KR102164161B1 - 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(hf-erw)강관 제조방법 - Google Patents

오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(hf-erw)강관 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102164161B1
KR102164161B1 KR1020200059304A KR20200059304A KR102164161B1 KR 102164161 B1 KR102164161 B1 KR 102164161B1 KR 1020200059304 A KR1020200059304 A KR 1020200059304A KR 20200059304 A KR20200059304 A KR 20200059304A KR 102164161 B1 KR102164161 B1 KR 102164161B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
bead
steel pipe
stainless steel
austenitic stainless
bite
Prior art date
Application number
KR1020200059304A
Other languages
English (en)
Inventor
전창일
전원석
김종길
허기용
천영규
안상준
Original Assignee
(주)창신특수강
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)창신특수강 filed Critical (주)창신특수강
Priority to KR1020200059304A priority Critical patent/KR102164161B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102164161B1 publication Critical patent/KR102164161B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/08—Making tubes with welded or soldered seams
    • B21C37/0807—Tube treating or manipulating combined with, or specially adapted for use in connection with tube making machines, e.g. drawing-off devices, cutting-off
    • B21C37/0811—Tube treating or manipulating combined with, or specially adapted for use in connection with tube making machines, e.g. drawing-off devices, cutting-off removing or treating the weld bead
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/18—Lubricating, e.g. lubricating tool and workpiece simultaneously
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/06—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles
    • B21D5/10—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes
    • B21D5/12—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by drawing procedure making use of dies or forming-rollers, e.g. making profiles for making tubes making use of forming-rollers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B5/00—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor
    • B23B5/16—Turning-machines or devices specially adapted for particular work; Accessories specially adapted therefor for bevelling, chamfering, or deburring the ends of bars or tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K11/00—Resistance welding; Severing by resistance heating
    • B23K11/08—Seam welding not restricted to one of the preceding subgroups
    • B23K11/087—Seam welding not restricted to one of the preceding subgroups for rectilinear seams
    • B23K11/0873—Seam welding not restricted to one of the preceding subgroups for rectilinear seams of the longitudinal seam of tubes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)

Abstract

본 발명은 고주파용접을 이용하여 오스테나이트계 스테인리스 강관을 제조하는데 있어서, 관상의 성형시 강대 표면에 발생되는 Roll scratch 결함 등을 방지하고 내외면에서 발생되는 돌출된 용접 비드의 바이트 절삭 날로의 쌓임(Build-up)을 방지하여 연속 생산을 가능하게 하기 위해, 성형 전 강대의 표면에 윤활유 도포, 내외면 비드절삭 바이트의 냉각단계를 포함하는 것을 특징으로 하여 종래에 고주파 전기저항용접(HF-ERW)으로 생산할 수 없었던 오스테나이트계 스테인리스 강관의 제조 방법이다.

Description

오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법 {High-Frequency Electrical Resistance Welding of austenitic stainless steel tubes method for producing}
본 발명은 오스테나이트계 스테인리스 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 오스테나이트계 스테인리스 강관의 제조 시 발생하는 스크래치 발생 및 비드절삭 바이트 파손을 방지하고 고속 생산성 극대화하기 위해, 성형단계에서 롤과 접촉이 이루어지는 강대의 하부에 윤활유를 도포하고, 산소 차폐 환경의 용접 박스에서 연속 고주파 전기저항용접(HF-ERW)을 수행하며, 용접 직후 강관의 내외면을 냉각하면서 바이트를 절삭하는 단계를 포함하는 오스테나이트계 스테인리스 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관의 제조방법에 관한 것이다.
스테인리스 강은 부식에 대한 저항성, 표면광택 및 경제성으로 인해 전 산업분야에서 다양하게 사용되는 기초금속으로서 연성과 인장강도, 항복강도가 우수한 물성을 가진다. 또 스테인리스 강은 화학구성성분에 따라 Fe-Cr계 및 Fe-Cr-Ni 계로 대별되며, Fe-Cr계는 페라이트 및 마르틴사이트, Fe-Cr-Ni 계는 오스테나이트 및 듀플렉스 등으로 구분되는데, 이중 오스테나이트계 스테인리스강관은 우수한 내식성 및 기계적 특성으로 일반 배관, 구조관으로부터 위생관, 열교환기용 튜브 등 다양한 산업분야에 적용되고 있다.
오스테나이트계 스테인리스강의 물성을 결정짓는 니켈(Ni)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 니켈(Ni)의 분포비율이 높을수록 물성이 우수해지나 고가이므로 현실적으로 최소한의 양만 첨가되는 경우가 많다. 또 니켈(Ni)는 강을 제조하거나 가공할 때, 감마γ 상안에 녹아 있는 Ni이 밖으로 빠져나와 다른 화학성분과 반응하여 금속개제물이라는 불순물을 형성하거나, Ni가 빠져나가버린 부분은 오스테나이트의 형태를 온전히 상온으로 가져오지 못하고 페라이트로 변해버리는 현상이 발생하므로, 니켈의 구성비율에 따라 가공 시 열처리에 민감해야 한다.
