KR20090123611A - 프레스 경화 공정용 가열로장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스 경화 공정전의 블랭크 강판을 가열하는 가열로의 구조를 지그 재그 형태로 이송되면서 낙하되도록 그 구조를 개선한 프레스 경화 공정용 가열로장치에 관한 것이다.

본 발명의 가열로장치는, 권취된 코일로부터 블랭크 강판이 진입가능한 진입구가 상부에 배치되고, 하부에 블랭크 강판이 배출되는 배출구를 가지며 내부에 블랭크 강판의 이송이 가능한 공간부를 갖는 가열로 본체와, 가열로 본체의 양측벽에 높낮이가 다른 복수개가 배치되어 블랭크 강판을 상측 진입구로부터 하측 배출구측으로 순차적으로 이송시키는 이송설비와, 가열로 본체의 내벽에 구비되어 이송중인 블랭크 강판을 가열하는 가열수단으로 구성된다.

이에 따르면 본 발명은 직선형 가열로 방식보다 설비가 차지하는 길이 및 공간을 줄여서 공장의 가용면적을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이송중인 블랭크 강판의 가열시 전체 부위가 균일하게 가열되어 조직 변화가 동일하게 이루어지게 되어 제품 품질이 향상되는 유용한 효과를 갖는다.

또한 이송중인 블랭크 강판의 가열시 가열 면적이 증대되어 가열시간을 단축할 수 있으므로, 생산성이 향상되는 이점을 갖는다.

Description

프레스 경화 공정용 가열로장치{Heating oven for press hardening process}

본 발명은 프레스 경화 공정용 가열로장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프레스 경화 공정에서 프레스 경화용 강판을 900℃ 이상으로 가열하는 가열로의 구조를 낙하식 구조로 구성하여, 기존의 직선형 가열로의 길이를 줄임과 함께 열손실 및 연료소모량을 감소시킬 수 있도록 한 프레스 경화 공정용 가열로장치에 관한 것이다.

일반적으로, 프레스 경화 부품의 제조 공법은 B, Mo, Cr 등을 첨가하여 경화능을 향상시킨 강재를 Ac3 변태점 이상인 900℃ 정도의 고온으로 가열하여 완전 오스테나이트화시킨 다음, 이 강판을 프레스 금형에서 한 번에 제품 형상으로 열간성형하면서 급속 냉각을 통해 마르텐사이트화시켜 고강도 제품을 제조하는 공법이다.

주지된 바와 같이, 강판은 고온으로 가열되면 연성이 좋아지기 때문에 성형이 매우 쉬워지고, 그에 따라 프레스 경화 공정을 통하여 제조되는 강판은 일반 가공용 강판의 가공성보다 다소 우수할 뿐만 아니라 고강도강보다도 훨씬 우수하다.

또한, 프레스 경화 공정을 통해 제조된 강판은 그 강도(1,400MPa 이상)가 아주 높기 때문에 항복강도를 밀도로 나눈 비강도면에서 아주 우수하여 자동차의 경 량화에 크게 기여할 수 있으며, 또한 가공후 형상변형(Springback)이 거의 없어서 성형이 어려운 초고강도 요구 부품에 적용되고 있다.

상기 프레스 경화 공정에서 강판을 완전 오스테나이트로 변태시키기 위해서 대략 900℃ 이상으로 수분 이상을 가열하는 조건이 필요하며, 공정의 효율을 위해 자동화가 이루어져야 한다.

종래의 프레스 경화 공정을 위한 가열로는 수분 이상 가열하면서 공정의 자동화를 위해 도 1에서 도시된 바와 같이, 권취된 강판 코일(C)로부터 경화되기 전의 블랭크(B)가 직선형 가열로(O)를 통해 가열된 후에, 로봇(R)을 통해 프레스(P)측으로 이송되어 프레스 성형되는 공정들로 구성되어 있다.

그러나, 종래의 직선형 가열로는 완전 오스테나이트 변태를 이루기 위하여 일정온도와 일정시간을 유지하고자 수십 미터의 직선형 장비로 구성되어 있기 때문에, 희망 온도로 가열하기 위한 효율이 낮고, 설비 면적의 확보를 위해 대면적의 공장 부지를 필요로 하는 단점이 있다.

