KR20160033803A - 가열설비용 이송유닛 - Google Patents

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KR20160033803A
KR20160033803A KR1020140124063A KR20140124063A KR20160033803A KR 20160033803 A KR20160033803 A KR 20160033803A KR 1020140124063 A KR1020140124063 A KR 1020140124063A KR 20140124063 A KR20140124063 A KR 20140124063A KR 20160033803 A KR20160033803 A KR 20160033803A
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홍성운
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Abstract

본 발명은 HPF 가열로에서 소재를 이송시키는 이송유닛에 관한 것으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열설비용 이송유닛은 상기 HPF 가열로를 통과하는 상기 소재를 이송시킬 수 있도록, 상기 소재의 이송방향을 따라 이격 설치된 복수의 이송롤; 및 상기 HPF 가열로 내부를 관측할 수 있도록, 인접하는 상기 이송롤 사이에 각각 설치된 복수의 관측수단;을 포함한다.

Description

가열설비용 이송유닛 {A TRANSFERING UNIT FOR FURNACE}
본 발명은 가열설비용 이송유닛에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가열설비에 설치되어 소재를 이송시키는 이송롤의 기계적, 열적 충격특성을 향상시키고, 소재의 도금층이 소착되는 것을 최소화함과 동시에, 가열설비 내부의 소재의 이송상태 및 이송롤의 변형 여부 확인을 용이하게 실시할 수 있는 가열설비용 이송유닛에 관한 것이다.
최근 환경 및 안전규제 강화에 따른 차량 요구조건이 지속적으로 강화되고 있다. 즉, 연비향상을 위한 경량화 요구와 충돌안전성 향상에 대응하기 위해, 예컨대 AHSS(Advance High Strength Steel)를 포함한 고강도강의 적용이 확대되고 있는 추세이다.
이에 따라, 이에 따라, 자동차 강판의 고강도화가 매우 중요한 과제가 되었는데, 일반적인 냉간 성형을 통해서는 자동차의 경량화에 부합하는 고강도강을 생산하기에 한계가 있어, 최근 열간 프레스 성형법(Hot Press Forming; HPF)이 적용된 초고강도강의 사용이 확대되고 있다.
도 1은 일반적인 열간 프레스 성형 제품의 제조과정을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 열간 프레스 성형법은 소재를 높은 온도에서 재가열하여 충분히 오스테나이트 조직으로 변태시킨 후, 성형함과 동시에 급냉시킴으로써, 소재를 마르텐사이트 조직을 갖도록 함과 동시에 원하는 형상을 가진 초고강도 제품을 얻게 하는 방법이다.
이러한, 열간 프레스 성형을 위해서는 고온의 가열로에서 일정시간 가열하는 과정이 필수적이다.
도 2은 종래 HPF 가열로 내부에서 발생되는 배출불량을 보여주는 도면이며, 도 3은 종래 세라믹 롤의 표면에 소재의 Al 도금층 소착을 보여주는 도면이다.
도 2 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 가열로 내부에서 소재의 이송 상태 및 소재의 이송수단으로 사용되는 롤러에 휨 등 변형 발생 여부를 확인할 수 없어, 가열로에서 가열되는 소재가 롤러의 변형으로 인하여 이송속도에 차이가 발생되는 경우 배출불량을 유발하여, 생산되는 제품의 품질을 저하시키고, 생산성이 저하되는 문제점을 가지고 있었다.
또한, 고온의 가열로에서 소재를 가열하는 과정은 소재 표면에 많은 산화 스케일이 발생시켜 제품의 품질을 저하시키고, 생산성을 저하시키는 문제점을 발생시킨다.
따라서, 이를 개선하기 위하여 소재의 표면에 Al 또는 Zn 도금이 행해진 도금재를 대상으로 열간 프레스 성형하는 경우가 대부분이다.
그러나, Al, Zn는 모두 가열온도인 오스테나이트 변태 영역보다 훨씬 낮은 660℃ 또는 450℃ 정도의 융점을 가지므로, 가열로 내에서 도금층이 소지철과의 충분한 합금화가 이루어지기 전에 용융되는 경우가 생긴다.
따라서, 이와 같이 용융된 도금물질이 HPF 가열로의 소재 이송 수단으로 사용되는 롤러에 소착되거나 침투되는 현상이 발생하였다.
종래에 사용되었던 HPF 가열로의 롤러는 대부분 세라믹 롤러를 사용하였는데, 세라믹 소재는 다공질이기 때문에 용융 Al 또는 Zn의 소착 또는 침투가 용이하며, 기계적, 열적 충격특성이 우수하지 못하여 파손 또는 손상이 쉽게 발생되는 문제점을 가지고 있었다.
