KR101758517B1 - 강판 열처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치는 연속으로 생산되는 강판의 이동 경로 상에 구비되는 바디유닛 및 상기 바디유닛에 구비되며, 상기 강판을 열처리하도록 상기 강판의 폭 방향에 대한 라인 형상으로 상기 강판 표면에 레이저를 조사하는 라인조사부를 복수 개를 구비하며, 각각의 라인조사부는 적어도 다른 하나의 라인조사부와 조사하는 에너지를 다르게 형성하는 조사유닛을 포함할 수 있다.

Description

강판 열처리 장치 및 방법{Heat treatment apparatus and method for steel strip}
본 발명은 강판 열처리 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블랭크 소재인 강판에 레이저 의해 열처리하는 발명이다.
일반적으로, 연속하여 생산되는 강판은 열처리로(Annealing Furnace)와 냉각장치를 통과함으로써 강판의 특성을 변화시키고 있다. 그런데, 이러한 공정은 가열과 유지 그리고 냉각을 수행하기 위해서 긴 시간이 소요되며, 또한 강판 내부까지도 영향을 받는 등 생산성과 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
최근에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 에너지 밀도가 높은 에너지를 강판 표면에 조사하는 시도가 있어 왔으며, 여러 가지 방법에 대해서 많이 소개가 되고 있다.
위에서 언급된 방법은 집속된 에너지 즉, 포인트 에너지(Point Energy)를 강판 표면에 스캔닝(Scanning)하는 방법과 기술에 대한 것일 뿐만 아니라, 처리 대상 강판이 정지된 상태에서 처리되기 때문에 생산성이 낮다는 문제점을 가지고 있다.
다시 말해, 이러한 종래의 방법들은 대면적을 고속으로 처리하기에는 기술적인 어려운 한계를 가지고 있었다. 예를 들어, 약 1,200mm의 폭을 가지고 있는 블랭크(blank) 소재인 강판이 연속적으로 1분에 50m씩 이동하는 표면을 처리하는 데는 좁은 포인트 레이저 빔으로 대면적을 처리하기에는 한계가 있다.
또한 최근에는 지구 온난화 문제로 인해 자동차 경량화를 위해 자동차에 들어가는 강판을 강도가 필요한 곳에는 두꺼운 강판을 그렇지 않은 곳에는 상대적으로 얇은 강판을 용접해서 사용하는 테일러 웰디드 블랭킷(Tailor Welded Blanket)이나, 서로 다른 두께나 강도를 가진 강판을 연속으로 용접해서 사용하는 테일러 웰디드 코일(Tailor Welded Coil)이 사용되고 있다.
이러한 종래의 방법들은 용접부로 인해 용접부의 강도가 모재와 다르게 형성되며 그로 인해 가공시 금속 주형의 설계에 악영향을 주고 있으며, 또한 주형을 이용해서 성형시에 용접부가 파단되는 문제를 가지고 있다.
또한, 서로 다른 두께로 인해 가공을 위해 이송하는 데 많은 비용이 들어가는 문제를 가지고 있으며, 연속 공정이 아닌 베치 공정(Batch Processing)으로 블랭크 소재를 생산하기 때문에 생산성이 낮을 뿐만 아니라 이로 인해 제조 원가가 높아지는 단점을 가지고 있다.
따라서 전술한 문제를 해결하기 위한 강판 열처리 장치 및 방법에 대한 연구가 필요하게 되었다.
