KR101414257B1 - pressure nitriding furnace - Google Patents

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Abstract

본 발명은 낮은 공정온도 및 짧은 공정으로 비용 및 가스, 에너지 절감 효과를 득할 수 있으며, 무공해 청정 공정, 고품질의 질화 처리가 가능하며, 진공분위기 하에서 질화처리토록 하여 제품의 변형을 최소화하고 좋은 품질을 유지할 수 있는고, 적용 제품을 범용화하여 다목적으로 사용이 가능함은 물론 후처리가 불필요하고 고부가가치를 창출할 수 있도록 한 진공 질화 열처리로를 제공코자 하는 것이다.
즉, 전방에 도어를 가진 열처리로본체와; 상기 열처리로본체 내부에 설치되고 전방에는 개폐실린더에에 의해 개폐되는 개폐문이 구현된 히터챔버와; 상기 열처리로본체 내면과 히터챔버 외면 사이에 형성되는 냉각공간과; 상기 히터챔버 내부 후미에 설치되는 팬과; 상기 팬을 가동하는 컨벡션터빈과; 상기 히터챔버 외부 후방의 냉각공간에 설치되고 중앙에는 컨벡션터빈이 위치되는 열교환기로 구성되는 열처리로에, 상기 히터챔버 후방에 구성되는 개폐문; 상기 개폐문 전방의 팬을 가동하는 회전축이 관통함으로써 개폐문에 지지 설치되는 하여 컨벡션터빈; 상기 열처리로본체 외부에서부터 도입하는 개폐대; 상기 개폐대의 하단에 작동봉이 연결되는 개폐실린더; 상기 개폐대 상단을 고정하고 양측의 힌지에 의해 열처리로본체 외면에 고정되는 고정체; 상기 고정체와, 열처리로본체 외면에 고정되는 고정체 하단의 지지관 사이에 게재되어 고정되고 중앙으로는 개폐대가 관통하는 기밀유지용 자유굴곡관; 상기 히터챔버 내부로 아산화질소(N2O)와 암모니아(NH3)를 각각 투입하기 위해 이중관체로 배관되고 그 끝이 팬 전방에 위치하는 가스투입관; 상기 열처리로 본체 내부로 질소(N2) 가스를 투입하기 위해 배관되는 질소가스투입관을 포함하는 진공 질화 열처리로를 제공하고자 하는 것이다.The present invention can achieve cost, gas and energy saving effects by a low process temperature and a short process, and can perform a pollution-free cleaning process, a high-quality nitrification process, nitrification treatment in a vacuum atmosphere, The present invention is to provide a vacuum nitriding heat treatment furnace which can be used for various purposes by generalizing the applied products and which can produce high value added without requiring post treatment.
That is, a heat treatment furnace having a door at the front thereof; A heater chamber installed in the heat treatment furnace body and having a front door opened and closed by an opening / closing cylinder in front; A cooling space formed between the inner surface of the heat treatment furnace main body and the outer surface of the heater chamber; A fan installed inside the heater chamber; A convection turbine for operating the fan; A heat exchanger disposed in a cooling space behind the heater chamber and having a convection turbine at a center thereof; A convection turbine which is installed in the opening and closing door so as to be supported by a rotation shaft that moves the fan in front of the door; An opening / closing plate introduced from the outside of the heat treatment furnace main body; An opening / closing cylinder connected to a lower end of the opening / closing member; A fixing body fixed to an upper surface of the opening and closing bar and fixed to the outer surface of the heat processing furnace by hinges on both sides; A freely bending tube for sealing the hermetic container, which is placed and fixed between the fixture and the support tube at the lower end of the fixture fixed to the outer surface of the heat treatment furnace, A gas inlet pipe which is piped into a double pipe for feeding nitrous oxide (N 2 O) and ammonia (NH 3 ) into the heater chamber and whose end is located in front of the fan; And a nitrogen gas inlet pipe for supplying nitrogen (N 2 ) gas into the interior of the heat treatment furnace.

Figure R1020120072693
Figure R1020120072693

Description

진공 질화 열처리로{pressure nitriding furnace}A vacuum nitriding furnace

본 발명은 친환경성, 질화 품질의 우수성, 질화 제품의 범용성, 후처리의 용이성 등을 확보할 수 있는 진공 질화 열처리로에 관한 것이다.
The present invention relates to a vacuum nitridation heat treatment furnace capable of securing eco-friendliness, superior nitriding quality, versatility of nitrification products, easiness of post-treatment, and the like.

질화(nitriding)란, 활성화 질소를 강 중에 확산시켜 강 표면에 고경도 질화층을 얻는 표면처리 기술이다.Nitriding is a surface treatment technique in which activated nitrogen is diffused into a steel to obtain a hardened nitrided layer on a steel surface.

이러한 질화를 강에 행할 경우 내마모성, 내피로성, 고온 강도 및 내식성을 향상시키며 변태점 이하의 저온에서 처리가 가능하여 열변형이 적어 정밀부품, 자동차 부품, 금형 등에 널리 사용되고 있다. 또한, 질화는 코팅층의 밀착력을 향상시키며 하지층 경화에 우수한 성질을 보여 복합처리에 적용이 증대되고 있는 실정이다.
When such nitriding is carried out in steel, it is widely used for precision parts, automobile parts, and molds because it can be treated at low temperature below the transformation point, improving wear resistance, fatigue resistance, high temperature strength and corrosion resistance. In addition, nitriding improves the adhesion of the coating layer and is excellent in hardening of the undercoat layer, and thus application to the complex treatment is increasing.

