KR101545762B1

KR101545762B1 - 페라이트계 스테인리스 강제 가요성 관

Info

Publication number: KR101545762B1
Application number: KR1020107017362A
Authority: KR
Inventors: 히로유끼 마쯔야마; 마사후미 다까이라; 히로시 이와사끼; 아끼히꼬 다까하시
Original assignee: 닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2009-01-26
Publication date: 2015-08-19
Also published as: JP5184122B2; TW200940199A; WO2009098962A1; JP2009185351A; CN101925686A; CN101925686B; TWI356138B; KR20100113546A

Abstract

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관(10)은, 마루부(22)와 골부(24)가 교대로 배치되고 파형 형상의 가요부(20)가 형성되어 있는, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관이며, 판 두께 0.2 내지 0.5㎜이고, 평균 랭크포드값이 1.2 이상인 페라이트계 스테인리스 강판을 소재로 하는 것으로 이루어진다.

Description

페라이트계 스테인리스 강제 가요성 관{FLEXIBLE TUBE MADE OF FERRITE-GROUP STAINLESS STEEL}

본 발명은 페라이트계 스테인리스 강제 가요성 관에 관한 것이다.

본원은, 2008년 2월 7일에, 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2008-027721호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

예를 들어, 에어컨은 냉매를 통한 열교환기로, 그 배관에는 열전도성이 우수한 구리관이 사용되고 있다. 구리관은, 열전도성 뿐만 아니라 가공성도 우수하다는 점에서, 열전도성이 관여하지 않는 실내외기의 접속 배관에도 사용되고 있다. 에어컨 실내외기의 설치시에, 설치 장소에 따라서 배관을 손으로 구부리거나, 복귀시키거나 할 필요가 있다. 나아가서는, 배관 접속부는, 접속 조인트의 형상에 맞추어, 45°의 플레어 가공이 실시되어 있고, 소관(素管)의 외경과 비교하여 플레어 선단부 외경을 40％ 정도 확관하는 플레어 가공을 행하여, 플레어 너트에 의해 소정의 토크로 조임으로써 접속하고 있다. 즉, 시공 현장에서 작업자가 공구 등을 사용하여 구부릴 수 있는 것이나, 플레어 가공을 행할 수 있는 가공성이 필요하다.

그러나 최근의 구리 소재의 비용 상승에 의해, 구리 이외의 소재의 적용 검토가 필요하고, 예를 들어 구리와 마찬가지로 가공성이 우수한 알루미늄 관을 사용한 접속 배관도 볼 수 있게 되었다. 단, 알루미늄 관의 경우, 접속을 위해 양단부에는 구리관이 용접되어 있어, 가공의 수고와 비용이 든다고 하는 문제가 있다.

한편, 스테인리스 강은 그 우수한 내식성으로부터 실내외의 각종 급수ㆍ급탕ㆍ가스용 배관에 사용되고 있고, 설치 장소에 맞추어 배관하는 필요로부터, 굽힘 가공이 가능하도록 스테인리스 관에 각종 파형 형상을 실시한 가요성 관이 사용되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 1).

이 가요성 관에 의해, 구리나 알루미늄 관과 같이, 어느 정도의 굽힘 가공을 할 수 있게 되어 있다. 이들 스테인리스 강제의 가요성 관은 SUS304, 304L, 316, 316L 등의 오스테나이트계 스테인리스 강이 사용되고 있다.

이들 오스테나이트계 스테인리스 강제 가요성 관을 에어컨 실내외기 접속 배관에 적용한 경우, 오스테나이트계 스테인리스 강은 Ni가 다량 사용되어 있으므로 고가이고, 또한 사용되는 환경에 따라서는 응력 부식 깨짐이 발생할 가능성이 있다고 하는 결점이 있다. 나아가서는, 오스테나이트계 스테인리스 강은, 우수한 가공성을 갖고 있지만 구리나 알루미늄과 비교하여 경질인 것과, 또한 가공 경화가 크기 때문에, 제조된 가요성 관을 시공 현장에 있어서 손으로 반복하여 굽힘 복귀를 행하는 것이나, 공구를 사용한 관 단부의 플레어 가공이 곤란하다고 하는 문제가 있다.

