨임부의 장력을 제어하되, 상기 담금질부와 뜨임부의 장력을 상이하게 제어하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 담금질부는 담금질용 1차 유도가열기; 담금질용 2차 유도가열기; 담금질 온도유지로; 급냉기; 순으로 이루어진다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 담금질용 1차 유도가열기;는 코일강판을 폭방향으로 감싸는 폐쇄형이고, 상기 담금질용 2차 유도가열기;는 코일강판의 폭보다 큰 폭을 갖는 직사각형이고 상부와 하부 한쌍으로 이루어진다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 담금질용 1차 유도가열기;는 강의 자기변태점(A2) 온도까지 가열하고, 상기 담금질용 2차 유도가열기;는 강의 담금질(Quenching) 온도인 850 ~950℃의 범위로 가열하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 담금질용 1, 2차 유도가열기;의 급속가열로 인하여 발생된 코일강판의 폭방향 온도편차 감소와, 강의 오스테나이트 변태 후 소정시간 유지시키기 위한 상기 담금질 온도유지로;를 추가로 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 급냉기;는 코일강판의 상부와 하부에 각각 냉수를 공급할 수 있는 냉수공급노즐이 마련되고, 코일강판의 두께에 따라 냉수노즐과 코일강판간의 간격을 일정하기 유지시키는 노즐 높이 조절수단을 추가로 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 뜨임부;는 뜨임용 유도가열기; 뜨임 온도유지로; 순으로 이루어진다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 텀퍼링부;와 상기 공냉기; 사이에 레벨러가 마련된다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 언코일러;와 담금질부 장력조정부; 사이에는 코일강판의 끝단부를 절단하고, 다른 코일강판의 선단부를 절단하는 절단기와 코일강판의 끝단부와 다른 코일강판의 선단부를 용접하는 용접기;를 추가로 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른 상기 뜨임부 장력조정부;와 상기 리코일러; 사이에는 열처리완료된 코일강판을 소정간격의 시트형 강판으로 절단하는 열처리완성품 절단기;를 추가로 포함한다.

본 발명의 일 측면에 따른 코일강판의 두께는 0.6 ~ 3.2㎜ 이고, 폭은 200 ~ 500㎜ 이다.

본 발명에 따른 코일강판의 연속 열처리장치에 의하면, 0.6 ~ 3.2㎜ 두께의 강판을 가열 및 급냉, 다시 가열하는 연속적인 열처리과정에서 발생되는 폭 방향의 변형을 장력조정부를 통하여 최소화할 수 있다.

본 발명에 따른 코일강판의 연속 열처리장치에 의하면, 상기 장력조정부는 담금질부와 뜨임부의 장력을 각각 제어하여 코일강판별의 두께에 따라 변형을 최소화시키도록 제어하여 강판의 폭방향 변형을 낮출 수 있다.

본 발명에 따른 코일강판의 연속 열처리장치에 의하면, 상기 담금질부는 1,2차 유도가열기와 뜨임용 유도가열기를 통하여 급속적으로 원하는 가열온도에 도달시켜 가열시간을 단축함으로써 열처리 시간을 단축하고, 가열에 필요한 가열로를 짧게 할 수 있어 연속열처리장치의 전체길이를 줄일 수 있다.

본 발명에 따른 코일강판의 연속 열처리장치에 의하면, 종전의 프레스 성형 후 열처리시 발생되는 변형되는 문제를 프레스 성형이전에 열처리한 후 성형함으로써 열처리 변형을 프레스 성형전에 해결하고, 프레스이후 추가적인 교정공정을 배제시킬 수 있다.

본 발명에 따른 코일강판의 연속 열처리장치에 의하면, 코일강판 상태에서 원하는 기계적 성질을 만족시키도록 열처리됨으로써 프레스 성형후 열처리공정에 의해 발생되는 소재의 재고량을 줄일 수 있어 공정단축에 따른 소재 재고비용을 절감할 수 있다.

본 발명에 따른 코일강판의 연속 열처리장치에 의하면, 담금질(Quenching)에 의하여 발생된 변형을 뜨임(Tempering) 가열에 의하여 코일강판을 가열시킨 이후 레벨러를 배치하여 교정함으로써 열처리 변형을 저감할 수 있다.

본 발명에 따른 코일강판의 연속 열처리장치에 의하면, 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)의 연속열처리 이후에 열처리완료된 코일강판을 소정간격의 시트형 강판으로 절단하는 열처리완성품 절단기를 구비하여 금형에 맞는 길이로 절단함으로써 별도의 절단공정이 불필요함으로 생산성이 향상된다.

