KR900002112B1 - 열처리제의 냉각성능의 평가방법 및 평가장치 - Google Patents

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내용 없음.

Description

열처리제의 냉각성능의 평가방법 및 평가장치

제 1 도는 본 발명에 관한 열처리제의 냉각성능 평가장치의 한 실시예의 개략구성을 보여주는 개략도.

제 2 도는 전술한 실시예에 따라 담금유를 평가하였을 경우의 검치체(檢知體)의 온도와 방열량과의 관계를 보여주는 선도.

제 3 도는 종래의 평가방법에 따라 얻을수 있는 냉각성능을 보여주는 선도.

제 4 도는 실시예에 따라 서로 성상이 다른 3종의 담금유를 평가하였을 때의 평가결과를 보여주는 선도.

제 5 도는 실시예에 따라 서로 교반상태가 다를때의 평가결과를 보여주는 선도.

제 6 도는 실시예에 따라 검지체가 서로 다른 배치상태에서의 평가결과를 보여주는 선도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(1) : 검지체(檢知體) (2) : 열처리제

(3) : 교반수단(攪伴手段) (4) : 처리조(處理槽)

(5) : 전력공급부 (6) : 전원

(7) : 전력조정기(調整器) (8) : 전류측정기

(11) : 제어부 (12) : 온도연산기(演算器)

(13) : 방열량연산기 (14) : 기록계

(15) : 비교기 (16) : 온도설정기(設定器)

본 발명은 담금유 등 열처리제의 냉각성능의 평가방법 및 평가장치에 관한 것이다.

담금유 등의 열처리제를 사용하여 금속부품 등의 처리물을 담금질을 할경우 변형이나 불균형은 열처리제의 냉각성능에 영향을 받는 것이지만, 그밖에 유조 등 처리조의 구조, 처리조내에서의 처리물의 배치위치나 배치상태, 나아가서 처리조 내에 있어서의 열처리제의 유동상태의 균일, 불균일성이나 이에 수반하는 처리물 근방의 온도분포의 불균일성 등의 열처리제의 냉각성능 그 자체와는 별개의 요인에 의한바 크다.

그러나, 종래, 열처리제의 냉각성능을 평가하는 경우, JIS(Japanese Industrial Standard)K 2242 법과 같이 열처리제를 단독으로 샘플링하여 그 냉각성능을 평가하고 있으며 전술한 여러가지 요인을 고려할 수 없는 것이었다. 또 시험적 담금질을 하여 그 결과로 부터 냉각성능을 판단하는 경우도 있었으나 이러한 경우에 객관적 정량적 평가결과를 얻을수 있는 것은 아니었다.

본 발명의 목적은 처리조의 구조, 처리조내에서의 처리물의 배치위치나 상태, 혹은 처리조내에서의 열처리제의 유동상태등의 실제로 열처리를 할 경우에 영향이 있는 여러가지 요인도 고려한 냉각성능을 평가할 수 있는 열처리제의 냉각성능의 평가방법 및 평가장치를 제공함에 있다.

그리하여 본 발명에 관한 평가방법은 전기저항치와 온도와의 관계가 이미 알려진 검지체를 평가대상인 열처리제 속에서 통전하여 그 전력조건, 즉 전압, 전류량을 변화시켰을 때의 검지체의 온도(즉, 검지체의 전기저항치)와 검지체의 방열량(즉, 검지체에 공급된 공급전력량 혹은 검지체에 있어서의 소비전력량)과의 관계를 구하고, 이 관계에 따라 열처리제의 냉각성능을 평가하도록 하여 전술한 목적을 달성하려 하는 것이다.

또 본 발명에 관한 평가장치는 전기저항치와 온도와의 관계가 이미 알려진 검지체와 이 검치체에 인가하는 전압, 전류량을 조절할 수 있는 전력공급부와 전술한 검지체에 인가된 전압치, 전류치를 측정하는 전압, 전류측정기와, 이 전압, 전류측정치를 사용하여 얻은 전압치,　전류치로부터 전술한 검지체의 온도(검지체의 전기저항치) 및 방열량(검지체에 공급되는 공급전력량, 혹은 검지체에 있어서의 소비전력량)을 구함과 동시에 구하여진 온도와 미리 설정한 온도설정치와를 비교하면서 전력공급부를 제어하여 전술한 검지체를 일정한 속도로 승온시키는 제어부와 이 제어부로 구한 검지체의 온도와 방열량과의 관계를 기록하는 기록계를 마련함에 따라 전술한 목적을 달성하려 하는　것이다.

