KR20120125987A

KR20120125987A - 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법

Info

Publication number: KR20120125987A
Application number: KR1020127024935A
Authority: KR
Inventors: 료헤이 이누즈카; 야스히로 고치
Original assignee: 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2012-11-19
Also published as: WO2011151995A1; JP2011251334A; CN102821887A

Abstract

열간 제관된 후, 스트레이트너에 의한 교정이 실시되고, 그 후 냉간 가공에 사용되는 소관(이음매가 없는 강관용 소관)에 있어서, 스트레이트너에 의한 교정 시에, 스트레이트너를 구성하는 롤(1a, 1b)의 전면에 냉각수의 살포를 행함과 더불어, 스트레이트너 롤(1a, 1b)에 가하는 하중을 550kN 이하로 하여, 소관을 경압하함으로써, 이음매가 없는 강관용 소관에 발생하는 외면 압입 자국을 효과적으로 억제할 수 있다. 경압하의 수단으로서, 열간 제관 후의 500~550℃의 온도 범위에 있는 소관에 대해 굽힘 제거 등의 교정을 가하는 핫 스트레이트너를 사용하는 것이 효과적이다. 롤(1a, 1b) 전면으로의 냉각수의 살포는, 냉각수 노즐의 선단 형상의 광각화, 냉각수 노즐의 적정한 배치, 및 냉각수의 살포수량의 증대 중 어느 하나 이상의 수단에 의해 행하는 것이 바람직하다.

Description

이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법{METHOD FOR SUPPRESSING SURFACE INDENTATION FLAW IN ELEMENT TUBE FOR SEAMLESS STEEL TUBE}

본 발명은, 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법에 관한 것이다. 상세하게는, 만네스만-맨드릴 밀 제관법 등의 경사 압연에 의해 제관된 후, 스트레이트너에 의한 교정이 실시되고, 그 후 냉간 인발 등의 냉간 가공에 사용되는 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법에 관한 것이다.

별도로 기재가 없는 한, 본 명세서에 있어서의 용어의 정의는 다음과 같다.

「이음매가 없는 강관용 소관」: 고온 고압 보일러용 강관이나 높은 치수 정밀도가 요구되는 구조용 강관 등, 냉간 가공을 거쳐 제조되는 이음매가 없는 강관의 소재로서의 강관(즉, 열간 제관된 이음매가 없는 강관)을 말한다. 이하, 간단히 「소관」이라고도 한다.

「외면 압입 자국」: 열간 제관 시에 생성되는 스케일이 관의 표면이나 롤 표면에 부착되고, 그들이 스트레이트너에 의한 교정 시에 롤에 의해 관의 표면에 압착되어 발생하는 자국을 말한다. 스케일이 박리되지 않고, 그대로 잔존하고 있는 경우도 있다. 불규칙한 요철이 있는 표면 상태를 나타낸다. 이하, 간단히 「압입 자국」이라고도 한다.

「핫 스트레이트너」: 열간 제관 후의 500~550℃의 온도 범위에 있는 소관에 대해 굽힘 제거 등의 교정을 가하는 경우의 스트레이트너를 말한다. 또한 「스트레이트너」란, 북형상의 롤이 복수개 조합된 경사 롤식 교정기이다. 일반적으로, 회전축의 방향이 서로 교차하는 상태로 상하 방향에 대향 배치된 3~5쌍의 롤을 구비하고 있다(후술하는 도 2 참조).

열간 제관된 이음매가 없는 강관은, 원자력용, 고온 고압 보일러용 등의 고급관이나, 높은 치수 정밀도가 요구되는 구조용 강관으로서 사용되는 경우, 그 외 특정 용도에 적용되는 경우 등이 있다. 이들의 경우에 있어서, 열간 제관된 이음매가 없는 강관은, 고급관이나 고정밀도 구조용 강관 등의 이음매가 없는 강관용 소관으로서, 냉간 인발(추신) 등의 냉간 가공에 사용된다.