도 1은 본 발명의 코일강판의 연속열처리장치 전체배치도이다.
도 2는 본 발명의 본 발명의 절단기 및 용접기의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 담금질부 장력조정부의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 담금질부 장력조정부 및 담금질부의 배치도이다.
도 5는 본 발명의 급냉기의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 장력조정용 텐션패드 구성도이다.
도 7은 본 발명의 뜨임부와 뜨임 장력부 배치도이다.
도 8은 본 발명의 뜨임부 장력조정부 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다. 각 실시 예는 발명의 다양한 관점을 설명한다. 예를 들면, 일 실시 예에 관하여 기술된 특징은 또 다른 실시 예로 대체되기 위한 또 다른 전형으로 사용될 수 있다.

본 발명의 코일강판(1)의 담금질(Quenching) 및 뜨임(Tempering) 연속 열처리장치는 코일형태의 강판을 언코일러(10)에서 풀어내어 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)의 열처리를 수행하고 열처리 완성된 코일강판을 다시 리코일러에 의하여 되감는 장치로써, 코일상태의 코일강판(1)을 풀어내면서 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)을 수행하고 이를 다시 되감는 과정을 연속적으로 수행하도록 하기 위하여 필요한 일체의 구성요소로 구성된다.

도 1을 살펴보면, 본 발명에 따른 코일강판(1)을 풀어내면서 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering) 후 되감는 과정을 연속적으로 수행하기 위하여 언코일러(10), 절단기(20), 용접기(30), 텐션패드(40), 담금질부 장력조정부(50), 담금질용 1차 유도가열기(110), 담금질용 2차 유도가열기(120), 담금질 온도유지로(130), 급냉기(140), 장력조절용 텐션패드(200), 뜨임용 유도가열기(310), 뜨임 온도유지로(320), 레벨러(60), 공냉기(70), 뜨임부 장력조정부(80), 열처리완성품 절단기(90), 리코일러(10') 순으로 배치된다.

본 발명의 코일강판의 연속 열처리장치의 구성을 설명한다.

도 1의 언코일러(10)는 로딩된 코일강판(1)을 풀어내어 담금질(Quenching) 열처리부로 보내기 위한 구성이다.

도 2에 개시된 절단기(20)는 선행 열처리되는 코일강판(1)이 언코일러(10)에 의해 풀리면서 공급되어 코일강판(1)의 마지막 끝단부를 후행공급 코일강판(1)의 선단부와 용접결합시키기 위한 용접단면을 형성시키기 위하여 강판을 진행방향의 직각인 폭방향으로 절단한다. 이후 후행 열처리시키기 위한 다음번 코일강판(1)을 언코일러(10)에 로딩한 후 선단부를 강판의 진행방향의 직각인 폭방향으로 절단한다. 절단기(20)의 상부커터(21)가 하부커터(22) 방향으로 이동하여 코일강판(1)의 폭방향 단면을 절단한다.

도 2에 용접기(30)가 개시되어 있다. 용접기(30)는 선행 열처리되는 코일강판(1)의 끝단부 절단면과 후행 열처리시키기 위한 코일강판(1)의 선단부 절단면을 용접에 의하여 결합시킨다. 용접받침(32)의 상부에 선행 코일강판(1)의 끝단부 절단면을 위치시키고, 후행 코일강판(1)의 선단부 절단면을 위치시키고, 선행 코일강판(1)은 고정지그(34)가 고정하고, 후행 코일강판(1)은 고정지그(33)가 고정한 상태에서 용접팁(31)이 하강하여 코일강판(1)의 폭방향으로 이동하면서 용접한다.

도 1에 개시된 텐션패드(40)은 언코일러(10)와 후술할 담금질(Quenching)부 장력조정부(50)사이의 장력을 부여하는 역할을 한다.

도 3에 개시된 담금질부 장력조정부(50)와 후술할 장력조절용 텐션패드(200) 사이에는 담금질(Quenching)용 1차 유도가열기(110), 담금질(Quenching)용 2차 유도가열기(120), 담금질(Quenching) 온도유지로(130), 급냉기(140)가 배치되어 있는데 담금질(Quenching)을 위하여 상온의 코일강판(1)을 가열하면, 코일강판(1)이 늘어나게 된다. 이 때 담금질부 장력조정부(50)는 장력조절용 텐션패드(200)와의 상이에서 담금질부의 가열에 의하여 코일강판(1)의 늘어남으로 인하여 처짐이 발생하여 가열로의 하부을 스치면 코일강판(1)의 하부에 불량이 발생하게 되므로, 담금질(Quenching) 공정에서 가열에 의하여 늘어나는 길이를 수평으로 유지시키도록 장력을 부여하는 기능을 수행한다.

