KR100687799B1 - refrigerant-cycling and vertically-charged vacuum heat treatment furnace and method for vacuunm heat-treatment - Google Patents
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Abstract
수직 장입 방식으로 진공 열처리로를 구성하고, 가열된 피 처리물을 냉매 순환식으로 냉각하고, 피 처리물이 장입된 용기 내부의 진공도에 따라 가열을 제어할 수 있는 냉매 순환식 수직 진공 열처리로 및 진공 열처리 방법이 개시되어 있다. 챔버는 피 처리물을 수직 장입한다. 가열수단은 상기 챔버에 인접하게 설치되어 상기 챔버에 장입된 피 처리물을 가열한다. 용기는 상기 챔버 및 상기 가열 수단을 내부에 수납하고, 내부가 불활성 냉각 가스로 채워진다. 진공 배기 수단은 상기 용기의 내부를 진공 상태로 만들기 위하여 상기 용기를 배기한다. 냉매 순환 라인은 상기 챔버의 외부에 배치된다. 냉각 장치는 상기 냉매 순환 라인을 통하여 냉매를 순환시킨다. Refrigerant circulation type vertical vacuum heat treatment furnace configured to configure the vacuum heat treatment furnace by the vertical charging method, to cool the heated workpiece by the refrigerant circulation type, and to control the heating according to the degree of vacuum inside the container in which the workpiece is charged; A vacuum heat treatment method is disclosed. The chamber charges the workpiece vertically. The heating means is installed adjacent to the chamber to heat the workpiece loaded in the chamber. The container houses the chamber and the heating means therein and is filled with an inert cooling gas inside. A vacuum evacuation means evacuates the vessel to vacuum the interior of the vessel. A refrigerant circulation line is disposed outside of the chamber. The cooling device circulates the refrigerant through the refrigerant circulation line.
진공 열처리로, 수직 장입 Vacuum heat treatment furnace, vertical charging
Description
도 1은 종래의 진공 열처리로를 도시한 평면도.1 is a plan view showing a conventional vacuum heat treatment furnace.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉매 순환식 수직 진공 열처리로의 개략적인 정단면도.Figure 2 is a schematic front sectional view of a refrigerant circulation vertical vacuum heat treatment furnace according to a preferred embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 냉매 순환식 수직 진공 열처리로의 일부를 절개한 평면도.3 is a plan view of a portion of a refrigerant circulation vertical vacuum heat treatment furnace according to a preferred embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예 따른 냉매 순환식 수직 진공 열처리로의 바람직한 실시예를 도시한 도면으로서 개략적인 단면도.Figure 4 is a schematic cross-sectional view showing a preferred embodiment of the refrigerant circulation vertical vacuum heat treatment furnace according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 진공 열처리로의 열교환기의 개략적인 단면도.5 is a schematic cross-sectional view of a heat exchanger of a vacuum heat treatment furnace according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 가열 수단을 제어하는 제어부와의 관계를 도시한 관계도.6 is a relationship diagram showing a relationship with a control unit for controlling a heating means according to the present invention;
도 7은 본 발명에 따른 진공 열처리 방법을 도시한 흐름도.7 is a flowchart illustrating a vacuum heat treatment method according to the present invention.
도 8은 본 발명에 따른 무인 자동화 프로그램의 흐름을 도시한 개략도.8 is a schematic diagram showing the flow of the unmanned automation program according to the present invention.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of code for main part of drawing ※
10 용기 10-1 내벽 10 container 10-1 inner wall
10-2 외벽 10-3 개폐문10-2 Outer wall 10-3 Opening door
11 챔버 12 케이스 11 chambers and 12 cases
13 가열 수단 14 냉매 순환라인 13 Heating means 14 Refrigerant circulation lines
15 냉각 장치 15-1 열교환기 15 cooling system 15-1 heat exchanger
15-2 냉매 강제 이송수단 16 온도계 취구부15-2 Forced refrigerant transport means 16 Thermometer fittings
17 온도계 100 용기 17
111 챔버 115 냉각장치111
116 열전대 취구부 610 제어부116 Thermocouple
620 메모리 부 630 알람 부 620
본 발명은 진공 열처리로 분야에 관한 것으로서, 특히 장치의 점유 면적 및 냉각가스의 사용을 최소화하고 고진공 도를 달성하는 저비용 고효율의 진공 열처리로 및 그를 이용한 무인 열처리 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the field of vacuum heat treatment furnaces, and more particularly, to a low cost and high efficiency vacuum heat treatment furnace for minimizing the occupied area of a device and the use of cooling gas and achieving a high vacuum degree, and an unmanned heat treatment method using the same.
