KR20070017059A

KR20070017059A - 연속식 금속 열처리 시스템

Info

Publication number: KR20070017059A
Application number: KR1020060073701A
Authority: KR
Inventors: 히로히사 타니구치; 아키히로 하마베
Original assignee: 히로히사 타니구치
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2007-02-08
Also published as: KR100830194B1

Abstract

본 발명은, 가스에 의한 등온 유지실을 중심으로, 그 전후에 가열로나 가스 냉각로를 접속시켜서, 금속을 효율적으로 가스 담금질할 수 있는 연속식 금속 처리 시스템을 제공한다. 가열실에 이어서 예비 냉각실을 연속적으로 두고, 여기에서 등온 유지 목표 온도 가까이 금속을 가스로 냉각한 후 등온 유지실로 이송한다. 예비 냉각실의 노의 직경을 크게 형성하여, 방사량을 크게 한다. 이로 인하여 등온 유지실의 냉각 부하를 감소시켜서, 전체적으로 냉각 속도가 향상되며, 제어가 용이해진다. 등온 유지의 최종 온도 오차를 ±3∼5℃ 이내로 할 수 있다. 등온 유지실의 순환로의 냉각 방식은, 분기되거나 또는 분기되지 않는 2개의 방식으로 할 수 있다.

금속, 열처리, 담금질, 순환로, 등온

Description

연속식 금속 열처리 시스템{CONTINUOUS TYPE METAL HEAT TREATMENT SYSTEM}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 금속 처리 시스템의 측단면도이다.

도 2는, 도 1의 순환로의 우측면도에서, 노의 몸통 부분에 대한 F2-F2 선에 따른 단면도를 나타낸 것이다.

도 3은, 도 2의 순환로 부분을 확대해서 나타낸 평면도이다.

도 4는, 도 1∼도 3에 나타낸 시스템의 제어 설명도이다.

도 5는 시스템의 다른 제어 설명선도이다.

도 6은 등온 유지실의 다른 실시예를 나타내는 설명도이다.

도 7은, 도 6의 냉각기를 상세하게 나타내는 설명도이다.

도 8은 카본 형상의 가공예를 나타내는 사시도이다.

[도면의 부호에 대한 설명]

1 전실 2 가열실 3, 37 예비 냉각실(제1 냉각실)

3D 예비 냉각실의 직경 4 등온 유지실

5 냉온 가스 냉각실(제2 냉각실) 6 연속식 금속 처리 시스템

7, 38 순환로 8, 9, 10, 33, 34, 36 문 장치

11 가스 배출구 12, 13 창 14 정류판

15(15R, 15L) 수직 덕트 l6, 17 평행 덕트

18, 19, 22, 23 버터플라이 밸브 20 흡인 덕트

21 토출 덕트 24 제1 분기관 25 제2 분기관

26, 39 냉각기 26S 합류점 27, 42 팬

28 보조 히터 29 보온재 30 가스 순환류

31 컨트롤러 32 온도 센서 35 분출구

39A 공냉 장치 40 세관부 41 수냉 장치

43 공기 순환로 44 칸막이 45 덮개

46 구멍 W 워크피스 TCC 열용량 콘덴서

TC 카본 Ts 워크피스의 표면 온도

Tc 워크피스의 중심 온도 R 롤러 컨베이어

본 발명은, 최근 개발된 가스에 의해 등온을 유지하는 등온 유지실을 중심으로, 가열실, 등온 유지실, 냉각실 등을 연속적으로 접속시키고, 가열된 금속 피열처리물(이하, 워크피스(workpiece)로 지칭함)을 상기 금속의 변태점 온도 바로 위의 온도로 조절한 불활성 가스를 이용하여 등온 유지하고, 이어서 상온 이하의 가스로 담금질 처리할 수 있는 연속식 금속 열처리 시스템에 관한 것이다. 특히, 금 속을 가스만으로 등온 유지하면서 가스 담금질할 수 있으면서, 연속식으로 처리함으로써 효율화를 도모한 것이다.

금속을 담금질하는 방법으로서는, 담금질 개시 온도로 예열시킨 워크피스를 순간적으로 상온까지 냉각시키고, 이어서 템퍼링(tempering)하는 통상적인 담금질 이외에, 등온 열처리법으로 지칭되는, S 곡선(T, T, T 곡선)으로 정해진 중간 온도로 일정 시간 등온 유지하고, 이어서 실온으로 급냉하는 오스템퍼링(austempering), 마템퍼링(martempering), 마켄칭(marquenching) 등이 알려져 있다. 특개 2000-129361호 공보(강 재질 또는 주철 재질 부품의 열처리 방법)에는, 워크피스를 오스테나이트(austenite) 온도로 가열하고, 계속해서 마텐자이트(martensite) 개시점까지 급냉하고, 베이나이트(bainite)로 부분 변태할 때까지 염욕(鹽浴)을 이용해서 등온 유지하고, 이어서 실온까지 냉각하고, 이후 추가로 템퍼링 처리하는 등에 의하여 부품의 치수 안정성을 현저하게 개량할 수 있는 것으로 개시되어 있다.

종래, 등온 유지에 의한 열처리는, 염욕을 이용해서 행해지고 있었다. 이 경우, 담금질에는, 150∼550℃의 저온용, 570∼950℃의 중온용, 1000∼1300℃의 고온용 등의 염욕을 이용할 수 있다. 염욕 재료로서는, KNO₂나 KNO₃와 NaCl과 LiCl또는 KCl의 혼합물 등이 온도별로 구분되어 사용된다.

염욕은, 그 사용 방법에 상관없이, 염욕 내에 워크피스를 침지하고, 냉각 또는 등온 유지시켜야 하므로, 워크피스를 침지시키고 들어올리는 수단을 필요로 하 며, 이에 따라서 작업성이나 작업 환경에 문제가 있을 뿐만 아니라, 처리에 있어서 제한적이다. 승온 오스템퍼링과 같이 200℃로 급냉 후, 신속하게 250℃로 승온하여 등온 유지하고, 이어서 상온으로 냉각시키는 복잡한 공정에 있어서는, 복수의 염욕이 필요하며, 또한 워크피스를 염욕으로 이송하는 수단이 필요하므로, 장치의 규모가 커져서 제품의 비용이 커지는 원인이 된다. 냉각 후 염을 제거하고, 연마하는 등의 부대 작업도 추가된다.

