KR100233700B1 - 강관제조방법과그의장치,및강관 - Google Patents

Abstract

고상맞대기용접 제관법 또는 용접제관법으로 제조된 강모관을 드로잉 압연하는 경우, 드로잉 압연전에 100 ℃ 초과, 800 ℃ 미만의 온도로 가열하여, 압연중의 강관의 온도를 특정범위로 하여 다시 드로잉 압연기 입측에서 모관 둘레 방향 온도차를 특정 범위내에 수납하여 드로잉 압연기 스탠드간에도 강관의 온도제어를 행한다. 이에 따라 저하중에서 가공경화를 억제하면서, 표면특성을 악화시키지 않고, 드로잉 압연하는 것이 가능하며, 제품관의 치수정밀도를 높은 수준으로 유지할 수 있다.

Description

강관 제조방법과 그의 장치, 및 강관{A METHOD OF PREPARING A STEEL PIPE, AN APPARATUS THEREOF AND A STEEL PIPE}

강 스트립으로부터 상대적으로 소직경의 강관을 제조하는 방법으로는, 관형태로 강 스트립을 연속하여 형성시킴으로써 형성된 오픈관을 전체적으로 고온으로 가열시키고, 그의 양 에지부를 가압용접시키는 맞대기 용접법과 같은 고상 맞대기 용접 제관법 (즉, 고상가압용접 제관법) 과, 오픈관의 양 에지부를 전기저항용접, 레이저용접 등으로 용접시키는 용접 제관법을 포함하는 두 방법이 알려져 있다.

고상 맞대기 용접 제관법은 외부직경이 115 mm 이하인 소직경 관제품을 대량 생산하는데 통상 적용된다. 그렇지만, 이 방법은, 오픈관은 외주면으로부터 고온으로 가열되기 때문에, 스케일 손실이 크게 되어, 제품의 표면조직이 열화되는 단점을 갖는다. 반면, 용접제관법에 있어서, 오픈관의 단지 양 에지부만이 용접시에 용융점 이상의 온도로 가열된다. 에지부 이외의 부분은 100 ℃ 이하의 저온상태에 놓이게 된다. 따라서, 고상 맞대기 용접 제관법에 존재하는 표면 거칠음의 문제점이 발생하지 않는다. 그렇지만, 이 방법은 냉간법이며, 따라서 구멍형 로울과 같은 제관기구와 오픈관 사이에서 슬립결함이 발생하는 것을 방지해야 하며, 성형 하중억제 등의 처리를 필요로 한다. 따라서, 생산 효율성이 떨어지게 된다. 또한, 강관의 치수와 일치하는 구멍형 로울을 필수적으로 사용하기 때문에, 용접제관법은 소형 제품과 다양한 종류의 강관제조에는 적합하지 않다.

고상 맞대기용접 제관법 또는 용접제관법을 사용하는 강관 제조방법이 가지는 단점을 해결하기 위해, 일본국 특개소 63-33105 호 공보, 및 특개평 2-187214 호 공보에는, 용접제관법에 의해 강관의 냉간 드로잉 압연하는 방법이 개시되어 있다.

그렇지만, 용접제관법에 의해 수득된 강관을 냉간 드로잉 압연하는 경우, 큰 압연하중이 요구된다. 이는 로울의 갤링 (galling) 및 시이징 (seizing) 결함을 방지하기 위한 윤활압연장치, 또는 큰 압연하중하에서 견딜 수 있는 대형 밀장치를 필수적으로 요구한다. 더욱이, 강 스트립이 스토우크관 (즉, 오픈관) 으로 성형되는 경우, 성형 변형이 발생하며, 냉간 드로잉 압연과정에서 발생된 작업 변형에 추가된다. 그리하여, 강은 상당한 정도의 작업 변형을 겪게되므로, 제관 후에 열처리 공정을 추가해야만 하는 문제점을 가진다.

또한, 일본국 특공평 2-24606 호 공보, 일본국 특개소 60-15082 호 공보에는, 용접제관법에 의해 수득된 강관을 열간 드로잉 압연시키는 방법이 개시되어 있다.

그렇지만, 용접제관법에 의해 성형된 강관을 열간 드로잉 압연시킨 후에, 재가열노에서 모관 (母管) 을 800 ℃ 이상으로 재가열시킨다. 이는 새로운 스케일 손실을 발생시키며, 드로잉 압연시에 스케일 개입을 유발시키는 문제점을 갖는다.