진공 열처리는 통상 산화되기 쉬운 고가 및 고품질이 요구되는 금속 재료의 고온 열처리를 위해 사용되고 있다. 종래의 전형적인 진공 열처리로는 용기(100)와, 그 내부에 배치되어 가열수단에 의해 가열되는 챔버(111)를 포함한다. 또한, 용기 내부를 진공 시키기 위한 진공 배기 라인이 연결되고, 가열 후 피 처리물을 냉각하기 위해 냉각장치(115)가 연결된다. 이와 같은 종래의 진공 열처리로는 열처 리를 위해, 피 처리물이 장입된 상태에서 진공 배기 라인을 이용하여 완전배기를 한다. 이어 완전배기 상태에서 피 처리물을 가열한 후, 불활성 냉각가스(;예를 들어 Ar 가스 또는 N2 가스)를 용기 내부로 흘려주면서 목표 온도까지 냉각을 수행한다.Vacuum heat treatment is usually used for high temperature heat treatment of metal materials which require high cost and high quality which are easy to oxidize. A typical vacuum heat treatment furnace in the related art includes a
그러나 이러한 종래의 전형적인 진공 열처리로는 여러 가지 점에서 고비용이 요구되고 있다. 이를테면, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 수평으로 피 처리물을 장입하는 방식을 채택하고 있음으로써 동급 유효면적 대비 장비 자체가 차지하는 점유면적이 필요 이상으로 클 수밖에 없을 뿐만 아니라, 무엇보다도 냉각 시 고가의 불활성 냉각가스를 지속적으로 흘리면서 냉각을 수행하고 있어서 냉각가스의 소모량을 극대화시키는 비효율적인 구성 및 방식이다. 또한, 종래의 진공 열처리로는 완전한 진공 배기가 이루어진 후에 가열이 진행되도록 설계함으로써 진공 배기에 소요되는 시간이 길어지고, 또한 진공 배기 조건에 따라 배기 시간이 달라짐으로써 이 역시 작업시간 지연에 따른 비용을 상승시키는 원인이 된다. 또한, 종래의 진공 열처리로는 챔버의 온도를 측정하기 위해, 열전대 취구부(116)를 통해 고가의 열전대 센서를 열처리 대상 제품의 위치에 맞도록 설정 포인트 위치를 설정하여 사용하고 있다. 사용되는 센서는 고가인 동시에 장시간 사용시 피로 균열이 생겨서 끊어지는 소모적 특성이 있어 잦은 추가 비용이 발생하는 문제점이 있다.However, such a conventional vacuum heat treatment furnace requires a high cost in various ways. For example, as can be seen in Figure 1, by adopting a method of loading the workpiece horizontally, the occupied area occupied by the equipment itself compared to the effective effective area of the class is not only large, but also above all expensive It is inefficient configuration and method to maximize the consumption of the cooling gas by performing cooling while continuously flowing the inert cooling gas of. In addition, the conventional vacuum heat treatment furnace is designed so that the heating proceeds after the complete vacuum evacuation, and thus the time required for evacuation is increased, and the evacuation time is changed according to the vacuum evacuation conditions, thereby reducing the cost of delaying the working time. It causes a rise. In addition, in order to measure the temperature of the chamber, a conventional vacuum heat treatment furnace uses an expensive thermocouple sensor through a
이상과 같이, 종래의 전형적인 진공 열처리로는 수평 장입 방식이라 내용적 대비 점유면적이 크고, 그게 따라 설비를 구성하는 구성요소, 특히 진공 펌프들과 배관 및 냉각 장치들이 대형화되어 장비 자체의 가격이 높다. 또한, 진공 열처리 공정이 진행되는 조건에 따라서도 열처리 비용을 높이는 요소들이 있다.As described above, the conventional vacuum heat treatment furnace is a horizontal charging method, which has a large occupancy area compared to its contents, and accordingly, the components constituting the installation, in particular, the vacuum pumps, piping, and cooling devices are enlarged, and thus the price of the equipment itself is high. . In addition, there are factors that increase the heat treatment cost depending on the conditions under which the vacuum heat treatment process is performed.
본 발명은 상술한 종래 기술을 개선하고자 안출된 것으로서, 수직 장입 방식으로 진공 열처리로를 구성하고, 가열된 피 처리물을 냉매 순환식으로 냉각하는 진공 열처리로를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to improve the above-described prior art, and an object of the present invention is to provide a vacuum heat treatment furnace for constituting a vacuum heat treatment furnace by a vertical charging method and cooling the heated to-be-processed object by a refrigerant circulation type.
본 발명의 다른 목적은 피 처리물이 장입된 용기 내부의 진공도에 따라 가열을 제어할 수 있는 무인 자동화 진공 열처리로 및 진공 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an unmanned automated vacuum heat treatment furnace and a vacuum heat treatment method capable of controlling the heating according to the degree of vacuum inside the container into which the object is loaded.
