KR20080082221A - 등온 제어냉각장치를 이용한 강종의 등온어널링 열처리방법 - Google Patents

등온 제어냉각장치를 이용한 강종의 등온어널링 열처리방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차 및 기계부품에 사용되는 강종을 열처리하기 위한 것으로 소재의 사용 목적상 강종에 따라 등온어닐링공정 기술개발을 통하여 각 기어(gear) 강종의 최적 열처리 조건 및 최적 공정을 확립하고, 기계가공성 향상을 위한 페라이트(ferrite), 펄라이트(pearlite)의 부피분율 제어, 최종열처리 공정에서의 열처리 변형제어, 기계적 특성의 균일성 등을 위한 밴드 스트럭쳐(band structure), Bainite(베이나이트), 펄라이트(Pearlite) 뭉침의 제거를 목적으로 개발한 등온 제어냉각장치를 이용한 강종의 등온어널링 열처리방법에 관한 것이다.
열처리 장치의 1차 가열로를 가열하여 930℃~950℃ 정도로 충분히 가열시킨 1차 가열로(300)로 열처리할 제품이 통과하게 되며, 930℃ ~ 950℃의 온도를 유지한 상태에서 120분~150분 정도 가열하며,
1차 가열로(300)를 통과한 각종 소재는 등온 제어냉각장치(200)의 유입구(22)를 통해 메쉬벨트(100)을 얹혀 급냉구간(30)으로 유입되며, 제품의 기계적 성질에 악 영향을 미치는 펄라이트 조직의 생성을 피하기 위해 급냉을 하는 공정을 거치게 되는데, 소둔로(20)의 급냉구간(30)으로 유입시켜 열처리함에 있어 각각의 강종에 따라 그 시간은 다소의 분화를 두고 조절하여야하는 것으로 1차 가열이 끝남과 동시에 연속적으로 연동되는 급냉구간(30)으로 유입되며, 순환되는 냉각수는 10℃~20℃의 온도로 유지하며 왕복 순환하며, 급냉구간(30)의 내부 온도를 600℃~630℃를 유지하여 시켜 5~8분간 냉각시켜 주며, 급냉구간(30)을 통과한 소재는 균열구간(40)으로 유입시켜주며, 균열구간(40) 내부 온도를 650℃~680℃를 유지시킨 상태에서 시르코팬(60)을 통해 공기를 강제대류(41) 시켜 유입된 열처리 강종 소재는 다시 5~8분간 저온 유지를 시켜주고,
5~8분간의 작업시간이 경과하면 열처리 소재는 마지막으로 내부온도 680℃~700℃를 유지시킨 소려로로 유입시켜 120~210분간 온도를 유지시켜 열처리를 마감시켜서 됨을 특징으로 한다.

Description

등온 제어냉각장치를 이용한 강종의 등온어널링 열처리방법{Isothermal control colling device use Metal isothermal annealing heat treatment method}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 등온 제어냉각장치의 측면 단면도
도 2는 도 1에 도시된 등온 제어냉각장치의 정면 단면도
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
10. 베이스 20. 소둔 로
30. 급냉구간 40. 균열구간
50. 배기구 60. 시르코팬
70. 공기공급부 80. 급냉구간 온도장치
90. 균열구간 온도장치 100. 메쉬벨트
110. 구동부 120. 냉각수라인
130. 컨트롤 박스 200. 등온 제어냉각장치
본 발명은 자동차 및 기계부품에 사용되는 강종을 열처리하기 위한 것으로 소재의 사용 목적상 강종에 따라 등온어닐링공정 기술개발을 통하여 각 기어(gear) 강종의 최적 열처리 조건 및 최적 공정을 확립하고, 기계가공성 향상을 위한 페라이트(ferrite), 펄라이트(pearlite)의 부피분율 제어, 최종열처리 공정에서의 열처리 변형제어, 기계적 특성의 균일성 등을 위한 밴드 스트럭쳐(band structure), Bainite(베이나이트), 펄라이트(Pearlite) 뭉침의 제거를 목적으로 개발한 등온 제어냉각장치를 이용한 강종의 등온어널링 열처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 열처리 장치는 고온로와 저온로를 연결하여 열처리 하는 연속냉각처리 방식을 통해 실시하였다.
