KR20140100971A

KR20140100971A - 띠 형상 금속판

Info

Publication number: KR20140100971A
Application number: KR1020147017290A
Authority: KR
Inventors: 타카히코 오구라; 히로시 시게타; 요시미츠 후쿠이; 요시츠구 이이지마; 케이 미카미; 야스히로 마츠키
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-08-18
Also published as: CN103998153A; KR20150127301A; CN103998153B; JPWO2013094204A1; WO2013094204A1; US9616485B2; TWI535503B; EP2796216B1; JP5800030B2; TW201334882A; EP2796216A4; KR101871740B1; EP2796216A1; US20150328675A1

Abstract

구조상 최약부가 되기 쉬운 접합부에 대한 강도를 확보하면서, 관(pipe)의 질량을 경감 가능한 관용의 띠 형상 금속판을 제공한다. 띠 형상 금속판(L)은, 압연으로 형성된 띠 형상의 압연 금속판으로서, 길이 방향 양단부(1)인 선단부(head end portion;1a) 및 미단부(tail end portion;1b)의 판두께를 모두, 길이 방향 양단부(1) 이외의 중간 부분의 판두께에 비하여 두껍게 했다. 그 띠 형상 금속띠를 직렬로 용접으로 접속함과 함께 제관(製管) 가공을 실시하여 관으로 한다.

Description

띠 형상 금속판{BAND-SHAPED METAL SHEET}

본 발명은, 관체(pipe body)) 및 관을 제조하는 데에 적합한 철재나 알루미늄재 등의 재료로 이루어지는 띠 형상 금속판에 관한 것이다.

또한, 본 명세서에서는, 2 이상의 관체를 직렬로 접합한 것을 관이라고 부른다.

통상, 열연(hot-rolled) 강판은, 1개의 코일(1개의 열간 압연판) 내에서는, 길이 방향을 따른 판두께의 변동이 가능한 한 작아지도록 압연 처리를 행하여 제조됨으로써, 길이 방향의 판두께가 일정하고 또한 띠 형상의 판으로 되어 있다. 또한, 열연 강판은, 필요에 따라서, 열연 후에 산세(picking) 처리가 시행되는 경우도 있다. 또한 이하의 설명에서, 열연 강판, 또는 열연 강판을 길이 방향으로 슬리팅(slitting)한 것을 「띠강(steel strip)」이라고 부른다.

이러한 띠강의 사용처의 일 예로서 유정(oil-well) 세정용 관이 있다. 유정 세정용 관은, 상기 띠강으로부터 제관(製管)된 복수의 관체를 순차, 용접 접합하여, 또는 띠강끼리를 용접에 의해 접합하고 나서 제관 가공을 시행함으로써 제조된다. 이 유정 세정용 관은, 통상, 선단(head end)을 향할수록 소경(小徑) 그리고 박육(薄肉)으로 제조된다. 이와 같이 제조되는 이유는, 주로 현수 질량(suspended weight)을 경감하기 위해서이다. 또한, 유정 세정용 관은, 릴에 감겨진 상태로 현장에 반송되고, 현장에서 적절하게 풀기·감기가 행해진다.

여기에서, 길이 방향의 판두께가 일정한 띠강을 제관하여 복수의 관체를 제조하고, 그 복수의 관체를 맞댐 용접으로 접합하여 장척의 유정 세정용 관을 제조할 때에, 유정 세정용 관의 선단을 향할수록 소경이 되도록 설계하면, 관체끼리의 맞댐부에서 단차가 형성된다. 이러한 유정 세정용 관에 대해서, 릴에 감겨진 상태로부터 풀기, 감기가 반복하여 실시되면, 맞댐부의 단차가 기점이 되어 균열이 발생하기 쉽고, 유정 세정용 관의 수명이 짧다는 문제가 있다.

