KR101653742B1 - 클래드판의 연속 제조 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접합대상 금속 스트립의 이동경로 상에 설치된 가열로를 통한 금속 스트립의 가열시 각각의 스트립에 대하여 개별적인 가열이 이루어지도록 함으로써 최적의 클래딩 접합이 이루어지도록 한 클래드판의 연속 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 2 이상의 피접합재 금속 코일을 각각의 언코일러에 장착하는 단계와, 상기 언코일러로부터 공급되는 코일 스트립이 인입측 가이드 스탠드를 지나면서 서로 상하 간격을 유지한 채 수평으로 가열로로 진입하도록 하는 단계와, 가열로로 진입된 스트립들이 가열로 내부의 각 가열 격실을 통과하면서 히터에 의해 개별적인 가열이 이루어지도록 하는 단계와, 가열로를 빠져나온 가열된 상태의 스트립들이 인출측 가이드 스탠드를 거쳐 압연기로 진입되도록 하는 단계와, 압연기로 진입된 스트립들을 기 설정된 압하율로 압연하는 단계 및 압연기를 빠져나오는 클래드판재를 리코일러로 코일로 권취하는 단계를 포함하여 구성된다.

Description

클래드판의 연속 제조 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR CONTINUOUSLY MANUFACTURING A CALD SHEET}

본 발명은 2 이상의 금속 스트립이 일체로 접합된 클래드판에 관한 것으로, 보다 자세하게는 접합대상 금속 스트립의 이동경로 상에 설치된 가열로를 통한 금속 스트립의 가열시 각각의 스트립에 대하여 개별적인 가열이 이루어지도록 함으로써 후속되는 압엽 공정에서 최적의 접합이 이루어지도록 한 클래드판의 연속 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.

냄비나 프라이팬 등 주방용품의 소재로, 세라믹이나 글라스 또는 알루미늄이나 스테인레스강 등의 단일 금속재나 그 합금 재질 등이 일반적으로 사용되고 있으나, 내충격성이나 열전도성 및 가공성 등의 면에서 우수한 것으로 알려진 스테인레스강, 동이나 알루미늄 및 그 합금으로 이루어진 2 이상의 금속판재를 열간 압연에 의해 금속학적으로 접합하여 일체화시킨 적층형 복합재료로서의 클래드재도 적지않게 사용되고 있다.

특히, 열과 접촉하는 가열용 주방용품의 경우에는 단일 금속소재만으로 이루어진 것에 비하여 가열용 주방용품에서 요구되는 여러 특성을 동시에 만족시킬 수 있도록 제작된 클래드재가 상당히 많은 비중을 차지하고 있으며, 이러한 클래드재의 적용분야는 주방용품 이외의 가전제품이나 자동차 및 중공업 제품 등에까지 다양하게 확대되고 있는 추세에 있다.

상기 클래드재의 가장 일반적인 형태로서 주로 가열용 주방용품에 사용되어 오고 있는 바의 스테인레스강과 동 또는 알루미늄으로 이루어진 판재를 서로 접합시킨 클래드재의 경우, 알루미늄이나 동의 열전달 특성을 최대한 활용하면서 이들 소재의 단점인 상대적으로 낮은 내식성 및 가공성을 스테인레스강으로 보완 내지는 보강함으로써 열전도성과 내식성 및 가공성이 우수한 주방용품 소재로서의 클래드재가 지속적으로 사용되어 오고 있다.

최근에는, 클래드재의 적용분야가 확대됨에 따라 그 분야에서 요구되는 품질특성을 만족시키기 위하여 클래드재를 구성하는 금속 성분의 확대 및 복합 층수 (fly)의 증대(예를 들면 4-플라이 또는 5-플라이)가 이루어진 다양한 클래드재의 개발이 알려지고 있다.

이와 같은 클래드재는 제조 방법으로는, 폭발 접합, 확산 접합, 압연법, 육성 용접 등이 있으며, 이들 방법 중 대량 생산에 가장 적합한 방법으로 알려진 압연법에 의해서 대부분의 클래드재가 제조되고 있다.

