(57)【要約】【課題】より向上した耐食性を持つように表面にメッキ処理された鋼管を製造すること。【解決手段】発明による鋼管の製造装置は、鋼板を鋼管に造管する造管装置と、上記造管装置と単一のラインで連結され、上記鋼管を高温で加熱して熱処理する熱処理装置と、上記鋼管を徐冷しながらアニーリングして還元雰囲気を提供する前処理装置と、及びアルミニウムと亜鉛を含むセアリウム(SeAHLume)合金が溶融された状態で貯蔵されるポットと、上記の溶融された合金のレベルを調節するように、上記の溶融された合金中に選択的に挿入されるレベルブロックと、上記レベルブロックの挿入により上記の溶融された合金が流入され、上記鋼管が実質的に垂直に貫通するように配置されたメッキ部を含むメッキ装置を含んでいる。【選択図】図１
2007070729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板を鋼管に造管する造管装置であって、
上記造管装置と単一のラインで連結され、上記鋼管を高温で加熱して熱処理する熱処理装置と、
上記鋼管を徐冷しながらアニーリングして還元雰囲気を提供する前処理装置と、
アルミニウムと亜鉛を含むセアリウム(SeAHLume)合金が溶融された状態で貯蔵されるポットと、上記の溶融された合金のレベルを調節するように、上記の溶融された合金中に選択的に挿入されるレベルブロックと、上記レベルブロックの挿入により上記の溶融された合金が流入され、上記鋼管が実質的に垂直に貫通するように配置されたメッキ部を含むメッキ装置とを備えている、
ことを特徴とする鋼管の製造装置。
【請求項２】
上記メッキ部を貫通する鋼管の上端及び下端には、それぞれ上記鋼管の移動をガイドする上部及び下部ガイドローラーが備えられる、
請求項１に記載の鋼管の製造装置。
【請求項３】
上記メッキ部の上側に配置され、上記鋼管にメッキされる合金の厚さを調節するように、ガスを噴射する上部ノズル装置をさらに備えている、
請求項１記載の鋼管の製造装置。
【請求項４】
上記前処理装置は、
上記鋼管を包む内管と上記内管の周囲に沿って配置された外管からなる二重管と、
上記内管の内部に窒素及び水素の混合ガスを注入させるガス注入装置と、
上記内管と外管の間に冷却水を供給する冷却水供給装置とを備えている、
請求項１記載の鋼管の製造装置。
【請求項５】
鋼板を鋼管に造管する第１段階と
上記の造管された鋼管が、メッキ部を実質的に垂直に貫通するように連結する第２段階と、
アルミニウムと亜鉛を含むセアリウム(SeAHLume)合金を溶融させる第３段階と、
レベルブロックを上記の溶融された合金内に挿入し、上記合金のレベルを上昇させることにより、上記の溶融された合金がメッキ部に流入されるようにする第４段階と、
上記鋼管を上記メッキ部を貫通して移動させ、上記の移動される鋼管に向かってガスを噴射することにより、メッキされる合金の厚さを調節する第５段階とを備えている、
ことを特徴とする鋼管の製造方法。
【請求項６】
鋼板を鋼管に造管する第１段階と、
上記鋼管を高温で加熱して熱処理する第２段階と、
上記鋼管を徐冷しながらアニーリングして還元雰囲気を提供する第３段階と、
アルミニウムと亜鉛を含むセアリウム(SeAHLume)合金を溶融させ、上記鋼管が上記の溶融された合金を垂直に貫通させることにより、上記鋼管の表面に上記の溶融された合金をメッキする第４段階と、
上記鋼管を冷却させる第５段階とを備えている、
ことを特徴とする鋼管の製造方法。
【請求項７】
上記第３段階における還元雰囲気の組成は、水素及び窒素の混合ガスを上記鋼管の周囲に投入することにより行われる、
請求項６記載の鋼管の製造方法。
【請求項８】
上記第５段階は、
上記のメッキされた鋼管にエアーを送風する段階と、
冷却水を使用して上記鋼管をクェンチングする段階とを備えている、
請求項６記載の鋼管の製造方法。
【請求項９】
