KR100370570B1 - 철도 차량용 외장판재의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스테인레스 301L강 철도차량용 외장판재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고장력 윤활 조절압연에 의해 철도차량용 외장판재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 철도차량용 외장판재의 제조 방법은, 원재를 실온보다 높은 상온인 20℃-40℃ 에서 고장력의 15톤∼23톤으로, 유체마찰을 위한 윤활유 온도를 30℃-40℃ 로 관리하여 마찰계수 0.1-0.01인 압연에 의한 전단변형 감소에 따른 압하량 조정으로 3 - 10% 조건으로 고장력 윤활조질압연하는 것을 기술 요지로 한다.

Description

철도 차량용 외장판재의 제조 방법

본 발명은 스테인레스 301L강 철도차량용 외장판재의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고장력 윤활 조질압연에 의해 철도차량용 외장판재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

스테인레스 301L강은 오스테나이트(Austenite)계로 냉간가공에 의해 어느정도 변태되어 마르텐사이트(Martensite) + 오스테나이트(Austenite)의 결정조직으로, 항복강도는 냉간가공에 의하여 28kg/㎟에서 140kg/㎟ 로 증가시킬 수 있다. 이 조직은 준안정 오스테나이트강으로 악 10-15% 소성변형후 변형경화가 가속되는 것을 이용해서 녹발생 방지, 경량화에 의한 성 에너지화했다.

그러나, 301L강은 니켈을 낮추고 가공경화 원소인 질소를 1천 ppm 이상 투입하며, 탄소를 0.03% 이하로 낮추어 도 1 도시와 같이, 열연산제조(6) 작업이 끝난 냉간압연 소재를 냉간압연기(7)에서 소정의 두께로 압연한 후 냉연 풀림로(8)에서 산화성 분위기로 풀림처리한 후 냉연산세조(9)에서 표면을 산세한 후, 다시 냉간압연기(10)에서 3-25% 정도로 경압연하므로, 녹발생 방지, 경량화에 의한 성에너지, 용접부 내식성 강화에 의한 메인터넌스 프리(Maintenance Free)하는 공정에서 경압하할때 압연제어가 어려울 뿐만 아니라 압하율이 낮으면 중립점(Neutral Point)이 이동하기 쉬워 제어가 어렵다.

또한, 장력을 적절히 걸고 작업을 해야 하므로 너무 낮으면 헤링본 결함이 나오기 쉬워 적정 압연조건을 찾는 것이 어렵고, 초기 압하 설정시 저압하로 차압을 찾기도 상당히 어렵다. 특히, 소경로로 저압하할때 스트립의 평탄도 및 휨에 영향이 커서 철도차량용 외장판재로서는 크게 제한을 받았다.

본 발명은 상기한 종래방법의 단점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 냉연풀림및 냉연산제조를 거친후 잔류온도와 고장력 윤활압연을 행하여 철도차량용 외장판재를 직접 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

도 1 은 철도 차량용 외장 판재를 제조하는 종래 공정을 개략적으로 도시한 도면,

도 2 는 본 발명에 따른 철도 차량용 외장판재의 제조 공정을 개략적으로 도시한 도면,

도 3 은 본 발명에서 형상의 양부를 판단하기 위해 사용되는 최대 압축 기울기와 압축영역의 폭의 관계를 나타내는 도면이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 원재를 실온보다 높은 상온인 20℃-40℃ 에서 고장력의 15톤∼23톤으로, 유체마찰을 위한 윤활유 온도를 30℃-40℃ 로 관리하여 마찰계수 0.1-0.01인 압연에 의한 전단변형 감소에 따른 압하량 조정으로 3 - 10% 조건으로 고장력 윤활조질압연하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 외장판재의 제조방법을 제공한다.

이하 본 발명을 설명한다.

본 발명은 실온에서는 가공이 어려운 것을 실온보다 높은 온도에서 고장력으로 롤과 재료사이의 마찰을 감소시키는 유체마찰로 롤(Roll)의 편평 변형(Roll Flattening)을 일으키는 것을 고려해서 2차원 압축변형으로 판의 교정면에서 연신의 균일에 따른 내부응력적인 압축영역 관리로 우수한 철도차량용 외장판재를 제조하는 방법에 관한 것이다.

상기 온도조건 범위에서는 철도차량용 고강도 스테인레스강 모재(표 1 에 그 종류를 나타내고 있다) (항복강도≥ 56kg/㎟ , 인장강도 ≥ 22kg/㎟ , 연신율 ≥ 45% )의 소성은 온도에 따라서 큰 영향을 받지만, 상온에서는 항복응력이 저하하고 연신이 증가하므로 실온에 비해서 비교적 작은 힘으로 큰 소성변형을 부여할 수 있다.

표 1

상기 유체마찰에서는 롤과 재료간의 마찰을 적절히 감소시키는 효과적인 윤활성을 얻어 압연시의 마찰계수는 롤의 재료에 대해서 최대 물림각도나, 압연가능 최소판두께를 다음식(1)에 의해 결정한다.

