KR101385801B1 - 이음매 없는 관, 코일, 레벨 와운드 코일, 레벨 와운드 코일의 제조 방법, 크로스 핀 튜브형 열교환기 및 크로스 핀 튜브형 열교환기의 제조 방법 - Google Patents

이음매 없는 관, 코일, 레벨 와운드 코일, 레벨 와운드 코일의 제조 방법, 크로스 핀 튜브형 열교환기 및 크로스 핀 튜브형 열교환기의 제조 방법 Download PDF

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마사아키 고다이라
기요타케 사와
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가부시키가이샤 스미케이 신도
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Abstract

크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용 이음매 없는 관으로서, 상기 이음매 없는 관의 재질이 인탈산동이고, 상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며, 상기 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고, 0.2% 내력(σ0.2)이 140MPa 이하이며, 신장률(δ)이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관. 이에 의하면, 강도가 높고 또한 헤어핀 굽힘을 정상적으로 행할 수 있는 인탈산동제의 이음매 없는 관을 제공할 수 있다.

Description

이음매 없는 관, 코일, 레벨 와운드 코일, 레벨 와운드 코일의 제조 방법, 크로스 핀 튜브형 열교환기 및 크로스 핀 튜브형 열교환기의 제조 방법{SEAMLESS TUBE, COIL, LEVEL WOUND COIL, METHOD FOR MANUFACTURING LEVEL WOUND COIL, CROSS-FIN-TUBE-TYPE HEAT EXCHANGER, AND METHOD FOR MANUFACTURING CROSS-FIN-TUBE-TYPE HEAT EXCHANGER}
본 발명은, 공조기용 열교환기, 냉동기 등의 전열관 또는 냉매 배관에 사용되는 인탈산동제의 이음매 없는 관에 관한 것이다.
종래부터, 룸 에어컨, 패키지 에어컨 등의 공조기용 열교환기, 냉동기 등의 전열관 또는 냉매 배관에는, 이음매 없는 관이 많이 채용되고 있고, 강도나 가공성, 전열성 등의 제물성, 및 재료 및 가공 비용에 균형 잡힌 인탈산동관(JIS C1220T)이 사용되어 왔다.
근년, 이들 열교환기에서는, 중량의 저감 또는 비용 절감의 요구에 따라, 이음매 없는 관의 박육화가 필요로 되고 있으며, 예를 들면, 국제 공개 제 2008/041777호 공보(특허 문헌 1)나, 일본국 특허 공개 2003-268467호 공보(특허 문헌 2)에는, 강도가 높은 동(銅)합금제의 이음매 없는 관이 개시되어 있다.
국제 공개 제2008/041777호 공보(특허 청구범위) 일본국 특허 공개 2003-268467호 공보(특허 청구범위)
그러나, 특허 문헌 1 또는 2에 기재되어 있는 바와 같은 동합금제의 이음매 없는 관이 이용되는 룸 에어컨, 패키지 에어컨 등의 공조기용 열교환기, 냉동기 등에서는, 이들을 폐각할 때에, 기기를 분해하여 각 재료를 리사이클하는 경우에, 동합금제의 이음매 없는 관이 동 이외에 첨가되어 있는 합금 원소의 존재에 의해, 리사이클처가 제한되어, 리사이클재로서의 가치가 낮아져 버린다. 또, 동합금제의 이음매 없는 관을 제조할 때, 제조 공정에서 발생하는 찌꺼기를 재용해하여 사용할 때에, 그 사용처가 제한됨과 더불어, 첨가되어 있는 합금 원소에 의한 용해로의 오염이 발생한다.
이러한 점으로부터, 이음매 없는 관을 구성하는 동재료로서, 인탈산동을 채용한 후에, 내압 강도를 높게 하면서 박육화하려는 요구가 있으며, 인탈산동의 고강도화가 요망되고 있다.
인탈산동에는, 동합금과 같이, 고용 강화 또는 석출 강화와 같은 수단을 이용할 수는 없지만, 가공 경화와 같은 수단을 이용하여 고강도화하는 것이 종래부터 행해지고 있었다. 예를 들면, 동관을 가공하는 최종 공정에서, 소정의 가공도를 인발 가공(추신 가공)에서 추가하는 것이 종래부터 행해지고 있었다.
그러나, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용 이음매 없는 관의 경우, 열교환기에 장착하는 공정에서, 헤어핀 굽힘(U 굽힘)이라 불리는 강 가공을 행할 때에, 가공 경화에 의해 강도를 향상시킨 박육의 인탈산동 이음매 없는 관을 사용하면, 내력이 200MPa 정도, 신장률이 30% 미만 정도로 되어, 정상적인 굽힘이 행할 수 없게 된다는 문제가 발생한다. 구체적으로는, 굽힘의 내측 부분에 주름이 발생하거나, 굽힘 부분이 편평화되는 등, 외관 품질상의 가치를 현저하게 손상시킨다. 극단적인 경우에는 파단이 생긴다. 특히, 전열관의 세경화 및 박육화가 이루어지고, 헤어핀 굽힘 피치가 작고 어려운 헤어핀 굽힘 조건으로 행해지고 있는 현상황에서는, 정상적인 헤어핀 굽힘을 행하는 것이 더욱 더 어려워지고 있다.
따라서, 본 발명은, 강도가 높고 또한 헤어핀 굽힘을 정상적으로 행할 수 있는 인탈산동제의 이음매 없는 관을 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 종래 기술에 있어서의 과제를 해결하기 위해서, 예의 연구를 거듭한 결과, 인탈산동을 가공하여 이음매 없는 관을 제조하는 공정에 있어서, 냉간 가공에서의 총 가공도를 특정 범위로 하고, 최종 소둔 처리의 유지 온도를 특정 범위로 함으로써, 인장 강도(σB)가 높음에도 불구하고, 0.2% 내력(σ0.2)이 낮고, 신장률(δ)이 높은 이음매 없는 관을 얻을 수 있는 것, 그리고, 인장 강도(σB)가 특정 범위로 되어 또한 0.2% 내력(σ0.2)이나 신장률(δ)이 특정 범위로 되어 있는 이음매 없는 관은, 강도가 높음에도 불구하고 헤어핀 굽힘을 정상적으로 행할 수 있는 것 등을 발견하고, 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.
