KR100344118B1 - Method for manufacturing stainless steel flange - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스테인리스 플랜지의 제조공정을 개선하여 고품질을 유지하면서도 제조비용을 절감할 수 있도록 한 스테인리스 플랜지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a stainless flange to improve the manufacturing process of the stainless flange to reduce the manufacturing cost while maintaining high quality.
본 발명에 따른 스테인리스 플랜지 제조방법은 스테인리스재질의 플랜지를 제조하는 방법에 있어서, 용융된 스테인리스금속을 주형에 부어 플랜지형상의 스테인리스 주물을 제작하는 단계와, 상기 주물제작단계를 통해 제작된 스테인리스 주물표면의 이물제거 및 탕구를 절단하는 스테인리스 주물의 후처리단계와, 상기 후처리단계를 거친 스테인리스 주물을 가열로에서 1100℃~1250℃로 가열하는 단계와, 상기 가열된 주물을 밀폐된 형틀에서 가압 성형하는 단계와, 상기 가압성형단계에서 생성된 지느러미를 제거하는 지느러미 절단단계와, 상기 지느러미 절단단계를 거친 스테인리스 제품을 풀림 열처리하는 단계와, 상기 열처리된 스테인리스 제품의 표면을 절삭 가공하고 볼트결합공을 뚫어서 스테인리스 제품을 완성하는 절삭가공단계를 포함하는 것으로, 주물공정을 통해 어느 정도 스테인리스 플랜지의 외형을 완성한 상태에서 단조가공을 수행하게 되므로, 종래의 단조가공을 통한 스테인리스 플랜지 제조방법에 비해 제조공정을 크게 줄일 수 있어 제조원가을 크게 절감하면서도, 종래의 단조스테인리스 플랜지에 버금가는 우수한 품질의 스테인리스 플랜지를 제조할 수 있게 한다.In the stainless steel flange manufacturing method according to the present invention, in the method of manufacturing a flange of a stainless material, the molten stainless metal is poured into a mold to produce a flange-shaped stainless steel casting, and the stainless casting surface produced by the casting manufacturing step The post-treatment step of the stainless steel casting to remove foreign substances and hot water, and the step of heating the stainless steel casting after the post-treatment step in the heating furnace to 1100 ℃ ~ 1250 ℃, and pressurized molding the heated casting in a closed mold And a fin cutting step for removing the fins generated in the press forming step, an annealing heat treatment of the stainless steel product subjected to the fin cutting step, and cutting and bolting the surface of the heat treated stainless steel product. Including a cutting step for drilling stainless steel products Since the forging process is performed in a state in which the external appearance of the stainless flange is completed to some extent through the casting process, the manufacturing process can be significantly reduced compared to the conventional method of manufacturing the stainless flange through the forging process, while greatly reducing the manufacturing cost, This makes it possible to produce high quality stainless steel flanges comparable to forged stainless steel flanges.
Description
본 발명은 관이나 축의 이음을 위해 사용되는 스테인리스 플랜지의 제조방법에 관한 것으로, 특히 플랜지의 제조공정을 개선하여 고품질을 유지하면서도 제조비용을 절감할 수 있도록 한 스테인리스 플랜지의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing stainless steel flanges used for joining pipes or shafts, and more particularly, to a method for manufacturing stainless steel flanges, which can reduce manufacturing costs while maintaining high quality by improving the manufacturing process of flanges.
일반적으로 플랜지는 볼트 체결을 통해 관이나 축을 연결할 수 있도록 하기 위해 관이나 축의 이음부분에 결합되는 원반형태의 테두리를 말하는 것으로, 외주부에 볼트의 체결을 위한 다수의 결합공이 형성된 것이다.In general, the flange refers to the disk-shaped border coupled to the joint of the tube or shaft in order to be able to connect the tube or shaft through the bolt, the outer periphery is formed with a plurality of coupling holes for fastening the bolt.
