KR101937329B1 - 클래드 강판과 이를 이용한 강관 및 클래드 강판의 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클래드 강판과 이를 이용한 강관 및 상기 클래드 강판의 제조장치를 게시한다. 본 발명의 클래드 강판은 모재강판부재와, 상기 모재강판부재의 적어도 일측에 피복되는 피복강판부재와, 상기 모재강판부재의 선택된 적어도 일측의 접합표면과 상기 피복강판부재의 접합표면에 각각 접합금속을 용사하여 용사코팅층하고 모재강판과 피복강판이 가압됨으로써 모재강판부재와 피복강판부재를 접합하는 용사코팅접합층을 구비한다.
그리고 클래드 강판의 제조장치는 코일로부터 풀리는 모재강판부재를 공급하는 모재강판부재공급유닛과, 상기 모재강판부재의 적어도 일측에 설치되어 피복강판부재를 연속하여 공급하는 피복강판부재 공급유닛과, 모재강판공급유닛으로부터 공급되는 모재강판부재와 모재강판부재의 상면 또는 하면에 밀착되는 피복강판부재를 접합하기 위한 제1,2압연롤을 구비한 압연접합유닛과, 상기 압연접합유닛으로 공급되는 모재강판부재의 접합표면과 피복강판부재의 접합표면에 접합금속을 용사하는 접합금속용사유닛을 포함한다.

Description

클래드 강판과 이를 이용한 강관 및 클래드 강판의 제조장치 {sheet-clad steel and steel tube utiling the same and apparatus for manufacturing thereof}

본 발명은 클래드 강판과 이를 이용한 강관 및 클래드 강판의 제조장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 모재강판부재와 피복강판부재가 적층되는 두 접합표면에 접합금속을 용사 한 후 이를 연속 압연하여 접합이 이루어진 클래드 강판과 이를 이용한 강관 및 상기 클래드 강판의 제조장치에 관한 것이다.

삭제

일반적으로 클래드강판은 니켈, 니켈합금, 스테인리스강, 철, 황동, 알루미늄, 아연합금 등 다른 종류의 강 또는 금속을 압착한 후 원자 확산 결합을 통해 이루어진 것으로 접합강판이라고도 한다. 이러한 클래드강판은 기존 클래드와는 달리 다른 금속판의 표면에 포개서 함께 압연하여 제작한다. 스테인리스강이나 티타늄 등 가격이 높은 소재를 모재에 압착하여 제조함으로써 원가절감효과가 크고 내식성이 양호하여 국,내외에서 클래드 강판 수요가 증가하는 추세이다.

이러한 클래드 강판은 각종 탱크, 열교환기, 강관 등에 이용되는데, 냉간압연 된 클래드 강판은 응력의 제거를 위하여 어닐링 열처리 공정을 거치는데 충분히 어닐링 처리하지 않으면 균열이 발생하게 되어 상온에서 프레스 성형공정에 의하여 복잡한 형상의 부품으로 성형할 수 없다. 또한, 너무 높은 온도나 긴 시간 열처리하면 산화나 결정립 성장이 과도하게 발생하는 문제점이 있다.

한국공개특허 제10-1998-0051094호에는 원심 주조된 롤의 표면 위에 열전달계수가 높은 구리층을 코팅하고, 상기의 구리 코팅된 표면 위에 열전달 특성이 낮은 스테인리스층을 용사 코팅법으로 형성하고, 상기 용사코팅 된 스테인리스층 상에 크롬 카바이트나 코발트기 합금 중 어느 하나를 코팅하여 제조하는 허스롤의 표면코팅 방법이 게시되어 있다.

일본공개특허 제2004-249367호에서는 오스테나이트계 스테인리스강철 판재, 알루미늄을 표면에 코팅한 자성을 가지는 철 또는 철합금 판재, 알루미늄 또는 알루미늄합금판재, 오스테나이트계 스테인리스강철 판재를 순차적으로 적층하여 접합함으로써, 알루미늄/스테인리스 클래드 판재를 형성하는 구성이 게시되어 있다. 대한민국 등록특허 제100365646호에는 내식성 클래드 강판 및 그 제조방법이 게시되어 있다. 게시된 클래드 강판은 탄소강판의 편면 또는 양면에 내식성 금속판이 접합된 것으로, 탄소강판과 내식성금속판 사이에 제1바인더로서 철을 주성분으로 하는 비정질 합금의 박판스트립이 용접된 구성을 가진다.

대한민국 특허등록 제 10-1431240호에는 용접재 조성물을 이용한 클래드 강판의 제조방법이 게시되어 있다. 게시된 클래드 강판의 제조방법은 서로 다른 성질을 가지는 복수 개의 금속판 중, 제1금속판의 상부면 전체에 금속분말과 붕사가 혼합된 혼합물인 용접재 조성물을 도포하는 용접재 도포공정과; 상기 용접재 도포공정 처리된 제1금속판의 상부면과 제2금속판의 하부면을 상접시켜 적층판을 만드는 적층공정과; 상기 적층공정 처리된 적층판을 용접처리하여 제1금속판과 제2금속판을 용접시키는 접합공정;을 포함한다.

상술한 바와 같은 종래의 클래드 강판은 금속판을 접합하여 제조하는 경우, 금속간의 접합을 위한 많은 작업공수가 소요된다. 특히, 판상의 금속표면에 용사처리하여 표면층을 형성하는 경우, 표면의 조도가 상대적으로 높지 않을 뿐만아니라 내식성, 내부식성이 상대적으로 떨어지는 문제점이 있다. 또한 스테인리스를 코팅 또는 결합한 클래드 판재들은 매우 기본적인 코팅기술이 적용되어 이를 이용한 강관제조나 다양한 형강 제조나 접합 구조물에 적용이 매우 어렵고 불량이 발생하는 등 부적합한 문제가 있어서 그 활용성이 매우 낮은 실정이다.

대한민국 특허등록 제 10-1431240호 일본공개 특허 제2004-249367호 대한민국 등록특허 제100365646호

본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는 모재강판부재와 피복강판부재의 결합불량을 줄일 수 있으며, 모재강판부재와 피복강판부재의 재질에 관계없이 각기 두께를 임이 결정하여 접합력을 높일 수 있고, 접합후 표면처리 연마등 후가공이 필요치 않으며 또한 모재강판부재와 피복강판부재의 재질 고유의 인장강도등도 접합 후에 변형 없이 그대로 유지되는 클래드 강판 및 이를 이용한 강관을 제공함에 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 연속생산이 가능하며, 생산성의 향상을 도모할 수 있는 클래드 강판의 제조장치를 제공함에 있다.

본 발명은 철로 이루어진 모재강판부재의 접합표면과 선택된 재질의 피복강판부재의 접합표면에 먼저 용사코팅층을 형성하여 접합의 활성화를 위해 표면조도를 조정하고, 모재강판부재와 피복강판부재의 접합표면을 접합금속을 용사하여 상호 강하게 접합함으로써 다양한 기능성 피복강판부재를 가진 클래드 강판과 이를 이용한 강관 및 상기 클래드 강판의 제조장치를 제공함에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 클래드 강판은 코일로된모재강판부재와, 상기 모재강판부재의 적어도 일측에 피복되는 코일로된피복강판부재와, 상기 모재강판부재의 선택된 적어도 일측의 접합표면과 상기 피복강판부재의 접합표면에 각각 접합금속을 용사하여 모재강판부재와 피복강판부재를 접합하는 용사접합금속층을 구비한 것을 특징한다.

본 발명에 있어서, 상기 모재강판부재와 피복강판부재의 접합표면의 적어도 일측에 용사접합금속층에 의해 접합전에 용사되어 접합을 활성화 시키는 접합보조용사코팅층을 더 구비된다.

본 발명에 있어서, 상기 모재강판부재는 철 또는 철합금으로 이루어지고, 상기 피복강판부재는 스테인리스, 스테인리스 합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 동합금, 티타늄 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 용사접합금속의 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 알루미늄, 동 비철금속 중 선택된 하나 일 수 있다

상기 용사접합층은 모재강판부재의 접합표면에 용사되는 제 1용사접합금속층과, 상기 피복강판부재의 접합표면에 용사되는 제 2용사접합금속층, 제 1용사코팅층과 제 2용사접합층의 사이에 위치되는 제 1,2용사접합층을 상호 결합하여 접합시키는 위한 적어도 하나의 제 3용사접합금속층을 구비한다.