상기 압연법에 의한 클래드판의 제조 방법은 두 가지 방법으로 대별되는 바, 그 하나는 미리 절단된 판상의 금속판들을 적층하여 가열한 후 가열된 적층판을 압연하는 단속 압연법이고, 다른 하나는 코일로 권취된 금속 스트립들을 함께 해권하여 평행하게 진행시키면서 가열로를 통과시킨 후 압연롤 직전에서 적층되도록 하여 함께 압연하는 연속 압연법이다.

상기 단속 압연법은 설비가 단순화되는 장점이 있긴 하나, 적층판을 단속적으로 압연하기 때문에 생산성이 떨어지고, 적층판의 양 단부에 접촉되는 압연 롤 표면에 롤 마크가 발생되어 압연 롤의 수명이 단축되는 문제점과 함께 압연 과정에서 클래드판의 표면 및 단부 측에 생성되는 롤 마크로 인한 불량이 빈번하게 발생되어 회수율이 낮다는 단점이 아울러 지적되고 있다.

한편, 상기 연속 압연법은 피압연재가 연속적으로 진행하기 때문에 압연 생산성과 회수율 면에서 상기 단속 압연법에 비해 월등히 우수하다는 장점이 있으나, 생산설비를 갖추는데 고비용이 들고, 특히 함께 이동되는 스트립들이 단일 가열로 내부에서 동일한 온도로 가열되기 때문에 에너지 효율이 낮아지게 되며 또한 소재의 열적 특성과는 상관없이 동일한 온도로 가열된 서로 다른 소재의 접합 과정에서 최적의 접합상태를 기대할 수 없는 문제점이 있다.

즉, 일례로 알루미늄판을 중심으로 그 양편으로 구리판과 스테인레스강판이 접합된 구리판-알루미늄판-스테인레스강판의 3중 클래드판의 경우, 구리판--알루미늄판과 알루미늄판-스테인레스강판의 접합 온도를 달리하여야 하나 피접합 소재의 종류와 상관없이 동일한 온도로 가열되기 때문에 에너지의 과소비가 불가피하다.

상기 연속 압연법에서 서로 다른 피접합재에 대하여 동일한 가열온도로 가열함에 따른 상기의 문제점을 해결하기 위한 연속 압연법 및 그 장치가 특허등록 제10-453939호에 개시되고 있다.

상기 특허의 클래드판 연속 제조방법 및 장치에서는, 가열로 내부로 진입되어 서로 평행하게 이동되는 3개의 스트립 이동경로 상에 상,하 2열의 히터를 수직방향으로 이동가능하게 설치하여, 히터의 이동에 의한 스트립과 히터와의 간격에 조절을 통해서 스트립에 대한 가열온도가 변화되도록 함으로써, 스트립 소재나 두께에 따라 요구되는 가열 온도로 가열이 이루어지도록 하여 에너지 효율의 향상과 후속되는 압연 공정에서의 접합성 개선이 이루어지도록 하고 있다.

그러나, 상기 종래 특허의 연속 압연 장치에서는, 상당히 긴 구간의 가열로내 스트립 진행방향을 따라 2열로 설치된 히터 조립체를 각각 상하로 구동시키기 위한 별도의 구동수단을 필요로 하게 되어 설비의 복잡화가 수반되고, 또한 각 스트립 사이가 차단된 별도의 독립된 공간이 아닌 가열로 하우징 내부의 공용 공간 내부에서 히터의 제한된 수직 이동이 이루어지기 때문에 각각의 스트립에 대한 가열온도 제어에 한계가 따를 수밖에 없는 문제점이 지적되고 있어, 이에 대한 개선이 요망되고 있는 실정이다.

