KR20110119616A - 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 맞춤형 판금 스트립(12), 특히 강재 스트립을 제조하는 방법으로서, 서로 다른 재질 및/또는 판금 두께를 가진 최소 두 개의 판금 스트립(1, 2)들이 연속 공정 내에서 길이 방향의 가장자리를 따라 서로 용접된다. 이러한 방법에 의해 제조되는 판금 스트립(12)이 용접 부위에서 비교적 높은 수준의 강도를 갖도록 하기 위하여, 표면 처리되지 않은 판금 스트립(1, 2)들이 본 발명에 따라 용접될 판금 스트립으로서 사용된다. 용접의 결과로서, 표면 처리되지 않은 판금 스트립(1, 2)들로 형성된 맞춤형 판금 스트립(12, 12')은 이후에 표면 처리된다.

Description

맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법{METHOD FOR PRODUCING TAILOR-MADE SHEET METAL STRIPS}
본 발명은 맞춤형 판금 스트립(tailor-made sheet metal strip), 특히 강재 스트립(steel strip)을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 서로 다른 재질 및/또는 판금 두께를 가진 최소 두 개의 판금 스트립들이 연속적 공정을 통해 길이 방향 가장자리를 따라 서로에게 용접된다.
상기 유형의 하나의 방법은 예를 들어 유럽 특허 EP 0 438 612 B1호를 통해 알려져 있다. 상기 특허는 소위 "맞춤형 스트립", 즉 맞춤형 판금 스트립, 특히 맞춤형 강재 스트립(tailor-made steel strip)을 제조하는 데 이용된다. 맞춤형 스트립을 제조하기 위하여, 서로 다른 재질 및/또는 판금 두께를 가지며 코일의 형태로 각각 감겨있는 다수의 슬릿 스트립(slit strip)들, 일반적으로 두 개 또는 세 개의 슬릿 스트립들이 연속 공정 내에서 펼쳐지고 레이저를 이용하여 길이 방향의 가장자리를 따라 서로에게 용접된다. 맞춤형 스트립들은 경량 철골 구조(light-gauge steel construction)에 매우 성공적으로 사용되는데, 그 경우 맞춤형 스트립들은 완성된 구성요소(완성품)에 존재하는 스트레스 조건들에 처음부터 맞추어 조정된다. 맞춤형 스트립들은 뒤따르는 복합 장치들을 이용하여 유리하게 가공, 특히 성형되거나 재단될 수 있다.
맞춤형 스트립을 제조하는 데 사용되는 슬릿 스트립들은 해당 스트립을 부식으로부터 보호하기 위하여, 일반적으로 단면 또는 양면에 표면 처리, 예를 들어 아연 레이어(zinc layer) 또는 유성 레이어(oil layer)가 처리된 상태로 제공된다. 실제적으로, 제조되는 맞춤형 판금 스트립이 높은 스트레스를 겪도록 성형되거나 높은 스트레스에 노출될 때, 용접 봉합부의 불완전 불량 및 불특정 불량이 발생하는 것이 발견되었다.
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 위에서 언급한 방식의 제조 방법을 개선하여, 본 발명에 따라 제조된 판금 스트립이 비교적 높은 수준의 용접 부위 강도를 갖도록 하는 것이다.
상기 과제는 청구항 제1항의 특징을 갖는 제조 방법에 의하여 해결된다.
본 발명에 따른 제조 방법에서는, 표면 처리되지 않은 판금 스트립들이 용접될 판금 스트립으로 이용된다. 용접의 결과로 얻어진, 표면 처리되지 않은 판금 스트립들로 형성된 맞춤형 판금 스트립은 용접 공정 후에 표면 처리된다.
예를 들어, 액상 아연(liquid zinc), 알루미늄-실리콘(aluminium-silicon) 또는 내식 오일(anti-corrosion oil)이 표면 처리 성분으로 사용되어 맞춤형 판금 스트립의 단면 또는 양면에 도포된다.