최근, 이와 같은 염욕의 사용에 따른 환경 파괴 문제 등으로 인하여, 워크피스의 냉각, 특히 담금질을 행할 경우, 염욕에서의 냉각을 피해서 N₂ 가스(질소 가스)나 Ar 가스 등의 불활성 가스를 이용하여 냉각, 담금질하는 방법이 행해지고 있다. 예를 들면, 특개 평5-66090호 공보에 개시된 진공로에서는, 내압성 노의 본체에 워크피스를 넣고 100O℃ 전후로 가열하고, 이어서 냉각시키기 위해서, 상기 노의 본체에, 예를 들면 5bar(=500000Pa)의 불활성 가스를 도입하고, 상기 가스를 터보 블로워(turbo-blower)의 작동에 의하여 순환시켜서, 상기 열처리 제품을 비교적 신속하게 상온까지 단번에 냉각할 수 있다. 이 진공로에는, 내부에 설치된 워크피스를 서서히 가열, 1차 예열, 2차 예열, 담금질 온도로까지 예열, 예열 온도에서의 고온 유지 등의 일련의 가열 처리를 행하는 히터 등의 가열 수단이 설치되어 있다. 워크피스에 일련의 예열 처리가 행해지면, 이어서 5bar(=500000Pa)의 N₂ 가스를 불어 넣고, 냉각하고, 담금질 처리할 수 있다. 상기 노는 분류로로 지칭되기도 한다.

하지만, 종래의 가스 담금질이 가능한 분류로에 있어서는, 예열된 워크피스를 상온으로 급냉시키고, 상온으로 담금질 처리를 할 수 있지만, 가스 자체의 냉각을 순환로에 직접 배치한 수냉관을 이용하여 수냉시키기 때문에, 금속 변태점 온도의 바로 위인 중간 온도에서 완전하게 등온 유지할 수 없고, 오스템퍼링, 마템퍼링, 마켄칭 등의 등온 유지가 필요한 열처리를 할 수 없다.

상기 분류로를 이용하고, 등온 유지 시험을 행한 예가 있다. 특개 2000-l29341호 공증(저변형 담금질 방법)에서는, 냉각 가스의 유량과 담금질로 내부의 가스 압력 중의 적어도 하나를 일시적으로 저하시키거나 또는 냉각시 피냉각 부재가 설치된 환경을 일시적으로 가열하고, 등온 유지하여, 마텐자이트 변태에 따른 변형을 제어하는 시도를 하고 있다. 또한, 특개 2005-60760호 공증(가스 냉각에 의한 담금질 방법)에서는, 워크피스의 냉각 속도를 저하시킴으로써, 마텐자이트 변태 개시 온도의 근처이며, 마텐자이트 변태 개시 온도보다 높은 온도 이상으로 유지하기 위한 단계를 가지며, 그 동안 등온 유지하는 것을 시험하고 있다.

하지만, 특개 2000-129341호 공보 및 특개 2005-60760호 공보 등에 개시된 변형이 적은 담금질 방법에서는, 등온 유지에 의하여 변형이 적어지는 것이 개시되어 있지만, 종래의 분류로를 이용해서는 등온 유지 온도를 제어하는 것이 어렵고, 결국 이를 실시할 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 가스 유량을 저하시켜서 등온 유지하면, 워크피스의 위치에 의해 격렬한 온도 차이(10O℃ 이상)가 생기고, 냉각풍으로만 제어할 수밖에 없으므로, 이미 제어 불능의 영역이 된다. 등온 유지의 시점을 정확하게 유지할 수 없고, 적어도 아주 미세한 제어는 할 수 없다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자 등은, 국제 공개 WO 03/08 0876 Al(고온 가스 담금질 장치 및 고온 가스 열처리 시스템)을 개시하고, 건식 가스에 의해 등온 유지 가능한 장치 시스템을 개발했다. 이 중 일례로서는 등온 유지 순환로를 설치하고, 순환로를 제1(고온용) 및 제2(저온용) 2개의 유로로 분기시키고, 저온용 유로에는 상기 분류로에도 이용되는 상온 냉각용 냉각기를 설치하고, 양쪽 유로에 구비한 제어창의 개방도를 조절하면서 상기 제1 및 제2 유로의 말단 위치에 설치한 믹서 출력 온도를 중간 온도로 제어하는 기본형 고온 가스 담금질 장치 등이 개시되어 있다. 다른 일례로서는 순환로에 다량의 열용량 접촉재를 축열하고, 이 접촉재를 주체(主體)로서 등온 유지할 수 있는 도가니형 고온 가스 담금질 장치가 개시되어 있다. 이들 고온 가스 담금질 장치에 의하면, 임의의 제어 목표 온도를 설정하고, 노에 가열 워크피스를 투입함으로써, 100∼500℃ 사이의 소정의 중간 온도로 냉각하고, 완전히 등온 유지할 수 있다. 그리고, 이어서 상기 노 또는 이에 접속된 다른 가스 급냉실에 투입하는 것보다 상온 이하의 온도로 가스 급냉시킬 수도 있다.

[특허 문헌 1] 특개 2000-129361호 공보, 1페이지, 도 3

[특허 문헌 2] 특개 평5-66090호 공보, 1페이지, 도 1

[특허 문헌 3] 특개 2000-129341호 공보, 1페이지, 도 1

[특허 문헌 4] 특개 2005-60760호 공보, 1페이지, 도 3

[특허 문헌 5] WO 03/08 0876 A1호 공보, 1페이지, 도 1

본 발명은, 이미 공개된 고온 가스 담금질 장치를 개량한 것이며, 등온 유지실의 전후에 가열실이나 예비 냉각실 또는 냉각실을 연속적으로 접속시킴으로써, 등온 유지실의 제어, 특히 등온 유지실에 설치된 순환로를 흐르는 불활성 가스의 유량 및 온도를 적절하게 제어하면서, 높은 정밀도로, 효율적이고, 연속적으로 담금질 처리 가능한 연속식 금속 열처리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결할 수 있는 본 발명의 연속식 금속 처리 시스템은, 금속 변태점 온도 바로 위의 중간 온도로 조절한 가스 분위기 하에서, 가열 워크피스를 등온 유지하는 등온 유지실과 상기 등온 유지실의 전단에 설치되며, 상기 워크피스를 담금질 온도로 가열하는 가열실 또는 가스의 분사에 의해 상기 워크피스를 다음 단인 등온 유지실로 보낼 때까지 가능한 예비 냉각하는 예비 냉각실 및 상기 등온 유지실의 후단에 설치되며, 등온 유지한 후의 상기 워크피스를 상온 이하의 온도로 급냉하는 가스 냉각실을 포함하며, 상기 각 실은 개폐 가능한 문을 개재시켜서 연속적으로 접속되어 있으며, 상기 워크피스를 상기 각 실에 연속적으로 보내어서, 상기 각 실에서 독립적인 열처리가 행해지는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템이다.