제 1 도는 본 발명에 관한 열처리제의 냉각성능 평가장치의 한 실시예의 개략적인 구성을 보여주는 개요도, 제 2 도는 실시예에 따라 담금유를 평가하였을 경우의 검지체의 온도와 발열량과의 관계를 보여주는 선도, 제 3 도는 종래의 평가방법으로 얻은 냉각성능을 보여주는 선도, 제 4 도는 실시예에 따라 서로 성상이 다른 3종의 담금유를 평가하였을 때의 평가결과를 보여주는 선도, 제 5 도는 실시예에 따라 서로 교반상태가 다를때의 평가결과를 보여주는 선도, 제 6 도는 실시예에 따라 검지체가 서로 다른 배치상태에서의 평가결과를 보여주는 선도이다.

다음에 본 발명의 실시예를 도면에 따라서 설명한다.

제 1 도에는 본 발명에 관한 열처리제의 냉각성능 평가장치의 한 실시예의 개략 구성을 보여주고 있다. 도면속의 검지체(1)는 그 전기저항치와 온도와의 관계를 이미 알고있는바 예를들면, 일정형상의 백금선, 철선, 스티일선, 텅스텐선, 몰티브덴선, 탄탈선, 동선, 니켈선, 은선, 금선, 로듐선 등의 도전체 등을 들수있다.

따라서, 이 검지체(1)가 나타내는 전기저항치가 판명되면 검지체(1)의 온도를 판명할 수 있도록 되어있다.

검지체(1)는 평가대상인 담금유 등의 열처리제(2)속에 침지되었으며, 이 열처리제(2)는 교반수단(3)을 설비한 유조 등의 처리조(4)속에 일정량 수용되어 있다.

전술한 검지체(1)에는 전력공급부(5)에 따라 전류가 흐르도록 되어있다. 이 전력공급부(5)는 일정한 전압, 전류를 부여하는 전원(6)과, 이 전원(6)의 출력을 조정하여 검지체(1)에 공급되는 전력량(전압량,전류량)을 조정하는 전력조정기(7)와를 설비하고 있다.

전력공급부(5)에 따라 검지체(1)에 전력이 공급되었을 때의 검지체(1)의 전압치 및 전류치는 전압계 및 전류계를 포함하여 구성된 전압, 전류측정기(8)로 측정할 수 있도록 되어 있으며, 여기에서 측정된 검지체(1)의 전압치 및 전류치는 제어부(11)의 온도연산기(12) 및 방열량연산기(13)에 각기 부여할 수 있도록 되어있다.

온도연산기(12)에서는 측정기(8)로부터 주어진 전압치가 전류치로 제산(除算)되어서 검지체(1)의 전기저항치가 구하여지며, 또한 미리 기억된 검지체(1)의 전기저항치와 온도와의 고유의 관계로 부터 검지체(1)의 온도가 연산되도록 되어있다.

또 방열량 연산기(13)에 주어진 전압치 및 전류치는 서로 곱하여져서 검지체(1)에 공급된 전력량(혹은 검지체(1)에 있어서의 소비전력량), 즉 방열량을 구할수 있도록 되어 있다. 이들 온도연산기(12) 및 방열량연산기(13)로 구하여진 검지체(1)의 온도 및 방열량은 X-Y 레코오더 등의 기록계(14)에 주어지며, 이 기록계(14)에 따라 검지체(1)의 온도에 대한 방열량이 XY 평면상에 기록되도록 되어있다. 또 온도연산기(12)로 얻은 검지체(1)의 온도는 제어부(11)내의 비교기(15)에 주어진다.

