KR20100007790A - 열처리방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열처리로내에 열처리하기 위한 대상물을 놓고, 필요한 공정가스를 공급하면서 열처리공정을 진행하는 열처리방법 및 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 열처리로(1)에 포트(20)와 가스 순환수단(30)을 결합시켜서 구성된다. 이때, 포트(20)는 히터(4)가 외측 둘레로 배치되도록 열처리로(1)내에 설치되고, 도어(5) 방향으로 입구(22)가 형성되어 대상물이 장입되는 열처리 공간(21)을 형성한다. 그리고, 가스 순환수단(30)은 열처리로(1)내에서 히터(4)와 포트(20)에 배치되어 설치되고 흡입구(45)가 도어(5)와 근접되는 위치에서 포트(20)와 접속되어 열처리 공간(21)과 연통되는 흡입관(44)을 구비하여, 열처리로(1)에 설치된다. 본 발명에 따른 열처리장치(10)의 가스 순환수단(30)은 포트(20)에 의해 형성되는 열처리 공간(21)내의 상층부에서 가스를 흡입하여 열처리 공간(21)내의 대상물로 배출시키므로써, 열처리 공간(21)내의 가스가 열처리 공간로(21)내에서 열처리로(1)내의 상층부로 순환되는 흐름을 갖도록 한다. 이와 같은 본 발명의 열처리방법 및 장치에 의하면, 비교적 간단한 구조의 가스 순환수단을 설치하여 이루어지므로, 종래 기술에 비해 비교적 단순하게 열처리 장치를 구성할 수 있어 설치 및 유지보수의 편리함을 제공한다. 또한, 가스 순환수단에 의해 열처리 공간내의 상층부의 가스가 열처리 공간내의 대상물로 안정적이고 효과적으로 순환되어 열처리 공간내의 열처리 분위기를 균일하게 형성되도록 하므로, 열처리 공간내에서의 대상물의 장입 위치에 관계없이 대상물의 열처리가 균일하게 이루어지고, 열처리 시간이 단축되므 로 균일한 열처리 품질을 확보하면서도 열효율과 생산량을 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 열처리 공간내에서 가스가 반복적인 순환과정을 통해 재사용되므로 공정가스의 소요량을 감소시킬 수 있다. 또한 열처리 공간내에서 공정가스가 유입되므로써 열분포가 낮아지는 영역이 상층부로부터 순환되는 가스에 의해 열분포가 높아지므로 하층부(수직형의 경우) 또는 후측부(수평형인 경우)에서도 대상물의 열처리가 가능하여 열처리로의 처리용량을 높일 수 있어 생산성을 증가시킬 수 있다. 또한 열처리로 공간의 분위기가 일정하게 유지되므로 내식성이 종래 기술에 비해 향상되는 효과를 기대할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 열처리되는 대상물이 위치되는 열처리 공간을 독립적으로 확보하는 포트를 설치하고, 이 포트의 외측에 열처리 공간에서 상층부의 가스를 흡입시키기 위한 흡입관을 배치하여, 흡입관이 포트와 히터 사이에 배치되므로, 열손실을 최소화시킬 수 있도록 함과 동시에 열처리 공간내에서의 걸림요소가 없어 대상물의 장입 및 인출이 편리하고, 한번에 열처리되는 대상물의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 수평식으로 구성하므로써, 긴 길이의 대상물의 열처리시 발생될 수 있는 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

열처리방법 및 장치{HEAT TREAMENT METHOD AND APPARATUS}

본 발명은 열처리방법 및 장치에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 공정가스를 사용하여 이루어지는 대상물의 열처리시 열효율과 생산량을 효과적으로 높일 수 있도록 하고, 열처리가 진행되는 열처리 공간내에서 열처리 분위기를 효과적으로 유지하여 열효율을 높임과 동시에 열처리 시간을 단축시킬 수 있도록 하는 열처리방법 및 장치에 관한 것이다.

금속 제품, 특히 강재 제품은 다양한 열처리 과정을 통해 그 성질을 개선하고 있다. 열처리 방법에는 침탄, 질화, 고주파 열처리, 풀림 열처리 등이 적용되고 있다.

통상 침탄 열처리는 주로 저탄소, 저합금강으로 제작되는 크랭크축 기어나 샤프트 등의 표면경도를 높이기 위해 사용되고, 최근에는 가스 침탄이 주로 적용되고 있다. 그리고 고주파 열처리는 통상적으로 탄소농도 0.4% 이상의 탄소강이나 퀀칭(Quenching)으로서 고경도를 얻을 수 있는 합금강을 이용해 심부는 소재 상태로 남겨두고 표면만(보통 0.8 ~ 2.5mm) 급속히 가열하고 냉각시켜 높은 경도를 얻는 방법으로 주로 체인기어 등에 적용되고 있다. 또한 질화 열처리는 주로 캠축 기어, 크랭크 기어, 유압 실린더의 피스톤, 자동차 부품 등에 일반적으로 적용되는 방법으로, 암모니아 가스나 질소가스를 이용해 열처리 대상물의 표면에 질소 화합물층을 얻는 방법이다.

