KR101032164B1 - 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법에 관한 것으로, 화학성분(wt%) C : 0.06 ~ 0.10, Si : 0.05 ~ 0.10, Mn : 5.50 ~ 7.50, P : 0.045 이하, S : 0.015이하, Cr : 17.0 ~ 18.0, Ni : 3.50 ~ 5.50, Cu : 1.50 ~ 3.50 및 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 오스테나이트계 STS201 강판을 강관의 외경 폭으로 슬리팅(Slitting)하여 스켈프(Skelp)를 형성하는 슬리팅 단계와, 롤 형태의 스켈프를 풀어주면서 편평도를 조절하고 에지를 연마하는 레벨링 및 에지밀링 단계와, 상기 레벨링 및 에지밀링 단계를 거친 스켈프를 다단의 롤로 성형하여 파이프 형상으로 가공하는 롤 포밍 단계와, 상기 롤 포밍 단계를 거친 스켈프의 양 에지를 전기저항을 이용하여 용접하는 중주파 전기저항 용접(Electronic Resistance Welding) 단계와, 용접부 표면에 형성되는 비드를 제거하는 단계 및 상기 용접부를 고용화 열처리하는 용접부 열처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 60kg급 이상의 인장강도 및 50% 이상의 연신율을 갖고, 고내식 고성형성을 갖는 STS201 강관을 제조하는 발명에 관한 것이다.

Description

전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법 {METHOD FOR FABRICATING STEEL PIPE USING ELECTRONIC RESISTANCE WELDING}

본 발명은 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법에 관한 것으로, STS201 소재를 이용하여 전기저항 용접 방법으로 강관을 제조함으로써, 내부식성을 향상시키면서도 우수한 성형성을 갖는 강관을 제조할 수 있도록 하는 기술에 관한 것이다.

스테인레스 스틸 강관은 배관용, 차량 부품용으로 사용되고 있으며, 점차 그 사용범위와 사용량이 증가하고 있는 추세이다.

이러한 스레인레스 스틸은 우수항 가공성과 성형성 그리고 내식성 등이 요구된다.

자동차 부품용으로 사용되는 강관은 하이드로 포밍(Hydro forming)을 하기 위한 것이다. 하이드로포밍 공법은 90년대 들어서 해외 자동차 부품 산업에 이용되 면서 급속히 발전하기 시작하였다.

자동차에 대한 소비자의 요구는 승객 및 화물의 운송이라는 기본적인 기능 외에 외관, 주행성능, 승차감, 연비 및 환경 친화성등 다양한 면으로 확대되고 있다.

특히 국제유가 급등으로 인해 부품 경량화 요구가 계속되어 왔다. 이에 대응하여 미국, 유럽, 일본 등의 선진 자동차 업계에서는 고안전 차체의 부품수 절감, 공정 단순화, 소재 수율 증가, 용접 점수 감소 및 경량화 측면에서 경쟁력 확보를 위하여 강관을 이용한 하이드로 포밍이라는 신기술 공법에 대한 연구가 많이 이루어지고 있다.

이 같은 추세는 연구 기관은 물론이며 현재 국내자동차 업계에서도 많이 적용되고 있으며, 향후 경량화 부품의 요구는 확대되어가고 있다.

본 발명의 하이드로 포밍용 강관에서 요구되는 중요한 특성 중 하나는 강관 재료가 파이프의 변형에 견딜 수 있는 일정 수준의 연신율과 자동차 부품 내구성 및 충돌안전성능을 만족할 수 있는 고강도 소재여야 한다는 점이다.

하이드로포밍용 강관 개발 목적은 계속적으로 요구되는 부품 경량화와 제품 고강도화에 부응하기 위한 선행 연구개발 제품이다. 하이드로 포밍용 강관에서 요구되는 중요한 성질은 하이드로포밍 성형시 파이프 내부에 작용하는 액압을 이용해 원하는 형상의 부품을 성형할 때 발생되는 파이프의 변형에 견딜 수 있는 적정 수준의 연신율과 자동차 부품 내구성 및 충돌안전성능을 만족할 수 있는 고강도 소재여야 한다.

현재 국내외에서 사용되고 있는 스테인레스 강관은 주로 STS304 강종을 이용하여 제조하고 있다.

STS304 강은 화학성분(wt%) C : 0.08이하, Si : 1.00이하, Mn : 2.00이하, P : 0.040 이하, S : 0.030이하, Cr : 18.0 ~ 20.0, Ni : 8.00 ~ 11.00 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 오스테나이트계 STS 제품으로, 고강도 및 고연신 특성을 갖는 제품이다.