또한, 오스테나이트계 스테인리스 강제의 가요성 관이 사용되는 급수ㆍ급탕ㆍ가스 배관은 고무 패킹이나 O링을 통해 접속되어 있고(예를 들어, 특허 문헌 2), 이러한 접속 방법으로는 에어컨 배관 등의 고압 용도에의 적용은 곤란하여, 기존의 구리 배관에 오스테나이트계 스테인리스 강을 사용한 가요성 관을 적용하는 것은 곤란하였다.

오스테나이트계 스테인리스 강과 비교하여, 저렴하고 가공 경화가 작은 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관에 대해서는, 자동차 배기계에서의 검토가 있지만(예를 들어, 특허 문헌 3) 목적이나 필요 특성이 달라, 시공시의 굽힘 가공성이나 접속부의 플레어 가공성에 대해서는 검토가 행해지고 있지 않다.

일본 특허 출원 공개 제2006-177529호 공보 일본 특허 출원 공개 평9-242949호 공보 일본 특허 출원 공개 평11-159616호 공보

본 발명은, 상술한 상황에 비추어 이루어진 것으로, 경제적으로 우수하고, 시공시의 굽힘 가공성과 접속부인 관 단부의 플레어 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 목적을 달성하기 위해, 각종 페라이트계 스테인리스 강을 사용한 가요성 관의, 굽힘 가공성과 관 단부의 플레어 가공성을 검토하였다. 그 결과, 소재판의 판 두께와, 가공성의 지표가 되는 평균 랭크포드값(평균 r값)의 특정 조합에 의해, 가요성 관의 굽힘 가공성과 플레어 가공성의 향상이 도모된다고 하는 지식을 얻어, 본 발명에 이르렀다.

즉, 본 발명의 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관은, 마루부와 골부가 교대로 배치되고 파형 형상의 가요부가 형성되어 있는, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관이며, 판 두께 0.2 내지 0.5㎜이고, 평균 r값이 1.2 이상인 페라이트계 스테인리스 강판을 소재로 한다.

상기 페라이트계 스테인리스 강은, C:0.02질량％ 이하, N:0.02질량％ 이하, Si:1.0질량％ 이하, Mn:1.0질량％ 이하, P:0.05질량％ 이하, S:0.03질량％ 이하, Cr:16 내지 23질량％를 함유하고, Ti, Nb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 각각 0.1 내지 0.6질량％ 더 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 것이 바람직하고, Mg:0.0050질량％ 이하, Ni:0.6질량％ 이하, Cu:0.6질량％ 이하, Mo:2.0질량％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는 것이 보다 바람직하고, Al:0.05질량％ 이하, Ca:0.0050질량％ 이하, B:0.0050질량％ 이하, V:0.2질량％ 이하, REM:0.10질량％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관은, 상기 가요부의 파형 형상은, 골부 외경과 마루부 외경의 비인 골부 외경/마루부 외경이 0.70 내지 0.90, 또한 마루부 외경과 가요부를 형성시키기 전의 소관의 외경인 소관 외경의 비인 마루부 외경/소관 외경이 0.9 내지 1.2이고, 마루부의 정상부와 골부의 저부로 이루어지는 피치와 상기 소관 외경의 비인 피치/소관 외경이 0.10 내지 0.30인 것이 바람직하고, 상기 가요부가 형성되어 있지 않은 소관부를 갖는 것이 바람직하고, 복수의 상기 소관부와 복수의 상기 가요부가 교대로 형성되어 있어도 좋고, 전체 길이가 코일 형상으로 권취된 형상이라도 좋고, 양단부 또는 한쪽 단부에 플레어 가공부를 가져도 좋다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관에 따르면, 시공시의 굽힘 가공성과, 관 단부의 플레어 가공성이 우수하고, 또한 저렴한 가요성 배관을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관의 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태의 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시 형태의 코일 형상으로 권취된 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관의 사시도이다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관은, 판 두께 0.2 내지 0.5㎜이고, 평균 r값이 1.2 이상인 페라이트계 스테인리스 강판을 소재로 하는 것이다.

