KR101262375B1 - 아연 도금강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치 및 가열 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 열간 프레스 성형을 위한 아연도금강판의 가열 장치 및 가열 방법에 관한 것으로서, 일정 길이 및 공간을 가지며, 저부에 설치된 내화 벽돌의 상부에 구비된 가열선에 의해 일정 온도로 가열되는 가열로와, 상기 가열로의 저부에 설치되어 일정 간격으로 배치되는 냉연 강판을 이송시키기 위한 이송 장치와, 상기 가열로의 대략적인 중앙의 위치에 설치되어 상기 가열로를 두 개의 공간을 분할하되, 유동 가능하게 설치되는 칸막이와, 상기 칸막이를 선택적으로 개방시키는 실린더와, 상기 칸막이에 의해 분할된 상기 가열로의 두 개의 구획내의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 이송 장치에 의해 이송되는 냉연 강판을 감지하기 위한 감지센서 및 상기 감지 센서에 의해 감지된 냉연 강판의 원활한 이송을 위하여 상기 칸막이의 개폐를 제어하는 컨트롤러를 포함하여, 2단계를 가열을 수행함으로써 프레서 금형에서 열간성형을 한 후 냉각수에 의한 급속냉각을 하여도 아연도금 강판의 표면에 도금된 아연이 휘발되지 않은 상태에서 프레스 작업이 이루어 지므로 표면이 미려하고 정도가 높은 프레스 경화제품을 생산할 수 있다.

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Description

아연 도금강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치 및 가열 방법{HEATING APPARATUS FOR PREVENTING VOLATILIZATION OF Zn-COATED STEEL SHEET AND HEATING METHOD USING IT}

도 1은 종래 기술에 따른 가열 장치를 도시한 정단면도 및 측단면도;

도 2a 및 도 2b는 종래 기술에 따른 가열 장치를 이용한 아연 도금 강판의 결과 사진;

도 3은 본 발명에 따른 가열 장치를 도시한 정단면도 및 측단면도;

도 4는 본 발명에 따른 실린더와 차단막이 적용되는 가열 장치의 정단면도 및 측단면도;

도 5는 본 발명에 따른 아연 도금 강판의 가열 과정을 도시한 도면; 및

도 6은 본 발명에 따른 가열 장치를 이용한 아연 도금 강판의 결과 사진.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 가열로 2: 내화벽돌

3: 가열선 5: 보온재료

6: 아연도금강판 7: 온도센서

8: 감지센서 9: 차단막

10: 실린더

본 발명은 자동차의 연비 개선의 목적으로 하는 경량화를 위한 자동차 부품중 아연 도금 강판의 생산 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 열간 성형 중 발생하는 강판에 도금된 아연의 휘발을 방지하기 위한 아연 도금강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치 및 가열 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 아연 도금 강판은 강도 대비 가벼운 중량을 가지기 때문에 자동차 차체 등 다양한 장치에 적용되고 있다. 상기 아연 도금 강판은 소정의 냉연도금 소재인 아연도금강판을 고온(900도 이상)으로 가열하여 프레스 금형에서 열간 성형을 한 후 급속냉각을 통하여 고강도의 부품을 생산한다.

