KR102409655B1 - 급속 냉각 가능한 열처리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는 a)프레임부의 냉각실로 피처리 대상물이 위치되면, 냉각실의 입구를 차단하는 단계와, b)컨트롤 패널에서 승강부를 구동시켜 피처리 대상물을 프레임부의 가열실로 승강시키고, 가열부를 작동시켜 피처리 대상물을 설정시간 동안 가열하는 단계와, c)피처리 대상물을 냉각실로 하강시키고, 가열부의 개방된 하부를 차단하여 냉각실을 밀폐시키는 단계와, d)냉각실에 냉기를 설정 시간 또는 온도에 도달되기까지 냉각시키는 단계 및 e)냉각 과정에서 피처리 대상물의 온도가 설정 온도에 도달되면, 입구를 개방하여 이송대차를 배출시키는 단계;를 포함하는 급속 냉각이 가능한 열처리 방법을 포함할 수 있다.

Description

급속 냉각 가능한 열처리 방법{HEATING TREATMENT METHOD CAPABLE OF RAPID COOLING}

본 발명은 급속 냉각 가능한 열처리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 열처리로란 피처리 대상물을 일정한 온도로 가열하여 원하는 성질을 얻을 수 있도록 하는 열처리 공정이 수행되는 로(furnace)를 말한다.

이러한 열처리로는 로 본체와, 그 내부에 피처리 대상물을 일정한 온도로 가열하기 위한 가열부 및 냉각부가 구비되며, 형태에 따라 터널(tunnel)형의 열처리로와 배치(batch)형의 열처리로가 일반적으로 사용된다.

열처리로는 피처리 대상물에 가열 및 냉각하여 그 재료의 특성을 개량하는 조작으로 온도에 의해서 존재하는 상(相)의 종류나 배합을 변화시키는 장치이다.

이와 같은 종래의 열처리장치는 일정한 온도를 유지하고, 다시 피처리 대상물을 반입시킨 후에 2차적인 열처리 또는 냉각을 하여야 하므로, 연속적인 공정이 어렵고, 상온에 노출되어 급격한 온도의 변화가 있을 수 있는 문제점이 존재한다.

또한, 종래의 열처리장치는 가열 후 다시 냉각시키는 과정에서 상온에 장시간 노출시켜서 냉각시키는 과정을 포함하기에 길게는 4주 이상 소요되는 등 하나의 제품을 제조하기 위하여 장시간이 필요한 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-1544091호(2015.08.06, 등록)

그러므로 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 열처리 된 피처리 대상물을 밀폐된 냉각실에 수용한 상태에서 1시간 이내에 상온으로 냉각시킬 수 있는 급속 냉각 가능한 열처리 방법을 제공함에 있다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예는 a)프레임부의 냉각실로 피처리 대상물이 위치되면, 냉각실의 입구를 차단하는 단계와, b)컨트롤 패널에서 승강부를 구동시켜 피처리 대상물을 프레임부의 가열실로 승강시키고, 가열부를 작동시켜 피처리 대상물을 설정시간 동안 가열하는 단계와, c)피처리 대상물을 냉각실로 하강시키고, 가열부의 개방된 하부를 차단하여 냉각실을 밀폐시키는 단계와, d)냉각실에 냉기를 설정 시간 또는 온도에 도달되기까지 냉각시키는 단계 및 e)냉각 과정에서 피처리 대상물의 온도가 설정 온도에 도달되면, 입구를 개방하여 이송대차를 배출시키는 단계;를 포함하는 급속 냉각이 가능한 열처리 방법을 포함할 수 있다.

그러므로 본 발명은 열처리된 피처리 대상물을 냉각시킬 수 있는 밀폐된 공간을 마련할 수 있어 700℃ 이상의 피처리 대상물을 1시간 이내에 상온으로 냉각시킬 수 있어 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 피처리 대상물의 입고와 열처리 및 냉각 후 출고까지의 전체 과정이 자동으로 이루어질 수 있어 인력을 보다 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 급속 냉각 가능한 열처리 장치를 도시한 블럭도이다.
도 2는 컨트롤 패널을 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명에 따른 금속 냉각 가능한 열처리 장치를 도시한 사시도이다.
도 4는 피처리 대상물의 이동과정의 예를 도시한 부분 사시도이다.
도 5는 승강부를 도시한 측면도이다.
도 6은 냉각부 및 차단셔터를 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 급속 냉각 가능한 열처리 방법을 도시한 순서도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정 해석되지 아니하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…수단","..패널" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서 "및/또는"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1항목, 제2항목 및/또는 제3항목"의 의미는 제1, 제2 또는 제3항목뿐만 아니라 제1, 제2 또는 제3항목들 중 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.

