KR102454564B1 - Decarburization device of steel for manufacturing blades used in die cutting - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다이커팅에서 사용되는 칼날 제조용 스틸의 탈탄방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이커팅용으로 설계되는 칼날의 양면을 복잡한 장치나 설비를 사용하지 않고도 일정깊이로 균일하게 탈탄처리할 수 있도록 하여 다이커팅용 칼날 몰드를 만들 때 휘거나 구부리더라도 스프링백에 의한 탄성복귀력을 억제하여 설계자유도를 높이고 이를 통해 다양한 몰드 제조를 용이하게 하도록 개선된 다이커팅에서 사용되는 칼날 제조용 스틸의 탈탄방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of decarburizing steel for manufacturing a blade used in die cutting, and more particularly, to enable uniform decarburization of both sides of a blade designed for die cutting to a certain depth without using complicated devices or facilities. Therefore, even if bent or bent when making a die-cutting blade mold, the decarburization method of steel used in die-cutting has been improved to increase the design freedom by suppressing the elastic return force due to springback and to facilitate the manufacture of various molds. it's about
Description
본 발명은 다이커팅에서 사용되는 칼날 제조용 스틸의 탈탄 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다이커팅용으로 설계되는 칼날의 양면을 복잡한 장치나 설비를 사용하지 않고도 일정깊이로 균일하게 탈탄처리할 수 있도록 하여 다이커팅용 칼날 몰드를 만들 때 휘거나 구부리더라도 스프링백에 의한 탄성복귀력을 억제하여 설계자유도를 높이고 이를 통해 다양한 몰드 제조를 용이하게 하도록 개선된 다이커팅에서 사용되는 칼날 제조용 스틸의 탈탄 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a decarburization device for steel for manufacturing a blade used in die cutting, and more particularly, to enable uniform decarburization of both sides of a blade designed for die cutting to a certain depth without using complicated devices or facilities. Thus, even if bent or bent when making a die-cutting blade mold, it suppresses the elastic return force due to springback to increase design freedom and, through this, is an improved decarburization device for steel blades used in die-cutting to facilitate the manufacture of various molds. it's about
일반적으로, 종이박스를 제작하기 위해서는 인쇄 대상물인 용지의 표면에 사용 목적에 맞는 여러 형태의 상(像)을 프린트 장비를 이용해 연속 인쇄한 후 인쇄가 완료된 용지를 프린트 상에 맞게 여러 장 또는 한 장씩 커팅하되, 그 커팅 방법으로 톰슨형(다이커팅형), 피너클 형 등이 있으며, 개략적으로 커터가 구비된 판을 프레스 가공에 의해 하강시켜 눌러서 커팅하게 된다.In general, in order to produce a paper box, various types of images suitable for the purpose of use are continuously printed on the surface of the paper, which is the object to be printed, using printing equipment, and then the printed paper is printed several or one by one according to the print. However, the cutting method includes a Thompson type (die cutting type), a pinnacle type, and the like. Roughly, a plate equipped with a cutter is lowered by press working to cut it by pressing.
예컨대, 도 1의 예시와 같이, 커팅할 모양대로 절단칼(10)을 배치한 후 도 2와 같이 대상물(20)을 찍어 내리면 도 3과 같은 형태로 제품(30)이 완성되게 된다.For example, as in the example of FIG. 1 , after arranging the
이때, 도시된 형상은 설명을 위해 예시한 것에 불과하며 매우 다양한 형상과 모양이 될 수 있다.In this case, the illustrated shape is merely an example for the purpose of description and may be a very diverse shape and shape.
때문에, 절단칼(10)은 한 방향 혹은 그 반대방향으로 휘어지거나 구부려져야 하는 가공이 이루어지기도 하고, 원형으로 말리기도 해야한다.Therefore, the
이를 위해, 절단칼(10)의 재료가 되는 스틸의 양면이 일정깊이 탈탄되어야 한다. 이것은 가공했을 때 그 반대방향으로 복원되고자 하는 스프링백 현상을 줄이기 위한 것이다.To this end, both sides of the steel, which is the material of the
당해 분야에서 종래 탈탄 방법은 도 4의 예시와 같이, 대상 스틸을 수평 전기로에서 가열하여 열처리하는 단계(10), 열처리된 스틸을 납욕에 넣어 담금질하는 단계(20), 담금질된 스틸을 템퍼링하는 단계(30)로 진행되었다.The conventional decarburization method in the art includes the steps of heating the target steel in a horizontal electric furnace and heat-treating it (10), putting the heat-treated steel into a lead bath and quenching (20), and tempering the quenched steel, as shown in the example of FIG. (30) proceeded.
