KR20120024719A - 열교환용 금속 플레이트 및 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법 - Google Patents

열교환용 금속 플레이트 및 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 핵비등이 발생하기 쉽고 전열성이 매우 우수한 열교환용 금속 플레이트를 제공한다. 본 발명의 열교환용 금속 플레이트에 있어서는, 금속 플레이트의 판 두께에 대하여 10％ 이하이면서 또한 5㎛ 이상의 깊이(h1)를 갖는 오목부(2)가 형성되어 있다. 적어도 오목부(2)의 바닥 구석부(6)에는 크레바스부(7)가 형성된다. 크레바스부(7)는 오목부(2)의 바닥 구석부(6)를 두께 방향으로 결락시킴으로써 구성된다. 결락시킨 일방면과 결락시킨 타방면에 의해 형성되는 각도(θ)는 90도 이하이다. 또한, 크레바스부(7)는 결정립(9)을 결락시킴으로써 형성된다. 이송 중의 금속 플레이트(1)의 표면에 가공 롤(12)의 표면에 형성된 가공부(14)를 가압함으로써, 당해 금속 플레이트(1)의 표면에 오목부(2)가 형성된다.

Description

열교환용 금속 플레이트 및 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법{METAL PLATE USED FOR HEAT EXCHANGE AND METHOD FOR MANUFACTURING METAL PLATE USED FOR HEAT EXCHANGE}
본 발명은 열교환용 금속 플레이트 및 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터 열교환기 등에 사용되는 열교환 플레이트는 높은 전열성을 갖고 있는 것이 요망되고 있다. 전열성의 향상을 위해서는, 플레이트의 표면에 마이크로미터 오더(micron order)의 미세한 요철을 형성하는 것이 좋다. 이와 같이 마이크로미터 오더의 미세한 요철을 전사하는 방법으로서, 예를 들어 특허문헌 1에 개시된 바와 같은 수많은 기술이 개발되어 있다.
상기 특허문헌 1의 금속판 표면으로의 전사 방법에서는, 이송 롤의 회전에 의해 금속 시트를 이송시킨다. 또한, 전사 롤의 외주면에 전사된 요철 형상의 전사부를 이송되는 금속 시트에 대하여 가압함으로써, 금속 시트의 표면에 전사 롤의 전사부와 대략 동일한 요철 형상의 피전사부가 형성된다.
일본 특허 출원 공개 제2006-239744호 공보
그러나, 특허문헌 1에 개시된 방법에 의해 제조된 금속 시트를 열교환용 금속 플레이트로서 사용한 경우, 기액 2상의 매체가 상정되는 열교환용 금속 플레이트[플레이트식 열교환기(PHE)]로서는, 전열성이 실제로는 충분하다고는 말할 수 없다. 따라서, 한층 더 전열성의 향상이 요망되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 핵비등이 발생하기 쉽고, 우수한 전열성을 갖는 열교환용 금속 플레이트 및 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 있어서는 이하의 기술적 수단을 강구했다.
즉, 본 발명의 요지는, 열교환용 금속 플레이트이며, 상기 금속 플레이트의 판 두께에 대하여 10％ 이하이면서 또한 5㎛ 이상의 깊이를 갖는 오목부가 형성되어 있고, 적어도 상기 오목부의 바닥 구석부에 크레바스부(crevice)가 형성되어 있는 점이다.
상기 크레바스부는, 결정립계의 산화에 의해, 또는 상기 오목부의 바닥 구석부를 두께 방향으로 결락시킴으로써 구성되어 있고, 결락시킨 일방면과 결락시킨 타방면에 의해 형성되는 각도는 90도 이하인 것이 바람직하다. 또한, 상기 크레바스부는 결정립계를 산화함으로써, 또는 결정립을 결락시킴으로써 형성되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 다른 요지는, 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법이며, 가공 롤의 표면에 형성된 가공부를, 이송 중의 금속 플레이트의 표면에 가압함으로써, 상기 금속 플레이트의 판 두께에 대하여 10％ 이하이면서 또한 5㎛ 이상의 깊이를 갖는 오목부를 상기 금속 플레이트의 표면에 형성하고, 상기 오목부의 바닥 구석부측을 결락시킴으로써 크레바스부를 형성하는 점이다.
