KR100348779B1

KR100348779B1 - 딥 드로잉 아이어닝 공법에서의 인산염 피막처리 방법

Info

Publication number: KR100348779B1
Application number: KR1020000018146A
Authority: KR
Inventors: 박윤소
Original assignee: 주식회사 엔케이
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2002-08-14
Also published as: KR20010089974A

Abstract

본 발명은 딥 드로잉 아이어닝 공법에서의 인산염 피막처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압가스용기 제조의 한 방법인 철판을 원재료로한 딥 드로잉 아이어닝(DDI, Deep Drawing Ironing)의 공법으로 고압가스용기를 제작함에 있어 용기의 제작 공정상에서 성형전의 소재에 대한 열처리 후 인산염 피막처리 공정을 추가하므로써 딥 드로잉 아이어닝시 마찰에 의한 열 발생을 최소화(냉각작용)하고 소재와 금형사이의 윤활작용을 하도록 하므로서 용기의 냉간소성가공성을 향상시켜 고압가스용기의 성형에 있어서 컵의 길이가 2,000mm 이상으로 성형이 가능하게 하는 딥 드로잉 아이어닝 공법에서의 인산염 피막처리 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 원소재인 철판을 설계된 일정 크기의 원형(Blank)으로 절단한 다음 컵 성형 프레스를 이용하여 컵 모양으로 성형을 한뒤 성형된 컵을 700℃의 무산화 열처리로에서 열처리(풀림처리) 작업 후,

탱크 1에 물과 탈지제를 투입한 뒤 성형된 컵을 넣고 10분간 탈지시키는 단계,

탱크 2에 물과 제청제를 투입한 뒤 탱크 1에서 탈지시킨 컵을 넣고 5~10분간 산세척을 시키는 단계,

탱크 3에 물과 피막제를 투입한 뒤 탱크 2에서 산세척 시킨 컵을 넣고 10~15분간 피막시키는 단계,

탱크 4에 물과 중화제를 투입한 뒤 탱크 3에서 피막시킨 컵을 넣고 1~2분간 중화시키는 단계,

탱크 5에 물과 윤활제를 투입한 뒤 탱크 4에서 중화시킨 컵을 넣고 4~5분간 윤활시키는 단계,

상기의 탱크 1에서 탱크 5까지의 공정을 연속하여 거치는 작업 진행후 딥 드로잉 아이어닝의 성형공정으로 연속하여 이루어지는 것에 특징이 있다.

Description

딥 드로잉 아이어닝 공법에서의 인산염 피막처리 방법{RUBRICATING TREATMENT METHOD OF DEEP DRAWING IRONING}

