KR930010337B1 - 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법

본 발명은 도금된 이음새 없는 금속 파이프, 특히 내주면이 도금된 강관을 열간 변형 또는 냉간 변형으로 제조하기 위한 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법에 관한 것이다.

내주면이 도금된 이음새 없는 강관의 제조는 지금까지는 통상 판재와 도금재를 선재 압연하여 파이프로 변형시키는 방식으로 행하고 있다.

이를 더 상세히 설명하면, 상기한 방식은 우선 중공상 블록을 만들고자 저합금강 등의 판재에 축방향으로 구멍을 뚫은 중공상 블록을 준비한다.

다음에 상기한 중공상 블록의 내경으로 역시 중공상으로 된 고합금강의 도금재를 삽입한다. 이 때, 중공상 블록의 내경과 중공상 도금재의 외경, 그리고 축방향으로의 전장은 동일하게 설정된다.

두개의 중공상 블록에서 서로 둥글게 맞닿는 접촉부는 틈새가 생기지 않도록 전면(前面)이 용접된다. 이렇게 용접하여 틈새를 밀폐함에 따라, 선재 압연시의 가열에도 중공상 블록들의 접촉면은 산화되지 않고 또한 서로 결합되는 일도 없게 된다.

그렇지만 상기한 방법에서는 다음과 같은 중대한 단점이 있다.

중공상 블록들끼리 둥글게 맞닿은 접촉부를 밀폐하고자 전면을 용접할 때, 예를들면 접촉면이 산화될 수 있을 정도로 가열되고, 이 때 균열이 발생되는 문제점이 있다.

그 밖에도 중공상 도금재를 준비하려면, 보링이나 용접 등의 불가피한 가공을 거쳐야 하고, 게다가 가공과정에서 값비싼 도금재가 다량으로 절삭 폐기되어 버리므로 비경제적이다.

한쪽면만 도금된 얇은 강판의 제조에 있어서 판재를 용융액상의 도금재에 담궈 넣는 방법은 이미 출원되어 있다.(독일연방공화국출원 제DE-P 39 07 903호)

이 방법은 평평한 면을 가진 두개의 판재를 밀착시켜서 용융액상의 도금재로 오래 담궈 놓아 밀착되지 않은 노출면으로 도금막의 결정화가 진행되게 하여 충분히 두껍게 형성된 도금층을 얻을 수 있다.

그러나 용융액상의 도금재에 담궈져서 도금층이 형성된 판재가 곧바로 도금된 중공상 블록의 제조로 이어질 수는 없다.

그 이유는 판재로 된 중공상 블록을 단순히 용융액상의 도금재에 담궈 넣으면 중공상 블록의 내부면은 물론 외부면에도 도금층이 형성될 수밖에 없는데 반해, 본 발명은 내주면이 도금된 중공상 블록을 얻고자 하는 것이므로 외부면에 형성되는 도금층은 불필요할 뿐만 아니라, 도금재의 낭비로 되어 제조 원가면에서 불리하기 때문이다.

외부면에 도금이 되지 않게 하려는 방법으로서, 판재로 된 중공상 블록의 내부를 용융액상의 도금재로 충전하는 방법도 있고, 더 나아가 중공상 블록를 회전시켜서 원심력으로 도금층을 형성하여 응고시킴으로써 용융액상 도금재의 사용량이 최소로 되게 할 수도 있다.

그러나 이 경우에도 상이한 열팽창 또는 수축으로 인하여 도금층이 박리되는 문제에 봉착한다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결할 수 있는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 특허청구의 범위 제1항의 특징을 갖춘 방법에 의해 구현될 수 있고, 이 방법에 있어서의 유효한 특징은 특허청구의 범위 제2항 내지 제9항에 제시되어 있다.

본 발명은 고형화된 도금재의 외측에 용융액상의 판재를 접합시킴으로써 상술한 종래의 문제를 해결하려는 것이다.

판재의 내주면에 위치하게 되는 도금층은 그 주위를 둘러싸는 판재가 열수축하게 됨에 따라 박리될 수 없게 접합되고, 또한 용융액상의 판재는 어떤 경우에도 초기의 높은 온도 때문에 더 강하게 수축되는 경향을 가지게 되므로 실제에 있어서 판재가 도금층의 외주에서 수축 접합되는 것은 확실하게 보장된다.