본 발명은 상기 종래의 연속 압연법에서 지적되고 있는 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 접합대상 금속 스트립의 이동경로 상에 설치된 가열로를 통한 금속 스트립의 가열시 각각의 스트립에 대하여 인접 스트립과 열적으로 차단된 공간 내에서 개별적인 가열이 이루어지도록 함으로써 후속되는 압엽 공정에서 최적의 접합이 이루어지도록 한 클래드판의 연속 제조 방법을 제공하는 것을 발명의 목적으로 하고 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기의 연속 압연법을 수행하기 위한 장치로서, 단일 가열로 하우징 내부에 인입되는 스트립의 수에 대응되는 수평의 평행한 가열 격실을 형성되고, 각 격실 내부의 스트립 이동경로 하부에 독립적으로 온도제어가 이루어지는 히터가 설치되어 각각의 스트립에 대한 최적 온도범위로의 가열이 이루어지도록 한 클래드판의 연속 제조 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 클래드판의 연속 제조방법은, 2 이상의 피접합재 금속 코일을 각각의 언코일러에 장착하는 단계와, 상기 언코일러로부터 공급되는 코일 스트립이 인입측 가이드 스탠드를 지나면서 서로 상하 간격을 유지한 채 수평으로 가열로로 진입하도록 하는 단계와, 가열로로 진입된 스트립들이 가열로 내부의 각 가열격실을 통과하면서 개별적인 가열이 이루어지도록 하는 단계와, 가열로를 빠져나온 가열된 상태의 스트립들이 인출측 가이드 스탠드를 거쳐 압연기로 진입되도록 하는 단계와, 압연기로 진입된 스트립들을 소정의 압하율로 압연하는 단계 및 압연기를 빠져나오는 클래드재를 리코일러로 코일로 권취하는 단계로 이루어진다.

상기 스트립에 대한 개별적인 가열은 각 가열 격실의 스트립 진행경로 바로 아래쪽에 배치되는 히터에 의해 이루어지며, 각 가열 격실을 통과하는 스트립의 금속 성분 및 두께에 따라 미리 설정된 온도범위로 가열되도록 하는 히터의 제어가 행해지게 된다.

일예로 동 스트립의 경우에는 열간 산화성이 높은 특성이 있으므로, 산화 발생 개시 온도 이하로 가열되도록 히터를 제어하게 되고, 동이나 알루미늄에 비해 융점이 상대적으로 높은 스테인레스강 스트립의 경우에는 후속되는 압연 공정에서의 다른 접합 스트립과 함께 연신이 일어나도록 충분히 높은 온도로 가열이 이루어지도록 히터를 제어하게 된다. 물론, 이때에는 스트립의 금속 종류에만 의존하는 것이 아니라 그 두께도 고려하여 가열온도에 대한 제어가 이루어지도록 하게 된다.

다음, 상기 본 발명의 클래드판의 연속 제조 방법을 수행하는 데 바람직한 제조장치는, 피접합재 금속 코일이 장착되는 적어도 2개의 언코일러와, 상기 언코일러로부터 공급되는 코일 스트립을 가열로측으로 안내하는 인입측 가이드 스탠드와, 내부에 상하 수평으로 설치된 2 이상의 가열 격실이 구비되고 각 가열 격실마다 개별적으로 온도제어가 이루어지는 히터가 장착된 가열로와, 가열로를 빠져나온 스트립을 압연기측으로 가이드하는 인출측 가이드 스탠드와, 스트립을 적층상태로 소정의 압하율로 압연하는 압연기 및 압연되어 나온 클래드판재를 코일로 권취하는 리코일러를 포함하여 이루어진다.

본 발명은 가열로 내부로 인입되는 2 이상의 코일 스트립이 개별적인 히터에 의해 독립적으로 온도제어가 이루어지는 각 가열 격실에서 후속되는 압연시에 최적의 클래드판재 형성에 부합되는 온도로 가열이 이루어지기 때문에 에너지 효율의 향상을 통한 제조비용의 절감을 도모할 수 있으며, 가열 공정에서 개별 스트립에 대한 적정 온도제어로 표면 산화를 방지하여 소재의 손실을 낮춰 생산성을 높일 수 있다.

