KR20220146637A

KR20220146637A - 금속의 열간 언코일링

Info

Publication number: KR20220146637A
Application number: KR1020227034122A
Authority: KR
Inventors: 티모시 프란시스 스태니스트리트; 마크 핀; 레나토 루피노 사비에르; 프랑크 수; 루이스 미첼 나즈로; 튜도르 피로티앨라; 사무엘 로버트 웨그스태프; 바바라 루실 하이드; 데이비드 안토니 겐즈바우어; 사졸 쿠마르 다스
Original assignee: 노벨리스 인크.
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-10-13
Publication date: 2022-11-01
Also published as: US20230193441A1; JP2023519380A; CA3175153A1; MX2022012185A; BR112022018285A2; WO2021201912A1; EP4126407A1; CN115362035A; JP2024123127A

Abstract

금속 코일을 열 처리하기 위한 시스템은 노, 풀림 시스템 및 담금질 시스템을 포함할 수 있다. 노는 금속 코일을 수용하고 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위와 같은 예열된 온도 범위 내로 상승시킬 수 있다. 풀림 시스템은 금속이 예열된 온도 범위 내에 있거나 금속이 예열된 온도 범위 아래로 임계량을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 상기 코일의 적어도 일부를 풀 수 있다. 담금질 시스템은 풀림 디바이스부터 코일의 풀린 부분을 수용하고 미리 결정된 시간량 내에서 풀린 부분의 온도를 담금질된 온도 범위 내로 감소시킬 수 있다.

Description

금속의 열간 언코일링

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2020년 4월 3일에 출원되고 명칭이 "금속의 열간 언코일링"인 미국 가출원 번호 제63/005,014호의 이익 및 우선권을 주장하며, 그 내용은 모든 목적을 위해 그 전체가 참조로 본 명세서에 포함된다.

기술분야

본 개시는 일반적으로 금속가공(metalworking)에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 균질화, 어닐링 또는 다른 상승된 온도에서 언코일링(uncoiling)될 수 있는 코일로부터 금속을 처리하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

금속 또는 다른 재료의 시트를 보다 쉽게 운반하기 위해, 재료는 회전하는 맨드릴(mandrel) 주위에 감길 수 코일링될 수 있다. 결과 코일은 일반적으로 재료가 하나 이상의 플랫한 시트로 대신 운송되는 경우보다 더 쉽게 이동될 수 있다. 적절한 위치로 운반된 후, 코일을 풀고 절단 길이로 제거하여 추가 처리 또는 사용을 위해 분리된 시트들의 재료에 액세스할 수 있다.

운반에 유용하지만, 코일 폼 팩터는 특정 다른 처리 활동에 도움이 되지 않을 수 있다. 예를 들어, 특정 열 처리 공정은 재료를 상당한 온도로 올리고 신속하게 담금질(quenching)하는 것을 포함한다. 그러한 공정은, 예를 들어, 담금질 공정의 원하는 결과를 얻기 위해 열을 유지하고 적절하게 높은 열 추출 속도를 방지하는 경향을 갖는 코일의 전체 크기로 인해, 전체 완전히-형성된 코일에 대응하는 작업물(workpiece)에 대해 수행하는 것이 불가능할 수 있다. 더욱이, 금속과 같은 다양한 재료는, 고온에서 코일 형태로 처리되는 경우, 분리된, 별도의 플랫한 시트들의 개별 층들로 처리되는 경우보다 문제(겹치는 회전들이 함께 긁히거나, 스트레칭되거나, 또는 용접되는 것과 같은)에 더 취약할 수 있다. 따라서 코일링된 재료에 열 처리가 필요한 경우, 재료는 일반적으로 열 처리의 임의의 가열 동작 전에 길이를 별도의 스트립들로 절단함으로써 코일로부터 먼저 제거되고, 그런 다음 열 처리는 제거된 스트립들에 대해 개별적으로 수행되며, 즉, 개별 스트립들은 열 처리 공정의 적절한 가열 및 담금질 동작을 받는다.

용어 실시예 및 유사 용어는 본 개시 및 하기 청구범위의 모든 주제를 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 진술은 본 명세서에 설명된 주제를 제한하거나 아래 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 다루는 본 개시의 실시예들은 이 요약이 아니라 아래의 청구범위에 의해 정의된다. 이 요약은 본 개시의 다양한 양태의 상위 레벨 개요이며 아래의 상세한 설명 섹션에서 추가로 설명되는 개념 중 일부를 소개한다. 이 요약은 청구된 주제의 핵심 또는 필수 기능을 식별하기 위한 것이 아니며 청구된 주제의 범위를 결정하기 위해 별도로 사용하려는 것도 아니다. 주제는 본 개시의 전체 명세서, 일부 또는 모든 도면 및 각 청구범위의 적절한 부분을 참조하여 이해되어야 한다.

본 명세서의 특정 예는 균질화, 어닐링 또는 기타 상승된 온도에서 풀릴 수 있는 코일로부터 금속을 처리하기 위한 시스템 및 방법을 다룬다. 예를 들어, 전체 코일은 노에서 한 번에 가열된 다음 여전히 상승된 온도에서 풀릴 수 있다(예를 들어, 여전히 노에 있는 동안 또는 노에서 제거된 직후). 이것은 코일로부터 일련의 개별 스트립들을 처리하는 것보다 시간, 공간, 에너지 및/또는 기타 기준의 면에서 더 효율적 및/또는 효과적일 수 있다. 코일의 풀린 부분은 여전히 상승된 온도에 있는 동안 코일의 풀린 부분에 공기, 물, 또는 다른 냉각제를 분사함으로써 냉각되거나 담금질될 수 있고 및/또는 다른 형태의 담금질 시스템에 적용될 수 있다. 코일이 개별 절단된 길이들로 분리되지 않기 때문에 코일의 결과적인 담금질된 부분이 새로 감겨서 새로운 코일을 형성할 수 있다. 따라서, 예를 들어 열 처리된 코일은 대신 코일을 개별적으로 가열되고, 담금질되며, 코일을 형성하기 위해 연속 유닛으로 서로 재부착되는 길이들로 절단하는 것을 포함하는 공정에서 직면할 수 있는 각각의 결점 없이 얻을 수 있다.

다양한 예에서, 금속 코일을 열 처리하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 금속의 온도를 상승시키기 위해 노 내의 금속 코일을 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 금속이 예열된 온도 범위 내에 있거나 금속이 예열된 온도 범위 아래로 임계량을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 금속 코일을 푸는 단계를 더 포함할 수 있다. 푸는 단계는 코일의 풀린 부분을 생산할 수 있다. 방법은 코일의 풀린 부분을 담금질하여 미리 결정된 시간량 내에서 풀린 부분의 온도를 담금질된 온도 범위로 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 담금질 단계는 담금질된 부분을 생산할 수 있다.

다양한 예에서, 금속 코일을 열 처리하기 위한 시스템이 제공된다. 시스템은 금속 코일을 수용하기 위한 크기를 갖고 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 상승시키도록 구성된 노를 포함할 수 있다. 시스템은 금속이 예열된 온도 범위 내에 있거나 금속이 예열된 온도 범위 아래로 임계량을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 코일의 적어도 일부를 풀도록 동작 가능한 풀림 시스템을 더 포함할 수 있다. 시스템은 풀림 시스템으로부터 코일의 풀린 부분을 수용하고 풀린 부분의 온도를 미리 결정된 시간량 내에 담금질된 온도 범위로 감소시키도록 구성된 담금질 시스템을 더 포함할 수 있다.

다양한 예에서, 금속 코일을 열 처리하기 위한 다른 시스템이 제공될 수 있다. 시스템은 금속 코일을 수용하기 위한 크기를 갖고 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 상승시키도록 구성된 노를 포함할 수 있다. 시스템은 금속이 예열된 온도 범위 내에 있거나 금속이 예열된 온도 범위 아래로 임계값을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 노로부터 멀리 코일을 이동시키도록 구성된 운반 시스템을 더 포함할 수 있다. 시스템은 코일이 운반 시스템에 의해 전달된 풀림 위치에서 가열된 상태의 코일의 적어도 일부를 풀도록 동작 가능한 풀림 시스템을 더 포함할 수 있다. 시스템은 풀림 시스템으로부터 코일의 풀린 부분을 수용하고 풀린 부분의 온도를 미리 결정된 시간량 내에 담금질된 온도 범위로 감소시키도록 구성된 담금질 시스템을 더 포함할 수 있다.

다양한 예에서, 금속 코일을 열 처리하기 위한 다른 시스템이 제공될 수 있다. 시스템은 금속 코일을 수용하기 위한 크기를 갖고 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 상승시키도록 구성된 노를 포함할 수 있다. 시스템은 코일이 노 내에 위치되는 동안 코일의 적어도 일부를 풀기 위해 코일 상의 동작 가능한 풀림 메커니즘을 포함하는 풀림 시스템을 더 포함할 수 있다. 시스템은 노로부터 코일의 풀린 부분을 수용하고 미리 결정된 시간량 내에 풀린 부분의 온도를 담금질된 온도 범위로 감소시키도록 구성된 담금질 시스템을 더 포함할 수 있다.

다른 목적 및 이점은 비제한적 실시예에 대한 다음의 상세한 설명으로부터 명백할 것이다.

본 명세서는 이하의 첨부된 도면들을 참조하며, 다른 도면들에서 유사한 참조 번호의 사용은 동일하거나 유사한 컴포넌트를 예시하기 위한 것이다.
도 1은 다양한 실시예에 따른 금속 코일을 열 처리하는 공정을 도시하는 흐름도이다.
도 2는 다양한 실시예에 따라 도 1의 공정을 수행하기 위해 사용될 수 있는 시스템의 예의 측면도이며, 노(furnace) 내에서 코일이 언코일링되는 것을 도시한다.
도 3은 다양한 실시예에 따라 도 1의 공정을 수행하는 데 사용될 수 있는 컴포넌트의 측면도이며, 코일을 풀기(unwinding) 위치로 운반하기 위한 옵션의 예를 도시한다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, "발명", "상기 발명", "이 발명" 및 "본 발명"이라는 용어는 이 특허 출원 및 하기 청구범위의 모든 주제를 광범위하게 지칭하도록 의도된다. 이러한 용어를 포함하는 설명은 본 명세서에 설명된 주제를 제한하거나 아래 특허 청구범위의 의미 또는 범위를 제한하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명의 실시예의 주제는 법적 요건을 충족하기 위해 구체적으로 본 명세서에 설명되지만, 이러한 설명은 반드시 청구범위의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다. 청구된 주제는 다른 방식으로 구현될 수 있고, 다른 요소 또는 단계를 포함할 수 있으며, 다른 기존 또는 미래의 기술과 함께 사용될 수 있다. 이 설명은 개별 단계들의 순서 또는 요소의 배열이 명시적으로 설명된 경우를 제외하고는 다양한 단계들 또는 요소들 사이의 특정 순서 또는 배열을 의미하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단수표현("a", "an" 및 "the")의 의미는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는 한 단수 및 복수 참조를 포함한다.

