KR20140135424A - 이형 세미심리스 튜브 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 세미심리스 튜브의 강도 및 조도를 향상시키고, 단면을 이형으로 형성할 수 있는 이형 세미심리스 튜브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 이를 위해 세미심리스 튜브(semi-seamless tube)를 제조하는 방법에 있어서, 소재를 튜브형상으로 성형하는 포밍공정과, 상기 포밍된 소재의 상호 대향되는 테두리를 용접하는 용접공정을 포함하는 조관공정, 상기 조관된 소재를 필요한 내경으로 압축하는 필거 압연공정 및, 상기 필거 압연된 소재를 이형으로 인발하는 이형 인발공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

이형 세미심리스 튜브 및 그 제조방법 {Irregular shaped hollow material and its manufacturing method}

본 발명은 이형 세미심리스 튜브 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 세미심리스 튜브의 강도 및 조도를 향상시키고, 단면을 이형으로 형성할 수 있는 이형 세미심리스 튜브 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 세미심리스 튜브(Semi-seamless tube)는 강괴 자체를 인발 또는 압출하여 중공관 형태로 성형하는 심리스 튜브(Seamless tube)보다 관의 두께를 얇게 만들 수 있으며, 제조단가가 저렴하여 널리 사용되고 있다.

이러한, 세미심리스 튜브는 소재를 튜브형상으로 성형한 후 테두리를 용접하여 용접 비드(bead)를 제거하는 방법으로 제조되었으나, 이것은 용접부의 누설 위험이 크며 외부 및 내부 표면 조도가 떨어지는 문제점이 있었다.

이와 같은 제조방법을 개선하기 위한 종래기술로는 대한민국 등록특허 제10-1235230호와 같은 플러그(plug) 인발을 통해 용접 비드를 제거하는 방법이 개시되어 있으나, 용접된 튜브가 인발방향으로 갈수록 내경이 감소하는 다이스(dies)와 튜브 내부에 삽입된 플러그 사이 공간을 통해 1회 패스로 인발되는데, 이로 인해 원주방향 용접부위의 면적이 늘어나게 되어 수직압력, 비틀림, 밴딩 등과 같은 외부 하중에 취약하게 되는 문제점이 있다. 또한, 1회 패스 인발로 인해 용접부위의 스크래치 발생율이 높아 우수한 조도를 얻을 수 없을 뿐만 아니라, 단면이 이형(비원형)인 세미심리스 튜브를 제조에 적용하기 어려운 문제점이 있어 왔다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 튜브형상으로 성형 후 용접되는 소재를 필거 압연공정을 통해 용접부의 강도 및 조도를 향상시키면서 필요한 내경과 두께로 압연하여 세미심리스 튜브로 구현하고, 이형 인발공정을 수행하여 이형의 세미심리스 튜브로 성형할 수 있는 이형 세미심리스 튜브 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이형 세미심리스 튜브 및 그 제조방법은, 세미심리스 튜브(semi-seamless tube)를 제조하는 방법에 있어서, 소재를 튜브형상으로 성형하는 포밍공정과, 상기 포밍된 소재의 상호 대향되는 테두리를 용접하는 용접공정을 포함하는 조관공정, 상기 조관된 소재를 필요한 내경으로 압축하는 필거 압연공정 및, 상기 필거 압연된 소재를 이형으로 인발하는 이형 인발공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 조관공정 이전에는, 상기 소재를 압연하는 전처리공정이 수행되는 것을 특징으로 한다.

이와 함께, 상기 이형 인발공정 이후에는, 상기 이형 인발된 소재를 열처리하는 열처리공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은, 상기 열처리공정 이후에는, 상기 열처리된 소재의 표면을 가공하는 표면 가공공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기한 이형 세미심리스 튜브의 제조방법 중 어느 하나에 의해 이형 세미심리스 튜브가 제조되는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것이다.

필거 압연공정에 의해 용접부를 조밀하게 하여 견고히 할 수 있고, 우수한 조도를 얻을 수 있으며, 아울러 세미심리스 튜브의 전반적인 강도향상에 기여할 수 있는 이점이 있다.

