KR20170052363A - Energy saving type gas carburizing machine and control method thereof - Google Patents
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Abstract
에너지 절약형 가스침탄장치에 대한 발명이 개시된다. 본 발명의 에너지 절약형 가스침탄장치는: 가스침탄에 사용되는 가스를 공급하는 가스공급부와, 가스공급부를 통하여 가스를 공급받으며 열처리제품을 가열하여 가스침탄이 이루어지는 침탄부와, 침탄부와 연통되어 침탄부로 공급된 가스의 이동이 이루어지며 열처리제품의 냉각이 이루어지는 냉각부 및 냉각부에서 배출되는 가스 중 가스침탄에 사용되지 않는 가스는 배출하고 가스침탄에 사용되는 가스는 회수하여 침탄부로 공급하는 가스회수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.An invention for an energy-saving gas carburizing apparatus is disclosed. An energy saving gas carburizing apparatus according to the present invention comprises: a gas supply unit for supplying a gas used for gas carburization; a carburizing unit for supplying gas through the gas supply unit and heating the heat treatment product to carry out gas carburization; Gas which is not used for gas carburization is discharged from the cooling part where cooling of the heat treatment product is performed and the gas discharged from the cooling part is recovered and the gas used for gas carburization is recovered and supplied to the carburizing part And the like.
Description
본 발명은 에너지 절약형 가스침탄장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스침탄에 사용되는 가스의 사용량을 줄여서 생산비를 절감할 수 있는 에너지 절약형 가스침탄장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an energy saving gas carburizing apparatus and a control method thereof, and more particularly, to an energy saving gas carburizing apparatus and a control method thereof that can reduce the amount of gas used for gas carburizing to reduce the production cost.
일반적으로, 열처리리를 위한 피처리물 표면을 경화시켜 내마모성, 내피로성, 충격인성 등의 기계적 성질을 개선시키는 표면경화 처리방법에는, 피처리물 표면만을 국부적으로 열처리하는 방법과, 새로운 물질을 피처리물에 확산, 침투 또는 강제로 주입시켜 모재금속과 반응시킴으로써 경한 합금층을 형성시키는 방법 및 고경도 재료층을 모재금속의 표면에 피복시켜 별개의 층을 형성시키는 방법 등이 있다.In general, a surface hardening treatment method for hardening the surface of a material to be treated for heat treatment to improve mechanical properties such as abrasion resistance, fatigue resistance and impact toughness includes a method of locally heat treating only the surface of the object to be treated, A method in which a hard alloy layer is formed by diffusion, penetration or forced injection into a treated material to react with a base metal, and a method in which a hard layer material is coated on the surface of a base metal to form a separate layer.
표면경화처리법에는 피처리물의 전체를 담금질 등을 통하여 내부 및 외부 전체를 경화시키는 심부경화법과, 심부는 피처리물의 성질을 그대로 유지하며 외부 표면만 경화시키는 표면경화법이 있다. In the surface hardening treatment method, there is a deep-part hardening method in which the entirety of the object to be treated is hardened through quenching or the like, and a surface hardening method in which only the outer surface is hardened while maintaining the properties of the object to be treated.
이와 같은 표면경화처리법에는 크게 피처리물 표면으로부터 탄소를 주입시키는 침탄법과 질소를 주입시키는 질화법으로 나눌 수 있다. 침탄법에는 고체침탄, 가스 침탄, 염욕침탄 등이 있으며, 질화법에는 가스질화, 염욕질화 및 플라즈마 질화 등이 있다. 또한, 침탄과 질화를 동시에 처리하는 침탄·질화(Carbonitriding)법이 있다.Such a surface hardening treatment method can be largely divided into a carburizing method of injecting carbon from the surface of the object to be treated and a nitriding method of injecting nitrogen. Carburizing methods include solid carburizing, gas carburizing, and bathing carburizing. Nitriding methods include gas nitriding, salt bath nitriding, and plasma nitriding. Carbonitriding is a method of simultaneously treating carburization and nitriding.
주로 사용되는 침탄 열처리는 가스 침탄 방식으로, 표면 탄소농도(Carbon potential)조절이 용이하여 균일한 침탄층을 얻을 수 있고, 연속적이고 자동화가 가능하여 대량생산에 적합하다.Mainly used carburizing heat treatment is gas carburizing method, it is easy to control the surface carbon concentration (Carbon potential) and it is possible to obtain uniform carburizing layer, and it is suitable for mass production because it is continuous and automatable.
침탄·질화법은 침탄과 질화가 동시에 일어나게 하는 방법으로 침탄층의 경도보다 더 높은 경도를 얻을 때 사용한다. 자동차, 기계 부품의 사용조건이 가혹해짐에 따라 품질 및 내구성이 요구되면서 표면열처리의 중요성이 날로 커지고 있다. 이 중에서 침탄·질화법인 침탄법 공정은, 철강재료의 표면경화 방법 중의 하나로서 제품 표면의 기계적 성질을 비교적 쉽게 향상시킬 수 있어 자동차 부품, 금형, 중장비 부품, 기계부품, 디스플레이 부품 등에 사용된다.The carburizing and nitriding method is used to obtain the hardness higher than the hardness of the carburizing layer in a way that carburizing and nitriding occur simultaneously. As the use conditions of automobiles and machine parts become severe, quality and durability are required, and the importance of surface heat treatment is increasing day by day. Of these, the carburizing and nitriding carburizing process is one of the surface hardening methods of steel materials, and can easily improve the mechanical properties of the product surface, and is used for automobile parts, molds, heavy equipment parts, machine parts, and display parts.
종래에는 가스침탄에 사용되는 가스량 대비 장치에 공급되는 가스량이 많으므로 생산비가 증가되는 문제점이 있다. 따라서 이를 개선할 필요성이 요청된다. Conventionally, there is a problem that the production cost is increased because a large amount of gas is supplied to the apparatus compared to the gas used for gas carburization. Therefore, there is a need for improvement.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제2012-0130776호(2012.12.03 공개, 발명의 명칭: 연속식 가스 침탄부)에 개시되어 있다.
BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 2012-0130776 (published on Dec. 3, 2012, entitled "Continuous gas carburizing section").
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 가스침탄에 사용되는 가스의 사용량을 줄여서 생산비를 절감할 수 있는 에너지 절약형 가스침탄장치 및 그 제어방법을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide an energy-saving gas carburizing apparatus and a control method thereof, which can reduce a production cost by reducing an amount of gas used for gas carburization.
