JP7461088B1 - 大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置及びその方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】異質金属からなる複合薄肉管を成形する際のバランスの崩れ、ちりやひびなどを抑制する複合装置及びその方法を提供する。【解決手段】特に、大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置及びその方法を提供し、装置は、圧延軸線に沿って順次に設置された芯棒搬送車１、芯棒２、予め被覆仕掛品３、電磁誘導加熱装置４、漸進的傾斜圧延機器５及び送り軌道６を含み、漸進的傾斜圧延機器は、圧延ロールと間隔板を含み、圧延ロールは、円錐形とされた圧延ロールであり、圧延ロールは、圧延軸線方向に沿って順次に設置された入り口円角領域、入り口円錐領域、漸進的肉減少領域、仕上領域、出口円錐領域及び出口円角領域からなるものであり、漸進的肉減少領域は、入れ替えて設置されたＮ個だけの強い肉減少部と弱い肉減少部からなるものであり、多数の段階で継続的に小さな圧延を経て大きな変形を累積して実現する。【選択図】図１
Description
本発明は、金属複合管を成形する技術分野に関し、特に、大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置及びその方法に関する。
異質金属からなる複合管とは、剛性、強度、耐腐食性や耐磨耗性など総合的な性能を同時に備えている構成と機能素材であり、基体と被覆層との間に、特別な変形技術と接続技術により緊密に結合を形成することから、各成分の金属元素による優位性を最大限で生み出すと共に単一の金属的性能の欠陥を克服し、適用されるコストを著しく削減し、優れた総合的な性能と経済利益を持たせ、原子力発電、石油化学工業、海洋工業、電力電子、機械製造や建築装飾などの分野に適用される見通しが幅広くある。
近年では、国内外の研究者は、異質金属からなる複合管を生産する工程について大量の研究を展開しつつあり、爆発複合法、引抜き複合法、持続圧延複合法など典型的生産技術を提供してきた。それは、業界を速めて発展するようになった。爆発複合法は、爆発物が爆発している瞬間に生じた衝撃波と高温度・高エネルギーにより、複数の成分金属間における複合界面に冶金を結合させることが可能であるが、継続的に成形を実現できず、しかも、化学や騒音による汚染が存在している。引抜き複合法とは、異質金属管材を被覆してから、円錐型により外管と内管を軸方向に縮径／拡径を行うように引抜き、塑性変形と弾性回復を経て、緊密な機械結合を内外管間に形成することができる。その特色について工程が易く、成形効率が高いものの、円錐型と管材との間に接触面積が比較的大きい故に、必要な成形力が比較的大きく、エネルギー消費も比較的高い。持続圧延複合法は、複数のグループとなったＹ型圧延機を用いて、高温度で複数のステップを経て連続的に小さな変形を行わせることにより界面に冶金を結合させることが実現される。その特色について生産効率が高く、歩留まりが大きいものの、必要な装置のコストが比較的大きく、生産ラインが数百メートルと長くなり、継続的に熱圧延を行うプロセスを制御することが極めて複雑になり、しかも、製品の規格を調整することが難しい。
異質金属からなる複合管を成形させる過程には、外層管材と内層管材について仕掛品を被覆して組み合わせることが必要になる。組立ての精度、同軸度、表面品質などに対する要求が比較的高い。大きな長さ直径比を持った製品については、被覆を行う難しさが高く、成形效率が比較的低く、異質金属からなる複合管を適用したり普及させたりすることに制限が大きく生じてしまった。また、異質金属からなる複合薄肉管にとっては、外層管材と内層管材肉がいずれも比較的薄いことから、成形を行う際に、バランスの崩れ、ちりやひびなどの典型的な欠陥が極めて現れやすく、連続的かつ安定的に成形を行わせることに大きなチャレンジが直面している。
本発明は、上記の問題に対して、大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置及びその方法を提供する。
上記の目的を達成するためには、本発明が以下の技術手段を採用する。
大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置は、圧延軸線に沿って順次に設置された芯棒搬送車、芯棒、予め被覆仕掛品、電磁誘導加熱装置、漸進的傾斜圧延機器及び送り軌道を含む。前記芯棒搬送車は、芯棒が圧延軸線に沿って前後移動するように連動するためのものである。前記予め被覆仕掛品は、芯棒を覆う。前記電磁誘導加熱装置は、漸進的傾斜圧延機器の入り口側に設置され、漸進的傾斜圧延機器に入る直前の予め被覆仕掛品を加熱するためのものである。前記漸進的傾斜圧延機器は、予め被覆仕掛品を圧延するためのものであり、前記送り軌道は、漸進的傾斜圧延機器の出口に設置され、圧延複合がされた予め被覆仕掛品を送るためのものである。前記漸進的傾斜圧延機器は、圧延ロールと間隔板を含み、前記圧延ロールは、円錐形圧延ロールであり、前記圧延ロールは、圧延軸線方向に沿って順次に設置された入り口円角領域、入り口円錐領域、漸進的肉減少領域、仕上領域、出口円錐領域及び出口円角領域からなり、前記漸進的肉減少領域は、交互に設置されたＮ個だけの強い肉減少部と弱い肉減少部からなる。