본 발명의 목적은, 종래 기술의 문제점을 해결하고 강관을 드로잉 압연하는 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로, 고상 맞대기용접 제관법 또는 용접제관법에 의해 제조된 강모관을 저하중에서 가공경화를 억제하여 표면 특성을 악화시키지 않으면서 드로잉 압연을 가능하게 하고, 강관제품의 치수의 정밀도를 고수준으로 유지하는 것이다.

본 발명은, 강관의 드로잉 압연방법과, 이 방법을 수행하는 장치, 및 상기 방법에 의해 제조된 강관에 관한 것으로, 보다 상세하게는 오픈관의 양 에지부를 맞대기 용접시켜 강관을 제조하는 강관의 드로잉 압연방법과, 이 방법을 수행하는 장치, 및 강관에 관한 것이다.

도 1 은 본 발명을 수행하는 설비의 개략도.

도 2 는 본 발명을 수행하는 다른 설비의 개략도.

도 3 은 종래의 강관 냉간 드로잉 압연방법을 도시한 개략도.

도 4 는 종래의 강관 열간 드로잉 압연방법을 도시한 개략도.

도 5 는 모관에 대한 가열온도와 강관제품의 표면조도 (Rmax) 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 6 은 강관제품의 항복점과 연신율의 압연온도 의존성을 도시한 그래프.

도 7 은 모관의 원주방향에 따른 온도차이와 강관제품의 두께편차 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 8 은 종래 드로잉 압연 온도조절에 사용된 조절 시스템의 개략도.

도 9 는 본 발명의 실시예에서 사용되는 강관의 드로잉 압연기의 예를 도시한 개략도.

도 10 은 실시예에서 각 스탠드에서 압연 하중의 합계값을 도시한 그래프.

도 11 은 실시예에서 각 강관제품의 표면에서의 갤링 결함의 발생수를 도시한 그래프.

도 12 는 다른 실시예에서 각 스탠드에서 압연 하중의 합계값을 도시한 그래프.

도 13 은 다른 실시예에서 각 강관제품의 표면에서의 갤링 결함의 발생수를 도시한 그래프.

도 14 는 실시예에서 가열온도와 표면 조도 (Rmax) 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 15 는 실시예에서 최종 스탠드에서의 압연온도와 연신율 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 16 은 다른 실시예에서 가열온도와 표면 조도 (Rmax) 사이의 관계를 도시한 그래프.

도 17 은 다른 실시예에서 최종 스탠드에서의 압연온도와 연신율 사이의 관계를 도시한 그래프.

본 발명은, 강 스트립을 연속적으로 성형하여 오픈관을 형성시키고, 그의 양 에지부를 맞대기 용접한 후, 구멍형 로울을 갖는 복수 스탠드 (stand) 의 드로잉 압연기를 사용하여 용접된 강관을 드로잉 압연하여 강관을 제조하는 방법을 제공하며, 드로잉 압연을 행하기 전에, 강관을 100 ℃ 초과 800 ℃ 미만의 온도로 가열 한 후, 드로잉 성형을 행하는 것을 특징으로 한다.

맞대기 용접을 통한 제관은 다음의 용접을 의미한다.

(1) 오픈관 전체를 가열시키고, 양 에지부를 가압 용접시키는 맞대기 용접.

(2) 오픈관의 양 에지부 만을 가열하는 중온 (中溫) 고상 가압용접.

(3) 오픈관 전체를 가열시키고, 추가로 양 에지부만을 가열시키고, 고상 가압 용접을 행하는 중온 고상 가압 용접.

(4) 오픈관의 양 에지부의 전기저항용접, 레이저 용접, 또는 이들 용접의 복합용접.

드로잉 압연기의 입구측, 출구측, 및 스탠드사이에서의 강관 온도를 측정하고, 이 측정값들이 설정값과 각각 일치하도록 드로잉 압연 전에 또는 도중에 강관을 가열 또는 냉각시킴으로서 효율적으로 제관을 행한다.

