KR101871124B1

KR101871124B1 - 담금질 장치 및 금속재의 제조 방법

Info

Publication number: KR101871124B1
Application number: KR1020177000054A
Authority: KR
Inventors: 유타카 하마사키; 히로시 하야시; 신지 호소야; 신지로우 구와야마
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2018-06-25
Also published as: EP3153596A4; CN106460082B; EP3153596A1; EP3153596B1; JPWO2015186337A1; KR20170013382A; US10329634B2; JP6009129B2; CN106460082A; US20170198367A1; WO2015186337A1

Abstract

담금질성을 높일 수 있는 담금질 장치를 제공한다. 담금질 장치 중의 순환 장치(50)는, 담금질 사용 후의 냉각액을 회수하여 소포조(431)에 공급한다. 소포 장치(4)의 층류 둑(433)은, 소포조(431)를 층류조(434)와 얕은 여울조(435)로 구획하며, 층류조(434)의 측벽보다 낮다. 층류조(434)에는, 순환 장치(50)로부터 냉각액이 공급되며, 얕은 여울조(435)에는, 층류조(434)로부터 층류 둑(433)을 타고 냉각액이 부어진다. 필터(432)는 판형상 또는 시트형상이며, 그물코 구조를 갖고, 얕은 여울조(435)의 바닥부의 개구를 덮는다. 얕은 여울조(435)의 액면 높이는, 층류 둑(433)의 높이 미만이다. 공급조(441)는, 필터(432)를 통과한 냉각액을 저류하고, 금속재에 냉각액을 분사하는 냉각 장치에 냉각액을 공급한다.

Description

담금질 장치 및 금속재의 제조 방법{QUENCHING APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCING METALLIC MATERIAL}

본 발명은, 담금질 장치에 관한 것이고, 더 상세하게는, 금속재에 대해 냉각액을 분사하여 담금질을 실시하는 담금질 장치, 금속재의 제조 방법, 및 담금질 방법에 관한 것이다.

담금질 장치에는, 가열된 금속재에 대해 냉각액을 분사하여 담금질을 실시하는 타입이 있다. 예를 들어, 국제 공개 제2006/093006호(특허 문헌 1)에 개시된 3차원 열간 굽힘 담금질 가공 장치(3 Dimensional Hot Bending and Quench：이하, 3DQ 장치라고 한다)는, 파지 기구와, 담금질 장치를 구비한다. 파지 기구는, 회전 및 이동 가능한 파지부를 구비한다. 파지 기구는, 가열된 금속재를 파지부로 파지하면서 회전 및 이동하여, 금속재에 굽힘 모멘트를 부여한다. 담금질 장치는, 가열 장치와 냉각 장치를 구비한다. 가열 장치는, 금속재의 일부를 가열한다. 가열 장치는 예를 들어, 고주파 가열로이다. 냉각 장치는, 냉각액을 분사하여 금속재를 냉각한다.

파지 기구에 의해, 가열된 금속 부분에 대해 굽힘 가공이 실시된다. 굽힘 가공된 금속 부분은, 냉각 장치로부터 분사되는 냉각액에 의해 담금질된다.

그러나, 냉각액을 분사하여 담금질을 실시하는 타입의 담금질 장치에서는, 충분한 양의 냉각액이 분사되어 있어도, 담금질이 안정되기 어려운 경우가 있다. 또, 3DQ 장치에 의해 굽힘 가공을 실시하는 경우, 담금질이 안정되지 않고, 가공 정밀도가 안정되기 어려운 경우가 있다.

본 발명의 목적은, 안정된 담금질이 얻어지는 담금질 장치 및 금속재의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 실시 형태에 의한 담금질 장치는, 금속재에 대해 냉각액을 분사하여 담금질을 실시한다. 담금질 장치는, 소포(消泡) 장치와, 공급조(槽)와, 냉각 장치를 구비한다. 소포 장치는, 냉각액으로부터 기포를 제거한다. 공급조는, 기포가 제거된 냉각액을 저류한다. 냉각 장치는, 공급조로부터 공급된 냉각액을 금속재를 향해 분사한다. 소포 장치는, 소포조와, 순환 장치를 구비한다. 순환 장치는, 담금질 사용 후의 냉각액을 회수하여 소포조에 공급한다. 소포조는, 층류 둑을 포함한다. 층류 둑은, 소포조를 층류조와 얕은 여울조로 구획하며, 층류조의 측벽보다 낮다. 층류조에는, 순환 장치로부터 냉각액이 공급되고, 얕은 여울조에는, 층류조로부터 오버플로우에 의해 층류 둑을 넘어 냉각액이 부어진다. 얕은 여울조는, 개구를 갖는 바닥부와, 필터를 포함한다. 필터는 판형상 또는 시트형상이며, 그물코 구조를 갖는다. 필터는, 바닥부의 개구를 덮는다. 얕은 여울조의 액면 높이는, 층류 둑의 높이 미만이다. 공급조는, 필터를 통과한 냉각액을 저류한다.

본 실시 형태에 의한 금속재의 제조 방법은, 상기 서술의 담금질 장치를 이용한다. 제조 방법은, 금속재를 가열하는 공정과, 가열된 금속재에 대해 냉각액을 분사하여 금속재에 대해 담금질을 실시하는 공정을 구비한다. 담금질을 실시하는 공정은, 소포 장치에 의해 냉각액으로부터 기포를 제거하는 공정과, 가열된 금속재에 대해, 기포가 제거된 냉각액을 분사하는 공정을 포함한다.

본 실시 형태에 의한 담금질 장치 및 금속재의 제조 방법은, 안정된 담금질성이 얻어진다.

도 1은, 본 실시 형태의 담금질 장치가 이용되는 3차원 열간 굽힘 담금질 가공 장치의 사시도이다.
도 2는, 도 1 중의 담금질 장치의 단면도이다.
도 3은, 본 실시 형태의 담금질 장치에 포함되는 소포 장치의 모식도이다.
도 4는, 도 3에 도시하는 소포 장치에 포함되는 소포조의 평면도이다.
도 5는, 도 4 중의 공급 부재의 정면도이다.

본 실시 형태에 의한 담금질 장치는, 금속재에 대해 냉각액을 분사하여 담금질을 실시한다. 담금질 장치는, 소포 장치와, 공급조와, 냉각 장치를 구비한다. 소포 장치는, 냉각액으로부터 기포를 제거한다. 공급조는, 기포가 제거된 냉각액을 저류한다. 냉각 장치는, 공급조로부터 공급된 냉각액을 금속재를 향해 분사한다. 소포 장치는, 소포조와, 순환 장치를 구비한다. 순환 장치는, 담금질 사용 후의 냉각액을 회수하여 소포조에 공급한다. 소포조는, 층류 둑을 포함한다. 층류 둑은, 소포조를 층류조와 얕은 여울조로 구획하며, 층류조의 측벽보다 낮다. 층류조에는, 순환 장치로부터 냉각액이 공급되고, 얕은 여울조에는, 층류조로부터 오버플로우에 의해 층류 둑을 넘어 냉각액이 부어진다. 얕은 여울조는, 개구를 갖는 바닥부와, 필터를 포함한다. 필터는 판형상 또는 시트형상이며, 그물코 구조를 갖는다. 필터는, 바닥부의 개구를 덮는다. 얕은 여울조의 액면 높이는, 층류 둑의 높이 미만이다. 공급조는, 필터를 통과한 냉각액을 저류한다.