본 발명에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치는: 가스침탄에 사용되는 가스를 공급하는 가스공급부와, 가스공급부를 통하여 가스를 공급받으며 열처리제품을 가열하여 가스침탄이 이루어지는 침탄부와, 침탄부와 연통되어 침탄부로 공급된 가스의 이동이 이루어지며 열처리제품의 냉각이 이루어지는 냉각부 및 냉각부에서 배출되는 가스 중 가스침탄에 사용되지 않는 가스는 배출하고 가스침탄에 사용되는 가스는 회수하여 침탄부로 공급하는 가스회수부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The energy saving gas carburizing apparatus according to the present invention comprises: a gas supply unit for supplying a gas used for gas carburization; a carburizing unit for supplying gas through the gas supply unit and heating the heat treatment product to carry out gas carburization; The gas supplied to the carburizing portion is transferred, the cooling portion where the heat treatment product is cooled, and the gas which is not used for gas carburization among the gas discharged from the cooling portion is discharged, and the gas used for gas carburization is recovered and supplied to the carburizing portion And a recovery unit.
또한 본 발명은, 침탄부와 냉각부와 가스회수부에 연결되며 침탄부의 내측에 있는 가스의 성분과 냉각부의 내측에 있는 가스의 성분과 가스회수부를 통해 이동하는 가스의 성분을 분석하는 가스분석부 및 가스분석부의 측정값을 전달받아 가스공급부와 가스회수부의 동작을 제어하여 침탄부 내측의 가스 성분을 조절하는 제어부를 더 포함하는 것이 바람직하다.According to the present invention, there is also provided a gas analyzer for analyzing a component of a gas, which is connected to a carburizing portion, a cooling portion, and a gas recovering portion and which is located inside the carburizing portion, And a control unit for receiving the measured values of the gas analysis unit and controlling the operation of the gas supply unit and the gas recovery unit to adjust the gas components inside the carburizing unit.
또한 가스공급부는, 침탄부에 변성가스를 공급하는 제1공급부와, 침탄부에 탄화수소계인 생가스를 공급하는 제2공급부 및 침탄부에 질화에 쓰이는 암모니아가스를 공급하는 제3공급부를 포함하는 것이 바람직하다.The gas supply portion may include a first supply portion for supplying the modifying gas to the carburizing portion, a second supply portion for supplying the hydrocarbon gas, which is hydrocarbon-based, to the carburizing portion, and a third supply portion for supplying the ammonia gas used for nitriding to the carburizing portion desirable.
또한 제1공급부는, 프로판가스를 공급하는 제1가스공급부와, 공기를 공급하는 제2가스공급부와, 제1가스공급부와 제2가스공급부에 연결되며 프로판가스와 공기를 혼합하는 변성부와, 변성부와 침탄부를 연결하는 제1연결관로 및 제1연결관로에 설치되어 유체의 이동을 제어하는 제1조절밸브를 포함하는 것이 바람직하다.The first supply unit includes a first gas supply unit for supplying propane gas, a second gas supply unit for supplying air, a metamorphic unit connected to the first gas supply unit and the second gas supply unit and mixing propane gas and air, A first connection pipe connecting the denatured portion and the carburizing portion, and a first control valve disposed in the first connection pipe to control the movement of the fluid.
또한 제2공급부는, 탄화수소계인 생가스가 저장되는 제1저장탱크와, 제1저장탱크와 침탄부를 연결하는 제2연결관로 및 제2연결관로에 설치되어 유체의 이동을 제어하는 제2조절밸브를 포함하는 것이 바람직하다.The second supply unit includes a first storage tank for storing the hydrocarbon-based raw gas, a second connection channel for connecting the first storage tank and the carburizing unit, and a second control valve installed in the second connection channel for controlling the movement of the fluid. .
또한 제3공급부는, 암모니아가스가 저장되는 제2저장탱크와, 제2저장탱크와 침탄부를 연결하는 제3연결관로 및 제3연결관로에 설치되어 유체의 이동을 제어하는 제3조절밸브를 포함하는 것이 바람직하다.The third supply unit includes a second storage tank in which ammonia gas is stored, a third connection channel connecting the second storage tank and the carburizing unit, and a third control valve installed in the third connection channel for controlling the movement of the fluid .
또한 가스회수부는, 냉각부에서 배출된 가스 중 수소가스를 분리하여 버너부로 이송시키는 제1필터부 및 제1필터부를 통과한 가스에 포함된 질소를 분리하여 버너부로 이송시키는 제2필터부를 포함하는 것이 바람직하다.The gas recovery unit may include a first filter unit for separating the hydrogen gas from the gas discharged from the cooling unit and transferring the hydrogen gas to the burner unit, and a second filter unit for separating the nitrogen contained in the gas passing through the first filter unit and transferring the nitrogen to the burner unit .
또한 제1필터부는, 다공질막으로 성형되며 냉각부에서 배출된 가스 중 수소가스를 분리하는 내측필터 및 내측필터를 감싸며 내측필터의 외측에 설치되며 내측필터에서 배출된 가스 중 수소가스를 분리하는 외측필터를 포함하는 것이 바람직하다.The first filter unit may include an inner filter that is formed of a porous film and separates hydrogen gas from the gas discharged from the cooling unit, and an outer filter that surrounds the inner filter and is disposed outside the inner filter and separates the hydrogen gas from the gas discharged from the inner filter. It is preferable to include a filter.
또한 제2필터부는 멤브레인 필터를 사용하는 것이 바람직하다.Further, it is preferable that the second filter unit uses a membrane filter.
또한 가스회수부는, 제2필터를 통과한 가스를 침탄부로 공급하는 회수관로 및 회수관로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 재공급밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the gas recovery unit further includes a return pipe for supplying the gas that has passed through the second filter to the carburizing unit and a re-supply valve for controlling the flow of the fluid, which is provided in the return pipe.
또한 본 발명은, 가스분석부와 침탄부를 연결하는 제1관로와, 제1관로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 제1밸브와, 가스분석부와 냉각부를 연결하는 제2관로 및 제2관로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 제2밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.According to another aspect of the present invention, there is provided a gas analyzer comprising: a first conduit connecting a gas analyzing section and a carburizing section; a first valve provided in the first conduit for controlling the flow of the fluid; a second conduit connecting the gas analyzing section and the cooling section; And a second valve disposed in the second fluid passage and controlling the flow of the fluid.
또한 본 발명은, 가스분석부와 가스회수부를 연결하는 제3관로 및 제3관로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 제3밸브를 더 포함하는 것이 바람직하다.It is preferable that the present invention further includes a third conduit connecting the gas analysis unit and the gas recovery unit, and a third valve installed in the third conduit for controlling the flow of the fluid.
또한 제어부는, 제1밸브와 제2밸브와 제3밸브의 동작을 제어하여 가스분석부로 이동되는 가스의 흐름을 제어하는 것이 바람직하다.The control unit preferably controls the operation of the first valve, the second valve, and the third valve to control the flow of the gas to the gas analysis unit.
