KR101028118B1 - Roll forming device and roll forming method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 회전하는 휠 몰드에서 알루미늄 합금 주편을 연속 주조하면서, 상기 휠 몰드가 냉각되는 휠 몰드 주조부; 상기 알루미늄 합금 주편을 이송시키는 이송부; 이송된 상기 알루미늄 합금 주편을 다시 가열하는 재가열부; 상기 알루미늄 합금 주편을 일정한 두께의 판재로 형성하는 판재형상 부여 압연부; 및 상기 알루미늄 합금 판재의 단면 형상을 변형시켜 각재로 가공하는 롤 포밍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치를 개시한다. 상기와 같은 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법은 연속주조되면서 바로 압연되는 판재를 제공받아 롤 포밍을 하는 일관연속 공정을 구현하여 높은 제품 수율을 확보하고, 에너지 절약 및 공정 비용 절감을 구현한다. The present invention is a wheel mold casting part in which the wheel mold is cooled while continuously casting an aluminum alloy cast in a rotating wheel mold; A transfer unit for transferring the aluminum alloy slab; A reheating unit for heating the transferred aluminum alloy slab again; A plate-shape rolling unit for forming the aluminum alloy slab into a plate having a predetermined thickness; And a roll forming unit which deforms a cross-sectional shape of the aluminum alloy sheet material and processes the cross-sectional shape into a square material. The roll forming apparatus and the roll forming method as described above are provided with a plate that is directly rolled while being continuously cast to implement a continuous process of forming a roll to secure high product yield, and to save energy and reduce process costs.
롤 포밍, 판재형상 부여 압연부, 형상 압연롤, 핀치롤 Roll Forming, Sheet Shape Rolling Part, Shape Rolling Roll, Pinch Roll
Description
본 발명은 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법에 관한 것으로서, 특히 연속 주조된 알루미늄 합금을 연속 다단 압연으로 롤 포밍하는 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to a roll forming apparatus and a roll forming method, and more particularly, to a roll forming apparatus and a roll forming method for roll forming a continuously cast aluminum alloy by continuous multi-stage rolling.
종래의 알루미늄 판재 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법은 다단 롤 포밍과 윤곽 성형을 동시에 실시하여 일정한 폭을 갖는 코일 형태의 알루미늄 판재를 항공기 동체 및 자동차 샤시 등과 같은 복잡한 형상으로 용이하게 성형할 수 있도록 하였다. 이로 인해 비록 복잡한 형상의 제품일지라도, 연속적으로 작업이 이루어져 작업자의 감소로 인한 원가 절감에 기여할 수 있었으며, 롤에 의한 성형으로도 정밀도를 향상시킬 수 있었다.The conventional aluminum sheet roll forming apparatus and roll forming method simultaneously perform multi-stage roll forming and contour forming to easily form a coil-shaped aluminum sheet having a constant width into a complicated shape such as an aircraft body and an automobile chassis. Because of this, even if the product of a complex shape, the work was continuously performed to contribute to the cost savings due to the reduction of the operator, it was possible to improve the precision by forming by the roll.
한국 특허 출원 제10-2004-0044835호 "알루미늄 합금의 곡면성형을 위한 롤벤딩 성형장치 및 그 성형방법"은 일관된 연속 장치에서 소재의 단면과 윤곽을 성형하여 작업수를 줄일 수 있게 하였고, 한국 특허 출원 제10-2005-0113783호 "롤 포밍 장치"는 동일 형상의 성형물을 롤 성형할 때 그 두께와 폭이 상이한 경우 롤 이나 스탠드의 교환없이, 롤의 상하, 좌우치수 조정을 통하여 롤 성형을 할 수 있게 하였다.Korean Patent Application No. 10-2004-0044835 "Roll-Bending Molding Apparatus and Forming Method for Curved Forming of Aluminum Alloy" enables to reduce the number of operations by shaping the cross section and contour of the material in a consistent continuous apparatus. Application No. 10-2005-0113783 "Roll forming apparatus" is to roll forming by adjusting the top and bottom, left and right dimensions of the roll, without changing the roll or stand when the thickness and width of the same shape when the molding is different Made it possible.
