KR950009137B1 - 모양 강판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR950009137B1
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히데오 쿠구미나또
후미오 고스미
야스미 타다아끼
히로노부 오오노
도시오 아기쯔기
후미야 야나기시마
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가와사끼 세이데쓰 가부시끼가이샤
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Abstract

내용 없음.

Description

모양 강판 및 그 제조 방법
제1도는 본 발명에 따른 강판의 적합한 실시예를 성형하는데 사용되는 조면로울의 부분 단면도.
제2도는 제1도의 조면 로울의 전개도.
제3a도 및 제3b도는 레이저 조면 작업을 수행하는 레이저 조면 처리 장치의 일예를 개략적으로 도시한 도면.
제4도는 제1도의 조면 로울의 정면도.
제5도는 조면 로울상에 성형된 조면부 형태의 일예를 나타내는 설명도.
제6도는 제1도 내지 4도의 조면 로울을 사용하여 강판상에 모양 조면부를 성형하는 공정을 나타내는 단면도.
제7도는 제6도에 도시한 조면 공정을 통해 조면부가 형성된 강판의 단면도.
제8도는 강판 표면에 형성된 조면부의 다른 형태의 예를 나타내는 단면도.
제9도는 도금층이 피복된 제8도의 모양 강판의 단면도.
제10도는 조면 로울의 주연부에 형성된 조면부의 치수를 나타내기 위한 조면 로울의 부분 확대 단면도.
제11도는 강판 표면상에 형성된 조면부의 압인부의 깊이 및 직경 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제12도는 압인부의 깊이와 제조 경비 사이의 관계를 나타낸 그래프.
제13a도 및 제13b도는 강판 표면상에 성형된 조면부의 모양의 변형예를 나타내는 평면도.
제14도는 조연부가 형성된 시편의 평면도.
제15도는 강판 표면상에 성형된 압인부의 깊이와 표면 조도사이의 관계를 나타낸 표.
제16도는 강판 표면상에 성형된 조면부를 식별 시험을 위한 시험판의 일예의 평면도.
제17도는 강판 표면상에 적절한 형태의 조면부를 성형하는 조면 공정의 적합한 실시예를 수행하는데 사용되는 스킨 패스(skin pass) 로울의 일실시예의 평면도.
제18도는 제17도의 스킨 패스 로울의 주연부의 부분 확대 평면도.
제19도는 제18도의 스킨 패스 로울의 외측 주연부의 부분 확대 평면도.
제20도는 강판 표면상에 적절한 형태의 조면부를 성형하는데 사용되는 스킨 패스 로울의 다른 실시예의 평면도.
제21도는 제20도의 스킨 패스 로울의 외측 주연부의 확대 평면도.
제22도는 강판 표면 상에 소정 조면 형태를 형성하는 조질 압연기의 개략도.
제23도는 조면 로울의 조면 형태가 백-업 로울에 전사되는 과정을 도시한 설명도.
제24도는 조면 작업을 수행하는 조면 로울의 설명도.
제25a도 및 제25b도는 상이한 변위 위치(shift positions)에서 조면 작업을 수행하는 조면 로울의 개략도.
제26도는 모양 강판의 적합한 실시예을 제공하도록 조면 작업을 수행하는 조질 압연기의 다른 실시예의 개략도.
제27도는 조면 로울의 조면 형태가 중간 로울에 전사되는 과정을 도시한 설명도.
제28도는 조면 작업을 수행하는 조면 로울의 설명도.
제29a도 및 제29b도는 상이한 변위 위치들에서 조면 작업을 수행하는 조면 로울의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
D : 도트직경 η : 도트 면적률
Ra : 표면 조도 1 : 요부
2 : 철부 3 : 작업 로울
6 : 잔여 영역 8 : 철부 최상부면
9 : 중강 평탄면 100 : 작업 로울
102 : 백업 로울 104 : 변위장치
114 : 중간 로울
본 발명은 표면 장식 모양을 갖는 강철판과 같은 강판에 관한 것이며, 특히, 그표면상에 조면화된 장식 모양을 갖는 모양 강판에 대한 것이다. 본 발명은 또한 모양 강판의 제조방법에 관한 것이며, 내식성, 내후성 및 장식성을 갖는 강판을 제조하는 방법에 관한 것이다.
주석도금판, 크롬 도금판, 아연 도금판 등과 같은 도금 강판들은 외관이 차갑게 느껴지기 때문에 그 표면들이 노출되는 형태로 별로 사용되지 못하였다. 강판을 유용하게 만들기 위해서는, 강판 표면상에 적절한 형태로 프린트를 하거나 페인트를 도포하는 것이 통상적인 방법이었다. 이는 프린팅 또는 페인팅 과정을 필요로 하기 때문에 이러한 강판의 제조 경비를 상승시키게 된다.
강판에 고 상품가치를 부여하기 위한 다른 시도로서, 엠보싱(embossing) 처리된 표면을 갖는 강판들이 제안되었다. 불균일한 엠보싱 형태는 강판 표면상에 형성되어 입체감, 자연감 및 음영을 제공하여 느낌을 좋게 한다. 현재, 3종의 엠보싱 모양 강판이 개발되었다.
예컨대, 일본국 특허 공개 소 51-73576호 및 일본국 특허 공개 소 53-88080호에는 금속 도금 처리된 표면을 갖는 강판들이 기재되어 있다. 금속 도금층상에는 엠보싱 모양의 투명층을 형성한다. 다른 방법으로는 금속 도금층을 투명층으로 피복한다. 엠보싱 처리는 투명층에 실시한다. 이러한 강판들은 투명층에 의해 내식성 및 방청 능력이 향상되고 밝거나 또는 은은한 외관을 제공하게 된다.
상기 공정에 의해 장식 모양을 갖는 고품질의 강판을 만족스럽게 제공할 수는 있으나, 상기 공정은 여러 가지의 부가적인 단계들을 필요로 한다. 이러한 공정은 대량 생산에 적용하는데 문제점을 야기하며 제조 비용이 높게 된다.
일본국 특허 공개 소 53-55454호에는, 강판 표면상에 엠보싱 모양을 제공하고, 그 표면에 로울을 사용하여 압연에 의해 금속 도금층 또는 수지 피막층을 형성하고, 그 표면에 엠보싱 처리로 적절한 모양을 부여하는 방법이 제안되어 있다. 따라서, 강판은 로울의 주연부 표면의 엠보싱 형태와 일치하는 불균일한 엠보싱 모양을 갖게 된다. 따라서, 강판은 입체감을 갖게 된다. 일본국 특허 공개 소 53-55454호에는 철부(凸部)와 요부(凹部)에서의 최상부와 바닥간의 높이 편차를 10㎛ 내지 400㎛로 하고 표면 조도는 5S 또는 그 이상으로 하는 것이 제안되어 있다. 표면 조도의 크기를 위와 같이 조절함으로써, 강판 표면은 광택차가 있는 선명한 모양을 갖게 된다.
상기 방법에서, 도금층 및 표면 피복층이 압연 공정을 거치게 되므로 상기 층들은 강판과 함께 연신되어 균열 및 핀홀(pin hole)이 발생되어 내식성 및 방청성이 저하되게 된다. 또한, 강판이 얇을 경우에는, 엠보싱 조면부 모양은 반대쪽 표면을 역시 불균일하게 할 수도 있다. 이는 적용 한계를 좁게 한다.
일본국 특허 공개 소 52-118819호에는 조면부 모양을 형성하도록 금속판 자체에 엠보싱 처리를 한 강판이 기재되어 있다. 엠보싱 처리된 표면에는 표면 보호층을 형성한다.
상기 방법은 대체로 불규칙적인 조면부 모양을 형성하는데 사용하며, 필요한 조면부 모양을 형성하기는 어렵다. 다른 방법으로 적절한 조면부 모양을 형성하기 위해서는 주연부에 적절한 조면부 모양이 형성된 로울을 마련하는 것이 필수적이다. 따라서, 로울의 주연부 표면상에 적절한 또는 규칙적인 형태의 조면부를 성형해야만 한다.