본 발명에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치의 제어방법은: 가스공급부의 동작으로 침탄부에 가스가 공급되는 단계와, 가스분석부에서 침탄부와 냉각부와 가스회수부의 가스 성분을 분석하는 단계와, 가스분석부의 측정값을 전달받는 제어부에서 침탄부에 가스의 추가 공급이 필요한지 판단하는 단계와, 침탄부로 가스의 추가 공급이 필요하면 제어부가 가스공급부를 동작시켜 가스를 추가 공급하는 단계 및 침탄부에서 침탄작업이 종료되었는지 여부를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
A control method of an energy saving gas carburizing apparatus according to the present invention includes the steps of: supplying gas to a carburizing section by operation of a gas supplying section; analyzing gas components of a carburizing section, a cooling section, and a gas recovering section in a gas analyzing section; A step of determining whether additional supply of gas to the carburizing section is necessary in the control section receiving the measured value of the gas analyzing section, And determining whether or not the carburizing operation has been completed.
본 발명에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치 및 그 제어방법은, 가스회수부를 통해 냉각부에서 외부로 배출되는 가스 중 가스침탄에 사용 가능한 가스를 회수하여 다시 침탄부로 공급하므로 가스침탄에 사용되는 가스의 사용량을 줄여서 생산비를 절감할 수 있다.
The energy saving gas carburizing apparatus and the control method thereof according to the present invention recover gas usable for gas carburization among the gas discharged from the cooling section through the gas collecting section and supply the gas to the carburizing section again so that the amount of gas used for gas carburizing The production cost can be reduced.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치의 주요 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스회수부를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스회수부를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.FIG. 1 is a schematic view showing a main configuration of an energy-saving gas carburizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a front view schematically showing a gas recovery unit according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view schematically showing a gas recovery unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of an energy-saving gas carburizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of controlling an energy-saving gas carburization apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치 및 그 제어방법를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, an energy saving gas carburizing apparatus and a control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
Further, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치의 주요 구성을 개략적으로 도시한 도면이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스회수부를 개략적으로 도시한 정면도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스회수부를 개략적으로 도시한 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치의 블록도이다.2 is a front view schematically showing a gas recovery unit according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the gas- 4 is a block diagram of an energy saving gas carburizing apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치(1)는, 가스공급부(10)와 침탄부(50)와 냉각부(60)와 가스회수부(70)와 가스분석부(80)와 제어부(100)를 포함한다.1 to 4, an energy-saving gas carburizing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention includes a
가스공급부(10)는 가스침탄에 사용되는 가스를 공급한다. 일 실시예에 따른 가스공급부(10)는, 침탄부(50)에 변성가스를 공급하는 제1공급부(20)와, 침탄부(50)에 탄화수소계인 생가스를 공급하는 제2공급부(30)와, 침탄부(50)에 질화에 쓰이는 암모니아가스를 공급하는 제3공급부(40)를 포함한다.The
일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치(1)에 의한 가스침탄법은, 열처리제품(120)이 투입된 침탄부(50)에 변성가스와 탄화수소계인 생가스를 공급하며, 침탄부(50)에서 생가스를 가열하여 활성탄소를 석출시키므로 오스테나이트(Austenite:γ-Fe) 철중에 고용시키는 방법이다.The gas carburization method using the energy-saving gas carburizing apparatus 1 according to the embodiment is a method in which the gas containing the denatured gas and the hydrocarbon is supplied to the
변성가스는 RX가스라고도 하며, 탄화수소계 가스와 공기가 일정비율로 혼합된 가스이다.The denatured gas is also referred to as RX gas, and is a gas in which hydrocarbon gas and air are mixed at a certain ratio.