이 비교기(15)에는 온도설정기(16)에 의하여 미리 설정된 온도설정치가 주어지며, 이 비교기(15)에서 온도설정치와 검지체(1)의 온도가 비교되고, 이 비교결과에 기초하여 전력조정기(7)가 조정되어서 검지체(1)가 온도설정기(16)에 의한 설정온도에 대하여 일정한 속도로 승온되도록 되어있다.

다음에 본 실시예의 작용에 대하여 설명한다.

우선, 열처리제(2)로서 담금유를 수용한 처리조(4)내에 검지체(1)를 침지한다. 이와같이 하여 검지체(1)의 침지가 완료하면 제어부(11)에 있어서의 온도설정기(16)에 의한 온도설정치에 대하여 검지체(1)가 일정한 속도로 승온하도록 전력공급부(5)를 개재하여 검지체(1)에 전력을 공급한다. 여기서 검지체(1)에 공급된 전력의 전압치 및 전류치는 측정기(8)로 측정되며, 그 측정결과가 온도연산기(12) 및 방열량연산기(13)에 각기 주어진다. 온도연산기(12)에서는 전압치 및 전류치로부터 저항치가 구하여짐과 동시에, 이 저항치로부터 일정한 관계에 따라서 검지체(1)의 온도치가 연산된다. 한편 방열량연산기(13)에서는 주어진 전압, 전류치로부터 검지체(1)에서의 소비전력량(Watt), 즉 검지체(1)의 방열량이 연산된다. 이와같이 하여 온도연산기(12) 및 방열연산기(13)에 의하여 각기 연산된 검지체(1)의 온도 및 방열량은 제 2 도에서 나타낼수 있는 바와같이 기록계(14)에 의하여 기록된다.

이 도면에 나타내는 바와같이 검지체(1)를 일정한 속도로 승온시키면 그에따라 방열량은 당초에는 접증할　뿐이지만 일정한 온도에 도달하는 것을 경계로 상승하기 시작하며(일어서다)방열량이 일단 급격히 상승한 다음 어떤 극대치를 경계로 급격하게 방열량이 감소하고 그런 다음 비교적 완만한 감소기울기로 방열량이 감소하게 된다.

다음에 본 실시예에서 얻은 전술한 바와같은 평가결과를 제 3 도에서 보여주는 바와같이 피처리물체를 열처리제에 침지하기 전에 일정한 온도로 가열하여, 이 가열된 피처리물체를 열처리제에 침지하여, 그 온도변화를 구한 종래의 JIS 규정에 따른 평가결과와 비교한다.

제 3 도에는 평가대상인 담금유 속에 일정한 온도로 가열한 은편(銀片)을 침지하였을 경우에 있어서의 은편 온도의 변천상태를 나타내고 있다. 이 도면에 나타내고 있는 바와같이 은편의 온도는 증기막 단계에 있어서는 완만하게 강온하여 특성온도(burnout 點)을 경계로 비등단계에로 이행하고 비등단계에 있어서는 급격히 강온하며 강온한 다음에 대류단계에로 이행하면 대류관계에서는 완만하게 강온하여 나아가게 된다. 이것을 제 2 도에 나타낸 본 실시예의 평가결과와 비교하면 본 실시예의 검지체(1)는 열처리제에 침지하여 가열하는 것으로 종래예로서는 정반대의 관계에 있기때문에 온도가 상승함에 따라 방열량이 급격히 상승하기 시작하기까지의 단계가 대류관계에 대응하며 어떤 극대치를 경계로 방열량이 급격히 감소한 다음에 완만한 감소상태로 되는 단계가 증기막 단계에 대응하고 또 전술한 극대점이 특성온도에 대응하는 것이 된다.

이와같이 본 실시예에 의하면 다음과 같은 효과가 있다. 실제에 사용하는 처리조(4)내에 검지체(1)를 배치하여 열처리제(2)의 평가를 하는 것이므로 처리조(4)의 구조에 따른 냉각성능에의 영향도 평가대상에 포함시킬수 있다.

또 검지체(1)의 처리조(4)내에 있어서의 배치상태, 배치위치 등을 여러가지로 변화시킴에 따라 처리조(4)내에 있어서의 처리물의 배치상태, 배치위치 등이 냉각성능에 주는 영향을 객관적 정량적으로 평가할 수 있다. 나아가서 교반수단(3)에 따라 처리조(４)에 있어서의 열처리제(2)의 유동상태를 여러가지로 변화시켜서 측정하면 처리조(4)내에 있어서의 열처리제(2)의 유동상태 등의 영향도 평가할 수 있다.

