JP2007070725A - 耐食性に優れた鋼管及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】より向上した耐食性を有するように表面にメッキ処理された耐食性に優れた鋼管及びその製造方法を提供すること。
【解決手段】造管過程により形成された鋼管を予熱する第1段階；上記の予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する第2段階；55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金を溶融させ、上記の溶融された合金を上記鋼管の表面にメッキする第3段階；上記の鋼管を冷却させる第4段階；及び、上記鋼管の表面に樹脂をコーティングする第5段階を含んで行われる、耐食性に優れた鋼管の製造方法を提供する。
【選択図】図１
【解決手段】造管過程により形成された鋼管を予熱する第1段階；上記の予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する第2段階；55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金を溶融させ、上記の溶融された合金を上記鋼管の表面にメッキする第3段階；上記の鋼管を冷却させる第4段階；及び、上記鋼管の表面に樹脂をコーティングする第5段階を含んで行われる、耐食性に優れた鋼管の製造方法を提供する。
【選択図】図１
Description
耐食性に優れた鋼管及びその製造方法（Steel tube having improved corrosion-resistance and method for manufacturing the same）
本発明は、鋼管(steel tube)の製造に関し、より詳しくは改善された耐食性を提供する表面処理構造を有する鋼管及びその製造方法に関する。
本発明は、鋼管(steel tube)の製造に関し、より詳しくは改善された耐食性を提供する表面処理構造を有する鋼管及びその製造方法に関する。
一般的に鋼管(steel tube)を製造する方法には、射出方式による生産方法と鋼板をチューブ形態で加工する方法があるが、射出方法による生産方法は製造単価が高く、鋼板を用いた加工方法が多く利用されている。
後者の方式による鋼管の製造方法は、鋼板をチューブ形態に変形し、接触面を電気抵抗溶接法で溶接して加工するため、電継管ともいう。
このような電継管の製造方法は、その口径が小さいものから大きいものに至るまで、ほとんどの鋼管の製造方法に用いられている実情である。上記のように製造された小口径の鋼管は、冷蔵庫等のような冷却機器のコンデンサー、ブレーク油圧ラインなどのように耐久性と信頼性が求められる用途で多く使用されている。従って、高い耐久性と信頼性の求められる小口径の鋼管は、その製造工程から細密に管理されなければならない特性を有している。
一方、このような小口径鋼管の表面腐食を防止するために、より効果的な表面処理技術に関する研究が進行されつつある。
後者の方式による鋼管の製造方法は、鋼板をチューブ形態に変形し、接触面を電気抵抗溶接法で溶接して加工するため、電継管ともいう。
このような電継管の製造方法は、その口径が小さいものから大きいものに至るまで、ほとんどの鋼管の製造方法に用いられている実情である。上記のように製造された小口径の鋼管は、冷蔵庫等のような冷却機器のコンデンサー、ブレーク油圧ラインなどのように耐久性と信頼性が求められる用途で多く使用されている。従って、高い耐久性と信頼性の求められる小口径の鋼管は、その製造工程から細密に管理されなければならない特性を有している。
一方、このような小口径鋼管の表面腐食を防止するために、より効果的な表面処理技術に関する研究が進行されつつある。
本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであって、本発明は耐食性に優れるように表面処理された鋼管及びその製造方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係る耐食性に優れる鋼管の製造方法は、造管過程により形成された鋼管を予熱する第1段階；上記の予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する第2段階；55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金を溶融させ、上記の溶融された合金を上記鋼管の表面にメッキする第3段階；上記の鋼管を冷却させる第4段階；及び、上記鋼管の表面に樹脂をコーティングする第5段階を含んで行われる。
ここで、上記の合金は0.1〜1.6質量%のシリコンを更に含んでなることが好ましい。そして、上記の第3段階で、上記の鋼管は上記の溶融された合金が貯蔵されたメッキ部を垂直上方に通過されながらメッキされ、上記鋼管の表面にメッキされた合金の厚さを調節するために、上記の鋼管に向かってガスが噴射されることが好ましい。
また、上記メッキ部の下部には、上記の通過される鋼管とメッキ部の間に溶融された合金が下側に流出されないように、圧力調節装置により大気圧より高い圧力が加えられることが好ましい。
ここで、上記の合金は0.1〜1.6質量%のシリコンを更に含んでなることが好ましい。そして、上記の第3段階で、上記の鋼管は上記の溶融された合金が貯蔵されたメッキ部を垂直上方に通過されながらメッキされ、上記鋼管の表面にメッキされた合金の厚さを調節するために、上記の鋼管に向かってガスが噴射されることが好ましい。
