KR101243436B1 - 자유단조를 이용한 백동(CuNi 90/10) 플렌지와 그 제조방법 - Google Patents

자유단조를 이용한 백동(CuNi 90/10) 플렌지와 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 백동(CuNi) 플렌지와 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 세부적으로는 해수의 부식 및 오염에 강한 백동을 해양 플렌트 또는 해상 구조물 등에 배관 자재에 적용하기 위하여 연속 주조된 백동으로 제조되는 플랜지와 그 제조방법에 관한 것으로, 직경이 6~10인치(inch)용 연속 주조봉 자재를 준비하는 제 1단계와 상기의 연속 주조봉을 길이 방향으로 5~10인치로 절단하는 제 2단계와 절단한 주조봉을 150~300분 동안 900~950℃로 가열하는 제 3단계와 상기에서 가열한 주조봉을 업세팅(Upsetting) 단조 성형하는 제 4단계와 제 4단계를 완료한 주조봉을 분괴압연(Cogging)하는 제 5단계와 분괴압연 후 다시 업세팅 단조 성형하는 제 6단계와 상기의 과정을 마친 주조봉을 금형에 넣어 단조 성형하여 플랜지 형상을 만드는 제 7단계 및 제 1단계 내지 금형에 넣어 단조 성형하여 플랜지 형상을 만드는 제 7단계를 거친 주조봉에 홀을 생성하기 위하여 드릴 가공 또는 펀치 프레스 작업으로 구성되는 제작방법과 그 방법으로 제조되는 플랜지로서, 연속 주조봉을 자유단조로 플랜지 볼트 체결 부와 관 부를 일체형으로 제작하여 용접 부를 최소화하여 응력집중을 최소화하고 단조 시 깨지기 쉬운 백동(CuNi)을 열처리와 업세팅(Upsetting) 및 분괴압연(Cogging)을 통하여 깨지지 않고 규칙적인 배열구조를 형성하여 제작되는 백동 플랜지와 그 제작방법을 제공하는 효과가 있다.

