KR20230044236A

KR20230044236A - 금속관의 제조 방법과 장치

Info

Publication number: KR20230044236A
Application number: KR1020237005348A
Authority: KR
Inventors: 도모야스 나카노; 마사토 니시이; 다케유키 사토; 지롱 인; 페이조우 왕; 슈니치 하루야마
Original assignee: 가부시키가이샤 나카타 세이사쿠쇼
Priority date: 2020-07-31
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2023-04-03
Also published as: JPWO2022025272A1; JP7177304B2; CN116056814A; EP4190460A1; WO2022025272A1; US20230271240A1

Abstract

[과제] 파이프 밀의 스탠드 내에 배치하는 성형 공구의 위치를 자동적으로 소정 위치로 이동시켜 원하는 성형을 실현할 수 있는 스마트 밀에 있어서, 성형성을 향상시킨다. [해결 수단] 굽힘 성형 전용의 무구동형 브레이크다운 롤(BD)을 복수 스탠드에 배치한다. 각 BD 스탠드의 전후단에 구동 전용의 드라이브 롤(DR) 스탠드를 배치한다. 드라이브 롤(DR)은, 상하 플랫 롤로 소재 중앙부에 추력을 부여하는 구성으로 이루어지고, 복수단의 드라이브 롤(DR) 전체에서 상기 공정의 통과에 필요한 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 제어 수단 및 구동 회전수 제어 수단을 갖는다. DR 스탠드에서의 상하 플랫 롤로 재료 중앙부에 압력 제어로 추력을 부여함으로써, 롤 기준 직경이 명확하고 소재가 일정한 속도와 추력으로 보내져, 다양한 제품 외경이나 두께에 대하여 필요한 추력을 확보하는 것이 가능해진다.

Description

금속관의 제조 방법과 장치

본 발명은, 구경비가 수배의 범위에서 롤을 겸용할 수 있는 성형 롤을 사용하여, 금속띠를 연속적으로 판에서 반원 형상, 원 형상으로 성형하고, 금속띠의 양 끝부를 맞대어 용접하여 용접관으로 하는 롤 성형에 관하여, 제품 치수 차이나 금속종 차이에 따라 성형에 필요한 피성형 소재에 대한 추력을 확실히 부여할 수 있어, 성형 롤 스탠드 사이에서 재료의 라인 방향으로의 밀고 당김이 발생하지 않고, 고효율, 고정밀도의 성형이 가능해지는 용접관의 제조 장치와 제조 방법에 관한 것이다.

발명자들은 먼저 금속관을 제조하는 파이프 밀을 사용한 자동 조업을 가능하게 하는 금속관의 제조 방법에 대해서 PCT 출원(PCT/JP2021/014863)을 행하여, 피성형 소재의 초기 통판이나 이른바 사이즈 변경으로 금속띠의 치수를 변경했을 때 등의 제조 조건을 변경했을 때에, 파이프 밀의 스탠드 내에 배치하는 성형 공구의 위치를 자동적으로 소정 위치로 이동시켜 원하는 성형을 실현할 수 있는 제조 방법(스마트 밀)을 제안했다.

어떤 범위의 구경 차이로 성형 롤을 겸용할 수 있도록 스탠드 내에서의 위치 조정을 필요로 하는 겸용 롤을 사용한 파이프 밀에 있어서, 상기의 초기 통판 등의 자동화를 실현하기 위해, 예를 들면, 겸용의 성형 롤을 사용한 파이프 밀 전체에서, 엣지 밴드 성형하고, 그 후 서큘러 밴드 성형을 행하는 롤 플라워 설계를 행하여, 모든 성형 롤의 구성이 특정된 파이프 밀을 상정했다.

그 파이프 밀의 성형 롤을 사용한 성형 공정을, 어떤 이상적인 성상을 가진 피성형 소재의 판에서 환관(丸管; round pipe)으로 될 때까지의 모든 이상적으로 성형되어 가는 프로세스를, 예를 들면 3차원 탄소성 변형 유한 요소법으로 성형 시뮬레이션 해석한 결과를 이상 모델의 성형 프로세스로 하고, 이것에 대해 엔트리 가이드 스탠드(EG)로부터 턱스 헤드 스탠드(Turk's head stand, TH)까지의 연속하고 있는 띠 재료 전체의 변형 형태값(예를 들면 재료 단면 형상)과 엔트리 가이드 스탠드(EG)로부터 턱스 헤드 스탠드(TH)까지의 모든 성형 롤 스탠드의 각 롤 위치 정보의 상관 관계로서 파악했다.

이와 같이 어떤 품종·치수·제조 이력을 갖는 금속띠의 성형 시뮬레이션 해석으로부터 얻은 판 형상에서 관 형상까지의 일체물로서의 성형 프로세스에, 추가로 치수의 차이에 의한 재료 단면 형상과 롤 위치의 상관 관계를 가미하여, 이것을 파이프 밀에서의 어떤 측정 위치에서의 피성형 재료의 변형 형태값(예를 들면 단면 형상으로서 엣지 위치, 폭 치수, 높이 치수)으로서 평가하면, 상정하고 있는 겸용 범위 내의 조업에 있어서, 이러한 상관 관계로부터 측정 위치 전후의 롤 스탠드에서의 성형 롤이 취해야 할 이상의 롤 위치가 구해진다.

품종·치수의 차이에 더하여 추가로는, 피성형 재료의 개성, 즉 사용하는 금속띠의 치수 오차, 열연 이력, 재질의 차이나 그 라인 방향에서의 불균일 등의 금속띠 고유의 개성에 수반하여, 소정의 구성으로 이루어진 파이프 밀로 성형할 때의 실제의 성형 프로세스는, 파이프 밀의 개성도 고려하여 이상의 금속띠의 성형 프로세스를 상정한 이상 모델의 것과는 상이한 경우를 상정할 수 있다.

그래서, 실제 조업시와 이상 모델의 차이를 성형 중인 금속띠의 변형 형태값으로서 측정함으로써, 이상 모델과의 성형 프로세스의 차이로부터 성형 롤의 위치의 조정이 필요해지는 것을 예측하는 비교·예측의 조작을 행함으로써, 조업 중인 금속띠 고유의 성형 프로세스를 실현하기 위해서, 수정을 필요로 하는 성형 롤의 선정과 그 위치 조정을 행할 수 있다.

상술한 스마트 밀의 개발시에, 롤 교환 없이, 외경비 1:3으로 대경(大徑)에서 소경(小徑)까지의 금속관을 제조 가능하게 되는 출원인의 FFX밀(특허문헌 1)을 대상으로 다양한 실험을 행했다. 이 FFX밀은, 브레이크다운(BD) 롤을 포함한 모든 롤을 겸용하기 때문에, 곡률이 연속적으로 변화하는 인벌류트 롤 칼리버를 채용하고, 상부 롤을 따라 구부리는 연곡(沿曲; fit bending)을 사용하여, 여러가지 제품 외경이나 두께에 대하여, 이상적인 롤 공형(孔型)을 형성하는 것을 특징으로 한다.

상하의 성형 롤은, 판 폭에 맞추어 확축(擴縮)하도록 수평 이동하거나 두께나 패스 라인에 맞추어 상하 이동하거나 하고, 브레이크다운 제 1 단째의 상부 롤은 소판에 대하여 접촉면을 변화시키기 위해 요동하도록 구성되고, 여러가지 제품 외경이나 두께에 대하여, 롤 위치 조정을 행하는 구성을 채용한다.

자동 제어 조업을 가능하게 하는 스마트 밀의 제조 방법은, 여러가지 제품 외경이나 두께에 대하여, 롤 위치 조정을 행하는 구성을 채용하는 FFX밀에는 불가결하다고 할 수 있을 정도로 매칭이 좋은 것이었다. 초기 통판의 자동 조업도 가능해져, 피성형 재료의 개성에 대해서도 용이하게 대응하여 자동화가 실현되었다.

특허문헌 1: 일본 특허공보 제4906986호

상술한 스마트 밀에 있어서, 엣지 밴드의 형상성(성형 영역이나 성형 곡률)이나 정밀도의 향상, 그것에 수반하는 심의 맞대기 정밀도, 용접 품질의 향상 등의 고품질화로의 성형성의 향상을 목표로, 3차원 탄소성 변형 유한 요소법으로 성형 프로세스의 해석을 검토하고 있는 동안, 인벌류트 롤 칼리버를 채용하여, 상부 롤을 따라 구부리는 연곡을 행하는 겸용 롤로, 소재의 굽힘 성형과 이송 구동을 행하고 있기 때문에 그로 인한 새로운 문제점을 발견했다.

브레이크다운(BD) 성형 섹션에 있어서, 연곡 성형에 의한 엣지 밴드 성형(형상성이나 그 정밀도)이 확실하게 완료되지 않으면, 다음 공정인 클러스터 롤(CL) 성형 섹션에서의 서큘러 밴드 성형에 의한 반원형에서 대략 원형으로의 성형이 완성되어도, 엣지부끼리의 맞대기 형상 불량 등에 기인하는, 용접 결함을 발생시키게 된다.

상술하면, 브레이크다운 1단째에서는, 엣지부 근방에 상하 롤에 의한 핀치 포인트를 설정하고, 소재를 상부 롤의 특정 부위를 따라 굽힘 성형을 행한다.