냉각액을 분사하여 담금질하는 타입의 담금질 장치에서는, 냉각액 중의 기포량이 많으면, 냉각액의 냉각 능력이 저하한다. 구체적으로는, 기체의 열전달 효율은, 액체의 열전달 효율보다 낮다. 그로 인해, 냉각액의 기포 함유율이 높으면, 냉각 능력에 대한 기포의 영향이 커지고, 냉각 능력이 저하한다. 본 실시 형태에 의한 담금질 장치에서는, 담금질에 사용되기 전의 냉각액으로부터 기포를 제거한다. 그로 인해, 본 실시 형태의 담금질 장치는, 냉각액의 냉각 능력을 높일 수 있고, 금속재를 충분히 담금질할 수 있다. 그로 인해, 담금질성이 안정화된다. 본 실시 형태의 담금질 장치가 3DQ 장치에 이용되는 경우, 3DQ 장치에 의해 굽힘 가공된 금속재 부분의 담금질이 실질적으로 균일하게 안정적으로 얻어진다. 그로 인해, 3DQ 장치에 의해 가공된 금속재의 가공 형상의 정밀도가 안정된다.

본 실시 형태에서는 또한, 다음의 방법에 의해, 담금질 사용 후에 회수된 냉각액에 포함되는 기포를 저감시킨다. 냉각액을 분사하여 담금질하는 타입의 담금질 장치에서는, 금속재를 효율 좋게 담금질하기 위해, 냉각 전열 면적이 커지도록, 냉각액을 금속재와 충돌시킨다. 이 경우, 충돌에 의해 냉각액의 흐름이 흐트러진다. 또한, 냉각액은 대기 중에서 비산하기 때문에, 이때에 냉각액에 기포가 포함된다. 따라서, 담금질 사용 후의 냉각액에는, 많은 기포가 포함된다.

본 실시 형태에서는, 담금질 사용 후이며 많은 기포를 포함한 냉각액을 순환 장치에 회수하여 소포조 중의 층류조에 공급한다. 층류조에 공급된 냉각액의 흐름은 난류 상태이다. 그로 인해, 층류조에 공급된 냉각액에는, 많은 기포가 포함된다. 층류조에서는, 냉각액을 일시적으로 저류한다. 저류 중의 냉각액에 포함되는 기포는, 상방에 자연 부상하여, 액면에서 소멸한다. 기포가 어느 정도 저감된 냉각액은, 층류조의 측벽보다 낮은 층류 둑을 오버플로우하여, 층류 둑을 넘어 얕은 여울조에 부어진다. 이때, 층류 둑을 넘어 흘러 떨어지는 냉각액은, 유속이 느리고 한 방향으로 흐르기 때문에, 층류 상태로 되어 있다. 그로 인해, 층류 둑을 타고 흘러 떨어지는 냉각액과, 얕은 여울조의 바닥부 또는 얕은 여울조에 저류되는 냉각액의 액면의 충돌을 완화하여, 충돌시에 소용돌이가 발생해 새로운 기포가 포함되는 것을 억제한다. 이상과 같이, 층류조에서는, 담금질 사용 후에 회수된 냉각액으로부터 기포를 어느 정도 제거하고, 또한, 기포의 새로운 포함을 억제하기 위해 냉각액을 층류 상태로 한다.

층류조로부터 냉각액이 부어진 얕은 여울조는, 냉각액 내의 기포를 더 단시간에 제거한다. 얕은 여울조는, 그물코 구조의 필터를 바닥부에 갖고, 부어진 냉각액을 필터를 통과시켜 공급조에 공급한다. 얕은 여울조에서는, 필터를 바닥부에 배치함으로써, 다음의 2개의 기능이 발휘된다. 첫번째로, 필터에 의해, 기포를 포함하는 냉각액이 공급조에 공급되는 것을 억제하고, 필터가 냉각액 내의 기포의 제거를 촉진한다. 두번째로, 필터에 의해, 얕은 여울조의 액면 높이를 층류 둑의 높이보다 낮게 유지한다. 그로 인해, 얕은 여울조의 액면 높이는, 층류조 내의 냉각액의 액면 높이보다 낮다. 액면 높이가 낮은 쪽이, 냉각액 중의 기포가 액면에 자연 부상하는 시간이 짧아진다. 따라서, 얕은 여울조는, 냉각액으로부터 단시간에 기포를 제거할 수 있다.

이상의 2단계의 기포 제거 단계에 의해, 본 실시 형태의 담금질 장치에서는, 다량으로 순환하는 냉각액 중의 기포량을 단시간에 저감시키고, 담금질에 재차 이용한다. 그로 인해, 냉각액의 냉각 능력을 높일 수 있다.

필터는 예를 들어, 부직포, 다공판(금속판, 비금속판), 철망 등이다.

바람직하게는, 얕은 여울조의 바닥부 중, 필터가 덮는 부분은, 층류조로부터 멀어짐에 따라 하방으로 경사진다.

이 경우, 경사에 의해, 얕은 여울조의 냉각액의 흐름을 한 방향으로 할 수 있다. 이것에 의해, 냉각액의 흐름이 흐트러져 소용돌이가 발생하는 것을 억제할 수 있고, 기포가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 경사에 의해 다음의 효과가 얻어진다. 필터의 상류 부분(층류조측)에서는, 기포가 적은 냉각액이 필터를 통과한다. 한편, 기포가 많은 냉각액은, 필터의 상류 부분에서 통과할 수 없다. 그로 인해, 경사를 따라 필터의 하류 부분으로 흐른다. 그 결과, 얕은 여울조의 하방에, 기포가 많은 냉각액이 모인다. 상기 서술한 대로, 얕은 여울조의 액면 높이는 낮기 때문에, 얕은 여울조의 하방에 있어서, 냉각액 중의 기포가 자연 부상하여 소멸한다. 이와 같이, 경사를 따른 냉각액의 흐름으로부터, 층류의 냉각액이 필터에 대해, 접촉 영역(냉각액이 통과하는 면적)을 넓게 얻을 수 있다.