드로잉 압연 이전에 강관을 725 ℃ 이하로 가열하고, 375 ℃ 이상의 온도범위에서 드로잉 압연시키는 것이 적합하다. 더욱이, 드로잉 압연 이전에 강관을 강관의 원주방향을 따라 온도차이가 200 ℃ 이내가 되도록 균열시키는 것이 바람직하며, 100 ℃ 이내가 되도록 균열시키는 것이 보다 바람직하다. 이러한 경우, 드로잉 압연기의 입구측, 출구측, 및 스탠드사이에서 강관 온도를 측정하고, 이 측정값들이 설정값과 각각 일치하도록 드로잉 압연 전에 또는 도중에 강관을 가열 또는 냉각시키는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 방법을 적절하게 수행하는 본 발명의 장치는, 고상용접 제관장치 또는 용접제관장치와, 입구측 가열로와, 순서대로 연속배치된 복수의 스탠드를 갖는 드로잉 압연기와, 드로잉 압연기의 입구측 및 출구측에서 강관 온도를 측정하는 온도계와, 온도계로부터 측정된 값을 기초로하여 입구측 가열로를 제어하는 연산제어장치를 포함하는 강관 제조장치에 있어서, 가열 및 냉각 모두를 행할 수 있는 입구측 균열장치 (soaking device) 가 입구측 가열장치 대신에 설치되고, 온도계 및 가열 및 냉각 모두를 행할 수 있는 스탠드간 균열장치를 각각 드로잉 압연기의 스탠드 사이에 설치하고, 연산제어장치는 스탠드 사이의 온도계로부터 측정된 값을 기초로하여 입구측 균열장치와 스탠드간 균열장치를 제어하는 것을 특징으로 한다. 이 장치에서, 입구측 및 스탠드간 균열장치는 각각 냉각수 분사노즐로 구성되는 냉각수단 및 가열로 또는 유도코일로 구성되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 강관제품에서 강관은 시임 맞대기용접 강관이며, 압연시에 표면 조도 (Rmax) 는 10 ㎛ 이하이다. 따라서, 강관은 우수한 특성을 갖는다.

이하에 첨부된 도면을 참조하여 종래 기술을 설명한다. 강 스트립을 연속적으로 성형함으로서 수득된 오픈관은 고상 용접제관법 또는 용접제관법에 의해 관으로 성형된다.

고상 용접제관법은 스케일 손실이 너무 커서 제품의 표면조직이 열화되는 단점을 가진다. 용접에 의한 강관의 제조에 있어서는, 표면 조도가 발생하지 않으나, 생산 효율이 너무 낮아서, 다품종의 강관 제조에는 적합하지 않다.

도 3 은 용접제관법에 의해 수득된 강관을 냉간 드로잉 압연하는 방법의 개략도이며, 참조부호 (1) 는 강 스트립, 부호 (2) 는 드로잉 압연 이전의 모관, 부호 (3) 는 제품관, 부호 (4) 는 언코일러 (uncoiler), 부호 (5) 는 강 스트립 (1) 의 다른 부위용 용접장치, 부호 (6) 는 루퍼 (lopper), 부호 (7) 는 소재관 성형기, 부호 (8) 는 유도 가열기, 부호 (9) 는 스퀴즈 스탠드 (squeeze stand), 부호 (11) 는 드로잉 압연기, 부호 (15) 는 코일러이다. 이 기술에서는, 압연 하중이 너무 커서, 대형 밀이 필수적으로 설치되어야 한다. 또한 소재강의 가공경화가 현저하여, 제관 후에 추가로 열처리를 행해야 한다.

도 4 는 용접제관법에 의해 수득된 강관을 열간 드로잉 압연하는 방법의 개략도이며, 참조부호 (21) 는 강 스트립 (1) 의 예열로, 부호 (22) 는 강 스트립 (1) 의 가열로, 부호 (23) 는 재가열로, 부호 (12) 는 절단기, 부호 (14) 는 냉각 베드 (bed) 이다. 도 3 에 표시된 부재와 동일한 부재는 동일한 참조부호로 표시하며, 설명을 생략한다.

용접제관법에 의한 강관을 열간 드로잉 압연하는 경우, 모관을 재가열로에서 가열시키며, 가열하는 동안, 새로운 스케일 손실이 발생하며, 드로잉 압연시에 스케일 개입이 동시에 발생된다.

아래에 본 발명의 방법에 대해 설명한다.

본 발명의 방법에 의하면, 드로잉 압연 전의 강관 (모관) 의 온도를 100 ℃ 초과 800 ℃ 미만으로 규제함으로서, 제품관의 표면 조도를 억제시킬 수 있다. 모관 온도를 725 ℃ 이하, 압연 온도를 375 ℃ 이상으로 조절함으로서, 표면 조도와 가공 경화를 동시에 억제시킬 수 있다.

본 발명에 있어서, 맞대기 용접은 오픈관 전체를 고온으로 가열한 후 양 에지부를 고상 가압용접시키거나, 오픈관 전체를 중간 온도로 가열한 후 양 에지부를 고온으로 가열하여 고상 가압용접시키는 것일 수도 있다. 선택적으로, 통전 또는 유도 가열에 의한 전기저항 용접, 또는 레이저 용접이 오픈관의 양 에지부를 용접시키는데 사용될 수도 있다.