또 다른 탄화수소계인 생가스는, 천연가스, 매탄가스(CH4), 부탄(C4H10), 에틸렌(C2H4), 프로판가스(C3H8), 아세틸렌(C2H2) 등을 포함하는 가스이며, 본 발명의 일 실시예에서는 프로판가스를 사용한다.Another example of the hydrocarbon gas is a gas containing natural gas, methane gas (CH4), butane (C4H10), ethylene (C2H4), propane gas (C3H8), acetylene (C2H2) Propane gas is used.
침탄부(50)에서 열처리제품(120)이 침탄된 후, 냉각유가 적재된 냉각부(60)에 피처리물인 열처리제품(120)을 급냉(Quenching)하여 경도 및 내마모성을 확보한다.After the heat treated
질화법은 암모니아(NH3)가스를 500℃ 내지 550℃의 고온에서 분해시켜 열처리제품(120)의 금속표면에 질소(N)를 침투시켜 질소화합물(Fe4N, Fe2N)의 질화물층을 형성한다. The nitridation method decomposes ammonia (NH 3) gas at a high temperature of 500 ° C. to 550 ° C. to permeate nitrogen (N) into the metal surface of the heat treated
가스공급부(10)의 제1공급부(20)에서는 변성가스인 RX가스를 공급한다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 제1가스공급부(22)에서는 프로판가스를 공급하며, 제2가스공급부(24)에서는 공기를 공급한다. 프로판가스와 공기는 변성부(26)에서 혼합되며, 혼합된 이후의 가스를 변성가스로 한다. 변성가스는 프로판가스(C3H8)와 공기를 7.5:1의 비율로 혼합한다. 변성가스에서 각 성분의 중량비는, CO: 23.1wt%, H2: 30.8wt%, N2: 46.2.wt%이며, 나머지는 H2O, CO2, O2로 이루어진다.The
가스공급부(10)의 제2공급부(30)에서는 리치가스(Rich Gas)로 불리는 생가스를 공급하며, 가스공급부(10)의 제3공급부(40)에서는 질화에 쓰이는 암모니아가스가 공급된다.The
침탄부(50) 1m2 당 0.8Nm2/h의 침탄가스가 침탄에 관여하지만, 실제로는 이보다 최소 10배 이상인 8~15Nm2/h의 침탄가스가 침탄부(50)에 공급된다. 침탄에 관여하지 못한 여분의 침탄가스가 냉각부(60)로 유입되면, 냉각부(60)의 압력은 상승한다. 또한 피처리물인 열처리제품(120)을 냉각부(60)의 냉각유에 투입하면, 냉각부(60)의 온도는 상승되면서 냉각부(60)의 내부압력도 상승한다.A carburizing gas of 0.8 Nm 2 / h per 1 m 2 of carburizing portion 50 is involved in carburizing, but actually carburizing
냉각부(60)의 내측에는 대기압 이하의 음압이 발생하면, 냉각부(60)의 내측으로 외기 유입시 폭발할 위험성이 있다. 이에 따라 냉각부(60) 내측의 있는 가스 중 수소와 질소를 가스회수부(70)를 통해 필터링 하여 버너부(110)로 이송하여 태우므로 폭발의 위험성을 감소시킨다. 그리고 버너부(110)를 통해서 대기중으로 직접 배출되면 폭발 위험이 있는 가스성분들과 함께 태워서 배출하게 된다.If negative pressure below the atmospheric pressure is generated inside the
일 실시예에 따른 제1공급부(20)는, 프로판가스를 공급하는 제1가스공급부(22)와, 공기를 공급하는 제2가스공급부(24)와, 제1가스공급부(22)와 제2가스공급부(24)에 연결되며 프로판가스와 공기를 혼합하는 변성부(26)와, 변성부(26)와 침탄부(50)를 연결하는 제1연결관로(28) 및 제1연결관로(28)에 설치되어 유체의 이동을 제어하는 제1조절밸브(29)를 포함한다.The
제1가스공급부(22)의 내측에는 프로판가스가 저장되며, 변성부(26)를 향해 프로판가스를 공급한다. 제2가스공급부(24)는 변성부(26)에 공기를 공급하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 가능하다.Propane gas is stored inside the first
변성부(26)는 제1가스공급부(22)에서 공급받은 프로판가스와 제2가스공급부(24)에서 공급받는 공기를 설정된 비율로 혼합하는 기술사상 안에서 다양한 혼합장치가 사용될 수 있다. 변성부(26)에서 혼합된 RX가스인 변성가스는 프로판가스와 공기를 7.5:1의 비율로 혼합한다.The modifying
프로판가스(C3H8)를 리치가스로 835℃에서 사용할 때, 분해비율은 CH4: 50.7wt%, C2H4: 37.6wt%, C2H6: 6.4wt%, C3H6: 2.5wt%, C3H8: 2.8wt%의 비율이다.When propane gas (C3H8) is used as a rich gas at 835 DEG C, the decomposition ratio is a ratio of CH4: 50.7 wt%, C2H4: 37.6 wt%, C2H6: 6.4 wt%, C3H6: 2.5 wt%, and C3H8: 2.8 wt% .
변성부(26)는 침탄부(50)와 제1연결관로(28)로 연결되며, 제1연결관로(28)에는 제어부(100)의 제어신호로 동작되는 제1조절밸브(29)가 설치되어 변성가스의 공급량을 조절한다.The
일 실시예에 따른 제2공급부(30)는, 탄화수소계인 생가스가 저장되는 제1저장탱크(32)와, 제1저장탱크(32)와 침탄부(50)를 연결하는 제2연결관로(34) 및 제2연결관로(34)에 설치되어 유체의 이동을 제어하는 제2조절밸브(36)를 포함한다.The
저1저장탱크에는 침탄가스 또는 리치가스(Rich gas)인 프로판가스(C3H8)가 저장되며, 제1저장탱크(32)와 침탄부(50)는 제2연결관로(34)로 연결된다. 제2연결관로(34)에는 제어부(100)의 제어신호로 동작되는 제2조절밸브(36)가 설치되어 침탄가스의 공급량을 조절한다.A propane gas (C3H8) which is a rich gas or a rich gas is stored in the low storage tank 1 and a
리치가스 3%를 침탄부(50)에 투입한 후, 침탄부(50) 내부의 대략적인 가스성분은, CO: 22.4wt%, H2: 29.8wt%, N2: 44.8wt%, CH4: 1.5wt%, C2H4: 1.1wt%, C2H6: 0.2wt%, C3H6: 0.1wt%, C3H8: 0.1wt%이며, 기타 성분은 H2O, CO2, O2 등이다.After the rich gas of 3% is put into the carburizing
본 발명의 침탄로 가동시 사용되는 침탄가스는 통상 RX가스와 리치가스가 혼합되며, 이러한 RX가스와 리치가스는 가스공급부(10)를 통해 침탄부(50)와 냉각부(60)로 공급된다.The carburizing gas used in the carburizing furnace of the present invention is usually mixed with RX gas and rich gas, and the RX gas and the rich gas are supplied to the
일 실시예에 따른 가스공급부(10)에는, RX가스를 공급하는 제1공급부(20)와, 리치가스를 공급하는 제2공급부(30)가 구비되며, 침탄조건에 따라 RX가스와 리치가스를 적정비율로 혼합하여 침탄부(50)와 냉각부(60)로 공급한다.The
제어부(100)의 제어신호로 동작되는 제2조절밸브(36)는, 침탄부(50) 내부의 탄소 포텐셜을 높이기 위한 리치가스의 공급량을 조절한다.The
일 실시예에 따른 제3공급부(40)는, 암모니아가스가 저장되는 제2저장탱크(42)와, 제2저장탱크(42)와 침탄부(50)를 연결하는 제3연결관로(44) 및 제3연결관로(44)에 설치되어 유체의 이동을 제어하는 제3조절밸브(46)를 포함한다.The