등온 유지실의 기본 구조에 대하여 나타내면, 상기 등온 유지실에는 상기 실의 일부에서 흡인된 가스를 순환시켜 다시 내부로 출력하는 순환로가 부속되어 있으며, 상기 순환로는 흡인단이 2개로 분기되어, 한쪽의 분기관은 그 상태이며, 다른 분기관에는 상온 냉매를 이용한 냉각기가 배치되며, 양쪽 분기관의 합류점의 앞 또는 뒤에는 가스 순환용 팬이 배치되며, 양쪽 분기관의 한 방향 또는 양쪽에는 각 분기관을 흐르는 가스의 유량을 제어하기 위한 밸브가 개재되어 있으며, 적어도 등온 유지시에는, 상기 합류점 이후의 온도가 상기 등온 유지를 위한 목표 온도가 되도록 상기 팬의 풍량 및 상기 밸브의 개방도 등을 조절하는 컨트롤러를 설치되어 있다.

상기 구성의 연속식 금속 처리 시스템에서는, 예비 냉각실에서는, 1000℃ 전후로 가열된 워크피스를 500℃ 근처로 냉각한 후 등온 유지실로 보낼 수 있고, 등온 유지실은 비교적 가벼운 부하로 등온을 유지하는 것이 좋으며, 등온 유지의 품질을 향상시킬 수 있다. 예비 냉각실은 문자 그대로 예비적인 냉각을 하는 것이 좋으며, 예를 들면 저온 N₂ 가스를 분무하거나, 저온 고압 N₂ 가스를 순환시켜서 분무하는 것 등이 좋다. 예비 냉각실을 다른 실에 비하여 큰 직경으로 형성함으로써, 방사열의 방산량을 크게 하고, 적은 N₂ 가스로 효율적이고 균일한 냉각이 가능하다. 저온 N₂ 가스를 함부로 분무하면 과냉각될 가능성이 있다. 여기에서의 과냉각이란, 워크피스의 표면 온도가 등온 유지의 목표 온도보다 상당히 아래로 냉각되는 것을 말한다. 따라서, 예비 냉각은 이와 같은 과냉각이 생기지 않는 범위로 행해져야 한다.

등온 유지실의 구성은, 대략 2개의 방식으로 나눌 수 있다. 그 하나는, 순환로를 2개로 분기하고, 한쪽의 순환로를 수냉 또는 공냉 장치 등의 냉각기에 의해 냉각하고, 각 분기로의 가스 통과량을 밸브 개방도로 제어하는 것이다. 다른 하나 는, 순환로를 분기하지 않고, 관로를 흐르는 가스를 소요 열량만큼만 냉각하는 것이다. 우선, 순환로를 2개로 분기하는 방식에 대해서 설명하면, 상기 등온 유지실에는, 상기 실의 일부에서 흡인된 가스를 순환시켜서 다시 내부로 출력하는 순환로가 부속되어 있으며, 상기 순환로는 2개로 분기되며, 한쪽 분기관은 그 상태로 두고, 다른 분기관에는 상온 냉매를 이용한 냉각기가 배치되며, 양쪽 분기관의 합류점의 앞 또는 뒤에는 가스 순환용 팬이 배치되며, 양쪽 분기관의 한 방향 또는 양쪽에는 각 분기관을 흐르는 가스의 유량을 제어하기 위한 밸브가 개재되며, 적어도 등온 유지 시기에는, 상기 합류점 이후의 온도가 상기 등온 유지를 위한 목표 온도가 되도록 상기 팬의 풍량 및 상기 밸브의 개방도 등을 조절하는 컨트롤러가 설치된다. 이러한 방식에 의하면, 순환로를 2개로 분기해서 한 방향의 관로를 종래 분류로와 동일하게 수냉시킬 수 있으므로, 엄청난 열부하, 예를 들면 1OO만kca1/시에도 용이하고 신속하게 등온 유지 온도까지 냉각할 수 있다.

순환로를 2개로 분기하지 않는 방식으로서는, 상기 등온 유지실에는, 상기 실의 일부에서 흡인된 가스를 순환시켜 다시 내부로 출력하는 순환로가 부속되어 있으며, 상기 순환로에 의해 형성되는 순환풍로의 도중에는, 상기 순환풍을 가열하는 히터와, 상기 순환풍을 상온 냉매를 이용해서 냉각하는 냉각기가 설치된다. 냉각기를 설치하지 않고 자연 방열로만 처리하는 방법도 생각할 수 있지만, 이는 대부분 불가능하다. 왜냐하면, 예를 들면 500kg의 워크피스를 10분 동안 200℃ 강하시켜야 할 때, 그 열량은 약 5만kca1로서, 적어도 1시간당 10∼30만kca1 정도의 냉각 능력이 필요하므로, 이를 관로의 자연 방열만으로 보충하는 것은 곤란하다.

순환로를 2개로 나누지 않고 등온 유지 온도까지 냉각하는 방식으로서는, 상기 냉각기를 수냉 또는 공냉의 냉매 코일, 또는 튜브를 이용하여 형성하고, 상기 코일 또는 튜브를 상기 순환로 중에 배치하거나 또는 상기 순환로를 구성하는 관로 외주에 감아서 구성할 수 있다. 순환로 도중에 설치된 세관부를 공냉할 수도 있다. 상기 순환로 도중의 관로 중에 배치된 냉매 튜브와, 이 튜브 내부를 통과하는 냉매를 순환시키는 펌프와, 상기 냉매를 외부에서 냉각하는 수냉 장치로 구성해도 좋다.

순환로 방식에 상관없이, 상기 순환로의 적어도 입력단에는, 카본 등에 의한 열용량 접촉재를 배치하는 것이 바람직하다. 접촉재의 배치에 의해, 순환로 중의 가스의 온도를 항상 일정하게 할 수 있고, 등온 유지를 용이하게 제어할 수 있다.

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 설명한다. 도 1∼도 6은 본 발명의 실시에 이용되는 연속식 금속 처리 시스템의 설명도이다.

도 1은, 전실(1), 가열실(2), 예비 냉각실(제1 냉각실)(3), 등온 유지실(4), 냉온 가스 냉각실(제2 냉각실)(5)을 직렬 접속해서 이루어지는 연속식 금속 처리 시스템(6)을 나타내는 측단면도이다. 도 2는, 도 1의 등온 유지실(4)에 부속되어 있는 순환로(7)의 측면도에서, 노의 몸통 부분에 대하여 F2-F2 선에 따른 단면도를 나타낸다. 도 3은, 도 2의 순환로(7) 부분의 평면도이다. 도 4는, 도 1∼도 3에서 나타낸 시스템(6)의 제어 설명선도이다.

도 1에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 연속식 금속 처리 시스템(6)은, 순환로(7)를 구비한 가스식 등온 유지실(4)을 중심으로, 앞 부분에 가열실(2) 및 예비 냉각실(3)을 구비하고, 뒷 부분에 냉온 가스 냉각실(5)이 설치되어 있다. 가열실(2)의 앞 부분에는 전실(1)이 배치되며, 전체적으로, 전실(1), 가열실(2), 예비 냉각실(3), 등온 유지실(4), 냉온 가스 냉각실(5)의 순서로, 워크피스(W)를 순차적인 흐름으로 열처리하는 구성이다. 워크피스(W)의 이송을 위해서는, 롤러 컨베이어(R)가 설치되어 있다.