상기 오목부를 형성한 후에 상기 오목부의 상기 바닥 구석부측을 산세함으로써 상기 바닥 구석부측에 있어서 결정립계를 산화함으로써, 또는 결정립을 결락시킴으로써, 상기 크레바스부가 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 질산과 불산을 혼합한 혼합액에 의해 상기 바닥 구석부측을 산세하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 핵비등이 발생하기 쉽고 전열성이 매우 우수한 열교환용 금속 플레이트가 얻어진다.
도 1은 표면에 오목부가 형성된 열교환용 금속 플레이트의 도면이다.
도 2의 (a)는 오목부의 형상을 도시하고, (b)는 (a)의 A부 확대도이다.
도 3은 열교환용 금속 플레이트를 제조하는 공정도이다.
도 4의 (a)는 가공 장치의 전체도이며, (b)는 (a)에 있어서의 가공 롤의 가공부의 부분 확대도, (c)는 (a)에 있어서의 요철이 형성된 금속 플레이트의 부분 확대도이다.
도 5의 (a)는 가공 상태를 도시하는 설명도이며, (b)는 t=0에 있어서의 부분 P의 확대도, (c)는 t=t1에 있어서의 확대도이다.
도 6은 t=t1에 있어서의 가공부와 오목부의 위치 관계를 나타내는 좌표도이다.
도 7은 장력과 선진율의 관계를 나타내는 도면이다.
도 8의 (a)는 산세 공정 전의 오목부의 형상을 도시하고, (b)는 산세 공정 후의 오목부의 형상을 도시하고, (c)는 (b)의 A부 확대도이다.
이하, 도면에 기초하여, 본 발명의 실시 형태를 설명한다.
도 1, 도 2는 본 발명의 열교환용 금속 플레이트를 도시한다.
보다 좋은 전열성(높은 열전달률)이라는 관점에서, 열교환용 금속 플레이트(금속성의 PHE)(1)는 그 표면에 요철 형상의 미세 가공이 실시됨으로써 표면적이 증대되어 있음과 함께, 그 요철 형상이 핵비등이 발생하기 쉬운 형상이라면 최적이다.
따라서, 본 발명의 금속 플레이트(1)의 표면에는 복수의 오목부(2)가 형성되어 있다. 이 오목부(2)는 단면에서 보아 길이 방향으로 연장되는 가로벽(4)과, 이 가로벽(4)의 양측(이송 방향의 양측)으로부터 두께 방향으로 연장되는 세로벽(5)으로 구성되어, 사다리꼴 형상의 단면을 갖는다. 또한, 오목부(2)의 단면은 사다리꼴 형상 이외에도, 반원호 형상이어도 좋다. 가로벽(4)과 세로벽(5)이 교차하는 바닥 구석부(6)측에는 핵비등을 촉진시키기 위한 크레바스부(7)가 형성되어 있다.
크레바스부(7)는, 당해 크레바스부(7)를 형성하기 전의 가로벽(4)과 세로벽(5)의 교차 부분을 두께 방향으로 수㎛ 결락시킴으로써 형성된다. 즉, 금속 플레이트(1)는 통상 수십㎛의 결정립(9)에 의해 구성되어 있지만, 바닥 구석부(6)측 부근의 결정립(9)을 의도적으로 결락시키거나, 또는 결정립계를 산화시킴으로써, 수㎛의 크레바스부(7)가 형성된다.
이와 같이, 크레바스부(7)의 크기는 수㎛로 매우 작기 때문에, 크레바스부(7)는 내부에 기체가 발생하기 쉬운 기체 피트가 되고, 이 기체 피트 내의 기체에 의해 기포(기상)가 성장한다. 즉, 크레바스부(7)가 기포 발생점이 된다.
