KR20190060699A - 고강도 금속 박판제조 열간압연공정 및 이에 의해 제조되는 판재 - Google Patents

고강도 금속 박판제조 열간압연공정 및 이에 의해 제조되는 판재 Download PDF

Info

Publication number
KR20190060699A
KR20190060699A KR1020180145716A KR20180145716A KR20190060699A KR 20190060699 A KR20190060699 A KR 20190060699A KR 1020180145716 A KR1020180145716 A KR 1020180145716A KR 20180145716 A KR20180145716 A KR 20180145716A KR 20190060699 A KR20190060699 A KR 20190060699A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
hot rolling
metal plate
metal plates
plates
Prior art date
Application number
KR1020180145716A
Other languages
English (en)
Inventor
홍재근
이상원
박찬희
염종택
원종우
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Publication of KR20190060699A publication Critical patent/KR20190060699A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B1/00—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations
    • B21B1/38—Metal-rolling methods or mills for making semi-finished products of solid or profiled cross-section; Sequence of operations in milling trains; Layout of rolling-mill plant, e.g. grouping of stands; Succession of passes or of sectional pass alternations for rolling sheets of limited length, e.g. folded sheets, superimposed sheets, pack rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/02—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to soldering or welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/18—Sheet panels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metal Rolling (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)

Abstract

본 발명은 고강도 금속 박판제조 열간압연공정 및 이에 의해 제조되는 판재에 관한 것이고, 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부분을 접합하는 단계; 및 상기 적층 및 접합된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함한다.

Description

고강도 금속 박판제조 열간압연공정 및 이에 의해 제조되는 판재{HOT ROLLING PROCESS OF HIGH STRENGTH METAL SHEET MATERIAL AND SHEET PRODUCED USING THE SAME}
본 발명은 고강도 금속 소재의 열간압연공정 및 이에 의해 제조되는 판재에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 3mm 이하 두께의 박판재(sheet)에 관한 것이다.
티타늄 합금 또는 붕소 첨가 오스테나이트계 스테인리스 강은 변형 저항의 온도 의존성이 크고, 가공 중의 온도 저하에 의해 가공 하중이 커지기 때문에 가공이 어렵고, 열간 가공성이 부족하다. 이러한 소재는 일반적으로 난가공재로 불리고 있다.
이들 난가공재의 박판 압연 기술로 종래에 팩압연(pack rolling) 방법이 실시되어 있다. 열간압연공정이란 한 개 또는 복수의 피압연재료인 코어재를 준비하고, 상기 코어재의 둘레부에 스페이서재를 덮는다. 상기 코어재 및 스페이서재의 상하를 커버재에 의해 덮고 압연하면, 코어재 표면은 외부 대기나 롤 등의 재료보다 차가운 매체에 직접 접하지 않는 것으로 온도의 저하를 방지할 수 있고 고강도 박판재 제조가 가능해진다.
예를 들어, 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0070106호에는 티탄 내포 구조체 및 티탄재가 기재되어 있으며, 구체적으로는 순(純)티탄재로 형성된 곤포재와, 상기 곤포재의 내부에 충전된 충전재를 구비하는 티탄재이며, 상기 곤포재의 내압이, 절대압으로 10Pa 이하이고, 상기 충전재가, 스폰지 티탄, 티탄 브리켓 및 티탄 스크랩으로부터 선택되는 일종 이상으로 구성되며, 또한 상기 순티탄재와 동종의 화학 조성을 가지는, 티탄 내포 구조체가 개시되어 있다. 그러나, 상기 방법은 여전히 추가적으로 곤포재(별도의 용기)를 형성해야 하는 불편함이 있는 문제점이 있다.
