KR20230022224A

KR20230022224A - 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법, 강관의 진원도 예측 방법, 강관의 진원도 제어 방법, 강관의 제조 방법 및, 강관의 진원도 예측 장치

Info

Publication number: KR20230022224A
Application number: KR1020237000675A
Authority: KR
Inventors: 코스케 히나타; 마사유키 호리에; 유키오 다카시마
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2021-06-04
Publication date: 2023-02-14
Also published as: EP4151329A4; JP6958776B1; JPWO2022009575A1; EP4151329A1; CN115768574A; BR112023000222A2

Abstract

본 발명에 따른 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법은, 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터에 포함하고, 확관(擴管) 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 수치 계산을, 조업 조건 데이터세트를 변경하면서 복수회 실행함으로써, 조업 조건 데이터세트와 대응하는 확관 공정 후의 강관의 진원도의 데이터의 조(組)를 학습용 데이터로서 오프라인에서 복수 생성하고, 복수의 학습용 데이터를 이용하여, 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 진원도 예측 모델을 오프라인에서 기계 학습에 의해 생성한다.

Description

강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법, 강관의 진원도 예측 방법, 강관의 진원도 제어 방법, 강관의 제조 방법 및, 강관의 진원도 예측 장치

본 발명은, 프레스벤드법을 이용한 강관의 제조 공정에 있어서의 확관(pipe expanding) 공정 후의 강관의 진원도(out-of-roundness)를 예측하는 진원도 예측 모델을 생성하는 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법, 강관의 진원도 예측 방법, 강관의 진원도 제어 방법, 강관의 제조 방법 및, 강관의 진원도 예측 장치에 관한 것이다.

라인 파이프 등에 사용되는 대경(large diameter), 또한, 후육(large thickness)의 강관의 제조 기술로서, 소정의 길이, 폭 및, 판두께를 갖는 강판을 U자 형상으로 프레스 가공한 후, O자 형상으로 프레스 성형하여 맞댐부를 용접하여 강관으로 하고, 또한 그의 직경을 확대(소위 확관)하여 진원도를 높인 강관(소위 UOE 강관)의 제조 기술이 널리 보급되어 있다. 그런데, UOE 강관의 제조 공정에서는, 강판을 프레스 가공하여 U자 형상 및 O자 형상으로 성형하는 공정에서 다대한 프레스 압력이 필요해지기 때문에, 대규모인 프레스 기계를 이용할 필요가 있다.

이에 대하여, 대경, 또한, 후육의 강관을 제조함에 있어서, 프레스 압력을 경감하여 성형하는 기술이 제안되어 있다. 구체적으로는, 강판의 폭방향 단부에 굽힘(소위 단굽힘)을 부여한 후, 펀치에 의한 복수회의 3점 굽힘 프레스를 행하는 프레스벤드 공정에 의해 U자 형상 단면의 성형체(이하에서는, U자 형상 성형체라고 칭하는 경우가 있음)로 하고, 또한 U자 형상 단면의 성형체의 씨임 갭부(seam gap portion)를 감소시키는 씨임 갭 저감 공정에 의해 오픈관으로 한 후, 맞댐부를 용접하여 강관으로 하고, 마지막으로 그 강관의 내부에 확관 장치를 삽입하여 강관의 내경을 확관하는 기술이 실용화되어 있다. 또한, 확관 장치로서는, 원호를 복수로 분할한 곡면을 갖는 복수개의 확관 공구를 구비하고, 확관 공구의 곡면을 강관 내면에 맞닿게 함으로써, 강관을 확관함과 함께 강관의 형상을 정돈하는 것이 이용된다.

프레스벤드 공정에서는, 3점 굽힘 프레스의 횟수를 많게 하면, 확관 공정 후의 강관의 진원도는 향상하지만, 강관을 U자 형상 단면으로 성형하는 데에 장시간을 필요로 한다. 한편으로, 3점 굽힘 프레스의 횟수를 줄이면, 강관의 단면 형상이 다각형 형상에 가까워져, 원형이 되기 어렵다는 문제가 있다. 그 때문에, 강관의 치수에 따라서, 3점 굽힘 프레스의 횟수(예를 들면 직경 1200㎜의 강관에서는 5∼13회)를 경험적으로 정하여 조업하고 있다. 이러한 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키기 위한 프레스벤드 공정의 조업 조건에 대해서는, 그의 설정 방법에 관하여 종래부터 많은 제안이 이루어지고 있다.

예를 들면 특허문헌 1에는, 3점 굽힘 프레스의 횟수를 가능한 한 적은 횟수로 행하기 위한 방법으로서, 확관 장치의 둘레 방향으로 설치된 복수개의 확관 공구를 3점 굽힘 프레스에 의한 변형이 생기지 않은 미변형부에 맞닿게 하여 확관하는 방법이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2에는, 3점 굽힘 프레스에 이용하는 펀치의 외주면의 곡률 반경과 확관 공구의 외주면의 곡률 반경이 소정의 관계식을 충족하도록 함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키는 방법이 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 3에는, 프레스벤드 공정에 있어서 과대한 압압력(pressing force)을 필요로 하는 일 없이 진원도가 높은 강관을 효율적으로 제조할 수 있는 제조 방법으로서, 3점 굽힘 프레스를 행할 때에, 강판의 적어도 일부분에는, 다른 영역과 비교하여 매우 근소한 곡률을 부여한 경(輕)가공부를 형성하거나, 혹은, 굽힘 가공을 생략한 미(未)가공부를 형성하는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 씨임 갭 저감 공정에 있어서는, 경가공부 혹은 미가공부를 구속하는 일 없이, 경가공부 혹은 미가공부의 중심으로부터 소정 거리만큼 떨어진 부위에 압압력을 부하하는 것이 기재되어 있다. 또한, 통상, 프레스벤드 공정의 후에 행하는 씨임 갭 저감 공정에서는 O 프레스 장치가 이용된다.

이에 대하여, 특허문헌 4에는, 3점 굽힘 프레스에 의해 비원형의 프리폼(preform)(U자 형상 단면의 성형체)을 성형한 후에, 통상의 O 프레스 공정을 대신하여, 비원형의 프리폼을 2개의 하측 지지 롤에 의해 지지하면서, 하측 지지 롤과 대향하도록 상부에 배치한 가압 공구에 의해, 비원형의 프리폼의 외측으로부터 가압력을 부여하여, 씨임 갭을 저감하는 방법(이하에서는, 「클로징 프레스법」이라고 칭함)이 기재되어 있다. 이 방법은, 비원형의 프리폼의 외측으로부터 가압 공구에 의해 가압력을 부여하는 점에서, 장치 구성이 간이화되어, O 프레스 장치와 같이 강관의 외경에 따라서 금형을 준비할 필요가 없다는 특징이 있다. 또한, 특허문헌 4에는, 3점 굽힘 프레스에 있어서, 의도적으로, 일부에 비교적 근소하게 성형되는 영역을 부여하고, 씨임 갭 저감 공정에서 이용하는 클로징 프레스법에 있어서, U자 형상 단면의 성형체의 그 영역에 대하여, 가압력을 작용시키는 방법이 기재되어 있다.

한편, 비특허문헌 1에는, 확관 공정의 조업 조건이 확관 공정 후의 강관의 진원도에 주는 영향에 대해서, 유한 요소법을 이용한 계산에 의해 해석하는 방법이 기재되어 있다.

일본공개특허공보 2012-170977호 일본특허 5541432호 공보 일본특허 6015997호 공보 일본공개특허공보 2012-250285호

소성과 가공, 제59권 694호(2018), p.203-208

특허문헌 1에 기재된 방법은, 3점 굽힘 프레스의 압압 위치와 확관 공구의 압압 위치를 대응지어, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키는 방법이다. 그러나, 강관의 제조 공정은, 적어도, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정, 용접 공정 및, 확관 공정과 복수의 공정을 포함한다. 이 때문에, 특허문헌 1에 기재된 방법에서는, 그 외의 공정의 조업 조건이 확관 공정 후의 강관의 진원도에 주는 영향을 고려하고 있지 않기 때문에, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 반드시 향상시킬 수도 없는 경우가 있다.

특허문헌 2에 기재된 방법은, 특허문헌 1에 기재된 방법과 마찬가지로, 프레스벤드 공정의 조업 조건인 3점 굽힘 프레스에 이용하는 펀치의 외주면의 곡률 반경과, 확관 공정의 조업 조건인 확관 공구의 외주면의 곡률 반경이 소정의 관계식을 충족하도록 함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키는 방법이다. 그러나, 특허문헌 2에 기재된 방법에서는, 특허문헌 1에 기재된 방법과 마찬가지로, 씨임 갭 저감 공정 등의 프레스벤드 공정 이외의 공정의 영향을 고려할 수 없다는 문제점이 있다.

특허문헌 3에 기재된 방법은, 프레스벤드 공정에 있어서의 3점 굽힘 프레스의 가공 조건을, 강판의 위치에 따라서 변경함과 함께 씨임 갭 저감 공정에서의 성형 조건과 관련지은 조건으로 함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키는 방법이다. 그러나, 특허문헌 3에 기재된 방법에서는, 소재가 되는 강판의 판두께나 재질의 불균일이 생기면, 동일한 성형 조건이라도 확관 공정 후의 강관의 진원도가 불균일해진다는 문제점이 있다.

특허문헌 4에 기재된 방법도, 프레스벤드 공정에서의 U자 형상 단면의 성형체로의 성형 조건과, 씨임 갭 저감 공정에서의 성형 조건을 관련지은 조건으로 함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 향상시키는 방법이다. 그러나, 특허문헌 4에 기재된 방법에서도, 소재가 되는 강판의 판두께나 재질의 불균일이 생기면, 동일한 성형 조건이라도 확관 공정 후의 강관의 진원도가 불균일해진다는 문제점이 있다.

한편, 비특허문헌 1에 기재된 방법과 같이, 오프라인의 계산으로서, 유한 요소법을 이용한 확관 공정의 해석을 행함으로써, 확관 공정의 조업 파라미터가 진원도에 주는 영향을 정량적으로 예측할 수 있다. 그러나, 비특허문헌 1에 기재된 방법에도, 다른 공정의 조업 조건이 진원도에 주는 영향을 고려할 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 이러한 수치 해석을 행하는 경우에는, 계산에 필요로 하는 시간이 길기 때문에, 온라인에서 진원도를 예측하는 것이 곤란하다는 문제점도 있다.

본 발명은, 이상의 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 정밀도 좋게, 또한, 신속하게 예측하는 진원도 예측 모델을 생성 가능한 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 정밀도 좋게, 또한, 신속하게 예측 가능한 강관의 진원도 예측 방법 및 진원도 예측 장치를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 정밀도 좋게 제어 가능한 강관의 진원도 제어 방법을 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 다른 목적은, 소망하는 진원도를 갖는 강관을 수율 좋게 제조 가능한 강관의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법은, 펀치에 의한 복수회의 압압에 의해 강판을 U자 형상 단면의 성형체로 가공하는 프레스벤드 공정, 상기 U자 형상 단면의 성형체의 씨임 갭부를 감소시켜 오픈관으로 하는 씨임 갭 저감 공정, 상기 오픈관의 단부끼리를 접합하는 용접 공정 및, 단부끼리가 접합된 강관의 내경을 확대하는 확관 공정을 포함하는 강관의 제조 공정에 있어서의, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하는 진원도 예측 모델을 생성하는 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법으로서, 상기 강판의 속성 정보로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터, 상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터 및, 상기 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터를 포함하는 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터에 포함하고, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 수치 계산을, 상기 조업 조건 데이터세트를 변경하면서 복수회 실행함으로써, 상기 조업 조건 데이터세트와 대응하는 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도의 데이터의 조(組)를 학습용 데이터로서 오프라인에서 복수 생성하는 기초 데이터 취득 스텝과, 상기 기초 데이터 취득 스텝에 있어서 생성된 복수의 학습용 데이터를 이용하여, 상기 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 진원도 예측 모델을 오프라인에서 기계 학습에 의해 생성하는 진원도 예측 모델 생성 스텝을 포함한다.

상기 기초 데이터 취득 스텝은, 유한 요소법을 이용하여 상기 조업 조건 데이터세트로부터 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 산출하는 스텝을 포함하면 좋다.

상기 진원도 예측 모델은, 상기 조업 조건 데이터세트로서, 상기 확관 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터를 포함하면 좋다.

상기 강관의 제조 공정은, 상기 프레스벤드 공정에 앞서 상기 강판의 폭방향 단부에 굽힘을 부여하는 단굽힘 공정을 포함하고, 상기 진원도 예측 모델은, 상기 조업 조건 데이터세트로서, 상기 단굽힘 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터를 포함하면 좋다.

상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터는, 상기 프레스벤드 공정에 이용하는 펀치가 강판을 압압하는 프레스 위치 정보 및 프레스 압하량과 함께, 상기 프레스벤드 공정을 통해 행하는 프레스 횟수를 포함하면 좋다.

상기 기계 학습으로서, 뉴럴 네트워크, 결정목 학습, 랜덤 포레스트, 가우시안 과정 회귀 및, 서포트 벡터 회귀로부터 선택한 기계 학습을 이용하면 좋다.

본 발명에 따른 강관의 진원도 예측 방법은, 본 발명에 따른 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법에 의해 생성된 강관의 진원도 예측 모델의 입력으로서, 상기 강관의 제조 공정의 조업 조건으로서 설정되는 조업 조건 데이터세트를 온라인에서 취득하는 조업 파라미터 취득 스텝과, 상기 조업 파라미터 취득 스텝에 있어서 취득한 상기 조업 조건 데이터세트를 상기 진원도 예측 모델에 입력함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 예측하는 진원도 예측 스텝을 포함한다.

본 발명의 제1 태양에 따른 강관의 진원도 제어 방법은, 본 발명에 따른 강관의 진원도 예측 방법을 이용하여, 상기 프레스벤드 공정의 개시 전에, 상기 강판의 속성 정보의 실적값, 상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터의 설정값 및, 상기 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터의 설정값을 포함하는 조업 조건 데이터세트를 취득하고, 취득한 조업 조건 데이터세트를 상기 진원도 예측 모델에 입력함으로써 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하고, 예측한 진원도가 작아지도록 상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터의 설정값 및 상기 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터의 설정값의 적어도 한쪽을 재설정하는 스텝을 포함한다.

본 발명의 제2 태양에 따른 강관의 진원도 제어 방법은, 본 발명에 따른 강관의 진원도 예측 방법을 이용하여, 상기 강관의 제조 공정을 구성하는 단굽힘 공정, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정 중으로부터 선택한 재설정 대상 공정의 개시 전에, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 예측하고, 예측된 강관의 진원도 정보에 기초하여, 적어도 상기 재설정 대상 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터, 또는, 상기 재설정 대상 공정보다도 하류측의 성형 가공 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터를 재설정하는 스텝을 포함한다.

본 발명에 따른 강관의 진원도 제어 방법을 이용하여 강관을 제조하는 스텝을 포함한다.

본 발명에 따른 강관의 진원도 예측 장치는, 펀치에 의한 복수회의 압압에 의해 강판을 U자 형상 단면의 성형체로 가공하는 프레스벤드 공정, 상기 U자 형상 단면의 성형체의 씨임 갭부를 감소시켜 오픈관으로 하는 씨임 갭 저감 공정, 상기 오픈관의 단부끼리를 접합하는 용접 공정 및, 단부끼리가 접합된 강관의 내경을 확대하는 확관 공정을 포함하는 강관의 제조 공정에 있어서의, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하는 강관의 진원도 예측 장치로서, 상기 강판의 속성 정보로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터, 상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터로부터 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터 및, 상기 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터로부터 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터를 포함하는 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터로서 포함하고, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 출력 데이터로 하는 수치 계산을, 상기 조업 조건 데이터세트를 변경하면서 복수회 실행함으로써, 상기 조업 조건 데이터세트와 대응하는 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보의 데이터의 조를 학습용 데이터로서 복수 생성하는 기초 데이터 취득부와, 상기 기초 데이터 취득부에 있어서 생성된 복수의 학습용 데이터를 이용하여, 상기 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터, 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 출력 데이터로 하는 진원도 예측 모델을 기계 학습에 의해 생성하는 진원도 예측 모델 생성부와, 상기 강관의 제조 공정의 조업 조건으로서 설정되는 조업 조건 데이터세트를 온라인에서 취득하는 조업 파라미터 취득부와, 상기 진원도 예측 모델 생성부에 있어서 생성된 진원도 예측 모델을 이용하여, 상기 조업 파라미터 취득부에 의해 취득한 상기 조업 조건 데이터세트에 대응하는 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 온라인에서 예측하는 진원도 예측부를 구비한다.

유저의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하는 입력부와, 상기 진원도 정보를 표시하는 표시부를 갖는 단말 장치를 구비하고, 상기 조업 파라미터 취득부는, 상기 입력부가 취득한 입력 정보에 기초하여, 상기 강관의 제조 공정에 있어서의 조업 조건 데이터세트의 일부 또는 전부를 갱신하고, 상기 표시부는, 상기 갱신된 조업 조건 데이터세트를 이용하여 상기 진원도 예측부가 예측한 상기 강관의 진원도 정보를 표시하면 좋다.