이와 같은 강재의 열처리방법에서 가스를 사용하여 이루어지는 침탄 열처리와 질화 열처리는 열처리 시간이 장시간 소요되고, 한정된 공간을 갖는 열처리로내에서 이루어지게 되므로, 열효율과 생산량을 높이는 것이 요구된다. 그리고 다량의 대상물을 열처리노내에 장입시킨 상태에서 열처리가 이루어지므로, 열처리 분위기를 효과적으로 유지하여 열효율을 높임과 동시에 열처리 시간을 단축시킬 것이 요구된다.

이와 같은 필요성을 위해 제안된 기술로서 대한민국 특허공보 공고번호 특1994-0001345호 "철계금속의 열처리로 장치"가 있다.

이에 따르면, 열처리장치는 로몸체의 상,하부를 개방하여 상,하부순환휀을 대향되도록 착설하고, 로몸체를 구성하는 히트파이프의 전방에 상부에서 프로 판(C₃H₈)과 암모니아(NH₃)를 공급할 수 있도록 서로 대향하는 한쌍의 첨가가스 가열공급관를 형성하여 그 각각의 배출구가 하부순환휀을 구성하는 임펠러 근처에 위치하도록 구성하되 프로판 및 암모니아 첨가가스 가열공급관의 배출구의 하부에는 로몸체의 외부에서 암모니아 및 침탄용가스 프로판을 공급할 수 있도록 하부가스 공급관을 각각 형성하고, 상기 하부가스 공급관 사이에는 각각 등간격으로 노의 분위기에 따라 이산화탄소(CO₂) 및 프로판공급관 질소(N₂)공급관을 착설하며, 상부순환휀을 구성하는 임펠러의 근처에는 다수의 첨가가스 공급관을 방사상 동일한 간격으로 구성하여 이루어진다.

이와 같은 종래 기술은 열처리를 위한 가공물의 특성에 따라 침탄, 질화, 침진탄화, 침탄질화처리 및 금형의 열처리 등을 단지 공급되는 첨가가스의 조절 및 변경에 의하여 가능하도록 하고, 또한 로자체의 상,하부를 개방형으로 하되 노의 상, 하부에 순환휀을 착설하여 이에 의해 첨가가스가 가공물의 표면에서 직접 확산되면서 첨가가스 반응이 신속 및 온도의 균일화를 도모하여 열처리 시간을 줄여 결국 생산성 향상을 기대하고 있다.

그러나 이와 같은 종래 기술은 그에 따른 열처리장치의 구성이 복잡해지므로 제작이 어렵고, 유지관리가 어려운 문제점이 있다. 또한 이와 같은 종래 기술에 따른 열처리장치는 공정가스가 열처리로내로 유입시 발생되는 열분포의 불균형을 효과적으로 해결할 수 없어 균일한 열처리 효과를 얻을 수 없고, 열효율이 저하되는 문제점이 있다. 즉 열처리시 외부로부터 열처리로내로 공급되는 공정가스는 열처리로의 하층부로 유입되므로 하층부는 상층부에 비해 상대적으로 열분포가 낮아지게 된다. 그런데, 종래 기술은 상층부와 하층부에 서로 대향되도록 팬을 설치하여 각 위치에서 반대방향으로 가스를 송풍시키게 되므로, 오히려 하층부의 열분포가 상층부에 비해 계속 낮아진 상태를 유지하는 문제점이 발생되는 것이다. 따라서 종래 기술에 따르면, 열처리 시간이 길게 되고, 에너지의 소모가 높아지는 문제점이 있는 것이다. 또한 열처리로내에 장입되는 위치에 따라 대상물의 열처리 정도가 다르게 나타나므로 균일한 열처리 효과를 얻을 수 없고, 이로 인해 열처리 대상물을 하층부로부터 어느 정도의 높이에 위치하도록 하여 열처리 공정을 진행해야 하므로 대상물의 장입량이 열처리로의 용량에 비해 적어져 생산성이 떨어지는 문제점이 있는 것이다.