이러한, 팩압연 방법은 노동 집약적이고, 제품 제조 시 표면주름, 코어재 사이의 벌어짐 등 공정 실패율이 높은 단점이 있어 이를 극복하기 위해 스페이서재, 커버재를 사용하지 않고, 적층된 판재를 최소 전방에서 고정접합함으로써, 제조 과정에서 실패율 및 치수 안전성을 개선할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0070106호
본 발명은 기존의 열간압연 공정으로는 제조가 어려운 두께 3mm 이하의 판재를 제조할 수 있고, 복수의 판재의 이격 및 분리 없이 압연을 수행할 수 있고, 치수 안전성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 팩압연 공정을 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 간단한 방법으로 대량생산할 수 있고, 치수 안정성 및 높은 기계적 물성을 확보할 수 있는 열간압연공정을 통해 제조된 판재를 제공함을 목적으로 한다.
본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부분을 접합하는 단계; 및 상기 적층 및 접합된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 스폿 용접(spot welding)하고, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및 상기 스폿 용접된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 제살 용접하고, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및 상기 스폿 용접된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 관통하는 복수의 관통공을 형성하는 단계; 상기 관통공에 삽입되는 금속 봉재를 삽입하는 단계; 상기 금속 판재와 금속 봉재가 접촉하는 부분을 제살 용접하고, 상기 적층된 금속과 금속 봉재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및 상기 금속 판재 및 금속 봉재를 열간압연하는 단계를 포함하고, 상기 금속 봉재의 강도는 상기 금속 판재와 기계적 강도가 동일하거나 또는 더 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 관통하는 복수의 관통공을 형성하는 단계; 상기 관통공에 고정 수단을 삽입하는 단계; 및 상기 금속 판재 및 고정 수단을 열간압연하는 단계를 포함하고, 상기 고정 수단의 강도는 상기 금속 판재와 기계적 강도가 동일하거나 더 높은 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 금속판재 일면의 적어도 일부의 산화층을 제거하고, 상기 복수의 금속 판재를 적층하여 확산 접합하여, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및 상기 확산 접합을 수행한 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예를 따르는 판재는 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부분을 접합하는 단계; 및 상기 적층 및 접합된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계에 의해 제조될 수 있다.
본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 적층된 판재의 적어도 일부분을 고정접합함으로써, 열간압연을 수행하는 중에 적층된 판재가 서로 분리되거나 이격되는 현상을 최소화할 수 있고, 공정의 정밀성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 3mm 이하의 박판재를 냉간가공 및 후열처리 없이 제조할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 적층된 판재를 감싸거나 고정하는 상부, 하부 및 측면 커버와 같은 부품을 필요로 하지 않아, 제조 방법이 간단하여 공정 비용을 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정의 공정도이다.
도 2는 복수의 판재의 적어도 일부분에 스폿 용접을 수행한 것을 도시한 것이다.
도 3은 복수의 판재의 적어도 일부분에 제살 용접을 수행한 것을 도시한 것이다.
도 4는 복수의 판재의 적어도 일부분에 관통공을 형성하고, 상기 관통공에 삽입하기 위한 금속 봉재를 도시한 것이다.
도 5는 복수의 판재의 적어도 일부분에 관통공을 형성하고, 상기 관통공에 삽입하기 위한 고정수단을 도시한 것이다.
도 6은 적층된 판재와 고정수단이 결합된 모습을 측면에서 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정의 공정도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 형태들을 다음과 같이 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시 형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 실시 형태는 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면 상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다. 덧붙여, 명세서 전체에서 어떤 구성요소를 "포함"한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
열간압연공정
도 1은 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정의 공정도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부분을 접합하는 단계; 및 상기 적층 및 접합된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함한다.
복수의 금속 판재를 준비하는 단계를 설명한다.
상기 금속 판재의 형상은 특별히 제한되지 않지만, 판재의 일반적인 사용처를 고려하여 사각형의 판재인 것이 바람직하다. 또한, 상기 금속 판재의 소재는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 가공이 어려운 난가공재일 수 있고, 예를 들어 타이타늄 합금, 순수 티타늄 합금 또는 고강도 합금강 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
압하율 20 내지 90% 범위에서 3mm 이하의 박판재를 제조하기 위해서는 상기 금속 판재의 두께는 30mm 이하일 수 있다.