또한, 본 발명의 금속 플레이트(1)에서는 표면에 형성된 오목부(2)의 바닥 구석부(6)에 크레바스부(7)가 형성되어 있기 때문에, 세로벽(5)과 가로벽(4)의 양측으로부터 크레바스부(7)의 기포로 열이 전달되기 쉽다. 이에 의해, 기포의 성장이 촉진되기 때문에, 보다 핵비등이 발생하기 쉬운 상태가 얻어진다. 특히, 크레바스부(7)는 결정립(9)을 결락시키거나, 결정립계를 산화시킴으로써 형성된 것이기 때문에, 크레바스부(7)의 일방면(7a)[세로벽(5)측의 면]과, 크레바스부(7)의 타방면(b)[가로벽(4)측의 면]에 의해 형성되는 각도(θ)는 90도 이하이다. 그로 인해, 크레바스부(7)의 일방면(7a)과 크레바스부(7)의 타방면(7b) 사이에서 기포가 성장하기 쉽고, 이 점으로부터도 핵비등이 발생하기 쉽다고 말할 수 있다.
금속 플레이트(1)의 표면의 오목부(2)의 깊이(h1)[세로벽(5)의 높이]는 5㎛ 이상이다. 표면에 오목부(2)를 형성함으로써 금속 플레이트(1)의 표면적이 증가하지만, 오목부(2)의 깊이(h1)가 5㎛ 미만인 경우에는, 표면적을 증가시킨 것에 의한 전열성에 대한 영향은 거의 없다고 생각된다. 즉, 오목부(2)의 깊이(h1)가 5㎛ 미만인 경우에는, 오목부(2)는 전열 불감체가 된다. 이 불감체 이상 영역이 아니면, 요철에 의한 표면적 확대의 효과를 얻지 못하므로, 이 금속 플레이트(1)에 있어서 오목부(2)의 깊이(h1)는 5㎛ 이상으로 한다.
또한, 금속 플레이트(1)의 표면의 오목부(2)의 깊이(h1)는 판 두께(t)에 대하여 10％ 이하이다. 오목부(2)의 깊이(h1)가 판 두께(t)에 대하여 지나치게 크면, 금속 플레이트(1)에 오목부(2)를 형성할 때에 금속 플레이트(1)의 형상이 변화될 우려가 있다. 예를 들어, 금속 플레이트(1)의 판 두께(t)가 0.5mm인 경우에, 깊이(h1)가 0.1mm이면, 「h1>0.1t」가 되고, 금속 플레이트(1)의 형상이 변화되어 휘기 쉬워져, 프레스 가공할 때에 악영향을 미칠 우려가 있다.
또한, 오목부(2)에 있어서, 판 두께(t)가 0.5mm, 깊이(h1)가 0.1mm인 경우에는, 이 금속 플레이트(1)에 0.4mm의 부분과 0.5mm의 부분이 매우 많이 존재한다. 이러한 금속 플레이트(1)를 0.5mm의 판재로서 프레스 가공하면, 깨짐이 발생할 우려가 있다. 즉, 큰 요철이 형성되면, 금속 플레이트(1)를 전체적으로 보았을 때에, 금속 플레이트(1)의 판 두께를 대략 균일한 판 두께(t)로서 관리할 수 없게 되고, 프레스 가공 등에 영향을 미친다. 따라서, 오목부(2)의 깊이(h1)는 판 두께(t)에 대하여 최대 10％ 이하로 할 필요가 있다.
이 외에, 금속 플레이트(1)의 표면에 복수의 오목부(2)를 형성함으로써, 금속 플레이트(1)를 프레스 가공할 때에, 당해 금속 플레이트(1)의 표면과 프레스를 행하는 금형의 접촉이 점접촉이 된다. 이에 의해, 가공 시에 있어서의 마찰 계수가 저감되기 때문에, 가공이 매우 용이해진다.
또한, 복수의 오목부(2)에 의해 금속 플레이트(1)의 표면적이 증가되면, 예를 들어 금속 플레이트(1)를 프레스 가공할 때에 표면에 윤활유를 공급한 경우, 표면 장력의 에너지 밸런스에 의해, 원래 친수성인 금속에 대한 접촉각이 보다 작아진다. 따라서, 윤활유가 확산되기 쉬워진다. 또한, 금속 플레이트(1)에 코팅제 등을 도포하는 경우이어도, 오목부(2)에 의한 표면적의 증가에 의해 코팅제가 확산되기 쉬워져, 금속 플레이트(1)의 가공성이 향상 가능하다.