상기 담금질부 장력조정부(50)는 가이드롤(51), 펀치롤(52), 덴서롤(53), 지레바(54), 무게추1(55), 무게추2(57), 로드셀(59)로 이루어져 있다. 코일강판(1)이 공급되면 가이드롤(51)을 거쳐 펀치롤(52)의 하부를 감싸고 덴서롤(53)의 상부를 거쳐 담금질용 1차 유도가열기(110)로 공급된다. 이때 후행되는 장력조절용 텐션패드(200) 사이에 발생되는 장력은 덴서롤(53)의 축에 설치된 로드셀(59)에 의하여 검출된다. 장력이 부족할 경우에는 무게추2(57)의 무게를 증가시켜 펀치롤(52)을 하부로 이동시켜 코일강판(1)을 하부로 당겨주고, 장력이 과다할 경우에는 무게추2(57)의 무게를 감소시켜 펀치롤(52)을 상부로 이동시켜 코일강판(1)의 위치를 올려주어 장력을 감소시키는 방법을 사용하거나 무게추1(55)의 무게를 증감시키는 것도 가능하다. 이때 지렛대(54)는 가이드롤(51)의 축을 기준으로 좌우 회전된다.

도 4에 개시된 담금질용 1차 유도가열기(110)는 상온의 코일강판(1)을 급속하게 승온시키는 기능을 수행한다. 유도가열은 코일에 전류를 흘려 자계를 발생시키고, 강판에 자계에 따른 유도전류를 발생시켜 줄열에 의하여 가열하는 것으로 강자성체인 코일강판(1)을 급속하게 가열할 수 있다. 상기 담금질(Quenching)용 1차 유도가열기(110)의 유도코일은 코일강판(1)의 외면을 감싸도록 형성되어 있다. 즉 상기 담금질용 1차 유도가열기(110)의 유도코일의 중앙부에 형성된 빈공간으로 코일강판(1)이 통과하면서 가열되는 구조를 갖는다. 상기 담금질용 1차 유도가열기(110)에 의하여는 강의 자기변태점(A2) 온도까지 가열한다.

도 4에 개시된 담금질용 2차 유도가열기(120)는 상기 담금질용 1차 유도가열기(110)에서 가열된 코일강판(1)을 강의 담금질(Quenching) 온도인 850 ~950℃의 범위로 가열한다. 상기 담금질용 2차 유도가열기(120)는 코일강판(1)의 폭보다 큰 폭을 갖는 직사각형이고, 상부와 하부에 한쌍씩으로 구성되고, 본 발명에는 총 2쌍이 배치된다.코일강판의 두께가 증가되면 담금질용 2차 유도 가열기(120)가 증가된다.

도 4에 개시된 담금질(Quenching) 온도유지로(130)는 상기 담금질용 1, 2차 유도가열기(110, 120)에서 가열된 코일강판(1)이 통과한다.

유도가열은 코일에 전류를 흘려 자계를 발생시키고, 강판에 자계에 따른 유도전류를 발생시켜 줄열에 의하여 가열하는 것으로 강자성체인 코일강판(1)은 유도가열에 의하여 강판의 표층부근에 전류가 흘러 강판의 표층에서 발열한다. 이러한 유도가열에 의해서는 코일강판(1)의 표층과 중심부의 온도가 불일치하게 된다.

이와 같이 유도가열에 의해서는 강판의 표층과 중심부의 온도가 불일치하게되는 문제점을 해결하기 위하여 상기 담금질(Quenching) 온도유지로(130)는 상기 담금질용 1, 2차 유도가열기(110, 120)에서의 급속가열로 인하여 발생된 코일강판(1)의 폭방향 온도편차를 감소시키고, 상기 담금질(Quenching)용 1, 2차 유도가열기(110, 120)에서 주도 가열된 표층이외에 중심부를 모두 오스테나이트 변태시킨 후 소정시간 유지시키기 위한 것이다.

도 4와 도 5에 개시된 급냉기(140)는 상기 담금질부인 담금질용 1, 2차 유도가열기(110,120)와 담금질(Quenching) 온도유지로(130)에서 코일강판(1)의 폭방향 온도편차없이 균일하게 가열되고 강판의 표층과 중심부 모두 오스테나이트 변태된 코일강판(1)을 급속냉각시키는 역할을 수행한다.