また、上記メッキ部の下部には、上記の通過される鋼管とメッキ部の間に溶融された合金が下側に流出されないように、圧力調節装置により大気圧より高い圧力が加えられることが好ましい。
さらに、上記第2段階における還元雰囲気の組成は、水素及び窒素の混合ガスを上記鋼管の周囲に投入することにより行われることが好ましい。
そして、上記第4段階は、上記のメッキされた鋼管に空気を送風する段階；及び冷却水を用いて上記の鋼管をクェンチング(quenching)する段階を含んで行われることが好ましい。又、上記第5段階の前処理過程として3価クロメート処理(chromating)工程が行われることが好ましい。
さらに、上記第5段階で無色のナイロン樹脂が上記鋼管の表面にコーティングされることが好ましい。
前述された上記の製造方法で製造された鋼管は、均一な表面状態と向上した耐食性を提供する。
一方、上記の目的を達成するために、本発明に係る耐食性に優れた鋼管は、内部に流体が流れるように成っている鋼管；及び上記鋼管の外面に55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金でメッキされたメッキ層を含んでなる。
そして、上記第4段階は、上記のメッキされた鋼管に空気を送風する段階；及び冷却水を用いて上記の鋼管をクェンチング(quenching)する段階を含んで行われることが好ましい。又、上記第5段階の前処理過程として3価クロメート処理(chromating)工程が行われることが好ましい。
さらに、上記第5段階で無色のナイロン樹脂が上記鋼管の表面にコーティングされることが好ましい。
前述された上記の製造方法で製造された鋼管は、均一な表面状態と向上した耐食性を提供する。
一方、上記の目的を達成するために、本発明に係る耐食性に優れた鋼管は、内部に流体が流れるように成っている鋼管；及び上記鋼管の外面に55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金でメッキされたメッキ層を含んでなる。
ここで、上記の合金は0.1〜1.6質量%のシリコンをさらに含んでなることが好ましい。
上記メッキ層の表面は、3価クロメート処理されることが好ましい。
また、上記メッキ層の表面にはナイロン樹脂がコーティングされることが好ましい。
一方、本発明に係る耐食性に優れる鋼管の製造装置は、造管過程により形成された鋼管を予熱する予熱装置；上記の予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する前処理装置(pre-treating apparatus)；アルミニウムと亜鉛を含む合金を溶融させる加熱源として提供されるヒーターと、上記の鋼管が通過する経路に、上記の溶融された合金が上記鋼管の表面にメッキされるように配置されたメッキ部が提供され、内部に上記の溶融された合金が貯蔵されるポットを含むメッキ装置；及び上記のメッキされた鋼管の外面に合成樹脂を塗布する樹脂塗布装置を含んでなる。
上記メッキ層の表面は、3価クロメート処理されることが好ましい。
また、上記メッキ層の表面にはナイロン樹脂がコーティングされることが好ましい。
一方、本発明に係る耐食性に優れる鋼管の製造装置は、造管過程により形成された鋼管を予熱する予熱装置；上記の予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する前処理装置(pre-treating apparatus)；アルミニウムと亜鉛を含む合金を溶融させる加熱源として提供されるヒーターと、上記の鋼管が通過する経路に、上記の溶融された合金が上記鋼管の表面にメッキされるように配置されたメッキ部が提供され、内部に上記の溶融された合金が貯蔵されるポットを含むメッキ装置；及び上記のメッキされた鋼管の外面に合成樹脂を塗布する樹脂塗布装置を含んでなる。
ここで、上記の鋼管が通過する経路は実質的に垂直に配置され、上記垂直方向の上段及び下段には、それぞれ上記鋼管の移動を案内する上部及び下部ガイドローラーが提供されることが好ましい。
そして、上記メッキ部の下部には、上記の通過される鋼管とメッキ部の間に溶融された合金が下側に流出されないように、大気圧より高い圧力を加える圧力調節装置が提供されることが好ましい。
また、上記メッキ部の上側に配置され、上記の鋼管にメッキされる合金の厚さを調節するように、ガスを噴射する上部ノズル装置をさらに含んでなることが好ましい。
上記溶融された合金のレベルを調節するように、上記溶融された合金中に選択的に挿入されるレベルブロックをさらに含んでなることが好ましい。
上記の前処理装置は表面が保温処理され、内部に沿って上記の鋼管が貫通するように配置された少なくとも一つ以上のチューブ；上記のチューブに取り付けられて熱を発生させるセラミックヒーター；及び上記チューブの内部に窒素及び水素の混合ガスを注入させるガス注入装置を含んでなることが好ましい。
本発明の特徴及び長所は、後述する本発明の実施例の詳細な説明と共に、添付する図面を参考にすると更によく理解することができる。
そして、上記メッキ部の下部には、上記の通過される鋼管とメッキ部の間に溶融された合金が下側に流出されないように、大気圧より高い圧力を加える圧力調節装置が提供されることが好ましい。
また、上記メッキ部の上側に配置され、上記の鋼管にメッキされる合金の厚さを調節するように、ガスを噴射する上部ノズル装置をさらに含んでなることが好ましい。
上記溶融された合金のレベルを調節するように、上記溶融された合金中に選択的に挿入されるレベルブロックをさらに含んでなることが好ましい。
