KR101040971B1 - 파형강관 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 강판의 중앙부분에서 길이방향을 따라 절곡홈을 형성하도록 절곡하는 절곡단계(S10), 상기 절곡단계(S10)를 거친 강판의 절곡홈의 양측으로 직경이 순차적으로 작아지는 롤링작업을 반복 하되 절곡홈 하단 외면측은 직경이 순차적으로 커지는 지지로울러에 의해 지지되도록 하여 상기 절곡홈의 외면이 순차적으로 납작하게 성형되도록 하는 절곡홈 성형단계(S20), 상기 절곡홈 성형단계(S20)를 거친 강판에서 상기한 절곡홈 하단 외면측을 압착하여 파형부를 형성하는 압착단계(S30), 상기 압착단계(S30)를 거친 강판을 원형태의 파형강관으로 감아 파형강관으로 형성하는 파형강관 성형단계(S40), 상기 파형강관 성형단계(S40)에 의해 원형태로 얻은 파형강관의 단부를 절단하는 절단단계(S50)에 의해 완성된 파형강관을 얻어, 이를 이용하여 현장에서 비교적 손쉬운 연결작업이 가능하도록 하는 파형강관 제조방법에 관한 것이다.

Description

파형강관 제조방법{A CORRUGATED STEEL PIPE MANUFACTUR METHOD}

본 발명은 파형강관에 관한 것으로, 파형강관을 제조할 때 일정한 규격을 갖는 강판을 이용하여 골을 형성한 다음, 그 골의 외측 측면에서 크기를 달리하는 로울러를 이용하여 순차적 롤링 작업을 거친 후, 저면측을 일자형태에 가깝도록 압착하여 얻게 되는 강판을 말아 파형강관을 형성하고, 이와 같은 파형강관의 단부측을 수직형태로 절단 처리한 후, 외주면이 돌출되도록 롤링 가공하여 각 파형강관의 단부를 플렌지 이음하는 구조를 갖도록 하는 파형강관 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 파형강관(Corrugated Steel Pipe)은, 토목 분야에서 오수/폐수의 배수나 생활 용수 또는 공장폐수나 농축장 하수의 배수라던지 대규모의 공공시설이나 소택지, 골프장, 대규모의 체육시설이나 복합레저타운에는 물론이고, 도로의 배수, 농업 용수 또는 공업 용수의 급수 등에 사용된다.

최근에는 배수관 건설시 증가 되는 인력난과 비용 및 환경문제에 대한 인식의 증대로 말미암아 기존의 콘크리트 배수관의 대체 자재로서 높은 외압강도와 구조적 안정성, 내구성, 경제성 및 시공성을 제공하는 우수한 배수 구조물로 주목받고 있다.

이러한 파형강관을 제조하는 통상의 방법으로 초기에는 평평한 형태를 갖는 강판의 표면에 이물질을 제거하여 아연도금 되어지도록 하고, 이를 조관 즉, 강판을 절곡시키고, 절곡 된 강판을 나선형태로 감는 공정에서 그 양측단부가 서로 압착되어 맞물려지는 락심을 하는 것을 통해 파형강관이 제조되어졌다.

하지만, 이와 같은 파형강관의 경우 원주방향으로 나선파형들이 반복되어서 우수 및 오수의 흐름 방향에 대하여 거의 직각으로 굴곡져 있는 점을 감안하여 볼 때, 우수 및 오수의 정상적인 흐름을 방해하는 역기능을 가지게 됨으로서, 결과적으로 내부를 따라 흐르는 우수 및 오수가 원활하게 통수되지 못하는 문제점이 있으며, 이렇게 파형강관의 굴곡면에 이물질 등이 잔류하게 됨에 따라 부패로 인해 악취가 발생하게 되는 등의 문제점이 있다.

또한, 이러한 종래의 파형강관과 파형강관을 연결하기 위해서는 양단의 재굴곡부분에 가스켓이나 0-링을 연결하고 나서 커플링에 삽입하는 예컨대 애뉼라밴드(Annular band)결합 방식에 의해 필요한 수량(또는 길이)만큼 수밀적으로 연결되도록 하였으나, 대체로 파형강관은 그 크기가 대형이이서 적정한 길이로 제작된 상태에서 설치 현장으로 운반되어 설치 장소의 길이만큼 다수개의 파형강관을 연결하여 설치하는데, 종래의 연결 구조는 두 개의 파형강관의 각 단부가 서로 맞물리도록 한 상태에서 그 단부를 용접기를 이용하여 용접하였다.