상기 급냉기(140)는 코일강판(1)이 통과하는 과정에서 강판의 상부에 마련된 상부노즐(1411,1431,1451)과 하부에 마련된 하부노즐(1421,1441,1461)이 코일강판(1)을 향하여 고압의 물 또는 염욕을 분사한다. 이 때 강판과 분사노즐 간의 거리를 좁혀 분사함으로써 담금질(Quenching) 과정에서 발생된 산화물을 고압의 물에 의하여 제거할 수 있고, 고압수에 의하여 먼저 강판의 표면을 냉각한 물을 밀어내면서 냉각수를 지속적으로 공급하여 계속해서 냉수를 강판의 표면에 공급하여 코일강판(1)을 급속하게 냉각시킬 수 있다. 강판의 두께에 맞는 강판과 분사노즐 사이의 거리를 유지하기 위하여 구동모터(1414)에 의해 상부노즐과 하부노즐을 연동시켜 간격을 좁히거나 넓히도록 구동제어한다. 또한 강판에 분사하는 냉각수의 압력은 별도의 가압탱크(미도시)에 의하여 압력을 제어한다.

도 1과 도 6에 개시된 장력조정용 텐션패드(200)는 상기 담금질부 장력조정부(50)와, 후술하는 뜨임부 장력조정부(80) 사이에 위치하여 담금질부에서의 장력과 뜨임부에서의 장력을 조정하는 역할을 수행한다.

상기 장력조정용 텐션패드(200)는 상부패드(201)와 상부패드(201)의 하부에 밀착결합되는 탄성을 갖는 섬유재질의 상부마찰재(202), 하부패드(203)와 하부패드(203)의 하부에 밀착결합되는 탄성을 갖는 섬유재질의 하부마찰재(204)로 이루어지고, 상부마찰재(202)와 하부마찰재(204)사이에 담금질(Quenching)된 코일강판(1)이 통과된다. 코일강판(1)을 눌러주는 가압력은 상부에 마련된 가압실린더(205)에 의하여 필요로 하는 가압력을 발생한다. 상기 가압되어 밀착된 상부마찰재(202)와 하부마찰재(204)사이를 통화하면서 급냉기(140)의 고압냉각수에 의하여 제거되지 않고 남아 있는 산화물이 제거된다.

도 7에 개시된 뜨임부(300)는 뜨임용 유도가열기(310)와 뜨임(Tempering) 온도유지로(320)로 구성된다.

상기 뜨임용 유도가열기(310)는 급속냉각된 코일강판(1)의 담금질(Quenching)에 따른 잔류응력을 제거하기 위하여 요구되는 온도로 코일강판(1)을 가열하는 기능을 수행한다. 상기 뜨임용 유도가열기(310)는 코일강판(1)의 폭보다 큰 폭을 갖는 직사각형의 상부와 하부에 한쌍이 배치된다.

도 7에 개시된 뜨임(Tempering) 온도유지로(320)는 상기 뜨임용 유도가열기(310)에서 가열된 코일강판(1)의 폭방향 온도편차없이 균일하게 가열되고 강판의 표층과 중심부 모두 균일한 온도가 되도록 하는 역할을 수행한다.

도 7에 개시된 레벨러(60)는 담금질부(100)와 뜨임부(300)를 거치는 동안 코일강판(1)에 발생한 폭방향 변형을 교정하는 기능을 수행한다. 이 레벨러(60)는 텐션패드(200)와 뜨임부 장력조정롤(80) 사이의 뜨임부 장력구간(B) 내에 위치되어 있어서, 코일강판(1)의 두께에 따른 적정 장력하에서 교정을 하기 때문에 코일강판(1)의 폭방향 변형을 교정하는데 매우 효과적이다. 또한 뜨임(Tempering) 온도유지로(320)에서 나온 코일강판(1)은 뜨임(Tempering)온도인 Ac₁ 이하, 예를 들면 450 ~550℃ 사이의 온도범위인 고온의 온도에서 레벨링되므로, 변형된 코일강판(1)을 교정하는데 작은 외력만으로도 충분한 교정을 할 수 있다.

도 7에 개시된 공냉기(70)는 레벨러에서 교정된 코일강판(1)에 상온의 공기를 분사시켜 뜨임(Tempering)된 코일강판(1)을 냉각시키는 것으로, 상기 공냉기(70)는 코일강판(1)의 상부와 하부에서 공기를 분사한다. 공냉용 공기의 온도와 분사압력은 코일강판(1)의 두께, 뜨임(Tempering) 온도, 피열처리재인 코일강판(1)의 이송속도 등에 따라 제어되고, 가압탱크(미도시)와 쿨러(미도시)를 마련하여 공냉용 공기의 온도와 압력을 제어한다.

