KR102189421B1 - 플래니싱롤, 이를 이용하여 평판 제품을 플래니싱하기 위한 방법 및 이로부터 생산된 평판 제품 - Google Patents

플래니싱롤, 이를 이용하여 평판 제품을 플래니싱하기 위한 방법 및 이로부터 생산된 평판 제품 Download PDF

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Abstract

본 발명은 표면 구조를 갖는 플래니싱롤, 특히 금속성 재료, 특히 강철 재료로부터 평판 제품을 생산하기 위한 플래니싱롤에 관한 것이다. 표면 구조를 갖는 개선된 플래니싱롤을 고안하기 위해, 본 발명에 따른 표면 구조는 0.2㎛ 내지 9㎛의 깊이, 바람직하게는 0.8㎛ 내지 5.5㎛의 깊이에서 2%의 재료 비율을 갖고, 상기 깊이는 영점선으로부터 시작하여 상기 플래니싱롤의 회전축 방향에서 측정되고, 상기 영점선은 상기 플래니싱롤의 회전축과 평행하게 이어져 있으며, 상기 영점선은 상기 플래니싱롤의 표면으로부터 시작하여 상기 플래니싱롤의 재료 비율이 0.1%이 될 때까지 상기 플래니싱롤의 회전축 방향으로 변위된다. 또한 본 발명은 상기 플래니싱롤을 이용하여 금속성 재료, 특히 강철 재료로 만들어진 평판 제품을 플래니싱하기 위한 방법, 및 상기 방법에 의해 생산된 평판 제품에 관한 것이다.

Description

플래니싱롤, 이를 이용하여 평판 제품을 플래니싱하기 위한 방법 및 이로부터 생산된 평판 제품
본 발명은 표면 구조를 포함하는 플래니싱롤(planishing roll), 플래니싱롤을 이용하여 금속 재료로 이루어진 평판 제품, 특히 강철 재료로 이루어진 평판 제품을 플래니싱하기 위한 방법에 관한 것이고, 이러한 방법에 따라 제조되고 금속 재료, 특히 강철 재료로 이루어진 평판 제품에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차 산업은 차량 래커링(vehicle lacquering), 특히 외부에서 볼 수 있는 자동차의 표면 상의 래커링의 시각적 외양에 대한 요건을 높게 설정하고 있는 것으로 알려져 있다. 상기 래커링은 균일한 외양을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 가능한 가장 낮은 비율의 파형 반사(wavelike reflection)는 좁은 시야각(viewing angle)에서 발생하게 된다. 이들 파형 반사는 또한 오렌지 필(orange peel)로서 정의된다. 상기 래커링의 균일한 외양 이외에도, 상기 래커링의 비용 효율적인 생산이 또한 요구된다. 충전재층을 이용한 연마(polishing) 작업 및/또는 원료 집약적인 분무 래커링과 같은 노동 집약적인 단계는 피해야 한다.
이들 요건들을 충족시킬 수 있도록 하기 위해, 차체 시트로서 사용되는 미세 강철 시트는 래커링 절차 이전에 조질 압연(skin-pass rolling)된다. 이러한 조질 압연은 또한 플래니싱(planishing)으로서 정의된다. 예를 들어, 미세 강철 시트의 거칠기, 피크 개수 및 파형을 특징으로 하는 표면 지형(surface topography) 뿐만 아니라, 예를 들어 항복 강도, 인장 강도 및 팽창율과 같은 기계적 특성값은 조질 압연 절차에 의해 목적하는 상태로 설정된다. 이러한 방식으로 플래니싱되고 한정된 표면 지형을 갖는 미세 강철 시트는 충전재층의 적용을 피하거나 줄임으로써 후속적인 래커링 절차를 단순화한다. 이들 충전재층은 특히 래커링될 미세 강철 시트의 표면 상에 존재하는 임의의 요철(unevenness)을 보상하며, 따라서 래커링된 표면에서 이러한 요철이 두드려져 보이는 것을 방지하는 역할을 한다. 프로파일 표면(profiled surface)을 갖는 플래니싱롤은 조질 압연 절차용으로 사용된다. 평활한 연마 표면을 포함하는 롤로부터 시작하는 상기 표면의 프로파일링은 다양한 텍스쳐링 방법(texturing method)에 의해 구현된다. 이어 미세 강철 시트의 표면은 상응하는 플래니싱롤을 사용하여 조질 압연 절차에 의해 텍스쳐링된다. 일반적으로, 차체 시트의 분야를 벗어나서도 미세 강철 시트의 경우에도 또한 동일하게 적용된다.
