KR20120082879A - 금속 도금 강관의 제조 방법 및 제조 시스템 - Google Patents

금속 도금 강관의 제조 방법 및 제조 시스템 Download PDF

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다이와 고칸 고교 가부시키카이샤
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Abstract

본 발명은 연속 강관 제조 라인에 있어서, 침지 시간을 용이하게 조정 가능한 시스템 및 제조 방법을 제공한다. 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내외면 또는 어느 한쪽의 면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 강관 제조 시스템이며, 강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는 내면 도금 실시부와, 내면 도금이 실시된 띠강을 연속적으로 관형상으로 냉간 성형하고, 상기 강관으로 성형된 띠강의 길이방향 단부면 접합부를 시임 용접해서 연속 강관을 얻기 위한 강관 형성부와, 상기 강관 외면을 용융 금속에 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는 외면 도금 실시부를 구비하는 강관 제조 시스템에 있어서, 상기 내면 도금 실시부 및/또는 외면 도금 실시부에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정 가능한 것을 특징으로 하는 강관 제조 시스템이다.

Description

금속 도금 강관의 제조 방법 및 제조 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR MANUFACTURING METAL-PLATED STEEL PIPE}
본 발명은 연속 강관 제조 라인에 의해 내외면 또는 내외면 중 어느 한쪽에만 용융 금속 도금을 실시한 금속 도금 강관을 제조하는 기술에 관한 것이다.
종래, 강관의 용융 금속 도금 방법에 대해서는, 그 대표적인 방법의 하나로서 핫 디핑 용융 도금 방법이 있다. 또한, 최근은, 비용 저하의 관점으로부터, 연속 강관 제조 라인에 있어서의 용융 금속 도금 강관의 제조 방법이 제안되어 있다. 이 하나의 방법으로서, 특허문헌 2에는, 연속적으로 띠강으로부터 관형상으로 냉간 성형한 후에 용접하고, 용융 금속 도금을 실시해서 외면 도금 강관을 제조하는 기술이 제안되어 있다. 또한, 최근에 있어서의 내면 금속 도금의 필요성의 고조에 따라, 특허문헌 3에는, 강관 제조 라인중의 띠강에 대하여 강관의 내면에 해당하는 측의 편면에 도금을 실시한 후, 관형상으로 냉간 성형하고, 계속해서 띠강의 길이방향 단부면을 용접후, 강관의 외면을 용융 금속 도금함으로써, 강관의 내외면 모두 연속적 라인에서의 내외면 용융 금속 도금을 용이하게 제조하는 것이 가능한 방법도 제안되어 있다.
일본 특허 출원 공개 소56-116864호 공보 일본 특허 공고 소52-43454호 공보 일본 특허 출원 공개 평05-148607호 공보
이들의 연속 라인에 있어서 제조되는 강관의 스펙은 다양하다. 즉, 수요자의 요망에 따라, 강관의 직경, 내식성 등의 특성을 변화시키지 않으면 안된다. 따라서, 당해 연속 라인에 있어서, 하나의 스펙의 강관이 제조된 후에, 다시, 다른 스펙의 강관을 제조하지만, 이때에 도금 공정에 있어서의 용융 금속 침지 시간을 조정할 필요가 있다. 통상의 핫 디핑 도금이면, 용융 금속에 침지하는 시간을 단순히 조정하는 것만으로 좋지만, 연속 라인에서의 도금 공정에 있어서는, 침지 시간을 조정하려고 하면, 라인 속도를 변화시키는 것 밖에 할 수 없어, 제조 효율에 영향이 미치는 등의 문제가 있었다. 따라서, 연속 강관 제조 라인에 있어서, 침지 시간을 용이하게 조정 가능한 시스템 및 제조 방법을 제공하는 것을 제1 목적으로 한다.
또한, 이들의 연속 라인에 있어서, 어떤 트러블이 발생한 경우, 라인을 멈추거나 라인의 속도를 느리게 하지 않으면 안된다. 연속 라인 내에서 도금을 하기 때문에, 일단 라인 정지후, 재스타트하면, 전처리 공정을 통과후에 도금 공정에 들어가기 때문에, 그때까지 걸리는 필요 길이 분에 비도금 부분이 발생해 비용 상승으로 연결된다. 따라서, 이들 연속 라인을 멈추지 않도록 하기 위해서, 라인 속도를 늦추는 경우가 있다. 그러나, 이와 같이 라인 속도를 느리게 하면, 제조된 도금 강관을 가공할 때에, 용융 금속 침지 시간이 길어지는 것에 따라, 도금의 균열이나 벗겨짐이 문제가 되는 경우가 있었다. 따라서, 연속 라인에서 강관을 제조하는 방법에 있어서, 라인을 정지하는 경우가 없고, 또한 라인 속도의 변화에도 대응할 수 있는 도금 침지 시간을 일정화하는 제조 방법 및 시스템을 제공하는 것을 제2 목적으로 한다.
본 발명 (1)은, 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내외면 또는 어느 한쪽의 면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 강관 제조 시스템이며,
강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는 내면 도금 실시부[예를 들어, 내면용 용융 금속 도금 장치(5)]와,
내면 도금이 실시된 띠강을 연속적으로 관형상으로 냉간 성형하고, 상기 강관으로 성형된 띠강의 길이방향 단부면 접합부를 시임 용접해서 연속 강관을 얻기 위한 강관 형성부[예를 들어, 포밍 장치(7) 및 용접 장치(8)]와,
상기 강관 외면을 용융 금속에 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는 외면 도금 실시부[예를 들어, 외면용 용융 금속 도금 장치(13)]를 구비하는 강관 제조 시스템에 있어서,
상기 내면 도금 실시부 및/또는 외면 도금 실시부에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정 가능한 것을 특징으로 하는 시스템이다.