즉, 본 발명 (1)은, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용 이음매 없는 관으로서,
상기 이음매 없는 관의 재질이 인탈산동이고,
상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며,
상기 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고,
0.2% 내력(σ0.2)이 140MPa 이하이며,
신장률(δ)이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관을 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (2)는, 이음매 없는 관을 권회하여 제작된 코일이며,
상기 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 재질이, 인탈산동이고,
상기 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며,
상기 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고,
0.2% 내력(σ0.2)이 130MPa 이하이며,
신장률(δ)이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 코일을 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (3)은, 코일이, 원통형으로 정렬 다층 감기하여 제작된 레벨 와운드 코일이며,
상기 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 재질이, 인탈산동이고,
상기 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며,
상기 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고,
0.2% 내력(σ0.2)이 130MPa 이하이며,
신장률(δ)이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 레벨 와운드 코일을 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (4)는, 재질이 인탈산동이고, 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며, 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고, 0.2% 내력(σ0.2)이 120MPa 이하이며, 신장률(δ)이 40% 이상인 레벨 와운드 코일 제작용 이음매 없는 관을, 원통형으로 정렬 다층 감기하여, 레벨 와운드 코일을 제작하는 것을 특징으로 하는 레벨 와운드 코일의 제작 방법을 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (5)는, 본 발명 (1)의 이음매 없는 관, 본 발명 (2)의 코일 또는 본 발명 (3)의 레벨 와운드 코일로부터 권해(卷解)한 이음매 없는 관을 헤어핀 굽힘하고, 알루미늄 핀에 장착함으로써 얻어진 크로스 핀 튜브 열교환기를 제공하는 것이다.
또, 본 발명 (6)은, 본 발명 (1)의 이음매 없는 관, 본 발명 (2)의 코일 또는 본 발명 (3)의 레벨 와운드 코일로부터 권해한 이음매 없는 관을 헤어핀 굽힘하고, 알루미늄 핀에 장착함으로써 크로스 핀 튜브형 열교환기를 얻는 것을 특징으로 하는 크로스 핀 튜브 열교환기의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 강도가 높고 또한 헤어핀 굽힘을 정상적으로 행할 수 있는 인탈산동제의 이음매 없는 관을 제공할 수 있다.
도 1은 크로스 핀 튜브형 열교환기 중의 이음매 없는 관의 헤어핀 굽힘 부분의 근방을 나타내는 모식도이다.
도 2는 내면홈을 갖는 관의 홈 형상을 나타내는 모식적인 단면도이다.
본 발명의 이음매 없는 관은, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용 이음매 없는 관으로서,
상기 이음매 없는 관의 재질이, 인탈산동이고,
상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며,
상기 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고,
0.2% 내력(σ0.2)이 140MPa 이하이며,
신장률(δ)이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관이다.
본 발명의 이음매 없는 관은, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용 이음매 없는 관이다. 즉, 본 발명의 이음매 없는 관은, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 제조를 할 때에, 헤어핀 굽힘 가공이 이루어지고 핀재에 장착됨으로써, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 제조에 이용되는 이음매 없는 관이다.
본 발명의 이음매 없는 관은, 인탈산동제이다. 본 발명의 이음매 없는 관에 따른 인탈산동은, 여러 합금 성분을 포함하지 않고, JIS H3300 C1220 또는 C1201로, 그 화학 성분이 규정되고 있듯이, 본 발명의 이음매 없는 관에 따른 인탈산동의 P함유량은 0.004~0.040 질량%, 바람직하게는 0.015~0.030 질량%이며, 또한, Cu함유량은 99.90 질량% 이상이다. 그리고, 본 발명의 이음매 없는 관은, 인탈산동제이므로, 리사이클성이 뛰어나다.
본 발명의 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)는, 0.040 이하, 바람직하게는 0.020~0.040, 특히 바람직하게는 0.030~0.038이다. t/D가 상기 범위에 있음으로써, 이음매 없는 관으로서 세경 및 박육화에 충분히 대응한 것이 된다.
본 발명의 이음매 없는 관의 외경 D(mm)는, 3~8mm, 특히 바람직하게는 4~7mm이다. 또, 본 발명의 이음매 없는 관의 두께 t(mm)는, 이음매 없는 관의 외경(D)과 외경에 대한 두께의 비(t/D)에 의해 정해지는데, 통상, 두께는 0.15~0.30mm가 바람직하다.
본 발명의 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)는 245MPa 이상, 바람직하게는 245~265MPa이다. 이음매 없는 관의 인장 강도가 상기 범위에 있음으로써, 박육화에 의해서도 충분한 내압 강도를 가질 수 있다. 한편, 이음매 없는 관의 인장 강도가 상기 범위 미만이면, 박육화했을 때에 내압 강도가 부족하다. 또, 이음매 없는 관의 인장 강도가 265MPa를 넘으면, 0.2% 내력(σ0.2)를 140MPa 이하, 또한, 신장률(δ)을 40% 이상으로 하는 것이 곤란해지기 쉬워진다.
본 발명의 이음매 없는 관의 0.2% 내력(σ0.2)은 140MPa 이하, 바람직하게는 80~120MPa이다. 또, 본 발명의 이음매 없는 관의 신장률(δ)은 40% 이상, 바람직하게는 40~55%이다. 이음매 없는 관의 0.2% 내력(σ0.2) 및 신장률(δ)이 상기 범위에 있음으로써 헤어핀 굽힘 가공성이 양호해진다. 한편, 이음매 없는 관의 0.2% 내력이 상기 범위를 넘고, 신장률이 상기 범위를 밑돌면, 굽힘 피치(P)가 작은 강 가공(예를 들면, 도 1에 나타낸 굽힘 피치(P)가 22mm 이하인 헤어핀 가공)을 행하는 것이 곤란해져, 헤어핀 굽힘 가공을 할 때 굽힘 내측 부분에 주름이 발생하거나, 관이 편평화되는 등 극단적인 경우에는 파손된다. 또, 이음매 없는 관의 0.2% 내력이 80MPa 미만이면, 굽힘 가공에 제공하기 이전에 재료의 휨이나 구부러짐의 정도가 증가함으로써, 굽힘 가공 공정에서의 좌굴이나 막힘 등의 문제가 발생하기 쉬워진다. 또한, 굽힘 피치(P)란, 도 1에 나타낸 바와 같이, 헤어핀 굽힘에 의해 대략 평행하게 늘어서는 2개 이음매 없는 관의 관축(부호 1) 간의 거리이다.
