KR20160036524A

KR20160036524A - 스테인리스가 클래드된 원통형강관과 그 제조방법

Info

Publication number: KR20160036524A
Application number: KR1020150139590A
Authority: KR
Inventors: 문기용
Original assignee: 한성철강공업 주식회사; 문기용
Priority date: 2015-10-05
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2016-04-04
Also published as: WO2017061770A1; KR20170040769A

Abstract

본 발명은 스테인리스가 클래드된 원통형 강관과 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 철강판재에 스테인리스 강판을 클래드하여 구성된 스테인리스 클래드 강판을 이용하여 고주파 용접에 의해 제조되는 원통형 강관으로서, 기존의 강관에 비해 내식성, 내마모성, 내구성 등이 월등하게 우수한 고기능성의 스테인리스가 클래드된 강관과 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

스테인리스가 클래드된 원통형강관과 그 제조방법{A cylindrical steel pipe cladded to stainless and its manufacturing method}

철강 구조물, 특히 배관용 철강은 쉽게 녹이 스는 치명적인 단점이 있다. 그러므로 국내외적으로 노후된 산화 부식 상수도관으로 인해서 식수에 녹물이 나오는 비위생 문제와 지하지반에서 관이 파손되는 현상으로 국가와 사회적으로 많은 경제적 손실이 발생되고 있다. 현재 가장 널리 사용되고 있는 배관용 스테인리스 강판은 304 오스테나이트계 스테인리스 강판으로 18wt%의 니켈로 이루어져 있으며, 이러한 스테인리스 강판은 높은 내식성과 가공성을 보이며 용접이 우수하다.

그러나, 오스테나이트계 스테인리스 강은 고가의 니켈을 함유하고 있어 가격이 높은 단점을 가진다.

한편, 기존에 한국특허등록 제10-1353815호에서는 스테인리스 강/알루미늄/스테인리스 강으로 구성되는 클래드 강판을 제안하고 있으며, 이는 주로 주방 용기 제조 시 사용되는 것으로 알려져 있다. 그러나, 딥 드로잉으로 형성되는 용기 형태로 클래드 강관을 제조하는 것은 용이하지 못하다. 그 이유는 고주파 용접 시 발생되는 고열에 의한 알루미늄의 빠른 열전도율(60%)로 알루미늄이 용해되어 스테인리스 용접부위 내 외측으로 이동하여 용접의 방해를 가져오기 때문이다. 즉, 스테인리스와 알루미늄의 융합이 일어나지 않는다.

그러므로 상기와 같은 방법으로 판재를 생산하여 클래드 강관을 제조한다면 중간층 알루미늄과 클래드 강관 내 외부 주위에 알루미늄이 채워지지 않는 공간이 형성되어 클래드 강관으로서의 구조적 기능인 용접부위의 결합력, 경도, 내 식성, 내마모성, 고 기능성을 갖추지 못한다. 또한 중간 측 모재로 알루미늄이 두껍게 들어가기 때문에 제조 원가가 비싸다.

일반적으로 기존의 스테인리스가 적층된 구조의 기술로서, 한국공개특허 제10-1997-0073462호에서는 금속강판 또는 스테인리스강판을 견고하고 효율적으로 접착 결합 제작하도록 하는 유도가열 조리용기 및 그 제조방법에 관한 것으로 종래에는 알루미늄 또는 알루미늄 합금 표면에 자성체를 갖는 철계 분말을 용사하거나 철망 등을 매설하여 자성을 갖게 하는 공법에 관하여 소개하고 있다.

또한, 한국공개특허 제10-1998-0051094호에서는 원심 주조된 롤의 표면위에 열전달계수가 높은 구리층을 코팅형성하고, 상기의 구리 코팅된 표면 위에 열전달 특성이 낮은 스테인레스층을 용사코팅법으로 형성하고, 상기의 용사코팅된 스테인레스층 상에 크롬 카바이트나 Co기 합금 중 어느 하나를 코팅하여 제조하는 허스롤의 표면 코팅 방법에 관하여 개시하고 있다.

그 외에도, 일본등록실용신안 제3013825호에서는 철강 피칠기와 이 피칠기의 표면 상에 저온 용사된 아연, 아연합금, 알루미늄, 알루미늄합금, 마그네슘, 마그네슘 합금 및 스테인리스로부터 선택된 금속 또는 합금의 피막과 이것에 도포된 밑칠 도료피막과 또는, 이 밑칠도료를 이용하지 않고 이것에 도포된 수산기 함유의 함불소 공중합체를 전색제로서 도료 피막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 금속 저온 플라스틱 코팅피막을 가지는 금속체에 관하여 제안하고 있으며, 일본공개특허 제2004-249367호에서는 오스테나이트계 스테인리스강철 판재, 알루미늄을 표면에 코팅한 자성을 가지는 철 또는 철합금 판재, 알루미늄 또는 알루미늄합금판재, 오스테나이트계 스테인리스강철 판재를 그 순서대로 적층하여 접합함으로써, 알루미늄/스테인리스 클래드 판재를 형성하는 기술이 제안되어 있다.

또한, 일본공개특허 제1995-054367호에서는 기판이 되는 철판에 스테인리스판을 압착해서 이루어지는 클래드재로 구성된 맨홀 뚜껑에 관해 제안하고 있다.

그러나 이러한 스테인리스를 코팅 또는 결합한 클래드 판재들은 매우 기본적인 코팅기술이 적용되어 이를 이용한 강관제조나 다양한 형강 제조나 접합 구조물에 적용이 매우 어렵고 불량이 발생하는 등 부적합한 문제가 있어서 그 활용성이 매우 낮은 실정이다.

한편, 종래 원통형 강관의 제조방법으로, 한국특허공개 제2001-67599호에서강 스트립을 적정량 공급하는 피드기구, 상기 강 스트립이 연속적으로 이동되면서 점차 원형의 관형상을 이루게 되는 오픈관 형성기구와 맞대기 용접된 관을 계속적으로 이동시키는 드로잉기구가 구비된 강관 제조방법에 있어서, 연속적으로 이동되는 상기 오픈관을 수용하면서 양단을 상호 접하도록 유도하며 용접된 후 계속 이동됨에 따라 용접위치가 변하게 되는 것에 대응하여 용접전극이 헤드부와 동시에 가변되도록 함을 특징으로 하여 용접이 이루어지는 강관의 제조방법을 제안하고 있다.

이와 같이, 일반적으로 원통형 파이프의 제조원리는 포밍기를 구성하는 1, 2차롤러 등을 금속판재에 통과시켜 서서히 파이프 형태를 갖추게 하고, 마지막 단계로 서로 닿는 부분을 용접하고 소정의 길이로 절단하는 단계를 포함하여 제조하는 것으로 알려져 있으나, 단일 재질이 아닌 이질적 판재가 클래드된 강판의 경우 원통형 파이프 제조 기술에 관해서는 연구가 활발하게 이루어지지 않고 있으며, 그 제조가 용이하지 않다.

한국특허등록 제10-1353815호 한국공개특허 제10-1997-0073462호 일본등록실용신안 제3013825호 일본공개특허 제2004-249367호 일본공개특허 제1995-054367호 한국공개특허 제2001-67599호

위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 철강판재에 스테인리스강 판재를 클래드하는 경우 나타나는 문제점과 이를 이용하여 강관이나 다양한 형강을 제조할 때 나타나는 접합 불량 문제 등을 해결하는 것을 과제로 한다.

따라서 본 발명의 목적은 철강판재에 스테인리스강 판재가 클래드된 스테인리스 클래드 강판을 이용하여 제조된 원통형 강관을 제공하는데 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 내식성 등 각종 물성이 우수하고 접합특성이 크게 우수하게 되도록 고주파 용접에 의해 스테인리스가 클래드된 원통형 강관을 효과적이고 고품질로 연속 제조하는 방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 과제 해결을 위해, 본 발명은 철강판재를 모재로 하고, 여기에 스테인리스강 판재가 클래드 압연되어 이루어진 구조를 포함하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관을 제공한다.

또한, 본 발명은 철강판재 표면에 스테인리스강 판재를 금속 용사코팅하고 압연 브레이징하여 클래드 압연된 스테인리스 클래드 강판을 준비하는 단계; 스테인리스 강판을 원통형 관형상으로 형성하면서 양 선단부가 맞닿도록 원통형 오픈관을 형성하는 단계; 오픈관의 용접부를 고주파 용접하여 강관을 형성하는 단계; 및 고주파 용접된 용접부를 압연하여 용접 돌출부를 강관의 내외측 표면과 동일 면이 되도록 압연 처리하는 단계;를 포함하는 스테인리스로 클래드된 원통형 강관의 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따른 스테인리스가 클래드된 강관은 철강판재와 스테인리스강 판재가 철강에 클래드 압연된 강관을 사용하여 효과적 방법에 의해 원통형으로 조관함으로써 자동화 공정으로 클래드 강관을 대량생산할 수 있을 뿐만 아니라, 각 클래드 판재의 이질적 판재를 고주파 예열 후 고주파 용접 방법으로 접합하여 조관함으로 인해 스테인리스가 클래드된 강관의 접합 물성이 매우 우수한 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 스테인리스 클래드 강판은 철강과 스테인리스강 사이의 접합특성이 매우 우수함으로 인해 강관으로 가공하는 과정에서도 모재인 스테인리스 클래드 강판의 우수한 물성을 그대로 유지할 수 있으며, 고경도와 내식성 및 내마모성이 우수하여 내식성이 요구되는 철강 구조물에 널리 활용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 원통형 강관 제조에 이용되는 스테인리스 클래드 강판의 일 구현예로서, 용사코팅층이 단일 영역의 단일 용사코팅층으로 형성된 강판 구조를 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 스테인리스 클래드 강판의 일 구현예로서, 용사코팅층이 양측 선단부의 단일 용사코팅층 영역과 중앙의 복합 용사코팅층 영역으로 형성된 구조를 보여주는 강판 구조의 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 스테인리스 클래드 강판의 일 구현예로서, 용사코팅층 구성이 양측 선단부에서는 단일 용사코팅층 영역을 가지면서 단일 용사코팅층 영역과 복합 용사코팅층 영역이 교대로 형성된 구조를 보여주는 강판 구조의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 강관에 대하여 절삭장치를 강관 선단부에 적용하는 방법을 도식화한 도면이다.
도 5는 본 발병에 따라 제조된 강관에 대한 선단부의 절삭 이전의 부분절개 강관 구조(a)와 강관 단면형상(b)을 보여주는 도면이다.
도 6은 강관의 선단부가 절삭된 형태의 구조로서, 마무리공정 전의 강관 선단부의 부분절개 입체 구조(a)와 그 단면형상(b)를 보여주는 도면이다.
도 7은 강관의 선단부에 대한 마무리공정 이후 강관 선단부의 부분절개 입체 구조(a)와 그 단면형상(b)를 보여주는 도면이다.
도 8은본 발명에 따른 스테인리스가 클래드된 강관의 제조공정을 예시한 공정도이다.