또한 발명의 장치에 따른 가열로는 가열 격실 간에 단열재에 의해 격실 간 열간섭이 방지됨으로써 스트립에 대한 설정된 온도범위로의 가열이 용이하고, 가열로 내부에서 히터 자체를 이동시킬 필요가 없기 때문에 기존의 이동식 히터 구조에 비해 설비의 간소화 설비조작의 편의를 도모할 수 있는 이점이 있다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 클래드판 연속 제조 장치의 개략구조도.
도2는 상기 도1의 가열로에 대한 종단면도.
도3은 상기 도1의 가열로에 대한 측단면도.

상기 본 발명의 목적과 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예에 의거한 아래의 설명에 의해서 보다 명확하게 이해될 것이다.

도1은 본 발명의 일실시예에 따른 클래드판 연속 제조 장치의 개략구조도이고, 도2는 상기 도1의 가열로에 대한 종단면도이며, 도3은 상기 도1의 가열로에 대한 측단면도인 바, 이들 도면에 도시된 본 발명의 클래드판 연속 제조장치의 구성을 살펴보면 아래와 같다.

먼저, 도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예는 3개의 스트립을 압연에 의해 접합하여 3중 클래드판을 연속으로 제조하는 장치를 보인 것으로서, 이는 각각의 피접합재 금속 코일(C1, C2, C3)이 장착되는 3대의 언코일러(1)와, 언코일러로부터 공급되는 코일 스트립(S1, S2, S3)이 수직방향으로 일정한 간격을 두고 서로 평행하게 진행되도록 하는 가이드롤(2a)이 상하로 설치된 인입측 가이드 스탠드(2)와, 단열재(P)로 둘러싸인 세 개의 가열 격실(3a, 3b, 3c)이 구비되고 그 가열 격실마다 독립적으로 온도제어가 이루어지는 히터(4a, 4b, 4c)가 장착된 가열로(5)와, 가열로(5)를 빠져나온 스트립을 압연기로 향하도록 하는 인출측 가이드 스탠드(6)와 스트립들을 적층상태로 소정의 압하율로 압연하는 압연기(7) 및 압연기를 빠져나온 클래드판재(C)를 클래드 코일(11) 상태로 권회하는 리코일러(8)를 포함하여 구성된다.

한편, 도2와 도3에 도시된 바와 같이 하우징(5a)으로 둘러싸인 가열로(5) 내부의 각기 단열재(P)로 둘러싸인 3단의 가열 격실(3a, 3b, 3c)이 위치하는바, 각 가열 격실의 인입측과 인출측에는 스트립(S1, S2, S3)의 격실내 인입과 인출을 위한 스트립 인입구(SI)및 인출구(SO)가 각각 구비되어 있다. 그리고, 상기 가열 격실(3a, 3b, 3c) 내의 스트립 인입구(SI)로부터 스트립 인출구(SO)로 이어지는 스트립(S1, S2, S3) 이동경로 상의 저면에는 아이들 롤(9)이 등간격으로 설치되어 이들 아이들 롤(9)에 저면이 지지된 상태로 스트립(S1, S2, S3)의 연속적인 이동이 이루어지도록 구성되어 있다.

상기 히터(4a, 4b, 4c)는 세라믹 튜브 내에 발열체가 삽입된 전기 히터로 구성되어 스트립(S1, S2, S3)을 간접가열 하도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 압연기(7)와 리코일러(8) 사이에는 리코일러에 클래드판재(C)가 완전히 권회되었을 때 스트립의 절단을 위한 전단기(10)가 설치된다.

이하, 상기 본 발명의 일실시예에 따른 클래드판의 연속 제조장치를 이용한 클래드판의 연속 제조 공정은 아래와 같다.

