KR101384301B1

KR101384301B1 - 세라믹 라이닝 강관 제조방법

Info

Publication number: KR101384301B1
Application number: KR1020130128653A
Authority: KR
Inventors: 김양호
Original assignee: 윤애경
Priority date: 2013-10-28
Filing date: 2013-10-28
Publication date: 2014-05-08
Also published as: WO2015064919A1

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의하면, 세라믹 라이닝 강관 제조방법은, 강관의 개방된 일측 및 타측에 점화관 및 분출관을 각각 결합한 상태에서 상기 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며, 상기 강관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 점화관의 내부에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도한다.

Description

세라믹 라이닝 강관 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING CERAMIC LINING PIPE}

본 발명은 세라믹 라이닝 강관 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 점화재를 통해 테르밋 반응을 유도하는 세라믹 라이닝 강관 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 화학, 건설, 금속, 요로, 플랜트산업분야에서는 수숑용, 열교환용 파이프를 포함한 설비의 내열, 내부식, 내화학성, 내마모성 등의 특성이 높은 수준으로 요구된다. 내열, 내부식, 내화학, 내마모성이 우수한 소재로는 세라믹재료를 들 수 있으나, 낮은 인성, 신율, 취성 등의 재료 자체의 단점과 어려운 가공성, 접합성, 부분교체의 설비상의 문제점도 지니고 있다.

이와 같은 문제점을 보완하고자 금속2중관, 금속-세라믹복합관이 활발히 연구되어 왔고 일부 상용화되고 있다. 금속2중관은 원심주조법을 이용하여 제조한다. 원심주조법은 스테인레스강을 용융상태로 회전중인 금속튜브에 부으면 원심력에 의해서 금속튜브내부에 도포되고 밀착, 접착하게 된다. 하지만 이러한 원심주조법에 의한 공정은 용융장비와 초기시설비가 높아 비효율적이며 공정이 복잡하며 또한 용융금속을 원심장치로 이동시키기 위해 높은 전력소비 및 추가비용이 요구되는 등의 생산 공정상에 많은 문제점을 지니고 있다.

또한, 금속-세라믹복합관은 현재 주로 절연체 용사방법으로 제조되고 있다. 회전하고 있는 파이프 내부에 세라믹 슬러리를 노즐을 통해 용사(spraying)하면서 건조 혹은 소결시키는 방식이다. 하지만 이 공정의 경우, 내부 후막 세라믹층의 생성이 어렵고, 제조공정 시간이 느릴 뿐 아니라 코팅 후 접합부의 균열, 탈리현상이 쉽게 발생하는 단점을 지니고 있다.

이에 보다 공정이 간단하고, 경제적이며 코팅층이 균일하고 접합력이 강력한 금속-세라믹복합관 제조 공정이 절실하다. 이러한 이유에서 제조장비 및 공정이 간단하고 조건이 까다롭지 않으며 경제적인 연소반응법을 이용한 금속-세라믹 복합관의 제조를 시도하였다.

한국등록특허공보 0729215호 2007.6.19.

본 발명의 목적은 내열성, 내부식성, 내화학성, 내마모성 등의 특성이 개선된 세라믹 라이닝 강관을 제조하는 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 테르밋 반응의 진행속도를 지연시켜 반응시간을 확보함으로써 치밀구조의 세라믹층을 형성할 수 있는 세라믹 라이닝 강관 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부한 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 세라믹 라이닝 강관 제조방법은, 일자형 강관의 연결부위에 강관 개구를 형성하고, 상기 강관 개구와 대응되는 내화물 개구를 가지는 내화물 파이프를 상기 일자형 강관의 내부에 삽입하며, 상기 강관 개구에 연장 강관을 결합하고 상기 연장 강관에 연장 분출관을 결합한 상태에서 상기 연장 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 분분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며, 상기 연장 강관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 내화물 개구에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도한다.

이때, 상기 연장 강관을 지면에 대하여 수직하게 배치하여 상기 분출관은 상기 연장 강관의 하부에 위치할 수 있다.

상기 제조방법은 상기 연장 강관의 내부에서 테르밋 반응이 완료한 이후, 상기 내화물 파이프를 상기 일자형 강관으로부터 제거하고 상기 연장 강관의 내부에 내화물을 채워 상기 연장 강관을 폐쇄하며, 상기 일자형 강관의 개방된 일측 및 타측에 점화관 및 분출관을 각각 결합한 상태에서 상기 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며, 상기 일자형 강관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 점화관의 내부에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도할 수 있다.