상기한 압연조건을 정리해보면, 박판 냉간압연의 경우는 이론으로서 실제문제의 해결에 적합할 정도로 다음식(2)의 방법을 제안하고 있다. 판두께에 대하여 롤경이 크면 압연중에 롤의 편평변형을 일으키는 것을 고려하며, 외부장력이 있을때 2차원 압축변형 방정식을 얻는다.

상기 마무리 평탄도 확보에서는 연신의 균일에 따른 내부 응력적인 압축영역으로 그 압축응력에 따라 판이 부분적으로 좌굴되고, 이파, 중파등의 형상 불량이 생긴다. 고장력 인장가공도 압연에 의해 소성가공을 주는 것도 교정 기능으로 전후방 평균장력에 대하여 산출된 형상부정영역의 굽휨 하중에 의한 다음식(3)의 임계응력에 따라 형상의 양부가 판단된다.

(ε_er:굽힘하중에 의한 임계 응력, b:압축영역의 폭, K:상수,r:포아증비(Poisson's ratio), h:스트립 두께)

본 발명에 적용되는 고장력 윤활압연 방식으로는 당업계에서 사용되고 있는 어떠한 윤활압연방식이라도 가능하며, 이 윤활압연 방식은 물과 함께 윤활유를 압연롤과 판에 뿌려주면서 고장력을 걸어 조절압연을 행하는 방식이다.

본 발명에 따라 장력 부가된 윤활조질압연으로 철도차량용 외장판재의 우수한 형상이 되는 이유는 다음과 같다.

통상 냉연 박강대의 조질압연은 광택을 내기 위하여 경이큰 롤의 2단 압연기를 이용한 건식압연을 한다. 이때 소재의 온도는 상온에서 마찰계수 μ= 0.01-0.1인 유체로 고장력을 전후방 롤에 분담시켜 압하력을 올리면서 필요한 연신을 주는 압연은 형상면에서 유용한 압연법으로써 검토했다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

식(2-1,2-2)을 이용 두께 0.3mm ×폭 1000mm의 판을 0.7% 압하하는 경우,

전후방 장력이 없는 경우에 압하력 600tf을 필요하는 것에 대하여 7tf 만큼의 전후방 장력을 가하면 압하력은 300tf 에서 좋은 결과가 되고, 이것에 따른 롤 편평은 8분의 1, 롤의 벤딩은 2분의 1이 되고, 전체로써 연신은 균일한 효과가 동시에 나타나는데, 이는 형상을 더욱 좋게 하는 효과가 있다.

더우기, 본 발명에 있어서는 판의 교정면에서 생각하면 연신의 균일에 따른 내부 응력적인 압축영역으로 할 수 있다. 이 방법으로 일반적인 고장력 인장가공 및 적정한 압하량 가공을 병용 채택해서 판에 소성가공을 주어 내부응력의 균일화를 도모하는 것이지만 전후방 평균장력에 대하여 산출된 식(3)에 의해 최대 압축기울기(△ε)와 압축영역의 폭(b)을 표시하고, △ε과 b의 나타내는 위치가 h/b에 의해 결정되는 형상부정영역의 내외 어느쪽에 있는 것에 따라 형상의 양부를 판단할 수 있다.

전후방장력(σave)이 증가하면 △ε가 감소하고 h/b가 증대해서 형상부정영역을 회피할 수 있는 것을 안다.

이와 같은 고장력 윤활조질압연을 함으로써 관 형상이 향상되는 것은, 냉간조질압연시의 롤과 소재와의 마찰에 기인되는 현상으로서, 윤활압연에 의한 전단변형 감소에 따른 압하량 조정으로 3-10% 정도 압연할 수 있어 철도차량용 외장판재가 보다 우수하게 제조될 수 있음을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 외장판재 제조 방법에 의해 평탄도와 출하도를 동시에 향상시켜 통상의 가공형태에서 나타나는 출하기 평탄도 보증규제 불가의 형상보증이 우수한 소재를 제공하고, 또한 평탄도 개선 및 재질보증을 위한 후열처리를 생략할 수 있으므로 공정단축에 의한 에너지 절감 효과를 가져올 수 있고, 통상의 방법인 소경률은 표 1 표시와 같은 다품종 형상보증에 어려움이 많아 일괄주문 및 생산후 납기 일정별 공급추진(예측생산, 재고관리)을 하지 않으므로 원가절감 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 원재를 실온보다 높은 상온인 20℃-40℃ 에서 고장력의 15톤∼23톤으로, 유체마찰을 위한 윤활유 온도를 30℃-40℃ 로 관리하여 마찰계수 0.1-0.01인 압연에 의한 전단변형 감소에 따른 압하량 조정으로 3 - 10% 조건으로 고장력 윤활조질압연하는 것을 특징으로 하는 철도차량용 외장판재의 제조방법.