본 발명의 목적은 연속 생산되는 블랭크 소재인 강판에 대한 폭 방향으로 적어도 하나의 부분에서 다른 강도를 형성하게 제공하는 강판 열처리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치는 연속으로 생산되는 강판의 이동 경로 상에 구비되는 바디유닛 및 상기 바디유닛에 구비되며, 상기 강판을 열처리하도록 상기 강판의 폭 방향에 대한 라인 형상으로 상기 강판 표면에 레이저를 조사하는 라인조사부를 복수 개를 구비하며, 각각의 라인조사부는 적어도 다른 하나의 라인조사부와 조사하는 에너지를 다르게 형성하는 조사유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 상기 조사유닛은, 상기 강판의 폭 방향 일부에 구비되는 적어도 하나의 고출력 라인조사부 및 상기 고출력 라인조사부보다 낮은 에너지로 레이저를 조사하며, 상기 고출력 라인조사부와 나란히 구비되는 적어도 하나의 저출력 라인조사부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치는 상기 조사유닛보다 상기 강판의 이동 방향 하류부에 위치하게 상기 바디유닛에 구비되는 냉각유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치는 상기 조사유닛을 기준으로, 상기 강판의 이동 방향 상류부 및 하류부 중 적어도 하나에 위치하여 상기 강판에 장력을 형성하게 상기 바디유닛에 구비되는 텐션유닛을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 상기 텐션유닛은, 상기 바디유닛에 구비되어 상기 강판의 이동을 가이드하는 상류 가이드롤, 상기 강판의 이동 방향으로, 상기 상류 가이드롤에서 일정 간격 이격되어 상기 바디유닛에 구비되는 하류 가이드롤 및 상기 상류 가이드롤 및 하류 가이드롤 사이에 구비되며, 상기 강판을 일방으로 밀어서 장력을 형성하게 구비되는 이동롤을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 상기 라인조사부는, 상기 바디유닛에 결합되는 조사지지부, 상기 조사지지부에 복수 개가 나란히 구비되며, 레이저를 방출하는 포인트조사부 및 레이저가 방출되는 복수 개의 상기 포인트조사부 단부와 연결되게 구비되는 라인 렌즈부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 상기 라인조사부는, 상기 조사지지부에 구비되어, 상기 강판으로 조사되는 레이저를 모아주도록, 상기 라인 렌즈부의 단부와 거리 조정되는 집광 렌즈부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 복수 개의 상기 포인트조사부는 하나의 라인 형상으로 레이저를 조사하도록 선상으로 나란히 배치되거나, 복수 개의 라인 형상으로 레이저를 조사하도록 면상으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판 열처리 방법은 강판의 이동 경로 상에, 라인 형상의 레이저를 조사하는 조사유닛을 상기 강판 상에 위치시키는 배치단계 및 연속하여 이동되는 상기 강판의 폭 방향으로 적어도 일 영역은 타 영역과는 다른 에너지로 레이저를 조사하는 조사단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판 열처리 방법은 상기 조사단계 이후에, 상기 강판에 대하여 냉각을 수행하는 냉각단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판 열처리 방법은 상기 배치단계 이후에 상기 강판의 편평도를 감지하여, 상기 조사단계 전에 장력에 의해서 상기 강판의 편평도를 증가시키는 장력부여단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 강판 열처리 장치 및 방법은 연속 생산되는 블랭크 소재인 강판에 대한 폭 방향으로 적어도 하나의 부분에서 다른 강도를 형성할 수 있는 효과가 있다.
이에 의해서, 기존의 테일러 웰디드 블랭킷(Tailor Welded Blanket)이나 서로 다른 두께나 강도를 가진 강판을 연속으로 용접해서 사용하는 테일러 웰디드 코일(Tailor Welded Coil)을 대체할 수 있게 된다.
또한, 연속으로 생산되는 강판에 대한 연속적인 강도 변형을 수행할 수 있어, 강판 생산의 속도를 증가시킬 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 강판 열처리 장치를 도시한 정면도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 강판 열처리 장치에 강판의 폭 방향으로 의해서 적어도 하나의 부분에 대하여 다른 강도를 연속으로 형성하는 상태를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 강판 열처리 장치에서 라인조사부를 도시한 정면도 및 사시도이다.
도 5는 본 발명의 강판 열처리 장치를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 강판 열처리 장치에서 포인트조사부의 배열을 도시한 정면도이다.
도 7은 본 발명의 강판 열처리 방법을 도시한 순서도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 또 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본원 발명 사상 범위 내에 포함된다고 할 것이다.
또한, 각 실시예의 도면에 나타나는 동일한 사상의 범위 내의 기능이 동일한 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 설명한다.
