KR910003466B1

KR910003466B1 - 이음매 없는 관의 천공방법

Info

Publication number: KR910003466B1
Application number: KR1019880003310A
Authority: KR
Inventors: 찌히로오 하야시
Original assignee: 스미도모 긴소꾸 고오교오 가부시기가이샤; 신구우 야스오
Priority date: 1987-03-27
Filing date: 1988-03-26
Publication date: 1991-06-01
Also published as: IT1219156B; ZA882147B; GB8807208D0; GB2202778A; FR2612813A1; US4827750A; CN1013249B; JPS63238909A; BE1000955A3; CA1296553C; AU1373488A; KR880010834A; MX171296B; CN88101659A; GB2202778B; AU603650B2; IT8867276A0; JPH0523842B2; FR2612813B1; ATA76088A

Abstract

내용 없음.

Description

이음매 없는 관의 천공방법

제 1 도는 본 발명의 방법에 의거한 실시예를 나타내는 도식적평면도.

제 2 도는 본 발명의 방법에 의거한 실시예를 나타내는 도식적측면도.

제 3 도는 본 발명의 방법에 의거한 실시예를 나타내는 입구측에서 본 도식적정면도.

제 4 도는 본 발명방법에 의한 고교차각화(高交叉角化)를 가능하게 한 메인로울 축단의 지지구조를 도시하는 부분단면도.

제 5 도는 종래의 메인로울 축단의 지지구조를 도시하는 부분단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11,11' : 메인로울 18 : 중공관

본 발명은 이음매 없는 관 제작용 소재인 중실봉(billet)에 대하여 고가공도로, 또한 얇은 두께로 하는 천공압연 공정으로 구성되는 이음매 없는 관의 천공 방법에 관한 것이다.

종래에, 이음매 없는 관의 제조방법으로서 만네스만 플러그 밀(Mannesmann plug mill)법이나 만네스만맨드릴 밀(Mannesmann mandrel mill)법이 가장 널리 이용되어 왔다.

이러한 방법은, 가열로에서 소정의 온도로 가열한 중실봉(billet)을 천공압연기에 의해 천공하여 중공봉형상의 중공관(hollow piece)으로 하고, 이것을 플러그 밀이나 맨드릴 밀과 같은 연신압연기를 이용하여 주로 관두께를 점차 감소시켜 중공관을 이루고, 다음에, 사이저(sizer) 또는 스트레치 리듀셔 (stretch reducer)와 같은 리듀싱압연기(reducing mill)로서, 주로 외경을 감소하여 소정치수의 이음매 없는 관을 제조하였다.

이와 같은 이음매 없는 관의 제조공정에 있어서의 천공압연방법에 대해 특징을 보유하는 본 발명자의 선행발명으로 일본공개특허공보번호 168711/82의 기술내용을 아래에 설명한다.

선행발명에 있어서, 중실봉(billet) 및 중공관(hollow piece)이 통과하는 통과선(pass line)을 사이에 두고 좌우 또는 상하로 대향설치된 양단지지의 원추형 메인로울의 경사각(로울의 축심선이 통과선의 수평면 또는 수직면과 이루는 각도)β와, 메인로울의 교차각(메인로울의 축심선이 통과선의 수직면 또는 수평면과 이루는 각도)γ를,

3°〈β〈25°

3°〈γ〈25°

15°〈β＋γ〈45°

의 범위로 유지하고, 상기한 메인로울 상호간에 있어서 통과선을 사이에 두고 상하 또는 좌우에 대향설치된 디스크로울면에서 중실봉 및 중공관을 압압하므로써 천공압연을 행하는 방법이다.

이 선행발명은 만네스만 천공법의 천공원리를 근본적으로 부정하는 것으로, 종래의 만네스만 천공법이 소위 회전단조효과(만네스만 효과를 이용하여 천공하는 천공압연법인 것에 대하여 ①회전단조효과(만네스만효과)의 발생을 극력 억제하고 ②천공과정에서 발생하는 원주방향전단변형(γ_γθ) 및 표면뒤틀림 전단변형(γ_γ1)을 가능한한 억제하여, 경사압연을 행하므로써 메탈프로우(metal flow)를 실현하는 것을 기술적 내용으로 한 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해서 천공압연기는 고교차각(高交叉角)고경사각 천공을 가능하도록 하는 구조를 가지며, 메인로울 형상은 원추형으로 이루어지고 가이드슈우(guide shoe) 대신 디스크 로울을 채용하였다.

