KR20100044395A

KR20100044395A - 진공로

Info

Publication number: KR20100044395A
Application number: KR1020080103511A
Authority: KR
Inventors: 김철영
Original assignee: 김철영
Priority date: 2008-10-22
Filing date: 2008-10-22
Publication date: 2010-04-30
Also published as: KR101069274B1

Abstract

본 발명은 진공로에 관한 것으로써, 특히 열효율 및 냉각효율을 크게 향상시키고 이에 따라 생산성은 물론 제품의 품질을 크게 향상시킨 진공로에 관한 것이다.

본 발명의 구성은, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리시키는 진공로에 있어서, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리하는 몸체의 일측으로 내부에 진공압력을 가압하는 가압진공부가 형성되는 몸체부; 상기 몸체부의 내부 중앙으로 가열로가 형성되고, 상기 가열로의 일측으로 제1개방홀이 형성되며, 상기 가열로의 타측으로 제2개방홀이 형성되는 가열로부; 상기 제1개방홀 일측으로 제1차단판이 형성되고, 상기 제2개방홀을 개폐시키는 차단실린더가 형성되는 차단부; 상기 제1차단판의 일측에 형성되는 냉각부; 및 상기 냉각부를 통하여 공기를 유입시키는 송풍부;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

진공로, 냉각

Description

진공로{VACUUM FURNACE}

본 발명은 진공로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 열효율 및 냉각효율의 향상과 이에 따른 생산성 및 제품의 품질을 크게 향상시킨 진공로에 관한 것이다.

일반적으로, 진공로는 진공용해로(眞空鎔解爐)로도 일컬어 지며, 내부를 진공상태로 만들어 금속을 용해하는 노(爐)를 말하는 것으로, 금속을 진공용해하는 방법은 주위로부터의 오염이 없고, 금속 중의 가스 함유량을 낮추는 등의 특징을 가진다. 이 용해로는 가열방식에 따라 저항식, 유도식, 아크식 등으로 분류된다.

상기에서 분류된 저항식 용해로는 금속, 세라믹스 등의 저항체를 발열체로 하여, 발열체 표면으로부터의 방사전열(放射傳熱)을 이용, 금속을 용해하고, 유도식 용해로는 전자유도작용에 의한 줄열(Joule熱)로 금속을 가열 용해하며, 아크식 용해로는 소모전극(消耗電極)의 하단과 수랭(水冷) 도가니 밑을 접촉시켜 여기서 발생하는 아크열로 전극을 용해하도록 한다.

상기와 같이, 진공로는 금속을 용해하는데 사용될 뿐만 아니라, 금속에 적당 한 온도로 가열하여 적당한 온도로 냉각시키면서 금속 내부의 결정 변화에 따른 금속의 특성을 변위하는 열처리방법 중에 진공로를 이용한 열처리는 내부 진공상태에서 가압하여 열처리를 진행함에 따라 광휘성이 뛰어나고 열효율이 좋으며 냉각속도가 신속함에 따라 열처리 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킨다.

이와 같이, 진공로를 사용한 열처리방법을 처리한 열처리 금속은 변형발생량이 작고, 가압냉각방식으로 경도가 높으면서 균일하며, 내마모성이 향상되고, 탈탄 및 표면산화가 없으며, 온도가 균일하여 특수한 금속의 열처리가 가능함으로써, 각

종 공구강이나, 내열강 및 특수금속 또는 자성처리와 같이 열처리가 어려운 금속들에 적용되고 있다.

상기와 같이, 용해로나 열처리에 주로 사용되는 전기가 공급되어 발열체의 전기 저항으로 가열되는 진공로는 단열수단으로 구비된 외측으로 내부를 진공으로 가압하는 진공가압수단을 형성하고, 단열수단으로 단열된 진공로의 내부에 발열체를 구비하여 진공가압수단으로 단열수단으로 구비된 진공로의 내부를 진공 가압상태로 만들고, 가압상태에서 발열체에 전기를 공급하여 저항에 의해 발열시켜 가열하며, 가열된 상태에서 냉각수단을 통하여 냉각시켜 제품을 생산한다.

이와 같은, 종래기술의 진공로는 용해 및 열처리되는 금속을 진공로의 내부에 장입한 상태에서 내부를 진공으로 가압한 상태로 가열하고 일정시간 가열되면 냉각수단을 통하여 냉각시키는 것으로 진공로의 장입되는 전방 측과 냉각수단으로 냉각되는 후방측을 개방하여 금속이 장입된 진공로의 내측을 진공압력이 작용되도록 함으로써, 발열체의 가열되는 열기가 진공로 외측으로도 작용함에 따라 열효율 이 감소하고, 냉각 측으로도 열기가 공급되어 냉각효율이 감소되는 문제점이 있었다.

