KR20180079379A

KR20180079379A - 방전 텍스처 가공 시트를 위한 엠보싱

Info

Publication number: KR20180079379A
Application number: KR1020187015124A
Authority: KR
Inventors: 토마스 제이 카선; 네빌 씨 휘틀; 패트리시아 에이 스튜어트; 숀 제이 클라크; 쥴리 에이 와이즈; 칼 에밍거; 달마 마달라; 에릭 빅터 셸린; 준 엠 엡; 웨이드 윈칩; 이안 배스
Original assignee: 아르코닉 인코포레이티드
Priority date: 2015-12-04
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-07-10
Also published as: JP6734375B2; RU2696996C1; EP3383560A4; BR112018010595A2; US11130160B2; EP3383560A1; US20170157655A1; CA3005049A1; BR112018010595B1; ES2929236T3; CN107052045B; EP3383560B1; MX2018006809A; KR102184437B1; CN107052045A; BR112018010595A8; JP2019502559A; CA3005049C; WO2017095923A1

Abstract

알루미늄 시트에 EDT 텍스처를 가하기 위한 장치 및 방법은 1% 미만의 압하에서 시트를 압연할 수 있는 적어도 하나의 EDT 표면을 갖는 롤을 갖는 압연 스탠드를 갖는다. 압연은 잔류 또는 무 윤활 상태로 수행되며 낮은 롤 힘에서 시트의 표면에 약 1pm 규모의 텍스처를 부여한다.

Description

방전 텍스처 가공 시트를 위한 엠보싱

기술분야

본 발명은 금속을 시트로 압연하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 특정적으로는 표면 텍스처를 금속 시트에 적용하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2015년 12월 4일자로 출원된, 발명의 명칭이 Embossing for Electro Discharge Textured Sheet인 미국 가출원 제62/263,193호의 이익을 주장하며, 이 출원은 그 전문이 본원에 참고로 원용된다.

주어진 표면 질감을 갖는 시트 금속을 제조하는 다양한 방법이 알려져 있다. 예를 들어, 방전 텍스처 가공(EDT, Electro Discharge Texturing)으로 처리된 롤을 사용하여 시트를 압연하여 얻은 것과 같은 표면 텍스처가 낮은 압하(3-5% 또는 8-10%에서) 냉간 압연 후 작업에서 알루미늄, 스틸 및 기타 금속 표면에 적용됨으로써 40-60%의 롤 조도 전사가 초래된다. 3-5% 또는 8-10%의 범위에서 EDT 롤에 의한 압하는 롤 표면의 다수의 요철과 롤 바이트의 슬립으로 인해 압연 공정 중에 파편이 생기게 한다. 이 파편은 종종 시트에 남게 되며 압연 후 또는 고객 가공 도중에 추가 세정 단계를 요구하게 될 수도 있다. 인라인 스킨 패스에서의 EDT 압연은 텍스처 가공 혹은 텍스처 가공없이 완전한 속도로 가동하는 것을 원하는지 여부에 따라, 라인 속도를 상당히 늦추고 EDT 냉간 압연 스테이션에서 롤 변경이 필요하게 된다. 냉간 압연기 또는 스킨 패스 밀은 원하는 압연기 유형 및 용량에 따라 상당한 자본 투자가 관여하게 된다. 따라서 시트를 텍스처 가공하기 위한 개선된 대안적인 방법 및 장치가 여전히 바람직하다.

발명의 요약

본 발명은 약 1mm 내지 5mm 범위의 시트 표면 조도를 생성하는 롤 힘(roll force) 수준에서 1% 미만의 압하에서 EDT 표면을 갖는 롤로 압연 스탠드에서 시트를 압연하는 단계를 포함하는, 금속 시트에 텍스처를 가하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에서, 롤 힘 수준은 적어도 하나의 유압 실린더 또는 기계 액추에이터 중 적어도 하나에 의해 유지된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 롤 힘은 총 롤 힘의 +/- 0.3 내지 0.5%의 범위 내에서 유지된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 롤 힘은 총 롤 힘의 +/- 0.1%의 범위 내에서 유지된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 롤 힘은 총 롤 힘의 +/- 1 내지 5 톤의 범위 내에서 유지된다. 본 발명의 다른 실시예에서, 시트에 부여된 표면 조도는 약 1mm 내지 1.5mm Sa의 범위에 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 시트의 표면은 약 1mm 내지 2μm의 깊이로 압연하는 단계에 의해 재분배된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 시트는 약 1.5m 내지 약 1.85m의 폭을 가지며, EDT 표면을 갖는 롤에 의해 주어진 롤 힘은 약 200 내지 350 미터 톤의 범위에 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 롤 힘은 하중 셀 및/또는 압력 변환기에 의해 측정되고, 힘 데이터는 롤 힘을 조절하는 유압 또는 기계 액추에이터를 제어하는 데 사용된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 압연 단계는 2단 압연 스탠드에 의해 수행된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 압연 스탠드는 적어도 하나의 롤이 EDT 텍스처를 갖는 롤인 엠보싱 밀 또는 유사한 장치이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 2단 압연 스탠드의 두 롤은 모두 EDT 텍스처 가공되어 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 압연 단계 후 금속 시트는 약 0.5mm의 컷오프 임계치 +/- Sa/2를 사용하여 20 내지 100 피크/cm의 피크 카운트를 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤은 약 300 내지 500mm의 범위의 직경을 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤은 약 0.635mm의 크라운을 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에서, 금속 시트는 압연 스탠드를 통해 당겨진다.

