KR100254181B1 - 판의 피복 - Google Patents

Abstract

금속판(10)의 표면 경화를 위하여 용접 금속을 인가하기 위한 장치와 상기 장치의 작동 방법. 금속판(10)은 용접 전극(49)를 포함하는 용접 헤드(43)이 있는 장치를 통해 이동된다. 금속판은 용접 헤드의 구역에 약간 유발된 철면을 가져 용접 전극과 금속판의 표면 사이에 정확한 거리가 유지되도록 한다. 철면은 판 아래의 휘일 조립체(31)에 의해 형성되며, 또한 휘일 조립체는 냉각 수단(38)을 포함할 수 있다. 평판 시스템의 이점은 길이가 긴 판이 표면 경화될 수 있다는 것이다.

Description

판의 피복

본 발명은 금속판 상에 용접 금속을 피복(overlaying)하는 것에 관한 것으로, 특히 여러 장치의 생산시 사용되는 연강과 같은 재료가 표면 경화(hard facing) 또는 합금 피복을 제공하도록 용접 수단에 의해 용착된 용접 금속의 층으로 페이싱(facing)되는 유형의 판에 관한 것이다.

용접 금속의 피복은 당해 기술 분야에서 이미 주지되어 있으며, 예컨대 농업에서 사용되는 전단기(shear)등과 같은 공구에 팁(tip)을 제공하는 경우에서 사용되고, 또한 용접에 의해 판을 피복하는 것이 주지되어 있다. 또한, 피복은 다른 금속 또는 합금으로 금속을 페이싱하기 위하여 사용될 수 있다.

판을 피복하는 한 가지 방법은 판을 원통으로 하고 나서 상기 원통을 기계에 고정시켜 원통형 판의 전체 표면이 피복될 때까지 원통이 회전됨에 따라 판 상에 점진적으로 용접 금속 층을 용착시키기 위해 위치된 용접 헤드열 아래에서 원통을 회전시키도록 하며, 이후에 판은 절단되어 재료의 표면 경화된 시트(sheet)를 생산하도록 곧게 펴지게 된다. 상기 설비에서의 문제점은 판을 원통형으로 성형하고, 그리고 나서 판을 제품의 제조 동안 사용될 형태로 곧게 펼 때에 상당한 작업이 필요하다는 것이 그 첫째이다. 또한 용접 재료가 헤드에 의해 인가되었을 때 판의 원통형 때문에 용접 제어시 소정의 난점들이 존재한다. 또한 상기 방법에 의해 용접될 수 있는 판의 크기에 있어 실제적인 제한이 있다.

용접 피복으로 인해 존재하는 다른 문제점은 2개의 용접 헤드가 동일 구역을 지나게 되므로 시트 재료에서 시트의 몇몇 부분이 다른 부분보다 더 많이 가열되어서 불균일한 용접 금속 피복 두께 및 아마도 아래에 놓인 금속의 야금학적 구조에 약간의 변화를 부여한다는 것이다.

본 발명의 목적은 개선된 제조 방법을 마련하여 이전에 맞부딪쳤던 문제점들을 갖지 않는 상기 방법을 수행하기 위한 것이며, 이것은 판이 평면 형상으로 있으면서, 따라서 원통 성형 및 후속의 평면 형상으로의 평탄화 단계의 어떠한 필요성도 없이 판 상에 피복을 형성하도록 용접 금속을 인가함으로써 본 발명에 따라 성취된다.

용접 금속을 평면 판에 인가할 때, 판을 따른 온도차로 인해 약간의 좌굴(buckling)이 일어날 수 있다는 다른 문제점이 존재하며, 따라서 본 발명은 왜곡(distortion)으로 인한 문제점을 방지하기 위한 수단을 포함한다. 왜곡은 아크 불안정을 일으키는 금속과 용접 헤드 사이의 거리에서의 차이를 발생시키며, 용접 금속 용착에 있어 불규칙성을 일으킬 수 있다.

본 발명은 상기 문제점들에 대한 해결책을 마련하며, 적어도 기계의 대안적인 구조를 마련한다.

따라서, 일 형태에서 본 발명은, 용접 피복 장치를 통해 금속판을 대체로 수평으로 잡아당기는 구동 수단과, 금속판의 이동 방향에 대해 횡방향으로의 왕복 이동을 위하여 왕복하는 공통 왕복 캐리어 상에 배열된 복수개의 용접 헤드를 포함하는 용접 피복 장치에 있어서, 사용시 금속판 아래에 있도록 위치되고, 금속판을 용접 헤드에 대하여 정확히 위치시키도록 용접 헤드 아래에서 금속판에 약간의 상방 볼록부(convexity)를 유발하는 조립체를 구비한 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치에 속하는 것으로 언급된다.