도 1은 종래 기술에 따른 가열 장치를 도시한 정단면도 및 측단면도로써, 소정의 가열로 내부에 냉연 도금 강판을 일정 간격으로 이송장치(미도시함)에 의해 일정 속도로 운반하면서 가열하게 된다. 상기 가열로 내부의 온도는 900도를 항상 유지하게 되며, 이는 가열로 저부의 내화 벽돌과 그 상부의 가열선에 의해 가능하게 된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 냉연도금강판(6)을 인입하면 가열로(1)의 내부 온도는 900도 이상으로 셋팅되어 있으므로 냉연도금강판(6)이 인입 되면서 갑자기 가 열되기 시작된다. 도 2a에서 보는 바와 같이 냉연도금 소재를 프레스 경화 작업이 가능한 온도인 900도 이상으로 갑자기 가열하면 부식방지 목적으로 냉연소재의 표면에 도금한 아연이 융점인 420도를 넘어서게 되어 휘발 하게 되고, 이것을 프레스에서 열간성형 하여 제품을 생산할 시 냉각목적으로 투입된 냉각수에 의하여 아연도금 강판(6)의 표면에 녹 발생이 되는 것을 알 수 있고, 도 2b는 도 2a의 표면을 확대하여 본 결과 아연도금 강판(6)의 표면이 미려하지 않아 제품을 재가공 해야하는 등의 문제점이 발생하게 되는 것이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써 본 발명의 목적은 냉연 도금 강판 가열후, 급냉하여 프레스 공정시 아연이 휘발하지 않도록 구성되는 아연 도금강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치 및 가열 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 2단계 가열을 통해 냉연 도금 강판 표면에 피막을 형성키셔 아연의 휘발을 방지할 수 있도록 구성되는 아연 도금강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치 및 가열 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 2단계 가열을 통해 아연 도금 강판의 휘발을 방지함으로써 제품을 재가공하는 등의 추가 비용 소비를 방지하도록 구성되는 아연 도금강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치 및 가열 방법을 제공하는데 있다.

상술한 바와 같은 목적을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 열간 프레스 성형을 위한 아연도금강판의 가열 장치에 있어서, 일정 길이 및 공간을 가지며, 저부에 설치된 내화 벽돌의 상부에 구비된 가열선에 의해 일정 온도로 가열되는 가열로와, 상기 가열로의 저부에 설치되어 일정 간격으로 배치되는 냉연 강판을 이송시키기 위한 이송 장치와, 상기 가열로의 대략적인 중앙의 위치에 설치되어 상기 가열로를 두 개의 공간을 분할하되, 유동 가능하게 설치되는 칸막이와, 상기 칸막이를 선택적으로 개방시키는 실린더와, 상기 칸막이에 의해 분할된 상기 가열로의 두 개의 구획내의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 이송 장치에 의해 이송되는 냉연 강판을 감지하기 위한 감지센서 및 상기 감지 센서에 의해 감지된 냉연 강판의 원활한 이송을 위하여 상기 칸막이의 개폐를 제어하는 컨트롤러를 포함함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상술한 장치를 이용한 냉연 강판의 가열 방법을 제공한다. 따라서, 본 발명은, 상기 칸막이를 작동시켜 상기 가열로를 두 개의 구획으로 분할하는 과정과, 상기 칸막이에 의해 분할된 두 개의 구획을 서로 다른 설정 온도까지 가열하는 과정과, 상기 가열 완료 후, 상기 이송 장치에 의해 일정 간격으로 배치된 냉연 강판을 상기 칸막이 전측까지 이송하여 소정의 온도로 일정 시간 동안 가열하는 과정과, 상기 가열 과정이 끝난 후 상기 칸막이를 개방시켜 두번째 구획으로 1차 가열된 강판을 이송시키는 과정 및 상기 두번째 구획이에서 상기 이송된 강판을 일정 온도 및 일정 시간 동안 가열하여 배출하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 그리고, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 가열 장치를 도시한 정단면도 및 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 실린더와 차단막이 적용되는 가열 장치의 정단면도 및 측단면도이다.

본 발명에 따른 가열 장치는 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 일정 길이 및 공간을 갖는 가열로(1)를 구비한다. 상기 가열로(1)의 저부에는 내화 벽돌(2)이 설치되고 상부에는 보온재료(5)가 설치되어 방화 기능을 수행하며, 그 상부에 소정의 가열선(3)이 가열 수단으로서 설치된다.

미도시되었으나, 상기 가열로(1)의 저부에는 일정 간격으로 배치되는 냉연 강판들을(6) 이송시키기 위한 이송 장치가 설치된다. 상기 이송장치로는 후술될 컨트롤러(미도시 됨)에 의해 제어받는 컨베이어 밸트가 설치될 수 있을 것이다. 그후, 상기 가열로(1)의 내부 적소에는 선택적으로 개폐가 가능한 칸막이(9)가 설치된다. 상기 칸막이(9)는 소정의 실린더(10)에 의해 동작하며, 폐쇄시 상기 가열로(1)를 두 개의 구획으로 분할하게 될 것이다. 더욱이, 상기 칸막이(9) 근처에는 감지 센서(8)를 포함하여, 상기 감지 센서(8)에 의해 이송되는 냉연 강판(6)을 감지할 시, 상기 컨트롤러에 의해 상기 칸막이(9)가 개방될 수 있을 것이다. 상기 감지 센서(8)로는 포토 센서 등 공지의 센서를 사용할 수 있을 것이다.