상기 제 3용사접합금속층의 재질은 제 1,2용사코팅층의 재질보다 상대적으로 강한 재질 또는 약한 재질로 이루어 질 수 있다. 그리고 상기 제 1,2용사접합층을 이루는 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 알루미늄, 동 중 선택된 적어도 두 개 이상에 금속이 혼합되어 이루어 질수도 있다.

상기 모재강판부재의 접합표면 또는 피복강판부재의 접합표면의 적어도 일측에 형성되는 용사접합금속층의 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 동 비철금속 중 적어도 한개 이상에 금속이 혼합되어 이루어질 수도 있다.

상기 모재강판부재는 냉간코일 또는 열연강판코일로 이루어진 제 1,2모재강판부재의 접합금속이 용사되어 이루어지며 연속적으로 용사접합금속층에 의해 접합되어 이루어진다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 클래드 강판을 이용한 강관은 길이 방향으로 양단부가 접합되어 관상의 본체부를 이루는 모재강판부재와, 상기 모재강판부재의 내면 또는 외주면의 적어도 일측에 피복되는 피복강판부재와, 상기 모재강판부재의 선택된 적어도 일측의 접합표면과 상기 피복강판부재의 접합표면에 접합금속이 용사되어 형성된 것으로, 모재강판부재와 피복강판부재를 부합적 가압됨으로써 모재강판부재와 피복강판부재를 접합하는 용사접합금속층을 구비한다.

상기 모재강판부재에 접합되는 피복강판부재의 폭이 모재강판부재보다 상대적으로 크게 형성되어 질 수 있다. 이는 상기 피복강판부재의 양단부가 모재강판부재의 단부로부터 돌출되어 있는 형태로 클래드강판코일로 만들어져 클래드 강관의 생산시 전봉관으로 형성되어 질 때 양측 돌출부가 맛 대어 지고 이 부분이 관을 연속으로 용접하는 과정에 장점을 갖는다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 클래드 강판의 제조장치는 코일로부터 풀리는 모재강판부재를 공급하는 모재강판부재공급유닛과, 상기 모재강판부재의 적어도 일측에 설치되어 피복강판부재를 연속하여 공급하는 피복강판부재 공급유닛과,

모재강판공급유닛으로부터 공급되는 모재강판부재와 모재강판부재의 상면 또는 하면에 밀착되는 피복강판부재를 접합하기 위한 제1,2압연롤을 구비한 압연접합유닛과,

상기 압연접합유닛으로 공급되는 모재강판부재의 접합표면과 피복강판부재의 접합표면에 접합금속을 용사하는 접합금속용사유닛을 포함한다.

본 발명에 있어서, 상기 접합금속용사유닛은 상기 압연접합유닛의 제 1,2압연롤의 전면측에 설치되어 모재강판부재의 접합면과 피복강판부재의 접합면에 접합금속을 용사하는 제 1접합금속용사건을 포함한다.

상기 접합금속용사유닛은 상기 제 1접합금속용사건과 인접되게 설치되어 상기 모재강판부재의 표면에 접합금속을 분사하는 제 2접합금속용사건과,

상기 제 1접합금속용사건과 인접되게 설치되어 상기 피복강판부재의 표면에 접합용사금속을 분사하는 제 3접합금속용사건을 포함한다. 그리고 상기 제 1,2,3 접합금속용사건 중 적어도 하나는 서로 다른 용사접합금속을 용사하는 제 1,2단위접합금속용사건이 교호적으로 설치되어 이루어 질수 있다.

본 발명에 있어서 상기 압연접합유닛의 후부에는 접합된 클래드 강판을 평탄화시키기 위한 클래드강판 평탄화유닛을 더 구비한다.

본 발명의 본 발명에 따른 클래드 강판과 이를 이용한 강관 및 클래드 강판의 제조장치의 효과는 다음과 같다.

본 발명에 따른 클래드 강판은 모재강판부재와 피복강판부재의 접합력을 높일 수 있으며 다양한 기능성 강판의 제조가 가능하다.

그리고 클래드 강판은 철강과 스테인리스강판, 알루미늄강판, 동강판 등의 피복강판부재의 우수한 고유의 물성을 그대로 유지할 수 있으며, 고인장강도와 내식성 및 내마모성이 우수한 강관을 효과적으로 제조할 수 있다.

또한 클래드강판의 제조장치는 클래드 강판의 연속적인 생산이 가능하며, 클래드 강판의 생산원가를 줄일 수 있고, 나아가서는 생산성의 향상을 도모할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 클래드 강판의 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 클래드 강판의 모재강판부재의 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 클래드 강판의 다른 실시예를 도시한 사시도,
도 4 내지 도 6은 본 발명에 다른 클래드 강판의 다른 실시예를 나타내 보인 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 클래드 강판을 이용한 클래드 강관의 사시도,
도 8은 본 발명에 따른 클래드 강관의 다른 실시예를 도시한 일부절제 사시도,
도 9는 본 발명에 따른 클래드 강판을 이용한 강관의 단면도,
도 10은 본 발명에 따른 클래드 강판 제조장치를 도시한 도면,
도 11은 도 10에 도시된 모재강판부재공급유닛을 도시한 확대도면,
도 12는 도 10에 도시된 피복강판부재공급유닛을 도시환 확대도면,
도 13은 도 10에 도시된 접합금속용사유닛을 발췌하여 도시한 도면,
도 14는 본 발명에 따른 클래드강판 제조장치의 접합금속용사유닛의 다른 실시예를 도시한 도면,

본 발명은 클래드 강판과, 이를 이용한 강관 및 클래드 강판의 제조장치에 관한 것으로, 상기 클래드 강판의 일 실시예들을 도 1 내지 도 4에 나타내 보였다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 클래드 강판(10)은 모재강판부재(20)와, 상기 모재강판부재(20)의 적어도 일측에 피복되는 피복강판부재(30)와, 상기 모재강판부재(20)의 선택된 적어도 일측의 접합표면(21)과 상기 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 각각 선택된 접합금속을 용사되어 모재강판부재(20)와 피복강판부재(30)을 접합하는 용사접합금속층(40)을 구비한다.

상기 용사접합금속층(40)은 모재강판부재(20)와 피복강판부재(30)을 접합하는 것으로, 용사접합금속층(40)이 형성과 동시에 접합되는 부위를 연속 적으로 압연하여 모재강판부재와 피복강판부재를 접합한다.

상기와 같이 본원 발명의 클래드 강판(10)의 모재강판부재(20)는 철 또는 철합금으로 이루어진다. 상기 모재강판부재(20)은 도 2에 도시된 바와 같이 냉연강판코일(25)(25) 또는 열연강판코일이 용사접합층(26)에 의해 상호 접합됨으로써 이루어질 수 있다. 여기에서 용사접합층은 접합금속인 철 또는 철합금이 용사되어 이루어질 있다.

그리고, 상기 피복강판부재(30)는 스테인리스, 스테인리스 합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 동합금, 티타늄, 비철금속 중 선택된 하나로 이루어질 수 있다. 그러나 상기 피복강판부재(30)는 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 내식성, 내마모성, 내부식성 클래드 강판의 소용되는 용도에 따라 다양한 재질의 금속으로 이루어질 수 있다.

상기 철 또는 철합금으로 이루어진 모재강판부재(20)는 두께가 1-50mm, 더 바람직하게는 1-20mm인 것을 사용함이 바람직하다. 그리고 상기 피복강판부재(30)가 스테인리스 강판으로 이루어진 경우, 스테인리스 강판은 STS 316 (1371℃ ~ 1399℃)인 오스테나이트계 스테인리스 강으로 18wt%의 크롬과 8wt%의 니켈로 이루어져 있는 스테인리스 또는 303 STS (1399℃ ~ 1421℃), 304 STS (1399℃ ~ 1454℃) 등으로 제조될 수 있다.

상기 피복강판부재(30)의 뚜께는 재질에 따라 차이가 있을 수 있으나 두께는 0.3~2mm인 것을 사용함이 바람직하다.

한편, 상기 용사접합금속층(40)을 이루는 접합금속의 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 탄소강, 알루미늄, 동, 철, 철합금, 비철금속 중 선택된 적어도 하나로 이루어질 수 있는데, 이에 한정되지 않는다.

상기 용사접합금속층(40)은 제 3에 도시된 바와 같이 모재강판부재(20)의 접합표면(21)에 접합금속이 용사되는 제 1용사금속층(41)이 형성되고, 상기 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에는 접합금속이 용사되어 이루어진 제 2용사금속층(42)이 형성될 수 있다. 상기 제 1,2용사금속층(41)(42)은 제 3용사접합금속층(43)에 의해 모재강판부재(20)과 피복강판부재(30)의 접합이 원활하게 이루어질 수 있도록 표면조도를 조절할 수 있으며, 특히 제 3용사접합금속층(43)에 의한 결착력을 높일 수 있다.

