KR101712885B1 - Method of producing steel pipe - Google Patents

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KR101712885B1
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이사무 야스하라
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제이에프이 스틸 가부시키가이샤
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Abstract

가장자리 굽힘을 부여한 강판을, 폭방향으로 복수회의 3점 굽힘 프레스를 행하여 원통 형상으로 성형하고, 맞댐부를 용접하여 소관(1; 素管; non-expanded pipe)으로 형성한 후, 상기 소관의 내부에 복수개의 확관 공구(2)를 구비한 확관 장치를 삽입하고, 확관하여 강관을 제조하는 방법에 있어서, 상기 확관 공구(2)를 3점 굽힘 프레스에 있어서의 미변형부(9)의 모든 부위에 맞닿게 하여 확관함으로써, 치수 정밀도가 우수한 강관을 생산성 좋게 제조한다. 또한, 상기 제조 방법에 있어서의 3점 굽힘 프레스의 횟수는, 상기 확관 공구의 개수를 N으로 할 때, (aN-1)회(a는 1, 2 등의 정수)로 하는 것이 바람직하다. The steel sheet to which the edge bending is applied is formed into a cylindrical shape by performing a plurality of three-point bending presses in the width direction, and the butt portion is welded to form a non-expanded pipe (1) A method for manufacturing an expanding steel pipe by inserting an expanding device having a plurality of expanding tools (2), characterized in that the expanding tool (2) is placed on all portions of the unmodified portion (9) in a three- The steel pipe having excellent dimensional accuracy is manufactured with good productivity. It is preferable that the number of three-point bending presses in the above manufacturing method is (aN-1) times (a is an integer of 1, 2, etc.) when the number of the expanding tools is N.

Description

강관의 제조 방법{METHOD OF PRODUCING STEEL PIPE}[0001] METHOD OF PRODUCING STEEL PIPE [0002]
본 발명은, 라인 파이프(line pipe) 등에 사용되는 대경이며 후육인 강관(large-diameter and thick-walled steel pipe)의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a large-diameter and thick-walled steel pipe used for a line pipe or the like.
라인 파이프 등에 사용되는 대경이며 후육인 강관에는, 소정의 폭, 길이 및 판두께를 갖는 소재가 되는 강판을 U자 형상으로 프레스 성형(press bending)하고, 다시 O자 형상으로 프레스 성형한 후, 맞댐부를 용접(welding the seam)하여 강관으로 하고, 그 후, 상기 강관의 직경을 크게 하는 확관 성형(pipe expanding)하여 진원도(roundness)를 높인, 소위 UOE 강관이 널리 이용되고 있다. 그러나, 상기와 같은 UOE 강관의 제조 방법에서는, 강판을 프레스 성형하여 U자 형상, O자 형상으로 성형하는 공정에서, 다대한 프레스 압력(press force)이 필요해지기 때문에, 대규모의 프레스 기계(press machine)를 사용할 필요가 있다. A steel plate to be a material having a predetermined width, length and plate thickness is press-bent into a U-shape and then press-formed into an O-shape by a large-diameter and a post-steel pipe used for a line pipe or the like, Called UOE steel pipe is widely used in which pipe rounding is performed by welding the seam to make a steel pipe and then expanding the diameter of the steel pipe to increase the roundness. However, in the above-described method for producing a UOE steel pipe, since a press force is required in a process of press-forming a steel sheet into a U-shape or an O-shape, a large-scale press machine ) Need to be used.
그래서, 대경이며 후육인 강관을, 프레스 압력을 경감하여 제조하는 방법이 개발되고 있다. 예를 들면, 강판의 폭방향 단부에 굽힘(가장자리 굽힘(edge bend) 복수회의 3점 굽힘 프레스(three point press bending))을 행하여 강판을 거의 원통으로 성형한 후, 맞댐부를 용접하여 강관으로 하고, 그 후, 그 강관의 내부에 확관 장치(pipe expander)를 삽입하여 확관하는 방법이 실용화되고 있다. 상기 확관 장치는, 원호(circular arc)를 복수로 분할한 곡면(curved surface)을 갖는 복수개의 확관 공구(expander tool)를 구비한 것으로, 그 곡면을 강관의 내면에 맞닿게 하여 확대(확관)함으로써, 강관 형상을 정돈하여 진원도를 높이는 작용이 있다. Therefore, a method of manufacturing a large-diameter, high-porosity steel pipe by reducing the press pressure has been developed. For example, after a steel plate is formed into a substantially cylindrical shape by performing bending (edge bending) three-point press bending at a plurality of end portions in the width direction of the steel plate, the butt portion is welded to form a steel pipe, Thereafter, a method of expanding a pipe by inserting a pipe expander into the inside of the steel pipe has been put into practical use. The expanding apparatus includes a plurality of expander tools having a curved surface divided into a plurality of circular arcs, and the curved surface is expanded (expanded) while abutting against the inner surface of the steel tube , There is an action of increasing the roundness by arranging the shape of the steel pipe.
상기의 방법으로 강관을 제조하는 경우, 3점 굽힘 프레스의 횟수를 많게 하면, 얻어지는 강관의 진원도는 향상되는 반면, 강관의 제조에 장시간을 필요로 하기 때문에 생산성(productivity)이 저하된다. 반대로, 3점 굽힘 프레스의 횟수를 줄이면, 생산성은 향상되지만, 강관의 진원도가 저하된다. 그 때문에, 3점 굽힘 프레스의 횟수를, 강관의 치수에 따라서, 예를 들면, 직경 1200㎜의 강관에서는 50∼60회로 경험적으로 설정하여 제조하고 있는 것이 실정이다. If the number of times of the three-point bending press is increased in the case of manufacturing the steel pipe by the above method, the roundness of the obtained steel pipe is improved, but the productivity is lowered because a long time is required for manufacturing the steel pipe. Conversely, if the number of times of the three-point bending press is reduced, the productivity is improved but the roundness of the steel pipe is lowered. For this reason, the number of three-point bending presses has been experimentally set in accordance with the dimensions of the steel pipe, for example, 50 to 60 times in a steel pipe having a diameter of 1200 mm.