Description

자유단조를 이용한 백동(CuNi 90/10) 플렌지와 그 제조방법{CuNi 90/10 Flange and Its Production Method using Forge}
본 발명은 백동(CuNi) 플렌지와 그 제조방법에 관한 것으로 더욱 세부적으로는 해수의 부식 및 오염에 강한 백동을 해양 플렌트 또는 해상 구조물 등에 배관 자재에 적용하기 위하여 연속 주조된 백동으로 제조되는 플랜지와 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적인 백동(CuNi) 합금을 단조로 가공할 시 쪼개지는 문제가 발생하고 적당한 열처리를 해서 단조를 진행하여도 금속 조직이 불안정하여 강도 및 내구성이 떨어진다. 기존의 백동 플랜지 제조방법으로는 직경이 6inch 이하인 경우 백동 압출 봉재를 사용하여 자유 단조를 통해 생산하고 직경이 8inch 이상인 경우 백동 소재의 내경 플랜지와 볼트 구멍이 형성된 강철 외경 플랜지의 복합 형태로 제작되거나, 백동 판재를 이용한 슬립온(Slip-On) 플랜지 형태로 사용하는데 이러한 경우 용접 부위가 이중으로 발생되어 추가 공정으로 인해 제작단가 상승과 용접부에 발생하는 응력집중 현상 등으로 인하여 강도가 저하되는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2011-0014966호(2005.04.12)
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 연속 주조봉을 자유단조로 플랜지 볼트 체결 부와 관 부를 일체형으로 제작하여 응력집중을 최소화하고 단조 시 깨지기 쉬운 백동(CuNi)을 열처리와 업세팅(Upsetting) 및 분괴압연(Cogging)을 통하여 깨지지 않고 규칙적인 배열구조를 형성하여 제작되는 백동 플랜지와 그 제작방법을 제공하는데 목적이 있다.
목적을 달성하기 위한 구성으로는, 백동(CuNi)합금 플랜지 제작방법에 있어서, 직경이 6~10인치(inch)용 연속 주조봉 자재를 준비하는 제 1단계와 상기의 연속 주조봉을 길이 방향으로 5~10인치로 절단하는 제 2단계와 절단한 주조봉을 150~300분 동안 900~950℃로 가열하는 제 3단계와 상기에서 가열한 주조봉을 업세팅(Upsetting) 단조 성형하는 제 4단계와 제 4단계를 완료한 주조봉을 분괴압연(Cogging)하는 제 5단계와 분괴압연 후 다시 업세팅 단조 성형하는 제 6단계와 상기의 과정을 마친 주조봉을 금형에 넣어 단조 성형하여 플랜지 형상을 만드는 제 7단계로 구성되며, 본 발명의 다른 특징으로는 상기 제 3단계에서 주조봉 가열 시 시간당 90~100℃로 가열하여 900~950℃로 만들며, 제 4단계 내지 제 6단계에서 업세팅 및 분괴압연 성형 시 주조봉의 온도를 850~950℃로 유지하는 것으로 구성된다.
본 발명의 다른 특징으로는, 초기의 주조봉의 단면적과 가열한 주조봉을 업세팅(Upsetting) 단조 성형하는 제 4단계를 완료한 주조봉의 단면적의 비는 1/(1.4~2.1)이고, 상기의 제 4단계를 완료한 주조봉의 단면적과 분괴압연(Cogging)하는 제 5단계를 완료한 주조봉의 단면적 비는 (2~3.5)/1이며, 상기의 제 5단계를 완료한 주조봉의 단면적과 제 6단계를 완료한 주조봉의 단면적 비는 1/(1.2~1.7)인 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 특징으로는, 제 1단계 내지 금형에 넣어 단조 성형하여 플랜지 형상을 만드는 제 7단계를 거친 주조봉에 홀을 생성하기 위하여 드릴 가공 또는 펀치 프레스 작업이 추가되는 것을 포함하는 백동(CuNi) 합금 플랜지 제작방법이다.
본 발명의 다른 특징으로는 상술한 백동(CuNi) 합금 플랜지 제작방법 중 어느 하나의 방법으로 제작되는 백동(CuNi) 90/10 합금 플랜지으로 구성된다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 연속 주조봉을 자유단조로 플랜지 볼트 체결 부와 관 부를 일체형으로 제작하여 용접 부를 최소화하여 응력집중을 최소화하고 단조 시 깨지기 쉬운 백동(CuNi)을 열처리와 업세팅(Upsetting) 및 분괴압연(Cogging)을 통하여 깨지지 않고 규칙적인 배열구조를 형성하여 제작되는 백동 플랜지와 그 제작방법을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 백동(CuNi) 합금 플랜지 제작방법의 순서도.
도 2는 본 발명에 따른 백동(CuNi) 합금 플랜지의 제작 실시 예.
도 3은 본 발명에 따른 백동 플랜지 조직과 기존 백동 플랜지의 조직 비교 사진.
도 1은 본 발명에 따른 백동(CuNi) 합금 플랜지 제작방법의 순서도이고, 도 2는 본 발명에 따른 백동(CuNi) 합금 플랜지의 제작 실시 예를 도시화한 것이며, 도 3은 본 발명에 따른 백동 플랜지 조직과 기존 백동 플랜지의 조직 비교 사진이다.
도 1과 2를 참조하면, 백동(CuNi)합금 플랜지 제작방법에 있어서,
직경이 6~10인치(inch)용 연속 주조봉 자재를 준비하는 제 1단계(S10);와 상기의 연속 주조봉을 길이 방향으로 5~10인치로 절단하는 제 2단계(S20);와 절단한 주조봉을 150~300분 동안 900~950℃로 가열하는 제 3단계(S30);와 상기에서 가열한 주조봉을 업세팅(Upsetting) 단조 성형하는 제 4단계(S40);와 제 4단계(S40)를 완료한 주조봉을 분괴압연(Cogging)하는 제 5단계(S50);와 분괴압연 후 다시 업세팅 단조 성형하는 제 6단계(S60);와 상기의 과정을 마친 주조봉을 금형에 넣어 단조 성형하여 플랜지 형상을 만드는 제 7단계(S70); 및 제 1단계(S10) 내지 금형에 넣어 단조 성형하여 플랜지 형상을 만드는 제 7단계(S70)를 거친 주조봉에 홀을 생성하기 위하여 드릴 가공 또는 펀치 프레스 작업(S80)이 추가되는 것을 특징으로 한다. 상기의 제 3단계(S30)에서 주조봉의 길이가 5인치일 경우 150분 동안 900~950℃로 가열하며, 10인치일 경우 300분 동안 900~950℃로 가열한다.
또한, 제 3단계(S30)에서 주조봉 가열 시 시간당 90~100℃로 가열하여 900~950℃로 만들며, 제 4단계(S40) 내지 제 6단계(S60)에서 업세팅 및 분괴압연 성형 시 주조봉의 온도를 850~950℃로 유지하는 것으로 구성된다.
추가적으로 주조봉의 단면적 변화는 하기와 이 유지해야하는 것을 특징으로한다. 초기의 주조봉의 단면적과 가열한 주조봉을 업세팅(Upsetting) 단조 성형하는 제 4단계(S40)를 완료한 주조봉의 단면적의 비는 1/(1.4~2.1)이고, 상기의 제 4단계(S40)를 완료한 주조봉의 단면적과 분괴압연(Cogging)하는 제 5단계(S50)를 완료한 주조봉의 단면적 비는 (2~3.5)/1이며, 상기의 제 5단계(S50)를 완료한 주조봉의 단면적과 제 6단계(S60)를 완료한 주조봉의 단면적 비는 1/(1.2~1.7)이다.
또한, 상술한 백동 합금 플랜지 제조방법으로 제작되는 구리가 90%, 니켈이 10%로 구성되는 백동(CuNi) 합금 플랜지를 포함한다.
본 발명은 특정의 실시 예 및 적용 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
1 : 주조봉 2 : 금형
S10 : 제 1단계 S20 : 제 2단계
S30 : 제 3단계 S40 : 제 4단계
S50 : 제 5단계 S60 : 제 6단계
S70 : 제 7단계 S80 : 제 8단계