또한, 모두 동일한 판두께의 띠강으로 제관된 복수의 강관을 맞댐 용접하여 유정 세정용 관을 제조한 경우, 유정 세정용 관의 현수 질량이 증대하는 점에서, 예를 들면 강관 재료를 고급화하여 강도를 올리는 등의 대응이 필요해진다. 또한 이 경우, 유정 세정용 관 전체의 질량이 증대하게 되기 때문에, 유정 세정용 관의 길이를 짧게 할 수밖에 없다는 문제도 발생한다. 또한, 유정 세정용 관을 반송하는 도로에 따라서는 적재 질량의 제한이 있어, 이 점에서도 유정 세정용 관의 질량 증대는 억제하고 싶다.

이러한 문제점에 대한 종래 기술로서, 예를 들면 특허문헌 1에 기재된 띠강이 있다. 이 특허문헌 1에 기재된 띠강은, 길이 방향의 판두께가 일정 구배로 변화한 띠강이다. 즉, 길이 방향 일단부로부터 타단부를 향하여 일정 비율로 서서히 판두께가 얇아지는 띠강이 기재되어 있다.

특허문헌 1에 기재된 띠강을 이용하여 제관된 강관을, 순차, 맞댐 용접에 의해 접속하여, 장척의 강관으로 이루어지는 유정 세정용 관으로 하는 경우에는, 제1 강관의 미단(tail end)(소경측)과, 접합하는 제2 강관의 선단(대경(大徑)측)의 지름이 동일해지도록 각 띠강을 각각 제조해 두고, 그 제1 강관의 미단과 제2 강관의 선단을 맞댐 용접하게 된다. 그리고, 이것을 반복함으로써, 장척의 강관(유정 세정용 관)으로 할 수 있다. 이에 따라, 선단을 향할수록 두께가 얇아지는 강관으로서, 각 접속부(맞댐 용접부)에 단차가 없는 장척의 강관을 제조할 수 있다.

또한, 길이 방향에서 판두께가 상이한 강판으로서는, 특허문헌 2에 기재된 강판도 있다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 강판은, 코일 형상으로 감는 일이 없는 후판(厚板) 강판으로서, 코일이나 띠강으로서 사용되는 강판이 아니다. 즉, 본원 발명이 전제로 하는 띠 형상 금속판과는 상이한 것이다.

일본공개특허공보 평7－51743호 일본공개특허공보 2003-320404호

상기 특허문헌 1에 기재된 띠강에서는, 판두께 변화율이 일정하기 때문에, 선단부(후판측)의 판두께가 동일해도, 압연 후의 판의 길이에 의해 미단부(박판측)의 판두께가 상이하다. 그리고, 제1 강관의 두께에 따라서, 접속하는 제2 강관용의 띠강의 선단부의 판두께를 미리 설정하여 제조할 필요가 있어, 범용성이 결여된다.

또한, 상기 강관은, 접속부에 단차가 형성되지 않고, 장척의 강관의 길이 방향 전체에 걸쳐 두께의 변화의 급준부(急峻部)를 없애는 것이 가능하기는 하지만, 동일한 두께라도 접속부가 구조적으로 강도가 약한 점에서, 장척의 상기 관에 대하여 풀기·감기 작업을 반복하여 실시하면, 접속부에 단차가 형성되어 있는 경우보다는 장수명이지만, 역시 접속부로부터의 균열이 발생한다는 과제가 있었다.

본 발명은, 상기와 같은 점에 착안하여 이루어진 것으로, 구조상 최약부(最弱部)가 되기 쉬운 접합부에 대한 강도를 확보하면서, 관의 질량을 경감 가능한 관용의 띠 형상 금속판을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 상기의 인식에 기초하여 완성된 것으로, 그 요지는 다음과 같다.

[1] 압연으로 형성된 띠 형상의 압연 금속판으로서,

길이 방향 양단부인 선단부 및 미단부의 판두께가, 모두 길이 방향 양단부 이외의 중간 부분의 판두께에 비하여 두꺼운 띠 형상 금속판.

[2] 상기 띠 형상 금속판은, 길이 방향 양단부, 그 길이 방향 양단부의 사이에 위치하는 길이 방향 중도부 및, 길이 방향의 각 단부와 상기 길이 방향 중도부를 접속하는 2개의 경사부로 구성되고, 당해 2개의 경사부는, 길이 방향 단부로부터 길이 방향 중도부를 향하여 판두께가 연속적으로 단조(monotonically) 감소하는 [1]에 기재된 띠 형상 금속판.

