KR20130002178A - Cooling apparatus for controlling interlayer temperature of thick steel - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 후판의 제조에 사용되는 장치에 관한 것으로, 특히 후판의 다층 용접시 층간 온도를 적정 수준으로 효과적으로 제어하기 위한 냉각 장치에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an apparatus for use in the manufacture of thick plates, and more particularly to a cooling device for effectively controlling the interlayer temperature to an appropriate level in the multilayer welding of thick plates.
선박이나 강구조물을 이루는 강재들은 그 위치와 용도에 따라 용접, 볼트 등의 수단에 의해 서로 결합된다. Steels that make up ships or steel structures are joined together by means of welding, bolts, etc., depending on their location and use.
용접이라 함은 접합하고자 하는 2개 이상의 물체나 재료의 접합부분을 용융 또는 반용융 상태로 만들고, 여기에 용가재(용접봉)를 넣어 접합하거나(융접: Fusion Welding), 접합 부분을 적당한 온도로 가열 또는 냉각한 상태에서 압력을 주어 접합시키는 방법(압접: Pressure Welding), 또는 모재 전체를 녹이지 않고 모재보다 용융점이 낮은 금속을 녹여 접합부의 사이에 표면장력에 의한 흡인력으로 접합시키는 방법(납땜: Brazing & Soldering)을 통틀어 말한다.Welding means the joining of two or more objects or materials to be joined in a molten or semi-melt state, and the filler material (welding rod) is put therein (Fusion: Fusion Welding), or the joint is heated to a suitable temperature or Pressure welding in a cold state (Pressure welding), or melting the metal with a lower melting point than the base metal without melting the entire base material, and joining it with suction force by surface tension between the joints (Soldering: Brazing & Soldering).
일반적으로 두 강재를 용융 용접하여 용접이음부를 형성하는 경우, 강재가 용접열원에 의하여 일정시간 동안 고온에 노출된다. 금속조직학적 측면에서 볼 때, 이러한 고온 노출부위는 결정립이 조대화되기 쉽고, 이후 냉각시 인성이 취약한 조직으로 상변태가 발생할 수 있어 결국 모재대비 품질 특성이 열화될 수 있다. 따라서, 용접 열영향부의 결정립 조대화 현상을 극복하고 용접부 특성을 향상시키는 것은 강재의 제조 및 용접 가공업계의 주요 과제 중 하나였다.In general, when two welded steels are melt welded to form a welded joint, the steel is exposed to high temperature for a predetermined time by the welding heat source. In terms of metallography, such high temperature exposed sites tend to coarse grains, and may cause phase transformation into tissues with poor toughness upon cooling, which may result in deterioration of quality characteristics compared to the base metal. Therefore, overcoming the grain coarsening of the weld heat affected zone and improving the weld properties have been one of the major challenges in the steel fabrication and welding processing industry.
종래 이러한 문제를 해결하는 수단으로 알려진 것은, 저입열 다층 용접 시공을 통해 고온에서의 노출시간을 줄여 결정립성장을 억제하는 방법이 있었다. Conventionally known as a means to solve this problem, there was a method of suppressing grain growth by reducing the exposure time at high temperature through a low heat input multilayer welding construction.
최근에는 레이저, 전자빔 등 고밀도 열원의 적용을 이용한 국부적인 용접이음부 형성, 냉각속도의 상승 등의 방법에 의하여 용접 열영향부의 결정립 조대화 현상을 최대한 억제하는 노력이 이루어지고 있으나, 이러한 방법들을 적용하는 데에는 고가의 장비가 요구되어 폭넓은 상용화에 많은 한계가 있는 실정이다.Recently, efforts have been made to suppress the grain coarsening of the weld heat affected zones by means of localized weld joint formation and the increase in cooling rate by applying a high density heat source such as a laser or an electron beam. Expensive equipment is required to do so, and there are many limitations in widespread commercialization.
