KR0140435B1

KR0140435B1 - Cone shell making method of tilt forging

Info

Publication number: KR0140435B1
Application number: KR1019950008725A
Authority: KR
Inventors: 김종열; 최승식; 이종만; 정환술
Original assignee: 이수강; 한국중공업주식회사
Priority date: 1995-04-13
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 1998-07-15
Also published as: KR960037171A

Abstract

본 발명은 특수한 단조법에 의해 대형의 원추형 쉘 구조물을 제조하는 방법에 관한 것으로, 종래의 원추형 쉘 구조물 제조는 내경부위를 경사지게 하기 위해 화염에 의한 다듬기 작업 및 기계가공 작업을 수행하고 또는 원추형 금형(6)에 의해 작업물(1)을 팽창시키므로써, 쉘 내부 건전성에 대한 품질 확보가 어렵고, 작업물(1)을 팽창시킨 후 작업물(1)과 원추형 금형(6)을 해체하기 위해 다시 400℃-500℃정도 가열해야 하는 비경제적인 단점이 있어, 본 발명은 외경 경사 단조 가공법에 의해 외경이 경사진 형상으로 성형한 후 직경 늘리기 작업을 실시하는 방법을 사용하여, 정확한 치수 및 형상의 단조상태 제품을 얻을 수 있으며, 단조공정 단순화에 따라 기계 가공공정과 원추형 금형을 베제 시키므로서 내부 건정성을 확보하여 품질이 우수한 최종형상인 원추형 쉘 제작시 경제적인 잇점이 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a large conical shell structure by a special forging method, the conventional conical shell structure manufacturing is to perform the trimming operation and the machining operation by the flame to incline the inner diameter or the conical mold ( By expanding the workpiece 1 by 6), it is difficult to ensure the quality of the shell internal soundness, and again to disassemble the workpiece 1 and the conical mold 6 after inflating the workpiece 1. There is an uneconomical disadvantage of heating about ℃ -500 ℃, the present invention uses a method of increasing the diameter after forming the outer diameter is inclined by the outer diameter inclined forging process, the forging state of the correct dimensions and shapes It is possible to obtain a product, and by cutting the forging process, we cut the machining process and the conical mold to secure the internal dryness, so that the final shape There is an economical advantage to making a conical shell.

Description

Manufacturing method of conical shell structure by outer diameter forging

제1도(a-h)는 종래의 내경 경사 단조 가공법에 의한 원추형 쉘 구조물 제조방법의 순서도,Figure 1 (a-h) is a flow chart of a method of manufacturing a conical shell structure by a conventional inner diameter forging method,

제2도(a-j)는 종래의 원추형 금형을 이용한 팽창법에 의한 원추형 쉘 구조물 제조방법의 순서도,2 (a-j) is a flow chart of a method of manufacturing a conical shell structure by the expansion method using a conventional conical mold,

제3도(a-h)는 본 발명 외경 경사 단조 가공법에 의한 원추형 쉘 구조물 제조방법의 수행순서도이다.Figure 3 (a-h) is a flow chart of the manufacturing method of the conical shell structure by the outer diameter inclined forging method of the present invention.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1: 강괴(작업물) 2: 굴대1: ingot (workpiece) 2: mandrel

3: 길이방향 외경 단조금형 4: 지지대3: longitudinal outer forging die 4: support

5: 폭이족고 길이가 긴 금형 6: 원추형 금형5: wide and long mold 6: conical mold

본 발명은 특수한 단조법에 의해 대형의 원추형 쉘 구조물 제조방법에 관한 것으로, 특히 강괴를 일정한 크기로 연신, 절단, 누르기작업 및 중심부를 천공하고, 외경을 경사진 형상으로 성형한 후 직경 늘리기 작업을 실시함으로써, 원추형 쉘 구조물의 효과적 제조가 가능토록 한 외경 경사 단조 가공법에 의한 원추형 쉘 구조물 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a large conical shell structure by a special forging method, in particular, drawing a steel in a constant size, cutting, pressing and drilling the center, forming the outer diameter inclined shape to increase the diameter The present invention relates to a method for manufacturing a conical shell structure by an outer diameter inclined forging method that enables effective production of the conical shell structure.