이러한 플랜지는 그 제작방법에 따라 통상 주물로 제작한 후 표면의 절삭가공을 통해 완성하는 주물플랜지, 판재를 절단 가공하여 만드는 판플랜지, 환봉이나 인고트(Ingot)를 가열 성형한 후 표면 절삭가공을 통해 완성하는 단조플랜지 등으로 구분된다.According to the manufacturing method, these flanges are usually manufactured by casting, and then the surface flanges are formed by heat-forming molding flanges, plate flanges made by cutting the plate, round bars or ingots. It is divided into forged flanges to be completed through.
그런데 주물을 통해 제조되는 스테인리스재질의 플랜지는 제작이 용이하여 가격이 저렴한 장점이 있지만 제조과정에서 발생되는 기공이나 기포로 인해 조직이 치밀하지 못한 결점이 있어서, 내구성이 떨어지는 문제가 있었고, 판의 절단이나 단조를 통해 제조되는 스테인리스재질의 플랜지는 제품의 조직이나 형상이 우수하기는 하나 제작공정이 복잡하고 난해하여 제조단가가 비싼 문제가 있었다.By the way, the flange made of stainless steel produced through casting has the advantage of low cost because it is easy to manufacture, but due to the defects in which the tissue is not dense due to the pores or bubbles generated during the manufacturing process, there is a problem of poor durability, cutting of the plate Stainless steel flanges are manufactured through forging, but the structure and shape of the product is excellent, but the manufacturing process is complicated and difficult, resulting in expensive manufacturing costs.
즉, 단조를 통한 스테인리스 플랜지의 제조방법은 절단된 판재나 환봉 및 인고트를 가열 단조성형하는 과정을 수차례 반복하면서 점차 제품의 형상으로 만들어가기 때문에 절차가 복잡하였고, 또한 제품의 형상으로 만들어가는 과정에서 절단되어 버려지는 지느러미부분과, 수회 가열하는 과정에서 발생되는 스케일(Scale) 및 표면 터짐 등에 의해 재료의 손실이 큰 문제가 있었다.In other words, the manufacturing method of the stainless flange through the forging is complicated by the process of gradually forming the shape of the product while repeatedly repeating the process of heat forging the plate or round bar and the ingot to cut the shape of the product. There is a big problem in the loss of material due to the fin portion that is cut off in the process, the scale (Scale) and the surface burst generated in the process of heating several times.
본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 주물플랜지와 단조플랜지의 장점을 살려 스테인리스재질의 플랜지 제조공정을 개선함으로써, 재료의 손실이 크게 줄고 제작공정이 감소되어 제조비용이 현저하게 낮아지면서도, 제품이 단조플랜지의 품질 수준을 유지할 수 있도록 한 스테인리스 플랜지의 제조방법을 제공하는 것이다.The present invention is to solve such problems, the object of the present invention is to improve the flange manufacturing process of stainless steel utilizing the advantages of the casting flange and forged flange, greatly reducing the loss of material and manufacturing process is reduced manufacturing cost While significantly lowering, it provides a method for manufacturing stainless steel flanges that allows the product to maintain the quality level of the forged flange.