이것에 있어서 회전단조효과(만네스만효과)를 해치는 내면결함발생의 개시를 억제하고, 특히 원주방향전단변형(γ_γθ)의 전단응력장(剪斷應力長)을 해방하여 내면결함발생의 확산을 방지한 결과, 종래 유지 서저니트 압출제관법에 의해서만 제조하던 쾌삭감, 스테인레스강은 물론, 인코넬(Inconel), 하스텔로어(Hastelloy)와 같은 고합금, 초합금 등 소위, 난가공성재료에 대한 제관이 가능하게되는 것이다.

또한 내부에 중앙기공(center porosity)을 보유하고 있는 연속 주조환 철편에도 내부결함 없이 제조가능하여 생산가격등과 같은 합리적인 잇점을 증진하는데 기여하게 된다.

대개 천공압연에 있어서 길이방향, 반경방향, 원주방향의 변형

들은 하기의 등식으로 나타낼 수 있으며, 여기에서 천공전의 중실봉의 외경과 길이는 do, lo로 표시하고 천공후의 중공관의 외경과 길이 그리고 두께는 각각 d, l, t로 표시하고 있다.

여기에서 ψ_ι+ψ_γ+ψ_θ=0 이다.

비록 관용상 천공비와 확관비의 지표가 사용되기는 하지만, 변형량을 정확하게 표현하지 못하고, 다만

천공비

확관비 d/do, 로 정의되고, 어디까지나 변형정도의 기준에 지나지 않지만 직감적 의미로는 명료하기 때문에, 지표로 사용되기도 하며, 이하 설명에서와 같이 이용되기고 한다.

일반적인 천공에 있어서, 천공비 대략 3.0-3.3 정도이고, 확관비는 대략 1.05-1.08 정도이지만 본 발명자의 선행발명에 있어서도 이와 같은 상식적인 범위에 발명의 기초를 두고 있다.

따라서 만약 천공비나 또는 확관비가 이 범위를 초과하여 증가할 경우에는 회전4단조효과가 과대해져서, 천공시의 원주방향전단응력장도 가혹해져서 내면 결함이 발생이 불가피해져, 천공압연기 2대를 사용하는 2중 천공방식의 채용을 검토해야 하는 상황에 처하게 된다.

즉 제 1 천공압연기로 천공하고, 제 2 천공압연기로 다시 연신압연하여 두께를 감소하고, (이 경우의 제 2 천공압연기를 로터리연신기라고 부른다) 혹은 30-50%의 확관아연을 행하여 두께로 감소하는 것이 행해져왔다.

(이 경우의 제 2 천공압연기를 로터리 익스팬터라도 부른다.)

본 발명은 이같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 본 발명의 목적은 상기한 두대의 천공압연기에 의한 가공을 1대의 천공압연기로 실현함과 아울러, 더욱 발전된 이음매 없는 관의 제조방법에 의해 전가공량의 90-95%를 교차형천공 압연기 1대로 실현하여 종래의 제조방법의 발본적 합리화를 도모하는데 있다.

즉 본 발명은 천공압연기를 이용하여 최종생산공정으로 마감되는 중공관의 생산에 그 목적이 있다.

본 발명의 또다른 목적은 내부구멍의 결함의 개시 및 증대되는 것을 억제 시킬 수 있는 천공방법을 제공하려는 것이다.

본 발명방법은, 통과선(pass line)을 사이에 두고 대향설치된 원추형 로울의 경사각(β) 및 교차각(γ)를,

8°

β

20°

5°

γ

35°

15°

β＋γ

50°

의 범위로 유지하고, 또 중실봉의 직경(do)와 천공후의 중공관의 외경(d), 두께(t)와의 사이에

1.5

-

/

4.5

단

한 관계를 동시에 만족시키며, 천공비를 4.0 이상, 확관비를 1.15 이상, 그리고 두께/외경 비율은 6.5% 이하로 한다.

본 발명은 이로인하여 고가공도로, 또한 박육의 천공압연상태를 얻게되고 이음매 없는 관의 제조공정을 단일공정으로 행하는 것이 가능하다.

상기한 목적들과 본 발명의 양상은 도면을 수반한 상세한 설명란에서 더욱 명백해질 것이다.