한편, 질화는 침탄과 비교할 시에 적용 강종의 범위가 넓고, 처리온도 역시 침탄의 경우 850~950℃에서 이루어지나, 질화는 460~600℃ 범위에서 이루어지며, 추가 열처리 및 후처리도 필요하지 않다.(어닐링 효과 포함)On the other hand, nitriding has a wide range of applied steels in comparison with carburizing, and the treatment temperature is also in the range of 850 to 950 ° C for carburizing, but the nitriding takes place in the range of 460 to 600 ° C and no additional heat treatment and post treatment are required . (Including annealing effect)

그리고 경화 깊이는 침탄의 경우 0.4~1.5mm로 깊으나, 질화는 0.01~0.03mm로 얇다는 특징이 있고, 내충격성(인성) 역시 침탄은 취약하나 질화는 보통이다. 특히 변형은 침탄이 큰 반면에 질화는 저온공정으로 인해 극소이며, 내식성은 침탄의 경우 높은 탄소 함유로 스트레스 코로이젼 크랙킹(stress corrosion cracking) 유발로 보통이지만, 질화는 저탄소강의 내식성 향상으로 우수하며, 내마모성 역시 침탄에 비해 우수하다.And the depth of hardening is 0.4 ~ 1.5mm deep in carburizing, but it is characterized by thinness of 0.01 ~ 0.03mm in nitriding. Impact resistance (toughness) is also poor in carburizing but nitriding is common. Particularly, while the deformation is largely carburized, the nitriding is very small due to the low temperature process, and the corrosion resistance is the high carbon content in the case of carburizing, which is usually caused by stress corrosion cracking. However, nitriding is excellent in improving the corrosion resistance of the low carbon steel , And wear resistance is also superior to carburizing.

질화는 크게 가스질화, 염욕질화, 이온질화로 나누어지는데, 가스질화의 경우 높은 경도, 내마모성, 피로강도, 대용량 가능, 형상의 제약이 적은 장점이 있으나, 암모니아(독성가스) 사용제어의 어려움 및 장시간 소요, 전용 강종이 필요하다는 단점을 안고 있다. 염욕질화는 단시간, 내소착성, 피로강도, 강종 제한이 없고 설비비 적음, 어떤 형상도 적용이 가능한 장점이 있으나, 배수처리에서 CN-제거 대책, 환경오염과 백색층에 포러스(Porous) 층이 과잉 한 문제, 반복 질화 시 소재 경도가 저하되는 문제점이 있다.Nitriding is divided into gas nitriding, salt bathing, and ion nitriding. Gas nitriding has the advantages of high hardness, abrasion resistance, fatigue strength, large capacity, and shape restriction. However, it is difficult to control the use of ammonia (toxic gas) It has a disadvantage that it needs special steel grade. The salt bathing is advantageous in that it can be applied to any shape in a short time, with no squeeze resistance, no fatigue strength, no limitation of steel species, and low equipment cost. However, There is a problem in that the hardness of the material at the time of repeated nitriding is lowered.

이온질화는 질화성 양호, 공정 제어 및 상 제어의 용이성, N2 가스를 사용하는 장점이 있지만, 제품 상호간 전계 영향, 온도 균일도 문제, 아크 발생, 미세 홀(hole)에 질화가 어려운 단점이 있다.
Ion nitration is advantageous in that nitriding is good, process control and easiness of phase control, and N 2 gas is used, but there is a disadvantage in that it is difficult to effect nitridation on the field effect, temperature uniformity problem, arc generation, and microholes in the products.

기존에도 제품(질화 대상물)을 질화 열처리로를 사용하여 질화를 행하고 있으나, 질화시 정확한 플럭스(flux)량의 조절이 어려움이 있어, 그로 인해 상조절의 어려움이 수반되었다.
Conventionally, the products (nitriding target) are nitrided by using a nitriding heat treatment furnace, but it is difficult to control the exact amount of flux during nitriding, thereby resulting in difficulty in controlling the phase.

그리고 가스질화 및 염욕질화 시 사용 가스량과 오염 물질의 사용문제도 간과할 수 없었고, 화합물 층 형성시 질소의 강 내부로의 확산속도는 100배에서 10,000배까지 감소하게 되며, 대기압 질화의 경우 장입량 등을 고려하지 않고 시간당 10,000리터 정도의 가스를 사용하고 있는 실정이어서 에너지 낭비가 컸다.
In addition, the problem of using gas volume and pollutants in gas nitriding and salt bathing can not be neglected, and the diffusion rate of nitrogen into the steel is decreased from 100 times to 10,000 times when compound layer is formed, And it consumes about 10,000 liters of gas per hour.

또한, 대기압 금속 열처리시 발생하는 유해환경(화염, 분진, 가스, 소음 등)이 발생하는 점과 함께 오일 및 염욕 사용 시 발생하는 화재 및 인재와 같은 위험 요인을 안고 있었던 것이다.
In addition, the hazardous environment (flame, dust, gas, noise, etc.) generated during the atmospheric pressure metal heat treatment occurred, and there were risk factors such as fire and talent when using oil and salt bath.

대한민국 특허 공개번호 10-2011-0126229Korean Patent Publication No. 10-2011-0126229 대한민국 특허 공개번호 10-2002-0088935Korean Patent Publication No. 10-2002-0088935

본 발명은 통상의 각 질화방식에서 나타나는 문제들을 해결하기 위해 발명된 것으로, 본 발명의 주된 목적은 낮은 공정온도 및 짧은 공정시간으로 침탄을 대체하여 비용과 에너지(가스)의 절감을 이룰 수 있고, 나아가 암모니아 가스 사용을 최소화하여 무공해 질화를 도모할 수 있도록 함에 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems occurring in conventional nitrification systems, and a main object of the present invention is to provide a method and apparatus for replacing carburization with a low process temperature and a short process time to achieve cost and energy (gas) And further, the use of ammonia gas is minimized so that the pollution-freezing can be promoted.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 위 목적을 달성하도록 하는 히터챔버의 후방 개폐문을 열처리로 외부의 기기들로 개폐시키더라도 진공분위기로 조성된 열처리 내의 밀폐가 유지될 수 있도록 함에도 있다.
It is a further object of the present invention to provide an apparatus and a method for controlling the opening and closing of a rear opening and closing door of a heater chamber,