그러나, 상기와 같은 종래의 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법은 압연된 알루미늄 합금 판재를 원소재로 사용할 때, 압연재를 만드는 데에 필요한 슬라브 주조 열처리, 열간 및 냉간 압연 등과 같은 복잡하면서 단속적인 공정을 거치게 된다. 이로 인해, 비용이 증가하게 되어, 롤 포밍에 의한 최종 제품의 가격 또한 증가하게 된다는 문제점이 있다.However, the conventional roll forming apparatus and the roll forming method as described above, when using the rolled aluminum alloy sheet material as the raw material, the complex and intermittent processes such as slab casting heat treatment, hot and cold rolling required to make the rolled material, etc. Going through. Due to this, the cost is increased, there is a problem that the price of the final product by the roll forming also increases.
본 발명은 연속 주조되면서 바로 압연되는 판재를 제공받아 롤 포밍을 가능하게 하는 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법을 제공하고자 한다. An object of the present invention is to provide a roll forming apparatus and a roll forming method, which are provided with a plate that is directly rolled while being continuously cast to enable roll forming.
아울러, 본 발명은 원소재로부터 최종제품까지의 높은 제품 수율을 확보할 수 있는 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법을 제공하고자 한다.In addition, the present invention is to provide a roll forming apparatus and a roll forming method that can ensure a high product yield from the raw material to the final product.
또한, 본 발명은 용해, 주조로부터 시작된 일관연속공정으로 인해 에너지를 절약하고 공정 비용을 절감하는 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법을 제공하고자 한다.It is another object of the present invention to provide a roll forming apparatus and a roll forming method that save energy and reduce process costs due to a continuous process started from melting and casting.
본 발명은 회전하는 휠 몰드에서 알루미늄 합금 주편을 연속 주조하면서, 상기 휠 몰드가 냉각되는 휠 몰드 주조부; 상기 알루미늄 합금 주편을 이송시키는 이송부; 이송된 상기 알루미늄 합금 주편을 다시 가열하는 재가열부; 상기 알루미늄 합금 주편을 일정한 두께의 판재로 형성하는 판재형상 부여 압연부; 및 상기 알루미늄 합금 판재의 단면 형상을 변형시켜 각재로 가공하는 롤 포밍부를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치를 개시한다.The present invention is a wheel mold casting part in which the wheel mold is cooled while continuously casting an aluminum alloy cast in a rotating wheel mold; A transfer unit for transferring the aluminum alloy slab; A reheating unit for heating the transferred aluminum alloy slab again; A plate-shape rolling unit for forming the aluminum alloy slab into a plate having a predetermined thickness; And a roll forming unit which deforms a cross-sectional shape of the aluminum alloy sheet material and processes the cross-sectional shape into a square material.
아울러, 상기 롤 포밍부는, 상기 알루미늄 합금 판재의 단면 및 체적을 조절하여 단면 형상을 변형시키는 형상 압연롤; 상기 형상 압연롤에 의해 변형된 단면 형상으로 상기 알루미늄 합금 판재를 알루미늄 합금 각재로 형성하는 원형 압연롤; 상기 알루미늄 합금 각재의 표면을 제어하여 곡률 오차를 줄이는 표면 제어 롤; 및 상기 알루미늄 합금 각재의 이송 속도를 제어하여 상기 알루미늄 합금 각재를 적재 시키는 핀치롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치를 개시한다.In addition, the roll forming unit, the shape rolling roll for modifying the cross-sectional shape by adjusting the cross-section and volume of the aluminum alloy sheet material; A circular rolling roll for forming the aluminum alloy sheet material into an aluminum alloy square member in a cross-sectional shape deformed by the shape rolling roll; A surface control roll controlling a surface of the aluminum alloy shell to reduce a curvature error; And it discloses a roll forming apparatus comprising a pinch roll for loading the aluminum alloy shell by controlling the feed rate of the aluminum alloy shell.
또한, 상기 원형 압연롤 및 상기 핀치롤은 감속기를 더 포함하되, 상기 감속기는 상기 알루미늄 합금 각재의 압연 속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치를 개시한다.In addition, the circular rolling roll and the pinch roll further includes a reducer, the reducer discloses a roll forming apparatus, characterized in that for controlling the rolling speed of the aluminum alloy.
또한, 상기 판재형상 부여 압연부는 3개 내지 4개의 압연롤을 연속적으로 배열시켜, 상기 알루미늄 합금 판재의 두께를 점차적으로 감소시키는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치를 개시한다.In addition, the sheet-shape rolling unit discloses a roll forming apparatus, characterized in that by arranging three to four rolling rolls in succession, gradually reducing the thickness of the aluminum alloy sheet material.