재료 처리 및 생산에서, 연속 주조 공정들 또는 압연 공정들(예를 들어, 열간 압연)은 코일링된 제품을 초래할 수 있다. 재료 처리는 금속 처리에 해당하거나 이를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 처리는 전도성 재료와 같은 재료의 코일링된 스트립을 생산할 수 있다. 본 명세서에 개시된 바와 같이, 전도성 재료는 하나 이상의 방향들로 전류의 흐름을 허용하는 재료, 예를 들어 금속성 재료를 포함하고 이에 대응할 수 있다. 적절한 재료는 코일링될 수 있는 임의의 적절한 두께의 물품, 예를 들어 금속 시트 또는 금속 셰이트(shate)를 포함할 수 있다. 코일 스트립은 적절한 길이 또는 폭을 가질 수 있다. 코일은 코일링된 스트립을 포함하거나 이에 대응할 수 있다. 예를 들어, 금속 코일은 스풀 및/또는 맨드릴 주위에 코일링된 금속 스트립을 포함할 수 있다.

본 명세서에 사용된 바와 같이, 시트는 일반적으로 약 4mm 미만의 두께를 갖는 제품을 지칭한다. 예를 들어, 시트는 약 4mm 미만, 약 3mm 미만, 약 2mm 미만, 약 1mm 미만, 약 0.5mm 미만, 또는 약 0.3mm 미만(예를 들어, 약 0.2mm)의 두께를 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 플레이트는 일반적으로 약 15mm 초과 범위의 두께를 갖는다. 예를 들어, 플레이트는 두께가 약 15mm 초과, 약 20mm 초과, 약 25mm 초과, 약 30mm 초과, 약 35mm 초과, 약 40mm 초과, 약 45mm 초과, 또는 약 50mm 초과의 알루미늄 제품을 지칭할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 셰이트(시트 플레이트로도 지칭됨)는 일반적으로 약 4mm 내지 약 15mm의 두께를 갖는다. 예를 들어, 셰이트는 약 4mm, 약 5mm, 약 6mm, 약 7mm, 약 8mm, 약 9mm, 약 10mm, 약 11mm, 약 12mm, 약 13mm, 약 14mm, 또는 약 15mm의 두께를 가질 수 있다.

본 개시의 특정 양태는 금속과 같은 임의의 유형의 재료와 함께 사용하기에 적합할 수 있지만, 본 개시의 특정 양태는 알루미늄과 함께 사용하기에 특히 적합할 수 있다. 이 설명에서, "시리즈" 또는 "6xxx"와 같은 알루미늄 산업 명칭으로 식별되는 합금을 참조한다. 알루미늄과 그 합금을 명명하고 식별하는 데 가장 일반적으로 사용되는 번호 지정 체계에 대한 이해를 위해, "단조 알루미늄 및 단조 알루미늄 합금에 대한 국제 합금 명칭 및 화학 조성 제한" 또는 "알루미늄 협회 합금 명칭 및 화학 조성 제한 등록 기록, 주물 및 주괴 형태의 알루미늄 합금"을 참조하며, 둘 모두 알루미늄 협회에 의해 간행되었다.

본 명세서에 개시된 모든 범위들은 그 안에 포함된 임의의 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "1에서 10"까지의 명시된 범위는 최소값 1과 최대값 10 사이의 임의의 및 모든 하위 범위들을 포함하는 것으로 간주되어야 하며; 즉, 최소값이 1 이상으로 시작하는 하위 범위, 예를 들어 1 내지 6.1 및 최대값이 10 이하로 끝나는 하위 범위, 예를 들어 5.5 내지 10를 포함하는 것으로 간주되어야 한다.

하기 실시예는 본 발명을 추가로 예시하는 역할을 하지만 동시에 어떠한 제한도 구성하지 않는다. 반대로, 다양한 실시예, 변형 및 등가물은 본 명세서의 설명을 읽은 후 본 발명의 사상을 벗어나지 않고 당업자에게 제안될 수 있다.

도 1은 다양한 실시예에 따른 코일(110)을 열 처리하는 공정(10)을 도시하는 흐름도이다. 코일(110)은 금속과 같은 적절한 재료(112)로 제조될 수 있다. 일부 예에서, 금속은 알루미늄이다. 도 1의 공정(10)은 코일(110)을 생산하는 단계(행위(20)에서), 맨드릴을 삽입하는 단계(행위(30)에서), 코일(110)을 가열하는 단계(행위(40)에서), 코일(110)을 푸는 단계(행위(50)에서), 담금질 단계(행위(60)에서) 및 코일링 단계(행위(70)에서)를 포함하지만, 다른 행위가 추가적으로 또는 대안적으로 및/또는 다른 변형과 함께 포함될 수 있다. 일부 실시예에서, 공정(10)은 코일(110)이 공정(10)의 개별 행위들 사이에서 또는 그렇지 않으면 공정(10)의 코스 동안 밴드가 절단(severing) 및 재연결되지 않고 재료(112)의 연속 밴드로 유지될 수 있도록 수행될 수 있다.

행위(20)에서, 공정(10)은 코일(110)을 생산하는 것을 포함할 수 있다. 20에서 코일을 생산하는 것은 예를 들어 이전에 만들어진 코일(110)에 액세스하는 것을 포함할 수 있다. 대안적으로, 코일(110)을 생산하는 것은 코일(110)을 제조하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 코일(110)은 열간 압연 라인 및 선택적으로 냉간 압연 라인에 의해 생산될 수 있다. 코일(110)이 열간 압연 라인으로부터 생산되거나 획득되는 경우, 코일(110)은 예를 들어, 열간 압연 라인에 의해 부여된 열을 보유할 수 있고, 이는 열 처리 공정(10)을 위한 원하는 온도에 도달하기 위해 추가될 열의 양을 감소시킬 수 있다.

코일(110)은 스풀(114) 주위에 형성될 수 있다. 예를 들어, 코일(110)은 스풀(114)을 중심으로 연속적으로 중첩되는 회전(turn)들로 재료의 시트(112)를 감쌈으로써 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 스풀(114)은 회전되어 추가 층들이 스풀(114) 주위에 감겨지고 코일(110)로 형성될 수 있게 한다. 스풀(114)은 튜브의 형상일 수 있다. 일부 실시예에서, 스풀(114)은 스풀(114)이 예를 들어 공정(10) 동안의 온도 변화로부터 야기될 수 있는 치수 변화에 응답하여 방사상 크기를 변경하도록 허용할 수 있는 부품(part)들의 어셈블리(assembly)를 포함할 수 있다.

행위(30)에서, 공정(10)은 맨드릴(116)을 코일에 삽입하는 것을 포함할 수 있다. 맨드릴(116)은 코일(110)을 회전시키기 위한 스풀(114)의 후속 회전을 용이하게 할 수 있는 방식으로 스풀(114)과 맞물릴 수 있다. 일부 실시예에서, 스풀(114) 및/또는 맨드릴(116)은 예를 들어 코일(110)이 공정(10) 동안 가열되는 결과일 수 있는 스풀(114)의 내부 직경의 크기 변화에 적응하기 위한 반경방향 확장을 허용하도록 확장 가능할 수 있다(예를 들어, 화살표(118)로 표시된 대로). 맨드릴(116)을 삽입하는 행위(30)가 코일(110)을 가열하는 행위(40) 전에 도시되지만, 일부 실시예에서, 맨드릴(116)은 코일(110)이 가열된 후에 삽입될 수 있다. 다시 말해서, 삽입 행위30)는 코일(110)의 가열 행위(40) 이후, 이전 또는 도중에 발생할 수 있다.

맨드릴(116) 및/또는 스풀(114)의 확장을 야기하기 위해 다양한 적절한 메커니즘 및 구조가 사용될 수 있다. 비제한적인 예는 조개 형(clam-like) 구조(예를 들어, 힌지 연결된 반쪽들 및 스프링 분리기 또는 부품들을 분리할 수 있는 기타 바이어링 메커니즘을 가짐), 이빨과 핀 배열 또는 네스팅 튜브(nesting tube)를 포함한다. 일부 예에서, 확장을 일으키는 하나 이상의 컴포넌트들은 상업적으로 입수 가능한 컴포넌트들일 수 있다. 맨드릴(116)을 스풀(114)에 삽입하는 행위는 스풀(114)을 확장시키는 것일 수 있다.

행위(40)에서, 코일(110)은 가열될 수 있다. 예를 들어, 가열은 특정 예열 온도 범위 내에 있도록 코일(110)을 예열하기 위해 코일(110)에 열(120)을 추가하는 것에 대응할 수 있다(예를 들어, 화살표(122)로 도시된 바와 같이). 행위(40)에서 가열을 달성하기 위해, 코일(110)은 코일(110)의 재료(112)가 특정 예열된 온도 범위 내에 있는 포인트에 도달하도록 하는 적절한 시간량 동안 노(furnace) 또는 다른 가열된 환경에서 유지될 수 있다. 일부 실시예에서, 예열된 온도 범위는 예를 들어 균질화(homogenizing) 온도 범위일 수 있다. 일부 실시예에서, 예열된 온도 범위는 예를 들어 어닐링(annealing) 온도 범위일 수 있다.

일부 양태에서, 균질화 온도 범위는 400°C 내지 600°C 범위 내에서 선택된 종점(endpoint)들에 의해 정의된다. 일부 실시예에서, 종점은 450°C 내지 560°C 범위 내에서 선택된다. 일부 양태에서, 균질화 온도 범위는 처리될 합금의 유형에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 450°C 내지 500°C는 7xxx 합금을 균질화하는 데 적절한 범위일 수 있으며, 반면 530°C 내지 560°C는 6xxx 합금을 균질화하는 데 적절한 범위일 수 있다.

