KR20010021442A - 미세 와이어 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 미세 와이어를 제조하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 선택적으로 드로잉 등의 전처리가 수행된 와이어 블랭크를 열처리 단계에 의해 드로잉가능한 상태로 변환한 후, 드로잉하고, 이어서, 소정 기계적 특성을 갖도록 경화 및 템퍼링하는 카드 와이어 등의 미세 와이어를 제조하는 방법으로서, 드로잉된 와이어는 경화 및 템퍼링을 위해 상기 열처리 단계에서 이미 사용된 노 디바이스 및/또는 냉각 디바이스 중 하나 이상을 통과하게되는 것을 특징으로 하는 방법이 제공된다.

Description

미세 와이어 제조 방법 및 장치{Method and apparatus for producing fine wire}

본 발명은 선택적으로 예로서, 드로잉 등의 전처리된 와이어 블랭크가 열처리 단계에 의해 드로잉가능한 상태가되고, 그후, 드로잉된후, 소정의 기계적 특성을 갖도록 경화 및 템퍼링되는 카드 와이어 등의 미세 와이어 제조 방법에 관한 것이며, 또한, 이런 방법을 수행하기 위한 장치 및 이런 장치의 냉각 디바이스와 노 디바이스에 관한 것이다.

상술한 종류의 방법으로 제조된 비합금 및 합금강 카드 와이어가 예로서, 카드내에 텍스타일 파이버(textile fiber)를 가공하기 위해 사용되고 있다. 이를 위해, 상술한 방법에 의해 얻어진 미세 와이어는 톱니형 화이어로 부가적으로 가공되고, 예로서, 카드의 플랫에 적용되게 된다. 텍스타일 파이버를 가공하기 위해서, 장치가 적용된 카드의 스위프트(swift)는 실린더축 둘레에서 회전운동하도록 설정되며, 그래서, 상기 장치는 공급된 화이버 재료를 통과하여 이를 완료할 수 있고, 여기서, 상기 고정 플랫 장치 또는 반대방향으로 피구동되는 플랫은 상기 스위프트 장치와 상호작용하게 된다. 이 개념에서, 만족스러운 가공의 질을 얻기 위해서는 카드의 모든 플랫에 데 대하여 카드 와이어가 균일한 기계적 특성을 가져야만 한다. 부가적으로, 카드 와이어의 국부적인 결함이 그로 형성된 모든 강철 톱니형 와이어 장치에 손상을 주어 완전히 교체해야할 필요가 발생할 수 있기 때문에 플랫에 적용되는 톱니형 와이어 스트립의 전체 길이에 걸쳐 카드 와이어의 기계적 특성이 균일하게 높은 수준으로 유지되어야만 한다. 근래의 고성능 카드에서 볼때 결과적인 기계가공의 휴지시간과 사용되는 재료의 관점에서 매우 높은 비용이 소모된다. 한편, 원통형 스위프트에 적??된 코일형 와이어와, 플랫에 적용된 톱니형 와이어의 전체 길이는 근래의 고성능 카드에서 수백 미터의 길이를 갖게 된다. 따라서, 카드 와이어를 제조하는 방법을 수행할 때, 결과적인 기계적 특성이 수백 미터의 길이에 대하여 균일해지는 것이 보증되어야만 한다. 이런 요구조건을 충족하는 미세 와이어 생산 방법으로써는 하기와 같은 방법이 공지되어 있다.

이와 관련하여, 먼저, 와이어 로드가 제조되고, 신장 한계까지 드로잉된다. 그러나, 결과적으로 얻어진 드로잉된 와이어는 종방향에 대해 수직으로 연장하는 단면 평면에서 충분한 최소 단면 표면적을 가지고 있지 않다. 따라서, 제 1 드로잉 공정에서 얻어진 와이어 블랭크는 일반적으로, 열처리를 받게 되며, 상기 열처리를 통해 다시 가공할 수 있도록 하는, 즉, 드로잉 할 수 있도록 하는 미세 구조를 얻게 된다.

이 열처리 공정 동안, 종래 방법의 와이어 블랭크는 최초로 800 내지 1000℃ 범위의 온도로 가열되게되고, 이때와이어 재료로서 사용된 강철의 미세 구조가 오스테니틱(austenitic) 구조로 변성되게 된다. 이어서, 상기 와이어는 400 내지 600℃ 범위의 온도로 퀀칭되고, 소정 기간 동안 이 온도로 유지된다. 미세 와이어 또는 카드 와이어의 재료로서 강철을 사용하는 경우에, 이는 미세 구조를 펄라이틱(pealitic) 구조로 변성되게 하며, 이는 양호한 냉간 성형 특성을 특징으로 한다. 이 변성이 완료된 이후에, 상기 와이어는 다시 상온으로 냉각되게되며, 소정 기계적 특성을 얻기 위한 경화 및 템퍼링 공정을 거치게 된다.

상기 와이어를 800 내지 1000℃의 온도로 가열하기 위해서, 도전 및 유도 가열 방법이 사용될 수 있다. 도전 또는 유도 가열을 수행하기 위한 노는 에너지 비용이 높으며, 설비 비용이 많다는 점에서, 800 내지 1000℃로의 가열을 수행하는 데는 일반적으로 전기 가열 또는 가스 가열 노가 사용되고, 상기 가열 노를 관통하는 각 파이프내에서 와이어 블랭크가 안내되게 된다. 이런 노는 노를 통해 안내되는 와이어부의 온도가 전도 또는 유도 와이어 가열 보다 양호하게 균일한 수준으로 유지될 수 있다는 장점을 가지며, 이것이 이 노를 통해 얻어지는 오스테니틱 구조의 균일성에 긍정적인 영향을 미친다는 장점을 갖는다.