본 발명의 이음매 없는 관의 형태예로는, 내면홈이 형성되어 있지 않은 내면 평활관(베어관) 및 내면홈이 형성되어 있는 내면홈을 갖는 관이 있다. 내면 평활관의 경우, 이음매 없는 관의 외경(D)이란, 이음매 없는 관을 관축 방향에 대해 수직인 면에서 잘랐을 때의 단면에 있어서의 관의 외경이며, 이음매 없는 관의 두께(t)란, 이음매 없는 관을 관축 방향에 대해 수직인 면에서 잘랐을 때의 단면에 있어서의 관의 두께이다. 또, 내면홈을 갖는 관의 경우, 이음매 없는 관의 외경(D)이란, 이음매 없는 관을 관축 방향에 대해 수직인 면에서 잘랐을 때의 단면에 있어서의 관의 외경이며, 이음매 없는 관의 두께(t)란, 도 2에 나타낸 바와 같이, 이음매 없는 관을 관축 방향에 대해 수직인 면에서 잘랐을 때의 단면에 있어서 내면홈의 가장 깊은 위치(s)의 관의 두께(바닥 두께)이다.
본 발명의 이음매 없는 관을 제조하는 방법에 대해서 기술한다. 본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법은, 이음매 없는 관이 내면 평활관인 경우의 제조 방법이다. 또, 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법은, 이음매 없는 관이 내면홈을 갖는 관인 경우의 제조 방법이다.
본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법은, 인탈산동을 주조하는 주조 공정과, 열간 압출 공정과, 단면 감소율로 99.5% 이상의 총 가공도의 냉간 가공을 행하는 냉간 가공 공정과, 360~600℃의 유지 온도로 소둔하는 최종 소둔 처리를 순서대로 행하고, 열간 압출 공정과 최종 소둔 처리 사이에는 중간 소둔 처리를 행하지 않는 이음매 없는 관의 제조 방법이다.
본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 주조 공정과, 열간 압출 공정과, 냉간 가공 공정과, 최종 소둔 처리를 순서대로 행한다. 또한, 이들을 순서대로 행한다는 것은, 주조 공정 직후에 열간 압출 공정을, 열간 압출 공정 직후에 냉간 가공 공정을, 냉간 가공 공정 직후에 최종 소둔 처리를 행하는 것이 아니라, 주조 공정 후에 열간 압출 공정을, 열간 압출 공정 후에 냉간 가공 공정을, 냉간 가공 공정 후에 최종 소둔 처리를 행하는 것 가리킨다.
또, 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법은, 인탈산동을 주조하는 주조 공정과, 열간 압출 공정과, 단면 감소율로 99.8% 이상의 총 가공도의 냉간 가공을 행하는 냉간 가공 공정과, 중간 소둔 처리(A)와, 전조(轉造) 가공 공정과, 360~600℃의 유지 온도로 소둔하는 최종 소둔 처리를 순서대로 행하고, 열간 압출 공정과 중간 소둔 처리(A) 사이에는 다른 중간 소둔 처리를 행하지 않는 이음매 없는 관의 제조 방법이다.
본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 주조 공정과, 열간 압출 공정과, 냉간 가공 공정과, 중간 소둔 처리(A)와, 전조 가공 공정과, 최종 소둔 처리를 순서대로 행한다. 또한, 이들을 순서대로 행한다는 것은, 주조 공정 직후에 열간 압출 공정을, 열간 압출 공정 직후에 냉간 가공 공정을, 냉간 가공 공정 직후에 중간 소둔 처리(A)를, 중간 소둔 처리(A) 직후에 전조 가공 공정을, 전조 가공 공정 직후에 최종 소둔 처리를 행하는 것이 아니라, 주조 공정 후에 열간 압출 공정을, 열간 압출 공정 후에 냉간 가공 공정을, 냉간 가공 공정 후에 중간 소둔 처리(A)를, 중간 소둔 처리(A) 후에 전조 가공 공정을, 전조 가공 공정 후에 최종 소둔 처리를 행하는 것 가리킨다.
본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법의 주조 공정에서 냉간 가공 공정까지와, 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법의 주조 공정에서 냉간 가공 공정까지는, 동일하다.
본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법 및 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에 따른 주조 공정은, 상법에 따라서, 용해, 주조하고, 소정의 원소가 소정의 함유량으로 배합되어 있는 빌릿을 얻는 공정이다. 주조 공정에서는, 예를 들면, 동의 지금(地金), 동스크랩, Cu-P 모합금 등을 배합하여, P함유량이 소정의 함유량이 되도록 성분 조정을 행하고, 이어서, 고주파 용해로 등을 이용하여 빌릿을 주조한다.
본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법 및 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 이어서, 주조 공정을 행함으로써 얻어진 빌릿을 열간 압출 가공하는 열간 압출 공정을 행한다. 열간 압출 공정에서는, 열간 압출 가공 전에 빌릿을 소정의 온도로 가열한 후, 열간 압출 가공을 행한다. 열간 압출 가공은, 맨드릴 압출에 의해 행해진다. 즉, 가열 전에, 냉간으로 미리 천공한 빌릿, 혹은, 압출 전에 열간으로 천공한 빌릿에 맨드릴을 삽입한 상태로, 열간 압출을 행하여 이음매 없는 열간 압출 소관을 얻는다.
열간 압출 공정을 행함으로써 얻어진 이음매 없는 열간 압출 소관을, 열간 압출 공정 후, 신속하게 냉각한다. 냉각은, 이음매 없는 열간 압출 소관을 수중으로 압출하는 것 또는 열간 압출 후의 이음매 없는 열간 압출 소관을 수중으로 투입함으로써 행해진다.
본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법 및 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 이어서, 냉각 후의 이음매 없는 압출 소관의 냉간 가공을 행하고, 관의 외경 및 두께를 줄여나가는 냉간 가공 공정을 행한다. 냉간 가공은, 냉간으로의 추신 가공(인발 가공)이나, 혹은, 튜브 레이저에 의한 냉간으로의 압연 가공과 냉간으로의 추신 가공(인발 가공)의 조합이다. 냉간 가공 공정에서는, 압연 가공이나 추신 가공 등의 냉간 가공을 복수회 행할 수 있다. 또한, 본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법 및 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 냉간 가공 공정이란, 냉간으로 행하는 가공의 전부를 가리킨다.
냉간 가공 공정 후는, 본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법과 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법은 상이하므로, 각각 설명한다.
