KR20220107579A - To minimize residue after metal cutting - Google Patents
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Abstract
Description
종래, 금속판 특히 후금속판을 절단할 경우에는 가스 토치를 많이 사용하는데, 이는 토치에 의하여 가열된 금속판이 산소와 산화반응을 일으키고 상기 산화반응열에 의하여 가열된 부분에 금속 용융부가 생성되며, 상기 생성된 금속 용융부는 Conventionally, when cutting a metal plate, especially a thick metal plate, a gas torch is often used, which causes the metal plate heated by the torch to undergo an oxidation reaction with oxygen, and a metal molten portion is generated in the heated part by the heat of the oxidation reaction, the metal melt
중력에 의하여 하방으로 흘러 제거되어 결국에는 금속판사이에 틈이 발생하고 그 틈으로 인하여 금속판이 분리되도록 하는원리를 가지고 있다.It flows downward by gravity and is removed, eventually creating a gap between the metal plates, and the gap causes the metal plates to separate.
도 1에 도시한 바와 같이 상기 하방으로 흘러 내리는 용융 금속은 절단면의 하부 및 금속판의 하부면과 그 에지부에 맺혀 '절단설'이라는 부위를 형성한다.As shown in FIG. 1, the molten metal flowing downward is formed on the lower part of the cut surface, the lower surface of the metal plate, and the edge part thereof to form a part called 'cut seol'.
이런 현상은 비단 가스 토치 뿐만 아니라 플라즈마 및 레이저 절단 또는 브라운 가스 절단에서도 공통적으로 발생하는 것으로서 절단하고자 하는 소재의 절단부위를 용융시켜 발생하는 틈을 이용하여 절단하는 방식에서는 모두 발생하는 현상이다.This phenomenon is common not only in gas torch but also in plasma and laser cutting or brown gas cutting. This phenomenon occurs in all methods of cutting using a gap generated by melting the cutting part of the material to be cut.
그런데, 상기 절단설이 절단된 금속판에 존재할 경우 그 자체로 금속판의 형상을 바람직하지 않게 할 뿐만 아니라, 금속판이 추후 선박, 강관 또는 구조물와 같은 특별한 용도로 용접되거나 별도의 가공을 받을 경우 최종품의 형상과 구조를 불량However, when the cutting theory exists in the cut metal plate, it not only makes the shape of the metal plate undesirable by itself, but also makes the shape and structure of the final product when the metal plate is later welded for a special purpose such as a ship, steel pipe or structure or is subjected to separate processing. bad
하게 할 우려가 있다.따라서, 상기 절단설은 금속판 절단후에 필수적으로 금속판으로부터 제거되어야 하는데, 상술한 절단과정의 특성상 필연적으로 1) 금속판을 뒤집어서, 2) 강하게 부착된 절단설을 연마하여야 하는 과정을 통하여 제거될 수 밖에 없다. 이때, 하중이 큰 후금속판을 뒤집는 공정은 그 자체로 많은 에너지가 소요될 뿐 아니라, 후판 절단설을 제거하기 위하여 특별히 마련해 둔 보수장으로 이동하여 절단설을 제거하여야 하므로 공정 간섭이 발생될 수 있으며, 절단설을 제거하기 위해서는 추가적인 비용이 소모되므로, 가능한한 절단설이 발생되지 않도록 할 필요가 있다.Therefore, the cutting tongue must be removed from the metal plate after cutting the metal plate. Due to the nature of the above-described cutting process, inevitably, 1) inverting the metal plate, and 2) grinding the strongly attached cutting tongue. can only be removed through At this time, the process of overturning a heavy metal plate not only takes a lot of energy by itself, but also has to move to a repair shop specially prepared to remove the heavy plate cut, and thus process interference may occur. Since additional cost is consumed in order to remove the cleavage, it is necessary to prevent the cleavage from occurring as much as possible.
기존기술에서는 절단설이 생성되는 것 자체는 방지하지 못하더라도 이후에 용이하게 제거할 수 있는 기술을 제공하는 것을 그 목적으로 하는 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이 디버러(deburrer)를 사용하여 슬라브의 절단설에 충격을 가하여 절단설이 제거되게 하는 것을 핵심적 기술사상으로 하고 있다. 그러나, 상기 기술은 연속주조 라인상에서 바로 절단설을 제거하기 위한 것으로 일단 슬라브 하면에 충분한공간이 마련되어 있어야 하기 때문에 공간제약 많은 통상 공정에 적용하기는 힘들다는 문제점을 가지고 있었다.In the existing technology, the purpose of the present technology is to provide a technology that can be easily removed afterward, even if it cannot prevent the generation of the cutting theory, and as shown in FIG. The core technical idea is to apply an impact to the cutting theory so that the cutting theory is removed. However, the above technique is to remove the cutting snow directly on the continuous casting line, and since sufficient space must be provided once under the slab, it has a problem that it is difficult to apply to a common process with many space restrictions.
