KR101524354B1 - 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속소재의 부분별 강도가 서로 다르게 열처리할 수 있게 하는 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법에 관한 것으로서, 압연롤 장치를 지난 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 1 부분을 열처리할 수 있는 제 1 열처리부; 및 상기 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 2 부분을 열처리할 수 있는 제 2 열처리부;를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금속소재의 부분별 강도가 서로 다르게 열처리할 수 있게 하는 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법에 관한 것이다.
최근에는 자동차용 차체 구조 부품으로 사용되기 위한 강판을 핫스탬핑 공정(roll leaf hot stamping process)에 의해 일정 크기 이상의 인장 강도를 가지도록 함으로써, 차체의 경량화 및 충돌 안정성을 확보하는 추세이다.
이와 같은 핫스탬핑 부품을 제조하기 위해서는 핫스탬핑용 소재를 섭씨 900도 이상 가열하여 핫스탬핑 금형에 장입한 후, 성형과 동시에 냉각을 수행함으로써 부품이 일정 크기 이상, 예컨대 1,500MPa 이상의 인장 강도를 가지도록 한다. 이외에도, TWB(Tailor Welded Blank), 국부연화(블랭크 차등 가열법, 금형 가열법 등) 등의 가공법이 사용될 수 있다.
이와 같은 핫스탬핑용 공정 등에 사용되기 위한 블랭크의 제조에 사용되는 스트립은 압연 공정을 거쳐 제조하게 된다.
그러나 종래의 압연 공정을 수행하는 압연롤 장치는 스트립이 전체 부분에
대해서 1종의 두께만을 가지도록 함으로써, 일반적인 프레스용 부품에서와 마찬가지로 추가적인 강도 보완이 필요한 부위에 별도의 보강재를 사용하게 되고, 이러한 스트립을 핫스탬용 블랭크로 사용하고자 하는 경우 필요한 부품의 제작에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점을 가지고 있었다.
이와 같은 문제점은 핫스탬핑용 블랭크에만 한정되는 것은 아니며, 압연 공정을 마침으로써 부분별 보강을 필요로 하는 스트립이나 코일 등을 이용한 부품의 제조에 모두 적용된다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 압연 공정에 의해 부분적으로 두께 및 강도를 달리하는 금속소재의 제조를 가능하도록 함으로써 부분적으로 보강된 핫스탬핑용 블랭크를 얻을 수 있도록 하고, 이를 이용한 차체의 경량화 및 충돌특성 최적화를 획득할 수 있도록 하며, 핫스탬핑용 블랭크 외에도 다양한 소재나 부품 제조 분야에 부분적으로 두께나 강도를 달리하는 금속소재를 제공할 수 있도록 이종 열처리를 가능하게 하는 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로서, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것을 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치는, 열처리 장치에 있어서, 압연롤 장치를 지난 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 1 부분을 열처리할 수 있는 제 1 열처리부; 및 상기 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 2 부분을 열처리할 수 있는 제 2 열처리부;를 포함하고, 상기 금속소재의 제 1 부분과 제 2 부분이 이종 강도를 갖도록 상기 제 1 열처리부와 상기 제 2 열처리부는 열처리 조건이 서로 다른 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따른 열처리 장치는, 상기 제 1 열처리부와 상기 제 2 열처리부의 열교환을 차단할 수 있도록 상기 제 1 열처리부와 상기 제 2 열처리부 사이에 설치되는 열차단 장치;를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 열차단 장치는, 적어도 차단벽, 차단막, 차단커튼, 에어커튼, 수막커튼 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 열처리부 및 상기 제 2 열처리부는, 상기 금속소재가 이동하는 경로의 상측에 설치되고, 상기 금속소재는 상기 경로의 하측에 설치되는 이송롤에 의해 이송되는 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 금속소재는 이종 두께를 갖는 TRB(tailor rolled blank) 부재이고, 상기 제 1 열처리부와 상기 제 2 열처리부는 상기 이종 두께를 갖는 TRB 부재의 서로 다른 두께를 갖는 부분을 열처리 하도록 배치되고 열처리 온도 또는 열처리 시간이 서로 다른 것일 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 1 열처리부는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 1 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부; 및 상기 1차 열처리부에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 N 온도로 N차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 N차 열처리부;를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상에 따르면, 상기 제 2 열처리부는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 2 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부; 및 상기 1차 열처리부에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 M 온도로 M차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 M차 열처리부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 압연 시스템은, 압연 시스템에 있어서, 금속소재를 이송할 수 있는 이송장치; 상기 금속소재를 압연 성형할 수 있는 압연롤 장치; 및 압연 성형된 금속소재를 열처리할 수 있는 열처리 장치;를 포함하고, 상기 압연롤 장치는, 상기 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 1 부분을 압연 성형하는 제 1 압연롤; 및 상기 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 2 부분의 두께가 상기 제 1 부분의 두께와 달라지도록 상기 금속소재의 제 2 부분을 압연 성형하는 제 2 압연롤;을 포함하며, 상기 열처리 장치는, 상기 압연롤 장치를 지난 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 상기 제 1 부분을 열처리할 수 있는 제 1 열처리부; 및 상기 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 상기 제 2 부분을 열처리할 수 있는 제 2 열처리부;를 포함할 수 있다.