한편, 후판의 다층 용접시 층간 온도란 다층 용접시 아크를 발생하기 직전 이전 패스(pass)의 용접 열에 의해 데워져 있는 용접부 모재의 온도를 말한다. 이 층간 온도가 200℃를 넘게 되면 입열량 과다로 용접부의 강도 및 충격치가 낮아질 수 있고, 스테인리스(stainless) 강에서는 용접부 내입계 부식성을 저하시키는 경우도 있으므로, 패스 간 온도는 적정 수준 이하로 유지하는 것이 필수적이다.On the other hand, the interlayer temperature during the multilayer welding of the thick plate refers to the temperature of the welded base material warmed by the welding heat of the pass just before generating an arc during the multilayer welding. When the interlayer temperature exceeds 200 ° C, the strength and impact value of the welded portion may be lowered due to excessive heat input, and in the stainless steel, the intergranular corrosion resistance of the welded portion may be lowered. It is essential.
통상 용접부의 층간 온도는 최대로 제시되지만 반드시 최소 예열 온도로 함께 지켜져야 하며, 이는 가접 용접, 보수 용접, 가우징 시에도 동일하게 적용되어야 한다.Normally the interlaminar temperature of the weld is given at the maximum, but must be kept together with the minimum preheating temperature, which applies equally to weld welding, repair welding and gouging.
이와 같이 강도가 높은 고장력 강은 패스 간 온도를 가능한 낮게 설정하지 않으면 안된다. 패스 간 온도를 200℃ 이하로 설정하면 아무리 강도가 높은 고장력강이라 해도 용접부 열화가 발생할 염려는 거의 없다. This high strength steel must be set as low as possible between passes. If the inter-pass temperature is set to 200 ° C. or less, there is little fear that weld degradation will occur even with high strength steel.
용접 이음이 짧다고 해서 자연 냉각으로 패스 간 온도 이하로 냉각될 때까지 기다리는 것은 비능률적이므로, 현장 용접시에는 주위 다른 용접부와 교대로 번갈아가면서 작업하는 방법을 사용하기도 한다. 특히, 기온이 높은 하절기에 극후판에 대한 다층 용접을 실시할 경우, 용접 패스 및 용접 층수가 올라갈수록 층간 온도 상한치인 150 ∼ 200℃를 맞추기 위해서 상당한 시간이 소요되고 있는 실정이다.
Short weld seams are inefficient to wait for natural cooling to cool below the pass-by-pass temperature, so in the case of on-site welding, alternate welding with surrounding welds may be used. In particular, when the multi-layer welding to the ultra-thick plate in the summer of high temperature, a considerable time is required to meet the upper limit of the
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 후판에 대한 다층 용접시 용접부 모재의 상판으로 냉매를 분사하여 줌으로써 용접 시간 및 용접의 생산성을 향상시킬 수 있는 후판 다층 용접에 사용되는 냉각 장치를 제공하는 데 있다.
An object of the present invention is to provide a cooling apparatus used for multilayer welding of a thick plate which can improve welding time and welding productivity by spraying a refrigerant to the upper plate of the base portion of the welded portion during multilayer welding of the thick plate.
상기 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 따른 냉각 장치는, 냉각 유체가 저장된 냉각 유체 저장 탱크; 상기 냉각 유체 저장 탱크에 연결된 압축 공기 탱크; 상기 압축 공기 탱크로부터의 압축 공기를 상기 냉각 유체 저장 탱크에 선택적으로 공급하기 위한 인젝션 펌프; 상기 냉각 유체 저장 탱크로부터 냉각 유체를 공급받는 냉각 유체 공급관; 및 상기 냉각 유체 공급관의 단부에 배치되어 용접부의 모재에 냉각 유체를 분사하는 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above technical problem, a cooling device according to the present invention includes a cooling fluid storage tank in which a cooling fluid is stored; A compressed air tank connected to the cooling fluid storage tank; An injection pump for selectively supplying compressed air from the compressed air tank to the cooling fluid storage tank; A cooling fluid supply pipe receiving cooling fluid from the cooling fluid storage tank; And an injection nozzle disposed at an end of the cooling fluid supply pipe to inject cooling fluid into the base metal of the welding portion.
본 발명에 있어서, 상기 냉각 유체는 액체 알콜인 것이 바람직하다.In the present invention, the cooling fluid is preferably liquid alcohol.