또한, 종래기술의 진공로는 용해 및 열처리를 실시하는 진공로의 발열체가 구비된 단열수단의 내부에서 가열되는 금속의 용해와 열처리를 마친 상태에서 냉각수단으로 냉각 시에 용해 및 열처리된 금속을 전체적으로 냉각하지 못함에 따라 냉각 효율이 떨어지고 불균일한 냉각으로 인해 금속의 질이 저하되는 문제점이 있었다.

아울러, 종래기술의 진공로는 용해 및 열처리를 실시하는 진공로가 진공가압 상태를 유지하여 냉각됨에 따라 내부에 가압된 유체의 흐름이 원활하지 못하여 냉각수단으로 냉각 시에 냉각유체의 흐름을 방해하여 냉각효율이 감소되는 문제점이 있었다.

이에 본 출원인은 등록특허번호 10-0722859(명칭 : 진공로, 이하, 등록특허라 함)에서 상기의 문제점을 해결하기 위한 진공로를 개시한 바 있다.

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로써, 본 발명의 주된 목적은 냉각효율을 크게 향상시킨 진공로를 제공하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 냉각효율 향상에 따른 제품의 품질을 향상시킨 진공로를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 진공로는, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리시키는 진공로에 있어서, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리하는 몸체의 일측으로 내부에 진공압력을 가압하는 가압진공부가 형성되는 몸체부; 상기 몸체부의 내부 중앙으로 가열로가 형성되고, 상기 가열로의 일측으로 제1개방홀이 형성되며, 상기 가열로의 타측으로 제2개방홀이 형성되는 가열로부; 상기 제1개방홀 일측으로 제1차단판이 형성되고, 상기 제2개방홀을 개폐시키는 차단실린더가 형성되는 차단부; 상기 제1차단판의 일측에 형성되는 냉각부; 및 상기 냉각부를 통하여 공기를 유입시키는 송풍부;를 포함하여 이루어짐으로써 달성된다.

또한, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리시키는 진공로에 있어서, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리하는 몸체의 일측으로 내부에 진공압력을 가압하는 가압진공부가 형성되는 몸체부; 상기 몸체부의 내부 중앙으로 가열로가 형성되고, 상기 가열로의 일측으로 제1개방홀이 형성되며, 상기 가열로의 타측으로 제2개방홀 이 형성되는 가열로부; 상기 제1개방홀 일측으로 제1차단판이 형성되고, 상기 제2개방홀 타측으로 제2차단판이 형성되는 차단부; 상기 제1차단판의 일측에 형성되는 냉각부; 및 상기 냉각부를 통하여 공기를 유입시키는 송풍부;를 포함하여 이루어짐으로써 달성된다.

이때, 상기 제1차단판 및 상기 냉각부 간에는 열교환부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가열로에는 다수 개의 냉기유입홀이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 본 발명에 따르면, 냉각효율 및 열효율을 크게 향상시키며, 이에 따라, 가열공정의 속도 향상과 금속의 용해 및 열처리 작업을 신속하고 균일한 온도로 실시하여 양질의 금속을 제공함으로써 생산성을 향상시키는 효과가 있다.

특히, 냉각시 냉각온도 및 냉각시간에 의해 제품의 성질이 크게 좌우되는 냉각과정에서 제품의 품질을 크게 향상시키는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로를 나타낸 사시도이고, 도 2는 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로를 나타내는 배면사시도이며, 도 3은 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로를 나타내는 단면도이고, 도 4는 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로의 가열상태를 나타내는 구성도이며, 도 5는 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로의 주요부분을 나타내는 일부 절개사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 진공로의 일실시예에 의한 내부구조를 나타낸 단면도이며, 도 7은 본 발명에 따른 진공로의 다른 실시예에 의한 내부구조를 나타낸 단면도이다.

먼저, 본 발명의 구성을 설명하기에 앞서, 본 발명은 본 출원인에 의해 등록된 상기 등록특허를 냉각효율을 높이기 위해 개선한 것으로써, 본 발명의 기본적인 작동 원리는 상기 등록특허와 동일하므로 기본적인 구성 및 작동원리는 상기 등록특허를 바탕으로 설명하도록 한다.