브레이크다운 2단 내지 4단에서는, 앞서 구부린 엣지부를 사이드 롤로 지지하면서, 상하 롤에 의한 전단(前段)에서 성형한 부위보다 더욱 내측에 핀치 포인트를 설정하고, 소재를 이너 롤의 특정 부위를 따라 굽힘 성형을 행한다. 여기서는, 사이드 롤이 따르게 하는 범위를 조정하는 중요한 기능을 갖기 때문에, 스탠드 내에서의 사이드 롤의 위치 조정은 매우 중요해진다. 또한, 사이드 롤에 발생하는 성형 하중이 필요하고 또한 충분하지 않으면 성형을 완료할 수 없다.

롤 성형에 요하는 하중(성형 반력)을 계산하기 위한 통일적인 수법이나 수식은 아직 확립되어 있지 않고, 몇개의 특정 조건 하의 간이식이 1980년대에 제안되어 있는 것에 지나지 않는다. 실제 기계(實機)에 있어서, 예를 들면 상하 수평 롤 축 베어링에 로드셀을 배치하는 등의 방법으로 성형 하중을 측정할 수 있지만, 사이드 롤의 경우에는 이것이 곤란하다. 그러나, 성형 프로세스의 시뮬레이션 해석에서는, 성형 롤에 발생하는 성형 하중과 성형 롤로부터 받는 소재의 진입 저항을 정밀도 좋게 파악할 수 있다.

상기의 새로운 문제점은, 성형 롤은 겸용이며, 제품 사이즈에 따라 소재를 성형 롤이 핀치하는 부위가 바뀌는 것, 성형 롤이 받는 성형 반력은 핀치 포인트가 가장 크고, 소재의 진행 속도와 롤 주속(周速)이 일치하는 이송 직경도 핀치 포인트 부근에 있는 것, 구동의 모터나 감속기의 설계에 사용하는 롤 기준 직경과, 조관(造管) 조건에 따라 바뀌는 이송 직경은 반드시 일치하지 않고, 이송 직경 쪽이 작은 경우에는 브레이크가 될 수 있는 것이다.

환언하면, 성형과 추력 쌍방을 BD 스탠드로 부담시키면, 추력의 안정이 희생된다. 즉, 제품 사이즈에 따라 바뀌는 이송 직경에 의한 BD 스탠드 사이의 추력의 밀고 당김, 롤 위치 관리를 행함으로써 조업 중에 발생하는 성형 반력(=추력의 변화)이 보이는 것을 지견했다.

추력의 불안정은 성형에도 영향을 미친다. 예를 들어, 추력 부족에 대처하기 위해 코일재의 최박부에 맞춘 강압 하, 스탠드 사이에서의 재료의 줄다리기에 의한 사행이나 슬립 흔적 등이 발생하게 된다.

또한, 피성형 금속띠(코일재)는 톱에서 보텀까지 항상 균일한 두께인 것은 아니고, BD롤은 위치 제어 관리를 행하고 있기 때문에, 코일의 두께가 변하면, 롤 위치는 추종하지 않기 때문에, 성형 반력도 변하고, 추력도 변화하게 된다. 그런데, BD롤은 코일의 폭 방향의 좌우 끝부를 핀치하기 때문에, 롤이 압력 제어를 행하고 있는 경우, 코일재의 좌우의 두께의 차가 있으면, 상부 롤 유닛이 약간이나마 기울어지기 때문에, 위치 관리밖에 선택할 수 없게 된다.

요약하면, 자동 조업하기 위해서, 성형 프로세스의 시뮬레이션 결과와 성형 소재의 위치 정보의 비교에 따라, 수정 예측하여 자유 자재로 정확하게 롤의 위치 제어를 행해도, 성형 프로세스의 해석에는 소재의 진행 속도는 일정한 것이 전제이고, 구동되는 브레이크다운 BD1에서 BD4 사이에서, 소재의 밀고 당김 현상이 발생하면, 필요한 추력이 확보되지 않아 연곡 성형이 저해되는 경우가 있을 수 있는 것을 지견했다.

이러한 지견에 기초하여, 성형 프로세스의 시뮬레이션 결과의 재현성에 대해, 연곡 성형 방법과 그 성형 장치 쌍방에 대해 예의 검토했다.

브레이크다운(BD) 섹션에서, 상하 롤에 의한 핀치 포인트의 설정이 정확해지고 또한 연곡의 성형이 확실하게 행해지기 위해서는, 성형 롤이 소재에 대한 추력 발생에 관여하지 않고, 소재가 일정한 속도와 추력을 얻으면서 복수단의 BD를 통과할 수 있는 것이 중요하다는 것에 주목하여, 구동 방법을 검토하면, 브레이크다운 롤(BD)의 전후로 BD의 통과에 충분한 추력이 부여되어 있을 필요가 있는 것에 주목했다.

그래서, 구동 전용의 드라이브 롤 스탠드의 설치를 검토한 바, 드라이브 롤(DR)에는 롤 기준 직경이 명확한 상하 플랫 롤을 채용함으로써, 브레이크다운 롤(BD)의 전후단에 배치되는 드라이브 롤(DR)에 안정적이고 또한 필요한 추력 하에서 브레이크다운 롤(BD)의 성형 공형을 통과시키는 것이 가능하다는 것을 지견했다.

또한, 스탠드의 배치 방법에 대해서 검토한 바, 브레이크다운 롤(BD)의 전후단에 드라이브 롤(DR)을 배치하여 이것을 구동 전용으로 하고, BD 롤 스탠드를 무구동의 성형 전용으로 함으로써, DR 스탠드에서의 플랫 롤로 재료 중앙부에 압력 제어로 추력을 부여하면, 롤 기준 직경이 명확하고 소재가 일정한 속도와 추력으로 보내져, 성형 프로세스의 시뮬레이션 결과와 같이 여러가지 제품 외경이나 두께에 대하여 필요한 추력을 확보하는 것이 가능하고, BD 롤 스탠드에서의 정확한 롤 위치 제어에 의해, 필요로 하는 롤 공형 내를 소재가 정확하게 통과할 수 있고, 핀치 포인트와 연곡의 성형이 확실히 행해져, BD 롤 스탠드 그룹에서의 성형성이 향상되는 것을 지견하고, 본 발명을 완성했다.

본 발명은,

상부 롤 칼리버에 인벌류트 곡선의 일부를 채용하고, 피성형 소재를 상하 롤로 끼우는 핀치 포인트로부터 소재 폭 방향의 외측 또는 내측의 영역을 상부 롤을 따라 구부리는 연곡 성형을 행하는 성형 롤을 사용하고, 구경비가 수배의 범위에서 롤을 겸용하는 롤 플라워 설계를 행한 겸용 성형 롤을 복수 스탠드에 사용하여, 소재 양 끝부로부터 엣지 밴드 성형 방식에 의해 굽힘 성형하는 브레이크다운 공정에 사용하는 성형 밀이며,

굽힘 성형 전용의 무구동형 브레이크다운 롤(BD)을 복수 스탠드에 배치하고, 각 BD 스탠드의 전후단에 구동 전용의 드라이브 롤(DR) 스탠드를 배치하고, 드라이브 롤(DR)은 상하 플랫 롤로 소재 중앙부에 추력을 부여하는 구성으로 이루어지고, 복수단의 드라이브 롤(DR) 전체에서 상기 공정의 통과에 필요한 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 제어 수단과 구동 회전수 제어 수단을 갖는 용접관의 제조 장치이다.

또한 본 발명은, 상기 브레이크다운 밀에 있어서,

추력 제어 수단은, 각 드라이브 롤의 상부 롤에 하중을 부가하는 유체압 장치를 구비하고, 하중 제어 수단을 갖는다.

또한 본 발명은, 상기 브레이크다운 밀에 있어서,

드라이브 롤의 상하 플랫 롤이, 피성형 소재의 중앙부의 평탄도에 합치하는 형상을 갖고 있다.

추가로 본 발명은,

상술한 브레이크다운 밀의 하류측에, 서큘러 밴드 성형 방식으로 소관 하부의 성형을 담당하는 무구동형의 복수단의 4방 또는 3방의 겸용 클러스터 롤 스탠드를 갖는 클러스터 밀이 배치되고, 추가로 그 하류측에 스퀴즈 공정에 대비하여 대략 원 형상으로 성형하는 구동형의 복수단의 핀 패스 롤 스탠드를 갖는 핀 패스 밀이 배치된 파이프 밀로 이루어지고,

피성형 소재가 환관으로 성형되는 각 공정의 통과에 필요한 추력을, 브레이크다운 밀의 복수단의 드라이브 롤 그룹과 핀 패스 밀의 복수단의 핀 패스 롤 그룹에 배분하고, 드라이브 롤과 핀 패스 롤이 피성형 소관에 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 배분 제어 수단을 갖는 용접관의 제조 장치이다.

또한, 본 발명은, 상술한 파이프 밀에 있어서,

추력 배분 제어 수단은, 드라이브 롤 그룹의 추력 제어 수단과 구동 회전수 제어 수단, 핀 패스 롤을 스탠드 내에서 위치 제어를 행하는 위치 제어 수단과 핀 패스 롤의 구동 회전수 제어 수단을 각각 추력의 배분 정보에 따라 조작하는 연산 수단인, 용접관의 제조 장치이다.

