KR20010022528A - 구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프 제조 방법 - Google Patents
구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
초기 재료 주조 설비, 열간 압연기, 파이프 성형 및 용접기, 그리고 용접 파이프용 인발 장치(drawing device for the welded pipe)로 구성된 복합적 생산 라인(combined production line)에서 구리 및 구리 합금으로 이루어진 파이프 제조 방법에 있어서,
a) 연속적인 일차 스트립(initial strip)을 주조하는 단계,
b) 상기 주조된 일차 스트립을 소정 압연 속도(= 주조 속도 × 45 내지 200mm 사이의 폭과 10 내지 70mm 사이의 두께의 측정 영역을 갖는 중간 스트립(intermediate strip)으로 형성하기 위한 신장량)에서 열간 압연하는 단계,
c) 중간 스트립을 100℃ 이하의 실온(room temperature)까지 냉각하며, 중간 스트립 표면에서 스케일을 제거하는 단계,
d) 상기 중간 스트립을 스트립으로 냉간 압연하는 단계,
e) 트림밍 되지 않은(untrimmed) 스트립을 소정 중량을 가진 묶음(bundle)으로 코일링(coiling)하는 단계,
f) 상기 코일된 스트립을 풀어서 종방향 이음매 파이프로 성형하는 단계,
g) 상기 종방향 이음매 부분을 용접하여 용접 파이프(longitudinally welded pipe)로 만드는 단계,
h) 필요한 경우, 상기 파이프의 외부 및 내부를 다듬는(de-burring) 단계,
i) 곧바로 이어서 또는 중간 저장소 이후에 이루어지는 최종 작업 단계 이전의 규격 측정(calibration) 단계,
j) 상기 용접 파이프가 미완성인 경우, 상기 용접 파이프를 적어도 하나의 인발 공정에서 최종 파이프로 인발하는 단계
를 포함하고,
상기 단계 a) 내지 단계 e)는 온라인 공정(on-line process)에서 이루어지고, 상기 단계 f) 내지 단계 j)는 단계 e) 이후에 곧바로, 또는 중간 저장 이후의 후속적인 작업 단계로서 실행된다.
Description
비용접 파이프는 예를 들어 대량 연속 주조, 압출기(extrusion press), 냉각 필저(cold pilger) 및 인발로 이루어진 진행 과정을 거쳐 제조된다. 이때 냉각 필저 공정은 생략될 수도 있다. 마찬가지로 상기 대량의 빌릿을 피어싱 밀(piercing mill)을 통해 피어싱하고, 냉각 필저한 후 바로 최종 치수로 인발하는 공정 방법이 잘 알려져 있다. 또 언급할 만한 방법으로는 중공 빌릿을 주조하는 경우로서, 이때 상기 빌릿은 냉각 필저한 후 인발 방법을 거치게 된다. 앞서 기술한 모든 방법들은 다음과 같은 단점을 갖고 있다. 즉, 압출 공정의 경우에 생산 비용이 높아지며, 중공 빌릿 주조 시에는 파이프 품질이 기대치에 못미친다. 그밖에도 비용접 파이프들은 벽두께 공차(公差)가 불량하다.
용접 파이프들은 일반적으로 연속 주조된 슬래브로부터 제조된다. 상기 파이프는 열간 압연기 내에서 예비 압연된 후, 냉간 압연되고, 종방향으로 절단 및 용접된다. 상기 용접 공정 바로 다음으로는 일반적인 방식의 파이프 인발 공정이 이어진다. 상기 파이프 용접 방법에 있어서의 단점은 높은 스트립(strip) 생산 비용인데, 이는 파이프 제조 원가를 높게 만든다.
상기 스트립 제조는 다양한 종류의 방법을 통해 이루어진다. 일반적으로 슬래브의 연속 주조, 슬래브의 열간 압연, 표면의 밀링(milling) 및 후속 냉간 압연, 냉각된 스트립의 코일링 및 곧이어 상기 스트립을 다시 여러 스트립―여기서 스트립은 계속해서 가공 공정을 거치게 됨―으로 만들기 위한 종방향 절단 공정으로 이루어진 방법이 있다. 상기 방법으로 제조된 냉각 스트립의 장점은 고품질의 표면 하에서 100,000톤/년(=t/a) 이상의 최대 생산 용량을 갖는데 있다. 단점으로는 상기의 제조 과정이 비(非)연속적이며 고 비용 생산적이라는데 있다.