또한, 이형 인발공정에 의해 세미심리스 튜브의 단면을 다양하게 제조할 수 있은 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 이형 세미심리스 튜브 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2-A는 본 발명에 따른 이형 인발기에 사용되는 다이스의 단계별 단면 형상을 나타낸 도면이다.
도 2-B는 본 발명에 따른 이형 인발기에 의해 제조된 이형 세미심리스 튜브의 다양한 단면을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.

설명에 앞서, 본 발명은 이형 세미심리스 튜브(semi-seamless tube) 및 그 제조방법을 제공하고자 하며, 여기서 이형은 비원형의 형상을 통칭하며 그 범주는 원형을 포함하게 됨을 주지하여 본 명세서의 이해를 돕고자 한다.

본 발명에 따른 이형 세미심리스 튜브의 제조방법을 순서도로 나타낸 도 1을 참조하면, 본 발명은 크게 조관공정(200), 필거 압연공정(300), 이형 인발공정(400)을 포함하여 이루어진다.

먼저, 상기 조관공정(200)은 포밍공정과 용접공정을 포함하여 이루어진다. 상기 포밍공정은 소재를 튜브형상으로 성형하는 공정으로, 세미심리스 튜브로 가공될 소재를 이송방향에 따라 점차 작은 곡률을 가지며, 수직 및 수평방향으로 교호적으로 배치되는 다단의 성형롤러쌍으로 진입시킨다. 그러면, 상기 성형롤러쌍에 진입된 소재는 성형롤러쌍을 통과하면서 튜브형상으로 성형된다. 여기서, 상기 포밍공정을 용이하게 수행하기 위해, 상기 포밍공정 이전에는 소재를 압연하는 전처리공정(100)이 수행되어, 상기 소재를 일정한 두께를 가지는 판넬형상으로 성형함으로써, 상기 성형롤러쌍에 진입을 용이하게 할 수 있다.

상기 용접공정은 포밍된 소재의 상호 대향되는 길이방향 테두리를 용접하는 공정으로, 상기 소재가 포밍공정에 의해 튜브형상을 이루게 되어, 상기 소재의 길이방향 테두리가 상호 대향되는 지점에서 자동용접기에 의해 용접되어, 용접비드가 형성된 튜브로 구현된다.

다음으로, 상기 필거 압연공정(300)은 조관된 소재를 압연하여 필요한 두께와 내경으로 압축하는 공정이다. 상기 필거 압연공정(300)은 원주 방향으로 점차 직경이 축소되는 테이퍼 형상의 오목한 홈을 가지는 한 쌍의 롤(roll) 및 길이 방향으로 점차 직경이 축소되는 테이퍼 형상의 맨드릴(mandrel)을 포함하는 필거 압연기에 의해 수행된다. 즉, 롤은 회전하면서 맨드릴의 테이퍼에 따라 전진 및 후퇴를 수 회 반복하여, 롤의 오목한 홈과 맨드릴 사이에 인입되는 조관된 소재를 전체적으로 압연하여 용접비드를 제거하고 필요한 두께와 내경으로 가공한다.

이러한, 상기 조관된 소재는 필거 압연공정(300)에서 수 회 반복되는 압연패스에 의해 용접부가 조밀하게 압축되어 강도를 향상시킬 수 있으며, 우수한 표면 조도를 얻을 수 있게 된다. 아울러, 세미심리스 튜브의 전반적인 강도향상에 기여할 수 있게 된다. 또한, 상기 소재의 피클링(pickling, 산세), 진직도 및 진원도 교정 공정을 생략할 수 있는 효과가 있다.

