KR20180094011A

KR20180094011A - 금속 기판을 위한 텍스쳐링된 작업 롤

Info

Publication number: KR20180094011A
Application number: KR1020187019630A
Authority: KR
Inventors: 레나토 루피노 사비에르; 프란시스코 카르발요; 아드리아노 마누엘 포보아 페레이라
Original assignee: 노벨리스 인크.
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2018-08-22
Also published as: RU2705831C1; EP3386657A1; MX2018006958A; JP2019507014A; WO2017099957A1; CA3007648A1; US20170165728A1; AU2016369269A1; AU2016369269B2; JP6695428B2; BR112018011559A2; CN108290188A; CA3007648C

Abstract

텍스쳐링된 작업 롤은 알루미늄 또는 알루미늄 합금 시트와 같은 금속 기판 상에 원하는 텍스쳐를 부여할 수 있다. 텍스쳐링된 작업 롤은 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위해 사용될 수 있다. 텍스쳐링된 작업 롤은 작업 롤을 그라인딩하여 그라인딩된 작업 롤을 형성하고; 작업 롤을 방전 텍스쳐링하여 방전 텍스쳐링된 작업 롤을 형성하고; 작업 롤을 연마하여 연마된 작업 롤을 형성함으로써 텍스쳐링될 수 있다. 연마된 작업 롤은 0.30 ㎛ 내지 0.70 ㎛의 Ra 값을 가질 수 있다. 연마된 작업 롤은 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위해 사용될 수 있다.

Description

금속 기판을 위한 텍스쳐링된 작업 롤

관련 출원에 대한 상호 참조문헌

본 출원은 2015년 12월 10일에 출원된 미국가출원번호 제62/265,692호의 이익을 주장하며, 이러한 문헌은 전문이 본원에 참고로 포함된다.

발명의 분야

본 개시내용은 일반적으로 금속 압연(metal rolling)을 위한 작업 롤(work roll)에 관한 것이다. 더욱 상세하게, 그러나, 비제한적으로, 본 개시내용은 압연 동안 금속 기판 상에 광택 마감(gloss finish)을 적용하기 위한 텍스쳐링된 작업 롤(textured work roll), 및 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위한 작업 롤을 텍스쳐링하는 방법에 관한 것이다.

금속 압연(metal rolling)은 스톡(stock), 예를 들어, 잉곳(ingot) 또는 보다 두꺼운 금속 스트립(metal strip)으로부터 금속 스트립을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 금속 압연은 밀 스탠드(mill stand)의 한 쌍의 작업 롤 사이로 진행하는 금속 스트립 또는 기판(예를 들어, 알루미늄 또는 다른 금속 물질)을 포함할 수 있으며, 작업 롤 쌍은 금속 스트립의 두께를 감소시키기 위해 압력을 가할 수 있다.

금속 기판을 압연하기 위해 사용되는 작업 롤의 텍스쳐(texture)는 금속 압연 작업의 성능 및 압연된 금속 기판의 최종 물질 성질에서 중요한 인자일 수 있다. 예를 들어, 미세하게 연마되거나 매끄러운 작업 롤은 압연 작업 동안 금속 스트립을 잡기 위해 충분한 마찰을 제공하지 못할 수도 있다. 반대로, 비교적 거친 텍스쳐를 갖는 작업 롤은 금속 스트립에 바람직하지 않은 표면 마감을 전사하고 가공 동안 작업 롤 상에 거친 표면 텍스쳐의 돌출부가 파괴하는 경향으로 인해 허용되지 않는 수준의 파편을 생성하는 것을 방지하기 위해 금속 스트립의 두께를 약간 감소시키는 것으로 제한될 수 있다. 작업 롤의 표면 마감 및/또는 표면 텍스쳐를 개질시키기 위해 다양한 기술들이 이용될 수 있다. 다수의 작업 롤 텍스쳐링 공정은 압연 공정의 질 및 효율에 영향을 미칠 정도로 작업 롤의 표면 거칠기를 증가시킬 수 있다. 금속 스트립 상에 원하는 텍스쳐를 부여하기 위해 작업 롤을 텍스쳐링하는 것이 바람직할 수 있다.

용어 구현예 및 유사한 용어들은 본 개시내용 및 하기 청구범위의 모든 주제를 광범위하게 언급하기 위해 의도된다. 이러한 용어들을 함유한 기술은 본원에 기술된 주제를 제한하거나 하기 청구항들의 의미 또는 범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 본원에 포함된 본 개시내용의 구현예는 하기 청구범위에 의해 규정되고, 이러한 요약에 의해 규정되지 않는다. 이러한 요약은 본 개시내용의 다양한 양태의 전체적인 개요이고, 하기 상세한 설명에서 추가로 기술되는 개념들 중 일부를 도입한다. 이러한 요약은 청구된 주제의 핵심 또는 필수적인 특성들을 확인하기 위해 의도되는 것은 아니고, 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 단독으로 사용되는 것으로 의도되지 않는다. 본 주제는 본 개시내용의 전체 명세서의 적절한 부분, 임의의 또는 모든 도면, 및 각 청구항을 참조하여 이해되어야 한다.

