KR20100072350A - 마그네슘 합금 열간 압연 장치 - Google Patents

마그네슘 합금 열간 압연 장치 Download PDF

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Abstract

압연기(3)의 입,출측 양단에 마그네슘 합금 시트(S)를 각각 코일 상태로 가열, 보온 가능한 권취기(1, 2)를 설치하고, 마그네슘 합금 시트를 복수 리버스 압연에 의해 순차적으로 두께 감소시키는 마그네슘 합금 열간 압연 장치(100)에 있어서, 압연기(3)는 표면 온도를 어느 일정 온도로 가열, 승온 가능한 워크 롤(3a)과 백업 롤(3b)을 구비한다. 본 발명에 따르면, 마그네슘 합금의 열간 압연 중의 온도 변동에 따른 제품의 품질 저하를 방지, 수율 향상, 생산량 증대가 가능하다.

Description

마그네슘 합금 열간 압연 장치{Magnesium alloy hot-rolling mill}
본 발명은 마그네슘 합금 열간 압연 장치에 관한 것이다.
본원은 2007년 10월 16일에 일본 출원된 일본특허출원 제2007-269057호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.
마그네슘 합금 시트를 제조하기 위해서는, 예를 들면 직경 300~400mm, 길이 500~600mm정도의 환봉형상의 빌렛을 열간 압출에 의해, 예를 들면 두께 10mm이하의 후판으로 성형하고, 상기 후판을 소정 길이(예를 들면, 3m)로 절단하여 절단 판재로 하며, 상기 절단 판재를 조(粗)압연에 의해 두께 1mm정도까지 압연한다.
그리고, 상기 두께 1mm정도의 마그네슘 합금 코일을 마무리 압연에 의해 더 압연함으로써, 두께 0.2~0.5mm정도의 코일재나 두께 50μm이하(예를 들면, 30~40μm)의 코일을 제조한다.
마그네슘 합금은 상온에서 압연하기 위해서는 대압력을 필요로 할 뿐만 아니라 갈라지기 쉽기 때문에, 열간에서 압연하는 것이 바람직하다.
마그네슘 합금을 열간 압연하는 장치의 종래예로서는, 특허문헌 1의 도 1이나 특허문헌 2의 도 1에 개시되어 있다.
이들 특허문헌에 개시된 열간 압연 장치는, 마그네슘 합금을 왕복 압연하는 압연기와, 상기 압연기의 상류측 및 하류측에 배치된 2개의 가열로를 구비하고, 상기 가열로에 의해 마그네슘 합금을 소정 온도로 가열하여 압연기로 압연하고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 제3521863호 공보 특허문헌 2: 일본 특허 제3821074호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1 및 2에 개시된 열간 압연 장치에서는, 코일 선단부의 권취부 및 후단의 끝단부는 가열하여 안정적으로 압연할 수 없기 때문에, 제품 코일이 되지 않는다. 또, 수율이 저하되어 생산량을 크게 할 수 없는 등의 결점이 있다.
본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 마그네슘 합금의 열간 압연 중의 온도 변동에 따른 제품의 품질 저하를 방지, 수율의 향상, 생산량의 증대가 가능한 마그네슘 합금 열간 압연 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명에서는 이하의 장치를 채용하였다.
본원에 관한 제1 발명으로서, 압연기의 입,출측 양단에 마그네슘 합금 시트를 각각 코일 상태로 가열, 보온 가능한 권취기를 설치하고, 마그네슘 합금 시트를 복수 리버스 압연에 의해 순차적으로 두께 감소시키는 마그네슘 합금 열간 압연 장치에 있어서, 압연기는 표면 온도를 어느 일정 온도로 가열, 승온 가능한 워크 롤(work roll)과 백업 롤을 구비한다.
본원에 관한 제2 발명으로서, 상기 제1 발명에 관한 마그네슘 합금 열간 압연 장치에 있어서, 압연기는 가열, 승온 가능한 소직경 롤도 설치 가능한 단수(段數) 절환 압연기이어도 된다.
본원에 관한 제3 발명으로서, 상기 제1 발명에 관한 마그네슘 합금 열간 압연 장치에 있어서, 압연기와 한 쌍의 권취기 각각의 사이에 복수 쌍의 가열, 승온 가능한 상하 롤을 갖춘 핀치 롤을 배치하여, 마그네슘 합금 코일의 안정된 반송을 하며, 핀치 롤 사이에 장력 조절 장치를 설치해도 된다.
