KR20180125525A - 열간압연 클래드 복합 재료 제조 방법, 판재 스택, 열간압연 클래드 복합 재료 및 그 용도 - Google Patents

열간압연 클래드 복합 재료 제조 방법, 판재 스택, 열간압연 클래드 복합 재료 및 그 용도 Download PDF

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한즈 페르켈
슈테판 뮈즈로비키
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티센크루프 스틸 유럽 악티엔게젤샤프트
티센크룹 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 열간압연 클래드 복합 재료를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 판재 스택, 상응하는 열간압연 클래드 복합 재료, 및 상응하는 용도에 관한 것이다.

Description

열간압연 클래드 복합 재료 제조 방법, 판재 스택, 열간압연 클래드 복합 재료 및 그 용도
본 발명은 열간압연 클래드 복합 재료(hot-rolled clad composite material)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 판재 스택, 상응하는 열간압연 클래드 복합 재료, 및 상응하는 용도에 관한 것이다.
자동차 산업에서는 연료 소비를 줄이기 위한 새로운 해결책을 모색하고 있다. 이러한 경우에, 경량 구조는 차량 중량을 줄일 수 있도록 하는 본질적인 구성요소이다. 이는, 특히 강도가 증가된 재료의 사용을 통해 달성될 수 있다. 강도가 증가되면, 재료의 굽힘성은 일반적으로 감소한다. 증가된 강도에도 불구하고 경량 구조를 실현하고, 충돌 관련 구성요소에서 필수적인 승객 보호를 보장하기 위해서도, 사용된 재료가 충돌에 의해 도입된 에너지를 변형에 의해서 변환하는 점을 보장할 필요가 있다. 이는 특히 차량 구조물의 충돌 관련 구성요소에서의 고도의 변형성에 기인한다.
산업 분야에서, 단일 재료로 제작된 구성요소, 예를 들어 볼 베어링, 농업용 블레이드, 쟁기날(plowshare) 등이 연마 마모되는 여러 용례가 공지되어 있다. 사용 조건 하에서 그러한 구성요소의 용인 가능한 서비스 수명이 달성될 수 있게 하기 위해서, 가능한 한 높은 경도가 요구된다. 이와 연계하여, 가공성이나 성형성, 또는 취성 파괴를 유발할 수 있는 충격 응력에 대한 저항성이 제한되거나, 상기 성질을, 예를 들어 후속 열처리(템퍼링) 등의 형태로, 개선하고 그리고/또는 최적화하기 위해 증가한 제조 기술적 비용이 요구된다.
언급한 2가지 적용 분야 모두에서, 사용 재료의 선택은 모든 부품 요건들 간의 절충의 결과이다. 이러한 요건들을 만족시키는 해결책 중 하나가 복합 재료의 사용에 의해서 제공되는데, 그 이유는 이와 관련하여 국부적으로 재료 성질들을 상이한 부품 요건들에 매칭할 수 있기 때문이다.
예를 들어, 복합 재료는 압연 클래딩에 의해, 특히 열간압연 클래딩에 의해 제조될 수 있다. 이를 위해, 하나의 제1 판재 및 하나 이상의 제2 판재가 제공되며, 판재들은 적어도 하나의 성질과 관련하여 서로 상이하다. 판재는 서로 상하로 적층되며, 이때 적어도 서로 관련되어 있고 연결될 판재 표면들이 적층되기 전에 세정 처리된다. 판재 스택을 생성하기 위해서 개별 판재들이 적어도 국부적으로 서로 용접된다. 판재 스택은 적어도 열간압연 시작 온도까지 가열된 다음, 후속하여 열간압연되어 핫 스트립(hot strip)을 형성하고, 이 핫 스트립은 이어서 시트로 절단되거나, 권취되어 코일을 형성할 수 있으며, 이에 대해서는 독일 특허공보 DE 10 2005 006 606 B3호를 참조한다. 상기 특허공보의 중요한 양태는, 판재들이 합쳐진 후에 판재들 사이에 함입된 공기 간극을 최소로 줄이거나 실질적으로 방지함으로써, 연결 프로세스 시 접착 결합력이 최적으로 작용할 수 있도록 하기 위해, 서로 관련된 판재 표면들이, 적층되기 전에 절삭(subtractive) 표면 처리된다는 점이다. 절삭 표면 처리로서는, 연결될 판재의 표면들에 편평도를 조정하여 판재의 표면들 사이의 실질적으로 전면적인 접촉을 보장할 수 있게 하기 위한, 특히, 평탄화(planing), 연마 또는 밀링을 언급할 수 있다. 평면 표면을 가지는 판재를 제공하기 위해 전술한 조치들을 수행하는 것은 매우 복잡하고 비용이 많이 든다.
