KR101026971B1 - 용접부의 양호한 특성을 갖는 전기저항 용접관의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

용접부의 양호한 특성을 갖는 전기저항 용접관을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하며, 이에 의해 전기저항 용접 직전에 둥글게 말린 스트립의 각각의 측면 가장자리에 스트립의 두께 변화에 대응하여 필요로 하는 테이퍼 형상을 안전하게 부여하여 용접 특성이 양호하게 유지될 수 있다. 스트립 (20) 을 성형하고 나서, 그 가장자리를 맞댄 후 전기저항 용접을 실시하여 관 (30) 을 성형하는 전기저항 용접관의 제조 방법은, 절삭 또는 쉐이빙 수단 (3), 또는 핀패스 성형 (4) 에 의한 성형 전에 스트립의 상면 측과 하면 측 중 한 측의 가장자리 및 그 반대 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 과정을 포함한다.

전기저항 용접, 스트립, 테이퍼 형상, 페네트레이터, 절삭 롤, 쉐이빙 롤, 공형 롤, 핀패스 성형, 롤 성형, 절삭 날, 연삭 숫돌, 관 제조기, 샤르피 시험, 샤르피 충격치, 취성 파면율

Description

용접부의 양호한 특성을 갖는 전기저항 용접관의 제조 방법 {METHOD OF PRODUCING SEAM-WELDED PIPE HAVING GOOD WELDED PORTION CHARACTERISTICS}

본 발명은, 유정의 라인 파이프와 같은 용접부의 인성이 요구되는 관 또는 유정의 케이싱과 같은 용접부의 강도가 요구되는 관의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 관은 용접관(welding pipe)과 무계목관(seamless pipe)으로 분류된다. 용접관의 일종인 전기저항 용접관은 시트를 롤 성형 등에 의해 둥글게 하고, 각 가장자리를 맞대어 용접해 제조된다. 용접관에서 용접부의 인성이나 강도는 일반적으로 모재(mother strip)의 인성이나 강도보다 열등하다. 관의 사용에 있어서, 각각의 적용을 위한 용접부의 인성과 강도의 보증이 필수적인 문제가 된다.

예를 들어, 원유나 천연가스 등을 수송하는 라인 파이프는, 한랭지에 부설되는 경우가 많기 때문에, 저온 인성이 중요하다. 또, 원유를 채굴하는 유정에서 채굴관을 보호하기 위한 케이싱에 강도가 매우 중요하다.

통상, 전기저항 용접관의 모재가 되는 열연판(스트립)은 관 제조 후의 모재 특성을 고려해 성분 설계나 열처리를 하여, 모재의 인성이나 강도 등의 특성이 확보된다.

그러나, 용접부의 특성은, 모재의 조성 설계나 열처리 외에도 전기저항 용접 방법에 의해 크게 좌우되기 때문에, 용접 기술의 개선이 반드시 필요하다.

많은 경우에, 페네트레이터(penetrator)라고 불리는 용접 스트립의 단면에 생성되는 산화물이 전기저항 용접시에 용강과 함께 단면으로부터 배출되지 않고 잔류하며, 잔류한 페네트레이터가 인성을 저하시켜 강도가 부족하게 되는 현상이 전기저항 용접의 불량 원인이 될 수 있다.

그러므로, 종래 전기저항 용접 불량의 원인인 페네트레이터를 용접부로부터 제거하기 위하여, 용접부의 스트립 가장자리로부터 용강을 배출하는 기술이 예의 검토되어 왔다. 예를 들어, 특허 문헌 1 내지 4 에, 스트립 가장자리의 형상에 대해 검토한 예가 기재되어 있다.

또, 특허 문헌 5 에는, 전기저항 용접관의 용접시에 있어서 스트립의 양측 가장자리에 직면하는 압력의 조정을 용이하게 하고, 용접 신뢰성을 높이는 목적으로, 스트립 측면 가장자리에 여러 가지의 형상으로 모서리를 깎는 것이 기재되어 있다.

특허 문헌 1 : 일본 공개특허공보 소 57-31485호

특허 문헌 2 : 일본 공개특허공보 소 63-317212호

특허 문헌 3 : 일본 공개특허공보 2001-170779호

특허 문헌 4 : 일본 공개특허공보 2003-164909호

특허 문헌 5 : 일본 공개특허공보 2001-259733호

특허 문헌 1 내지 4 는 모두, 각각의 스트립 가장자리에 테이퍼 형상을 부여해 용강과 함께 페네트레이터를 배출하는 것을 의도하고 있다. 테이퍼 형상을 부여하는 이유는 스트립 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 것이 용이하기 때문이라고 여겨진다. 그러나, 스트립 가장자리에 일정한 경사를 갖는 직선 혹은 평면의 테이퍼 형상을 부여하면, 용강의 배출에 수반하여 산화물과 같은 결함이 충분히 배출되지 않는 경우가 있었다.

또, 특허 문헌 5 에는, 직면하는 압력의 조정을 용이하게 하는 여러 가지의 모서리가 깎인 형상이 개시되어 있다. 그러나, 용강의 배출과 함께 페네트레이터를 배출하는 점, 및 그러한 페네트레이터의 배출을 통해 용접부 특성(특히 저온 인성)을 개선하는 점에 대해서는 기재되어 있지 않다. 그러므로 그곳에 개시되어 있는 다양한 모서리 깎인 형상 가운데, 어느 형상이 용접부 특성(특히 저온 인성)의 개선에 효과적인 것인지 완전히 불명하다.

실제의 전기저항 용접관 제조 공정에서는 다양한 두께의 스트립을 롤 성형해 관으로 만들고 있다. 스트립 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 수단을 단독으로 사용한 경우, 예를 들어, 절삭 바이트 또는 쉐이빙 롤을 스트립 두께와 유사하게 정밀한 간격으로 설치하기 위한 위치 조정이 필요해, 제조 효율을 현저하게 저하시키고 있었다.

그래서, 본 발명은, 용강 배출에 수반하는 산화물 등의 결함의 배출을 충분히 촉진할 수 있고, 게다가 제조 효율의 저하를 야기하지 않는, 용접부의 양호한 특성을 갖는 전기저항 용접관을 효율적으로 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이하에 기재되어 있다.

1. 스트립을 성형해 가장자리를 맞대어 그 가장자리를 전기저항 용접해 관을 성형하는 과정에 있어서, 스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 한 측의 가장자리, 또는 스트립의 상면 측과 하면 측 양측의 가장자리에 대해, 전기저항 용접 전에 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

2. 스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 하나의 가장자리에 절삭 또는 쉐이빙(shaving)에 의해 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

3. 스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 하나의 가장자리에 공형 롤에 의해 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

4. 스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 하나의 가장자리에 핀패스(finpass) 성형으로 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

5. 스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 하나의 가장자리에 절삭 또는 쉐이빙 또는 공형 롤에 의해 테이퍼 형상을 부여하고, 스트립의 다른 측의 가장자리에는 핀패스 성형으로 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립 두께 방향으로 일측의 가장자리를 둥글게 가공하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

7. 제 2 항 내지 3항, 또는 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 절삭 또는 쉐이빙 또는 공형 롤을 사용하는 압연을 롤 성형 전에 실시하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

8. 제 2 항, 또는 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 절삭 날이 롤 형상으로 배치된 공구 또는 롤 형상의 연삭 숫돌을 사용하며, 각각의 절삭 날 또는 숫돌 연삭면이 스트립 가장자리에 대해 거의 평행한 부분과 중간 지점부터 스트립 가장자리에 대해 경사진 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

9. 제 2 항, 또는 제 5 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 절삭 날이 롤 형상으로 배치된 공구 또는 롤 형상의 연삭 숫돌을 스트립 가장자리에 평행하게 접촉시켜 스트립 가장자리를 절삭 또는 연삭하고, 다른 절삭 날이 롤 형상으로 배치된 공구 또는 롤 형상의 연삭 숫돌을 스트립 가장자리에 대해 비스듬하게 접촉시켜 스트립 가장자리를 절삭 또는 연삭함으로써 그 스트립 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

10. 제 1 항 또는 제 2 항, 또는 제 4 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립을 절삭 또는 연삭한 직후 또는 공형 롤을 사용하여 스트립을 압연한 직후의 테이퍼 형상에 대해, 수선으로부터의 각도가 25° 내지 50°의 범위이며, 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이가 스트립 두께의 50% 내지 90% 인 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기저항 용접 직전의 스트립의 테이퍼 형상에 대해, 수선으로부터의 각도가 25° 내지 50°의 범위이며, 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이가 스트립 두께의 20% 내지 45% 인 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

도 1 은 본 발명을 실시하기 위한 전기저항 용접관 제조라인의 설명도이다.

도 2 는 도 1 의 화살표로 나타낸 선 A-A 에 따른 도면이다.

도 3a 및 도 3b 는 도 2 의 부분 상세도이다.

도 4a 및 도 4b 는 도 1의 화살표로 나타낸 선 B-B 에 따른 도면이다.

도 5 는 도 l 의 화살표로 나타낸 선 A-A 에 따른 도면이다.

도 6a 및 도 6b 는 도 5 의 부분 상세도이다.

도 7 은 숫돌 연삭에 의해 스트립 상면 측의 한 모서리를 둥글게 가공하는 실시형태의 예를 나타내는 모식도이다.

도 8a 및 도 8b 는 공형 롤에 의해 스트립의 상면 측 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 상황을 나타내는 도면이다.

도 9 는 공형 롤에 의해 스트립의 상면 측 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 상황을 나타내는 도면이다.

도 10 은 롤 성형 전에 스트립의 상면 측 가장자리에 부여한 테이퍼 형상을 나타내는 도면이다.

도 11 은 종래의 공형 롤을 나타내는 도면이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 언코일러(uncoiler)

2 교정기(leveler)

3 테이퍼 형상 부여 수단

31 절삭 롤 또는 쉐이빙 롤

31a 절삭 롤

31b 쉐이빙 롤

31c 절삭 롤

31d 쉐이빙 롤

32 공형 롤

4 핀패스 성형 스탠드

4a 핀패스 성형 최종 스탠드

5 롤 성형기

6 유도 가열 장치

7 스퀴즈 롤(전기저항 용접부)

8 비드 절삭 바이트

9 사이저(sizer)

10 관 절단기

20 스트립

30 관

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

본 발명에 있어서, 스트립의 성형이란 스트립을 측면 방향으로 단계적으로 말아 스트립의 단면을 원 형상으로 만드는 것으로, 그 성형의 과정은 스트립의 양 측면 측의 가장자리 근처 부분이 구부러지도록 하는 롤 성형 초기 단계와 스트립을 원형 단면으로 정교하게 마무리하는 핀 패스 압연 단계를 포함한다.

본 발명에서는, 스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 한 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 수단이 상기 한 측에 반대되는 상기 상면 측과 하면 측 중의 다른 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 수단과 상이한 종류의 것으로 하여, 복수의 수단으로 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하도록 한다. 이로써, 한 면 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여한 후, 다른 면 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하도록 한다. 이에 따르면, 스트립 두께가 다양하더라도, 테이퍼 형상을 부여하는 장치의 수직 방향 위치를 조정하는 것으로, 제조 효율을 저하시키지 않고 스트립의 상면 측과 하면 측 양측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여할 수 있다.

따라서, 롤 성형 입구 측에서, 스트립은 거의 평탄하기 때문에, 절삭이나 쉐 이빙에 의해 테이퍼 형상을 부여하는 것이 바람직하다. 이들 테이퍼 형상의 부여 수단은, 장치가 비교적 크기 때문에 비교적 넓은 설치 공간이 필요하고, 롤 성형 도중이나 롤 성형 후에 스트립의 둥글게 감겨지는 또는 둥글게 감긴 두 측면 가장자리의 상호 간격이 좁아지기 때문에 설치하기 어렵다. 또, 절삭용이나 쉐이빙용의 장치는, 장치 단독으로 스트립의 가장자리를 수직 방향으로 억제하는 것이 어렵기 때문에, 스트립이 통과하는 위치를 정밀하게 유지하기 위한 장치의 설치와 아울러 장치의 설치에 위치 정밀도가 요구된다. 따라서, 장치의 설치판은 강성을 높힐 필요가 있어, 설치 공간이 더 많이 필요하게 된다. 그래서, 절삭 또는 쉐이빙 수단은 바람직하게는 롤 성형 이전에 설치된다.