상기 금속 판재는 후속의 판재를 접합하는 단계를 수행하기에 앞서 열처리가 수행될 수 있다. 상기 열처리는 준비된 판재의 성질을 균질화할 수 있고, 열간압연을 수행하기에 바람직하도록 표면 강도, 연성 등의 물성을 조절할 수 있다.
예를 들어 타이타늄합금의 경우 베타변태온도 이상으로 가열 후 급냉하여 마르텐사이트 조직으로 이루어진 판재를 준비하고, 이후 열간압연공정을 통하여 결정립 미세화 및 강도를 향상시킬 수 있다.
상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부분을 접합하는 단계를 설명한다.
상기 단계는 앞서 준비한 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부분을 접합하여, 후속 단계에서 압연을 수행할 때 복수의 금속 판재가 서로 이격되거나 분리되는 현상을 방지 또는 최소화할 수 있다.
상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부분을 접합하는 단계에서, 상기 접합은 금속적 접합 또는 기계적 접합일 수 있다.
상기 접합이 금속적 접합인 경우, 용접 또는 확산 접합과 같은 방법으로 상기 판재의 적어도 일부분을 금속적으로 접합하는 방법이 수행될 수 있다. 상기 용접 접합은 스폿 용접 또는 제살 용접 또는 용접봉 사용 용접 중 적어도 하나의 방법으로 수행될 수 있고, 적층되어 있는 복수의 판재의 적어도 일부분을 용융시키고 판재의 용융된 부분이 상접한 상태에서 냉각과정을 거치며 접합한다.
상기 접합이 기계적 접합인 경우, 상기 판재의 적어도 일부분에 관통공을 형성하고, 상기 관통공에 판재를 고정하는 수단 또는 금속 봉재를 삽입하여 고정할 수 있다.
상기 열간압연이 수행되는 온도는 700 내지 1000℃일 수 있다.
상기 열간압연이 수행되는 온도가 700℃ 미만이면, 압연 및 변형 저항이 크게 상승하고, 압연기에 하중 과부하가 걸릴 수 있다. 상기 열간압연이 수행되는 온도가 1000℃를 초과하면 판재의 상의 변화 등으로 물성저하가 발생할 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율(reduction rate)은 20 내지 90%일 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 20% 미만인 경우에는 압하율이 크지 않아, 압연의 과정 중 발생하는 결정립미세화, 동적 재결정 등이 충분하지 않아 기계적 물성의 향상이 크지 않을 수 있고, 상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 90%를 초과하는 경우에는 적층된 판재의 크랙이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 상기 열간압연하는 단계를 수행한 후 산세하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이를 통해 열간압연공정을 수행한 금속 판재의 산화막을 제거하거나 표면처리를 수행할 수 있다. 상기 산세하는 단계는 일반적으로 산세에 사용되는 산세 용액에 의해 수행될 수 있고, 예를 들어 염산, 질산, 불산 및 황산 중 적어도 하나를 포함하는 수용액으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 스폿 용접(spot welding)하고, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및 상기 스폿 용접된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 금속 판재를 준비하는 단계는 앞서 설명한 복수의 금속 판재를 준비하는 단계와 동일할 수 있으며, 중복기재를 피하기 위해 생략한다.
상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 스폿 용접(spot welding)하고, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계를 설명한다.
도 2는 복수의 판재의 적어도 일부분에 스폿 용접을 수행한 것을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 스폿 용접(spot welding)하고, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계에서, 상기 금속 판재의 적어도 일부를 스폿 용접함으로써, 상기 금속 판재의 일부분이 다른 금속 판재의 일부분과 금속적으로 결합될 수 있고, 이를 통해 후속 단계의 열간압연하는 단계에서 박리 및 분리를 최소화할 수 있다.
스폿(spot)용접은 전기저항에 의한 발열을 이용하여 접촉부분의 용융을 일으키고, 이에 압력을 병용하여 접합시킴으로써, 리벳이음과 같이 판에 구멍을 뚫지 않고 판의 점접합을 행하는 용접이다. 스폿용접은 통상 용접건이 장착된 로봇을 이용하여 실시되며, 용접건은 로봇 암에 결합되는 프레임을 매개로 설치되고 용접이 행해지는 용접팁을 포함한다.