상기 압축 공기 탱크와 상기 인젝션 펌프 사이에, 상기 압축 공기의 이동을 제어하기 위하여 설치된 밸브를 더 포함할 수 있다.A valve may be further provided between the compressed air tank and the injection pump to control the movement of the compressed air.
상기 분사 노즐을 상, 하, 좌, 우 이동시켜 분사 노즐의 위치를 조절하기 위한 분사 노즐 이송장치를 더 구비할 수 있다.A spray nozzle feeder may be further provided to move the spray nozzle up, down, left, and right to adjust the position of the spray nozzle.
상기 냉각 유체 저장 탱크와 상기 분사 노즐 사이의 상기 냉각 유체 공급관에는, 상기 분사 노즐의 분사량을 조절하기 위한 분사 노즐 개폐장치가 더 구비될 수 있다.
The cooling fluid supply pipe between the cooling fluid storage tank and the injection nozzle may further include an injection nozzle opening and closing device for adjusting the injection amount of the injection nozzle.
본 발명에 의한 후판의 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치에 따르면, 후판재의 다층 용접 시 용접 패드와 용접 층수가 올라갈수록 층간 온도 상한치를 맞추기 위하여 상당한 시간이 소요되는 문제를 해결하기 위하여 용접부 모재의 상판으로 액체 알콜을 분사한다. 따라서, 층간 온도를 준수하기 위해 소요되는 용접 공수 및 시간을 단축하여 용접 공정의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
According to the cooling device for controlling the interlayer temperature of the thick plate according to the present invention, in order to solve the problem that a considerable time is required to meet the upper limit of the interlayer temperature as the number of welding pads and the number of welded layers increases during the multilayer welding of the thick plate, the upper plate of the welded base material Sprays liquid alcohol. Therefore, it is possible to greatly improve the productivity of the welding process by reducing the number of welding times and time required to comply with the interlayer temperature.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 후판의 다층 용접시 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a cooling apparatus for interlayer temperature control in multilayer welding of a thick plate according to an embodiment of the present invention.
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. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods of achieving the same will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but is capable of many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, To fully disclose the scope of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 후판의 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치에 대해 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the cooling device for controlling the interlayer temperature of the thick plate according to the present invention.
극후판의 다층 용접시 용접부의 열화를 방지하기 위하여 층간 온도의 준수는 필수적으로 요구되고 있는 사항이다. 다층 용접시 후판의 층간 온도는 온도 초크(chalk)나 온도 지시계(pyrometer)를 사용하여 측정하면서 패스 간 온도의 상한을 유지한다. 특히, 고강도 극후판 소재의 경우, 용접 패스 및 용접 층수가 올라갈수록 층간 온도를 유지하기 위해서는 상당한 시간이 소요되고 있다. 특히 기온이 높은 하절기의 경우 더욱 많은 시간이 소요되어 후판 제조공정의 생산성이 떨어지는 실정이다.In order to prevent deterioration of welds during multilayer welding of ultra thick plates, compliance with interlayer temperatures is essential. In multi-layer welding, the interlaminar temperature of the thick plate is measured using a temperature chalk or a pyrometer while maintaining the upper limit of the interpass temperature. In particular, in the case of a high strength ultra-thick plate material, it takes a considerable time to maintain the interlayer temperature as the number of weld passes and weld layers increases. In particular, in the summer when the temperature is high, more time is required, and the productivity of the plate manufacturing process is lowered.