한편, 강판에 행하는 프레스 횟수를 저감하고, 또한, 진원도가 높은 강관을 얻는 기술이 검토되고 있다. 예를 들면 특허문헌 1에는, 금형(die)을 이용하여 프레스 가공(press bending)을 4회 행하고, 추가로 맞댐부를 용접하여 강관으로 한 후, 그 강관을 가열하여 열간 롤 성형(hot rolled forming)을 행함으로써, 형상을 정돈하는 기술이 개시되어 있다. On the other hand, a technique for reducing the number of presses to be performed on a steel plate and obtaining a steel pipe with a high roundness has been studied. For example, Patent Document 1 discloses a method of manufacturing a steel pipe by performing press bending four times using a die, further welding the butt portion to a steel pipe, heating the steel pipe to perform hot rolled forming, A technique of arranging a shape is disclosed.
일본공개특허공보 2005-324255호Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-324255
그러나, 특허문헌 1의 기술은, 강관을 가열할 필요가 있기 때문에, 그것을 위한 가열 설비가 필요해져, 제조 비용(production cost)의 상승을 초래한다. 또한, 가속 냉각(accelerated cooling) 등의 기술을 구사하여 소재 강판에 반영된 강도(strength), 인성(toughness), 용접성(weldability) 등의 우수한 특성이, 강관의 가열에 의해 열화해 버린다는 문제도 있다. However, in the technique of Patent Document 1, since it is necessary to heat the steel pipe, a heating equipment for the steel pipe is required, which causes an increase in production cost. There is also a problem in that excellent characteristics such as strength, toughness, and weldability reflected on a steel sheet are deteriorated by heating steel tubes by using techniques such as accelerated cooling .
본 발명은, 종래 기술이 안고 있는 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 복수회의 3점 굽힘 프레스를 행하여 대경이며 후육인 강관을 제조할 때에 있어서, 강관을 가열할 필요가 없고, 게다가, 상기 3점 굽힘 프레스 횟수를 감소해도, 높은 진원도를 달성할 수 있는 강관의 제조 방법을 제안하는 것에 있다. DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a steel pipe which does not require to heat a steel pipe when producing a large diameter and heavy steel pipe by performing a plurality of three-point bending presses, And a method of manufacturing a steel pipe capable of achieving high roundness even when the number of times of the three-point bending press is reduced.
강관 제조에 있어서의 3점 굽힘 프레스의 횟수나 프레스 간격(center to center spacing of dies)(강판의 이송 피치(feed pitch))은, 통상, 강관의 진원도를 높이기 위해, 프레스에서 발생하는 변형부(deformation area)에 간극(gap)이 발생하지 않도록 설정되어 있다. 그 때문에, 강관의 제조 시간을 단축하기 위해 3점 굽힘 프레스의 횟수를 저감하면, 프레스 간격이 증대하고, 3점 굽힘 프레스에 의해 굽힘 가공된 변형부는 원호 형상(arc-like)이 되지만, 가공되지 않는 미변형부(non-deformation area)는, 직선 형상(flat)이 되어, 얻어지는 강관은 진원도가 낮은 것이 된다. The number of three-point bending presses and the center to center spacing of dies (feed pitch of the steel plate) in the steel pipe manufacturing are usually set so as to increase the roundness of the steel pipe, so that a gap does not occur in the deformation area. Therefore, if the number of times of the three-point bending press is reduced in order to shorten the manufacturing time of the steel pipe, the press interval is increased and the deformed portion bent by the three-point bending press becomes arc-like, The non-deformation area is flat, and the resulting steel pipe has a low roundness.
그래서, 발명자들은, 복수회의 3점 굽힘 프레스를 행하여 제조하는 강관의 진원도를 높이는 방법에 대해서, 확관할 때, 강관에 부여되는 변형량(deformation amount)에 착안하여 검토를 거듭했다. 그 결과, 강관을 확관할 때, 강관 내부에 삽입한 확관 장치의 복수개의 확관 공구가 맞닿는 부위에서는 변형량(deformation amount)(확대량(expanding amount))이 커지는 것에 대하여, 확관 공구가 맞닿지 않는 부위에서는 변형량이 작아지는 경향이 있는 것을 발견했다. Therefore, the inventors repeatedly examined the method of increasing the roundness of a steel pipe produced by performing a plurality of three-point bending presses by paying attention to the deformation amount given to the steel pipe. As a result, when the steel pipe is expanded, the deformation amount (enlarging amount) becomes large at a portion where the plurality of expanding tools of the expanding device inserted into the steel pipe abuts, while the portion where the expanding tool does not abut The deformation amount tends to be small.
그리고, 상기 인식으로부터, 3점 굽힘 프레스 후, 용접한 강관을 확관할 때, 직선 형상인 채로 잔류하고 있는 미변형부에 확관 공구를 맞닿게 하여 확관해 주면, 미변형부가 원호 형상으로 성형됨과 함께, 이미 3점 굽힘 프레스로 원호 형상으로 성형되어 있는 변형부와 연속된 원호를 형성하여, 진원도가 높은 강관을 얻을 수 있다는 것에 생각이 이르러, 본 발명을 개발하기에 이르렀다. 또한, 이후, 상기 용접 후에 확관 전의 강관을 「소관(素管; non-expanded pipe)」이라고도 한다.From the above recognition, when the welded steel pipe is expanded after the three-point bending press, the unexpanded portion is formed into an arc shape by bringing the expanding tool into contact with the unmodified portion remaining linearly, , It has been thought that a highly rounded steel pipe can be obtained by forming a continuous arc with a deformed portion already formed into an arc shape by a three-point bending press, and thus the present invention has been developed. Hereinafter, the steel pipe before expansion is referred to as a " non-expanded pipe ".