보다 일반적으로, 균질화 온도 범위는 균질화에 적합한 범위에 해당할 수 있다. 균질화는 주조된(as-cast) 미세구조(microstructure)의 입자 수준 불균일성(heterogeneity)을 줄이기 위해 금속 물품에 수행되는 고온 공정을 지칭할 수 있다. 균질화는 종종 금속의 재결정화(recrystallization) 온도보다 높은 온도에서 수행된다. 예를 들어, 일부 유형의 알루미늄 합금에서, 금속의 재결정화 온도는 약 300 내지 400°C일 수 있으며 균질화는 약 450 내지 600°C의 온도에서 수행될 수 있다. 이러한 온도 범위(예를 들어, 재결정화 온도 또는 그 이상)로 가열될 때, 금속 물품의 야금학적(metallurgical) 미세구조는 보다 균질해져서, 금속 물품의 성형성(formability) 및/또는 다른 야금학적 속성을 개선할 수 있다. 그러나 이러한 고온에서 금속 물품은 잘못 처리하면 특히 손상되기 쉽다.

일부 양태에서, 어닐링 온도 범위는 300°C 내지 500°C 범위 내에서 선택된 종점들에 의해 정의된다. 일부 실시예에서, 종점들은 400°C 내지 500°C 범위, 300°C 내지 400°C 범위, 또는 350°C 내지 400°C 범위, 또는 300°C 내지 450°C 범위와 같은 추가 범위 내에서 선택된다. 일부 양태에서, 어닐링 온도 범위는 처리될 합금의 유형과 무관하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 300°C 내지 450°C는 7xxx 합금, 6xxx 합금 또는 기타 일련의 합금을 처리하는지 여부에 관계없이 어닐링에 적절한 범위일 수 있다.

보다 일반적으로, 어닐링 온도 범위는 어닐링에 적합한 범위에 대응할 수 있다. 어닐링은 임의의 다수의 효과들을 달성하기 위해 금속 물품에 수행되는 고온 공정을 의미할 수 있다. 본 개시를 제한하려는 의도 없이, 어닐링의 목적 및 어닐링 파라미터는 (1) 성형성을 얻기 위해 재료의 가공 경화(work-hardening)를 해제하는 단계; (2) 현저한 결정립 성장(grain growth)을 일으키지 않으면서 재료를 재결정화하거나 복원(recovering)하는 단계; (3) 텍스처(texture)를 성형성 및 성형 중 이방성(anisotropy)을 감소시키기에 적합하도록 엔지니어링 또는 전환하는 단계; 및/또는 (4) 기존 침전 입자의 조대화(coarsening)를 방지하는 단계를 포함할 수 있다. 어닐링은 스탬핑, 드로잉 또는 밴딩과 같은 성형 동작 동안 개선된 텍스처 및/또는 감소된 이방성을 갖는 합금을 생성할 수 있다. 어닐링을 적용함으로써, 수정된 템퍼의 텍스처는 더 무작위로 제어/엔지니어링되어 강한 성형성 이방성을 생성할 수 있는 텍스처 컴포넌트(예를 들어, Goss, Goss-ND 또는 Cube-RD)를 줄일 수 있다. 이 개선된 텍스처는 잠재적으로 밴딩 이방성을 줄이고 서로 다른 방향들에서 속성의 변동성을 줄이는 역할을 하기 때문에 드로잉 또는 원주 스탬핑 공정이 수반되는 성형 단계의 성형성을 향상시킬 수 있다. 그러나 어닐링에 적합한 고온에서, 금속 물품은 잘못 처리되면 특히 손상되기 쉽다.

일부 실시예에서, 행위(40)에서의 가열은 개별 온도 범위들 및 체류 시간(dwell time)을 갖는 다중 단계들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 행위(40)에서의 가열은 코일(110)을 어닐링에 적합한 예열된 온도 범위로 유지하는 하나의 단계를 포함할 수 있고 이후 또는 사전에 균질화에 적합한 예열된 온도 범위에서 코일(110)을 유지하는 다른 단계를 포함할 수 있다.

행위(40)에서의 가열은 임의의 적절한 레이트로 제공될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 가열은 20°C/시간 내지 100°C/시간 범위의 가열 레이트로 일어날 수 있다. 일부 실시예에서, 느린 가열(예를 들어, 20°C/시간 내지 40°C/시간)은 불균일 핵형성 부위로서 용해 침전물을 사용하여 분산질의 핵형성을 촉진할 수 있다. 이것은 또한 침전물과 매트릭스 사이의 인터페이스에서 초기 용융보다 매트릭스에서 용질(solute)의 균일한 분포를 보장할 수 있다.

행위(50)에서, 공정(10)은 코일(110)을 풀림을 포함할 수 있다. 풀림은 코일(110)이 상승된 온도 범위(예를 들어, 이는 행위(40)에서 가열에 의해 부여된 예열된 온도 범위 또는 예열된 온도 범위 미만의 임계값 내에 있는 다른 범위에 대응할 수 있음)에 있는 동안 발생할 수 있다. 예를 들어, 풀림은 코일(110)이 노에 있는 동안 또는 노로부터 제거된 후 여전히 상승된 온도에 있는 동안 발생할 수 있다. 다양한 실시예에서, 금속이 균일한 온도 범위 내에 있는 코일이 가열된 상태 동안 및/또는 균일한 온도 범위 또는 기타 관련 예열 범위(예를 들어, 어닐링 온도 범위) 아래의 임계값을 초과하여 냉각되기 전에 풀림이 발생할 수 있다. 일부 실시예에서, 적절할 수 있는 임계량은 50°C 이하일 수 있다. 예를 들어, 풀리기 전에, 코일은 노에서 제거된 온도로부터 50°C 미만으로 냉각될 수 있다. 일부 실시예에서, 임계량은 연속 냉각 전환(CCT) 곡선을 따라 노즈(nose) 또는 드롭(drop)을 피하기 위해 및/또는 코일에서 바람직하지 않은 침전을 피하기 위해 선택될 수 있다. 임계량은 7xxx 합금, 6xxx 합금, 또는 다른 일련의 합금을 처리하는지 여부와 같이 처리될 합금의 유형에 따라 선택될 수 있다.

50에서 풀림은 맨드릴(116) 및/또는 스풀(114)이 회전된 결과일 수 있다. 풀림은 코일(110)의 풀린 부분(124)을 생성할 수 있다. 코일(110)의 풀린 부분(124)은 공정(10)의 다른 동작에 의해 처리될 수 있다.

행위(60)에서, 공정(10)은 코일(110)의 풀린 부분(124)을 담금질하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이것은 풀린 부분(124)을 담금질 시스템(126)에 적용함으로써 달성될 수 있다. 담금질 시스템(126)은 담금질 매체(128)를 전달하기에 적합한 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 제트(jet)가 도 1에 도시되어 있지만, 담금질 매체를 위한 조(bath) 또는 기타 전달 시스템이 사용될 수 있다. 적합한 담금질 매체는 공기, 물 또는 오일을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 공정(10)에서 담금질 행위(60)는 코일(110)의 담금질된 부분(130)을 생성할 수 있다.

60에서의 담금질은 코일(110)의 풀린 부분(124)의 온도를 감소시켜 미리 결정된 시간 양 내에서 담금질된 온도 범위에 도달하는 것을 포함할 수 있다. 60에서의 담금질은 급속 담금질(예를 들어, 몇 분 또는 몇 초 이내에 또는 미리 결정된 다른 짧은 시간에 걸쳐 온도 감소를 부여) 또는 연장된 냉각(예를 들어, 몇 시간 내에 또는 미리 결정된 다른 긴 시간에 걸쳐 온도 감소를 부여)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 담금질 또는 그의 유형은 예를 들어, 열 추출 레이트의 관점에서 정의되어 급속 담금질은 10°C/s 초과의 열 추출 레이트와 관련될 수 있거나 연장된 냉각은 10°C/s 미만의 열 추출 레이트와 관련될 수 있다.

그러나, 60에서의 담금질은 열 추출 레이트에 더하여 또는 그 대신에 임의의 적절한 매개변수 또는 매개변수들의 조합에 의해 정의될 수 있다. 일부 가능한 관련 매개변수 유형들을 설명할 수 있는 비제한적인 예에서, 행위(40)에서 525°C로 가열된 코일(110)은 행위(60)에서의 담금질 전에 대략 500°C의 온도에 도달하도록 대략 25°C의 양만큼 냉각될 수 있고, 이는 10°C/s 내지 100°C/s 사이의 담금질 레이트 또는 열 추출 레이트를 생성하기 위해 코일(110)의 재료(112)의 온도를 약 1.5초 내지 15초의 시간 간격에 걸쳐 350°C로 감소시키기 위해 일련의 제트들을 통해 분무된 물(실온(예를 들어, 20°C 내지 22°C) 또는 25°C 내지 80°C 범위 내와 같은 다른 온도에서)을 이용할 수 있다. 그러나 다른 값들이 사용될 수 있습니다.

예를 들어, 일부 실시예에서, 담금질된 온도 범위는 200°C 내지 500°C의 범위 내에서 선택된 종점들에 의해 정의된 범위에 대응할 수 있다. 일부 실시예에서, 담금질된 온도 범위는 200°C 내지 350°C의 범위 또는 200°C 내지 250°C의 범위와 같은 더 작은 범위 내에서 선택된 종점들에 의해 정의된다. 일부 예에서, 범위의 하단은 200°C 또는 그 이하의 다른 온도에 해당할 수 있으며, 그 아래에서는 용질 함량이 높은 합금(예를 들어, 마그네슘, 규소, 구리 및/또는 아연과 같은 용질의 합이 2.0중량% 이상인 합금)에 대한 코일링이 냉간 압연에 어려움을 초래할 수 있다. 일부 실시예에서, 담금질된 온도 범위는 T6, T8, T9 또는 다른 특정 템퍼를 달성하는 공정과의 연속성을 위해 선택된다. 일부 실시예에서, 담금질된 온도 범위는 분산질의 침전을 용이하게 하거나 후속 냉간 작업 전에 연속적으로 주조된 재료를 균질화하도록 선택된다. 일부 실시예에서, 담금질된 온도 범위는 300°C 내지 350°C 또는 결과 재료가 후속 냉간 압연에 대해 충분히 부드럽고 후속 공정에 대해 너무 강하지 않은 다른 적절한 범위에 해당할 수 있다.