본 발명자가 행한 실험결과를 기초로 본 발명을 하기와 같이 구체적으로 설명한다.

[천공상태]

본 발명자는 전술한 선행발명에 관하여 천공압연기를 채용하여 천공비 및 확관비의 한계, 즉 고천공비 천공 및 고확관비 천공에 의한 고가공도의 박육천공에 도전하여, 천공의 조건을 광범위하게 변화시켜 조사연구한 결과 상식적인 천공비나 확관비로 천공하는 경우에는 별 문제되지 않는 조건이, 고가공도, 박육천공의 경우에는 표면화에 문제를 가져온다는 것을 발견하였다.

이것은 천공작업이 실행되었는지의 여부에 관련된 것으로서, 천공압연에 있어서 두께압하량을 측길이방향과, 원주방향에 어떻게 배분하는가 하는 기본적인 원리원칙이고, 이 원리원칙에서는 편차와 천공도중에 프레이링(flaring.돌출현상)이나 단부막힘을 발생하여 천공압연 자체가 정지하게 된다.

관벽두께 감소 실험결과에 대해서는 설명을 생략한다. 크로스-롤 형식의 로터리천공압연기를 사용하여, 프레어링 (flaring)이나 단부막힘 (blocking)의 없는 천공을 실시할 수 있는 천공가능 영역에 대해서 천공실험을 통하여 연구되어 왔다.

메인로울의 경사각(β)은 8°에서부터 2°간격으로 20°까지 7단계로 변화시키고, 교차각(_γ)은 5°에서부터 5°간격으로 35°까지 7단계로 변화시킴에 의하여 중실봉과 플러그의 직경을 변화시켜 천공실험을 행하였다.

이 경우 메인로울의 고지(gorge)지름은 350mm이며, 회전속도는 60rpm이다. 중공관의 지지에는 가이드 슈우, 또는 직경 900mm의 디스크로울을 사용하여 천공성에 미치는 영향을 비교한다. 시험용 중실봉(billet)은 탄소강의 단신재로서, 그의 직경은 55mm, 60mm, 65mm 및 70mm의 4종류로 되고, 플러그(flug)는 직경이 50mm, 55mm, 60mm, 70mm, 80mm, 90mm 그리고 100mm인 7종류로 되어 있다.

천공실험은 각 중실봉과 각 플러그의 전조합으로 행한다.

이 결과에서 얻은 천공가능조건은 다음식으로 표시된다.

1.5

-

/

4.5 ………………………………………… (1)

여기에서

여기서 -ψ_γ/ψ_θ〉4.5가 되는 이유는 만약 -ψ_γ/ψ_θ〉4.5이라면 천공도중 프레어링을 발생하여 관두께가 메인로울과 가이드슈우 또는 디스크로울 간극에서 팽출하여 되어 천공진행이 정지하게 되고, 또 1.5

-

에 있어서는 1.5 〉-

이라면, 플러그외주와 프로우피스(flow piece)내주의 간극이 좁아져서 단부막힘이 발생하여 진행이 정지하게 된다.

또한 중공관의 벽두께가 과도로 얇아지면 디스크로울, 혹은 가이드슈우의 가장 자리에서 관두께가 필링(peeling. 박리현상)되게 된다.

또 디스크로울을 채용한 때에는 가이드슈우를 채용하는 경우에 비해서 필링을 발생하기가 쉬워, 디스크로울의 경우의 중공관의 벽두께 비율(t/d)의 한계는 대략 3%, 가이드슈우의 경우의 한계는 1.5% 정도로 판단된다.

비록 이들의 차이는 1.5% 밖에 안되지만, 가공도로 말하자면 2배의 차이가 있어, 전자의 한계가 후자의 한계와 거의 동일한 크기로서, 생산기술의 축면에서 볼때 결코 무시할 수 없는 것이다.

다음에 이와 같은 고가공도에서, 또한 얇은 벽으로 하는 천공과정에 있어서는 상술한 회전단조 효과가 가열층 강하게 나타나고, 천공중의 원주방향 전단변형(γ_γθ)의 메탈플로우도 커지면서 전단응력장(剪斷應力長)도 가혹해져 온다.

즉 내부구멍결합이나 적층(laminations)을 발생하기 쉽게 된다.