上記の前処理装置は表面が保温処理され、内部に沿って上記の鋼管が貫通するように配置された少なくとも一つ以上のチューブ；上記のチューブに取り付けられて熱を発生させるセラミックヒーター；及び上記チューブの内部に窒素及び水素の混合ガスを注入させるガス注入装置を含んでなることが好ましい。
本発明の特徴及び長所は、後述する本発明の実施例の詳細な説明と共に、添付する図面を参考にすると更によく理解することができる。
以下、上記の目的が具体的に実現できる本発明の好ましい実施例を、添付の図面を参照にして説明する。本実施例を説明することにおいて、同一構成に対しては同一名称及び同一符号が用いられ、これによる付加的な説明は下記では省略する。
以下、添付の図面を参照にして、本発明の好ましい実施例による耐食性に優れた鋼管及びその製造方法を説明すると、次の通りである。
図１は、本発明の一つの実施例による耐食性に優れた鋼管の製造装置の概略的な構成図である。
図１で示されるように、造管過程により製造された鋼管は、コイラー装置によりコイル状に巻かれた状態で本実施例による装置に搬入されることが好ましい。即ち、上記の造管過程は、別途のラインで行われることが好ましい。
上記の鋼管製造装置に搬入された鋼管(1)は、アンコイラー装置(3)により直線形に広がった後、化学的処理装置(5)により、上記鋼管の表面に種々の酸液または界面活性剤を組み合わせた液を用いて、化学的に処理されることが好ましい。この際、上記の鋼管表面の異物は除去される。又、上記の化学処理の後には、高速に回転されるワイヤブラシ等により、鋼管の表面に付着した酸化異物が物理的に除去できるようにすることが好ましい。次いで、水及び空気を用いて鋼管の表面が洗浄される。
以下、添付の図面を参照にして、本発明の好ましい実施例による耐食性に優れた鋼管及びその製造方法を説明すると、次の通りである。
図１は、本発明の一つの実施例による耐食性に優れた鋼管の製造装置の概略的な構成図である。
図１で示されるように、造管過程により製造された鋼管は、コイラー装置によりコイル状に巻かれた状態で本実施例による装置に搬入されることが好ましい。即ち、上記の造管過程は、別途のラインで行われることが好ましい。
上記の鋼管製造装置に搬入された鋼管(1)は、アンコイラー装置(3)により直線形に広がった後、化学的処理装置(5)により、上記鋼管の表面に種々の酸液または界面活性剤を組み合わせた液を用いて、化学的に処理されることが好ましい。この際、上記の鋼管表面の異物は除去される。又、上記の化学処理の後には、高速に回転されるワイヤブラシ等により、鋼管の表面に付着した酸化異物が物理的に除去できるようにすることが好ましい。次いで、水及び空気を用いて鋼管の表面が洗浄される。
次いで、上記の鋼管(1)は、予熱装置(7)、前処理装置(10)、メッキ装置(20)、そして樹脂コーティング装置(18)を含んでなる、耐食性に優れた鋼管の製造装置を通過して製造されることが好ましい。
ここで、上記の予熱装置(7)は、造管過程により形成された鋼管(1)を予熱する。このために、上記の予熱装置(7)は誘導加熱方式のヒーターを用いて、上記鋼管の温度を約600℃以上に予熱することが好ましい。このように予熱された鋼管は、フレキシブルな状態に変化され、表面が加熱されて効果的に前処理またはメッキすることができる。
また、上記の前処理装置(10)は、上記の予熱された鋼管(1)の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する。このために、上記の前処理装置は、少なくとも一つ以上のチューブ(11)、セラミックヒーター(12)、そしてガス注入装置(13)を含んでなることが好ましい。ここで、上記のチューブ(11)は、少なくとも一つ以上の所定の間隔で一列で配置されることが好ましい。
ここで、上記の予熱装置(7)は、造管過程により形成された鋼管(1)を予熱する。このために、上記の予熱装置(7)は誘導加熱方式のヒーターを用いて、上記鋼管の温度を約600℃以上に予熱することが好ましい。このように予熱された鋼管は、フレキシブルな状態に変化され、表面が加熱されて効果的に前処理またはメッキすることができる。
また、上記の前処理装置(10)は、上記の予熱された鋼管(1)の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する。このために、上記の前処理装置は、少なくとも一つ以上のチューブ(11)、セラミックヒーター(12)、そしてガス注入装置(13)を含んでなることが好ましい。ここで、上記のチューブ(11)は、少なくとも一つ以上の所定の間隔で一列で配置されることが好ましい。
詳しくは、上記のチューブ(11)は表面が保温処理され、内部に沿って上記の鋼管(1)が貫通するように配置される。上記チューブ(11)の外周面には熱を発生させるセラミックヒーター(12)が取り付けられ、予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させる。また、上記のガス注入装置(13)は、上記チューブ(11)の内部に窒素及び水素の混合ガスを注入することにより、還元雰囲気を組成する。
この際、上記チューブ(11)の内部に供給される混合ガスには還元ガスである水素が5〜25%濃度で含まれ、大気圧下で上記チューブ(11)の内部体積の約3部に対応する混合ガスが注入されることが好ましい。このような還元雰囲気の組成により、加熱された鋼管の表面が黒く酸化することを防止し、後述するメッキ工程がより安定的に行われるようにする。
この際、上記チューブ(11)の内部に供給される混合ガスには還元ガスである水素が5〜25%濃度で含まれ、大気圧下で上記チューブ(11)の内部体積の約3部に対応する混合ガスが注入されることが好ましい。このような還元雰囲気の組成により、加熱された鋼管の表面が黒く酸化することを防止し、後述するメッキ工程がより安定的に行われるようにする。
