공업로기술/ 열처리를 위한 유니조프 및 유동층로
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열처리를 위한 유니조프 및 유동층로
유니조프법은 가스 연질화법으로 다른 방법과는 전혀 다른 방법으로서 연질화의 분위기를 얻는 독특한 방법으로 열처리 대상 제품의 기계적 성질에 대한 효과는 염욕법에 의한 것과 거의 같다고 할 수가 있다.

유동층로는 가스 분사판을 통하여 미소 입자층로 가스를 로내로 불어 넣으면 입자는 조금씩 분산하는 방식으로 입자층이 불활성이며 독성이 없고 부식성이 없다.
또한 유동화 가스를 교환하며 하나의 유동층로로 여러가지 제품의 열처리가 가능한 범용 열처리 장치이다.

1. 유니조프법
가스 연질화법은 침탄 성분인 CO와 질화 성분인 N을 함유한 가스에 의해 저온 침탄 질화 를 하는 것이다. 그래서 일반적으로는 프로판, 부탄 등을 변성해서 제조하는 급열형 가스나 메탄올 등의 열분해 가스를 CO로 하고 또 한가지는 암모니아 가스를 N원으로 해서 이들 가스를 혼합해서 사용하고 있다.
유니조프법도 가스 연질화법에 속하지만 다른 방법과는 전혀 다른 방법으로 연질화 분위기 를 얻는 독특한 방법이다.
즉 유니조프법으로는 요소를 주성분으로 하는 유니조프제(8mm직경, 6mm두께, 0.3g)를 570℃의 연질화로내로 직접 투입하여 (1)식과 같이 열분해시켜 발행한 CO와 N으로 저온 침탄질화를 한다.
CO(NH2)₂→CO+2N+2H₂………………………(1)
(1)식의 분해는 520℃이상에서 일어나지만 요소를 서서히 가열할 때는 불완전분해로 되어 유효성분의 수율이 감소하고 또 미분해 물질에 의해 로내의 오염의 원인으로 된다.
따라서 (1)식을 얻기 위해 필요한 것은 요소를 급속히 520℃이상으로 가열하여 여분의 물 질을 만들지 않는 것이다. 이를 위해서는 570℃의 처리로내로 유니조프제를 소량씩 직접 투 입해서 요소를 완전 분해 잔재를 만드는 것은 거의 없고 처리물의 극히 가까이서 활성력이 높은 N,CO 가 얻어지기 때문에 침탄 질화성이 좋은 분위기가 얻어진다.

[1] 조작
(1)처리물을 로내로 삽입하고 싸이클 개시 보턴을 누른다.
(2)가열 개시와 동시에 N 을 로내로 유입하고 공기를 몰아내면서 승온한다.
(3)소정의 온도에 도달하면 유니조프제의 투입을 시작하고 N 의 유입은 정지하고 처리 타 이머가 작동한다.
(4)처리 시간이 종료되면 가열은 정지된다. 로내에는 N가 유입되고 유니조프제의 투입은 정지한다.
PLATE FAN에 의해 가열실로 공기가 송입되어 냉각을 시작한다.
(5)지정된 온도에 도달하면 냉각은 정지하여 N의 유입이 멈춘다. 그래서 처리 종료를 알려 주는 부자로 된다.
(6)로 뚜껑을 열어 처리물을 꺼낸다.