한편, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 사상에 따른 이종 강도 부품을 제조하기 위한 열처리 방법은, 열처리 방법에 있어서, 압연롤 장치를 지난 금속소재가 이동하는 경로에 상기 금속소재의 제 1 부분을 열처리할 수 있는 제 1 열처리부와 상기 금속소재의 제 2 부분을 열처리할 수 있는 제 2 열처리부를 설치하는 단계; 및 상기 금속소재의 제 1 부분과 제 2 부분이 이종 강도를 갖도록 상기 제 1 열처리부와 제 2 열처리부를 이용하여 상기 금속소재의 제 1 부분과 제 2 부분의 열처리 온도 또는 열처리 시간이 서로 다르게 열처리하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법에 의하면, 압연 공정에 의해 부분적으로 강도를 달리하는 금속소재의 제조를 가능하도록 함으로써 부분적으로 보강된 핫스탬핑용 블랭크를 얻을 수 있도록 하고, 이를 이용한 차체의 경량화 및 충돌 특성 최적화를 획득할 수 있도록 하며, 핫스탬핑용 블랭크 외에도 다양한 소재나 부품 제조 분야에 부분적으로 두께나 강도를 달리하는 금속소재를 제공할 수 있다. 또한 이러한 효과에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 열처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 열처리 장치의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 또 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 열처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 열처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 압연 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 열처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 도 1의 열처리 장치의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 도 2의 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 4는 도 2의 또 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 열처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 열처리 장치를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 압연 시스템을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 열처리 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서, 막, 영역 또는 기판과 같은 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 상기 하나의 구성요소가 직접적으로 다른 구성요소 "상에", "연결되어", "적층되어" 또는 "커플링되어" 접촉하거나, 그 사이에 개재되는 또 다른 구성요소들이 존재할 수 있다고 해석될 수 있다. 반면에, 하나의 구성요소가 다른 구성요소 "직접적으로 상에", "직접 연결되어", 또는 "직접 커플링되어" 위치한다고 언급할 때는, 그 사이에 개재되는 다른 구성요소들이 존재하지 않는다고 해석된다. 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
또한, "상의" 또는 "위의" 및 "하의" 또는 "아래의"와 같은 상대적인 용어들은 도면들에서 도해되는 것처럼 다른 요소들에 대한 어떤 요소들의 관계를 기술하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 상대적 용어들은 도면들에서 묘사되는 방향에 추가하여 소자의 다른 방향들을 포함하는 것을 의도한다고 이해될 수 있다. 예를 들어, 도면들에서 소자가 뒤집어 진다면(turned over), 다른 요소들의 상부의 면 상에 존재하는 것으로 묘사되는 요소들은 상기 다른 요소들의 하부의 면 상에 방향을 가지게 된다. 그러므로, 예로써 든 "상의"라는 용어는, 도면의 특정한 방향에 의존하여 "하의" 및 "상의" 방향 모두를 포함할 수 있다. 소자가 다른 방향으로 향한다면(다른 방향에 대하여 90도 회전), 본 명세서에 사용되는 상대적인 설명들은 이에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 열처리 장치(200)를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
먼저, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치(200)는, 크게 제 1 열처리부(210) 및 제 2 열처리부(220)를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 열처리부(210)는, 후술될 압연롤 장치(100)를 지난 금속소재(1)가 이동하는 경로에 설치되어 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)을 열처리할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)을 열처리할 수 있도록 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)이 지나가는 경로의 상방에 설치될 수 있다.