一方、上記のメッキ装置(20)は鋼管(1)の表面に耐腐食性合金をメッキする装置であって、ヒーター(22)と溶融された合金が貯蔵されるポット(21)を含んでなることが好ましい。
図2は、本発明の一つの実施例による耐食性に優れた鋼管の断面図である。
図2で示されるように、鋼管(100)の表面に55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛の合金がメッキされてメッキ層(101)が形成されることにより、著しく向上した耐食性を提供することができる。ここで、上記の合金は55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛の合金(‘セアリウム(SeAHLume)合金’という)であって、卓越な性能の耐腐食性を有する。
さらに、上記の合金は0.1〜1.6質量%のシリコンを更に含むことが好ましい。
図2は、本発明の一つの実施例による耐食性に優れた鋼管の断面図である。
図2で示されるように、鋼管(100)の表面に55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛の合金がメッキされてメッキ層(101)が形成されることにより、著しく向上した耐食性を提供することができる。ここで、上記の合金は55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛の合金(‘セアリウム(SeAHLume)合金’という)であって、卓越な性能の耐腐食性を有する。
さらに、上記の合金は0.1〜1.6質量%のシリコンを更に含むことが好ましい。
図1に示されるように、上記の合金を溶融させるヒーター(22)は上記ポット(21)の下部に提供されることが好ましく、誘導過熱方式で上記の合金を溶融させる加熱源として提供される。
そして、上記のポット(21)は溶融された合金を貯蔵する容器であって、その一側には、上記の鋼管(1)が通過する経路に配置されるメッキ部(21a)が突出した形態で提供されることが好ましい。即ち、上記の溶融された合金の一部は上記のメッキ部(21a)に流入され、上記のメッキ部(21a)に形成されたホールを通して移動される鋼管(1)の表面に、上記の合金がメッキされる。
ここで、上記の鋼管(1)がメッキ部(21a)を通る経路は垂直に配置されることが好ましい。即ち、上部ガイドローラー(31)と下部ガイドローラー(30)の間で、上記の鋼管(1)は垂直に移動され、これにより重力の影響で上記合金のメッキが非対称的に行われることが防止され、円周方向に均一なメッキ層が形成され得る。
垂直に上昇した後、上記の鋼管(1)は上部ガイドローラー(31)により所定の角度で斜めに下降されて次の工程に移動し、再び水平に移動される区間に達すると、上記の鋼管(1)は空冷式及び水冷式の冷却装置(15)により冷却される。このような冷却過程は、空気の送風による方式及び上記鋼管の表面に水を噴射する方式(クェンチング(quenching)作業)を含んでなることが好ましい。
そして、上記のポット(21)は溶融された合金を貯蔵する容器であって、その一側には、上記の鋼管(1)が通過する経路に配置されるメッキ部(21a)が突出した形態で提供されることが好ましい。即ち、上記の溶融された合金の一部は上記のメッキ部(21a)に流入され、上記のメッキ部(21a)に形成されたホールを通して移動される鋼管(1)の表面に、上記の合金がメッキされる。
ここで、上記の鋼管(1)がメッキ部(21a)を通る経路は垂直に配置されることが好ましい。即ち、上部ガイドローラー(31)と下部ガイドローラー(30)の間で、上記の鋼管(1)は垂直に移動され、これにより重力の影響で上記合金のメッキが非対称的に行われることが防止され、円周方向に均一なメッキ層が形成され得る。
垂直に上昇した後、上記の鋼管(1)は上部ガイドローラー(31)により所定の角度で斜めに下降されて次の工程に移動し、再び水平に移動される区間に達すると、上記の鋼管(1)は空冷式及び水冷式の冷却装置(15)により冷却される。このような冷却過程は、空気の送風による方式及び上記鋼管の表面に水を噴射する方式(クェンチング(quenching)作業)を含んでなることが好ましい。
一方、上記鋼管(1)の冷却後には、上記アルミニウム−亜鉛の合金がメッキされた表面に、黒変及び白錆のような変色が発生することを防止し、後述する樹脂層のコーティング時における樹脂層の密着性を高めるために、クロメート処理装置(17)により、上記鋼管の表面3価クロムを5秒以内、好ましくは1秒以内の時間で供給する。
この後、上記の樹脂コーティング装置(18)により、上記のメッキされた鋼管の表面に追加的に合成樹脂がコーティングされる。ここで、上記の合成樹脂は、無色のナノ樹脂からなり、より詳しくはナイロン(Nylon)樹脂を含んでなることが好ましい。
この後、上記の樹脂コーティング装置(18)により、上記のメッキされた鋼管の表面に追加的に合成樹脂がコーティングされる。ここで、上記の合成樹脂は、無色のナノ樹脂からなり、より詳しくはナイロン(Nylon)樹脂を含んでなることが好ましい。
図3は、本発明の別の実施例による耐食性に優れた鋼管の断面図である。
図3で示されるように、上記の鋼管(100)にメッキされたメッキ層(101)の表面には、3価クロメート処理された層(101a)が形成される。また、上記のクロメート処理された層(101a)の表面には、ナイロン樹脂がコーティングされたコーティング層(102)が形成される。これにより、耐食性が更に改善できる。
