(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
移送される鋼板の少なくとも一側に設置され、機械的切断によって前記鋼板のサイドをトリミングする切断ユニット；および
前記切断ユニットの前方に設置され、前記鋼板の切断予定部位にレーザービームを照射して前記切断予定部位に溝を形成するか前記切断予定部位を予熱するレーザー加工ユニットを含み、
前記切断ユニットは、
スタンド；
前記スタンドに回転可能に設置され、前記鋼板の上側に配置される上部ナイフ；および
前記スタンドに回転可能に設置され、前記鋼板の下側に配置されて前記上部ナイフとともに前記鋼板のサイドにせん断力を印加する下部ナイフを含み、
前記レーザー加工ユニットに連結され、レーザー予熱ユニットのレーザー出力を制御する制御部をさらに含み、
前記制御部に連結され、冷延ラインのメインコントローラーから前記鋼板の移送速度情報および鋼種情報中の少なくとも一つの入力を受ける入力部をさらに含み、
前記レーザー加工ユニットは、前記レーザービームの照射位置を調節することができるように、前記スタンドに回転駆動可能に設置され、
前記制御部は、前記機械的切断の位置からレーザーの照射位置までの距離を調節するために、前記レーザー予熱ユニットの回転角度を前記鋼板の供給速度にしたがって調節し、前記レーザービームのスポット形状または大きさを調節するように前記レーザー加工ユニットを制御する、サイドトリミング装置。
【請求項２】
前記レーザー加工ユニットは、
レーザービームを発生させるレーザー発振器；および
前記スタンドに設置され、前記レーザー発振器のレーザービームを前記鋼板に集光させる集光ヘッドを含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドトリミング装置。
【請求項３】
前記集光ヘッドは、前記鋼板の上下面にレーザービームを照射するように、前記鋼板の上側と下側にそれぞれ具備されることを特徴とする、請求項２に記載のサイドトリミング装置。
【請求項４】
前記レーザー加工ユニットに連結され、前記レーザービームのスポット形状または大きさを調節するように、前記レーザー加工ユニットを制御する制御部をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載のサイドトリミング装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記切断ユニットが切断する切断部位の温度が４００℃〜６００℃の範囲を有するように、前記レーザー加工ユニットの出力を制御することを特徴とする、請求項１に記載のサイドトリミング装置。
【請求項６】
鋼板を移送させる段階；
冷延ラインのメインコントローラーから前記鋼板の移送速度情報および鋼種情報中の少なくとも一つの入力を受ける段階、；
前記鋼板のサイドトリミング予定部位にレーザービームを照射してサイドトリミング予定部位を予熱する段階；
前記入力された情報に基づいて前記レーザービームの出力を制御する段階；および
事前予熱部位を機械的に切断して前記鋼板のサイドをトリミングする段階を含み、
前記レーザービームの照射時に前記レーザービームのスポットが前記鋼板の移送方向を長さ方向に有する直線または楕円状を有するように前記レーザービームのスポット形状を制御する、サイドトリミング方法。
【請求項７】
前記鋼板の予熱は、前記鋼板の切断部位の温度が４００℃〜６００℃の範囲を有するようになされることを特徴とする、請求項６に記載のサイドトリミング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼板の圧延工程前に鋼板のサイド部分をトリミングするための鋼板のサイドトリミング装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板のサイドトリミング工程は、鋼板の連続冷間圧延工程において、圧延前の鋼板のサイド部分をトリミング（ｔｒｉｍｍｉｎｇ）する工程のことを言い、これは圧延時の板破断の原因となる熱延板のエッジ部のクラックおよびその他の欠陥を除去するために行われる。
【０００３】
