专利名称：一种制造钢管的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种制造钢管的装置和方法，更具体地，涉及一种制造具有改善的表面处理结构的钢管的装置和方法。
背景技术：
通常，制造钢管的方法包括注射成形方法和将钢板成形为管状的方法。由于注射成形方法成本较高，因而使用钢板的方法被广泛采用。
由于钢板变形为管状，且端部通过电阻焊方法焊接在一起，因此由钢板方法制成的钢管称为电焊管。
制造电焊管的方法广泛使用在从小直径到大直径的大多数钢管的制造方法中。如上述制造的小直径钢管广泛应用于冷却装置的冷凝器中，比如冰箱、制动系统的液压线路以及其他需要较高耐用性和可靠性的应用。因此，这种小直径钢管应精心制造。
同时，为了防止小直径钢管的表面腐蚀，正在研究更加有效的表面处理技术。
发明内容
因此，本发明旨在解决上述问题，本发明的一个目的是提供一种用于制造钢管的装置和方法，所述钢管的表面经由镀处理从而提高了抗腐蚀性。
根据本发明的一个方面，一种用于制造钢管的装置，该装置包括用于将钢板成形为钢管的管成形装置；与管成形装置连接在一个生产线上，以将钢管加热到高温的热处理装置；用于使钢管退火并提供还原气氛的预处理装置；以及镀处理装置，该镀处理装置包括用于存储熔融状态下由铝和锌构成的SeAHLume合金的容器；选择性地插入所述熔融合金中以调整所述熔融合金液位的液位块；以及镀处理部分，所述熔融合金响应于液位块的插入而流入该镀处理部分，并且钢管基本垂直地穿过该镀处理部分。
根据本发明的另一个方面，一种用于制造钢管的方法，该方法包括第一步骤，将钢板成形为钢管；第二步骤，将成形的钢管连接以基本垂直地穿过镀处理部分；第三步骤，熔融由铝和锌构成的SeAHLume合金；第四步骤，将液位块插入熔融合金中，以升高合金的液位，从而将熔融合金引入所述镀处理部分；以及第五步骤，移动钢管通过镀处理部分，并且将气体注入到移动的钢管内，以调整镀到钢管上的合金的厚度。
根据本发明的再一个方面，一种用于制造钢管的方法，该方法包括第一步骤，将钢板成形为钢管；第二步骤，将钢管加热到高温以进行热处理；第三步骤，使钢管退火并提供还原气氛；第四步骤，熔融由铝和锌构成的SeAHLume合金，并使钢管垂直通过熔融合金，以将所述熔融合金镀在钢管表面上；以及第五步骤，冷却钢管。
通过结合附图，对下面代表性实施方式的描述将使本发明的上述及其他的方面和优势显而易见且更容易理解，在附图中图1是根据本发明代表性实施方式用于制造钢管的装置的示意图；图2是根据本发明代表性实施方式镀处理装置的横截面图；图3是根据本发明代表性实施方式用于制造钢管的方法的流程图。
具体实施例方式
本发明代表性的实施方式将参考附图加以详细地描述，在整个附图中相同的附图标记表示相同的元件。
在下文中，将参考附图对根据本发明代表性实施方式的用于制造钢管的装置进行详细描述。
图1是根据本发明代表性实施方式用于制造钢管的装置的示意图。
如图1所示，根据本发明代表性实施方式用于制造钢管的装置包括用于将钢板成形为钢管的管成形装置和在钢管表面镀上合金的装置，这两个装置在一个生产线上一体形成。因此，钢管的整个制造过程可以在一个单独的生产线上快速完成，从而提高了生产率。
如图所示，管成形装置可以包括展开装置A，用于将卷曲的钢板变平；对焊装置B，用于将多个钢板焊接在一起；卷环装置C，用于在保持钢板的环形状态的同时，将焊接的钢板排出，以均匀地供应钢板；电阻焊装置D，用于将钢板成形为管，并将接合点焊接；冷却装置E，用于将成形的钢管冷却至适当温度；以及缩径装置F，用于将钢管直径减小到确定的标准。
这里，冷却装置E还包括切割装置，用于平滑地切割钢管1的焊珠部分，也就是焊接的部分，以防止在后面的镀处理工序中钢管产生缺陷。此外，在钢管1缩径以后，使用表面活性剂对钢管1的表面进行化学处理。然后，通过快速转动的钢丝刷将附着在钢管表面的杂质如氧化物物理清除，并用水和空气净化钢管表面。