강판상의 엠보싱 처리는 강판 표면상에 전사되는 적절한 조면부 모양이 형성된 표면을 갖는 조면 로울에 의해 수행된다. 로울의 주연부 표면상에 적절한 조면부 모양을 형성하기 위해, 일본국 특허 공개 소 50-39235호에 기재된 포토에칭(photoetching)법, 일본국 특허 공개 소 50-161451호 및 일본국 특허 공개 소 54-130460호에 기재된 기계 가공법이 제안되었다. 포토에칭법은 복잡하고 따라서 로울 제조에 경비가 많이 소용된다. 기계 가공법은 포토에칭법에 비해서는 염가이다. 그러나, 기계 가공법은 로울의 주연부 표면상에 불규칙적인 조면부를 형성할 수 있을 뿐이다. 또한, 충분한 크기의 조면부는 포토에칭법으로는 형성할 수 없으므로, 강판의 표면상에 약한 쇼트(shot) 조면 처리를 수행한다. 다음에, 쇼트 조면 처리에 의해 보다 큰 면적의 철부 조면부 또는 요부 조면부를 형성함으로써, 명암(contrast)를 보다 크게 한다. 다시, 강판의 요부에 매트 마무리 처리(mat finishing)를 할 수도 있다.
한편, 일본국 특허 공개 소 61-14901호에는 적절한 조면부 모양으로 차폐(masking)하여 쇼트 블래스팅으로 조면 로울을 형성하는 방법이 기재되어 있다. 상기 차폐법은 처리시 부가 단계를 포함한다.
따라서, 본 발명의 목적은 제조 비용이 염가이고 내식성 및 내후성이 양호한 장식 외관을 갖는 모양 강판을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명에 따른 모양 강판을 제조하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 한 형태에 따르면, 본 발명의 조면 모양 강판 또는 스트립에는 표면 장식 모양의 조면부 모양이 형성된다. 상기 모양은 다수의 조면부 도트(dot)들을 포함하는 하나 또는 다수의 모양 유니트로 구성된다. 각각의 조면부 도트들은 크기 D를 갖는다. 조면부 도트들은 설정된 밀도로 배열되어 상기 모양 유니트 내의 평면적에 대한 주어진 점유 면적률 η를 갖는다. 크기 D 및 면적률 η는 다음의 범위이고, 모양 유니트의 크기의 최소 길이는 1㎜이다.
10≤D≤300(㎛)
30≤η≤100(%)
본 발명의 다른 형태에 따르면, 모양 강판은 각각 크기 D를 조면부 도트들로 구성되는 적어도 하나 이상의 모양 유니트에 의해 형성되는 조면부 모양이 성형되는 표면을 갖고, 조면부 도트들은 모양 유니트 내의 평면적에 대한 점유 면적률 η가 주어진 값이 되도록 설정된 밀도로 배열되고, 크기 D와 면적률 η의 범위는
10≤D≤300(㎛)
30≤η≤100(%)이고,
모양 유니트의 크기의 최소 길이는 1㎜이다.
본 발명의 다른 형태에 따르면, 강판 상에 조면부 모양을 형성하는 방법은, 표면 조도 Ra가 0.40㎛ 또는 그 이하인 조질 압연용 작업 로울을 마련하는 단계와 ; 각각 크기 D를 갖는 다수의 조면부 도트들도 구성되는 적어도 하나 이상의 모양 유니트에 의해 형성되는 조면부 모양이 성형되는 표면을 갖고 있고, 조면부 도트들은 모양 유니트 내의 평면적에 대한 점유 면적률 η가 주어진 값으로 되도록 설정된 밀도로 배열되고, 크기 D와 면적률 η의 범위는 10≤D≤300(㎛), 30≤η≤100(%)이고, 모양 유니트의 크기의 최소 길이는 1㎜가 되도록 강판상에 적절한 조면부 모양을 형성하기 위해 조면 작업을 수행하는 단계와 ; 조면 작업 로울을 조질 압연기내에 설치하여 조면을 강판 표면상으로 전사하고 조질 압연하기 위해 조질 압연을 수행하는 단계로 구성된다.
본 발명의 또 다른 태양에 따르면, 강판 표면상에 적절한 조면 모양을 형성하기 위해 강판에 조질 압연을 수행하는 장치에 있어서, 강판상에 성형할 조면부 모양에 대응하는 적절한 조면부 모양이 형성된 조질 압연용 작업 로울 및 조질 압연기로 구성되고, 상기 작업 로울의 조면부 모양은 각각 크기 D를 갖는 다수의 조면도트들로 구성되는 적어도 하나 이상의 모양 유니트로 형성되고, 조면 도트들은 모양 유니트내의 면적에 대한 점유 면적률 η가 주어진 값이 되도록 설정된 밀도로 배설되고, 크기 D 및 면적률 η사이의 관계는 10≤D≤300(㎛)와 30≤η≤100(%)이고, 모양 유니트의 크기는 최소 길이가 1㎜이고, 작업 로울은 강판 표면 상으로 조면부 모양을 전사하기 위해 조질 압련을 수행하도록 조질 압연기내에 설치된다.
작업 로울에는 레이저 비임과 같은 고밀도 에너지 비임을 사용하여 조면 모양을 구성하는 조면 도트들을 성형한다.
평면의 표면 조도 Ra는 0.40㎛ 또는 그 이하이다. 조면 도트는 설정된 직경 D를 갖는 원형 형태로 형성한다.
모양 유니트의 폭 또는 축방향 길이는 1㎜ 또는 그 이상의 폭을 갖는 선형이다. 선형의 모양 유니트는 다음 모양 유니트와 1㎜ 또는 그 이상의 간격으로 형성된다.
상기 장치는 표면상에 도금층을 형성하는 도금 장치를 또한 포함한다. 도금 장치는 각각의 평판 도트의 요철부보다는 각각의 조면 도트의 철부의 최상부에 두꺼운 두께를 갖는 도금층을 형성한다.
조질 압연기는 작업 로울과, 평면 표면을 갖고 있고 작업 로울과 접속되어 축방향 상대 이동을 발생시키는 로울중 하나를 구동시키는 축방향 구동 장치를 포함한다. 축방향 구동장치는 작업 로울과 평면 로울중의 하나를 선들 사이의 간극의 절반 또는 그 보다 더 큰 변위 폭으로 구동시킨다. 작업 로울 및 평면 로울의 축방향으로의 상대 이동은 연속적으로 이루어진다. 축방향 구동 장치는 작업 로울과 평면 로울들 중의 하나를 조질 압연 공정에서의 강판의 선속도보다 상당히 느린 변위 속도로 구동시킨다.
이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 설명하지만, 이는 본 발명을 이에 국한시키는 것은 아니며 단지 설명의 편의상 예로써 설명하는 것이다.
모양 강판의 적합한 실시예는 강철판으로 제조된다. 본 발명에 따라 처리되는 강철판에는 다수의 조면부가 형성되며, 그 각각은 강판의 기준 표면으로부터 돌출된 원추-원통형 돌출부와, 이 돌출부 주위로 연장되는 환형 요홈부로 구성된다. 돌출부와 환형 요홈부의 조합으로 이루어지는 조면부(unevness)는 이하 "조면 도트(uneven dot)"라고 한다.
모양 강판의 특정 실시예는 강판의 기준 표면으로부터 돌출된 원추-원통형 돌출부와, 이 돌출부 둘레에서 연장되는 환형 요홈부로 구성되는 조면 도트로 조면부모양(uneven pattern)을 형성하는 유니트 조면부(unit uneverness)로서 포함하나, 유니트 조면부의 형태는 도시한 형태에만 국한되는 것은 아니며 다른 적절한 임의의 형상으로 할 수도 있다. 예컨대, 돌출부는 필요하면 다면체 구조로 할 수도 있다. 따라서, 적절한 조면부 모양을 유니트 조면부의 특정 형태에 대한 다음의 설명은 단지 본 발명을 수행할 수 있는 실시예일 뿐이다.