미세구조를 펄라이틱 구조로 변성시키기 위해 필요한 400 내지 600℃ 범위의 온도로 와이어 블랭크를 퀀칭하고, 와이어 블랭크를 이 온도로 유지하기 위해, 액상 납(lead)이 일반적으로 사용된다. 그러나, 액상 납과 공기의 경계면에서 와이어블랭크의 산화를 피할 수 없고, 부가적으로, 상기 액상 납 배쓰(bath)를 통과하는 와이어블랭크가 납을 포획하게되기 때문에, 액상 납의 사용은 문제점을 가지고 있다. 이 포획된 납은 와이어로부터 제거되어야만 하며, 적절히 처리되어야만 한다. 그러나, 와이어 블랭크로부터 납을 완전히 제거하는 것은 거의 불가능한 일이다. 따라서, 와이어블랭크상에 여전히 잔류하게 되는 납은 부가적인 드로잉 공 및 그 후의 가공에 부정적인 영향을 미치게되며, 카드 와이어의 표면 품질에도 부정적인 영향을 미친다.

와이어 블랭크를 퀀칭하고 400 내지 600℃의 온도로 유지하는데 액상 납을 사용하는 것과 연계된 이런 문제점과 관련하여, 유동층내에서 이 공정을 수행하는 방법이 이미 제안되어 있다. 이런 유동층내에는 예로서 모래 등의 유동성 재료가 대응 유동 챔버의 저면을 통해 도입되는 압축 공기에 의해 유동화된다. 와이어 블랭크가 유동화된 유동성 재료의 층을 통과할 때, 유동성 재료의 온도로의 와이어 블랭크의 급속한 냉각을 초래하게 되며, 이는 후자가 거의 액체와 같이 유동화된 상태로 거동하고, 그래서 와이어블랭크로부터 급속한 열 에너지의 방산이 이루어지기 때문이다.

그러나, 유동화된 유동성재료층을 통과할 때, 와이어 블랭크상에 바람직하지 못한 산화층이 형성되며, 이는 일반적으로 유동성 재료로 사용되는 모래의 마모효과로 인해 부분적으로 제거되고 그후, 유동 챔버 내에 잔존하게 된다. 이들 스케일 입자라 지칭되는 입자는 퀀칭 작용에 부정적인 영향을 미치며, 그래서, 규칙적인 세정 및 유동성 재료의 규칙적인 교환이 필요해진다. 부가적으로, 이 방법에 의해 와이어 블랭크사에 잔존하는 잔류 스케일이라 지칭되는 산화물 입자들을 화학적으로 제거 또는 에칭해 내는 작업이 필요하다.

유동층의 사용과 관련하여 상술한 문제점은 원하는 미세구조의 펄라이틱 구조로의 변성을 보증하기 위해 유동성 재료를 400 내지 600℃의 범위의 온도로 가열할 때 더욱 심각해지며, 그 이유는 이들 온도가 산화물층의 형성에 적합하고, 부가적으로, 유동성 재료를 가열하기 위해 일반적으로 사용되는 가스 버너의 연소 생성물이 와이어 블랭크 상에 퇴적되기 때문이다.

납 배쓰의 사용 및 유동층의 사용으로부터 와이어 블랭크상에 잔존하는 이물질, 즉, 사용되는 방법에 따라 부가적인 납 잔류물 또는 스케일층이라 지칭되는 산화물층을 제거하기 위해서, 일반적으로 에칭 디바이스가 사용된다. 일반적으로, 이는 황산 또는 염화수소산이 채워진 에칭 탱크와, 폭포수형 방식으로 와이어 블랭크가 통과하게되는 다수의 헹굼 탱크 및 그 하류에 배열된 건조 디바이스로 구성된다.

이렇게 가공가능한 상태, 즉, 드로잉가능한 상태로 회복된 와이어는 그후 소정의 와이어 형상을 얻기 위해 종래의 드로잉 방법으로 드로잉된다. 이어서, 상기 카드 와이어는 필요한 기계적 특성을 얻기 위해 경화 및 템퍼링 된다.

상기 경화 및 템퍼링 공정은 특히, 이미 드로잉된 와이어를 양호한 인성과 신장값을 동시에 얻으면서 가능한 높은 강도를 얻도록 하기 위해 사용된다. 이를 위해, 연속적인 경화 및 템퍼링 디바이스가 일반적으로 사용되며, 상기 디바이스에서, 드로잉 와이어는 먼저 800 내지 1000℃ 사이의 온도로 가열되어 오스테니틱 구조를 얻게되고, 그후, 마텐서틱(martensitic) 변성을 얻기 위해 퀀칭되며, 이어서, 400 내지 600℃ 범위의 온도로 가열되어 마텐서틱 미세구조로부터 석출을 형성하고, 그후, 최종적으로 60℃이하의 온도로 냉각된다. 이 방법에서, 드로잉된 와이어를 800 내지 1000℃의 온도로 가열하기 위해 간접 가열 방법이 사용되며, 상기 간접 가열 방법은 일반적으로 전기 가열 노 또는 가스 가열 노를 사용하며, 상기 노 내부에서 와이어는 파이프내에서 안내되고, 산화를 피하기 위해 질소 등의 불활성 가스로 플러슁(flushing)되게 된다. 경화 및 템퍼링 가공의 첫 단계에서는 전체 노 길이에 걸쳐 소정 와이어 온도가 정확하게 관찰되는 특별한 주의가 취해져야만 하며, 그 이유는 이방식으로만 전체 와이어 길이에 걸쳐 균일한 기계적 특성이 보증될 수 있기 때문이다.