그러나, 상기 열처리 장치는 켄칭-템퍼링(Quenching-Tempering)이나 표면경화등 주로 제품의 강도, 내마모성을 향상 시키는데 초점이 맞추어져 있어, 링 기어나 주로 자동차부품에 요구되는 가공성 향상, 열처리 후의 변형량 제어, 제품의 기계적 특성향상 등에는 부족한 점이 많았고, 이러한 문제를 보완할 수 있는 높은 수준의 열처리 장치가 요구되고 있다.
그럼에도 불구하고 종래의 열처리 기술은 켄칭(quenching), 템퍼링(tempering)이나 표면경화(surface hardening)등 주로 제품의 강도, 내마모성을 향상시키는 기술에 초점이 맞추어졌으나 링 기어(ring gear)등 자동차부품의 가공성 향상, 열처리 후의 변형량 제어, 제품의 기계적 특성 향상 등을 위하여 제품의 초기 공정인 단조 후의 어널링공정의 경제성에 관심을 기울이고 있다.
현재의 열처리 기술은 켄칭(quenching), 템퍼링(tempering)에 의한 경도, 미 세조직, 변형량 제어기술은 어느정도의 수준에 도달하였으나 어널링(annealing)에 의한 열처리 기술은 단지 경도 제어 수준에 머물러 있는 실정이다.
자동차 부품의 단조품은 단조 후 어널링(annealing)이나 노멀라이징 (normalizing) 공정을 거쳐서 기계 가동 후 켄칭, 템퍼링 또는 침탄공정을 거쳐서 제품의 강도를 향상시킨 다음 최종 연마공정을 통하여 제품의 치수를 조절하는 것이 일반적인 제조공정이며, 노멀라이징 (normalizing)이나 어널링(annealing)을 통하여 미세한 페라이트(ferrite)와 펄라이트(pearlite) 조직이 생성된다.
이러한 열처리는 단조에 의해 잔류되어 있는 단조응력을 제거하는 역할을 한다.
단조응력을 제거하지 않으면 절삭 및 침탄, 도장, 도금에 많은 영향을 주게 되며, 절삭 공정에서 가공성 및 가공생산성을 저하시키며, 가공툴의 조기마모를 유발한다.
또한, 침탄시 변형 또는 크랙과 같은 결함이 나타나며, 침탄 소입능력을 나쁘게 하며, 최종 기어의 소음문제, 내구성을 해치게 된다.
이와 같은 일반적인 공정 중에서 제품의 가공성, 최종제품의 기계적 특성 그리고 최종 연마 등에 영향을 미치는 중요한 공정으로 단조 후의 어널링 공정이 크게 부각되고 있고 있는 실정이다.
이와 같은 이유로 제품의 가공성, 최종제품의 기계적 특성 그리고 최종연마등에 영향을 미치는 중요한 공정으로 단조의 어널링공정이 크게 부각되고 있으며, 제품의 가공비, 기계적 특성 등에 직접적인 영향을 미치므로 자동차 부품의 제조원 가 절감에 있어서 중요한 변수로 대두 되고 있다.
그러나 현재의 등온 어닐링은 노멀라이징 후 템퍼링을 실시하는 공정을 사용하여 변형된 등온어닐링을 실시함으로 서 등온열처리의 이론적 근거를 확보하지 못하여 경도, 조직의 불균일한 품질을 생산하고 있는 실정이다.
종래 자동차용기어등은 침탄부품으로서 열간단조용 저탄소합금강, Cr-Mo강, Ni-Cr-Mo강 및 고탄소강이 사용되고 있으나, 통상의 노말라이징 또는 어닐링에 의한 연화(150~180Hv)가 어렵고, 냉각중 베이나이트(bainite)조직의 출현으로 가공성이 악화되어 가공 생산성에 많은 문제점을 가지고 있다.
따라서 노말라이징 또는 어닐링처리에 의한 미세한 페라이트와 펄라이트 조직을 얻기 위해서 오스테나이트화 온도에서 일정 시간 동안 가열한 후 600~700℃에서 등온어닐링 공정이 요구되는 것으로, 종래 대부분의 열처리공정에서 고온로와 저온로를 연결하여 연속냉각처리방식에 의한 열처리를 실시하므로서 조직의 60%이상이 베이나이트(bainite)조직을 형성시켜 그 후 기계가공성을 악화시키고, 이어서 조직의 불균일 때문에 침탄의 불균일이 일어나 변형 및 크랙의 원인이 되고 있다.