본 발명의 다른 실시예에서, 코일링 시스템이 압연 스탠드를 통해 금속 시트를 당기고 EDT 표면을 갖는 롤을 구동시킨다.

본 발명의 다른 실시예에서, 금속 시트는 압연 스탠드를 통해 구동된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 시트는 EDT 표면을 갖는 롤로 압연 스탠드에 의해 압연되기 전에, 압연기의 출력물이다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 압연기에 의해 출력된 시트는 그의 최종 치수 크기의 99% 이내이다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 시트는 두께가 약 0.8mm 내지 1.1mm의 범위에 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 시트는 두께가 약 0.5mm 내지 5mm의 범위에 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 시트는 두께가 약 0.5mm 내지 20mm의 범위에 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 시트는 엠보싱 밀에 의해 가공될 수도 있는 두께의 범위에 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 시트는 두께가 약 0.8mm 내지 1.1mm의 범위에 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전 시트에는 윤활제가 도포되지 않는다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전 시트를 세정하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 세정 단계는 시트로부터 윤활제를 제거한다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 롤은 시트를 압연하는 동안 세정된다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 롤은 그것이 시트를 압연한 후에 세정된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 시트는 EDT 표면을 갖는 롤로 압연하는 단계 이후에 세정된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 압연 단계 동안 전사 백분율은 약 80% 내지 100% 범위이다.

본 발명의 다른 실시예에서, 압연 단계 동안 시트의 라인 속도는 10 내지 500m/분의 범위이다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 압연 스탠드는 EDT 압연 스탠드가 있거나 없이 압연 라인을 가동시킬 수 있도록 선택적으로 압연 라인에 위치가능하다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 압연 스탠드는 EDT 압연 스탠드가 있거나 없이 압연 라인을 가동시킬 수 있도록 선택적으로 온/오프 라인 또는 개폐된다.

본 발명의 다른 실시예에서, EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전 또는 후에 시트를 열처리하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 압연 단계에 의해 시트에 텍스처를 부여한 후에 시트로부터 차량 패널을 형성하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 실시예에서, 약 1mm 내지 5mm 범위의 시트 표면 조도를 생성하는 롤 힘(roll force) 수준에서 1% 미만의 압하에서 EDT 표면을 갖는 롤로 압연 스탠드에서 시트를 압연하는 것에의해 생산되는 시트 제품.

본 발명을 보다 완전하게 이해하기 위해, 첨부 도면들과 관련하여 고려되는 예시적인 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명이 참조된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 압연 장치의 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 압연 장치의 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 압연 장치의 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 대안적인 실시예에 따른 압연 장치의 다이어그램이다.

본 발명의 일 측면은 엠보싱 밀이 예를 들어, 1% 미만의 낮은 압하에서 금속 시트에 EDT 텍스처를 부여하는 데 사용될 수도 있다는 인식이다. 이러한 엠보싱 밀의 사용은 EDT 텍스처를 금속 시트에 부여하는 데 효과적일 수도 있으며, 예를 들어, 자동차 패널 용도에 사용된다. 1% 미만의 압하에서 EDT 텍스처를 부여하면 파편이 더 적게 생성되므로 표면 품질이 더 양호한 시트가 생성될 수도 있다. 또한, 1% 미만의 압하는 두께를 실질적으로 감소시키는 데 필요한 만큼의 롤 힘을 필요로 하지 않으므로 더 적은 에너지가 필요해진다. 본 발명에 따라 수행된 압연 작업의 한 예에서, 롤은 각각 60" 및 73"(1.54m 및 1.85m)의 시트 폭에 대해, 약 200 내지 350 미터 톤의 힘에 의해 함께 가압된다. 엠보싱 밀은 냉간 압연기보다 덜 자본 집약적이기 때문에, EDT 텍스처를 부여하기 위해 엠보싱 밀을 사용하면 더 비싼 냉간 압연기를 사용하는 것보다 자원을 더 효율적으로 사용할 수도 있으며, 존재하는 경우, 다른 기능에 사용할 수 있다. 엠보싱 밀은 100 내지 400 미터 톤의 롤 압력에서 시트 금속에 패턴을 부여하는 것으로 알려져 있지만, 적용된 패턴은 통상적으로 예를 들어, 약 25μm 내지 250μm 범위의 표면 조도(Ra)를 갖는 거친 것이며 통상적으로 가시적인 변형 패턴을 달성하기 위해 시트(그 전체 두께)의 국부적인 굽힘의 결과이다. 대조적으로, 냉간 압연/스킨 패스 중에 적용되는 EDT 텍스처는 통상적으로 1μm 내지 1.5μm 규모의 표면 조도를 가지며 일반적으로 높은 롤 압력을 이용하여 3-5% 또는 8-10% 범위로 두께의 상당한 감소에서만 달성가능한 것으로 생각된다. 본 발명에 따른 EDT의 표면 조도의 범위는 1 내지 5μm, 다른 실시예에서는 1 내지 2μm, 다른 실시예에서는 1 내지 1.5μm이다. "엠보싱 스탠드(embossing stand)", 즉 엠보싱에 사용된 치수 및 압력 특성을 갖는 롤 세트를 사용하여 본 발명에 따라 EDT 텍스처를 부여하는 것은, 스킨 패스 또는 냉간 압연기에 EDT 텍스처를 가하는 것에 대한 저비용 및 효과적인 대안을 나타낸다. "엠보싱 기계"로 EDT 텍스처를 부여하는 것은 사용된 롤에 엠보싱 패턴 보다는 EDT 텍스처가 부여된다는 점에서 엠보싱 기계의 새로운 용도 및 변형이다. EDT 텍스처는, 엠보싱 패턴과는 달리, 가시적인 패턴을 만들기 위해 시트의 두께를 구부리거나 변형시키지 않지만, 그 대신 EDT 텍스처를 시트에 부여하기 위해 시트의 매우 얇은 표면 층을 1μm 내지 5μm의 규모로 재분배한다. 기하학적 또는 플로랄 패턴과 같은, 엠보싱 표현 패턴과는 달리, EDT 텍스처는 거시적이지 않지만, 반사성, 확산성, 거울 유사성과 등방성 정도와 관련하여 시트가 표면에 충돌하는 빛과 상호작용하는 방식으로 시각적으로 관찰가능한 것이다.