그러나 이러한 용접 작업을 하려면 숙련된 용접공이 필요하므로, 숙련공의 작업시에는 인건비가 증가하고 미숙련자의 작업시에는 작업 시간이 증가하는가 하면 작업 불량으로 인해 피해가 발생하는 문제점이 있었고, 용접시 발생하는 열 등으로 인해 파형강관의 도금층이 벗겨져 부식이 발생하고 용접봉에 함유된 납성분이라던지 기타 유해 물질이 관내를 유동하는 유체를 오염시켜 환경문제 및 인체에 유해 물질이 흡수되므로 질병의 원인이 되는 등의 문제점이 있었다.

이를 감안하여, 피복형 파형강관의 이음구조에 있어서, 플렌지의 구성이 파형강관의 내측에 삽입되며 파형강관의 두께 만큼의 홈을 갖도록 하여 상기 파형강관 단부가 홈에 끼여지도록 하고, 이러한 플렌지를 상호 접하도록 한 다음 플렌지들의 외주연을 체결하기 위한 별도의 체결구로 플렌지 이음에 의한 연결구조를 갖는 "피복형 파형강관의 이음구조"인 대한민국 특허등록 제 0545481 호가 개시되어 있으며, 이외에도 파형강관과 파형강관이 맞닿는 부위 전체를 커버하는 연결 구조를 갖는 것들 등 다양한 연결 구조에 의해 실시되고 있다.

이러한 파형강관과 파형강관을 연결하는 일반적 구조에 있어서, 전술한 선행 기술은 이용되는 특허등록 제 0545481 호는 플렌지의 구조를 별도로 제작, 시공하여야 하고 파형강관의 단부가 플렌지의 외주면에 형성되는 홈으로 삽입되어야 하는데, 파형강관의 단부는 파형으로 이루어지며 연하게 되는 구성을 갖추고 있어 그 단부를 절단 처리하게 된다.

이와 같이 절단 처리되는 파형강관의 단부는 매끄럽지 못하고 파형의 형상으로 인하여 상기한 플렌지의 홈으로 단부가 정확하게 삽입되지 못하는 문제가 있다.

이를 해결하기 위한 다른 방법 중의 하나로, 파형강관과 파형강관이 접하게 되는 부분을 에워싸며 전체를 별도의 커버 수단등을 이용하여 커버링하여 수밀성을 확보하는 경우도 있다.

이와 같은 경우에는, 전술한 바와 같이 파형강관의 단부가 상기한 플렌지의 외측홈에 정확하게 끼워질 필요가 없게 되지만, 파형강관과 파형강관이 접하는 부분 전체를 커버링하여야 하므로, 시공 작업 자체가 힘들고 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 파형강관의 제조방법이 비교적 손쉬우면서, 파형강관과 파형강관을 연결하는 연결구조를 간소화하여 현장에서의 작업 용이성 및 효율성을 증대시킬 수 있도록 함은 물론, 파형강관 내부를 유동하는 유체의 원할한 흐름 및 유속 확보가 가능하도록 하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

강판의 중앙부분에서 길이방향을 따라 절곡홈을 형성하도록 절곡하는 절곡단계(S10),

상기 절곡단계(S10)를 거친 강판의 절곡홈의 양측으로 직경이 순차적으로 작아지는 롤링작업을 반복 하되 절곡홈 하단 외면측은 직경이 순차적으로 커지는 지지로울러에 의해 지지되도록 하여 상기 절곡홈의 외면이 순차적으로 납작하게 성형되도록 하는 절곡홈 성형단계(S20),

상기 절곡홈 성형단계(S20)를 거친 강판에서 상기한 절곡홈 하단 외면측을 압착하여 파형부를 형성하는 압착단계(S30),

상기 압착단계(S30)를 거친 강판을 원형태의 파형강관으로 감아 파형강관으로 형성하는 파형강관 성형단계(S40),

상기 파형강관 성형단계(S40)에 의해 원형태로 얻은 파형강관의 단부를 절단하는 절단단계(S50)에 의해 완성된 파형강관을 얻는 제조방법을 제시한다.

또한 상기한 방법에 의해 제조되는 파형강관은, (100)은 외주면으로 납작한 형태의 파형부(110)가 나선형으로 이루어지고, 내주면에는 파형부(110)의 내측 상단이 상호 접하는 형태를 취하고, 양단부에는 외주면을 따라 돌출되는 돌출부(130)가 일체로 이루어지고, 상기 돌출부(130)의 끝단에서 연하여 수평하게 연장되는 연장부(140)를 갖도록 한다.