특히 열간압연 클래딩에서는, 고압 및 고온에서 판재들 사이의 확산 프로세스에 의해 개별 판재들 사이의 연결부가 생성된다. 연결될 판재 표면들 상의 표면 부근에서 판재 파트너들(partner)의 성질들의 혼합이 일어나고, 이들은 판재의 성질 및 프로세스 조건(온도 및 체류 시간)에 따라, 표면으로부터 각각의 판재의 영역 내로 확장될 수 있으며; 특히, 연속적인 열처리 단계 중에 인접한 판재 내로 침부하여 상기 판재의 재료 성질에 부정적인 영향을 미칠 수 있는, 침입형 용질 원자(interstitial solute atom), 예를 들어 탄소 또는 질소의 경우에 특히 문제가 된다. 판재의 기능의 관점에서 복합 재료 내에서는, 각각의 개별 판재의 단일 고체 재료에 비해 성질의 더 광범위한 보존이 바람직할 수 있다.
본 발명의 과제는, 종래 기술의 단점을 극복하고, 경제적으로 그리고 비교적 용이하게 구현될 수 있는 열간압연 클래드 복합 재료를 제조하기 위한 방법을 제공하고, 판재 스택, 열간압연 클래드 재료 및 상응하는 용도를 제시하는 것이다.
본 발명의 제1 양태에 따라, 열간압연 클래드 복합 재료를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법은:
하나의 제1 판재 및 하나 이상의 제2 판재를 제공하는 단계로서, 판재들은 적어도 하나의 성질과 관련하여 서로 상이한, 단계,
상기 판재를 서로 상하로 적층하는 단계로서, 적어도 서로 관련되고 연결될 판재 표면들이 적층되기 전에 세정되는, 단계,
판재 스택을 생성하기 위해서 상기 개별 판재를 적어도 국부적으로 용접하는 단계,
상기 판재 스택을 적어도 하나의 열간압연 시작 온도로 가열하는 단계,
핫 스트립을 형성하기 위해서 상기 판재 스택을 열간압연하는 단계,
핫 스트립을 판 또는 시트로 절단하거나, 코일을 형성하기 위해서 핫 스트립을 권취하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따라, 제1 및/또는 제2의 제공된 판재는 적어도 그 표면 중 하나에 자연적인 요철을 포함하고, 상기 자연적인 요철을 포함하는 적어도 하나의 표면을 갖는 판재는 적층되기 전에, 이 표면이 다른 판재의 표면과 접촉되도록 배향되며, 적층 후에 상기 판재는 그 표면을 통해서 연결 평면 내에서 국부적으로 접촉된다.