상기한 종래기술의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 금속판의 절단시 절단설의 발생을 최소화 함과 동시에, 상기 발생된 절단설이 강판에 부착되는 부위를 최소화 하여 절단설 제거 작업을 용이하게 할 수 있도록 하는 절단방In order to overcome the problems of the prior art, it is possible to minimize the occurrence of cutting tongue when cutting a metal plate, and at the same time to minimize the area where the generated cutting tongue is attached to the steel plate, thereby facilitating the removal of the cutting tongue. cutting room
법과 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.Its purpose is to provide laws and mechanisms.
또한, 본 발명은 금속판의 절단시 발생될 수 있는 판변형을 최소화 할 수 있는 절단방법과 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다Another object of the present invention is to provide a cutting method and apparatus capable of minimizing plate deformation that may occur when cutting a metal plate.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 절단장치는, 금속판 절단용 용융 방식 절단노즐과 상기 절단 노즐에 의하여 절단된 부위를 물로 냉각 및 재응고시키는 물분사 노즐로 이루어진 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 절단노즐은 가스 절단, 플라즈마 절단 또는 레이저 절단에 사용되는 노즐인 것이 바람직하다.The cutting device of the present invention for achieving the above object is characterized in that it consists of a melting type cutting nozzle for cutting a metal plate, and a water jet nozzle for cooling and re-solidifying the area cut by the cutting nozzle with water. In this case, the cutting nozzle is preferably a nozzle used for gas cutting, plasma cutting, or laser cutting.
그리고, 상기 물분사 노즐은 절단 방향에서 볼 때 상기 절단노즐의 후방에 위치하는 것이 절단설 생성방지를 위하여 바람직하다.In addition, it is preferable that the water jet nozzle be positioned at the rear of the cutting nozzle when viewed from the cutting direction to prevent the generation of cutting snow.
또는, 절단설 생성방지를 위한 상기 물분사 노즐은 상기 절단노즐 주위에 일정거리를 두고 원형 또는 원호형으로 복수개 배치될 수도 있다.Alternatively, a plurality of the water jet nozzles for preventing the generation of cutting teeth may be arranged in a circle or arc shape at a predetermined distance around the cutting nozzle.
상기 물분사 노즐이 원호형으로 배치될 경우에는 상기 원호의 적어도 일부는 절단 방향에서 볼 때 상기 절단노즐의 후방에 배치되는 것이 바람직하다.When the water jet nozzle is disposed in an arc shape, it is preferable that at least a portion of the arc is disposed behind the cutting nozzle when viewed from the cutting direction.
상기와 같은 절단장치의 구성에서, 상기 절단 노즐과 상기 물분사 노즐의 간격은 10mm 내지 50mm 인 것이 바람직하다. 본 발명의 절단방법은 금속판의 절단라인을 따라 용융절단하는 단계; 및 상기 절단라인에서 용융된 금속이 완전히 흘러내In the configuration of the cutting device as described above, the distance between the cutting nozzle and the water jet nozzle is preferably 10mm to 50mm. The cutting method of the present invention comprises the steps of melting and cutting along the cutting line of the metal plate; and the molten metal completely flows out of the cutting line.
리기 전에 냉각시키는 단계로 이루어져 있다.상기와 같은 본 발명의 절단방법은 상술한 본 발명의 절단장치를 이용하는 것이 보다 효과적이다.It consists of a step of cooling before washing. The cutting method of the present invention as described above is more effective to use the above-described cutting device of the present invention.
금속판의 절단시 물분사에 의하여 용융금속 절단설의 발생을 최소화 함과 동시에, 상기 발생된 절단설이 강판에 부착되는 부위를 최소화 하여 절단설 제거 작업을 용이하게 할 수 있으며, 금속판의 절단시 발생될 수 있는 판변형을 최소화 할 수 있다는 부가적인 효과도 얻을 수 있다.At the same time, it is possible to minimize the occurrence of molten metal cutting snow by spraying water when cutting the metal plate, and at the same time, it is possible to facilitate the removal of the cutting snow by minimizing the area where the generated cutting snow is attached to the steel plate, The additional effect of minimizing possible plate deformation can also be obtained.