오스테나이트계 스테인리스강에서 크롬(Cr)은 공기 중에 있는 산소와 결합하여 스테인리스강 표면에 크롬산화피막층을 형성하며, 형성된 크롬 산화피막층이 수분으로부터 모재를 보호하는 역할을 하여 부식이나 녹이 슬지 않게 해준다. 하지만, 스테인리스 표면에 스크래치나 물리적 또는 화학적인 데미지가 가해질 경우 크롬피막층은 파괴되어, 크롬피막층이 파괴되고 나면 다시 산소와 반응하여 피막층을 서서히 형성하는데 이때 산소와 수분이 들어가게 되면 녹과 부식이 발생한다. 스테인리스강이 부식에 강한 합금이라고 하여도, 기본 베이스 상 철(Fe)이 큰 비중을 차지하므로 크롬피막층이 없어진 스테인리스강은 광택이 소실될 뿐 아니라 녹이나 부식에 취약할 수밖에 없다. 특히, 오스테나이트계 스테인리스강관은 수도배관 등 물산업 전반에 사용되는 대중화된 스테인리스강관으로 우리 생활에 밀접하게 사용되고 있는 점을 감안할 때, 제조과정에서 발생할 수 있는 스크래치의 불량 방지는 매우 중요한 의미를 가진다.
종래의 스테인리스 강관 제조방법으로는 전기저항 용접을 이용한 강관제조방법(등록제 10-1032164호) 및 용접부 품질이 우수한 전봉강관제조방법(등록 제10-1674341) 등이 소개되어 있으나, 스크래치 방지나 생산성 극대화를 위해 생산현장에 도입하기에는 많은 한계가 있다.
또, 최근 오스테나이트계 스테인리스강은 중국재 저가의 TIG(tungsten inert gas)용접 강관이 대량 수입되어 원가 경쟁력을 확보 할 수 없게 됨에 따라, 고속 생산으로 생산 원가를 절감하는 경쟁력을 갖추기 위하여 고주파 전기저항용접(HF-ERW)으로의 오스테나이트계 스테인리스 강관의 생산 및 가공을 하려는 기술들이 도입되고 있는데, 고주파 용접을 이용한 강관 제조방법 및 이를 이용한 고주파 용접 강관 (특허 제10-1605248호) 및 전봉 용접관의 비드 절삭 방법 및 장치 (일본특개2010-36192호) 등이 개시되어 있다. 그러나 이러한 기술들도 강관 표면에 롤(roll)에 의한 스크래치(scratch)로 품질문제가 발생되며, 비드 절삭 바이트의 잦은 파손으로 인해 한계 이상의 용접 비드가 형성되면 정상적인 용접비드 제거가 불가능해지는 문제가 여전히 발생한다.
본 발명은 종래기술 및 특히 고주파 전기저항용접(HF-ERW) 제조방법들에서 강대를 다수의 성형롤(Forming roll)을 통해 관상으로 성형하고, 강대의 폭 방향 양단을 용접하여, 용접점에서의 스퀴즈 롤(Squeeze roll)의 업셋(Upset)에 의해 내/외면 비드(Bead)가 돌출되고 용접 후 돌출된 비드를 제거하기 위한 절삭공정에서 발생하는 문제점들을 철저히 분석하고 현장에서 적용하는 과정에서, 도 1과 같은 종래 제조공정에서의 스크래치 발생 및 비드절삭 바이트 파손을 방지하고 고속 생산성 극대화하여 중국산 강재보다 우수한 품질을 가지면서도 가격경쟁력이 우수한 제조방법을 발명하게 되었다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 본 발명은 상기한 가공단계에서 발생하는 스크래치 발생 및 비드절삭 바이트 파손을 방지하고 고속 생산성 극대화하기 위해, 성형단계에서 롤과 접촉이 이루어지는 강대의 하부에 윤활유를 도포하는 단계, 산소 차폐 환경의 용접 박스에서 연속 고주파 전기저항용접(HF-ERW)하는 단계 및 강관의 내외면을 냉각하면서 바이트를 절삭하는 단계를 포함하는 오스테나이트계 스테인리스 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관의 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
또, 본 발명은 고주파 전기저항용접(HF-ERW)에서의 roll에 의한 scratch 및 용접비드 제거 문제를 해결하기 위해 오스테나이트계 스테인리스강의 용접시 다량의 절삭유를 성형단계에서부터 소재 표면에 분사하여 강관 표면의 scratch를 방지하며, 용접 후에는 비드 절삭 단계에서 절삭 바이트 주위로 다량의 절삭유를 분사하여 절삭 바이트에 발생되는 마찰 응력을 감소함으로 용접비드 절삭 바이트의 파손을 방지하고 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 오스테나이트계 스테인리스 강대를 한 쌍의 롤이 다단 형성된 성형롤 사이로 통과시키면서 롤과 접촉이 이루어지는 강대의 하부에 윤활유를 도포하는 단계 (S10); 상기 성형된 강재는 산소 차폐 환경의 용접 박스에서 강대의 양 단부를 연속적으로 고주파 전기저항용접(HF-ERW)하는 단계(S20); 및 상기 용접박스를 통과한 강관의 내외면을 냉각하면서 바이트를 이용하여 비드를 절삭하는 단계 (S30);를 포함하고, 상기 (S30)단계에서, 강관 내면에 형성되는 비드(1a')는 내면비드 절삭부(8)에 의해 절삭되고, 상기 내면비드 절삭부(8)는 강관 내부로 연장되는 샹크(8a)와, 샹크(8a) 단부에 설치되어, 강관 이송 