본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 냉간 가공 공정에 이어서, 냉간 가공 공정을 행함으로써 얻어진 냉간 가공 후의 이음매 없는 소관의 최종 소둔 처리를 행한다. 최종 소둔 처리의 유지 온도 및 유지 시간은, 이음매 없는 관의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2) 및 신장률(δ)이 소정의 범위가 되도록 적절히 선택된다. 특히, 유지 온도에 대해서는, 360~600℃의 범위에서, 「재결정 온도(℃)×0.7」~「재결정 온도(℃)×0.8」의 온도가 선택된다. 예를 들면, 재결정 온도가 600℃인 경우, 420~480℃의 온도가 선택된다.
그리고, 본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 열간 압출 공정과 최종 소둔 처리 사이에는 중간 소둔 처리를 행하지 않고, 그동안의 냉간 가공 공정의 총 가공도(단면 감소율)를 99.5% 이상으로 한다. 또한, 냉간 가공 공정의 총 가공도란, 냉간 가공 공정에서 최초에 행하는 냉간 가공 전의 이음매 없는 소관에 대한 냉간 가공 공정에서 행하는 최종의 냉간 가공 후의 이음매 없는 소관의 가공도를 가리키며, 하기 식(1)에 나타낸 단면 감소율로 표시한다.
단면 감소율(%)=((관의 가공 전의 단면적-관의 가공 후의 단면적)/(관의 가공 전의 단면적))×100…(1)
예를 들면, 냉간 가공 공정에서, 냉간 압연을 복수회 행하고, 이어서, 냉간으로의 추신을 복수회 행하는 경우, 「단면 감소율(%)=((관의 최초의 냉간 압연 전의 단면적-관의 최종의 냉간 추신 후의 단면적)/(관의 최초의 냉간 압연 전의 단면적))×100」이 된다.
본 발명의 제1의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 열간 압출 공정을 행한 후, 최종 소둔 처리를 행하기 전까지의 동안에는, 중간 소둔 처리를 행하지 않고, 냉간 가공 공정의 총 가공도를 상기 범위로 하고, 또한, 최종 소둔 처리의 유지 온도를 상기 범위로 함으로써, 최종 소둔을 행하여 얻어지는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)를 245MPa 이상, 바람직하게는 245~265MPa, 0.2% 내력(σ0.2)을 140MPa 이하, 바람직하게는 80~120MPa, 또한, 신장률(δ)을 40% 이상, 바람직하게는 40~55%로 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법을 행함으로써, 본 발명의 이음매 없는 관을 얻을 수 있다.
본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 냉간 가공 공정에 이어서, 냉간 가공 공정을 행함으로써 얻어진 냉간 가공 후의 이음매 없는 소관을, 450~600℃의 유지 온도로 가열하는 중간 소둔 처리(A)를 행한다. 중간 소둔 처리(A)를 행함으로써, 전조 가공 공정에서의 전조 가공을 하기 쉽도록 한다. 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 중간 소둔 처리(A)를 행한 후, 전조 가공 공정을 행할 때까지는 다른 열처리를 행하지 않는다. 즉, 중간 소둔 처리(A)는 전조 가공 공정 전의 열처리이다.
본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 이어서, 중간 소둔 처리(A) 후의 이음매 없는 소관을 전조 가공하는 전조 가공 공정을 행한다. 전조 가공은, 관 재료의 내면에 내면홈을 형성시키는 전조 가공을 행하는 공정이며, 중간 소둔 처리(A) 후의 이음매 없는 소관 내에 외면에 나선형의 홈 가공을 실시한 전조 플러그를 배치해, 고속 회전하는 복수의 전조 볼에 의해 관의 외측으로부터 가압하여, 관의 내면에 전조 플러그의 홈을 전사함으로써 행해진다. 또, 통상, 중간 소둔 처리(A)를 행한 후, 축경 가공을 행하고 나서 전조 가공 공정을 행한다.
본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 이어서, 전조 가공 공정을 행함으로써 얻어진 전조 가공 후의 내면홈을 갖는 관의 최종 소둔 처리를 행한다. 최종 소둔 처리의 유지 온도는, 360~600℃의 온도이다. 또, 최종 소둔 처리의 처리 시간은, 이음매 없는 관의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2) 및 신장률(δ)이 소정의 범위가 되도록 적절히 선택된다.
그리고, 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에서는, 열간 압출 공정과 중간 소둔 처리(A) 사이에는 다른 중간 소둔 처리 등의 열처리를 행하지 않고, 그동안의 냉간 가공 공정의 총 가공도(단면 감소율)를 99.8% 이상으로 하고, 또한, 최종 소둔 처리의 유지 온도를 상기 범위로 함으로써, 최종 소둔 처리를 행하여 얻어지는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)를 245MPa 이상, 바람직하게는 245~265MPa, 0.2% 내력(σ0.2)을 140MPa 이하, 바람직하게는 80~120MPa, 또한, 신장률(δ)을 40% 이상, 바람직하게는 40~55%로 할 수 있다. 또한, 냉간 가공 공정의 총 가공도란, 냉간 가공 공정에서 최초로 행하는 냉간 가공 전의 이음매 없는 소관에 대한 냉간 가공 공정에서 최종으로 행하는 냉간 가공 후의 이음매 없는 소관의 가공도를 가리킨다(상기 식(1)).
이와 같이, 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법을 행함으로써 본 발명의 이음매 없는 관을 얻을 수 있다.
또한, 이음매 없는 관이 내면홈을 갖는 관의 경우, 내면홈의 치수 파라미터를 이하의 범위로 설정함으로써, 관의 전열 성능과 굼힙 가공성 양방을 양호하게 유지하는 것이 가능하게 되어, 보다 더 바람직하다.
·핀 높이를 h(mm), 두께(바닥 두께)를 t(mm)로 했을 때,
h/t가, 0.50~1.2
·리드각을 θ(°), 핀 꼭지각을 α(°)로 했을 때,
θ／α가, 0.70 이상
또한, 핀 높이 h, 두께(바닥 두께) t, 핀 꼭지각 α는, 도 2 중의 부호 h, t 및 α이다. 또, 리드각 θ는, 이음매 없는 관의 관축 방향에 대한 내면홈의 경사각이다.
이음매 없는 관은, 통상, 코일 형상으로 권회되어 코일이 된다. 이러한 코일, 즉, 본 발명의 코일은, 이음매 없는 관을 권회하여 제작된 코일이며,
상기 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 재질이, 인탈산동이고,
상기 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하, 바람직하게는 0.020~0.040, 특히 바람직하게는 0.030~0.038이며,
상기 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상, 바람직하게는 245~265MPa이고,
0.2% 내력(σ0.2)이 130MPa 이하, 바람직하게는 80~120MPa이며,
신장률(δ)이 40% 이상, 바람직하게는 40~55%인 것을 특징으로 하는 코일이다.