본 발명에 따른 진공 질화 열처리로는, 전방에 도어를 가진 열처리로본체와; 상기 열처리로본체 내부에 설치되고 전방에는 개폐실린더에 의해 개폐되는 개폐문이 구현된 히터챔버와; 상기 열처리로본체 내면과 히터챔버 외면 사이에 형성되는 냉각공간과; 상기 히터챔버 내부 후미에 설치되는 팬과; 상기 팬을 가동하는 컨벡션터빈과; 상기 히터챔버 외부 후방의 냉각공간에 설치되고 중앙에는 컨벡션터빈이 위치되는 열교환기로 구성되는 열처리로에, 상기 히터챔버 후방에 구성되는 개폐문; 상기 개폐문 전방의 팬을 가동하는 회전축이 관통함으로써 개폐문에 지지 설치되는 하여 컨벡션터빈; 상기 열처리로본체 외부에서부터 도입하는 개폐대; 상기 개폐대의 하단에 작동봉이 연결되는 개폐실린더; 상기 개폐대 상단을 고정하고 양측의 힌지에 의해 열처리로본체 외면에 고정되는 고정체; 상기 고정체와, 열처리로본체 외면에 고정되는 고정체 하단의 지지관 사이에 게재되어 고정되고 중앙으로는 개폐대가 관통하는 기밀유지용 자유굴곡관; 상기 히터챔버 내부로 아산화질소(N2O)와 암모니아(NH3)를 각각 투입하기 위해 이중관체로 배관되고 그 끝이 팬 전방에 위치하는 가스투입관; 상기 열처리로본체 내부로 질소(N2) 가스를 투입하기 위해 배관되는 질소가스투입관을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
A vacuum nitridation heat treatment furnace according to the present invention comprises: a heat treatment furnace body having a door at the front; A heater chamber installed inside the heat treatment furnace body and having a front door opened and closed by an opening / closing cylinder in front; A cooling space formed between the inner surface of the heat treatment furnace main body and the outer surface of the heater chamber; A fan installed inside the heater chamber; A convection turbine for operating the fan; A heat exchanger disposed in a cooling space behind the heater chamber and having a convection turbine at a center thereof; A convection turbine which is installed in the opening and closing door so as to be supported by a rotation shaft that moves the fan in front of the door; An opening / closing plate introduced from the outside of the heat treatment furnace main body; An opening / closing cylinder connected to a lower end of the opening / closing member; A fixing body fixed to an upper surface of the opening and closing bar and fixed to the outer surface of the heat processing furnace by hinges on both sides; A freely bending tube for sealing the hermetic container, which is placed and fixed between the fixture and the support tube at the lower end of the fixture fixed to the outer surface of the heat treatment furnace, A gas inlet pipe which is piped into a double pipe for feeding nitrous oxide (N 2 O) and ammonia (NH 3 ) into the heater chamber and whose end is located in front of the fan; And a nitrogen gas inlet pipe for introducing nitrogen (N 2 ) gas into the interior of the heat treatment furnace.

본 발명에서 제공하는 진공 질화 열처리로는 제품을 진공분위기 하에서 100~300 torr의 진공에서 정확한 플럭스량을 조절하여 상 조절 및 표면 품질의 조절이 가능하며, 진공분위기에서 질화를 행하도록 하여 기존의 질화에 비해 60~70% 수준의 공정으로 단축할 수 있고, 가스 사용량은 기존에 비해 1/10 수준으로 질화처리가 가능하고, 후교정 및 후가공이 불필요한 질화 열처리가 가능한 등 다수의 효과를 제공할 수 있는 것이다.
The vacuum nitridation heat treatment furnace of the present invention can control the phase and the surface quality by adjusting the amount of flux in a vacuum of 100 to 300 torr under a vacuum atmosphere and can perform nitriding in a vacuum atmosphere, , It is possible to shorten the process to a level of 60 ~ 70% compared with that of the conventional process, and it is possible to provide a number of effects such that the gas consumption can be nitrided to 1/10 of that of the conventional process, It is.

또한, 히터챔버의 후방에도 팬이 지지되는 개폐문을 구성하여 열처리 시 열기를 교반할 수 있도록 하여 질화의 효율성을 높이고, 열처리 후에는 열교환기를 이용하여 열기를 냉각할 수 있도록 함으로써 하나의 팬으로 열기 교반과 냉각을 선택적으로 할 수 있음은 물론 기밀 유지도 확고하게 담보되는 효과가 있다.
In addition, the opening and closing door for supporting the fan can be formed at the rear of the heater chamber so that the heat can be stirred during the heat treatment to increase the efficiency of the nitriding. After the heat treatment, the heat can be cooled using the heat exchanger, And cooling can be selectively performed, and the air tightness can be securely secured.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예시도
도 2는 도 의 작용 예시도
도 3은 도 1의 열처리로 상부 일 측에 도시된 고정체 부분 확대도
도 4는 가스투입관 단면 예시도
도 5는 도 3의 측 단면 예시도
도 6은 본 발명에 적용된 열교환기의 측면 예시도 이다.1 shows a preferred embodiment of the present invention
Figure 2 is an example of the operation of Figure
Fig. 3 is a partial enlarged view of the fixed body shown on one side of the top of the heat treatment furnace of Fig.
Fig. 4 is a cross-
5 is a side sectional view of Fig. 3
6 is a side view of a heat exchanger applied to the present invention.

본 발명에서 제공하는 진공 질화 열처리로는 제품을 진공분위기에서 100~300 torr의 진공에서 정확한 플럭스(flux)량을 조절하여 상 조절 및 표면 품질의 조절이 가능토록 한 것이다.
The vacuum nitridation heat treatment furnace provided in the present invention enables the product to control the phase and the surface quality by controlling the flux amount in a vacuum of 100 to 300 torr in a vacuum atmosphere.