다수의 조면부 도트들은 강판 표면상에 적정 조면 모양을 형성하도록 설정된 모양 및 설정된 밀도로 정렬된다. 이러한 조면 모양은 조면화 작업 로울(3)을 사용하여 조질 압연 공정을 통해 수행한다. 작업 로울(3)의 외측 주연부는 설정된 조면부 형태를 형성할 수 있도록 조면 가공되는데, 조면부의 각각은 강판의 원추-원통형 철부와 대응하는 요부(1)와, 강판의 환형 요홈부와 대응하는 환형 철부(2)로 구성된다. 요부(1) 및 환형 철부(2)의 조합은 작업 로울의 주연부 표면 상에 유니트 조면부로 성형되어 지며 이하 “압인부(inpression)”라 칭한다.
제1도 및 제2도로부터 알 수 있는 바와 같이, 압인부들은 잔여 영역(6)을 잔류시키면서 상호 격설되어 있는데, 잔여 영역 상에는 입인부가 형성되어 있지 않으며 평탄면으로 유지된다. 다시 말하면, 압인부들은 잔여 영역(6)에 의해 격설된다.
적합한 실시예에서, 조면부 도트의 밀도 η(%9와 조면부 도트의 크기 D(㎛) 사이는 다음과 같다.
10≤D≤300
30≤η≤100
조면부 도트들은 하나 또는 다수의 그룹들을 형성하도록 위치되어 있으며, 그 각각의 그룹들은 이하 “조면부 모양 유니트(uneven pattem unit)”라 칭한다. 이 조면부 모양 유니트들은 조면부가 형성되지 않는 강판 표면의 영역이 마련되는 적절한 조면부 모양을 형성하는데, 상기 영역은 “기준 표면 영역(general surface section)”라 칭한다. 각각의 모양 유니트는 원형, 벨트형 다각형등의 형태로 강판 표면의 면적을 점유한다. 조면부 모양 유니트의 최소 길이 또는 폭은 1㎜이다. 한편, 기준 표면 영역의 폭은 1㎜정도이다.
따라서, 작업 로울 표면상에 성형되는 압인부들은 강판상의 조면부 모양 유니와 대응하는 하나 또는 다수의 그룹들을 형성한다. 압인부들의 그룹들은 압인부가 형성되지 않는 영역을 잔류시키면서 강판상의 조면부 모양과 대응하는 모양으로 정렬된다. 이제 작업 로울의 주연부상에 적정 모양의 저면부를 형성하기 위해 작업 로울에 조면 작업을 행하는 과정을 설명한다.
적합한 공정에서 작업 로울의 주연부 표면은 압인부를 성형하기 전에 광택 처릴 위해 연삭 처리한다. 다음에, 고밀도의 에너지 비임을 조사하여 주연부 표면상에 압인부를 형성한다. 도시한 실시예에서, 작업 로울의 주연부 표면상에 압인부를 형사라는 위한 고밀도 에너지 비임으로서는 레이저 비임을 사용한다. 작업로울(3)의 주연부상에 레이저 비임을 조사함으로써 조사점에서 재료는 용융 또는 융합되어 증발하게 되어 요부(1) 요부 주위의 환형 철부(2)를 형성하게 된다.
조면화 작업에 사용되는 레이저 비임의 범위는 600W 내지 2500W사이이다. 600W 이하의 레이저 비임을 사용하면, 레이저 비임의 에너지는 작업 로울의 강철 재료를 용융시켜 압인부를 형성하기에는 충번히 못하게 된다. 한편, 레이저 비임의 에너지가 너무 과도하게 높으면 에너지 비임의 경비가 과도하게 높아진다.
또한, 레이저 비임 에너지가 2500W 이상일 경우에는, 레이저 장치의 렌즈상에 열변형이 발생되어 레이저 모드를 불안정하게 하므로 조도 제어가 어렵게 된다.
압인부를 형성하는 부분에서의 강철 재료의 용융을 보조하도록 보조가스로서 예컨대 산소가스등을 레이저 비임 조사점으로 방출할 수도 있다. 보조가스는 레이저 비임의 축에 대해 수직인 평면에 대해 경사지게 위치하는 보조가스 방출 노즐을 통해 공급한다. 양호한 구조에 의하면, 보조가스 방출노즐의 경사 각도는 약 60°내지 90°이다.
전술한 조면화 작업에 사용되는 레이저 장치는 설정된 시간 간격으로 간헐적으로 레이저 비임을 조사하도록 설계된다. 레이저 장치는 작업 로울의 축방향과 평행한 방향으로 주어진 크기로 간헐적으로 변위된다. 이러한 변위량은 작업 로울의 주연부상에 형성되는 원주상으로 정렬된 압인부들의 축방향 피치를 결정하게 된다. 한편, 작업 로울은 주어진 회전 속도로 회전되도록 구동된다. 이러한 작업 로울의 회전 속도 및 레이저 비임의 간헐적인 시간 간격에 의해, 압인부들의 주연부 피치를 결정할 수 있다.
적정 모양을 형성하기 위한 레이저 조면화 작업용의 레이저 비임 가공 장치의 일예를 제3a도 및 제3b도에 도시하였다. 도시한 실시예에서, 작업 로울(3)은 로울 지지부(12)에 의해 회전자재하게 지지된다. 제3a도 및 제3b도에는 상세히 도시하지 않았으나, 로울 지지부(12)는 로울(3)을 회전 구동시키는 구동장치를 포함한다. 구동 장치는 회전속도 제어기(14)와 연동되어 있다. 레이저 비임 발생 유니트(20)은 로울 지지부 근처에 마련한다. 레이저 비임 발생 유니트(20)은 발생된 레이저 비임 통로(25)를 따라 편향시키는 편향 조립체(24)를 포함한다. 편향 거울(24a)을 레이저 비임 통로(25)내에 삽입하여 레이저 비임 발생 유니트(20)로 부터 출력되는 레이저 비임을 레이저 헤드 유니트(26)로 편향시킨다. 레이저 헤드 유니트(26)는 레이저 비임을 작업 로울(3)의 주연부 표면상의 설정된 점에 촛점을 맞추는 렌즈 조립체 및 회전 쵸퍼(chopper, 32)를 포함한다. 회전 쵸퍼(32)는 로울 주연부 상에 조사되는 펄스화 레이저 비임을 발생시키는 기능을 한다. 레이저 헤드는 레이저 헤드 기부(34)상에 장착되며, 그 위에는 작업 로울의 종축에 대해 횡방향으로 이동되도록 안내 레일들이 장착된다. 레이저 헤드 유니트(26)은 구동 장치(28)에 의해 안내 레일을 따라 작업 로울 표면에 대해 변위하게 되어 있다. 한편, 레이저 헤드 기부(34)는 작업 로울(3)의 종축과 평행하게 이동가능하다. 구동장치는 레이저 헤드 기부와 구동 맞물림되어 있는 나선형 로드로 구성되어, 레이저 헤드 유니트(26)은 나선형 로드의 회전 크기에 대응하는 기부의 축방향으로 이동된다.
조면화 작업시에, 레이저 비임이 고밀도 에너지 비임으로 촛점이 맞추어진 상태로 조사되기 때문에, 압인부들은 로울 표면 상에서 순간적으로 형성된다. 즉, 레이저 비임의 조사는 표면 재료를 용융시켜 레이저 비임 조사점에서 재료가 증발되게 하여 압인부 및 환형 돌출부를 형성하게 된다.
압인부들의 간격을 주연부 및 축방향으로 조정하기 위해, 제어 시스템을 마련한다. 제어 시스템은 조면화 작업이 진행되는 작업 로울의 표면 상태를 탐지하는 시스템을 포함한다.
로울 표면 탐지 장치는 광원 유니트(40)을 포함하는 발광 장치를 갖는다. 광원 유니트(40)으로는 스트로보스코프 광원(stroboscopic light source)들을 사용한다. 발광원은 광섬유로 구성된 광통로(42)에 연결된다. 광통로(42)는 단부에서 두개의 분기로(42a, 42b)로 분기된다. 양 분기로(42a, 42b)들은 광 탐지기 헤드유니트(58)과 협력하며 작업 로울 표면상의 공통 탐지점 M을 향하고 있다. 광 탐지기 유니트(58)은 셔터(54a, 54b)를 포함하고, 광통로(42)의 분기로(42a, 42b)의 단부로부터 탐지점 M까지의 광통로를 개폐시킨다. 적합한 구조에서, 셔터(54a, 54b)들은 상호 동기상태로 개폐된다. 한편, 셔터(54a, 54b)는 비동기상태로 개폐되도록 할 수도 있다. 광 비임은 로울 표면으로부터 직각으로 연장되는 평면을 포함하는 공통 평면으로 부터 조사된다. 조사점들은 법선에 대해 상호 대칭이고 경사각이 60°또는 그 이상이 되도록 공통 평면상에서 선택한다.