즉, 본 발명은, 가장자리 굽힘을 부여한 강판을, 폭방향으로 복수회의 3점 굽힘 프레스를 행하여 원통 형상으로 성형하고, 맞댐부를 용접하여 소관으로 한 후, 상기 소관의 내부에 복수개의 확관 공구를 구비한 확관 장치를 삽입하고, 확관하여 강관을 제조하는 방법에 있어서, 상기 확관 공구를, 3점 굽힘 프레스에 있어서의 미변형부의 모든 부위에 맞닿게 하여 확관하는 것을 특징으로 하는 강관의 제조 방법을 제안한다. That is, the present invention is characterized in that a steel plate to which edge bending is applied is formed into a cylindrical shape by performing a three-point bending press a plurality of times in the width direction and welded to form a base tube, A method of manufacturing a steel pipe with an expanding device inserted therein and expanding the expanding tool while abutting against all the unchanged portions of the three-point bending press. do.
본 발명의 강관의 제조 방법은, 상기 3점 굽힘 프레스의 횟수를, 상기 확관 공구의 개수를 N으로 할 때, (aN-1)회(a는, 1, 2 등의 정수)로 하는 것을 특징으로 한다. The method of manufacturing a steel pipe of the present invention is characterized in that the number of times of the three-point bending press is set to (aN-1) times (a is an integer equal to 1, 2, etc.) when the number of the expanding tools is N .
본 발명에 의하면, 3점 굽힘 프레스 성형을 행하여 대경이며 후육인 강관을 제조할 때, 강관을 가열할 필요가 없어, 3점 굽힘 프레스의 횟수를 저감할 수 있기 때문에, 소재 강판의 제조 과정에서 반영된 강도, 인성, 용접성 등의 우수한 특성을 손상시키는 일 없이, 진원도가 우수한 강관을, 생산성 좋게 제조하는 것이 가능해진다. INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is not necessary to heat a steel pipe when manufacturing a large-diameter and heavy-gauge steel pipe by performing three-point bending press forming, and the number of times of three- It is possible to manufacture a steel pipe excellent in roundness with good productivity without impairing excellent characteristics such as strength, toughness and weldability.
도 1은 본 발명에 있어서의 소관의 제조 공정을 설명하는 개략도이다.
도 2는 3점 굽힘 프레스의 방법을 설명하는 개략도이다.
도 3은 11회의 3점 굽힘 프레스로 성형한 12의 미변형부를 갖는 소관을, 12개의 확관 공구를 이용하여 확관하는 강관 A(발명예)를 설명하는 개략도이다.
도 4는 19회의 3점 굽힘 프레스로 성형한 20의 미변형부를 갖는 소관을, 10개의 확관 공구를 이용하여 확관하는 강관 B(발명예)를 설명하는 개략도이다.
도 5는 11회의 3점 굽힘 프레스로 성형한 12의 미변형부를 갖는 소관을, 12개의 확관 공구를 이용하여 확관하는 강관 D(비교예)를 설명하는 개략도이다.
도 6은 11회의 3점 굽힘 프레스를 행한 소관을, 10개의 확관 공구를 이용하여 확관하는 강관 G(비교예)를 설명하는 개략도이다.
도 7은 괴리량(difference) m을 설명하는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view for explaining a manufacturing process of a base tube in the present invention. Fig.
2 is a schematic view for explaining a method of a three-point bending press.
Fig. 3 is a schematic view for explaining a steel pipe A (inventive example) in which a base pipe having 12 unmodified portions formed by 11 three-point bending presses is expanded by using twelve expanding tools.
Fig. 4 is a schematic view for explaining a steel pipe B (inventive example) that expands a base pipe having 20 unmodified portions formed by 19 three-point bending presses using 10 expansion tools.
Fig. 5 is a schematic view for explaining a steel pipe D (comparative example) in which a base pipe having 12 unmodified portions formed by 11 three-point bending presses is expanded by using twelve expanding tools.
6 is a schematic view for explaining a steel pipe G (comparative example) in which a base pipe subjected to 11 three-point bending presses is expanded by using ten expansion tools.
Fig. 7 is a view for explaining a difference m.
(발명을 실시하기 위한 형태) (Mode for carrying out the invention)
우선, 본 발명의 강관의 제조 방법에 있어서의 소관의 제조 공정을, 도 1을 이용하여 설명한다. First, the manufacturing process of the canned pipe in the manufacturing method of the steel pipe of the present invention will be described with reference to Fig.
도 1(a)에 나타내는 판폭(plate width) W의 강판(3)의 양 폭단부(폭 L)를 만곡시켜 굽힘부를 형성(이후, 「가장자리 굽힘」이라고 함)한 후, 도 1(b)에 나타내는 바와 같이 폭 중심선(CL)의 편측 절반을, 강판(3)의 한쪽의 폭단부측으로부터 폭중앙을 향하여 복수회의 3점 굽힘 프레스(4)를 행하고(단, 폭 중심선(CL)의 부분을 남김), 강판(3)의 편측 절반을 대략 반원호 형상(circular shape)으로 성형한다. 여기에서, 상기 3점 굽힘 프레스는, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 간격을 두고 배치된 2개의 하금형(lower die)(5a, 5b) 상에 강판(3)을 올려놓고, 상금형(upper forming tool)(6)의 원호 형상의 곡면에서 강판(3)을 압압함으로써 굽힘 가공(bending)을 행하는 것이다. 또한, 3점 굽힘 프레스(4)로 상금형으로 압압하는 위치의 간격(이후, 「이송 피치 P」라고도 함)은 등간격으로 한다. 단, 강판(3)의 양 폭단부에서의 가장자리 굽힘에는, 3점 굽힘 프레스를 이용할 수 없다. 그 이유는, 강판(3)의 단부가 하금형으로부터 탈락하여, 3점 굽힘 프레스를 할 수 없기 때문이다. 그 때문에, 가장자리 굽힘은, 통상, 상하 1쌍의 금형을 이용한 프레스로 행해진다. 1 (b) after bending the both widthwise end portions (width L) of the steel plate 3 having the plate width W shown in Fig. 1 (a) (hereinafter referred to as "edge bending" , One half of the width center line CL is subjected to a plurality of three-point bending presses 4 (as shown in Fig. 3B) from the side of one widthwise end of the steel plate 3 toward the widthwise center , One half of the steel plate 3 is formed into a substantially circular shape. Here, as shown in Fig. 2 (a), the three-point bending press has a structure in which a steel plate 3 is placed on two lower dies 5a and 5b arranged at intervals, bending is performed by pressing the steel plate 3 from the arc-shaped curved surface of the upper forming tool 6. Further, the intervals (hereinafter, also referred to as " feed pitch P ") at which the three-point bending press 4 presses the upper die are equally spaced. However, a three-point bending press can not be used for the edge bending at the both ends of the steel sheet 3 at both width ends. This is because the end portion of the steel strip 3 is dropped from the lower mold and the three-point bending press can not be performed. Therefore, the edge bending is usually performed by a press using a pair of upper and lower molds.