약간의 상방 볼록부를 마련함으로써, 금속판이 인장 상태로 유지되어 좌굴이 최소화되게 하고, 따라서 금속판의 표면과 용접 전극 사이의 거리차가 가능한 한 적게 가변되게 하며, 따라서 더 균일한 아크 및 더 양호한 용접 금속의 용착이 일어나도록 할 것이라는 것이 이해될 것이다.

양호하게는, 조립체는 휘일 조립체이고, 더욱 양호하게는 휘일 조립체는 용접 헤드 아래에 위치된다.

본 발명의 일 형태에서, 휘일 조립체는 수냉 수단을 포함함으로써 용접 지점에서 금속판의 밑면을 냉각시킬 수 있다.

용접 지점에서 금속판을 냉각함으로써, 금속판 구조물로의 열 입력이 최소화될 것이며, 따라서 왜곡이 최소화될 것이다.

양호한 실시예에 있어서, 휘일 조립체는 중심축 상에서 이격된 복수개의 디스크를 포함할 수 있고, 수냉 수단은 디스크들 사이에 위치되어 사용시 금속판의 밑면을 쳐서 판을 냉각시키기 위하여 용접 헤드의 구역을 향해 물 분무를 안내하도록된 물 분무 헤드를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 용접 피복 장치는 용접 헤드의 상류측에 있는 금속 시트의 표면상으로 용제(flux) 및 금속 분말의 층을 인가하기 위하여 용제 및 금속 합금 분말 인가 수단도 포함할 수 있다.

사용되는 용제 및 금속 합금 분말의 유형은 용접 금속 피복의 필요한 경도 및/또는 야금학적 성분에 의존할 것이다.

용접 헤드의 하류측에서 슬래그 파괴 휘일도 포함될 수 있으며, 슬래그 파괴 휘일은 횡축 상에 복수개의 디스크를 포함하고, 파괴된 슬래그를 제거하기 위한 흡입 수단도 포함한다.

구동 수단은 금속판의 이동 라인의 상하에 위치되어 금속판을 견고히 유지하고 금속판을 요구하는 바대로 이동시키기 위하여 금속판의 상부 표면 및 하부 표면상에서 지탱하도록 된 구동 롤러를 포함할 수 있다. 용접 헤드의 상류측 및 하류측 모두에 구동 수단이 있을 수 있으며, 금속판이 휘일 조립체 상으로 그리고 용접 헤드 아래로 통과하는 구역에서 인장 상태로 유지되도록 구동 수단들이 구동될 수 있다.

구동 수단은 횡방향 이동에 있어서 용접 헤드의 왕복 방향이 역으로 전환됨과 동시에 금속판을 간헐적으로 이동시키도록 할 수 있다. 상기 수단에 의해, 복수개의 용접 헤드가 판을 횡단하는 동안 금속판은 정지될 것이나, 용접 헤드의 방향이 역으로 전환될 때 판은 전방으로 이동한다.

각각의 용접 헤드는 연속적으로 공급되는 와이어 전극(wire electrode)을 포함할 수 있으며, 용접 헤드는 와이어 전극이 용접 공정에서 소모됨에 따라 와이어 전극을 구동하는 수단을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 용접 피복 장치의 양호한 실시예에 있어서, 인접한 용접 헤드들은 왕복 캐리어의 이동 방향에 대하여 서로로부터 횡방향으로 오프셋될 수 있다. 용접 헤드에서의 상기 횡방향 오프셋에 의하여, 각각의 용접 헤드의 방향이 역으로 전환될 때 금속판 상의 동일 지점의 위 또는 부근으로 통과하는 인접한 용접 헤드에 의해 야기되는 국부적인 가열이 제한될 것이다. 양호한 일 실시예에서, 인접한 용접 헤드들은 용접 장치 작동 중에 판이 간헐적으로 전방으로 이동되는 거리의 절반과 동일한 거리만큼 오프셋될 수 있다.

다른 형태에서 본 발명은, 길이 방향으로 이동하는 금속 표면을 가로질러 횡방향으로 왕복하는 한 세트의 용접 헤드에 의해 금속 표면상으로 용접 금속의 층을 용착시키는 단계들을 포함하는, 금속판의 표면 경화 또는 합금 피복을 위하여 길이 방향으로 이동하는 금속판의 표면상으로 용접 금속을 피복하는 방법에 있어서, 금속판 아래의 조립체에 의해 금속판이 용접 헤드 아래에서 통과함에 따라 금속판에 약간의 볼록부를 부여함으로써 용접 헤드에 대하여 금속판을 정확히 위치시키는 것을 특징으로 하는 용접 금속 피복 방법에 속하는 것이라고 언급된다.