방향으로 갈수록 하향 경사각으로 구비되면서 구동부(8b)에 의해 등각 회전되는 샹크팁(8c)과, 샹크팁(8c)에 방사형으로 설치되어 강관 내면에 형성되는 비드(1a')를 절삭하는 복수의 바이트팁(8d)으로 이루어지고, 상기 바이트팁(8d) 중 어느 하나가 손상시, 구동부(8b)에 의한 샹크팁(8c)의 등각 회전에 의해 다른 바이트팁(8d)으로 교체되도록 구비되며, 상기 (S30)단계에서, 강관 외면에 형성되는 비드는 외면비드 절삭부(200)에 의해 절삭되고, 상기 외면비드 절삭부(200)는 강관 외면에 형성되는 비드(1a)를 절삭하는 외면비드 바이트(210)와, 외면비드 바이트(210)에 의해 절삭되어 유동형 칩으로 배출되는 비드칩(1b)의 배출방향을 안내하는 가이드롤러(220)와, 가이드롤러(220)에 의해 안내되는 비드칩(1b)을 권취 회수하는 권취부(230)와, 권취부(230) 외주면에 방사형으로 배치되어 구동부(241)와 탄성체(242)에 의해 확장되는 확장모듈(240)로 이루어지고, 상기 구동부(241)에 의한 확장모듈(240)의 확장력에 의해 비드칩(1b) 롤이 내측에서 외측방향으로 가압되면서 탄성체(242)에 의해 외향 확장력이 작용하여, 비드칩(1b) 배출속도 편차에 대해 확장모듈(240)이 수축 및 확장되면서 비드칩(1b)을 끊김 없이 유연하게 권취하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 (S10) 단계에서, 윤활유의 도포는 강대 하부에 노즐을 통해 직접 분사하거나 윤활유가 도포된 헝겊 류를 통과시키는 것 중에서 하나 이상을 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (S30) 단계에서, 강관의 내외면으로 냉각유 또는 냉각수를 분사하여 냉각하고, 상기 냉각유 또는 냉각수의 온도는 0 ~ 40℃인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (S10) 단계에서, 성형롤 사이로 투입되는 오스테나이트계 스테인리스 강대의 양단부를 트리밍처리하고, 상기 트리밍처리는 성형롤로 투입되기 전단계에 트리밍처리부(100)가 설치되고, 트리밍처리부(100)는, 스테인리스 강대(1) 양 단면을 가이드하는 트리밍롤러(120)와, 트리밍롤러(120)와 인접하는 위치에서 스테인리스 강대(1) 양 단면을 절삭하는 한 쌍의 트리밍 바이트(130)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (S10) 단계에서, 성형롤 사이로 투입되는 오스테나이트계 스테인리스 강대의 양단부를 트리밍처리하고, 상기 트리밍처리는 성형롤로 투입되기 전단계 또는 성형롤을 거쳐 후단계에 트리밍처리부(100)가 설치되고, 트리밍처리부(100)는 한 쌍의 회전연삭휠(110)이 스테인리스 강대(1) 양 단면을 연삭하는 방식으로 트리밍처리하도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (S20) 단계에서, 오스테나이트계 스테인리스 강대의 양단부 용접 부분은 산소(O2) 차폐 분위기로 유지되는 용접박스(Welding box) 또는 실링박스(Sealing box)내에서 용접되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (S30)단계에서, 강관 내면에 형성되는 비드(1a')는 내면비드 절삭부(8)에 의해 절삭되고, 상기 내면비드 절삭부(8)는 강관 내부로 연장되는 샹크(8a)와, 샹크(8a) 단부에 설치되어 강관 내면에 형성되는 비드(1a')를 절삭하는 바이트팁(8d)과, 샹크(8a)에 회전가능하게 설치되어 강관 내부 상면을 타고 이동되면서 바이트팁(8d)의 절삭깊이를 제어하는 간격유지롤러(8r)와, 바이트팁(8d) 절삭부와 대응하도록 샹크(8a)에 관통형성되어 비드(1a') 칩을 배출하는 칩배출구(8e)와, 샹크(8a) 양측에 설치되어 바이트팁(8d) 절삭부 양측으로 냉각유를 공급하고 냉각유 노즐(8f)로 이루어지고, 상기 냉각유 노즐(8f)을 통하여 분사된 냉각유는 비드(1a') 칩과 함께 칩배출구(8e)를 통하여 하부로 배출되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 바이트팁(8d)과 대응하는 샹크(8a) 저면부는 샹크(8a) 다른 영역 대비 두께가 축소되도록 함몰부(8g)가 형성되고, 함몰부(8g)에 의해 샹크(8a) 저면부와 강관 내부 저면 사이에 공간이 확장 형성되어 비드(1a') 칩이 원활하게 배출처리되는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
이상의 구성 및 작용에 의하면, 발명의 구성에 의해 오스테나이트계 스테인리스 강관의 롤에 의한 표면 scratch 발생은 없고, 바이트를 냉각함에 따라 바이트의 파손을 방지 내구수명 연장을 가능하게 하여 고주파용접에서의 고속의 연속 생산을 가능하게 하는 효과가 있다.