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 공정가스를 사용하여 이루어지는 대상물의 열처리시 열효율과 생산량을 효과적으로 높일 수 있도록 하고, 열처리가 진행되는 열처리 공간내에서 열처리 분위기를 효과적으로 유지하여 열효율을 높임과 동시에 열처리 시간을 단축시킬 수 있도록 할 수 있는 새로운 형태의 열처리방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 종래 기술에 비해 비교적 단순하게 열처리 장치를 구성할 수 있도록 하고, 열처리 공간내의 가스가 안정적이고 효과적으로 순환되도록 하므로써 열처리 공간내의 열처리 분위기를 균일하게 형성되도록 하여 장입 위치에 관계없이 열처리되는 대상물이 균일하게 열처리가 이루어지도록 할 수 있는 새로운 형태의 열처리방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 열처리 공간내에서 가스가 반복적인 순환과정을 통해 재사용되도록 하므로써 공정가스의 소요량을 감소시킬 수 있는 새로운 형태의 열처리방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 열처리 공간내에서 공정가스가 유입되므로써 열분포가 낮아지는 열처리 공간내의 하층부(수직형인 경우) 또는 후측부(수평형인 경우)의 문제 점을 해결하여 도어의 반대측에서도 대상물의 안정적인 열처리가 가능하여 열처리로의 처리용량을 높일 수 있는 새로운 형태의 열처리방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히, 본 발명은 본 발명자가 대한민국 특허 제0776662호 "열처리방법 및 장치"를 통해 제안한 기술을 개선하여 열처리 공간내의 상층부의 가스가 열처리 대상물로 순환되도록 구성함에 있어서, 상측부의 가스가 하층부(수직형의 경우) 또는 후측부(수평형인 경우)로 순환되는 과정에서 가스의 온도를 안정적으로 유지하도록 하여, 열처리 공간내의 장입 위치에 관계없이 열처리되는 대상물이 균일하게 열처리가 이루어지도록 함과 동시에 열처리 대상물이 열처리 공간내로 장입 및 인출될 때 편리함을 제공할 수 있는 새로운 형태의 열처리방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 내측 둘레로 히터(4)가 설치되어 도어(5)에 의해 밀폐되는 열처리로(1)내에 열처리하기 위한 대상물을 놓고, 필요한 공정가스를 공급하면서 열처리공정을 진행하기 위한 열처리방법에 있어서, 상기 열처리로(1)내에 상기 대상물이 장입되는 열처리 공간(21)을 형성하는 포트(20)의 외측 둘레로 상기 히터(4)가 배치되도록 설치하고, 상기 포트(20)의 상기 열처리 공간(21)내로 상기 대상물을 장입시킨 후, 상기 열처 리 공간(21)내로 상기 공정가스를 공급시키면서 가스 순환수단(30)을 사용하여 상기 열처리 공간(21)내의 상층부에서 가스를 흡입하고, 상기 포트(20)와 히터(4) 사이로 흐르도록 하여 상기 열처리 공간(21)내의 상기 대상물 방향으로 배출시키므로써, 상기 열처리 공간(21)내의 가스가 상기 열처리 공간(21)내에서 상층부로 순환되는 흐름을 갖도록 하여 상기 대상물의 열처리가 이루어지도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 열처리방법에서 상기 열처리 공간(21)내의 상층부에서 흡입된 가스는 상기 열처리 공간(21)내의 상기 대상물의 하방향에서 배출되도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 열처리방법에서 상기 열처리 공간(21)내의 상층부에서 흡입되는 가스는 상기 열처리 공간(21)내의 상기 대상물의 측방향에서 배출되도록 할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 내측 둘레로 히터(4)가 설치되어 도어(5)에 의해 밀폐되는 열처리로(1)내에 열처리하기 위한 대상물을 놓고, 필요한 공정가스를 공급하면서 열처리공정을 진행하기 위한 열처리장치에 있어서, 상기 히터(4)가 외측 둘레로 배치되도록 상기 열처리로(1)내에 설치되고, 상기 도어(5) 방향으로 입구(22)가 형성되어 상기 대상물이 장입되는 열처리 공간(21)을 형성하는 포트(20) 및; 상기 열처리로(1)내에서 상기 히터(4)와 포트(20) 사이에 배치되어 설치되고 흡입구(45)가 상기 도어(5)와 근접되는 위치에서 상기 포트(20)와 접속되어 상기 열처리 공간(21)과 연통되는 흡입관(44)을 구비하여, 상기 열처리로(1)에 설치되는 가스 순환수단(30)을 포함하되; 상기 가스 순환수단(30)은 상기 포트(20)의 상기 열처리 공간(21)내의 상층부에서 가스를 흡입하여 상기 포트(20)의 상기 열처리 공간(21)내의 상기 대상물 방향으로 배출시키므로써, 상기 열처리 공간(21)내의 가스가 상기 열처리 공간(21)내에서 상층부로 순환되는 흐름을 갖도록 한다.