さらに、前記入り口円角領域は、半径をｒとする円弧であり、当該円弧は、両端がそれぞれ圧延ロールの入り口端面と入り口円錐領域の円錐面と接し、その長さＬ１がｒと等しく、ｒが仕上領域外径の１％～４％となる。
さらに、前記入り口円錐領域は、長さＬ２が圧延ロール長さの２０％～４０％であり、その円錐角α２が２°～６°である。前記仕上領域は、その長さＬ４が圧延ロール長さの２０％～４０％であり、その円錐角α４が０°～１°である。前記出口円錐領域は、その長さＬ５が圧延ロール長さの５％～１５％であり、その円錐角α５が０°～２°である。
さらに、前記漸進的肉減少領域は、その長さＬ３が圧延ロール長さの３０％～５０％であり、強い肉減少部の円錐角α３１が１０°～２０°であり、弱い肉減少部の円錐角α３２が１°～１０°である。前記弱い肉減少部は、その長さＬ３２が強い肉減少部の長さＬ３１の２～１０倍となる。
さらに、前記出口円角領域は、半径をｒとする円弧であり、当該円弧は、両端がそれぞれ圧延ロールの出口端面と出口円錐領域の円錐面と接し、その長さＬ６がｒと等しく、ｒが仕上領域外径の１％～４％と等しい。
さらに、前記予め被覆仕掛品は、外層管材、内層管材及び位置付け円環を含み、前記外層管材の内径が内層管材の外径よりも大きく、前記内層管材は、外層管材の内部に覆われ、前記位置付け円環が二つあり、前記外層管材と内層管材との両端がいずれも二つの位置付け円環と接続され、前記外層管材、内層管材及び位置付け円環が同軸で設置され、前記外層管材と内層管材との間に被覆隙間を置いている。
大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合方法は、以下のステップを含む。
ステップＳ１は、仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材と内層管材について表面を洗浄処理し、外層管材を外、内層管材を内にするという順番に従って仕掛品を柔性で被覆して組み合わせを行い、外層管材と内層管材との間に被覆隙間を置き、二つの位置付け円環を用いて密封と溶接を行ってから真空引きを行い、予め被覆仕掛品の生産を済ませる。
ステップＳ２は、電磁誘導で加熱する。芯棒搬送車と芯棒を接続し、芯棒が予め被覆仕掛品中を通り抜けるようにし、加熱を行うように芯棒搬送車と共に速度ｖで電磁誘導加熱装置に送り、加熱の仕事率と周波数を調整し、予め被覆仕掛品が電磁誘導加熱装置から離れる場合に、外層管材及び／又は内層管材における複合すべき表面が目標温度Ｔまで加熱され、目標温度Ｔになると芯棒を介して予め被覆仕掛品を漸進的傾斜圧延機器に送り圧延と複合を行う。
ステップＳ３は、漸進的に傾斜圧延と複合を行う。漸進的傾斜圧延機器の圧延ロールと間隔板を調整し、目標穴の形状と形状Ｄを設定し、漸進的傾斜圧延機器を起動させ、芯棒搬送車により芯棒と予め被覆仕掛品を共に漸進的傾斜圧延機器に送り、予め被覆仕掛品を芯棒、圧延ロール及び間隔板で共に囲まれたローラー隙間に送って漸進的に傾斜圧延と複合を行い、順次に入り口円角領域、入り口円錐領域、漸進的肉減少領域、仕上領域、出口円錐領域、出口円角領域を経て、直径が次第に減り、肉が次第に薄くなり、複合界面を冶金して結合するように実現し、最終に複合薄肉管を圧延して取得すると、送り軌道を介して送る。
ステップＳ４は、熱処理を制御する。最終的に圧延された複合薄肉管について先端と尾端を取り除いて、所定のサイズに従って切断し、熱処理を経て目標組織性能を取得すると、仕上げられた複合薄肉管を取得する。
ステップＳ１は、仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材と内層管材について表面を洗浄処理し、外層管材を外、内層管材を内にするという順番に従って仕掛品を柔性で被覆して組み合わせを行い、外層管材と内層管材との間に被覆隙間を置き、二つの位置付け円環を用いて密封と溶接を行ってから真空引きを行い、予め被覆仕掛品の生産を済ませる。
ステップＳ２は、電磁誘導で加熱する。芯棒搬送車と芯棒を接続し、芯棒が予め被覆仕掛品中を通り抜けるようにし、加熱を行うように芯棒搬送車と共に速度ｖで電磁誘導加熱装置に送り、加熱の仕事率と周波数を調整し、予め被覆仕掛品が電磁誘導加熱装置から離れる場合に、外層管材及び／又は内層管材における複合すべき表面が目標温度Ｔまで加熱され、目標温度Ｔになると芯棒を介して予め被覆仕掛品を漸進的傾斜圧延機器に送り圧延と複合を行う。
ステップＳ３は、漸進的に傾斜圧延と複合を行う。漸進的傾斜圧延機器の圧延ロールと間隔板を調整し、目標穴の形状と形状Ｄを設定し、漸進的傾斜圧延機器を起動させ、芯棒搬送車により芯棒と予め被覆仕掛品を共に漸進的傾斜圧延機器に送り、予め被覆仕掛品を芯棒、圧延ロール及び間隔板で共に囲まれたローラー隙間に送って漸進的に傾斜圧延と複合を行い、順次に入り口円角領域、入り口円錐領域、漸進的肉減少領域、仕上領域、出口円錐領域、出口円角領域を経て、直径が次第に減り、肉が次第に薄くなり、複合界面を冶金して結合するように実現し、最終に複合薄肉管を圧延して取得すると、送り軌道を介して送る。