본 발명의 진공 열처리로는, 피 처리물을 장입하는 방식에 있어서 종래의 전형적인 수평 방식이 아닌, 수직 장입 방식을 채택한다. 이는 설비의 점유 면적을 극소화하게 하고, 그에 사용되는 진공 장치의 펌프 용량이 작은 것으로도 충분하게 고 진공도를 달성하게 한다. 또한, 열처리 작업시간을 최대한 단축하기 위해, 용기 내부의 진공 배기 중 진공도가 장입된 금속 소재가 갖는 산화성 분위기를 벗어나는 시점에서 가열이 개시되도록 하는 방식으로 설계하였다. 또한, 본 발명의 진공 열처리로는 냉각기간 동안 지속적으로 불활성 냉각가스를 흐르게 하는 종래의 장치와는 다르게, 냉각 전에 분위기를 형성하도록 냉각가스를 채운 다음 냉각 장치를 이용하여 냉각수와 같은 냉매를 순환시키는 방식이다. 또한, 본 발명의 진공 열처리로는 수직형의 용기를 채택함으로써 용기 내부의 대류 열을 이용하여 열처리 되는 제품 부근에 직접적으로 센서를 개개별로 설치하지 않고도 제품이 장입되는 높이에 맞도록 열전대를 고정시켜 온도를 체크하는 방식이다.In the vacuum heat treatment furnace of the present invention, a vertical charging method is adopted, rather than a conventional horizontal method, in a method of charging a workpiece. This minimizes the occupied area of the plant and allows a small pump capacity of the vacuum device used therein to achieve a sufficiently high degree of vacuum. In addition, in order to shorten the heat treatment working time as much as possible, it was designed in such a way that the heating is started at the time when the vacuum degree out of the oxidative atmosphere of the metal material loaded with the vacuum degree in the vacuum exhaust inside the container. In addition, unlike the conventional apparatus for continuously flowing inert cooling gas during the cooling period, the vacuum heat treatment furnace of the present invention fills the cooling gas to form an atmosphere before cooling, and then circulates a refrigerant such as cooling water using the cooling device. That's the way. In addition, the vacuum heat treatment furnace of the present invention adopts a vertical type container to fix the thermocouple to fit the height of the product is inserted without the need to individually install the sensor directly in the vicinity of the product heat-treated using the convection heat inside the container. To check the temperature.
본 발명에 따른 냉매 순환 수직 장입형 진공 열처리로는 피 처리물을 수직 장입하는 챔버; 상기 챔버에 인접하게 설치되어 상기 챔버 내에 장입된 피 처리물을 가열하는 가열 수단;상기 챔버 및 상기 가열 수단을 내부에 수납하고, 내부가 불활성 냉각 가스로 채워지는 용기; 상기 용기의 내부를 진공 상태로 만들기 위하여 상기 용기를 배기하는 진공 배기 수단; 상기 챔버의 외부에 배치되는 냉매 순환 라인; 및 상기 냉매 순환 라인을 통하여 냉매를 순환시키는 냉각 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 순환 수직 장입형 진공 열처리로이다.Refrigerant circulation vertical charging vacuum heat treatment furnace according to the present invention comprises: a chamber for vertical charging of the workpiece; Heating means installed adjacent to the chamber to heat the workpiece loaded in the chamber; a container accommodating the chamber and the heating means therein and filled with an inert cooling gas; Vacuum evacuation means for evacuating the vessel to vacuum the interior of the vessel; A refrigerant circulation line disposed outside the chamber; And a cooling device for circulating the refrigerant through the refrigerant circulation line.
바람직하게는, 상기 열처리로는 상기 용기의 상면 부위에 설치되는 개폐문을 포함하는 냉매 순환 수직 장입형 진공 열처리로이다. Preferably, the heat treatment furnace is a refrigerant circulation vertical charging vacuum heat treatment furnace including an opening and closing door installed in the upper portion of the container.
또한, 바람직하게는, 상기 용기는 내벽과 외벽의 이중벽으로 이고, 상기 냉매 순환 라인은 상기 용기의 상기 내벽과 상기 외벽 사이에 설치되는 것을 특징으로 하는 냉매 순환형 수직 장입형 진공 열처리로이다.Preferably, the container is a double wall of the inner wall and the outer wall, the refrigerant circulation line is a refrigerant circulation type vertical charging vacuum heat treatment furnace, characterized in that installed between the inner wall and the outer wall of the container.
또한, 바람직하게는, 상기 용기에는 상기 챔버의 높이 방향으로 배열되는 적어도 2개 이상의 온도계 취구부가 배치되고, 상기 온도계 취구부를 통해 상기 온도계가 상기 챔버 내부까지 삽입되는 것을 특징으로 하는 냉매 순환형 수직 장입형 진공 열처리로이다. In addition, preferably, at least two or more thermometer fittings arranged in the height direction of the chamber are disposed in the container, and the refrigerant circulation vertical cabinet is inserted into the chamber through the thermometer fitting. It is a vertical vacuum heat treatment furnace.
