KR100676126B1 - 내식성 도금 강관 - Google Patents

Abstract

보다 향상된 내식성을 갖도록 표면에 도금처리된 강관을 제조하기 위하여, 본 발명은 내부에 유체가 흐르도록 이루어진 강관, 및 상기 강관의 외면에 도금된 내식성 합금층을 포함하여 이루어진 내식성 도금 강관을 제공한다.

강관, 내식성, 도금, 수지코팅

Description

내식성 도금 강관{anti-corrosion plated steel tube}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내식성도금 강관의 단면도.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내식성도금 강관의 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 강관의 표면에 내식성 합금을 도금하는 도금장치를 나타낸 구성도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 내식성 도금 강관 20 : 도금장치

21 : 포트 21a : 도금부

21b : 홀 22 : 히터

24 : 분리막 26 : 레벨블록

30 : 하부 가이드롤러 31 : 상부 가이드롤러

32 : 냉각장치 34 : 상부 노즐장치

101 : 합금층 101a : 크롬층

102 : 수지코팅층

본 발명은 강관의 제조장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 개선된 표면처리구조를 갖는 강관의 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 강관(steel tube)을 제조하는 방법으로는 사출 방식에 의한 생산방법과 강판을 튜브 형태로 가공하는 방법이 있는데, 사출방법에 의한 생산방법은 제조단가가 높아서 강판을 이용한 가공방법이 많이 이용되고 있다.

후자의 방식에 의한 강관 제조방법은 강판을 튜브형태로 변형하여 접촉면을 전기저항 용접법으로 용접하여 가공하기 때문에 전봉관이라고도 한다.

이러한 전봉관의 제조방법은 그 구경이 작은 것에서부터 큰 것에 이르기까지 대부분의 강관 제조방법에 이용되고 있는 실정이다. 상기와 같이 제조된 소구경 강관은 냉장고 등과 같은 냉각기기의 컨덴서, 브레이크 유압라인 등과 같이 내구성과 신뢰성이 요구되는 용도로 많이 사용되고 있다. 따라서, 높은 내구성과 신뢰성이 요구되는 소구경 강관은 그 제조공정에서부터 세밀하게 관리되어야 하는 특성을 갖고 있다.

한편, 이러한 소구경 강관의 표면의 부식을 방지하기 위하여 보다 효과적인 표면처리기술에 관한 연구가 진행 중이다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 보다 향상된 내식성을 갖도록 표면에 도금처리된 강관을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내식성 도금 강관은 내부에 유체가 흐르도록 이루어진 강관; 55 중량%의 알루미늄, 43.4~44.9 중량%의 아연, 0.1~1.6 중량%의 실리콘 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 이루어진 내식성 합금이 용융된 상태로 저장된 도금부를 수직으로 관통함에 따라 상기 강관의 외면에 균일하게 도금된 내식성 도금 합금층; 및 상기 합금층의 외주에 3가 크로메이팅 처리된 후 나일론 수지가 포함되어 코팅된 수지코팅층을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 나일론 수지는 무색의 나노 수지인 것이 바람직하다.
이를 통하여, 상기 내식성 도금 강관은 현저히 향상된 내식성 및 외관과 안정적인 장치에의 적용성을 갖는다.

삭제

삭제

삭제

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 내식성 도금 강관에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 내식성 도금 강관의 단면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 상기 내식성 도금 강관(1)은 내부에 유체가 흐르도록 이루어진 강관(100)과, 상기 강관의 외면에 내식성 합금층(101)이 도금되어 이루어진다.

여기서, 상기 강관(100)은 강판(steel plate)으로부터 강관을 형성하는 조관장치에 의하여 제조된다. 상기 조관장치는 강판을 관형태로 포밍하여 원통형태로 조관하면서 이음부를 용접하여 강관을 형성한다.

상기 강관은 쿨링장치에 의하여 냉각된 후 표면을 매끄럽게 가공하는 기계적공정 및 화학적 공정을 거친 후 조관작업이 완료된다.

