JPH1029011A - Manufacture of extruded fined steel tube - Google Patents
Manufacture of extruded fined steel tubeInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、熱交換器あるいは
自動車部品等に使用される内面フィン付き金属管に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal tube with internal fins used for a heat exchanger or an automobile part.
【０００２】[0002]
【従来の技術】内面にフィンを形成した内面フィン付き
金属管は熱間押出加工により製造される。鋼管の熱間押
出加工は一般に潤滑剤としてビレットの内外面にガラス
粉を使用して行われる。すなわち、図１に示すようにマ
ンドレル平行部３に軸方向の数状のフィン形成用溝５を
刻設したマンドレル１を使用して行われるが、潤滑剤ガ
ラスの余分なガラスがフィン形成用溝５に閉じ込められ
る。このため特に成品管後半部では所定のフィン高さ６
が得られないか、もしくは最悪の場合フィン４が欠落し
た管が押し出されることがある。また、ビレット製造時
にビレットに偏芯があると熱間押出し時のメタルフロー
が不均一となり、成品管に偏肉が大きく発生し、そのた
めフィンの欠落が生じることもある。さらに、マンドレ
ルのフィン成形溝部の潤滑不良によりマンドレルフィン
部に地金が付着して成品管のフィンに欠落が生じる。そ
してフィンの欠落により成品管のフィン高さに高低差が
生じる。このようなフィン付き管を熱交換器用として使
用する場合の伝熱特性に大きく影響することとなる。そ
こでフィン高さが均一で且つ高く、そしてフィンに欠落
がなく、伝熱効果の大きなフィン付き管の製造方法が求
められている。2. Description of the Related Art A metal tube having an inner fin formed on an inner surface is manufactured by hot extrusion. Hot extrusion of steel pipes is generally performed using glass powder on the inner and outer surfaces of the billet as a lubricant. That is, as shown in FIG. 1, a mandrel 1 is used in which a number of fin forming grooves 5 are engraved in the mandrel parallel portion 3 in the axial direction. 5 confined. For this reason, a predetermined fin height of 6
May not be obtained, or in the worst case, the tube lacking the fin 4 may be pushed out. Also, if the billet is eccentric during the production of the billet, the metal flow at the time of hot extrusion becomes non-uniform, resulting in large uneven wall thickness of the product tube, which may cause the fin to be missing. Further, due to poor lubrication of the fin forming groove portion of the mandrel, the base metal adheres to the mandrel fin portion, and the fin of the product tube is dropped. Then, a difference in height occurs between the fins of the product tube due to the lack of the fins. When such a finned tube is used for a heat exchanger, it greatly affects the heat transfer characteristics. Therefore, there is a need for a method of manufacturing a finned tube having a uniform and high fin height, no fins missing, and a large heat transfer effect.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明の解決しようと
する課題は、従来のビレットから熱間押出加工によりフ
ィン付き管を製造するときに発生する上記の欠点を解消
することであり、ビレットの偏芯を低減し、さらにビレ
ットの均熱化をはかり、更に熱間押出加工の潤滑剤のガ
ラス量を最適量に設定して成品管の偏肉をなくしてフィ
ン欠落を無くして均一で高いフィンのフィン付き管を製
造することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks which occur when a finned tube is manufactured from a conventional billet by hot extrusion. Reduces eccentricity, further equalizes the billet temperature, sets the optimal amount of lubricant glass for hot extrusion, eliminates uneven wall thickness of the product tube, eliminates fin missing and uniform and high fins To manufacture finned tubes.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明の手段は、金属管の外径を規制するダイス孔
と金属管の内径を規制し、且つ、金属管内面にフィンを
形成するフィン形成用溝を有するマンドレル平行部との
間に、加熱した穿孔ビレットを潤滑剤にガラス粉を使用
して熱間押出しすることにより内面フィン付き金属管を
製造する方法において、１）鋼塊をビレット長に切断し
て芯出しした後ボーリングして内径を確定し、該内径を
基準にしてビレット外径を旋削加工して偏芯のない穿孔
ビレットを得た後、２）穿孔ビレットを熱間押出加工の
加熱目標温度より３０℃低い温度に均一な加熱速度で直