상기 칸막이(9)에 의해 두 개의 구획으로 분할된 각각의 구획은 서로 다른 온도로 가열되는데 이를 감지하기 위한 온도 센서(7)가 각각 설치될 수 있다. 예를 들어, 상기 칸막이(9)에 의해 분할된 구획 중 첫번째 구획은 약 400도로 가열될 것이며, 두번째 구획은 약 900도로 가열될 수 있을 것이다.

따라서, 상기 컨트롤러는 상기 온도 센서(7)를 이용하여 온도를 감지한 후, 가열로 내부가 적정 온도로 가열되었을 경우 이송 장치를 구동시켜 냉연 강판(6)을 이송시킬 것이며, 가열로(1)의 첫번째 구획에서 적절한 가열 시간을 유지시킨 후에 다시 실린더(10)를 구동시켜 칸막이(9)를 개방시킨 후, 이송 장치에 의해 상기 1차 가열된 냉연 강판(6)은 두번째 구획으로 이송시켜 가열될 수 있는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 아연 도금 강판의 가열 과정을 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 가열 장치를 이용한 아연 도금 강판의 결과 사진이다.

본 발명에 따른 냉연 강판의 가열 방법은 상술한 장치를 이용하여, 상기 칸막이를 작동시켜 상기 가열로를 두 개의 구획으로 분할하는 과정과, 상기 칸막이에 의해 분할된 두 개의 구획을 서로 다른 설정 온도까지 가열하는 과정과, 상기 가열 완료 후, 상기 이송 장치에 의해 일정 간격으로 배치된 냉연 강판을 상기 칸막이 전측까지 이송하여 소정의 온도로 일정 시간 동안 가열하는 과정과, 상기 가열 과정이 끝난 후 상기 칸막이를 개방시켜 두번째 구획으로 1차 가열된 강판을 이송시키는 과정 및 상기 두번째 구획이에서 상기 이송된 강판을 일정 온도 및 일정 시간 동안 가열하여 배출하는 과정을 포함한다.

바람직하게도, 1차 가열 시간은 냉연 강판의 표면에 피막층을 형성시키는 것으로, 적용 강판의 두께에 관계 없이 약 20초동안 400도로 가열하는 것이 바람직하 며, 2차 가열 시간은 냉연 강판의 두께에 따라 비례하는 가열 시간을 갖도록 설정할 수 있을 것이다.

도 6에 도시한 바와 같이 400도로 1차 가열할 경우 도금강판에 산화방지를 위한 피막(Fe3Zn10)(4)이 형성되어 다음, 900도로 가열하여도 산화 방지를 위한 피막의 영향으로 철판 외부에 있는 도금층이 파괴되지 않고 남아 있어 표면이 미려하고 스케일이 없는 열간성형제품을 만들 수 있다. 또한, 도 6의 하부에 있는 사진은 일반 가열장치를 이용하여 도금강판을 900도를 유지하고 있는 가열로에 소재를 넣을 경우의 표면 층 분석과,, 400도로 1차 가열 후 산화피막을 만든 후 다음 작업조건인 900도로 가열하여 얻은 표면을 분석한 결과이며, 이 분석 결과에서 보는 바와 같이 표면의 차이가 심하게 나타남을 알 수 있었다.

분명히, 청구항들의 범위내에 있으면서 이러한 실시예들을 변형할 수 있는 많은 방식들이 있다. 다시 말하면, 이하 청구항들의 범위를 벗어남 없이 본 발명을 실시할 수 있는 많은 다른 방식들이 있을 수 있는 것이다.

본 발명에 의하면, 아연도금강판의 표면에 부식방지 목적으로 도금된 아연이 가열로에서 가열작업에 의한 산화피막이 형성되어 프레스 경화 작업 시 아연이 휘발되는 것을 방지 하여 프레스 경화 제품의 표면의 부식 방지하여 표면이 미려한 제품을 생산 하는 효과가 있다.

