KR20220159262A - 무계목 강관 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무계목 강관 제조장치에 관한 것으로, 무계목 강관 제조장치에 있어서, 다수개의 강관을 가열로에서 가열하여 열처리하는 가열부와, 가열된 강관을 냉각시키는 냉수가 저장된 냉각수조를 구비한 냉각부를 포함하고, 상기 가열부는 원통관체로 형성되는 출구부; 상기 냉각수조는 상부가 개방되고 내부에 냉각수가 저장된 직육면체이며, 일측에는 상기 출구부가 연결되는 사각관체로 형성되되 상기 출구부 보다 작은 단면적을 갖도록 형성되는 입구부; 상기 출구부의 개구공에 통하며 상기 입구부에 연결되고 상기 출구부의 개구공에서 입구부를 향해 점진적으로 내경이 축소되게 형성되는 가이드부;를 포함하고, 상기 가열부에서 가열된 무계목 강관이 출구부에서 인출된 후 가이드부의 내주면을 통과하여 입구부로 안내되어 냉각부에 유입될 수 있도록 한다.

Description

무계목 강관 제조장치{Machine for manufacturing seamless steel pipes}

본 발명은 일련의 연속된 공정을 거쳐서 무계목 강관을 자동으로 생산할 수 있도록 하는 무계목 강관 제조장치에 관한 것이다.

일반적으로 강관은 내부에 빈 공간이 있고 봉 형태를 띠는 철강제품을 총칭한다.

상기 강관은 소재에 따라 보통강 강관(탄소강)과 특수강 강관으로 나뉘어지며, 이음매의 유무에 따라 각각 무계목 강관(Seamless pipe)과 용접 강관(Welded pipe)으로 나뉘어진다.

종래 무계목 강관의 제조 공정은 가열부에서 가열되는 다수의 무계목 강관이 냉각수조에 유입되어 냉각되는 공정을 통과하게 된다.

가열부의 출구부와 냉각부의 입구부는 단면적이 상이하다. 즉 가열부의 출구부에 판재가 부착되어 밀봉되고, 상기 판재에는 입구부가 결합되는 사각형 통공이 판재의 하부에 형성되고,

상기 입구부는 상기 판재의 사각형 통공에 연결되어 통하도록 형성된다.

때문에 판재에는 사각형 통공의 상부에 단턱이 만들어지게 된다.

그런데 가열부에서 가열되는 과정에서 열변형이 일어나게 되어 강관의 단부가 휘어지게 되므로 이렇게 휘어진 강관의 선단이 사각형 통공에 삽입되지 못하고, 판재의 단턱에 걸리는 폐단이 발생되었다.

이를 해결하기 위해서는 전체 공정을 정지시키고, 가열부의 출구부와 냉각부의 입구부의 연결부위를 분리하여야 하고, 내부의 걸림상태의 강관을 제거하는 작업을 해야 하므로 공정에 차질이 생겨 작업효율이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 특허출원 10-2012-0001456호

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 가열부와 냉각부의 연결부위의 구조를 개량하여 대구경의 가열부와 소구경의 연결부를 이어주는 가이드부를 형성함으로써 열팽창으로 인해 변형된 강관이 이동과정에서 가이드부에 의해 안내되어 관경이 협소해진 입구부를 통과하여 이동될 수 있도록 하여 종래 협소부위에 강관의 전단이 걸리는 걸림현상을 방지할 수 있도록 하는 무계목 강관 제조장치를 제공하고자 한다.