이하에서는 본 발명에 따른 급속 냉각 가능한 열처리 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 급속 냉각 가능한 열처리 장치를 도시한 블럭도, 도 2는 컨트롤 패널을 도시한 블럭도, 도 3은 본 발명에 따른 금속 냉각 가능한 열처리 장치를 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명은 피처리 대상물(A)을 운반하는 이동대차와, 피처리 대상물을 가열하는 가열부(200)와, 피처리 대상물(A)을 승하강시키는 승강부(300)와, 피처리 대상물(A)을 냉각시키는 냉각부(400)와, 구동명령을 출력하는 컨트롤 패널(100)과, 가열부(200) 내지 냉각부(400)를 수용하는 프레임부(700)와, 프레임부(700)의 내측을 밀폐시키는 셔터부(600)를 포함한다.

이송대차(510)는 하부에 복수의 롤러가 설치되어 프레임부(700)의 내측으로 연장된 이송 레일을 따라 이동한다. 여기서 피처리 대상물(A)은 적재판넬(230)에 적재된 후 이송대차(510)에 실려서 프레임부(700)로 이동되어 열처리 후 배출된다.

컨트롤 패널(100)은 복수의 센서(160)와, 복수의 스위치로 이루어진 스위치 판넬(150)과, 상태정보를 출력하는 디스플레이(140)와, 프로그램 및 설정 명령을 저장하는 메모리(130)와, 통신을 수행하는 통신부(120)와, 제어 명령을 출력하는 컨트롤러(110)를 포함한다.

복수의 센서(160)는 프레임부(700)의 내부와 외부의 온도를 측정하는 온도센서, 전원을 감지하는 전류/전압센서와, 가스를 감지하는 가스감지센서와, 불꽃을 감지하는 불꽃감지센서와, 위치 감지 센서 중 하나 이상을 포함한다. 각각의 센서(160)는 감지신호를 컨트롤러(110)에 출력한다.

여기서 위치 감지 센서는 이송레일(520)과 승강부(300)에 설치되어 피처리 대상물(A)의 위치를 감지한다. 예를 들면, 위치 감지 센서는 이송대차(510)가 이송레일(520)을 따라 이동중 이탈 여부를 감지한다. 또한, 위치 감지 센서는 승강부(300)로 이송된 피처리 대상물(A)(또는 이송대차(510), 이하에서는 피처리 대상물로 총칭함)의 정 위치 여부를 감지한다. 바람직하게로 컨트롤 패널(100)은 위치 센서(160)의 감지신호를 수신하여 승강부(300)로 이송된 피처리 대상물(A)이 정위치에 놓여지지 않으면, 경보를 출력 및 표시하고 승강부(300)의 구동을 정지시킬 수 있다.

또한, 컨트롤 패널(100)은 이송레일(520)과 승강부(300)에서의 위치 이탈 감지, 가열부(200) 또는 주변의 불꽃이나 연기 및 가스가 감지되면 경보를 출력하고, 통신부(120)를 통하여 설정된 외부 장치로 이상 상태 정보를 송신함도 가능하다.

스위치 판넬(150)은 복수의 스위치로서 사용자의 수동 조작에 따른 명령을 컨트롤러(110)에 출력한다. 즉, 사용자는 스위치 판넬(150)을 통하여 작업 시간 및 온도를 설정하거나, 가열부(200)와 셔터부(600)와 승강부(300)와 냉각부(400)의 수동/자동 조작 명령을 입력할 수 있다.

디스플레이(140)는 컨트롤러(110)의 제어에 의해 온도와, 상태이상(가스, 불꽃, 정전, 과열, 고장)을 표시하거나, 현재 상태(예를 들면, 작업 진행 시간과 남은 시간, 온도)를 표시할 수 있다.

여기서 스위치 판넬(150) 및 디스플레이(140)는 일체형으로서 터치형 디스플레이로 구현됨도 가능하다.

통신부(120)는 컨트롤러(110)의 제어에 의해, 예를 들면, 블루투스, 와이파이, 이더넷과 같은 유선 또는 무선 통신 장치로서 설정된 외부 장치(예를 들면, 데스크탑, 노트북, 스마트폰)로 열처리 상태 정보 및 고장과 같은 이상 상황 정보를 송신할 수 있다.

컨트롤러(110)는 스위치 판넬(150)과 메모리(130)에 설정 및 입력된 명령에 따라 제어 명령을 출력한다. 컨트롤러(110)는 센서(160)의 감지신호에 따라 상태정보를 생성하여 디스플레이(140)에 출력하도록 제어한다.