기존 등온 어닐링으로 발생되는 조직불균열의 문제점으로는 다음과 같다.
펄라이트(pearlite) + 페라이트(ferrite)의 부피분율의 불균형으로 인한 가공성 저하와, 단조작업시 발생한 단류선이 불균일한 냉각으로 인한 밴드 스트럭쳐(band structure) 과다 석출, 펄라이트(pearlite) + 페라이트(ferrite)의 뭉침 과다로 인한 가공 후 침탄 열처리시 변형 발생과, 베이나이트(bainite) 및 초석 페라이트로 인한 잔류 오스테나이트의 증가로 인한 기어(gear) 치절부의 폐 팅(petting) 현상 발생 등이 있다.
본 기술개발을 통하여 기존 등온 어닐링 공정으로 발생되는 결함을 개선하고, 열처리 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 품질을 획득함으로써 국제 경쟁력을 확보할 수 있으며, 국내 열처리업계로의 파급시 국내 기술수준의 국제적 수준으로 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 제반 요구사항을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 기계 가공성 향상을 위한 페라이트와 펄라이트의 부피분을 제어, 최종열처리 공정에서의 열처리 변형제어, 기계적 특성의 균일성 등을 위한 밴드 스트럭쳐를 제거하여 제품의 품질 향상 및 제조원가를 절감할 수 있는 등온 제어냉각장치를 제공함에 있는 것으로, 등온어닐링공정 기술개발을 통하여 각 기어(gear) 강종의 최적 열처리 조건 및 최적 공정을 확립하고, 기계가공성 향상을 위한 페라이트(ferrite), 필라이트(pearite)의 부피분율 제어, 최종열처리 공정에서의 열처리 변형제어, 기계적 특성의 균일성 등을 위한 밴드 스트럭쳐(band structure), Bainite(베이나이트), 펄라이트(pearlite) + 페라이트(ferrite) 뭉침의 제거를 목적으로 개발한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 등온 제어냉각장치를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 등온 제어냉각장치를 도시한 것으로, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 등온 제어냉각장치의 측면 단면도를, 도 2는 도 1에 도시된 등온 제어냉각장치의 정면 단면도를 각각 나타낸 것이다.
상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 등온 제어냉각장치(200)는 베이스(10)와, 급냉구간(30)과 균열구간(40)으로 구성된 소둔로(20)와, 배기구(50)와, 시르코팬(60)과, 공기공급부(70)와, 냉각수 라인(120)과, 급냉구간 온도측정 장치(80)와 균열구간 온도측정 장치(90)와, 메쉬벨트(100)와 구동부(110)와 컨트롤 박스(130)를 포함하고 있다.
상기 베이스(10)는 강판과 형강으로 만든 구조물로 소둔로(20)가 얹혀지게 되는 장치로, 그 내부는 소둔로(20)를 지탱할 수 있는 지지대(13)와 소둔로(20) 내부의 온도를 높일 수 있는 전열선(11,12)을 포함하고 있다.
상기 소둔로(20)는 상기 베이스(10) 상부에 얹혀지며, 강판과 형강으로 만든 구조물로 선단은 1차 가열로(300)를 지난 제품이 유입되는 유입구(22)가, 후단은 소려로로 제품이 넘어갈 수 있도록 된 유출구(23)로 되어 있으며, 내부는 내화물(21,24)로 충진되어 내부 온도의 반출을 차단할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 소둔로(20) 내부 양 옆면 내화물(31,41)의 외벽 바깥쪽으로 빈 공간(121)을 확보하여, 냉각수 라인(120)이 형성되어 있으며, 소둔로(20) 내부 양 옆면의 내화물(31,41)에는 전열선(33,43)이 돌출되어 부착되어, 온도를 높일 수 있도록 되어있으며, 그 양 옆면 내화물(31,41) 하부에는 복수 개의 구멍(32,42)이 형 성되어, 온도 조절시 내화물(31,41) 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간(121)과 공기가 유통되어 빠르게 냉각 시킬 수 있도록 되어있으며, 소둔로(20) 내부는 2개의 구간으로 나누어져, 그 2개 구간은 서로 상이한 온도로 조절 가능한 급냉구간(30)과 균열구간(40)으로 되어있다.