그리고 제 3용사접합금속층(40)은 상기 제 1,2용사금속층(41)(42)을 형성하는 접합금속의 강도보다 접합금속의 강도가 상대적으로 강하거나 약한 것을 사용함이 바람직하다.

상기 제 1,2용사금속층(41)(42)과 제 3용사접합금속층(43)은 각각 단일의 접합금속으로 이루어진 단일 용사금속층으로 이루어지거나 상기 접합금속 중 선택된 두 개 이상의 접합금속이 용사되어 이루어진 복합 용사금속층으로 이루어질 수 있다. 상기 단일용사금속층과 복합용사금속층은 규칙적이고, 연속적으로 형성되어야 한다.

그리고 상기 용사접합금속층(40)은 도 4에 도시된 바와 같이 각각 서로 다른 접합금속이 길이 방향으로 연속적이고 균일하게 형성된 2개 이상의 영역을 가질 수 있다. 즉, 상기 용사접합금속층(40)중, 선택된 적어도 하나의 용사접합금속층(40)은 2개 이상의 단일 금속 용사금속층영역(44)과 또 다른 금속으로 이루어진 하나 이상의 복합 용사금속층 영역(45)이 교호적으로 형성되고, 모재강판부재(20) 또는 피복강판부재(30)의 최외각 영역에는 단일 용사금속층영역(44)이 존재 하도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 상술한 바와 같이 클래드 강판(10) 구조에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 모재강판부재(20)가 철, 철합금으로 이루어지고, 이와 접합되는 피복강판부재(30)의 재질이 스테인리스 또는 스테인리스 합금으로 이루어진 경우, 이들의 접합표면(21)(31)에는 스테인리스 또는 스테인리스 합금과 철, 철합금 중 선택된 금속, 예컨대, 스테인리스 금속을 용사하여 단일용사접합금속층이 형성되거나 철과 스테인리스를 용사하여 복합용사접합금속층이 형성될 수 있다.

그리고, 클래드 강판의 실시예로서, 도 5에 도시된 바와 같이 모재강판부재(20)와 피복강판부재(30)을 접합하는 용사접합금속층(40)은 각각 모재강판부재(20)과 피복강판부재(30)의 길이 방향의 양측 선단부에 단일금속이 용사되어 이루어진 제 1용사접합금속층영역(46)과 이들의 사이(중앙부)에 복수의 접합금속이 용사되어 이루어진 제 2용사접합금속층영역(45)으로 이루어진다.

이 실시예에 있어서, 상기 단일금속이 용사되어 이루어진 제 1용사접합금속층영역(46)를 이루는 금속은 스테인레스 또는 스테인레스 합금으로 이루어지고, 복합 용사층인 제 2용사접합금속층영역(47)은 스테인리스, 철, 알루미늄 이나 비철금속 중에서 선택된 하나 이상의 금속으로 바람직하게는 철 또는 철과 알루미늄의 혼합물로 이루어진 금속이 용사되어 이루어질 수 있다.

도 6에는 클래드 강판의 다른 실시예를 나타내 보였다. 도면을 참조하면, 클래드 강판(10)은 철, 철합금으로 이루어진 모재금속부재(20)과 스테인리스 또는 스테인리스합금으로 이루어진 피복강판부재(30)의 접합표면에 형성된 제1,2용사접합금속층(48)(49)로 이루어진 용사접합금속층(40)을 구비한다. 상기 용사접합금속층(40)은 모재강판부재(20)의 접합표면과 피복강판부재(30)의 접합표면에 각각 형성되는 제1,2용사접합금속층(48)(49)는 각각 단일금속으로 이루어진 용사금속층과 복합 용사금속층이 교대로 적층되도록 용사되거나 이루어질 수있다.

상술한 실시 예에 있어서, 상기 용사접합금속층(40)의 두께는 10㎛~500㎛인 것이 바람직하다. 만일 그 두께가 10㎛ 미만일 경우와 300㎛을 초과하는 경우 층 두께의 불균형이 발생하여 상대적으로 모재강판부재(20)와 피복강판부재(30)의 접합력이 저하될 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 두께가 100㎛~300㎛ 것이 클래드 접합되는 모재강판부재(20)과 피복강판부재(30)의 접합력을 최대화 하는 측면에서 가장 유리하다.

상술한 바와 같이 구성된 클래드 강판을 이용한 강관의 일 실시예를 도 7 내지 도 9에 나타내 보였다. 이 실시예들에 있어서, 상기 실시예와 동일한 도면부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.

도면을 참조하면 클래드 강판을 이용한 강관(50)은 모재강판부재(20)와, 상기 모재강판부재(20)의 내면 또는 외주면의 적어도 일측에 피복되는 피복강판부재(30)가 접합금속이 각 접합표면에 용사되어 이루어진 용사접합금속층(40)에 의해 접합된 클래드 강판이 관상으로 벤딩된 후, 양 단부가 접합됨으로서 이루어진 본체부(51)를 구비한다. 상기 클래드 강판은 상술한 실시예에 상세하게 설명되었으므로 다시 설명하지 않기로 한다.

상기 클래드 강판을 이용한 강관(50)에 있어서, 관상의 본체부(51)의 내측과 외측에 위치되는 피복강판부재(30)와 모재강판부재(20)의 양단부는 맞대어지는 상태로 용접 즉, 고주파 용접되어 모재강판부재(20)이 노출되지 않도록 함이 바람직하다.

그리고 상기 강관의 양측단부에 노출되는 단면부위는 도 8 및 도 9에 도시된 바와 같이 상기 피복강판부재(30)가 모재강판부재(20)보다 외축방향으로 돌출되는 돌출피복강판부(35)가 절곡되어 접합됨으로써 커버될 될 수 있도록 함이 바람직하다. 강관(50)의 본체부(51) 단부와 돌출피복강판부재(35)의 외측 끝단부는 용접에 의해 접합될 수 있다. 그러나 상기 절곡면과 용접은 이에 한정되지는 않는다.

상술한 바와 같이 제조된 클래드 강판을 이용한 클래드 강관을 제조하기 위한 제조방법은 모재강판부재(20)의 표면에 피복강판부재(30)를 용사접합금속을 용사하여 압연 브레이징함으로써 클래드 강판을 준비하는 단계; 상기 클래드 강판을 원통형 관형상으로 형성하면서 양 선단부가 맞닿도록 원통형으로 오픈관을 연속으로 형성하는 단계; 오픈관의 용접부를 연속으로 고주파 용접하여 강관 본체부를 형성하는 단계; 및 고주파 용접된 용접부를 압연하여 용접 돌출부를 강관의 내외측 표면과 동일면이 되도록 연속으로 압연 처리하는 단계;를 포함한다.

상기 클래드 강판을 이용한 클래드 강관 제조방법을 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저 클래드 강판을 이용하여 강관을 제조하기 위해서는 클래드 강판을 코일로부터 풀어서 다음 단계로 진입 구동시켜 강판을 평탄화시키는 단계 등을 거쳐서 평탄화 된 강판을 조관장치에 설치되는 보조 가이드 롤을 통해 일정하게 조관장치에 진입시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 클래드 강판을 조관장치를 이용하여 원통형 강관 형상을 형성하면서 양 선단이 맞닿도록 원통형 오픈관을 형성하는 단계를 포함한다. 원통형 오픈관을 형성하기 위해 조관장치에 진입된 강판은 예컨대 조관장치에 구비된 단계별 성형 롤과 감속기어, 그리고 회전 동력 등을 구비한 단계별 다수의 조관 성형롤을 거치면서 고주파 용접 전 단계의 원통형 형태로 성형될 수 있다. 조관장치에 일정구간을 가지면서 일정크기의 직사각 형태의 반 밀폐형으로 구성된 가스룸에서, 전단 개구를 통해 진행한 미용접 된 원통형 강관은 고주파 예열 단계를 거치거나 아니면 곧바로 고주파 용접이 진행되고 용접된 원통형 강관은 가스룸 후단 룸 개구를 통해 연속으로 진행하면서 원통형 강관으로 제조될 수 있다. 이렇게 고주파 용접되어 이루어진 원통형 강관은 고주파 용접 부위에서 일정구간 거리의 위치에서 압연롤 등을 포함하는 압연장치에 의해 고주파 용접 시 발생한 내외측 돌출 부위에 압연이 진행된다.