일반적으로, 하기 방법들은 플래니싱롤을 위한 부식성 텍스쳐링 방법으로서 알려져 있다: SBT(쇼트 블라스트(Shot Blast)): 각이 진 블래스팅 재료(angular blasting material)를 플래니싱롤의 표면 상에 분사하는 방법; EDT(전기 방전 텍스쳐링): 방전 가공(spark erosion): EBT(전자빔 텍스쳐링): 진공 하의 전자빔을 이용하여 소정의 크레이터(crater)를 플래니싱롤의 표면에 분사하는 방법; 및 레이저텍스(Lasertex): 레이저 광선을 이용하여 소정의 크레이터를 플래니싱롤의 표면에 분사하는 방법.
더욱이, 잘쯔기터 아게(Salzgitter AG)사의 "PRETEX®"라는 표제의 문헌(2002년 9월)에는 차체 구조에서 가장 엄격한 요건에 맞는 텍스쳐링된 미세 시트가 개시되어 있다. 이러한 미세 시트는 코팅되지 않거나 표면 코팅될 수 있으며, 자동차 산업에서 변형성 거동 및 래커링 능력이 가장 엄격하게 요구되는 내부 및 외부 외판용 차체 구조에 사용된다. 상기 미세 시트의 표면 지형은 변형성 거동 및 자동차의 래커링의 접착력 및 시각 특성에 상당한 영향을 미친다. 상기 미세 시트의 소정의 주문 제작된 표면 지형은 조질 압연 도중에 생성된다. 상술한 부식성 텍스쳐링 방법과는 대조적으로, 이러한 목적으로 사용되는 플래니싱롤은 텍스쳐(texture)를 활면롤(smooth roll)에 적용함으로써 실증적 방법으로 생산된다. 특히, 활면롤의 표면이 전해질로 구조-크롬 도금(structure-chromium plating)되고 경질 크롬 도금되는 소위 TOPOCROM® 방법은 이러한 목적에 적합하다. 이를 위해, 상기 플래니싱롤은 양극 케이지(anode cage)가 구비되고 크롬 전해질로 충전된 반응기 내에서 코팅된다. 상기 전해질의 크롬 이온은 코팅 절차 도중에 환원되고, 플래니싱롤의 표면 상에 금속학적으로 증착된다. 이러한 코팅 방법은 크기가 상이한 경질 크롬 반구체의 절대적으로 균일한 확률 분포도(stochastic distribution)를 제공하며, 이때 상기 경질 크롬 반구체는 롤의 표면 상에 증착되며, 고객의 요건에 맞추기 위해 프로세스 컴퓨터 제어식 코팅 매개변수에 의해 표적화되고 재생 가능한 방식으로 단위 면적 당 이들의 크기 및 개수에 관해 조절될 수 있다. 상기 플래니싱롤의 경질 크롬 반구체는 상응하는 구형 캡(spherical cap)의 형태로 플래니싱 도중에 미세 시트로 전달된다. 상기 미세 시트의 표면 지형은 마찰을 줄이기 위해 윤활제를 흡수하고 정압 또는 유체 윤활을 보조하도록 구성된다. 상대적으로 높은 평균 거칠기 지수, 및 윤활제 저장소로서 역할을 하는 상호 분리된 윤활 포켓은 마찰 및 윤활 비율을 상당히 개선시킨다. 래커 시스템의 층 두께의 감소와 함께 래커링 능력의 동시 개선은 높은 피크수 및 낮은 장파 및 단파 구조 비율에 의해 달성된다. 장파 구조 비율은 래커링된 자동차 시트의 상부코트(topcoat)에서 오렌지 필을 야기할 수 있다.
독일 공개공보 문헌 제 DE 10 2012 017 703 A1호에는 이미 금속 재료로 이루어진 평판 제품, 특히 강철 재료로 이루어진 평판 제품, 이 같은 평판 제품의 용도, 및 이 같은 평판 제품을 생산하기 위한 롤 및 방법이 개시되어 있다. 이러한 평판 제품은 매우 양호한 마찰 특성을 특징으로 하는 것으로 여겨지며, 자동차에 대해 전형적인 방식으로 래커링된 이후에 래커의 외양이 개선된 것으로 여겨진다. 그러나 래커링은 무충전재 래커링 공정의 단축 및 층 구조의 상당한 감소에 의해 달성 가능한 것으로 여겨진다. 이 같은 평판 제품을 생산하기 위한 상응하는 롤은 80 내지 180㎝-1 범위의 피크수(RPc), 2.5 내지 3.5㎛ 범위의 산술 평균 거칠기(Ra) 및 0.08 내지 1.0㎛ 범위의 산술 평균 파형(Wsa)을 특징으로 하는 표면 구조를 갖는 것으로 여겨진다. 하나의 실시형태에서, 텍스쳐링되지 않은 표면과 관련하여 롤의 평활 비율은 대략 25%이다. 평활하게 연마된 표면을 포함하는 롤로부터 시작하여 상기 표면의 프로파일링은 펄스 레이저에 의해 재료를 제거함으로써 구현된다.