본 발명에 따른 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 정밀도 좋게, 또한, 신속하게 예측하는 진원도 예측 모델을 생성할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 강관의 진원도 예측 방법 및 진원도 예측 장치에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 정밀도 좋게, 또한, 신속하게 예측할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 강관의 진원도 제어 방법에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 강관의 제조 방법에 의하면, 소망하는 진원도를 갖는 강관을 수율 좋게 제조할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 2는, 프레스벤드 장치를 이용하여 U자 형상 단면의 성형체를 성형하는 공정의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은, 프레스벤드 장치를 이용하여 U자 형상 단면의 성형체를 성형하는 공정의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는, O 프레스 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는, 클로징 프레스 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 6은, 확관 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 7은, 강관의 외경 형상의 측정 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 예측 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는, 도 8에 나타내는 진원도 오프라인 계산부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10은, 프레스벤드 공정의 조업 조건의 변경에 수반하는 프레스 가공량과 확관 공정 후의 강관의 진원도의 관계의 변화의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 11은, 압하 횟수마다의 프레스 압하 위치 및 프레스 압하량의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 12는, 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측을 프레스벤드 공정의 개시 전에 행하는 처리의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 13은, 유한 요소 모델의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 14는, C 프레스 장치의 전체 구성을 나타내는 사시도이다.
도 15는, 프레스 기구의 구성을 나타내는 단면도이다.
도 16은, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 예측 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

〔강관의 제조 공정〕

도 1은, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 제조 공정을 나타내는 도면이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 제조 공정에서는, 소재가 되는 강판으로서, 강관의 제조 공정의 전(前) 공정인 후판 압연 공정에 의해 제조되는 후강판이 이용된다. 여기에서, 후강판은, 항복 응력 245∼1050㎫, 인장 강도 415∼1145㎫, 판두께 6.4∼50.8㎜, 판폭 1200∼4500㎜ 및, 길이 10∼18m의 것이 대표적이다. 또한, 후강판의 폭방향 단부는 개선이라고 칭해지는 모따기 형상의 형상으로 미리 연삭된다. 이는, 후의 용접 공정에 있어서, 폭방향 단부의 외면 코너부의 과가열을 방지하여 용접 강도를 안정화시키기 위해서이다. 또한, 후강판의 폭은, 강관으로 성형된 후의 외경에 영향을 주기 때문에, 후의 공정에 있어서의 변형 이력을 고려하여 소정 범위로 조정된다.

강관의 제조 공정에서는, 강판의 폭방향 단부에 굽힘을 부여하는 단굽힘 공정이 행해지는 경우가 있다. 단굽힘 공정은, C 프레스 장치에 의해 행해지고, 강판의 폭방향 단부에 단굽힘 가공(크림핑 가공(crimping work)이라고도 칭해짐)을 실시하는 것이다. C 프레스 장치는, 상하 한 쌍의 금형과, 강판의 폭방향 중앙부를 보유지지(hold)하는 상하 한 쌍의 클램프를 구비하고 있다. 금형의 길이는 강판의 길이에 비해 짧기 때문에, 강판을 길이 방향으로 순차 이송하면서 단굽힘 가공이 반복된다. 이러한 단굽힘 가공을 강판의 폭방향 양단부에 대하여 행한다. 단굽힘 공정은, 3점 굽힘 프레스에서는 폭방향 단부에 굽힘 모멘트를 부여하는 것이 어렵기 때문에, 미리 금형에 의해 굽힘 변형을 부여하는 것이다. 이에 따라, 최종 제품이 되는 강관의 진원도를 향상시킬 수 있다. 이 때, 가공 조건을 특정하기 위한 조업 파라미터가 되는 것은, 금형이 강판의 폭방향 단부로부터 폭방향 중앙 방향을 향하여 접촉하는 길이인 단굽힘 가공폭, 클램프의 파지력, 단굽힘 가공을 강판의 길이 방향으로 반복할 때의 금형의 이송량, 이송 방향 및, 이송 횟수 등을 들 수 있다.

그 후의 프레스벤드 공정은, 프레스벤드 장치에 의해 펀치에 의한 3점 굽힘 프레스를 복수회 행함으로써 강판을 U자 형상 단면의 성형체로 가공하는 공정이다. 또한, 그 후의 씨임 갭 저감 공정은, 통상은 O 프레스 장치를 이용하여 U자 형상 단면의 성형체의 씨임 갭부를 감소시켜 오픈관으로 하는 공정이다. 단, O 프레스 장치를 대신하여 특허문헌 4에 기재된 클로징 프레스법을 이용해도 좋다. 또한, 그 후의 용접 공정은, 오픈관의 단부에 형성된 씨임 갭부에 대해서, 단부끼리가 접촉하도록 구속하여 단부끼리를 접합하는 공정이다. 이에 따라, 성형체는 단부끼리가 접합된 강관이 된다. 그 후의 확관 공정은, 원호를 복수로 분할한 곡면을 갖는 복수개의 확관 공구를 구비한 확관 장치를 이용하여, 확관 공구의 곡면을 강관의 내면에 맞닿게 함으로써 강관을 확관하는 공정이다. 이와 같이 하여 제조된 강관은, 검사 공정에 있어서, 재질, 외관, 치수 등의 품질이 소정의 사양을 만족하는지 아닌지가 판정되고, 그 후 제품으로서 출하된다. 검사 공정에는, 강관의 진원도를 측정하는 진원도 측정 공정이 포함된다.

본 실시 형태에서는, 강판을 오픈관으로 성형하고, 추가로 용접 후에 확관 공정을 행하는 일련의 제조 공정 중에서, 단굽힘 공정, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정을 「성형 가공 공정」이라고 칭한다. 이들 공정은 강판에 소성 변형을 부여하여 강관의 치수 및 형상을 제어하는 공정으로서 공통된다. 이하, 도면을 참조하여, 강관의 제조 공정의 각 공정에 대해서 자세하게 설명한다.

＜단굽힘 공정＞

단굽힘 가공을 행하는 C 프레스 장치에 대해서, 도 14, 도 15를 이용하여 상세하게 설명한다. 도 14는, C 프레스 장치의 전체 구성을 나타내는 사시도이다. 도 14에 나타내는 바와 같이, C 프레스 장치(30)는, 강판(S)을 그의 길이 방향을 따르는 방향을 반송 방향으로 하여 반송하는 반송 기구(31)와, 강판(S)의 반송 방향 하류측을 전방으로 하여, 한쪽의 폭방향 단부(Sc)를 소정의 곡률로 굽힘 가공하는 프레스 기구(32A)와, 다른 한쪽의 폭방향 단부(Sd)를 소정의 곡률로 굽힘 가공하는 프레스 기구(32B)와, 단굽힘 가공을 실시하는 강판(S)의 폭에 따라서, 좌우의 프레스 기구(32A, 32B) 간의 간격을 조정하는 도시하지 않는 간격 조정 기구를 구비하고 있다. 반송 기구(31)는, 프레스 기구(32A, 32B)의 전후에 각각 배치된 복수의 회전 구동되는 반송 롤(31a)로 이루어진다. 또한, 도면 중의 부호 Sa는 강판(S)의 선단부(길이 방향 전방 단부)를 나타내고 있다.

도 15(a)에, 강판(S)의 한쪽의 폭방향 단부(Sc)를 굽힘 가공하는 프레스 기구(32A)를, 강판(S)의 반송 방향 상류측으로부터 반송 방향 하류측으로 향하는 방향에서 본 폭방향 단면을 나타낸다. 또한, 프레스 기구(32A)와 프레스 기구(32B)는, 좌우 대칭이고, 동일한 구성을 갖는다. 프레스 기구(32A, 32B)는, 상하 방향으로 대향 배치된 한 쌍의 금형으로서의 상 금형(33) 및 하 금형(34)과, 하 금형(34)을 툴 홀더(35)와 함께 밀어올려(상 금형(33)에 근접하는 방향으로 이동시켜), 소정의 프레스력으로 형틀 체결하는 금형 이동 수단으로서의 유압 실린더(36)를 구비하고 있다. 또한, 프레스 기구(32A, 32B)는, 상 금형(33) 및 하 금형(34)의 폭방향 내측에서 강판(S)을 파지하는 클램프 기구(37)를 구비하는 경우가 있다. 상 금형(33) 및 하 금형(34)의 강판(S)의 길이 방향의 길이는 통상은 강판(S)의 길이보다도 짧다. 그 경우에는 반송 기구(31)(도 14 참조)에 의해 강판(S)을 길이 방향으로 간헐적으로 이송하면서 복수회의 단굽힘 가공을 행한다.

단굽힘 공정에 있어서, 단굽힘 가공이 실시되는 강판(S)의 폭방향 단부(Sc, Sd)의 굽힘 방향 외측이 되는 면에 접하는 하 금형(34)은, 상 금형(33)에 대향하는 압압면(34a)을 갖는다. 상 금형(33)은, 압압면(34a)에 대향하고, 제조하는 강관의 내경에 대응한 곡률 반경을 갖는 볼록 곡면 형상의 성형면(33a)을 갖는다. 압압면(34a)은, 폭방향 외측을 향함에 따라 상 금형(33)에 가까워지는 바와 같은 오목 곡면 형상을 갖고 있다. 단, 하 금형(34)의 압압면(34a)은 오목 곡면 형상으로 했지만, 폭방향 외측을 향함에 따라 상 금형(33)에 가까워지는 바와 같은 면이면 좋고, 경사진 평면이라도 좋다. 상 금형(33) 및 하 금형(34)의 곡면 형상으로서는, 강판(S)의 두께나 외경 등에 따라서 적절한 형상의 것이 설계되고, 처리 대상재에 따라서 적절히 선택하여 사용되는 경우가 있다.

도 15(b)는, 도 15(a)와 동일한 위치에 있어서의 프레스 기구(32A)의 폭방향 단면이지만, 하 금형(34)을 유압 실린더(36)에 의해 밀어올려 형틀 체결한 상태를 나타내고 있다. 하 금형(34)은 유압 실린더(36)에 의해 밀어올려지고, 강판(S)의 폭방향 단부(Sc)는 상 금형(33)의 원호 형상의 성형면(33a)을 따른 형상으로 굽힘 가공되어 있다. 단굽힘 성형을 실시하는 폭(단굽힘 가공폭)은, 강판(S)의 폭에 따라 상이하지만, 100∼400㎜ 정도가 되는 것이 일반적이다.

＜프레스벤드 공정＞

도 2는, 프레스벤드 장치를 이용하여 U자 형상 단면의 성형체를 성형하는 공정의 일 예를 나타내는 도면이다. 도면 중, 부호 1은, 강판(S)의 반송 경로 내에 배치된 다이를 나타내고 있다. 다이(1)는, 강판(S)을 그의 반송 방향을 따라 2개소에서 지지하는 좌우 한 쌍의 봉 형상 부재(1a, 1b)로 구성되어 있고, 성형해야 할 강관의 사이즈에 따라서 그의 간격(ΔD)을 변경할 수 있도록 되어 있다. 또한, 부호 2는, 다이(1)에 근접 및 이격하는 방향으로 이동 가능한 펀치를 나타내고 있다. 펀치(2)는, 강판(S)에 직접 접하여 강판(S)을 오목 형상으로 압압하는 하향 볼록 형상의 가공면을 갖는 펀치 선단부(2a)와, 펀치 선단부(2a)의 배면에 연결되어, 펀치 선단부(2a)를 지지하는 펀치 지지체(2b)를 구비하고 있다. 또한, 통상, 펀치 선단부(2a)의 최대폭과 펀치 지지체(2b)의 폭(두께)은 동일하게 되어 있다.

전술한 구성으로 이루어지는 프레스벤드 장치를 이용하여 강판(S)에 굽힘 가공을 실시할 때에는, 강판(S)을 다이(1)의 위에 올려놓고, 강판(S)을 소정의 이송량으로 간헐적으로 송급하면서, 도 3에 나타내는 요령으로, 강판(S)의 폭방향 양단부로부터 중앙부를 향하여 펀치(2)에 의해 순차적으로 3점 굽힘 프레스를 행한다. 또한, 도 3은, 미리 단굽힘 가공을 실시한 강판(S)에 대하여, 좌열의 위에서 아래로(가공 전반 (a)∼(e)), 이어서, 중앙열의 위에서 아래로(가공 후반 (f)∼(i)) 굽힘 가공 및 강판(S)의 송급을 실시함으로써 우열도((j))에 나타내는 바와 같은 성형체(S₁)를 성형하는 공정을 나타낸 도면이다. 또한, 도 3에 있어서, 강판(S) 및 펀치(2)에 붙여져 있는 화살표는 각각의 공정에 있어서의 강판(S) 및 펀치(2)의 이동 방향을 나타내고 있다. 또한, 본공정에 의한 가공 후의 U자 형상 단면의 성형체(S₁)에 있어서, 단부끼리의 극간을 「씨임 갭」이라고 칭한다.

여기에서, 프레스벤드 공정의 조업 조건을 결정하는 조업 파라미터로서는, 프레스 횟수, 프레스 위치 정보, 프레스 압하량, 하(下) 다이 간격 및, 펀치 곡률 등을 들 수 있다.

프레스 횟수란, 3점 굽힘 프레스로 강판을 폭방향에서 압압하는 총 횟수를 말한다. 프레스 횟수가 많을수록, U자 형상 단면의 성형체가 매끄러운 곡선 형상이 되고, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 향상한다.

프레스 위치 정보란, 펀치에 의한 압압을 행하는 강판의 폭방향의 위치를 말한다. 구체적으로는, 강판의 한쪽의 폭방향 단부로부터의 거리나 강판의 폭방향 중앙부를 기준으로 한 거리에 의해 특정할 수 있다. 프레스 위치 정보는, 압압의 횟수(프레스 횟수 1회째 내지 N회째의 차례)에 연결된 데이터로서 취급하는 것이 바람직하다.

프레스 압하량이란, 각각의 압압 위치에 있어서의 펀치의 압입량을 말한다. 프레스 압하량은, 도 2에 나타내는 다이(1)의 최상면의 점을 연결하는 선을 기준으로 하여, 거기로부터 하 방향으로 펀치 선단부(2a)의 하단면이 돌출되는 양으로 정의된다. 이 때, 펀치 선단부(2a)의 압입량은 압압마다 상이한 값으로 설정할 수 있기 때문에, 압압의 횟수와 프레스 압하량은 연결된 데이터로서 취급하는 것이 바람직하다. 따라서, 프레스벤드 공정의 조업 조건은, 프레스 횟수를 N으로 하면, 압압의 횟수, 프레스 위치 정보 및, 프레스 압하량을 1조의 데이터세트로 하여, 1∼N개의 데이터세트에 의해 특정된다.

이들 데이터세트를 이용하는 것은, 프레스벤드 공정에서는 프레스 위치나 펀치의 압입량을 부분적으로 변경함으로써, 오픈관이 된 상태로 전체의 단면 형상이 변화하고, 확관 공정 후의 강관의 진원도에도 영향을 주기 때문이다. 단, N개의 데이터세트 모두를 후술하는 진원도 예측 모델의 입력 변수로 할 필요는 없다. 확관 공정 후의 강관의 진원도에 대하여 영향이 큰 조건을 선택하고, 예를 들면, 프레스벤드 공정의 최초(1회째) 또는 최후(N회째)의 프레스 위치 정보와 프레스 압하량을 이용하여, 진원도 예측 모델을 생성해도 좋다.

하 다이 간격이란, 도 2에 나타내는 좌우 한 쌍의 봉 형상 부재(1a, 1b)의 간격이고, 도면 중의 ΔD로 나타나는 파라미터이다. 하 다이 간격이 커지면, 동일한 프레스 압하량에 대해서도 국소적인 강판의 곡률이 변화하는 점에서 확관 공정 후의 강관의 진원도에도 영향을 준다. 따라서, 성형해야 할 강관의 사이즈에 따라서 설정되는 하 다이 간격을 프레스벤드 공정의 조업 파라미터에 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 펀치의 압입마다 하 다이 간격을 변경하는 바와 같은 경우에는, 프레스 횟수와 연결된 데이터로서 조업 파라미터에 이용해도 좋다.

펀치 곡률이란, 압압을 행하는 펀치 선단부의 곡률을 말한다. 펀치 곡률이 커질수록, 3점 굽힘 프레스 시에 강판에 부여되는 국소적인 곡률이 증가하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 준다. 단, 펀치 곡률은 1매의 강판을 성형할 때에 압압마다 변경하는 것은 곤란하고, 성형해야 할 강관의 사이즈에 따라서 설정되는 펀치 곡률을 프레스벤드 공정의 조업 파라미터에 이용하는 것이 바람직하다.

＜씨임 갭 저감 공정＞

씨임 갭 저감 공정은, 프레스벤드 공정에 의해 성형된 U자 형상 단면의 성형체의 씨임 갭을 저감하는 공정이고, U자 형상 단면의 성형체의 단부끼리가 근접하도록 굽힘력 및 압축력을 부여하는 것이다. 이 때, U자 형상 단면의 성형체에 굽힘력이나 압축력을 가해도, 제하(unload)할 때의 스프링백에 의해 씨임 갭이 확대되어 버린다. 이 때문에, 스프링백의 발생을 미리 예측하여, 강한 굽힘력이나 압축력을 부여하고, U자 형상 단면의 성형체가 전체적으로 세로 방향으로 찌부러지는 바와 같은 변형을 부여한다.