본 발명에 따르면, 압연기의 워크 롤 및 백업 롤이 마그네슘 합금 시트를 가열, 승온 가능하게 구성되어 있으므로, 마그네슘 합금 시트의 열간 압연 중의 온도 변동에 따른 제품의 품질 저하를 방지할 수 있다. 또, 수율이 향상하고 생산력 증대가 가능하게 되어 시트재 또는 박재(箔材)의 품질을 양호하게 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에서의 열간 압연 장치의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.
도 2는 상기 실시형태에서의 보가열 권취기의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.
도 3a는 상기 실시형태에서의 압연기의 설정 변경을 도시하는 도면이다.
도 3b는 상기 실시형태에서의 압연기의 설정 변경을 도시하는 도면이다.
도 4a는 상기 실시형태에서의 압연기의 다른 단수의 예를 도시하는 도면이다.
도 4b는 상기 실시형태에서의 압연기의 다른 단수의 예를 도시하는 도면이다.
도 5는 상기 실시형태에서의 장력 조절 장치의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
이하, 본 발명의 일실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에서의 열간 압연 장치(100)의 구성을 도시하는 정면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 실시형태에 관한 열간 압연 장치(100)(마그네슘 합금 열간 압연 장치)는 제1 보가열(保加熱) 권취기(1)(권취기), 제2 보가열 권취기(2)(권취기), 압연기(3), 복수의 한 쌍의 핀치 롤(4) 및 장력 조절 장치(5)를 구비하고 있다.
도 2는 제1 보가열 권취기(1) 및 제2 보가열 권취기(2)의 개략 구성을 도시하는 모식도이다.
상기 두 보가열 권취기(1, 2)는, 권취부(1a, 2a)와 보가열로(1b, 2b)를 구비한다. 보가열로(1b, 2b)는 히터(H)를 내장하고 있다.
이러한 보가열 권취기(1, 2)는, 압연기(3)의 입,출측 양단에 설치됨과 동시에 마그네슘 합금 시트를 각각 코일 상태로 가열, 보온이 가능하고, 권취부(1a, 2a)에 의해 마그네슘 합금 시트(S)의 길이방향에서의 양단부를 코일형상으로 감기/되감기 가능하게 권회함과 동시에, 히터(H)에 의해 보가열로(1b, 2b) 내를 소정 온도(제1 온도)로 가열, 보온함으로써, 코일형상으로 권취한 마그네슘 합금 시트(S)(마그네슘 합금 코일)를 소정 온도로 유지한다.
상기 제1 온도는, 예를 들면 100~350℃정도이며, 200~250℃가 적합하다.
도 1로 되돌아가서 설명을 계속한다.
압연기(3)(압연기, 단수 절환 압연기)는 상기 한 쌍의 보가열 권취기(1, 2)의 사이에 배치되어 있고, 병행하여 대향하는 가열·승온 가능한 한 쌍의 워크 롤(3a), 상기 워크 롤(3a) 각각에 병행하여 대향하는 가열·승온 가능한 한 쌍의 백업 롤(3b), 이들 2쌍의 롤(3a, 3b)을 회전 가능하게 지지하여 수납하는 하우징(3c), 이들 2쌍의 롤(3a, 3b)을 회전 구동시키는 구동원(도시생략)을 갖고 있다.
워크 롤(3a) 및 백업 롤(3b)은 표면 온도를 일정 온도(제2 온도)로 가열·승온 가능한 가열 롤로서, 워크 롤(3a) 사이를 통과하는 마그네슘 합금 시트(S)를 일방향으로 송출하면서 마그네슘 합금 시트(S)를 가열, 승온시키면서 가압한다. 워크 롤(3a) 및 백업 롤(3b)은, 예를 들면 표면으로부터 소정 깊이의 위치에 봉형상의 카트리지 히터가 소정 간격으로 축선 방향으로 복수개 매립된 구조를 가진다.
상기 제2 온도는, 예를 들면 150℃이상 350℃이하 정도이다.
이에 의해, 압연기(3)는 마그네슘 합금 시트(S)를 안정되게 두께 감소시키면서 장척(長尺)화시킨다.
또한, 압연기(3)는 마그네슘 합금 시트(S)의 반송방향을 소정의 타이밍에서 반전시켜 왕복 압연을 행한다. 이에 의해, 압연기(3)는 마그네슘 합금 시트(S)를, 예를 들면 두께 1mm정도에서 두께 0.2~0.5mm정도 또는 50μm이하(예를 들면, 30~40μm)까지 두께 감소시키고 장척화시킨다.