본 개시내용의 특정 양태 및 특징은 압연 공정 동안 금속 기판(예를 들어, 금속 시트 또는 플레이트) 상에 등방성 광택 마감(isotropic gloss finish)을 적용하기 위한 작업 롤을 텍스쳐링하는 것, 및 금속 기판 상에 등방성 광택 마감을 적용하기 위한 텍스쳐링된 작업 롤에 관한 것이다. 일부 예에서, 금속 기판은 알루미늄 시트 또는 알루미늄 합금 시트일 수 있다. 광택 마감은 금속 기판의 표면 상에 약간 매트한 외관(matted appearance)을 갖는 상대적으로 균일한 광택(glossiness)을 나타낼 수 있다. 광택 마감을 갖는 금속 기판은 최소 방향성을 지닌 균일한 광택 및 등방성 표면(예를 들어, 모든 방향에서 실질적으로 동일한 표면)을 가질 수 있다. 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위한 작업 롤(예를 들어, 냉간 밀 작업 롤)을 텍스쳐링하기 위해 다양한 기술들이 이용될 수 있다. 예를 들어, 작업 롤은 작업 롤을 그라인딩하거나 연마함으로써 및/또는 방전 텍스쳐링(electro-discharge texturing; "EDT") 기술에 의해 텍스쳐링될 수 있다. 일부 예에서, 금속 기판의 표면 상에 광택 마감을 적용하기 위한 작업 롤을 텍스쳐링하기 위해 기술들의 조합이 이용될 수 있다.

하나의 비제한적인 예에 따르면, 작업 롤은 표면의 거칠기를 감소시키고 그라인딩된 작업 롤 표면을 형성하기 위해 작업 롤의 표면을 그라인딩함으로써 텍스쳐링될 수 있다. 그라인딩된 작업 롤 표면은 대략 0.2 ㎛ 내지 대략 0.5 ㎛의 표면 거칠기(Ra) 값을 가질 수 있다. 다른 예에서, 그라인딩된 작업 롤은 대략 0.3 ㎛ 내지 대략 0.5 ㎛의 Ra 값을 가질 수 있다. 일부 예에서, 그라인딩된 작업 롤 표면은 대략 -1.5 내지 대략 0.5의 왜도(skewness)(Rsk) 값을 가질 수 있다. 후속하여, 다양한 EDT 기술은 EDT 작업 롤 표면을 형성하도록 그라인딩된 작업 롤 표면을 텍스쳐링하기 위해 사용될 수 있다. EDT 작업 롤 표면은 대략 0.5 ㎛ 내지 대략 1.0 ㎛의 Ra 값을 가질 수 있다. 다른 예에서, EDT 작업 롤 표면은 대략 0.5 ㎛ 내지 대략 0.8 ㎛의 Ra 값을 가질 수 있다. EDT 작업 롤 표면은 대략 -1.0 내지 대략 1.0의 Rsk 값을 가질 수 있다. EDT 작업 롤 표면은 또한 대략 80/cm 내지 대략 140/cm의 피크 카운트(peak count, Pc)를 가질 수 있다. 일부 예에서, EDT 작업 롤 표면은 최소 방향성을 지닌 등방성 표면일 수 있다. EDT 작업 롤 표면은 EDT 작업 롤 표면의 거칠기를 감소시키고 연마된 작업 롤 표면을 형성하기 위해 연마될 수 있다. 연마된 작업 롤 표면은 대략 0.3 ㎛ 내지 대략 0.7 ㎛의 Ra 값을 가질 수 있다. 연마된 작업 롤 표면은 또한 대략 -3.0 내지 대략 0.0의 Rsk 값을 가질 수 있다. 연마된 작업 롤 표면은 또한 대략 100/cm 내지 대략 180/cm의 Pc를 가질 수 있다.

일부 예에서, 대략 0.3 ㎛ 내지 대략 0.7 ㎛의 Ra 값을 갖는 연마된 작업 롤 표면은 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위해 사용될 수 있다. 하나의 예시적인 적용에서, 대략 0.3 ㎛ 내지 대략 0.7 ㎛의 Ra 값을 갖는 연마된 작업 롤 표면을 갖는 작업 롤은 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위해 금속 기판을 냉간 압연하기 위한 냉간 밀에서 사용될 수 있다. 대략 0.30 ㎛ 내지 대략 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판이, 예를 들어, 증가된 고압에 대한 내성, 감소된 마찰, 또는 증가된 윤활제 보유율을 포함하는 향상된 특징을 갖게 할 수 있다.