가요성 관의 일례에 대해, 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관(이하, 단순히 가요성 관이라고 하는 경우가 있음)(10)의 측면도이다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 가요성 관(10)은 양단부에 설치된 플레어 가공부(14)와, 소관부(12)와, 가요부(20)로 구성되어 있다. 가요부(20)는, 가요성 관(10)의 주위면의 원주 방향을 따른, 독립된 마루부(22)와 골부(24)가 교대로 배치되어, 파형 형상이 형성되어 있다. 플레어 너트(30)는, 회전 및 슬라이드 가능한 상태로, 가요성 관(10)에 삽입되어 있다.

플레어 너트(30)는, 소정의 토크로 조여 배관끼리를 접속하기 위해 사용되고, 일반적으로 플레어 가공 전에 가요성 관에 삽입해 둔다.

가요부(20)의 파형 형상은 특별히 한정되지 않고, 마루부(22)의 정상부, 골부(24)의 저부의 형상이, 곡면을 형성하고 있어도 되고, 예각의 볼록부를 형성하고 있어도 된다.

가요부(20)의 파형 형상에 대해, 도 2를 이용하여 상세하게 설명한다. 도 2는, 가요성 관(10)의 단면도이다. 가요부(20)의 파형 형상의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 골부 외경[dv(㎜)]과 마루부 외경[dm(㎜)]의 비(dv/dm)가 0.70 내지 0.90, 마루부 외경(dm)과 소관 외경[d(㎜)]의 비(dm/d)가 0.9 내지 1.2이고, 또한 마루부(22) 정상부로부터 골부(24) 저부까지의 피치[Dw(㎜)]와 소관 외경[d(㎜)]의 비(Dw/d)가 0.10 내지 0.30의 범위인 것이 바람직하다.

골부 외경(dv)/마루부 외경(dm)이 0.70보다 작으면 파형의 높이가 지나치게 커져, 제조성이 저하될 우려가 있다. 또한, 0.90을 초과하면 파형의 높이가 지나치게 작아져, 가요성 관으로서의 굽힘 가공성이 저하될 우려가 있다.

마루부 외경(dm)/소관 외경(d)이 0.9보다 작으면, 제조성이 저하되는 동시에 관 내를 기체나 액체가 흐를 때의 저항이 커지고, 1.2를 초과하면 제조성이 저하될 우려가 있다.

피치(Dw)/소관 외경(d)이 0.10보다 작으면 제조성이 저하되고, 0.30을 초과하면 굽힘 가공성이 저하될 우려가 있다.

「소관」이라 함은, 일반적으로는 강대(鋼帶) 또는 강판으로부터 전기 저항 용접 또는 아크 용접에 의해 제조한 관을 말하고, 본 발명에 있어서는 인발관을 포함하고, 가요부(20)를 설치하고 있지 않은 개소를 나타낸다.

소관부(12)의 장소는 특별히 한정되지 않고, 가요부(20)의 양측 혹은 편측에 배치되어 있어도 되고, 복수의 소관부(12)와 복수의 가요부(20)가 교대로 배치되어 있어도 된다.

또한, 소관 외경(d)은 특별히 규정하는 것은 아니지만, 예를 들어 에어컨 접속 배관에서는 액측이 6.35㎜, 가스측이 9.52㎜인 2종류가 일반적으로 사용되고 있고, 또한 수도 배관에서는 25㎜를 초과하는 배관도 사용되는 경우도 있다. 이로 인해, 소관 외경(d)은 6 내지 30㎜의 범위에서 적절하게 결정하는 것이 바람직하다.

플레어 가공부(14)의 플레어 가공성은, 하기 식 1로 나타내어지는 확관율(％)을, 40％ 이상으로 할 수 있는 것이 바람직하다.

[식 1]

확관율(％)＝플레어 가공부 외경[dt(㎜)]÷소관 외경[d(㎜)]×100

가요성 관(10)의 소재가 되는 페라이트계 스테인리스 강판의 판 두께는, 0.2 내지 0.5㎜이다. 판 두께가 0.2㎜보다 얇으면 굽힘 가공성은 양호해지지만, 가요성 관으로서의 강도가 저하되는 것과, 플레어 가공시에 소정의 확관율까지 가공할 수 없어, 플레어 가공 선단부에서 깨짐이 발생할 우려가 있기 때문이다. 덧붙여, 0.2㎜ 이상이면, 시장에서의 입수가 비교적 용이하기 때문이다. 한편, 0.5㎜를 초과하면, 시공 현장에서의 굽힘 가공성이 현저하게 저하되는 동시에, 시공 현장에서의 플레어 가공에 있어서 소정의 확관율까지 플레어 가공하는 것이 곤란하기 때문이다.

