KR20010062404A - 금속판재의 접합방법, 접합장치 및 열간압연설비 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단시간에 충분한 접합강도가 얻어지는 금속판재의 접합방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 위해서 접합하는 금속판재에 대해 삼각 기둥 형상의 돌기부가 있는 상부, 하부의 전단 칼로 판 두께 방향으로 직각이 아닌 경사각을 설정하여, 금속판재를 완전히 절단하지 않는 범위내의 스트로크로 압하력을 준다. 상, 하부 칼의 칼끝 이동궤적은 서로 마주보는 칼날의 안쪽이 되도록 오버랩시켜 금속판재의 전단면의 소성유동변형에 의해 접합부가 형성된다. 이 때, 오버랩 양에 의해 피접합부에 압축력이 작용하고 접합 완료시에 압축부가 수축되기 때문에 접합강도가 향상된다. 또, 칼날의 돌기부는 경사면으로부터 전단면을 서로 누르는 압력을 발생시켜 접합부에 작용하는 압축력을 높이게 된다.

Description

금속판재의 접합방법, 접합장치 및 열간압연설비{Method For Joining Metal Plate, Equipment For Joining Metal Plate and Equipment For Hot-rolling Metal Plate}

본 발명은 여러 개의 금속판재를 접합하는 장치, 접합하는 방법 및 열간압연하는 설비에 관한 것으로, 특히 열간압연재를 조압연기 및 사상압연기로 압연함에 있어, 단시간에 열간 압연재를 접합하여 연속압연이 가능한 열간압연재의 접합방법에 관한 것이다.

근래에 와서 금속판재의 열간압연설비에서 사상압연을 연속화 함으로서 생산성, 품질의 향상과 조업의 자동화를 실현하려는 요구가 강하게 대두되어 왔다. 이런 연속압연에 요구되는 핵심적인 기술은 열간압연재(이하, "바재"라고도 함)의 접합이다. 냉간압연재의 경우는 압연재의 두께가 얇기 때문에 용접 등에 의해 충분한 강도를 갖는 접합을 실시하여 연속압연하는 것이 가능하다. 그러나, 열간압연재의 경우에는 두께가 두껍고, 또한 압연재의 온도가 저하하기 전에 압연을 종료해야만 하기 때문에 압연속도(압연재의 통판속도)가 냉간압연재에 비하여 빨라 용접으로접합하기가 곤란하다.

바재의 종래의 접합방법으로써, 전열(電熱)법(유도가열방식), 가스가열, 용제(溶劑)법 및 마찰법 등 많은 방법이 제시되고 있지만, 어느 방법도 접합하는데 시간이 많이 걸린다는 단점을 가지고 있다.

앞서 서술한 것처럼 열간압연재의 압연속도가 빠르기 때문에 접합기를 주행식으로 하는 경우에는 바재의 접합이 단시간에 완료되지 않으면 접합기의 주행거리가 길어져 적용이 곤란하다.

또한, 접합기를 고정형으로 하는 경우에는 바재의 두께가 통상 20~50mm로 두껍기 때문에 바재를 적층하기 위한 거대한 루퍼(looper)가 필요하다.

종래의 기술을 이용하여 바재를 접합하는 경우에는 접합 전 준비, 압연에 의한 판재의 휨, 버(burr)제거 등이 필요하기 때문에 최소한 20~30초가 필요했다.

열간압연재의 접합시간을 단축하기 위한 기술로서, 일본 특개평 9-174117호에 기재된 기술이 알려져 있다. 이 기술은 선행압연재와 후행압연재를 중첩하여 이 2장의 바를 동시에 전단하여 그 과정에서 생긴 신생면끼리를 직접 접촉시켜 강한 금속접합을 하는 것이다.

상기 일본특개평 9-174117호에 기재된 접합기술은 한쪽에 전단칼과 클램프, 다른쪽에 지지대를 배치하여 지지대와 클램프에 의해 중첩된 2장의 바재를 클램프한 상태에서 전단칼을 작동시켜 신생면끼리 접합하는 것이다.

단순하고 짧은 시간에 접합을 완료할 수 있기 때문에 특히 열간압연설비에 적당한 방법이다.

그러나, 접합된 금속판의 굽힘을 최소화하면서 단시간에 충분한 접합강도를 얻기위해서는 개선해야만 할 점이 있다. 또한, 지지대쪽이 재료를 클램프하기 때문에 접합후에 남은 크롭의 길이가 길어지는 문제가 있다.

또한, 지지대 쪽으로 금속판이 휘기 때문에 내재료통판성을 저하시키는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하여 충분한 접합강도를 얻음과 동시에 크롭길이를 짧게 할 수 있는 금속판의 접합방법 및 장치를 제공하고자 하는데, 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 접합방식을 온 라인에 적용함과 동시에 라인길이를 단축할 수 있는 열간압연설비를 제공하고자 하는데, 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시예로서 금속 판재 접합장치의 기본구성을 나타내는 구성도

도 2는 접합장치가 접합을 완료한 상태를 나타내는 구성도

도 3은 접합 칼날의 형상과 접합 완료상태에서의 기하학적 관계를 나타내는 설명도

도 4는 돌기부의 돌기각 θ_D와 수평력의 관계를 나타내는 특성도

도 5는 돌기각의 상한을 나타내는 설명도

도 6은 접합부 경사각 θ_J와 접합부 파단강도의 관계를 나타내는 특성도

도 7은 칼 모서리각θ_X와 접합부 경사각θ_J의 관계를 나타내는 특성도

도 8은 판재를 중첩시킨 (overlap) 접합장치의 모식도

도 9는 칼날삽입 스트로크(stroke)의 설명도

도 10은 다른 실시 예에 의한 접합장치의 모식도

도 11은 칼날 구동기구의 개략적 구성도

도 12는 다른 실시 예에 의한 칼날을 구비한 접합장치의 모식도

도 13은 또 다른 예에 의한 칼날을 구비한 접합장치의 모식도

도 14는 일 실시 예에 의한 열간 압연 설비 라인의 구성도

도 15는 스케일 두께와 접합부 파단 강도의 관계를 보여주는 특성도

도 16은 바재의 중첩부와 접합위치를 나타내는 설명도

도 17은 선행바재와 후행바재를 중첩시키는 승강장치의 구성도

도 18은 승강장치가 중첩 동작을 개시할 때의 상태를 나타내는 설명도

도 19는 승강장치가 중첩동작을 진행하고 있는 중간상태를 나타내는 설명도

도 20은 승강장치가 중첩동작을 완료했을 때의 상태를 나타내는 설명도

도 21은 크롭처리장치의 구성도

도 22는 접합 후, 압연 후의 접합부를 보여주는 모식도

도 23은 본 발명의 금속판재 접합방법의 작용을 나타내는 설명도

도 24는 디스케일링 후의 개방시간과 스케일 두께와의 관계를 나타내는 특성도

도 25는 디스케일링 후의 개방시간, 스케일 두께 및 접합부 파단강도의 관계를 나타내는 특성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1 . . . 상부 바재 2 . . . 하부 바재 3 . . . 상부 칼 4 . . . 하부 칼 5 . . . 상부 클램프 6 . . . 하부 클램프 7 . . . 상부 클램프 지지장치 8 . . . 하부 클램프 지지장치 9 . . . 상부 칼날 집합체 10 . . . 하부 칼날 집합체 11 . . . 상부 크롭