퀀칭 스텝의 목표는 가능한 완전한 미세 구조의 마텐서틱 변성이다. 이를 위해, 일반적으로로 퀀칭 매체로서 오일이 사용된다. 카드 와이어의 원하는 기계적 특성을 보증하기 위해서, 와이어의 스케일링이나 산화층의 형성은 반드시 기피되어야만 한다. 이 때문에, 공지된 경화 및 템퍼링 디바이스의 퀀칭 영역은 오스테니티제이션 노(austenitization furnace)에 대해 공기 밀폐식으로 접속되어 있다. 오일이 아닌 다른 퀀칭 매체를 사용하거나 가스 또는 물을 이용한 간접 퀀칭 방법도 이미 시도되었다. 그러나, 이를 동해서 마텐서틱 구조의 미세성과 균일성에 관하여 만족스러운 결과를 얻을 수 없었다.

이미 앞서 설명한 바와 같이, 경화 및 템버링 방법의 다음 단계에서 400 내지 600℃ 범위의 온도로 와이어를 가열하는 것은 퀀칭 공정에서 얻어지는 마텐서틱 미세 구조로부터 석출을 유발한다. 이 공정은 어닐링이라 지칭되며, 어닐링 노라 지칭되는 노 디바이스를 필요로 한다. 변성의 완료 이후에, 미세구조는 페리틱(ferritic) 베이스 매트릭스와 그내에 포함된 석출물로 구성된다. 이 방법에서, 상기 와이어는 상술한 가열 공정에서와 같이 800 내지 1000℃의 온도로 파이프내에서 보호되며, 산화를 방지하기 위해 일반적으로 질소 등의 불활성 가스로 플러슁되게 된다. 이 경화 및 템퍼링 단계에서, 전체 와이어 길이에 걸쳐 균일한 기계적 특성을 얻기 위해 양호한 온도 균일성을 확보할 필요가 있다.

후속하여, 와이어를 60℃ 이하의 온도로 냉각하는 단계는 주변에 물 유동을 가진 파이프내에서 간접적으로 수행되는 것이 일반적이다.

상술한 종류의 공지된 방법에 대한 상술한 설명으로부터 알수 있는 바와 같이, 이들 방법은 매우 높은 장치 설비비를 필요로하며, 부가적으로, 다수의 환경적 유해 물질의 발생과 연계되어 있으며, 이 유해물질로서는 예로서, 액상 납 스케일 입자를 함유하는 모래, 에칭 디바이스내에 사용되는 산, 경화 및 템퍼링 공정 동안 퀀칭에 사용된 오일 등이 있다.

종래기술의 상술한 바와 같은 문제점과 관련하여, 본 발명의 목적은 종래 기술에 따른 상술한 방법을 개선하는 것이며, 본 발명의 방법에서는 제조되는 카드 와이어의 균일한 기계적 특성을 보장하면서, 제조 방법을 수행하기 위해 사용되는 장치의 설비 비용을 저감시킬 수 있고, 동시에, 제조 동안 발생되는 환경적으로 유해한 물질의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 목적은 이런 방법을 수행하기 위한 장치와, 이 장치를 위한 노 디바이스 및 냉각 디바이스를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 경화 또는 템퍼링을 위해 드로잉된 와이어가 이미 열처리 공정에 사용된 하나 이상의 노 디바이스 및/또는 냉각 디바이스를 통과하게 되는 것을 특징으로 하는 카드 와이어 등의 미세 와이어를 제조하는 공지된 방법을 개량한 방법에 의해 달성된다.

이런 개선사항은 드로잉될 수 있는 미세구조를 얻기 위한 열처리 공정내의 와이어의 온 도 프로파일이 경화 및 템퍼링 공정을 수행하기 위한 온도 프로파일과 매우 유사하며, 양자의 공정, 즉, 열처리 공정과 경화 및 템퍼링 공정에 사용되는 노 디바이스 및/또는 냉각 디바이스를 적절히 조정함으로써 온도 프로파일 및 다른 특정 조건을 변화시키는 것이 가능하다는 매우 단순한 인식에 기초하여 얻어진 것이다. 본 발명의 개념에서는 중복 사용되는 장치 구성 요소에 대한 대응하는 조절에 의해, 장치의 휴지 시간이 하나 이상의 장치 구성 요소에 대한 절감을 통해 제조 공정의 보다 양호한 비용적 효율을 달성할 수 있게 해준다. 부가적으로, 하나 이상의 장치 구성 요소를 절감함으로써, 장치에 필요한 공간이 종래의 장치에 비해 현저히 감소되고, 이는 부가적인 비용 절감 효과를 가져다 준다. 마지막으로, 하나 이상의 장치 구성 요소를 중복하여 사용함으로써 본 발명에 따른 방법을 수행하면서 발생되는 환경적 유해 물질의 양이 현저히 감소된다. 이 효과는 하나 이상의 냉각 디바이스가 경화 및 템퍼링 공정 뿐만 아니라 열처리 공정에 사용될 때 특히 현저해진다.