이것은 스틸을 가열한 후 담금질하여 베이나이트(Bainite) 조직을 갖도록 하고, 이어 템퍼링하여 조직을 무르게 하고 안정시켜 내부의 응력을 없애기 위한 것이다.This is to remove internal stress by heating and quenching the steel to have a bainite structure, followed by tempering to soften and stabilize the structure.
그런데, 스틸(S)을 납욕조(P)로 안내하는 가이드(G)가 봉상으로 된 고정형 구조물이었기 때문에 오래 사용하면서 마모됨으로 인해 제품, 즉 스틸(S)의 평탄도 불량, 그로 인한 형상 불량이 발생되는 문제가 야기되었다.However, since the guide (G) guiding the steel (S) to the lead bath (P) was a rod-shaped fixed structure, the product, that is, the poor flatness of the product, that is, the steel (S) due to wear over a long period of time, resulting in poor shape problems that have arisen have arisen.
뿐만 아니라, 수평처리방식인 특성상 탈탄 분위기 가스가 상부로 상승하면서 스틸(S)의 하면에 비해 상면이 상대적으로 탈탄이 잘 되고, 하면은 거의 탈탄이 이루어지지 않는 탈탄불량이 발생되어 탈탄된 쪽으로는 잘 구부려지기 때문에 가공이 쉽지만 탈탄이 안된 쪽으로는 가공이 어려우며, 가공했다고 하더라도 스프링백 현상에 의해 원래 상태로 되돌아가버려 다이커터를 설계하는데 많은 어려움을 주고 있다.In addition, as the decarburization atmosphere gas rises to the upper side due to the nature of the horizontal treatment method, the upper surface is relatively well decarburized compared to the lower surface of the steel (S), and the lower surface is decarburized poorly, with almost no decarburization. It is easy to process because it is bent well, but it is difficult to process the side that is not decarburized, and even if it is processed, it returns to its original state due to the springback phenomenon, giving a lot of difficulty in designing the die cutter.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점들을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 다이커팅용으로 설계되는 칼날의 양면을 복잡한 장치나 설비를 사용하지 않고도 일정깊이로 균일하게 탈탄처리할 수 있도록 하여 다이커팅용 칼날 몰드를 만들 때 휘거나 구부리더라도 스프링백에 의한 탄성복귀력을 억제하여 설계자유도를 높이고 이를 통해 다양한 몰드 제조를 용이하게 하도록 개선된 다이커팅에서 사용되는 칼날 제조용 스틸의 탈탄 장치를 제공함에 그 주된 목적이 있다.The present invention was created to solve the problems in the prior art as described above, so that both sides of a blade designed for die cutting can be uniformly decarburized to a certain depth without using complicated devices or facilities. Thus, even if bent or bent when making a die cutting blade mold, the decarburization device of steel used in die cutting has been improved to suppress elastic return force due to springback to increase design freedom and to facilitate the manufacture of various molds. Its main purpose is to provide.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 칼날 재료가 되는 스틸(S)을 가열하도록 수직하게 설치된 가열부(100); 가열된 스틸(S)을 담금질하는 담금질부(200); 담금질된 스틸(S)을 템퍼링하는 템퍼링부(300);를 포함하는 다이커팅에서 사용되는 칼날 제조용 스틸의 탈탄 장치에 있어서; 상기 가열부(100)와 담금질부(200) 사이에서 이들을 연결하는 연결플랜지(400); 상기 연결플랜지(400)에 고정되고, 일단은 가열부(100) 내부에 노출되며 타단은 연결플랜지(400) 외부로 노출되게 장착된 공급랜스(420); 상기 공급랜스(420)의 후단에 접속되고 물탱크(460)와 연결된 서플라이파이프(440); 상기 서플라이파이프(440)의 길이 일부에 설치된 정량펌프(450);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이커팅에서 사용되는 칼날 제조용 스틸의 탈탄 장치를 제공한다.The present invention is a means for achieving the above object, the
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본 발명에 따르면, 다이커팅용으로 설계되는 칼날의 양면을 복잡한 장치나 설비를 사용하지 않고도 일정깊이로 균일하게 탈탄처리할 수 있도록 하여 다이커팅용 칼날 몰드를 만들 때 휘거나 구부리더라도 스프링백에 의한 탄성복귀력을 억제하여 설계자유도를 높이고 이를 통해 다양한 몰드 제조를 용이하게 하도록 개선된 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, both sides of a blade designed for die-cutting can be uniformly decarburized to a certain depth without using complicated devices or facilities, so that even if bent or bent when making a die-cutting blade mold, the An improved effect can be obtained to increase the degree of design freedom by suppressing the elastic return force and to facilitate the manufacture of various molds.