만일, 필터가 덮는 부분이 경사져 있지 않으면, 층류 둑을 넘은 냉각액은, 층류 둑 근방의 필터에 집중적으로 충돌한다. 기포를 포함하는 냉각액이어도, 필터에 대해 연직 방향으로 침입하면, 기포를 포함하는 냉각액이 필터를 통과해 버릴 가능성이 높아진다. 한편, 얕은 여울조의 바닥부를 상기한 대로 경사시킨 경우, 경사져 있지 않은 경우와 비교하여, 냉각액 속도의 연직 방향 성분이 작아진다. 이 경우, 유로 저항이 동일하면, 얕은 여울조의 바닥부를 경사시킨 경우가, 바닥부가 경사져 있지 않은 경우와 비교하여, 기포를 포함하는 냉각액이 필터를 통과하기 어렵다. 또한, 필터에 대해 냉각액의 통과 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 냉각액 중의 기포를 보다 효율적으로 제거할 수 있다.

바람직하게는, 담금질 장치는, 반송 부재를 더 구비한다. 반송 부재는, 필터의 하방에 배치되고, 경사진 유로를 갖는다. 반송 부재는, 필터를 통과한 냉각액을 공급조에 붓는다.

이 경우, 유로가 경사져 있기 때문에, 필터를 지난 냉각액이 한 방향으로 유로를 타고 흐른다. 그로 인해, 공급조에 연직 방향으로 냉각액이 자연 낙하하는 경우와 비교하여, 반송 부재의 유로 저항때문에, 냉각액의 유속이 저하한다. 그 결과, 공급조의 액면에 충돌하는 스피드를 억제할 수 있고, 소포 장치 이후이며 냉각 장치에 이르기 전의 냉각액에 거품이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

바람직하게는, 공급조는, 측벽과, 제1 유로 둑을 구비한다. 측벽은 하부에 배출구를 갖는다. 제1 유로 둑은, 공급조 내에 있어서, 필터의 바로 아래보다 측벽 근처에 배치된다. 제1 유로 둑은, 하부에 개구부를 갖는다. 필터를 통과하여 공급조 내에 공급된 냉각액은, 제1 유로 둑의 상기 개구부를 지나 배출구에 이른다.

이 경우, 냉각액은 제1 유로 둑의 하부에 형성된 개구부를 통과하지 않으면, 배출구에 이르지 않는다. 그로 인해, 제1 유로 둑을 통과할 때, 냉각액은 공급조 내의 하부를 흐른다. 이때, 냉각액 중의 거품이 상방에 부상하기 때문에, 개구부를 지난 냉각액으로부터 거품이 제거되기 쉽다.

바람직하게는, 공급조는, 제2 유로 둑을 더 구비한다. 제2 유로 둑은, 제1 유로 둑과 배출구를 갖는 측벽 사이에 배치되고, 측벽보다 낮다. 필터를 통과하여 공급조 내에 공급된 냉각액은, 제1 유로 둑의 개구부를 지난 후, 제2 유로 둑을 넘어 배출구에 이른다.

이 경우, 제1 및 제2 유로 둑에 의해, 공급조 내의 냉각액의 유로를 더 길게 할 수 있다. 또한, 냉각액의 유로 중, 냉각액이 수직 방향으로 이동하는 회수도 증가한다. 그로 인해, 기포가 더 부상하기 쉬워진다.

바람직하게는, 순환 장치는, 냉각액을 통과시키는 주관과, 주관으로부터 분기되어 있으며, 각각이 공급구를 갖는 복수의 분기관을 포함한다. 냉각액은, 분기관으로부터 층류조에 부어진다. 각 분기관의 횡단면적의 합계는, 주관의 횡단면적보다 크다.

이 경우, 주관 중의 냉각액이 분기된다. 이때, 각 분기관의 횡단면적(분기관의 중심축에 수직인 단면)의 합계는, 주관의 횡단면적(주관의 중심축에 수직인 단면)보다 크기 때문에, 층류조에 공급될 때의 냉각액의 유속이 작아진다. 그로 인해, 이미 저류되어 있는 냉각액과의 충돌이 완화된다. 그 결과, 냉각액에 기포가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

바람직하게는, 순환 장치는, 저류조를 더 구비한다. 저류조는, 담금질 사용 후에 회수된 냉각액을 저류한다. 순환 장치는, 저류조 내의 냉각액을, 소포조에 공급한다.

이 경우, 소포조에 공급되기 전에, 냉각액은 저류조에 저류된다. 저류조에서는, 담금질 사용 후의 냉각액에 포함되는 기포뿐만이 아니라, 스케일 등도 자연 부상하여, 제거된다. 그로 인해, 소포조에 냉각액이 공급되기 전에, 냉각액 중에 포함되는 기포 및 스케일을 어느 정도 사전에 제거할 수 있다.

본 실시 형태의 금속재의 제조 방법은, 상기 서술의 담금질 장치를 이용한다. 제조 장치는, 금속재를 가열하는 공정과, 가열된 금속재에 대해 냉각액을 분사하여 금속재에 대해 담금질을 실시하는 공정을 구비한다. 담금질을 실시하는 공정은, 소포 장치에 의해, 냉각액으로부터 기포를 제거하는 공정과, 가열된 금속재에 대해, 기포가 제거된 냉각액을 분사하는 공정을 포함한다.

본 실시 형태에 의한 금속재의 제조 방법에서는, 담금질에 사용되기 전의 냉각액으로부터 기포를 제거한다. 그로 인해, 냉각액의 냉각 능력이 높아져, 금속재는 충분히 담금질된다. 그 결과, 금속재의 담금질의 편차를 저감시킬 수 있다. 본 실시 형태의 금속재의 제조 방법이 3DQ 장치를 이용하여 실시되는 경우, 3DQ 장치에 의해 굽힘 가공된 금속재 부분의 담금질이 실질적으로 균일하게 안정적으로 얻어진다. 그로 인해, 3DQ에 의해 가공된 금속재의 가공 형상의 정밀도가 안정된다.

이하, 본 실시 형태에 의한 담금질 장치의 상세를 설명한다.

［제1 실시 형태］

［3DQ 장치］

본 실시 형태의 담금질 장치는, 예를 들어, 3DQ 장치에 이용된다. 도 1은, 3DQ 장치(100)의 사시도이다. 도 1을 참조하여, 3DQ 장치(100)는, 전송 장치(110)와, 지지 장치(120)와, 담금질 장치(1)와, 파지 장치(130)를 구비한다.

전송 장치(110)는, 금속재(10)를 소정의 전송 속도로, 금속재(10)의 축 방향(X)으로 반송한다. 금속재(10)는 예를 들어, 금속관이며, 예를 들어, 강관이다. 전송 장치(110)는, 파지 부재(111)와 반송 장치(112)를 구비한다. 파지 부재(111)는, 반송 장치(112)와 접속된다. 파지 부재(111)는, 금속재(10)를, 금속재(10)의 중심축 둘레로 회전 가능하게 파지한다. 반송 장치(112)는 파지 부재(111)와 더불어, 금속재(10)를 축 방향(X)으로 이동시킨다. 반송 장치(112)는 예를 들어, 전동 서보 실린더, 볼 나사를 이용한 기구 등이다.

