KR100711459B1 - 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치 - Google Patents

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Abstract

플래쉬 버트 용접(Flash Butt Welding) 되는 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치가 제공된다.
본 발명은 스트립의 용접부위에서 산화물 형성을 방지하기 위하여 스트립에 오일을 도포하는 장치에 있어서, 오일을 보관하는 저장조; 상기 저장조로부터 오일을 공급하는 복수의 펌프 수단; 상기 플래쉬 버트 용접기의 절단기에 장착되어 절단기와 함께 이동하면서 스트립을 검출하는 스트립 검출 수단; 상기 플래쉬 버트 용접기의 절단기에 장착되어 절단 나이프에 인접한 스트립에 오일을 분사하는 노즐 수단; 및 상기 펌프 수단과 상기 스트립 검출 수단에 전기적으로 연결되고, 상기 스트립 검출 수단의 검출신호에 의해서 상기 펌프 수단을 구동하여 상기 노즐 수단으로 오일을 사전에 설정된 프로그램에 따라서 공급하는 제어부;를 포함하는 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 고장력강의 스트립 플래쉬 버트 용접부위에서 산화물의 혼입을 방지하여 용접부위의 강도 개선은 물론, 인장 시에 파단을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
플래쉬 버트 용접기, 오일 도포, 절단기, 노즐 수단, 스트립 검출 수단

Description

고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치{OIL SUPPLYING APPATATUS FOR IMPROVING WELDING CAPACITY OF HIGH STRENGTH STRIP}
도1은 종래의 기술에 따른 플래쉬 버트 용접기를 전체적으로 도시한 외관 사시도. 도2는 종래의 기술에 따른 플래쉬 버트 용접기에서 절단기의 구성을 상세하게 도시한 사시도.
도3은 종래의 기술에 따른 플래쉬 버트 용접기에 의해서 용접 작업되는 경우, 산화물에 의한 용접부의 강도 저하를 나타낸 도면으로서,
a)도는 용접부에 산화물이 포함된 설명도,
b)도는 용접부가 산화물에 의해서 파단되는 상황을 도시한 설명도.
도4는 본 발명에 따른 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치를 전체적으로 도시한 구성도.
도5는 본 발명에 따른 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치가 플래쉬 버트 용접기에 적용된 구성도.
도6은 본 발명에 따른 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치에 구비된 노즐 수단과 스트립 검출 수단이 절단기에 장착된 구성을 도시한 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1.... 본 발명에 따른 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치
5.... 저장조 10a,10b.... 펌프 수단
15a,15b... 스트립 검출 수단 17.... 새들
20a,20b... 노즐 수단 22.... 도관
24.... 가요성 관(flexible pipe) 30.... 자동개폐 밸브
32.... 유량제어 밸브 34.... 체크 밸브(check valve)
100... 제어부 200.... 플래쉬 버트 용접기
201.... 고정스탠드 202.... 이동스탠드
203a... 선행스트립 203b... 후행 스트립
230.... 절단기 232a,232b....상부 및 하부 나이프
250.... 플래쉬 버트 용접부위 260.... 산화물
본 발명은, 플래쉬 버트 용접되는 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 용접 면에 오일을 도포하여 용접 플래쉬에 의해 산화시키고, 그 과정에서 스트립 중에 함유된 산소를 동시 제거시킴으로써 용접부위에서 강도가 취약한 산화물의 혼입을 방지하여 용접부위의 강도 개선은 물론, 인장시에 파단을 방지하도록 된 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치에 관한 것이다.
일반적으로, 플래시 버트 용접은 플래시 버트 용접은 선행 스트립을 끝단과 후행 스트립의 선단을 서로 맞댄 후 그 부분에 대용량의 전류를 흘려 아크에 의한 용접이 실시하는 것이다.
도 1은 냉연 공정에 사용되는 플래쉬 버트 용접기(200)의 전체 구성을 보인 것으로서, 상기 플래쉬 버트 용접기(200)는 움직이지 않도록 고정된 고정스탠드(201)와, 스트립의 이동방향으로 전진 또는 후진하는 이동스탠드(202)로 이루어진 것으로서, 진행하는 선행스트립(203a)의 끝단부를 고정스탠드(201)의 전극 사이에 물려 고정시키고, 후행 스트립(203b)의 선단부를 이동스탠드(202)의 전극사이에 위치시킨 후, 해당 전극에 강한 전류를 통입시켜 이에 대한 저항열로 선,후행 스트립(203a)(203b)의 단부를 열로 용융시키면서 이동스탠드(202)를 고정스탠드(201)측으로 전진시켜, 두 스트립(203a)(203b)의 단부를 용접한다.