본 발명은, 맞춤형 스트립을 형성하기 위하여 표면 처리된 금속 재질의 슬릿 스트립을 용접하는 과정에서, 사용된 슬릿 스트립들의 표면 처리 성분 및 잔여 성분이 용접 부위에 침투한다는 사실의 발견에 기반하고 있다. 맞춤형 스트립을 성형하거나 스트레스를 가하는 경우, 상기 용접 부위의 불순물은 용접 부위의 불완전 불량 및 불특정 불량을 초래할 수 있다. 이러한 문제점은 본 발명에 따른 방법에 의하여 신뢰할 수 있게 해결될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 의하여 제조된 판금 스트립은 현저하게 향상된 용접 부위 강도를 특징으로 한다.
본 발명에 따른 방법의 유익한 구성은, 맞춤형 판금 스트립의 용접 부위가 국부적 열처리, 예를 들어 페라이트 스테인리스강(ferrite stainless steel)의 경우 재 가열 처리를 표면 처리 전에 거치도록 하는 점에 있다. 이와 같은 용접 부위의 국부적 열처리의 결과로, 용접 부위 및 그와 인접한 영역에서 스트레스의 집중이 해소되어, 용접 부위의 강도가 더욱 최적화된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 추가적 구성에서, 맞춤형 판금 스트립(맞춤형 스트립)은 스트립의 전체 폭 또는 그 판금 스트립(슬릿 스트립)들 중 하나의 폭 상에서 일시적으로 가열된다. 따라서 맞춤형 판금 스트립의 미세조직이 균질화된다.
일시적 가열 공정은 서로 다른 재질 및/또는 판금 두께를 가진 판금 스트립(슬릿 스트립)들이 연속 공정 내에서 용접된 직후에 수행되는 것이 바람직하다. 특히, 최소 하나의 복사로(radiation furnace) 또는 최소 하나의 유도 장치(induction device)가 이러한 목적으로 사용될 수 있다. 연속 공정 내에서 맞춤형 판금 스트립의 일시적 가열은, 해당 제조 공장을 연속적으로 가동하는 것을 가능하게 하고, 따라서 높은 수준의 생산성을 성취할 수 있게 한다.
코일을 형성하도록 감겨진 맞춤형 판금 스트립의 어닐링(annealing)도 또한 가능한데, 예를 들어 후드 타입의 어닐링 로(hood-type annealing furnace) 내부에서 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 추가적 구성에서, 맞춤형 판금 스트립은 절단 장치를 이용하여 일정 길이로 잘려지고, 일정 길이로 잘려진 판금 스트립의 부분들은 로(furnace) 내부에서 일시적으로 가열된다. 이러한 방법은, 대안으로서 본 발명에 따른 방법의 연속적으로 작동하는 구성과 비교할 때 더 편리한데, 연속적으로 작동하는 제조 공장의 설치를 위한 공간이 부족하거나 다른 공간적 제약 조건들이 존재하는 경우에 특히 편리하다.
본 발명에 따른 방법의 추가적으로 유익한 구성은, 맞춤형 스트립의 일시적 가열을 비활성 가스 분위기(inert gas atmosphere) 내에서 수행하는 것이다. 이에 따라 맞춤형 판금 스트립의 스케일링을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 유익한 구성으로서, 맞춤형 판금 스트립은 표면 처리 공정 중의 열처리 과정에서 일시적으로 가열된다. 이를 통해, 미세조직의 균질화에 추가하여, 판금 스트립이 동시에 표면 처리된다. 따라서 생산성의 증가 및 공장 배치의 관점에서 공간을 절약하는 해당 제조 공장의 설계가 가능하게 된다. 추가로, 표면 처리 공정 중 열처리를 통하여 맞춤형 판금 스트립의 기계적 성질들도 또한 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 편의적인 구성의 특징은, 맞춤형 판금 스트립이 일시적 가열 및/또는 표면 처리 후에 냉각된다는 점이다. 따라서 맞춤형 판금 스트립에 대한 이후의 조작이 용이하게 된다. 이러한 경우, 예를 들어 높은 온도에 맞추어 설계되어 있지 않은 감김 장치가 맞춤형 판금 스트립을 감기 위하여 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 추가적이고 유익한 구성들은 청구항들에서 개시되어 있다.