도 1 은 본 발명에 사용되는 설비장치의 개략도이다. 도 1 에서, 참조부호 (1) 는 강 스트립이며, 부호(2) 는 모관, 부호 (3) 는 제품관, 부호 (4) 는 언코일러, 부호 (5) 는 강 스크립의 다른 부위용 용접장치 (선행 스트립의 꼬리단부와 연속 스트립의 팁단부의 용접), 부호 (6) 는 루퍼, 부호 (7) 는 소재관 성형기, 부호 (8) 은 유도 가열기, 부호 (9) 는 스퀴즈 스탠드, 부호 (10) 는 유도가열코일, 부호 (11) 는 드로잉 압연기, 부호 (12) 는 관교정장치, 부호 (15) 는 코일러, 부호 (16, 17) 는 온도계이다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 언코일러 (4) 에서 배출된 강 스트립 (1) 은 소재관 성형기 (7) 에서 관으로 형성된다. 유도 가열장치 (8) 로 용융점 미만으로 양 에지부를 가열한 후, 스퀴즈 스탠드 (9) 에서 고상 맞대기 용접 (고상 가압용접) 을 행하여 드로잉 압연 전의 모관 (2) 을 성형한다. 이 모관 (2) 의 관둘레 전 영역을 유도가열코일 (10) 로 가열하고, 복수 스탠드의 드로잉 압연기 (11) 로 소정의 외경까지 드로잉 압연시켜 제품관 (3) 을 성형한다. 관 교정장치 (12) 에서 관을 교정한 후, 코일러 (15) 에 감아서 냉각시킨다.

도 1 의 설비장치는, 유도가열장치 (8) 에서 양 에지부를 용융점 이상으로 가열시킨 후, 스퀴즈 스탠드 (9) 에서 용접토록 하면 용접강관의 드로잉 압연에도 적용될 수 있다.

도 2 는 본 발명을 실시하는 다른 설비장치의 개략도이다. 도 2 에서, 참조부호 (13) 는 절단기, 부호 (14) 는 냉각 베드이며, 도 1 과 동일한 부재는 동일한 참조부호를 부여하였으며, 설명을 생략한다.

도 2 에 도시된 바와 같이, 언코일러 (4) 로부터 배출된 강 스트립 (1) 을 소재관 성형기 (7) 에 의해서 관으로 성형하고, 유도가열장치 (8) 로 양 에지부를 용융점 이상으로 가열한 후, 스퀴즈 스탠드 (9) 에서 용접하여, 드로잉 압연 이전의 모관 (2) 을 성형한다. 이 모관 (2) 의 관둘레 전 영역을 유도가열코일 (10) 로 가열하고, 복수 스탠드의 드로잉 압연기 (11) 로 소정의 외경까지 드로잉 압연시켜 제품관 (3) 을 성형한다. 절단기 (13) 에서 소정 길이로 절단한 후, 관 교정장치 (12) 에서 관을 교정한 후, 냉각 베드 (14) 에서 냉각시킨다.

도 1 의 설비장치는 유도가열장치 (8) 에서 양 에지부를 용융점 미만으로 가열한 후, 스퀴즈 스탠드 (9) 로 고상용접하도록 하면 고상용접 강관의 드로잉 압연에도 적용된다.

본 발명의 발명자들은 도 1 의 설비장치를 사용하여 고상용접 제관법으로 제조된 배관용 탄소강관 (외경 60.5 mm, 두께 3.8 mm) 을 상온으로부터 1000 ℃ 의 온도범위에서 30 % 의 외경 드로잉 압연하, 제품관의 표면 조도, 압연 전후의 강관의 기계적 성질 및 압연 하중을 상세히 조사하였다. 마찬가지로, 도 2 의 압연 설비장치를 사용하여, 배관 탄소강관 (외경 114.3 mm, 두께 4.5 mm) 에 대해서도 동일한 조사를 행하여, 이 조사로부터 얻어진 자료를 근거로하여 본 발명을 달성하였다.

도 5 는 모관 가열온도와 제품관 표면 조도 (Rmax) 와의 관계를 나타내는 그래프이며, (a) 는 고상용접 강관을, (b) 는 용접강관에 대하여 각각 나타낸다. 모관 가열온도가 800 ℃ 이상인 경우 압연중의 스케일 개입에 기인하여, 또는 100 ℃ 이하인 경우 압연 하중 및 발열의 증가에 기인하는 로울과의 슬립 결함에 기인하여 제품관 표면 조도 (Rmax) 가 증대한다. 따라서, 모관 가열온도는 100 ℃ 초과 800 ℃ 미만이 바람직하다. 또한 도 5 에서 알 수 있는 바와 같이, 압연 전후의 표면 조도의 증가가 0.5 ㎛ 이내로 되도록 하기 위해, 모관 가열온도는 200 ∼ 725 ℃ 가 보다 바람직하다.