또한, 바람직하게는, 상기 냉매 순환 라인은 코일형 또는 파이프 형인 것을 특징으로 하는 냉매 순환형 수직 장입형 진공 열처리로이다.Further, preferably, the refrigerant circulation line is a refrigerant circulation type vertical charging vacuum heat treatment furnace, characterized in that the coil or pipe type.
또한, 바람직하게는, 상기 냉각 장치는 열 교환기 및 냉매 강제 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 냉매 순환형 수직 장입형 진공 열처리로이다.Preferably, the cooling device is a refrigerant circulation type vertical charging vacuum heat treatment furnace, characterized in that it comprises a heat exchanger and a refrigerant forced conveying means.
또한, 바람직하게는 냉매 순환형 수직 장입형 진공 열처리로를 이용한 열처리 방법으로서: (i) 피 처리물을 수직 장입하는 단계; (ii) 진공 배기수단을 가동하는 단계; (iii) 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기를 벗어나는 시점에서 가열을 개시하는 단계; (iv) 용기 내부를 불활성 냉각가스로 충만시키는 단계; 및 (v) 냉매 순환라인으로 냉매를 순환하는 단계를 포함하는 열처리 방법이다.Further, preferably, a heat treatment method using a refrigerant circulation type vertical charging vacuum heat treatment furnace, comprising: (i) vertical charging of a workpiece; (ii) operating the vacuum evacuation means; (iii) initiating heating at a time when the vacuum in the chamber leaves the oxidative atmosphere; (iv) filling the interior of the vessel with inert cooling gas; And (v) circulating the refrigerant in the refrigerant circulation line.
또한, 바람직하게는, 피 처리물을 수직 장입하는 챔버; 상기 챔버의 하부에 설치되어 상기 챔버 내에 장입된 피 처리물을 가열하는 가열수단; 상기 챔버 및 상기 가열 수단을 내장하는 용기; 상기 용기 내부를 진공 상태로 만들기 위하여 배기하는 진공 배기 수단: 상기 챔버 둘레를 감싸도록 배치되어 공급된 냉매를 순환하는 냉매 순환라인; 상기 냉매 순환라인에 연결되어 냉매를 강제 순환시키는 냉각 장치; 및 상기 챔버 내부의 진공도와 산화성 분위기 기준 진공도의 비교 결과에 따라 상기 가열 수단의 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 냉매 순환형 수직 장입형 진공 열처리로이다.Further, preferably, the chamber for vertical charging of the workpiece; Heating means installed at a lower portion of the chamber to heat the workpiece to be charged in the chamber; A container incorporating said chamber and said heating means; Vacuum evacuation means for evacuating the inside of the container to make a vacuum state: a refrigerant circulation line for circulating the supplied refrigerant disposed to surround the chamber; A cooling device connected to the refrigerant circulation line to force circulation of the refrigerant; And a control unit for controlling the operation of the heating means according to a comparison result between the vacuum degree in the chamber and the oxidative atmosphere reference vacuum degree.
또한, 바람직하게는, 상기 가열 수단은 몰리브덴 발열체를 포함하는 냉매 순환형 수직 장입형 진공 열처리로이다.In addition, preferably, the heating means is a refrigerant circulation type vertical charging vacuum heat treatment furnace including a molybdenum heating element.
또한, 바람직하게는, 상기 제어부는 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 이상인 경우, 상기 가열 수단을 동작시키고 상기 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 미만인 경우, 상기 가열 수단의 동작을 정지하는 것을 특징으로 하는 냉매 순환식 수직 진공 열처리로이다.Preferably, the control unit operates the heating means when the vacuum degree inside the chamber is equal to or greater than the oxidative atmosphere reference vacuum degree and stops the operation of the heating means when the vacuum degree inside the chamber is less than the oxidative atmosphere reference vacuum degree. A refrigerant circulation type vertical vacuum heat treatment furnace.
또한, 바람직하게는, 상기 산화성 분위기 기준 진공도를 저장하는 메모리부를 더 포함하는 냉매 순환식 수직 진공 열처리로이다.Also, preferably, the refrigerant circulation type vertical vacuum heat treatment furnace further includes a memory unit for storing the oxidative atmosphere reference vacuum degree.
또한, 바람직하게는, 상기 가열 수단의 동작이 정지하는 경우, 상기 제어부로부터의 제어 신호에 응답하여 알람을 발생하는 알람부를 더 포함하는 냉매 순환식 수직 진공 열처리로이다.Preferably, the refrigerant circulation type vertical vacuum heat treatment furnace further includes an alarm unit for generating an alarm in response to a control signal from the control unit when the operation of the heating means is stopped.