공지된 방식과 관련하여 이미 상술한 바와 같이, 열처리 공정 동안 , 먼저 화이어 블랭크를 약 800 내지 1000℃의 온도로 제 1 노 디바이스에서 가열하고, 그후, 제 1 냉각 디바이스에서, 상기 제 1 온도와 상온 사이의 제 2 온도. 특히, 400 내지 600℃의 온도로 냉각시킨후, 선택적으로, 이 제 2 온도에서 소정 지속 기간 동안 유지하고, 이어서, 제 2 냉각 디바이스에서 상온 또는 상온 보다 약간 높은 온도로 냉각시키는 것이 와이어 블랭크에 인장가능한 미세 구조를 형성하는 바람직한 방법이다. 이 방법에서, 약 400 내지 600℃의 제 2 온도로 냉각된 와이어는 소정 시간 동안 대응하는 냉각 디바이스에서 이 온도로 유지될 수 있다. 경화 및 템퍼링 가공과 마찬가지로 열처리 공정을 위한 독립적인 장치 구성 요소들을 두면 사용하는 것과 관련하여, 제 1 냉각 디바이스로부터 배출된 후에 와이어가 제 2 노 디바이스에서 제 2 온도로 유지되는 것이 특히 바람직하다는 것이 판명되었다. 그후, 경화 및 템퍼링 공정 동안 소요되는 와이어 블랭크의 부가적인 가열이 제 2 노 디바이스에 의해 부가적으로 달성될 수 있기 때문에 상기 경화 및 템퍼링 공정의 기간 동안의 와이어를 냉각시키는 것과 마찬가지로 상기 와이어를 제 2 온도로 냉각시키는 데에는 제 1 냉각 디바이스를 사용하는 것이 가능하다.

본 발명의 방법은 열 처리 공정을 수행하는 데 필요한 장치 구성요소중 하나만, 즉, 제 1 노디바이스, 제 1 냉각 디바이스, 제 2 노 디바이스 또는 제 2 냉각 디바이스 중 하나만이 경화 및 템퍼링 공정에 사용될 때도 그 장점을 활용할 수 있다. 그러나, 경화 또는 템퍼링을 위해 상기 와이어가 제 1 노 디바이스와, 제 1 냉각 디바이스와, 제 2 노 디바이스와 제 2 냉각 디바이스를 통과하게될 때 가장 큰 장점을 가지고 적용된다.

이 개념에서, 열처리 공정과 경화 및 템퍼링 공정 사이에서 개별적인 장치 구성 요소의 첫 번째 조절이 반드시 수행되어야만 하기 때문에, 본 발명의 양호한 실시예에서는 카드 와이어의 연속적인 제조가 허용되지 않는다. 그러나, 카드 와이어의 필요량은 일반적으로 대응 장치의 최대 제조 용량보다 작고, 그래서, 필요량에 따른 카드 와이어의 생산을 위해서는 장치가 동작하지 않고 있는 상황이 발생되며, 이것이 독립적인 장치 구성 요소에 대한 재조절에 사용될 수 있기 때문에 실질적으로 이 단점은 큰 문제가 되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 양호한 방법을 수행할 때 부가적인 장치 휴지기간으로 인한 부가적인 비용은 발생되지 않는다.

종래기술의 방법과 관련하여 상술한 바와 같이, 경화 및 템퍼링을 위한 외이어가 약 800 내지 1000℃의 먼저 가열되고, 이어서, 거의 상온에서 퀀칭될 때 특히 바람직하다. 이를 위해, 와이어 블랭크를 800 내지 1000℃의 온도로 가열하는 열처리 공정 동안 사용되는 제 1 노 디바이스와, 제 1 냉각 디바이스를 대응하여 조절할 수 있다. 부가적인 경화 및 템퍼링 단계에서, 상기 와이어는 일반적으로 약 400 내지 600℃의 제 2 온도로 가열되고, 이어서, 상온 또는 100℃ 미만의 상온보다 약간 높은 온도, 바람직하게는 60℃로 냉각된다. 이를 위해, 제 2 노 디바이스와 제 2 냉각 디바이스는 특별한 조절 없이 사용될 수 있다.

종래기술에 따른 방법에 관련하여 이미 설명한 바와 같이, 경화 및 템퍼링 공정을 수행할 때, 대응 노 디바이스내의 온도가 노 내에 수용된 와이어부의 전체 길이에 걸쳐 일정하게 하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해, 제 1 및/또는 제 2 노 디바이스내의 와이어가 예로서 평행 육면체 형상의 열 분배 블록을 통과하는 것이 특히 바람직하며, 상기 열 분배 블록은 대응 채널이 천공되어 있으며, 선택적으로, 통로 파이프가 그 내부에 배열되어 있다. 이런 열 분배 블록은 종래에 사용되는 파이프와 같이 실질적으로 고질량으로 구성될 수 있으며, 따라서, 노 디바이스내의 온도 동요가 와이어 온도에 영향을 주거나 노 내의 와이어 온도 경로에 영향을 주지 않도록 버퍼링 할 수 있는 양호한 열 저장 특성을 가진다. 부가적으로, 그 내부로 와이어가 통과하게 되는 열 분배 블록을 사용함으로써 균일한 열 분배를 보장하면서 매우 작은 노 챔버를 가진 가스버너 가열형 노를 사용하는 것이 가능해지며, 그 이유는 가스 버너에 의해 발생되는 지역적 온도 피크가 작은 노 챔버 내에서 상대적으로 높은 질량의 열 분배 블록에 의해 균일하게 분산될 수 있으며, 열 분배 블록을 통과하는 와이어에 도달하지 않게 되기 때문이다.

본 발명에 따른 방법의 양호한 실시예에 대한 상술한 설명으로부터 알수 있는 바와 같이, 하나 이상의 와이어부를 수용하는 하나 이상의 노 챔버를 구비한 본 발명을 수행하기 위한 본 발명에 따른 노 디바이스는 내부에 배열된 와이어의 영역의 상기 노 챔버에 열 분배 블록이 노 챔버내에 수용된 와이어부를 균일하게 가열하기 위해 배열되는 것을 특징으로 한다. 이 개념에서, 상기 노 챔버는 하나 이상의 와이어 입구와 그로부터 분리된 하나 이상의 와이어 출구를 포함하고, 따라서, 연속적으로 작동될 수 있다.