본 발명은,

상부 롤 칼리버에 인벌류트 곡선의 일부를 채용하고, 피성형 소재를 상하 롤로 끼우는 핀치 포인트로부터 소재 폭 방향의 외측 또는 내측의 영역을 상부 롤을 따라 구부리는 연곡 성형을 행하는 성형 롤을 사용하고, 구경비가 수배의 범위에서 롤을 겸용하는 롤 플라워 설계를 행한 겸용 성형 롤을 복수 스탠드에 사용하여, 소재 양 끝부로부터 엣지 밴드 성형 방식에 의해 굽힘 성형하는 브레이크다운 공정에 있어서,

굽힘 성형 전용의 무구동형 브레이크다운 롤(BD)을 복수 스탠드에 배치하고, 각 BD 스탠드의 전후단에 구동 전용의 드라이브 롤(DR) 스탠드를 배치하고, 드라이브 롤(DR)은 상하 플랫 롤로 소재 중앙부에 추력을 부여하는 구성으로 이루어지고, 복수단의 드라이브 롤(DR) 전체에서 상기 공정의 통과에 필요한 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 제어 수단과 구동 회전수 제어 수단을 갖는 브레이크다운 밀을 사용하고,

상기 성형 롤 스탠드의 구성과 그 조작 순서가 특정된 브레이크다운 밀을 상정하여 피성형 소재에서 반원형 관으로 성형되어 가는 성형 프로세스를, 겸용 범위의 품종, 치수 차이에 따라 성형 시뮬레이션 해석한 결과로부터, 피성형 소재에 따른 브레이크다운 공정의 엣지 밴드 성형에 필요한 추력 정보를 얻어, 상기 드라이브 롤(DR) 전체에서 피성형 소판에 추력을 부여하는 용접관의 제조 방법이다.

추가로 본 발명은,

상부 롤 칼리버에 인벌류트 곡선의 일부를 채용하고, 피성형 소재를 상하 롤로 끼우는 핀치 포인트로부터 소재 폭 방향의 외측 또는 내측의 영역을 상부 롤을 따라 구부리는 연곡 성형을 행하는 성형 롤을 사용하고, 구경비가 수배의 범위에서 롤을 겸용하는 롤 플라워 설계를 행한 겸용 성형 롤을 복수 스탠드에 사용하여, 소재 양 끝부로부터 엣지 밴드 성형 방식에 의해 굽힘 성형하는 브레이크다운 공정, 그 후 센터 밴드를 행하여 원통 형상으로 굽힘 성형하는 서큘러 밴드 성형 공정, 소관의 맞대기 예정의 엣지부의 끝면 형상을 정돈하여 필요한 원형 형상으로 성형하는 핀 패스 롤 성형 공정에 있어서,

굽힘 성형 전용의 무구동형 브레이크다운 롤(BD)을 복수 스탠드에 배치하고, 각 BD 스탠드의 전후단에 구동 전용의 드라이브 롤(DR) 스탠드를 배치하고, 드라이브 롤(DR)은 상하 플랫 롤로 소재 중앙부에 추력을 부여하는 구성으로 이루어지고, 복수단의 드라이브 롤(DR) 전체에서 상기 공정의 통과에 필요한 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 제어 수단과 구동 회전수 제어 수단을 갖는 브레이크다운 밀과,

그 하류측에, 서큘러 밴드 성형 방식으로 소관 하부의 성형을 담당하는 무구동형의 복수단의 4방 또는 3방의 겸용 클러스터 롤 스탠드를 갖는 클러스터 밀이 배치되고, 추가로 그 하류측에 스퀴즈 공정에 대비하여 대략 원 형상으로 성형하는 구동형의 복수단의 핀 패스 롤 스탠드를 갖고, 핀 패스 롤을 스탠드 내에서 위치 제어를 행하는 위치 제어 수단과, 핀 패스 롤의 구동 회전수 제어 수단을 갖는 핀 패스 밀이 배치된 파이프 밀을 사용하고,

상기 성형 롤 스탠드의 구성과 그 조작 순서가 특정된 파이프 밀을 상정하여 피성형 소재에서 원형 관으로 성형되어 가는 성형 프로세스를, 겸용 범위의 품종, 치수 차이에 따라 성형 시뮬레이션 해석한 결과로부터, 피성형 소재에 따른 각 성형 공정의 성형에 필요한 추력 정보를 얻어, 상기 드라이브 롤(DR) 스탠드 그룹과 핀패스 롤(FP) 스탠드 그룹에서 피성형 소관에 추력을 부여하는 용접관의 제조 방법이다.

상술한 성형 프로세스의 해석으로부터, 브레이크다운 밀에서 필요한 추력과 핀 패스 밀에서 필요한 추력이 판명되어, 각 드라이브 롤과 각 핀 패스 롤에 할당되는 구동력이 결정된다.

브레이크다운 성형 섹션에서는, 성형 롤은 스스로 발생시키는 구동력을 고려할 필요가 없고, 구동을 위한 롤 기준 직경을 무시한 보다 성형에 특화된 외경이나 롤 칼리버를 채용할 수 있다. 또한, 그와 같이 한 성형 롤에 의한 공형을 통과할 때의 소재가 받는 진입 저항을 해석할 수 있기 때문에, 실제 성형시에 필요로 하는 추력을 사전에 파악할 수 있다.

이렇게 하여 얻은 성형, 조관에 필요한 추력 정보는, 드라이브 롤이 플랫한 상하 롤로 피성형 소판의 중앙부를 끼우고 구동하여 추력을 주기 때문에, 유효하게 활용할 수 있게 된다.

드라이브 롤은, 플랫하고 접촉 영역이 넓기 때문에 추력을 얻기 쉽고, 롤 기준 직경이 명확하고, 또한 모든 드라이브 롤 스탠드에서 통일할 수 있어, 속도의 동기를 취하기 쉬워진다. 예를 들면, 롤은 유압 실린더에 의한 하중(압력) 제어를 행하여, 피성형 소재의 두께가 변동되어도 일정한 추력을 발생시킬 수 있다.

장치로서는, 드라이브 롤의 롤 직경이 작고, 구동 토크도 감속비도 작게 할 수 있고, 감속기의 사양을 통일할 수 있기 때문에, 보수성이 향상되고, 유지 비용도 삭감할 수 있다.

브레이크다운 스탠드에는, 구동 주축이 없어짐으로써 성형 스탠드의 설계 자유도가 커지고, 또한 롤 직경을 작게 할 수 있기 때문에, 스탠드 간격이 짧아지고, 따라서, 피성형 소판의 통판성이 향상되는 이점이 생긴다.

도 1은, 연곡 성형을 나타내는 설명도이며, 롤 표면에 인벌류트 칼리버를 채용하여, 피성형 소판을 상하 롤로 끼우는 핀치 포인트를 나타낸다. 그 핀치 포인트로부터 소재 폭 방향의 외측 또는 내측의 상부 롤을 따라 구부림으로써 엣지 밴드 성형을 행한다.
도 2a는, 성형 롤을 겸용하여 엣지 밴드를 행하는 브레이크다운(BD1 내지 BD4) 공정을 나타내는 겸용 롤의 설명도이며, 피성형 소재 폭에 대하여 롤 간격을 확대 축소하거나 롤 위치를 승강하는 것을 나타내고 있다.
도 2b는, 성형 롤을 겸용하여 엣지 밴드를 행하는 브레이크다운(BD1 내지 BD4) 공정 후에, 반원형에서 대략 원 형상으로 성형하는 서큘러 밴드(CL1 내지 CL4) 공정을 나타내는 겸용 롤의 설명도이며, 피성형 소재 폭에 대하여 롤 간격을 확대 축소하거나 롤 위치를 승강하는 것을 나타내고 있다.
도 3은, 도 4 내지 도 15에 나타내는 실시예의 브레이크다운 밀, 클러스터 롤 밀과 동일한 롤 스탠드 배치의 밀과 핀 패스 밀, 스퀴즈 밀을 대상으로 성형 프로세스의 시뮬레이션 해석을 행한 결과로부터, 피성형 소판과 성형 롤의 위치 상관 관계로서, 패스 라인 방향으로 조감하여 본 이미지 사시 설명도이다.
도 4는, 본 발명의 실시예의 브레이크다운 밀, 클러스터 롤 밀을 조작측(W.S.)에서 본 정면 설명도이다. 피성형 소판은 도면의 좌측에서 우측으로 통과한다.
도 5는, 도 4의 상류측에서 브레이크다운 롤 스탠드(BD1)까지를 본 좌측면 설명도이다.
도 6은, 도 4의 하류측에서 클러스터 롤 스탠드(CL1)를 본 우측면 설명도이다.
도 7은, 드라이브 롤 스탠드를 나타내는 사시 설명도이다.
도 8은, 도 4에 나타내는 실시예 밀의 사시 설명도이다.
도 9는, 브레이크다운 롤 스탠드로부터 상하 롤을 수납한 상하 롤 유닛을 조작측으로 옆으로 빼내기 위한 인출 레일대를 배치한 상태를 나타내는 밀의 사시 설명도이다.
도 10은, 브레이크다운 롤 스탠드로부터 상하 롤을 수납한 상하 롤 유닛의 전체를 인출한 상태를, 조작측으로 옆으로 빼내기 위한 인출 레일대를 배치한 상태로 나타내는 밀의 사시 설명도이다.
도 11a는, 브레이크다운 롤 스탠드(BD1)의 상하 롤 유닛을 나타내는 사시 설명도이다.
도 11b는, 브레이크다운 롤 스탠드(BD1)의 상하 롤을 나타내는 사시 설명도이다.
도 12는, 브레이크다운 롤 스탠드(BD4)의 상하 롤 유닛을 나타내는 사시 설명도이다.
도 13은, 브레이크다운 롤 스탠드(BD2)의 상부 롤을 수납한 상부 프레임체의 사시 설명도이다.
도 14는, 브레이크다운 롤 스탠드(BD2)의 하부 롤을 수납한 하부 프레임체의 사시 설명도이다.
도 15는, 브레이크다운 롤 스탠드(BD4)의 하부 롤을 수납한 하부 프레임체의 사시 설명도이다.