또한, 연속 진행되면서 제조된 원통형 강관은 추가적으로 원통을 진원형으로 교정하는 강관조절 단계를 추가적으로 거칠 수 있다. 이러한 강관 교정단계에서는 성형 단계의 롤 등을 거치며 냉각되고, 이후에는 일정한 치수로 절단기에 의해 절단되는 공정을 추가적으로 시행할 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 클래드 된 강관의 제조공정은 연속공정으로 수행할 수 있다.

상기와 같이 원통형 오픈관을 형성한 다음에는 고주파 용접 이전에 추가적으로 원통형 오픈관의 양 선단부의 용접부를 고주파로 국부적으로 예열하는 단계를 거칠 수 있다. 고주파 예열 단계에서 예열은 300℃~900℃에서 시행할 수 있으며, 이러한 고주파 예열 단계는 클래드 강판을 이용하여 제조된 원통형 오픈관의 양 선단부를 용접하기 이전 단계 즉, 완전한 원통형 강관으로 접합되기 직전의 공정으로서, 원통형 오픈관을 형성하면서 조관장치를 지나 가스룸을 통과하면서 연속 진행할 때 그 가스룸 내부의 용접 직전의 일부 구간에서 고주파 가열기에 의해 원통형 오픈관의 양선단부가 연접되는 용접부위를 예열하는 단계로 구성할 수 있다. 고주파예열 단계는 예컨대 인가되는 전력을 컨트롤하여 고주파 전력으로 변환하여 발생시키는 고주파 발생장치와 이를 공급받아 피 가열체인 원통형 오픈관의 양 선단부를 가열하는 코일과 이들을 냉각하는 냉각장치 등의 고주파 예열장치를 이용하여 시행될 수 있다.

상기 고주파 예열단계는 고주파 가열 코일을 이용하되 원통형 오픈관의 맞대어지는 선단부의 용접 시 맞닿는 부분에 대비적으로 형성된 코일을 설치하여 예열하는 단계를 연속으로 수행할 수 있다. 또한, 높은 가열 온도로 예열할 경우는 그 가열 부분과 그 후단 또는 이들 두 부분 모두에 가스 분사건을 설치 구성하여 원통형 오픈관 선단부의 예열부위에 분사하여 용접에 방해되지 않도록 산화 방지를 위한 방법으로 가스분사를 적용할 수 있다. 그러나 만일 낮은 가열 온도로 예열하는 경우에는 이러한 가스분사가 적용되지 않을 수도 있다. 고주파 예열 단계는 고주파 용접의 전 단계로 고주파 용접을 우수하게 진행하기 위한 방법으로 추가적으로 실시할 수 있는 단계이다.

원통형 강관의 제조에 사용되는 클래드 강판과 그 강판을 구성하는 금속의 재질 특성상 예컨대 내측과 외측으로는 용접융점이 1420℃~1450℃인 스테인리스 강이 클래드되어 있고, 그 사이의 중간층에는 용접융점이 1450℃~1550℃인 철강이 위치하는 구성의 이질적 소재의 접합층으로 이루어져 있으므로, 이렇게 이질적인 금속소재를 동시에 고주파 용접하는 경우 각 금속소재에 따른 용접 용융점의 차이가 존재한다. 이러한 특성의 이질적인 금속을 코일을 포함하는 고주파 예열장치를 이용하여 국부적으로 예열하여 그 이후 공정 단계인 고주파 용접 단계에서 클래드된 이질적인 금속간에 용접 용융점을 동일 시점이 되도록 하고, 용접 시 각 금속간 용융 소성을 우수하게 하며 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있는 방법이다. 스테인리스가 클래드된 강관의 제조에 이용되는 강판은 클래드되는 금속의 재질 특성상, 예컨대 내측으로는 스테인리스강(0.3㎜~2㎜)과 그 중간층에는 철강(2.3㎜~25㎜), 또한 외측으로는 스테인리스강(0.5㎜~2㎜) 등으로 용사된 접합층이 다층일 때, 또는 그 중간층 철강이 두꺼워 질수록 고주파 용접 시 용접 용융점의 차이가 크므로 원통형 오픈관의 선단부를 용접하는 것이 어렵다. 본 발명은 이러한 이질적 특성의 다층금속 및 다층의 두께가 큰 클래드 강관을 코일을 포함하는 고주파 예열장치를 이용하여 국부적으로 예열하여 그 이후 공정 단계인 고주파 용접 단계에서 클래드된 이질적인 금속간에 용접용융점을 동일 시점이 되도록 하고, 용접 시 각 금속간 용융 소성을 우수하게 하며 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있는 방법이다. 그러나 클래드 강관의 크기가 ㅨ27.2~ ㅨ76.3로서 비교적 작고 중간층인 철강 판재의 두께가 2㎜~5㎜ 이내일 때는 고주파 예열을 적용하지 않을 수 있다.

본 발명의 클래드 강관 금속의 재질 특성상 내측으로는 스테인리스강(0.3㎜~1㎜)과 그 외측에는 철강 등으로 용사된 접합층으로 이루어져서 그 클래드 접합층이 2층일 경우와 클래드 강관의 외측 금속이 자성체일 경우, 또한 내측으로 스테인리스 강이 클래드된 외측 금속층의 두께가 5㎜ 이내일 경우에는 고주파 예열을 사용하지 않을 수 있다.

상기와 같이 예열된 또는 예열되지 않은 오픈관의 양 선단부인 용접부를 고주파 용접하여 강관을 형성하는 단계를 거친다. 상기 고주파 용접 단계는 상기 고주파 원리에서 설명한 원리와 코일을 이용하는 고주파 예열 방법에서 제시한 가열 원리를 클래드 강관 용접 부분에 집중적으로 유도 가열시켜 기타 다른 부위보다 높은 온도, 즉 용접 용융점에 도달시켜 용접하는 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 고주파 용접 단계에서는 용접 시 산화 방지를 위한 가스분사장치와 용접 시 용접 부위가 내측 및 외측으로 돌출되는 것을 압연하는 압연롤을 포함하는 압연장치 등을 하나로 연결시켜 원통형 강관의 용접 부위의 강관 외측과 내측에 대비되도록 압연롤을 구성하여 압연 단계를 거칠 수 있다.

이때 훼라이트코어에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각수단은 냉각수가 순환되는 방법으로 구성될 수 있다. 상기 고주파 용접 단계에서 산화 방지 공정을 추가로 적용할 수 있다. 이러한 본 발명의 산화 방지 방법은 스테인리스가 클래드된 원통형 강관을 제조하기 위해 고주파 용접하는 단계에서 용접되는 금속 소재들의 각 용융점들은 내측 스테인리스강(1420℃~1450℃)과 중간층 철강(1450℃~1550℃) 그리고 외측 스테인리스강(1420℃~1450℃)이 서로 달라서, 이 금속들이 용접 시 공기중과 반응하여 산화되는 현상을 방지하여 원활한 용접이 가능하게 하기 위함이다. 이러한 산화 방지 방법으로 질소 및 아르곤, 기타 혼합가스를 반 밀폐형 가스룸을 형성하여 그 가스룸 내부에서 고주파 용점을 시행하되 고주파 용접 부위에 위치한 훼라이트코어 형성 구조체 후단부에 형성된 가스분사구를 적어도 두개 이상 구비하고, 이 가스분사구를 이용하여 원통형 강관의 내부에서 용접부위 방향인 상측으로 용접 시 연속으로 가스를 분사하되 약 2kg/㎠~10kg/㎠로 분사하여 상화를 방지할 수 있다. 이때 분사된 가스는 용접 부위에 고루 퍼지게 되면서 산화 방지가 가능해진다.

그리고 나머지 일정량들의 가스는 원통형 강관의 내측 용접부위 좌우측으로 퍼져 가스룸 밖으로 빠져나갈 수 있다. 또한, 이러한 산화방지를 위한 장치에 일정량 가스를 공급하기 위한 인입관로는 훼라이트코어의 전단 비자성체 금속에 닛플을 연결 설치하고 그 인입관로를 통해 훼라이트코어 중심부에 위치한 관로가 형성된 연결대 금속을 통과하여 훼라이트코어 후단에 위치한 가스분사구에 가스를 공급하여 분사하는 기능을 연속으로 수행할 수 있도록 할 수 있다.