또한, 바람직하게는, 냉매 순환식 수직 진공 열처리로를 이용한 열처리 방법으로서: (i) 피 처리물을 수직으로 장입한 챔버를 배기하는 단계; (ii) 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 이상인 지의 여부를 판단하는 단계: (iii) 단계 (ii)의 판단 결과에 따라, 상기 피 처리물의 가열을 제어하는 단계; (iv) 상기 가열된 챔버 내를 냉각하는 단계를 포함하는 열처리 방법이다. Further, preferably, a heat treatment method using a refrigerant circulation vertical vacuum heat treatment furnace, comprising: (i) evacuating a chamber in which a workpiece is loaded vertically; (ii) determining whether the vacuum degree inside the chamber is equal to or greater than the oxidative atmosphere reference vacuum degree: (iii) controlling the heating of the workpiece according to the determination result of step (ii); (iv) cooling the inside of the heated chamber.
또한, 바람직하게는, 단계 (iii)는 상기 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 이상인 경우, 상기 챔버 내부의 피 처리물을 가열하고, 상기 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 미만인 경우, 상기 피 처리물의 가열 동작을 정지하는 단계를 포함하는 열처리 방법이다.Also, preferably, the step (iii) heats the workpiece within the chamber when the degree of vacuum in the chamber is greater than or equal to the oxidative atmosphere reference vacuum level, and when the degree of vacuum in the chamber is less than the oxidative atmosphere reference vacuum degree. It is a heat treatment method comprising the step of stopping the heating operation of the treatment.
또한, 바람직하게는, 상기 피 처리물의 가열 동작이 정지하는 경우, 알람을 발생하는 단계를 더 포함하는 열처리 방법이다.Also, preferably, when the heating operation of the workpiece is stopped, the method further comprises generating an alarm.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 진공 열처리로의 바람직한 실시예를 도시 한 도면으로서, 도 2 및 도 4는 개략적인 단면도이고, 도 3은 일부를 절개한 평면도이다. 도 5는 본 발명에 따른 냉매 순환식 수직 진공 열처리로의 열교환기의 내부 구조를 도시한 개략적인 단면도이다. 도 6 내지 도 8은 자동화 프로그램을 적용한 냉매 순환식 수직 진공 열처리로 및 열처리 방법에 관해 도시한 도면으로서, 도 6은 가열 수단을 제어하는 제어부와의 관계를 도시한 관계도이고, 도 7은 본 발명의 자동화 프로그램을 적용한 열처리 방법을 도시한 흐름도이며, 도 8은 본 발명에 따른 무인 자동화 프로그램의 흐름을 도시한 개략도이다.2 to 4 is a view showing a preferred embodiment of the vacuum heat treatment furnace according to the present invention, Figures 2 and 4 is a schematic cross-sectional view, Figure 3 is a plan view cut in part. 5 is a schematic cross-sectional view showing the internal structure of the heat exchanger of the refrigerant circulation vertical vacuum heat treatment furnace according to the present invention. 6 to 8 are diagrams illustrating a refrigerant circulation type vertical vacuum heat treatment furnace and a heat treatment method to which an automated program is applied, and FIG. 6 is a relationship diagram showing a relationship with a control unit for controlling a heating means, and FIG. 8 is a flowchart illustrating a heat treatment method to which the automated program of the present invention is applied, and FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a flow of an unmanned automated program according to the present invention.
(실시예)(Example)
본 발명의 바람직한 제 1 실시예의 진공 열처리로는, 내벽(10-1)과 외벽(10-2)의 이중벽으로 이루어지고 내부를 밀폐시키는 용기(10)(shell)를 포함한다. 용기의 상면 부위에는 용기의 개폐문(10-3)이 배치된다. 즉 수평으로 여닫는 종래의 장치와는 다르게 용기의 상면 부위에 설치되어 위아래로 여닫는 수직 장입형이다. 이러한 구성은 평면 공간의 사용을 줄이고 통상 활용되지 않고 남게 되는 장비 윗 공간을 사용함으로써 장비가 차지하는 점유 면적을 실질적으로 축소시키는 효과가 있다. 용기의 내벽(10-1)과 외벽(10-2) 사이에는 냉매 순환라인이 배치되며, 이는 아래에서 상세히 설명한다.The vacuum heat treatment furnace of the first preferred embodiment of the present invention includes a container 10 (shell) composed of double walls of the inner wall 10-1 and the outer wall 10-2 and sealing the interior. The opening / closing door 10-3 of a container is arrange | positioned at the upper surface part of a container. That is, unlike the conventional apparatus for opening and closing horizontally, it is installed in the upper portion of the container and vertically charged up and down. This configuration has the effect of substantially reducing the occupied area of the equipment by reducing the use of planar space and using the space above the equipment which is normally left unused. A refrigerant circulation line is disposed between the inner wall 10-1 and the outer wall 10-2 of the vessel, which will be described in detail below.