上記のような装置により製造された鋼管は、次の工程に移動するためにコイル状が巻かれる。
図3で示されるように、上記の鋼管(100)にメッキされたメッキ層(101)の表面には、3価クロメート処理された層(101a)が形成される。また、上記のクロメート処理された層(101a)の表面には、ナイロン樹脂がコーティングされたコーティング層(102)が形成される。これにより、耐食性が更に改善できる。
上記のような装置により製造された鋼管は、次の工程に移動するためにコイル状が巻かれる。
一方、図4は、本発明の一つの実施例によるメッキ装置を示した図であり、この図面を参照にし、上記メッキ装置の構成をより詳しく説明すると、次の通りである。
図4で示されるように、上記ポット(21)の下部には誘導加熱方式のヒーター(22)が提供され、上記ポット(21)の一側にはメッキ部(21a)が突出した形状で提供される。
ここで、上記のメッキ部(21a)を通過する鋼管(1)の経路は垂直に成ることが好ましく、上記の垂直に通過する経路の上端及び下端には、それぞれ上記鋼管の移動を案内する上部及び下部ガイドローラー(31，30)が提供されることが好ましい。
図示されたように、上記の鋼管は地面に水平の方向に沿って上記の下部ガイドローラー(30)に流入された後、折り曲げられ地面に実質的に垂直の方向に移動される。この際、上記の下部ガイドローラー(30)の周辺は、ケースにより囲まれた状態で提供され、上記ケースの内部には、上記鋼管の外径差による余裕間隔を調節する補助治具が提供されることが好ましい。
図4で示されるように、上記ポット(21)の下部には誘導加熱方式のヒーター(22)が提供され、上記ポット(21)の一側にはメッキ部(21a)が突出した形状で提供される。
ここで、上記のメッキ部(21a)を通過する鋼管(1)の経路は垂直に成ることが好ましく、上記の垂直に通過する経路の上端及び下端には、それぞれ上記鋼管の移動を案内する上部及び下部ガイドローラー(31，30)が提供されることが好ましい。
図示されたように、上記の鋼管は地面に水平の方向に沿って上記の下部ガイドローラー(30)に流入された後、折り曲げられ地面に実質的に垂直の方向に移動される。この際、上記の下部ガイドローラー(30)の周辺は、ケースにより囲まれた状態で提供され、上記ケースの内部には、上記鋼管の外径差による余裕間隔を調節する補助治具が提供されることが好ましい。
この後、上記の鋼管(1)はメッキ部を通過し、表面に55質量%アルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金がメッキされる。ここで、上記の合金は0.1〜1.6質量%のシリコンをさらに含むことが好ましい。また、上記のメッキ部(21a)には、常に溶融された合金が貯蔵されるものでなく、上記ポット(21)の内部に選択的に進入できるレベルブロック(26)によりメッキ部(21a)に流入される、溶融された合金のレベルが調節される。
詳しくは、上記ポット(21)の内部には、上部空間を区画する分離膜(24)が提供され、上記分離膜(24)の一側には、レベルブロック(26)が上下移動可能に取り付けられる。上記の分離膜(24)は、レベルブロック(26)の上下移動に従って、上記のメッキ部(21a)の周辺で溶融された合金のレベルがだぶつくことを防止する。上記のレベルブロック(26)が下部に移動され溶融された合金に浸ると、上記溶融された合金のレベルが上がることにより、上記のメッキ部(21a)に合金が流入される。反面、上記のレベルブロック(26)が上昇すると、上記溶融された合金のレベルが下降されてメッキ部(21a)に合金が残存しないように調節され得る。
詳しくは、上記ポット(21)の内部には、上部空間を区画する分離膜(24)が提供され、上記分離膜(24)の一側には、レベルブロック(26)が上下移動可能に取り付けられる。上記の分離膜(24)は、レベルブロック(26)の上下移動に従って、上記のメッキ部(21a)の周辺で溶融された合金のレベルがだぶつくことを防止する。上記のレベルブロック(26)が下部に移動され溶融された合金に浸ると、上記溶融された合金のレベルが上がることにより、上記のメッキ部(21a)に合金が流入される。反面、上記のレベルブロック(26)が上昇すると、上記溶融された合金のレベルが下降されてメッキ部(21a)に合金が残存しないように調節され得る。
一方、上記メッキ部(21a)の下面には、上記の鋼管(1)が通過するホール(21b)が毛形成され、上記のホール(21b)により上記の溶融された合金が下側に漏洩されることを防止するように、圧力調節装置が提供されることが好ましい。上記の圧力調節装置は、下部ノズル装置(41)及びガイドパイプ(40)を含んでなることが好ましい。
ここで、上記のガイドパイプ(40)は下部ガイドローラー(30)を囲んでいるケースと連結され、上記のガイドパイプ(40)の内部には窒素などのような非活性ガスが供給され、0.1〜0.3barの高圧の状態で維持されることが好ましい。また、上記ガイドパイプ(40)の上端は、上記の下部ノズル装置(41)と連結され、上記下部ノズル装置(41)の圧力も高圧状態で維持されることで、上記のメッキ部(21a)内に供給された溶融された合金が下側に漏洩されることが防止される。
このように、上記のガイドパイプ(40)及び下部ノズル装置(41)からなる圧力調節装置の内部の圧力を調節することにより、上記のメッキ部(21a)を貫通して垂直に移動される鋼管の表面に溶融された合金が均一にメッキされるのはもちろんのこと、上記の合金が下側に漏洩されることが防止できる。