상기 고주파 용접 단계에서 산화 방지 방법은 피복강판부재가 클래드 된 원통형 강관의 외측에 대한 산화 방지를 위해 가스 분사건을 적어도 2개 이상의 분사구를 구성하여 용접되는 강관의 외측 고주파 용접 부위에 대비되게 설치하고, 그 분사건의 끝단을 가스룸 내부 일정부위에 고정한 다음, 고정된 분사건에 연결된 가스공급관 닛플에 질소, 아르곤 또는 기타 혼합가스를 공급하면서 고주파 용접 시 용접 부위에 2kg/㎠~10kg/㎠로 상기 가스를 분사하는 방법으로 적용될 수 있다. 이때, 분사된 가스는 고루 퍼지게 되면서 산화 방지를 가능하게 한다. 이러한 가스 분사과정에서 일부 가스는 외부로 빠져나갈 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 산화 방지 방법은 내식성이 우수한 피복강판부재인 스테인리스가 클래드된 원통형 강관을 연속적으로 제조하도록 기여한다

고주파 용접단계에서는 용접을 위한 원통형 오픈관 선단부의 용접 부위에서 강관 내외측의 두 부분 모두에 적어도 2개 이상의 가스 분사구를 설치하고 가스를 분사하여 용접 시에 각기 금속간 우수한 용접성 즉, 소성시에 산화 방지를 위한 방법으로 가스분사를 적용하는 것을 추가로 포함 할 수 있다. 본 발명에서는 이렇게 용접이 완료된 이후에는 고주파 용접된 용접부를 압연하여 용접 돌출부를 강관의 내외측 표면과 동일 면이 되도록 압연 처리하는 단계를 거친다. 상기 고주파 용접 단계에서 연속으로 고주파 용접 시 원통형 강관 내측과 외측의 용접 비드 부위 즉, 용접에 의해 돌출된 부분을 용접이 완료된 후의 일정구간에서 그 용접 돌출부를 다른 면과 동일하도록 매끄럽게 하기 위해 강관 내측에 위치하는 롤러 장치와 강관 외측에 대응하여 위치하는 압연롤을 이용하여 내외측에 돌출된 용접에 의한 돌기부위를 압연하여 내외측 표면과 동일하게 성형을 연속으로 수행할 수 있다.

상기 용접된 원통형 강관은 예컨대 내측, 외측 또는 내외측 모두가 스테인리스강 판재가 클래드 용사접합금속으로 철판에 접착된 강관으로서, 그 클래드 된 스테인리스강의 두께가 2㎜이내의 박판으로서 용접된 부분에서 돌기된 부분은 스테인리스이다. 그러므로 이렇게 돌기된 부분의 스테인리스강 재질을 다른 방법으로 절삭할 수 없기 때문에 상기와 같은 방법으로 압연을 실행하는 것이 바람직한 방법으로 적용될 수 있다. 상기 고주파 용접 후의 압연 처리 단계에서는] 원통형 강관의 외측에 구성된 훼라이트코어의 후단부분에 고정된 가스분사구와 강관 내부에 위치하는 내부롤 구성체 등을 하나로 조립하여 구성하고 이러한 구성의 강관압연장치를 이용하여 압연 처리할 수 있다. 이 내부롤 구성체는 구부러진 막대에 롤을 핀으로 체결하여 일체화된 것으로서 이러한 롤의 회전기능으로 내부롤 구성체틀에 제2핀으로 조립하여 상하로 조절하여 링크가 가능하도록 하는 기능을 갖는 소형롤을 포함하고, 또한 이 소형롤은 강관 내측 상부 원통면과 대비되는 형상으로 용접 돌출부위에 압연을 가할 수 있도록 배치되는 구성을 가질 수 있다. 이때 소형롤을 포함하는 구부러진 막대 끝단 상면에 위치한 미세 조절나사를 정 방향으로 돌려미세 조정하면 소형롤을 포함하는 고정막대의 링크작용, 즉 지렛대 원리의 힘을 작용하여 그 소형롤은 관 내측용접부위 돌출부위에 대해 일정한 가압력을 갖도록 작동될 수 있다. 또한, 상부 소형롤과 대칭되게 하부 소형롤을 배치하되 강관 내부에서 원통면과 동일 형상으로 상부 소형롤보다 큰 단면적을 갖추고 회전성 기능으로 내부롤 구성체 틀의 하단부 중심점에 제3핀으로 조립하여 압연기능을 수행하도록 조립 구성할 수 있다. 이러한 강관내부의 상하 소형롤은 강관의 외측에 수직선상에 대응되게 설치된 상하 2개의 압연롤과 함께 압연을 수행하여 원통형 강관의 용접부위 상면을 강제 가압하는 기능으로 압연공정을 수행할 수 있다. 또한, 상기 내측의 소형롤 구성체가 강관 내부에서 좌우 비틀림을 방지하고 유도하는 유도롤을 강관의 수평상태 좌우로 추가적으로 부설하여 내부 상하 소형롤이 안정적으로 용접 돌출부위에 대한 압연을 연속적으로 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 고주파 용접 후 압연 처리 단계에서는 용접된 원통형 강관의 내외측에 설치되는 소형롤과 압연롤에 의해 압연을 수행한다. 이때 고주파 용접을 연속으로 진행하는 경우 강관의 상부 내측과 외측에서 발생하는 용접부위의 용융 비드 돌출 면을 내측에서는 소형롤을 이용하여 강관의 외측 방향으로 압연력을 주어 밀어내는 가압력 기능으로 구동되며 강관의 외측에서 소형롤과 대응되게 위치한 외부 압연롤은 강관 내측 방향으로 압연력을 가하여 가압 구동을 통해 압연을 수행하여 원통형 강관의 내외측에 돌출된 용접부위를 다른 면과 동일 면이 되도록 압연 처리하는 공정을 수행할 수 있다. 이때 클래드 된 원통형 강관의 내외측에 형성된 용접 비드 돌기는 소성 시 그 부위에 아주 미세한 공기 층이 존재할 수 있으나, 상기와 같은 압연 공정에서 용접 후 일부 냉각된 온도인 500~800℃ 상태에서 압연을 수행하여 용접부위 비드 면에서 우수한 용접 접합소성 조직력을 갖도록 압연을 수행하면서 내식성이 강한 스테인리스로 클래드 된 원통형 강관을 연속적으로 제조할 수 있다. 상기와 같은 압연 처리 단계를 거쳐 제조된 원통형 강관에 대하여 압연등의 공정에서 발생할 수 있는 변형된 부분을 교정하기 위해 원통을 진원형으로 교정하는 강관조정 단계를 추가적으로 거칠 수 있다. 강관 조정단계에서는 성형 단계의 롤 등을 거치며 냉각되고, 이후에는 일정한 규격과 길이 절단하는 공정을 추가적으로 연속하여 수행할 수 있다.

상기 제조된 원통형 강관은 절단된 다음 추가적으로 별도 공정 라인에서 스테인리스가 클래드 된 원통형 강관 양쪽 절단면을 가공 성형하여 그 절단면의 외층단면부 끝까지 스테인리스강층을 강관 내측 스테인리스강으로 연장하여 감싸는 방법으로 강관의 절단면 마무리공정을 진행하여 완벽한 내식성 기능을 갖는 원통형 강관을 최종적으로 제조할 수 있다.

한편, 클래드 강판을 제조하기 위한 제조장치의 일 실시예를 도 10 내지 도 14에 나타내 보였다.

도면을 참조하면 본 발명에 따른 클래드 강판의 제조장치(100)은 모재강판부재(20)의 코일로부터 풀리는 모재강판부재(20)를 공급하는 모재강판부재공급유닛(200)과, 상기 모재강판부재(20)의 적어도 일측에 설치되어 피복강판부재(30)를 연속하여 공급하는 피복강판부재공급유닛(300)과, 모재강판공급유닛(200)으로부터 공급되는 모재강판부재(20)와 모재강판부재(20)의 상면 또는 하면에 밀착되는 피복강판부재(30)를 접합하기 위한 제1,2압연롤(401)(402)를 구비한 압연접합유닛(400)을 구비한다. 그리고 상기 압연접합유닛(400)에 공급되는 모재강판부재(20)의 접합표면(21)과 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 접합금속을 용사하는 접합금속용사유닛(500)을 포함한다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 클래드 강판 제조장치(100)를 구성요소 별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 모재강판부재공급유닛(200)은 코일로 권취된 모재강판부재(20)를 풀어서 상기 압연접합유닛(400)의 제 1,2압연롤(401)(402)에 공급하기 위한 것으로, 열연강판 또는 냉연강판으로 이루어진 모재강판부재(20)를 평탄화시키기 위한 평탄화유닛(210)과, 감긴 모재강판부재(20)가 다 풀린 경우, 후속의 모재강판부재의 코일로 풀리는 모재강판부재(20)를 용접하는 용접유닛(220)을 구비한다. 그리고 평탄화 된 모재강판부재(20)의 표면을 처리하기 위한 강판표면처리유닛(230)과, 강판표면처리유닛(230)에 의해 표면의 처리가 이루어진 모재강판부재(20)을 세척하기 위한 세척유닛(240)을 구비한다.