본 개시내용의 예시적인 예는 하기 도면을 참조로 하여 하기에서 상세히 기술된다.
도 1a는 일 예에 따른 그라인딩된 작업 롤 표면의 개략적 사시도이다.
도 1b는 도 1a의 그라인딩된 작업 롤 표면의 거칠기를 도시한 그래프이다.
도 1c는 방전 텍스쳐링 후 도 1a의 그라인딩된 작업 롤 표면의 개략적 사시도이다.
도 1d는 방전 텍스쳐링 후 작업 롤 표면의 거칠기를 도시한 그래프이다.
도 1e는 연마로 처리된 도 1c의 작업 롤 표면의 표면 텍스쳐의 개략적 사시도이다.
도 1f는 연마 후 도 1e의 작업 롤 표면의 개략적 사시도이다.
도 1g는 도 1f의 작업 롤 표면의 거칠기를 도시한 그래프이다.
도 2는 본 개시내용의 일 예에 따른, 금속 시트를 압연하기 위한 금속 작업 롤 상의 가공된 표면 마감의 현미경 사진이다.
도 3은 본 개시내용의 일 예에 따른, 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위해 사용될 수 있는 작업 롤을 텍스쳐링하는 공정의 일 예를 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 개시내용의 일 예에 따른, 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하는 공정의 일 예를 도시한 흐름도이다.

본 발명의 구현예의 주제는 법정 요건을 충족하기 위해 본원에서 상세히 기술되지만, 이러한 설명은 반드시 청구범위를 한정하고자 의도되는 것은 아니다. 청구된 주제는 다른 방식으로 구현될 수 있고, 상이한 구성요소 또는 단계를 포함할 수 있고, 다른 현존하거나 미래의 기술과 함께 사용될 수 있다. 이러한 설명은 개별 단계의 순서 또는 구성요소의 배열이 명시적으로 기술될 때를 제외하고 다양한 단계들 또는 구성요소들 사이의 임의의 특정 순서 또는 배열을 암시하는 것으로서 해석되어서는 안 된다.

본 개시내용의 특정 양태 및 특징은 캔(can)을 제작하기 위한 또는 다른 제품 또는 응용품에서 사용하기 위한, 비제한적으로 알루미늄 시트와 같은 금속 기판 상에 광택 마감을 부여하기 위해 작업 롤 상에 가공된 텍스쳐 또는 특정 텍스쳐를 적용함으로써 작업 롤을 텍스쳐링하는 것에 관한 것이다. 광택 마감은 표면이 약간 매트한 외관과 함께 비교적 균일한 광택을 갖도록 금속 기판의 표면 상에서의 마감(finish)을 지칭할 수 있다. 광택 마감을 갖는 작업 롤의 표면은 밝은 시트 마감(bright sheet finish)(예를 들어, 호일형 마감) 및 표준 캔 스톡 마감(standard can stock finish)의 외관에 대해 중간적인 외관을 가질 수 있다. 다른 예에서, 광택 마감은 금속 기판의 표면 상의 "새틴-광택(satin-gloss)" 외관을 지칭할 수 있다. 또 다른 예에서, 광택 마감을 갖는 금속 기판의 표면은 등방성일 수 있고, 전통적인 압연된 그리트 마감(grit finish)과 비교하여 최소 방향성을 가질 수 있다.

일부 예에서, 작업 롤(예를 들어, 냉간 밀 작업 롤)은 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위해 텍스쳐링될 수 있다. 예를 들어, 작업 롤은 방전 텍스쳐링("EDT") 기술을 이용하여 작업 롤의 표면을 그라인딩하여 작업 롤의 표면을 텍스쳐링하고, 이후에 작업 롤의 표면을 연마하여 최종 작업 롤 가공된 표면 텍스쳐(예를 들어, 특정 또는 원하는 표면 텍스쳐를 갖는 작업 롤)를 제공함으로써 텍스쳐링될 수 있다. EDT를 이용하여 작업 롤을 텍스쳐링한 후 작업 롤의 표면을 연마하는 것은 EDT 표면의 상부 피크를 매끄럽게 할 수 있다. 일부 예에서, 금속 기판 상에 광택 마감을 부여하기 위해 상술된 바와 같이 텍스쳐링된 작업 롤은 EDT 기술을 이용한 후에 작업 롤이 약 0.3 ㎛ 내지 약 0.7 ㎛의 표면 거칠기(Ra) 값을 가질 때까지 연마될 수 있다.

금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위해 작업 롤을 제조하는 대표적인 방법은 작업 롤의 표면이 약 0.20 ㎛ 내지 약 0.50 ㎛의 Ra 값을 가질 때까지 마감처리되지 않은 작업 롤(예를 들어, 스크래치 마크 또는 다른 결함을 함유하지 않은 매끄러운 작업 롤)을 그라인딩하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 본 방법은 작업 롤의 표면이 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.50 ㎛의 Ra 값을 가질 때까지 마감처리되지 않은 작업 롤을 그라인딩하는 것을 포함할 수 있다. 마감처리되지 않은 작업 롤을 그라인딩하는 것은 또한, 작업 롤의 표면이 약 -1.5 내지 약 0.5의 Rsk 값을 가질 때까지 마감처리되지 않은 작업 롤을 그라인딩하는 것을 포함할 수 있다. 작업 롤은 최소 방향성 및 약 0.50 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛의 Ra 값을 갖는 등방성 표면 텍스쳐를 생성하기 위해 방전 텍스쳐링으로 추가로 가공될 수 있다. 다른 예에서, 작업 롤은 최소 방향성 및 약 0.50 ㎛ 내지 약 0.8 ㎛의 Ra 값을 갖는 등방성 텍스쳐를 생성하기 위해 방전 텍스쳐링으로 가공될 수 있다. 등방성 표면 텍스쳐는 또한, 약 -1.0 내지 약 1.0의 Rsk 값, 또는 대략 80/cm 내지 대략 140/cm의 Pc를 가질 수 있다. 현재 등방성 표면 텍스쳐를 갖는, 작업 롤은 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 작업 롤 표면을 형성하기 위해 연마될 수 있다. 작업 롤 표면의 텍스쳐는 또한, 대략 -3.0 내지 대략 0.0의 Rsk 값 또는 약 100/cm 내지 약 180/cm의 Pc를 가질 수 있다.