그리고, 용접 후 용접점에 묻어 있는 용접 슬래그, 산화물, 용융금속을 제거하기 위하여, 트리머 바이트 툴(Bite Tool)(206)을 스트립(203a)(203b)의 폭방향으로 이동시켜 용접점을 트리밍한다.
이러한 플래시 버트 용접방법에 있어서는, 스트립의 준비과정으로서 플래쉬 버트 용접작업 전에 선행 스트립(203a)과 후행 스트립(203b)의 용접 부위를 정확하게 절단하게 된다.
이와 같이 선,후행 스트립(203a)(203b)의 용접 모서리를 절단하기 위한 절단기(230)의 구조가 도 2에 도시되어 있다.
상기 절단기(230)는 각각 상,하부 나이프(232a)(232b)들이 한 조를 이루며, 이들 절단기(230)는 고정 스탠드(201)와 이동 스탠드(202) 측에 각각 배치되어 스 트립(203a)(203b)의 폭 방향으로 이동가능하게 배치되어 있다.
즉, 상기 절단기(230)는 플래시 버트 용접기(200)의 레일프레임(240)에 형성된 레일(242)을 따라 새들(244)이 스트립의 폭 방향으로 진행하고, 동시에 회전하는 외측 상부 및 하부 나이프(232a)(232b)가 스트립의 용접 모서리들을 직선형태로 절단하게 되며, 상기와 같이 스트립(203a)(203b)의 절단작업이 완료되면, 이러한 모서리들을 서로 밀착시켜서 플래시 버트 용접을 실시하게 된다.
위와 같이 용접되는 플래시버트 용접부는 일반적으로 그 강도특성이 우수하고, 작업이 고 능률이기 때문에 산업계의 여러 방면에서 널리 이용되며, 특히, 냉연공정에 있어서 스트립(203a)(203b)들을 용접하여 일체로 연결시킴으로써 작업생산성의 향상을 도모하고 있다.
그렇지만, 이와 같은 연속 라인의 입측에 설치되어 사용되어지는 플래시 버트 용접기(200)는 일반용 극저, 중저 탄소강을 용접하는 것을 목적으로 설계 운용되어 왔으나, 점차 증대되는 수요가의 요구에 맞추어 고장력강에도 적용되고 있다.
이러한 고장력강에서는 스트립의 강도 및, 성형성의 향상을 위하여 대량 첨가되는 합금성분 Si, Mn, Al 계의 원소들이 함유되며, 이러한 원소들은 플래시 버트 용접 시에 산화물로서 생성되어 존재하다가 용융금속과 함께 밖으로 완전히 배출되지 않고, 용접 접합 면에 잔류하여 용접부의 강도를 저하시켜 용접부 파단 등을 발생시키는 문제점을 일으킨다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 플래쉬 버트 용접부위(250)에서 상기 합금성분들이 산화물(260)로 존재하다가, 선,후행 스트립(203a)(203b)에 장력이 걸려서 인장되면, 쉽게 파단되는 취약 부분을 형성하는 것이다.
상기한 문제점은 플래쉬 버트 용접시에 외부 공기가 혼입되거나, 스트립 중에 포함된 산소 성분이 합금성분 Si, Mn, Al 등과 반응하여 산화물(260)을 형성하는 것으로서, 이러한 산화물(260)의 형성을 방지하기 위하여 플래쉬 버트 용접부위에 오일 또는 그리스를 분사하는 기술이 제시된 바 있다.
그렇지만, 이와 같이 플래쉬 버트 용접부(250)에 오일을 공급하는 종래의 기술은 작업자에 의한 수작업에 의존하여 그 적업 속도와 생산성이 저하되거나, 또는 적절하게 오일을 스트립 용접 모서리에 공급하지 못하여 산화물 형성 억제 효과를 효과적으로 얻지 못하는 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 용접부위에서 강도가 취약한 산화물의 혼입을 방지하여 용접부위의 강도 개선은 물론, 인장 시에 파단을 방지하도록 된 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치를 제공함에 그 목적이 있다.
