KR930009977B1 - 유동층에서 강철부재를 열처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Description

유동층에서 강철부재를 열처리하는 방법 및 장치

제 1a 도와 제 1b 도 및 제 2a 도와 제 2b도는 각각 표준납 및 통상의 유동층 페이턴팅 설비의 종방향 단면도, 및 대응하는 와이어 냉각-변태곡선.

제 3 도는 납 페이턴트되고 통상의 유동층 페이턴트된 탄소강선의 온도-시간-변태(T.T.T)선도와 냉각-변태곡선 사이의 관계의 개략도.

제 4a 도 및 제 4b 도는 본 발명에 따른 제 1 및 제 2 실시예의 유동층 장치의 개략도.

제 5a 도 및 제 5b 도는 달성될 수 있는 페이턴팅 곡선과 함께 본 발명에 따른 제 3 실시예의 장치의 개략도.

제 6 도는 본 발명에 따른 장치의 상세도.

제 7 도는 본 발명에 따른 유동층 패이턴팅 공정에 의하여 얻을 수 있는 와이어 냉각 및 변태곡선.

제 8 도는 본 발명에 따른 장치의 상세도.

제 9a 도 및 제 9b 도는 납 및 유동층 패이턴팅에서 패이턴트된 와이어 강도의 변동을 보여주는 비교 그래프.

제 10 도는 특별히 선택된 다수의 유동층-페이턴팅 곡선을 보여주는 그래프.

본 발명은 유동층에서 강철의 열처리에 관한 것으로, 특히 패이턴팅(patenting)조작에서 와이어의 급냉 및 등온 변태에 관한 것이다.

페이턴팅은 탄소 강선을 대략 800℃ 이상의 오우스테나이트상으로 가열한다음 선택된 온도로 급냉시키고, 이 온도에서 오우스테나이트의 둥온분해가 완결되기에 충분한 기간동안 와이어를 유지하는 단계를 포함하고 있다. 통상적으로 온도는 550℃의 범위이며, 그 목적은 미세 퍼얼라이트 조직을 제공하려는 것이다. 그 다음 와이어는 인발되게 된다.

일반적으로 와이어는 약 0.1%-1% 이상, 바람직하기로는 약 0.25-1.25%의 탄소 함량을 갖는 보통강 또는 합금강이다. 와이어는 예컨대 정방형 또는 장방형 같은 단면을 가지나, 면적이 바람직하기로는 0.15mm²를 초과하는 원형 단면을 갖는 보통강선이 바람직하다. "와이어"라 함은 예컨대 봉, 스트립 및 기타 세장부재를 포함한다.

통상적인 페이턴팅 조작에서, 급냉 및 변태 단계는 일정한 온도로 유지된 용융 납의 욕조에서 수행된다.

이는 급냉을 일으키는 용융납의 열 흡수능력에 비추어 양호한 결과를 제공하긴 하지만, 여러 가지 문제점이 있다. 용융 납으로 작업하는 환경 및 안전문제는 별도로 하고, 납이 묻어 나올 수 있으며, 납 오염으로 인한 표면 결함이 야기될 수 있다.

납욕을 공냉 또는 강제공냉으로 대치시키는 제안이 있었으나, 이는 5mm 이하의 직경을 갖는 와이어, 특히 2mm 이하의 직경을 갖는 와이어에 대하여 신뢰성이 불충분하다.

또한 공냉 또는 강제공냉처리에 대하여 열전달 성질이 개량된 가열 유동층 장치를 사용하는 것이 제안되었다.

전형적인 유동층 설비는 고정 수평판에 의하여 분리된 두 개의 격실을 갖는 내화로 구조물로 구성되어있다.

상측 격실은 불활성 모래입자(실리카, 알루미나, 지르코니아등)가 수평 저부판을 통하여 송풍된 고온가스에의해 유동화되고 가열되도록 긴 U-형 용기를 형성하는데, 이 목적을 위하여 상기 수평 저부판은 다수의 개구를 가지거나(즉 구멍 또는 홈을 만든 금속)석면 시이트 또는 세라믹판 같은 다공성 세라믹 재료로 형성되어있다. 가스 분산판 아래의 하측격실은 가스 플리넘 쳄버(plenum chamber)이며, 이로부터 유동가스는 가압하에 입자용기로 들어간다. 적당한 속도(150-500 마이크로미터의 평균 입자 치수에 대하여 통상 초당 8-15cm)의 유동가스에 현탁된 고체입자로 형성된 유동 입상 매질은 거의 액체 열전달 매질처럼 행동하며, 강제 공기냉각 및 용융납의 열전달계수 사이에 놓이는 높은 열전달계수를 갖고 있다.

그러나, 그와같은 유동장치에서 처리된 와이어의 기계적 성질 및 현미경 조직은 납용처리에 의하여 얻어진것보다 상당히 열등하다. 이상적인 미세 퍼얼라이트 구조로부터 편차범위가 상당히 크다. 예컨대 상당량의 조대 퍼얼라이트 또는 베이나이트가 형성된다. 일반적으로 이들 문제는 납욕에 비하여 유동층의 낮은 열용량 및 열전달 특성에 기안하였는바, 이로인해 냉각 속도가 늦고 지속적인 등온 변태조건을 얻을 수 있게 된다.

이들 문제를 극복하기 위하여, 예컨대 2.5mm 이상의 직경을 갖는 봉 또는 와이어에 대하여 미국특허 제3615083호에는 오우스테나이트화로 및 가열 유동층 사이에 냉각 공기에 의하여 유동화되는 별도의 예비냉각층을 사용하는 것이 제안되었다. 상기 미국특허에 의하면, 공지기술이 갖는 문제점은 냉각속도가 충분히 빠르지 않다는 점이다. 그럼에도 불구하고, 시험결과 상기 미국특허에 기재된 제안은 질적인 면에서 특히 3mm 또는 그 이하, 전형적으로 0.7-1.5mm 직경을 갖는 와이어에 대하여 필요한 개량을 제공하지 못함을 알았다.

본 출원인은 유동층 방법과 관련된 문제점은 냉각속도와 많은 관련이 있는 것이 아니라 고온에서 급냉 및 균질화(soaking)의 요건사이에 만족스러운 타협을 이루게되는 층온도를 선택하는 어려움에 있다고 믿는다.

균질화 단계중에 상당한 등온변태가 일어나야만 한다. 그러나, 변태는 발열이며, 와이어의 온도는 상승되는 경향이 있다. 상당한 열용량을 갖는 납욕에 있어서, 온도는 거의 일정하게 유지될 수 있으나 통상의 유동층에 있어서는 상당한 온도증기가 일어난다. 이는 조대 퍼얼라이트의 형성에 이르게 할 수 있다. 다른 한편으로 변태단계에 있어서 고온에서 균질화하기전 상당한 과냉은 상부 베이나이트 같은 바람직하지 않은 구조의 초기 형성을 촉진할 수도 있다.