도 1은 본 발명에 따라 제조되는 스테인리스 플랜지의 외형을 보인 사시도이다.1 is a perspective view showing the appearance of a stainless steel flange manufactured according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 스테인리스 플랜지의 제조방법을 단계적으로 도시한 도면이다.Figure 2 is a view showing step by step a manufacturing method of a stainless flange according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 스테인리스 플랜지의 제조과정에서 가압성형 후 단면의 층상을 보인 도면이다.Figure 3 is a view showing a layer of the cross-section after the pressing during the manufacturing process of the stainless flange according to the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1: 스테인리스 플랜지, 2: 관통공,1: stainless steel flange, 2: through hole,
3: 볼트결합공, 11: 주형,3: bolt joint, 11: mold,
12: 탕구, 41,42: 상·하부틀,12: Tanggu, 41,42: Upper and Lower Boots,
S10: 주물제작단계, S20; 후처리단계,S10: casting production step, S20; Post-processing step,
S30: 가열단계, S40: 가압성형단계,S30: heating step, S40: press molding step,
S50: 지느러미절단단계, S60: 열처리단계,S50: fin cutting step, S60: heat treatment step,
S70: 절삭가공단계.S70: Cutting step.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스테인리스 플랜지의 제조방법은, 스테인리스재질의 플랜지를 제조하는 방법에 있어서, 용융된 스테인리스금속을 주형에 부어 플랜지형상의 스테인리스 주물을 제작하는 단계와, 상기 주물제작단계를 통해 제작된 스테인리스 주물표면의 이물제거 및 탕구를 절단하는 스테인리스 주물의 후처리단계와, 상기 후처리단계를 거친 스테인리스 주물을 가열로에서 1100℃~1250℃로 가열하는 단계와, 상기 가열된 주물을 밀폐된 형틀에서 가압 성형하는 단계와, 상기 가압성형단계에서 생성된 지느러미를 제거하는 지느러미 절단단계와, 상기 지느러미 절단단계를 거친 스테인리스 제품을 풀림 열처리하는 단계와, 상기 열처리된 스테인리스 제품의 표면을 절삭 가공하고 볼트결합공을 뚫어서 스테인리스 제품을 완성하는 절삭가공단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.Method for producing a stainless flange according to the present invention for achieving the above object, in the method of manufacturing a flange of stainless material, the step of preparing a stainless steel casting of the flange shape by pouring molten stainless steel metal into the mold, and the casting The post-treatment step of the stainless steel casting to remove foreign substances on the surface of the stainless steel casting produced through the manufacturing step and the hot water spout, and heating the stainless steel casting after the post-treatment step in the heating furnace to 1100 ℃ ~ 1250 ℃, and the heating Press-molding the cast in a closed mold, fin cutting to remove the fins generated in the press forming step, annealing heat treatment of the stainless steel product subjected to the fin cutting step, and the heat treatment of the stainless steel product The surface is cut and bolted holes are used to Characterized in that it comprises a cutting step of sex.
이하에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제조방법을 통해 제작되는 배관용 스테인리스 플랜지(1)는 소정 직경의 원반형상으로 마련되며, 중앙에 유체의 흐름을 위한 관통공(2)이 형성된다. 이때 스테인리스 플랜지(1)는 중앙의 관통공(2) 부분이 관(미도시)의 단부에 용접으로 고정된다. 또 스테인리스 플랜지(1)의 외주부에는 짝을 이루는 다른 스테인리스 플랜지와 볼트체결을 통해 연결될 수 있도록 다수의 볼트결합공(3)이 형성된다.As shown in Figure 1, the stainless steel flange 1 for the pipe produced by the manufacturing method according to the invention is provided in a disk shape of a predetermined diameter, the through-hole 2 for the flow of the fluid is formed in the center . At this time, the stainless flange 1 is fixed to the end of the pipe (not shown) in the center through-hole (2) by welding. In addition, a plurality of bolt coupling holes 3 are formed at the outer circumferential portion of the stainless steel flange 1 so as to be connected to each other through a pair of stainless steel flanges.
이러한 구성의 스테인리스 플랜지(1)를 제작할 때는 주물제작을 통해 어느 정도의 스테인리스 제품 외형을 완성한 후, 이를 가압 프레스로 단조 성형하는 절차를 거침으로써, 제작이 용이하면서도 우수한 품질의 스테인리스 플랜지를 얻을 수 있게 되는데, 이를 설명하면 다음과 같다.When manufacturing the stainless flange (1) of such a configuration by completing the casting process to a certain degree of appearance of stainless steel products, and then forging the process by pressing a press, it is easy to manufacture and obtain a high quality stainless flange This is described as follows.