실시예의 브레이크다운 밀과 동일한 롤 스탠드 배치를 가진 파이프 밀을 대상으로 시뮬레이션 해석을 행한 결과로부터, 피성형 소판과 성형 롤의 위치 상관 관계로서, 패스 라인 방향으로 부감하여 본 도 3의 이미지 사시 설명도에 기초하여, 판 형상에서 환관으로의 성형 프로세스와 롤 구성을 설명한다.

엣지 밴드 성형하는 섹션의 브레이크다운 밀은, 성형 전용의 4단의 브레이크다운 롤(BD1 내지 BD4)로 구성되고, 그 4단의 브레이크다운 롤의 전후에 구동 전용의 5단의 드라이브 롤(DR1 내지 DR5)이 배치되어, DR1, BD1, DR2, BD2, DR3, BD3, DR4, BD4, DR5의 순으로 스탠드가 늘어선 밀이다.

브레이크다운 밀은, 구경비가 수배의 겸용화를 도모한 무구동형의 성형 전용 롤 그룹으로 이루어지지만, 기본적으로 상하 플랫 롤로 피성형 소판의 중앙부를 끼워 추력을 부여하는 구동형의 드라이브 롤 그룹을 내장한 구성이라고 할 수 있다.

다음의 반원 형상으로 성형하는 서큘러 밴드 성형하는 섹션의 클러스터 밀은, 4단의 클러스터 롤(CL1 내지 CL4)이 배치되어 있다. 클러스터 롤은 겸용화를 도모한 무구동형의 성형 전용 롤 그룹으로 이루어진다.

추가로 원 형상으로 성형하기 위한 핀 패스 롤 섹션은, 여기에서는 구동형의 3단의 4방의 핀 패스 롤(FP1 내지 FP3)이 배치된 핀 패스 롤 밀로 구성된다.

핀 패스 롤 스탠드(FP1, FP2, FP3)는, 각각 소재의 맞대기 예정의 엣지부의 끝면 형상을 정돈하기 위한 핀 롤을 갖는 상부 롤과, 필요한 환관 형상으로 하기 위한 사이드 롤과 하부 롤로 구성되어 있다. 여기에서는 굽힘과 좁힘 성형이 혼재하는 섹션이다.

또한, 2방의 핀 패스 롤의 경우에는, 2분할의 상하 롤이고, 상부 롤은 핀 롤을 갖는다.

마지막의 스퀴즈 섹션은, 무구동의 1단의 스퀴즈 롤(SQ) 스탠드로 구성되며, 엣지 끝면끼리를 맞대어 용접한다.

미리 설정한 롤 플라워에 기초한 탄소성 변형의 시뮬레이션 해석에 의해, 상술한 구성의 파이프 밀에서의 소정의 성형 롤을 사용했을 때의 금속띠에서 금속관으로의 성형 프로세스를 해석한다.

도 4의 시뮬레이션 해석 결과의 이미지 사시 설명도에 나타내는 바와 같이, 어떤 치수, 재질의 금속띠를 대상으로, 엔트리 가이드(EG)나 드라이브 롤(DR)을 제외한 파이프 밀의 모든 성형 롤을 사용하여 금속띠에서 금속관으로의 소재의 변형 형태 상태와, 소재에 접촉하고 있는 성형 롤의 포지셔닝의 상관 관계로서 성형 프로세스를 해석한다.

3차원 CAD 데이터 및 3차원 탄소성 FEM 해석법을 사용한 해석시에, 롤은 회전 구동되지 않고 피성형 소재 자체가 일정 속도로 이동하고 있다고 상정하여, 피성형 소재가 다양한 성형 롤끼리로 구성된 공형 내에 진입하여 진입 저항을 받는 등, 피성형 소재가 탄소성 변형되어 가는 성형 프로세스에 있어서, 모든 성형 롤이 받는 성형 반력, 진입 저항을 파악할 수 있다.

따라서, 이러한 해석으로 브레이크다운 성형 섹션에서는, 드라이브 롤(DR1 내지 DR5)의 존재는 무시되고, 핀 패스 성형 섹션에서는 핀 패스 롤(FP1 내지 FP3)은 회전 구동되지 않고, 어떤 성형 섹션에서도 피성형 소재가 탄소성 변형할 때의 성형에 관여하는 롤이 받는 성형 반력, 공형으로의 진입 저항을 파악하는 것이다.

그 결과로부터, 성형 롤 스탠드마다의 성형 하중이나 필요로 하는 추력이 판명되고, 성형 섹션마다의 통과에 필요한 추력도 산출할 수 있다. 추가로, 제품 치수, 재질 등의 차이마다, 성형 프로세스의 해석을 행함으로써, 각종 피성형 소재에 부여해야 할 추력을 산출할 수 있다.

피성형 소재의 진행 방향으로 부감하여 본 사시 설명도에 있어서, 판 형상에서 환관으로의 성형 프로세스에서, 피성형 소관에 추력을 부여하는 것은, 5단의 드라이브 롤(DR1 내지 DR5)과 3단의 핀 패스 롤(FP1 내지 FP3)이다.

상술한 성형 프로세스의 해석으로부터, 스퀴즈 공정에서 용접되어 환관으로 될 때까지의 공정을 통과하는 데에 필요한 추력이 파악되어, 브레이크다운 밀과 핀 패스 밀에서 필요한 추력이 판명되어, 각 드라이브 롤과 각 핀 패스 롤에 할당되는 구동력을 결정할 수 있다.

브레이크다운 성형 섹션에서는, 성형 롤은 스스로 발생시키는 구동력을 고려할 필요가 없고, 구동을 위한 롤 기준 직경을 무시하고 보다 성형에 특화된 외경이나 롤 칼리버를 채용하여 구성한 성형 롤에 의한 공형을 통과할 때의 소재가 받는 진입 저항을 해석할 수 있기 때문에, 실제 성형시에 필요로 하는 추력을 사전에 파악할 수 있다.

이렇게 하여 얻은 성형, 조관에 필요한 추력 정보는, 드라이브 롤이 플랫한 상하 롤로 피성형 소판의 폭 방향 중앙부를 끼우고 구동하여 추력을 주기 때문에, 유효하게 활용할 수 있게 된다.

드라이브 롤은, 플랫하고 접촉 영역이 넓기 때문에 추력을 얻기 쉽고, 롤 기준 직경이 명확하고, 또한 모든 드라이브 스탠드에서 통일할 수 있기 때문에, 속도의 동기를 취하기 쉬워진다. 예를 들면, 롤은 유압 실린더에 의한 하중(압력) 제어를 행하여, 피성형 소재의 두께가 변동되었다고 해도 일정한 추력을 발생시킬 수 있다.

드라이브 롤은 기본적으로 플랫 롤을 사용한다. 도 2a에 나타내는 브레이크다운 롤에 끼워지는 피성형 소재의 폭 방향 중앙부가 하부 롤로 약간 밀어 올려져 있지만, 이는 소재의 양 엣지부 근방의 연곡을 촉진시키기 위함이다. 그래서, 드라이브 롤(DR2 내지 DR4)의 상하 플랫 롤이, 피성형 소재의 중앙부의 평탄도에 합치하는 형상으로 할 수 있다. 이 경우에도 상술한 작용 효과는 동일하다.

복수단의 드라이브 롤(DR) 전체에서 브레이크다운 공정의 통과에 필요한 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 제어 수단에는, 금속띠를 롤로 반송하는 공지의 어떤 방법도 채용할 수 있다. 예를 들어, 구동에 전동기를 사용한 경우, 전동기의 구동 회전수 제어 수단을 사용하여 필요한 회전수를 지시하고, 그 후 상하의 롤의 위치 조정에 의한 추력 제어하는 방법, 하부 롤의 위치를 조정 후, 상부 롤의 위치 조정을 적절히 행하여 추력을 조정하는 방법을 채용할 수 있다. 상하 롤의 위치 조정에는 공지된 기계 기구를 채용할 수 있다.

또한, 상하의 드라이브 롤의 위치 조정 후, 상부 롤에 하중을 부가하는 유체압 장치, 공기압, 유압 실린더 등을 구비하고, 각 유체압 장치에 필요한 압력을 발생하도록 밸브 조작을 행하거나, 동 조작을 지시하는 PLC, 마이크로 컨트롤러나 컴퓨터를 사용할 수 있다.

본 발명의 제조 장치와 방법은, 금속관의 제조시에, 피성형 소재가 판 형상에서 환관으로 성형되는 각 공정의 성형 프로세스의 해석 결과로부터 성형에 필요한 추력 정보를 얻고, 각 공정의 통과에 필요한 추력을, 브레이크다운 밀의 복수단의 드라이브 롤 그룹과 핀 패스밀의 복수단의 핀 패스 롤 그룹에 배분하여, 드라이브 롤과 핀 패스 롤이 피성형 소재에 추력을 부여하여 제어하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 추력 배분 제어 수단은, 드라이브 롤 그룹의 추력 제어 수단과, 구동 회전수 제어 수단, 핀 패스 롤을 스탠드 내에서 위치 제어를 행하는 위치 제어 수단과, 핀 패스 롤의 구동 회전수 제어 수단을 구비하고 있을 필요가 있다.

특히, 상술한 3단의 핀 패스 롤(FP1 내지 FP3)은, 겸용이 아니고 핀 롤을 포함하는 상부 롤, 사이드 롤, 하부 롤의 4방 롤은 제품 치수에 따른 롤로 교환되기 때문에, 피성형 소관의 전체 둘레와 접촉하기 때문에 추력 부여에는 최적이며, 각 롤의 위치 조정 제어와 롤의 구동력의 조정, 예를 들면 구동 회전수의 제어가, 성형성과 추력의 부여 제어에 중요해진다.

