KR20080090059A - 열처리실의 롤러를 개별 정,역으로 구동하도록 한 직선형 열처리로(爐) - Google Patents

Abstract

본 발명은 산업용으로 사용되는 직선형 열처리로(爐)에 관한 것으로, 열처리할 소재를 예열하는 예열실과, 예열한 소재를 열처리하기 위한 열처리실과, 열처리실에서 열처리된 소재를 소입경화(hardening) 하기 위한 소입실을 각각 폐쇄된 직선형으로 구성하고 예열실과 열처리실, 소입실의 하스롤러(hearth roller)를 각각 독립된 구동모터에 의해 정방향 또는 역방향으로 개별적으로 구동하도록 구성하여 각 실의 진행속도를 열처리 상태에 따라 마음대로 조절하도록 구성함으로써 소재의 침탄 상태가 고르고 완벽하게 이루어져 보다 양질의 제품을 얻도록 함에 그 목적을 둔 것으로, 직선형 열처리로를 구성함에 있어서, 예열실(10)과 열처리실(20) 소입실(30)을 직선형으로 구성하되, 상기 예열실(10)은 외부와 차단하는 장입문(11)과 열처리실(20)과 구획되는 제1파티션도어(12)로 하나의 밀폐된 공간을 형성하고 내부 온도를 가열하는 히터(13)를 구성하며, 그 바닥에는 소재(50)를 이송하기 위한 하스롤러(14)를 각각 독립된 구동모터(100)로 개별로 정역 회전하도록 구성하고, 상측에는 예열실(10) 내부의 온도 및 가스분위기 균일하게 하는 순환팬(15)을 구성한 것과, 상기 열처리실(20)은 상기 예열실(10)과 구획되는 제1파티션도어(12)와 소입실(30)과 구획되는 제2파티션도어(32)로 독립된 밀폐공간을 형성하고 내부 온도를 가열하는 히터(23)를 구성하고, 그 바닥에는 소재(50)를 이송하기 위한 하스롤러(24)를 모두가 각각 독립된 구동모터(100)로 개별로 정,역회전하도록 구성하며, 상측에는 열처리실(20) 내부의 온도 및 분위기가스를 균일하게 확산하도록 분 위기가스를 강제 대류 시키기 위한 순환팬(25)을 구성한 것과, 상기 소입실(30)은 열처리실(20)과 구획된 제2파티션도어(32)와 배출문(31)에 의하여 밀폐되는 공간을 형성하고, 소재(50)를 변태온도의 상태로 유지하기 위한 히터(33)를 구성하며, 그 바닥에는 소재(50)를 이송하기 위한 하스롤러(34)를 모두가 각각 독립된 구동모터(100)로 개별로 정역 회전하도록 구성하며 상측에는 소입실(30) 내부의 온도 및 분위기가 균일하게 하기위하여 분위기가스를 강제 대류 시키기 위한 순환팬(25)을 구성 한 것으로 이루어져서 각 실의 진행속도를 열처리 상태에 따라 마음대로 개별조절이 가능하여 사이클 변경시의 로스타임이 줄어들고 연속적인 진행을 위한 공 트레이의 장입이 필요 없으며, 무엇보다도 트레이의 진행속도를 열처리 상태에 따라 개별 조절이 가능하도록 구성함으로서 소재의 침탄 상태가 고르고 완벽하게 이루어져 열처리 상태가 뛰어난 제품을 얻을 수 있는 신규하고도 유용한 발명이다.

예열실, 열처리실, 소입실, 하스롤러, 욕조, 구동모터

Description

열처리실의 롤러를 개별 정,역으로 구동하도록 한 직선형 열처리로(爐){The straight line style heat treatment chamber that do to run roller of the heat treatment room for forward or backward individually}

도 1은 종래 일반적인 직선형열처리로의 구성 상태 예시도.

도 2는 본 발명의 구성 상태 예시도.

도 3은 본 발명의 요부인 하스롤러 구성 상태 예시도.

도 4는 본 발명을 실시하는 구성 상태 예시도.

<도면 각 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 예열실. 11: 장입문. 12: 제1파티션도어.

20: 열처리실. 25: 순환팬.

30: 소입실. 31: 배출문. 32: 제2파티션도어.

