KR101930445B1 - 자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템 - Google Patents

자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템에 관한 것이다.
이에 본 발명의 기술적 요지는 차량 조향장치의 동력전달 장치인 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 극소탈탄과 노멀라이징 열처리를 신속하고 정밀하게 수행하도록 하되, 상기 인텀샤프트용 이형 인발강관은 연속형 열처리부와 냉각부를 기준으로 컨베이어 형태의 투입부와 배출부가 개방되면서 자동화라인이 최대한 짧은 길이(70m 이내)로 이루어지도록 형성되어 연속적인 극소탈탄 열처리가 가능하도록 함으로써, 생산성과 경제성이 크게 개선되는 것을 특징으로 한다.

Description

자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템{Minimum decarbonization-heat treatment system of tube pipe for interm shaft}
본 발명은 개방형 연속 자동화 극소탈탄 열처리 공정에 관한 것으로, 차량 조향장치의 동력전달 장치인 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 극소탈탄과 노멀라이징 열처리를 신속하고 정밀하게 수행하도록 하되, 상기 인텀샤프트용 이형 인발강관은 연속형 열처리부와 냉각부를 기준으로 컨베이어 형태의 투입부와 배출부가 개방되면서 자동화라인이 최대한 짧은 길이(70M 이내)로 이루도록 형성되어 연속적인 극소탈탄 열처리가 가능하도록 함으로써, 생산성과 경제성이 크게 개선되도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 열처리로의 개방형 구조로 인해 연속 자동화가 가능하고, 분위기 가스에 의한 산소 유입을 거의 완벽하게 차단하여 극소탈탄을 수행하도록 하는 것을 특징으로 한다.
일반적으로 극소탈탄 열처리란 처리대상물인 금속을 처리과정에 알맞은 분압으로 배기시킨 진공된 밀폐공간에서 행하는 열처리를 말하는 것으로, 이는 진공분위기가 금속의 산화를 방지하기 때문이며 적용 제품으로는 절단공구, 금형, 전조다이스, 스리타 나이프, 성형펀칭, 특수금형, 아버, 프레스제품, 전기.전자제품, 화학기계, 유압제품, 항냉매가스, 방산부품, 내열스프링, 특수모터, 발전기 등에 이르기까지 다양하다.
이러한 극소탈탄 열처리를 행하는 진공열처리로는 다른 열처리로에 비하여 피처리물의 열처리후 표면이 미려하고 광휘성이 뛰어나며 품질과 기계적 특성도 우수하므로 특히 금형, 공구 등의 열처리에 있어 그 활용도가 급증하고 있는 실정이다.
또한, 종래의 극소탈탄 열처리로는 조관 파이프나 강관에 대하여 소성응력을 제거하거나 표준화를 위해 사용되고 있기도 하며, 분위기 가스 즉, RX가스, DX가스 또는 LNG가스 등과 같은 변성가스를 투입하여 무산화, 무탈탄, 노멀라이징과 같은 효과를 얻고자 열처리를 수행하고 있다.
그러나 이러한 종래의 극소탈탄 열처리로는 연속형 구조로 제작하기 어려워 대형 수입장비 및 해외보완기술에 의존하고 있는 실정이다.
