담금질오일은열처리담금질공정에서오랫동안가장널리사용되는냉각매체입니다. 담금질오일은많은고유한냉각특성을가지고있지만에너지소비, 환경오염및 화재위험과같은문제도있습니다.
우선, 담금질공정에서소비되는담금질오일은귀중한석유자원입니다. 조사에따르면 2010 년우리나라열처리산업에서소비한 광유는 1. 2 × 105 톤이상으로표준석탄의 2. 1 × 105 톤에해당하며환산전기는거의 52 억kWh에이릅니다. 이에너지소비량은상당히놀랍다는것을알 수있습니다.
동시에소비되는대부분의광유는오일흄으로전환되어대기로배출됩니다. 전체산업은열처리과정에서가장중요한오염원이되는다량의일산화탄소와이산화황을포함하는연간최대 8×107m3의오일흄을배출합니다.
또한열처리산업에서발생하는화재사고의대부분은광유로인해발생합니다.
또한미네랄오일의제한된냉각용량으로인해일부저탄소가공품의담금질및 경화요구사항을충족하지못하는경우가많아적용범위가제한됩니다.
담금질매체로오일을물로대체하고담금질및 냉각에서에너지절약, 환경보호및 안전이라는목표를달성할 수있습니까?
담금질오일과비교했을때 물의냉각특성에는두 가지큰 차이점이있습니다:
첫째, 필름비등주기가너무길어비등커브가대부분의강철 \"C\" 커브의노즈끝을벗어나기어렵습니다;
두번째는바닥냉각속도가너무빨라서냉각과정에서공작물에더 큰응력이발생하고변형및 균열의위험이증가한다는것입니다.
따라서담금질오일을대체하기위해물을담금질매체로사용하는핵심은물의이 두가지냉각특성을극복하는것입니다. 엄밀히말하면물 자체의냉각특성은변경할수 없지만공작물과물의접촉타이밍과방법을제어하여필요한냉각효과를얻을수 있습니다.
실제로물/공기교대냉각방식을부분적으로사용하는것이실제적용이가능한것으로나타났습니다. 그러나경험에따르면오일대신물로담금질및 냉각할경우변형및 균열의위험이더 크며, 블라인드공정실험비용이너무높기때문에블라인드공정실험만으로이러한위험을판단하고제거할수 없다는것도입증되었습니다.
따라서열처리공정의수치시뮬레이션은오일대신물을이용한담금질기술의대중화를위해필수적인사전작업입니다.
진정으로이상적인담금질효과를얻으려면다음과같은주요조건이필요합니다:
1. 담금질에오일대신물을사용하는냉각시스템에는공랭식, 미스트냉각, 물분사, 물침수, 조합/교체등의냉각기능이있어야합니다. 이를위해서는시스템에다양한특성의주입장치와각 매체채널을갖추고, 빠른응답전기또는공압밸브를장착하여담금질탱크의빠른물 주입또는비우기를달성해야합니다.
2. 실험을통해다양한조건에서의수냉용량데이터베이스를확보하고시뮬레이션및 공정검증을통해공정데이터베이스를구축합니다. 현재전 세계적으로비교적성숙한열처리시뮬레이션소프트웨어가있어담금질및 냉각과정에서온도필드, 구조필드및 응력필드와공작물의결합상관관계의가상계산을통해실현가능한냉각프로세스를추론하여공정실험프로세스를단순화할 수있습니다. 불필요한손실과낭비를방지합니다.
3. 공정장비를유연하게전환하고정확하게제어할수 있는지능형담금질냉각시스템을구축합니다. 소위정밀제어는담금질과정에서공기및 물과같은담금질매체의흐름패턴, 유량, 압력및 압력을제어하는제어프로그램및 관련제어장치를말합니다. 온도및 시간과같은주요매개변수가설정및 실행되고빠른응답이초 단위로정확하여시스템의냉각용량이공냉식에서대략적인염수냉각에이르기까지전체범위를포괄하여다양한공작물의담금질및 냉각요구사항을충족합니다.