여기서, 스트립의 상면 측과 하면 측 양측의 가장자리를 절삭 또는 쉐이빙할 때, 롤 성형 도중의 핀패스 압연에서 스트립을 핀패스 롤에 채우기 때문에, 스트립의 가장자리가 강하게 압박되어 사전에 부여한 테이퍼 형상이 무너져 필요로 하는 형상을 얻을 수 없는 경우가 있다. 따라서, 핀패스 압연에 있어서의 스트립의 가장자리가 무너짐을 고려해, 미리 필요로 하는 테이퍼 형상보다 큰 테이퍼 형상을 부여하는 것이 바람직하다. 그러나, 스트립의 가장자리의 상면 측과 하면 측 양측에 테이퍼 형상을 부여할 때, 스트립 두께의 제한 때문에 큰 테이퍼 형상을 얻는 것이 어려우므로, 상면 측과 하면 측 중 한 측의 가장자리만을 절삭 또는 쉐이빙한다.

다음으로, 테이퍼 형상이 여전히 부여되지 않은 다른 면 측의 가장자리에는, 핀패스 압연을 이용해 테이퍼 형상을 부여한다. 상기 서술한 이유로 상면 측과 하면 측 중 한 측의 가장자리에만 테이퍼 형상을 부여하기 때문에, 상면 측과 하면 측 양측 모두에 테이퍼 형상을 부여하기 위해서는 롤 성형 도중 또는 롤 성형 후에 다른 면 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 것이 바람직하다. 그래서, 발명자들은 상기 서술한 핀패스 압연에서 스트립의 가장자리가 무너지기 쉬운 현상에 주목해, 이 현상을 활용하기로 하였다. 즉, 핀패스 압연 롤의 핀에 테이퍼 형상을 2 단계로 부여할 때, 핀패스 압연의 압착(업세트)량에 따라, 핀의 테이퍼각과 스트립 가장자리에의 접촉 위치를 최적화하면, 테이퍼 형상이 아직 부여되지 않은 다른 면 측의 가장자리에도 역시 테이퍼 형상을 부여할 수 있다. 이 테이퍼 형상 부여는 핀패스 압연 그 자체에 의해 실시되는 것이기 때문에, 롤 성형에 의해 측면 방향으로 스트립을 말아 간격이 좁아져, 두 가장자리가 서로 매우 근접하고 있더라도 충분히 가공이 가능하다.

이와 같이, 스트립의 두께가 달라도, 용접 직전의 스트립의 둥글게 된 두 측면 가장자리에는, 스트립의 두께에 따라 필요로 하는 테이퍼 형상이 부여된다.

이 테이퍼 형상은, 비교적 큰 장치가 롤 성형의 입구 측에서 스트립을 전달하는 테이블을 간섭하지 않도록, 스트립의 상면 측의 측면 가장자리에 대해 부여되는 것이 바람직하다.

스트립 (20) 의 두 측면 가장자리에 부여되는 테이퍼 형상은, 전기저항 용접 직전에 스트립 (20) 의 측면 가장자리로부터 스트립 (20) 의 상면 혹은 하면으로의 경사 각도 α가 25° 내지 50°이며, 스트립 (20) 의 측면 가장자리에 있어서의 테이퍼 개시 위치와 상면 또는 하면 사이의 거리 β가 스트립 두께의 20% 내지 40% 가 되도록 부여하는 것이 바람직하다.

즉, 경사 각도 α가 25° 미만이면, 스트립 두께 중앙부로부터의 용강 배출이 불충분하여 페네트레이터가 결함있게 잔류해, 전기저항 용접 후의 인성이나 강도가 저하하며, 경사 각도 α가 50°를 초과하면, 전기저항 용접 후에도 그 테이퍼 형상이 제품의 관의 결함으로서 잔류해 문제된다. 또, 거리 β가 스트립 두께의 20% 미만이면, 스트립 두께 중앙부의 용강 배출이 불충분하게 되어 페네트레이터가 잔류하기 쉬워지며, 거리 β가 스트립 두께의 40% 를 초과하면, 전기저항 용접 후에도 그 테이퍼 형상이 제품의 관의 결함으로서 잔류해 문제된다.

이하에, 본 발명의 실시형태가 기재되어 있다.

본 발명에서 사용하는 전기저항 용접관 제조 라인이 도 1 에 나타나 있다. 이 전기저항 용접관 제조 라인은, 스트립 (20) 을 언코일러 (1) 로부터 풀고, 교정기 (2) 로 평탄하게 교정한 후, 롤 성형기 (5) 로 스트립 (2O) 을 서서히 말고, 둥글게 된 스트립 (20) 의 두 측면 가장자리를, 유도 가열부 (6) 와 스퀴즈 롤(전기저항 용접부) (7) 을 포함하는 전기저항 용접기로 전기저항 용접해 관 (30) 으로 형성되도록 하며, 관 (30) 의 용접 비드를 비드 절삭기 (8) 로 절삭해, 절삭 후의 관 (30) 을 사이저 (9) 에 의해 그 외경을 조정한 후, 관 절단기 (10) 로 소정 길이로 절단하는 기본 구성을 갖는다. 또한, 롤 성형기 (5) 는 마지막 단계에서 소정 대수(여기서는 2대)의 핀패스 성형 스탠드 (4) 를 구비하고 있다.

상기 실시형태에 있어서, 제조 라인은 상기의 기본 구성에 더하여 교정기 (2) 와 롤 성형기 (5) 의 사이에, 스트립 (20) 의 상면 측의 두 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위한 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 을 구비하고 있다. 도 1 의 화살표로 나타낸 선 A-A 에 따른 도면을 나타내는 도 2 와, 도 2 의 부분 상세도를 나타내는 도 3a 및 도 3b 에서 보여지듯이, 그 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 은, 롤 형상으로 배치된 절삭 날을 포함하는 절삭 공구 (31a) (도 3a) 또는 롤 형상의 쉐이빙 숫돌 (31b) (도 3b)을 모터 (3e) 에 의해 회전시키며, 그 절삭면 또는 쉐이빙면은 롤축과 평행하게 된다. 상기 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 은 스트립 (20) 의 측면 방향으로 쌍으로 배치되며, 각각의 롤축을 수직 방향으로부터 소정의 각도 γ로 기울이고, 스트립 (20)의 상면 측의 두 측면 가장자리에 소정의 테이퍼 형상(측면 가장자리로부터 상면으로의 경사 각도는 γ, 상면으로부터 측면 가장자리의 테이퍼 개시 위치로의 스트립 두께 방향으로의 거리는 δ)을 부여하도록 되어 있다. 이하에서는 절삭 날을 롤 형상으로 배치한 절삭 공구 (31a) 를 절삭 롤 (31a), 롤 형상의 쉐이빙 숫돌 (31b) 을 쉐이빙 롤 (31b) 이라고 부르기로 한다.

게다가, 상기 실시형태에 있어서는, 도 l 의 화살표로 나타낸 선 B-B 에 따른 도면을 나타내는 도 4a, 및 도 4a 의 부분 상세도를 나타내는 도 4b 에서 보여지듯이, 핀패스 성형 스탠드 (4) 의 최종 스탠드 (4a) 는 2 단계 테이퍼 형상(제 2 단계의 테이퍼각은 α, 제 2 단계의 경사부 수직 길이는 β)을 포함하는 핀 형상을 구비하고 있고, 그 형상을 스트립 (20) 의 측면 가장자리에 전사함으로써, 스트립 (20) 의 하면 측(관 (3O) 의 외부 표면 측)의 두 측면 가장자리에 소정의 테이퍼 형상(측면 가장자리로부터 하면으로의 경사 각도는 α, 측면 가장자리의 테이퍼 개시 위치로부터 하면으로의 스트립 두께 방향으로의 거리는 β)을 부여하게 된다.

상기와 같이 구성된 전기저항 용접관 제조 라인에 있어서, 다양한 두께의 스트립 (20) 을 연속해서 끼운 경우에, 각 스트립 (20) 마다 상면 측 및 하면 측의 두 측면 가장자리에 소정의 테이퍼 형상을 부여하려면, 절삭 롤 (31a) 또는 쉐이빙 롤 (31b) 을 소정의 각도 γ로 기울이면서, 그 높이 방향의 위치를 미세하게 조정해, 스트립 (20) 의 상면 측의 두 측면 가장자리를 절삭 또는 쉐이빙함으로써, 스트립 (20) 의 상면 측의 두 측면 가장자리에 소정의 테이퍼 형상을 부여한다. 게다가, 핀패스 성형의 최종 스탠드 (4a) 에 의해 스트립 (20) 의 하면 측의 두 측면 가장자리에 핀 형상을 전사함으로써, 스트립 (20) 의 하면 측의 두 측면 가장자리에 소정의 테이퍼 형상을 부여한다. 이로써, 종래 기술과는 달리, 스트립의 두께에 따라 공형 압연 롤을 교환하거나 절삭 바이트 등의 상대 위치를 오랜 시간에 걸쳐 설정하거나 할 필요가 없기 때문에, 제조 능률을 저하시키지 않고 스트립 두께에 따라 스트립 (20) 의 두 측면 가장자리에 소정의 테이퍼 형상을 부여할 수 있다.

이상과 같이, 상기 실시형태에서는, 스트립 (20) 의 두께의 변경에 대응하여 전기저항 용접 전의 스트립 (20) 의 두 측면 가장자리에 적절한 테이퍼 형상을 부여할 수 있다. 따라서, 용접 품질을 양호하게 유지할 수 있으며, 제조 능률의 저하도 억제할 수 있고, 결과적으로 용접부의 양호한 특성을 갖는 전기저항 용접관을 효율적으로 제조하는 것이 가능하다.

상기 실시형태에 있어서, 스트립 (20) 의 상면 측의 두 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위한 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 과는 별도로, 스트립 (20) 의 측면 가장자리에 대해 거의 평행하게 두 측면 가장자리를 절삭 또는 쉐이빙하기 위한 절삭 또는 쉐이빙 수단을 제공하여 미리 스트립 (20) 의 측면 가장자리를 매끄럽게 해 둘 수 있다.

본 발명의 또 다른 실시형태에서 사용하는 전기저항 용접관의 제조 라인은, 전술한 제 1 실시형태에서 사용한 전기저항 용접관의 제조 라인과 거의 유사하지만, 교정기 (2) 와 롤 성형기 (5) 의 사이에 스트립 (20) 의 상면 측의 두 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위한 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 을 배치한 점이 상이하다.

도 5 는 도 1 의 화살표로 나타낸 선 A-A 에 따른 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 의 도면을 나타낸다. 도 6a 및 도 6b 는 각각 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 의 부분 상세도를 나타낸다. 절삭 공구 (31c) (도 6a)는 절삭 날이 롤 형상으로 배치된 절삭 공구이다. 절삭 공구 (31c) 의 절삭면은 롤축에 거의 평행한 부분이 롤축에 대해 바깥쪽으로 경사진 부분과 연결된 형상을 갖는다. 쉐이빙 숫돌 (31d) (도 6b) 은 롤 형상을 갖는다. 쉐이빙 숫돌 (31d) 의 쉐이빙면은 롤축에 거의 평행한 부분이 롤축에 대해 바깥쪽으로 경사진 부분과 연결된 형상을 갖는다. 이하에서는, 절삭 공구 (31c) 를 테이퍼 형상 절삭 롤 (31c) 이라고 부르며, 쉐이빙 숫돌 (31d) 을 테이퍼 형상 쉐이빙 롤 (31d) 이라고 부르기로 한다.

이와 같은 형상의 절삭 롤 (31c) 또는 쉐이빙 롤 (31d) 을 사용함으로써, 다양한 두께의 스트립에 대해, 절삭 롤 (31c) 또는 쉐이빙 롤 (31d) 에 의해 상면 측의 측면 가장자리에 일정한 각도 및 위치를 갖는 테이퍼 형상을 부여하는 것이 용 이해진다.

스트립 (10) 의 하면 측의 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위해서, 전술한 제 l 실시형태와 마찬가지로, 도 1 의 화살표로 나타낸 선 B-B 에 따른 도면을 나타내는 도 4a 및 도 4a 의 부분 상세도를 나타내는 도 4b 에 보여지듯이, 핀패스 성형 스탠드 (4) 의 최종 스탠드 (4a) 는 2 단계 테이퍼 형상(제 2 단계의 테이퍼각은 α, 제 2 단계의 경사 수직 길이는 β)을 포함하는 핀 형상을 구비하고 있고, 그 형상을 스트립 (20) 의 하면 측의 측면 가장자리에 전사함으로써, 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 두 측면 가장자리에 소정의 테이퍼 형상을 부여하게 된다.