본 발명의 강판 열처리 장치 및 방법은 블랭크 소재인 강판(S)에 레이저 의해 열처리하는 발명으로써, 연속 생산되는 블랭크 소재인 강판(S)에 대한 폭 방향(x)으로 적어도 하나의 부분에서 다른 강도를 형성함으로써, 연속으로 생산되는 강판(S)에 대한 연속적인 강도 변형을 수행할 수 있어, 강판(S) 생산의 속도를 증가시킬 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 기존의 테일러 웰디드 블랭킷(Tailor Welded Blanket)이나 서로 다른 두께나 강도를 가진 강판(S)을 연속으로 용접해서 사용하는 테일러 웰디드 코일(Tailor Welded Coil)을 대체할 수 있게 된다.
다시 말해, 본 발명의 강판 열처리 장치 및 방법은 라인 빔(Line Beam, Sheet Beam) 형상을 가진 레이저를 연속으로 생산되는 강판(S) 표면에 폭 방향(x)으로 이분할(二分割) 이상으로 해서 서로 다른 에너지를 연속으로 조사함으로써, 블랭크(blank) 강판(S)의 표면에 폭 방향(x)으로 서로 다른 정도의 그레인 미세화(Grain Refining)층이나 폭 방향(x)으로 서로 다른 정도의 아몰포스(Amorphous)층을 만들거나, 폭 방향(x)으로 서로 다른 표면 경화층과 같은 특성을 부여하는 연속 공정(Continuous Process)을 수행할 수 있게 된다.
구체적으로 도면을 살펴보면, 도 1은 본 발명의 강판 열처리 장치를 도시한 정면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치는 연속으로 생산되는 강판(S)의 이동 경로 상에 구비되는 바디유닛(100) 및 상기 바디유닛(100)에 구비되며, 상기 강판(S)을 열처리하도록 상기 강판(S)의 폭 방향(x)에 대한 라인 형상으로 상기 강판(S) 표면에 레이저를 조사하는 라인조사부(210)를 복수 개를 구비하며, 각각의 라인조사부(210)는 적어도 다른 하나의 라인조사부(210)와 조사하는 에너지를 다르게 형성하는 조사유닛(200)을 포함할 수 있다.
상기 바디유닛(100)은 후술할 조사유닛(200) 등이 구비되는 바디의 역할을 하게 되며, 연속으로 생산되는 강판(S)의 이동 경로 상에 제공됨으로써, 상기 조사유닛(200)이 상기 강판(S)에 대하여 열처리를 연속 공정에서 실시할 수 있게 된다.
그리고, 상기 바디유닛(100)은 상기 강판(S)의 폭 방향(x) 위치가 변경되지 않도록, 베이스부재 및 정렬롤(AR) 등을 포함할 수 있다.
즉, 상기 바디유닛(100)은 상기 조사유닛(200) 등이 결합되는 베이스부재 및 상기 베이스부재에 결합되며, 상기 강판(S)의 이동을 가이드하도록, 상기 강판(S)의 측단부에 접촉하게 구비되는 정렬롤(AR)을 포함할 수 있는 것이다.
이는 상기 조사유닛(200)이 상기 강판(S)에 레이저를 조사하여 열처리하는 경우에, 열처리되는 부분의 위치를 일정하게 유지시켜줌으로써, 강판(S)에 대한 열처리 품질을 향상시키기 위한 것이다.
이를 위해, 상기 정렬롤(AR)은 상기 베이스부재에 결합되어 제공되며, 상기 강판(S)의 측단면과 접하게 구비될 수 있다. 그리고, 상기 강판(S)의 측단면과의 접촉시에 마찰력을 줄이기 위해서, 회전가능하게 상기 베이스부재에 결합될 수 있다.
그리고, 상기 바디유닛(100)에는 이동되는 상기 강판(S)을 지지하며 이동시키기 위한 안착롤(SR)도 구비될 수 있다.
상기 조사유닛(200)은 상기 강판(S)에 레이저를 조사하여 연속으로 생산되는 블랭크 강판(S)에 열처리하는 역할을 하게 된다. 일례로 상기 강판(S)에 레이저를 조사하여 상기 강판(S)에 그레인 미세화 층, 아몰포스 층, 표면 경화층 등을 연속으로 형성할 수 있는 것이다.
특히, 본 발명의 조사유닛(200)은 상기 강판(S)에 조사하는 레이저를 라인 형상으로 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 조사함으로써, 상기 강판(S)의 폭 방향(x) 열처리를 연속으로 실시할 수 있게 되며, 폭 방향(x)의 적어도 일 부분은 다른 부분과 다른 출력으로 레이저를 조사하게 된다.