미세 퍼얼라이트 구조가 신뢰할 수 있게 얻어질 수 있는 온도 범위는 비교적 좁으며, 최적 현미경 조직에 있어서는 보다 좁다. 와이어를 처리하는데 사용되는 통상의 가열 유동층에 있어서, 온도변화는 이들 바람직한 범위와 비슷하거나 또는 이들 바람직한 범위보다 큰 범위에 걸쳐 확정될 수도 있다. 균질화를 위한 유동층의 온도가, 변태의 발열성을 고려하여, 지나치게 낮게 설정되면, 급냉단계중 과냉의 위험이 일어날 수 있고 바람직하지 않은 베이나이트가 형성될 위험이 있게 된다. 이 문제를 피하기 위해 유동층의 온도를 높이면, 변태단계중에 과열 및 바람직하지 않은 조대 퍼얼라이트가 형성될 위험이 있게 된다.

미국특허 제3615083호는 이들 문제점에 대한 해결을 제공하지 못하는바, 그 이유는 비록 두 개의 층이 제공되기는 하지만, 이러한 배치는 특히 얇은 와이어의 경우 과냉에 이르게 될 수 있기 때문이다.

본 발명은 공지 유동층 기술과 관련된 최소한 몇개의 문제점을 해결하고자 하는 것을 목적으로 한다.

따라서, 미국특허 제3615083호에 발표된 방법, 즉 오우스테나이트화된 와이어를 제 1 유동층 대역에서 급냉한 다음 유동가스에 의하여 가열되며 일어나는 제 2 유동층 대역으로 이송시키는 페이턴팅 조작으로 강선을 열처리하기 위한 방법과 관련하여, 본 발명은 제 1 유동층 대역을 유동가스에 의하여 가열하고, 두 대역의 온도를 따로 따로 제어함을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 장치는 가열 유동가스를 제 1 유동층 대역에 공급하는 수단 및 제 1 및 제 2 대역의 온도를 독립적으로 제어하기 위한 수단에 의하여 특징이 있다.

본 발명에 의하여, 급냉 및 변태기술사이의 절충을 찾아낼 필요는 없다. 제 1 대역에서 급냉온도를 방해함이없이 소망하는 현미경조직을 제공하도록 제 2 대역의 온도가 선택될 수 있고, 입열이 제어될 수 있으며, 그 반대로 할 수도 있다.

제 1 대역에서, 가열유동가스의 공급은 처리하고자하는 와이어로부터의 입열을 포함하여 총입열이 와이어의 온도가 베이나이트의 형성이 촉진되는 임계온도 이하로 하강하지 않도록 확실하게 할 것이다. 이는 와이어에 의하여 저장된 열이 굵은 와이어에 의하여 저장된 열 만큼 많지 않은 가는 와이어의 경우에 특히 이점이 있을 것이다. 일반적으로, 층상 현미경조직이 바람직하지만 와이어 온도가 조대 퍼얼라이트 조직이 미세조직에 앞서 얻어지는 온도까지 상승하지 않도록 할 필요가 있다. 이는 제 1 유동층 대역에 개별적으로 제어가능한 냉각수단을 제공함으로서 달성될 수 있다. 입열과 냉각수단 사이에 얻어지는 평형이 소망하는 온도를 유지시키기에 보다 용이하게 한다.

이들 냉각수단은 일정 또는 바람직하기로는 조절된 유속을 갖는 침지냉각 튜유브 또는 조절가능한 살수장치, 또는 보다 바람직하게는 유동층 표면의 공기냉각으로 구성될 수 있다.

많은 경우에, 두 대역의 온도는 각각의 입열의 상이한 조건 및 요건을 고려하여 독립적으로 제어됨에도 불구하고 유사하다.

이와같이 가능해진 제 2 대역의 향상된 제어는 균질화 온도가 보다 일정한 수준으로 유지되게 하며, 이는 얻어질 수 있는 현미경 조직을 더욱 향상시킨다. 따라서, 공지 유동층 시스템과 관련된 다른 문제점이 감소된다. 와이어 냉각의 제어가능성 및 변태 개시조건과 결합하면, 상당한 향상이 얻어진다.

두 개의 유동충 대역은 독립하여 유동화가 제어되는 두 개의 별도의 유동층에 의하여 제공될 수 있다. 이와는 달리, 단일 유동층이 두개의 대역으로 분리될 수 있으며, 반면에 이들 두 개의 대역은 고온가스의 단일 공급원에 의하여 유동화되고, 최소한 하나의 대역에는 독립적으로 제어되는 보조 가열 및/또는 냉각수단이 제공된다. 따라서, 급냉 대역에는 상술한 바와같은 냉각수단이 제공될 수 있고, 균질화 대역에는 고온가스의 기본온도에따라 가열수단이 제공될 수 있다.

심지어 균질화 대역에서, 본 발명에 의하여 향상된 성능에도 불구하고 예컨대 변태의 발열특성에 의하여 야기되는 이상적인 온도로 부터 변이가 일어날 수 있음을 알았다.

이는 균질화 대역 그 자체를 보조 가열 및/또는 냉각수단을 갖는 다수의 개개의 대역으로 분리함으로서 교정될 수 있다.

따라서, 본 발명의 다른 특징으로서, 유동화되고 고온가스의 공급원에 의하여 가열되는 단일 유동층을 통하여 강청부재를 통과시킴으로서 강철부재를 열처리하기 위한 방법은 상기 층의 개개의 대역의 온도를 보조가열 및/또는 냉각수단에 의하여 독립적 제어한다는 점에서 특징이 있다.

또한 그와같은 방법에 사용하기 위한 장치는 용융성이 광범위하며, 따라서 본 발명의 다른 특징으로서, 고온가스 가열 유동층은 상기 층의 개개의 대역의 온도를 제어하기 위한 독립적으로 제어되는 보조 가열 및/또는 냉각수단의 제공에 의하여 특징된다.

예컨대 상술한 바와같이 페이턴팅에 사용되는 두 대역 유동층의 경우, 일번적으로 균질화 대역은 보조 냉각수단을 가질 필요는 없지만, 보조 가열수단을 갖는 것이 유리할 수도 있다. 바람직한 장치에서, 전기저항가열기는 연속 균질화 층부분에 침지된다. 이들은 침지 방사 튜우브 가열기에 의하여 대체될 수도 있다. 그와 같은 장치에 의하면, 유동 가스로부터의 기저 입열, 즉 그 유입 온도는 상당히 낮게 설정된다.

모든 장치에 있어서, 어느 한 대역에 대한 유동가스의 유입 온도의 조절은 희박혼합물 내지 특별히 희박한 혼합물을 사용할 수 있고, 냉각공기를 연소가스와 혼합할 수 있고, 또는 플리넘과 연소기 사이에 조절 열교환기를 제공할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 유동층 균질화 대역은 종방향으로 다수의 개개의 열전달 및 제어격실을 포함하고있어 작업부하열, 제 1 유동화 및 보조가열기에 의한 입열로부터, 그리고 냉각 및 주위 열소실로부터 생기는 에너지 균형을 국부적으로 용융함으로서 국부층온도의 정확성을 순간적으로 향상시킬 수 있는바, 이 온도는 전 균질화층 길이에 걸쳐 일정하게 유지될 수 있으며, 균질화 대역 입구로부터 출구까지 예정된 현상을 유지시키도록 프로그램 될 수 있다.