유럽 특허 출원 제 EP 0 606 473 A1호에는 강철 시트를 플래니싱하기 위해 레이저로 텍스쳐링된 표면 주조를 포함하는 롤이 개시되어 있다. 상기 롤의 표면 구조는 크롬으로 이루어진 복수의 돌출 반구체를 구비하며, 이때 40 내지 100%의 크롬이 플래니싱 도중에 강철 시트로 전달된다. 이는 50 내지 500㎛의 직경(d) 및 2 내지 40㎛의 높이(h)를 갖는 강철 시트 압입부(impression)를 초래한다. 개별 압입부 사이의 상호 간격은 1.0d 내지 4.0d 범위이다.
유럽 특허 문헌 제 DE 694 23 784 T2 호의 번역문에는 또한 전자빔에 의해 작업롤(working roll)의 표면을 구조화하기 위한 방법이 언급되어 있다. 구조화된 표면은 2차원의 소정의 점 패턴(pattern of dots)으로 구성되어 있다. 각각의 점은 소정의 가장자리를 포함하는 크레이터의 형태이다. 구조화 이후, 상기 롤의 표면은 0.4 내지 8.0㎛의 거칠기(Ra)를 갖는다.
상기 특허(US 5,532,051)에는 이미 강철 재료의 냉간 압연을 위한 표면-구조화된 롤의 크롬 도금이 개시되어 있다. 상기 크롬 도금은 이러한 방식으로 처리된 롤의 사용 기간을 상당히 늘리는 것으로 여겨진다.
본 발명의 목적은 표면 구조를 포함하는 개선된 플래니싱롤, 플래니싱롤을 이용하여 금속 재료로 이루어진 평판 제품, 특히 강철 재료로 이루어진 평판 제품을 플래니싱하기 위한 개선된 방법, 및 이러한 방법에 따라 생산되고 금속 재료, 특히 강철 재료로 이루어진 개선된 평판 제품을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 표면 구조를 포함하는 개선된 플래니싱롤, 특히 금속 재료로 이루어진 평판 제품, 특히 강철 재료로 이루어진 평판 제품을 생산하기 위한 개선된 플래니싱롤은 상기 표면 구조가 0.2㎛ 내지 9㎛의 깊이, 바람직하게는 0.8㎛ 내지 5.5㎛의 깊이에서 2%의 재료 비율을 갖고, 상기 깊이가 영점선으로부터 시작하여 상기 플래니싱롤의 회전축 방향으로 측정되고, 상기 영점선은 상기 플래니싱롤의 회전축과 평행하게 확장되고, 상기 영점선은 상기 플래니싱롤의 표면으로부터 시작하여 이의 재료 비율이 0.1%가 될 때까지의 정도까지 상기 플래니싱롤의 회전축 방향으로 변위된다는 사실에 의해 달성된다. 따라서, 정성적인 측면에서, 상기 플래니싱롤의 표면 구조는 플래니싱 도중에 플래니싱될 평판 제품의 지형의 변화와 상기 평판 제품의 연장(lengthening) 사이에서 가능한 가장 큰 비율이 달성되도록 낮은 재료 비율을 갖는다.
상기 낮은 재료 비율은 또한 상기 표면 구조가 0.7㎛ 내지 12㎛의 깊이, 바람직하게는 1.1㎛ 내지 6.5㎛의 깊이에서 5%의 재료 비율을 갖는다는 사실로 인해 결정될 수 있다.
상기 재료 비율은 상기 표면 구조가 1.0㎛ 내지 15㎛의 깊이, 바람직하게는 1.4㎛ 내지 7.4㎛의 깊이에서 10%의 재료 비율을 갖는다는 사실로 인해 추가로 결정될 수 있다.
유리한 방식에서, 상기 플래니싱롤의 표면 구조는 전해질로 구조-크롬 도금되고, 경질 크롬 도금된다는 것이 제공된다.
특히 유리한 방식에서, 이의 표면 구조는 0.3 내지 5㎛의 거칠기(Ra) 및 50 내지 300㎝-1의 피크수(RPc)를 갖는다는 것이 제공된다.