[3] 상기 띠 형상 금속판의 길이 방향 양단부를 구성하는 2개의 단부 중 적어도 한쪽의 단부는, 단면으로부터 상기 접속하는 경사부를 향하여 판두께가 연속적으로 단조 감소하고, 당해 연속적으로 단조 감소하는 길이 방향을 따른 변화율이 상기 경사부에 있어서 판두께가 단조 감소하는 변화율보다도 작은 [2]에 기재된 띠 형상 금속판.

[4] 상기 띠 형상 금속판의 길이 방향을 따른 판두께에 있어서, 길이 방향 단부의 최대 판두께를 A, 길이 방향 중도부의 최소 판두께를 B라고 정의했을 때에, ((A－B)/A)의 비율이, 7％ 이상 50％ 이하인 [2] 또는 [3]에 기재된 띠 형상 금속판.

[5] 상기 경사부는, 길이 방향을 따른 판두께의 변화율이 0.001[㎜/m] 이상 0.1[㎜/m] 이하인 [2]∼[4] 중 어느 한 항에 기재된 띠 형상 금속판.

[6] 상기 띠 형상 금속판의 길이 방향을 따른 판두께의 최대 편차의 판두께에 대한 비가 5％ 이하인 [2]∼[5] 중 어느 한 항에 기재된 띠 형상 금속판.

[7] 상기 띠 형상 금속판이, 열간 압연에 의해 성형되는 [1]∼[6] 중 어느 한 항에 기재된 띠 형상 금속판.

[8] 상기 띠 형상 금속판이, 판두께 1.0∼8.0㎜, 판 전체 길이 80∼1000m의 띠 형상 금속판인 [1]∼[7] 중 어느 한 항에 기재된 띠 형상 금속판.

여기에서, 띠 형상 금속판의 재질은, 특별히 한정은 없지만, 강재나 알루미늄재 등을 예시할 수 있다.

본 발명에 의하면, 띠 형상 금속판의 양단부를 상대적으로 두껍게 또한 당해 띠 형상 금속판의 중간 부분의 판두께를 상대적으로 얇게 형성함으로써, 그 띠 형상 금속판으로 제관하면, 관체 전체의 질량의 경감화를 도모하면서 접합부가 되는 길이 방향 양단부의 강도를 높게 하는 것이 가능하다.

이 결과, 구조상 최약부가 되기 쉬운 접합부의 강도를 확보하면서, 관의 질량을 경감하는 것이 가능한 띠 형상 금속판을 제공 가능해진다.

도 1은 본 발명에 기초한 실시 형태에 따른 띠 형상 금속판을 설명하는 개략적 사시도이다.
도 2는 띠 형상 금속판의 변형예를 나타내는 개략적 측면도이다.
도 3은 띠 형상 금속판의 변형예를 나타내는 개략적 측면도이다.
도 4는 복수의 띠 형상 금속판을 접속한 개략적 측면도로서, 도 4(a)는 본 발명에 기초한 띠 형상 금속판을 사용한 도면이고, 도 4(b)는 비교예의 도면이다.
도 5는 띠 형상 금속판의 변형예를 나타내는 개략적 측면도이다.
도 6은 실시예를 설명하기 위한 띠 형상 금속판의 측면도이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

다음으로, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1은, 본 실시 형태의 띠 형상 금속판의 예를 나타내는 개략적 사시도이다. 또한, 어느 도면에 있어서도 길이 방향(압연 방향)의 치수를 대폭으로 압축하여 도시하고 있다.

(띠 형상 금속판의 구성)

이하의 설명에서는, 띠 형상 금속판의 재질로서 강을 예로 들어 설명한다. 단, 띠 형상 금속판의 재질은, 강으로 한정되지 않고, 알루미늄, 구리 등, 열간 압연이 가능한 금속 재료이면, 본원 발명은 재료에 제한은 없다.