본 발명 (2)는, 상기 내면 도금 실시부[예를 들어, 내면용 용융 금속 도금 장치(5)]가,
띠강 상측에 용융 금속이 주입되는 주입부[예를 들어, 주입부(501)]와,
상기 주입부에 용융 금속이 공급 가능한, 용융 금속 공급부[예를 들어, 용융 금속 펌프(550)]와,
상기 주입부에 의해 주입된 용융 금속을 제거하는 내면 와이핑부[예를 들어, 내면 와이핑부(503)]를 구비하고,
또한, 용융 금속이 주입되는 최초의 위치와, 내면 와이핑부의 위치의 상대 거리를 조절 가능한, 상기 발명 (1)의 시스템이다.
본 발명 (3)은, 상기 주입부가, 띠강의 진행 방향에 대하여 평행하게 이동 가능한 이동 수단[예를 들어, 가동부(504)]을 구비하는 상기 발명 (2)의 시스템이다.
본 발명 (4)는, 상기 내면 와이핑부의 위치가 고정되어 있는, 상기 발명 (1) 내지 (3)중 어느 하나의 시스템이다.
본 발명 (5)는, 상기 외면 도금 실시부가,
상기 연속 강관이 통과하는 공간을 갖고, 당해 공간에 용융 금속이 도입되어 있는 경우에는 연속 강관의 외면을 용융 금속에 침지 가능한, 상기 연속 강관의 진행 방향으로 연속적으로 배열된 복수의 침지부[예를 들어, 침지부(601)]와,
상기 침지부에 의해 용융 금속에 침지된 연속 강관으로부터 잉여의 금속을 제거하는, 외면 와이핑부[예를 들어, 와이핑부(602)]와,
상기 침지부내에 용융 금속을 공급 가능한 용융 금속 공급부[예를 들어, 용융 금속 펌프(550)]를 구비하고,
상기 용융 금속 공급부가, 용융 금속을 공급하는 침지부의 개수를 변화시켜서 공급하는 것이 가능한, 상기 발명 (1) 내지 (4)중 어느 하나의 시스템이다.
본 발명 (6)은, 상기 외면 와이핑부가, 상기 복수의 침지부의 각각의 직후에 설치되고 있고,
당해 복수 중 어느 와이핑부를 가동시킬 것인지를 결정하는 것이 가능한, 상기 발명 (5)의 시스템이다.
본 발명 (7)은, 상기 침지부 사이에 설치되어 있는 상기 외면 와이핑부가,
상기 연속 강관을 둘러싸는 환형상부[예를 들어, 환형상부(60201)]와,
상기 환형상부의 내측에 형성된 복수의 기체 분출 구멍[예를 들어, 기체 분출 구멍(60202)]를 구비하고,
상기 환형상부가, 개환(開環)해서, 상기 연속 강관으로부터 이격된 위치로 이동 가능한 개환 가동식 와이핑부[예를 들어, 개환 가동식 와이핑부(602-1)]인, 본 발명 (6)의 시스템이다.
본 발명 (8)은, 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내외면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 방법이며,
강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는 내면 도금 공정과,
상기 내면 도금 공정후, 띠강을 연속적으로 관형상으로 냉간 성형하고, 상기 강관으로 성형된 띠강의 길이방향 단부면 접합부를 시임 용접해서 연속 강관을 얻는 강관 형성 공정과,
강관 형성 공정후, 연속 강관을 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는 외면 도금 공정과,
상기 외면 도금 공정후, 연속 강관을 소정 길이로 절단해서 강관을 얻는 절단 공정을 포함하는 방법에 있어서,
상기 내면 도금 공정 및/또는 외면 도금 공정에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
본 발명 (9)는, 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 방법이며,
강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는 내면 도금 공정과,
상기 내면 도금 공정후, 띠강을 연속적으로 관형상으로 냉간 성형하고, 상기 강관으로 성형된 띠강의 길이방향 단부면 접합부를 시임 용접해서 연속 강관을 얻는 강관 형성 공정과,
강관 형성 공정후, 연속 강관을 소정 길이로 절단해서 강관을 얻는 절단 공정을 포함하는 방법에 있어서,
상기 내면 도금 공정에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
본 발명 (10)은, 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 외면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 방법이며,
띠강을 연속적으로 관형상으로 냉간 성형하고, 상기 강관으로 성형된 띠강의 길이방향 단부면 접합부를 시임 용접해서 연속 강관을 얻는 강관 형성 공정과,
강관 형성 공정후, 연속 강관을 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는 외면 도금 공정과,
상기 외면 도금 공정후, 연속 강관을 소정 길이로 절단해서 강관을 얻는 절단 공정을 포함하는 방법에 있어서,
상기 외면 도금 공정에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는 방법이다.
본 발명 (11)은, 상기 내면 도금 공정이,
상기 띠강 상측에, 용융 금속을 주입하는 주입 공정과,
상기 주입 공정후, 잉여 금속을 제거하는 내면 와이핑 공정을 구비하고,
상기 주입 위치와, 내면 와이핑을 행하는 위치의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는, 상기 발명 (8) 또는 (9)의 방법이다.
본 발명 (12)는, 상기 외면 도금 공정이,
상기 연속 강관이 통과하는 공간을 갖고, 당해 공간에 용융 금속이 도입되어 있는 경우에는 연속 강관의 외면을 용융 금속에 침지 가능한 복수의 침지 트로프(trough)를 상기 연속 강관의 진행 방향으로 연속적으로 설치하고, 상기 침지 트로프내에 용융 금속을 공급하고, 상기 연속 강관의 외면을 침지하는 침지 공정과,
상기 침지 트로프에 의해 용융 금속에 침지된 연속 강관으로부터 잉여의 금속을 제거하는 외면 와이핑 공정을 구비하고,
상기 용융 금속을 공급하는 침지 트로프의 개수를 결정하고, 용융 금속이 공급되어 있는 침지 트로프중 가장 후단에 위치하는 트로프의 직후에, 외면 와이핑 공정을 행하는, 상기 발명 (8) 또는 (10)의 방법이다.