즉, 제품 치수에 따른 롤로 교환되어, 맞대기 예정의 엣지부의 끝면 형상을 정돈하여 필요한 환관 형상으로 성형하므로, 예를 들면 롤 축 지부에 접속하는 잭 등의 위치 조정 기구에서, 스탠드 내에서의 롤 위치 조정을 행하여 소정의 압하력을 부여하여 추력 설정을 행하고, 롤의 구동 모터에 소정의 회전수를 유지시켜 3단의 핀 패스 롤에 소정의 추력을 발생하도록 제어할 수 있다.

조관에 필요한 추력 정보에 의해, 각 공정의 통과에 필요한 추력을 드라이브 롤 그룹과 핀패스 롤 그룹에 배분 설정하는 것을 스탠드마다의 잭이나 전동기를 제어하는 PLC나 마이크로 컨트롤러를 조작하여 행할 수 있지만, 제품 치수 차이, 품종 차이로 배분 방법에 차이가 있는 경우, 조업을 용이하게 하거나 자동화하기 위해, 스탠드마다의 PLC, 마이크로 컨트롤러의 전부 또는 성형 섹션마다 제어하는 연산 장치를 사용한 추력 배분 제어를 행하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 연산 장치를 사용한 추력 배분 제어로서는, 드라이브 롤 그룹과 핀 패스 롤 그룹에 대한 추력의 배분을 연산 기억하는 기억 코어부, 각 드라이브 롤의 구동 회전수 제어 코어부, 드라이브 롤의 상부 롤에 하중을 부가하는 유체압 장치에 필요한 하중을 발생하도록 지시하는 지시 코어부, 각 스탠드 내의 핀 패스 롤의 위치 제어를 행하는 위치 제어 코어부, 핀 패스 롤의 구동 회전수를 제어하는 동력 제어 코어부를 가진 연산 장치를 이용할 수 있다.

파이프 밀의 자동 조업을 행하기 위해서는, 이하의 조작을 사전에 행한다.

상기 밀에서 상정되는, 성형 롤의 겸용 범위 내의 다양한 치수(판 폭, 두께)의 금속띠, 혹은 추가로 그 치수와 금속띠의 재질·용도나 사양 등의 품종 차이에 기초한 다양한 치수·품질이 상이한 각종 금속띠에 대하여, 각각의 성형 프로세스를 해석한다.

롤 플라워에 의한 성형 프로세스는 성형 롤 바로 아래의 소관의 상태를 상정하고 있다. 그러나, 성형 롤 바로 아래의 소관의 변형 형태값은 측정할 수 없다. 소관의 변형 형태값은, 외주면 형상, 내주면 형상, 수직 단면 형상, 외주 길이, 성형 롤 스탠드열의 각 스탠드에서의 성형 하중 중 적어도 하나이다.

상기, 다양한 성형 프로세스의 해석 결과로부터, 모든 성형 롤 스탠드에서의 각 스탠드 근방, 예를 들어 스탠드의 바로 근처의 상류측 혹은 하류측에서의 소관의 변형 형태값, 혹은 각 스탠드 내의 성형 공형 등의 성형 공구의 근방에서의 소관의 변형 형태값과, 각각의 스탠드 내의 성형 롤의 위치 정보를 얻을 수 있다.

이러한 다양한 성형 프로세스의 해석 결과를, 상기에 상정한 어떤 치수·품질을 갖는 금속띠마다, 즉, 어떤 종류의 금속띠, 어떤 이상 모델에 의한 소관의 변형 형태값과 성형 롤 위치의 상관 관계값의 데이터로 상정할 수 있다.

또는, 파이프 밀의 패스 라인 위의 어떤 범위나 특정 위치의 성형 롤 스탠드에서의 스탠드 근방 혹은 성형 롤의 근방에서의 소관의 변형 형태값과 상기 특정 스탠드 내의 성형 공구의 위치 정보의 상관 관계값의 데이터로 할 수도 있다.

어떤 금속띠를 어떤 성형 롤로 금속관으로 성형하는 과정의 성형 프로세스의 해석 방법으로서는, 설계시에 상정 채용하는 롤 플라워와 롤 서페이스 형상 설계에 기초하여, 공지의 다양한 해석법을 사용하여 행하는 시뮬레이션 해석을 채용할 수 있다. 예를 들어 기계 설계에는 CAE 해석이 사용되고, 유한 요소법이 불가결하며, 그 모델의 준비와 형상의 간소화가 필요해져, 3차원 CAD를 이용하여 형상 데이터와 다양한 해석법을 적절히 조합하는 해석법도 채용할 수 있고, 추가로 3차원 탄소성 FEM 해석을 더하여 이러한 해석을 행할 수도 있다. 해석은 성형 롤 스탠드마다, 성형 섹션마다 행하는 것도 가능하다.

이러한 시뮬레이션 해석에 의해, 다종 다양한 성형 프로세스의 해석 결과를, 다종 다양한 소관의 변형 형태값과 성형 공구 위치의 상관 관계값의 데이터로서 얻을 수 있다.

단순히 수치 데이터로 하여 추가로 해석 이용할 수도 있지만, 예를 들면, 어떤 파이프 밀에서의 어떤 이상적인 모델에 의한 이러한 상관 관계값 데이터와, 상기 밀에서의 실제 조업 모델의 측정에 의한 상관 관계값 데이터의 비교를 행할 때, 사람 혹은 인공 지능이 인지할 수 있도록, 특정 좌표 위의 위치 정보 등으로의 변환 나아가서는 2차원화 또는 3차원 화상화가 가능하도록 상관 관계값의 데이터를 가시화 데이터화하는 프로그램을 정하여 채용하는 것이 바람직하다.

실장업에서의 파이프 밀에서 계측 센서에 의한 계측이 가능한 소관 형태를 고려하여, 소관의 변형 형태값은, 예를 들면 외주면 형상, 내주면 형상, 수직 단면 형상, 외주 길이, 성형 롤 스탠드열의 각 스탠드에서의 성형 하중 중 어느 하나, 혹은 상기 요소를 다양한 조합에 의해, 시각화 데이터화하는 것이 생각된다.

예를 들면, 소관의 변형 형태값으로서는, 미리 설정한 소관의 진행 방향인 패스 라인을 포함하는 수직면의 라인 센터면에 수평으로 직교하는 방향에 있는 양 엣지 위치와 소관의 폭 치수, 라인 센터면에 나타나는 소관의 높이로 얻어지는 외주면 형상, 내주면 형상, 수직 단면 형상 중 어느 하나 혹은 그 모두를, 수치화, 좌표 위나 가상 공간에 가시화 혹은 화상화하여 사용할 수 있다.

조관, 용접, 정형 등의 각 행정 중에, 성형 도중의 소관의 변형 형태값의 측정을 가능하게 하는 계측 센서로서는, 다양한 접촉자·근접자에 의한 기계적 계측이나 자기 계측, 나아가서는 레이저 광선이나 카메라 등을 조합한 비접촉식의 광학적 스캐닝, 비접촉식의 자기적 스캐닝 등의 공지의 계측 방법을 적절히 채용할 수 있다.

전술한 미리 설정한 소관의 진행 방향인 패스 라인을 포함하는 수직면의 라인 센터면에 수평으로 직교하는 방향에 있는 양 엣지 위치와 소관의 폭 치수, 라인 센터면에 나타나는 소관의 높이를 측정하는 방법으로서, 전술한 공지 중 어떤 방법도 채용할 수 있다. 또한, 각 스탠드에서의 성형 하중의 측정에는, 예를 들면, 롤 축에 대한 하중을 측정하는 로드셀 등의 공지의 모든 하중 센서를 이용할 수 있다.

조관에는, 열연강 등과 같이, 구부림에 의해 박리된 스케일에 의한 흠집이나 오염의 방지를 위해, 수용성 윤활제가 사용되고, 필요한 롤 스탠드에서 소관이나 롤에 대해서 이것을 분사, 분무하는 것이 행해지고 있다. 따라서, 이러한 용제를 대량으로 분사·분무하는 분위기에 의해, 소관이 수용성 윤활제 등으로 덮여, 젖어 있는 등, 소관의 변형 형태값의 측정이 불능, 곤란한 경우가 있다.

거기에서 예를 들면, 오프라인으로 산세(酸洗) 등의 케미컬 디스케일링 처리나 기계적 디스케일링 처리로 미리 디스케일링 처리된 금속띠를 사용할 수 있다. 추가로는, 성형 전의 소재 금속띠의 전면 혹은 외주 예정면, 내주 예정면 중 어느 하나 또는 그 일부에 기계적인 디스케일링 처리를 실시한 후에 조관을 개시할 수 있다.

그 조관 공정 중에는, 수용성 윤활제를 사용하지 않고, 필요에 따라 금속띠 또는 성형 공구에 비수용성 윤활제 소량을 소요부에 분무하는 부분적 윤활을 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 파이프 밀을 사용하여, 자동 조업을 행하는 것도 가능하다. 상술한 해석 대상의 행정 중에 계측 센서로 성형 도중의 소관의 변형 형태값의 측정을 행하는 공정에 의해, 피성형 소재의 치수 혹은 품종의 정보와 함께 측정한 성형 도중의 소관의 변형 형태값에 기초하여, 기억 수단의 데이터와 비교, 소관의 성형 프로세스의 예측을 행하는 연산 수단을 사용하여, 해석 대상의 행정 중의 소관에 고유의 성형 프로세스를 상정하여 그 성형 프로세스를 행하는 데에 필요한 성형 롤 위치 정보를 선택하고, 조정을 필요로 하는 스탠드 내의 성형 롤의 위치 정보를 출력하는 방법을 채용한다.