그러나, STS304는 고가의 Ni이 다량 함유되는 소재이므로 가격이 비싸고, 이로 인하여 강관제조 원가 상승하는 문제점이 있다.

본 발명은 배관자재 또는 하이드로포밍용 강관 제조시 고가의 Ni이 다량 함유된 STS304 강판을 대신하여, Ni 함량을 감소시키고, Mn 및 Cu 함량을 증가시킨 오스테나이트계 STS201 강판을 사용하고, 롤 포밍 공정의 최초 브레이크 다운 롤을 W 벤딩 타입으로 구비시키고, 두 번째 브레이크 다운 롤부터는 센터 벤딩 타입으로 구비시켜 가공 경화 발생이 최소화 될 수 있도록 공정을 조절하고, 중주파 전기저항 용접 후의 고용화 열처리 온도를 일반적인 STS201 강판의 열처리 온도보다 증가시킴으로써, 가공성 및 성형성을 향상시킬 수 있도록 하는 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명에 따른 중주파 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법은 화학성분(wt%) C : 0.06 ~ 0.10, Si : 0.05 ~ 0.10, Mn : 5.50 ~ 7.50, P : 0.045 이하, S : 0.015이하, Cr : 17.0 ~ 18.0, Ni : 3.50 ~ 5.50, Cu : 1.50 ~ 3.50 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 오스테나이트계 STS201 강판을 강관의 외경 폭으로 슬리팅(Slitting)하여 스켈프(Skelp)를 형성하는 슬리팅 단계와, 롤 형태의 스켈프를 풀어주면서 편평도를 조절하고 에지를 연마하는 레벨링 및 에지밀링 단계와, 상기 레벨링 및 에지밀링 단계를 거친 스켈프를 다단의 롤로 성형하여 파이프 형상으로 가공하는 롤 포밍 단계와, 상기 롤 포밍 단계를 거친 스켈프의 양 에지를 전기저항을 이용하여 용접하는 중주파 전기저항 용접(Electronic Resistance Welding) 단계와, 용접부 표면에 형성되는 비드를 제거하는 단계 및 상기 용접부를 고용화 열처리하는 용접부 열처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명에 따른 STS201 강관은 상술한 강관 제조 방법으로 형성되어 60kg급 이상의 인장강도 및 50% 이상의 연신율을 갖는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법 및 이를 이용하여 제조한 STS201 강관은 Ni 함량을 감소시킨 STS201 강판을 사용하여 강관을 제조함으로써, 생산 단가를 낮추 면서도 고강도, 우수한 내식성 및 성형성을 갖도록 하는 효과를 제공한다.

아울러, 본 발명은 최초 브레이크 다운 롤을 W 벤딩 타입으로 이용하고, 중주파 전기저항 용접 후의 고용화 열처리 온도를 일반적인 STS201 강판의 열처리 온도보다 증가시킴으로써, 가공성 및 성형성을 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 배관자재 또는 하이드로포밍용 강관은 고가의 Ni이 다량 함유된 STS304 강판을 대신하여 화학성분(wt%) C : 0.06 ~ 0.10, Si : 0.05 ~ 0.10, Mn : 5.50 ~ 7.50, P : 0.045 이하, S : 0.015이하, Cr : 17.0 ~ 18.0, Ni : 3.50 ~ 5.50, Cu : 1.50 ~ 3.50 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 오스테나이트계 STS201 강판을 사용하여 형성한다.

여기에서 C는 후속의 공정에서 열처리 이후에 마르텐사이트 변태가 일어날수 있도록 하는 중요원소이고, C 함량이 증가함에 따라 마르텐사이트 분율 향상에는 도움이 될 수 있다. C 함량이 0.06 wt% 미만이 되면 원하는 강도를 얻을 수 없게 되고, 0.1 wt%를 초과하여 지나치게 증가되면 가공성에 악영향을 미치므로 본 발명에 따른 적정량의 함량을 유지하는 것이 중요하다.

다음으로, Si은 오스테나이트 안정화 원소로 Si함량이 0.05 wt%미만이거나, 0.10 wt%를 초과하게 되면 열처리 및 조직변태가 미흡하게 수행될 수 있다.