도 7에 개시된 뜨임부 장력조정롤(80)은 상기의 장력조정용 텐션패드(200)와 인장력을 발생시켜 뜨임부(300)에서 발생할 수 있는 코일강판(1)의 처짐과 가열과 냉각에 따른 폭방향 변형을 감소시키는 기능을 수행하고, 앞서 설명한 레벨러(60)의 교정효과를 극대화시킨다.

상기 뜨임부 장력조정롤(80)은 구동롤(81)과 고정롤(82), 가이드롤(83), 덴서롤(84), 구동롤(81)의 위치조정수단(85,86,87)으로 구성되어 있다. 장력조정은 구동롤의 위치조정수단인 구동실린더(86)를 상하 구동시켜 구동롤(81)의 위치를 상하로 이동시켜 장력을 조정하고, 장력은 검출은 덴서롤(84)의 축에 설치된 로드셀(미도시)이 검출한다.

도 1에 개시된 열처리완성품 절단기(90)은 코일강판(1)을 풀어서 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)을 마친 강판을 필요에 따라 수요자가 원하는 길이로 절단하여야 하는 경우에 필요한 열처리완성품 절단기(90)이다. 이 열처리완성품 절단기(90)가 전체 설비에 마련되지 않으면 열처리 완성된 코일강판(1)을 후술할 리코일러(10')에 되감은 후 다시 언코일러(10)에 로딩한 후 코일강판(1)을 풀어서 절단기에 의해 필요로 하는 길이를 세팅하여 절단하여야만 하는 불편함이 있게 된다. 따라서 본 발명의 코일강판(1)을 연속 열처리하는 장치에 열처리완성품 절단기(90)를 마련하는 것은 중요하다.

도 1에 개시된 리코일러(10')는 코일강판(1)을 연속하여 담금질(Quenching), 뜨임(Tempering) 열처리하고 열처리 완성된 코일강판(1)을 되감는 역할을 한다.

이하에서는 본 발명의 코일형태의 강판을 언코일러(10)에서 풀어내어 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)의 열처리를 연속적으로 수행하고, 열처리 완성된 코일강판(1)을 다시 리코일러에 의하여 코일강판(1)을 되감는 과정을 연속적으로 수행하는 운전과정을 설명한다.

먼저, 피열처리재인 코일강판(1)은 언코일러(10)에 로딩된다. 로딩된 코일강판(1)을 풀어서 코일강판(1)의 선단부를 절단기(20)에 의하여 절단한다. 코일강판(1)의 선단부를 절단하는 이유를 선행 열처리되고 있는 코일강판(1)의 말단부와 용접시켜 연속적으로 코일강판(1)을 열처리 공정으로 공급시키기 위한 것이다.

절단기(20)에 의해 진행방향의 직각인 폭방향으로 절단된 선단부와 선행 코일강판(1)의 끝단부 단면을 맞대어 용접기(30)에 의하여 용접한다. 용접시 선행 코일강판(1)의 끝단부의 고정은 고정지그(34)가 고정하고, 후행공급 코일강판(1)은 고정지그(33)가 고정한 상태에서, 용접받침(32)의 상부에 선행공급 코일강판(1)의 끝단부 절단면과 후행공급 코일강판(1)의 선단부 절단면이 위치되면, 용접팁(31)이 하강하여 코일강판(1)의 폭방향으로 이동하면서 용접한다.

상기 절단기(20)와 용접기(30)는 선행 코일강판(1)의 열처리가 마무리되고, 후행 코일강판(1)이 공급될 때, 필요한 장치이다.

선행 코일강판(1)의 끝단부와 후행 코일강판(1)의 선단부가 용접된 후 텐션패드(40)를 통과한다. 이 텐션패드(40)는 언코일러(10)와 담금질(Quenching)부 장력조정부(50) 사이에 위치되어 언코일러(10)와 담금질부 장력조정부(50) 간의 일정한 장력을 부여하는 역할을 수행한다.