상기한 본 발명의 목적은,

상기한 본 발명의 목적은, 무계목 강관 제조장치에 있어서, 다수개의 강관을 가열로에서 가열하여 열처리하는 가열부와, 가열된 강관을 냉각시키는 냉수가 저장된 냉각수조를 구비한 냉각부를 포함하고, 상기 가열부는 원통관체로 형성되는 출구부; 상기 냉각수조는 상부가 개방되고 내부에 냉각수가 저장된 직육면체이며, 일측에는 상기 출구부가 연결되는 사각관체로 형성되되 상기 출구부 보다 작은 단면적을 갖도록 형성되는 입구부; 상기 출구부의 개구공에 통하며 상기 입구부에 연결되고 상기 출구부의 개구공에서 입구부를 향해 점진적으로 내경이 축소되게 형성되는 가이드부;를 포함하고, 상기 가열부에서 가열된 무계목 강관이 출구부에서 인출된 후 가이드부의 내주면을 통과하여 입구부로 안내되어 냉각부에 유입될 수 있도록 하는 무계목 강관 제조장치에 의해 달성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 대구경의 가열부와 소구경의 연결부를 이어주는 가이드부에 의해 열팽창으로 인해 변형되어 휘어진 강관을 가이드부가 안내하여 관경이 협소한 입구부로 매끄럽게 통과될 수 있어 걸림현상을 방지할 수 있으므로 조업 중지 등의 폐단을 방지하여 안정적인 작업효율이 보장될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따르는 무계목 강관 제조장치를 나타낸 정면도,
도 2는 본 발명에 따르는 무계목 강관 제조장치를 나타낸 확대도,
도 3은 상기 도 2에 대한 확대 사시도,
도 4는 상기 도 2에 대한 단면도,
도 5는 본 발명에 따르는 무계목 강관 제조장치에 '리프팅부'가 적용된 예를 나타낸 정면도,
도 6은 상기 도 5의 '리프팅부'를 나타낸 사시도.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 상세하게 설명한다. 그러나, 실시예들에는 다양한 변경이 가해질 수 있어서 특허출원의 권리 범위가 이러한 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 실시예들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물이 권리 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 실시될 수 있다. 따라서, 실시예들은 특정한 개시형태로 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.

제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

실시예에서 사용한 용어는 단지 설명을 목적으로 사용된 것으로, 한정하려는 의도로 해석되어서는 안된다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 실시예의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다. 본 명세서 상에서 언급된 ‘포함한다’, ‘갖는다’, ‘이루어진다’ 등이 사용되는 경우 ‘~만’이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.

구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.

위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, ‘~상에’, ‘~상부에’, ‘~하부에’, ‘~옆에’ 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, ‘바로’ 또는 ‘직접’이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.

소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층"위(on)"로 지칭되는 것은 다른 소자 바로 위에 또는 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.

첨부된 도면 중에서, 도 1은 본 발명에 따르는 무계목 강관 제조장치를 나타낸 정면도, 도 2는 본 발명에 따르는 무계목 강관 제조장치를 나타낸 확대도, 도 3은 상기 도 2에 대한 확대 사시도, 도 4는 상기 도 2에 대한 단면도, 도 5는 본 발명에 따르는 무계목 강관 제조장치에 '리프팅부'가 적용된 예를 나타낸 정면도, 도 6은 상기 도 5의 '리프팅부'를 나타낸 사시도이다.

도 1 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르는 무계목 강관 제조장치는, 다수개의 강관(P)을 가열로에서 가열하여 열처리하는 가열부(100)와, 가열된 강관(P)을 냉각시키는 냉수가 저장된 냉각수조(220)를 구비한 냉각부(200)를 포함한다.

가열부(100)의 일단 개구부에는 원통관체로 형성되는 출구부(120)가 형성된다.

냉각수조(220)는 상부가 개방되고 내부에 냉각수가 저장된 직육면체이며, 일측에는 상기 가열부(100)의 출구부(120)가 연결되는 사각관체로 형성되되 상기 출구부(120) 보다 작은 단면적을 갖도록 형성되는 입구부(240)를 포함한다.

가열부(100)는 일측에 예열부(160)가 더 연결될 수 있다. 다수개의 강관(P)이 컨베이어벨트를 타고 예열부(160)를 통과하면서 1차 가열되고, 이후 가열부(100)에 유입되어 2차 가열된다. 대략 1000~1050℃로 가열된다.

따라서 출구부(120)에 협소한 단면적으로 된 냉각수조(220)의 입구부(240)가 연결되고, 출구부(120)와 입구부(240)는 단면적 차이를 가지게 되며, 넓은 단면적을 갖는 출구부(120)와 좁은 단면적을 갖는 입구부(240)를 통하도록 연결하는 가이드부(300)가 형성된다.

가이드부(300)는 일단이 출구부(120)의 개구공에 통하도록 연결되며, 타단이 상기 입구부(240)에 연결된다.

