KR20110071026A - 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법 - Google Patents
냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20110071026A KR20110071026A KR1020117012333A KR20117012333A KR20110071026A KR 20110071026 A KR20110071026 A KR 20110071026A KR 1020117012333 A KR1020117012333 A KR 1020117012333A KR 20117012333 A KR20117012333 A KR 20117012333A KR 20110071026 A KR20110071026 A KR 20110071026A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- rolling
- cold
- outer diameter
- reduction rate
- cold rolling
- Prior art date
Links
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 title claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 title abstract description 23
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 51
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims abstract description 42
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- 238000005098 hot rolling Methods 0.000 claims 2
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 abstract description 20
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 abstract description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 229910000851 Alloy steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001192 hot extrusion Methods 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 3
- 238000005482 strain hardening Methods 0.000 description 3
- 238000010622 cold drawing Methods 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001341 Crude steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
- B21B17/14—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling without mandrel, e.g. stretch-reducing mills
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
- B21B19/06—Rolling hollow basic material, e.g. Assel mills
- B21B19/10—Finishing, e.g. smoothing, sizing, reeling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
- B21B21/005—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills with reciprocating stand, e.g. driving the stand
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B21/00—Pilgrim-step tube-rolling, i.e. pilger mills
- B21B21/02—Rollers therefor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B2261/00—Product parameters
- B21B2261/02—Transverse dimensions
- B21B2261/04—Thickness, gauge
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B2261/00—Product parameters
- B21B2261/02—Transverse dimensions
- B21B2261/08—Diameter
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B2265/00—Forming parameters
- B21B2265/14—Reduction rate
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B23/00—Tube-rolling not restricted to methods provided for in only one of groups B21B17/00, B21B19/00, B21B21/00, e.g. combined processes planetary tube rolling, auxiliary arrangements, e.g. lubricating, special tube blanks, continuous casting combined with tube rolling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B3/00—Rolling materials of special alloys so far as the composition of the alloy requires or permits special rolling methods or sequences ; Rolling of aluminium, copper, zinc or other non-ferrous metals
- B21B3/02—Rolling special iron alloys, e.g. stainless steel
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
- Metal Rolling (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
콜드 필거 밀에 의한 이음매가 없는 금속관의 냉간 압연에 있어서, 외경 감소율이 두께 감소율과 비교해서 과대하게 되면 플랜지측의 원주 방향왜가 과대하게 되어, 결과적으로 원주 방향 압축 응력이 과대하게 되서 관내면에 주름흠이 발생하고, 홈저측에서 접혀들어가 접힘흠이 되고, 이것이 반복되서 내면흠으로 발달한다. 소관이 압출 프로세스에 의해 제조되는 경우는 별도로 하고, 마네스만·맨드릴 프로세스에 의해 제조되는 경우에 정경 압연(스트레치 레듀서 또는 사이져)에 의해 소관의 단계에서 내면 주름흠이 있으며, 냉간 압연에서 더 조장되므로 주의를 필요로 한다. 이것을 감안하여, 콜드 필거 밀에 있어서의 외경 감소율/두께 감소율비의 비를 1/2 이하로 한다. 이에 의해, 냉간 압연에 의한 내면흠이 억제된 고품질의 이음매가 없는 금속관을 얻을 수 있다.
Description
본 발명은, 이음매가 없는 금속관의 냉간 압연 방법에 관한 것이며, 특히, 관내면의 주름흠 억제의 관점으로부터 고급 특수관의 내면 품질을 보증하려고 하는, 냉간 압연에 의한 고품질의 이음매가 없는 금속관의 제조 방법에 관한 것이다.
이음매가 없는 금속관은 열간 마무리 상태에서 품질상, 강도상 또는 치수 정밀도상의 요구를 만족할 수 없는 경우에는 냉간 가공 공정으로 보내진다. 냉간 가공 공정으로는 다이스와 플러그 또는 맨드릴을 이용하는 냉간 추신법과 콜드 필거 밀(cold pilger mill)에 의한 냉간 압연법이 일반적이다.
콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연에서는 관재의 가공도가 대단히 높고, 압연 가공에 의해 대략 10배의 연신도 가능하며, 관의 편육(偏肉)의 교정 효과도 크고, 또한, 리듀싱 압연 공정이 불필요하며, 생산성 로스를 발생하지 않는다는 이점이 있다.