또한, 본 실시 형태에서는, 단면에서 보아 사다리꼴인 오목부(2)에 대해서 설명하고 있지만, 오목부(2)의 형상은 이에 한정되지 않는다. 오목부(2)는 방전 텍스쳐링에 의해 형성되는 형상이어도, 예를 들어 원기둥 형상, 사각기둥 등의 엠보싱 형상이어도, 그 외, 헤어라인이나 블라스트의 처리에 의해 형성되는 형상이어도 좋다.
도 3은 열교환용 금속 플레이트(1)를 제조하는 공정을 나타내고 있다.
도 3에 나타내는 바와 같이, 열교환용 금속 플레이트(1)를 제조하기 위해서는, 우선, 용해 공정 S1에서 스폰지 티탄을 용해해서 냉각함으로써, 강재(잉곳)가 제조된다. 이 잉곳은, 분괴 압연 공정 S2에서 소정의 두께의 판재로 분괴 압연된다. 그리고, 분괴 압연된 판재를 열간 압연 공정 S3에서 열간 압연해서 판 두께를 얇게 한 후, 온도 대역이 열간 압연 공정 S3보다도 낮은 냉간 공정 S4에서 냉간 압연을 행한다. 또한, 냉간 압연된 판재를 어닐링 공정 S5에서 어닐링하고, 산세 공정 S6에서 산세를 행함으로써, 열교환용 금속 플레이트(1)가 제조된다.
이하, 열교환용 금속 플레이트(1)의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다.
본 발명에서는, 냉간 공정 S4에서 금속 플레이트(강재)(1)의 표면에 오목부(2)가 형성된다. 그리고, 오목부(2)는 냉간 공정 S4 후의 산세 공정 S6에서 핵비등이 발생하기 쉬운 형상[크레바스부(7)]을 갖도록 형성되어 있다.
도 4의 (a)는 냉간 공정 S4에서 금속 플레이트(강재)의 표면에 미세한 요철을 형성하는 가공 장치를 도시한다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 가공 장치(10)는 이송 롤(11)과, 가공 롤(12)과, 지지 롤(13)을 구비하고 있다. 이송 롤(11)은 금속 플레이트(1)를 이송하기 위한 것이고, 가공 롤(12)에서 보아 상류측 및 하류측에 배치되어 있다. 가공 롤(12)은 이송되고 있는 금속 플레이트(1)의 표면에 마이크로미터 오더(수㎛ 내지 수백㎛)의 요철을 형성하기 위한 것이다.
도 4의 (a), (b)에 도시된 바와 같이, 가공 롤(12)의 외주면의 전체 둘레에는 볼록 형상(사다리꼴의 볼록)의 가공부(14)가 형성되고, 이 가공부(14)의 높이(h2)는 5㎛ 이상으로 설정되어 있다. 또한, 가공부(14)의 높이(h2)는 오목부(2)의 깊이(h1)가 금속 플레이트(1)의 판 두께(t)의 10％ 이하로 되도록, 금속 플레이트(1)의 판 두께(t)의 10％ 이하로 설정되어 있다.
따라서, 이 가공 장치(10)는 가공 롤(12)을 회전시키면서, 가공 롤(12)에 설치된 가공부(14)를 금속 플레이트(1)의 표면에 가압함으로써, 가공부(14)를 반전시킨 형상과 동일한 오목부(2)를 금속 플레이트(1)의 표면에 형성한다. 도 4의 (c)에 도시된 바와 같이, 가공 장치(10)에 의하면, 깊이(h1)가 5㎛ 이상이면서 또한 판 두께(t)에 대하여 10％ 이하인 오목부(2)를 금속 플레이트(1)의 표면에 형성할 수 있다.