도 4에 씨임 갭 저감 공정으로서 일반적으로 이용되는 O 프레스 장치의 구성예를 나타낸다. 도 4(a)에 나타내는 바와 같이, O 프레스 장치는, 상 금형(3) 및 하 금형(4)을 이용하여 U자 형상 단면의 성형체(S₁)의 세로 방향으로 압축 변형을 부여하는 것이다. 이 때, 상 금형(3) 및 하 금형(4)의 U자 형상 단면의 성형체(S₁)와 접하는 면은 곡면 형상으로 가공되어 있고, 상 금형(3) 및 하 금형(4)을 접근시킴으로써, U자 형상 단면의 성형체(S₁)의 하부는 하 금형(4)의 곡면을 따르도록 구속된다. 그리고, 단부를 포함하는 성형체(S₁)의 상부는 상 금형(3)에 의해 굽힘력과 압축력을 받음으로써, 상 금형(3)의 곡면을 따라 단부끼리가 근접한다.

이에 따라 둘레 방향에서 서로 마주본 단부 간의 씨임 갭이 일단 저감한다. 그리고, 금형에 의한 압입을 개방함으로써, 스프링백에 의해 씨임 갭이 확대되고, 도 4(b)에 나타내는 오픈관(S₂)의 최종적인 씨임 갭부(G)의 열림량이 결정된다. 이 때, O 프레스 압하량이란, 금형의 압입 시에 있어서의 상 금형(3)의 내접면의 최상점과 하 금형(4)의 내접면의 최하점의 사이의 거리를 목표로 하는 강관의 외경으로부터 뺀 값이다. 또한, O 프레스 압하량의 강관의 외경에 대한 비율을 이용하여 O 프레스 압하율이라고 칭하는 경우도 있다.

여기에서, 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건을 특정하는 조업 파라미터로서는, O 프레스 압하량 외에 O 프레스 압하 위치나 O 프레스 다이스 R 등을 들 수 있다.

O 프레스 압하 위치란, U자 형상 단면을 갖는 성형체(S₁)의 씨임 갭부의 단부와 폭방향 중심 위치를 연결하는 선과 연직선이 이루는 각도를 말한다. 또한, O 프레스 다이스 R이란, 상 금형(3) 및 하 금형(4)에 있어서의 성형체(S₁)에 맞닿는 영역의 곡률을 말한다. 여기에서, O 프레스 장치에 있어서의 O 프레스 압하량이 커질수록, 성형체(S₁)의 3시부 및 9시부 부근의 곡률이 증가함으로써 강관의 최종적인 진원도가 감소한다.

한편, O 프레스 장치를 대신하여 클로징 프레스법을 이용하는 경우에는, 성형체(S₁)로 오픈관(S₂)을 형성하는 장치로서, 도 5에 나타내는 클로징 프레스 장치가 이용된다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 클로징 프레스 장치는, 하측 공구(10a, 10b)를 갖고 있다. 하측 공구(10a, 10b)는, 서로 간격을 두고 형성되고, 각각 회전 방향을 반전 가능한 구동 기구를 구비하고 있다. 또한, 하측 공구(10a, 10b)는 스프링 수단(11a, 11b) 등을 통하여 지지되어 있다. 하측 공구(10a, 10b)에 대향하여 펀치(12)를 구비하는 상측 공구(13)가 배치되어 있다. 펀치(12)를 통하여 가압력이 외측으로부터 U자 형상 단면의 성형체(S₁)에 가해진다.

이 때, U자 형상 단면의 성형체(S₁)는 2개의 스텝을 통해 오픈관(S₂)으로 성형된다. 제1 스텝에서는, 성형체(S₁)는 회전 가능한 하측 공구(10a, 10b)를 통하여 일점쇄선으로 개략적으로 나타내는 바와 같이, 씨임 갭부(G)의 우측 가로에 위치하는 굽힘 변형을 부여하고 싶은 영역(R1)이 시계에서 말하는 부분의 3시 부근이 되도록 프레스 위치가 위치 결정된다. 그리고, 펀치(12)에 의해 가압력이 인가되고, 가압력을 인가한 후에 펀치(12)의 제하가 행해진다. 다음으로, 제2 스텝으로서, 상기 제1 스텝과 마찬가지로, 씨임 갭부(G)의 좌측 가로에 위치하는 굽힘 변형을 부여하고 싶은 영역(R2)이 시계에서 말하는 부분의 9시 부근이 되도록 프레스 위치가 위치 결정된다. 그리고, 펀치(12)에 의해 가압력이 인가되고, 가압력을 인가한 후에 펀치(12)의 제하가 행해짐으로써 오픈관(S₂)으로 성형한다.

여기에서, 제1 및 제2 스텝에 있어서의 프레스 위치란, 씨임 갭부(G) 중심과 강판의 폭방향 중심 위치를 연결하는 선의 각도(도 5의 일점쇄선과 연직선이 이루는 각도)를 말한다. 또한, 제1 및 제2 스텝에 있어서의 가압력이란 펀치(12)에 의한 성형체(S₁)로의 압압력을 말한다.

＜용접 공정＞

오픈관(S₂)은, 그 후, 씨임 갭부의 단면을 상호 맞대고, 용접기(접합 수단)에 의해 용접하여 강관으로 한다. 용접기(접합 수단)로서는, 예를 들면 가(假)부착 용접기, 내면 용접기 및, 외면 용접기라는 3종류의 용접기로 구성되는 것을 적용한다. 이들 용접기에 있어서, 가부착 용접기는, 케이지 롤에 의해 맞댄 면을 적절한 위치 관계에서 연속적으로 밀착시키고, 밀착부를 그의 관축 방향 전체 길이에 걸쳐 용접한다. 다음으로, 가부착된 관은, 내면 용접기에 의해 맞댐부의 내면으로부터 용접(서브 머지 아크 용접)되고, 또한, 외면 용접기에 의해 맞댐부의 외면으로부터 용접(서브 머지 아크 용접)된다.

＜확관 공정＞

씨임 갭부가 용접된 강관에 대해서는, 강관의 내부에 확관 장치를 삽입하여 강관의 직경을 확대(소위 확관)한다. 도 6(a)∼(c)는, 확관 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 확관 장치는, 원호를 복수로 분할한 곡면을 갖는 복수개의 확관 다이스(16)를 테이퍼 외주면(17)의 둘레 방향을 따라 구비하고 있다. 확관 장치를 이용하여 강관을 확관할 때에는, 도 6(b), (c)에 나타내는 바와 같이, 우선, 강관 이동 장치를 이용하여 강관(P)을 이동함으로써 확관 다이스(16)를 확관 개시 위치에 맞추고, 풀 로드(18)를 확관 개시 위치로부터 후퇴시킴으로써 1회째의 확관 처리를 행한다.

이에 따라, 쐐기 작용에 의해 테이퍼 외주면(17)에 슬라이딩 접촉한 확관 다이스(16)의 각각이 방사 방향으로 변위하여, 강관(P)이 확관된다. 그리고, 강관(P)의 단면 형상의 요철이 작아지고, 강관(P)의 단면 형상은 진원 형상에 가까워진다. 다음으로, 풀 로드(18)를 확관 개시 위치까지 전진시키고, 릴리스 기구에 의해 확관 다이스(16)를 축 수직 방향의 내측으로 복귀시키고 나서, 확관 다이스(16)의 피치(축방향의 길이)에 따른 양만큼 강관(P)을 더욱 이동시킨다. 그리고, 확관 다이스(16)를 새로운 확관 위치에 맞추고 나서 상기의 동작을 반복하여 행한다. 이에 따라, 확관 다이스(16)의 피치분씩 1회째의 확관 처리를 강관(P)의 전체 길이에 걸쳐 행할 수 있다.

이 때 확관 공정의 조업 조건을 결정하는 조업 파라미터로서는, 확관율, 확관 다이스 매수 및, 확관 다이스 지름 등을 들 수 있다. 확관율이란, 확관 후의 외경과 확관 전의 외경의 차의, 확관 전의 외경에 대한 비율을 말한다. 확관 전후의 외경은, 강관의 둘레 길이를 계측함으로써 산출할 수 있다. 확관율은, 확관 다이스를 반경 방향으로 펴서 넓힐 때의 스트로크량에 의해 조정할 수 있다. 확관 다이스 매수란, 확관을 행할 때에, 둘레 방향으로 설치된 강관과 맞닿는 부분의 매수를 말한다. 확관 다이스 지름이란, 각 확관 다이스에 있어서의 강관과 맞닿는 부분의 곡률을 말한다.

이들 중에서, 확관 공정 후의 진원도를 용이하게 조정할 수 있는 조업 파라미터는 확관율이다. 확관율이 증가하면, 전체 둘레에 걸쳐 확관 다이스에 접한 영역의 곡률이, 확관 다이스 R에 따라서 균등하게 부여됨으로써 진원도가 개선한다. 이 때, 확관 다이스 매수가 많을수록, 강관의 둘레 방향에 있어서의 국소적인 곡률의 변동을 억제할 수 있기 때문에, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 양호해진다.

그러나, 확관율이 지나치게 크면 바우싱거 효과(Bauschinger effect)에 기인하여, 강관 제품의 압축 항복 강도가 저하하는 경우가 있다. 강관을 라인 파이프 등에 이용하는 경우에, 관둘레 방향으로 높은 압축 응력이 작용하기 때문에, 강관의 재질로서도 높은 압축 항복 강도가 필요해져, 필요 이상으로 확관율을 크게 하는 것은 적당하지 않다. 따라서, 실제의 조업에서는, 미리 설정되는 확관율의 상한값보다도 작은 확관율로 강관의 진원도가 소정의 값에 들어가도록 확관율이 설정된다.

＜진원도 측정 공정＞

강관의 제조 공정의 최후가 되는 검사 공정에서는, 강관의 품질 검사가 행해져, 강관의 진원도가 측정된다. 진원도 측정 공정에 있어서 측정되는 진원도란, 강관의 외경 형상에 대해서, 진원으로부터의 어긋남의 정도를 나타내는 지표이다. 통상은, 진원도가 제로에 가까울수록, 강관의 단면 형상이 완전한 원에 가까운 형상인 것을 나타낸다. 진원도는, 진원도 측정기에 의해 계측된 강관의 외직경 정보에 기초하여 산출된다. 예를 들면 임의의 관길이 위치에서 관을 둘레 방향으로 등분하여 대향하는 위치에서의 외직경을 계측하고, 그들 중의 최대 지름과 최소 지름을 각각 Dmax, Dmin으로 한 경우, 진원도는 Dmax－Dmin으로 정의할 수 있다. 이 때, 등분하는 수가 많을수록, 확관 공정 후의 강관에 있어서의 작은 요철도 수치화한 지표가 되어 바람직하다. 구체적으로는 4∼36000등분한 정보를 이용하는 것이 좋다. 보다 바람직하게는 360등분 이상이다.

단, 진원도로서는, 반드시 최대 지름과 최소 지름의 차에 의한 것이 아니라도 좋다. 강관의 외경 형상을 연속적인 선도로 나타낸 도형으로부터 그의 곡선의 내측의 면적과 동일한 면적을 갖는 등가인 임시의 진원(직경)을 산출하고, 그 임시의 진원을 기준으로 하여 강관의 외경 형상과 어긋난 영역을 화상으로서 나타낸 것으로서 정의해도 좋다. 강관의 외경 형상의 측정 수단으로서는, 예를 들면 이하의 방법을 이용할 수 있다.

(a) 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 강관(P)의 대략 중심축선을 중심으로 하여 360도 회전 가능한 아암(20)과, 아암(20)의 선단에 부착된 변위계(21a, 21b)와, 아암(20)의 회전축의 회전 각도를 검출하는 회전 각도 검출기(22)를 갖는 장치를 이용하여, 아암(20)의 회전의 미소한 각도 단위마다 변위계(21a, 21b)에 의해 아암(20)의 회전 중심과 강관(P)의 외주 상의 측정점의 사이의 거리를 측정하고, 이 측정값에 기초하여 강관(P)의 외경 형상을 특정한다.

(b) 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 강관(P)의 중심축 둘레로 회전하는 회전 아암(25)과, 회전 아암(25)의 단부측에 강관(P)의 반경 방향으로 이동 가능하게 형성된 도시하지 않는 가대(frame)와, 강관(P)의 단부 외면 및 내면에 각각 맞닿아 회전 아암(25)의 회전에 수반하여 자전하는 한 쌍의 압압 롤러(26a, 26b)와, 압압 롤러(26a, 26b)를 강관(P)의 외면 및 내면에 압압시키는 가대에 대하여 고정된 한 쌍의 압압용 에어 실린더를 구비하는 장치를 이용하여, 가대의 반경 방향의 이동량 및 각 압압용 에어 실린더에 의한 압압 롤러(26a, 26b)의 압압 위치에 기초하여 강관(P)의 외경 형상을 특정한다.

여기에서, 본 실시 형태에 있어서는, 후술하는 진원도 예측 모델에 의한 진원도의 예측 결과에 대해서, 상기의 검사 공정에서 얻어지는 진원도의 측정값과 비교함으로써, 그의 예측 정밀도를 검증할 수 있다. 따라서, 후술하는 진원도 예측 모델의 예측 결과에 대하여, 그의 예측 오차의 실적값을 진원도 예측 모델에 의한 예측 결과에 더하여 예측 정밀도의 향상을 도모하는 것도 가능하다.

〔강관의 진원도 예측 장치〕

도 8은, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 예측 장치의 구성을 나타내는 블록도이다. 도 9는, 도 8에 나타내는 진원도 오프라인 계산부(112)의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 8에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 예측 장치(100)는, 워크 스테이션 등의 정보 처리 장치에 의해 구성되고, 기초 데이터 취득부(110), 데이터베이스(120) 및, 진원도 예측 모델 생성부(130)를 구비하고 있다.

기초 데이터 취득부(110)는, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정, 용접 공정 및, 확관 공정을 거쳐 강관의 진원도에 영향을 주는 요인을 수치화한 조업 조건 데이터세트(111)와, 조업 조건 데이터세트(111)를 입력 조건으로 하여 확관 공정 후의 진원도를 출력하는 진원도 오프라인 계산부(112)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는, 조업 조건 데이터세트(111)에는, 소재가 되는 강판의 속성 정보, 프레스벤드 공정의 조업 파라미터 및, 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터를 적어도 포함한다. 이들은, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 주는 영향이 크고, 진원도의 불균일 대하여 영향을 주는 인자이기 때문이다. 단, 그 외에도 용접 공정의 조업 파라미터나 확관 공정의 조업 파라미터를 포함해도 좋다. 조업 조건 데이터세트(111)에 이용하는 데이터에 대해서는 후술한다.

기초 데이터 취득부(110)는, 조업 조건 데이터세트(111)에 포함되는 파라미터를 여러 가지로 변경하여 진원도 오프라인 계산부(112)에 의한 수치 계산을 실행함으로써, 복수의 조업 조건 데이터세트(111)에 대응하는 확관 공정 후의 강관의 진원도를 계산한다. 조업 조건 데이터세트(111)에 포함되는 파라미터를 변경하는 범위로서는, 제조하는 강관의 사이즈나 각 공정의 설비의 사양 등에 따라서, 통상의 조업 조건으로서 변경할 수 있는 범위에 기초하여 결정한다.

진원도 오프라인 계산부(112)는, 프레스벤드 공정으로부터 확관 공정에 이르는 일련의 제조 공정을 통한 수치 해석에 의한 확관 공정 후의 강관의 형상을 산출하고, 확관 공정 후의 형상으로부터 강관의 진원도를 구한다. 여기에서, 일련의 제조 공정에는, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정이 포함된다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 진원도 오프라인 계산부(112)는, 각각의 공정에 대응한 유한 요소 모델 생성부(112a∼112c)와, 유한 요소 해석 솔버(112d)를 구비하고 있다. 또한, 진원도 오프라인 계산부(112)는, 단굽힘 공정에 대응한 유한 요소 모델 생성부를 구비해도 좋다.

단굽힘 공정에 대응한 유한 요소 모델 생성부를 진원도 오프라인 계산부(112)에 포함하는 구성으로 하는 경우에는, 단굽힘 공정의 유한 요소 모델 생성부는, 강판의 속성 정보에 기초하여 강판 내부의 요소 분할을 행한다. 요소 분할은 미리 설정된 요소 분할 조건에 기초하여 자동으로 행해진다. 요소 분할된 단굽힘 공정의 유한 요소 모델은, 단굽힘 공정에 있어서의 계산 조건과 함께 유한 요소 해석 솔버(112d)에 이송된다. 단굽힘 공정에 있어서의 계산 조건이란, 단굽힘 공정의 조업 파라미터를 포함하고, 그 외에도 피가공재나 공구 등의 물성값, 기하학적 경계 조건이나 역학적 경계 조건 등의 모든 경계 조건을 특정한, 유한 요소 해석을 실행하기 위해 필요한 모든 정보를 포함한다. 단굽힘 공정의 유한 요소 해석에 의해 얻어지는 강판의 형상이나 응력·변형 분포는, 프레스벤드 공정의 피가공재에 관한 초기 조건으로서, 프레스벤드 공정의 유한 요소 모델 생성부(112a)에 이송된다.