본 실시 형태의 띠 형상 금속판(L)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 길이 방향 양단부(1)를 구성하는 선단부(1a) 및 미단부(1b)와, 길이 방향 양단부(1)의 사이에 위치하는 길이 방향 중도부(2)와, 길이 방향의 각 단부(1a, 1b)와 길이 방향 중도부(2)를 각각 접속하는 2개의 경사부(3)로 이루어진다. 여기에서, 띠 형상 금속판(L)은, 열간 압연(열연)에 의해 목표로 하는 판두께 형상으로 프로필이 성형되고, 권취기에 감겨 코일이 되어 있다. 또한 필요에 따라서, 압연 후의 코일에 대하여 산세 처리를 시행하는 경우도 있다. 이러한 띠 형상 금속판(L)의 길이는, 예를 들면 50m∼2500m의 범위가 되어 있다.

상기 띠 형상 금속판(L)은, 판두께가 예를 들면 1.0㎜∼30.0㎜의 범위에 있어서의, 미리 설정한 판두께가 되도록 압연시켜 제조된다. 이때, 본 실시 형태에서는, 길이 방향 양단부(1)의 판두께를 모두, 길이 방향 중도부(2) 및 경사부(3)의 판두께보다도 두꺼워지도록 설정한다. 또한, 길이 방향 중도부(2) 및 경사부(3)가, 길이 방향 양단부(1) 이외의 중간 부분이 된다.

본 실시 형태의 띠 형상 금속판(L)은, 길이 방향 중도부(2)의 판두께가, 길이 방향을 따라 일정 또는 대략 일정하게 설정되고, 상기 경사부(3)의 판두께는, 길이 방향 단부로부터 길이 방향 중도부(2)의 단부를 향하여 서서히 얇아지도록 설정되어, 상기 압연으로 제조된 열연 강판이다. 또한, 열연 후에 산세 처리가 시행되어 있어도 좋다.

그리고, 길이 방향 양단부(1)의 최대 판두께를 A로 하고, 길이 방향 중도부(2)의 판두께를 B로 한 경우에, ((A－B)/A)의 비율이 7％ 이상 50％ 이하가 되도록, 띠 형상 금속판(L)의 길이 방향 양단부(1) 및 길이 방향 중도부(2)의 판두께의 판두께를 설정한다. 또한, 상기 ((A－B)/A)의 비율을 본 명세서에서는 판두께 편차라고 부른다. 도 1에서는, 길이 방향 양단부(1)의 판두께를 일정하게 하고 있기 때문에, 길이 방향 양단부(1)의 판두께 그 자체가 A가 되지만, 도 2와 같이, 길이 방향 양단부(1)의 판두께가 변화하는 경우에는, 그 최대 판두께(도 2에서는 단면에서의 판두께)를 A로 한다.

또한, 도 3과 같이, 길이 방향의 선단부(1a) 및 미단부(1b)의 각 최대 판두께는 동일할 필요는 없고, 길이 방향의 각 단부(1a, 1b)의 최대 판두께가 각각 상기 조건을 만족하도록 설정한다.

이때, 길이 방향 중도부(2)가, 띠 형상 금속판(L)의 본체(바디), 즉 제관 가공한 경우의 관체의 본체를 구성하게 된다. 따라서, 길이 방향 중도부(2)의 판두께는, 사용되는 용도에서 요구되는 강도가 확보 가능한 만큼의 강도가 되도록, 띠 형상 금속판(L)의 재질이나 관체의 지름 등에 기초하여 설계한다. 그 후에, 예를 들면, 그 길이 방향 중도부(2)의 강도를 기준으로 하여 접합부가 되는 길이 방향 단부에서의 접합 강도가, 길이 방향 중도부(2)에서의 강도, 특별히 대상으로 하는 길이 방향 단부 근방의 길이 방향 중도부(2)의 강도에 가까워지도록 당해 길이 방향 단부의 최대 판두께를 설계하면 좋다.