가공부(14)를 금속 플레이트(1)의 표면에 가압함으로써, 가공부(14)를 반전시킨 것과 동일한 형상의 오목부(2)가 금속 플레이트(1)의 표면에 형성된다고 생각된다. 그러나, 실제로는 금속 플레이트(1)의 이송 속도와 가공 롤(12)의 주속의 관계에 의해, 가공부(14)의 형상과 표면에 형성된 오목부(2)의 형상이 일치하지 않는 경우가 있다.
따라서, 본 발명에서는, 금속 플레이트(1)의 이송 속도와 가공 롤(12)의 주속의 관계도 고려함으로써, 가공부(14)를 반전시킨 것과 동일한 형상의 오목부(2)가 확실하게 금속 플레이트(1)의 표면에 형성되도록 한다.
도 5는 가공 롤(12)이 금속 플레이트(1)에 접촉하고 있는 모습을 도시한다.
도 5의 (a)에 도시된 바와 같이, 둘레 방향으로 회전하고 있는 가공 롤(12)의 가공부(14)는 금속 플레이트(1)의 표면에 가압된다. 이 가압에 의해 금속 플레이트(1)의 표면이 서서히 변형되고, 오목부(2)가 형성된다.
도 5의 (a)에 도시되는 부분 P가 가공 롤(12)의 가공부(14)가 금속 플레이트(1)의 표면에 가장 근접한 시간을 시간 t=0으로 한다. 그러면, 가공 롤(12)의 가공부(14)를 반전시킨 것과 동일한 오목부(2)가 금속 플레이트(1)의 표면에 형성되어 있다.
도 5의 (b)에 도시된 바와 같이, 가공부(14)를 반전시킨 것과 오목부(2)가 동일한 형상으로 되어 있는 t=0의 위치에서는, 가공부(14)에 있어서 회전 방향의 후방측에 위치하는 제1 정상부(N1)와, 오목부(2)에 있어서 이송 방향의 후방측에 위치하는 제1 바닥부(바닥 구석부)(S1)가 대략 일치하고 있다. 여기에서, 가공부(14)의 제1 정상부(N1)와 제1 바닥부(S1)의 일치 부분을 기준점 O로 한다.
여기에서, 도 5의 (c) 및 도 6은 부분 P가 이송된 t=t1(초)에 있어서의 상태를 나타낸다. 또한, 도 6에 나타내어지는 x축은 금속 플레이트(1)의 이송 방향과 동일하며, y축은 금속 플레이트(1)의 판 두께(t) 방향과 동일하다.
가공부(14)측을 보았을 때, t1초 후(t=t1)에 있어서의 가공부(14)의 제1 정상부(N1)의 이동량은 수학식 1 및 수학식 2와 같이 표시할 수 있다. 수학식 1 및 수학식 2에 있어서, L1은 제1 정상부(N1)의 수평 방향(x축 방향)의 이동량(수평 이동량)이며, L2은 제1 정상부(N1)의 수직 방향(y축 방향)의 이동량(수직 이동량)이다.
Figure pct00001
Figure pct00002
단,
L1: 가공부의 제1 정상부에 있어서의 수평 이동량
Z1: 가공부의 제1 정상부에 있어서의 수직 이동량
Ra: 가공 롤의 반경
VR: 가공 롤의 주속
t1: 가공부가 위치 P로부터 위치 Q에 도달하기까지의 경과 시간
한편, 오목부(2)측을 보았을 때, t1초 후(t=t1)에 있어서의 오목부(2)의 제1 바닥부(S1)의 이동량은 수학식 3 및 수학식 4와 같이 표시할 수 있다. 수학식 3 및 수학식 4에 있어서, L2는 제1 바닥부(S1)의 x축 방향의 이동량(수평 이동량)이며, Z2는 제1 바닥부(S1)의 수직 방향(y축 방향)의 이동량(수직 이동량)이다.