유한 요소 해석 솔버(112d)로서는, 시판의 범용 해석 소프트웨어가 다수 존재하기 때문에, 이들을 적절히 선택하여 조입(incorporate)함으로써 활용이 가능하다. 또한, 진원도 오프라인 계산부(112)와는 별개의 컴퓨터에 유한 요소 해석 솔버(112d)를 탑재하고, 유한 요소 모델을 포함하는 입력 데이터와 계산 결과인 출력 데이터를 진원도 오프라인 계산부(112)의 사이에서 송수신하는 형태라도 좋다. 각 공정에 대응하는 유한 요소 모델이 생성되면, 단일의 유한 요소 해석 솔버에 의해 수치 해석이 가능하기 때문이다.

유한 요소법은 연속체를 유한개의 요소로 분할한 근사 해법의 일종이다. 근사 해법이라고 해도, 유한 요소법은, 요소의 절점에 있어서의 힘의 균형과 변위의 연속성을 만족하는 해답을 구하는 것이고, 변형이 불균일한 경우에도 정밀도가 높은 해답을 얻을 수 있다. 유한 요소법에서는, 요소 내의 응력, 변형, 변위는 요소마다 독립적으로 정의되고, 절점의 변위(속도)와 관련지어짐으로써, 연립 방정식을 푸는 문제로서 정식화된다. 그 때, 요소의 절점에 있어서의 변위(속도)를 미지수로 하고, 그에 따라 변형(증분)이나 응력을 평가하는 방법이 넓게 이용되고 있다.

또한, 유한 요소법은, 요소 내의 응력의 균형 조건에 대하여, 적분형으로 나타낸 가상 업무의 원리에 기초하여 계산을 행하는 것이 특징이다. 해석 결과의 정밀도는, 요소 분할 등의 조건에 의해 변화한다. 또한, 해석에 필요로 하는 계산 시간은 긴 것이 통상이다. 그러나, 유한 요소법은, 소성 역학(plastic mechanics)의 기초식을 절점 또는 요소 내에서 만족하는 해답으로서, 다른 방법으로는 푸는 것이 어려운 문제에 대해서도 해답이 얻어지는 것이 특징이다. 따라서, 강관의 제조 공정에 있어서의 복잡한 가공 이력에 대해서도, 실현상에 가까운 피가공재의 변위, 응력장 및, 변형장의 해답을 얻을 수 있다.

또한, 유한 요소 해석 솔버의 일부를, 미끄럼선장법(slip line field theory)이나 에너지법 등의 각종 수치 해석법이나 근사 해법으로 치환해도 좋다. 이에 따라, 전체의 계산 시간을 짧게 할 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서 사용하는 유한 요소 해석은, 탄소성 해석을 실행하는 것이고, 열 전도 해석 등의 온도장의 해석은 포함하지 않는다. 단, 가공 속도가 빠르고, 가공 발열에 의해 피가공재의 온도 상승이 큰 경우에는, 열 전도 해석과 탄소성 해석(elastoplastic analysis)을 연성(combine)시킨 해석을 행해도 좋다. 또한, 본 실시 형태의 탄소성 해석은, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정의 어느 것에 대해서도 단면 2차원 해석이고, 강판으로부터 U자 형상 단면, 오픈관, 강관으로 성형될 때의 길이 방향 정상부의 단면에 대해서 수치 해석을 행하면 충분하다. 단, 강관의 선단부나 미단부 등의 비정상부의 형상을 고정밀도로 예측하는 경우에는, 선단부나 미단부를 포함하는 3차원 해석을 행하는 바와 같은 유한 요소 모델 생성부를 구비하면 좋다.

프레스벤드 공정에 있어서의 피가공재인 강판에 대해서는, 그의 속성 정보가 입력 데이터로서 주어져 있다. 이 때, 프레스벤드 공정의 전 공정으로서 단굽힘 공정을 포함하는 경우에는, 단굽힘 공정의 유한 요소 해석을 행한 결과, 얻어지는 강판의 형상이나 응력·변형 분포가 프레스벤드 공정의 피가공재에 대한 초기 조건이 된다. 여기에서, 프레스벤드 공정의 유한 요소 모델 생성부(112a)는, 프레스벤드 공정 전의 강판의 치수나 형상에 기초하여, 강판 내부의 요소 분할을 행한다. 요소 분할은 미리 설정된 요소 분할 조건에 기초하여 자동으로 행해진다. 이 때, 전 공정에서 강판에 부여된 제조 이력에 기초하여, 내부에 잔류하고 있는 응력이나 변형의 분포를 각 요소에 할당해도 좋다. 굽힘 가공이 주체가 되는 프레스벤드 공정에서는, 초기의 잔류 응력도 가공 후의 강판의 U자 형상 성형체의 형상에 영향을 주기 때문이다.

이와 같이 하여 생성된 프레스벤드 공정의 유한 요소 모델과 함께, 프레스벤드 공정에 있어서의 계산 조건이 입력 데이터로서, 유한 요소 해석 솔버(112d)에 이송된다. 이 때, 프레스벤드 공정에 있어서의 계산 조건이란, 프레스벤드 공정에 있어서의 조업 파라미터를 포함하고, 그 외에도 피가공재나 공구 등의 물성값, 기하학적 경계 조건이나 역학적 경계 조건 등의 모든 경계 조건을 특정한, 유한 요소 해석을 실행하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하는 것으로 한다.

유한 요소 해석 솔버(112d)에서는, 상기에서 주어진 계산 조건하에서 수치 해석을 실행하고, 프레스벤드 공정 후의 U자 형상 성형체의 형상과 내부에 잔류하는 응력이나 변형의 분포를 구한다. 이와 같이 하여 계산된 결과는, 진원도 오프라인 계산부(112)에 있어서, 다음의 씨임 갭 저감 공정의 입력 데이터에 사용된다. 계산된 프레스벤드 공정 후의 형상에 기초하여, 씨임 갭 저감 공정의 유한 요소 모델 생성부(112b)에서는, U자 형상 성형체 내부의 요소 분할을 행한다. 요소 분할은 미리 설정된 요소 분할 조건에 기초하여 자동으로 행해진다. 이 때, 전 공정에 있어서 계산된 응력이나 변형의 분포를 각 요소에 할당하는 것이 바람직하다. 상기와 마찬가지의 이유에 의한다.

이와 같이 하여 생성된 씨임 갭 저감 공정의 유한 요소 모델과 함께, 씨임 갭 저감 공정에 있어서의 계산 조건이 입력 데이터로서, 유한 요소 해석 솔버(112d)에 이송된다. 이 때, 씨임 갭 저감 공정에 있어서의 계산 조건이란, 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터를 포함하고, 그 외에도 피가공재나 공구 등의 물성값, 기하학적 경계 조건이나 역학적 경계 조건 등의 모든 경계 조건을 특정한, 유한 요소 해석을 실행하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하는 것으로 한다.

유한 요소 해석 솔버(112d)에서는, 상기에서 주어진 계산 조건하에서 수치 해석을 실행하고, 씨임 갭 저감 공정 후의 오픈관의 형상과 내부에 잔류하는 응력이나 변형의 분포를 구한다. 이와 같이 하여 계산된 결과는, 다음의 확관 공정의 유한 요소 모델 생성부(112c)에서의 입력 데이터에 사용된다. 이 때, 오픈관의 씨임 갭부를 용접하는 용접 공정에 대해서도, 용접 과정의 수치 해석에 의해 용접 후의 강관에 발생하는 잔류 응력이나 변형를 구해도 좋다.

단, 용접 시의 강판의 용융에 수반하는 열 전도 거동이나, 열 영향부의 기계적 성질로의 영향 등, 용접 공정에 대해서는 엄밀한 수치 해석이 곤란한 경우가 많다. 또한, 용접에 의한 열 영향부는, 강관의 일부의 형상에 영향을 주는 것뿐이고, 강관 전체의 형상에 대한 영향은 작다. 따라서, 용접 공정에 있어서의 강판의 열 영향부가 확관 공정 후의 강관의 진원도에 주는 영향은 무시해도 좋다.

용접 공정에서는, 오픈관의 씨임 갭이 축소하도록 오픈관을 외측으로부터 구속하면서 용접을 행하기 때문에, 씨임 갭부 근방 이외의 부분에서는 탄성 변형에 의한 응력과 변형 분포가 변화한다. 따라서, 유한 요소 해석 솔버(112d)를 이용하여, 오픈관의 씨임 갭을 제로로 하도록 주위로부터 구속하는 거동을 유한 요소법에 의해 수치 해석을 행하고, 그 결과를 용접 공정 후의 응력·변형 상태로 할 수 있다.

한편, 이러한 용접 공정에 있어서의 씨임 갭의 축소 과정이 탄성 변형인 경우에는, 보 이론(beam theory)에 의한 굽은 보에 대한 응력과 변형의 해석해(analytical solution)을, 유한 요소 해석에 의해 산출된 오픈관 내부의 응력과 변형의 분포에 서로 겹쳐, 용접 공정 후의 응력·변형 분포를 구해도 좋다. 이에 따라 계산 시간을 단축할 수 있다.

이상과 같이 하여 얻어진 용접 공정 후의 강관의 형상에 기초하여, 확관 공정의 유한 요소 모델 생성부(112c)는, 강관 내부의 요소 분할을 행한다. 요소 분할은 미리 설정된 요소 분할 조건에 기초하여 자동으로 행해진다. 이 때, 상기와 같이 하여 계산된 응력이나 변형의 분포를 각 요소에 할당하는 것이 바람직하다. 생성된 확관 공정의 유한 요소 모델은, 확관 공정에 있어서의 계산 조건과 함께, 유한 요소 해석 솔버(112d)에 이송된다. 확관 공정에 있어서의 계산 조건이란, 본 실시 형태의 확관 공정의 조업 파라미터를 포함하고, 그 외에도 피가공재나 공구 등의 물성값, 기하학적 경계 조건이나 역학적 경계 조건 등의 모든 경계 조건을 특정한, 유한 요소 해석을 실행하기 위해 필요한 모든 정보를 포함하는 것으로 한다.

유한 요소 해석 솔버(112d)에서는, 상기에서 주어진 계산 조건하에서 수치 해석을 실행하고, 확관 공정 후의 강관의 형상과 내부의 응력이나 변형의 분포를 구한다. 계산되는 강관의 형상은, 둘레 방향으로 불균일한 곡률 분포를 갖는 것이고, 진원도 측정 공정에 있어서의 진원도의 정의에 따라, 강관의 진원도가 구해진다. 또한, 진원도 오프라인 계산부(112)에 의한 유한 요소법을 이용한 수치 해석에는, 1개의 조업 조건 데이터세트(1케이스)에 대하여 약 1∼10시간 정도의 계산 시간을 필요로 하는 경우가 있다.

그러나, 오프라인에서 처리를 실행하기 때문에, 계산 시간의 제약은 발생하지 않는다. 단, 다수의 조업 조건 데이터세트에 대한 계산 시간을 단축하기 위해, 복수의 계산기를 이용하여 복수의 조업 조건 데이터세트에 대응한 수치 계산을 병행하여 실행해도 좋다. 이에 따라, 단기간에 진원도 예측 모델을 생성하기 위한 데이터베이스를 구축할 수 있다. 또한, 최근에는 GPGPU(General-Purpose computing on Graphics Processing Units)를 이용한 계산에 의해, 1케이스당의 계산 시간은 종래에 비해 1/2∼1/10 정도가 되어 있고, 이러한 계산기 툴을 이용해도 좋다.

도 8로 되돌아온다. 데이터베이스(120)는, 조업 조건 데이터세트(111)와 그에 대응하는 확관 공정 후의 강관의 진원도에 관한 데이터를 격납한다. 데이터베이스(120)에 격납되는 데이터는, 오프라인에서 취득할 수 있다. 이는, 실조업의 실적값으로서 축적되는 데이터베이스와는 달리, 조업 조건 데이터세트를 임의로 설정할 수 있기 때문에, 조업 조건 데이터세트의 조업 조건에는 통계적인 치우침이 발생하기 어려워, 기계 학습에 적합한 데이터베이스가 된다. 또한, 엄밀한 수치 해석에 의한 계산 결과를 축적하는 것이고, 경시적으로 변동하는 바와 같은 학습용 데이터는 아니기 때문에, 데이터를 축적할수록 유익한 데이터베이스가 얻어진다.

진원도 예측 모델 생성부(130)는, 데이터베이스(120)에 격납되어 있는 복수조의 조업 조건 데이터세트(111)와 강관의 진원도의 관계에 기초하여, 입력하는 조업 조건 데이터세트(111)에 대한 확관 공정 후의 강관의 진원도를 구하는, 기계 학습에 의해 학습된 진원도 예측 모델(M)을 생성한다. 또한, 각 공정에 있어서의 조업 조건과 확관 공정 후의 강관의 진원도의 관계는, 복잡한 비선형성을 나타내는 경우가 있고, 1차 선형을 가정한 모델화에서는 정밀도가 낮아, 뉴럴 네트워크 등의 비선형성을 갖는 함수를 이용한 기계 학습 수법에 의해 고정밀도의 예측이 가능해진다. 여기에서, 모델화란, 수치 계산에서의 입출력의 관계를 등가인 함수형으로 치환하는 것을 의미한다.

진원도 예측 모델(M)의 생성에 필요한 데이터베이스의 수는, 제조하는 강관의 사이즈 등에 의해 바뀌기는 하지만, 500개 이상의 데이터가 있으면 좋다. 바람직하게는 2000개 이상, 보다 바람직하게는 5000개 이상의 데이터를 이용한다. 기계 학습의 방법은, 공지의 학습 방법을 적용하면 좋다. 기계 학습은, 예를 들면 뉴럴 네트워크 등의 공지의 기계 학습 수법을 이용하면 좋다. 다른 수법으로서는, 결정목 학습, 랜덤 포레스트, 가우시안 과정 회귀, 서포트 벡터 회귀, k 근방법(k-nearest neighbor algorithm) 등을 예시할 수 있다. 또한, 진원도 예측 모델(M)은 오프라인에서 생성하게 되지만, 진원도 예측 모델 생성부(130)를 온라인의 제어 시스템에 조입하고, 수시 오프라인에서 계산되어 축적되는 데이터베이스를 이용하여, 정기적으로 진원도 예측 모델의 갱신을 행해도 좋다.

이상과 같이 하여 생성한 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측 모델(M)은, 이하와 같은 특징을 갖는다. 즉, 소재가 되는 강판의 속성 정보로서, 예를 들면 항복 응력이나 판두께 등은, 강판을 제조할 때에 일정한 불균일이 생기는 것이고, 프레스벤드 공정의 3점 굽힘 프레스에 있어서의 펀치 압입 시에 강판의 곡률이나 제하 후의 곡률에 대하여 영향을 준다. 그 때문에, 이들 강판의 속성 정보를 오프라인에서 생성하는 진원도 예측 모델(M)의 입력 파라미터로서 선택해 둠으로써, 소재의 항복 응력이나 판두께 등의 속성 정보가 확관 공정 후의 강관의 진원도에 주는 영향을 예측할 수 있다. 또한, 씨임 갭 저감 공정도 금형 등을 이용하여 굽힘력이나 압축력을 부여하는 공정이고, 항복 응력이나 판두께 등에 의해 제하 후의 강판의 곡률에 변화를 주기 때문에, 이들을 진원도 예측 모델(M)의 입력 파라미터로서 이용한다.

또한, 프레스벤드 공정은 강판의 판폭 방향을 따라, 불연속인 곡률 부여 가공을 복수회 주는 공정이기 때문에, 판폭 방향을 따라 강판에는 국소적인 곡률의 분포가 발생한다. 그 후, 씨임 갭 저감 공정과 같이 압축과 굽힘의 복합적인 변형이 부여되면, 소위 「굽은 보」에 작용하는 굽힘 모멘트가 변형 전의 보의 곡률에 의해 변화하는 것과 마찬가지로, 프레스벤드 공정에서 부여된 강판의 국소적인 곡률 분포에 따라서, 씨임 갭 저감 공정에서 부여되는 굽힘 모멘트가 국소적으로 분포하게 된다. 이에 따라, 프레스벤드 공정의 조업 조건이 씨임 갭 저감 공정 후의 강판의 폭방향을 따른 곡률 분포에 영향을 준다. 이러한 점에, 프레스벤드 공정과 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터의 양자를 진원도 예측 모델(M)의 입력 파라미터에 이용하는 의의가 있다.