가요성 관(10)의 소재가 되는 페라이트계 스테인리스 강판은, 평균 r값이 1.2 이상이다.

여기서, 랭크포드값(r값)이라 함은, JIS Z2254에 규정되어 있는 바와 같이, 인장 시험편의 판 폭 감소와 판 두께 감소의 비율을 나타내는 것으로, r값이 높을수록 가공성이 우수하다. 평균 r값이라 함은, 압연 방향의 r값을 r₀, 압연 직각 방향의 r값을 r₉₀, 압연 45°방향의 r값을 r₄₅로 한 경우에, 하기 식 2로 나타내어지는 r값의 가중 평균값이다.

[식 2]

평균 r값＝(r₀＋r₉₀＋2r₄₅)÷4

평균 r값이 1.2 미만이면, 충분한 플레어 가공성이 얻어지지 않기 때문이다.

페라이트계 스테인리스 강의 조성은 특별히 한정되지 않지만, 굽힘 가공성과 관 단부의 플레어 가공성을 확보하기 위한 조성을 선택할 수 있다. 페라이트계 스테인리스 강의 조성에 대해 이하에 상세하게 설명한다.

페라이트계 스테인리스 강은, C:0.02질량％ 이하, N:0.02질량％ 이하, Si:1.0질량％ 이하, Mn:1.0질량％ 이하, P:0.05질량％ 이하, S:0.03질량％ 이하, Cr:16 내지 23질량％를 함유하고, Ti, Nb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 0.1 내지 0.6질량％ 더 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 것이 바람직하다.

탄소(C) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 C의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 0.02질량％ 이하인 것이 바람직하다. C의 함유량이 0.02질량％를 초과하면, 가공성이나 내식성이 열화된다. 또한, 이들을 고정시키기 위해 필요한 Ti, Nb량이 증가하기 때문이다. 한편, C의 함유량을 0.001질량％ 미만으로 하기 위해서는, 정련 비용이 높아진다. 따라서, C의 하한치는 0.001질량％로 하는 것이 바람직하다.

질소(N) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 N의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 0.02질량％ 이하인 것이 바람직하다. N의 함유량이 0.02질량％를 초과하면, 가공성이나 내식성이 열화된다. 또한, 이들을 고정시키기 위해 필요한 Ti, Nb량이 증가하기 때문이다. 한편, N의 함유량을 0.001질량％ 미만으로 하기 위해서는, 정련 비용이 높아진다. 따라서, N의 하한치는 0.001질량％로 하는 것이 바람직하다.

규소(Si) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 Si의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 1.0질량％ 이하인 것이 바람직하다. Si는 탈산 원소로서 사용되는 원소이지만, 1.0질량％를 초과하면 가공성을 현저하게 저하시키기 때문이다. 한편, Si의 함유량을 0.01질량％ 미만으로 하기 위해서는, 정련 비용이 높아진다. 따라서, Si의 하한치는 0.01질량％로 하는 것이 바람직하다.

망간(Mn) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 Mn의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 1.0질량％ 이하인 것이 바람직하다. 가공성이나 내식성을 저하시키므로, 상한은 1.0질량％가 바람직하다. 한편, Mn의 함유량을 0.01질량％ 미만으로 하기 위해서는, 정련 비용이 높아진다. 따라서, Mn의 하한치는, 불가피적으로 혼입되는 0.01질량％로 하는 것이 바람직하다.

인(P) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 P의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 0.05질량％ 이하인 것이 바람직하다. 0.05질량％를 초과하면, 고용(固溶) 강화에 의해 가공성을 저하시키는 동시에, 내식성이나 제조성을 저하시킬 우려가 있기 때문이다. 한편, P의 하한은, 원료 선택 등에 의한 제강 비용의 증가를 방지하는 관점에서, 0.01질량％가 바람직하다.