예를 들면, 각종의 실린더(그 내부를 피스톤이 왕복 운동하는 중공 원통부를 말한다)도 열간 제관된 이음매가 없는 강관을 냉간 인발 가공함으로써 얻어진 이음매가 없는 강관에 의해 구성되어 있으며, 이 열간 제관된 실린더용 소관(냉간 인발 가공에 사용되므로, 이하, 「실린더용 추신 소관」이라고 기재한다)에서는, 높은 치수 정밀도에 더하여 미려한 표면 성상이 필요해진다. 그러나 실린더용 추신 소관에서는, 때때로 외면 압입 자국의 발생이 인지된다. 그 때문에 소관의 단계에서, 외면 압입 자국의 깊이가 0.3mm 이하와 같은 엄격한 기준 하에서 관리되고 있다. 압입 자국의 관리 기준을, 깊이 0.3mm 이하로 하고 있는 것은, 이 기준 내이면, 그 후의 냉간 인발 등의 냉간 가공에서 자국이 수복되므로, 품질상 문제는 없기 때문이다.

도 1은 실린더용 추신 소관의 열간 제관 후의 일반적인 공정을 도시하는 도면이다. 경사 압연에 의해 열간 제관된 이음매가 없는 강관은, 스트레이트너에 의해 굽힘 제거 등의 교정이 실시된 후, 초음파 탐상, 와류 탐상 등의 검사에 의해 내부 및 외면의 결함 검사가 행해져, 산세 처리된다. 그 후, 또한 자기 탐상을 포함하는 최종 검사가 행해져, 일단 보관된 후, 실린더용 추신 소관으로서 냉간 가공에 사용된다. 이 최종 검사까지의 검사에 있어서 기준(깊이 0.3mm 이하)을 초과하는 외면 압입 자국 등의 존재가 확인된 경우는, 상기 압입 상처를 제거하여 상기 관리 기준을 만족하기 위해 외면 그라인더 처리를 실시하지 않으면 안 되어, 상기 소관, 또한 실린더의 제조 비용이 상승된다.

이러한 이음매가 없는 강관용 소관에 발생하는 외면 압입 자국의 억제를 과제로 삼아, 해결책을 제시하고 있는 문헌 등은 보이지 않는다. 그러나 롤의 표면 거침을 억제하고, 또한 그것에 기인하여 소관의 외면에 발생하는 자국을 억제할 수 있는 방법, 장치에 대한 연구 개발은 종래로부터 행해져 왔다.

예를 들면 특허 문헌 1에는, 맨드릴 밀 방식에 의한 이음매가 없는 강관의 제조에 있어서, 캘리버 롤로서, 종래의 덕타일 주철제의 것을 대신하여, 쇼어 경도가 보다 높은 고크롬계, 그 외 특정 재질의 것을 이용하며, 또한 캘리버 롤과 소관의 사이에 윤활유를 살포함과 더불어, 캘리버 롤에 냉각수를 살포하면서 소관을 압연하는 방법이 개시되어 있다. 이에 의해, 캘리버 롤의 마모 및 표면 거침을 현저하게 억제할 수 있는 것으로 하고 있다. 롤의 표면 거침이 소관에 전사됨으로써 발생하는 외면 자국의 억제도 가능해진다.

특허 문헌 2에는, 복수의 공형(孔型)을 갖는 공형 롤의 각 공형에 면하게 하여 설치한 냉각 노즐에 냉각액을 공급하여 공형 롤을 냉각하는 장치에 있어서, 각 공형의 표면 온도를 측정하고, 그 측정치에 의거하여 소정의 표면 온도로 해야 하는 냉각수량을 각 냉각 노즐로부터 분출시키도록 구성된 냉각 장치가 개시되어 있다. 이에 의해, 공형 롤의 표면 온도를 그 축 길이 방향에서 일정하게 유지하여, 열응력의 발생을 방지하고, 롤의 절손(折損), 롤에 대한 강재의 소부(燒付), 롤의 조기 표면 거침을 방지할 수 있는 것으로 하고 있다.

특허 문헌 1 또는 2에 기재된 기술에 의하면, 롤 표면으로의 냉각수의 공급을 통해 롤의 마모나 소부를 억제하여, 롤의 표면 거침을 방지할 수 있으며, 롤 표면 거침에 기인하는 외면 자국의 발생을 억제하는 것이 가능하다. 롤 표면으로의 냉각수의 공급, 특히 그 공급의 방법은, 후술하는 바와 같이, 이음매가 없는 강관용 소관에 발생하는 외면 압입 자국을 억제하기 위한 유효한 수단의 하나이다. 그러나 이들 특허 문헌에 기재된 발명은, 이음매가 없는 강관용 소관에 발생하는 외면 압입 자국의 억제를 목적으로 하는 것이 아니며, 상기 외면 압입 자국을 방지하기 위해서는, 상기 문헌에 기재된 기술과는 다른 새로운 대책이 필요해진다.

