KR920004270B1 - 다중 복합 금속 스트립 및 그 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

다중 복합 금속 스트립 및 그 제조방법

제 1 도는 본 발명의 방법을 설명하는 공정도.

제 2 도, 3 도 및 4 도는 제 1 도 2-2, 3-3 및 4-4선에서 절단한 단면도.

제 5 도는 제 4 도 복합 스트립의 접착 부위 확대도.

제 6 도 및 7 도는 본 발명에 의하여 제조될 수 있는 다른 형태의 복합 스트립을 보인 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 스트립 공급 릴 12,14 : 압연 로올

16 : 로올 표면 18 : 양단부

20 : 중앙 용출부 22 : 요홈

24 : 가열 전원 28 : 접촉 가열부

30 : 챔버 32 : 가이드

34 : 접착면 36 : 견인기

38 : 절단기

본 발명은 다중 복합 금속 스트립의 제조에 관계되는 것으로서, 더 상세하게 설명하면 폭과 두께의 비율이 50 대 1 이상되는 하나 또는 그 이상의 얇은 스트립으로부터 다중 복합 스트립을 제조하는 방법에 관한 것이다.

다중 스트립은 예를들면 주조, 연속적인 열간 단조, 연속적인 압연, 기계 가공 용접 및 압출 등과 같은 여러가지 공지 방법에 의하여 제조되어 왔다.

연속 주조 제품은 비교적 거친 표면과 주조 결정 구조에 따른 저강도를 나타낸다. 더구나 주조시에는 오직 일종의 합금만을 연속적으로 주조할 수 있을 뿐이고 주조 속도도 분당 8 내지 60분으로서 비교적 늦다.

연속적인 단조방법은 정밀도가 떨어지고 생산속도가 비교적 낮으며 제조된 제품은 비교적 거친 표면을 갖고 있어서 요구하는 표면 마무리를 위하여는 재차 기계 가공하여야 하는 문제점을 갖고 있다.

연속 압연 방법은 특수 가공된 로올들로 이루어지는 여러개의 로올 통로를 필요로 한다. 중간 아니일링작업도 필요할뿐 아니라 제조된 제품은 불균일한 응력에 의하여 비틀리거나 융기되는 것과 같은 문제점을 갖고 있다.

기계 가공방법은 금속을 절단하여 불필요한 부분을 버리므로 스크랩이 다량 발생하게 된다. 그리고 제조속도는 분당 4 내지 8피이트 정도로서 비교적 낮으므로 과잉의 열손실을 방지하기 위하여 대량 생산 설비를 갖추어야 하고 절단기를 구비하여야 하는 문제점이 있다. 또한 제조된 제품의 표면에는 가끔 절단선이 나타나는 문제점이 있다.

용접 방법은 금속을 용융하기 위한 높은 열에너지를 필요로 하는 문제점이 있다. 그리고 용접 부위에는 두께 차이가 나타나고 용접 부위는 주조 결정 구조와 같이 비교적 낮은 강도를 갖게 된다. 더구나 용접 부위에는 기공이 형성되는 경우가 있고 용접부위속까지 완전하게 용접되지 아니하는 경우가 나타난다. 또한 용접 속도는 분당 20피이트 정도이므로 생산 속도가 늦을 뿐 아니라 은이나 닉켈같은 물질은 용접으로 접착시킬 수 없는 문제점이 있다.

압출 방법은 단일 금속이나 단일 합금만을 사용할 수 있고 또한 이 방법은 동, 은 및 알미늄 합금 같은 낮은 재결정화 온도와 낮은 탄성을 갖는 금속류에만 적용시킬 수 있고 압출 할 수 없는 닉켈이나 백금족 금속류에는 이용할 수 없다.

전술한 문제점의 대부분들은 가장 얇은 부분에서의 폭에 대한 두께의 비율이 증가할수록 더 심각하게 나타난다. 전술한 비율이 50 대 1을 초과하는 경우에는 전술한 어떤 방법으로도 상업적 규모로 만족할 만한 제품을 성공적으로 제조할 수 없게 된다.

고상 접착에 의한 복합 스트립의 제조 방법이 알려졌는바, 이 방법은 압연 응력차와 곡률 변형으로 나타나는 문제점 때문에 폭과 두께의 비율이 50 대 1을 초과하는 다중 스트립의 제조에 이용할 수 없다. 즉 종래의 방법에 의하여 두께 차이가 있는 스트립들의 연부를 겹쳐놓고 수평 표면을 갖는 압연하면 겹쳐진 각개 스트랩 연부의 두께가 감소 되면서 고상 접착이 일어나게 된다. 그러나 이러한 종래의 방법에 따르면 접합 경계면에 균열된 것과 같은 흠집이 생겨 강도가 약하고 전착 도금시 탈지제가 스며들어 도금에 나쁜 영향을 가져오는 문제점이 나타났다.