실시예

도 4에 나타내는 파이프 밀은, 입구측의 엔트리 가이드(EG)부터 4단의 브레이크다운 롤 스탠드(BD1 내지 BD4)와 4단의 클러스터 롤 스탠드(CL1 내지 CL4)까지가, 모두 연결되어 일체화된 구성으로 이루어진다. 모든 스탠드는 공통의 기대(基臺)(B)에 올려놓아져 서로 접속되어 있다.

도면의 좌측에서 우측으로 피성형 소재가 진행하는 라인 방향의 가까운 측을 조작측(W.S)이라고 부르고, 먼 측을 구동측(D.S)이라고 부른다.

브레이크다운 롤 스탠드는, 한 쌍의 컬럼의 머리부를 빔 부재로 접속한 문형 프레임(1)을 라인 방향으로 조작측과 구동측에 입설(立設) 배치하고 있고, 승강용 잭(2)을 올려놓은 빔 부재는 동 위치의 조작측과 구동측 사이가 크로스 빔(3)으로 접속되고, 문형 프레임(1) 하부의 조작측과 구동측 사이에는 하측 롤의 승강을 행하는 상자형의 승강용 스크류 잭 유닛(4)이 고정 배치되어 있다.

추가로, 한 쌍의 상부 롤을 소재 폭 방향으로 확축 이동 가능하게 내장하는 상부 프레임체(5a)와, 센터 하부 롤을 끼워 한 쌍의 하부 롤을 확축 이동 가능하게 내장하는 하부 프레임체(5b)를 단 쌓기한 상자형의 상하 롤 유닛(5)이 조작측으로부터 구동측으로 수평 방향으로 삽입 인출 가능하게 배치되고, 상하 롤 유닛(5)이 문형 프레임(1) 내에 삽입되면 프레임 톱의 승강 잭(2)이 상부 프레임체(5a)와 접속되어, 하부 프레임체(5b)가 승강용 스크류 잭 유닛(4) 위에 올려놓아져 고정된다.

드라이브 롤 스탠드는 독립된 스탠드가 아니고, 상류측의 드라이브 롤 스탠드(DR1)는, 컬럼(10)과 브레이크다운 롤 스탠드(BD1)의 문형 프레임(1)과 상하 플랫 롤(11, 12)의 롤 초크(11a, 12a)를 끼워 지지하는 구성이다. 컬럼(10)과 BD1 스탠드의 문형 프레임(1)의 톱 사이에 유압 유닛(13)을 드롭한 브릿지 부재(14)가 접속되어 상부 롤 초크(11a)는 승강 가능하고, 하부 롤 초크(12a)는 승강용 웨지 유닛(15)에 올려놓아 고정된다.

드라이브 롤 스탠드(DR2, DR3, DR4)는, 그 상류와 하류측에 위치하는 문형 프레임(1)을 공유하여 하우징화하는 구성으로, 문형 프레임(1)과 상하 플랫 롤(11, 12)의 롤 초크(11a, 12a)를 사이에 두고 지지하고, 상부 플랫 롤 초크(11a)를 승강시키는 유압 유닛(13)을 드롭한 브릿지 부재(14)가, 문형 프레임(1)의 톱에 고정된다.

하류측의 드라이브 롤 스탠드(DR5)는, 상류측의 드라이브 롤(DR1) 스탠드와 마찬가지로 BD4 스탠드와 클러스터 롤(CL1) 스탠드의 컬럼 프레임(6)을 공유하여 하우징화하는 구성이다.

승강용 웨지 유닛(15)은, 도 7로 구성을 설명하면, 빔 부재(15a) 위에 트래블링 너트 기구로, 중앙측으로 상승하는 경사면을 갖는 한 쌍의 쐐기 형상 부재(15b, 15b)를 근접 이반 이동시킴으로써 경사면에 올라앉는 승강 부재(15c, 15c) 위에 롤 초크(12a)(BD에서는 하부 프레임체(5b))를 올려놓아 고정하는 구성이다.

도 11b에 나타내는 바와 같이, 1단째의 브레이크다운 롤 스탠드(BD1)의 상하 롤(20)은, 소판에 당접하는 개소를 변경하는 요동 롤 기능을 갖는 한 쌍의 상부 롤(21, 22)(톱 롤), 상부 롤(21, 22)과 소판의 양 엣지부 근방을 핀치하여 연곡 성형을 행하는 하부 롤(23, 24)(사이드 롤), 한 쌍의 하부 롤(23, 24) 사이에 배치되어 소판 중앙부를 밀어 올리는 하부 중앙 롤(25)(센터 롤)로 구성된다. 소판 중앙부를 밀어 올리는 것은, 소판의 양 엣지부 근방의 연곡을 촉진시키기 위함이다.

도 11a는 내부를 도시하지 않지만, 상부 프레임체(5a) 내에는, 라인 직각 방향으로 슬라이드 가능한 한 쌍의 확축 요크를 수납하고, 상부 롤의 베어링 박스를 요동 요크에 내장하여 상기 확축 요크에 요동 가능하게 유지시키고, 확축 요크는 구동측으로부터 조작되는 나사축(5c)에서 소재 폭 방향으로 확축 이동하고, 요동좌의 웜휠은 구동측으로부터 조작되는 웜축에 맞물려 요동하는 구성이다.

하부 프레임체 내(5b)에는, 중앙부에 센터 하부 롤을 내장하고, 그 양측에 피성형 소재의 폭 방향으로 슬라이드 가능한 한 쌍의 브래킷을 수납하고, 확축 요크 내에 하부 롤을 경사시켜 축 지지하고 있고, 구동측으로부터 조작되는 나사축(5c)에서 라인 직각 방향으로 확축 이동한다.

도 13, 도 14에 나타내는 바와 같이, 2단째의 브레이크다운 롤 스탠드(BD2)는, BD1에서 성형한 양 엣지부보다 더욱 내측을 성형하기 위한 한 쌍의 상부 롤(31, 32), 이 상부 롤(31, 32)로 소판을 끼우기 위한 한 쌍의 하부 롤(33, 34)과, 한 쌍의 하부 롤(33, 34) 사이에 배치되어 소판 중앙부를 밀어 올리는 하부 중앙 롤(35)로 구성된다. 이러한 상하 롤을 수납하는 상하 프레임체의 구성은 1단째와 동일하다.

3단째와 4단째의 브레이크다운 롤 스탠드(BD3, BD4)는, 앞 2단에서 가장자리 굽힘된 부위를 당접 지지하면서, 앞의 엣지부보다 더욱 내측을 성형하기 위한 상부 롤(51, 52)에 대한 연곡을 제어하는 기능을 갖는 한 쌍의 사이드 롤(53, 54), 상부 롤(51, 52)로 소판을 끼우기 위한 폭넓은 하부 중앙 롤(55)을 구비하고 있다.

상부 프레임체(5a)에는, 트래블링 너트 기구로 한 쌍의 상부 롤(51, 52)을 구동측으로부터 조작되는 나사축에서 소재 폭 방향으로 쌍방이 근접 이반하는 확축 이동한다. 나사축(5c)에 동축 배치되는 너트 부재에 상부 롤(51, 52)이 축지지된다.

도 15에 나타내는 바와 같이, 하부 프레임체(5b)도 트래블링 너트 기구로 한 쌍의 사이드 롤(53, 54)을 구동측으로부터 조작되는 나사축에서 소재 폭 방향으로 쌍방이 근접 이반(확축 이동)한다. 하부 롤(55)은 하부 프레임체 중앙부에 축지지되어 나사축(5c)을 내장하고, 나사축(5c)에 동축 배치되는 너트 부재에 사이드 롤(53, 54)의 축지지 브래킷(56)이 올려놓아진다.

브레이크다운(BD) 섹션 뒤는, 중간 성형의 서큘러 밴드 섹션이며, 4단 클러스터 롤 스탠드(CL1 내지 CL4)로 구성된다.

1단째의 클러스터 롤 스탠드(CL1)는, 소판의 끝 굽힘부와 그 내측 만곡부에 당접하는 한 쌍의 클러스터 사이드 롤(61, 62)과, 소판의 중앙부를 만곡(센터 밴드)시키기 위한 상하의 센터 밴드 롤(63, 64)을 내장하고 있다.

2단째의 클러스터 롤 스탠드(CL2)는 소판의 가장자리 굽힘부와 그 내측 만곡부에 당접하여 추가로 소관 하부의 굽힘 성형을 진행시키기 위한 한 쌍의 사이드 롤(71, 72)로 구성된다.

3단째와 4단째의 클러스터 롤 스탠드(CL3, CL4)는, 소판 중앙부측을 둥글게 굽힘 성형하기 위한 한 쌍의 사이드 롤(81, 82, 91, 92)과 하부 롤(83,93)로 구성되어, 4단째에서 거의 환관답게 성형된다.

도 4, 도 8에 나타내는 바와 같이, 4단의 클러스터 롤 스탠드의 구성은, 조작측과 구동측 사이에 입설되는 문형 프레임(6)에, 4단분의 크로스 빔 스탠드(7)가 앞측 스탠드에 대하여 승강 가능하게 서로 지지하는 구조이다.