일부 실시예에서, 담금질된 온도 범위에 도달하기 위한 담금질은 코일(110)의 풀린 부분(124)을 담금질 온도 범위(예를 들어, 매체의 온도는 "담금질" 온도로 지칭될 수 있고 금속의 결과적인 온도는 "담금질" 온도로 지칭될 수 있음) 내에 제공된 담금질 매체에 노출시킨 결과일 수 있다. 일부 실시예에서, 담금질 매체에 대한 담금질 온도 범위는 10°C 내지 350°C 범위 내에서 선택된 종점들에 의해 정의될 수 있다. 일부 실시예에서, 물은 담금질 매체로서 사용될 수 있고, 예를 들어 10°C 내지 100°C의 온도에서 액체 형태로 제공될 수 있다. 액체 형태의 물을 제공하면 물이 실온에서 또는 실온에 비해 최소한의 가열 또는 냉각으로 제공될 수 있으며 물이 액체 상태에서 증기로 전환되도록 가열되는 경우보다 훨씬 적은 에너지 소비로 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 물 또는 다른 담금질 매체는 100°C 초과의 온도에서 또는 그렇지 않으면 적어도 부분적으로 비-액체 형태로 제공될 수 있다. 예를 들어, 다양한 시나리오에서 물이 담금질 매체로 사용되는 경우, 100°C보다 높은 온도에서 물을 제공하는 것은 물을 증기로 만들고 공정(10)의 하류에서 유해할 수 있는 방식으로 재료(112)에 혼입될 수 있는 담금질된 부분(130) 상의 응결을 방지할 것이다.

일부 실시예에서, 담금질 매체에 대한 담금질 온도 범위는 150°C 내지 200°C 범위 내에서 선택된 종점들에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어 다양한 시나리오에서, 이러한 범위의 온도에서 물을 제공하면 재료(112)가 미리 결정된 시간 내에 담금질되게 하기 위한 적절한 열 추출 레이트를 제공하기 위해 충분히 낮은 온도의 매체를 제공하면서 물의 온도가 실수로 응결이 발생할 수 있는 범위로 떨어지지 않도록 하기 위해 적절한 안전 요소를 통합하는 것 사이의 균형을 맞출 수 있다.

일부 실시예에서, 적합한 담금질 레이트 또는 열 추출 레이트의 범위는 예를 들어 10°C/s 및 100°C/s 범위 내에서 선택된 종점들에 의해 정의될 수 있다. 열 추출 레이트는 이용될 조성 및/또는 기타 처리에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 다른 열 추출 레이트를 사용하여 다운스트림에 다른 속성을 전달할 수 있다. 예시적인 예로서, 10°C/s의 열 추출 레이트는 후속 냉간 작업이 실행되어야 하는 상황에 적합할 수 있으며, 100°C/s의 열 추출 레이트는 5xxx 합금에서 루더링(ludering)의 억제를 용이하게 하는 데 적합할 수 있다.

미리 결정된 시간의 비제한적인 예는 1시간 미만, 20분 미만, 2분 미만, 20초 미안, 2초 미만 또는 기타 적절한 시간 프레임일 수 있다. 미리 결정된 시간은 특정 타겟 열 추출 레이트에 기초하거나 의존할 수 있다. 일부 실시예에서, 코일(110)의 풀림 레이트는 적절한 열 추출 레이트에 영향을 미치거나 부여할 수 있는 결과(corollary) 또는 척도로서 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 적절한 열 추출 레이트는 예를 들어 분당 1미터 및 분당 100미터의 범위 내에서 선택된 종점들에 의해 정의된 풀림 속도의 범위에 의해 얻어질 수 있다.

60에서의 담금질은 온도 감소 및/또는 증가의 임의의 적절한 시퀀스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 60에서의 담금질은 재가열 공정을 포함하거나 이에 의해 보충될 수 있다. 예시적인 예로서, 코일(110)의 풀린 부분(124)은 리텐셔닝(re-tensioning) 또는 다른 유익한 효과를 허용하기 위해 초기에 더 낮은 온도(예를 들어, 200°C 미만)로 담금질된 후 그런 다음 행위(70)에서와 같이 새로운 것을 코일링하기 전에 더 높은 담금질 온도(예를 들어, 200°C와 350°C 사이)로 재가열된다. 추가 오븐 또는 적절한 조에 제공되거나 또는 노즐을 통해 제공되는 오일 또는 기타 가열 매체를 포함하지만 이에 국한되지 않는 관련된 온도 증가를 제공하기 위해 임의의 적절한 구조가 사용될 수 있다(예를 들어, 담금질 시스템(126)의 일부 노즐 또는 다른 구조가 풀린 부분(124)으로 열 전달을 부여하도록 선택된 온도에서 담금질 매체를 제공하고 담금질 시스템(126)의 구조 또는 노즐의 다른 인스턴스가 풀린 부분(124) 외부로 열 전달을 부여하도록 선택된 온도에서 담금질 매체를 제공하는 경우와 같이).

행위(70)에서, 공정(10)은 담금질된 부분(130)을 코일링하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 담금질된 부분(130)은 제2 코일(132)을 형성하기 위해 새롭게 코일링되거나 다시 코일링될 수 있다. 이것은 열 처리되고 담금질된 재료를 갖는 코일(110)을 제공할 수 있다. 설명된 바와 같이 코일을 열 처리 공정(10)에 적용하는 것은 코일(110)의 유리한 침전물 또는 다른 미세구조 또는 특성이 얻어질 수 있는 열 처리된 코일(110)을 제공할 수 있다.

도 2는 도 1의 공정(10)을 수행하기 위해 사용될 수 있는 시스템(140)의 예의 측면도이다. 도 2의 시스템(140)은 노(furnace)(142), 풀림 시스템(unwinding)(144), 담금질 시스템(quenching system)(126) 및 감김 시스템(winding system)(146)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 다른 요소가 추가적으로 또는 대안적으로 및/또는 다른 변형과 함께 포함될 수 있다.

노(142)는 코일(110)을 수용하기 위한 크기일 수 있다. 노(142)는 버너 또는 다른 적절한 요소에 의해 가열될 수 있는 내부 체적을 정의하는 하나 이상의 벽들(150)로 형성될 수 있다. 노(142)는 코일(110)의 금속을 예열하거나 온도를 상승시킬 수 있다. 예를 들어, 노는 도 1의 코일(110)을 가열하는 행위(40)에서 논의된 바와 같이 균질화 온도 범위, 어닐링 온도 범위, 또는 다른 특정 가열된 온도 범위 내에 있도록 금속의 온도를 예열하거나 상승시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 노(142)의 내부는 불활성 환경일 수 있거나 그렇지 않으면 코일(110)의 가능한 산화를 방지하거나 감소시키도록 제어될 수 있다.

풀림 시스템(144)은 코일(110)의 적어도 일부를 풀기 위한 적절한 컴포넌트를 포함할 수 있다. 풀림 시스템(144)은 코일(110)이 (예를 들어, 도 1의 행위(50)에서의 논의에 따라) 여전히 상승된 온도에 있는 동안 코일(110)의 일부를 풀 수 있다. 일부 실시예에서, 풀림 시스템(144)은 코일(110)을 회전시키기 위한 적절한 풀림 메커니즘(152)을 포함할 수 있다. 도 2에서, 풀림 메커니즘(152)은 맨드릴(116)을 회전시키도록 동작 가능한 벨트를 갖는 모터로 도시되어 있지만, 코일(110)과 맞물릴 수 있고 및/또는 지지할 수 있는 맨드릴(116) 및/또는 스풀(114)을 회전시키기 위한 임의의 다른 적절한 메커니즘이 사용될 수 있다.

도 2의 노(142)는 개구(154)를 갖는 것으로 도시되어 있다. 개구(154)는 코일(110)의 풀린 부분(124)의 통과를 위한 크기일 수 있다. 노(142)는 개구(154)의 크기를 정의하기 위한 적절한 구조를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 개구(154)의 크기는 변경될 수 있다. 예를 들어, 노(142)는 도어(156)에 의해 정의된 개구(154)의 크기를 조정하기 위해 액추에이터 또는 다른 적절한 움직임 부여 컴포넌트에 의해 조정될 수 있는(예를 들어, 화살표(158)로 표시된 대로) 하나 이상의 도어(156)를 포함할 수 있다.

담금질 시스템(126)은 풀림 메커니즘(152) 및/또는 노(142)로부터 코일(110)의 풀린 부분(124)을 수용할 수 있다. 도 2의 담금질 시스템(126)은 담금질 매체(128)를 전달하기 위한 일련의 제트들로 도시되어 있지만, 담금질 시스템(126)은 담금질의 행위(60)와 관련하여 도 1과 관련하여 설명된 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다른 구조에 대응할 수 있다. 더욱이, 제트들의 개별 쌍들이 도 2에 도시되어 있지만, 담금질 매체(128)를 전달하기 위한 임의의 수의 제트 또는 다른 구조가 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 담금질 시스템(126)의 연속적인 단계들에는 상이한(예를 들어, 연속적으로 더 낮은) 온도로 제공되는 담금질 매체(128)가 제공될 수 있고, 예를 들어, 이는 다중 담금질 단계들을 통한 진행 및/또는 다른 온도의 매체들 사이를 이동을 허용하여 특정 프로파일에 걸쳐 또는 일정 기간 동안 부드럽게 온도를 낮출 수 있다.

초기 롤러(initial roller)(160)는 도 2에서 담금질 시스템(126)의 하류에 도시되어 있다. 코일(110)로부터의 재료(112)가 담금질 시스템(126)을 이미 통과한 후에만 초기 롤러(160)와 접촉하도록 시스템(140)을 배열하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 초기 롤러(160)는 재료(112)가 담금질 시스템(126)에 의해 냉각되기 전에 초기 롤러(160)가 접촉된 경우보다 재료(112)가 담금질된 후에 재료(112)가 늘어나거나 긁히기 쉽지 않을 수 있다. 초기 롤러(160)는 예를 들어 재료(112)가 시스템(140)을 통해 이동할 때 공정의 후속 단계를 용이하게 하기 위해 코일(110)의 재료의 텐셔닝(tensioning)을 허용할 수 있다.

코일(110)은 노(142)로부터 그리고 담금질 시스템(126)을 통과하기 위한 임의의 적절한 배향으로 배열될 수 있다. 재료(112)가 노(142)를 빠져나와 담금질 시스템(126)을 통과하는 동안 도 2에서 실선으로 수직 배향으로 도시되어 있지만, 다른 방향도 가능하다. 대체 경로의 한 예가 도 2에서 점선으로 표시되어 있다. 예를 들어, 재료(112)는 루트가 표시된 바와 같이 현수선(catenary) 또는 다른 형상을 취할 수 있다.

로봇 팔(164)은 또한 도 2의 시스템(140) 내에 도시되어 있다. 로봇 팔(164)은 코일(110)로부터 풀린 부분(124)의 단부 또는 초기 부분을 취급하는데 유용할 수 있다. 예를 들어, 로봇 팔(164)은 코일(110)로부터 풀린 초기 자유 단부를 잡고 이를 시스템(140)의 다른 요소로의 도입을 위해 적절한 하류 위치로 보낼 수 있다.