또한, 예를 들어서, 상기 제 1 열처리부(210)는, 히팅(heating)이나 쿨링(cooling)의 온도 및 시간을 조절하여 강을 연하게 하거나, 내부 응력을 제거하거나 구상화 풀림 등 기계적 성질을 개선하는 풀림(annealing) 열처리를 할 수 있다.
또는, 예컨데, 상기 제 1 열처리부(210)는, 강을 정상적인 상태 또는 표준 상태로 만드는 불림(normalizing) 열처리를 할 수 있다.
또는, 예컨데, 상기 제 1 열처리부(210)는, 강의 경도를 증가시켜서 내마모성을 향상시키는 담금질(quenching) 열처리를 할 수 있다.
또는, 예컨데, 상기 제 1 열처리부(210)는, 강의 조직을 사용 목적에 알맞게 재형성시키는 뜨임(tempering) 열처리를 할 수 있다.
여기서, 상기 제 1 열처리부(210)에서 수행할 수 있는 풀림, 불림, 담금질, 뜨임 등의 열처리 과정은, 사용 목적이나 금속소재의 특성이나 규격이나 작업 환경 등에 맞추어 열처리의 온도 및 시간이 미리 결정되어 수행되거나, 별도의 프로그램에 의해 상기 제 1 열처리부(210)에 열처리 온도 및 시간을 제어하는 제어신호를 인가할 수 있는 제어부를 설치하여 실시간으로 가변 수행될 수 있다.
또한, 이를 위하여, 상기 제 1 열처리부(210) 내부에는 다양한 형태 및 종류의 히터 또는 쿨러가 설치될 수 있고, 이러한 히터나 쿨러의 작동 원리나 구성 등에 대한 기술적 사상은 이미 널리 공지된 것으로서, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 열처리부(220)는, 예컨데, 상기 금속소재(1)가 이동하는 경로에 상기 제 1 열처리부(210)와 좌우로 나란히 설치될 수 있다. 더욱 구체적으로는, 상기 금속소재(1)의 제 2 부분(1b)을 열처리할 수 있도록 상기 금속소재(1)의 제 2 부분(1b)이 지나가는 경로의 상방에 설치될 수 있다.
여기서, 상기 금속소재(1)는, 예를 들어서, 상기 제 1 부분(1a)과, 상기 제 2 부분(1b) 및 이들 사이에 형성되는 천이부분(1c)를 포함할 수 있다.
여기서, 예를 들어서, 상기 금속소재(1)의 제 2 부분(1b)의 두께(T2)가 상기 제 1 부분(1a)의 두께(T1)와 서로 다르고, 상기 천이부분(1c)은 제 1 부분(1a)의 두께(T1)에서부터 제 2 부분(1b)의 두께(T2)까지 그 두께가 점차적으로 변화되는 부분일 수 있다. 예를 들어, 금속소재(1)는 이종 두께를 갖는 TRB(tailor rolled blank) 부재이고, 제 1 열처리부(210)와 상기 제 2 열처리부(220)는 이종 두께를 갖는 TRB 부재의 서로 다른 두께를 갖는 부분을 열처리 하도록 배치되고 열처리 온도 또는 열처리 시간이 서로 다르도록 조절될 수 있다.
이러한, 상기 금속소재(1)는, 스트립(strip)뿐만 아니라, 코일(coil)을 비롯하여 다양한 금속재질의 소재가 포함될 수 있으며, 더욱 구체적으로는, 핫스탬핑용 블랭크로 사용되기 위한 소재일 수 있다.
또한, 예를 들어서, 상기 제 2 열처리부(220)는, 히팅(heating)이나 쿨링(cooling)의 온도 및 시간을 조절하여 강을 연하게 하거나, 내부 응력을 제거하거나 구상화 풀림 등 기계적 성질을 개선하는 풀림(annealing) 열처리를 할 수 있다.
또는, 예컨데, 상기 제 2 열처리부(220)는, 강을 정상적인 상태 또는 표준 상태로 만드는 불림(normalizing) 열처리를 할 수 있다.
또는, 예컨데, 상기 제 2 열처리부(220)는, 강의 경도를 증가시켜서 내마모성을 향상시키는 담금질(quenching) 열처리를 할 수 있다.
또는, 예컨데, 상기 제 2 열처리부(220)는, 강의 조직을 사용 목적에 알맞게 재형성시키는 뜨임(tempering) 열처리를 할 수 있다.