그 반면, 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연에서는, 냉간 추신법과 비교해서 생산 능률이 대단히 낮다는 결점도 있기 때문에, 주로 소재비가 비싸고, 또한, 중간 처리에 코스트를 필요로 하는 스테인리스 강관, 고합금 강관 등의 고급 특수관의 냉간 가공에 적절하다.
도 1은, 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연의 기구를 설명하는 도면이다. 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연법에서는, 원주 방향으로 점차 그 직경이 축소하는 테이퍼형상 공형(孔型)(3)을 가지는 한 쌍의 롤(2)과, 동일하게 길이 방향으로 점차 그 직경이 축소하는 테이퍼형상 맨드릴(4)의 사이에 소관(1)을 축경 압연하여 압연관(5)을 얻는다.
즉, 콜드 필거 밀의 한 쌍의 롤(2)에는 원주 상에 공형(3)이 형성되어 있으며, 그 형상은 롤(2)의 회전과 더불어 공형이 좁아지도록 되어 있다. 롤(2)은 롤 샤프트(2s)의 구동에 의해 회전하면서 맨드릴의 테이퍼를 따라 전진 및 후퇴를 반복하고, 롤(2)과 맨드릴(4)의 사이에서 소관(1)을 축경 압연한다(비특허 문헌 1 등).
도 2는, 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연의 가공 원리를 나타내는 설명도이며, 이 도면 (a)는 왕행정(往行程) 개시점, 이 도면 (b)는 복행정(復行程) 개시점에서의 가공 상황을 나타내고 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 콜드 필거 밀에서는, 소관(1)의 외경, 두께 치수(도면 중의 do, to) 및 제품의 외경, 두께 치수(도면 중의 d, t)에 따라, 한 쌍의 롤의 맞물림 입구측으로부터 마무리 출구측을 향해 점차 그 직경이 축소하는 테이퍼형상 공형(3)을 가지는 롤(2)과, 동일하게 맞물림 입구측으로부터 마무리 출구측을 향해 점차 그 직경이 축소하는 테이퍼형상 맨드릴(4)을 채용하고, 소관(1)을 축경하면서 두께를 줄이는 왕복 압연 행정이 반복된다.
콜드 필거 밀의 왕복 운동의 왕행정의 개시점에 있어서, 소관(1)에는 간헐 적으로 대략 60°의 회전각과 대략 5∼15mm의 피드가 주어지고, 소관의 새로운 부분의 압연이 반복된다.
콜드 필거 밀에는, 왕행정 및 복행정의 양행정에서 두께압하 하는“MANNESMANN-DEMAG사”개발의 압연기와, 왕행정에서만 두께압하하는“BLAWKNOX사”개발의 압연기인 2방식이 있다. 통상, 스테인리스강관, 고합금관 또는 지르코늄관 등의 압연에는 전자가 이용되고, 알루미늄 및 그 합금관, 및 동 및 그 합금관의 압연에는 후자 방식의 압연기가 이용된다.
비특허 문헌 1 : 제3판 철강편람 제 3권(2) 조강·강관·압연 공통 설비 1183∼1189페이지
콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연이 적용되는 고급 특수관에서는, 고품질의 특성이 강하게 요청되고, 냉간 압연 후의 제품관에 있어서, 내면 주름흠에 기인하는 내면흠의 발생은 억제하지 않으면 안된다. 그러나, 종래에서는, 내면흠이 발생하지 않는 고품질의 이음매가 없는 강관을, 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연에 의해 제조하는 방법에 대해서는 제안이 이루어져 있지 않다.
본 발명은, 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 과제는, 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연에 있어서, 고품질 이음매가 없는 강관의 제조 방법을 제안하는 데에 있다.
또한, 본 발명에서는 왕복 양 행정도로 압연하는 콜드 필거 밀(MANNESMANN-DEMAG사)에 대해서 설명하는데, 대상은 이에 한정되는 것은 아니고, 왕행정에서만 두께압하하는 콜드 필거 밀(BLAWKNOX사)에도 적용 가능하다.
본 발명자는, 상기 과제를 해결하기 위해, 여러 가지 검토를 거듭한 결과, 콜드 필거 밀에 의한 이음매가 없는 금속관의 냉간 압연에 있어서, 외경 감소율이 두께 감소율과 비교해서 과대하게 되면, 소관에 가하는 원주 방향 압축 응력이 과대하게 되어 관내면에 주름흠을 발생하기 쉬워지는 것을 지견했다.