상기 열간압연이 수행되는 온도는 700 내지 1000℃일 수 있다.
상기 열간압연이 수행되는 온도가 700℃ 미만이면, 압연 및 변형 저항이 크게 상승하고, 압연기에 하중 과부하가 걸릴 수 있다. 상기 열간압연이 수행되는 온도가 1000℃를 초과하면 판재의 상의 변화 등으로 물성저하가 발생할 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율(reduction rate)은 20 내지 90%일 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 20% 미만인 경우에는 압하율이 크지 않아, 압연의 과정 중 발생하는 결정립미세화, 동적 재결정 등이 충분하지 않아 기계적 물성의 향상이 크지 않을 수 있고, 상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 90%를 초과하는 경우에는 적층된 판재의 크랙이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 상기 열간압연하는 단계를 수행한 후 산세하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이를 통해 열간압연공정을 수행한 금속 판재의 산화막을 제거하거나 표면처리를 수행할 수 있다. 상기 산세하는 단계는 일반적으로 산세에 사용되는 산세 용액에 의해 수행될 수 있고, 예를 들어 염산, 질산, 불산 및 황산 중 적어도 하나를 포함하는 수용액으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 적층하는 단계; 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 제살 용접하고, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및 상기 스폿 용접된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함한다.
도 3은 복수의 판재의 적어도 일부분에 제살 용접을 수행한 것을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 제살 용접하고, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계에서, 상기 금속 판재의 적어도 일부를 제살 용접함으로써, 상기 금속 판재의 일부분이 다른 금속 판재의 일부분과 금속적으로 결합될 수 있고, 이를 통해 후속 단계의 열간압연하는 단계에서 박리 및 분리를 최소화할 수 있다.
상기 제살 용접은 바람직하게, 상기 금속 판재가 적층된 측면부에서 수행될 수 있다. 상기 제살 용접은 아르곤 제살 용접 방법 등에 의해 수행될 수 있으나, 이에 특별히 제한되는 것은 아니다.
상기 열간압연이 수행되는 온도는 700 내지 1000℃일 수 있다.
상기 열간압연이 수행되는 온도가 700℃ 미만이면, 압연 및 변형 저항이 크게 상승하고, 압연기에 하중 과부하가 걸릴 수 있다. 상기 열간압연이 수행되는 온도가 1000℃를 초과하면 판재의 상의 변화 등으로 물성저하가 발생할 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율(reduction rate)은 20 내지 90%일 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 20% 미만인 경우에는 압하율이 크지 않아, 압연의 과정 중 발생하는 결정립미세화, 동적 재결정 등이 충분하지 않아 기계적 물성의 향상이 크지 않을 수 있고, 상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 90%를 초과하는 경우에는 적층된 판재의 크랙이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 상기 열간압연하는 단계를 수행한 후 산세하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이를 통해 열간압연공정을 수행한 금속 판재의 산화막을 제거하거나 표면처리를 수행할 수 있다. 상기 산세하는 단계는 일반적으로 산세에 사용되는 산세 용액에 의해 수행될 수 있고, 예를 들어 염산, 질산, 불산 및 황산 중 적어도 하나를 포함하는 수용액으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 방법은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 관통하는 복수의 관통공을 형성하는 단계; 상기 관통공에 삽입되는 금속 봉재를 삽입하는 단계; 상기 금속 판재와 금속 봉재가 접촉하는 부분을 제살 용접하고, 상기 적층된 금속과 금속 봉재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및 상기 금속 판재 및 금속 봉재를 열간압연하는 단계를 포함하고, 상기 금속 봉재의 강도는 상기 금속 판재와 기계적 강도가 동일하거나 또는 더 높은 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 금속 판재를 준비하는 단계는 앞서 설명한 복수의 금속 판재를 준비하는 단계와 동일할 수 있으며, 중복기재를 피하기 위해 생략한다.