이와 같은 본 발명에 따른 열처리장치에서 상기 가스 순환수단(30)은 상기 도어(5)의 반대되는 측면에서 상기 포트(20)의 외측에 결합되고, 상기 열처리로(1)내에서 상기 흡입관(44)과 접속되어 상기 열처리로(1)에 결합되는 집속배럴(42) 및, 상기 열처리로(1)의 외부에 설치되고, 유입측에 상기 집속배럴(42)과 연결되는 제 1 연결관(48)과 접속되며, 유출측에 상기 집속관체(42)를 가로질러 상기 포트(20)와 접속되어 상기 포트(20)의 열처리 공간(21)과 연통되는 제 2 연결관(60)과 접속되므로써, 상기 흡입관(44), 집속배럴(42) 및 제 1 연결관(48)을 통해 상기 포트(20)의 열처리 공간(21)내의 상층부의 가스가 유입되고, 상기 제 2 연결관(60)을 통해 상기 포트(20)의 열처리 공간(21)내로 배출되도록 할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 열처리장치에서 상기 도어(5)의 외부에 설치되는 모터(72)와, 상기 도어(5)의 내측에 배치되어 상기 모터(72)에 결합되어 회전되는 회전 날개(74)로 이루어지는 블로워(70)를 더 포함하여; 상기 도어(5)의 방향에서 상기 포트(20)의 열처리 공간(21)으로 공기의 흐름이 형성되도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 열처리방법 및 장치에 의하면, 비교적 간단한 구조의 가스 순환수단을 설치하여 이루어지므로, 종래 기술에 비해 비교적 단순하게 열처리 장치를 구성할 수 있어 설치 및 유지보수의 편리함을 제공한다. 또한, 가스 순환수단에 의해 열처리 공간내의 상층부의 가스가 열처리 공간내의 대상물로 안정적이고 효과적으로 순환되어 열처리 공간내의 열처리 분위기를 균일하게 형성되도록 하므로, 열처리 공간내에서의 대상물의 장입 위치에 관계없이 대상물의 열처리가 균일하게 이루어지고, 열처리 시간이 단축되므로 균일한 열처리 품질을 확보하면서도 열효율과 생산량을 효과적으로 높일 수 있다. 또한, 열처리 공간내에서 가스가 반복적인 순환과정을 통해 재사용되므로 공정가스의 소요량을 감소시킬 수 있다. 또한 열처리 공간내에서 공정가스가 유입되므로써 열분포가 낮아지는 영역이 상층부로부터 순환되는 가스에 의해 열분포가 높아지므로 하층부(수직형의 경우) 또는 후측부(수평형인 경우)에서도 대상물의 열처리가 가능하여 열처리로의 처리용량을 높일 수 있어 생산성을 증가시킬 수 있다. 또한 열처리로 공간의 분위기가 일정하게 유지되므로 내식성이 종래 기술에 비해 향상되는 효과를 기대할 수 있다. 특히, 본 발명에 따르면, 열처리되는 대상물이 위치되는 열처리 공간을 독립적으로 확보하는 포트를 설치하고, 이 포트의 외측에 열처리 공간에서 상층부의 가스를 흡입시 키기 위한 흡입관을 배치하여, 흡입관이 포트와 히터 사이에 배치되므로, 열손실을 최소화시킬 수 있도록 함과 동시에 열처리 공간내에서의 걸림요소가 없어 대상물의 장입 및 인출이 편리하고, 한번에 열처리되는 대상물의 양을 증가시킬 수 있다. 또한, 수평식으로 구성하므로써, 긴 길이의 대상물의 열처리시 발생될 수 있는 변형을 효과적으로 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열처리방법 및 장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 열처리장치(10)는 열처리로(1)에 포트(20)와 가스 순환수단(30)을 결합시켜서 구성된다. 이와 같은 본 발명에 따른 열처리장치(10)는 통상의 열처리장치와 같이 내측 둘레로 히터(4)가 설치되어 도어(5)에 의해 밀폐되는 열처리로(1)내에 열처리하기 위한 대상물을 놓고, 필요한 공정가스를 공급하면서 열처리공정을 진행하도록 구성된다.

이때, 포트(20)는 히터(4)가 외측 둘레로 배치되도록 열처리로(1)내에 설치되고, 도어(5) 방향으로 입구(22)가 형성되어 대상물이 장입되는 열처리 공간(21)을 형성한다. 그리고, 가스 순환수단(30)은 열처리로(1)내에서 히터(4)와 포트(20) 사이에 배치되어 설치되고 흡입구(45)가 도어(5)와 근접되는 위치에서 포 트(20)와 접속되어 열처리 공간(21)과 연통되는 흡입관(44)을 구비하여, 열처리로(1)에 설치된다. 본 발명에 따른 열처리장치(10)를 이루는 가스 순환수단(30)은 기본적으로 열처리로(1)에 결합되어 설치되어, 포트(20)에 의해 형성되는 열처리 공간(21)내의 상층부에서 가스를 흡입하여 열처리 공간(21)내의 대상물 방향으로 배출시키므로써, 열처리 공간(21)내의 가스가 대상물 방향에서 열처리로(1)내의 상층부로 순환되는 흐름을 갖도록 하는 것이다.

이와 같은 본 발명의 열처리장치(10)를 사용하여 이루어지는 열처리방법은 내측 둘레로 히터(4)가 설치되어 도어(5)에 의해 밀폐되는 열처리로(1)내에 열처리하기 위한 대상물을 놓고, 필요한 공정가스를 공급하면서 열처리공정을 진행하기 위한 열처리방법에 있어서, 열처리로(1)내에 대상물이 장입되는 열처리 공간(21)을 형성하는 포트(20)를 히터(4)가 외측 둘레로 배치되도록 설치하고, 포트(20)의 열처리 공간(21)내로 대상물을 장입시킨 후, 열처리 공간(21)내로 공정가스를 공급시키면서 가스 순환수단(30)을 사용하여 열처리 공간(21)내의 상층부에서 가스를 흡입하여 포트(20)와 히터(4) 사이로 흐르도록 하여 열처리 공간(21)내의 대상물 방향으로로 배출시키므로써, 열처리 공간(21)내의 가스가 열처리 공간(21)내의 대상물에서 상층부로 순환되는 흐름을 갖도록 하여 대상물의 열처리가 이루어지도록 한다.