다른 컴포넌트가 공정 라인에 포함될 수 있다. 예를 들어, 도 2에는 굴레(bridle)(166)가 도시되어 있다. 굴레들(166)은 재료(112)와 물리적으로 접촉하지 않고 재료(112)를 전진 및/또는 지지할 수 있는 자기(magnetic) 굴레에 대응할 수 있다.

윤활 시스템(lubrication system)(168)이 또한 도 2에 도시되어 있다. 윤활 시스템(168)은 윤활 시스템(168)을 통과하거나 통하는 재료(112)에 윤활유(lubricant)를 적용하기 위한 노즐 및/또는 다른 적절한 구조를 포함할 수 있다. 후속 롤러(170)가 도 2에 도시되어 있다. 후속 롤러(170)는 텐셔닝 또는 다른 적절한 목적을 위해 사용될 수 있다.

앞서 언급된 바와 같이, 시스템(140)은 또한 감김 시스템(146)을 포함할 수 있다. 감김 시스템(146)은 시스템(140)의 다른 부분들로부터 수용된 재료(112)로 재 코일링하거나 새롭게 코일링할 수 있다. 예를 들어, 감김 시스템(146)은 수용된 재료(112)의 새로운 또는 제2 코일(132)을 형성하도록 회전될 수 있는 다른 스풀(114) 및/또는 맨드릴(116)을 포함할 수 있다. 새로운 또는 제2 코일(132)은 시스템(140)에 의해 열 처리된 재료(112)에 대응할 수 있다.

도 3은 공정(10)을 수행하기 위해 사용될 수 있는 시스템(172)의 컴포넌트의 측면도이다. 도 3은 노(142)(예를 들어, 도 3의 로(142A 또는 142B))로부터 예를 들어, 코일(110)이 여전히 상승된 온도에 있는 동안 및/또는 노(142)에 의해 부여된 예열된 온도에 비해 상당한 냉각(예를 들어, 50°C의 냉각 또는 본 명세서에 논의된 다른 임계값 양)이 일어나기 전에 풀릴 수 있는 풀림 위치(174)로 코일(110)을 운반하기 위한 옵션의 예를 도시한다.

다양한 컴포넌트들의 변형에 대한 다양한 옵션이 도 3에 나와 있다. 단순화를 위해 다양한 컴포넌트들의 예가 도 3의 왼쪽에 표시되며 먼저 "A"로 끝나는 접미사를 가진 참조 번호로 설명되고 그러한 컴포넌트의 일부 변형은 이후에 도 3의 오른쪽에 예시로 도시된 컴포넌트에 대해 "B" 접미사로 설명될 것이다.

도 3의 시스템(172)은 밑 또는 아래로부터 언로딩될 수 있는 노(142A)와 함께 도시되어 있다. 노(142A)는 코일(110)을 수용하도록 크기가 정해질 수 있다. 노(142A)는 노(142A)가 바닥 측(178)으로부터 언로딩되도록 허용하는 언로딩 시스템(176A)을 포함하거나 이와 연관될 수 있다. 언로딩 시스템(176A)은 코일(110)을 지지하고/하거나 코일(110)을 이동시키기 위한 적절한 후크(180) 또는 다른 구조를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코일(110)은 스풀(114) 및/또는 맨드릴(116)에 의해 지지될 수 있고, 스풀(114) 및/또는 맨드릴(116)은 후크(180) 또는 언로딩 시스템(176A)의 다른 구조에 의해 노(142A) 내에서 지지될 수 있다. 노(142A)로부터 코일(110)의 언로딩을 용이하게 하기 위해 언로딩 시스템(176A)의 후크(180) 또는 다른 구조의 이동을 가능하게 하도록 적절한 액추에이터(도시되지 않음)가 포함될 수 있다. 비제한적인 예로서, 후크(180) 또는 언로딩 시스템(176A)의 다른 구조는 수직으로(예를 들어, 화살표(182)로 도시된 바와 같이) 및/또는 측방향(예를 들어, 이는 화살표(184)로 도시된 바와 같이 도 3의 페이지 내부 또는 외부에 대응하는 방향 및/또는 도 3의 뷰에서 좌측 또는 우측에 대응하는 방향을 포함할 수 있음)으로 이동가능할 수 있다.

노(142A)는 운반 시스템(186A)을 수반하거나 그와 연관될 수 있다. 운반 시스템(186A)은 예를 들어 노(142A)와 풀림 위치(174) 사이에서 코일(110)의 이동을 가능하게 할 수 있다. 운반 시스템(186A)은 하나 이상의 캐리어들(188A)을 포함할 수 있다. 캐리어(188A)는 카트, 차량, 이동식 플랫폼, 또는 코일(110)을 노(142A)로부터 풀림 위치(174)로 이동시킬 수 있는 임의의 다른 구조에 대응할 수 있다. 이러한 운반은 여전히 코일(110)이 노(142A)에서의 가열에 의해 부여된 예열된 온도에 있는 동안 또는 예열된 온도 미만의 임계값 내의 상승된 온도에 있는 동안(예를 들어, 도 1의 행위(50)에서의 논의에 따라) 풀리도록 허용할 수 있다. 일부 실시예에서, 캐리어(188A)(또는 그 일부)는 예열될 수 있고, 이는 예를 들어 캐리어(188A)에 의한 운반 동안 코일(110)에 의한 열 손실을 완화할 수 있는 방식으로 코일(110)과 캐리어(188A)의 일부 사이의 온도 차이를 감소시킬 수 있다.

동작시, 코일(110)이 노(142A)로부터의 가열에 의해 적절한 온도에 도달하면, 언로딩 시스템(176A)은 화살표(190)로 도시된 바와 같이 코일(110)을 낮출 수 있다. 예를 들어, 코일(110)은 운반 시스템(186A)의 캐리어(188A)에 대해 낮아질 수 있다. 코일(110)은, 예를 들어 코일(110)의 스풀(114) 및/또는 맨드릴이 수용되고 캐리어(188A)의 스탠드(192)(예를 들어, 포크 또는 다른 지지구조)에 의해 지지되도록 캐리어(188A)에 의해 수용될 수 있다. 언로딩 시스템(176A)의 요소들은 캐리어(188A)에 대해 코일(110)을 해제하기 위해 적절한 방향으로 이동할 수 있다. 예를 들어, 언로딩 시스템(176A)의 후크(180) 또는 다른 구조는 (예를 들어, 화살표(184)로 도시된 바와 같이) 측방향으로 이동할 수 있고 캐리어(188A)가 닫힐 수 있도록 캐리어(188A)를 벗어나 이동하는 것에 대응할 수 있는 코일(110)의 맨드릴 및/또는 스풀(114)의 과거 단부는 노(142A)로부터 멀어지게 이동하고 및/또는 언로딩 시스템(176A)의 요소에 의한 간섭 없이 다른 액션을 수행한다.

일부 실시예에서, 언로딩 시스템(176A)의 요소는 노(142A)를 로딩할 수 있는 요소로서 기능하거나 이에 의해 보완될 수 있다. 예를 들어, 언로딩 시스템(176A)은 언로딩에 대해 설명된 것과 반대 순서로 이동을 수행할 수 있고, 이에 의해 캐리어(188A) 또는 다른 공급원으로부터 노(142A) 내로 코일(110)을 삽입할 수 있다.

캐리어(188A)는 단열 인클로저(insulating enclosure)(194A)를 포함할 수 있다. 단열 인클로저(194A)는 코일(110)을 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 단열 인클로저(194A)는 캐리어(188A)에 의한 운반 동안 코일(110)의 열 손실을 감소시키기 위해 단열재(insulation)(196)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 단열재(196)는 단열 인클로저(194A)의 측들(198) 및/또는 단부들(200)에 포함될 수 있다. 적절한 단열재(196)의 비제한적인 예는 내화 재료(refractory material)를 포함할 수 있다.

본 명세서에 사용된 용어 "내화 재료"는 용융 금속에 의한 공격에 비교적 내성이 있고 사용 중인 재료에 대해 고려되는 고온에서 강도를 유지할 수 있는 임의의 재료를 포함할 수 있다. 이러한 재료는 세라믹 재료(무기 비금속 고체 및 내열성 유리) 및 비금속을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 단열재(196)에 적합한 재료의 비제한적 목록은 다음을 포함한다: 알루미늄(알루미나), 규소(실리카, 특히 용융 실리카), 마그네슘(마그네시아), 칼슘(석회), 지르코늄(지르코니아), 붕소(산화붕소)의 산화물; 금속 탄화물, 붕화물, 질화물, 규화물, 예를 들어 탄화규소, 특히 질화물 결합 탄화규소(SiC/Si3N4), 탄화붕소, 질화붕소; 알루미노실리케이트, 예를 들어 칼슘 알루미늄 실리케이트; 복합 재료(예를 들어, 산화물 및 비산화물의 복합물); 기계가공 가능한 유리를 포함하는 유리; 섬유 또는 이들의 혼합물의 미네랄 울; 탄소 또는 흑연; 등등. 예시적인 예로, 일부 상황에서 내화 재료는 최대 1200°C의 온도를 견딜 수 있지만(예를 들어, 이는 강철은 아닐지라도 알루미늄 또는 구리의 가공에 적합할 수 있으며, 그럼에도 불구하고 다른 적절한 내화 재료를 사용할 수 있는 고온에서 가공되는 경향이 있음), 일부 다른 상황에서 알루미늄 및 그 합금 가공에 적합한 내화 재료는 400 내지 800°C의 더 낮은 범위의 작업 온도를 견디도록 선택될 수 있다.

캐리어(188A)는 코일(110)의 수용 및 언로딩을 용이하게 하기 위해 하나 이상의 해제 가능하게 분리 가능한 부재(202A)를 포함할 수 있다. 캐리어(188A)는 도 3에서 2개의 해제 가능하게 분리 가능한 부재들(202A)로 도시되어 있고, 하나, 둘 또는 둘 이상을 포함하는 다른 숫자가 이용될 수 있지만, 단순성을 위해 이하의 설명은 주로 단일 부재(202A)를 언급할 것이다. 분리 가능한 부재(202A)는 코일(110)이 단열재(196)에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸이는 폐쇄 구성(closed configuration)과 캐리어(188A)에 대해 로딩 또는 언로딩을 위해 코일(110)이 액세스 가능한 개방 구성(open configuration) 사이에서 이동가능할 수 있다.