도시된 바와 같이, 상기 조관된 강관의 표면에는 내식성 합금이 도금되어 합금층(101)을 형성한다. 여기서, 상기 내식성 합금은 55 중량%의 알루미늄과 43.4~44.9 중량%의 아연을 포함하여 이루어짐이 바람직하다(이를 내식성(SeAHLume) 합금이라고도 한다). 상기 비율로 조성된 내식성 합금은 탁월한 내부식성을 가지므로, 상기 내식성 합금이 도금된 강관은 열악한 환경에서도 부식됨이 없이 안정적으로 사용가능하다.

더욱이, 상기 내식성 합금은 0.1~1.6중량%의 실리콘을 더 포함하여 이루어짐이 바람직한데, 상기 실리콘의 첨가됨으로써 상기 강관(100)의 외면에 도금된 내식성 합금층(101)은 더욱 강한 내부식성을 가지며, 보다 개선된 외관을 제공할 수 있다.

한편, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 내식성 도금 강관의 단면도이다.

도 2에서 보는 바와 같이, 본 실시예에 따른 내식성 도금 강관(1)은 크롬층(101a) 및 수지코팅층(102)을 더 포함하여 이루어진다.

상세히, 상기 강관(1)의 표면에 도금된 내식성 합금층(101)에는 3가 크로메이팅 처리에 의하여 3가 크롬층(101a)이 형성됨이 바람직하다. 상기 크롬층(101a)은 상기 합금층(101)에서 흑변 및 백청이 발생되는 것을 지연시킴은 물론이고, 후술하는 수지층과 합금층 간의 밀착성을 개선할 수 있다.

상기 크롬층(101a)의 외면에는 무색의 나노 수지로 이루어진 상태의 합성수지로 이루어진 수지코팅층(102)이 코팅되는데, 상기 합성수지는 주로 나일론 수지를 포함하여 이루어짐이 바람직하다. 상기 수지코팅층(102)은 상기 합금층(101)이 산화되는 것을 방지하고, 상기 내식성 도금 강관(1)의 외관의 광택을 유지시킴으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 도금장치를 나타낸 도면이며, 본 도면을 참조하여 상기 도금장치의 구성을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3에서 보는 바와 같이, 조관장치에 의하여 조관된 강관(100)은 열처리에 의하여 소정온도 이상으로 예열되고 환원분위기가 제공되는 상태에서 전처리를 거친 후 도금장치(20)의 도금부(21a)를 수직으로 관통하여 이동된다. 이때, 상기 도금부(21a)에 용융된 상태로 저장된 내식성 합금은 수직으로 이동되는 강관(100)의 표면에 도금되어 내식성 합금층을 형성한다. 이를 통하여, 상기 도금과정에서 중력의 영향에 의하여 상기 합금층의 두께가 상기 강관(100)의 원주방향을 따라서 불균일하게 형성되는 것이 방지될 수 있다.

상세히, 상기 도금장치의 포트(21) 하부에는 유도가열방식의 히터(22)가 구비되고, 상기 포트(21)의 일측에는 도금부(21a)가 돌출된 형상으로 구비된다.

여기서, 상기 도금부(21a)를 통과하는 강관(100)의 경로는 수직으로 이루어짐이 바람직하고, 상기 수직으로 통과하는 경로의 상단 및 하단에는 각각 상기 강관의 이동을 안내하는 상부 및 하부 가이드롤러(31,30)가 구비됨이 바람직하다.

도시된 바와 같이, 상기 강관은 지면에 수평인 방향을 따라서 상기 하부 가이드롤러(30)로 유입된 후 밴딩되어 지면에 실질적으로 수직인 방향으로 이동된다. 이때, 상기 하부 가이드롤러(30)의 주변은 케이스에 의하여 감싸인 상태로 제공되 고, 상기 케이스의 내부에는 상기 강관의 외경차이에 의한 유격이 조절하는 보조치구가 구비됨이 바람직하다.

