강관

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강관은 다양한 용도로 사용되는 길고 속이 빈 관입니다. 그들은 용접 또는 이음매없는 파이프를 만드는 두 가지 별개의 방법으로 생산됩니다. 두 방법 모두에서 원시 강철은 먼저 보다 작업 가능한 시작 형태로 주조됩니다. 그런 다음 강철을 이음매 없는 튜브로 늘리거나 가장자리를 강제로 연결하고 용접으로 밀봉하여 파이프로 만듭니다. 강관을 생산하는 최초의 방법은 1800년대 초에 도입되었으며 오늘날 우리가 사용하는 현대적인 공정으로 꾸준히 발전해 왔습니다. 매년 수백만 톤의 강관이 생산됩니다. 다용도성으로 인해 철강 산업에서 가장 많이 사용되는 제품입니다.

강관은 다양한 장소에서 발견됩니다. 그들은 강하기 때문에 도시와 마을 전체에 물과 가스를 수송하기 위해 지하에서 사용됩니다. 그들은 또한 전선을 보호하기 위해 건설에 사용됩니다. 강관은 강하지만 가벼울 수도 있습니다. 따라서 자전거 프레임 제조에 사용하기에 적합합니다. 자동차, 냉동 장치, 난방 및 배관 시스템, 깃대, 가로등, 약품 등을 들 수 있습니다.

연혁

사람들은 수천 년 동안 파이프를 사용해 왔습니다. 아마도 최초의 사용은 개울과 강에서 물을 밭으로 돌린 고대 농업가들에 의한 것입니다. 고고학적 증거에 따르면 중국인은 기원전 2000년 <작은> 위치로 물을 운반하기 위해 갈대 파이프를 사용했습니다. 다른 고대 문명에서 사용되었던 점토관이 발견되었습니다. 1세기 동안 A.D. , 최초의 납 파이프가 유럽에서 건설되었습니다. 열대 국가에서는 대나무 튜브를 사용하여 물을 운반했습니다. 식민지 미국인들은 비슷한 목적으로 나무를 사용했습니다. 1652년에는 속이 빈 통나무를 사용하여 보스턴에서 최초의 상수도가 만들어졌습니다.

현대 용접 강관의 개발은 1800년대 초반으로 거슬러 올라갈 수 있습니다. 1815년 William Murdock은 석탄 연소 램프 시스템을 발명했습니다. 런던 시 전체에 이 조명을 맞추기 위해 Murdock은 버려진 머스킷 총열을 결합했습니다. 그는 이 연속 파이프라인을 사용하여 석탄 가스를 운송했습니다. 그의 조명 시스템이 성공적으로 입증되었을 때 긴 금속 튜브에 대한 더 큰 수요가 창출되었습니다. 이러한 수요를 충족하기에 충분한 튜브를 생산하기 위해 다양한 발명가들은 새로운 파이프 제조 공정을 개발하기 시작했습니다.

금속 튜브를 빠르고 저렴하게 생산하는 주목할만한 초기 방법은 1824년 James Russell에 의해 특허되었습니다. 그의 방법에서 튜브는 평평한 철 스트립의 반대쪽 가장자리를 함께 결합하여 만들었습니다. 금속은 가단성이 될 때까지 먼저 가열되었습니다. 드롭 해머를 사용하여 모서리를 함께 접고 용접했습니다. 파이프는 그루브와 압연기를 통과하여 완성되었습니다.

Russell의 방법은 이듬해에 Comelius Whitehouse가 금속 튜브를 만드는 더 나은 방법을 개발했기 때문에 오래 사용되지 않았습니다. 맞대기 용접 공정이라고 하는 이 공정은 현재 파이프 제작 절차의 기초입니다. 그의 방법에서는 얇은 철판을 가열하고 원뿔 모양의 구멍을 통해 끌어당겼습니다. 금속이 구멍을 통과하면서 가장자리가 말려 파이프 모양을 만들었습니다. 두 끝을 함께 용접하여 파이프를 완성했습니다. 사용하는 최초의 제조 공장 용접 파이프는 재료를 원형으로 성형하는 일련의 홈이 있는 롤러를 통해 강철 스트립을 굴려서 형성됩니다. 다음으로 용접되지 않은 파이프는 용접 전극을 통과합니다. 이 장치는 파이프의 두 끝을 함께 밀봉합니다. 미국의 이 프로세스는 1832년 필라델피아에서 열렸습니다.