여기서, 상기 제 2 열처리부(220)에서 수행할 수 있는 풀림, 불림, 담금질, 뜨임 등의 열처리 과정은, 사용 목적이나 금속소재의 특성이나 규격이나 작업 환경 등에 맞추어 열처리의 온도 및 시간이 미리 결정되어 수행되거나, 별도의 프로그램에 의해 상기 제 2 열처리부(220)에 열처리 온도 및 시간을 제어하는 제어신호를 인가할 수 있는 제어부를 설치하여 실시간으로 가변 수행될 수 있다.
또한, 이를 위하여, 상기 제 2 열처리부(220) 내부에는 다양한 형태 및 종류의 히터 또는 쿨러가 설치될 수 있고, 이러한 히터나 쿨러의 작동 원리나 구성 등에 대한 기술적 사상은 이미 널리 공지된 것으로서, 여기서 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 제 2 열처리부(220)의 열처리 온도 또는 열처리 시간은, 상기 제 1 열처리부(210)의 열처리 온도 또는 열처리 시간과 서로 상이할 수 있다.
즉, 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)과 제 2 부분(1b)이 이종 강도를 갖도록 상기 제 1 열처리부(210)와 상기 제 2 열처리부(220)는 열처리 온도 또는 열처리 시간이 서로 다를 수 있다.
예컨데, 상기 제 1 열처리부(210)와 상기 제 2 열처리부(220)의 설정 온도를 다르게 하거나, 상기 제 1 열처리부(210)와 상기 제 2 열처리부(220)의 열처리 가동 시간을 다르게 할 수 있다.
따라서, 예컨데, 상기 금속소재(1)의 상기 제 1 부분(1a)은, 상기 제 1 열처리부(210)에 의해서 풀림 열처리 과정을 거쳐서 강도가 연하게 가공될 수 있고, 상기 금속소재(1)의 상기 제 2 부분(1b)은, 상기 제 2 열처리부(220)에 의해서 담금질 열처리에 이어서 뜨임 열처리 과정을 거치면서 강도가 상기 제 1 부분(1a) 보다 강해지고, 견고해질 수 있다. 여기서, 상기 제 1 열처리부(210) 및 상기 제 2 열처리부(220)는, 각각의 열처리부들을 독립적으로 제어할 수 있는 제어부의 제어신호를 서로 달리하여 서로 다른 열처리 가공이 이루어질 수 있으나, 필요에 따라서는 제어부의 제어신호를 동일하게 하여 서로 동일한 열처리 가공이 이루어지는 것도 가능하다. 즉, 이종 두께의 이종 강도를 갖도록 상기 금속소재(1)를 가공하다가 이종 두께의 동일 강도, 또는 동일 두께의 동일 강도를 갖는 금속소재를 생산할 필요가 있는 경우에는 이종 두께의 동일 강도를 갖도록 상기 제 1 열처리부(210) 및 상기 제 2 열처리부(220)가 서로 동일한 열처리 가공을 하게 하는 것도 가능하다.
이러한 이종 두께의 이종 강도를 갖는 상기 금속소재(1)는 공정 라인을 따라 대량으로 저렴하게 생산할 수 있어서, 별도의 용접 공정이나 별도의 강도 보강 공정을 거치지 않더라도 부분별 강도를 달리하는 일체형 차량용 강판 등으로 매우 유용하게 활용될 수 있다.
이외에도, 상기 금속소재(1)는, 제 1 부분(1a)과, 제 2 부분(1b) 외에 제 3 부분, 제 4 부분 등 두께들이 서로 다른 복수개의 부분들을 더 포함할 수 있고, 본 발명의 사상에 따른 열처리 장치(200) 역시, 상기 제 1 열처리부(210) 및 상기 제 2 열처리부(220) 이외에도, 제 3 열처리부, 제 4 열처리부 등 서로 다른 열처리들을 수행할 수 있는 열처리부들이 설치될 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 열처리 장치(200)는, 상기 제 1 열처리부(210)와 상기 제 2 열처리부(220)의 열교환을 차단할 수 있도록 상기 제 1 열처리부(210)와 상기 제 2 열처리부(220) 사이에 설치되는 열차단 장치(230)를 더 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 열처리 장치(200)의 단면을 개략적으로 나타내는 단면도이고, 도 3은 도 2의 다른 일례를 나타내는 단면도이고, 도 4는 도 2의 또 다른 일례를 나타내는 단면도이다.