외부 용기의 내부에는 챔버(11)를 정의하는 케이스(12)를 포함하며, 이 챔버(11) 내에 피 처리물이 놓이게 된다. 챔버 내에 놓인 피 처리물은 전기히터와 같은 가열 수단(13)에 의해 가열된다.An inner container includes a
용기(10)에는 내부를 진공 시키기 위해 배기를 수행하는 이를테면 진공 펌프 와 같은 진공 배기 수단과, 용기 내부로 Ar이나, N2와 같은 불활성 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급 수단이 연결된다.The
또한, 본 발명의 진공 열처리로는 케이스(12)의 둘레를 감싸도록 배치되는 코일형 냉매 순환 라인(14)을 구비한다. 이 코일형 냉매 순환라인(14)은 바람직하게는 용기(10)의 내벽(10-1)과 외벽(10-2) 사이에 배치된다. 파이프로 구성할 수 있는 냉매 순환라인(14)은 외부에 배치되는 냉각 장치(15)와 연결된다. 냉각 장치(15)는 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 열 교환기(15-1) 및 블로어와 같은 냉매 강제 이송 수단(15-2)을 포함한다. 이와 같이, 냉매 순환 라인(14) 및 냉각 장치(15)로 이루어진 본 발명의 진공 열처리로의 냉각 시스템은 종래의 장치와는 다른 냉각 방식을 채택하는 것이다. 이를테면, 종래의 장치는 피 처리물의 냉각기간 동안 Ar 이나 N2 와 같은 고가의 냉각 가스를 노즐 등을 통해 분사하고 팬 등을 순환시키면서 지속적으로 흐르게 하는 방식이지만, 본 발명의 진공 열처리로의 냉각 시스템은 일단 용기 내부로 불활성 냉각가스를 가압하여 채운 상태에서 냉각장치(15)의 열 교환기(15-1)와 냉매 강제 이송 수단(15-2)을 이용, 냉매를 강제 순환시켜서 냉각을 수행한다. 이는 필요 이상 과도하게 소모되는 고가의 냉각가스를 적정량으로 사용할 수 있게 함으로써, 상당한 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.In addition, the vacuum heat treatment furnace of the present invention includes a coil type
또한, 용기에는 챔버(11)의 높이 방향으로 배열되는 적어도 2개 이상, 바람직하게는 상, 중, 하의 3개의 온도계 취구부(16)가 배치되고, 그를 통해 챔버(11) 내부까지 삽입되는 온도계(17)는 챔버 내부의 대류 열을 이용하여 온도를 측정하는 것으로서, 본 발명의 진공 열처리로가 수직 장입형이기에 가능하게 된다. 종래의 장치가 하나의 취구부를 통해 수개의 열전대 센서를 원하는 측정 지점까지 연장하는 것과는 달리, 본 발명의 진공 열처리로는 적절히 배열된 두 개 이상의 취구부(16)를 통해 저렴한 온도계(17)를 사용함으로써 저렴한 비용으로 대등한 효과를 얻을 수 있게 된다.In addition, at least two or more, preferably upper, middle, and lower three
본 발명의 진공 열처리로를 이용한 열처리 방법은, 피 처리물을 챔버(11)에 장입한 후, 진공 배기 수단을 가동시켜서 배기를 개시한다.In the heat treatment method using the vacuum heat treatment furnace of the present invention, after the object to be processed is charged into the
이어 용기 내부의 진공도가 산화성 분위기를 벗어나는 시점 이를테면 약 9.0 x 10-3 torr이상에서 가열 수단(13)으로 가열을 개시한다. 이는 종래의 장치가 완전 진공 배기를 이룬 상태에서 가열을 시작하는 것과는 달리, 일단 용기 내부의 분위기가 산화성 분위기를 벗어나는 정도의 진공도에 이르면 가열을 개시함으로써 작업 시간을 단축시 킬 수 있게 된다. The heating is then initiated by the heating means 13 at a time when the degree of vacuum inside the vessel leaves the oxidizing atmosphere, such as about 9.0 × 10 −3 torr or more. Unlike the conventional apparatus which starts heating in a state of complete vacuum evacuation, it is possible to shorten the working time by initiating heating once the atmosphere inside the container reaches a degree of vacuum outside the oxidizing atmosphere.