이때, 상기 일자형 강관을 지면에 대하여 수직하게 배치하여 상기 분출관은 상기 일자형 강관의 하부에 위치하고 상기 점화관은 상기 일자형 강관의 상부에 위치한 상태에서 점화가 이루어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 세라믹 라이닝 강관 제조방법은, 제1 내지 제3 분기관으로 이루어진 Y자형 강관 중 제1 및 제2 분기관의 내부에 상기 제3 분기관과 대응되는 제1 및 제2 내화물 파이프를 삽입하며, 상기 제3 분기관에 연장 분출관을 결합한 상태에서 상기 연장 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며, 상기 제3 분기관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 상부에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도한다.

이때, 상기 제3 분기관을 지면에 대하여 수직하게 배치하여 상기 분출관은 상기 연장 강관의 하부에 위치할 수 있다.

상기 제조방법은 상기 제3 분기관의 내부에서 테르밋 반응이 완료한 이후, 상기 제1 및 제2 내화물 파이프를 상기 제1 및 제2 분기관으로부터 제거하고 상기 제3 분기관의 내부에 내화물을 채워 상기 제3 분기관을 폐쇄하며, 상기 제1 및 제2 분기관의 개방된 일측에 점화관 및 분출관을 각각 결합한 상태에서 상기 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며, 상기 제1 및 제2 분기관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 점화관의 내부에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도한다.

이때, 상기 점화관이 연직 상부에 위치한 상태에서 점화가 이루어지며, 상기 테르밋 반응이 완료시 상기 분출관이 연직 하부에 위치할 수 있도록 상기 테르밋 반응이 진행되는 동안 상기 제1 및 제2 분기관을 회전시킬 수 있다.

또한, 상기 반응원료용 테르밋 혼합물은 10~30 메쉬인 산화철 분말 및 30~80 메쉬인 알루미늄 분말을 포함할 수 있다.

또한, 상기 점화재는 마그네슘 분말일 수 있다.

상기 강관이 일자형인 경우 상기 강관을 지면에 대하여 수직하게 배치하여 상기 분출관은 상기 강관의 하부에 위치하고 상기 점화관은 상기 강관의 상부에 위치한 상태에서 점화가 이루어질 수 있다.

상기 강관이 곡관인 경우 상기 점화관이 연직 상부에 위치한 상태에서 점화가 이루어지며, 상기 테르밋 반응이 완료시 상기 분출관이 연직 하부에 위치할 수 있도록 상기 테르밋 반응이 진행되는 동안 상기 강관을 회전시킬 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면 테르밋 반응을 통해 강관의 내부에 Al2O3 조직을 형성함으로써 내열성, 내부식성, 내화학성, 내마모성 등의 특성을 개선할 수 있다. 또한, 강관 내에서 테르밋 반응이 일측에서 타측을 향해 점진적으로 진행되므로, 테르밋 반응의 진행속도를 지연시켜 반응시간을 확보함으로써 치밀구조의 세라믹층을 형성할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 일자형 강관의 내부에 세라믹층을 형성하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 4 내지 도 8은 T자형 강관의 내부에 세라믹층을 형성하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 9 내지 도 12는 곡관형 강관의 내부에 세라믹층을 형성하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.
도 13 내지 도 17은 Y자형 강관의 내부에 세라믹층을 형성하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도 1 내지 도 17을 참고하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예들은 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 설명하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예들은 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에 나타난 각 요소의 형상은 보다 분명한 설명을 강조하기 위하여 과장될 수 있다.

도 1 내지 도 3은 일자형 강관의 내부에 세라믹층을 형성하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 일자형 강관(1)은 내부 단면적이 일정한 직관형 강관이며, 예를 들어, 일반 압력 배관용 탄소강 강관일 수 있다. 강관(1)은 지면에 대하여 수직하게 배치되며, 점화관(2)은 강관(1)의 상단부에 결합되고 분출관(3)은 강관(1)의 하단부에 결합된다. 점화관(2) 및 분출관(3)은 강관(1)과 대체로 동일한 직경과 두께를 가지며, 용접을 통해 강관(1)에 결합될 수 있다.