이와 같이 본 발명은 가스 순환수단(30)을 사용하여 열처리 공간(21)내에서 가스가 반복적인 순환을 통해 재사용되도록 하므로써 공정가스의 사용량을 감소시킬 수 있다. 특히, 본 발명은 열처리되는 대상물이 위치되는 열처리 공간(21)을 독립적으로 확보하는 포트(20)를 설치하고, 이 포트(20)의 외측에 열처리 공간(21)에서 상층부의 가스를 흡입시키기 위한 흡입관(44)을 배치하여, 흡입관(44)이 포트(20)와 히터(4) 사이에 배치되므로, 흡입관(44)을 통해 유입되는 가스의 열손실을 최소화시킬 수 있어, 공정에 소요되는 에너지의 손실을 절감시키면서 열처리효율을 높일 수 있다. 또한, 이와 같은 흡입관(44)의 배치구조는 열처리 공간(21)내에서의 걸림요소가 없어 대상물의 장입 및 인출이 편리하고, 한번에 열처리되는 대상물의 양을 증가시킬 수 있다. 예컨대, 본 발명의 바람직한 실시예의 열처리장치(10)로 질화 열처리를 실시한 결과 공정가스가 1/3이상 절약되는 것을 확인할 수 있었다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 비교적 간단한 구조의 가스 순환수단(30)을 설치하여 이루어지므로 종래 기술에 비해 비교적 단순하게 열처리 장치를 구성할 수 있어 설치 및 유지보수의 편리함을 제공한다. 또한 가스 순환수단(30)에 의해 열처리 공간(21)내의 상층부의 가스가 열처리 공간(21)내의 대상물 방향으로 안정적이고 효과적으로 순환되어 열처리 공간(21)내의 열처리 분위기를 균일하게 형성되도록 하므로, 열처리 공간(21)내에서의 대상물의 장입 위치에 관계없이 대상물의 열처리가 균일하게 이루어지고, 열처리 시간을 단축시킬 수 있으므로, 균일한 열처리 품질을 확보하면서도 열효율과 생산량을 효과적으로 높일 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 열처리방법 및 장치는, 그 바람직한 실시예로, 도 2 내지 도 3d에서 보는 바와 같이, 수직형으로 구성할 수도 있고, 도 4에서 보는 바와 같이 수평형으로 구성할 수도 있다. 즉, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리방법 및 장치는 본 발명의 기술 사상 아래 다양한 형태로 구성할 수 있는 것이다. 수직형의 열처리장치는 주로 열처리 대상물이 상대적으로 작은 경우 유리한 형태이고, 수평형의 열처리장치는 열처리 대상물의 길이가 길거나, 상대적으로 큰 경우 유리한 형태로서, 특히, 수평형의 열처리장치는 길이가 긴 대상물의 열처리시 인출의 편리성을 도모하고, 대상물이 길이 방향으로 놓인 상태에서 열처리 공정이 진행되도록 하므로 대상물의 변형을 최소화시킬 수 있는 장점을 제공한다. 그리고, 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열처리장치는 도어(5)의 반대측에서 상층부의 가스가 대상물로 공급되도록 하는 구조를 갖는데, 수직형의 열처리장치의 경우 하층부가 되고, 수평형의 열처리장치의 경우 후측부가 된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 도 2 및 도 4에 의거하여 상세히 설명하고, 도 1 내지 도 4에서 있어서 동일한 기술적 요소에는 동일한 참조번호를 부여한다. 한편 각 도면에서 일반적인 열처리방법 및 장치로부터 통상 이 분야의 관련 기술로부터 용이하게 알 수 있는 구성과 그에 대한 작용 및 효과에 대한 도시 및 상세한 설명은 간략히 하거나 생략하고 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시하였다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3a 내지 도 3d는 도 2에서 포트와 가스 순환수단의 흡입관, 집속배럴, 제 1 연결관 및 제 2 연결관의 결합관계를 구체적으로 설명하기 위한 사시도들이다.

도 2 및 도 3a를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리장치(10)는 기본적으로 내측 둘레로 히터(4)가 설치되어 도어(5)에 의해 밀폐되는 열처리로(1)내에 열처리하기 위한 대상물을 놓고, 필요한 공정가스를 공급하면서 열처리공정을 진행하도록 구성된다.

이때, 열처리로(1)는 외측틀을 구성하는 케이싱(2)의 내측에 내화블록(3)을 설치하고, 내화블록(3)의 내측에 히터(4)가 설치된다. 좀 더 구체적으로 보면, 열처리로(1)의 케이싱(2)은 더블 스킨(Double & Frame) 구조로, 외판은 4mm 이상의 내열 내산 STS판으로 제작하였고, 보강은 5mm 이상으로 하여 고정 및 강도가 충분히 유지되도록 하였다. 그리고 그라스울(Glass Wool) 보온재를 2.3mm 강판으로 마감하여 보온재의 비산이 안되도록 하고, 높은 단열성 및 흡음성을 갖도록 하였다. 그리고 본 실시예에 따르면, 열처리 분위기가 일정하게 유지되므로 내식성이 종래 기술에 비해 향상되어 케이싱(2)의 수명을 더욱 늘릴 수 있다. 이때 케이싱(2)과 도어(5)는 가스를 사용하여 열처리 공정을 진행하는 통상의 열처리로와 같이 다양한 형태로 형성될 수 있는 것이다. 예컨대, 통상 가스를 사용하는 침탄, 질화 등 의 열처리를 위한 열처리로는 케이싱(2)과 도어(5)의 결합구조에 있어서 적절한 밀폐구조를 갖도록 제작되고, 열손실을 최소화하기 위한 방열구조를 갖도록 제작된다. 이와 같이 가스를 사용한 열처리를 위한 열처리로(1)를 구성하는 방법은 이 분야의 종사자들이라면, 통상의 침탄 열처리로, 질화 열처리로 등을 통해 용이하게 접근할 수 있는 부분이므로 상세한 설명은 생략한다.