이를 살펴보면, 도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 금속을 열처리하거나 용해하도록 몸체부(110)의 몸체(111)에 양측에 형성된 플랜지부(112)의 전면 측으로 구비된 전방커버(113)를 힌지부(114)를 중심으로 회전시켜 개방한 상태에서 단열부재(122)로 구비된 가열로(121)의 전방개방구(124) 측으로 용해 및 열처리 작업을 수행하는 금속을 장입시킨다.

이렇게, 금속을 가열로(121)에 장입한 상태에서 전방커버(113)를 힌지부(114)를 중심으로 폐쇄하여 고정구(115)로 고정하여 밀폐된 상태에서 몸체(111)의 측부에 가압진공부(118)를 작동시켜 몸체부(110)의 내부를 진공압력으로 가압한 다.

상기와 같이, 진공압력으로 진공로(100)의 몸체부(110) 내부가 가압되면 전방커버(113) 일측으로 형성된 전방차단실린더(132)를 작동하여 전방차단로드(133)에 결합된 전방차단구(131)가 가열로(121)의 전면 측으로 형성된 전방개방구(124)를 폐쇄시키고, 몸체(111)의 측부에 구비된 후방차단실린더(135)를 작동시켜 후방차단로드(136)에 결합된 후방차단구(134)가 가열로(121)의 후면 측으로 형성된 후방개방구(125)를 폐쇄시켜 가열로(121)의 양측의 개방부분을 완전히 폐쇄한 상태로 발열체에 전력을 인가하여 금속의 용해 및 열처리를 위해 가열시킨다.

이렇게, 가열로(121)를 완전히 폐쇄한 상태로 발열체(123)로 가열함으로써, 가열로(121) 내부 용적만 가열시켜 열효율을 증대시키고 가열로 내부에 금속을 신속하게 가열함으로써, 금속의 특성이 향상되도록 한다.

상기와 같이, 가열로(121)를 폐쇄한 상태로 용해 및 열처리를 마치면 전방차단실린더(132)를 작동하여 전방차단로드(133)에 결합된 전방차단구(131)를 개방시키고, 후방차단실린더(135)를 작동하여 후방차단로드(136)에 결합된 전방차단구(131)를 개방한 상태에서 냉각타워(141)에서 냉각교환부(142)로 교환되면서 냉각수가 공급되는 냉각공급부(143)에서 공급된 냉각수를 냉각공간(147)이 구비된 냉각프레임(144)을 냉기의 교환체적을 증대하도록 주름부(146)가 구비된 냉각관(145)으로 복수로 결합되도록 설치하여 냉각수를 공급한다.

이렇게, 냉각수가 공급되면 냉각프레임(144)에 연결된 냉각관(145) 내부를 순환하면서 냉각공간(147)으로 냉기를 형성한 상태에서 냉각공간(147)에 가이드베 인(153)이 구비된 송풍브로워(152)를 송풍모터(151)에 회전에 의해 송풍압력으로 냉각공간(147)에 형성된 냉기를 몸체(111)의 내부를 통하여 금속이 장입된 가열로(121) 측으로 공급시킨다.

이때, 가열로(121)의 양측으로 전방개방구(124)와 후방개방구(125)가 개방된 상태로 송풍압력으로 후면 측으로 냉기가 공급됨에 따라 몸체(111)의 외측을 통하여 개방된 가열로(121) 내부 측으로 대류되면서 냉유체가 공급됨으로써, 냉각효율을 증대시키도록 한다.

상기와 같이, 송풍부(150)의 작동으로 냉각부(140)의 냉각유체를 공급시켜 가열로(121)의 금속을 냉각하고 냉각되어 가열된 유체는 후방커버(116)의 공기유통공(117)으로 유통되면서 냉각하여 용해 및 열처리 작업을 마친다.

따라서, 차단부(130)로 가열로(121)를 폐쇄한 상태로 발열체(123)를 작동하여 용해 및 열처리 작업을 실시함에 따라 열효율을 증대하면서 신속하게 가열시키고, 냉각부(140)에 공급된 냉각수로 인해 냉각된 냉각유체를 송풍부(150)의 송풍압력으로 몸체의 내측으로 대류하도록 공급시켜 냉각한다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 기본적인 구성 및 작동원리를 상기 등록특허를 바탕으로 살펴봤으며, 본 발명은 이를 바탕으로 냉각효율 및 열처리된 제품(금속)의 질을 향상시키기 위한 것으로, 본 발명에서는 상기 전방차단실린더(132) 및 상기 후방차단실린더(135) 중 상기 후방차단실린더(135)를 제거하고, 도 6 또는 도 7에 도시된 바와 같이, 제1차단판(31)을 설치하거나, 상기 전방 및 후방차단실린 더(132, 135)를 모두 제거하고 제1차단판(31) 및 제2차단판(32)을 설치한다.