1. 대한민국 등록특허공보 제10-0325438호(2002.02.07. 등록)
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 기술적 요지는 개방형 연속 자동화 극소탈탄 열처리 공정에 관한 것으로, 자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 극소탈탄과 노멀라이징 열처리를 신속하고 정밀하게 수행하도록 하되, 상기 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관은 연속형 열처리부와 냉각부를 기준으로 컨베이어 형태의 투입부와 배출부가 개방되면서 자동화라인이 최대한 짧은 길이(70M 이내)로 이루도록 형성되어 연속적인 극소탈탄 열처리가 가능하도록 함으로써, 생산성과 경제성이 크게 개선되는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
이에, 본 발명은 열처리 제품의 높이에 따라 열처리로의 투입구 인-아웃도어가 가변식 개방이 이루어지도록 형성되고, 상기 열처리로 내부에는 상하 조절식 3중 커튼(내부커튼)에 의해 산소 유입을 방지하도록 형성되며, 열처리로의 투입구 부근에는 커튼버너가 구비되어 분위기 가스 연소에 의한 산소차단 성능이 확보되도록 하는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다단식 열처리로와 냉각존이 일련의 라인 형태로 구비되도록 하되, 특히 열처리로의 내부에는 산소 감지센서와 O2분석기가 구비되어 열처리로 내의 적절한 CP값(탄소수치)의 컨트롤이 가능하도록 함으로써, CP값의 목표치(SV)와 현재 값(PV)의 차이가 발생될 경우 이를 농축가스 컨트롤 모터 밸브(Enrich Gas control motor v/v)에 의해 농축가스(Enrich Gas-LNG)의 투입량을 자동 조절하도록 하는 바, 이는 탄소가 많은 강관 소재의 열처리시 무탈탄에 필요한 높은 CP값의 보상을 도모하면서 탄소 농도를 처리재와 균일하게 맞춰 피 열처리 소재에서 탈탄이 진행되지 않도록 조절하는 것으로 열처리 품질이 우수하도록 하는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 열처리로의 내외부가 연속용접구조로 형성되고, 특히 롤러 구동부는 특수 실링 구조로 형성되어 열처리시 기밀 확보가 크게 향상되는 것을 제공함에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 투입용 컨베이어(10)의 일측에 열처리로(110)가 구비되어 진행된 피 열처리 소재(이형 인발강관)의 극소탈탄을 수행하면서 노멀라이징 열처리를 도모하도록 하되, 상기 열처리로(110)는 다수개의 이송 로울러(111)에 의해 일방향 진행라인이 형성되면서 예비 가열존(H-1)과 본 가열존(H-2)을 갖는 다단 구획식 구조로서 피 열처리 소재의 투입이 시작되는 전단부에는 인-아웃도어(120)가 형성되고, 상기 인-아웃도어(120)가 개방되는 측과 대향되는 타측에는 커튼버너(130)가 형성되며, 상기 열처리로(110)의 내부에는 각 존(예비, 본 열처리로) 마다 RX가스 투입구(140)와 가열버너(150) 및 배기덕트(160)가 각각 형성되도록 하고, 상기 열처리로 내부 중 어느 일측에는 3중커튼(170)과 산소 감지센서(180) 및 O2분석기(190)가 형성되어 탈탄 환경에 대한 외부공기 차단과 온도보전 및 분위기 가스의 보상을 유기적으로 처리하면서 제어 관리하도록 하는 것을 특징으로 하는 열처리부(100)와; 상기 열처리부(100)를 통해 극소탈탄과 노멀라이징 열처리가 완료된 피 열처리 소재에 대하여 다단식 구조를 가지며 수냉 또는 공랭 방식으로 개별온도 냉각을 수행하도록 하는 냉각부(200)가; 구성되어 이루어진다.
이에, 상기 열처리부의 인-아웃도어(120)는 피 열처리 소재의 높이에 따라 가변식 개방이 이루어지도록 형성된다.
또한, 상기 열처리부의 3중커튼(170)은 열처리로의 전단부와 후단부 각각에 형성되도록 하되, 피 열처리 소재에 대하여 상하 높이 조절이 가능한 것으로 구성된다.
이에, 상기 열처리부의 가열버너(150)는 열처리로 내부로 장입된 복사열 튜브(151)와 결합되어 복사열을 발산시키도록 형성된다.
또한, 상기 열처리부의 RX가스 투입구(140)는 피 열처리 소재에 조절하여 개폐 제어 및 공급 관리되도록 CP 컨트롤러(141)가 부설되는 것이 바람직하다.
이에, 상기 열처리부의 배기덕트(160)는 열처리로 내에서 이송 로울러(111)의 상측에 배치되어 폐가스를 회수하도록 형성된다.
또한, 상기 열처리부의 이송 로울러(111)는 축선 양측 단부에 로울러 구동장치가 구비되도록 하되, 무동력 그리스 충진 보상 구조에 의해 기밀성능이 개선된 연속형 극소탈탄 열처리로의 회전축 기밀용 어셈블리인 것이 바람직하다.
이에, 상기 냉각부(200)는 다수 구획된 함체의 내부에 다수개의 연동 로울러에 의해 진행 라인이 형성되도록 하되, 상기 함체의 내부 일측 또는 타측에는 고압 공기 또는 고압 냉각수가 피 열처리 소재를 향해 분사되도록 형성된다.
또한, 상기 투입용 컨베이어(10)는 컨베이어 로울러가 형성된 로딩 테이블(11)의 일측에 이송킥커(12)와 슬라이딩 리프트(13)가 구비되어 피 열처리 소재를 열처리부에 투입시키도록 형성된다.