특히, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 제조에서는, 통상, 이음매 없는 관을 권회한 코일로부터, 이음매 없는 관을 권해하고, 권해한 이음매 없는 관을, 헤어핀 굽힘 가공에 제공하는데, 코일이 원통형으로 정렬 다층 감기 되어진 레벨 와운드 코일인 경우가 많다. 즉, 크로스 핀 튜브형 열교환기에 이용되는 이음매 없는 관은, 대부분의 경우, 레벨 와운드 코일로부터 권해된 이음매 없는 관이다.
레벨 와운드 코일이란, 보빈에 이음매 없는 관이 원통형으로 정렬 다층 감기 되어진 것이며, 원통 형상의 내면측으로부터 원통형으로 감기 되어진 제1층, 제2층, 제3층…제n층이라는 순으로, 원통 형상의 외측면의 최종 제n층까지 정렬 다층 감기 되어진 것이다. 레벨 와운드 코일에는, 내면측으로부터 이음매 없는 관이 권회되는 레벨 와운드 코일과, 외면측으로부터 이음매 없는 관이 권회되는 레벨 와운드 코일이 있다. 외면측으로부터 이음매 없는 관이 권회되는 레벨 와운드 코일로는, 예를 들면, 일본국 특허 공개 2002-370869호 공보의 도 11 등에 개시되어 있는 레벨 와운드 코일을 들 수 있다. 또, 내면측으로부터 이음매 없는 관이 권회되는 레벨 와운드 코일로는, 예를 들면, 일본국 특허 공개 2002-370869호 공보의 도 14 등에 개시되어 있는 레벨 와운드 코일을 들 수 있다.
레벨 와운드 코일에서는, 크로스 핀 튜브형 열교환기를 제조할 때에, 레벨 와운드 코일의 내면측 또는 외면측으로부터 이음매 없는 관이 권해되는데, 레벨 와운드 코일로부터 이음매 없는 관이 권해될 때에, 이음매 없는 관에는 관을 신장시키는 것에 의한 가공 경화가 추가되기 때문에, 권해된 후의 이음매 없는 관의 0.2% 내력이 권해되기 전의 이음매 없는 관의 0.2% 내력에 비해 증가한다. 이 때문에, 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관(레벨 와운드 코일로부터 권해되기 전의 이음매 없는 관)의 0.2% 내력은, 크로스 핀 튜브형 열교환기를 제조할 때에 헤어핀 굽힘 가공에 제공되는 이음매 없는 관(레벨 와운드 코일로부터 권해된 후의 이음매 없는 관)의 0.2% 내력보다 낮아야 한다. 이 때문에, 레벨 와운드 코일은, 감겨져 있는 이음매 없는 관의 0.2% 내력(σ0.2)이, 권해될 때의 증가분을 가미한 범위로 설계된 것이어야 한다.
이러한 레벨 와운드 코일, 즉, 본 발명의 레벨 와운드 코일은, 이음매 없는 관을 정렬 다층 감기하여 제작된 레벨 와운드 코일이며,
상기 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 재질이, 인탈산동이고,
상기 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며,
상기 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고,
0.2% 내력(σ0.2)이 130MPa 이하이며, 또한, 신장률(δ)이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 레벨 와운드 코일이다.
본 발명의 레벨 와운드 코일에 있어서, 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 재질은, 인탈산동이다. 본 발명의 레벨 와운드 코일에 따른 인탈산동은, 본 발명의 이음매 없는 관의 인탈산동과 동일하다. 또, 본 발명의 레벨 와운드 코일에 있어서, 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 외경(D) 및 두께(t)는, 본 발명의 이음매 없는 관의 외경(D) 및 두께(t)와 동일하다.
본 발명의 레벨 와운드 코일에 있어서, 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)는, 0.040 이하, 바람직하게는 0.020~0.040, 특히 바람직하게는 0.030~0.038이다.
본 발명의 레벨 와운드 코일에 있어서, 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)는, 245MPa 이상, 바람직하게는, 245~265MPa이다. 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 상기 범위에 있음으로써, 레벨 와운드 코일로부터 권해된 후의 이음매 없는 관, 즉, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 제조를 위해 헤어핀 굽힘 가공에 제공되는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)를 245MPa 이상, 바람직하게는 245~265MPa로 할 수 있다.
본 발명의 레벨 와운드 코일에 있어서, 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 0.2% 내력(σ0.2)은 130MPa 이하, 바람직하게는, 80~110MPa이다. 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 0.2% 내력(σ0.2)이 상기 범위에 있음으로써, 레벨 와운드 코일로부터 권해된 후의 이음매 없는 관, 즉, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 제조를 위해 헤어핀 굽힘 가공에 제공되는 이음매 없는 관의 0.2% 내력(σ0.2)을 140MPa 이하, 바람직하게는 80~120MPa로 할 수 있다.
본 발명의 레벨 와운드 코일에 있어서, 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 신장률(δ)이 40% 이상, 바람직하게는 40~55%이다. 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 신장률(δ)이 상기 범위에 있음으로써, 레벨 와운드 코일로부터 권해된 후의 이음매 없는 관, 즉, 크로스 핀 튜브형 열교환기의 제조를 위해 헤어핀 굽힘 가공에 제공되는 이음매 없는 관의 신장률(δ)을, 40% 이상, 바람직하게는 40~55%로 할 수 있다.
그리고, 본 발명의 레벨 와운드 코일에서는, 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2) 및 신장률(δ)이 상기 범위로 설정되어 있음으로써, 레벨 와운드 코일로부터 권해된 후의 이음매 없는 관, 즉, 헤어핀 가공에 제공되는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상, 바람직하게는 245~265MPa이며, 0.2% 내력(σ0.2)이 140MPa 이하, 바람직하게는 80~120MPa이고, 또한, 신장률(δ)이 40% 이상, 바람직하게는 40~55%가 된다.