ステップＳ４は、熱処理を制御する。最終的に圧延された複合薄肉管について先端と尾端を取り除いて、所定のサイズに従って切断し、熱処理を経て目標組織性能を取得すると、仕上げられた複合薄肉管を取得する。
さらに、前記被覆隙間は、サイズが予め被覆仕掛品の外径の０．２％～５％である。そして、大きな長さ直径比をもって外層管材と内層管材との間に仕掛品を柔性で被覆して組み合わせることが実現される。
さらに、前記ステップＳ３は、漸進的に傾斜圧延して複合を行う過程に径減少量が予め被覆仕掛品の外径の２０％よりも大きく、肉減少量が予め被覆仕掛品全体の肉の４０％よりも大きく、肉に不均一度が≦５％となる。
従来技術に比べて、本発明が以下の利点を備えている。
本発明は、電磁誘導加熱という原理を用いて予め被覆仕掛品における外層管材又は内層管材について誘導と加熱を行うことにより、複合すべき界面の温度を正確で制御する。そして、成分の金属材料に性能がバラバラであることによって全体として加熱の時間が長くなり、エネルギー消費が大きく、装置が複雑になり、土地に占めている面積が大きくなるなどの問題を避けることができ、エネルギー消費を著しく削減すると共に処理の流れを短くすることができる。
本発明は、大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合管にける外層管材と内層管材を被覆するうちに組立ての精度、同軸度や表面品質などに対する要求が比較的高い問題について、予め隙間を置いて外層管材と内層管材とを柔性で被覆すると共に、両側端部における位置付け円環により予め置かれた隙間を正確で制御するように実現するという形態が採用されており、大きな長さ直径比を持った管材を効果的に被覆して仕掛品を組み合わせることが実現される。
本発明に係る圧延ロールは、円錐形表面に、順次に入り口円角領域、入り口円錐領域、漸進的肉減少領域、仕上領域、出口円錐領域及び出口円角領域が設けられており、そのうち、漸進的肉減少領域が、入れ替えて設置されたＮ個だけの強い肉減少部と弱い肉減少部からなり、複数のステップを経て連続的に小さな変形を累積して行わせることにより、異質金属からなる複合薄肉管を成形する際によく現れるバランスの崩れ、ちりやひびなどの典型的な欠陥を解決することができると共に、複数のステップを経て連続的に小さな圧延を行うことが同一のロック型に集中設置されていることから、連続的かつ安定的に成形を実現でき、高效率が高く、流れが短いなどの著しい利点を備えている。
本発明に係る装置は、構成がコンパクトになり、装置と場所への投資が少なく、漸進的傾斜圧延機器により、異質金属からなる複合薄肉管を連続的に成形させることが実現される。予め被覆仕掛品は、芯棒、圧延ロール及び間隔板で共に囲まれたローラー隙間に、漸進的に傾斜圧延と複合が行われる。芯棒のサイズ、圧延ロール型及び間隔板の位置を調整することにより、規格が異なる製品を生産できると共に、例えば銅とアルミニウム、鋼とアルミニウムなど変形がし易い金属を室温で加工することに適用されたり、ステンレス・炭素鋼、チタン・ステンレス、チタン・銅など変形が難しい金属を加熱で加工することに適用したりすることができ、製品の種類が豊かになり、サイズと規格の範囲が大きく、生産効率が高く、成形精度が高く、表面品質が良いなどの利点を備えている。
本発明の技術手段を詳しく説明するためには、以下、実施例に基づいて本発明を詳しく説明する。
図１乃至図４に示すように、大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置は、圧延軸線に沿って順次に設置された芯棒搬送車１、芯棒２、予め被覆仕掛品３、電磁誘導加熱装置４、漸進的傾斜圧延機器５及び送り軌道６を含む。前記芯棒搬送車１は、芯棒２が圧延軸線に沿って前後移動するように連動するためのものである。前記予め被覆仕掛品３は、芯棒２を覆う。前記電磁誘導加熱装置４は、漸進的傾斜圧延機器５の入り口側に設置され、漸進的傾斜圧延機器５へ入る直前の予め被覆仕掛品３を加熱するためのものである。前記漸進的傾斜圧延機器５は、予め被覆仕掛品３を圧延するためのものであり、前記送り軌道は、漸進的傾斜圧延機器５の出口に設置され、圧延複合がされた予め被覆仕掛品３を送りするためのものである。
