KR101175389B1 - 파이프 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파이프 제조방법에 관한 것으로, 스켈프(skelp)를 롤포밍하기 전에 제조하고자 하는 파이프의 길이로 먼저 절단하고, 이어 에지부의 변형부를 슬리팅하여 제거한 뒤, 롤포밍하여 관 형상을 형성하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 파이프에 휨 변형이 발생하지 않으므로 균일한 품질의 우수한 제품 생산이 가능해지고, 교정작업을 실시할 필요가 없게 되어 제품 생산 비용이 감소되는 효과가 있다.

파이프, 조관, 롤포밍, 관 휨 방지

Description

파이프 제조방법{pipe manufacturing method}

본 발명은 열연강판을 이용하여 파이프를 제조하는 파이프 제조방법에 관한 것으로, 특히 파이프의 휨 발생을 방지하기 위한 파이프 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 파이프는 열연코일을 슬리팅(slitting)하여 스켈프(skelp ; 열연코일을 풀면서 슬리팅하고, 그 슬리팅된 각 부분을 다시 코일링 해 놓은 상태를 지칭함)를 만들고, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 스켈프(20)를 풀면서 레벨링(leveling)하여 평평하게 만들고, 이를 롤포밍(roll forming) 공정에서 폭방향으로 말아 관 형상으로 만들며, 이어 맞대어진 폭방향 양단부를 용접(welding)한 후, 정해진 길이로 절단(cutting)하는 방법으로 제조된다.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 열연코일(10)은 슬라브(5)를 1200℃ 이상으로 가열하여 조압연, 사상압연을 통해 원하는 폭과 두께로 제조하고, 이를 냉각한 후, 코일러에서 코일링함으로써 제조된다.

그런데, 상기 냉각공정에서 냉각수를 분사하여 열연강판(10P)을 냉각할 때 양측부(A)가 중간 부분에 비하여 급냉됨으로써 잔류응력이 생성된다.

따라서, 도 3과 같이, 상기 열연코일(10)의 양측부(A)에 해당되는 부분 즉, 냉각 불균일로 인한 잔류응력이 형성된 부분으로 이루어진 스켈프(20)를 이용하여 파이프(30)를 제조하면 상기 잔류응력의 영향으로 파이프(30)에 휨이 발생하는 문제점이 있었다.(편의상 열연코일과 스켈프를 판상으로 도시하였다.)

이에, 열연코일(10)을 제조하는 제철업체에서는 냉각방법을 개선함으로써 파이프 원재료에 잔류응력이 발생하지 않도록 노력하고 있으나 그 개선 효과가 미미하였고, 파이프를 제조하는 조관업체에서는 교정작업을 통해 상기 휨을 해소하고 있으나 추가 공정이 실시됨으로써 제품 원가가 상승하는 등 바람직하지 못하였으며, 그나마 휨이 심한 경우에는 교정이 불가하여 생산된 제품을 손실 처리해야만 하였다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 열연코일 제조시 냉각공정을 개선하거나 파이프의 성형 이후 교정공정을 실시하지 않고도 열연코일의 양측부로 제조된 스켈프로 제조한 파이프에 휨이 발생하지 않도록 된 파이프 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은,

레벨링을 통해 평평해진 스켈프를 제조하고자 하는 파이프의 길이로 절단하는 절단단계와;

상기 절단된 스켈프의 변형된 양쪽 에지부를 슬리팅하여 제거하는 에지슬리팅단계와;

상기 에지슬리팅된 스켈프를 롤포밍하여 관 형상으로 형성하는 롤포밍단계 및;

상기 롤포밍된 스켈프의 폭방향 양단부를 용접하여 접합하는 용접단계;

를 포함한다.

또한, 상기 절단단계에 투입되는 스켈프는 제조하고자 하는 파이프의 원주 길이에 상기 에지슬리팅단계에서 슬리팅 제거되는 슬리팅 폭의 2배에 해당되는 여유 폭을 더 갖는 것을 특징으로 한다.

이상 설명한 바와 같은 본 발명에 따르면,

스켈프를 롤포밍 전에 미리 절단하여 변형시켜 재료에 남아 있는 잔류응력을 소멸시킬 수 있게 됨으로써 생산된 파이프에 휨 변형이 발생하지 않게 되는 효과가 있다.

따라서, 제품 불량이 크게 감소하여 제품 성능의 신뢰성이 향상된다.