금속 기판 상에 등방성 광택 마감을 적용하는 다른 예시적인 방법은 마감처리되지 않은 작업 롤을 그라인딩하여 약 0.20 ㎛ 내지 약 0.50 ㎛의 Ra 값을 갖는 표면 텍스쳐를 갖는 그라인딩된 작업 롤(예를 들어, 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.50 ㎛의 Ra 값을 갖는 표면 텍스쳐를 갖는 그라인딩된 작업 롤)을 형성하고; 그라인딩된 작업 롤을 방전 텍스쳐링하여 약 0.50 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛의 Ra 값(예를 들어, 약 0.50 ㎛ 내지 약 0.8 ㎛의 Ra 값)을 갖는 등방성 작업 롤 표면 텍스쳐를 생성시키고; 등방성 작업 롤 표면 텍스쳐를 연마하여 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 가공되거나 특정의 표면 텍스쳐를 갖는 마감처리된 작업 롤을 생성시키고; 마감처리된 작업 롤을 냉간 밀에 삽입하고; 금속 기판을 마감처리된 작업 롤로 냉간 압연하여 금속 기판 상에 등방성 광택 마감을 적용하는 것을 포함한다.

금속 기판을 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 표면 텍스쳐를 갖는 작업 롤을 이용하여 냉간 압연하는 것은 금속 기판 상에 향상된 특징을 부여할 수 있다. 예를 들어, 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 표면 텍스쳐링된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판 상에 등방성 광택 마감을 적용될 수 있게 할 수 있다. 표면 텍스쳐링된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 고압에 대한 금속 기판의 내성을 개선시켜, 조기 파손 없이 보다 높은 변형을 견딜 수 있다. 다른 예에서, 표면 텍스쳐링된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판의 마찰 계수를 감소시킬 수 있다. 또 다른 예에서, 표면 텍스쳐링된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판의 윤활제 보유율을 개선시킬 수 있으며, 이는 금속 기판을 음료캔 또는 다른 고도로 성형된 금속 제품으로 추가로 가공하기 위해 후속하여 요구되는 윤활제의 양을 감소시킬 수 있다. 또 다른 예에서, 표면 텍스쳐링된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판이 더욱 일관된 마찰 특징을 가져서 드로잉(drawing), 딥 드로잉(deep drawing) 및 다른 고-성형 금속 성형 공정 동안 금속 성능을 개선시킬 수 있다. 일부 예에서, 가공된 표면 텍스쳐 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판이 개선된 성형성을 가질 수 있게 하며, 이는 금속 기판이 후속 제작 또는 가공 동안 제품 균열과 같은 문제가 덜 발생할 수 있게 한다.

이러한 장점 등은 상술된 바와 같은 표면 텍스쳐링된 작업 롤을 이용하여 냉간 압연된 금속 시트 또는 플레이트 형태일 수 있는 금속 기판이 음료캔, 음료캔 부품(예를 들어, 캔 몸통, 캔 마개, 또는 캔 탭), 음료병, 다른 식품 용기, 및/또는 개선된 용이성 및 효율을 갖는 임의의 다른 고도로 성형된 금속 제품으로 추가 가공될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 본원에 기술된 바와 같은 표면 텍스쳐링된 작업 롤에 의해 부여된 등방성 광택 표면을 갖는 금속 기판의 하나 이상의 개선된 마찰학적 특징은 더 빠른 가공 및 더욱 안정한 작동 조건을 허용할 수 있는데, 왜냐하면, 금속 시트 또는 플레이트의 마찰 특징이 물질의 상이한 배치들 사이에 및/또는 금속 시트 또는 플레이트의 동일한 스트립을 따라 더욱 일관될 수 있기 때문이다. 또한, 윤활을 유지하기 위한 금속 기판 표면의 개선된 능력은 가공 동안 마찰을 추가로 감소시키고 금속 기판에 추가 윤활을 적용할 필요성을 감소시킬 수 있다. 일부 예에서, 금속 시트 또는 플레이트에 대한 품질 및 마찰의 일관성을 개선시키는 것은 후속 성형 작업을 통해 금속의 감소된 골링(galling), 이어링(earing) 및 링클링(wrinkling)을 감소시키면서 더 빠른 가공을 야기시킬 수 있다.

이러한 예시적인 실시예는 독자에게 본원에서 논의되는 일반적인 주제를 소개하기 위해 제공되고, 개시된 개념의 범위를 제한하기 위해 의도되는 것은 아니다. 하기 섹션은 유사한 번호가 유사한 구성요소를 지시하는 도면을 참조로 하여 다양한 추가적인 특징 및 예를 기술하며, 방향 설명은 예시적인 실시예를 설명하기 위해 사용되지만, 예시적인 실시예와 같이, 본 개시내용을 제한하기 위해 사용되어서는 안 된다.