前記漸進的傾斜圧延機器５は、圧延ロール５０１と間隔板５０２を含み、前記圧延ロール５０１は、円錐形圧延ロールである。前記圧延ロール５０１は、圧延軸線方向に沿って順次に設置された入り口円角領域５０１１、入り口円錐領域５０１２、漸進的肉減少領域５０１３、仕上領域５０１４、出口円錐領域５０１５及び出口円角領域５０１６からなる。前記入り口円角領域５０１１は、半径をｒとする円弧であり、当該円弧は、両端がそれぞれ圧延ロール５０１の入り口端面と入り口円錐領域５０１２の円錐面と接し、その長さＬ１がｒと等しく、ｒが仕上領域５０１４の外径の１％～４％と等しい。前記入り口円錐領域５０１２は、その長さＬ２が圧延ロール５０１の長さの２０％～４０％であり、その円錐角α２が２°～６°である。前記仕上領域５０１４は、その長さＬ４が圧延ロール５０１の長さの２０％～４０％であり、その円錐角α４が０°～１°である。前記出口円錐領域５０１５は、その長さＬ５が圧延ロール５０１の長さの５％～１５％であり、その円錐角α５が０°～２°である。前記出口円角領域５０１６は、半径をｒとする円弧であり、当該円弧は、両端がそれぞれ圧延ロール５０１の出口端面と出口円錐領域５０１５の円錐面と接し、その長さＬ６がｒと等しく、ｒが仕上領域５０１４の外径の１％～４％と等しい。前記漸進的肉減少領域５０１３は、入れ替えて設置されたＮ個だけの強い肉減少部５０１３１と弱い肉減少部５０１３２からなる。前記漸進的肉減少領域５０１３は、その長さＬ３が圧延ロール５０１の長さの３０％～５０％であり、そのうち、強い肉減少部５０１３１の円錐角α３１が１０°～２０°であり、弱い肉減少部５０１３２の円錐角α３２が１°～１０°である。前記弱い肉減少部５０１３２は、その長さＬ３２が強い肉減少部５０１３１の長さＬ３１の２～１０倍となる。
前記予め被覆仕掛品３は、外層管材３０１、内層管材３０２及び位置付け円環３０３を含む。前記外層管材３０１は、内径が内層管材３０２の外径よりも大きい。前記内層管材３０２は、外層管材３０１の内部に覆われる。前記位置付け円環３０３は、二つある。前記外層管材３０１と内層管材３０２との両端が、いずれも二つの位置付け円環３０３に接続される。前記外層管材３０１、内層管材３０２及び位置付け円環３０３は、同軸で設置され、前記外層管材３０１と内層管材３０２との間に被覆隙間３０４が置かれている。
大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延して複合する方法は、以下のステップを含む。
ステップＳ１は、仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２について表面を洗浄処理する。外層管材３０１を外、内層管材３０２を内にするという順番に従って仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２との間には、被覆隙間３０４が置かれている。被覆隙間３０４は、サイズが予め被覆仕掛品３の外径の０．２％～５％である。また、二つの位置付け円環３０３を用いて密封と溶接を行ってから真空引きを行う。そして、予め被覆仕掛品３の生産が済む。
ステップＳ２は、電磁誘導で加熱する。芯棒搬送車１と芯棒２を接続して、芯棒２が予め被覆仕掛品３の中を通り抜けるようにする。芯棒搬送車１を用いて速度ｖで電磁誘導加熱装置４に送り加熱を行う。加熱の仕事率と周波数を調整し、予め被覆仕掛品３が電磁誘導加熱装置４から離れる場合に、外層管材３０１及び／又は内層管材３０２における複合すべき表面が目標温度Ｔに加熱され、目標温度Ｔになる場合に芯棒２を介して予め被覆仕掛品３を漸進的傾斜圧延機器５に送り圧延と複合を行う。
ステップＳ３は、漸進的に傾斜圧延して複合する。漸進的傾斜圧延機器５の圧延ロール５０１と間隔板５０２を調整する。形状Ｄになるように目標穴の形状を設定する。漸進的傾斜圧延機器５を起動させ、芯棒搬送車１により芯棒２と予め被覆仕掛品３とを共に漸進的傾斜圧延機器５に送り、予め被覆仕掛品３を、芯棒２、圧延ロール５０１及び間隔板５０２で共に囲まれたローラー隙間に送り漸進的に傾斜圧延と複合を行う。順次に入り口円角領域５０１１、入り口円錐領域５０１２、漸進的肉減少領域５０１３、仕上領域５０１４、出口円錐領域５０１５、出口円角領域５０１６を経て、直径が次第に減り、肉が次第に薄くなり、複合界面を冶金して結合させることが実現される。最終的に圧延された複合薄肉管を取得すると、送り軌道６を介して送る。漸進的に傾斜圧延して複合する際に径減少量が予め被覆仕掛品３の外径の２０％よりも大きく、肉減少量が予め被覆仕掛品３全体の肉の４０％よりも大きく、肉に不均一程度が≦５％となる。
ステップＳ４は、熱処理を制御する。最終的に圧延された複合薄肉管について先端と尾端を取り除いて、所定のサイズに従って切断し、熱処理を経て目標組織性能を取得すると、仕上げられた複合薄肉管を取得する。
ステップＳ１は、仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２について表面を洗浄処理する。外層管材３０１を外、内層管材３０２を内にするという順番に従って仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２との間には、被覆隙間３０４が置かれている。被覆隙間３０４は、サイズが予め被覆仕掛品３の外径の０．２％～５％である。また、二つの位置付け円環３０３を用いて密封と溶接を行ってから真空引きを行う。そして、予め被覆仕掛品３の生産が済む。
ステップＳ２は、電磁誘導で加熱する。芯棒搬送車１と芯棒２を接続して、芯棒２が予め被覆仕掛品３の中を通り抜けるようにする。芯棒搬送車１を用いて速度ｖで電磁誘導加熱装置４に送り加熱を行う。加熱の仕事率と周波数を調整し、予め被覆仕掛品３が電磁誘導加熱装置４から離れる場合に、外層管材３０１及び／又は内層管材３０２における複合すべき表面が目標温度Ｔに加熱され、目標温度Ｔになる場合に芯棒２を介して予め被覆仕掛品３を漸進的傾斜圧延機器５に送り圧延と複合を行う。