여기에서, 구조체의 강도는, 예를 들면 단면(斷面) 2차 모멘트의 값으로 평가할 수 있기 때문에, 강도의 향상은, 두께의 제곱으로 발휘된다.

판두께 편차를 7％ 이상 50％ 이하로 한 것은, 7％ 미만에서는, 경량화의 효과가 낮고 또한 접속부에서의 접합 강도의 향상 효과가 낮기 때문에, 판두께 편차의 하한값을 7％ 이상으로 했다. 한편, 50％보다도 크면, 경량화에는 공헌할 가능성은 있기는 하지만, 길이 방향 중도부(2)에서의 강도와 접속부에서의 접합 강도와의 강도차가 커져 버리기 때문에, 좌굴(buckling) 방지의 관점에서 50％ 이하로 했다. 판두께 편차는, 바람직하게는 10％ 이상 30％ 이하이다. 또한, 길이 방향을 따른 강도 변화는 작게 억제하고 싶다.

또한 경사부(3)의 길이 방향을 따른 두께의 변화량은, 0.001[㎜/m] 이상 0.1[㎜/m] 이하의 범위로 설정되어 있다.

경사부(3)의 변화의 상한을 0.1[㎜/m]로 한 것은 다음의 이유이다. 길이 방향의 변화량이 커질수록, 길이 방향을 따른 강도 변화가 커지고, 좌굴이 발생할 위험성이 증대한다. 이 관점에서, 변화가 0.1[㎜/m] 이하이면, 그 좌굴의 위험성을 작게 억제할 수 있기 때문이다.

한편, 변화의 하한을 0.001[㎜/m]로 한 것은, 변화량을 작게 할수록, 상기 띠 형상 금속판(L) 및 제관 후의 관체의 본체를 구성하는, 길이 방향 중도부(2)의 길이가 짧아져 버려, 경량화의 효과가 그만큼 작아져 버리기 때문이다. 이 때문에, 하한값을 0.001[㎜/m] 이상으로 했다.

여기에서, 열간 압연으로 단부만 두껍게 형성하는 경우가 있어도, 산세, 슬리팅 등으로 그 두껍게 한 단부를 제거한 띠 형상 금속판은, 본원 발명의 띠 형상 금속판이 아니다. 본원 발명의 띠 형상 금속판은, 제품의 단계에서, 길이 방향 단부가 두꺼워져 있다.

(관체 및 관에 대해서)

상기 띠 형상 금속판(L)을 그대로, 또는 목적하는 폭의 슬리팅이 되도록 절단하여 띠강으로 한다.

그 띠강을 제관하여 관체로 한다. 그리고 복수의 관체의 단부끼리를 맞댐 용접으로 순차 접속하여 장척의 관으로 한다.

또는, 상기 띠강을 순차, 용접으로 접합하면서 관체로 제관함으로써, 장척의 관을 제조한다. 이 장척의 관의 제조 방법은, 종래의 제관 방법을 채용하면 좋다. 예를 들면 롤 포밍에 의해, 코일이 되어 있는 띠강을 풀면서, 순차 롤에 의해, U자 형상 나아가서는 O자 형상으로 성형하고, 또한 폭방향 양단부를 연속적으로 용접하여 O자 형상으로 닫아, 연속적으로 관을 제조한다. 이때 선행의 코일의 미단부와 다음의 코일의 선단부를 순차 보충 용접함으로써, 장척의 관을 제조한다.

(작용 효과)

도 4(a)는, 본 실시 형태에 기초하여, 상기 판두께 형상의 띠강을 순차 용접한 경우의 개략적 측면도이다. 도 4(b)는, 단부의 판두께가 도 4(a)의 띠강의 단부와 동일한 판두께로서, 길이 방향으로 동일한 판두께의 띠강을 사용하여 순차 용접으로 접합한 경우의 비교예의 도면이다.