이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

다만, 본 발명의 사상은 제시되는 구현예나 실시예에 제한되지 아니하고, 본 발명의 사상을 이해하는 통상의 기술자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 구성요소를 추가, 변경, 삭제 등을 통하여 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 구현예 또는 실시예를 이용하게 제안할 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 사상 범위 내에 포함되는 것으로 해석된다.

본 발명은 철강판재를 모재로 하고, 여기에 스테인리스강 판재가 클래드 압연되어 이루어진 구조를 포함하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관에 관한 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본질적으로 본 발명의 원통형 강관은 스테인리스가 클래드된 강판을 이용하여 제조된다.

본 발명에서 사용되는 스테인리스가 클래드된 강판은 기존에 제안된 바 없는 구조의 강판으로서, 바람직하게는 다음과 같은 방법으로 구성된 강판이 사용될 수 있다.

본 발명은 모재인 철강판재에 얇은 스테인리스강 판재를 접합하여 클래드 강판으로 구성된 것으로서, 철강판재와 스테인리스강 판재 사이에 스테인리스를 포함하는 용사코팅층이 존재하여 클래드 강판의 접착력이 크게 개선되고 내식성과 강성이 요구되는 다양한 구조물에 매우 유용한 스테인리스 클래드 강판으로 제조된 것이 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기 용사코팅층과 스테인리스강 판재는 철강 판재의 일면 또는 양면에 적용되어 있는 것을 포함한다. 그러므로 본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 스테인리스 클래드 강판은 예컨대, 스테인리스강층/용사코팅층/철강층의 단면 적층구조를 가지거나 또는 스테인리스강층/용사코팅층/철강층/용사코팅층/스테인리스강층의 단면 적층구조를 가질 수 있다. 또한, 이러한 적층 구조가 연속되는 다층 구조로서 일면 또는 양면의 최외각 전체면에 스테인리스강이 위치하는 구조를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 예컨대 스테인리스강층/용사코팅층/철강층의 단면 적층구조를 가지는 스테인리스 클래드 판재 2개를 각기 제조하고 이들의 철강층이 서로 인접되게 하여 접합하는 형태로 하여 스테인리스강층/용사코팅층/철강층/용사코팅층/철강층/용사코팅층/스테인리스강층의 단면구조를 가지는 스테인리스 클래드 강판을 제조하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 철강판재는 그 두께가 1-50mm, 더 바람직하게는 1-25mm인 것이 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 스테인리스강 판재는 예컨대 STS 316 (1371℃ ~ 1399℃) 인 오스테나이트계 스테인리스 강으로 18wt%의 크롬과 8wt%의 니켈로 이루어져 있는 스테인리스 또는 303 STS (1399℃ ~ 1421℃), 304 STS (1399℃ ~ 1454℃) 등이 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 스테인리스강 판재는 그 두께가 0.3-2mm인 것이 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 용사코팅층은 스테인리스로 이루어진 단일 용사코팅층 영역과 스테인리스와 철강층이나 다른 금속으로 이루어진 복합 용사코팅층 영역을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 용사코팅층은 단일 용사코팅층 영역과 다른 금속으로 이루어진 복합 용사코팅층 영역이 철강판재와 스테인리스강 판재 사이에서 교대로 연속하여 존재하는 것을 포함한다. 또한, 단일 용사코팅층 영역과 다른 금속으로 이루어진 복합 용사코팅층 영역은 연속적이고 규칙적으로 배열되어 있는 것을 포함하며, 각각 적어도 2개 이상의 영역을 가지도록 구성할 수 있다. 즉, 용사코팅층은 2 이상의 단일 용사코팅층 영역과 다른 금속으로 이루어진 하나 이상의 복합 용사코팅층 영역이 철강판재와 스테인리스강 판재 사이에서 교대로 연속하여 존재하도록 구성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 단일 용사코팅층과 복합 용사코팅층 영역이 공존하는 형태로 용사코팅층이 구성되는 경우에는 양측 선단부의 최외각 영역에는 단일 용사코팅층 영역이 존재하도록 구성하는 것이 바람직하다.

첨부도면 도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 스테인리스 클래드 강판의 다양한 구현예로서, 용사코팅층 구성의 다양한 실시예를 보여주고 있다.

도 1은 철강판재(10) 위에 용사코팅층이 단일 영역의 단일 용사코팅층(21)만으로 형성된 구조를 보여주는 일 구현예의 예시도이다. 이때 단일 용사코팅층(21)은 스테인리스 성분으로 용사코팅된 것이 바람직하다. 이러한 용사코팅층(21) 위에는 스테인리스강 판재(30)가 압연되는 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 스테인리스 클래드 강판의 다른 구현예로서, 철강판재(10) 위에 형성된 용사코팅층(21, 22)이 양측 선단부의 단일 용사코팅층 (21) 영역과 중앙의 복합 용사코팅층(22) 영역으로 구별되어 형성된 구조를 가지면서 그 위에 스테인리스강 판재(30)가 클래드 압연된 구조를 보여주는 예시도이다. 여기서 단일 용사코팅층(21)은 스테인리스로 이루어지고, 복합 용사코팅층(22)은 스테인리스, 철, 알루미늄 이나 비철금속 중에서 선택된 하나이상의 성분, 바람직하게는 철 또는 철과 알루미늄의 혼합물로 이루어진 것이 바람직하다.

도 3은 용사코팅층(21, 22)이 형성되는 철강판재(10)의 양측 선단부에서는 단일 용사코팅층(21) 영역을 가지면서 그 이외의 부분에서는 단일 용사코팅층(21) 영역과 복합 용사코팅층(22) 영역이 교대로 형성된 구조를 보여주고 있다. 이러한 용사코팅층(21, 22) 위에 스테인리스강 판재(30)가 클래드 압연된다. 본 발명에 따르면 이러한 구성의 스테인리스 클래드 강판의 경우 화살표 방향(100, 200)으로 스리팅하여 여러 개의 강판으로 분리하여 사용할 수 있으며, 이 경우 스리팅하여 분리된 강판이라고 하더라도 스테인리스 클래드 강판의 양측 선단부에 위치하는 최외각 영역에는 항상 단일 용사코팅층이 존재할 수 있게 되는 바람직한 구조로 제조할 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 용사코팅층은 단일 용사코팅층 영역이 다른 금속으로 이루어진 복합 용사코팅층 영역에 비해 1개가 더 많은 형태로 구성하는 것이 바람직하다. 또한, 스테인리스 클래드 강판의 양 선단부에는 상기 용사코팅층 중에 단일코팅층이 위치하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 본 발명에 따른 스테인리스 강판을 임의의 크기나 폭으로 절단하는 스리팅 공정에 의해 강판을 절단하여 사용하는 경우 그 절단된 선단부에 항상 단일 코팅층이 위치하는 것이 판재의 사용과 스테인리스 클래드 강판 상호간의 접합에 유리하기 때문이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 용사코팅층은 단일 용사코팅층의 영역이 강판의 스리팅이 가능한 이상의 넓이로 형성되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 용사코팅층 중에서 단일 용사코팅층은 스테인리스강 또는 스테인리스강을 주성분으로 하고 여기에 철강 또는 다른 금속들이 하나이상 혼합된 혼합물이 사용될 수 있다. 또한 복합 용사코팅층은 철강, 알루미늄, 이들의 혼합물 등이 적용될 수 있으며, 그 외에도 기타 용사코팅에 적용 가능한 혼합 금속 및 비철금속의 단일 또는 혼합물이 사용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 용사코팅층의 두께는 10㎛~500㎛인 것이 바람직하다. 만일 그 두께가 10㎛ 미만일 경우와 300㎛을 초과하는 경우 층 두께의 불균형이 발생하여 상대적으로 판재에 접합력이 저하될 수 있다. 더욱 바람직하게는 상기 두께가 100㎛~300㎛ 것이 클래드 접합되는 판재 사이의 접합력을 최대화하는 측면에서 가장 유리하다.

이러한 본 발명에 따른 스테인리스 클래드 강판을 제조하는 과정을 하나의 실시예로서 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따른 제조방법은 철강판재 준비단계, 용사코팅단계, 스테인리스강 판재의 클래드 압연 브레이징 단계를 포함하여 제조될 수 있다.

좀 더 구체적인 구현예로서, 스테인리스 클래드 강판의 제조방법은 모재로서 철강 판재를 준비하는 단계; 철강판재 표면에 스테인리스를 포함하는 금속 와이어를 이용하여 용사코팅을 진행하는 단계; 및 철강판재의 용사코팅 면 위에 스테인리스강 판재를 압연 브레이징하여 클래드 압연시키는 단계;를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 스테인리스 클래드 강판 제조는 코일로부터 풀려진 각 판재를 진행시키는 준비 단계를 거쳐 수행되며, 각 판재의 전처리 공정으로 샌딩과 표면처리 및 청정화 단계 등을 거친 철강판재를 이용하는 것이 바람직하고, 좋기로는 각 판재의 접합면에 적어도 2종 이상에 소재로 금속 와이어 용사코팅하는 단계등과 연속으로 압연 브레이징 공정을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 압연 브레이징 공정을 수행한 후, 클래드 강판을 일정한 폭으로 스리팅하는 단계를 거쳐 클래드 강판을 연속적으로 생산할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 공정을 수행한 후 상기 강판을 코일로 감는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 스리팅 전 단계에서 상기 강판에 대한 예열 단계, 금속 와이어 아크 용사코팅, 압연 공정들 중에서 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 클래드 강판 제조 공정을 수행한 후, 예컨대 별도의 조관 생산라인을 통해 상기 공정에서 생산된 클래드 강판 코일을 코일로부터 강판을 풀어서 강관 제조 준비 단계를 거쳐 오픈관을 형성하고 양 선단이 맞물려 있는 형태로 조관을 수행하는 단계, 고주파 예열 단계와 고주파 용접 단계, 강관 절단 단계를 거쳐 스테인리스 클래드 단면구조의 다층 강관을 연속 생산하는 것도 가능하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 조관 공정이나 각종 구조물로 적용시에 스테인리스 클래드 강판의 바람직한 접합을 위해서 고주파 예열 단계를 거칠 수 있는데, 고주파 예열 단계에서는 예컨대 스테인리스강(1371-1454℃)과 철강(1500-1530℃)의 용융점의 차이 등이 존재하여 고주파 용접 전에, 일정구간 전단에서 클래드 강판 상호간에 연접되어 접합되는 용접 면, 즉 맛 대어지는 단면 일정 부위를 국부적 가열하여 고주파 용접 시 강판의 금속간에 용융상태가 이루어지는 동일 시점을 갖게 하여 우수한 물성의 접합부위를 갖는 용접을 수행할 수 있다. 그러나 사용되는 스테인리스 클래드 강판의 구성이나 두께 등에 따라서 고주파 예열 단계를 수행하지 않고 곧바로 고주파 용접을 수행할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 공정을 수행한 후, 절단된 클래드 강관을 또 하나의 별도 제조 라인에서 절단된 강관 양끝 단면을 강관 내측 스테인리스를 절단면까지 연장하는 절단면 마무리 공정으로서의 절단면 처리 공정을 통해 가공 성형을 완성하는 경우 상수도용, 공업용 등에 클래드 강관으로 제조하여 상기 스테인리스 클래드 강관을 바람직하게 활용할 수 있다.