도 2를 참조하면, 먼저 1차 성형물(A)인 주물 제작을 위해서는 원료인 스테인리스 금속을 고온의 용해로에서 용융시키고, 이를 주형(11)에 부어서 주물로 제작하는 스테인리스 주물제작단계(S10)를 수행한다.이때 주물로 제작되는 스테인리스 플랜지의 1차 성형물은 대체로 최종 완성단계(S70)에서의 스테인리스 플랜지 외형과 동일한 형상으로 제작하되, 후술할 각 가공공정 등을 감안하여 완성단계(S70)의 스테인리스 플랜지 크기보다 약간 크게 형성되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 2, first, in order to manufacture a casting as the primary molding (A), a stainless steel casting manufacturing step (S10) is performed in which a stainless metal, which is a raw material, is melted in a melting furnace at a high temperature and poured into a mold 11 to produce a casting. In this case, the primary molded parts of the stainless steel flanges manufactured as castings are generally manufactured in the same shape as the stainless flange outline in the final finishing step (S70), but considering each processing process to be described later, the stainless flanges in the finishing step (S70). It is preferably formed slightly larger than the size.
주물제작단계(S10) 후에는 1차 성형물(A)의 표면에 부착된 이물질들을 제거하고, 또한 주물제작단계(S10)에서 형성된 탕구(12)를 절단하는 스테인리스 주물의 후처리단계(S20)를 거친다.After the casting production step (S10) to remove the foreign matter adhered to the surface of the primary molding (A), and also after the stainless steel casting post-treatment step (S20) for cutting the spout 12 formed in the casting production step (S10) Rough
한편, 여기서 도 2에 도시된 본 실시 예는 상술한 주물제작단계(S10)가 통상의 주물사로 이루어진 주형(11)에 쇳물을 부어 제작하기 때문에 주물 표면의 주물사 및 탕구(12)를 제거하는 후처리단계(S20)를 거치게 되지만, 주형이 내화재로 마련되거나, 융점이 높은 주철 등으로 이루어질 경우에는 적정량의 쇳물을 부어서 1차 성형물(A)을 제작하기 때문에 별도의 후처리단계(S20)를 필요치 않게 된다. 그리고 이러한 방법으로 주물이 제작될 경우에는 제조공정의 간소화로 제조시간을 크게 단축할 수 있다.On the other hand, in the present embodiment shown in Figure 2, after the above-described casting manufacturing step (S10) is produced by pouring the molten water into the mold 11 made of a conventional casting sand after removing the casting sand and the spout 12 of the casting surface Although the processing step (S20), but if the mold is made of refractory material, or made of cast iron having a high melting point, etc., a separate post-treatment step (S20) is required because the primary molding (A) is made by pouring an appropriate amount of molten metal. Will not. And when the casting is produced in this way it is possible to greatly shorten the manufacturing time by simplifying the manufacturing process.
스테인리스 주물의 후처리(S20)가 완료되었거나 또는 후처리가 필요치 않은 상태로 1차 성형물(A)이 완성된 후에는, 이 1차 성형물(A)을 단조가공 하기 위해 고온의 가열로(미도시)에서 가열하는 가열단계(S30)를 수행한다.이때 단조를 위해 1차 성형물(A)을 가열하는 온도는 플랜지의 재질이 스테인리스 강인 점을 감안하여 1100 ~ 1250℃가 되도록 하는 것이 바람직하다.이는 주물로 제작된 1차 성형물(A)의 유동성이 커져서 단조과정에서의 성형성이 향상되도록 하기 위함이다.이때 1차 성형물(A)을 가열하는 과정에서 필요이상 고온으로 가열하면 재질이 변화하기 쉽고, 성형 후 취성이 생기기 때문에 가열온도를 설정범위 이상(1250℃)으로 높게 하지는 않는 것이 좋다.After the post-treatment (S20) of the stainless steel casting is completed or the post-treatment is not necessary, after the primary molding (A) is completed, a high-temperature heating furnace (not shown) for forging the primary molding (A). The heating step (S30) is carried out in the heating step, wherein the temperature for heating the primary molding (A) for forging is preferably 1100 ~ 1250 ° C in consideration of the fact that the material of the flange is stainless steel. This is to improve the formability in the forging process by increasing the fluidity of the primary molded product (A) made of casting. In this case, when the primary molded product (A) is heated to a higher temperature than necessary, the material is easily changed. In order to prevent brittleness after molding, the heating temperature is preferably not set higher than the set range (1250 ° C).