지지 장치(120)는, 전송 장치(110)보다 하류(X방향)측에 배치된다. 지지 장치(120)는, 축 방향(X방향)으로 반송되는 금속재(10)를 지지한다. 지지 장치(120)는 예를 들어, 한 쌍의 롤군(121)을 구비한다. 한 쌍의 롤군(121)은 금속재(10)를 끼워, 금속재(10)를 축 방향(X)으로 이동 가능하게 지지한다. 지지 장치(120)는 한 쌍의 롤군(121)을 대신하여, 다른 구성을 구비해도 된다.

담금질 장치(1)는, 지지 장치(120)의 하류측에 배치된다. 담금질 장치(1)는, 가열 장치(2)와 냉각 장치(3)를 구비한다. 냉각 장치(3)는, 가열 장치(2)의 하류측에 배치된다.

담금질 장치(1)는, 반송된 금속재(10)의 일부를 가열한다. 금속재(10)의 가열 부분에는, 파지 장치(130)에 의해 굽힘 모멘트가 부여된다. 즉, 3DQ 장치에서는, 금속재(10)를 X방향으로 이동시키면서, 금속재(10)의 가열 부분에 대해 굽힘 가공이 실시된다. 굽힘 변형된 가열 부분은, 냉각 장치(3)에 의해 담금질된다.

파지 장치(130)는, 금속재(10)를 파지하면서, 이동 및 회전한다. 이것에 의해, 파지 장치(130)는, 금속재(10)의 가열 부분에 굽힘 모멘트를 부여한다. 파지 장치(130)는 예를 들어, 도 1에 도시하는 한 쌍의 가동 롤러 다이스이다. 파지 장치(130)는 가동 롤러 다이스를 대신하여, 다축 로봇 아암이어도 된다.

［담금질 장치(1)］

도 2는, 도 1 중의 담금질 장치(1)의 단면도이다. 상기 서술한 대로, 담금질 장치(1)는, 가열 장치(2)와 냉각 장치(3)를 구비한다.

가열 장치(2)는 환형상 또는 통형상이다. 가열 장치(2)는, 내부에 금속재(10)를 통과시킨다. 즉, 굽힘 가공시에 있어서, 가열 장치(2)는, 금속재(10)의 둘레에 배치된다. 가열 장치(2)는 예를 들어, 고주파 가열 코일이다.

냉각 장치(3)는, 환형상 또는 통형상이다. 냉각 장치(3)는, 내주면에 복수의 분사구(31)를 갖는다. 복수의 분사구(31)는, 냉각 장치(3)의 중심(중심축(X))을 향해 냉각액을 분사한다. 복수의 분사구(31)는, 하류측을 향하고 있어도 된다. 이 경우, 분사구(31)는, 하류측의 중심축(X)을 향해 냉각액을 분사한다. 냉각 장치(3)는, 복수의 분사 노즐을 구비해도 된다. 이 경우, 상기 복수의 분사구(31)는, 분사 노즐구에 상당한다. 냉각액은 예를 들어, 물, 부동액 등이다.

［소포 장치(4)］

담금질 장치(1)는, 도 3에 도시하는 소포 장치(4)와, 공급조(441)를 더 구비한다. 소포 장치(4)는, 냉각 장치(3)에 공급되기 전의 냉각액으로부터 기포를 제거한다. 공급조(441)는, 소포 장치(4)에 의해 기포가 제거된 냉각액을 저류한다. 냉각 장치(3)는, 공급조(441)로부터 공급시킨 냉각액을, 금속재를 향해 분사하여 냉각한다.

냉각액에 포함되는 기포가 많으면, 분사시의 냉각액의 냉각 능력이 저하한다. 기포는 냉각액보다 냉각 능력이 낮기 때문이다. 냉각액에 포함되는 기포가 많으면 또한, 냉각 능력이 저하한다. 그로 인해, 냉각액을 분사하여 담금질을 실시하는 경우에 있어서, 담금질이 안정적으로 얻어지기 어렵다. 3DQ 장치(100)에 있어서 담금질이 균일하게 안정적으로 얻어지지 않으면, 굽힘 가공된 금속재(10)의 가공 형상의 정밀도가 안정적으로 얻어지기 어렵다.

본 실시 형태의 담금질 장치(1)에서는, 소포 장치(4)가 담금질에 이용되기 전의 냉각액으로부터 기포를 제거한다. 그로 인해, 담금질시의 냉각 능력이 높아져, 안정된다. 그 결과, 담금질성을 높여, 담금질 효과가 안정적으로 얻어진다. 이 경우, 3DQ 장치(100)에 있어서는, 굽힘 가공된 금속재(10)의 가공 형상의 정밀도가 안정적으로 얻어진다. 이하, 소포 장치(4)의 상세를 설명한다.

소포 장치(4)는, 순환 장치(50)와, 소포조(431)를 구비한다.

담금질시에 냉각 장치(3)로부터 분사된 냉각액은, 금속재(10), 냉각액들, 또는 장치의 구성 부재와 충돌한다. 이 충돌에 의해, 냉각액에는 다량의 기포가 함유된다.

상기 서술한 대로, 냉각액을 분사하여 담금질을 실시하는 경우, 냉각액 중의 기포는 가능한 한 적은 것이 바람직하다. 그래서, 소포 장치(4) 중의 소포조(431)는, 냉각액 중의 기포를 제거한다. 순환 장치(50) 중의 저류 기구(42)는, 소포조(431)로 공급하는 냉각액 중의 기포량을 줄인다. 공급조(441)는, 소포조(431)에서 기포가 제거된 냉각액 중의 기포량을 더 줄인다. 이하, 소포 장치(4)의 각 구성에 대해 상술한다.

［순환 장치(50)］

순환 장치(50)는, 담금질 사용 후의 냉각액을 회수하여 소포조(431)에 공급한다. 순환 장치(50)는, 회수 기구(41)와, 저류 기구(42)를 구비한다.

［회수 기구(41)］

본 실시 형태의 담금질 장치(1)에서는, 담금질에 사용된 냉각액을 순환 이용한다. 회수 기구(41)는, 담금질에 사용된 냉각액을 회수한다. 회수 기구(41)는, 회수된 냉각액을 저류 기구(42)에 더 공급한다. 회수 기구(41)는 예를 들어, 수집조(411)와, 배관(412)을 구비한다. 수집조(411)는 예를 들어, 냉각 장치(3)의 하방에 배치되고, 사용 후의 냉각액을 수집한다. 수집된 냉각액은, 배관(412)을 통해, 저류 기구(42)에 공급된다. 공급에는 예를 들어, 도시 생략한 펌프가 이용된다. 회수 기구(41)는 도 3에 도시하는 구성 이외의 다른 구성이어도 된다.

［저류 기구(42)］

저류 기구(42)는, 회수 기구(41)로부터 공급된 냉각액을 저류한다. 저류 기구(42)는, 저류조(421)와, 펌프(422)와, 공급 부재(423)를 구비한다.