특히 본 발명의 여러 가지 특징에 따른 장치 및 방법이 통상의 급냉 및 균질화 온도를 사용하는 페이턴팅 조작에 이용될 수 있음에도 불구하고, 그 밖에 가능성이 고려된다.

따라서, "스텝 페이턴팅"이 시도될 수 있다. 이 경우 급냉온도는 보다 낮으며(예컨대 400℃), 여전히 Ms이상이다. 그 다음 선택된 변태온도까지 급속 가열이 뒤따른다.

또한 "그래디언트 페이턴팅"이 유동층의 각종 대역의 개개의 온도제어를 이용하여 선택된 온도 구배(그래디언트)를 통해 급냉한다음 변태시키므로서 시도될 수 있다. 또한 장치는 경질 조직을 생성하기 위한 마트텐사이트의 형성 및 탬피링 같은 전혀 다른 방법에 사용될 수 있다. 그와 같은 방법에 있어서 급냉온도는 Ms 이하가 될 것이다. 기타 가능한 방법은 석출경화, 급냉경화등이다.

그레디언트 페이턴팅 방법에서, 퍼얼라이트 반응은 540-560℃ 같은 낮은 온도 수준에서 개시되어 주어진 온도까지 계속된다. 이는 미세 솔바이트(sorbite)의 형성을 개시한다.

그다음 예컨대 10-20%의 변태후 잔존 오우스테나니트는 600-650℃또는 그 이상의 온도와 같은 높은 온도수준에서 분해된다. 따라서, 시멘타이트 성장속도는 상당히 느리다. 따라서 높은 속도에서(즉 일정한 저온에서) 동온적으로 반응된 미세 퍼얼라이트와 조우되는 성장 결함없이 적은 층간 거리를 미세 조직을 생성할 수 있다.

이와같은 방법으로 제조된 와이어는 향상된 인발성 및 강도 특성을 갖고 있다. 사실상, 바람직한 실시예의 유동층 장치 및 방법은 편리한 냉각 곡선의 선택-T.T.T. 선도에서의 변태곡선-또는 예컨대 특수 효과 또는 특수 와이어 특성을 얻기 위하여 특수 곡선에 따른 페이턴팅 처리의 수행을 가능하게 한다. 이는 일반적인 유동층 설비 또는 납욕에 알려져 있지 않다.

한가지 가능성은 보통의 층간거리보다 큰 거리를 갖는 균일한 퍼얼라이트 조작을 형성토록 반응의 발열특성의 이점을 전부 취하는 것이다. 따라서, 반응은 580-600℃에서 시작할 수 있고 와이어는 변태열의 영향에 의하여 온도가 상승토록(온도는 60-80℃까지 상승한다) 방치될 수 있다. 비록 와이어 강도는 낮음에도 불구하고 와이어는 양호한 변형 특성을 갖고 있다.

공지기술의 냉각공지층 같은 유동층에서 강선의 급냉과 관련된 다른 문제점은 바람직하지 않는 스케일을 생성하는 와이어의 표면의 산화이다. 따라서, 본 출원인은 급냉 대역을 유동화 및 가열시키기 위하여 비산화 고온가스의 사용을 제안한다. 이와같은 견지에서, 본 발명은 오우스테나이트화로 부터의 강철을 유동층에서 급냉시키는 강철의 개량된 열처리방법을 제공하여 주는바, 이 방법은 유동층을 오우스테나이트화로부터 비산화성 배기가스에 의하여 유동화시키는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명의 이 특징에 따른 강철을 열처리하는 장치는 오우스테나이트화로 및 급냉 유동층으로 구성되며, 유동층을 유동화 시키기 위하여 오우스테나이트화호로로 부터 유동층까지 배기가스를 공급하기 위한 스단이 설치되는 것을 특징으로 한다.

이와같은 방법 및 장치는 많은 분야에 이용될 수 있으나, 특히 이미 기술한 페이팅 조작에 유용하다.

두 개의 유동층 대역이 사용되는 경우, 배기가스는 양 대역으로 분리된 단일층을 유동화 시키므로서, 또는 두 개의 별도의 층을 통과시키므로서 양 대역을 통하여 통과할 수 있다.

후자의 경우, 배기가스는 두 개의 층을 통하여 계속해서 통과할수도 있다. 배기가스는 5용량% 이하의 산소함량을 갖는것이 바람직하며, 특히 2%이하, 최대 1%가 바람직하다. 함량은 0.5% 이하, 특히 0.1 또는 0.2%가 바람직하며, 잔존 일산화탄소 함량은 0.1%이상, 특히 0.5-2%의 범위가 바람직하다.

비록 오우스테나이트화로부터 얻어지지는 않으나 다른 형태의 비산화성가스가 사용될 수 있다.

하나의 바람직한 장치에서, 고온 배기가스는 레큐퍼레이터, 예컨대 페열 보일러,에서 150℃를 초과하지 않는 수준까지 예비냉각시킨다음 소망하는 입열까지 가열한다.

이는 가변출력 전기 가열기의 배터리에 의하여 행해질 수 있다. 입열은 조작단계(즉 시동시 가장높은 온도가 요구된다) 및 와이어 직경에 100-150℃로부터 450~500℃까지 변할 수도 있다.

본 발명에 따른 유동층 장치에서, 별도의 유통가스 보충소는 기본유동층 용기의 외측에 위치되는 것이 바람직하다.

유동층을 형성하기위하여 통상의 노 디자인(고정 내화/급속 조인트가 형성된 강체 구조)을 사용하는 대신에, 영국 특허 출원 제84.26455호에 기술된 바와같은 탄소 및 가용성 구조를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 이와같은 선택은 본 발명의 여러 특징을 실시하는데 필수적인 것은 아니다.

특히 바람직한 구조는 제거가능하거나 인양 가능한 지붕이 덮힌 터널형 공간을 형성하는 강철-보강 내화용기로, 여기에는 최소한 두개의 별도의 유동층 모듀울(module)(결합 버너어가 없음)(각각 급냉 모듀울 및 하나이상의 균질화 모듀울)이 배치되도록 구성되어 있다. 독특한 모듀울은 입자를 함유하기 위한 개방용기 및 가스 분산판(유동가스의 도입을 위한 개구 및/또는 노즐이 형성되어 있음)에 의하여 입자 용기로부터 분리되어 하측에 있는 인접가스 플리넘쳄버로 구성되는 두 개의 쳄버 금속 조립체의 형태로 제조되는 것이 바람직하며, 모듀울 부품이 독특한 단일 조립체로 일체로 형성되어 있음이 특징이다. 연소 가열기가 없는 그와같은 모듈 디자인은 이용 및 유지의 면에서 유리하다. 즉 개개의 대역 모듀울은 장치의 용기에 용이하게 설치되어 있으며, 필요에 따라 주 프레임으로부터 분리(예컨대 보수를 위하여)시켜 다른 모듀울로 교체할 수도 있다.