본 발명에 따른 방법은 금속판이 용접 헤드 아래로 통과하기 전에 금속판의 표면상으로 용제 및 금속 합금 분말의 층을 퇴적시키는 단계도 포함할 수 있다.

금속판의 길이 방향 이동은 용접 헤드의 왕복 이동 방향이 역으로 전환됨과 동시에 전방으로 증분식으로 이동될 수 있다.

본 발명의 방법은 휘일 조립체와 결합된 물 분무 제트에 의해 용접 헤드 구역에서 판 아래로부터 금속판을 냉각시키는 단계도 포함할 수 있다.

본 발명에 의해 금속판 상으로 용접 금속의 표면을 용착시키는 장치가 마련된다는 것과, 금속판이 수평으로 이동하기 때문에 금속판이 길이에 대한 제한이 없다는 것을 이해할 것이다.

상기의 것은 본 발명을 일반적으로 설명하였지만, 이해를 돕기 위하여 본 발명이 본 발명의 양호한 실시예를 도시하는 첨부 도면에 대하여 언급될 것이다.

도면에서, 제1도는 본 발명에 따른 용접 금속 피복 장치의 측면도를 개략적인 방식으로 도시한다.

제2도는 본 발명의 양호한 실시예에 따른 용접 헤드의 왕복 경로의 배열을 개략적인 방식으로 도시한다.

제3도는 휘일 조립체 및 용접 헤드의 배열을 도시하기 위하여 용접 헤드의 구역에서 제1도에 도시된 장치의 횡단면도를 개략적인 방식으로 도시한다.

이제 도면에서 더 면밀히 살펴보면, 본 발명의 용접 피복 장치는 체인(4, 5)에 의해 공통 구동축(3)으로부터 구동되는 상류측 구동 수단(1)과 하류측 구동 수단(2)을 포함한다는 것이 이해될 것이다. 상류측 구동 수단(1)은 하부 구동 휘일(6)과, 구동 체인(8)에 의해 구동되는 상부 구동 휘일(7)을 포함하며, 이때 금속판(10)은 상부 구동 휘일(7)과 하부 구동 휘일(6) 사이에 위치된다. 아이들러 휘일(idler wheel, 11) 및 인장 아이들러 휘일(12)이 체인(8)이 2개의 휘일을 요구하는 방향으로 구동하도록 마련된다.

하류측 구동 수단(2)은 2개의 하부 구동 휘일(15 및 16)과 단일의 상부 구동 휘일(17)을 포함한다. 구동 체인(20)은 구동 휘일(15, 16, 17) 상을 통과하고, 체인에서 장력을 유지하고 모든 구동 휘일이 동일 방향으로 구동되도록 다시 아이들러 휘일(21, 22) 및 인장 아이들러 휘일(23)상을 통과한다. 금속판(10)은 다시 하부 구동 휘일(15, 16)상으로 그리고 구동 휘일(17) 아래로 통과한다.

금속판은 용접 헤드 조립체(30) 아래로 통과하고, 상류측 구동 수단(1)과 하류측 구동 수단(2) 사이의 휘일 조립체(31)상으로 통과한다.

축, 기어 또는 유압 구동과 같은 구동 수단을 구동하는 다른 방법이 마련될 수 있다.

용접 스테이션에서 상류측 구동 수단 및 하류측 구동 수단에 의해 금속판을 인장 상태로 유지할 수 있으며, 이러한 것은 용접 중에 왜곡을 줄이도록 유지될 것이다.

제3도에서 더 용이하게 이해될 수 있는 휘일 조립체(31)는 베어링(36)상에 지지된 중심축(35)과, 축(35)상에 지지된 복수개의 환상 디스크(37)를 포함한다. 디스크(37)는 금속판(10)의 밑면에 맞닿아 금속판 내로 약간의 볼록부를 유발한다. 물다기관(39)으로부터 공급되는 물 분무 조립체(38)는 금속판(10)의 밑면을 냉각시키기 위해 인접 디스크(37)들 사이에서 물을 분무한다.

휘일 조립체의 다른 실시예들이 약간의 볼록부를 마련하도록 사용될 수 있다. 일 실시예는 강철판 아래에서 지탱하도록 호형으로 배열된 복수개의 작은 휘일일 수 있다.