제2저장탱크(42)에는 암모니아가스가 저장되며, 제2저장탱크(42)와 침탄부(50)는 제3연결관로(44)로 연결된다. 제3연결관로(44)에는 제어부(100)의 제어신호로 동작되는 제3조절밸브(46)가 설치되어 암모니아가스의 공급량을 조절한다. 암모니아가스는 침탄질화에 사용된다.Ammonia gas is stored in the
침탄부(50)는 가스공급부(10)를 통하여 가스를 공급받으며, 열처리제품(120)을 가열하여 가스침탄이 이루어지는 기술사상 안에서 다양한 형상으로 변형이 가능하다. 일 실시예에 따른 침탄부(50)의 내측에는 열처리제품(120)을 가열하여 침탄 및 침탄질화를 이루기 위한 가열용히터와 가스교반장치가 구비되며, 가스공급부(10)와 연결된다.The carburizing
침탄부(50)에 연이어 냉각부(60)가 설치되며, 침탄부(50)와 냉각부(60)는 격벽부재(55)에 의해 구획된다. 격벽부재(55)에는 연결구멍(56)이 구비되며, 침탄부(50)에 있는 침탄가스는 연결구멍(56)을 통해 냉각부(60)로 이동된다. 격벽부재(55)의 연결구멍(56)에는 격리밸브가 설치되며, 침탄부(50)의 침탄과 냉각부(60)의 냉각시에는 차단된다.The carburizing
냉각부(60)는 침탄부(50)와 연통되어 침탄부(50)로 공급된 가스의 이동이 이루어지며, 열처리제품(120)의 냉각이 이루어진다. 냉각부(60)의 일측에는 열처리제품(120)이 이동되기 위한 도어가 구비된다.The cooling
냉각부(60)에서 가스회수부(70)로 이동된 가스 중, 수소가스와 질소가스의 일부는 대기중으로 배출하고, 다른 분해 및 미분해된 탄화수소계 가스는 가스회수부(70)를 통해 침탄부(50)로 재공급한다. 가스회수부(70)는 냉각부(60)에서 배출되는 가스 중 가스침탄에 사용되지 않는 가스는 배출하고 가스침탄에 사용되는 가스는 회수하여 침탄부(50)로 공급하는 기술사상 안에서 다양한 가스회수장치가 사용될 수 있다. 일 실시예에 따른 가스회수부(70)는, 제1필터부(72)와 제2필터부(76)와 회수관로(78)와 재공급밸브(79)를 포함한다.Part of the hydrogen gas and nitrogen gas in the gas transferred from the cooling
제1필터부(72)는, 냉각부(60)에서 배출된 가스 중 수소가스를 분리하여 버너부(110)로 이송시키는 기능을 수행한다. 일 실싱예에 따른 제1필터부(72)는, 다공질막으로 성형되며 냉각부(60)에서 배출된 가스 중 수소가스를 분리하는 내측필터(73)와, 내측필터(73)를 감싸며 내측필터(73)의 외측에 설치되며 내측필터(73)에서 배출된 가스 중 수소가스를 분리하는 외측필터(74)를 포함한다.The
제1필터부(72)는, 탄화수소계 가스와 질소가스와 수소가스 등이 혼합된 가스에서 수소만을 분리할 때 사용되며, 제1필터부(72)에서 사용되는 수소분리막은 다공질의 실록산계 고분자막을 사용한다.The
내측필터(73)와 외측필터(74)는 이중관 구조로 이루어지며, 내측필터(73)의 외측에 외측필터(74)가 설치된다.The
내측필터(73)는 다공질막을 사용하는 기술사상 안에서 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 일 실시예에 따른 내측필터(73)는 금속 첨가가 이루어지지 않은 실록산계 고분자막이 사용된다.The
내측필터(73)의 수소 분리 성능은 외측필터(74) 보다 낮게 설정할 수 있기 때문에, 외측필터(74)와 비교해 높은 수소 투과 계수로 제조한다. 따라서 내측필터(73)는 외측필터(74)의 표면적보다 좁은 표면적에서도 충분한 양의 혼합 가스를 투과할 수 있다.Since the hydrogen separation performance of the
일 실시예에 따른 내측필터(73)는 졸겔법으로 제작한다. 수소 분리막의 제막에 사용하는 콜로이드졸에 금속 첨가물질(Zr, Ti, Mn, Pt, Ru, K, Fe 등)을 추가하지 않고 교반한다. 초산 1.0g과 물을 더해 전량을 500ml로 한다. 그리고 가열을 하면서 교반을 하는 동작과 함께 물을 더하므로 용액의 농도를 일정하게 유지한다.The
이와 같이 만들어진 콜로이드졸 용액을 알파-알루미나 미립자를 코팅한 알루미나관에 코팅하여 570℃로 소성을 수행하며, 이러한 작업을 몇차례 반복하여 내측필터(73)를 제조한다.The colloidal sol solution thus prepared is coated on an alumina tube coated with alpha-alumina fine particles, followed by firing at 570 ° C, and this operation is repeated several times to produce an
외측필터(74)는 금속 첨가가 이루어진 실록산계 고분자막을 이용하며 원통형으로 형성된다. 따라서 다른 형상의 수소 분리막 보다, 설치 면적 대비 수소 투과량을 많이 할 수 있다.The
일 실시예에 따른 외측필터(74)는 졸겔법으로 제작한다. 수소 분리막의 제막에 사용하는 콜로이드졸에 금속 첨가물질(Zr, Ti, Mn, Pt, Ru, K, Fe 등)을 추가하여 교반하며, 염산 11 g과 물을 더해 전량을 500ml로 한다. 그리고 가열을 하면서 교반을 할때 물을 더하므로 용액의 농도를 일정하게 유지한다.The
이러한 제조방법으로 얻어진 콜로이드졸 용액은 알파-알루미나 미립자를 코팅한 다공성 알루미나관에 코팅하여, 400℃에서 800℃으로 소성을 수행하므로 외측필터(74)가 생산된다.The colloidal sol solution obtained by this method is coated on a porous alumina tube coated with alpha-alumina fine particles and fired at 400 ° C to 800 ° C to produce an
제2필터부(76)는 제1필터부(72)를 통과한 가스에 포함된 질소를 분리하여 버너부(110)로 이송시키는 기능을 수행한다. 일 실시예에 따른 제2필터부(76)는 멤브레인 필터를 사용한다. 제1필터부(72)를 통과한 가스 중 질소가스는 제2필터부(76)의 멤브레인 필터를 통해서 분리된 후 버너부(110)로 이송된다.The
회수관로(78)는 제2필터를 통과한 가스를 침탄부(50)로 공급하는 관로를 형성한다. 제어부(100)의 제어신호로 동작되는 재공급밸브(79)는, 회수관로(78)에 설치되어 유체의 흐름을 제어한다.The
가스분석부(80)는 관로를 통해 침탄부(50)와 냉각부(60)와 가스회수부(70)에 각각 연결되며, 침탄부(50)의 내측에 있는 가스의 성분과 냉각부(60)의 내측에 있는 가스의 성분과 가스회수부(70)를 통해 이동하는 가스의 성분을 분석하여 제어부(100)로 측정값을 전달한다.The
침탐부와 냉각부(60)는 모두 대기압 이상의 압력을 유지하지만, 가스분석부(80)는 대기압 혹은 진공을 유지한다.Both the blower section and the
진공을 갖는 가스분석부(80)(Residual Gas Analyzer: RGA)는 질량범위가 1 - 100amu(원자질량단위) 또는 1 - 200amu인 4중극자 질량분석기로서, 진공시스템 안에 잔류하는 가스를 측정하거나, 공정시스템 안의 반응가스 혹은 생성가스의 변화를 모니터링하는데 사용되는 분석기이다.A residual gas analyzer (RGA) 80 is a quadrupole mass spectrometer having a mass range of 1 - 100 amu (atomic mass unit) or 1 - 200 amu, which measures the residual gas in the vacuum system, It is an analyzer used to monitor changes in reaction gas or product gas in a process system.