13,23,33: 히터. 14,24,34: 하스롤러. 15,35: 순환팬.

36: 욕조. 37: 교반기. 38: 실린더.

50: 소재. 60: 소재장입장치. 70: 소재인출장치.

100: 구동모터.

본 발명은 산업용으로 사용되는 직선형 열처리로(爐)에 관한 것으로, 열처리할 소재를 예열하는 예열실과, 예열한 소재를 열처리하기위한 열처리실과, 열처리실에서 열처리된 소재를 소입경화(hardening) 하기위한 소입실을 각각 폐쇄된 직선형으로 구성하고 예열실과 열처리실, 소입실의 하스롤러(Hearth roller)를 각각 독립된 구동모터에 의하여 정,역방향으로 개별구동 하도록 구성하여, 각 실의 진행속도를 열처리 상태에 따라 마음대로 조절하도록 구성함으로써, 소재의 침탄 상태가 고르고 완벽하게 이루어져 보다 양질의 제품을 얻도록 함에 그 목적을 둔 것이다.

인류 문명의 발전에 커다란 기여를 한 것은 금속을 발견하여 이를 다양한 도구로 사용함에 있다고 할 수 있다.

따라서 모든 인류는 금속을 다루는 기술을 개발하여 발전시켰으며, 그 중 가장 중요한 것이 금속의 성질을 다루는 열처리 과정이라고 할 수 있다. 이와 같은 열처리 방법을 실행함에 있어서는 열처리할 소재를 사용자가 원하는 성질을 얻기 위하여 가열하여 금속의 조직이 재결정되는 상태가 되도록 하고, 이때 금속의 조직내부에 다양한 성분을 침투시켜서 원하는 조직을 얻은 다음 상기한 조직이 사용용도에 알맞게 형성되도록 소입경화(hardening)하거나 소입(quenching), 또는 소둔(annealing)하는 과정으로 이루어진다.

이와 같은 열처리 과정에서 보다 양질의 소재를 얻기 위하여 탄소가스 등 다른 성분을 조직내부에 침투시키는 열처리실과 열처리된 소재를 냉각시키는 과정에서 마르텐사이트변태(무확산변태)와 급랭시키는 냉각제의 온도를 다소 높게 하여 변태가 완료되기까지 시간이 걸린다는 오스트템프링변태(확산변태) 등이 있다. 또한 소재 열처리에 있어서도 등온 어닐링이란 기술이 사용되는데, 이는 강의 적절한 가공성을 확보하기 위해 로(爐) 내에서 서서히 냉각시키는 대신에 일정 온도(A1변태점에서 S곡선의 코부분 사이까지) 급랭시킨 후 그 온도를 일정시간 유지시키는 기술이다.

이러한 등온변태기술은 일정온도까지 급랭만 시키는 연속적인 냉각 방법보다 균일한 품질을 얻을 수 있다는 점에서 많이 사용된다. 특히 오스템퍼링의 경우 품질이 안정된다는 점 이외에 베이나이트라고 하는 연속냉각에서는 얻기 힘든 특이한 조직을 만들 수 있다는 특징이 있다. 이 베이나이트는 미세 펄라이트의 일종으로 마르텐사이트 변태와 같은 격자의 왜곡을 일으키지 않으므로 변형이 크게 줄어들면서도 마르텐사이트에 버금가는 높은 경도를 얻을 수 있어서 그 용도가 증가하고 있다. 이 베이나이트는 350℃이상에서 변태시켜 얻을 수 있는 상부 베이나이트와 그 이하에서 얻을 수 있는 하부 베이나이트로 나눈다. 상부 베이나이트는 경도는 다소 떨어지지만 우수한 스프링 성질로 인해 탄성을 필요로 하는 부품(클립, 스프링 왓샤, 스냅 링 등)에 사용되고, 하부 베이나이트는 스프링 성질도 유지하면서 경도도 높아서 충격을 많이 받는 내구성 부품에 많이 사용된다.

이와 같은 모든 열처리에 있어서는 소재를 일정한 온도로 가열하여 완벽한 재결정 조직을 이루어내기 위한 한 수단으로 그 상태를 유지하여야 하는 과정이 매우 중요하다.