한편, 이와 같은 열처리로(1)에는 열처리에 필요한 공정가스를 공급하는 공정가스 유입관(6)이 설치되고, 열처리 공정시 열처리 공간(21)내의 압력을 조절하고, 폐가스의 배출을 위한 폐가스 배기관(7)이 설치된다. 그리고, 도시하지는 않았지만, 공정가스 유입관(6)을 통해 열처리 공간(21)내로 공정가스가 공급되도록 하기 위한 공정가스 공급기와, 폐가스 배기관(7)을 통해 배기되는 폐가스로부터 유해물질을 제거하기 위한 폐가스 처리기가 설치될 것이다. 또한 공정가스 유입관(6)과 폐가스 배기관(7)에는 각종 제어밸브가 설치되고, 콘트롤러에 의해 개폐가 제어되므로써 열처리 공간(21)내의 가스, 온도, 압력 등을 제어를 통해 열처리 조건이 설정될 것이다. 물론 이와 같은 기술적 사항은 전술한 가스를 사용한 열처리를 위한 열처리로(1)를 구성하는 방법과 동일하게 이 분야의 종사자들이라면 용이하게 접근할 수 있는 부분이므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리장치(10)는 특별히 설계된 포트(20)를 적용하여 열처리 공간(21)을 형성하고, 수직형으로 구성되므로, 가 스 순환수단(30)을 적용하여 열처리 공간(21)내의 상층부에서 가스를 흡입하여 열처리 공간(21)내의 하층부로 배출시키므로써, 열처리 공간(21)내의 가스가 열처리 공간(21)내의 하층부에서 열처리로(1)내의 상층부로 순환되는 흐름을 갖도록 한다.

이를 위해 본 실시예에 따른 열처리장치(10)의 포트(20)는 히터(4)가 외측 둘레로 배치되도록 열처리로(1)내에 설치되고, 도어(5) 방향으로 입구(22)가 형성되어 대상물이 장입되는 열처리 공간(21)을 형성한다. 그리고, 가스 순환수단(30)은 열처리로(1)내에서 히터(4)와 포트(20)에 배치되어 설치되고 흡입구(45)가 도어(5)와 근접되는 위치에서 포트(20)와 접속되어 열처리 공간(21)과 연통되는 흡입관(44)을 구비하여, 열처리로(1)에 설치된다. 이때, 가스 순환수단(30)은 상술한 흡입관(44)과 함께 집속배럴(42)과 팬 유니트(50)를 구비하여 이루어진다.

이와 같은 가스 순환수단(30)은 흡입관(44)이 포트(20)와 히터(4) 사이에 배치되므로, 열처리 공간(21)의 상측부에서 유입되어 흐르는 가스의 온도가 유지되도록 하는 장점이 있고, 열처리 공간(21)내에 걸림요소가 없어 대상물이 장입 및 인출이 편리하며, 열처리 공간(21)을 넓게 확보할 수 있어 한번에 열처리되는 대상물의 양을 늘릴 수 있는 장점이 있다.

이와 같은 구성을 갖는 가스 순환수단(30)에서 집속배럴(42)은 도어(5)의 반대되는 측면에서 포트(20)의 외측에 결합되고, 열처리로(1)내에서 흡입관(44)과 접 속되어 열처리로(1)에 결합된다. 그리고, 팬 유니트(50)는 열처리로(1)의 외부에 설치되는데, 유입측에 집속배럴(42)과 연결되는 제 1 연결관(48)과 접속되고, 유출측에 집속관체(42)를 가로질러 포트(20)와 접속되어 포트(20)의 열처리 공간(21)내의 하층부와 연통되는 제 2 연결관(60)과 접속된다. 이와 같이 흡입관(44), 집속배럴(42), 제 1 연결관(48), 팬 유니트(50) 및 제 연결관(60)의 구성을 갖는 가스 순환수단(30)은 흡입관(44), 집속배럴(42) 및 제 1 연결관(48)을 통해 포트(20)의 열처리 공간(21)내의 상층부의 가스가 유입시키고, 제 2 연결관(60)을 통해 포트(20)의 열처리 공간(21)내의 하층부로 배출되도록 한다. 이때, 가스 순환수단(30)의 팬 유니트(50)는 서포팅 프레임, 모터(52) 및 팬(54)을 구비하여 이루어진다. 서포팅 프레임은 모터(52)와 팬(54)을 지지하는 구조체로, 통상 앵글 등을 사용하여 구성되며, 하부 프레임(56)과 상부 프레임(58)의 이중구조로 형성하고, 하부 프레임(56)과 상부 프레임(58) 사이에 방진고무(59)를 설치하여 진동이 최소화되도록 한다.

한편, 본 실시예에서는 도어(5)에 블로워(70)를 설치하여 열처리 공간(21)내에서 가스를 교란시키면서 하방향으로 유동되도록 하여 열처리 공간(21)내의 열처리 분위기를 더욱 효과적으로 균일화시키도록 한다. 이를 위한 블로워(70)는 도어(5)의 외부에 설치되는 모터(72)와, 도어(5)의 내측에 배치되어 모터(72)에 결합되어 회전되는 회전 날개(74)로 이루어져, 도어(5)의 방향에서 포트(20)의 열처리 공간(21)으로 공기의 흐름이 형성되도록 한다.