용접 헤드 조립체(30)는 모터(41) 및 크랭크 조립체(42)에 의해 금속판의 이동 방향에 대해 횡방향으로 왕복되도록 된 (도시되지 않은) 수단에 의하여 지지된 왕복 캐리어(40)를 포함한다. 본 실시예에서, 4개의 용접 헤드(43)가 캐리어(40)로 부터의 브래킷 수단(44)에 의해 지지된다.

피복될 판의 폭과 선형 모터와 같은 구동 수단에 따라 다른 수의 용접 헤드들이 사용될 수 있다.

본 실시예에서의 용접 헤드는 연속적으로 공급되는 와이어식이며, 와이어 공급 모터(46)는 용접 헤드를 통해 와이어(48)를 공급하는 와이어 공급 구동기(47)를 구동하여 각각의 용접 팁(49)이 금속판(10)의 표면으로부터 요구되는 거리에 있도록 한다. 전기는 케이블(50)에 의해 헤드에 공급된다.

용접 설비를 위한 음극 또는 접지 전극(75)은 양호한 전도성 및 케이블(76)에 의한 접지를 이루기 위해 금속판에 접촉되어 있도록 금속판(10) 아래에서 지탱하는 장치 상에 위치될 수 있다.

용접 헤드의 바로 상류측에 용제 및 금속 합금 분말 인가 수단이 있다. 상기 인가 수단은 용제 및 금속 합금 분말 인가 롤러(61)로부터 이격된 방출 단부(62)를 갖는 호퍼(hopper, 60)를 포함하여 소량의 용제 및 금속 분말이 호퍼 단부(62)를 통해 방출되어 롤러(61) 상에 위치되어서 (도시되지 않은 수단에 의해) 롤러(61)가 구동됨에 따라 분말이 금속판(10) 상으로 퇴적되도록 한다.

용접 헤드(43)의 바로 하류측에 용접 슬래그 제거 스테이션(70)이 있다.

용접 슬래그 제거 스테이션(70)은 중앙 보스 상에 고정된 복수개의 환상 디스크를 구비한 슬래그 파괴 휘일(71)을 포함하며, 환상 디스크는 아크 용접된 금속의 용접 표면상으로 주행하고, 이것은 표면상의 임의의 슬래그가 파괴되도록 한다. 파괴된 슬래그는 슬래그 파괴 휘일 전의 진공 흡입 설비(72)와 슬래그 파괴 휘일 이후의 진공 흡입 설비(73)에 의해 흡입된다.

특히 제2도를 참조하여 이해될 수 있듯이, 금속판(10)의 표면상의 용접 헤드의 이동 경로는 일련의 왕복 또는 평행 이동이다.

인접한 용접 헤드(80, 81)들은 용접 헤드들의 인접한 왕복들 사이의 공간의 약 절반인 거리(82)만큼 금속판의 이동 방향으로 이격된다. 상기 오프셋 공간에 의하여 인접한 용접 헤드들의 경로들은 교차하지 않으며, 따라서 과열된 국부 지점이 발생하지 않는다는 것을 이해할 것이다.

본 발명에 따른 용접 금속 피복 장치의 작동 방법은 다음과 같다. 금속판(10)은 장치 내로 공급되고, 금속판이 휘일 조립체(31) 상을 통과하는 곳에서 금속판을 인장 상태로 유지하도록 하는 방식으로 구동 수단(1, 2)이 구동된다. 또한, 금속판은 용제 및 금속 분말 인가 롤러(61)와 슬래그 파괴 롤러(71) 사이에서 약간 유발된 볼록부를 갖는다. 볼록부는 롤러(61, 71) 사이에서 금속판의 밑면에 맞닿는 휘일 조립체(31)에 의해 지지된다. 상기 약간의 볼록부는 금속판(10)의 상부 표면과 용접 전극의 팁(49) 사이에서 고정된 거리가 유지되도록 함으로써, 일정한 아크 크기를 보장하고 따라서 일정한 용접 깊이 및 와이어 전극(48)의 소모량을 보장한다.

크랭크 조립체(42)가 캐리어(40)를 왕복 작동으로 구동하는 상태에서, 크랭크의 회전 운동으로부터 캐리어의 왕복 운동으로의 변경은 이동의 단부들에서 감속을 일으킬 것이므로 왕복 캐리어의 속도는 전체 이동 폭에 걸쳐 일정하지 않다는 것이 인식될 것이다. 따라서, 감속이 중요시 되는 지점을 검출하여 캐리어의 각각의 방향으로 각각의 이동 단부에서 모터(41)를 가속하는 (도시되지 않은) 전자 제어 수단이 마련될 수 있어 다른 이동 방향으로 매우 신속히 전환됨으로써 왕복 헤드의 방향 변경 지점에서 금속판 내에서의 국부적 가열을 방지하도록 한다.