또한, 상기 알루미늄 합금 주편은 5000 계열인 경우 상기 재가열부에 의해 약 400도까지 가열될 수 있으며, 6000 계열인 경우 상기 재가열부에 의해 약 450 내지 500도까지 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 장치를 개시한다.In addition, the aluminum alloy slab may be heated up to about 400 degrees by the reheater in case of 5000 series, and may be heated to about 450 to 500 degrees by the reheater in case of 6000 series. Start the device.
본 발명은 롤 포밍 방법에 있어서, 알루미늄 합금 주편이 회전하는 휠 몰드에서 연속 주조되면서, 상기 휠 몰드가 냉각되는 단계; 상기 알루미늄 합금 주편이 이송되고 다시 가열되는 단계; 가열된 상기 알루미늄 합금 주편이 판재형상 부여 압연부에 의해 일정한 두께의 판재로 형성되는 단계; 형상 압연롤에 의해 상기 알루미늄 합금 판재의 단면 형상이 변형되는 단계; 원형 압연롤에 의해 상기 알루미늄 합금 판재가 변형된 단면 형상의 각재로 형성되는 단계; 상기 알루미늄 합금 각재의 표면이 제어되어 곡률 오차를 줄이는 단계; 및 형성된 상기 알루미늄 합금 각재가 핀치롤에 의해 이송 속도가 감소되어 적재되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤 포밍 방법을 개시한다.The present invention provides a roll forming method, comprising: continuously casting an aluminum alloy slab in a rotating wheel mold, and cooling the wheel mold; The aluminum alloy slab is transferred and heated again; Forming the heated aluminum alloy slab into a plate having a predetermined thickness by a plate shape-providing rolling unit; Deforming the cross-sectional shape of the aluminum alloy sheet by a shape rolling roll; Forming an aluminum alloy sheet by a circular rolling roll into a rectangular shaped cross section; Controlling the surface of the aluminum alloy shell to reduce a curvature error; And it discloses a roll forming method, characterized in that the aluminum alloy formed by the pinch roll is reduced by the feed rate is loaded.
본 발명에 따른 롤 포밍 장치 및 롤 포밍 방법은 휠 몰드 주조부, 이송부, 재가열부, 판재형상 부여 압연부 및 롤 포밍부를 포함하며 알루미늄 합금 주편을 연속주조한 다음 바로 판재를 압연하고 변형된 단면 형상을 갖는 각재를 형성할 수 있다. 이러한 일관 연속 공정이 이루어져 높은 제품 수율을 획득할 수 있으며, 에너지 절약 및 공정 비용 절감을 구현하여 최종 제품의 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있다. The roll forming apparatus and the roll forming method according to the present invention include a wheel mold casting part, a conveying part, a reheating part, a sheet shape applying rolling part, and a roll forming part, and after continuously casting an aluminum alloy slab, the plate is immediately rolled and the deformed cross-sectional shape. It is possible to form a shell having a. This consistent, continuous process results in high product yields and energy savings and process cost savings to improve the price competitiveness of the final product.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 발명에 따른 롤 포밍 장치(100)에서 휠 몰드 주조부(101), 이송부(102), 재가열부(103) 및 판재형상 부여 압연부(104)를 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1의 판재 형상 부여 압연부(104)에 이어서 배열되는 롤 포밍부(105)를 나타내는 도면이다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 롤 포밍 장치(100)는 휠 몰드 주조부(101), 이송부(102), 재가열부(103), 판재형상 부여 압연부(104) 및 롤 포밍부(105)를 포함한다.FIG. 1 is a view illustrating a wheel