결과적으로, 상기 실시형태에 있어서도, 스트립 (20) 두께의 변경에 대응하여, 전기저항 용접 전에 스트립 (20) 의 두 측면 가장자리에 적절한 테이퍼 형상을 부여할 수 있다. 그러므로, 용접 품질을 양호하게 유지하며, 제조 능률의 저하도 억제할 수 있고, 결과적으로 용접부의 양호한 특성을 갖는 전기저항 용접관을 효율적으로 제조하는 것이 가능하다.

상기 서술한 제 1 및 제 2 실시형태에서는, 스트립의 상면 측의 가장자리와 하면 측의 가장자리가 스트립 두께의 중심면에 대해 대칭이 되는 테이퍼 형상을 부여하고 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 스트립의 상면 측의 가장자리와 그 하면 측의 가장자리가 스트립 두께의 중심면에 대해 비대칭이 되는 테이퍼 형상을 부여해도 된다.

또, 도 1 에 나타낸 제조 라인과 스트립의 성형 방향이 상하 반대로 되어 있 는(즉, 스트립의 상면이 외면이 됨) 제조 라인의 경우에는, 성형 전의 절삭 또는 쉐이빙에 의해 스트립의 하면 측의 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여할 수 있고, 핀패스 성형에 의해 스트립의 상면 측의 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여할 수 있다.

전술한 바와 같이, 전기저항 용접의 불량 원인으로서, 페네트레이터로 불리는 산화물이 스트립 가장자리에 생성되고, 이 페네트레이터가 전기저항 용접 동안에 용강의 배출과 함께 가장자리로부터 배출되지 않고 잔류하여, 이 잔류한 페네트레이터가 인성의 저하를 야기하여 강도가 부족하게 되는 현상이 많았다.

따라서, 종래의 기술은 모두 스트립 가장자리에 테이퍼 형상을 부여해, 용강의 배출과 함께 페네트레이터를 배출하는 것을 의도하고 있었다. 테이퍼 형상을 부여하는 이유는, 스트립 가장자리를 성형하기 용이하기 때문이라고 여겨진다. 그러나, 스트립 가장자리에 직선 혹은 평면상의 테이퍼 형상을 부여하면, 용강의 배출에 수반하는 산화물 등의 결함의 배출이 충분하지 않은 경우가 생겼다.

이 현상의 원인을 분명히 하기 위해, 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 다음을 알게 되었다. 즉, 테이퍼 형상을 부여한 스트립 가장자리에 용접 개시시에 발생하는 용강은 접촉 면적이 작기 때문에 그 양이 적고, 전기저항 용접의 업세트(압접)에 의해 용접되는 부분의 면적이 증가하면 이에 따라 용강의 양은 증가한다. 그러나, 스트립 두께 방향으로 일정하게 부여된 종래의 테이퍼 형상에서는 용강의 배출 각도(배출량)가 스트립 두께 방향으로 일정하기 때문에, 스트립 두께의 가장자리 부근으로부터의 용강 배출은 충분하더라도, 스트립 두께 중앙 부근으로부터의 배출은 불충분하게 되는 경우가 있어서, 먼저 녹은 용강이 스트립 표면을 채우고 즉시 고화되어 딱지(lid)가 되며, 그 결과로 용접면으로부터 배출되는 용강을 방해하는 경우가 있음을 발견하였다.

그래서, 본 발명자들은 용접의 시간 경과에 따라, 용강이 항상 양호하게 배출되는 방법을 예의 검토했다. 그 결과, 스트립 두께의 중앙 부근의 용접시에는 용강이 적으며, 스트립 두께의 가장자리 부근의 용접시에는 용강의 양이 증가하는 것으로부터, 항상 거의 일정한 양의 용강을 배출하는 특정한 가장자리 형상이 필요함을 파악하였다.

본 결과에 기초하여 여러 가지의 형상에 대해 검토한 결과, 스트립 가장자리를 둥글게 가공하여 연속적인 용강 배출을 양호하게 수행할 수 있음을 발견하였다. 즉, 스트립 가장자리를 둥글게 가공하면, 스트립 두께의 중앙 부근을 용접하는 동안 접촉 면적이 급격하게 증가하기 때문에 용강의 배출량이 증가하며, 스트립 두께 가장자리 부근을 용접하는 동안 접촉 면적이 완만하게 증가하기 때문에 용강의 배출량은 감소한다. 이러한 작용에 의해, 용강 배출을 안정적으로 실시할 수가 있으며, 용접면으로부터 미리 배출된 용강이 고화되어 딱지(lid)가 되어 다음에 배출되는 용강의 배출을 방해하는 현상을 제거한다.

따라서, 스트립 가장자리로부터 용강 배출이 충분히 행해져 페네트레이터를 충분히 제거할 수 있으며, 그 결과, 용접부의 인성이나 강도 등의 특성을 양호하게 유지하는 일이 가능하다.

스트립 두께 방향의 양측의 가장자리(상면 측 및 하면 측 양측의 모서리부) 에 스트립 가장자리를 둥글게 가공하면, 큰 효과가 주어진다.

또, 공형 롤에 의해 둥글게 가공을 수행하면, 스트립 가장자리가 불충분하게 소성 가공되기 때문에, 필요로 하는 형상을 얻기 어렵다. 하지만, 절삭 또는 숫돌 연삭에 의해 둥글게 가공을 수행함으로써 필요로 하는 형상을 직접 얻는 것이 가능하다. 또, 핀패스 성형으로, 그 단면을 원형으로 만들기 위해 스트립을 둥글게 말고, 이에 따라 스트립 가장자리는 핀에 의해 강하게 압박된다. 따라서, 필요로 하는 둥근 형상을 미리 핀에 부여함으로써, 스트립 가장자리의 형상을 필요로 하는 둥근 형상에 충분히 접근시키는 것이 가능하다.

그래서, 롤 성형 입구 측에서 스트립은 거의 평탄하기 때문에, 절삭 또는 숫돌 연삭에 의해 가장자리에 둥근 형상을 부여하는 것이 바람직하다. 이들 둥근 형상의 부여 수단은 장치가 비교적 크기 때문에 어느 정도 설치 공간이 필요하고, 그러므로 롤 성형 도중이나 롤 성형 이후에는 스트립 가장자리 사이의 간격이 좁아지기 때문에 설치하기가 어렵다. 또, 절삭이나 쉐이빙 장치는 장치 단독으로 스트립을 상하로 구속하는 것이 어렵기 때문에, 스트립이 통과하는 위치를 정밀하게 유지하는 장치의 설치와 함께 장치 설치에의 정밀도가 요구된다.

따라서, 상기 장치의 설치판은 강성을 높일 필요가 있어 설치 공간이 보다 넓게 필요하게 된다. 여기서, 스트립의 상하 양 가장자리(상면 측과 하면 측 양측의 모서리부)를 모두 절삭 또는 쉐이빙하면, 롤 성형 동안의 핀패스 압연(핀패스 성형의 뜻, 이하 이와 같음)에 있어서, 스트립을 핀패스 압연 롤에 채우기 때문에, 스트립 가장자리가 강하게 압박되어 미리 부여한 형상인 둥근 형상이 무너져 필요 로 하는 형상이 얻어지지 않는 경우가 있다. 따라서, 핀패스 압연에 있어서, 스트립 가장자리가 무너짐을 고려해 미리 큰 둥근 형상을 부여해 두는 것이 바람직하다. 그러나, 스트립의 상하 가장자리(상면 측과 하면 측 양측의 모서리부) 모두에 둥근 형상을 부여하면, 스트립 두께의 제한 때문에 큰 둥근 형상을 얻는 것이 어렵기 때문에, 한 측의 가장자리(상면 측과 하면 측 중 단지 한 측의 모서리부)만을 절삭 또는 숫돌 연삭하는 것이 바람직하다.

다음으로, 둥근 형상이 부여되지 않은 다른 가장자리(다른 면 측의 모서리부)에는 핀패스 압연을 이용해 둥근 형상을 부여한다. 상기의 이유로부터 단지 한 측에만 둥근 형상을 부여했기 때문에, 양 가장자리에 둥근 형상을 부여하기 위해서는 롤 성형 동안 또는 롤 성형 후에 반대 측의 가장자리에 둥근 형상을 부여하는 것이 바람직하다.

그래서, 본 발명자들은 상기의 핀패스 압연으로 스트립 가장자리가 무너지기 쉬운 현상에 주목해, 이 현상을 활용하기로 하였다. 즉, 핀패스 압연 롤의 핀에 둥근 형상을 부여하고, 핀패스 압연에서 스퀴징(squeezing) 양(업세트 량)에 따라 핀의 각도와 그 스트립 가장자리에의 접촉 위치를 최적화하면, 상기 롤 성형 전에 둥근 형상이 부여된 스트립 가장자리의 반대 측의 가장자리에도 둥근 형상을 부여할 수 있다. 이것은 핀패스 압연 그 자체로서 실시되기 때문에, 롤 성형에 의해 스트립을 측면으로 말아, 측면의 두 가장자리 사이의 거리가 짧아지거나 가장자리가 서로 근접하더라도 충분히 둥글게 가공이 가능하다.

이렇게 하여, 전기저항 용접 직전에 스트립 상하 두 가장자리(스트립의 상면 측과 하면 측 양측의 모서리부)에 둥근 형상을 부여할 수 있다.

절삭이나 쉐이빙에 의해 둥글게 가공하는 것은, 비교적 큰 그 장치가 롤 성형 입구 측의 테이블에 간섭하지 않도록 스트립의 상면 측의 모서리부에 수행되는 것이 바람직하다. 또, 스트립의 하면 측은 롤 성형 후에는 관의 외면 측(외경 측)이 되기 때문에, 하면 측의 모서리부는 핀패스 압연 동안 핀의 형상이 변경되는 것을 이용하여 둥글게 형상을 부여하는 것이 바람직하다.

본 발명자들이 상기의 절삭 또는 연마, 또는 핀패스 압연을 이용해 전기저항 용접 직전의 둥근 형상을 최적화하려고 시도한 결과, 둥글게 가공함에 있어 그 반경 R 을 스트립 두께의 20 내지 50% 로 하는 것이 바람직함을 파악하였다. 즉, 전기저항 용접 직전에 상기 반경 R 을 스트립 두께의 20% 미만으로 하면, 스트립 두께 중앙부로부터의 용강 배출이 다소 불충분하게 되어 페네트레이터가 다소 잔류하여, 전기저항 용접 후의 인성이나 강도가 약간 저하된다.

상기 반경 R 을 스트립 두께의 50% 초과로 하면, 둥글게 가공한 부분의 스트립 폭 방향으로의 거리가 과소 혹은 과대가 된다. 과소 거리의 경우에는, 스트립 두께 중앙부로부터의 용강 배출이 불충분하게 되어 페네트레이터가 잔류해, 전기저항 용접 후의 인성이나 강도가 저하된다. 한편, 과대 거리의 경우에는, 업세트가 어려워져, 결과적으로 용접부와 모재부 사이의 경계 부근에서 관의 두께가 불충분해지는 현상(관 두께가 스트립 두께보다 얇아지는 현상)이 쉽게 일어난다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서는, 전기저항 용접관 제조 라인은 도 1 의 기본 구성에 더하여, 교정기 (2) 와 롤 성형기 (5) 사이의 스트립 (20) 의 가장 자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위한 공형 롤 (32) 을 구비하고 있다.

도 8a 및 도 8b 에 나타내는 바와 같이, 공형 롤 (32) 은, 거의 수직인 스트립 가장자리에 평행한 면과, 이 면에 연결되어 거의 수직인 스트립 가장자리에 대해 경사진 면을 구비하고 있으며, 이 공형 롤은 수직 방향으로 이동 가능하게 되어 있다. 롤 (32) 의 회전 방법에는, 도 8a 에 나타난 예와 같이, 거의 수직인 스트립 가장자리에 평행한 면을 회전체로 하고 거의 수직인 스트립 가장자리에 평행한 회전축을 제공하거나, 또는 도 8b 에 나타난 예와 같이, 거의 수직인 스트립 가장자리에 대해 경사진 면에 평행한 면을 회전체로 하고 거의 수직인 스트립 가장자리에 대해 경사진 면에 평행한 회전축을 제공하는 것이 있다.

