KR20130033692A

KR20130033692A - 이중관의 제조방법

Info

Publication number: KR20130033692A
Application number: KR1020110097522A
Authority: KR
Inventors: 두동규; 박기성; 배상수
Original assignee: 주식회사 세아제강
Priority date: 2011-09-27
Filing date: 2011-09-27
Publication date: 2013-04-04
Also published as: KR101349251B1

Abstract

본 발명은 상온 및 고온에서 치수안정성을 향상시킬 수 있고 균일한 조직과 우수한 기계적 성질을 가진 이중관 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 이중관 제조 방법은 내관과 외관을 각각 제작하는 단계; 상기 내관을 외관에 삽입하여 모관을 제작하는 단계; 상기 내외관이 결합된 모관을 열처리하는 단계; 및 상기 열처리된 모관을 SRM(Strech Reducing Mill)을 이용하여 열간 압연하는 단계를 포함한다.

Description

이중관의 제조방법{A Manufacturing Method of A Clad Pipe}

본 발명은 이중관 제조방법, 보다 상세하게는 SRM(Strech Reducing Mill)을 이용한 이중관 제조방법에 관한 것이다.

종래 이중관(Clad Pipe)의 제조방법은 내관과 외관의 결합 방법에 따라 야금학적 결합(Metallurgrical Bonding)과 기계적 결합(Mechanical Bonding)으로 크게 2가지로 나뉜다. 야금학적 결합은 외관과 내관을 특수 용접하는 방법과 이미 결합된 이중 플레이트(Plate)를 사용하여 파이프를 제조하는 2가지 방법이 있다. 야금학적 결합은 결합성이 좋으나, 대구경이나 대량 생산시 생산성이 떨어지고, 이중 플레이트(Plate)의 가격이 높은 단점이 있다.

기계적 결합은 일반적으로 액압성형(Hydroforming)틀에 외관과 내관을 함께 넣고 압력을 가하여 두 금속관이 하나로 결합된다. 기계적 결합은 가격이 저렴하고 생산성이 높다.

그러나 액압성형 기계적 결합은 성형틀을 사용함으로써 규격에 따라 다양한 금형을 갖추어야 하기 때문에, 초기 투자비가 높고, 파이프 외경과 길이에 제약이 따른다. 또한 연속생산이 불가하며, 다품종 소량 생산시 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

본 발명의 목적은 내관과 외관을 결합하는 새로운 이중관 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 초기 투자비가 적은 새로운 이중관 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 파이프의 외경과 길이의 제약이 없는 새로운 이중관 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 연속생산이 가능한 새로운 이중관 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 다품종 소량 생산에도 생산성이 높은 새로운 이중관 제조방법을 제공함에 있다.

상술한 본 발명의 과제들을 해결하기 위한 이중관 제조방법은, 내관과 외관을 각각 제작하는 단계; 상기 내관을 외관에 삽입하여 모관을 제작하는 단계; 상기 내외관이 결합된 모관을 열처리하는 단계; 및 상기 열처리된 모관을 SRM(Strech Reducing Mill)을 이용하여 열간 압연하는 단계를 포함한다.

상기 내관의 외면 및 외관의 내면을 스케일 처리를 위한 표면처리를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 열처리단계는 고주파 유도가열로에 의해 950~1050 ℃로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 내관 및 외관은 전기저항 용접관(ERW)이 사용될 수 있다.

상기 열간압연된 이중관을 냉각하는 단계를 더 포함할 수 있다.

내관은 스테인레스, 구리, 알루미늄 및 니켈 중 적어도 하나를 포함하는 합금관으로 이루어진 내식성 파이프이며, 외관은 고탄소강, 망가니즈강, 코발트기 합금강, 및 알루미늄 황동 중 하나를 포함하는 내마모성 파이프일 수 있다.

상기 SRM(Strech Reducing Mill)은 3개의 롤(roll)을 가진 복수의 스탠드(stand)를 포함는 것이 바람직하다.

본 발명의 새로운 이중관의 제조방법은 초기투자비가 적고, 파이프의 외경과 길이의 제약이 없고, 연속생산이 가능하고, 다품종 소량 생산에도 생산성이 높은 장점을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 외관(B)에 내관(A)을 삽입하여 기계적으로 접합한 이중관(1)을 나타낸 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 이중관 제조과정을 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 이중관 제조과정을 도식적으로 나타내는 공정도,
도 4는 본 발명에 따른 고주파 유도가열로 원리를 나타내는 도,
도 5는 본 발명에 따른 SRM에 의한 열간 압연을 상세히 나타낸 도, 및
도 6a 및 6b는 SRM 열간압연을 거치기 전과 후의 이중관 상태의 메탈 플로우(metal flow)를 비교하여 나타낸 사진이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 상세히 설명한다. 설명의 편의상 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하였다.

도 1은 본 발명에 따른 외관(B)에 내관(A)을 삽입하여 기계적으로 접합한 이중관(1)을 나타낸 것이다.

내관(A)은 예를 들면 수도용, 화학용, 플랜트용 배관으로서 내식성이 우수한 합금관, 즉 스테인레스, 구리, 알루미늄 및 니켈 중 적어도 하나를 포함하는 합금관으로 이루어진 내식성 파이프이다.

외관(B)은 예를 들면 고탄소강, 망가니즈강, 코발트기 합금강, 및 알루미늄 황동 중 하나를 포함하는 내마모성 파이프이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이중관의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따라 이중관을 제조하기 위해 내관(A)과 외관(B)을 기계적으로 접합하는 공정을 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 2에 나타낸 이중관 제조 방법을 도식적으로 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 먼저 결합하고자 할 내관(A)과 외관(A)을 각각 제작한다(10-1,10-2). 내관(A)과 외관(A)은 예를 들면 전기저항 용접관(ERW pipe)이 사용될 수 있다. 전기저항 용접관은 파이프를 길이방향으로 용접하여 제작한다.