텐션패드(40)를 통과한 코일강판(1)은 담금질부 장력조정부(50)의 가이드롤(51), 펀치롤(52), 덴서롤(53) 순으로 이동한다. 상기 담금질부 장력조정부(50)는 다음공정인 담금질부(100)인 담금질용 1차 유도가열기(110), 담금질용 2차 유도가열기(120), 담금질(Quenching) 온도유지로(130), 급냉기(140)를 거치면서 열처리되는데 담금질(Quenching)을 위하여 상온의 코일강판(1)을 가열하면, 코일강판(1)이 늘어나게 된다. 이 때 코일강판(1)의 늘어남으로 인하여 처짐이 발생하여 가열로의 하부을 스치면 코일강판(1)의 하부에 불량이 발생하게 되므로, 담금질(Quenching) 공정에서 가열에 의하여 늘어나는 길이를 수평으로 유지시키도록 장력을 부여하는 기능을 수행한다. 이때 장력의 증감은 펀치롤(52)의 위치를 변화시켜 제어한다.

상기 담금질(Quenching)부 장력조정부(50)를 통과한 코일강판(1)은 담금질용 1차 유도가열기(110)로 공급된다. 상기 담금질용 1차 유도가열기(110)는 코일강판(1)의 진행방향의 직각방향인 폭방향으로 강판의 외면을 감싸는 형태의 유도코일로서 중앙부의 공간으로 코일강판(1)이 통과하는데 이때 담금질용 1차 유도가열기(110)에 의하여 가열되는 온도는 강의 자기변태점(A2) 온도까지 가열되고, 이후 담금질용 2차 유도가열기(120)에 의하여 강의 담금질(Quenching) 온도인 850 ~950℃의 범위로 가열된 후, 담금질(Quenching) 온도유지로(130)에서 상기 담금질용 1, 2차 유도가열기(110, 120)에서 주도 가열된 표층 이외의 중심부를 가열시켜 온도를 유지시킴으로서, 코일강판(1) 모두를 오스테나이트 변태시키고, 소정시간 유지시킨다.

상기 담금질(Quenching) 온도 유지로(130)를 통과한 코일강판(1)은 급냉기(140)로 공급된다, 급냉기(140)에서는 코일강판(1)의 상부와 하부에 냉수를 공급하는 노즐이 폭방향으로 배치되고 노즐을 3구역으로 구분하고, 각 구역마다 3열씩 배치하되, 각 열을 코일강판(1)의 폭방향으로 소정간격으로 이격시켜 배치한다.

상기 담금질(Quenching) 온도 유지로(130)를 통과하여 상기 급냉기(140)로 유입된 1,2구역(q1, q2)의 상부노즐과 하부노즐은 담금질(Quenching)된 코일강판(1)의 진행방향으로 분사하고 3구역(q3)의 분사는 코일강판(1)의 진행방향과는 반대방향으로 분사한다. 이때 분사냉수의 온도는 20 ~ 26℃이고 분사압력은 1.5 ~ 5 kgf/cm²이다. 상기 담금질(Quenching) 공정으로 인하여 발생되는 코일강판(1)의 산화물은 상기 냉수분사압력에 의하여 분리 제거된다.

상기 급냉기(140)을 통과한 코일강판(1)은 장력조정용 텐션패드(200)로 공급된다. 상기 담금질(Quenching) 과정에서 강판의 두께가 두꺼우면 코일강판(1)의 자중이 증가하므로 얇은 두께보다 상대적으로 더 처지고, 가열온도가 높으면 연성이 더 증가하므로, 더 처진다. 따라서 두께와 온도에 따라 40 ~ 150 kgf/cm²의 압력을 가한다.

상기 담금질부 장력조정롤(50)과 장력조정용 텐션패드(200) 사이의 구간을 담금질부 장력구간(A)이라 한다. 이 담금질부 장력구간(A)의 장력은, 장력조정용텐션패드(200)와 뜨임부 장력조정롤(80) 사이의 뜨임부 장력구간(B)의 장력에 비하여 작은 장력을 갖는다. 이는 담금질부에서 850 ~ 950℃ 의 고온에서 장력이 크면 코일강판이 과도한 인장력에 의하여 파단될 수 있기 때문에 코일강판(1)이 처짐에 따른 코일강판 하면의 스크레치 등의 불량이 발생하지 않을 정도의 처짐 방지만을 한다. 그리나, 뜨임부 장력구간(B)은 담금질과 뜨임에 의하여 발생하는 폭방향 변형을 교정하여야 하므로, 중간에 레벨러(60)를 배치하고 교정에 도움이 될 수 있도록 하기 위하여 뜨임부 장력구간(B)에서의 장력이 상대적으로 큰 장력을 가한다.