図１は一般的な構造のサイドトリミング装置を示しており、図２は図１のサイドトリミング装置を利用した鋼板のサイドトリミングメカニズムを示している。
【０００４】
図１のように、サイドトリミング装置は、上部と下部に配置されて鋼板のエッジ部を切断する回転型ナイフ１、２を含む構成を有する。回転型ナイフ１、２はディスクの形態であり、鋼板（Ｓ）の移送につれて回転するように構成され、上部に位置したナイフ１と下部に位置したナイフ ２の間には水平クリアランス（ａ）および垂直クリアランス（ｂ）が形成される。ここで、水平クリアランス（ａ）とは、各回転型ナイフ１、２が水平方向に互いに離れているギャップ（ｇａｐ）を意味し、垂直クリアランス（ｂ）とは各回転型ナイフ１、２が垂直方向に互いに重なっている重なり（ｌａｐ）を意味する。
【０００５】
鋼板（Ｓ）は、水平および垂直クリアランス（ａ、ｂ）を有する回転型ナイフ１、２を連続的に通過しながら鋼板（Ｓ）のエッジ部が一定量切られることになる。このとき、回転型ナイフ１、２はそれ自体は駆動力を有せず、鋼板（Ｓ）の移送力によって回転するようになる。
【０００６】
図２に図示された通り、鋼板（Ｓ）のエッジ部は上部および下部ナイフ１、２を通じてせん断（ｓｈｅａｒｉｎｇ）と引き裂き（ｔｅａｒｉｎｇ）によって切断される。まず、設定された垂直クリアランス（ｂ）の量だけ回転型ナイフ１、２が鋼板（Ｓ）をせん断変形させる。そして、せん断変形の終わり部分、すなわち、回転型ナイフ１、２が鋼板（Ｓ）を食い込んでいった先の部分で回転型ナイフ１、２の回転力によってクラック（Ｃ）がそれぞれ発生する。このように、回転型ナイフ１、２の先の部分から発生したそれぞれのクラック（Ｃ）が成長し、鋼板（Ｓ）の切断面中央で会って最終的にエッジ部が切断されることになる。
【０００７】
このように、鋼板のサイドトリミングは、一対の回転型ナイフ１、２が鋼板（Ｓ）の上下面に圧力を加えつつせん断（ｓｈｅａｒｉｎｇ）に続く破断メカニズムによってなされる。このようなメカニズムを利用して高速で移送中の鋼板を連続的にせん断する場合、回転型ナイフ１、２のエッジ部に持続的な圧力と機械的衝撃が加えられて摩耗に続く破損が発生する。したがって、回転型ナイフ１、２は一定期間使用された場合交換し、練磨作業を経て再使用されることもある。
【０００８】
最近の冷延工程においては、高強度鋼（ＡＨＳＳ；Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｈｉｇｈ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ  Ｓｔｅｅｌ）の生産が増大する傾向であり、強度が向上した高強度鋼板の開発が持続的に進行している。このように鋼板の強度が向上するにつれて、サイドトリミング時に回転型ナイフ１、２が受ける負荷も増大され、このような負荷の増大は必然的に回転型ナイフ１、２の摩耗および破損を誘発する。回転型ナイフ１、２の摩耗によって鋼板（Ｓ）のエッジ部にクラック（Ｃｒａｃｋ）やバリ（Ｂｕｒｒ）のような欠陥が生じることがあり、回転型ナイフ１、２の摩耗または破損時に回転型ナイフ１、２を交替するために連続工程を中断しなければならないため、これは生産速度を低下させることになる。
【０００９】
前記のような回転型ナイフ１、２の摩耗および破損問題を解決するために、現在は鋼板の移送速度を遅くしてサイドトリミングを実施しているが、これは連続工程における全体的な生産速度を低下させるため、根本的な解決策であるとは言えない。合わせて、一定以上の強度を有する高強度鋼板の場合、回転型ナイフ１、２の破損が非常に容易に発生するため、サイドトリミングを実施できないのが実状である。
【００１０】
さらに、回転型ナイフ１、２の破損を防止するための他の解決策として、回転型ナイフ１、２の材質変更によって強度の増大が推進されたが、高速で移送中の高強度鋼のトリミングには限界があるのが実状である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は前記のような問題点を解決するためのもので、高強度鋼のサイドトリミングを高速で遂行できるサイドトリミング装置および方法を提供するためのものである。
【００１２】