다음으로, 도 1(c)에 나타내는 바와 같이, 강판의 폭 중심선(CL)의 남겨진 편측 절반에, 복수회의 3점 굽힘 프레스(4)를 등간격으로 행하고(단, 폭 중심선(CL)의 부분을 남김), 강판(3)을 대략 반원호 형상으로 성형한다. 마지막으로, 도 1(d)에 나타내는 바와 같이, 폭 중심선(CL)의 위치에서 3점 굽힘 프레스(4)를 행함으로써 강판(3)의 양 폭단부를 맞대고, 이어서, 상기 맞댐부를 용접하여, 도 1(e)에 나타내는 소관(1)을 얻는다. Next, as shown in Fig. 1 (c), a plurality of three-point bending presses 4 are formed at equal intervals on one half of the left half of the width center line CL of the steel sheet The steel plate 3 is formed into a substantially semicircular arc shape. Finally, as shown in Fig. 1 (d), by performing the three-point bending press 4 at the position of the width center line CL, the both width end portions of the steel plate 3 are brought into contact with each other, Thereby obtaining a canalized tube 1 shown in Fig. 1 (e).
상기와 같이 하여 얻은 소관(1)에는, 그 단면(斷面)을 도 3에 나타내는 바와 같이, 원호 형상의 변형부(8)(실선부)와 직선 형상의 미변형부(9)(점선부)가 존재한다. 변형부(8)는, 전술한 도 1에 나타내는 일련의 3점 굽힘 프레스에 의해 변형을 받은 부위(즉 상금형(6)의 원호 형상의 곡면에서 압압되어 변형을 받은 부위)이고, 미변형부(9)는, 상기 3점 굽힘 프레스에 의해 변형되지 않았던 부위이다. As shown in Fig. 3, the base tube 1 obtained as described above has an arc-shaped deformed portion 8 (solid line portion) and a linear unmodified portion 9 ). The deforming portion 8 is a portion deformed by a series of three-point bending presses shown in Fig. 1 (that is, a portion pressed and deformed by a curved surface of an arc shape of the upper mold 6) (9) is a portion which was not deformed by the three-point bending press.
이어서, 상기 소관의 내부에, 원호를 복수로 분할한 곡면을 갖는 복수개의 확관 공구를 구비한 확관 장치를 삽입하고, 이것을 지름 방향(radial direction)으로 확대하여, 소관을 확관하여 강관으로 한다. 상기 소관에는, 전술한 바와 같이, 원호 형상의 변형부와 직선 형상의 미변형부가 존재하기 때문에, 강관의 진원도를 높이기 위해서는, 직선 형상의 미변형부를 원호 형상으로 변형시켜 줄 필요가 있다. 그러나, 확관 장치가 서로 이웃하는 확관 공구 간에는 간극이 존재하기 때문에, 소관을 둘레 방향(circumferential direction)으로 균일하게 확관할 수는 없다. Next, an expansion device having a plurality of expanding tools each having a curved surface divided into a plurality of arcs is inserted into the inside of the above-mentioned canopy, and this is enlarged in a radial direction, and the canopy is enlarged as a steel pipe. As described above, since there is an arc-shaped deformed portion and a linear unmodified portion in the canal, it is necessary to deform the linear unmodified portion into an arc shape in order to increase the roundness of the steel pipe. However, since there is a gap between the expanding tools adjacent to each other, the canal can not be uniformly extended in the circumferential direction.
그래서, 본 발명에서는, 소관의 내부에 복수의 확관 공구를 구비한 확관 장치를 삽입하여 확관할 때, 확관 공구의 원호 형상의 곡면을 모든 미변형부에 맞닿게 하여 소관을 확관한다. 이렇게 함으로써, 확관 공구에 맞닿지 않는 변형부의 변형을 억제하고, 미변형부를 우선적으로 변형시킴으로써, 미변형부가 이미 원호 형상으로 성형되어 있는 변형부와 연속된 원호를 형성할 수 있고, 나아가서는 강관의 진원도를 높일 수 있다. Therefore, in the present invention, when inserting and expanding an expanding device having a plurality of expanding tools in the inside of a canal, the curved surface of the arc shape of the expanding tool is brought into contact with all the unaltered portions to enhance the canal. By doing so, it is possible to suppress the deformation of the deformed portion that does not come in contact with the expanding tool and preferentially deform the un-deformed portion, thereby forming a continuous arc with the deformed portion already formed into an arc shape, The roundness can be increased.
상기와 같이, 미변형부를 정밀도 좋게 원호 형상으로 변형시키기 위해서는, 소관의 미변형부의 수를, 소관 내부에 삽입하는 확관 장치의 확관 공구의 개수와 동(同) 수로 하는 것이 바람직하다. 즉, 확관 공구의 개수를 N개로 하면, 소관의 미변형부도 N개소가 되도록 3점 굽힘 프레스를 행하는 것이 바람직하다. 이 경우, N개의 확관 공구의 간극에는, 1개소의 맞댐 용접부와, (N-1)개소의 변형부가 배열되게 된다. 또한, 이 경우, 3점 굽힘 프레스 횟수는 (N-1)회이면 좋다. As described above, in order to accurately deform the unmodified portion into an arc shape, it is preferable that the number of the unmodified portions of the canopy is the same as the number of the expanding tools of the expanding device for inserting into the canopy. That is, when the number of the expanding tools is N, it is preferable to perform the three-point bending press so that the untransformed portion of the base tube is also N points. In this case, one butting weld portion and (N-1) deformed portions are arranged in the gap between the N expansion tools. In this case, the number of three-point bending presses may be (N-1) times.