또한, 컨트롤러(110)는 스위치 판넬(150)을 통하여 입력 설정된 예약 정보(가동 시간과, 피처리 대상물의 정보)에 따라서 설정된 시간에 승강부와 가열부 및 냉각부를 순차 가동시킴도 가능하다. 이때 컨트롤러(110)는 예약 정보에 따라 가동 후 통신부(120)를 통하여 상태 정보(가열실과 냉각실 및 피처리 대상물 중 적어도 하나의 온도와 작동 시간과 경과시간과 잔여 시간 중 적어도 하나, 현재 작동중인 구성들의 정보, 이상유무, 가열과정과 냉각과정을 포함하는 과정 정보 중 적어도 하나 이상)를 설정된 외부 장치로 실시간으로 송신할 수 있다.

여기서 외부 장치는 컨트롤러로(110)부터 수신된 상태정보를 수신 및 출력할 수 있는 전용 어플리케이션을 설치함도 가능하다. 전용 어플리케이션은 전체 공정을 하나의 그래프화 하여 전 공정의 단계들 중 현재 위치를 표시하고, 해당 위치에서 실시간으로 수신되는 상태정보를 출력하는 것이 바람직하다.

가열부(200)는 피처리 대상물(A)을 가열하는 가열로(210)와, 가열로(210)를 구동시키는 가열구동수단(220)을 포함한다.

가열로(210)는 프레임부(700)의 상측에서 고정되어 가열구동수단(220)의 구동에 따라 내측에 수용된 피처리 대상물(A)을 가열한다. 여기서 가열로(210)는, 예를 들면, 전기 또는 가스와 같은 에너지로서 가열되며, 하부가 개방된 상태로 고정된다. 여기서 가열로(210)는 프레임부(700)의 상측의 가열실(710) 내에서, 예를 들면, 가열로(210)를 중심으로 상호 교차되도록 연장되는 지지프레임에 의해 고정될 수 있다. 가열로(210)의 고정 구조는 일반적으로 공지된 구성을 적용함에 따라 그 상세한 설명 및 도면에서 생략되었다.

가열구동수단(220)은 컨트롤 패널(100)의 구동명령에 따라 작동되어, 예를 들면, 가열로(210)에 전원을 공급하여 가열시킨다.

승강부(300)는 도 4와 도 5를 참조하여 설명한다. 이중 도 4는 이송대차의 이동과정의 예를 도시한 사시도, 도 5는 승강부를 간략 도시한 측면도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 승강부(300)는 피처리 대상물(A)을 지지하는 승강판넬(310)과, 승강판넬(310)을 상하방향으로 가이드하는 가이드 레일(330)과, 승강판넬(310)을 가이드 레일(330)을 따라 승하강 시키는 승강 구동 수단(320)을 포함한다.

승강판넬(310)은 상면에 편평한 평면을 이루어 적재판넬(230)의 상면에 적재된 피처리 대상물을 지지하며, 하나 또는 그 이상의 측면에서 돌출되어 가이드 레일(330)로 체결되는 연결수단을 구비할 수 있다.

여기서 이송레일(520)은 프레임부(700)의 외측에서 연장된 외부 레일과 분할되어 승강판넬(310)의 상면까지 연장될 수 있다. 또는 승강판넬(310)은 'ㄷ'자 형상으로서 빈공간을 이루는 중심부를 형성하여 이송레일(520)이 냉각실(720) 바닥면으로 연장될 수 있도록 설치될 수 있다.

또한, 승강판넬(310)은 상면에서 이송대차(510)가 승하강 중에 이송대차(510)에 가해지는 충격을 완화시킬 수 있도록 지지수단(311, 312)을 포함할 수 있다. 지지수단은 승판넬의 상면에서 복수가 돌출되어 이송대차(510)의 하면에 밀착되는 지지판(311)과, 지지판(311)에서 하향 연장되는 지지축(312)을 포함할 수 있다. 여기서 지지판은 지지축의 선단에 일체형으로 고정된다.

또는, 지지수단은 지지축의 외면을 감싸는 형상으로 설치되어 지지판(311)을 탄성지지하는 스프링(도시되지 않음)을 더 포함하는 다른 실시예를 포함할 수 있다. 여기서 지지판(311)은 지지축(312)의 외면을 따라 상하 이동 가능하되, 지지축(312)의 외면에 체결된 스프링(도시되지 않음)에 의해 탄성 지지될 수 있다.

가이드 레일(330)은 프레임부(700)의 직립된 벽면을 따라 상하로 연장되며 승하강되는 승강판넬(310)을 가이드 한다.