따라서, 파이프의 휨을 교정하기 위한 교정공정을 추가로 실시할 필요가 없게 됨으로써 제조 시간 및 비용이 감소되는 효과가 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 4는 본 발명에 따른 파이프 제조방법의 공정 순서도로서, 본 발명은 레벨링(leveling)단계(S1)와, 절단(cutting)단계(S2)와, 에지슬리팅(edge slitting)단계(S3)와, 롤포밍(roll forming)단계(S4) 및 용접(welding)단계(S5)를 포함한다.

상기 레벨링단계(S1)에서는 스켈프(20)를 풀어 상/하 롤 사이를 통과시킴으로써 굴곡을 없애고 평평하게 만든다.

상기 절단단계(S2)에서는 제조하고자 하는 파이프의 길이대로 상기 스켈프(20)를 미리 절단한다.

이와 같이 스켈프(20)를 미리 절단하면 잔류응력이 존재하는 경우(열연코일의 양측부로 제작된 스켈프의 경우), 도시된 바와 같이 절단된 스켈프(20)에 휨이 발생하며, 이와 같이 스켈프(20)가 휘어짐으로써 잔류응력이 소멸된다.

상기 에지슬리팅단계(S3)에서는 잔류응력에 의해 변형된 상기 스켈프(20)의 양쪽 에지부(E)를 슬리팅하여 제거한다.

이로써 잔류응력이 존재하지 않고, 휘어지지도 않은 양호한 상태의 스켈프(20)가 준비된다.

이어 상기 롤포밍단계(S4)에서 상기 스켈프(20)를 다수의 성형롤을 연속적으로 통과시키면서 폭방향의 양단부를 둥글게 말아 관 형상을 형성한다.

이어 마지막으로 상기 용접단계(S5)에서 말려진 스켈프(20)의 양단부를 용접하여 접합한다.

이와 같이 본 발명은 롤포밍과 용접을 실시하여 파이프를 제조한 후 이를 일정 길이로 절단하여 제품을 완성하던 종래 방법과는 달리, 레벨링 후 롤포밍 이전에 미리 생산할 제품의 길이로 스켈프(20)를 절단하고 그 절단된 스켈프(20)의 변형된 양쪽 에지부(E)를 슬리팅하여 제거한 후, 이를 관 형상으로 롤포밍하는 것에 특징이 있다.

즉, 본 발명은 스켈프(20)가 관 형상으로 성형되기 전에 미리 절단단계(S2)를 실시하여 스켈프(20)의 변형을 유도함으로써 잔류응력을 소멸시키고, 변형된 에지부(E)를 제거한 스켈프(20)로 파이프(30)를 제조함으로써 완성 제품에서는 휨 변형이 발생하지 않도록 된 것이다.

이때 상기 스켈프(20)의 에지부(E)를 어느 정도의 폭으로 슬리팅할 것인지 미리 알아야 하므로 시험을 통해 스켈프(20)의 두께에 따른 에지부(E)의 변형 폭(W)(휨 정도)을 알아내었다. 시험결과는 다음과 같다.(스켈프의 절단 길이에 따라 상기 변형 폭(W)이 달라지지만 통상 파이프가 7 ~ 9 m의 길이로 생산되므로 시 험에도 7 ~ 9 m 의 길이로 절단된 스켈프를 사용하였다.)

스켈프 두께	변형 폭(W)
2.3mm	5.7 ~ 7.2mm
3.0mm	5.5 ~ 6.9mm
4.2mm	6.0 ~ 7.2mm
4.7mm	5.7 ~ 7.5mm
5.0mm	6.5 ~ 7.3mm
5.4mm	7.5 ~ 8.5mm
5.8mm	8.0 ~ 9.8mm
6.3mm	7.7 ~ 9.7mm
7.0mm	8.5 ~ 10.5mm

상기 시험결과로부터 대략 스켈프의 두께가 2mm ~ 5mm 의 경우 5.5 ~ 7.5mm 범위의 변형이 발생되고, 두께가 5mm 초과 ~ 7mm 의 경우 7.5 ~ 10.5mm 범위의 변형이 발생됨을 알 수 있었다.

따라서, 한쪽 에지부(E)에서 슬리팅하여 제거해야 할 폭(슬리팅 폭)은 스켈프 두께 2mm ~ 5mm 의 경우 최대 7.5mm 이고, 두께 5mm 초과 ~ 7mm 의 경우 최대 10.5mm 가 된다.