계속하여 냉각 단계를 진행한다. 냉각 단계는 일단 용기 내부를 Ar이나 N2와 같은 불활성 냉각 가스로 가압 충만시킨 후, 그 상태에서 냉각 장치(15)를 이용하여 냉매 순환 라인(14)으로 냉각수와 같은 냉매를 순환시키는 단계를 포함한다.Continue with the cooling step. The cooling step includes pressurizing and filling the inside of the container with an inert cooling gas such as Ar or N 2, and then circulating a refrigerant such as cooling water into the
본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 저비용 고효율 진공 열처리로는 용기, 챔버, 가열 수단, 케이스, 냉매 순환 라인, 냉각 장치, 제어부를 포함하는데, 용기는 저비용 고효율 진공 열처리로의 내부를 밀폐시킨다. 챔버는 상기 용기내에 배치되어 피 처리물이 장입된다. 가열수단은 장입된 피 처리물을 가열한다. 케이스는 상기 용기 내에 배치되어 챔버를 정의한다. 냉매 순환 라인은 상기 케이 스의 둘레를 감싸도록 배치된다. 냉각 장치는 상기 피 처리물의 냉각을 위해 상기 냉매 순환라인으로 냉매를 순환시킨다. 제어부는 상기 챔버 내부의 진공도와 산화성 분위기 기준 진공도의 비교 결과에 따라 상기 가열 수단의 동작을 제어한다.According to another preferred embodiment of the present invention, a low cost, high efficiency vacuum heat treatment furnace includes a vessel, a chamber, a heating means, a case, a refrigerant circulation line, a cooling device, and a control part, wherein the container seals the interior of the low cost, high efficiency vacuum heat treatment furnace. . The chamber is placed in the container to load the workpiece. The heating means heats the loaded workpiece. The case is disposed within the container to define the chamber. The refrigerant circulation line is arranged to surround the case. The cooling device circulates the refrigerant to the refrigerant circulation line for cooling the workpiece. The control unit controls the operation of the heating means according to the comparison result of the vacuum degree inside the chamber with the reference degree of oxidative atmosphere.
저비용 고효율 진공 열처리로의 가열 수단은 몰리브덴 발열체를 포함한다.The heating means of the low cost high efficiency vacuum heat treatment furnace includes a molybdenum heating element.
본 발명에 사용되는 발열체의 경우 기존의 Graphite가 아닌 몰리브덴 발열체를 사용함으로써 내부 장입되는 제품이 열처리 되는 동안 고온에 노출된 탄소로부터의 오염을 방지할 수 있고, 열 변화(열 충격)에 따른 흑연의 파손으로 인한 유지보수 비용을 절감할 수 있다. 또한, 몰리브덴의 경우 400℃ 이상의 온도에서 산소에 노출될 경우 산화의 우려가 있으나 본 발명에서는 무인 자동화 프로그램을 적용하여 200℃ 이상에서 적정 수준의 진공도가 확보되지 않으면 작업이 진행되지 않고 알람(Alarm)이 울리도록 설계되어 몰리브덴의 산화에 따른 손상을 억제하도록 고안되었다.In the case of the heating element used in the present invention, by using a molybdenum heating element other than the conventional graphite, it is possible to prevent contamination from carbon exposed to high temperature while the internally charged product is heat treated, Maintenance costs due to breakage can be reduced. In addition, molybdenum may be oxidized when exposed to oxygen at a temperature of 400 ° C. or higher, but in the present invention, if an appropriate level of vacuum is not obtained at 200 ° C. or higher by applying an unmanned automation program, the operation does not proceed and alarm is generated. It is designed to ring and is designed to suppress the damage caused by the oxidation of molybdenum.