本発明が解決しようとする技術的課題は、以上で言及した技術的課題に制限されず、言及されていないさらに他の技術的課題は下記の記載から本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に明確に理解できるはずである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記した課題を実現するために、本発明は、移送される鋼板の少なくとも一側に設置され、機械的切断によって前記鋼板のサイドをトリミングする切断ユニットと、前記切断ユニットの前方に設置され、前記鋼板の切断予定部位にレーザービームを照射して前記切断予定部位に溝を形成するか前記切断予定部位を予熱するレーザー加工ユニットを含むサイドトリミング装置を開示する。
【００１４】
本発明に係るサイドトリミング装置によれば、前記切断ユニットは、スタンドと、前記スタンドに回転可能に設置され前記鋼板の上側に配置される上部ナイフ、および前記スタンドに回転可能に設置され、前記鋼板の下側に配置されて前記上部ナイフとともに前記鋼板のサイドにせん断力を印加する下部ナイフを含む構成を有し得る。
【００１５】
本発明に係るサイドトリミング装置によれば、前記レーザー加工ユニットは、レーザービームを発生させるレーザー発振器と、前記スタンドに設置されて前記レーザー発振器のレーザービームを前記鋼板に集光させる集光ヘッドを含む構成を有し得る。
【００１６】
本発明に係るサイドトリミング装置によれば、前記集光ヘッドは前記レーザービームの照射位置を調節することができるように、前記スタンドに回転駆動可能に設置され得る。
【００１７】
本発明に係るサイドトリミング装置によれば、前記集光ヘッドは前記鋼板の上下面にレーザービームを照射するように、前記鋼板の上側と下側にそれぞれ具備され得る。
【００１８】
本発明に係るサイドトリミング装置によれば、前記サイドトリミング装置は、前記レーザー加工ユニットによって形成された溝部位に補助ガスを噴射するガス噴射ユニットをさらに含むことができる。ここで、前記ガス噴射ユニットは、前記鋼板に垂直な方向に対して４５°〜８０°の傾斜角を有し得る。
【００１９】
本発明に係るサイドトリミング装置によれば、前記サイドトリミング装置は、前記レーザー加工ユニットに連結され、前記レーザービームのスポット形状または大きさを調節するように、前記レーザー加工 ユニットを制御する制御部をさらに含むことができる。
【００２０】
本発明に係るサイドトリミング装置によれば、前記サイドトリミング装置は、前記レーザー加工ユニットに連結され、レーザー予熱ユニットのレーザー出力を制御する制御部をさらに含むことができる。ここで、前記制御部は、前記切断ユニットが切断する切断部位の温度が４００℃〜６００℃の範囲を有するように、前記レーザー加工ユニットの出力を制御するように構成することができる。
【００２１】
本発明に係るサイドトリミング装置によれば、前記サイドトリミング装置は、前記制御部に連結され、冷延ラインのメインコントローラーから前記鋼板の移送速度情報および鋼種情報中の少なくとも一つの入力を受ける入力部をさらに含むことができ、前記制御部は前記入力部の入力情報に基づいて前記レーザー加工ユニットの出力を制御するように構成することができる。
【００２２】
一方、本発明は鋼板を移送させる段階と、前記鋼板のサイドトリミング予定部位にレーザービームを照射して線形の溝を形成する段階と、前記溝が形成された部位を機械的に切断して前記鋼板のサイドをトリミングする段階を含むサイドトリミング方法を開示する。
【００２３】
本発明に係るサイドトリミング方法によれば、前記サイドトリミング方法は、前記鋼板にレーザービームを照射して溝を形成するとき、前記鋼板の溝部位に非活性ガスを噴射する段階をさらに含むことができる。
【００２４】
また、本発明は鋼板を移送させる段階と、前記鋼板のサイドトリミング予定部位にレーザービームを照射してサイドトリミング予定部位を予熱する段階、および事前予熱部位を機械的に切断して前記鋼板のサイドをトリミングする段階を含むサイドトリミング方法を開示する。
【００２５】
本発明に係るサイドトリミング方法によれば、前記レーザービームの照射時に前記レーザービームのスポットが円形の形状を有するように前記レーザービームのスポット形状を制御することができる。