따라서 열처리로 내부의 고온으로 인하여 열처리로 내부에 설치 구성되어서 소재를 이송하는 컨베이어 롤러는 고열에 변형되지 않으면서도 소재의 열처리 상태에 따라서 소재를 전진 시키거나 로 내부에 그대로 위치시키도록 하는 매우 중요한 역할을 하게 된다. 즉 열처리로를 구성하는 롤러를 예열실과 열처리실 소입실로 구분하고 이들 내부에 설치된 롤러를 단일 모터로 동시에 회전하도록 하는 것이 있었으나 이는 소재의 열처리 상태에 상관없이 일정한 속도로 전진되어 모든 과정을 동과하게 됨으로서 소재의 크기와 로 내부의 분위기 변형에 따른 적응을 하지 못하여 불량 발생의 원인이 되었다.

여기서 발전한 것으로 상기 예열실과 열처리실, 소입실을 각각 구획하고 이들 구획된 부분을 하나의 그룹으로 구성하여 이들을 각각 단일모터로 구동하도록 한 것이 있었으나 이 또한 각 실의 개별적인 조건에 맞추기 위하여 기다리는 시간과 전진하는 시간이 일치되지 않음에 따라 고온으로 인한 롤러의 처짐 등의 변형이 발생하며, 소재를 담은 트레이의 크기에 상관없이 항상 전체의 롤러가 동시에 회동하면서 일정한 속도로 이동하기 때문에 소재의 열처리로 내부에 머무는 시간을 제어하는데 많은 문제점이 있었으며, 특히 소재를 재결정 온도로 가열하여 새로운 성분을 침투시키는 열처리 과정을 수행하는 열처리단계와 열처리된 소재를 변태온도로 유지하면서 조직을 변태하여 성질을 변형하기위한 소입단계를 수행하는데 따른 많은 문제점으로 공 트레이의 장입을 필요로 함은 물론, 로내 소재의 이송속도의 제어가 불가능하여 사이클 변경시의 로스타임이 길어지는 등으로 인하여 실제로 얻고자하는 성질의 소재를 얻지 못하여 불량을 발생하는 예가 허다하였다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출 된 것으로, 산업용으로 사용되는 직선형 열처리로(爐)를 구성함에 있어서, 열처리할 소재를 예열하는 예열실과, 예열한 소재를 열처리하기위한 열처리실과, 열처리된 소재를 소입경화(hardening) 하기위한 소입실을 각각 폐쇄된 직선형으로 구성하고 예열실과 열처리실 소입실의 하스롤러(Hearth roller)를 각각 독립된 구동모터에 의하여 정,역 방향으로 개별구동 하도록 구성하여 각 실의 진행속도를 열처리 사양에 따라 마음대로 조절하도록 구성함으로서 소재의 침탄 상태가 고르고 완벽하게 이루어져 보다 양질의 제품을 얻도록 하였다.

상기한 본 발명의 기술 구성을 살펴보면 다음과 같다.

첨부된 도2와 도3에서와 같이 본 발명에서는 예열실(10)과 열처리실(20) 소입실(30)을 직선형으로 구성하되, 여기서 예열실(10)은 소재(50)를 장입시키는 장입구를 외부와 차단하는 장입문(11)과 열처리실(20)과 구획되는 제1파티션도어(12)로 하나의 밀폐된 공간을 형성하고, 여기에는 전기 또는 기타 에너지를 연소하여 내부 온도를 가열하는 히터(13)를 구성하며, 그 바닥에는 소재(50)를 이송하기 위 한 하스롤러(14)를 구성하되, 상기 하스롤러(14)는 모두가 도4에서와 같이 각각 독립된 구동모터(100)에 의하여 개별로 정역 회전하도록 구성한다. 그리고 내부 상측에는 예열실(10)의 온도 및 분위기가 균일하게 하기위하여 분위기가스를 강제 대류 시키기 위한 순환팬(25)을 구성한다.