예를 들면 도 10은, 외경 30인치, 관두께 44.5㎜의 강관을 제조할 때에, 프레스벤드 공정에 있어서 프레스 횟수를 9회로 하는 조건으로, 씨임 갭 저감 공정으로서 O 프레스 장치를 이용하여 O 프레스 압하율을 변경하면서, 확관 공정(확관 공정의 조업 조건은 동일) 후의 강관의 진원도를 측정한 결과이다. 도 10에서는, 프레스벤드 공정에 있어서의 다른 조업 조건을 일정하게 하여, 최후(9회째)의 압압 시의 프레스 압하량(최종 패스 압하량)을 3수준 변경한 결과를 나타내고 있다.

도 10에 나타내는 바와 같이, 씨임 갭 저감 공정에 있어서의 프레스 가공량을 나타내는 O 프레스 압하율에는, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 작게 하기 위한 최적값이 존재하지만, 그 최적값은 프레스벤드 공정의 조업 조건인 프레스벤드 공정의 최종 프레스 압하량에 의해 변화하는 것을 알 수 있다. 즉, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 저감하기 위해서는, 프레스벤드 공정의 조업 조건에 따라서, 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건을 변경할 필요가 있고, 프레스벤드 공정과 씨임 갭 저감 공정의 각각의 조업 조건이 독립적인 파라미터로서, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 주는 점에 주목한 것만으로는 반드시 적정한 조업 조건을 설정할 수 없는 것을 알 수 있다.

이에 대하여, 본 실시 형태의 진원도 예측 모델은, 이러한 복수의 제조 공정의 조업 파라미터가 확관 공정 후의 강관의 진원도에 주는 영향을 고려할 수 있는 것이고, 고정밀도의 진원도의 예측이 가능해진다. 또한, 기계 학습에 의해 학습한 진원도 예측 모델을 생성해 두기 때문에, 입력 조건이 되는 변수를 변경해도, 즉석에서 출력이 되는 진원도를 산출할 수 있기 때문에, 온라인에서 사용하는 경우에서도, 조업 조건의 설정이나 수정을 즉석에서 행할 수 있다는 특징이 있다. 이하, 진원도 예측 모델의 입력에 이용하는 각 파라미터에 대해서 설명한다.

＜강판의 속성 정보＞

소재가 되는 강판의 속성 정보로서는, 강판의 항복 응력, 인장 강도, 세로 탄성 계수, 판두께, 판면 내의 판두께 분포, 강판의 판두께 방향의 항복 응력의 분포, 바우싱거 효과의 정도, 표면 거칠기 등, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 주는 임의의 파라미터를 이용할 수 있다. 특히, 프레스벤드 공정에 있어서의 3점 굽힘 프레스에 의한 강판의 변형 상태나 스프링백에 영향을 주는 인자나, 씨임 갭 저감 공정에 있어서의 압축·굽힘 가공에 의한 강판의 변형 상태나 스프링백에 영향을 주는 인자를 지표로 하는 것이 적합하다.

강판의 항복 응력, 강판의 판두께 방향의 항복 응력의 분포나 판두께는 3점 굽힘 프레스에 있어서의 응력이나 변형의 상태에 직접적으로 영향을 준다. 인장 강도는 굽힘 가공에 있어서의 가공 경화의 상태를 반영하는 파라미터로서, 굽힘 변형 시의 응력 상태에 영향을 준다. 바우싱거 효과는, 굽힘 변형에 의한 부하가 반전한 경우의 항복 응력이나 후속의 가공 경화 거동에 영향을 주고, 굽힘 변형 시의 응력 상태에 영향을 준다. 또한, 강판의 세로 탄성 계수는, 굽힘 가공 후의 스프링 백 거동에 영향을 준다. 추가로, 판면 내의 판두께 분포는 프레스벤드 공정의 굽힘 곡률의 분포를 발생시키고, 표면 거칠기는 씨임 갭 저감 공정의 금형과 강판의 마찰 상태에 영향을 줌으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 준다.

이들 속성 정보 중으로부터, 특히, 항복 응력, 대표 판두께, 판두께 분포 정보, 대표 판폭을 이용하는 것이 바람직하다. 이들은, 소재가 되는 강판의 제조 공정인 후판 압연 공정의 품질 검사 공정에 있어서 계측되는 정보이고, 프레스벤드 공정이나 씨임 갭 저감 공정에 있어서의 변형 거동에 영향을 주고, 확관 공정 후의 강관의 진원도에 영향을 주기 때문에, 기초 데이터 취득부(110)에 있어서의 강판의 속성 정보로서 이용하는 것이 바람직하다.

항복 응력은, 소재가 되는 후강판으로부터 채취한 품질 확성용의 소시험편(small test piece)의 인장 시험으로부터 얻을 수 있는 정보이고, 소재가 되는 강판의 면 내의 대표값을 이용하면 좋다. 또한, 대표 판두께란, 소재가 되는 강판의 면 내의 판두께를 대표하는 판두께이고, 강판의 길이 방향의 임의 위치에 있어서의 강판의 폭방향 중앙부의 판두께를 이용하는 경우나, 길이 방향의 판두께의 평균값을 이용해도 좋다. 추가로, 강판의 면 내 전체에서의 판두께의 평균값을 구하고, 이를 대표 판두께로 해도 좋다.

또한, 판두께 분포 정보란, 강판의 폭방향의 판두께 분포를 대표하는 정보를 가리킨다. 대표적인 것으로서 강판의 크라운을 들 수 있다. 크라운이란, 강판의 폭방향 중앙부와 강판의 폭방향 단부로부터 소정 거리(예를 들면, 100㎜, 150㎜ 등이 이용됨) 떨어진 위치에 있어서의 판두께와의 차를 나타내는 것이다. 또한, 대표 판폭이란, 소재가 되는 강판의 폭에 대한 대표값이다. 소재가 되는 후강판의 폭에 불균일이 있는 경우나 강판의 폭방향 단부를 개선 가공에 의해 연삭할 때에, 강판의 폭이 변동하는 경우가 있어, 제품이 되는 강관의 외경 정밀도의 불균일에 영향을 준다.

이상의 강판의 속성 정보는, 온라인의 조업에 있어서는, 상위 계산기에서 수집되는 정보로서, 강관의 제조 공정에 있어서의 조업 조건을 설정하기 위해 이용되는 정보이다. 기초 데이터 취득부(110)는, 이와 같이 온라인의 상위 계산기에서 수집되는 강판의 속성 정보에 합치하도록 그들 중으로부터 선택하는 것이 좋다.

＜단굽힘 공정의 조업 파라미터＞

단굽힘 공정의 조업 파라미터를 진원도 예측 모델의 입력에 이용하는 경우에는, C 프레스 장치(30)에서 사용하는 상 금형(33)의 성형면(33a)이 이루는 형상이나 하 금형(34)의 압압면(34a)이 이루는 형상을 특정하는 파라미터를 조업 파라미터로서 이용할 수 있다. 또한, 단굽힘 공정에 있어서의 단굽힘 가공폭(단굽힘 성형을 실시하는 폭), 밀어올리는 힘(C 프레스력) 및, 클램프 기구(37)에 의한 파지력을 조업 파라미터로서 이용해도 좋다. 이들은, 단굽힘 공정에 있어서의 강판의 폭방향 단부의 변형에 영향을 줄 수 있는 인자이기 때문이다. 또한, 단굽힘 공정에 대해서 3차원 변형 해석을 실행하는 경우에는, 강판의 이송량, 이송 방향 및, 이송 횟수를 단굽힘 공정의 조업 파라미터로 해도 좋다.

여기에서, 상 금형(33)의 성형면(33a)이 이루는 형상에 대해서는, 복수의 곡률 반경을 갖는 원호가 연속한 형상으로 부여되는 경우나 인벌류트 곡선 등에 의해 부여되는 경우가 있고, 기하학적인 단면 형상을 특정하기 위한 파라미터를 이용할 수 있다. 예를 들면 포물선 형상에 의해 단면 형상을 구성하는 경우에는, 원점을 통과하는 포물선을 나타내는 2차식의 1차항 및 2차항의 계수를 이용함으로써 단면 형상을 특정할 수 있기 때문에, 그러한 계수를 단굽힘 공정의 조업 파라미터로 할 수 있다.

한편, 제조하는 강관의 외경, 두께, 강종 등의 조건에 따라서, 상 금형(33)의 성형면(33a)이 이루는 형상으로서, 복수의 금형을 보유하고 그들을 적절히 교환하여 사용하는 경우에는, 단굽힘 공정에 사용하는 금형을 특정하기 위한 금형 관리 번호를 단굽힘 공정의 조업 파라미터로 해도 좋다.

＜프레스벤드 공정의 조업 파라미터＞

본 실시 형태에서는, 프레스벤드 공정의 조업 파라미터를 진원도 예측 모델의 입력에 이용한다. 프레스벤드 공정의 조업 파라미터로서는, 상기에 기재한 3점 굽힘 프레스의 프레스 횟수, 프레스 위치 정보, 프레스 압하량, 하 다이 간격, 펀치 곡률 등, 강판의 국소적인 굽힘 곡률과, 그들의 판폭 방향의 분포에 영향을 주는 각종 파라미터를 이용할 수 있다. 특히, 펀치가 강판을 압압하는 프레스 위치 정보와 프레스 압하량, 프레스벤드 공정을 통해 행하는 프레스 횟수의 모두를 포함하는 정보를 이용하는 것이 바람직하다. 이들 정보를 모두 포함한다는 것은, 도 11에 나타내는 방법을 예시할 수 있다.

도 11(a), (b)는 각각, 동일한 판폭의 강판에 대하여 프레스 횟수 16회와 10회로 펀치의 압압을 행한 경우의 프레스 압하 위치와 프레스 압하량의 예를 나타내고 있다. 이 때, 프레스 압하 위치는, 강판의 기준으로 하는 폭방향 단부로부터의 거리를 나타내는 정보이고, 이를 프레스 압하 위치 정보로서 이용한다. 한편, 각 프레스 압하 위치에 대응하여, 프레스 압하량이 기재되어 있고, 이러한 「압하 횟수」, 「프레스 압하 위치」, 「프레스 압하량」을 1조의 데이터로 할 수 있다. 도 11(a), (b)에 나타내는 예에서는, 프레스 횟수 16회와 10회에서 각각 16조 및 10조의 데이터에 의해, 프레스벤드 공정의 조업 파라미터가 특정된다.

본 실시 형태에서는, 이러한 데이터세트를 진원도 예측 모델의 입력으로서, 이하와 같은 형태로 이용한다. 예를 들면, 진원도 예측 모델의 입력으로서, 강판의 한쪽의 단부에서, 가장 단부에 가까운 위치에서 프레스 압하를 행할 때의 프레스 압하 위치와 프레스 압하량 및, 강판의 다른 한쪽의 단부에서, 가장 단부에 가까운 위치에서 프레스 압하를 행할 때의 프레스 압하 위치와 프레스 압하량을 이용할 수 있다.

3점 굽힘 프레스에 있어서, 강판의 한쪽의 단부에 있어서의 프레스 압하량을 증가시킨 경우는, 도 2에 나타내는 강관에 있어서의 대략 1시에 상당하는 부분과, 대략 11시에 상당하는 부분에 있어서의 곡률이 커지고, U자 형상 단면의 성형체로서는 전체적으로 가로 길이의 형상이 된다. 또한, 그들 프레스 압하 위치가, 강판의 단부에 가까울수록, 씨임 갭부의 위치가 낮아지고, U자 형상 단면의 성형체로서는 전체적으로 가로 길이의 형상이 된다. 그 결과로서, 오픈관으로 성형되고, 용접 공정 및 확관 공정을 거친 후의 강관도, 전체적으로는 가로 길이 형상이 잔류하여, 진원도에 영향을 주게 된다. 나아가서는, 프레스 압하할 때의 펀치 곡률, 전체의 프레스 압하 횟수 및, 프레스 압하 시의 하 다이의 간격도 진원도에 영향을 준다.

한편, 진원도 예측 모델의 입력으로서, 모든 프레스 압하 위치 정보와 프레스 압하량의 데이터를 프레스 횟수와 함께 사용함으로써, 진원도 예측 모델의 예측 정밀도를 더욱 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 상정되는 최대의 프레스 횟수를 기준으로 하여, 압하를 행하는 경우는 압하 횟수에 따라서 프레스 압하 위치 및 프레스 압하량의 데이터를 격납한다. 그리고, 압하를 행하지 않는 그 이후의 프레스 가공에 있어서의 프레스 압하 위치 및 프레스 압하량은 제로로 한다. 예를 들면 도 11(a), (b)에 나타낸 예에서는, 상정되는 최대의 프레스 횟수를 16회로 가정한 경우에 있어서, 프레스 횟수 10회의 경우에는 압하 횟수 11∼16회째의 데이터는 제로로 하고, 진원도 예측 모델의 입력이 된다.

이상의 프레스벤드 공정의 조업 파라미터는, 온라인의 조업에 있어서는 상위 계산기에서 설정되는 조업 조건으로서 이용되는 정보이다. 기초 데이터 취득부(110)는, 이와 같이 온라인의 상위 계산기에서 수집되는 프레스벤드 공정의 조업 파라미터 중으로부터 진원도 예측 모델의 입력에 이용하는 파라미터를 선택하는 것이 좋다.

＜씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터＞

본 실시 형태에서는, 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터를 진원도 예측 모델의 입력에 이용한다. 씨임 갭 저감 공정으로서, O 프레스 장치를 이용하는 경우에는, 조업 파라미터로서, O 프레스 압하량, O 프레스 압하 위치, O 프레스 다이스 R을 이용할 수 있다. 한편, 클로징 프레스법을 이용하는 경우에는, 조업 파라미터로서, 전술한 각 스텝에 있어서의 클로징 프레스 압하 위치 및 클로징 프레스 가압력을 이용한다. 특히, O 프레스 장치를 이용하는 경우에는, O 프레스 압하량을 이용하는 것이 적합하다. 이는, O 프레스 압하량을 크게 하면, 상 금형보다 구속·압압력을 받는 점과 하 금형에 의해 구속되는 점의 사이의 영역, 주로 강관의 3시부 및 9시부 부근은 구속이 없고, 굽힘 및 압축의 변형이 집중되기 때문에, 그 영역의 곡률이 증가함으로써, 최종적인 진원도에 영향을 주기 때문이다.

이상의 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터는, 온라인의 조업에 있어서는 상위 계산기에서 설정되는 조업 조건으로서 이용되는 정보이다. 기초 데이터 취득부(110)는, 이와 같이 온라인의 상위 계산기에서 수집되는 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터 중으로부터 진원도 예측 모델의 입력에 이용하는 파라미터를 선택하는 것이 좋다.

＜확관 공정의 조업 파라미터＞

전술한 조업 파라미터 외에, 확관 공정의 조업 파라미터를 진원도 예측 모델의 입력에 이용하는 경우에는, 확관율을 확관 공정의 조업 파라미터로서 이용할 수 있다. 확관율이 클수록, 확관 공정 후의 강관의 진원도는 향상하지만, 강관 제품으로서의 압축 항복 강도의 관점에서 확관율의 상한값이 제한되기 때문에, 그 범위 내에서의 값을 이용하여 기초 데이터 취득부(110)의 계산 조건을 결정한다. 이 때, 확관율은, 확관 장치를 제어하기 위해 필요한 정보이기 때문에, 상위 계산값에서 설정된 설정값에 의해 특정할 수 있다. 또한, 확관 공정의 조업 파라미터로서는, 확관율 외에, 확관 다이스 매수나 확관 다이스 지름을 이용해도 좋다.

〔진원도 예측 방법〕

본 실시 형태에서는, 상기와 같이 하여 진원도 예측 모델 생성부(130)에 의해 오프라인에서 생성된 진원도 예측 모델(M)을 이용하여, 온라인에서 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측에 있어서는, 우선, 강관의 제조 공정의 조업 조건으로서 설정되는 조업 조건 데이터세트를 온라인에서 취득한다(조업 파라미터 취득 스텝). 이는, 상기와 같이 하여 생성한 진원도 예측 모델의 입력이 되는 조업 조건 데이터세트로서, 강관의 제조 공정을 통괄하는 상위 계산기 또는 각 성형 가공 공정의 제어용 계산기로부터 필요한 데이터를 취득하는 스텝이다. 여기에서, 「온라인」이란, 강관의 제조 공정의 개시 전에서 확관 공정이 완료될 때까지의 일련의 제조 공정의 사이를 의미한다. 따라서, 반드시 어느 하나의 성형 가공 공정에서 가공을 실행 중이 아니라도 좋다. 각 성형 가공 공정의 사이에서 강판을 다음의 공정에 반송하기 위해 대기하고 있는 동안도 「온라인」에 포함된다. 또한, 강관의 제조 공정의 개시 전으로서 소재가 되는 강판을 제조하는 후판 압연 공정이 완료된 후도 「온라인」에 포함시킬 수 있다. 소재가 되는 강판을 제조하는 후판 압연 공정이 완료되면, 본 실시 형태의 진원도 예측 모델의 입력이 되는 조업 조건 데이터세트를 취득할 수 있는 상태가 되기 때문이다. 온라인에서 사용하는 것은 기계 학습에 의해 학습한 진원도 예측 모델(M)이고, 입력 조건이 되는 조업 파라미터를 설정하면, 즉석에서 출력이 되는 진원도를 산출하여, 조업 조건의 재설정 등을 신속하게 행할 수 있다.