接着，钢管1经过热处理装置7、预处理装置10以及镀处理装置20，从而将SeAHLume合金镀到钢管1的表面上。
具体地，使用热处理装置7的感应线圈将钢管1加热到750℃-850℃的高温，由此通过热处理以改善钢管1的机械性能。
然后，钢管1经过预处理装置10，该预处理装置10包括双重管9、注气装置8a以及冷却水供应装置8b。
在这个过程中，双重管9包括环绕钢管1的内管9b，和围绕内管9b圆周设置的外管9a。钢管1通过内管9b的中心移动。此时，混合气体通过注气装置8a供应到内管9b中而形成还原气氛。
混合气体由10-30％的还原气体如氢气，以及70-90％的惰性气体如氮气构成。氢气和氮气的流速可以在调节每个管中的压力之后通过控制流量计来调节。而且，流速经过调整的气体可以混合在一起并流经一个混合气体管。
上述还原气氛可以防止加热的钢管表面氧化变黑，从而能够使后面的镀处理工序更稳定地进行。
此外，在内管9b和外管9a之间供应冷却水，以使钢管1退火至大约570℃-620℃。为此，内管9b和外管9a之间的间隙与用于提供冷却水的冷却水供应装置8b相连，冷却水吸收热量且将热量排放到外面。此外，钢管1可以通过选择性的预加热装置11来预加热。
同时，镀处理装置20是用于在钢管1的表面镀上抗腐蚀合金的装置，该装置包括加热器22和用于存储熔融合金的容器21。合金(指SeAHLume合金)包括55wt％的铝和43.4-44.9wt％的锌，具有极佳的抗腐蚀性。此外，合金还可以包括0.1-1.6wt％的硅。而且，加热器22可以安装在容器21的下部，以使用感应加热方法将合金熔融。
而且，容器21是用于存储熔融合金的容器，容器21可以包括镀处理部分21a，镀处理部分21a从容器21的一侧突出，并设置在钢管1经过的路径上。也就是说，熔融合金的一部分引入到镀处理部分21a，并且在通过镀处理部分21a上形成的孔移动的钢管1的表面上镀上该合金。
这里，钢管1经过镀处理部分21a的路径可以是垂直的。也就是说，钢管1可以在上导辊31和下导辊30之间垂直移动，从而防止由于重力作用而使镀处理的合金不均匀。
在垂直升高钢管1以后，钢管1通过上导辊31以预定角度下降，以移动到后面的工序。当钢管1到达水平移动区域的时候，钢管1通过气冷或水冷装置15冷却。冷却过程可以通过向钢管1的表面吹送空气或者喷水而实现(淬火)。
通过上面装置制造的钢管1经过泄漏试验，然后缠绕成线圈以移动到后面的工序。接着，为了防止在钢管1的电镀表面上有像黑锈或白锈那样的污点，通过铬化装置在钢管1的表面上进行5秒或更短时间的Cr3+铬化过程，优选为1秒或更短。
同时，图2是根据本发明代表性实施方式的镀处理装置的横截面图。参考图2对镀处理装置的构成进行详细描述。
如图2所示，感应加热器22安装在容器21的下部，并且镀处理部分21a从容器21的一侧突出。
优选地，钢管1垂直地通过镀处理部分21a的路径，该路径包括安装在上端和下端的上导辊31和下导辊30，以引导钢管1的移动。为此，在进行镀处理操作之前，成形的钢板1应该在两边连接以垂直地通过镀处理部分21a。
如图所示，钢管1水平地引入下导辊30下方，并且向上弯曲以垂直地移动。下导辊30被一个箱体包围，箱体包括一个辅助工具，用于调整由于钢管1的直径差而产生的缝隙。
然后，钢管1通过镀处理部分21a，以镀上由55wt％的铝和43.4-44.9wt％的锌所构成的SeAHLume合金。合金还可以包括0.1-1.6wt％的硅。同时，不需要总是在镀处理部分21a中存储熔融合金，而且可以通过液位块26来调整引入镀处理部分21a内熔融合金的液位，可以选择性地将液位块26插入容器21内。