또한, 본 발명의 냉매 순환식 수직 진공 열처리로는 무인 자동화 프로그램을 적용하기 위해 제어부(610), 메모리 부(620), 알람 부(630)를 더 포함하는데, 냉매 순환식 수직 진공 열처리로의 제어부(610)는 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 이상인 경우, 상기 가열 수단을 동작시키고 상기 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 미만인 경우, 상기 가열 수단의 동작을 정지하며, 가열 수단의 동작이 정지하는 경우, 산화성 분위기 기준 진공도를 저장하는 메모리 부(620)로부터 제어부에 전송하고, 제어부에서 챔버 내부의 진공도와 산화성 분위기 기준 진공도를 비교하여 제어하며, 알람 부(630)는 상기 제어부로부터의 제어 신호에 응답하여 알람을 발생한다.In addition, the refrigerant circulation vertical vacuum heat treatment furnace of the present invention further includes a
또 다른 실시예에 따른 저비용 고효율 진공 열처리로를 이용한 열처리 방법으로서: 피 처리물을 챔버 내에 장입한다. 챔버를 진공 배기 수단을 가동시켜서 배기를 개시한다. 피 처리물을 챔버(11)에 장입한 후, 진공 배기 수단을 가동시켜서 배기를 개시한다.A heat treatment method using a low cost, high efficiency vacuum heat treatment furnace according to another embodiment: A workpiece is charged into a chamber. The chamber is evacuated by operating the vacuum evacuation means. After charging the to-be-processed object to the
다음, 용기 내부의 진공도가 산화성 분위기를 벗어나는 시점 이를테면 약 9.0 x 10-3 torr이상에서 가열 수단(13)으로 가열을 개시한다. 이는 종래의 장치가 완전 진공 배기를 이룬 상태에서 가열을 시작하는 것과는 달리, 일단 용기 내부의 분위기가 산화성 분위기를 벗어나는 정도의 진공도에 이르면 가열을 개시함으로써 작업시간을 단축시 킬 수 있게 된다. 가열을 개시하면서 무인 자동화 프로그램을 실행하여 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 이상인 지의 여부를 판단 하고, 가열과 동시에 진공도를 확보하며 몰리브덴의 산화에 따른 손상을 억제할 수 있다. 판단의 결과에 따라서, 챔버의 가열을 제어한다. 가열된 챔버 내를 냉각하는 단계를 포함한다. Next, heating is initiated by the heating means 13 at a time when the degree of vacuum inside the vessel leaves the oxidizing atmosphere, such as about 9.0 × 10 −3 torr or more. This is different from the conventional apparatus in which heating is started in a state of complete vacuum evacuation, and thus, the heating time can be shortened by initiating heating once the atmosphere inside the container reaches the degree of vacuum out of the oxidizing atmosphere. By starting the heating, an unmanned automated program can be executed to determine whether the vacuum in the chamber is equal to or higher than the oxidative atmosphere reference vacuum, ensuring the vacuum at the same time as heating, and suppressing the damage caused by the oxidation of molybdenum. According to the result of the determination, the heating of the chamber is controlled. Cooling the inside of the heated chamber.
챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 이상인 경우, 상기 챔버를 가열하고, 상기 챔버 내부의 진공도가 산화성 분위기 기준 진공도 미만인 경우, 상기 챔버의 가열 동작을 정지하는 단계를 포함하며, 챔버의 가열 동작이 정지하는 경우, 알람을 발생하는 단계를 더 포함한다.Heating the chamber when the vacuum degree inside the chamber is equal to or higher than the oxidative atmosphere reference vacuum degree, and stopping the heating operation of the chamber when the vacuum degree inside the chamber is lower than the oxidative atmosphere reference vacuum degree, wherein the heating operation of the chamber is stopped. If so, further comprising the step of generating an alarm.
발명은 다음과 같은 효과가 있다. The invention has the following effects.
(1) 기존의 수평 장입 방식에서 수직 장입 방식을 채택함으로써 설비 점유 면적 및 진공 배기 장치의 크기를 최소화한다.(1) By adopting the vertical charging method from the existing horizontal charging method, the footprint of the equipment and the size of the vacuum exhaust system are minimized.
(2) 냉각 동안에 고가의 냉각 가스를 지속적으로 흘려주는 방식이 아닌, 냉각 가스를 용기 내부로 채운 후 냉매를 순환시키는 방식으로 설계하여 고가의 불활성 냉각가스를 사용하여 소모량을 최소화한다.(2) Minimize consumption by using expensive inert cooling gas by designing by circulating the refrigerant after filling the cooling gas into the container instead of continuously flowing expensive cooling gas during cooling.
(3) 용기 내를 완전히 배기 후 가열하는 방식이 아닌, 장입물 재료의 산화성 분위기를 벗어나는 진공도에서 가열을 개시함으로써, 작업 시간을 단축시킨다.(3) The working time is shortened by starting the heating at a vacuum degree outside the oxidizing atmosphere of the charge material, rather than the method of completely heating the inside of the container after heating.
(4) 수직형으로서 로 내의 대류열을 이용한 온도측정이 가능하여 저렴한 일반 온도계를 사용할 수 있고, 교체하는 방식도 외부 단자에서 진행할 수 있어 교체 작업의 편리성도 부여하였다.(4) As a vertical type, it is possible to measure temperature using convective heat in the furnace, so that an inexpensive general thermometer can be used, and the replacement method can also be performed at an external terminal, thereby providing convenience of replacement work.
(5) 진공 열처리로의 제작 비용을 크게 감소시킬 수 있다.(5) The manufacturing cost of the vacuum heat treatment furnace can be greatly reduced.
(6) 무인 작업 프로그램을 통하여 작업자의 관리 사항을 줄였으며, 이상 시 인터록(Interlock)장치를 통하여 알람 처리 장치가 되도록 하여 기계의 오작동 및 안전에 기여하도록 고안하였다.(6) The operator's management is reduced through the unmanned work program, and it is designed to contribute to the malfunction and safety of the machine by making the alarm handling device through the interlock device in case of an error.
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