【００２６】
本発明に係るサイドトリミング方法によれば、前記レーザービームの照射時に前記レーザービームのスポットが前記鋼板の移送方向を長さ方向に有する直線または楕円状を有するように前記レーザービームのスポット形状を制御することができる。
【００２７】
本発明に係るサイドトリミング方法によれば、前記鋼板の予熱は、前記鋼板の切断部位の温度が４００℃〜６００℃の範囲を有するように、なされることができる。
【００２８】
本発明に係るサイドトリミング方法によれば、レーザー照射段階は、冷延ラインのメインコントローラーから前記鋼板の移送速度情報および鋼種情報中の少なくとも一つの入力を受ける段階と、前記入力された情報に基づいて前記レーザービームの出力を制御する段階を含むことができる。
【発明の効果】
【００２９】
前記のような構成の本発明によれば、回転型ナイフの切断予定部位をレーザーで溝を形成するか事前予熱して鋼板の強度を局所的に低下させることによって、回転型ナイフのせん断負荷を低減することができ、これを通じて連続冷延工程で高強度鋼のサイドトリミングを高速で遂行できる効果がある。
【００３０】
また、レーザーを利用して鋼板の切断予定部位を円形のスポット形態にして、局所的に加熱するか溝を形成することができるので、予熱面積が広いことによって発生可能な問題を防止することができる。
【００３１】
また、鋼板の移送速度、鋼種などに応じてレーザービームの出力、切断地点の温度、スポット形状および大きさ、照射位置などを調節することによって、せん断負荷性能を最適化することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】一般的な構造のサイドトリミング装置を示す正面図。
【図２】図１のサイドトリミング装置を利用したサイドトリミングメカニズムを示す概念図。
【図３】本発明の一実施例に係るサイドトリミング装置を示す斜視図。
【図４】図３に図示されたサイドトリミング装置の正面図。
【図５】本発明の一実施例に係るサイドトリミング装置を示す斜視図。
【図６】図５に図示されたサイドトリミング装置の正面図。
【図７】図５に図示されたサイドトリミング装置のブロックダイアグラム。
【図８】本発明の一実施例に係るサイドトリミング方法を示す図面。
【図９】本発明の一実施例に係るサイドトリミング方法を示す図面。
【図１０】本発明の他の実施例に係るサイドトリミング方法を示す図面。
【図１１】本発明の他の実施例に係るサイドトリミング方法を示す図面。
【図１２】高強度鋼の温度による強度変化を示したグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明に係る鋼板のサイドトリミング装置および方法について図面を参照してより詳細に説明する。
【００３４】
図３は本発明の一実施例に係るサイドトリミング装置を示す斜視図で、図４は図３に図示されたサイドトリミング装置の正面図である。
【００３５】
切断ユニット１０は、移送される鋼板（Ｓ）の一側に設置され、機械的切断によって鋼板（Ｓ）のサイド部位をトリミングする構成を有する。切断ユニット１０は、スタンド１１、上部ナイフ１２、および下部ナイフ１３を含む構成を有する。
【００３６】
スタンド１１は鋼板（Ｓ）のサイドに設置され、上部および下部ナイフ１２、１３を回転可能に支持する。
【００３７】
上部ナイフ１２はスタンド１１に回転可能に設置され、鋼板（Ｓ）の上側に配置される。下部ナイフ１３はスタンド１１に回転可能に設置され、鋼板（Ｓ）の下側に配置されて上部ナイフ１２とともに鋼板（Ｓ）のサイド部位にせん断力を印加する。
【００３８】
上部および下部ナイフ１２、１３はディスクの形態であり、回転軸１４によりスタンド１１にそれぞれ回転可能に連結される。上部ナイフ１２と下部ナイフ１３は、その間に一定の長さの水平クリアランス（ａ、図１参照）および垂直クリアランス（ｂ、図１参照）が形成されるように配置される。ここで、水平クリアランス（ａ）は各上部および下部ナイフ１２、１３が水平方向に互いに離れているギャップ（ｇａｐ）を意味し、垂直クリアランス（ｂ）は上部および下部ナイフ１２、１３が垂直方向に互いに重なっている重なり（ｌａｐ）を意味する。