상기 평탄화유닛(210)은 프레임에 설치되며 코일로부터 풀리어 이송되는 모재강판부재(20)의 상하면에 각각 접촉되도록 설치되는 복수개의 상부롤러(212)와 하부롤러(211)를 구비한다. 상기 상부롤러(212)와 하부롤러(211)는 상호 엇갈리게 설치되거나 나란하게 설치될 수 있다. 그러나 하부롤러(211)들의 사이에 상부롤러(212)가 인입된 상태로 설치함이 바람직하다. 그리고 도면에는 도시되어 있지 않으나 상기 상부롤러(212) 또는 하부롤러(211)의 적어도 일측의 롤러는 탄성지지되며, 별도의 모터에 의해 구동될 수 있다.

상기 용접유닛(220)은 기 공급된 모재강판부재(20)의 끝단부와 새로운 코일로부터 풀리는 모재강판부재(20)를 상호 맞대기 용접할 수 있는 것으로, 접합되는 두 모재강판부재(20)를 고정하는 파지클램프와, 용접봉홀더를 구비한다.

상기 표면처리유닛(230)은 모재강판부재(20)의 상면과 하면을 샌딩입자를 충동시켜 이물질을 제거함과 아울러 모재강판부재(20)의 표면에 요철을 형성하기 위한 것으로, 모재강판부재(20)가 인입되는 인입부와 토출부를 가지는 챔버(231)가 구비되고, 이 챔버(231)의 내부에는 상기 모재강판부재(20)를 인입부로부터 토출구측으로 연속적으로 가이드 하는 가이드롤러(232)들을 구비한다. 그리고 상기 가이드롤러(232)에 의해 가이드 되는 모재강판부재(20)의 상면측 및 하면측과 인접되게 설치되며 모터에 의해 고속회전 하는 것으로, 외주면에 다수의 날개(235a)(236a)가 설치되는 제1,2로터리롤(235)(236)가 구비된다. 상기 제1,2로터리롤(235)(236)의 날개(235a)(236a)는 그 끝에 특수 금속 처리가 되어 있으며 제1,2로터리롤(235)(236) 축의 중심에서 직각 형태가 아닌 회전의 반대 방향으로 일정한 각도를 가지면서 휘어진 형태로 형성되어 있다. 이것은 낙하 하는 샌딩입자를 받아 회전하면서 철강판재 표면에 샌딩입자가 강렬하게 타격할 수 있도록 하기 위함이다.

그리고 상기 제 1,2로터리롤(235)(236)과 인접되는 측에는 챔버(231)의 하부의 샌딩입자를 제1,2로터리롤(235)(236)에 공급하는 샌딩입자공급기(237)(238)가 설치된다. 이 샌딩입자공급기(237)(238)는 도면에 도시되어 있지 않으나 버켓엘리베이터 또는 에어펌프, 스크류피더중 선택된 하나를 더 구비 할 수 있다.

상기 샌딩입자는 모재강판부재(20)의 표면을 타격하여 불규칙한 요철을 형성함과 아울러 이물을 제거하기 위한 것으로, 입자의 크기가 1000㎛~2000㎛ 인 브라운 알루미늄 옥사이드(금강사)가 사용될 수 있다.

한편, 상기 표면처리유닛(230)은 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 고압으로 분사되는 공기에 샌딩입자를 편승시키는 공기압축 분사방식이 적용될 수 있다.

상술한 바와 같이 구성된 표면처리유닛(230)은 센입입자공급기(237)(238)에 의해 고속으로 회전하는 제1,2로터리롤(235)(236)로 센딩입자를 공급하게 되고, 이 공급된 샌딩입자는 제1,2로터리롤(235)(236)의 날개(235a)(236a)에 의해 모재강판부재(20)의 상면과 하면에 충돌되어 모재강판부재(20)의 접합표면(21)에 다각적인 형태의 표면요철을 형성할 수 있다.

상기 세정유닛(240)은 표면처리가 완료된 모재강판부재(20)의 양면을 세정하기 위한 것으로, 표면처리유닛(230)과 인접되는 측에 설치되어 챔버(231)로부터 토출되는 모재강판부재(20)의 상하부측에 설치되어 고압의 에어를 분사하는 압축공기분사건(241)(242)과, 압축공기 분사건(241)(242)의 감싸는 크린챔버(243)를 구비한다.

상기 압축공기 분사건(241)(242)는 각각 대칭으로 쌍을 이루어 모재강판부재(20)의 상단부에 적어도 2쌍 이상을 구성할 수 있다. 또한, 압축공기 분사건(241)(242)는 각기 상하 앞뒤 각도 위치 등이 조절가능 기능을 겸비한 고정대(미도시)에 부착되도록 구성될 수 있다. 상기 압축공기 분사건(241)(242)에서 분사되는 압축공기의 압력은 6kg/㎠~10kg/㎠이 되도록 함이 바람직하다.

상기 세정유닛(240)의 압축공기분사건(241)(242)로부터 분사되는 압축공기가 모재강판부재(20)의 접합표면과 충돌하여 제거되는 이물은 별도의 집진장치에 의해 집진될 수 있다.

상기 모재강판이송조절유닛(250)은 모재강판부재(20)의 이송력을 조절할 수 있는 것으로, 삼각 위치로 배열되어 텐션력이 부가되는 3개의 이송롤(251)(252) (253)을 포함한다. 상기 모재강판이송조절유닛(250)의 제1 이송롤(251)과 제2 이송롤(252)은 그 중앙에 위치하는 제3 이송롤(253)보다 하부 또는 상부에 위치하여 모재강판부재(20)의 좌우 뒤틀림을 방지하면서 일정하게 철강 판재를 이송시키도록 함이 바람직하다. 바람직하게는 이러한 제1 및 제2 이송롤(251)(252)의 양 끝단에는 도면에 도시되어 있지 않으나 각각 유압실린더를 장착하여, 예컨대 100kg/㎠~150kg/㎠의 유압을 가하여 함으로써 자동 정밀 조정이 가능하도록 구성하여 모재강판부재가 일정하게 진행하도록 유도할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 제1 및 제2 이송롤(251)(252)에 비해 상부에 위치하는 제3 이송롤(253)은 제2 이송롤(252)을 통과한 모재강판부재(20)가 한 쌍의 공정 압연롤 사이를 통과하면서 공정 압연롤들의 회전에 의해 이송되는 강판의 텐션력을 유지할 수 있도록 제1 및 제2 이송롤(251)(252)에 비해 상부에 설치될 수 있으며, 이를 위해 제3 이송롤(253)의 위치는 텐션력이 유지되도록 상하로 조정 가능하도록 설치될 수 있다. 즉, 이러한 제3 이송롤(253)은 그보다 하부에서 좌우에 위치하는 제1 및 제2 이송롤(251)(252) 사이에 간격을 조정하여 그 간격에 따라 비례적으로 발생하는 철강판재의 반발력을 이용하여 일정량 이송속도의 제어 기능을 수행하면서 철강판재의 텐션력을 유지시키는 기능을 연속으로 수행할 수 있다.

상기 피복강판공급유닛(300)은 도 12에 도시된 바와 같이 코일상으로 감긴 피복강판부재(30)을 상기 모재강판부재(20)와 접합을 위하여 제1,2압연롤(401)(402)로 연속공급하기 위한 것으로, 피복강판부재(30)가 감긴 코일로부터 풀리는 피복강판부재(30)을 평탄화하기 위한 피복강판평탄화유닛(310)과, 상기 코일로부터 다 풀린 피복강판부재(30)의 끝단부와 이어 공급되는 코일로부터 풀린 피복강파부재(30)을 용접하기 위한 피복강파부재용접기(320)와, 연속하여 공급되는 피복강판부재(30)을 세정하기 위한 피복강판세정유닛(330) 및 피복강판의 이송을 조절하기 위한 피복강판 이송조절유닛(340)이 피복강판부재의 코일측으로부터 순차적으로 설치된다. 그리고 상기 이송조절유닛(340)이 인접되는 측에는 상기 압연접합유닛으로 공급되는 피복강판부재의 표면에 용사코팅을 위한 공간을 확보하기 위한 공간확보롤(미도시)이 더 설치될 수 있다. 이 공간확보롤은 제 1,2압력롤(401)(402)의 상부측과 하부측에 각각 설치될 수 있다.