이후, 도 2에 도시한 바와 같이, 내화재(5)를 분출관(3)의 내부에 투입하여 분출관(3)의 내부를 부분적으로 폐쇄함과 동시에 분출구(4)를 형성한다. 분출구(4)는 약 5mm 일 수 있으며, 후술하는 테르밋(thermit) 반응이 진행되는 과정에서 내부열 및 반응생성물은 분출구(4)를 통해 분출된다.

이후, 반응원료용 테르밋 혼합물(M)을 강관(1) 내에 투입한다. 반응원료용 테르밋 혼합물은 산화철(Fe2O3)과 알루미늄(Al)으로 이루어지며, Fe2O3와 Al의 혼합비는 3:1일 수 있다. 이때, 산화철은 평균입도가 10~30 메쉬(mesh)인 분말이며, 알루미늄은 평균입도가 30~80 메쉬(mesh)인 분말이다. 분말의 평균입도가 위에 제시한 기준보다 작을 경우 테르밋 반응이 순간적으로 일어나 폭발 양상이 나타나며, 이로 인해 반응시간이 매우 짧아 치밀한 구조의 세라믹층을 형성할 수 없다.

이후, 점화재(I)를 점화관(2) 내에 투입하며, 점화재(I)는 마그네슘(Mg) 분말일 수 있다. 점화재(I)가 투입되면, 점화도구(예를 들어, 가스 토치)(T)를 이용하여 점화재(I)를 점화하며, 테르밋 혼합물(M)은 점화재(I)를 통해 점화되어 테르밋 반응이 진행된다. 테르밋 반응은 테르밋 혼합물(M)의 자체 반응열에 의해 강관(1)의 상부로부터 하부를 향해 진행되어 테르밋 혼합물(M)은 점진적으로 자연 연소된다.

테르밋 반응과정에서 내부열 및 반응생성물은 분출구(4)를 통해 하부로 분출되며, 반응생성물 등은 일정한 방향과 속도를 갖고 분출된다. 반응생성물 등이 불규칙하게 사방으로 분출될 경우, 후술하는 세라믹층(C)은 균일하게 형성될 수 없으나, 내화재(5)를 통해 반응생성물 등의 분출을 제한함으로써 테르밋 반응이 진행되는 속도를 늦춰 테르밋 혼합물이 충분한 반응시간을 갖고 반응이 일어날 수 있도록 유도한다.

테르밋 반응이 완료된 후, 점화관(2)과 분출관(3)을 강관(1)으로부터 분리하여 제거하면, 도 3에 도시한 바와 같이 강관(1)의 내부에 세라믹층(C)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 세라믹층(C)은 내열성, 내부식성, 내화학성, 내마모성 등이 우사하므로, 세라믹층(C)을 통해 강관(1)의 특성을 보완할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 직관형 강관을 예로 들어 설명하였으나, 일자형 강관(1)은 길이방향을 따라 단면적이 점진적으로 감소하는 레듀사 관일 수 있으며, 앞서 설명한 내용은 레듀사 관에 대체로 동일하게 적용될 수 있다.

도 4 내지 도 8은 T자형 강관의 내부에 세라믹층을 형성하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 구별되는 내용에 대해서만 설명하며, 이하에서 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다.

먼저, 도 4에 도시한 바와 같이, 일자형 강관(1a)의 연결부위에 강관 개구(1b)를 형성하며, 일자형 강관(1a)의 내부에 내화물 파이프(A)를 삽입한다. 내화물 파이프(A)는 일자형 강관(a)의 내경과 대체로 동일한 외경을 가진다. 내화물 파이프(A)는 강관 개구(1b)와 대체로 동일한 직경을 가진 내화물 개구(a)를 가지며, 내화물 개구(a)는 강관 개구(1b) 상에 위치한다.

이후, 연장 강관(11)을 강관 개구(1b) 상에 결합하며, 연장 강관(11)의 내부는 강관 개구(1b)와 연통하도록 배치된다. 연장 강관(11)은 용접을 통해 일자형 강관(1a)에 결합될 수 있다. 연장 강관(11)은 지면에 대하여 수직하게 배치되며, 연장 분출관(13)은 연장 강관(11)의 하단부에 결합된다. 연장 분출관(13)은 연장 강관(11)과 대체로 동일한 직경과 두께를 가지며, 용접을 통해 연장 강관(11)에 결합될 수 있다.