線的に上昇加熱した後、この温度に暫時保持して充分に
ビレットを均熱化した後加熱目標温度に加熱することに
より均熱化した加熱穿孔ビレットを得、且つ、３）潤滑
剤のガラス粉の量を成品管内表面積当たり５〜６ｇ／ｃ
ｍ2 とすることを特徴とする内面フィン付き金属管の熱
間押出加工方法である。According to the present invention, there is provided a die for regulating an outer diameter of a metal tube, an inner diameter of the metal tube, and a fin on an inner surface of the metal tube. A method for manufacturing a metal tube with internal fins by hot extruding a heated perforated billet using glass powder as a lubricant between a parallel part of a mandrel having a fin forming groove to be formed and 1) steel After cutting the lump to the billet length and centering it, boring is performed to determine the inner diameter, and the outer diameter of the billet is turned on the basis of the inner diameter to obtain a perforated billet without eccentricity. After heating up linearly at a uniform heating rate to a temperature 30 ° C lower than the heating target temperature of hot extrusion processing, hold at this temperature for a while, soak the billet sufficiently, and then heat to the heating target temperature. Heat soaked by The resulting perforated billet, and, 3) the amount of the finished product tube surface area per glass powder lubricant 5-6 g / c
m 2 , which is a method for hot extrusion of a metal tube with internal fins.
【０００５】本発明の作用について従来の方法と比較し
ながら説明する。先ず、従来の方法のビレットの製造に
おいては、鋼塊をビレット長に切断して芯出しすると先
ずビレット外径を旋削加工し、その後ボーリングしてビ
レットを穿孔し穿孔ビレットを得る。The operation of the present invention will be described in comparison with a conventional method. First, in the production of a billet according to a conventional method, when a steel ingot is cut into a billet length and centered, first the outer diameter of the billet is turned, and then boring is performed to bore the billet to obtain a perforated billet.
【０００６】これに対し、本発明では鋼塊をビレット長
に切断して芯出しすると、外径の旋削加工に先立って、
先ずボーリングしてビレットに穿孔し、正確な内径の穿
孔ビレットとし、その後この正確に得られた内径を基準
にしてビレットの外側を旋削加工して、正確な外径のビ
レットを得る。従って、従来の穿孔ビレットでは偏芯が
時として有ったが、本発明では、偏芯がなく、かつ正確
な肉厚の穿孔ビレットが準備されることとなる。On the other hand, according to the present invention, when a steel ingot is cut into billet lengths and centered, prior to turning the outer diameter,
First, the billet is bored to form a perforated billet having an accurate inner diameter, and then the outside of the billet is turned on the basis of the accurately obtained inner diameter to obtain a billet having an accurate outer diameter. Therefore, in the conventional perforated billet, eccentricity sometimes occurs, but in the present invention, a perforated billet having no eccentricity and an accurate wall thickness is prepared.
【０００７】準備された穿孔ビレットの熱間押出加工温
度への加熱において、従来の方法では、図４の（ｂ）に
示すように、熱間押出加工の目標温度、例えば１，００
０℃〜１，２５０℃、に直線的に加熱したが、本発明で
は図４の（ａ）に示すように目標温度よりやや低い温
度、例えば目標温度より３０℃低い温度に直線的に上昇
加熱した後、この温度において低周波誘導加熱炉の加熱
をＯＮ−ＯＦＦ制御して暫時保持した後目標温度に加熱
する。従って、従来の加熱方法では、ビレットは時とし
て均一に加熱されていない場合があり、このようなビレ
ットは場合押出加工においてメタルフローが不均一にな
りマンドレルのフィン成形溝に充分にメタルが充填され
ない部分が生じてフィンが欠落したりフィン高さが充分
でないものが形成される。しかし、本発明の方法ではビ
レットが均一に加熱されているのでメタルフローが均一
になりマンドレルのフィン成形溝に均一に充填されるの
で、フィンの欠落やフィン高さの充分でないものが生じ
ることが減少する。[0007] In the heating of the prepared perforated billet to the hot extrusion processing temperature, in the conventional method, as shown in FIG.