또한, 소관이 유진 압출 프로세스에 의해 제조되는 경우는 별도로 하고, 마네스만·맨드럴 밀 프로세스에 의해 제조되는 경우에는, 정경(定徑) 압연(스트레치 레듀서 또는 사이져(sizer))에 의해 소관의 단계에서 내면 주름흠이 발생할 우려가 있다. 소관의 단계에서 발생한 내면 주름흠은, 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연이 적용되는 고급 특수관의 품질에 큰 영향을 미치게 된다.
본 발명은, 상기 지견에 의거해 완성된 것이며, 하기 (1) 및 (2)의 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법을 요지로 하고 있다.
(1) 콜드 필거 밀에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법으로서, 소관 및 제품 압연관의 외경 및 두께 치수에 따라, 한 쌍의 롤의 맞물림 입구측으로부터 마무리 출구측을 향해 점차 그 직경이 축소하는 테이퍼형상 공형을 가지는 롤과, 동일하게 맞물림 입구측으로부터 마무리 출구측을 향해 점차 그 직경이 축소하는 테이퍼형상 맨드릴을 이용하여, 축경하면서 두께를 줄여 연신 압연할 때에, 외경 감소율 Rd를 두께 감소율 Rt의 1/2이하로 하는 것을 특징으로 하는 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법이다.
단, do:소관 외경, d:마무리 외경, to:소관 두께, 및 t:마무리 두께로 한 경우에, 외경 감소율 Rd 및 두께 감소율 Rt는, 다음의 (a)(b) 식으로 산출된다.
Rd={1-(d/do)}×100(%)··· (a)
Rt={1-(t/to)}×100(%)··· (b)
(2) 상기 (1)의 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법에 있어서는, 스트레치 레듀서에 의해 외경 감소율 77% 이하의 조건에서 열간으로 리듀싱 압연하여 마무리된 소관을 사용하는 것이 바람직하다. 또, 사이져에 의해 외경 감소율 33% 이하의 조건에서 열간으로 리듀싱 압연하여 마무리된 소관을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법에 의하면, 축경하면서 두께를 줄여 연신 압연할 때에, 외경 감소율 Rd와 두께 감소율 Rt의 가공 밸런스를 도모함으로써, 내면 주름흠에 기인하는 내면흠의 발생은 억제하고, 냉간 압연 후의 제품관을 고품질로 할 수 있다.
또한, 소관이 마네스만·맨드릴 밀 프로세스에 의해 제조되는 경우에는, 정경 압연(스트레치 레듀서 또는 사이져)의 외경 감소율을 제한함으로써, 한층, 냉간 압연 후의 제품 품질을 높일 수 있다.
도 1은 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연의 기구를 설명하는 도면이다.
도 2는 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연의 가공 원리를 나타내는 설명도이며, 이 도면 (a)는 왕행정 개시점, 이 도면 (b)는 복행정 개시점에서의 가공 상황을 나타내고 있다.
도 3은 콜드 필거 밀로 압연되는 관단면의 분할 모델을 나타내는 도면이다.
도 4는 콜드 필거 밀로 압연되는 관단면의 변형 거동을 나타내는 도면이다.
도 5는 이음매가 없는 강관을 열간으로 제조하는 마네스만·맨드럴 밀 프로세스의 제조 공정의 일례를 설명하는 도면이다.
도 2는 콜드 필거 밀에 의한 냉간 압연의 가공 원리를 나타내는 설명도이며, 이 도면 (a)는 왕행정 개시점, 이 도면 (b)는 복행정 개시점에서의 가공 상황을 나타내고 있다.
도 3은 콜드 필거 밀로 압연되는 관단면의 분할 모델을 나타내는 도면이다.
도 4는 콜드 필거 밀로 압연되는 관단면의 변형 거동을 나타내는 도면이다.
도 5는 이음매가 없는 강관을 열간으로 제조하는 마네스만·맨드럴 밀 프로세스의 제조 공정의 일례를 설명하는 도면이다.
도 3은, 콜드 필거 밀로 압연되는 관단면의 분할 모델을 나타내는 도면이다. 관(1)의 내면이 맨드릴(4)에 접촉하고 있는지 아닌지에 따라, 관단면을 홈저측(11, 14)과, 플랜지측(12, 13)의 영역으로 나눌 수 있다. 홈저측(11, 14)은 롤과 맨드릴(4)에 의해 두께 가공을 받아 연신 압연되고, 플랜지측(12, 13)은 홈저측의 연신에 인장되어 변형한다. 즉, 홈저측(11, 14)의 재료는 외압과 내압과 축방향 압축력의 하에서 변형하고, 플랜지측(12, 13)의 재료는 외압과 축방향 장력의 하에서 변형한다.