도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리장치(10)에서 포트(20)와 가스 순환수단(30)은 서로 접속관계를 가져 가스가 유통되도록 한다. 즉, 도 3a에서 보는 바와 같이 포트(20)와 가스 순환수단(30)을 이루는 집속배럴(42), 흡입관(44), 제1 연결관(48) 및 제 2 연결관(60)은 제작의 편의를 위해 서로 별개로 제작되지만, 도 3b 내지 도 3d의 과정을 걸쳐 조립관계를 갖는 것이다. 물론, 위 예시도면에서 팬 유니트(50)는 제외되었지만, 이와 같은 팬 유니트(50)의 접속은 도 2에서 용이하게 확인할 수 있는 것이다. 그리고, 흡입관(44), 제1 연결관(48) 및 제 2 연결관(60)은 파이프 형태의 관을 사용하여 이루어지지만, 그 직경 및 재질은 열처리장치(10)의 용량, 사용되는 가스, 열처리 온도 등 설계조건에 따라 설정될 것이다. 또한, 각 요소의 접속은 홀상에 결합되는 특성을 고려하여 통상 용접을 사용하여 이루어지지만, 플랜지를 이용한 볼트고정 등 이 분야에서 사용되는 다양한 고정구조가 적용될 수 있는 것이다.

이와 같은 구성을 통해 본 실시예에 따른 열처리장치(10)는, 수직형으로 구성되어 포트(20)의 상측에서 열처리 공간(21)과 연통되도록 설치되는 흡입관(44)을 통해 열처리 공간(21)내의 상층부의 가스가 유입되어 열처리 공간(21)내의 하층부로 배출되도록 한다. 그리고 이와 같은 구성은 열처리 공간(21)내의 열처리 용량을 증가시킬 수 있도록 한다. 즉, 통상 공정가스가 유입되는 열처리로의 하층부는 열분포가 낮아지게 되는데, 본 발명에 따르면, 하층부의 열분포를 균일하게 할 수 있으므로, 대상물의 위치를 종래 기술에 따른 열처리로에 비해 더욱 하부에 위치시키고 열처리공정을 진행할 수 있다. 예컨대, 종래 열처리로는 대상물이 놓이는 지지판의 높이가 열처리로의 바닥면으로부터 약 50cm 정도를 유지하여야 하였는데, 본 발명에 따르면, 3cm에서도 정상적인 열처리가 이루어지는 것을 확인할 수 있었다.

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 열처리장치를 설명하기 위한 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리장치(10)는, 전술한 예와 같이, 기본적으로 내측 둘레로 히터(4)가 설치되어 도어(5)에 의해 밀폐되는 열처리로(1)내에 열처리하기 위한 대상물을 놓고, 필요한 공정가스를 공급하면서 열처리공정을 진행하도록 구성된다. 즉, 본 실시예에 따른 열처리장치(10)는 전술한 수직형과 달리 수평형으로 구성하여 길이가 상대적으로 긴 대상물의 열처리에 효과적으로 대응할 수 있도록 구성되는 것이다.

이와 같은 본 실시예에 따른 열처리장치(10)는 열처리로(1)가 수평으로 설치되므로, 다른 모든 구성이 수평으로 설치되는 형태를 갖는다. 이때, 포트(20)의 지지구조는 이 분야에서 다양하게 사용되는 지지구조를 적용하여 이루어질 것이다. 그리고, 도어(5)는 케이싱(2)의 전측부{도 4를 기준}에 설치되고, 가스순환수 단(30)이 도어(5)의 반대측인 후측부에 설치된다. 그리고, 흡입관(44)은 도어(5)에 근접되는 상측에서 상층부 가스를 흡입하도록 구성되는데, 이와 같은 상층부 가스의 흡입구조는 필요에 따라 다양한 위치에 설정할 수 있는 것이다. 그리고, 제 2 연결관(60)은 유입측에 집속배럴(42)과 연결되는 제 1 연결관(48)과 접속되고, 유출측에 집속관체(42)를 가로질러 포트(20)와 접속되어 포트(20)의 열처리 공간(21)내의 후측부와 연통된다.

이와 같은 본 실시예에 따른 열처리장치(10)는 전술한 실시예의 열처리장치와 동일하게 포트(20)를 적용하여 열처리 공간(21)을 형성하고, 가스 순환수단(30)을 적용하여 열처리 공간(21)내의 상층부에서 가스를 흡입하여 열처리 공간(21)내의 대상물의 방향으로 배출시키므로써, 열처리 공간(21)내의 가스가 후측부(대상물이 적재되는 위치)에서 열처리로(1)내의 상층부로 순환되는 흐름을 갖는다. 물론, 이와 같은 열처리장치(10)의 구성 및 작용은 전술한 예와 동일하므로, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

이와 같은 본 실시예에 따른 열처리장치(10)는 전술한 수직형에 대해 수평형으로 구성되므로, 길이가 긴 대상물의 열처리시 인출의 편리성을 도모하고, 대상물이 길이 방향으로 놓인 상태에서 열처리 공정이 진행되도록 하므로 대상물의 변형을 최소화시킬 수 있다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리방법 및 장치를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 열처리방법 및 장치의 기술적 사상을 설명하기 위한 도면;