도 1a 및 도 1b는 각각, 그라인딩된 작업 롤 표면의 개략적 사시도, 및 그라인딩된 작업 롤 표면의 거칠기를 도시한 그래프이다. 초기에, 마스크, 스크래치, 및/또는 가공된 텍스쳐 표면의 적용을 방해할 수 있는 다른 결함이 존재하지 않는 표준 표면 마감과 함깨 개시할 수 있는 작업 롤은 약 0.2 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛의 Ra 값(예를 들어, 약 0.3 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛의 Ra 값)을 갖는 표면 마감을 달성하기 위해 (그리트 휠(grit wheel)을 사용하여) 그라인딩될 수 있다. 작업 롤을 그라인딩한 후에, 작업 롤의 표면은 피크(peak) 및 밸리(valley)로 구성되고 이방성일 수 있다.

도 1c 및 도 1d는 각각, 방전 텍스쳐링(EDT) 후 도 1a 및 도 1b의 작업 롤 표면의 개략적 사시도, 및 EDT 작업 롤 표면의 표면 거칠기를 도시한 그래프이다. 도 1c에 도시된 바와 같이, EDT 가공 후 작업 롤의 텍스쳐는 방향 편향(directional bias)를 가지지 않는, 비교적 균일한, 등방성 시리즈의 원뿔형 피크이다. 일부 예에서, 작업 롤을 텍스쳐링하기 위해 EDT 공정을 사용하는 것은 도 1a의 그라인딩된 텍스쳐 상에 축적할 수 있게 하고, 방향 편향을 가지지 않는 등방성 분포와 함께 약 0.5 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛의 Ra 값을 갖는 작업 롤 상에 텍스쳐를 생성시킬 수 있다. 다른 예에서, 작업 롤을 텍스쳐링하기 위해 EDT 공정을 이용하는 것은 약 0.5 ㎛ 내지 약 0.8 ㎛의 Ra 값을 갖는 작업 롤 상에 텍스쳐를 생성시킬 수 있다. 일부 예에서, EDT 공정으로 생성된 작업 롤 상의 텍스쳐는 간격, 방향, 또는 텍스쳐 형상에 있어서 균일하지 않을 수 있다. 오히려, EDT 가공에 의해 생성된 텍스쳐는 거시적 수준에서, EDT 텍스쳐가 방향 편향 없이 등방성인 정도까지 무작위화될 수 있다. 이러한 스테이지에서, 작업 롤 텍스쳐는 비교적 큰 두께 감소를 갖는 금속 시트 또는 플레이트를 압연하기 위해 적합하지 않을 수 있는 비교적 날카로운, 톱니 모양의 피크로서 특징될 수 있다. 이러한 텍스쳐의 날카로운 피크는 비교적 약할 수 있고, 파손되고, 약 5% 초과의 두께 감소에서 금속 시트 또는 플레이트 상에 파편의 축적을 야기시킬 수 있다.

도 1e는 상술된 바와 같이 EDT 가공에 의해 생성된 텍스쳐의 피크를 제거하기 위한 최종 연마 단계로 처리된 작업 롤 표면의 개략적 사시도이다. 도 1e에 도시된 예에서, 도 1d에 도시된 작업 롤의 EDT 텍스쳐의 비교적 좁고 약한 피크는 파손되고 연마 동안 폐기될 수 있다.

도 1f 및 도 1g는 각각, 가공된 표면 텍스쳐를 형성하기 위힌 연마 후 작업 롤 표면의 개략적 사시도, 및 연마된 작업 롤 표면의 표면 거칠기를 도시한 그래프이다. 도 1f에 도시된 예에서, 작업 롤 표면을 연마하는 것은 EDT 텍스쳐의 날카로운 피크를 제거할 수 있으며, 이는 더 평평한 상부(top) 및 약 0.3 ㎛ 내지 약 0.7 ㎛의 더 낮은 Ra 값을 갖는 작업 롤의 표면 텍스쳐를 야기시킨다. 또한, 도 1f 및 도 1g에 도시된 표면 텍스쳐는 더욱 음의 왜도에 대한 경향성을 나타낼 수 있는데, 이는 표면 텍스쳐가 비교적 더 깊은 오목부 및 더 평평한 피크에 의해 특징될 수 있다. 일부 예에서, 이러한 표면 텍스쳐는 5% 초과의 두께 감소로 금속 시트 또는 플레이트를 압연하기 위해 더 잘 구성될 수 있다. 가공된 표면 텍스쳐의 평평한 피크는 보다 내구적이고, 파손 및 파편의 축적 없이 더 큰 압력 및 압연 효율을 가능하게 한다.