전극 공급율, 왕복 진동수, 판 속도, 분말 두께 및 냉각율과 같은 다양한 매개 변수의 컴퓨터 제어가 마련될 수 있어 매개 변수들 중의 하나에서의 변화가 다른 매개 변수에서의 변화에 대해 허용될 수 있도록 한다.

Claims (16)

1. 용접 피복 장치를 통해 금속판을 대체로 수평으로 잡아당기는 구동 수단과, 금속판의 이동 방향에 대해 횡방향으로의 왕복 이동을 위하여 왕복하는 공통 왕복 캐리어 상에 배열된 복수개의 용접 헤드를 포함하는 용접 피복 장치에 있어서,

   사용시 금속판 아래에 있도록 위치되고, 금속판을 용접 헤드에 대하여 정확히 위치시키도록 용접 헤드 아래에서 금속판에 약간의 상방 볼록부를 유발하는 조립체를 구비한 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 조립체는 휘일 조립체인 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
3. 제2항에 있어서, 휘일 조립체는 수냉 수단을 포함함으로써, 용접 지점에서 금속판의 밑면을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
4. 제3항에 있어서, 휘일 조립체는 중심축 상에서 서로로부터 이격된 복수개의 디스크들을 포함하고, 상기 디스크들의 외주는 사용시 금속판에 맞닿으며, 수냉 수단은 디스크들 사이에서 용접 헤드를 향해 물을 분무하도록 된 물 분무 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
5. 제1항에 있어서, 용접 피복이 인가될 금속판의 표면 상으로 용제 및 금속 분말의 층을 인가하기 위한 용제 및 금속 합금 분말 인가 수단도 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
6. 제1항에 있어서, 용접 헤드의 하류측에 슬래그 파괴 휘일도 포함하며, 상기 슬래그 파괴 휘일은 횡축 상에서 복수개의 디스크를 포함하고 파괴된 슬래그를 제거하기 위한 흡입 수단도 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
7. 제1항에 있어서, 구동 수단은 금속판의 이동 라인의 상·하에 위치되고 금속판에 맞닿게 된 구동 롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
8. 제7항에 있어서, 용접 헤드의 상류측 및 하류측에 모두 구동 수단을 포함함으로써, 상류측 구동 수단과 하류측 구동 수단 사이에서 금속판을 인장 상태로 유지하는 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
9. 제1항에 있어서, 구동 수단은 용접 헤드의 왕복 방향이 역으로 전환됨과 동시에 금속판을 간헐적으로 이동시키도록 된 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
10. 제1항에 있어서, 각각의 용접 헤드는 연속적으로 공급되는 와이어 전극을 포함하고, 용접 헤드는 와이어 전극을 구동하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
11. 제1항에 있어서, 인접한 용접 헤드들은 왕복 캐리어의 이동 방향에 대하여 서로로부터 횡방향으로 오프셋되어 있는 것을 특징으로 하는 용접 피복 장치.
12. 길이 방향으로 이동하는 금속 표면을 가로질러 횡방향으로 왕복하는 한 세트의 용접 헤드에 의해 금속 표면 상으로 용접 금속의 층을 용착시키는 단계들을 포함하는, 금속판의 표면 경화 또는 합금 피복을 위하여 길이 방향으로 이동하는 금속판의 표면 상으로 용접 금속을 피복하는 방법에 있어서,

    금속판 아래의 조립체에 의해 금속판이 용접 헤드 아래에서 통과함에 따라 금속판에 약간의 볼록부를 부여함으로써 용접 헤드에 대하여 금속판을 정확히 위치시키는 것을 특징으로 하는 용접 금속 피복 방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 조립체는 휘일 조립체인 것을 특징으로 하는 용접 금속 피복 방법.
14. 제12항에 있어서, 휘일 조립체에 결합된 물 분무 제트에 의해 용접 헤드의 구역에서 판 아래로부터 금속판을 냉각시키는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 금속 피복 방법.
15. 제12항에 있어서, 판이 용접 헤드 아래를 통과하기 전에 금속판의 표면 상으로 용제 및 금속 합금 분말의 층을 퇴적시키는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 금속 피복 방법.
16. 제12항에 있어서, 용접 헤드의 왕복 이동 방향이 역으로 전환될 때 금속판을 증분식으로 길이 방향으로 전방 이동시키는 단계도 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 금속 피복 방법.