KR102217666B1 - 반관을 이용한 강관 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 예에 따른 강관 제조 방법은 제1반관에 제2반관이 제1반관에 설치된 고정부재에 의해 고정된 상태에서 용접으로 제1반관과 제2반관을 결합함으로써 강관을 제조한다. 즉, 본 발명의 일 예에 따른 강관 제조 방법은 한쌍의 반관을 결합하는 방식으로 강관을 제조하기 때문에 숙련자가 아니더라도 하나의 강판을 구부려서 강관을 제조하는 롤밴딩 방식에 비해 진원에 가깝게 강관을 제조할 수 있다.

Description

반관을 이용한 강관 제조 방법{STEEL PIPE MANUFACTURING METHOD USING SEMI-PIPE}
본 발명은 반관을 이용한 강관 제조 방법으로써, 한 쌍의 반관을 고정하는 지그의 사용 시간을 줄여 작업 효율을 향상시킬 수 있는 강관 제조 방법에 관한 것이다.
강관은 내부에 빈 공간이 있고 봉 형태를 띠는 철강제품을 의미한다. 강관은 라인파이프, 송유관, 상수관 등에 사용되며, 이러한 경우 약 8mm 정도의 두께와 약 600㎜ 이상의 직경을 갖는다.
이러한 강관의 제조방법으로는 롤밴딩 방식(Roll bending method)과 스파이럴 방식(Spiral method)이 있다. 상기 롤밴딩 방식은 강판을 다수의 롤을 이용하여 원형단면을 이루도록 구부려서 성형한 후 강판의 끝단이 맞닿은 중심선방향으로 용접하여 얻는 방식이다. 스파이럴 방식은 띠강을 이용하여 나선과 같이 감는 형식으로 꼬아가면서 용접하여 얻는 방식이다.
이러한 강관의 제조방법에서 스파이럴 방식은 대량생산이 용이하나 대체적으로 판재의 두께가 얇은 경우에 주로 사용되며, 판재의 두께가 두꺼운 경우에는 정밀도가 떨어져 대부분이 롤밴딩 방식에 의해 생산되고 있다.
그러나 상기와 같은 롤밴딩방식에 의해 강관을 생산한다 하여도 생산방식상 진원의 강관을 얻기가 매우 어렵다. 또한, 강판의 끝단을 정확하게 일치시켜서 용접을 하기 위해 생산 과정동안 지그(jig)에 의해 고정되어야 한다.
따라서 진원의 강관을 생산할 수 있으며, 종래의 방식에 비해 효율적으로 강관을 생산할 수 있는 새로운 방안이 필요한 실정이다.
등록특허 제10-1604862호
본 발명의 일 목적은 종래의 방법에 비해 빠르게 강관을 생산할 수 있으며, 동시에 진원의 강관을 생산할 수 있는 강관 제조 방법을 제공하고자 한다.
상술한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법은, (a) 제1접합단부를 가지는 제1반관과 제2접합단부를 가지는 제2반관을 준비하는 단계; (b) 상기 제1접합단부와 상기 제2접합단부가 서로 마주하도록 상기 제1반관 및 상기 제2반관을 결합하는 단계; 및 (c) 서로 마주한 상기 제1접합단부와 상기 제2접합단부를 용접하여 일 방향으로 길게 형성되는 강관을 제조하는 강관 제조 방법으로서: 상기 제1반관의 양단의 제1접합단부의 사이의 간격은 상기 제2반관의 양단의 제2접합단부 사이의 간격보다 작고, 상기 제1반관의 외면에는 적어도 하나 이상의 고정부재가 제1접합단부로 돌출되도록 형성되며, 상기 (b) 단계는 반관 확장 장치를 이용하여 상기 제1접합단부 사이의 간격을 넓힌 다음 상기 제1접합단부와 상기 제2접합단부가 서로 마주하도록 상기 제1반관 및 상기 제2반관을 결합하되, 상기 제1반관 및 상기 제2반관이 결합된 후에 상기 고정부재가 상기 제2반관의 외면을 가압하여 상기 제1반관 및 상기 제2반관의 결합된 상태가 고정되며, 상기 (c) 단계는 상기 고정부재에 의해 상기 제1반관 및 상기 제2반관의 결합된 상태가 고정된 후에 마주한 상기 제1접합단부 및 상기 제2접합단부 사이를 용접하여 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 예에 따른 강관 제조 방법은 제1반관에 제2반관이 제1반관에 설치된 고정부재에 의해 고정된 상태에서 용접으로 제1반관과 제2반관을 결합함으로써 강관을 제조한다. 즉, 본 발명의 일 예에 따른 강관 제조 방법은 한쌍의 반관을 결합하는 방식으로 강관을 제조하기 때문에 숙련자가 아니더라도 하나의 강판을 구부려서 강관을 제조하는 롤밴딩 방식에 비해 진원에 가깝게 강관을 제조할 수 있다.