그 다음으로, Mn은 FeS 형성을 억제하고 마르텐사이트 변태 개시 온도(MS온도)를 낮추는 역할을 한다. 따라서, STS201 강관 제조시 냉각속도는 Mn당량에 의존하게 되는데, Mn 함량이 5.50 ~ 7.50 wt%가 되면 냉각속도가 느려져 STS201 강의 제조가 가능해 지는 것이다. 또한, Mn은 페라이트(Ferrite)를 미세하게 만들어 인장강도를 향상시킬 수 있다. Mn은 C를 Fe원소에 고용촉진시키고, 고용된 C는 열처리후에 페라이트 입계주위에 마르텐사이트로 변화하여 초고강도 성질을 띠게 하는 것이다.

그 다음으로, Cu는 강관의 내식성을 향상시키고, 오스테나이트 안정화 원소로서 작용 한다. 그러나, 1.50 wt% 미만으로 첨가되면 상기 효과가 나타나지 않을 수 있고, 3.5 wt%를 초과하는 과다량이 첨가될 경우 적열취성이 발생하는 문제가 있을 수 있으므로 본 발명에 따른 바와 같은 적정량을 유지하는 것이 바람직하다.

널리 알려진 바와 같이, 본 발명에 적용되는 STS201 강판은 STS304(Ni : 8.0 ~ 11.0 wt%, Cr : 18 ~ 20 wt%)에 비하여 니켈 및 크롬 함량을 Ni : 3.5 ~ 5.5 wt%, Cr : 16 ~ 18 wt%로 낮추고, Mn/Cu 함량을 증가시켜서 원가를 낮추고 내식성을 개선한 STS 제품이다. 그러나, STS201 강판은 STS304 보다 가공성 및 성형성이 떨어지는 것으로 알려져 있다. 따라서, STS201 강판을 이용하여 하이드로포밍 공정을 위해서는 다음과 같이 강관 형성 공정을 조절해야 한다.

먼저 성형 롤을 통과시키면서 강관 형상으로 만드는 롤 포밍 공정을 개선한다. 최초 브레이크 다운 롤을 W 벤딩 타입으로 구비시킴으로써, 초기 스켈프의 양 에지부 성형이 최소화 될 수 있도록 한다.

다음으로, 두 번째 브레이크 다운 롤부터는 센터 벤딩 타입을 사용하여 정밀 성형이 수행될 수 있도록 하고, 가공 경화 발생이 최소화 될 수 있도록 공정을 조절한다.

그 다음으로, 강관 형성 후 수행하는 고용화 열처리 온도를 일반적인 STS201 강판의 열처리 온도(1010 ~ 1120℃)보다 증가시킨다. 고용화 열처리 온도를 증가시킴으로써, STS201 강판의 그레인 사이즈(Grain Size)를 조대화 시킬 수 있고, 그로 인한 가공성 및 성형성의 향상을 얻을 수 있다. 이때, 열처리 공정을 오프라인 열처리로 수행함으로써, 열처리 조건의 안정성을 향상시키고, 이로 인하여 가공성 및 성형성이 더 향상될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 중주파 전기저항 용접을 이 용한 강관 제조 방법의 실시예를 설명한다.

이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다.

그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 강관 제조방법을 나타낸 공정도이다.

도 1을 참조하면, STS201 열연강판 코일을 절단하여 스켈프를 형성하는 슬리팅 단계(S-11), 레벨링 및 에지밀링 단계(S-12), 스켈프를 관 형상으로 성형하는 롤 포밍 단계(S-13), 맞닿은 에지면을 중주파 전기저항 용접(Electronic Resistance Welding; ERW) 공정을 이용하여 용접하는 ERW 용접 단계(S-14), 용접부를 고용화 열처리하는 열처리 단계(S-15)를 포함한다.

이하, 각각의 공정에 관하여 상세하게 살펴본다.

도 2는 본 발명에 따른 중주파 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법을 간략하게 도시한 개략도이다.

도 2를 참조하면, 먼저 코일상태의 열연 코일(20)을 제조하고자 하는 강관의 원주에 해당하는 폭으로 절단하는 슬리팅 단계(S-11)를 수행한다. 슬리팅은 슬리터 에 의해서 이루어지며 절단된 코일을 스켈프(21)라고 한다.

다음으로, 레벨링 및 에지밀링 단계(S-12)를 수행한다.

레벨링 장치(22)는 평면 롤들로 구비되며 스켈프(21)를 풀어주면서 스켈프(21)를 평평하게 하고, 밀링장치(23)는 스켈프(21)의 진행 방향과 수직한 면에 구비되어 후속 공정에서 용접으로 맞닿게 될 스켈프(21)의 양 에지면을 밀링으로 절삭한다.