가열실(2)은, 워크피스(W)를 가열하는 진공 가열로일 경우와, 가열 워크피스(W)를 침탄 처리하는 침탄 가열로의 경우가 있다. 침탄 가열로의 경우에는, 가열 히터 이외에, 프로판 가스 등이나 적주제(滴注劑)를 주입하는 장치나 이들의 배기 가스를 연소 배기하는 보조 설비 등이 설치된다. 기타 침탄 가열로에서 침탄 처리된 워크피스(W)를 재가열해서 침탄 담금질할 수도 있다.

전실(1)은 워크피스(W)를 가열실(2)로 공급하기 위해서, 상압 또는 감압 하에서 워크피스(W)를 유지하며, 전방에 감압 대응용 문 장치(8)를 가진다.

가열실(2)은 진공 상태에서 워크피스(W)를 1000℃ 전후, 즉 820∼1250℃로 가열하며, 전후 방향에는, 각각 문 장치(9, 10)를 가지며, 가열용 히터(11)와, 용도 설명을 생략한 전기 트랜스를 가진다. 뒷 부분의 문 장치(10)는, 다음 단의 예비 냉각실(3)의 문을 동시에 작동시키는 형태이다.

예비 냉각실(3)은, l000℃ 전후로 가열된 워크피스(W)를 받아서, 냉각 가스 배출구(11)보다 3∼7bar(=300000∼700000Pa) 또는 그 이상의 압력의 N₂ 가스를 분무하고, 워크피스 온도를 등온 유지 온도, 예를 들면 300℃ 근처로 냉각한 후 다음 단의 등온 유지실(4)로 보낸다. N₂ 가스를 분무하는 구성만으로 나타내었지만, 실제로는 등온 유지실(4)과 동일한 순환로를 실치하고, 순환 가스의 온도를 냉각하면서, 또는 제어하면서 워크피스(W)를 예비 냉각시킨다. 예비 냉각에서의 필요 조건은, 워크피스(W)를 급냉하는 것과, 지나치게 냉각하지 않는 것이다. 예를 들면, 직경 5cm의 워크피스(W)에 20℃의 N₂ 가스를 분무했을 때, 그 표면 온도가 5분 동안 300℃가 된다. 이 경우, 내부 온도는 그보다 높은, 예를 들면 400℃일 것이다. 이 경우, 상기 워크피스(W)에 대해서는, 5분보다 적은 4분 동안만 N₂ 가스의 분사가 가능하다. 이렇게 하여, 워크피스(W)를 과냉각하지 않는 범위에서 급냉한다.

예비 냉각실(3)에서의 급냉 효과를 높이기 위해서, 노 본체의 직경(3D)을 통상의 것보다 20∼30% 증가시켜서 방열 공간이 넓다. 이것에 의해, 워크피스(W)의 방사량을 증가시켜서 냉각 가스의 분사량을 적게 할 수 있다. 또한, 냉각 가스에 의한 냉각과 달리, 워크피스 전체로부터 방사열이 방열되므로, 냉각이 균일화되어서, 과냉각되는 우려가 적어진다.

등온 유지실(4)은, 이송된 워크피스(W)를 변태점 온도로 결정된 등온 유지 온도, 예를 들면 300℃로 유지할 뿐만 아니라, 예비 냉각실(3)에서 이송된 워크피스(W)를 등온 유지 온도까지 냉각하는 기능을 갖추고 있다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 예의 등온 유지실(4)은, 외부에 순환 로(7)를 가진다. 본 예의 순환로(7)는 교대로 통풍 가능하도록 구성되어 있다.

등온 유지실(4)의 측면에는 한 쌍의 창(12, 13)이 있으며, 그 내부에는 정류판(14)이 배치되어 있다. 각 창(12, 13)에는, 윗 쪽으로 수직으로 서 있는 수직 덕트(15R, 15L)가 각각 수직으로 설치되며, 덕트(15R, 15L)에는 한 쌍의 평행 덕트(16, 17)가 접속되어 있다. 접속구에는, 통풍 방향을 변경하기 위한 버터플라이 밸브(18, 19)가 배치되어 있다. 각 평행 덕트(16, 17)의 각각의 중앙에는, 흡인 덕트(20) 또는 토출 덕트(21)가 각각 접속되어 있다. 흡인 덕트(20)는, 각각 버터플라이 밸브(22, 23)를 개재시켜서 제1, 제2 분기관(24, 25)으로 분기되며, 제2 분기관(25)에는 수냉관을 구비한 냉각기(26)가 배치되어 있다. 냉각기(26)는 일반적인 분류로와 같은 수냉관으로 구성되어 있다. 공냉도 가능하지만, 수냉이 실용적이다. 양쪽 분기관(24, 25)의 합류점(26S)은, 단지 관을 접합시킨 구조로 할 수도 있지만, 기능적으로는 양쪽 분기관(24, 25)에서 유입된 상이한 온도의 가스를 균일 혼합하는 역할을 한다. 이로 위하여, 적절하게 정류판, 교반판, 교반팬, 금속 또는 카본 재질 등에 의한 소량의 열용량 접촉재를 배치할 수도 있다.

상기 합류점(26S)에 이어서 팬(27)이 배치되어, 계속해서 보조 히터(28)를 통해서 상기 토출 덕트(21)에 접속되어서, 전체적으로 순환로(2)를 형성한다. 보조 히터(28)나 도시하지 않은 관로의 다른 히터는, 초기에 순환로(2) 내부의 온도 조절에만 사용되는 것으로, 등온 유지 작동 중에는 대부분 작동되지 않으며, 비교적 적은 용량이라도 좋다. 보조 히터(28)는, 등온 유지실(3)의 내부에 설치되어도 되고, 배관 주위에 설치되어도 된다. 순환로(7)에는 보온재(29)가 설치되어 있다.

본 실시예의 연속식 금속 처리 시스템(6)에서는, 순환 가스의 입력단, 즉 수직 덕트(15R, 15L)의 일부분에 열용량 콘덴서(TCC)가 설치되며, 여기에는 카본에 의한 열용량 접촉재(TC)가 수납되어 있다. 스테인리스강 재질로 구성되는 관로 자체도 열용량을 가지지만, 여기에서의 카본(TC)은, 통과하는 가스와의 사이에서 신속하게 열교환할 수 있도록 구성된다. 따라서, 워크피스(W)를 1톤 처리할 수 있는 노의 순환로 관로의 중량은, 관로 직경 300∼450mm에서 500kg∼1톤이며, 카본(TC)의 양도 이와 동량인 500kg∼1톤을 이용하는 것이 표준이다.