예를 들면, 전술한 도 3은, 미변형부(9)의 수와 확관 공구(2)의 수가 일치하고 있는 예, 즉, 11회의 3점 굽힘 프레스를 행한 소관(1)을, 12개의 확관 공구(2)를 이용하여 확관하는 예에 대한 도면이다. 도 3과 같이, 미변형부(9)의 수를 12개소로 하려면, 소재 강판에 행하는 3점 굽힘 프레스(4)의 횟수는, 도 1(b)에 나타낸, 폭 중심선(CL)의 편측 절반에 행하는 3점 굽힘 프레스(4)를 5회, 도 1(c)에 나타낸, 다른 한쪽의 편측 절반에 행하는 3점 굽힘 프레스(4)를 5회, 마지막으로, 도 1(d)에 나타낸, 폭 중심선(CL)의 위치에 행하는 3점 굽힘 프레스(4)를 1회(합계 11회)로 하면 좋다. 왜냐하면, 미변형부는, 3점 굽힘 프레스에 의한 변형부의 사이(10개소)와, 가장자리 굽힘부와 3점 굽힘 프레스의 변형부의 사이(2개소)의 합계 12개소가 되기 때문이다. 그리고, 12개소 모든 미변형부의 각각에, 12개의 확관 공구를 맞닿게 하여 확관을 행하면 좋다. For example, the above-described Fig. 3 shows a case in which the number of the unmodified portions 9 coincides with the number of the expanding tools 2, that is, the number of eleven times the three-point bending press has been performed, Fig. 2 is a view showing an example in which the tool 2 is used for expansion. As shown in Fig. 3, the number of the three-point bending presses 4 to be applied to the workpiece steel plate is set so that the number of the unstrained portions 9 is one half of the width center line CL The three-point bending press 4 is performed five times, the three-point bending press 4 is performed on the other half side shown in Fig. 1 (c), and the three-point bending press 4 is performed five times as shown in Fig. Point bending press 4 placed at the position of the width center line CL may be set once (11 times in total). This is because the non-deformed portion is a total of 12 points between the deformed portions (10 positions) by the three-point bending press and between the edge bent portion and the deformed portion of the three-point bending press (two positions). Then, twelve expanding tools may be abutted on each of the twelve unmodified portions to expand them.
또한, 본 발명에 있어서는, 소관의 미변형부의 수를, 소관 내부에 삽입하는 확관 장치의 확관 공구의 개수의 2배, 3배 등의 정수배로 해도 좋다. 도 4는, 3점 굽힘 프레스를 19회 행하여 20개소의 미변형부(9)를 형성한 소관(1)에, 10개의 확관 공구(2)를 갖는 확관 장치를 삽입하여 확관하는 예, 즉, 미변형부(9)의 수가 확관 공구(2)의 개수의 2배인 예를 나타낸 것이다. 이 경우, 서로 이웃하는 2개소의 미변형부에 대하여 1개의 확관 공구가 맞닿게 해 주면, 모든 미변형부에 각 확관 공구가 맞닿을 수 있다. 그리고, 도 4와 같이, 확관 공구의 개수 N에 대하여 2배의 2N개소의 미변형부를 형성하는 데에 필요한 3점 굽힘 프레스의 횟수는 (2N-1회)이면 좋다. Further, in the present invention, the number of the unmodified portions of the can pipes may be an integer multiple such as two or three times the number of the expanding tools of the expanding device inserted into the can pipes. 4 shows an example in which an expanding device having ten expanding tools 2 is inserted and expanded in a primary tube 1 in which 20 points of untransformed portions 9 are formed by performing three point bending presses 19 times, And the number of unmodified portions 9 is two times the number of the expanding tools 2. [ In this case, if one expanding tool is made to abut against two neighboring unmodified portions, the respective expanding tools can abut on all unmodified portions. As shown in Fig. 4, the number of three-point bending presses required to form the untransformed portion of 2N points twice as large as the number N of the expanding tools may be (2N-1) times.
상기와 같이, 본 발명에 있어서는, 확관 공구의 개수를 N으로 했을 때, 3점 굽힘 프레스의 횟수는 (aN-1)회(단, a는 임의의 정(整))로 하면 좋고, 전술한 도 3은 a=1의 예, 도 4는 a=2의 예에 상당한다. 또한, a가 3 이상이라도, 각 확관 공구에 미변형부가 a개소씩 맞닿기 때문에, 모든 미변형부가 확관 공구를 맞닿게 할 수 있다. As described above, in the present invention, when the number of the expanding tools is N, the number of times of the three-point bending press may be set to (aN-1) times (where a is an arbitrary integer) Fig. 3 corresponds to an example of a = 1, and Fig. 4 corresponds to an example of a = 2. In addition, even if a is 3 or more, since all of the unexpanded portions come into contact with the portions a at a time, all the untransformed portions can be brought into contact with each other.
여기에서, 본 발명에서는, 3점 굽힘 프레스에 있어서의 강판의 이송 피치는 등간격으로 하고 있기 때문에, 미변형부의 간격도 프레스시의 이송 피치와 동일해진다. 그 이송 피치 PP는, 3점 굽힘 프레스 개시 위치의 판폭 중심으로부터의 거리를 W0, 프레스 횟수를 M으로 하면, 하기 (1)식으로 나타난다. Here, in the present invention, since the conveying pitch of the steel sheet in the three-point bending press is set at an equal distance, the interval between the unmodified portions becomes equal to the conveying pitch at the time of pressing. The transfer pitch P P is given by the following equation (1) when the distance from the center of the plate width at the three-point bending press start position is W 0 and the number of presses is M.