균질화 대역은 적당한 길이의 하나의 유동층 모듀울, 또는 상당한 길이의 균질화 대역이 요망되는 경우 함께 연결된 다수의 소형 모듀울로 구성될 수 있다. 하나이상의 모듀울을 갖는 균질화 대역에 유동가스의 도입은 균질화가스 지역으로부터 인접 플리넘 쳄버 아래로 연장된 공동 플리넘 덕트까지의 중앙 유입구에 의하여 이루어질 수 있다.

더우기, 내부 연소기, 감열부분(직접 불꽃열에 노출) 및 금속과 내화부재 사이의 고정 조인트의 존재와 연관된 바람직하지 않는 공지기술의 장치 디자인 및 장치 구조는 빈번한 정지시간, 높은 보수비 및 생산 손실을 일으켰다. 이들 지속적인 문제는 본 명세서에 기술한 바람직한 실시예에 의하여 최소한 부분적으로 해결될 수 있다.

바람직한 장치에서, 각 대역에는 그 자신의 유동화 회로 및 일체로 형성된 열 제어 시스템이 설치되어 있다. 따라서 분리 급냉 대역 및 균질화 대역은 각 대역의 가스 보충소에서 장치의 외부에서 제조한 적당한 가스혼합물에 의하여 개별적으로 유동화되며, 독립 입열 조절 및 층온도 제어 시스템이 있다. 각 대역마다 그와같이 일체로된 시스템은 유도층 라인의 시동 및 조작에 대하여 실제로 효과적이다.

따라서, 고온 와이어의 스케일 없는 냉각을 위하여 각 대역에서 적당한 가스 혼합물, 바람직하기로는 급냉 대역에서 비산화가스를 사용할 수 있다. 또한 각 대역에서 요구되는 바와같이 특정 기본 온도(와이어 형태 및 고정 조건의 함수로서 선택된)까지의 가스 유입온도의 점진적 적용(시동으로부터 운전까지)이 가능하게 되며, 상기 기본 수준으로부터 유동층 내부의 온도는 바람직한 실시예에서는 급냉 대역 및 균질화 대역에 각각 결합된 특수한 제 2 제어장치에 의하여 보다 정확하게 제어된다. 이외에 대역 모듀울에는 버어너(가열 및 유동화용)가 없기 때문에, 직접적인 열적 피해가 감소되며, 모듀울 부품의 접근, 보수 및 교체가 보다 용이하다.

본 발명은 첨부도면에 의하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

제 1a 도 및 제 2a 도에는 납(pb) 및 공지기술의 유동층(FB)페이턴팅 라인이 개략적으로 도시되어 있는바, 오우스테나이트화로에서 가열후 와이어 재료(W)는 적당한 수단(도시하지 않았음)에 의하여 일정한 온도로 유지된 납욕(2') 또는 통상의 단일대역 구조의 FB-장치(2)에 도입된다.

제 1b 도 및 제 2b 도는 두 경우 오우스테나이트화 온도(Ta)로부터 페이턴팅 유지온도(Tp)까지 시간이 함수로서 와이어 온도의 변화를 나타낸 것이다. Tq는 급냉중의 와이어 온도의 진행을 도표로 나타낸 것이다. 제 1b 도와 제 2b 도를 비교하여 보면 명백한 바와같이, 통상의 FB-장치에서 곡선(T1)으로 도시한 변태개시 및 실제 와이어 변태온도 및 빗금영역은 바람직한 온도(Tp)로부터 상당히 벗어나며, 퍼얼라이트 반응은 광범위한 온도 범위에 걸쳐 일어 날 수 있다. 이들은 와이어 재휘현상(변태에 의한 열방출) 및 유동층의 낮은 열전달 및 열용량의 결합효과로 인하여 반응이 진행중 과도하게 일어나는 경향이 있다.

제 3 도에서, 통상의 유동층 페이턴팅에 의하여 얻어진 와이어 냉각-변태곡선(FB)이 납 페이턴팅(Pb)과 비교하여 T.T.T.선도로 표시되어 있다. 파단선(TR)0 및 (TR)100은 오우스테나이트 변태의 개시 및 종료를 나타내며, 음영지역(OTB)은 미세 퍼얼라이트 조직을 얻기위한 최적변태 범위를 나타낸 것이다. 통상의 FB-페이턴팅의 경우 온도는 OTB 지역으로부터 벗어남을 알 수 있다.

공지기술은 제 2b 도의 T2 같은 온도곡선을 제공하도록 에컨대 냉각공기의 FB-대역같은 예비냉각 장치를 사용함으로써 또는 유동층 균질화 온도를 급격히 하강시키므로서 상기와 같은 상황을 제거하고자 시도하고 있다.

제 4a 도에서, 본 발명의 개괄적인 실시예가 도시되어 있다.

오우스테나이트화 가열로(1) 및 독립 급냉대역(Q)과 변태-균질화 대역(TR-S)을 갖는 2대역의 유동층 장치(2)가 도시되어 있다. 이들 대역은 각각 입자용기(4), 플리넘 쳄버(5), 용기저부와 플리넘 상측부를 연결하는 가스분산판(6)(가스관이나 노즐이 형성된 천공판 같은), 및 플리넘 쳄버 저부에 연결된 가스유입 도관(5')으로 구성되는 모듀울 조립체(3)을 포함하고 있다. (분리가능한 것이 바람직한)파이프(8)은 각 모듀울을, 요구되는 가스(용량 및 조성에 있어서)가 조절가능한 기본 온도에서 제조되는, 유동가스 보충소(7)의 가스공급턱트에 연결한다. 이 기본온도는 와이어 형태 및 선택된 방법에 따라 각 대역에 대하여 결정되며, 시동 또는 운전, 와이어 직경의 변화등과 관련된 유리한 조건에 따라 처리중에 조절된다. 외부가스 보충수에 있어서 가능한 설비는 가스발생기, 연소 혼합물(바람직하기로는 희박 연소 혼합물)을 공급하는 적당한 보충 버어너, 강제 공기 가열기 및 이들의 경합이다. 두 개의 대역(Q 및 TR-S)은 와이어의 통과가 가능하도록 적당히 구멍이 형성된 열절연벽에 의하여 분리되어 있다. 와이어는 가열로(1)에서부터 급냉대역(Q)까지 보호 후드통을 통하여 지나갈 수도 있다.

제 4b 도에는 2대역 유동층의 변형예를 도시한 것으로, 오우스테나이트화로 배기가스는 먼저 균질화 대역을 유동화시키는데 이용된 다음 급냉대역을 유동화시키는데 이용된다(또는 예비 냉각된로 배기가스를 사용할때는 이와반대).