본 발명에 따르면, 금속 재료로 이루어진 평판 제품, 특히 강철 재료로 이루어진 평판 제품을 플래니싱하기 위한 방법은 상기 평판 제품이 본 발명에 따라 플래니싱롤을 이용하여 롤링된다는 사실로 인해 개선된다.
유리한 방식에서, 상기 평판 제품은 0.1 내지 2.0% 범위의 플래니싱 정도(degree of planishing)로 롤링된다.
본 발명에 따르면, 본 발명에 따른 방법에 따라 생산된, 금속 재료로 이루어진 개선된 평판 제품, 특히 강철 재료로 이루어진 개선된 평판 제품은 상기 평판 제품이 거칠기(Ra)가 0.9 내지 1.4㎛, 바람직하게는 0.9 내지 1.2㎛이고 피크수(RPc)가 90㎝-1 초과, 바람직하게는 피크수(RPc)가 95㎝-1 초과인 플래니싱된 표면 지형(surface topography)을 갖고, VDEh SEP1941에 따라 매개변수 Wsa(1~5)로 나타낼 때 0.28㎛ 미만, 바람직하게는 0.25㎛ 미만, 특히 바람직하게는 0.22㎛ 미만의 표면의 파형(waviness)을 갖는 것을 특징으로 한다.
유리한 방식에서, 상기 평판 제품의 두께는 0.35 내지 2.0㎜의 범위인 것이 제공된다.
바람직하게는, 상기 평판 제품에는 아연, 아연-알루미늄 합금, 아연-철 합금 또는 아연-알루미늄-마그네슘 합금으로 이루어진 코트(coat)가 제공될 수 있다.
본 발명과 함께 생산된 평판 제품, 특히 미세 강철 시트는 자동차, 가전제품(소위, 백색 가전제품) 및 강철 시트 가구에서 바람직하게 사용된다. 이러한 경우, 상기 평판 제품은 전기 아연 도금(electrolytic galvanizing)되거나 용융 아연 도금(hot-dip galvanizing)될 수 있다. 또한 상기 평판 제품은, 예를 들어 딥드로잉(deep drawing) 및 스트레치 드로잉(stretch drawing)에 의해 구성성분 내로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 평판 제품은 후속적인 래커링용으로 의도되며, 래커링된 시각 부품으로서 사용된다. 상기 평판 제품은 성형 공정, 특히 딥드로잉에 특히 적합하다.
본 발명과 함께 평판 제품은 금속, 금속 합금, 특히 강철로 제조된 시트, 특히 미세 시트인 것으로 이해된다.
지형 변화에 대해 상기 평판 제품에 의해 제공되는 저항은 플래니싱 공정에서 보상되어야 한다. 상기 플래니싱롤의 표면 구조는 압력이 제거된 이후에 상기 평판 제품의 표면에 남아 있는 압입부보다 더 깊이 압입된다. 이러한 재료 의존적인 회복력으로 인해 보다 낮은 재료 비율을 포함하는 플래니싱롤의 표면 구조는 높은 변형 저항을 포함하는 평판 제품의 가공 도중에 특히 긍정적인 효과를 나타낸다.
또한 연질 금속성 코트를 포함하는 평판 제품은, 예를 들어 강철로 이루어진 보다 강한 코팅되지 않은 평판 제품에 비해 상기 플래니싱롤의 표면 구조의 전달에서의 개선을 허용한다.
본 발명에 따라 플래니싱롤에 의해 플래니싱되는 평판 제품은 하기 이점을 특징으로 한다:
- 상기 플래니싱롤의 균일한 거칠기 구조로 인해 평판 제품의 전체 길이 및 너비에 대해 균일하고, 재생 가능하며 한정된 거칠기 특성값;
- 미세 분포하고 상호 분리된 정압 윤활 포켓에 의해 확립된 딥드로잉 도중의 우수한 마찰 거동으로 인해 개선된 성형 특성;
- 높은 피크수 및 확률 분포된 거칠기 구조로 인해 수직 도포 도중에도 우수한 래커링 능력;
- 임의의 플러시워터(flush water)의 축적 없이 명백히 이러한 의도된 사용을 위해 개발된 폐쇄 반응기 공정으로 인해 롤을 이용한 환경적으로 안전한 코팅 방법.
이하, 본 발명은 예시적인 실시형태 및 첨부된 도면을 참고하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 도면에서:
도 1은 본 발명에 따른 롤의 표면 구조에 대한 개략적이고 예시적인 수열을 포함하는 그래프를 나타내고;
도 2는 상기 롤의 재료 비율을 측정하기 위해 선택된 영점선의 도해를 나타내고;
도 3은 재료 비율 그래프와 연관된 본 발명에 따른 롤의 표면 구조에 대한 개략적인 확대 단면도를 나타내고;
도 4는 재료 비율 그래프와 연관된 통상적인 롤에 대한 도 2에 따른 단면도를 나타내고;
도 5는 본 발명에 따른 PRETEX® 지형을 갖는 평판 제품을 통한 단면의 투영도를 나타낸다.