유황(S) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 S의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 0.03질량％ 이하가 바람직하다. 0.03질량％를 초과하면, 개재물 등에 의해 내식성을 열화시킬 우려가 있기 때문이다. 한편, S의 하한은, 제강 비용을 고려하여 0.0005질량％가 바람직하다.

크롬(Cr) : Cr은, 스테인리스 강의 기본 특성인 내식성을 확보하기 위해 필요한 원소이다. 페라이트계 스테인리스 강 중의 Cr 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 16 내지 23질량％인 것이 바람직하다. 16질량％ 이상이면, 가요성 관이 사용되는 환경에서 충분한 내식성을 얻을 수 있고, 23질량％를 초과하면, 가공성을 저하시키거나, 제품 비용을 높이거나, 제조성을 열화시킬 우려가 있기 때문이다.

티탄(Ti), 나이오븀(Nb) : Ti, Nb는 C, N과 결합하여 석출물을 형성하고, 강 중의 고용 C, N을 저감시킴으로써 가공성을 향상시키는 원소이다. 또한 내식성, 특히 용접부의 내식성을 향상시키는 원소이다. 페라이트계 스테인리스 강 중에는, Ti, Nb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종류가, 각각 0.1 내지 0.6질량％ 함유되어 있는 것이 바람직하다. 0.1질량％ 미만이면, 충분한 가공성 향상을 도모할 수 없을 우려가 있고, 0.6질량％를 초과하면 가공성을 저하시키거나, 또한 Ti는 개재물에 의한 흠집의 원인이 될 수 있기 때문이다.

페라이트계 스테인리스 강은, Mg:0.0050질량％ 이하, Ni:0.6질량％ 이하, Cu:0.6질량％ 이하, Mo:2.0질량％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는 것이 바람직하다.

마그네슘(Mg) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 Mg는, 용강 중에서 Al과 함께 Mg 산화물을 형성하고, 탈산제로서 작용하는 것 외에, TiN의 정출핵으로서 작용한다. TiN은 응고 과정에 있어서 페라이트 상(相)의 응고핵이 되어, TiN의 정출을 촉진시킴으로써, 응고시에 페라이트 상을 미세 생성시킬 수 있다. 응고 조직을 미세화시킴으로써, 제품의 리징이나 로핑 등의 조대 응고 조직에 기인하는 표면 결함을 방지할 수 있는 것 외에, 가공성의 향상을 가져온다. TiN의 정출핵이 되는 Mg 산화물의 용강 중에서의 적극적인 형성은 0.0001질량％로부터 안정적으로 발현되므로, 이들 효과를 얻기 위해 하한 0.0001질량％로 하는 것이 바람직하다. 단, 0.0050질량％를 초과하면 용접성이 열화되므로, 상한을 0.0050질량％로 하는 것이 바람직하다.

니켈(Ni) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 Ni는 내식성 향상에 유효한 원소이다. Ni의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상한은 가공성이나 비용의 면에서 0.6질량％가 바람직하고, 하한은 안정된 효과가 얻어지는 0.01질량％가 바람직하다.

구리(Cu) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 Cu는 내식성 향상에 유효한 원소이다. Cu의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상한은 가공성이나 비용의 면에서 0.6질량％가 바람직하고, 하한은 안정된 효과가 얻어지는 0.01질량％가 바람직하다.

몰리브덴(Mo) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 Mo는 스테인리스 강의 내식성을 향상시키는 원소이다. Mo의 함유량은 특별히 한정되지 않지만, 상한은 가공성이나 비용면에서 2.0질량％가 바람직하고, 하한은 안정된 효과가 얻어지는 0.01질량％가 바람직하다.

페라이트계 스테인리스 강은, Al:0.05질량％ 이하, Ca:0.0050질량％ 이하, B:0.0050질량％ 이하, V:0.2질량％ 이하, REM:0.10질량％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는 것이 바람직하다.

알루미늄(Al) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 Al은 탈산 원소로서 유효한 원소로, 첨가하는 경우는 0.005질량％ 이상이 바람직하다. 과잉의 첨가는 가공성이나 인성 및 용접성을 열화시키므로, 상한은 0.05질량％가 바람직하다.

칼슘(Ca) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 Ca는 강의 열간 가공성을 개선하는 원소로, 첨가하는 경우는 안정된 효과가 얻어지는 0.0005질량％ 이상이 바람직하다. 과잉의 첨가는 반대로 열간 가공성을 저하시키므로, 상한은 0.0050질량％가 바람직하다.