이하에서는 본 발명에 따른 스테인리스로 클래드된 강관을 제조하는 데 사용되는 스테인리스 클래드 강판의 제조방법에 관하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 모재로서 철강판재를 준비하는 단계에서는 추가적으로 철강판재 표면을 샌딩하는 샌딩공정, 샌딩된 철강 판재 표면의 청정화공정을 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 샌딩공정은 샌딩입자로 철강판재 표면을 타격하여 철강판재 표면에 불규칙한 요철을 형성하는 방법으로 수행될 수 있다. 이러한 샌딩공정은 좀 더 구체적으로는 예컨대 철강판재 두께 1㎜~25㎜ 또는 그 이상의 철강판재 양면을 샌딩하는 공정으로 예컨대 샌딩룸에 철강 판재가 연속으로 진행하도록 하는 구동롤을 통해 철강 판재를 연속 공급하고, 상기 샌딩룸 상부는 예컨대 샌딩입자가 1000㎛~2000㎛ 인 브라운 알루미늄 옥사이드(금강사)의 샌딩입자를 수납하는 수납공간이 있고 그 수납공간에 수납된 샌딩입자는 수납공간의 하단부로 낙하 유도되는 관로를 통해 샌딩입자가 낙하되도록 구성할 수 있다. 그리고 그 관로는 하단부에 설치된 노타리 롤이 회전하면서 일으키는 바람의 영향을 최소화하기 위한 유도관의 역할을 수행할 수 있다. 상기 노타리 롤은 고속으로 회전하므로 낙하하는 샌딩입자를 노타리 롤의 날개로 받아서 회전하면서 샌딩입자를 이용해 철강 판재의 일측 면을 회전력으로 연속적으로 가격하여 그 철강판재의 표면 조직을 다각적인 형태의 표면요철로 형성시킬 수 있다. 이때 노타리 롤의 날개는 그 끝에 특수 금속 처리가 되어 있으며 노타리 롤 축의 중심에서 직각 형태가 아닌 회전의 반대 방향으로 일정한 각도를 가지면서 휘어진 형태로 형성되어 있다. 이것은 관로를 통해 낙하하는 입자를 받아 회전하면서 철강판재 표면에 샌딩입자가 강렬하게 타격할 수 있도록 하기 위함이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 철강판재의 양면을 샌딩하기 위해서는 각기 면에 동일한 형태로 구성된 장치를 설치하여 수행할 수 있으며, 이때 제품의 특성에 맞게 어느 한 면의 장치는 사용하지 않을 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 의하면, 상기와 같은 공정과 장치를 이용하여 샌딩공정을 수행하는 경우 공기압축 분사방식에 의한 샌딩공정에 비해 에너지 소비가 적고 장치 설비가 간단하여 매우 경제적인 방법으로 샌딩공정의 수행이 가능하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 샌딩공정 이후에 샌딩입자는 재순환시켜 사용할 수 있다. 좀 더 구체적으로는 샌딩공정을 수행한 샌딩입자의 재순환시스템은 샌딩룸의 하단부의 구조적 형틀을 통해 앞뒤 공간에 낙하하여 적체되도록 구성할 수 있다. 이때 샌딩입자를 상부에 위치한 수납공간에 연속 복귀시켜서 재사용하기 위한 수단과 이송 방법으로서는 상하 콘베이어 벨트 형식의 이송장치를 이용할 수 있다. 또한, 벨트에 고정된 다수 개의 바가지 형태의 샌딩입자 이송부재를 이용하여 수집된 샌딩입자를 복귀 순환시킬 수 있다. 여기서, 샌딩입자의 순환시스템을 조력하는 스크류 형태의 회전체를 부설하여 샌딩입자를 앞뒤 방향으로 2등분하여 바람직한 순환상태가 될 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 상부 수납공간으로 이동된 샌딩입자를 균일하게 분산되도록 하는 노타리 장치와 샌딩 수납공간의 낙하 개구부에서 샌딩입자가 피 가공 철강판재의 폭에 비례하게 낙하되도록 조정하는 레버장치를 부설할 수 있다. 이러한 샌딩입자 재순환시스템은 철강판재에 대한 샌딩공정을 연속적으로 수행할 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 샌딩공정을 수행한 후 표면 요철이 형성된 철강판재에 대한 청정화공정은 철강판재가 청정화룸으로 진행할 때 예컨대 압축공기 분사건을 이용하여 철강표면에 압축공기를 분사하여 먼지 및 슬러지를 제거하는 세정방법으로 적용될 수 있다. 이러한 청정화공정에서 사용되는 압축공기 분사건은 예컨대 각각 대칭으로 쌍을 이루어 철강판재의 상단부에 적어도 2쌍 이상을 구성할 수 있다. 또한, 압축공기 분사건은 각기 상하 앞뒤 각도 위치 등이 조절가능 기능을 겸비한 고정대에 부착되도록 구성하여 연속이동으로 진행하는 철강판재에 대비되게 청정화룸 내부에 고정하여 적용될 수 있다. 상기와 같은 세정방법은 대칭된 압축공기 분사건들이 철강판재의 어느 한쪽 가장자리로 각도를 틀어 그 분사건의 노즐이 마주하는 형태로 위치하여 분사하도록 할 수 있다. 이때 압축공기 분사건에서 분사되는 압축공기의 압력은 바람직하게는 6kg/㎠~10kg/㎠이 되도록 할 수 있고, 압축공기가 철강판재 표면과 충돌하여 나타나는 마찰압력이 철강판재에 전가되어 먼지 및 슬러지가 철강판재의 어느 한쪽 가장자리 방향으로 이송되면서 부상한다. 이때 부상한 먼지 및 슬러지는 집진장치에 의해 흡수되어 수거되는 방법으로 청정화공정을 연속적으로 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 청정화공정을 거친 철강판재는 삼각 위치로 배열되어 텐션력이 부가되는 3개의 이송롤을 포함하는 이송조절수단에 의해 안정적으로 이송되도록 할 수 있다. 이러한 이송조절수단에서 제1 이송롤과 제2 이송롤은 그 중앙에 위치하는 제3 이송롤보다 하부 또는 상부에 위치하여 철강판재의 좌우 뒤틀림을 방지하면서 일정하게 철강 판재를 이송시키기 위한 설비로 사용될 수 있다. 바람직하게는 이러한 제1 및 제2 이송롤의 양 끝단에는 각기 유압실린더를 장착하여 예컨대 100kg/㎠~150kg/㎠의 유압을 가하여 유지하도록 자동 정밀 조정이 가능하도록 구성하여 철강판재가 일정하게 진행하도록 유도할 수 있다. 본 발명에 따르면, 예컨대 상기 제1 및 제2 이송롤에 비해 상부에 위치하는 제3 이송롤은 제2 이송롤을 통과한 철강판재가 한 쌍의 공정 압연롤 사이를 통과하면서 공정 압연롤들의 회전에 의해 이송되는 강판의 텐션력을 유지할 수 있도록 제1 및 제2 이송롤에 비해 상부에 설치될 수 있으며, 이를 위해 제3 이송롤의 위치는 텐센력이 유지되도록 상하로 조정 가능하도록 설치될 수 있다. 즉, 이러한 제3 이송롤은 그보다 하부에서 좌우에 위치하는 제1 및 제2 이송롤 사이에 간격을 조정하여 그 간격에 따라 비례적으로 발생하는 철강판재의 반발력을 이용하여 일정량 이송속도의 제어 기능을 수행하면서 철강판재의 텐션력을 유지시키는 기능을 연속으로 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 전처리되어 이송되는 철강 판재는 그 표면에 스테인리스를 포함하는 금속 와이어를 이용하여 용사 코팅을 진행하는 단계를 거친다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 용사코팅 공정은 진행하는 모재 철강판재에 대하여 클래드 접합되는 스테인리스강 판재의 접합은 2개의 브레이징 압연롤(제1압연롤과 제2압연롤) 전단계에서 이루어지며, 이때 철강판재는 강판은 제2압연롤과 스테인리스 판재의 이송롤에 의해 철강판재의 수평상태와 맞닿는 부분을 기점으로 일정 각도선상으로 벌어진 상태로 이송되도록 하여 용사건이 용사를 수행하는 공간을 확보하며 진행하여 철강판재에 적층됨과 동시에 또는 적층되기 직전의 시점에 해당하는 소정의 위치에서, 또는 이들 두가지 방법을 병행하여 연속으로 용사코팅을 수행할 수 있다. 또한, 생산제품의 종류에 따라 공정상에 이송되어 진행하는 철강판재를 중심으로 상기 공간 형성의 방법을 대칭으로 상하부에 형성하도록 하여 철강판재의 상하면에 대하여 동시에 코팅과 브레이징 압연을 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현에 따르면, 상기 용사코팅 공정을 위한 공간확보방법에 의한 코팅과 압연 브레이징 공정 방법을 상기 한 쌍의 제1 및 제2압연롤 후단부에 적어도 한 쌍 이상을 추가 설치하여 적어도 2층 이상의 구조를 갖는 다층 클래드 강판의 제조공정을 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 용사코팅 공정은 바람직하게는 금속 와이어 아크 용사코팅 방법으로 코팅룸 내부에서 수행할 수 있다. 용사코팅 공정은 일반적으로 성분이 동일한 2개의 금속 와이어를 코팅 공급 원료로 사용하는 것이 바람직한 바, 예컨대 2개의 코일로 감긴 와이어는 반대 극성의 전하를 띠고 있으며, 같은 주입 속도로 제어하여 용사건에 공급될 수 있다. 이때, 2개의 와이어가 접점에서 만나면, 와이어의 반대되는 극성이 아크를 생성해 와이어 끝 부분을 지속적으로 녹인다. 여기서 가스 및 공기혼합가스를 공급하여 공급되는 가스 압력을 사용하여 녹은 용사코팅 재료를 클래드 모재인 철강판재에 스테인리스강 판재가 적층되기 바로 직전의 시점에서, 그리고 판재의 적층되는 중심점에서부터 각기 판재 양쪽으로 일정량과 일정부분을 연속적으로 균일하게 분사하여 용사 코팅을 수행할 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속 와이어 아크 용사 코팅 단계에서 용사 코팅 소재는 예컨대 스테인리스강, 철강, 알루미늄, 기타 혼합 금속 및 비철금속 등이 사용될 수 있다. 즉, 스테인리스강을 용사코팅 재료로 사용하여 단일 용사코팅층을 형성할 수 있으며, 예컨대 단일 용사코팅층과 복합 용사코팅층을 교대로 용사코팅하여 형성하고자 하면 복합 용사코팅재료로 예컨대 철강 또는 철강과 알루미늄이나 다른 혼합금속 성분을 적용하여 용사코팅을 수행할 수 있다. 용사코팅 재료는 원형으로 된 코일로 감긴 와이어 형태로 준비되어 공급할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속 와이어 용사 코팅 단계에서 연속으로 진행하는 철강판재에 연속 진행하는 스테인리스강 판재가 적층되어 압연이 시작됨과 동시에 또는 적층되기 바로 전 시점에 단계별로, 또는 이들 두가지 방법으로 모두 적용하여 각기 해당 위치에 2개 이상의 용사코팅건을 설치하여 수행할 수 있다. 이러한 용사코팅 단계는 적어도 한번 이상 시행될 수 있다. 용사코팅 단계가 2번 이상 수행되는 경우는 용사코팅층을 다수의 단일 용사코팅층과 하나이상의 복합용사코팅으로 구성하고자 하는 경우 적용될 수 있다.

