KR101866160B1 - 저합금강 열처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 저합금강의 충격인성을 향상시킬 수 있도록 된 새로운 구조의 저합금강 열처리방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 저합금강 열처리방법에 따르면, 상기 균질화단계에서 저합금강을 890~910℃로 가열하여 2시간동안 온도를 유지고, 상기 냉각단계에서 저합금강을 595~605℃로 냉각시킨 후, 상기 템퍼링단계에 저합금강을 620~640℃로 가열하여 2시간 동안 유지함으로써, 충격인성이 향상된 저합금강을 얻을 수 있는 장점이 있다.

Description

저합금강 열처리방법{heat treatment method of low alloy steel}
본 발명은 저합금강의 충격인성을 향상시킬 수 있도록 된 새로운 구조의 저합금강 열처리방법에 관한 것이다.
최근 들어, 탄소강에 다양한 종류의 소량 또는 미량의 제3원소가 첨가된 다양한 종류의 저합금강이 개발되어, EPC, 조선, 해양플랜트 및 건설분야에 널리 사용되고 있다.
그리고, 이러한 저합금강은, 연주공법에 의해 제조된 불룸 또는 슬라브 등의 중간소재를 1300℃로 가열하고, 고깅 및 업셋팅 작업을 거친 후, 팁홀가공하고, 열처리과정을 거친 후 피팅 또는 플랜지가공하여 완성된 제품형태로 제조된다.
이때, 저합금강을 열처리하는 열처리과정은 저합금강을 미리 정해진 온도로 가열하는 균질화단계와, 균질화단계를 통과한 저합금강을 냉각시키는 냉각단계와, 냉각된 저합금강을 정해진 온도로 가열하여 뜨임을 하는 템퍼링단계로 구성된다.
이때, 균질화단계는 저합금강을 900℃ 이상으로 가열하여 저합금강의 조직을 균질화시키는 단계이다.
상기 냉각단계는 균질화단계를 통과한 저합금강을 급격하게 냉각시킴으로써, 가열된 저합금강이 냉각되면서 발생되는 내부의 조직변화를 저지하는 단계로서, 가열된 저합금강을 공기중에서 냉각시키는 공냉방법과, 가열된 저합금강을 냉각수조에 저장된 냉각수에 담금으로써 저합금강을 급속으로 냉각시키는 수냉방법을 이용한다.
상기 템퍼링단계는 냉각단계를 통과하여 냉각된 저합금강을 균질화단계의 온도보다 낮은 온도로 재차 가열함으로써, 저합금강의 점성을 높이는 단계이다.
도 1은 이러한 열처리단계를 거쳐 얻어진 저합금강의 조직을 전자현미경으로 촬영한 것으로, 조직이 페라이트와 펄라이트로 이루어져, 적절한 강도와 점성을 갖게 된다.
한편, 최근 들어, 이러한 저합금강에 90J 이상의 높은 충격인성이 요구되고 있으나, 지금까지의 열처리방법을 거친 저합금강의 충격인성은 20~60J로서, 요구되는 충격인성을 만족하기 어려운 문제점이 발생되었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.
등록특허 10-1719560호,
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 저합금강의 충격인성을 향상시킬 수 있도록 된 새로운 구조의 저합금강 열처리방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 저합금강을 미리 정해진 온도로 가열하는 균질화단계와, 균질화단계를 통과한 저합금강을 냉각시키는 냉각단계와, 냉각된 저합금강을 정해진 온도로 가열하여 뜨임을 하는 템퍼링단계를 포함하는 저합금강 열처리방법에 있어서, 상기 균질화단계는 저합금강을 890~910℃로 가열하여 2시간동안 온도를 유지하고, 상기 템퍼링단계는 저합금강을 620~640℃로 가열하여 2시간 동안 유지하는 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 냉각단계는 상기 균질화단계를 거쳐 가열된 저합금강을 냉각수조에 저장된 냉각수에 담그는 수냉방법을 이용하여 가열된 저합금강을 급속으로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 냉각단계는 가열된 저합금강을 595~605℃로 냉각시키도록 된 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 저합금강은 Fe 96.68~98.25중량%와, Mn 0.6~1.35중량%와, Cu 0~0.4중량%와, Ni 0~0.4중량%와, Si 0.15~0.3중량%와, Cr 0~0.3중량%와, C 0~0.3중량%와, Mo 0~0.12중량%와, S 0~0.4중량%와, P 0~0.035중량%와, Nb 0~0.02중량%로 구성된 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 냉각단계는 균질화단계를 거쳐 가열된 저합금강을 템퍼링단계의 목표온도인 670~690℃로 공냉시킨 후, 670~690℃로 냉각된 저합금강을 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담가 595~605℃로 수냉시키는 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법이 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 저합금강은 호이스트(1)에 의해 이송되어 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담가지도록 구성되며, 상기 저수조(A)는 상면이 개방되고 내부에 냉각수가 저장된 통형상으로 구성되고, 상기 저수조(A)의 중간부에는 저수조(A)내부의 공간을 상측의 냉각부(12)와 하측의 