또한, 본 발명은 진공분위기에서 질화를 행하도록 하여 기존의 질화에 비해 60~70% 수준의 공정으로 단축할 수 있도록 하고, 가스 사용량은 기존에 비해 1/10 수준으로 가능하고, 후교정 및 후가공이 불필요한 질화 열처리로를 제공하는 것이다.
Further, in the present invention, it is possible to shorten the process to a level of 60 to 70% compared to the conventional nitriding by performing nitriding in a vacuum atmosphere, and the amount of gas used can be reduced to 1/10 of that of the conventional process, Thereby providing an unnecessary nitriding heat treatment furnace.

본 발명의 바람직한 실시 예를 이하 첨부된 도면과 함께 상세히 설명하면 다음과 같다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명은 전방에 도어(11)를 가진 열처리로본체(10)와; 상기 열처리로본체(10) 내부에 설치되고 전,후방에 개폐문(30)(40)이 구현되고 수개의 전극(22)이 연결되는 히터(21)를 가진 히터챔버(20)와; 상기 열처리로본체(10) 내면과 히터챔버(20) 외면 사이에 형성되는 냉각공간(12)과; 상기 히터챔버(20) 내부 후미에 설치되는 팬(81)과; 상기 팬을 가동하는 컨벡션터빈(80)과; 상기 히터챔버(20) 외부 후방의 냉각공간(12)에 설치되고 중앙에는 컨벡션터빈(80)이 위치되는 열교환기(300)로 구성된다.
A heat treatment furnace (10) comprising: a heat treatment furnace body (10) having a door (11) at the front; A heater chamber 20 installed inside the heat treatment furnace body 10 and having a heater 21 in which opening and closing doors 30 and 40 are mounted on front and rear sides and several electrodes 22 are connected; A cooling space 12 formed between the inner surface of the heat treatment furnace body 10 and the outer surface of the heater chamber 20; A fan (81) installed at a rear end of the heater chamber (20); A convection turbine (80) for operating the fan; And a heat exchanger 300 installed in a cooling space 12 behind the heater chamber 20 and having a convection turbine 80 disposed at the center thereof.

그리고 열처리로본체(10)의 일 측으로는 열처리로본체(10) 내부를 진공분위기로 조성할 수 있도록 진공펌프(미도시)와 연결되는 벤트(50)가 설치된다.A vent 50 connected to a vacuum pump (not shown) is installed at one side of the heat treatment furnace body 10 so that the inside of the heat treatment furnace body 10 can be formed in a vacuum atmosphere.

상기 히터챔버(20) 내부로 투입되는 작용기체 중 아산화질소(N2O)와 암모니아(NH3)를 투입하기 위한 가스투입관(60)이 설치되며, 상기 가스투입관(60)은 아산화질소(N2O) 및 암모니아(NH3)를 별도로 투입할 수 있도록 이중관체로 이루어진다. A gas inlet pipe 60 for introducing nitrous oxide (N 2 O) and ammonia (NH 3 ) is installed in the working gas introduced into the heater chamber 20, and the gas inlet pipe 60 is made of nitrous oxide (N 2 O) and ammonia (NH 3 ) separately.

상기 이중관체의 입구는 히터챔버(20) 내부의 팬(81) 전방에 위치되는 것이 바람직하며, 그 이유는 이중관체를 통해 공급되는 아산화질소와 암모니아를 공급과 동시에 혼합하여 제품(600) 방향으로 보낼 수 있기 때문이다.
The inlet of the dual conduit is preferably located in front of the fan 81 inside the heater chamber 20 because the nitrous oxide and ammonia fed through the dual conduit are simultaneously mixed with the feed to form the product 600 I can send it.

다음으로, 열처리로본체(10) 내부로 제품(600)의 질화를 위해 질소(N2) 가스를 투입하기 위한 질소가스투입관(70)이 형성된다.Next, a nitrogen gas inlet pipe 70 for introducing nitrogen (N 2 ) gas for nitriding the product 600 is formed in the heat treatment furnace body 10.

상기 전후방의 개폐문(30)(40)은 각각 개폐실린더(31)(41)에 의해 개폐작동이 이루어지도록 한다.The opening and closing doors 30 and 40 on the front and rear sides are opened and closed by the opening and closing cylinders 31 and 41, respectively.

상기 후방 개폐문(40)에는 히터챔버(20) 내부의 가스를 원활하게 대류 시키기 위한 컨벡션터빈(convection turbine; 80)이 설치되며, 상기 컨벡션터빈(80)에는 히터챔버(20) 내부에 위치하여 가스를 열처리로본체(10) 내부로 순환시키는 팬(81)이 장착된다.A convection turbine 80 for smoothly convecting the gas inside the heater chamber 20 is installed in the rear opening and closing door 40. The convection turbine 80 is disposed in the heater chamber 20, A fan 81 for circulating the inside of the main body 10 through the heat treatment furnace 10 is mounted.

상기 열처리로본체(10) 외부에서부터 내부까지는 개폐대(90)가 도입되어 개폐대(90) 끝이 컨벡션터빈(80)에 연결되고, 상기 개폐대(90) 하단에는 열처리로본체(10) 외부에 설치되는 개폐실린더(41)의 작동봉(41a)이 연결된다. An opening and closing member 90 is introduced from the outside to the interior of the heat treatment furnace 10 to connect the end of the opening and closing member 90 to the convection turbine 80. At the lower end of the opening and closing member 90, The operating rod 41a of the opening and closing cylinder 41 is connected.

상기 개폐대(90) 상단은 양측의 힌지(401)로 열처리로본체(10) 외면에 고정되는 고정체(400)에 고정되고, 상기 고정체(400)와 열처리로본체(1) 외면에 고정되는 고정체(400) 하단의 지지관(500) 사이에는 중앙으로 개폐대(90)가 관통하는 기밀유지용 자유굴곡관(200)이 게재된다.
The upper end of the opening and closing board 90 is fixed to the fixing body 400 fixed to the outer surface of the heat processing furnace body 10 by the hinges 401 on both sides and fixed to the outer surface of the heat processing furnace body 1 with the fixing body 400. [ A freely bending tube 200 for hermetic sealing through which the opening and closing member 90 penetrates is disposed between the support pipe 500 at the lower end of the fixed body 400.