일반적으로 원추형 쉘 구조물은 원자력 압력용기, 석유화학공업 압력용기 등의 대형발전 및 산업기기에서 널리 쓰이고 있는 것으로 용기 자체만이 수백톤에 이르는 대형크기로 제작되고 있으며, 이같은 원추형 쉘 구조물은 그 자체의 견고성도 중요하나 제작공법이 손쉽고 경제적이어야 하고, 또한 최종 요구치수를 정확히 실현함이 중요하다.In general, the conical shell structure is widely used in large-scale power generation and industrial equipment such as nuclear pressure vessel, petrochemical pressure vessel, etc., and the container itself is manufactured in a large size of several hundred tons. Robustness is also important, but it is important that the manufacturing process be easy and economical, and that the final requirements are accurately realized.

종래의 이 같은 대형의 원추형 쉘 구조물 단조작업 공법은 크게 두가지로 알려져 있는데, 그 하나는 내경 경사 단조 가공법에 의한 제조 방법으로 제1도에 도시한 바와 같이, 제조하고자 하는 원추형 쉘의 크기에 따라 강괴(작업물)의 내부 건전성을 확보하기 위해 적정한 압하량에 따른 단조비를 주어 최종 작업물의 중량에 맞게 자르는 제1단계(제1a도, 제1b도)와; 내경부위를 천공하여 내경부위가 경사지게 하는 제2단계(제 1c, 1d, 1e 도) 및 제3단계(제 1f 도)와; 화염에 의한 다듬기작업(가우징) 및 기계 가공한 후 링 단조가공방법에 의해 최종 단조치수로 작업을 하는 제4단계(제 1g 도, 제 1h 도)를 순차적으로 수행하는 방법이고, 다른 하나는 제2도(a-J)에 도시한 바와 같이, 원추형 금형을 이용한 팽창법으로 4단계에 걸쳐 이루어지며, 원추형상의 금형을 이용하여 작업물(1)을 팽창시켜 최종 단조치수로 작업하는 것을 주요공정으로 하는 방법이다.Conventionally, such a large-scale conical shell structure forging method is known in two ways, one of which is a manufacturing method by the inner diameter inclined forging method, as shown in Figure 1, ingot according to the size of the conical shell to be manufactured A first step (FIGS. 1a and 1b) for cutting to match the weight of the final work by giving a forging ratio according to the appropriate reduction amount to secure the internal integrity of the (workpiece); A second step (first c, 1d, 1e degree) and a third step (first f degree) to perforate the internal diameter part to incline the internal diameter part; It is a method of sequentially performing the fourth step (Fig. 1g, Fig. 1h) in which the work is performed to the final forging dimension by the ring forging method after the smoothing operation (gauging) and the machining by flame, and the other is As shown in FIG. 2 (aJ), an expansion method using a conical mold is carried out in four stages, and the main process is to expand the workpiece 1 using a conical mold and work at the final forging dimension. That's how.

즉, 전자의 경우(제 1도) 내경을 경사지게 하기 위해 화염에 의한 내경부위를 경사지게 다듬기 작업 및 기계가공등을 수행해야 하므로 작업공정이 복잡하고 제작기간이 오래 걸리므로서 아주 비경제적이고, 후자의 경우(제 2도)는 작업시 정확한 치수의 원추형상을 확보하기가 어려우며 팽창작업을 하기위한 내경 팽창용 금형(6) 이 필요하고 팽창작업후 작업물(1)과 원추형 금형(6)을 해체분리하기 위해 다시 작업물(1)을 팽창시키므로서 내부조직의 건전성 확보가 어려우므로 품질확보 및 작업을 원활하게 수행할 수 없으며, 작업물(1)의 형상 및 치수가 다를 경우 기존 사용한 원추형 금형(6)은 사용할 수가 없어 신규로 제작하여야 하는 비경제적인 단점이 있다.That is, in the former case (first degree), in order to make the inner diameter inclined, it is necessary to perform the trimming and machining of the inner diameter part by the flame, which is very uneconomical because the work process is complicated and takes a long production period. (Figure 2) shows that it is difficult to secure the cone shape with the correct dimensions during the operation, and the internal diameter expansion mold (6) is required for the expansion operation, and the workpiece (1) and the conical mold (6) are dismantled after the expansion operation. In order to secure the integrity of the internal structure by expanding the work piece 1 again, it is difficult to secure the quality and work smoothly, and if the shape and dimensions of the work piece 1 are different, the conical mold (6) is used. ) Can not be used, there is an uneconomical disadvantage that must be produced new.