【００３９】
上部および下部ナイフ１２、１３は、それ自体は駆動力を有せず、鋼板（Ｓ）の移送力によって回転することになり、鋼板（Ｓ）が上部および下部ナイフ１２、１３を連続的に通過しながら鋼板（Ｓ）のサイド部位がせん断（ｓｈｅａｒｉｎｇ）と引き裂き（ｔｅａｒｉｎｇ）により切断される。
【００４０】
レーザー加工ユニット２０は、レーザーを照射して鋼板にあらかじめ所定深さの溝を形成することによって、切断ユニット１０により鋼板のサイドが切断されるときに切断ユニット１０、特にナイフに加えられる負荷を減少させる。
【００４１】
レーザー加工ユニット２０はレーザー発振器２１と集光ヘッド２３、２４を含む構成を有する。
【００４２】
レーザー発振器２１は、レーザーを発生させて発振させる機能をする。レーザー発振器２１としては、ＣＷレーザー発振器、パルスレーザー発振器などの多様なタイプのレーザー発振器を用いることができ、気体、固体、光ファイバーレーザーなどの多様な媒質を用いてレーザーを発生させることができる。ただし、短波長のレーザーが鋼板（Ｓ）の吸収度が高いので、高強度鋼の加工においては短波長のレーザーを用いた方が鋼板（Ｓ）の溝加工または予熱に有利となり得る。
【００４３】
集光ヘッド２３、２４は、レーザー発振器２１のレーザービーム（Ｌ）を鋼板（Ｓ）に集光させる機能をする。集光ヘッド２３、２４の内部には一つ以上のレンズからなる光学系が備えられ、集光ヘッド２３、２４は光ファイバー２２などの光伝送手段を通じてレーザー発振器２１に連結される。
【００４４】
集光ヘッド２3、２4は、鋼板（Ｓ）の上下面にレーザービーム（Ｌ）を照射するように、鋼板（Ｓ）の上側と下側にそれぞれ具備され得る。レーザー発振器２１で発生したレーザーは、光ファイバー２２、集光ヘッド２３、２４を経て鋼板（Ｓ）の上下面に照射される。図３は光ファイバーレーザー（ｆｉｂｅｒ  ｌａｓｅｒ）を使用した場合を例示しているが、これに限定されず、他のレーザーを使用してもよいことは前述した通りである。
【００４５】
本実施例のように、光ファイバー２２を利用してレーザーを伝送する場合、光ファイバー出力端でのレーザービームの大きさは十分に小さく、集光ヘッド２３、２４を使用しないことも可能である。ただし、本実施例の場合、集光ヘッド２３、２４を使ってレーザービームが鋼板の表面で十分なエネルギー密度を有するようにしており、最終光学系が鋼板（Ｓ）から十分な距離を維持して衝突や熱によって損傷しないようにした。
【００４６】
前述の通り、集束レンズを具備した集光ヘッド２３、２４を利用してレーザービームを非常に小さい面積に高密度に集束することができる。高密度に集束されたレーザービームが鋼板（Ｓ）の表面に入射されると、光エネルギーの一部が物体によって吸収され、吸収された光エネルギーによって鋼板の温度が上昇することになる。このとき、吸収された光エネルギーの量が十分に多い場合、光が照射された部分が溶融する。このような光吸収による溶融現象を利用して鋼板（Ｓ）に溝（Ｇ）を加工することができる。
【００４７】
本実施例の高強度鋼のサイドトリミング装置は、ガス噴射ユニット３０をさらに含むことができる。ガス噴射ユニット３０は、溝を形成するために、レーザービームが照射される鋼板の部位に補助ガスを噴射して溶融物を外部に排出させる上部ガス噴射ノズル３１および下部ガス噴射ノズル３２を含む。
【００４８】
それぞれのガス噴射ノズル３１、３２は、図示していないガス貯蔵部とガス供給ライン３３を媒介として連結され、各ガス噴射ノズル３１、３２は鋼板（Ｓ）の表面の垂直方向と所定の角度（θ）を有するように設置される。鋼板（Ｓ）の表面の垂直方向を基準としてその角度が大きいほど溶融物の排出が容易であるので、各ガス噴射ノズルの角度（θ）は例えば４５°〜８０°で設置された方が良い。
【００４９】
そして、各ガス噴射ノズル３１、３２で使われる補助ガスは鋼板と化学反応を起こさない非活性ガスでなされた方が良い。例えば、エアー（ａｉｒ）、窒素（Ｎ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）、アルゴン（Ａｒ）などが使われ得る。
【００５０】
このように構成された高強度鋼のサイドトリミング装置を利用してサイドトリミング過程を説明すると次の通りである。