저류조(421)는, 회수 기구(41)에 의해 회수된 냉각액을 저류한다. 회수된 냉각액이 저류조(421)에서 잠시 저류되었을 때, 저류조(421) 내에서 냉각액 중의 기포가 자연 부상한다. 따라서, 저류조(421)는, 냉각액 중의 기포량을 줄일 수 있다. 저류조(421)에서는 또한, 냉각액의 기포뿐만이 아니라, 담금질 사용 후의 냉각액에 포함되는 스케일 등도 자연 부상한다. 그로 인해, 스케일 등을 제거한 냉각액을 소포조(431)에 공급할 수 있다.

공급 부재(423)는, 하류에 공급구를 갖는 배관이다. 공급구로부터 흘러나온 냉각액이 소포조(431)에 공급된다. 펌프(422)는, 저류조(421)에 잠시 저류된 냉각액을, 공급 부재(423)를 통해 소포조(431)에 공급한다.

［소포조(431)］

소포조(431)는, 필터를 이용하여 냉각액으로부터 기포를 제거한다. 소포조(431)는, 층류 둑(433)을 구비한다. 층류 둑(433)은 소포조(431)를, 층류조(434)와 얕은 여울조(435)로 구획한다. 공급 부재(423)의 공급구는, 층류조(434)에 배치된다. 그로 인해, 저류조(421)로부터 반송된 냉각액은, 층류조(434)에 공급된다. 층류조(434)는 냉각액을 일시적으로 저류한다. 냉각액 중의 기포는, 저류 기간 중에 자연 부상하여 액면에서 소멸한다. 따라서, 층류조(434)에 의해, 냉각액 중의 기포량이 감소한다.

바람직하게는, 공급 부재(423)의 공급구는, 층류조(434) 내이며, 층류 둑(433)의 상단보다 낮은 위치에 배치된다. 이 경우, 공급구는, 층류조(434)의 액면보다 하방에 배치된다. 그로 인해, 공급구를 나온 냉각액은 공기에 접촉하는 일없이, 층류조(434)에 저류된 냉각액에 부어진다. 그로 인해, 기포가 들어가기 어렵다.

얕은 여울조(435)는, 개구를 갖는 바닥부와, 필터(432)를 포함한다. 바닥부의 개구에는, 필터(432)가 배치된다. 필터(432)는 판형상 또는 시트형상이며, 그물코 구조를 갖는다. 보다 구체적으로는, 필터(432)는 복수의 구멍(관통 구멍)을 갖는다. 바람직하게는, 복수의 구멍은, 냉각액 중의 기포가 통과하기 어려운 사이즈를 갖는다.

액체나 기체라고 하는 유체가 필터(432)의 구멍을 통과할 때, 유로 저항이 발생한다. 냉각액 중의 기포의 비율이 높으면, 유로 저항이 커진다. 따라서, 기포가 적은 냉각액은 필터(432)를 통과하기 쉽고, 기포가 많은 냉각액은 필터(432)를 통과하기 어렵다. 이러한 원리로부터, 층류 둑(433)으로부터의 냉각액이 필터(432)를 통과할 때에, 기포가 제거된다. 그 결과, 필터(432)를 통과한 후의 냉각액 중의 기포량은 적다. 그로 인해, 냉각액의 냉각 능력이 높아진다. 또한, 필터(432)는 유로 저항을 갖기 때문에, 얕은 여울조(435)에 냉각액의 얕은 여울을 형성한다. 얕은 여울의 액면 높이는 낮기 때문에, 냉각액 중의 기포가 수면까지 부상하는 거리가 짧다. 그로 인해, 냉각액 중의 기포를 단시간에 수면까지 부상시킬 수 있으며, 제거할 수 있다. 얕은 여울조(435) 내의 바닥부의 냉각액은, 기포가 제거되고, 필터(432)를 통과 가능하기 때문에, 공급조(441)에 공급된다.

필터(432)는, 기포의 통과를 억제 가능한 구멍을 갖고 있으면, 특별히 한정되지 않는다. 필터(432)는 예를 들어, 부직포, 철망, 다공판이다. 다공판은 금속판이여도 되고, 비금속의 판이여도 된다.

층류 둑(433)의 높이는, 층류조(434)의 측벽의 높이보다 낮다. 그로 인해, 층류조(434)에 저류된 냉각액의 높이가 층류 둑(433)을 넘으면, 냉각액이 층류조(434)로부터 오버플로우하여 얕은 여울조(435)에 흐르기 시작한다. 이때, 냉각액은 층류 둑(433)을 타고, 자연 유하에 의해 필터(432)에 이른다.

소포조(431)에서는, 다음의 2단계의 기포 제거 단계를 실시함으로써, 냉각액에 잔존하는 기포를 저감시킨다.

제1 기포 제거 단계에서는, 층류조(434)에서, 순환 장치(50)로부터 공급된 냉각액의 기포를 제거하고, 또한, 냉각액의 흐름을 정돈한다(층류화). 구체적으로는, 회수된 냉각액을, 순환 장치(50)에 의해 층류조(434)에 공급한다. 순환 장치(50)에 의해 공급된 냉각액은, 난류 상태이며, 많은 기포를 포함한다. 층류조(434)에서는, 냉각액을 일시적으로 저류할 시간을 부여할 수 있다. 그 결과, 저류 중의 냉각액에 포함되는 기포는, 상방에 자연 부상하여, 액면에서 소멸한다. 따라서, 층류조(434)에 의해, 냉각액 중의 기포가 어느 정도 제거된다.

상기 서술한 대로, 층류 둑(433)은 층류조(434)의 측벽보다 낮다. 그로 인해, 기포가 어느 정도 저감된 냉각액은, 층류조(434)의 측벽보다 낮은 층류 둑(433)의 상단을 넘어, 층류 둑(433)을 오버플로우하여 얕은 여울조(435)에 부어진다. 이때, 층류 둑(433)을 타고 흘러 떨어지는 냉각액은, 유속을 저하시키고, 한 방향으로 흘러, 층류 상태로 되어 있다. 바람직하게는, 층류 둑(433)의 폭은 넓은 것이 바람직하다. 이 경우, 층류 둑(433)을 흘러 떨어지는 냉각액이 더 층류 상태가 되기 쉽다.

이상과 같이, 층류조(434)는, 담금질 사용 후에 회수된 냉각액으로부터 기포를 어느 정도 제거한다. 또한, 난류 상태의 냉각액을 층류 상태로 얕은 여울조(435)에 붓기 때문에, 냉각액이 얕은 여울조(435)에 부어질 때의 냉각액과 얕은 여울조(435) 내에 모인 냉각액의 충돌을 완화시켜, 충돌에 의해 냉각액에 기포가 더 들어가는 것을 억제한다.