도 1은 y축으로서 대략 15 내지 0㎛의 깊이(단위: ㎛) 및 x축으로서 대략 0 내지 대략 10%의 재료 비율을 갖는 카르테시안 좌표계(Cartesian coordinate system)를 나타낸다. 본 발명에 따른 플래니싱롤의 표면 구조에 대한 예시적인 곡선은 상기 좌표계에 나타나 있고, A로 표시되어 있다.
재료 비율(단위: %)은 플래니싱롤의 상부 주변 표면 전체를 나타내는 표면 내부에 있는 플래니싱롤의 재료의 존재를 설명한다. 따라서 거칠기 골(roughness valley)의 비율은 상기 재료 비율(단위: %)과는 상반되는 것으로 고려될 수 있다. 상기 표면 중의 재료의 비율은 상기 표면으로부터 시작하여 상기 롤의 중심 회전축 방향에서의 3D 측정을 통해 이러한 목적으로 확인된다. 상기 3D 측정은 대략 2.5㎟의 대표적인 표면과 관련이 있다. 이어 상기 3D 측정에 의해 확인된 재료 비율(단위: %)은 상기 플래니싱롤의 표면으로부터 시작하여 ㎛의 단위로 나타낸 깊이에 관한 것이다. 상기 재료 비율은 상기 롤의 거칠기 프로파일을 이용하여 결정될 수 있다. 도 2에 도시된 재료 비율은 상응하는 롤에 대한 광범위한 3D 거칠기의 측정으로부터 ISO 25178에 따라 확인되었다. 상기 확인된 재료 비율이 유사한지를 확인하기 위해, 기준 평면이 이들 측정을 위해 한정되어야 하며, 이러한 측정으로부터 높이 또는 깊이 값이 계수된다. 일반적으로, 재료 비율 곡선을 생성하기 위해, 5%의 영점선 변위가 이러한 경우에 사용되며, 상기 롤의 표면으로부터 시작하여 상기 롤의 회전축 방향으로 사용된다. 상기 롤의 프로파일이 재료 비율의 첫 번째 5%의 영역에서 자명한 차이를 나타내기 때문에 0.1%의 재료 비율의 영점선 변위만이 사용되며, 즉 상기 깊이(단위: ㎛)를 측정 또는 결정하기 위한 영점선은 이러한 영역에 존재하는 표면의 거칠기 피크에 대해 상기 재료 비율이 0.1%가 될 때까지만 변위된다. 이어 상기 깊이(단위: ㎛)는 영점선으로부터 시작하여 상기 롤의 회전축 방향으로 결정된다. 또한 도 2에 나타낸 깊이는 상기 롤의 표면 일부에 대한 평균이며, 상기 롤의 플래니싱이 균일하기 때문에 상기 롤의 주변 표면 전체를 대표한다.
도 2는 플래니싱롤(1)의 표면으로부터 시작하여 플래니싱롤(1)의 회전축(D) 방향에서 방사상으로 나타낸 상술한 영점선(N)의 변위의 도해를 나타낸다. 이러한 경우, 영점선(N)은 회전축(D)과 평행하게 확장되며, 플래니싱롤(1)의 표면 영역으로 확장된다. 회전축(D)은 플래니싱롤(1)의 종방향 확장 방향으로 확장되며, 플래니싱롤(1)에서 중심으로 확장된다. 플래니싱롤(1)의 표면 구조에 대해 개략적으로 나타낸 구조 성분(2)에 기초하여 0.1%의 목적하는 재료 비율이 달성될 때까지 영점선(N)은 상기 구조 성분(2) 내로 변위되며, 회전축(D) 방향으로 방사상으로 변위된다.
도 1은 0㎛의 깊이로부터 시작하는 본 발명에 따른 플래니싱롤의 예시적인 수열(A)이 0.1%의 재료 비율에 기초하여 매우 평탄하게 확장되고, 대략 3.5㎛의 영역에서 10%의 재료 비율만을 갖는다는 것을 보여준다. 따라서, 정성적인 측면에서, 이는 얕은 깊이에서 낮은 재료 비율을 포함하는 플래니싱롤로서 설명될 수 있다. 더욱이, Topocrom® 방법에서는 가파른 측면을 갖는 경질 크롬 반구체의 지형이 생성된다.
