KR200219950Y1 - 열처리 공정에서 질소 가스를 이용한 경도보강과 변색을해소하는 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 열처리 공정에서 질소가스를 이용한 경도 보강과 변색을 해소하는 냉각장치에 관한 것이며 가공 완료된 철가공품의 경도를 보강하기 위하여 열처리 작업을 수행할때 일정온도로 침탄시킨 철가공품을 냉각로에서 냉각할 때 질소를 충진 순환시켜 설정경도를 부여하면서 냉각하고 변색을 해소할 수 있도록 한 것이다.

본체의 벽면에 다수개의 질소가스 분사관을 설치하여 질소탱크와 연결하고 본체 상부에는 회수관을 구성하여 냉각기와 송풍기를 거쳐 연결관에 연결 구성하여 침탄완료된 철가공품을 장입하여 질소를 충진 회류시켜 냉각하는 장치이다.

이와 같은 본 고안은 본체에 충진되는 질소가스를 순환 회류시켜 냉각하면서 냉각의 시간과 온도의 조절로서 경도를 설정기준에 맞출수 있게 되고 변색을 해소하며 신속한 냉각작업이 이루어지게 하므로서 철가공품의 품질과 생산성을 높일수 있는 매우 유용한 고안이다.

Description

열처리 공정에서 질소 가스를 이용한 경도보강과 변색을 해소하는 냉각장치 { The reinforcing of hardness and a cooling equipment solving a change of color using nitrogen gas in a heat treatment progress }

본 고안은 열처리 공정에서 질소가스를 이용한 피가공물의 경도보강과 변색을 해소하는 냉각장치에 관한 것이며 가공 완료된 철가공품의 경도를 보강하기 위하여 열처리 작업공정을 수행하게 되는데 이 때 철가공품을 침탄한 다음 냉각시킬 때 냉각로에서 질소를 충진 순환시켜 철가공품을 설정경도에 일치되도록 부여하면서 냉각하고 변색을 해소하여 고품질의 제품을 얻을 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 각종 산업용 철가공품이나 자동차용 철가공품들은 철봉을 각종의 산업기계에서 가공하고 가공완료된 피가공물은 마모와 변형을 줄이기 위하여 열처리 작업공정을 수행하여 경도를 부여하여 제품화 되는데 이 때 가공완료된 철가공품을 열처리로에 넣어 800℃에서 2~4시간을 침탄시킨 다음 이를 냉각시키게 된다.

이 때 냉각의 방법으로는 피가공물의 용도와 설정경도에 따라 염화나트륨용액, 물, 열처리유등을 냉각조에 넣어 침지냉각하거나 로냉(瀘冷), 공냉등 여러가지의 냉각방법을 선택하게 된다.

이 때 가공물에 따라 냉각방법과 냉각시간을 설정하여 냉각작업을 수행하게 되나 작업환경이 동일하더라도 열처리 작업이 완료된 철가공품은 경도와 표면 색상에 심한 변화가 발생된다.

즉 피가공물의 경도가 기준치에 미달하거나 또는 지나치게 높게 되거나 또는 표면 색상이 변색 등으로 품질이 균일하지 못하게 되므로 냉각에 고도의 숙련 기술과 주의가 요구되는 것이다.

일례로 에어컨에 사용되는 콤프레셔축의 경우에는 소재를 연봉으로 가공하고 이를 경도 HRc20~30, 색상은 원색이 요구된다.

이 때 가공이 완료된 콤프레셔 축의 열처리공정은 900℃에서 3시간을 침탄시킨 다음 60℃의 염화나트륨용액, 물 또는 열처리유에서 10분간 침지시켜 냉각시키게 되면 경도가 HRc60 이상이 되고 색상은 양호하게 되나 경도가 기준치에 비하여 지나치게 높아 목적용도의 부품으로 사용할수가 없게 된다.

또 공냉의 경우에는 경도는 HRc10 이하가 되고 색상도 변색되므로 목적용도에 사용되지 못하고,

또 로냉의 경우에는 로에서 6~8시간을 서냉시키게 되면 경도가 HRc10~20이 되고 색상은 양호하나 냉각에 장시간이 소요되어 열처리 작업에서는 생산성이 떨어지게 된다.

또 로냉의 환경이 되는 냉각실로 옮겨 4~5시간을 냉각시키게 되면 경도가 HRc5 이하이고 색상은 양호하나 경도가 떨어져 목적용도의 부품으로는 품질이 저하되므로 경도와 색상을 기준에 근접되는 로냉을 주로 하게 되나 이는 생산성이 떨어지고 또 경도의 오차가 심하며 균일한 품질을 반복하여 얻을 수 없는 폐단이 있다.