도 4는, 콜드 필거 밀로 압연되는 관단면의 변형 거동을 나타내는 도면이며, 이 도면 (a)는 왕행정의 압연(왕압연)에서의 변형 거동, 이 도면 (b)는 복행정의 압연(복압연)에서의 변형 거동을 나타내고 있다. 도 4에 나타낸 변형 거동은, 관(1)의 턴은 왕압연에서만 주어지고, 복압연에서는 주어지지 않은 가공 패턴에 의거하는 것이며, 관재료로부터 보면, 롤은 왕행정만 관재와 상대적으로 회전 배치하고, 복행정에서는 상대적인 회전은 없다.
도 4(a)(b)에 나타낸 바와 같이, 왕복 양행정에서 압연하는 타입의 콜드 필거 밀(MANNESMANN-DEMAG사)으로는 60°턴이 기본이므로 관단면의 변형은 공형의 수평축, 수직축에 대해 대칭으로는 안되고, 비대칭 변형이 된다. 도 4에 나타낸 변형 거동에서는, i번째의 왕압연에 있어서, 섹션 11 및 14가 홈저측, 섹션 12 및 13이 플랜지측을 나타내고 있다.
도 4에 나타낸 변형 거동에 있어서, 두께 감소율 Rt에 대해 외경 감소율 Rd가 너무 크면, 플랜지측의 원주 방향의 압축왜(φθ)가 커져, 결과적으로 원주 방향의 압축 응력(σθ)(도시하지 않음)이 과대하게 되어, 내면 주름흠이 발생하고, 홈저측에서 접혀들어가, 이것이 반복되서 내면흠으로 발달하여, 내면 품질을 열화 시킨다.
고도의 품질 특성이 요구되는 특수관의 제조에서는, 두께 감소율 Rt에 대한 외경 감소율 Rd의 비율이 제품의 품질을 결정한다. 게다가, 콜드 필거 밀에 제공되는 소관이 열간 압출(유진 압출) 프로세스로 제조되는 경우는 별도로 하고, 마네스만·맨드릴 밀 프로세스로 제조되는 소관에는 열간 리듀싱 압연 공정에서 발생한 내면 주름흠이 존재하고, 이것이 냉간 압연 공정에서 더 조장되어 나타난다.
도 5는, 이음매가 없는 강관을 열간으로 제조하는 마네스만·맨드릴 밀 프로세스의 제조 공정의 일례를 설명하는 도면이다. 이 프로세스는, 소정 온도로 가열된 속이 찬 환형상 빌릿(21)을 피압연재로 하고, 이 환형상 빌릿(21)을 천공 압연기(23)에 송급하고, 그 축심부를 천공하여 중공 피스(또는 중천 소관)(22)를 제조한다. 이어서, 제조된 중공 피스(22)를 그 상태로, 후속하는 맨드릴 밀(24)의 연신 압연 장치에 송급하여 연신 압연하고, 중공 쉘(또는 소관)(22)로 한다.
맨드릴 밀(24)로 연신 압연될 때에, 중공 쉘(22)은 그 내면에 삽입된 맨드릴 바(24b)와 중공 쉘 외면을 규제하는 압연 롤(24r)에 의해, 연신할 때에 재료 온도가 저하한다. 이 때문에, 맨드릴 밀(24)로 압연된 중공 쉘(22)은, 이어서 재가열로(25)에 넣어져, 재가열된다. 그 후, 스트레치 레듀서(26) 또는 사이져(도시하지 않음)의 정경 압연을 거쳐 열간 압연된 이음매가 없는 강관이 된다. 맨드릴 밀에 있어서의 온도 저하가 작으면, 재가열로는 불필요하다.
그런데, 상술한 마네스만·맨드릴 밀 프로세스에 있어서, 정경 압연을 행하는 스트레치 레듀서나 사이져에서는, 중공 쉘(22)을 압연 롤(26r)에 통과시켜, 맨드릴 등의 내면 규제 공구를 이용하지 않고, 중공 소관(22)을 외경 리듀싱 압연에 의해 마무리하므로, 열간 마무리된 강관의 내표면에 주름흠이 발생하기 쉽다.