여기서, 레벨링 및 에지밀링 단계(S-12)에서부터 하기 설명하는 용접 단계(S-14)까지는 온 라인 상에서 이루어지는 작업으로, 이 때의 조관속도는 25.0 ~ 30.0 m/min 가 될 수 있다. 조관속도가 빠를수록 생산성이 향상되는 것은 자명하지만, 후속의 롤 포밍 단계(S-13)에서 발생하는 가공경화 또는 용접부의 품질을 고려하여 결정된다.

삭제

그 다음으로, 레벨링 및 에지밀링 단계(S-13)를 거친 평평한 스켈프(21)가 다단의 성형 롤(25)을 통과하면서 파이프 형상이 되어가는 롤 포밍 단계(S-13)를 수행한다.

그 다음으로, 파이프 형상으로된 스켈프(26)의 양 에지부를 중주파 전기저항 용접 장치(27)를 이용하여 용접하는 방법으로 강관을 완성하는 ERW 용접 단계(S-14)를 수행한다. 이때, 용접에 의해 용접부위에 비드가 발생하므로 비드제거 장치(28)를 이용하여 용접부를 다듬어 주는 공정을 수행한다.

그 다음으로, 용접에 의하여 변형된 용접부(weld seam)를 풀림처리 하는 용접부 열처리 단계(S-15)를 수행한다. 열처리를 하게 되면 Cr 층이 고루 분포하게 되어 내식성이 향상되고, 열변형이 발생한 용접부의 조직을 균일한 오스테나이트 조직으로 만들어주며, 그레인 사이즈를 균일하게 해주는 효과를 가져온다.

본 발명에 따른 용접부 열처리 단계(S-15)는 열처리 온도가 높아질수록 인장강도는 조금씩 저하되지만, 연신율 및 가공 경화지수는 향상되어 우수한 성형성을 가짐을 고려할 때 일반적인 STS201 강판의 열처리 온도(1010 ~ 1120℃)보다 전반적으로 온도 구간을 상향시킨 1050 ~ 1200℃ 온도 범위를 유지할 수 있다.
또한, 가열로(29)는 오프라인 방식으로 구비되도록 하는 것이 바람직하다. 오프라인 방식으로 열처리하는 경우 열처리 효과가 더 안정적으로 나타나기 때문에 가공성 및 성형성이 더 향상될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 강관 제조 방법의 성형 롤 배치를 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 다단의 성형 롤은 4단 브레이크 다운 롤(31)과, 3단 사이드롤(32)과, 4단 핀패스롤(33)과, 3단의 스퀴즈롤(34)로 구성된다.

브레이크 다운 롤(31)은 구동되는 수평 롤로 구성되어, 스켈프의 에지 성형을 포함하여 반원의 형태까지 가공하는 초기 성형을 수행한다.

이때, 첫번째 브레이크 다운 롤(25a)은 도 4에 도시된 바와 같이 스켈프(21)의 양쪽 가장자리의 성형을 최소화하는 W 밴딩 타입이 적용되고, 이후의 롤들은 정밀 성형 및 가공 경화 발생을 최소화하기 위한 센터 밴딩 타입이 적용된다.

사이드롤은(32)은 비구동의 수직 롤로 구성되어, 수평 롤 사이 또는 클러스터(cluster)로 배치되어 성형을 하기 보다는 형상과 위치를 잡는 역할을 수행한다.

핀 패스 롤(33)은 성형의 마지막 단계를 수형하는 수평 롤로, 상부롤에 부착된 핀 플레이트에 의하여 에지면의 각도 제어, 마무리 성형, 센터링 역할을 수행한 다.

스퀴즈 롤(34)은 용접 공정을 준비하기 위한 롤로, 업셋 량 및 에지 마주침 현상을 제어하여 용접이 용이하게 이루어지도록 하는 역할을 수행한다.

여기서, 용접 품질의 확보를 위하여 스퀴즈 롤(34)에 의하여 파이프 형상으로된 스켈프의 에지부 간격은 5mm ~ 8m범위를 유지할 수 있다.

상술한 ERW 용접 단계(S-14)는 스퀴즈 롤(34)에서 배출되는 스켈프의 에지부를 중주파 전기저항을 이용하여 용접하게되는데, 이때 에지 벤딩(Edge Bending)과 원형의 벤딩(Circular Bending)을 같이 하지 않으면 강관 가공성형시 가공경화가 심하게 된다. 이때, 중주파는 1kHz ~ 100kHz주파수를 사용하는데, 주파수가 1kHz 미만으로 낮은 경우 과침투로 용접 효율저하 및 용접부의 불량이 발생할 수 있고, 주파수가 100kHz를 초과하는 정도로 높은 경우 저침투로 인하여 용접 자체가 수행되지 않는 냉점 현상이 발생할 수 있다.