탐지점 M에 대향되게, 영상 픽업 장치(44)를 마련한다. 도시한 실시예에 사용되는 영상 픽업 장치는 탐지점에서의 로울 표면의 확대 정지 영상을 픽업하도록 되어 있다. 영상 픽업 장치(44)를 자동 촛점화 하기 위해, 촛점 장치(46)을 영상 픽업 장치와 결합시키고 디스플레이 탐지 유니트(48) 및 영상 데이타 처리 유니트(50)에 연결시킨다. 영상 데이타 처리 유니트(50)는 영상 픽업장치(44)로부터의 영상데이타 입력을 처리하여 출력 신호를 유도한다. 출력신호는 다음에 출력 유니트(52)를 통해 출력된다. 영상 데이타 처리 유니트(50)은 또한 타이밍 제어 유니트(80) 및 레이저 제어 유니트(82)에 연결된다. 타이밍 제어 유니트(80)은 광선 비이의 조사 타이밍 및 영상 픽업의 타이밍을 제어한다.
한편, 레이저 제어 유니트(82)는 구동 유니트(28)의 작업을 제어하여 작업 로울 표면상의 레이저 비임의 조사점을 조정하고, 쵸퍼(32)의 작동을 조절하여 레이저 비임 조사 타이밍 및 조사 주기를 조정한다. 한편, 영상 픽업 장치(44)는 가동기부상에 장착된 하우징(45)내에 장입된다. 안내부(60, 62)를 마련하여 하우징(45)이 횡방향 및 축방향으로 이동할 수 있도록 한다. 하우징(45)는 구동 장치(도시안됨)와 연동되어 안내부(60)을 따라 탐지점 M에 대해 변위되도록 구동된다. 한편, 하우징(45)는 구동 장치에 의해 안내부(62)를 따라 축방향으로 구동된다. 하우징(45)와 영상 픽업 장치의 축방향 이동은 레이저 헤드 유니트의 축방향 이동과 동기가 되도록 제어된다.
전술한 레이저 조면화 시스템에서, 작업 로울의 주연부 상에는 조질 압연 공정을 통해 강판 표면상에 성형되어지는 조면부 모양과 대응되는 설정된 조면부 모양으로 압인부들이 형성된다.
개개의 압인부들의 크기는 작업 로울 표면상에서 조사되는 레이저 비임의 강도 및 레이저 비임의 조사점을 향해 방출되는 보조가스의 양에 의해 제어된다.
작업 로울 표면상에 조면 처리하는 방법 및 장치는 특정 실시예에 관해 전술하였으나, 압인부들의 설정된 모양을 성형하기 위한 조면 처리는 다양한 방법 및 장치로서 수행할 수 있다. 본 출원과 동일 출원인에 의해 1987년 7월 13일자로 출원된 미합중국 특허 출원 제 072, 429호 및 1987년 8월 11자로 출원된 미합중국 특허 출원 제 084, 283호에는 상기 방법 및 장치가 기재되어 있다. 상기 선행 출원들에 기재된 장치 및 조면화 방법들은 본문에서도 참조로 한다.
도시된 실시예는 중심 요부 및 그 주위의 환형 철부로 구성되는, 작업 로울 표면상에 성형되어지는 압인부의 특정 구조는 도시한 형태로 한정시킬 필요는 없다. 즉, 환형 돌출부는 연속된 링형으로 할 필요는 없으며 주어진 간격으로 불연속이 둘 또는 다수의 호형 돌출부들로 할 수도 있다. 한편, 압인부 주위의 돌출부는 항시 필요한 것은 아니다. 요부만을 형성할 경우에는, 레이저 비임 조사점을 향해 방출되는 보조 가스의 양은 요부의 상연부 둘레에서 증발된 물질이 재 고화되지 않도록 조절한다.
제4도는 설정된 조면부 모양이 성형된 작업 로울의 전체 평면도이다. 제4도에서, 작업 로울 표면상에 실선으로 표시된 각각의 선들은 직정 모양에 따라 주연부 및 축방향으로 정렬된 압인부의 각각의 그룹들을 구성한다. 그룹들 내의 압인부들을 배열하기 위한 일예를 제5도에 도시하였다. 제5도에서 볼 수 있는 바와 같이, 작업 로울 표면상의 압인부들의 각각의 그룹은 주연부 방향으로 주어진 간격으로 정렬되고 축방향으로 주어진 피치로 정렬된 다수의 압인부들로 구성된다.
전술한 바와 같이 구성된 작업 로울을 사용하여, 조질 압연 작업을 수행한다.
상기 조절 압연 공정중에, 작업 로울 표면상에 형성되는 조면부 형태는 제6도에 도시한 과정을 통해 강판 표면으로 전사된다. 즉, 작업 로울(3)은 강판 표면을 압압한다. 작업 로울(3)에 의해 인가되는 압력에 의해, 압인부의 환형 철부(2)와 맞닿는 강판 부분은 만입되어, 원형 테이터부(13)가 원추-원통형 요부(10)의 최상부를 향해 연장되는 환형 요부(11)를 형성하게 된다. 재료는 제6도에 화살표로 도시한 바와 같이 작업 로울(3)의 압인부의 요부(1)와 맞닿는 부분을 향해 소성 변형된다. 따라서, 평탄 최상부면(8)을 갖는 원추-원통형 철부(10)가 성형된다.
조질 압연 공정중에, 압인부가 성형되어 있지 않은 평면 주연부 표면과 맞닿는 강판의 부분은 기준 표면영역(9)으로 잔류한다. 제7도로부터 알 수 있는 바와 같이, 원추-원통형 철부(10)가 성형되어 있는 부분을 향해 소성재료의 변형이 발생되므로, 원추-원통형부(10)의 평탄 최상부면(8)의 높이는 기준 표면 영역(9)의 높이보다는 높게 된다.
전술한 바와 같이, 강판(7)상에 성형되는 조연부 도트의 형태는 제7도에 도시한 형태로 특정되지는 않는다. 예컨대, 압인부 둘레에 환형 철부들이 형성되지 않으면, 조질 압연 공정 중에 형성되는 조면부 도트는 제8도에 도시한 바와 같이 단지 원추-원통형 철부들만이 존재하게 된다.
조질 압연 공정을 통해 설정된 조면부 모양이 형성되어 지는 강판은 다음에 제9도에 도시한 바와 같이 표면 처리를 한다. 양호한 공정에서, 표면 처리는 주석 도금, 크롬도금 또는 아연 도금으로 수행하여 강판에 내식성 및 내후성을 제공한다. 부가해서, 주석, 크롬 또는 아연을 도금함으로써, 강판 표면상의 조면부 모양은 선명성을 갖게 되어 양호한 미적 외관을 제공하게 된다.
필요하면, 도금층상에 투명수지 도포층을 형성하여 강판에 양호한 내식성 및 내후성을 제공한다.
도금 공정 중에, 전술한 적절한 공정에 의해 조면부 모양이 형성되는 강판은 쇼트 블래스팅 또는 방전 가공에 의해 표면상에 조면부가 형성된 강판보다는 큰 평탄면을 갖기 때문에, 표면적은 후자의 그것보다는 작게 된다. 따라서, 필요한 도금 재료의 양은 작아지게 된다. 다시 말하면, 동일한 도금재료로서, 본 발명에 따른 강판은 보다 두꺼운 도금층을 피복할 수 있게 된다. 이는 쇼트 블래스팅 또는 방전 가공 처리와 비교하여 내식정 및 내후성을 명백히 향상시키게 된다. 나아가서, 공지된 바와 같이 전기 도금의 경우에는, 도금 전류의 강도는 기준 표면 영역 또는 요부에서 보다는 철부에서 보다 강하게 된다. 따라서, 유니트 도트의 도시한 형태에서, 여러 영역에서의 도금층의 두께는 다음과 같이 된다.
