KR20020088935A

KR20020088935A - 질화로(窒化爐)

Info

Publication number: KR20020088935A
Application number: KR1020010028015A
Authority: KR
Inventors: 권숙철
Original assignee: 권숙철
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2002-11-29
Also published as: KR100414542B1

Abstract

본 발명은 질화로(窒化爐)에 관한 것이다.

종래의 질화처리 작업을 시행하기 위해 사용되는 질화로(10)(窒化爐)는 PIT Type으로서, 질화처리할 제품을 바스켓(Basket)(미도시)에 넣어 POT(11)내에 장입하여 NH₃, N₂,CO₂가스를 투입하여 질화처리를 하고 있으나, 이는 로(10)내에 POT(11)만이 내장되어 있어서, 로 내의 온도와 분위기가 균일하게 이루어지지 않아서 질화얼룩이 생길 뿐아니라, 제품의 표면경도가 떨어지는 문제점이 있었다.

더불어, 상기 가스의 투입은 뚜껑(12)에 있는 투입구를 통하여 투입되었으나, R.C(CIRCULATION)FAN(13)에 의해 간섭이 일어나 POT(11)밑바닥까지 퍼져나기지 못하여 균일한 분위기를 이루지 못하는 문제점이 있었다.

또한, 상기 질화작업을 끝낸 제품을 회백색이 나타날 때까지 냉각을 하게 되는데, 종래의 질화로에서는 외부에서 냉각을 도울 수 있는 장치가 설치된 것이 아니라 오직 자연냉각을 하게 되는데, 이는 제품이 회백색을 나타낼 때까지 냉각이 되려면(최소 100℃이하까지) 질화작업 시간보다 5∼10시간 오랜 시간을 요하여 작업효율이 떨어지는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은, 질화로의 POT내부에 내통뚜껑이 있는 내통을 설치함으로서, 질화로 뚜껑에 설치된 R.C FAN의 회전으로 내통과 POT사이에 대류작용이 일어나 온도와 분위기가 균일하여 질화로 내에 투입되는 가스의 흐름이 대류작용에 의해 구석구석 균일하게 일어나 제품이 가스에 접촉하는 시간도 길어져 질화처리가 균일하게 이루어져 제품의 표면경도를 향상을 이룰 수 있음은 물론, 상기 질화작업이 끝나고 냉각작업시 외부에서 바람을 불어넣을 수 있도록 2대의 송풍기를 설치함과 아울러 POT내 제품에 질소가스를 불어넣어 제품을 냉각시키고 불어넣어 더워진 질소가스를 빼내서 열교환기를 통해 냉각시켜 다시 사용할 수 있는 질소가스 순환냉각장치를 설치함으로서, POT내에 있는 제품을 보다 빠르게 냉각시켜 주어 질화처리 작업 후 2∼3시간이면 냉각이 되어 작업시간을 단축시킬 수 있어 작업효율의 향상을 이룰 수 있는 질화로를 제공한다.

Description

질화로(窒化爐) { NITRIDING FURNACE }

본 발명은 질화로(窒化爐)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 질화로의 POT내에 내통을 설치하여 내통과 POT사이에 대류작용이 일어나도록 하여 질화로 내에 투입되는 가스의 흐름이 대류작용에 의해 구석구석 균일하게 일어나 제품이 가스에 접촉하는 시간도 길어져 질화처리가 균일하게 이루어져 제품의 표면경도가 향상됨과 더불어, 외부에서 바람을 불어넣을 수 있는 송풍기(BLOWER)를 설치하여 로벽과 POT를 냉각시켜줌으로서 냉각시간이 단축됨은 물론, POT내 제품에 질소가스를 불어넣어 제품을 냉각시키고 불어넣어 더워진 질소가스를 빼내서 열교환기를 통해 냉각시켜 다시 사용할 수 있게 질소가스 순환냉각장치를 설치하여 보다 빠르게 냉각시켜 질화처리 작업 후 2∼3시간이면 냉각이 되어 작업시간을 단축시킬 수 있어 작업효율의 향상을 이룰 수 있는 질화로에 관한 것이다.