도 1은 종래에 오스테나이트계 스테인리스 강관 제조시 성형 롤scratch 발생과 용접비드 절삭 바이트의 파손 형상 및 미 절삭 용접 비드를 나타내는 사진.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법을 개략적으로 나타내는 블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법의 Roll scratch 방지를 위한 강대 표면 윤활유 도포 방법을 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법의 용접박스와 임피더 및 절삭바이트 지지대 구성을 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법의 내면비드 절삭바이트 직접 냉각장치 구성을 나타내는 구성도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법의 오스테나이트계 스테인리스 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 내외경 및 MACRO 용접부를 나타내는 사진.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법의 고주파용접 강관 가공성 평가결과를 나타내는 사진.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법의 트리밍처리부를 나타내는 구성도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법의 내면비드 절삭부를 나타내는 구성도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법의 외면비드 절삭부를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 제조방법에 관련되며, 이는 오스테나이트계 스테인리스강의 용접시 다량의 절삭유를 성형단계에서부터 소재 표면에 분사하여 강관 표면의 scratch를 방지하며, 용접 후에는 비드 절삭 단계에서 절삭 바이트 주위로 다량의 절삭유를 분사하여 절삭 바이트에 발생되는 마찰 응력을 감소함으로 용접비드 절삭 바이트의 파손을 방지하기 위해 강대의 하부에 윤활유를 도포하는 단계 (S10), 고주파 전기저항용접(HF-ERW)하는 단계(S20), 강관의 내외면을 냉각하면서 바이트를 이용하여 비드를 절삭하는 단계 (S30)를 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 고주파 전기저항용정(HF-ERW) 강관의 제조방법은 통상 목적하는 강관의 직경에 적합한 폭으로 슬리팅(Slitting)된 강대 코일(Coil)의 언코일링(Uncoiling), 용접될 양 단부의 트리밍(Edge trimming), 판상의 강대를 관상으로 성형하고 용접될 양 단부를 일정한 간격으로 유지하는 롤 성형(Roll forming), 고주파 전류의 표피 및 근접 효과를 이용하여 양 단면을 용융 및 가압하는 HF-ERW 용접, 내외경의 돌출된 용접 비드를 제거하는 비드 절삭, 용접부의 냉각, 용접강관의 형상을 교정하는 사이징(Sizing), 소정의 길이로의 강관 절단의 연속 공정으로 구성된다.
그리고, 본 발명은 표면 특성 개선을 목적으로 고주파 전기저항용접(HF-ERW) 조관 공정에서 성형 롤러의 scratch를 방지하기 위한 소재의 선택방법 및 조관방법, 비드 절삭을 원활하게 하기 위한 방법 및 장치를 포함하며, 이로부터 연속 조관성 확보 및 우수한 가공성을 갖는 용접강관을 얻을 수 있다.
1. 강대의 하부에 윤활유를 도포하는 단계 (S10)
본 발명에 따른 강대의 하부에 윤활유를 도포하는 단계 (S10)는, 오스테나이트계 스테인리스 강대를 한 쌍의 롤이 다단 형성된 성형롤 사이로 통과시키면서 롤과 접촉이 이루어지는 강대의 하부에 윤활유를 도포하는 단계이다.
먼저, 성형 롤에 의한 scratch 발생은 coil 상태의 오스테나이트계 스테인리스 강대 표면과 성형 롤 사이의 마찰에 기인한다는 사실로부터 사용되는 오스테나이트계 스테인리스강대의 표면에는 약간의 윤활유가 도포되어야 한다.
도포된 윤활유는 성형 롤과의 마찰을 최소화하여 scratch 현상을 방지하는 역할을 한다. 윤활유가 도포되지 않은 소재의 경우에는 도 3에서 보이듯이 별도로 언코일러(Uncoiler) 후단, 양 단부 트리밍 전단에서 윤활유 도포를 위한 수단을 사용할 수 있다.
여기서, 상기 (S10) 단계에서, 윤활유의 도포는 강대 하부에 노즐을 통해 직접 분사하거나 윤활유가 도포된 헝겊 류를 통과시키는 것 중에서 하나 이상을 선택하는 도포하게 된다.
즉, 윤활유(4)는 롤과 접촉이 이루어지는 강대(1)의 하부(2)에 도포되며, 노즐(3)을 통한 분사 방법, 윤활유를 포함하는 헝겊류(5)에 직접 접촉 통과시키는 방법 등이 가능하며 특히, 노즐 분사방법은 조관 속도에 따라 분사량의 조절이 필요하다.