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열처리장치를 설명하기 위한 도면;

도 3a 내지 도 3d는 도 2에서 포트와 가스 순환수단의 흡입관, 집속배럴, 제 1 연결관 및 제 2 연결관의 결합관계를 구체적으로 설명하기 위한 사시도들;

도 4는 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 열처리장치를 설명하기 위한 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 열처리로 4 : 히터

5 : 도어 20 : 포트

21 : 열처리 공간 22 : 입구

30 : 가스 순환수단 42 : 집속배럴

44 : 흡입관 45 : 흡입구

48 : 제 1 연결관 50 : 팬 유니트

60 : 제 2 연결관 70 : 블로워

72 : 모터 74 : 회전 날개

Claims (6)

1. 내측 둘레로 히터(4)가 설치되어 도어(5)에 의해 밀폐되는 열처리로(1)내에 열처리하기 위한 대상물을 놓고, 필요한 공정가스를 공급하면서 열처리공정을 진행하기 위한 열처리방법에 있어서,

   상기 열처리로(1)내에 상기 대상물이 장입되는 열처리 공간(21)을 형성하는 포트(20)의 외측 둘레로 상기 히터(4)가 배치되도록 설치하고, 상기 포트(20)의 상기 열처리 공간(21)내로 상기 대상물을 장입시킨 후, 상기 열처리 공간(21)내로 상기 공정가스를 공급시키면서 가스 순환수단(30)을 사용하여 상기 열처리 공간(21)내의 상층부에서 가스를 흡입하고, 상기 포트(20)와 히터(4) 사이로 흐르도록 하여 상기 열처리 공간(21)내의 상기 대상물 방향으로 배출시키므로써, 상기 열처리 공간(21)내의 가스가 상기 열처리 공간(21)내에서 상층부로 순환되는 흐름을 갖도록 하여 상기 대상물의 열처리가 이루어지도록 하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 열처리 공간(21)내의 상층부에서 흡입된 가스는 상기 열처리 공간(21)내의 상기 대상물의 하방향에서 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 열처리 공간(21)내의 상층부에서 흡입되는 가스는 상기 열처리 공간(21)내의 상기 대상물의 측방향에서 배출되도록 하는 것을 특징으로 하는 열처리방법.
4. 내측 둘레로 히터(4)가 설치되어 도어(5)에 의해 밀폐되는 열처리로(1)내에 열처리하기 위한 대상물을 놓고, 필요한 공정가스를 공급하면서 열처리공정을 진행하기 위한 열처리장치에 있어서,

   상기 히터(4)가 외측 둘레로 배치되도록 상기 열처리로(1)내에 설치되고, 상기 도어(5) 방향으로 입구(22)가 형성되어 상기 대상물이 장입되는 열처리 공간(21)을 형성하는 포트(20) 및;

   상기 열처리로(1)내에서 상기 히터(4)와 포트(20) 사이에 배치되어 설치되고 흡입구(45)가 상기 도어(5)와 근접되는 위치에서 상기 포트(20)와 접속되어 상기 열처리 공간(21)과 연통되는 흡입관(44)을 구비하여, 상기 열처리로(1)에 설치되는 가스 순환수단(30)을 포함하되;

   상기 가스 순환수단(30)은 상기 포트(20)의 상기 열처리 공간(21)내의 상층부에서 가스를 흡입하여 상기 포트(20)의 상기 열처리 공간(21)내의 상기 대상물 방향으로 배출시키므로써, 상기 열처리 공간(21)내의 가스가 상기 열처리 공간(21)내에서 상층부로 순환되는 흐름을 갖도록 하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 가스 순환수단(30)은 상기 도어(5)의 반대되는 측면에서 상기 포트(20)의 외측에 결합되고, 상기 열처리로(1)내에서 상기 흡입관(44)과 접속되어 상기 열처리로(1)에 결합되는 집속배럴(42) 및,

   상기 열처리로(1)의 외부에 설치되고, 유입측에 상기 집속배럴(42)과 연결되는 제 1 연결관(48)과 접속되며, 유출측에 상기 집속관체(42)를 가로질러 상기 포트(20)와 접속되어 상기 포트(20)의 열처리 공간(21)과 연통되는 제 2 연결관(60)과 접속되므로써, 상기 흡입관(44), 집속배럴(42) 및 제 1 연결관(48)을 통해 상기 포트(20)의 열처리 공간(21)내의 상층부의 가스가 유입되고, 상기 제 2 연결관(60)을 통해 상기 포트(20)의 열처리 공간(21)내로 배출되도록 하는 팬 유니트(50)를 구비하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,

   상기 도어(5)의 외부에 설치되는 모터(72)와, 상기 도어(5)의 내측에 배치되어 상기 모터(72)에 결합되어 회전되는 회전 날개(74)로 이루어지는 블로워(70)를 더 포함하여; 상기 도어(5)의 방향에서 상기 포트(20)의 열처리 공간(21)으로 공기의 흐름이 형성되도록 하는 것을 특징으로 하는 열처리장치.

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