ここで、上記のガイドパイプ(40)は下部ガイドローラー(30)を囲んでいるケースと連結され、上記のガイドパイプ(40)の内部には窒素などのような非活性ガスが供給され、0.1〜0.3barの高圧の状態で維持されることが好ましい。また、上記ガイドパイプ(40)の上端は、上記の下部ノズル装置(41)と連結され、上記下部ノズル装置(41)の圧力も高圧状態で維持されることで、上記のメッキ部(21a)内に供給された溶融された合金が下側に漏洩されることが防止される。
このように、上記のガイドパイプ(40)及び下部ノズル装置(41)からなる圧力調節装置の内部の圧力を調節することにより、上記のメッキ部(21a)を貫通して垂直に移動される鋼管の表面に溶融された合金が均一にメッキされるのはもちろんのこと、上記の合金が下側に漏洩されることが防止できる。
また、上記下部ノズル装置(41)の上下にはそれぞれガイドノズルが提供され、上記のガイドノズルは制作される鋼管の外径が変化される場合、上記鋼管の外径に対応して交替可能に構成される。
このように、上記の鋼管(1)は重力方向と一致する方向に垂直上方に移動するため、上記のメッキ部(21a)を通過し、表面に合金が均一にメッキできる。即ち、重力により鋼管(1)の表面にメッキされた溶融された合金が一側に流れるようになり、非対称的な厚さにメッキされることが防止できる。
さらに、上記メッキ部(21a)の上側には、上記の鋼管に向かって空気またはその他の混合ガスを噴射する上部ノズル装置(34)が提供されることが好ましい。上記の上部ノズル装置(34)は酸化を防止するために、上記の鋼管に水素ガスを微量供給してフレーム(frame)が発生するように構成されることもある。また、上記の上部ノズル装置(34)を通して窒素などの非活性ガスを上記の鋼管(1)に向かって送風することにより、上記の鋼管にメッキされる合金の厚さを調節することもできる。
このように、上記の鋼管(1)は重力方向と一致する方向に垂直上方に移動するため、上記のメッキ部(21a)を通過し、表面に合金が均一にメッキできる。即ち、重力により鋼管(1)の表面にメッキされた溶融された合金が一側に流れるようになり、非対称的な厚さにメッキされることが防止できる。
さらに、上記メッキ部(21a)の上側には、上記の鋼管に向かって空気またはその他の混合ガスを噴射する上部ノズル装置(34)が提供されることが好ましい。上記の上部ノズル装置(34)は酸化を防止するために、上記の鋼管に水素ガスを微量供給してフレーム(frame)が発生するように構成されることもある。また、上記の上部ノズル装置(34)を通して窒素などの非活性ガスを上記の鋼管(1)に向かって送風することにより、上記の鋼管にメッキされる合金の厚さを調節することもできる。
一方、上記のメッキ部(21a)を通過した鋼管(1)は、垂直上方に約20m程度継続的に移動される。この際、上記鋼管(1)の移動経路には、上記の鋼管を囲むチューブ型の冷却装置(32)が少なくとも一つ以上提供されるが、上記チューブ型の冷却装置(32)の内部に送風される空気により、上記鋼管(1)の表面が所定の温度以下に冷却することもある。
また、上記鋼管(1)の移動経路の上端には上部ガイドローラー(31)が提供され、上記の鋼管は上部ガイドローラー(31)により折り曲げられ、約30゜以内の鋭角の状態で斜めに次の工程の冷却装置等に移動される。以後の工程は、図1を参照して前述された通りである。
また、上記鋼管(1)の移動経路の上端には上部ガイドローラー(31)が提供され、上記の鋼管は上部ガイドローラー(31)により折り曲げられ、約30゜以内の鋭角の状態で斜めに次の工程の冷却装置等に移動される。以後の工程は、図1を参照して前述された通りである。
一方、本発明の好ましい実施例による耐食性に優れた鋼管の製造方法を説明すると、次の通りである。
図5は、本発明に係る耐食性に優れた鋼管の製造方法を示す図である。
図5で示されるように、まず造管過程により形成された鋼管を予熱する段階が行われる(S10)。これにより、上記鋼管の柔軟性を高めて表面に合金がよくメッキできる状態になる。この際、上記の鋼管は600℃以上に予熱されることが好ましい。
また、上記の予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する段階が行われるが(S20)、上記の還元雰囲気の組成は、水素及び窒素の混合ガスを上記鋼管の周囲に投入することで行われる。
この後、55質量%のアルミニウムと43〜45質量%の亜鉛の合金を溶融させ、上記の溶融された合金を上記鋼管の表面をメッキする段階が進行される(S30)。ここで、上記の合金は0.1〜1.6質量%のシリコンをさらに含むことが好ましい。
図5は、本発明に係る耐食性に優れた鋼管の製造方法を示す図である。
図5で示されるように、まず造管過程により形成された鋼管を予熱する段階が行われる(S10)。これにより、上記鋼管の柔軟性を高めて表面に合金がよくメッキできる状態になる。この際、上記の鋼管は600℃以上に予熱されることが好ましい。
また、上記の予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する段階が行われるが(S20)、上記の還元雰囲気の組成は、水素及び窒素の混合ガスを上記鋼管の周囲に投入することで行われる。
この後、55質量%のアルミニウムと43〜45質量%の亜鉛の合金を溶融させ、上記の溶融された合金を上記鋼管の表面をメッキする段階が進行される(S30)。ここで、上記の合金は0.1〜1.6質量%のシリコンをさらに含むことが好ましい。
上記比率の合金は、強力な耐腐食性を有する、ここで、上記の鋼管は、上記の溶融された合金が貯蔵されたポットを垂直上方に通過してメッキされる。この際、上記の鋼管がメッキ部を垂直に通過する間、上記メッキ部の下部に備えられた圧力調節装置により大気圧以上の圧力が加えられるようにすることで、溶融された合金が下側に漏洩されることが防止できる。