도 2는 금속 시트를 압연하기 위한 금속 작업 롤 상의 가공된 표면 마감의 현미경 사진이다. 일부 예에서, 금속 작업 롤 상의 가공된 표면 마감은 약 0.3 ㎛ 내지 약 0.7 ㎛의 Ra 값을 갖는 표면 텍스쳐를 갖는 금속 작업 롤(예를 들어, 도 1f 및 도 1g에 대하여 상술된 바와 같은 표면 텍스쳐를 갖는 연마된 작업 롤)을 지칭할 수 있다.

일부 예에서, 작업 롤은 금속 기판 상에 등방성 광택 마감을 부여하기 위해 텍스쳐링될 수 있다. 도 3은 금속 기판 상에 광택 마감을 부여하기 위해 사용될 수 있는 작업 롤 상에 가공된 표면 텍스쳐를 생성하는 공정의 일 예를 도시한 흐름도이다.

블록 302에서, 마감처리되지 않은 작업 롤은 그라인딩된 마감 또는 약 0.2 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛의 Ra 값을 갖는 표면 텍스쳐를 갖는 그라인딩된 작업 롤을 생성시키기 위해 그라인딩될 수 있다. 다른 예에서, 마감처리되지 않은 작업 롤은 그라인딩된 마감 또는 약 0.3 ㎛ 내지 약 0.5 ㎛의 Ra 값(예를 들어, 약 0.35 ㎛의 Ra 값 또는 임의의 다른 적합한 Ra 값)을 갖는 표면 텍스쳐를 갖는 그라인딩된 작업 롤을 생성시키기 위해 그라인딩될 수 있다. 마감처리되지 않은 작업 롤은 스크래치 마크, 흠집(blemish), 오목자국(indentation), 또는 가공된 표면 텍스쳐의 적용을 방지할 수 있는 다른 표면 결함을 지니지 않고 표준 표면 마감을 갖는 매끄러운 작업 롤일 수 있다. 일부 경우에서, 마감처리되지 않은 작업 롤은 임의의 적합한 상업적 공급원으로부터 얻어질 수 있다. 마감처리되지 않은 작업 롤은 예를 들어, 스틸, 세라믹과 같은 임의의 적합한 물질, 또는 가공된 표면 텍스쳐를 갖는 작업 롤을 생성하기 위해 적합한 임의의 다른 물질로부터 제조될 수 있다.

마감처리되지 않은 작업 롤은 그리트 휠을 이용하여 그라인딩될 수 있다. 그리트 휠의 예는 360 개 이하의 그리트 휠을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 그리트 휠은 작업 롤의 표면의 특정 또는 원하는 거칠기 또는 Ra 값이 달성될 때까지 마감처리되지 않은 작업 롤을 그라인딩하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 그리트 휠은 추가 가공될 수 있는 그라인딩된 작업 롤을 생성시키기 위해 마감처리되지 않은 작업 롤의 표면을 약 0.20 ㎛ 내지 약 0.50 ㎛(예를 들어, 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.50 ㎛)의 Ra 값까지 그라인딩하기 위해 사용될 수 있다. 다른 예에서, 그리트 휠은 마감처리되지 않은 작업 롤의 표면을 대략 -1.5 내지 대략 0.5의 Rsk 값까지 그라인딩하기 위해 사용될 수 있다.

블록 304에서, 그라인딩된 작업 롤은 EDT 작업 롤을 형성하기 위해 방전 텍스쳐링될 수 있다. 방전 텍스쳐링 공정은 블록 302에서 생성된 그라인딩된 텍스쳐를 텍스쳐링된 마감 또는 약 0.5 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛의 보다 큰 Ra 값을 갖는 등방성 텍스쳐로 축적할 수 있다. 다른 예에서, 방전 텍스쳐링 공정은 블록 302에서 생성된 그라인딩된 텍스쳐를 텍스쳐링된 마감 또는 약 0.5 ㎛ 내지 약 0.8 ㎛의 Ra 값(예를 들어, 약 0.6 ㎛, 0.75 ㎛의 Ra 값, 또는 임의의 다른 적합한 Ra 값)을 갖는 등방성 텍스쳐로 축적할 수 있다. 일부 경우에서, 작업 롤을 방전 텍스쳐링하는 것은 전기적 방전 또는 스파크를 이용하여 그라인딩된 작업 롤의 표면을 용융시키고 고형화하는 것을 포함할 수 있다. 얻어진 EDT 텍스쳐는 크레이터(crater), 피크, 및 밸리를 가지면서 방향성을 가지지 않는 조면화된 표면일 수 있다.

일부 경우에서, 그라인딩된 작업 롤은 특정 또는 원하는 거칠기 또는 Ra 값이 달성될 때까지 방전 텍스쳐링될 수 있다. 예를 들어, 그라인딩된 작업 롤은 약 0.50 ㎛ 내지 약 1.0 ㎛의 Ra 값(예를 들어, 약 0.5 ㎛ 내지 약 0.8 ㎛의 Ra 값)을 갖는 EDT 작업 롤을 형성하기 위해 방전 텍스쳐링될 수 있다. 다른 예에서, EDT 작업 롤은 대략 -1.0 내지 대략 1.0의 Rsk 값을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, EDT 작업 롤은 약 80/cm 내지 약 140/cm의 Pc 값을 가질 수 있다. 일부 경우에서, 그라인딩된 작업 롤을 방전 텍스쳐링하는 동안 사용되는 전극의 극성은 그라인딩된 작업 롤을 방전 텍스쳐링하는 동안 교번될 수 있으며, 이는 EDT 작업 롤의 Ra 값에 영향을 미칠 수 있다.