또한, 기존 직선형 가열로는 블랭크 강판을 이송하는 과정에서 롤러 테이블 등과 같은 이송설비에 안착되어 이송되므로, 이송설비와 접촉되는 부위와 상측부위별 간의 온도 편차가 발생하게 되어 강판 제품의 품질이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 프레스 경화용 강판을 가열하는 가열로를 낙하식 구조로 개선하여 가열로 설비에 필요한 면적 및 길이를 대폭 줄일 수 있으면서, 공장의 가용면적을 넓힐 수 있도록 한 프레스 경화 공정용 가열로장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 가열로를 통과하는 강판의 부위별 온도 편차가 발생되지 않고 균일한 가열이 이루어지도록 한 프레스 경화 공정용 가열로장치를 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 상부에 블랭크 강판이 진입되는 진입구가 배치되고 하부에 상기 블랭크 강판이 배출되는 배출구를 갖는 가열로 본체와,

상기 가열로 본체의 측벽에 높낮이가 다른 복수개로 배치되어 상기 블랭크 강판을 상측에서 하측으로 순차적으로 이송시키는 이송설비와,

상기 가열로 본체의 내벽에 구비되어 상기 이송중인 블랭크 강판을 가열하는 가열수단을 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 가열수단은 상기 가열로 본체의 내벽에 배치되고 가열로 버너의 열을 상기 가열로 본체의 내부로 유도하여 상기 블랭크 강판을 가열하기 위한 다수개의 화구를 구비한 것이다.

상기 이송설비는 상기 가열로 본체의 측벽에 배치되는 이송기 몸체와,

상기 이송기 몸체의 양측 단부에 회전 가능하게 지지되는 양측 스프로킷과,

상기 양측 스프로킷의 회전에 의해 궤도 회전되도록 연결되고 상측에 상기 블랭크 강판이 안착되어 이송되는 컨베이어를 구비한 것이다.

상기 이송기 몸체는 상기 가열로 본체의 측벽에 대해 수평방향으로 고정되도록 배치되고, 일단부가 상기 가열로 본체의 측벽에 일체로 고정되는 것이다.

상기 이송기 몸체는 상기 블랭크 강판이 하측으로 이송되도록 상기 컨베이어를 하향 경사지게 지지하는 것이 바람직하다.

상기 이송설비는 상기 가열로 본체의 측벽에 배치되는 이송기 몸체와,

모터의 구동력을 전달받아 회전 가능한 다수개의 롤러들로 구성되고 상기 이송기 몸체에 각각의 롤러들이 회전 가능하게 지지되는 롤러 테이블을 구비한 것을 채택할 수 있다.

상기 이송기 몸체의 각도를 조절하는 각도 조절수단을 더 구비하되,

상기 각도조절수단은 상기 이송기 몸체의 일단부가 상기 가열로 본체의 측벽에 회전 가능하게 축 결합되고,

상기 이송기 몸체의 하부에 로드를 매개로 연결되고 내부에 유압 또는 공압에 의해 상기 로드를 신장시키는 실린더를 구비한 것이다.

또 바람직하게는, 상기 이송기 몸체의 내부에 축열재가 내장된 것이다.

상기 이송기 몸체의 각도를 조절하는 각도 조절수단을 더 구비하되,

본 발명의 각도조절수단은 상기 이송기 몸체의 일단부가 상기 가열로 본체의 측벽에 회전 가능하게 축 결합되고,

상기 이송기 몸체의 일단부에 이동기어가 일체로 마련되며,

상기 이동기어와 치합되는 구동기어를 가지며 외부 전원이 인가됨에 따라 회전 구동되는 구동모터를 구비한 것이다.

본 발명은 프레스 경화 공정전의 블랭크 강판을 가열하는 가열로의 구조를 지그 재그 형태로 이송되면서 낙하되도록 그 구조를 개선한 것인 바, 이에 따르면 본 발명은 직선형 가열로 방식보다 설비가 차지하는 길이 및 공간을 줄여서 공장의 가용면적을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 이송중인 블랭크 강판의 가열시 전체 부위가 균일하게 가열되어 조직 변화가 동일하게 이루어지게 되어 제품 품질이 향상되는 유용한 효과를 갖는다.

또한 이송중인 블랭크 강판의 가열시 가열 면적이 증대되어 가열시간을 단축할 수 있으므로, 생산성이 향상되는 이점을 갖는다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 프레스 경화 공정용 가열로장치의 일 실시예는 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 가열로장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도이고, 도 3은 본 발명의 이송기 몸체가 가열로 본체의 측벽에 대해 경사지게 배치되는 이 송기 몸체의 다른 예를 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명 가열수단을 보조하도록 이송기 몸체에 축열재가 충전된 상태를 나타낸 도면이다.