T1≥T2≥T3
여기에서, T1은 원추-원통형 철부(10)의 최상부(8)에서의 도금층의 두께, T2는 기준 표면 영역(9)에서의 도금층의 두께, T3는 요부(11)에서의 도금층의 두께이다.
조면부 도트의 여러 영역들에서의 도금층들의 두께 편차는 양호한 내식성, 내후성을 제공하게 되고 부가해서 내마모성을 제공하게 되는데, 이는 철부의 최상부면이 주변 환경에 노출되기 때문이다. 예컨대, 이러한 강판을 강철 용기를 제조하는데 사용할 경우에, 원추-원통형 철부는 용기내의 내용물과 접촉되어 마모 되어진다. 이는 또한 강판의 순수 재료가 노출되는 것을 방지하여 방청 효과도 높여준다.
이제 강판 표면상에 성형되는 적합한 조면부 모양을 설명한다. 이후의 설명의 이해를 돕기 위해, 제10도는 작업 로울상에 성형되어지는 각각의 압인부의 크기 관계를 나타낸다. 제10도로부터 알 수 있는 바와 같이, 압인부와 기준 표면 영역 사이의 경계를 형성하고, 따라서 압인부의 직경 방향 크기를 결정하는 환형 철부(2)의 외경은 D㎛이고 기준 표면으로부터의 압인부의 깊이는 H㎛이다. 도면으로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 직경 D가 증가되면, 압인부의 깊이도 역시 증가된다. 실험에 의하면, 직경 D가 300㎛ 이 상이 되면, 깊이의 증가 크기는 상당히 크게 된다.
일반적으로, 조질 압연은 형태 보정 및 표면 조질 처리로 수행한다. 상기 양자를 수행하기 위해, 작업 로울과 강판 사이에 비교적 고압을 인가한다. 이는 강판 표면상으로의 압인부의 전사율을 높이게 된다. 따라서, 압인부의 직경이 크고 따라서 압인부의 깊이가 깊게 되면, 강판 표면상에 형성되는 원추-원통형 철부는 상당히 높게 된다. 전술한 바와 같이, 보다 높은 원추-원통형 철부를 형성하기 위해, 보다 큰 소성 재료 변형이 필요하다. 따라서, 성형되는 돌출부의 높이가 너무 높게 되면, 철부 주위에 작은 결함부가 형성되게 된다. 이와 같은 관점에서, 압인부의 최대 직경은 300㎛로 설정한다. 한편, 압인부의 직경 D가 너무 작으면, 압인부의 밀도를 크게 하여도 강판상의 조면부 형태는 선명하게 구별할 수가 없다. 특히, 직경 D가 10㎛ 이하이면, 강판상에 형성되는 조면부 모양은 식별할 수 없게 된다. 따라서, 압인부의 최소 직경은 10㎛로 한다.
강판상의 조면부 모양은 성형되는 조면부 도트의 크기에 의해 식별되는 것이 아니다. 이는 조면부 도트의 밀도 및 그 존재 여부에 따라 식별됨을 알아야 한다. 따라서, 조면부 도트의 과도한 높이는 필요치 않다.
한편, 비용면에서 보면 너무 깊은 압인부를 형성한는 것은 비경제적이게 되는데, 이는 깊은 압인부일수록 재현을 위해 연삭 크기를 크게 해야 되기 때문이다. 이는, 제조 경비 또는 작업 로울 처리 경비를 증가시키게 된다. 성형될 압인부의 직경에 대한 작업 로울의 처리 경비는 제12도에 도시하였다. 제12도에서, 실선은 작업 로울의 경비를, 점선은 처리 경비를 나타낸 것이다. 제12도로부터 알 수 있는 바와 같이, 직경 D가 300㎛를 초과하면, 로울 경비는 상당히 증가하게 된다. 따라서, 이와 같은 관점에서 압인부의 직경 D는 300㎛ 또는 그 이하로 한정하는 것이 좋다.
한편, 압인부의 상대 면적률 η(%)는 압인부 직경 D와 인접한 압인부들 사이의 중심 대 중심 간격 Smμm에 의해 결정된다. 상대 면적률 η는 다음 식으로 주어진다.
Sm≥D인 경우
Figure kpo00001
Sm＜D인 경우
Figure kpo00002
한편, 밀도 N[단위 면적(1㎟)내의 압인부의 수]는 다음 식으로 주어진다.
Figure kpo00003
전기식 (1), (2) 및 (3)으로부터, 다음 식을 얻을 수 있다.
Sm≥D인 경우
Figure kpo00004
Sm≥D인 경우
Figure kpo00005
압인부 D의 직경이 일정하다고 가정하면, 상대 면적률 η는 압인부들의 밀도 N과 비례하게 된다. 적정 밀도를 결정하고 압인부들의 적정 상대 면적을 결정하기 위해, 시험들을 수행하였다.
시험에서, 시편의 크기는 100㎜×100㎜로 하였다. 시편은 제14도에 도시하였다. 제14도에서, a는 기준 표면 영역, b, c 및 d는 압인부들이 성형되어 있는 영역들을 나타낸다. 영역 b, c 및 d들의 크기는 각각 0.55㎜×0.5㎜, 1.0㎜×1.0㎜ 및 1.5㎜×1.5㎜이다. 실험시에, 영역 a들에서 표면 조도 Ra가 상호 상이한 시편들을 마련하였다. 각각의 시편들의 표면 조도 Ra는 0.05㎛, 0.13㎛, 0.25㎛, 0.35㎛ 및 0.45㎛이다. 한편, 시편들에서, 상대면적률 η는 100%, 80%, 55%, 30%, 및 10%로 가변시켰다. 따라서, 조면도 모양의 시험을 위한 시편들의 조도 및 상대 면적률의 상이한 조합은 25종이 된다. 이들 시편들을 사용하여, 인식 시험을 수행하였다. 인식 시험에서, 시력 1.0 내지 1.5인 3명의 시험자로 하여금 200룩스(lux) 조명하에서 시편들로부터 30cm의 거리에서 각각의 시편들 상에 형성된 조면부 모양을 식별하도록 하여 식별 여부를 시험하였다.
인식 시험의 결과는 제15도에 도시하였다. 제15도에서, 수직축은 조면부 도트들의 상대 면적률 η를 나타내고 수평축은 기준 표면 영역의 표면 영역의 표면 조도 Ra를 나타낸다. 부가해서, 표시 o는 3명의 시험자 모두가 식별함을 나타내고, 표시 Δ는 3명중 2명이 식별한 것을 나타내고, 표시 x는 시험자 모두가 식별하지 못함을 나타낸 것이다.
시험중에, 영역 b의 경우에는 시험자 모두가 조면부 모양을 식별하지 못하였다. 한편, 영역 c 및 d의 경우에는 대략 동일한 결과를 얻었다. 따라서, 영역 c에 대해 얻어진 결과만을 제15도에 도시하였다. 도시한 결과로부터, 상대면적률 η가 30%, 또는 그 이상이고 기준 표면 영역의 표면 조도 Ra가 0.04㎛ 또는 그 이하일 경우에, 그 위에 조면부 모양이 성형되어 있는 조면화 영역을 식별할 수 있었다. 상대 면적률 η가 30% 또는 그 이상이고 기준 표면 영역의 표면 조도 Ra가 0.02㎛ 또는 그 이하일 경우에는 식별이 보다 양호해 진다.
제16도에 도시한 바와 같이 폭 Wo인 조면부 모양이 형성되어 있는 영역이 마련된 시편들을 사용하여 다른 시험을 행하였다. 조면부 모양을 식별할 수 있는지의 여부를 체크하였다. 조면부가 전혀 형성되어 있지 않는 영역의 폭 WB와 조면부 모양이 형성되어 있는 영역의 폭 WD의 비율은 동일하게 하였다. 판정 방법은 제15에 의한 인식 시험과 동일하게 하였다.
조면화 영역내의 조면부에 의해 점유된 면적의 면적률은 30%이고 조면부가 형성되어 있지 않은 기준 표면 영역의 표면 조도는 0.40㎛이었다. 전술한 상태 하에서 수행한 식별시험의 결과는 첨부된 표1에 기재하였다.