블록 306에서, EDT 작업 롤은 연마된 작업 롤을 형성하기 위해 연마된다. 일부 예에서, 샌드 벨트, 사포(sandpaper), 수퍼피니셔(superfinisher), 등은 연마된 마감을 달성하도록 EDT 작업 롤을 연마하기 위해 사용될 수 있다. EDT 작업 롤을 연마하기 위해 사용될 수 있는 사포의 타입의 예는 2×15 ㎛ 사포 또는 1×9 ㎛ 사포를 포함하지만, 이로 제한되지 않는다.

일부 예에서, 블록 304에서 그라인딩된 작업 롤을 방전 텍스쳐링하는 것은 EDT 작업 롤의 표면 상에 날카로운 피크를 형성시킬 수 있다. 날카로운 피크는 파괴되고, EDT 작업 롤이 금속 기판을 냉간 압연하기 위해 사용되는 경우에, 금속 기판 상에 파편을 형성할 수 있다. 일부 예에서, 블록 306에서 EDT 작업 롤을 연마하는 것은 날카로운 피크를 파괴하고 EDT 작업 롤을 매끄럽게 할 수 있으며, 이는 냉간 압연 동안 금속 기판 상에 파편이 형성되는 것을 방지할 수 있다.

블록 306에서 EDT 작업 롤을 연마하는 것은 또한, 블록 304의 EDT 작업 롤보다 더 낮은 Ra 값을 가질 수 있는 연마된 작업 롤을 형성할 수 있다. 예를 들어, 연마된 작업 롤은 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값(예를 들어, 0.6 ㎛, 0.65 ㎛, 대략 0.6 ㎛ 내지 0.65 ㎛의 Ra 값, 또는 임의의 다른 적합한 Ra 값)을 가질 수 있다. 일부 예에서, 연마된 작업 롤은 대략 -3.0 내지 대략 0.0의 Rsk 값을 가질 수 있다. 또 다른 예에서, 연마된 작업 롤은 대략 100/cm 내지 대략 180/cm의 Pc 값을 가질 수 있다.

일부 예에서, 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 연마된 작업 롤은 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 4는 일 예에 따른, 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하는 공정의 일 예를 도시한 흐름도이다.

블록 402에서, 연마된 작업 롤은 냉간 밀 내에 삽입된다. 연마된 작업 롤은 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 작업 롤일 수 있다(예를 들어, 도 3의 블록 306에서 형성된 연마된 작업 롤).

블록 404에서, 금속 기판은 연마된 작업 롤을 이용하여 압연될 수 있다. 금속 기판은 알루미늄 시트 또는 알루미늄 합금 시트 또는 임의의 적합한 기판일 수 있다. 일부 경우에서, 금속 기판은 금속 기판 상에 광택 마감을 적용하기 위해 연마된 작업 롤을 이용하여 냉간 압연되며, 이는 상술된 바와 같이, 금속 기판의 균일한 광택을 나타낼 수 있고/거나 최소 방향성을 갖는 등방성인 표면을 갖는 금속 기판을 나타낼 수 있다.

일부 예에서, 금속 기판에 광택 마감을 적용하는 것은 금속 기판이 강한 방향성이 없고 제한된 표면 피크를 갖는 광택 마감으로부터 이익을 얻는 임의의 제품에 적합하게 할 수 있게 한다(예를 들어, 비제한적으로, 리소 응용품, 캔 응용품, 및 라커 응용품). 예를 들어, 본원에 기술된 광택 마감은 캔 마개(예를 들어, 음료캔의 단부), 캠 몸통(예를 들어, 음료캔의 몸체), 캔 탭(예를 들어, 음료캔의 탭), 반사체, 도색되고 적층된 제품, 간판, 수송, 양극처리 품질, 및 장식 마감에 적합할 수 있다. 캔 마개 또는 다른 제품에 광택 마감을 적용하는 것은 거칠기 피크 부피가 유사한 평균 횡방향 거칠기에 대해 감소되기 때문에 코팅 중량을 감소시킬 가능성으로서 유리할 수 있다.

또한, 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판이 향상된 특징을 가질 수 있게 한다. 예를 들어, 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판이 조기 파손 없이 더 높은 변형을 견딜 수 있도록 증가된 고압에 대한 내성을 갖게 할 수 있게 한다. 다른 예에서, 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판의 마찰 계수를 감소시킬 수 있다. 또 다른 예에서, 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판의 윤활제 보유율을 증가시킬 수 있으며, 이는 금속 기판을 위해 후속하여 요구되는 윤활제의 양을 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판이 음의 왜도를 갖게 할 수 있으며(예를 들어, 금속 기판의 표면 내로 연장하는 밸리를 가짐), 이는 금속 기판에서 저장된 윤활제의 부피를 증가시킬 수 있다.