이러한 용사코팅 공정의 적용시점은 금속 와이어 용사코팅 단계에서 연속으로 진행하는 철강판재에 연속 진행하는 스테인리스강 판재가 적층되어 압연이 시작됨과 동시에 용사코팅건을 이용하여 용사코팅이 이루어지는 공정으로 적용할 수 있다. 또한, 금속 와이어 용사코팅 단계에서 연속으로 진행하는 철강판재에 연속 진행하는 스테인리스강 판재가 적층되기 바로 직전의 시점 소정의 위치에서 단계별로 용사코팅건을 설치하여 용사코팅층을 형성하는 공정으로 시행될 수도 있다. 여기서, 용사코팅층은 단일 용사코팅층 또는 복합 용사코팅층을 포함하는 경우를 하는 것을 의미한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 이러한 용사코팅 방법은 클래드 모재인 철강판재와 스테인리스강 판재 사이에서 용사코팅층의 입도의 균일성을 유지하게 하기 위한 방법일 수 있으며, 바람직하게는 서로 다른 성분의 재질로 용사코팅된 서로 다른 용사코팅 영역을 판재들의 진행 방향으로 적어도 한 폭 이상으로 나누어 부분별로 용사코팅층 영역을 구별하여 적어도 2종 이상의 재질로 코팅할 수 있다.

본 발명의 구현예에 따르면, 용사코팅은 금속 와이어를 이용한 아크 용사코팅 이외에 금속을 용해하여 분사 코팅하는 방법을 적용할 수 있다. 본 발명에서의 용사코팅은 금속 와이어를 이용한 아크 용사코팅을 포함하여 다양한 방법의 용사코팅을 포함하는 것을 의미한다.

본 발명에 따르면, 이러한 용사코팅 방법은 클래드 강판의 생산량을 효과적으로 증대시킬 수 있다. 또한, 제조된 클래드 강판을 이용한 별도의 생산 공정에서 조관 및 클래드 강판 선단을 서로 연접 접합시키는 고주파 용접 시 반드시 필요한 기술적 대안을 제시하고 매우 효과적인 구성을 갖도록 하는 점에서 매우 놀라운 효과가 있는 방법이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 클래드 강판의 일면 또는 양면에 적용되는 스테인리스강 판재는 그 두께가 0.3㎜~1㎜ 이내의 박판일 경우에는 클래드 강판을 제조하더라도 그 클래드 강판을 이용하여 원통형 강관으로 조관하여 클래드 강판의 양 선단부를 연접하여 접합시키고자 할 때 고주파 용접에서 용이하게 접합할 수 없는 문제가 있다. 그러므로 본 발명에 따르면, 고주파 용접 부위, 즉 고주파 용접이 이루어지는 주변의 클래드 강판의 선단부 일정 영역에서 스테인리스강 금속으로 와이어 아크 용사코팅을 실시한 단일 용사코팅층 영역이 위치하도록 하고 그 이외의 용접이 시행되는 인접 영역이 아닌 다른 영역의 철강판재 표면에서는 알루미늄이나 철강합금 등 다른 금속성분으로 용사 코팅하여 복합 용사코팅층 영역이 위치되도록 용사코팅을 시행하는 경우 적어도 클래드 강판의 양쪽 선단에서 용접부위에 해당하는 영역에서 스테인리스 강판의 두께에 추가적으로 단일 용사코팅층을 구성하는 스테인리스를 포함하는 용사코팅층의 두께가 더해져서 용접부위에서는 스테인리스강의 동일 금속성 코팅으로 인해서 상대적으로 그 두께가 두꺼워지는 보상 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.

따라서 이러한 본 발명에 따른 용사코팅 방법을 적용하는 클래드 강판은 이를 이용하여 강관이나 클래드 강판을 연결하여 용접하는 과정에서 핵심공정인 고주파 용접공정 또는 일반적인 아르곤 용접공정의 적용시에 금속간 융합성은 물론 클래드 강관의 제조시 용접 접합성이 월등히 우수해지는 놀라운 효과를 발휘한다.

이와 같이, 본 발명은 제조된 스테인리스 클래드 강판을 이용하여 강관을 효과적으로 제조하기 위해서는 클래드 모재를 이루는 철강판재와 스테인리스강 판재가 클래드되기 위해 연속적으로 이동하는 방향 쪽으로 스테인리스 강의 단일 용사코팅층 영역을 구비하도록 제조하되 클래드 강판을 이용한 조관 과정에서 클래드 강판을 스리팅하여 조관하고자 할 때(도 3에서 화살표 100, 200의 방향으로 스리팅 예시 참조) 스리팅 이후 분할된 강판 양 선단에서 적어도 용접하는 폭 만큼의 간격으로 단일 용사코팅층 영역을 가질 수 있도록 용사코팅을 수행하여야 바람직하다.

그러므로 고주파 용접 부분은 스테인리스강으로 단일 용사코팅층을 구성하고 다른 부분은 각기 다른 금속 소재로 용사 코팅을 수행할 수도 있다. 이를 위해 본 발명에서는 클래드 강판을 다수의 스리팅이 가능하도록 다수의 반복된 단일 및 복합 용사코팅층 영역을 가지도록 한폭으로 제조함으로써(도 3 참조) 본 발명의 스테인리스 클래드 강판을 대량으로 생산할 수 있는 매우 효과적인 방법으로 적용 가능하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속 와이어 용사코팅 방법 중 여러 단계의 용사코팅을 수행할 경우 용사코팅룸 내부에서 용사 전에 각기 철강판재 및 스테인리스강 판재에 일정한 저온 가열이 필요할 수 있다. 이때 용사코팅룸을 가스로 일정량 충전시켜 주게 되면 공급되는 철강판재와 스테인리스강 판재가 저온 가열로 인해 산화 등 변성이 일어나지 않도록 보호할 수 있다. 또한, 이 과정에서 제품의 치밀화로 더욱더 우수한 용사 코팅이 가능하게 하고 철강판재와 스테인리스강 판재 상호의 압연 접합력을 크게 개선시킬 수 있고, 생산량 증대에 탁월한 방법으로 적용될 수 있는 것이다. 본 발명에 따르면 이렇게 저온 가열과 가스를 일정량 충전하여 용사코팅을 시행하는 방법은 예컨대 용사코팅이 철강판재와 스테인리스강 판재가 접합 압연되기 직전의 시점에 해당하는 소정의 위치에서 용사코팅을 시행하는 경우에 적합하게 적용될 수 있는 바람직한 방법이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속 와이어 용사코팅 방법에서 적어도 2개 이상의 용사코팅건이 철강판재의 앞면과 뒷면에 대응되게 위치하여 판재의 상부면 및 하부면에 동시 용사 코팅을 시행할 수 있다. 또한, 클래드 강판과 강관 제조 상황에 따라 어느 한 면의 용사 코팅 공정을 수행하지 않을 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속 와이어 용사코팅 방법에서 한 개의 용사코팅건에 동일 금속으로 이루어진 두 개의 와이어 용사 코팅 소재를 진행시키는 용사소재 공급롤과 메인 전력을 컨트롤하는 수단을 하나의 세트로 구성하여 용사 코팅에 사용할 수 있다. 이때 예컨대 용사코팅건을 브라켓을 이용하여 고정시키고, 그 브라켓에 상하좌우 각도 등을 조절하는 장치를 구성함으로써 철강판재의 코팅 양면의 적절한 위치에서 대칭되도록 설치하여 용사코팅 기능을 바람직하게 수행할 수 있도록 구성할 수 있다. 또한, 각 판재의 이송과정에서 용사코팅 면의 양쪽 가장자리의 방향으로 일정 구간 왕복운동을 통해 용사코팅을 수행할 수 있다. 그러나 바람직하게는 용사코팅건 중 적어도 두 개 이상은 이러한 구간 왕복운동을 하지 않도록 구성할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속 와이어 용사코팅 방법에서 용사코팅건에 공급되는 가스의 메인 압력은 6kg/㎠~10 kg/㎠을 사용 하여 공급할 수 있다. 또한, 용사코팅룸에 공기가 함유된 혼합가스를 용사코팅룸 하단부에 구성된 개구부를 통해 유입시켜서 혼합가스를 최초 용사과정에서 주입한 가스인 주가스와 혼합하여 100℃~450℃ 이상으로 예열하여 용사코팅건에 공급 분사 압력으로 사용하는 방법으로 용사코팅을 수행할 수 있다.

상기 금속 와이어 용사코팅을 위한 용사코팅건에 혼합가스를 공급하는 수단은 주가스 컨트롤부, 용사코팅룸에서 공기가 일부 함유된 혼합가스를 흡입하고 흡입량을 컨트롤하는 컨트롤부, 흡입된 공기가 일부 함유된 혼합가스를 재공급하기 위해 펌프하는 콤프레셔, 펌핑 시 발생하는 습기 즉, 물을 제거하는 필터, 공급된 공기와 혼합가스를 분리하는 챔버, 챔버 내에서 분리되어 상승한 공기층을 실시간 배출시키는 장치, 챔버에서 송급받아 일정 공급량을 컨트롤하는 컨트롤부, 주가스와 재사용 혼합가스에 공급량을 각기 컨트롤부에서 공급받아 재혼합하여 압력 등 일정 공급량을 컨트롤하는 메인 컨트롤부, 메인 컨트롤부로부터 공급받은 혼합가스를 예열하는 예열부 등을 거쳐 공급받은 가스를 용사코팅건에 공급하여 분사하는 가스공급장치를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속 와이어 용사코팅에 사용되는 가스인 주 가스는 각종 용사코팅 재료인 금속의 산화 방지 목적으로 질소, 아르곤, 기타 공기혼합가스 등을 사용할 수 있으며, 그 가스는 공기보다 무거워서 와이어 용사 코팅 시 용사코팅룸 하단부로 가라앉는다. 이때 용사코팅룸 하단부의 흡입 개구부에서 일정량의 공기를 흡입하여 주가스와 혼합 재사용하는 방법으로 활용하게 되면 스테인리스 클래드 강판의 제조 원가를 낮출 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 가스의 적용공정은 용사코팅을 위해 공급되는 가스의 재활용이 가능하게 한다는 점에서 경제적이고 연속적인 제조가 가능하게 한다.