본 발명에 의하면, 파형강관의 제조방법을 비교적 손쉽게 제조할 수 있음은 물론, 파형강관과 파형강관을 연결하는 연결구조를 간소화하여 현장에서의 작업 용이성 및 효율성을 증대시킬 수 있으며, 파형강관 내부를 유동하는 유체의 원할한 흐름 및 유속 확보가 가능하게 되는 효과를 기대할 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 파형강관을 제조하기 위한 공정흐름도
도 2는 본 발명에 의한 파형강관을 제조하기 위한 것으로, 강판을 이용하여 절곡홈을 형성한 후 그 절곡홈 측면에서 롤링 작업을 순차적으로 진행하는 상태를 도시한 흐름도
도 3은 도 2에 의해 롤링 작업이 완료되는 강판을 압착하여 파형부를 얻게 되는 것을 도시한 도면
도 4는 도 3에 의해 얻게 되는 강판을 도시한 사시도
도 5는 도 4에 의해 얻게 되는 강판을 말아 파형강관으로 형성하는 과정을 도시한 사시도
도 6은 도 5에 형성된 파형강관의 양단을 절개한 상태와, 강판의 양측단의 견결부분과 파형부를 부분 확대 도시한 도면
도 7은 도 6에 의해 얻게 되는 파형강관을 이용하여 플렌지에 의해 상호 연결한 상태에서의 단면을 도시한 도면
도 8 내지 도 9는 도 4와는 달리 절곡홈의 어느 일측면만을 롤링 가공하여 파형부가 일측방향으로 편중되도록 하여 성형되는 강판의 제작 흐름을 도시한 도면

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부하는 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2 는 본 발명의 공정 흐름에 따라 강판에 파형부를 형성하는 과정을 단계적으로 도시한 도면이다.

도 2 에서 보듯이, 먼저 강판(10)의 중앙부분을 절곡기 등을 이용하여 길이방향으로 길게 절곡홈(11)을 형성하게 된다.(S10)

이와 같이 절곡홈(11)을 형성한 일정 길이를 갖는 강판(10)을 롤링 작업하게 되는데, 도 2 에서 보는 바와 같이 롤링기(미도시)의 로울러(20)를 절곡홈(11)의 폭만큼 이격되도록 한 후, 강판(10)을 롤링기의 로울러(20)를 통과하도록 하여 상기 절곡홈(11)의 측면을 롤링 가공하여 절곡홈(11)이 완만하게 양내측방향으로 오목하게 들어가는 작업을 하게 된다.(S20)

이와 같은 절곡홈 성형단계(S20)는 그 작업을 순차적으로 반복 진행하게 되는데, 예를 들면 처음 로울러(20)의 직경을 크게 한 후 상기 절곡홈(11)이 형성되어 있는 강판(10)을 통과시켜 절곡홈(11)의 양측면을 롤링 작업하게 된다.

최초의 로울러(20)를 통과하게 되는 강판(10)의 절곡홈(11) 외측면은 상기 로울러(20)의 원주면을 따라 비교적 동일한 원호를 형성하며 롤링 가공될 것이다.

이때 즉 최초의 로울러(20)를 통과하며 롤링 되는 절곡홈(11)의 외측면에 형성되는 원호의 외경은 비교적 크게 형성되어지고, 롤링 작업시 절곡홈(11)의 외측면으로 양측방에서 가해지는 힘으로 인하여, 절곡홈(11) 외측 하단면이 볼록하게 돌출될 우려가 있다.

이와 같이 절곡홈(11) 하단 외측면이 볼록하게 돌출되면, 압착단계(S30)에서의 압착 작업이 곤란할 수 있으며, 소망하는 파형강관(100)을 얻을 수 없게 된다.

이를 해소하기 위해 도 2 에서 보는 바와 같이, 절곡홈(11) 하단 외측면(외면측)에 지지로울러(30)를 구성하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 지지로울러(30)는 1차,2차,3차...순으로 반복 진행되는 롤링 작업에서 순차적으로 그 직경이 커지도록 구성하는 것이 바람직하다.

즉, 절곡홈(11)을 갖는 강판(10)이 롤링 되는 작업은 수차례에 걸쳐 반복 진행하게 되는데, 최초 롤링 작업시에는 절곡홈(11)의 양측 외면에 접하는 로울러(20)의 직경은 이후 진행되는 로울러(20-1, 20-2, 20-n)의 직경보다 큰 최대의 직경을 갖도록 하고, 이 때의 지지로울러(30)는 이후 반복 진행되는 롤링 작업에 구비되는 지지로울러(30-1, 30-2, 30-n)의 직경과 비교하였을 때 가장 최소의 직경을 갖는 지지로울러(30)를 채택하게 된다.