본 발명의 목적은 전술한 결점과 문제점을 피할 수 있는 개선된 다중 복합 금속 스트립의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 두께가 서로 다른 2개의 스트립을 고상 접착 온도로 가열한 다음 접합부의 두께가 최대비율로 감소되도록 가압 로올에서 중첩 압연하기전에 산화물 감소 분위기를 통과시키고 접착된 두 스트립의 접착 부위에 스트립 평면에 대하여 수직으로 되는 단턱이 형성되도륵 가압함으로서 발명의 목적이 달성된다.

본 발명은 동일하거나 서로 다른 금속으로 되고 두께가 서로 다른 최소한 2개의 스트립들을 고상 온도까지 가열하고 가열된 스트립들을 산화물 감소 분위기를 통과시킨 다음 인접 측연부들을 서로 중첩시키고 겹쳐진 스트립들의 연부가 고상 접착되면서 각개 스트립의 두께가 감소되도록 한쌍의 구동 로올 사이에 형성된 로울러 통로 속으로 도입하여 압연 방법으로 구성된다. 본 발명에 의하면 로올 통로에서 나온 복합 스트립들은 상이한 두께를 갖는 최소한 2개의 부분으로 된 단턱을 갖게 된다. 제조된 복합 스트립은 로올 통로로부터 나오는 상태에서 스트립 재질이 갖는 항복 강도를 초과하는 장력을 받게 된다.

이하 본 발명을 도면에 의하여 상세허 설명하면 다음과 같다.

제 1 도에 의하면 금속 스트립(A) (B) (C)는 공급 릴(10)에서 풀려나와 작업 로올(12) (14)사이에 형성된 단일 로올 통로속으로 들어간다. 스트립은 동일하거나 또는 서로 다른 금속 또는 합금으로 된 것들일 수 있다. 사용되는 금속은 강철과 같은 높은 모듈의 금속일 수도 있는바, 이들은 높은 재결정화 온도를 갖는 금속일 수도 있다. 제 2도에서 알 수 있는 바와 같이 하부 로올(14)은 원통형 표면(16)을 갖고 있고 상부 로올(12)은 중앙 융출부(22)와 중앙 용출부와 같은 높이로 된 양단 측벽(18) 사이에 요홈(22)을 갖고 있다. 각개 스트립(A) (B) (C)는 공급 릴(10)로부터 가열부위(28)로 공급되어 가열부(28)에서 전원(24)에 연결된 가열기와 접촉하면서 고상 접착 온도로 가열되는바, 가열기는 각개 스트립에 미끄러지거나 회동하면서 가열부(28)에서 접촉하게 되었고 전원(24)은 연결부(26)에서 가압 로올중의 하나에 연결된다. 가열된 스트립들은 산화물 감소 분위기, 예를들면 수소가 들어있는 챔버(30)속으로 들어간 다음 가이드(32)에 의하여 두 가압 로올 사이의 통로로 유도한다. 제 3 도에 도시된 바와같이 로올 사이의 통로 속으로 들어온 스트립(A)(B)(C)는 그 연부들이 서로 겹쳐지도록 평행으로 배열된다. 여기에서 설명한 특정 예에서는 중앙부의 스트립(B)가 양측의 스트립 (A) (C)보다 얇게되어 있다.

이와같이 배열된 스트립들은 로올 통로에서 압연되어 겹쳐진 중첩부분이 고상 접착되면서 접착부의 두께가 얇아지게 된다. 압연된 스트립들은 3개의 부분(A') (B')(C')로 나누어진 단턱을 갖는 단면으로 된 복합 다중 스트립(S)으로 되어 로올 통로로부터 배출된다. 중앙부분(B')는 양측 부분(A')(C')보다 두께가 얇고 폭과 두께의 비율이 약 50 대 1이 된다. 제 5 도에는 부분(B')와 부분(C')사이의 접착 경계면(34)이 점선으로 표시되었다. 이 경계면은 단턱을 포함하는 참고평면(P)의 양측으로 길게 형성되어 있어서 두 부분 사이가 연속적으로 견고하게 부착되게 된다. 부분(A')와 부분(B')사이에도 유사하게 대칭되는 접착경계면이 형성된다. 전체 단면은 우수한 강도와 연성을 나타내는 연철 또는 냉난가공 결정 구조를 갖는다.