이에, 상기 냉각부(200)는 피 열처리 소재가 냉각 완료된 후 배출되는 단부에 배출용 컨베이어(20)가 형성되도록 하되, 상기 배출용 컨베이어(20)는 배출 로울러가 형성된 언로딩 테이블(21)의 일측에 배출킥커(22)와 무빙 리프트(23)가 구비되어 피 열처리 소재를 적재대로 이송시키도록 형성된다.
이와 같이, 본 발명은 개방형 연속 자동화 극소탈탄 열처리 공정에 관한 것으로, 차량 조향장치의 동력전달 장치인 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 극소탈탄과 노멀라이징 열처리를 신속하고 정밀하게 수행하도록 하되, 상기 인텀샤프트용 이형 인발강관은 연속형 열처리부와 냉각부를 기준으로 컨베이어 형태의 투입부와 배출부가 개방되면서 자동화라인이 최대한 짧은 길이(70M 이내)로 이루도록 형성되어 연속적인 극소탈탄 열처리가 가능하도록 함으로써, 생산성과 경제성이 크게 개선되도록 하는 효과가 있다.
도 1 내지 도 9는 본 발명에 따른 극소탈탄 연속 열처리 시스템의 일 예시도이다.
다음은 첨부된 도면을 참조하며 본 발명을 보다 상세히 설명하겠다.
먼저, 도 1 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명은 열처리부(100)와 냉각부(200)로 크게 구성된다.
이에, 상기 열처리부(100)는 투입용 컨베이어(10)의 일측에 열처리로(110)가 구비되어 진행된 피 열처리 소재(이형 인발강관)의 극소탈탄을 수행하면서 노멀라이징 열처리를 도모하도록 형성된다.
이때, 상기 열처리로(110)는 다수개의 이송 로울러(111)에 의해 일방향 진행라인이 형성되면서 예비 가열존(H-1)과 본 가열존(H-2)을 갖는 다단 구획식 구조로서 피 열처리 소재의 투입이 시작되는 전단부에는 인-아웃도어(120)가 형성된다.
이에, 상기 인-아웃도어(120)가 개방되는 측과 대향되는 타측에는 커튼버너(130)가 형성되며, 상기 열처리로(110)의 내부에는 각 존(예비, 본 열처리로) 마다 RX가스 투입구(140)와 가열버너(150) 및 배기덕트(160)가 각각 형성되도록 구성된다.
이때, 상기 열처리로 내부 중 어느 일측에는 3중커튼(170)과 산소 감지센서(180) 및 O2분석기(190)가 형성되어 탈탄 환경에 대한 외부공기 차단과 온도보전 및 분위기 가스의 보상을 유기적으로 처리하면서 제어 관리하도록 형성된다.
이에, 상기 열처리부의 인-아웃도어(120)는 피 열처리 소재의 높이에 따라 가변식 개방이 이루어지도록 형성된다.
또한, 상기 열처리부의 3중커튼(170)은 열처리로의 전단부와 후단부 각각에 형성되도록 하되, 피 열처리 소재에 대하여 상하 높이 조절이 가능한 것으로 구성된다.
이에, 상기 열처리부의 가열버너(150)는 열처리로 내부로 장입된 복사열 튜브(151)와 결합되어 복사열을 발산시키도록 형성된다.
또한, 상기 열처리부의 RX가스 투입구(140)는 피 열처리 소재에 적합한 CP값(Carbon Potential)이 조절되면 개폐 제어 및 공급 관리되도록 CP 컨트롤러(141)가 부설되는 것이 바람직하다.
이에, 상기 열처리부의 배기덕트(160)는 열처리로 내에서 이송 로울러(111)의 상측에 배치되어 폐가스를 회수하도록 형성된다.
또한, 상기 열처리부의 이송 로울러(111)는 축선 양측 단부에 로울러 구동장치(1)가 구비되도록 하되, 무동력 그리스 충진 보상 구조에 의해 기밀성능이 개선된 연속형 극소탈탄 열처리로의 회전축인 것이 바람직하다.
즉, 상기 로울러 구동장치(1)는 열처리로(110)의 내부에 소재가 안착되면서 롤링되도록 하는 로울러 축(20-1)이 형성되도록 하되, 상기 로울러 축(20-1)의 양단부에는 구동축으로부터 연동되는 회전샤프트(21-1)가 형성되어 열처리로(110)의 벽체(11-1) 외측으로 분기되도록 형성된다.
이에, 상기 회전샤프트(21-1)는 베어링(30-1)이 부설되면서 내부에 공간부(110)가 구비된 소켓 하우징(100-1)에 의해 플렌지(12-1)와 결합되도록 형성된다.