레벨 와운드 코일은, 예를 들면, 본 발명의 제1의 이음매 없는 관의 제조 방법 또는 본 발명의 제2의 이음매 없는 관의 제조 방법에 따른 최종 소둔 처리를 행하여 얻어진 이음매 없는 관이, 원통형으로 정렬 다층 감기로 권취되어 제작된다. 여기서, 이음매 없는 관이 원통형으로 권취될 때, 이음매 없는 관에는, 굽히는 것에 의한 가공 경화가 가해지므로, 레벨 와운드 코일에 권취된 이음매 없는 관의 0.2% 내력이, 레벨 와운드 코일에 권취되기 전의 이음매 없는 관의 0.2% 내력에 비해 증가한다. 또, 상술한 바와 같이, 레벨 와운드 코일로부터 권해될 때에도, 이음매 없는 관의 0.2% 내력은 증가한다. 이 때문에, 레벨 와운드 코일에 권취되기 전의 이음매 없는 관의 0.2% 내력, 예를 들면, 본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법 또는 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에 따른 최종 소둔 처리를 행함으로써 얻어진 이음매 없는 관의 0.2% 내력은, 레벨 와운드 코일에 권취될 때의 증가분 및 레벨 와운드 코일로부터 권해될 때의 증가분을 가미한 범위로 설계된 것이어야 한다.
이러한 점으로부터, 레벨 와운드 코일의 제작에 이용되는 이음매 없는 관은, 이음매 없는 관의 재질이 인탈산동이고, 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하, 바람직하게는 0.020~0.040, 특히 바람직하게는 0.030~0.038이며, 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상, 바람직하게는, 245~265MPa이고, 0.2% 내력(σ0.2)이 120MPa 이하, 바람직하게는 80~100MPa 이며, 또한, 신장률(δ)이 40% 이상, 바람직하게는 40~55%인 레벨 와운드 코일 제작용 이음매 없는 관이 바람직하다. 그리고, 이러한 레벨 와운드 코일 제작용 이음매 없는 관을, 원통형으로 정렬 다층 감기하여 레벨 와운드 코일을 제작하고, 이어서, 제작한 레벨 와운드 코일로부터 이음매 없는 관을 권해함으로써, 크로스 핀 튜브형 열교환기를 제조할 때에 헤어핀 굽힘 가공에 제공되는 이음매 없는 관으로서, 재질이 인탈산동이고, 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하, 바람직하게는 0.020~0.040, 특히 바람직하게는 0.030~0.038이며, 인장 강도(σB)가 245MPa 이상, 바람직하게는, 245~265MPa이고, 0.2% 내력(σ0.2)이 140MPa 이하, 바람직하게는, 80~120MPa, 또한, 신장률(δ)이 40% 이상, 바람직하게는 40~55%인 이음매 없는 관을 얻을 수 있다.
레벨 와운드 코일 제작용 이음매 없는 관의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2) 및 신장률(δ)을 상기 범위로 하는 방법이나, 예를 들면, 본 발명의 제1의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법 또는 본 발명의 제2의 형태의 이음매 없는 관의 제조 방법에 있어서, 냉간 가공 공정의 총 가공도, 중간 소둔 처리(A) 또는 최종 소둔 처리의 유지 온도 또는 유지 시간을 적절히 선택함으로써, 레벨 와운드 코일 제작용 이음매 없는 관의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2) 및 신장률(δ)을 상기 범위로 할 수 있다.
또한, 상기에서는 레벨 와운드 코일에 대해서 상세하게 기술했는데, 본 발명의 코일은 이에 한정되지는 않는다. 예를 들면, 보빈으로의 정렬 감기는 행하지 않고, 트레이 상에 직접 번치 감기, 또는 권취경의 조정을 순차적으로 반복하고, 팬케이크 감기를 다층으로 거듭함으로써 얻어지는 코일이어도 상관없다.
본 발명의 크로스 핀 튜브형 열교환기는, 상기 본 발명의 이음매 없는 관, 상기 본 발명의 코일 또는 상기 본 발명의 레벨 와운드 코일로부터 권해된 이음매 없는 관을 헤어핀 굽힘 가공하고, 알루미늄 핀에 장착하여 얻어지는 크로스 핀 튜브형 열교환기이다.
실시예
다음에, 실시예를 들어 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하는데, 이것은 단지 예시이며 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
이하에, 이음매 없는 관이 내면홈을 갖는 관인 경우의 실시예를 나타낸다.
(실시예 1~2)
(1) 하기 화학 성분의 인탈산동(JIS H3300 C1220)이 주괴를 용해 및 주조하여, 열간 압출용 빌릿을 제작했다.
·인탈산동의 P함유량은 0.025 질량%, Cu함유량은 99.97 질량%이며, 그 외에는 불가피 불순물이었다.
(2) 상기 빌릿을 가열해, 850℃에서 열간 압출을 행하여, 압출 소관을 얻었다. 이어서, 열간 압출한 압출 소관을 수중으로 압출하여 급랭했다.
·압출 전에 열간으로 내경 약 75mm 천공했다.
·압출 소관의 외경은 102mm, 내경은 75mm였다.
(3) 상기 압출 소관을, 필거 밀 압연기에 의해 냉간 압연하여, 압연 소관을 얻었다.
·압연 소관의 외경은 46mm, 내경은 39.8mm였다.
·냉간 압연으로의 가공도(단면 감소율)는, 88.9%였다.
단면 감소율(%)=((가공 전의 단면적-가공 후의 단면적)/가공 전의 단면적)×100
(4) 상기 압연 소관을, 냉간으로 추신을 복수회 행하여 추신 소관을 얻었다.
·추신 소관의 외경은 38mm, 내경은 33mm였다.
·냉간 추신 전체에서의 가공도는, 단면 감소율로 98.2%였다.
·냉간 압연 및 냉간 추신의 총 가공도, 즉, 냉간 가공의 총 가공도는, 단면 감소율로 99.8%였다.
(5) 상기 추신 소관을 중간 소둔하고, 전조 공정에 제공하기 위한 원관을 얻었다.
·중간 소둔 조건은 표 1에 나타낸 바와 같다.
·원관의 0.2% 내력(σ0.2) 및 평균 결정립도를 표 1에 나타냈다.
(6) 상기 원관을 볼 전조 가공하여, 하기 치수 제원의 내면홈을 갖는 관 A를 얻었다.
<내면홈을 갖는 관 A의 치수 제원>
·외경 : 7.0mm
·두께(도 2 중, 부호 t) : 0.26㎜
·핀 높이(도 2 중, 부호 h) : 0.22㎜
·핀 꼭지각(도 2 중, 부호 α) : 13°
·홈줄 수 : 44줄
·리드각 θ : 28°
·내면홈을 갖는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D) : 0.037
(7) 상기 내면홈을 갖는 관을 권취하여 코일 형상으로 하고, 하기 조건의 최종 소둔 처리를 행하여, 이음매 없는 관(레벨 와운드 코일(LWC) 제작용)을 얻었다.