상기 구성의 등온 유지실(3)에 있어서, 버터플라이 밸브(18, 19)를 절환함으로써, 순환류(30)의 흐름 방향을 바꿀 수 있다. 다시 말해서, 워크피스(W)의 오른쪽 방향 또는 왼쪽 방향에서 등온 유지 온도로 조절된 N₂ 가스 등의 불활성 가스를 강하게 보낼 수 있다. 정류판(14) 대신, 다수의 세관에 의한 분배기를 배치할 수도 있다.

불활성 가스를 등온 유지를 위한 온도, 예를 들면 300℃로 조절하는 방식은, 워크피스(W)에 분무할 수 있었던 나중의 불활성 가스는 창(l2 또는 13)을 개재시켜서 흡인 덕트(20)를 통하여, 제1 및 제2 분기관(24, 25)으로 유입된다.

제1 및 제2 분기관(24, 25)에 유입되는 가스량은, 컨트롤러(31)의 제어에 의해, 버터플라이 밸브(22, 23)의 개방도가 조절 제어된다. 밸브 개방도 조절 제어의 기본적인 방식을 나타내면, 컨트롤러(3l)는, 예를 들면 팬(27)의 뒤에 부착된 온도 센서(32)의 검출 신호에 응답하여, 검출 온도가 300℃보다 높을 때는, 냉각 기(26) 측의 밸브(23)를 보다 크게 개방하고, 300℃보다 낮을 때는, 동일한 밸브(23)를 닫는 방향으로 밸브 개방도를 조절 제어한다. 온도 센서의 부착 위치는 이들에 한정되지 않는다. 실제로는, 초기에 다량의 고온 열풍이 발생하므로, 밸브의 개방도를 예상되는 양에서 출발하는 등과 같은 특별한 제어 방식이 연구되어야만 한다.

유량 조절용 버터플라이 밸브(22, 23)는, 양자가 연동되어 있으며, 한쪽이 열리면 다른 쪽이 닫히고, 한쪽이 닫히면 다른 쪽이 열린다. 또한, 개방도는 1% 이하의 정밀도로 미세 조정이 가능하고, 이러한 조정은 피드백 기능이 붙은 모터 밸브 등으로 제어된다. 이해를 돕자면, 밸브 개방도는 냉각풍을 흘려 보내는 제2 분기관(25)의 밸브 개방도로 나타낼 수 있다. 다시 말해서, 밸브 개방도 100%는 제2 분기관(25)을 흐르는 바람이 100%이며, 출력 온도는 냉각기 능력으로 정해지는 온도, 예를 들면 10O℃ 이하의 온도가 된다. 반대로, 밸브 개방도 O%에서는, 입력 가스는 그대로 출력된다. 밸브(22, 23)는 버터플라이 밸브를 예로 나타냈지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 분기로(24, 25)의 분기 방식도 이에 한정되지 않는다. 요컨대, 순환풍의 일부를 냉각하고, 재혼입해서 온도 조절되는 구성으로 되어 있다.

등온 유지실(3)에서의 냉각 개시시에는, 팬(27)이 회전하고, 순환류(30)가 워크피스(W)에 분무되어, 가스 온도가 상승해서 수직 덕트(15R 또는 15L), 계속해서 흡인 덕트(20)로 유입된다. 이때의 상승 온도는 지극히 초기에 있어서, 예를 들면 +100℃ 정도일 것이다. 이 온도는 순환풍의 모양, 워크피스 중량 등에 의해 크게 변화된다. 이러한 온도 상승을 동반한 돌입(突入) 가스의 온도를 완화하기 위해서, 수직 덕트(15R, 15L), 또는/및 창(12, 13), 흡인 덕트(20) 등의 순환로 중에, 열량 흡수 완화를 위한 열용량 접촉재(TC)가 개재되어 있다. 열용량 접촉재(TC)로서는, 철구, 철관, 또는 카본재 등으로 구성되며, 가스와 접촉하여 열교환이 일어나고, 통과 가스의 온도를 미리 정한 등온 유지 온도, 결국은 열용량 접촉재(TC)의 온도로 하는 것이다. 순환 가스를 열용량 접촉재(TC)와 접촉시킴으로써, 돌입 가스의 온도를 완화하고, 온도의 불균일화를 제거할 수 있다. 결국은, 밸브 개방도를 조절하여 쉽게 달성할 수 있다. 열용량 접촉재(TC)의 양은, 워크피스 중량 배율로, 0.3∼1배 정도의 범위에서 정한다.

워크피스(W)는, 등온 유지 초기에 있어서, 예를 들면 820∼1250℃에 있어서, 약 절반의 량이 예비 냉각실(3)에서 제거된 후, 등온 유지실(4)에서도 등온 유지까지의 온도로 하기 위해서도 냉각이 필요하므로, 냉각기(26)가 그 열량을 흡수한다. 그동안, 가열을 위하여 히터(28)를 작동시킬 일은 거의 없다. 최초의 가열 가스의 공급시나 등온 유지의 최종 단계에서 목표 온도 이하로 냉각되는 것을 방지할 때 등에 작동된다.

다시 도 l에 있어서, 등온 유지실(4)과 냉온 가스 냉각실(5)의 사이에는, 동시 동작으로 문을 개폐하는 문 장치(33)가 설치되어 있다. 냉온 가스 냉각실(5)의 뒷부분에는, 워크피스를 인출하기 위한 문 장치(34)가 설치되어 있다. 예비 냉각실(3)과 등온 유지실(4)의 사이에는 문 장치(36)가 설치되어 있다.

냉온 가스 냉각실(5)에는, 불활성 가스 분출용 가스 분출구(35)가 설치되어, 등온 유지실(4)로부터의 워크피스(W)에 마이너스 온도, 예를 들면 마이너스 50℃의 불활성 가스를 분무하고, 급냉 담금질할 수 있다. 냉온 가스 냉각실(5)은 마이너스 온도에서만 급냉 처리를 행하고, 등온 유지실(3)은 등온 유지만 행하면, 등온 유지실(4)의 기능 구성을 간단하게 할 수 있다. 덧붙이자면, 등온 유지실(4)에서, 마이너스 온도로의 담금질 처리까지 행하면, 등온 유지실은 +300℃에서 -50℃로 온도가 급변화하며, 내화 구조가 상당 복잡하고, 구성이 복잡해진다. 본 실시예에서는 양자가 역할 분담되어, 각각의 구성이 간단하다.