이는 연속 생산되는 블랭크 소재인 강판(S)의 폭 방향(x)으로 서로 다른 성질(강도 분포 등)을 가질 수 있게 한다. 이에 대한 설명은 도 2 및 도 3을 참조하여 후술한다.
그리고, 상기 조사유닛(200)은 이를 위해서 서로 다른 출력의 레이저를 조사하는 복수 개의 라인조사부(210)를 포함할 수 있다.
다시 말해, 상기 라인조사부(210)는 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 라인 레이저를 조사하는 역할을 하게 되는데, 이러한 라인조사부(210)가 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 복수 개가 구비될 수 있는 것이다.
이러한 라인조사부(210)는 라인 레이저를 조사하게 위해서, 조사지지부(211), 포인트조사부(212), 라인 렌즈부(213), 집광 렌즈부(214) 등을 포함할 수 있는데, 이에 대한 설명은 도 4를 참조하여 후술한다.
더하여, 상기 조사유닛(200)은 상기 강판(S)의 상면에만 레이저를 조사하여 열처리하는 것에 한정되지 않으며, 상기 강판(S)의 하면 또는 상기 강판(S)의 상하면 모두에 대하여 레이저를 조사하여 강판(S)에 열처리를 실시할 수 있다.
다시 말해, 상기 조사유닛(200)은, 상기 강판(S) 상면측의 상기 바디유닛(100) 상부부재 및 상기 강판(S) 하면측의 상기 바디유닛(100) 하부부재 중 적어도 하나에 구비될 수 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 강판 열처리 장치에 강판(S)의 폭 방향(x)으로 의해서 적어도 하나의 부분에 대하여 다른 강도를 연속으로 형성하는 상태를 도시한 것이다. 여기서 도 2는 상기 라인조사부(210)가 두 개 구비된 경우의 조사 상태를 도시한 것이고, 도 3은 상기 라인조사부(210)가 세 개 구비된 경우의 조사 상태를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 상기 조사유닛(200)은, 상기 강판(S)의 폭 방향(x) 일부에 구비되는 적어도 하나의 고출력 라인조사부(210a) 및 상기 고출력 라인조사부(210)보다 낮은 에너지로 레이저를 조사하며, 상기 고출력 라인조사부(210)와 나란히 구비되는 적어도 하나의 저출력 라인조사부(210b)를 포함할 수 있다.
다시 말해, 연속 생산되는 블랭크 소재인 강판(S)의 표면에 고출력의 레이저(HL)를 조사하는 구성과 저출력의 레이저(LL)를 조사하는 구성을 함께 구비할 수 있는 것이다.
이에 의해서, 상기 강판(S)의 폭 방향(x)에 대한 적어도 일부(S1)를 다른 부분(S2)과 다르게 열처리하여 강도 등의 성질을 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 서로 다른 부분을 형성할 수 있게 된다.
일례로써, 도 2에서는 고출력 라인조사부(210)와 저출력 라인조사부(210b)를 각각 한 개씩 강판(S)의 폭 방향(x)으로 나란히 구비한 것이다. 이에 의하면, 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 두 부분에 대한 열처리를 다르게 형성할 수 있게 된다.
그리고, 도 3에서는 고출력 라인조사부(210)를 상기 강판(S)의 폭 방향(x)의 가운데 부분에 구비하고, 상기 고출력 라인조사부(210)의 양측으로 각각 저출력 라인조사부(210b)를 구비하여, 세 부분에서 열처리를 다르게 형성할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 강판 열처리 장치에서 라인조사부(210)를 도시한 정면도 및 사시도이며, 도 6은 본 발명의 강판 열처리 장치에서 포인트조사부(212)의 배열을 도시한 정면도이다.
도 4 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 상기 라인조사부(210)는, 상기 바디유닛(100)에 결합되는 조사지지부(211), 상기 조사지지부(211)에 복수 개가 나란히 구비되며, 레이저를 방출하는 포인트조사부(212) 및 레이저가 방출되는 복수 개의 상기 포인트조사부(212) 단부와 연결되게 구비되는 라인 렌즈부(213)를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 상기 라인조사부(210)는, 상기 조사지지부(211)에 구비되어, 상기 강판(S)으로 조사되는 레이저를 모아주도록, 상기 라인 렌즈부(213)의 단부와 거리 조정되는 집광 렌즈부(214)를 포함할 수 있다.