12 . . . 하부 크롭 13 . . . 바재 연속체 21 . . . 조압연기

22 . . . 중간 코일러 23 . . . 크롭 쉐어 24 . . . 디스케일러

25 . . . 승강장치 26 . . . 접합기 27 . . . 크롭 처리장치

28 . . . 사상 밀(압연기) 30, 40 . . . 돌기 31,41 . . . 측단면

32,42 . . . 선단면 33,43 . . . 칼 선단 34, 44 . . . 돌기면

50 . . . 접합부 100 . . . 칼 선단이동궤적 101 . . . 하우징

111 . . . 상부 롤러세트 112 . . . 승강롤러세트 113 . . . 테이블롤러세트 115 . . . 링크기구

이하, 본 발명에 대하여 설명한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 금속 판의 접합 예정부를 중첩시켜 이 중첩부를 사이에 두고 금속판의 상, 하 양측에 전단칼을 대고 중첩부가 끼워지도록 전단칼을 상대 이동시키면서 그 전단과정에서 생긴 두 전단면의 소성유동변형을 이용하여 상기 중첩부에 접합부를 형성하도록 하는 금속판의 접합방법에 관한 것이다.

본 발명의 접합방법에서는 대향하는 전단칼에 의한 전단과정에서 생긴 전단면에, 서로 눌러지도록 압력을 작용시킨다. 이 압력은 전단칼과 재료의 접촉부의 저항에의해 발생한다. 이렇게 함으로써 접합부에 압축력을 작용시켜 접합부의 단면적을 축소시키고 접합강도를 향상시키는 것이 가능하다.

전단면에 상기 압력을 작용시킨 경우, 접합부 또는 그 접합면은 금속판의 두께방향을 따라 경사가 지게 된다. 이 경사각은 75°(도)이하로 하는 것이 좋다.

접합부를 압축하는 압력의 발생방법의 하나로 전단칼을 오버랩하는 방법이 있다. 여기서 전단칼의 오버랩이란 전단칼 끝단의 이동궤적의 연장선이 마주보는 전단칼 끝단의 안쪽이 되도록 이동하는 방법이다. 윗에서 볼 때, 적어도 접합완료시에는 전단칼들의 일부가 겹쳐 보인다.

도23에는 여러가지 오버랩에 대한 예가 나타나 있다.

(a)는 상하부 전단칼 (3), (4)가 판두께 방향으로 평행한 경우로, 상하부 전단칼의 이동경로의 연장선의 갭(gap) ε이 오버랩량이다.

(b), (c)는 상하의 전단칼(3),(4)가 판두께방향으로 기울어진 경우의 예로, 경사가 반대방향으로 되어있다. 오버랩 양은 금속판재의 길이방향으로 0.1㎜~15㎜의 범위로 하는 것이 좋다.

어떠한 경우라도, 이동궤적에 따른 전단칼의 전단과정에서 전단면을 서로 누르는 압력이 발생하므로 접합전의 빗금친 부분[압축부(50)]이 접합후의 빗금친 부분처럼 압축된다. 이 때 접합완료 후의 접합부(50') 또는 접합면(마주보는 방향의 전단칼의 끝단사이를 연결한 면)은 판두께방향에 대하여 반드시 기울어지게 된다.

접합부를 압축하는 압력의 발생법으로서는 서로 마주보는 칼날 선단의 이동궤적의 연장선이 오버랩량 ε으로 평행한 경우(도23) 이외에, 한쪽 또는 양쪽의 이동궤적을 기울여서 교차시켜도 된다. 이렇게 해도, 접합부에 압축력이 작용하고 그리고 형성된 접합부 또는 접합면은 기울어진다.

본 발명에서는 이 압력을 현저하게 증가시키는 수단으로서 상기 전단칼의 선단면에, 전단력에 저항하는 반발력, 요컨대 상기 압력과 같은 압력을 발생시키는 돌기부(저항)를 설치하고 있다. 이 경우는 돌기부에 의한 압력이 커지므로 전단칼이 위 또는 아래의 한 쪽에 있고, 다른 쪽은 지지대로 되는 구성이라도 종래에 비하여 접합강도를 향상시킬 수 있다.

상기 돌기부는 예를 들어 상기 금속 판의 두께방향의 꼭대기와 판폭방향의 폭을 가지는 삼각주 모양으로 구성되어 있다. 또한, 상기 돌기부가 상기 전단면을 향하는 면(돌기부면)은 상기 금속판이 수평면에 대해 이루는 돌기각(θ_D)을 30°이상, 또한 상기 칼날 선단이동궤적에 평행한 선과 수평면이 이루는 각도 이하로 형성하는 것이 좋다.

상기 전단칼의 이동량(stroke)은 전단과정의 소성유동변형이 유효하게 작용하고, 상기 중첩부의 전체가 절단되지 않는 범위로 하는 것이 바람직한데 이는 상기 금속판 두께의 50%~150% 범위로 된다.

이렇게 하면 상기 전단칼을 밀어넣으면서 전단할 때에 중첩된 금속판을 완전하게는 절단하지 않고 접합하는 것이 가능하므로 밀어넣기 위한 에너지를 저감할 수 있다. 또한, 스트로크를 판두께 이상으로 하면 접합결과로서 생기는 크롭의 연결이 조금 또는 0으로 되므로 후처리가 용이하게 된다.

또한, 상하 전단칼에 의한 전단과정에서 상기 압력 발생에 대응해서 상기 중첩부를끼우도록 클램프 력을 가해 준다. 이 클램프 압력에 의해서 중첩부가 유지되고 압압력에 의해 접합부를 유효하게 압축할 수 있다.

지금까지 기술한 본 발명의 금속판 접합장치를, 열연압연재를 압연하는 조압연기와 사상압연기의 사이에 적용하였다. 전술한 접합장치는 선행 바재와 후행 바재의 접합예정부를 중첩시키는 기구와 중첩시킨 양 바재의 상하로부터 압력을 가하여 전단하면서 접합하는 상하의 전단칼을 가지는 접합기구와, 상기 전단칼로 밀어넣는 전단칼 구동기구를 구비하고 있다.

상기 전단칼은 상기 바재의 두께방향에 대해 기울어져 있는 칼끝의 이동궤적과 거의 일치하고 있는 칼의 모서리각(θx)을 가짐과 동시에 상기 전단칼의 선단면으로 누를 때 바재에 박히는 돌기부를 구비하고 있다.

이 돌기부는 가압력을 증대시킴과 동시에 바재 이동쪽으로의 추종을 용이하게 한다.