請求項７記載の鋼管の製造方法により製造された鋼管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼管の製造装置に関し、より詳しくは、改善された表面処理構造を持つ鋼管の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、鋼管(steel tube)を製造する方法には、射出方式による生産方法と、鋼板をチューブ状に加工する方法があるが、射出方法による生産方法は製造単価が高くて、鋼板を利用した加工方法が多く利用されている。
後者の方式による鋼管の製造方法は、鋼板をチューブ状に変形して接触面を電気抵抗溶接法で溶接して加工するため、電縫管ともいう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような電縫管の製造方法は、その口径の小さいものから大きいものに至るまでのほとんど鋼管の製造方法に利用されている実情である。上記のように製造された小口径鋼管は、冷蔵庫などのような冷却機器のコンデンサー、ブレーキ油圧ラインなどのように耐久性と信頼性が求められる用途に多く使用されている。従って、高い耐久性と信頼性が求められる小口径鋼管は、その製造工程から細密に管理されなければならない特性を持っている。
【０００４】
一方、このような小口径鋼管の表面腐食を防止するために、より効果的な表面処理技術に関する研究が進められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記のような問題点を解決するために、本発明はより向上した耐食性を持つように、表面にメッキ処理された鋼管の製造装置及び方法を提供することを目的とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、上記の目的を具体的に実現できる本発明の好適な実施例を、添付する図面を参照して説明する。本実施例を説明するにあたって、同一構成に対しては同一名称及び同一符号を使用し、これによる付加的な説明は下記にて省略する。
【０００７】
図１は、本発明の一実施例による鋼管の製造装置の概略的な構成図である。
図１で示されるように、本発明の一実施例による鋼管の製造装置は、鋼板から鋼管を造管する造管装置と、上記鋼管の表面に合金をメッキする装置が単一のラインで一体的に連結されてなる。これにより、上記鋼管の全製造過程が一つのラインで迅速に行なわれるため、上記鋼管の生産性が向上できる。
【０００８】
図示されたように、上記の造管装置はコイリングされた鋼板を平らにするアンコイリング装置Aと、複数個の鋼板を連結するように溶接するバット溶接装置Bと、上記連結された鋼板の供給速度を一定に維持するために、ルーピング(Looping)状態を維持しながらまっすぐな状態に排出するルーピング装置Cと、上記鋼板を利用してパイプ状にフォーミングして造管しながら継ぎ手を溶接する電気抵抗溶接装置Dと、上記の造管された鋼管を適当な温度まで冷却させるクーリング装置Eと、上記鋼管の直径規格通りにパイプの直径を縮小するレデューシング装置Fを含んでなることが好ましい。
【０００９】
ここで、上記クーリング装置Eは、上記鋼管1のビード部、即ち、溶接部位を滑らかに切削することにより、後に進行されるメッキ工程で不良が発生することを防止する切削装置を追加的に含んでなることが好ましい。また、上記鋼管1をレデューシングした後には、界面活性剤などを使用して上記鋼管1の表面を化学的に処理した後、高速に回転されるワイヤブラシなどにより、鋼管の表面に付着した酸化異物を物理的に除去し、水及びエアーを使用して鋼管の表面を洗浄することが好ましい。
【００１０】
この後、上記鋼管1は熱処理装置7、前処理装置10、そしてメッキ装置20を通過しながら、表面にセアリウム(SeAHLume)合金がメッキされる。
【００１１】
詳しくは、上記鋼管1は熱処理装置7の誘導コイル(induction coil)を利用して750〜850℃程度の高温で加熱して熱処理される。これにより、上記鋼管1の機械的性質が向上する。
【００１２】
この後、上記鋼管1は前処理装置10を通過するが、上記前処理装置10は二重管9、ガス注入装置8a、そして冷却水供給装置8bを含んでなることが好ましい。
【００１３】