제2 기포 제거 단계에서는, 얕은 여울조(435)에서, 냉각액의 기포를 더 제거한다. 얕은 여울조(435)는, 상기 서술한 대로, 그물코 구조(다공질)의 필터(432)를 바닥부에 갖는다. 얕은 여울조(435)에서는, 이 필터(432)를 바닥부에 배치함으로써, 다음의 2개의 기능이 발휘된다. 첫번째로, 필터(432)에 의해, 기포를 포함하는 냉각액이 공급조(441)에 공급되는 것을 억제하고, 필터(432)가 냉각액 중의 기포의 제거를 촉진한다. 두번째로, 얕은 여울조(435)에서는, 필터(432)에 의해, 액면 높이를 층류 둑(433)보다 낮게 유지한다. 그로 인해, 얕은 여울조(435)의 액면 높이는, 층류조(434)보다 낮다. 액면 높이가 낮은 것이, 냉각액 중의 기포가 표면에 부상하는 시간이 짧아진다. 따라서, 얕은 여울조는, 층류 상태의 냉각액으로부터, 단시간에 기포를 더 제거할 수 있다.

얕은 여울조(435)의 액면 높이는, 층류 둑(433)의 높이보다 낮으면, 특별히 한정되지 않으나, 바람직하게는 30cm 이하이며, 더 바람직하게는 20cm 이하이다. 얕은 여울조(435)의 액면 높이가 상기 서술의 바람직한 범위이면, 얕은 여울조(435)에 모이는 냉각액 중의 기포가, 자연 부상하여 수면에 이르기까지의 시간이 짧다. 그로 인해, 보다 효과적으로 기포를 제거할 수 있다. 얕은 여울조(435)의 필터(432)의 면적은 넓은 것이 바람직하다. 필터(432)의 면적이 넓을수록, 얕은 여울조(435)의 액면 높이는 낮아진다.

바람직하게는, 얕은 여울조(435)의 바닥부 중, 필터(432)가 덮는 부분은, 층류조(434)로부터 멀어짐에 따라 하방에 경사진다. 구체적으로는, 얕은 여울조(435)의 바닥부 중 필터(432)가 덮는 부분은, 층류조(434)측의 가장자리(E1)보다, 가장자리(E1)와 반대측의 가장자리(E2)가 하방에 배치된다.

이 경우, 층류 둑(433)을 타고 흘러 떨어진 냉각액은, 가장자리(E1)로부터 가장자리(E2)를 향해 한 방향으로 흐르기 쉽다. 냉각액이 흐르는 방향이 일정하지 않으면, 냉각액의 흐름이 흐트러져, 소용돌이가 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 냉각액에 기포가 들어가기 쉽다. 본 실시 형태의 얕은 여울조(435)의 바닥은 경사져 있기 때문에, 냉각액의 흐름이 흐트러지기 어렵다. 그로 인해, 냉각액에 기포가 들어가기 어렵다.

또한, 얕은 여울조(435)에서는, 경사에 의해, 다음의 효과가 얻어진다. 필터(432)의 상류 부분(층류조측)에서는, 기포가 적은 냉각액이 필터(432)를 통과한다. 한편, 기포가 많은 냉각액은, 필터(432)의 상류 부분에서 통과할 수 없다. 그로 인해, 기포를 많이 포함하는 냉각액은, 경사를 따라 필터(432)의 하류 부분으로 흐른다. 그 결과, 얕은 여울조(435)의 하방에, 기포가 많은 냉각액이 모인다. 상기 서술한 대로, 얕은 여울조(435)의 액면 높이는 낮기 때문에, 얕은 여울조(435)의 하방에 있어서, 냉각액 중의 기포가 자연 부상하여 소멸한다. 이와 같이, 경사를 따른 냉각액의 흐름으로부터, 층류의 냉각액이 필터(432)에 대해, 접촉 영역(냉각액이 통과하는 면적)을 넓게 얻을 수 있다.

만일, 필터(432)가 덮는 부분이 경사져 있지 않으면, 층류 둑(433)을 넘은 냉각액은, 층류 둑(433) 근방의 필터에 집중적으로 충돌한다. 기포를 포함하는 냉각액이라도, 필터에 대해 연직 방향으로 침입하면, 기포를 포함하는 냉각액이 필터(432)를 통과해 버릴 가능성이 높아진다. 한편, 얕은 여울조(435)의 바닥부를 상기대로 경사시킨 경우, 경사져 있지 않은 경우와 비교하여, 냉각액 속도의 연직 방향 성분이 작아진다. 이 경우, 유로 저항이 동일하면, 얕은 여울조(435)의 바닥부를 경사시킨 경우가, 바닥부가 경사져 있지 않은 경우와 비교하여, 기포를 포함하는 냉각액이 필터(432)를 통과하기 어렵다. 또한, 필터(432)에 대해 냉각액의 통과 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 냉각액 중의 기포를 보다 효율적으로 제거할 수 있다.

요컨대, 얕은 여울조(435)를 경사시킨 경우, 냉각액 중에서 기포가 적은 부분은 조기에 필터(432)를 통과시킬 수 있으며, 기포가 많은 냉각액에 대해서는, 얕은 여울조(435)의 하방에 있어서, 자연 부상을 이용하여 기포를 제거한다. 그로 인해, 기포가 적은, 다량의 냉각액을 단시간에 효율적으로 공급조(441)에 공급할 수 있다.

소포 장치(4)는, 반송 부재(436)를 더 구비한다. 반송 부재(436)는 필터(432)의 하방에 배치된다. 반송 부재(436)의 상면은, 경사진 유로를 갖는다. 구체적으로는, 유로는, 층류조(434)로부터 멀어짐에 따라 하방으로 경사진다. 반송 부재(436)는 예를 들어, 홈(유로)이 형성된 부재여도 된다. 또, 반송 부재(436)는 측벽이 형성된 판형상이어도 된다.

유로의 경사각은 필터(432)의 경사각과 상이해도 되고, 같아도 된다. 필터(432)를 통과한 냉각액은, 반송 부재(436)의 유로를 타고 공급조(441)에 흘러 떨어진다. 이때, 냉각액이 흐르는 방향은 일정해지기 쉽고, 유하 중에 소용돌이가 발생하기 어렵다. 그로 인해, 냉각액에 기포가 들어가기 어렵다.

［공급조(441)］

공급조(441)는, 소포조(431)에 의해 기포가 제거된 냉각액을 냉각 장치(3)에 공급한다. 이때, 공급조(441)는, 소포조(431)로부터 공급된 냉각액에 기포가 들어가는 것을 억제하면서, 냉각 장치(3)에 냉각액을 공급한다.

공급조(441)는, 하부에 배출구(EX)를 갖는 측벽(SW1)을 구비한다. 바람직하게는, 공급조(441)는, 유로 둑(442 및 443)을 더 구비한다. 바람직하게는, 공급조(441)는, 소포조(431)보다 아래에 배치된다.