승강 구동 수단(320)은 예를 들면, 모터로서 컨트롤 패널(100)의 명령에 따라 승강판넬(310)을 상하 방향으로 이동시킨다.

프레임부(700)는 지면에서 수직 방향으로 연장되는 전후좌우측 벽면을 형성하고, 내측에서 가열로(210) 내지 승강부(300)가 수용되도록 공간을 형성한다. 여기서 프레임부(700)의 내측 공간에서 상부는 가열로(210)가 위치하는 가열실(710)과, 하부는 피처리 대상물(A)을 냉각시키도록 셔터부(600)에 의해 밀폐되는 냉각실(720)로 구획될 수 있다.

또한 프레임부(700)는 내부의 단열 및 밀폐를 위하여 이중벽 구조를 구비함도 가능하다. 예를 들면, 냉각실(720)과 가열실(710)은 내벽의 내측 공간에 설치되고, 내벽과 이격된 외벽을 추가로 설치될 수 있다. 에어콘 및 가열구동수단은 내벽과 외벽 사이에서 별도로 확장된 공간 내에 설치될 수 있다.

가열실(710)은 가열로(210)가 고정되는 프레임부(700)의 내측 상측 공간을 의미하며, 냉각실(720)은 냉각부(400)의 냉기가 토출되어 피처리 대상물(A)을 냉각시키는 영역을 의미한다. 또한, 프레임부(700)는 피처리 대상물(A)이 적재된 이송대차의 이동 및 배출을 위하여 전면과 후면 중 적어도 하나가 개방될 수 있고, 냉각실(720)과 가열실(710)은 상하 방향에서 상호 연통되도록 구성된다.

셔터부(600)는 프레임부(700)의 냉각실(720)을 밀폐시키는 차단셔터(630)와, 입구 및/또는 출구를 개폐시키는 도어셔터(610)와, 차단셔터(630)를 구동시키는 차단 구동 수단(640)과, 도어셔터(610)를 구동시키는 도어 구동 수단(620)을 포함한다.

여기서 차단셔터(630)와 냉각부는 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 차단셔터 및 냉각부를 도시한 측면도이다.

도 6을 참조하면, 가열실(710)은 프레임부(700)의 상측에 형성된 공간으로서 가열로(210)가 설치된다. 여기서 가열로(210)는 하부가 개방된 상태로 고정되어 피처리 대상물(A)이 승강부(300)에 승강 되면 피처리 대상물이 이송대차(510) 또는 적재판넬(230)에 의해 개방된 하부가 차단된다.

또한, 가열실(710)의 하부는 가열로(210)에서 피처리 대상물(A)이 냉각실(720)로 하강 된 이후에 차단셔터(630)에 의해 차단된다.

차단셔터(630)는 단열재질로 제조되어 프레임부(700)의 내측에서 수평 또는 상하 방향으로 슬라이딩 또는 회전되면서 냉각실(720)과 연결되는 가열실(710)의 개방된 하부를 차단한다.

여기서 차단셔터(630)는 서로 대향된 위치에서 슬라이딩 되어 상호 밀착되면서 가열실(710)의 개방된 하부를 차단하는 한 쌍으로 이루어질 수 있다.

예를 들면, 차단셔터(630)는 프레임부(700)의 내면 또는 내면을 연통하여 고정되는 고정블럭(도시되지 않음)과, 고정 블럭(도시되지 않음)에서 전후 방향으로 슬라이딩되어 가열실(710)의 개구를 차단하는 차단 블럭(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.

여기서 고정 블럭(도시되지 않음)은 내측, 상면 또는 하면 중 어느 하나에서 차단블럭이 슬라이딩 되는 슬라이드 레일(도시되지 않음)이 형성되고, 차단 블럭(도시되지 않음)은 차단 구동 수단(640)의 구동력에 의해 슬라이드 레일이 형성된 고정 블럭(도시되지 않음)의 내측, 상면 또는 하면 중 어느 하나에 설치되어 전후 방향으로 슬라이드 이동될 수 있다.

차단 구동 수단(640)은, 컨트롤 패널(100)의 제어에 의해 작동되어, 예를 들면, 유압실린더 또는 공압 실린더로서 차단셔터(630)를 슬라이딩 시킨다. 예를 들면, 일측의 차단 블럭과 반대측의 차단 블럭이 전방으로 이동되면서 상호 밀착되는 위치까지 슬라이딩 되어 가열실(710)의 하부를 밀폐시켜 냉각실(720)과 분리시킨다.

또는 차단셔터(630)는 프레임부(700)의 내면에서 회전 가능하게 고정될 수 있다. 따라서 차단 구동 수단(640)은 차단셔터(630)를 상하 방향으로 회전시켜 가열실의 하부를 개방 또는 차단 시킴도 가능하다.