이와 같이 최대 변형 폭을 슬리팅 폭으로 설정하여 에지슬리팅을 실시함으로써 에지슬리팅 실시 후에는 스켈프에 잔류응력이 형성된 부분이 남지 않게 되어 스켈프로부터 잔류응력 형성부분을 완전하게 제거할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따라 제조하고자 하는 직경의 파이프를 제조하기 위해서는 종래에 비하여 상기 슬리팅 폭의 2배(스켈프의 양쪽 에지부를 슬리팅하므로)의 여유 폭을 더 갖는 모재(스켈프)를 사용해야만 함을 알 수 있다.

즉, 제조하고자 하는 파이프의 원주 길이에 상기 슬리팅 폭의 2배에 해당되는 여유 폭을 더한 폭을 갖는 스켈프를 사용해야만 한다.

따라서, 상기 스켈프(20)의 두께가 2mm ~ 5mm 인 경우에는 7.5 × 2 = 15mm의 여유 폭을 더 갖는 스켈프를 사용하고, 5mm 초과 ~ 7mm 의 경우에는 10.5 × 2 = 21mm의 여유 폭을 더 갖는 스켈프를 사용하여 파이프를 제조한다.

이상 설명한 바와 같은 방법에 의해 파이프를 제조하면 열연코일(10) 생산 단계에서 냉각 불균일에 의한 잔류응력 생성 문제를 해결하지 않은 상태에서도 휨 변형이 발생하지 않는 파이프를 제조할 수 있게 된다.

따라서, 종래와 같이 휨 변형이 발생한 파이프에 교정작업을 추가로 실시할 필요가 없게 되므로 공정 추가에 의한 원가 증가를 방지할 수 있게 된다.

도 1은 종래 파이프 제조방법을 나타낸 공정 순서도,

도 2는 열연코일 제조공정의 순서도,

도 3은 열연코일로부터 파이프를 제조하는 과정의 소재 상태 변화를 나타낸 개략도,

도 4는 본 발명에 따른 파이프 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

5 : 슬라브 10 : 열연코일

20 : 스켈프 30 : 파이프

E : 에지부 W : 변형 폭

Claims (4)

1. 삭제
2. 레벨링을 통해 평평해진 스켈프를 제조하고자 하는 파이프의 길이로 절단하는 절단단계와;

   상기 절단된 스켈프의 변형된 양쪽 에지부를 슬리팅하여 제거하는 에지슬리팅단계와;

   상기 에지슬리팅된 스켈프를 롤포밍하여 관 형상으로 형성하는 롤포밍단계 및;

   상기 롤포밍된 스켈프의 폭방향 양단부를 용접하여 접합하는 용접단계;를 포함하며,

   상기 절단단계에 투입되는 스켈프는 제조하고자 하는 파이프의 원주 길이에 상기 에지슬리팅단계에서 슬리팅 제거되는 슬리팅 폭의 2배에 해당되는 여유 폭을 더 갖는 것을 특징으로 하는 파이프 제조방법.
3. 레벨링을 통해 평평해진 스켈프를 제조하고자 하는 파이프의 길이로 절단하는 절단단계와;

   상기 절단된 스켈프의 변형된 양쪽 에지부를 슬리팅하여 제거하는 에지슬리팅단계와;

   상기 에지슬리팅된 스켈프를 롤포밍하여 관 형상으로 형성하는 롤포밍단계 및;

   상기 롤포밍된 스켈프의 폭방향 양단부를 용접하여 접합하는 용접단계;를 포함하며,

   상기 에지슬리팅단계에서 에지부의 슬리팅 폭은 상기 스켈프의 길이가 7 ~ 9 m 이고 두께가 2mm ~ 5mm 이면 7.5mm 이고, 상기 스켈프의 길이가 동일하고 두께가 5mm 초과 ~ 7mm 이면 10.5mm 인 것을 특징으로 하는 파이프 제조방법.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 절단단계에서 투입되는 스켈프는 두께가 2mm ~ 5mm 일 때 제조하고자 하는 파이프의 원주길이에 15mm의 여유 폭을 더 갖고, 두께가 5mm 초과 ~ 7mm 일 때는 21mm의 여유 폭을 더 갖는 것을 특징으로 하는 파이프 제조방법.

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