특히, 세라믹 롤러에 소착된 용융 Al 또는 Zn를 제거하기 위해 보통 연마(Grinding)를 하게 되는데, 세라믹 소재는 취성이 매우 좋지 못하기 때문에 연마 과정에서 발생하는 충격으로 롤러 내부에 미세한 균열을 일으키게 되어, 이러한 소착층 제거 작업을 거치게 되면 롤러의 수명이 짧아지고, 이로 인해 롤러 교체 비용 증가 및 공정 효율의 저감으로 이어져 결국 고강도강의 생산 효율을 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있었다.
종래 소재에 도금된 도금층과의 내반은성 및 기계적 특성이 향상된 HPF 가열로용 롤러에 대해서는 "기계적 특성 및 도금물질과의 내반응성이 우수한 HPF 가열로의 롤러 (한국공개특허 10-2012-0048398)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.
그러나, 소재를 이송시키는 롤러에 휨 등 변형 발생 여부 및 소재의 이송 상태 확인이 불가능하여 소재의 배출불량을 유발하고, 생산되는 제품의 품질 및 생산성이 저하되는 문제점을 해결하지 못하였다.
또한, 금속재질의 모재와 세라믹 층의 열팽창률 차이로 인하여 세라믹 층이 모재로부터 이탈되거나, 롤러에 소착된 용융 Al 또는 Zn을 제거하기 위한 롤러 연마과정에서 롤러의 표면에 코팅된 세라믹 층에 균열 및 파손이 발생되어 생산되는 제품의 표면결함을 유발하고, 이로 인한 롤러 교체비용 및 공정 효율을 저감시키는 문제점을 가지고 있었다.
한국공개특허 10-2012-0048398 (2012. 05. 15.)
본 발명은 HPF 가열로에 설치되어 소재를 이송시키는 이송롤의 기계적, 열적 충격특성을 향상시키고, 이송롤의 수명을 향상시킬 수 있는 가열설비용 이송유닛을 제공한다.
또한, 소재의 도금층이 소착되는 것을 최소화하고, 이송롤의 유지 및 보수를 용이하게 실시할 수 있는 가열설비용 이송유닛을 제공한다.
또한, HPF 가열로 내부의 소재의 이송상태 및 이송롤의 변형 여부 확인을 용이하게 실시할 수 있는 가열설비용 이송유닛을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 가열설비용 이송유닛은 가열설비에서 소재를 이송시키는 이송유닛에 관한 것으로서, 상기 가열설비를 통과하는 상기 소재를 이송시킬 수 있도록, 상기 소재의 이송방향을 따라 이격 설치된 복수의 이송롤; 및 상기 가열설비 내부를 관측할 수 있도록, 인접하는 상기 이송롤 사이에 각각 설치된 복수의 관측수단;을 포함하며, 상기 이송롤은 금속재질로 형성된 것을 특징한다.
상기 가열설비는 HPF 가열로로 제공되며, 상기 이송롤은, STS 310 STB 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 관측수단은, 환형관 형상으로 형성되고, 일측이 HPF 가열로로 제공되는 상기 가열설비를 관통하여 설치된 관측바디; 및 상기 HPF 가열로 내부를 관측할 수 있도록, 상기 관측 바디의 타측에 부착된 관측렌즈;를 포함할 수 있다.
상기 관측수단은, 각가의 상기 관측바디 내부에 냉각가스를 공급하여 상기 관측렌즈를 냉각시킬 수 있도록, 상기 관측바디를 관통하여 설치된 냉각라인;을 더 포함할 수 있다.
상기 냉각가스는 질소가스(N2) 등 비활성 가스인 것이 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따르면, 이송롤의 기계적, 열적 충격특성을 향상시키고, 소재의 도금층이 소착 또는 침투되는 것을 최소화함으로써, 이송롤 교체에 소요되는 비용을 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 이송롤의 유지 및 보수를 용이하게 실시할 수 있는 효과가 있다.
또한, HPF 가열로 내부에서 이동되는 소재의 이송상태 및 이송롤의 변형 여부 확인이 용이하여, 소재가 사행되는 것을 방지함으로써, HPF 공정 효율을 향상시키고 생산되는 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 서로 인접하는 이송롤 사이 간격을 120㎜ 이상 이격하여 배치함으로써, 이송롤의 사용량 및 이송롤을 회전시키는 구동수단의 부하를 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 열간 프레스 성형 제품의 제조과정을 개념적으로 도시한 도면이고,
도 2은 종래 HPF 가열로 내부에서 발생되는 배출불량을 보여주는 도면이며,
도 3은 종래 세라믹 롤의 표면에 소재의 Al 도금층 소착을 보여주는 도면이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 가열설비용 이송유닛의 설치를 보여주는 보여주는 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 관측수단을 설명하기 위한 정면도 및 측면도이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되거나, 당업자에게 자명하다고 판단되는 내용은 생략될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 가열설비용 이송유닛은 가열설비에서 소재를 이송시키는 이송유닛으로, 본 발명에서 가열설비는 HPF 가열로로 제공된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른, 가열설비용 이송유닛의 설치를 보여주는 보여주는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열설비용 이송유닛은 HPF 가열로(1) 내부에서 가열되는 소재(S)를 이송시킬 수 있도록 소재(S)의 이송방향으로 일정간격 이격되어 설치된 복수의 과 인접하는 사이에 각각 설치되어 HPF 가열로(1) 내부를 관측할 수 있는 복수의 관측수단(200)을 포함한다.