Claims (9)

1. 열간 프레스 성형을 위한 아연도금강판의 가열 장치에 있어서,

   일정 길이 및 공간을 가지며, 저부에 설치된 내화 벽돌의 상부에 구비된 가열선에 의해 일정 온도로 가열되는 가열로;

   상기 가열로의 저부에 설치되어 일정 간격으로 배치되는 냉연 강판을 이송시키기 위한 이송 장치;

   상기 가열로의 내부에 설치되어 상기 가열로를 두 개의 공간을 분할하되, 유동 가능하게 설치되는 칸막이;

   상기 칸막이를 선택적으로 개방시키는 실린더;

   상기 칸막이에 의해 분할된 상기 가열로의 두 개의 구획내의 온도를 측정하기 위한 온도 센서;

   상기 이송 장치에 의해 이송되는 냉연 강판을 감지하기 위한 감지센서; 및

   상기 감지 센서에 의해 감지된 냉연 강판의 원활한 이송을 위하여 상기 칸막이의 개폐를 제어하는 컨트롤러를 포함함을 특징으로 하는 아연 도금강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이송 장치는 상기 컨트롤러에 의해 제어받는 컨베이어 밸트임을 특징으 로 하는 아연 도금강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 컨트롤러는 상기 칸막이에 의해 분할된 가열로 내부의 최초 구획은 400도로, 두번째 구획은 900도를 유지하도록 가열함을 특징으로 하는 아연 도금강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치.
4. 일정 가열 공간을 갖는 가열로와, 상기 가열로의 저부에 설치되어 일정 간격으로 배치되는 냉연 강판을 이송시키기 위한 이송 장치와, 상기 가열로의 내부에 설치되어 상기 가열로를 두 개의 공간을 분할하는 칸막이와, 상기 칸막이를 선택적으로 개방시키는 실린더와, 상기 칸막이에 의해 분할된 상기 가열로의 두 개의 구획내의 온도를 측정하기 위한 온도 센서와, 상기 이송 장치에 의해 이송되는 냉연 강판을 감지하기 위한 감지센서 및 상기 감지 센서에 의해 감지된 냉연 강판의 원활한 이송을 위하여 상기 칸막이의 개폐를 제어하는 컨트롤러를 포함하는 아연 도금 강판의 휘발 방지를 위한 가열 장치의 가열 방법에 있어서,

   상기 칸막이를 작동시켜 상기 가열로를 두 개의 구획으로 분할하는 과정;

   상기 칸막이에 의해 분할된 두 개의 구획을 서로 다른 설정 온도까지 가열하는 과정;

   상기 가열 완료 후, 상기 이송 장치에 의해 일정 간격으로 배치된 냉연 강판을 상기 칸막이 전측까지 이송하여 소정의 온도로 일정 시간 동안 가열하는 과정;

   상기 가열 과정이 끝난 후 상기 칸막이를 개방시켜 두번째 구획으로 1차 가열된 강판을 이송시키는 과정; 및

   상기 두번째 구획이에서 상기 이송된 강판을 일정 온도 및 일정 시간 동안 가열하여 배출하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 칸막이에 의해 분할된 첫번째 가열을 위한 구획의 내부 온도는 400도까지 가열함을 특징으로 하는 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 가열로에 적용되는 냉연 강판의 두께에 관계없이 20초 동안 가열하여 표면에 피막을 형성시킴을 특징으로 하는 방법.
7. 제 4항에 있어서,

   상기 칸막이에 의해 분할된 두번째 가열을 위한 구획의 내부 온도는 900도까 지 가열함을 특징으로 하는 방법.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 가열로에 적용되는 1차 가열된 강판의 두번째 구획에서의 유지 시간은 강판의 두께에 비례함을 특징으로 하는 방법.
9. 제 4항에 있어서,

   상기 컨트롤러는 상기 감지 센서에 의해 상기 이송되는 냉연 강판을 감지하여 상기 실린더에 의해 칸막이를 개방시킴을 특징으로 하는 방법.

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