그리고, 본 발명은 선,후행 스트립의 절단과 동시에 전자동으로 편리하게 오일을 도포함으로써 스트립의 플래쉬 버트 용접부위에서 산화물이 혼입되는 것을 효과적으로 방지하도록 된 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치를 제공함에도 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 플래쉬 버트 용접기에 의해서 용접되는 스트립의 용접부위에서 산화물 형성을 방지하기 위하여 스트립에 오일을 도포하는 장치에 있어서,
오일을 보관하는 저장조;
상기 저장조로부터 오일을 공급하는 복수의 펌프 수단;
상기 플래쉬 버트 용접기의 절단기에 장착되어 절단기와 함께 이동하면서 스트립을 검출하는 스트립 검출 수단;
상기 플래쉬 버트 용접기의 절단기에 장착되어 절단 나이프에 인접한 스트립에 오일을 분사하는 노즐 수단; 및
상기 펌프 수단과 상기 스트립 검출 수단에 전기적으로 연결되고, 상기 스트립 검출 수단의 검출신호에 의해서 상기 펌프 수단을 구동하여 상기 노즐 수단으로 오일을 사전에 설정된 프로그램에 따라서 공급하는 제어부;를 포함함을 특징으로 하는 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면에 따라 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치(1)는 도 4에 도시된 바와 같이, 플래쉬 버트 용접기에 의해서 용접되는 스트립의 용접부위에 산화물 형성을 방지하기 위한 오일을 공급하는 장치이다.
본 발명에 따른 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치(1)는 오일을 보관하는 저장조(5)를 구비하는 바, 상기 저장조(5)는 일정 크기의 용기로 이루어지고, 내부에는 오일이 담겨 있다. 상기 오일은 예를 들면, 당 업계에서 통상적으로 사용되는 NANDO HD 32 오일이 사용가능하다.
그리고 본 발명은 상기 저장조(5)로부터 오일을 공급하는 복수의 펌프 수단(10a)(10b)을 구비한다. 상기 펌프 수단(10a)(10b)은 이후에 설명되는 제어부(100)에 전기적으로 연결되어 원격으로 온-오프되는 구조이다.
또한, 본 발명은 상기 플래쉬 버트 용접기(200)의 절단기(230)에 장착되어 절단기(230)와 함께 이동하면서 스트립을 검출하는 스트립 검출 수단(15a)(15b)을 구비한다.
상기 스트립 검출 수단(15a)(15b)은 근접 센서로 이루어지는 것으로서, 도 4에 도시된 바와 같이, 상,하부 나이프(232a)(232b)들이 배치되어 회전가능한 절단기(230)의 보디 또는 새들(17)에 고정되어 절단기(230)와 함께 위치이동이 가능하다. 또한, 상기 스트립 검출 수단(15a)(15b)은 스트립(203a)(203b)의 폭 방향에 대하여 상,하부 나이프(232a)(232b)보다 전방 측에 배치되고, 이후에 설명되는 제어부(100)에 전기적으로 연결되며, 따라서 상기 절단기(230)가 스트립(203a)(203b)을 절단하기 위하여 스트립 측으로 접근하게 되면 이를 검출하여 제어부(100)에 전기적인 신호를 송신한다.
또한, 상기 절단기(230)가 스트립(203a)(203b)을 절단하여 통과하게 되면, 상기 스트립 검출 수단(15a)(15b)도 스트립(203a)(203b)을 통과한 상태가 되어 스 트립(203a)(203b)을 검출할 수 없게 되고, 이때에는 상기와는 다른 신호를 제어부(100)에 송출한다.
그리고, 본 발명은 상기 플래쉬 버트 용접기(200)의 절단기(230)에 장착되어 절단 나이프(232a)(232b)에 인접한 스트립(203a)(203b)으로 오일을 분사하는 노즐 수단(20a)(20b)을 갖는다. 상기 노즐 수단(20a)(20b)은 분사 노즐로 이루어지는 것으로서, 이는 도관(22)과 가요성 관(flexible pipe)(24)을 통하여 상기 펌프 수단(10a)(10b)에 연결되며, 상기 펌프 수단(10a)(10b)을 통하여 가압 공급된 오일이 분무되어 그 하부 측의 스트립(203a)(203b)에 도포되는 구조이다.
또한, 상기 펌프 수단(10a)(10b)과 노즐 수단(20a)(20b)의 사이를 연결하는 도관(22)에는 원격으로 개폐가능한 자동개폐 밸브(30)와 유량제어 밸브(32) 및 체크 밸브(check valve)(34) 등이 구비되며, 이러한 밸브(30)(32)(34)들은 이후에 설명되는 제어부(100)에 전기적으로 연결되어 선택적으로 개폐가 이루어진다.