도 1은 종래의 방식으로 금속판을 절단할 경우 절단설이 형성되어 부착되는 원리를 나타내는 개념도,
도 2는 절단설 생성량을 감소시키기 위한 종래 기술의 개략도,
도 3은 생성된 절단설을 제거시키기 위한 종래 장치를 나타내는 개략도,
도 4는 용융금속이 벽을 따라 형성되게 하여 절단설 제거를 용이하게 하는 종래 기술의 개념도,
도 5는 절단노즐과 물분사 노즐이 한 세트로 이루어진 본 발명의 절단장치의 개략도,
도 6은 본 발명에 따른 절단장치에서 물분사 노즐이 절단노즐 주위에 복수개 형성되어 있는 것을 나타내는 개략도로서
도6a는 저면도 이며
도 6b는 저면사시도,
도 7은 종래의 절단장치를 이용하여 강판을 절단한 경우 절단면 하부를 나타내는 사진, 그리고
도 8는 본 발명의 절단장치를 이용하여 강판을 절단한 경우 절단면 하부를 나타내는 사진이다.1 is a conceptual diagram illustrating the principle of forming and attaching a cutting theory when cutting a metal plate in a conventional manner;
2 is a schematic view of the prior art for reducing the amount of cutting tongue generation;
3 is a schematic diagram showing a prior art device for removing the resulting cleavage tongue;
4 is a conceptual diagram of the prior art for facilitating cutting tongue removal by allowing molten metal to form along the wall;
5 is a schematic view of the cutting device of the present invention consisting of a cutting nozzle and a water jet nozzle as a set;
6 is a schematic view showing that a plurality of water jet nozzles are formed around the cutting nozzle in the cutting device according to the present invention.
Figure 6a is a bottom view,
6b is a bottom perspective view,
7 is a photograph showing the lower part of the cut surface when the steel plate is cut using a conventional cutting device, and
8 is a photograph showing the lower portion of the cut surface when the steel sheet is cut using the cutting device of the present invention.
도 5 내지 도 8를 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다.The present invention will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 8 .
도 5는 본 발명에 의한 절단장치와 절단방법을 나타내는 개략도로서, 두 개의 노즐이 한 세트로 이루어져 상기 두개의 노즐에 의하여 금속판을 절단하는 절단방식을 설명하는 것이다. 상기 노즐 중 화살표로 나타낸 절단 방향의 전방에 위치한5 is a schematic diagram showing a cutting device and a cutting method according to the present invention, and is to explain a cutting method in which two nozzles are configured as a set and the metal plate is cut by the two nozzles. one of the nozzles located in front of the cutting direction indicated by the arrow
노즐은 절단노즐로서 가스 절단, 플라즈마 절단, 레이저 절단 등에 사용되는 용융식 절단방식에 사용되는 노즐이면 모두 본 발명의 범위에 속한다. 상기와 같은 노즐은 금속판의 절단부위를 용융시켜 상기 절단부위에 위치하던 금속을 제거하기The nozzle is a cutting nozzle as long as it is a nozzle used in a melt-type cutting method used for gas cutting, plasma cutting, laser cutting, etc., all fall within the scope of the present invention. The nozzle as described above melts the cut portion of the metal plate to remove the metal located at the cut portion.
위한 것으로 종래 절단방식에서 사용되는 노즐과 같은 노즐이다.For this purpose, it is the same nozzle as the nozzle used in the conventional cutting method.
절단방향으로 보아 상기 절단노즐 뒤에 위치하는 또 하나의 노즐은 물분사 노즐을 나타낸 것인데, 상기 절단노즐에 의해 용융된 금속을 냉각시키는 역할을 한다. 상기와 같은 물분사 노즐이 있을 경우 절단 노즐에 의하여 용융된 금속 중 소량의Another nozzle located behind the cutting nozzle in the cutting direction represents a water jet nozzle, and serves to cool the molten metal by the cutting nozzle. If there is a water spray nozzle as above, a small amount of the metal melted by the cutting nozzle
금속만 하부로 제거되고 나머지 용융금속은 물분사 노즐로부터 분사된 물에 의하여 급속히 냉각되어 다시 응고되게 된다.Only the metal is removed to the bottom, and the remaining molten metal is rapidly cooled by the water sprayed from the water jet nozzle and solidified again.