앞서 언급한 바와 같이, 사용시 코일(110)은 화살표(190)로 도시된 바와 같이 언로딩 시스템(176A)에 의해 캐리어(188A)를 향해 낮아질 수 있다. 코일(110)이 캐리어(188A)에 의해 수용되면(예를 들어, 코일(110)을 통한 스풀(114) 및/또는 맨드릴(116)이 스탠드(192) 또는 캐리어(188A) 내의 다른 지지 구조에 의해 지지됨), 캐리어(188A)의 분리 가능한 부재(202)는 (화살표(204)로 도시된 것과 같은) 코일(110) 주위에서 폐쇄될 수 있고, 이는 코일(110)을 효과적으로 단열하고 캐리어(188A) 내에 있는 동안 코일(110)로부터의 열 손실을 방지하거나 감소시킬 수 있다.

캐리어(188A)는 화살표(206A)에 예시된 바와 같이 노로부터 멀리 코일(110)을 운반할 수 있다. 일부 실시예에서, 캐리어(188A)는 화살표(208A)로 도시된 바와 같이 분리 가능한 부재(202A) 개방에 의해 코일(110)의 제거를 위해 준비될 수 있다.

운반 시스템(210)은 캐리어(188)로부터 코일(110)을 운반할 수 있고 일부 실시예에서 풀림 위치(174)에서 풀림 메커니즘(152)과 맞물리도록 할 수 있다(예를 들어, 화살표(212A)로 도시된 바와 같이). 운반 시스템(210)은 도 3에서 로봇 팔로 도시되어 있지만, 코일(110)을 캐리어(188A)로부터 풀림 메커니즘(152)으로 운반하기 위한 임의의 적절한 구조에 대응할 수 있다. 풀림 메커니즘(152)은 코일(110)이 형성되는 스풀(114) 및/또는 맨드릴(116)을 회전시켜 코일(110)을 풀 수 있는 모터 또는 다른 디바이스를 포함할 수 있다.

코일(110)의 결과적으로 풀린 부분(124)은 담금질 시스템(126)을 통과하여 코일(110)의 담금질된 부분(130)을 생산할 수 있다. 담금질 시스템(126)은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 컴포넌트에 대응할 수 있고(반드시 그럴 필요는 없음)-따라서 설명은 반복되지 않을 것이다. 담금질 시스템(126)으로부터의 통과 이후의 담금질된 부분(130)은 도 2와 관련하여 설명된 감김 시스템(146)과 유사한 방식으로 새롭게 감겨질 수 있고 새로운 또는 제2 코일(132)을 형성할 수 있다.

시스템(172)은 도 2와 관련하여 도시되고 설명된 다른 컴포넌트를 대안적으로 또는 추가로 포함할 수 있고 또는 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 도 2에 도시되지 않은 다른 요소의 예시로서(그러나 원하는 경우 도 2의 시스템과 함께 사용될 수 있음), 도 3의 풀림 시스템(144)의 풀림 위치(174)는 풀림 공정 동안 열을 유지하기 위한 단열재(216)(예를 들어, 단열재(196)와 유사할 수 있음)를 또한 포함하는 풀림 스테이션(214)에 있다. 또한 도 3에는 바어이싱된 롤러(218)가 도시되어 있다. 바이어싱된 롤러(218)는 스프링(220) 또는 다른 바이어싱 메커니즘에 의해 바이어싱될 수 있다. 일부 실시예에서, 바이어싱된 롤러(218)는 단독으로 또는 바이어싱된 롤러(218)의 중량에 의해 적어도 부분적으로 편향될 수 있다. 바이어싱된 롤러(218)는 바이어싱된 롤러(218) 근처의 코일(110)의 단부 또는 다른 부분이 사용 중인 코일(110)의 다른 랩으로부터 "튀어나오는" 것을 방지하기에 적절한 양의 힘을 제공할 수 있다. 바이어싱된 롤러(218)는 피봇식으로 장착될 수 있고 및/또는 그렇지 않으면 눌린 상태를 유지하거나 그렇지 않으면 코일(110)과 맞물리도록 위치를 변경하여 코일(110)이 풀림 메커니즘(152)에 의해 풀려서 직경이 감소하더라도 코일과의 접촉이 유지되도록 할 수 있다.

도 3의 시스템(172)에 도시된 컴포넌트는 대안적으로 도 2의 시스템(140)에서 사용될 수 있거나 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바이어싱된 롤러(218)는 도 2에도 도시되어 있지 않지만, 그럼에도 불구하고 바이어싱된 롤러(218)는 도 2와 관련하여 설명된 시스템(140) 내의 적절한 위치에서 구현될 수 있다. 유사하게, 도 3과 관련하여 설명된 단열재(216) 및/또는 단열재(196)는 또한 도 2의 시스템(140)과 관련하여 적절한 방식으로 배열될 수 있다.

다른 변형은 도 3의 오른쪽에 도시되어 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 시스템(172)은 노(142B)의 측면으로부터 및/또는 노(142B) 옆에서 언로딩할 수 있는 노(142B)를 구현할 수 있다. 언로딩 시스템(176B)은 예를 들어 양방향 화살표(224)에 의해 그래픽으로 예시된 것처럼 일반적으로 도 3의 페이지 외부 방향에 대응하는 방향과 같은 측방향으로 노(142B) 외부로 코일(110)을 밀거나 당길 수 있다. 언로딩 시스템(176B)은 추가적으로 또는 대안적으로 코일(110)을 수직 방향으로 이동시켜, 예를 들어, 위로 이동하고 캐리어(188B)의 구조 위로 이동하여 스탠드(192)에 의해 지지되는 위치로 또는 그렇지 않으면 캐리어(188B) 내에 정의된 내부로 이동될 수 있다.

도 3의 오른쪽에 도시된 캐리어(188B) 및 단열 인클로저(194B)는 도 3의 좌측에 도시된 것과 다르다. 도 3의 오른쪽에 있는 캐리어(188B) 및 단열 인클로저(194B)에서, 예를 들어, 단열 인클로저(194B)는 선형 정렬 튜브 부품(linearly aligning tube part)들에 대응할 수 있는 기술로 폐쇄될 수 있는 하나 이상의 해제 가능하게 분리 가능한 부재(202B)를 포함할 수 있다(예를 들어, 도 3의 왼쪽에 있는 캐리어(188A)의 플램쉘형(clamshell-like) 또는 힌지 방식과 대조적으로).

사용시, 도 3의 오른쪽에 있는 단열 인클로저(194B)는 상승 및/또는 하강되거나(예를 들어, 화살표(228)로 표시된 대로) 단열 인클로저(12B)의 다른 부분과 맞물리도록 이동될 수 있는 덮개(226) 또는 다른 요소를 포함할 수 있다. 캐리어(188B)는 (화살표(206B)에서와 같이 그리고 화살표(206A)와 유사하게) 노(142B)로부터 멀리 코일(110)을 이동시킬 수 있다. 적절한 거리가 캐리어(188B)에 의해 횡단된 후, 단열 인클로저(194B)는 코일(110)에 대한 액세스를 허용하도록 개방될 수 있다. 예를 들어, 단열 인클로저(194B)의 덮개(226)는 화살표(208B)에서와 같이 들어올려질 수 있다.

예를 들어 화살표(212B)에 의해 도시된 바와 같이, 코일(110)은 일부 실시예에서 운반 시스템(210)에 의해 풀림 위치(174)로 이송될 수 있다. 이것은 도 3의 좌측으로부터 제공된 코일(110)과 관련하여 이전에 설명된 것과 유사한 방식으로 코일(110)이 풀리고, 담금질 시스템(126)에 의해 담금질되고, 감김 시스템(146)에 의해 다시 감기게 할 수 있다.

일부 실시예에서, 상이한 유형의 언로딩 시스템(176) 및/또는 운반 시스템(186)(예를 들어, 캐리어(188) 및/또는 관련 컴포넌트를 포함함)이 이용될 수 있고 상이한 스타일의 노(142)에 적합할 수 있다. 예를 들어, 클램-쉘 유형의 단열 인클로저(194A)는 바닥 로딩 노(142A)로부터 수용을 위해 위쪽을 향하는 개구를 형성하는 데 매우 적합할 수 있는 반면, 선형으로 정렬된 튜브 부품들을 갖는 단열 인클로저(194B)는 측면 로딩 노(142B)에 인접한 언로딩 구역 위로 낮추기에 매우 적합할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 노(142)의 각각의 유형은 이러한 옵션 또는 예로서 도 3에 도시된 콘텍스트에 제한되지 않으며, 도 3의 요소(또는 그 변형)는 임의의 다른 원하는 요소 조합과 함께 사용될 수 있다.

또한, 일대일, 일대다 또는 다대다 옵션의 임의의 적절한 조합이 가능하다. 예를 들어, 도 3의 오른쪽에 있는 배열이 개별 캐리어(188)에 로딩될 수 있는 단일 노(142)를 보여주지만, 일부 실시예에서 단일 캐리어(188)가 다중 노(142)에 서비스를 제공할 수 있다(예를 들어, 도 3의 왼쪽에서와 같이, 개별 캐리어(188)가 캐리어(188)의 오버헤드에 도시된 3개의 상이한 노들(142) 중 임의의 하나를 서비스하기 위해 배열됨). 일부 실시예에서, 다수의 캐리어들(188)이 개별 노(142)에 대해 사용될 수 있으며, 예를 들어, 하나의 캐리어(188)는 가열된 코일(110)을 운반할 수 있고 다른 캐리어는 노(142) 내로 로딩 및 가열하기 위해 새로운 코일(110)을 위치시킬 수 있다. 예로서 도 3은 또한 풀림 위치(174)가 다중 캐리어들(188) 및/또는 노들(142)에 서비스를 제공할 수 있음을 도시한다. 다중 노들(142)과 함께 풀림 스테이션(214)을 사용하는 것은 장비 사용의 효율성을 허용할 수 있다(예를 들어, 푸는 공정이 가열 공정보다 빠른 경우, 풀림 메커니즘(152)이 더 빈번하게 사용되도록 하고 사이클들 사이에 더 적은 정지 시간을 갖도록 하기 위해 상이한 노들에서 가열 사이의 시작 시간이 엇갈릴 수 있음). 추가적으로 또는 대안적으로, 시스템(172) 내의 요소들의 복잡성 및/또는 비용을 줄이기 위해, 상이한 노들(142)이 단일 캐리어(188)에 의해 서비스 제공될 수 있다.