본 발명에서는 외표면이 도금층으로 결정화된 원통형의 중공체를 용융액상의 판재로 담궈 넣는데, 이 원통형의 중공체는 예를들면 펀치프레스에 의해 제작될 수 있고, 또한 필요하다면 용융액상의 판재로 담궈지기 전단계에서 내 외부를 기계적으로 가공하여 깨끗하게 매끄러운 외표면을 갖게 할 수도 있다.

이렇게 하면 외표면에 균열이 없어서 도금층의 박리가 생기지 않는 원통형의 중공체를 얻을 수 있다.

상기한 원통형의 중공체가 용융액상의 판재에 담궈져 있는 동안, 이 중공체의 내부 패킹은 예를들면 폐쇄 덮개를 이용함으로써 유지될 수 있다.

그러나 중공체의 내주면에 틈새가 없이 끼워지는 봉상(棒狀) 코어를 사용하는 것도 효과적이다. 이 봉상 코어는 용융액상의 도금재에 직접 담궈져서 외표면에 소망의 도금층을 갖는 중공체로 형성되는 것이므로 상당한 이점을 갖는 것이다.

여기서 봉상 코어는 적당한 내열성을 갖는 재료, 예를들면 건축용 강재로 되어야 한다.

내열성은 단지 봉상 코어가 용융물 속에서 필요한 시간동안 녹지 않고 보전될 수 있는 정도이어야 한다. 더 나아가 봉상 코어는 내부 냉각을 위하여 냉각제가 유입될 수 있는 구조로 된 것이 더욱 유리하다.

또한, 봉상 코어를 사용하는 경우에 이것이 중공체나 중공상 블록과 손쉽게 떼어질 수 있어야 하고, 특히 봉상 코어의 외표면은 용융액상의 판재로부터 효과적으로 떨어지게 하는 분리층을 구비해야 한다.

건축용 강재로 된 봉상 코어의 분리층은 예를들면, 녹에 의해 자연히 형성되는 층 또는 그을음을 입혀 형성되는 층으로 충분하다. 이들 분리층은 봉상 코어와 도금재 사이가 직접적으로 결합되는 일이 없게 하는 한편 중공체로부터 봉상 코어가 용이하게 분리될 수 있게 한다.

용융액상의 도금재에 담궈진 봉상 코어가 녹지 않고 견딜 수 있는 시간은 별도의 내부 냉각수단을 갖추고 있지 않은 한 그 자신의 열 흡수능력에 좌우된다.

그렇다해도 용융액상의 도금재에 봉상 코어를 몇회정도 반복해서 담궈 넣고 꺼내면 더 두꺼운 도금층으로 결정화시킬 수 있다. 이 경우에 봉상 코어는 용융액상의 도금재에서 꺼내어진 후부터 재차 넣어질 때까지 간냉(間冷)된다.

이러한 처리방법은 도금층의 결정화뿐만 아니라 용융액상의 판재에 담궈서 판재층이 형성되게 하는 단계에서도 행해질 수 있다.

도금재 또는 판재의 결정화로 형성되는 표면이 과히 매끄럽지 못하게 된 경우에는 가열된 상태 그대로 압연하여 표면이 매끄러워지게 다듬질 처리할 수 있고, 이러한 가공에 드는 비용은 매우 저렴하다.

본 발명 특허청구의 범위 제3항으로 한정된 방법에 좇아 도금된 중공체를 이용하는 경우에는, 중공상 블록을 이음새 없는 파이프로 가공하기 전에 깨끗하고 매끄러운 표면으로 다듬기 위하여 그 내주면을 기계 가공해야 한다.

상기한 가공단계에서는 단지 소량의 도금부스러기가 생길 수 있다.

그 이후의 가공은 예를들면 가열상태에서 선재 압연을 거치거나 혹은 열순례(warm pilgrimage)나 냉순례(cool pilgrimage)를 통해 행해진다.

본 발명의 방법은 특히 강재에 적합한 방법이지만 다른 종류의 금속재료에도 응용할 수 있다.

본 발명의 방법은 이하에 설명하는 강재 St 37로 된 중공상 블록으로 내주면이 도금된 이음새 없는 파이프를 제조하는 실시예를 통하여 더욱 상세히 이해될 수 있을 것이다.