そして、上記のポットを通過した鋼管の表面にメッキされた合金の厚さを調節するために、上記の鋼管に向かってガスが噴射されることが好ましい。これにより、上記鋼管の表面にメッキされる合金の厚さを均一に維持することができる。
また、上記鋼管の垂直移動の経路は、前述したように、上部及び下部ガイドローラーにより案内されることが好ましい。
上記の合金がメッキされる鋼管の表面には、樹脂をコーティングする段階(S50)がさらに行われることが好ましい。この際、無色のナノ(nano)タイプの樹脂が上記鋼管の表面にコーティングされ、より好ましくは上記の樹脂はナイロン樹脂を含んでなることが好ましい。
そして、上記のポットを通過した鋼管の表面にメッキされた合金の厚さを調節するために、上記の鋼管に向かってガスが噴射されることが好ましい。これにより、上記鋼管の表面にメッキされる合金の厚さを均一に維持することができる。
また、上記鋼管の垂直移動の経路は、前述したように、上部及び下部ガイドローラーにより案内されることが好ましい。
上記の合金がメッキされる鋼管の表面には、樹脂をコーティングする段階(S50)がさらに行われることが好ましい。この際、無色のナノ(nano)タイプの樹脂が上記鋼管の表面にコーティングされ、より好ましくは上記の樹脂はナイロン樹脂を含んでなることが好ましい。
一方、樹脂をメッキする前には、上記の鋼管が一定の温度以下に冷却されることが好ましい。このために、上記のメッキされた鋼管に空気を送風し、冷却水を用いて蒸気の鋼管をクェンチング(quenching)する冷却段階(S40)がさらに行われることが好ましい。
また、上記の鋼管に樹脂をコーティングするための前処理過程であって、3価クロメート処理工程が予め行われることが好ましい。これにより、上記鋼管の変色を防止し、良い外観を有する鋼管を製造することができる。
このような方法により製造された鋼管は、表面にセアリウム合金がメッキされるだけでなく、ナイロン系列の樹脂がコーティングされ強力な耐食性を有するため、熱交換器などのような装置に適用される場合、安定した運用が保証できる。
また、上記の鋼管に樹脂をコーティングするための前処理過程であって、3価クロメート処理工程が予め行われることが好ましい。これにより、上記鋼管の変色を防止し、良い外観を有する鋼管を製造することができる。
このような方法により製造された鋼管は、表面にセアリウム合金がメッキされるだけでなく、ナイロン系列の樹脂がコーティングされ強力な耐食性を有するため、熱交換器などのような装置に適用される場合、安定した運用が保証できる。
前述したように、本発明に係る耐食性に優れた鋼管及びその製造方法は、次のような効果を提供する。
第一、表面に55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金のメッキ層が形成された鋼管は、著しく改善された耐腐食性を提供することができる。
第二、上記のメッキ作業は鋼管が実質的に垂直に移動されながら行われるため、上記鋼管の表面にアルミニウム−亜鉛合金が上記鋼管の円周方向に沿って均一にメッキできる。
第三、上記の鋼管に合金がメッキされる時、上記の上部ノズル装置を通して非活性ガスが鋼管に向かって噴射されることにより、上記の鋼管にメッキされる合金の厚さを容易に調節できる。
第四、上記のメッキされた鋼管の表面に樹脂をさらにコーティングすることにより、優れた外観を有する鋼管を製造でき、耐腐食性をさらに改善できる。
第五、上記メッキ層の表面が3価クロメート処理されることにより、5価クロメート処理に比べて環境にやさしく、樹脂コーティング層の密着性を向上させることができる。
一方、上記のような本発明の各実施例は、本発明をより理解しやすくするために構成したものであって、単純に前述した実施例にのみ限定されるのではなく、本発明は、前述した実施例の技術的思想から外れない範囲内で多様な変形を含む。
第一、表面に55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金のメッキ層が形成された鋼管は、著しく改善された耐腐食性を提供することができる。
第二、上記のメッキ作業は鋼管が実質的に垂直に移動されながら行われるため、上記鋼管の表面にアルミニウム−亜鉛合金が上記鋼管の円周方向に沿って均一にメッキできる。
第三、上記の鋼管に合金がメッキされる時、上記の上部ノズル装置を通して非活性ガスが鋼管に向かって噴射されることにより、上記の鋼管にメッキされる合金の厚さを容易に調節できる。
第四、上記のメッキされた鋼管の表面に樹脂をさらにコーティングすることにより、優れた外観を有する鋼管を製造でき、耐腐食性をさらに改善できる。
第五、上記メッキ層の表面が3価クロメート処理されることにより、5価クロメート処理に比べて環境にやさしく、樹脂コーティング層の密着性を向上させることができる。
一方、上記のような本発明の各実施例は、本発明をより理解しやすくするために構成したものであって、単純に前述した実施例にのみ限定されるのではなく、本発明は、前述した実施例の技術的思想から外れない範囲内で多様な変形を含む。
１ 鋼管
３ アンコイラー装置
５ 化学的処理装置
７ 予熱装置
１０ 前処理装置
１１ チューブ
１２ セラミックヒーター
１３ ガス注入装置
１５ 冷却装置
１７ クロメート処理装置
１８ 樹脂コーティング装置
２０ メッキ装置
２１ ポット
２１ａ メッキ部
２１ｂ ホール
２２ ヒーター
２４ 分離膜
２６ レベルブロック
３０ 下部ガイドローラー
３１ 上部ガイドローラー
３２ 冷却装置