상기 배기구(50)는 상기 소둔로(20) 상부면에 위치하되 급냉구간(30) 중앙에 관통하여 위치하며, 급냉구간(30) 내부의 뜨거운 공기를 흡입하여 외부로 배출하여, 급냉구간(30) 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나로 사용된다.
상기 시르코팬(60)은 상기 소둔로(20) 상부면에 위치하되, 균열구간(40) 중앙에 관통하여 위치하며, 균열구간(40) 내부의 공기를 강제대류(41) 시킴으로써 내부를 고루 가열되도록 한다.
상기 공기공급부(70)는 상기 베이스(10) 하부에 위치하며, 외부로부터 단절된 일정한 빈 공간(76,77)을 확보하되, 상기 소둔로(20) 내부와는 관통된 복수개의 관통공(74,75)을 형성하여, 급기(71)를 통해 외부 공기를 내부로 흡입하여, 복수개의 브로아(72,73)를 이용하여 흡입한 공기를 관통공(73)으로 불어넣어 상기 소둔 로(20) 내부의 내화물(23)에 형성된 복수개의 구멍(25)으로 공기가 유통되어, 소둔로(20) 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나로 사용된다.
상기 냉각수 라인(120)은 상기 소둔로(20) 내부의 온도를 냉각시키는 온도조절 수단의 하나로, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 소둔로(20) 내부의 내화물(21,31) 외벽 바깥쪽으로 형성된 빈 공간(121)으로, 소둔로(20) 외부에서 파이프가 들어와 수평방향으로 지그재그 모양으로 형성되어 다시 외부로 나갈 수 있도록 구성되며, 그 파이프 속으로 물이 순환할 수 있도록 되어있다.
상기 온도측정 장치는 상기 소둔로(20)의 급냉구간(30)과 균일구간(40)의 내부 온도를 측정하는 급냉구간 온도측정 장치(80)와 균일구간 온도측정 장치(90)로 되어있다.
상기 메쉬벨트(100)는 상기 소둔로(20) 선단의 유입구(22)로 들어가는 제품을 얹혀 후단의 유출구(23)로 배출할 수 있도록 되어, 회전하도록 되어있다.
상기 구동부(110)는 상기 소둔로(20) 하부에 설치된 구동모터(111)를 통하여 메쉬벨트(100)를 회전시키도록 되어있다.
상기 컨트롤 박스(130)는 상기 온도 조절의 수단인 전열선(11,12,33,43)과, 배기구(50)와, 공기공급부(70)와 냉각수 라인(120)과, 제품이 상기 소둔로(20) 내부를 통과하면서 열처리 되는 시간이 결정되는 구동부(110)의 구동모터(111) 회전속도를 조절하고 관리할 수 있도록 되어있다.
상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시 예에 따른 등온 제어냉각장치(200)는 다음과 같이 동작한다.
그 실시 예로 SCM822HVSI와 SCM920HVSI, SCR420HB의 강종에 있어서 열처리 방법으로는 다음과 같다.
열처리 장치의 1차 가열로를 가열하여 930℃~950℃ 정도로 충분히 가열시킨 1차 가열로(300)로 열처리할 제품이 통과하게 되며, 930℃ ~ 950℃의 온도를 유지한 상태에서 120분~150분 정도 가열한다.
상기 1차 가열로(300)를 통과한 가열된 제품은 등온 제어냉각장치(200)의 유 입구(22)로 들어가게 된다.
여기서, 상기 가열된 제품이 메쉬벨트(100)을 얹혀 급냉구간(30)으로 유입되며, 제품의 기계적 성질에 악 영향을 미치는 펄라이트 조직의 생성을 피하기 위해 급냉을 하는 공정을 거치게 되는데, 소둔로(20)의 급냉구간(30)으로 유입시켜 열처리함에 있어 각각의 강종에 따라 그 시간은 다소의 분화를 두고 조절하여야하는 것으로 1차 가열이 끝남과 동시에 연속적으로 연동되는 급냉구간(30)으로 유입되는 것이다.
이때, 급냉을 하기 위해서는 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 전열선(11,33)과, 배기부(50)와, 공기공급부(70)와, 냉각수라인(120)을 각각 제어하는데, 그 급냉 방식은 냉각수라인(120)으로 순환되는 냉각수는 10℃~20℃의 온도로 유지하며 왕복 순환한다.