첨부된 표1에서 볼 수 있는 바와 같이, 조면화 영역들 사이에 위치하는 기준 표면 영역의 폭이 1㎜ 또는 그 이상일 경우에, 조면화 영역을 식별할 수 있게 된다.
[실시예 1]
실험을 위해, 기준 표면에서의 표면 조도 Ra가 0.05㎛인 조질 로울을 사용하여 조면화 처리를 행하였다. 조면화 작업을 통해, 강판에 전사되는 조면부 모양은 주연부 표면상에 형성된다. 조면부 모양은 직경이 150㎛이고 인접한 압인부들 사이의 피치가 240㎛인 다수의 압인부들로 구성된다. 조면화 영역내의 압인부들에 의해 점유되는 면적의 면적비는 30.6%이다. 조질 로울 상에 성형되는 조면부 모양은 제17도 내지 제19도에 도시하였다.
전술한 바와 같이 마련된 조질 로울을 더블 스탠드(double-stand) 압연기의 최종 스탠드내에 설치한다. 다음에 0.20×749㎜의 강철 코일에 압하율 1.3%가 되도록 조질 압연을 수행한다. 조면부 모양 존사율은 98%이다. 조질 압연 공정을 통해 강철 코일 상에 성형되는 조면부 도트의 표면 조도 Ra는 1.18μm이다. 조질압연 공정후에, 코일을 2개의 시편으로 절단하였다. 시편중의 하나를 다음에 주석 도금하여 5.6g/㎡인 전기 크롬 도금판을 형성하였다. 다른 시편에는 크롬 도금을 하여 7 130g/㎡인 전기 크롬 도금판을 형성하였다. 양자에 있어서, 도금 공정후에 명확한 조면부 모양을 식별할 수 있었다.
[실시예 2]
표면 조도 Ra가 0.05㎛인 조질 로울을 성형하기 위해, 직경 크기가 10 내지 300㎛인 압인부들로 구성된 나뭇결 무늬의 조면부 모양을 형성하였다. 나뭇결 무늬의 조면부 모양을 갖는 조질 로울을 제20도 및 제21도에 도시하였다. 나뭇결 무늬의 조면부 모양은 면적률 55%인 선을 따라 배설된 압인부들에 의해 형성되는 비선형으로 형성된다. 선들 사이의 간격은 1㎜ 또는 그 이상이 되게 설정한다. 이와 같이 마련된 조질 로울을 단일 스탠드 조질 압연기에 설치하여 소둔된 스테인레스 스틸(SUS304)에 압하율 1.0%로 조질 압연을 수행하였다. 이에 의해 모양을 가제 되는 스테인레스 강판을 관찰하여 보면, 표면측에서는 전사된 나뭇결 무늬의 조면부 모양에 결함이 없었고 배면은 평면 상태로 유지되었다. 나아가서, 스테인레스 강판의 표면에 형성된 나뭇결 무늬 모양은 선명하게 관찰할 수 있었다.
[비교 실시예 1]
적합한 실시예들에 의해 성형된 모양판들을 비교하기 위해, 비교 시험들을 수행하였다. 비교 실시예 1에서, 통상의 포토에칭법에 의해 조면 처리된 조질 로울을 사용하여 조질압연을 수행하였다. 이 경우에, 압인부의 깊이가 100㎛ 이상이 되지 않는 한, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 강판상으로 전사되는 조면부 모양은 선명하지 못하였다. 부가해서, 조질 로울의 외측 주연부에 부착한 엠보싱 필름을 사용하여 다른 시험을 수행하였으며, 상기 엠보싱 필름은 제17도 내지 제19도에 도시한 줄무늬(stripe)형 조면부 모양으로 성형하였다. 이 경우에, 로울 곡면에 의해 강판상에 전사되는 줄무늬는 직선으로는 되지 않는다.
비교 시편을 준비하기 위해, 각각 깊이 120㎛인 다수의 압인부들로 구성된 조면부 모양을 갖는 조질 로울울 마련하였다. 상기 조질 로울을 사용하여, 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 강판에 동일 공정을 통해 조질 압연을 수행하였다. 제조된 강판은 배면에도 조면부를 가졌다. 부가해서, 표면으로 전사된 조면부 모양의 선명도는 만족스럽지 못하였다.
[비교 실시예 2]
실시예 2와 비교하기 위해, 각각의 압연부의 깊이가 120㎛가 되도록 포토에칭법에 의해 나뭇결 무늬의 조면부 모양이 형성된 조질 로울을 마련하였다. 나뭇결 무늬의 조면부 모양내의 비선형 선들을 기준 표면으로부터의 조질 로울 철부 상에 성형하였다.
스테인레스 스트립을 2km 길이로 압연한 후에 나뭇결 조면부 모양을 형성하는 선 또는 선들에서 결함이 관찰되었다. 나아가서, 조질 압연의 초기 단계에서, 판의 배면에도 조면부가 형성되었다.
상기한 바로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 적합한 방법에 의해 성형된 조면부 모양을 갖는 강판은 내마모성 및 내후성을 갖는 우수한 외관을 갖게 된다.
다중-로울 조질 압연기의 경우에, 작업 로울상의 조면부 모양은 백업 로울 및/또는 중간 로울의 주연부 표면상으로 전사되게 되는데, 이는 백업 로울이 작업 로울의 주연부 표면상으로 압압되기 때문이다. 강판상에 성형되는 조면부 모양을 바꾸기 위해 작업 로울을 교환할 때, 백업 로울 및/또는 중간 로울 상에 형성된 조면부 모양은 조질 압연 공정을 통해 작업 로울에 전사되어 적정 조면부 모양과 중첩되게 된다. 이와같이 조면부 모양이 중첩되면 중첩된 조면부 모양이 작업 로울로부터 강판에 전사되게 되어 조면부 모양 강판의 질 및 그 외관을 저하시키게 된다.
이와 같은 상태를 피하기 위해, 숫돌 또는 샌드 페이퍼 등을 사용하여 로울의 표면부 또는 외측 표피부를 제거하기 위해 백업 로울 및/또는 중간 로울에 연삭 공정을 수행한다. 연삭 공정중에, 조질 압연기는 정지 시켜야만 된다. 이는 명백히 효율을 저하시킨다. 또한, 백업 로울 및/또는 중간 로울의 주연부 표면상의 조면부들이 비교적 깊게 되면, 로울들의 표면상의 조면부는 연삭 공정으로는 완전히 제거할 수 없다.
본 발명은 전술한 결함을 극복할 수 있는 방법 및 장치를 부가적으로 제공하여 따라서 고 수준의 모양 강판 또는 스트립을 효율적으로 높은 생산비로 제조할 수 있게 한다.
본 발명에 따른 조질 압연의 적합한 공정을 수행하는데, 적합한 조질 압연기의 적합한 실시예를 보다 제22도 내지 제29도를 참조로 하여 설명한다.
제22도는 강판상에 조면부 모양을 성형하는 적합한 공정을 수행하기 위한 4-로울형 조질 압연기의 일예를 도시한 것이다.
4- 로울형 조질 압연기는 전술한 레이저 조면화 공정을 통해 조면부 모양이 형성된 작업 로울(100)들로 구성된다. 도시한 실시예에서, 주연부 상으로 연장된 다수의 줄무늬 선들을 갖는 줄무늬 조면부 모양이 작업 로울 표면상에 성형되어 있다. 줄무늬 선들은 상호 평행하고 인접한 줄무늬선들과 간격 b(㎜)만큼 격설되어 있다. 조질 압연기는 각각의 대응된 작업 로울에 배압을 제공하는 백업 로울(100)들을 갖는다. 작업 로울(100)들은 유압 실린더(104)와 연관되어 있다. 유압 실린더(104)들은 대응된 작업 로울(100)을 축방향으로 구동시키도록 되어 있다. 작업로울(100)의 변위폭 a(㎜)는 각각 조면화 영역에 형성된 줄무늬선들 사이의 간격 b(㎜)의 절반 또는 그 이상이 되도록 선택한다.
유압 실린더(104)들은 주기적으로 또한 동기 상태로 구동되어 설정된 간격만큼 축 방향으로 변위 이동된다. 다른 방법으로, 작업 로울을 축방향으로 변위시키도록 계속 구동시킬 수도 있다.