도 8 (a)에서, 상기 (S10) 단계에서, 성형롤 사이로 투입되는 오스테나이트계 스테인리스 강대의 양단부를 트리밍처리하고, 상기 트리밍처리는 성형롤로 투입되기 전단계에 트리밍처리부(100)가 설치되고, 트리밍처리부(100)는, 스테인리스 강대(1) 양 단면을 가이드하는 트리밍롤러(120)와, 트리밍롤러(120)와 인접하는 위치에서 스테인리스 강대(1) 양 단면을 절삭하는 한 쌍의 트리밍 바이트(130)로 이루어진다. 이때 상기 트리밍롤러(120) 및 트리밍 바이트(130)는 조절구에 의해 가이드레일을 타고 간격 조절가능하게 구비된다.
도 8 (b)에서, 상기 (S10) 단계에서, 성형롤 사이로 투입되는 오스테나이트계 스테인리스 강대의 양단부를 트리밍처리한다. 트리밍처리는 성형롤로 투입되기 전단계 또는 성형롤을 거쳐 후단계에 트리밍처리부(100)가 설치되고, 트리밍처리부(100)는 도 8 (b)와 같이 한 쌍의 회전연삭휠(110)이 스테인리스 강대(1) 양 단면을 연삭하는 방식으로 트리밍처리하도록 구성된다.
고주파 전기저항용접(HF-ERW)의 특성상 강대 양 단부의 청정도 및 EDGE부 단면 형상은 용접강관의 품질에 큰 영향을 미친다. 따라서 슬리팅 EDGE면의 오염과 형상불량이 발생되면, 용접시 용접계면에 산화물 및 불순물 발생되고 I TYPE의 양 단면 접합이 불가하여 용접품질을 저하 시키므로 반드시 롤 성형 전단에서 상기 도 8 (a) 내지 도 8 (b)처럼 강대(1) 양단부 트리밍처리를 실시하게 된다.
2. 고주파 전기저항용접(HF-ERW)하는 단계(S20)
본 발명에 따른 고주파 전기저항용접(HF-ERW)하는 단계(S20)는, 상기 성형된 강재는 산소 차폐 환경의 용접 박스에서 강대의 양 단부를 연속적으로 고주파 전기저항용접(HF-ERW)하는 단계이다.
상기 (S20) 단계에서, 오스테나이트계 스테인리스 강대의 양단부 용접 부분은 산소(O2) 차폐 분위기로 유지되는 용접박스(Welding box) 또는 실링박스(Sealing box)내에서 용접된다.
즉, 청정을 유지한 소재는 (S10) 단계를 거쳐 100% 산소(O2) 차폐 분위기로 유지되는 용접박스(Welding box) 또는 실링박스(Sealing box)내에서 용접됨에 따라 용접박스를 통한 산소의 차폐는 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(HF-ERW) 에 있어서 기본구성이며, 만약 산소가 차폐되지 않는다면 용접품질의 저하를 초래한다.
3. 비드를 절삭하는 단계 (S30)
본 발명에 따른 비드를 절삭하는 단계 (S30)는, 상기 용접박스를 통과한 강관의 내외면을 냉각하면서 바이트를 이용하여 비드를 절삭하는 단계이다.
본 발명의 핵심기술인 용접 이후 스퀴즈 롤(Squeeze roll)의 가압에 의해 돌출된 내, 외면 용접비드의 절삭성 개선 방법을 설명한다.
인성이 강한 오스테나이트계 스테인리스강의 경우 연속 조관 공정에서 비드의 강도로 인하여 날카로운 절삭 바이트 끝이 무뎌지기 때문에 절삭 부하가 많이 걸리게 되고 가공 표면이 매끄럽지 못하고 거칠어지는 등의 표면품질을 저하시킬 뿐만 아니라, 특히 강관의 내면비드 절삭에 있어서는 절삭날부가 계속적인 파손으로 연속적인 조관을 불가능하게 만든다.
이러한 절삭 바이트의 파손 현상은 인성이 강한 오스테나이트계 스테인리스강이 절삭 바이트와의 저항에 의한 가열/가압으로 인해 바이트의 절삭날이 파손되는 현상이라는 사실로부터 바이트에 발생하는 저항열을 냉각시키기 위한 방법을 아래에서 상세하게 설명한다.
통상 고주파용접에서는 용접될 양 단부에 와전류 밀도를 증가시키기 위한 임피더(Impeder), (6))와 내면비드 절삭 바이트(7)가 장착된 장대 모양의 내면비드 절삭부(8)가 도 4와 같이 용접박스(9) 전단에서, 오픈파이프(Open pipe)상태의 파이프(10) 속으로 설치되어 있다. 내면비드 절삭 바이트의 직접적인 냉각을 위해 도 5에서 나타내듯이 냉각유 분사장치(11)를 동 파이프 또는 튜브(12)로 연결하여 장대 모양의 내면비드 절삭부(8)를 따라 설치하여 냉각유 또는 물을 절삭 바이트(7)에 직접 분사하였다.
한편, 파이프의 내경 대비 임피더(6)를 포함한 내면비드 절삭부(8)의 크기로 인해 충분한 냉각성능을 가질 수 있는 냉각유량의 공급이 곤란하므로 내외면 비드절삭 바이트(7) 전단에서 외면을 향해 냉각유 또는 물을 분사함으로써, 내외면 비드 바이트에서의 비드(칩) 쌓임을 방지할 수 있다.