상기와 같이 후방 개폐문(40), 컨벡션터빈(80), 개폐대(90), 고정체(400), 힌지(401), 자유굴곡관(200), 개폐실린더(41)를 유기적으로 결합하여 개폐실린더(41)의 작동봉(41a)을 전진 혹은 후진 작동시키면, 작동봉(41a)에 의해 개폐대(90)가 당겨지거나 밀려지게 되어 각 운동 하게 되고, 상기 개폐대(90)의 각 운동은 개폐대(90) 상단과 고정체(400)의 연결부분을 기점으로 이루어진다. 이때 고정체(400) 양측이 힌지(401)에 의해 열처리로본체(10) 외면에 고정되어 있기 때문에 개폐대(90)의 각 운동은 아무런 장애 없이 이루어질 수 있게 된다. 이렇게 개폐대(90)가 개폐실린더(41)에 의해 전방 혹은 후방으로 각 운동하면 컨벡션터빈(80)이 유동하게 되고, 컨벡션터빈(80)이 유동하면 컨벡션터빈(10)이 지지 된 후방 개폐문(40)이 유동하면서 히터챔버(20) 후방을 닫거나 열 수 있게 된다.As described above, the rear opening / closing door 40, the convection turbine 80, the opening / closing handle 90, the fixture 400, the hinge 401, the free bending pipe 200, When the operating rod 41a of the cylinder 41 is operated forwards or backwards, the operating rod 41a pulls the opening / closing member 90 to be pulled or pushed to perform angular movement, and the angular movement of the opening / And a connecting portion between the upper end of the opening and closing member (90) and the fixing body (400). At this time, since both sides of the fixing body 400 are fixed to the outer surface of the heat processing furnace body 10 by the hinge 401, angular movement of the opening and closing member 90 can be performed without any trouble. When the open / close cylinder 90 is angularly moved forward or backward by the opening / closing cylinder 41, the convection turbine 80 flows. When the convection turbine 80 flows, the rear open / 40 can flow and the rear of the heater chamber 20 can be closed or opened.

상기에서 기밀유지용 자유굴곡관(200)을 채용하는 것은 개폐대(90)의 운동으로 인해 고정체(400)가 유동할 때 기밀을 유지한 상태에서 고정체(400)가 유동할 수 있도록 하기 위해서이다. 상기 자유굴곡관(200)은 자바라 관 형태가 바람직하다.
The use of the free flexure tube 200 for hermetic sealing in the above description is performed so that the fixture 400 can flow in a state where the fixture 400 is kept airtight due to the movement of the open / It is for. The free bending tube 200 is preferably in the form of a bellows tube.

그리고 자유굴곡관(200) 상하에 플랜지판(201)을 형성하고, 상기 플랜지판(201)을 고정체(400)와 지지관(500)에 각 고정함으로써 자유굴곡관(200)이 고정되도록 할 수 있는데, 이는 후방 개폐문(40)이 개방되었을 때 히터챔버(20) 내의 반응 가스가 외부로 임의 누출되는 것을 확실하게 방지할 수 있도록 하기 위한 것과 함께 자유굴곡관(200)의 설치를 용이하게 할 수 있도록 하기 위함이고, 재질은 고무 재질이 바람직하다. The flange plate 201 is formed on the upper and lower sides of the free bending tube 200 and the flange plate 201 is fixed to the fixing body 400 and the support tube 500 to fix the free bending tube 200 This facilitates the installation of the free bending pipe 200 in order to reliably prevent any leakage of the reaction gas in the heater chamber 20 to the outside when the rear opening and closing door 40 is opened And the material is preferably a rubber material.

한편, 컨벡션터빈(80) 외측에 냉각수 쿨링챔버(cooling chamber; 100)을 일체형으로 구성하여 개폐대(90) 끝이 쿨링챔버(100)에 연결고정되도록 하되, 상기 개폐대(90)를 냉각수공급관(101)으로 하여 컨벡션터빈(80)의 냉각을 달성할 수 있도록 함으로써 컨벡션터빈(80)의 가동 신뢰성을 얻을 수 있도록 한다. 여기서 냉각수공급관(101)은 냉각수의 순환을 위해 입수관(101a)과 출수관(101b)으로 구성하여야 한다.
A cooling chamber 100 is integrally formed on the outside of the convection turbine 80 to connect and fix the end of the opening and closing member 90 to the cooling chamber 100. The cooling / So that the convection turbine (80) can be cooled by using the convection turbine (101), so that the operating reliability of the convection turbine (80) can be obtained. Here, the cooling water supply pipe 101 should be composed of the water inlet pipe 101a and the water outlet pipe 101b for circulating the cooling water.

다음으로, 컨벡션터빈(80)이 중앙에 배치되는 열교환기(heat exchanger; 300)는 후방 개폐문(40)이 개폐실린더(41)에 의해 개폐작동이 이루어질 때 개폐대(90) 및 개폐실린더(41)의 작동이 방해받지 않도록 도 6에서 보는 바와 같이 상부 일 측이 개방된 링(ring) 타입으로 제작하도록 한다.
Next, a heat exchanger 300 in which a convection turbine 80 is disposed is installed in the center of the open / close cylinder 90 and the open / close cylinder 41 (see FIG. 1) when the rear open / close door 40 is opened / closed by the open / As shown in FIG. 6, a ring type in which the upper one side is opened is manufactured.

상기와 같이 실시될 수 있는 본 발명의 진공 질화 열처리로를 사용하여 제품(600)을 진공에서 질화 열처리하는 공정 및 구성 부재의 작용 등을 이하에 상세히 설명키로 한다.
The process of nitriding heat treatment of the product 600 in a vacuum using the vacuum nitriding heat treatment furnace of the present invention which can be carried out as described above and the action of the constituent members will be described in detail below.

