KR20150020694A

KR20150020694A - 강관의 제조 방법

Info

Publication number: KR20150020694A
Application number: KR1020157000993A
Authority: KR
Inventors: 마사유키 호리에; 이사무 야스하라
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2012-08-09
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2015-02-26
Also published as: EP2883627A1; CN104271279B; KR101712885B1; RU2601844C2; WO2014024287A1; EP2883627A4; IN2015DN00990A; EP2883627B1; CN104271279A; RU2015108026A; CA2880661C; CA2880661A1

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.

Description

강관의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING STEEL PIPE}

본 발명은, 라인 파이프(line pipe) 등에 사용되는 대경이며 후육인 강관(large-diameter and thick-walled steel pipe)의 제조 방법에 관한 것이다.

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.

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.

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.

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.

일본공개특허공보 2005-324255호

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.

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.

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.

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(flaring amount))이 커지는 것에 대하여, 확관 공구가 맞닿지 않는 부위에서는 변형량이 작아지는 경향이 있는 것을 발견했다.

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.

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.

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.

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.

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 비교예 A를 설명하는 개략도이다.
도 6은 11회의 3점 굽힘 프레스를 행한 소관을, 10개의 확관 공구를 이용하여 확관하는 비교예를 설명하는 개략도이다.
도 7은 괴리량(difference) m을 설명하는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

우선, 본 발명의 강관의 제조 방법에 있어서의 소관의 제조 공정을, 도 1을 이용하여 설명한다.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

여기에서, 본 발명에서는, 3점 굽힘 프레스에 있어서의 강판의 이송 피치는 등간격으로 하고 있기 때문에, 미변형부의 간격도 프레스시의 이송 피치와 동일해진다. 그 이송 피치 P_P는, 3점 굽힘 프레스 개시 위치의 판폭 중심으로부터의 거리를 W₀, 프레스 횟수를 M으로 하면, 하기 (1)식으로 나타난다.

P_P＝2W₀/(M－1) … (1)

또한, 상기 W₀는, 소재 강판의 판폭을 W, 가장자리 굽힘폭을 L로 하면 (W/2－(L＋P_p/2))이다. 따라서, (1)식은,

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 P_d로 하면, 하기 (2)식으로 나타난다.

P_d＝W/N … (2)

그리고, 모든 확관 공구가 모든 미변형부에 맞닿기 위해서는, 상기의 P_P가, P_d와 동일해지거나, P_d를 정수배로 나눈 값이 되도록, 프레스 횟수 M 및 가장자리 굽힘 길이 L을 설정해 주면 좋게 된다. 또한, 상기 P_P의 설정시에 있어서는, 3점 굽힘 프레스시의 미변형부의 폭을 고려하여, 미변형부의 전역이 확관 공구와 맞닿게 해 줌으로써, 진원도를 보다 향상시킬 수 있다.

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.

실시예

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.

우선, 강관 A(발명예)는, 상기 소재 강판에 대하여, 폭 중심선으로부터 편측으로 1492㎜의 위치를 개시점으로 하고, 폭 중심선 방향으로의 이송 피치 P_P를 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 P_P를 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.

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).

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).

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.

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.

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.

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.

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 m_max를 구하고, 강관 D의 m_max에 대한 각 강관의 m_max의 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.

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.

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.

본 발명의 강관의 제조 방법은, 대경이며 후육인 강관의 제조에 한정되는 것이 아니며, 3점 굽힘 프레스를 행하여 강관을 제조하는 방법 모두에 적용할 수 있다.

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

Claims

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 확관하는 것을 특징으로 하는 강관의 제조 방법.
제1항에 있어서,
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.