붕소(B) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 B는 2차 가공성을 향상시키는 원소로, Ti 첨가 강에의 첨가는 유효하다. Ti 첨가 강은 Ti로 C를 고정하므로, 입계의 강도가 저하되어, 2차 가공시에 입계 깨짐이 발생하기 쉬워진다. 첨가하는 경우는, 그 효과가 안정적으로 발현되는 0.0003질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나 과잉의 첨가는 연신의 저하를 초래하므로 상한은 0.0050질량％가 바람직하다.

바나듐(V) : 페라이트계 스테인리스 강 중의 V는 내식성 등을 열화시키는 Cr 탄질화물을 억제하는 원소로, 첨가하는 경우는 그 효과가 안정적으로 발현되는 0.01질량％ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그러나 과잉의 첨가는 열간 압연에 의한 흠집 발생이 문제가 되므로 상한은 0.2질량％가 바람직하다.

REM : 페라이트계 스테인리스 강 중의 REM은 강의 열간 가공성을 개선하는 원소로, 첨가하는 경우는 안정된 효과가 얻어지는 0.005질량％ 이상이 바람직하다. 과잉의 첨가는 반대로 열간 가공성을 저하시키므로, 그 함유량의 상한은 0.10질량％가 바람직하다. 여기서 REM이라 함은, La나 Ce 등의 라이타노이드계 희토류 원소의 함유량의 총합으로 한다.

가요성 관(10)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 판 두께 0.2 내지 0.5㎜, 평균 r값이 1.2 이상인 페라이트계 스테인리스 강판을, 기존의 방법을 이용하여 용접관이나 인발관으로서 소관을 얻고, 상기 소관에 날 형상의 금형을 강하게 압박함으로써 파형 형상을 형성하는 방법을 들 수 있다. 또한, 예를 들어 상기 페라이트계 스테인리스 강판을 요철 롤에 의해 파형 성형하고, 파형 성형한 강판을 감으면서 용접하여 관으로 하는 방법 등을 들 수 있다.

본 발명에 따르면, 판 두께 0.2 내지 0.5㎜이고, 평균 r값이 1.2 이상인 페라이트계 스테인리스 강판을 사용함으로써, 저렴하고, 또한 굽힘 가공성, 플레어 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관을 얻을 수 있다. 특히 플레어 가공성의 향상에 의해, 구리 배관과 마찬가지로 확관율을 40％ 이상으로 할 수 있다. 이에 의해, 구리 배관과 마찬가지로, 플레어 너트를 사용한 접속이 용이해져, 가요성 관을 고압 용도로 적용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 가요부의 파형 형상을 골부 외경(dv)/마루부 외경(dm) : 0.70 내지 0.90, 마루부 외경(dm)/소관 외경(d) : 0.9 내지 1.2, 피치(Dw)/소관 외경(d) : 0.10 내지 0.30으로 함으로써, 굽힘 가공성을 보다 향상시킬 수 있다.

본 발명의 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관은, 소관부를 가짐으로써 플레어 가공을 용이하게 할 수 있다. 특히, 복수의 가요부와 복수의 소관부가 교대로 배치된 장척(長尺)의 가요성 관으로 함으로써, 시공 현장에서 필요로 하는 길이에 따라서 임의의 소관부를 절단하여, 단부에 소관부를 갖는 가요성 관을 얻을 수 있다.

도 1에서는, 가요성 관의 가요부는, 각각 독립된 마루부와 골부가, 일정한 피치로 배열되어 있는 것(원 피치형)이지만, 주위면부에 마루부와 골부가 나선 형상으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 실제로 배관으로서 사용하는 경우, 통상의 가정용 에어컨에서는 접속 배관으로서 4 내지 5m 정도의 길이가 필요하고, 또한 빌딩 등의 배관이면 10m를 초과하는 경우도 적지 않다. 이러한 상황에 있어서, 운반의 용이성 등을 고려하면, 도 3에 도시하는 가요성 관(40)과 같이, 전체 길이가 코일 형상으로 권취된, 코일 형상(파이프ㆍ인ㆍ코일)으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 도 3에서는, 가요부와 소관부가 동일한 위치에서 권취되어 있지만, 가요부와 소관부의 길이를 바꿈으로써, 또는 권취하는 코일 직경을 바꿈으로써, 가요부와 소관부의 위치가 어긋나도 된다.