상기 장력조정용 텐션패드(200)를 통과한 코일강판(1)은 담금질(Quenching)에 의하여 발생된 열처리 잔류응력을 제거하기 위하여 뜨임(Tempering)을 수행하는데 먼저 뜨임용 유도가열기(310)로 공급된다. 이 때 가열되는 온도는 Ac₁ 이하인 450 ~550℃ 의 온도범위이다. 이 후 뜨임(Tempering) 온도유지로(320)로 공급되어 상기 뜨임용 유도가열기(310)에서 가열된 코일강판(1)의 폭방향 온도편차를 없애기 위하여 균일하게 가열되고 강판의 표층과 중심부 모두 균일한 온도가 되도록 하는 역할을 수행한다.

상기 뜨임(Tempering) 온도유지로(320)를 통과한 코일강판(1)은 레벨러(60)로 공급된다, 상기 담금질(Quenching) 공정과 탬퍼링과정에서 코일강판(1)은 폭방향으로 변형이 발생된다. 이 변형을 교정하기 위한 과정이 레벨러(60)이고, 특히 뜨임(Tempering) 온도유지로(320)를 통과한 코일강판(1)은 온도가 450 ~550℃ 의 범위이므로, 변형을 교정하는데 유리하고, 또한 상기 장력조정용 텐션패드(200)와 뜨임(Tempering)부 장력조정롤(80)에 의하여 상기 담금질부 장력구간(A)에 비하여 콘 장력상태에서 레벨링 교정을 수행하므로, 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)에 의한 변형을 교정하는데 매우 효과적이다.

상기 레벨러에서 교정된 코일강판(1)에 상온의 공기를 분사시켜 뜨임된 코일강판(1)을 냉각시키는 공냉기(70)로 공급된다. 상기 공냉기(70)로 공급된 코일강판(1)의 상부와 하부에서 상온의 공냉용 공기를 분사한다. 공냉용 공기의 온도와 분사압력은 코일강판(1)의 두께, 뜨임 온도, 피열처리재인 코일강판(1)의 이송속도 등에 따라 제어되고, 가압탱크(미도시)와 쿨러(미도시)를 마련하여 공냉용 공기의 온도와 압력을 제어한다.

이후 뜨임부 장력조정롤(80)로 공급된다. 상기 뜨임부 장력조정롤(80)과 상기 장력조정용 텐션패드(200) 사이에 배치된 뜨임부(300)와 레벨러(60), 공냉기(70)에서 발생되는 처짐을 감소시키고, 베렐러(60)에서 교정되는 코일강판(1)에 장력을 발생시켜 폭방향의 변형을 교정하는데 도움을 주기 위한 역할을 수행한다.

이후 열처리완성품 절단기(90)에 공급된다. 상기 열처리완성품 절단기(90)의 역할은 수요자의 요청에 따라 열처리 완성된 코일강판(1)을 수요자가 원하는 길이로 절단하거나, 선행 코일강판(1)의 끝단부와 후행 코일강판(1)의 선단부를 절단하여 선행코일의 열처리를 완성시켜 언로딩하고. 후행 코일강판(1)을 신규로 리코일러(10')에 로딩하여 리코일링한다.

본 발명을 첨부 도면과 전술된 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 그에 한정되지 않으며, 후술하는 특허청구범위에 의해 한정된다. 따라서, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 후술하는 특허청구범위의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변형 및 수정할 수 있다.

10 : 언코일러 20 : 절단기
30 : 용접기 40 : 언코일러용 텐션패드
50 : 담금질(Quenching)부 장력조정부
60 : 레벨러 70 : 공냉기
80 : 뜨임(Tempering)부 장력조정부
90 : 열처리완성품 절단기 10' : 리코일러
100 : 담금질(Quenching)부
110 : 담금질(Quenching)용 1차 유도가열기
120 : 담금질(Quenching)용 2차 유도가열기
130 : 담금질(Quenching) 온도유지로 140 : 급냉기
200 : 장력조절용 텐션패드 300 : 뜨임(Tempering)부
310 : 뜨임(Tempering)용 유도가열기 320 : 뜨임(Tempering) 온도유지로
A : 담금질(Quenching)부 장력구간 B : 뜨임(Tempering)부 장력구간

Claims (10)