발명자들은 놀랍게도, 연결될 판재 표면들에 평탄성을 형성하기 위한 절삭 가공의 생략을 통해, 방법을 더 경제적으로 그리고 더 용이하게 구현할 수 있고, 그 결과, 자연적인 표면으로서 구현될 수 있는 판재의 또 다른 표면과 열간압연 클래딩의 진행 중에 서로 연결될, 마찬가지로 자연 요철을 갖는 적어도 하나의 표면을 가진 판재들이 제공될 수 있다는 것을 발견하였다. 자연적인 요철을 갖는 표면은 본 발명에 따라, 각각의 판재의 제조 중에 적어도 하나의 표면 상에서, 예를 들어 조도 및/또는 파형(표면 구조)과 관련하여 조정되는 제조에 기인한 표면을 의미하며, 이러한 표면의 경우에는 종래 기술에서 설명된 바와 같이 예를 들어 레벨러(leveler), 평탄화 장치 또는 절삭 수단(평탄화, 밀링, 연마)에 의해 평면 표면을 생성하기 위한 조치를 수행할 필요가 없다. 대안적으로 또는 부가적으로, 자연적인 요철을 가지는 표면이, 예를 들어 특히 반복 패턴을 갖는 각인(impression)에 의해 목적한 대로 표면 구조를 갖도록 조정될 수도 있다. 판재의 표면들 중 적어도 하나의 표면 상의 자연적인 요철에 의해서, 판재 스택의 생성 시 상기 판재 스택의 적층에 의해 의식적으로 함입된 공기 간극이 용인되고, 이러한 공기 간극은, 판재 유형 및/또는 판재 두께에 따라 국부적으로 5mm 이하의 표면들 사이의 간극을 가질 수 있다. 그러므로, 본 발명에 따라, 판재는 연결 평면(접촉 지점 또는 접촉 영역) 내에서 국부적으로만 접촉되고, 연결 평면의 나머지 영역은 함입된 공기 간극에 의해 형성된다. 판재 스택이 적어도 열간압연 시작 온도로 가열되는 동안, 10㎛ 이하의 매우 얇은 산화물 층이, 우세 온도(prevailing temperature)에서, 국부적으로 함입된 공기 간극 내에 형성된다. 이러한 산화물 층은 열간압연 클래딩의 진행 중에는 변형될 수 없고, 제조하고자 하는 열간압연 클래드 복합 재료의 연신에 의한 압연 시 변형으로 인해 파단되며, 압연 방향으로 산화물 입자의 형태로 국소적으로 그리고 층들 사이의 연결 영역(들) 내에서 압연물의 폭에 걸쳐 함침된다. 형성된 산화물 층, 또는 형성된 입자는 압연 중에 및/또는 그 후에 국부적으로 확산을 억제할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의해서, 연결 영역 내에서 그리고 열간압연 클래드 복합 재료의 나머지 제조 진행 중에, 연결될 판재 표면의 성질들의 실질적으로 전면적인 혼합이 방지될 수 있고, 판재 내로의 확장이 실질적으로 접촉 영역으로 감소될 수 있다.
길이, 폭 및 높이를 규정하는 판재는, 특히 강재로 제조된, 주조 슬라브, 예비 압연된 슬라브, 괴철(bloom), 판 블랭크 또는 스트립 블랭크를 의미할 수 있다. 또한, 알루미늄 합금, 니켈계 합금, 티타늄 합금 또는 마그네슘 합금을 판재로서 사용할 수 있다.
성질은, 적어도 각각의 판재의 인장 강도, 경도, 및/또는 파괴 연성을 의미할 수 있다.
국부적으로 접촉되어 있는(접촉 지점 또는 접촉 영역) 판재의 면적(판재의 길이 x 폭)의 합은 연결 평면의 적어도 30%, 특히 적어도 35%, 바람직하게 적어도 40%, 특히 바람직하게 적어도 45%에 상응한다. 열간압연 클래딩 동안 국부적으로 연결 평면 내에서 30% 미만의 면적을 가지는 접촉 영역은, 열간압연 클래딩의 진행 중에 판재들 사이의 확실한 결합을 구현하거나 열간압연 클래드 복합 재료의 층들 사이의 영구적인 연결을 보장하기에 불충분하며, 이는, 차후의 적용/하중 인가 시, 열간압연 클래드 복합 재료의 층간 박리 및/또는 시기가 당겨진 용인할 수 없는 파손을 초래할 수 있다.
판재들 사이의 서로 관련된 표면들의 전면적인 접촉은 가열 중에 표면 근처에서의 전면적인 혼합을 초래할 수 있기 때문에, 본 발명에 따라 적층 이후에, 연결될 적어도 하나의 표면의 자연적인 요철에 의해 적어도 국부적으로 함입된 공기 간극이 판재들 사이에 존재하며, 그러한 공기 간극의 총 면적은 연결 평면의 적어도 20%, 특히 적어도 25%, 바람직하게 적어도 30%, 특히 바람직하게 적어도 35%를 차지한다. 이 면적은, 국부적으로 함입된 공기 간극과 관련하여, 70% 이하로 제한되는데, 그 이유는, 이 값을 초과하면 열간압연 클래딩 중에 판재들 사이의 연결이 거의 불가능하거나, 열간압연 클래드 복합 재료의 층들 사이의 영구적인 연결이 확실하게 보장될 수 없기 때문이다.