2% 내지 10%의 재료 비율의 영역에서 깊이 방향으로 특정 수열을 갖는 플래니싱롤의 표면 구조가 특히 바람직하다. 이러한 수열은 상기 롤의 일련의 선택된 재료 비율(%)로서 설명될 수 있다. 이하, 2%, 5% 및 10%의 일련의 재료 비율이 선택된다. 재료 비율 및 깊이가 하기 범위 내에 있는 롤은 유리한 평판 제품 지형의 생성을 가능케 한다:
2%의 재료 비율 - 0.2㎛ 내지 9㎛의 깊이; 바람직하게는 0.8㎛ 내지 5.5㎛의 깊이
5%의 재료 비율 - 0.7㎛ 내지 12㎛의 깊이; 바람직하게는 1.1㎛ 내지 6.5㎛의 깊이
10%의 재료 비율 - 1.0㎛ 내지 15㎛의 깊이; 바람직하게는 1.4㎛ 내지 7.4㎛의 깊이
상기 깊이 및 재료 비율과 관련된 이들 범위는 도 1에서 다각형으로서 나타나 있다. 점선으로 나타낸 다각형은 상술한 추가의 깊이 범위를 나타내고, 파선으로 나타낸 다각형은 바람직한 깊이 범위를 나타낸다.
유리한 평판 제품 지형을 포함하는 금속성 평판 제품, 특히 강철 스트립(steel strip)은 임의적으로 생성된 표면 구조 및 도 1과 관련하여 설명된 재료 비율의 수열을 갖는 이 같은 플래니싱롤을 이용하여 생산될 수 있다. 이를 위해, 상응하는 평판 제품은 외력, 특히 수압을 이용하여 전개되는 플래니싱롤에 의해 전형적인 방식으로 종방향으로 롤링된다. 상기 플래니싱롤들 사이에 위치한 평판 제품의 부피에 대해 선형으로 전달된 힘으로 인해, 상기 평판 제품은 연장되며, 그 결과 두께가 감소하고, 상기 플래니싱롤의 표면 구조는 평판 제품의 표면 상에 형성된다. 상기 재료 변위는 최소 저항의 원칙을 따르며, 이는 평판 제품의 표면 구조 및 연장을 나타낸다. 상기 플래니싱롤의 표면 구조가 완전히 채워진 경우, 힘의 증가는 상기 평판 제품의 연장에 작용한다. 상기 평판 제품의 최대 확장은 상기 평판 제품의 기계적 특성값의 변화로 정의된다.
사양(specification)에 따라 상기 평판 제품의 지형을 생성하기 위한 플래니싱롤의 이상적인 표면 구조는 최대 허용 가능한 스트립의 연장이 달성되기 전에 상기 평판 제품의 표면에 나타날 수 있는 방식으로 구성된다.
도 1에 도시된 바와 같은 표면 구조를 포함하는 플래니싱롤은 바람직한 구조에 근접한다. 이러한 플래니싱롤은 상기 평판 제품과 접촉하는 라인의 길이 당 힘에 상응하는 비압연력(specific rolling force)의 높은 전달, 상기 평판 제품의 지형의 변화 및 상기 평판 제품의 보다 큰 연장을 위하여 비압연력의 낮은 전달을 가능케 한다. 전형적인 비압연력은 1.9kN/㎜의 영역 내에 있다. 상기 지형의 변화는 거칠기(Ra) 또는 피크수(RPc)의 매개변수에 의해 설명될 수 있거나, 보다 일반적으로는 변위된 부피에 의해 설명될 수 있다. 상기 평판 제품의 연장은 플래니싱 정도로 표시된다. 상기 플래니싱 정도가 일반적으로는 기계적 특성의 변화로 정의되기 때문에 상기 평판 제품의 지형의 변화와 연장 사이에 가능한 가장 큰 비율은 상기 평판 제품의 낮은 파형 및 작은 연장을 달성하기 위해 바람직하다. 파형은 SEP1941에 따라 Wsa 값(1~5)으로 설명될 수 있다. 이러한 경우, 최소 플래니싱 정도는 목적하는 플래니싱 정도를 초과하기 전에 목적하는 지형의 변화를 달성하기 위해 특별히 요구된다. 상기 플래니싱 정도는 대략적으로 0.1 내지 2.0% 범위이다.