이후, 상기 강관(100)은 도금부를 통과하면서 표면에 55 중량%의 알루미늄(Aluminum)과 43.4~44.9 중량%의 아연(Zink)을 포함하는 내식성 합금이 도금된다. 여기서, 상기 합금은 0.1~1.6중량%의 실리콘을 더 포함함이 바람직하다.

한편, 상기 도금부(21a)에는 항상 용융된 합금이 저장되는 것은 아니고, 상기 포트(21)의 내부로 선택적으로 진입될 수 있는 레벨블럭(26)에 의하여 도금부(21a)에 유입되는 용융된 합금의 레벨이 조절된다.

상세히, 상기 포트(21)의 내부에는 상부 공간을 구획하는 분리막(24)이 구비되고, 상기 분리막(24)의 일측에는 레벨블럭(26)이 상하 이동가능하게 장착된다. 상기 분리막(24)은 레벨블록(26)의 상하 이동에 따라서 상기 도금부(21a) 주변에서 용융된 합금의 레벨이 출렁거리게 되는 것을 방지한다. 상기 레벨블록(26)이 하부로 이동되어 용융된 합금에 잠기면 상기 용융된 합금의 레벨이 올라감에 따라 상기 도금부(21a)로 합금이 유입된다. 반면에 상기 레벨블록(26)이 상승되면 상기 용융된 합금의 레벨이 하강되어 도금부(21a)에 합금이 잔존하지 않도록 조절될 수 있다.

한편, 상기 도금부(21a)의 하면에는 상기 강관(100)이 통과되는 홀(21b)이 형성되고, 상기 홀(21b)을 통하여 상기 용융된 합금이 하측으로 누설되는 것을 방지하도록 압력조절장치가 구비됨이 바람직하다. 상기 압력조절장치는 하부 노즐장치(41) 및 가이드 파이프(40)를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

여기서, 상기 가이드 파이프(40)는 하부 가이드 롤러(30)를 감싸고 있는 케이스와 연결되고, 상기 가이드 파이프(40) 내부로는 질소 등과 같은 비활성 가스가 공급되어 0.1 ~ 0.3 bar의 고압인 상태로 유지됨이 바람직하다. 또한, 상기 가이드 파이프(40)의 상단은 상기 하부 노즐장치(41)와 연통되고, 상기 하부 노즐장치(41)의 압력도 고압상태로 유지됨으로써 상기 도금부(21a) 내로 공급된 용융된 합금이 하측으로 누출되는 것이 방지된다.

이와 같이, 상기 가이드 파이프(40) 및 하부 노즐장치(41)로 이루어진 압력조절장치 내부의 압력을 조절함으로써 상기 도금부(21a)를 관통하여 수직으로 이동되는 강관의 표면에 용융된 합금이 원주방향을 따라서 균일하게 도금됨은 물론이고 상기 합금이 하측으로 누설되는 것이 방지될 수 있다.

또한, 상기 하부 노즐장치(41)의 상하에는 각각 가이드 노즐이 구비되고, 상기 가이드 노즐은 제작되는 강관의 외경이 변화될 경우 상기 강관(100)의 외경에 대응하여 교체가능하게 구성된다.

이와 같이, 상기 강관(1)은 중력방향과 일치하는 방향으로 수직 상방으로 이동되므로 상기 도금부(21a)를 통과하면서 표면에 합금이 균일하게 도금될 수 있다. 즉, 중력의 영향으로 인하여 강관(100)의 표면에 도금되는 용융된 합금이 일측으로 흐르게 되어 비대칭적인 두께로 도금되는 것이 방지될 수 있다.

상기 도금부(21a)의 상측에는 상기 강관을 향하여 공기 또는 기타 혼합가스를 분사하는 상부 노즐장치(34)가 구비됨이 바람직하다. 상기 상부 노즐장치(34)는 산화를 방지하기 위하여 상기 강관에 수소가스를 미량 공급하여 플레임(flame)이 발생되도록 구성될 수도 있다. 또한, 상기 상부 노즐장치(34)를 통하여 질소 등의 비활성 가스를 상기 내식성도금 강관(1)을 향하여 송풍함으로써 상기 강관에 도금되는 합금의 두께를 조절할 수도 있다.