일부 실시예에서, 코일(110)은 먼저 캐리어(188)로부터 제거되지 않고 풀림 위치(174)에서 풀릴 수 있다. 예를 들어, 캐리어(188)는 코일(110)의 풀린 부분(124)이 담금질 시스템(126) 및 또는 공정 라인 또는 시스템(172)의 다른 부분으로의 라우팅을 위해 통과될 수 있는 구멍(230)(도 3에서 각각 230A 및 230B로 식별됨)을 포함할 수 있다. 구멍(230)은 코일(110)이 풀리고 풀림 위치(174)에서 구멍(230)을 통과할 수 있도록 크기가 정해질 수 있다. 일부 실시예에서, 캐리어(188)는 코일(110)이 캐리어(188)를 통해 풀리게 하도록 풀림 위치(174)에서 풀림 메커니즘(152)과 맞물릴 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 풀림 메커니즘(152)은 캐리어(188) 내부 또는 상에 자체 포함된 적어도 일부 부분을 포함할 수 있고, 이는 예를 들어 코일(110)이 캐리어(188) 내에서 풀릴 수 있는 위치에 대해 추가적인 유연성을 제공할 수 있다. 더욱이, 풀림 메커니즘(152)이 캐리어(188) 내부 또는 상에 적어도 부분적으로 자체 포함되는 시나리오에서, 운반 시스템(210) 및/또는 풀림 위치(174)에서 별도의 풀림 메커니즘(152)이 제거될 수 있다.

예시적인 양태들

일부 양태들에서, 다음 양태들 중 하나 이상에 따라 또는 그 요소들의 일부 조합에 따라 디바이스, 시스템 또는 방법이 제공된다. 일부 양태에서, 이러한 양태들 중 하나 이상에서 설명된 디바이스 또는 시스템의 피쳐는 다른 양태들 중 하나에서 설명된 방법 내에서 활용될 수 있으며, 그 반대의 경우도 마찬가지이다.

양태 1은 금속 코일을 열 처리하는 방법으로서, 상기 방법은: 균질화(homogenizing) 온도 범위 또는 어닐링(annealing) 온도 범위에 대응하는 예열 온도 범위 내로 상기 금속의 온도를 상승시키기 위해 노(furnace) 내의 상기 금속 코일을 가열하는 단계; 상기 금속이 상기 예열된 온도 범위 내에 있거나 상기 금속이 상기 예열된 온도 범위 아래로 임계값을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 상기 금속 코일을 푸는 단계-여기서, 상기 푸는 단계는 상기 코일의 풀린 부분을 생산함-; 및 상기 풀린 부분의 온도를 미리 결정된 시간 내에 담금질된 온도 범위로 낮추기 위해 상기 코일의 상기 풀린 부분을 담금질(quenching)하는 단계를 포함하고, 상기 담금질 단계는 담금질된 부분을 생산한다.

양태 2는 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 코일의 상기 푸는 단계의 적어도 일부는 상기 코일이 상기 노 내에서 유지되는 동안 수행되고; 또는 상기 코일의 상기 가열 단계와 상기 코일의 상기 푸는 단계의 적어도 일부 사이에서, 상기 코일은 상기 노와 풀림 위치 사이에서 운반된다.

양태 3은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 가열 단계, 푸는 단계 및 담금질 단계는 연속적인 재료의 밴드로, 상기 밴드가 절단 및 재연결되지 않고, 상기 코일이 유지된 상태에서 수행된다.

양태 4은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 담금질된 부분을 제2 코일로 재코일링하는 단계를 더 포함한다.

양태 5는 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 코일의 상기 가열 단계와 상기 코일의 상기 풀기 단계의 적어도 일부 사이에, 상기 코일의 상기 가열 단계를 수행한 상기 노와 풀림 위치 사이에서 상기 코일을 운반하는 단계를 더 포함한다.

양태 6은 양태(들) 5(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 노 아래 또는 옆에서 상기 노로부터 상기 코일을 언로딩하는 단계를 더 포함한다.

양태 7은 양태(들) 5(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 코일의 상기 운반 단계 동안 열 손실을 감소시키기 위해 단열 재료로 상기 코일을 적어도 부분적으로 둘러싸는 단계를 더 포함한다.

양태 8은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 코일의 상기 풀기 단계의 적어도 일부는 상기 코일의 상기 가열 단계를 수행한 상기 노 내에 상기 코일이 유지된 상태에서 수행된다.

양태 9는 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 코일이 형성된 스풀에 맨드릴을 삽입하는 단계; 및 상기 맨드릴을 회전시키는 단계를 더 포함하고, 상기 코일의 상기 풀기 단계는 상기 맨드릴 회전에 기인한다.

양태 10은 양태(들) 9(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 맨드릴의 상기 삽입 단계는 상기 코일의 상기 가열 단계 전에 발생하고, 상기 맨드릴은 상기 코일의 상기 가열 단계로 인한 상기 스풀의 내부 직경의 크기 변화에 적응하도록 방사상으로 확장되도록 구성된다.

양태 11은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 금속은 알루미늄을 포함한다.

양태 12는 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 예열된 온도 범위는 400°C와 600°C 사이의 균질화 온도 범위에 대응한다.

양태 13은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 예열된 온도 범위는 300°C와 500°C 사이의 어닐링 온도 범위에 대응한다.

양태 14는 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 임계량은 50°C 이하이다.

양태 15는 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 담금질 단계로 인한 상기 담금질된 온도 범위는 200°C와 500°C 사이이다.

양태 16은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 담금질 단계로 인한 상기 담금질된 온도 범위는 200°C와 350°C 사이이다.

양태 17은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 담금질 단계는 상기 코일의 상기 풀린 부분을 100°C와 250°C 사이의 담금질 온도 범위로 제공되는 담금질 매체에 적용하는 단계를 포함한다.

양태 18은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 담금질 단계는 상기 코일의 상기 풀린 부분을 10°C와 200°C 사이의 담금질 온도 범위로 제공되는 담금질 매체에 적용하는 단계를 포함한다.

양태 19는 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 미리 결정된 시간량은 20초 미만이다.

양태 20은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 담금질 단계는 10°C/s 초과의 열 추출 레이트에 대응한다.

양태 21은 양태(들) 1(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태의)의 방법이고, 상기 담금질 단계는 100°C/s 미만의 열 추출 레이트에 대응한다.

양태 22는 금속 코일을 열 처리하기 위한 시스템이고, 상기 시스템은: 상기 금속 코일을 수용하기 위한 크기를 갖고 상기 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 상승시키도록 구성된 노; 상기 금속이 상기 예열된 온도 범위 내에 있거나 상기 금속이 상기 예열된 온도 범위 아래로 임계량을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 상기 코일의 적어도 일부를 풀도록 동작 가능한 풀림 시스템; 및 상기 풀림 시스템으로부터 상기 코일의 풀린 부분을 수용하고 미리 결정된 시간량 내에서 상기 풀린 부분의 온도를 담금질된 온도 범위로 감소시키도록 구성된 담금질 시스템을 포함한다.

양태 23은 양태(들) 22(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 시스템은 상기 노와 상기 풀림 시스템의 풀림 위치 사이에서 상기 코일을 이동시키도록 구성된 운반 시스템을 더 포함하고; 또는 상기 풀림 시스템은 상기 코일의 풀린 부분을 생산하기 위해 상기 코일이 상기 노 내에 위치되어 있는 동안 상기 코일을 적어도 부분적으로 풀도록 구성된 풀림 메커니즘을 포함한다.

양태 24는 양태(들) 22(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 담금질 시스템으로부터 담금질된 부분을 수용하고 상기 담금질된 부분을 재코일링하여 제2 코일을 형성하도록 구성된 감김 시스템을 더 포함한다.

양태 25는 양태(들) 22(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 노와 상기 풀림 시스템의 풀림 위치 사이에서 상기 코일을 이동시키도록 구성된 운반 시스템을 더 포함한다.

양태 26은 양태(들) 25(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 운반 시스템은 상기 가열된 상태의 상기 코일을 수용하고 상기 가열된 상태로 상기 풀림 위치로 코일을 운반하도록 구성된 적어도 하나의 캐리어를 포함한다.

양태 27은 양태(들) 26(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 캐리어는 상기 코일 주위의 단열 인클로저를 수용하도록 구성된다.

양태 28은 양태(들) 27(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 단열 인클로저는 상기 코일이 단열재로 적어도 부분적으로 둘러싸이는 폐쇄 구성과 상기 캐리어에 대해 로딩 또는 언로딩을 위해 상기 코일이 액세스 가능한 개방 구성 사이에서 이동 가능한 적어도 하나의 해제 가능하게 분리 가능한 부재를 포함한다.

양태 29는 양태(들) 27(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 단열 인클로저는 상기 코일이 풀리고 상기 풀림 위치에서 구멍을 통과할 수 있도록 하는 크기를 갖는 상기 구멍을 포함한다.

양태 30은 양태(들) 26(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 가열된 상태의 상기 코일을 상기 캐리어로부터 상기 풀림 위치에서 풀림 메커니즘과 맞물리도록 운반하도록 구성된 운반 시스템을 더 포함한다.

양태 31은 양태(들) 22(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 풀림 위치에서 수용될 때 상기 코일로부터의 열 손실을 방지하거나 감소시키기 위해 상기 풀림 시스템의 풀림 위치에 대해 배열된 단열재를 더 포함한다.

양태 32는 양태(들) 22(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 풀림 시스템은 상기 코일의 풀린 부분을 생산하기 위해 상기 코일이 상기 노 내에 위치되는 동안 상기 코일을 적어도 부분적으로 풀도록 구성된 풀림 메커니즘을 포함한다.

양태 33은 양태(들) 22(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 노는 상기 코일의 상기 풀린 부분의 통과를 위한 크기를 갖는 개구를 포함한다.

양태 34는 양태(들) 33(또는 개별적으로 또는 조합하여 임의의 다른 선행 또는 후속 양태들의)의 시스템이고, 상기 개구는 상기 개구의 크기를 조정하도록 이동 가능한 적어도 하나의 도어에 의해 정의된 크기를 갖는다.

양태 35는 금속 코일을 열 처리하기 위한 시스템이고, 상기 시스템은: 상기 금속 코일을 수용하기 위한 크기를 갖고 상기 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 상승시키도록 구성된 노; 상기 금속이 예열된 온도 범위 내에 있거나 상기 금속이 예열된 온도 범위 아래로 임계량을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 상기 코일을 상기 노로부터 멀리 이동시키도록 구성된 운반 시스템; 상기 코일이 상기 운반 시스템에 의해 전달된 풀림 위치에서 상기 가열된 상태의 상기 코일의 적어도 일부를 풀도록 동작 가능한 풀림 시스템; 및 상기 풀림 시스템으로부터 상기 코일의 풀린 부분을 수용하고 미리 결정된 시간량 내에서 상기 풀린 부분의 온도를 담금질된 온도 범위로 감소시키도록 구성된 담금질 시스템을 포함한다.