일반적으로 사용되고 있는 질화처리작업을 하는 과정을 살펴보면, 바스켓(Basket)에 질화처리할 제품을 넣어 POT내에 장입한 후, 소정의 온도로 승온(예열: 1∼1.5시간 동안)한 뒤, NH₃: N₂:CO₂= 50 : 45 : 5의 비율로 이루어진 가스를 투입하여 질화처리를 하게 된다.

이후, 질화작업을 끝낸 제품을 회백색이 나타날 때까지 냉각을 하게되는데, 제품의 온도가 200℃이상일 때 제품을 추출하면 제품의 색깔이 청색 또는 심하면 흑청색을 띄게 되면, 100℃이하의 온도까지 냉각이 되면 회백색을 띄워 질화작업을 완료하게 되는 것이다.

즉, 종래의 질화처리 작업을 시행하기 위해 사용되는 질화로(10)(窒化爐)는 도 5에 도시한 바와 같이, PIT Type으로서 질화처리할 제품을 바스켓(Basket)(미도시)에 넣어 POT(11)내에 장입하여 NH₃, N₂,CO₂가스를 투입하여 질화처리를 하고 있으나, 이는 로(10)내에 POT(11)만이 내장되어 있어서 질화로 내의 온도와 분위기가 균일하게 이루어지지 않아서 질화얼룩이 생길 뿐아니라, 제품의 표면경도가 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 질화로의 POT내부에 내통뚜껑이 있는 내통을 설치함으로서, 질화로 뚜껑에 설치된 R.C FAN의 회전으로 내통과 POT사이에 대류작용이 일어나 온도와 분위기가 균일하여 질화로 내에 투입되는 가스의 흐름이 대류작용에 의해 구석구석 균일하게 일어나 제품이 가스에 접촉하는 시간도 길어져 질화처리가 균일하게 이루어져 제품의 표면경도를 향상할 수 있으며, 또한 상기 질화작업이 끝나고 냉각작업시 외부에서 바람을 불어넣을 수 있도록 2대의 송풍기를 설치함과 아울러 POT내 제품에 질소가스를 불어넣어 제품을 냉각시키고 불어넣어 더워진 질소가스를 빼내서 열교환기를 통해 냉각시켜 다시 사용할 수 있는 질소가스 순환냉각장치를 설치함으로서, POT내에 있는 제품을 보다 빠르게 냉각시켜 주어 질화처리 작업 후 2∼3시간이면 냉각이 되어 작업시간을 단축시킬 수 있어 작업효율의 향상을 이룰 수 있는 질화로를 제공하려는데 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예로서 질화로를 나타낸 정면예시도.

도 2는 본 발명의 일실시예로서 도 1의 평면도.

도 3은 본 발명의 일실시예로서 열교환기를 나타낸 정면도.

도 4는 본 발명의 일실시예로서 도 3의 열교환기의 배관 배열도.

도 5는 종래의 질화로를 나타낸 단면예시도.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 일실시예를 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예로서 질화로를 나타낸 정면예시도이고, 도 2는 본발명의 일실시예로서 도 1의 평면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예로서 열교환기를 나타낸 정면도이다.

도 4는 본 발명의 일실시예로서 도 3의 열교환기의 배관 배열도이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와같이, 로(10)의 상부에 R.C FAN(13)이 설치된 뚜껑(12)이 뚜껑개폐장치(14)에 의하여 개폐가능하고, 로벽(10')의 내부에 설치한 POT(11)에 제품을 내장하여 질화처리할 수 있도록 구성된 통상의 질화로(窒化爐)에 있어서,

상기 POT(11)의 내부에는 내통뚜껑(21)이 설치된 내통(20)을 설치하되, 상기 내통뚜껑(21)은 뚜껑개폐장치(14)에 의해 R.C FAN(13)이 설치된 뚜껑(12)을 개폐할 때 동시에 내통뚜껑(21)이 개폐되도록 형성하고,

상기 질화로(10)의 하부에는 POT(11)외부로 바람을 불어넣을 수 있도록 양측에 송풍기(30)를 설치하여 POT(11)와 로벽(10')사이를 냉각시켜 줄 수 있도록 형성하며,

상기 POT(11)내부에는 제품에 질소가스를 불어넣어 제품을 냉각시킨 후 불어넣었던 더워진 질소가스를 열교환기(47)를 통해 냉각시킨 질소가스를 다시 로(10)내에 설치된 내통(20)으로 불어넣어 제품을 냉각할 수 있도록 질소가스 순환냉각장치(40)를 설치한 구조이다.