상기 전단칼의 구동기구는 상하의 상기 전단칼을 소정의 대기위치에 대기시켜 양 바재의 중첩부가 상기 접합기구에 도달될 때에 전단칼을 밀어넣기 시작하여 상기 전단칼이 접합이 완료하는 소정의 스트로크까지 이동했을 때 상기 전단칼을 후퇴시켜 對기위치로 되돌리는 주기적 사이클 동작과 상기 전단칼이 바재와 접촉하고 있는 동안에는 이동하는 바와 함께 사기 전단칼을 이동시키는 동조동작을 수행하도록 구성되어 있다.

본 발명의 접합방식은 상하의 상기 전단칼과 큰 가압력에 의해 접합시간이 매우 짧으므로 상기 전단칼에 의한 접합과정은 바재와 함께 움직이면서 실현이 가능하며원활하게(smooth) 접합을 할 수 있다.

또한, 상기 중첩기구는 선행바재의 후단이 소정위치에 이르렀을 때 후행바재의 속도를 상승하여 양쪽을 중첩시키고, 중첩부가 소정길이에 도달할 때 후행바재의 속도를 이전으로 되돌리도록 구성되어 있으므로 밀 사이의 속도차에도 대응할 수 있다. 또한, 중첩부에는 선행바재 또는 후행바재 중 적어도 한쪽에는 제외부(잘라 버리는 부위)가 포함되도록 되어 있다. 따라서 원래 제외부로써 버려질 부위가 접합후의 크롭으로 되므로 실수율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 중첩부의 전 단계에서 상기 접합부가 되는 선, 후행바재의 부위를 디스케일링함으로서 열간압연재의 열 방산을 피할 수 있다. 또한, 디스케일링 후 20초 이내에 중첩을 완료함으로써 디스케일링후에 성장하는 접합부의 스케일을 압연에 의해 파단되어 버리지 않을 정도의 두께로 제어하는 것이 가능하다.

본 발명의 열간압연설비를 이용하면 접합시간이 짧기 때문에 바재와 원활한 동조가 용이하고 접합기의 온라인 조업에 의한 바재의 연속화가 가능하게 된다.

또한, 속도조정을 위한 루퍼를 생략할 수 있는 등 압연 라인의 길이를 단축할 수 있다.

본 발명의 금속판 접합장치의 하나의 실시 예에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 접합대상인 금속판재는 새로 가열할 필요가 없는 열간압연재로 한다.

도 1은 접합장치의 기본구성을 나타내는 모식도로, 접합개시 위치에서의 상태를 보여주고 있다.

열간압연재의 상부 바재(1)와 하부 바재(2)가 중첩된 상태를, 돌기(30)이 있는 상부칼(3)과 돌기(40)이 있는 하부칼(4)이 끼우고 있다 [돌기(30), (40)이 바재 표면에 접촉된 상태].

상부칼(3)의 돌기(30), 하부칼(4)의 돌기(40)은 서로를 향하여 마주보는 칼선단면의 임의의 위치(중앙부등)에 전폭방향으로 설치된 삼각주상의 돌기로, 후술하는 바와 같이, 칼(3),(4)의 이동과정에서 두 전단면을 서로 미는 가압력을 발생시킨다. 돌기(30), (40)의 돌기높이는 L4로 한다.

상부 클램프(5), 하부 클램프(6)도 각각 상부바재(1)및 하부바재(2)에 접촉된 상태로 되어 있다. 상부클램프(5)는 상부 클램프 지지장치(7)에, 하부 클램프(6)은 하부 클램프 지지장치(8)에 의해, 임의로 설정된 유압 등에 의해 지지되고 있다. 상부칼(3)과 상부 클램프(5)와 상부 클램프 지지장치(7)는 상부 칼 집합체(9)로서 일체적으로 구성되어 있다.

또한, 하부칼(4)과 하부클램프(6)과 하부 클램프 지지장치(8)은 하부 칼 접합체(10)로서 일체적으로 형성되어 있다.

상기 칼(3),(4)는 도시하지 않은 외부로부터 누르는 힘 F_D가 가해져 스트로크를 작동하게 된다.

또한, 상하부 클램프(5), (6)에는 클램프 지지력 F_T가 가해진다.

상부 칼 집합체(9) 및 하부 칼 집합체(10)은 하우징(101)에 장착되며, 상부칼집합체(9)는 하우징(101)의 포스트부 (101a),(101b)로 안내되어, 바재(1), (2)의 두께방향에 대하여 비스듬하게 이동하도록 설치된다. 상부칼 집합체(9) 및 하부칼 집합체(10)은 도시된 점A에 대해, 후술하는 링크기구에 의해, 접근 이반(離反)될 수 있도록 구성되어, 상부바재(1), 하부바재(2)를 끼워서 칼집합체(9),(10)이 서로 접근 또는 이반된다.

상부칼집합체(9)의 접합과정에서 이동은 화살표방향으로 되며, 접합후는 화살표와 반대방향으로 작동하여 물러난다.

하부칼(4)와 하부클램프(6)과 하클램프지지장치(8)도 하부칼집합체(10)으로 상칼집합체(9)와 같게 구성되어 있다.

또한, 하부칼(4) 또는 상부칼(3)의 한쪽만 이동할 수 있도록 구성할 수도 잇다.

또한, 상하부클램프는 두께방향으로 이동하고, 상부칼(3)과 하부칼(4)가 그 칼끝을 따라서 비스듬히 이동하도록 하여도 좋다.

도 2는 접합장치의 접합완료상태를 나타낸다. 상부칼(3)과 하부칼(4)는 바재(1), (2)를 전단하는 과정에서, 바재(1),(2)는 서로의 전단면에서 접합되어 바재 연속체(13)이 형성된다. 접합동작의 완료위치(L2)에서는 바재 연속체(13)이 형성되고 상부크롭(11)과 하부 크롭(12)가 분리 또는 분리되기 시작한다.

이후에, 화살표방향으로 동작되어 도1의 개시위치(L1)방향으로 물러난다. 상부칼(3)또는 하부칼(4)의 선단면(32), (42)가 바재(1),(2)에 접촉한 위치, 결국 돌기(부)(30), (40)이 그 높이 L4만큼 바재에 파고든 상태에서 접합완료위치까지 이동한 거리를 누르는 스트로크(L3 = L2 - L1 - L4)라 한다.

상기와 같이 본 실시예의 접합장치는 상부바재와 하부바재의 중첩부를 사이에 두고 양쪽에 서로 마주보는 위치에 (3),(4)를 배치하고, 마주보고 있는 칼끼리 중첩된부위를 끼우도록 상대적으로 이동하는 기구로 되어있다.

그리고 중첩부는 칼(3), (4)의 각 외측에 배치된 클램프(5),(6)으로 지지가 가능한 길이를 가지고 있다.

또한, 접합과정의 칼의 이동궤적은 바재 두께방향에 대하여 경사각을 가져, 접합선이 두께방향에 대하여 기울어기게 된다. 더욱이 바재면과 접촉하는 칼면에 삼각주상의 돌기를 설치, 이동과정에서 삼각형의 한 면으로부터 전단면끼리를 서로 밀어 붙이는 가압력이 발생된다.

도3은 칼형상과 접합완료상태에서의 기하학적관계를 나타내고 있다.