Figure pct00003
Figure pct00004
단,
L2: 오목부의 제1 바닥부에 있어서의 수평 이동량
Z2: 오목부의 제1 바닥부에 있어서의 수직 이동량
V: 위치 P에서의 금속 플레이트의 이송 속도
t1: 오목부가 위치 P로부터 위치 Q에 도달하기까지의 경과 시간
위치 P로부터 하류측으로 감에 따라, 가공부(14)는 오목부(2)로부터 이격된다. 이 가공부(14)가 오목부(2)로부터 이격되는 과정에 있어서 t1초 후(t=t1)에 가공부(14)의 제1 정상부(N1)가 오목부(2)의 제1 바닥부(S1)보다 y축 방향으로 거리 b만큼 시프트된 금속 플레이트(1)의 제2 정상부(N2)보다도 기준점 O측에 위치한 상태에 있으면, 제1 정상부(N1)와 제2 정상부(N2)가 오버랩된다. 이 경우, 제1 정상부(N1)에 의해 오목부(2)가 깎여져, 오목부(2)가 변형되게 된다.
여기에서, 제1 정상부(N1)가 제2 정상부(N2)보다도 선행되고 있는 경우에는, 가공부(14)[제1 정상부(N1)]에 의해 오목부(2)가 깎여지지 않고, 오목부(2)가 변형되지 않는다고 생각된다. 따라서, 본 발명에서는 t1초 후(t=t1)에 있어서, 제1 정상부(N1)의 x좌표가, 제2 정상부(N2)의 x좌표보다도 커진다고 하는 조건, 즉, 수학식 5를 만족시키는 조건 하에서, 금속 플레이트(1)가 제조된다. 수학식 6은 수학식 5를 정리함으로써 얻어진다.
Figure pct00005
Figure pct00006
상세하게는, 제1 정상부(N1)가 제2 정상부(N2)에 도달했을 때(Z1=b)의 y좌표는 수학식 7로 표시된다. 이 수학식 7에 의해 시간 t1을 구하면, 수학식 8이 얻어진다.
Figure pct00007
Figure pct00008
단,
Figure pct00009
또한, 금속 플레이트(1)의 이송 속도는 선진율의 식에 의해, 수학식 9로 표시된다.
Figure pct00010
Figure pct00011
단,
Fs: 선진율
수학식 8 및 수학식 9를 사용해서 식을 정리하면, 선진율은 수학식 10으로 표시된다.
즉, 수학식 10을 만족시키도록 선진율을 제어함으로써, 금속 플레이트(1)의 오목부(2)가 가공부(14)의 제1 정상부에 의해 깎여지는 것이 방지되어, 가공부(14)를 반전한 것과 동일한 형상의 오목부를 금속 플레이트(1)에 전사할 수 있다.
Figure pct00012
단,
Figure pct00013
Fs: 선진율
a: 오목부의 기준점으로부터 이송 전방측의 제1 바닥부까지의 수평 거리
b: 오목부의 기준점으로부터 이송 전방측의 제1 바닥부까지의 연직 거리
Ra: 가공 롤의 반경
즉, 본 발명에서는 수학식 10의 조건 하에서 선진율을 제어함으로써, 금속 플레이트(1)의 오목부(2)가 가공부(14)의 제1 정상부에서 깎여지는 것을 방지하고, 오목부(2)의 깊이(h1)가 가공부(14)의 높이(h2)와 동일해진다. 가공 롤(12)의 표면에 형성된 가공부(14)를 금속 플레이트(1)의 표면에 가압함으로써, 금속 플레이트의 판 두께에 대하여 10％ 이하이면서 또한 5㎛ 이상의 깊이를 갖는 오목부(2)를 금속 플레이트(1)의 표면에 형성할 수 있다.
보다 상세하게는, 가공부(14)에 의해 오목부(2)를 형성할 때에는, 우선 오목부(2)의 형상, 즉, 수평 성분(a) 및 수직 성분(b)[반대로 말하면, 오목부(2)에 상당하는 가공부(14)의 수평 성분(a') 및 수직 성분(b')]을 설정한다. 이어서, 가공 롤(12)의 압하율, 가공 롤(12)의 입출구측에 있어서의 금속 플레이트(1)의 판 두께(t), 금속 플레이트(1)의 상류 및 하류측의 장력, 마찰 계수를 설정한다. 이어서, 수학식 11로 구해지는 선진율이 수학식 10을 만족시키도록, 각종 조건을 변경한다. 단, 오목부(2)의 형상의 수직 성분(b) 또는 가공부(14)의 수직 성분(b')을 설정할 때에는 오목부(2)의 깊이(h1)가 판 두께(t)에 대하여 10％ 이하이면서 또한 5㎛ 이상이 되도록 설정한다.