본 발명의 일 실시예는, 권취된 코일(C)로부터 블랭크 강판(B)이 진입가능한 진입구(112)가 상부에 배치되고, 하부에 블랭크 강판(B)이 배출되는 배출구(114)를 가지며 내부에 블랭크 강판(B)의 이송이 가능한 공간부를 갖는 가열로 본체(110)와, 가열로 본체(110)의 양측벽에 높낮이가 다른 복수개가 배치되어 블랭크 강판(B)을 상측 진입구(112)로부터 하측 배출구(114)측으로 순차적으로 이송시키는 이송설비(200)와, 가열로 본체(110)의 내벽에 구비되어 이송중인 블랭크 강판(B)을 가열하는 가열수단으로 구성된다.

더 상세히 설명하면, 가열로 본체(110)는 양측벽과 내벽으로 구성된 밀폐형 구조를 가지며, 일측 상부에 진입구(112)가 배치되고, 타측 하부에 배출구(114)가 배치되는 구조를 갖는다.

이송설비(200)는 가열로 본체(110)의 측벽에 배치되는 이송기 몸체(220)와, 이송기 몸체(220)의 양측 단부에 배치되고 모터(미도시됨)의 회전력에 의해 회전 가능하게 지지되는 양측 스프로킷(212,214)과, 양측 스프로킷(212,214)의 회전에 의해 궤도 회전되도록 연결되고 상측에 블랭크 강판(B)이 안착되어 이송되는 컨베이어(210)를 구비한 것이다.

또 가열수단은 가열로 본체(110)의 내벽에 다수개 배치되고 가열로 버너(미도시)의 열을 가열로 본체(110)의 내부로 유도하여 블랭크 강판(B)을 가열하기 위한 다수개의 화구(150)로 구성된 것이나, 굳이 이에 한정하지는 아니한다.

또한, 가열수단은 화구(150)외에도 이송기 몸체(220)를 가열하도록 내부에 축열재(250)가 충전되어 보조 가열수단으로 기능을 수행하도록 된 것이다.

이때, 이송기 몸체(220)는 내부에 축열재(250)가 충전되도록 밀폐형 구조를 갖는 것이 바람직하다.

축열재(250)는 외부의 열을 공급받아 축열한 후에 이송기 몸체(220)측으로 열을 발산하여 이송설비(200)를 가열하는 보조 가열수단의 기능을 가지며, 공지의 소재를 채택하되 굳이 소재의 제한을 두지 아니하며 유체가 채택되거나 고체가 채택될 수도 있다.

이에 따라, 축열재(250)는 가열수단으로부터 전달되는 열을 축열하여 이송기 몸체(220) 및 컨베이어(210)측으로 전달하여 블랭크 강판(B)의 상면과 하면 부위를 골고루 가열시키는 기능을 갖는다.

이송기 몸체(220)는 가열로 본체(110)의 측벽에 대해 일단부가 일체로 고정되고 타단부가 외팔보 형태로 수평방향으로 배치된 형태를 갖거나, 컨베이어(210)를 하향 경사진 각도로 지지하도록 가열로 본체(110)의 측벽에 대해 삼각형 단면구조를 갖도록 할 수도 있다.

그리고, 이송기 몸체(220)는 가열로 본체(110)의 측벽에 서로 높낮이가 다른 위치에 각각 배치되고, 이에 따라 블랭크 강판(B)이 상측에서 하측으로 이송되는 과정에서 지그재그 형태로 이송되도록 한 것이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 보인 구성도로서, 이송설비(200)가 컨베이어(210)가 아니라 다수개의 회전 가능한 롤러(242)로 구성된 롤러 테이블(240)을 채택한 것이다.

그 구성은 이송기 몸체(220)의 상측에 각각의 롤러(242)들이 안착되며 이송기 몸체(220)의 측벽에 각 롤러(242)들의 축 단부가 회전 가능하게 지지되는 구조를 갖는다.

롤러 테이블(240)은 하나 또는 다수의 모터에 의해 각각의 롤러(242)들이 회전 구동되는 구조는 공지의 것과 동일하며, 그 롤러(242)의 회전시 상측에 안착된 블랭크 강판(B)이 이송되는 구조를 갖는다.

각각 서로 다른 높이에 위치한 이송설비(200)들은 상호간의 높낮이 간격을 조절함에 따라, 블랭크 강판(B)이 낙하되는 과정에서 상,하 부위가 뒤집어지도록 할 수 있다.

이는, 이송되는 블랭크 강판(B)의 각 부위를 균일하게 가열하기 위함이다.

또한, 가열수단을 보조하는 다른 예로는, 가열수단이 이송기 몸체(220)를 직접 가열하도록 이송기 몸체(220)가 위치하는 부위에 화구(150)가 배치된 것이다.