그리고, 본 발명은 상기 펌프 수단(10a)(10b)과 상기 스트립 검출 수단(15a)(15b)에 전기적으로 연결되고, 상기 스트립 검출 수단(15a)(15b)의 검출신호에 의해서 상기 펌프 수단(10a)(10b)을 구동하여 상기 노즐 수단(20a)(20b)으로 오일을 사전에 설정된 프로그램에 따라서 공급하는 제어부(100)를 포함한다.
상기 제어부(100)는 상기 스트립 검출 수단(15a)(15b)으로부터 신호를 받고, 저장된 프로그램에 기초하여 각종 데이터를 저장 및 연산하여 기계 요소들을 자동제어한다.
상기 제어부(100)는 PLG(Programmable Logic Controller)로 이루어지거나, 또는 설비 제어 컴퓨터, 또는 마이크로 컴퓨터 등으로 이루어질 수 있으며, 상기 펌프 수단(10a)(10b)과 상기 스트립 검출 수단(15a)(15b)에 전기적으로 연결되고, 상기 자동개폐 밸브(30)와 유량제어 밸브(32)에도 전기적으로 연결된다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치(1)는 상기 펌프 수단(10a), 스트립 검출 수단(15a) 및 노즐 수단(20a)들이 각각 선행 스트립(203a)에 대하여 독립적으로 오일을 도포하도록 장착되어 동작되고, 상기 펌프 수단(10b), 스트립 검출 수단(15b) 및 노즐 수단(20b)들은 각각 후행 스트립(203b)에 대하여 독립적으로 오일을 도포하도록 장착되어 동작한다.
이하에서는, 설명의 간략화를 위하여 선행 스트립(203a)에 대한 동작관계를 예를 들어서 설명하지만, 본 발명은 이와 동일하게 후행 스트립(203b)에도 적용가능한 것임을 알 수 있다.
본 발명은 플래쉬 버트 용접기(200)의 절단기(230)가 예를 들면, 선행 스트립(203a)으로부터 각각 후진하여 스트립(203a)을 각각 절단하지 않는 경우에는 상기 스트립 검출 수단(15a)이 스트립(203a)으로부터 떨어져서 스트립(203a)을 검출하지 못하므로 상기 펌프 수단(10a)은 동작하지 않고, 자동개폐밸브(32)는 닫친 상태를 유지한다.
그렇지만, 절단기(230)가 스트립(203a)을 절단하기 위하여 스트립(203a)의 폭 방향으로 전진하게 되면, 도 6에 도시된 바와 같이, 절단기(230)의 상,하부 나 이프(232a)(232b)보다 먼저 상기 스트립 검출 수단(15a)이 스트립(203a)을 검출하게 되어 제어부(100)에 전기적인 신호를 송신한다. 따라서, 상기 제어부(100)는 사전에 정해진 시간 후에, 즉 일정시간 후에 상기 펌프 수단(10a)을 동작시키고, 자동개폐밸브(32)를 개방하여 상기 절단기(230)의 상,하부 나이프(232a)(232b)가 스트립(203a)을 절단하고, 동시에 상기 노즐 수단(20a)이 스트립(203a)의 상부 측에 위치하여 오일을 분사시킨다.
이와 같은 경우, 상기 제어부(100)는 유량 제어밸브(34)의 개도를 조절하여 노즐 수단(20a)으로부터 분사되는 오일 량을 최적으로 제어할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 절단기(230)에 의해서 스트립(203a)을 절단하면서 노즐 수단(20a)이 스트립(203a)에 오일을 분사하는 상태로 스트립(203a)의 폭 방향으로 진행한다.
그리고, 절단기(230)의 상,하부 나이프(232a)(232b)가 스트립(203a)을 완전히 통과하고 나면, 이때에는 상기 스트립 검출 수단(15a)도 스트립(203a)을 통과한 상태가 되며, 상기 스트립 검출 수단(15a)이 스트립(203a)을 지나쳐서 검출하지 못하는 순간부터 상기 스트립 검출 수단(15a)은 제어부(100)에 종전과는 다른 신호(스트립 미검출 신호)를 송출하게 되며, 제어부(100)는 이와 같은 신호에 기초하여 사전에 정해진 시간 후에, 즉 일정시간 후에 상기 펌프 수단(10a)을 동작 정지시키고, 자동 개폐밸브(32)를 폐쇄시켜 상기 절단기(230)의 상,하부 나이프(232a)(232b)가 스트립(203a)을 완전히 절단하고, 동시에 상기 노즐 수단(20a)이 오일을 스트립(203a)에 완전히 끝까지 분사시키도록 한다.
