KR100348522B1 - 아연도금된구조용프로파일을갖는일정한길이의강제조방법 - Google Patents

Abstract

2mm 이상의 두께를 갖는 채널(2)과 같은 구조용 강 프로파일은 연속 아연도금처리된 부분적으로 굽혀진 코너부를 갖는 예비성형 프로파일을 압연 성형하고, 그 후 최종 형상으로 추가 압연 성형하여 제조한다. 예비성형 프로파일은 과도한 아연도금재료를 급속히 제거할 수 있도록 상방으로 접하는 볼록면(3)을 가진다. 아연도금을 행하기 전에 코너부를 예비성형함으로써, 아연도금층에서의 표면 연신율은 최소화되고, 크랙의 발생이 방지된다. 이는 예비성형 및 최종 압연 성형공정을 걸쳐서 일정 길이 방식으로 코너부를 굽힘가공함으로써 달성된다.

Description

아연도금된 구조용 프로파일을 갖는 일정한 길이의 강 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING A CONTINUOUS LENGTH OF STEEL HAVING A STRUCTURAL PROFILE WITH GALVANISED COATING}

둥근 관과 같은 강편을 일괄 공정으로 아연도금하는 방법은 이미 공지되어 있는데, 이러한 방법은 강편을 원하는 형태로 성형하고, 이러한 성형물을 일련의 아연도금욕으로 통과시킴으로써 아연과 같은 도금 물질을 피복하는 것이다. 이러한 방법은 대부분의 폐쇄형 강편에서 양호하게 적용되지만, 채널과 같은 개방형 프로파일의 경우에는 강편의 다양한 영역으로부터 과다한 도금재료를 신속하게 제거하기가 난해하기 때문에, 아연도금욕을 통과시킨 후에 균일한 아연도금을 얻는데는 여러 문제점에 직면하게 된다.

또한, 편평한 강 스트립을 예비 아연도금하고, 이를 종래의 압연 공정을 이용하여 원하는 프로파일, 즉 앵글 또는 채널 형상으로 압연하는, 아연도금된 개방형 구조용 강 프로파일을 성형하는 방법도 이미 공지되어 있다. 압연 공정에서,스트립이 구조용 프로파일을 형성하기에 충분히 두꺼운 경우에, 편평한 스트립의 굽힘 가공은 각각의 코너부의 외측면을 현저하게 늘어나게 한다(본 명세서에서 "구조용 프로파일" 이라는 용어는 통상적으로 2mm 이상의 두께를 갖는 스트립으로부터 형성된 프로파일을 의미한다). 이러한 현상을 극복하기 위해, 산업 표준에서는, 아연도금재료가 알루미늄과 같은 합금을 포함하고 아연도금된 모재 금속 스트립을 냉간압연 또는 열간압연한 후 산세척 및 오일처리하는 아연도금을 사용하여 왔다. 공지된 공정에 따라 정확하게 적용될 때, 냉간압연된 강의 베이스층과 아연도금 내에서 상당한 비율을 차지하는 합금의 조합은 베이스 금속 상에 얇고 연성인 아연도금 층을 형성하는데, 이러한 아연도금은 구조용 프로파일을 롤 포밍하는 동안 코너부의 굽힘가공시에 요구되는 상당한 연신량을 견딜 수 있다.

그러나, 아연도금이 항상 원하는 변수(parameter)에 따라 정확하게 적용되지 않을 수도 있는 제조공정의 예들이 있는데, 이러한 경우에는 원하는 연성에 미치지 못하는 연성을 갖는 도금이 형성되므로, 이러한 도금이 형성된 프로파일의 압연공정시에는 외면이 현저하게 연신되어 크랙이 형성될 수 있다. 또한, 이러한 문제점은 알루미늄합금을 사용하지 않는 보다 간단한 아연도금 공정으로 스트립을 아연도금하는 경우나 또는 [쇼트 블라스트 처리된 스트립(shot blasted strip)과 같이] 모재가 아연도금 공정에 대해 매우 민감하게 반응하는 표면을 가지는 경우에 존재할 수도 있다.