상기 공기공급부(70)의 급기(71)로부터 외부 공기를 흡입하여 다수의 브로아(72)를 통해 흡입한 공기를 상기 베이스(10)에 관통된 관통공(74)과 소둔로(20) 내부의 양옆면 내화물(31) 하부에 형성된 구멍(32)으로 불어 넣어, 급냉구간(30)으로 공기를 유입시킨다.
상기처럼 유입되는 공기는 냉각수라인(120)에 의해 식혀진 공기가 유통되며, 상기 배기구(50)는 내부의 공기를 흡입하여, 외부로 배출하게 되며, 이러한 방식으로 급냉구간(30)의 내부 온도를 600℃~630℃를 유지하여 1차 가열로(300)의 온도보다 급격하게 내려 1차 가열된 열처리 소재를 급냉 시키는 것이다.
상기 급냉구간(30)에서는 내부 온도가 600℃~630℃를 유지하여 5~8분간 냉각 시켜준다.
상기와 같이 냉각수를 사용함에 있어 냉각수를 순환시켜 주면 제1소둔로의 내부 온도는 냉각수에 의해 분당 80℃~100℃ 까지 급속히 냉각되며 온도가 내려가 930℃ ~ 950℃의 1차 가열로(300) 내부 온도를 600℃~630℃에 도달하도록 한 것이다.
이 급냉구간(30)을 통과한 제품은 균열구간(40)으로 유입된다.
상기의 균열구간(40) 내부 온도를 650℃~680℃를 유지시킨 구간으로 균열구간(40) 역시 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 상기 급냉구간(30)의 방식으로 제어를 하되, 온도를 650℃~680℃로 균일하게 온도를 유지되게 제어하며, 그 내부는 시르코팬(60)을 통해 공기를 강제대류(41) 시킴으로써 열을 골고루 전달시킨다.
균열구간(40)에 유입된 열처리 강종 소재는 다시 5~8분간 저온 유지를 시켜준다.
이 균열구간(40)을 통과한 제품은 등온 제어냉각장치(200)의 유출구(28)를 통하여, 소려로(400)로 넘어가 최종 열처리 된다.
상기의 균열구간(40)에서 저온유지를 위해 5~8분간의 작업시간이 경과하면 열처리 소재는 마지막으로 내부온도 680℃~700℃를 유지시킨 소려로로 유입시켜 120~210분간 온도를 유지시켜 열처리를 마감시킨다.
상기와 같은 열처리 강종은 SCM822HVSI와 SCM920HVSI, SCR420HB로 열과 냉각, 송풍과정을 모두 거치는 열처리 과정으로 처리된다.
상기와 같은 본 발명의 다른 실시 예로서 SCR420HB의 강종에 있어서는 다음과 열처리하게 된다.
열처리 장치의 1차 가열로를 가열하여 930℃ ~ 950℃정도로 충분히 가열시킨 1차 가열로(300)로 열처리할 제품이 통과하게 되며, 930℃ ~ 950℃의 온도를 유지한 상태에서 90분~120분 정도 가열한다.
상기 1차 가열로(300)를 통과한 가열된 제품은 등온 제어냉각장치(200)의 유입구(22)로 들어가게 된다.
여기서, 상기 가열된 제품이 메쉬벨트(100)을 얹혀 급냉구간(30)으로 유입되며, 제품의 기계적 성질에 악 영향을 미치는 펄라이트 조직의 생성을 피하기 위해 급냉을 하는 공정을 거치게 되는데, 소둔로(20)의 급냉구간(30)으로 유입시켜 열처리함에 있어 1차 가열이 끝남과 동시에 연속적으로 연동되는 급냉구간(30)으로 유입되는 것이다.
이때, 급냉을 하기 위해서는 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 전열선(11,33)과, 배기부(50)와, 공기공급부(70)와, 냉각수라인(120)을 각각 제어하는데, 그 급냉 방식은 냉각수라인(120)으로 순환되는 냉각수는 10℃~20℃의 온도로 유지하며 왕복 순환한다.