본 발명 (13)은, 상기 내면 와이핑 공정에 있어서, 블로우오프 장치를 사용하여, 에어 또는 불활성 가스 와이핑 압력에 의해, 용융 도금 부착량을 조절하는, 상기 발명 (11)의 방법이다.
본 발명 (14)는, 상기 내면 도금 공정이, 상기 주입 공정후, 이종의 용융 금속을 더 주입해서, 이종의 금속을 도금하는 공정을 갖는 상기 발명 (11) 또는 (13)의 방법이다.
본 발명 (15)는, 상기 외면 도금 공정이, 상기 침지 트로프의 적어도 하나에 다른 트로프에 도입되어 있는 용융 금속과 다른 종류의 용융 금속을 공급해서 이종의 금속을 도금하는 공정인, 상기 발명 (12)의 방법이다.
여기에서, 본 명세서에 있어서 사용하는 각종 용어의 의미를 설명한다. "용융 금속 침지 길이"란 띠강 또는 강관이 용융 금속에 침지되어 잉여의 용융 금속이 와이핑에 의해 제거될 때까지의 거리를 의미하고, 예를 들어 내면 도금 공정이라면, 용융 금속이 주입된 위치로부터 내면 와이핑이 행해지는 위치까지의 거리를 의미하고, 외면 도금 공정이라면, 용융 금속으로 채워진 침지부내에 강관이 들어가는 위치로부터 외면 와이핑이 행해지는 위치까지의 거리를 의미한다.
본 발명 (1), (8), (9) 및 (10)에 따르면, 강관 제조 연속 라인에 있어서, 요구 스펙에 따른 침지 시간으로 용이하게 변화시킬 수 있다고 하는 효과를 발휘한다. 또한, 어떠한 트러블이 발생한 경우라도, 라인을 정지하는 경우가 없고, 또한 라인 속도의 변화에도 대응해서 도금 침지 시간을 일정화할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명 (2), (3) 및 (11)에 따르면, 용융 금속의 주입 위치와, 내면 와이핑부의 상대적 위치 관계를 조정함으로써, 용이하게 도금 침지 시간을 조정하는 것이 가능해진다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명 (4)에 따르면, 와이핑부의 위치가 고정되기 위해서, 와이핑이 행해지는 위치와 후의 공정의 거리를 변화시키는 일 없이, 침지 시간을 변경하는 것이 가능해진다는 효과를 발휘한다.
본 발명 (5) 및 (12)에 따르면, 공급하는 침지부의 개수를 변화시킴으로써, 용이하게 침지 시간을 조절할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명 (6)에 따르면, 용융 금속에 공급하는 침지부의 개수를 변화시켰다고 해도, 침지후, 와이핑될 때까지의 거리를 일정하게 할 수 있기 때문에 침지후 와이핑될 때까지의 시간을 거의 일정하게 할 수 있다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명(7)에 따르면, 와이핑부를 동작시키지 않을 때에는, 침지부의 출입구로부터 이격된 위치로 이동할 수 있기 때문에, 당해 출입구로부터 유출하는 용융 아연에 의해 상기 기체 분출 구멍이 폐색되지 않는다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명 (13)에 따르면, 블로우오프 장치의 압력 조정에 의해, 도금 두께를 용이하게 조절 가능하다고 하는 효과를 발휘한다.
본 발명 (14) 및 (15)에 따르면, 내면 또는 외면에 이종의 금속을 동시에 도금하는 것이 가능하기 때문에, 공정을 간략화하는 것이 가능하다고 하는 효과를 발휘한다.
도 1은 본 바람직한 실시형태에 관한 용융 도금 강관 제조 시스템의 개략 구성도면이다.
도 2는 본 바람직한 실시형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치의 개략 구성도이다.
도 3은 본 바람직한 실시형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치의 주입부의 개략 구성도이다.
도 4는 본 바람직한 실시형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치의 가동부의 개략 구성도이다.
도 5는 본 바람직한 실시형태에 관한 외면용 용융 금속 도금 장치의 개략 구성도이다.
도 6은 외면 용융 도금 장치의 침지부와 강관의 모양을 도시한 도면이다.
도 7은 개환 가동식 와이핑부의 개략 구성을 도시한 도면이다.
도 8은 도금 속도와 용융 금속 침지 길이의 관계를 도시한 도면이다.
도 9는 침지 시간과 아연 도금 합금층 두께의 관계를 도시한 도면이다.
도 10은 실시예의 결과를 도시한 도면이다.
도 11은 실시예의 결과를 도시한 도면이다.
도 12는 실시예의 결과를 도시한 도면이다.
이하에, 본 발명의 실시 형태에 대해서 상세하게 설명한다. 도 1은 본 실시 형태의 용융 도금 강관의 제조 시스템의 개략 구성도이다. 이 제조 시스템은 코일(1)로 권취된 장척의 강판(띠강)을 연속적으로 공급하는 언코일러(2)와, 언코일러(2)로부터 공급된 강판을 연속적으로 관형상으로 성형하는 포밍 장치(7)와, 강판을 연속적으로 관형상으로 성형하기 직전에 강판에 소망의 금속을 용융 도금하는 내면용 용융 금속 도금 장치(5)와, 관형상으로 성형된 도금 강판의 길이방향 단부면 접합부를 연속적으로 용접해서 관형상체를 형성하는 용접 장치(8)와, 관형상체의 외면에 성형된 용접 비드부를 연속적으로 절삭하는 절삭 장치(10)와, 복수(예를 들어 4개)의 침지부를 갖고 관형상체의 외면에 연속적으로 용융 금속 도금해서 용융 금속 도금 강관을 형성하는 외면용 용융 금속 도금 장치(13)와, 용융 아연 도금 강관을 규격의 치수로 성형하는 사이징 장치(15)와, 용융 아연 도금 강관을 소정의 길이로 절단하는 절단 장치(16)를 포함한다.
필요에 따라서, 숏블라스트 장치(3)나, 산화 방지용의 플럭스 액을 도포해 건조?예비가열하기 위한 전처리 장치(4)나, 관형상체의 외면의 세정 및 산화 방지용의 플럭스 액을 연속적으로 도포하는 플럭스 도포 장치(11)나, 관형상체의 외면을 건조시키는 동시에 관형상체를 예비가열하는 예비 가열 장치(12)를 설치해도 좋다. 도금 금속의 성질에 따라 필요에 따라서, 용융 도금후의 강판을 냉각하기 위한 제1 냉각조(6)나, 용융 도금후의 관형상체를 냉각시키기 위한 제2 냉각조(14)를 설치한다. 당해 냉각조는 금속 도금이 아연 도금일 경우에는 필수적으로 설치된다.
계속해서, 본 발명의 특징적 부분인 내면용 용융 금속 도금 장치(5)의 구성에 대해서 설명한다. 도 2의 (a)는 본 바람직한 실시형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치(5)의 X-X' 단면 개략도이며, 도 2의 (b)는 내면용 용융 금속 도금 장치(5)의 개념 측면도이다. 본 바람직한 실시형태에 관한 내면용 용융 금속 도금 장치(5)는 용융 금속을 주입부내에 공급하기 위한 용융 금속 펌프(550)와, 상기 용융 금속 펌프로부터 보내져 온 용융 금속을 띠강에 주입해서 도금 처리하기 위한 주입부(501)와, 상기 띠강의 배면을 서포트해서 띠강의 휨을 방지하기 위한 서포트부(502)와, 상기 주입부로부터 주입된 여분의 용융 금속을 제거하기 위한 내면 와이핑부(503)(예를 들어, 불활성 가스 또는 에어 와이퍼 등의 블로우오프 장치)와, 상기 주입부와 와이핑부의 상대적인 위치 관계를 조정 가능하게 하기 위한 가동부(504)(슬라이드 베이스 프레임)를 갖는다. 가동부(504)의 구조에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다. 여기에서, 용융 금속 펌프(550)는 용융 금속을 퍼 올리기 위한 임펠러를 수납하고 있는 임펠러 케이스(551)와, 펌프 모터의 회전 구동력을 상기 임펠러 케이스내에 수납되어 있는 임펠러에 전달하기 위한 임펠러 샤프트(552)와, 용융 금속을 퍼내기 위한 동력원이 되는 펌프 모터(553)와, 상기 임펠러 케이스에서 보내진 용융 금속을 토출하는 용융 금속 토출구(554)를 구비한다. 여기에서, 주입부(501)의 상세한 구조를 설명한다. 도 3의 개략도에 도시한 바와 같이, 주입부(501)는, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어, 상자체(501a)와, 그 저부에 형성된 복수의 용융 금속 주입 구멍(501b)을 갖는다. 또한, 여기에서, 용융 금속 침지 길이는 라인의 가장 상류에 위치하는 주입 구멍으로부터 와이핑부(503)까지의 거리를 의미한다. 여기에서, 와이핑부(503)를 가동으로 해도 좋지만, 특히 아연 도금을 할 경우 등 냉각조를 필요로 할 경우에는, 와이핑부(503)의 위치를 냉각조까지의 거리를 일정하게 하기 위해서 고정하는 것이 적합하다.
도 4는 본 바람직한 실시형태에 관한 가동부의 개략도를 도시한 도면이다. 가동부(504)는 베이스 프레임(50401)과, 펌프 본체 베이스(50402)를 갖는다. 또한, 도시하지 않지만, 펌프 본체 베이스에는, 주입부(501)와 접속하고 있고, 당해 부분을 움직이는 것에 의해, 주입부가 이동하고, 용융 금속 침지 길이를 조정하는 것이 가능해진다. 베이스 프레임은, 한 쌍의 슬라이드 베이스 프레임(50403)과, 상기 슬라이드 베이스 프레임의 편측의 대략 전체면에 설치되어 있는 후술하는 피니언 기어와 끼워맞춤 가능하게 형성된 랙 기어(50404)와, 상기 슬라이드 베이스 프레임의 적어도 하나에 대략 등간격으로 설치되어 있는 위치 결정 센서 A(50405)를 갖는다. 펌프 본체 베이스는 펌프 본체(50406)와, 천장판(50407)과, 상기 천장판의 양측면에 형성된 측판(50408)을 갖고, 상기 두개의 측판에 형성된, 펌프의 중량을 받아 펌프 본체의 이동을 쉽게 하기 위한 가이드 롤러(50409)와, 상기 랙 기어와 끼워맞춤 가능하게 형성되어 있는, 구동 및 위치 결정을 행하는 피니언 기어(50410)와, 상기 측판의 적어도 한쪽에 형성되어 있는 위치 결정 센서 B(50411)를 갖는다. 또한, 베이스 프레임의 하부에 베이스 프레임 지지체(50412)를 갖고 있어도 좋다. 슬라이드 베이스 프레임(50403)에 고정된 랙 기어(50404)와, 피니언 기어(50410)의 맞물림 결합에 의해 슬립 없이 강력하고 또한 확실한 전달로, 미리 설정된 거리에 배치된 위치 결정 센서 A(50405)까지 이동 가능하게 구성되어 있다. 단, 이동 방법은 상기 방법에 한정되지 않고, 예를 들어 전동 모터와 변속기, 또는 서보 모터 등에 의해, 피니언 기어의 회전수에 의해, 위치 결정 센서 없이 이동 거리를 설정하는 방법도 있다.
다음에, 본 발명의 특징적 부분인 외면용 용융 금속 도금 장치(13)의 구성에 대해서 설명한다. 여기에서, 외면용 용융 금속 도금 장치(13)는 도 5에 도시하는 유닛을 복수 갖는다(예를 들어 4개). 도 5의 (a)는 본 바람직한 실시형태에 관한 외면용 용융 금속 도금 장치(13)의 하나의 유닛에 관한 X-X' 단면 개략도이며, 도 5의 (b)는 외면용 용융 금속 도금 장치(13)의 하나의 유닛에 관한 개념 측면도면이다. 외면용 용융 금속 도금 장치(13)는 용융 금속을 침지부내에 공급하기 위한 용융 금속 펌프(550)와, 상기 용융 금속 펌프로부터 보내져 온 용융 금속을 저류해 강관(9)을 통과시켜서 용융 도금 처리를 행하는 침지부(601)와, 상기 침지부에 의해 도금 처리될 때에 부착되는 여분의 용융 금속을 제거하기 위한 와이핑부(602)(예를 들어, 불활성 가스 또는 에어 와이퍼 등의 블로우오프 장치)를 갖는다. 와이핑부에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다. 또한, 상기 침지부를 지지하기 위한 침지부 서포트(603)를 갖고 있어도 된다. 또한, 용융 금속 펌프(550)의 구성은 내면용 용융 금속 도금 장치(5)의 것과 동일한 구성이므로, 동일 도면부호를 부여하고, 설명을 생략한다. 여기에서, 외면용 용융 금속 도금 장치에 관한 유닛을 배열했을 때의 강관 주위의 개략을 도 6에 도시한다. 여기에서, 외면용 용융 금속 도금 장치(13)는 각 유닛의 침지부(601)가 강관의 진행 방향으로 연속적으로 배치되어 있다. 또한, 각 침지부 사이의 출구로부터 입구까지의 거리는, 당해 침지부의 출입구로부터 유출하는 용융 금속에 의해, 강관이 연속적으로 침지되어 있는 상태로 되는 정도의 거리인 것이 바람직하다. 상기 침지부 각 침지부의 하류에는 각각 와이핑부(602)가 설치되어 있다. 와이핑부는 용융 금속이 공급되고 있는 침지부의 직후의 것만을 동작시킬 수 있도록 구성하는 것이 적합하다. 와이핑에 의해 용융 금속에 침지된 강관이 냉각되어, 도금의 품질에 영향이 있는 것으로 생각되기때문이다. 여기에서, 침지부와 침지부 사이에 설치되어 있는 와이핑부(602a 내지 602c)는 개환 가동식 와이핑부(602-1)이다. 개환 가동식 와이핑부(602-1)의 구성을 도 7에 도시한다. 개환 가동식 와이핑부(602-1)는 강관의 외주를 포위하는 환형상부(60201)와, 상기 환형상부의 내측에 형성된, 상기 강관에 기체를 분사하기 위한 복수의 기체 분출 구멍(60202)(도시하지 않음)과, 상기 환형상부를 지지하기 위한 지지체(60203)를 갖는다. 여기에서, 환형상부(60201)는 당해 환형상부가 절반으로 분할되는 것 같은 절입부(60204)를 갖고, 상기 지지체를 서로 이격하는 방향으로 움직이는 것에 의해 상기 강관으로부터 이격된 위치로 이동 가능하게 형성되어 있다. 당해 이동 기구를 가짐으로써, 개환 가동식 와이핑부를 동작시키지 않을 때에는, 침지부의 출입구로부터 이격된 위치로 이동할 수 있기 때문에, 당해 출입구로부터 유출하는 용융 아연에 의해 상기 기체 분출 구멍이 폐색되지 않는다. 이와 같이, 본 발명에 관한 외면용 용융 금속 침지부는 복수 존재하므로, 용융 금속이 공급되는 당해 침지부의 수를 조절함으로써, 라인 속도의 변화에도 대응하고, 용융 금속 침지 길이를 조정함으로써 강관의 외면의 도금 합금층 두께를 일정화시키는 것이 가능해진다. 또한, 외면용 용융 금속 도금 장치(13)는 동종의 금속(예를 들어 용융 아연)을 도금할 때에 사용 가능하다. 이종의 금속을 더 도금(특수 도금)하는 때는 이들의 침지부에 이종의 금속을 도입하면 된다. 또한, 외면용 용융 금속 도금 장치(13)와는 별도로, 당해 외면용 용융 금속 도금 장치(13)의 하류에, 또 다른 외면용 용융 금속 도금 장치(예를 들어 동일 구성)를 설치해도 된다.
다음에, 상기의 제조 라인을 사용한 본 발명의 제조 방법에 대해서 설명한다. 우선, 코일 형상으로 권회된 강판이 언코일러(2)로부터 라인 하류를 향해 연속적으로 공급된다. 계속해서, 숏블라스트 장치(3)나, 전처리 장치(4)에 의해, 소정의 전처리가 행해진 후, 공급된 강판은 그 편면에 대해서 내면용 용융 금속 도금 장치(5)에 의해 내면 도금 처리가 실시된다. 내면 도금 처리에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다. 계속해서, 냉각조(6)에 의해 편면 도금된 강판을 냉각한 후, 강판은 포밍 장치(7)에 인입됨과 동시에 관형상으로 냉간 성형되고, 용접 장치(8)에 의해, 강판의 길이방향 단부면 접합부가 연속적으로 용접되어, 연속하는 일체의 관형상체(9)가 형성된다.
다음에, 관형상체(9)는 관형상체(9)의 외면에 따르는 형상의 절삭날을 설치해서 이루어지는 절삭 장치(10)에 보내진다. 그리고, 관형상체(9)의 외면에 형성된 용접 비드부가 절삭 장치(10)의 절삭날에 의해 깎여, 관형상체(9)의 외면이 매끄럽게 형성된다.
그후, 관형상체는 플럭스 도포 장치(11)로 보내져서, 관형상체의 외면에 세정화 및 산화 방지용의 플럭스 액이 도포된다. 관형상체(9)는 예비 가열 장치(12)에 보내져 여열되고, 그 외면은 건조된다.
그후, 관형상체는 외면용 용융 금속 도금 장치(13)로 보내진다. 관형상체(9)는 외면용 용융 금속 도금 장치(13)에 있어서, 펌프업된 용융 금속이 충전된 침지부내에서 핫 디핑되어, 외면 전체에 용융 금속 도금된다. 침지부내에서 핫 디핑된 관형상체(9)는 건전한 합금층을 갖는 용융 금속 도금층이 형성되고, 와이핑 장치(602)에 있어서 여분의 용융 금속 도금이 제거된 후, 용융 금속 도금 강관이 된다. 그 후, 냉각조(14)에 의해 냉각된다. 또한, 외면 용융 금속 도금 처리에 대해서는 나중에 상세하게 설명한다.
그리고, 용융 금속 도금 강관은 외경을 규격 치수로 하기 위해서, 사이징 장치(15)에 있어서 냉간 롤 가공된다. 본 실시 형태에 있어서, 냉간 롤 가공은 용융 금속 도금층을 둘레 방향으로 비교적 균일한 두께로 하기 위해서도 필요한 공정이다. 즉, 외면용 용융 금속 도금 장치에 의해 형성된 직후의 용융 금속 도금층은 둘레 방향으로 불균일한 두께를 갖고 있을 경우라도, 그후의 냉간 롤 가공 등의 공정을 거치는 것에 의해 용융 금속 도금층을 비교적 균일한 두께로 하는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 바람직한 실시형태에 있어서는, 외면용 용융 금속 도금 장치에 의한 용융 금속 도금층의 형성후에, 예를 들어 냉간 롤 가공 등의 사이징 가공 등을 행하고, 용융 금속 도금 처리에 의해 형성된 용융 금속 도금층을 비교적 균일한 두께로 하는 공정(용융 금속층을 형성한 직후보다도 두께의 분포를 균일하게 하는 공정)이 채용되는 것이 바람직하다.
용융 금속 도금 강관은, 절단 장치(16)에 의해 소정의 길이로 절단되어, 강관 제품(17)으로 된다.
여기에서, 내면 도금 처리에 대해서 상세하게 설명한다. 내면 도금 처리는, 내면용 용융 금속 도금 처리 장치(5)의 주입부(501)로부터 띠강(B)에 주입된 용융 금속이 와이핑부(503)에서 제거되는 공정이다. 여기에서, 본 발명에서는, 용융 금속 도금을 할 때에, 용융 금속의 침지 시간이 형성되는 합금층 두께와 비례 관계에 있는 것에 착안했다. 그러나, 당해 연속 라인에 있어서 사용하는 내면 도금 방법은 위로부터 띠강에 대하여 용융 금속을 주입하는 방법에 의해 행해진다. 여기서 통상의 의미에서의 침지는 행해지지 않지만, 주입에 의해 용융 금속이 띠강상에 실려 있는 상태를 침지하고 있는 것으로 하고, 주입부와 와이핑부의 거리를 용융 금속 침지 길이로 해서 조정한다. 즉, 라인 속도를 변화시키지 않아도, 주입부(501)와 와이핑부(503)의 거리를 변화시킴으로써, 용융 금속의 침지 시간을 조정함으로써, 도금 합금층 두께를 조정하는 것이 가능해진다. 예를 들어, 라인 속도가 일시적으로 늦어졌을 경우에는, 주입부(501)와 와이핑부(503)의 거리를 짧게 조정함으로써, 도금 합금층 두께를 일정하게 유지하는 것이 가능해진다. 즉, 도금 합금층 두께를 대략 일정하게 하는 것이 가능하기 때문에, 도금층의 균열, 벗겨짐이라는 문제가 발생하기 어려워진다.
또한, 본 바람직한 실시형태에 관한 방법에 있어서, 도금층 두께를 조정하기 위해서는, 와이핑부(503)로부터 분출시키는 에어 또는 N2 가스 압력의 조정만에 의해 용이하게 행하는 것이 가능하다. 그런데, 일반적으로 도금 강판의 제조에 관해서, 소위 핫 디핑 도금의 경우, 띠강을 용융 금속 포트로부터 수직으로 또한 고속으로 들어 올린다. 이때, 점성력에 의해 띠강에 부수되어 들어 올려지는 용융 금속을 에어 또는 N2 가스 와이핑에 의해 부착량을 조정한다. 통상 이 타입의 프로세스에서는, 도금 부착량을 많게 하기 위해서는 띠강의 들어 올리는 스피드, 즉 통판 스피드를 빨리해서 들어 올려지는 용융 금속의 양을 많게 할 필요가 있다. 그러나, 띠강에 도금을 하기 위한 가열 능력은 설비 능력으로서 결정되어 있으므로, 두꺼운 두께의 두꺼운 띠강으로 되면 통판 스피드는 늦어진다. 따라서 들어 올려지는 용융 금속도 적어져, 도금 부착량도 많게 하는 것은 어렵게 된다. 본 바람직한 실시형태에 관한 방법에서는, 내면 도금 공정은, 띠강을 수직이 아닌 수평 방향으로 통판시킴으로써 들어 올려지는 용융 금속의 양에 관계없고, 또한 띠강의 두께에 관계없이, 에어 또는 N2 가스 와이핑 압력에 의해 부착량을 컨트롤할 수 있다.
계속해서, 외면 도금 처리에 대해서 상세하게 설명한다. 외면 도금 처리에 있어서도, 용융 금속 침지 길이가 중요해진다. 외면 도금 합금층 두께의 조정은, 복수의 외면용 용융 금속 도금 장치중, 얻으려고 하는 도금 합금층 두께에 대하여 필요한 수만큼, 침지부에 용융 금속을 충전함으로써 가능해진다. 또한, 이와 같이 도금 합금층 두께를 조정함으로써, 라인 속도가 변화된 경우에도, 외면의 도금 합금층 두께를 일정하게 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 굽힘 가공성의 관점으로부터 합금층의 두께는 4㎛ 이하가 적합하고, 3㎛ 이하가 보다 적합하며, 2㎛ 이하가 더욱 적합하다. 이 범위의 합금층의 두께로 함으로써 굽힘 가공에 의해 도금의 균열이나 벗겨짐이 발생하기 어려워진다. 또한, 상기 합금층의 두께로 조정하기 위해서는, 도금 공정에 있어서 침지 시간을 1초 이하로 하는 것이 적합하고, 0.3초 이하로 하는 것이 보다 적합하며, 0.25초 이하가 더욱 적합하다. 합금층이 1㎛로 되도록 설정했을 경우의 용융 금속 침지 길이와 도금 속도의 관계를 도 8에 도시한다. 또한, 여기서의 도금 속도는, 단위분당의 연속 라인에 있어서 도금을 하는 강관의 길이이며, 조관 속도(라인 속도)와 동일하다. 즉, 합금층의 두께를 1㎛로 유지하고 싶을 경우에는, 라인 속도의 변화에 맞추어, 도 8의 관계를 만족하도록 용융 금속 침지 길이를 설정하면 된다.
또한, 본 발명은 상기의 바람직한 실시형태에는 한정되지 않는다. 예를 들어, 본 바람직한 실시형태에서는, 내외면 양면에 용융 장치에 의한 용융 금속 도금층을 형성했지만, 내면 또는 외면만에 용융 금속 도금 장치에 의한 용융 금속 도금층을 설치해도 상관없다.
또한, 외면 도금층의 상면을 합성 수지 등에 의한 보호 피막으로 피복해도 된다. 이와 같이 하면, 용융 금속 도금 강관의 방청 효과를 보다 향상시킬 수 있다.
또한, 본 바람직한 실시형태에 있어서 강관에 실시되는 도금으로서는, 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 아연을 들 수 있지만, 필요에 따라서 다른 금속을 적용해도 된다. 또한, 본 바람직한 실시형태에서는, 강판을 사용하는 것을 전제로 설명했지만, 본 발명은 다른 금속판을 사용하는 것을 전제로 해도 된다. 이러한 금속판으로서는, 예를 들어 구리 테이프, 알루미늄 테이프 등이 생각되지만 이것에 한정되지 않는다.
실시예
(제1 실시예)
두께 1.2㎜, 폭 59.5㎜의 장척의 압연 강판을, 도 5에 도시하는 유닛이 8개인 것 이외는 도 1과 마찬가지의 제조 라인에 세트하고, 숏블라스트 장치에 의해 내면에 숏블라스트 가공을 실시한 후, 내면에 내면용 용융 금속 도금 장치에 의해 용융 아연 도금층을 형성하고, 연속 강관 성형하고, 외면용 용융 금속 도금 장치에 의해, 외면에 대하여 용융 아연 도금층을 형성하고, 당해 연속 강관을 절단했다. 여기에서, 표 1은 아연 침지 시간{(침지부내에 들어가는 위치로부터 와이핑까지의 거리)/라인 속도}와 외면의 도금 합금층 두께의 관계를 나타낸 것이다. 그리고, 도 9는 아연 침지 시간을 도금 합금층 두께에 대하여 플롯한 도면이다. 이와 같이, 침지 시간과 도금 합금층 두께가 비례 관계에 있는 것을 알 수 있다. 또한, 상기의 실험에 의해 얻어진 강관의 외면 도금의 굽힘 가공성을 평가했다. 또한, 도금 굽힘 가공성의 평가는, JIS G 3444 및 JIS G 3445를 따라서 행했다. 현미경에 의해 관찰한 결과를 나타내는 단면 사진을 도 10 내지 도 12에 도시한다.
Figure pct00001
1 : 코일
2 : 언코일러
3 : 숏블라스트 장치
4 : 전처리 장치
5 : 내면용 용융 금속 도금 장치
6 : 제1 냉각조
7 : 포밍 장치
8 : 용접 장치
9 : 관형상체
10 : 절삭 장치
11 : 플럭스 도포 장치
12 : 예비 가열 장치
13 : 외면용 용융 금속 도금 장치
14 : 제2 냉각조
15 : 사이징 장치
16 : 절단 장치

Claims (15)

  1. 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내외면 또는 어느 한쪽의 면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 강관 제조 시스템이며,
    강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는 내면 도금 실시부와,
    내면 도금이 실시된 띠강을 연속적으로 관형상으로 냉간 성형하고, 상기 강관으로 성형된 띠강의 길이방향 단부면 접합부를 시임 용접해서 연속 강관을 얻기 위한 강관 형성부와,
    상기 강관 외면을 용융 금속에 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는 외면 도금 실시부를 구비하는 강관 제조 시스템에 있어서,
    상기 내면 도금 실시부 및/또는 외면 도금 실시부에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정 가능한 것을 특징으로 하는, 강관 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내면 도금 실시부가,
    띠강 상측에 용융 금속이 주입되는 주입부와,
    상기 주입부에 용융 금속이 공급 가능한 용융 금속 공급부와,
    상기 주입부에 의해 주입된 용융 금속을 제거하는 내면 와이핑부를 구비하고,
    또한, 용융 금속이 주입되는 최초의 위치와, 내면 와이핑부의 위치의 상대 거리를 조절 가능한, 강관 제조 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 주입부가 띠강의 진행 방향에 대하여 평행하게 이동 가능한 이동 수단을 갖는, 강관 제조 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내면 와이핑부의 위치가 고정되어 있는, 강관 제조 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외면 도금 실시부가,
    상기 연속 강관이 통과하는 공간을 갖고, 당해 공간에 용융 금속이 도입되어 있는 경우에는 연속 강관의 외면을 용융 금속에 침지 가능한, 상기 연속 강관의 진행 방향으로 연속적으로 배열된 복수의 침지부와,
    상기 침지부에 의해 용융 금속에 침지된 연속 강관으로부터 잉여의 금속을 제거하는 외면 와이핑부와,
    상기 침지부내에 용융 금속을 공급 가능한 용융 금속 공급부를 구비하고,
    상기 용융 금속 공급부가 용융 금속을 공급하는 침지부의 개수를 변화시켜서 공급하는 것이 가능한, 강관 제조 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 외면 와이핑부가 상기 복수의 침지부 각각의 직후에 설치되어 있고,
    당해 복수 중 어느 와이핑부를 가동시킬 것인지를 결정하는 것이 가능한, 강관 제조 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 침지부 사이에 설치되어 있는 상기 외면 와이핑부가,
    상기 연속 강관을 둘러싸는 환형상부와,
    상기 환형상부의 내측에 형성된 복수의 기체 분출 구멍을 구비하고,
    상기 환형상부가 개환해서, 상기 연속 강관으로부터 이격된 위치로 이동 가능한 개환 가동식 와이핑부인, 강관 제조 시스템.
  8. 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내외면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 방법이며,
    강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는 내면 도금 공정과,
    상기 내면 도금 공정후, 띠강을 연속적으로 관형상으로 냉간 성형하고, 상기 강관으로 성형된 띠강의 길이방향 단부면 접합부를 시임 용접해서 연속 강관을 얻는 강관 형성 공정과,
    강관 형성 공정후, 연속 강관을 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는 외면 도금 공정과,
    상기 외면 도금 공정후, 연속 강관을 소정 길이로 절단해서 강관을 얻는 절단 공정을 포함하는 강관 제조 방법에 있어서,
    상기 내면 도금 공정 및/또는 외면 도금 공정에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는, 강관 제조 방법.
  9. 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 내면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 방법이며,
    강관의 내면에 상당하는 측의 띠강 상측에 용융 금속을 주입해서 용융 금속 도금을 실시하는, 내면 도금 공정과,
    상기 내면 도금 공정후, 띠강을 연속적으로 관형상으로 냉간 성형하고, 상기 강관으로 성형된 띠강의 길이방향 단부면 접합부를 시임 용접해서 연속 강관을 얻는 강관 형성 공정과,
    강관 형성 공정후, 연속 강관을 소정 길이로 절단해서 강관을 얻는 절단 공정을 포함하는 강관 제조 방법에 있어서,
    상기 내면 도금 공정에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는, 강관 제조 방법.
  10. 띠강으로부터 연속 제조 라인에서 외면에 용융 금속 도금을 실시한 강관을 제조하는 방법이며,
    띠강을 연속적으로 관형상으로 냉간 성형하고, 상기 강관으로 성형된 띠강의 길이방향 단부면 접합부를 시임 용접해서 연속 강관을 얻는 강관 형성 공정과,
    강관 형성 공정후, 연속 강관을 침지해서 용융 금속 도금을 실시하는 외면 도금 공정과,
    상기 외면 도금 공정후, 연속 강관을 소정 길이로 절단해서 강관을 얻는 절단 공정을 포함하는 강관 제조 방법에 있어서,
    상기 외면 도금 공정에 있어서의, 용융 금속 침지 길이를 조정하는 것을 특징으로 하는, 강관 제조 방법.
  11. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 내면 도금 공정이,
    상기 띠강 상측에, 용융 금속을 주입하는 주입 공정과,
    상기 주입 공정후, 잉여 금속을 제거하는 내면 와이핑 공정을 구비하고,
    상기 주입 위치와, 내면 와이핑을 행하는 위치의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는, 강관 제조 방법.
  12. 제8항 또는 제10항에 있어서, 상기 외면 도금 공정이,
    상기 연속 강관이 통과하는 공간을 갖고, 당해 공간에 용융 금속이 도입되어 있는 경우에는 연속 강관의 외면을 용융 금속에 침지 가능한 복수의 침지 트로프를 상기 연속 강관의 진행 방향으로 연속적으로 설치하고, 상기 침지 트로프 내에 용융 금속을 공급하고, 상기 연속 강관의 외면을 침지하는 침지 공정과,
    상기 침지 트로프에 의해 용융 금속에 침지된 연속 강관으로부터 잉여의 금속을 제거하는 외면 와이핑 공정을 구비하고,
    상기 용융 금속을 공급하는 침지 트로프의 개수를 결정하고, 용융 금속이 공급되어 있는 침지 트로프중 가장 후단에 위치하는 트로프의 직후에, 외면 와이핑 공정을 행하는, 강관 제조 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 내면 와이핑 공정에 있어서, 블로우오프 장치를 사용하여, 에어 또는 불활성 가스 와이핑 압력에 의해, 용융 도금 부착량을 조절하는, 강관 제조 방법.
  14. 제11항 또는 제13항에 있어서, 상기 내면 도금 공정이, 상기 주입 공정후, 이종의 용융 금속을 주입해서, 이종의 금속을 도금하는 공정을 더 갖는, 강관 제조 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 외면 도금 공정이, 상기 침지 트로프중 적어도 하나에 다른 트로프에 도입되어 있는 용융 금속과 다른 종류의 용융 금속을 공급해서 이종의 금속을 도금하는 공정인, 강관 제조 방법.
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