배출부(13)로 구획하며 다수의 연통공(11a)이 상하면을 관통하도록 형성된 격판(11)이 구비되며, 상기 저수조(A)의 둘레면에는 상기 냉각부(12)와 연결되는 급수구(14)와 상기 배출부(13)와 연결되는 배수구(15)가 형성되고, 상기 배수구(15)에 연결되어 배수구(15)로 배출된 냉각수에 포함된 이물질을 걸러내는 정수유닛(20)과, 상기 정수유닛(20)과 상기 급수구(14)를 연결하는 순환관(30)과, 상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 정수유닛(20)을 통과한 냉각수를 상기 급수구(14)를 통해 저수조(A)의 냉각부(12)로 순한되도록 하는 순환펌프(40)와, 상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 순환관(30)을 통해 순환되는 냉각수를 냉각시키는 냉각수단(50)과, 상기 호이스트(1)에 의해 이송되어 상기 냉각수에 미리 정해진 시간동안 담가져 냉각된 후 상승되는 저합금강의 표면온도를 측정하는 비접촉식 온도측정수단(60)과, 상기 비접촉식 온도측정수단(60)의 신호를 수신하며 상기 순환펌프(40)와 냉각수단(50)의 작동을 제어하는 제어수단(70)을 더 포함하며, 상기 격판(11)은 전후방향과 좌우방향으로 연장되며 측방향의 두께에 비해 상하방향의 높이가 높은 다수개의 금속판재를 상호 격자형태로 결합하여 구성되고, 상기 비접촉식 온도측정수단(60)은 상기 저수조(A)의 상단 둘레부에 구비되며, 상기 제어수단(70)은 상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이상으로 상승되면, 상기 냉각수단(50)을 구동시켜 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수를 냉각시키도록 된 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 배수구(15)는 상기 저수조(A)의 내부 전면 하단부에 형성되고, 상기 저수조(A)에 구비되어 상기 저수조(A)의 바닥으로 가라앉은 이물질을 상기 배수구(15)로 배출하는 이물질배출수단(80)을 더 포함하며, 상기 이물질배출수단(80)은 상기 저수조(A)의 내부 양측면에 전후방향으로 연장되도록 구비된 한 쌍의 가이드레일(81)과, 측방으로 연장된 바형상으로 구성되며 양단이 상기 가이드레일(81)에 슬라이드가능하게 결합된 슬라이드바(82)와, 측방향으로 연장된 패널형상으로 구성되어 상단이 상기 슬라이드바(82)의 전면에 상하방향으로 회동가능하게 결합되어 하측으로 회동되면 하측면이 상기 저수조(A)의 내부 바닥면에 밀착되도록 구성되며 상단에는 상측으로 연장된 연장바(83a)가 구비된 스크랩퍼(83)와, 전후방향을 연장되도록 구비되어 상기 저수조(A)의 외측면에 고정되며 전방으로 연장된 피스톤로드(84a)가 상기 저수조(A)의 측면에 형성된 관통공(19)을 관통하여 상기 스크랩퍼(83)의 연장부 상단에 연결된 실린더기구(84)를 더 포함하며, 상기 실린더기구(84)를 신장시키면 상기 스크랩퍼(83)가 하측으로 회동되어 스크랩퍼(83)의 하측면이 저수조(A)의 내부 바닥면에 밀착된 상태에서 스크랩퍼(83)와 슬라이드바(82)가 상기 배수구(15)쪽으로 전진되어 저수조(A)의 바닥면에 가라앉은 이물질을 배수구(15)쪽으로 밀어내도록 된 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 저수조(A)의 내부 하측에는 상기 배출부(13)의 하측에 급수챔버(18)를 형성하는 하부격판(17)이 더 구비되며, 상기 배수구(15)는 하부격판(17)의 중앙부에서 상기 저수조(A)의 하측으로 연장되도록 형성되고, 상기 하부격판(17)의 상면은 상기 배수구(15)를 향해 하향경사지도록 구성되며, 상기 하부격판(17)에는 상측의 배출부(13)와 하측의 급수챔버(18)를 연결하는 다수개의 급수공(17a)이 형성되고, 상기 순환관(30)의 단부는 상기 급수구(14)에 연결되는 제1 분기관(31)과, 상기 급수챔버(18)에 연결되는 제2 분기관(32)으로 분기되며, 상기 제1 및 제2 분기관(31,32)에 각각 구비되며 상기 제어수단(70)에 의해 작동제어되는 제1 및 제2 솔레노이드밸브(33,34)를 더 포함하며, 상기 제어수단(70)은 상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이하일 경우, 상기 제1 솔레노이드밸브(33)를 밀폐하고 제2 솔레노이드밸브(34)를 개방한 상태에서 상기 순환펌프(40)를 제1 운전속도로 구동시켜 상기 배수구(15)로 배출된 냉각수가 상기 제2 분기관(32)을 통해 급수챔버(18)로 공급된 후 상기 급수공(17a)을 통해 배출부(13)의 하측으로 공급되어 하부격판(17)의 하측에 가라앉은 이물질이 하부격판(17)의 경사면을 따라 배수구(15)쪽으로 이동되도록 하고, 상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이상일 경우, 상기 제1 솔레노이드밸브(33)를 개방하고 제2 솔레노이드밸브(34)를 밀폐함과 동시에, 상기 순환펌프(40)를 상기 제1 운전속도에 비해 빠른 제2 운전속도로 구동시키고 상기 냉각수단(50)을 구동시켜, 상기 냉각수단(50)에 의해 냉각된 냉각수가 상기 제1 분기관(31)을 통해 냉각부(12)로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법이 제공된다.