이와 같은 문제를 억제시키기 위하여 경사각(β).교차각(γ), 그리고 그 합계 β＋ γ에 다른 범위를 실험한 결과 다음과 같은 결과를 얻었다.

8°

β

20°…………………………………………………… (4)

5°

γ

35°…………………………………………………… (5)

15°

β＋γ

50°……………………………………………… (6)

특히 납가공성 재료의 고합금강을 고가공도로, 또한 얇은 벽으로 만드는 천공압연을 실시하는 경우에는

10°

β

20°…………………………………………………… (4')

25°

γ

35°…………………………………………………… (5')

35°

β＋γ

50°……………………………………………… (6')

이다.

전기한 선행 발명에는, 경사각 β, 교차각 γ와 그 합계 β+γ의 수치범위에 관해서는 주로 기계구조상의 제약으로부터 그의 상한이 결정되지만, 후술하는 바와 같이 본 발명에서는 입구측의 로울측단의 지지구조의 개선에 의해, β, γ 그리고 β+γ에 관련된 기계구조상의 제약의 완화되고, 상한도 하한과 마찬가지로 원주 방향전단변형(γ_γθ)의 관점에서 결정된다.

즉: γ≤35°에 있어서 γ〉35°이면 원주방향전단변형(γ_γθ)의 메탈플로우가 오버서트(overshot)하여 역방향의 메탈플로우가 야기된다.

또 경사각(β)에 대해서도 교차각(γ)의 상한이 25°에서 35°까지 대폭확대된 결과, β〉20°라는 역방향의 메탈플로우가 야기된다. 경사각 β과 교차각 γ의 합계의 상한에 있어서도 역시 동일하다.

반면에 경사각(β), 교차각(γ), 그 합계(β+γ)의 하한은 회전단조효과(만네스만효과)와 원주방향전단변형에 기인하는 내면결함의 방지 가능 한계를 고려하여 결정된다.

이하 본 발명의 실시예 사용되는 천공압인기의 구성에 있어서, 특히 고천공비와 고확관비의 고가공도로, 또한, 얇은 벽 천공을 할 경우에 대하여 제 1 도-제 4 도를 예로들어 설명한다.

제 1 도는 본 발명방법의 실시상태를 도시하는 모식적 평면도, 제 2 도는 제 1 도에 다른 모식적 평면도, 제 3 도는 입구측에서 본 모식적정면도, 제 4 도는 메인로울 축단의 지지구조를 나타내는 부분단면도이다.

메인로울(11),(11')은 중실봉(13)의 입구측에 입구면각(α₁)의 로울표면(11a)(11a')을 보유하고 있고, 출구축에 출구면각(α₂)의 로울표면(11b)(11b')를 보유하고 있는 원추형 형상을 하고, 입구측의 로울표면(11a)(11a')와 출구측면의 로울표면(11b)(11b')의 교차하는 위치에 형성되어 있는 고지부(11g), (11g')와 함께, 각 로울축(11c)(11c')의 양단은 베아링(16a)(17a)에서 지지프레임(16)(17)에 지지되어 있다.

각 로울축(11c)(11c')은 그 연장선이 중실봉(13)이 통과하는 통과선 X-X선을 포함한 수평면(또는 수직면)에 대하여 상반하는 방향에 동일한 경사각(β)으로 경사설치됨과 아울러, 통과역 X-X선을 포함한 수직면(또는 수평면)에 대하여 대칭인 교차각(γ)으로 교차하는 것처럼 경사설정되어 있고 화살표로 표시한 것 같은방향으로 동일 각속도로 회전하도록 되어 있다.

제 3 도에 도시된 바와 같이 양 메인로울(11)(11')사이에는 통과선 X-X선 상하 또는 좌우에서 중공관(18)를 협지한 가이드슈우(12)(12')가 배치되어 있다.

가이드슈우(12)(12')는 구동 디스크로울을 대신할 수도 있다. 맨드릴(15)에 의하여 후부가 지지된 천공용 플러그(14)의 선단은 중실봉(13)의 입구측을 향하여 고지부(11g)(11g')로부터 소정 거리만큼 간격을 유지하며 위치되어 있다.

이제부터 주목해야 할 대상은 입구축의 로울축단의 지지구조로서, 본 발명자의 선행발명의 천공압연기의 지지구조보다 현저하게 개선되어 있다.