상기 피복강판부재(30)은 두께가 0.3㎜~2㎜로서 편탄화유닛 및 세정유닛과 피복강판이송조절유닛(340)은 실질적으로 모재강판공급유닛(200)의 평탄화유닛(210) 및 세정유닛(240) 및 모재강판 이송조절유닛(250)가 각각 실질적으로 동일한 구조를 가지고 있으므로 다시 설명하지 않기로 한다. 상기 피복강판부재용접기(320)와 인접되는 측에는 피복강판부재(30)의 표면에 스크래치를 형성하기 위한 스크래치롤(350)이 더 구비될 수 있다. 상기 스크래치롤(350)은 센드페이퍼가 적층되어 이루어질 수 있다. 스크래치롤을 이용하여 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 표면거칠기(30㎛~200㎛)작업을 연속으로 수행할 수 있다.

피복강판부재의 표면처리 후에는 피복강판세정유닛(330)의 고압으로 분사되는 공기 상기 모재강판부재 세정과 같은 방법으로 세정이 이루어진다. 그리고 피복강판부재의 이송 공급과정에서 피복강판부재(30)의 텐션력과 이송 진행속도를 피복강판부재이송조절유닛(340)의 3개의 롤에 의해 구성하여 상기 모재강판부재의 이송력 조절과 동일한 방식으로 이송이 조절된다.

상기 접합금속용사유닛(500)은 상기 모재강판공급유닛(200)에 의해 공급되는 모재강판부재(20)의 접합표면(21)과 상기 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 접합을 위한 용사접합금속층(40)을 형성하기 위한 것으로, 상기 접합금속용사유닛(500)에 의한 모재강판부재(20)의 접합표면(21)과, 피복강판부재(30)의 접합표면(31)의 용사는 제 1,2압연롤(401)(402)에 의해 압연되기 직전에 이루어진다.

상기 접합금속용사유닛(500)은 도 13에 도시되 바와 같이 제 1,2압연롤(401)(402)의 전면측 즉, 모재강판부재(20)의 접합표면(21)과 피복강판부재(30)의 접합표면이 압착되기 전에 모재피복강판(20)의 접합표면(21)과 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 용사접합금속층(40)을 형성하기 위한 제 1접합금속용사건(510)을 구비한다. 그리고 다른 실시예로서, 도 14에 도시된 바와 같이 상기 제 1접합금속용사건(510)과 인접된 측에 설치되어 상기 제 1접합금속용사건(510)에 의해 용사가 이루어지기 전에 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 먼저 용사금속층을 형성하기 위한 제 2접합금속용사건(520)과 모재강판부재(20)의 접합표면(21)에 용사금속층을 형성하는 제 3접합금속용사건(530)을 구비한다. 상기 제1,2,3접합금속용사건(510)(520)(530)은 각각 서로 다른 금속으로 용사접합금속층을 형성할 수 있도록 각각 복수개가 설치될 수 있다. 상기 제 2,3접합금속용사건(510(520)에 의해 형성되는 용사금속층은 모재강판부재(20)의 접합표면 및 피복강판부재(30)의 접합표면에 형성되어 표면의 조도를 조정함으로써 제 1접합금속용사건(510)에 의해 조사되는 용사접합금속층(40)과의 결착력을 높인다.

그러나 상술한 실시예에 의해 한정되지 않고, 상기 접합금속용사유닛(500)은 한 쌍의 제1 및 제2압연롤(401)(402) 후단부에 적어도 한 쌍 이상을 추가 설치하여 적어도 2층 이상의 구조를 갖는 다층 클래드강판의 제조할 수 있는 구조를 가질 수 있다.

상기 접합금속용사유닛(500)은 상기 제1접합금속용사건(510) 또는 제 1,2,3접합금속용사건(510)(520)(530)들이 외부와 차단되어 산화되는 것을 방지할 수 있도록 크린챔버(미도시)를 포함할 수도 있다.

그리고 상기와 같이 구성된 접합금속용사유닛(500)을 이용한 용사접합금속층(40)의 형성은 상기 제1접합금속용사건(510) 또는 제 1,2,3접합금속용사건(510)(520)(530)에 사용하는 접합금속으로써 단일의 금속와이어 또는 재질이 서로 다른 금속와이어를 공급하여 모재강판부재(20)의 접합표면(21)과 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 단일용사접합금속층 또는 복합용사접합금속층을 선택적으로 형성할 수 있다.

예컨대, 2개의 금속와이어는 반대 극성의 전하띠고, 비례적으로 주입 속도로 제어되어 상기 제 1 또는 제 1,2,3접함금속용사건(510)(520)(530)에 각기 공급될 수 있다. 이때, 2개의 금속와이어가 접점에서 만나면, 금속와이어의 반대되는 극성이 아크를 생성해 와이어 끝 부분이 지속적으로 녹게 된다. 여기서 가스 및 공기혼합가스가 고압으로 공급되어 녹은 금속와이어 즉, 용사접합금속층 형성재료를 모재강판부재(20)와 피복강판부재(30)가 적층되기 바로 직전에 분사하여 용사접합금속층(40)을 형성하게 된다. 상기 금속 와이어 용사접합 방법에서 접합금속용사건에 공급되는 가스의 메인압력은 6kg/㎠~10 kg/㎠을 사용함이 바람직하다. 또한, 가스의 온도는 주가스와 혼합하여 100℃~450℃ 이상으로 예열하여 접합금속용사건에 공급 분사 압력으로 사용하는 방법으로 용사를 수행할 수 있다. 가스는 각종 용사접합금속 재료인 금속의 산화 방지 목적으로 질소, 아르곤, 기타 공기혼합가스 등을 사용할 수 있으며, 그 가스는 공기보다 무거워서 와이어 용사 코팅 시 용사코팅룸 하단부로 가라앉는다. 이때 용사코팅룸 하단부의 흡입 개구부에서 일정량의 공기를 흡입하여 주가스와 혼합 재사용하는 방법으로 활용하게 되면 클래드 강판의 제조원가를 낮출 수 있다.

제 1접합금속용사건(510) 또는 제 1,2,3접합금속용사건(510)(520)(530)에 공급되는 금속 와이어 즉, 용사접합금속 소재는 스테인리스강, 철강, 알루미늄, 동, 동합금, 기타 혼합 금속 및 비철금속등 중 선택된 적어도 하나가 이용될 수 있다.

즉, 스테인리스강을 용사접합금속 재료로 사용하여 단일 용사접합금속층을 형성할 수 있으며, 스테인리스강과 철 또는 알루미늄을 이용하여 단일 용사접합금속층과 복합 용사접합금속층을 모재강판부재(20)의 접합표면(21)과 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 교호적으로 형성할 수 있다.

상기 제1,2,3접합금속용사건(510)(520)(530)을 이용하여 두 번이상의 용사가 이루어지는 경우, 용사접합금속층이 다수의 단일 용사접합금속층과 하나 이상의 복합접합금속층을 구비할 수 있다. 즉, 모재강판부재(20)의 접합표면(21)과 피복강판부재(30)의 접합표면에 이들을 접합하는 용사접합금속층(40)이 모재강판부재(20)의 접합표면(21)에 단일용사접합금속층 또는 복합용사접합금속층이 형성되거나 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 단일용사접합금속층 또는 복합용사접합금속층이 형성됨으로써 이들이 조합된 구성으로 이루어질 수 있다.

그리고 제 2접합금속용사건(520)에 의해 모재강판부재(20)의 접합표면(21)에 단일용사접합금속층 또는 복합용사접합금속층이 형성되고, 제 3접합금속용사건에 의해 피복강판부재(30)의 접합표면(31)에 단일용사접합금속층 또는 복합용사접합금속층이 형성되며, 제 1접합금속용사건(510)에 의해 압연접합유닛(400)의 제1,2압연롤(401)(402)의 전면에서 용사가 이루어지게 되는 경우, 모재강판부재(20)의 접합표면(21)과 피복강판부재(30)의 접합표면(31)을 접합하는 용사접합금속층(40)이 종합적으로 이루어지게 된다.

그리고 다른 실시예로서 제 1접합금속용사건(510) 또는 제 1,2,3접합금속용사건(510)(520)(530)은 서로 다른 재질의 금속을 용사하기 위한 제1,2,3단위용사건들이 교호적으로 배열된 구조를 가질 수 있다.