이어서, 상기 이형 인발공정(400)은 필거 압연된 소재를 이형으로 인발하는 공정이다. 상기 이형 인발공정(400)은 테이퍼 형상의 홀(hole)이 형성된 다이스(dies) 및 테이퍼 형상을 가지는 맨드렐을 포함하는 이형 인발기에 의해 수행된다. 여기서, 이형 인발기의 다이스는 다단형상인발(multi-pass shape drawing)이 가능하도록 형성되는데, 이것을 도 2-A를 바탕으로 설명하면 다음과 같다.(도 2-A는 이형 인발기에 구비된 다이스의 단계별 단면 형상을 나타낸 도면이다.) 인발 시작단계의 다이스 단면(도 2-A-x)은 원형으로 형성되고, 인발 종료단계의 다이스 단면(도 2-A-z)은 필요한 세미심리스 튜브의 외형과 일치하게 형성되며, 시작단계와 종료단계 사이의 중간단계 단면(도 2-A-y)은 원형과 이형의 중간 형상으로 형성하여 이형 인발을 수행할 수 있게 한다.

아울러, 본 발명에 따른 이형 인발기에 의해 제조된 이형 세미심리스 튜브의 다양한 단면을 나타낸 도 2-B에 도시된 바와 같이, 상기 필거 압연된 소재를 다양한 단면 형상을 가지는 이형 세미심리스 튜브로 구현할 수 있게 된다.

이와 함께, 본 발명은 상기 필거 압연공정(300)과 이형 인발공정(400)을 통해 구현된 이형 세미심리스 튜브에 필요에 따라 부가적으로 열처리공정(410), 표면 가공공정(430) 및 검사공정(450)을 수행할 수 있다.

상기 열처리공정(410)은 이형 인발된 소재를 열처리하는 공정으로, 통상의 튜브용 어닐링로를 통해 열처리하여, 이형 인발된 소재의 내마모성, 내식성, 피로강도, 내열성 등의 기계적 성질을 향상시키는 공정이다.

다음으로, 상기 표면 가공공정(430)은 열처리된 소재의 표면을 가공하는 공정으로, 상기 열처리된 소재의 내외표면의 탈탄하고 미소한 흠을 연삭하여 표면 조도를 더욱 향상시킬 수 있게 된다.

이어서, 상기 검사공정(450)은 본 발명의 마지막 공정으로 표면 가공된 소재의 치수 및 표면 결합을 검사하는 공정으로, 품질 점검을 위해 부가적으로 수행할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 튜브형상으로 성형 후, 용접되는 소재를 필거 압연공정을 통해 용접부의 강도 및 조도를 향상시키면서 필요한 내경과 두께로 압연하여 세미심리스 튜브로 구현하고, 이형 인발공정을 수행하여 이형의 세미심리스 튜브로 성형할 수 있는 이형 세미심리스 튜브 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기본적인 사상으로 하고 있음을 알 수 있으며, 이와 같은 본 발명의 기본적인 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상적인 지식을 가진 자에게 있어서 다른 많은 변형이 가능함은 물론이다.

100: 전처리공정 200: 조관공정
300: 필거 압연공정 400: 이형 인발공정
410: 열처리공정 430: 표면 가공공정
450: 검사공정

Claims (5)

1. 세미심리스 튜브(semi-seamless tube)를 제조하는 방법에 있어서,
   소재를 튜브형상으로 성형하는 포밍공정과, 상기 포밍된 소재의 상호 대향되는 테두리를 용접하는 용접공정을 포함하는 조관공정(200);
   상기 조관된 소재를 필요한 내경으로 압축하는 필거 압연공정(300); 및,
   상기 필거 압연된 소재를 이형으로 인발하는 이형 인발공정(400);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이형 세미심리스 튜브의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 조관공정(200) 이전에는, 상기 소재를 압연하는 전처리공정(100)이 수행되는 것을 특징으로 하는 이형 세미심리스 튜브의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 이형 인발공정(400) 이후에는, 상기 이형 인발된 소재를 열처리하는 열처리공정(410)을 포함하는 것을 특징으로 하는 이형 세미심리스 튜브의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   상기 열처리공정(410) 이후에는, 상기 열처리된 소재의 표면을 가공하는 표면 가공공정(430)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이형 세미심리스 튜브의 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항의 이형 세미심리스 튜브의 제조방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 이형 세미심리스 튜브.

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