·소둔 방법：롤러하스 연속 소둔로에서 행했다.
·조건：유지 온도는 표 1에 나타낸 바와 같으며, 승온 속도는 25℃에서 유지 온도까지 5.0℃／분이며, 냉각 속도는 유지 온도에서 25℃까지 2.2℃／분이었다.
·최종 소둔 처리 후의 이음매 없는 관(LWC 제작용)의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2), 신장률(δ)을 표 1에 나타냈다.
(8) 상기 이음매 없는 관(LWC 제작용)을 원통형의 정렬 다층 감기로 권취하여, 내면측으로부터 권해되는 방식의 LWC를 제작했다.
·LWC에 감기 되어져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2), 신장률(δ)을 표 1에 나타냈다.
(9) 상기 LWC의 내면측으로부터 이음매 없는 관을 권해하여, 이음매 없는 관(크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용)을 얻었다.
·이음매 없는 관(크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용)의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2) 및 신장률(δ)을 표 1에 나타냈다.
(10) 상기 이음매 없는 관(크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용)을 이용하여, 하기 조건으로 헤어핀 굽힘 가공 시험을 행하여 가공성을 평가했다. 그 결과를 표 1에 나타냈다.
·헤어핀 굽힘 가공 시험의 방법：편진동식 볼 맨드릴의 견부와 굽힘금형의 굽힘 개시 위치가 일직선 상에 나열된 위치를 0점으로 하고, 굽힘형 R부로부터 멀어지는 방향으로 맨드릴 위치를 2.0~5.5mm의 범위로 옮기면서, 헤어핀 가공성의 평가를 행했다.
·헤어핀 굽힘 가공 시험의 조건：볼 맨드릴 외경이 5.90mm, 굽힘 피치가 22mm
·각 실시예 및 비교예의 이음매 없는 관에 대해서, 20개씩 시험을 행했다.
<평가>
(I) 주름 발생
헤어핀 굽힘의 내측 부분에 주름이 발생한 이음매 없는 관의 수를 세고, 하기 식으로 주름 발생률을 구했다. 주름 발생률이 0%인 경우를 합격으로 했다.
주름 발생률(%)=(주름이 발생한 관의 개수/시험한 관의 개수)×100
(II) 편평률
헤어핀 굽힘 후의 굽힘부의 편평률을 하기에서 산출했다.
편평률(%)=((최대 외경-최소 외경)/호칭 외경)×100
또한, 측정 위치는 헤어핀 굽힘부의 45°, 90°, 135°위치이며, 호칭 외경은 본 예에서는 7.0mm이다. 또한, 헤어핀 굽힘부의 45°, 90°, 135° 는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 이음매 없는 관을 45°굽힌 위치(부호 a), 90°굽힌 위치(부호 b), 135°굽힌 위치(부호 c)이다.
시험한 각 이음매 없는 관의 편평률을 구하고, 편평률의 평균값이 15% 이하인 경우를 합격이라 했다.
<인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2), 신장률(δ)>
이음매 없는 관의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2), 신장률(δ)은, JIS Z 2241에 준거하여 측정했다.
<평균 결정립도>
이음매 없는 관의 평균 결정립도는, JIS H0501로 정해진 비교법을 이용하여 결정립도를 측정하고, 임의의 10개소를 평균한 값을 평균 결정립도로 했다.
실시예 1 및 2는, 모두, 헤어핀 굽힘 주름 및 편평률이 합격이고, 정상적인 헤어핀 굽힘 가공을 행할 수 있었다.
Figure 112013080478971-pct00001
(비교예 1~2 및 참고예 1)
(1) 하기 화학 성분의 인탈산동(JIS H3300 C1220)이 주괴를 용해 및 주조하여 열간 압출용 빌릿을 제작했다.
·인탈산동의 P함유량은 0.025 질량%, Cu함유량은 99.97 질량%이며, 그 외에는 불가피 불순물이었다.
(2) 상기 빌릿을 가열해, 850℃에서 열간 압출을 행하여 압출 소관을 얻었다. 이어서, 열간 압출한 압출 소관을 수중으로 압출하여 급랭했다.
·압출 전에 열간으로 내경 약 75mm 천공했다.
·압출 소관의 외경은 102mm, 내경은 75mm였다.
(3) 상기 압출 소관을, 필거 밀 압연기에 의해 냉간 압연하여 압연 소관을 얻었다.
·압연 소관의 외경은 46mm, 내경은 39.8mm였다.
·냉간 압연에서의 가공도(단면 감소율)는, 88.9%였다.
단면 감소율(%)=((가공 전의 단면적-가공 후의 단면적)/가공전의 단면적)×100
(4) 상기 압연 소관을, 냉간으로 추신을 복수회 행하여 추신 소관을 얻었다.
·추신 소관의 외경은 38mm, 내경은 33mm였다.
(5) 상기 추신 소관을 중간 소둔하여, 전조 공정에 제공하기 위한 원관을 얻었다.
·중간 소둔 조건은 표 2에 나타낸 바와 같다.
·중간 소둔 처리(A)를 440℃에서 행한 것을 원관으로 한다.
·원관의 0.2% 내력(σ0.2) 및 평균 결정립도를 표 2에 나타냈다.
(6) 상기 원관을 볼 전조 가공하여, 하기 치수 제원의 내면홈을 갖는 관 A 또는 B를 얻었다.
<내면홈을 갖는 관 A의 치수 제원>
· 외경 : 7.0mm
· 두께(도 2 중, 부호 t) : 0.26mm
· 핀 높이(도 2 중, 부호 h) : 0.22mm
· 핀 꼭지각(도 2 중, 부호 α) : 13°
· 홈줄 수 : 44줄
· 리드각 θ : 28°
· 내면홈을 갖는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D) : 0.037
· 또한, 내면홈을 갖는 관 A의 제조에 있어서는, 냉간 추신 전체에서의 가공도는 단면 감소율로 98.2%이며, 냉간 압연 및 냉간 추신의 총 가공도, 즉, 냉간 가공의 총 가공도는 단면 감소율로 99.8%였다.