바람직하게는, 반송 부재(436)의 유로의 하단은, 공급조(441) 내이며, 공급조(441)의 측벽의 상단보다 하방에 배치된다. 이 경우, 반송 부재(436)의 유로의 하단은, 공급조(441) 내의 액면의 근방, 또는, 액면보다 하방에 배치된다. 그로 인해, 유로를 타고 흘러 떨어지는 냉각액과 액면의 충돌을 완화시켜, 기포가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

공급조(441)는, 유로 둑(442)에 의해, 조(444)와 조(445)로 구획된다. 유로 둑(442)은, 필터(432)의 바로 아래보다 측벽(SW1) 근처에 배치된다. 바람직하게는, 유로 둑(442)은, 반송 부재(436)의 유로의 하단과, 배출구(EX) 사이에 배치된다. 도 3에서는, 유로 둑(442)은, 유로 둑(443)과 측벽(SW1) 사이에 배치된다. 유로 둑(442)은, 공급조(441)의 바닥에 세워 배치된다. 배출구(EX)는, 조(445)의 측벽(SW1)의 하부에 형성된다. 배출구(EX)가 하부에 형성됨으로써, 상방으로 부상한 기포를 수중에 넣는 일 없이, 냉각액을 냉각 장치(3)에 공급할 수 있다.

유로 둑(442)은, 공급조(441)의 측벽보다 낮다. 그로 인해, 필터(432)를 통과한 냉각액, 보다 바람직하게는, 반송 부재(436)의 유로로부터 공급조(441)에 흐른 냉각액은, 유로 둑(442)을 넘어, 배출구(EX)에 이른다.

유로 둑(443)은, 공급조(441) 내에 있어서, 필터(432)의 바로 아래보다 측벽(SW1) 근처에 배치된다. 도 3에서는, 유로 둑(443)은, 반송 부재(436)의 유로의 하단과, 유로 둑(442) 사이에 배치된다. 즉, 유로 둑(443)은, 조(444)를 2개조로 더 구획한다. 유로 둑(443)은, 하부에 개구부를 갖는다. 유로 둑(443)은, 하부의 일부가 개구되어 있어도 되고, 하부 전체가 개구되어 있어도 된다. 바람직하게는, 유로 둑(443)의 상단은, 공급조(441)의 측벽의 상단 이상의 위치에 배치된다.

유로 둑(442 및 443)은, 공급조(441) 내의 냉각액의 유로를 형성한다. 구체적으로는, 반송 부재(436)의 유로로부터 공급조(441)에 흐른 냉각액은, 유로 둑(443)에 의해, 하방으로 흐른다. 냉각액은, 유로 둑(443)의 하부의 개구부를 지난다. 그 후, 냉각액은 유로 둑(442)에 의해, 상승한다. 냉각액은 유로 둑(442)을 넘은 후, 다시 하방으로 흘러, 배출구(EX)에 이른다.

요컨대, 냉각액은, 공급조(441) 내에서 상승 및 하강을 반복하여 배출구(EX)에 이른다. 그로 인해, 유로 둑(442) 및 유로 둑(443)을 설치하지 않은 경우와 비교하여, 공급조(441)는, 긴 유로를 형성한다. 통과 유로가 길면, 기포가 자연 부상하기 위한 시간을 부여할 수 있다. 그로 인해, 냉각액 중의 기포가 부상하기 쉽고, 제거되기 쉽다. 또한, 유로 둑(442) 및 유로 둑(443)에 의해, 이 유로는, 수직 방향의 흐름을 포함한다. 수직 방향의 흐름은, 기포의 부상을 조장한다. 그 결과, 냉각액 중의 기포가 제거되기 쉽다.

배출구(EX)로부터 나온 냉각액은, 도시 생략한 펌프 등에 의해, 냉각 장치(3)에 공급된다. 그리고, 냉각액은, 냉각 장치(3)의 분사구로부터 분사되고, 금속재를 담금질한다.

［금속재의 제조 방법］

본 실시 형태에 의한 금속재의 제조 방법은, 3DQ 장치(100) 중의 담금질 장치(1)을 이용하여, 금속재를 담금질한다.

처음에, 가열 장치(2)에 의해, 금속재(10)를 가열한다. 가열된 금속재(10)는, 파지 장치(130)를 이용하여 굽힘 모멘트가 부여되고, 굽힘 가공된다. 굽힘 가공된 금속재(10)에 대해, 냉각 장치(3)로부터 냉각액을 분사하여 담금질을 실시한다(담금질 공정).

담금질 공정은, 기포 제거 공정과, 냉각 공정을 구비한다. 기포 제거 공정에서는, 소포 장치(4)를 이용하여, 담금질에 사용된 후의 냉각액 내의 기포를 제거한다. 냉각 공정에서는, 기포가 제거되어, 기포량이 감소한 냉각액을 냉각 장치(3)로부터 분사하여 금속재(10)를 냉각한다. 그 결과, 실질적으로 균일한 담금질이 안정적으로 얻어진다. 3DQ 장치(100)에 있어서 담금질이 균일하게 안정적으로 얻어지면, 굽힘 가공된 금속재(10)의 가공 형상의 정밀도도 안정적으로 얻어진다. 이상의 공정에 의해, 담금질된 금속재를 제조할 수 있다.

［제2 실시 형태］

순환 장치(50) 내의 공급 부재(423)의 배출 부분은, 복수의 분기관에 분기되어 있어도 된다. 도 4는, 제2 실시 형태에 의한 담금질 장치(1)의 공급 부재(423) 및 그 주변 부분의 평면도이다. 도 5는, 공급 부재(423)의 정면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하여, 공급 부재(423)는, 주관(426)과, 복수의 분기관(425)을 포함한다. 복수의 분기관(425)은, 주관(426)으로부터 분기한다. 각 분기관(425)의 단부는 개구되어 있으며, 공급구를 구성한다. 각 분기관(425)의 횡단면적(분기관(425)의 중심축에 수직인 단면의 면적)의 합계는, 주관(426)의 횡단면적(주관(426)의 중심축에 수직인 단면의 면적)보다 크다.

본 실시 형태에서는, 주관(426)을 지나 반송되는 냉각액은, 복수의 분기관(425)에 분기한다. 상기 서술한 대로, 각 분기관(425)의 횡단면적의 합계는 주관(426)의 횡단면적보다 크다. 그로 인해, 각 분기관(425)에서의 냉각액의 유량은, 주관(426)을 흐르는 냉각액의 유량보다 적어진다. 그 결과, 공급구 근방에서의 냉각액의 유속은, 주관(426) 내에서의 냉각액의 유속보다 느려진다. 유속이 느려지면, 분기관(425)으로부터 배출된 냉각액과, 층류조(434) 내에서의 액면의 충돌을 완화시킬 수 있다. 그로 인해, 냉각액에, 기포의 발생을 억제할 수 있다.

바람직하게는, 복수의 분기관(425)의 내경의 단면적의 합계는, 주관(426)의 내경의 단면적보다 크다. 이 경우, 분기관(425) 내의 냉각액의 유속은, 주관(426)에서의 유속보다 작아진다.