돌기(30),(40)을 가지는 칼(3),(4)의 동작은, 화살표방향의 칼끝의 이동궤적으로 된다. 여기서 θ_D는 칼(3), (4)의 돌기각, θ_j는 접합부경사각, θ_X는 칼끝의 모서리 각으로 정의한다. 상부칼(3)은 선단면(32)를 바재(1)에 접촉하고, 칼의 모서리 각 θ_X에 의한 측단면(31)의 경사와 거의 동일한 경사방향, 요컨대 화살표방향으로 이동된다. 하부칼(4)도 같다. 여기서, θ_X와 화살표방향은 완전히 일치될 필요는 없고 보통은 몇도의 차이가 있다.

누르는 힘 F_D및 클램프 지지력 F_T가 가해지면, 칼(3),(4)의 칼선단(33), (43)이 밀어넣어져, 바재 (1),(2)가 칼 모서리각 θ_X을 따라 전단되어, 두 전단면이 소성유동변형되어 접합된다. 이때, 칼 모서리각 θ_X를 90˚보다 크게 해, 칼을 비스듬히 밀어넣는다.

또한, 본 실시 예에서는 칼(3), (4)에 돌기(30),(40)이 설치되어 있어 이 돌기각 θ_D에 의해 결정되는 돌기면(34),(44)의 직각방향으로 가압력 F_P가 발생하며 이 수평분력이 F_H로 된다. 이 수평력 F_H가 압축부의 압축력으로서 작용하고 수평력F_H를 지지하는 힘으로 클램프 지지력F_T가 더해진다.

여기서, 클램프력 F_T와 수평력 F_H및 돌기각 θ_D의 관계를 설명한다.

상부클램프(5)와 상부크롭 (11) 사이의 마찰계수 μ_T1, 상부크롭(11)과 바재 연속체(13)사이의 마찰계수 μ_T2, 하부칼(4)와 바재연속체(13) 사이의 마찰계수 μ_D로 한다.

μ_T1및μ_T2의 작은쪽을μ_T로 한다면, F_H는 F_T와 θ_D의 함수로서 하기 식(1)과 같이 기술할 수 있다.

도 4는 수평력의 배율 F_H/F_T와 돌기각θ_D의 관계를 나타낸다. 이 관계곡선은 μ_T및 μ_D를 0.5로 한 경우로, 돌기각θ_D가 30˚를 초과하면 F_T에 대하여 수평력F_H의 배율이 급상승한다. 이것으로부터, 접합부를 압축하는 수평력을 높이려면, 칼(3),(4)의 돌기각θ_D을 30˚이상으로 하는 것이 바람직하다.

도 5는 칼돌기의 돌기각θ_D의 상한을 설명하는 도면이다.

선행바재(2)와 하부칼(4)와의 관계를 나타내고, 칼(4)의 점선은 돌기부가 바재(2)에 접한 상태, 실선은 돌기가 바재에 파고든 상태를 나타내고 있다. 바재(2)의 판두께방향에 대하여 기울어진 칼 선단 이동궤적(100)을 따라 칼(4)의 선단(43)이 이동할 때, 도시한 바와 같이 돌기부의 돌기각θ_D가 칼선단 이동궤적(100)에 평행한 선(100')의 각도 θ₁보다 크면, 틈새부 a가 존재한다. 이 틈새부 a는 접합부에 작용하는 압축력을 개방하도록 작용하므로, 접합부의 접합강도가 저하한다.

따라서 틈새부 a 가 발생하지 않는 각도 θ, 즉 칼선단 이동궤적에 평행한 각도가 돌기각 θ_D의 상한으로 된다. 요컨대, 돌기각 θ_D의 범위는 칼이 바면에 접촉하여 누르는 칼면(42)에 대하여 30˚~칼끝이동궤적에 평행하게 되는 각도(본 실시 예에서는, 접합부 경사각θ_J와 같게 된다)로 하는 것이 좋다.

도 6은 접합부경사각 θ_J와 접합파단강도의 관계를 나타낸다.

도면중의 Ο표는 접합부가 그 후의 압연에서 파단에 도달하지 않은 경우, Χ표는 파단에 도달한 경우로, 접합부경사각θ_J가 클수록 파단 되기 쉽다는 것을 나타내고 있다.

최적의 각도θ_J는 칼끼리의 랩(lap)량, 밀어넣는 스트로크의 양 등의 접합조건에 따라 변화되지만, 경사각도θ_J가 클수록, 즉 접합면이 기울어질수록 접합부의 강도가 높아진다.

요구되는 접합부파단강도가 3.0 kg/mm²정도일 경우 압연시 파단에 이르지 않는 접합부경사각 θ_J는 75˚이하이다.

도 7은 칼 모서리각 θ_X과 접합부경사각θ_J의 관계를 나타낸다.

도면에 나타난 바와 같이, 칼 모서리각 θ_X를 크게 하면 접합부경사각 θ_J를 작게 할 수 있고, 접합부의 파단강도는 커진다. 칼 모서리각 θ_X가 90˚이상이면 접합부 경사각 θ_J를 쉽게 75˚이하로 할 수 있다.

그런데, 도 3에 있어서 칼(3) 및 칼(4)이 오버랩 되지 않으면 칼선단(33)과 (43)의 이동궤적은 동일선 위에 있게 된다. 한편, 오버랩 양이 클수록 접합부경사각 θ_J가 작아진다.

도7에 있어서 Δ표는 오버랩이 0.1mm, Ο표는 오버랩이 3mm, □표는 오버랩이10mm일 때의 값이다. 여기서, 칼(3)과 칼(4)의 칼방향으로 직선으로 상대이동하고, 동시에 양쪽의 칼끝이동궤적이 상대의 안쪽이 되도록 오버랩시킨다. 요컨대, 밀어넣어진 상태에서, 상부칼(3)의 바로 위에서부터 봐서 하부칼(4)의 일부와 겹쳐지게 배치한다.

도 8은 오버랩이 되는 접합장치의 모식도로서, 도1과 같은 구성을 개략적으로 보여주고 있다. (a)은 접합개시 직후로, 칼(3),(4)의 돌기가 바재에 밀어 넣어져, 칼의 선단면(32), (42)가 바재면에 접촉한 상태, (b)는 밀어넣는 스트로크 L3만큼 이동한 접합완료상태를 보여주고 있다. 상부칼(3)과 하부칼(4)의 이동방향은 같고, 칼끝 선의 이동궤적의 연장선이 ε1만큼 오버랩하도록 배치되어 있다.

(a)의 상태에 있어서 마름모형태의 빗금 친 부분은 (b)에 도달하는 접합과정에서 압축된다. 이 압축된 부분의 반발력이 접합부에 압축력으로서 작용한다. 이 때, 칼(3),(4)의 돌기 (30),(40)에 의한 압축력은 접합부에 작용하는 압축력을 지지하도록 작용한다.