점차적으로 Whitehouse 방식이 개선되었습니다. 가장 중요한 혁신 중 하나는 1911년 John Moon에 의해 도입되었습니다. 그는 제조 공장이 끝없는 흐름에서 파이프를 생산할 수 있는 연속 공정 방법을 제안했습니다. 그는 이 특정 목적을 위해 기계를 제작했으며 많은 파이프 제조 시설에서 이를 채택했습니다.

용접 튜브 공정이 개발되는 동안 이음매 없는 금속 파이프에 대한 필요성이 대두되었습니다. 이음매 없는 파이프는 이음매가 용접되지 않은 파이프입니다. 그들은 처음에 단단한 실린더의 중심에 구멍을 뚫어 만들어졌습니다. 이 방법은 1800년대 후반에 개발되었습니다. 이러한 유형의 파이프는 벽이 얇고 가벼우면서도 강하기 때문에 자전거 프레임에 적합했습니다. 1895년에는 심리스 튜브를 생산하는 최초의 공장이 건설되었습니다. 자전거 제조가 자동차 제조로 바뀌면서 가솔린과 오일 라인에는 이음매 없는 튜브가 여전히 필요했습니다. 이 수요는 더 많은 석유 매장량이 발견됨에 따라 더욱 커졌습니다.

이미 1840년에 제철공들은 이음매 없는 튜브를 생산할 수 있었습니다. 한 가지 방법에서는 단단한 금속의 둥근 빌렛을 통해 구멍을 뚫었습니다. 빌릿은 가열되어 파이프를 형성하도록 연장된 일련의 다이를 통해 당겨졌습니다. 이 방법은 중앙에 구멍을 뚫기가 어렵기 때문에 비효율적이었습니다. 이로 인해 한쪽이 다른 쪽보다 두꺼운 고르지 않은 파이프가 생성되었습니다. 1888년에는 개선된 방법이 특허를 받았습니다. 이 과정에서 단단한 청구서가 내화 벽돌 코어 주위에 주조되었습니다. 식힌 후 벽돌을 제거하고 중간에 구멍을 냈습니다. 그 이후로 새로운 롤러 기술이 이러한 방법을 대체했습니다.

디자인

강관에는 두 가지 유형이 있습니다. 하나는 이음매가 없고 다른 하나는 길이에 따라 단일 용접 이음매가 있습니다. 둘 다 용도가 다릅니다. 이음매 없는 튜브는 일반적으로 더 가볍고 벽이 더 얇습니다. 그들은 자전거 및 액체 운송에 사용됩니다. 솔기가 있는 튜브는 더 무겁고 단단합니다. 일관성이 더 좋고 일반적으로 더 똑바릅니다. 그들은 가스 운송, 전기 도관 및 배관과 같은 것들에 사용됩니다. 일반적으로 파이프에 높은 응력이 가해지지 않는 경우에 사용됩니다.

특정 파이프 특성은 생산 중에 제어할 수 있습니다. 예를 들어 파이프의 지름은 사용 방법에 따라 수정되는 경우가 많습니다. 직경은 피하 주사 바늘을 만드는 데 사용되는 작은 파이프에서 도시 전체에 가스를 운반하는 데 사용되는 큰 파이프에 이르기까지 다양합니다. 파이프의 벽 두께도 제어할 수 있습니다. 종종 강철 유형은 파이프의 강도와 유연성에도 영향을 미칩니다. 기타 제어 가능한 특성에는 길이, 코팅 재료 및 끝 마감이 포함됩니다.