[2]유니조프법에 의한 연질화 처리와 특징
피처리물의 기계적 성질에 대한 효과는 염욕법에 의한 것과 거의 같다고 말할 수 있다.
그래서 유니조프법의 특징으로는
①잔류 염분의 걱정이 없으므로 소결부품이나 구멍이 있는 부품의 처리에 적합하다.
②처리부터 냉각까지 한 개의 환형로로 하기 때문에 설치 면적이 작다.
③가열부터 냉각종료까지 처리물의 이동이 없기 때문에 고장이 생기는 부분이 거의 없다.
④유니조프제의 분해 가스만으로 연질화 처리를 하기 때문에 암모니아를 필요로 하지 않고 또 로중 냉각을 하기 때문에 위험물인 냉각유도 사용하지 않는다.
⑤분위기 관리는 로내 온도와 유니조프제의 투입량만으로 좋다. 특별한 억제 기기를 필요 로 하지 않는다.
또 특별한 처리 방법으로는 수증기의 공급 장치를 갖추어 유니조프 처리와 호모 처리를 조 합시킨 일련의 처리가 동일로에서 연속해서 할 수가 있다.
화합물 층의 생성에 대해서는 그림3에 나타나듯이 염욕의 경우는 시간에 따라 화합물층의 두께 증가율은 낮아져서 SPC의 5시간 처리로 약 25μ이지만 유니조프법의 경우는 30μ,10 μ라 하는 두께가 용이하게 얻어진다.
그림 4에는 다른 강종의 유니조프 처리시간과 화합물층 두께를 나타낸다. 유니조프 처리는 스테인레스강이외의 전 강종의 처리가 가능하다. 특히 최근에 다량으로 사용되고 있는 쾌삭 강에 대해서도 문제가 없고 유니조프법에 의해서도 연질화 처리가 이루어지고 있다.
현재 유니조프법을 하고 있는 예를 몇가지 열거하면 SPC로 제조된 사무실 부품, 카메라 부품등은 60∼90분, 소결 부품은 45∼60분, 비교적 중량인 S45C의 기어등은 120∼150분의 처리를 하고 있다.
또 낭DMLL 금형이나 공업용 브레이크 부품과 같이 특히 내마모성이나 내식성을 충분히 필요로 하는 것은 3∼5시간 하는 예도 있다.

2.유동충로란
가스분산판을 통해 미소입자층으로 가스를 안으로 불어 넣으면 입자는 조금씩 분산하여 레 토르트의 가운데에서 움직이기 시작한다. 그래서 적당한 가스유속에 의해 입자층은 마치 비 등하는 액체와 같은 거동을 나타낸다. 이 상태가 유동층이다.(그림 5참조)

[1]유동 열처리로
이 유동층을 금속의 가열매체로해서 이용한 것이 유동층 열처리로이다. 유동 입자에는 열 적으로도 화학적으로도 안정한 알루미나 입자를 사용하고 있다.
유동화 가스는 필요로하는 분위기에 의해 선택한다. 예를 들면 산화성에도 지장이 없는 분 위기의 경우이라면 공기를 보내주면 좋지만 무산화성을 필요로 하면 질소 가스에 의해 유동 화 시킨다. (그림 6참조)

[2]유동층 열처리로의 특징
알루미나 입자층은 그 자체는 불활성이다. 독성이 없고 부식성이 없고 처리물을 파손시키 는 것도 없다. 고온의 유동층의 중심으로 습기가 있는 처리물이 들어가도 폭발을 일으키는 일도 없다. 또 알루미나는 취급상 하등의 법률적 규제도 없으며 안정성이 우수하다.
유동화 가스를 바꾸면 하나의 유동층로로 여러 가지의 열처리를 할 수가 있는 범용 열처리 장치로서 유동층은 마치 양호하게 교반된 액체와 같이 열은 Work Zone으로 신속하게 분산 하여 처리 부품을 균일하게 가열한다. 유동층의 온도 정도는 ±5℃로 극히 양호하고 열처리 품의 균일성을 보증할 수 있다. (표1 참조)
경제성에서는 같은 일량으로 비교하면 유동층로는 다용성이 높고 시설비는 가장 싸다. 운 전 경비면에서도 열효율이 좋고 급속한 가열에 의해 처리 시간이 단축되기 때문에 대단히 경제적이다.
분위기의 변환은 불과 2∼3분으로 할 수 있는 것과 열효율이 양호한 것, 침탄 및 질화 속 도가 빠른 것, 처리의 중단시에도 유동화 가스를 공기로 변환하여 두는 것 이것들은 모두 유동층에서 운전 경비를 낮추는 요인으로 되고 있고 종래의 다른로와 비교하면 위험성이 거 의 없기 때문에 조작훈련은 간편하다. 유동층로의 우수한 취급자로 되는 데는 특별한 기술 을 필요로 하지 않는다.
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