종래, HPF 가열로(1)에 사용되는 세라믹 재질의 이송롤은 Al 또는 Zn이 도금된 소재(S)를 HPF 가열로에서 약 900℃로 가열하여 프레스를 위해 이송하는 과정에서 용융된 되금층이 세라믹 재질의 이송롤의 표면에 소착됨에 따라, 이송롤의 외경이 증가되며, 수평도가 변하게되어 소재가 정지되거나 사행되는 현상을 발생시켜 HPF 가열로(1)가 정상적으로 운용되지 않는 문제점을 가지고 있었다.
이와 같이, 세라믹 롤에 소착된 도금층은 소재(S)를 이송하는 과정에서 소재(S)의 표면에 찍힘 마크 등 표면결함을 유발하기 때문에, 연마(Grinding)하여 제거하게 되는데 세라믹 소재의 기계적 특성이 약하기 때문에 연마과정에서 발생되는 충격으로 인하여 쉽게 손상 또는 파손되어 이송롤의 수명을 단축시키며 생산성을 저하시켰다.
또한, 세라믹 재질의 이송롤은 다공질 특성을 가지기 때무에 용융된 도금층이 이송롤 내부로 침투가 용이하여, 침투된 도금층과의 열팽창 특성 차이로 인하여 쉽게 파손 또는 손상을 피할 수 없었다.
본 발명의 일 실시예에 따른 는 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 을 금속재질로 형성하여 소재(S)의 도금층이 소착되는 것을 최소화함과 동시에, 의 기계적 특성을 향상시키고, 소착된 도금층과의 열팽창 특성 차를 최소화하여 의 수명을 향상시키고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이때, 상기 은 고온의 HPF 가열로(1)에서 변형을 최소화할 수 있도록, 내열성 및 기계적 특성이 우수한 STS 310 STB 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 이에, 의 표면에 소착된 도금층 연마시 의 손상 및 파손을 최소화하여 유지 및 보수 비용을 절감할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른, 관측수단을 설명하기 위한 정면도 및 측면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 관측수단(200)은 일측이 HPF 가열로(1)를 관통하여 설치된 관측바디(210)와 관측바디(210)의 타측에 부착된 관측렌즈(220)를 포함한다.
관측바디(210)는 HPF 가열로(1) 내부에 설치된 의 휨 등 변형 및 소재(S)의 이송상태를 HPF 가열로(1) 외부에서 관측할 수 있도록 양단이 개구된 환형관 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 관측렌즈(220)는 HPF 가열로(1) 내부의 고온에 의하여 변형 또는 손상되지 않도록 2000℃ 이상에서 사용가능한 고온유리(Hot glass) 등을 사용하는 것이 바람직하다.
바람직하게, 본 발명의 일 실시예에 따른, 가열설비용 이송유닛은 관측바디(210) 내부로 냉각가스를 공급하는 냉각라인(230)을 더 포함할 수 있다.
이에, 관측렌즈(220)를 냉각시켜 HPF 가열로(1)의 내부 고온에 의하여 관측렌즈(220)가 손상되는 것을 방지함과 동시에, 관측렌즈(220)의 오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
이러한, 냉각라인(230)은 관측렌즈(220) 표면에 부착된 이물질을 용이하게 제거할 수 있도록, 관측렌즈(220) 방향으로 냉각가스를 공급할 수 있도록 설치되는 것이 바람직하며, 이때 사용되는 냉각가스는 질소(N2) 등 비활성 가스를 사용하는 것이 바람직하다.
이에, HPF 가열로(1) 내부의 고온과 반응하여 폭발되거나, 가열되는 소재(S)와 반응하여 생산되는 제품의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열설비용 이송유닛은 인접하는 상기 이송롤(100)을 120㎜ 이상 이격되도록 배치함으로써, 종래 HPF 가열로(1)에 사용된 이송롤 사이 간격에 비해 약 2배 이상 증가시킴에 따라, HPF 가열로(1)에 사용되는 상기 이송롤(100)의 수량을 감소시킬 수 있으며, 상기 이송롤(100)을 회전시키는 모터 등 구동수단의 부하를 감소할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
S: 소재 1: HPF 가열로
100: 이송롤 200: 관측수단
210: 관측바디 220: 관측렌즈
230: 냉각라인