종래의 경우에는 상기 금속판을 절단하기 위하여 절단 노즐로 열을 공급하는 경우 화염등의 접촉면적이 넓고 금속판의 열전도도가 높아 용융되는 부위가 절단에 필요한 정도 이상으로 넓게 되는데, 이러할 경우 용융된 금속이 대부분 금속판 하부로 흘러내린 후 금속판의 하면에 고착되어 절단설을 형성하게 되며 상기 형성된 절단설의 접촉면적이 넓어지고 부착량도 커지는 것이다.In the conventional case, when heat is supplied to a cutting nozzle to cut the metal plate, the contact area such as a flame is wide and the thermal conductivity of the metal plate is high, so that the molten area is wider than necessary for cutting. In this case, the molten metal Most of them flow down to the bottom of the metal plate and adhere to the lower surface of the metal plate to form a cut tongue, and the contact area of the formed cut tongue is widened and the amount of adhesion is increased.
본 발명의 물분사 노즐은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 용융되는 부위가 금속판의 절단에 필요한 정도이상으로 되더라도, 일단 용융에 의하여 금속판이 두개의 판으로 분리된 다음에는 용융된 금속이 더 이상 흘러내리지 않도록 물로The water spray nozzle of the present invention is to solve this problem, and even if the molten area becomes more than necessary for cutting the metal plate, once the metal plate is separated into two plates by melting, the molten metal no longer flows water to avoid falling
냉각하는 기능을 가진 것이다. 이러할 경우 종래의 방법에 의한 경우보다 분리된 두 판사이의 거리가 매우 좁고 정밀하며 용융금속이 흘러내려 형성된 절단설의 양도 상당히 줄어들게 된다. 또한, 종래의 방법에 의할 경우에는 용융금속이 금속판It has a cooling function. In this case, the distance between the two plates separated by the conventional method is very narrow and precise, and the amount of cutting theory formed by flowing down the molten metal is significantly reduced. In addition, in the case of the conventional method, the molten metal is a metal plate
의 하면으로 계속 흘러내릴 경우 절단설의 형상이 금속판의 하면에 접촉면적이 큰 형태로 되어 제거가 어렵게 되는데, 본 발명에 의할 경우에는 흘러내리는 용융금속자체도 흘러내리는 도중에 물분사에 의하여 냉각되기 때문에 상기 용융금속이According to the present invention, the flowing molten metal itself is cooled by spraying water while flowing down, making it difficult to remove because the shape of the cutting tongue becomes a large contact area on the lower surface of the metal plate. Because the molten metal
금속판의 하면에서 퍼질 수 있는 시간적 여유를 주지 않고 상기 흘러내린 용융금속을 냉각시키게 되므로 절단설과 금속판이 접촉하는 면적은 상당히 줄어들게 된다. 또한, 상기 냉각되는 금속의 냉각수축에 의하여 금속판과 절단설 사이에는 Since the flowing molten metal is cooled without giving time to spread from the lower surface of the metal plate, the contact area between the cutting tool and the metal plate is significantly reduced. In addition, between the metal plate and the cutting tongue by the cooling contraction of the metal to be cooled
잔류응력이 존재하게 된다. 따라서, 절단설과 금속판의 결합강도는 접촉면적에 비례할 것이기 때문에 상기 금속판이 접촉하는 면적이 줄어들수록 절단설을 제거하기가 용이해지고, 절단설과 금속판 사이에 잔류응력이 존재하기 때문에 후공정에서residual stress is present. Therefore, since the bonding strength between the cutting tongue and the metal plate will be proportional to the contact area, it becomes easier to remove the cutting tongue as the contact area of the metal plate decreases.
약한 충격만으로도 상기 절단설을 제거할 수 있는 것이다.It is possible to remove the cleavage theory with only a slight impact.