이후, 도 5에 도시한 바와 같이, 내화재(15)를 연장 분출관(13)의 내부에 투입하여 연장 분출관(13)의 내부를 부분적으로 폐쇄함과 동시에 분출구(14)를 형성한다. 분출구(14)는 약 5mm 일 수 있으며, 후술하는 테르밋(thermit) 반응이 진행되는 과정에서 내부열 및 반응생성물은 분출구(14)를 통해 분출된다.

이후, 반응원료용 테르밋 혼합물(M)을 연장 강관(11) 내에 투입하며, 점화재(I)를 내화물 개구(a)에 투입한다. 점화재(I)가 투입되면, 점화도구(예를 들어, 가스 토치)(T)를 이용하여 점화재(I)를 점화하며, 테르밋 혼합물(M)은 점화재(I)를 통해 점화되어 테르밋 반응이 진행된다. 테르밋 반응은 테르밋 혼합물(M)의 자체 반응열에 의해 연장 강관(11)의 상부로부터 하부를 향해 진행되어 테르밋 혼합물(M)은 점진적으로 자연 연소된다.

테르밋 반응이 완료된 후, 연장 분출관(13)을 연장 강관(11)으로부터 분리하여 제거하면, 도 6에 도시한 바와 같이 연장 강관(11)의 내부에 세라믹층(C1)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 이후, 내화물(예를 들어, 진흙)(N)을 연장 강관(11)의 내부에 채워 연장 강관(11)을 폐쇄하며, 일자형 강관(1a)을 지면에 대하여 수직하게 배치한다. 점화관(12)은 일자형 강관(1a)의 상단부에 결합되고 분출관(13)은 일자형 강관(1a)의 하단부에 결합된다. 점화관(12) 및 분출관(13)은 일자형 강관(1a)과 대체로 동일한 직경과 두께를 가지며, 용접을 통해 일자형 강관(1a)에 결합될 수 있다.

이후, 도 7에 도시한 바와 같이, 내화재(5)를 분출관(13)의 내부에 투입하여 분출관(13)의 내부를 부분적으로 폐쇄함과 동시에 분출구(4)를 형성한다. 분출구(4)는 약 5mm 일 수 있으며, 후술하는 테르밋(thermit) 반응이 진행되는 과정에서 내부열 및 반응생성물은 분출구(4)를 통해 분출된다.

이후, 반응원료용 테르밋 혼합물(M)을 일자형 강관(1a) 내에 투입하고, 점화재(I)를 점화관(12) 내에 투입한다. 점화재(I)가 투입되면, 점화도구(예를 들어, 가스 토치)(T)를 이용하여 점화재(I)를 점화하며, 테르밋 혼합물(M)은 점화재(I)를 통해 점화되어 테르밋 반응이 진행된다. 테르밋 반응은 테르밋 혼합물(M)의 자체 반응열에 의해 일자형 강관(1a)의 상부로부터 하부를 향해 진행되어 테르밋 혼합물(M)은 점진적으로 자연 연소된다.

테르밋 반응이 완료된 후, 점화관(12)과 분출관(13)을 일자형 강관(1a)으로부터 분리하여 제거하면, 도 8에 도시한 바와 같이 일자형 강관(1a)의 내부에 세라믹층(C2)이 형성된 것을 확인할 수 있다.

도 9 내지 도 12는 곡관형 강관의 내부에 세라믹층을 형성하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 구별되는 내용에 대해서만 설명하며, 이하에서 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 점화관(2)은 곡관형 강관(1b)의 상단부에 결합되고 분출관(3)은 곡관형 강관(1b)의 하단부에 결합된다. 점화관(2)은 지면에 대하여 수직하게 배치되며, 점화관(2) 및 분출관(3)은 곡관형 강관(1b)과 대체로 동일한 직경과 두께를 가지고 용접을 통해 곡관형 강관(1b)에 결합될 수 있다.

이후, 도 10에 도시한 바와 같이, 내화재(5)를 분출관(3)의 내부에 투입하여 분출관(3)의 내부를 부분적으로 폐쇄함과 동시에 분출구(4)를 형성한다. 분출구(4)는 약 5mm 일 수 있으며, 후술하는 테르밋(thermit) 반응이 진행되는 과정에서 내부열 및 반응생성물은 분출구(4)를 통해 분출된다.