여기에서, 상기 띠강을 O자 형상으로 성형하여 관체로 하면, 띠강의 폭으로 관경이 결정되기는 하지만, 판두께로 관의 두께가 결정된다. 도 4(a)와 도 4(b)와의 비교로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 실시 형태(도 4(a) 참조)에서는, 관체끼리의 접합부에서는, 비교예와 동일한 접속 강도를 확보하면서, 관체의 본체(길이 방향 중도부(2))가 박육이 되어 경량화를 도모할 수 있는 것을 알 수 있다. 또한 이때, 본 실시 형태의 띠강에 있어서는, 길이 방향 중도부(2)의 두께를, 대상으로 하는 관에 요구되는 강도를 확보 가능한 판두께로 설정하면 좋다.

또한, 유정 세정용 관과 같이 장척의 관으로 할 때에, 순차, 접속하는 길이 방향 중도부(2)의 판두께를 얇게 함으로써, 선단을 향하여 두께를 얇게 즉 선단을 향할수록 가볍게 하는 것이 가능해진다. 이 경우에서도 길이 방향 양단부(1)의 판두께를 동일한 판두께로 하면, 길이 방향 중도부(2)의 두께가 상이해도, 단차가 없거나 작은 상태에서 띠강끼리를 맞댐 용접하는 것이 가능해진다. 다만 본 실시 형태에서는, 유정 세정용 관과 같은 장척의 관을 제조해도, 각 관체를 경량화할 수 있기 때문에, 장척의 관을 선단을 향할수록 소경으로 할 필요는 없다. 즉, 관체가 되는 각 띠 형상 금속판의 형상이 동일한 형상이라도 문제가 없다.

이에 따라 용접에 의한 접합부도 포함하여, 관의 길이 방향을 따른 강도 변화를 작게 억제하면서 관 전체의 경량화를 도모하는 것이 가능해진다.

(변형예)

여기에서, 상기 실시 형태에서는, 길이 방향 중도부(2)의 길이 방향을 따른 판두께가 일정 또는 대략 일정한 경우를 예시했지만, 길이 방향 중도부(2)의 길이 방향을 따른 판두께는 일정할 필요는 없다. 길이 방향 중도부(2)에 대해서, 예를 들면 도 5와 같이, 선단측으로부터 미단측을 향하여 서서히, 예를 들면 일정 구배로 판두께가 얇아지도록 형성되어 있어도 좋다. 길이 방향 중도부(2)의 길이 방향을 따른 판두께가 변화하는 경우, 길이 방향을 따른 판두께의 변화량은, 0.1[㎜/m] 이하가 바람직하다. 이것은, 전술한 바와 같이, 길이 방향을 따른 강도 변화가 커지는 것에 의한, 좌굴 발생을 억제하기 위해서이다.

또한, 상기 실시 형태에서는, 띠 형상 금속판(L)에 의해 장척의 관을 제조하는 경우를 예로 설명했지만, 복수의 띠강의 단부끼리를 용접 접합하여, 장척의 들보 등의 구조물로 해도 좋다. 이 경우라도, 용접부 이외는 판두께가 얇은 점에서, 구조상 최약부인 용접부 강도를 확보하면서, 구조체를 경감하는 것이 가능해진다. 단, 본 발명은, 특히 장척의 관에 제공하는 경우에, 보다 유효하게 효과를 발휘한다. 또한, 장척의 관은, 유정 세정용 관에 한정되지 않는다. 장척의 관을, 들보나 기둥 등에 적용해도 좋다.

실시예 1

상기 실시 형태를 채용한 실시예에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다.

띠 형상 금속판 A∼I를, AP1 5ST(열강판에서의 인장 강도: 600∼700㎫ 상당)의 재질로 제조하고, 다음의 치수로 제조해 보았다. 띠 형상 금속판의 길이 X를 100m로 하고, 판폭을 1000㎜로 했다.

또한, 본 실시 형태의 각 띠 형상 금속판은, 다음의 조건으로 제조한 것이다. 즉, 하기 조성의 강을 열간 압연하여 띠 형상 금속판으로 하고, 그때에, 열간 마무리 압연 종료 후 온도를 820∼920℃의 범위의 온도로 설정하고, 또한 권취 온도를 550∼620℃의 범위의 온도로 설정했다.