Claims (5)

  1. 백동(CuNi)합금 플랜지 제작방법에 있어서,
    직경이 6~10인치(inch) 연속 주조봉(1) 자재를 준비하는 제 1단계(S10);와
    상기의 연속 주조봉(1)을 길이 방향으로 5~10인치로 절단하는 제 2단계(S20);와
    제 2단계(S20)에서 절단한 주조봉(1)을 150~300분 동안 900~950℃로 가열하는 제 3단계(S30);와
    상기에서 가열한 주조봉(1)을 업세팅(Upsetting) 단조 성형하는 제 4단계(S40);와
    제 4단계(S40)를 완료한 주조봉(1)을 분괴압연(Cogging)하는 제 5단계(S50);와
    분괴압연 후 다시 업세팅 단조 성형하는 제 6단계(S60);와
    상기의 과정을 마친 주조봉(1)을 금형(2)에 넣어 단조 성형하여 플랜지 형상을 만드는 제 7단계(S70);로 구성되는 백동(CuNi) 합금 플랜지 제작방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    제 3단계(S30)에서 주조봉(1) 가열 시 시간당 90~100℃로 가열하여 900~950℃로 만들며, 제 4단계(S40) 내지 제 6단계(S60)에서 업세팅 및 분괴압연 성형 시 주조봉(1)의 온도를 850~950℃로 유지하는 것으로 구성되는 백동(CuNi) 합금 플랜지 제작방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    초기의 주조봉(1)의 단면적과 가열한 주조봉을 업세팅(Upsetting) 단조 성형하는 제 4단계(S40)를 완료한 주조봉(1)의 단면적의 비는 1/(1.4~2.1)이고,
    상기의 제 4단계(S40)를 완료한 주조봉(1)의 단면적과 분괴압연(Cogging)하는 제 5단계(S50)를 완료한 주조봉(1)의 단면적 비는 (2~3.5)/1이며,
    상기의 제 5단계(S50)를 완료한 주조봉(1)의 단면적과 제 6단계(S60)를 완료한 주조봉(1)의 단면적 비는 1/(1.2~1.7)인 것을 포함하는 백동(CuNi) 합금 플랜지 제작방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    제 1단계(S10) 내지 금형(2)에 넣어 단조 성형하여 플랜지 형상을 만드는 제 7단계(S70)를 거친 주조봉(1)에 홀을 생성하기 위하여 드릴 가공 또는 펀치 프레스 작업(S80)가 추가되는 것을 포함하는 백동(CuNi) 합금 플랜지 제작방법.
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