이에 본 발명은, 후판의 다층 용접시 용접부 모재의 상판으로 용접부 비드(bead) 가장자리의 일정한 위치에서 노즐을 통해 냉매를 분사하여 줌으로써, 후속 패스에 대한 전 패스의 용접 금속의 냉각 시간을 단축하여 용접 시간을 줄이고 용접의 생산성을 향상시키는 냉각 장치를 제시한다.Accordingly, the present invention, by welding the refrigerant through a nozzle at a predetermined position of the weld bead edge to the upper plate of the weld base material during the multi-layer welding of the thick plate, shortening the cooling time of the weld metal of the previous pass for the subsequent pass welding A cooling device is proposed that reduces time and improves the productivity of welding.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 후판의 다층 용접시 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치의 모식도이다.1 is a schematic diagram of a cooling apparatus for interlayer temperature control during multilayer welding of a thick plate according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 후판의 다층 용접 시 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치(100)는, 모재에 분사될 냉각 유체가 저장된 냉각 유체 저장 탱크(110)와, 상기 냉각 유체 저장 탱크(110)의 일 측에 연결된 압축 공기 탱크(120)와, 상기 압축 공기 탱크(120)로부터의 압축 공기를 상기 냉각 유체 저장 탱크(110)에 선택적으로 공급하기 위한 인젝션 펌프(130)와, 상기 냉각 유체 저장 탱크(110)로부터 냉각 유체를 공급받는 냉각 유체 공급관(140), 및 상기 냉각 유체 공급관(140)의 단부에 배치되어 상기 용접부의 모재(10)에 냉각 유체를 분사하는 분사 노즐(150)을 포함한다.Referring to FIG. 1, the
냉각 유체 저장 탱크(110)는 모재(10)의 층간 온도를 제어하기 위하여 상기 모재(10)에 공급할 냉각 유체를 저장하는 저장 용기이다. 모재에 분사될 상기 냉각 유체로는 액체 알콜이 바람직하지만, 여기에 한정되는 것은 아니다.The cooling
모재(10)를 냉각시키기 위한 냉각 유체로써 액체 알콜을 사용하면 액체 알콜 자체의 온도에 의해 모재(10)를 냉각시킬 뿐만 아니라, 모재에 분사되면 액체 알콜이 증발하면서 기화열에 의해 모재의 열을 더욱 빨리 냉각시키는 효과가 있다.Using liquid alcohol as a cooling fluid for cooling the
압축 공기 탱크(120)는 인젝션 펌프(130)를 통해서 상기 냉각 유체 저장 탱크(110)에 저장된 액체 알콜에 직접 고압의 공기를 가해서 액체 알콜이 분사 노즐(150)을 통과하여 모재(10)에 분사될 수 있도록 하는 압축 공기를 저장하는 용기이다.The
인젝션 펌프(130)는 압축 공기 탱크(120)에 저장된 압축 공기를 상기 냉각 유체 저장 탱크(110)에 선택적으로 공급하는 역할을 한다. 인젝션 펌프(130)와 압축 공기 탱크(120) 사이에는 압축 공기가 냉각 유체 저장 탱크(110)로 이동하는 것을 제어하기 위한 밸브(135)가 설치되어 있다.The
분사 노즐(150)은 냉각 유체 저장 탱크(110)로부터 냉각 유체인 액체 알콜을 공급받아 용접부의 모재(10)에 액체 알콜을 분사하여 모재를 냉각시키는 역할을 한다. The
분사 노즐(150)과 냉각 유체 저장 탱크(110) 사이에는 냉각 유체, 즉 액체 알콜을 공급하기 위한 공급관(140)이 배치되고, 상기 공급관(140)에는 모재에 분사되는 냉각 유체의 분사량을 조절하기 위한 노즐 개폐 장치(145)가 설치된다. 노즐 개폐장치는 예를 들면 밸브 타입일 수 있다.A
상기 분사 노즐(150)은 상, 하, 좌, 우로 이동 가능하도록 설치되어 모재의 위치에 따라 냉각 유체의 분사 위치를 조절하도록 이동할 수 있다. 이를 위하여 상기 분사 노즐을 상, 하, 좌, 우 이동시켜 분사 노즐의 위치를 조절하기 위한 분사 노즐 이송장치(도시되지 않음)를 더 구비할 수 있다.The
상술한 본 발명에 의한 후판의 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치에 따르면, 후판재의 다층 용접 시 용접 패드와 용접 층수가 올라갈수록 층간 온도 상한치를 맞추기 위하여 상당한 시간이 소요되는 문제를 해결하기 위하여 용접부 모재의 상판으로 액체 알콜을 분사함으로써, 층간 온도를 준수하기 위해 소요되는 용접 공수 및 시간을 단축하여 용접 공정의 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.According to the cooling device for controlling the interlayer temperature of the thick plate according to the present invention described above, in order to solve the problem that it takes a considerable amount of time to meet the upper limit of the interlayer temperature as the number of welding pads and the number of welded layers increases during the multi-layer welding of the thick plate material By spraying the liquid alcohol onto the top of the plate, it is possible to shorten the welding man-hours and time required to comply with the interlaminar temperature, thereby greatly improving the productivity of the welding process.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다. While the invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. Such changes and modifications may belong to the present invention without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the present invention will be determined by the claims described below.