ここで、上記二重管9は、上記鋼管1を包む内管9bと上記内管9bの周囲に沿って配置された外管9aからなるが、上記内管9bの中心部に沿って上記鋼管1が移動される。このとき、上記内管9bの内部には、ガス注入装置8aにより混合ガスが供給され、還元雰囲気が組成される。
【００１４】
ここで、上記混合ガスは還元ガスの水素10〜30%と、非活性ガスの窒素70〜90%の混合ガスからなる。上記水素と窒素の流量制御は、個別配管で圧力を調節した後、それぞれの流量計により消耗量を調節して一つの混合配管に通過させることによりなる。
【００１５】
このような還元雰囲気の組成により、加熱された鋼管の表面が黒く酸化することを防止し、後述するメッキ工程がより安定的に行なわれるようにする。
【００１６】
また、上記内管9bと外管9aの間には冷却水が供給され、上記鋼管1を約570〜620℃まで徐冷しながらアニーリングさせる。このために、上記内管9bと外管9aとの間の空間は、熱を吸収して外部に排出させる冷却水を供給する冷却水供給装置8bと連結される。また、上記鋼管1は予熱装置11により予熱されることもあるが、上記予熱装置11は省略可能である。
【００１７】
一方、上記メッキ装置20は鋼管1の表面に耐腐食性の合金をメッキする装置であって、ヒーター22と溶融された合金が貯蔵されるポット21を含んでなることが好ましい。ここで、上記合金は55重量%のアルミニウムと43.4〜44.9重量%の亜鉛を含む合金(‘セアリウム(SeAHLume)合金’という)としての卓越した性能の耐腐食性を持つ。ここで、上記合金は0.1〜1.6重量%のシリコンをさらに含むことが好ましい。また、上記ヒーター22は、上記ポット21の下部に備えられることが好ましく、誘導加熱方式で上記合金を溶融させる加熱源として提供される。
【００１８】
そして、上記ポット21は溶融された合金を貯蔵する容器であって、その一側には上記鋼管1が通過する経路に配置されるメッキ部21aが突出した形状で備えられることが好ましい。即ち、上記の溶融された合金の一部は上記メッキ部21aに流入され、上記メッキ部21aに形成されたホールを通して移動される鋼管1の表面に、上記合金がメッキされる。
【００１９】
ここで、上記鋼管1がメッキ部21aを通過する経路は、垂直に配置されることが好ましい。即ち、上部ガイドローラー31と下部ガイドローラー30の間で上記鋼管1は垂直に移動され、これにより重力の影響で上記合金のメッキが非対称的に行なわれるのが防止できる。
【００２０】
垂直に上昇した後、上記鋼管1は上部ガイドローラー31により所定の角度で斜めに下降して次の工程に移動され、再び水平に移動される空間に到達すると、上記鋼管1は空冷式及び水冷式冷却装置15により冷却される。このような冷却過程は、エアーの送風による方式及び上記鋼管の表面に水を噴射する方式(クェンチング(Quenching)作業)を含んでなることが好ましい。
【００２１】
上記のような装置により製造された鋼管1は、漏洩検査を経た後、次の工程に移動されるためにコイル状に巻かれる。この後、上記鋼管1のメッキされた表面に、黒変及び白錆の変色が発生することを防止するために、クロメート装置により上記鋼管1の表面に3価クロムを5秒以内、好ましくは1秒以内の時間の間に供給する3価クロメート工程が行なわれることが好ましい。
【００２２】
一方、図2は、本発明の一実施例によるメッキ装置を示した図であり、本図面を参照して上記メッキ装置の構成をより詳しく説明すると、次の通りである。
【００２３】
図2で示されるように、上記ポット21の下部には誘導加熱方式のヒーター22が備えられ、上記ポット21の一側にはメッキ部21aが突出した形状で備えられる。
【００２４】
ここで、上記メッキ部21aを通過する鋼管1の経路は垂直になることが好ましく、上記垂直に通過する経路の上端及び下端には、それぞれ上記鋼管の移動をガイドする上部及び下部ガイドローラー31、30が備えられることが好ましい。このために、上記メッキ作業の進行前に、上記の造管された鋼管1が上記メッキ部21aを実質的に垂直に貫通するように連結する作業が行なわなければならない。
【００２５】
