KR101285915B1 - 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

콘크리트 고압 압송관 연결 장치 및 그 제조 방법에 관하여 개시한다.
본 발명에 따른 콘크리트 고압 압송관 연결 장치 제조 방법은 콘크리트 고압 압송관의 양단에 연결되는 암수 형태 플랜지와, 각각의 플랜지 간의 연결 상태를 구속하는 클램프로 이루어진 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치의 제조 방법에 있어서, 원소재를 절단하여 플랜지 및 클램프 소재를 마련하는 단계와, 마련된 플랜지 및 클램프 소재를 재결정 온도까지 가열하는 단계와, 가열된 플랜지 및 클램프 소재를 1차로 열간단조하여 플랜지 및 클램프 제품으로 성형하는 단계와, 성형된 플랜지 및 클램프 제품을 2차로 열간단조하여 트리밍(trimming)하는 단계, 및 트리밍된 플랜지 및 클램프 제품을 열처리하여 내부응력을 제거하는 단계를 포함하여, 콘크리트 고압 압송관 연결 부위에 대한 구조 강도 확보 및 내압 특성 개선을 도모할 수 있다.

Description

콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법{CONNECTING DEVICE FOR STEEL PIPE WITH A FUNCTION OF CONVEYING HIGH-PRESSURE CONCRETE AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 초고층 건물의 시공 시, 콘크리트를 고압 압송하기 위해 이용되는 압송관을 안정적으로 이어 연결하는 데 필요한 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법에 관한 기술이다.
콘크리트 압송관은 압력을 이용하여 콘크리트를 운반하는 강관 부재를 의미한다.
콘크리트는 물보다 비중이 큰 소재이므로, 이를 효과적으로 상층 높이까지 압송하기 위해서는 매우 큰 압력을 견뎌낼 수 있는 강관 자체의 기계적 물성 확보가 선행되어야 한다.
현재, 초고층 건물의 시공에 대한 관심이 고조되고 있으며, 이러한 추세에 따라 초고층 건물의 높이까지 콘크리트를 효과적으로 압송할 수 있는 내압성 및 내마모성이 개선된 압송관에 필요성이 절실히 요구되는 바이다.
현재까지, 일반 구조용 강종(예: STK490)을 비열처리하여 제작된 압송관 및 고탄 열처리 강종(예: S45C)을 열처리하여 제작된 압송관 등이 출시되고 있으나, 이러한 종래의 압송관에 비해 더 뛰어난 기계적 물성을 확보하도록, 중탄 열처리 강종(예: 탄소 중량% 0.20 ~ 0.28)을 효과적으로 열처리 함에 따라, 더 나은 내압성 및 내마모성을 가질 수 있는 압송관의 개발이 필요한 실정이다.
아울러, 이러한 내압성 및 내마모성이 개선된 압송관에 대한 개발 추세에 동반하여, 압송관을 서로 이어 연결해 줄 수 있는 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치의 개발에 대한 관심 역시 고조되고 있는 실정이다.
본 발명의 목적은, 초고층 건물의 시공 시 콘크리트를 고압 압송할 수 있는 압송관의 개발 추세에 동반하여, 이러한 압송관을 서로 연결하여 콘크리트 압송 라인 설비를 초고층까지 형성하는데 있어서 반드시 필요한 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 두 차례의 열간단조 및 가공 후 열처리를 통해 콘크리트 고압 압송에 요구되는 강도 및 내압특성을 향상시킴은 물론, 나아가 플랜지의 단면적 크기를 대폭 개선하여, 보다 안정적인 콘크리트 고압 압송을 수행할 수 있는 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법을 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제들에 국한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 해결하고자 안출된 본 발명의 사상에 따르면, 콘크리트 고압 압송관의 양단에 연결되는 암수 형태 플랜지와, 상기 각각의 플랜지 간의 연결 상태를 구속하기 위해 외주를 둘러 체결되는 고정되는 클램프로 이루어진 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치의 제조 방법에 있어서, (a) 원소재를 절단하여 플랜지 및 클램프 소재를 마련하는 단계; (b) 상기 마련된 플랜지 및 클램프 소재를 재결정 온도까지 가열하는 단계; (c) 상기 가열된 플랜지 및 클램프 소재를 1차로 열간단조하여 플랜지 및 클램프 제품으로 성형하는 단계; (d) 상기 성형된 플랜지 및 클램프 제품을 2차로 열간단조하여 트리밍(trimming)하는 단계; (e) 상기 트리밍된 플랜지 및 클램프 제품을 열처리하여 내부응력을 제거하는 단계;를 포함하는 콘크리트 고압 압송관 연결 장치 제조 방법을 제공한다.