확관 공정 후의 강관의 진원도 예측은, 강판의 제조 공정의 개시 전 또는 도중의 어느 타이밍에서 실시할 수 있다. 예측을 행하는 타이밍에 따라서, 진원도 예측 모델(M)의 입력이 되는 조업 조건 데이터세트를 적절히 생성한다. 즉, 프레스벤드 공정 전에 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측을 행하는 경우, 소재가 되는 강판의 속성 정보에 대한 실적값(실측값)을 이용할 수 있고, 프레스벤드 공정을 포함하는 이후의 제조 공정의 조업 파라미터로서는, 상위 계산기에서 미리 설정되어 있는 조업 조건의 설정값을 이용한다.

또한, 프레스벤드 공정을 종료하고, 씨임 갭 저감 공정의 개시 전에 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측을 행하는 경우에는, 소재가 되는 강판의 속성 정보에 대한 실적값(실측값)과, 프레스벤드 공정의 조업 파라미터의 실적값을 이용함과 함께, 씨임 갭 저감 공정을 포함하는 이후의 제조 공정의 조업 파라미터로서, 상위 계산기에서 미리 설정되어 있는 조업 조건의 설정값을 이용한다. 또한, 미리 설정되어 있는 조업 조건의 설정값이란, 과거의 조업 실적에 기초하여 설정된 설정값으로, 미리 상위 계산기에 기억되어 있는 것을 말한다.

본 실시 형태에서는, 이상과 같이 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하는 타이밍에 따라서 취득되는 1조의 조업 조건 데이터세트를 진원도 예측 모델의 입력에 이용하여, 출력인 확관 공정 후의 강관의 진원도를 온라인에서 예측한다. 이에 따라, 예측된 강관의 진원도에 따라서, 이후의 제조 공정의 조업 조건을 재설정할 수 있기 때문에, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 보다 작게 할 수 있다.

〔진원도 제어 방법〕

본 실시 형태인 확관 공정 후의 강관의 진원도 제어 방법에 대해서 설명한다. 도 12는, 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측을 프레스벤드 공정의 개시 전에 행하는 처리의 흐름을 나타낸다. 도 12에 나타내는 바와 같이, 이 처리에서는, 소재가 되는 강판의 속성 정보에 관한 실적 데이터, 프레스벤드 공정의 조업 조건으로서 미리 설정된 설정값(조업 설정값), 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건으로서 미리 설정된 설정값(조업 설정값)이 상위 계산기(140)로부터 얻어지고, 이들 정보를 조업 조건 데이터세트(111)로서 취득한다. 또한, 확관 공정 후의 강관의 목표로 하는 진원도로서 미리 설정된 진원도 목표값이 상위 계산기(140)로부터 조업 조건 재설정부(150)에 이송된다.

이와 같이 하여 취득된 조업 조건 데이터세트(111)를 진원도 예측 모델(M)의 입력으로서, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 그리고, 예측된 진원도(진원도 예측값)와 목표로 하는 진원도(진원도 목표값)가 비교되어, 예측된 진원도가 진원도 목표값보다도 작은 경우에는, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정의 조업 조건의 설정값을 변경하지 않고 강관을 제조한다. 한편, 예측된 진원도가 진원도 목표값보다도 큰 경우에는, 프레스벤드 공정 또는 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건을 재설정한다.

구체적으로는, 프레스벤드 공정의 프레스 횟수를 1회 또는 2회 이상 증가시키고, 프레스 압하 위치 간의 간격을 짧게 하도록 재설정한다. 이에 따라, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 향상한다. 또한, 이와 같이 하여 재설정된 프레스벤드 공정의 조업 조건의 설정값을, 다시 진원도 예측 모델(M)의 입력 데이터에 이용하여 재차 진원도 예측을 행하고, 예측되는 진원도가 진원도 목표값보다도 작아지는지 아닌지를 확인하여, 프레스벤드 공정의 조업 조건의 재설정값을 확정해도 좋다.

그리고, 재설정된 프레스벤드 공정의 조업 조건이 프레스벤드 공정의 조업 조건 제어부에 이송되어, 프레스벤드 공정의 조업 조건이 결정된다. 조업 조건 재설정부(150)에 있어서의 진원도 판정을 복수회 반복하여 행함으로써 진원도 목표값이 작게 설정되어 있어도, 적절한 프레스벤드 공정의 조업 조건을 설정할 수 있기 때문에, 보다 진원도가 양호한 강관을 제조할 수 있다.

한편, 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터를 재설정하는 경우에는, O 프레스 압하량을 변경한다. 예를 들면 진원도 예측 모델(M)에 복수의 O 프레스 압하량 조건을 입력하고, 그 조건 중으로부터 가장 양호한 진원도가 얻어지는 O 프레스 압하량의 조건을 선택하여 설정한다. 이와 같이 하여, 재설정된 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건이 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건 제어부에 이송되어, 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건이 결정된다. 또한, 프레스벤드 공정의 조업 파라미터와 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터의 양자를 재설정해도 좋다. 재설정의 방법은 상기와 마찬가지이다. 재설정하는 조업 파라미터가 많을수록, 확관 공정 후의 강관의 진원도의 제어 범위가 확대되어, 보다 진원도를 작게 할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 실시 형태인 진원도 제어 방법에 의하면, 소재가 되는 강판의 속성 정보의 불균일이나, 프레스벤드 공정과 씨임 갭 저감 공정의 상호 작용에 의한 진원도로의 영향을 동시에 고려하는 것이 가능한 진원도 예측 모델을 이용하기 때문에, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호하게 하기 위한 적절한 조업 조건을 설정할 수 있고, 또한, 온라인으로의 적용에 의해 신속한 조업 조건의 재설정이 가능해져, 진원도가 높은 강관을 제조할 수 있다.

다음으로, 표 1 및 도 16을 참조하여, 본 발명의 실시 형태인 진원도 제어 방법으로서, 프레스벤드 공정에 앞서 강판의 단굽힘 공정을 포함하는 경우의 진원도 제어 방법에 대해서 설명한다.

본 실시 형태에서는, 우선, 강관의 제조 공정을 구성하는 복수의 성형 가공 공정 중으로부터 재설정 대상 공정을 선택한다. 그리고, 재설정 대상 공정의 개시 전에 진원도 예측 모델(M)을 이용하여 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 계속해서, 확관 공정 후의 강관의 진원도가 작아지도록, 적어도 재설정 대상 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1개 이상의 조업 파라미터, 또는, 재설정 대상 공정보다도 하류측의 성형 가공 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1개 이상의 조업 파라미터를 재설정한다.

여기에서, 강관의 제조 공정을 구성하는 복수의 성형 가공 공정이란, 강판에 소성 변형을 부여하여 강관을 소정의 형상으로 가공하는, 단굽힘 공정, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정을 가리킨다. 재설정 대상 공정은, 이들 성형 가공 공정 중으로부터 임의의 공정을 선택한다. 그리고, 선택한 재설정 대상 공정에 있어서의 성형 가공을 실행하기 전에, 강관의 진원도 예측 모델(M)을 이용하여 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 이 때, 재설정 대상 공정보다도 상류측의 성형 공정에 대해서는, 강판의 성형 가공이 종료되어 있기 때문에, 상류측의 성형 가공 공정의 조업 파라미터를 이용하는 경우에는, 그의 실적 데이터를 진원도 예측 모델(M)의 입력에 이용할 수 있다. 한편, 재설정 대상 공정을 포함하는 하류측의 성형 가공 공정에 대해서는, 조업 실적 데이터를 채취할 수 없기 때문에, 미리 상위 계산기 등에 있어서 설정되어 있는 설정값을 강관의 진원도 예측 모델(M)의 입력에 이용한다. 이와 같이 하여 대상재에 대한 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측할 수 있다.

그리고, 확관 공정 후의 강관의 진원도로서 예측된 진원도가, 제품으로서 허용되는 진원도에 들어가는지 아닌지를 판단한다. 이에 따라, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측된 값보다도 작게 하는 경우에, 재설정 대상 공정 및 재설정 대상 공정보다도 하류측의 성형 가공 공정에 있어서의 조업 조건을 재설정할 수 있다. 여기에서, 재설정하는 조업 파라미터는, 재설정 대상 공정에 있어서의 조업 파라미터라도, 재설정 대상 공정보다도 하류측의 성형 가공 공정에 있어서의 조업 파라미터라도 좋다. 예측된 진원도와 제품으로서 허용되는 진원도의 차이에 따라서, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 변경하는 데에 적합한 성형 가공 공정의 조업 파라미터를 선택하면 좋다. 또한, 재설정 대상 공정에 있어서의 조업 파라미터와, 재설정 대상 공정보다도 하류측의 임의의 성형 가공 공정에 있어서의 조업 파라미터의 양쪽의 조업 파라미터를 재설정해도 좋다. 예측된 진원도와 제품으로서 허용되는 진원도의 차이가 큰 경우, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 효과적으로 변경할 수 있기 때문이다.

표 1에 재설정 대상 공정으로서 선택되는 성형 가공 공정과 그에 대응하여 조업 파라미터의 재설정이 가능한 성형 가공 공정의 케이스를 구체적으로 나타낸다. 케이스 1은, 단굽힘 공정을 포함하는 강관의 제조 공정에 있어서, 단굽힘 공정을 재설정 대상 공정으로 선택하는 것이다. 이 때, 단굽힘 공정의 개시 전에, 프레스벤드 공정 및 씨임 갭 저감 공정을 포함하는 성형 가공 공정에 있어서의 조업 파라미터의 설정값을 이용하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 예측된 진원도가 큰 경우에는, 단굽힘 공정, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정의 각 성형 가공 공정에 있어서의 임의의 조업 파라미터를 재설정할 수 있다. 재설정하는 조업 파라미터로서는, 단굽힘 공정의 조업 파라미터뿐만 아니라, 다른 성형 가공 공정의 조업 파라미터라도 좋다. 또한, 진원도 예측 모델(M)의 입력으로서 강판의 속성 정보가 포함되어 있는 경우에는, 재설정 대상 공정인 단굽힘 공정의 개시 전에, 강판의 속성 정보에 관한 측정값 등을 포함하는 실적 데이터를 입력에 이용할 수 있다.

케이스 2 및 케이스 3도 케이스 1과 마찬가지의 사고 방식에 의해 재설정 대상 공정의 선택과 재설정하는 조업 파라미터를 선택할 수 있다. 한편, 케이스 4는 확관 공정을 재설정 대상 공정으로 하는 경우이다. 이 때, 확관 공정의 개시 전에 진원도 예측 모델(M)을 이용하여 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측한다. 그 경우, 진원도 예측 모델(M)의 입력으로서, 적어도 프레스벤드 공정 및 씨임 갭 저감 공정에 있어서의 조업 실적 데이터를 이용할 수 있다. 또한, 강판의 속성 정보의 실적 데이터나 단굽힘 공정에 있어서의 조업 실적 데이터를 이용해도 좋다. 이와 같이 하여, 예측되는 확관 공정 후의 강관의 진원도와 제품으로서 허용되는 진원도를 비교하고, 진원도를 작게 하고자 하는 경우에는, 확관 공정에 있어서의 조업 파라미터를 재설정한다. 재설정하는 확관 공정의 조업 파라미터로서는, 확관율을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 재설정하는 확관율의 초기 설정값으로부터의 변경량은, 경험에 의한 인식에 기초하여 설정되면 좋다. 단, 진원도 예측 모델(M)의 입력에 확관 공정의 확관율이 포함되어 있는 경우에는, 재설정한 확관율의 값을 진원도 예측 모델(M)의 입력으로서, 다시 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하고, 재설정하는 조건의 적부를 판단해도 좋다.

여기에서, 도 16을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 제어 방법에 대해서 설명한다. 도 16에 나타내는 예는, 재설정 대상 공정으로서 씨임 갭 저감 공정을 선택하고, 프레스벤드 공정이 종료되어 U자 형상 성형체가 씨임 갭 저감 공정을 위해 이송된 케이스이다. 이 때, 프레스벤드 공정에 있어서의 조업 실적 데이터가 조업 조건 재설정부(150)에 이송된다. 조업 실적 데이터는, 각 성형 가공 공정을 제어하는 각 공정에 구비된 제어용 계산기로부터 네트워크 경유로 이송되면 좋다. 단, 각 성형 가공 공정의 제어용 계산기로부터 강관의 제조 공정을 통괄하는 상위 계산기(140)에 일단 이송된 후에, 상위 계산기(140)로부터 조업 조건 재설정부(150)에 이송되어도 좋다. 또한, 조업 조건 재설정부(150)에는, 필요에 따라서, 강판의 속성 정보에 대한 실적 데이터가 상위 계산기(140)로부터 이송된다. 또한, 필요에 따라서 단굽힘 공정에 있어서의 조업 실적 데이터가 이송되어도 좋다. 또한, 재설정 대상 공정 및 재설정 대상 공정보다도 하류측의 성형 가공 공정인 씨임 갭 저감 공정과 확관 공정의 조업 파라미터에 대해서는, 그들의 설정값이 각 공정의 제어용 계산기로부터 조업 조건 재설정부(150)에 이송된다. 단, 씨임 갭 저감 공정과 확관 공정의 조업 파라미터의 설정값이 상위 계산기(140)에 기억되어 있는 경우에는, 상위 계산기(140)로부터 조업 조건 재설정부(150)에 이송되어도 좋다. 또한, 상위 계산기(140)로부터는 제품이 되는 강관의 사양에 따라서 결정되는 진원도 목표값이 조업 조건 재설정부(150)에 이송된다.

조업 조건 재설정부(150)는, 진원도 예측 모델(M)을 온라인에서 이용하여 이들의 정보로부터 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하고, 예측된 진원도(진원도 예측값)와 목표로 하는 진원도(진원도 목표값)를 비교한다. 그리고, 진원도 예측값이 진원도 목표값보다도 작은 경우에는, 조업 조건 재설정부(150)는, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정의 조업 조건의 설정값을 변경하지 않고 나머지의 성형 가공 공정의 조업 조건을 결정하여, 강관을 제조한다. 한편, 예측된 진원도가 진원도 목표값보다도 큰 경우에는, 조업 조건 재설정부(150)는, 적어도 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건 또는 확관 공정의 조업 조건을 재설정한다. 구체적으로는, 씨임 갭 저감 공정의 O 프레스 압하량 등을 재설정할 수 있다. 또한, 확관 공정의 확관율을 재설정할 수 있다. 나아가서는, O 프레스 압하량과 확관율의 어느 것도 재설정할 수 있다.

또한, 조업 조건 재설정부(150)는, 이와 같이 하여 재설정된 조업 파라미터를 다시 진원도 예측 모델(M)의 입력 데이터에 이용하여 재차 진원도 예측을 행하고, 예측되는 진원도가 진원도 목표값보다도 작아지는지 아닌지를 확인하여, 씨임 갭 저감 공정 및 확관 공정의 조업 조건의 재설정값을 확정해도 좋다. 재설정된 씨임 갭 저감 공정과 확관 공정의 조업 조건은 각각의 제어용 계산기에 이송되고, 씨임 갭 저감 공정과 확관 공정의 조업 조건이 된다. 조업 조건 재설정부(150)에 있어서의 진원도 판정을 복수회 반복하여 행함으로써, 진원도 목표값이 작게 설정되어 있어도, 적절한 씨임 갭 저감 공정 및 확관 공정의 조업 조건을 설정할 수 있기 때문에, 보다 진원도가 양호한 강관을 제조할 수 있다. 또한, 이와 같이 하여 씨임 갭 저감 공정을 재설정 대상 공정으로 한 확관 공정 후의 강관의 진원도 제어를 실행하고 나서, 오픈관으로 성형 가공되어 용접된 강관에 대하여, 다시 확관 공정을 재설정 대상 공정으로 한 확관 공정 후의 강관의 진원도 제어를 실행해도 좋다. 씨임 갭 저감 공정의 조업 실적 데이터가 얻어진 상태가 되어, 강관의 진원도 예측 정밀도가 보다 향상하기 때문이다.

이상과 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 제어 방법에 의하면, 프레스벤드 공정과 씨임 갭 저감 공정의 상호 작용에 의한 진원도로의 영향이 고려된 진원도 예측 모델(M)을 이용하기 때문에, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 양호하게 하기 위한 적절한 조업 조건을 설정할 수 있어, 진원도가 높은 강관을 제조할 수 있다. 또한, 소재가 되는 강판의 속성 정보의 불균일을 반영한 고정밀도의 진원도 제어를 실현할 수 있다.

＜강관의 진원도 예측 장치＞

다음으로, 도 17을 참조하여, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 예측 장치에 대해서 설명한다.

도 17은, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 예측 장치의 구성을 나타내는 도면이다. 도 17에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태인 강관의 진원도 예측 장치(160)는, 조업 파라미터 취득부(161), 기억부(162), 진원도 예측부(163) 및, 출력부(164)를 구비하고 있다.