가스분석부(80)의 분해능은 1amu 차이의 피크(Peak)를 분리할 수 있으면 충분하며, 가스성분으로서 200amu 이상의 질량을 갖는 것은 드물기 때문에 200amu 질량범위 또한 충분하다. 가스분석부(80)에서 잔류가스의 조성분석을 통하여, 침탄부(50)와 냉각부(60) 내부의 가스 성분이나 시스템 안에서 일어나는 화학반응을 실시간 모니터링할 수 있다.The resolution of the
제1관로(90)는 가스분석부(80)와 침탄부(50)를 연결하며, 제어부(100)의 제어신호로 동작되는 제1밸브(96)는 제1관로(90)에 설치되어 유체의 흐름을 제어한다. 제1밸브(96)는 침탄부(50) 내부의 가스를 가스분석부(80)로 보내는 조절밸브 기능을 수행한다.The
제2관로(92)는 가스분석부(80)와 냉각부(60)를 연결하며, 제어부(100)의 제어신호로 동작되는 제2밸브(98)는 제2관로(92)에 설치되어 유체의 흐름을 제어한다. 제2밸브(98)는 냉각부(60) 내부의 가스를 가스분석부(80)로 보내는 조절밸브 기능을 수행한다.The
제3관로(94)는 가스분석부(80)와 가스회수부(70)를 연결하며, 제어부(100)의 제어신호로 동작되는 제3밸브(99)는 제3관로(94)에 설치되어 유체의 흐름을 제어한다.The
제어부(100)는 가스분석부(80)의 측정값을 전달받아 가스공급부(10)와 가스회수부(70)의 동작을 제어하여 침탄부(50) 내측의 가스 성분을 조절한다. 또한 제어부(100)는 재공급밸브(79)와 제1조절밸브(29)와 제2조절밸브(36)와 제3조절밸브(46)와 제1밸브(96)와 제2밸브(98)와 제3밸브(99)의 동작을 제어한다. 이러한 제어부(100)에 의해 가스분석부(80)가 침탄부(50)와 냉각부(60)와 가스회수부(70)에 있는 가스의 성분을 분석할 수 있으며, 이를 바탕으로 침탄부(50)에 부족한 가스의 성분을 추가 공급할 수 있다. 즉 제어부(100)는, 제1밸브(96)와 제2밸브(98)와 제3밸브(99)의 동작을 제어하여 가스분석부(80)로 이동되는 가스의 흐름을 제어한다.The
버너부(110)는 가스회수부(70)와 연결되어 수소와 질소를 전달받아 태우는 기능을 한다. 일 실시예에 따른 버너부(110)는 제1필터부(72)와 제2필터부(76)에 각각 연결되며, 상측에는 가스를 배출하는 파이프가 구비된다. 버너부(110)는 제1필터부(72)를 통해서는 수소를 전달받으며, 제2필터부(76)를 통해서는 질소를 전달받아 대기로 배출하기 직전 태우는 동작을 한다.The
버너부(110)의 상측에는 버너부(110)에서 태워진 가스들을 대기로 배출하기 위한 안내관로인 배출관로(140)가 설치된다.A
침탄부(50)의 내측에 열처리제품(120)이 공급되어 가스침탄이 이루어진 후, 냉각부(60)로 이동되어 냉각된 후, 냉각부(60)에 연이어 설치되며 내측에 기름이 저장된 유조(130)로 이동되어 다시 냉각된다. 유조(130)의 내측에는 냉각매체인 기름이 채워지며, 기름의 순환을 용이하게 하는 교반팬이 설치된다.The
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치(1)의 제어방법을 상세히 설명한다.Hereinafter, a control method of the energy saving gas carburizing apparatus 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치의 제어방법을 도시한 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a method of controlling an energy-saving gas carburization apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 절약형 가스침탄장치(1)의 제어방법은, 가스공급부(10)의 동작으로 침탄부(50)에 가스가 공급되는 단계(S10)를 갖는다.1, 4 and 5, the control method of the energy-saving gas carburizing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention is a method of controlling the gas- (Step S10).
초기 단계에서 침탄부(50)에 설정된 양의 가스를 공급하면, 가스는 침탄부(50)를 채우고 이어서 냉각부(60)를 채우고 나서 대기로 방출된다. 대기중으로 직접 가스를 배출할 경우, 수소가스 때문에 폭발할 위험성이 있기에 버너부(110)에서 가스를 태운 후 대기중으로 배출한다. 즉, 침탄부(50) 내부에서 침탄작용을 한 가스와 과잉의 침탄가스들은 시간이 경과함에 따라 냉각부(60)로 이동되며, 냉각부(60)에서 배출되는 가스는 버너부(110)를 통해서 태워진 후 대기중으로 배출된다.In the initial stage, when the amount of gas set in the
이를 보다 상세하게 설명하면, 제어부(100)는 제1공급부(20)의 제1조절밸브(29)와 제2공급부(30)의 제2조절밸브(36)와 제3공급부(40)의 제3조절밸브(46)를 제어하여 침탄부(50)로 공급되는 가스의 양을 조절한다.The
이때, 침탄부(50) 내측의 가스 조성비를 가스분석부(80)를 통해 측정할 수 있으며, 제어부(100)는 가스분석부(80)의 측정값을 바탕으로 제1조절밸브(29)와 제2조절밸브(36)와 제3조절밸브(46)의 동작을 다시 조정한다. 침탄부(50)의 내측에는 침탄에 소요되는 가스의 양보다 많은 양의 가스가 공급된다.At this time, the gas composition ratio inside the carburizing
설정된 가스가 침탄부(50)로 공급되는 동작이 완료되면, 침탄부(50)를 가열하여 침탄부(50) 내측에 공급된 열처리제품(120)의 침탄작업이 이루어진다. 침탄부(50)로 공급된 가스는 격벽부재(55)의 연결구멍(56)을 통해 냉각부(60)로 이동한다.When the operation of supplying the set gas to the
냉각부(60)로 이동된 가스는 가스회수부(70)를 통해 수소와 질소는 버너부(110)로 이동되어 태워지며, 나머지는 침탄부(50)로 재공급된다. 냉각부(60)에서 나온 가스는 제1필터부(72)의 내측필터(73)를 통과하며 수소가스가 내측필터(73)의 외측으로 배출된다. 그리고 내측필터(73)의 외측에 있는 외측필터(74)를 통과하며 다시 수소가스가 외측필터(74)의 외측으로 배출되므로 제1필터부(72)를 통과하는 가스 중 수소가스만 외측필터(74)의 외측으로 배출된다.The gas that has been transferred to the
그리고, 제1필터부(72)를 통과한 가스는 제2필터부(76)를 통과하며 질소가스가 걸러지게 되며, 제2필터부(76)에 포집된 질소가스는 버너부(110)를 통해 태워진다. 질소가스와 수소가스가 제거된 가스는 다시 침탄부(50)로 재공급된다.The gas that has passed through the
가스분석부(80)에서 침탄부(50)와 냉각부(60)와 가스회수부(70)의 가스 성분을 분석하는 단계(S20)를 갖는다.And analyzing the gas components of the carburizing
침탄부(50)의 침탄작업이 완료된 후, 가스분석부(80)를 통해서 침탄부(50)에 있는 침탄가스의 종류와 상대적인 양 등을 확인한다. 이어서 침탄부(50)를 통해서 냉각부(60)로 유입된 가스성분도 가스분석부(80)를 통해 측정한다.After completion of the carburizing operation of the carburizing
침탄가스를 재활용하기 위하여 침탄부(50) 내부의 잔류가스와 냉각부(60)의 잔류가스 성분들을 분석하며, 침탄 후 수소가스 증가분 만큼은 가스회수부(70)의 제1필터부(72)를 통해서 배출한다.The residual gas components in the
가스회수부(70)의 동작을 보다 상세하게 설명하면, 제어부(100)가 제1밸브(96)만 개방하고 제2밸브(98)와 제3밸브(99)는 닫으므로, 침탄부(50)의 가스가 가스분석부(80)로 이동된다. 따라서 가스분석부(80)는 침탄부(50)의 가스성분을 분석하여 제어부(100)로 측정값을 전달한다. 그리고, 제2밸브(98)만 개방하고 제1밸브(96)와 제3밸브(99)는 닫으므로, 냉각부(60)의 가스가 가스분석부(80)로 이동된다. 따라서 가스분석부(80)는 냉각부(60)의 가스성분을 분석하여 제어부(100)로 측정값을 전달한다. 또한 제3밸브(99)만 개방하고 제1밸브(96)와 제2밸브(98)는 닫으므로, 가스회수부(70)에서 침탄부(50)로 이동하는 가스가 가스분석부(80)로 이동된다. 따라서 가스분석부(80)는 침탄부(50)로 재공급되는 가스의 성분을 분석하여 제어부(100)로 측정값을 전달한다. The operation of the
가스분석부(80)의 측정값을 전달받는 제어부(100)에서 침탄부(50)에 가스의 추가 공급이 필요한지 판단하는 단계(S30)를 갖는다.And a step (S30) of judging whether additional supply of gas to the carburizing section (50) is necessary in the control section (100) receiving the measured value of the gas analyzing section (80).