여기서, 본 발명자는, 열간 압출 소관 외, 스트레치 레듀서 및 사이져로 리듀싱 압연된 소관을 공시재로 하고, 리듀싱 압연의 외경 감소율과, 냉간 압연의 외경 감소율 및 두께 감소율을 바꾸어 압연 실험을 행하고, 매크로 조직 관찰을 반복하여 주름흠 억제의 조건을 검토했다.
상술한 바와 같이, 콜드 필거 밀에 의한 이음매가 없는 금속관의 냉간 압연에 있어서, 외경 감소율이 두께 감소율과 비교해서 과대하게 되면 플랜지측의 원주 방향왜가 과대하게 되어, 결과적으로 원주 방향 압축 응력이 과대하게 되서 관내면에 주름흠이 발생하고, 홈저측에서 접혀들어가 접힘흠이 되고, 이것이 반복되서 내면흠으로 발달한다.
상기 검토의 결과, 소관이 열간 압출 프로세스에 의해 제조되는 경우는 별도로 하고, 마네스만·맨드릴 프로세스에 의해 제조되는 경우에는, 정경 압연(스트레치 레듀서 또는 사이져)에 의해 소관의 단계에서 내면 주름흠이 발생하는 경우가 있으며, 내면 주름흠이 있는 경우에는, 냉간 압연에서 더 조장되므로 주의를 필요로 한다.
본 발명의 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법에서는, 채용되는 열간 압출 소관 외, 열간 정경 압연된 소관이 대상이 되는 것을 감안하면, 콜드 필거 밀에 있어서의 외경 감소율은 두께 감소율의 1/2 이하로 할 필요가 있다.
본 발명의 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법에서는, 스트레치 레듀서에 의해 정경 압연되는 경우에, 외경 감소율 77% 이하의 조건에서 열간 리듀싱 압연하여 마무리된 소관을 사용하는 것이 바람직하고, 또, 사이져에 의해 정경 압연되는 경우에, 외경 감소율 33% 이하의 조건에서 열간 리듀싱 압연하여 마무리된 소관을 사용하는 것이 바람직하다.
실시예
열간 압출(유진 압출) 프로세스 및 마네스만·맨드릴 밀 프로세스(스트레치 레듀서 및 사이져 마무리)에 의해 제조된 소관을 공시재로 하고, 콜드 필거 밀로 냉간 가공에 의해 축경 압연한 경우를 예를 들어, 제품의 내면 품질을 평가했다.
(실시예 1)
열간 압출 프로세스에 의해 제조된 외경 50.8mm, 내측두께 5.5mm의 25Cr-30 Ni-3Mo의 고합금 강관을 공시소관으로 하고, 콜드 필거 밀에 의해 외경 38.1mm, 두께 2.4mm로 축경 압연했다. 왕행정 개시시점에서 송급과 턴각을 주고 있다. 실험 조건을 이하에 요약한다.
테이퍼 맨드릴의 직경:dm=39.6∼33.1mm(테이퍼 있음)
왕행정의 피드(송급):f=8.0mm
왕행정의 턴각(회전각):θ=60°
소관치수:do×to=50.8mm×5.5mm
마무리 치수:d×t=38.1mm×2.4mm
축경비:d/do=0.75
연신비:to(do-to)/t(d-t)=2.91
두께/외경비:t/d=0.063
외경 감소율/두께 감소율비:Rd/Rt=0.46<1/2
단, 외경 감소율:Rd={1-(d/do)}×100(%)
두께 감소율:Rt={1-(t/to)}×100(%)
압출 제관한 소관에는 주름흠의 발생이 없는 경우도 있어서, 냉간 압연 후의 제품에는 주름흠 기인의 내면흠의 발생은 대단히 경미하며, 만족시켜야하는 내면 품질을 얻을 수 있었다.
(실시예 2)
마네스만·맨드릴 밀 프로세스에 의해, 교차 천공기, 맨드릴 밀 및 스트레치 레듀서로 제조된 외경 48.6mm, 두께 6.0mm의 25Cr-30Ni-3Mo의 고합금 강관을 공시소관으로 하고, 콜드 필거 밀에 의해 외경 41.0mm, 두께 2.2mm로 축경 압연했다. 스트레치 레듀서에 있어서의 외경 감소율은 77% 이하이다. 실험 조건을 이하에 요약한다.