판재는 사용되거나 제공되기 전에 일반적으로 통상적인 환경에서 보관되기 때문에, 판재의 표면 상에 적어도 국부적으로 녹 층(rust layer)이 형성될 수 있고, 이러한 녹 층은 또한 전술한 접촉 영역을 덮을 수 있다. 접촉 영역 내의 압연 스케일(roll scale) 및/또는 녹에 의해서, 열간압연 클래딩 중에 판재들 사이의 만족스러운 연결이 불가능하다. 그에 따라, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에 따라, 적어도 서로 관련된 연결될 제1 및/또는 제2 판재의 표면들이 세정되고, 그에 따라, 산화물 층 및 다른 방해 입자, 예를 들어 여기저기 돌아다니는 오염물 및/또는 점착물이 제거되며, 이때 표면의 자연적인 요철은 실질적으로 보존된다. 이를 위해 적합한 방법은 특히 산세(pickling) 및/또는 샌드 블래스팅(sand blasting)이며, 실질적으로 표면 구조 보존 방식의 세정법은 대부분 바람직하다고 볼 수 있다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에 따라, 판재들이 기밀(氣密) 방식으로 서로 용접된다. 이는, 예를 들어 워킹빔 가열로(walking beam furnace) 내에서 판재 스택을 1100 내지 1300℃일 수 있는 열간압연 시작 온도까지 가열 또는 완전가열(heat through)하는 동안, 판재들 사이에서 가열로 분위기의 교환이나 침투가 일어날 수 없다는 장점을 가지며, 그러한 교환 또는 침투는 열간압연 프로세스에 부정적인 영향을 미칠 수 있고, 예를 들어 큰 스케일 조각을 갖는 심한 스케일 형성이 발생될 수 있다.
생성된 핫 스트립을, 본 발명에 따른 방법의 또 다른 실시예에 따라 압연하여 콜드 스트립을 형성하고, 그 결과 0.2 내지 2.5mm의 열간압연 클래드 복합 재료의 두께가 생성될 수 있다.
제2 양태에 따라, 본 발명은 하나의 제1 판재 및 하나 이상의 제2 판재를 포함하는 판재 스택에 관한 것이고, 그러한 판재들은 적어도 하나의 성질과 관련하여 서로 상이하고, 서로 관련되어 있고 연결될 판재의 표면들 중 적어도 하나는 자연적인 요철을 포함하며, 그로 인해 상기 판재들이 연결 평면 내에서 국부적으로 접촉되고, 결과적으로 판재들 사이에 적어도 국부적으로 함입된 공기 간극이 존재하며, 판재들은 용접을 통해 기밀 방식으로 서로 용접된다.
반복을 피하기 위해서, 본 발명에 따른 방법의 유리한 구성을 참조한다.
제3 양태에 따라, 본 발명은 하나의 제1 층 및 하나 이상의 제2 층을 포함하는 열간압연 클래드 복합 재료에 관한 것으로서, 상기 층들은 적어도 하나의 성질과 관련하여 서로 상이하고, 연결 영역을 통해서 적어도 국부적으로 서로 연결되며, 적어도 국부적으로 연결 영역 내에 산화물 입자가 존재한다.
반복을 피하기 위해서, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예들을 참조한다.
본 발명에 따른 복합 재료의 제1 실시예에 따라, 연결 영역 내 입자는 0.05% 내지 20%, 예를 들어 0.1% 내지 10%, 특히 0.3% 내지 5%의 총 면적비로 존재한다. 이러한 비율로, 열간압연 클래드 복합 재료 내 층들 간의 신뢰성 있고 영구적인 연결이 보장될 수 있다.
본 발명에 따른 복합 재료의 또 다른 실시예에 따라, 열간압연 클래드 복합 재료는 판 또는 시트 형태, 또는 코일 형태의 핫 스트립으로서 존재하고, 그 두께는 26mm 미만, 특히 20mm 미만, 바람직하게 15mm 미만, 특히 바람직하게 10mm 미만이다.