상기 조사지지부(211)는 상기 포인트조사부(212)가 배치되는 부재로써, 상기 포인트조사부(212)를 선상으로 배치하여 상기 라인 렌즈부(213)에 의해서 라인 레이저가 조사될 수 있게 한다. 더하여, 상기 조사지지부(211)는 상기 포인트 조사부를 선상으로 배치하는 것을 복수 개 구비하여 면상으로도 배치할 수 있으며,
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 복수 개의 상기 포인트조사부(212)는 하나의 라인 형상으로 레이저를 조사하도록 선상으로 나란히 배치되거나, 복수 개의 라인 형상으로 레이저를 조사하도록 면상으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 여기서 상기 포인트조사부(212)는 레이저를 포인트(point)로 조사하는 구성으로써, 상기 조사지지부(211)에 의해서 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 복수 개를 나란히 선상으로 구비할 수 있는데, 이에 의해서 상기 강판(S)의 폭 방향(x)에 대한 레이저의 조사를 일시에 할 수 있게 된다.
다시 말해, 상기 강판(S)의 폭 방향(x)에 대한 레이저의 조사는 일시에 실시함으로써, 상기 강판(S)의 폭 방향(x)에 대한 열처리를 일시에 실시할 수 있게 되어, 연속으로 생산되는 강판(S)에 대하여 연속 공정으로 열처리를 수행할 수 있게 된다.
그리고, 상기 포인트조사부(212)는 그레인 미세화 층, 아몰포스 층, 표면 경화층 등이 형성되도록, 상기 레이저의 조사 에너지 밀도는 약 104 ~ 108 W/㎠이며, 레이저 조사 시간은 약 10-8 ~ 100의 범위로 설정함이 바람직하다.
다만, 상기 포인트조사부(212)를 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 나란히 배치하는 것에 더하여 상기 라인 렌즈부(213)가 중간 매개체로써 제공되어, 상기 포인트조사부(212)에서 방사된 레이저를 흡수하여 라인형(line shape)의 레이저로 상기 강판(S)으로 조사하게 된다.
이에 의하면, 연속하여 이동하는 강판(S)에 대한 연속적인 열처리가 가능하기 때문에, 상기 강판(S)의 정지 없이 계속하여 강판(S) 표면에 열처리하여 신속한 강판(S)의 생산을 가능하게 한다.
그리고, 상기 라인 렌즈부(213)의 형상은 일례로써, 상기 포인트조사부(212)에서 방사된 포인트 레이저를 라인 형상으로 배분하기 위해서, 상기 포인트조사부(212)와 대면하는 부분은 평편한 형상으로 구비되고, 라인 형상으로 분산된 레이저를 방사하는 반대 부분은 볼록 렌즈 형상으로 구비될 수 있다.
더하여, 상기 라인 렌즈부(213)에서 방사되는 라인 레이저에 대하여 상기 강판(S)의 표면으로 라인 레이저의 초점을 맞추기 위해서, 집광 렌즈부(214)를 더 포함하게 된다.
다시 말해, 상기 집광 렌즈부(214)는 라인 렌즈부(213)와의 간격을 조정함으로써, 방사되는 상기 라인 레이저의 초점을 맞출 수 있게 되는 것이다.
이러한 간격의 조정은 상기 조사지지부(211)에 결합되는 구동실린더에 상기 집광 렌즈부(214)가 결합되어 제공됨으로써, 수행될 수 있다. 다만, 상기 라인 렌즈부(213)와 상기 집광 렌즈부(214)의 간격 조정을 위한 엑츄에이터의 구성은 상기 구동실린더에 한정되지 않으며, 구동모터와의 기어 결합 등의 구성으로도 제공될 수 있다.
그리고, 상기 집광 렌즈부(214)는 일례로써, 상기 라인 조사부에서 방사한 라인 레이저를 좀 더 짧은 거리에서 집광하기 위해서, 양면이 모두 볼록한 형상으로 제공될 수 있다.