일본국 특허공개 평4-22502호 공보 일본국 특허공개 소61-296909호 공보

전술한 바와 같이, 열간 제관된 이음매가 없는 강관(즉, 실린더용 추신 소관 등의 이음매가 없는 강관용 소관)에서는, 때때로 외면 압입 자국의 발생이 인지되어, 제조 비용의 상승 요인이 된다.

본 발명은, 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 경사 압연에 의해 제관된 후, 스트레이트너에 의한 교정이 실시되고, 그 후 냉간 가공에 사용되는 소관(이음매가 없는 강관용 소관)에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는, 다음과 같다.

(1) 열간 제관 후에 스트레이트너에 의한 교정이 실시되고, 그 후 냉간 인발에 사용되는 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법으로서, 스트레이트너에 의한 교정 시에, 스트레이트너를 구성하는 롤의 전면에 냉각수의 살포를 행함과 더불어, 스트레이트너 롤에 가하는 하중을 550kN 이하로 하여, 소관을 경압하하는 것을 특징으로 하는 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법.

(2) 상기 경압하의 수단이 핫 스트레이트너에 의한 것임을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법.

(3) 상기 롤 전면으로의 냉각수의 살포를, 냉각수 노즐의 선단 형상을 광각형으로 하는 수단, 냉각수 노즐의 배치를 롤 전면으로의 냉각수의 살포에 유리한 배치로 하는 수단, 및 냉각수의 살포수량을 증대시키는 수단 중 어느 하나 이상의 수단에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법.

본 발명의 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법은, 열간 제관 후의 스트레이트너에 의한 교정 시에, 롤의 전면에 냉각수의 살포를 행함과 더불어, 소관을 경압하하는 방법이다. 본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법에 의하면, 스트레이트너에 의한 교정 시에 이음매가 없는 강관용 소관에 발생하는 외면 압입 자국을 효과적으로 억제할 수 있다. 이에 의해, 상기 외면 압입 자국을 제거하기 위한 외면 그라인더 처리 비용의 대폭적인 삭감이 가능해져, 소관 제조 비용의 저감을 도모할 수 있다.

도 1은 실린더용 추신 소관의 열간 제관 후의 일반적인 공정을 도시하는 도면이다.
도 2는 스트레이트너의 주요부의 구성과 롤 냉각수 배관의 부착 상태의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 스트레이트너에 의한 교정 시에 있어서의 스트레이트너 하중과 외면 압입 자국 발생률의 관계를 예시하는 도면이다.
도 4는 스트레이트너에 의한 교정 시에 있어서의 크러시량과 스트레이트너 하중의 관계를 예시하는 도면이다.
도 5는 냉각수 노즐로부터 스트레이트너 롤에 살포된 냉각수의 비산 상태를 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 5(a)는 종래예에 있어서의 비산 상태, 도 5(b)는 본 발명예에 있어서의 비산 상태이다.
도 6은 실시예에 있어서, 스트레이트너 롤에 냉각수를 살포할 때에 이용한 냉각수 노즐의 배치를 설명하는 도면이며, 도 6(a)는 종래의 방법에 의해 교정을 행하였을 때의 노즐 배치, 도 6(b)는 본 발명의 방법을 적용하였을 때의 노즐 배치이다.
도 7은 실시예에 있어서, 본 발명의 방법을 적용하였을 때의 롤 냉각수 배관의 부착 상태를 설명하는 도면이다.

본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법은, 열간 제관 후에 스트레이트너에 의한 교정이 실시되고, 그 후 냉간 인발에 사용되는 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국을 억제하는 것을 전제로 하고 있으며, 스트레이트너에 의한 교정 시에, 스트레이트너를 구성하는 롤의 전면에 냉각수의 살포를 행함과 더불어, 스트레이트너 롤에 가하는 하중을 550kN 이하로 하여, 소관을 경압하하는 것을 특징으로 하는 외면 압입 자국의 억제 방법이다.

본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법에 있어서, 스트레이트너를 구성하는 롤의 전면에 냉각수의 살포를 행하는 것으로 하는 것은, 롤 표면에 부착된 스케일을 제거하기 위해서이다. 또한 여기에서는 「냉각수의 살포」로 표현하고 있지만, 냉각수를 노즐 등으로부터 힘차게 분출시키는 「분출」, 또한 강하게 분출시키는 「분사」에 가까운 상태도 포함된다.