이처럼, 접합부에 압축력이 작용함으로써, 결과적으로 접합강도가 커진다. Fe-계 재료를 접합하는 경우, 일반적으로 필요로 하는 접합강도를 얻기 위해서 오버랩부분이 피접합금속판의 길이방향에 대하여 0.1mm이상이 되는 것이 바람직하다. Al-재등의 무른 재료에서는 오버랩 양이 0라도(overlap량 < 0 에서 본발명의 접합은 불가능하다.) 소정의 접합강도는 확보할 수 있다. 한편, 오버랩 양의 상한값은 아래와 같다.

도8 (a)에 나타낸 빗금부, 즉 압축된 면적은 오버랩(overlap)량이 15mm, 바두께가 30mm일 경우에 450mm²가 된다. 한편, 돌기부로 둘러 싸인 면적은 대강 30 X 30 X 2 = 1800mm²이고, 접합과정에서 450/1800=25%의 압축변형을 접합부 부근에 생기게 한 셈이다.

문헌 [板壓延の理論と實際]에 게재한 응력-변형곡선(도면7.5)에 의하면 접합온도가800~1200℃의 고온에서는 25%의 변형이 가해지면, 그때의 압축응력은 거의 상한으로 된다.

또한, 오버랩 양을 너무 크게 하면 접합장치에 걸리는 부하가 과대해져서 칼끝과돌기부의 내마모성이 저하한다. 따라서 오버랩 양의 상한은 15mm로 하는 것이 바람직 하다.

여기서, 돌기(30),(40)은 바재(1),(2)에 파고들 때에, 파고든 부분을 압축하고 이 압축이 접합(50)로의 가압력으로서 작용한다. 따라서 오버랩에 의한 가압력과 더불어 접합강도를 더욱 향상시킬 수 있다.

도 9는 칼의 밀어넣는 스트로크를 설명하는 도면으로서 (a)는 최소치, (b)는 최대치를 나타내고 있다. 일반적으로, 접합부의 강도는 거의 모재강도와 대등하다. 한편, 접합부는 접합후에 압연되어 권취될 때까지 파단되지 않는 것이 필요조건으로, 이를 위해서는 모재의 1/2정도의 강도면 충분하다. 접합부에 모재의 1/2정도의 강도를 갖도록 하기 위하여 밀어넣는 스트로크의 최소치는 모재 두께t의 1/2(0.5t), 최대치는 모재두께t의 1.5배(1.5t)로 된다.

도 10은 다른 실시 예에 의한 접합장치의 모식도로서 도 8(a), (b)의 상태에 대응하여 나타내고 있다.

도 8과의 차이는 바재면에 대하여 상부칼(3)은 수직으로, 하부칼(4)는 기울어져 이동하고, 동시에 양측의 이동궤적의 연장선이 교차하도록 배치되어 있는 것이다. (a)의 상태에서 마름모꼴형상의 빗금친 부분은 (b)에 이르는 접합과정에서 압축되므로, 오버랩되도록 설계한 경우와 같으며, 접합부에는 압축력이 작용하여 접합면에 대한 가압력이 커지고, 결과적으로 접합강도가 커지게 된다.

도10의 접합장치의 변형 예로서, 상부칼이 기울어져 이동하고, 하부칼은 수직으로이동해도 좋다. 혹은, 양쪽 모두 경사지게 이동하고 그 각도를 다르게 해도 좋다.

상기한 접합의 결과, 도 3에 나타낸 것처럼 연결체(13)에서 비어져나온 크롭(11),(12)가 생성된다. 크롭의 대부분은 접합완료시에 절단되지만 상술한 접합방법에서 접합면은 판두께 방향으로 일정 각도를 가진 형태로 되므로 밀어넣는 스트로크 양에 따라서는 크롭과 접합부의 연결부가 남는다.

접합 완료시에 크롭를 쉽게 끊어내려면 연결되어 있는 부분이 판두께방향으로 5mm이하가 되도록 하는 것이 좋고 밀어넣는 스트로크는 적어도 판두께이상, 바람직한것은 판두께의 1.2배 이상으로 하는 것이 좋다. 스트로크가 판두께의 1.2배 이상이 되면 크롭과 접합부가 연결되어 있는 부위의 두께가 작아짐과 동시에 접합부의 소성유동변형율도 커져 접합강도가 증가한다.

다음으로 상부하칼을 상기의 이동궤적을 따라 이동시키는 칼 구동기구의 한가지 예를 설명한다.

도11은 칼구동기구의 개략구성을 나타내고 있다. 상부칼(3), 하부칼(4)는 접합개시위치로부터 접합완료위치를 경유하여 접합개시위치로 돌아온다. 이 때, 접합된 바재가 라인속도로 하류방향으로 진행하고 있기 때문에 이 진행에 동조시키면서 점선에 나타난 상부칼궤적, 하부칼궤적을 따라 이동한다. 정지해있는 금속판끼리 접합할 경우는 단순히 밀어넣는 스트로크를 상, 하 방향으로만 움직이는 칼구동기구로도 된다.

주 크랭크축은 그 중심A( 도 1과 같은 점 A )에 대해 2개의 편심축을 갖는다.

그 상편심축은 상부칼과, 하편심축은 하부칼과 각각 링크를 통해 연결시키고 주크랭크축의 회전각에 따라 상하부칼을 상하(밀어넣거나 후퇴)로 이동시킨다.

또한, 주크랭크축과 동조관계가 되도록 연결된 동조축은 요동레바를 이용해 상편심축의 링크, 하편심축의 링크와 연계하고 상하부칼이 바재에 접촉해하는 동안에는 바의 진행과 거의 같은 속도로 바의 진행방향으로 칼을 이동시키고 상하부칼이 바로부터 떨어지면 원래의 위치로 되돌린다.

도11 (a)는 접합개시 이전의 상태를 나타내고있다. (b)는 접합완료시의 상태를 나타내고 횡에서부터 본 상편심축과 하편심축은 동일선상으로 되어 있다. 이 처럼 접합시의 상하부칼이 바재의 진행속도와 같은 속도로 움직이기 때문에(판재 진행방향) 바재에 대한 무리한 인장과 압축이 없는 원활한 접합이 가능하게 된다.

이 칼의 구동기구는 예를 들면 [日立評論Vol.61 No.9(1979-9)]에 게재되어 있는 [日立 Pendulum型 Flying shear]와 거의 유사한 구동기구로써 구성되어 있다. 칼을 바재의 이동에 동조시키기 위한 동조기구는 여러 가지로 변형이 가능하다. 예를들면, 칼의 돌기가 바재에 파고 들어갈 때부터 접합완료로 떼어낼 때까지는 바의 이동을 자연적으로 따르게 하고 칼을 소정의 위치까지 떼어냈을 때 스프링등에 의해서 원래의 위치로 복구시키는 구성도 가능하므로 주크랭크축과 반드시 동조관계를 갖게 하지 않아도 된다.

또한, 일본특개평10-34203호의 도 5에 개시되어 있는 드럼식, 또는 도 15 및 도 16에 개시된 진자식의 구동기구를 이용하여 바재의 이동속도에 맞춰서 동작시켜 전단접합 하는 접합장치가 가능하다.

도 12는 접합장치의 칼에 대해 다른 실시예를 보여준다.