상기 구성에 의한 연속식 금속 처리 시스템(6)의 작용을 도 4를 통하여 설명한다. 설명의 형편상, 각 실(1, 2)과, 예비 냉각실(3) 및 등온 유지실(4)과, 가스 냉각실(5)의 택트 타임(tact time)(nh)을 일정하게, 예를 들면 4시간으로 하여 설명한다. 또한, 예비 냉각실(3)에서의 처리 시간을 x로 한다. 워크피스(W)의 흐름 에 대응하여, 각 실은, 필요한 불활성 가스가 도입되지만, 그 상세한 설명은 생략한다. 설명의 형편상, 냉각시의 처리 압력은 모두 3bar(=300000Pa)로 한다. 이러한 압력은 임의로 설정 가능하며, 또한 처리 도중에 변경할 수도 있다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 워크피스(W)는, 전실(1)에서는 실온(20℃)으로 유지되지만, 여기에서 100∼600℃ 정도까지 예열되어도 상관없다. 가열실(2)에서는, 소정의 예열 곡선에 근거해서 워크피스(W)를 820∼1250℃까지 승온시킨다. Ts는 워크피스(W)의 표면 온도를, Tc는 워크피스(W)의 중심 온도를 나타낸다.

도 1의 문 장치(10)를 열고, 워크피스(W)를 예비 냉각실(3)로 반송하고, 문 장치(10)를 닫는다. 이어서, N₂ 가스를 가스 배출구(11)로부터 분출시킨다. 배출구(11)로부터 분출되는 N₂ 가스는 새로운 것이라도 되고, 등온 유지실(4)이나 가스 냉각실(5)에서 사용된 것이라도 된다. 가스 냉각 장치의 용도는 설명하지 않지만, 종래의 분류로와 같이 노 내부의 가스를 순환시켜서 냉각할 수도 있다.

예비 냉각실(3)에서의 냉각은, 무턱대고 냉각시키면 과냉각에 의해 워크피스(W)를 손상시키므로, 워크피스(W)의 표면 온도가 금속 변태점 온도 바로 위의 온도, 즉 등온 유지 목표 온도, 예를 들면 300℃에는 도달하지 않도록 하는 것을 기본 조건으로 한다. 구체적으로는, 테스트피스를 이용해서 소정의 조건 하에서의 냉각 곡선을 작성하고, 가장 냉각되기 쉬운 부분인 워크피스 표면 온도가, 실제로 워크피스(W)의 온도를 검출하면서 등온 유지 목표 온도보다 100℃ 정도 높은 온도, 예를 들면 40O℃까지 냉각되는 시간 등으로 결정한다. 보다 상세하게는 경험칙에 따른다. 그동안, 가스압, 가스류, 가스 온도 등 여러 가지 변경이 가능하다. 본 발명의 예비 냉각실(3)은, 직경(3D)에 의하여, 대용량의 방사 냉각을 가능하므로, N₂ 가스의 압력을 너무 높게 하지 않더라도 충분한 냉각을 할 수 있다. 또한, 가스류의 접촉 방법에 관계없이 균일한 냉각을 할 수 있다.

예비 냉각실(3)에서 예비 냉각이 종료되면, 문 장치(36)를 열고, 워크피스(W)를 등온 유지실(4)로 이송한다. 여기까지 필요한 시간(x)은, 워크피스(W)에 따라 상이하지만, 대개 10분 전후이다. 지극히 얇은 워크피스(W) 등은 거의 그냥 통과될 수도 있다.

등온 유지실(4)에서는, 워크피스(W)를 등온 유지 목표 온도까지 냉각하고, 등온 유지한다. 이어서 워크피스(W)를 받아들일 때까지의 노실의 온도는, 등온 유지 온도(여기에서는 예로서) 300℃이다. 이 온도는, 제어 목표 온도를 바꾸지 않으면 항상 일정하다. 문 장치(36)를 작동시켜서, 예비 냉각실(3)과 압력을 동일하게 하고, 워크피스(W)를 넣는다. 문 장치(36)를 닫고, 등온 유지한다. 여기에서의 받아들이는 방법에 있어서, 순환풍을 흘려보내는 상태로 할 것인지, 순환풍을 일시 정지시킬지 등에 의해 제어 방법이 다르지만, 여기서는 순환풍을 일시 정지시키는 것으로 한다.

등온 유지에서는, 도 2 및 도 3에 나타낸 순환로(7)의 작동에 의해, 워크피스(W)에, 예를 들면 300℃의 불활성 가스 순환류(출력 가스)(30)를 교대로 분무하고, 워크피스(W)를 냉각 및 등온 유지시킨다. 냉각 열량은, 워크피스(W)의 중량과, 앞의 예비 냉각실(3)에서의 예비 냉각 방법에 의해 다르다. 대강의 상황을 나타내면, 워크피스 중량 500kg이며, 예비 냉각실(3)에서 500℃까지 냉각되어 있다고 하면, 약 6만kcal의 흡열에 의하여 등온화할 수 있다. 다시 말해서, 냉각기 능력 25∼50만Kcal/H으로 10∼15분 동안 거의 등온화하고, 15∼30분 정도의 시간으로 완전히 등온화할 수 있다. 워크피스(W)의 중량이 작고, 특히 형상이 얇을 경우에는, 완전 등온화까지 필요한 시간을 5분 정도까지 단축할 수도 있다.

도 4의 등온 유지 곡선에 있어서, 예비 냉각으로 10분이 필요했다고 하면, 나머지 택트 타임은 3시간과 50분이다. 완전 등온 유지까지 30분 필요했다고 해도 아직 남은 시간은 충분하다. 결국, 워크피스(W)의 표면 온도(Ts)와 중심 온도(Tc) 를 일치시키기 위해서는 지나칠 정도로 충분한 정도의 시간이 있다. 그동안, 순환로(7)에는 일정 온도의 가스류(30)을 만들 수 있으므로, 그 온도 오차 ±3∼5℃ 내에서 거의 완전하게 등온 유지시킬 수 있다.

순환로(7)의 팬(27)의 작동에 의해, 순환로(7)의 입력단에는 순간적으로 500℃에 가까운 고온의 돌풍이 발생하지만, 이 고온 돌풍은 열용량 콘덴서(TCC)에서 흡수할 수 있으므로, 팬(27)이 고온의 돌풍에 영향을 받을 우려는 없다. 300℃보다 고작 50℃ 정도 높은 온도가 순간적으로 흐를 뿐이다. 그동안, 밸브 개방도를 적절한 값으로 유지하면, 가스 순환류(30)는 평균적으로 최종 목표 온도 300℃보다 높게 설정한 목표 온도, 예를 들면 320℃로 할 수 있다. 나중에는, 이러한 목표 온도를 310℃,그리고 300℃로 변경해 가는 것이 좋다. 목표 온도를 변경하는 것은, 초기의 예측 제어에 수반되는 과냉각을 방지하기 위해서이지만, 이것은 본 발명의 필요 조건이 아니며, 노하우(know-how)와 관련된 것이다.