Although the heating was performed linearly at 0 ° C. to 1,250 ° C., in the present invention, as shown in FIG. 4A, the temperature was linearly increased to a temperature slightly lower than the target temperature, for example, 30 ° C. lower than the target temperature. Then, at this temperature, the heating of the low-frequency induction heating furnace is ON-OFF controlled and temporarily maintained, and then heated to the target temperature. Therefore, in the conventional heating method, the billet is sometimes not uniformly heated, and in such a billet, the metal flow becomes uneven in the extrusion process, and the metal is not sufficiently filled in the fin forming groove of the mandrel. A fin is missing due to a portion and a fin having an insufficient height is formed. However, in the method of the present invention, since the billet is uniformly heated, the metal flow becomes uniform, and the fin forming groove of the mandrel is uniformly filled, so that fins may be missing or fin height may be insufficient. Decrease.
【０００８】熱間押出加工に使用する潤滑剤のガラス粉
の量において、従来の方法では成品管内表面積当たり３
〜４ｇ／ｃｍ2 であったが、本発明の方法では、成品管
内表面積当たり５〜６ｇ／ｃｍ2 とする。従来の方法で
はマンドレルのフィン成形溝部の潤滑不良によりマンド
レルのフィン成形溝部に地金が付着して成品管のフィン
に欠落が生じる場合があった。しかし、本発明では潤滑
剤のガラス粉の量を充分にしたので、潤滑は充分に行わ
れてマンドレルのフィン成形溝部に地金が付着して成品
管のフィンが欠落するようなことがなくなる。In the conventional method, the amount of the glass powder of the lubricant used in the hot extrusion is 3 per unit surface area in the product tube.
４4 g / cm 2 , but in the method of the present invention, it is 5-6 g / cm 2 per inner surface of the product tube. In the conventional method, the base metal may adhere to the fin-forming groove of the mandrel due to poor lubrication of the fin-forming groove of the mandrel, and the fin of the product pipe may be missing. However, in the present invention, since the amount of the glass powder of the lubricant is sufficient, the lubrication is sufficiently performed so that the metal does not adhere to the fin forming grooves of the mandrel and the fins of the product tube do not drop.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。本発明は、図１に示すフィン形成用溝５
を有する平行部３と段付部２とマンドレルホルダー１４
に装着するネジ１５を有する後端部１３からなるマンド
レル１を使用して、加熱した穿孔ビレット７を図２に示
す熱間押出装置により内面フィン付き金属管を製造する
方法で、金属管の外径を規制するダイス１１の孔と金属
管の内径を規制しかつ金属管内面にフィンを形成するフ
ィン形成用溝を有するマンドレル１の平行部３との間に
加熱した穿孔ビレット７を潤滑剤としてガラスパッド１
２のガラス粉を使用して熱間押出しするものである。Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention relates to the fin forming groove 5 shown in FIG.
Part 3 having step, stepped part 2 and mandrel holder 14
Using a mandrel 1 consisting of a rear end portion 13 having a screw 15 to be mounted on a metal pipe, a heated perforated billet 7 is manufactured by a hot extruder shown in FIG. The lubricating agent is a perforated billet 7 heated between the hole of the die 11 for regulating the diameter and the parallel portion 3 of the mandrel 1 having the fin forming groove for regulating the inner diameter of the metal tube and forming a fin on the inner surface of the metal tube. Glass pad 1
Hot extrusion is performed using the glass powder of No. 2.