휠 몰드 주조부(101)는 알루미늄 합금 주편을 연속 주조한다. 구체적으로 상기 알루미늄 합금 주편의 연속 주조는 회전하는 휠 몰드에서 이루어진다. 이때, 상기 휠 몰드는 냉각수에 의해 냉각된다. 이로 인해, 중/고강도를 갖는 상기 알루미 늄 합금 주편이 주조된다.The wheel mold casting
이송부(102)는 연속 주조된 상기 알루미늄 합금 주편을 롤 포밍 장치(100) 내에서 이송시키는 데 사용된다. The conveying
재가열부(103)는 상기 알루미늄 합금 주편을 다시 가열한다. 이때, 상기 알루미늄 합금 주편은 최적의 압연온도로 재가열된다. 한편, 알루미늄 합금은 그 종류에 따라 상이한 최적의 압연온도를 갖는다. 예를 들어, 5000 계열의 알루미늄 합금은 약 400도이고, 6000 계열의 알루미늄 합금은 약 450도 내지 500도이다. 이로 인해, 재가열부(103)는 5000 계열의 알루미늄 합금 주편을 약 400도까지, 6000 계열의 알루미늄 합금 주편을 약 450도 내지 500도까지 재가열할 수 있도록 설계된다. 재가열부(103)에 의해 다시 가열된 상기 알루미늄 합금 주편은 용이하게 압연될 수 있다. The
판재형상 부여 압연부(104)는 상기 알루미늄 합금 주편을 일정한 두께의 판재로 형성한다. 상기 알루미늄 합금 주편은 2단으로 구성된 압연롤을 통과하여 단면이 줄어듬으로써 판재로 형성된다. 한편 상기 알루미늄 합금 판재가 단번에 획득하고자 하는 두께에 이르게 되면, 상기 알루미늄 합금 판재는 파단될 수 있다. 따라서, 판재형상 부여 압연부(104)는 2단으로 구성된 압연롤이 3개 내지 4개로 연속적으로 배열된 형태로서, 상기 알루미늄 합금 판재의 두께를 점차적으로 감소시킨다. 일반적으로, 판재형상 부여 압연부(104)를 통해 상기 알루미늄 합금 판재는 약 0.5㎜의 두께로 압연된다.The plate shape-providing
롤 포밍부(105)는 판재형상 부여 압연부(104)에 이어서 배열되어, 상기 알루 미늄 합금 판재를 각재로 가공하는 데에 사용되고, 상기 알루미늄 합금 판재의 단면 형상을 변형시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 롤 포밍부(105)는 형상 압연롤(151), 원형 압연롤(153), 표면 제어롤(155), 핀치롤(157) 및 감속기(158, 159)를 포함한다. 아울러, 상기 알루미늄 합금 판재는 롤 포밍부(105)에 의해 획득하고자 하는 단면 형상에 근접한 단면 형상을 갖는 상기 알루미늄 합금 각재로 가공된다. The
형상 압연롤(151)은 판재형상 부여 압연부(104)를 통해 형성된 상기 알루미늄 합금 판재의 단면 및 체적을 조절하여 단면 형상을 변형시킨다. 이때, 형상 압연롤(151)은 변형시키고자 하는 단면 형상을 갖는 압연롤이다. 상기 알루미늄 합금 판재는 형상 압연롤(151)을 통하여 "U"자, "C"자 및 "H"자 등과 같은 단면 형상으로 변형된다.The
원형 압연롤(153)은 형상 압연롤(151)에 의해 변형된 단면 형상으로 상기 알루미늄 합금 판재를 알루미늄 합금 각재로 형성한다. 따라서, 상기 알루미늄 합금 각재는 예를 들어 "U"자, "C"자 및 "H"자 등과 같은 단면 형상으로 형성된다. The
표면 제어롤(155)은 상기 알루미늄 합금 각재의 표면을 제어한다. 즉, 원형 압연롤(153)에 의해 형성된 상기 알루미늄 합금 각재의 표면은 고르지 않기에 표면 제어롤(155)에 의해 고르게 되는 것이다. 아울러, 상기 알루미늄 합금 각재의 표면의 곡률 오차도 줄어들게 된다.The
핀치롤(157)은 획득하고자 하는 변형된 단면 형상을 갖는 상기 알루미늄 합금 각재를 적재시키는 데에 사용된다. 핀치롤(157)은 모터의 구동력을 제공받아 상 기 알루미늄 합금 각재의 이송을 제어하는 데, 구체적으로 상기 알루미늄 합금 각재의 이송 속도를 감소시켜 상기 알루미늄 합금 각재를 롤 포밍 장치(100)의 단부로 이송시켜 적재한다.
감속기(158, 159)는 각각 원형 압연롤(153) 및 핀치롤(157)과 조합하여 상기 알루미늄 합금 각재의 압연 속도를 제어한다. The
도 3은 본 발명에 따른 롤 포밍 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 롤 포밍 방법은 7단계를 거쳐 이루어진다. 한편, 롤 포밍 방법에서 사용되는 구성요소는 도 1 및 도 2의 롤 포밍 장치(100)의 구성요소의 도면 번호를 사용한다. 3 is a flowchart illustrating a roll forming method according to the present invention. As shown in FIG. 3, the roll forming method of the present invention is performed through seven steps. In the meantime, the components used in the roll forming method use the reference numerals of the components of the
우선, 알루미늄 합금 주편의 연속 주조 단계(S1)가 이루어진다. S1 단계에서 알루미늄 합금 주편은 회전하는 휠 몰드에서 연속주조되는 데, 상기 휠 몰드는 냉각수에 의해 냉각된다. First, the continuous casting step S1 of the aluminum alloy cast is made. In step S1, the aluminum alloy cast is continuously cast in a rotating wheel mold, which is cooled by coolant.