단조가 가능한 정도로 스테인리스 주물(A)이 가열되면, 이 주물을 밀폐형으로 된 상하 한 쌍의 형틀(41,42)을 사용하여 가압하는 가압성형단계(S40)를 수행한다.즉, 고정된 하부틀(41)의 내부에 가열된 주물(A)을 넣고 상부틀(42)로 가압하여 원하는 형태의 스테인리스 플랜지가 되도록 한다.이러한 단조공정을 수행하는 것은 주물제작단계(S10)에서 발생되는 기공이나 기포를 없애 조직이 치밀해 지도록 하기 위함이다.이때 본 발명에 따른 스테인리스 플랜지 제조공정은 가압 성형을 통한 단조공정에 앞서서 플랜지의 형상에 가까운 주물제작단계를 거치기 때문에, 일반적인 단조공정을 통해서만 제작되는 스테인리스 플랜지의 제작공정에 비하여 전체공정을 크게 줄일 수 있게 된다.When the stainless steel casting A is heated to the extent that forging is possible, a pressing molding step S40 is performed in which the casting is pressurized by using a pair of upper and lower molds 41 and 42 that are closed. Put the heated casting (A) in the interior of the 41 to press the upper mold 42 to form a stainless flange of the desired shape. Performing such forging process is a pore or air bubbles generated in the casting production step (S10). In this case, the stainless steel flange manufacturing process according to the present invention undergoes a casting manufacturing step close to the flange shape prior to the forging process through the press molding, and thus the stainless flange is manufactured only through a general forging process. Compared to the manufacturing process, the overall process can be greatly reduced.
즉, 본 발명에서의 단조공정은 스테인리스 소재를 가열하고 이를 가압 성형하는 절차를 수회 반복하면서 스테인리스 플랜지의 형상을 만들어 가는 종래의 제품 성형 절차라기보다는 주물을 통해 제조된 스테인리스 플랜지의 1차 성형물(A)을 밀폐된 형틀에서 가압하여 주물제품의 결점인 기공과 기포를 제거함으로써, 스테인리스 플랜지의 강성과 내구성이 향상되도록 하기 위한 공정이다.결국 이러한 제조공정은 종래에 수회 반복하였던 단조공정을 줄일 수 있게 하면서도 그와 버금가는 우수한 품질의 스테인리스 플랜지를 제작할 수 있게 한다.That is, the forging process according to the present invention is a primary molding of a stainless flange manufactured through casting rather than a conventional product forming procedure in which the stainless steel flange is formed while repeatedly repeating a procedure of heating a stainless steel material and press molding it. ) Is a process to improve the rigidity and durability of the stainless steel flange by pressurizing in a closed mold to remove pores and bubbles, which are defects of the casting product. At the same time, it makes it possible to produce high quality stainless steel flanges.
