KR100977281B1 - 관 용접장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 관 용접방법 및 장치에 관한 것이다.

이는 특히, 판 또는 밴드상으로 공급되는 원재료의 폭 방향 양단을 호 절곡하여 그 단부의 용접면이 일정한 각을 형성토록 상호 접촉토록 하고,

상기 용접면을 압축하면서 용융시켜 판 또는 밴드상의 원재료 폭 보다 적은 내경을 갖는 원을 형성하는 구성으로 이루어 진다.

이에 따라서, 용접시 용융되는 모재의 손실을 방지하여 용접에 의한 제관 불량을 방지할 수 있도록 하는 것이다.

스트립코일, 관, 방지블럭, 용접봉

Description

관 용접장치 및 방법{a device and method for welding the pipe}

본 발명은 판 또는 밴드상으로 공급되는 원재료의 폭 방향 양단을 호 절곡하여 그 단부의 용접면이 일정한 각을 형성토록 상호 접촉토록 하고, 상기 용접면을 압축하면서 용융시켜 판 또는 밴드상의 원재료 폭 보다 적은 내경을 갖는 원을 형성하는 구성으로 용접시 용융되는 모재의 손실을 방지하여 용접에 의한 제관 불량을 방지할 수 있도록 하는 관 용접 방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 강관은 일반강을 소재로 한 강관을 사용하기 때문에 직경이 크고 중량도 많이 나가므로 작업이 어렵고 공간도 많이 차지하여 설치와 보수가 매우 어렵고 부식에 약하므로 특히 고압용으로 사용되는 경우 항상 세심한 주의가 필요하다.

이와 같은 강관을 제조하는 과정은 열간 압연 또는 열간 압연강판의 표면 산화철을 제거하고 일정한 두께로 냉간 압연하여 원하는 폭으로 절단한 후 이것을 조관용 롤러를 통하여 원형으로 만들고 고주파 용접기에 의하여 용접을 하는 구성으로 이루어 진다.

그러나, 상기와 같은 강관제조장치는, 많은 인원과 넓은 공간을 필요로 하여 소수경의 관 제작에는 적당하지 않게 되는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 개선하기 위한 소구경 스테인리스 강관 제조장치 등록실용신안 제251046호에 개시되어 있으며 그 구성은 도1a,b에서 도시한 바와 같이, 대강 코일(strip coil)(12)형태의 스테인레스 강판을 입구측에 고정시키고 풀어주는 장치인 권려기(uncoiler)(31)가 설치되어 있으며, 상기 권려기에서 풀려난 대강의 선단부(11)를 조관용 롤러에 공급해주는 3-피이드 롤러(32)가 조관용 롤러(21)에 물려주게 되며 이 롤러를 통과하면서 스테인리스 대강은 평판에서 원형으로 제조하게된다.

그리고, 상기 조관용 롤러(21)가 소구경 강관(51)의 제조용으로 5쌍이 있고 그 뒤에 원형으로 가공된 강판의 접촉부를 용접하여 강관으로 제조하는 TIG용접기(33)가 있으며 용접한 부분을 검사하여 합부 판정을 할 수 있는 와류 탐상기(34)가 있다.

또한, 용접결함이 없이 와류 탐상기를 통과한 소구경 강관은 출측의 권취기(36)에 코일형태로 감기게 된다. 이와 같이 제조된 소구경 강관은 열처리 로 입구의 3-피이드 롤러(52)에 인입되어 열처리로의 가열장치(53)를 거쳐 재결정이 일어나고 난 다음, 냉각수 공급장치(61)에 의하여 공급된 냉각수는 분사노즐(62)에 의하여 가열된 소구경 강관을 냉각시켜주는 냉각장치(54)를 통과한 후 열처리로의 출측에 준비된 권취기(winding reel)에 감겨 출하된다.

그러나, 상기와 같은 관 제조장치는, 상기 조관용 롤러(21)에 의해 원형으로 가공된 강판을 용접하는 구성으로 용접불량시 절곡되는 대강코일 사이의 간극 발생 으로 불량이 증가되는 단점이 있다.

또한, 용접부의 두께가 일정하여 관을 절곡할 때 용접부의 균열등으로 관의 신뢰성을 저하시키게 되는 단점이 있는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 용접시 용융되는 모재의 손실을 방지하여 용접에 따른 불량을 방지할 수 있도록 하는 관 용접방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

또한, 본 발명은 용접부의 불순물 접근을 최소화 하면서 동일재질로서 용접을 수행하여 제품의 신뢰성 및 내구성을 향상시킬 수 있도록 하는 관 용접 방법 및 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 판 또는 밴드상으로 공급되는 원재료의 폭 방향 양단을 호 절곡하여 그 단부의 용접면이 일정한 각을 형성토록 상호 접촉토록 하고,

상기 용접면을 압축하면서 용융시켜 판 또는 밴드상의 원재료 폭 보다 적은 내경을 갖는 원을 형성하는 구성으로 이루어 진 관 용접 방법을 제공한다.