10......용접 모재
20......용접 비드(bead)
110.....냉각 유체 저장 탱크
120....압축 공기 탱크
130.....인젝션 펌프
140.....냉각 유체 공급관
135, 145...밸브
150.....분사 노즐10 ...... welding base material
20 ...... welding beads
110 ..... Cooling fluid storage tank
120 .... compressed air tank
130 ..... Injection Pump
140 ..... Cooling fluid supply line
135, 145 ... Valve
150 ..... injection nozzle
Claims (5)
상기 냉각 유체 저장 탱크에 연결된 압축 공기 탱크;
상기 압축 공기 탱크로부터의 압축 공기를 상기 냉각 유체 저장 탱크에 선택적으로 공급하기 위한 인젝션 펌프;
상기 냉각 유체 저장 탱크로부터 냉각 유체를 공급받는 냉각 유체 공급관; 및
상기 냉각 유체 공급관의 단부에 배치되어, 용접부의 모재에 냉각 유체를 분사하여 상기 용접부의 모재를 냉각시키는 분사 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치.
A cooling fluid storage tank in which cooling fluid for cooling the base metal of the welding part is stored;
A compressed air tank connected to the cooling fluid storage tank;
An injection pump for selectively supplying compressed air from the compressed air tank to the cooling fluid storage tank;
A cooling fluid supply pipe receiving cooling fluid from the cooling fluid storage tank; And
And an injection nozzle disposed at an end of the cooling fluid supply pipe, injecting a cooling fluid into the base metal of the welding part to cool the base metal of the welding part.
상기 냉각 유체는 액체 알콜인 것을 특징으로 하는 후판의 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치.
The method of claim 1,
And said cooling fluid is liquid alcohol.
상기 압축 공기 탱크와 상기 인젝션 펌프 사이에,
상기 압축 공기의 이동을 제어하기 위하여 설치된 밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 후판의 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치.
The method of claim 1,
Between the compressed air tank and the injection pump,
And a valve installed to control the movement of the compressed air.
상기 분사 노즐을 상, 하, 좌, 우 이동시켜 분사 노즐의 위치를 조절하기 위한 분사 노즐 이송장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 후판의 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치.
The method of claim 1,
Cooling apparatus for controlling the interlayer temperature of the thick plate further comprises a spray nozzle transfer device for adjusting the position of the spray nozzle by moving the spray nozzle up, down, left, right.
상기 냉각 유체 저장 탱크와 상기 분사 노즐 사이의 상기 냉각 유체 공급관에는, 상기 분사 노즐의 분사량을 조절하기 위한 분사 노즐 개폐장치가 더 구비된 것을 특징으로 하는 후판의 층간 온도 제어를 위한 냉각 장치.
The method of claim 1,
The cooling fluid supply pipe between the cooling fluid storage tank and the injection nozzle, the cooling device for interlayer temperature control of the thick plate further comprises a spray nozzle opening and closing device for adjusting the injection amount of the injection nozzle.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110063245A KR20130002178A (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Cooling apparatus for controlling interlayer temperature of thick steel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020110063245A KR20130002178A (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Cooling apparatus for controlling interlayer temperature of thick steel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20130002178A true KR20130002178A (en) | 2013-01-07 |
Family
ID=47834923
Family Applications (1)
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| KR1020110063245A KR20130002178A (en) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | Cooling apparatus for controlling interlayer temperature of thick steel |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR20130002178A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20180095189A (en) * | 2017-02-17 | 2018-08-27 | 주식회사 큐비에스 | Weld zone oxidation prevention and welding equipment of water tank for water purifier including the same |
| US20220212286A1 (en) * | 2021-01-04 | 2022-07-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Welding method and welding equipment |
-
2011
- 2011-06-28 KR KR1020110063245A patent/KR20130002178A/en not_active Application Discontinuation
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