이때 냉각수는 용접박스로 역류하지 않는 범위 내에서 충분한 양과 분사각도를 유지해야 한다. 이와 같이 내외면을 동시에 냉각시킴으로써 비드 쌓임을 방지하고 양호한 비드 절삭면을 확보할 수 있으며, 부가적으로 절삭 바이트의 내구성을 향상시킬 수 있다.
도 9 (a)에서, 상기 (S30)단계에서, 강관 내면에 형성되는 비드(1a')는 내면비드 절삭부(8)에 의해 절삭되고, 상기 내면비드 절삭부(8)는 강관 내부로 연장되는 샹크(8a)와, 샹크(8a) 단부에 설치되어 강관 내면에 형성되는 비드(1a')를 절삭하는 바이트팁(8d)과, 샹크(8a)에 회전가능하게 설치되어 강관 내부 상면을 타고 이동되면서 바이트팁(8d)의 절삭깊이를 제어하는 간격유지롤러(8r)와, 바이트팁(8d) 절삭부와 대응하도록 샹크(8a)에 관통형성되어 비드(1a') 칩을 배출하는 칩배출구(8e)와, 샹크(8a) 양측에 설치되어 바이트팁(8d) 절삭부 양측으로 냉각유를 공급하고 냉각유 노즐(8f)로 이루어진다.
이때, 상기 바이트팁(8d)과 대응하는 샹크(8a) 저면부는 샹크(8a) 다른 영역 대비 두께가 축소되도록 함몰부(8g)가 형성되고, 함몰부(8g)에 의해 샹크(8a) 저면부와 강관 내부 저면 사이에 공간이 확장 형성되어 비드(1a') 칩이 원활하게 배출처리된다.
그리고, 상기 냉각유 노즐(8f)을 통하여 분사된 냉각유는 비드(1a') 칩과 함께 칩배출구(8e)를 통하여 하부로 배출되도록 구비됨에 따라 강관을 연속 제조하는 중에 비드(1a') 칩 막힘현상이 방지됨과 더불어 과열로 인한 바이트팁(8d) 손상이 방지되어 장시간 연속작업이 가능하다.
도 9 (b)에서, 상기 (S30)단계에서, 강관 내면에 형성되는 비드(1a')는 내면비드 절삭부(8)에 의해 절삭되고, 상기 내면비드 절삭부(8)는 강관 내부로 연장되는 샹크(8a)와, 샹크(8a) 단부에 설치되어, 강관 이송 방향으로 갈수록 하향 경사각으로 구비되면서 구동부(8b)에 의해 등각 회전되는 샹크팁(8c)과, 샹크팁(8c)에 방사형으로 설치되어 강관 내면에 형성되는 비드(1a')를 절삭하는 복수의 바이트팁(8d)으로 이루어지고, 상기 바이트팁(8d) 중 어느 하나가 손상시, 구동부(8b)에 의한 샹크팁(8c)의 등각 회전에 의해 다른 바이트팁(8d)으로 교체되도록 구비된다.
삭제
도 10에서, 상기 (S30)단계에서, 강관 외면에 형성되는 비드는 외면비드 절삭부(200)에 의해 절삭되고, 상기 외면비드 절삭부(200)는 강관 외면에 형성되는 비드(1a)를 절삭하는 외면비드 바이트(210)와, 외면비드 바이트(210)에 의해 절삭되어 유동형 칩으로 배출되는 비드칩(1b)의 배출방향을 안내하는 가이드롤러(220)와, 가이드롤러(220)에 의해 안내되는 비드칩(1b)을 권취 회수하는 권취부(230)와, 권취부(230) 외주면에 방사형으로 배치되어 구동부(241)와 탄성체(242)에 의해 확장되는 확장모듈(240)로 이루어진다.
이때, 상기 비드칩(1b)이 유동형 칩으로 배출되도록 외면비드 바이트(210) 절삭각도 및 강관 이송속도가 제어부에 의해 조절되고, 상기 권취부(230)는 비드칩(1b) 배출속도에 연계되어 회전속도가 제어부에 의헤 조절된다.
그리고, 상기 구동부(241)에 의한 확장모듈(240)의 확장력에 의해 비드칩(1b) 롤이 내측에서 외측방향으로 가압되면서 탄성체(242)에 의해 외향 확장력이 작용하여, 비드칩(1b)이 권취 중 풀림현상 및 권취불량이 방지되고, 비드칩(1b) 배출속도 편차에 대해 확장모듈(240)이 수축 및 확장되면서 비드칩(1b)을 끊김 없이 유연하게 권취하도록 구비되는 이점이 있다.
이에 강관 외면에 형성되는 비드를 절삭하는 중에 발생되는 칩의 비산이 방지되어, 강관 제조라인이 청결하게 유지됨에 따라 칩으로 인한 강관 손상(스크래치)이 방지되고, 비드칩(1b) 회수처리가 간단하여 연속 제조공정의 작업속도가 향상된다.
[본원 제조방법을 이용하여 오스테나이트계 스테인리스강관을 제조한 결과]
도 6, 7 및 아래 [표 1]은 본 발명에서 포함하고 있는 윤활유 및 냉각유 분사 장치를 장착한 고주파 전기저항용접(HF-ERW) 라인을 이용하여 구조관으로부터 위생관, 열교환기용 튜브 등에 적용되고 있는 오스테나이트계 스테인리스강관을 제조한 결과를 보이고 있다.