원자재

파이프 생산의 주요 원료는 강철입니다. 강철은 주로 철로 구성됩니다. 합금에 존재할 수 있는 다른 금속에는 알루미늄, 망간, 티타늄, 텅스텐, 바나듐 및 지르코늄이 포함됩니다. 일부 마감재는 때때로 생산 중에 사용됩니다. 예를 들어, 페인트는 다음과 같을 수 있습니다. 이음매 없는 파이프는 단단한 빌렛을 가열하여 원통 모양으로 성형한 다음 그것은 뻗어 있고 속이 비어 있습니다. 속이 빈 중앙이 불규칙한 모양을 하고 있기 때문에 탄환 모양의 피어싱 포인트가 빌릿을 굴리면서 빌릿의 중앙으로 밀리게 됩니다. 파이프가 코팅된 경우에 사용됩니다. 일반적으로 생산 라인의 끝에서 강관에 소량의 오일이 도포됩니다. 이것은 파이프를 보호하는 데 도움이 됩니다. 실제로 완제품의 일부는 아니지만 황산은 파이프를 청소하기 위해 한 제조 단계에서 사용됩니다.

제조
프로세스

강관은 두 가지 다른 공정으로 만들어집니다. 두 공정의 전체 생산 방법은 세 단계를 포함합니다. 첫째, 원강을 보다 작업 가능한 형태로 변환합니다. 다음으로, 파이프는 연속 또는 반연속 생산 라인에서 형성됩니다. 마지막으로 파이프를 절단하고 고객의 요구에 맞게 수정합니다.

잉곳 생산

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1 용강은 철광석과 코크스(석탄을 공기 없이 가열할 때 생성되는 탄소가 풍부한 물질)를 용광로에서 녹인 다음 액체에 산소를 분사하여 대부분의 탄소를 제거하여 만듭니다. 그런 다음 용강을 두꺼운 벽으로 된 크고 두꺼운 철 주형에 붓고 냉각하여 잉곳으로 만듭니다.

2 판, 판재 등의 편평한 제품이나 봉, 봉과 같은 긴 제품을 만들기 위해서는 큰 롤러 사이에 엄청난 압력을 가해 잉곳을 성형한다.

블룸 및 슬라브 생산

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3 블룸을 생성하기 위해 잉곳은 적층된 한 쌍의 홈이 있는 강철 롤러를 통과합니다. 이러한 유형의 롤러를 "2-하이 밀"이라고 합니다. 어떤 경우에는 3개의 롤러가 사용됩니다. 롤러는 홈이 일치하도록 장착되고 반대 방향으로 움직입니다. 이 동작으로 인해 강철이 압착되고 더 얇고 긴 조각으로 늘어납니다. 작업자가 롤러를 뒤집으면 강철이 뒤로 당겨져 더 가늘고 길어집니다. 강철이 원하는 모양이 될 때까지 이 과정을 반복합니다. 이 과정에서 매니퓰레이터라는 기계가 강철을 뒤집어 양쪽이 고르게 가공되도록 합니다.

4 잉곳은 블룸 메이킹 프로세스와 유사한 프로세스에서 슬라브로 굴릴 수도 있습니다. 강철은 그것을 늘리는 한 쌍의 적층 롤러를 통과합니다. 그러나 측면에는 슬래브의 너비를 제어하기 위해 롤러가 장착되어 있습니다. 강철이 원하는 모양을 얻으면 고르지 않은 끝이 잘리고 슬래브 또는 블룸은 더 짧은 조각으로 절단됩니다.

추가 처리

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5 블룸은 일반적으로 파이프로 만들기 전에 추가 처리됩니다. 블룸은 더 길고 더 좁게 만드는 더 많은 롤링 장치를 통해 빌릿으로 변환됩니다. 빌릿은 플라잉 가위로 알려진 장치로 절단됩니다. 이들은 움직이는 빌릿과 함께 경주하고 절단하는 한 쌍의 동기화 된 가위입니다. 이를 통해 제조 공정을 중단하지 않고 효율적인 절단이 가능합니다. 이 빌릿은 쌓이고 결국 이음매 없는 파이프가 됩니다.

6개의 석판도 재작업되었습니다. 가단성을 만들기 위해 먼저 2,200°F(1,204°C)로 가열됩니다. 이로 인해 슬래브 표면에 산화물 코팅이 형성됩니다. 이 코팅은 스케일 브레이커와 고압 물 스프레이로 분리됩니다. 그런 다음 슬래브는 열간 압연기의 일련의 롤러를 통해 보내지고 스켈프라고 하는 얇고 좁은 강철 스트립으로 만들어집니다. 이 방앗간은 0.5마일만큼 길 수 있습니다. 슬래브가 롤러를 통과함에 따라 더 얇아지고 길어집니다. 약 3분 동안 단일 슬래브는 6인치(15.2cm) 두께의 강철 조각에서 길이가 1/4마일이 될 수 있는 얇은 강철 리본으로 변환될 수 있습니다.