【００１０】すなわち、図２において、熱間押出温度に
加熱され内外面にガラス潤滑が施された穿孔ビレット７
をコンテナー８内に装填し、ビレット７の後方から上記
マンドレル１を挿入しプレッシングディスク９を介し、
ステム１０により高圧で押出し、前方に配した潤滑用ガ
ラスパッド１２を具備したダイス１１を通過させること
により、所定の寸法、形状の内面フィン付き金属管１６
を製造する。That is, in FIG. 2, a perforated billet 7 heated to a hot extrusion temperature and having glass lubrication applied to the inner and outer surfaces.
Is loaded into a container 8, the mandrel 1 is inserted from the back of the billet 7,
It is extruded at a high pressure by a stem 10 and passed through a die 11 provided with a lubricating glass pad 12 disposed in front thereof, thereby forming a metal tube 16 having an inner fin having a predetermined size and shape.
To manufacture.
【００１１】本発明は上記方法において、鋼塊をビレッ
ト長に切断して芯出しし、外径の旋削加工に先立って、
先ず、ボーリングしてビレットに穿孔して正確な内径の
穿孔ビレット７とする。その後この正確に得られたビレ
ット７の内径を基準にしてビレット７の外側を旋削加工
して正確な外径のビレット７とする。従って、偏芯がな
く、かつ正確な肉厚の穿孔ビレットが準備されることと
なる。According to the present invention, in the above-mentioned method, the steel ingot is cut into billet lengths to be centered, and prior to turning the outer diameter,
First, the billet is drilled to form a perforated billet 7 having an accurate inner diameter. Thereafter, the outside of the billet 7 is turned on the basis of the accurately obtained inner diameter of the billet 7 to obtain a billet 7 having an accurate outer diameter. Accordingly, a perforated billet having no eccentricity and an accurate thickness is prepared.
【００１２】準備された穿孔ビレットの熱間押出加工温
度への加熱において、図４の（ｂ）に示すように目標温
度、例えば１，０００℃、よりやや低い温度、例えば目
標温度より３０℃低い温度に低周波誘導加熱炉で直線的
に上昇して加熱する。次いで、この温度において低周波
誘導加熱炉の加熱回路をＯＮ−ＯＦＦ制御して暫時、例
えば１分、保持し、その後目標温度に加熱する。従っ
て、ビレットが均一に加熱されているので、押出加工時
のメタルフローが均一になりマンドレル１のフィン成形
溝５に均一に充填されるので、フィンの欠落やフィン高
さの充分でないものが生じることが減少する。In heating the prepared perforated billet to the hot extrusion processing temperature, as shown in FIG. 4B, a target temperature, for example, 1,000 ° C., a slightly lower temperature, for example, 30 ° C. lower than the target temperature. The temperature is raised linearly in a low frequency induction heating furnace and heated. Next, at this temperature, the heating circuit of the low-frequency induction heating furnace is ON-OFF controlled and held for a while, for example, one minute, and then heated to the target temperature. Therefore, since the billet is uniformly heated, the metal flow during the extrusion process becomes uniform and the fin forming groove 5 of the mandrel 1 is uniformly filled, so that fins are missing or the fin height is insufficient. That will decrease.
【００１３】上記の熱間押出において使用する潤滑剤の
ガラス粉の量を成品管内表面積当たり５〜６ｇ／ｃｍ2
とする。従って、潤滑剤のガラス粉の量は充分であるの
で、潤滑は充分に行われ、マンドレル１のフィン成形溝
５に地金が付着して成品管のフィンが欠落することなく
成形できる。The amount of the glass powder of the lubricant used in the above hot extrusion is set to 5 to 6 g / cm 2 per surface area of the product tube.
And Accordingly, since the amount of the glass powder of the lubricant is sufficient, the lubrication is sufficiently performed, and the fins of the product tube can be formed without the metal being attached to the fin forming grooves 5 of the mandrel 1 and the fins of the product tube are missing.