[표 1]은 본 발명에서 제안하고 있는 구성의 적용 유무에 따른 성형 롤에 의한 scratch 발생 여부에 대한 결과를 보이고 있다. 강대 표면에 윤활유를 적용하는 경우에 성형 롤에 의한 scratch가 발생하지 않는 것과, 내면 바이트에 직접 냉각과 외면 냉각을 동시 적용으로 절삭 바이트 파손이 발생하지 않아 미려한 용접비드 절삭이 가능한 것을 알 수 있다.
도 6은 오스테나이트계 스테인리스 고주파 전기저항용접(HF-ERW)강관 내외경 및 MACRO 용접부 형상을 보이고 있다. 무 윤활에서의 록에 의한 scratch가 발생된 강관 표면을 보이는 도 1과 달리 미려한 외면과 함께, 양호한 내외면 비드 절삭상태를 볼 수 있다.
도 7은 이러한 강관의 가공특성을 평가한 결과로, 직관부 확관, 압확가공 및 편평시험을 실시한 결과를 보이고 있다. 오스테나이트계 스테인리스 304강을 파이프의 직경 50.8mm, 소재 두께는 1.2mm 강관을 제조하였으며, 강관의 품질평가는 확관가공, 압확가공, 편평가공으로 평가 하였다.
확관가공은 세그먼트 타입(Segment-type) 확관기를 이용하였으며 용접부를 세그먼트 사이에 위치시켜 균열이 발생할 때까지 상온에서 실시하였다. 최종적으로 모재에서 파단이 발생했으며, 평균적으로 확관율은 30% 이상을 갖는 양호한 특성을 보였다. 한편, 압확시험은 60°의 원추형 공구를 강관의 찌그러짐이 나타날 때까지 프레스를 이용하여 삽입하였으며, 40%이상까지 용접부 균열 없이 가공이 가능하였다. 편평시험의 경우 프레스를 이용하여 완전 압착하였으며, 용접부 균열 없이 양호한 가공을 확인할 수 있었다.
Figure 112020049997486-pat00001
1: 강대 1a: 강관 외면에 형성되는 비드
1a': 강관 내면에 형성되는 비드 1b: 비드칩
6: 임피더 7: 내면비드 절삭 바이트
8: 내면비드 절삭부 9: 용접박스
10: 강관 100: 트리밍처리부
110: 회전연삭휠 200: 외면비드 절삭부
210: 외면비드 바이트 220: 가이드롤러
230: 권취부 240: 확장모듈

Claims (10)

  1. 오스테나이트계 스테인리스 강대를 한 쌍의 롤이 다단 형성된 성형롤 사이로 통과시키면서 롤과 접촉이 이루어지는 강대의 하부에 윤활유를 도포하는 단계 (S10);
    상기 성형된 강재는 산소 차폐 환경의 용접 박스에서 강대의 양 단부를 연속적으로 고주파 전기저항용접(HF-ERW)하는 단계(S20); 및
    상기 용접박스를 통과한 강관의 내외면을 냉각하면서 바이트를 이용하여 비드를 절삭하는 단계 (S30);를 포함하고,
    상기 (S10) 단계에서, 성형롤 사이로 투입되는 오스테나이트계 스테인리스 강대의 양단부를 트리밍처리하고, 상기 트리밍처리는 성형롤로 투입되기 전단계 또는 성형롤을 거쳐 후단계에 트리밍처리부(100)가 설치되고, 트리밍처리부(100)는 한 쌍의 회전연삭휠(110)이 스테인리스 강대(1) 양 단면을 연삭하는 방식으로 트리밍처리하도록 구비되며,
    상기 (S30)단계에서, 강관 내면에 형성되는 비드(1a')는 내면비드 절삭부(8)에 의해 절삭되고, 상기 내면비드 절삭부(8)는 강관 내부로 연장되는 샹크(8a)와, 샹크(8a) 단부에 설치되어, 강관 이송 방향으로 갈수록 하향 경사각으로 구비되면서 구동부(8b)에 의해 등각 회전되는 샹크팁(8c)과, 샹크팁(8c)에 방사형으로 설치되어 강관 내면에 형성되는 비드(1a')를 절삭하는 복수의 바이트팁(8d)으로 이루어지고, 상기 바이트팁(8d) 중 어느 하나가 손상시, 구동부(8b)에 의한 샹크팁(8c)의 등각 회전에 의해 다른 바이트팁(8d)으로 교체되도록 구비되며,
    상기 (S30)단계에서, 강관 외면에 형성되는 비드는 외면비드 절삭부(200)에 의해 절삭되고, 상기 외면비드 절삭부(200)는 강관 외면에 형성되는 비드(1a)를 절삭하는 외면비드 바이트(210)와, 외면비드 바이트(210)에 의해 절삭되어 유동형 칩으로 배출되는 비드칩(1b)의 배출방향을 안내하는 가이드롤러(220)와, 가이드롤러(220)에 의해 안내되는 비드칩(1b)을 권취 회수하는 권취부(230)와, 권취부(230) 외주면에 방사형으로 배치되어 구동부(241)와 탄성체(242)에 의해 확장되는 확장모듈(240)로 이루어지고,
    상기 구동부(241)에 의한 확장모듈(240)의 확장력에 의해 비드칩(1b) 롤이 내측에서 외측방향으로 가압되면서 탄성체(242)에 의해 외향 확장력이 작용하여, 비드칩(1b) 배출속도 편차에 대해 확장모듈(240)이 수축 및 확장되면서 비드칩(1b)을 끊김 없이 유연하게 권취하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스 고주파 전기저항용접 강관의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (S10) 단계에서, 윤활유의 도포는 강대 하부에 노즐을 통해 직접 분사하거나 윤활유가 도포된 헝겊 류를 통과시키는 것 중에서 하나 이상을 선택하는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스 고주파 전기저항용접 강관의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (S30) 단계에서, 강관의 내외면으로 냉각유 또는 냉각수를 분사하여 냉각하고, 상기 냉각유 또는 냉각수의 온도는 0 ~ 40℃인 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스 고주파 전기저항용접 강관의 제조방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 (S20) 단계에서, 오스테나이트계 스테인리스 강대의 양단부 용접 부분은 산소(O2) 차폐 분위기로 유지되는 용접박스(Welding box) 또는 실링박스(Sealing box)내에서 용접되는 것을 특징으로 하는 오스테나이트계 스테인리스 고주파 전기저항용접 강관의 제조방법.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