한편, 상기 도금부(21a)를 통과한 내식성도금 강관(1)은 수직 상방으로 대략 20 m 정도 계속적으로 이동된다. 이때, 상기 내식성도금 강관(1)의 이동경로에는 튜브형 냉각장치(32)가 적어도 하나 이상 구비되는데, 상기 튜브형 냉각장치(32)의 내부로 송풍되는 공기에 의하여 상기 내식성도금 강관(1)의 표면이 소정온도 이하로 냉각될 수 있다.

또한, 상기 내식성도금 강관(1)의 이동경로 상단에는 상부 가이드롤러(31)가 구비되고, 상기 강관은 상부 가이드 롤러(31)에 의하여 밴딩되어 대략 30°이내의 예각을 이룬 상태로 경사지게 다음 공정의 냉각장치 등으로 이동된다. 이후의 공정은 도 1을 참조하여 전술된 바와 같다.

수직으로 상승된 후 상기 내식성도금 강관(1)은 상부 가이드롤러(31)에 의하여 소정의 각도로 경사지게 하강되어 다음공정으로 이동되며, 다시 수평으로 이동되는 구간에 도달하면 상기 내식성도금 강관(1)은 공냉식 및 수냉식 냉각장치(미도시)에 의하여 냉각된다. 이러한 냉각과정은 공기의 송풍에 의한 방식 및 상기 강관의 표면에 물을 분사하는 방식(켄칭(Quenching)작업)을 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

한편, 상기 내식성도금 강관(1)의 냉각 후에는 상기 알루미늄-아연의 합금의 도금된 표면에 흑변 및 백청의 변색이 발생되는 것을 방지하기 위하여, 크로메이팅 장치에 의하여 상기 강관의 표면에 3가 크롬을 5초 이내, 바람직하게는 1초 이내의 시간 동안 공급한다.

이후, 상기 수지코팅장치에 의하여 상기 내식성도금 강관의 표면에 추가적으로 합성수지가 코팅된다. 여기서, 상기 합성수지는 무색의 나노 수지로 이루어지며, 바람직하게는 나일론(Nylon) 수지를 포함하여 이루어짐이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 내식성도금 강관은 다음과 같은 효과를 갖는다.

첫째, 상기 강관의 표면에 내식성 합금층이 도금됨으로써 열악한 환경에서도 현저히 향상된 내식성을 가지므로 장치에 안정적인 적용성을 제공할 수 있다.

둘째, 상기 내식성 합금층에 3가 크롬층이 형성됨으로써 표면의 산화를 지연함과 아울러 수지코팅층과 합금층 간의 밀착성을 개선할 수 있다.

셋째, 상기 합금층의 외면에 나일론 합성수지를 포함하는 수지코팅층이 형성됨으로써 내부식성을 더욱 개선시킴은 물론이고 더욱 우수한 외관을 갖는 내식성도금 강관을 제공할 수 있다.

넷째, 상기 도금작업이 강관이 실질적으로 수직으로 이동되면서 수행되므로 상기 강관의 표면에 알루미늄-아연 합금층이 원주방향을 따라서 균일한 두께를 가지고 도금될 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명의 각 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위하여 구성한 것으로서 단순히 전술한 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 전술한 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형을 포함한다.

Claims (6)

1. 내부에 유체가 흐르도록 이루어진 강관;

   55 중량%의 알루미늄, 43.4~44.9 중량%의 아연, 0.1~1.6 중량%의 실리콘 및 기타 불가피한 불순물을 포함하여 이루어진 내식성 합금이 용융된 상태로 저장된 도금부를 수직으로 관통함에 따라 상기 강관의 외면에 균일하게 도금된 내식성 도금 합금층; 및

   상기 합금층의 외주에 3가 크로메이팅 처리된 후 나일론 수지가 포함되어 코팅된 수지코팅층을 포함하여 이루어진 내식성 도금 강관.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 나일론 수지는 무색의 나노 수지인 것을 특징으로 하는 내식성 도금 강관.
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images