다른 방법으로는 얇은 슬래브를 주조하는 것으로서, 이때 광폭 스트립의 열간 압연 공정이 생략된다. 이때에도 마찬가지로 바로 다음 공정으로 스트립의 밀링이 이어지는데, 이는 스트립이 냉간 압연, 코일링 및 여러 스트립으로 종방향 절단되기 이전 공정이다. 상기 공정은 연속적으로 이루어질 수 있으며, 고품질 표면 하에서 100,000톤/년 미만의 중간 정도의 생산 용량을 갖는다. 그러나 상기 방법의 단점은 마찬가지로 그 생산 비용이 높다는데 있다.
세 번째 방법으로는 소위 고감속(high reduction) 공정이 알려져 있다. 이때 상기 스트립은 v = 1 m/min의 주조 속도로 흑연 주형 내에서 주조되고, 상기 표면이 밀링된 다음 스트립은 높은 주입 속도에 의해 냉간 압연되고, 코일링 공정을 거친 후 여러 스트립으로 종방향 절단된다. 상기 방법은 연속적으로 진행될 수 있으며, 표면의 품질이 양호한 상태를 갖는다. 그러나 상기 방법의 단점은 높은 생산 비용이 높고, 최대 생산 용량이 10,000톤/년 만큼 낮다는데 있다.
본 발명은 구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 제조 방법은 초기 재료 주조 설비, 열간 압연기(hot rolling mill), 파이프 성형 및 용접 장치, 그리고 용접 파이프를 위한 인발 장치(drawing device for the welded pipe)로 이루어진 복합적 생산 라인(combined production line) 내에서 이루어진다.
구리 파이프 및 구리 합금 파이프를 구분하는데 있어, 이들을 비용접 파이프 (weldless pipe) 및 용접 파이프(welded pipe)로 나뉜다.
본 발명의 목적은 비용면에서 경제적이고 높은 치수 정밀도과 고품질 표면을 가지는 구리 및 구리 합금으로 이루어진 보다 개선된 파이프 제조 방법을 달성하는 것이다. 이때 압연된 스트립은 종방향으로 용접된 파이프(longitudinally welded pipe)로 가공된다. 동시에 경제적 효율성과 소량에서 대량(10,000톤/년 내지 100,000톤/년 사이)의 생산 용량이 요구된다.
본 발명에 따른 제조 방법은 단계 a) 내지 j)까지의 진행 단계에 의한 청구항 1의 특징 부분에 기술된다. 일차 스트립을 소정된 측정 영역 및 예정된 주조 속도를 가지고 주조하는데 있어서 다음과 같은 사실이 발견되었다. 즉, 치수 맞춤형의 스트립 제조가 가능하여 그 결과, 예비 압연된 박판(sheet steel)의 종방향 절단 공정이 생략될 수 있다. 상기 스트립들은 낮은 생산 비용으로 고품질 표면 및 재료로서의 양질의 상태를 나타낸다.
상기 일차 스트립의 주조는 본 발명의 특징들에 의해 스트립 주조 설비 혹은 주조 휠(casting wheel) 내에서 이루어질 수 있다. 상기 두 개의 주조 방법들의 특징은 높은 주조 속도를 갖는데 있으며, 따라서 바로 연결되는 가공 작업을 위한 적당한 치수를 갖는 스트립의 경제적인 제조에 특히 적합하다. 여기서 주조 휠은 지금까지 와이어 제조(wire production) 시에만 적용되었다.
본 발명의 또 다른 제안으로 상기 예비 스트립의 열간 압연 공정은 600℃ 내지 900℃사이에 놓이며, 상기를 통해 소재 내의 입도가 30 내지 40 ㎛사이의 크기로 제조될 수 있다. 이는 냉간 압연 후 스트립이 용접 파이프로 변형되기 위한 조건들을 개선시킨다.
본 발명에 따른 중간 스트립(intermediate strip)의 트림밍(trimming) 공정이 곧바로 용접기 안에서 이루어지기 때문에, 스트립의 종방향 절단 공정 이외에 준비된 트림밍 공정 또한 생략된다.
일차 스트립의 스케일 제거 공정(descaling process)은 일반적인 스케일 제거 방법 계통, 예를 들어 화학적 부식 방법에 의해 이루어질 수 있다.
종방향 이음매 파이프를 용접하기 위한 본 발명의 또 다른 특징으로서, 중간 스트립의 코일 풀기(decoiling) 및 교정하기(straightening)와 맞대기 용접 단계, 내외부 다듬기(고주파에 의한 용접인 경우), 규격 측정(calibration), 길이 절단, 코일링 및 내부 칩의 외부 유출 단계를 포함하는 고주파 내지 WIG 또는 레이저 용접 방법을 사용하는 것이 유리하다.