도 1에서는, 가요성 관 단부에는 플레어 가공부가 설치되어 있지만, 플레어 가공부가 설치되지 않고, 소관부가 가요성 관의 단부로 되어 있어도 좋고, 가요부가 단부라도 좋다. 또한, 플레어 가공부, 소관부 혹은 가요부는, 가요성 관의 양단부에 설치되어 있어도 좋고, 한쪽 단부뿐이라도 좋다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명은 에어컨 접속 배관과 같이 시공시의 반복 굽힘성이나 플레어 가공성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관을, 고가의 구리 대신에 제공하는 것이 가능해져, 산업적 가치는 크다.

실시예

이하, 본 발명에 대해 실시예를 들어 구체적으로 설명하지만, 실시예에 한정되는 것은 아니다.

(제1 내지 제12 실시예, 제1 내지 제3 비교예)

표 1에 나타내는 성분과, 잔량부를 Fe로 한 조성의 강판을 사용하여, 표 2에 나타내는 판 두께로, 8㎜φ의 TIG 용접관을 제조하였다. 상기 TIG 용접관을 사용하여, 표 2의 기재에 따라서, 길이 170㎜의 파형 형상부와, 길이 30㎜의 소관부를 교대로 복수 배치한 전체 길이 4m의 장척 가요성 관을 제조하고, 운반을 위해 전체 길이를 코일 형상으로 감아, 코일 직경 약 1m의 가요성 관 파이프ㆍ인ㆍ코일로 하였다. 이 가요성 관 파이프ㆍ인ㆍ코일에 대해, 파형 형상부 사이에 끼워진 소관부를 절단함으로써, 양단부에 소관부를 갖고 중앙부에 파형 형상의 가요부를 갖는 가요성 관을 잘라내고, 굽힘 가공성과 플레어 가공성을 평가하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

(굽힘 가공성)

<시험 방법>

굽힘 가공성은 튜브 벤더(외경 : 8㎜φ, 굽힘 R : 17.5㎜)를 사용하여 180° 굽힘을 행하고, 그 후, 바이스와 펜치를 사용하면서 구부리기 전의 상태로 복귀시키는 것을 1회로 하여, 반복하여 굽힘 복귀시켜, 육안으로 관찰하였다.

<평가 기준>

상기한 시험 방법에 의해, 3회 반복하여 굽힘 복귀시켜, 깨짐이나 균열 등의 손상이 없는 것을 합격으로 하였다.

(플레어 가공성)

<시험 방법>

플레어 가공성은, 시판되는 플레어 공구를 사용하여 플레어 확관율 40％로 플레어 가공을 행하고, 플레어 가공부를 육안으로 관찰하였다.

<평가 기준>

플레어 가공부에 깨짐, 균열 등의 손상이 없는 것을 합격으로 하였다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 굽힘 가공성에 대해서는, 판 두께를 본 발명 범위인 0.2 내지 0.5㎜로 한 제1 내지 제12 실시예는, 3회의 굽힘 복귀를 할 수 있었다. 한편, 판 두께가 본 발명 범위를 벗어나는 제1 비교예는, 튜브 벤더로 구부리는 것은 가능하지만, 원래의 형상으로 복귀시키는 것이 곤란하여, 2회째의 굽힘시에 깨짐이 발생하였다. 이것으로부터, 손으로 굽힘 가공을 행하는 에어컨 실내외기 접속 배관 등의 용도에의 적용은 곤란한 것을 알 수 있었다.

플레어 가공성에 대해서는, 판 두께 및 평균 r값이 본 발명 범위인 제1 내지 12 실시예는, 확관율 40％의 플레어 가공을 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 그러나 판 두께가 본 발명 범위를 벗어나는 제1 비교예는 40％의 플레어 가공을 행할 수 없었다. 또한, 평균 r값이 본 발명 범위를 벗어나는 제2, 제3 비교예는, 플레어 가공 선단부에서 깨짐이 발생하였으므로, 에어컨 접속 배관 등에의 적용은 곤란한 것을 알 수 있었다.