본 발명은 딥 드로잉 아이어닝 공법에서의 인산염 피막처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고압가스용기 제조의 한 방법인 철판을 원재료로한 딥 드로잉 아이어닝(DDI, Deep Drawing Ironing)의 공법으로 고압가스용기를 제작함에 있어 용기의 제작공정상에서 성형전의 소재에 대한 열처리 후 인산염 피막처리 공정을 추가하므로써 딥 드로잉 아이어닝시 마찰에 의한 열 발생을 최소화(냉각작용)하고 소재와 금형사이의 윤활작용을 하도록 하므로서 용기의 냉간소성가공성을 향상시켜 고압가스용기의 성형에 있어서 컵의 길이가 2,000mm 이상으로 성형이 가능하게 하는 딥 드로잉 아이어닝 공법에서의 인산염 피막처리 방법에 관한 것이다.일반적으로 이음매 없는 고압가스용기의 제조방법으로는 이음매 없는 파이프를 이용하는 방법이 있으나 이는 두께에 대한 허용공차의 편차가 크므로 제품의 중량이 무겁고 관리 및 표준화가 어려우며, 완성된 용기의 표면조도가 매우 거칠어 고순도 가스 저장 등 정밀산업 분야에 적용이 곤란하다. 이런 단점을 극복하기 위한 방법으로 철판을 원재료로 하여 고압가스용기를 제작하는 딥 드로잉 아이어닝 방식을 주식회사 엔케이에서 이미 특허출원한 바 있다.그 일례로서 원재료인 철판을 원하는 직경의 원형(Blank)으로 토치절단(Torch cutting) 후 자동선반으로 가장자리(Edge)를 가공한다. 이어서 컵 성형 프레스를 이용하여 컵 제작후 2회의 딥 드로잉(Deep Drawing) 및 아이어닝(Ironing)의 연속공정이 끝나면 스피닝머신(Spinning Machine)을 이용하여 두부를 성형한다. 그리고 나서 제품의 강도를 높이기 위해 담금질(Quenching)과 뜨임(Tempering) 열처리를 실시한다. 또한 수압으로 내압시험을 실시하여 제품의 품질을 평가하고 도색과 건조를 하여 용기를 제작 완성한다.그러나, 이와같은 딥 드로잉 아이어닝 공정에 의해 제조되는 고압가스용기는 냉간소성가공성의 한계로 인하여 제품길이 1,000mm이하의 소형용기 제작은 용이하였으나, 그 이상의 중·대형용기는 제작이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 딥 드로잉 아이어닝 연속공정에 의한 컵 성형전 컵을 인산염 피막처리 하므로서 컵의 길이가 2,000mm이상 성형이 가능하도록 냉간소성가공성을 크게 향상시킬 수 있어 완성된 용기의 제품길이가 1,900mm내외의 중·대형고압가스 용기를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 데 본 발명의 목적이 있다.이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원소재인 철판을 컵 성형 프레스를 이용하여 컵 성형을 한 뒤 성형된 컵을 700℃의 무산화 열처리로에서 열처리(풀림처리) 작업 후,탱크 1에 물과 탈지제를 투입한 뒤 성형된 컵을 넣고 10분간 탈지시키는 단계,탱크 2에 물과 제청제를 투입한 뒤 탱크 1에서 탈지시킨 컵을 넣고 5~10분간 산세척을 시키는 단계,탱크 3에 물과 피막제를 투입한 뒤 탱크 2에서 산세척을 시킨 컵을 넣고 10~15분간 피막시키는 단계,탱크 4에 물과 중화제를 투입한 뒤 탱크 3에서 피막시킨 컵을 넣고 1~2분간 중화시키는 단계,탱크 5에 물과 윤활제를 투입한 뒤 탱크 4에서 중화시킨 컵을 넣고 4~5분간 윤활시키는 단계,상기의 탱크 1에서 탱크 5까지의 공정을 연속하여 거치는 작업 진행 후 딥 드로잉 아이어닝의 성형 공정으로 연속하여 이루어지는 것에 특징이 있다.

발명의 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

이음매 없는 고압가스용기의 제조방법에 있어서 철판(재질:크롬-몰리브덴강)을 원하는 일정한 크기의 원형(Blank)으로 토오치 절단(Torch cutting)하고 이를 전용 선반에서 가장자리(Edge)를 가공 후 쇼트 블라스트(Shot blast)를 실시하여 표면의 이물질을 제거시킨 뒤 인산염 피막처리 후 컵 성형 프레스를 사용하여 컵을 성형한다. 그리고 이 컵을 약 700℃의 열처리로에서 약 3시간 동안 열처리(풀림처리)를 한다.상기 열처리된 컵은 다시 인산염 피막처리를 한다. 인산염 피막처리의 과정을 살펴보면 다음과 같다.탱크 1에 물을 채운 뒤 80~90℃의 온도에서 주성분이 가성소다(NaOH), 소다회(Na₂CO₃), 메타규산소다(Na₂SiO_3·5(H₂O)) 등으로 구성된 탈지제를 투입하면서 농도를 30%로 유지시키고 Air Blow를 실시하며, 희석된 탈지액의 온도를 80~90℃로 지속 유지시키면서 성형된 컵을 넣고 10분간 탈지시키는 단계,탈지된 컵을 1차, 2차에 걸쳐서 물로 깨끗이 씻어내는 세척 단계,탱크 2에 물을 채운 뒤 상온에서 주성분이 인산(H₃PO₄), 황산(H₂SO₄) 등으로 구성된 제청제를 투입하면서 농도를 33%로 유지시키고 희석된 제청액의 온도를 50~60℃로 유지한 상태에서 Air Blow를 실시하면서 탱크 1에서 탈지시킨 컵을 넣고 5~10분간 산세척을 시키는 단계,산세척단계 후 1차, 2차, 3차에 걸쳐서 물로 깨끗이 씻어내는 세척 단계,탱크 3에 물을 채운 뒤 45~60℃에서 주성분이 인산(H₃PO₄), 산화아연(ZnO), 질산(HNO₃) 등으로 구성된 피막제를 투입하면서 농도를 18%로 유지시키고 희석된 피막액의 온도를 65~75℃로 유지한 상태에서 Air Blow를 실시하면서 탱크 2에서 제청시킨 컵을 넣고 피막을 시키는 단계,피막처리 후 컵은 1차, 2차에 걸쳐서 물로 씻어내는 세척 단계,탱크 4에 물을 채운 후 주성분이 수산화나트륨(NaOH) 등으로 구성된 중화제를 투입하여 농도를 0.3%로 유지시키고 덩어리가 생기지 않도록 잘 교반하면서 서서히 용해시킨 후 완전히 용해 되었으면 작업에 맞게 희석된 중화 액면을 조정한 후 탱크 3에서 제청시킨 컵을 넣고 1~2분간 중화시키는 단계,탱크 5에 물을 채운 뒤 주성분이 스테아린산(C₁₈H₃₆O₆), 붕사(Na₂B₄O₃) 등으로 구성된 윤활제를 투입하여 농도를 10~15%로 유지시키고 덩어리가 생기지 않도록 잘 교반하면서 서서히 용해시킨 후 탱크 4에서 중화시킨 컵을 넣고 4~5분간 윤활시키는 단계로 인산염 피막처리가 이루어진다.따라서 용기의 제품길이가 1,900mm내외인 중·대형 용기의 생산이 가능토록 하는 성형공법인 딥 드로잉 아이어닝의 연속공정에 의해 2,000mm이상의 컵 성형이 가능하도록 냉간소성가공성을 크게 향상 시킬 수 있는 상기와 같은 인산염 피막처리 작업을 실시한다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 철판을 이용한 딥 드로잉 아이어닝 공법으로 이음매 없는 고압가스용기를 제조하는데 있어서 성형전의 소재에 대해 인산염 피막처리를 하므로서 딥 드로잉 아이어닝시 소재와 금형간의 마찰력을 최소화시켜 냉간소성가공성을 크게 향상시킴으로써 딥 드로잉 아이어닝 공법에 의해 1,900mm내외의 중·대형 고압용기를 제작할 수 있는 2,000mm이상의 컵 성형이 가능하게 되었다.