상기 질소가스 순환냉각장치(40)에는 본체내부에 다수의 배관(42)이 설치하되, 일측부에 물을 공급하는 공급구(43)와 배출하는 배출구(44)를 형성하고, 양단에는 질소가스를 로(10)내의 내통(20)으로 불어넣는 배출관(45)과, 상기 로(10)내로 불어넣었던 더워진 질소가스를 다시 흡입하는 흡입관(46)이 설치된 열교환기(47)로 이루어진 구조이다.

이하 미설명된 도면부호는 15는 로벽에 설치된 열전대를 나타낸 것이고, 16은 로내에 투입되는 암모니아(NH₃), 질소(N₂), 이산화탄소(CO₂)가스를 유입하는 유입관을 나타낸 것이며, 48은 질소가스 순환냉각장치에 설치된 송풍기를 나타낸 것이고, 49는 모터를 나타낸 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 대한 작용을 첨부된 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 질화처리할 제품을 세척하여 바스켓(Basket)에 적치한 뒤 뚜껑개폐장치(14)에 의해 개폐되는 뚜껑(12)을 열면 동시에 내통(20)에 설치된 내통뚜껑(21)이 열려지게 되어 제품을 POT(11)의 내부의 내통(20)안으로 장입한 후, 뚜껑개폐장치(14)를 작동하여 뚜껑을 닫도록 한다.

이후, 컨트롤판넬(미도시)에 작업온도를 온도조절계에 입력하여 전원스위치를 ON하면, 질화로(10)내에는 소정의 온도로 승온(예열: 1∼1.5시간 동안)할 동안에는 계속 질소(N₂)를 투입한다.

그리고, 예열이 끝나게 되면 NH₃: N₂:CO₂= 50 : 45 : 5의 비율로 이루어진 가스를 투입한 뒤, 뚜껑(12)에 설치된 R.C FAN(13)을 회전시키게 된다.

여기서, 질화로(10)의 뚜껑(12)에 설치된 R.C FAN(13)의 회전으로 내통(20)과 POT(11)사이에 대류작용이 일어나 온도와 분위기가 균일하여 상ㆍ중ㆍ하 온도분포 및 유효가열대(A) 온도차이가 ±3℃ 이내를 유지하므로 투입되는 가스의 흐름이대류작용에 의해 구석구석 균일하게 유지됨과 아울러 제품이 가스에 접촉하는 시간도 길어져 질화처리가 균일하게 이루어져 제품의 표면경도를 향상을 이룰 수 있게 된다.

이후, 질화로(10)내에 설치된 배출구(미도시)를 통하여 LPG가스를 투입하여 배출가스를 연소시키게 된다.

이때 질화작업이 완료되면 소정의 시간을 유지하여 목적하는 시간이 되면 가스를 전부 차단하고, 질소(N₂)가스만을 투입하여 질화로(10)의 하부에 설치된 양측의 송풍기(30)를 작동시키면 POT(11)와 로벽(10')사이에 바람이 불어 들어와 온도가 하강함에 따라 POT(11)와 로벽(10')을 냉각시켜 줄 수 있게 된다.

그리고, 질소(N₂)가스를 일정량 추가 투입하면서 질소가스 순환냉각장치(40)를 작동시키면 질소가스 순환냉각장치(40)에 설치된 모터(49)와 송풍기(48)가 작동하여 배출관(45)으로부터 로(10)내의 내통(20)으로 질소가스를 불어넣게 되어 내통(20)내의 제품을 냉각시키게 된다.