상기와 같이 제1,2,3 단위용사건들이 교호적으로 배열되어 있으므로 서로 다른 용사금속들에 의한 용사접합금속층들이 모재강판부재(20)의 접합표면(21)과 피복강판부재(30)의 접합표면에 길이 방향으로 2종 이상의 재질에 의해 형성되는 용사코팅층이 연속적으로 형성되어 모재강판부재20)과 피복강판부재(30)을 접합하게 된다.

한편, 클래드 강판제조장치(100)는 모재강판부재(20)와 피복강판부재(30)를용사코팅 접합층을 이용하여 접합 시 모재강판부재(20)과 피복강판부재(30)를 저온가열하기 위한 가열유닛을 더 구비할 수 있다. 이 가열유닛은 접합금속용사건들이 설치되는 용사클린룸에 설치되는 전열히터로 이루어질 수 있다. 이때 용사코팅룸은 가스로 일정량 충전시켜 모재강판부재(20)과 피복강판부재(30) 및 용사접합금속층들이 저온 가열로 인해 산화 등 변성이 일어나지 않도록 함이 바람직하다. 상기와 같이 저온가열 및 산화를 방지하는 경우, 용사금속의 접합에 따른 치밀화로 더욱더 우수한 용사접합금속층의 형성을 가능하게 하고 나아가서는 모재강판부재(20)와 피복강판부재(30)의 상호의 압연접합력을 크게 개선시킬 수 있으며, 생산성의 향상을 도모할 수 있다. 그러나 용사접합금속되는 재료금속의 연성이 우수한 경우에는 모재강판부재(20)과 피복강판부재(30)를 반드시 예열할 필요는 없다.

상기 강판의 제조장치의 압연접합유닛(400)은 모재강판부재(20)과 피복강판부재(30)을 용사접합금속층을 이용하여 압연합여 접합하기 위한 것으로 제1,2압연롤(401)(402)를 구비하며, 이 제1,2압연롤(401)(402)은 도면에 도시되어 있지 않으나 모터에 의해 구동되며, 압연입하량은 50kg/㎠~200kg/㎠인 것이 바람직하나 이는 압연되는 두 판재의 특성 및 두께에 따라 변화를 가질 수 있다.

그리고 제 1,2압연롤(401)(402)의 양측에는 롤러의 표면에 용사접합금속층이 형성되는 것을 방지하는 제1,2커버유닛(610)(620)을 더 구비한다. 제1커버유닛(610)은 제1압연롤러(401)의 외주면에 접촉되어 제1압연롤러(401)의 외주면에 용사접합금속층(40)이 형성되는 것을 방지하기 위한 필름(601)이 감긴 필름권취릴(602)과, 상기 필름권취릴(602)로부터 풀린 필름(601)이 제1압연롤로의 외주면을 커버한 후 감기는 감긴릴(603)을 구비한다. 상기 제 2커버유닛(620)의 구성은 실질적으로 제 1커버유닛(610)의 구성과 유사한다.

상기와 같이 구성된 제1,2커버유닛(610)(620)은 제1,2압연롤(401)(402)에 의해 모재강파부재(20)와 피복강판부재(30)의 용사 시 필름권취릴(602)로부터 풀린 필름(601)이 제1압연롤(401)과 제 2압연롤(402)의 외주면을 커버한 후 감김릴(603)에 감김으로써 제 1,2압연롤(401)(402)의 외주면에 용사코팅층이 형성되는 것을 방지할 수 있다. 그리고 상기 압연접합유닛의 후방에는 상기 접합이 모재강판부재(20)와 피보강판부재(30)이 접합되어 이루어진 클래드 강판을 평탄화하기 위한 클래드강판평탄화유닛(700)이 더 구비된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 클래드 강판 제조장치는 모재강판부재의 표면에 연속적으로 피복강판부재를 용사코접합층을 이용하여 접합함으로써 연속생산이 가능하며, 저렴한 가격의 다양한 기능성 강판의 생산이 가능하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (19)

1. 모재강판부재와, 상기 모재강판부재의 적어도 일측에 피복되는 피복강판부재와, 상기 모재강판부재의 선택된 적어도 일측의 접합표면과 상기 피복강판부재의 접합표면에 각각 접합금속을 용사하여 모재강판부재와 피복강판부재를 접합하는 용사접합금속층을 구비하며,
   상기 용사접합금속층은 모재강판부재의 접합표면에 용사되는 제 1용사금속층과, 상기 피복강판부재의 접합표면에 용사되는 제 2용사금속층과, 제 1용사층과 제 2용사금속층의 사이에 위치되는 제 1,2용사금속층을 상호 결착시키기 위한 적어도 하나의 제 3용사접합금속층을 구비한 것을 특징으로 하는 클래드 강판.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 모재강판부재는 철 또는 철합금으로 이루어지고, 상기 피복강판부재는 스테인리스, 스테인리스 합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 동합금, 티타늄 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 용사접합금속층의 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 알루미늄, 동 기타 비철금속 중 선택된 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 클래드 강판.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제 3용사접합금속층의 재질은 제 1,2용사금속층의 재질보다 상대적으로 강한 재질이거나 약한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 클래드 강판.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 제 1,2용사금속층을 이루는 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 탄소강, 알루미늄,알루미늄합금, 동 중 선택된 적어도 두 개의 금속이 혼합되어 이루어진 것을 특징으로하는 클래드 강판.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 모재강판부재의 접합표면 또는 피복강판부재의 접합표면의 적어도 일측에 형성되는 용사금속접합층의 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 탄소강, 알루미늄, 알루미늄합금, 동 중 선택된 적어도 두 개의 금속이 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 클래드 강판.
7. 제 1항에 있어서.
   상기 모재강판부재는 냉간 또는 열연강판으로 이루어진 제 1,2모재강판부재의 접합금속이 용사되어 이루어진 용사접합금속층에 의해 접합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 클래드 강판.
8. 길이 방향으로 양단부가 접합되어 관상의 본체부를 이루는 모재강판부재와, 상기 모재강판부재의 내면 또는 외주면의 적어도 일측에 피복되는 피복강판부재와, 상기 모재강판부재의 선택된 적어도 일측의 접합표면과 상기 피복강판부재의 접합표면에 각각 접합금속을 용사하여 모재강판부재와 피복강판부재를 접합하는 용사접합금속층을 구비하며,
   상기 용사접합금속층은 모재강판부재의 접합표면에 용사되는 제 1용사금속층과, 상기 피복강판부재의 접합표면에 용사되는 제 2용사금속층과, 제 1용사층과 제 2용사층의 사이에 위치되는 제 1,2용사금속층을 상호 결착시키기 위한 적어도 하나의 제 3용사접합금속층을 구비한 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 강관.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 모재강판부재는 철 또는 철합금으로 이루어지고, 상기 피복강판부재는 스테인리스, 스테인리스 합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 동합금, 티타늄 중 선택된 하나로 이루어지며, 상기 용사접합금속층의 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 탄소강, 알루미늄, 동 중 선택된 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 강관.
10. 삭제
11. 제 8항에 있어서,
    상기 모재강판부재에 부착되는 피복강판부재의 폭이 상대적으로 크게 형성되어 상기 피복강판부재의 양단부가 모재강판부재의 단부로부터 돌출된 돌출피복강판부에 의해 접합된 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 강관.
12. 제 8항에 있어서,
    상기 제 3용사접합금속층의 재질은 제 1,2용사금속층의 재질보다 상대적으로 강한 재질이거나 약한 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 강관.
13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1,2용사금속층을 이루는 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 탄소강, 알루미늄, 동 중 선택된 적어도 두 개의 금속이 혼합되어 이루어진 것을 특징으로하는 클래드 강판을 이용한 강관.
14. 제 8항에 있어서,
    상기 모재강판부재의 접합표면 또는 피복강판부재의 접합표면의 적어도 일측에 형성되는 용사접합금속층의 재질은 스테인리스, 스테인리스합금, 탄소강, 알루미늄, 동 중 선택된 적어도 두 개의 금속이 혼합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 강관.
15. 제 8항에 있어서.
    상기 모재강판부재는 냉간 또는 열연강판으로 이루어진 제 1,2모재강판부재의 접합금속이 용사되어 이루어진 용사접합금속층에 의해 접합되어 이루어진 것을 특징으로 하는 클래드 강판을 이용한 강관.
    
    
    
    
    
    
    
    
    
16. 삭제
17. 삭제
18. 삭제
19. 삭제

Images