그리고, 침탄부(50)로 가스의 추가 공급이 필요하면 제어부(100)가 가스공급부(10)를 동작시켜 가스를 추가 공급하는 단계(S40)를 갖는다.If the
제어부(100)는 가스분석부(80)의 측정값을 바탕으로, 가스공급부(10)의 제1조절밸브(29)와 제2조절밸브(36)와 제3조절밸브(46)의 동작을 개별적으로 제어하여, 부족한 만큼의 가스를 침탄부(50)로 공급하므로 침탄부(50)의 가스 조성비를 맞춘다.The
가스회수부(70)에서는 수소와 질소는 대기로 배출하며, 탄화수소계는 회수하여 가열실인 침탄부(50)로 공급한다. 침탄부(50)로 회수되는 가스의 공급량에 따라서 변성가스인 Rx가스의 양을 조정할 수 있으며, 가스회수부(70)에서 성분 차이가 5% 이상 차이가 나면, 제2조절밸브(36)를 제어하여 최초의 가스농도가 되도록 조절한다.In the
침탄부(50)에서 침탄작업이 종료되었는지 여부를 판단하는 단계(S50)를 갖는다.And a step (S50) of judging whether or not the
열처리제품(120)의 열처리 공정이 종료되면 제어부(100)는 모든 밸브의 동작과 가스분석부(80)의 측정동작을 정지시킨다.When the heat treatment process of the
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 가스회수부(70)를 통해 냉각부(60)에서 외부로 배출되는 가스 중 가스침탄에 사용 가능한 가스를 회수하여 다시 침탄부(50)로 공급하므로 가스침탄에 사용되는 가스의 사용량을 줄여서 생산비를 절감할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the gas usable for gas carburization among the gas discharged from the cooling
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.
1: 에너지 절약형 가스침탄장치
10: 가스공급부 20: 제1공급부 22: 제1가스공급부 24: 제2가스공급부 26: 변성부 28: 제1연결관로 29: 제1조절밸브
30: 제2공급부 32: 제1저장탱크 34: 제2연결관로 36: 제2조절밸브
40: 제3공급부 42: 제2저장탱크 44: 제3연결관로 46: 제3조절밸브
50: 침탄부 55: 격벽부재 56: 연결구멍 60: 냉각부
70: 가스회수부 72: 제1필터부 73: 내측필터 74: 외측필터 76: 제2필터부 78: 회수관로 79: 재공급밸브
80: 가스분석부 90: 제1관로 92: 제2관로 94: 제3관로 96: 제1밸브 98: 제2밸브 99: 제3밸브 100: 제어부 110: 버너부 120: 열처리제품 130: 유조 140: 배출관로1: Energy-saving gas carburizing device
10: gas supply part 20: first supply part 22: first gas supply part 24: second gas supply part 26: modified part 28: first connection pipe 29: first control valve
30: second supply part 32: first storage tank 34: second connection line 36: second control valve
40: third supply part 42: second storage tank 44: third connection line 46: third control valve
50: carburizing portion 55: partition wall member 56: connection hole 60: cooling portion
70: gas recovery unit 72: first filter unit 73: inner filter 74: outer filter 76: second filter unit 78: return pipe 79:
The present invention relates to a gas analyzing apparatus and a gas analyzing method that are capable of controlling a gas flow rate of an exhaust gas flowing into a gas purifying apparatus. : To the discharge pipe
Claims (14)
상기 가스공급부를 통하여 가스를 공급받으며, 열처리제품을 가열하여 가스침탄이 이루어지는 침탄부;
상기 침탄부와 연통되어 상기 침탄부로 공급된 가스의 이동이 이루어지며, 상기 열처리제품의 냉각이 이루어지는 냉각부; 및
상기 냉각부에서 배출되는 가스 중 가스침탄에 사용되지 않는 가스는 배출하고, 가스침탄에 사용되는 가스는 회수하여 상기 침탄부로 공급하는 가스회수부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
A gas supply unit for supplying a gas used for gas carburization;
A carburizing portion that receives gas through the gas supplying portion and carries out gas carburization by heating the heat treatment product;
A cooling unit communicating with the carburizing unit to move the gas supplied to the carburizing unit and cooling the heat treatment product; And
And a gas recovery unit for discharging gas not used for gas carburization among the gas discharged from the cooling unit and recovering the gas used for gas carburization and supplying the recovered gas to the carburization unit.