예를 들면, 차단셔터(630)는 분할된 한 쌍으로서 좌우 또는 상하 방향으로 회전되면서 단부가 상호 밀착되면서 가열실(710)의 하부를 개폐시킴도 가능하다.

또한, 다른 실시예로서 차단셔터(630)는 내측에 에어콘(420)에서 토출된 냉기가 순환되도록 에어 유로(도시되지 않음)가 더 포함될 수 있다. 예를 들면, 에어 유로(도시되지 않음)는 입구가 차단셔터(630)의 외측 단부에 형성되고, 에어콘(420)에서 연장되는 에어 배관(도시되지 않음)이 외측 단부의 에어 유로 입구(도시되지 않음)로 연결되어 냉기를 공급하여 차단셔터(630)를 통해 가열로의 열을 냉각실로 전도됨을 차단할 수 있다. 즉, 차단셔터(630)는 단열재질로 제조되는 재료 특성 외에 에어 배관(도시되지 않음)에 의한 냉기로서 열전도를 방지할 수 있어 700℃ 이상의 피처리 대상물(A)을 20~50분 이내에 20~50℃ 이하로 냉각될 수 있도록 보조할 수 있다.

도어셔터(610)는 프레임부(700)의 입구와 출구 중 적어도 하나에 상하 방향으로 슬라이딩(또는 좌우 회전)되면서 프레임부(700)의 내측을 개폐시킨다. 예를 들면, 피처리 대상물(A)은 이송대차(510)에 의해 개방된 냉각실(720) 입구를 통해 승강판넬(310)로 이동된다. 도어셔터(610)는 피처리 대상물(A)이 정위치에 놓여지면 컨트롤 패널(100)의 제어에 의해 하강되어 프레임부(700)의 입구를 차단 시킨다.

여기서 프레임부(700)의 냉각실(720) 입구와 출구는 동일하거나, 별도로 설치됨도 가능하다.

여기서 도어셔터(610)는 프레임부(700)의 입구와 출구를 개폐하는 역할을 수행하되, 냉각실(720)을 외부로부터 밀폐시키는 역할도 수행한다. 즉, 냉각실(720)은 차단셔터(630)와 도어셔터(610)에 의해 내부의 냉기가 외부로 배출되지 못하게 하여 피처리 대상물(A)의 급속 냉각을 가능하게 한다.

냉각부(400)는 프레임부(700)의 내측으로 냉기를 토출하는 하나 또는 복수의 에어콘(420)과, 에어콘(420)의 냉기를 순환시키는 하나 이상의 냉각팬(410)을 포함할 수 있다.

에어콘(420)은 프레임부(700)의 벽면을 관통하도록 연결되는 냉각배관을 통하여 냉기를 토출시킨다. 여기서 냉각배관은 프레임부(700)의 벽면을 통하여 냉각실(720)으로 토출구가 위치되도록 설치된다.

냉각팬(410)은 하나 이상으로서 프레임부(700)의 냉각실(720)에서 냉기를 순환시킨다.

즉, 냉각부(400)는 셔터부(600)에 의해 밀폐된 냉각실(720)에 놓여진 피처리 대상물(A)에 직접 냉기를 토출시켜 700℃ 이상의 피처리 대상물(A)을 20~50분 이내에 20~50℃ 이하로 급속 냉각시킨다.

또한, 본 발명은 피처리 대상물(A)의 급속 냉각을 위하여 가열로(210)에서 이탈된 초기에 피처리 대상물(A) 및 가열부(200)로부터 전달되는 열기와 가스 및 먼지를 냉각 초기에 외부로 배출시키도록 냉각실에 하나 이상의 송풍팬(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다.

예를 들면, 피처리 대상물은 가열실로부터 하강 된 직후의 온도가 750℃에 달한다. 그리고 가열실이 개방되면 가열실 내의 가스, 먼지 및/또는 열기가 냉각실로 유입될 수 있다. 따라서 송풍팬(도시되지 않음)은 컨트롤 패널(100)의 제어에 의해 냉각실(720)의 상부를 밀폐시키는 차단셔터(630)가 개방된 이후에 구동되면서 가열로(210) 및 피처리 대상물(A)로부터 발산되는 열기와, 가스, 먼지를 외부로 배출시킨다.

여기서 송풍팬(도시되지 않음)은 냉각실(720) 내부 온도가 설정온도(예를 들면, 100℃) 이하 또는 차단셔터(630)가 개방 후 다시 가열실(710)을 차단 시키기까지의 시간(예를 들면, 10초~120초) 동안 작동될 수 있다.