이 경우 오우스테나이트화 가열로(1)로 부터의 배기가스는 추출 송풍기(7')에 의하여 파이프(8)를 경유하여 유동층 장치(2)에 공급된다. 균질화 및 급냉대역 모듀울에 유입되기전에 가스의 기본온도 조절은 가 대역의 입구에 위치된 개개의 적당한 열 교환기(10 및 10')에 의하여 수행된다.

제 5a 도는 특히 유리한 바람직한 실시예를 도시한 것이다.

이 도면에는 가스연소 오우스테나이트화 가열로(1) 및 분리급냉 및 균질화 모듀울(Q 및 TR-S)을 갖는 2대역 유동층(2)이 도시되어 있으며, 급냉 대역은 파이프(8)의 로 배기가스(바람직하기로는 비 산화가스)에 의하여 유동화되는 반면에, 균질화 대역(TR-S)에는 예컨대 적당한 연소기(예컨대 보충 버어너)같은 독립 가스발생기 즉 유동가스 보충소(7)가 설치되어있다. 이러한 특수한 경우에 급냉대역 입구에서 유동화 기본온도는 다음과 같이 제어되는 것이 바람직하다.

먼저 추출된 로 배기가스를 노열 레큐퍼레이터(11)에서 바람직하기로는 150℃ 이하까지 예비 냉각시킨 다음 조절가능한 열 교환기(12)(예컨대 전기가스 가열기)에 송풍하여 실제 가스 온도를 즉시 요구되는 유입온도 수준까지 조절한다.

상기 유입온도 수준은 조업상태에 따른 급냉층 내부의 잠정적인 열 조건, 고온 와이어로 부터의 입열, 배출속도 등에 따라 변할 수도 있다. 급냉가스 유입온도의 제 1 조절은 소망하는 현재의 값을 유지하기 위하여 급냉층 내부 온도를 정확히 조절하기 위한 제 2 제어시스템에 의하여 보충된다. 실제로 제 2 제어시스템은 일단 전시간 운전조작이 완전히 성취되면 상기 조절을 완전히 떠맡는다. 이는 유동가스로부터 부가적인 입열이 더 이상 요구되지 않고 급냉가스 예열 배터리가 끊길 수 있을 때이다. 이는 더욱 상세히 기술하고자 한다.

균질화 대역(TR-S)은 가스발생기 즉 유동가스 보충소(7)(예컨대 보충 연소기)로부터 유도된 고온 가스에 의하여 유동 및 가열되는데, 상기 가스 발생기는 주어진 기본 온도에서 가스연소 혼합물을 균질화 대역 모듀울에 공급한다.

일정한 현재(평균)온도에서 균질화 층을 가열유지시키는데 필요한 가스유입 온도 수준은 실제 균질화층 열균형(작업부하, 재휘현상, 열 손실 등)의 함수로서 자동적으로 적용된다.

따라서 양 급냉 및 균질화층은 일정한 층 온도를 유지시키기 위한 방법으로 개별적으로 유동화되고, 가열되고 온도제어되는데, 이것이 각 대역에 대한 특징이다. 와이어 페이턴팅에 있어서, 예컨대 내부 급냉층 온도는 250-600℃(Ms와 주어진 퍼얼라이트 반응온도 사이의 와이어 온도를 얻기 위하여)로 변경될 수도 있으며, 반면에 균질화 대역에 있어서 설정온도는 450-700℃(가변입도의 퍼얼라이트 조직을 얻기 위하여)범위 내로 선택될 수 있다.

제 5b 도는 단일 대역을 사용하는 공지의 유동층 페이턴팅(곡선 FB-PA)에 비하여 본 발명의 바람직한 실시예의 장치 및 방법에 의하여 와이어 페이턴팅에 대하여 얻어진 한 셋트의 냉각-변태 곡선(곡선 FB-IN)을 보인 것이다.

선도로부터 알 수 있는 바와같이 곡선 FB-IN은 공지기술의 방법으로 가능한것보다 훨씬 엄밀히 제어된 페이턴팅 처리에 해당한다.

국부적 층 온도는 어떤 경우에는 이미 언급한 재휘현상 효과(변태열의 방출)로 인하여 주어진 변태단계에서 최적수준이상으로 상승되는 경향이 있을수도 있다. 실험으로부터 본 출원인은 균질화 대역에서 재휘현상의 정도 및 온도의 피이크 효과의 설정의 와이어 직경, 배출속도 및 선택된 변태곡선에 따라 변할 수도 있음을 알았다.

따라서 바람직한 실시예에서는 균질화 대역 모듀울의 입자층에 보조 가열부재 및 온도 센서가 제공되는데, 상기 보조 가열부재는 완전한 균질화-변태대역 길이를 형성하는 다수의 별개의 대역 격실에 그룹을 이루어 작동된다. 이 그룹은 제 1 유동화열의 제어와 조합하여 국부 균질화 대역온도를 고정하도록 격실에 의하여 독립적으로 조절된다. 변태 열의 가변방출의 존재하에 불균등 열소실의 문제를 해결하기 위하여, 평균입열은 제 1 및 제 2 부분으로 나누어지며, 제 1 부분은 필요로하는 일정한 작업열 이하로 신중히 선택된다.

이와같은 방식으로, 보조가열기는 국부적인 열 부족을 보상하기 위하여 필요한 전력을 이송할 뿐만 아니라 제 1 열의 일부를 이송한다. 그 결과 와이어 재휘현상 피이크(평균층 열손실을 초과할 수도 있다)로 인한 가능한국부 층 과열은 인접변태 대역에 영향을 줌이 없이 중화될 수 있다.

이러한 수단의 부가적인 잇점은 예컨대 상이한 온도수준 및 반응속도의 단계에서 예정된 퍼얼리이드 반응을 갖는 가능성이다. 이는 실제로 목표에 대해 적절히 페이턴팅을 행하는 융통성이 증가(심지어 납 페이턴팅 보다 양호함), 통상적으로 채택된 냉각-변태 곡선을 지나 페이턴팅 반응을 제어하는 능력, 보다 짧은 시동 및 소망스런 조업상태로의 보다 신속한 천이로 인하여 사용되는 장치의 면에서 보다 양호한 생산성 같은 몇가지 잇점을 갖고 있다.

제 6 도는 와이어(W)에 대하여 상기 원리에 따라 변태진행중 최적반응 온도가 어떻게 정확하게 조정될 수 있는가를 나타낸 것이다. 이 목적을 위하여 균질화 층(TR-S)은 다수의 부분(13)으로 부리되었으며, 그 각 부분은 유도층 내부의 한 셋트의 개개의 가열수단(14), 제반(15)에 연결된 적당한 온도센서(16) 및 가열전력 조절기(17)로 구성되어 있다.