여기서, 본 실시형태의 압연기(3)는 소직경 워크 롤도 설치 가능한 단수 절환 압연기이다. 도 3a는 4단 구성으로 설정한 경우(도 1에 도시된 것)의 압연기(3)를 도시하고, 도 3b는 10단압 구성으로 설정한 경우의 압연기(3)를 도시하고 있다. 이러한 압연기(3)는 통상적으로는, 도 3a에 도시된 4단 구성으로 설정되지만, 얇은 재료의 경우, 예를 들면 50μm 박재 압연의 경우는, 도 3b에 도시된 바와 같이 도중 패스로부터 한 쌍의 소직경 워크 롤(3d)과 상하 2쌍의 수평 서포트 롤(3e)을 구비한 10단압 구성으로 설정 변경된다.
도 4는 이러한 압연기(3)의 다른 구성예를 도시하는 것으로, 도 4a는 6단 구성의 압연기(31)를 도시하고, 도 4b는 10단 구성의 압연기(32)를 도시하고 있다.
압연기(31)는 한 쌍의 워크 롤(3a)과 2쌍의 백업 롤(3b)을 갖는 것이고, 압연기(32)는 한 쌍의 워크 롤(3a)과 4쌍의 백업 롤(3b)을 갖는 것이다.
여기서, 압연기(32)의 4쌍의 백업 롤(3b) 중에서 내측의 2쌍(워크 롤(3a)에 접해 있는 것)은 중간 롤이라고도 부른다.
도 1로 되돌아가서 설명을 계속한다.
핀치 롤(4)은, 상기 워크 롤(3a) 및 백업 롤(3b)과 마찬가지로, 표면으로부터 소정 깊이의 위치에 봉형상의 카트리지 히터가 소정 간격으로 축선 방향으로 복수개 매립된 구조를 가지고, 표면 온도가 적당한 온도(예를 들면, 150℃이상 350℃이하)으로 승온된 가열 롤로서, 압연기(3)에 의한 왕복 압연에 따라 좌, 우 주행하는 마그네슘 합금 시트(S)를 보조 반송하는 것이다. 이러한 핀치 롤(4)은 압연기(3)와 제1 보가열 권취기(1)의 사이 및 압연기(3)와 제2 보가열 권취기(2)의 사이에 각각 복수 세트 배치되어 있다.
이들 핀치 롤(4)은, 반송 속도의 조절에 의해 압연기(3)에서 압연되는 마그네슘 합금 시트(S)에 적절한 장력을 부여한다.
장력 조절 장치(5)는, 인접하는 2쌍의 핀치 롤(4) 사이에 위치하도록 배치되고, 도 5에 도시된 바와 같이 2개의 고정 롤(5a)과 하나의 댄서 롤(5b)을 구비하고 있다. 마그네슘 합금 시트(S)는, 댄서 롤(5b)이 2개의 고정 롤(5a) 사이에 마그네슘 합금 시트(S)에 의해 매달리도록 감아 돌려지고, 별도 설치된 장력계(도시생략)의 계측값이 일정해지도록 댄서 롤(5b)의 상하이동에 의해 장력이 제어된다.
이러한 구성에 있어서, 열간 압연 장치(100)는 마그네슘 합금 시트(S)의 마무리 압연을 행한다. 이하, 열간 압연 장치(100)의 동작에 대해서 설명한다.
마그네슘 합금 시트(S)는, 제1 보가열 권취기(1)로부터 되감기면서(풀리면서) 제2 보가열 권취기(2)에 감기거나 또는 반대로 제2 보가열 권취기(2)로부터 되감기면서 제1 보가열 권취기(1)에 감김으로써, 일방향으로 반송되면서 압연기(3)에 의해 압연된다.
마그네슘 합금 시트(S)의 온도는 제1 보가열 권취기(1)부터 제2 보가열 권취기(2)까지의 사이에 약간 강하하지만, 워크 롤(3a), 백업 롤(3b) 및 핀치 롤(4)이 가열 롤이므로, 이들 롤과의 접촉에 의한 재료의 온도 저하, 온도 변동은 적다.
열간 압연 장치(100)는, 제1 보가열 권취기(1)(또는 제2 보가열 권취기(2))가 마그네슘 합금 시트(S)의 되감기를 마치면 압연 방향을 반전한다. 열간 압연 장치(100)는, 이를 반복하여 마그네슘 합금 시트(S)를 왕복 압연하고, 마그네슘 합금 시트(S)를 순차적으로 두께 감소시켜 두께 0.2~0.5mm정도의 시트재 또는 50μm이하(예를 들면, 30~40μm)의 박재를 제조한다.
여기서, 하기의 표 1에 본 열간 압연 장치(100)에 의한 마무리 압연의 패스 스케줄의 구체예를 나타낸다.
패스 No. 입측 두께
(mm)		 두께감소량
(mm)		 압연온도
(℃)		 워크 롤 직경
(mm)		 압연속도
(m/분)		 압연하중
(ton)
1 1.00 0.30 200 165 30 60
2 0.70 0.21 200 165 30 58
3 0.49 0.15 200 165 30 55
4 0.34 0.10 200 165 30 52
5 0.24 0.07 200 165 30 50