강의 조성: 질량％로, C: 0.13％, Si: 0.2％, Mn: 0.7％, P: 0.02％ 이하, S:0.005％ 이하, Sol.Al: 0.01∼0.07％, Cr: 0.5％, Cu: 0.2％, Ni: 0.2％, Mo: 0.1％, Nb: 0.02％, Ti: 0.01％, N: 0.005％ 이하를 포함하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 조성을 갖는다.

띠 형상 금속판 A

길이 방향 단부

길이 x1: 1.0m

판두께 t1: 5.18㎜

길이 방향 중도부

길이 x2: 78m

판두께 t2: 4.45㎜

경사부(3)

길이 x3: 10m

띠 형상 금속판 B

길이 방향 단부

길이 x1: 1.0m

판두께 t1: 5.18㎜

길이 방향 중도부

길이 x2: 78m

판두께 t2: 4.93㎜

경사부(3)

길이 x3: 10m

띠 형상 금속판 C

길이 방향 단부

길이 x1: 1.0m

판두께 t1: 5.18㎜

길이 방향 중도부

길이 x2: 84m

판두께 t2: 4.45㎜

경사부(3)

길이 x3: 7m

띠 형상 금속판 G

길이 방향 단부

길이 x1: 0.0m

판두께 t1: 5.18㎜

길이 방향 중도부

길이 x2: 80m

판두께 t2: 4.45㎜

경사부(3)

길이 x3: 10m

띠 형상 금속판 H

길이 방향 단부

길이 x1: 0.0m

판두께 t1: 5.18㎜

길이 방향 중도부

길이 x2: 80m

판두께 t2: 4.93㎜

경사부(3)

길이 x3: 10m

띠 형상 금속판 I

길이 방향 단부

길이 x1: 0.0m

판두께 t1: 5.18㎜

길이 방향 중도부(2)

길이 x2: 86m

판두께 t2: 4.45㎜

경사부(3)

길이 x3: 7m

또한, 별도, 길이 방향의 판두께가 변화하지 않는 비교예의 띠 형상 금속판으로서, 띠 형상 금속판 D, E, F를 전술과 동일한 재료로 제조했다. 그 각 띠 형상 금속판의 판두께는 다음과 같다.

금속 띠 형상판 D: 4.45㎜

금속 띠 형상판 E: 4.93㎜

금속 띠 형상판 F: 5.18㎜

여기에서, 띠 형상 금속판 A, G는, (5.18－4.45)/5.18＝0.14 즉, 길이 방향의 판두께 편차는 14％이다. 또한, 경사부(3)의 길이 방향 변화량은 (5.18－4.45)/10＝0.073[㎜/m]로 되어 있다.

또한 띠 형상 금속판 B, H는, (5.18－4.93)/5.18＝0.048 즉, 길이 방향의 판두께 편차는 4.8％이다. 한편, 경사부(3)의 길이 방향 변화량은 (5.18－4.93)/10＝0.025㎜/m로 되어 있다.

띠 형상 금속판 C, I는, (5.18－4.45)/5.18＝0.14 즉, 길이 방향의 판두께 편차는 14％이다. 한편, 경사부(3)의 길이 방향 변화량은 (5.18－4.45)/7＝0.104㎜/m로 되어 있다.

그리고, 전술한 각 띠 형상 금속판 A∼I마다, 동일한 띠 형상 금속판을 4개 용접으로 직렬로 접속했다.

그리고, 용접 접합부 및 판두께 변화부를 절출하여 시험편으로 하고, 그 시험편에 대하여 인장 시험을 실시했다. 이때, 시험편에 대해서는 JIS5호, 시험 방법에 대해서는 JISZ2201에 각각 준거하여, 시험을 실시했다.

일반적으로, 인장 강도는 재료의 피로 강도와 상관이 있다. 이 때문에, 인장 강도비를 피로 강도비로 간주할 수 있다.

그 결과를, 표 1에 나타낸다.