가열 부재는 균질화 층 가스보충소에 의하여 공급되는 고온 유통가스의 입열과 결합하여 균질화 층을 설정온도로 유지시키도록 주어진 기본 전력에서 작동되며, 또한 국부 층 온도가 규정 균질화 온도 이하로 하강하거나 상기 규정 균질화 온도를 초과할 때 전력이 증가 또는 감소하는 방식으로 작동된다. 가열 및 유동가스 보충소는 주 장치 패쇄용기 외측에 배치되어 있다. 상기 보충소는 소망속도, 온도 및 입력에서 연소가스 혼합물을 제조하도록 배치된 연소장치며, 연소실(20)과 가스 버어너(21)로 구성되며, 가스연료(23)(예컨대 천연가스)가 공급되고 가스 발생기, 즉 유통가스 보충소(7)로부터 공기(22)가 강제 송풍된다. 가스 유입 온도가 라인(18)을 경유하여 제어반(15)에 공급된다. 예컨대 로로부터 예비 냉각된 급냉대역(Q)에 대한 가스는 가열기 즉, 열교환기(12)를 통하여 지나간다.

제 7 도는 T.T.T. 선도에서 패이턴팅 곡선의 위치에 대한 균질화 대역내에서의 부가적인 온도 교정의 효과를 나타낸 것이다. 도면으로부터 알수 있는 바와같이, 와이어 변태 온도 또는 퍼얼라이트 반응은 국부 균질화층 온도의 즉시 보정에 의하여 요구되는 최적 OTB지역(곡선 A)으로 완전히 이루어질 수 있는 반면에, 개별적으로 조절된 층 부분의 부재하에서(곡선 B), 이것은 최적 변태범위로 부터 일정한 범위까지 벗어나 부분적으로 소둔된(조대)퍼얼라이트 조직이 되게 할 수 있다.

제 8 도는 제 6 도의 원리를 이용하는 유동층 장치의 바람직한 실시예의 상세도이다. 가열로(1)에서 오우스테나이트화된 와이어(W)는 유동층 장치(2)의 급냉격실(Q) 및 분리냉각 대역(TR-S)을 연속적으로 통과한다. 균질화 대역은 침지 보조층 가열기 및 관련 제어장치를 갖는 다수의 부분(13)(제 6 도 참조)을 포함하고 있다. 버어너(21)을 위한 연소공기는 예열되는 것이 바람직하며, 이 목적을 위하여 균질화 층 배기판(25)에 위치된 열 레큐레이터(24)상으로 송풍기 즉 유동가스 보충소(7)에 의하여 공급된다.

연소실(20)로부터 제조된 유동가스는 FB-로의 U-형 내측 공간에 배치된 금속 조립체인 균질화 대역 모듀울(TR/S)에 이송된다. 상기 조립체에서 입자용기, 플리넘 쳄버 및 가스유입 도관은 일체로 형성되어 있다. 용기 즉 모유둘 조립체(3)에 함유된 입자용기(4)는 유동화되어 있다. 또한 가스유입도관(5')이 형성된 가스 플리넘 챔버(5) 및 용기저부와 인접 플리넘 챔버 사이의 가스분산판(6)이 도시되어 있다. 상기 가수분산판은 서로 규칙적인 짧은 거리로(예컨대 3-20cm의 범위로)다수의 유동노즐(6')을 갖는 천공판이 바람직하다. 노즐은 플리넘 쳄버로부터 유동가스를 수용하며, 그의 가스유입도관(5')은 균질화 층 연소실(20)의 공급 파이프(9)에 연결되어 있으며 최적 유동화속도(통상 초당 약 10-12cm) 및 안정한 층 조건을 획득 유지시킬 수 있게한다. 균질화 층의 제어수단은 요구되는 균질화 가스 유입온도를 설정하고 조절 하도록 보충 연소기 즉 가스버어너(21)를 조절하기 위한 제어장치(도시하지 않았음), 및 국부 균질화 층 온도를 보정하여 균질화 대역에 고온 유동가스의 기본 입열을 증가시키기 위하여(특히 유동층 장치를 시동하는데 유용함)각 균질화 대역 부분의 보조 가열기에 연결된 제 6 도와 관련하여 상술한 바와같은 제 2 제어장치로 구성되어 있다.

급냉대역(Q)은 균질화 대역에 대하여 상술한 바와 동일한 형태를 가지나 50-250cm의 짧은 길이를 갖는 하나의 유동츨 모듀울로 구성되어 있다. 대체로 대역은 급냉모유율에 연결된 외부 연소가스 보충소에 의하여 균질화 대역과 동일한 방식으로 유동화 될 수 있다. 그러나, 이 실시예에서, 급냉 가스는 선행 가스연소 오우스테나이트화 로의 배기로부터 유도된다. 배기가스의 조성은 급냉증 고온 와이어의 산화를 감소 및 피하도록 되어 있다.

따라서 급냉 모듀울로 들어가는 배기가스 혼합물은 바람직하지 않은 표면산화를 감소시키거나 또는 방지하기 위하여 최대 2%(부피비), 바람직하기로는 0.5% 이하의 산소함량을 갖고 있다. 특히 산소함량은 산화없는 급냉을 위하여 산화 없는 조건이 부합되도록 0.5-약 2%의 CO와 함께 최대 0.1%까지 제한되는 것이 바람직하다. 후자의 경우, 에너지 소모는 가열로에서 버화학량론적 연소로 인하여 약간 증가된다.

추출 송풍기(8')는 가스온도를 저하시키기 위한 예비냉각기 또는 배기열 레큐퍼레이터(도시하지 않았음), 및 요망되는 유입온도 수준에서 유동가스가 급냉대역에 공급되게 하는 조절 가능한 전기가스 가열기 즉 열교환기(12)를 통과하는 배기 가스를 공급한다. 제 1 제어장치는 라인(33 및 35)에 의하여 공급되는 급냉층 온도 및 유입 온도의 함수로서 예열기 즉 열교환기(12)의 전력공급(36)을 조절하는 제어장치(34)를 포함하고 있다.

부가적인 냉각 및 층제어 수단이 일정한 운전조작중, 즉 고온 와이어의 입열이 절환된 유입가스 예열기를 갖는 유동 급냉층의 열제거 능력을 상당히 초과할 때 급냉층 내부에 설정 온도를 조절 유지하도록 제공되어 있다. 이들 보충 냉각수단은 침지 수 코일(도시하지 않았음)같은 고정층 냉각수단 및 조절가능한 층 냉각수단으로 구성되어 있다.

조절가능한 층 냉각 수단은 가변량의 냉각 공기를 공급원(29)으로부터 파이프(26)를 통하여 급냉층의 표면 또는 심지어 급냉층의 내부로 향하게 하는 송풍기(28)로 구성되어 있다. 전동밸브(27)는 라인(30)에 의하여 연결된 적당한 제어 장치(34)에 의하여 냉각공기의 속도를 조절한다. 제어장치(34)는 센서용 라인(33)에 의하여 실제 층 온도를 측정하고, 이를 급냉 층 온도와 비교한 다음 냉각공기 공급의 전동 밸브를 조절한다. 이와는달리, 조절가능한 수냉수단이 입자층 내부에 설치된 열교환 코일(가압수 또는 비동수)과 함께 사용될 수도 있으며, 가변수유속은 전동 제어밸브에 의하여 달성된다.