노 챔버내에 수용된 와이어부의 균일한 가열을 얻기 위해서, 열 분배 블록이 와이어부를 수용하는 하나 이상의 채널이 천공되어 있거나, 와이어부를 적절하게 둘러싸는 파이프를 구비하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 특히 양호한 실시예에서, 본 발명에 따른 노 디바이스는 복수개의 와이어부를 동시에 가열하도록 디자인되어 있고, 상기 열 분배 블록은 각각 와이어부를 수용하는 복수의 평행하게 연장되는 체널이 관통되어 있다. 이 개념에서, 상기 열 분배 블록을 통과하는 와이어부의 가열은 노 챔버를 한정하는 벽 중 하나를 관통하는 하나 이상의 가스 버너에 의해 열 분배 블록이 외부로부터 가열되도록 구성되는 것이 바람직하다. 이런 노 디바이스를 사용할 때, 와이어부를 수용하는 하나 이사의 채널이 가열 챔버내의 열 분배 블록의 가열된 주변부들에 대하여 가스 밀봉방식으로 밀봉되고, 질소 등의 불활성 가스로 플러슁되게 되면, 노 챔버내에서 가열되는 와이어부의 스케일링과, 와이어 표면상에 대한 연소 생성물의 퇴적이 방지된다.

열 분배 블록이 적어도 부분적으로 반도체 재료로 구성되었을 때 특히 바람직하며, 그 이유는 이런 재료가 400 내지 1000℃의 온도 범위에서 양호한 열 용량을 가지고 있고, 동시에 최소의 중량을 가지고 있기 때문이다. 본 개념에서, 실리콘 카바이드가 반도체 재료로서 사용되는 것이 특히 바람직하며, 그 이유는 특히 작은 중량과, 특히 양호한 열 특성을 가지고 있기 때문이다.

공지된 와이어 제조 방법과 관련하여 이미 상술한 바와 같이, 제 1 및/또는 제 2 냉각 디바이스는 예로서 모래 등의 하나 이상의 유동화된 유동성 재료층을 구비한 유동 챔버일 수 있고, 그를 통해 냉각을 위해 와이어가 통과될 수 있다. 유동 챔버를 통과하는 와이어상에 스케일층이 형성되는 것을 방지하기 위해, 유동성 재료가, 예로서 질소 또는 노블 가스 등의 유동 챔버내로 도입된 불활성 가스로 유동화되는 것이 특히 바람직하다. 상술한 방법에서, 본 발명에 따른 방법을 수행하면서 발생되는 선택적인 비용은 유동챔버내로 도입되는 불활성 가스가 유동 챔버로부터 제거된 이후에 복귀되어 재도입되도록 구성되면 특히 낮게 유지될 수 있다.

부가적으로, 유동챔버내로 유동성 재료를 유동화시키기 위해 불활성 가스를 사용하는 것은 다른 방식으로 와이어를 제조할 때 형성되는 환경적으로 유해한 물질의 양을 현저히 감소시키며, 그 이유는 스케일 입자의 발생이 방지되어 유동성 재료를 빈번하게 교환할 필요가 없기 때문이다. 또한, 유동 챔버 내에서 유동성 재료를 유동화하기 위해 불활성 가스를 사용하는 것은 와이어를 제 2 온도로 냉각 하는 동안 와이어 표면상에 어떠한 산화물층도 발생되지 않기 때문에 다른 방식으로 제조할 경우 드로잉가능한 상태로 열처리에 의해 변성된 와이어를 가공하는데 필요하게 되는 에칭 디바이스를 완전히 제거할 수 있도록 해준다. 따라서, 종래의 방법의 에칭 디바이스내에 존재하는 산이 더 이상 필요하지 않기 때문에, 보 sqkf명에 따른 방법에서는 부가적으로 환경적 유해 물질을 감소시킬 수 있다. 부가적으로, 유동성 물질을 유동화하기 위하여 불활성 가스를 사용할 때, 유동 챔버는 경화 및 템퍼링 과정 동안에 퀀칭에 사용될 수 있으며, 그 이유는 이 방식에서, 경화 및 템퍼링 공정 동안 품질 향상을 저해하는 와이어의 스케일링이 신뢰성있게 방지되기 때문이다. 이 방식에서, 경화 및 템퍼링 공정 동안 퀀칭에 사용되는 오일이 더 이상 필요하지 않기 때문에, 본 발명에 따른 방법을 수행할 때 환경적 유해 물질의 양을 부가적으로 감소시킬 수 있다.

본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 인장가능한 미세구조를 얻기 위한 열처리 공정과 경화 및 템퍼링 공정 동안 한종류 및 동일한 유동 챔버가 사용된다. 이 개념에서, 열처리 공정 동안 유동성 재료를 냉각하기 위해 유동 챔버를 사용할 때, 유동성 재료는 약 400 내지 600℃의 제 2 소정 온도로 가열된다. 종래기술에서와 마찬가지로, 이 가열이 유동화에 필요한 가스와 마찬가지로 유동성 재료를 직접적으로 가열하는 가스 버너를 사용하여 수행할수도 있지만, 유동성 재료를 가열하기 위해 유동 챔버내로 전자파가 조사되는 것이 특히 바람직하며, 그 이유는 이 방식에서, 가스버너의 사용시에 발생되는 연소 생성물이 와이어 표면상에 증착되는 것이 방지되고, 그래서, 열처리 공정에 의해 인장가능한 상태로 변성된 와이어를 가공하기 위한 에칭 디바이스의 사용을 완전히 제거할 수 있기 때문이다.