본 발명에 따르면, 상기 금속 와이어 용사코팅 단계에서 사용하는 가스 예열의 주 목적은 동일한 두 개의 금속 와이어가 아크 용사코팅건에 공급될 때 두 개의 와이어가 접점에서 만나 반대되는 극성에 따라 아크를 지속적으로 발생할 때 그 예열 가스가 녹는 재료를 분무 또는 분사하여 이를 철강판재 표면에 가속하여 효과적인 코팅기능을 수행하도록 하기 위함이다. 즉, 가스의 예열공정은 용사코팅 공정이 근본적으로 소재의 소성 변형에 의한 적층으로 이루어지는 공정이므로 용사코팅 소재의 인성이 증가할수록 적층율과 코팅 특성이 향상되기 때문에 금속코팅을 위해 바람직하게 적용될 수 있는 공정인 것이다. 특히, 금속의 온도가 상승되면 코팅을 위한 조건의 인성은 증가하므로, 예열 가스를 용사코팅에 사용함으로써 높은 적층율과 우수한 코팅을 얻게 될 수 있는 것이다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 금속 와이어 용사코팅 단계에서 가스를 예열하지 않을 수도 있다. 이것은 용사코팅되는 재료 금속의 연성이 우수한 성분일 경우, 그리고 용사코팅건에서 용사코팅소재를 용해 분사하는 방식이므로 그 용사코팅 소재의 용해된 물성이 최단시간 최단거리인 경우, 또는 철강판재에 가속 적층 및 코팅됨과 동시에 압연 접착시키는 방법을 적용하는 경우 등은 경우에 따라 예열하지 않을 수 있다. 또한, 같은 이유로 혼합가스를 사용하지 않고 압축공기만을 사용할 수 있다.

본 발명에 따르면 철강판재의 용사코팅 면 위에 스테인리스강 판재를 압연 브레이징하여 클래드 접합시키는 단계를 통해 스테인리스 클래드 강판을 제조할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 철강판재 위에 용사코팅이 이루어진 후 그 위에 스테인리스강 판재가 압연 브레이징되어 클래드 강판이 제조되는 바, 이때 용사코팅된 철강판재의 이송과 같은 속도로 이송되어 압연을 위해 공급되는 스테인리스 판재도 철강판재의 전처리 과정과 유사하게 표면처리를 수행하여 적용할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 스테인리스강 판재의 전처리인 표면처리 공정에서는 클래드 판재의 모재 중 하나인 두께가 0.3㎜~2㎜인 스테인리스강 판재를 코일로부터 풀어 전처리를 위해 스테인리스강 판재의 표면처리룸으로 연속으로 진입시키는 판재 진입 구동 단계, 판재를 평평하게 펴는 단계, 소정의 진입속도 유지와 조절을 위한 가이드 장치의 적용, 판재와 판재를 절단 및 연결하고 아르곤 용접하는 공정 등을 연속으로 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 표면처리 공정으로 진입되는 스테인리스강 판재를 표면처리룸으로 진입시키도록 공정을 수행하는 구동롤은 진입되는 스테인리스강 판재의 최대 폭보다 넓게 강으로 제조된 롤축을 가지는 것이 바람직하다. 이러한 롤축에 플렌지 형태의 여러 철판들을 진행하는 판재의 폭에 맞추어 끼워 그 폭을 조정 가능하게 하고 고정하여 사용할 수 있도록 구성할 수 있다. 이 구동롤의 롤축은 하부면의 공급롤의 구동과 공기압축 실린더 가압으로 발생하는 상부로의 압착력을 받혀주는 기능을 수행하도록 구성할 수 있다. 또한, 공급롤에는 축에 페파(200㎛~500㎛) 휠(?350~ ?500)을 플렌지 형태로 여러 겹으로 접착 제조하여 사용할 수 있으며, 이를 스테인리스강 판재의 폭에 맞추어 끼워 고정하고 고정된 공급롤의 휠은 회전력을 갖추어 구동롤과 함께 스테인리스강 판재를 이송 공급하도록 할 수 있다. 이송 공급되는 스테인리스강 판재 일측면인 철강판재와 접합되는 면에는 관절형 링크 방식으로 스테인리스 강 판재의 표면에 대칭되게 조립되어 배치되는 공기압축 실린더를 통해 일정한 압력을 가하여 판재의 표면 스크래치를 가공할 수 있다. 이러한 과정을 통해 스테인리스강 판재의 한쪽 면 전체 면에 표면 거칠기(30㎛~200㎛) 작업을 연속으로 수행할 수 있다. 본 발명에 따르면 연속 작업 중 페파 휠이 일정량 마모되면 상하의 구동롤과 공급롤의 축심 포인트가 변동될 수 있다. 이때 공급롤의 전 구성체가 상승하며 마모량만큼 그 구간을 연속적으로 보충하는 기능과 또한 판재가 진행하는 방향, 즉 수직 방향으로 공급롤의 전 구성체가 일정구간 좌우 반복 이동하며 판재의 표면에 일정한 스크래치를 형성하고 휠의 마모를 일정하게 유지하는 기능을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면 이러한 공정의 수행 과정에서 발생되는 먼지 및 슬러지는 집진장치에 의해 수거하도록 하면서 연속으로 스테인리스강 판재의 표면처리 공정을 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 스테인리스강 판재의 표면처리 이후에는 청정화공정을 수행할 수 있는바 이러한 청정화공정은 상기 철강판재의 청정화공정과 유사하게 수행할 수 있으며 청정화 목적이나 기능은 동일하다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 스테인리스강 판재의 이송 공급과정에서 스테인리스강 판재의 텐션력과 그 판재의 일정한 이송 진행속도를 조절하기 위한 장치로서 철강판재의 경우와 같은 형상의 3개의 롤을 구성하여 동일한 방식으로 이송 공급이 가능하도록 할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 스테인리스강 판재의 전처리 과정과 텐션력을 유지하는 공급과정은 모두 철강판재의 용사코팅면에 압연을 위해 공급되기 이전의 공정으로 수행된다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 철강판재의 용사코팅 면 위에 스테인리스강 판재를 압연 브레이징하여 클래드 접합시키는 단계에서 압연공정은 연속으로 진행하는 용사코팅된 철강판재와 표면처리된 스테인리스강 판재를 압연롤에서 압연하여 접합하는 공정이다. 이때 압연 입하량은 50kg/㎠~200kg/㎠인 것이 바람직하며 압연되는 두 판재의 특성 및 두께에 따라 변화를 가질 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 용사코팅 공정에서 철강판재 양 끝단 부분에 금속 와이어 용사코팅 진행시 압연롤의 가속으로 인하여 코팅의 불량이 발생할 수 있으므로 이를 방지하기 위해서는 필름 롤 풀림축과 감는 축을 구성하여 클래드 압연을 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 압연공정은 냉간 압연과 열간 압연 공정 등 두가지 중 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 이는 클래드 모재인 철강판재와 스테인리스강 판재의 재질 및 생산량에 관계될 수 있다. 예컨대, 클래드 판재의 재질에 따라 품질과 생산량을 높일 때 열간 압연공정을 실시 할 수 있다. 즉, 클래드 모재들의 판재를 100℃~300℃로 예열하여 용사 코팅하고 압연할 수 있다.

본 발명에 따르면, 용사코팅 방식이 금속 와이어를 용해시켜 분사하는 방식을 적용하는 것이므로, 이러한 용사코팅 면을 중심으로 한 두 판재간의 열간 압연과 냉간 압연에도 모두 적용할 수 있다. 그러나 냉간 압연에서는 클래드 모재의 판재를 예열하지 않는 것이므로 냉간 압연이라 할 수 있다. 이러한 두가지 압연 브레이징 방법들은 본 발명에 있어 어떠한 금속과 형태에도 적용이 가능하여 지금까지 발명된 기타 방법들에 비해 획기적인 방법이라 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 압연공정을 수행할 때, 와이어 용사 코팅시 발생된 열이 클래드 판재를 통해 압연롤에 전도되어 연속으로 누적되는 가열온도 상태를 유지할 수 있다. 이를 해결하기 위해 압연롤에 냉각수 또는 냉각유를 순환시키는 방법으로 냉각 수단을 적용하여 수행하면 더욱 바람직하다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 압연공정을 수행할 때 와이어 용사 코팅 시 철강판재의 양 끝단 가장자리, 즉 압연롤 근거리에서 용사가 진행될 때 압연롤의 선단부 보다 압연롤 외측의 가장자리 부분까지 더 넓은 면적으로 용사코팅될 수 있다. 이를 차단하기 위해 필름 형태로 된 금속이나 플라스틱 등을 압연롤에 끼워 장착하여 사용할 수 있으며, 여기서 사용되는 필름은 각기 압연롤에 벨트 형식으로 적용하여 한쌍의 압연롤의 상,하단부에서 클래드 판재와 접촉되는 이외의 일정한 부분을 감싸 안으며 압연롤의 회전 속도와 동일하게 감는 보조축에 감기도록 구성할 수 있다. 이러한 필름을 구동하는 장치는 필름롤을 끼워 그 보조축에 고정하고 그 보조축들이 압연롤의 회전 속도에 따라 동일하게 회전하는 컨트롤 기능과 클래드 판재 폭에 따라 축소 및 확장되는 기능을 가지도록 구성하여 상하 한쌍의 보조축으로 구성하여 압연과 동시에 그 기능을 수행하도록 구성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기와 같은 과정을 거쳐 스테인리스 클래드 강판을 제조하고 이를 이용하여 원통형 강관을 제조할 수 있다.