이후, 반응원료용 테르밋 혼합물(M)을 곡관형 강관(1b) 내에 투입하며, 점화재(I)를 점화관(2) 내에 투입한다. 점화재(I)가 투입되면, 점화도구(예를 들어, 가스 토치)(T)를 이용하여 점화재(I)를 점화하며, 테르밋 혼합물(M)은 점화재(I)를 통해 점화되어 테르밋 반응이 진행된다. 테르밋 반응은 테르밋 혼합물(M)의 자체 반응열에 의해 곡관형 강관(1b)의 상부로부터 하부를 향해 진행되어 테르밋 혼합물(M)은 점진적으로 자연 연소된다.

한편, 도 11에 도시한 바와 같이, 곡관형 강관(1b)은 테르밋 반응이 진행되는 과정에서 시계방향으로 회전하며, 회전에 의해 테르밋 반응이 발생한 부분과 아직 발생하지 않은 부분을 구분하는 경계선(점선으로 표시)이 지면과 대체로 나란하게 유지된다. 이 경계선은 테르밋 혼합물(M)의 자체 반응열이 전달되어 다시 말해 테르밋 반응이 전파되는 경계선을 의미하며, 회전에 의해 반응이 지면과 수직한 방향으로 전파될 수 있다. 따라서, 테르밋 혼합물(M)이 중력에 의해 곡관형 강관(1b) 내에 조밀하게 충진된 상태를 유지할 수 있으며, 이를 통해 곡관형 강관(1b)의 내측(곡률반경이 작은 쪽)과 외측(곡률반경이 큰 쪽)에서 테르밋 반응이 균일하게 진행될 수 있을 뿐만 아니라, 후술하는 세라믹층(C)을 치밀하게 형성할 수 있다.

테르밋 반응이 완료된 후, 점화관(2)과 분출관(3)을 곡관형 강관(1b)으로부터 분리하여 제거하면, 도 12에 도시한 바와 같이 곡관형 강관(1b)의 내부에 세라믹층(C)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 테르밋 반응이 완료시 분출관(3)은 곡관형 강관(1b)의 회전에 의해 지면과 수직하게 배치된다.

도 13 내지 도 17은 Y자형 강관의 내부에 세라믹층을 형성하는 과정을 순차적으로 나타내는 도면이다. 이하에서는 앞서 설명한 실시예와 구별되는 내용에 대해서만 설명하며, 이하에서 생략된 설명은 앞서 설명한 내용으로 대체될 수 있다.

먼저, 도 13에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 분기관(1a,1b)의 내부에 각각 제1 및 제2 내화물 파이프(A,B)를 삽입한다. 제1 및 제2 내화물 파이프(A,B)는 제1 및 제2 분기관(1a,1b)의 내경과 각각 대체로 동일한 외경을 가진다.

이후, 제3 분기관(11)은 지면에 대하여 수직하게 배치되며, 연장 분출관(13)은 제3 분기관(1c)의 하단부에 결합된다. 연장 분출관(13)은 제3 분기관(1c)과 대체로 동일한 직경과 두께를 가지며, 용접을 통해 제3 분기관(1c)에 결합될 수 있다.

이후, 도 13에 도시한 바와 같이, 내화재(15)를 연장 분출관(13)의 내부에 투입하여 연장 분출관(13)의 내부를 부분적으로 폐쇄함과 동시에 분출구(14)를 형성한다. 분출구(14)는 약 5mm 일 수 있으며, 후술하는 테르밋(thermit) 반응이 진행되는 과정에서 내부열 및 반응생성물은 분출구(14)를 통해 분출된다.

이후, 반응원료용 테르밋 혼합물(M)을 제3 분기관(1c) 내에 투입하며, 점화재(I)를 반응원료용 테르밋 혼합물(M)의 상부에 투입한다. 점화재(I)가 투입되면, 점화도구(예를 들어, 가스 토치)(T)를 이용하여 점화재(I)를 점화하며, 테르밋 혼합물(M)은 점화재(I)를 통해 점화되어 테르밋 반응이 진행된다. 테르밋 반응은 테르밋 혼합물(M)의 자체 반응열에 의해 제3 분기관(1c)의 상부로부터 하부를 향해 진행되어 테르밋 혼합물(M)은 점진적으로 자연 연소된다.