로올 통로에서 나오는 복합 스트립(S)은 견인기(36)로 견인되는 바, 견인기(36)에서는 스트립이 로올 통로로부터 나올때의 온도에서 그 원자재가 갖고 있는 항복 강도를 능가하는 장력 강도까지 복합 스트립에 인장력을 가하여 진다.

서로 다른 단면적을 갖는 스트립(A)(B)(C)는 요구하는 단부 형태를 갖도록 서로 접합되어 있으므로 내부 응력이 균일하지 않지만 견인기(36)의 견인 작용에 의하여 발생되는 높고 균일한 장력으로 인하여 내부응력의 불균일성이 최소한도로 감소되게 된다. 따라서 고상 접착이 이루어지는 스트립의 중첩 부위에서는 비틀림이나 융기와 같은 변형을 야기함이 없이 큰 비율로 두께 감소가 이루어지게 된다.

견인기(36)에 의하여 장력이 부여된 복합 스트립은 절단기(38)에 의하여 일정한 길이로 절단된다. 그렇지 않으면 절단하지 않고 권취 릴(도시하지 않았음)등에 코일 형태로 감을 수도 있다.

본 발명을 구체적으로 설명하기 위하여 3개의 동스트립(A) (B) (C)의 가공 과정을 예로들어서 설명한다. 스트립(A)(C)는 각각 1.625"의 폭과 0.200"의 두께를 갖고 중앙부 스트립(B)는 2.085의 폭과 0.041"의 두께를 갖고 있다. 이 스트립들은 1000°F 이상의 온도로 가열된 다음 제 3 도에 관련하여 설명한 상태의 로올통로속으로 들어가기전에 챔버(30)내의 수소분위기 속으로 통과시킨다. 압연중에 스트립들은 각각 그 두께가 30-50% 정도 감소되는바, 중첩된 연부는 약 69% 정도 감소되게 된다. 고상접착은 중첩부 위에서 이루어진다. 형성된 복합 스트립(S)의 단면 형태는 제 4 도에 도시되었다. 양연부(A') (C')는 5"의 폭과 0.126"의 두께를 갖고 중앙부(B')는 2.0"의 폭과 0.026"의 두께를 갖고 있어서 중앙부의 폭에 대한 두께의 비율은 약 76.923으로 된다.

배출된 복합 스트립은 절단기에서 요구하는 길이로 절단하기전에 20.000psi 정도의 장력을 받는다. 제조된 복합 스트립은 부분(A')(B')(C')의 어느 부위에서도 뒤틀리거나 융기되는 것과 같은 변형이 발생하지 않게 된다.

본 발명의 방법은 제 4 도에 도시된 바와같은 복합 스트립의 제조에 한정되지 않고 다른 형태의 단면을 갖는 복합 스트립의 제조에도 이용할 수 있다. 따라서 제 6 도에 도시된 바와같이 중앙 부분(B')이 양연부(A')(C')보다 두껍거나 또는 제 7 도에 도시된 바와같이 양연부(A')(C')가 복합 스트립의 반대측면으로 돌출된 복합 스트립도 본 발명의 방법으로 제조할 수 있다. 이러한 사실은 본 발명에 의하여 2개 또는 그 이상의 금속 스트립을 고상 접착시키면 다양한 형태의 복합 스트립이 얻어짐을 의미한다.

본 발명에 의하면 분당 40피이트 또는 그 이상의 높은 제조 속도로 연속 작업을 할 수 있다. 접착 및 성형은 단일 로올 통로에서 이루어지므로 단조, 연삭, 연마등과 같은 부수적인 가공 단계가 생략된다. 제조된 제품의 표면 가공은 예를들면 20마이크로-인치 알엠에스 또는 그 이하의 연삭기 강철 로울로를 사용한 표면 가공과 같이된다. 접착된 제품은 단조 또는 냉간 가공 구조를 갖고 있어서 용접 제품에서 나타나는 바와 같은 내부적인 불연속성이나 결합이 없는 우수한 강도와 연성을 나타낸다.

통상적인 압연 또는 기계 가공 방법과 비교하여 보면 스크랩의 발생이 적어 90% 이상의 수율을 달성할수 있다.

본 발명은 폭과 두께의 비율이 50 대 1 이상되는 폭을 갖는 부분으로 구성된 스트립들을 정확한 형태로 반복 생산할 수 있게 한다.