그리고, 본 발명은 용접면의 두께방향 단부에 형성되는 용접각에 대응되는 밀착면이 용접봉에 형성되어 밀착되어 상부로 갈수록 용접면적이 증가토록 하고, 상기 용접봉의 외측에 관의 외경측에 밀착되는 방지블럭이 구비되어 용융액의 흘러내림을 방지토록 하는 관 용접 방법을 제공한다.

한편, 본 발명의 관 용접 장치는, 용접면의 상측에 고열을 발생시키는 용접봉과 그 양측에서 용융액의 흐름을 방지하는 복수의 방지블럭이 구비되는 용접블럭 이 구비되어 고정가이드를 중심으로 승하강하도록 설치되는 관 용접 장치를 제공한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 용접시 용융되는 모재의 손실을 방지하여 용접에 따른 제관불량을 방지하며, 용접부의 불순물 접근을 최소화 하면서 동일재질로서 용접을 수행하여 제품의 신뢰성 및 내구성을 향상시키는 효과가 있는 것이다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도2는 본 발명에 따른 관 제관장치를 도시한 사시도이고, 도3은 본 발명에 따른 제관장치의 관용접부를 도시한 요부 사시도이며, 도4는 본 발명의 관 용접방법에 의한 용접 순서도이고, 도5는 본 발명에 따른 용접방법에 의한 용접면을 도시한 사시도이다.

본 발명은, 스트립공급부(100)와 제1관절곡부(200), 관용접부(300), 관냉각부(400) 및 제2관절곡부(500)가 연속선상에 설치되는 구성으로 이루어 진다.

상기 스트립공급부(100)는, 스트립코일(110)을 연속공급토록 설치된다.

이때, 상기 스트립공급부(100)는, 관의 내경에 대응되는 폭을 갖는 띠상의 원료를 권취되는 상태로 보관하는 릴과 상기 릴을 일정속도로 회전시키는 구동모터가 구비된다.

상기 제1관절곡부(200)는, 띠상의 스트립코일(110)의 폭방향 양단이 서로 접 촉되는 호 형상 관(P)으로 절곡하는 복수의 제1수평방향압축롤과 제2수직방향압축롤이 구비된다.

상기 관용접장치(300)는, 상기 제1관절곡부(200)에 의해 스트립코일의 폭보다 적은 내경을 갖도록 호형상으로 절곡되는 단부의 접촉면(P-1)를 용융시켜 상호 접합토록 설치된다.

더하여, 상기 관용접장치(300)는, 용접면에 고열을 발생시키는 용접봉(333)과 그 양측에서 용융액의 흐름을 방지하는 복수의 방지블럭(335)이 고정가이드(310)를 중심으로 고정가이드에 설치되는 LM가이드 등을 통하여 승하강하는 용접블럭(330)에 일체로 설치된다.

상기 관냉각부(400)는, 용접이 완료된 관(P)을 냉각토록 복수의 냉각수노즐이 용접부를 향하도록 경사설치되는 냉각블럭이 복수개 설치된다.

상기 제2관절곡부(500)는, 냉각되는 관(P)을 진원으로 형성하도록 복수의 제2수평방향압축롤과 제2수직방향압축롤, 경사방향압축롤이 구비된다.

그리고, 상기 제2절곡부(500)의 일측에 용접불량을 검사토록 비파괴검사유닛등으로 이루어진 검사유니트(550)가 구비되고, 상기 검사유니트(550)의 일측에 절단기(570)가 더 구비된다.

한편, 본 발명의 관 용접방법을 설명하면 먼저, 판 또는 밴드상으로 공급되는 원재료의 폭 방향 양단을 제1관절곡부(200)를 통하여 호 형상으로 절곡하여 그 단부의 용접면(P-1)이 일정한 용접각(α)을 형성토록 상호 접촉시킨다.

이때, 상기 관(P)의 외경측 역시 호가 아닌 일정한 직선상의 외경각(θ)을 이루도록 한다.

그리고, 상기 용접면(P-1)을 압축하면서 용융시켜 판 또는 밴드상의 원재료 폭 보다 적은 내경을 갖는 원을 형성한다.

더하여, 상기 용접면(P-1)의 두께방향 단부에 형성되는 용접각(α)에 대응되는 밀착면(333a)이 용접봉(333)에 형성되어 용융시 상부로 갈수록 용접면적(A)이 증가토록 한다.

또한, 상기 용접봉(333)의 외측에 관의 외경측에 밀착되는 방지블럭(335)이 구비되어 용융액(W)의 흘러내림을 방지토록 한다.