(제13 내지 제17 실시예)

파형 형상과 굽힘 가공성에 대해 평가하였다. 표 1에 나타내는 강 A를 사용하여, 판 두께 0.3㎜, 평균 r값 1.7인 스테인리스 강판으로 하였다. 상기 스테인리스 강판을 사용하여, 표 3에 나타내는 각종 파형 형상의 가요성 관을 제1 실시예와 동일한 가공 방법에 의해 제작하였다. 제작한 가요성 관의 굽힘 가공성에 대해, 전술과 동일한 시험 방법으로 시험하고, 깨짐이나 균열이 발생하기 직전의 굽힘 복귀 횟수를 계측하여, 그 결과를 표 3에 나타낸다.

제13 내지 제17 실시예는, 모두 마루부 외경/소관 외경의 비인 dm/d가, 본 발명의 범위 내인 0.90 내지 1.20이다.

표 3에 나타내는 바와 같이, 제13 내지 제17 실시예 중 어느 것에 있어서도, 3회 이상의 굽힘 복귀를 할 수 있었다. 이 중, 골부 외경과 마루부 외경의 비인 dv/dm가 본 발명 범위 내인 0.70 내지 0.90이고, 또한 마루부의 정상부와 골부 저부의 피치(Dw)와 소관 외경(d)의 비(Dw/d)가 본 발명 범위 내인 0.10 내지 0.30인 제13 내지 제15 실시예는, 7회 이상의 굽힘 복귀를 할 수 있어, 굽힘 가공성의 향상이 도모되어 있었다.

10 : 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관
12 : 소관부
14 : 플레어 가공부
20 : 가요부
22 : 마루부
24 : 골부
40 : 코일 형상으로 권취된 가요성 관
dm : 마루부 외경
dv : 골부 외경
d : 소관 외경
Dw : 마루부 정상부와 골부 저부로 이루어지는 피치

Claims

마루부와 골부가 교대로 배치되고 파형 형상의 가요부가 형성되어 있는, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관이며,
판 두께 0.2 내지 0.5㎜이고, 평균 랭크포드값이 1.2 이상인 페라이트계 스테인리스 강판을 소재로 하고,
상기 가요부의 파형 형상은, 골부 외경과 마루부 외경의 비인 골부 외경/마루부 외경이 0.70 내지 0.90, 또한 마루부 외경과 가요부를 형성시키기 전의 소관의 외경인 소관 외경의 비인 마루부 외경/소관 외경이 0.9 내지 1.2이고, 마루부의 정상부와 골부의 저부로 이루어지는 피치와 상기 소관 외경의 비인 피치/소관 외경이 0.13 내지 0.30이고,
상기 페라이트계 스테인리스 강은, C:0질량% 초과 0.02질량％ 이하, N:0질량% 초과 0.02질량％ 이하, Si:0질량% 초과 1.0질량％ 이하, Mn:0질량% 초과 1.0질량％ 이하, P:0질량% 초과 0.05질량％ 이하, S:0질량% 초과 0.03질량％ 이하, Cr:16 내지 23질량％를 함유하고, Ti, Nb로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 각각 0.1 내지 0.6질량％ 더 함유하고, 잔량부가 Fe 및 불가피 불순물로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관.
삭제
제1항에 있어서, Mg:0.0050질량％ 이하, Ni:0.6질량％ 이하, Cu:0.6질량％ 이하, Mo:2.0질량％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관.
제1항 또는 제3항에 있어서, Al:0.05질량％ 이하, Ca:0.0050질량％ 이하, B:0.0050질량％ 이하, V:0.2질량％ 이하, REM:0.10질량％ 이하로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관.
삭제
삭제
제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 가요부가 형성되어 있지 않은 소관부를 갖는, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관.
제7항에 있어서, 복수의 상기 소관부와 복수의 상기 가요부가 교대로 형성되어 있는, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관.
제1항 또는 제3항에 있어서, 전체 길이가 코일 형상으로 권취된 형상인, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관.
제1항 또는 제3항에 있어서, 양단부 또는 한쪽 단부에 플레어 가공부를 갖는, 페라이트계 스테인리스 강제의 가요성 관.