도 6 은 제품관의 항복점 (Y.S) 및 연신율 (El') 의 압연 온도 의존성을 나타내는 그래프이며, (a) 는 고상용접강관을, (b) 는 용접강관을 각각 나타낸다. 도 6 에 따르면, 압연 온도가 300 ℃ 이하인 경우, 압연 변형에 의한 가공경화 때문에 압연전에 비해 항복점이 상승하며, 연신율은 낮아진다. 300 ℃ 내지 350 ℃ 에서는, 압연 변형의 회복 속도가 커져서 항복점은 급강하하고, 연신율은 급상승한다. 370 ℃ 이상에서는, 항복점 및 연신율 모두 압연전의 값의 ±10 % 이내로 값이 안정화된다. 이러한 경우, 가공경화를 수반하지 않은 드로잉 압연을 행하기 위해, 압연 온도는 375 ℃ 이상이 바람직하다.

일반적으로, 압연재의 온도는 가공 발열 및 로울 방열에 따라 변한다. 본 발명에 따른 강관의 드로잉 압연에서 압연 온도가 200 ℃ 이상인 경우, 압연 로울의 방열이 우세하므로, 모관의 온도는 압연하는 동안 낮아진다. 따라서, 사전에 모든 스탠드의 온도 저하량을 설정하고, 드로잉 압연 마무리 온도의 목표값에 이 온도저하량을 가산한 온도를 모관 가열온도로서 설정하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서, 모관의 드로잉 압연 이전의 강관의 원주방향에 따른 온도차를 200 ℃ 이내로 조절하는 것이 바람직하다. 또한 100 ℃ 이내로 조절하는 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 아래에 기술한 바와 같이, 제품관의 치수 정밀도를 높은 수준으로 유지할 수 있다.

도 7 은 도 5 내지 도 6 의 데이터를 수득하는 강관에 대해 조사한 모관의 원주방향에 따른 온도차와 제품관의 두께편차 (즉 최대두께와 최소두께와의 차를 평균두께로 나눈 값) 와의 관계를 표시하는 그래프이다. 모관의 원주방향에 따른 온도차가 200 ℃ 를 초과하면, 드로잉 압연 도중의 원주 방향에 따른 변형이 불균일하게 되어 제품관에 두께편차가 생기기 쉽다. 100 ℃ 초과 200 ℃ 이하에서는, 강관의 원주방향에 따른 온도차가 감소하여 편차율이 작아지게 된다. 100 ℃ 이하에서는, 온도차에 따른 두께편차는 실질적으로 완전히 억제된다. 단 온도차이가 전혀 없는 경우라도 복수의 구멍형 로울을 사용한 드로잉 압연에서의 특유의 "앵글드 코너(angled corners) (n 개의 구멍형 로울로 드로잉 압연한 경우, 2 × n 각형이 형성되는 현상) 에 기인하는 두께편차가 남는다. 모관의 시임부는 다른 부위보다 높은 온도로 가열된다. 예컨대, 도 1 의 유도가열코일 (10) 에 의한 가열만으로는 강관의 원주방향에 따른 온도차가 감소하지 않는 경우에는, 드로잉 압연 전에 가열-냉각 (냉각은 시임부만을 대상으로 해도 무방) 을 조합한 균열을 실시하여 강관의 원주 방향에 따른 온도의 균열을 도모하는 것이 바람직하다.

본 발명의 방법에 있어서, 드로잉 압연기의 입구측, 출구측, 및 스탠드간위치에서 강관 온도를 측정하여, 이 측정값을 기초로하여 드로잉 압연중의 강관온도를 조절하는 것이 바람직하다.

도 8 은 통상 드로잉 압연 온도 제어에 사용되는 제어계의 개략도이다. 도면에서, 참조부호 (31) 는 연산장치, 부호 (32) 는 입열 제어장치이다. 또한, 도 2 와 동일한 부재는 동일한 참조부호를 부여하였으며, 따라서 설명을 생략한다. 제어계는 연산제어장치 (31) 에 입구측 및 출구측의 온도계 (16, 17) 에서 측정된 온도 (출구측 실측온도, 입구측 실측온도) 가 입력되도록 배치된다. 드로잉 압연기 (11) 내의 예측 온도저하량을 출구측 실측온도에 가산한다. 그 후, 입구측에서 측정된 온도가 입구측에서의 목표 온도에 일치하도록 유도가열코일 (10) 의 입열제어장치 (32) 에 정보가 전달된다. 이 통상의 제어계로는 구멍형 로울 및 분위기 온도의 변화, 로울 냉각수의 변화 등에 의한 외란의 영향에 의해 드로잉 압연기 (11) 내에서의 강관의 온도예측에 오차가 생긴 경우, 입구측, 출구측 온도가 제품관 목표품질에 영향을 받아 적정제어범위를 이탈할 가능성이 있다.