롤 표면으로의 냉각수의 살포는 종래부터 실시되고 있으며, 통상은, 쌍을 이루는 상하 각각의 롤의 축 방향으로 적당한 간격을 두고 부착된 분출구(냉각수 노즐)로부터 냉각수를 분출시킴으로써 행해지고 있다.

도 2는 스트레이트너의 주요부의 구성과 롤 냉각수 배관의 부착 상태의 일례를 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 스트레이트너는 상하에 대향 배치된 3쌍(No.1, No.2 및 No.3)의 롤(1a, 1b)을 구비하고 있으며, 롤 냉각수 배관(2a)은 No.1, No.2 및 No.3의 상부 롤(1a)의 위쪽에 배치되고, 롤 커버(3a)에 고정되어 있다. 하부 롤(1b)에서도 동일하게, 롤 냉각수 배관(2b)이 No.1, No.2 및 No.3의 하부 롤(1b)의 아래쪽에 배치되고, 롤 커버(3b)에 고정되어 있다. 각 롤 냉각수 배관(2a, 2b)의 롤 축을 따른 부분에는, 적당한 간격으로 냉각수 노즐(도시 생략)이 부착되어 있다.

그러나 종래의 롤 표면으로의 냉각수의 살포는 롤의 냉각을 주된 목적으로 하는 것이므로, 노즐의 선단 형상은 모두 직선형(스트레이트)이고, 냉각수의 분출(비산 상태)이 직선적이며, 냉각수가 닿지 않는 개소에서는 스케일 등이 잔존하는 경우가 있었다(후술하는 도 5(a) 참조).

그래서 본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법에서는, 롤의 전면에 냉각수를 살포함으로써 냉각수가 닿지 않는 개소를 없애, 롤 표면에 부착된 스케일을 모두 제거한다. 스케일이 잔존하지 않으면, 스트레이트너에 의한 소관의 교정 시에 스케일이 롤에 의해 관의 표면에 압착되지 않아, 압입 자국의 발생을 회피할 수 있다.

롤의 전면으로의 냉각수의 살포 방법, 조건 등에 대해 아무런 규정은 없다. 스트레이트너를 구성하는 각 롤의 전면에 냉각수가 닿는 방법, 조건이면, 모두 채용 가능하다. 적합한 냉각수의 살포 방법의 구체예에 대해서는 후술한다.

본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법에 있어서, 스트레이트너 롤에 가하는 하중(이하, 「스트레이트너 하중」이라고 한다)을 550kN 이하로 하여, 소관을 경압하하는 것으로 하는 것은, 롤에 의한 스케일 압입을 경감하여, 압입 자국의 발생을 억제하기 위해서이다.

도 3은 스트레이트너에 의한 교정 시에 있어서의 스트레이트너 하중과 외면 압입 자국 발생률의 관계를 예시하는 도면이다. 도 3은 만네스만-맨드릴 밀 제관법에 의해 열간 제관된 외경 200mm, 두께 18.0mm의 이음매가 없는 강관(재질 : SAE1026(JIS 규격) 상당재)을 대상으로 한다. 또 도 3은, 스트레이트너 하중의 변화에 의한 외면 압입 자국 발생률의 변화를 조사하여, 조사 결과를 스트레이트너 하중과 외면 압입 자국 발생률을 양축에 함께 나타낸 도면이다.

여기에서 말하는 「외면 압입 자국 발생률」이란, 임의의 스트레이트너 하중(예를 들면, 700kN)에 있어서의 검사수를 분모로 하고, 깊이 0.3mm를 초과하는 외면 압입 자국이 발생하고 있는 개수를 분자로 하여 구한 비율(백분율 표시)이다. 또 예를 들면 「스트레이트너 하중이 700kN」이란, 스트레이트너 하중이 650kN을 초과하고 700kN까지의 범위 내에 들어가는 하중인 것을 의미한다.

도 3으로부터 명확한 바와 같이, 스트레이트너 하중이 높을수록 외면 압입 자국의 발생률도 증가 경향에 있다. 도시한 예에서는, 스트레이트너 하중이 550kN 이하인 경우, 깊이 0.3mm를 초과하는 외면 압입 자국은 인지되지 않았다. 본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법에 있어서, 소관을 경압하할 때의 스트레이트너 하중을 550kN 이하로 하는 것은, 상기의 조사 결과에 의거한 것이다.