상기 공기공급부(70)의 급기(71)로부터 외부 공기를 흡입하여 다수의 브로아(72)를 통해 흡입한 공기를 상기 베이스(10)에 관통된 관통공(74)과 소둔로(20) 내부의 양 옆면 내화물(31) 하부에 형성된 구멍(32)으로 불어 넣어, 급냉구간(30)으로 공기를 유입시킨다.
상기처럼 유입되는 공기는 냉각수라인(120)에 의해 식혀진 공기가 유통되며, 상기 배기구(50)는 내부의 공기를 흡입하여, 외부로 배출하게 되며, 이러한 방식으로 급냉구간(30)의 내부 온도를 600℃~620℃를 유지하여 1차 가열로(300)의 온도보다 급격하게 내려 1차 가열된 열처리 소재를 급냉 시키는 것이다.
상기 급냉구간(30)에서는 내부 온도가 600℃~620℃를 유지하여 3~6분간 냉각시켜준다.
상기와 같이 냉각수를 사용함에 있어 냉각수를 순환시켜 주면 제1소둔로의 내부 온도는 냉각수에 의해 분당 80℃~100℃ 까지 급속히 냉각되며 온도가 내려가 930℃ ~ 950℃의 1차 가열로(300) 내부 온도를 600℃~620℃에 도달하도록 한 것이다.
이 급냉구간(30)을 통과한 제품은 균열구간(40)으로 유입된다.
상기의 균열구간(40) 내부 온도를 580℃~620℃를 유지시킨 구간으로 균열구간(40) 역시 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 상기 급냉구간(30)의 방식으로 제어를 하되, 온도를 580℃~620℃로 균일하게 온도를 유지되게 제어하며, 그 내부는 시르코팬(60)을 통해 공기를 강제대류(41) 시킴으로써 열을 골고루 전달시킨다.
균열구간(40)에 유입된 열처리 강종 소재는 다시 3~6분간 저온 유지를 시켜준다.
이 균열구간(40)을 통과한 제품은 등온 제어냉각장치(200)의 유출구(28)를 통하여, 소려로(400)로 넘어가 최종 열처리 된다.
상기의 균열구간(40)에서 저온유지를 위해 5~8분간의 작업시간이 경과하면 열처리 소재는 마지막으로 내부온도 680℃~700℃를 유지시킨 소려로로 유입시켜 120~210분간 온도를 유지시켜 열처리를 마감시킨다.
상기와 같은 열처리 강종은 SCR420HB로 열과 냉각, 송풍과정을 모두 거치는 열처리 과정으로 처리된다.
상기와 같은 본 발명의 다른 실시 예로서 CSS4136의 강종에 있어서는 다음과 열처리하게 된다.
열처리 장치의 1차 가열로를 가열하여 930℃ ~ 950℃정도로 충분히 가열시킨 1차 가열로(300)로 열처리할 제품이 통과하게 되며, 930℃ ~ 950℃의 온도를 유지한 상태에서 120분~150분 정도 가열한다.
상기 1차 가열로(300)를 통과한 가열된 제품은 등온 제어냉각장치(200)의 유입구(22)로 들어가게 된다.
여기서, 상기 가열된 제품이 메쉬벨트(100)을 얹혀 급냉구간(30)으로 유입되며, 제품의 기계적 성질에 악 영향을 미치는 펄라이트 조직의 생성을 피하기 위해 급냉을 하는 공정을 거치게 되는데, 1차 가열이 끝남과 동시에 연속적으로 연동되는 급냉구간(30)으로 유입되는 것이다.
이때, 급냉을 하기 위해서는 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 전열선(11,33)과, 배기부(50)와, 공기공급부(70)를 각각 제어하는데, 그 급냉 방식은 배기관(50)의 조절에 의해 제어된다.
또한, 상기 공기공급부(70)의 급기(71)로부터 외부 공기를 흡입하여 다수의 브로아(72)를 통해 흡입한 공기를 상기 베이스(10)에 관통된 관통공(74)과 소둔로(20) 내부의 양 옆면 내화물(31) 하부에 형성된 구멍(32)으로 불어 넣어, 급냉구간(30)으로 공기를 유입시킨다.
이러한 방식으로 급냉구간(30)의 내부 온도를 600℃~630℃를 유지하여 1차 가열로(300)의 온도보다 급격하게 내려 1차 가열된 열처리 소재를 급냉 시키는 것이다.