테이퍼 맨드릴의 직경:dm=36.4mm(테이퍼 없음)
왕행정의 피드:f=8.0mm
왕행정의 턴각:θ=60°
소관치수:do×to=48.6mm×6.0mm
마무리 치수:d×t=41.0mm×2.2mm
축경비:d/do=0.84
연신비:to(do-to)/t(d-t)=3.0
두께/외경비:t/d=0.054
외경 감소율/두께 감소율비:Rd/Rt=0.25<1/2
단, 외경 감소율:Rd={1-(d/do)}×100(%)
두께 감소율:Rt={1-(t/to)}×100(%)
스트레치 레듀서에 있어서의 외경 감소율은 77% 이하이나, 풀 스트레치 절차에 의해 스탠드간 장력을 최대한으로 부여하면서 리듀싱 압연하고 있으므로, 내면 주름흠의 발생은 최대한 억제되고 있으며, 냉간 압연 후의 제품에는 주름흠 기인의 내면흠의 발생은 경미하며, 만족시켜야하는 내면 품질을 얻을 수 있었다.
(실시예 3)
마네스만·맨드릴 밀 프로세스에 의해, 교차 천공기, 맨드릴 밀 및 사이져로 제조된 외경 101.6mm, 두께 7.0mm의 25Cr-30Ni-3Mo의 고합금 강관을 공시소관으로 하고, 콜드 필거 밀에 의해 외경 88.9mm, 두께 2.8mm로 축경 압연했다. 사이져에 있어서의 외경 감소율은 33% 이하이다. 실험 조건을 이하에 요약한다.
테이퍼 맨드릴의 직경:dm=83.8mm(테이퍼 없음)
왕행정의 피드:f=10.0mm
왕행정의 턴각:θ=60°
소관치수:do×to=101.6mm×7.0mm
마무리 치수:d×t=88.9mm×2.8mm
축경비:d/do=0.88
연신비:to(do-to)/t(d-t)=2.8
두께/외경비:t/d=0.032
외경 감소율/두께 감소율비:Rd/Rt=0.21<1/2
단, 외경 감소율:Rd={1-(d/do)}×100(%)
두께 감소율:Rt={1-(t/to)}×100(%)
사이져에 있어서의 외경 감소율은 33% 이하이며, 스트레치 레듀서의 경우의 외경 감소율과 비교하면 꽤 작기 때문에, 내면 주름흠의 발생은 최대한 억제되고 있으며, 냉간 압연 후의 제품에는 주름흠 기인의 내면흠의 발생은 경미하며, 만족시켜야하는 내면 품질을 얻을 수 있었다.
본 발명의 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법에 의하면, 축경하면서 두께를 줄여 연신 압연할 때에, 외경 감소율 Rd와 두께 감소율 Rt와 가공 밸런스를 도모함으로써, 내면 주름흠에 기인하는 내면흠의 발생은 억제하고, 냉간 압연 후의 제품관을 고품질로 할 수 있다.
또한, 소관이 마네스만·맨드릴 밀 프로세스에 의해 제조되는 경우에는, 정경 압연(스트레치 레듀서 또는 사이져)의 외경 감소율을 제한함으로써, 한층, 냉간 압연 후의 제품 품질을 높일 수 있다. 이에 의해, 냉간 압연에 의한 고품질의 이음매가 없는 금속관의 제조 방법으로서 널리 적용할 수 있다.
1:소관
2:공형 롤
3:테이퍼형상 공형
4:테이퍼형상 맨드릴
5:압연관
11,14:홈저측 섹션
12,13:플랜지측 섹션
21:환형상 빌릿
22:중공 피스, 중공 쉘
24:맨드릴 밀
25:재가열로
26:정경 압연기, 스트레치 레듀서
2:공형 롤
3:테이퍼형상 공형
4:테이퍼형상 맨드릴
5:압연관
11,14:홈저측 섹션
12,13:플랜지측 섹션
21:환형상 빌릿
22:중공 피스, 중공 쉘
24:맨드릴 밀
25:재가열로
26:정경 압연기, 스트레치 레듀서
Claims (3)
- 콜드 필거 밀(cold pilger mill)에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법으로서,
소관(素管) 및 제품 압연관의 외경 및 두께 치수에 따라, 한 쌍의 롤이 맞물림 입구측으로부터 마무리 출구측을 향해 점차 그 직경이 축소하는 테이퍼형상 공형(孔型)을 가지는 롤과,
동일하게 맞물림 입구측으로부터 마무리 출구측을 향해 점차 그 직경이 축소하는 테이퍼형상 맨드릴을 이용하여,
축경하면서 두께를 줄여 연신 압연할 때에, 외경 감소율 Rd를 두께 감소율 Rt의 1/2이하로 하는 것을 특징으로 하는 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법.