본 발명에 따른 종방향 용접 파이프를 인발하기 위해서는 코일 풀기, 원통형 인발 또는 연속적인 수직형 인발, 경우에 따라서 중간 어닐링(process annealing)(제품화 단계에 있어서 연질 또는 중간 정도로 경질인 경우), 최종 인발 및 경우에 따른 소프트 어닐링(예를 들어, 열 교환 파이프의 경우)의 단계를 포함하는 인발 방법이 도입될 수 있다.
다른 대안으로서, 본 발명에 따른 제조 방법 단계―여기서 제조 방법 단계는 청구항 9의 특징적 부분에 제시됨―를 통해, 내부에 리브를 부여한(inside ribbed) 종방향 용접 파이프 제조의 가능성 또한 생각해 볼 수 있다. 여기서 상기 파이프는 경제적인 측면에 있어서 연속적 또는 부분 연속적인 공정을 통해 고품질의 표면을 갖는다.
본 발명에 따른 방법이 바람직한 이유는, 그것이 연속적인 방법 진행 과정 내에서 경제적으로 다음과 같은 상태를 지니기 때문이다. 즉, 구리 용접 파이프 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프는 적은 생산 용량에서 높은 생산 용량(10,000 내지 100,000톤/년 사이)까지 제조될 수 있으며, 더욱이 내부에 리브를 부여한 파이프의 경우 1000톤/년 이하까지의 제조가 가능하다. 높은 주조 속도를 가진 주조기에 의한 연속적인 제조 방법의 진행 과정은 파이프의 품질에 어떠한 부정적 영향을 주지 않으면서도, 한편으로는 높은 생산 용량을 실현시킨다. 주조 스트립의 표면은 잘 알려진 현존 기술의 스트립 표면의 밀링 공정 없이도 파이프 제조용 정밀 냉각 스트립을 위한 조건들을 충분히 만족시킨다. 입자 크기는 열간 압연 공정이 이루어진 동안 30 내지 40㎛n 사이에서 조정되는데, 상기 입자 크기에 의해 스트립을 용접 파이프로 성형―여기서 용접 파이프 성형은 이전까지는 소프트한(즉, 어닐링된) 재료가 쓰이는 경우에 이루어졌음―하는데 있어서 유리한 전제 조건들을 실현시킨다. 본 발명에 따른 제조 방법에 의해 우선적으로 실제 가동 시, Ne-금속 용접 파이프를 제조하기 위한 유용한 방법이 만들어진다. 이는 높은 생산 용량, 신축성 및 낮은 비용을 갖는 결과에 의해 앞서 기술된 현존 기술의 단점들이 해소된다.
Claims (9)
- 초기 재료 주조 설비, 열간 압연기, 파이프 성형 및 용접기, 그리고 용접 파이프용 인발 장치(drawing device for the welded pipe)로 구성된 복합적 생산 라인(combined production line)에서 구리 및 구리 합금으로 이루어진 파이프 제조 방법에 있어서,a) 45 내지 200mm 사이의 폭 및 10 내지 70mm 사이의 두께 측정 영역을 갖는 연속적인 일차 스트립(initial strip)을 22m/min의 높은 주조 속도로 진행되는 주조기 내에서 주조하는 단계,b) 상기 주조된 일차 스트립을 소정 압연 속도(= 주조 속도 × 45 내지 200mm 사이의 폭과 10 내지 70mm 사이의 두께의 측정 영역을 갖는 중간 스트립(intermediate strip)으로 형성하기 위한 신장량)에서 열간 압연하는 단계,c) 중간 스트립을 100℃ 이하의 실온(room temperature)까지 냉각하며, 중간 스트립 표면에서 스케일을 제거하는(de-scailed) 단계,d) 상기 중간 스트립을 45 내지 200mm 사이의 폭과 0.9 내지 6.3의 두께 측정 영역을 갖는 스트립으로 냉간 압연하는 단계,e) 트림밍 되지 않은(untrimmed) 스트립을 소정 중량을 가진 묶음(bundle)으로 코일링(coiling)하는 단계,f) 상기 코일된 스트립을 풀어서 종방향 이음매 파이프로 성형하는 단계,g) 파이프의 가장자리를 트림밍한 후 곧바로 종방향 이음매 부분을 용접하여 용접 파이프(longitudinally welded pipe)로 만드는 단계,h) 필요한 경우, 상기 파이프의 외부 및 내부를 다듬는(de-burring) 단계,i) 곧바로 이어서 또는 중간 저장소 이후에 이루어지는 최종 작업 단계 이전의 규격 측정(calibration) 단계,j) 상기 용접 파이프가 미완성인 경우, 상기 용접 파이프를 적어도 하나의 인발 공정에서 최종 파이프로 인발하는 단계를 포함하고,상기 단계 a) 내지 단계 e)는 온라인 공정(on-line process)에서 이루어지고, 상기 단계 f) 내지 단계 j)는 단계 e) 이후에 곧바로, 또는 중간 저장 이후의 후속적인 작업 단계로서 실행되는구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 일차 스트립의 주조 공정이 스트립 주조 설비(예를 들어 해즐럿 캐스터/Hazelett Caster) 내에서 이루어지는 구리 및 구리 합금의 용접 파이프 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 일차 스트립의 주조 공정이 주조 휠(casting wheel) 내에서 이루어지는 구리 및 구리 합금의 용접 파이프의 제조 방법.