제1실시예는 1.4301(X5 Cr Ni 18 9)를 도금재로 하여 한변 길이가 대략 1m, 외경 120mm, 두께 30mm로 형성된 원통상 중공체의 전면을 폐쇄 덮개로 밀폐하고, 이를 용융온도 20。K로 가열된 St 37의 용융물에 약 25초 동안 담근 다음, 상온에서의 간냉(間冷)을 위해 용융물로부터 꺼내는 단계를 반복하여 행해진다.

용융물에서 꺼내진 원통상 중공체의 외주에는 St 37로 된 판재층이 약 22mm의 두께로 결정화되었다. 간냉을 포함해서 상기한 판재층의 결정화공정은 총 252mm의 외경을 가진 중공상 블록으로 성형될 때까지 두번 더 반복되었다.

얻어진 중공상 블록을 다듬질 로울(smoothing roll)로 가공하여 깨끗하고 매끄러운 외주면을 갖게 하였다.

상술한 실시예에서 원통상 중공체를 용융액상의 판재에 담궈 두는 시간을 설정함에 따라 중공상 블록으로 형성되는 St 37의 판재층 두께 증가율을 최대로 할 수 있었고, 또한 도금층과 판재 사이는 매우 양호하게 접합되었다.

이렇게 제작된 중공상 블록은 공지의 방법대로 열간 선재 압연을 거쳐 외부직경 80mm, 두께 10mm, 전장이 대략 21m인 이음새 없는 강철 파이프로 인발 성형되었다. 여기서 내주면의 도금층은 약 2mm의 두께로 판재와는 깨끗하게 접합된 것으로 나타났다.

제2실시예에서는 외경 250mm, 내경 60mm, 도금층 두께 약 25mm이며, 한변 길이가 약 1m인 중공상 블록을 제조하고, 이를 이음새 없는 파이프로 변형시키는 단계로 행해졌으며, 이 때 도금에 관해서는 특허청구의 범위 제3항으로 한정된 방법을 적용하였다.

즉, 외표면이 그을음층으로 덮인 외경 60mm의 St 37로 된 봉상 코어를 30。K의 용융온도로 가열된 도금재 1.4301의 용융물에 약 35초간 담궜다가 꺼내자 그 외표면에 약 17mm의 도금층이 형성되었다.

이 봉상 코어의 도금층 두께를 대략 25mm로 증대시키기 위하여 잠시 상온에서 간냉시킨 후에 다시 용융액상 도금재로 담궜다.

두번째로 봉상 코어를 담구는 시간은 약 47초로 하였으며, 이렇게 한 이유는 대략 35초 경과하여 최대의 두께로 형성되는 두번째의 도금층이 그 후부터 부분적으로 다시 녹아 떨어져 원하는 두께 25mm에 가까워지게 하기 위함이다.

도금층의 결정화 단계에서 소망의 두께 25mm에 8mm 모자라는 첫번째의 도금층 두께 17mm를 증대시키는 방법으로서 두번째로 담궈 두는 시간을 상기한 35초보다 더 짧은 시간으로 한다면 미처 두번째 도금층이 첫번째 도금층에 접합되지 않을 수가 있으므로 바람직하지 않다.

상기와 같이 하여 25mm 두께의 도금층을 가진 봉상 코어는 제1실시예와 마찬가지로 20。K의 용융온도로 가열된 St 37의 용융물에 담궜다가 꺼내어 간냉하기를 3회 반복하여 236mm의 외경을 가진 블록으로 형성하였다.

이것을 마지막으로 53초 동안 담궜다가 꺼내어 외경이 250mm로 된 블록을 얻을 수 있었다.

용융액상의 판재에 완전히 담궈졌었던 봉상 코어는 꺼내진 뒤에 외표면이 완전히 응고될 때까지 방치된 다음, 익스트랙터(extractor)에 의해 블록에서 추출 제거되었고, 이에 따라 블록은 내주면이 도금된 중공상 블록으로 되었다.

봉상 코어의 분리는 그 표면에 입혀진 그을음층이 분리층으로 작용하여 별 어려움없이 행할 수 있었다.

이렇게 얻어진 중공상 블록의 외표면을 여전히 뜨거운 상태에서 연마 가공하였으며, 마찬가지로 내주면의 도금층 표면도 그을음층에 의해 생긴 불량을 없애고자 다듬질 로울로 기계 가공하여 매끄럽고 깨끗하게 다듬질하였다.