스트레이트너 하중은, 스트레이트너에 의한 교정이 실시되는 대상(요컨대, 열간 제관된 소관)의 외경, 두께, 재질 등에 따라 크게 변화하지만, 교정 시에 설정하는 크러시량을 변경함으로써, 550kN 이하로 조정하는 것이 가능하다.

도 4는 스트레이트너에 의한 교정 시에 있어서의 크러시량과 스트레이트너 하중의 관계를 예시하는 도면이다. 도 4는 동일하게 만네스만-맨드릴 밀 제관법에 의해 열간 제관된 외경 232mm의 이음매가 없는 강관(재질 : SAE1026(JIS 규격) 상당재)을 대상으로 한다. 또 도 4는 크러시량을 변경하였을 때의 스트레이트너 하중의 변화를 조사하고, 크러시량과 스트레이트너 하중을 양축에 취하여, 대상 소관의 두께를 파라미터로서 나타낸 도면이다. 도 4에 있어서, 세로축의 스트레이트너 하중은 상기 도면 중에 나타낸 각각의 두께 범위에 있는 소관에 대한 평균치로서 나타내고 있다. 또 상기 도면 중의 테두리 내에 나타낸 「Wt」는 소관의 두께(단위 : mm)를 나타낸다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 스트레이트너 하중은 두께에 따라 크게 변화하며, 두께가 두꺼울수록 스트레이트너 하중은 증대한다. 크러시량을 크게 취하면, 두께가 두꺼운 관, 얇은 관 중 어느 것에 있어서나 스트레이트너 하중은 증대하지만, 크러시량을 변경함으로써 스트레이트너 하중을 조정하여, 경감시킬 수 있는 것을 알 수 있다.

이상 서술한 바와 같이, 본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법은, 이음매가 없는 강관용 소관을 대상으로 하여 스트레이트너에 의해 교정을 실시할 때에, 롤 전면으로의 냉각수의 살포에 의한 스케일의 제거 작용과, 경압하에 의한 스케일 압입 경감 작용을 조합한 방법이다.

롤 전면으로의 냉각수의 살포만으로는, 롤에 부착되는 스케일을 제거하여 외면 압입 자국의 발생 원인을 없앨 수는 있지만, 소관의 굽힘 교정은 불가능하다. 한편 경압하만으로는, 소관의 굽힘 교정, 및 스케일의 압입 경감에 의한 외면 압입 자국의 깊이 저감은 가능하지만, 스케일이 롤에 부착되어 있으므로, 압입 자국의 발생은 피할 수 없다. 즉, 롤 전면으로의 냉각수의 살포와 소정의 스트레이트너 하중 하에서의 경압하를 병용함으로써, 외면 압입 자국의 억제가 가능해진다.

또한 열간 제관 시에 생성되는 스케일은, 롤 표면뿐만 아니라, 소관의 표면에도 부착되어 있지만, 스트레이트너에 의한 교정 시에 상하 롤의 전면에 살포한 냉각수가 롤간을 통과하는 소관 표면에도 흘러 떨어져, 소관의 표면에 부착되어 있는 스케일도 제거된다. 따라서, 소관 표면에 부착되어 있는 스케일에 기인하는 압입 자국의 발생도 억제된다.

본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법에 있어서, 상기 경압하의 수단으로서, 열간 제관된 소관에 핫 스트레이트너에 의한 교정을 실시하는 것으로 하는 실시 형태(이것을, 「실시 형태 1」이라고 기재한다)를 채택하는 것이 바람직하다.

열간 제관 후의 소관은, 통상, 상온 부근까지 방랭된 후, 스트레이트너에 의한 교정이 실시되지만, 이 실시 형태 1에서는, 열간 제관 후, 500~550℃의 온도 범위에 있는 소관에 대해 스트레이트너에 의한 교정(즉, 핫 스트레이트너에 의한 교정)을 가한다. 소관은 고온에서는 상온에 비해 변형되기 쉬워, 상온에서보다 낮은 스트레이트너 하중으로 동일한 크러시량을 얻을 수 있다. 따라서, 핫 스트레이트너에 의한 교정은 경압하의 수단으로서 유효하다. 실조업에서는, 일단 노(爐) 내에서 570℃ 정도로 보온한 후, 스트레이트너에 통과시킴으로써, 상기의 온도 범위 내에서 소관에 대해 교정을 실시할 수 있다.