또한, 열교환부(60)를 더 구비하며, 상기 가열로(21)에는 냉각시 냉기가 유입되도록 소정 크기로 형성된 복수 개의 냉기유입홀(24)을 형성한다.

상기 등록특허에서 본 발명의 주요 구성 및 작동원리를 자세히 설명하였으므로, 하기에서는 본 발명의 작동 과정을 간단히 알아보면서, 냉각처리시 냉기의 흐름 및 이를 위한 작동원리를 중심으로 설명하도록 한다.

먼저, 도 5에 도시된 바와 같이, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리시키는 진공로에 있어서, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리하는 몸체(11)의 일측으로 내부에 진공압력을 가압하는 가압진공부(12)가 형성되는 몸체부(10); 상기 몸체부(10)의 내부 중앙으로 가열로(21)가 형성되고, 상기 가열로(21)의 일측으로 제1개방홀(22)이 형성되며, 상기 가열로(21)의 타측으로 제2개방홀(22)이 형성되는 가열로부(20); 상기 가열로부(20)의 상기 제1개방홀(22) 일측으로 제1차단판(31)이 형성되고, 상기 가열로부(20)의 상기 제2개방홀(23)을 개폐시키는 차단실린더(33)가 형성되는 차단부(30); 상기 제1차단판(31)의 일측에 형성되는 냉각부(40); 및 상기 냉각부(40)를 통하여 공기를 상기 몸체(11) 내부로 유입시키는 송풍부(50);를 포함하여 이루어진다.

상기 제1차단판(31) 및 상기 냉각부(40) 간에는 열교환부(60)가 더 구비되며, 상기 가열로(21)에는 다수 개의 냉기유입홀(24)이 더 구비된다.

주요 구성 및 작동원리는 상기 등록특허와 동일하며, 다만, 상기의 구성에서는 상기 후방차단실린더(135)를 제거하고, 상기 제1개방홀(22)(상기 등록특허의 후 방개방구(125)와 동일)과 소정 길이 떨어진 위치에 상기 제1차단판(31)을 설치한다.

상기 제1차단판(31)의 크기는 다양하게 제작할 수 있으나, 상기 제1개방홀(22)의 크기보다 소정 크기 크게 제작하는 것이 바람직하다.

또한, 자세히 도시하지는 않았으나 상기 제1차단판(31) 및 하기에 설명할 상기 제2차단판(32)은 상기 몸체(11) 내부의 일측에서 지지되어 상기 제1개방홀(22) 및 하기에 설명할 제2개방홀(23)의 정중앙부에 그 중심이 위치되도록 설치한다.

상기 가열로(21), 상기 제1차단판(31) 및 하기할 제2차단판(32)은 절연재질로 제작하는 것이 바람직하다.

상기 가열로(21) 내부를 가열할 때는 상기 차단실린더(33)를 폐쇄시키며, 상기 제1개방홀(22)은 개방된 상태이지만, 상기 가열로(21) 내부를 가열시에 외부로 유출되는 열을 상기 제1차단판(31)이 일정 부분 차단시키게 된다.

열처리가 끝난 후, 상기 차단시린더(33)를 개방하고, 상기 송풍부(50)를 작동시키면, 상기 냉각부(40)를 통해 냉각된 공기가 도 6에 도시된 바와 같이, 순환된다.

자세히 도시하지는 않았으나, 상기 냉기유입홀(24)을 통해서도 상기 가열로(21) 내부로 냉기가 유입되며, 상기 몸체(11) 내부를 순환하여 상기 제2개방홀(23) 및 상기 냉기유입홀(24)을 통해 상기 가열로(21) 내부로 유입된 공기는 상기 제1개방홀(22)을 통해 상기 열교환부(60)를 거쳐 외부로 빠져나간다.

상기 열교환부(60)는 상기 가열로(21)를 거치면서 뜨거워진 공기를 다시 차 게 냉각시키며, 상기 열교환부(60)를 거쳐 차가워진 공기는 상기 몸체부(10)의 일측으로 빠져나간다.

상기와 같이 공기가 순환되면서 상기 가열로(21) 내부가 냉각된다.