이와 같이 하여 본 발명은 절단기(230)에 의해서 스트립(203a)의 절단을 완료하면 노즐 수단(20a)이 스트립(203a)에 오일을 충분히 분사한 상태가 되고, 펌프 수단(10a)은 동작 정지되며, 자동 개폐밸브(32)는 닫치는 상태가 된다.
이와 같은 상태에서 절단기(230)는 최초의 위치로 복귀되며, 이때에는 상기 스트립 검출 수단(15a)이 스트립(203a)을 검출하여도 제어부(100)는 사전에 정해진 프로그램에 의해서 절단기(230)의 후진시에는 더 이상의 오일 분사 동작을 개시하지 않는다.
이와 같은 작동이 후행 스트립(203b)에도 동일하게 이루어진다.
상기와 같이 선,후행 스트립(203a)(203b)에 오일 도포가 완료되면, 이 상태에서 플래쉬 버트 용접기(200)의 이동스탠드(202)가 고정스탠드(201) 측으로 이동하면서 선,후행 스트립(203a)(203b)의 모서리들을 플래쉬 버트 용접하게 된다.
이 과정에서 스트립 상에 도포된 오일은 플래쉬 버트 용접 작업시의 용접 열에 의해서 급격히 연소되면서 동시에 주위의 공기 중의 산소와 스트립 내에 함유된 산소성분들을 동시에 연소시키게 된다. 따라서, 스트립 중에 함유된 합금성분 Si, Mn, Al 계의 원소들은 부족한 산소로 인하여 산화되지 못하고, 산화물(260)로서 형성되지 못한다.
따라서, 본 발명에 의해서 이루어지는 플래쉬 버트 용접부(250)에는 상기 합금성분 Si, Mn, Al 계의 원소들에 의한 산화물(260)이 형성되지 않게 되어 강도의 저하가 초래되지 않는다.
상기와 같이 본 발명에 의하면, 고장력강의 스트립 플래쉬 버트 용접부위에서 산화물의 혼입을 방지하여 용접부위의 강도 개선은 물론, 인장 시에 파단을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
그리고, 본 발명은 별도의 수작업에 의존하지 않고서도 선,후행 스트립의 절단과 동시에 전자동으로 편리하게 오일을 도포함으로써 스트립의 플래쉬 버트 용접부위에서 산화물이 혼입되는 것을 효과적으로 방지하고, 스트립의 용접 품질을 개선하는 효과를 얻는다.
상기에서 본 발명은 특정한 실시 예에 관하여 도시되고 설명되었지만, 이는 단지 예시적으로 본 발명을 설명하기 위하여 기재된 것이며, 본 발명을 이와 같은 특정 구조로 제한하려는 것은 아니다. 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 알 수 있을 것이다. 그렇지만 이러한 수정 및 변형 구조들은 모두 본 발명의 권리범위 내에 포함되는 것 임을 분명하게 밝혀두고자 한다.

Claims (4)

  1. 플래쉬 버트 용접기에 의해서 용접되는 스트립의 용접부위에서 산화물 형성을 방지하기 위하여 스트립에 오일을 도포하는 장치에 있어서,
    오일을 보관하는 저장조;
    상기 저장조로부터 오일을 공급하는 복수의 펌프 수단;
    상기 플래쉬 버트 용접기의 절단기에 장착되어 절단기와 함께 이동하면서 스트립을 검출하는 스트립 검출 수단;
    상기 플래쉬 버트 용접기의 절단기에 장착되어 절단 나이프에 인접한 스트립에 오일을 분사하는 노즐 수단; 및
    상기 펌프 수단과 상기 스트립 검출 수단에 전기적으로 연결되고, 상기 스트립 검출 수단의 검출신호에 의해서 상기 펌프 수단을 구동하여 상기 노즐 수단으로 오일을 사전에 설정된 프로그램에 따라서 공급하는 제어부;를 포함하며,
    상기 스트립 검출 수단은 근접 센서로 이루어지고, 상기 절단기의 보디 또는 새들에 고정되며 상기 스트립의 폭 방향에 대하여 상,하부 나이프보다 전방 측에 배치되는 것임을 특징으로 하는 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 펌프 수단과 상기 노즐 수단의 사이를 연결하는 도관에는 원격으로 개폐가능한 자동개폐 밸브와 유량제어 밸브 등이 구비되어 제어부에 의해서 선택적으로 개폐가 이루어지는 것임을 특징으로 하는 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 펌프 수단, 스트립 검출 수단 및 노즐 수단들은 각각 선,후행 스트립에 대하여 독립적으로 오일을 도포하도록 장착된 것임을 특징으로 하는 고장력강의 용접성 개선을 위한 오일도포장치.
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