도 1은 일반적인 절단칼의 예시도이다.
도 2는 도 1을 이용하여 절단하는 과정을 보인 예시도이다.
도 3은 도 2의 과정을 거쳐 절단된 종이 제품을 보인 예시도이다.
도 4는 종래 기술에 따른 탈탄방법을 보인 모식적인 공정도이다.
도 5는 본 발명에 따른 탈탄방법을 보인 모식적인 공정도이다.
도 6은 본 발명에 따른 탈탄방법을 설명하기 위한 가열부의 예시적인 구성 단면도이다.1 is an exemplary view of a general cutting knife.
FIG. 2 is an exemplary view showing a cutting process using FIG. 1 .
3 is an exemplary view showing a paper product cut through the process of FIG.
4 is a schematic process diagram showing a decarburization method according to the prior art.
5 is a schematic process diagram showing a decarburization method according to the present invention.
6 is an exemplary configuration cross-sectional view of the heating unit for explaining the decarburization method according to the present invention.
이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 다이커팅에서 사용되는 칼날 제조용 스틸의 탈탄방법 및 장치는 도 5의 예시와 같이, 가열부(100)를 통한 스틸(S) 가열단계, 가열된 스틸(S)을 담금질부(200)에서 담금질하는 단계, 담금질된 스틸(S)을 템퍼링부(300)에서 템퍼링하는 단계를 포함한다.A method and apparatus for decarburizing steel for blade manufacturing used in die cutting according to the present invention, as shown in FIG. 5 , a heating step of the steel (S) through a
이때, 상기 가열부(100)는 전기가열로로서, 수직하게 세워설치된 수직로이다.At this time, the
특히, 상기 가열부(100)는 약 10m 높이를 갖는 매우 큰 수직로이며, 상단에는 투입구(110)가 마련되는데, 이 투입구(110)를 통해서 바람직하게는 2개의 스틸(S)을 한꺼번에 투입 처리할 수 있도록 구성된다.In particular, the
또한, 상기 담금질부(200)는 납욕조를 통해 가열된 스틸(S)을 담금질하여 급냉시키는 것으로, 납욕조를 거친 스틸(S)을 가이드하기 위해 기존과 달리 안내롤(ROL)을 설치하여 스틸(S)가 구름접촉하게 함으로써 마모량을 극소화시키도록 구성되어 제품의 형상불량을 방지하도록 구성된다.In addition, the
이와 같은 단계를 거쳐 열처리하게 되면 별도의 복잡다대한 설비나 공정제어를 거치지 않고도 스틸(S)의 양표면으로부터 거의 동일한 깊이로 탈탄층을 갖도록 할 수 있어 칼날의 가공성을 현저히 높일 수 있게 된다.When the heat treatment is performed through these steps, it is possible to have the decarburized layer from both surfaces of the steel (S) to the same depth without going through a separate complex and extensive equipment or process control, so that the workability of the blade can be significantly improved.
이때, 바람직한 탈탄층의 깊이는 스틸(S) 두께 0.7mm일 때 약 20-23㎛이다.At this time, the preferred depth of the decarburized layer is about 20-23 μm when the thickness of the steel (S) is 0.7 mm.
이러한 양면 균일탈탄 처리를 구현하기 위해 보다 구체적으로 도 5를 참고하여 설명한다.In order to implement this double-sided uniform decarburization process, it will be described with reference to FIG. 5 in more detail.