상기 침탄부와 상기 냉각부와 상기 가스회수부에 연결되며, 상기 침탄부의 내측에 있는 가스의 성분과, 상기 냉각부의 내측에 있는 가스의 성분과, 상기 가스회수부를 통해 이동하는 가스의 성분을 분석하는 가스분석부; 및
상기 가스분석부의 측정값을 전달받아 상기 가스공급부와 상기 가스회수부의 동작을 제어하여 상기 침탄부 내측의 가스 성분을 조절하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
The method according to claim 1,
A gas component that is connected to the carburizing portion, the cooling portion, and the gas recovering portion, the component of the gas inside the carburizing portion, the component of the gas inside the cooling portion, and the component of the gas moving through the gas returning portion A gas analyzing unit; And
Further comprising a controller for receiving a measured value of the gas analyzer and controlling an operation of the gas supply unit and the gas recovery unit to adjust gas components inside the carburizing unit.
상기 가스공급부는, 상기 침탄부에 변성가스를 공급하는 제1공급부;
상기 침탄부에 탄화수소계인 생가스를 공급하는 제2공급부; 및
상기 침탄부에 질화에 쓰이는 암모니아가스를 공급하는 제3공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
3. The method of claim 2,
The gas supply unit may include: a first supply unit for supplying denatured gas to the carburizing unit;
A second supply unit for supplying hydrocarbon gas to the carburizing unit; And
And a third supply part for supplying ammonia gas used for nitriding to the carburizing part.
상기 제1공급부는, 프로판가스를 공급하는 제1가스공급부;
공기를 공급하는 제2가스공급부;
상기 제1가스공급부와 상기 제2가스공급부에 연결되며, 프로판가스와 공기를 혼합하는 변성부;
상기 변성부와 상기 침탄부를 연결하는 제1연결관로; 및
상기 제1연결관로에 설치되어 유체의 이동을 제어하는 제1조절밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
The method of claim 3,
The first supply unit may include a first gas supply unit for supplying propane gas;
A second gas supply unit for supplying air;
A metamorphic unit connected to the first gas supply unit and the second gas supply unit and mixing propane gas and air;
A first connection pipe connecting the modified portion and the carburized portion; And
And a first control valve installed at the first connection pipe for controlling the movement of the fluid.
상기 제2공급부는, 탄화수소계인 생가스가 저장되는 제1저장탱크;
상기 제1저장탱크와 상기 침탄부를 연결하는 제2연결관로; 및
상기 제2연결관로에 설치되어 유체의 이동을 제어하는 제2조절밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
The method of claim 3,
Wherein the second supply unit comprises: a first storage tank for storing a hydrocarbon-based raw gas;
A second connection pipe connecting the first storage tank and the carburizing section; And
And a second control valve installed in the second connection pipe for controlling the movement of the fluid.
상기 제3공급부는, 암모니아가스가 저장되는 제2저장탱크;
상기 제2저장탱크와 상기 침탄부를 연결하는 제3연결관로; 및
상기 제3연결관로에 설치되어 유체의 이동을 제어하는 제3조절밸브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
The method of claim 3,
The third supply unit may include a second storage tank in which ammonia gas is stored;
A third connection pipe connecting the second storage tank and the carburizing portion; And
And a third control valve installed in the third connection pipe for controlling the movement of the fluid.
상기 가스회수부는, 상기 냉각부에서 배출된 가스 중 수소가스를 분리하여 버너부로 이송시키는 제1필터부; 및
상기 제1필터부를 통과한 가스에 포함된 질소를 분리하여 상기 버너부로 이송시키는 제2필터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
3. The method of claim 2,
The gas recovery unit includes a first filter unit for separating hydrogen gas from the gas discharged from the cooling unit and transferring the hydrogen gas to the burner unit; And
And a second filter unit for separating the nitrogen contained in the gas passing through the first filter unit and transferring the nitrogen to the burner unit.
상기 제1필터부는, 다공질막으로 성형되며, 상기 냉각부에서 배출된 가스 중 수소가스를 분리하는 내측필터; 및
상기 내측필터를 감싸며 상기 내측필터의 외측에 설치되며, 상기 내측필터에서 배출된 가스 중 수소가스를 분리하는 외측필터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
The method of claim 7,
The first filter unit may include an inner filter formed into a porous film and separating hydrogen gas from the gas discharged from the cooling unit; And
And an outer filter surrounding the inner filter and disposed outside the inner filter to separate hydrogen gas from the gas discharged from the inner filter.
상기 제2필터부는 멤브레인 필터를 사용하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the second filter unit uses a membrane filter.
상기 가스회수부는, 상기 제2필터를 통과한 가스를 상기 침탄부로 공급하는 회수관로; 및
상기 회수관로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 재공급밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the gas recovery unit includes: a recovery pipe for supplying gas that has passed through the second filter to the carburizing unit; And
Further comprising: a re-supply valve installed in the return pipe for controlling the flow of the fluid.
상기 가스분석부와 상기 침탄부를 연결하는 제1관로;
상기 제1관로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 제1밸브;
상기 가스분석부와 상기 냉각부를 연결하는 제2관로; 및
상기 제2관로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 제2밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
3. The method of claim 2,
A first conduit connecting the gas analysis unit and the carburizing unit;
A first valve installed in the first conduit for controlling the flow of the fluid;
A second conduit connecting the gas analysis unit and the cooling unit; And
And a second valve installed in the second conduit for controlling the flow of the fluid.
상기 가스분석부와 상기 가스회수부를 연결하는 제3관로; 및
상기 제3관로에 설치되어 유체의 흐름을 제어하는 제3밸브;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
12. The method of claim 11,
A third conduit connecting the gas analysis unit and the gas recovery unit; And
And a third valve installed in the third conduit for controlling the flow of the fluid.
상기 제어부는, 상기 제1밸브와 상기 제2밸브와 상기 제3밸브의 동작을 제어하여 상기 가스분석부로 이동되는 가스의 흐름을 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치.
13. The method of claim 12,
Wherein the control unit controls the operation of the first valve, the second valve, and the third valve to control the flow of the gas to the gas analysis unit.
가스분석부에서 상기 침탄부와 냉각부와 가스회수부의 가스 성분을 분석하는 단계;
상기 가스분석부의 측정값을 전달받는 제어부에서 상기 침탄부에 가스의 추가 공급이 필요한지 판단하는 단계;
상기 침탄부로 가스의 추가 공급이 필요하면, 상기 제어부가 상기 가스공급부를 동작시켜 가스를 추가 공급하는 단계; 및
상기 침탄부에서 침탄작업이 종료되었는지 여부를 판단하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 절약형 가스침탄장치의 제어방법.Supplying gas to the carburizing portion by operation of the gas supplying portion;
Analyzing a gas component of the carburizing portion, the cooling portion, and the gas recovery portion in a gas analysis portion;
Determining whether additional supply of gas to the carburizing unit is necessary in a control unit receiving the measurement value of the gas analyzer unit;
If additional supply of gas to the carburizing section is required, the control section operates the gas supply section to further supply the gas; And
And determining whether or not the carburizing operation is completed in the carburizing section.
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