제 5 도는 종래의 메인로울측단의 지지구조를 도시한 부분단면도이며, 선행발명으로는, 메인로울(21)은 입구축 및 출구측의 로울표면(21a)(21b)단면 보다 전방으로 돌출한 부분의 로울축단말을 베아링 (26a)(27a)에 의해서 지지프레임(26)(27)에 축지지하는 구조이고 지지되어 있으므로 만약 교차각이 25° 이상이면 로울축의 단말이 중실봉(13)의 통과선 안으로 들어가 버려서 실질적으로 압연을 행하는 것이 방해 받는다.

반면에 본 발명의 방법을 실시하기 위한 장치는 제 4 도에 도시된 바와 같이 메인로울(11)의 로울축(11c)의 양단은 각각 베어링(16a)(17a)을 통하여 지지프레임(16)(17) 위에 축지지되어 있으나, 입구축의 베어링(16a)은 로울축(11c)을 통하여 축공을 일부 확경하여 형성한 환형상오목홈(11d)안에 위치되고 지지프레임(16)의 지지부도 그의 과반부를 환형상오목홈(11d)내에 위치시키고 있다.

그리하여 입구측의 베어링(16a)과 진입하는 중실봉(13)과의 기계적 간섭이 회피되고, 교차각 γ은 35°에서 멈추게 할 수 있다.

따라서 교차각 γ의 상한이 25°에서 35°로 대폭 확대되어 천공시 디스크로울에 의한 편심이 종래 발명에 있어서처럼 필수적으로 요구되지는 않는다.

[실시예 1]

연속주조를 통해 생산된 오오스테나이트계 스테인레스강의 주편은 열간 가공성은 상당히 열악하지만 그중에서도 특히 열간변형능력이 열악한 Nb첨가의 오오스테나이트계 스테인레스강(18Cr-8Ni-1Nb)를 선택하여, 직경 187mm의 수평연속주조주편의 중섭부로부터 직경 do=60mm의 중실봉을 깎아내고, 교차형천공압연기로 고천공비의 박육 천공시험을 실시했다.

(천공압연기의 제원)

메인로울 교차각 γ : 20°

메인로울 경사각 β : 16°

메일로울 고지부지름 : 350mm

플러그 직경 : 55mm

디스크로울직경 : 900mm

(가공조건)

중실봉직경 do : 60mm

중공관 외경 d : 60.7mm

중공관 벽두께 t : 1.7mm

천공비 : 9.0(종래의 최대천공비는 대략 3.0-3.3이다)

확관비 : 1.01

벽두께/외경비 : 2.8%(종래의 최소 벽두께/외경비는 8-10%)

반경방향대수 변형

원주방항 대수 변형

원주방향과 길이방향과의 압하 배분비는 적당하였으며, 프레어링이나 단부막힘도 발생하지 않고 순조롭게 천공이 행하여졌다.

한편, 특히 중간직경의 이음매 없는 강관의 제조법에 관해서는 만네스만-플러그 및 제조공정이 전세계적으로 확산 채용되었는데, 이 공정은 천공압연기로 중실봉에 구멍을 내고, 로터리식 연장기(rotary elonga-tor)로 두께를 줄이고, 플러그밀로 다시 연신압연하여 두께를 줄이고, 관 내표면은 회전기(reeler)로 연마되고, 사이저(sizer) 또는 스트래치 리듀서로 외경을 교축하여 소정의 치수로 마감하는 것이지만, 본 발명의 고천공비 박육천공법은 상기한 천공압연기, 로타리식 연장기, 플러그 밀, 회전기(reeler)등의 4대의 압연기의 가공을 교차천공기 1대로 실행하도록 한 것으로 본 발명의 기술사상은 경이적인 제조방법이라고 말할 수 있다.

그의 실시예에는, 회전단조효과(만네스만 효과)가 억제되고, 전단 응력장이 해방된 결과, 경이적인 초박육천공이 되며, 또한 재료의 열간가공성이 극도로 열악하다고해도 내부구멍 결함이 발생을 발견하기란 매우 어렵다.

물론 천공작업은 매우안정적이기 때문에 프로어링(flaring)이나 단부막힘(blocking) 및 필링(peeling)같은 문제점이 20개의 샘플 가운데에서 전혀 발견되지 않았다.