6 0.17 0.05 150 60 30 30
7 0.12 0.04 150 60 30 29
8 0.08 0.02 150 60 30 28
9 0.06 0.02 150 60 30 27
최종 두께 0.04mm
상기 패스 스케줄에 있어서, 마그네슘 합금 시트(S)는 재질이 AZ31B, 치수가 두께 1.00mm, 폭 300mm인 코일재이다. 압연기(3)는 4단이고, 워크 롤 쌍(3a)의 각 롤의 직경은 165mm, 배럴 길이는 500mm이고, 백업 롤(3b)의 각 롤의 직경은 300mm이며, 핀치 롤(4)의 각 롤의 직경은 150mm이다.
또한, 상기 예에서는, 두 보가열 권취기(1, 2)에서의 가열·보온 온도는 250℃, 워크 롤(3a), 백업 롤(3b) 및 핀치 롤(4)은 히터 내장의 가열 롤이고, 표면 온도가 200℃로 되어 있다.
그리고, 압연 속도는 30m/분으로 일정하게 하여 9패스(4왕복 반)의 왕복 압연을 행하고, 최종 두께 0.04mm의 박재로 하고 있다. 또한, 6패스째에 10단 소직경(워크 롤 직경:φ60mm) 밀로 교환하고, 이후 최종단 패스(9패스째)까지 사용하였다.
압연 중의 마그네슘 합금 시트(S)는 고온이기 때문에 유연하여 압연기(3) 이외의 부위에서도 고압이 걸리면 눌린 흔적이 남을 우려가 있는데, 본 발명의 열간 압연 장치(100)에서는, 마그네슘 합금 시트(S)를 복수 세트의 핀치 롤(4)에 의해 복수 개소에서 끼워잡음으로써 각 핀치 롤(4)이 끼워잡는 힘을 작게 분산하여 핀치 롤(4)에 의한 눌린 흔적을 남길 우려를 없앤다.
또한, 본 열간 압연 장치(100)에서는, 장력 조절 장치(5)에 의해, 핀치 롤(4)부터 다음의 핀치 롤(4)까지의 마그네슘 합금 시트(S)의 장력을 일정하게 한다. 이에 의해, 마그네슘 합금 시트(S)의 비틀림이나 주름을 방지하고, 안정된 압연이 확보된다.
이러한 열간 압연 장치(100)에 따르면, 마그네슘 합금 시트(S)의 대략 전체길이에 걸쳐 가열·보온하면서 압연하므로, 마그네슘 합금 시트(S)의 온도 강하를 억제하고, 열간 압연 중의 온도 변동에 따른 제품의 품질 저하를 방지할 수 있다. 따라서, 수율의 향상, 생산량의 증대가 가능하며, 완성품, 즉 시트재나 박재의 품질을 양호하게 유지할 수 있다.
본 실시형태에서는 4단, 6단 및 10단의 압연기를 예시하였지만, 실시에 있어서는 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 마그네슘 합금 열간 압연 장치는, 압연기의 워크 롤 및 백업 롤이 마그네슘 합금 시트를 가열, 승온 가능하게 구성되어 있으므로, 마그네슘 합금 시트의 열간 압연 중의 온도 변동에 의한 제품의 품질 저하를 방지할 수 있다. 또, 수율의 향상, 생산력 증대가 가능하게 되어 시트재 또는 박재의 품질을 양호하게 유지할 수 있다.
100 열간 압연 장치(마그네슘 합금 열간 압연 장치)
1 제1 보가열 권취기(권취기)
2 제2 보가열 권취기(권취기)
1a, 2a 권취부
1b, 2b 보가열로
3 압연기(단수 절환 압연기)
3a 워크 롤
3b 백업 롤
4 핀치 롤
5 장력 조절 장치
S 마그네슘 합금 시트

Claims (3)

  1. 압연기의 입,출측 양단에 마그네슘 합금 시트를 각각 코일 상태로 가열, 보온 가능한 권취기를 설치하고, 상기 마그네슘 합금 시트를 복수 리버스 압연에 의해 순차적으로 두께 감소시키는 마그네슘 합금 열간 압연 장치에 있어서,
    상기 압연기는 표면 온도를 어느 일정 온도로 가열, 승온 가능한 워크 롤과 백업 롤을 구비하는 마그네슘 합금 열간 압연 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압연기는 가열, 승온 가능한 소직경 롤도 설치 가능한 단수 절환 압연기인 마그네슘 합금 열간 압연 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 압연기와 상기 한 쌍의 권취기 각각의 사이에 복수 쌍의 가열·승온 가능한 상하 롤을 갖춘 핀치 롤을 배치하여, 마그네슘 합금 코일의 안정된 반송을 하며, 상기 핀치 롤 사이에 장력 조절 장치를 설치하는 마그네슘 합금 열간 압연 장치.
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