具体地，容器21包括隔挡24，隔挡24安装在容器21内，以将上部空间分开，并且安装有液位块26，以在隔挡24的一侧可以垂直移动。隔挡24防止由于液位块26的垂直移动而在镀处理部分21a周围的熔融合金中产生波动。当液位块26向下移动以浸没在熔融合金中时，熔融合金的液位升高，以将熔融合金导入到镀处理部分21a中。另一方面，当液位块26向上移动时，融化合金的液位降低，以将融化合金从镀处理部分21a中移除。
同时，镀处理部分21a在其底表面具有用于钢管1通过的孔21b，以及用于防止熔融合金从孔21b中泄漏的压力调节装置。压力调节装置可以包括下喷嘴装置41和导管40。
这里，导管40与环绕下导辊30的箱体相连，并且惰性气体如氮气以0.1-0.3巴的压力供应到导管40内以维持压力高于大气压力。此外，导管40在其上端与下喷嘴装置41连通，并且下喷嘴装置41也保持在高压下以防止在镀处理部分21a中的熔融合金向下泄漏。
如上所述，通过调整在包括导管40和下喷嘴装置41的压力调节装置中的压力，能够均匀地将熔融合金镀在垂直经过镀处理部分21a的钢管1上，并且防止熔融金属向下泄漏。
此外，可以在下喷嘴装置41的上部和下部安装引导喷嘴，并且必要的时候可以更换该引导喷嘴以便与钢管1的外径配合。
如上面所述，因为钢管1在与重力相反的方向上垂直移动，钢管1可以在经过镀处理部分21a的同时能均匀地镀上熔融合金。也就是说，镀到钢管1上的熔融合金会由于重力而向下流动，从而防止钢管1镀上不均匀的厚度。
此外，可以在镀处理部分21a的上方安装上喷嘴装置34，以注入空气或者其他混合气体。为了防止上喷嘴装置34的氧化，少量的氢气可以供应给钢管1以产生火焰。而且，可以通过上喷嘴装置34将惰性气体如氮气吹到钢管1上以调整镀到钢管1上的合金的厚度。
同时，穿过镀处理部分21a的钢管1连续地垂直向上移动大约20米的距离。此时，沿移动路径安装有至少一个管形冷却装置32以包围钢管1。因此，钢管1可以通过由管形冷却装置32吹出的空气冷却至预定温度或以下。
此外，上导辊31安装在钢管1的移动路径的上端，并且钢管1通过上导辊31弯曲以形成小于大约30°的锐角，并且接着移动到后面的冷却装置。随后的工序与参考图1所描述的一样。
现在将详细描述根据本发明代表性实施方式的一种制造钢管的方法。
图3是根据本发明代表性实施方式用于制造钢管的方法的流程图。
如图3所示，首先，将钢板成形为钢管(S10)。将成形的钢管加热到750℃-850℃的高温以进行热处理(S20)。然后，将钢管退火至570℃-620℃的温度，并且提供还原气氛以进行预处理(S30)。通过引入氢气和氮气的混合气体而在钢管周围具有还原气氛。
接着，熔融由55wt％的铝、43.4-44.9wt％的锌以及0.1-1.6wt％的硅构成的SeAHLume合金，并且将熔融合金镀在钢管的表面上(S40)。SeAHLume合金具有较强的抗腐蚀能力。在这个工序中，钢管垂直穿过容器，且熔融合金镀在钢管上。为了调整镀在经过容器的钢管上合金的厚度，可以将气体注入钢管中。如上所述，钢管的垂直移动路径可以通过上导辊和下导辊来引导。
然后，快速上升的钢管可以冷却至预定温度或以下。为此，可以将空气吹到经过镀处理的钢管上或者将冷却水注入钢管以对钢管进行淬火，从而实现冷却步骤(S50)。
此外，为了防止钢管上的污点，可以进行Cr3+铬化工序。因此，能够在防止钢管污点的同时制造具有光滑外观的钢管。
因为由所述方法制造的钢管镀有较强抗腐蚀能力的SeAHLume合金，在钢管在热交换器等中使用时，能保证稳定的工作。
如前述所知，用于制造根据本发明代表性实施方式的钢管的装置具有以下优点首先，因为钢管垂直移动以镀上Al-Zn合金，能够均匀地将Al-Zn合金镀在钢板上。而且，能够通过镀有SeAHLume合金而显著地提高抗腐蚀能力。