우선 질화 열처리코자 하는 제품(600)을 전방 개폐문(30)의 개폐실린더(31)를 작동시켜 개방시킨 후 히터챔버(20) 내부로 제품(600)을 투입한 후 전방 개폐문(30)을 폐쇄시킨다.The product 600 to be subjected to the nitriding heat treatment is opened by operating the opening and closing cylinder 31 of the front door 30 and then the product 600 is inserted into the heater chamber 20 and then the front door 30 is closed .

진공펌프(미도시)를 가동하여 벤트(50)를 통해 열처리로본체(10) 내부의 가스를 외부로 배출시켜 중진공 상태의 진공분위기를 조성한다.A vacuum pump (not shown) is operated to discharge the gas inside the heat treatment furnace 10 to the outside through the vent 50, thereby creating a vacuum atmosphere in a medium vacuum state.

열처리로본체(10) 내부가 중 진공의 진공분위기가 조성되면 질소가스투입관(70)을 통해 질소가스를 투입하여 대기압 이상의 압력을 갖도록 조성한다.When the inside of the heat treatment furnace body 10 is evacuated to a vacuum atmosphere of a medium vacuum, nitrogen gas is introduced through a nitrogen gas inlet pipe 70 so as to have a pressure higher than the atmospheric pressure.

히터챔버(20) 내부의 히터(21)를 가동하여 내부 온도가 가온 되면서 열처리로본체(10) 압력이 높아지면 벤트(50)를 개방하여 원하는 압력에 이를 때까지 배기를 행한 후 벤트(50)를 폐쇄한다.When the pressure of the heat treatment furnace 10 is increased while the internal temperature is increased by operating the heater 21 in the heater chamber 20, the vent 50 is opened to exhaust the exhaust gas until a desired pressure is reached, Lt; / RTI >

산화공정을 위해 질소가스를 벤트(50)를 통해 배기시켜 감압 되도록 하고 그 후 중 진공 환경을 조성한 다음 아산화질소가스를 가스투입관(60)을 통해 투입하여 히터챔버(20) 내부의 압력을 승압시켜 저 진공 환경을 조성하고 히터(21)를 가동하여 내부를 가온시킨다.Nitrogen gas is exhausted through the vent 50 to reduce the pressure of the nitrogen gas, and then a heavy vacuum environment is established. Subsequently, nitrous oxide gas is introduced through the gas inlet pipe 60 to increase the pressure inside the heater chamber 20 So that a low vacuum environment is created and the inside of the heater 21 is heated.

산화공정이 종료되면 차기 환원공정을 위해 아산화질소가스(N2O)를 벤트(50)를 통해 배기시킨 후 내부 압력을 감압하여 중 진공 환경을 조성하고, 재차 가스투입관(60)을 통해 암모니아가스(NH3)를 투입하여 승압시켜 저 진공 환경에서 히팅을 행하게 된다.When the oxidation process is completed, nitrous oxide gas (N 2 O) is exhausted through the vent 50 for the next reduction process, and the internal pressure is reduced to form a medium vacuum environment. Then, ammonia is again supplied through the gas inlet pipe 60 Gas (NH 3 ) is introduced to increase the pressure, and heating is performed in a low vacuum environment.

질화 공정(이른바 침질)을 위해 암모니아가스와 아산화질소가스를 가스투입관(60)을 통해 연속적으로 동시 투입하여 히터챔버(20) 내부에서 상호 혼합되도록 한다.Ammonia gas and nitrous oxide gas are continuously and simultaneously injected through the gas inlet pipe 60 for the nitriding process (so-called soaking) to be mixed in the heater chamber 20.

히터챔버(20) 내부 압력이 일정 압력 이상이 되면 벤트(50)를 통해 배기를 행하며, 원하는 압력이 되면 벤트(50)를 폐쇄토록 하여 일정 압력을 유지토록 조절하게 된다. 이와 같은 조건에서 소정 시간이 지속 되면 제품(600)에 소정 두께의 질화 층이 형성된다.When the pressure inside the heater chamber 20 becomes equal to or higher than a predetermined pressure, the vent is exhausted through the vent 50. When the pressure inside the heater chamber 20 becomes a desired pressure, the vent 50 is closed to adjust the pressure to be maintained. If the predetermined period of time is continued under the above conditions, a nitride layer having a predetermined thickness is formed on the product 600.

질화 공정이 종료되면 히터챔버(20) 내부에서 혼합된 암모니아가스와 아산화질소가스를 벤트(50)를 통해 배기시킨 후 감압하여 중 진공 환경을 조성한다.When the nitriding process is completed, ammonia gas and nitrous oxide gas mixed in the heater chamber 20 are exhausted through the vent 50, and the pressure is reduced to form a medium vacuum environment.

중 진공 환경에서 질소가스투입관(70)을 통해 질소가스를 투입하여 승압시키면서 냉각을 행한 후 냉각이 종료되면 질소가스를 대기로 벤트(50)를 통해 배기시킨 후 전방 개폐문(30)을 개방하여 제품(600)을 인출하게 된다.Nitrogen gas is introduced through a nitrogen gas inlet pipe 70 in a vacuum environment to cool down while the pressure is increased. After cooling is finished, nitrogen gas is exhausted to the atmosphere through the vent 50, and then the front door 30 is opened The product 600 is taken out.

한편, 상기한 본 발명의 열처리로본체(1)를 사용하여 질화처리하는 공정을 설명함에 있어서, 히터(21)의 히팅 동작에 관해 공정별로 나누어 설명을 하였지만 실제로 히터챔버(20) 내부의 압력이 사전에 설정한 일정 압력(200 torr) 이상만 되면 히팅 작동은 계속 이루어지게 되는 것이다.
In the description of the nitriding process using the heat treatment furnace body 1 of the present invention, the heating operation of the heater 21 is divided into the processes, If the preset pressure (200 torr) is exceeded, the heating operation will continue.