아울러, 프레임부(700)는 송풍팬(도시되지 않음)의 작동에 의해 냉각실(720)에서 배출된 열기와 가스 및 먼지가 작업장의 실내로 유입되지 않도록 냉각실(720)에서 실외측으로 연장되는 배출배관(도시되지 않음)이 더 설치될 수 있다.

또한, 프레임부(700)는 가열실(710)의 냉각과, 가스 및 먼지를 외부로 배출시키도록 가열실(710)의 벽면과 상면 중 적어도 하나에 하나 이상의 송풍팬(730)을 더 포함할 수 있다. 또는 가열실(710)의 송풍팬(730)은 외부로 연결되는 덕트로 대체됨도 가능하다.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하며, 이하에서는 급속 냉각이 가능한 열처리 장치의 제어 방법을 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 급속 냉각 가능한 열처리 방법을 도시한 순서도이다.

도 7을 참조하면, 본 발명은 가열시간 및 가열/냉각 온도를 설정 입력하는 S100 단계와, 피처리 대상물(A)을 승강부(300)로 이송하는 S200 단계와, 피처리 대상물(A)을 설정시간 동안 가열 후 냉각실(720)로 하강시키는 S300 단계와, 피처리 대상물(A)을 냉각시키는 S400 단계와, 설정 조건을 감지하는 S500 단계와, 냉각실(720)을 개방 후 피처리 대상물(A)을 배출시키는 S600 단계를 포함한다.

S100 단계는 컨트롤 패널(100)에서 피처리 대상물(A)의 정보와, 가열 시간 및/또는 온도와, 냉각 시간 및/또는 온도를 설정하는 단계이다. 사용자는 컨트롤 패널(100)의 스위치 판넬(150)을 조작하여 피처리 대상물(A)의 정보(예를 들면, 명칭이나 고유 식별정보)와, 가열 온도(예를 들면, 700~1500℃)와 가열 시간과, 냉각 시간(예를 들면, 20~60분) 및 피처리 대상물의 배출 가능한 기준 온도(예를 들면, 20~50℃)를 설정할 수 있다.

여기서 가열 온도 및 가열 시간은 피처리 대상물(A)의 종류에 따라 다양한 선택이 가능하고, 피처리 대상물을 배출시킬 수 있도록 설정되는 피처리 대상물의 온도(이하, 냉각 온도로 총칭함)는 피처리 대상물(A)의 상온에서의 노출 시간과 피처리 대상물(A)의 종류에 따라서 선택적으로 입력될 수 있다.

또한, S100 단계는 차단셔터(630)의 개방 후 냉각실(720)로 전달된 열기와, 가열부(200)의 열을 외부로 배출시킬 수 있도록 송풍팬(730)의 구동 조건(온도, 가스 및/또는 시간)을 설정할 수 있다. 여기서 냉각실(720)에 설치된 송풍팬(도시되지 않음)과, 가열실(710)에 설치된 송풍팬(730)은 서로 다른 시간과 온도로 설정될 수 있다.

또한, S100 단계는 예약 정보를 설정함도 가능하다. 예를 들면, 작업자는 스위치 판넬(150)을 이용하여 피처리 대상물의 정보와, 가동 시간 등을 설정하고, 실시간으로 상태 정보를 수신할 수 있는 외부 장치를 설정할 수 있다.

S200 단계는 이송대차(510)에 적재된 피처리 대상물(A)을 가열로(210)로 승강시키는 단계이다. 이송대차(510)는 이송레일(520)을 따라 프레임부(700)의 가열실(710) 하측에 위치되는 승강판넬(310)로 이동된다. 컨트롤 패널(100)은 도어셔터(610)를 개방하여 프레임부(700)의 냉각실(720) 입구를 개방한다. 따라서 이송대차(510)는 승강판넬(310)의 상면으로 이동된다.

이때, 위치 감지 센서는 승강판넬(310)에 놓여진 이송대차(510)(또는 피처리 대상물(A))의 위치를 감지하여 컨트롤 패널(100)에 감지신호를 송신한다. 컨트롤 패널(100)은 피처리 대상물(A)이 정 위치에 놓이지 않으면 경보를 출력한다.

또는, 컨트롤 패널(100)은 피처리 대상물(A)이 정 위치에 놓이면 승강부(300)를 구동시킨다. 여기서 이송대차(510)는 승강판넬(310)의 상면에서 설치된 복수의 탄성수단에 의해 탄성 지지된다.

여기서 차단셔터(630)는 냉각실(720)의 차단시에만 동작 될 수 있어 평상시 및 가열 중에 가열실(710)의 하부를 개방된 상태를 유지할 수 있다. 다만, 이는 일예로서 설명하는 것으로 한정되는 것은 아니다.