다음으로 상기 예열실(10)에서 예열된 소재(50)를 재결정온도까지 가열하고 실내에 금속의 성질을 바꾸는 성분의 가스를 투입 하여 소재(50)의 내부에 다른 성분을 침투시키는 열처리실(20)은 상기 예열실(10)과 구획되는 제1파티션도어(12)와 소입실(30)과 구획되는 제2파티션도어로(32) 독립된 밀폐공간을 형성하고, 그 내부 역시 전기 또는 기타 에너지를 연소하여 내부 온도를 가열하는 히터(23)를 구성하며, 그 바닥에는 소재(50)를 이송하기 위한 하스롤러(24)를 구성하되 상기 하스롤러(24)는 모두가 도4에서와 같이 각각 독립된 구동모터(100)에 의하여 개별로 정역 회전하도록 구성한다. 그리고 내부 상측에는 열처리실(20) 내부의 온도 및 분위기가 균일하게 하기 위하여 분위기가스를 강제 대류 시키기 위한 순환팬(25)을 구성한다.

마지막으로 상기 열처리실(20)에서 열처리 된 소재(50)를 성질을 변태시키는 소입실(30)은, 상기 열처리실(20)과 구획된 제2파티션도어(32)와 배출문(31)에 의하여 밀페되는 공간을 형성한 다음, 그 내부에는 재결정온도에서 열처리된 고온의 소재(50)를 소재(50)를 변태온도의 상태로 일정한 시간을 유지하기 위한 전기 또는 기타 에너지를 연소하여 내부 온도유지용 히터(33)를 구성하며, 그 바닥에는 소재(50)를 이송하기 위한 하스롤러(34)를 구성하되, 상기 하스롤러(34)는 모두가 도 4에서와 같이 각각 독립된 구동모터(100)에 의하여 개별로 정역 회전하도록 구성한다. 그리고 내부 상측에는 소입실(30)내부의 온도 및 분위기가 균일하게 하기 위하여 분위기가스를 강제 대류 시키기 위한 순환팬(25)을 구성한다.

이와 같이 구성한 본 발명은 도4에서와 같이 예열실(10)의 앞쪽에는 장입문(11)과 일치하도록 기존의 소재장입장치(60)를 설치하여 열처리 하고자하는 소재(50)를 예열실(10) 내부로 장입하도록 구성하고, 소입실(30) 후방에는 기름이나 염분에 샤워하거나 침지 하여 급랭시키는 소입(quenching)욕조(36)와 상기 소입욕조(36)의 냉각수를 와류시키는 교반기(37)와, 소재(50)를 소입욕조(36)에 침지 하였다가 들어내는 실린더(38)를 구비하고, 그 후방에 소재인출장치(70)를 설치하여 열처리가 완료된 소재(50)를 외부로 끌어내도록 설치한다.

상기와 같이 설치하여 열처리 설비가 완료된 본 발명을 실시하여 소재(50)를 열처리하는 실시 예를 간단히 서술하면, 먼저 예열실(10)의 장입문(11)을 열고 열처리 하고자 하는 소재(50)를 소재장입장치(60)를 이용하여 예열실(10) 내부로 장입하고 예비 가열한다. 이때 예열실(10)의 하스롤러(14)는 각각 독립된 구동모터에 의하여 개별로 정,역으로 구동하면서 소재(50)를 예열실(10) 내부에 위치하도록 하며, 상측에 설치된 순환팬(15)은 구동하여 내부의 온도를 고르게 확산시킨다.

상기와 같이 예열실(10)에서 일정한 온도로 예비 가열된 소재(50)는 제1파티션도어(12)가 열리면서 상기 각각 독립된 구동모터에 의하여 개별 구동하는 하스롤러(14)의 구동으로 열처리실(20)로 진입한다. 열처리실(20)에 진입한 소재(50)는 열처리실(20)의 각각 독립된 구동모터에 의하여 개별로 정 역구동하는 하스롤 러(24)에 의하여 열처리실(20) 내부 공간에 다수가 순차로 장입되어서 재결정온도로 가열되어서 분위기 가스의 퍼지로 새로운 물성이 첨가된다.

상기한 상태로 열처리가 완료된 소재(50)는 제2파티션도어(32)가 열리면서 각각 독립된 모터에 의하여 개별로 정,역 구동하는 하스롤러(24)에 의하여 순서에 따라 하나씩 개별로 소입실(30)로 이송하고 다시 제2파티션도어(32)가 닫히어서 계속하여 열처리 작업을 수행하게 된다.