조업 파라미터 취득부(161)는, 예를 들면 기계 학습부에 의해 생성된 진원도 예측 모델(M)을 진원도 예측 모델 생성부(130)로부터 취득 가능한 임의의 인터페이스를 구비하고 있다. 예를 들면, 조업 파라미터 취득부(161)는, 진원도 예측 모델(M)을 진원도 예측 모델 생성부(130)로부터 취득하기 위한 통신 인터페이스를 구비하면 좋다. 이 경우, 조업 파라미터 취득부(161)는, 기계 학습부(100b)로부터 소정의 통신 프로토콜로 진원도 예측 모델(M)을 수신해도 좋다. 또한, 조업 파라미터 취득부(161)는, 예를 들면 각 성형 가공 공정에 이용되는 설비가 구비하고 있는 제어용 계산기 또는 상위 계산기로부터 성형 가공 설비(성형 가공 공정을 실행하는 설비)의 조업 조건을 취득한다. 예를 들면, 조업 파라미터 취득부(161)는, 조업 조건을 취득하기 위한 통신 인터페이스를 구비하면 좋다. 또한, 조업 파라미터 취득부(161)는, 유저의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하면 좋다. 이 경우, 강관의 진원도 예측 장치(160)는, 유저 입력을 검출하여, 유저의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하는 1개 이상의 입력 인터페이스를 포함하는 입력부를 추가로 갖는다. 입력부로서는, 물리 키, 정전 용량 키, 출력부의 디스플레이와 일체적으로 형성된 터치 스크린, 음성 입력을 접수하는 마이크로폰 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들면 입력부는, 조업 파라미터 취득부(161)에 의해 진원도 예측 모델 생성부(130)로부터 취득된 진원도 예측 모델(M)에 대한 조업 조건의 입력을 접수한다.

기억부(162)에는, 적어도 1개의 반도체 메모리, 적어도 1개의 자기 메모리, 적어도 1개의 광 메모리, 또는 이들 중 적어도 2종류의 조합이 포함된다. 기억부(162)는, 예를 들면 주기억 장치, 보조 기억 장치, 또는 캐시 기억 장치로서 기능한다. 기억부(162)는, 강관의 진원도 예측 장치(160)의 동작에 이용되는 임의의 정보를 기억한다. 기억부(162)는, 예를 들면 조업 파라미터 취득부(161)에 의해 진원도 예측 모델 생성부(130)로부터 취득된 진원도 예측 모델(M), 조업 파라미터 취득부(161)에 의해 상위 컴퓨터로부터 취득된 조업 조건 및, 강관의 진원도 예측 장치(160)에 의해 예측된 진원도 정보를 기억한다. 기억부(162)는, 시스템 프로그램 및 애플리케이션 프로그램 등을 기억해도 좋다.

진원도 예측부(163)는, 1개 이상의 프로세서를 포함한다. 본 실시 형태에서는, 프로세서는, 범용의 프로세서, 또는 특정의 처리에 특화한 전용의 프로세서이지만, 이들에 한정되지 않는다. 진원도 예측부(163)는, 강관의 진원도 예측 장치(160)를 구성하는 각 구성부와 통신 가능하게 접속되어, 강관의 진원도 예측 장치(160) 전체의 동작을 제어한다. 진원도 예측부(163)는, 예를 들면 PC(Personal Computer) 또는 스마트폰 등의 임의의 범용의 전자 기기일 수 있다. 진원도 예측부(163)는, 이들에 한정되지 않고, 1개 또는 서로 통신 가능한 복수의 서버 장치라도 좋고, 강관의 진원도 예측 장치(160) 전용의 다른 전자 기기라도 좋다. 진원도 예측부(163)는, 조업 파라미터 취득부(161)를 통하여 취득한 조업 조건 및 진원도 예측 모델 생성부(130)로부터 취득한 진원도 예측 모델(M)을 이용하여 강관의 진원도 정보의 예측값을 산출한다.

출력부(164)는, 진원도 예측부(163)에 의해 산출된 강관의 진원도 정보의 예측값을 성형 가공 설비의 조업 조건을 설정하기 위한 장치에 출력한다. 출력부(164)는, 정보를 출력하여 유저에게 통지하는 1개 이상의 출력 인터페이스를 포함하고 있으면 좋다. 출력용 인터페이스는, 예를 들면 디스플레이이다. 디스플레이는, 예를 들면 LCD 또는 유기 EL 디스플레이이다. 출력부(164)는, 강관의 진원도 예측 장치(160)의 동작에 의해 얻어지는 데이터를 출력한다. 출력부(164)는, 강관의 진원도 예측 장치(160)에 구비되는 대신에, 외부의 출력 기기로서 강관의 진원도 예측 장치(160)에 접속되면 좋다. 접속 방식으로서는, 예를 들면 USB, HDMI(등록상표), 또는 Bluetooth(등록상표) 등의 임의의 방식을 이용할 수 있다. 예를 들면 출력부(164)로서는, 정보를 영상으로 출력하는 디스플레이나 정보를 음성으로 출력하는 스피커 등을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되지 않는다. 예를 들면 출력부(164)는, 진원도 예측부(163)에 의해 산출된 진원도 정보의 예측값을 유저에게 제시한다. 유저는, 출력부(164)에 의해 제시된 진원도의 예측값에 기초하여, 성형 가공 설비의 조업 조건을 적절히 설정할 수 있다.

이상과 같은 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측 장치(160)의 보다 바람직한 형태는, 유저의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하는 입력부(165)와, 진원도 예측부(163)에 의해 산출된 진원도 정보의 예측값을 표시하는 표시부(166)를 갖는 태블릿 단말 등의 단말 장치이다. 이는, 입력부(165)로부터 유저의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하고, 취득한 입력 정보에 의해, 이미 강관의 진원도 예측 장치(160)에 입력된 성형 가공 설비의 조업 파라미터의 일부 또는 전부를 갱신하는 것이다. 즉, 성형 가공 설비에 있어서 처리를 행하고 있는 강판에 대해서, 진원도 예측부(163)에 의해 강관의 진원도 정보가 예측되어 있는 경우에, 조업 담당자가 단말 장치를 이용하여, 이미 조업 파라미터 취득부(161)에 입력되어 있는 성형 가공 설비의 조업 파라미터의 일부를 수정 입력하는 조작을 접수하는 것이다. 이 때, 조업 파라미터 취득부(161)는, 성형 가공 설비의 조업 파라미터 중에서 단말 장치로부터 수정 입력이 되지 않는 조업 파라미터에 대해서는, 당초의 입력 데이터를 보유지지하여, 수정 입력이 된 조업 파라미터만을 변경한다. 이에 따라, 조업 파라미터 취득부(161)에서는 진원도 예측 모델(M)의 새로운 입력 데이터가 생성되고, 진원도 예측부(163)에 의해 그 입력 데이터에 기초하는 진원도 정보의 예측값이 산출된다. 또한, 산출된 진원도 정보의 예측값은, 출력부(164)를 통하여 단말 장치의 표시부(166)에 표시된다. 이에 따라, 성형 가공 설비의 조업 담당자 또는 공장 책임자 등이, 성형 가공 설비의 조업 파라미터를 변경한 경우의 진원도 정보의 예측값을 즉석에서 확인하여, 적절한 조업 조건으로의 변경을 신속하게 행할 수 있다.

실시예

〔실시예 1〕

본 실시예에서는, 판두께 38.0∼38.4㎜, 판폭 2700∼2720㎜의 라인 파이프용 강판(API 그레이드 X60)을 이용하여, 확관 공정 후의 직경이 36인치인 강관을 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정, 용접 공정 및, 확관 공정을 거쳐 제조하는 제조 조건에 대응하여, 오프라인의 확관 공정 후의 진원도 예측 모델을 생성했다. 본 실시예에 이용한 씨임 갭 저감 공정의 유한 요소 모델 생성부에 의해 생성된 유한 요소 모델의 예를 도 13에 예시한다. 사용한 유한 요소 해석 솔버는 Abaqus2019이고, 1케이스당의 계산 시간은 대략 3시간이었다. 데이터베이스에 축적한 데이터세트의 수는 300, 기계 학습 모델로서 기저 함수에 동경 기저 함수(radial basis function)를 이용한 가우시안 과정 회귀를 이용했다.

또한, 강판의 속성 정보로서는, 강판의 대표 판두께(면 내의 평균 판두께), 판폭 및, 항복 응력을 선택하여, 제조 실적으로부터 조업 조건으로서 변동하는 범위를 특정하고, 그 범위에서 계산의 입력 데이터를 변경했다. 프레스벤드 공정의 조업 파라미터에는, 프레스 압하 횟수 및 프레스 압하 위치를 선택했다. 이 때, 프레스 압하 횟수는, 11회를 기준 조건으로 하고, 7∼15회의 범위에서 조건을 변경했다. 프레스 압하 위치에 대해서는, 프레스 압하 횟수에 따라서 판폭 방향에서 등간격으로 프레스 압하를 행하도록 하고, 프레스 압하 횟수에 따라서 프레스 압하 위치가 결정되도록 했다. 프레스 압하량은 펀치 선단부가 봉 형상 부재인 최상부를 연결하는 선으로부터 15.8㎜의 위치에 도달하는 양으로 하고, 1회당 30°의 굽힘으로 했다.

그리고, 봉 형상 부재의 간격을 450㎜로 설정한 다이의 위에 강판을 올려놓고, 반경 308㎜가 되는 가공면을 갖는 펀치에 의해, 강판의 폭방향 중앙부로부터 1120㎜ 떨어진 위치를 기준으로 하여 프레스 압하를 개시했다. 프레스 압하 횟수가 11회인 경우에는, 도 2의 지면의 우측으로부터 폭방향 중앙부를 향하여 5회의 프레스 압하를 판재 이송 피치 224㎜의 조건으로 행하고, 그 후, 도 2의 지면 좌측의 단부를 봉 형상 부재의 근방으로 이동시켜, 단부로부터 1120㎜의 위치로부터 강판의 좌측 절반에 대해서, 6회의 프레스 압하를 판재 이송 피치 224㎜의 조건으로 행했다.

씨임 갭 저감 공정에는 O 프레스 장치를 이용했다. 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터에는, O 프레스 압하율을 선택하고, 1.0∼3.0％의 범위에서 조업 조건을 변경했다. 그 외의 조업 조건으로서, 반경(R): 457.2㎜, 중심각(θc): 60°의 원호면을 갖고, 각도(θd): 30°에서 원호면에 연결되는 평탄면을 갖는 상 금형과, 반경(R): 502.9㎜의 오목 형상의 원호면을 갖는 하 금형을 이용하는 조건을 설정했다. 한편, 확관 공정의 조업 파라미터인 확관율은 1.0％로 일정값을 이용했다.

본 실시예에서는, 이상과 같은 해석 조건을 진원도 오프라인 계산부에 설정하고, 상기의 조업 조건의 범위 내에서 해석 조건을 변경하고, 해석에 의해 얻어진 확관 공정 후의 진원도의 계산 결과를 데이터베이스에 축적했다. 그리고, 축적된 데이터베이스를 기초로 진원도 예측 모델을 생성했다. 본 실시예에서는, 이와 같이 하여 생성한 진원도 예측 모델을 온라인에 적용했다. 본 실시예에 있어서의 진원도는, 관을 둘레 방향으로 3600등분하여 대향하는 위치에서의 외직경을 선택하고, 그들 중의 최대 지름과 최소 지름을 각각 Dmax, Dmin으로 한 경우에, 진원도＝Dmax－Dmin으로서 정의했다.

온라인 공정에서는, 프레스벤드 공정의 개시 전에, 상위 계산기로부터 소재가 되는 강판의 속성 정보의 실적 데이터로서, 강판의 대표 판두께 및 판폭을 취득했다. 또한, 후판 압연 공정의 검사 공정에 있어서 얻어진 항복 응력의 시험 데이터를 취득했다. 한편, 상위 계산기로부터는, 프레스벤드 공정 및 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건의 설정값을 취득했다. 본 실시예에서 대상으로 하는 강관의 제조 공정에 있어서, 상위 계산기에서 미리 설정되어 있던 조업 조건의 설정값은, 프레스벤드 공정의 프레스 횟수가 11회이고, 강판의 폭방향 중앙부로부터 1120㎜ 떨어진 위치를 제1회의 압압 위치로 하고, 강판의 폭방향으로 224㎜ 피치에서 프레스 압하 위치를 설정하는 것이었다. 또한, 각 프레스 압하 위치에서의 프레스 압하량은 15.8㎜라는 조건이 미리 설정된 값이다. 한편, O 프레스 장치를 이용한 씨임 갭 저감 공정에 대해서는, 상위 계산기에서 미리 설정되어 있던 조업 조건의 설정값으로서, O 프레스 압하율을 2.0％로 하는 조건이 설정되어 있었다.

본 실시예에서는, 프레스벤드 공정의 개시 전에, 이들의 설정값과, 강판의 속성 정보의 실적 데이터인 대표 판두께 및 판폭을 진원도 예측 모델의 입력으로서, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측했다. 한편, 상위 계산기에서는, 진원도 목표값이 10㎜로 설정되어 있고, 예측된 강관의 진원도(진원도 예측값)와 진원도 목표값이 비교되어, 예측된 진원도가 진원도 목표값을 초과하는 경우에는, 프레스벤드 공정의 조업 조건이 재설정되었다. 재설정하는 조업 조건으로서는 프레스 횟수를 선택했다. 그 결과, 발명예에서는, 진원도의 평균값이 4.0㎜이고, 합격률은 100％가 되는 것이 확인되었다. 이에 대하여, 비교예로서, 프레스벤드 공정의 조업 조건을 상위 계산기에서 미리 설정되어 있던 설정값인 채로 제조한 경우, 진원도의 평균값이 11.2㎜로, 합격률은 80％였다.

〔실시예 2〕

본 실시예에서는, 판두께 50.0∼50.4㎜, 판폭 4450∼4460㎜의 라인 파이프용 강판(API 그레이드 X60)을 이용하여, 확관 공정 후의 직경이 56인치인 강관을 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정, 용접 공정 및, 확관 공정을 거쳐 강관을 제조하는 경우에 대해서, 오프라인에서 확관 공정 후의 진원도 예측 모델을 생성했다. 이 경우, 강관의 진원도 예측 모델의 입력으로 하는, 강판의 속성 정보의 파라미터, 프레스벤드 공정의 조업 파라미터 및, 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터는, 실시예 1과 동일한 것을 선택했다. 단, 그들 조업 파라미터의 범위는, 실시예 1과는 상이하다. 강판의 속성 정보의 파라미터인 대표 판두께는 50.0∼50.4㎜, 판폭은 4450∼4460㎜의 범위에서 조업 조건 데이터세트를 설정했다.

프레스벤드 공정의 조업 조건으로서는, 프레스벤드 설비의 하 다이 간격을 620㎜로 설정하고, 선단부의 곡률 반경을 478㎜로 한 펀치를 이용하여, 강판의 폭방향 중앙부로부터 1824㎜ 떨어진 위치를 프레스 압하의 개시점으로 했다. 프레스벤드 공정에 있어서의 프레스 압하 횟수는 7∼15회의 범위에서 조업 조건 데이터세트를 설정했다. 이 때 상위 계산기에서 미리 설정되어 있던 프레스 압하 횟수는 11회였다. 이 경우에는, 강판의 한쪽의 프레스 압하의 개시점으로부터, 강판의 폭방향 중앙측을 향하여, 이송량의 피치를 365㎜로 하여 5회의 프레스 압하를 행하고, 그 후 다른 한쪽의 프레스 압하의 개시점으로부터 강판의 폭방향 중앙측을 향하여, 이송량의 피치를 365㎜로 하여 6회의 프레스 압하를 행하는 조업 조건을 설정했다. 또한, 프레스 압하량은, 어느 프레스 압하에 대해서도 33.8㎜로 했다. 프레스 압하 횟수가 상이한 경우에는, 이송량 피치만을 변경하고, 프레스 압하의 개시 위치나 프레스 압하량은 일정한 설정값으로 했다.

씨임 갭 저감 공정에는 O 프레스 장치를 사용했다. O 프레스 장치의 상 금형에는, 반경(R): 704.0㎜, 중심각(θc): 60°의 원호면을 갖고, 각도(θd): 30°에서 원호면에 연결되는 평탄면을 갖는 것을 이용했다. 하 금형에는, 반경(R): 704.0㎜의 오목 형상의 원호면을 갖는 것을 이용했다. 씨임 갭 저감 공정에 있어서의 조업 파라미터는, O 프레스 압하율이고, 1.0∼3.0％의 범위에서 조업 조건 데이터세트를 설정했다. 또한, 상위 계산기에서 미리 설정되어 있던 O 프레스 압하율은 2.0％였다. 또한, 확관 공정에 있어서의 조업 파라미터가 되는 확관율의 설정값은 0.9％였다.

이상과 같은 강관의 성형 가공 공정에 있어서의 제조 조건을 설정하고, 강판의 속성 정보의 파라미터인 대표 판두께와 판폭, 프레스벤드 공정에 있어서의 조업 파라미터인 프레스 압하 횟수 및 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터인 O 프레스 압하율을 변경한, 복수의 조업 조건 데이터세트를 준비하고, 기초 데이터 취득부에 있어서의 유한 요소 해석을 실행하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 데이터베이스에 축적했다. 데이터베이스에 축적한 데이터세트의 수는 300, 기계 학습 모델로서 기저 함수에 동경 기저 함수를 이용한 가우시안 과정 회귀를 이용하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력으로 하는, 진원도 예측 모델을 오프라인에서 생성했다.