예를들면 제 4 도에는 검지체(1)로서 직경이 0.2mm, 길이 20mm의 백금선을 사용하여 서로 성상이 다른 3종의 담금유(A유, B유, C유)를 평가하였을 때의 평가결과를 나타내고 있다. 이와같은 평가결과로부터 이들 3종의 담금유는 서로 특성온도가 다른 이외에도 비등단계에 있어서의 냉각능력이 서로 다르며 A유의 비등단계에 있어서의 냉각능력이 대단히 큰 것임을 알수있다.

또 제 5 도에는 동일한 담금유(C 유)를 사용하였다. 단, 처리조(4)내에 있어서의 유동상태가 서로 다른 경우에 있어서의 각각의 냉각성능을 평가한 결과를 보여주고 있다. 이와같은 평가결과로부터 사용한 담금유의 경우는 교반을 왕성하게 하여 유동상태를 활발하게 하면 대류단계 및 특성온도 이상의 온도에서는 교반에 의한 냉각능력의 증대효과는 크지만 비등단계에서는 비교적 교반에 의한 효과가 작은 것임을 알수있다. 더우기 이것은 전술한 JIS 규정에 의한 은시편(銀試片)을 사용한 평가결과와 일치하는 것이며, 이와같은 교반상태에 따라 몇가지의 측정결과를 얻음에 따라 어떤 담금유에 대한 그 대류단계, 비등단계의 구별을 가일층 명료하게 할수있다.

또 이와같은 평가결과에 따라 비등단계 영역의 넓은 담금유에서는 교반에 의한 영향을 받기 어렵기 때문에 처리조(4)내에 교반 불균형이 있어도 냉각 불균형으로 되어 나타나기 어렵다고 판단된다. 나아가서 일반적으로 담금유를 세게 교반하면 냉각능력을 증대시킬수 있으나, 이 경우 대류관계의 냉각능력도 대폭 증대하기 때문에 철강을 담금질함에 있어서는 마르텐사이트 변태영역의 냉각성이 향상되고 담금질 균열이나 담금질 변형을 증대시키는 위험성이 발생함을 알수있다.

또 제 6 도에는 동일한 담금유(B 유)를 동일한 유동상태에서 그렇지 않으면 검지체(1)의 배치위치가 서로 다른 경우의 평가결과를 보여주고 있다. 이 평가결과로부터 동일한 처리조(4)를 사용하여도 처리물의 배치위치, 배치상태 등에 따라 냉각성능은 크게 다르다는 것을 알수있으며 또한 이 경우의 냉각성능에의 영향이 정량적으로 파악할 수 있게 된다.

또 본 실시예에 의하면 이상과 같은 식견을 얻을수 있으므로 처리조(4)를 설계할때의 구조상의 자료(아드바이스), 1회의 처리에 있어서의 처리물의 설정량을 결정하기위한 자료 혹은 유효한 열처리를 하기위한 처리물의 배치위치 등에 대한 자료를 얻을수 있다.

나아가서 또 JIS 규정에 의한 평가방법과 달라서 극히 용이하며 또한 신속히 평가결과를 얻을수 있으며 평가장치도 구조가 간단하여 현장에 있어서의 열처리제의 냉각성능을 평가하는 것이 가능하다. 또 소형이기 때문에 실제의 여러가지 장소에 어려움없이 배치할 수 있다.

또 전력조정기(7)에 따라 검지체(1)의 온도를 제어하므로 검지체(1)가 용융하는 일이 없고 검지체(1)의 수명을 길게 할 수 있다.

더우기 실시함에 있어서 검지체(1)는 백금선, 철선, 동선, 니켈선 등의 금속선에 한하지않고 더어미스터(thermister), 탄소피막 등의 반도체를 사용한 것이라도 좋다. 단 백금선을 사용한 것이라면 평가결과를 극히 고정밀도의 것으로 할수있다. 또 측정대상인 열처리제는 담금유 이외의 열처리제라도 좋다. 또 기록계(１)는 X-Y 레코오더에 한하지 않는다.