Claims (6)

  1. 가열설비에서 소재를 이송시키는 이송유닛에 관한 것으로서,
    상기 가열설비를 통과하는 상기 소재를 이송시킬 수 있도록, 상기 소재의 이송방향을 따라 이격 설치된 복수의 이송롤; 및
    상기 가열설비 내부를 관측할 수 있도록, 인접하는 상기 이송롤 사이에 각각 설치된 복수의 관측수단;을 포함하며,
    상기 이송롤은 금속재질로 형성된 것을 특징으로 하는, 가열설비용 이송유닛.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열설비는 HPF 가열로로 제공되며,
    상기 이송롤은,
    STS 310 STB 재질로 형성된 것을 특징으로 하는, 가열설비용 이송유닛.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 관측수단은,
    환형관 형상으로 형성되고, 일측이 HPF 가열로로 제공되는 상기 가열설비를 관통하여 설치된 관측바디; 및
    상기 HPF 가열로 내부를 관측할 수 있도록, 상기 관측 바디의 타측에 부착된 관측렌즈;를 포함하는, 가열설비용 이송유닛.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 관측수단은,
    각가의 상기 관측바디 내부에 냉각가스를 공급하여 상기 관측렌즈를 냉각시킬 수 있도록, 상기 관측바디를 관통하여 설치된 냉각라인;을 더 포함하는, 가열설비용 이송유닛.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 냉각가스는 질소가스(N2)인 것을 특징으로 하는, 가열설비용 이송유닛.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 가열설비는 HPF 가열로로 제공되며, 인접하는 한 쌍의 상기 이송롤 사이 간격은 120㎜ 이상인 것을 특징으로 하는, 가열설비용 이송유닛.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110451200A (zh) * 2019-09-05 2019-11-15 常州时创能源科技有限公司 一种传送辊及其应用

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