도 4는 복수의 판재의 적어도 일부분에 관통공을 형성하고, 상기 관통공에 삽입하기 위한 금속 봉재를 도시한 것이다.
도 4를 참조하면, 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 관통하는 복수의 관통공을 형성하는 단계, 상기 관통공에 삽입되는 금속 봉재를 삽입하는 단계, 및 상기 금속 판재와 금속 봉재가 접촉하는 부분을 제살 용접하고, 상기 적층된 금속과 금속 봉재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계를 통해 상기 금속 판재의 적어도 일부가 금속 봉재의 일부와 금속적으로 결합될 수 있고, 이를 통해 후속 단계의 열간압연하는 단계에서 박리 및 분리를 최소화할 수 있다.
상기 관통공은 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 관통하도록 형성될 수 있고, 상기 관통공에 금속 봉재는 끼움 삽입될 수 있다.
상기 관통공의 직경은 적층된 판재 두께의 10% 내지 50%를 갖는 원통형일 수 있다. 또한, 관통공의 갯수는 판재 폭방향으로 3개 내지 15개일 수 있다.
상기 관통공의 직경이 판재 두께의 10% 이하인 경우 상기 관통공에 삽입되는 금속 봉재와 금속 판재의 체결력이 떨어질 수 있고, 상기 관통공의 직경이 판재 두께의 50%를 초과하는 경우에는 관통공에 의해 손실되는 판재의 부피가 커져 판재의 균일성이 저하될 수 있다. 상기 관통공의 갯수가 판재 폭방향으로 3개 미만인 경우에는 상기 관통공에 삽입되는 금속 봉재와 금속 판재의 체결력이 떨어질 수 있고, 상기 관통공의 갯수가 판재 폭방향으로 15개 초과인 경우 관통공에 의해 손실되는 판재의 부피가 커져 판재의 균일성이 저하될 수 있다.
상기 금속 봉재의 재질은 상기 금속 판재보다 높은 강도를 갖는 물질이면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 상기 금속 봉재의 재질은 순수 타이타늄, 타이타늄 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 금속 봉재의 강도가 금속판재보다 낮으면 압연시 판재의 분리가 발생할 수 있다.
상기 열간압연이 수행되는 온도는 700 내지 1000℃일 수 있다.
상기 열간압연이 수행되는 온도가 700℃ 미만이면, 압연 및 변형 저항이 크게 상승하고, 압연기에 하중 과부하가 걸릴 수 있다. 상기 열간압연이 수행되는 온도가 1000℃를 초과하면 판재의 상의 변화 등으로 물성저하가 발생할 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율(reduction rate)은 20 내지 90%일 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 20% 미만인 경우에는 압하율이 크지 않아, 압연의 과정 중 발생하는 결정립미세화, 동적 재결정 등이 충분하지 않아 기계적 물성의 향상이 크지 않을 수 있고, 상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 90%를 초과하는 경우에는 적층된 판재의 크랙이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 상기 열간압연하는 단계를 수행한 후 산세하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이를 통해 열간압연공정을 수행한 금속 판재의 산화막을 제거하거나 표면처리를 수행할 수 있다. 상기 산세하는 단계는 일반적으로 산세에 사용되는 산세 용액에 의해 수행될 수 있고, 예를 들어 염산, 질산, 불산 및 황산 중 적어도 하나를 포함하는 수용액으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 방법은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 관통하는 복수의 관통공을 형성하는 단계; 상기 관통공에 고정 수단을 삽입하는 단계; 및 상기 금속 판재 및 고정 수단을 열간압연하는 단계를 포함하고, 상기 고정 수단의 강도는 상기 금속 판재와 기계적 강도가 동일하거나 또는 더 높은 것을 특징으로 한다.
상기 복수의 금속 판재를 준비하는 단계는 앞서 설명한 복수의 금속 판재를 준비하는 단계와 동일할 수 있으며, 중복기재를 피하기 위해 생략한다.
도 5는 복수의 판재의 적어도 일부분에 관통공을 형성하고, 상기 관통공에 삽입하기 위한 고정수단을 도시한 것이다.