도 6에 도시된 바와 같이, 가열부(100)와 담금질부(200) 사이를 연결할 수 있도록 연결플랜지(400)를 구비하되, 이 연결플랜지(400)의 둘레를 따라 다수의 취입구(410)를 만들고, 이 취입구(410)에 공급랜스(420)를 연결 고정한다.As shown in FIG. 6, a
이때, 상기 공급랜스(420)는 취입구(410)로부터 수직하게 500mm-800mm의 범위까지 위치되도록 배치함이 특히 바람직하다.At this time, the
이것은 담금질전 가장 열을 많이 받아 탈탄하기 아주 좋은 존(zone)이기 때문이다.This is because it receives the most heat before quenching and is a very good zone for decarburization.
이 경우, 상기 공급랜스(420)에는 일정간격을 두고 다수의 무화노즐(430)이 설치된다.In this case, the
상기 무화노즐(430)은 물을 안개상으로 분무하여 스틸(S)의 양측 표면이 수증기 분위기 하에 놓이도록 함으로써 탈탄 효과를 높이기 위한 것이다.The
즉, 본 발명은 연결플랜지(400)에 공급랜스(420)를 설치하는 단계; 공급랜스(420)가 구비된 연결플랜지(400)를 가열부(100)와 담금질부(200) 사이에 장착하여 다수의 무화노즐(430)을 갖는 공급랜스(420)가 가열부(100) 내부에 수직하게 배치되게 하는 단계;를 포함한다.That is, the present invention includes the steps of installing a
다시 말해, 상술한 처리과정은 탈탄작업을 시작하기전에 전처리되는 단계이다.In other words, the above-described treatment process is a pre-treatment step before starting the decarburization operation.
이어, 연결플랜지(400) 외부로 노출된 상기 공급랜스(420)의 후단에 서플라이파이프(440)를 연결하고 물탱크(460)에 배관하는 단계; 상기 서플라이파이프(440)의 길이 일부에 정량펌프(450)를 설치하는 단계;를 더 거친다.Next, connecting the
이렇게 한 다음, 열처리는 개시하게 되면 정량펌프(450)에 의해 일정량의 물이 주기적으로 공급랜스(420)를 통해 공급되게 된다.After doing this, when the heat treatment is started, a predetermined amount of water is periodically supplied through the
그런데, 공급랜스(420)가 위치한 지역은 가열부(100), 즉 로 내부이므로 온도가 상당히 높다. 보통 800℃ 이상이기 때문에 공급된 물은 무화노즐(430)에 가기도 전에 사실상 수증기로 변하게 되고, 무화노즐(430)은 단순히 수증기가 토출되는 토출구 역할을 하게 된다.However, since the area where the
여기에서, 수증기를 분위기 유체로 사용하는 이유는 보통, 일반적인 가열로에서는 산화방지를 위해 질소가스나 암모니아가스를 사용하여 분위기를 유지하게 된다.Here, the reason for using water vapor as an atmospheric fluid is to maintain the atmosphere by using nitrogen gas or ammonia gas to prevent oxidation in general heating furnaces.
그런데, 이러한 일반적인 방식을 본 발명의 탈탄처리방법에 적용하게 되면 질소의 경우 질화물을 생성하기 때문에 불량처리되고, 암모니아는 결정립에 균열을 유발할 가능성과 침탄 가능성이 높기 때문에 배제되어야 한다.However, when this general method is applied to the decarburization treatment method of the present invention, nitrogen is poorly treated because it generates nitride, and ammonia has a high possibility of causing cracks and carburizing in the crystal grains, so it should be excluded.
이때, 침탄이란 탈탄의 반대로서 오히려 탄소를 침입확산시켜 탄소농도를 높이는 것으로서 본 발명에서는 반드시 배제되어야 한다.At this time, carburization is the opposite of decarburization, and rather, penetration and diffusion of carbon to increase carbon concentration, and must be excluded in the present invention.
이에, 본 발명자들은 다각적인 연구를 통해 수증기가 침탄을 억제하면서 탈탄성을 증대시킴을 확인하였다.Accordingly, the present inventors confirmed that water vapor suppresses carburization and increases decarburization through various studies.