본 발명에 따른 저합금강 열처리방법에 따르면, 상기 균질화단계에서 저합금강을 890~910℃로 가열하여 2시간동안 온도를 유지고, 상기 냉각단계에서 저합금강을 595~605℃로 냉각시킨 후, 상기 템퍼링단계에 저합금강을 620~640℃로 가열하여 2시간 동안 유지함으로써, 충격인성이 향상된 저합금강을 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 열처리단계를 통해 얻어진 저합금강의 조직을 전자현미경으로 촬영한 사진,
도 2는 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법을 도시한 순서도,
도 3은 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법을 통해 얻어진 저합금강의 조직을 전자현미경으로 촬영한 사진,
도 4는 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법의 저수조를 도시한 측단면 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법의 저수조의 격판을 도시한 평면도,
도 6은 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법의 저수조의 회로구성도,
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법의 저수조의 작용을 도시한 참고도,
도 9는 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법의 제2 실시예에 따른 저수조를 도시한 측단면 구성도,
도 10은 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법의 제2 실시예에 따른 저수조의 회로구성도,
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법의 제2 실시예에 따른 저수조의 작용을 도시한 참고도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 8은 본 발명에 따른 저합금강 열처리방법을 도시한 것으로, 저합금강을 미리 정해진 온도로 가열하는 균질화단계와, 균질화단계를 통과한 저합금강을 냉각시키는 냉각단계와, 냉각된 저합금강을 정해진 온도로 가열하여 뜨임을 하는 템퍼링단계로 구성된 것은 종래와 동일하다.
그리고, 본 발명에 따르면, 상기 저합금강은 Fe 96.68~98.25중량%와, Mn 0.6~1.35중량%와, Cu 0~0.4중량%와, Ni 0~0.4중량%와, Si 0.15~0.3중량%와, Cr 0~0.3중량%와, C 0~0.3중량%와, Mo 0~0.12중량%와, S 0~0.4중량%와, P 0~0.035중량%와, Nb 0~0.02중량%로 구성된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기 균질화단계에서는 가열로의 내부에 저합금강을 장입하여 890~910℃로 가열한 후, 2시간동안 온도를 유지한다.
그리고, 상기 냉각단계에서는 상기 균질화단계를 거쳐 가열된 저합금강을 595~605℃로 냉각시킨다.
이때, 상기 저합금강을 냉각시키는 방범으로는, 가열된 저합금강을 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담금으로써, 저합금강을 급속으로 냉각시키는 수냉방법을 이용한다.
그리고, 상기 템퍼링단계에서는 냉각단계를 통과하여 냉각된 저합금강을 620~640℃로 가열하여 2시간 동안 유지한 후 냉각시킨다.
도 3은 이와 같은 열처리과정을 거쳐 얻어진 저합금강의 조직을 전자현미경으로 촬영한 것으로, 조직이 페라이트와 베이나이트로 이루어져 조직의 균질성이 향상된 것을 알 수 있다.
이와 같은 열처리과정을 거친 저합금강의 충격인성은 98J로서, 저합금강에 요구되는 충격인성(90J)을 넘는 결과를 얻을 수 있다.
도 4는 상기 냉각단계에서 저합금강을 냉각하는데 사용되는 수조(A)를 도시한 것으로, 상기 균질화단계를 거쳐 가열된 저합금강은 호이스트(1)에 의해 이송되어, 미리 정해진 시간동안 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담가진다.
이때, 상기 저수조(A)는 상면이 개방되고 내부에 냉각수가 저장된 통형상으로 구성되고, 상기 저수조(A)의 중간부에는 저수조(A)내부의 공간을 상측의 냉각부(12)와 하측의 배출부(13)로 구획하며 다수의 연통공(11a)이 상하면을 관통하도록 형성된 격판(11)이 구비된다.
상기 격판(11)은 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 전후방향과 좌우방향으로 연장되며 측방향의 두께에 비해 상하방향의 높이가 높은 다수개의 금속판재를 상호 격자형태로 결합하여 구성되어, 다수개의 사각형의 연통공(11a)이 형성되도록 구성된다.
그리고, 상기 저수조(A)의 둘레면에는 상기 냉각부(12)와 연결되는 급수구(14)와 상기 배출부(13)와 연결되는 배수구(15)가 형성되고, 상기 배수구(15)에 연결되어 배수구(15)로 배출된 냉각수에 포함된 이물질을 걸러내는 정수유닛(20)과, 상기 정수유닛(20)과 상기 급수구(14)를 연결하는 순환관(30)과, 상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 정수유닛(20)을 통과한 냉각수를 상기 급수구(14)를 통해 저수조(A)의 냉각부(12)로 순환되도록 하는 순환펌프(40)와, 상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 순환관(30)을 통해 순환되는 냉각수를 냉각시키는 냉각수단(50)과, 상기 호이스트(1)에 의해 이송되어 상기 냉각수에 미리 정해진 시간동안 담가져 냉각된 후 상승되는 저합금강의 표면온도를 측정하는 비접촉식 온도측정수단(60)과, 상기 비접촉식 온도측정수단(60)의 신호를 수신하며 상기 순환펌프(40)와 냉각수단(50)의 작동을 제어하는 제어수단(70)이 더 구비된다.
상기 급수구(14)는 상기 저수조(A)의 측벽의 상단에 형성되고, 상기 배수구(15)는 상기 저수조(A)의 내부 전면 하단부에 형성된다.
상기 정수유닛(20)은 배수관(23)을 통해 상기 배수구(15)에 연결된 케이스(21)와, 상기 케이스(21)의 내부에 구비된 필터체(22)로 구성되어, 상기 배수구(15)를 통해 배출되는 냉각수에 포함된 이물질이 상기 필터체(22)에 걸려 제거되도록 함으로서, 이물질이 제거된 깨끗한 냉각수만이 상기 순환관(30)을 통해 저수조(A)로 순환되도록 한다.