탄소강선의 페이턴팅 사용시, 급냉 대역은 0.5-2.5m의 급냉 길이에 대하여 250-650℃, 바람직하기로는 350-550℃범위내의 온도로 조절 유지될 것이며, 균질화 대역 온도는 450-700℃, 바람직하기로는 500-650℃의 범위내로 조절될 수 있다.

상술한 각종 가열 및 냉각수단의 제어는 자동으로 하는 것이 바람직하다.

참고로 몇 개의 실시예에 의하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

[실시예 1]

직경이 1.50m이고 탄소가 0.71%인 강선을 상이한 FB-페이턴팅라인에 대해 처리한 다음 납 페이턴팅과 비교하였다. 오우스테나이트화 온도 및 와이어 속도는 각각의 경우 동일 하였다(즉 920℃ 및 24m/분).

두 개의 상이한 유동층 방식을 사용하였다. 즉, FB 1 : 하나의 침지대역을 갖는 통상의 유동층장치, 층 온도 T_FB=560℃ FB 2 : 별도의 급냉 및 균질화 대역 및 개개의 유동화 수단 및 대역 제어수단을 갖는 본 발명에 따른 유동층 층 온도는 다음과 같이 조절되었다.

온도 제어 : Tq=급냉 대역에서 500℃ T_FB균질화 대역에서 560℃ 급냉 대역의 길이 : 2.5m 균질화 대역의 길이 : 4.5m 패이턴트 와이어의 특성은 다음과 같다.

[표 1]

(*) 최대 편차는 동일한 와이어 및 로에서 와이어의 위치에 따른 서로다른 와이어 사이의 값임.

상기 결과로부터 알수 있는 바와 같이 페이턴트된 와이어의 특성에 대하여 공지의 유동층 페이턴팅(FB-1)과 비교하여 본 발명(FB-2)이 유익한 효과를 나타내고 있다.

[실시예 2]

36개의 와이어의 FB-페이턴팅 라인에 길이 1.5m의 급냉 대역 및 5.5m 균질화대역(각 대역에는 개별적인 온도 설정이 되어있다)으로 구성되는 본 발명에 따른 2대역 유동층 장치를 설치하였다. 급냉 대역을 상이한 가스 혼합물로 유동화시켰다.

처리조건 : -와이어 직경 1.3m ; 0.69%탄소강, -급냉층의 온도 : 455℃, -균질화층의 온도 : 530℃, -오우스테나이트 온도 ; 900℃ ; 와이어 속도 : 30m/분, 급냉 대역에서 가스보충 및 가스조정에 따른 급냉 방식 : ,FB-3 : 노 배기가스% CO=0.15% O₂2, FB-4 : 외부 버어너로부터의 연소가스% CO₂4 ;% O₂5 : % CO=O, FB-5 : 고온공기. FB-페이턴팅 와이어 결과를 560℃에서 등온 변태된 납 페이턴팅 와이어의 결과와 비교하였다.

와이어의 특성은 하기표와 같다.

[표 2]

본 발명에 따라 얻어진 페이턴트 와이어의 특성 및 현미경 조직은 급냉을 위한(덜 제어된)고온공기의 경우를 제외하고는 납 페이턴트 와이어에 가까움을 알 수 있다. 와이어 표면 산화에 대한 비산화 급냉가스를 사용하는 유익한 효과를 명백히 인식할 수 있다.

[실시예 3]

이는 실시예 2 에서와 동일한 FB-페이턴팅 라인의 사용을 포함하나, 보조가열을 위한 개개의 가열부재를 갖는 5개의 세부분으로 분리된 균질화-변태 대역의 온도를 특별히 조절하고 국부 균질화 대역 온도를 보정하였다.

와이어 : 직경 1.25mm : 0.73% 탄소강 설정온도 : 급냉대역 550℃ 균질화대역 520℃라인의 길들임 운전을 다음과 같은 환경하에 비교하였다.

A : 스위치-온된 균질화 부분의 가열부재, A1 : 400℃로 조절된 유입 가스온도 ; 총 전력 12KW의 색서널 가열기(sectionanl hearter), A2 : 355℃로 조절된 유입가스 온도 ; 국부 온도보상 및 기초가열이 가능하도록 가열전력(25KW)을 갖는 색서널 가열기, B : 평상과 같은 균질화 대역(보조 가열기를 사용하지 않음) ; 약 500℃로 공급된 유동가스.

A1의 경우 유효운전은 40분 이하였고, A2의 경우 30분 이하였다. B의 경우 변태대역에서 요망하는 온도분포를 달성하기 위한 시간은 1시간 이상 이었다.

이외에, 통상의 온전 조작중 온도의 분포 및 확산을 상이한 층 부분에서 비교하였다. 온도 측정결과는 표 3와 같다.

[표 3]

*최종대역 부분의 온도 : FB-노 출구에 의하여 영향을 받은 온도강하.

층 온도 균등화에 대한 별도의 균질화 대역 제어부분의 유리한 효과는 A 1 및 A 2로부터 명백하다. B의 경우 국부 입자층 온도는 가능한한 최적수준 이상으로 계속 상승한다(실제 와이어 또는 변태 온도는 조금 높다).

이들 원치않는 온도 변동은 예컨대 와이어 직경의 변화시 상당히 일어날 수 있으며, 간헐적(중단 및 진행)조작이 일어나면(예컨대 라인의 고장의 경우), 공지 유동층 페이턴팅에서 흔히 있는 바와같이 와이어의 질이떨어지고 파쇠 와이어가 다량 생기게 될 것이다. 또한 A2로부터 알수 있는 바와같이 보조 가열전력(이는 광범위한 보상범위를 달성하기에 충분하여야만 한다) 및 통상의 경우보다 낮은 제 1 가스 온도의 현명한 선택은 우수한 융통성을 부여하며 국부온도를 규정수준에 매우 가깝게 유지시키는 것을 가능하게 한다.

A1, A2 및 B후에 얻어진 와이어 특성은 다음과 같다.(대조로서 납 페이턴팅).

A1 : 인장강도 =1217N/mm²와이어 사이의 평균편차=12.7N/mm²A2 : 인장강도=1234N/mm²와이어 사이의 평균편차=10.2N/mm²B : 인장강도=1192N/mm²와이어 사이의 평균편차=19.5N/mm²납(560℃) : 인장강도=1247 N/mm²와이어 사이의 평균편차=12.4N/mm².

제 9a 도 및 제 9b 도에서, A1 및 B에 따른 처리 와이어(로의 위치와 관련하여)의 인장강도 분포를 납 페이턴트 와이어와 비교하였다. A1에 의하여 얻어진 와이어 특성의 향상된 균일화가 명백하다.