이때, 상기 (b) 단계에서, 상기 플랜지 및 클램프 소재의 가열 온도는, 1000 ~ 1100℃인 것이 바람직하다.
그리고 상기 (b) 단계에서, 상기 플랜지 및 클램프 소재의 가열 방식은, 유도 가열(induction heating) 방식이 이용될 수 있다.
또한, 상기 (c) 단계에서, 상기 1차 열간단조는, 1950 ~ 2050 tonf/㎠ 압력으로 실시되는 것이 좋다.
그리고 상기 (c) 단계에서, 상기 1차 열간단조는 적어도 3차례의 타격이 가해지는 방식으로 수행되되, (c-1) 상기 가열된 플랜지 및 클램프 제품 상에 형성된 스케일을 제거하는 1차 타격 단계; (c-2) 상기 플랜지 및 클램프 제품에 대하여 항 타를 실시하는 2차 타격 단계; 및 (c-3) 상기 플랜지 및 클램프 제품에 대하여 정 타를 실시하는 3차 타격 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (d) 단계에서, 상기 2차 열간단조는, 190 ~ 210 tonf/㎠ 압력으로 실시되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 (d) 단계에서, 상기 트리밍은, 상기 (c) 단계에서 성형된 플랜지 및 클램프 제품에 대해, 잔부의 미세 가공을 실시하거나 또는 홀 가공을 실시할 수 있다.
그리고 상기 (e) 단계에서, 상기 열처리는, 800 ~ 900℃ 온도로 가열한 후 노말라이징(normalizing)을 실시할 수 있다.
또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 원소재는, 화학성분으로서 탄소(C)가 0.42 ~ 0.48 중량% 포함되는 고탄소 열처리용 강재인 것이 바람직하다.
한편, 상기의 기술적 과제를 해결하고자 안출된 본 발명의 또 하나의 사상에 따르면, 한 쌍의 압송관 양단 외주 상에 각각 접합되되, 대향되는 체결면 상으로 맞대응 결합이 가능하도록 요철을 구비하며, 상호 간의 체결을 통해 한 쌍의 압송관 내부 유로를 이어 연장하도록 형성되는 암수 체결형 플랜지; 및 상기 암수 체결형 플랜지의 외연을 둘러 감싸는 형태로 착탈 가능하게 구비되어, 상기 암수 체결형 플랜지의 체결 상태를 구속하도록 형성되는 클램프;를 포함하되, 상기 암수 체결형 플랜지 및 상기 클램프는, 화학성분으로서 탄소(C)가 0.42 ~ 0.48 중량% 포함되는 고탄소 열처리용 강재를 원소재로 하여, 열간단조 후 노말라이징 열처리를 통해 내부응력이 제거됨에 따라, 원소재 강도에 비해 2배 이상 강도가 상승된 것을 특징으로 하는 콘크리트 고압 압송관 연결 장치를 제공한다.
이때, 상기 암수 체결형 플랜지 간의 체결을 통해 형성된 폭 방향 단면적 크기는, 한 쌍의 압송관 내부유로 상의 유동 단면적의 크기에 비해 0.71 ~ 0.81 배로 형성될 수 있다.
여기서, 상기 암수 체결형 플랜지는, 서로 연결되는 한 쌍의 압송관 중 일측 외주연을 둘러 감싸는 형태로 용접되어 외측으로 돌출되는 형상으로 형성되며, 상기 대향되는 체결면 상으로 내입 형성된 요(凹)부를 구비하는 암형 플랜지; 및 서로 연결되는 한 쌍의 압송관 중 타측 외주연을 둘러 감싸는 형태로 용접되어, 외측으로 돌출되는 형상으로 형성되며, 상기 대향되는 체결면 상으로 돌기 형성된 철(凸)부를 구비하는 수형 플랜지;를 포함할 수 있다.