이와 같은 공형 롤 (32) 에 의해 스트립 (20) 을 압연함으로써, 도 8a 와 도 8b 에 나타내는 바와 같이, 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리에, 스트립 가장자리의 표면으로부터 수직인 방향에 대한 테이퍼각(스트립 두께 방향에 대한 테이퍼각)이 γ이며, 일측에서의 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치로의 수선의 길이(테이퍼 형상의 스트립 두께 방향의 길이)가 δ가 되는 테이퍼 형상을 부여할 수 있다.

게다가 상기 실시형태에 있어서는, 도 1 의 화살표로 나타낸 선 B-B 에 따른 도면을 나타내는 도 4a 와 도 4a 의 부분 상세도를 나타내는 도 4b 에서 보여지듯이, 핀패스 성형 스탠드 (4) 의 최종 스탠드 (4a) 가 소정의 2 단계 테이퍼 형상(제 2 단계의 테이퍼각은 α, 제 2 단계의 경사부 수직 길이는 β)을 포함하는 핀 형상을 구비하고 있다. 그러한 핀 형상을 스트립 (20) 의 측면 가장자리에 전사 함으로써, 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 두 측면 가장자리에 소정의 테이퍼 형상을 부여할 수 있다.

따라서, 스트립 두께가 상이한 스트립의 상면 측 및 하면 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 경우에, 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리를 공형 롤 (32) 을 이용해, 그 상하 방향 위치를 미세하게 조정하여 스트립 두께 방향으로 소정의 위치에서 압연한다. 한편, 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 가장자리는 핀패스 성형에 의해 스트립 두께 방향으로 소정의 위치에서 테이퍼 형상이 전사된다. 따라서, 제조 능률의 감소 없이 스트립 두께에 따라 스트립의 상하면 양측의 가장자리에 소정의 테이퍼 형상을 부여할 수 있다.

이와 같이 하여, 스트립 가장자리에 평행한 면과 스트립 가장자리에 대해 경사진 면이 제공되며, 상하로 이동 가능한 공형 롤 (32) 과 2 단계 테이퍼 형상을 포함하는 핀 형상을 갖는 핀패스 최종 스탠드 (4a) 를 조합하여, 스트립의 상면 측 가장자리와 하면 측 가장자리 모두에 테이퍼 형상을 부여한다. 그러므로, 상이한 두께의 스트립에 테이퍼 형상을 부여하더라도, 능률 저하를 초래하지 않는다. 또, 스트립이 그 두께가 크게 변하더라도, 공형 롤에는 무리한 하중이 가해지지 않으며, 따라서 공형 롤을 파손시키지 않는다.

공형 롤 (32) 및 핀패스 최종 스탠드 (4a) 에 의해 부여되는 테이퍼 형상은 스트립 가장자리의 표면으로부터 수직 방향에 대한 전기저항 용접 직전의 테이퍼각 α 또는 γ를 25℃ 내지 50℃ 의 범위로 하며, 일측에서의 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이 β 또는 δ를 스트립 두께의 20% 내지 40% 로 함으로써 바람직하게 형성된다.

즉, 테이퍼각 α 또는 γ를 25℃ 미만으로 하면, 스트립 두께 중앙부로부터의 용강 배출이 불충분하게 되어 페네트레이터가 결함있게 잔류해, 전기저항 용접 후의 인성이나 강도의 감소를 가져오며, 테이퍼각 α 또는 γ가 스트립 두께의 20% 미만일 때에는, 전기저항 용접 후에도 그 테이퍼 형상이 제품의 관의 결함으로 잔류해 문제된다. 게다가, 테이퍼 높이 β 또는 δ가 스트립 두께의 20% 미만일 때에는, 스트립 두께 중앙부로부터의 용강 배출이 불충분하게 되어, 페네트레이터가 잔류하기 쉬워지며, 테이퍼 높이 β 또는 δ가 스트립 두께의 40% 초과일 때에는, 전기저항 용접 후에도 그 테이퍼 형상이 제품의 관의 결함으로 잔류해 문제된다.

이와 같이, 상기 실시형태에 있어서, 전기저항 용접 전에 스트립의 가장자리에 적절하게 테이퍼 형상을 부여할 수 있기 때문에, 상당히 양호한 인성 및 용접 강도를 갖는 전기저항 용접관을 효율적으로 제조할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 롤 성형 전에 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하며, 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 가장자리에 핀패스 성형에 의해 테이퍼 형상을 부여한다. 그러나, 어떤 경우에는 롤 성형 전에 스트립 (20) 하면 측(관 (30) 의 외면 측)에 테이퍼 형상을 부여하며, 핀패스 성형에 의해 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여한다.

상기 설명은 스트립 (20) 의 상면 측이 관 (30) 의 내면 측이 되는 제조 라 인을 전제로 한다. 그러나, 본 발명이 스트립 (20) 의 상면 측이 관 (30) 의 외면 측이 되는 전기저항 용접관의 제조 라인에도 유사하게 적용될 수 있음은 명백하다.

본 발명의 또 다른 실시형태에 있어서, 전기저항 용접관의 제조 라인은, 도 1 의 기본 구성에 더하여, 교정기 (2) 와 롤 성형기 (5) 사이에 스트립 (20) 의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위한 공형 롤 (32) 을 구비하고 있다.

도 9 에 나타내는 바와 같이, 공형 롤 (32) 은 수직인 압연면 (32a₁) 과 각도 γ로 경사진 압연면 (32a₂) 을 포함하는 압연면 (32a) 을 구비하고 있으며, 압연면 (32a) 의 상하 단부에 플랜지부 (32b) 를 구비하고 있고, 수직 회전축을 갖는다. 여기서, 압연면 (32a) 의 폭은, 스트립 (20) 의 두께와 거의 같고, 상하의 플랜지부 (32b) 가 스트립 (20) 을 물어, 스트립 (20) 을 수직 방향(스트립 두께 방향)으로 구속하게 된다.

이와 같은 공형 롤 (32) 에 의해 스트립 (20) 을 압연함으로써, 도 9 에 나타내듯이, 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리에 수직 방향을 향한 스트립 가장자리의 표면에 대한 테이퍼각(스트립 두께 방향에 대한 테이퍼각)이 γ가 되도록, 그리고 일측에서의 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선 길이(스트립 두께 방향으로의 테이퍼 길이)가 δ가 되도록 테이퍼 형상을 부여한다.

게다가, 상기 실시형태에서는, 도 1 의 화살표로 나타낸 선 B-B 에 따른 도 면을 나타내는 도 4a, 및 도 4a 의 부분 상세도를 나타내는 도 4b 에서 보여지듯이, 핀패스 압연 스탠드 (4) 의 최종 스탠드 (4a) 는 소정의 2 단계 테이퍼 형상(제 2 단계 테이퍼 경사각은 α, 제 2 단계 경사부 수직 길이는 β)을 포함하는 핀 형상을 갖는다. 그러한 핀 형상을 스트립 (20) 의 각 측면 가장자리에 전사함으로써, 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 두 측면 가장자리에 소정의 테이퍼 형상을 부여할 수 있다.

공형 롤 (32) 및 핀패스 최종 스탠드 (4a) 로 부여하는 테이퍼 형상에 대해서는, 전기저항 용접 직전의 테이퍼 형상의 수직 방향에 대한 스트립 가장자리의 표면으로부터의 각도 α 또는 γ는 25° 내지 50°의 범위이며, 일측에서의 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이 β 또는 δ 는 스트립 두께의 20% 내지 40% 로 하는 것이 바람직하다.

즉, 테이퍼각 α 또는 γ를 25° 미만으로 하면, 스트립 두께 중앙부로부터의 용강 배출이 불충분하게 되어 페네트레이터가 결함있게 잔류해, 전기저항 용접 후의 인성이나 강도가 저하하며, 테이퍼각 α 또는 γ를 50° 초과로 하면, 전기저항 용접 후에도 그 테이퍼 형상이 제품의 관에 결함으로서 잔류하여 문제된다. 또, 테이퍼 높이 β 또는 δ가 스트립 두께의 20% 미만인 경우, 스트립 두께 중앙부의 용강 배출이 불충분하게 되어 페네트레이터가 잔류하기 쉬워지며, 테이퍼 높이 β 또는 δ 가 스트립 두께의 40% 를 초과하면, 전기저항 용접 후에도 그 테이퍼 형상이 제품의 관에 결함으로서 잔류하여 문제된다.

이와 같이 하여, 이 실시형태에 있어서는, 전기저항 용접 전의 스트립의 가 장자리에 테이퍼 형상을 적절히 부여할 수 있기 때문에, 현저하게 양호한 인성 및 용접 강도를 갖는 전기저항 용접관을 제조할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 롤 성형 전에 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하며, 핀패스 압연에 의해 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여한다. 그러나, 경우에 따라서는, 롤 성형 전에 스트립 (20)의 하면 측(관 (30)의 외면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하며, 핀패스 압연에 의해 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여해도 된다.

또, 상기에는, 스트립 (20) 의 상면 측이 관 (30) 의 내면 측이 되는 제조 라인을 전제로 하고 있지만, 본 발명은 스트립 (20)의 상면 측이 관 (30) 의 외면 측이 되는 전기저항 용접관 제조 라인에 있어서도 유사하게 적용될 수 있음은 명백하다.

더욱이 본 발명자들은 스트립 두께가 바뀌어도 제조 효율을 저하시키지 않고 각각의 스트립 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 수단을 검토하였다.

그 결과, 스트립 상면 측의 가장자리와 스트립 하면 측의 가장자리 사이에 테이퍼 형상을 부여하는 수단을 변경해, 결과적으로 복수의 수단으로 테이퍼 형상을 부여하도록 하였다. 즉, 스트립의 상면 측과 하면 측 가장자리에 복수의 수단으로 테이퍼 형상을 부여하고, 한 면 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여한 후에, 다른 면 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여한다. 따라서, 스트립 두께가 변화하여도, 테이퍼 형상을 부여하는 수단의 상하 위치를 미세하게 조정하는 것으로, 제조 효율을 저하시키지 않고 스트립의 상하면 양 가장자리에 테이퍼 형상을 부여할 수 있다.

이 경우에, 롤 성형 전의 스트립은 거의 평탄하기 때문에, 롤 성형 전에 절삭이나 연삭에 의해 어느 한 면 측의 스트립의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 것이 바람직하다. 그러나, 스트립의 가장자리가 가공 경화되지 않기 때문에, 전술한 바와 같이, 핀패스 성형 동안 스트립 가장자리의 강한 압력의 영향에 의해 스트립 가장자리가 크게 변형되어, 결국 부여된 테이퍼 형상이 거의 손상되어 버리는 사태를 초래할 수 있다.

그래서, 본 발명자들은 핀패스 성형 동안의 스트립 가장자리가 어느 정도 변형되어 테이퍼 형상이 손상되는지 다양하게 검토하였다. 핀패스 성형은 전형적으로 2개 또는 3개의 스탠드로 실시한다.

그 결과, 다음이 파악되었다. 즉, 핀패스 제 1 스탠드에서는, 입구 측의 스트립 가장자리가 거의 가공 경화되지 않기 때문에, 테이퍼 형상의 스트립 두께 방향의 길이의 약 40% 내지 60% 가 손상된다. 핀패스 제 2 스탠드에서는, 스트립 가장자리가 핀패스 제 1 스탠드에서 강하게 가압되어 가공 경화하기 때문에, 남은 테이퍼 형상의 10% 내지 30% 가 손상된다. 또, 그 후에 스탠드 수가 증가해도, 각 스탠드마다 전의 스탠드에 남은 테이퍼 형상의 10% 내지 30% 가 손상된다는 것도 파악하였다.

한편, 핀패스 성형 후의 전기저항 용접 직전에 있어서의 최적의 테이퍼 형상에 대해 검토한 결과, 수선으로부터의 각도(테이퍼 형상의 스트립 두께 방향에 대 한 각도)는 25° 내지 50°의 범위로 함이 바람직하며, 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이(테이퍼 형상의 스트립 두께 방향의 길이)는 스트립 두께의 20% 내지 40% 로 하는 것이 바람직함을 파악하였다.

즉, 수선으로부터의 각도를 25° 미만으로 하면, 스트립 두께 중앙부로부터의 용강 배출이 불충분하게 되어 페네트레이터가 결함있게 잔류해, 전기저항 용접 후의 인성이나 강도가 저하되고, 수선으로부터의 각도를 50° 초과로 하면, 전기저항 용접 후에도 그 테이퍼 형상이 제품의 관의 결함으로서 잔류하여 문제된다. 또, 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이가 스트립 두께의 20% 미만인 경우, 스트립 두께 중앙부의 용강 배출이 불충분하게 되어 페네트레이터가 잔류하기 쉬워지며, 스트립 두께의 40% 를 초과하면 전기저항 용접 후에도 그 테이퍼 형상이 제품의 관의 결함으로서 잔류해 문제가 된다.