図示されたように、上記鋼管1は地面に水平の方向に沿って上記の下部ガイドローラー30に流入された後、ベンドされて地面に実質的に垂直の方向に移動される。このとき、上記の下部ガイドローラー30の周辺は、ケースにより包まれた状態で提供され、上記ケースの内部には、上記鋼管の外径差による間隔を調節する補助治具が備えられることが好ましい。
【００２６】
この後、上記鋼管1はメッキ部を通過しながら、表面に55重量%のアルミニウムと43.4〜44.9重量%の亜鉛を含むセアリウム合金がメッキされる。ここで、上記合金は0.1〜1.6重量%のシリコンをさらに含むことが好ましい。また、上記メッキ部(21a)には常に溶融された合金が貯蔵されるものではなく、上記ポット21の内部に選択的に進入できるレベルブロック26により、メッキ部21aに流入される溶融された合金のレベルが調節される。
【００２７】
詳しくは、上記ポット21の内部には上部空間を区画する分離膜24が備えられ、上記分離膜24の一側には、レベルブロック26が上下移動可能に装着される。上記分離膜24はレベルブロック26の上下移動により、上記メッキ部21aの周辺で溶融された合金のレベルが揺れることを防止する。上記レベルブロック26が下部に移動されて溶融された合金に浸ると、上記の溶融された合金のレベルが上がることにより、上記メッキ部21aに合金が流入される。一方、上記レベルブロック26が上昇すると、上記の溶融された合金のレベルが下降し、メッキ部21aに合金が残存しないように調節できる。
【００２８】
一方、上記メッキ部21aの下面には、上記鋼管1が通過するホール21bが形成され、上記ホール21bにより上記の溶融された合金が下側に漏洩されることを防止するように、圧力調節装置が備えられることが好ましい。上記圧力調節装置は、下部ノズル装置41及びガイドパイプ40を含んでなることが好ましい。
【００２９】
ここで、上記ガイドパイプ40は、下部ガイドローラー30を包んでいるケースと連結され、上記ガイドパイプ40の内部には、窒素などのような非活性ガスが0.1〜0.3barの圧力で供給され、大気圧より高圧の状態で維持されることが好ましい。また、上記ガイドパイプ40の上端は上記の下部ノズル装置41と連通され、上記下部ノズル装置41の圧力も高圧状態で維持されることにより、上記メッキ部内に供給された溶融された合金が下側に漏洩されることが防止できる。
【００３０】
このように、上記ガイドパイプ40及び下部ノズル装置41からなる圧力調節装置内部の圧力を調節することにより、上記メッキ部21aを貫通して垂直に移動される鋼管1の表面に、溶融された合金が均一にメッキされることはもちろん、上記合金が下側に漏洩されることが防止できる。
【００３１】
また、上記下部ノズル装置41の上下には、それぞれガイドノズルが備えられることが好ましく、上記ガイドノズルは製作される鋼管1の外径が変わる場合、上記鋼管の外径に対応して交替可能に構成される。
【００３２】
このように、上記鋼管1は重力方向と一致する方向に垂直上方に移動されるため、上記メッキ部21aを通過しながら表面に合金が均一にメッキできる。即ち、重力により鋼管1の表面にメッキされた溶融された合金が一側に流れ、非対称的な厚さでメッキされることが防止できる。
【００３３】
さらに、上記メッキ部21aの上側には、上記鋼管1に向かってエアーまたはその他の混合ガスを噴射する、上部ノズル装置34が備えられることが好ましい。上記の上部ノズル装置34は酸化を防止するために、上記鋼管に水素ガスを微量供給してフレーム(flame)が発生するように構成することもできる。また、上記の上部ノズル装置34により窒素などの非活性ガスを上記鋼管1に向かって送風することにより、上記鋼管にメッキされる合金の厚さを調節することもできる。
【００３４】
一方、上記メッキ部21aを通過した鋼管1は、垂直上方に約20m程度継続的に移動される。このとき、上記鋼管1の移動経路には、上記鋼管を包むチューブ型冷却装置32が少なくとも一つ以上備えられるが、上記のチューブ型冷却装置32の内部に送風されるエアーにより、上記鋼管1の表面が所定温度の以下に冷却され得る。
【００３５】