등온 유지실(4)에서 워크피스(W)를 냉각하고, 등온 유지하는 동안, 냉온 가스 냉각실(5)에서 가스 냉각이 종료된다. 그동안 냉온 가스 냉각실(5)에서는, 워크피스(W)를 꺼내고, 다음 냉각을 기다릴 수 있다. 일반적으로, 가열에는 2∼4시간이 필요하므로, 이러한 택트 타임 중에 등온 유지, 가스 냉각을 순차적으로 행하는 형태가 된다. 가열실을 2기 마련하고, 택트 타임을 반감하고, 순차적으로 연속 처리하는 구성도 가능하다.

상기에 의해, 워크피스(W)는, 전실(1), 가열실(2), 예비 냉각실(3), 등온 유지실(4), 냉온 가스 냉각실(5)을 통해서 820∼1250℃의 워크피스(W)를 500℃ 정도 까지 예비 냉각하고, 계속해서 300℃에서 등온 유지하고, 이어서, -50℃로 담금질할 수 있고, 종래 염욕을 이용하지 않으면 실현할 수 없었던 고품질의 담금질 처리를, 불활성 가스만으로 높은 효율로 실시할 수 있다. 대부분 완전 자동으로 실시할 수 있으므로, 작업성도 양호하다. 등온 유지 온도는 그 제어 목표 온도의 변경에 의해 자유롭게 설정할 수 있으므로, 각종 금속, 각종 담금질 방법에 적용할 수 있고, 범용성이 높다.

이미 나타낸 바와 같이, 가열실의 소요 시간을, 예를 들면 4시간, 등온 유지 소요 시간 30분, 가스 냉각 소요 시간 30분이면, 등온 유지 및 가스 냉각에 충분한 시간적 여유가 있다. 여기에서, 본 발명의 연속식 금속 처리 시스템에서는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 가스 냉각실(5)에서 냉각한 후, 더욱 등온 유지실(4)로 되돌려서 템퍼링하고, 계속해서 가스 냉각실(5)로 재냉각시키는 것 등을 행할 수 있다. 이러한 템퍼링 및 재냉각에 의해, 강재의 경도를 확보하면서 치수 정밀도를 특히 양호하게 할 수 있다. 이 경우에는, 등온 유지실(4)의 히터를 작동시켜, 가열 처리하는 것이 필요하다. 여기에서도 열용량 콘덴서(TCC)를 효과적으로 이용할 수 있다.

기타 실시예에 대하여 설명한다. 도 6, 도 7은, 등온 유지실의 다른 구성 예를 나타내는 설명도이다. 본 예의 등온 유지실(37)은, 도 2에 나타낸 등온 유지실(4)과 상이하며, 순환로(38)가 분기되어 있지 않다. 도 2에 나타낸 부재와 동일한 기능의 부재에는, 동일한 부호를 사용하였다.

도 6, 도 7에 있어서, 수직 덕트의 1부에는 세관부(40)가 형성되어 있다. 이 세관부(40)는, 냉각풍 공기 순환로(43) 내부에 형성되어, 팬(42)의 작동에 따라, 수냉 장치(41)에 의하여 냉각된 공기의 냉풍을 세관부(40) 회전에 맞추어서, 가스 순환류(30)를 냉각하도록 되어 있다. 세관부(40)에는 적절하게 방열핀을 설치하여, 냉각 능력을 증가시킬 수 있다. 세관부(40)로 구성되는 공냉 장치(39A)와 수냉 장치(41)가 전체적으로 냉각기(39)를 구성한다.

도 6, 도 7에 나타낸 냉각 순환로(43)에서는, 팬(42)의 작동에 의해, 수직 덕트(15L) 내부를 통과하는 가스 순환류(30)를 수냉 장치(41)로 간접적으로 냉각할 수 있다. 팬(42)을 정지하면, 공기가 가열되어 공기 순환로(43)의 압력이 증가하지만, 이는 공기 순환로(43)에 압력 조절 밸브, 또는 배기구를 설치하면 잉여 압력을 제거할 수 있다. 그리고, 세관부(40)는, 예를 들면 300℃로부터 공기 온도, 예를 들면 100℃가 되지만, 물과 달리 증발하지 않으므로 원활하게 운전할 수 있다.

상기 수직 덕트(15L, 15R)의 가운데에서 상부에는 열용량 콘덴서(TCC)가 설치되며, 그 내부에는 형상 가공된 카본(TC)이 배치되어 있다. 상세하게는, 칸막이(44)로 구획된 3개의 분실에 도 8에 나타낸 형상 가공된 카본(TC)이 수납되어, 그 상부에 덮개(45)를 가지며, 용이하게 유지 보수할 수 있도록 되어있다. 카본(TC)의 형상은, 원통 형태에 다수의 세공을 뚫은 형태이며, 원통 형태의 일단으로부터 유입된 가스류(30)와 열교환하는 형태이다.

도 6에 나타낸 등온 유지실(37)에 있어서, 가스 순환류(30)가 흐르면, 냉각기(39)를 작동시켜, 가스 순환류(30)의 열량을 원하는 만큼만 흡수하여, 항상 순환 가스 온도를 목표 온도, 예를 들면 300℃로 할 수 있다. 돌발적인 오차만큼의 열 량은 카본(TC)으로 흡수할 수 있다. 공냉 장치(39)의 흡량은, 도 7에 나타낸 팬(42)의 회전수(N)로 정할 수 있다.

워크피스(W)의 냉각 및 등온 유지에 대해서 나타내면, 도 4의 등온 유지실(4)의 작용과 동일하게, 냉각 개시와 함께 팬(42)을 작동시키면, 도 3에 나타낸 밸브 개방도의 제어와 동일하게 공냉 장치(39A)로 열량을 흡수할 수 있다. 도 8에 나타낸 카본(TC)은 항상 목표 온도로 가열되고 있어서, 순환류(30)를 목표 온도로 근접시킬 수 있다. 열용량 접촉재(TC)는, 원통 형태이며, 표면에 다수의 구멍(46)이 뚫려 있으므로, 통풍을 저해하지 않고, 원활하게 열교환할 수 있다.

순환로를 분기시키지 않고 가스 순환류(30)를 냉각하는 방식으로서는, 수직 덕트(15L)의 주변에 공냉용 코일을 감고, 방열핀을 설치하거나, 수직 덕트(15L) 내부에 공냉용 튜브를 배치하는 등의 방식이 있다. 수냉 코일을 300℃의 관로로 직접 충당하면 물이 증발하므로, 이러한 경우는 기름 등 증발하지 않는 액으로 할 수 있다. 어느 경우라도, 예비 냉각실(3)에서 예비 냉각하고 있을 경우에는, 냉각 부하가 비교적 작으므로, 순환류(30)로부터 1시간당 10만kca1 정도의 열량을 흡수할 수 있도록 구성함으로써 실용화할 수 있다.