양태 36은 금속 코일을 열 처리하기 위한 시스템이고, 상기 시스템은: 상기 금속 코일을 수용하기 위한 크기를 갖고 상기 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 상승시키도록 구성된 노; 상기 코일이 상기 노 내에 위치되는 동안 상기 코일의 적어도 일부를 풀기 위해 상기 코일 상의 동작 가능한 풀림 메커니즘을 포함하는 풀림 시스템; 및 상기 노로부터 상기 코일의 풀린 부분을 수용하고 미리 결정된 시간량 내에서 상기 풀린 부분의 온도를 담금질된 온도 범위로 감소시키도록 구성된 담금질 시스템을 포함한다.

위에 인용된 모든 특허, 간행물 및 초록은 그 전체가 참고로 본 명세서에 포함된다. 예시된 실시예를 포함하는 실시예에 대한 전술한 설명은 예시 및 설명의 목적으로만 제시되었으며, 개시된 정확한 형태를 망라하거나 제한하려는 의도가 아니다. 수많은 수정, 개조 및 사용이 당업자에게 자명할 것이다.

Claims

금속 코일(coil)을 열 처리(heat-treating)하는 방법으로서, 상기 방법은:
균질화(homogenizing) 온도 범위 또는 어닐링(annealing) 온도 범위에 대응하는 예열 온도 범위 내로 상기 금속의 온도를 상승시키기 위해 노(furnace) 내의 상기 금속 코일을 가열하는 단계;
상기 금속이 상기 예열된 온도 범위 내에 있거나 상기 금속이 상기 예열된 온도 범위 아래로 임계량을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 상기 금속 코일을 푸는 단계-여기서, 상기 푸는 단계는 상기 코일의 풀린 부분을 생산함-; 및
상기 풀린 부분의 온도를 미리 결정된 시간량 내에 담금질된 온도 범위로 낮추기 위해 상기 코일의 상기 풀린 부분을 담금질(quenching)하는 단계를 포함하고, 상기 담금질 단계는 담금질된 부분을 생산하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 코일의 상기 푸는 단계의 적어도 일부는 상기 코일이 상기 노 내에서 유지되는 동안 수행되고; 또는
상기 코일의 상기 가열 단계와 상기 코일의 상기 푸는 단계의 적어도 일부 사이에서, 상기 코일은 상기 노와 풀림 위치 사이에서 운반되는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가열 단계, 푸는 단계 및 담금질 단계는 연속적인 재료의 밴드(band)로, 상기 밴드가 절단 및 재연결되지 않고, 상기 코일이 유지된 상태에서 수행되는, 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 담금질된 부분을 제2 코일로 재코일링(re-coiling)하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일의 상기 가열 단계와 상기 코일의 상기 푸는 단계의 적어도 일부 사이에서, 상기 코일의 상기 가열 단계를 수행한 상기 노와 풀림 위치 사이에서 상기 코일을 운반하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 노 아래 또는 옆에서 상기 노로부터 상기 코일을 언로딩(unloading)하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 코일의 상기 운반 단계 동안 열 손실을 감소시키기 위해 단열 재료(insulation material)로 상기 코일을 적어도 부분적으로 둘러싸는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코일의 상기 푸는 단계의 적어도 일부는 상기 코일의 상기 가열 단계를 수행한 상기 노 내에 상기 코일이 유지된 상태에서 수행되는, 방법.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코일이 형성된 스풀(spool)에 맨드릴(mandrel)을 삽입하는 단계; 및
상기 맨드릴을 회전시키는 단계를 더 포함하고, 상기 코일의 상기 푸는 단계는 상기 맨드릴 회전에 기인하는 것인, 방법.
제9항에 있어서, 상기 맨드릴의 상기 삽입 단계는 상기 코일의 상기 가열 단계 전에 발생하고, 상기 맨드릴은 상기 코일의 상기 가열 단계로 인한 상기 스풀의 내부 직경의 크기 변화에 적응하도록 방사상으로(radially) 확장되도록 구성되는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속은 알루미늄을 포함하는, 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예열된 온도 범위는 400°C와 600°C 사이의 균질화 온도 범위에 대응하는, 방법.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예열된 온도 범위는 300°C와 500°C 사이의 어닐링 온도 범위에 대응하는, 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 임계량은 50°C 이하인, 방법.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담금질 단계로 인한 상기 담금질된 온도 범위는 200°C와 500°C 사이인, 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담금질 단계로 인한 상기 담금질된 온도 범위는 200°C와 350°C 사이인, 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담금질 단계는 상기 코일의 상기 풀린 부분을 100°C와 250°C 사이의 담금질 온도 범위로 제공되는 담금질 매체에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담금질 단계는 상기 코일의 상기 풀린 부분을 10°C와 200°C 사이의 담금질 온도 범위로 제공되는 담금질 매체에 적용하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미리 결정된 시간량은 20초 미만인, 방법.
제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담금질 단계는 10°C/s 초과의 열 추출 레이트에 대응하는, 방법.
제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 담금질 단계는 100°C/s 미만의 열 추출 레이트에 대응하는, 방법.
금속 코일을 열 처리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
상기 금속 코일을 수용하기 위한 크기를 갖고 상기 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 상승시키도록 구성된 노;
상기 금속이 상기 예열된 온도 범위 내에 있거나 상기 금속이 상기 예열된 온도 범위 아래로 임계량을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 상기 코일의 적어도 일부를 풀도록 동작 가능한 풀림 시스템; 및
상기 풀림 시스템으로부터 상기 코일의 풀린 부분을 수용하고 미리 결정된 시간량 내에서 상기 풀린 부분의 온도를 담금질된 온도 범위로 감소시키도록 구성된 담금질 시스템을 포함하는, 시스템.
제22항에 있어서,
상기 시스템은 상기 노와 상기 풀림 시스템의 풀림 위치 사이에서 상기 코일을 이동시키도록 구성된 운반 시스템을 더 포함하고; 또는
상기 풀림 시스템은 상기 코일의 풀린 부분을 생산하기 위해 상기 코일이 상기 노 내에 위치되어 있는 동안 상기 코일을 적어도 부분적으로 풀도록 구성된 풀림 메커니즘을 포함하는, 시스템.
제22항 또는 제23항에 있어서, 상기 담금질 시스템으로부터 담금질된 부분을 수용하고 상기 담금질된 부분을 재코일링하여 제2 코일을 형성하도록 구성된 감김 시스템을 더 포함하는, 시스템.
제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노와 상기 풀림 시스템의 풀림 위치 사이에서 상기 코일을 이동시키도록 구성된 운반 시스템을 더 포함하는, 시스템.
제25항에 있어서, 상기 운반 시스템은 상기 가열된 상태의 상기 코일을 수용하고 상기 가열된 상태로 상기 풀림 위치로 코일을 운반하도록 구성된 적어도 하나의 캐리어를 포함하는, 시스템.
제26항에 있어서, 상기 캐리어는 상기 코일 주위의 단열 인클로저(insulating enclosure)를 수용하도록 구성된, 시스템.
제27항에 있어서, 상기 단열 인클로저는 상기 코일이 단열재로 적어도 부분적으로 둘러싸이는 폐쇄 구성(closed configuration)과 상기 캐리어에 대해 로딩 또는 언로딩을 위해 상기 코일이 액세스 가능한(accessible) 개방 구성(open configuration) 사이에서 이동 가능한 적어도 하나의 해제 가능하게 분리 가능한 부재를 포함하는, 시스템.
제27항 또는 제28항에 있어서, 상기 단열 인클로저는 상기 코일이 풀리고 상기 풀림 위치에서 구멍을 통과할 수 있도록 하는 크기를 갖는 상기 구멍을 포함하는, 시스템.
제26항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열된 상태의 상기 코일을 상기 캐리어로부터 상기 풀림 위치에서 풀림 메커니즘과 맞물리도록 운반하도록 구성된 운반 시스템을 더 포함하는, 시스템.
제22항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 풀림 위치에서 수용될 때 상기 코일로부터의 열 손실을 방지하거나 감소시키기 위해 상기 풀림 시스템의 풀림 위치에 대해 배열된 단열재를 더 포함하는, 시스템.
제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 풀림 시스템은 상기 코일의 풀린 부분을 생산하기 위해 상기 코일이 상기 노 내에 위치되는 동안 상기 코일을 적어도 부분적으로 풀도록 구성된 풀림 메커니즘을 포함하는, 시스템.
제22항 내지 제24항 또는 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 노는 상기 코일의 상기 풀린 부분의 통과를 위한 크기를 갖는 개구를 포함하는, 시스템.
제33항에 있어서, 상기 개구는 상기 개구의 크기를 조정하도록 이동 가능한 적어도 하나의 도어(door)에 의해 정의된 크기를 갖는, 시스템.
금속 코일을 열 처리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
상기 금속 코일을 수용하기 위한 크기를 갖고 상기 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 상승시키도록 구성된 노;
상기 금속이 예열된 온도 범위 내에 있거나 상기 금속이 예열된 온도 범위 아래로 임계량을 초과하여 냉각되기 전에 가열된 상태에서 상기 코일을 상기 노로부터 멀리 이동시키도록 구성된 운반 시스템;
상기 코일이 상기 운반 시스템에 의해 전달된 풀림 위치에서 상기 가열된 상태의 상기 코일의 적어도 일부를 풀도록 동작 가능한 풀림 시스템; 및
상기 풀림 시스템으로부터 상기 코일의 풀린 부분을 수용하고 미리 결정된 시간량 내에서 상기 풀린 부분의 온도를 담금질된 온도 범위로 감소시키도록 구성된 담금질 시스템을 포함하는, 시스템.
금속 코일을 열 처리하기 위한 시스템으로서, 상기 시스템은:
상기 금속 코일을 수용하기 위한 크기를 갖고 상기 금속의 온도를 균질화 온도 범위 또는 어닐링 온도 범위에 대응하는 예열된 온도 범위 내로 상승시키도록 구성된 노;
상기 코일이 상기 노 내에 위치되는 동안 상기 코일의 적어도 일부를 풀기 위해 상기 코일 상의 동작 가능한 풀림 메커니즘을 포함하는 풀림 시스템; 및
상기 노로부터 상기 코일의 풀린 부분을 수용하고 미리 결정된 시간량 내에서 상기 풀린 부분의 온도를 담금질된 온도 범위로 감소시키도록 구성된 담금질 시스템을 포함하는, 시스템.