마찬가지로, 작은 직경의 이음매 없는 관의 제조과정중의 효과에 대해 상술하면, 천공압연기, 회전연장기.(대부분 사용되지 않음), 8-스탠드맨드릴 밀, 재가열용광로, 그리고 신장감소기에 의한 공정가운데, 천공압연기, 회전연장기, 그리고 8-스탠드맨드릴 밀에 의한 과정이 하나의 교차회전형 천공압연기에 의해 수행될 수 있어서 중공관의 냉각을 제한하는 결과 재가열용광로를 제거하는 효과를 가져온다.

그러므로 이것의 경제적인 잇점은 매우 큰 것이며, 게다가 8-스텐드로 이루어진 맨트릴 밀(연창비율: 최대 4.5)은 교차회전형 천공압연기에서는 고 가공도로 얇은 벽 천공을 실시함에 의해 4-스텐드(연장비율: 2.5 이하)이하로 쉽게 감소될 수 있음은 말한 나위도 없다. 게다가 직경이 중간 크기이거나 작은 크기이거나 간에 연장과정 (elongating process) 뿐만 아니라 축소과겅 (reducing process)까지도 제거할 수 있다.

즉, 본 발명에 의하면 만약 직경이 천공과정내의 크기이면 하나의 교차 회전형 천공압연기로 최종공정을 마감할 수 있다.

[실시예 2]

열간가공성이 더욱 열등한 고합금강(25Cr-20Ni)를 선택하여 실시예 1과 동일한 방법으로 직경 187mm 의 수평연속주조 주편의 중심부로부터 직경 do=55mm의 중실봉을 절삭해내고, 고확관비로 박육천공실험을 행하였다.

(천공압연기의 제원)

메인로울 교차각 γ : 25°

메인로울 경사각 β : 12°

메인로울 고지부 지름 : 350mm

플러그 직경 : 100mm

(가공조건)

중실봉직경 do : 55mm

중공관 외경 d : 110.8mm

중공관 벽두께 t : 1.8mm

친공비 : 3.9(종래의 최대천공비는 3.0-3.3)

확관비 : 2.02(종래의 최대확관비는 1.05-1.08)

벽두께/외경비 : 1.6%(종래의 최소 벽두께/외경비는 8∼10%)

반경방향 대수 변형

원주방향 대수 변형

원주방향과 길이방향과의 압하배분비는 적절하며, 천공은 프레어링이나 단부막힘(blocking)없이 순조롭게 실시되었다.

더욱이 천공한 중공관을 확관압연하는 압연기에 있어서 로터리 엑스팬더로되는 확관압연기가 대경의 이음매 없는 관의 제조법으로서 존재하지만, 그 확관비가 대략 1.3-1.5 정도이고, 확관후, 중공관 벽두께와 외경의 비율이 단지 약 5-7%인 것을 고려하여 보면, 천공과 확관을 동일 공정으로 실시하여 벽두께/외경 비 1.5%의 실현되는 것으로도 본 발명 기술사상은 특히 획기적인 제조방법인 것임을 알 수 있다.

그런데 이 천공실험에 있어서도, 고교차각, 고경사각 천공법을 채용하므로서 경이적인 확관천공을 달성하면서, 또 재료의 열간가공성이 극히 열악하면서도, 천공후의 중공관에는 내면결함이나 벽두께의 균열에 의해 발생하는 적층(lamination)이 나타나지 않았다.

물론 이 경우의 천공작업은 또한 안정적이어서, 프레어링이나 단부막힘 같은 문제가 천공을 실시한 20개의 샘플 가운데서 전혀 발견되지 않았다. 또한 박리되는 문제의 발생은 디스크로울 대신 가이드슈우를 이용하므로서 방지되었다.

[실시예 3]

실시예 1에서 고청공비천공이 성공적이었고, 실시예 2에서 고확관비 천공이 성공한 것에서, 실시예 3에서는 주로 고 천공비, 고확관비 천공을 모두 실시하였다.

샘플으로써는 고합금강(30Cr-40Ni-3Mo)의 단신재이며 중실봉의 직경은 60mm이고, 가이드 슈우를 사용하여 천공하였다.