이러한 상기 열차단 장치(230)는, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 예컨데, 상기 제 1 열처리부(210)와 상기 제 2 열처리부(220)의 열적 교류를 차단할 수 있는 다양한 장치들이 설치될 수 있다.
즉, 예를 들어서, 상기 열차단 장치(230)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 경질의 고정적인 차단벽(231)이 적용될 수 있다. 따라서, 상기 차단벽(231)이 상기 제 1 열처리부(210)과 상기 제 2 열처리부(220) 사이의 열교환, 즉 대류나, 복사나, 전도 등의 열교환을 견고한 구조체로 차단하여 서로 간의 열적 독립성을 유지시킬 수 있다.
이외에도, 상기 열차단 장치(230)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 연질의 플랙서블한 차단막(232)이나 차단커튼 등이 적용될 수 있다. 따라서, 상기 차단벽(232)이 상기 제 1 열처리부(210)과 상기 제 2 열처리부(220) 사이의 열교환, 즉 대류나, 복사나, 전도 등의 열교환을 유연한 재질의 유연체로 보다 더 치밀하게 차단하여 서로 간의 열적 독립성을 유지시킬 수 있다.
또한, 이외에도, 상기 열차단 장치(230)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 에어커튼(233)이나, 기타 물의 흐름을 이용하는 수막커튼 등이 적용될 수 있다. 따라서, 상기 에어커튼(233)이 상기 제 1 열처리부(210)과 상기 제 2 열처리부(220) 사이의 열교환, 즉 주로 대류나, 전도 등의 열교환을 별도의 구조물이 없이도 차단하여 상기 금속소재(1)의 이동의 자유도를 증대시키면서 동시에 서로 간의 열적 독립성을 유지시킬 수 있다.
이러한, 상기 열차단 장치(230)는, 상기 제 1 열처리부(210)와 상기 제 2 열처리부(220)가 서로 다른 열처리 온도 및 열처리 시간으로 각각 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a) 및 제 2 부분(1b)을 독립적으로 가열 및 냉각할 때, 서로 간에 열적 영향을 받지 않게 하기 위해서이다.
한편, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 열처리부(210) 및 상기 제 2 열처리부(220)는, 상기 금속소재(1)가 이동하는 경로의 상측에 설치되고, 상기 금속소재(1)는 상기 경로의 하측에 설치되는 이송롤(11)에 의해 이송될 수 있다.
또한, 상기 제 1 열처리부(210) 및 상기 제 2 열처리부(220)에는 열을 발생시켜서 이송되는 상기 금속소재(1)에 열을 인가하는 예컨데, 인덕션 히터(induction heater)가 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 금속소재(1)에 열을 인가하기 위한 다양한 히팅 장치들이 적용될 수 있다.
또한, 이러한 상기 히팅 장치들의 일부 실시예로서, 상기 금속소재(1)의 일부분을 선택적으로 조사하여 가열할 수 있는 레이져 장치가 적용될 수 있다.
또한, 상기 제 1 열처리부(210) 및 상기 제 2 열처리부(220)에는 열을 흡수하여 상기 금속소재(1)를 냉각시킬 수 있도록 공기로 냉각시키는 공랭식, 물로 냉각시키는 수랭식, 냉매로 냉각시키는 냉매식 등이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 상기 금속소재(1)를 냉각시키기 위한 다양한 쿨러들이 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일부 다른 실시예들에 따른 열처리 장치(300)를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)과 제 2 부분(1b)이 이종 강도를 갖도록 상기 제 1 열처리부(310)와 상기 제 2 열처리부(320)는 열처리 온도 또는 열처리 시간이 서로 다른 것이다.
즉, 예컨데, 상기 제 1 열처리부(310)와 상기 제 2 열처리부(320)의 상기 경로상 설치 길이(L1)(L2)를 서로 다르게 하여, 상기 제 1 열처리부(310)와 상기 제 2 열처리부(320)의 실질적인 열처리 가동 시간을 서로 다르게 할 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 열처리부(310)와 상기 제 2 열처리부(320)의 열처리 온도가 서로 동일할 수 있고, 이로 인하여 비록 상기 제 1 열처리부(310)와 상기 제 2 열처리부(320)의 서로 간의 대류, 복사, 전도 등의 열교환이 이루어지더라도 실질적인 열처리 가동 시간이 달라져서 결국에는 상기 금속소재(1)의 이종 강도를 구현할 수 있기 때문에 상기 제 1 열처리부(310)와 상기 제 2 열처리부(320) 사이의 열차단 장치가 생략될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일부 또 다른 실시예들에 따른 열처리 장치(400)를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 열처리부(410)는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)을 제 1 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부(411) 및 상기 1차 열처리부(411)에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)을 제 N 온도로 N차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 N차 열처리부(412)를 포함할 수 있다. 여기서, N은 2 이상의 양의 정수일 수 있다.