제4 양태에 따라 본 발명은, 마모 영향을 받는 분야, 기계 엔지니어링 및 플랜트 엔지니어링 분야, 건축 분야, 차량 제조, 철로 건설, 선박 건조, 또는 항공우주 산업 분야에서 부품 또는 구성요소로서의, 본 발명에 따른 열간압연 클래드 복합 재료의 용도와 관련된다.
이하에서, 본 발명은 실시예를 도시한 도면을 참조하여 더 구체적으로 설명된다. 동일한 부재들은 동일한 도면부호를 갖는다.
도 1은 열간압연 클래드 복합 재료를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 일 실시예의 흐름도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 판재 스택의 실시예를 개략적 사시도이다.
도 2b는 도 2a에 표시된 영역의 부분 단면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 열간압연 클래드 복합 재료의 일 실시예의 개략적인 종단면도이다.
도 3b는 도 3a에 표시된 영역의 부분 단면도이다.
도 1은 열간압연 클래드 복합 재료를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법의 실시예의 흐름도를 도시한다. 주조 슬라브, 예비 압연된 슬라브, 블룸(bloom), 판 블랭크 또는 스트립 블랭크 형태로 정방형으로 형성된, 바람직하게 강재로 제조된 적어도 2개의 판재가 제공되고, 이 판재들은 적어도 하나의 성질(인장 강도, 경도 및/또는 파단 시의 연신)과 관련하여 서로 상이하다[단계 A]. 제1 및/또는 제2의 제공된 판재는 적어도 자신들의 표면들 중 하나에 자연적인 요철을 가지며, 상기 표면은 열간압연 클래딩 중에 마찬가지로 자연적인 표면으로서 구현될 수 있는 판재의 또 다른 표면과 연결되도록 의도된 표면이다. 자연적인 요철을 갖는 표면은 제조 상의 이유로 표면 구조(조도 및/또는 파형)를 갖도록 조정될 수 있고, 평면형 표면을 갖지 않는다. 대안적으로 또는 부가적으로, 자연적인 요철을 가지는 표면이 목적한 대로 표면 구조를 갖도록 조정될 수도 있다.
예를 들어 판재의 보관 동안 표면 상에 형성된 녹층 및 경우에 따라 표면 상에 존재하는 다른 방해 입자를 제거하기 위해서, 적어도 제1 및/또는 제2 판재의 연결될 표면들이 세정된다. 이러한 경우에 세정은, 표면의 자연적인 요철이 실질적으로 보존되도록 실시된다[단계 B].
세정 후에, 제1 및 적어도 제2 판재가 서로 상하로 적층되고, 자연적인 요철을 포함하는 적어도 하나의 표면을 가진 제1 및/또는 제2 판재는, 적층되기 전에, 이들 표면이 다른 판재의 표면과 접촉되도록 배향되며, 적층된 후에 판재들은 그들의 표면을 통해 하나의 연결 평면 내에서 국부적으로 접촉되어 있다[단계 C].
적층 후에, 개별 판재들은 적어도 국부적으로 서로 용접되어 판재 스택을 생성한다. 바람직하게, 판재 스택의 후속 가열 시 판재들 사이의 가열로 대기의 교체 또는 침투를 방지하기 위해서, 판재들은 기밀 방식으로 서로 용접된다[단계 D].
판재 스택은, 적어도 열간압연 시작 온도로, 예를 들어 워킹빔 가열로 내에서 예를 들어 1100 내지 1300℃의 온도에서 가열되거나 완전가열된다[단계 E]. 판재가 연결 평면(접촉 지점 또는 접촉 영역) 내에서 국부적으로만 접촉되고, 연결 평면의 나머지 영역은 함입된 공기 간극으로 구성되기 때문에, 우세 온도에서 얇은 산화물 층이 함입된 공기 간극을 통해 또는 그 내부에 형성된다.