이 핫 스트레이트너에 의한 교정을 행함으로써, 예를 들면 두께가 두껍고, 상온 부근에서의 스트레이트너에 의한 교정에서는 경압하가 곤란한 경우에 있어서도, 상기 소정 하중으로의 경압하가 가능해진다.

상기의 도 4에 나타낸 예에 있어서, 두께가 두꺼운(예를 들면 20mm 이상의) 소관에 대해 스트레이트너에 의한 교정을 행하고자 하면, 크러시량을 낮게 설정하지 않으면 본 발명에서 규정하는 550kN 이하의 경압하를 행할 수 없다. 이러한 경우, 핫 스트레이트너에 의한 교정을 행하면, 소관이 변형되기 쉬우므로, 도 4에 나타낸 각 곡선은 모두 경사(각 곡선의 임의의 점에 있어서의 꺾은선으로 표시되는 경사)가 완만해진다. 그 결과, 크러시량을 낮게 억제하지 않고 상기 소정 하중으로의 경압하가 가능해져, 굽힘 등의 교정을 안정적으로 행할 수 있다.

또한 핫 스트레이트너에 의한 교정을 행함으로써, 소관의 표면에 부착되어 있는 스케일의 제거가 용이해진다. 즉 소관의 표면 온도가 높으므로, 스케일의 소관 표면으로의 부착이 상온 시의 그것에 비해 강고하지 않으며, 그 때문에, 상기 스케일은 롤의 전면에 살포되어, 소관 표면에 흘러 떨어지는 냉각수에 의해 제거되기 쉽다.

본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법(상기의 실시 형태 1을 포함한다)에 있어서, 상기 롤 전면으로의 냉각수의 살포를, 냉각수 노즐의 선단 형상을 광각형으로 하는 수단(이것을 수단 1이라고 기재한다), 냉각수 노즐의 배치를 롤 전면으로의 냉각수의 살포에 유리한 배치로 하는 수단(동일하게 수단 2), 및 냉각수의 살포수량을 증대시키는 수단(동일하게 수단 3) 중 어느 하나 이상의 수단에 의해 행하는 것으로 하는 실시 형태(이것을 「실시 형태 2」라고 기재한다)를 채택하는 것이 바람직하다. 이하에, 수단 1~수단 3에 대해 설명한다.

(1) 수단 1(냉각수 노즐의 선단 형상의 광각화)에 대해

도 5는 냉각수 노즐로부터 스트레이트너 롤에 살포된 냉각수의 비산 상태를 모식적으로 도시하는 도면이며, 도 5(a)는 종래예에 있어서의 비산 상태, 도 5(b)는 본 발명예에 있어서의 비산 상태이다. 도 5에서는, 쌍을 이루는 롤의 상부 롤(1a)의 위쪽으로부터 롤면을 향해 냉각수를 살포하였을 때의 비산 상태만을 나타내고 있지만, 하부 롤에 있어서도, 그 아래쪽으로부터 롤면을 향해 냉각수를 살포한다.

도 5(a)는 냉각수 노즐의 선단 형상이 직선형인 경우로, 냉각수 배관(2a)을 거쳐 노즐로부터 살포된 냉각수는 가로방향(롤의 축 방향)으로는 거의 확산되지 않으며, 롤면을 향해 거의 직선적으로 비산된다. 그 때문에, 롤(1a) 표면에서 냉각수가 닿지 않는 개소가 생기기 쉽고, 그 개소에서는 스케일이 잔존하는 경우가 있다. 한편 도 5(b)는 노즐의 선단 형상이 광각형인 경우로, 냉각수는 가로방향(롤의 축 방향)으로 크게 확산되며, 롤(1a)의 전면에 냉각수가 살포된다. 그 결과, 롤(1a)의 전면에서 스케일이 제거되기 쉬워, 잔존 스케일에 기인하는 압입 자국의 발생을 회피할 수 있다.

노즐의 선단 형상을 광각형으로 하는 경우의 각도나 노즐 내면의 형상 등은 조금도 규정되지 않는다. 상기 노즐의 선단 형상은, 냉각수가 롤의 축 방향으로 확산되어, 롤의 전면으로 살포되기 쉬운 형상의 것이면 되고, 노즐의 배치 위치나, 배치수 등도 고려하여 적절히 정하면 된다.