냉간압연된 모재 및 열간압연된 모재를 사용하는 경우에는, 아연도금을 행한 후 원하는 형상으로 재료를 성형할 때에 아연도금에 수용하지 못할 수준의 크랙이발생하지 않도록, 이상적인 도금 변수에 못 미치는 도금 변수를 허용할 수 있는 구조용 형상 성형 방법을 제공하는 것이 바람직하다.

본 발명은 아연도금된 구조용 강 프로파일의 롤 포밍(roll forming)에 관한 것으로서, 특히, 열간압연 강 스트립으로부터 프로파일(profile)을 롤 포밍하는 방법에 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 방법에 의해 제조될 수 있는 다수의 전형적인 프로파일을 도시한 도면이다.

도 2는 앵글 형상의 예비성형 프로파일을 도시한 도면이다.

도 3은 채널 형상의 예비성형 프로파일을 도시한 도면이다.

도 4는 일정한 길이로 굽혀진 부분적으로 형성된 코너부의 부분 단면도이다.

도 5는 완성된 코너부를 도시한 부분 단면도이다.

도 6은 일정 반경방식을 따라 굽혀진 부분적으로 형성된 코너부의 부분 단면도이다.

도 7은 완성된 코너부의 부분 단면도.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 코너부가 예정된(미리 정해진) 협각(included angle)으로 성형되고 아연도금된 구조용 프로파일을 갖는 일정한 길이의 강 제조방법으로서,

상기 예정된 협각 보다 현저하게 크고 그리고 최종의 원하는 프로파일로 추가 압연하는 경우에 상기 아연도금에 현저한 연신이 발생하지 않을 정도로 작은 협각으로 상기 코너부가 부분적으로 굽혀지도록, 강 스트립을 예비성형 프로파일로 롤 포밍하는 단계와,

상기 예비성형 프로파일을 일련의 아연도금 스테이지로 통과시킴으로써 아연도금을 수행하는 단계와,

상기 일련의 아연도금 스테이지로부터 배출된 상기 예비성형 프로파일을 급냉시키는 단계와, 그리고

상기 예비성형 프로파일을 상기 예정된 협각의 코너부를 갖춘 구조용 프로파일로 추가 롤 포밍하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서, 강 스트립은 열간압연된 강 스트립을 포함한다.

바람직하게, 열간압연된 강 스트립은 그의 표면을 정화하기 위해 아연도금 공정을 행하기 전에 쇼트 블라스트 처리된다.

예비성형 프로파일의 코너부를 형성하는 단계 및 코너부를 예정된 협각과 부합하도록 추가 롤 포밍하는 단계는 코너부를 일정한 길이에 걸쳐 굽히는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 예비성형 프로파일의 각각의 코너부의 협각은 최종 프로파일의 대응하는 예정된 협각과 유사한 각도로 부분적으로 굽혀지는 형태를 가지며, 이러한 예비성형 프로파일을 원하는 구조용 프로파일로 추가 롤 포밍하는 단계에서는 아연도금에서 현저한 연신이 일어나지 않는다.

이하에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 소위 "개방형 프로파일(open profile)"은 하나 이상의 코너부가 예정된 협각을 갖는 임의의 원하는 형태로 롤 포밍된다. 이러한 협각은 일반적으로 90°이며, 본 발명에 따라 형성된 전형적인 프로파일은 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 다수의 여러 가지 형태의 프로파일은 90°각도의 하나 이상의 코너부와 90°이상의 추가 코너부를 가지거나, 또는 시그마 프로파일의 경우에는 90°미만의 추가 코너부를 가지도록 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 프로파일 및 기타 프로파일을 형성하는 방법은 유사하지만, 본 명세서에서는 특히 등변 앵글 프로파일과 채널 프로파일에 대해 기술할 것이다.