도 6은 적층된 판재와 고정수단이 결합된 모습을 측면에서 도시한 것이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 관통하는 복수의 관통공을 형성하는 단계 및 상기 관통공에 고정 수단을 삽입하는 단계에서 상기 고정 수단에 의해 후속 단계의 열간압연하는 단계에서 금속 판재의 박리 및 분리를 최소화할 수 있다. 상기 고정 수단은 상호 간에 기계적으로 체결할 수 있는 이종의 부품으로 구성될 수 있고, 예를 들어 볼트와 너트와 같은 구성을 포함할 수 있다.
상기 고정수단의 재질은 상기 금속 판재보다 높은 강도를 갖는 물질이면 제한되지 않고 사용될 수 있으며, 상기 고정수단의 재질은 순수 타이타늄, 타이타늄 합금 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 열간압연이 수행되는 온도는 700 내지 1000℃일 수 있다.
상기 열간압연이 수행되는 온도가 700℃ 미만이면, 압연 및 변형 저항이 크게 상승하고, 압연기에 하중 과부하가 걸릴 수 있다. 상기 열간압연이 수행되는 온도가 1000℃를 초과하면 판재의 상의 변화 등으로 물성저하가 발생할 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율(reduction rate)은 20 내지 90%일 수 있다.
상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 20% 미만인 경우에는 압하율이 크지 않아, 압연의 과정 중 발생하는 결정립미세화, 동적 재결정 등이 충분하지 않아 기계적 물성의 향상이 크지 않을 수 있고, 상기 열간압연하는 단계의 열간압연 압하율이 90%를 초과하는 경우에는 적층된 판재의 크랙이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예를 따르는 열간압연공정은 상기 열간압연하는 단계를 수행한 후 산세하는 단계를 더 포함할 수 있고, 이를 통해 열간압연공정을 수행한 금속 판재의 산화막을 제거하거나 표면처리를 수행할 수 있다. 상기 산세하는 단계는 일반적으로 산세에 사용되는 산세 용액에 의해 수행될 수 있고, 예를 들어 염산, 질산, 불산 및 황산 중 적어도 하나를 포함하는 수용액으로 수행될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예를 따르는 열간압연공정은 복수의 금속 판재를 준비하는 단계; 상기 금속판재 일면의 적어도 일부의 산화층을 제거하고, 상기 복수의 금속 판재를 적층하여 확산 접합하여, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및 상기 확산 접합을 수행한 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함한다.
상기 복수의 금속 판재를 준비하는 단계는 앞서 설명한 복수의 금속 판재를 준비하는 단계와 동일할 수 있으며, 중복기재를 피하기 위해 생략한다.
도 7은 금속판재의 적어도 일부분의 산화층이 제거된 모습을 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 상기 금속판재 일면의 적어도 일부의 산화층을 제거하고, 상기 복수의 금속 판재를 적층하여 확산 접합하여, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계에서 상기 금속 판재의 일부분이 다른 금속 판재의 일부분과 금속적으로 결합될 수 있고, 이를 통해 후속 단계의 열간압연하는 단계에서 박리 및 분리를 최소화할 수 있다.
상기 확산 접합은 상기 금속판재 일면의 적어도 일부의 산화층을 제거하고, 다른 금속판재의 일면의 적어도 일부의 산화층을 제거한 후 상호 가압하여 확산접합을 수행할 수 있다. 이를 통해, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부가 결합될 수 있고, 후속 단계의 열간압연하는 단계에서 박리 및 분리를 최소화할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시 형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니며 첨부된 청구범위에 의해 한정하고자 한다. 따라서, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 형태의 치환, 변형 및 변경이 가능할 것이며, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다고 할 것이다.
<실시예 1>
스폿 용접 후 열간압연
폭100×길이200 ×두께 1mm 규격의 Ti 판재 5 개를 적층한 후, 전류 3.5kA, 전압 가압력 2kN, 유지 시간 16sec의 조건으로 Ti 판재의 주변부에 대하여 스폿 용접을 수행하였다. 스폿 용접한 Ti 판재 적층체에 대하여 800 ℃ 의 조건에서 열간압연하였다. 상기 실험의 과정에 따른 결과는 도 8에 나타내었다. 도 8에 따르면, 용접 부위에 결함 없이 압연이 가능하며, 각 층을 이루는 판재들이 서로 이격되지 않은 상태로 압연이 이루어진다는 것을 확인할 수 있다.