또한, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 제 2 열처리부(420)는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재(1)의 제 2 부분(1b)을 제 2 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부(421) 및 상기 1차 열처리부(421)에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재(1)의 제 2 부분(1b)을 제 M 온도로 M차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 M차 열처리부(422)를 포함할 수 있다. 여기서, M은 2 이상의 양의 정수일 수 있다.
따라서, 예를 들어서, 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)은, N차에 걸쳐서 열처리를 받아 상기 금속소재(1)의 특성에 따른 제 1 강도를 갖는다면, 상기 금속소재(1)의 제 2 부분(1b)은, M차에 걸쳐서 열처리를 받아 상기 금속소재(1)의 특성에 따른 제 2 강도를 갖을 수 있다.
물론, 여기서, 상기 제 1 열처리부(410) 및 제 2 열처리부(420)에서 N차 및 M차에 걸쳐서 수행할 수 있는 열처리 과정은, 풀림, 불림, 담금질, 뜨임 등 매우 다양할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 열처리 장치(200)를 갖는 압연 시스템(100)을 나타내는 사시도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 열처리 장치(200)를 갖는 압연 시스템(100)은, 크게 이송장치(10)와, 압연롤 장치(100) 및 상술된 열처리 장치(200)를 포함할 수 있다.
여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 이송장치(10)는, 예컨데, 복수개의 다열식 이송롤(11)을 이용하여 금속소재(1)를 이송할 수 있는 일종의 컨베이어 장치일 수 있다.
또한, 예를 들어서, 상기 압연롤 장치(100)는, 상기 금속소재(1)를 압연 성형할 수 있는 장치로서, 제 1 압연롤(110) 및 제 2 압연롤(120)를 포함할 수 있다.
예컨데, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 압연롤(110)은, 상기 금속소재(1)가 이동하는 경로에 설치되어 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)을 압연 성형하는 압연롤일 수 있고, 상기 제 2 압연롤(120)은, 상기 금속소재(1)가 이동하는 경로에 설치되어 상기 금속소재(1)의 제 2 부분(1b)의 두께(T2)가 상기 제 1 부분(1a)의 두께(T1)와 달라지도록 상기 금속소재(1)의 제 2 부분(1b)을 압연 성형하는 압연롤일 수 있다.
더욱 구체적으로는, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120)은, 각각 복수로 배열됨으로써 경로의 상하측에 각각 설치될 수 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120)을 예시하였으나, 이외에도 제 3 압연롤 또는 그 이상의 압연롤로 이루어질 수 있다.
또한, 예컨데, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120) 각각은, 상기 금속소재(1)에 밀착되는 단일의 워크롤(work roll)로 이루어지거나, 워크롤과 이를 수직으로 지지하는 하나 또는 복수의 백업롤(back roll)로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120)이 워크롤과 하나 또는 다수의 백업롤로 이루어지는 경우, 백업롤 중 어느 하나에 회전을 위한 구동력을 인가하도록 할 수 있으며, 워크롤이 백업롤과의 마찰에 의해 회전하도록 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120) 각각은, 워크롤에 회전을 위한 구동력이 인가될 수 있다. 여기서 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120)에 회전을 위한 구동력을 제공하기 위하여, 예컨대 감속기나 벨트 등에 의해 회전력을 전달하는 모터가 사용될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 압연롤 장치(100)는, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120) 각각이, 워크롤(111,121)과 2개의 백업롤(112,113,122,123)로 이루어짐을 나타내는데, 여기서, 중간에 위치하는 백업롤(112,122)의 경우 중간롤이라고 할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120) 각각의 압연 간격을 조절하여 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a) 및 제 2 부분(1b)의 두께를 조절하는 두께가변부를 더 포함할 수 있다.
이러한 두께가변부는, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120) 각각의 압연 간격을 차별적으로 조절할 수 있는 모든 종류의 장치가 가능하다.