바람직하게는 가이드부(300)는 출구부(120)의 개구공에서 입구부(240)를 향해 점진적으로 내경이 축소되게 형성되어 원추형상으로 이루어진다.

그러므로 도 2에 나타낸 바와 같이, 가열부(100)의 출구부(120) 보다 작은 단면적을 갖도록 입구부(240)가 형성된다.

따라서 가열부(100)에서 가열된 무계목 강관(P)이 출구부(120)에서 인출된 후 가이드부(300)의 경사진 내주면에 접촉되어 미끄러지면서 입구부(240)로 안내되어 냉각부(200)에 유입될 수 있다.

즉, 강관(P)의 단부가 가열에 의해 휘어진 형상이더라도 상기 가이드부(300)의 경사면으로 인해 점차 모아지게 되므로 입구부(240)로 안정적으로 유입될 수 있는 것이다.

구체적으로 살펴보면, 도 4의 확대도에 도시된 바와 같이, 가이드부(300)는 호형으로 이루어진 복수개의 분할부재(320)가 연결되어 원추형상을 이루도록 형성된다.

복수개의 분할부재(320)는 입구부(240)의 상부와 출구부(120)를 연결하도록 형성되어 가이드부(300)가 경사지게 형성된다.

한편 가이드부(300)를 구성하는 분할부재(320)는 내면에 길이방향으로 돌부와 요부로 이루어진 요철부(322)가 다수 형성된 것일 수 있다.

이렇게 요철부(322)가 내면에 형성됨으로써 강관(P)의 단부와의 접촉면적으로 최소화할 수 있어 마찰력을 감소시킬 수 있으므로 매끄럽게 강관(P)이 미끄러져 지나갈 수 있게 된다.

한편 도 3을 참조하면, 가열부(100)의 출구부(120)의 단부 외주연에 제1플랜지(122)가 형성되고, 상기 입구부(240)의 단부 외주연에 제2플랜지(124)가 형성된다.

제1플랜지(122)와 제2플랜지(124)가 밀착하되 그 사이에 기밀패킹이 개재되고, 볼트(126)와 너트로 체결된다.

따라서 가이드부(300)의 소제나 보수가 필요할 경우에는 볼트(126)와 너트를 풀고 제1플랜지(122)와 제2플랜지(124)를 분리하여 작업을 편하게 할 수 있다.

한편 도 5는 본 발명에 따르는 무계목 강관 제조장치에 리프팅부가 적용된 예를 나타낸 정면도, 도 6은 상기 도 5의 '리프팅부'를 나타낸 사시도, 도 7은 상기 도 6의 '리프팅부'를 나타낸 요부 확대 단면도이다.

도 5 내지 도 7에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따르는 무계목 강관 제조장치에는 냉각부(200)에 형성되어 수냉각중인 강관(P)을 지지하는 리프팅부(40)가 형성될 수 있다.

리프팅부(40)는, 냉각부(200)의 냉각수조(220) 내의 입구부(240)에 근접되도록 양측벽에 회전 가능하게 결합되는 축부(401)와;

상기 축부(401)에 결합되고, 상기 축부(401)에 의해 상하 방향으로 회전되면서 강관(P)을 지지하는 루프바(R); 및

상기 축부(401)에 결합되어 상기 축부(401)의 회전을 제한하도록 구성되는 회전각도 조절부(43)를 포함하여 구성된다.

루프바(R)는 축부(401)에 결합되고, 축부(401)에 의해 상하 방향으로 회전되면서 강관(P)을 승하강시켜주게 되어 물에 잠긴 상태로 냉각된 후 상승시켜 강관(P)이 물에서 건져올려질 수 있게 된다.

루프바(R)는 제1 지지바(421)와, 제1 지지바(421)로부터 이격되어 제1 지지바(421)에 대하여 평행하게 배치되는 제2 지지바(422)와, 축부(401)에 결합되어 제1 지지바(421)와 제2 지지바(422)를 서로 연결하도록 구성되는 연결바(423)를 포함하여 구성된다.