이와 같이 롤링 작업 과정에서 제일 큰 직경을 갖는 로울러(20)가 절곡홈(11) 양측 외측면에 접하며, 가장 작은 직경을 갖는 지지로울러(30)가 절곡홈(11) 하단 외측면에 접한 상태에서 1차 롤링 작업을 수행하게 되어, 도 2 에서와 같은 형태와 유사하게 성형되는 절곡홈(11)을 얻게 된다.

상기의 형태로 성형 되는 절곡홈(11)을 갖는 강판(10)은 수차례에 걸쳐 반복적인 롤링 작업을 거치게 되는데, 이와 같은 반복적인 롤링 작업을 거치게 되면 도 2 의 순차적 도면에서 보는 바와 같이, 강판(10)의 절곡홈(11)의 외측 형태는 점진적으로 그 절곡홈(11)의 깊이는 줄어들면서도 절곡홈(11)의 하단부가 넓혀지는 현상을 갖게 된다.

이와 같이 절곡홈(11)을 갖는 강판(10)을 수차례에 걸쳐 롤링 작업을 상기한 조건에 따라 반복 수행하게 되면, 도 2 에서 보는 바와 같은 형태의 강판(10)을 얻을 수 있게 된다.

상기 절곡홈 성형단계(S20)를 거쳐 얻게 되는 강판(10)은 도 2 에서 보듯이 절곡홈(11)의 하단면은 완만한 원호를 이루며 내측방향(즉 상방향)으로 오목하게 들어가 있는 형상을 갖게 되면서, 강판(10)의 내측(즉 도면상 보았을 때 절곡홈(11)의 상단측 이격 거리)의 이격 거리는 좁아지는 형태를 갖게 된다.

이러한 형태를 갖는 강판(10)은 최종적으로 절곡홈(11)의 하단면을 평활하게 하여 평탄면을 갖도록 별도의 압착장치(도면상 미도시)를 이용, 압착 가공하게 된다.(S30; 압착단계)

상기한 압착단계(S30)를 거치게 되면, 절곡홈(11)의 하단면에서 작용하는 힘에 의해 절곡홈(11)의 상단 내측간 이격거리는 더욱 좁아지게 되어 이후 파형강관으로 제조되어 유체의 흐름을 안내하게 될 경우 절곡홈(11)에서 유체의 흐름을 방해하거나 또는 정체되는 현상을 방지할 수 있게 된다.

이하, 상기한 바와 같이 압착단계(S30)에 의해 절곡홈(11)이 거의 일자형태로 압착된 부분을 파형부(110)라 칭한다.

한편, 상기한 파형부(110)는 도 3 에서 보는 바와 같이 절곡홈(11)의 외측 양측면에서 각각 로울러(20)를 이용하여 양측을 롤링 작업하므로서 양측방향으로 납작하게 압착 가능하도록 할 수 있으나, 이와는 달리 도 8 내지 9 에서 보듯이 어느 일측방향으로 납작한 형태의 파형부(110)를 구성할 수 있을 것이다.

이를 위해서는 전술한 것과 같이 절곡홈(11)의 외면 양측에 로울러(20)를 구비하지 않고 어느 한측면에만 로울러(20)를 구성하여 절곡홈 성형단계(S20)를 거치게 된다.

한편, 상기와 같은 파형부(110)를 갖도록 강판(10)의 성형 작업이 완료되면, 강판(10)을 말아 원형태의 파형강관으로 성형하면서 강판(10)의 양측단이 각각 맞물리며 결합되도록 하는 구성을 갖추어야 하는바, 이를 위해서 도 3 에서 보는 바와 같이 양 측단을 각각 절곡 하여 연결부(120)를 형성하게 된다.(동 업계에서는 이를 락심부라 칭한다)

이와 같은 연결부(120)는 도면에서 보듯이 상호 반대 방향으로 각각 절곡 성형되도록 하여 파형강관 성형단계(S40)에 의해 강판(10)이 일정 직경을 갖으며 원형태로 말려질 때 강판(10)의 양 측단이 각각 맞물리며 상기 연결부(120)가 상호 걸쇠 역할을 하며 강판(10)의 원형태를 유지할 수 있도록 한다.(S40; 파형강관 성형단계)

따라서, 상기와 같이 절곡홈(11)을 반복적인 롤링 작업을 거쳐 파형부(110)를 형성하게 된 강판(10)은 전술한 파형강관 성형단계(S40)를 거쳐 일정한 직경을 갖는 파형강관(100)을 얻은 후에, 파형강관(100)의 양 단부는 일자형태로 이루어지지 않게 되므로, 이를 일자형태로 가공처리하기 위해 별도의 절단장치 등을 이용하여 절단처리한 후(S50; 절단단계) 하나의 완성된 파형강관(100)을 얻을 수 있다.