본 발명은 다수의 실시예의 사시도를 개략적으로 보여주는 도면들을 참조함으로써 더욱 상세하게 아래에서 설명되고 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방법을 수행하는 장치의 제1 실시예를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 하나의 변형 형태를 수행하는 장치의 제2 실시예를 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법의 또 다른 변형 형태를 수행하는 장치의 제3 실시예를 보여주는 도면이다.
맞춤형 스트립, 즉 맞춤형 판금 스트립을 제조하기 위하여, 특히 강재 스트립, 즉 서로 다른 재질 및/또는 두께를 가진 둘, 셋 또는 그 이상의 슬릿 스트립(1, 2)들이 길이 방향의 가장자리를 따라 서로 용접된다. 서로 용접되는 슬릿 스트립(1, 2)들은 표면 처리되지 않았고, 코일(3, 도 1)의 형태로 제공된다. 개개의 슬릿 스트립 또는 강재 스트립(1, 2)은, 해당 코일(3)이 펼쳐진 후, 분리된 평탄화 기계(leveling machine)(4, 5)들에 의해 먼저 평탄화된다. 그 후 가장자리들이 가공되는데, 여기서 적어도 용접될 슬릿 스트립(1, 2)들의 가장자리가 이후의 용접 공정을 위하여 연삭기(grinding machine)들 및/또는 밀링 머신(milling machine)들(6, 7)을 이용하여 가공된다.
슬릿 스트립(1, 2)들은 별도의 운송 수단(드라이버 유닛)(8, 9) 및 스트립 가이드 수단, 특히 스트립 가이드 롤러(strip guide roller)들을 이용하여 스트립의 이동 방향에서 연속적으로 배치된 하나의 용접 장치(10)에 공급되거나, 또는 세 개 이상의 슬릿 스트립(1, 2)들이 존재하는 경우에는 슬릿 스트립 개수 보다 하나 적은 개수의 해당 용접 장치들에 공급되는데, 이 때 스트립들은 연속적인 공정을 통해 서로 용접된다. 슬릿 스트립(1, 2)들은 상호 반대되는 길이 방향 가장자리들이 맞대기이음(butt joint) 방식으로 용접될 수 있도록 합쳐진다. 그러나 본 발명에 따른 방법의 범위 내에서, 슬릿 스트립(1, 2)들이 서로 겹쳐지는 방식으로 용접될 수도 있다.
슬릿 스트립(1, 2)들은 연속적으로 서로에게 용접된다. 용접 공정은 다른 방식으로 수행될 수도 있지만, 레이저용접(laser welding)을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 슬릿 스트립(1, 2)들은 자기유도용접(induction welding)에 의해 용접될 수도 있다.
차폐 가스(shielding gas)(비활성 가스:inert gas), 예를 들어 질소 가스가 용접 부위(13)의 산화를 방지하기 위하여 용접 빔 또는 레이저 빔의 작용 지점(11)에 공급되는 것이 바람직하다. 추가로, 해당 용접 부위(13)는 발생 가능한 스트레스의 집중을 해소하거나 적어도 줄이기 위하여 재 가열됨으로써, 국부적인 열처리과정을 거친다.
판금 스트립(12)의 미세구조를 균질화하기 위하여, 용접 부위 재가열의 대안 또는 추가적인 공정으로서, 맞춤형 판금 스트립(12)은 전체 폭 또는 판금 스트립(슬릿 스트립)(1, 2)들 중 하나의 폭 상에서 일시적으로 가열된다. 판금 스트립(12)은 200℃ 내지 500℃ 범위의 온도로 가열된다. 일시적 가열은 비활성 가스 분위기 내에서 이루어지는 것이 바람직하다.