제 10 도는 균질화 대역 제어격실을 포함하는 본 발명에 따라 유통화된 2대역을 사용시 선택될 수 있고 정확히 수행될 수 있는 다양한 페이턴팅 방식을 개략적으로 나타낸 것이다. T.T.T.-선도에서 곡선 ① 및 ②는 두 개의 상이한 온도수준에서 FB-패이턴팅을 나타낸 것이고, 곡선 ③은 제 1 온도에서 변태개시하고 변태부분(TRx)전방(3a, 3b, 3c)으로부터 과해질 수 있는 선택된 높은 온도에서 변태 진행 및 완성되는 FB-페이턴팅을 나타낸 것이다. 곡선 ④는 퍼얼라이트에 대한 등온변태를 위하여 적당한 온도로 신속가열하기전 오우스테나이트 과냉각에 의한 스탭 페이턴팅의 일예를 보인 것이다.

특수한 응용으로서 2대역 유동층에 의한 강선의 연속 마르텐사이트 경화가 있으며, 이를 위하여 심부 냉각을 위한 급냉 대역이 형성되어 있어 T.T.T.-곡선의 퍼얼라이트선단(nose)을 교차함이 없이 Ms(마르텐 사이트 개시온도)이하까지 연화급냉(soft quench)을 행하는 것이 가능해진다. 급냉 대역은 충분히 길며, 필요에 따라 부가적인 냉각층 모듀울이 설치되므로 설정유지 온도에서 마르텐 사이트를 뎀퍼링 하고자 하는 균질화 대역에 도입되기전에 마르텐 사이트로의 오우스테나이트의 완전한 변태가 이루어진다.

특히 소형직경의 강선을 페이턴팅 하기 위한 장치는 신중히 선택된 낮은 기본 온도에서 가스 혼합물(로 배가스 또는 보충 버어너로부터 공급)에 의하여 유동화되는 단지 하나의 공통입자 침지층을 갖는 장치를 사용할수도있다. 그 다음에 침지 또는 모듀울 길이는 다수의 분리 제어부분으로 세분되는데, 급냉에 사용되는 제 1 부분에는 초과 급냉열을 제거하기 위하여 조절가능한 냉각수단은 물론 고정냉각 수단이 설치되어 있다. 적당한 변태대역을 형성하는 제 2 및 그 다음의 모듀울 부분에는 규정된 변태온도를 설정 및 유지시키기에 충분한 전력의 조절가능한 내부 가열기가 설치되어 있다. 이 경우 유동층 하드웨어는 하나의 모듀울 구조에 통합되어 있는 반면에, 열제어 및 온도보상 장치는 급냉 및 변태 또는 균질화를 위한 두 개의 독립된 시스템을 형성한다.

본 발명의 최소한 몇몇 특징의 경우, 특수설비를 별도의 대역으로 분리된 다수의 분리유동층 또는 단일층으로 할것인가는 중요하지 않을 수도 있다. 구배 페이턴팅은 예컨대 다수의 인접분리 유동층을 사용하여 수행할 수도 있다.

본 발명은 본 발명의 정신 및 범위를 일탈함이 없이 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (19)

1. 오우스테나이트 와이어를 제 1 유동층 대역(Q)에서 급냉시킨 다음, 변태가 일어나는 제 2 유동층 대역(TR-S)으로 이송시키되, 제 1 유동층 대역이 유동가스에 의하여 유동화되어 두 유동화 대역(Q, TR-S)의 온도가 독립적으로 조절되고 독립적으로 가스의 공급을 조절함으로써 유동화되는 페이턴팅 조작으로 강선을 열처리하는 방법에 있어서, 제 2 유동층 대역(TR-S)의 온도가 제 2 유동층 대역의 다수의 부분(13)에 대한 개개의 가열수단(14)에 의하여 다수의 부분(13)내에서 서로 독립적으로 조절됨을 특징으로 하는 유동층에서 강철부재를 열처리하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 다수의 부분(13)의 온도가 제 2 대역(TR-S)을 따라 온도 구배를 제공하도록 제어됨을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 온도 구배는 변태가 제 1 온도에서 개시되고 이어서 제 2 의 보다 높은 온도에서 연속되도록한 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 제 2 온도에서의 변태는 약 10-20%의 변태가 일어난후 개시되도록 한 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 하나에 있어서 오우스테나이트 와이어를 신속히 과냉각시킨다음 변태에 적당한 온도로 신속 가열함을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 제 1 대역(Q)의 온도를 보조 냉각(28)에 의하여 최소한 부분적으로 제어함을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서, 제 1 대역(Q)을 제 1 냉각수단에 의하여 연속 냉각시키고 제 2 냉각수단(27,28)에 의하여 가변 냉각시킴을 특징으로 하는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 제 1 대역(Q)을 오우스테아니트화 가열로(1)로부터 아온 비산화 배기가스에 의하여 유동화시킴을 특징으로 하는 방법.
9. 제 8 항에 있어서, 배기가스를 제 1 대역(Q)에 도입전에 보조수단(11,12)에 의하여 냉각 또는 가열함을 특징으로 하는 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서, 배기가스는 2%(부피비)이하의 산소함량을 가짐을 특징으로 하는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 배기가스는 비산화 조건을 더욱 조성하도록 소량의 일산화탄소 함량을 포함함을 특징으로 하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 일산화탄소함량이 0.5-2%임을 특징으로 하는 방법.
13. 제 1 항, 제 2 항 또는 제 6 항에 있어서, 사실상 완전히 층상 퍼얼라이트의 현미경 조직을 생성하도록 조건을 제어함을 특징으로 하는 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 사실상 미세 퍼얼라이트 또는 솔바이트로 구성되는 현미경 조직을 생성하도록 조건을 제어함을 특징으로 하는 방법.
15. 와이어 급냉용 제 1 유동층 대역(Q) 및 제 2 유동층대역(TR-S)을 포함하되, 제 1 유동층 대역 및 제 2 유동층 대역을 서로 독립적으로 유동화시키고 제 1 유동층 대역 및 제 2 유동층 대역의 온도를 독립적으로 제어하기 위한 유동층 장치에 있어서, 제 2 유동층 대역(TR-S)을 다수의 부분(13)으로 분할하고 독립적으로 제어되는 가열수단(14)을 제 2 유동층 대역(TR-S)의 다수의 부분(13)에 제공함을 특징으로 하는 유동층에서 강철부재를 열처리하는 장치.
16. 제 15 항에 있어서, 제 1 유동층 대역(Q)에 고정냉각 수단 및 부가적인 가변 냉각수단(27, 28)이 제공된 것을 특징으로 하는 장치.
17. 제 15 항에 있어서, 제 1 대역(Q)에 오우스테나이트화 가열로(1)로부터 나온 배기가스를 공급함을 특징으로 하는 장치.
18. 제 17 항에 있어서, 배기가스용 레큐퍼레이터(11) 및 열교환기(12)를 배기가스가 제 1 대역(Q)에 공급되는 전방에 설치한 것을 특징으로 하는 장치.
19. 제 17 항 또는 18 항에 있어서, 배기가스를 제 1 및 제 2 대역(Q ,TR-S)을 순차적으로 통과시키기 위한 수단을 설치하고, 각 대역에 들어가는 배기가스의 온도를 제어하기 위한 별도의 열교환기(10, 10')을 설치한 것을 특징으로 하는 장치.

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