조질 압연 공정중에 작업 로울(100)이 축방향으로 변위되지 않으면, 제23도에 도시한 바와 같이 조질 압연 공정을 통해 조면부 줄무늬 모양이 백업 로울 표면상에 전사되어 진다. 한편, 작업 로울(100)을 백업 로울(11)에 대해 축방향으로 변위시킴으로써, 제24도에 도시한 바와같이 비교적 광폭의 요부 영역(106)이 백업 로울 상에 형성하게 된다. 이는 요부 영역(106)의 깊이를 전체에 걸쳐 거의 균일하게 해준다. 따라서, 작업 로울을 교환할 때에도 백업 로울에 연삭 공정을 행할 필요가 없게 된다.
양호한 공정에서는, 유압 실린더(104)를 압력 라인(108)을 통해 가압 작동 유체원에 연결한다. 압력 라인(108)에 3방향 유량 제어 밸브(110)을 마련하여 작업로울(100)을 축방향으로 구동시키는 유압을 조절할 수도 있다. 유압 실린더(10)의 축방향으로의 구동 속도는 금속 스트립의 선속도에 비해서는 상당히 적다. 예컨대, 작업 로울의 축방향 변위 속도는 선속도의 약 1/1000이 되도록 선택한다. 따라서, 강판상에 형성되는 조면부 모양의 줄무늬선들의 편위 상태는 식별할 수 없게 된다. 유압 실린더(104)는 작업 로울을 축방향으로 연속적으로 변위 이동시키도록 계속해서 구동된다.
작업 로울(100)의 변위폭 a(㎜)는 줄무늬선들 사이의 간격의 축방향 폭 b(㎜) 보다는 크게 할 필요가 있다. 변위폭 a(㎜)가 간격의 폭 b(㎜)의 절반보다 작을 경우에는, 제25도(a)에 도시한 바와 같이 폭 c[㎜ : b/2(㎜)-a(㎜)]인 변형되지 않는 영역(112)가 잔류하게 된다. 이러한 조면부 모양은 작업 로울에 전사되게 된다. 이와 같은 관점에서, 제25도(b)에 도시한 바와 같이 전체 면적을 균일하게 압압하여 작업 로울의 주연부 표면을 대체로 균일하게 유지하기 위해서는, 작업 로울(100)의 축방향 변위 폭 a(㎜)를 b/2(㎜)보다는 크게 하여야 한다.
백업 로울 및/또는 중간 로울의 유지 관점에서 작업 로울을 축방향으로 변위시키기 위해서는, 전술한 유압 작업 로울 변위 장치를 갖는 2-스탠드형 조질 압연기를 사용하여 시험을 행하였다. 제1번 스탠드 로울로서 표면 조도 Ra가 0.16 내지 0.18㎛인 평면 브라이트 로울(bright roll)을 사용하였다. 제2번 스탠드 로울로서, 레이저 조면화 가공된 모양을 갖는 작업 로울을 사용하였다. 조질 압연은 압하율 0.8±0.2%로 수행하였다. 작업 로울 상에 성형된 각각의 조면부 줄무늬의 폭은 5㎜이었다. 조면부 줄무늬들 사이의 간격 폭은 2㎜, 5㎜, 10㎜ 및 15㎜로 가변시켰다. 작업 로울의 축방향 변위 폭은 5㎜로 설정하였다. 유압 실린더(104)는 작업 로울을 변위시키도록 연속적으로 구동하여 강판상에 성형되는 조면부 모양이 사인 곡선이 되도록 하였다. 작업 로울의 축방향 변위의 1행정은 강판 길이 100m로 설정하였다. 한편, 조질 압연은 선속도 500mpm에서 수행하였다.
조질 압연후에, 백업 로울 역할을 하였던 브라이트 로울의 표면 상태를 체크하였다. 백업 로울 표면의 관찰 결과는 첨부된 표2에 기재하였다.
상기 결과를 비교하기 위해, 작업 로울을 변위시키지 않는 상태에서 조질 압연을 후행하는 시험을 행하였다.
표2에서 볼 수 있는 바와 같이, 조면부 줄무늬들 사이의 간격 폭이 작업 로울의 축방향 변위 폭의 2배보다 적으면, 보수를 하지 않아도 된다. 따라서, 조면부 형태를 바꾸고자 할 경우에도, 백업 로울을 연삭하거나 교환할 필요가 없게 된다. 작업 로울의 축방향 변위폭이 조면부 줄무늬들의 간격 폭의 1/2보다 작으면, 백업 로울 표면을 균일하게 하기 위해 압압되지 않는 철부 영역들을 제거하기 위한 연삭공정이 필요하게 된다. 한편, 작업 로울을 변위시키지 않으면, 앞서의 조면부 모양과 상이한 조면부 모양을 갖는 작업 로울로 대체하고자 할 경우에는 백업 로울을 교환할 필요가 있게 된다.
제26도는 본 발명에 따른 적합한 조질 압연 공정을 수행하는데 사용하는 조질 압연기의 다른 실시예를 도시한 것이다. 도시한 실시예 1조의 작업 로울(100), 1조의 백업 로울(102) 및 1조의 로울(114)를 포함하는 6-로울 형의 조절 압연기 이다. 본 실시예에서, 유압 실린더(104)들은 중간 로울(114)들과 연동되어 이들을 축방향으로 변위시킨다.
도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 작업 로울(100)상의 조면부 모양은 중간로울(114)로 전사되고 다시 백업 로울(102)로 전사된다. 따라서, 작업 로울(100), 중간 로울(114) 및 백업 로울(104)들이 모두 상호간에 대해 고정된 상태로 유지되면, 제27도에 도시한 바와 같이 조면부 모양들은 중간 로울(114) 및 백업 로울(104)상에 형성되게 된다. 이 경우에, 강판상에 성형하는 조면부 모양을 바꾸기 위해 작업 로울을 교환하면, 백업 로울(104) 및 중간 로울(114) 상의 조면부 모양은 작업 로울로 전사된다. 따라서, 앞서의 작업 로울의 조면부 모양은 현재 사용하는 작업 로울의 적정 조면부 모양과 중첩되게 된다. 이는 명백히 성형되어지는 강판의 외관을 저하시키게 된다.
이와 같은 결함은 작업 로울 및 중간 로울중의 하나를 축방향으로 변위시켜 중간 로울 및 백업 로울 상에서의 조면부의 성형 비율을 전체 주연부에 걸쳐 균일하게 함으로써 제거할 수 있다. 즉, 중간 로울(114)을 변위시킴으로써 중간 로울상에 성형되는 조면부를 제28도에 도시한 바와 같이 전체 표면에서 균일한 높이로 할 수가 있다. 이러한 조면부는 백업 로울로 전사되어 조면부 모양을 전사하게 된다. 따라서, 중간 로울 표면과 백업 로울 표면으로 유지되기 때문에, 강판상에 형성할 조면부 모양을 교환할 때에도 백업 로울 및/또는 중간 로울을 교환하거나 이들에 대해 연삭 공정을 행할 필요가 없게 된다.
전술한 실시예와 마찬가지로, 중간 로울(114)의 변위폭 a(㎜)는 줄무늬선들 사이의 간격의 축방향 폭 b(㎜)보다는 크게 하여야 된다. 변위폭 a(㎜)가 간격의 폭 b(㎜)의 절반보다는 작을 경우에는, 제29a도에 도시한 바와 같이 폭 c[㎜ : b/2(㎜)-a(㎜)]인 변형되지 않은 영역(112)가 잔류하게 된다. 이러한 조면부 모양은 작업 로울에 전사되어진다. 이와 같은 관점에서, 제29b도에 도시한 바와 같이 전체 면적을 균일하게 압압하여 중간 로울의 주연부 표면을 균일하게 유지하기 위해, 중간 로울(114)의 축방향 변위폭 a(㎜)는 b/2(㎜)보다는 크게 하여야 한다.