본 발명은 이러한 스테인리스 클래드 강판을 스리팅하되 용사코팅면의 단일 용사코팅면의 중심을 따라 스리팅하여 일정 크기로 제조하는 공정을 추가적으로 포함할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 이러한 스리팅 공정을 통해 원하는 규격의 강판으로 제조한 후에 이를 이용하여 원통형 강관을 제조하는 것이 더욱 바람직할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 스리팅 공정은 상기 압연 공정을 수행한 후 연속으로 진행한 클래드 강판을 일정한 폭 규격으로 스리팅하는 과정이다. 이러한 스리팅 공정은 클래드 강판의 준비 단계, 텐션롤, 압연롤 등과 최후 공정인 클래드 강판을 감는 장치들에 의해 수행될 수 있으며, 일정한 텐션을 가지고 있는 클래드 강판을 수평 상태에서 스리팅 롤을 전단의 수평 롤 상하 1set와 후단 수평롤 상하 1set가 준비된 상태에서 스리팅 칼날(나이프)을 상부롤과 하부롤에 준비하여 결합된 장치 의해 연속으로 클래드 판재를 진행시켜 스리팅 공정을 연속으로 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 스리팅 공정에서 스리팅 상하 부롤의 각 축의 기능적 구성은 회전 동력이 구비된 감속기와 연결되어 준비된 상태에서 그 축에 플랜지 형태의 칼날(나이프)을 클래드 강관 등 절단 크기에 적합한 생산 규정 치수에 맞게 각기 비례적 대응으로 맞물리게 끼워 고정 조립하여 수행할 수 있다. 이때 클래드 강판의 뒤틀림이나 꼬임을 예방하기 위해 일정 플랜지 형태의 고무 등을 이용하여 절단하지 않는 부위를 보강, 보위하면서 스리팅 공정을 연속으로 수행하고 이를 다시 권취하여 상품화 할 수 있다.

본 발명은 이렇게 준비된 스테인리스 클래드 강판을 이용하여 내식성 등 물성이 우수한 스테인리스가 클래드된 원통형 강관을 제조할 수 있다.

즉, 본 발명은 철강판재 표면에 스테인리스강 판재를 금속코팅 압연 브레이징하여 클래드 압연된 스테인리스 클래드 강판을 준비하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 클래드 강판 제조 공정의 마지막 단계에서 제조된 스테인리스 클래드 강판을 코일로 권취하는 단계, 코일 형태로 권취한 클래드 강판을 코일로부터 풀어서 다음 단계로 진입 구동시켜 강판을 평탄화시키는 단계 등을 거쳐서 평탄화된 강판을 조관장치의 초입에 설치되는 보조 가이드 롤을 통해 일정하게 조관장치에 진입시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 준비된 스테인리스 클래드 강판을 조관장치를 이용하여 원통형 강관 형상을 형성하면서 양 선단이 맞닿도록 원통형 오픈관을 형성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 원통형 오픈관을 형성하기 위해 조관장치에 진입된 강판은 예컨대 조관장치에 구비된 단계별 성형 롤과 감속기어, 그리고 회전 동력등을 구비한 단계별 다수의 조관 성형롤을 거치면서 고주파 용접 전 단계의 원통형 형태로 성형될 수 있다.

본 발명에 따르면, 조관장치의 상면상에 일정구간을 가지면서 일정크기의 직사각 형태의 반밀폐형으로 구성된 가스룸에서, 전단 개구를 통해 진행한 미용접된 원통형 강관은 고주파 예열 단계를 거치거나 아니면 곧바로 고주파 용접이 진행되고 용접된 원통형 강관은 가스룸 후단 룸 개구를 통해 연속으로 진행하면서 원통형 강관으로 제조될 수 있다. 이렇게 고주파 용접되어 이루어진 원통형 강관은 고주파 용접 부위에서 일정구간 거리의 위치에서 압연롤 등을 포함하는 압연장치에 의해 고주파 용접 시 발생한 내외측 돌출 부위에 압연이 진행된다. 또한, 연속 진행되면서 제조된 원통형 강관은 추가적으로 원통을 진원형으로 조절하는 강관조절 단계를 추가적으로 거칠 수 있다. 이러한 강관 조정단계에서는 성형 단계의 롤 등을 거치며 냉각되고, 이후에는 일정한 치수로 절단기에 의해 절단되는 공정을 추가적으로 시행할 수 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 스테인리스가 클래드된 강관의 제조공정은 연속공정으로 수행할 수 있다.

본 발명에 따르면 상기와 같이 원통형 오픈관을 형성한 다음에는 고주파 용접 이전에 추가적으로 원통형 오픈관의 양 선단부의 용접부를 고주파로 국부적으로 예열하는 단계를 거칠 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 고주파 예열 단계에서 예열은 300℃~900℃에서 시행할 수 있으며, 이러한 고주파 예열 단계는 클래드 강판을 이용하여 제조된 원통형 오픈관의 양 선단부를 용접하기 이전 단계 즉, 완전한 원통형 강관으로 접합되기 직전의 공정으로서, 원통형 오픈관을 형성하면서 조관장치를 지나 가스룸을 통과하면서 연속 진행할 때 그 가스룸 내부의 용접 직전의 일부 구간에서 고주파 가열기에 의해 원통형 오픈관의 양 선단부가 연접되는 용접부위를 예열하는 단계로 구성할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 고주파예열 단계는 예컨대 인가되는 전력을 컨트롤하여 고주파 전력으로 변환하여 발생시키는 고주파 발생장치와 이를 공급받아 피 가열체인원통형 오픈관의 양 선단부를 가열하는 코일과 이들을 냉각하는 냉각장치 등의 고주파 예열장치를 이용하여 시행될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 고주파 예열단계는 고주파 가열 코일을 이용하되 원통형 오픈관의 맞대어지는 선단부의 용접 시 맞닿는 부분에 대비적으로 형성된 코일을 설치하여 예열하는 단계를 연속으로 수행할 수 있다. 또한, 높은 가열 온도로 예열할 경우는 그 가열 부분과 그 후단 또는 이들 두 부분 모두에 가스 분사건을 설치 구성하여 원통형 오픈관의 선단부의 예열부위에 분사하여 용접에 방해되지 않도록 산화 방지를 위한 방법으로 가스분사를 적용할 수 있다. 그러나 만일 낮은 가열 온도로 예열하는 경우에는 이러한 가스분사가 적용되지 않을 수도 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 고주파 예열 단계는 고주파 용접의 전 단계로 고주파 용접을 우수하게 진행하기 위한 방법으로 추가적으로 실시할 수 있는 단계이다.

본 발명에 따르면, 원통형 강관의 제조에 사용되는 스테인리스 클래드 강판과 그 강판을 구성하는 금속의 재질 특성상 예컨대 내측과 외측으로는 용접융점이 1420℃~1450℃인 스테인리스 강이 클래드되어 있고, 그 사이의 중간층에는 용접융점이 1450℃~1550℃인 철강이 위치하는 구성의 이질적 소재의 접합층으로 이루어져 있으므로, 이렇게 이질적인 금속소재를 동시에 고주파 용접하는 경우 각 금속소재에 따른 용접 용융점의 차이가 존재한다. 본 발명은 이러한 특성의 이질적인 금속을 코일을 포함하는 고주파 예열장치를 이용하여 국부적으로 예열하여 그 이후 공정 단계인 고주파 용접 단계에서 클래드된 이질적인 금속간에 용접 용융점을 동일 시점이 되도록 하고, 용접 시 각 금속간 용융 소성을 우수하게 하며 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있는 방법이다.

또한, 본 발명에서 스테인리스가 클래드된 강관의 제조에 이용되는 강판은 클래드되는 금속의 재질 특성상, 예컨대 내측으로는 스테인리스강(0.3㎜~2㎜)과 그 중간층에는 철강(2.3㎜~25㎜), 또한 외측으로는 스테인리스강(0.5㎜~2㎜) 등으로 코팅된 접합층이 다층일 때, 또는 그 중간층 철강이 두꺼워 질수록 고주파 용접 시 용접 용융점의 차이가 크므로 원통형 오픈관의 선단부를 용접하는 것이 어렵다. 본 발명은 이러한 이질적 특성의 다층 금속 및 다층의 두께가 큰 클래드 강관을 코일을 포함하는 고주파 예열장치를 이용하여 국부적으로 예열하여 그 이후 공정 단계인 고주파 용접 단계에서 클래드된 이질적인 금속간에 용접용융점을 동일 시점이 되도록 하고, 용접 시 각 금속간 용융 소성을 우수하게 하며 생산량을 획기적으로 늘릴 수 있는 방법이다. 그러나 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 클래드 강관의 크기가 Ø27.2~ Ø76.3로서 비교적 작고 중간층인 철강 판재의 두께가 2㎜~5㎜ 이내일 때는 고주파 예열을 적용하지 않을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명의 클래드 강관 금속의 재질 특성상 내측으로는 스테인리스 강(0.3㎜~1㎜)과 그 외측에는 철강 등으로 코팅된 접합층으로 이루어져서 그 클래드 접합층이 2층일 경우와 클래드 강관의 외측 금속이 자성체일 경우, 또한 내측으로 스테인리스 강이 클래드된 외측 금속층의 두께가 5㎜ 이내일 경우에는 고주파 예열을 사용하지 않을 수 있다.