- 제1항 및 제2항에 있어서,40㎛ 이하의 입자크기를 갖기 위한 상기 예비 스트립의 열간 압연 공정이 600 내지 900℃ 사이의 압연 온도 하에서 이루어지는 구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프의 제조 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,중간 스트립의 트림밍(trimming) 공정이 용접기 내에서 이루어지는 구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프의 제조 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,열간 스트립의 스케일 제거 공정(descailing process)이 화학적 부식 방법에 의해 이루어지는 구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,종방향 이음매 파이프를 용접하는데 있어서, 중간 스트립의 코일 풀기(decoiling), 교정하기(straightening) 및 맞대기 용접 단계, 내외부 다듬기(고주파에 의한 용접인 경우), 규격 측정, 길이 절단, 코일링 및 내부 칩의 외부 유출 단계를 포함하는 고주파 내지 WIG 또는 레이저 용접 방법이 도입되는 구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 종방향 용접 파이프를 인발하기 위해 잘 알려진 인발 방법 즉,원통 인발 또는 연속적 수직형 인발, 필요한 경우에 중간 어닐링(process annealing), 최종형 인발 및 경우에 따른 소프트 어닐링 단계를 포함하는 인발 방법이 도입되는 구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프의 제조 방법.
- 초기 재료 주조 설비, 열간 압연기, 파이프 성형 및 용접기, 그리고 용접 파이프용 인발 장치(drawing device)로 구성된 복합적 생산 라인에서 구리 및 구리 합금으로 이루어진 파이프 제조 방법에 있어서,a) 45 내지 200mm 사이의 폭 및 10 내지 70mm 사이의 두께 측정 영역을 갖는 연속적인 일차 스트립을 22m/min의 높은 주조 속도로 진행되는 주조기 내에서 주조하는 단계,b) 상기 주조된 일차 스트립을 소정 압연 속도(= 주조 속도 × 45 내지 200mm 사이의 폭과 10 내지 70mm 사이의 두께의 측정 영역을 갖는 중간 스트립(intermediate strip)으로 형성하기 위한 신장량)에서 열간 압연하는 단계,c) 중간 스트립을 100℃ 이하의 실온(room temperature)까지 냉각하며, 중간 스트립 표면에서 스케일을 제거하는 단계,d) 상기 중간 스트립을 45 내지 200mm 사이의 폭과 0.9 이하의 두께 측정 영역을 갖는 스트립으로 냉간 압연하는 단계,e) 트림밍(trimming) 되지 않은 스트립을 소정 중량을 가진 묶음(bundle)으로 코일링하는 단계,f) 상기 코일된 스트립을 풀어서 종방향 절단하는 단계,g) 상기 스트립에 리브를 부여하는(ribbing) 단계,h) 상기 리브 부여된 스트립을 성형, 용접하고 경우에 따라 규격 측정하여 내부에 리브가 부여된(inside ribbed) 최종 치수의 종방향 용접 파이프로 만드는 단계를 포함하고,상기 단계 a) 내지 단계 e)는 온라인 공정(on-line process)에서 이루어지고, 상기 단계 f) 내지 단계 h)는 단계 e) 이후에 곧바로, 또는 중간 저장 이후의 후속적인 작업 단계로서 실행되는구리 및 구리 합금으로 이루어진 용접 파이프 제조 방법.
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