본 발명은 상기와 같은 제작방법에 따른 결점을 완전히 해결하고자 하는 것으로, 강괴를 일정한 크기로 연신, 절단, 누르기작업 및 중심부를 천공하고, 외경을 경사진 형상으로 성형한 후 직경 늘리기 작업을 실시토록함을 특징으로 한다.The present invention is to completely solve the drawbacks according to the manufacturing method as described above, stretching, cutting, pressing and centering the ingot to a certain size, and to increase the diameter after molding the outer diameter inclined shape. It is characterized by.

즉, 본 발명의 제조방법에 의해 원추형 쉘 구조물을 제조함에 있어서 작업물(1)를 일정한 크기로 단련하여 자르고, 누르기 가공 및 중심부 천공작업을 하여 천공된 작업물(1)을 굴대(2)에 끼워넣고 외경부위가 경사지게 단조작업을 한 후 직경 확장작업을 수행하여 최종적으로 얻고자 하는 치수까지 직경늘리기 작업으로 마무리한다.That is, in manufacturing the conical shell structure by the manufacturing method of the present invention, the workpiece 1 is stiffened to a certain size and cut, and the punched workpiece 1 is pressed to the mandrel 2 by pressing and drilling the core. After inserting and forging work with the outer diameter part inclined, diameter expansion work is performed to finish the diameter increase work to the final desired size.

다시 말하면, 강괴의 주조조직을 파괴시켜 섬유질을 형성케하고 내부의 잔존해 있는 미세한 결함을 압축시키는 연신작업으로 강괴 내부의 건전성을 확보한 후, 강괴(작업물)를 최종 작업물의 중량에 맞게 자르는 제1단계와; 상기 제1단계 수행후 작업물의 천공시 작업물의 손실을 줄이기 위하여 누르기 작업을 수행한 후, 중심부위에 천공작업을 하여 천공된 구멍에 굴대를 끼워넣고, 외경이 경사지게 길이방향으로 늘리기 작업을 하여 요구되는 작업물의 형상을 성형하기에 적절한 수로 제조하는 제 2단계; 굴대에 외경 부위가 경사지게 작업된 형상의 작업물을 끼워넣고 상부는 폭이 좁고 길이가 긴 금형으로 굴대는 지지대에 의해 지지되면서 직경 확장 작업을 수행하여 최종 단조요구 치수의 원추형 쉘 구조물을 제조하는 제3단계의 과정을 통해 원추형 쉘 구조물을 제조하는 것이다.In other words, stretching is performed to destroy the cast structure of the ingot to form fibers and to compress the remaining fine defects inside to secure the integrity of the ingot, and then cut the ingot (workpiece) to the weight of the final work piece. A first step; After performing the first step, after performing the pressing operation to reduce the loss of the workpiece during the drilling of the work, the drilling is carried out on the center of the hole to insert the mandrel in the perforated hole, the outer diameter is inclined to increase the lengthwise direction required A second step of making the number of shapes suitable for shaping the workpiece; Insert the workpiece with the shape of the outer diameter inclined to the mandrel, and the upper part is supported by the support of the mandrel with a narrow and long mold, and the diameter expansion operation is carried out to manufacture the conical shell structure of the final forging requirement. The three-step process is to produce a conical shell structure.

이하 도면을 참고하여 각 단계별로 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the steps will be described in more detail with reference to the drawings.