ステップＳ３は、漸進的に傾斜圧延して複合する。漸進的傾斜圧延機器５の圧延ロール５０１と間隔板５０２を調整する。形状Ｄになるように目標穴の形状を設定する。漸進的傾斜圧延機器５を起動させ、芯棒搬送車１により芯棒２と予め被覆仕掛品３とを共に漸進的傾斜圧延機器５に送り、予め被覆仕掛品３を、芯棒２、圧延ロール５０１及び間隔板５０２で共に囲まれたローラー隙間に送り漸進的に傾斜圧延と複合を行う。順次に入り口円角領域５０１１、入り口円錐領域５０１２、漸進的肉減少領域５０１３、仕上領域５０１４、出口円錐領域５０１５、出口円角領域５０１６を経て、直径が次第に減り、肉が次第に薄くなり、複合界面を冶金して結合させることが実現される。最終的に圧延された複合薄肉管を取得すると、送り軌道６を介して送る。漸進的に傾斜圧延して複合する際に径減少量が予め被覆仕掛品３の外径の２０％よりも大きく、肉減少量が予め被覆仕掛品３全体の肉の４０％よりも大きく、肉に不均一程度が≦５％となる。
ステップＳ４は、熱処理を制御する。最終的に圧延された複合薄肉管について先端と尾端を取り除いて、所定のサイズに従って切断し、熱処理を経て目標組織性能を取得すると、仕上げられた複合薄肉管を取得する。
複合界面を同一の温度にさせて、大きな長さ直径比をもって４５鋼と３１６Ｌステンレスからなる複合薄肉管を生産する。
外層管材３０１は、４５鋼薄肉管材であり、外径が６３ｍｍ、肉が２．４ｍｍ、長さが８０００ｍｍある。内層管材３０２は、３１６Ｌステンレス薄肉管材であり、外径が５７ｍｍ、肉が３ｍｍ、長さが８０００ｍｍである。外層管材３０１と内層管材３０２との間には、被覆隙間３０４が０．４ｍｍ、芯棒２の長さ１００００ｍｍ、直径が４５ｍｍである。電磁誘導加熱装置４は、鋼鉄にのみ適用されるデジタル電磁気ヒーターであって、自体保護機能を持ち、最大加熱温度が１６００℃となる。
漸進的傾斜圧延機器５は、サイズが以下の通りである。入り口円角領域５０１１は、半径ｒ＝５ｍｍとされる円弧であり、その長さＬ１がｒと等しく、入り口円錐領域５０１２の長さＬ２＝６０ｍｍであり、その円錐角α２＝２°であり、漸進的肉減少領域５０１３の長さＬ３＝１２０ｍｍであり、同じである八個だけの強い肉減少部５０１３１と同じである八個の弱い肉減少部５０１３２を含み、強い肉減少部５０１３１は、その円錐角α３１＝１２°であり、長さＬ３１＝５ｍｍであり、弱い肉減少部５０１３２は、その円錐角α３２＝２°であり、長さＬ３２＝１０ｍｍであり、仕上領域５０１４の長さＬ４＝７０ｍｍであり、その円錐角α４＝０°であり、出口円錐領域５０１５の長さＬ５＝２５ｍｍであり、その円錐角α５＝１°であり、出口円角領域５０１６が半径ｒ＝５ｍｍとなる円弧であり、その長さＬ６がｒと等しい。
生産用ステップが以下の通りである。
ステップＳ１は、仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２について表面を洗浄処理する。外層管材３０１を外、内層管材３０２を内にするという順番に従って仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２との間には被覆隙間３０４が置かれている。二つの位置付け円環３０３を用いて密封と溶接を行ってから真空引きを行う。そして、予め被覆仕掛品３の生産が済む。
ステップＳ２は、電磁誘導で加熱する。芯棒搬送車１と芯棒２を接続し、芯棒２が予め被覆仕掛品３の中を通り抜けるようにし、加熱を行うように、芯棒搬送車１を用いて共に速度ｖ＝５００ｍｍ／ｓで電磁誘導加熱装置４に送り、加熱の仕事率と周波数を調整し、予め被覆仕掛品３が電磁誘導加熱装置４から離れる場合に、外層管材３０１と内層管材３０２における複合すべき表面が目標温度Ｔ＝１１５０℃まで加熱され、目標温度Ｔになる場合に芯棒２を介して予め被覆仕掛品３を漸進的傾斜圧延機器５に送り圧延を行う。
ステップＳ３は、漸進的に傾斜圧延して複合する。漸進的傾斜圧延機器５の圧延ロール５０１と間隔板５０２を調整し、形状Ｄ＝５０ｍｍとなるように目標穴の形状を設定し、漸進的傾斜圧延機器５を起動させ、芯棒搬送車１を用いて芯棒２と予め被覆仕掛品３を共に漸進的傾斜圧延機器５に送り、予め被覆仕掛品３を、芯棒２、圧延ロール５０１及び間隔板５０２で共に囲まれたローラー隙間に送り漸進的に傾斜圧延と複合を行い、入り口円角領域５０１１、入り口円錐領域５０１２、漸進的肉減少領域５０１３、仕上領域５０１４、出口円錐領域５０１５及び出口円角領域５０１６を経て、直径が次第に減り、肉が次第に薄くなり、複合界面を冶金して結合することが実現される。最終的に圧延された複合薄肉管を取得すると、送り軌道６を介して送る。
ステップＳ４は、熱処理を制御する。最終的に圧延された複合薄肉管について先端と尾端を取り除いて、所定のサイズに従って切断し、熱処理を経て目標組織性能を取得すると、仕上げられた複合薄肉管を取得する。
複合界面を異なる温度にさせて、大きな長さ直径比をもってＴＣ４チタン合金と３１６Ｌステンレスからなる複合薄肉管を生産する。