EDT 텍스처는, 생성되는 패널 모양을 형성하는 데 사용되는 툴링과 일관되고, 비-방향성이며, 마찰적인 상호 작용을 제공한다는 점에서, 예를 들어, 페인트가 칠해진 차체를 만드는데 사용되는 경우에, 시트에 양호한 외관을 제공하고 또한 굽힘부/굴곡부가 있는 패널을 만드는 데 사용되는 성형 공정을 보조하기 때문에 많은 용도에서 바람직하다. 이와 관련하여, 시트의 표면 외관은 표면이 그 표면에 충돌하는 광을 어떻게 반사하고 산란시키는지와 관련될 수도 있다. 더욱 특이하게는, 표면은 입사광을 한 방향으로 반사하는 거울처럼 행동할 수도 있고(반사성); 입사광을 모든 방향으로 동일하게 산란시킬 수 있고(등방성) 또는 롤 그라인드 패턴을 가로질러 산란된 광 같은, 예를 들어, 표면에 독특한 표면 패턴이 존재하여, 입사광을 평면 또는 평면들에 산란시킬 수도 있다(방향성).

도 1 및 도 2는 예를 들어 알루미늄으로 된, 시트(12)를 처리하기 위한 압연 장치(10)를 도시한다. 압연 장치(10)는 상부 롤(14) 및 하부 롤(16)을 갖는 텍스처 가공 스탠드 또는 스테이션(11)을 갖는다(도 2). 시트(12)는 롤(14, 16) 사이를 통과하고, 이렇게 함으로써 예를 들어, EDT 표면 텍스처의 전체 또는 일부에서, 제1 표면 텍스처를 갖는 제1 상태(12S1)로부터(이전의 압연 관행으로부터 발생하는 유입 밀 마무리), 제2 텍스처를 갖는 제2 상태(12S2)로 전환된다. 시트(12)는 0.010" 내지 5.0μm, 다른 실시예에서는 0.5μm 내지 5.0μm 및 다른 실시예에서는 0.010 내지 0.100μm 범위의 두께를 가질 수도 있다. 통상적으로 스틸 또는 스틸 합금으로 형성되는, 상부 롤(14) 및/또는 하부 롤(16)에는, 0.5 내지 5.0μm, 다른 실시예에서는 0.5 내지 2.0μm, 다른 실시예에서는 0.5mm 내지 1mm 범위의 표면 조도(Sa) 및 컷오프 임계치 +/- Sa/2를 사용하는 20 내지 100/cm의 피크 카운트를 갖는, 표면(14S, 16S)이 각각 제공될 수도 있다. 이러한 롤 표면(14S, 16S) 텍스처는 EDT 롤을 제조하기 위해 당해 분야에 알려진 바와 같이, 그라인딩, 폴리싱, 숏 피닝, 레이저 에칭 및 방전 텍스처 가공의 다양한 단계를 통해 롤(14, 16)에 부여될 수도 있다. 롤(14, 16)은 300mm 내지 500mm의 반경을 가질 수도 있다. 하나의 대안으로, 롤(14, 16)은 압연 도중에 편향을 보상하기 위해 볼록한 크라운을 구비할 수도 있다. 예를 들어, 측정시 미하중 롤(14, 16) 상에 0.025 인치(0.635mm)의 크라운이 형성될 수도 있다. 이러한 크라운 량은 롤(14, 16)이 롤 힘(F1, F2)에 처해질 때(회전축에 평행한) 폭을 따라 시트(12)에서 만날 수 있게 할 것이다. 롤(14, 16)의 반경은 300 내지 500mm의 범위에 있으며, 이는 일반적으로 250 내지 400mm의 반경을 갖는, 열간 또는 냉간 압연 중에 실질적인 감소를 형성하기 위해 사용되는 롤 반경보다 훨씬 더 크다. 본 발명의 일 측면은 큰 직경 롤(14, 16)이 닙에서 시트에 대한 EDT 텍스처의 더욱 큰 접촉 호(arc)와 덜 심한 접근 각을 제공한다는 인식이다. 이러한 접근 각의 감소는 롤/시트 계면에 더 적은 변형을 놓음으로써, 텍스처 가공된 롤(14, 16)의 마모가 더 적고, 적용된 텍스처의 번짐이 더 적고 파편이 덜 생성되게 된다.