단, Rd={1-(d/do)}×100(%)
Rt={1-(t/to)}×100(%)
do:소관 외경, d:마무리 외경, to:소관 두께, t:마무리 두께 - 청구항 1에 있어서,
스트레치 레듀서에 의해 외경 감소율 77% 이하의 조건에서 열간으로 리듀싱 압연하여 마무리된 소관을 사용하는 것을 특징으로 하는 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법. - 청구항 1에 있어서,
사이져(sizer)에 의해 외경 감소율 33% 이하의 조건에서 열간으로 리듀싱 압연하여 마무리된 소관을 사용하는 것을 특징으로 하는 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2008-327763 | 2008-12-24 | ||
| JP2008327763 | 2008-12-24 | ||
| PCT/JP2009/069823 WO2010073863A1 (ja) | 2008-12-24 | 2009-11-25 | 冷間圧延による継目無金属管の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20110071026A true KR20110071026A (ko) | 2011-06-27 |
| KR101311598B1 KR101311598B1 (ko) | 2013-09-26 |
Family
ID=42287483
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020117012333A KR101311598B1 (ko) | 2008-12-24 | 2009-11-25 | 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법 |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20110271731A1 (ko) |
| EP (1) | EP2390016B1 (ko) |
| JP (1) | JP4893858B2 (ko) |
| KR (1) | KR101311598B1 (ko) |
| CN (1) | CN102245320B (ko) |
| CA (1) | CA2743165C (ko) |
| ES (1) | ES2533620T3 (ko) |
| WO (1) | WO2010073863A1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101584300B1 (ko) | 2015-06-11 | 2016-01-11 | 최광준 | 맨드릴용 윤활유 공급이 가능한 필거 밀 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102294378A (zh) * | 2011-06-21 | 2011-12-28 | 吉欣（英德）热轧不锈复合钢有限公司 | 一种中小管径内复合不锈钢管的制造方法 |
| CN103521521B (zh) * | 2013-10-17 | 2015-11-18 | 太原科技大学 | 一种凹辊式管材斜轧张力减径工艺方法 |
| CN104353673A (zh) * | 2014-11-04 | 2015-02-18 | 辽宁天丰特殊工具制造有限公司 | 消除钢管内方的定减径机 |
| CN106862273A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-06-20 | 广东科莱博科技有限公司 | 一种冷轧管的轧制方法 |
| CN109940059B (zh) * | 2017-12-21 | 2021-04-02 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种精密薄壁大直径铝合金管材的制备方法 |
| JP7288255B2 (ja) * | 2018-09-19 | 2023-06-07 | 長野鍛工株式会社 | 相当ひずみの導入方法 |
| CN113543901B (zh) * | 2019-03-15 | 2023-08-04 | 杰富意钢铁株式会社 | 无缝方形钢管的制造方法 |
| CN115011914B (zh) * | 2022-08-08 | 2022-10-25 | 西北工业大学 | 一种医用钴基合金无缝管材的制备方法 |
| CN115318828B (zh) * | 2022-09-02 | 2023-10-27 | 张家港华裕有色金属材料有限公司 | 一种用于冷轧金属管的轧制方法 |
| CN115338266B (zh) * | 2022-09-02 | 2023-10-27 | 张家港华裕有色金属材料有限公司 | 一种金属管冷轧方法 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5725209A (en) * | 1980-07-18 | 1982-02-10 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Production of seamless metallic pipe |
| JPH04127902A (ja) * | 1990-09-18 | 1992-04-28 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 銀合金薄肉小径管の製造方法 |
| JP2924523B2 (ja) * | 1992-12-11 | 1999-07-26 | 住友金属工業株式会社 | マンドレルミルによる金属管の延伸圧延方法 |
| DE4335063C1 (de) * | 1993-10-11 | 1995-05-04 | Mannesmann Ag | Kaltpilgerwalzwerk zum Kaltwalzen von Rohren |
| CN2182005Y (zh) * | 1994-05-19 | 1994-11-09 | 北京科技大学 | 锥形辊钢管斜轧延伸机 |
| US5699690A (en) * | 1995-06-19 | 1997-12-23 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | Method and apparatus for manufacturing hollow steel bars |