테르밋 반응이 완료된 후, 연장 분출관(13)을 제3 분기관(1c)으로부터 분리하여 제거하면, 도 14에 도시한 바와 같이 제3 분기관(1c)의 내부에 세라믹층(C1)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 이후, 내화물(예를 들어, 진흙)(N)을 연장 강관(11)의 내부에 채워 제3 분기관(1c)을 폐쇄하며, 점화관(2)은 제2 분기관(1b)의 상단부에 결합되고 분출관(3)은 제1 분기관(1a)의 상단부에 결합된다. 분출관(3) 및 점화관(2)은 제1 및 제2 분기관(1a,1b)과 각각 대체로 동일한 직경과 두께를 가지며, 용접을 통해 제1 및 제2 분기관(1a,1b)에 각각 결합될 수 있다.

이후, 도 15에 도시한 바와 같이, 제2 분기관(1b)을 지면에 대하여 수직하게 배치하고, 내화재(5)를 분출관(3)의 내부에 투입하여 분출관(3)의 내부를 부분적으로 폐쇄함과 동시에 분출구(4)를 형성한다. 분출구(4)는 약 5mm 일 수 있으며, 후술하는 테르밋(thermit) 반응이 진행되는 과정에서 내부열 및 반응생성물은 분출구(4)를 통해 분출된다.

이후, 반응원료용 테르밋 혼합물(M)을 제1 및 제2 분기관(1a,1b) 내에 투입하고, 점화재(I)를 점화관(2) 내에 투입한다. 점화재(I)가 투입되면, 점화도구(예를 들어, 가스 토치)(T)를 이용하여 점화재(I)를 점화하며, 테르밋 혼합물(M)은 점화재(I)를 통해 점화되어 테르밋 반응이 진행된다. 테르밋 반응은 테르밋 혼합물(M)의 자체 반응열에 의해 제2 분기관(1b)의 상부로부터 하부를 향해 진행되어 제1 분기관(1b)으로 전파되며 테르밋 혼합물(M)은 점진적으로 자연 연소된다.

한편, 도 16에 도시한 바와 같이, 제1 내지 제3 분기관(1a,1b,1c)은 테르밋 반응이 진행되는 과정에서 반시계방향으로 회전하며, 회전에 의해 테르밋 반응이 발생한 부분과 아직 발생하지 않은 부분을 구분하는 경계선(점선으로 표시)이 지면과 대체로 나란하게 유지된다. 이 경계선은 테르밋 혼합물(M)의 자체 반응열이 전달되어 다시 말해 테르밋 반응이 전파되는 경계선을 의미하며, 회전에 의해 반응이 지면과 수직한 방향으로 전파될 수 있다. 따라서, 테르밋 혼합물(M)이 중력에 의해 제1 및 제2 분기관(1a,1b) 내에 조밀하게 충진된 상태를 유지할 수 있으며, 이를 통해 테르밋 반응이 균일하게 진행될 수 있을 뿐만 아니라, 후술하는 세라믹층(C2)을 치밀하게 형성할 수 있다.

테르밋 반응이 완료된 후, 분출관(3)과 점화관(2)을 제1 및 제2 분기관(1a,1b)으로부터 분리하여 제거하면, 도 17에 도시한 바와 같이 제1 및 제2 분기관(1a,1b)의 내부에 세라믹층(C2)이 형성된 것을 확인할 수 있다. 테르밋 반응이 완료시 제1 분기관(1a)은 회전에 의해 지면과 수직하게 배치된다.

본 발명을 바람직한 실시예들을 통하여 상세하게 설명하였으나, 이와 다른 형태의 실시예들도 가능하다. 그러므로, 이하에 기재된 청구항들의 기술적 사상과 범위는 바람직한 실시예들에 한정되지 않는다.