적어도 열간압연 시작 온도에 일단 도달한 후, 판재 스택은 정해진 패스 스케쥴(pass schedule)에 따라 열간압연 클래드 복합 재료를 형성하는 핫 스트립으로 압연된다[단계 F]. 가열로 인해서 발생한 산화물 층은 열간압연 클래딩 중에는 변형될 수 없고, 제조하고자 하는 열간압연 클래드 복합 재료의 연신에 의해서 압연에 의한 변형으로 인해 파단되며, 압연 방향으로 국소적으로 산화물 입자의 형태로 그리고 층들 사이의 연결 영역(들) 내 압연 스톡(rolled stock)의 폭에 걸쳐 함침된다. 형성된 산화물 층 또는 입자는 압연 중에 및/또는 압연 후에 확산을 국부적으로 억제할 수 있고, 그럼으로써 층들 사이의 연결 영역(들) 내 성질의 전면적인 혼합이 방지될 수 있다.
압연 완료 후에, 핫 스트립이 소정 길이로 절단되어 판 또는 시트를 형성하거나[단계 G], 권취되어 코일을 형성하고[단계 G'], 프로세싱 산업에서 이용될 수 있다. 필요한 경우에, 핫 스트립을 압연하여 콜드 스트립을 형성할 수 있다.
도 2a는 본 발명에 따른 판재 스택(1)의 실시예를 개략적 사시도로 도시하고, 여기서 판재 스택(1)은 예를 들어 전술한 방법 단계[A] 내지 [D]에 의해서 제조된 것이다. 판재 스택(1)은 3개의 판재(2, 3, 4)로 구성된다. 판재(3)는 예를 들어, 예를 들어 C 함량이 0.15 중량% 미만인 연성 강재로 제조된, 220mm 두께의 슬라브이고, 판재 스택(1)의 코어로서 작용한다. 코어(3)는, 예를 들어 각각 30mm의 두께 및 각각 예를 들어 0.2 중량% 초과의 C 함량을 가진 열처리 가능 강재로 제조된 2개의 판재(2, 4)에 의해 덮임으로써, 전체 두께는 280mm가 된다. 판재들(2, 3, 4)은 용접부(5)를 통해서 기밀 방식으로 서로 용접되고, 용접부(5)는 또한 복수의 용접 이음매를 포함할 수 있다. 도 2b의 부분도는, 서로 관련되어 연결될 판재(2, 3)의 표면들(02, 03) 중 적어도 하나, 바람직하게는 둘 모두가 자연적인 요철을 포함하며, 그로 인해 판재들(2, 3)이 연결 평면(V) 내에서 국부적으로 접촉되고(K), 그 결과 적어도 국부적으로 함입된 공기 간극(L)이 판재들(2, 3) 사이에 존재한다. 국부적으로 접촉되는(K) 판재들(2, 3)의 면적의 합은 연결 평면(V) 내에서 적어도 30%, 특히 적어도 35%, 바람직하게 적어도 40%, 특히 바람직하게 적어도 45%에 상응하고, 판재들(2, 3) 사이에 국부적으로 존재하는 함입된 공기 간극(L)의 총 면적은 연결 평면(V) 내에서 적어도 20%, 특히 적어도 25%, 바람직하게 적어도 30%, 특히 바람직하게 적어도 35%를 차지한다. 판재들(2, 3)의 표면들(02, 03) 중 적어도 하나 상의 자연적인 요철에 의해서, 함입된 공기 간극들(L)이 국부적으로 표면들(02, 03) 사이에 5mm 이하의 간극 크기(S)를 포함할 수 있다. 서로 관련되어 연결될 판재들(3, 4)의 표면은 마찬가지로 각각 자연적인 요철을 포함하고, 실질적으로 표면(02, 03)의 구성에 상응한다(여기에서 도시되지 않음).
판재(2, 3, 4)는 물론 다른 두께를 가질 수 있고, 특히 다른 두께 비율도 가질 수 있다. 예를 들어, 비대칭적 구조도 고려될 수 있다. 적용예에 따라, 판재 스택이 개별적으로 구성될 수 있다. 예를 들어, C 함량이 0.2 중량% 초과인 열처리 가능 강재가 코어로서 이용될 수 있고, C 함량이 각각 0.15 중량% 미만인 2개의 강재가 판재 스택을 구성하기 위한 외부 층으로서 이용될 수 있다.