본 발명은, 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변형해서 실시할 수 있다.

가열 워크피스를 금속 변태점 온도 바로 위의 중간 온도로 조절한 가스 분위기 하에서 등온 유지시키는 등온 유지실을 가지고, 상기 등온 유지실의 전단에는, 상기 워크피스를 담금질 온도로 가열하는 가열실 또는 가스의 분사에 의해 가열 워크피스를 다음 단의 등온 유지실로 이송할 때까지 가능한 예비 냉각시키는 예비 냉각실을 가지고, 또한 상기 등온 유지실의 후단에는, 등온 유지시킨 후의 워크피스를 상온 이하의 온도로 급냉하는 가스 냉각실을 가지고, 각 실을 개폐 가능한 문 장치를 통하여 연속적으로 접속시키는 동시에, 워크피스를 각 실에 연속적으로 이송하고, 각 실에서 독립된 열처리를 행하는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템이므로, 예비 냉각실에서 등온 유지 온도 가까이 급냉시킬 수 있고, 등온 유지 부하를 줄여서 신속하게 등온 유지 목표 온도와 평형이 되도록 할 수 있다.

상기 예비 냉각실은, 방사열 방산량을 증가시키기 위해서, 타실에 비하여 큰 직경으로 형성되므로, 신속하고 균일하게 등온 유지 온도 근처로 냉각시킬 수 있다.

상기 등온 유지실에는, 상기 실의 일부에서 흡인된 가스를 순환시켜 다시 내부로 출력하는 순환로가 부속되어 있다. 상기 순환로는 2개로 분기되어, 한쪽의 분기관은 그 상태로 두고, 다른 분기관에는 상온 냉매를 이용한 냉각기가 배치되며, 양쪽 분기관의 합류점의 앞 또는 뒤에는 가스 순환용 팬이 배치되며, 양쪽 분기관의 한 방향 또는 양쪽에는 각 분기관을 흐르는 가스의 유량을 제어하기 위한 밸브가 개재되어, 적어도 등온 유지시에는, 상기 합류점 이후의 온도가 상기 등온 유지를 위한 목표 온도가 되도록 상기 팬의 풍량 및 상기 밸브의 개방도 등을 조절하는 컨트롤러가 설치된 경우에는, 등온 유지실에서의 냉각 부하가 커도 용이하게 대응할 수 있고, 목표 온도로의 조절성을 향상시킬 수 있고, 정확하게 온도 컨트롤 할 수 있다.

등온 유지실을 냉각시키기 위한 냉각기를, 상기 순환로 도중의 관로 중에 배치된 공기 등에 의한 냉매 튜브와, 이 튜브 내부를 통과하는 공기 등의 냉매를 순환시키는 펌프와, 상기 냉매를 외부에서 냉각시키는 수냉 장치로 구성하면, 간단한 구성으로 정확한 등온 유지를 실현할 수 있다.

순환로의 적어도 입력단에는, 상기 등온 유지 운전 개시시의 고온 돌입 가스를 상기 중간 온도로 냉각 완화하는 열용량 접촉재를 배치하면, 순환 가스의 온도를 등온 유지 온도로 하고, 온도의 균일화를 도모할 수 있으며, 용이한 제어가 가능하다.

Claims

금속 변태점 온도 바로 위의 중간 온도로 조절한 가스 분위기 하에서, 가열 워크피스(workpiece)를 등온 유지하는 등온 유지실;

상기 등온 유지실의 전단에 설치되며, 상기 워크피스를 담금질 온도로 가열하는 가열실 또는 가스의 분사에 의해 상기 워크피스를 다음 단인 등온 유지실로 보낼 때까지 가능한한 예비 냉각하는 예비 냉각실; 및

상기 등온 유지실의 후단에 설치되며, 등온 유지한 후의 상기 워크피스를 상온 이하의 온도로 급냉하는 가스 냉각실

을 포함하며,

상기 각 실은 개폐 가능한 문을 개재시켜서 연속적으로 접속되어 있으며, 상기 워크피스를 상기 각 실에 연속적으로 보내어서, 상기 각 실에서 독립적인 열처리가 행해지는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템.
제1항에 있어서,

상기 예비 냉각실은 방사열 방산량을 확대하기 위하여 다른 실보다 큰 직경으로 형성되는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템.
제1항에 있어서,

상기 등온 유지실에는, 상기 등온 유지실의 일부에서 흡인된 가스를 다시 내 부로 출력하는 2개로 분기된 순환로가 부속되어 있으며,

상기 순환로는, 한 쌍의 분기관을 가지며,

상기 한 쌍의 분기관의 하나에는, 상온 냉매를 이용한 냉각기가 배치되며,

상기 한 쌍의 분기관의 합류점의 앞 또는 뒤에는, 가스 순환용 팬이 배치되며,

상기 한 쌍의 분기관의 적어도 하나에는, 상기 한 쌍의 분기관을 흐르는 가스의 유량을 제어하기 위한 밸브가 개재되며,

적어도 등온 유지 시기에는 상기 합류점 이후의 온도가 목표 온도가 되도록 상기 팬의 풍량 및 상기 밸브의 개방도 등을 조절하는 컨트롤러가 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템.
제1항에 있어서,

상기 등온 유지실에는, 상기 등온 유지실의 일부에서 흡인된 가스를 다시 내부로 출력하여 순환풍을 통풍하는 순환로가 부속되어 있으며,

상기 순환로의 도중에는,

상기 순환풍을 가열하는 히터와,

상기 순환로를 통과하는 상기 순환풍 전체를 냉각하는 냉각기가 설치되는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템.
제4항에 있어서,

상기 냉각기는, 수냉 또는 공냉의 냉매 코일 또는 튜브를 이용하여 형성되며,

상기 냉매 코일 또는 튜브는, 상기 순환로에 배치되거나 또는 상기 순환로를 구성하는 관로 외주에 감겨 있는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템.
제4항에 있어서,

상기 냉각기는, 상기 순환로의 도중에 설치된 세관부를 공냉하는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템.
제4항에 있어서,

상기 냉각기는,

상기 순환로의 도중에 배치된 냉매 튜브와,

상기 냉매 튜브 내부를 통과하는 냉매를 순환시키는 펌프와,

상기 냉매를 외부에서 냉각하는 냉각 장치

를 포함하는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템.
제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 순환로의 적어도 입력단에는, 상기 등온 유지 운전 개시시의 고온 돌입(突入) 가스를 상기 중간 온도로 냉각 완화하는 열용량 접촉재가 배치되는 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템.
제8항에 있어서,

상기 열용량 접촉재는, 형상이 형성된 카본인 것을 특징으로 하는 연속식 금속 처리 시스템.