즉, 예컨데, 상기 두께가변부는, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120) 각각에 연결된 유압실린더가 적용될 수 있고, 이에 한정되지 않고, 상기 제 1 압연롤(110) 및 상기 제 2 압연롤(120) 각각을 차별적으로 가압할 수 있는 다양한 방식의 액츄에이터들이 적용될 수 있다.
한편, 상기 열처리 장치(200)는, 상기 압연롤 장치(100)를 지난 금속소재(1)가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재(1)의 상기 제 1 부분(1a)을 열처리할 수 있는 제 1 열처리부(210) 및 상기 금속소재(1)가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재(1)의 상기 제 2 부분(1b)을 열처리할 수 있는 제 2 열처리부(220)를 포함할 수 있다. 이러한 상기 열처리 장치(200)는 상술된 바와 같이, 다양한 형태 및 종류의 열처리 장치들이 설치될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 열처리 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일부 실시예들에 따른 이종 강도 부품 제조를 위한 열처리 방법은, 압연롤 장치(100)를 지난 금속소재(1)가 이동하는 경로에 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)을 열처리할 수 있는 제 1 열처리부(210)와 상기 금속소재(1)의 제 2 부분(1b)을 열처리할 수 있는 제 2 열처리부(220)를 설치하는 단계(S1) 및 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)과 제 2 부분(1b)이 이종 강도를 갖도록 상기 제 1 열처리부(210)와 제 2 열처리부(220)를 이용하여 상기 금속소재(1)의 제 1 부분(1a)과 제 2 부분(1b)의 열처리 온도 또는 열처리 시간이 서로 다르게 열처리하는 단계(S2)를 포함할 수 있다.
그러므로, 이러한 본 발명의 일부 여러 실시예들에 따른 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법에 의하면, 부분적으로 이종 또는 동종의 두께를 갖는 금속소재(1)가 부분적으로 이종의 강도를 갖을 수 있도록 금속소재의 이동 경로에 복수의 열처리부를 설치하여 생산 비용 및 생산 시간을 감소시켜서 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
1000: 압연 시스템
1: 금속소재
10: 이송장치
11: 이송롤
100: 압연롤 장치
200, 300, 400: 열처리 장치
1a: 제 1 부분
1b: 제 2 부분
1c: 천이부분
110: 제 1 압연롤
T1, T2: 두께
120: 제 2 압연롤
210, 310, 410: 제 1 열처리부
220, 320, 420: 제 2 열처리부
230: 열차단 장치
231: 차단벽
232: 차단막
233: 에어커튼,
L1, L2: 설치 길이
411, 421: 1차 열처리부
412: N차 열처리부
422: M차 열처리부
1: 금속소재
10: 이송장치
11: 이송롤
100: 압연롤 장치
200, 300, 400: 열처리 장치
1a: 제 1 부분
1b: 제 2 부분
1c: 천이부분
110: 제 1 압연롤
T1, T2: 두께
120: 제 2 압연롤
210, 310, 410: 제 1 열처리부
220, 320, 420: 제 2 열처리부
230: 열차단 장치
231: 차단벽
232: 차단막
233: 에어커튼,
L1, L2: 설치 길이
411, 421: 1차 열처리부
412: N차 열처리부
422: M차 열처리부
Claims (9)
- 압연롤 장치를 지난 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 1 부분을 열처리할 수 있는 제 1 열처리부; 및
상기 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 2 부분을 열처리할 수 있는 제 2 열처리부;를 포함하고,
상기 금속소재의 제 1 부분과 제 2 부분이 이종 강도를 갖도록 상기 제 1 열처리부와 상기 제 2 열처리부는 열처리 조건이 서로 다르고,
상기 제 1 열처리부는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 1 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부; 및 상기 1차 열처리부에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 N 온도로 N차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 N차 열처리부;를 포함하고,
상기 제 2 열처리부는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 2 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부; 및 상기 1차 열처리부에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 M 온도로 M차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 M차 열처리부;를 포함하되,
상기 제 1열처리부와 상기 제 2열처리부의 설치 길이는 상기 금속 소재의 이동 경로를 따라 서로 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열처리부와 상기 제 2 열처리부의 열교환을 차단할 수 있도록 상기 제 1 열처리부와 상기 제 2 열처리부 사이에 설치되는 열차단 장치;
를 더 포함하는, 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 열차단 장치는, 적어도 차단벽, 차단막, 차단커튼, 에어커튼, 수막커튼 및 이들의 조합 중 어느 하나 이상을 선택하여 이루어지는 것인, 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 열처리부 및 상기 제 2 열처리부는, 상기 금속소재가 이동하는 경로의 상측에 설치되고,
상기 금속소재는 상기 경로의 하측에 설치되는 이송롤에 의해 이송되는 것인, 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 금속소재는 이종 두께를 갖는 TRB(tailor rolled blank) 부재이고,
상기 제 1 열처리부와 상기 제 2 열처리부는 상기 이종 두께를 갖는 TRB 부재의 서로 다른 두께를 갖는 부분을 열처리 하도록 배치되고 열처리 온도 또는 열처리 시간이 서로 다른 것인, 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 압연 시스템에 있어서,