상기 순환펌프(40)는 지속적으로 작동되어, 도 4에 화살표로 도시한 바와 같이, 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수가 지속적으로 정수유닛(20)을 통과한 후, 순환관(30)을 따라 순환되어 상기 저수조(A)로 순환되도록 한다.
상기 냉각수단(50)은 상기 순환관(30)의 중간부에 구비된 열교환기(51)와, 상기 제어수단(70)에 의해 작동되어 상기 열교환기(51)에 차가운 냉매를 공급하는 냉각장치(52)로 구성된 것으로, 상기 냉각장치(52)가 구동되면, 상기 열교환기(51)로 공급된 차가운 냉매가 공급되고, 이와 같이 공급된 냉매가 순환관(30)을 통과하는 냉각수와 열교환하여 냉각수의 온도를 냉각시킨다.
상기 비접촉식 온도측정수단(60)은 레이저를 대상물이 표면에 조사하여 저합금강의 온도를 측정하는 레이저 온도측정기를 이용하는 것으로, 상기 저수조(A)의 상단 둘레부에 구비된 지지바(16)에 구비된다.
따라서, 상기 저합금강이 상기 호이스트(1)에 의해 이송되어, 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담가져 냉각된 후 상승될 때, 상승되는 저합금강의 표면에 레이저를 조사함으로써, 냉각단계를 통해 냉각된 저합금강의 온도를 측정할 수 있다.
상기 제어수단(70)은 상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이하일 경우, 상기 냉각수단(50)을 정지시키고, 상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이상으로 상승되면, 상기 냉각수단(50)을 구동시켜 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수를 냉각시킴으로써, 냉각과정을 통과한 저합금강이 595~605℃로 냉각시킬 수 있도록 상기 냉각수의 온도를 조절한다.
또한, 상기 저수조(A)에는 상기 저수조(A)의 바닥으로 가라앉은 이물질을 상기 배수구(15)로 배출하는 이물질배출수단(80)이 구비된다.
상기 이물질배출수단(80)은 상기 저수조(A)의 내부 양측면에 전후방향으로 연장되도록 구비된 한 쌍의 가이드레일(81)과, 측방으로 연장된 바형상으로 구성되며 양단이 상기 가이드레일(81)에 슬라이드가능하게 결합된 슬라이드바(82)와, 측방향으로 연장된 패널형상으로 구성되며 상단이 상기 슬라이드바(82)의 전면에 상하방향으로 회동가능하게 결합되고 상단에는 상측으로 연장된 연장바(83a)가 구비된 스크랩퍼(83)와, 상기 수조의 외측면에 전후방향으로 연장되도록 배치되어 상기 스크랩퍼(83)의 연장부 상단에 연결되며 상기 제어수단(70)에 의해 작동제어되는 실린더기구(84)로 구성된다.
상기 슬라이드바(82)의 전면에는 전방으로 연장된 힌지브라켓(82a)이 구비된다.
상기 스크랩퍼(83)는 상단부 후측면이 측방향으로 연장된 힌지축(83C)에 의해 상기 힌지브라켓(82a)에 수직에서 전방45°각도범위에서 상하방향으로 회동가능하게 결합된다.
이때, 상기 스크랩퍼(83)는 하단부에 고무재질의 밀착부재(83b)가 구비되어, 하측으로 회동되면 상기 밀착부재(83b)가 상기 저수조(A)의 내부 바닥면에 수직으로 밀착되도록 구성된다.
상기 실린더기구(84)는 상기 제어수단(70)의 제어에 따라 신축되는 공압실린더를 이용하는 것으로, 상기 저수조(A)의 외측면에 고정되며 전방으로 연장된 피스톤로드(84a)가 상기 저수조(A)의 측면에 형성된 관통공(19)을 관통하여 상기 연장부의 상단에 힌지결합된다.
따라서, 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 슬라이드바(82)와 스크랩퍼(83)가 후퇴되고 상기 스크랩퍼(83)가 상측으로 회동된 상태에서, 도 7에 도시한 바와 같이, 상기 실린더기구(84)를 신장시켜 피스톤로드(84a)가 전진되도록 하면, 상기 스크랩퍼(83)의 연장바(83a)를 전방으로 밀어 스크랩퍼(83)의 하단이 하측으로 회동되어 상기 저수조(A)의 내부 바닥면에 밀착되도록 한다.
그리고, 상기 실린더기구(84)가 더욱 신장되면, 도 7에 점선으로 도시한 바와 같이, 상기 스크랩퍼(83)와 슬라이드바(82)가 전방으로 밀리게되며, 상기 스크랩퍼(83)가 저수조(A)의 내부 바닥면에 가라앉은 이물질을 전방, 즉, 상기 배수구(15)쪽으로 밀어내게 된다.
그리고, 도 8에 도시한 바와 같이, 상기 스크랩퍼(83)와 슬라이드바(82)가 전진된 상태에서, 상기 실린더기구(84)가 축소되면 상기 연장바(83a)가 후방으로 당겨지면서 상기 스크랩퍼(83)가 상측으로 회동되어, 스크랩퍼(83)의 하단부가 저수조(A)의 내부 바닥면으로부터 상측으로 이격되고, 상기 실린더기구(84)가 더욱 축소되면 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 스크랩퍼(83)와 슬라이드바(82)가 후퇴되어 원래의 위치로 복귀된다.