그리고 상기 암수 체결형 플랜지는, 상기 서로 대향되는 체결면 상에서, 콘크리트의 누출 방지용 O-링을 추가 개재하도록 O-링 삽입공을 더 구비하는 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 클램프는, 상기 암수 체결형 플랜지를 둘러 감싸는 한 쌍의 호형 링크를 구비하되, 상기 한 쌍의 호형 링크의 일단부는 힌지 축에 의해 고정됨에 반해, 타단부는 토글(toggle) 방식의 레버 조작에 의해 연결 및 분리 조절되도록 형성될 수 있다.
본 발명의 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 초고층 건물의 시공 시 콘크리트를 고압 압송할 수 있는 압송관의 개발에 동반하여, 강도 및 내압특성이 향상된 압송관용 연결 장치를 제공함에 따라, 초고층 건물의 시공 능력을 개선할 수 있는 유리한 기술적 효과가 있다.
또한, 본 발명의 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법에 따르면, 본 연결 장치의 구성에 포함되는 플랜지 및 클램프의 부품 특성을 열간단조 및 열처리를 통해 개선함에 따라, 더 나은 강도 및 내압특성을 발휘하게 함은 물론, 플랜지의 단면적 크기를 압송관 내 유동단면적에 비례하여 최적 조건(기존 단면적보다 25% 증가)을 제시함으로써, 초고층 건물 시공에 필요한 안정적인 콘크리트 고압 압송을 기대할 수 있게 하는 유리한 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 중 암형 플랜지의 개략적인 형상을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 중 수형 플랜지의 개략적인 형상을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 중 클램프의 개략적인 형상을 도시한 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치를 이용하여 한 쌍의 압송관을 이음 연결한 모습을 보여주는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치의 길이 방향 단면 형상을 도시한 도면,
도 6은 도 5에서 A-A 구간의 단면을 도시한 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 제조 방법에 있어서, 1차 열간단조에 해당되는 단계(S300)의 세부 단계를 도시한 도면임.
이하, 본 발명에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법의 바람직한 실시예에 대해 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 특허청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도면에서, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 중 암형 플랜지의 개략적인 형상을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 중 수형 플랜지의 개략적인 형상을 도시한 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 중 클램프의 개략적인 형상을 도시한 도면이다.
이러한 도 1 내지 도 3의 도면은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치의 세부 구성인 플랜지 및 클램프의 형상 및 구조를 상세하게 살펴보기 위하여 개시한 것으로, 본 발명에 해당하는 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐, 도시된 특정 형태에 따라 본 발명의 크게 제한될 필요가 없다.
본 발명의 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치는, 도 1 및 도 2를 통해 개시된 암수 체결형 플랜지와, 도 3을 통해 개시된 클램프를 포함하는 구성으로 이루어진다.
도 1 내지 도 3을 병행 참조하면 본 발명의 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치의 세부 구성으로서 암형 플랜지(도 1의 110), 수형 플랜지(도 2의 120), 클램프(도 3의 130)의 형상 및 구조를 확인할 수 있다. 여기서, 암형 플랜지(도 1의 110) 및 수형 플랜지(도 2의 120)을 포함하는 명칭으로서, 암수 체결형 플랜지라 지칭한다.
도 4를 참조하면, 암수 체결형 플랜지(110, 120)는, 한 쌍의 압송관(P1, P2)의 양단 이음 부위 상의 외주에 각각 접합되어 체결된다. 이때, 암수 체결형 플랜지는 서로 대향되어 체결되는 면(이후, '체결면'이라 한다) 상으로 맞대응 결합, 즉 치합이 가능하도록 요철을 구비한다.
여기서의 요철이란, 암수 체결형 플랜지(110, 120)의 대향되는 면 상으로 구비되는 상호 대응된 끼움 돌기 및 홈을 말하는 것으로, 도 1에 도시된 암형 플랜지(110)의 체결면 상에는 요(凹)부가 구비되며, 도 2에 도시된 수형 플랜지(120)의 체결면 상에는 철(凸)부가 구비되는 것을 의미한다.
암수 체결형 플랜지를 구성하는 각각의 암형 플랜지(110) 및 수형 플랜지(120)는 전술된 바와 같이 한 쌍의 압송관(P1, P2)의 양단 외주 상에 구비되어, 따로 분리된 구조인 한 쌍의 압송관(P1, P2)을 이음 형성한다.
도 1을 참조하면, 암수 체결형 플랜지의 일 구성인 암형 플랜지(110)의 상세한 형상 및 구조를 확인할 수 있다.