	인장 강도비(F를 1.0으로 함)	경량화율(％)
A, G	1.0	12
B, H	1.0	4
C, I	0.9	13
D	0.8	14
E	0.9	5
F	1.0	0

표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 기초하는 띠 형상 금속판 A, G를 사용한 경우에는, 띠 형상 금속판 F와 동일한 인장 강도비를 확보하면서, 띠 형상 금속판 F보다도 12％나 경량화를 도모할 수 있다.

한편, 띠 형상 금속띠 B, H를 사용한 경우에는, 띠 형상 금속판 F와 동일한 인장 강도비를 확보할 수 있기는 하지만, 띠 형상 금속판 A, G만큼의 경량화를 도모할 수 없다.

또한, 띠 형상 금속띠 C, I를 사용한 경우에는, 띠 형상 금속판 A, G와 동 정도의 경량화를 도모할 수 있기는 하지만, 띠 형상 금속띠 A, G, F보다도 인장 강도비가 낮은, 즉 피로 강도비가 낮아져 버린다.

또한, 띠 형상체 금속띠 D, E, F로부터 알 수 있는 바와 같이, 띠 형상체 금속띠 전체의 판두께가 얇아질수록, 경량화율이 향상되지만, 인장 강도비 즉 피로 강도비가 작아진다. 즉, 일반적으로는, 인장 강도비(피로 강도비)와 경량화율은 트레이드 오프의 관계에 있다. 이에 대하여, 본 발명에 기초하는 띠 형상 금속판A, G는, 인장 강도비(피로 강도비)를 떨어뜨리는 일 없이 경량화를 유의(有意)하게 달성할 수 있는 것을 알 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 범위를 만족하는 띠 형상 금속판(L)으로 장척의 관을 형성하면, 경량화를 도모하면서, 수명의 향상을 도모하는 것이 가능해지는 것을 알 수 있다.

1 : 길이 방향 양단부
1a : 선단부
1b : 미단부
2 : 길이 방향 중도부
3 : 경사부
L : 띠 형상 금속판

Claims

압연으로 형성된 띠 형상의 압연 금속판으로서,
길이 방향 양단부인 선단부(head end portion) 및 미단부(tail end portion)의 판두께가, 모두 길이 방향 양단부 이외의 중간 부분의 판두께에 비하여 두꺼운 띠 형상 금속판.
제1항에 있어서,
상기 띠 형상 금속판은, 길이 방향 양단부, 그 길이 방향 양단부의 사이에 위치하는 길이 방향 중도부 및, 길이 방향의 각 단부와 상기 길이 방향 중도부를 접속하는 2개의 경사부로 구성되고, 당해 2개의 경사부는, 길이 방향 단부로부터 길이 방향 중도부를 향하여 판두께가 연속적으로 단조(monotonically) 감소하는 띠 형상 금속판.
제2항에 있어서,
상기 띠 형상 금속판의 길이 방향 양단부를 구성하는 2개의 단부 중 적어도 한쪽의 단부는, 단면으로부터 상기 접속하는 경사부를 향하여 판두께가 연속적으로 단조 감소하고, 당해 연속적으로 단조 감소하는 길이 방향을 따른 변화율이 상기 경사부에 있어서 판두께가 단조 감소하는 변화율보다도 작은 띠 형상 금속판.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 띠 형상 금속판의 길이 방향을 따른 판두께에 있어서, 길이 방향 단부의 최대 판두께를 A, 길이 방향 중도부의 최소 판두께를 B라고 정의했을 때에, ((A－B)/A)의 비율이, 7％ 이상 50％ 이하인 띠 형상 금속판.
제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경사부는, 길이 방향을 따른 판두께의 변화율이 0.001[㎜/m] 이상 0.1[㎜/m] 이하인 띠 형상 금속판.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 띠 형상 금속판의 길이 방향을 따른 판두께의 최대 편차의 판두께에 대한 비가 5％ 이하인 띠 형상 금속판.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 띠 형상 금속판이, 열간 압연에 의해 성형되는 띠 형상 금속판.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 띠 형상 금속판이, 판두께 1.0∼8.0㎜, 판 전체 길이 80∼1000m의 띠 형상 금속판인 띠 형상 금속판.