이에 대해, 입구측, 출구측 뿐만 아니라 드로잉 압연기 (11) 의 스탠드간 위치에서 강관 온도를 측정되기 때문에, 이 측정된 값도 연산 장치 (31) 에 제어변수로서 입력된다. 드로잉 압연기 (11) 내에서 외란이 발생한다면, 온도는 입구측, 츨측 온도가 적정 제어범위를 이탈하지 않으면서 즉시 보정될 수 있다.

본 발명의 장치는 본 발명의 방법을 원활하게 수행하는 장치이다. 이 장치는 고상용접제관장치 또는 용접제관장치, 입구측가열장치, 및 복수의 스탠드로 구성된 드로잉 압연기가 순서대로 연속배치되며, 드로잉 압연기의 입구측, 출구측에서 강관의 온도를 측정하는 온도계와, 이들 온도계에서 측정된 값을 기초로하여 입구측가열장치를 제어하는 연산제어장치를 포함하며, 입구측가열장치 대신에 가열, 냉각 양용의 입구측균열장치가 설치되며, 드로잉 압연기 스탠드 사이에 각각 온도계와 가열, 냉각 양용의 스탠드간 균열장치가 설치되고, 연산제어장치는 스탠드간의 온도계의 측정값을 기초로하여 입구측 균열장치와 스탠드간의 균열장치를 제어한다.

입구측 가열로 대신 대신에 입구측 균열장치가 설치되면, 드로잉 압연 이전의 모관은 다른 문제없이 수행될 수 있다. 스탠드간 균열장치가 추가로 설치되기 때문에, 고상 맞대기용접 제관장치 또는 용접제관장치에 연속하는 드로잉 압연기를 사용하여 드로잉 압연을 행하는 경우, 압연 온도를 조절하는 데 보다 효율적이다.

스탠드간 균열장치의 가열수단과 냉각수단은 동일한 드로잉 압연기내에 위치한다면, 다른 스탠드간에 설치될 수도 있다.

또한, 본 발명은 입구측 및 스탠드간 균열장치에서 가열수단으로서 가열로를 사용하는 것이 바람직하고, 냉각수단으로서 냉매 분사노즐을 사용하는 것이 바람직하다. 가열로로서는 가열효율이 우수한 예컨대 적외선 반사식로가 적합하다. 냉매로는 물, 저온 공기 등이 사용된다. 드로잉 압연기의 설치공간이 제한되는 경우, 스탠드간 균열장치의 가열수단으로는 유도코일을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 또한 가열효율, 경제성을 요구하는 경우, 유도코일 대신에 플라즈마, 전자, 및 레이저 등의 각종 에너지빔이 사용될 수도 있다.

도 9 는 본 발명의 강관의 드로잉 압연장치의 예를 도시한 개략도이다. 도 9 에서, 참조부호 (10) 는 냉매분사노즐, 부호 (18) 는 스탠드간 온도계, 부호 (33) 는 유량제어장치, 부호 (34) 는 유량조절밸브, 부호 (35) 는 냉매원, 부호 (41) 는 입구측 균열장치, 부호 (42) 는 스탠드간 균열장치, 부호 (43) 은 연산장치 (31) 와 입열 제어장치 (32) 와 유량제어장치 (33) 로 구성된 연산제어장치이다. 도 9 는 도 8 과 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하였으며, 설명은 생략하였으며, 유도가열장치 (8) 의 상류측 (도 9 의 좌측) 에는 도 8 과 같은 설비장치가 배열된다. 이 예에서, 냉매로서는 물이 사용된다. 내측 및 스탠드간 균열장치 (41, 42) 는 각각, 유량조절밸브 (34) 를 통해 냉매원 (35) 으로부터 냉매를 분사하는 냉매분사노즐 (10A) 과, 입력제어장치 (32) 에 의해 파워가 조절되는 유도가열코일 (10) 로 구성된다. 입구측 및 출구측 온도계 (16, 17) 로부터 떨어져, 온도계 (18) 가 드로잉 압연기 (11) 내의 스탠드간 균열장치 (42) 의 전후에 설치된다. 이들 온도계 (16, 17 및 18) 의 측정값은 연산장치 (31) 에 입력되며, 정보는 입구측, 스탠드간, 출구측 온도 측정값이 목표범위에 놓이도록, 입열제어장치 (32), 유량제어장치 (33) 에 전송되어 입열량, 냉매유량을 각각 제어시킨다.