外層管材３０１は、ＴＣ４チタン合金薄肉管材であり、外径が８０ｍｍ、肉が３．５ｍｍ、長さが８０００ｍｍである。内層管材３０２は、３１６Ｌステンレス薄肉管材であり、外径が７２ｍｍ、肉が４ｍｍ、長さが８０００ｍｍである。外層管材３０１と内層管材３０２との間における被覆隙間３０４は、０．５ｍｍである。芯棒２は、その長さが１００００ｍｍ、直径が５８ｍｍである。電磁誘導加熱装置４は、チタン合金にのみ適用されるデジタル電磁気ヒーターであって、自体保護機能を持ち、最大加熱温度が１２００℃となる。
漸進的傾斜圧延機器５についてサイズが以下の通りである。入り口円角領域５０１１は、半径ｒ＝５ｍｍとなる円弧であり、その長さＬ１がｒと等しく、入り口円錐領域５０１２は、長さＬ２＝６０ｍｍであり、その円錐角α２＝２°であり、漸進的肉減少領域５０１３は、その長さＬ３＝１２０ｍｍであり、同じである八個だけの強い肉減少部５０１３１と同じである八個かけの弱い肉減少部５０１３２を含み、強い肉減少部５０１３１は、その円錐角α３１＝１２°であり、長さＬ３１＝５ｍｍであり、弱い肉減少部５０１３２は、円錐角α３２＝２°であり、長さＬ３２＝１０ｍｍであり、仕上領域５０１４は、長さＬ４＝７０ｍｍであり、その円錐角α４＝０°であり、出口円錐領域５０１５は、長さＬ５＝２５ｍｍであり、その円錐角α５＝１°であり、出口円角領域５０１６は、半径ｒ＝５ｍｍとなる円弧であり、その長さＬ６がｒと等しい。
生産用ステップは、以下の通りである。
ステップＳ１は、仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２について表面を洗浄処理する、外層管材３０１を外、内層管材３０２を内にするという順番に従って仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２との間には被覆隙間３０４が置かれている。二つの位置付け円環３０３を用いて密封と溶接を行ってから真空引きを行う。そして、予め被覆仕掛品３の生産が済む。
ステップＳ２は、電磁誘導で加熱する。芯棒搬送車１と芯棒２を接続し、芯棒２が予め被覆仕掛品３の中を通り抜けるようにし、加熱を行うように、芯棒搬送車１を用いて共に速度ｖ＝４００ｍｍ／ｓで電磁誘導加熱装置４に送り、加熱の仕事率と周波数を調整し、予め被覆仕掛品３が電磁誘導加熱装置４から離れる場合に、外層管材３０１における複合すべき表面が目標温度Ｔ＝８５０℃まで加熱され、目標温度Ｔになる場合に芯棒２を介して予め被覆仕掛品３を漸進的傾斜圧延機器５に送り圧延を行う。
ステップＳ３は、漸進的に傾斜圧延して複合する。漸進的傾斜圧延機器５の圧延ロール５０１と間隔板５０２を調整し、形状Ｄ＝６４ｍｍとなるように目標穴の形状を設定し、漸進的傾斜圧延機器５を起動させ、芯棒搬送車１を用いて芯棒２と予め被覆仕掛品３を共に漸進的傾斜圧延機器５に送り、予め被覆仕掛品３を、芯棒２、圧延ロール５０１及び間隔板５０２で共に囲まれたローラー隙間に送り漸進的に傾斜圧延と複合を行い、順次に入り口円角領域５０１１、入り口円錐領域５０１２、漸進的肉減少領域５０１３、仕上領域５０１４、出口円錐領域５０１５及び出口円角領域５０１６を経て、直径が次第に減り、肉が次第に薄くなり、複合界面を冶金して結合することが実現される。最終的に圧延された複合薄肉管を取得すると、送り軌道６を介して送る。
ステップＳ４は、熱処理を制御する。最終的に圧延された複合薄肉管について先端と尾端を取り除いて、所定のサイズに従って切断し、熱処理を経て目標組織性能を取得すると、仕上げられた複合薄肉管を取得する。
複合界面において局所的に再度熔解により、大きな長さ直径比をもって６０６１アルミニウム合金と３１６Ｌステンレスからなる複合薄肉管を生産する。
外層管材３０１は、６０６１アルミニウム合金薄肉管材であり、外径が８０ｍｍ、肉が４．４ｍｍ、長さが８０００ｍｍ、熔点が６０７～６５０℃である。内層管材３０２は、３１６Ｌステンレス薄肉管材であり、外径が７０ｍｍ、肉が２ｍｍ、長さが８０００ｍｍである。外層管材３０１と内層管材３０２との間における被覆隙間３０４は、０．６ｍｍである。電磁誘導加熱装置４は、鋼鉄にのみ適用されるデジタル電磁気ヒーターである。アルミニウム及びその合金について加熱の効果が著しくない。また、自体保護機能を持ち、最大加熱温度が１６００℃となる。芯棒２は、長さが１００００ｍｍ、直径が５８ｍｍである。
漸進的傾斜圧延機器５についてサイズが以下の通りである。入り口円角領域５０１１は、半径ｒ＝５ｍｍとなる円弧であり、その長さＬ１がｒと等しく、入り口円錐領域５０１２は、その長さＬ２＝６０ｍｍであり、その円錐角α２＝２°である。漸進的肉減少領域５０１３は、その長さＬ３＝１２０ｍｍであり、円錐形圧延ロールの長さの３０～５０％であり、同じである八個だけの強い肉減少部５０１３１と同じである八個だけの弱い肉減少部５０１３２を含み、強い肉減少部５０１３１は、その円錐角α３１＝１２°であり、長さＬ３１＝５ｍｍであり、弱い肉減少部５０１３２は、その円錐角α３２＝２°であり、長さＬ３２＝１０ｍｍであり、仕上領域５０１４は、その長さＬ４＝７０ｍｍであり、その円錐角α４＝０°であり、出口円錐領域５０１５は、長さＬ５＝２５ｍｍであり、その円錐角α５＝１°であり、出口円角領域５０１６は、半径ｒ＝５ｍｍとなる円弧であり、その長さＬ６がｒと等しい。