상기한 방법에 의하여 소입실(30)로 진입한 소재(50)는 소입실(30) 내부에서 변태온도를 유지하여 새로운 조직을 형성하게 하게 되는데 이때 소입실(30) 내부의 하스롤러(24) 또한 각각 개별로 정 역회전하는 구성을 함으로서 소재(50)는 효과적으로 소입실(30) 내부에 잔존하여 안정된 조직을 형성하게 되는 것이다.

상기한 상태에서 소재(50)의 새로운 조직이 완성되는 소입경화 작업이 완료되면 배출문(31)을 여는 것과 동시에 하스롤러(34)의 구동으로 소재(50)를 기름이나 염분으로 샤워하거나 침지 하도록 구성한 소입욕조(36)에서 변태온도로 급랭시킨다. 이때 소입욕조(36)에 침지하는 스타일 에서는 실린더(38)가 동작하여 열처리실(20)에서 배출된 소재(50)를 소입욕조(36)의 내부에 침지 하였다가 들어내게 되는데, 이때 소입욕조(36)의 교반기(37)가 동작하여 냉각수를 와류시킴으로서 냉각수가 고른 온도로 소재(50)를 냉각하도록 하게 된다.

이와 같이 소입욕조(36)에서 급랭한 소재(50)를 소재인출장치(70)로 외부로 끌어내면 열처리 작업은 완료된다.

상기한 바와 같이 본 발명은 직선형 열처리로(爐)를 구성함에 있어서, 열처리할 소재를 예열하는 예열실과, 예열한 소재를 열처리하기위한 열처리실과, 열처리실에서 열처리된 소재를 소입경화(quenching) 하기 위한 소입실을 각각 폐쇄된 직선형으로 구성하고 예열실과 열처리실 소입실의 하스롤러를 각각 독립된 구동모터로 정 역 방향으로 개별구동 하도록 구성하여 각 실의 진행속도를 열처리 상태에 따라 마음대로 개별조절이 가능하여 사이클 변경시의 로스타임이 줄어들고 연속적인 진행을 위한 공 트레이의 장입이 필요 없으며, 무엇보다도 트레이의 진행속도를 열처리 상태에 따라 개별 조절이 가능하도록 구성함으로서 소재의 침탄 상태가 고르고 완벽하게 이루어져 열처리 상태가 뛰어난 제품을 얻을 수 있는 신규하고도 유용한 발명이다.

Claims (1)

1. 직선형 열처리로를 구성함에 있어서,

   예열실(10)과 열처리실(20) 소입실(30)을 직선형으로 구성하되, 상기 예열실(10)은 외부와 차단하는 장입문(11)과 열처리실(20)과 구획되는 제1파티션도어(12)로 하나의 밀폐된 공간을 형성하고 내부 온도를 가열하는 히터(13)를 구성하며 그 바닥에는 소재(50)를 이송하기위한 하스롤러(14)를 각각 독립된 구동모터로 개별로 정역 회전하도록 구성하며 상측에는 예열실(10) 내부의 온도 및 분위기가 균일하게 하도록 순환팬(15)을 구성한 것과, 상기 열처리실(20)은 상기 예열실(10)과 구획되는 제1파티션도어(12)와 소입실(30)과 구획되는 제2파티션도어(32)로 독립된 밀폐공간을 형성하고 내부 온도를 가열하는 히터(23)를 구성하며 그 바닥에는 소재(50)를 이송하기위한 하스롤러(24)를 모두가 각각 독립된 구동모터로 개별로 정역 회전하도록 구성하며 상측에는 로내부의 온도 및 분위기가 균일하게 하기위하여 분위기가스를 강제 대류 시키기 위한 순환팬(25)을 구성한 것과, 상기 소입실(30)은 열처리실(20)과 구획된 제2파티션도어(32)와 배출문(31)에 의하여 밀폐되는 공간을 형성하고 소재(50)를 변태온도의 상태로 유지하기 위한 히터(33)를 구성하며 그 바닥에는 소재(50)를 이송하기위한 하스롤러(34)를 모두가 각각 독립된 구동모터로 개별로 정역 회전하도록 구성하며 내부 상측에는 로내부의 온도 및 분위기가 균일하게 하기위하여 분위기가스를 강제 대류 시키기 위한 순환팬(25)을 구성한 것으로 이루어짐을 특징으로 하는 열처리실의 롤러를 개별 정, 역 구동하도록 한 직선형 열처리로(爐).

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