Figure pct00014
단,
Figure pct00015
Fs: 선진율, Hi: 입구측 판 두께, hi: 출구측 판 두께, σb: 입구측 장력, σf: 출구측 장력, μ: 마찰 계수, ki: 변형 저항, Hn: 중립점 판 두께, Ri': 편평 롤 직경
종래의 티타늄 박판의 압연은, 롤과 재료의 슬립에 의한 시징이 발생하지 않도록, 장력이 상류측과 하류측에서 일정해지도록 설정하거나, 또는 상류측보다도 하류측의 장력을 높게 설정해서 행해진다. 그러나, 본 발명에서는 선진율이 수학식 10을 만족시키도록, 상류측의 장력을 높이거나 하류측의 장력을 낮춤으로써, 금속 플레이트(1)의 오목부의 형상이 변하지 않도록 한다. 이 제어에 의하면 선진율이 감소하는 방향으로 되지만, 롤과 재료는 요철에 의해 구속되어 있기 때문에, 슬립 등의 문제는 발생하기 어렵게 되어 있다. 하류측의 장력을 낮추는 경우에는 하류측의 이송 롤(11)의 주속를 낮추고, 상류측의 장력을 높이는 경우에는 상류측의 이송 롤(11)의 주속을 낮춘다. 선진율을 제어할 때는, 도 7에 나타내어진 바와 같은, 장력에 대한 선진율의 변화를 고려해서 제어하는 것이 바람직하다.
이상과 같이, 냉간 공정 S4에서 선진율을 제어하면서 가공부(14)를 금속 플레이트(1)의 표면(상면)에 가압함으로써, 금속 플레이트(1)의 표면에 오목부(2)를 형성할 수 있다.
냉간 공정 S4에서 금속 플레이트(1)의 표면에 오목부(2)가 형성된 후, 산세 공정 S6에서는 오목부(2)의 바닥 구석부(6)측이 산세된다. 산세에 의해, 바닥 구석부(6)측의 결정립(9)이 결락하거나, 결정립계가 산화됨으로써, 핵비등을 촉진시키는 크레바스부(7)가 바닥 구석부(6)에 형성된다.
도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 냉간 공정 S4에서 금속 플레이트(1)의 표면에 오목부(2)를 형성한 후이면서 또한 산세 공정 S6 전에 있어서, 오목부(2)는 단면에서 보아 이송 방향으로 연장되는 가로벽(4)과, 이 가로벽(4)의 양측(이송 방향의 양측)으로부터 두께 방향으로 연장되는 세로벽(5)으로 구성되어 있다. 가로벽(4)과 세로벽(5)이 교차하는 부분이 저벽부이다. 또한, 바닥 구석부(6) 중, 이송 방향 전방측이 전술한 제1 바닥부(S1)가 된다.
도 8의 (b), (c)에 도시하는 바와 같이, 스케일 등을 제거하는 산세 공정 S6에서는, 질산과 불산을 혼합한 혼합액에 금속 플레이트(1)를 침지시켜, 이 혼합액에 의해 오목부(2)의 바닥 구석부(6)를 강제적으로 부식시킨다. 오목부(2)의 바닥 구석부(6)는 금속 플레이트(1)에서 오목부(2)를 형성할 때에 응력이 가장 높았던 부분이다. 그로 인해, 산세 공정 S6에 있어서 바닥 구석부(6)의 부식이 촉진되어, 금속 플레이트(1)를 구성하는 결정립(9)이 두께 방향으로 결락하거나, 결정립계를 따라서 부식이 진행됨으로써[세로벽(5)을 구성하는 결정립(9)이 결락됨과 함께, 가로벽(4)을 구성하는 결정립(9)이 결락된다], 크레바스부(7)가 형성된다. 또한, 산세 공정 S6에서, 마스킹 등에 의해 바닥 구석부(6) 이외의 부분이 혼합액으로 부식되지 않도록 하면, 바닥 구석부(6)에만 크레바스부(7)를 형성하는 것이 가능하다.