도시된 바와 같이, 상부칼(3), 하부칼(4)에 복수의 돌기를 설치하고 있다. 상하부칼의 한쪽의 돌기만을 복수로 해도 된다. 상기한 바와 같이 돌기는 칼의 전단방향과 직각방향으로 가압력을 발생시켜 접합부를 압축하는 작용을 한다. 돌기를 복수개 구비하면 한 개의 경우에 비하여 돌기에 걸리는 부하가 경감하게 되므로 돌기부의 내마모성이 향상된다. 또, 각돌기의 높이를 작게하여 그 부분만큼 바쪽으로 파고드는것을 감소시키므로 접합 후 연결부의 품질이 향상된다.

그리고, 복수 돌기의 형상이나 배치는 반드시 같지 않아도 된다. 예를들면, 뒤쪽의 돌기는 폭방향으로 간헐적으로 배치하기도 하고 전방과 후방에서 전폭방향을 커버하도록 배치하는 것도 가능하다. 접합부에 작용하는 압축력을 효과적으로 지지하는 구성이기만 한다면 된다.

도 13은 접합장치의 칼의 또 다른 하나의 예를 나타낸다.

상부칼(3), 하부칼(4)는 도 1과 동일하게 배치되어 있지만 돌기가 없다. 이 경우 본 발명의 접합방법에 있어서 접합면은 판 두께방향으로 일정 각도(θ_J)를 가진 형상으로 되므로 접합부에 발생하는 압축력은 상기 식1의 관계(θ_D= 0)로부터 바재와 칼의 접촉저항 등에 의해 발생하는 수평력F_H에 의해서도 지지된다. 따라서 돌기가 있는경우와 비교하여 접합부에 발생하는 압축력은 저하하지만, 접합하는 재료의 사양과 요구되는 파단강도에 따라서는 사용 가능하다.

다음으로, 본 발명의 금속판 접합방식을 열간압연 설비에 적용한 실시 예를 설명한다. 본 실시예의 열간압연 설비에는 특히 선행 바재와 후행 바재를 열연라인위에서 겹쳐 중첩시키는 기구와 그 중첩부를 라인위에서 접합하는 접합기가 포함된다.

도14는 하나의 실시예에 의한 열간설비의 개략적인 라인 구성을 나타낸다.

조압연기(21)과 접합기(26)의 사이에, 금속판을 권춰하여 속도를 조절하는 중간 코일러(22), 바재의 양 끝을 잘라내는 크롭 쉐어(23), 디스케일러(24), 후행 바재(1)과 선행 바재(2)의 중첩기구인 승강장치(25)를, 그리고 접합기(26)과 사상 밀(압연기)(28)의 사이에 크롭 처리장치 (27)을 설치하고 있다.

접합기(26)은 레일위로 이동할 수 있는 기구를 갖추어 라인에 통합해도 된다.

그러나 본 열간압연설비에는 상기한 본 발명의 접합장치를 사용해 그 접합시간이 짧으므로 예를 들면 도 11에 나타낸 칼 구동장치를 이용한다면 바재의 이동속도에 맞춰 작동시키면서 전단접합 하도록하는 구성이 가능하다.

이렇게 함으로써 조압연기(21)과 사상압연기(28) 사이에 설치한 압연재의 접합기(26)은 열간압연재의 송급 속도에 맞춰 이동하면서 접합을 완료하도록 구성되어 있어, 압연재를 휘어지게 하여 송급 속도를 조정하는 루퍼가 없어도 된다.

크롭쉐어(23)은 바재의 선단의 부정형 형상부를 절단한다. 바재를 연속적으로 접합하는 경우에 있어서도 극단적으로 이상한 형상의 부위를 절단하여 접합기(25)나 크롭처리장치의 처리에 문제가 발생하지 않도록 하고 있다.

본 실시예의 디스케일러 (24)는 후술하는 바와 같이 승강장치(25)와 일체형으로 구성되어 바재의 중첩부분의 적어도 일부를 디스케일링하여 중첩시키도록 하고 있다. 디스케일링 방법으로서는 회전카터(cutter)나 브러쉬 등의 기계적인 절삭 또는 연삭, 아세틸렌 가스버너의 분사 등 여러가지의 수단이 있지만, 단시간에 효율이 높은 수단으로서 고압수의 분사를 채용하고 있다.

도 15는 스케일두께와 접합부 파단강도의 관계를 나타내고 있다. 스케일두께가 얇을수록 접합부의 파단강도가 높아지므로 스케일을 최대한 얇게 하여 중첩시키는 것이 바람직하다. 디스케일링은 중첩된 면의 전면에 걸쳐 시행할 필요는 없으며, 오히려 변형후 접합면으로 되는 국소영역에 한정하여 실시하는 것이 바람직하다.

도 24는 디스케일링 후의 개방시간과 스케일 두께와의 관계를, 그리고 도 25는 디스케일링후의 개방시간, 스케일 두께 및 접합부 파단강도와의 관계를 나타낸 것으로, 도 15와 도 24를 종합한 것이다.

상술한 바와 같이, 접합부의 파단강도는 접합부 경사각 θ_j에 의존하지만 θ_j가 60°또는 그 이하일 때 개방시간을 20초 이하로 함으로써 압연시 파단이 일어나지 않는 접합부 파단강도 이상를 얻는 것이 가능하다.

다음으로 선행 바재와 후행 바재의 접합 예정부를 중첩시킬 승강장치(25)를 설명한다. 승강장치의 기구를 설명하기 전에, 양 바재의 중첩된 영역과 크롭 및 접합위치의 관계를 설명한다.

도16은 바재 중첩부와 접합위치를 설명하는 도면이다. (a)는 후행재인 바재(1)의 절단부를, (b)는 선행재인 바재(2)의 절단부를 나타낸다.

단, 이들은 크롭쉐어(23)에 의한 정형 또는 그럴 필요없는 절단부이다. 상부바재(1)의 길이 n의 부분, 하부바재(2)의 길이 m의 부분은 판폭이 좁아 버려지는 부분이다.

(c)는 바재(1),(2)의 겹친 상태를, (d)는 접합후의 접합위치를 나타내고 접합위치로부터 비어져 나온 사선부가 크롭이 된다. 여기서 상부바재(1)의 n이내 및 하부바재(2)의 m이내로, 동시에 양바의 판폭이 거의 같게 되는 부위가 접합위치가 되도록 (c)에서 중첩을 설정하고 있다. 이처럼 중첩부를 되도록 양 바의 절단 제거부로 하면 접합 후 크롭의 대부분이 절단 제거부로 되어 바의 실수율을 향상시키게 된다.

도17 ~ 도20을 이용하여 선행바재와 후행바재의 접합 예정부를 중첩시키는 승강장치(25)의 구성과 동작을 설명한다.

도 17은 하나의 실시예로 승강장치의 구성을 나타낸다.