따라서, 상기 제어수단(70)이 미리 입력된 주기로 실린더기구(84)를 반복적으로 신축시킴으로써, 상기 저수조(A) 내부 바닥면으로 가라앉은 이물질을 상기 배수구(15)쪽으로 밀어냄으로써, 이물질이 냉각수와 함께 상기 배수구(15)로 원활히 배출될 수 있도록 한다.
이와 같이 구성된 저합금강 열처리방법에 따르면, 상기 균질화단계에서 저합금강을 890~910℃로 가열하여 2시간동안 온도를 유지고, 상기 냉각단계에서 저합금강을 595~605℃로 냉각시킨 후, 상기 템퍼링단계에 저합금강을 620~640℃로 가열하여 2시간 동안 유지함으로써, 충격인성이 향상된 저합금강을 얻을 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 냉각단계에서는 상기 균질화단계를 거쳐 가열된 저합금강을 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담그는 수냉방법을 이용하여 가열된 저합금강을 급속으로 냉각시킴으로써, 조직이 균일화된 저합금강을 더욱 효과적으로 얻을 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 저합금강은 호이스트(1)에 의해 이송되어 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담가지도록 구성되며, 상기 저수조(A)는 상면이 개방되고 내부에 냉각수가 저장된 통형상으로 구성되고, 상기 저수조(A)의 중간부에는 저수조(A)내부의 공간을 상측의 냉각부(12)와 하측의 배출부(13)로 구획하며 다수의 연통공(11a)이 상하면을 관통하도록 형성된 격판(11)이 구비된다.
따라서, 상기 냉각수에 가열된 저합금강을 담가서 저합금강을 냉각시킬 때 저합금강에서 이탈되어 발생되는 이물질이나 기타 이물질이 상기 격판(11)의 연통공(11a)을 통해 하측의 배출부(13)로 배출된 후 저수조(A)의 바닥면에 가라앉아 쌓이게 된다.
그리고, 상기 저수조(A)의 둘레면에는 상기 냉각부(12)와 연결되는 급수구(14)와 상기 배출부(13)와 연결되는 배수구(15)가 형성되고, 상기 배수구(15)에 연결되어 배수구(15)로 배출된 냉각수에 포함된 이물질을 걸러내는 정수유닛(20)과, 상기 정수유닛(20)과 상기 급수구(14)를 연결하는 순환관(30)과, 상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 정수유닛(20)을 통과한 냉각수를 상기 급수구(14)를 통해 저수조(A)의 냉각부(12)로 순환되도록 하는 순환펌프(40)와, 상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 순환관(30)을 통해 순환되는 냉각수를 냉각시키는 냉각수단(50)과, 상기 호이스트(1)에 의해 이송되어 상기 냉각수에 미리 정해진 시간동안 담가져 냉각된 후 상승되는 저합금강의 표면온도를 측정하는 비접촉식 온도측정수단(60)과, 상기 비접촉식 온도측정수단(60)의 신호를 수신하며 상기 순환펌프(40)와 냉각수단(50)의 작동을 제어하는 제어수단(70)이 더 구비된다.
따라서, 상기 순환펌프(40)를 구동시키면, 상기 저수조(A)의 배출부(15)에 저장된 냉각수가 상기 정수유닛(20)을 통과하면서 냉각수에 포함된 이물질이 정수유닛(20)에 의해 정수되고, 깨끗한 냉각수만이 상기 저수조(A)의 냉각부(12)로 공급된다.
따라서, 저합금강을 냉각시킬 때, 냉각수에 포함된 이물질에 의해 저합금강의 표면이 오염되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.
특히, 상기 격판(11)은 전후방향과 좌우방향으로 연장되며 측방향의 두께에 비해 상하방향의 높이가 높은 다수개의 금속판재를 상호 격자형태로 결합하여 구성됨으로, 상기 냉각부(12)로 가열된 저합금강을 담그거나 빼낼 때 발생되는 냉각수의 유동이 상기 격판(11)에 의해 차단되어 하측의 배출부(13)로 전달되지 않음으로, 일단 저수조(A)의 바닥면에 쌓인 이물질이 가열된 저합금강을 냉각부(12)에 담그거나 꺼낼 때 발생되는 진동에 의해 다시 상측으로 떠오르게 되는 것을 방지할 수 있음으로, 오염물질에 의해 저합금강이 오염되는 것을 더욱 효과적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 비접촉식 온도측정수단(60)은 상기 저수조(A)의 상단 둘레부에 구비되고, 상기 제어수단(70)은 상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이상으로 상승되면, 상기 냉각수단(50)을 구동시켜 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수를 냉각시킨다.
따라서, 상기 냉각수에 담가져 냉각되는 저합금강이 냉각단계의 목표온도인 595~605℃까지 냉각되도록 효과적으로 제어할 수 있는 장점이 있다.
즉, 상기 냉각단계의 경우, 저수조(A)에 저장된 냉각수에 호이스트(1)를 이용하여 저합금강을 담가서 저합금강을 급속냉동시시키며, 이때, 저합금강은 냉각수에 미리 정해진 시간동안 담가지게 된다.
이때, 냉각수에 일정시간동안 담가진 저합금강이 냉각되는 정도는 냉각수의 온도나 주변의 기온 등 다양한 변수에 영향을 받게 됨으로, 냉각수의 온도를 일정하게 유지하는 것만으로는 일정시간 냉각수에 담가진 저합금강이 595~605℃로 냉각되도록 정확히 제어할 수 없다.