더하여, 이러한 집광 렌즈부(214)를 구비함으로써, 상기 강판(S)과 일정 거리 이격되게 제공할 수도 있어, 강판(S)에 조사되는 라인 레이저에 의해 발생하는 퓸(fume)에 의해서 상기 라인조사부(210)가 오염되는 것을 방지할 수 있다. 일례로 이를 위한 초점거리는 약 100 ~ 300mm가 될 수 있다.
그리고, 상기 집광 렌즈부(214)가 열에 의해 변형되는 써멀 렌즈(thermal lens) 효과가 발생하지 않도록, 상기 집광 렌즈부(214)는 폭이 약 50 ~ 70mm로 설정하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 강판 열처리 장치를 도시한 측면도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치는 상기 조사유닛(200)보다 상기 강판(S)의 이동 방향(y) 하류부에 위치하게 상기 바디유닛(100)에 구비되는 냉각유닛(300)을 포함할 수 있다.
다시 말해, 상기 조사유닛(200)에 의해서 열처리된 강판(S)에 대하여 상기 냉각유닛(300)이 냉각시킴으로써, 열처리 시간을 단축하거나, 강판(S)의 성질을 조정할 수 있게 된다.
이를 위해서, 상기 냉각유닛(300)은 상기 조사유닛(200)이 라인 레이저를 조사한 다으에 상기 강판(S)에 대하여 냉각을 수행할 수 있게, 상기 조사유닛(200)보다 강판(S)의 이동 방향(y) 하류에 구비된다.
그리고, 상기 냉각유닛(300)은 상기 강판(S)에 대하여 냉각을 수행하기 위해서, 상기 강판(S)의 표면으로 냉각 유체를 분사할 수 있는 노즐로 구성되거나, 상기 강판(S)과 접촉하여 전도에 의해서 냉각을 수행하는 냉각롤로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치는 상기 조사유닛(200)을 기준으로, 상기 강판(S)의 이동 방향(y) 상류부 및 하류부 중 적어도 하나에 위치하여 상기 강판(S)에 장력을 형성하게 상기 바디유닛(100)에 구비되는 텐션유닛(400)을 포함할 수 있다.
다시 말해, 상기 강판(S)이 연속 공정으로 생산되면서 열처리 수행하면서, 표면상에서 균일한 열처리가 수행될 수 있도록, 상기 강판(S)에 대하여 장력을 부여하여 강판(S)의 편평도를 향상시킬 수 있게 상기 텐션유닛(400)을 구비할 수 있는 것이다.
이를 위해서, 상기 텐션유닛(400)은 상류 가이드롤(410), 하류 가이드롤(420), 이동롤(430) 등을 구비할 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 강판 열처리 장치의 상기 텐션유닛(400)은, 상기 바디유닛(100)에 구비되어 상기 강판(S)의 이동을 가이드하는 상류 가이드롤(410), 상기 강판(S)의 이동 방향(y)으로, 상기 상류 가이드롤(410)에서 일정 간격 이격되어 상기 바디유닛(100)에 구비되는 하류 가이드롤(420) 및 상기 상류 가이드롤(410) 및 하류 가이드롤(420) 사이에 구비되며, 상기 강판(S)을 일방으로 밀어서 장력을 형성하게 구비되는 이동롤(430)을 포함할 수 있다.
상기 상류 가이드롤(410)은 상기 하류 가이드롤(420)보다 상기 강판(S)의 이동 방향(y)의 상류에 구비되며, 상기 하류 가이드롤(420)은 상기 상류 가이드롤(410)보다 상기 강판(S)의 이동 방향(y)의 하류에 구비되어, 상기 강판(S)이 이동되는 것을 가이드하게 된다.
특히, 상류 가이드롤(410)과 상기 하류 가이드롤(420) 사이에는 이동롤(430)이 구비되며, 상기 이동롤(430)은 상기 강판(S)의 이동 방향(y)과는 다른 방향으로 이동되게 구비된다. 일례로, 상기 강판(S)이 지면에 수평방향으로 이동되면 상기 이동롤(430)은 지면에 수직한 방향으로 상하 이동되게 구비될 수 있다. 이를 위해서, 상기 이동롤(430)은 상기 바디유닛(100)에 결합된 상하구동 실린더에 결합되어 제공될 수 있다.