生産用ステップは、以下の通りである。
ステップＳ１は、仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２について表面を洗浄処理する。外層管材３０１を外、内層管材３０２を内にするという順番に従って仕掛品を柔性で被覆して組み合わせる。外層管材３０１と内層管材３０２との間には被覆隙間３０４が置かれている。二つの位置付け円環３０３により密封と溶接を行ってから真空引きを行う。そして、予め被覆仕掛品３の生産が済む。
ステップＳ２は、電磁誘導で加熱する。芯棒搬送車１と芯棒２を接続し、芯棒２が予め被覆仕掛品３の中を通り抜けるようにし、加熱を行うように、芯棒搬送車１を用いて速度ｖ＝８００ｍｍ／ｓで電磁誘導加熱装置４に送り、加熱の仕事率と周波数を調整し、予め被覆仕掛品３が電磁誘導加熱装置４から離れる場合に、内層管材３０２における複合すべき表面が目標温度Ｔ＝７００℃に加熱され、外層管材３０１の熔点温度よりも高く、目標温度Ｔになる場合に芯棒２を介して予め被覆仕掛品３を漸進的傾斜圧延機器５に送り圧延を行う。
ステップＳ３は、漸進的に傾斜圧延と複合を行う。漸進的傾斜圧延機器５の圧延ロール５０１と間隔板５０２を調整し、形状Ｄ＝６４ｍｍとなるように目標穴について形状を設定し、漸進的傾斜圧延機器５を起動させ、芯棒搬送車１を用いて芯棒２と予め被覆仕掛品３を共に漸進的傾斜圧延機器５に送り、予め被覆仕掛品３を、芯棒２、圧延ロール５０１及び間隔板５０２で共に囲まれたローラー隙間に送り、漸進的に傾斜圧延と複合を行う。外層管材３０１と内層管材３０２との複合すべき表面が接触している場合には、内層管材３０２の目標温度Ｔが外層管材３０１の熔点温度よりも高いことから、内層管材３０２における複合すべき表面において局所的に再度溶解が現れ、入り口円角領域５０１１、入り口円錐領域５０１２、漸進的肉減少領域５０１３、仕上領域５０１４、出口円錐領域５０１５及び出口円角領域５０１６を経て、直径が次第に減り、肉が次第に薄くなり、複合界面を冶金して結合することが実現される。最終的に圧延された複合薄肉管を取得すると、送り軌道６を介して送る。
ステップＳ４は、熱処理を制御する。最終的に圧延された複合薄肉管について先端と尾端を取り除いて、所定のサイズに従って切断し、熱処理を経て目標組織性能を取得すると、仕上げられた複合薄肉管を取得する。
以上、本発明における主な特徴と共に利点を記載して説明した。当業者にとって理解可能なことは、明らかに、本発明が上記の例示的実施例の詳細に限らず、本発明の趣旨や基本精神を逸脱しない限り、他の具体的な形態によって本発明を実現することも可能である。故に、いずれにしても、実施例を制限的なものでなく、例示的ものとして見なすべきである。本発明の範囲は、上記の説明でなく、添付されている請求の範囲により限定されているものであることから、請求の範囲と均等置換できる意味や範囲に含まれているあらゆる変化も本発明に含まれることになる。
なお、理解すべきことは、本明細書において実施形態に従って説明したが、実施形態ごとに、独立している一つの技術手段しかを含まないわけでなく、明細書におけるこのような記載形態が明確になされたものに過ぎず、当業者にとって明細書を全体として、各実施例における技術手段を適当に組み合わせて当業者にとって理解可能な他の実施形態を取得してもよい。
１ 芯棒搬送車
２ 芯棒
３ 予め被覆仕掛品
４ 電磁誘導加熱装置
５ 漸進的傾斜圧延機器
６ 送り軌道
３０１ 外層管材
３０２ 内層管材
３０３ 位置付け円環
３０４ 被覆隙間
５０１ 圧延ロール
５０２ 間隔板
５０１１ 入り口円角領域
５０１２ 入り口円錐領域
５０１３ 漸進的肉減少領域
５０１４ 仕上領域
５０１５ 出口円錐領域
５０１６ 出口円角領域
５０１３１ 強い肉減少部
５０１３２ 弱い肉減少部
２ 芯棒
３ 予め被覆仕掛品
４ 電磁誘導加熱装置
５ 漸進的傾斜圧延機器
６ 送り軌道
３０１ 外層管材
３０２ 内層管材
３０３ 位置付け円環
３０４ 被覆隙間
５０１ 圧延ロール
５０２ 間隔板
５０１１ 入り口円角領域
５０１２ 入り口円錐領域
５０１３ 漸進的肉減少領域
５０１４ 仕上領域
５０１５ 出口円錐領域
５０１６ 出口円角領域
５０１３１ 強い肉減少部
５０１３２ 弱い肉減少部
Claims (5)
- 圧延軸線に沿って順次に配置された芯棒搬送車（１）、芯棒（２）、予め被覆仕掛品（３）、電磁誘導加熱装置（４）、漸進的傾斜圧延機器（５）、及び、送り軌道（６）を含み、
前記芯棒搬送車（１）は、芯棒（２）が圧延軸線に沿って前後移動を行うように連動するためのものであり、前記予め被覆仕掛品（３）は、芯棒（２）を被覆しており、前記電磁誘導加熱装置（４）は、漸進的傾斜圧延機器（５）の入り口側に設置されるものであって、漸進的傾斜圧延機器（５）に入る直前の予め被覆仕掛品（３）を加熱するためのものであり、前記漸進的傾斜圧延機器（５）は、予め被覆仕掛品（３）を圧延するためのものであり、前記送り軌道（６）は、漸進的傾斜圧延機器（５）の出口に設置されるものであって、圧延と複合がされた予め被覆仕掛品（３）を送るためのものであり、前記漸進的傾斜圧延機器（５）は、圧延ロール（５０１）と間隔板（５０２）を含み、