또한, 제1반관의 양단의 제1접합단부 사이의 간격이 제2반관의 양단의 제2접합단부 사이의 간격보다 작게 제1반관 및 제2반관을 준비하고, 제1반관의 외면에 적어도 하나 이상의 고정부재가 제1접합단부로 돌출되도록 형성되어, 반관 확장 장치로 제1반관의 양단의 제1접합단부 사이의 간격을 벌려 제2반관을 고정부재에 끼워줌으로써 제1 및 제2접합단부를 용접하는 동안 별도의 지그에 의해 반관이 고정될 필요가 없다. 즉, 용접하는 동안 지그가 필요하지 않아 시간당 강관 생산성이 현저히 향상된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에서 이용되는 한쌍의 반관의 개략적 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에서 이용되는 한쌍의 반관의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에 있어서, 제1반관에 반관 확장 장치를 결합한 것을 도시한 개략적 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에 있어서, 제1반관의 양단의 제1접합단부 사이의 간격을 반관 확장 장치를 이용하여 확장시킨 것을 도시한 개략적 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에 있어서, 반관 확장 장치를 이용하여 제1접합단부 사이의 간격을 확장시킨 제1반관에 제2반관을 결합시키고, 용접을 수행하여 강관을 제조한 것을 도시한 개략적 참고도이다.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에서 이용되는 한쌍의 반관의 개략적 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에서 이용되는 한쌍의 반관의 개략적 단면도이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에 대해 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법은 제1접합단부를 가지는 제1반관과 제2접합단부를 가지는 제2반관을 준비하는 단계, 상기 제1접합단부와 상기 제2접합단부가 서로 마주하도록 상기 제1반관 및 상기 제2반관을 결합하는 단계; 및 서로 마주한 상기 제1접합단부와 상기 제2접합단부를 용접하여 일 방향으로 길게 형성되는 강관을 제조하는 단계;를 포함한다.
제1반관(110) 및 제2반관(120)을 준비하는 단계는 소정의 폭으로 제단된 강판을 다수의 롤러를 이용하여 반원형 단면을 이루도록 구부려서 수행되며, 이러한 롤러를 이용한 방식은 공지의 것을 이용할 수 있으므로 자세한 설명을 생략하도록 한다.
하나의 강판을 구부려 원형 단면을 가지는 강관을 만드는 롤 밴딩 방식은 구부려져야 하는 영역이 크고 무게가 있어서 진원을 제작하기가 매우 힘들다. 하지만 강판으로 반원형의 단면을 만드는 것은 원형의 단면을 만드는 것보다 당연히 정밀도가 더 높다. 더욱이 지름이 커지면 커질수록 하나의 강판을 구부려 원형 단면을 가지는 강관을 진원의 단면으로 만들기가 어려워지는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법은 반관을 이용하기 때문에 600 mm 이상의 직경을 가지는 대구경 강관을 보다 더 정밀하게 진원의 단면으로 제조할 수 있다.
한편, 제1반관(110) 및 제2반관(120)이 서로 맞닿아 강관이 되는 부분을 각각 제1접합단부 및 제2접합단부라 할 수 있다. 즉, 제1반관(110)은 일 방향으로 길게 형성되는 제1접합단부를 가지고, 제2반관(120)은 일 방향으로 길게 형성되는 제2접합단부를 가진다.
제1반관(110) 및 제2반관(120)을 준비하는 단계에서 제2반관(120)은 목적하고자 하는 강관의 진원에 대응하도록 강판을 구부려서 제조하고, 제1반관(120)은 목적하고자 하는 강관의 진원보다 조금 더 강판을 구부려서 제조한다. 즉, 제1반관(110)의 양단의 제1접합단부의 사이의 간격(d1)은 제2반관(120)의 양단의 제2접합단부 사이의 간격(d2)보다 작도록, 제1반관(110)을 조금 더 구부리는 것이다. 이때,제1반관(110)의 구부러지는 정도는 d2 - d1 < 0.005 · d2 를 만족하도록 할 수 있다. d2 - d1 가 0.005 · d2 보다 크거나 같은 경우에는 제1반관(110)을 확장시켜 제2반관(120)에 결합할 때 제1반관(110)이 진원에서 벗어나게 되는 문제가 있다.
제1반관(110)을 준비하는 단계에서 제1반관(110)의 외면에는 적어도 하나 이상의 고정부재(111)가 제1접합단부로 돌출되도록 형성된다. 고정부재(111)는 일 방향으로 복수의 고정부재(111)가 서로 이격되도록 배치될 수 있다.
또한, 도 5에 나타난 바와 같이, 제1반관(110)의 제1접합단부(110a)와 제2반관의(120)의 제2접합단부(120a)는 테이퍼(taper)지도록 형성될 수 있다. 특히, 제1접합단부(110a)와 제2접합단부(120a)가 마주했을 때 강관의 외측으로 벌어진 형태가 되도록 제1접합단부(110a)와 제2접합단부(120a)는 테이퍼지도록 가공될 수 있다. 제1접합단부(110a)와 제2접합단부(120a)를 테이퍼지도록 가공함으로써, 용접시에 강관 내측으로 용접이 노출되는 것을 최소화할 수 있으며, 무엇보다 고정부재(111) 아래 쪽의 제1접합단부(110a)와 제2접합단부(120a) 사이에 용접이 가능해진다는 장점이 있다.