하지만, 모든 가열부(100) 영역(10m) 내부를 수증기로 채웠을 때는 오히려 더 좋지 않은 결과를 초래하였다. 그 이유에 대해서는 구체적으로 분석되지 않았으나 고열 속에서 증발되면서 이루어지는 불명의 반응 때문인 것으로 추측된다.However, when the inside of all the
다만, 담금질부(200)와 인접하여 1000mm 이하, 바람직하게는 취입구(410)로부터 500-800mm의 높이까지만 수증기 분위기로 유지할 때 매우 균일한 탈탄이 스틸(S)의 양측면에서 동일 깊이로 일어남을 확인하였다.However, when maintaining in a vapor atmosphere only to a height of 500-800 mm from the
때문에, 복잡한 설비나 어렵고 정교한 제어를 필요로 하지 않으면서도 균일한 탈탄이 가능하여 본 발명의 효용성이 확인되었다.Therefore, the utility of the present invention was confirmed because uniform decarburization was possible without requiring complicated equipment or difficult and sophisticated control.
이에 더하여, 본 발명에서는 수소가스를 함께 공급할 경우 탈탄 효과를 더욱 높일 수도 있음도 확인하였다.In addition, in the present invention, it was also confirmed that the decarburization effect can be further enhanced when hydrogen gas is supplied together.
수소가스는 금속산화물에 대한 강력한 환원성을 가지고 있어 산화를 억제하면서 수증기와 함께 탈탄에 기여하는 것으로 예측된다.Hydrogen gas is expected to contribute to decarburization together with water vapor while suppressing oxidation as it has strong reducing properties to metal oxides.
이를 위해, 본 발명에서는 정량펌프(450)와 공급랜스(420) 사이의 서플라이파이프(440) 관로상에 벤츄리연결관(470)을 더 설치하고, 이 벤츄리연결관(470)에 수소탱크(480)를 연결하되, 그 관로상에 상기 정량펌프(450)와 연동하여 개폐되는 개도조절기(490)를 설치함으로써 정량펌프(450)가 가동하여 물이 공급될 때만 벤츄리 효과를 통해 일정량의 수소가스가 함께 공급되게 구성한다.To this end, in the present invention, a
이렇게 하면, 스틸(S)의 양표면에서의 산화를 억제하여 금속산화물이 생기지 않도록 하면서 탈탄 효과까지 증대되며, 균일한 탈탄 작용에 의해 균일 깊이 탈탄이 가능하여 스프링백이 급격히 줄어든 칼날을 만들 수 있고, 이를 통해 칼날의 성형 자유도를 높일 수 있게 된다.In this way, the decarburization effect is increased while suppressing oxidation on both surfaces of the steel (S) to prevent the formation of metal oxides, and it is possible to make a blade with a sharply reduced springback due to the uniform depth of decarburization by the uniform decarburization action, Through this, it is possible to increase the degree of freedom in shaping the blade.
100: 가열부
200: 담금질부
300: 템퍼링부100: heating unit
200: quenching part
300: tempering unit
Claims (3)
상기 가열부(100)와 담금질부(200) 사이에서 이들을 연결하는 연결플랜지(400); 상기 연결플랜지(400)에 고정되고, 일단은 가열부(100) 내부에 노출되며 타단은 연결플랜지(400) 외부로 노출되게 장착된 공급랜스(420); 상기 공급랜스(420)의 후단에 접속되고 물탱크(460)와 연결된 서플라이파이프(440); 상기 서플라이파이프(440)의 길이 일부에 설치된 정량펌프(450);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이커팅에서 사용되는 칼날 제조용 스틸의 탈탄 장치.
a heating unit 100 installed vertically to heat the steel (S) as the blade material; A quenching unit 200 for quenching the heated steel (S); In the decarburization apparatus of steel for knife manufacturing used in die cutting comprising; tempering unit 300 for tempering the quenched steel (S);
a connection flange 400 connecting them between the heating unit 100 and the quenching unit 200; a supply lance 420 fixed to the connection flange 400, one end exposed inside the heating unit 100 and the other end exposed to the outside of the connection flange 400; a supply pipe 440 connected to the rear end of the supply lance 420 and connected to the water tank 460; A decarburization device of steel used in die cutting, characterized in that it includes; a metering pump (450) installed on a part of the length of the supply pipe (440).
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