도시된 바와 같이, 암형 플랜지(110)는 중심이 개방된 링형 중공 부재로서, 내주면(116)을 통해 압송관(도 4의 P1)이 끼움 결합된 후, 상호 간의 밀착 부위에서 용접이 실시됨에 따라 압송관 외주 상에 고정 결합된다.
암형 플랜지(110)의 외장 몸체부(112)는 후술될 수형 플랜지(도 2의 120)의 외장 몸체부(122)와 동일한 직경을 가질 수 있으며, 전술된 내주면(116)으로부터 체결면 상으로는 요부(114)을 형성한다.
아울러 이러한 요부(114)은 상기 암형 플랜지(110)의 외장 몸체부(112)와 사이에서 소정의 크기의 내입 홈을 형성하는데, 이를 O-링 삽입공(118)이라 한다. O-링 삽입공(118)은 상기 암형 플랜지(110)와 후술될 수형 플랜지(도 2의 120) 사이의 체결면 상에 구비되어 압송 중인 콘크리트의 누출을 방지하는 O-링을 개재하는 수납영역으로 작용된다.
도 2를 참조하면, 암수 체결형 플랜지의 또 하나의 구성인 수형 플랜지(120)의 상세한 형상 및 구조를 확인할 수 있다.
도시된 바와 같이, 상기 수형 플랜지(120)는 전술된 암형 플랜지(도 1의 110)와 같이 중심이 개방된 링형 중공 부재로서, 이의 내주면(126)을 통해 또 하나의 압송관(도 4의 P2)이 끼움 결합된 후, 상호 간의 밀착 부위에서 용접이 실시되어 상기 압송관(도 4의 P2) 외주 상에 고정 결합된다.
그리고 이러한 수형 플랜지(120)는 전술된 암형 플랜지(도 1의 110)의 요부(114)에 밀착되어 체결되는 철부(124)를 구비함으로써, 상호 간의 요철 치합(齒合) 구조에 따라 암형 플랜지(도 1의 110)과 일련의 형태로 조립 결합되는 구조를 갖는다.
즉, 도 1 및 도 2를 통해 살펴본 암형 플랜지(110) 및 수형 플랜지(120)는 도 4에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 압송관(P1, P2)와 끼움 결합된 후, 상호 간의 결합 부위에서 용접(W)이 이루어지고, 이로써, 한 쌍의 압송관(P1, P2)을 이음 연결하는 역할을 수행하게 된다.
다음으로, 도 3을 통해 플랜지의 형상 및 구조에 대해 살펴본다.
도시된 플랜지(130)는, 앞서 도 4를 통해 전술한 암형 플랜지(도 4의 110) 및 수형 플랜지(도 4의 120), 즉 암수 체결형 플랜지의 체결 상태를 구속하여 한 쌍의 압송관(도 4의 P1, P2)의 연결을 견고하게 고정하는 기능을 제공한다.
이를 위해, 이러한 클램프(130)는, 상기 암수 체결형 플랜지의 외연을 둘러 감싸는 형태로 착탈이 조절되는 작동 구조를 가지는 것이 바람직하다. 이러한 구조적 형상으로서, 상기 클램프(130)는, 상기 암수 체결형 플랜지를 둘러 감싸는 한 쌍의 호형 링크(131a, 131b)를 구비한다.
한 쌍의 호형 링크(131a, 131b)는 도 3을 통해 확인 가능하듯이, 내측으로 U자 형 구속 홈을 구비함으로써 상기 암수 체결형 플랜지를 견고하게 둘러 감싸는 형상으로 이루어진다.
또한, 한 쌍의 호형 링크(131a, 131b)의 일단부(132)는 힌지 축(133a, 133b)에 의해 각각 고정되며, 타단부(134)는 레버(136)가 구비되되 이러한 레버(136)는 또 다른 힌지 축(135)에 의해 회동 가능한 형태로 이루어져, 토글(toggle) 방식의 조작에 의해 한 쌍의 호형 링크(131a, 131b)를 연결 및 분리시키는 작동 구조를 갖는다.
이때, 레버(136)의 회동 조작으로 인하여, 상기 클램프(130)가 연결된 후에는, 상기 레버(136)를 나사 구동으로 회전 조작하여 클램프(130)에 조임력(clamping force)을 유지시켜 줄 수 있다.