이때, 상기 본 발명의 물분사 노즐은 상기 절단노즐과 일정한 간격을 가지면서 설치되는 것이 바람직한데, 이는 상기 물분사 노즐이 상기 절단노즐과 너무 밀접하게 설치된 경우에는 상기 절단노즐에 의하여 가열 및 용융된 용융금속이 충분히 흘러내리기 전에 냉각시켜 버리게 되고 그 결과 두 금속판 사이에 틈이 발생하지 않아 절단자체가 이루어질 수 없기 때문이며, 상기 두 노즐이 너무 멀리 설치된 경우에는 용융금속이 과다하게 흘러내리거나 이미 다 흘러내린 후에 냉각이 실시되기 때문에 절단설 감소효과를 얻기 어렵기 때문이다.At this time, it is preferable that the water jet nozzle of the present invention be installed while having a predetermined distance from the cutting nozzle, which is heated and melted by the cutting nozzle when the water jet nozzle is installed too closely with the cutting nozzle. This is because the molten metal is cooled down before it flows down sufficiently, and as a result, there is no gap between the two metal plates and the cutting itself cannot be made. This is because it is difficult to obtain the effect of reducing the cutting snow because cooling is performed after unloading.
따라서, 본 발명의 발명자들은 상기 물분사 노즐과 절단 노즐의 설치간격에 대하여 면밀 검토한 결과 상기 물분사 노즐과 절단노즐의 간격은 상기 노즐 세트의 진행시간에 따라 다르게 되지만 통상적으로는 상기 물분사 노즐과 절단노즐은 약 10내지 50 mm의 간격을 두고 설치되는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다.Therefore, the inventors of the present invention closely examined the installation interval between the water jet nozzle and the cutting nozzle. As a result, the interval between the water jet nozzle and the cutting nozzle varies depending on the running time of the nozzle set, but generally, the water jet nozzle It was found that it is preferable to install the cutting nozzle and the cutting nozzle at an interval of about 10 to 50 mm.
상기와 같은 물분사 노즐은 도 5에서와 같이 일렬로 배치되어 한 세트를 구성할 수도 있으나, 보다 넓은 면적에 대하여 냉각효과를 부여하기 위하여 도 6a 및 도 6b에 도시한 바와 같이 절단 노즐(21) 주위를 복수개의 물분사 노즐(23)이 거리를The water jet nozzles as described above may be arranged in a line as in FIG. 5 to constitute a set, but in order to provide a cooling effect to a larger area, a cutting nozzle 21 as shown in FIGS. 6A and 6B. A plurality of water jet nozzles 23 around the distance
두고 둘러싸는 형태로 한 세트를 구성할 수 있다.A set can be formed in the form of placing and enclosing.
또한, 상기 물분사 노즐 중 절단 노즐(21)의 진행방향 전방에 위치한 노즐은 본 발명에서 의도하는 용융금속 냉각효과에 크게 기여하지 못하므로 상기 복수개의 물분사 노즐은 원호형으로 배치되어 절단노즐과 한세트를 구성할 수도 있다. 다만,상기 원호는 적어도 일부가 절단 노즐의 후방에 형성되어야 효과적인 용융금속 냉각효과를 얻을 수 있다.In addition, the nozzles located in the forward direction of the cutting nozzle 21 among the water jet nozzles do not significantly contribute to the cooling effect of the molten metal intended in the present invention, so the plurality of water jet nozzles are arranged in an arc shape to form a cutting nozzle and a cutting nozzle. You can also make one set. However, at least a part of the arc must be formed behind the cutting nozzle to obtain an effective molten metal cooling effect.
1 : 금속판 2 : 가스 토치 3 : 화염 경로 4 : 절단면
5, 6 : 상하 절단 에지 7 : 절단편 8 : 절단편 하부 에지 9 : 분사노즐
10 : 가스류 11 : 가스 분사각(예각) 12 : 칼 13 : 조정장치
14 : 간격 조절 부재 21 : 절단 노즐 22 : 물 공급관
23 : 물분사 노즐 24 : 연결부재 25 : 물 공급관1: metal plate 2: gas torch 3: flame path 4: cut surface
5, 6: Upper and lower cutting edge 7: Cutting piece 8: Cutting piece lower edge 9: Spray nozzle
10: gas flow 11: gas injection angle (acute angle) 12: knife 13: adjustment device
14: gap adjusting member 21: cutting nozzle 22: water supply pipe
23: water spray nozzle 24: connecting member 25: water supply pipe
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|---|---|---|---|
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| KR (1) | KR20220107579A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102624155B1 (en) | 2023-09-20 | 2024-01-11 | 주식회사 대왕플랜트 | System for cutting by gas for selective range control and tilt prevention |
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2021
- 2021-01-25 KR KR1020210010362A patent/KR20220107579A/en unknown
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102624155B1 (en) | 2023-09-20 | 2024-01-11 | 주식회사 대왕플랜트 | System for cutting by gas for selective range control and tilt prevention |
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