그리고 본 발명의 진공 질화 열처리로에 있어서, 컨벡션터빈(80)에 의해 회전구동하는 팬(81)은 히터챔버(20) 내부에 공급된 반응 가스가 제품(600)에 균일하게 작용토록 순환시키는 역할을 수행하게 되며, 후방 개폐문(40)이 개방되었을 시에는 반응 가스를 히터챔버(20) 내부에서 배기시키면서 냉각공간(12)으로 순환시켜 히터챔버(20) 내부를 냉각시키는 역할을 수행하게 된다.In the vacuum nitridation heat treatment furnace of the present invention, the fan 81 rotationally driven by the convection turbine 80 functions to circulate the reaction gas supplied into the heater chamber 20 uniformly to the product 600 When the rear opening / closing door 40 is opened, the reaction gas is circulated to the cooling space 12 while discharging the reaction gas from the inside of the heater chamber 20 to cool the inside of the heater chamber 20.

상기 히터챔버(20) 내부의 반응 가스가 히터챔버(20)에서 전후 개폐문(30)(40)의 개방으로 인해 히터챔버(20) 외부로 배기가 되면 열처리로본체(10) 후방에 설치된 열교환기(300)와 열교환을 행하게 되어 단시간에 반응 가스를 냉각시킬 수 있는 것이다.
When the reaction gas in the heater chamber 20 is exhausted to the outside of the heater chamber 20 due to the opening of the front and rear doors 30 and 40 in the heater chamber 20, Heat exchange is performed between the reaction gas and the reaction gas.

따라서 본 발명은 위 설명과 같이 진공분위기에서 질화할 수 있도록 함으로써 질화의 품질을 높일 수 있도록 하는 점, 히터챔버(20) 후방에 팬(81)을 구동하는 컨벡션터빈(80)을 설치하여 개폐문(40)을 닫으면 질화 시 팬(81)이 히터챔버(20) 내에서 열기를 대류(교반) 할 수 있도록 함으로써 질화를 보다 단축할 수 있는 점, 후방 개폐문(40)을 열면 팬(81)이 히터챔버(20)의 열기를 냉각공간(12)으로 배기하여 열교환기(300)로 냉각하고 이를 다시 히터챔버(20) 내부로 순환시켜 냉각의 신속성을 도모하는 점, 위 작용을 실현하기 위해 후방 개폐문(40)을 가동할 시 열처리로본체(10) 내부의 기밀을 자유굴곡관(200)으로 유지되도록 하는 것으로 점 등을 주요 기술내용으로 하고 있는 것이다.
Therefore, the present invention can improve the quality of nitriding by making it possible to nitridate in a vacuum atmosphere as described above and to provide a convection turbine 80 for driving the fan 81 behind the heater chamber 20, 40 is closed, the nitrification fan 81 can be convected (agitated) in the heater chamber 20 so that nitrification can be further shortened. When the rear opening / closing door 40 is opened, The heat of the chamber 20 is exhausted to the cooling space 12 to be cooled by the heat exchanger 300 and then circulated back to the inside of the heater chamber 20 for quick cooling. The airtightness inside the heat treatment furnace body 10 is maintained by the free bending tube 200 when the heat exchanger 40 is operated.

이상 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. That is, those skilled in the art will appreciate that many modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the appended claims. Accordingly, all such appropriate changes and modifications and equivalents may be resorted to, falling within the scope of the invention.

10 : 열처리로본체 11 : 도어
12 : 냉각공간 20 : 히터챔버
21 : 히터 22 : 전극
30, 40 : 개폐문 31, 41 : 개폐실린더
31a, 41a : 작동봉 50 : 벤트
60 : 가스투입관 70 : 질소가스투입관
80 : 컨벡션터빈 81 : 팬
90 : 개폐대 100 : 쿨링챔버
101 : 냉각수공급관 101a : 입수관
101b : 출수관 200 : 자유굴곡관
201 : 플랜지판 300 : 열교환기
400 : 고정체 401 : 힌지
500 : 지지관 600 : 제품 10: heat treatment furnace body 11: door
12: cooling space 20: heater chamber
21: heater 22: electrode
30, 40: opening / closing door 31, 41: opening / closing cylinder
31a, 41a: working rod 50: vent
60: gas inlet pipe 70: nitrogen gas inlet pipe
80: Convection Turbine 81: Fan
90: Opening / closing part 100: Cooling chamber
101: Cooling water supply pipe 101a:
101b: Water pipe 200: Free bending pipe
201: flange plate 300: heat exchanger
400: Fixture 401: Hinge
500: support tube 600: product

Claims (7)