도 2는 등변 앵글 형상의 예비성형 프로파일(1)을 도시한 것으로, 모재강 스트립은 연속 아연도금 공정을 행하기 전에 100°의 협각을 갖는 코너부로 굽혀져 있다.

유사하게, 도 3에는 예비성형 채널(2)의 형상이 도시되어 있는데, 그 채널의 두 코너부는, 일련의 아연도금 공정을 행하기 전에, 약 120°의 원하는 협각을 얻기 위해 60°로 예비성형되어 있다. 채널의 웹 형상(3)은 일련의 아연도금 공정을 행하기 전에 상방을 향해 볼록한 형상으로 형성되어 있다.

각각의 경우에서, 형상의 코너부 또는 코너부들은 최종 프로파일 형상에서 원하는 협각보다 현저하게 큰 협각으로 부분적으로 굽혀진다. 도 2에 도시된 등변 앵글 형상의 경우에서, 예비성형 프로파일의 협각은 100°이며, 이는 최종 프로파일에서의 협각인 90°보다 현저하게 크다. 유사하게, 채널 형상의 각각의 코너부의 협각은 예비성형 형상에서 120°이며, 이는 완성된 채널 형상의 협각인 90°보다 현저하게 크다. 이와 같이, 예비성형 프로파일과 최종 형상 사이의 협각의 변화는 현저한데, 이러한 협각의 변화는 네트형 블랙 프로파일 또는 네트형과 유사한 블랙 프로파일의 배치식 고온 딥 아연도금(batch hot dip galvanizing)시에 발생될 수도 있는 뒤틀림을 제거하기 위한 재성형 압연 공정에 의해 발생될 수도 있는 몇 도 정도의 협각 변화 보다 훨씬 크다.

아연도금을 행하기 전에 강 스트립을 예비성형 프로파일로 롤 포밍함으로써, 아연도금을 행한 후 원하는 프로파일을 형성하기 위해 요구되는 변형량이 현저하게 제한되며, 따라서 특정 코너부의 외측면 상에서 요구되는 연신량이 제한된다. 코너부의 외측면 상에서의 연신량을 제한함으로써 아연도금 층이 유지될 수 있다.

또한, 본 발명의 특징은 아연도금 공정을 행하기 전에 프로파일을 예비성형함으로써, 프로파일 상에 잔류하는 아연도금 물질을 에어 링(air ring) 또는 와이핑 공정을 통해 용이하게 제거할 수 있다는 점이다. 전형적으로, 가능한 한 얇고 균일하게 유지되어야 하는 아연도금층이 뭉쳐지게 만드는 편평한 수평면을 아연도금 단계에서의 예비성형 프로파일이 포함하지 않도록 구성됨으로써, 경제성을 향상시키고, 원하는 최종 프로파일로 최종 롤 포밍하는 동안 크랙이 발생할 가능성을 감소시킨다.

또한, "일정 반경" 방식 보다는 "일정 길이" 방식으로 프로파일의 각각의 코너부를 롤 포밍하는 것이 바람직하다. 이는 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명할 것이며, 여기서 도 4 및 도 5는 아연도금 공정 전, 후 단계에서 굽힘부를 형성하는 일정 길이 방식으로 형성된 굽힘부를 도시하고 있으며, 도 6 및 도 7은 일정 반경방식으로 형성된 굽힘부를 도시하고 있다.

도 5 및 도 7에 도시된 코너부 또는 굽힘부가 최종 프로파일에서 동일하더라도, 굽힘 방식에 따라 굽힘부의 외측면은 다른 연신량을 가지게 된다. 일정 길이 방식 성형으로 성형된 강은 금속의 길이(L)에 걸쳐 제 1내부 반경(Rp)으로 굽혀진다. 아연도금을 행한 후, 코너부는 동일한 길이(L)에 걸친 코너부 조임공정에 의해 원하는 정도로 굽혀져, 내부 반경(Rf)을 가지게 된다.