其次，当钢管镀上合金时，由于惰性气体通过上喷嘴装置提供给钢管，能够容易地调整镀到钢管上的合金的厚度。
再次，热处理过的钢管在还原气氛中的双重管内间接退火，从而防止氧化如钢管变黑，并且改善了钢管的机械性能。
尽管已经说明并描述了本发明代表性的实施方式，本领域技术人员应该明白，在不脱离由所附的权利要求及其等价物所限定的本发明的精神和范围的情况下，这些代表性实施方式可以做出多种不同的改变。
权利要求
1.一种用于制造钢管的装置，包括用于将钢板成形为钢管的管成形装置；与所述管成形装置连接在一条生产线上，以将钢管加热到高温的热处理装置；用于使钢管退火并提供还原气氛的预处理装置；以及镀处理装置，该镀处理装置包括用于存储熔融状态下由铝和锌构成的SeAHLume合金的容器；选择性地插入所述熔融合金中，以调整所述熔融合金液位的液位块；以及镀处理部分，所述熔融合金响应于液位块的插入而流入到所述镀处理部分，并且钢管垂直地通过所述镀处理部分。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，在穿过所述镀处理部分的钢管的上方和下方安装有上导辊和下导辊，用以引导所述钢管的移动。
3.根据权利要求1所述的装置，该装置还包括上喷嘴装置，该上喷嘴装置设置在所述镀处理部分的上方，用于注入气体以调整镀到钢管上的合金的厚度。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述预处理装置包括双重管，具有围绕所述钢管的内管和围绕所述内管设置的外管；注气装置，用于将氮气和氢气的混合气体注入所述内管中；以及冷却水供应装置，用于在所述内管和外管之间供应冷却水。
5.一种用于制造钢管的方法，包括第一步骤，将钢板成形为钢管；第二步骤，连接所述成形的钢管以垂直地穿过镀处理部分；第三步骤，熔融由铝和锌构成的SeAHLume合金；第四步骤，将液位块插入所述熔融合金中，升高所述熔融合金的液位，以将熔融合金引入所述镀处理部分；以及第五步骤，移动钢管穿过所述镀处理部分，并将气体注入所述移动的钢管中，以调整镀到钢管上的合金的厚度。
6.一种用于制造钢管的方法，包括第一步骤，将钢板成形为钢管；第二步骤，将所述钢管加热到高温，以进行热处理；第三步骤，使所述钢管退火且提供还原气氛；第四步骤，熔融由铝和锌构成的SeAHLume合金，且使所述钢管垂直穿过所述熔融合金，以将熔融合金镀在所述钢管的表面上；以及第五步骤，冷却所述钢管。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，在第三步骤中，提供所述还原气氛是通过将氢气和氮气的混合气体引入所述钢管周围而实现的。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述第五步骤包括步骤将空气吹到所述经过镀处理的钢管表面上；以及使用冷却水淬火所述钢管。
9.一种通过根据权利要求7所述的方法制造的钢管。
全文摘要
本发明提供了一种用于制造钢管的装置和方法。所述装置包括用于将钢板成形为钢管的管成形装置；与所述管成形装置连接在一个生产线上以将钢管加热到高温的热处理装置；用于使钢管退火并提供还原气氛的预处理装置；以及镀处理装置，该镀处理装置包括用于存储熔融状态下由铝和锌构成的SeAHLume合金的容器；选择性地插入所述熔融合金中以调整所述熔融合金液位的液位块；以及镀处理部分，所述熔融合金响应于液位块的插入而流入到所述镀处理部分，且钢管垂直地通过所述电镀部分。因此，能够制造一种具有镀处理表面以提高抗腐蚀性能的钢管。
文档编号C23C2/28GK1924094SQ20061011197
公开日2007年3月7日 申请日期2006年8月30日 优先权日2005年9月2日
发明者金基赫, 金庆伦, 金龙吉, 金淳昌, 沈载坪, 金钟书 申请人:韩国邦迪株式会社