【００５１】
図３に図示された通り、鋼板（Ｓ）の近所まで伝送されたレーザービームは集束レンズを含む集光ヘッド２３、２４により鋼板の表面に高密度に照射される。
【００５２】
上部および下部ナイフ１２、１３前方で集光ヘッド２３、２４から鋼板（Ｓ）の表面に高密度にレーザービームが照射され、鋼板（Ｓ）が一定の速度で移送中であるので鋼板（Ｓ）の長さ方向に線形の溝（Ｇ）が形成される。
【００５３】
すなわち、集光ヘッド２３、２４により十分に高密度に集束されたレーザービームは、鋼板（Ｓ）の表面と下面の定められた地点に照射され、レーザービームが照射された鋼板は局所的に溶融する。このとき、鋼板（Ｓ）の表面に垂直な方向と所定の角度（θ）で設置されたガス噴射ユニット３０によって補助ガスが噴射されて溶融物を鋼板（Ｓ）の外側に除去する。必要な場合、鋼板（Ｓ）の表面および下面のレーザービーム照射位置とガス噴射ノズル３１、３２の角度（θ）を適切に調節することができるように構成されることが好ましい。
【００５４】
このようにガス圧が溶融物に印加されると、溶融物が除去されて溝（ｇｒｏｏｖｅ、Ｇ）が形成されるのである。溝（Ｇ）の幅（Ｗ）と深さ（Ｄ）は、鋼板に照射されたレーザービームのスポット（Ｓｐｏｔ）の大きさとエネルギー密度、そして、補助ガス入射角度（θ）の調節を通じて調整が可能であり、回転式ナイフのせん断負荷が最小となるように調節する。
【００５５】
その後、鋼板（Ｓ）の持続的な移動により鋼板（Ｓ）に形成された線形溝（Ｇ）は、上部および下部ナイフ１２、１３の切断位置に移送され、溝（Ｇ）が形成された鋼板の部位は上部ナイフ１２と下部ナイフ１３の回転によって容易に切断される。
【００５６】
このように本発明の実施例は、回転式ナイフによる鋼板（Ｓ）の切断部位に、事前にレーザービームを集束して溝（Ｇ）を形成することによって、ナイフによるせん断負荷を低減し、これを通じて高強度鋼の高速トリミングが可能となる。
【００５７】
すなわち、レーザービームは、レンズなどのような光屈折素子を利用して調節が可能なスポット（Ｓｐｏｔ）の形態で集光することが可能であるので、一定の方法で伝送されたレーザービームを、光屈折素子を利用して鋼板に照射すると、レーザー光の吸収によって鋼板の表面が局所的に加熱され、レーザーエネルギーが充分な場合、局所的溶融現象が伴われる。
【００５８】
このとき、局所的溶融物の側面でガス圧（ｇａｓ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を印加すると溶融物の除去が可能であり、これを通じて溝（ｇｒｏｏｖｅ）が形成される。
【００５９】
ＰＣＭラインにおいて、高速でサイドトリミングを実施する場合、回転式ナイフの前方に前述した通り、レーザービームを集束し、側面からガス圧を印加すると回転式ナイフのせん断前に一定の深さと幅の溝（Ｇ）を形成することができ、溝（Ｇ）が形成された部分は局所的に鋼板の厚さが減少する効果があり、溝内面の不規則な微細形状によってクラック（Ｃｒａｃｋ）の発生が容易であるので、回転式ナイフによって容易に破断されて切断が容易となる。
【００６０】
したがって、これまでは高速サイドトリミングが不可能であった高強度鋼に対してもレーザーを利用して事前に溝（Ｇ）を形成すると、厚さの減少およびナイフによるクラックの発生が容易となることによって、これまでは不可能であった高速サイドトリミングが可能となるのである。
【００６１】
図５は本発明の他の実施例に係るサイドトリミング装置を示す斜視図で、図６は図５に図示されたサイドトリミング装置の正面図である。そして図７は図５に図示されたサイドトリミング装置のブロックダイアグラムである。
【００６２】
本実施例に係るサイドトリミング装置も前記した実施例と同じように、切断ユニット１１０とレーザー加工ユニット１２０を含む。
【００６３】
切断ユニット１１０は、スタンド１１１、上部ナイフ１１２、および下部ナイフ１１３を含む構成を有し、上部および下部ナイフ１１２、１１３は回転軸１１４、１１５によりスタンド１１１にそれぞれ回転可能に連結される。
【００６４】