또한, 입구측 균열장치 (41) 의 냉매분사노즐 (10A) 은 모관 (2) 의 원주방향에 따른 온도차를 경감하는 관점에서 특히, 시임부의 온도가 높은 용접강관의 경우, 시임부에만 분사하는 형태를 적용하는 것이 바람직하다.

실시예

실시예 1

도 1 에 도시한 설비장치 (각 스탠드가 3 개의 구멍형 로울을 가진 8 개 스탠드로 구성된 드로잉 압연기 (11) 를 구비) 를 사용하여, JIS G 3452 에 개시된 것에 대응하는 배관용 탄소강관을 제조한다. 강 스트립 (1) 을 고상 맞대기용접 제관법에 의해 외경 27.2 mm, 두께 2.3 mm 의 모관 (2) 으로 성형한다. 모관 (2) 을 이하의 (a) (b) 의 두 방법의 조건으로 탠덤 (tandem) 압연하여 외경 17.3 mm, 길이 1000 m 의 코일상 제품관 (3) 을 얻는다.

(a) [가열온도변화] 유도가열코일 (10) 에 의해 가열온도를 200 ℃ 내지 900 ℃ 의 범위에서 변화시켜 가열후, 즉시 일정한 출구측 속도 (150 m/min) 에서 압연.

(b) [출구측 온도변화] 유도가열코일 (10) 에 의해 가열온도를 일정 (700 ℃) 하게하여 가열후 즉시 드로잉 압연기 (11) 의 출구측온도를 150 ℃ 내지 500 ℃ 의 범위에서 변화시켜 압연.

도 14 는 상기 조건 (a) 에서 수득된 강관에 대해 가열온도와 표면 조도 (Rmax) 와의 관계를 도시한 그래프이다. 도 15 는 상기 조건 (b) 에서 수득된 강관에 대해 최종 스탠드 압연온도와 연신율 (El) 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 모관 (2) 의 가열온도가 본 발명의 범위내에 있는 725 ℃ 보다 높지 않은 경우, 드로잉 압연된 제품관 (3) 의 표면조도 (Rmax) 는 10 ㎛ 미만으로 양호하지만, 725 ℃ 이상에서는 수십 ㎛ 로 악화된다. 또한 압연온도가 본 발명의 범위내에 있는 375 ℃ 이상에서는 드로잉 압연후의 제품관 (3) 의 연신율은 33 % 이상으로 양호하나, 375 ℃ 미만에서는 30 % 에 달하지 못하고 불량하다.

실시예 2

도 2 에 도시한 설비장치 (각 스탠드가 4 개의 구멍형 로울을 가진 6개 스탠드로 구성된 드로잉 압연기 (11) 를 구비) 를 사용하여, JIS G 3452 에 개시된 것에 대응하는 배관용 탄소강관을 제조한다. 강 스트립 (1) 을 용접제관법에 의해 외경 101.6 mm, 두께 4.2 mm 의 모관 (2) 으로 성형한다. 모관 (2) 을 이하의 (c) (d) 의 두 방법의 조건으로 탠덤 압연하여 외경 76.3 mm, 길이 5.5 m 의 코일상 제품관 (3) 을 각 조건내 동일 수준으로 하여 50개를 얻었다.

(c) [가열온도변화] 유도가열코일 (10) 에 의해 가열온도를 400 ℃ 내지 1000 ℃ 의 범위에서 변화시켜 가열후, 즉시 일정한 출구측 속도 (100 m/min) 에서 압연.

(d) [출구측 온도변화] 유도가열코일 (10) 에 의해 가열온도를 일정 (650 ℃) 하게하여 가열후, 즉시 드로잉 압연기 (11) 의 출구측온도를 200 ℃ 내지 500 ℃ 의 범위에서 변화시켜 압연.

도 16 은 상기 조건 (c) 에서 수득된 강관에 대해 가열온도와 표면 조도 (Rmax) 와의 관계를 도시한 그래프이다. 도 17 은 상기 조건 (d) 에서 수득된 강관에 대해 최종 스탠드 압연온도와 연신율 (El) 사이의 관계를 도시한 그래프이다. 모관 (2) 의 가열온도가 본 발명의 범위내에 있는 725 ℃ 보다 높지 않은 경우, 드로잉 압연된 제품관 (3) 의 표면조도 (Rmax) 는 10 ㎛ 미만으로 양호하지만, 725 ℃ 초과에서는 수십 ㎛ 로 악화된다. 또한 압연온도가 본 발명의 범위내에 있는 375 ℃ 이상에서는 드로잉 압연후의 제품관 (3) 의 연신율이 36 % 이상으로 양호하나, 375 ℃ 미만에서는 30 % 에 달하지 못하고 불량하다.