KR1020200059304A 2020-05-18 2020-05-18 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(hf-erw)강관 제조방법 KR102164161B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200059304A KR102164161B1 (ko) 2020-05-18 2020-05-18 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(hf-erw)강관 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200059304A KR102164161B1 (ko) 2020-05-18 2020-05-18 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(hf-erw)강관 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102164161B1 true KR102164161B1 (ko) 2020-10-13

Family

ID=72885055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200059304A KR102164161B1 (ko) 2020-05-18 2020-05-18 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(hf-erw)강관 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102164161B1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100876659B1 (ko) * 2007-07-19 2009-01-07 포우에스엠 주식회사 머플러 파이프 소재 제작용 조관기의 용접예정부분 에지가공장치
KR20110077219A (ko) * 2009-12-30 2011-07-07 주식회사 포스코 도금층이 형성된 강관 제조방법
KR101755583B1 (ko) * 2015-08-06 2017-07-10 주식회사 케이티엠테크 금속용접파이프 내면 비드 제거장치

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100876659B1 (ko) * 2007-07-19 2009-01-07 포우에스엠 주식회사 머플러 파이프 소재 제작용 조관기의 용접예정부분 에지가공장치
KR20110077219A (ko) * 2009-12-30 2011-07-07 주식회사 포스코 도금층이 형성된 강관 제조방법
KR101755583B1 (ko) * 2015-08-06 2017-07-10 주식회사 케이티엠테크 금속용접파이프 내면 비드 제거장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2258493B1 (en) Welded steel pipe welded with a high energy density beam, and a manufacturing method therefor
US20020170940A1 (en) Welded tube manufacturing apparatus and welded tube internal surface bead cutting apparatus
AU2006312544B2 (en) Method of manufacturing electric resistance welding pipes having excellent characterization of welded seams
JP2007516351A (ja) 配管システムに使用されるステンレス鋼管の製造方法
JP2007130669A (ja) 溶接部特性の良好な電縫管の高能率製造方法
KR102164161B1 (ko) 오스테나이트계 스테인리스강의 고주파 전기저항용접(hf-erw)강관 제조방법
JP2011020159A (ja) 電縫管製造設備のスクイズロール用スクレーパ装置
JP4983201B2 (ja) 溶接部特性の優れた油井のラインパイプ向けまたは油井のケーシングパイプ向け電縫管製造方法
JP4682780B2 (ja) 溶接部特性の良好な電縫管製造方法
JP2004148337A (ja) 溶接鋼管の接合部成形方法及びその製造装置
JP4720479B2 (ja) 溶接部特性の良好な電縫管の高能率製造方法
JP5055843B2 (ja) 溶接部特性の良好な電縫管の製造方法
JP2007319869A (ja) 溶接部特性の良好な電縫管の高能率製造方法
JPH05228533A (ja) 溶接管の製造方法及びその装置
JP2008087022A (ja) 溶接部特性の良好な電縫管製造方法
JP6028561B2 (ja) Ｃｒ含有電縫鋼管の製造方法
JP2008105061A (ja) 溶接部特性に優れた電縫管製造方法
JP2008110399A (ja) 溶接部特性の良好な電縫管製造方法
JP4682779B2 (ja) 溶接部特性の良好な電縫管製造方法
JP2001246421A (ja) 金属管製造方法
JPH06218428A (ja) 金属溶接管の製造方法
JP2006136934A (ja) 電縫鋼管製造設備におけるフラッシュバット溶接方法
JP2008087020A (ja) 溶接部特性の良好な電縫管製造方法
JP2009119484A (ja) 溶接部特性に優れた電縫管の製造方法
JP2004114101A (ja) 電縫鋼管の管内面平滑化方法および装置

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant