KR20120124630A - 세미심리스 파이프의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 조관단계, 인발단계, 열처리단계를 거친 세미심리스 파이프가 코일링단계와 코일교정단계를 거치지 않고 직선교정단계만 거쳐 출고되도록 함에 따라, 열처리단계 이후의 제조공정에 의해 세미심리스 파이프에 발생되는 내부응력을 최소화시켜 더욱 우수한 가공성을 가지는 세미심리스 파이프가 제공될 수 있도록 한 세미심리스 파이프의 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 세미심리스 파이프의 제조방법은, 금속스트립을 파이프 형상으로 성형한 후 용접을 통해 이음매를 형성하는 조관단계와, 상기 조관단계를 거친 파이프를 세미심리스 파이프로 인발하는 인발단계와, 상기 인발단계를 거친 세미심리스 파이프를 열처리하여 내부응력을 제거한 후 일정길이로 절단하는 열처리단계와, 상기 열처리단계를 거친 세미심리스 파이프를 직선으로 교정하는 직선교정단계와, 상기 직선교정단계를 거친 세미심리스 파이프를 세척하는 세척단계를 포함하여 이루어진다.

Description

세미심리스 파이프의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF SEMI-SEAMLESS PIPE}

본 발명은 세미심리스 파이프의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열처리기의 후단에 코일권취기 대신에 선형 왕복주행식 절단기를 설치함으로써 조관단계, 인발단계, 열처리단계를 거친 세미심리스 파이프가 코일링단계와 코일교정단계를 거치지 않고 직선교정단계만 거쳐 출고되도록 함에 따라, 열처리단계 이후의 제조공정에 의해 세미심리스 파이프에 발생되는 내부응력을 최소화시켜 더욱 우수한 가공성을 가지는 세미심리스 파이프가 제공될 수 있도록 한 세미심리스 파이프의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 파이프(관)는 그 제조방법에 따라, 금속스트립(띠강)을 파이프 형상으로 성형한 후 용접을 통해 이음매를 형성함으로써 제조되는 이음매 파이프(welded pipe)와, 강괴 자체를 심봉을 이용하여 파이프 형태로 인발 또는 압출하거나 또는 회전하는 주형의 내부에 용탕을 주입하는 원심주조기술을 통해 파이프 형태로 성형함으로써 제조되는 이음매없는 파이프, 일명 심리스 파이프(seamless pipe)로 분류된다.

이음매 파이프는 심리스 파이프에 비해 제조공정이 비교적 단순하여 제조비용이 절감되고 생산성이 향상되는 장점이 있기는 하지만, 용접에 의한 이음매로 인하여 누설의 위험이 크며 외부표면조도나 내부표면조도가 떨어지는 문제점이 있다.

이와 반대로 심리스 파이프는 누설위험이나 표면조도 등에서 이음매 파이프 보다 품질이 보증되는 장점이 있기는 하지만, 제조설비를 구축하는 데 상당한 투자비용이 소요되고 특히 원심주조기술을 적용하는 경우에는 생산성이 떨어지는 문제점이 있다.

전술한 이음매 파이프와 심리스 파이프의 장점을 각각 가지면서도 단점들은 보완될 수 있도록 하기 위하여, 최근에는 금속스트립을 파이프 형상으로 성형한 후 맞대어진 가장자리를 용접하여 이음매 파이프를 형성한 다음 이음매 파이프 내에 플러그를 삽입하여 인발시킨 세미심리스 파이프가 개발되었는데, 도 1에는 종래의 세미심리스 파이프의 제조방법의 공정순서도가 도시된다.

종래의 세미심리스 파이프의 제조방법은, 도 1에 도시되는 바와 같이, 금속스트립(띠강)을 파이프 형상으로 성형한 후 용접을 통해 이음매를 형성하는 조관단계(S101)와, 조관단계(S101)에 의해 성형된 파이프 내에 플러그를 삽입하여 세미심리스 파이프로 인발함과 동시에 코일링하는 인발단계(S102)와, 인발단계(S102)를 거친 세미심리스 파이프를 열처리하여 내부응력을 제거하는 열처리단계(S103)와, 열처리단계(S103)를 거친 세미심리스 파이프를 코일링드럼에 권취하는 코일링단계(S104)와, 코일링단계(S104)를 거친 세미심리스 파이프를 코일링드럼으로부터 풀어내면서 선형으로 교정하는 코일교정단계(S105)와, 코일교정단계(S105)를 거친 세미심리스 파이프를 직선으로 교정하는 직선교정단계(S106)와, 직선교정단계(S106)를 거친 세미심리스 파이프를 일정길이로 절단하는 절단단계(S107)와, 절단단계(S107)를 거친 세미심리스 파이프를 세척하여 그리스 또는 기타 이물질을 제거하는 세척단계(S108)를 포함하여 이루어진다.

전술한 종래의 세미심리스 파이프의 제조방법의 경우에는, 인발단계(S102)에 의해 발생된 내부응력이 열처리에 의해 제거되기는 하지만, 열처리단계(S103) 이후에 코일링단계(S104)와 코일교정단계(S105)를 거침에 따라 다시 코일링단계(S104)와 코일교정단계(S105)로 인한 내부응력이 세미심리스 파이프에 발생됨에 따라 최종 제조된 세미심리스 파이프의 경도나 인장강도가 증가하고 연신율이 떨어지는 등 가공성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명의 목적은, 조관단계, 인발단계, 열처리단계를 거친 세미심리스 파이프가 코일링단계와 코일교정단계를 거치지 않고 직선교정단계만 거쳐 출고되도록 함에 따라, 열처리단계 이후의 제조공정에 의해 세미심리스 파이프에 발생되는 내부응력을 최소화시켜 더욱 우수한 가공성을 가지는 세미심리스 파이프가 제공될 수 있도록 한 세미심리스 파이프의 제조방법을 제공하는 것이다.

전술한 본 발명의 목적은, 금속스트립을 파이프 형상으로 성형한 후 용접을 통해 이음매를 형성하는 조관단계와, 상기 조관단계를 거친 파이프를 세미심리스 파이프로 인발하는 인발단계와, 상기 인발단계를 거친 세미심리스 파이프를 열처리하여 내부응력을 제거한 후 일정길이로 절단하는 열처리단계와, 상기 열처리단계를 거친 세미심리스 파이프를 직선으로 교정하는 직선교정단계와, 상기 직선교정단계를 거친 세미심리스 파이프를 세척하는 세척단계를 포함하여 이루어지는 세미심리스 파이프의 제조방법을 제공함에 의해 달성된다.

본 발명의 바람직한 특징에 따르면, 상기 직선교정단계 이후에 출고사양에 따라 상기 세미심리스 파이프를 특정길이로 절단하는 절단단계를 더 포함하여 이루를 더 포함하여 이루어진다.

본 발명의 더 바람직한 특징에 따르면, 상기 열처리단계는 선형 열처리로를 이용한 어닐링에 의해 행해지고 상기 선형 열처리로의 후단에는 상기 세미심리스 파이프를 일정길이로 절단하기 위한 선형 왕복주행식 절단기가 구비된다.

본 발명에 따른 세미심리스 파이프의 제조방법에 의하면, 열처리기의 후단에 코일권취기 대신에 선형 왕복주행식 절단기를 설치함으로써 조관단계, 인발단계, 열처리단계를 거친 세미심리스 파이프가 코일링단계와 코일교정단계를 거치지 않고 직선교정단계만 거쳐 출고되도록 함에 따라, 열처리단계 이후의 제조공정에 의해 세미심리스 파이프에 발생되는 내부응력이 최소화될 수 있고, 이로 인해 세미심리스 파이프의 경도와 인장강도가 감소하고 연신율이 증가됨으로써 종래의 세미심리스 파이프보다 더욱 우수한 가공성을 나타내는 탁월한 효과가 있다.

도 1은 종래의 세미심리스 파이프의 제조방법의 공정순서도.
도 2는 본 발명에 따른 세미심리스 파이프의 제조방법의 공정순서도.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하되, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

본 발명에 따른 세미심리스 파이프의 제조방법은, 열처리단계(S3) 이후의 제조공정에 의해 세미심리스 파이프에 발생되는 내부응력을 최소화시켜 더욱 우수한 가공성을 가지는 세미심리스 파이프가 제공될 수 있도록 하기 위한 것으로, 도 2에 도시되는 바와 같이, 금속스트립을 파이프 형상으로 성형한 후 용접을 통해 이음매를 형성하는 조관단계(S1)와, 조관단계(S1)를 거친 파이프를 세미심리스 파이프로 인발함과 동시에 코일링하는 인발단계(S2)와, 인발단계(S2)를 거친 세미심리스 파이프를 열처리하여 내부응력을 제거한 후 일정길이로 절단하는 열처리단계(S3)와, 열처리단계(S3)를 거친 세미심리스 파이프를 직선으로 교정하는 직선교정단계(S4)와, 직선교정단계(S4)를 거친 세미심리스 파이프를 세척하는 세척단계(S5)를 포함하여 이루어진다.

여기서 조관단계(S1)는 세미심리스 파이프의 원재료에 해당하는 금속스트립을 파이프 형상으로 성형한 후 용접을 통해 이음매를 형성하는 단계로서, 이 조관단계(S1)에서는 금속스트립을 좌우 또는 상하로 정렬된 다단의 롤러쌍 사이로 통과시켜 점차적으로 구부려 파이프 형상으로 성형한 후 연속용접기를 통해 금속스트립의 서로 맞대어진 이음매를 용접함으로써 이음매 파이프(welded pipe)를 1차적으로 제조하게 된다. 조관단계(S1)는 공지된 이음매 파이프(welded pipe)의 제조공정과 동일하므로, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 상세설명은 생략하기로 한다.

전술한 조관단계(S1) 이후에는 인발단계(S2)가 행해지는데, 이 인발단계(S2)는 조관단계(S1)를 거친 파이프를 세미심리스 파이프로 인발하는 단계로서, 이 인발단계(S2)에서는 조관단계(S1)를 거친 파이프 내에 플러그를 삽입하여 세미심리스 파이프로 플러그인발하게 된다. 파이프로의 인발을 위한 플러그인발공정은 이미 공지되어 있는 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 상세설명은 생략하기로 한다.

인발단계(S2)에서는 인발된 세미심리스 파이프를 권취드럼에 코일링한 후, 이를 풀어 열처리단계(S3)로 제공하게 된다.

전술한 인발단계(S2) 이후에는 열처리단계(S3)가 행해지는데, 이 열처리단계(S3)는 인발단계(S2)를 거친 세미심리스 파이프를 열처리하여 인발단계(S2)에 의해 발생된 내부응력을 제거한 후 일정 길이를 가지는 장봉의 형태로 절단하는 단계로서, 추후 직선교정단계(S4)와 세척단계(S5)를 거쳐 출고가능하도록 선형 열처리로를 이용한 어닐링에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 선형 열처리로의 구성과 어닐링처리 또한 이미 공지되어 있는 바, 여기서는 명세서의 간략화를 위해 상세설명은 생략하기로 한다.

열처리단계(S3)에서의 절단을 위해, 선형 열처리로의 후단에 공지 구조의 선형 왕복주행식 절단기가 설치되는 것이 바람직한데, 이 공지 구조의 선형 왕복주행식 절단기는 연속적인 세미심리스 파이프의 생산이 가능하도록, 세미심리스 파이프에 일정시간 결합되어 세미심리스 파이프의 이송속도와 동일한 속도로 주행하면서 세미심리스 파이프를 일정길이로 절단한 후 다시 세미심리스 파이프로부터 분리된 다음 역방향으로 주행하여 원위치되는 구성을 가진다.

전술한 열처리단계(S3) 이후에는 직선교정단계(S4)가 행해지는데, 이 직선교정단계(S4)는 열처리단계(S3)를 거친 세미심리스 파이프를 세척단계(S5)에 앞서 직선으로 교정하는 단계로서, 이 직선교정단계(S4)에서는 선형으로 배열되는 롤러쌍들을 포함하는 공지된 직선교정기가 사용된다.

또한 직선교정단계(S4) 이후에는 세척단계(S5)가 행해지는데, 이 세척단계(S5)는 직선교정단계(S4)를 거친 세미심리스 파이프를 세척하여 그리스 또는 기타 이물질을 제거하는 단계로서, 이 세척단계(S5) 이후에는 건조 및 포장단계를 거쳐 최종적으로 세미심리스 파이프가 출고된다.

전술한 직선교정단계(S4)와 세척단계(S5) 사이에는 절단단계(S6)가 추가적으로 행해질 수 있는데, 이 절단단계(S6)는 소비자가 원하는 출고제품의 사양에 따라 직선교정단계(S4)를 거친 세미심리스 파이프를 일정길이로 절단하는 단계로서, 통상의 파이프절단기에 의해 행해진다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따른 세미심리스 파이프의 제조방법의 경우에 는, 열처리기의 후단에 코일권취기 대신에 선형 왕복주행식 절단기를 설치함으로써 조관단계(S1), 인발단계(S2), 열처리단계(S3)를 거친 세미심리스 파이프가 코일링단계와 코일교정단계를 거치지 않고 직선교정단계(S4)만 거쳐 출고됨에 따라, 종래의 열처리단계 이후의 제조공정에 의해 발생되는 내부응력이 최소화될 수 있고, 이로 인해 종래에 비해 더욱 우수한 가공성을 가지는 세미심리스 파이프가 제공될 수 있다.

도 1에 도시된 종래의 세미심리스 파이프의 제조방법에 따라 제조된 세미심리스 파이프(12.7mm의 직경과 0.7mm의 두께)와 도 2에 도시된 본 발명에 따른 세미심리스 파이프의 제조방법에 따라 제조된 세미심리스 파이프(12.7mm의 직경과 0.7mm의 두께)에 대해 경도와 인장강도 및 연실율을 각각 측정(한국화학시험연구원(KTR))해 본 결과, 도 1에 도시된 종래의 세미심리스 파이프의 제조방법에 따라 제조된 세미심리스 파이프(12.7mm의 직경과 0.7mm의 두께)는 222 HV의 경도와 713 N/㎟의 인장강도와 52 %의 연신율을 나타낸 반면에, 도 2에 도시된 본 발명에 따른 세미심리스 파이프의 제조방법에 따라 제조된 세미심리스 파이프(12.7mm의 직경과 0.7mm의 두께)는 182 HV의 경도와 697 N/㎟의 인장강도와 57 %의 연신율을 나타내었다.

다시 말해서 12.7mm의 직경과 0.7mm의 두께를 가지는 세미심리스 파이프를 기준으로 볼 때, 본 발명에 따른 세미심리스 파이프의 제조방법에 따라 제조된 세미심리스 파이프는 종래의 세미심리스 파이프의 제조방법에 따라 제조된 세미심리스 파이프보다 40 HV만큼 낮은 경도와 16 N/㎟만큼 낮은 인장강도를 가지는 반면에 5 %만큼 향상된 연신율을 가짐으로써, 추후 세미심리스 파이프의 가공에 있어 훨씬 우수한 기계적 특성을 나타냄이 확인되었다.

S1 : 조관단계
S2 : 인발단계
S3 : 열처리단계
S4 : 직선교정단계
S5 : 세척단계
S6 : 절단단계

Claims (3)

1. 금속스트립을 파이프 형상으로 성형한 후 용접을 통해 이음매를 형성하는 조관단계;
   상기 조관단계를 거친 파이프를 세미심리스 파이프로 인발하는 인발단계;
   상기 인발단계를 거친 세미심리스 파이프를 열처리하여 내부응력을 제거한 후 일정길이로 절단하는 열처리단계;
   상기 열처리단계를 거친 세미심리스 파이프를 직선으로 교정하는 직선교정단계; 및
   상기 직선교정단계를 거친 세미심리스 파이프를 세척하는 세척단계;를 포함하여 이루어지는 세미심리스 파이프의 제조방법.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 직선교정단계 이후에 출고사양에 따라 상기 세미심리스 파이프를 특정길이로 절단하는 절단단계를 더 포함하여 이루어지는 세미심리스 파이프의 제조방법.
3. 청구항 1 및 청구항 2에 있어서,
   상기 열처리단계는 선형 열처리로를 이용한 어닐링에 의해 행해지고 상기 선형 열처리로의 후단에는 상기 세미심리스 파이프를 일정길이로 절단하기 위한 선형 왕복주행식 절단기가 구비되는 것을 특징으로 하는 세미심리스 파이프의 제조방법.

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