1. 코일강판(1)을 공급하는 언코일러(10);와 열처리된 코일강판(1)을 되감는 리코일러(10'); 사이에 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering)을 연속적으로 수행하는,
   담금질부(100);
   뜨임부(300);
   공냉기(70); 가 배치되고,
   담금질부 장력조정부(50);와 장력조절용 텐션패드(200);에 의하여 담금질(Quenching)이 수행되는 담금질부의 장력을 제어하고,
   장력조절용 텐션패드(200);와 뜨임부 장력조정부(80);에 의하여 뜨임(Tempering)이 수행되는 뜨임부의 장력을 제어하되,
   상기 담금질부와 뜨임부의 장력을 상이하게 제어하고,
   상기 담금질부(100);는 담금질용 1차 유도가열기(110); 담금질용 2차 유도가열기(120); 담금질(Quenching) 온도유지로(130); 급냉기(140); 순으로 이루어지되;
   상기 담금질용 1차 유도가열기(110);는 코일강판(1)을 폭방향으로 감싸는 폐쇄형이고, 상기 담금질용 2차 유도가열기(120);는 코일강판(1)의 폭보다 큰 폭을 갖는 직사각형의 상부와 하부 한쌍이며,
   상기 담금질용 1차 유도가열기(110);는 강의 자기변태점(A2) 온도까지 가열하고, 상기 담금질용 2차 유도가열기(120);는 강의 담금질 온도인 850 ~950℃의 범위로 가열하며,
   상기 급냉기(140);는 코일강판(1)의 상부와 하부에 각각 냉수를 공급할 수 있는 냉수공급노즐이 마련되고, 코일강판(1)의 두께에 따라 냉수노즐과 코일강판(1)간의 간격을 일정하기 유지시키는 노즐 높이 조절수단을 추가로 포함하며,
   상기 뜨임부(300);는 뜨임용 유도가열기(310); 뜨임 온도유지로(320); 순으로 이루어지고,
   상기 뜨임부(300);와 상기 공냉기(70); 사이에 레벨러(60)가 마련되며,
   상기 언코일러(10);와 담금질부 장력조정부(50); 사이에는 코일강판(1)의 끝단부를 절단하고, 다른 코일강판(1)의 선단부를 절단하는 절단기(20)와 코일강판(1)의 끝단부와 다른 코일강판(1)의 선단부를 용접하는 용접기(30);를 추가로 포함하며,
   뜨임부 장력조정부(80);와 리코일러(10'); 사이에는 열처리완료된 코일강판(1)을 소정간격의 시트형 강판으로 절단하는 열처리완성품 절단기(90);를 추가로 포함하되;
   상기 용접기(30)는 용접받침(32)의 상부에 선행 코일강판(1)의 끝단부 절단면 및 후행 코일강판(1)의 선단부 절단면을 위치시키고, 선행 코일강판(1)은 고정지그(34)가 고정하고, 후행 코일강판(1)은 고정지그(33)가 고정한 상태에서 용접팁(31)이 하강하여 코일강판(1)의 폭방향으로 이동하면서 용접하며,
   상기 담금질부 장력조정부(50)는 가이드롤(51), 펀치롤(52), 덴서롤(53), 무게추1(55), 무게추2(57), 로드셀(59)로 이루어지되;
   코일강판(1)이 공급되면 가이드롤(51)을 거쳐 펀치롤(52)의 하부를 감싸고 덴서롤(53)의 상부를 거쳐 담금질용 1차 유도가열기(110)로 공급되고,
   장력조절용 텐션패드(200) 사이에 발생되는 장력은 덴서롤(53)의 축에 설치된 로드셀(59)에 의하여 검출되며,
   장력이 부족할 경우에는 무게추2(57)의 무게를 증가시켜 펀치롤(52)을 하부로 이동시켜 코일강판(1)을 하부로 당겨주고, 장력이 과다할 경우에는 무게추2(57)의 무게를 감소시켜 펀치롤(52)을 상부로 이동시켜 코일강판(1)의 위치를 올려주어 장력을 감소시키며,
   상기 장력조정용 텐션패드(200)는 상부패드(201)와 상부패드(201)의 하부에 밀착결합되는 탄성을 갖는 섬유재질의 상부마찰재(202), 하부패드(203)와 하부패드(203)의 하부에 밀착결합되는 탄성을 갖는 섬유재질의 하부마찰재(204)로 이루어지되;
   상부마찰재(202)와 하부마찰재(204)사이에 담금질(Quenching)된 코일강판(1)이 통과되는데, 코일강판(1)을 눌러주는 가압력은 상부에 마련된 가압실린더(205)에 의하여 가압력을 발생되고,
   상기 뜨임부 장력조정부(80)의 장력조정은 위치조정수단(85,86,87)인 구동실린더(86)로 구동롤(81)의 위치를 상하로 이동시켜 장력을 조정하는 것을 특징으로 하는 코일강판의 연속열처리장치.
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