상기 급냉구간(30)에서는 내부 온도가 600℃~630℃를 유지하여 5~8분간 냉각시켜준다.
상기와 같이 냉각수를 사용함에 있어 냉각수를 순환시켜 주면 제1소둔로의 내부 온도는 배기관의 순환에 의해 분당 40℃~60℃ 까지 급속히 냉각되며 온도가 내려가 930℃ ~ 950℃의 1차 가열로(300) 내부 온도를 600℃~630℃에 도달하도록 한 것이다.
이 급냉구간(30)을 통과한 제품은 균열구간(40)으로 유입된다.
상기의 균열구간(40) 내부 온도를 650℃~680℃를 유지시킨 구간으로 균열구간(40) 역시 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 상기 급냉구간(30)의 방식으로 제어를 하되, 온도를 650℃~680℃로 균일하게 온도를 유지되게 제어하며, 그 내부는 시르코팬(60)을 통해 공기를 강제대류(41) 시킴으로써 열을 골고루 전달시킨다.
균열구간(40)에 유입된 열처리 강종 소재는 다시 8~12분간 저온 유지를 시켜준다.
이 균열구간(40)을 통과한 제품은 등온 제어냉각장치(200)의 유출구(28)를 통하여, 소려로(400)로 넘어가 최종 열처리 된다.
상기의 균열구간(40)에서 저온유지를 위해 8~12분간의 작업시간이 경과하면 열처리 소재는 마지막으로 내부온도 660℃~680℃를 유지시킨 소려로로 유입시켜 150~180분간 온도를 유지시켜 열처리를 마감시킨다.
상기와 같은 열처리 강종은 CSS4136로 열과 송풍과정을 거치는 열처리 과정으로 처리된다.
상기와 같이 급냉구간(30)이나 균열구간(40)의 온도조절은 강종의 특징에 따라 달라질 수 있으며, 온도조절하는 방법 또한 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 전열선(11,12,33,43), 공기공급부(70), 냉각수라인(120), 배기구(50)중 하나 또는 복수개를 조합하여 사용할 수도 있으며, 급냉구간(30)과 균열구간(40)을 통과하는 시간도 강종의 특징에 따라, 컨트롤 박스(130)의 제어를 통해 구동부(110)의 구동모터(111)를 제어하여 회전속도를 조절하면서 사용한다.
또한, 상기 냉각수라인(120)의 사용여부에 따라 제품의 식는 온도차가 상당히 크며, 이는 제품의 기계적 성질을 결정짓는데 큰 요인이 되는데, 냉각수라인(120)을 사용시에는 제품이 분당 80℃~100℃로 식으며, 사용하지 않을 경우 분당 40℃~60℃로 식으며, 이는 강종의 특징에 따라 사용 여부가 결정된다.
이상에서와 같이 본 발명은 기계 가공성 향상을 위한 페라이트와 펄라이트의 부피분을 제어, 최종열처리 공정에서의 열처리 변형제어, 기계적 특성의 균일성 등을 위한 밴드 스트럭쳐를 제거하여 제품의 품질 향상 및 제조원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것이며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

  1. 열처리 장치의 1차 가열로를 가열하여 930℃~950℃ 정도로 충분히 가열시킨 1차 가열로(300)로 열처리할 제품이 통과하게 되며, 930℃ ~ 950℃의 온도를 유지한 상태에서 120분~150분 정도 가열하며,
    1차 가열로(300)를 통과한 각종 소재는 등온 제어냉각장치(200)의 유입구(22)를 통해 메쉬벨트(100)을 얹혀 급냉구간(30)으로 유입되며, 제품의 기계적 성질에 악 영향을 미치는 펄라이트 조직의 생성을 피하기 위해 급냉을 하는 공정을 거치게 되는데, 소둔로(20)의 급냉구간(30)으로 유입시켜 열처리함에 있어 각각의 강종에 따라 그 시간은 다소의 분화를 두고 조절하여야하는 것으로 1차 가열이 끝남과 동시에 연속적으로 연동되는 급냉구간(30)으로 유입되며, 순환되는 냉각수는 10℃~20℃의 온도로 유지하며 왕복 순환하며, 급냉구간(30)의 내부 온도를 600℃~630℃를 유지하여 시켜 5~8분간 냉각시켜 주며, 급냉구간(30)을 통과한 소재는 균열구간(40)으로 유입시켜주며, 균열구간(40) 내부 온도를 650℃~680℃를 유지시킨 상태에서 시르코팬(60)을 통해 공기를 강제대류(41) 시켜 유입된 열처리 강종 소재는 다시 5~8분간 저온 유지를 시켜주고,
    5~8분간의 작업시간이 경과하면 열처리 소재는 마지막으로 내부온도 680℃~700℃를 유지시킨 소려로로 유입시켜 120~210분간 온도를 유지시켜 열처리를 마감시켜서 된 등온 제어냉각장치를 이용한 강종의 등온어널링 열처리방법.