【００１４】[0014]
【実施例】熱間押出により、穿孔ビレット７を熱間押出
加工して内面フィン付き金属管を製造した。使用したビ
レットはＳｉＣ１０ステンレス鋼製の鋼塊を、先ず、長
さ３９０ｍｍに切断し、次いで芯出した後、ボーリング
加工して内径を４２．５ｍｍに仕上げる。次いで、この
内径を基準にして外側を旋削加工して外径１４９．０ｍ
ｍに仕上げる。次いで、旋削して仕上げた穿孔ビレット
７を余熱炉で５００℃〜８５０℃に余熱した後、低周波
誘導加熱炉で目標加熱温度の１，０００℃より約３０℃
低い温度の９７０℃に加熱し、この温度で低周波誘導加
熱炉の加熱回路のＯＮ−ＯＦＦ制御して約１分保持した
後、目標加熱温度の１，０００℃に加熱し、図２に示す
ように熱間押出装置に加熱した孔空きビレットをセット
し、ガラス粉の量を成品管内表面積当たり６ｇ／ｃｍ2
として押出加工をして内面フィン付き金属管を製造し
た。EXAMPLE A metal tube with internal fins was manufactured by hot extrusion of a perforated billet 7 by hot extrusion. The used billet is obtained by first cutting a steel ingot made of SiC10 stainless steel into a length of 390 mm, then centering, and boring to finish the inner diameter to 42.5 mm. Then, the outer diameter was turned to 149.0 m based on the inner diameter.
Finish to m. Then, after turning, the perforated billet 7 is preheated to 500 ° C. to 850 ° C. in a preheating furnace, and is then heated to about 30 ° C. from a target heating temperature of 1,000 ° C. in a low frequency induction heating furnace.
After heating to a low temperature of 970 ° C. and controlling the heating circuit of the low frequency induction heating furnace to be ON-OFF at this temperature and holding it for about 1 minute, it is heated to the target heating temperature of 1,000 ° C., as shown in FIG. The heated billet is set in a hot extruder as described above, and the amount of glass powder is adjusted to 6 g / cm 2 per surface area of the product tube.
To produce a metal tube with internal fins.
【００１５】一方、比較例として、従来の方法により芯
出し後に先ず外径を旋削し次いでボーリングして穿孔ビ
レットを得て、この穿孔ビレットを従来の加熱方法で目
標値に一気に加熱した後、この加熱穿孔ビレットをガラ
ス粉の量を成品管内表面積当たり４ｇ／ｃｍ2 として熱
間押出加工して内面フィン付き金属管を製造した。成品
管の内面フィン付き金属管のフィン成形度を以下の式で
定義し、本発明と従来例を複数例行い、結果を以下に示
す。On the other hand, as a comparative example, after centering by a conventional method, the outer diameter is first turned and then boring to obtain a perforated billet, and the perforated billet is heated to a target value at a stroke by a conventional heating method. The heated perforated billet was hot-extruded at an amount of glass powder of 4 g / cm 2 per inner surface area of the product tube to produce a metal tube with internal fins. The fin forming degree of the metal tube with the inner fin of the product tube is defined by the following formula, and the present invention and the conventional example are performed in plural examples, and the results are shown below.
【００１６】[0016]
【数１】フィン成形度＝（平均フィン高さ／目標フィン
高さ）×１００[Formula 1] Fin forming degree = (average fin height / target fin height) × 100
【００１７】本発明：フィン成形度 ６０〜９８％ 、
平均偏肉 ０．２１〜０．６２ 従来例：フィン成形度 ４０〜６０％ 、平均偏肉
０．５３〜１．０６The present invention: fin molding degree 60-98%,
Average thickness deviation 0.21 to 0.62 Conventional example: Fin forming degree 40 to 60%, average thickness deviation
0.53 to 1.06
【００１８】[0018]
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の熱間押出
加工により内面フィン付き金属管を製造するとき、従来
の製造方法に比してフィンの成形度が極めて高く、従っ
てフィンの欠落が少なく、フィン高さが高く、且つ偏肉
の小さい内面フィン付き金属管が製造され、極めて精度
の高いレキュペレーター用の内面フィン付き金属管がえ
られる。As described above, when a metal tube with internal fins is manufactured by the hot extrusion process of the present invention, the degree of fin formation is extremely high as compared with the conventional manufacturing method, and thus the fins are less likely to be missing. In addition, a metal tube with an internal fin having a high fin height and a small thickness deviation is manufactured, and a metal tube with an internal fin for a recuperator with extremely high precision can be obtained.