PP=2W0/(M-1) … (1) P P = 2W 0 / (M-1) ... (One)
또한, 상기 W0는, 소재 강판의 판폭을 W, 가장자리 굽힘폭을 L로 하면 (W/2-(L+Pp/2))이다. 따라서, (1)식은, Further, W 0, when the steel sheet of the material panpok W, the edge bending to the width L is a (W / 2- (L + P p / 2)). Therefore, equation (1)
Pp=(W-2L)/M P p = (W-2L) / M
이 된다. 또한, 확관 공구의 수(원주의 분할수)를 N으로 하면, 확관 공구가 접촉하지 않는 부위는 N개소가 되고, 그 간격을 Pd로 하면, 하기 (2)식으로 나타난다. . Further, when the number of the tube-expanding tool (the number of divisions of the circumference) in N, flaring tool part is not in contact is an N portion, if the distance to P d, shown in the following equation (2).
Pd=W/N … (2) P d = W / N ... (2)
그리고, 모든 확관 공구가 모든 미변형부에 맞닿기 위해서는, 상기의 PP가, Pd와 동일해지거나, Pd를 정수배로 나눈 값이 되도록, 프레스 횟수 M 및 가장자리 굽힘 길이 L을 설정해 주면 좋게 된다. 또한, 상기 PP의 설정시에 있어서는, 3점 굽힘 프레스시의 미변형부의 폭을 고려하여, 미변형부의 전역이 확관 공구와 맞닿게 해 줌으로써, 진원도를 보다 향상시킬 수 있다. And, to all the tube-expanding tool to reach fit the part every non-modified, wherein the of P P, or equal to P d, such that the value obtained by dividing the P d to an integer multiple, the press count M and good you set the edge bending length L do. Further, at the time of setting the P P , the whole area of the unmodified portion is brought into contact with the expanding tool in consideration of the width of the unmodified portion at the time of the three-point bending press, thereby further improving the roundness.
상기에 설명한 바와 같이, 본 발명의 제조 방법을 이용함으로써, 대경이며 후육인 강관의 제조에 필요한 3점 굽힘 프레스 횟수를, 확관 공구의 수 N으로 했을 때, (aN-1)회(단, a는 1, 2 등의 정수)까지 저감할 수 있기 때문에, 강관의 생산성을 대폭으로 향상하는 것이 가능해진다. 또한, 강판의 가장자리 굽힘으로부터 3점 굽힘 프레스를 거쳐 확관에 이르기까지의 모든 공정을 냉간으로 행할 수 있기 때문에, 소재 강판의 우수한 특성을 손상시키는 일 없이, 강관을 제조할 수 있다. 특히, 본 발명의 효과는, 두께가 25.4∼50.8㎜인 후육 강관의 제조에 적용했을 때에 현저하다. As described above, by using the manufacturing method of the present invention, when the number of three-point bending presses necessary for manufacturing large-diameter and heavily welded steel pipes is set to be the number N of expanding tools, the number of (aN-1) Can be reduced to an integer of 1, 2, etc.), so that the productivity of the steel pipe can be greatly improved. In addition, since all processes from the edge bending of the steel sheet to the expansion through the three-point bending press can be performed in a cold manner, the steel pipe can be manufactured without impairing excellent properties of the material steel sheet. Particularly, the effect of the present invention is remarkable when applied to the manufacture of a secondary steel pipe having a thickness of 25.4 to 50.8 mm.
실시예 Example
판폭 W가 3713㎜인 소재 강판(판두께 25.4㎜, 인장 강도 745∼757㎫)을 7매 준비하고, 그 강판의 양 폭단부(폭 L: 215㎜의 범위)를, 곡률 반경(radius)이 380㎜인 금형으로, 부하 제거(load removal) 후의 굽힘 각도(bent angle; 도 1(b) 참조)가 16.9°가 되도록 가장자리 굽힘을 행하고, 이어서, 상기 가장자리 굽힘을 부여한 강판을, 곡률 반경이 380㎜인 상금형을 이용하여 3점 굽힘 프레스를 행하고, 원통 형상으로 한 후, 맞댐부를 용접하여 소관으로 형성하고, 그 후, 상기 소관의 내부에, 소관 내면에 맞닿는 면의 곡률 반경이 580㎜인 복수의 확관 공구를 갖는 확관 장치를 삽입하여, 확관율(=100×(확관 후의 직경-확관 전의 직경)/확관 전의 직경)이 1%인 확관을 행하여 강관을 제조했다. 또한, 상기 이외의 3점 굽힘 프레스 조건 및 확관조건을, 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 여러 가지로 변화시켰다. Seven sheets of a material steel plate (plate thickness 25.4 mm, tensile strength 745 SIMILAR 757 MPa) having a plate width W of 3713 mm were prepared and the both ends of the steel sheet (width L: a range of 215 mm) Edge bending is carried out so that the bent angle after load removal (see Fig. 1 (b)) becomes 16.9 °, and then the edge bending is applied to the steel sheet with a curvature radius of 380 Mm to form a cylindrical shape, and then the butt portion is welded to form a base tube. Thereafter, inside of the base tube, a curved surface having a radius of curvature of 580 mm An expansion device having a plurality of expanding tools was inserted to make a steel pipe with expansion ratio of 100% (diameter after expansion = diameter before expansion / diameter before expansion) to 1%. In addition, the three-point bending press condition and the expanding condition other than the above were varied in various ways as shown in Tables 1 and 2.