한편, 이러한 클램프(130)가 직경이 더 확장된 형상의 플랜지를 고정할 필요가 있을 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 고정 영역의 힌지 축(133a, 133b) 사이에 연결편(134)을 더 구비하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치의 길이 방향 단면 형상을 도시한 도면이다.
도 5를 통해 한 쌍의 압송관(P1, P2)이 연결되는 구조를 살펴보면, 앞서, 도 1 내지 도 4를 통해 설명하였던, 암형 플랜지(110) 및 수형 플랜지(120)로 이루어진 암수 체결형 플랜지(110, 120)는 한 쌍의 압송관(P1, P2)의 양단 외주 상에 선행 용접되어 결합된 후 밀착 형성된다. 그리고 클램프(130)의 연결을 통해 구속됨에 따라, 한 쌍의 압송관(P1, P2)은 강인하게 연결되는 구조를 갖는다. 한편, 이러한 연결 구조에 있어서, O-링 삽입공(118)에는 별도의 O-링을 개재하진 않았으나, 각기 다른 실시예마다 콘크리트의 누출 방지 기능을 강화하기 위해서는 다양한 재질 및 형상의 O-링을 추가적으로 삽입하여도 무방하다.
특히, 본 발명에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치에 따르면, 상기 암수 체결형 플랜지 간의 체결을 통해 형성된 폭 방향 단면적에 대해 기존에 비해 25%정도 확장시켰는데, 이는 내압특성을 개선시키기 위함이다.
도 6은 이러한 암수 체결형 플랜지의 폭 방향 단면적에 대한 최적 조건을 제시하기 위하여 설명한 도면으로서, 도 5의 A-A 구간에 대한 단면을 부분 확대하여 도시한 것이다.
도 6을 참조하면, S1이 지시하는 면적이 압송관의 유동 단면적을 의미하며, S2가 지시하는 면적이 암수 체결형 플랜지의 폭 방향 단면적을 의미한다. 여기서, P2는 한 쌍의 압송관(도 5의 P1, P2) 중 하나를 의미한다.
본 발명의 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치는, 적어도 300MPa의 고압 압송 기능을 갖는 압송관을 연결하는 장치로서, 다양한 실험을 통해 도출된 플랜지 폭 단면적(S2)의 크기 조건으로서, 압송관의 내부 유동 단면적(S1)에 비례되는 최적 조건 값을 찾아내었다.
즉, 바람직한 실시예로서, 상기 암수 체결형 플랜지 간의 체결을 통해 형성된 폭 방향 단면적 크기(S2)는, 한 쌍의 압송관 내부유로 상의 유동 단면적(S1)의 크기에 비해 0.71 ~ 0.81 배로 형성될 수 있다.
이러한 플랜지의 폭 방향 단면적 크기는 기존의 경우에 비해 대략 25%정도 단면적이 증가된 값으로서, 만일 도 6의 S1에 비해 S2가 0.71배 미만일 경우에는 목표하는 내압특성의 효과를 기대하기 어려웠으며, S2가 0.81배를 초과할 경우에는 플랜지의 폭을 확장함에 드는 비용에 비해 그 효과 상승율이 미미하였다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예로서의 암수 체결형 플랜지의 폭 방향 단면적은 압송관의 내부 유동 단면적에 비해 0.71 ~ 0.81 배로 형성되는 것이 바람직하다.
여기까지 상술한 암수 체결형 플랜지 및 클램프는, 화학성분으로서 탄소(C)가 0.42 ~ 0.48 중량% 포함되는 고탄소 열처리용 강재를 원소재(예: S45C)로 하여, 열간단조 후 노말라이징 열처리를 통해 내부응력이 제거됨에 따라, 원소재 강도에 비해 2배 이상 강도가 상승되는 조건을 만족해야 한다. 이러한 제조 상의 조건은 콘크리트 고압 압송관 연결 장치 제조 방법을 통해 설명될 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 순서도이며, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 제조 방법에 있어서, 1차 열간단조에 해당되는 단계(S300)의 세부 단계를 도시한 순서도이다.
이러한 도 7 및 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 제조 방법에 대해 설명하기로 한다.
먼저, 원소재를 절단하여 플랜지 및 클램프 소재를 마련한다(S100).
이 단계에서 원소재로 이용될 수 있는 강종으로는 고탄소 열처리용 강재로서, 환봉 부재가 이용되는 것이 바람직한데, 화학성분으로서 탄소(C)를 0.42 ~ 0.48 중량% 포함할 수 있다. 이러한 강종으로서, S45C 열처리 강을 이용할 수 있다.