３４ 上部ノズル装置
４０ ガイドパイプ
４１ 下部ノズル装置
１００ 鋼管
１０１ メッキ層
１０１ａ クロメート処理された層
１０２ コーティング層
３ アンコイラー装置
５ 化学的処理装置
７ 予熱装置
１０ 前処理装置
１１ チューブ
１２ セラミックヒーター
１３ ガス注入装置
１５ 冷却装置
１７ クロメート処理装置
１８ 樹脂コーティング装置
２０ メッキ装置
２１ ポット
２１ａ メッキ部
２１ｂ ホール
２２ ヒーター
２４ 分離膜
２６ レベルブロック
３０ 下部ガイドローラー
３１ 上部ガイドローラー
３２ 冷却装置
３４ 上部ノズル装置
４０ ガイドパイプ
４１ 下部ノズル装置
１００ 鋼管
１０１ メッキ層
１０１ａ クロメート処理された層
１０２ コーティング層
Claims (19)
- 造管過程により形成された鋼管を予熱する第1段階；
前記の予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する第2段階；
55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金を溶融させ、前記の溶融された合金を前記鋼管の表面にメッキする第3段階；
前記の鋼管を冷却させる第4段階；及び
前記鋼管の表面に樹脂をコーティングする第5段階を含んで行われる、耐食性に優れた鋼管の製造方法。 - 前記の合金が、0.1〜1.6質量%のシリコンをさらに含んでなることを特徴とする、請求項1に記載の耐食性に優れた鋼管の製造方法。
- 前記の第3段階において、前記の鋼管が前記の溶融された合金が貯蔵されたメッキ部を垂直上方に通過してメッキされ、前記鋼管の表面にメッキされた合金の厚さを調節するために、前記の鋼管に向かってガスが噴射されることを特徴とする、請求項1に記載の耐食性に優れた鋼管の製造方法。
- 前記メッキ部の下部には、前記の通過する鋼管とメッキ部の間に溶融された合金が下側に流出しないように、圧力調節装置により大気圧より高い圧力が加えられることを特徴とする、請求項1に記載の耐食性に優れた鋼管の製造方法。
- 前記第2段階において、還元雰囲気の組成が水素及び窒素の混合ガスを前記鋼管の周囲に投入することで行われることを特徴とする、請求項1に記載の耐食性に優れた鋼管の製造方法。
- 前記第4段階が、
前記のメッキされた鋼管に空気を送風する段階；及び
冷却水を用いて前記の鋼管をクェンチング(quenching)する段階を含んで行われることを特徴とする、請求項1に記載の耐食性に優れた鋼管の製造方法。 - 前記第5段階の前処理過程であって、3価クロメート処理工程が行われることを特徴とする、請求項1に記載の耐食性に優れた鋼管の製造方法。
- 前記第5段階において、無色のナイロン樹脂が前記鋼管の表面にコーティングされることを特徴とする、請求項1に記載の耐食性に優れた鋼管の製造方法。
- 請求項1に記載の耐食性に優れた鋼管の製造方法で製造された鋼管。
- 内部に流体が流れるように成っている鋼管；及び
前記鋼管の外面に55質量%のアルミニウムと43.4〜44.9質量%の亜鉛を含む合金でメッキされたメッキ層を含んでなる耐食性に優れた鋼管。 - 前記の合金が、0.1〜1.6質量%のシリコンをさらに含んでなることを特徴とする、請求項10に記載の耐食性に優れた鋼管。
- 前記メッキ層の表面が3価クロメート処理されることを特徴とする、請求項10に記載の耐食性に優れた鋼管。
- 前記メッキ層の表面にはナイロン樹脂がコーティングされることを特徴とする、請求項10に記載の耐食性に優れた鋼管。
- 造管過程により形成された鋼管を予熱する予熱装置；
前記の予熱された鋼管の温度を所定の温度以上に維持させ、還元雰囲気を提供する前処理装置(pre-treating apparatus)；
アルミニウムと亜鉛を含む合金を溶融させる加熱源として提供されるヒーターと、前記の鋼管が通過する経路に、前記の溶融された合金が前記鋼管の表面にメッキされるように配置されたメッキ部が提供され、内部に前記の溶融された合金が貯蔵されるポットを含むメッキ装置；及び
前記のメッキされた鋼管の外面に合成樹脂を塗布する樹脂塗布装置を含んでなる、耐食性に優れた鋼管の製造装置。 - 前記の鋼管が通過する経路が実質的に垂直に配置され、前記垂直方向の上段及び下段には、それぞれ前記鋼管の移動を案内する上部及び下部ガイドローラーが提供されることを特徴とする、請求項14に記載の耐食性に優れた鋼管の製造装置。
- 前記メッキ部の下部には、前記の通過される鋼管とメッキ部の間に溶融された合金が下側に流出しないように、大気圧より高い圧力を加える圧力調節装置が提供されることを特徴とする、請求項15に記載の耐食性に優れた鋼管の製造装置。
- 前記メッキ部の上側に配置され、前記の鋼管にメッキされる合金の厚さを調節するように、ガスを噴射する上部ノズル装置をさらに含んでなることを特徴とする、請求項14に記載の耐食性に優れた鋼管の製造装置。
- 前記溶融された合金のレベルを調節するように、前記溶融された合金中に選択的に挿入されるレベルブロックをさらに含んでなることを特徴とする、請求項14に記載の耐食性に優れた鋼管の製造装置。
- 前記の前処理装置が、
表面が保温処理され、内部に沿って前記の鋼管が貫通するように配置された少なくとも一つ以上のチューブ；
前記のチューブに取り付けられ、熱を発生させるセラミックヒーター；及び
前記チューブの内部に窒素及び水素の混合ガスを注入させるガス注入装置を含んでなることを特徴とする、請求項14に記載の耐食性に優れた鋼管の製造装置。
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