다음으로 제1접합단부와 제2접합단부가 서로 마주하도록 제1반관(110) 및 제2반관(120)을 결합하는 단계가 수행된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에 있어서, 제1반관에 반관 확장 장치를 결합한 것을 도시한 개략적 참고도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에 있어서, 제1반관의 양단의 제1접합단부 사이의 간격을 반관 확장 장치를 이용하여 확장시킨 것을 도시한 개략적 참고도이다.
도 3 및 도 4를 참조해서, 제1반관(110) 및 제2반관(120)을 결합하는 단계에 대해 설명하도록 한다. 제1반관(110) 및 제2반관(120)을 결합하는 단계는 반관 확장 장치(200)를 이용하여 수행된다.
반관 확장 장치(200)는 내측가압부(210)와 외측가압부(220)를 구비하고, 내측가압부(210)와 외측가압부(220) 사이의 거리는 유압장치(230)에 의해 조절된다. 내측가압부(210)는 반관의 내측에 설치되며, 양단부에 롤러(211)가 설치되어 있다. 외측가압부(220)는 반관의 외측에 설치된다.
도 3을 참조하면, 제1반관(110)에 반관 확장 장치(200)가 결합된다. 도면에서는 설명의 명확성을 위해 제1반관(110)을 세워둔 상태에서 반관 확장 장치(200)를 결합하는 것을 도시했으나, 제1반관(110)을 눕혀둔 상태에서 반관 확장 장치(200)를 결합하는 것이 바람직하다.
제1반관(110)에 반관 확장 장치(200)를 결합하고, 반관 확장 장치(200)를 동작시키면 내측가압부(210)가 제1반관(110)의 내벽을 따라 들어가면서 제1반관(110)을 확장시키게 된다. 즉, 반관 확장 장치(200)에 의해 제1접합단부 사이의 간격이 넓어진다.
제1반관(110)이 확장되면 제1접합단부와 제2접합단부가 서로 마주하도록 제1반관(110) 및 제2반관(120)을 결합한다. 이때, 제1반관(110)의 고정부재(111)가 제2반관(120)의 외면을 가압하여 제1반관(110) 및 제2반관(120)이 결합된 상태가 고정된다. 무엇보다 제1반관(110) 및 제2반관(120)의 제1접합단부와 제2접합단부가 고정부재(111)에 의해 정렬된 상태로 유지되므로, 별도의 지그로 제1접합단부와 제2접합단부의 정렬을 맞춰줄 필요가 없다. 그러므로 한쌍의 제1반관(110) 및 제2반관(120)을 결합시킨 후에 지그 결합, 용접 등의 작업을 기다릴 필요 없이 다른 강관을 제조하는 과정이 수행될 수 있다.
마지막으로 제1반관 및 제2반관의 결합된 상태가 고정된 후에 마주한 제1접합단부 및 제2접합단부 사이를 용접한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 강관 제조 방법에 있어서, 반관 확장 장치를 이용하여 제1접합단부 사이의 간격을 확장시킨 제1반관에 제2반관을 결합시키고, 용접을 수행하여 강관을 제조한 것을 도시한 개략적 참고도이다.
도 5를 참조하면, 제1반관(110) 및 제2반관(120)을 결합하였을 때 고정부재(111)에 의해 제1반관(110)과 제2반관(120)이 결합된 상태에서, 제1접합단부(110a) 및 제2접합단부(120a) 사이를 용접(130)하게 된다.
이와 같은 방법으로 한쌍의 반관을 이용하여 강관을 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한번 첨언한다.

Claims (1)

  1. (a) 제1접합단부를 가지는 제1반관과 제2접합단부를 가지는 제2반관을 준비하는 단계;
    (b) 상기 제1접합단부와 상기 제2접합단부가 서로 마주하도록 상기 제1반관 및 상기 제2반관을 결합하는 단계; 및
    (c) 서로 마주한 상기 제1접합단부와 상기 제2접합단부를 용접하여 일 방향으로 길게 형성되는 강관을 제조하는 단계;를 포함하는 강관 제조 방법으로서:
    상기 제1반관의 양단의 제1접합단부의 사이의 간격은 상기 제2반관의 양단의 제2접합단부 사이의 간격보다 작고,
    상기 제1반관의 외면에는 적어도 하나 이상의 고정부재가 제1접합단부로 돌출되도록 형성되며,
    상기 (b) 단계는 반관 확장 장치를 이용하여 상기 제1접합단부 사이의 간격을 넓힌 다음 상기 제1접합단부와 상기 제2접합단부가 서로 마주하도록 상기 제1반관 및 상기 제2반관을 결합하되, 상기 제1반관 및 상기 제2반관이 결합된 후에 상기 고정부재가 상기 제2반관의 외면을 가압하여 상기 제1반관 및 상기 제2반관의 결합된 상태가 고정되며,
    상기 (c) 단계는 상기 고정부재에 의해 상기 제1반관 및 상기 제2반관의 결합된 상태가 고정된 후에 마주한 상기 제1접합단부 및 상기 제2접합단부 사이를 용접하여 수행되는 것을 특징으로 하는 강관 제조 방법.
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