각 스탠드의 조작측과 구동측 사이에 걸친 크로스 빔 스탠드(7)의 중앙부에 하부 롤(64)을 승강 가능하게 내장하고, 하부 롤(64)의 양측에 클러스터 사이드 롤(61,62)을 축 지지하는 브래킷 부재(8, 8)가 크로스 빔 스탠드(7) 위에 슬라이드 가능하게 올려놓아지고, 트래블링 너트 기구로 한 쌍의 사이드 롤(61, 62)을 구동측으로부터 조작되는 나사축으로 소재 폭 방향으로 쌍방이 근접 이반(확축 이동)한다.

각 크로스 빔 스탠드(7)는 그 하방의 베이스(B) 위에 올려놓아진 한 쌍의 잭(9, 9)으로 승강 위치 결정되고, 하부 롤(64)은 다른 잭(9a)으로 개별적으로 승강 위치 결정된다.

1단째의 클러스터 롤 스탠드(CL1)는, 문형 프레임(6) 내에, 상부 롤(62)의 축 초크를 유압 실린더로 승강 가능하게 한 유닛을 내장하고 있다.

상술한 초기 성형부와 중간 성형부는, 예정되어 있는 구경 범위 내에서 항상 겸용되어 교환되지 않는다. 도 2a, 도 2b에 나타내는 바와 같이, 소판에 대하여, 상부 롤의 요동, 판 폭 방향의 수평 이동, 상하 방향의 수직 이동, 하부 롤의 라인 직각 방향의 수평 이동, 사이드 롤의 라인 직각 방향의 수평 이동, 중앙 롤의 상하 방향의 수직 이동에 의해, 소판과의 접촉이 행해져 성형을 가능하게 하고 있다.

따라서 각 성형 롤의 위치는 스탠드 내에서 다양하게 이동하게 된다. 도 2a는, 예정되어 있는 구경 범위에서 최대 직경(판 폭이 최대)의 성형시의 각 성형 롤 위치를 나타내고, 도 2b는 최소 직경(판 폭이 최소)의 성형시의 롤 위치를 나타낸다.

또한, 도시된 브레이크 다운 롤은, 구동을 전제로 한 종래의 것을 나타내고 있지만, 구동을 하지 않는 실시예의 롤은 전체적으로 소경화하고, 또한 상부 롤의 소경화를 위해 하부 롤이나 사이드 롤은 경사져 있다.

전술한 제품 치수의 차이에 수반하는 겸용 성형 롤의 위치의 차이를 나타내는 도 2에 있어서, 예를 들면, 외경 치수 차이가 13종, 판 두께 치수 차이가 12종이라고 하면 156종의 사이즈 차이가 있다. 극단적인 소경 후육(小徑厚肉), 대경 박육(大徑薄肉)은 성형할 수 없기 때문에 제외해도, 성형 롤 포지션은 적어도 백수십종 존재하게 된다.

후기 성형 섹션은, 3단의 핀 패스 롤 스탠드(FP1, FP2, FP3)와 스퀴즈 롤 스탠드(SQ)로 구성된다.

핀 패스 롤 스탠드(FP1, FP2, FP3)는, 각각 소관의 맞대기 예정의 엣지부의 끝면 형상을 정돈하기 위한 핀 롤을 포함하는 상부 롤과, 필요한 환관 형상으로 하기 위한 사이드 롤과 하부 롤로 구성되어 있다. 여기서는 굽힘과 좁힘 성형이 혼재하고, 소관의 단면 형상이나 엣지 끝면 형상을 정돈하여, 용접에 적합한 상태로 형상 마무리를 행한다. 따라서, 제품 치수가 상이한 성형을 행하는 경우는, 제품 치수에 따른 성형 롤로 교환된다.

실시예의 스탠드 구성은, 도시하지 않지만, 롤 구성은 도 3에 나타내는 것을 사용하고, 브레이크다운 롤 스탠드와 동일한 구성으로, 상부 롤, 사이드 롤, 하부 롤이 프레임체 내에 배치되어 있고, 프레임체를 단 쌓기함으로써 조작측으로 가로 빼기할 수 있다.

핀 패스 롤 스탠드 프레임에는, 상부 롤을 승강하는 잭, 사이드 롤을 수평으로 이동시키는 잭, 하부 롤을 승강하는 잭이 배치되어 있다.

이상의 성형 롤 구성을 갖는 파이프 밀을 대상으로, 3차원 CAD 데이터 및 3차원 탄소성 FEM 해석법을 사용하여, 상기 성형 롤을 사용했을 때의 금속띠에서 금속관으로의 성형 프로세스를 해석한다. 즉, 미리 설정한 롤 플라워에 기초한 성형 롤의 배치, 계획한 공형 형상을 사용한 경우의 금속띠의 3차원 탄소성 변형의 시뮬레이션 해석법, 여기서는 공지의 3차원 탄소성 변형 해석 수법을 바탕으로 발명자들이 개발한 3차원 탄소성 변형 해석 소프트웨어에, 추가로 발명자들의 독자적인 다양한 해석 수법 소프트웨어를 더한 시뮬레이션 해석법에 의해, 12단의 각 스탠드 내의 성형 롤을 사용했을 때, 금속띠에서 금속관으로의 단계적이고 또한 연속된 성형 프로세스를, 전술한 성형 공정마다 해석하고, 판에서 관이 되는 연속된 일체물의 탄소성 변형의 성형 프로세스로서 해석하고, 파이프 밀의 모든 성형 롤을 사용하여 금속띠에서 금속관으로의 소관의 변형 형태 상태와, 소관에 접촉하고 있는 성형 롤의 포지셔닝의 상관 관계로서 성형 프로세스를 해석했다.

해석 결과로부터, 각 성형 롤에 가해지는 성형 하중, 재료가 받는 진입 저항값, 성형 섹션마다의 통과에 필요한 추력을 산출하고, 제품 치수, 강종 등의 차이마다, 성형 프로세스의 해석을 행하여, 각종 피성형 소판에 부여해야 할 추력을 산출했다.

따라서, 브레이크다운 밀에서 필요한 추력과 핀 패스 밀에서 필요한 추력이 판명되어, 각 드라이브 롤과 각 핀 패스 롤에 할당되는 구동력을 결정했다.

각 드라이브 롤은, 승강용의 유압 실린더에 의한 하중(압력) 제어를 행하여, 각각 일정한 추력을 발생시킬 수 있었다.

이 브레이크다운 밀은, 드라이브 롤은 외경이 통일되고 또한 소경화되어 있으며, 성형 전용 롤의 BD 롤도 소경화되어 있고, 또한 각 스탠드는 프레임이 패스 라인 방향 및 그 횡단 방향으로 롤을 내장하는 유닛으로 접속 일체화하는 구성이기 때문에, 강성이 뛰어나고, 소형·경량화가 최적으로 행해져 있다.

종래의 성형 롤이 구동 롤을 겸하는 구성과 비교하여, 드라이브 롤을 내장한 브레이크다운 롤 밀은, 제품 구경이 42.7mm 내지 127mm인 5인치 밀의 경우, 라인 방향 길이가 19%, 폭 방향이 23%, 높이 방향이 14%, 롤을 포함하지 않는 스탠드 전 중량이 42%, 각각 감소했다.

브레이크다운 롤이 구동되지 않음으로써, 상하 롤의 소경화가 가능하게 되어, 하부 롤이나 사이드 롤을 경사 배치하는 것도 가능하게 되어, 상하 각종 롤을, 상부의 롤은 상부 프레임체 내에, 하부의 롤은 하부 프레임체 내에 내장 배치할 수 있고, 상하의 프레임체를 단 쌓기하여 수평 방향으로 가로 빼기 구조로 할 수 있었다. 롤 교환이나 센터링 등의 메인터넌스 기간을 단축할 수 있어, 롤이나 기계의 청소가 간단해지고, 추가로, 겸용 범위가 다른 롤 유닛을 준비하고 그것과 교환함으로써, 제조 범위를 확대할 수 있다.

브레이크다운 롤의 상하의 롤이 각각 프레임체 내에 배치되어, 롤의 확축 이동 기구에 나사축을 사용함으로써 하중이 내부 응력이 된다. 이 프레임체 전체에 발생한 성형 하중의 수직 성분을 로드셀 등으로 측정하면, 브레이크다운 롤 스탠드에서 발생한 성형 하중의 평가의 새로운 파라미터로서 사용할 수 있다.

상기의 제조 장치는, 사전에, 피성형 소재가 판 형상에서 환관으로 성형되는 각 공정의 성형 프로세스의 해석 결과로부터 성형에 필요한 추력 정보를 얻어, 각 공정의 통과에 필요한 추력을, 브레이크다운 밀의 복수단의 드라이브 롤 그룹과 핀 패스 밀의 복수단의 핀 패스 롤 그룹에 배분한다. 겸용 범위 내에서, 박육 소경관의 경우는, 드라이브 롤 그룹과 핀패스 롤 그룹에 균등하게 배분하는 경우가 있으며, 후육 대경관의 경우는, 드라이브 롤 그룹과 핀패스 롤 그룹에 3:7의 배분을 행하는 경우가 있다. 따라서, 사용하는 전동기는 가변 출력 범위가 이러한 배분 범위에 합치하도록 설정했다.

3단의 핀 패스 롤(FP1 내지 FP3) 스탠드에서는, 잭에 의한 롤 위치 조정 기구를 사용하여, 스탠드 내에서의 롤 위치 조정을 행하여 소정의 압하력을 부여하여 추력 설정을 행하여, 롤의 구동 모터에 인버터 모터를 사용하고, 소정의 회전수를 유지시키는 설정을 행하고, 3단의 핀패스 롤 그룹에 안정적으로 추력이 발생하도록 제어했다.