이에 본 고안은 종래의 제반 폐단을 해소하고 철가공품의 열처리 공정에서 침탄된 철가공품을 냉각시킬 때 냉각실에 철가공품을 장입하고 상온, 상압의 상태에서 질소가스를 충진 회류시켜 냉각하므로서 경도와 색상을 설정기준에 만족되면서도 생산성을 높일 수 있는 냉각장치를 제공함에 목적이 있다.

도1은 본 고안의 냉각로 블럭도

※ 도면의 주요부분에 대한 부호설명

1 : 본체 2 : 벽면

3 : 분사관 4 : 질소탱크

5 : 연결관 10 : 회수관

11 : 냉각기 12 : 송풍기

냉각실 본체(1)의 벽면(2)에 다수개의 질소가스 분사관(3)을 설치하면서 질소탱크(4)와 연결관(5)으로 연결하고, 본체(1) 상부에는 회수관(10)을 설치, 냉각기(11)와 송풍기(12)를 거쳐 연결관(5)에 연결 구성하여 침탄완료된 철가공품을 장입하여 질소를 충진 회류시켜 냉각하는 장치이다.

도면에서 미설명부호 20은 밸브를 표시한 것이다.

이와 같은 본 고안은 각종의 산업기계에서 가공완료된 철가공품을 열처리로에서 설정된 경도와 색상의 기준에 따라 설정온도에서 설정시간을 침탄시킨 다음 이를 냉각시키게 되는데 이 때 설정온도로 가열된 철가공품을 냉각실의 본체(1)내에 수납하여 밀폐시킨 다음 질소탱크(4)의 질소가스를 공급하게 되면 동질소가스는 분사관(3)에서 분사가 이루어지게 된다. 이 때 질소가스가 철가공품을 냉각하면서 발생되는 열을 질소가스가 흡수하여 질소가스의 온도가 상승하게 되고 이를 본체(1) 상부의 회수관(10)을 통하여 냉각기(11)를 통과하면서 질소가스는 냉각되고 냉각된 질소가스는 송풍기(12)에 의해서 연결관(5)을 통하여 질소탱크(4)의 질소와 함께 본체(1)내로 유입되고 순환되는 과정을 거치게 된다.

이 때 본체(1)내의 온도조정은 냉각기(11)를 거쳐 순환시키는 회수관(10)의 밸브(20) 동작으로 본체(1)내의 온도를 조절할 수 있게 되며 냉각온도의 조절로 냉각시간이 조절되므로서 경도와 철가공물의 색상이 조절된다.

이 때 본체(1)내의 냉각실은 상온, 상압을 유지한다.

이와 같이 철가공물의 냉각에 질소가스를 이용하게 되므로서 냉각시간을 로냉에서 5~6시간 소요되던 것을 30~분 1시간 이내로 단축시킬 수 있게 되면서 철가공품의 설정된 경도의 오차를 균일하게 조정할 수 있게 되며 색상의 변화도 해소시킬 수 있게 된다.

또한 본체(1)내에 충진시키는 질소는 인체에 무해하고, 가스가 가열되었을 경우에는 순환이 이루어지면서 냉각되고 반복사용되므로서 냉각에 소요되는 질소의 소모량을 줄일 수 있게 되고 냉각온도와 시간의 조정이 용이하므로 각종 철가공품의 경도조정이 용이하게 되고 정밀하게 되는 것이다.

이상과 같이 본 고안은 가공 완료된 철가공품을 열처리작업 공정에서 침탄 완료된 철가공품을 냉각로에서 냉각할 때 냉각로에 질소를 충진시켜 냉각하게 되므로서 경도와 색상을 설정기준에 정밀하게 맞출수 있게 되고 냉각작업의 소요시간을 단축하게 되므로서 생산성과 품질을 높일 수 있는 매우 유용한 고안이다.

Claims (1)

1. 냉각실 본체(1)의 벽면(2)에 다수개의 질소가스 분사관(3)을 설치하며 질소탱크(4)와 연결관(5)으로 연결하고 본체(1) 상부에는 회수관(10)을 설치, 냉각기(11)와 송풍기(12)를 거쳐 연결관(5)에 연결 구성하여 침탄된 철가공품을 장입하여 질소를 충진 회류시켜 냉각함을 특징으로 한 열처리공정에서 질소가스를 이용한 경도 보강과 변색을 해소하는 냉각장치(독립항)