전방에 도어(11)를 가진 열처리로본체(10)와; 상기 열처리로본체(10) 내부에 설치되고 전방에는 개폐실린더에(31)에 의해 개폐되는 개폐문(30)이 구현된 히터챔버(20)와; 상기 열처리로본체(10) 내면과 히터챔버(20) 외면 사이에 형성되는 냉각공간(12)과; 상기 히터챔버(20) 내부 후미에 설치되는 팬(81)과; 상기 팬을 가동하는 컨벡션터빈(80)과; 상기 히터챔버(20) 외부 후방의 냉각공간에 설치되고 중앙에는 컨벡션터빈(80)이 위치되는 열교환기(300)로 구성되는 열처리로에,
상기 히터챔버(20) 후방에 구성되는 후방 개폐문(40);
상기 후방 개폐문(40)에 지지설치되고 상기 개폐문(40) 전방의 팬(81)을 가동하는 컨벡션터빈(80);
상기 열처리로본체(10) 외부에서부터 도입하는 개폐대(90);
상기 개폐대(90)의 하단에 작동봉(41a)이 연결되는 개폐실린더(41);
상기 개폐대(90) 상단을 고정하고 양측의 힌지(401)에 의해 열처리로본체(10) 외면에 고정되는 고정체(400);
상기 고정체(400)와, 열처리로본체(10) 외면에 고정되는 고정체(400) 하단의 지지관(500) 사이에 게재되어 고정되고 중앙으로는 개폐대(90)가 관통하는 기밀유지용 자유굴곡관(200);
상기 히터챔버(20) 내부로 아산화질소(N2O)와 암모니아(NH3)를 각각 투입하기 위해 이중관체로 배관 되고 그 끝이 팬(81) 전방에 위치하는 가스투입관(8);
상기 열처리로본체(10) 내부로 질소(N2) 가스를 투입하기 위해 배관 되는 질소가스투입관(70)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 질화 열처리로.
A heat treatment furnace body 10 having a door 11 at the front; A heater chamber 20 installed in the heat treatment furnace body 10 and having a front door 30 mounted on the front side of the heat treatment furnace 10 and opened / closed by an opening / closing cylinder 31; A cooling space 12 formed between the inner surface of the heat treatment furnace body 10 and the outer surface of the heater chamber 20; A fan (81) installed at a rear end of the heater chamber (20); A convection turbine (80) for operating the fan; And a heat exchanger (300) installed in a cooling space behind the heater chamber (20) and having a convection turbine (80) at the center,
A rear opening / closing door (40) arranged behind the heater chamber (20);
A convection turbine (80) mounted on the rear opening / closing door (40) and operating the fan (81) in front of the opening / closing door (40);
An open / close board 90 which is introduced from the outside of the heat processing furnace main body 10;
An opening / closing cylinder 41 to which a working rod 41a is connected to a lower end of the opening / closing member 90;
A fixing body 400 fixed to the outer surface of the heat processing furnace body 10 by fixing the upper end of the opening and closing bar 90 and being hinged at both sides;
The hermetically sealed container 100 is mounted and fixed between the fixing device 400 and the support pipe 500 at the lower end of the fixing device 400 fixed to the outer surface of the heat treatment furnace body 10, A free bending tube 200;
A gas inlet pipe 8 which is piped into a dual pipe for feeding nitrous oxide (N 2 O) and ammonia (NH 3 ) into the heater chamber 20 and whose end is located in front of the fan 81;
And a nitrogen gas inlet pipe (70) piped to introduce nitrogen (N 2 ) gas into the heat treatment furnace body (10).
제 1항에 있어서, 컨벡션터빈(80)에 쿨링챔버(100)를 일체형으로 장착하여 개폐대(90) 끝이 쿨링챔버(100)에 연결되도록 하되, 상기 개폐대(90)를 입수관(101a)과 출수관(101b)으로 이루어지는 냉각수공급관(101)으로 하여 상기 냉각수공급관을 통해 냉각수가 쿨링챔버(100)로 공급 및 출수 되도록 한 것으로 특징으로 하는 진공 질화 열처리로.
The cooling apparatus according to claim 1, wherein a cooling chamber (100) is integrally mounted on the convection turbine (80) to connect the end of the opening and closing member (90) to the cooling chamber (100) And a cooling water supply pipe (101) comprising a water supply pipe (101a) and a water discharge pipe (101b), and cooling water is supplied to and discharged from the cooling chamber (100) through the cooling water supply pipe.
삭제delete 진공 질화 열처리로의 히터챔버(20) 후방에 개폐문(40)을 구성하여 히터챔버(20) 후방도 개폐되도록 하되, 상기 개폐문(40)에 팬(81)을 가동하는 컨벡션터빈(80)이 지지/설치되도록 하며, 열처리로본체(10) 외부에서부터 내부까지 개폐대(90)를 도입하여 개폐대(90) 끝을 컨벡션터빈(80)에 연결하고, 상기 개폐대(90) 하단에는 열처리로본체(10) 외부에 설치되는 개폐실린더(41)의 작동봉(41a)을 연결하며, 상기 개폐대(90) 상단은 양측의 힌지(401)로 열처리로본체(10) 외면에 고정되는 고정체(400)에 고정하고, 상기 고정체(400)와 열처리로본체(10) 외면에 고정되는 고정체(400) 하단의 지지관(500) 사이에는 중앙으로 개폐대(90)가 관통하는 기밀유지용 자유굴곡관(200)을 게재하여 고정한 것을 특징으로 하는 진공 질화 열처리로.
The convection turbine 80 for operating the fan 81 in the opening and closing door 40 is supported by the opening and closing door 40 so as to open and close the rear side of the heater chamber 20 by forming the opening and closing door 40 behind the heater chamber 20 of the vacuum nitriding heat treatment furnace. And the end of the opening and closing member 90 is connected to the convection turbine 80 by introducing the opening and closing member 90 from the outside to the inside of the heat treating furnace 10, And an upper end of the opening and closing member 90 is fixed to the outer surface of the heat processing furnace body 10 by hinges 401 on both sides of the operating rod 41a of the opening and closing cylinder 41, And the support pipe 500 at the lower end of the fixture 400 fixed to the outer surface of the heat treatment furnace body 10 is fixed to the fixture 400 and the support pipe 500 at the center, And a free bending tube (200) is placed and fixed.
제 1항 또는 제 4항에 있어서, 자유굴곡관(200)을 자바라 관 형태로 한 것읕 특징으로 하는 진공 질화 열처리로.
The vacuum nitriding heat treatment furnace according to claim 1 or 4, wherein the free bending tube (200) is in the form of a zonal tube.
제 1항 또는 제 4항에 있어서, 자유굴곡관(200) 상하에 플랜지판(201)을 형성하고, 상기 플랜지판(201)을 고정체(400)와 지지관(500)에 각 고정하여 자유굴곡관(200)이 고정되도록 한 것으로 특징으로 하는 진공 질화 열처리로.
The method as claimed in claim 1 or 4, wherein a flange plate (201) is formed above and below the free bending tube (200), and the flange plate (201) is fixed to the holding body (400) And the bending tube (200) is fixed.
제 1항에 있어서, 열교환기(300)는 후방 개폐문(40)이 개폐실린더(41)에 의해 개폐작동이 이루어질 때 개폐대(90) 및 개폐실린더(41)의 작동이 방해받지 않도록 상부 일 측이 개방된 링(ring) 타입으로 한 것을 특징으로 하는 진공 질화 열처리로.
The heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the heat exchanger (300) is arranged so that the operation of the opening and closing member (90) and the opening and closing cylinder (41) is not disturbed when the rear opening / closing door (40) Wherein the openings are made of an open ring type.
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