본 발명에 따르면, 상기 플래니싱롤에 대해 낮은 재료 비율은 접촉력, 즉 높은 국소 압력이 작은 면적 전체에 분포하도록 하며, 따라서 상기 평판 제품의 연장 대신에 주로 지형의 변화를 초래한다. 상기 형의 변화로 인해 국소적으로 한정된 측면 부피 재분배는 상기 평판 제품의 표면 상에서 구현된다. 본 발명에 따른 플래니싱롤의 낮은 재료 비율은 보다 높은 재료 비율을 포함하는 플래니싱롤보다 낮은 정도로 부피 재분배를 저해하도록 긍정적인 효과를 미친다. 상기 평판 제품의 표면 상의 지점에서 재분배된 부피의 축적을 피한다. 상기 지점에서의 축적은 SEP1941에 따른 바람지하지 않게 높은 파형(Wsa)(1~5)을 초래한다.
낮은 재료 비율을 포함하는 플래니싱롤의 표면 구조, 및 측면 경사도(flank steepness)가 높은 표면 구조를 가능케 하는 방법에 의해 생성된 표면 구조가 바람직하다. 플래니싱롤 상의 이 같은 표면 구조는 Topocrom®로 알려진 경질 크롬 도금 방법에 의해 바람직하게 달성될 수 있다.
도 3은 재료 비율 그래프와 연관된 본 발명에 따른 롤의 표면 구조에 대한 확대 단면도를 개략적으로 나타낸다. 일례로, 상기 표면 구조는 직사각형, 포물선 및 삼각형의 형태인 상승부(elevation)를 갖는다. 이들 상승부는 상기 롤의 평면에 대해 깊이로 정의되는 중간 공간(intermediate space)에 의해 분리되어 있다. 상기 개략적인 도해와 비교하여 도 1로부터 알 수 있는 그래프는 정성적인 측면에서 재료 비율에 대한 깊이로 나타나 있다. 도 1의 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 상승부의 재료 비율은 전체적으로 낮으며, 상기 롤의 완전한 표면까지 깊이가 증가함에 따라 초기에는 약하게만 증가하고 최대 깊이 영역에서는 크기 증가한다는 것이 자명하다. 평판 제품의 플래니싱 도중에 상기 상승부의 높이 전체 또는 깊이 전체에 대해 낮은 재료 비율을 갖는 이러한 유형의 표면 구조를 포함하는 롤은 바람직하게는 플래니싱된 평판 제품의 스트립의 연장 이전에 이의 지형의 변화를 초래한다. 본 발명에 따른 롤의 사용은 상기 평판 제품의 지형에서의 작은 파형을 초래하고, 상기 평판 제품의 스트립의 작은 연장을 초래한다.
도 4는 실질적으로 도 3에 상응하지만, 표면 구조는 도 3에 도시된 표면 구조와는 반대이다. 따라서 서로 뒤집혀 놓여 있는 직사각형, 포물선 및 삼각형의 형태인 상승부(도 3에서 일례로 도시됨) 각각은 중간 공간을 형성한다. 도 4에 도시된 표면 구조는 통상적인 롤에서 발견된다. 또한 상기 개략적인 도해와 비교하여 도 1로부터 알 수 있는 그래프는 또한 정성적인 측면에서 재료 비율에 대한 깊이로 나타나 있다. 도 3의 곡선 수열과 비교하여 상기 상승부의 재료 비율이 전체적으로 높고, 상기 롤의 완전한 표면까지 깊이가 증가함에 따라 초기에는 크게 증가하고 최대 깊이 영역에서는 약하게만 증가한다는 것이 자명하다. 평판 제품의 플래니싱 도중에 상기 상승부의 높이 전체 또는 깊이 전체에 대해 높은 재료 비율을 갖는 이러한 유형의 표면 구조를 포함하는 롤은 바람직하게는 플래니싱된 평판 제품의 지형의 변화 이전에 이의 스트립의 연장을 초래한다. 상기 스트립의 길이가 보다 큰 정도로 증가하기 때문에 상기 평판 제품의 지형의 구성은 단진 제한된 정도로만 가능할 것이다.
도 3 및 도 4에 도시된 표면 구조는 상기 표면 구조의 상승부의 깊이에 대한 이들의 재료 비율 및 이들의 수열 측면에서 유의하게 차이가 있다. 그러나 이들 표면 구조는 거칠기 지수(Ra) 측면에서는 구별할 수 없지만, 상기 롤로부터 평판 제품으로 거칠기를 전달하기 위해 플래니싱롤 상에서 사용되는 경우, 고객에 의해 요구되고 시트의 Ra 및 RPc로 개시된 표면 지형을 달성할 때까지 파형의 증가 측면에서 상이한 결과를 제공한다. 상기 거칠기 지수(Ra)는 0.9 내지 1.4㎛의 범위이고, 상기 피크수(RPc)는 75㎝-1을 초과한다.