<내면홈을 갖는 관 B의 치수 제원>
·외공 : 7.0mm
·두께(도 2 중, 부호 t) : 0.29mm
·핀 높이(도 2 중, 부호 h) : 0.22mm
·핀 꼭지각(도 2 중, 부호 α) : 13°
·홈줄 수 : 44줄
·리드각 θ : 28°
·내면홈을 갖는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D) : 0.041
·또한, 내면홈을 갖는 관 B의 제조에 있어서는, 냉간 추신 전체에서의 가공도는 단면 감소율로 97.2%이며, 냉간 압연 및 냉간 추신의 총 가공도, 즉, 냉간 가공의 총 가공도는 단면 감소율로 99.7%였다.
(7) 상기 내면홈을 갖는 관을 권취하여 코일 형상으로 하고, 하기 조건의 최종 소둔 처리를 행하여, 이음매 없는 관(레벨 와운드 코일(LWC) 제작용)을 얻었다.
·소둔 방법：롤러하스 연속 소둔로에서 행했다.
·조건：유지 온도는 표 1에 나타낸 바와 같고, 승온 속도는 25℃에서 유지 온도까지 5.0℃／분이며, 냉각 속도는 유지 온도에서 25℃까지 2.2℃／분이었다.
·최종 소둔 처리 후의 이음매 없는 관(LWC 제작용)의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2), 신장률(δ)을 표 2에 나타냈다.
(8) 상기 이음매 없는 관(LWC 제작용)을 원통형의 정렬 다층 감기로 권취하여, 내면측으로부터 권해되는 방식의 LWC를 제작했다.
·LWC에 감기 되어져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2), 신장률(δ)을 표 2에 나타냈다.
(9) 상기 LWC의 내면측으로부터 이음매 없는 관을 권해하여, 이음매 없는 관(크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용)을 얻었다.
·이음매 없는 관(크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용)의 인장 강도(σB), 0.2% 내력(σ0.2) 및 신장률(δ)을 표 2에 나타냈다.
(10) 상기 이음매 없는 관(크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용)을 이용하여 실시예와 동일한 조건으로 헤어핀 굽힘 가공 시험을 행하고, 가공성을 평가했다. 그 결과를 표 2에 나타냈다.
Figure 112013080478971-pct00002
헤어핀 굽힘 공시의 이음매 없는 관의 0.2% 내력이, 140MPa를 넘는 비교예 1 및 2는, 헤어핀 굽힘 주름 및 편평률이 불합격이고, 정상적인 헤어핀 굽힘 가공을 행할 수 없었다.
또, t/D가, 0.040을 넘는 비교예 3은, 헤어핀 굽힘 주름 및 편평률이 합격이고, 정상적인 헤어핀 굽힘 가공을 행할 수 있었지만, t/D가, 0.040을 넘어, 이음매 없는 관의 단위 길이당 질량이 너무 높아지므로, 박육화되어 있지 않다.
본 발명의 이음매 없는 관은, 강도가 높고 또한 헤어핀 굽힘을 정상적으로 행할 수 있는 인탈산동제의 이음매 없는 관이므로, 인탈산동제의 전열관의 박육화가 가능해진다. 이 때문에, 본 발명의 이음매 없는 관을 장착하여 제조되는 크로스 핀 튜브형 열교환기는, 폐기 후에 전열관의 리사이클이 용이해진다.
1:관축
P:굽힘 피치
t:두께(바닥 두께)
h:핀 높이
s:내면홈의 가장 깊은 위치
α:핀 꼭지각

Claims (9)

  1. 크로스 핀 튜브형 열교환기의 전열관용 이음매 없는 관으로서,
    상기 이음매 없는 관의 재질이, 인탈산동이고,
    상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며,
    상기 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고,
    0.2% 내력(σ0.2)이 140MPa 이하이며,
    신장률(δ)이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관.
  2. 청구항 1에 있어서,
    인탈산동을 주조하는 주조 공정과, 열간 압출 공정과, 단면 감소율로 99.5% 이상의 총 가공도의 냉간 가공을 행하는 냉간 가공 공정과, 중간 소둔 처리(A)와, 전조(轉造) 가공 공정과, 360~600℃의 유지 온도로 소둔하는 최종 소둔 처리를 순서대로 행하여 얻어지는 이음매 없는 관인 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    내면에 복수의 나선홈이 설치되어 있는 내면홈을 갖는 관인 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관.
  4. 이음매 없는 관을 권회하여 제작된 코일이며,
    상기 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 재질이, 인탈산동이고,
    상기 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며,
    상기 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고,
    0.2% 내력(σ0.2)이 130MPa 이하이며,
    신장률(δ)이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 코일.
  5. 이음매 없는 관을, 원통형으로 정렬 다층 감기하여 제작된 레벨 와운드 코일이며,
    상기 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 재질이, 인탈산동이고,
    상기 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 상기 이음매 없는 관의 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며,
    상기 레벨 와운드 코일에 감겨져 있는 이음매 없는 관의 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고,
    0.2% 내력(σ0.2)이 130MPa 이하이며,
    신장률(δ)이 40% 이상인 것을 특징으로 하는 레벨 와운드 코일.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 레벨 와운드 코일이, 코일축을 수직으로 배치하여, 상기 코일의 원통형의 내면측으로부터 상기 이음매 없는 관이 권해(卷解)되는 레벨 와운드 코일인 것을 특징으로 하는 레벨 와운드 코일.
  7. 재질이 인탈산동이고, 외경(mm)에 대한 두께(mm)의 비(t/D)가 0.040 이하이며, 인장 강도(σB)가 245MPa 이상이고, 0.2% 내력(σ0.2)이 120MPa 이하이며, 신장률(δ)이 40% 이상인 레벨 와운드 코일 제작용 이음매 없는 관을, 원통형으로 정렬 다층 감기하여, 레벨 와운드 코일을 제작하는 것을 특징으로 하는 레벨 와운드 코일의 제작 방법.
  8. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 이음매 없는 관 또는 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 코일로부터 권해한 이음매 없는 관을 헤어핀 굽힘하고, 알루미늄 핀에 장착함으로써 얻어진 크로스 핀 튜브 열교환기.
  9. 청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 이음매 없는 관 또는 청구항 4 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 기재된 코일로부터 권해한 이음매 없는 관을 헤어핀 굽힘하고, 알루미늄 핀에 장착하여, 크로스 핀 튜브형 열교환기를 얻는 것을 특징으로 하는 크로스 핀 튜브 열교환기의 제조 방법.
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