이 개념에서, 상기 전자파는 예로서, 유동 챔버내에 배열, 바람직하게는 관통배치된 가열 튜브의 열 조사 형태로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예는 가열 튜브에 의해 방사되는 전자파에 의해 가열하는 것에 부가하여, 가열 튜브가 유동화된 유동성 재료의 층의 영역에 배열되었을 때 가열 튜브와 직접적으로 접촉하는 유동성 재료에 대한 가열을 수행할수 있기 때문에 더욱 바람직하다. 가열 튜브는 예로서, 전기적으로 가열될 수 있다. 그러나, 보다 양호한 효율을 얻기 위해, 가열 튜브가 궁공 튜브이고, 가스 버너에 의해 내부로부터 가열되며, 상기 파이프 내부가 유동 챔버의 나머지 부분에 대하여 가스밀폐식으로 분리되어있을 때 특히 바람직하다.

부가적으로, 또는 선택적으로, 상기 유동 재료는 가열 챔버내로 조사되는 마이크로웨이브 형태의 전자파에 의해 가열될 수도 있다. 이 개념에서, 크라이스트론 등의 마이크로웨이브를 발생시키기 위해 사용되는 대응 마이크로웨이브 방사 장치의 소자는 유동 챔버를 한정하는 벽의 영역내에 배열될 수 있고, 이 방식으로, 마이크로웨이브를 발생시키는 것으로부터 발생되는 낭비열로 유동성 재료를 부가적으로 가열할 수 있다. 이 열 교환은 마이크로웨이브 발생 소자의 냉각 효과도 동시에 실현한다.

무엇보다도, 본 발명에 따른 냉각 디바이스가 그 사이에 배치되어 있는 본 발명에 따른 두 개의 노 디바이스에 의해 본 발명의 방법을 수행하는 장치가 구성되고, 이는 환경적 유해 물질을 사용하거나 이런 물질들을 발생시키지 않고 열처리를 수행하기위해 사용된다. 이 개념에서, 열처리를 수행할 때 및 경화 및 탬퍼링 공정을 수행할 때, 제 2 노 디바이스로부터 배출되는 와이어를 냉각시키기 위한 종래의 제 2 냉각 디바이스가 사용될 수 있고, 상기 냉각 디바이스내에서는 와이어가 파이프내로 안내되게 되며, 상기 파이프 둘레에는 물이 유동하여 간접적으로 냉각을 실현하게 된다.

하기에, 본 발명을 세부적으로 도시하는 도면을 참조로 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 하기의 상세한 설명에 제한되는 것은 아니다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 장치를 개략적으로 도시하는 도면.

도 2는 도 1에 도시된 장치의 노 디바이스 중 하나를 도시하는 개략적인 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 장치의 냉각 디바이스 중 하나를 도시하는 개략적인 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 간단한 부호의 설명*

10 : 제 1 노 디바이스 20 : 제 1 냉각 디바이스

30 : 제 2 노 디바이스 40 : 제 2 냉각 디바이스

150 : 노 챔버 160 : 열 분배 블록

도 1a에서, 연속 모드로 작동가능한 본 발명에 따른 장치가 개략적으로 도시되어 있다. 이 장치는 실질적으로, 제 1 노 디바이스(10)와, 제 1 냉각 디바이스(20)와, 제 2 노 디바이스(30)와, 제 2 냉각 디바이스(40)로 구성되어 있으며, 이들은 드로잉가능한 미세구조를 형성하기 위한 열처리 및 소정 기계적 특성, 즉, 높은 강도와 동시에 양호한 인성 및 신장값을 얻기 위한 경화 및 템퍼링을 수행할 때, 화살표(P)로 도시된 경로 방향으로 상술한 순서에 따라 사용되게 된다. 와이어가 열처리 단계 동안 겪게되는 온도 프로파일이 도 1b로 도시되어 있다. 따라서, 상기 와이어는 제 1 노 디바이스(10)에서 약 900℃의 온도로 가열되고, 그후, 제 1 냉각 디바이스(20)에서 약 500℃의 온도로 냉각되며, 제 2 노 디바이스(30)에서는 상기 온도로 유지되며, 제 2 냉각 디바이스(40)에서 상온으로 냉각되게 된다.

동일한 디바이스를 사용하여 경화 및 템퍼링 가공을 수행할 때 와이어가 겪게되는 온도 프로파일이 도 1c에 도시되어 있다. 따라서, 상기 경화 및 템퍼링 공정 동안 와이어는 먼저 제 1 노 디바이스(10)에 서 약 900℃로 가열되게되고, 그후, 제 1 냉각 디바이스(20)에서 상온으로 냉각되고, 제 2 노 디바이스에서 약 500℃로 가열되게 되며, 제 2 냉각 디바이스(40)에서 다시 상온 또는 약 60℃정도의 상온보다 약간 높은 온도로 냉각되게 된다.

도 1a 내지 도 1c에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 1a에 도시된 장치는 제 1 냉각 디바이스(20)를 조절함으로써 경화 및 템퍼링 공정 사이에 각각의 온도 프로파일로 조절되어야만 한다.

도 2에는 제 1 노 디바이스(10) 및 제 2 노 디바이스(30)를 형성하는 노(100)가 도시되어 있다. 이 노(100)는 단열 노벽(110, 120, 130, 140)에 의해 한정된 노 챔버(150)를 포함하며, 실리콘 카바이드로 제조된 열 분배 블록(160)이 그 내부에 배열되어 있다. 이 열 분배 블록(160)은 실질적으로 평행육면체이며, 지지소자(162)상의 저면(130)으로부터 이격 배치되어 있고, 그래서, 노 챔버(150)의 외부 환형 영역(170)에 의해 둘러싸여져 있다. 상기 평행육면체 실리콘 카바이드 블록(160)은 도 1a에 화살표(P)로 도시된 경로의 방향으로 통과하는 복수개의 채널(164)을 구비하고, 여기서, 각 채널은 와이어부를 수용하도록 설계되어 있다. 상기 열 분배 블록(160)상에 수용되어 결과적으로 상기 노 챔버(150)내에 수용되게 되는 상기 와이어부는 각각 상기 열 분배 블록을 통과하고, 열 분배 블록(160)에 의해 간접적으로 가열된다. 이를 위해서, 가스 버너가 측벽(120, 140)을 관통하는 리세스(142)내로 삽입된다. 이는 연소 생성물이 열 분배 블록(160)의 채널(164)을 통과하는 와이어와 연소 생성물이 직접적으로 접촉하는 것을 방지하며, 이는 노 챔버(150)의 환형 외부 챔버(170)가 열 분배 블록(160)을 관통하는 채널(164)로부터 가스 밀폐식으로 격리되어 있기 때문이다.