도 2의 압연 장치(10)는 이단(two-high) 엠보싱 기계일 수도 있다. 롤(14, 16)은 일반적으로 모터 등에 의해 구동되지 않으며 권취 코일(20)을 구동하는 코일 시스템(18)에 의해서 롤(14, 16)을 통해 시트(12)가 당겨지는데, 이 시스템은 롤(14, 16)을 통해 송급 코일(22)로부터 시트(12)를 당기고 그것을 권취 코일(20) 상으로 권취시킨다. 대안적인 접근법에서는, 송급 코일(22) 대신에, 압연기 또는 다른 전처리 장치의 출력에 의해 시트(12)가 상태(12S1)에 제공될 수도 있다. 롤(14, 16)은 시트(12)에 의해 구동되기 때문에 시트(12)는 상대 슬라이딩을 최소화하면서 마찰 결합에 의해 롤(14, 16)을 동기적으로 이동시킨다. 코일 시스템(18)에 의한 시트(12)의 구동은 롤(14, 16)에서의 힘(F1, F2)이 전통적인 EDT 텍스처 가공 접근법에 비해 낮고 시트(12)의 두께를 예를 들어, 0 내지 1%로, 최소한으로 감소시키기 때문에 가능하다. 따라서, 상술한 장치(10) 및 사용 방법은 최종 두께, 예를 들어 한 구현예에서는 0.010 내지 5.0mm, 다른 구현예에서는 0.030 내지 0.100mm, 다른 구현예에서는 0.7mm 내지 1.2mm 두께, 또는 그에 가깝게 이미 압연된, 금속 시트(12), 예를 들어 알루미늄 시트에 표면 텍스처를 적용하기에 적합하다. 자동차 본체 패널 용도 같은 특정 용도에 있어서, 상태(12S2)에서의 시트(12)는 주어진 목표 범위의 표면 조도 및 외관 품질, 예를 들어 1mm 내지 1.5mm Sa 내에서 표면 텍스처를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 측면은 장치(10)에 EDT 텍스처를 부여하기 위한 상술한 EDT 텍스처 가공 조건 하에서, 압연 전 작업으로부터 시트(12) 상에 잔류하는 잔류 윤활제가 충분하도록, 최소 윤활제가 요구된다는 인식이다. 이것은 윤활제가 EDT 텍스처를 적용하는 과정에서 필요하다고 가정하는 종래의 관행에서 벗어난 것이다. 상당한 감소가 일어나고 롤에 대한 시트의 일부 미끄러짐을 허용하기 때문에 종래의 EDT 텍스처 가공에서 윤활제가 요구된다. 본 발명에 따르면, 롤(14, 16)에서 발생하는 최소한의 감소가 있기 때문에, 잔여 윤활제를 초과하는 윤활제는 요구되지 않는다. 과량의 윤활제는 시트(12)를 코팅하여 롤(14, 16) 사이를 통과할 때 효과적으로 더 큰 두께를 시트에 제공하며 롤(14, 16)의 텍스처 가공된 표면과 접촉을 감소시킴으로써, 코일 시스템(18)에 의해 롤(14, 16)을 통해 당겨질 때 텍스처 전사를 억제하고 롤(14, 16)에 대한 시트의 미끄러짐 가능성을 증가시킨다. 일 실시예에서, 버프 휠(24) 또는 워터 제트(도시되지 않음)와 같은 시트 세정 장치가 롤(14, 16)을 통과하기 전에 시트(12)에서 파편 및 과량의 윤활제를 세정하는데 사용될 수 있다. (더 큰 압하에서의 전통적인 EDT 텍스처 가공과 연관된) 시트(12) 및 장치(10)로부터 다량의 윤활제 및 오물의 부재는, 더 깨끗한 압연 작업을 유도하고, 권취 코일(20)에 권취하기 전에 시트로부터 오물 및 윤활제를 제거하는 장치 및 방법을 경감시킨다.

본 발명에 따르면, 장치(10)에 의한 표면 변형의 규모는 "엠보싱"이 수행되는 규모보다 훨씬 작은, 예를 들어, 약 1㎛ 내지 5㎛ 정도로 매우 작다. 이러한 이유로, 본원에 설명된 EDT 텍스처를 적용하는 것은 그 용어가 일반적으로 사용되는 것처럼, "엠보싱"으로 설명될 수 없다. 오히려, 본 개시는 EDT 텍스처 가공을 수행하기 위해, 엠보싱 패턴보다는, EDT 텍스처를 갖는 롤(14, 16)과 상당히 다른 작동 파라미터들 하에서 엠보싱 기계를 사용하는 것을 기술한다. 감소된 슬라이딩 거리는 EDT 텍스처 가공에서 전형적인 파편 발생을 줄인다. 본 발명의 일 측면은 적절한 반경을 갖는 롤(14, 16)을 선택하는 것이다. 더욱 상세하게는, 본 개시물에 부합하는 압연 힘(F1, F2) 하에서 300mm 내지 500mm의 반경을 갖는 롤(14, 16)은, 롤(14, 16)의 면에 걸친 불균일한 전사 효율을 최소화하면서, 수용할 만한 양의 크라운 형성(롤(14, 16)의 측면 간 굽힘)을 보여줄 것이다.