일부 예에서, 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판이 금속 기판 전반에 걸쳐 더욱 일관된 마찰 특징을 갖게 할 수 있다. 일부 경우에서, 연마된 작업 롤을 이용하여 금속 기판을 냉간 압연하는 것은 금속 기판이 개선된 성형성을 갖게 할 수 있게 하며, 이는 금속 기판이 제품 크래킹과 같은 낮은 성형성으로부터 형성되는 문제를 덜 일으킬 수 있게 한다.

도면에 도시되거나 상술된 부품들의 상이한 배열뿐만 아니라 도시되거나 기술되지 않은 부품들 및 단계들이 가능하다. 유사하게, 일부 특징 및 하위조합들이 유용하고, 다른 특징 및 하위조합을 참조하지 않으면서 사용될 수 있다. 본 발명의 구현예는 제한적인 목적이 아닌 예시를 위해 기술되었으며, 대안적인 구현예는 이러한 특허의 독자에게 명백하게 될 것이다. 이에 따라, 본 발명은 상술되거나 도면에 도시된 구현예로 제한되지 않으며, 다양한 구현예 및 개질예는 하기 청구범위로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.

Claims

작업 롤(work roll)을 텍스쳐링(texturing)하는 방법으로서,
마감처리되지 않은 작업 롤 표면을 그라인딩(grinding)하여 그라인딩된 작업 롤 표면을 형성하는 단계;
상기 그라인딩된 작업 롤 표면을 방전 텍스쳐링(electro-discharge texturing)하여 방전 텍스쳐링된 작업 롤 표면을 형성하는 단계; 및
상기 방전 텍스쳐링된 작업 롤 표면을 연마(polishing)하여 금속 기판 상에 광택 마감(gloss finish)을 적용하기 위한 연마된 작업 롤 표면을 형성하는 단계를 포함하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 마감처리되지 않은 작업 롤 표면을 그라인딩하는 단계가 상기 마감처리되지 않은 작업 롤 표면을 그라인딩하여 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.50 ㎛의 Ra 값을 갖는 그라인딩된 작업 롤 표면을 형성하는 것을 포함하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 그라인딩된 작업 롤 표면을 방전 텍스쳐링하는 단계가 상기 그라인딩된 작업 롤 표면을 방전 텍스쳐링하여 약 0.50 ㎛ 내지 약 0.8 ㎛의 Ra 값을 갖는 방전 텍스쳐링된 작업 롤 표면을 형성하는 것을 포함하는 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전 텍스쳐링된 작업 롤 표면이 최소 방향성(minimal directionality)을 지닌 등방성 표면을 갖는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전 텍스쳐링된 작업 롤 표면을 연마하는 단계가 상기 방전 텍스쳐링된 작업 롤 표면을 연마하여 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 연마된 작업 롤 표면을 형성하는 것을 포함하는 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 작업 롤.
제6항에 있어서, 상기 작업 롤이 방전 텍스쳐링되고 연마된 후에, 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 표면을 포함하는, 작업 롤.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 작업 롤이 냉간 밀 작업 롤(cold mill work roll)인, 작업 롤.
제1항에 있어서,
상기 연마된 작업 롤을 냉간 밀(cold mill)에 삽입하는 단계; 및
상기 금속 기판 상에 상기 광택 마감을 적용하기 위해 상기 금속 기판을 연마된 작업 롤과 함께 냉간 압연하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 금속 기판이 알루미늄 또는 알루미늄 합금 시트인 방법.
제9항 또는 제10항에 있어서, 상기 작업 롤을 그라인딩하는 단계는, 상기 그라인딩된 작업 롤이 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.50 ㎛의 Ra 값을 가질 때까지 상기 작업 롤을 그라인딩하는 것을 포함하는 방법.
제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 그라인딩된 작업 롤을 방전 텍스쳐링하는 단계는, 상기 방전 텍스쳐링된 작업 롤이 약 0.50 ㎛ 내지 약 0.8 ㎛의 Ra 값을 가질 때까지 상기 그라인딩된 작업 롤을 방전 텍스쳐링하는 것을 포함하는 방법.
제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방전 텍스쳐링된 작업 롤을 연마하는 단계는, 상기 연마된 작업 롤이 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 가질 때까지 상기 방전 텍스쳐링된 작업 롤을 연마하는 것을 포함하는 방법.
제1항 내지 제5항 또는 제9항 내지 제13항 중 어느 한 항의 방법에 따라 형성된 제품으로서, 상기 제품이 캔가공(canning)용 알루미늄인 제품.
제14항에 있어서, 상기 제품이 캔 몸통(can body), 캔 마개(can end), 또는 캔 탭(can tab)인 제품.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 기판을 상기 연마된 작업 롤 표면과 함께 냉간 압연하는 것을 추가로 포함하며, 상기 연마된 작업 롤이 방전 텍스쳐링되고 연마된 후에, 상기 연마된 작업 롤 표면이 약 0.30 ㎛ 내지 약 0.70 ㎛의 Ra 값을 갖는 방법.
제16항의 방법에 따라 압연된 금속 스트립(metal strip)으로서, 상기 금속 스트립이 알루미늄 또는 알루미늄 합금 시트인 금속 스트립.