도 3에, 유동층(200) 형태의 냉각 디바이스가 도시되어 있으며, 이는 도 1a에 도시된 본 발명에 따른 장치내에 사용될 제 1 냉각 디바이스(20)를 구성하도록 사용된다. 이 유동층(200)은 단열벽(212)에 의해 한정되어 그를 통해 와이어가 도 1a의 화살표(P)로 도시된 방향으로 통과하게되는 유동 챔버(210)를 포함한다. 유동 챔버(210)의 저면 영역에 유동 챔버내로 불활성 가스를 도입하기 위한 장치가 배열된다. 이렇게 도입된 불활성 가스에 의해, 유동챔버내에 함유된 예로서, 모래 등의 유동성 재료는 유동화될 수 있고, 그래서, 액체형 유동층이 형성되고, 그를 통해 냉각될 와이어가 안내된다. 이렇게 유동챔버(210)내로 도입된 예로서, 질소, 노블가스(noble gas) 등의 불활성가스는 유동 챔버(210)로부터 제거되고, 도입장치(220)로 복귀된다.

도입 장치(220)위로 유동 챔버(210)가 와이어의 경로 방향에 수직으로 연장되는 가열 튜브(240)에 의해 관통된다. 이 가열 튜브(240)는 중공 튜브로 형성되며,그 내부에 가스 버너(242)를 포함하고 있고, 상기 가열 튜브(240)의 내부는 유동 챔버(210)의 나머지로부터 가스 밀폐식으로 격리되어 있다. 이 방식에 의해, 도입 장치(220)를 경유하여 도입된 불활성 가스에 의해 유동화된 유동챔버(210)내의 유동 모래는 가열 처리 공정 동안 500℃에 가까운 소정 온도로 가열될 수 있고, 이때, 유동화가 불활성 가스와 함께 수행되기 때문에 유동 챔버(210)를 통과하는 와이어는 산화되지 않게 되는 동시에 연소 생성물에 의해 유동 챔버(210)내의 불활성 가스 대기가 오염되지도 않는다. 상기 가스 버너의 배기 가스는 흡입 디바이스(242)에 의해 제거되어 외부로 안내된다.

본 발명은 도면을 참조로 설명한 상술한 실시예에 제한되지 않는다. 유동 챔버(210)내의 유동 재료는 마이크로웨이브를 조사함으로써 가열될 수 있고, 이때에는 예로서, 클라이스트론(klystron) 등의 대응하는 마이크로웨이브 발생소자를 유동 챔버(210)의 측벽 영역내에 배열하고, 그래서, 유동성 재료를 가열하게 하는 동시에 한편으로는 유동성 재료에 의해 냉각되게 한다. 부가적으로, 도 1에 도시된 온도 프로파일과는 다른 온도 프로파일이 사용되도록 본 발명에 따른 장치를 조절할 수도 있으며, 이는 예로서, 제조될 와이어의 재료로서 고합금강이 사용되는 경우 등의 경우에 적용된다. 마지막으로, 도 1에 도시된 장치의 노 디바이스(10, 30)는 다른 치수로 치수설정될 수도 있다.

본 발명에 따라서, 제조되는 카드 와이어의 균일한 기계적 특성을 보장하면서, 제조 장치의 설비 비용을 저감시킬 수 있고, 동시에, 제조 동안 발생되는 환경적으로 유해한 물질의 양을 감소시킬 수 있는 미세 와이어 제조 방법이 제공된다.

Claims (33)

1. 선택적으로 드로잉 등의 전처리가 수행된 와이어 블랭크를 열처리 단계에 의해 드로잉가능한 상태로 변환한 후, 드로잉하고, 이어서, 소정 기계적 특성을 갖도록 경화 및 템퍼링하는 카드 와이어 등의 미세 와이어를 제조하는 방법에 있어서,

   드로잉된 와이어는 경화 및 템퍼링을 위해 상기 열처리 단계에서 이미 사용된 노 디바이스 또는 냉각 디바이스 중 하나 이상을 통과하게되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 열처리 단계 동안 와이어블랭크는 제 1 노 디바이스내에서 약 800 내지 1,000℃의 제 1 온도로 가열되고,

   그후, 제 1 냉각 디바이스에서 제 1 온도와 상온 사이의 제 2 온도, 바람직하게는 400 내지 600℃의 온도로 냉각되고, 선택적으로 제 2 온도에서 소정 시간동안 유지되며,

   제 2 냉각 디바이스에서 상온으로 냉각되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 와이어는 제 2 노 디바이스에서 제 2 온도로 유지되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 와이어는 경화 또는 템퍼링을 위해 제 1 노 디바이스와, 제 1 냉각 디바이스와, 제 2 노 디바이스 또는 제 2 냉각 디바이스를 통과하는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 와이어는 경화 또는 템퍼링을 위해 제 1 노 디바이스에 의해 소정의 제 3 온도, 바람직하게는 약 800 내지 1000℃의 제 3 온도로 가열되고,