S300 단계는 가열로(210)에 피처리 대상물(A)이 위치되면 가열로(210)를 가동하여 피처리 대상물(A)을 설정된 가열 온도로 가열하고, 설정 가열 시간이 경과 되면 피처리 대상물(A)을 냉각실(720)로 하강시키는 단계이다. 컨트롤 패널(100)은 가열부(200)를 제어하여 가열로(210)가 설정된 가열 온도의 범위 내를 유지하도록 가열구동수단(220)을 제어하고, 설정된 가열 시간이 경과 되면, 승강부(300)를 구동시켜 피처리 대상물(A)을 냉각실(720)로 하강시킨다.

S400 단계는 차단셔터(630)가 구동되어 냉각실(720)을 밀폐하고 냉각시키는 단계이다. 컨트롤 패널(100)은 차단 구동 수단(640)을 제어하여 차단셔터(630)를 구동시켜 가열실(710)의 개방된 하부를 차단하고, 에어콘(420) 및 냉각팬(410)을 구동시켜 냉각실(720) 내부에 위치된 피처리 대상물(A)을 냉각시킨다. 여기서 에어콘(420)은 복수가 구비될 수 있다.

도어셔터(610)는 차단셔터(630)와 연계되어 피처리 대상물(A)이 하강된 이후에 입구 및/또는 출구를 차단하거나, 피처리 대상물(A)이 승강판넬(310)에 이송된 직후에 입구 및/또는 출구를 밀폐시킬 수 있다.

따라서 냉각실(720)은 차단셔터(630) 및 도어셔터(610)에 의해 피처리 대상물(A)이 하강된 이후 가열실(710) 및 기타 외부 환경과 격리되도록 밀폐된 공간으로 형성된다.

또한, 냉각실(720)의 송풍팬(도시되지 않음)과, 가열실(710)의 송풍팬(730)은 승강부(300)가 하강되는 직후에 작동을 개시하여 냉각실(720)로 전도된 열기와 가스 및 먼지, 가열실(710)의 열기와 가스 및 먼지를 외부로 배출시킨다. 여기서 가열실(710)의 송풍팬(730)은 가열실(710)의 내부 온도가 설정 온도에 도달되기까지 또는 가스의 감지 여부에 따라 연속하여 작동될 수 있다.

냉각실(720)의 송풍팬(도시되지 않음)은 피처리 대상물(A)의 하강 직후부터 냉각실(720) 내부 온도가 설정 온도(예를 들면, 100℃ 이하)에 도달되기까지 작동되거나 설정시간 동안 작동될 수 있다.

또는, 냉각실(720)의 송풍팬(도시되지 않음)은 에어콘(420)의 작동 직후에 정지되거나, 에어콘(420)의 작동 이후에 냉각실(720) 내부 온도가 설정 온도에 도달되면 작동을 정지할 수 있다.

냉각부(400)는 컨트롤 패널(100)의 제어에 의해 냉각팬(410) 및 에어콘(420)이 구동되어 동시 또는 순차 구동되어 피처리 대상물(A)을 냉각시킨다. 여기서 냉각부(400)는 피처리 대상물(A)이 급격한 온도변화로 인한 변형을 방지할 수 있도록 냉풍의 세기를 온도 범위별로 조절함이 가능하다.

예를 들면, 냉각부(400)는 제1온도범위(예를 들면, 700℃ 이하)에 도달되면 제1시간(예를 들면, 1~3분)동안 유지하고, 제2온도범위(예를 들면, 500℃)에 도달되면 설정된 제2시간(예를 들면, 1~3분) 동안 제2온도범위를 유지하고, 제3온도범위(예를 들면, 200℃ 이하)에 도달되면 설정된 제3시간(예를 들면, 1~3분) 동안 유지하도록 에어콘(420) 및 냉각팬(410)의 세기를 조절함도 가능하다. 이와 같은 온도범위의 유지 시간은 급속 냉각으로 인한 피처리 대상물의 변형을 방지하기 위함이다.

또는 컨트롤 패널(100)은 위와 같은 냉각부(400)의 설정 온도 및 시간에 따라서 냉각실(720)의 송풍팬을 구동시켜 내부의 냉기를 외부로 배출시켜 설정 온도 범위를 설정 시간 동안 유지할 수 있도록 제어함도 가능하다.

즉, 본 발명은 다단계로 설정된 온도 범위들과, 설정된 온도 범위를 유지하는 시간이 단계별로 설정하여 피처리 대상물에 냉기를 직접 가하여 급속 냉각하되, 피처리 대상물의 변형을 방지하도록 냉각온도를 조절하는 것이 특징이다.