도 5는 본 발명에 따라 낮은 재료 비율을 포함하는 플래니싱롤을 이용하여 생산되었던 본 발명의 PRETEX® 지형을 포함하는 평판 제품을 통한 단면의 투영도를 나타낸다. y축은 영점선이 기초하여 각각의 경우에 높이/깊이(단위: ㎛)를 작도한 것이고, x축은 상기 단면의 길이(단위: ㎛)를 작도한 것이다. 본 발명의 PRETEX® 지형은 일련의 뚜렷한 상승부 및 골-형상의 중간 공간을 나타내고, 하기의 특성값, 즉 1.04㎛의 Ra, 106㎝-1의 RPc 및 0.208㎛의 파형(Wsa)(1~5)을 갖는다. 구형 캡 압입부의 가장자리에서의 높은 측면 경사도가 또한 관측될 수 있다. 3D 거칠기 측정으로부터 확인된 연관된 플래니싱롤의 재료 비율은 2.0㎛의 깊이에서 2%이고, 2.8㎛의 깊이에서는 5%이며, 4.3㎛의 깊이에서는 10%이다. 이는 대략적으로 도 1에서 A로 나타낸 수열에 상응한다.
낮은 재료 비율을 포함하는 본 발명의 플래니싱롤을 사용함으로써 낮은 거칠기(0.9㎛ < Ra <1.2㎛) 및 높은 피크수(RPc > 95㎝-1)와 함께 0.22㎛ 미만의 낮은 파형(Wsa)(1~5)을 갖는 시트 표면을 구현하는 것이 가능하다. 3D 거칠기 측정을 통해 확인된 시트 표면의 재료 비율은 1.5㎛의 깊이에서 2%이고, 2.3㎛의 깊이에서는 5%이며, 2.8㎛의 깊이에서는 10%이다.
1: 플래니싱롤 2: 구조 성분
A: 예시적인 수열 D: 회전축
N: 영점선 V: 영점선 변위 방향

Claims (10)

  1. 표면 구조를 포함하는 플래니싱롤(planishing roll) 평판 제품을 생산하기 위한 플래니싱롤로서,
    상기 표면 구조는 0.2㎛ 내지 9㎛의 깊이에서 2%의 재료 비율을 갖고;
    상기 깊이는 영점선으로부터 시작하여 상기 플래니싱롤의 회전축 방향으로 측정되고;
    상기 영점선은 상기 플래니싱롤의 회전축과 평행하게 확장되고;
    상기 영점선은 상기 플래니싱롤의 표면으로부터 시작하여 이의 재료 비율이 0.1%가 될 때까지의 정도까지 상기 플래니싱롤의 회전축 방향으로 변위되는, 표면 구조를 포함하는 플래니싱롤.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 표면 구조는 0.7㎛ 내지 12㎛의 깊이에서 5%의 재료 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 플래니싱롤.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 표면 구조는 1.0㎛ 내지 15㎛의 깊이에서 10%의 재료 비율을 갖는 것을 특징으로 하는 플래니싱롤.
  4. 제 1 항에 있어서, 이의 표면 구조는 전해질로 크롬 도금되고, 경질 크롬 도금되는 것을 특징으로 하는 플래니싱롤.
  5. 제 1 항에 있어서, 이의 표면 구조는 0.3 내지 5㎛의 거칠기(roughness: Ra) 및 50 내지 300㎝-1의 피크수(peak number: RPc)를 갖는 것을 특징으로 하는 플래니싱롤.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 플래니싱롤을 이용하여 금속 재료로 이루어진 평판 제품을 플래니싱하기 위한 방법으로서,
    상기 평판 제품은 상기 플래니싱롤에 의해 롤링(rolling)되는, 평판 제품을 플래니싱하기 위한 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 평판 제품은 0.1 내지 2.0% 범위의 플래니싱 정도(degree of planishing)로 롤링되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항에 따른 방법에 따라 제조되는, 금속 재료로 이루어진 평판 제품으로서,
    상기 평판 제품은 거칠기(Ra)가 0.9 내지 1.4㎛이고 피크수(RPc)가 90㎝-1 초과인 플래니싱된 표면 지형(surface topography)을 갖고, VDEh SEP1941에 따라 매개변수 Wsa(1~5)로 나타낼 때 0.28㎛ 미만의 표면의 파형(waviness)을 갖는, 평판 제품.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 평판 제품의 두께는 0.35 내지 2.0㎜의 범위인 것을 특징으로 하는 평판 제품.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 평판 제품에는 아연, 아연-알루미늄 합금, 아연-철 합금 또는 아연-알루미늄-마그네슘 합금으로 이루어진 코트(coat)가 제공될 수 있는 것을 특징으로 하는 평판 제품.
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