| JP3853428B2 (ja) * | 1995-08-25 | 2006-12-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 鋼管の絞り圧延方法および設備 |
| JPH1080715A (ja) * | 1996-09-05 | 1998-03-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 冷間加工のままで使用される鋼管の製造方法 |
| CN1224471C (zh) * | 2000-09-19 | 2005-10-26 | 鞍山钢铁集团公司 | 单旋体变断面管及其制造方法和设备 |
| JP2003062604A (ja) * | 2001-08-28 | 2003-03-05 | Sanyo Special Steel Co Ltd | 打抜き性に優れた鋼管の製造方法 |
| WO2005095013A1 (ja) * | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | 管の定径圧延制御方法及び定径圧延制御装置 |
| JP4192970B2 (ja) * | 2005-06-28 | 2008-12-10 | 住友金属工業株式会社 | 金属管の冷間圧延方法 |
-
2009
- 2009-11-25 CN CN200980149550.7A patent/CN102245320B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-25 EP EP09834667.9A patent/EP2390016B1/en not_active Not-in-force
- 2009-11-25 CA CA2743165A patent/CA2743165C/en not_active Expired - Fee Related
- 2009-11-25 KR KR1020117012333A patent/KR101311598B1/ko active IP Right Grant
- 2009-11-25 WO PCT/JP2009/069823 patent/WO2010073863A1/ja active Application Filing
- 2009-11-25 ES ES09834667.9T patent/ES2533620T3/es active Active
- 2009-11-25 JP JP2010543983A patent/JP4893858B2/ja active Active
-
2011
- 2011-06-17 US US13/162,840 patent/US20110271731A1/en not_active Abandoned
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101584300B1 (ko) | 2015-06-11 | 2016-01-11 | 최광준 | 맨드릴용 윤활유 공급이 가능한 필거 밀 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102245320B (zh) | 2015-09-02 |
| EP2390016B1 (en) | 2015-01-07 |
| US20110271731A1 (en) | 2011-11-10 |
| KR101311598B1 (ko) | 2013-09-26 |
| JPWO2010073863A1 (ja) | 2012-06-14 |
| CN102245320A (zh) | 2011-11-16 |
| WO2010073863A1 (ja) | 2010-07-01 |
| EP2390016A1 (en) | 2011-11-30 |
| ES2533620T3 (es) | 2015-04-13 |
| JP4893858B2 (ja) | 2012-03-07 |
| EP2390016A4 (en) | 2013-10-16 |
| CA2743165C (en) | 2013-07-16 |
| CA2743165A1 (en) | 2010-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101311598B1 (ko) | 냉간 압연에 의한 이음매가 없는 금속관의 제조 방법 | |
| EP1884296B1 (en) | Method of manufacturing ultrathin wall metallic tube by cold working method | |
| JP4774809B2 (ja) | 冷間圧延法による超薄肉継目無金属管の製造方法 | |
| WO2005068098A9 (ja) | 継目無管の製造方法 | |
| JP4826634B2 (ja) | 冷間圧延法による超薄肉金属管の製造方法 | |
| JP4389869B2 (ja) | 継目無管の製造方法 | |
| JP4506563B2 (ja) | 超薄肉継目無金属管の冷間製造方法 | |
| JP4569317B2 (ja) | 超薄肉継目無金属管の製造方法 | |
| JP4888252B2 (ja) | 継目無管の冷間圧延方法 | |
| WO2008050627A1 (fr) | Laminoir continu et processus de fabrication de tube sans soudure | |
| JP6627825B2 (ja) | 継目無鋼管の圧延方法 | |
| JPH08187502A (ja) | 管の連続圧延方法および３ロールマンドレルミル | |
| JPH07308703A (ja) | エロンゲータ圧延方法 | |
| JP2001246405A (ja) | 孔型圧延ロールの切削方法 | |
| JPH08209245A (ja) | 冷間加工用オーステナイト系ステンレス継目無鋼管の製造方法 | |
| JPH07185607A (ja) | 継目無管の圧延設備列 | |
| JPS60102211A (ja) | 厚肉鋼管の製造方法 | |
| CZ189793A3 (cs) | Způsob a zařízení k výrobě dutých těles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160818 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170822 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180903 Year of fee payment: 6 |