S600 단계는 컨트롤 패널(100)이 냉각실(720) 및/또는 피처리 대상물(A)의 온도가 설정 온도(예를 들면, 20~50℃)에 도달된 것을 감지하는 단계이다. 여기서 컨트롤 패널(100)은 냉각실(720) 또는 피처리 대상물(A)의 온도를 감지함도 가능하고, 냉각되는 전체 시간(예를 들면, 30~60분)을 설정함도 가능하다.

S700 단계는 컨트롤 패널(100)이 도어셔터(610)를 작동시켜 프레임부(700)의 출구를 개방하고, 피처리 대상물(A)이 적재된 이송대차(510)를 설정된 위치로 이동시키는 단계이다.

여기서 컨트롤 패널(100)은 냉각실(720)의 온도가 제3온도범위 내에서 제3시간 동안 유지된 이후에 설정된 제4온도범위(예를 들면, 20~50℃)가 감지되거나, 제3온도범위 이후에 설정된 제4시간이 경과된 것을 감지하면 도어셔터(610)를 개방하고 이송대차(510)를 이동시킴도 가능하다.

따라서 본 발명은 750℃ 이상의 피처리 대상물을 30~50분 이내에 20~50℃ 이하로 급속 냉각이 가능하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 컨트롤 패널 110 : 컨트롤러
120 : 통신부 130 : 메모리
140 : 디스플레이 150 : 스위치 판넬
160 : 센서 200 : 가열부
210 : 가열로 220 : 가열구동수단
230 : 적재판넬 300 : 승강부
310 : 승강판넬 311 : 지지판
312 : 지지축 320 : 승강 구동 수단
330 : 가이드 레일 400 : 냉각부
410 : 냉각팬 420 : 에어콘
510 : 이송대차 520 : 이송레일
600 : 셔터부 610 : 도어셔터
620 : 도어 구동 수단 630 : 차단셔터
640 : 차단 구동 수단 700 : 프레임부
710 : 가열실 720 : 냉각실
730 : 송풍팬

Claims (6)

1. a)프레임부의 냉각실로 피처리 대상물이 위치되면, 냉각실의 입구를 차단하는 단계;
   b)컨트롤 패널에서 승강부를 구동시켜 피처리 대상물을 프레임부의 가열실로 승강시키고, 가열부를 작동시켜 피처리 대상물을 설정시간 가열하는 단계;
   c)피처리 대상물을 냉각실로 하강시키고, 가열부의 개방된 하부를 차단하여 냉각실을 밀폐시키는 단계;
   d)냉각실에 냉기를 토출시켜 설정 시간 또는 피처리 대상물이 설정 온도에 도달되기까지 냉각시키는 단계; 및
   e)냉각 과정에서 피처리 대상물의 온도가 설정 온도에 도달되면, 입구를 개방하여 이송대차를 배출시키는 단계; 를 포함하는 급속 냉각이 가능한 열처리 방법.
   
2. 청구항 1에 있어서, a) 단계는
   컨트롤 패널에서 위치 감지 센서의 위치 감지 신호에 따라 피처리 대상물의 위치가 정 위치가 아니면, 경보를 출력하는 단계;를 더 포함하는 급속 냉각이 가능한 열처리 방법.
   
3. 청구항 1에 있어서, c) 단계는
   피처리 대상물이 냉각실로 하강 된 이후에 가열부의 열기를 외부로 배출시키도록 가열실에 설치된 송풍팬을 작동하는 단계;를 더 포함하는 급속 냉각이 가능한 열처리 방법.
   
4. 청구항 1에 있어서, c) 단계는
   컨트롤 패널의 제어에 의해 가열실과 냉각실 사이에 설치되는 차단셔터가 구동되어 가열실의 개방된 하부를 차단하는 것;을 특징으로 하는 급속 냉각이 가능한 열처리 방법.
   
5. 청구항 1에 있어서, d)단계는
   컨트롤 패널의 제어에 에어컨과, 하나 또는 그 이상의 냉각팬이 구동되어 냉각실 내부에 토출된 냉기를 순환시키는 것; 을 특징으로 하는 급속 냉각이 가능한 열처리 방법.
   
6. 청구항 5에 있어서, d)단계는
   피처리 대상물이 가열실에서 냉각실로 이동되는 시간을 포함하여 설정된 시간 구간 동안 냉각실 내부의 열기를 외부로 배출시키도록 송풍팬을 구동시키는 것;을 특징으로 하는 급속 냉각이 가능한 열처리 방법.
   

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