라인상에서 접합기(26)의 앞에 근접하여 배치되는 승강장치(25)는 상부 롤러 세트 (111), 승강 롤러 세트 (112), 테이블 롤러 세트 (113), 베이스 (114)및 링크기구(115)로 구성되어 있다. 상부롤러 세트(111)과 테이블 롤러 세트(113)에 분사형의 디스케일러 (24)를 설치하여 중첩시킬 면만을 그 직전에 디스케일링하고 바의 다른 부위로부터 열을 없애지 않도록 한다.

도 18은 선행바재(2)의 후단이 테이블 롤러 세트(113)으로부터 떨어지기 시작하는 상태로, 이 상태를 감지하면 테이블 롤러 세트 (113)은 증속하여 후행바재(1)을 빠르게 보낸다.

또한, 도 19에 나타낸 것 처럼 승강 롤러세트 (112)는 미리 내려놓는다.

증속된 바재(1)을 바재(2)위에 진행시켜, 도 20에서 처럼 접합예정부를 중첩시킨다. 예정길이의 바재의 중첩이 종료되면, 후행바재(1)은 원래의 속도로 돌아가고, 상부 롤러세트(111)과 다시 상승시킨 승강 롤러 세트(112)로 바재(1), (2)를 지지한다. 이처럼 겹쳐진 후행바재(1)과 선행바재(2)는 등속으로 진행해서 접합기(26)쪽으로 진행한다.

바재(1),(2)의 중첩부가 진입하면 접합기(26)는 접합처리를 개시하고 칼(3), (4) 각각을 바재의 판두께 이상의 스트로크 양으로 비스듬히 밀어넣어, 소성유동변형을 주어 접합한다. 상부칼(3)과 하부칼(4)는 중첩부의 일부가 충분히 소성유동변형할 수 있도록 스트로크 양 L3, 접합부경사각θ_J, 랩량 ε1등이 정해져 있다. 접합된 바재는 크롭 처리장치 (27)로 크롭을 제거한 후 사상압연기(28)로 이동한다.

도21은 크롭 처리장치의 구성을 나타낸다. (a)는 상면도, (b)는 정면도이다.

바재(1),(2)의 접합의 결과로서 생긴 크롭(11), (12)는 약간의 연결부에 의해서 접합부 부근의 상부와 하부에 남는다. 이 접합부가 테이블 롤러(125)~(128)에 의해 움직이는 한편, 쵸파(chopper) 회전자지지부(130),(131)에 지지되어 있는 상부 쵸파(123)와, 마찬가지로 지지되고 있는 하부 쵸파(124)가 회전하여 각각 상부 크롭(11), 하부 크롭(12)에 충돌하면 크롭은 바재로부터 분리된다. 이 후에 하부 크롭(12)는 하부 가이드(122)의 경사를 따라서 하부 바스켓(133)에 떨어진다. 상부 크롭 (11)은 상부 스토퍼 (129)의 경사를 이용해서 상부 바스켓 (132)로 떨어진다.

도 21의 크롭처리장치 (27)은 설명 편의상 단기(單機)로 나타냈는데, 접합기(26)과 근접배치하여 접합완료 직후에 크롭을 제거하도록 구성하는 것이 좋다.

도 21에서 부호 121은 상부 가이드를 나타낸다.

크롭분단은 판두께가 다른 금속판의 접합, 판폭이 다른 재료의 접합시에 특히 주의해야 한다. 다른 판두께를 접합하는 경우에는 밀어넣는 스트로크를 두꺼운쪽의 판두께에 맞춰 밀어넣도록 설정하는 것이 좋다. 이렇게 함으로써 두꺼운 판의 크롭은 접합부와 연결된 부분이 거의 없어지고, 접합시에 절단된 상태로 된다.

이를 위해 접합하는 판두께를 감지 또는 설정하여 접합기(26)의 밀어넣는 스트로크 양을 자동 또는 수동으로 조정할 수 있는 스트로크 조정기구를 설치한다.

또한, 폭이 다른 금속판을 접합할 경우에는 중첩에서부터 접합까지의 과정에 있어서 폭을 쉐어에 의해 잘라내거나 일본특개 평10-034203호에 개시되어있는 것처럼 폭이 좁은 재료쪽의 칼에 바재 가이드를 이용하는 방법 등이 있다.

도22는 접합부의 모식도로, (a)는 접합완료시 (b)는 접합후의 압연완료시의 접합선을 보여주고 있다. 접합선a1은 압연후는 압하량에 따라 b1과 같이 늘어나게 된다. 이처럼 압연과 동시에 경사가 커지게 되어 접합면적이 증가하므로 압연 스탠드 사이에 작용하는 장력에 대한 내파단성이 높아진다. 특히 후단일수록 압연스탠드사이의 단위면적당 장력이 높아지므로, 압연과 동시에 접합면적이 증가하는 것은 강도면에서 바람직하다.

본 실시예의 열간압연설비에 의하면, 바재의 선단과 후단을 온라인으로 접합하는 것이 가능하므로 바재의 연속화가 가능하며 접합을 위한 새로운 가열 에너지도 필요없다. 본 접합방법은 판두께 방향에 대해 칼을 비스듬히 밀어넣는 접합과정에서 칼의 돌기부 의해 접합부에 충분한 가압력을 작용시켜서 파단강도가 큰 고상확산접합을 실현할 수 있으므로 압연중에 접합부가 파단하고 압연 롤 표면을 상하게 할 염려가 없다.

또 밀어넣는 깊이는 바재의 판두께의 50%이상으로 함으로써 강고한 접합이 가능하지만 잔재의 크롭분단을 접합과 동시에 행하기 위해서는 밀어넣는 깊이를 판두께 이상으로 하는 것이 좋다. 이 경우 크롭 제거과정을 생략하는 것이 가능한 경우도있다.

또한, 접합시간은 기본적으로는 밀어넣는 속도의 크기에 좌우된다. 예를들면, 100mm/s정도의 밀어넣는 속도를 실현할 수 있어 열간압연 라인의 판속도에 따르면서 단시간에 접합이 가능하게 되므로 접합을 위해서 긴 라인길이가 필요치 않고 더욱이 루퍼를 생략하는 것이 가능하므로 중간 코일러와 사상 밀사이의 거리를 대폭 단축시킬 수 있다.

본 발명의 금속판의 접합방법과 접합장치에 의하면 금속판의 두께방향에 대해 양측으로부터 전단칼을 서로 오버랩시켜 밀어넣는다.

그리고/또는 전단칼에 돌기부를 설치하므로 전단과정에 전단면끼리를 서로 맞대어 누르는 가압력을 발생시켜 접합부가 압축되어 접합강도를 향상할 수 있고 접합시간도 단축할 수 있다.

또한, 상하로 마주보고 있는 전단칼을 상대 이동시키므로 접합시간이 단축될 뿐만 아니라, 접합후의 금속판의 변형도 방지될 수 있다.

본 발명에 의하면, 조압연기와 열간압연기의 사이에 선행 바재와 후행 바재를 바재의 진행 속도와 동일한 속도로 접합하는 상기의 접합장치를 설치함으로써 압연재를 온라인으로 연속화 할 수 있는 열간압연설비를 제공할 수 있다.