상기 개시 내용은 본 발명에 따라 EDT 압연 작업을 수행하기에 적합한 장치로서 엠보싱 기계를 인식하지만, 상술한 속성을 갖는 임의의 압연 장치, 즉 EDT를 통해 시트를 통과시키는 능력을 갖는 압연 장치는 100 내지 400 미터 톤의 롤 압력에서 롤을 표면처리하였음을 이해해야 한다. 롤은 적어도 80% 내지 100%의 전사율을 제공하도록 설계된 롤 크라운을 갖는 그 길이에 적합한 직경이어야 한다. 이러한 요건은 일반적으로 2단 압연 장치인, 엠보싱 기계에 의해 충족되기 때문에, 본 발명에 따른 EDT 텍스처 가공을 수행하기 위한 경제적인 선택이지만, 본 발명은 압연 장치에 대한 이러한 구성에 제한되지 않는다. 개시된 것과 같은 장치(10)로 달성 가능한 라인 속도는 약 10 내지 500m/분이다. 이것은 전형적인 시트 공장에서 400 내지 1500m/분의 라인 속도와 비교된다.

도 3은 예를 들어 알루미늄으로 된 시트(112)를 가공하기 위한 도 2의 장치(10) 같은 압연 장치(110)를 도시한다. 압연 장치(110)는 상부 롤(114) 및 하부 롤(116)을 갖는 텍스처 가공 스탠드 또는 스테이션(111)을 갖는다. 시트(112)는 롤(114, 116) 사이를 통과하고, 그렇게 함으로써 EDT 표면 텍스처의 전체 또는 일부에서, 제1 표면 텍스처를 갖는 제1 상태(112S1)로부터(이전의 압연 관행으로부터 발생하는 유입 밀 마무리), 제2 텍스처를 갖는 제2 상태(112S2)로 전환된다. 도 2를 참조하여 상술한 파라미터는, 예를 들어, 시트(112)의 표면 텍스처, 표면 조도, 표면 외관, 항복 강도, 재료 조성, 시트(112) 두께, 롤(roll)(114) 조성, 표면 조도, 표면 처리, 반경, 크라운, 롤 힘(F1, F2), 엠보싱 기계 종류, 시트 드라이브, 등에 대해, 도 3, 도 4 및 도 5를 참조하여 동일하거나 유사하게 취할 수 있다. 도 3에서, 코일(122) 상의 시트(112)는 예를 들어, 압연기에 의해 미리 제조되었을 수 있으며, 이는 최종 치수 근처 또는 최종 치수로 시트를 제조하기 위해 열간 및 냉간 압연 모두를 포함하였다. 하나의 대안에서, 시트(112)는 롤(114, 116)을 통과시키기 위해 코일로부터 풀리기 전에 미리 열처리되었다. 또 다른 대안에서, 시트(112)는 롤(114, 116)을 통과한 후에 그리고/또는 코일(120)로 코일링된 후에 열처리될 수 있다. 롤(114, 116)이(그 반대로 보다는) 시트(112)에 의해 구동되기 때문에, 시트(112)는 마찰 결합에 의해 롤(114, 116)을 동기적으로 이동시키면서 상대적인 슬라이딩을 최소화한다. 롤(114, 116)에 대해 시트(112)의 슬라이딩을 없앰으로써 롤(114, 116)에 의해 부여된 텍스처의 흐려짐을 없앤다. 롤(114, 116)에서의 힘(F1, F2)이 전통적인 EDT 텍스처 접근법과 비교하여 낮기 때문에 코일링 시스템(118)에 의한 시트(112)의 구동이 가능하다. 가해진 롤 힘(F1, F2)은 시트(112)의 두께의 최소한의 감소, 예를 들어 <1%를 초래한다. 두께의 최소한의 감소/감소 없음은 또한 실질적 감소가 시트의 증가된 길이/감소된 두께와 관련된 롤(114, 116) 사이의 닙에 근접한 시트 속도 변화에 관여한다는 점에서, EDT 텍스처의 흐려짐을 피하는 목적에도 부합한다. 최소한의 감소/감소 없음과 관련된 낮은 수준의 롤 힘은 정상 압연 절차에 비해 훨씬 더 양호한 해상도, 예를 들어 5 내지 10 배의 결과를 가져오는데, 이는 시트에 부여된 표면에 대한 더욱 정확한 제어를 가능하게 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 롤 힘 수준은 유압 실린더(들) 또는 기계식 액추에이터(들)에 의해 유지될 수 있다. 롤 힘은 로드 셀 및/또는 압력 변환기 및 롤 힘을 조절하는 유압 또는 기계식 액추에이터를 제어하는 데 사용되는 힘 데이터에 의해 측정될 수 있다.

롤 힘은 총 롤 힘의 ± 0.3 내지 0.5%의 범위 내에서 유지될 수 있다. 다른 실시예에서, 롤 힘은 총 롤 힘의 ± 0.1%의 범위 내에서 유지된다. 다른 실시예에서, 롤 힘은 총 롤 힘의 ± 1 내지 5 톤의 범위 내에서 유지된다.