이 경우에는 이송기 몸체(220)가 밀폐형 구조가 아니라도 무방하다.

이를 위해 이송설비(200)의 경사각도를 조절하는 각도 조절수단이 더 구비되며, 각도 조절수단의 일 예로는 도 6에 도시된 바와 같이, 그 구성은 이송기 몸체(220)의 일단부가 가열로 본체(110)의 측벽에 회전 가능하도록 축(225) 결합되고, 이송기 몸체(220)의 하부에 스트로크 작동하는 로드(320)를 가지며 외부로부터 유입되는 유압 또는 공압에 의해 로드(320)를 신장 및 복귀시키는 실린더(310)를 구비한 것이다.

실린더(310)는 가열로 본체(110) 내부의 온도를 고려하여 공압 실린더를 채택하는 것이 바람직하나, 별도의 냉각수단을 구비할 경우에는 유압 실린더를 채택할 수도 있을 것이다.

도 7은 본 발명 각도 조절수단의 다른 예를 보인 것으로, 이송기 몸체(220)의 일단부가 가열로 본체(110)의 측벽에 회전 가능하도록 축(225) 결합되고, 이송기 몸체(220)의 일단부에 이동기어(345)가 일체로 마련된 이동축(340)을 가지며, 이동기어(345)와 치합되는 구동기어(335)를 가지며 외부 전원이 인가됨에 따라 회전 구동되는 구동모터(330)를 구비한 것이다.

이는, 이송설비(200)의 각도를 실린더(310) 대신에 구동모터(330)의 회전력을 이용하여 이송설비(200)의 각도를 가변 조절할 수도 있음을 나타낸 것이다.

이러한 구성을 갖는 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 프레스 경화 공정용 가열로장치는, 권취된 코일(C)로부터 블랭크 강판(B)이 가열로 본체(110)의 상부에 위치한 진입구(112)를 통해 가열로 본체(110)의 내부로 진입되면, 여러 이송설비(200)중 최상단에 위치한 이송설비(200)에 안착되어 이송되어 하측에 위치한 이송설비(200)측으로 순차적으로 이송되며, 이 경우 각 이송설비(200)들이 가열로 본체(110)의 측벽에 서로 다른 높낮이를 갖도록 배치되어 있으므로 블랭크 강판(B)이 하측으로 이송되는 과정에서 지그재그 형태로 이송된다.

이때, 블랭크 강판(B)이 상측에서 하측으로 낙하되면서 이송되는 과정에 가열로 본체(110)의 내벽에 배치된 다수개의 화구(150)를 통해 가열로 버너의 열이 가열로 본체(110)의 내부를 가열함과 아울러, 이송중인 블랭크 강판(B)을 가열하게 된다.

또한, 컨베이어(210) 또는 롤러 테이블(240)을 채용한 이송설비(200)는 블랭크 강판(B)을 이송하는 도중에 가열수단에 의해 가열되어 상측으로 이송중인 블랭크 강판(B)의 하부면을 가열한다.

한편, 이송설비(200)의 이송기 몸체(220)에 축열재(250)등의 보조 가열수단이 채택된 경우에는, 앞서 설명한 바와 같이 축열재(250)가 외부로부터 전달받은 열을 축열한 후에 지속적으로 이송설비(200)측에 열을 공급하여 블랭크 강판(B)의 하부면을 간접적으로 가열하게 된다.

그리고, 각 이송설비(200)간의 높이 간격에 따라 낙하되는 블랭크 강판(B)의 상,하부면이 뒤집어질 수 있으며, 이송설비(200)의 각도 조절수단을 이용하여 낙하되는 블랭크 강판(B)을 선택적으로 뒤집을 수 있다.

이 각도 조절수단은 실린더(310)나 모터의 회전력을 이용하여 일단부가 축 결합된 이송기 몸체(220)를 축(225)을 중심으로 회전시켜 경사각도를 조절할 수 있게 된다.

따라서, 상측에서 낙하되는 블랭크 강판(B)의 상,하부면을 뒤집는 조작이 가능해질 뿐만 아니라, 낙하되는 높이 간격을 조절하여 낙하 충격을 줄일 수도 있다.

이어서, 최하단에 위치한 이송설비(200)에 이송된 블랭크 강판(B)은 배출구(114)를 통해 가열로 본체(110)의 외부로 배출된 후에, 로봇을 이용하여 프레스측으로 공급하는 방식은 기존과 동일하다.

도 1은 기존 프레스 경화 공정을 개략적으로 나타낸 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 프레스 경화 공정용 가열로장치의 일 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 3은 본 발명 이송기 몸체의 다른 예를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명 이송기 몸체에 축열재가 충전된 상태를 나타낸 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 프레스 경화 공정용 가열로장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 구성도.