백업 로울 및/또는 중간 로울의 유지 관점에서 중간 로울을 축방향으로 변위시키기 위해, 전술한 바와 같은 유압 중간 로울 변위 장치를 갖는 2-스탠드형 조질 압연기를 사용하여 시험을 행하였다. 제1번 스탠드 로울러는 표면 조도 Ra가 0.16 내지 0.18㎛인 평면 브라이트 로울을 사용하였다. 제2번 스탠드 로울러는 레이저 조면화 처리된 조면부 모양을 갖는 작업 로울을 사용하였다. 조질 압연은 압하율 0.8±0.2%로 수행하였다. 작업 로울상에 성형되는 각각의 조면부 줄무늬의 폭은 5㎜이었다. 조면부 줄무늬들 사이의 간격폭은 2㎜, 5㎜, 10㎜ 및 15㎜로 가변시켰다. 중간로울(114)의 축방향 변위 폭은 5㎜로 설정하였다. 유압 실린더(104)는 중간 로울을 축방향으로 변위시켜 간판 상에 성형되는 조면부 모양이 사인곡선이 되도록 연속적으로 구동시켰다. 중간 로울의 축방향 변위의 1행정은 강판 길이 800m마다 진행되도록 설정하였다. 한편, 조질 압연시 선속도는 500mpm으로 하였다.
조질 압연후에 백업 로울 및 중간 로울 역할을 하는 브라이트 로울 표면의 관찰 결과는 첨부된 표3에 기재하였다.
상기 결과를 비교하기 위해, 중간 로울을 변위시키지 않고 조질 압연을 수행하여 비교 실험을 행하였다. 첨부된 표3에서 볼 수 있는 바와 같이, 조면부 줄무늬들 사이의 간격폭이 중간 로울의 축방향 변위폭의 2배보다 작을 경우에, 보수는 필요치 않다. 따라서, 조면부 모양을 교환할 필요가 있을 때에도 백업 로울을 연삭하거나 또는 백업 로울을 교환할 필요가 없게 된다. 중간 로울의 축방향 변위폭이 조면부 줄무늬들의 간격폭의 1/2보다 작을 경우에는, 백업 로울 표면을 균일하게 하도록 압압되지 않은 철부 영역들을 제거하기 위한 연삭 공정이 필요하다. 한편, 중간 로울을 변위시키지 않는 경우에는, 전자와 상이한 조면부 모양을 갖는 작업 로울로 교환할 경우에는 백업 로울을 교환하여야 된다.
이로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 조질 압연기는 중간 로울 및 백업 로울의 보수가 용이하고 장기간 연삭 공정을 행하지 않기 때문에 로울들의 수명을 연장시키게 된다.
본 발명의 이해를 돕기 위해 본 발명을 적합한 실시예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 본 발명의 원리를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 방법으로 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명은 다음에 첨부된 특허 청구 범위로 한정되는 본 발명의 원리를 벗어나지 않는 범위내에서 실시될 수 있는 가능한 모든 실시예 및 도시한 실시예의 변형예를 포함하는 것으로 한다.
[표 1]
Figure kpo00006
[표 2]
Figure kpo00007
[표 3]
Figure kpo00008

Claims (31)

  1. 표면상에 각각 크기 D를 갖는 다수의 조면부 도트로 구성되는 적어도 하나 이상의 모양 유니트에 의해 조면부 모양이 형성되고, 상기 조면부 도트들은 상기 모양 유니트 내의 영역에 대해 주어진 점유 면적률 η를 갖도록 설정된 밀도로 배설되고, 상기 크기 D및 면적률 η의 범위는
    10≤D≤300(㎛)
    30≤η≤100(%)이고,
    상기 모양 유니트의 최소 길이는 1㎜인 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  2. 제1항에 있어서, 상기 평면 영역의 표면 조도 Ra가 0.004㎛ 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조면부 도트가 상기 설정된 직경 D를 갖는 원형으로 성형되어지는 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모양 유니트의 폭이 1㎜ 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  5. 제1항에 있어서, 상기 모양 유니트의 축망향 길이가 1㎜ 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  6. 제1항에 있어서, 상기 강판에 성형되어지는 조면부 모양에 대응하는 조면부 모양이 그 표면에 성형 되어 있는 조면화 작업 로울을 사용한 조질 압연 공정을 통해 상기 조면부 도트들이 상기 강판상에 성형된 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  7. 제6항에 있어서, 조면화 작업을 고 에너지 비임으로 수행하는 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  8. 제1항에 있어서, 상기 모양 유니트 형태가 폭이 1㎜ 또는 그 이상인 성형인 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  9. 제8항에 있어서, 선형의 상기 모양 유니트가 다음 모양 유니트로부터 1㎜ 또는 그 이상의 간격으로 격설되는 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  10. 제1항에 있어서, 표면에 도금층이 성형되는 것을 특징으로 하는 조면부 모양 강판.
  11. 제10항에 있어서, 도금층의 두께가 각각의 평판 도트의 요부에서 보다는 각각의 조면부 도트의 철부 최상부 부분에서 보다 두껍게 되어 있는 것을 특징으로 하는 조면부 조면 강판.
  12. 강판상에 조면부 모양을 성형하는 방법에 있어서, 표면 조도 Ra가 0.04㎛ 또는 그 이하인 조질 압연용 작업 로울을 마련하는 단계와, 각각 크기 D를 갖는 다수의 조면부 도트들로 구성되는 적어도 하나 이상의 모양 유니트에 의해 조면부 모양이 형성되고, 상기 조면부 도트들은 모양 유니트의 평면 영역에 대해 주어진 점유 면적율 η를 갖도록 설정된 및 밀도로 배설되고, 크기 D와 면적률 η의 범위는 10≤D≤300(㎛) 및 30≤η≤100(%)이고, 모양 유니트의 최소 길이는 1㎜가 되돌고 강판상에 성형될 필요한 조면부 모양을 성형하기 위해 조면작업을 수행하는 단계와, 조면화 작업 로울을 조질 압연기 내에 설치하여 상기 조면부 모양을 상기 강판 표면상으로 전사하도록 조질 조질 압연 하기 위해 압연을 수행하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 조면부 모양을 구성하는 조면부 도트들을 성형하기 위한 상기 조면화 작업을 고밀도 에너지 비임을 사용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 조면화 작업을 레이저 방법으로 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 평면 영역의 표면 조도 Ra가 0.04㎛ 또는 그 이하인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 조면부 도트가 상기 설정된 직경 D를 갖는 원형으로 성형되어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 모양 유니트의 폭이 1㎜ 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 모양 유니트의 축방향 길이가 1㎜ 또는 그 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 강판에 성형되어지는 조면부 모양에 대응하는 조면부 모양이 그 표면에 성형되어 있는 조면화 작업 로울을 사용한 조질 압연 공정을 통해 상기 조면부 도트들을 상기 강판상에 성형하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 조면화 작업을 고에너지 비임으로 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제12항에 있어서, 상기 모양 유니트의 형태가 폭이 1㎜ 또는 그 이상인 선형인 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서, 선형의 상기 모양 유니트가 다음 모양 유니트로부터 1㎜ 또는 그 이상의 간격으로 격설되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제12항에 있어서, 표면에 도금층이 성형되는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서, 도금층의 두께가 각각의 평판 도트의 요부에서 보다는 각각의 조면부 도트의 철부 최상부분에서 보다 두껍게 되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제12항에 있어서, 상기 조질 압연 공정을, 상기 작업 로울과 평면을 갖고 상기 작업 로울과 접촉되는 로울중의 하나를 축방향으로 상대적으로 변위되도록 구동시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제23항에 있어서, 상기 조질 압연 공정을, 상기 작업 로울과 평면을 갖고 상상기 작업 로울과 접촉되는 로울중의 하나를 축 방향으로 상대적으로 변위되도록 구동시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 작업 로울과 상기 평면 로울 사이의 상대변위의 변위폭이 선들 사이의 간격의 1/2 또는 그 보다는 크게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제25항에 있어서, 상기 작업 로울과 상기 평면 로울의 축방향으로 상대변위가 연속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제28항에 있어서, 상기 상대 변위의 속도가 조질 압연 공정내의 강판의 선속도 보다는 상당히 작도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 작업 로울과 상기 평면 로울의 축방향으로의 상기 상대 변위가 변속적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 상대 변위의 속도가 조질 압연 공정내의 강판의 선속도보다 작도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
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