실시예 1, 실시예 2 에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면 고상 맞대기용접 제관법, 용접제관법의 여하에 무관하게, 단지 드로잉 압연기 (11) 의 사용 스탠드수를 증감시킴으로서 가공경화를 억제시킬 수 있다. 또한 스케일 개입에 의한 표면 악화를 수반하지 않으면서, 한 종류의 모관 (2) 으로부터 다른 외경을 갖는 제품관 (3) 을 얻을 수 있다. 따라서, 소형 제품 및 다품종의 강관을 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명에 의하면, 고상 맞대기용접 제관법으로 제조된 강모관을 저하중으로 혹은 가공경화를 억제하면서 표면 특성을 악화시키지 않고 다른 외경을 갖는 제품관을 드로잉 압연시킬 수 있다.

이는 소형 제품 및 다품종의 제조를 용이하게 하며, 높은 수준의 치수정밀도를 갖는 제품관을 효과적으로 얻을 수 있다.

Claims (11)

1. 강 스트립을 연속적으로 성형하여 관상의 오픈관을 성형하고, 상기 오픈관의 양 에지부를 맞대기용접시키고, 구멍형 로울을 갖는 복수의 스탠드의 드로잉 압연기를 사용하여 용접된 강관을 드로잉 압연시키는 강관제조방법에 있어서,

   상기 드로잉 압연 이전에 상기 강관을 100 ℃ 초과 800 ℃ 미만의 온도로 가열하고, 그 후 드로잉 압연하는 것을 특징으로 하는 강관제조방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 맞대기 용접은 상기 오픈관의 전체를 가열하고, 그의 양 에지부를 고상 가압용접하는 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 강관제조방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 맞대기 용접은 상기 오픈관의 양 에지부만을 가열하여, 양 에지부를 고상 가압용접하는 중온 고상용접인 것을 특징으로 하는 강관제조방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 맞대기 용접은 상기 오픈관의 양 에지부의 전기저항용접 또는 레이저 용접인 것을 특징으로 하는 강관제조방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 드로잉 압연기의 입구측, 출구측, 및 스탠드간에서 강관온도를 측정하고, 이 측정값이 설정온도와 일치하도록 상기 압연전 및 압연중에 강관을 가열 또는 냉각시키는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 강관제조방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 드로잉 압연 이전의 강관을 725 ℃ 이하로 가열하고, 375 ℃ 이상의 온도범위에서 드로잉 압연하는 것을 특징으로 하는 강관제조방법.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 드로잉 압연 이전의 강관을 강관의 원주 방향에 따른 온도차가 200 ℃ 이내가 되도록 가열하는 것을 특징으로 하는 강관제조방법.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 드로잉 압연 이전의 강관을 강관의 원주 방향에 따른 온도차가 100 ℃ 이내로 되도록 가열하는 것을 특징으로 하는 강관제조방법.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 드로잉 압연기의 입구측, 출구측, 및 스탠드간에서 상기 강관 온도를 측정하여, 측정값이 설정온도와 일치하도록 드로잉 압연전 및 드로잉 압연중에 강관을 가열 또는 냉각시키는 것을 특징으로 하는 강관제조방법.
10. 고상 맞대기용접 제관장치 또는 용접제관장치, 입구측 가열장치, 및 복수 스탠드의 드로잉 압연기가 순서대로 연속 배치되며, 상기 드로잉 압연기의 입구측, 출구측에서 강관의 온도를 측정하는 온도계와, 이들 온도계의 측정값을 기초로하여 입구측 가열장치를 제어하는 연산제어장치를 구비하는 강관 제조장치에 있어서,

    상기 입구측 가열장치 대신에 가열 냉각 양용의 입구측 균열장치를 구비하고, 드로잉 압연기의 스탠드 사이에 온도계 및 가열 냉각 양용의 스탠드간 균열장치를 구비하며, 이 스탠드 사이의 온도계의 측정값을 기초로하여 입구측 균열장치 및 스탠드간 균열장치를 제어하는 연산제어장치를 구비하며, 또한 상기 입구측 균열장치 및 상기 스탠드간 균열장치는 가열로 또는 유도코일로 구성되는 가열수단과, 냉매분사노즐로 구성되는 냉각수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 강관제조장치.
11. 시임 맞대기 용접강관이며, 표면조도 (Rmax) 가 드로잉 압연시에 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 강관.

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