도 1에 보인 바와 같이, 일시적 가열은 연속 공정 내에서 용접 공정의 직후에 수행될 수 있다. 예를 들어, 최소 하나의 가열 장치(14), 예를 들어 복사로 또는 유도 장치가 이러한 목적으로 사용된다.
도 1에 보인 실시예의 대안으로서, 슬릿 스트립(1, 2)으로 형성된 스트립(12)은 오프라인에서, 즉 연속 공정 내에서 수행되는 용접 공정과는 별도로, 일시적으로 가열될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 맞춤형 스트립(12)은 감김 장치를 이용하여 감기게 되고, 예를 들어 후드 타입의 어닐링 로 안에서 코일이 일시적으로 가열된다.
일시적인 가열이 오프라인으로 수행되는 본 발명에 따른 방법의 또 다른 변형이 도 2에 도시되어 있다. 서로 다른 재질 및/또는 두께를 가진 슬릿 스트립(1, 2)들로 형성된 스트립(12)은 절단 장치(15)를 이용하여 일정 길이로 절단된다. 예를 들어, 기계적 분리 전단(mechanical separating shear)들이 절단 장치(15)로서 이용될 수 있다. 용접 장치(10)를 연속적으로 가동하기 위하여, 스트립 홀딩 탱크(strip holding tank)(도면에는 생략됨) 또는 그와 유사한 장비가 절단 장치(15) 이전 단계에 배치된다. 일정 길이로 잘려진 판금 스트립(12)의 부분(12')들은, 스트립 부분들(12')의 미세구조를 표준화하기 위하여, 로(16), 예를 들어 후드 타입의 어닐링 로 안에서 일시적으로 가열된다.
맞춤형 스트립(12) 또는 분리된 스트립 부분들(12')는 일시적 가열 후, 표면 처리 장치(17, 17') 내에서 단면 또는 양면에 표면 처리된다(도 1 및 도 2 참조). 예를 들어, 표면 처리 공정은 고온 아연도금 공정(hot galvanizing process), 전해 도금 공정(electrolytic plating process), 또는 용융 알루미늄 도금 공정(hot-dip aluminising process)일 수 있다. 대안으로서, 표면 처리 공정은 내식 오일(anti-corrossion oil)(18) 또는 보호용 래커(protective lacquer)(19)의 도포로 이루어질 수도 있다. 내식 오일(18) 또는 보호용 래커(19)는 예를 들어 스프레이 장치(17')를 이용하여 도포된다. 그 후 특정 개수의 표면 처리된 스트립 부분들(12')은 함께 조립되거나, 팰릿(20) 또는 팰릿 케이지(pallet cage) 또는 그와 유사한 기구에 저장되어, 급송을 위한 준비상태로 유지된다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 구성에서, 맞춤형 스트립(12)은 연속적인 공정상에서 표면 처리 중의 열처리 과정에서 일시적으로 가열된다. 이러한 변형 형태는 도 3에 도시되어있다. 이러한 경우 스트립(12)은 용접 공정 후에 표면 처리 욕조(17")를 통과하여 공급된다. 예를 들어, 용융된 아연이 표면 처리 욕조의 용기(21) 안에 위치하고, 액체 표면 처리 성분은 예를 들어 200℃ 내지 500℃ 범위의 온도를 갖는다. 대안으로서, 가열된 내식 오일 또는 액체, 가열된 보호 래커가 또한 표면 처리 성분으로서 표면 처리 욕조 용기(21) 내에 부어질 수 있다. 맞춤형 스트립(12)에 필요한 양만큼의 표면 처리 성분만을 공급하기 위하여, 잉여 표면 처리 성분은 예를 들어 송풍 장치 또는 스트리핑(stripping) 장치(도면에 생략됨)을 이용하여 스트립(12)으로부터 분리되고 표면 처리 욕조(17")로 회수된다.