도 3a는 본 발명에 따른 열간압연 클래드 복합 재료(1')의 실시예를 개략적 종단면으로 도시한다. 도 2a에 도시된, 개별 판재(2, 3, 4)를 포함한 판재 스택(1)은 가열되었고(방법 단계[E]에 관한 설명 참조), 두께(d)가 26mm 미만, 특히 바람직하게 10mm 미만인 핫 스트립을 형성하도록 압연되었다(방법 단계[F]에 관한 설명 참조). 또한, 압연된 클래드 복합 재료(1')는 실질적으로 3개의 층(2', 3', 4')을 포함한다. 가열로 인해, 함입된 공기 간극(L) 내에 생성된 스케일 층은 열간압연 클래딩 중에는 변형될 수 없고, 제조될 열간압연 클래드 복합 재료의 두께 감소 및 그와 연관된 연신을 수반한 압연에 의한 압력 작용의 결과로서 파단되며, 도 3b에 확대도로서 도시된 바와 같이, 층들(2', 3') 사이 및 층들(3', 4') 사이의 연결 영역(V') 내에서 국소적으로 압연 방향으로 그리고 국소적으로 압연 스톡의 폭에 걸쳐 산화물 입자(P)의 형태로 함침된다. 연결 영역(V') 또는 연결 영역들 내의 입자(P)는 0.05% 내지 20%, 특히 0.3% 내지 5%의 면적비로 존재한다. 산화물 입자(P)는 열간압연 클래딩 중에 연결 영역(V')의 형성에 부정적인 영향을 미치지 않는다.
본 발명에 따른 열간압연 클래드 복합 재료(1')는, 경량 구조를 추구하는 분야, 예를 들어 차량 제조, 철로 건설, 선박 건조, 또는 항공우주 산업 분야에서 두루 사용될 수 있다. 마모 영향을 받는 분야, 건축 분야, 플랜트 및 기계 엔지니어링에서도 사용될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예 또는 전반적인 설명에 언급된 구성들로 제한되지 않으며, 오히려 판 형태 또는 약간 변형된, 예를 들어 딥드로잉 가공된 반제품에 더하여, 본 발명에 따른 열간압연 클래드 복합 재료로부터 예를 들어 원형 횡단면을 가진 폐쇄형 프로파일도 제조될 수 있음으로써, 예를 들어 액체 콘크리트 수송 등을 위한 파이프라인과 같은, 마모 작용을 하는 매체 안내 수단을 갖는 분야를 위해서도 적절히 제공될 수 있다.
1 판재 스택
1' 열간압연 클래드 복합 재료, 핫 스트립
2, 3, 4 판재
2', 3', 4' 층
5 용접부
A, B, C, D, E, F, G, G' 방법 단계
d 두께
K 접촉, 접촉 영역
L 함입된 공기 간극
O2, O3 자연적인 요철을 갖는 표면
P 산화물 입자
S 간극 크기
V 연결 평면
V' 연결 영역

Claims (13)

  1. 열간압연 클래드 복합 재료를 제조하기 위한 방법으로서,
    하나의 제1 판재 및 하나 이상의 제2 판재를 제공하는 단계로서, 판재들은 적어도 하나의 성질과 관련하여 서로 상이한, 단계,
    - 상기 판재를 서로 상하로 적층하는 단계로서, 적어도 서로 관련되어 있고 연결될 판재 표면들이 적층되기 전에 세정되는, 단계,
    - 판재 스택을 생성하기 위해서 상기 개별 판재를 적어도 국부적으로 용접하는 단계,
    - 상기 판재 스택을 적어도 하나의 열간압연 시작 온도로 가열하는 단계,
    - 핫 스트립을 형성하기 위해서 상기 판재 스택을 열간압연하는 단계,
    - 상기 핫 스트립을 판 또는 시트로 절단하거나, 코일을 형성하기 위해서 핫 스트립을 권취하는 단계를 포함하는, 방법에 있어서,
    상기 제1 및/또는 제2의 제공된 판재는 적어도 그 표면 중 하나에 자연적인 요철을 포함하고, 상기 자연적인 요철을 포함하는 적어도 하나의 표면을 갖는 판재는, 적층되기 전에, 이 표면이 다른 판재의 표면과 접촉되도록 배향되며, 적층 후에 상기 판재는 그 표면을 통해서 연결 평면 내에서 국부적으로 접촉되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    국부적으로 접촉되어 있는 판재들의 면적의 합은 상기 연결 평면의 적어도 30%, 특히 적어도 35%, 바람직하게 적어도 40%, 특히 바람직하게 적어도 45%에 상응하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    적층 