이들 결과로부터, 롤 성형 전(핀패스 성형 전)에, 미리 절삭이나 연삭에 의해 한 표면 측의 스트립 가장자리에 부여하는 테이퍼 형상을 역산하면, 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이를 스트립 두께의 50% 내지 90% 로 하는 것이 바람직함을 파악하였다.

그리고, 한 면 측의 스트립 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위해 롤 성형 도중의 핀패스 성형을 활용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 다음과 같다. 핀 패스 성형에서 스트립을 핀패스 롤에 채우기 때문에, 핀패스 성형 동안 스트립 가장자리가 강하게 압박된다. 따라서, 핀패스 성형에 있어서, 핀 형상을 2 단계 이상의 테이퍼 형상을 포함하도록 하고, 이 핀 형상을 스트립 가장자리에의 강한 압력을 활용하여 스트립에 전사시키는 것이 바람직하다.

핀 패스 성형에서 부여되는 테이퍼 형상은, 전술한 바와 같이, 핀패스 성형 후의 전기저항 용접 직전에 있어서의 최적의 테이퍼 형상으로, 수선으로부터의 각도(테이퍼 형상의 스트립 두께 방향에 대한 각도)를 25° 내지 50°로 하며, 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이(테이퍼 형상의 스트립 두께 방향의 길이)를 스트립 두께의 20% 내지 40% 로 하여 만들어진다.

상기의 생각에 기초하여 구성된 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 전기저항 용접관의 제조 라인을 도 1 에 나타내었다. 이 전기저항 용접관의 제조 라인은, 스트립 (20) 을 언코일러 (l) 로부터 풀어, 교정기 (2) 로 평탄하게 교정하여, 롤 성형기 (5) 로 스트립 (20) 을 서서히 말아, 둥글게 된 스트립 (20) 의 두 측면 가장자리를 유도 가열부 (6) 와 스퀴즈 롤(전기저항 용접부) (7) 을 포함하는 전기저항 용접기로 전기저항 용접해 관 (30) 으로 성형된 후, 관 (30) 의 용접 비드를 비드 절삭기 (8) 로 절삭해, 절삭 후의 관 (30) 을, 사이저 (9) 에 의해 외경을 조정하고 나서, 관 절단기 (10) 로 소정 길이로 절단하는 기본 구성을 가지고 있다. 또한, 롤 성형기 (5) 는 최종 단계에서 소정의 스탠드 수(여기서는, 2개의 스탠드)를 갖는 핀패스 성형 스탠드 (4) 를 구비하고 있다.

상기 실시형태에 있어서, 상기의 기본 구성에 더하여 교정기 (2) 와 롤 성형기 (5) 의 사이에, 절삭 날을 롤 형상으로 배치한 절삭 공구(또는 롤 형상 연삭 숫돌) (3) 를 스트립 (20) 의 측면 방향으로 한 쌍 구비하고 있다. 따라서, 도 10 에 나타내는 바와 같이, 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 두 측면 가장자리에 대해, 스트립 두께 방향에 대한 각도(테이퍼각) γ가 25° 내지 40°이며, 테이퍼 형상의 스트립 두께 방향의 길이(테이퍼 높이)가 스트립 두께의 50% 내지 90% 가 되는 테이퍼 형상을 부여하고 있다.

게다가 상기 실시형태에 있어서, 도 1 의 화살표로 나타낸 선 B-B 에 따른 도면을 나타내는 도 4a 및 도 4a 의 부분 상세도를 나타내는 도 4b 에 보여지듯이, 핀패스 성형 스탠드 (4) 의 최종 스탠드 (4a) 는, 소정의 2 단계 테이퍼 형상(제 2 단계의 테이퍼각은 α, 제 2 단계의 경사부 수직 길이는 β)을 포함하는 핀 형상을 구비하고 있다. 그 핀 형상을 스트립 (20) 의 측면 가장자리에 전사함으로써, 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 두 측면 가장자리에, 스트립 두께 방향에 대한 각도(테이퍼각)가 25° 내지 40°이며, 테이퍼 형상의 스트립 두께 방향의 길이(테이퍼 높이)가 스트립 두께의 20% 내지 40% 가 되도록 테이퍼 형상이 부여된다.

따라서, 스트립 두께가 상이한 스트립의 상면 측 및 하면 측의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 경우, 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리에는, 절삭 날을 롤 형상으로 각각 배치한 절삭 공구(또는 롤 형상 연삭 숫돌) (3) 를 이용해 그 수직 방향 위치를 미세하게 조정하여, 스트립 두께 방향의 소정의 위치에서 절삭 또는 쉐이빙을 하도록 한다. 한편, 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 가장자리에 핀패스 성형에 의해 스트립 두께 방향의 소정의 위치에 테이퍼 형상을 전사한다. 따라서, 제조 능률이 저하되지 않고 스트립 두께에 따라 스트립의 상하면 양면의 가장자리에 소정의 테이퍼 형상을 부여할 수 있다.

이 경우, 핀패스 성형에서의 가장자리 붕괴에 의해, 스트립 폭이 크게 감소하는 경우가 있다. 그러므로, 스트립 폭을 바로잡기 위해, 미리 스트립 폭 감소량과 일치하는 양만큼 폭을 넓게 한 스트립을 이용하여 전기저항 용접관을 제조한다. 이렇게 하여, 필요로 하는 외경의 전기저항 용접관을 용이하게 제조할 수 있다.

이와 같이 하여, 상기 실시형태에서는, 전기저항 용접 전의 스트립의 가장자리에 테이퍼 형상을 적절히 부여할 수 있기 때문에, 현저하게 양호한 인성 및 용접 강도를 갖는 전기저항 용접관을 효율적으로 제조할 수 있다.

상기 실시형태에서는, 롤 성형 전에 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하며, 핀패스 성형에 의해 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여한다. 그러나, 어떤 경우에는, 롤 성형 전에 스트립 (20) 의 하면 측(관 (30) 의 외면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하며, 핀패스 성형에 의해 스트립 (20) 의 상면 측(관 (30) 의 내면 측)의 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하여도 된다.

상기 설명은 스트립 (20) 의 상면 측이 관 (30) 의 내면 측이 되는 제조 라인을 전제로 하고 있다. 그러나, 본 발명은 스트립 (20) 의 상면 측이 관 (30)의 외면 측이 되는 전기저항 용접관의 제조 라인에 있어서도, 유사하게 적용할 수 있음은 명백하다.

실시예 1

이하, 실시예에 기초하여 설명한다.

도 1 은 실시에 사용되는 관 제조기를 나타낸다. 이 관 제조기에 의한 관 제조 방법은 이하와 같다. 스트립 (20) 을 언코일러 (l) 로부터 풀어, 교정기 (2) 로 평탄하게 교정한 후, 롤 성형기 (5) 에 의해 스트립의 측면으로 서서히 말아, 측면으로 말려진 스트립의 두 측면 가장자리를 전기저항 용접기(유도 가열부 (6) 및 스퀴즈 롤(전기저항 용접부) (7) 을 포함함) 로 전기저항 용접해 관 (30) 을 성형하며, 관 (30) 의 용접 비드를 비드 절삭기 (8) 로 절삭하여, 그 절삭 후의 관 (30) 을 사이저 (9) 에서 외경을 조정한 후, 관 절단기 (10) 로 소정의 길이로 절단한다. 롤 성형기 (5) 는 앞선 단계 측에서 브레이크다운 제 l 스탠드 (13), 그리고 최종 단계에서 핀패스 압연 스탠드 (4) 를 갖는다.

상기 기본 구성에 더하여, 롤 성형기 (5) 의 입구 측에서 및 교정기 (2) 의 출구 측에서, 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 으로서 절삭 날을 롤 형상으로 한 것을, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 롤 형상의 절삭 날이 스트립 (20) 의 두 측면 가장자리의 상면 측 부분을 절삭해 그 부분에 소정의 테이퍼각 γ 및 소정의 테이퍼 거리 δ를 갖는 테이퍼 형상을 부여할 수 있도록 배치 형성되며, 핀패스 압연 제 1 스탠드 (4a) 의 핀패스 압연 롤을, 도 4a 에 나타내는 바와 같이 핀에 테이퍼 형상을 2 단계로 형성하도록 하여, 측면으로 말려지는 스트립의 두 측면 가장자리의 하면 측 부분을 압연해 그 부분에 소정의 테이퍼각 α 및 소정의 테이퍼 거리 β를 갖는 테이퍼 형상을 부여할 수 있도록 한다.

(본 발명의 실시예 1)

본 발명의 실시예 1 에서는, 도 1 의 관 제조기를 이용하여 폭 1920 mm 와 두께 19.1 mm 의 강 스트립(스트립 A)으로부터 외경 600 mm 의 강관(관)을 제조했다. 그리고 나서, 폭 1920 mm 와 두께 11.3 mm 의 강 스트립(스트립 B)으로부터 외경 600 mm 의 강관(관)을 제조했다. 관을 제조하는 동안, 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 에 의해 스트립 상면 측의 측면 가장자리에, 핀패스 압연 제 1 스탠드 (4a) 의 핀 패스 압연 롤에 의해 스트립 하면 측의 측면 가장자리에 각각 테이퍼 형상을 부여하였다. 테이퍼 형상은, 스트립 A 에서는 상면 측과 하면 측 모두에 테이퍼각 α = 30, 테이퍼 거리 β = 5 mm(스트립 두께의 26%) 로, 스트립 B 에서는, 상면 측과 하면 측 모두에 테이퍼각 α = 30, 테이퍼 거리 β = 2.5 mm(스트립 두께의 22%) 로 하였다. 또한, 스트립 A (두께 19.1 mm)로부터 스트립 B (두께 11.3 mm)로 교체될 때, 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 의 위치를 하방으로 7.8 mm 이동시켜 절삭 위치를 미세하게 조정하였다.

제조한 강관의 용접부로부터 시편을 잘라 샤르피(Charpy) 시험을 실시하여 관의 성능을 평가하였다. 샤르피 시편은, 시편의 세로 방향 위치의 각각의 10개의 상이한 점에서 1개씩, 시편의 길이 방향을 관 원주 방향과 평행하게 해, 노치(notch)의 길이 중심을 용접부 두께 중심 위치와 일치하도록 하는 방법으로 채취하였다. JIS5의 2 mm-V-노치 충격 시편으로서 -46℃ 에서 충격 시험을 실시하여, 흡수 에너지 및 취성 파면율을 측정했다. 흡수 에너지는 125 J 이상, 취성 파면율은 35% 이하를 각각 성능 허용 범위로 하였다.

(본 발명의 실시예 2)

본 발명의 실시예 2 에서는, 본 발명의 실시예 1 에 있어서 테이퍼각 α를 40°로 변경하고, 이것 외에는 본 발명의 실시예 1 과 같은 방법으로 강관을 제조하고 샤르피 시험을 실시하여 그 성능을 평가하였다.

(비교예 1)

비교예 l 에서는, 도 1 에 나타낸 관 제조기가 사용되었다. 게다가, 이 기본 구성에 더하여, 롤 성형기 (5) 의 입구 측에서, 즉 교정기 (2) 의 출구 측에서, 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 대신에 도 9 에 나타낸 공형 압연 롤 (32) 을 배치 형성해, 스트립 (20) 의 두 측면 가장자리를 압연하여 그 상면 측과 하면 측 양측의 두 가장자리에 동시에 소정의 테이퍼각 α 및 소정의 테이퍼 거리 L 을 갖는 테이퍼 형상을 부여할 수 있었다. 핀패스 압연 스탠드 (4) 의 핀패스 압연 롤에서, 핀은 전형적인 경우와 같이 어떤 롤에서의 2 단계의 테이퍼 형상을 갖지 않는다.