일시적 가열 및/또는 표면 처리 후에 맞춤형 스트립(12) 또는 맞춤형 스트립(12)에서 분리된 스트립 부분들(12')(도 2 참조)의 조작을 용이하게 하기 위하여, 가열된 스트립(12) 또는 가열된 스트립 부분들(12')이 냉각될 수 있다. 이러한 강제된 냉각은, 길이 방향 가장자리를 따라 용접된 스트립들이 코일(22)을 형성하도록 감기는 경우에 특히 편리하다. 가열된 맞춤형 스트립(12)의 온도는 감김 장치의 전 단계에 배치된 냉각 장치(23)를 이용하여 낮춰져서, 감김 수단이 과도하게 높은 온도에 노출되는 것을 방지한다. 가열된 스트립(12)은 100℃ 미만의 온도, 특히 80℃ 미만의 온도로 냉각되는 것이 바람직하다.
본 발명의 성취는 위에서 설명한 실시예들에 한정되지 않는다. 설계가 변화할 지라도, 첨부된 청구항들에서 개시된 본 발명을 이용하는, 오히려 더 많은 변형 형태들이 만들어질 수 있다. 특히 중간 저장 공간을 위하여 선택적으로, 용접 공정과 차후의 표면 처리 공정 사이에서 맞춤형 스트립(12)을 감는 것이 가능하다. 용접된 코일들(3)(슬릿 스트립들(1,2))에서 표면 처리가 제거되고 표면 처리 공정은 맞춤형 스트립(12)을 형성하는 용접 후에 수행되는 것이 중요하다.

Claims (14)

  1. 서로 다른 재질 및/또는 판금 두께를 가진 최소 두 개의 판금 스트립(1, 2)들이 연속 공정 내에서 길이 방향의 가장자리를 따라 서로 용접되는 맞춤형 판금 스트립(12, 12')을 제조하는 방법으로서,
    표면 처리되지 않은 판금 스트립(1, 2)들이 용접되는 판금 스트립(1, 2)들로서 사용되고, 용접의 결과로서 표면 처리되지 않은 판금 스트립(1, 2)들로 형성된 맞춤형 판금 스트립(12, 12')은 이후에 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    표면 처리 전에 맞춤형 판금 스트립(12)의 해당 용접 부위(13)가 재 가열에 의한 국부적 열처리를 거치는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    맞춤형 판금 스트립(12)이 전체 폭 상에서 일시적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    맞춤형 판금 스트립(12)이 판금 스트립(1, 2)들 중 하나의 폭 상에서 일시적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    일시적 가열 공정은 연속 공정 내에서 서로 다른 재질 및/또는 판금 두께를 가진 판금 스트립(1, 2)들의 용접 직후에 수행되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    일시적 가열이 최소 하나의 복사로(14) 또는 최소 하나의 유도 장치(14)를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    맞춤형 판금 스트립(12)은 절단 장치(15)를 이용하여 일정 길이로 잘려지고, 일정 길이로 잘려진 판금 스트립(12)의 부분들(12')은 로(16) 내부에서 일시적으로 가열되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  8. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    일시적 가열이 비활성 가스 분위기 안에서 수행되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  9. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    일시적 가열이 표면 처리 중 열처리 과정에서 수행되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  10. 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    맞춤형 판금 스트립(12)이 일시적 가열 및/또는 표면 처리 후에 냉각되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    맞춤형 판금 스트립(12)이 100℃ 미만, 특히 80℃ 미만의 온도로 냉각되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    표면 처리되지 않은 판금 스트립(1, 2)들이 용접될 판금 스트립들로서 사용되고, 용접의 결과로서 표면 처리되지 않은 판금 스트립(1, 2)들로 형성된 맞춤형 판금 스트립(12, 12')은 이후에 고온 아연도금 공정, 전해 아연도금 공정, 또는 용융 알루미늄 도금 공정에 의해 단면 또는 양면에 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    용접의 결과로서 표면 처리되지 않은 판금 스트립(1, 2)들로 형성된 맞춤형 판금 스트립(12, 12')이 보호용 래커 또는 내식 오일을 이용하여 단면 또는 양면에 표면 처리되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    표면 처리 공정이 일시적 가열 후에 보호용 래커 또는 내식 오일을 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 맞춤형 판금 스트립을 제조하는 방법.
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