상술한 바와같이 본 발명에 의하면 실제로 사용하는 처리조의 구조, 처리조 내에 있어서의 처리물의 배치위치나 상태, 혹은 처리조내에 있어서의 열처리제의 유동상태 등의 실제로　열처리를 하는 경우에 영향이 있는 여러가지 요인도 고려한 냉각성능을 평가할 수 있는 열처리제의 냉각성능의 평가방법 및 평가장치를 제공할 수 있다.

Claims (11)

1. 전기저항치와 온도와의 관계가 이미 알려진 검지체(1)를 평가대상인 열처리제(2)속에서 통전하여 그 전압, 전류량을 변화시켰을때의 검지체(1)의 온도와 검지체(1)의　방열량과의 관계를 구하여 열처리제(2)의 냉각성능을 평가하는 열처리제(2)의 냉각성능의 평가방법.
2. 특허청구의 범위 제 1 항에 있어서, 검지체(1)는 미리 설정된 온도에 대하여 일정한 속도로 승온시키는 열처리제의 냉각성능의 평가방법.
3. 특허청구의 범위 제 1 항에 있어서, 검지체(1)에 대한 전압, 전류량을 변화시킬때에 열처리제(2)가 교반되는 열처리제(2)의 냉각성능의 평가방법.
4. 특허청구의 범위 제 2 항에 있어서, 검지체(1)에 대한 전압, 전류량을 변화시킬때에 열처리제(2)가 교반되는 열처리제(2)의 냉각성능의 평가방법.
5. 특허청구의 범위 제 1 항에 있어서, 검지체(1)는 백금선, 철선, 스티일선, 텅스텐선, 몰티브덴선, 탄탈선, 동선, 니켈선, 은선, 금선, 로듐선 등에서 선택되는 어느 한가지 재료로 구성되어 있는 열처리제(1)의 냉각성능의 평가방법.
6. 특허청구의 범위 제 1 항에 있어서, 검지체(1)의 온도 및 방열량은 그래프트로 나타낼수 있는 열처리제(1)의 냉각성능 평가방법.
7. 전기저항치와 온도와의 관계가 잘 알려진 검지체(1)와, 이 검지체(1)에 인가하는 전압, 전류량을 가변하는 전력공급부(5)와 검지체(1)에 인가된 전압치,전류치를 측정하는 전압, 전류측정기(8)와 이 전압, 전류측정기로 얻은 전압치, 전류치로부터 검지체(1)의 온도 및 방열량을 구함과 동시에 구하여진 온도와 미리 설치한 온도 설정치와를 비교하면서 전력공급부(5)를 제어하여 검지체(1)를 일정한 속도로 승온시키는 제어부(11)와, 이 제어부(11)에서 구한 온도와 방열량과의 관계를 기록하는 기록계(14)와를 마련하고 있는 열처리제(2)의 냉각성능 평가장치.
8. 특허청구의 범위 제 7 항에 있어서, 제어부(11)는 측정기로 얻은 전압, 전류치에 따라서 검지체(1)의 온도를 연산하는 온도연산기(12)와, 발열량을 연산하는 방열량연산기(13)를 포함하여 구성하고 있는 열처리제(1)의 냉각성능 평가장치.
9. 특허청구의 범위 제 7 항에 있어서, 제어부(11)는 온도연산기(12)에 의하여 얻은 검지체(1)의 온도와 설정온도와를 비교하는 비교기(15)를 포함하고 있는 열처리제(1)의 냉각성능 평가장치.
10. 특허청구의 범위 제 7 항에 있어서, 기록계(14)는 X-Y 레코오더인 열처리제(1)인 냉각성능 평가장치.
11. 특허청구의 범위 제 7 항에 있어서, 검지체(1)는 백금선, 철선, 스티일선, 텅스텐선, 몰티브덴선, 탄탈선, 동선, 니켈선, 은선, 금선, 로듐선에서 선택하는 어느 한가지 재료로　구성하고 있는 열처리제(2)의 냉각성능 평가장치.

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