또한, 상기 상류 가이드롤(410) 및 하류 가이드홀이 상기 강판(S)의 일면을 지지하게 구비되면, 상기 이동롤(430)은 상기 강판(S)의 타면에 접하게 제공됨으로써, 상기 이동롤(430)의 상하 이동시에 상기 강판(S)에 장력을 부여하게 구비될 수 있다.
다시 말해, 상기 이동롤(430)이 상기 강판(S)의 일부 영역을 밀어서 상기 강판(S)에 장력을 부여하게 구비되는 것이다.
그리고, 상기 텐션유닛(400)은 상기 조사유닛(200)의 양측에 구비되어 제공될 수 있다. 즉, 상기 텐션유닛(400)은 상기 강판(S) 이동 방향(y)을 기준으로, 상기 조사유닛(200)보다 상류 및 상기 조사유닛(200)보다 하류에 각각 구비될 수 있는 것이다.
그리고, 상류측의 텐션유닛(400)과 하류측의 텐션유닛(400) 사이의 거리는 상기 상류 가이드롤(410) 또는 하류 가이드롤(420)의 직경의 약 2 ~ 3 배의 거리로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 상기 강판(S)을 팽팽하게 만들어줌으로써 폭 방향(x)으로 일정한 초점을 가질 수 있게 형성하기에 바람직한 간격이기 때문이다.
도 7은 본 발명의 강판 열처리 방법을 도시한 순서도로써, 이를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판 열처리 방법은 강판(S)의 이동 경로 상에, 라인 형상의 레이저를 조사하는 조사유닛(200)을 상기 강판(S) 상에 위치시키는 배치단계 및 연속하여 이동되는 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 적어도 일 영역은 타 영역과는 다른 에너지로 레이저를 조사하는 조사단계를 포함할 수 있다.
이와 같이, 본원의 강판 열처리 방법은 라인 형상의 레이저를 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 조사하여, 상기 강판(S)이 연속으로 생산되는 공정에서 상기 강판(S)에 대하여 연속으로 열처리를 수행할 수 있다.
특히, 상기 강판(S)에 대한 열처리를 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 적어도 일부 영역을 다른 출력의 레이저를 조사함으로써, 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 서로 다른 성질을 부여할 수 있게 된다.
이를 위해, 상기 배치단계에서는 전술한 조사유닛(200) 등을 상기 강판(S)의 연속하여 이동되는 경로 상에 구비시킬 수 있다.
그리고, 상기 조사단계에서는 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 적어도 일 영역은 라인 레이저의 출력을 다르게 조사하여, 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 강도 등의 성질을 적어도 일 영역에서 다르게 형성할 수 있다. 즉, 상기 강판(S)의 폭 방향(x)으로 서로 다른 그레인 미세화 층, 아몰포스 층, 표면 경화층 등을 연속으로 형성할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판 열처리 방법은 상기 조사단계 이후에, 상기 강판(S)에 대하여 냉각을 수행하는 냉각단계를 포함할 수 있다.
이와 같은 냉각단계는 상기 조사단계에서 상기 강판(S)에 대하여 가열한 것을 신속히 냉각하거나, 냉각 속도에 따른 강판(S)의 성질을 변형하기 위한 것이다.
이러한 냉각단계는 전술한 냉각유닛(300)에 의해서 수행될 수 있으며, 상기 조사단계 이후에 수행된다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 강판 열처리 방법은 상기 배치단계 이후에 상기 강판(S)의 편평도를 감지하여, 상기 조사단계 전에 장력에 의해서 상기 강판(S)의 편평도를 증가시키는 장력부여단계를 포함할 수 있다.
이러한 장력부여단계는 상기 강판(S)에 대한 조사단계에서 강판(S)의 편평도를 향상시켜, 레이저 조사에 의한 열처리의 품질을 향상시키기 위한 것이다. 이러한 장력부여단계는 전술한 텐션유닛(400)에 의해서 수행될 수 있으며, 상기 조사단계 이전에 수행된다.