また、上記鋼管1の移動経路の上端には、上部ガイドローラー31が備えられ、上記鋼管は上部ガイドローラー31によりベンドされ、約30°以内の鋭角をなした状態で、斜めに次の工程の冷却装置などに移動される。以後の工程は、図1を参照して前述された通りである。
【００３６】
一方、本発明の好適な実施例による鋼管の製造方法を説明すると、次の通りである。
図3は、本発明による鋼管の製造方法を示した図である。
図3で示されるように、まず鋼板を鋼管に造管し(S10)、上記造管された鋼管を750〜850℃の高温で加熱して熱処理する(S20)。この後、上記鋼管を約570〜620℃まで徐冷しながらアニーリングし、還元雰囲気を提供することにより前処理する(S30)。上記の還元雰囲気の組成は、水素及び窒素の混合ガスを上記鋼管の周囲に投与することにより行なわれる。
【００３７】
次いで、55重量%のアルミニウムと43.4〜44.9重量%の亜鉛及び0.1〜1.6重量%のシリコンを含むセアリウム合金を溶融させ、上記の溶融された合金を上記鋼管の表面にメッキする段階が進行される(S40)。上記比率のセアリウム合金は、強力な耐腐食性を持つ。ここで、上記鋼管は上記の溶融された合金が貯蔵されたポットを垂直上方に通過しながらメッキされ、上記ポットを通過した鋼管の表面にメッキされた合金の厚さを調節するために、上記鋼管に向かってガスが噴射されることが好ましい。上記鋼管の垂直移動経路は前述したように、上部及び下部ガイドローラーによりガイドされることが好ましい。
【００３８】
この後、上記鋼管が一定温度の以下に冷却されることが好ましい。このためん、上記のメッキされた鋼管に空気を送風し、冷却水を使用して上記鋼管をクェンチング(Quenching)する冷却段階(S50)がさらに行なわれることが好ましい。
【００３９】
また、上記鋼管の変色を防止するために、3価クロメート工程が行なわれることが好ましい。これにより、上記鋼管の変色を防止し、外観の良い鋼管を製造することができる。
【００４０】
このような方法で製造された鋼管は、表面に強力な耐食性を持つセアリウム合金がメッキされるため、熱交換器などのような装置に適用される場合、安定的な運用が保証できる。
【００４１】
前述したように、本発明による鋼管の製造装置は、次のような効果を持つ。
第一、上記のメッキ作業は鋼管が実質的に垂直に移動しながら行なわれるため、上記鋼管の表面にアルミニウム−亜鉛合金が均一にメッキできる。また、上記セアリウム合金のメッキにより、上記鋼管の耐腐食性を著しく改善できる。
【００４２】
第二、上記鋼管にメッキされるとき、上記の上部ノズル装置により非活性ガスが鋼管に向かって噴射されることにより、上記鋼管にメッキされる合金の厚さを容易に調節できる。
【００４３】
第三、熱処理された高温の鋼管を、還元雰囲気が組成された二重管の内部で間接冷却方式で徐冷してアニーリングさせることにより、上記鋼管の表面が黒く酸化することを防止すると共に、機械的特性を向上させることができる。
【００４４】
一方、上記のような本発明の各実施例は、本発明の理解を助けるために構成したものであって、単純に前述した実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の技術的思想から外れない範囲内で、多様な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例による鋼管の製造装置を示した概略的な構成図。
【図２】本発明の一実施例によるメッキ装置の構成を示した断面図。
【図３】本発明の一実施例による鋼管の製造方法を示したフローチャート。
【符号の説明】
【００４６】
1・・・鋼管
7・・・熱処理装置
10・・・前処理装置
11・・・予熱装置
15・・・冷却装置
20・・・メッキ装置
21・・・ポット
21a・・・メッキ部
21b・・・ホール
22・・・ヒーター
24・・・分離膜
26・・・レベルブロック
30・・・下部ガイドローラー
31・・・上部ガイドローラー
32・・・冷却装置
34・・・上部ノズル装置
【図１】
2007070729.tif 000003
【図２】
2007070729.tif 000004
【図３】
2007070729.tif 000005