이와 같이, 오목부(2)를 형성한 후에 오목부(2)의 바닥 구석부(6)측을 산세함으로써, 바닥 구석부(6)측의 결정립(9)을 결락시키거나, 또는 결정립계를 산화시키면, 결정립(9)이 결락되어 형성된 크레바스부(7)의 일방면[세로벽(5)측의 면]과 크레바스부(7)의 타방면[가로벽(4)측의 면]에 의해 형성되는 각도(θ)가 90도 이하로 된다.
이상, 본 발명의 제조 방법에서는, 이송 중의 금속 플레이트(1)의 표면에 가공 롤(12)의 표면에 형성된 가공부(14)를 가압함으로써, 당해 금속 플레이트(1)의 표면에 금속 플레이트의 판 두께에 대하여 10％ 이하이면서 또한 5㎛ 이상의 깊이를 갖는 오목부(2)가 형성된다. 또한, 오목부(2)를 형성한 후에, 오목부(2)의 바닥 구석부(6)측을 결락시킴으로써 크레바스부(7)가 형성된다. 또는, 오목부(2)를 형성한 후에, 오목부(2)의 바닥 구석부(6)측을 산세해서 당해 바닥 구석부(6)측의 결정립(9)을 결락시킴으로써 크레바스부(7)가 형성된다.
본 발명에 따르면, 기액 2상의 매체가 상정되는 PHE에 적용 가능한 핵비등이 발생하기 쉬운 금속 플레이트(1)를 간단하게 제조 가능하다. 또한, 본 발명에 따르면, 복잡한 제조 방법이 아니어도, 수㎛가 되는 크레바스부(7)를 간단하게 형성 가능하다.
또한, 금회 개시된 실시 형태는 모든 점에 있어서 예시이며, 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 설명이 아니라, 특허 청구 범위에 의해 개시되는 것이며, 특허 청구 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 본 출원은 2009년 6월 8일에 출원된 일본 특허 출원(제2009-137233호)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 인용하기로 한다.
1 열교환용 금속 플레이트
2 오목부
4 가로벽
5 세로벽
6 바닥 구석부
7 크레바스부
9 결정립
h1 깊이(오목부의 깊이)

Claims (6)

  1. 열교환용 금속 플레이트이며,
    상기 금속 플레이트의 판 두께에 대하여 10％ 이하이면서 또한 5㎛ 이상의 깊이를 갖는 오목부가 형성되어 있고, 적어도 상기 오목부의 바닥 구석부에 크레바스부가 형성되어 있는, 열교환용 금속 플레이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 크레바스부는 결정립계의 산화에 의해 또는 상기 오목부의 바닥 구석부를 두께 방향으로 결락시킴으로써 구성되어 있고, 결락시킨 일방면과 결락시킨 타방면에 의해 형성되는 각도는 90도 이하인, 열교환용 금속 플레이트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 크레바스부는 결정립계를 산화함으로써 또는 결정립을 결락시킴으로써 형성되어 있는, 열교환용 금속 플레이트.
  4. 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법이며,
    가공 롤의 표면에 형성된 가공부를, 이송 중의 금속 플레이트의 표면에 가압 함으로써, 상기 금속 플레이트의 판 두께에 대하여 10％ 이하이면서 또한 5㎛ 이상의 깊이를 갖는 오목부를 상기 금속 플레이트의 표면에 형성하고,
    상기 오목부의 바닥 구석부측을 결락시킴으로써 크레바스부를 형성하는, 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 오목부를 형성한 후에 상기 오목부의 상기 바닥 구석부측을 산세함으로써 상기 바닥 구석부측에 있어서 결정립계를 산화함으로써, 또는 결정립을 결락시킴으로써 상기 크레바스부가 형성되는, 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 질산과 불산을 혼합한 혼합액에 의해 상기 바닥 구석부측을 산세하는, 열교환용 금속 플레이트의 제조 방법.
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