レーザー加工ユニット１２０は、切断ユニット１１０の前方に設置され、鋼板（Ｓ）の切断予定部位にレーザービーム（Ｌ）を照射して切断予定部位を予熱する機能をする。レーザー加工ユニット１２０はレーザー発振器１２１と集光ヘッド１２２、１２３を含む構成を有し、集光ヘッド１２２、１２３は光ファイバー１２４によりレーザー発振器１２１と連結される。
【００６５】
本実施例のサイドトリミング装置は、レーザー加工ユニット１２０が鋼板（Ｓ）に溝（Ｇ、図３参照）を形成せず、切断予定部位を予熱するように構成され、これを除いては前述の実施例と同一である。したがって、切断ユニット１１０およびレーザー加工ユニット１２０の細部構成は前述の実施例と同じ構成を有するため、重複する部分に対する説明は省略することにする。
【００６６】
本実施例によれば、集光ヘッド１２２、１２３はスタンド１１１により支持される構造を有することができ、このような場合、集光ヘッド１２２、１２３はレーザービーム（Ｌ）の照射位置を調節することができるように、スタンド１１１に回転駆動可能に設置され得る。このとき、集光ヘッド１２２、１２３とスタンド１１１の間には集光ヘッド１２２、１２３の回転駆動のためのモーターなどの回転駆動部１２５が具備され得る。
【００６７】
一方、レーザー加工ユニット１２０にはレーザー加工ユニット１２０の動作を制御するための制御部１３０が連結され得る。
【００６８】
制御部１３０はレーザービーム（Ｌ）のスポット形状または大きさを調節するように、レーザー加工ユニット１２０を制御することができ、このために集光ヘッド１２２、１２３の光学系を制御するように構成される。
【００６９】
また、制御部１３０はレーザー加工ユニット１２０、具体的にレーザー発振器１２１のレーザー出力を制御するように構成され得る。
【００７０】
さらに、本実施例のサイドトリミング装置は、冷延ラインのメインコントローラーから鋼板（Ｓ）の移送速度情報、鋼種情報などの入力を受ける入力部１４０をさらに備えることができ、制御部１３０は入力部１４０に連結されて入力情報に基づいてレーザー加工ユニット１２０の動作を制御するように構成することができる。例えば制御部１３０は鋼板（Ｓ）の移送速度情報、鋼種情報中の少なくとも一つに基づいてレーザー発振器１２１の出力を制御するように構成することができる。
【００７１】
図８および図９は本発明の一実施例に係るサイドトリミング方法を示す図面である。図８および図９は本実施例のサイドトリミング方法に適用されるサイドトリミング装置の側面図と平面図をそれぞれ示している。
【００７２】
本実施例によれば、鋼板（Ｓ）を特定方向（図６の矢印方向）に移送させた後、鋼板（Ｓ）のサイドトリミング予定部位にレーザービーム（Ｌ）を照射してサイドトリミング予定部位を予熱する。
【００７３】
鋼板（Ｓ）の予熱時にレーザービーム（Ｌ）のスポットが図９のように円形の形状を有するようにレーザービーム（Ｌ）のスポット１５１を制御することができる。これと関連して制御部１３０はレーザービーム（Ｌ）のスポット１５１が円形の形状を有するように集光ヘッド１２２、１２３を制御することができる。
【００７４】
このように、レーザービームのスポット１５１を円形に制御して鋼板（Ｓ）の切断予定部位を局所的に加熱することができる。これによって予熱部位の幅を最小化することができ、したがって、予熱面積が広いことによって発生可能な問題（例えば、鋼板の冷却時に強度特性が変わる問題）が発生することを防止することができる。
【００７５】
このようにレーザー加工ユニット１２０を利用して上部および下部ナイフ１１２、１１３の前方部位にレーザービーム（Ｌ）を照射すると、鋼板（Ｓ）は一定の速度で移送中であるので、鋼板（Ｓ）の長さ方向に予熱ライン１５０が形成される。予熱ライン１5０は上部および下部ナイフ１１２、１１３の切断位置に移送されることになる。
【００７６】
上部および下部ナイフ１１２、１１３は、レーザービーム（Ｌ）により形成された予熱部位、すなわち、予熱ライン１５０を機械的に切断して鋼板（Ｓ）のサイド部位をトリミングするのである。
【００７７】
このように、鋼板（Ｓ）の切断予定部位にレーザービーム（Ｌ）を集束および予熱して予熱部位の強度を局所的に低下させることによって、上部および下部ナイフ１１２、１１３のせん断負荷を低減することができるので、高強度鋼の高速トリミングが可能となるのである。
【００７８】