후에, 적어도 하나의 연결될 표면의 자연적인 요철에 의해, 상기 판재들 사이에 적어도 국부적으로 공기 간극이 형성되고, 이 공기 간극의 총 면적은 연결 평면의 적어도 20%, 특히 적어도 25%, 바람직하게 적어도 30%, 특히 바람직하게 적어도 35%를 차지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면의 자연적인 요철이 실질적으로 보존되도록, 적어도, 제1 및/또는 제2 판재의 연결될 표면이 세정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 판재들이 기밀 방식으로 서로 용접되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 판재 및 적어도 제2 판재로서 각각 하나의 강재 또는 각각 하나의 알루미늄 합금이 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합 재료를 압연하여 콜드 스트립을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 하나의 제1 판재 및 하나 이상의 제2 판재(2, 3, 4)를 포함하는 판재 스택(1)으로서, 상기 판재들(2, 3, 4)은 적어도 하나의 성질과 관련하여 서로 상이하고, 서로 관련되어 있고 연결될 판재(2, 3, 4)의 표면들(02, 03) 중 적어도 하나는 자연적인 요철을 포함하며, 그로 인해 상기 판재들(2, 3, 4)이 연결 평면(V) 내에서 국부적으로 접촉되고(K), 결과적으로 상기 판재들(2, 3, 4) 사이에 적어도 국부적으로 함입된 공기 간극(L)이 존재하며, 상기 판재들(2, 3, 4)은 용접부(5)를 통해서 기밀 방식으로 서로 용접되는, 판재 스택.
  9. 제8항에 있어서,
    국부적으로 접촉되어 있는(K) 판재들(2, 3, 4)의 면적의 합은 상기 연결 평면(V) 내에서 적어도 30%, 특히 적어도 35%, 바람직하게 적어도 40%, 특히 바람직하게 적어도 45%에 상응하고, 상기 판재들(2, 3, 4) 사이에 국부적으로 함입된 공기 간극(L)이 존재하며, 상기 함입된 공기 간극(L)의 총 면적은 상기 연결 평면(V) 내에서 적어도 20%, 특히 적어도 25%, 바람직하게 적어도 30%, 특히 바람직하게 적어도 35%를 차지하는 것을 특징으로 하는, 판재 스택.
  10. 하나의 제1 층(3') 및 하나 이상의 제2 층(2', 4')을 포함하는 열간압연 클래드 복합 재료(1')로서, 상기 층들(2', 3', 4')은 적어도 하나의 성질과 관련하여 서로 상이하고, 연결 영역(V')을 통해서 적어도 국부적으로 서로 연결되며, 특히 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따라 제조되거나, 특히 제8항 또는 제9항에 따른 판재 스택(1)의 열간압연에 의해서 제조되는 열간압연 클래드 복합 재료에 있어서,
    상기 연결 영역(V') 내에 적어도 국부적으로 산화물 입자(P)가 존재하는 것을 특징으로 하는, 열간압연 클래드 복합 재료.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 입자(P)는 상기 연결 영역(V') 내에 0.05% 내지 20%의 비율로 존재하는 것을 특징으로 하는, 열간압연 클래드 복합 재료.
  12. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 열간압연 클래드 복합 재료(1')가 판 또는 시트 형태, 또는 코일 형태의 핫 스트립으로서 존재하고, 두께(d)가 26mm 미만인 것을 특징으로 하는, 열간압연 클래드 복합 재료.
  13. 마모 영향을 받는 분야, 건축 분야, 플랜트 및 기계 엔지니어링, 차량 제조, 철로 건설, 선박 건조 또는 항공우주 산업 분야의 부품 또는 구성요소로서의, 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 열간압연 클래드 복합 재료(1')의 용도.
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