먼저, 표면의 이물질 제거를 위한 산세 등의 표면처리와 브러싱 처리(알루미늄이나 동 재질의 스트립의 경우)된 3개의 피접합재 금속 코일을 각 언코일러(1)에 장착한 상태에서 이들 언코일러로부터 해권되어 나오는 코일 스트립(S1, S2, S3)이 인입측 가이드 스탠드(2)에 수직으로 설치된 각 단의 가이드롤(2a)를 통과하도록 하여 세 개의 스트립(S1, S2, S3)이 서로 일정한 상하 간격을 유지한 채 수평으로 가열로(5)로 진입하도록 한다.

상기 가열로(5)의 각 가열 격실(3a, 3b, 3c) 내로 진입된 스트립(S1, S2, S3)들은 제어부(도면 미도시)에 미리 입력된 가열온도에 따라 개별적으로 가동되는 히터(4a, 4b, 4c)에 의해 소정의 온도로 유지된 가열 격실 내부를 이동하는 동안에 후속되는 압연 공정에서 최적의 압연이 이루어지도록 하는 온도로 스트립(S1, S2, S3)에 대한 가열이 이루어지게 된다.

가열실(5)에서 각기 적정 온도로 가열된 스트립(S1, S2, S3)들은 가열로를 빠져 나와 인출측 가이드 스탠드(6)에 의해 압연기(7) 쪽으로 집적된 상태로 인입된다.

이어서, 상기 압연기(7)로 인입된 적층 상태의 스트립들은 기 설정된 소정의 압하율로 압연이 이루어져서 스트립들이 일체로 접합된 클래드판재(C)로 클래딩된다. 클래딩이 완료된 클래드판재(C)는 압연기를 빠져나와 리코일러(8)에 의해 코일로 권취됨으로써 클래드판의 연속 제조 공정이 완료된다.

1. 언코일러
2. 인입측 가이드 스탠드
3a, 3b, 3c. 가열 격실
4a, 4b, 4c. 히터
5. 가열로
6. 인출측 가이드 스탠드
7. 압연기
8. 리코일러
9. 아이들 롤
C1, C2, C3. 코일
S1, S2, S3. 스트립

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 클래드판의 연속 제조 장치에 있어서, 각각의 피접합재 금속 코일(C1, C2, C3)이 장착되는 3대의 언코일러(1)와, 상기 언코일러(1)로부터 공급되는 코일 스트립(S1, S2, S3)이 서로 수직방향으로 일정한 간격을 두고 서로 평행하게 진행하도록 하는 가이드 롤(2a)이 상하로 설치된 인입측 가이드 스탠드(2)와 단열재(P)로 둘러싸인 세 개의 가열 격실(3a, 3b, 3c)이 구비되고, 그 가열 격실마다 독립적으로 온도제어가 이루어지는 히터(4a, 4b, 4c)가 장착된 가열로(5)와, 가열로(5)를 빠져나온 스트립을 압연기로 향하도록 하는 인출측 가이드 스탠드(6)와, 스트립들을 적층상태로 소정의 압하율로 압연하는 압연기(7) 및 압연기를 빠져나온 클래드판재(C)를 코일 상태로 권회하는 리코일러(8)를 포함하여 구성되되, 이때 상기 각 가열 격실(3a, 3b, 3c)은 인입측과 인출측에 스트립(S1, S2, S3)의 각 격실 내 인입과 인출을 위한 스트립 인입구(SI)와 인출구(SO)가 구비되고, 스트립 인입구(SI)와 인출구(SO)로 이어지는 각 스트립(S1, S2, S3) 이동경로 상의 저면에는 아이들 롤(9)이 등간격으로 설치되어 이들 아이들 롤(9)에 의해 저면이 지지된 상태로 스트립(S1, S2, S3)의 연속적인 이동이 이루어짐을 특징으로 하는 클래드판의 연속 제조 장치.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제3항에 있어서, 상기 히터(4a, 4b, 4c)는 세라믹 튜브 내에 발열체가 삽입된 전기 히터인 것을 특징으로 하는 클래드판의 연속 제조 장치.
7. 삭제

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