또한, 바재의 진행과 보조를 맞출 수 있는 컴팩트(compact)한 구성 및 루퍼의 생략가능 등에 의해 소요 라인길이를 단축할 수 있다.

더욱이, 바재의 절단 제거부를 중첩시키는 기구에 의해 접합후에 버려지는 재료의낭비를 줄일 수 있다.

Claims (23)

1. 중첩된 금속판의 양측에 소정 형상의 전단 칼을 대고, 중첩부를 끼우도록 상기 전단 칼을 이동시켜 상기 금속판을 전단하면서 이 전단과정에서 생기는 양 측 전단면의 변형을 이용해서 접합부를 형성하도록 하는 금속판재의 접합방법에 있어서,

   상기한 접합부 또는 접합면이 상기한 금속판재의 두께 방향에 대해서 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합 방법
2. 제1항에 있어서, 상기 접합부 또는 접합면의 경사각이 75°이하인 금속판재의 접합방법
3. 중첩된 금속판재의 양측 대향 위치에 소정 형상의 전단 칼을 대고 중첩부를 끼우도록 상기 칼을 이동시켜 상기 금속판을 전단하면서 이 전단과정에서 생기는 양측의 전단면의 변형을 이용해서 접합부를 형성하게 하는 금속판재의 접합방법에 있어서,

   상기 전단면끼리 서로 누르는 가압력이 발생하도록 전단 칼 선단의 이동궤적을 설정하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합방법
4. 제3항에 있어서, 상기 이동궤적의 연장선이 대향하는 전단 칼의 안쪽과 오버랩되도록 또는 상기 연장선이 서로 교차하도록 설정하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합방법
5. 제4항에 있어서, 상기 이동궤적의 적어도 한쪽은 상기 금속판재의 두께방향에 대해서 경사지게 설정하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합방법
6. 제5항에 있어서, 상기 이동궤적의 연장선이 오버랩될 때, 상기 금속판재가 철계인 경우, 오버랩 양을 0.1mm ~ 15mm로 하는 금속판재의 접합방법
7. 제3항 내지 제6항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 전단 칼의 이동양(스트로크)은 상기 판재 두께의 50% ~ 150%로 설정하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합방법
8. 중첩된 금속판재의 양측중 적어도 한 쪽에 소정 형상의 전단 칼을 대고, 중첩부를 끼우도록 상기 전단 칼을 이동시켜 상기 금속판재를 전단하면서 이 전단과정에서 생기는 양측의 전단면의 변형을 이용해서 접합부를 형성하도록 하는 금속판재의 접합방법에 있어서, 상기 전단 칼의 이동에 따라 전단 칼에 설치된 돌기부가 전단면을 서로 누르는 가압력을 발생시키도록 금속판재에 파고들게 하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합방법
9. 제 8항에 있어서, 상기 금속판재의 양측의 대향위치에 상기 돌기부를 갖는 전단 칼을 대고, 청구항 제3항 내지 제7항중의 어느 한 항에 기재된 금속판재의 접합방법을 적용하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합방법
10. 제3항 내지 제9항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 가압력에 대응해서 상기 중첩부를 끼우도록 클램프력을 가해주는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합방법
11. 전단과정에서 생기는 양쪽의 전단면의 변형을 이용해서 접합부를 형성하도록 하는 금속판재의 접합장치에 있어서,

    금속판재의 중첩부를 끼워 그 양쪽의 대향위치에 배치된 전단 칼과, 상기 중첩부가 그 사이에 끼워지도록, 그리고 접합부가 경사지게 형성되도록 상기 전단 칼을 상대 이동시키는 이동기구가 설치되는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합장치
12. 제11항에 있어서, 상기 이동기구는 전단 칼이 對향하는 전단 칼의 안쪽과 오버랩하는 이동방향으로, 또는 이동방향의 연장선이 서로 교차하도록 상대 이동시키게 구성되는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합장치
13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 전단 칼의 적어도 하나가 상기 금속 판재와 접촉하는 부위에서, 전단과정에서 상기 금속판재에 파고드는 돌기부를 갖는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합장치
14. 제13항에 있어서, 상기 돌기부는 상기 금속판재의 두께방향에 정점을, 폭 방향에 폭을 갖는 삼각 기둥 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합장치
15. 제14항에 있어서, 상기 돌기부의 상기 전단면에 대향하는 면은 상기 금속판재의 수평면에 대하여 이루는 돌기각이 30˚이상이고, 또한 상기 전단 칼의 이동방향에 평행한 선과 상기 수평면이 이루는 각도 이하로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합장치
16. 제11항 내지 제15항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 중첩부를 끼우도록 압력을 가하는 클램프를 설치하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 접합장치
17. 열간 압연재를 압연하는 조압연기와 사상압연기 사이에 진행중인 선행 바재와 후행 바재를 접속하는 접합장치를 갖춘 열간압연설비에 있어서,

    상기 접합장치는 상기 선행 바재와 후행 바재의 접합 예정부를 중첩시키는 중첩기구와, 중첩된 양 바재의 상하로부터 눌러서 전단하면서 접합하는 상하 전단 칼을 갖는 접합기구와 전단 칼에 압입력을 가할 수 있는 전단 칼 구동기구를 설치한 것을 특징으로 하는 금속판재의 열간압연설비
18. 제17항에 있어서, 상기 전단 칼은 칼선단의 이동궤적이 바재의 두께 방향에 대해서 경사진 칼 모서리 각(θx)을 가지고, 또한 상기 전단 칼의 선단면에 압입시에 상기 바재에 파고드는 돌기를 설치하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 열간압연설비
19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 전단 칼 구동기구는 상하의 상기 전단 칼을 소정의 대기위치에 대기시켜 양 바재의 중첩부가 상기 접합기구에 도달한 때에 상기 전단 칼의 압입을 시작하고, 상기 전단 칼이 접합완료까지의 압입 스트로크만큼 이동한 때에 상기 전단 칼을 후퇴시켜서 대기 위치로 되돌리는 사이클 동작과 상기 전단 칼이 상기 바재와 접촉하고 있는 동안에는 바와 동일한 속도로 움직여 상기 전단 칼을 이동시키는 동조동작을 행하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속판재의 열간압연설비
20. 제17항, 제18항, 또는제19항에 있어서, 상기 중첩기구는 선행 바재의 후단이 소정의 위치에 도달할 때, 후행 바재의 속도를 빠르게 해 양 바재를 중첩시키고, 중첩부가 소정의 길이에 달했을 때 후행 바재의 속도를 원래속도로 되돌리도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 금속판재의 열간압연설비
21. 제20항에 있어서, 상기 중첩부에는 선행 바재 또는 후행 바재중 적어도 어느 한쪽의 제거부위가 포함되는 것을 특징으로 하는 금속판의 열간압연설비
22. 제20항에 있어서, 중첩하기 전 단계 과정에서 중첩되는 부위가 되는 선, 후행 바재의 부위를 디스케일링하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 열간압연설비
23. 제22항에 있어서, 디스케일링 후 20초 이내에 중첩을 완료하는 것을 특징으로 하는 금속판재의 열간압연설비