본 발명은 상기와 같이 예열된 또는 예열되지 않은 오픈관의 양 선단부인 용접부를 고주파 용접하여 강관을 형성하는 단계를 거친다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 고주파 용접 단계는 상기 고주파 원리에서 설명한 원리와 코일을 이용하는 고주파 예열 방법에서 제시한 가열 원리를 클래드 강관 용접 부분에 집중적으로 유도 가열시켜 기타 다른 부위보다 높은 온도, 즉 용접 용융점에 도달시켜 용접하는 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 고주파 용접 단계에서는 용접 시 산화 방지를 위한 가스분사장치와 용접 시 용접 부위가 내측 및 외측으로 돌출되는 것을 압연하는 압연롤을 포함하는 압연장치 등을 하나로 연결시켜 원통형 강관의 용접 부위의 강관 외측과 내측에 대비되도록 압연롤을 구성하여 압연 단계를 거칠 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 고주파 용접 단계에서는 원통형 오픈관의 용접부에서 집중적으로 유도 가열이 가능하도록 하는 도전성 소결 금속으로 일정형태의 훼라이트코어를 구성하되 전단 비자성체 금속과 후단 비자성체 금속을 이용하여 용접을 수행할 수 있으며, 이 경우 상기 훼라이트코어 외측에 원형 형태의 에폭시 절연관을 끼우는 형태로 다수의 고무 패킹을 사용 훼라이트코어의 내측과 외측이 밀폐 가능한 구조체로 형성하고 그 전단 비자성체 금속 단면부에 냉각수단을 구비할 수 있으며, 훼라이트코어 장치를 용접되는 원통형 강관의 내측으로 인입시켜 클래드 강판 고주파 용접 부위 일정구간에 위치시킨 다음, 연속적으로 고주파 용접을 진행하여 내식성이 우수한 스테인리스가 클래드된 강관을 연속적으로 제조할 수 있다. 이때 훼라이트코어에서 발생되는 열을 냉각시키기 위한 냉각수단은 냉각수가 순환되는 방법으로 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 고주파 용접 단계에서 산화 방지 공정을 추가로 적용할 수 있다. 이러한 본 발명의 산화 방지 방법은 스테인리스가 클래드된 원통형 강관을 제조하기 위해 고주파 용접하는 단계에서 용접되는 금속 소재들의 각 용융점들은 내측 스테인리스강(1420℃~1450℃)과 중간층 철강(1450℃~1550℃) 그리고 외측 스테인리스강(1420℃~1450℃)이 서로 달라서, 이 금속들이 용접 시 공기중과 반응하여 산화되는 현상을 방지하여 원활한 용접이 가능하게 하기 위함이다. 이러한 산화 방지 방법으로 질소 및 아르곤, 기타 혼합가스를 반 밀폐형 가스룸을 형성하여 그 가스룸 내부에서 고주파 용점을 시행하되 고주파 용접 부위에 위치한 훼라이트코어 형성 구조체 후단부에 형성된 가스분사구를 적어도 두개 이상 구비하고, 이 가스분사구를 이용하여 원통형 강관의 내부에서 용접부위 방향인 상측으로 용접 시 연속으로 가스를 분사하되 약 2kg/㎠~10kg/㎠로 분사하여 상화를 방지할 수 있다. 이때 분사된 가스는 용접 부위에 고루 퍼지게 되면서 산화 방지가 가능해진다. 그리고 나머지 일정량들의 가스는 원통형 강관의 내측 용접부위 좌우측으로 퍼져 가스룸 밖으로 빠져나갈 수 있다. 또한, 이러한 산화방지를 위한 장치에 일정량 가스를 공급하기 위한 인입관로는 훼라이트코어의전단 비자성체 금속에 닛플을 연결 설치하고 그 인입관로를 통해 훼라이트코어 중심부에 위치한 관로가 형성된 연결대 금속을 통과하여 훼라이트코어 후단에 위치한 가스분사구에 가스를 공급하여 분사하는 기능을 연속으로 수행할 수 있도록 할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 고주파 용접 단계에서 산화 방지 방법은 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 외측에 대한 산화 방지를 위해 가스분사건을 적어도 2개 이상의 분사구를 구성하여 용접되는 강관의 외측 고주파 용접 부위에 대비되게 설치하고, 그 분사건의 끝단을 가스룸 내부 일정부위에 고정한 다음, 고정된 분사건에 연결된 가스공급관 닛플에 질소, 아르곤 또는 기타 혼합가스를 공급하면서 고주파 용접 시 용접부위에 2kg/㎠~10kg/㎠로 상기 가스를 분사하는 방법으로 적용될 수 있다. 이때, 분사된 가스는 고루 퍼지게 되면서 산화 방지를 가능하게 한다. 이러한 가스 분사과정에서 일부 가스는 외부로 빠져나갈 수 있다. 본 발명에 따르면, 이러한 산화 방지 방법은 내식성이 우수한 스테인리스가 클래드된 원통형 강관을 연속적으로 제조하도록 기여한다.

이와 같이 본 발명의 바람직한 방법에 의하면, 고주파 용접단계에서는 용접을 위한 원통형 오픈관 선단부의 용접 부위에서 강관 내외측의 두 부분 모두에 적어도 2개 이상의 가스 분사구를 설치하고 가스를 분사하여 용접시에 각기 금속간 우수한 용접성 즉 소성시에 산화 방지를 위한 방법으로 가스분사를 적용하는 것을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명에서는 이렇게 용접이 완료된 이후에는 고주파 용접된 용접부를 압연하여 용접 돌출부를 강관의 내외측 표면과 동일 면이 되도록 압연 처리하는 단계를 거친다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 고주파 용접 단계에서 연속으로 고주파 용접 시 원통형 강관 내측과 외측의 용접 비드 부위 즉, 용접에 의해 돌출된 부분을 용접이 완료된 후의 일정구간에서 그 용접 돌출부를 다른 면과 동일하도록 매끄럽게 하기 위해 강관 내측에 위치하는 롤러 장치와 강관 외측에 대응하여 위치하는 압연롤을 이용하여 내외측에 돌출된 용접에 의한 돌기부위를 압연하여 내외측 표면과 동일하게 성형을 연속으로 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 용접된 원통형 강관은 예컨대 내측, 외측 또는 내외측 모두가 스테인리스강 판재가 클래드 코팅 접착된 강관으로서, 그 클래드 코팅된 스테인리스강의 두께가 2㎜이내의 박판으로서 용접된 부분에서 돌기된 부분은 스테인리스이다. 그러므로 이렇게 돌기된 부분의 스테인리스강 재질을 다른 방법으로 절삭할 수 없기 때문에 상기와 같은 방법으로 압연을 실행하는 것이 바람직한 방법으로 적용될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 고주파 용접 후의 압연 처리 단계에서는 원통형 강관의 외측에 구성된 훼라이트코어의 후단부분에 고정된 가스분사구와 강관 내부에 위치하는 내부롤 구성체 등을 하나로 조립하여 구성하고 이러한 구성의 강관압연장치를 이용하여 압연 처리할 수 있다. 본 발명의 구현예에 따르면, 이 내부롤 구성체는 구부러진 막대에 롤을 핀으로 체결하여 일체화된 것으로서 이러한 롤의 회전기능으로 내부롤 구성체 틀에 제2핀으로 조립하여 상하로 조절하여 링크가 가능하도록 하는 기능을 갖는 소형롤을 포함하고, 또한 이 소형롤은 강관 내측 상부 원통면과 대비되는 형상으로 용접 돌출부위에 압연을 가할 수 있도록 배치되는 구성을 가질 수 있다. 이때 소형롤을 포함하는 구부러진 막대 끝단 상면에 위치한 미세 조절나사를 정 방향으로 돌려 미세 조정하면 소형롤을 포함하는 고정막대의 링크작용, 즉 지렛대 원리의 힘을 작용하여 그 소형롤은 관 내측 용접부위 돌출부위에 대해 일정한 가압력을 갖도록 작동될 수 있다. 또한, 상부 소형롤과 대칭되게 하부 소형롤을 배치하되 강관 내부에서 원통면과 동일 형상으로 상부 소형롤보다 큰 단면적을 갖추고 회전성 기능으로 내부롤 구성체 틀의 하단부 중심점에 제3핀으로 조립하여 압연기능을 수행하도록 조립 구성할 수 있다. 이러한 강관 내부의 상하 소형롤은 강관의 외측에 수직선상에 대응되게 설치된 상하 2개의 압연롤과 함께 압연을 수행하여 원통형 강관의 용접부위 상면을 강제 가압하는 기능으로 압연공정을 수행할 수 있다. 또한, 상기 내측의 소형롤 구성체가 강관 내부에서 좌우 비틀림을 방지하고 유도하는 유도롤을 강관의 수평상태 좌우로 추가적으로 부설하여 내부 상하 소형롤이 안정적으로 용접 돌출부위에 대한 압연을 연속적으로 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 고주파 용접 후 압연 처리 단계에서는 용접된 원통형 강관의 내외측에 설치되는 소형롤과 압연롤들에 의해 압연을 수행한다. 이때 고주파 용접을 연속으로 진행하는 경우 강관의 상부 내측과 외측에서 발생하는 용접부위의 용융 비드 돌출 면을 내측에서는 소형롤을 이용하여 강관의 외측 방향으로 압연력을 주어 밀어내는 가압력 기능으로 구동되며 강관의 외측에서 소형롤과 대응되게 위치한 외부 압연롤은 강관 내측 방향으로 압연력을 가하여 가압 구동을 통해 압연을 수행하여 원통형 강관의 내외측에 돌출된 용접부위를 다른 면과 동일 면이 되도록 압연 처리하는 공정을 수행할 수 있다. 이때 클래드된 원통형 강관의 내외측에 형성된 용접 비드 돌기는 소성 시 그 부위에 아주 미세한 공기 층이 존재할 수 있으나, 상기와 같은 압연 공정에서 용접 후 일부 냉각된 온도인 500~800℃ 상태에서 압연을 수행하여 용접부위 비드 면에서 우수한 용접 접합소성 조직력을 갖도록 압연을 수행하면서 내식성이 강한 스테인리스로 클래드된 원통형 강관을 연속적으로 제조할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기와 같은 압연 처리 단계를 거쳐 제조된 원통형 강관에 대하여 압연 등의 공정에서 발생할 수 있는 변형된 부분을 교정하기 위해 원통을 진원형으로 교정하는 강관조정 단계를 추가적으로 거칠 수 있으며, 강관 조정단계에서는 성형 단계의 롤 등을 거치며 냉각되고, 이후에는 일정한 규격과 길이 절단하는 공정을 추가적으로 연속하여 수행할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 제조된 원통형 강관은 절단된 다음 추가적으로 별도 공정 라인에서 스테인리스가 클래드된 원통형 강관 양쪽 절단면을 가공 성형하여 그 절단면의 외층단면부 끝까지 스테인리스강 층을 강관 내측 스테인리스강으로 연장하여 감싸는 방법으로 강관의 절단면 마무리공정을 진행하여 완벽한 내식성 기능을 갖는 원통형 강관을 최종적으로 제조할 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 절단면에 대한 마무리공정은 양측에서 절단된 강관을 일정하게 고정하는 클램프 기능에 강관을 고정하는 지그 장치를 이용할 수 있다. 본 발명의 구현예에 의하면, 지그 장치는 클램프를 열고 닫는 방식으로 구성할 수 있으며, 앞뒤 이송 가이드를 겸비한 유압실린더를 포함한 하나의 구성체로 강관을 일정 위치에 결합 고정할 수 있다. 또한, 지그 장치에 고정된 강관에 절삭을 실행하는 장치를 이용하여 그 절삭장치가 강관의 절단면 앞에 대칭으로 위치하도록 하고 적어도 2개 이상 절삭 도구를 원형휠 형태로 갖추고 회전 모터와 연결된 기능으로 구성하여 조립할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 제조된 강관에 대하여 절삭장치(300)를 강관(500) 선단부에 적용하는 방법을 도식화한 도면이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 상기한 절삭장치(300)는 그 하단에 절삭 가공시 전후진 하는 정밀이동 가이드 기능을 겸비한 유압 실린더(310)를 포함할 수 있다. 이때 상기 절삭장치(300)는 회전하면서 전진하여 고정된 강관(500)의 절단면을 일정 형태로 절삭하여 내층 스테인리스 강(31)과 철강(10)의 일정 두께나 폭을 남겨놓고 절삭하도록 가공할 수 있다.

도 5는 상기와 같이 제조된 강관(500)에 대한 절삭 이전의 부분절개 강관 구조(a)와 강관 단면형상(b)을 보여주는 도면이다.