이상과 같이 하여 생성한 진원도 예측 모델은, 온라인의 조업 조건 재설정부에 이송되고, 상위 계산기로부터 취득하는 조업 조건 데이터세트를 입력으로서 접수하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측값을 출력하도록 구성했다. 그리고, 본 실시예에서는 프레스벤드 공정을 재설정 대상 공정으로서 선택하고, 프레스벤드 공정의 개시 전에, 강판의 속성 정보의 실적 데이터인 대표 판두께 및 판폭과, 프레스벤드 공정 및 씨임 갭 저감 공정의 조업 설정값을, 상위 계산기로부터 취득하여 조업 조건 데이터세트를 구성하고, 진원도 예측 모델을 이용하여 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측했다. 여기에서, 상위 계산기에서는 대상으로 하는 강관에 대해서 진원도 목표값이 14.2㎜로 설정되어 있고, 진원도 예측값과의 비교에 의해 진원도가 판정되었다. 진원도 예측값이 진원도 목표값을 초과하는 경우에는, 재설정 대상 공정보다도 하류측의 성형 가공 공정인 씨임 갭 저감 공정의 조업 조건이 재설정되도록 했다. 재설정하는 조업 조건은, O 프레스 압하율로 했다.

이러한 진원도 제어 방법을 이용하여, 강관을 100개 제조했다. 그 결과, 진원도 목표값 14.2㎜에 대하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도의 평균값은 10.0㎜, 합격률은 90％였다. 한편, 본 실시예의 진원도 제어 방법을 이용하는 일 없이, 미리 상위 계산기에서 설정되어 있던 조업 조건을 변경하는 일 없이 강관을 제조한 경우에는, 진원도의 평균값은 14.4㎜, 합격률은 60％였다.

〔실시예 3〕

본 실시예에서는, 판두께 38.0∼38.4㎜, 판폭 2700∼2720㎜의 라인 파이프용 강판(API 그레이드 X60)을 이용하여, 확관 공정 후의 직경이 36인치인 강관을 단굽힘 공정, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정, 용접 공정 및, 확관 공정을 거쳐 강관을 제조하는 경우에 대해서, 오프라인에서 확관 공정 후의 진원도 예측 모델을 생성했다. 이 경우, 강관의 진원도 예측 모델의 입력으로 하는, 강판의 속성 정보의 파라미터, 프레스벤드 공정의 조업 파라미터 및, 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터는 실시예 1과 동일하게 했다. 또한, 조업 조건 데이터세트를 구성하는 각 조업 파라미터의 범위도 실시예 1과 동일하게 했다.

한편, 단굽힘 공정에 대해서는, C 프레스 장치에 이용하는 상하 한 쌍의 금형을 강판마다 변경하는 일 없이 동일한 것을 사용하고, 단굽힘 공정의 조업 파라미터로서 단굽힘 가공폭을 선택하고, 그 범위가 180∼240㎜에서 변화하도록, 기초 데이터 취득부에 있어서의 조업 조건 데이터세트를 변경했다. 또한, 본 실시예에서는, 확관 공정의 조업 파라미터로서 확관율을 선택하고, 확관율이 0.6∼1.4％의 범위에서 변화하도록 기초 데이터 취득부에 있어서의 조업 조건 데이터세트를 변경했다.

이상의 조건하에서, 상기의 범위에서 설정한 조업 조건 데이터세트에 대하여, 유한 요소 해석 솔버로서 Abaqus2019를 이용한 유한 요소 해석을 행했다. 해석에 의해 얻어진 확관 공정 후의 진원도는, 조업 조건 데이터세트와 대응지어져 데이터베이스에 축적되었다. 데이터베이스에 축적한 데이터세트의 수는 600이었다. 기계 학습 모델에는 기저 함수에 동경 기저 함수를 이용한 가우시안 과정 회귀를 이용하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력으로 하는 진원도 예측 모델을 오프라인에서 생성했다.

이상과 같이 하여 생성한 진원도 예측 모델은, 온라인에서 강관의 진원도 예측을 실행하는 진원도 예측 장치에 조입되었다. 진원도 예측 장치는, 상위 계산기로부터 온라인에서 취득한 강관의 제조 공정에 있어서의 조업 파라미터를 입력으로서, 확관 공정 후의 강관의 진원도의 예측값을 출력한다. 본 실시예에서 이용한 진원도 예측 장치는 태블릿 단말이고, 입력부로부터 조업 담당자의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하고, 취득한 입력 정보에 의해 진원도 예측 장치에 입력되어 있는 성형 가공 설비의 조업 파라미터의 일부 또는 전부를 갱신할 수 있는 것이다. 이 태블릿 단말은, 제조 담당자의 조작에 의해 수정 입력이 된 조업 파라미터를 인식하여, 수정 입력의 값을 반영한 진원도 정보의 예측값을 표시부에 표시하는 기능을 갖는다.

본 실시예에서는, 온라인의 제조 공정에 있어서, 우선, 단굽힘 공정을 개시하기 전에, 조업 파라미터 취득부가, 강판의 속성 정보의 실적 데이터와, 미리 설정되어 있던 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정의 조업 설정값을 상위 계산기로부터 취득한다. 그리고, 진원도 예측부는, 취득한 조업 조건 데이터세트를 입력으로 한, 확관 공정 후의 강관의 진원도 예측값을 상기 태블릿 단말의 표시부에 출력했다. 이에 대하여, 강관의 제조 공정의 조업을 관리하는 조업 담당자는, 표시된 진원도 예측값을 확인하고, 대상이 되는 강관의 진원도 목표값으로서 설정되어 있던 값(이 경우에는 7.0㎜)과 비교한다. 그리고, 예측되는 진원도가 큰 경우에는, 단굽힘 공정의 조업 파라미터인 단굽힘 가공폭의 조업 조건을 C 프레스 장치의 조작반으로부터의 입력에 의해 수정할 수 있다.

본 실시예에서는, 조업 담당자는, 태블릿 단말의 표시부에 표시되는 단굽힘 공정의 조업 파라미터인 단굽힘 가공폭의 값을 180∼240㎜의 범위에서 수정했다. 본 실시예에 있어서의 진원도 예측 장치는, 진원도 예측 모델의 입력이 되는 파라미터로서, 조업 담당자에 의해 수정된 단굽힘 가공폭이 수정된 값으로 갱신한다. 그리고, 진원도 예측 장치는, 다른 입력은 조업 파라미터 취득부에 의해 이미 취득되어 있는 값을 유지하면서, 다시 진원도 예측값을 태블릿 단말에 표시한다. 조업 담당자는, 표시된 진원도 예측값을 확인하여, 단굽힘 공정의 조업 파라미터인 단굽힘 가공폭의 조건을 결정하고, C 프레스 장치의 조작반에 대하여 새로운 설정값을 설정했다.

이와 같이 하여, 본 실시예의 진원도 예측 장치를 이용하여, 조업 담당자가 강관의 성형 가공 공정에 있어서의 조업 조건을 적절히 변경하여 강관을 50개 제조했다. 그 결과, 진원도 목표값 7.0㎜에 대하여, 확관 공정 후의 강관의 진원도는 평균값으로서 4.2㎜, 합격률은 100％였다. 한편, 본 실시예의 진원도 예측 장치를 이용하는 일 없이, 미리 상위 계산기에서 설정되어 있던 조업 조건을 변경하는 일 없이 강관을 제조한 경우에는, 진원도의 평균값은 9.1㎜, 합격률은 35％였다. 즉, 본 실시예에 의한 진원도 예측 장치는, 강관의 제조 공정에 있어서의 조업 담당자의 판단을 보조하는 데에 효과적인 것이 확인되었다.

본 발명에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 정밀도 좋게, 또한, 신속하게 예측하는 진원도 예측 모델을 생성 가능한 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 정밀도 좋게, 또한, 신속하게 예측 가능한 강관의 진원도 예측 방법 및 진원도 예측 장치를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 복수의 공정으로 구성되는 강관의 제조 공정에 있어서의 확관 공정 후의 강관의 진원도를 정밀도 좋게 제어 가능한 강관의 진원도 제어 방법을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 소망하는 진원도를 갖는 강관을 수율 좋게 제조 가능한 강관의 제조 방법을 제공할 수 있다.

1 : 다이
1a, 1b : 봉 형상 부재
2 : 펀치
2a : 펀치 선단부
2b : 펀치 지지체
3 : 상 금형
4 : 하 금형
10a, 10b : 하측 공구
11a, 11b : 스프링 수단
12 : 펀치
13 : 상측 공구
16 : 확관 다이스
17 : 테이퍼 외주면
18 : 풀 로드
20 : 아암
21a, 21b : 변위계
22 : 회전 각도 검출기
25 : 회전 아암
26a, 26b : 압압 롤러
30 : C 프레스 장치
31 : 반송 기구
31a : 반송 롤
32A, 32B : 프레스 기구
33 : 상 금형
33a : 성형면
34 : 하 금형
34a : 압압면
36 : 유압 실린더
37 : 클램프 기구
110 : 기초 데이터 취득부
111 : 조업 조건 데이터세트
112 : 진원도 오프라인 계산부
112a : 프레스벤드 공정의 유한 요소 모델 생성부
112b : 씨임 갭 저감 공정의 유한 요소 모델 생성부
112c : 확관 공정의 유한 요소 모델 생성부
112d : 유한 요소 해석 솔버
120 : 데이터베이스
130 : 진원도 예측 모델 생성부
140 : 상위 계산기
150 : 조업 조건 재설정부
160 : 강관의 진원도 예측 장치
161 : 조업 파라미터 취득부
162 : 기억부
163 : 진원도 예측부
164 : 출력부
165 : 입력부
166 : 표시부
G : 씨임 갭부
M : 진원도 예측 모델
P : 강관
R1, R2 : 영역
S : 강판
S₁ : 성형체
S₂ : 오픈관

Claims

펀치에 의한 복수회의 압압에 의해 강판을 U자 형상 단면의 성형체로 가공하는 프레스벤드 공정, 상기 U자 형상 단면의 성형체의 씨임 갭부를 감소시켜 오픈관으로 하는 씨임 갭(seam gap) 저감 공정, 상기 오픈관의 단부끼리를 접합하는 용접 공정 및, 단부끼리가 접합된 강관의 내경을 확대하는 확관(pipe expanding) 공정을 포함하는 강관의 제조 공정에 있어서의, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도(out-of-roundness)를 예측하는 진원도 예측 모델을 생성하는 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법으로서,
상기 강판의 속성 정보로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터, 상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터 및, 상기 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터를 포함하는 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터에 포함하고, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 수치 계산을, 상기 조업 조건 데이터세트를 변경하면서 복수회 실행함으로써, 상기 조업 조건 데이터세트와 대응하는 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도의 데이터의 조(組)를 학습용 데이터로서 오프라인에서 복수 생성하는 기초 데이터 취득 스텝과,
상기 기초 데이터 취득 스텝에 있어서 생성된 복수의 학습용 데이터를 이용하여, 상기 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터, 확관 공정 후의 강관의 진원도를 출력 데이터로 하는 진원도 예측 모델을 오프라인에서 기계 학습에 의해 생성하는 진원도 예측 모델 생성 스텝
을 포함하는, 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법.
제1항에 있어서,
상기 기초 데이터 취득 스텝은, 유한 요소법을 이용하여 상기 조업 조건 데이터세트로부터 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 산출하는 스텝을 포함하는, 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 진원도 예측 모델은, 상기 조업 조건 데이터세트로서, 상기 확관 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터를 포함하는, 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 강관의 제조 공정은, 상기 프레스벤드 공정에 앞서 상기 강판의 폭방향 단부에 굽힘을 부여하는 단굽힘 공정을 포함하고, 상기 진원도 예측 모델은, 상기 조업 조건 데이터세트로서, 상기 단굽힘 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터를 포함하는, 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터는, 상기 프레스벤드 공정에 이용하는 펀치가 강판을 압압하는 프레스 위치 정보 및 프레스 압하량과 함께, 상기 프레스벤드 공정을 통해 행하는 프레스 횟수를 포함하는, 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기계 학습으로서, 뉴럴 네트워크, 결정목 학습(decision tree learning), 랜덤 포레스트, 가우시안 과정 회귀 및, 서포트 벡터 회귀로부터 선택한 기계 학습을 이용하는, 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 기재된 강관의 진원도 예측 모델의 생성 방법에 의해 생성된 강관의 진원도 예측 모델의 입력으로서, 상기 강관의 제조 공정의 조업 조건으로서 설정되는 조업 조건 데이터세트를 온라인에서 취득하는 조업 파라미터 취득 스텝과,
상기 조업 파라미터 취득 스텝에 있어서 취득한 상기 조업 조건 데이터세트를 상기 진원도 예측 모델에 입력함으로써, 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 예측하는 진원도 예측 스텝
을 포함하는, 강관의 진원도 예측 방법.
제7항에 기재된 강관의 진원도 예측 방법을 이용하여, 상기 프레스벤드 공정의 개시 전에, 상기 강판의 속성 정보의 실적값, 상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터의 설정값 및, 상기 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터의 설정값을 포함하는 조업 조건 데이터세트를 취득하고, 취득한 조업 조건 데이터세트를 상기 진원도 예측 모델에 입력함으로써 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하고, 예측한 진원도가 작아지도록 상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터의 설정값 및 상기 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터의 설정값의 적어도 한쪽을 재설정하는 스텝을 포함하는, 강관의 진원도 제어 방법.
제7항에 기재된 강관의 진원도 예측 방법을 이용하여, 상기 강관의 제조 공정을 구성하는 단굽힘 공정, 프레스벤드 공정, 씨임 갭 저감 공정 및, 확관 공정 중으로부터 선택한 재설정 대상 공정의 개시 전에, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 예측하고, 예측된 강관의 진원도 정보에 기초하여, 적어도 상기 재설정 대상 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터, 또는, 상기 재설정 대상 공정보다도 하류측의 성형 가공 공정의 조업 파라미터 중으로부터 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터를 재설정하는 스텝을 포함하는, 강관의 진원도 제어 방법.
제8항 또는 제9항에 기재된 강관의 진원도 제어 방법을 이용하여 강관을 제조하는 스텝을 포함하는, 강관의 제조 방법.
펀치에 의한 복수회의 압압에 의해 강판을 U자 형상 단면의 성형체로 가공하는 프레스벤드 공정, 상기 U자 형상 단면의 성형체의 씨임 갭부를 감소시켜 오픈관으로 하는 씨임 갭 저감 공정, 상기 오픈관의 단부끼리를 접합하는 용접 공정 및, 단부끼리가 접합된 강관의 내경을 확대하는 확관 공정을 포함하는 강관의 제조 공정에 있어서의, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도를 예측하는 강관의 진원도 예측 장치로서,
상기 강판의 속성 정보로부터 선택한 1 또는 2 이상의 파라미터, 상기 프레스벤드 공정의 조업 파라미터로부터 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터 및, 상기 씨임 갭 저감 공정의 조업 파라미터로부터 선택한 1 또는 2 이상의 조업 파라미터를 포함하는 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터로서 포함하고, 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 출력 데이터로 하는 수치 계산을, 상기 조업 조건 데이터세트를 변경하면서 복수회 실행함으로써, 상기 조업 조건 데이터세트와 대응하는 상기 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보의 데이터의 조를 학습용 데이터로서 복수 생성하는 기초 데이터 취득부와,
상기 기초 데이터 취득부에 있어서 생성된 복수의 학습용 데이터를 이용하여, 상기 조업 조건 데이터세트를 입력 데이터, 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 출력 데이터로 하는 진원도 예측 모델을 기계 학습에 의해 생성하는 진원도 예측 모델 생성부와,
상기 강관의 제조 공정의 조업 조건으로서 설정되는 조업 조건 데이터세트를 온라인에서 취득하는 조업 파라미터 취득부와,
상기 진원도 예측 모델 생성부에 있어서 생성된 진원도 예측 모델을 이용하여, 상기 조업 파라미터 취득부에 의해 취득한 상기 조업 조건 데이터세트에 대응하는 확관 공정 후의 강관의 진원도 정보를 온라인에서 예측하는 진원도 예측부
를 구비하는, 강관의 진원도 예측 장치.
제11항에 있어서,
유저의 조작에 기초하는 입력 정보를 취득하는 입력부와, 상기 진원도 정보를 표시하는 표시부를 갖는 단말 장치를 구비하고,
상기 조업 파라미터 취득부는, 상기 입력부가 취득한 입력 정보에 기초하여, 상기 강관의 제조 공정에 있어서의 조업 조건 데이터세트의 일부 또는 전부를 갱신하고,
상기 표시부는, 상기 갱신된 조업 조건 데이터세트를 이용하여 상기 진원도 예측부가 예측한 상기 강관의 진원도 정보를 표시하는, 강관의 진원도 예측 장치.