[산업상 이용가능성]

본 발명에 의한 용접관의 제조 방법은, 구경비가 수배의 범위에서 롤을 겸용할 수 있는 성형 롤을 사용하여, 금속띠를 연속적으로 판에서 반원 형상으로 성형하는 브레이크다운 성형시에, 피성형 소재에 부여하는 추력에 주목하여, 성형을 담당하는 브레이크다운 롤과 추력 부여하는 드라이브 롤로 나누어 기능별로 설정함으로써, 제품 치수 차이나 금속 종 차이에 따라 성형에 필요한 피성형 소재에 대한 추력을 확실하게 부여할 수 있고, 성형 롤 스탠드 사이에서 재료의 라인 방향으로의 밀고 당김이 발생하지 않고, 고효율, 고정밀도인 성형이 가능해지는 용접관의 제조 장치를 제공할 수 있다.

EG 엔트리 가이드
BD1 내지 BD4 브레이크다운 롤 스탠드
CL1 내지 CL4 클러스터 롤 스탠드
B 기대
W.S 조작측
D.S 구동측
1 문형 프레임
2 승강용 잭
3 크로스 빔
4 승강용 스크류 잭 유닛
5 상하 롤 유닛
5a 상부 프레임체
5b 하부 프레임체
5c 나사축
6 컬럼 프레임
7 크로스 빔 스탠드
10 컬럼
11, 12 플랫 롤
11a, 12a 롤 초크
13 유압 유닛
14 브릿지 부재
15 승강용 웨지 유닛
15a 빔 부재
15b 쐐기상 부재
15c 승강 부재
20 상하 롤
21, 22, 31, 32, 51, 52 상부 롤
23, 24 하부 롤
25, 55 하부 중앙 롤
53, 54 사이드 롤
61, 62, 71, 72, 81, 82, 91, 92 클러스터 사이드 롤
63, 64 센터 밴드 롤

Claims

상부 롤 칼리버에 인벌류트 곡선의 일부를 채용하고, 피성형 소재를 상하 롤로 끼우는 핀치 포인트로부터 소재 폭 방향의 외측 또는 내측의 영역을 상부 롤을 따라 구부리는 연곡 성형을 행하는 성형 롤을 사용하고, 구경비가 수배의 범위에서 롤을 겸용하는 롤 플라워 설계를 행한 겸용 성형 롤을 복수 스탠드에 사용하여, 소재 양 끝부로부터 엣지 밴드 성형 방식에 의해 굽힘 성형하는 브레이크다운 공정에 사용하는 성형 밀이며,
굽힘 성형 전용의 무구동형 브레이크다운 롤(BD)을 복수 스탠드에 배치하고, 각 BD 스탠드의 전후단에 구동 전용의 드라이브 롤(DR) 스탠드를 배치하고, 드라이브 롤(DR)은 상하 플랫 롤로 소재 중앙부에 추력을 부여하는 구성으로 이루어지고, 복수단의 드라이브 롤(DR) 전체에서 상기 공정의 통과에 필요한 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 제어 수단과 구동 회전수 제어 수단을 갖는 용접관의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
추력 제어 수단은, 드라이브 롤의 상부 롤에 하중을 부가하는 유체압 장치를 구비하고, 하중 제어 수단을 갖는 용접관의 제조 장치.
제 1 항에 있어서,
드라이브 롤의 상하 플랫 롤이, 피성형 소재의 중앙부의 평탄도에 합치하는 형상을 갖고 있는 용접관의 제조 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상술한 브레이크다운 밀의 하류측에, 서큘러 밴드 성형 방식으로 소관 하부의 성형을 담당하는 무구동형의 복수단의 4방 또는 3방의 겸용 클러스터 롤 스탠드를 갖는 클러스터 밀이 배치되고, 추가로 그 하류측에 스퀴즈 공정에 대비하여 대략 원 형상으로 성형하는 구동형의 복수단의 핀 패스 롤 스탠드를 갖고, 핀 패스 롤을 스탠드 내에서 위치 제어를 행하는 위치 제어 수단과, 핀 패스 롤의 구동 회전수 제어 수단을 가진 핀 패스 밀이 배치된 파이프 밀로 이루어지고,
피성형 소재가 환관(丸管)으로 성형되는 각 공정의 통과에 필요한 추력을, 브레이크다운 밀의 복수단의 드라이브 롤 그룹과 핀 패스 밀의 복수단의 핀 패스 롤 그룹에 배분하고, 드라이브 롤과 핀 패스 롤이 피성형 소관에 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 배분 제어 수단을 갖는 용접관의 제조 장치.
제 4 항에 있어서,
추력 배분 제어 수단은, 드라이브 롤 그룹의 추력 제어 수단과 구동 회전수 제어 수단, 핀 패스 롤을 스탠드 내에서 위치 제어를 행하는 위치 제어 수단과 핀 패스 롤의 구동 회전수 제어 수단을 각각 추력의 배분 정보에 따라 조작하는 연산 수단인 용접관의 제조 장치.
상부 롤 칼리버에 인벌류트 곡선의 일부를 채용하고, 피성형 소재를 상하 롤로 끼우는 핀치 포인트로부터 소재 폭 방향의 외측 또는 내측의 영역을 상부 롤을 따라 구부리는 연곡 성형을 행하는 성형 롤을 사용하고, 구경비가 수배의 범위에서 롤을 겸용하는 롤 플라워 설계를 행한 겸용 성형 롤을 복수 스탠드에 사용하여, 소재 양 끝부로부터 엣지 밴드 성형 방식에 의해 굽힘 성형하는 브레이크다운 공정에 있어서,
굽힘 성형 전용의 무구동형 브레이크다운 롤(BD)을 복수 스탠드에 배치하고, 각 BD 스탠드의 전후단에 구동 전용의 드라이브 롤(DR) 스탠드를 배치하고, 드라이브 롤(DR)은 상하 플랫 롤로 소재 중앙부에 추력을 부여하는 구성으로 이루어지고, 복수단의 드라이브 롤(DR) 전체에서 상기 공정의 통과에 필요한 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 제어 수단과 구동 회전수 제어 수단을 갖는 브레이크다운 밀을 사용하고,
상기 성형 롤 스탠드의 구성과 그 조작 순서가 특정된 브레이크다운 밀을 상정하여 피성형 소재에서 반원형 관으로 성형되어 가는 성형 프로세스를, 겸용 범위의 품종, 치수 차이에 따라 성형 시뮬레이션 해석한 결과로부터, 피성형 소재에 따른 브레이크다운 공정의 엣지 밴드 성형에 필요한 추력 정보를 얻어, 상기 드라이브 롤(DR) 전체에서 피성형 소판에 추력을 부여하는 용접관의 제조 방법.
상부 롤 칼리버에 인벌류트 곡선의 일부를 채용하고, 피성형 소재를 상하 롤로 끼우는 핀치 포인트로부터 소재 폭 방향의 외측 또는 내측의 영역을 상부 롤을 따라 구부리는 연곡 성형을 행하는 성형 롤을 사용하고, 구경비가 수배의 범위에서 롤을 겸용하는 롤 플라워 설계를 행한 겸용 성형 롤을 복수 스탠드에 사용하여, 소재 양 끝부로부터 엣지 밴드 성형 방식에 의해 굽힘 성형하는 브레이크다운 공정, 그 후 센터 밴드를 행하여 원통 형상으로 굽힘 성형하는 서큘러 밴드 성형 공정, 소관의 맞대기 예정의 엣지부의 끝면 형상을 정돈하여 필요한 원형 형상으로 성형하는 핀 패스 롤 성형 공정에 있어서,
굽힘 성형 전용의 무구동형 브레이크다운 롤(BD)을 복수 스탠드에 배치하고, 각 BD 스탠드의 전후단에 구동 전용의 드라이브 롤(DR) 스탠드를 배치하고, 드라이브 롤(DR)은 상하 플랫 롤로 소재 중앙부에 추력을 부여하는 구성으로 이루어지고, 복수단의 드라이브 롤(DR) 전체에서 상기 공정의 통과에 필요한 추력을 부여하고 제어하기 위한 추력 제어 수단과 구동 회전수 제어 수단을 갖는 브레이크다운 밀과,
그 하류측에 서큘러 밴드 성형 방식으로 소관 하부의 성형을 담당하는 무구동형의 복수단의 4방 또는 3방의 겸용 클러스터 롤 스탠드를 갖는 클러스터 밀이 배치되고, 추가로 그 하류측에 스퀴즈 공정에 대비하여 대략 원 형상으로 성형하는 구동형의 복수단의 핀 패스 롤 스탠드를 갖고, 핀 패스 롤을 스탠드 내에서 위치 제어를 행하는 위치 제어 수단과, 핀 패스 롤의 구동 회전수 제어 수단을 가진 핀 패스 밀이 배치된 파이프 밀을 사용하고,
상기 성형 롤 스탠드의 구성과 그 조작 순서가 특정된 파이프 밀을 상정하여 피성형 소재에서 원형 관으로 성형되어 가는 성형 프로세스를, 겸용 범위의 품종, 치수 차이에 따라 성형 시뮬레이션 해석한 결과로부터, 피성형 소재에 따른 각 성형 공정의 성형에 필요한 추력 정보를 얻어, 상기 드라이브 롤(DR) 스탠드 그룹과 핀패스 롤(FP) 스탠드 그룹에서 피성형 소관에 추력을 부여하는 용접관의 제조 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
브레이크다운 밀에서의 드라이브 롤의 상하 플랫 롤이, 피성형 소재의 중앙부의 평탄도에 합치하는 형상을 갖고 있는 용접관의 제조 방법.