이때, 상기 소켓 하우징의 공간부(110-1)에는 산소 유입방지와 분위기 가스 기밀을 확보하도록 압착 플렌지(200-1)와 가압 피스톤(300-1) 및 결합턱(410-1)을 갖는 방진 밀폐커버(400-1)가 결합되도록 형성된다.
이에, 상기 압착 플렌지(200-1)와 가압 피스톤(300-1) 사이에는 가압 스크류(500-1)가 내장된 그리스 주입존이 형성되어 그리스(G)가 충진되고, 상기 방진 밀폐커버(400-1)와 가압 피스톤(300-1) 사이에는 그리스 충진압력 보상 스프링(600-1)이 구비되어 회전 중 그리스(G)가 축 중심을 향해 계속 가압되도록 구성된다.
즉, 상기 가압 스크류는 회전샤프트에 내경이 일체로 결합된 나선형 코일판과 같은 것으로, 회전시 충진된 그리스를 로울러 축의 중심방향으로 계속해서 밀착시키도록 형성된다.
이때, 상기 가압 스크류(500-1)의 면상에는 하나 이상의 통공(마이크론 단위의 미세 구멍-과압방지)이 형성되어 가압된 그리스가 압착 플렌지의 면상에 부딪힌 후 리턴할 수 있도록 함으로써, 물리적인 과압에 의한 역류 폭발을 방지하도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 그리스는 고온용 그리스로서 충진되는 것이 바람직하고, 소켓 하우징의 외주 일측에는 상기한 그리스가 충진될 수 있도록 하는 별도의 주입구가 형성되는 것이 바람직하다.
이는 결국 외부 산소유입을 방지함은 물론 열처리로 내부 분위기 가스가 누기되는 것을 무동력으로 방지하게 된다.
이에, 상기 소켓 하우징(100-1)은 외주면 일측에 가압 피스톤(300-1)의 이동 간격을 확인할 수 있는 감시창 또는 안내창(120-1)이 형성되어 그리스(G) 충진량을 육안을 식별할 수 있도록 형성된다.
즉, 상기 감시창 또는 안내창은 가압 피스톤가 육안으로 식별될 수 있도록 하되, 상기 가압 피스톤의 외주 일측에는 형광 또는 발광 또는 도색으로 확인할 수 있는 점, 선, 도형 등의 표시가 형성되고, 이러한 표시가 감시창 또는 안내창으로 식별되지 않을 경우에는 그리스 량의 감소로 인식하여 그리스를 더 충진할 수 있도록 형성된다.
이에, 상기 압착 플렌지(200-1)와 가압 피스톤(300-1) 및 방진 밀폐커버의 결합턱(410-1)은 소켓 하우징의 공간부(110-1)에 삽입시 내주면과 외주면에 각각 기밀용 패킹 또는 리테이너(700-1)와 고압 내마모성 스프링 씰(800-1)이 내장되어 그리스(G)의 누유를 방지하면서 외기 산소 유입방지 및 분위기 가스 기밀을 보장하도록 하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 패킹 또는 실링 구조를 위한 기밀용 패킹 또는 리테이너(700-1)와 고압 내마모성 스프링 씰(800-1)은 각각의 압착 플렌지(200-1)와 가압 피스톤(300-1) 및 방진 밀폐커버의 결합턱(410-1) 마다 끼움홈이나 고정홈 또는 자리홈이 형성되어 대응되면서 조립되도록 형성된다.
한편, 상기 냉각부(200)는 열처리부(100)를 통해 극소탈탄과 노멀라이징 열처리가 완료된 피 열처리 소재에 대하여 다단식 구조를 가지며 수냉 또는 공랭 방식으로 개별온도 냉각을 수행하도록 형성된다.
즉, 상기 냉각부는 다수 구획된 함체의 내부에 다수개의 연동 로울러에 의해 진행 라인이 형성되도록 하되, 상기 함체의 내부 일측 또는 타측에는 고압 공기 또는 고압 냉각수가 피 열처리 소재를 향해 분사되도록 형성된다.
이에, 상기 냉각부(200)는 피 열처리 소재가 냉각 완료된 후 배출되는 단부에 배출용 컨베이어(20)가 형성되도록 하되, 상기 배출용 컨베이어(20)는 배출 로울러가 형성된 언로딩 테이블(21)의 일측에 배출킥커(22)와 무빙 리프트(23)가 구비되어 피 열처리 소재를 적재대로 이송시키도록 형성된다.