연결바(423)는 축부(401)에 의해 회전되면서 제1 지지바(421)와 제2 지지바(422)의 위치를 변경시키도록 구성될 수 있다.

연결바(423)는 축부(401)와 결합되며 'ㄴ'자 형으로 절곡된 절곡부로 이루어지고, 절곡부(4231)의 일단으로부터 연장되어 제1 지지바(421)의 양 단부를 지지하도록 구성되는 제1 연장부(4232)와, 절곡부(4231)의 타단으로부터 연장되어 제2 지지바(422)의 양 단부를 지지하도록 구성되는 제2 연장부(4233)를 포함한다.

제1 연장부(4232)와 제2 연장부(4233)는 예각을 이루도록 형성된다.

한편 회전각도 조절부(43)는 연결바(423)의 축부(401)에 결합되는 축을 가지며, 냉각부(200)의 냉각수조(220)의 외부에 장착된 모터(M)로 이루어진 구동부를 포함할 수 있다.

모터(M)는 정역회전을 반복하는 스텝모터가 사용된다.

따라서 모터(M)가 정역회전을 반복하면, 그 축에 연결되어 루프바(R)가 상하로 회전구동될 수 있고, 이 루프바(R)의 회전구동에 의해 강관(P) 다발을 상하로 흔들어줄 수 있게 된다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.

100 : 가열부 120 : 출구부
160 : 예열부 200 : 냉각부
220 : 냉각수조 240 : 입구부
300 : 가이드부 320 : 분할부재
322 : 요철부 P : 강관
43 : 회전각도 조절부 R : 루프바
421 : 제1 지지바 422 : 제2 지지바
423 : 연결바

Claims (3)

1. 다수개의 강관을 가열로에서 가열하여 열처리하는 가열부와, 가열된 강관을 냉각시키는 냉수가 저장된 냉각수조를 구비한 냉각부를 포함하고,
   상기 가열부는 원통관체로 형성되는 출구부;
   상기 냉각수조는 상부가 개방되고 내부에 냉각수가 저장된 직육면체이며, 일측에는 상기 출구부가 연결되는 사각관체로 형성되되 상기 출구부 보다 작은 단면적을 갖는 입구부;
   상기 출구부의 개구공에 통하며 상기 입구부에 연결되고 상기 출구부의 개구공에서 입구부를 향해 내경이 축소되게 형성되는 가이드부;를 포함하고,
   상기 가열부에서 가열된 무계목 강관이 출구부에서 인출된 후 가이드부의 내주면을 통과하여 입구부로 안내되어 냉각부에 유입될 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 무계목 강관 제조장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 가이드부는 호형으로 이루어진 복수개의 분할부재가 연결되어 원추형상을 이루도록 형성되며,
   상기 복수개의 분할부재는 입구부의 상부와 출구부를 연결하도록 형성되어 가이드부가 경사지게 형성되고,
   상기 복수개의 분할부재는 내면에 길이방향으로 돌부와 요부로 이루어진 요철부가 형성된 것을 특징으로 하는 무계목 강관 제조장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 냉각부에 형성되어 수냉각중인 강관을 지지하는 리프팅부;를 포함하고,
   상기 리프팅부는, 상기 냉각부의 냉각수조 내의 입구부에 근접되도록 양측벽에 회전 가능하게 결합되는 축부;
   상기 축부에 결합되고, 상기 축부에 의해 상하 방향으로 회전되면서 강관을 지지하는 루프바; 및
   상기 축부에 결합되어 상기 축부의 회전을 제한하도록 구성되는 회전각도 조절부;를 포함하고,
   상기 루프바는,
   제1 지지바; 상기 제1 지지바로부터 이격되어 상기 제1 지지바에 대하여 평행하게 배치되는 제2 지지바; 및 상기 축부에 결합되어 상기 제1 지지바와 상기 제2 지지바를 서로 연결하고, 상기 축부에 의해 회전되면서 상기 제1 지지바와 상기 제2 지지바의 위치를 변경시키도록 구성되는 연결바를 포함하고,
   상기 회전각도 조절부는,
   연결바의 축부에 결합되는 축을 가지며, 냉각부의 냉각수조의 외부에 장착된 모터로 이루어진 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무계목 강관 제조장치.
   

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