[실시예]

실시예에서는 제 2 도에 도시된 바와같은 수평 표면(16)을 갖는 하부로올(14) 및 중앙 융출부(20)와 양단부 측벽(18) 사이에 요홈(22)을 갖는 상부로올(12)로된 가압 장치를 사용하다. 로올(12)의 요홈(22)은 폭이 1.5"이고 깊이가 0.1"로 되었으며 로올(12)의 융출부(20) 폭은 2.0"로 되었다. 두 로올(12)(14)은 가압 상태에서 융출부(20)에서의 간격이 0.1"를 유지하도록 되었다.

접합시킬 스트립은 중앙 스트립(B)이 2.085"의 폭과 0.041"의 두께를 갖고 있고 중앙 스트립(B)의 양연부에 접합시킬 스트립(A)(C)는 각각 1.625"의 폭과 0.200"의 두께를 갖는 동 스트립으로서 이들 각개, 스트립(A)(B)(C)은 두루마리 형태로 공급 릴(10)에 감겨있다.

공급 릴(10)에서 공급된 스트립(A)(B)(C)들은 가열부(28)로 분당 45피이트의 속도로 공급하여 가열부(28)에서 1300°F로 가열한 다음 수소 분위기 하의 챔버(30)속으로 이송한다. 챔버내에는 스트립(A)(C)들이 스트립(B)의 양연부에 겹쳐지도록 안내하는 가이드(32)가 설치되어 있어서 가이드(32)에서 나오는 스트립들은 스트립(A) (C)의 일측 연부가 스트립(B)의 양측연부 상면에 겹쳐지면서 두 로올(12)(14) 사이로 공급되고 두 가압로올(12)(14)에 의하여 압연되면서 겹쳐진 연부가 접착된다. 접착된 복합 스트립(S)은 견인기(36)에 의하여 20.000psi의 장력을 받도록 견인되고 견인기(36)에서 나온 복합 스트립은 필요한 길이로 절단기(38)에서 절단한다.

제조된 복합 스트립(S)은 중앙부(B')가 2.0"의 폭과 0.026"의 두께를 갖고 있었고 양연부(A')(C')는 1.5"의 폭과 0.126"의 두깨를 갖고 있어서 중앙 부분에서의 폭에 대한 두께의 비율이 76.923으로 나타났다.

제조된 복합 스트립은 중앙 부분에서의 폭에 대한 두께의 비율 76 정도이면서도 뒤틀리거나 융기되는 것과 같은 변형이 나타나지 않았다. 또한 접착 부위에는 접합선이 거의 나타나지 않았다.

Claims (5)

1. 서로 다른 두께를 갖는 최소한 2개 이상의 금속 스트립(A,C)(B)들을 고상 접착 온도까지 가열하고 스트립들의 인접 연부를 중첩하여 가압 로올 사이에 형성된 로올 통로 속으로 공급한 다음 스트립들의 평면에 수직으로 되는 참고 평면(P)을 가로 지르는 경계면(34)에 걸쳐 위치하는 중첩 부위에서 고상 접착이 이루어지면서 스트립의 두께가 감소되도록 압연하는 다중 복합 스트립의 제조 방법에서, 가열된 스트립(A,C)(B)들을 로올 통로로 공급하기 전에 산화물 감소 분위기 속으로 통과 시키고 압착시에는 스트립들의 인접연부의 전체 중첩 부위에서 전체 폭에 걸쳐 스트립들의 두께가 최대로 감소되면서 참고평면(P)의 양측에 위치하는 두께가 다른 스트립(A,C)(B)들 사이의 경계면에 단턱이 형성되도록 압연한 다음 배출되는 복합스트립에 인장력을 가함을 특징으로 하는 방법.
2. 청구범위 1 항에서, 제조된 복합 스트립(S)의 부분(A'B'C')들이 폭과 두께의 비율이 약 50 대 1 이상임을 특징으로 하는 방법.
3. 청구범위 1 항에서, 로올 통로에서 스트립을 압연하는 공정이 하나의 평평한 로울 표면과 단턱이진 로올 표면 사이에서 이루어짐을 특징으로 하는 방법.
4. 청구범위 1 항에서, 인장력이 복합 스트립이 로올 통로로부터 배출되는 상태에서 그 재료가 갖는 항복강도를 초과함을 특징으로 하는 방법.
5. 청구범위 5 항에서, 인장력이 복합 스트립을 로올 통로에서 끌어내는 힘에 의하여 부여됨을 특징으로 하는 방법.

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