정리하면, 본 발명은 입구와 출구가 개방된 열처리부의 열처리로 및 냉각부에 연속적으로 정밀 이형 인발강관이 투입 배출되면서 극소탈탄의 열처리가 수행되도록 하는 바, 이는 종전 배치형(실내외가 닫힌 구조) 열처리 시스템 대비 생산성이 현저하게 개선되는 특징이 있다.
즉, 기존에는 열처리시 산소와 접촉되지 않도록 하기 위해(탈탄을 방지하기 위해) 닫힘 형태로 진공 열처리를 하였는데, 이러한 구조는 매회 열고 닫힘 과정이 번거로워 생산성 저하를 야기하게 된다.
이를 해결하기 위해 본 발명은 열처리로 내부에 RX가스가 변성로로 하여금 투입 공급되도록 하면서 산소가 열처리로 챔버 내부로 유입되지 않도록 하는데 이때, 입출구 측에는 버너가 형성되어 동작 중 발화가 계속되도록 하는 바, 이는 발화 현상으로 인해 입출구가 화염으로 닫히는 형태로서, 산소가 열처리로 내부로 유입되지 못하여 결국 도어는 개방되어 있으나 산소가 유입되지 못하는 닫힘 구조를 이루어 연속 열처리가 가능한 특징을 갖게 된다.
한편, 열처리 시에 사용되는 분위기 가스는 가스발생로(변성로)에 의해 제조되는데 프로판, 부탄 및 천연가스를 원료로 하여 적당량의 공기를 혼합시킨 후 고온에서 가열하여 얻어지는 흡열형 가스(RX가스)이다. 이러한 RX가스는 열처리로에 공급되어 열처리 작업을 수행하도록 형성된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
100 ... 열처리부 110 ... 열처리로
111 ... 이송 로울러 120 ... 인-아웃도어
130 ... 커튼버너 140 ... RX가스 투입구
150 ... 가열버너 160 ... 배기덕트
170 ... 3중커튼 180 ... 산소 감지센서
190 ... O2분석기 200 ... 냉각부

Claims (5)

  1. 개방형 구조의 투입용 컨베이어(10)의 일측에 열처리로(110)가 구비되어 진행된 피 열처리 소재(정밀 이형 인발강관)의 극소탈탄을 수행하면서 노멀라이징 열처리를 도모하도록 하되, 상기 열처리로(110)는 다수개의 이송 로울러(111)에 의해 일방향 진행라인이 형성되면서 예비 가열존(H-1)과 본 가열존(H-2)을 갖는 다단 구획식 구조로서 피 열처리 소재의 투입이 시작되는 전단부에는 인-아웃도어(120)가 형성되고, 상기 인-아웃도어(120)가 개방되는 측과 대향되는 타측에는 커튼버너(130)가 형성되며, 상기 열처리로(110)의 내부에는 각 존(예비, 본 열처리로) 마다 RX가스 투입구(140)와 가열버너(150) 및 배기덕트(160)가 각각 형성되도록 하고, 상기 열처리로 내부 중 어느 일측에는 3중커튼(170)과 산소 감지센서(180) 및 O2분석기(190)가 형성되어 탈탄 환경에 대한 외부공기 차단과 온도보전 및 분위기 가스의 보상을 유기적으로 처리하면서 제어 관리하도록 하는 것을 특징으로 하는 열처리부(100)와;
    상기 열처리부(100)를 통해 극소탈탄과 노멀라이징 열처리가 완료된 피 열처리 소재에 대하여 다단식 구조를 가지며 수냉 또는 공랭 방식으로 개별온도 냉각을 수행하도록 하는 냉각부(200)가;
    구성되어 이루어진 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 열처리부의 인-아웃도어(120)는 피 열처리 소재의 높이에 따라 가변식 개방이 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 열처리부의 3중커튼(170)은 열처리로의 전단부와 후단부 각각에 형성되도록 하되, 피 열처리 소재에 대하여 상하 높이 조절이 가능한 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 열처리부의 가열버너(150)는 열처리로 내부로 장입된 복사열 튜브(151)와 결합되어 복사열을 발산시키도록 하는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 열처리부의 RX가스 투입구(140)는 피 열처리 소재에 조절하여 개폐 제어 및 공급 관리되도록 CP 컨트롤러(141)가 부설되는 것을 특징으로 하는 자동차 조향장치 인텀샤프트용 정밀 이형 인발강관의 개방형 극소탈탄 연속 열처리 시스템.
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KR101660862B1 (ko) 2016-01-21 2016-09-29 (주)상도티디에스 연속식 열처리 장치
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