前記圧延ロール（５０１）は、圧延軸線方向に沿って順次に設置された入り口円角領域（５０１１）、入り口円錐領域（５０１２）、漸進的肉減少領域（５０１３）、仕上領域（５０１４）、出口円錐領域（５０１５）及び出口円角領域（５０１６）からなる円錐形圧延ロールであり、前記漸進的肉減少領域（５０１３）は、交互に設置されたＮ個だけの強い肉減少部（５０１３１）と弱い肉減少部（５０１３２）からなるものであり、
前記入り口円錐領域（５０１２）は、長さＬ２が圧延ロール（５０１）の長さの２０％～４０％であり、円錐角α２が２°～６°であり、前記仕上領域（５０１４）は、長さＬ４が圧延ロール（５０１）の長さの２０％～４０％であり、円錐角α４が０°～１°であり、前記出口円錐領域（５０１５）は、長さＬ５が圧延ロール（５０１）の長さの５％～１５％であり、円錐角α５が０°～２°であり、
前記漸進的肉減少領域（５０１３）は、長さＬ３が圧延ロール（５０１）の長さの３０％～５０％であり、そのうち、強い肉減少部（５０１３１）の円錐角α３１が１０°～２０°であり、弱い肉減少部（５０１３２）の円錐角α３２が１°～１０°であり、前記弱い肉減少部（５０１３２）は、長さＬ３２が強い肉減少部（５０１３１）の長さＬ３１の２～１０倍である、
ことを特徴とする大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置。 - 前記入り口円角領域（５０１１）は、半径をｒとする円弧であり、当該円弧は、両端がそれぞれ圧延ロール（５０１）の入り口端面と入り口円錐領域（５０１２）の円錐面と接し、長さＬ１がｒと等しく、ｒが仕上領域（５０１４）の外径の１％～４％と等しい、
ことを特徴とする請求項１に記載の大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置。 - 前記出口円角領域（５０１６）は、半径をｒとする円弧であり、当該円弧は、両端がそれぞれ圧延ロール（５０１）の出口端面と出口円錐領域（５０１５）の円錐面と接し、長さＬ６がｒと等しく、ｒが仕上領域（５０１４）の外径の１％～４％となる、
ことを特徴とする請求項１に記載の大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置。 - 仕掛品を柔軟に被覆して組み合わせるというステップＳ１であって、外層管材（３０１）と内層管材（３０２）について表面を洗浄処理し、外層管材（３０１）を外、内層管材（３０２）を内にするという順番に従って、仕掛品を柔性で被覆して組み合わせを行い、外層管材（３０１）と内層管材（３０２）との間に被覆隙間（３０４）を置き、二つの位置付け円環（３０３）を用いて密封と溶接を行ってから真空引きを行い、予め被覆仕掛品（３）の生産を済ませるステップＳ１と、
電磁誘導で加熱するというステップＳ２であって、芯棒搬送車（１）と芯棒（２）を接続し、芯棒（２）が予め被覆仕掛品（３）の中を通り抜けるようにし、加熱を行うように芯棒搬送車（１）と共に速度ｖで電磁誘導加熱装置（４）に送り、加熱の仕事率と周波数を調整し、予め被覆仕掛品（３）が電磁誘導加熱装置（４）から離れる場合に、外層管材（３０１）及び／又は内層管材（３０２）における複合すべき表面が目標温度Ｔまで加熱されて、目標温度Ｔになると芯棒（２）を介して予め被覆仕掛品（３）を漸進的傾斜圧延機器（５）に送り圧延と複合を行うステップＳ２と、
漸進的に傾斜圧延と複合を行うというステップＳ３であって、漸進的傾斜圧延機器（５）の圧延ロール（５０１）と間隔板（５０２）を調整し、目標穴の形状と形状Ｄを設定し、漸進的傾斜圧延機器（５）を起動させ、芯棒搬送車（１）により芯棒（２）と予め被覆仕掛品（３）を共に漸進的傾斜圧延機器（５）に送り、予め被覆仕掛品（３）を、芯棒（２）、圧延ロール（５０１）及び間隔板（５０２）で共に囲まれたローラー隙間に送って漸進的に傾斜圧延と複合を行い、順次に入り口円角領域（５０１１）、入り口円錐領域（５０１２）、漸進的肉減少領域（５０１３）、仕上領域（５０１４）、出口円錐領域（５０１５）、出口円角領域（５０１６）を経て、直径が次第に減り、肉が次第に薄くなり、複合界面を冶金して結合するように実現し、最終に複合薄肉管を圧延して取得すると、送り軌道（６）を介して送る、ステップＳ３と、
熱処理を制御するというステップＳ４であって、最終的に圧延された複合薄肉管について先端と尾端を取り除いて、所定のサイズに従って切断し、熱処理を経て目標組織性能を取得して、仕上げられた複合薄肉管を取得する、ステップＳ４とを含む、請求項１に記載の大きな長さ直径比をもって異質金属からなる複合薄肉管を漸進的に傾斜圧延する複合装置による、
ことを特徴とする複合方法。 - 前記ステップＳ３において、漸進的に傾斜圧延と複合を行う際に、径減少量が予め被覆仕掛品（３）の外径の２０％よりも大きく、肉減少量が予め被覆仕掛品（３）全体の肉の４０％よりも大きく、肉に不均一の程度が不均一度≦５％となる、
ことを特徴とする請求項４に記載の複合方法。
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