［다른 실시 형태］

상기 서술한 실시 형태에서는, 담금질 장치는, 순환 장치(50)와 소포조(431)를 포함하는 소포 장치(4)와, 공급조(441)를 구비한다. 그러나, 담금질 장치는 적어도 소포조(431) 및 공급조(441)를 구비하면 된다. 이 경우, 냉각 장치(3)로부터 분사된 냉각액은 소포조(431)에 직접 공급된다. 그리고, 소포조(431)에서 기포가 제거된 냉각액은, 공급조(441)를 경유하여, 냉각 장치(3)에 공급된다.

얕은 여울조(435)의 바닥의 일부가 경사져 있지 않아도 되고, 필터(432)가 덮는 바닥부가 경사져 배치되어 있지 않아도 된다. 이 경우에 있어서도, 필터(432)는 냉각액의 기포를 제거할 수 있다.

반송 부재(436)는 배치되지 않아도 된다. 이 경우, 필터(432)를 지난 냉각액은, 하방에 배치된 공급조(441)에 자연 낙하한다. 필터(432)에 의해 냉각액의 기포는 제거되어 있다. 그로 인해, 반송 부재(436)가 배치되어 있지 않아도, 필터(432)에 의한 기포 제거의 효과는 어느 정도 유지된다.

공급조(441)의 유로 둑(442 및/또는 443)은 배치되어 있지 않아도 된다. 이 경우에도, 공급조(441)가 저류조(421)와 마찬가지로, 일시적으로 냉각액을 저류한다. 그로 인해, 냉각액 중의 기포가 부상하기 쉽고, 기포가 어느 정도 제거된다. 예를 들어, 공급조(441)에, 유로 둑(443)이 배치되고, 유로 둑(442)이 배치되지 않아도 된다. 냉각액이 유로 둑(443)의 하부의 개구부를 지날 때, 냉각액은 공급조(441) 내의 하부를 흐른다. 이때, 냉각액 중의 기포는 부상하여, 냉각액 중의 기포가 제거되기 쉽다.

상기 서술의 실시 형태에 있어서, 순환 장치(50) 내의 공급 부재(423)는 배관이다. 그러나, 공급 부재(423)는 배관 이외의 다른 구성이어도 된다. 예를 들어, 저류조(421)가 소포조(431)보다 상방에 배치되는 경우, 공급 부재(423)는 반송 부재(436)와 같은 구성이어도 된다.

상기 서술의 실시 형태에서는, 담금질 장치(1)는 3DQ 장치(100)에 적용된다. 3DQ 장치(100)의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 도 1에서는, 지지 장치(120) 및 파지 장치(130)는 모두 한 쌍 또는 복수 쌍의 롤러를 구비한다. 그러나, 지지 장치(120) 및/또는 파지 장치(130)는, 다축 로봇 아암이어도 된다.

상기 서술의 실시 형태에서는, 담금질 장치(1)는 3DQ 장치(100)에 적용된다. 그러나, 상기 서술의 담금질 장치(1)는, 3DQ 장치(100) 이외의 다른 장치에 이용되어도 되고, 담금질 장치(1) 단체로 이용되어도 된다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 설명했다. 그러나, 상기 서술한 실시 형태는 본 발명을 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은 상기 서술한 실시 형태에 한정되는 일 없이, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상기 서술한 실시 형태를 적당히 변경하여 실시할 수 있다.

Claims

냉각액을 분사하여 금속재를 담금질하는 담금질 장치로서,
상기 냉각액으로부터 기포를 제거하는 소포(消泡) 장치와,
기포가 제거된 상기 냉각액을 저류하는 공급조(槽)와,
상기 공급조로부터 공급된 상기 냉각액을 상기 금속재를 향해 분사하는 냉각 장치를 구비하고,
상기 소포 장치는,
소포조와,
담금질 사용 후의 상기 냉각액을 회수하여 상기 소포조에 공급하는 순환 장치를 구비하며,
상기 소포조는,
상기 소포조를 층류조와 얕은 여울조로 구획하는 층류 둑을 포함하고, 상기 층류 둑은, 상기 층류조의 측벽보다 낮으며,
상기 층류조에는, 상기 순환 장치로부터 상기 냉각액이 공급되고, 상기 얕은 여울조에는, 상기 층류조로부터 상기 층류 둑을 오버플로우하여 상기 냉각액이 부어지며,
상기 얕은 여울조는,
개구를 갖는 바닥부와,
상기 개구를 덮고, 그물코 구조를 갖는 판형상 또는 시트형상의 필터를 포함하며,
상기 얕은 여울조의 액면 높이는, 상기 층류 둑의 높이 미만이며,
상기 공급조는, 상기 필터를 통과한 상기 냉각액을 저류하는, 담금질 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 얕은 여울조의 상기 바닥부 중, 상기 필터가 덮는 부분은, 상기 층류조로부터 멀어짐에 따라 하방으로 경사지는, 담금질 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 필터의 하방에 배치되고, 경사진 유로를 가지며, 상기 필터를 통과한 상기 냉각액을 상기 공급조에 붓는 반송 부재를 더 구비하는, 담금질 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 공급조는,
하부에 배출구를 갖는 측벽과,
상기 공급조 내에 있어서, 상기 필터의 바로 아래보다 상기 측벽 근처에 배치되고, 하부에 개구부를 갖는 제1 유로 둑을 구비하며,
상기 필터를 통과하여 상기 공급조 내에 공급된 상기 냉각액은, 상기 제1 유로 둑의 상기 개구부를 지나 상기 배출구에 이르는, 담금질 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 공급조는,
상기 제1 유로 둑과 상기 측벽 사이에 배치되고, 상기 측벽보다 낮은 제2 유로 둑을 더 구비하며,
상기 필터를 통과하여 상기 공급조 내에 공급된 상기 냉각액은, 상기 제1 유로 둑의 상기 개구부를 지난 후, 상기 제2 유로 둑을 넘어 상기 배출구에 이르는, 담금질 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 순환 장치는,
상기 냉각액을 통과시키는 주관과,
상기 주관으로부터 분기되어 있고, 각각이 상기 냉각액을 상기 층류조에 공급하는 공급구를 갖는 복수의 분기관을 포함하며,
상기 각 분기관의 횡단면적의 합계는, 상기 주관의 횡단면적보다 큰, 담금질 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 순환 장치는,
담금질 사용 후에 회수된 상기 냉각액을 저류하는 저류조를 더 구비하고,
상기 순환 장치는, 상기 저류조 내의 상기 냉각액을 상기 소포조에 공급하는, 담금질 장치.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 기재된 담금질 장치를 이용한 금속재의 제조 방법으로서,
상기 금속재를 가열하는 공정과,
가열된 상기 금속재에 대해 냉각액을 분사하여 상기 금속재에 대해 담금질을 실시하는 공정을 구비하고,
상기 담금질을 실시하는 공정은,
상기 소포 장치에 의해 상기 냉각액으로부터 기포를 제거하는 공정과,
가열된 상기 금속재에 대해, 상기 기포가 제거된 상기 냉각액을 분사하는 공정을 포함하는, 금속재의 제조 방법.