또한, 중저주파 용접기를 사용하게 되면 열열향부가 불균일할 수 있고, 용접부 품질 범위가 넓어지게 된다. 그리고 스켈프의 에지부 간격은 스퀴즈 롤에 의해 제어되므로, 스퀴즈롤의 갭을 최소화하지 않으면 적정 발열량을 조건을 확보하지 못하기에 용접부 품질을 확보할 수가 없다. 예를 들어, 스퀴즈롤의 갭이 10mm 초과하여 떨어질 경우 발열량이 75%감소하고, 15mm이상 떨이질 경우 상기 10mm의 경우 감소된 발열량의 1/2밖에 되지 않는다. 따라서, 용접부 갭 간격을 1 ~ 10mm 이내로 최소화하는 것이 중요하다.

따라서, 본 발명에서는 스퀴즈롤 간의 갭조정 및 용접조건을 상기 범위 내로 최적화 함으로써, 무리한 응력을 받아 용접 심부의 균열 및 용접이 완료되지 않은 등의 문제가 발생하지 않도록 한다.

이렇게 다단의 성형 롤을 통과하면서 평판 형상의 스켈프가 도 5에 도시된 바와 같은 형태의 롤플라워를 가지며 파이프 형상으로 가공된다.

롤플라워는 하나의 롤을 지날 때 마다 변형되는 단면을 연속적으로 나타낸 것이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 제조 방법의 롤 플라워는 변형량 및 두께가 균일하게 분포하므로, 에지에서 가공경화가 적게 발생하고 더 우수한 품질의 강관이 제조될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이 본 발명은 중주파 전기저항 용접 방법을 이용하여 STS201 강관을 제조 하며, 본 발명에 따른 강관의 물리적 특성을 알아보기 위하여 용접부와 모재부에서 각각 3군데씩 시편을 채취하여 하기 표 1과 같이 나타내었다.

본 발명에 따른 제조 방법으로 제조된 강관의 지름은 42.7mm, 두께는 2.0mm 이며, 고용화 열처리 온도는 1150℃로 하였다. 그리고, 물리적 특성은 인장강도(TS), 항복강도(YS), 연신율(Total EL)을 각각 측정하였다.

구 분		시편채취 위치	TS (MPa)	YS (MPa)	Total EL(%)
Ф42.7 * 2.0t	시편1	용접부	640	332	55.1
	시편2		642	331	55.0
	시편3		646	332	54.8
	시편4	모재부	639	326	55.8
	시편5		644	326	55.2
	시편6		647	325	55.6

상기 표 1의 결과에서 알 수 있듯이, 용접부와 모재부의 인장강도는 640Mpa 급, 항복강도는 330Mpa급, 연신율은 55% 내외로 각각 균일하게 분포함을 알 수 있다. 따라서, 강관 전면에 걸쳐서 균일한 가공이 이루어져 강공 경화 균일화 및 가공경화량 최소화를 실현할 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 STS201 강관이 종래의 STS304 강관과 유사한 고강도 및 고연신 특성을 갖게 되는데, 이를 증명하기 위하여 이하에서는 STS201 강관 및 STS304 강관의 물리적 특성을 비교하는 것으로 한다.

비교의 기준이 되는 STS304 강관은 지름은 42.7mm로 형성하고, 두께는 1.2mm 및 2.0mm 두 가지 경우로 형성하였으며, 고용화 열처리 온도는 1150℃로 하였다.

다음으로, 본 발명에 따른 STS201 강관도 지름은 42.7mm로 형성하고, 두께는 1.2mm 및 2.0mm 두 가지 경우로 형성하였으며, 고용화 열처리 온도는 1050℃, 1100℃, 1150℃ 각각 세 가지 경우로 나누어 물리적 특성을 측정하였다.

그리고, 물성 측정 항목은 인장강도(TS), 항복강도(YP), 총 연신율(%), 균일 연신율(%) 및 가공 경화지수로 하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

표 2는 고니켈 성분의 STS304 강관과 본 발명에 따른 STS201 강관의 열처리온도와 규격에 따른 물성을 비교한 데이타이다.