제3a도 및 제3b도는 본 발명의 제1단계 작업과정으로 제조하고자 하는 원추형 쉘의 크기에 따른 작업물(1)의 내부 건전성을 확보하기 위해, 작업물(강괴)(1)에 적정한 압하량에 따른 단조비를 주고, 즉, 작업물(1)의 주조조직을 파괴시켜 섬유질을 형성케하고 내부의 잔존해 있는 미세한 결함을 압착시킨 후, 작업물(강괴)(1)를 최종 작업물(1)의 중량에 맞게 자른다.Figures 3a and 3b is a pressing amount appropriate to the workpiece (lump) 1 in order to ensure the internal integrity of the workpiece (1) according to the size of the conical shell to be manufactured in the first step of the process of the present invention To give a forging ratio according to, that is, to destroy the casting structure of the workpiece (1) to form fibers and to squeeze the remaining fine defects therein, the workpiece (the ingot) 1 is the final workpiece ( Cut to the weight of 1).

제 3c 도, 제 3d 도 및 제 3e 도는 상기의 1단계 작업과정에 이은 제 2단계작업과정으로, 다음 과정에서 요구I되는 작업물(1)의 형상을 성형하기에 적절한 치수로 제조하는 중간단계이며, 작업물(1)의 손실을 줄이기 위하여 누르기 작업을 수행한 후 중심부위에 천공작업을 하고, 상기에서 천공된 구멍에 굴대(2) 끼워넣고 외부경사가 경사지게 길이방향으로 늘리기 작업을 수행하는 과정으로 본 발명에서 아주 중요한 과정이다.3C, 3D and 3E are the second step following the first step, and the intermediate step of manufacturing the shape of the workpiece 1 required in the next step to a suitable size for shaping. After the pressing operation to reduce the loss of the work (1) is carried out on the center of the hole, the mandrel (2) is inserted into the perforated hole in the process of performing the longitudinal inclination to increase the longitudinal direction This is a very important process in the present invention.

제 3f 도, 제 3g 도, 제 3h 도는 제 3단계 작업 과정으로, 상부에 폭이 좁고 길이가 긴 금형(5)이 형성되어 있으며 지지대(4)에 의해 지지되는 굴대(2)에 외경부위가 경사지게 작업된 형상의 작업물(1)을 끼워넣은 후, 작업물(1)의 직경 확장작업을 수행하여 최종 단조요구 치수까지 작업하는 과정을 도시한 것이다.3F, 3G, and 3H are the third step operation process, in which a mold 5 having a narrow width and a long length is formed in the upper portion, and an outer diameter portion is formed in the mandrel 2 supported by the support 4. After inserting the workpiece (1) of the inclined shape, it shows a process of working to the final forging requirements by performing the diameter expansion of the workpiece (1).

여기에서 단조작업은 작업되는 재질에 따라 다소 차이는 있으나 1230℃ 내지 1100℃로 가열한 상태에서 실시함이 바람직하여 작업물(1)을 외경부위가 경사지게 늘리는 정도는 쉘의 설계치수를 감안하여 결정한다.Here, the forging work is somewhat different depending on the material to be worked, but it is preferable to perform the heating in the state of 1230 ℃ to 1100 ℃, the extent to which the outer diameter portion of the workpiece (1) is inclined is determined in consideration of the design dimensions of the shell do.

또한 원추형상의 제반 치수 및 각도는 최종 단조하고자 하는 치수와 상관 관계를 감안하되 다음 작업단계를 염두에 두고 직경이 작은 쪽의 외경치수를 약간 작게하면 좋다.In addition, the overall dimensions and angles of the conical shape are considered to be correlated with the dimensions to be final forged, but the outer diameter of the smaller diameter may be slightly smaller with the next work step in mind.

따라서 본 발명에 의해 모든 작업 과정이 동일한 제조공장에서 수행되고 작업과정을 간편하게 하므로써 제작기간 및 제작비용을 최소화하고 품질을 확보하는데 아주 효율적인 작업방법이다.Therefore, according to the present invention, all the work processes are performed in the same manufacturing plant and by simplifying the work process, it is a very efficient work method for minimizing the production period and manufacturing cost and ensuring the quality.