(2) 수단 2(롤 전면으로의 냉각수의 살포에 유리한 노즐의 배치)

롤 전면으로의 냉각수의 살포는, 상하의 롤에 냉각수를 살포하기 위한 노즐을 적정히 배치하는 것에 의해서도 달성할 수 있다. 상기의 도 5(b)에서는, 냉각수 노즐을 거의 등간격으로 5개 배치하고 있지만, 예를 들면, 이 노즐의 배치수를 8개, 12개로 늘림으로써, 서로 인접하는 노즐로부터의 냉각수가 서로 겹치도록 살포하고, 롤 표면에서 냉각수가 닿지 않는 개소를 없애, 스케일의 제거 효과를 높이는 것도 가능하다.

또 소관은, 롤의 중앙 근방으로부터 보다 큰 하중을 받아, 압입 자국이 발생하기 쉽다고 생각되므로, 특히 이 부분(중앙 근방)의 스케일의 제거 효과를 높이기 위해, 롤의 중앙 근방에 노즐을 많이 배치하는 것이 유효하다. 이러한 노즐 배치는, 설비 비용 저감의 관점에서도 유리하다.

(3) 수단 3(냉각수의 살포수량의 증대)

냉각수의 살포수량을 증대시키는 것은, 롤 전면으로의 냉각수의 살포를 용이하게 하고, 또한 수압을 보다 높게 하여 스케일의 제거 작용을 높일 수 있으므로, 특히 효과적인 수단이다. 롤 표면에 살포된 다량의 냉각수가 소관 표면에도 흐르므로, 소관에 부착되어 있는 스케일의 제거에도 유효하다.

이들 수단 1~수단 3은, 각각 단독으로 적용해도 된다. 어느 수단이나 유효하게 작용하여, 스케일의 잔존을 없애 외면 압입 자국의 억제에 기여한다. 또한 이들 수단 1~수단 3 중 어느 2개, 또는 모든 수단을 병용하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 각 수단의 특징을 각각 발휘시켜 스케일 제거 효과를 높일 수 있으며, 또 이들 수단의 병용에 의해 비용의 저감을 도모하는 것도 가능해진다.

이 실시 형태 2에 의하면, 소관의 교정 시에 롤 전면으로의 냉각수의 살포를 효과적으로 행하여 스트레이트너 롤에 부착되어 있는 스케일을 제거할 수 있다. 특히, 교정 시의 경압하를 핫 스트레이트너에 의해 행하는 것으로 하면, 외면 압입 자국의 억제에 극히 유효하다.

실시예

만네스만-맨드릴 밀 제관법에 의해 열간 제관된 외경 232mm, 두께 19mm의 이음매가 없는 강관(재질 : SAE1026(JIS 규격) 상당재)을 대상으로 하여 스트레이트너에 의해 교정을 행할 때에, 본 발명의 방법을 적용하여, 상기 열간 제관된 이음매가 없는 강관(실린더용 추신 소관)에 있어서의 외면 압입 자국의 발생 상황을 조사하였다. 또한 비교를 위해, 종래의 방법에 의해 소관의 교정을 행한 경우(종래예)에 대해서도 동일한 조사를 실시하였다.

사용한 스트레이트너는, 상하 방향에 대향 배치된 3쌍의 롤(No.1, No.2 및 No.3)을 갖는 스트레이트너이다.

도 6은 스트레이트너 롤에 냉각수를 살포할 때에 이용한 냉각수 노즐의 배치를 설명하는 도면이며, 도 6(a)는 종래의 방법에 의해 교정을 행하였을 때의 노즐 배치, 도 6(b)는 본 발명의 방법을 적용하였을 때의 노즐 배치이다. 상기 도면에서는, 상하 쌍을 이루는 롤의 상부 롤(1a)만을 나타내고 있지만, 하부 롤에 있어서도 각각 상부 롤과 동일한 노즐 배치로 되어 있다. 종래의 방법에 의한 교정 시에 사용한 노즐의 선단 형상은 직선형이며, 본 발명의 방법의 적용 시에 사용한 노즐의 선단 형상은 광각형이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 롤 냉각수 배관(2a)은 롤 커버(3a)에 고정된 배관 지지 부재(4)에 의해 유지되어 있다. 종래의 방법에 의한 소관의 교정 시에는, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이, 롤(1a)의 냉각을 거의 등간격으로 배치된 5개의 노즐(5)을 이용하여 살수하고 있었다.