금속소재를 이송할 수 있는 이송장치;
상기 금속소재를 압연 성형할 수 있는 압연롤 장치; 및
압연 성형된 금속소재를 열처리할 수 있는 열처리 장치;를 포함하고,
상기 압연롤 장치는,
상기 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 1 부분을 압연 성형하는 제 1 압연롤; 및
상기 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 제 2 부분의 두께가 상기 제 1 부분의 두께와 달라지도록 상기 금속소재의 제 2 부분을 압연 성형하는 제 2 압연롤;을 포함하며,
상기 열처리 장치는,
상기 압연롤 장치를 지난 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 상기 제 1 부분을 열처리할 수 있는 제 1 열처리부; 및
상기 금속소재가 이동하는 경로에 설치되고, 상기 금속소재의 상기 제 2 부분을 열처리할 수 있는 제 2 열처리부;를 포함하고,
상기 제 1 열처리부는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 1 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부; 및 상기 1차 열처리부에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 N 온도로 N차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 N차 열처리부;를 포함하고,
상기 제 2 열처리부는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 2 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부; 및 상기 1차 열처리부에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 M 온도로 M차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 M차 열처리부;를 포함하되,
상기 제 1열처리부와 상기 제 2열처리부의 설치 길이는 상기 금속 소재의 이동 경로를 따라 서로 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 압연 시스템. - 압연롤 장치를 지난 금속소재가 이동하는 경로에 상기 금속소재의 제 1 부분을 열처리할 수 있는 제 1 열처리부와 상기 금속소재의 제 2 부분을 열처리할 수 있는 제 2 열처리부를 설치하는 단계; 및
상기 금속소재의 제 1 부분과 제 2 부분이 이종 강도를 갖도록 상기 제 1 열처리부와 제 2 열처리부를 이용하여 상기 금속소재의 제 1 부분과 제 2 부분의 열처리 온도 또는 열처리 시간이 서로 다르게 열처리하는 단계;를 포함하되,
상기 제 1 열처리부는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 1 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부; 및 상기 1차 열처리부에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 N 온도로 N차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 N차 열처리부;를 포함하고,
상기 제 2 열처리부는, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 2 온도로 1차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 1차 열처리부; 및 상기 1차 열처리부에 연달아 설치되고, 히터 또는 쿨러를 이용하여 상기 금속소재를 제 M 온도로 M차 가열 또는 냉각시킬 수 있는 M차 열처리부;를 포함하되,
상기 제 1열처리부와 상기 제 2열처리부의 설치 길이는 상기 금속 소재의 이동 경로를 따라 서로 상이하게 구성되는 것을 특징으로 하는 이종 강도 부품 제조를 위한 열처리 방법.
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|---|---|---|---|
| KR1020130077536A KR101524354B1 (ko) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법 |
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|---|---|---|---|
| KR1020130077536A KR101524354B1 (ko) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법 |
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| KR20150004948A KR20150004948A (ko) | 2015-01-14 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020130077536A KR101524354B1 (ko) | 2013-07-03 | 2013-07-03 | 이종 강도 부품 제조용 열처리 장치, 이를 갖는 압연 시스템 및 열처리 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Citations (2)
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| KR20120110525A (ko) * | 2011-03-29 | 2012-10-10 | 현대제철 주식회사 | 맞춤 압연 강판의 압연 롤 장치 |
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2013
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|---|---|---|---|---|
| KR20120110525A (ko) * | 2011-03-29 | 2012-10-10 | 현대제철 주식회사 | 맞춤 압연 강판의 압연 롤 장치 |
| KR20130041485A (ko) * | 2011-10-17 | 2013-04-25 | 현대하이스코 주식회사 | 국부가열 장치 및 이를 이용한 핫스탬핑 성형 방법 |
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| KR20150004948A (ko) | 2015-01-14 |
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