다음으로, 상기 마련된 플랜지 및 클램프 소재를 재결정 온도까지 가열한다(S200).
이 단계에서의 가열은, 추후 단계에서 열간단조를 진행하기 위해 필요한 과정으로서, 이전 단계(S100)에서 마련된 플랜지 및 클램프 소재 각각을 1000 ~ 1100℃, 더욱 바람직하게는 1000℃의 온도로 가열한다.
그리고 이때의 가열 방식은 유도 가열(induction heating) 방식을 이용할 수 있다.
다음으로, 상기 가열된 플랜지 및 클램프 소재를 1차로 열간단조하여 플랜지 및 클램프 제품으로 성형한다(S300).
이 단계에서의 1차 열간단조는, 1950 ~ 2050 tonf/㎠ 압력으로 실시되는 것이 바람직하며, 상기의 1차 열간단조는 적어도 3차례의 타격이 가해지는 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 1차 열간단조의 타격에 관한 세부 단계는 도 8을 통해 확인할 수 있다.
먼저, 상기 가열된 플랜지 및 클램프 제품 상에 형성된 스케일을 제거하는 1차 타격이 실시된다(S320). 그 다음으로 상기 플랜지 및 클램프 제품에 대하여 항 타를 실시하는 2차 타격이 실시된다(S340). 그리고 끝으로 상기 플랜지 및 클램프 제품에 대하여 정 타를 실시하는 3차 타격이 실시된다(S360).
이와 같은 3차례의 타격이 가해지는 방식에 의해 본 단계에서는 플랜지 및 클램프의 형상이 성형됨과 동시에, 강도 역시 개선될 수 있다.
다음으로, 상기 성형된 플랜지 및 클램프 제품을 2차로 열간단조하여 트리밍(trimming)한다(S400).
이 단계에서의 2차 열간단조는, 상기 2차 열간단조는, 190 ~ 210 tonf/㎠ 압력으로 실시될 수 있는데, 이러한 2차 열간단조에 의해 이전 단계(S300)를 통해 성형된 플랜지 및 클램프 제품의 트리밍이 이루어진다. 이러한 트리밍은, 잔부의 미세 가공을 실시함과 동시에, 홀 가공 등을 실시하는 작업을 의미한다.
다음으로, 플랜지 및 클램프 제품을 열처리하여 내부응력을 제거한다(S500).
이 단계에서의 열처리로서, 800 ~ 900℃의 온도로 가열한 후 노말라이징(normalizing)을 실시한다. 이러한 노말라이징 열처리를 거치게 되면, 플랜지 및 클램프 제품 내에 존재하는 내부응력이 제거되며, 이로써 제품 내에 취성이 방지될 수 있다.
이와 같은 전 단계(S100, S200, S300, S400, S500)을 거쳐 제조된 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치는 기존에 비해 강도가 2배 이상 향상되었으며, 이와 동시에 높은 내압특성(예: 콘크리트 고압 압송관의 내압특성에 가까운 정도)을 발휘하였다.
정리하면, 본 발명에 따르면, 초고층 건물의 시공 시 콘크리트를 고압 압송할 수 있는 압송관의 개발에 동반하여, 강도 및 내압특성이 향상된 압송관용 연결 장치를 제공함에 따라, 초고층 건물의 시공 능력을 개선할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 플랜지 및 클램프의 부품 특성을 1, 2차 열간단조 및 노말라이징 열처리를 통해 향상 진보시킴에 따라, 더 나은 강도 및 내압특성을 발휘하게 함은 물론, 플랜지의 단면적 크기를 압송관 내 유동면적에 비례하여 0.71 ~ 0.81배(바람직하게는 0.76배)로, 최적 조건 값을 제시함으로써, 초고층 건물의 시공에 필요한 안정적인 고압 콘크리트 압송 성능을 제공할 수 있는 효과를 제공한다.