(천공압기의 제원)

메인로울 교차각 γ : 30°

메인로울 경사각 β : 14°

메인로울 고지부 지름 : 350mm

플러그 직경 : 90mm

(가공조건)

중실봉 직경 do : 60mm

중공관 직경 d : 101.8mm

중공관 벽두께 t : 1.8mm

천공비 : 5.0(종래의 최대 천공비는 약 3.0-3.3이다)

확관비 : 1.70(종래의 최대 확관비는 약 1.05-1.08이다)

벽두께/외경비:1.8%(종래의 최소벽두께/외경비는 8-10%이다)

반경방향 대수변형

원주방향 대수 변형

원주방향과 길이방향과의 압하배분비는 적당하였고, 천공은 프레어링이나 단부막힘(blocking)없이 순조롭게 수행되었다.

물론 이 실험의 경우도 고교차각, 고경사각 천공법을 채용하므로 해서 경이적인 고천공비와 고확관비 천공을 하게 되고, 또한 재료의 열간 가공성이 매우 열악하면서도 천공후의 중공관에는 내면 결함의 발생이나 벽두께의 적층발생이 없었다.

이 경우의 천공작업도 안정적이어서 20본의 천공에서 프레어링이나 단부 막힘, 필링(peeling)같은 문제점들이 거의 발견되지 않았다.

상기한 바와 같이 본 발명의 잇점은 박육 천공이 내면결함, 적층, 프레어링, 단부막힘 그리고 필링 등의 문제점이 발생하지 않고 고가공도로 순조롭게 수행되는 것이다.

그리고 중간직경의 이음매 없는 관을 제조하는 방법에 있어서 이용되는 천공압연기, 연장기, 플러그 밀 그리고 회전기 등은 하나의 교차회전형 천공압연기로 대체할 수 있어서 장비가 크게 줄어들었고 결과적으로 등력의 소비나 설치공간 그리고 생산가격을 감소시킬 수 있다.

마찬가지로, 작은 직경의 이음매 없는 관의 제조과정에 있어서의 효과를 기술하면 천공압연기, 회전연장기(대부분 사용하지 않음), 8-스탠드 맨드릴 밀(재 가열용광로) 그리고 신장감소기에 의한 과정중에서 천공 압연기에서부터 8-스탠드맨드릴 밀까지의 과정을 단일의 교차회전형 천공압연기에 의해 수행할 수 있다는 것을 의미하면, 결과적으로 중공관의 냉각을 제한하여, 그 결과 재가열용광로를 생략하게 된것이다.

본 발명은 그 필수적인 특성을 나타내는 사상에서 벗어나지 않는 한 몇개의 실시예를 형성할 수 있으며 본 발명의 표시된 실시예에 한정되는 것이 아니다.

왜냐하면 발명의 영역은 선행된 기술의 상술에서 보다는 첨부된 청구범위에 정의되어 있기 때문에 그에 해당하는 모든 변형은 청구범위에 의해 설정되기 때문이다.

Claims

통과선(pass line)을 사이에 두고 대향 설치되어 있는 양단지지의 원추형 메인로울의경사각(β) 및 교차각 (γ) 을

8°
β
20°

5°
γ
35°

15°
β＋γ
50°의 범위로 유지하고 또 중실봉의 직경(do)과 천공후의 중공관의 외경(d)과 벽두께 (t) 사이에,

단,

의 관계를 동시에 만족시키고 천공비를 4.0 이상, 확관비를 1.15이상 또는 벽두께/외경의 비를 6.5% 이하로 하는 것을 특정으로 하는 이음매 없는 관의 천공방법.
제 1 항에 있어서, 중공관은 플러그밀로 연장되고 회전시킨뒤(회전연장기는 사용하지 않음) 사이저(sizer)로 소정의 치수로 맞추어서 제조하는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관의 천공방법.
제 1 항에 있어서 중간직경의 제관식 중공관을 사이저(sizer)로 직접 소정의 치수로 맞추는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관의 천공방법.
제 1 항에 있어서 소경관의 제관시에 중공관을 4개의 이하의 적은 갯수의 스탠드(stands)를 보유하는 맨드릴 밀을 이용하여 2.5 이하의 연장비율로 연장한 다음, 스트레치 리듀서(stretch reducer)로 외경을 축소하여 소정의 치수로 맞추는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관의 천공방법.
제 1 항에 있어서, 소경관의 제관시에 중공관을 스트레치 리듀서로 직접 축소하여 소정의 치수로 맞추는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관의 천공방법.
제 1 항에 있어서, 중공관을 천공과정에서 동시에 소정의 크기로 맞추어져 공정을 끝내도록 하는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 관의 천공방법.