그러나, 본 발명의 경우, 상기 제어수단(70)이 상기 비접촉식 온도측정수단(60)의 신호를 수신하여, 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수에 미리 정해진 시간동안 담겨져 냉각된 후 상승되는 저합금강표면의 온도를 측정하고, 저합금강의 온도가 냉각단계의 목표온도인 595~605℃의 중간인 600℃ 이상으로 상승될 경우, 냉각수의 온도가 낮은 것으로 판단하여, 상기 냉각수단(50)을 구동시켜 저수조(A)에 저장된 냉각수의 온도를 조절함으로써, 다음 번에 상기 냉각수에 담가져 냉각되는 저합금강이 정확히 595~605℃로 냉각되도록 조절한다.
반대로, 저합금강의 온도가 600℃ 이하로 하강될 경우, 상기 제어수단(70)은 상기 냉각수단(50)을 정지시켜, 저합금강이 목표온도 이하로 냉각되는 것을 방지한다.
따라서, 냉각과정을 통과한 저합금강이 595~605℃로 냉각되도록 정확히 제어할 수 있는 장점이 있다.
그리고, 상기 배수구(15)는 상기 저수조(A)의 내부 전면 하단부에 형성되고, 상기 저수조(A)에 구비되어 상기 저수조(A)의 바닥으로 가라앉은 이물질을 상기 배수구(15)로 배출하는 이물질배출수단(80)이 더 구비되며, 상기 이물질배출수단(80)은 상기 저수조(A)의 내부 양측면에 전후방향으로 연장되도록 구비된 한 쌍의 가이드레일(81)과, 측방으로 연장된 바형상으로 구성되며 양단이 상기 가이드레일(81)에 슬라이드가능하게 결합된 슬라이드바(82)와, 측방향으로 연장된 패널형상으로 구성되어 상단이 상기 슬라이드바(82)의 전면에 상하방향으로 회동가능하게 결합되어 하측으로 회동되면 하측면이 상기 저수조(A)의 내부 바닥면에 밀착되도록 구성되며 상단에는 상측으로 연장된 연장바(83a)가 구비된 스크랩퍼(83)와, 전후방향을 연장되도록 구비되어 상기 저수조(A)의 외측면에 고정되며 전방으로 연장된 피스톤로드(84a)가 상기 저수조(A)의 측면에 형성된 관통공(19)을 관통하여 상기 스크랩퍼(83)의 연장부 상단에 연결된 실린더기구(84)로 구성된다.
따라서, 상기 실린더기구(84)를 신장시키면 상기 스크랩퍼(83)가 하측으로 회동되어 스크랩퍼(83)의 하측면이 저수조(A)의 내부 바닥면에 밀착된 상태에서 스크랩퍼(83)와 슬라이드바(82)가 상기 배수구(15)쪽으로 전진되어 저수조(A)의 바닥면에 가라앉은 이물질을 배수구(15)쪽으로 밀어냄으로써, 저수조(A)의 바닥에 가라앉은 이물질이 효과적으로 배수구(15)를 통해 상기 정수유닛(20)으로 배출되도록 할 수 있으며, 상기 실린더기구(84)를 축소시키면 상기 스크랩퍼(83)가 상측으로 회동되어 저수조(A)의 내부 바닥면으로부터 상측으로 이격된 상태에서 원래의 위치로 후퇴됨으로, 스크랩퍼(83)를 원래의 위치로 복귀시킬 때 바닥에 가라앉은 이물질이 스크랩퍼(83)에 의해 후방으로 밀려나가게 되는 것을 방지하고, 이물질이 더욱 효과적으로 배출되도록 할 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 상기 냉각단계에서는 상기 균질화단계를 거쳐 가열된 저합금강을 바로 냉각수에 담가 냉각시키는 것을 예시하였으나, 상기 냉각단계는 균질화단계를 거처 가열된 저합금강을 템퍼링단계의 목표온도인 670~690℃로 공냉시킨 후, 670~690℃로 냉각된 저합금강을 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담가 595~605℃로 수냉시키도록 구성될 수 있다.
이와 같이, 상기 저합금강을 2단계에 걸쳐 냉각시키면, 상기 저합금강의 조직이 최대한 전술한 실시예와 동일한 형태를 유지하면서도, 상기 저합금강을 냉각수에 담가 수냉시킬 때, 냉각수의 온도상승을 최소화하여, 상기 냉각수단(50)으로 냉각수를 냉각시킬 대 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 9 내지 도 12는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기 저수조(A)는 내부에 격판(11)이 구비되고 둘레부에는 상기 냉각부(12)와 연결되는 급수구(14)와 상기 배출부(13)와 연결되는 배수구(15)가 형성되며, 상기 배수구(15)에 연결되어 배수구(15)로 배출된 냉각수에 포함된 이물질을 걸러내는 정수유닛(20)과, 상기 정수유닛(20)과 상기 급수구(14)를 연결하는 순환관(30)과, 상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 정수유닛(20)을 통과한 냉각수를 상기 급수구(14)를 통해 저수조(A)의 냉각부(12)로 순환되도록 하는 순환펌프(40)와, 상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 순환관(30)을 통해 순환되는 냉각수를 냉각시키는 냉각수단(50)과, 상기 호이스트(1)에 의해 이송되어 상기 냉각수에 미리 정해진 시간동안 담가져 냉각된 후 상승되는 저합금강의 표면온도를 측정하는 비접촉식 온도측정수단(60)과, 상기 비접촉식 온도측정수단(60)의 신호를 수신하며 상기 순환펌프(40)와 냉각수단(50)의 작동을 제어하는 제어수단(70)이 구비된 것은 종래와 동일하다.