본 개시의 일 측면은 장치(110)로 EDT 텍스처를 부여하기 위해 상술한 EDT 텍스처 가공 조건 하에서, 최소한의 윤활제/윤활제 없음이 요구된다는 인식이다. 이것은 시트(112)와 롤(114, 116) 사이의 상대적인 슬라이딩을 방지하는 것과 부합한다. 또한, 윤활제의 존재는 시트(112)와 롤(114, 116) 사이의 접촉을 감소시켜서, 전사 효율을 감소시킨다. 이는 특히 낮은 힘 수준에서 엠보싱 롤(114, 116)에 의해 시트(112)의 두께를 매우 낮게 감소시키거나/전혀 감소시키지 않는 상황에서 해당된다. 도 3은 롤(114, 116)을 통과하기 전에 파편 및 잉여분 윤활제의 시트(112)의 한쪽 또는 양쪽 측면(112A, 112B)에 워터 제트와 같은 세척제(124A, 124B)를 구비한 예비 세척 장치(124)가 이용될 수도 있음을 보여준다. 시트(112) 및 장치(110)로부터 윤활제 및 오물이 없다는 것은, 더욱 효과적인 텍스처 가공 작업, 즉 EDT 텍스처에 대한 더욱 우수한 충실도 및 더욱 큰 전사율(%)을 초래한다. 롤(114, 116)의 텍스처는 또한 텍스처 가공 중에 롤(114, 116) 위로 작동하는 버퍼, 와이퍼 또는 블레이드와 같은 롤 클리너(130A, 130B)를 갖는 롤 세정 시스템(130)에 의해 사용 중에 보존될 수 있으며, 그렇지 않으면, 롤(114, 116)의 텍스처를 막히게 하고 그리고/또는 시트(112)의 표면 내로 스스로를 각인시키게 될 롤(114, 116)로부터의 파편을 지속적으로 세정한다. 대안으로, 롤 클리너(130A, 130B)는 고압 물 분무기 또는 레이저의 형태일 수 있다. 다른 대안으로, 예비 세척 장치(124)처럼 세척 후 시스템은 롤(114, 116)을 통과한 후에 시트(112) 상에 사용되어, 권취 코일(120) 상에 권취시키기 전에 시트(112)로부터 오물 및 윤활제를 제거할 수도 있다.

압연 장치(110)는 냉간 압연기에 비해 상대적으로 작은 풋프린트를 갖는 독립형의 단일 엠보싱 스탠드일 수 있다. 선택적으로, 압연 장치(110)는 롤 라인으로부터의 시트 출력물을 텍스처 가공하거나 EDT 텍스처 가공 없이 압연/공정 라인을 고속으로 주행시킬 수 있도록 압연 라인과의 연계로부터 선택적으로 위치되거나 제거될 수 있다는 점에서, 휴대가능/이동가능할 수 있다. 압연 장치는 필요한 압연 용량에 적합하도록 크기를 가질 수도 있으며 롤 라인에 직접 삽입될 필요는 없다. 롤 라인이 높은 처리량을 갖도록 설계되었기 때문에, EDT를 부여하는 롤을 삽입하면 기존의 롤 라인이 느려지고 생산성이 떨어지는 경향이 있다. 주어진 롤 라인에 의해 생성된 모든 시트 제품이 EDT 텍스처 가공될 필요는 없기 때문에, 별도의 장치에서 압연 라인으로부터 EDT 텍스처 가공을 분리하는 것은 압연 라인의 출력 용량을 보존하면서 압연기에 의해 제조된 시트의 어떠한 주어진 양(서브세트)라도 텍스처 가공할 선택권을 제공하게 된다. 상태(112S2)에서 장치(110)에 의해 부여된 EDT 텍스처는 예를 들어 자동차 차체 패널에 적합한, 등방성 무광택 마감을 가진다. 텍스처 가공은 더 적은 힘으로 더 적은 파편을 가지고 개선된 텍스처 전사로 수행되면서, 텍스처 롤(114, 116) 유효 수명을 연장시킨다. 롤 수명이 증가하면 롤 변경 횟수가 적어지고 결과적인 정지 시간이 적어지게 된다. 생성된 시트(112)는 더 양호하고 일관된 마감을 가지며, 수행된 롤 및 시트 세정 단계로 인해 더 청결해질 뿐만 아니라, 파편 발생이 줄어들게 된다.