S1 단계에 이어서 알루미늄 합금 주편의 이송 및 재가열 단계(S2)가 이루어진다. S2 단계에서 연속주조된 상기 알루미늄 합금 주편은 이송되고 다시 가열된다. 이때, 상기 알루미늄 합금 주편의 가열온도는 최적의 압연온도까지 가열이 이루어진다. Subsequent to step S1, a step of transferring and reheating the aluminum alloy slab (S2) is performed. The aluminum alloy slab continuously cast in step S2 is transferred and heated again. At this time, the heating temperature of the aluminum alloy cast is heated to the optimal rolling temperature.
S2 단계에 이어서 알루미늄 합금 주편의 판재형상 부여 압연부(104)에 의한 판재로의 형성 단계(S3)가 이루어진다. 상기 알루미늄 합금 주편은 판재형상 부여 압연부(104)를 통하여 3회 내지 4회에 거쳐 판재로 형성되는 과정이 이루어지면서, 순차적으로 그 두께가 감소된다.Subsequent to step S2, the step S3 of forming the plate into the plate member by the plate shape-providing
S3 단계에 이어서 형상 압연롤(151)에 의한 알루미늄 합금 판재의 단면 형상 변형 단계(S4)가 이루어진다. S4 단계에서 상기 알루미늄 합금 판재는 예를 들어 "U"자, "C"자 및 "H"자 등과 같은 단면 형상으로 변형된다. Subsequent to the step S3, the cross-sectional shape deformation step S4 of the aluminum alloy sheet material by the
S4 단계에 이어서 원형 압연롤(153)에 의한 알루미늄 합금 판재의 변형된 단면 형상을 갖는 각재로의 형성 단계(S5)가 이루어진다. S5 단계에서 변형된 형상, 예를 들어 "U"자, "C"자 및 "H"자 등과 같은 단면 형상을 갖는 상기 알루미늄 합금 각재가 형성된다. 아울러, 원형 압연롤(153)은 상기 알루미늄 합금 각재의 이송속도를 제어하는 감속기(159)와 함께 조합하여 안정된 속도로 상기 알루미늄 합금 각재를 형성한다. Subsequently to step S4, a step S5 of forming an aluminum alloy sheet having a modified cross-sectional shape of the aluminum alloy sheet by the
S5 단계에 이어서 표면 제어롤(155)에 의한 알루미늄 합금 각재의 곡률 오차 감소 단계(S6)가 이루어진다. S6 단계에서 상기 알루미늄 합금 각재의 표면이 고르게 된다. Subsequent to step S5, the curvature error reduction step S6 of the aluminum alloy square material by the
S6 단계에 이어서 알루미늄 합금 각재의 핀치롤(157)에 의한 이송 속도 감소 및 적재 단계(S7)가 이루어진다. S7 단계에서 형성된 상기 알루미늄 합금 각재는 핀치롤(157)을 사용하여 적재된다. 이때, 핀치롤(157)은 감속기(159)와 조합하여 이를 구현한다. Subsequent to step S6, the feed rate reduction and loading step (S7) by the
이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.While the present invention has been described in connection with certain exemplary embodiments, it will be understood by those skilled in the art that various changes may be made without departing from the scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롤 포밍 장치에서 휠 몰드 주조부, 이송부, 재가열부 및 판재형상 부여 압연부를 나타내는 도면이다.1 is a view showing a wheel mold casting part, a conveying part, a reheating part and a sheet shape imparting rolling part in a roll forming apparatus according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 도 2는 도 1의 롤 포밍 장치의 판재 형상 부여 압연부에 이어서 배열되는 롤 포밍부를 나타내는 도면이다.It is a figure which shows the roll forming part arrange | positioned following the plate-shaped provision rolling part of the roll forming apparatus of FIG.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 롤 포밍 방법을 나타내는 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a roll forming method according to a preferred embodiment of the present invention.
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