또한, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리시키는 진공로에 있어서, 진공상태에서 금속을 용해 및 열처리하는 몸체(11)의 일측으로 내부에 진공압력을 가압하는 가압진공부(12)가 형성되는 몸체부(10); 상기 몸체부(10)의 내부 중앙으로 가열로(21)가 형성되고, 상기 가열로(21)의 일측으로 제1개방홀이 형성되며, 상기 가열로(21)의 타측으로 제2개방홀(23)이 형성되는 가열로부(20); 상기 가열로부(20)의 제1개방홀(22) 일측으로 제1차단판(31)이 형성되고, 상기 가열로부(20)의 제2개방홀(23) 타측으로 제2차단판(32)이 형성되는 차단부(30); 상기 제1차단판(31)의 일측에 형성되는 냉각부(40); 및 상기 냉각부(40)를 통하여 상기 몸체(11) 내부로 공기를 유입시키는 송풍부(50);를 포함하여 이루어진다.

즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 도 6의 구성에서 상기 차단실린더를 제거하고, 상기 제2개방홀의 타측으로 상기 제2차단판을 설치한 구조이다.

따라서, 상기 가열로(21) 내부를 가열시 상기 제1차단판(31) 및 상기 제2차단판(32)이 상기 제1개방홀(22) 및 상기 제2개방홀(23)을 통해 빠져나가는 열을 일정 부분 차단하여 준다.

열처리가 끝나고, 상기 송풍부(50)를 가동하면 상기 송풍부(50)에서 발생된 공기가 상기 냉각부(40)를 통해 냉각되어, 도 7에 도시된 바와 같이 순환된다.

자세히 도시하지는 않았으나, 상기 냉기유입홀(24)을 통해서도 냉기가 유입되며, 상기 제2개방홀(23) 및 상기 냉기유입홀(24)을 통해 상기 가열로(21) 내부로 유입된 냉기는 상기 제1개방홀(22)을 통해 상기 열교환부(60)를 거쳐 외부로 빠져나간다.

상술한 바와 같은 본 발명의 구조에 의한 냉기의 순환으로 가열로 내부에서 열처리된 제품이 냉각되며, 이는 냉각효율을 크게 향상시키며 이를 통해 제품의 품질을 높이게 된다.

이상에서 본 발명을 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정하지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

도 1은 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로를 나타낸 사시도,

도 2는 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로를 나타내는 배면사시도,

도 3은 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로를 나타내는 단면도,

도 4는 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로의 가열상태를 나타내는 구성도,

도 5는 종래의 본 출원인에 의해 개시된 진공로의 주요부분을 나타내는 일부 절개사시도,

도 6은 본 발명에 따른 진공로의 일실시예에 의한 내부구조를 나타낸 단면도,

도 7은 본 발명에 따른 진공로의 다른 실시예에 의한 내부구조를 나타낸 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 몸체부 11 : 몸체

12 : 가압진공부

20 : 가열로부 21 : 가열로

22 : 제1개방홀 23 : 제2개방홀

24 : 냉기유입홀

30 : 차단부 31 : 제1차단판

32 : 제2차단판 33 : 차단실린더

40 : 냉각부

50 : 송풍부

60 : 열교환부

Claims

진공상태에서 금속을 용해 및 열처리시키는 진공로에 있어서,

진공상태에서 금속을 용해 및 열처리하는 몸체의 일측으로 내부에 진공압력을 가압하는 가압진공부가 형성되는 몸체부;

상기 몸체부의 내부 중앙으로 가열로가 형성되고, 상기 가열로의 일측으로 제1개방홀이 형성되며, 상기 가열로의 타측으로 제2개방홀이 형성되는 가열로부;

상기 제1개방홀 일측으로 제1차단판이 형성되고, 상기 제2개방홀을 개폐시키는 차단실린더가 형성되는 차단부;

상기 제1차단판의 일측에 형성되는 냉각부; 및

상기 냉각부를 통하여 공기를 유입시키는 송풍부;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공로.
진공상태에서 금속을 용해 및 열처리시키는 진공로에 있어서,

진공상태에서 금속을 용해 및 열처리하는 몸체의 일측으로 내부에 진공압력을 가압하는 가압진공부가 형성되는 몸체부;

상기 몸체부의 내부 중앙으로 가열로가 형성되고, 상기 가열로의 일측으로 제1개방홀이 형성되며, 상기 가열로의 타측으로 제2개방홀이 형성되는 가열로부;

상기 제1개방홀 일측으로 제1차단판이 형성되고, 상기 제2개방홀 타측으로 제2차단판이 형성되는 차단부;

상기 제1차단판의 일측에 형성되는 냉각부; 및

상기 냉각부를 통하여 공기를 유입시키는 송풍부;

를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 진공로.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 제1차단판 및 상기 냉각부 간에는 열교환부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 진공로.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열로에는 다수 개의 냉기유입홀이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 진공로.