도 4는 예를 들어 알루미늄으로 된 시트(212)를 가공하기 위한 도 2의 장치(10) 같은 압연 장치(210)를 도시한다. 압연 장치(210)는 상부 롤(214) 및 하부 롤(216)을 갖는 텍스처 가공 스탠드 또는 스테이션(211)을 갖는다. 시트(212)는 롤(214, 216) 사이를 통과하고, 그렇게 함으로써 EDT 표면 텍스처의 전체 또는 일부에서, 제1 표면 텍스처를 갖는 제1 상태(212S1)로부터(이전의 압연 관행으로부터 발생하는 유입 밀 마무리), 제2 텍스처를 갖는 제2 상태(212S2)로 전환된다. 시트(212)는 코일(220) 상의 코일링 장치(218)에 의해 권취된다. 롤(214, 216)에 의한 텍스처 가공에 앞서, 시트(212)는 전기 유도 히터 또는 가스 히터와 같은, 복수의 히터(250A, 250B)를 포함할 수 있는, 열처리 스테이션(250)에 의해 열처리된다. 선택적으로, 냉수 분무기, 욕조, 에어 나이프 및/또는 수준러 스트레쳐(도시되지 않음) 같은, 냉각 스테이션이 열처리 스테이션(250)에 사용될 수 있다. 도 4에서, 시트(212)는 예를 들어 압연기에 의해 미리 제조되어 있어서, 최종 치수 근처 또는 최종 치수로 시트(212)를 제조할 수 있다. 그러므로, 시트(212)는 압연기의 직접적인 생성물일 수도 있거나 또는 생산 후에 코일(120)처럼 코일 내로 미리 코일링되고 이어서 장치(210)에 의한 열처리 및 텍스처 가공하기 위해 권선해제될 수 있다. 시트(212)의 표면으로부터의 윤활제를 증발시키는 열 때문에 열처리 스테이션(250)은 도 3의 시스템(124)처럼 예비 세척 시스템에 의해 윤활제를 제거할 필요성을 피할 수 있다. 선택적으로, 진공, 에어 나이프 또는 브러시와 같은 표면 클리너(미도시함)가 롤(214, 216)에 의한 텍스처 가공 전에 시트(212)의 표면으로부터 파편을 제거하는데 이용될 수 있다.

도 3의 시스템(110)에서와 같이, 롤(214, 216)의 텍스처는 롤(214, 216) 위로 작동하는 버퍼, 와이퍼, 블레이드, 고압 물 분무기 또는 레이저와 같은 롤 클리너(230A, 230B)를 갖는 롤 세정 시스템(230)에 의해 보존될 수 있으며, 그렇지 않으면, 텍스처를 막히게 하고 그리고/또는 시트(212)의 표면 내로 스스로를 각인시키게 될 롤(214, 216)로부터의 파편을 지속적으로 세정한다. 예비 세척 장치(124)처럼 세척 후 시스템은 롤(214, 216)을 통과한 후에 시트(212) 상에 사용되어, 코일링 시스템(218)에 의해 권취 코일(220) 상에 권취시키기 전에 시트(212)로부터 오물 및 윤활제를 제거할 수도 있다. 도 4에 예시된 공정의 효율성은 더 적은 시트 흠집을 가지고 더 낮은 압연기 하중으로부터 개선된 텍스처 전사를 나타내며 냉간 패스, 즉, 3-5% 또는 8-10%의 압하에서 EDT 텍스처를 갖는 롤을 이용하는 냉간 압연기를 통한 최종 패스를 없앨 수 있게 하는 일관된 시트 표면을 생성한다.

도 5는 상부 텍스처 롤(314) 및 하부 텍스처 롤(316)을 갖는 텍스처 가공 스탠드 또는 스테이션(311)을 갖는 압연 장치(310)를 보여준다. 시트(312)는 롤(314, 316) 사이를 통과하고, 그렇게 함으로써 EDT 표면 텍스처의 전체 또는 일부에서, 제1 표면 텍스처를 갖는 선행 상태(312S3)로부터(이전의 압연 관행으로부터 발생하는 유입 밀 마무리), 제2 텍스처를 갖는 후속 상태(312S4)로 전환된다. 시트(312)는 코일(320) 상의 코일링 장치(318)에 의해 권취된다. 롤(314, 316)에 의해 텍스처 가공되기에 앞서, 시트(312)는 하나 이상의 냉간 압연 스테이션을 포함할 수 있는, 냉간 압연 장치(340)에서 제1 상태(312S1)에서 제2 상태(312S2)로, 그런 다음 제3 상태(312S3)로 냉간 압연된다. 예를 들어, 롤(342 및 344)을 갖는 제1 스테이션은 시트(312)에 대한 제1 압하를 수행하고 롤(346 및 348)을 갖는 제2 스테이션은 제2 압하를 수행한다. 도 5에서, 상태(312S1)에 있는 시트(312)는 예를 들어 열간 압연기에 의해 미리 제조되었을 수도 있다. 냉간 압연 장치(340)는 냉간 압연 중에 윤활제가 사용될 가능성이 있고 본 발명에 부합하게, 윤활제는 예비 세척 시스템(324)에 의해 제거될 수 있음을 함축하고 있다. 도 1-4에서와 같이, 더 큰 직경 EDT 텍스처 롤(314, 316)은 상태(312S3)에서 유입중인 시트에 EDT 텍스처를 부여하여 상태(312S4)에서 텍스처 가공된 시트를 생성한다. 전술한 바와 같이, 텍스처 가공은 윤활제가 거의 없거나/전혀 없는 깨끗한 시트(312)에 대해 낮은 압하 또는/전혀 압하 없이 행해진다.