지금까지 본 발명의 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치 및 그 제조 방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하며, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
P1, P2: 압송관
110: 암형 플랜지
120: 수형 플랜지
130: 클램프
S100: 플랜지 및 클램프 소재 마련 단계
S200: 재결정 온도 가열 단계
S300: 1차 열간단조 단계
S400: 2차 열간단조 단계
S500: 열처리 단계

Claims (14)

  1. 콘크리트 고압 압송관의 양단의 이음 부위 상의 외주에 접합되는 암수 형태 플랜지와, 상기 각각의 플랜지 간의 연결 상태를 구속하는 클램프를 포함하는 콘크리트 고압 압송관용 연결 장치의 제조 방법에 있어서,
    (a) 화학성분으로서 탄소(C)가 0.42 ~ 0.48 중량% 포함되는 고탄소 열처리용 강재인 원소재를 절단하여 플랜지 및 클램프 소재를 마련하는 단계;
    (b) 상기 마련된 플랜지 및 클램프 소재를 재결정 온도인 1000 ~ 1100℃ 까지 가열하는 단계;
    (c) 상기 가열된 플랜지 및 클램프 소재를 적어도 3차례의 타격이 가해지는 방식으로 1차 열간단조하되 1950 ~ 2050 tonf/㎠ 압력으로 실시하여 플랜지 및 클램프 제품으로 성형하는 단계;
    (d) 상기 성형된 플랜지 및 클램프 제품을 190 ~ 210 tonf/㎠ 압력으로 2차 열간단조하여 트리밍(trimming)하는 단계;
    (e) 상기 트리밍된 플랜지 및 클램프 제품을 800 ~ 900℃ 온도로 가열한 후 노말라이징(normalizing)을 실시하여 내부응력을 제거하는 단계;를 포함하여 플랜지 및 클램프의 내부응력을 제거하여 취성을 감소시킨 것을 특징으로 하는 콘크리트 고압 압송관 연결 장치 제조 방법.
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  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계에서,
    상기 트리밍은,
    상기 (c) 단계에서 성형된 플랜지 및 클램프 제품에 대해, 잔부의 미세 가공을 실시하거나 또는 홀 가공을 실시하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 고압 압송관 연결 장치 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 한 쌍의 압송관 양단 외주 상에 각각 접합되되, 대향되는 체결면 상으로 맞대응 결합이 가능하도록 요철을 구비하며, 상호 간의 체결을 통해 한 쌍의 압송관 내부 유로를 이어 연장하도록 형성되는 암수 체결형 플랜지; 및
    상기 암수 체결형 플랜지의 외연을 둘러 감싸는 형태로 착탈 가능하게 구비되어, 상기 암수 체결형 플랜지의 체결 상태를 구속하도록 형성되는 클램프;를 포함하되,
    상기 암수 체결형 플랜지는,
    서로 연결되는 한 쌍의 압송관 중 일측 외주연을 둘러 감싸는 형태로 용접되어 외측으로 돌출되는 형상으로 형성되며, 상기 대향되는 체결면 상으로 내입 형성된 요(凹)부를 구비하는 암형 플랜지; 및
    서로 연결되는 한 쌍의 압송관 중 타측 외주연을 둘러 감싸는 형태로 용접되어, 외측으로 돌출되는 형상으로 형성되며, 상기 대향되는 체결면 상으로 돌기 형성된 철(凸)부를 구비하는 수형 플랜지;를 포함하고,
    상기 암수 체결형 플랜지는 상기 서로 대향되는 체결면 상에서, 콘크리트의 누출 방지용 O-링을 추가 개재하도록 O-링 삽입공을 더 구비하고,
    상기 클램프는 상기 암수 체결형 플랜지를 둘러 감싸는 한 쌍의 호형 링크를 구비하되, 상기 한 쌍의 호형 링크의 일단부는 힌지 축에 의해 고정됨에 반해, 타단부는 토글(toggle) 방식의 레버 조작에 의해 연결 및 분리 조절되도록 형성되며,
    상기 암형 플랜지와 상기 수형 플랜지 간의 체결을 통해 형성된 폭 방향 단면적 크기는, 한 쌍의 압송관 내부유로 상의 유동 단면적의 크기에 비해 0.71 ~ 0.81 배이고,
    상기 암수 체결형 플랜지 및 상기 클램프는, 화학성분으로서 탄소(C)가 0.42 ~ 0.48 중량% 포함되는 고탄소 열처리용 강재를 원소재로 하여, 열간단조 후 노말라이징 열처리를 통해 내부응력이 제거됨에 따라, 원소재 강도에 비해 2배 이상 강도가 상승된 것을 특징으로 하는 콘크리트 고압 압송관 연결 장치.
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