마지막 공정으로서, 중공상 블록은 아직 가온된 상태 그대로 선재 압연을 거쳐 이음새 없는 파이프로 성형되었다. 얻어진 이음새 없는 파이프는 외경 80mm, 내경 30mm이고, 전장은 20m, 내주면 도금층의 두께는 1.6mm이었으며 또한 도금층의 접합상태는 양호하였다.

Claims (12)

1. 내주면이 도금된 이음새 없는 강관으로 제관되는 내주면이 도금된 중공상 블록을 제조함에 있어서, 구멍과 내 외주면을 보유하는 도금재로 된 원통상 중공체를 형성하는 단계와, 이 원통상 중공체의 내주면으로 용융액상의 판재가 침투되지 않게 밀폐시키는 단계와, 상기한 원통상 중공체를 용융액상의 판재로 담궈 넣는 단계와, 상기한 도금재로 된 원통상 중공체의 외주면에 소정두께의 판재층이 결정화된 후에 용융액상의 판재로부터 원통상 중공체를 꺼내는 단계로 행해짐을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기한 원통상 중공체의 내주면을 밀폐시키는 단계에서 원통상 중공체의 내주면에 봉상 코어가 긴밀하게 삽입되고, 상기한 원통상 중공체의 외주면에 소정 두께의 판재층이 결정화된 후에 상기한 봉상 코어를 원통상 중공체로부터 분리하는 단계가 더 포함되어 있음을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 도금재로 된 원통상 중공체는 내열재로 된 외표면에 분리층이 형성되어 있는 봉상 코어를 용융액상의 도금재에 담궈 넣는 단계와, 상기한 봉상 코어의 외주면에 소정 두께의 도금층이 결정화된 후에 상기한 용융액상의 도금재에서 봉상 코어를 꺼내는 단계와, 상기한 도금층에서 코어를 분리해내는 단계로 형성됨을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
4. 제2항에 있어서, 상기한 판재층의 결정화는 원통상 중공체를 용융액상의 판재에 소정 주기동안 담궈 넣은 다음 꺼내는 단계와, 재차 용융액상의 판재에 원통상 중공체를 담궈 넣어 결정화된 판재층의 성장이 촉진되게 하기 전의 간냉주기로 놓아 두는 단계에 의해 적어도 2단계로 행해짐을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 원통상 중공체를 용융액상의 판재로 담궈 넣기 전에 원통상 중공체의 도금층을 다듬질 처리하는 단계가 더 포함되어 있음을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
6. 제1항에 있어서, 중공상 블록으로 가공처리되기 전에 결정화된 판재층의 외표면을 다듬질 처리하는 단계를 더 포함하고 있음을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
7. 제5항에 있어서, 다듬질 처리는 다듬질 로울에 의해 행해짐을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
8. 제3항에 있어서, 상기한 봉상 코어가 용융액상의 도금재에 담궈져 있는 동안, 냉각제의 흐름에 의해 상기한 봉상 코어의 내측이 냉각되는 단계를 더 포함하고 있음을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
9. 제3항에 있어서, 상기한 원통상 중공체에서 봉상 코어를 분리해 낸 후에 중공상 블록의 내주면을 깨끗이 하는 단계와, 상기한 중공상 블록을 인발 성형하기 전에 그 내주면을 다듬질 처리하는 단계를 더 포함하고 있음을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
10. 제3항에 있어서, 상기한 도금층의 결정화는 봉상 코어를 용융액상의 도금재에 소정 주기동안 담궈 넣은 다음 꺼내는 단계와, 재차 용융액상의 도금재에 봉상 코어를 담궈 넣어 결정화된 도금층의 성장이 촉진되게 하기 전의 간냉주기로 놓아 두는 단계에 의해 적어도 2단계로 행해짐을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
11. 제6항에 있어서, 다듬질 처리는 다듬질 로울에 의해 행해짐을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.
12. 제3항에 있어서, 상기한 원통상 중공체가 용융액상의 판재에 담궈져 있는 동안, 냉각제의 흐름에 의해 상기한 원통상 중공체의 내측이 냉각되는 단계를 더 포함하고 있음을 특징으로 하는 내주면이 도금된 중공상 블록의 제조방법.