도 1 의 관 제조기를 사용하여, 폭이 1920 mm 이고 두께가 19.1 mm 인 강 스트립(스트립 A)으로부터 외경 600 mm 의 강관(관)을 제조하였다. 그리고 나서, 폭이 1920 mm 이고 두께가 11.3 mm 인 강 스트립(스트립 B)으로부터 외경 600 mm 의 강관(관)을 제조하였다. 관을 제조하는 동안, 스트립의 측면 가장자리의 상면 측과 하면 측 양측 부분을 공형 압연 롤 (32) 에 의해 압연하여 테이퍼 형상을 부여하였다. 이 테이퍼 형상은 본 발명의 실시예 1 에서와 같은 형상으로 만들어졌다. 스트립이 스트립 A (두께 19.1 mm)로부터 스트립 B (두께 11.3 mm)로 바뀔 때, 관 제조기의 작동이 일시적으로 정지하였으며, 테이퍼 형상을 위한 공형 롤 (32) 은 두께 19.1 mm 스트립용 롤에서 두께 11.3 mm 스트립용 롤로 바뀌었다.

제조된 강관은 본 발명의 실시예 1 에서와 같은 관의 성능을 측정하기 위한 샤르피 시험에 사용된다.

(종래예 1)

관 제조기는 비교예 1 에서 도 1 의 관 제조기로부터 테이퍼 형상 부여 및 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 으로 공형 롤 (32) 을 제거하여 형성되었다. 관을 제조하는 동안, 두 측면 가장자리에서 스트립 (20) 에 테이퍼 형상을 부여하지 않고, 직사각형의 부분 윤곽을 갖도록 하였다. 이를 제외하고는, 비교예 1 에서와 같은 방법으로 강관을 제조하여 성능을 평가하기 위해 샤르피 시험에 사용하였다.

상기 실시예에 따라 제조된 강관 용접부의 샤르피 충격치와 취성 파면율을 측정하여, 그 측정 결과를 표 1 에 나타내었다. 각각의 실시예에서의 제조 효율이 또한 표 1 에 나타나 있다. 제조 효율은 종래예 1 에서 제조 시간과 수치(1로 표준화됨)의 역수의 상대 비율로 나타내어진다.

	롤 성형 전의 테이퍼 형상 부여 수단	롤 성형 도중의 테이퍼 형상 부여 수단	전기저항 용접 직전의 테이퍼각	샤르피 충격치	취성 파면율	제조 효율
본 발명의 실시예 1	절삭 롤	핀패스 압연 롤	테이퍼각 α=30° 스트립 A의 테이퍼 길이 β=5.0 mm 스트립 B의 테이퍼 길이 β=2.5 mm	180 J	15%	1
본 발명의 실시예 2	절삭 롤	핀패스 압연 롤	테이퍼각 α=40° 스트립 A의 테이퍼 길이 β=5.0 mm 스트립 B의 테이퍼 길이 β=2.5 mm	190 J	13%	1
비교예 1	공형 압연 롤	제공되지 않음	테이퍼각 α=30° 스트립 A의 테이퍼 길이 β=5.0 mm 스트립 B의 테이퍼 길이 β=2.5 mm	170 J	18%	0.7
종래예 1	제공되지 않음	제공되지 않음	테이퍼 형상 없음	20 J	58%	1

표 1 로부터, 종래예 1 에 따른 제품 강관에서는, 용접부의 충격 강도가 낮고 취성 파면율이 커서, 즉 인성이 저하되어 제품의 신뢰성이 낮다. 비교예 1 에 따른 제품 강관에서는, 종래예 1 에 비해 용접부의 충격 강도가 높고 취성 파면율이 작아서, 즉 인성이 양호하고 제품의 신뢰성이 높지만, 제조 효율은 저하된다. 이들과 대조적으로, 본 발명의 실시예 1 및 2 에 의한 강관에서는, 용접부의 인성이 비교예 1 과 동등하거나 더 크며, 또한 제조 효율이 종래예 l 과 거의 동등한 정도로 높음이 분명하다.

또한, 상기 서술한 실시예에서는 스트립의 상면 측과 그 하면 측이 스트립 두께의 중심 면에 대해서 대칭형이 되는 테이퍼 형상을 부여하는 반면, 이것에 한정되지 않고, 스트립의 상면 측과 그 하면 측이 스트립 두께의 중심 면에 대해서 비대칭형이 되는 테이퍼 형상을 부여해도 된다. 또, 도 1 과는 상하가 반대로 되는(즉 스트립 상면 측이 관의 외면 측이 됨) 관 제조기를 사용하는 경우에는, 성형 전의 절삭 또는 쉐이빙에 의한 테이퍼 형상 부여를 스트립의 측면 가장자리의 하면 측 부분에 대해 실시하고, 핀패스 압연에 의한 테이퍼 형상 부여를 스트립의 측면 가장자리의 상면 측 부분에 대해 실시하는 것이 바람직하다.

실시예 2

여기서는, 폭 1920 mm 및 두께 19.1 mm 의 스트립(강 스트립)을 이용해 외경 60O mm 의 전기저항 용접관을 제조하였다. 그리고 나서, 폭 1920 mm 및 두께 ll.3 mm 의 스트립(강 스트립)을 이용해 외경 600 mm 의 전기저항 용접관을 제조하였다.

그리고, 제조한 전기저항 용접관의 용접부로부터 시편을 잘라 샤르피 시험을 실시해 성능을 평가하였다. 샤르피 시편은, 관의 길이 방향으로 10개의 각각 상이한 지점에 대해 l개씩, 시편 길이 방향을 관의 원주 방향과 평행하게 하고 노치 길이 중심을 용접부의 두께 중심 위치와 일치시키는 방법으로 채취하였다. 시편은 JIS5의 2 mmV 노치 충격 시편으로서 형성되며, -46℃ 에서 충격 시험을 실시해, 흡수 에너지와 취성 파면율을 측정했다. 또한, 흡수 에너지는 125 J 이상, 취성 파면율은 35% 이하를 각각 성능 허용 범위로 하였다.

(본 발명의 실시예 21)

본 발명의 실시예 21 로서, 전술한 제 1 실시형태에 따라 상기의 전기저항 용접관을 제조했다. 제조할 때, 스트립의 상면 측의 두 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위한 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 으로서 도 3a 에 나타낸 절삭 롤 (31a) 을 사용하였다. 상면 측과 하면 측 양측의 테이퍼각 α는 모두 30°로 하였다. 스트립의 두께가 19.1 mm 로부터 11.3 mm 로 변경되었을 때에, 절삭 롤 (31a) 의 수직 방향 위치를 하방향으로 7.8 mm 이동시켜 미세하게 조정하였다.

(본 발명의 실시예 22)

본 발명의 실시예 22 로서, 전술한 제 1 실시형태에 따라 상기의 전기저항 용접관을 제조했다. 제조할 때, 스트립의 상면 측의 두 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위한 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 으로서 도 3b 에 나타낸 쉐이빙 롤 (31b) 을 사용하였다. 상면 측 및 하면 측 양측의 테이퍼각 α는 모두 40°로 하였다. 스트립의 두께가 19.1 mm 로부터 11.3 mm 로 변경되었을 때에, 쉐이빙 롤 (31b) 의 수직 방향 위치를 하방향으로 7.8 mm 이동시켜 미세하게 조정하였다.

(본 발명의 실시예 23)

본 발명의 실시예 23 으로서, 전술한 제 2 실시형태에 따라 상기의 전기저항 용접관을 제조했다. 제조할 때, 스트립의 상면 측의 두 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위한 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 으로서 도 6a 에 나타낸 테이퍼 형상부 절삭 롤 (31c) 을 사용하였다. 상면 측 및 하면 측 양측의 테이퍼각 α는 모두 30°로 하였다. 스트립의 두께가 19.1 mm 로부터 11.3 mm 로 변경되었을 때에, 테이퍼 형상부 절삭 롤 (31c) 의 수직 방향 위치를 하방향으로 7.8 mm 이동시켜 미세하게 조정하였다.

(본 발명의 실시예 24)

본 발명의 실시예 24 로서, 전술한 제 2 실시형태에 따라 상기의 전기저항 용접관을 제조했다. 제조할 때, 스트립의 상면 측의 두 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하기 위한 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 으로서 도 6b 에 나타낸 테이퍼 형상부 쉐이빙 롤 (31d) 을 사용하였다. 상면 측 및 하면 측 양측의 테이퍼각 α는 모두 40°로 하였다. 스트립의 두께가 19.1 mm 로부터 11.3 mm 로 변경되었을 때에, 테이퍼 형상부 쉐이빙 롤 (31d) 의 수직 방향 위치를 하방향으로 7.8 mm 이동시켜 미세하게 조정하였다.

(비교예 2)

비교예 2 로서, 교정기 (2) 와 롤 성형기 (5) 의 사이에 공형 압연 롤을 마련하고, 그 공형 압연 롤에 의해 스트립의 상면 측 및 하면 측의 두 측면 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하여, 도 1 에 나타낸 제조 라인을 통해 상기의 전기저항 용접관을 제조했다. 상면 측 및 하면 측 양측의 테이퍼각 α는 모두 30°로 했다. 제조할 때, 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 을 떼어내는 것과 동시에, 핀패스 성형의 최종 스탠드 (4a) 의 핀 형상도 종래의 1 단계 테이퍼 형상으로 하였다. 또한, 스트립의 두께가 19.1 mm 에서 11.3 mm 로 변경되었을 때에, 일단 제조 라인을 멈추고, 상기의 공형 압연 롤을 두께 19.1 mm 스트립용에서 두께 11.3 mm 스트립용으로 교환하였다.

(종래예 2)

종래예 2 로서, 교정기 (2) 와 롤 성형기 (5) 의 사이에 스트립의 양 측면 가장자리를 매끄럽게 연삭하여, 도 1 에 나타낸 제조 라인을 통해 상기의 전기저항 용접관을 제조했다. 제조할 때, 절삭 또는 쉐이빙 수단 (31) 을 떼어내는 것과 동시에, 핀 패스 성형의 최종 스탠드 (4a) 의 핀 형상도 종래의 1 단계 테이퍼 형상으로 하였다. 또한, 스트립의 두께가 19.1 mm 로부터 11.3 mm 로 변경되었을 때에도, 제조 라인을 멈추지 않고 제조를 계속하였다.

이들 실시예에 따라 제조한 전기저항 용접관의 용접부에 있어서의 샤르피 충격치와 취성 파면율을 측정한 결과를 표 2 에 나타내었다. 또한, 비교예 2 에서의 제조 효율을 1로 하여 그에 대한 각 실시예의 제조 효율의 비율을 동표에 나타냈다.

	상면 측에서의 테이퍼 형상 부여 수단	하면 측에서의 테이퍼 형상 부여 수단	전기저항 용접 직전의 테이퍼각	샤르피 충격치	취성 파면율	제조 효율
본 발명의 실시예 21	절삭 롤	핀패스 성형 롤	30 도	180 J	15%	1.5
본 발명의 실시예 22	쉐이빙 롤	핀패스 성형 롤	40 도	180 J	15%	1.5
본 발명의 실시예 23	테이퍼형 절삭 롤	핀패스 성형 롤	30 도	180 J	15%	1.5
본 발명의 실시예 24	테이퍼형 쉐이빙 롤	핀패스 성형 롤	40 도	180 J	15%	1.5
비교예 2	공형 압연 롤	제공되지 않음	30 도	170 J	18%	1.0
종래예 2	제공되지 않음	제공되지 않음	테이퍼 형상 없음	20 J	58%	1.5

표 2 로부터, 본 발명의 실시예 21 내지 24 에 따른 전기저항 용접관은, 용접부의 충격 강도가 높고 취성 파면율이 작아서, 즉 인성이 양호해, 제품의 신뢰성이 높다. 이에 반하여, 종래예 2 에 의한 전기저항 용접관은, 용접부의 충격 강도가 낮고 취성 파면율이 커서, 즉 인성이 저하되어 제품의 신뢰성이 낮다. 또, 본 발명의 실시예 21 내지 24 에서는, 비교예 2 에 비하여 현저하게 제조 효율이 향상되어 있다.

결과적으로, 본 발명에 따르면 용접부의 양호한 특성을 갖는 전기저항 용접관을 효율적으로 제조할 수 있는 것이 확인되었다.

실시예 3

이하, 실시예에 기초하여 설명한다. 실시예에서는, 도 1 에 나타낸 관 제조 설비 혹은 이것의 일부를 변경한 것을 사용한다. 이 관 제조 설비는, 언코일러 (1), 교정기 (2), 롤 성형기 (5), 유도 가열 수단(유도 가열 코일) (6), 스퀴즈 롤 (7), 비드 절삭 수단(비드 절삭 바이트) (8), 사이저 (9), 및 관 절단기 (10) 를 이 순서로 배치하여 이루어진다. 롤 성형기 (5) 는, 브레이크다운 제 1 스탠드 (13) 를 포함하는 거친 성형 단계로부터 핀패스 성형 롤 (4) 을 포함하는 마무리 성형 단계까지, 복수의 롤 스탠드를 배열하여 이루어진다.