7 연신 후, 강철을 절인다. 이 공정에는 황산이 들어 있는 일련의 탱크를 통해 금속을 세척하는 작업이 포함됩니다. 마무리를 위해 찬물과 뜨거운 물로 헹구고 말린 다음 큰 스풀에 감아 파이프 제조 시설로 운송하기 위해 포장합니다.

파이프 제작

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8 스켈프와 빌렛은 모두 파이프를 만드는 데 사용됩니다. 스켈프는 용접된 파이프로 만들어집니다. 그것은 먼저 풀기 기계에 배치됩니다. 강철의 스풀이 풀리면서 가열됩니다. 그런 다음 강철은 일련의 홈이 있는 롤러를 통과합니다. 지나갈 때 롤러는 스켈프의 가장자리를 함께 말립니다. 이것은 용접되지 않은 파이프를 형성합니다.

9 다음으로 강재는 용접봉을 통과합니다. 이 장치는 파이프의 두 끝을 함께 밀봉합니다. 용접된 이음매는 단단한 용접을 만드는 데 도움이 되는 고압 롤러를 통과합니다. 그런 다음 파이프를 원하는 길이로 자르고 추가 처리를 위해 쌓습니다. 용접 강관은 연속 공정으로 파이프의 크기에 따라 분당 1,100피트(335.3m)까지 만들 수 있습니다.

10 이음매 없는 파이프가 필요한 경우 사각 빌렛을 사용하여 생산합니다. 그들은 가열되고 성형되어 원형이라고도 불리는 실린더 모양을 형성합니다. 그런 다음 라운드는 흰색으로 가열되는 용광로에 넣습니다. 가열된 라운드는 큰 압력으로 압연됩니다. 이 고압 압연으로 인해 빌렛이 늘어나고 중앙에 구멍이 형성됩니다. 이 구멍은 불규칙한 모양이기 때문에 총알 모양의 피어싱 포인트가 롤링되는 동안 빌렛의 중앙을 통해 밀려납니다. 피어싱 단계 후에도 파이프의 두께와 모양이 여전히 불규칙할 수 있습니다. 이를 수정하기 위해 다른 일련의 압연기를 통과합니다.

최종 처리

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11 파이프 유형 중 하나를 만든 후에는 교정기를 통과할 수 있습니다. 그들은 또한 두 개 이상의 파이프 조각을 연결할 수 있도록 이음새가 장착되어 있을 수 있습니다. 직경이 더 작은 파이프에 대한 가장 일반적인 유형의 조인트는 나사산입니다. 즉, 파이프 끝으로 잘려진 촘촘한 홈입니다. 파이프도 측정기를 통해 보내집니다. 이 정보는 다른 품질 관리 데이터와 함께 파이프에 자동으로 스텐실됩니다. 그런 다음 파이프에 보호 오일을 살짝 뿌립니다. 대부분의 파이프는 일반적으로 부식을 방지하기 위해 처리됩니다. 이것은 아연 도금을 하거나 아연 코팅을 함으로써 이루어집니다. 파이프의 용도에 따라 다른 도료나 도료를 사용할 수 있습니다.

품질 관리

완성된 강관이 사양을 충족하는지 확인하기 위해 다양한 조치가 취해집니다. 예를 들어, X선 게이지는 강철의 두께를 조절하는 데 사용됩니다. 게이지는 2개의 X선을 사용하여 작동합니다. 하나의 광선은 알려진 두께의 강철로 향합니다. 다른 하나는 생산 라인의 통과하는 강철을 향합니다. 두 광선 사이에 차이가 있으면 게이지가 자동으로 롤러 크기 조정을 트리거하여 보상합니다.

파이프는 또한 프로세스가 끝날 때 결함이 있는지 검사합니다. 파이프를 테스트하는 한 가지 방법은 특수 기계를 사용하는 것입니다. 이 기계는 파이프에 물을 채운 다음 압력을 높여 파이프가 유지되는지 확인합니다. 결함이 있는 파이프는 스크랩으로 반환됩니다.