그리고, 본 실시예에 따르면, 상기 저수조(A)의 내부 하측에는 상기 배출부(13)의 하측에 급수챔버(18)를 형성하는 하부격판(17)이 더 구비된다.
이때, 상기 배수구(15)는 하부격판(17)의 중앙부에서 상기 저수조(A)의 하측으로 연장되도록 형성되고, 상기 하부격판(17)의 상면은 상기 배수구(15)를 향해 하향경사지도록 구성된다.
또한, 상기 하부격판(17)에는 상측의 배출부(13)와 하측의 급수챔버(18)를 연결하는 다수개의 급수공(17a)이 형성된다.
그리고, 상기 순환관(30)의 단부는 상기 급수구(14)에 연결되는 제1 분기관(31)과, 상기 급수챔버(18)에 연결되는 제2 분기관(32)으로 분기되며, 상기 제1 및 제2 분기관(31,32)에는 상기 제어수단(70)에 의해 작동제어되는 제1 및 제2 솔레노이드밸브(33,34)가 각각 구비된다.
또한, 상기 제어수단(70)은 상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이하일 경우, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 제1 솔레노이드밸브(33)를 밀폐하고 제2 솔레노이드밸브(34)를 개방한 상태에서 상기 순환펌프(40)를 제1 운전속도로 구동시켜 상기 배수구(15)로 배출된 냉각수가 상기 제2 분기관(32)을 통해 급수챔버(18)로 공급된 후 상기 급수공(17a)을 통해 배출부(13)의 하측으로 공급되도록 한다.
이와 같이, 상기 냉각수가 급수공(17a)을 통해 배출부(13)의 하측으로 공급되면, 상기 저수조(A)의 내부 바닥면, 즉, 상기 하부격판(17)의 상면으로 가라앉은 이물질이 급수공(17a)을 통해 배출부(13)로 공급되는 냉각수에 의해 상측으로 밀려 올라간 후 하부격판(17)의 경사면을 따라 배수구(15)쪽으로 이동된 후, 배수구(15)를 통해 상기 정수유닛(20)으로 공급된다.
이때, 상기 제1 운전속도는 상기 냉각수가 상기 급수공(17a)을 통해 상기 배출부(13)로 천천히 공급될 정도의 속도를 나타낸다.
그리고, 상기 제어수단(70)은, 상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이상일 경우, 도 12에 도시한 바와 같이, 상기 제1 솔레노이드밸브(33)를 개방하고 제2 솔레노이드밸브(34)를 밀폐함과 동시에, 상기 순환펌프(40)를 상기 제1 운전속도에 비해 빠른 제2 운전속도로 구동시키고 상기 냉각수단(50)을 구동시켜, 상기 냉각수단(50)에 의해 냉각된 냉각수가 상기 제1 분기관(31)을 통해 냉각부(12)로 공급되도록 한다.
이때, 상기 제2 운전속도는 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수가 빠른 속도로 순환관(30)를 통해 순환되어, 상기 냉각부(12)에 저장된 냉각수의 온도를 냉각시킬 수 있을 정도로 설정된다.
이와 같이, 상기 냉각부(12)로 냉각수를 공급하면, 공급된 냉각수가 하강되면서 상기 냉각부(12)에 있는 냉각수의 온도를 낮춤으로써, 냉각수에 담가지는 저합금강이 620~640℃로 냉각되도록 할 수 있다.
이와 같은 저합금강 열처리방법에 따르면, 이물질배출수단(80)을 이용하여 저수조(A)의 바닥면에 가라앉은 이물질을 배수구(15)쪽으로 밀어내는 전술한 제1 실시예와 달리, 상기 급수공(17a)을 통해 하부격판(17)의 상측으로 공급되는 냉각수를 이용하여 이물질이 배수구(15)쪽으로 이동되도록 함으로, 구조가 더욱 간단하고, 작동신뢰성이 높은 장점이 있다.