한편, 작업물(1)의 최종 단조치수는 작업물(1)의 마무리 작업온도 등의 열간상태의 수축량이 감안되어 결정되어져야 하며, 최종 마무리 온도는 850℃ 이상이여야 하고, 본 발명에서 사용되어지는 길이 방향 외경 단조금형(3) 및 지지대(4)는 주강품으로 제작하였으며, 굴대(2) 및 폭이 좁고 길이가 긴 금형(5)는 단강품으로 제작하였다.On the other hand, the final forging dimension of the workpiece (1) should be determined in consideration of the shrinkage of the hot state, such as the finishing working temperature of the workpiece (1), the final finishing temperature should be at least 850 ℃, used in the present invention The lengthwise outer diameter forging die (3) and the support (4) were made of cast steel, and the mandrel (2) and the narrow and long mold (5) were made of forged steel.

다음은 본 발명의 일실시예로써, 원자력 압력용기용 증기 발생기(STEAM GENERATOR)용 원추형 쉘을 제작하고자 하는 치수, 즉 제2J도에 도시한 바와 같이, 원추형 쉘의 최종 가공후의 외경(D), 내경(d), 두께(T), 각도(θ) 그리고 설계중략(WT)는 하기 표와 같이 설정하였다.The following is an embodiment of the present invention, the dimension to manufacture a conical shell for the nuclear pressure vessel (STEAM GENERATOR), that is, the outer diameter (D) after the final processing of the conical shell, as shown in Figure 2J, The inner diameter (d), thickness (T), angle (θ) and design outline (WT) were set as shown in the table below.

이러한 설계도에 따라 원추형 쉘을 다음과 같이 제작하였다.According to this design, a conical shell was fabricated as follows.

실물크기의 1/30로 축소하여 1단계로 열간상태의 금속유동과 유사한 납(LEAD)을 사용하여 성형성을 판단하고, 2단계로 실물크기의 1/4로 축소하여 실제 원추형 쉘과 동일한 재료를 사용하여 작업성, 성형성 및 치수의 정확도를 실험하였으며, 최종적으로 실물크기와 동일한 크기로 본 제품의 재료를 사용하여 제작 가능성을 검토한 경과 우수한 치수 및 품질을 얻어 현재 제품제작에 적용하고 있다.It is reduced to 1/30 of the full size, and the moldability is judged by using lead which is similar to the metal flow in the hot state in one step, and it is reduced to 1/4 of the real size in two steps. The accuracy of workability, formability and dimensions were tested by using. Finally, we obtained excellent dimensions and quality that examined the feasibility of using the material of this product in the same size as the actual size, and applied it to the current production .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 1차 단조과정에서 외경을 경사지게 하는 단조 가공법으로 외경이 경사진 형상의 중공 단조품을 만들어서 마지막 단계에서 직경 확장법 즉, 직경 늘리기 작업방법으로 성형하므로써, 정확한 치수 및 형상의 단조상태 제품을 얻을 수 있으며, 단조공정 단순화에 따라 기계 가공공정과 원추형 금형을 배제 시키므로서 내부 건전성을 확보하여 품질이 우수한 최종형상인 원추형 쉘 제작시 경제적인 잇점이 있다.As described above, the present invention by forming a hollow forged product of the shape of the outer diameter is inclined by the forging method of inclining the outer diameter in the primary forging process, by molding in the last step by the diameter expansion method, that is, diameter increasing work method, It is possible to obtain a forged product in the shape, and it is economical in producing a conical shell, which is excellent in quality by securing internal integrity by excluding the machining process and the conical mold by simplifying the forging process.

Claims

In the method of manufacturing a conical shell structure, the integrity of the interior of the workpiece (the ingot) 1 is secured by an elongation operation that breaks the casting structure of the workpiece 1 to form fibers and compresses the microscopic defects remaining therein. After that, the first step of cutting the workpiece (1) to the weight of the final workpiece (1); After performing the first step to perform a pressing operation in order to reduce the loss of the workpiece (1) during the drilling of the workpiece (1), and then drilled on the center of the mandrel (2) into the perforated hole, the outer diameter A second step of manufacturing the shape of the required work piece 1 into a dimension suitable for shaping the slantwise longitudinally; Insert the workpiece of the shape in which the outer diameter portion is inclined to the mandrel 2 and the upper part is a narrow and long mold 5, the mandrel 2 is supported by the support 4 to perform the diameter expansion operation A method for manufacturing a conical shell structure by an outer diameter inclined forging method, characterized in that the third step of manufacturing a conical shell structure of the final forging requirement dimensions.