이에 반해, 본 발명의 방법의 적용 시에는, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이, 노즐(5)을 1개 늘려, 압입 자국이 발생하기 쉽다고 생각되는 롤(1a)의 중앙 근방에 노즐(5)을 많이 배치하였다. 또한 No.1, No.2 및 No.3의 상부 롤(1a)의 위쪽에 배치하는 롤 냉각수 배관(2a)을 상부 롤(1a)의 위쪽 앞쪽과 위쪽 뒤쪽에 부착하였다. 하부 롤의 아래쪽에 배치하는 롤 냉각수 배관도, 동일하게 하부 롤의 아래쪽 앞쪽과 아래쪽 뒤쪽에 부착하였다.

도 7은 본 발명의 방법을 적용하였을 때의 롤 냉각수 배관의 부착 상태의 설명도이며, 상기 도 6(b)의 A-A 화살표 방향에서 본 도면(부분도)이다. 이 도면에 나타낸 롤 냉각수 배관(2a)은, 상부 롤(1a)의 위쪽 앞쪽에 부착된 냉각수 배관이며, 롤 커버(3a)에 고정된 배관 지지 부재(4)에 의해 유지되어 있다. 냉각수 노즐(5)은, 살포된 냉각수가 상부 롤(1a)면에 수직으로 닿도록, 노즐의 중심축을 연직 방향에 대해 45° 뒤쪽(롤 축측)으로 기울인 상태로 냉각수 배관(2a)에 배치되어 있다. 상부 롤(1a)의 위쪽 뒤쪽, 및 하부 롤의 아래쪽 앞쪽과 아래쪽 뒤쪽에 부착한 냉각수 배관에서도, 동일하게 살포된 냉각수가 롤면에 수직으로 닿도록 냉각수 노즐이 배치되어 있다.

표 1에 스트레이트너 롤에 대한 냉각수의 살포 방법, 소관의 교정 방법 및 조사 결과(소관에 있어서의 외면 압입 자국의 발생률)를 정리하여 나타낸다. 외면 압입 자국의 발생률은, 검사수를 분모로 하고, 깊이 0.3mm를 초과하는 외면 압입 자국이 발생하고 있는 개수를 분자로 하여 구한 비율(백분율 표시)로 나타내었다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 방법을 적용한 경우는, 외면 압입 자국(깊이>0.3mm)의 발생은 전혀 없었다.

상기 조사 결과로부터, 열간 제관된 이음매가 없는 강관용 소관을 스트레이트너에 의해 교정할 때에, 본 발명의 방법을 적용함으로써, 상기 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 것을 확인하였다.

본 발명의 외면 압입 자국의 억제 방법은, 고온 고압 보일러용 강관이나 높은 치수 정밀도가 요구되는 구조용 강관 등, 냉간 가공을 거쳐 제조되는 이음매가 없는 강관용 소관의 제조에 유효하게 이용할 수 있다.

1a : 상부 롤
1b : 하부 롤
2a, 2b : 롤 냉각수 배관　
3a, 3b : 롤 커버
4 : 배관 지지 부재
5 : 냉각수 노즐

Claims

열간 제관 후에 스트레이트너에 의한 교정이 실시되고, 그 후 냉간 인발에 사용되는 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법으로서,
스트레이트너에 의한 교정 시에,
스트레이트너를 구성하는 롤의 전면에 냉각수의 살포를 행함과 더불어,
스트레이트너 롤에 가하는 하중을 550kN 이하로 하여, 소관을 경압하하는 것을 특징으로 하는 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 경압하의 수단이 핫 스트레이트너에 의한 것임을 특징으로 하는 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법.
청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
상기 롤 전면으로의 냉각수의 살포를, 냉각수 노즐의 선단 형상을 광각형으로 하는 수단, 냉각수 노즐의 배치를 롤 전면으로의 냉각수의 살포에 유리한 배치로 하는 수단, 및 냉각수의 살포수량을 증대시키는 수단 중 어느 하나 이상의 수단에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 이음매가 없는 강관용 소관에 있어서의 외면 압입 자국의 억제 방법.