1,1a : 강관 2,12 : 점화관
3,13 : 분출관 4,14 : 분출구
5,15 : 내화재 11 : 연장 강관
a : 내화물 개구 A : 내화물 파이프
C,C1,C2 : 세라믹층 M : 반응원료용 테르밋 혼합물
N : 내화물 I : 점화재
T : 점화도구

Claims

강관의 개방된 일측 및 타측에 점화관 및 분출관을 각각 결합한 상태에서 상기 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며,
상기 강관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 점화관의 내부에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도하되,
상기 강관이 곡관인 경우 상기 점화관이 연직 상부에 위치한 상태에서 점화가 이루어지며, 상기 테르밋 반응이 완료시 상기 분출관이 연직 하부에 위치할 수 있도록 상기 테르밋 반응이 진행되는 동안 상기 강관을 회전시키는, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.
일자형 강관의 양단 사이에 위치하는 연결부위에 강관 개구를 형성하고, 상기 강관 개구와 대응되는 내화물 개구를 가지는 내화물 파이프를 상기 일자형 강관의 내부에 삽입하며,
상기 강관 개구에 연장 강관을 결합하여 상기 일자형 강관과 상기 연장 강관이 T자형 강관을 형성하고, 상기 연장 강관에 연장 분출관을 결합한 상태에서 상기 연장 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며,
상기 연장 강관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 내화물 개구에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도하는, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 연장 강관을 지면에 대하여 수직하게 배치하여 상기 분출관은 상기 연장 강관의 하부에 위치하는, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.
제2항에 있어서,
상기 제조방법은 상기 연장 강관의 내부에서 테르밋 반응이 완료한 이후,
상기 내화물 파이프를 상기 일자형 강관으로부터 제거하고 상기 연장 강관의 내부에 내화물을 채워 상기 연장 강관을 폐쇄하며,
상기 일자형 강관의 개방된 일측 및 타측에 점화관 및 분출관을 각각 결합한 상태에서 상기 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며,
상기 일자형 강관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 점화관의 내부에 점화재를 투입한 후 상기 일자형 강관을 지면에 대하여 수직하게 배치하여 상기 분출관은 상기 일자형 강관의 하부에 위치하고 상기 점화관은 상기 일자형 강관의 상부에 위치한 상태에서 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도하는, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.
제1 내지 제3 분기관으로 이루어진 Y자형 강관 중 제1 및 제2 분기관의 내부에 상기 제3 분기관과 대응되는 제1 및 제2 내화물 파이프를 삽입하며,
상기 제3 분기관에 연장 분출관을 결합한 상태에서 상기 연장 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며,
상기 제3 분기관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 상부에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도하는, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 제3 분기관을 지면에 대하여 수직하게 배치하여 상기 분출관은 상기 연장 강관의 하부에 위치하는, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.
제5항에 있어서,
상기 제조방법은 상기 제3 분기관의 내부에서 테르밋 반응이 완료한 이후,
상기 제1 및 제2 내화물 파이프를 상기 제1 및 제2 분기관으로부터 제거하고 상기 제3 분기관의 내부에 내화물을 채워 상기 제3 분기관을 폐쇄하며,
상기 제1 및 제2 분기관의 개방된 일측에 점화관 및 분출관을 각각 결합한 상태에서 상기 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며,
상기 제1 및 제2 분기관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 점화관의 내부에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도하되, 상기 점화관이 연직 상부에 위치한 상태에서 점화가 이루어지며, 상기 테르밋 반응이 완료시 상기 분출관이 연직 하부에 위치할 수 있도록 상기 테르밋 반응이 진행되는 동안 상기 제1 및 제2 분기관을 회전시키는, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반응원료용 테르밋 혼합물은 10~30 메쉬인 산화철 분말 및 30~80 메쉬인 알루미늄 분말을 포함하며,
상기 점화재는 마그네슘 분말인, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.
강관의 개방된 일측 및 타측에 점화관 및 분출관을 각각 결합한 상태에서 상기 분출관의 내부에 내화재를 투입하여 부분적으로 폐쇄하여 분출구를 형성하며,
상기 강관의 내부에 반응원료용 테르밋 혼합물을 투입하고, 상기 점화관의 내부에 점화재를 투입한 후 상기 점화재를 점화하여 상기 반응원료용 테르밋 혼합물의 테르밋 반응을 유도하되,
상기 강관이 일자형인 경우 상기 강관을 지면에 대하여 수직하게 배치하여 상기 분출관은 상기 강관의 하부에 위치하고 상기 점화관은 상기 강관의 상부에 위치한 상태에서 점화가 이루어지는, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.
제9항에 있어서,
상기 반응원료용 테르밋 혼합물은 10~30 메쉬인 산화철 분말 및 30~80 메쉬인 알루미늄 분말을 포함하며,
상기 점화재는 마그네슘 분말인, 세라믹 라이닝 강관 제조방법.