한편, 이상과 같은 스테인리스 단조공정을 수행하게 되면 스테인리스 플랜지의 관통공 부분에 재료의 변형으로 인해 불필요한 지느러미(43)가 형성되는데, 다음은 이 지느러미를 제거하는 지느러미 절단단계(S50)를 수행한다.여기서 본 발명에 따른 스테인리스 플랜지 제조공정은 앞서 설명한 바와 같이, 스테인리스 주물을 통해 어느 정도 제품의 형태를 갖춘 1차 성형물(A)을 밀폐된 형틀(41,42)에서 단조가공하기 때문에 지느러미(43)의 생성을 최소화 할 수 있고, 이를 통해 재료의 낭비를 줄일 수 있는 이점도 있다.또한, 이러한 제작공정은 주물을 통해 1차 성형물(A)을 밀폐된 형틀(41,42)에서 단조가공을 하게 되므로 도 3에 도시된 바와 같이, 제품(B)의 조직이 대체로 균일한 층상을 이루게 되어 전체적으로 균일한 강성을 가지게 된다. 도 3에서 부호 C는 지느러미부분(43)을 절단하기 위한 절단선이다.즉, 절단되어 제거되는 지느러미부분(43)을 제외하고는 제품(B)이 전체적으로 균일한 층상을 갖게 되어 제품의 내구성이 커지게 된다.On the other hand, when performing the stainless forging process as described above, unnecessary fins 43 are formed in the through-hole portion of the stainless steel flange due to the deformation of the material. Next, the fin cutting step S50 is performed to remove the fins. As described above, in the stainless flange manufacturing process according to the present invention, the fin 43 is formed by forging a primary molded part A having a form of a product through a stainless steel casting in a closed mold 41 and 42. It is possible to minimize the production of, thereby reducing the waste of material. In addition, the manufacturing process is forging the primary molding (A) in the closed mold (41, 42) through the casting As shown in Figure 3, the tissue of the product (B) is to form a generally uniform layer to have a uniform uniformity as a whole. In Fig. 3, reference numeral C denotes a cutting line for cutting the fin portion 43. That is, except for the fin portion 43, which is cut and removed, the product B has a uniform layer shape as a whole, so that the durability of the product is improved. It becomes bigger.
지느러미 절단단계(S50)가 완료된 후에는 제품(B)의 조직이 균일해지도록 하고, 또한 주조 및 단조과정에서 생긴 제품(B)의 내부응력을 제거하기 위해 풀림(Annealing) 열처리단계(S60)를 수행한다.After the fin cutting step S50 is completed, the annealing heat treatment step S60 is performed to make the structure of the product B uniform, and to remove the internal stress of the product B generated during the casting and forging process. Perform.
그리고 열처리 단계(S60)가 완료된 후에는 제품(B)의 표면절삭을 통해 매끄러운 외형을 가지도록 하는 한편, 외주부에 다수의 볼트결합공(3)을 형성하는 절삭가공단계(S70)를 거쳐 최종적으로 스테인리스 플랜지(1)의 제작을 완료한다.And after the heat treatment step (S60) is completed to have a smooth appearance by cutting the surface of the product (B), and finally through a cutting step (S70) to form a plurality of bolt coupling holes (3) in the outer peripheral portion The production of the stainless flange 1 is completed.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 스테인리스 플랜지의 제조방법은 주물공정을 통해 어느 정도 스테인리스 플랜지의 외형을 완성한 상태에서 단조가공을 수행하게 되므로, 종래의 단조가공을 통한 스테인리스 플랜지 제조방법에 비해 제조공정을 크게 줄일 수 있어 제조원가을 크게 줄이면서도, 종래의 단조스테인리스 플랜지에 버금가는 우수한 품질의 스테인리스 플랜지를 제조할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the manufacturing method of the stainless steel flange according to the present invention is to perform a forging process in a state in which the appearance of the stainless flange is completed to some extent through the casting process, compared to the conventional stainless steel flange manufacturing method through the forging process The manufacturing process can be greatly reduced, and the manufacturing cost can be greatly reduced, and an excellent quality stainless steel flange comparable to the conventional forged stainless steel flange can be manufactured.
또한 본 발명에 따른 제조방법은 주물을 통해 어느 정도 제품의 형태를 갖춘 1차 성형물을 밀폐된 형틀에서 단조가공하기 때문에 지느러미의 생성을 최소화 할 수 있고, 이를 통해 재료의 낭비를 줄일 수 있는 효과가 있을 뿐만 아니라, 제품의 층상이 균일해지게 되어 제품의 내구성이 커지는 효과가 있다.In addition, the manufacturing method according to the present invention can minimize the generation of fins because the forging process of the primary molding having a certain form of the product through the casting in a closed mold, thereby reducing the waste of material In addition, the layer of the product is uniform, there is an effect that the durability of the product increases.
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