이 관 제조 설비에서는, 스트립(판) (20) 을 언코일러 (1) 로 풀어, 교정기 (2) 로 평평하게 교정한 후, 롤 성형기 (5) 의 거친 성형 단계로부터 마무리 성형 단계에 걸친 복수의 롤 스탠드로 측면으로 서서히 말아, 핀패스 성형 롤 (4) 에 의해 마무리 성형을 실시한다. 또한, 스트립 (20) 을 측면으로 마는 것은 실질적으로 브레이크다운 제 1 스탠드 (13) 로부터 시작되므로, 롤 성형 이전의 부분이라 함은 교정기 (2) 의 출구 측으로부터 브레이크다운 제 1 스탠드 (13) 의 입구 측까지의 부분을 말한다.

마무리 성형 후의 열린 관 형상으로 성형된 스트립 (20), 및 스트립의 측면 방향(개방된 관의 둘레 방향)에서의 두 가장자리를, 유도 가열 수단 (6) 으로 가열해 스퀴즈 롤 (7) 로 압접(전기저항 용접)하여 관을 성형한다. 그리고 나서, 이 관을 그 용접부의 비드를 비드 절삭 수단 (8) 으로 절삭 제거한 후, 사이저 (9) 로 정직경 압연하여, 관 절단기 (10) 에 의해 소정의 길이로 절단한다.

도 1 의 관 제조 설비에 있어서, 본 발명의 실시형태의 예로서, 롤 성형 입구 측에 스트립 상면 측의 각 모서리부를 둥글게 가공(도 7 참조)하기 위한 숫돌 연삭 수단 (31) 을 배치한다. 또한, 핀패스 성형 롤 (4) 의 핀 모서리부에 테이퍼 형상 대신에 둥근 형상을 부여해, 핀 패스 성형에 의해 스트립 하면 측(관의 외경 측)의 모서리부를 둥글게 가공한다.

스트립으로서 폭 1920 mm 및 두께 19.1 mm 의 강 스트립과 폭 1920 mm 및 두께 15.3 mm 의 강 스트립을 이 순서로 이용하였으며, 두 스트립의 경우에 모두 제품 관의 외경이 600 mm 가 되도록 강관(전기저항 용접관)을 제조하였다.

제조한 강관의 용접부로부터 시편을 잘라 샤르피 시험을 실시하여 성능을 평가하였다. 샤르피 시편은, 관의 길이 방향으로 10개의 각각 상이한 지점에 대해 l개씩, 시편 길이 방향을 관의 원주 방향과 평행하게 하고 노치 길이 중심을 용접부의 두께 중심 위치와 일치시키는 방법으로 채취하였다. JIS5의 2 mm-V-노치 충격 시편으로서 -46℃ 에서 충격 시험을 실시하여, 흡수 에너지 및 취성 파면율을 측정하였다.

흡수 에너지는 125 J 이상, 취성 파면율은 35% 이하를 각각 성능 허용 범위로 하였다. 제조 조건은 이하의 네 조건을 사용하였다.

본 발명의 실시예 31 로서 도 1 의 관 제조 설비를 이용해 관을 제조하였다. 관을 제조하는 동안, 롤 성형 전의 숫돌 연삭에 의해 스트립 상면 측의 모서리부에 둥근 형상을 부여하고, 그 다음에 핀패스 성형에 의해 스트립 하면 측(관의 외경 측)의 모서리부에 둥근 형상을 부여했다. 부여한 둥근 형상의 반경 R은 7 mm (19.1 mm 스트립 두께의 37%, 및 15.3 mm 스트립 두께의 46%)로 하였다.

스트립 두께가 19.1 mm 에서 15.3 mm 로 변경시킬 때, 연삭 숫돌의 위치를 하방향으로 3.8 mm 이동시켜 미세하게 조정하였다.

본 발명의 실시예 32 로서, 도 l 의 숫돌 연삭 수단 (3) 대신에 절삭 롤(도시 생략)을 배치한 관 제조 설비를 이용해 관을 제조하였다. 관을 제조하는 동안에, 롤 성형 전에 상기 절삭 롤을 사용한 롤 절삭에 의해 스트립의 상면 측의 각 모서리부에 둥근 형상을 부여하고 나서, 스트립의 하면 측(관의 외경 측)의 각 모서리부에 핀패스 성형으로 둥근 형상을 부여하였다. 부여한 둥근 형상의 반경 R은 4 mm (19.1 mm 스트립 두께의 21%, 및 15.3 mm 스트립 두께의 26%)로 하였다.

스트립 두께를 19.1 mm 에서 15.3 mm 로 변경시킬 때, 절삭 롤의 위치를 하방향으로 3.8 mm 이동시켜 미세하게 조정하였다.

비교예 3 으로서, 도 l 의 숫돌 연삭 수단 (3) 대신에 측면 가장자리 성형을 위한 공형 롤(도시 생략)을 배치한 관 제조 설비를 이용해 관을 제조하였으며, 핀패스 롤 (4) 의 핀 모서리를 거의 직사각형 형상으로 만들었다. 관을 제조하는 동안에, 롤 성형 전에 측면 가장자리를 성형하기 위하여 상기 공형 롤을 사용한 공형 압연에 의해 스트립 상면 측과 하면 측 양측의 모서리부에 둥근 형상을 부여하였다. 부여한 둥근 형상의 반경 R은 3 mm (19.1 mm 스트립 두께의 16%, 및 15.3 mm 스트립 두께의 19%)로 하였다.

스트립 두께를 19.1 mm 에서 15.3 mm 로 변경시킬 때, 일단 제조 라인을 멈추어, 상기 공형 롤을 두께 19.1 mm 스트립용에서 두께 15.3 mm 스트립용으로 교환하였다.

종래예 3 으로서, 비교예 3 에서 사용한 관 제조 설비로부터 상기 측면 가장자리 성형용 공형 롤을 제거한 조관 설비를 이용해 관을 성형하였다. 스트립의 상면 측과 하면 측 양측의 모서리부는 여전히 거의 직사각형(거의 직사각형인 형상)이었다.

이들 조건에 따라 제조한 강관의 용접부의 샤르피 충격치(흡수 에너지)와 취성 파면율을 측정한 결과를 표 3 에 나타내었다. 또, 동표에는 각 예에서의 제조 시간을, 비교예 3 의 제조 시간을 1로 하여 이것과의 상대비로 나타내었다.

	스트립 상면 측의 모서리부 가공 수단	스트립 하면 측의 모서리부 가공 수단	스트립 측면 가장자리의 형상	샤르피 충격치	취성 파면율	제조 시간
본 발명의 실시예 31	숫돌 연삭	핀패스 성형 롤	둥글게 가공, 반경 7 mm	250 J	8%	0.7
본 발명의 실시예 32	절삭 롤	핀패스 성형 롤	둥글게 가공, 반경 4 mm	280 J	7%	0.7
비교예 3	공형 롤 (상하면 측 사이에 같음)	공형 롤 (상하면 측 사이에 같음)	둥글게 가공, 반경 3 mm	180 J	15%	1
종래예 3	제공되지 않음	제공되지 않음	거의 직사각형	25 J	55%	0.7

표 3 으로부터, 본 발명의 실시예 31 과 32 에서는, 용접부의 충격 강도가 높고 취성 파면율이 작아서, 즉 인성이 양호해, 제품의 신뢰성이 높다. 이에 반하여, 종래예 3 에서는, 용접부의 충격 강도가 낮고 취성 파면율이 커서, 즉 인성이 저하되어 제품의 신뢰성이 낮다.

게다가, 본 발명의 실시예 31 과 32 에서는, 비교예 3 에 비하여 현저하게 제조 시간이 단축되며, 본 발명에 따르면 용접부의 뛰어난 특성을 갖는 전기저항 용접관 제품을 효율적으로 제조 가능하다는 것을 보여준다.

실시예 4

여기서는, 폭 1920 mm 및 두께 19.1 mm 의 스트립(강 스트립)을 이용하여 직경 600 mm 의 전기저항 용접관을 제조하였다. 그리고 나서, 폭 1920 mm 및 두께 ll.3 mm 의 스트립(강 스트립)을 이용하여 직경 600 mm 의 전기저항 용접관을 제조하였다.

그리고 나서, 제조한 전기저항 용접관의 용접부로부터 시편을 잘라 샤르피 시험을 실시해 성능을 평가하였다. 샤르피 시편은, 관의 길이 방향으로 10개의 각각 상이한 지점에 대해 l개씩, 시편 길이 방향을 관의 원주 방향과 평행하게 하고 노치 길이 중심을 용접부의 두께 중심 위치와 일치시키는 방법으로 채취하였다. JIS5의 2 mm-V-노치 충격 시편으로서 -46℃ 에서 충격 시험을 실시하여, 흡수 에너지 및 취성 파면율을 측정했다.

흡수 에너지는 125 J 이상, 취성 파면율은 35% 이하를 각각 성능 허용 범위로 하였다.

(본 발명의 실시예 41)

본 발명의 실시예 41 로서, 전술한 실시형태에 따라 상기의 전기저항 용접관을 제조했다. 관을 제조할 때, 도 8a 및 도 8b 에 나타낸 공형 롤 (32) 을 이용하여 스트립의 상면 측 가장자리(관의 내면 측 가장자리)에 테이퍼각 γ가 30°인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다. 그리고 나서, 핀패스 성형에 의해 스트립의 하면 측 가장자리(관의 외면 측 가장자리)에 테이퍼각 α가 30°인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다. 스트립의 두께를 19.1 mm 로부터 11.3 mm 로 변경시킬 때에, 공형 롤 (32) 의 위치를 하방향으로 7.8 mm 이동시켜 미세하게 조정하였다.

(비교예 4)

비교예 4 로서, 상기의 전기저항 용접관을 제조할 때, 교정기 가공 후 또는 롤 성형 전에 있어서, 도 4 에 나타낸 통상의 공형 롤을 이용하여 스트립의 상면 측 가장자리와 그 하면 측 가장자리 양쪽에 동시에 테이퍼각이 30°인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다. 또한, 스트립의 두께를 19.1 mm 로부터 11.3 mm 로 변경시킬 때에, 일단 제조 라인을 멈추어, 공형 롤을 두께 19.1 mm 스트립용에서 두께 11. 3 mm 스트립용으로 교환하였다.

(종래예 4)

종래예 4 로서, 상기의 전기저항 용접관을 제조할 때, 교정기 가공 후 또는 롤 성형 전에 있어서, 스트립 가장자리를 수직으로 평활 연삭하고, 그 후, 통상의 롤 성형을 거쳐 전기저항 용접관을 제조하였다. 또한, 스트립 두께를 19.1 mm 로부터 11.3 mm 로 변경시킬 때, 제조 라인을 일단 멈추었지만, 다시 작동을 개시해 제조를 계속하였다.

이들에 의해 제조한 전기저항 용접관의 용접부의 샤르피 충격치와 취성 파면율을 측정한 결과를 표 4 에 나타낸다. 또한, 비교예 4 의 제조 효율을 1로 하여 그에 대한 각각의 예에서의 제조 효율의 비율을 표 4 에 나타냈다.

	롤 성형 전의 테이퍼 형상 부여 수단	롤 성형 동안의 테이퍼 형상 부여 수단	전기저항 용접 직전의 테이퍼각	샤르피 충격치	취성 파면율	제조 효율
본 발명의 실시예 41	공형 롤	핀패스 성형 롤	30°	180 J	15%	1.3
비교예 4	공형 롤	제공되지 않음	30°	170 J	18%	1.0
종래예 4	제공되지 않음	제공되지 않음	테이퍼 형상 없음	20 J	58%	1.3

표 4 로부터, 본 발명의 실시예 41 에 따른 전기저항 용접관은, 용접부의 충격 강도가 높고 취성 파면율이 작아서, 즉 인성이 양호해, 제품의 신뢰성이 높다. 이에 반하여, 종래예 4 에 따른 전기저항 용접관은, 용접부의 충격 강도가 낮고 취성 파면율이 커서, 즉 인성이 저하되어, 제품의 신뢰성이 낮다. 또, 본 발명의 실시예 41 에서는, 비교예 4 에 비해 현저하게 제조 효율이 향상되어 있다.