도 6은 강관(500)의 선단부가 절삭된 형태의 구조로서, 마무리공정 전의 강관 선단부의 부분절개 입체 구조(a)와 그 단면형상(b)를 보여주는 도면이다.

상기와 같이, 강관 선단부에 대한 부분 절삭이 완료된 후에는 후진하며 동시에 강관을 결합고정하고 있는 클램프 방식의 지그장치가 유압 실린더에 의해 전진하여 절삭장치(300)의 앞면에 대칭되는 일정위치에서 강관(500)의 절단면 중심이 예컨대, 유압식 가압실린더(410)와 금형(420)을 겸비한 금형 벤딩장치(400)에 금형 중심과 동일 선상에 위치되도록 할 수 있다. 그리고 상기 금형을 겸비한 벤딩장치(400)가 유압식 가압 실린더(410)의 기동에 의해 전진하여 금형(420) 전면의 일정부분이 강관(500) 내부로 진입함과 동시에 금형(420)의 일정 형상에 의해 강관의 내측 스테인리스강(31)이 구부러지면서 강관 단면을 외측 스테인리스강(30) 끝까지 연접하여 감싸는 방법으로 금현벤딩을 수행하는 단계를 거쳐 마무리공정이 완료될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 마무리공정에서 강관직경이 25-150mm정도의 비교적 소형강관은 상기 금형벤딩 방볍으로 마무리공정을 완료할 수 있으나, 강관 직경이 150mm보다 큰 대형 강관의 경우에는 상기와 같은 마무리 공정으로는 부적합할 수 있으므로 이러한 대형강관의 경우는 예컨대 유압식 가압실린더(410)에 겸비된 금형(420)을 해체하고 회전동력을 겸비한 회전로터리 형태에 결합된 강관 벤딩 성형에 대비되는 2개 이상의 롤러장치를 추가적으로 교환 설치하여 가압실린더(410)의 기동전진으로 금형벤딩 방식과 동일한 형태의 강관에 대한 마무리공정으로서의 벤딩 성형을 대형강관까지 적용할 수 있다.

이렇게 벤딩이 완료된 클래드강관 단면부 외측 끝부분의 스테인리스강(31)과 외측 스테인리스강(30)이 연접된 선단부를 아르곤 용접하는 단계를 포함하여 마무리할 수 있다.

이렇게 마무리된 강관은 도 7과 같은 구조를 가진다.

도 7은 강관의 선단부에 대한 마무리공정 이후 강관 선단부의 부분절개 입체 구조(a)와 그 단면형상(b)를 보여주는 도면이다. 여기서는 강관(500)의 선단부에서 내층 스테인리스강(31) 판재가 외측의 스테인리스강(30)을 감싼 상태로 용접되어 있어서 강관(500)의 내부에 있는 철강판재(10)가 외부로 노출되지 않도록 구성되어 부식이 일어나지 않도록 된 구조를 보여주고 있다.

본 발명에 따르면, 상기한 마무리 공정은 연속으로 반복하도록 구성할 수 있으며, 바람직하게는 강관 좌우측 절단면에 대해 각각 배치되는 2대의 벤딩 장치(400)를 이용하여 마무리 공정을 수행함으로써 내식성이 우수한 스테인리스가 클래드된 원통형 강관을 연속적으로 제조할 수 있다.

도 8는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조공정을 전체적으로 예시하여 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8에서 점선으로 표시된 공정은 수행할 수도 있고 수행하지 않을 수도 있는 공정이나 추가적으로 수행 가능한 공정을 의미한다.

10 - 철강판재
21 - 단일 용사코팅층
22 - 복합 용사코팅층
30, 31- 스테인리스강 판재
100, 200 -스리팅 절단방향
300 - 절단장치
310 - 유압실린더
400 - 벤딩장치
410 - 유압식 가압실린더
420 - 금형

Claims

철강판재를 모재로 하고, 여기에 스테인리스강 판재가 클래드 압연 브레이징되어 이루어진 구조를 포함하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관.
청구항 1에 있어서, 철강판재와 스테인리스강 판재 사이에는 금속 용사코팅층이 존재하여 클래드 압연 브레이징되어 이루어진 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관.
청구항 1에 있어서,
스테인리스강/용사코팅층/철강층/용사코팅층/스테인리스강 또는 스테인리스강/용사코팅층/철강층/용사코팅층/철강층/용사코팅층/스테인리스강 의 단면 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관.
청구항 1에 있어서, 강관의 내측면, 외측면 또는 내외측면은 스테인리스로 클래드된 구조인 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관.
청구항 1에 있어서, 강관의 양쪽끝 절단면은 내측면 스테인리스강 판재가 외측 스테인리스강 판재까지 연장되어 양쪽끝 절단면을 완전히 감싸고 있는 상태로 마무리되어 있는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관.
청구항 2에 있어서, 스테인리스강 판재는 그 두께가 0.3-2mm인 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관.
청구항 2에 있어서, 용사코팅층은 스테인리스로 이루어진 단일 용사코팅층 영역과 다른 금속으로 이루어진 복합 용사코팅층 영역을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관.
청구항 6에 있어서, 복합 용사코팅층은 스테인리스강, 철강, 알루미늄 또는 이들의 혼합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관.
청구항 2에 있어서, 상기 금속 용사코팅층의 두께는 10㎛~500㎛인 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관.
철강판재 표면에 스테인리스강 판재를 금속 용사코팅 압연 브레이징하여 클래드 된 스테인리스 클래드 강판을 준비하는 단계;
스테인리스 클래드 강판을 원통형 관형상으로 형성하면서 양 선단부가 맞닿도록 원통형으로 오픈관을 연속으로 형성하는 단계;
오픈관의 용접부를 연속으로 고주파 용접하여 강관을 형성하는 단계; 및
고주파 용접된 용접부를 압연하여 용접 돌출부를 강관의 내외측 표면과 동일면이 되도록 연속으로 압연 처리하는 단계;
를 포함하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 철강판재 표면에 스테인리스강 판재를 금속 용사코팅 압연 브레이징하여 클래드된 스테인리스 클래드 강판을 준비하는 단계는,
모재로서 철강 판재를 준비하는 단계;
스테인리스 판재를 준비하는 단계;
철강판재 표면에 스테인리스를 포함하는 금속 와이어를 이용하여 용사코팅을 진행하는 단계; 및
철강판재의 용사코팅 면 위에 스테인리스강 판재를 압연 브레이징하여 클래드 압연시키는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 연속 제조방법.
청구항 11에 있어서, 철강판재를 준비하는 단계에서 철강 판재 표면을 샌딩하는 샌딩공정, 샌딩된 철강판재 표면의 청정화공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 연속제조방법.
청구항 10에 있어서, 오픈관의 용접부를 고주파 용접하여 강관을 형성하는 단계 이전에 오픈관의 용접부에 고주파 예열 단계를 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 13에 있어서, 고주파 예열 단계는 고주파 가열 코일을 이용하되 원통형 오픈관의 맞대어지는 선단부의 용접 시 맞닿는 부분에 대비적으로 형성된 코일을 설치하여 예열하는 단계를 연속으로 수행하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 13에 있어서, 고주파 예열 단계는 예열을 위한 가열 부분과 그 후단 또는 이들 두 부분 모두에 가스 분사건을 설치하여 원통형 오픈관의 선단부의 예열부위에 분사하여 용접에 방해되지 않도록 산화 방지를 위한 방법으로 가스분사를 적용하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 고주파 용접하여 강관을 형성하는 단계에서는 용접을 위한 원통형 오픈관 선단부의 용접 부위에서 강관 내외측의 두 부분 모두에 적어도 2개 이상의 가스 분사구를 설치하고 가스를 분사하여 적용하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 고주파 용접부를 압연 처리하는 단계에서는 용접된 원통형 강관의 내외측에 설치되는 소형롤과 압연롤들에 의해 압연을 수행하되, 강관의 상부 내측과 외측에서 발생하는 용접부위의 용융 비드 돌출 면에 대해 내측에서는 소형롤을 이용하여 강관의 외측 방향으로 압연력을 주어 밀어내는 가압력 기능으로 구동되며 강관의 외측에서 소형롤과 대응되게 위치한 외부 압연롤은 강관 내측 방향으로 압연력을 가하여 가압 구동을 통해 압연 처리하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 압연 처리하는 단계 이후에 제조된 원통형 강관에 대하여 변형된 부분을 교정하기 위해 원통을 진원형으로 교정하는 강관조절 단계를 추가적으로 시행하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 10에 있어서, 제조된 원통형 강관을 소정의 규격과 길이로 절단하는 단계 추가로 포함함을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 19에 있어서, 원통형 강관의 절단면을 스테인리스가 클래드된 원통형 강관 양쪽 절단면을 가공 성형하여 그 절단면의 내층인 스테인리스강 층을 이용하여 강관 외측 스테인리스 강까지 연접하여 구부려 감싸고, 그 연접되는 부분은 아르곤 용접으로 마무리공정을 추가로 수행하는 것을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 20에 있어서, 원통형 강관의 절단면은 고정된 강관에 절삭을 실행하는 절삭장치를 이용하여 가공하되 그 절삭장치는 그 하단에 절삭 가공시 전후진 하는 정밀이동 가이드 기능을 겸비한 유압 실린더를 포함하고, 상기 절삭장치가 회전하면서 전진하여 고정된 강관의 절단면을 일정 형태로 절삭하여 내층 스테인리스 강과 모제층 철강 일정량만을 남겨놓고 절삭하도록 가공함을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 20에 있어서, 원통형 강관의 절단면에 대한 마무리공정은 유압식 가압실린더와 금형을 겸비한 벤딩장치를 사용하되 벤딩장치가 유압식 가압 실린더의 기동에 의해 전진하여 금형 전면의 일정부분이 강관 내부로 진입함과 동시에 금형의 일정 형상에 의해 강관의 내측 스테인리스강이 구부러지면서 강관 단면을 외측 스테인리스강 끝까지 연접하여 감싸는 방법으로 금형벤딩을 수행하는 단계를 포함하여 마무리공정이 이루어짐을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.
청구항 20에 있어서, 원통형 강관의 절단면에 대한 마무리공정은 유압식 가압실린더와 회전동력을 겸비한 회전로터리 형태에 결합된 강관 벤딩 성형에 대비되는 2개 이상의 롤러장치를 겸비한 벤딩장치를 사용하되 벤딩장치가 유압식 가압 실린더의 기동에 의해 전진하여 강관의 내측 스테인리스강이 구부러지면서 강관 단면을 외측 스테인리스강 끝까지 연접하여 감싸는 방법으로 벤딩을 수행하는 단계를 포함하여 마무리공정이 이루어짐을 특징으로 하는 스테인리스가 클래드된 원통형 강관의 제조방법.