【図１】内面フィン付き金属管の製造に使用する熱間押
出加工用のマンドレルを示す図である。FIG. 1 is a view showing a mandrel for hot extrusion used for manufacturing a metal tube with an inner fin.
【図２】熱間押出しによる押出加工時の押出し装置の断
面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an extruder during an extrusion process by hot extrusion.
【図３】内面フィン付き金属管の概略を示す図で（ａ）
は本発明の方法で製造した内面フィン付き金属管の後端
部断面形状、（ｂ）は従来の方法で製造した内面フィン
付き金属管の後端部断面形状を示す図である。FIG. 3 is a view schematically showing a metal tube with internal fins (a).
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional shape of a rear end portion of a metal tube with an internal fin manufactured by the method of the present invention, and FIG.
【図４】穿孔ビレットの加熱状態を示すグラフで、
（ａ）は本発明、（ｂ）は従来の方法によるものを示
す。FIG. 4 is a graph showing a heating state of a perforated billet;
(A) shows the present invention, and (b) shows the result obtained by the conventional method.
１ マンドレル ２ 段付部 ３ マンドレル平行部 ４ フィン ５ フィン形成用溝 ６ フィン高さ ７ 穿孔ビレット ８ コンテナー ９ プレッシングディスク １０ ステム １１ ダイス １２ ガラスパッド １３ 後端部 １４ マンドレルホルダー １５ ネジ １６ 内面フィン付き金属管 Reference Signs List 1 mandrel 2 stepped portion 3 mandrel parallel portion 4 fin 5 fin forming groove 6 fin height 7 perforated billet 8 container 9 pressing disc 10 stem 11 die 12 glass pad 13 rear end 14 mandrel holder 15 screw 16 metal with internal fin tube
Claims (1)
管の内径を規制しかつ金属管内面にフィンを形成するフ
ィン形成用溝を有するマンドレル平行部との間に加熱し
た穿孔ビレットを潤滑剤にガラス粉を使用して熱間押出
しすることにより内面フィン付き金属管を製造する方法
において、１）鋼塊をビレット長に切断して芯出しした
後ボーリングして内径を確定し、該内径を基準にしてビ
レット外径を旋削加工して偏芯のない穿孔ビレットを得
た後、２）穿孔ビレットを熱間加工の加熱目標温度より
３０℃低い温度に均一な加熱速度で直線的に上昇加熱し
た後、この温度にＯＮ−ＯＦＦして暫時保持した後加熱
目標温度に加熱することにより均熱化した加熱穿孔ビレ
ットを得、且つ、３）潤滑剤のガラス粉の量を成品管内
表面積当たり５〜６ｇ／ｃｍ2=とすることを特徴とする
内面フィン付き金属管の熱間押出加工方法。1. A heated billet billet is formed between a die hole for regulating the outer diameter of a metal tube and a parallel mandrel portion having a fin forming groove for regulating the inner diameter of the metal tube and forming a fin on the inner surface of the metal tube. In a method of manufacturing a metal tube with internal fins by hot extrusion using glass powder as a lubricant, 1) cutting a steel ingot into a billet length, centering the same, and boring to determine an inner diameter; After turning the billet outer diameter with reference to the inner diameter to obtain a perforated billet without eccentricity, 2) the perforated billet is linearly heated at a uniform heating rate to 30 ° C lower than the heating target temperature of hot working. After ascending heating, ON-OFF to this temperature, hold for a while, and then heat to the heating target temperature to obtain a heat-drilled billet, and 3) determine the amount of lubricant glass powder in the product pipe surface area. 5-6 per g / cm 2 = a method for hot extrusion of a metal tube with internal fins.
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