  2. 열처리 장치의 1차 가열로를 가열하여 930℃~950℃ 정도로 충분히 가열시킨 1차 가열로(300)로 열처리할 제품이 통과하게 되며, 930℃ ~ 950℃의 온도를 유지한 상태에서 120분~150분 정도 가열하며,
    1차 가열로(300)를 통과한 각종 소재는 등온 제어냉각장치(200)의 유입구(22)를 통해 메쉬벨트(100)을 얹혀 급냉구간(30)으로 유입되며, 제품의 기계적 성질에 악 영향을 미치는 펄라이트 조직의 생성을 피하기 위해 급냉을 하는 공정을 거치게 되는데, 소둔로(20)의 급냉구간(30)으로 유입시켜 열처리함에 있어 각각의 강종에 따라 그 시간은 다소의 분화를 두고 조절하여야하는 것으로 1차 가열이 끝남과 동시에 연속적으로 연동되는 급냉구간(30)으로 유입되며, 순환되는 냉각수는 10℃~20℃의 온도로 유지하며 왕복 순환하며, 급냉구간(30)의 내부 온도를 600℃~620℃를 유지하여 시켜 3~6분간 냉각시켜 주며, 급냉구간(30)을 통과한 소재는 균열구간(40)으로 유입시켜주며, 균열구간(40) 내부 온도를 580℃~620℃를 유지시킨 상태에서 시르코팬(60)을 통해 공기를 강제대류(41) 시켜 유입된 열처리 강종 소재는 다시 3~6분간 저온 유지를 시켜주고,
    3~6분간의 작업시간이 경과하면 열처리 소재는 마지막으로 내부온도 600℃~650℃를 유지시킨 소려로로 유입시켜 120~150분간 온도를 유지시켜 열처리를 마감시켜서 된 등온 제어냉각장치를 이용한 강종의 등온어널링 열처리방법.
  3. 열처리 장치의 1차 가열로를 가열하여 930℃~950℃ 정도로 충분히 가열시킨 1차 가열로(300)로 열처리할 제품이 통과하게 되며, 930℃ ~ 950℃의 온도를 유지한 상태에서 120분~150분 정도 가열하며,
    1차 가열로(300)를 통과한 각종 소재는 등온 제어냉각장치(200)의 유입구(22)를 통해 메쉬벨트(100)을 얹혀 급냉구간(30)으로 유입되며, 제품의 기계적 성질에 악 영향을 미치는 펄라이트 조직의 생성을 피하기 위해 급냉을 하는 공정을 거치게 되는데, 소둔로(20)의 급냉구간(30)으로 유입시켜 열처리함에 있어 각각의 강종에 따라 그 시간은 다소의 분화를 두고 조절하여야하는 것으로 1차 가열이 끝남과 동시에 연속적으로 연동되는 급냉구간(30)으로 유입되며, 급냉구간(30)의 내부 온도를 600℃~630℃를 유지하여 시켜 5~8분간 냉각시켜 주며, 급냉구간(30)을 통과한 소재는 균열구간(40)으로 유입시켜주며, 균열구간(40) 내부 온도를 650℃~680℃를 유지시킨 상태에서 시르코팬(60)을 통해 공기를 강제대류(41) 시켜 유입된 열처리 강종 소재는 다시 8~12분간 저온 유지를 시켜주고,
    8~12분간의 작업시간이 경과하면 열처리 소재는 마지막으로 내부온도 660℃~680℃를 유지시킨 소려로로 유입시켜 150~180분간 온도를 유지시켜 열처리를 마감시켜서 된 등온 제어냉각장치를 이용한 강종의 등온어널링 열처리방법.
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