Claims

고압가스용기 제조의 한 방법인 딥 드로잉 아이어닝(DDI, Deep Drawing Ironing)의 공법에 의한 1,900mm내외의 중·대형 고압가스용기의 제작공정중 용기제작을 위한 2,000mm이상의 컵 성형시 소재와 금형간의 마찰력을 최소화 하고 윤활작용을 원활케하여 냉간소성가공성을 향상시킬 수 있는 방법에 있어서,

탱크 1에 물을 채운 후 주성분이 가성소다(NaOH), 소다회(Na₂CO₃), 메타규산소다(Na₂SiO₃·5(H₂O)) 등으로 구성된 탈지제를 투입하여 30%의 농도를 가지고 80~90℃의 온도를 유지하는 희석된 탈지액에 성형된 컵을 넣고 10분간 탈지시키는 단계,

탱크 2에 물을 채운 후 상온에서 주성분이 인산(H₃PO₄), 황산(H₂SO₄) 등으로 구성된 제청제를 투입하여 33%의 농도를 가지고 50~60℃를 유지하는 희석된 제청액에 탱크 1에서 탈지시킨 컵을 넣고 5~10분간 산세척을 시키는 단계,

탱크 3에 물을 채운 후 주성분이 인산(H₃PO₄), 산화아연(ZnO), 질산(HNO₃) 등으로 구성된 피막제르 투입하여 18%의 농도를 가지고 65~75℃의 온도를 유지하는 희석된 피막액에 탱크 2에서 제청시킨 컵을 넣고 피막을 시키는 단계,

탱크 4에 물을 채운 후 주성분이 수산화나트륨(NaOH) 등으로 구성된 중화제를 투입하여 0.3%의 농도를 가지는 희석된 중화액에 탱크 3에서 피막시킨 컵을 넣고 1~2분간 중화시키는 단계,

탱크 5에 물을 채운 후 주성분이 스테아린산(C₁₈H₃₆O₆), 붕사(Na₂B₄O₃) 등으로 구성된 윤활제를 투입하여 10~15%의 농도를 가지는 희석된 윤활액에 탱크 4에서 중화시킨 컵을 넣고 4~5분간 윤활시키는 단계를 실시하므로써 딥 드로잉 공법에 의해 1,900mm내외의 중·대형 고압가스용기를 제작할 수 있는 2,000mm이상의 컵 성형이 가능하도록 냉간소성가공성을 향상시켜 주는 것을 특징으로 하는 딥 드로잉 아이어닝 공법에서의 인산염 피막처리 방법.