<실시예 2>
제살 용접 후 열간압연
폭 100 mm, 길이 100 mm, 두께 8 mm의 Ti합금 판재 2장을 적층한 후 전압 7v, 전류 20A, 아르곤 퍼징 15ℓ/min의 조건으로 판재의 측면부에 대하여 TIG 제살용접을 수행하였다. 제살 용접 수행후 800 ℃의 조건에서 열간압연하였다. 상기 실험의 과정에 따른 결과는 도 9에 나타내었다. 도 9에 따르면, 각 층을 이루는 판재들이 서로 이격되지 않은 상태로 압연이 이루어진다는 것을 확인할 수 있다.
<실시예 3>
용접봉에 의한 용접 후 열간압연
폭 100 mm, 길이 100 mm, 두께 8 mm의 Ti합금 판재 2장을 적층한 후 전압 10v, 전류 45A, 아르곤 퍼징 15 ℓ/min의 조건으로 판재의 측면부에 대하여 Ti64 용접봉을 이용하여 용접을 수행하였다. 용접 수행후 800℃의 조건에서 열간압연하였다. 상기 실험의 과정에 따른 결과는 도 10에 나타내었다. 도 10에 따르면, 각 층을 이루는 판재들이 서로 이격되지 않은 상태로 압연이 이루어진다는 것을 확인할 수 있다.
<실시예 4>
금속 봉재 삽입 및 제살 용접 후 열간압연
폭 100 mm, 길이 100 mm, 두께 8 mm의 Ti합금 판재 2장을 적층한 후, 판재 주변부로 지름 8 mm의 관통공을 형성하고, 각 관통공에 Ti 합금 소재의 금속 봉재를 삽입하였고, 전압 7v, 전류 20A, 아르곤 퍼징 15 ℓ/min의 조건으로 제살용접을 수행하였다. 제살 용접 수행후 800℃의 조건에서 열간압연하였다. 상기 실험의 과정에 따른 결과는 도 11에 나타내었다. 도 11에 따르면, 각 층을 이루는 판재들이 서로 이격되지 않은 상태로 압연이 이루어진다는 것을 확인할 수 있다.

Claims (7)

  1. 복수의 금속 판재를 준비하는 단계;
    상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부분을 접합하는 단계; 및
    상기 적층 및 접합된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계;를 포함하는 열간압연공정.
  2. 복수의 금속 판재를 준비하는 단계;
    복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 스폿 용접(spot welding)하고, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및
    상기 스폿 용접된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함하는 열간압연공정.
  3. 복수의 금속 판재를 준비하는 단계;
    상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 제살 용접하고, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및
    상기 제살 용접된 복수의 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함하는 열간압연공정.
  4. 복수의 금속 판재를 준비하는 단계;
    상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 관통하는 복수의 관통공을 형성하는 단계;
    상기 관통공에 삽입되는 금속 봉재를 삽입하는 단계;
    상기 금속 판재와 금속 봉재가 접촉하는 부분을 제살 용접하고, 상기 적층된 금속과 금속 봉재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및
    상기 금속 판재 및 금속 봉재를 열간압연하는 단계를 포함하고, 상기 금속 봉재의 강도는 상기 금속 판재와 기계적 강도가 동일하거나 또는 더 높은 것을 특징으로 하는 열간압연공정.
  5. 복수의 금속 판재를 준비하는 단계;
    상기 복수의 금속 판재를 적층하고, 상기 복수의 금속 판재의 적어도 일부를 관통하는 복수의 관통공을 형성하는 단계;
    상기 관통공에 고정 수단을 삽입하는 단계; 및
    상기 금속 판재 및 고정 수단을 열간압연하는 단계를 포함하고, 상기 고정 수단의 강도는 상기 금속 판재와 기계적 강도가 동일하거나 또는 더 높은 것을 특징으로 하는 열간압연공정.