一方、鋼板（Ｓ）にレーザーを照射するとき、入力部１４０を通じて入力された情報（鋼板の移送速度、鋼種）を利用してレーザービーム（Ｌ）の照射位置、レーザービーム（Ｌ）の出力、レーザービームのスポット形状、大きさなどを調節することができる。
【００７９】
図８および図９によれば、集光ヘッド１２２、１２３の回転角度を調節してレーザービームの照射位置、すなわち、機械的切断地点からレーザー照射位置までの距離（Ｄ１、Ｄ２）を調節することができる。このとき、集光ヘッド１２２、１２３の回転角度の制御は制御部１３０が回転駆動部１２５の回転量を制御することによってなされ得る。
【００８０】
図８および図９は機械的切断地点からレーザー照射位置までの距離をＤ１からＤ２で調節することを例示している。鋼板（Ｓ）の移送速度が低いほど予熱部位の温度が冷却される傾向が大きいため、鋼板（Ｓ）の移送速度が低いほどレーザービーム（Ｌ）の照射位置を切断地点に近接させることが好ましい。
【００８１】
また、鋼板の移送速度および鋼種に基づいてレーザービーム（Ｌ）の出力を制御して予熱部位の温度を調節することも可能である。
【００８２】
一方、図８および図９で説明されたサイドトリミング方法は鋼板（Ｓ）を事前予熱する方法を例にあげて説明したが、ここで説明された事項は図３および図４と関連した実施例の鋼板（Ｓ）に溝（Ｇ）を形成する方法にも同様に適用可能である。
【００８３】
図１０および図１１は本発明の他の実施例に係るサイドトリミング方法を示す図面である。図１０および図１１は本実施例のサイドトリミング方法に適用されるサイドトリミング装置の側面図と平面図をそれぞれ示している。
【００８４】
本実施例の場合、レーザービーム（Ｌ）のスポット１５１が楕円状を有するようにレーザービーム（Ｌ）のスポット１５１形状を制御する場合を示している。このとき、楕円は鋼板（Ｓ）の移送方向を長さ方向に有するように形成され、本実施例のように楕円の形状だけでなく鋼板（Ｓ）の移送方向を長さ方向に有する直線形態でレーザービーム（Ｌ）のスポット１５１形状を制御することも可能である。
【００８５】
このようなレーザービーム（Ｌ）のスポット１５１形状の制御は制御部１３０が集光ヘッド１２２、１２３の光学系を制御してなされることができる。
【００８６】
このように、レーザービーム（Ｌ）のスポット１５１を楕円または直線形態で制御することによって予熱面積を増加させることができ、これによって切断部位に近接した位置まで予熱部位の温度を一定以上に維持させることができる利点がある。
【００８７】
図１２は高温引張強度測定装置を利用して高強度鋼の温度による強度変化を測定して示したグラフである。
【００８８】
図１２から確認できるように、鋼板（Ｓ）の温度が４００℃以上になってから強度（降伏応力）が次第に低下することが分かる。鋼板の温度が６００℃に達すると強度は常温での強度と比べて２５%に低下する。
【００８９】
すなわち、本高強度鋼の場合、軟性化温度範囲が４００〜６００℃であり、レーザーを利用して４００〜６００℃の軟性化温度で局所的な予熱をすると、上部および下部ナイフ１１２、１１３のせん断負荷が大きく減少することを確認することができる。
【００９０】
したがって、制御部１３０は切断ユニット１１０が切断する切断部位の温度が４００℃〜６００℃の範囲を有するように、レーザー加工ユニット１２０の出力を制御するように構成される。
【００９１】
このとき、切断部位の温度が４００℃より低いと降伏応力が減少しないため、せん断負荷減少の効果を得ることが難しく、切断部位の温度が６００℃より高いと冷却後の変態による材質変化が発生するため、予熱温度は４００〜６００℃の範囲を有することが最も好ましい。
【００９２】
以上で説明した鋼板のサイドトリミング装置および方法は、前述した実施例の構成と方法に限定されず、前記各実施例は多様な変形ができるように各実施例のすべてまたは一部を選択的に組み合わせて構成することができ、本発明の技術思想の範囲内で当業者によって多様に変形され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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