강종	규격	열처리온도	TS(Mpa)	YP(Mpa)	T-El(%)	U-El(%)	n-value
STS304	Ф42.7 * 2.0t	1150℃	650	321	55.6	47.5	0.362
	Ф42.7 * 1.2t	1150℃	634	310	55.0	48.7	0.373
STS201	Ф42.7 * 2.0t	1150℃	644	327	55.3	44.1	0.365
	Ф42.7 * 2.0t	1100℃	652	336	55.4	43.9	0.361
	Ф42.7 * 2.0t	1050℃	686	393	50.1	38.2	0.322
STS201	Ф42.7 * 1.2t	1150℃	648	334	53.4	43.9	0.364
	Ф42.7 * 1.2t	1100℃	656	330	54.4	44.8	0.371
	Ф42.7 * 1.2t	1050℃	676	369	51.2	41.6	0.343

상기 표 2의 결과에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 STS201 강관은 모두 STS304 강관과 동등하거나 그 이상의 인장강도를 나타내고 있으며, 연신율이나 가공 경화지수 또한 동등한 수준으로 나타나고 있음을 알 수 있다.

여기서, 열처리 온도에 따라서 물리적 특성이 조금씩 변화하는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 열처리 범위는 1050 ~ 1200℃로 종래의 1010 ~ 1120℃보다 전반적으로 온도 구간을 상향시킨 것이다.

열처리 온도가 높아질수록 인장강도는 조금씩 저하되지만, 연신율 및 가공 경화지수는 향상되어 우수한 성형성을 갖게 됨을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 STS201 강관은 배관자재 또는 하이드로포밍용 강관으로써, 최적화된 재료가 될 수 있는 것이다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

도 1은 본 발명에 따른 강관 제조방법을 나타낸 공정도.

도 2는 본 발명에 따른 중주파 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법을 간략하게 도시한 개략도.

도 3은 본 발명에 따른 강관 제조 방법의 성형 롤 배치를 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 첫 번째 브레이크 다운 롤을 나타낸 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 강관 제조 방법에서 나타나는 롤 플라워를 도시한 단면도.

Claims (8)

1. 화학성분(wt%) C : 0.06 ~ 0.10, Si : 0.05 ~ 0.10, Mn : 5.50 ~ 7.50, P : 0.045 이하, S : 0.015이하, Cr : 17.0 ~ 18.0, Ni : 3.50 ~ 5.50, Cu : 1.50 ~ 3.50 및 나머지 Fe와 불가피한 불순물을 포함하는 오스테나이트계 STS201 강판을 강관의 외경 폭으로 슬리팅(Slitting)하여 스켈프(Skelp)를 형성하는 슬리팅 단계;

   롤 형태의 스켈프를 풀어주면서 편평도를 조절하고 에지를 연마하는 레벨링 및 에지밀링 단계;

   상기 레벨링 및 에지밀링 단계를 거친 스켈프를 다단의 롤로 성형하여 파이프 형상으로 가공하는 롤 포밍 단계;

   상기 롤 포밍 단계를 거친 스켈프의 양 에지를 전기저항을 이용하여 용접하는 중주파 전기저항 용접(Electronic Resistance Welding) 단계;

   용접부 표면에 형성되는 비드를 제거하는 단계; 및

   상기 용접부를 고용화 열처리하는 용접부 열처리 단계;를 포함하고

   상기 롤 포밍 단계는 4단 브레이크 다운 롤(Break Down Roll), 3단 사이드 롤(Side Roll), 4단 핀 패스 롤(Fin Pass Roll) 및 3단 스퀴즈 롤(Squeeze Roll)을 거치며 이루어지되, 상기 브레이크 다운 롤 중 첫 번째 브레이크 다운 롤은 초기 스켈프의 양 에지부 성형이 최소화 될 수 있도록 하는 W 벤딩 타입(W Bending Type)으로 사용하고, 두 번째 이후의 브레이크 다운 롤은 센터 벤딩 타입(Center Bending Type)으로 사용하는 것을 특징으로 하는 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 레벨링 및 에지밀링 단계에서 상기 중주파 용접 단계까지 연속적으로 온라인 상에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법.
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6. 제 1 항에 있어서,

   상기 중주파 전기저항 용접 단계는 1kHz ~ 100kHz의 중주파를 사용하는 것을 특징으로 하는 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 용접부 열처리 단계는 오프라인 로를 이용하는 것을 특징으로 하는 전기저항 용접을 이용한 강관 제조 방법.
8. 삭제

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