상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 동작을 설명한다.

도2 내지 도5에서 도시한 바와같이 본 발명은, 일정폭을 갖는 띠상의 스트립코일(110)이 스트립공급부(100)의 릴에 권취되는 상태로 구동모터의 회전시 그 회전속도에 의해 연속공급토록 된다.

그리고, 상기 스트립공급부(100)로서 연속공급되는 스트립코일(110)은 연속선상에 배치되는 복수의 제1수평방향압축롤과 제2수직방향압축롤을 통하여 띠상의 스트립코일(110)의 폭방향 양단이 서로 접촉되는 호 형상 관(P)으로 절곡된다.

즉, 띠 상의 스트립코일(110) 폭방향 양단이 서로 접촉되는 형상을 갖으면서 일정한 호를 형성토록 절곡된다.

이때, 상기 제1관절곡부(200)는, 진원의 형성시 스트립코일의 폭보다 적은 내경을 갖도록 호형상으로 절곡되는 단부의 용접면(P-1)를 용융시켜 상호 접합토록 한다.

더하여, 상기 용접면에 접촉되는 용접봉(333)에 의해 고열이 전달될 때 용접면이 용융되고, 용융시 관의 외경을 따라 흘러내리는 용융액은 방지블럭(335)에 의해 흘러내림이 방지되어 용접면 부분에서 집중적으로 모여 냉각됨으로써 용융시 상부로 갈수록 넓은 용접면적(A)을 형성하게 된다.

이때, 상기 용접봉(333)과 그 양측에서 용융액의 흐름을 방지하는 복수의 방지블럭(335)이 고정가이드(310)를 중심으로 고정가이드에 설치되는 LM가이드 등을 통하여 승하강하는 용접블럭(330)에 일체로 설치되어 수평방향으로 일정한 직선상의 외경각(θ)을 형성하도록 누르면서 용접토록 할 때 호 형상의 단부가 용융되면서 가압되어 원을 형성하는 상태로 용접이 완료된다.

그리고, 상기 관용접부(300)에 의해 용접이 완료되면 그 일측에 설치되는 냉각수노즐의 분사되는 냉각수를 통하여 용접이 완료된 관(P)을 냉각토록 한다.

또한, 상기와 같은 관냉각부(400)를 통한 관의 냉각이 완료되면 복수의 제2수평방향압축롤과 제2수직방향압축롤로서 이루어진 제2관절곡부(500)를 통과하면서 냉각되는 관(P)을 진원으로 형성한다.

그리고, 상기 제2절곡부(500)의 일측에 비파괴검사유닛등으로 이루어진 검사유니트(550)가 구비되어 용접불량을 검사토록 하고, 제조가 완료된 파이프(P)는 절단기(570)를 통하여 일정한 길이별도 절단되어 배출되는 것이다.

도1a,b는 각각 소구경 스테인리스 강관 제조장치를 도시한 사시도 및 요부 사시도이다.

도2는 본 발명에 따른 관 제관장치를 도시한 사시도이다.

도3은 본 발명에 따른 제관장치의 관용접부를 도시한 요부 사시도이다.

도4는 본 발명의 관 용접방법에 의한 용접 순서도이다.

도5는 본 발명에 따른 용접방법에 의한 용접면을 도시한 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

310...용접봉 335...방지블럭

550...검사유니트

Claims (6)

1. 판 또는 밴드상으로 공급되는 원재료의 폭 방향 양단을 호 절곡하여 그 단부의 용접면이 일정한 각을 형성토록 상호 접촉시키고,

   상기 용접면을 압축하면서 용융시켜 판 또는 밴드상의 원재료 폭 보다 적은 내경을 갖는 원을 형성하여 관을 구성하고,

   상기 관은, 용접면의 두께방향 단부에 형성되는 용접각에 대응되는 밀착면이 용접봉에 형성되어 용접면을 용융토록 하고,

   용접봉의 외측에 관의 외경측에 밀착되는 방지블럭을 구비하여 용융액의 흘러내림을 방지토록 하며,

   상기 방지블럭은 고정가이드로 승하강 및 수평방향으로 이송하며 누르면서 용접하는 것을 특징으로 하는 관 용접 방법
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 용접면의 두께방향 단부에 형성되는 용접각을 중심으로 용융되어 용융시 상부로 갈수록 용접면적이 증가토록 하는 것을 특징으로 하는 관 용접 방법
4. 제1항에 있어서, 상기 원재료의 폭 방향 양단을 제1관절곡부를 통하여 호 형상으로 절곡하여 그 단부의 용접면이 용접각을 형성토록 상호 접촉시키고, 상기 관의 외경측 역시 호가 아닌 직선상의 외경각을 이루도록 하는 것을 특징으로 하는 관 용접 방법
5. 삭제
6. 삭제

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