  6. 복수의 금속 판재를 준비하는 단계;
    상기 금속판재 일면의 적어도 일부의 산화층을 제거하고, 상기 복수의 금속 판재를 적층하여 확산 접합하여, 상기 적층된 금속 판재의 적어도 일부를 금속적으로 결합시키는 단계; 및
    상기 확산 접합을 수행한 금속 판재를 열간압연하는 단계를 포함하는 열간압연공정.
  7. 제 1항의 방법에 의해 제조되고, 복수의 티타늄 합금 또는 붕소가 첨가된 오스테나이트계 스테인리스 강 층을 포함하는 판재.
KR1020180145716A 2017-11-24 2018-11-22 고강도 금속 박판제조 열간압연공정 및 이에 의해 제조되는 판재 KR20190060699A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170158251 2017-11-24
KR1020170158251 2017-11-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20190060699A true KR20190060699A (ko) 2019-06-03

Family

ID=66849509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180145716A KR20190060699A (ko) 2017-11-24 2018-11-22 고강도 금속 박판제조 열간압연공정 및 이에 의해 제조되는 판재

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20190060699A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210030640A (ko) * 2019-09-10 2021-03-18 재단법인 포항산업과학연구원 티타늄 판재의 압연 방법
CN112877589A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 宝山钢铁股份有限公司 一种碳钢奥氏体不锈钢轧制复合板及其制造方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170070106A (ko) 2014-10-08 2017-06-21 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 티탄 내포 구조체 및 티탄재

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170070106A (ko) 2014-10-08 2017-06-21 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤 티탄 내포 구조체 및 티탄재

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210030640A (ko) * 2019-09-10 2021-03-18 재단법인 포항산업과학연구원 티타늄 판재의 압연 방법
CN112877589A (zh) * 2019-11-29 2021-06-01 宝山钢铁股份有限公司 一种碳钢奥氏体不锈钢轧制复合板及其制造方法
CN112877589B (zh) * 2019-11-29 2022-03-18 宝山钢铁股份有限公司 一种碳钢奥氏体不锈钢轧制复合板及其制造方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7776454B2 (en) Ti brazing strips or foils
CN112570867B (zh) 一种抑制铝合金电阻点焊熔核内部缺陷产生的方法
US3261724A (en) Stainless steel clad aluminum and methods of making same
WO2006068948A1 (en) Titanium braze foil with a zirconium layer
KR20190060699A (ko) 고강도 금속 박판제조 열간압연공정 및 이에 의해 제조되는 판재
US9802273B2 (en) Method for manufacturing aluminum alloy cladding material
US20180265990A1 (en) Metal laminate material and method for producing the same
WO2011048362A1 (en) Methods for the production of clad steel products
CN109082567B (zh) 一种铝合金复合板材的制备方法
JP3047752B2 (ja) チタンクラッド鋼板の製造方法
CN112872573B (zh) 一种含易偏析元素的大规格金属坯料、超大规格金属坯料及其制备方法和应用
US8210420B1 (en) Composite biaxially textured substrates using ultrasonic consolidation
JPWO2016056607A1 (ja) チタン素材およびチタン材
TW201718893A (zh) 鈦複合材以及熱軋用鈦材
CN104874636A (zh) 以铜为中间层钛钢复合板的高温制备方法
US20220152982A1 (en) Multi-process alloy clad
TWI626093B (zh) Titanium composite and titanium for hot rolling
US9662741B2 (en) Metal forming method and formed product
JPS6350112B2 (ko)
JP6690288B2 (ja) チタン内包構造体およびチタン複層材の製造方法
TWI617671B (zh) Titanium for hot rolling
JP5597370B2 (ja) 金網の接合方法
US20150258627A1 (en) Layer composite
JP6848991B2 (ja) 熱間圧延用チタン材
JPS6356034B2 (ko)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X601 Decision of rejection after re-examination