다음에, 외관(B)에 내관(A)을 삽입하여 모관(1)을 제작한다(20). 외관(B)에 내관(A)을 삽입하는 방법은 외관(B)을 고정한 후 내관(A)을 외관(B)에 끼워 길이 방향으로 이동시키는 방법, 내관(A)을 고정하고 외관(B)을 내관(A) 길이 방향으로 이동시키는 방법, 및 내관(A)의 끝을 외관(B)에 끼우고 서로 마주보는 방향으로 이동시키는 방법을 사용할 수 있다.

내관(A)의 외면 및 외관(B)의 내면은 표면처리하는 것이 바람직하다. 이와 같은 표면처리는 외관(B)과 내관(A)의 밀착력을 향상시키기 위한 것이다.

이어서, 상기 외관(B)에 내관(A)이 완전 삽입된 모관(1)은 중간적재대에 놓인 후, 예를 들면 고주파 유도가열로에 이동하여 약 1분 동안 950~1050 ℃(오스테나이트)로 가열한다. 통상 유도가열로는 연속으로 다수가 나란히 배열되고, 모관(1)을 순차적으로 통과시키면서 가열한다.

도 4는 고주파 유도가열로의 원리를 나타낸 도로서, 모관(1)을 길이방향을 따라 가열코일로 감싼 후 가열코일에 고주파 전류를 인가한다(30). 결과적으로 교류(고주파) 전류가 흐르는 코일 속에 위치하는 모관(1)은 와전류 손실과 히스테리시스(Hysteresis) 손실의 저항에 의해 열이 발생한다.

상기 열처리된 모관(1)은 SRM(Strech Reducing Mill)에 의해 연속으로 열간 압연된다(40). 상기 SRM(Strech Reducing Mill)은 3개의 롤(roll:100)을 가진 복수의 스탠드(stand)가 연속적으로 배열된다.

도 5에 나타낸 바와 같이 SRM의 3개의 롤(100)은 가열된 모관(1)을 120°각도로 배치하여 완전히 감쌀 수 있다. 이와 같이 3개의 롤(100)을 회전시켜 가열된 모관(1)의 외경을 조절하는데, 스탠드를 연속적으로 배치하여 모관(1)의 외경을 순차적으로 축소시킬 수 있다.

이와 같이 가열된 모관(1)을 롤(100)에 의해 연속 압연함으로써 원하는 외경과 두께를 가진 이중관을 제조할 수 있다. 본 발명에 따른 이중관의 제조방법은 일관 공정에 의해 긴 이중관을 연속 생산할 수 있다. 이와 같이 생산된 긴 이중관을 커터(110)로 절단하여 필요한 길이의 이중관을 얻는 것이 가능하다.

열간 압연에 의해 제조된 이중관은 냉각대로 이동하여 냉각된다(50). 냉각된 이중관은 교정 및 면취를 거친 후 특성 테스트하여 최종 이중관으로 완성된다.

도 6a는 SRM 열간압연을 거치기 전의 모관(1)의 용접부위를 나타낸 사진이고, 도 6b는 본 발명에 따라 적용된 SRM 열간압연을 거친 후의 이중관의 용접부위를 나타낸 사진이다. 도 6a와 6b에서 볼 수 있듯이, 최초 모관(1)의 용접부위는 조직이 거칠게 되어 있으나, 열간압연을 거쳐 제조된 이중관의 용접부위는 조직이 재배열되어 안정적인 구조를 나타내고 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 이중관은 연속적인 일관 공정을 통해 대량생산할 수 있고, 공정 중 필요한 길이만큼 절단하는 것이 가능하여 다품종 소량생산이 가능하다. 특히, 본 발명에 따른 이중관의 제조방법에서 사용하는 고주파 유도가열로 및 SRM은 단일 강관의 제조방법에 사용되던 설비를 그대로 활용할 수 있기 때문에 최소한의 설비 투자만으로 이중관을 제조할 수 있는 장점이 있다.

지금까지 본 발명의 많은 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 실시예를 변형할 수 있을 것이다. 따라서, 발명의 범위는 지금까지 설명된 실시예로 정해지는 것이 아니라 첨부된 청구항과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

1 : 모관 100: 롤(Roll)
110: 커터

Claims

이중관 제조 방법에 있어서,
내관과 외관을 각각 제작하는 단계;
상기 내관을 외관 내에 삽입하여 모관을 제작하는 단계;
상기 내과 외관이 결합된 모관을 열처리하는 단계; 및
상기 열처리된 모관을 SRM(Strech Reducing Mill)을 이용하여 열간 압연하는 단계를 포함하는 이중관의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 내관의 외면 및 외관의 내면을 스케일 처리를 위한 표면처리를 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중관 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 열처리단계가 고주파 유도가열로에 의해 950~1050 ℃로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이중관의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 내관 및 외관은 전기저항 용접관(ERW)인 것을 특징으로 하는 이중관의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
상기 열간압연된 이중관을 냉각하는 단계를 더 포함하는 이중관의 제조방법.
청구항 1에 있어서,
내관은 스테인레스, 구리, 알루미늄 및 니켈 중 적어도 하나를 포함하는 합금관으로 이루어진 내식성 파이프이며,
외관은 고탄소강, 망가니즈강, 코발트기 합금강, 및 알루미늄 황동 중 하나를 포함하는 내마모성 파이프인 것을 특징으로 하는 이중관의 제조방법.
청구항1에 있어서,
상기 SRM(Strech Reducing Mill)은 3개의 롤(roll)을 가진 복수의 스탠드(stand)를 포함는 것을 특징으로 하는 이중관의 제조방법.