우선, 강관 A(발명예)는, 상기 소재 강판에 대하여, 폭 중심선으로부터 편측으로 1492㎜의 위치를 개시점으로 하고, 폭 중심선 방향으로의 이송 피치 PP를 298㎜로 하는 3점 굽힘 프레스를 5회 행하고, 이어서, 강판의 폭 중심선으로부터 다른 한쪽의 측으로 1492㎜의 위치를 개시점으로 하고, 폭 중심선 방향으로의 이송 피치 PP를 298㎜로 하는 3점 굽힘 프레스를 5회 행하고, 마지막으로, 폭 중심선의 위치에서 3점 굽힘 프레스를 1회(합계 11회) 행하여 대략 원통 형상의 형상으로 한 후, 강판 폭단부의 맞댐부를 용접하여 미변형부의 수가 12인 소관으로 형성했다. 또한, 상기 3점 굽힘 프레스에 있어서의 부하 제거 후의 1회의 굽힘 각도(도 2(b) 참조)는 29.6°로 했다. First, the steel pipe A (in the case of the present invention) was subjected to a three-point bending press with a conveyance pitch P P of 298 mm in the direction of the width center line, with a position of 1492 mm from the width center line to the above- Five times. Then, a three-point bending press with a conveyance pitch P P of 298 mm in the direction of the width center line is performed five times at a position of 1492 mm from the width center line of the steel sheet to the other side, , And a three-point bending press was performed once (11 times in total) at the position of the width center line to form a substantially cylindrical shape, and then the butt portion of the steel plate width end was welded to form a base tube having 12 unmodified portions. The bend angle (see Fig. 2 (b)) after the load was removed in the three-point bending press was set to 29.6 deg.
그 후, 상기 소관의 내부에, 원주 방향으로 확관 공구를 12개 배열한 확관 장치를 삽입하여, 도 1에 나타낸 바와 같이, 각각의 미변형부에 확관 공구를 맞닿게 하고, 또한, 확관 공구 간의 간극에 소관의 용접부를 배치하고 확관하여, 강관을 제조했다. 또한, 상기 확관 공구의 소관 내면과 맞닿는 면은, 곡률 반경 580㎜, 각도 27.7°의 원호이다(확관 공구수가 12인 경우는, 이하 동일). Thereafter, an expanding device in which twelve expanding tools in the circumferential direction are arranged is inserted in the inside of the above-mentioned canary tube to bring the expanding tool into contact with each unmodified portion as shown in Fig. 1, The welded portion of the tube was placed in the gap, and a steel tube was manufactured according to the magnification. The surface of the expanding tool which is in contact with the inner surface of the canal is an arc having a radius of curvature of 580 mm and an angle of 27.7 degrees (when the number of expanding tools is 12, the same applies hereinafter).
또한, 강관 B(발명예)는, 강관 A와 동일하게 하여, 표 1에 나타낸 조건으로 미변형부의 수가 10의 소관을 제조한 후, 표 2에 나타낸 바와 같이, 그 소관의 내부에, 원주 방향으로 확관 공구를 10개 배열한 확관 장치를 삽입하고, 각각의 미변형부에 확관 공구를 맞닿게 하고, 또한, 확관 공구 간의 간극에 소관의 용접부를 배치하고 확관하여, 강관을 제조한 예이다. 또한, 상기 확관 공구의 소관 내면과 맞닿는 곡률 반경이 580㎜인 원호의 열림각(원호각)은 33.4°였다(확관 공구수가 10인 경우는, 이하 동일). In the same manner as the steel pipe A, the steel pipe B (inventive example) was produced in the same manner as in the steel pipe A except that the number of the unmodified portions was 10 under the conditions shown in Table 1. Then, as shown in Table 2, , An enlarging device in which ten enlarging tools are arranged and the enlarging tool is brought into contact with each unmodified portion and the welded portion of the small tube is arranged in the gap between the expanding tools. The opening angle (arc angle) of the arc having a radius of curvature of 580 mm in contact with the inner surface of the tube of the expanding tool was 33.4 占 (the same applies hereinafter when the number of expanding tools is 10).
또한, 강관 C(발명예)는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 3점 굽힘 프레스를 19회 행하여 미변형부의 수가 20인 소관을 제조한 후, 표 2에 나타낸 바와 같이, 그 소관의 내부에, 원주 방향으로 확관 공구를 10개 배열한 확관 장치를 삽입하고, 2개소의 미변형부에 확관 공구를 1씩 맞닿게 하고 확관하여, 강관을 제조한 예이다. As shown in Table 1, a three-point bending press was performed 19 times to prepare a base pipe having a number of unmodified portions of 20, and then, as shown in Table 2, the steel pipe C (Inventive Example) This is an example of manufacturing a steel pipe by inserting an expanding device in which ten expanding tools in the circumferential direction are arranged and one expanding tool is brought into contact with two unmodified portions.
한편, 강관 D(비교예)는, 강관 A와 동일한 조건으로 제조한 미변형부의 수가 12인 소관의 내부에, 강관 A와 동일 확관 공구수가 12인 확관 장치를 삽입하고, 단, 도 5에 나타내는 바와 같이, 각 확관 공구를 변형부에 맞닿게 하여, 즉 미변형부가 확관 공구의 간극에 오도록 하여 확관을 행하여, 강관을 제조한 예이다. On the other hand, in the steel pipe D (comparative example), an expansion device having the same number of expanding tools as the steel pipe A was inserted into the inside of the base pipe having the number 12 of unmodified portions manufactured under the same conditions as those of the steel pipe A, As a result, the respective tube expanding tools are brought into contact with the deformed portions, that is, the untransformed portions are brought into the gap of the expanding tools, thereby expanding the steel tube.
또한, 강관 E(비교예)는, 강관 B와 동일 조건으로 제조한 미변형부의 수가 10인 소관의 내부에, 강관 B와 동일 확관 공구수가 10인 확관 장치를 삽입하고, 단, 도 5와 동일하게, 각 확관 공구를 변형부에 맞닿게 하여, 즉 미변형부가 확관 공구의 간극에 오도록 하여 확관을 행하여, 강관을 제조한 예이다. In the steel pipe E (comparative example), an expansion device having the same number of expansion tools as that of the steel pipe B was inserted into the inside of the base pipe having the number of unmodified portions 10 manufactured under the same conditions as those of the steel pipe B, , Each of the expanding tools is brought into contact with the deformed portion, that is, the untransformed portion is brought into the gap of the expanding tool to expand the steel tube.