이와 대조적으로 일정 반경 방식으로 형성된 예비성형 프로파일 굽힘부는, 도 6에 도시된 바와 같이, 길이(Lp)에 걸쳐 반경(R)으로 굽혀진다. 아연도금을 행한 후, 측부의 초기 길이(Lp)의 양쪽에서 추가 길이(dL)만큼 더 굽힘으로서 굽힘부가 두 개의 외측 부분을 따라 보다 더 전개되도록 하여, 동일한 초기 반경(R)에 대해 전체 굽힘 길이(Lf)를 가지게 된다.

일정 반경 방식을 사용하면, 굽힘부 길이(Lp)에 걸친 금속의 외측면은 아연도금공정이 행해진 후에 추가적인 연신을 요구하지 않을 것이지만, 길이(dL)에 대한 외측면은 상당량 연신되어 아연도금 층의 크랙을 유발시킬 수도 있을 것이다.

도 4 및 도 5에 도시된 굽힘부의 일정 길이 방식은 아연도금 후의 굽힘 가공시에 금속 스트립의 외측면을 균일하게 연신시키며, 이러한 정도의 연신량은 도 7에 도시된 형상에서의 길이(dL)에 대한 연신량 보다 현저하게 작을 것이다.

아연도금에서 요구되는 전체 연신량을 최소로 유지하여 크랙의 발생을 감소시키기 위해, 일정 길이 굽힘 방식과 도 2 및 도 3을 참조하여 앞에서 기술된 굽힘 공정을 조합하는 것이 바람직하다.

아연도금을 행하기 전에 예비성형 프로파일로 굽히는 공정과 일정 길이 굽힘 방식의 조합하여 사용함으로써, 강의 외측면과 아연도금에서의 연신량을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 따라서 코너부의 외측면상의 아연도금에서 크랙의 발생을 방지할 수 있다.

Claims (6)

1. 하나 이상의 코너부가 최종의 예정된 협각으로 성형되고 아연도금되는 구조용 프로파일을 갖는 일정한 길이의 강 제조방법에 있어서,

   상기 예정된 협각 보다 상당히 크고 그리고 최종의 원하는 프로파일로 추가 압연하는 경우에 상기 아연도금에 현저한 연신이 발생하지 않을 정도로 작은 협각으로 상기 코너부가 부분적으로 굽혀지도록, 강 스트립을 예비성형 프로파일로 롤 포밍하는 단계와,

   상기 예비성형 프로파일을 일련의 아연도금 스테이지로 통과시킴으로써 아연도금을 수행하는 단계와,

   상기 일련의 아연도금 스테이지로부터 배출된 상기 예비성형 프로파일을 급냉시키는 단계와, 그리고

   상기 예비성형 프로파일을 상기 예정된 협각의 코너부를 갖춘 구조용 프로파일로 추가 롤 포밍하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 강 스트립은 열간 압연된 강 스트립을 포함하는 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 열간 압연된 강 스트립은 그의 표면을 정화시키기 위해 아연도금 공정을 행하기 전에 쇼트 블라스트 처리되는 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 예비성형 프로파일의 코너부를 형성하는 단계 및 상기 코너부를 상기 예정된 협각과 부합되도록 추가 롤 포밍하는 단계는 상기 코너부를 일정 길이 방식으로 굽히는 단계를 더 포함하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 예비성형 프로파일의 코너부의 협각과 최종 프로파일의 대응하는 상기 예정된 협각 사이의 편차가, 상기 프로파일을 상기 원하는 구조용 프로파일로 추가 롤 포밍하는 동안 상기 코너부의 외측상의 아연도금에서 크랙이 발생되지 않을 정도로, 상당히 작도록 상기 예비성형 프로파일을 형성하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 일련의 아연도금 스테이지를 통과한 후 상기 프로파일로부터 잔류하는 아연도금물질을 용이하게 제거할 수 있도록, 상기 예비성형 프로파일이 평평한 수평면을 포함하지 않도록 구성되는 방법.