KR101581854B1 - 교정 롤을 이용하여 금속관의 직경 축소가 가능한 금속관 연속 제조장치 및, 이를 구비하는 금속수지 복합관 제조장치 - Google Patents

교정 롤을 이용하여 금속관의 직경 축소가 가능한 금속관 연속 제조장치 및, 이를 구비하는 금속수지 복합관 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기존에 금속관의 교정을 위해 사용되던 롤을 교정 뿐만 아니라 금속관의 직경 축소와 인출에 사용함으로써 금속관의 물성(강도 등)을 향상시키고 제조 라인의 길이를 줄일 수 있으며 장치의 단가를 낮출 수 있고, 이러한 장치에 의해서 만들어진 금속관의 외부면에 축경된 만큼의 수지를 피복함으로써 기존의 규격과 동일한 규격을 갖는 제품을 만들 수 있으며, 용접 전후의 롤 높이를 조절함으로써 원형으로 성형된 금속관에 웨이브 현상 등이 있더라도 용접 불량을 방지할 수 있다는 장점을 갖고 있다.

Description

교정 롤을 이용하여 금속관의 직경 축소가 가능한 금속관 연속 제조장치 및, 이를 구비하는 금속수지 복합관 제조장치{Apparatus for manufacturing metal pipe capable of reducing the diameter of the metal pipe using correction roll and, apparatus for manufacturing metal resin composite pipe having the same}
본 발명은 금속관 연속 제조장치에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 기존에 금속관의 교정을 위해 사용되던 롤을 교정 뿐만 아니라 금속관의 직경 축소와 인출에 사용함으로써 금속관의 물성(강도 등)을 향상시키고 제조 라인의 길이를 줄일 수 있으며 장치의 단가를 낮출 수 있고, 용접 전후의 롤 높이를 조절함으로써 원형으로 성형된 금속관에 웨이브 현상 등이 있더라도 용접 불량을 방지할 수 있는 금속관 연속 제조장치에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은 이러한 금속관 연속 제조장치에 의해서 만들어진 금속관의 외부면에 축경된 만큼의 수지를 피복함으로써 기존의 제품과 동일한 규격으로 만들 수 있는 금속수지 복합관 제조장치에 대한 것이기도 하다.
금속관은 금속판재를 원형으로 성형하고 용접한 후 교정하여 만들어지는 것이고, 금속수지 복합관은 이러한 금속관의 외부 표면에 수지를 피복한 후 냉각하여 만들어지는 것이다. 이와 같이, 금속수지 복합관의 제조공정에는 금속관 제조가 포함되므로 아래에서는 본 발명의 배경기술을 설명하기 위해서 금속수지 복합관 제조장치'만'을 설명하기로 한다.
금속 수지 복합관은, 도 1a에 나타난 바와 같이, 금속관(1)의 외부면에 수지층(2)을 형성하여 이루어진 관이다.
금속관(1)은 관 내부를 흐르는 유체와 직접 접촉되는 부분으로서, 스테인리스 스틸과 같은 소재로 이루어지기 때문에 위생성 및 내식성이 우수하다. 수지층(2)은 금속관(1)을 감싸도록 피복하여 형성되는데, 내식성이 우수하고 가격이 저렴한 수지로 이루어진다. 따라서, 금속 수지 복합관(5)은 관 내부를 흐르는 유체에 대한 내부식성이 우수하고 토양에 대한 내부식성도 우수하며 가격도 저렴하다는 장점을 가진다.
금속 수지 복합관(5)은 금속판재(도 1b의 6)를 원형을 이루도록 성형한 후, 양측 끝단(도 1b, 1c의 6a)을 용접하여 금속관(1)을 만든 다음, 금속관(1)의 외부면에 수지를 피복하여 만들어진다. 이를 구체적으로 설명하면 아래와 같다.
도 2와 도 3에 나타난 바와 같이, 언코일러(10)에 감긴 금속판재(6)를 언와인딩한 후 성형 유니트(20)를 이용하여 원형 단면을 이루도록 성형(롤 포밍)하고, 이어서 용접 유니트(30)를 이용하여 금속판재(6)의 양측 끝단(6a)을 용접하여 금속관(1)을 만든다.
용접된 금속관(1)은 교정 유니트(40)를 통과하면서 교정되어 진원도가 향상된 후 인출 유니트(캐타필라, 50)에 의해서 인출된다.
이어서, 금속관(1)은 피복 유니트(60)에 의해 예열되고 수지가 피복되어 복합관(5)이 된다. 그리고, 수지가 피복된 복합관(5)은 공냉 장치(도면에 미도시)와 수냉 장치(도면에 미도시)를 통과하면서 냉각된 후, 소정 길이로 절단된다.
그런데, 복합관(5)은 수지가 피복된 만큼 직경이 커지므로 기존 금속관(1)의 연결 부품 등을 그대로 사용할 수가 없다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해서 금속관(1)을 기존 규격 보다 작게 만든 후 수지를 피복하는 방안이 있기는 하지만 기존의 제조설비를 교체해야 한다는 문제점이 있다.
아울러, 상기 인출 유니트(50)는 금속관을 이송시키기 위해서 설치되는 것으로서, 무한궤도상으로 회전하면서 금속관(1)을 피복 유니트(60) 쪽으로 이송시킨다. 그런데, 이러한 인출 유니트(50)는 금속관(1)을 이송시키기 위해서 필요한 설비이지만, 금속관의 정원을 틀어지게 하여 변형을 유도 할 수 있고 제조공정 라인이 길어지게 되는 문제점이 있다.
한편, 금속판재(6)를 원형 단면으로 성형한 경우에는 금속관(1)에 웨이브 현상이 발생하는 문제점이 있다. 도 4a와 도 4b에 나타난 바와 같이, 성형 유니트(20)에 의해서 원형으로 성형된 금속판재(6)의 양측 끝단(6a)에 물결 형상의 웨이브가 형성되어 양측 끝단(6a)의 용접 불량이 생기게 된다.
그리고, 웨이브 현상 뿐만 아니라, 금속판재(6)가 원형 단면을 갖도록 성형된 경우, 도 5에 나타난 바와 같이, 금속판재(6)가 완전한 원형으로 성형되지 못하고 양측 끝단(6a)이 미세하게 벌어지는데, 이것은 금속판재(6)의 가장자리에 미성형부가 발생될 때 곡률부가 없기 때문이며 용접 불량의 원인이 되기도 한다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 교정 롤(상하 롤과 좌우 롤)을 이용하여 금속관을 인출하면서 금속관의 교정과 축경이 가능한, 금속관 연속 제조장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 기존에 금속관을 인출하기 사용되던 캐타필러와 같은 인출유니트가 필요하지 않고, 이에 따라 제조 라인의 길이를 줄일 수 있고 장치의 단가를 낮출 수 있는, 금속관 연속 제조장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 원형 단면으로 성형된 금속판재에 웨이브 현상이 발생하거나 금속판재의 양쪽 끝단이 벌어지더라도 용접이 잘 이루어질 수 있는, 금속관 연속 제조장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 금속관의 외경이 축경된 만큼 수지를 피복하여 기존의 제품과 동일한 규격으로 만들 수 있고, 이에 따라 기존의 연결 부품 등을 그대로 사용할 수 있는 금속 수지 복합관 제조장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 금속관 연속 제조장치는, 금속 판재(6)가 원형 단면을 갖도록 성형하는 성형 유니트(120); 성형 유니트(120)에 의해서 원형 단면을 갖도록 성형된 금속 판재(6)의 양측 끝단(6a)을 용접하여 금속관(1)을 만드는 용접 유니트(130); 및, 용접 유니트(130)의 후방에 설치되어 용접된 금속관(1)을 교정하고 진원도를 높이는 교정/축경 유니트(140);를 포함한다.
교정/축경 유니트(140)는 다수 개의 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)을 포함한다. 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)은 그 외부면의 적어도 일부분이 금속관(1)과 곡률이 동일하도록 형성된다.
금속관(1)이 한 쌍의 상하 롤(144)(145)(146)과 한 쌍의 좌우 롤(141)(142)(143) 사이를 통과하는 동안에 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)이 상하 좌우에서 금속관(1)을 가압하여 금속관(1)의 직경을 축소시킬 수 있다. 이러한 직경 축소는 냉간 압연 효과를 발생시킴으로써 금속관(1)의 물성을 향상시킬 수 있다.
그리고, 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143) 중 적어도 일부는 구동 모터로부터 회전력을 전달받아서 회전될 수 있다. 상기 회전력에 의해 금속관(1)은 후방(피복 유니트 쪽)으로 당겨져서 인출될 수 있고, 이에 따라 금속관(1)을 후방으로 인출하기 위해서 별도의 인출 유니트(50)가 필요하지 않게 된다.
상기 성형 유니트(120)는 다수 개의 상하 롤(125)(126)(127)을 포함할 수 있다. 상하 롤(125)(126)(127) 중에서 용접 유니트(130)의 직전에 설치된 상하 롤(127)이 성형 유니트(120)의 다른 상하 롤(125)(126) 및 교정/축경 유니트(140)의 상하 롤(144)(145)(146) 보다 높게 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 의해서 웨이브 현상이나 벌어짐 현상이 금속관(1)에 있더라도 용접 유니트(130) 부근에서는 금속관(1)이 위로 볼룩하게 되어 펴지게 됨으로써 용접 불량을 방지할 수 있다.
구체적으로, 전방에서부터 상하 롤(125)(126)(127)이 순차적으로 설치되되 전방에서 후방으로 갈수록 상하 롤(125)(126)(127)이 점차로 높아지도록 설치되고, 상하 롤(125)과 상하 롤(126)의 높이차(h1)와 상하 롤(126)과 상하 롤(127)의 높이차(h2-h1)는 금속판재(6)의 두께(t)와 목표하는 금속관의 외경(D)의 비(t/D)가 작을수록 크게 설정되고 상기 비(t/D)가 커질수록 상대적으로 작게 설정된다.
그리고, 상하 롤(144)과 상하 롤(127)의 높이차(h3-h2)는 금속판재(6)의 두께(t)와 목표하는 금속관의 외경(D)의 비(t/D)가 작을수록 크게 설정되고 상기 비(t/D)가 커질수록 상대적으로 작게 설정된다.
본 발명의 다른 측면인 금속 수지 복합관 제조장치는, 상기 금속관 연속 제조장치; 및, 상기 금속관 연속 제조장치의 후방에 설치되고 금속관(1)에 수지를 피복하는 피복 유니트(60);를 구비할 수 있다.
상기 피복 유니트(60)는 교정/축경 유니트(140)에 의해서 금속관(1)의 직경이 축소된 만큼 수지를 피복한다. 그러므로, 제조된 복합관(5)은 기존 제품과 동일한 규격을 가지게 되고, 이에 따라 박피 공정이 필요하지 않게 된다.
본 발명은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 교정/축경 유니트의 상하 롤과 좌우 롤을 이용하여 금속관을 인출하면서 금속관을 상하 좌우에서 가압(압착)하여 교정과 축경이 이루어질 수 있다. 상기 가압과 축경에 의해서 냉간 압연 효과가 발생하고, 이에 따라 금속관의 물성을 향상시킬 수 있다.
둘째, 기존에 금속관을 인출하기 위해 사용되던 캐타필러와 같은 인출 유니트가 필요하지 않고, 이에 따라 제조 라인의 길이를 줄일 수 있고 장치의 단가를 낮출 수 있다.
셋째, 원형 단면으로 성형된 금속판재에 웨이브 현상이 발생하거나 금속판재의 양쪽 끝단이 벌어지더라도 용접이 잘 이루어질 수 있다.
넷째, 금속관의 외경이 축경된 만큼 수지를 피복하여 기존의 제품(금속관)과 동일한 규격으로 만들 수 있다. 이에 따라 기존의 관 연결 부품 등을 그대로 사용할 수 있고 박피 공정이 필요하지 않다.
도 1a는 금속수지 복합관을 보여주는 단면도이다.
도 1b는 금속수지 복합관에 이용되는 금속판재를 보여주는 단면도이다.
도 1c는 도 1b의 금속 판재가 원형 단면을 갖도록 성형된 후 용접된 것을 보여주는 단면도이다.
도 2는 종래기술에 따라 금속수지 복합관을 제조하는 공정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 3은 종래기술에 따른 금속수지 복합관 제조장치를 보여주는 정면도이다.
도 4a는 도 1b의 금속 판재가 원형 단면을 갖도록 성형되는 경우에 웨이브 현상이 발생된 것을 보여주는 사시도이다.
도 4b는 웨이브 현상이 발생된 금속관을 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 1b의 금속 판재가 완전한 원형으로 성형되지 못한 것을 보여주는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속수지 복합관의 제조공정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 7은 도 6의 제조공정에 따라 금속수지 복합관을 제조하는 장치를 보여주는 정면도이다.
도 8은 도 7의 A부분의 확대도이다.
도 9는 용접 전후의 롤 높이를 보여주는 도면이다.
도 10은 용접 전후의 롤 높이를 조절하는 구성에 의해서 웨이브 현상이 없어진 상태에서 용접이 이루어지는 것을 보여주는 사시도이다.
도 11은 도 7의 장치에 의해서 만들어진 금속관을 보여주는 사시도이다.
도 12는 금속관의 교정과 인출 및 축경에 사용되는 상하 롤을 보여주는 사시도이다.
도 13은 금속관이 상하 롤 사이를 통과하는 것을 보여주는 단면도이다.
도 14는 금속관의 교정과 인출 및 축경에 사용되는 좌우 롤을 보여주는 사시도이다.
도 15는 금속관이 좌우 롤 사이를 통과하는 것을 보여주는 단면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조로 본 발명에 대해서 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 실시예들에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
상술한 바와 같이, 금속관은 금속판재를 원형으로 성형하고 용접한 후 교정하여 만들어지는 것이고, 금속수지 복합관은 이러한 금속관의 외부 표면에 수지를 피복한 후 냉각하여 만들어지는 것이다. 이와 같이, 금속수지 복합관의 제조장치에는 금속관 연속 제조장치가 포함되므로 아래에서는 설명의 중복을 피하기 위해서 금속수지 복합관 제조장치'만'을 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 금속수지 복합관의 제조공정을 보여주는 플로우 차트이고, 도 7은 상기 제조공정에 따라 금속수지 복합관을 제조하는 장치를 보여주는 정면도이다.
도면을 참조하면, 금속수지 복합관 제조 공정은 언코일러(10)에서 언와인딩된 금속판재(6)를 롤 포밍으로 원형으로 성형하는 단계, 원형으로 성형된 금속판재(6)의 양쪽 끝단(6a)을 용접하여 금속관(1)을 제조하는 단계, 금속관(1)을 인출하면서 교정하고 축경하는 단계, 금속관(1)을 예열하는 단계, 예열된 금속관(1)에 접착제를 도포하고 수지를 피복하여 금속수지 복합관(5)을 만드는 단계, 금속수지 복합관(5)을 공냉 및 수냉시키는 단계, 및 금속수지 복합관(5)을 절단하는 단계를 포함한다.
아래에서는 도 7을 참조하여 상기 각 공정 및 금속수지 복합관 제조장치를 설명하기로 한다.
상기 금속수지 복합관 제조장치는 금속 판재(6)가 권취되어 있는 언코일러(10)와, 금속판재(6)를 원형으로 성형하는 성형 유니트(120)와, 원형으로 성형된 금속판재(6)의 양쪽 끝단(6a)을 용접하여 금속관(1)을 만드는 용접 유니트(130)와, 용접된 금속관(1)을 인출하면서 교정과 축경을 하는 교정/축경 유니트(140)와, 교정/축경 유니트(140)로부터 배출된 금속관(1)을 예열하고 수지를 피복하는 피복 유니트(60)와, 금속수지 복합관(5)을 냉각시키는 냉각 유니트(도면에 미도시) 및, 금속수지 복합관(5)을 소정 길이로 절단하는 절단 유니트(도면에 미도시)를 구비한다.
상기 구성요소 중에서 언코일러(10)와, 용접 유니트(130)와, 피복 유니트(60)와, 냉각 유니트 및, 절단 유니트는 이미 공지된 기술이고 본 발명의 주요부도 아니므로 여기서는 설명을 생략하기로 한다.
언코일러(10)로부터 공급된 금속 판재(6)는 성형 유니트(120)에 의해서 원형으로 성형된다. 성형 유니트(120)는 회전 가능하도록 설치된 다수 개의 좌우 롤(121)(122)(123)(124)과 상하 롤(125)(126)(127)을 구비한다. 좌우 롤과 상하 롤은 교대로 설치되는 것이 바람직하다.
좌우 롤(121)(122)(123)(124)은 수직으로 설치된 한 쌍의 롤로 이루어지는 것으로서, 금속판재(6)는 한 쌍의 롤 사이를 통과하면서 그 양측이 벤딩된다.
그리고, 상하 롤(125)(126)(127)은 수평으로 설치된 한 쌍의 롤로 이루어지는 것으로서, 금속판재(6)는 한 쌍의 롤 사이를 통과하면서 벤딩된다.
도면에는 좌우 롤과 상하 롤이 3번 교대로 설치되어 있으나, 이러한 좌우 롤과 상하 롤의 개수는 필요에 따라 증감될 수 있다.
한편, 금속판재(6)가 성형 유니트(120)를 통과하면서 원형으로 성형될 경우, 완전한 원형으로 성형될 수도 있으나, 도 4a 및 도 4b와 같이 양쪽 끝단(6a)에 물결 모양의 웨이브가 형성되거나 도 5와 같이 양쪽 끝단(6a)이 바깥쪽으로 벌어질 수도 있다. 이러한 현상은 용접을 매우 어렵게 하여 용접 불량의 원인이 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명에 따른 장치에서는 용접 유니트(130) 전후의 롤 높이를 조절한다.
구체적으로, 성형 유니트(120)가 다수 개의 좌우 롤(121)(122)(123)(124)과 상하 롤(125)(126)(127)을 구비하고 상하 롤(125)(126)(127)이 상류측(언코일러측, 전방측)으로부터 도 7과 같은 순서로 설치된 경우, 상하 롤(125)(126)(127)은 하류측(후방측, 피복 유니트 측)으로 갈수록 그 높이가 높아지도록 설치된다. 이와 같이 상하 롤(127)이 상하 롤(125)(126) 보다 높게 위치하면 금속관(1)이 용접 유니트(130) 부근에서 위로 볼룩하게 되고, 이에 따라 웨이브 현상(도 4a,b)과 벌어짐 현상(도 5)을 없앨 수 있어서 용접 불량을 방지할 수 있다.
도 8 및 도 9에 나타난 바와 같이, 상하 롤(125)(126) 사이의 높이차(h1)는 1cm 내지 3cm가 바람직하고, 상하 롤(126)(127) 사이의 높이차(h2-h1) 역시 1cm 내지 3cm가 바람직하다. 여기서, 금속판재(6)의 두께(t)의 함수에 따라서 높이차(h1) 및 높이차(h2-h1)의 값은 변할 수 있는데 금속판재(6)의 두께(t)와 목표하는 금속관의 외경(D)의 비(t/D)가 작을수록 높이차(h1)와 높이차(h2-h1)의 값은 크게 설정되어야 한다. 반대로, 상기 비(t/D)가 상대적으로 커질수록 높이차(h1)와 높이차(h2-h1)의 값은 작게 설정될 수 있다.
이것은 금속판재(6)의 두께(t)와 목표하는 금속관의 외경(D)의 비(t/D)가 작을수록 웨이브나 벌어짐의 크기가 커질 수 있기 때문이며 이때는 지렛대 기능을 크게 함으로써 금속관의 위로 볼룩한 정도를 크게 해 줄 필요가 있기 때문이다.
또 다른 설명으로는, 웨이브나 벌어짐의 크기가 클 때는 상하 롤(125)(126)(127) 사이의 수평 간격(S1)(S2)를 작게 조정하여 경사각(A1)(A2)을 크게 만들면 웨이브나 벌어짐의 보정이 가능하다. 한편, 웨이브나 벌어짐의 크기가 작을 때는 수평 간격(S1)(S2)을 크게 조정하여 경사각(A1)(A2)을 작게 만들 수도 있다. 이때의 경사각(A1)의 범위는 0.3도 내지 2.0도가 바람직하고 경사각(A2)의 범위는 0.5도 내지 3.0도가 바람직하다.
한편, 좌우 롤(121)(122)(123)(124)은 상하 롤(125)(126)(127) 사이에 설치되는데, 상하 롤(125)(126)(127)의 높이 조절에 따라 그 높이를 조절한다. 구체적으로, 좌우 롤(121)은 상하 롤(125)과 동일한 높이에 설치되고, 좌우 롤(122)은 상하 롤(125)(126)의 중간 높이에 설치될 수 되며, 좌우 롤(123)은 상하 롤(126)(127)의 중간 높이에 설치될 수 있다. 그리고, 좌우 롤(124)은 상하 롤(127) 및 용접 유니트(130)와 동일한 높이에 설치된다.
용접 유니트(130)에서 용접된 금속관(1)은 교정/축경 유니트(140)에 의해서 피복 유니트(60) 쪽으로 인출되면서 교정되고 축경된다.
교정/축경 유니트(140)는 회전 가능하도록 설치된 다수 개의 좌우 롤(141)(142)(143)과, 회전 가능하도록 설치된 다수 개의 상하 롤(144)(145)(146)을 구비한다. 상기 좌우 롤과 상하 롤은 교대로 설치되는 것이 바람직하다.
용접 유니트(130)에서 용접된 금속관(1)은 용접열이 식으면서 냉각되는데, 냉각에 의한 열변형을 방지하기 위해 교정/축경 유니트(140)의 롤 높이를 조절한다.
구체적으로, 좌우 롤(141)의 높이를 다른 롤(142)(143)(144)(145)(146) 보다 높게 하고, 좌우 롤(141)은 상하 롤(127)과 좌우 롤(124) 및 용접 유니트(130)와 동일한 높이를 가지며, 세 개의 상하 롤(144)(145)(146)은 동일한 높이를 갖는다. 이와 같은 구성에 의해, 용접 유니트(130) 부근에서 금속관(1)이 위로 볼룩하게 됨으로써 웨이브 현상(도 4a, 4b)과 벌어짐 현상(도 5)을 없앨 수 있고 냉각에 의한 열변형을 방지할 수 있다.
상하 롤(144)(145)(146)은 상하 롤(127) 보다 0.5cm 내지 2 cm 낮게 설치되는 것이 바람직하다. 여기서, 금속판재(6)의 두께(t)의 함수에 따라서 높이차(h3-h2)의 값은 변할 수 있는데 금속판재(6)의 두께(t)와 목표하는 금속관의 외경(D)의 비(t/D)가 작을수록 높이차(h3-h2)의 값은 크게 설정되어야 한다. 반대로, 상기 비(t/D)가 상대적으로 커질수록 높이차(h3-h2)의 값은 작게 설정될 수 있다.
그리고, 상하 롤(144)과 좌우 롤(141)의 연결선이 수평선과 이루는 각도(A3)는 0.3도 내지 2.0도 인 것이 바람직하다.
이러한 구성은 좌우 롤(141)이 지렛대 기능을 할 수 있도록 하고, 용접열이 냉각되는 동안에 금속관(1)이 열변형하는 것을 방지한다.
이와 같이, 성형 유니트(120)의 상하 롤(125)(126)(127)을 상류측에서부터 점차로 높아지도록 설치하되 교정/축경 유니트(140)의 상하 롤(144)을 상하 롤(127) 보다 낮게 설치하면 용접 유니트(130)에서는 금속관(1)이 위로 볼룩하게 되고, 이에 따라 웨이브 현상이나 벌어짐 현상이 해소된 상태에서 용접이 이루어질 수 있다. 도 11은 이러한 용접에 의해서 만들어진 금속관(1)을 보여준다.
한편, 도 12와 도 13에 나타난 바와 같이, 상하 롤(144)(145)(146)은 수평으로 설치된 한 쌍의 롤로 이루어진다. 상기 한 쌍의 롤 사이의 간격은 금속관(1)이 인출되면서 가압(압착)될 수 있을 정도의 간격이고, 이에 따라 금속관(1)은 한 쌍의 롤 사이를 통과하면서 교정되고 축경된다.
그리고, 상하 롤(144)(145)(146)의 측면 중 적어도 일부분은 금속관(1)의 외부면과 곡률이 동일하도록 형성되는데, 이러한 구성은 금속관(1)의 교정과 축경을 효율적으로 하기 위함이다. 한편, 본 명세서에서 곡률이 동일하다는 것은 수학적인 의미에서의 동일 뿐만 아니라, 금속관의 인출에 필요한 정도의 접촉 면적이 롤과 금속관 사이에 확보되고 축경과 교정에 필요한 정도의 접촉면적이 롤과 금속관 사이에 확보될 수 있을 정도를 의미한다.
도 14와 도 15에 나타난 바와 같이, 좌우 롤(141)(142)(143)은 수직으로 설치된 한 쌍의 롤로 이루어진다. 상기 한 쌍의 롤 사이의 간격은 금속관(1)이 인출되면서 가압(압착)될 수 있을 정도의 간격이고, 이에 따라 금속관(1)은 한 쌍의 롤 사이를 통과하면서 교정되고 축경된다.
그리고, 좌우 롤(141)(142)(143)의 측면 중 적어도 일부분은 금속관(1)의 외부면과 곡률이 동일하도록 형성되는데, 이러한 구성은 금속관(1)의 교정과 축경을 효율적으로 하기 위함이다.
위와 같이, 교정/축경 유니트(140)에서는 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)이 교대로 설치되어 있고, 이에 따라 금속관(1)의 상하, 좌우가 교대로 가압(압착)됨으로써 교정되고 축경된다.
한편, 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143) 중 적어도 일부는 구동 모터(도면에 미도시)로부터 회전력을 전달받아서 회전된다. 상기 회전력에 의해서 금속관(1)은 후방으로 당겨져서 인출될 수 있다. 롤에 의한 상기 인출은 한 쌍의 롤 사이의 간격을 조절하는 것에 의해서 이루어질 수 있다.
위와 같이, 본 발명에 따른 금속관 연속 제조장치에서는 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)을 이용하여 금속관(1)을 인출할 수 있기 때문에 기존의 인출유니트(50, 예를 들어, 캐타필러)가 필요하지 않고, 이에 따라 제조 라인 길이를 줄일 수 있고 장치의 단가를 낮출 수도 있다.
그리고, 금속관(1)을 인출하는 동안에 금속관(1)을 상하 좌우에서 가압(압착)하여 금속관(1)의 직경을 줄임으로써 냉간 압연효과를 발생시키고, 이에 따라 금속관(1)의 물성(강도 등)을 향상시킬 수 있다.
한편, 교정/축경 유니트(140)를 통과한 금속관(1)은 피복유니트(60)에 의해서 예열되고 피복되는데, 외경이 축소된 금속관(1)의 외부면에 축경된 만큼의 수지를 피복하면 기존 관과 동일한 외경을 갖게 되므로 기존의 관 연결 부품 등을 그대로 사용할 수 있게 된다. 예를 들어, 외경 48.6mm의 스테인리스 스틸관(KSD 3595)이 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)을 통과하도록 하여 외경을 2mm 줄여서 46.6mm의 금속관이 되도록 한 후, 금속관(1)의 외부면에 두께 1mm의 수지를 피복하면 외경 48.6mm의 기존 스테인리스 스틸관과 동일한 외경을 가지므로 관 연결 부품 등을 그대로 사용할 수 있게 된다. 한편, 금속관에 수지를 피복하는 구성은 본 출원인의 특허 제10-1166886호 등에 개시되어 있다.
피복 유니트(60)로부터 배출된 복합관(5)은 냉각된 후 소정 길이로 절단된다. 상기 냉각과 절단을 위한 구성은 당업자에게 이미 알려진 기술이므로 여기서는 그 설명을 생략하기로 한다.
1 : 금속관 2 : 수지층
5 : 금속 수지 복합관 6 : 금속판재
6a : 금속판재의 양쪽 끝단 10 : 언코일러
20, 120 : 성형 유니트 50 : 인출 유니트(캐터필라)
60 : 피복 유니트
121, 122, 123, 124 : 성형 유니트의 좌우 롤
125, 126, 127 : 성형 유니트의 상하 롤
30, 130 : 용접 유니트 40 : 교정 유니트
140 : 교정/축경 유니트
141, 142, 143 : 교정/축경 유니트의 좌우 롤
144, 145, 146 : 교정/축경 유니트의 상하 롤
A1 : 상하 롤(125)(126)의 연결선이 수평선과 이루는 각도
A2 : 상하 롤(126)(127)의 연결선이 수평선과 이루는 각도
A3 : 좌우 롤(141)과 상하 롤(144)의 연결선이 수평선과 이루는 각도
h1 : 상하 롤(125)(126)의 높이차
h2-h1 : 상하 롤(126)(127)의 높이차
h3-h2 : 상하 롤(144)(127)의 높이차
S1 : 상하 롤(125)(126) 사이의 수평거리
S2 : 상하 롤(126)(127) 사이의 수평거리
S3 : 상하 롤(127)과 좌우 롤(141) 사이의 수평거리
S4 : 좌우 롤(141)과 상하 롤(144) 사이의 수평거리

Claims (8)

  1. 원형 단면을 갖도록 성형된 금속 판재(6)의 양측 끝단(6a)을 용접하여 금속관(1)을 만드는 용접 유니트(130); 및,
    용접 유니트(130)의 후방에 설치되어 용접된 금속관(1)을 교정하고 진원도를 높이는 교정/축경 유니트(140);를 포함하고,
    교정/축경 유니트(140)는 다수 개의 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)을 포함하며,
    상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)은 그 외부면의 적어도 일부분이 금속관(1)과 곡률이 동일하도록 형성되고,
    금속관(1)이 한 쌍의 상하 롤(144)(145)(146) 사이와 한 쌍의 좌우 롤(141)(142)(143) 사이를 통과하는 동안에 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)이 상하 좌우에서 금속관(1)을 가압하여 금속관(1)의 직경을 축소시키고,
    용접 유니트(130)의 전방(前方)에는 금속 판재(6)가 원형 단면을 갖도록 성형하는 성형 유니트(120)가 설치되고, 성형 유니트(120)는 다수 개의 상하 롤(125)(126)(127)을 포함하며,
    전방에서부터 상하 롤(125)(126)(127)이 순차적으로 설치되되 전방에서 후방으로 갈수록 상하 롤(125)(126)(127)이 점차로 높아지도록 설치되고, 상하 롤(144)(145)(146)은 상하 롤(127) 보다 낮게 설치되며,
    상하 롤(125)과 상하 롤(126)의 높이차(h1)와 상하 롤(126)과 상하 롤(127)의 높이차(h2-h1)는 금속판재(6)의 두께(t)와 목표하는 금속관의 외경(D)의 비(t/D)가 작을수록 크게 설정되고 상기 비(t/D)가 커질수록 상대적으로 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 금속관 연속 제조장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143) 중 적어도 일부는 구동모터로부터 회전력을 전달받아서 회전되고,
    교정 유니트(140)는 한 쌍의 상하 롤(144)(145)(146) 사이의 간격과 한 쌍의 좌우 롤(141)(142)(143) 사이의 간격을 조절함으로써 축경과 함께 금속관(1)의 인출이 가능한 것을 특징으로 하는 금속관 연속 제조장치.
  3. 제1항에 있어서,
    좌우 롤(141)(142)(143)과 상하 롤(144)(145)(146)은 교대로 설치되고, 이에 따라 금속관(1)의 좌우, 상하가 교대로 가압되는 것을 특징으로 하는 금속관 연속 제조장치.
  4. 원형 단면을 갖도록 성형된 금속 판재(6)의 양측 끝단(6a)을 용접하여 금속관(1)을 만드는 용접 유니트(130); 및,
    용접 유니트(130)의 후방에 설치되어 용접된 금속관(1)을 교정하고 진원도를 높이는 교정/축경 유니트(140);를 포함하고,
    교정/축경 유니트(140)는 다수 개의 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)을 포함하며,
    상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)은 그 외부면의 적어도 일부분이 금속관(1)과 곡률이 동일하도록 형성되고,
    금속관(1)이 한 쌍의 상하 롤(144)(145)(146) 사이와 한 쌍의 좌우 롤(141)(142)(143) 사이를 통과하는 동안에 상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143)이 상하 좌우에서 금속관(1)을 가압하여 금속관(1)의 직경을 축소시키고,
    용접 유니트(130)의 전방(前方)에는 금속 판재(6)가 원형 단면을 갖도록 성형하는 성형 유니트(120)가 설치되고, 성형 유니트(120)는 다수 개의 상하 롤(125)(126)(127)을 포함하며,
    상하 롤(125)(126)(127) 중에서 용접 유니트(130)의 직전에 설치된 상하 롤(127)이 다른 상하 롤(125)(126) 보다 높게 설치되고, 상하 롤(144)(145)(146)은 상하 롤(127) 보다 낮게 설치되며,
    상하 롤(144)(145)(146) 중에서 상하 롤(144)이 가장 전방측에 설치되고, 상하 롤(144)과 상하 롤(127)의 높이차(h3-h2)는 금속판재(6)의 두께(t)와 목표하는 금속관의 외경(D)의 비(t/D)가 작을수록 크게 설정되고 상기 비(t/D)가 커질수록 상대적으로 작게 설정된 것을 특징으로 하는 금속관 연속 제조장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상하 롤(144)(145)(146)과 좌우 롤(141)(142)(143) 중 적어도 일부는 구동모터로부터 회전력을 전달받아서 회전되고,
    교정 유니트(140)는 한 쌍의 상하 롤(144)(145)(146) 사이의 간격과 한 쌍의 좌우 롤(141)(142)(143) 사이의 간격을 조절함으로써 축경과 함께 금속관(1)의 인출이 가능한 것을 특징으로 하는 금속관 연속 제조장치.
  6. 제4항에 있어서,
    좌우 롤(141)(142)(143)과 상하 롤(144)(145)(146)은 교대로 설치되고, 이에 따라 금속관(1)의 좌우, 상하가 교대로 가압되는 것을 특징으로 하는 금속관 연속 제조장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 금속관 연속 제조장치; 및,
    상기 금속관 연속 제조장치의 후방에 설치되고 금속관(1)에 수지를 피복하는 피복 유니트(60);를 구비하는 것을 특징으로 하는 금속 수지 복합관 제조장치.
  8. 제7항에 있어서,
    피복 유니트(60)는 교정/축경 유니트(140)에 의해서 금속관(1)의 직경이 축소된 만큼 수지를 피복하여 기존 제품과 동일한 규격으로 만드는 것을 특징으로 하는 금속 수지 복합관 제조장치.
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