100: 바디유닛 200: 조사유닛
210: 라인조사부 211: 조사지지부
212: 포인트조사부 213: 라인 렌즈부
214: 집광 렌즈부 300: 냉각유닛
400: 텐션유닛 410: 상류 가이드롤
420: 하류 가이드롤 430: 이동롤

Claims (11)

  1. 연속으로 생산되는 강판의 이동 경로 상에 구비되는 바디유닛; 및
    상기 바디유닛에 구비되며, 상기 강판을 열처리하도록 상기 강판의 폭 방향에 대한 라인 형상으로 상기 강판 표면에 레이저를 조사하는 라인조사부를 복수 개를 구비하며, 각각의 라인조사부는 적어도 다른 하나의 라인조사부와 조사하는 에너지를 다르게 형성하는 조사유닛;
    을 포함하며,
    상기 라인조사부는,
    상기 바디유닛에 결합되는 조사지지부;
    상기 조사지지부에 복수 개가 나란히 구비되며, 레이저를 방출하는 포인트조사부; 및
    레이저가 방출되는 복수 개의 상기 포인트조사부 단부와 연결되게 구비되는 라인 렌즈부;
    를 포함하는 강판 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 조사유닛은,
    상기 강판의 폭 방향 일부에 구비되는 적어도 하나의 고출력 라인조사부; 및
    상기 고출력 라인조사부보다 낮은 에너지로 레이저를 조사하며, 상기 고출력 라인조사부와 나란히 구비되는 적어도 하나의 저출력 라인조사부;
    를 포함하는 강판 열처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 조사유닛보다 상기 강판의 이동 방향 하류부에 위치하게 상기 바디유닛에 구비되는 냉각유닛;
    을 포함하는 강판 열처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 조사유닛을 기준으로, 상기 강판의 이동 방향 상류부 및 하류부 중 적어도 하나에 위치하여 상기 강판에 장력을 형성하게 상기 바디유닛에 구비되는 텐션유닛;
    을 포함하는 강판 열처리 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 텐션유닛은,
    상기 바디유닛에 구비되어 상기 강판의 이동을 가이드하는 상류 가이드롤;
    상기 강판의 이동 방향으로, 상기 상류 가이드롤에서 일정 간격 이격되어 상기 바디유닛에 구비되는 하류 가이드롤; 및
    상기 상류 가이드롤 및 하류 가이드롤 사이에 구비되며, 상기 강판을 일방으로 밀어서 장력을 형성하게 구비되는 이동롤;
    을 포함하는 강판 열처리 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 라인조사부는,
    상기 조사지지부에 구비되어, 상기 강판으로 조사되는 레이저를 모아주도록, 상기 라인 렌즈부의 단부와 거리 조정되는 집광 렌즈부;
    를 포함하는 강판 열처리 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    복수 개의 상기 포인트조사부는 하나의 라인 형상으로 레이저를 조사하도록 선상으로 나란히 배치되거나, 복수 개의 라인 형상으로 레이저를 조사하도록 면상으로 나란히 배치되는 것을 특징으로 하는 강판 열처리 장치.
  9. 강판의 이동 경로 상에, 라인 형상의 레이저를 조사하는 조사유닛을 상기 강판 상에 위치시키는 배치단계; 및
    연속하여 이동되는 상기 강판의 폭 방향으로 적어도 일 영역은 타 영역과는 다른 에너지로 레이저를 조사하는 조사단계;
    를 포함하며,
    상기 조사단계는,
    상기 강판의 일 영역에 레이저를 조사하는 라인조사부의 조사 에너지를 상기 강판의 타 영역에 레이저를 조사하는 라인조사부의 조사 에너지와 다르게 형성하여 수행하며, 상기 라인조사부는, 나란히 구비되어 레이저를 방출하는 복수 개의 포인트조사부의 단부에 라인 렌즈부를 구비시켜 라인 레이저를 조사하는 강판 열처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 조사단계 이후에, 상기 강판에 대하여 냉각을 수행하는 냉각단계;
    를 포함하는 강판 열처리 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배치단계 이후에 상기 강판의 편평도를 감지하여, 상기 조사단계 전에 장력에 의해서 상기 강판의 편평도를 증가시키는 장력부여단계;
    를 포함하는 강판 열처리 방법.
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