도 3의 시스템(110)에서와 같이, 롤(314, 316)의 텍스처는 롤(314, 316) 위로 작동하는 버퍼, 와이퍼, 블레이드, 고압 물 분무기 또는 레이저와 같은 롤 클리너(330A, 330B)를 갖는 롤 세정 시스템(330)에 의해 보존될 수 있으며, 그렇지 않으면, 텍스처를 막히게 하고 그리고/또는 시트(312)의 표면 내로 스스로를 각인시키게 될 롤(314, 316)로부터의 파편을 지속적으로 세정한다. 예비 세척 장치(324)처럼 세척 후 시스템은 롤(314, 316)을 통과한 후에 시트(312) 상에 사용되어, 코일링 시스템(318)에 의해 권취 코일(320) 상에 권취시키기 전에 시트(312)로부터 오물 및 윤활제를 제거할 수도 있다. 이러한 접근법에서, 엠보싱 스탠드에서 낮은 압하 또는/전혀 압하 없이 텍스처 가공 롤(314, 316)의 사용은 코일링 이전에 냉간 압연 작업의 종료 시에 시트에 텍스처를 부가하는 데 사용될 수 있다. 이러한 접근법은 냉간 압연기를 통과한 후 시트를 코일링하고 나서 EDT 텍스처를 적용하기 위해 코일을 풀어낼 필요성을 제거한다. 롤(314, 316)을 사용하는 텍스처 가공 스테이션(311)은 냉간 압연기 또는 공정 라인에 대한 레트로피트(retrofit)일 수 있으며, 텍스처 가공 스테이션이 있거나 없는 냉간 압연 라인을 가동시키도록 휴대가능/제거가능할 수 있다. 다른 실시예에서, EDT 압연 스탠드는 선택적으로 온/오프 라인에 있거나 개폐되어 EDT 압연 스탠드가 있거나 없는 롤 라인을 가동하게 할 수 있다.

본원에 설명된 실시예들은 단지 예시적인 것이며 당업자라면 청구된 주제의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다수의 변형 및 수정을 할 수 있음을 이해할 것이다. 이러한 모든 변형 및 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

약 1mm 내지 5mm 범위로 시트 상 표면 조도를 생성하는 롤 힘 수준에서 1% 미만의 압하에서 EDT 표면을 갖는 롤로 압연 스탠드에서 시트를 압연하는 단계를 포함하는, 금속 시트에 텍스처를 가하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 롤 힘 수준은 적어도 하나의 유압 실린더 또는 기계 액추에이터 중 적어도 하나에 의해 유지되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 롤 힘은 총 롤 힘의 +/- 0.3 내지 0.5%의 범위 내에서 유지되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 롤 힘은 총 롤 힘의 +/- 1 내지 5 톤의 범위 내에서 유지되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 롤 힘은 하중 셀 또는 압력 변환기에 의해 측정되고, 상기 힘 데이터는 롤 힘을 조절하는 유압 또는 기계 액추에이터(들)을 제어하는 데 사용되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 시트에 부여된 표면 조도는 약 1 내지 1.5μm Sa의 범위에 있는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 시트의 표면은 약 1 내지 2μm의 깊이로 압연하는 단계에 의해 재분배되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 시트는 약 1.5m 내지 약 1.85m의 폭을 가지며, EDT 표면을 갖는 롤에 의해 주어진 롤 힘은 약 200 내지 350 미터 톤의 범위에 있는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 압연 단계는 2단 압연 스탠드에 의해 수행되는, 방법.
제9항에 있어서, 상기 압연 스탠드는 적어도 하나의 롤이 EDT 텍스처를 갖는 롤인 엠보싱 밀인, 방법.
제10항에 있어서, 상기 2단 압연 스탠드의 두 롤은 모두 EDT 텍스처 가공되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 압연 단계 후 금속 시트는 약 0.5mm의 컷오프 임계치 +/- Sa/2를 사용하여 20 내지 100 피크/cm의 피크 카운트를 갖는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 표면을 갖는 롤은 약 300 내지 500mm의 범위의 직경을 갖는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 표면을 갖는 롤은 약 0.635mm의 크라운을 갖는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속 시트는 상기 압연 스탠드를 통해 당겨지고 EDT 표면을 갖는 롤을 구동시키는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 금속 시트는 상기 압연 스탠드를 통해 구동되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 시트는 상기 EDT 표면을 갖는 롤로 상기 압연 스탠드에 의해 압연되기 전에, 압연기의 출력물인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 상기 시트는 두께가 약 0.03mm 내지 0.100mm의 범위에 있는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 상기 시트는 두께가 약 0.5mm 내지 20mm의 범위에 있는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 상기 시트는 엠보싱 밀에 의해 가공될 수도 있는 두께의 범위에 있는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 상기 시트에는 윤활제가 도포되지 않는, 방법.
제21항에 있어서, 상기 EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전에 상기 시트를 세정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 텍스처를 갖는 롤은 그것이 상기 시트를 압연한 후에 세정되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 압연 단계 동안 전사 백분율은 약 80% 내지 100% 범위인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 압연 단계 동안 시트의 라인 속도는 50 내지 500m/분의 범위인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 압연 스탠드는 상기 EDT 압연 스탠드가 있거나 없이 롤 라인을 가동시킬 수 있도록 선택적으로 롤 라인에 위치가능한, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 압연 스탠드는 상기 EDT 압연 스탠드가 있거나 없이 압연 라인 또는 공정 라인을 가동시킬 수 있도록 선택적으로 온/오프 라인 또는 롤 라인에 개방/폐쇄되는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 EDT 표면을 갖는 롤로 압연하기 전 또는 후에 상기 시트를 열처리하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 압연 단계에 의해 시트에 텍스처를 부여한 후에 상기 시트로부터 차량 패널을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항의 방법에 의해 생산된 시트.