또한, 강관 F(비교예) 및 강관 G(비교예)는, 표 1에 나타낸 조건으로 미변형부의 수가 8 또는 10인 소관을 제조한 후, 표 2에 나타낸 바와 같이, 상기 소관의 내부에 확관 공구의 수가 미변형부의 수와 상이한 확관 장치를 삽입하고, 미변형부의 일부에 확관 공구가 맞닿지 않는 상태로 확관을 행하여, 강관을 제조한 예이다. 참고로, 도 6에 강관 G의 경우를 나타냈다. As shown in Table 2, the steel tube F (comparative example) and the steel tube G (comparative example) were fabricated in the same manner as in Example 1 except that the number of unmodified portions was 8 or 10 under the conditions shown in Table 1, The number of tools is different from the number of unmodified portions, and the tube is expanded in a state in which a portion of the unexpanded portion is not in contact with the expanding tool. For reference, Fig. 6 shows the case of the steel pipe G. Fig.
상기와 같이 하여 얻은 강관 A∼G에 대해서, 강관의 진원도와 제조성을 조사하고, 그 결과를 표 2에 병기했다. 또한, 상기 진원도는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 강관(11)의 외표면과 가상 진원(virtual true circle)(10)과의 괴리량(difference) m을, 다이얼 게이지(dial gauge)를 이용하여 원주 방향으로 150㎜간격으로 측정하여 각각의 강관의 괴리량 m의 최대값 mmax를 구하고, 강관 D의 mmax에 대한 각 강관의 mmax의 비(이하, 이 비를 「괴리 지수(ratio)」라고 함)로 평가했다. 즉, 강관 D의 괴리 지수는 1.00이고, 강관이 진원에 가까울수록 괴리량 m이 제로에 가까워지는, 즉, 괴리 지수가 작을수록, 강관의 치수 정밀도가 좋은 것을 나타내고 있다. 또한, 생산성은, 최초의 3점 굽힘 프레스 개시부터 마지막 3점 굽힘 프레스 종료까지의 시간으로 평가했다. The roundness and the composition of the steel pipe were examined for the steel pipes A to G obtained as described above, and the results are shown in Table 2. 7, the roundness is calculated by dividing the difference m between the outer surface of the steel pipe 11 and the virtual true circle 10 by using a dial gauge measured in the circumferential direction with distance 150㎜ obtain the maximum value m max of the deviation amount m of each of the steel pipe, the ratio of each steel pipe for a steel pipe of m max D max m (referred to as "the non-gap index (ratio) "). That is, the divergence index of the steel pipe D is 1.00, and the closer the diagonal distance m is to zero, that is, the smaller the divergence index, the better the dimensional accuracy of the steel pipe. The productivity was evaluated by the time from the start of the first three-point bending press to the end of the last three-point bending press.
Figure 112015004106045-pct00001
Figure 112015004106045-pct00001
Figure 112015004106045-pct00002
Figure 112015004106045-pct00002
표 2로부터, 발명예의 강관 A∼C의 괴리 지수는 0.62∼0.66인 것에 대하여, 비교예의 강관 D∼G의 괴리 지수는 0.93∼1.14로서, 본 발명예의 강관이, 비교예의 강관에 비해 치수 정밀도(roundness)가 우수한 것을 알 수 있다. Table 2 shows that the dissociation indices of the steel pipes A to C of the inventive examples were 0.62 to 0.66 while the dissociation indices of the steel pipes D to G of the comparative examples were 0.93 to 1.14, roundness.
또한, 본 발명예 중에서, 3점 굽힘 프레스 횟수가 적은 강관 A, B는, 프레스 횟수가 많은 강관 C에 비해 치수 정밀도가 근소하게 뒤떨어지기는 하지만, 표 1에 나타내는 바와 같이, 프레스 소요 시간(pressing time)은 30% 이상 단축되어 있으며, 본 발명을 적용함으로써, 높은 진원도의 강관을 높은 생산성으로 제조할 수 있는 것을 알 수 있다. In the present invention, the steel pipes A and B having a small number of three-point bending presses are slightly inferior in dimensional accuracy to the steel pipe C having a large number of presses. However, as shown in Table 1, time is shortened by 30% or more. By applying the present invention, it can be seen that high roundness steel tubes can be produced with high productivity.
본 발명의 강관의 제조 방법은, 대경이며 후육인 강관의 제조에 한정되는 것이 아니며, 3점 굽힘 프레스를 행하여 강관을 제조하는 방법 모두에 적용할 수 있다. The method of producing a steel pipe of the present invention is not limited to the production of large diameter and heavy steel pipes, and can be applied to all of the methods of manufacturing a steel pipe by performing a three-point bending press.
1: 소관
2: 확관 공구
3: 강판
4: 3점 굽힘 프레스
5a, 5b: 하금형
6: 상금형
7: 용접부
8: 변형부
9: 미변형부
10: 가상 진원
11: 강관
1: Prefectural Office
2: Abrasive tool
3: Steel plate
4: 3 point bending press
5a, 5b: lower mold
6: Prize money type
7:
8:
9: Unmodified part
10: Virtual origin
11: Steel pipe

Claims (2)

  1. 가장자리 굽힘을 부여한 강판을, 폭방향으로 복수회의 3점 굽힘 프레스를 행하여 원통 형상으로 성형하고, 맞댐부를 용접하여 소관(素管; non-expanded pipe)으로 형성한 후, 상기 소관의 내부에 복수개의 확관 공구를 구비한 확관 장치를 삽입하고, 확관하여 강관을 제조하는 방법에 있어서,
    상기 확관 공구를, 3점 굽힘 프레스에 있어서의 미변형부의 모든 부위에 맞닿게 하여 확관하며,
    상기 3점 굽힘 프레스의 횟수를, 상기 확관 공구의 개수를 N으로 할 때, (aN-1)회(a는 1, 2 등의 정수)로 하는 것을 특징으로 하는 강관의 제조 방법.
    A steel plate to which edge bending is applied is formed into a cylindrical shape by performing a three-point bending press several times in the width direction, and the butt portion is welded to form a non-expanded pipe. A method of inserting an expanding device having an expanding tool and manufacturing a steel pipe for enlarging the size,
    The expanding tool is expanded by abutting against all portions of the unmodified portion in the three-point bending press,
    Wherein the number of times of the three-point bending press is set to (aN-1) times (a is an integer of 1, 2, etc.) when the number of the expanding tools is N.
  2. 삭제delete
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