이후, 내통(20)내에 불어넣었던 더워진 질소가스를 다시 흡입관(46)을 통하여 질소가스를 흡입하면 열교환기(47)의 본체내부에 설치된 다수의 배관(42)을 타면서 일측부에 물을 공급과 배출하는 공급구(43)와 배출구(44)에 의해 더워진 질소가스가 냉각되어 다시 배출관(45)을 통하여 냉각된 질소가스를 로(10)내의 내통(20)으로 불어넣어 제품을 냉각시키게 된다.

그리고 로(10)내 온도가 50℃이하로 냉각되면 뚜껑을 열고 제품을 꺼내게 된다.

따라서, 질화작업이 끝나고 냉각작업은 질소(N₂)가스를 불어넣어 냉각을 더욱 빠르게 할 뿐아니라, 질소가스 냉각을 순환냉각방법을 통하여 로에 불어넣었던 더워진 질소가스를 열교환기로 냉각시켜 다시 로 내로 불어넣어 제품을 냉각시켜 냉각작업시간을 1∼3시간이내에 냉각시킬 수 있어 작업시간을 단축할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 질화로의 POT내부에 내통뚜껑이 있는 내통을 설치함으로서, 질화로 뚜껑에 설치된 R.C FAN의 회전으로 내통과 POT사이에 대류작용이 일어나 온도와 분위기가 균일하여 질화로 내에 투입되는 가스의 흐름이 대류작용에 의해 구석구석 균일하게 일어나 제품이 가스에 접촉하는 시간도 길어져 질화처리가 균일하게 이루어져 제품의 표면경도를 향상을 이룰 수 있음은 물론, 상기 질화작업이 끝나고 냉각작업시 외부에서 바람을 불어넣을 수 있도록 2대의 송풍기를 설치함과 아울러 POT내 제품에 질소가스를 불어넣어 제품을 냉각시키고 불어넣어 더워진 질소가스를 빼내서 열교환기를 통해 냉각시켜 다시 사용할 수 있는 질소가스 순환냉각장치를 설치함으로서, POT내에 있는 제품을 보다 빠르게 냉각시켜 주어 질화처리 작업 후 2∼3시간이면 냉각이 되어 작업시간을 단축시킬 수 있어 작업효율의 향상을 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims

로(10)의 상부에 R.C FAN(13)이 설치된 뚜껑(12)이 뚜껑개폐장치(14)에 의하여 개폐가능하고, 로벽(10')의 내부에 설치한 POT(11)에 제품을 내장하여 질화처리할 수 있도록 구성된 통상의 질화로(窒化爐)에 있어서,

상기 POT(11)의 내부에는 내통뚜껑(21)이 설치된 내통(20)을 설치하되, 상기 내통뚜껑(21)은 뚜껑개폐장치(14)에 의해 R.C FAN(13)이 설치된 뚜껑(12)을 개폐할 때 동시에 내통뚜껑(21)이 개폐되도록 형성하고,

상기 질화로(10)의 하부에는 POT(11)외부로 바람을 불어넣을 수 있도록 양측에 송풍기(30)를 설치하여 POT(11)와 로벽(10')사이를 냉각시켜 줄 수 있도록 형성하며,

상기 POT(11)내부에는 제품에 질소가스를 불어넣어 제품을 냉각시킨 후 불어넣었던 더워진 질소가스를 열교환기(47)를 통해 냉각시킨 질소가스를 다시 로(10)내에 설치된 내통(20)으로 불어넣어 제품을 냉각할 수 있도록 질소가스 순환냉각장치(40)를 설치한 구조를 특징으로 하는 질화로.
제 1항에 있어서,

상기 질소가스 순환냉각장치(40)에는 본체내부에 다수의 배관(42)이 설치하되, 일측부에 물을 공급하는 공급구(43)와 배출하는 배출구(44)를 형성하고, 양단에는 질소가스를 로(10)내의 내통(20)으로 불어넣는 배출관(45)과, 상기 로(10)내로 불어넣었던 더워진 질소가스를 다시 흡입하는 흡입관(46)이 설치된 열교환기(47)로 이루어진 구조를 특징으로 하는 질화로.