이와 같은 형태의 파형강관(100)을 얻게 되면, 현장에서 파형강관(100)과 파형강관(100)을 연결하게 되는데 이를 위해서는 파형강관(100)의 양단부가 외측면으로 돌출되도록 가공처리하여야 한다.

이를 위해서 전술한 절단단계(S50)를 거친 파형강관(100)의 양단측 내주면을 확관하여 외면상으로 돌출되도록 하는 돌출부(130)를 형성하고, 상기 돌출부(130) 양측면을 롤링 가공하는 파형강관 양단측 돌출부 가공단계(S60)를 더 거치는 것이 바람직하다.

따라서 상기와 같은 각 단계를 순차적으로 진행하여 현장에서 적용 가능한 형태의 파형강관(100)을 최종적으로 얻게 된다.

이와 같은 파형강관(100)은 외주면으로 납작한 형태의 파형부(110)가 나선형으로 이루어지고, 내주면에는 파형부(110)의 내측 상단이 상호 접하는 형태를 취하고, 양단부에는 외주면을 따라 돌출되는 돌출부(130)가 일체로 이루어지고, 상기 돌출부(130)의 끝단에서 연하여 수평하게 연장되는 연장부(140)를 갖게 된다.

이와 같이 얻게 된 파형강관(100)과 파형강관(100)을 상호 연결하기 위해서는 도 7 에서 보는 바와 같이 파형강관(100)과 파형강관(100)이 상호 접하는 위치상에 패킹(150)을 끼우게 되는데, 상기 패킹(150)은 상기 파형강관(100)의 각 연장부(140)에 안착 지지되는 구성을 갖게 된다.

이와 같이 파형강관(100)의 각 연장부(140)에 안착되도록 지지되는 패킹(150)을 끼운 후, 플렌지(200)를 이용하여 파형강관(100)과 파형강관(100)을 연결하게 되는데, 도면에서 보듯이 플렌지(200)는 상기한 파형강관(100)의 돌출부(130)의 외면에 접하는 상태로 지지되어지면서, 타 파형강관(100)의 돌출부(130) 외면과 접하는 상태로 지지되는 다른 플렌지(200)와 장볼트 등의 체결구(210)를 이용하여 각 파형강관(100)들을 상호 연결하게 된다.

S10; 절곡단계
S20; 절곡홈 성형단계
S30; 압착단계
S40; 파형강관 성형단계
S50; 절단단계
S60; 돌출부 가공단계
10; 강판 11; 절곡홈
100; 강관 110; 파형부
120; 연결부 130; 돌출부
140; 연장부 150; 패킹
20; 로울러 200; 플렌지
210; 체결구

Claims (4)

1. 강판의 중앙부분에서 길이방향을 따라 절곡홈을 형성하도록 절곡하는 절곡단계(S10),
   상기 절곡단계(S10)를 거친 강판의 절곡홈의 일측 또는 양측으로 직경이 순차적으로 작아지는 롤링작업을 반복 하되 절곡홈 하단 외면측은 직경이 순차적으로 커지는 지지로울러에 의해 지지되도록 하여 상기 절곡홈의 외면이 순차적으로 납작하게 성형되도록 하는 절곡홈 성형단계(S20),
   상기 절곡홈 성형단계(S20)를 거친 강판에서 상기한 절곡홈 하단 외면측을 압착하여 파형부를 형성하는 압착단계(S30),
   상기 압착단계(S30)를 거친 강판을 원형태의 파형강관으로 감아 파형강관으로 형성하는 파형강관 성형단계(S40),
   상기 파형강관 성형단계(S40)에 의해 원형태로 얻은 파형강관의 단부를 절단하는 절단단계(S50)에 의해 완성된 파형강관을 얻는 것을 특징으로 하는 파형강관 제조방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 절단단계(S50)를 거친 파형강관(100)의 양단측 내주면을 확관하여 외면상으로 돌출되도록 하는 돌출부(130)를 형성하고, 상기 돌출부(130) 양측면을 롤링 가공하는 파형강관 양단측 돌출부 가공단계(S60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파형강관 제조방법.
   
3. 삭제
4. 삭제

Images