따라서, 본 발명에 따르면 용접부의 양호한 특성을 갖는 전기저항 용접관을 효율적으로 제조할 수 있는 것이 확인되었다.

실시예 5

여기서는, 폭 1920 mm 및 두께 19.1 mm 의 스트립(강 스트립)을 이용하여 직경 600 mm 의 전기저항 용접관을 제조하였다.

그리고 나서, 제조한 전기저항 용접관의 용접부로부터 시편을 잘라 샤르피 시험을 실시해 성능을 평가했다. 샤르피 시편은, 관의 길이 방향으로 10개의 각각 상이한 지점에 대해 l개씩, 시편 길이 방향을 관의 원주 방향과 평행하게 하고 노치 길이 중심을 용접부의 두께 중심 위치와 일치시키는 방법으로 채취하였다. JIS5의 2 mm-V-노치 충격 시편으로서 -46℃ 에서 충격 시험을 실시하여, 흡수 에너지 및 취성 파면율을 측정했다. 흡수 에너지는 125 J 이상, 취성 파면율은 35% 이하를 각각 성능 허용 범위로 하였다.

(본 발명의 실시예 51)

본 발명의 실시예 51 로서, 전술한 실시형태에 따라 상기의 전기저항 용접관을 제조하였다. 제조할 때, 도 9 에 나타낸 공형 롤 (32) 을 이용하여 스트립의 상면 측 가장자리(관의 내면 측 가장자리)에 테이퍼각 γ가 30°인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다. 그리고 나서, 핀패스 압연에 의해 스트립의 하면 측 가장자리(관의 외면 측 가장자리)에 테이퍼각 α가 30°인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다.

(본 발명의 실시예 52)

본 발명의 실시예 52 로서, 전술한 실시형태에 따라 상기의 전기저항 용접관을 제조하였다. 제조할 때, 도 9 에 나타낸 공형 롤 (32) 을 이용하여 스트립의 상면 측 가장자리(관의 내면 측 가장자리)에 테이퍼각 γ가 45°인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다. 그리고 나서, 핀패스 압연에 의해 스트립의 하면 측 가장자리(관의 외면 측 가장자리)에 테이퍼각 α가 40°인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다.

(비교예 5)

비교예 5 로서, 상기의 전기저항 용접관을 제조할 때, 교정기 가공 후 또는 롤 성형 전에, 절삭 공구를 이용하여 스트립의 상면 측 가장자리와 그 하면 측 가장자리 양쪽에 동시에 테이퍼각이 20°인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하고 나서, 통상의 롤 성형을 거쳐 상기의 전기저항 용접관을 제조하였다.

(종래예 5)

종래예 5 로서, 교정기 가공 후 또는 롤 성형 전에, 스트립 가장자리를 수직으로 평활 연삭하고 나서, 통상의 롤 성형을 거쳐 상기의 전기저항 용접관을 제조하였다.

이들 실시예에 따라 제조한 전기저항 용접관의 용접부의 샤르피 충격치와 취성 파면율을 측정하였고, 그 결과를 표 5 에 나타내었다.

	롤 성형 전의 테이퍼 형상 부여 수단	롤 성형 도중의 테이퍼 형상 부여 수단	전기저항 용접 직전의 테이퍼각	샤르피 충격치	취성 파면율
본 발명의 실시예 51	공형 롤	핀패스 압연 롤	관 내면 측 30° 관 외면 측 30°	250 J	11%
본 발명의 실시예 52	공형 롤	핀패스 압연 롤	관 내면 측 30° 관 외면 측 30°	230 J	13%
비교예 5	절삭 롤	제공되지 않음	관 내면 측 20° 관 외면 측 20°	100 J	40%
종래예 5	제공되지 않음	제공되지 않음	테이퍼 형상 없음	20 J	58%

표 5 로부터, 본 발명의 실시예 51 및 52 에 의한 전기저항 용접관은, 용접부의 충격 강도가 높고 취성 파면율이 작아서, 즉 인성이 양호해, 제품의 신뢰성이 높다. 이에 반하여, 비교예 5 및 종래예 5 에 의한 전기저항 용접관은, 용접부의 충격 강도가 낮고 취성 파면율이 커서, 즉 인성이 저하되어, 제품의 신뢰성이 낮다.

이로써, 본 발명에 따르면 용접부의 양호한 특성을 갖는 전기저항 용접관을 제조할 수 있음이 확인되었다.

실시예 6

여기서는, 다음의 본 발명의 실시예 61, 본 발명의 실시예 62, 비교예 6, 및 종래예 6 각각에 따라, 폭 1920 mm 및 두께 19.1 mm 의 스트립(강 스트립)을 이용하여 600 mm 의 전기저항 용접관을 제조하였다.

그리고 나서, 제조한 전기저항 용접관의 용접부로부터 시편을 잘라 샤르피 시험을 실시하여 성능을 평가했다. 샤르피 시편은, 관의 길이 방향으로 10개의 각각 상이한 지점에 대해 l개씩, 시편 길이 방향을 관의 원주 방향과 평행하게 하고 노치 길이 중심을 용접부의 두께 중심 위치와 일치시키는 방법으로 채취하였다. JIS5의 2 mm-V-노치 충격 시편으로서 -46℃ 에서 충격 시험을 실시하여, 흡수 에너지 및 취성 파면율을 측정했다. 흡수 에너지는 125 J 이상, 취성 파면율은 35% 이하를 각각 성능 허용 범위로 하였다.

(본 발명의 실시예 61)

본 발명의 실시예 61 로서, 전술한 실시형태에 따라 상기의 전기저항 용접관을 제조하였다. 제조할 때, 교정기 가공 후 또는 롤 성형 전에, 절삭 날을 롤 형상으로 배치한 절삭 공구(절삭 롤)를 이용하여 스트립의 상면 측 가장자리(관의 내면 측 가장자리)를 절삭해, 테이퍼각이 30°이고 테이퍼 높이가 스트립 두께의 70% 인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다. 그리고, 2 스탠드 핀패스 성형의 제 2 스탠드에 의해서, 관의 외면 측 가장자리(스트립의 하면 측 가장자리)에 테이퍼각이 30°이고 테이퍼 높이가 스트립 두께의 30% 인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다.

(본 발명의 실시예 62)

본 발명의 실시예 62 로서, 전술한 실시형태에 따라 상기의 전기저항 용접관을 제조하였다. 제조할 때, 교정기 가공 후 또는 롤 성형 전에, 롤 형상 연삭 지석을 이용하여 스트립의 상면 측 가장자리(관의 내면 측 가장자리)를 절삭해, 테이퍼각이 40°이고 테이퍼 높이가 스트립 두께의 85% 인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다. 그리고 나서, 3 스탠드 핀패스 성형의 제 3 스탠드에 의해서, 관의 외면 측 가장자리(스트립의 하면 측 가장자리)에 테이퍼각이 40°이고 테이퍼 높이가 스트립 두께의 25% 인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여했다.

(비교예 6)

비교예 6 으로서, 상기의 전기저항 용접관을 제조할 때, 교정기 가공 후 또는 롤 성형 전에, 롤 형상 연삭 지석을 이용하여 스트립의 상면 측 가장자리 및 하면 측 가장자리 양쪽을 연삭해, 테이퍼각이 20°이고 테이퍼 높이가 스트립 두께의 40% 인 거의 직선상의 테이퍼 형상을 부여하였다. 그리고 나서, 통상의 1 단계 테이퍼 형상의 핀을 갖는 3 스탠드 핀패스 스탠드를 사용하여 성형을 수행하였다.

(종래예 6)

종래예 6 으로서, 상기의 전기저항 용접관을 제조할 때, 교정기 가공 후 또는 롤 성형 전에, 스트립의 가장자리를 수직으로 평활 연삭하고 나서, 통상의 롤 성형을 거치도록 하여 전기저항 용접관을 제조하였다.

이들 실시예에 따라 제조한 전기저항 용접관의 용접부의 샤르피 충격치와 취성 파면율을 측정한 결과를 표 6 에 나타내었다. 비교예 6 에서는, 핀패스 성형 후의 전기저항 용접 직전의 테이퍼 형상이 그 높이가 스트립 두께의 10% 이하가 되며, 즉 핀패스 성형을 통해 테이퍼 높이가 현저하게 감소하였다.

	롤 성형 전의 테이퍼 형상 부여			롤 성형 도중의 테이퍼 형상 부여			샤르피 충격치	취성 파면율
	테이퍼 형상 부여 수단	테이퍼각	테이퍼 높이	테이퍼 형상 부여 수단	테이퍼각	테이퍼 높이
본 발명의 실시예 61	절삭 롤(스트립의 상면 측)	30°	스트립 두께의 70%	핀패스 압연(스트립의 하면 측)	30°	스트립 두께의 30%	180 J	15%
본 발명의 실시예 62	롤 형상 연삭 숫돌(스트립의 상면 측)	40°	스트립 두께의 85%	핀패스 압연(스트립의 하면 측)	40°	스트립 두께의 25%	180 J	15%
비교예 6	롤 형상 연삭 숫돌(스트립의 상하면)	20°	스트립 두께의 40%	제공되지 않음	테이퍼 형상 없음	테이퍼 형상 없음	80 J	45%
종래예 6	제공되지 않음	테이퍼 형상 없음	테이퍼 형상 없음	제공되지 않음	테이퍼 형상 없음	테이퍼 형상 없음	20 J	58%

표 6 으로부터, 본 발명의 실시예 61 및 62 에 따른 전기저항 용접관은, 용접부의 충격 강도가 높고 취성 파면율이 작아서, 즉 인성이 양호해, 제품의 신뢰성이 높다. 이에 반하여, 비교예 6 및 종래예 6 에 따른 전기저항 용접관은, 용접부의 충격 강도가 낮고 취성 파면율이 커서, 즉 인성이 저하되어, 제품의 신뢰성이 낮다.

Claims (11)

1. 스트립을 성형해 가장자리를 맞대어 그 가장자리를 전기저항 용접해 관을 성형하는 과정에 있어서, 스트립의 상면 측과 하면 측 양측의 가장자리에 대해, 전기저항 용접 전의 롤 성형 도중에 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 하나의 가장자리에 절삭 또는 쉐이빙(shaving)에 의해 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 하나의 가장자리에 공형 롤에 의해 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 하나의 가장자리에 핀패스(finpass) 성형으로 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
5. 제 1 항에 있어서,

   스트립의 상면 측과 하면 측 중 어느 하나의 가장자리에 절삭 또는 쉐이빙 또는 공형 롤에 의해 테이퍼 형상을 부여하고, 스트립의 다른 측의 가장자리에는 핀패스 성형으로 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립 두께 방향으로 일측의 가장자리를 둥글게 가공하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
7. 제 2 항 내지 3항, 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 절삭 또는 쉐이빙 또는 공형 롤을 사용하는 압연을 롤 성형 전에 실시하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
8. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서, 절삭 날이 롤 형상으로 배치된 공구 또는 롤 형상의 연삭 숫돌을 사용하며, 각각의 절삭 날 또는 숫돌 연삭면이 스트립 가장자리에 대해 평행한 부분과 중간 지점부터 스트립 가장자리에 대해 경사진 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
9. 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서, 절삭 날이 롤 형상으로 배치된 공구 또는 롤 형상의 연삭 숫돌을 스트립 가장자리에 평행하게 접촉시켜 스트립 가장자리를 절삭 또는 연삭하고, 다른 절삭 날이 롤 형상으로 배치된 공구 또는 롤 형상의 연삭 숫돌을 스트립 가장자리에 대해 비스듬하게 접촉시켜 스트립 가장자리를 절삭 또는 연삭함으로써 그 스트립 가장자리에 테이퍼 형상을 부여하는 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
10. 제 1 항, 제 2 항, 제 4 항, 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 스트립을 절삭 또는 연삭한 직후 또는 공형 롤을 사용하여 스트립을 압연한 직후의 테이퍼 형상에 대해, 수선으로부터의 각도가 25° 내지 50°의 범위이며, 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이가 스트립 두께의 50% 내지 90% 인 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.
11. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 전기저항 용접 직전의 스트립의 테이퍼 형상에 대해, 수선으로부터의 각도가 25° 내지 50°의 범위이며, 테이퍼 개시 위치로부터 종료 위치까지의 수선의 길이가 스트립 두께의 20% 내지 45% 인 것을 특징으로 하는 용접부 특성을 향상시키는 전기저항 용접관의 제조 방법.

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