도 6은 본 발명의 각도 조절수단의 일 예를 보인 도면.

도 7은 본 발명 각도 조절수단의 다른 예를 보인 사시도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

110 : 가열로 본체 112 : 진입구

114 : 배출구 150 : 화구

200 : 이송설비 210 : 컨베이어

212,214 : 스프로킷 220 : 이송기 몸체

225 : 축 240 : 롤러 테이블

242 : 롤러 250 : 축열재

310 : 실린더 320 : 로드

330 : 구동모터 335 : 구동기어

345 : 이동기어 B : 블랭크 강판

C : 코일

Claims (9)

1. 상부에 블랭크 강판(B)이 진입되는 진입구(112)가 배치되고, 하부에 상기 블랭크 강판(B)이 배출되는 배출구(114)를 갖는 가열로 본체(110)와,

   상기 가열로 본체(110)의 측벽에 높낮이가 다른 복수개로 배치되어 상기 블랭크 강판(B)을 상측에서 하측으로 순차적으로 이송시키는 이송설비(200)와,

   상기 가열로 본체(110)의 내벽에 구비되어 상기 이송중인 블랭크 강판(B)을 가열하는 가열수단을 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 경화 공정용 가열로장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 가열수단은 상기 가열로 본체(110)의 내벽에 배치되고 가열로 버너의 열을 상기 가열로 본체(110)의 내부로 유도하여 상기 블랭크 강판(B)을 가열하기 위한 다수개의 화구(150)를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 경화 공정용 가열로장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 이송설비(200)는 상기 가열로 본체(110)의 측벽에 배치되는 이송기 몸체(220)와,

   상기 이송기 몸체(220)의 양측 단부에 회전 가능하게 지지되는 양측 스프로킷(212,214)과,

   상기 양측 스프로킷(212,214)의 회전에 의해 궤도 회전되도록 연결되고 상측에 상기 블랭크 강판(B)이 안착되어 이송되는 컨베이어(210)를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 경화 공정용 가열로장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 이송기 몸체(220)는 상기 가열로 본체(110)의 측벽에 대해 수평방향으로 고정되도록 배치되고, 일단부가 상기 가열로 본체(110)의 측벽에 일체로 고정되는 것을 특징으로 하는 프레스 경화 공정용 가열로장치.
5. 청구항 3에 있어서,

   상기 이송기 몸체(220)는 상기 블랭크 강판(B)이 하측으로 이송되도록 상기 컨베이어(210)를 하향 경사지게 지지하는 것을 특징으로 하는 프레스 경화 공정용 가열로장치.
6. 청구항 1에 있어서,

   상기 이송설비(200)는 상기 가열로 본체(110)의 측벽에 배치되는 이송기 몸체(220)와,

   모터의 구동력을 전달받아 회전 가능한 다수개의 롤러(242)들로 구성되고 상기 이송기 몸체(220)에 각각의 롤러(242)들이 회전 가능하게 지지되는 롤러 테이블(240)을 구비한 것을 특징으로 프레스 경화 공정용 가열로장치.
7. 청구항 3 내지 청구항 6중 어느 한 항에 있어서,

   상기 이송기 몸체(220)의 내부에 축열재(250)가 내장된 것을 특징으로 하는 프레스 경화 공정용 가열로장치.
8. 청구항 3 또는 청구항 6에 있어서,

   상기 이송기 몸체(220)의 각도를 조절하는 각도 조절수단을 더 구비하되,

   상기 각도조절수단은 상기 이송기 몸체(220)의 일단부가 상기 가열로 본체(110)의 측벽에 회전 가능하게 축(225) 결합되고,

   상기 이송기 몸체(220)의 하부에 로드(320)를 매개로 연결되고 내부에 유압 또는 공압에 의해 상기 로드(320)를 신장시키는 실린더(310)를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 경화 공정용 가열로장치.
9. 청구항 3 또는 청구항 6에 있어서,

   상기 이송기 몸체(220)의 각도를 조절하는 각도 조절수단을 더 구비하되,

   상기 각도조절수단은 상기 이송기 몸체(220)의 일단부가 상기 가열로 본체(110)의 측벽에 회전 가능하게 축 결합되고,

   상기 이송기 몸체(220)의 일단부에 이동기어(345)가 일체로 마련되며,

   상기 이동기어(345)와 치합되는 구동기어(335)를 가지며 외부 전원이 인가됨에 따라 회전 구동되는 구동모터(330)를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 경화 공정용 가열로장치.

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