A. 저수조 20. 정수유닛
30. 순환관 40. 순환펌프
50. 냉각수단 60. 온도측정수단
70. 제어수단 80. 이물질배출수단

Claims (3)

  1. 저합금강을 미리 정해진 온도로 가열하는 균질화단계와,
    균질화단계를 통과한 저합금강을 냉각시키는 냉각단계와,
    냉각된 저합금강을 정해진 온도로 가열하여 뜨임을 하는 템퍼링단계를 포함하는 저합금강 열처리방법에 있어서,
    상기 균질화단계는 저합금강을 890~910℃로 가열하여 2시간동안 온도를 유지하고,
    상기 템퍼링단계는 저합금강을 620~640℃로 가열하여 2시간 동안 유지하는 것을 특징으로 하며,
    상기 냉각단계는 상기 균질화단계를 거쳐 가열된 저합금강을 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담그는 수냉방법을 이용하여 가열된 저합금강을 급속으로 냉각시키는 것을 특징으로 하고,
    상기 냉각단계는 가열된 저합금강을 595~605℃로 냉각시키도록 된 것을 특징으로 하며,
    상기 저합금강은 Fe 96.68~98.25중량%와, Mn 0.6~1.35중량%와, Cu 0~0.4중량%와, Ni 0~0.4중량%와, Si 0.15~0.3중량%와, Cr 0~0.3중량%와, C 0~0.3중량%와, Mo 0~0.12중량%와, S 0~0.4중량%와, P 0~0.035중량%와, Nb 0~0.02중량%로 구성된 것을 특징으로 하고,
    상기 냉각단계는 균질화단계를 거쳐 가열된 저합금강을 템퍼링단계의 목표온도인 670~690℃로 공냉시킨 후, 670~690℃로 냉각된 저합금강을 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담가 595~605℃로 수냉시키는 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저합금강은 호이스트(1)에 의해 이송되어 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수에 담가지도록 구성되며,
    상기 저수조(A)는 상면이 개방되고 내부에 냉각수가 저장된 통형상으로 구성되고,
    상기 저수조(A)의 중간부에는 저수조(A) 내부의 공간을 상측의 냉각부(12)와 하측의 배출부(13)로 구획하며 다수의 연통공(11a)이 상하면을 관통하도록 형성된 격판(11)이 구비되며,
    상기 저수조(A)의 둘레면에는 상기 냉각부(12)와 연결되는 급수구(14)와 상기 배출부(13)와 연결되는 배수구(15)가 형성되고,
    상기 배수구(15)에 연결되어 배수구(15)로 배출된 냉각수에 포함된 이물질을 걸러내는 정수유닛(20)과,
    상기 정수유닛(20)과 상기 급수구(14)를 연결하는 순환관(30)과,
    상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 정수유닛(20)을 통과한 냉각수를 상기 급수구(14)를 통해 저수조(A)의 냉각부(12)로 순환되도록 하는 순환펌프(40)와,
    상기 순환관(30)의 중간부에 구비되어 상기 순환관(30)을 통해 순환되는 냉각수를 냉각시키는 냉각수단(50)과,
    상기 호이스트(1)에 의해 이송되어 상기 냉각수에 미리 정해진 시간동안 담가져 냉각된 후 상승되는 저합금강의 표면온도를 측정하는 비접촉식 온도측정수단(60)과,
    상기 비접촉식 온도측정수단(60)의 신호를 수신하며 상기 순환펌프(40)와 냉각수단(50)의 작동을 제어하는 제어수단(70)을 더 포함하며,
    상기 격판(11)은 전후방향과 좌우방향으로 연장되며 측방향의 두께에 비해 상하방향의 높이가 높은 다수개의 금속판재를 상호 격자형태로 결합하여 구성되고,
    상기 비접촉식 온도측정수단(60)은 상기 저수조(A)의 상단 둘레부에 구비되며,
    상기 제어수단(70)은 상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이상으로 상승되면, 상기 냉각수단(50)을 구동시켜 상기 저수조(A)에 저장된 냉각수를 냉각시키도록 된 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 저수조(A)의 내부 하측에는 상기 배출부(13)의 하측에 급수챔버(18)를 형성하는 하부격판(17)이 더 구비되며,
    상기 배수구(15)는 하부격판(17)의 중앙부에서 상기 저수조(A)의 하측으로 연장되도록 형성되고,
    상기 하부격판(17)의 상면은 상기 배수구(15)를 향해 하향경사지도록 구성되며,
    상기 하부격판(17)에는 상측의 배출부(13)와 하측의 급수챔버(18)를 연결하는 다수개의 급수공(17a)이 형성되고,
    상기 순환관(30)의 단부는 상기 급수구(14)에 연결되는 제1 분기관(31)과, 상기 급수챔버(18)에 연결되는 제2 분기관(32)으로 분기되며,
    상기 제1 및 제2 분기관(31,32)에 각각 구비되며 상기 제어수단(70)에 의해 작동제어되는 제1 및 제2 솔레노이드밸브(33,34)를 더 포함하며,
    상기 제어수단(70)은
    상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이하일 경우, 상기 제1 솔레노이드밸브(33)를 밀폐하고 제2 솔레노이드밸브(34)를 개방한 상태에서 상기 순환펌프(40)를 제1 운전속도로 구동시켜 상기 배수구(15)로 배출된 냉각수가 상기 제2 분기관(32)을 통해 급수챔버(18)로 공급된 후 상기 급수공(17a)을 통해 배출부(13)의 하측으로 공급되어 하부격판(17)의 하측에 가라앉은 이물질이 하부격판(17)의 경사면을 따라 배수구(15)쪽으로 이동되도록 하고,
    상기 비접촉식 온도측정수단(60)에 의해 측정된 저합금강의 온도가 600℃ 이상일 경우, 상기 제1 솔레노이드밸브(33)를 개방하고 제2 솔레노이드밸브(34)를 밀폐함과 동시에, 상기 순환펌프(40)를 상기 제1 운전속도에 비해 빠른 제2 운전속도로 구동시키고 상기 냉각수단(50)을 구동시켜, 상기 냉각수단(50)에 의해 냉각된 냉각수가 상기 제1 분기관(31)을 통해 냉각부(12)로 공급되도록 하는 것을 특징으로 하는 저합금강 열처리방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101628175B1 (ko) * 2014-10-22 2016-06-08 주식회사 메타즈 건설기계 트랙링크용 보론 합금강의 열처리 방법
KR101719560B1 (ko) 2017-01-16 2017-04-05 케이제이에프 주식회사 표면경화 합금강의 열처리 방법
JP2018015727A (ja) * 2016-07-28 2018-02-01 トヨタ紡織株式会社 沈殿物除去装置及びこれを備える冷却水循環システム

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