   제 1 냉각 디바이스에 의해 소정의 제 4 온도, 바람직하게는 상온인 제 4 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
6. 제 5 항에 있어서, 경화 또는 템퍼링을 위해 상기 와이어는 제 4 온도로 냉각된 이후에 제 2 노 디바이스에서 소정의 제 5 온도, 바람직하게는 400 내지 600℃의 제 5 온도로 가열되고,

   이어서, 제 2 냉각 디바이스에 의해 상온 또는 100℃ 미만의 상온 보다 다소 높은 온도, 바람직하게는 60℃로 냉각되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 노 내부의 상기 와이어는 열 분배 블록을 통과하는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 열 분배 블록은 바람직하게는 하나 이상의 가스 버너에 의해 외부로부터 가열되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 또는 제 2 냉각 디바이스내부의 상기 와이어는 예로서 모래 등의 하나 이상의 유동화된 유동성 재료의 층을 구비한 유동 챔버를 통과하는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
10. 제 9 항에 있어서, 상기 유동성 재료는 유동 챔버내로 도입된 예로서, 질소, 노블 가스 등의 불활성가스에 의해 유동화되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 유동 챔버내로 도입된 불활성 가스는 유동 챔버로부터 외부로 안내되며, 유동 챔버내로 재도입되기 위해 복귀되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
12. 제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 냉각 디바이스내의 유동성 재료는 상기 와이어를 소정의 제 2 냉각 온도로 냉각하기 위해 소정의 제 2 냉각 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 유동성 재료를 가열하기 위해 상기 유동 챔버내로 전자파가 조사되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 전자파는 유동 챔버내에 배열, 바람직하게는 관통된 가열 튜브에 의해 방출되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 가열 튜브는 중공 튜브이고, 가스버너에 의해 내부로부터 가열되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전자파는 마이크로웨이브 형태로 가열 챔버내로 조사되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
17. 제 16 항에 있어서, 예로서 크라이스트론 등의 마이크로웨이브를 발생시키기 위해 사용되는 소자가 유동 챔버를 한정하는 벽의 영역에 배열되고, 마이크로웨이브를 발생시키는 것으로부터 초래되는 낭비열에 의해 유동성 재료를 추가로 가열하는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 마이크로웨이브 발생 소자는 유동화된 유동성 재료에 의해 냉각되는 것을 특징으로 하는 미세 와이어 제조 방법.
19. 하나 이상의 와이어부를 수용하도록 구성된 하나 이상의 가열가능한 노 챔버를 구비하는 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 노 디바이스에 있어서,

    상기 와이어가 배열될 노 챔버(150)내의 영역에 열 분배 블록(160)이 배열되고,

    상기 열 분배 블록(160)은 노 챔버(150)내에 수용된 와이어부를 균일하게 가열하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노 디바이스.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 노 챔버(150)는 하나 이상의 와이어 입구와 그로부터 분리되어 있는 하나 이상의 와이어 출구를 구비하고, 연속 모드로 작동될 수 있는 것을 특징으로 하는 노 디바이스.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 열 분배 블록(160)은 와이어부를 수용하는 하나 이상의 채널(164)이 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 노 디바이스.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 열 분배 블록(160)은 각각 와이어부를 수용하는 복수개의 평행 연장 채널이 관통되어 있는 것을 특징으로 하는 노 디바이스.
23. 제 19 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열 분배 블록(160)은 노 챔버(150)를 한정하는 벽(120, 140)을 관통하는 하나 이상의 가스 버너에 의해 외부로부터 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는 노 디바이스.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 와이어부를 수용하기 위한 하나 이상의 채널(164)은 가열 챔버내의 열 분배 블록(160)의 가열된 주변부(170)로부터 가스 밀봉식으로 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 노 디바이스.
25. 제 19 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항에 따라서, 상기 열 분배 블록은 반도체 재료, 바람직하게는 실리콘 카바이드에 의해 적어도 부분적으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 노 디바이스.
26. 유동성 재료를 가열하기 위한 장치(240)와 유동 챔버내로 유동화 유체를 도입하기 위한 유체 도입 장치(220) 및 예로서 모래 등의 유동성 유체를 포함하는 유동 챔버(210)를 구비한 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 냉각 디바이스에 있어서,

    상기 가열 장치는 전자파를 상기 유동 챔버내로 방출하도록 형성된 것을 특징으로 하는 냉각 디바이스.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 가열 장치는 유동 챔버(210)내에 배열, 바람직하게는 관통된 하나 이상의 가열 튜브(240)를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 디바이스.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 가열 튜브(240)는 중공 튜브로서 형성되고, 내부는 유동 챔버(210)의 잔여부에 대하여 가스 밀봉식으로 밀봉되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 디바이스.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 가열 튜브(240)와 연계되어 상 기 튜브 내에서 가스 플레임을 발생시키는 가스 버너(242)가 배치된 것을 특징으로 하는 냉각 디바이스.
30. 제 26 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열 장치는 유동 챔버내로 마이크로웨이브를 방출하도록 작동되는 하나 이상의 마이크로웨이브 방출 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 냉각 디바이스.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 마이크로웨이브를 발생하도록 작동되는 마이크로 웨이브 방출 디바이스의 소자는 상기 유동 챔버를 한정하는 벽의 영역에 배열되고, 상기 유동성 재료를 추가적으로 가열하도록 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 냉각 디바이스.
32. 제 26 항 내지 제 31 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유동 챔버에는 유동화 유체를 제거하고, 반환시키고, 유동 챔버내로 재도입하도록 작동하는 반환 장치가 연계되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 디바이스.
33. 제 19 항 내지 제 25 항 중 어느 한 항에 따른 가열 디바이스와, 제 26 항 내지 제 32 항 중 어느 한 항에 따른 냉각 디바이스를 구비한 청구범위 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 미세 와이어 제조 장치.