KR950007769B1 - 열간성형법에의한반구형헤드도움구조물제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열간 성혐법에 의한 반구형 헤드도움 구조물 제조방법

제1도의 (a) 및 (b)는 종래의 제조방법에 의한 반구형 헤드도움 구조물 단면도.

제2도는 본 발명에 의한 반구형 헤드도움 구조물의 단면도.

제3도는 (a) 내지 (d)는 본 발명 열간 성형법에 의한 반구형 헤드도움 구조물 제조방법을 수행순서도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1′: 강괴 1 : 원판

2 : 상부폭이 좁고 길이가 긴 금형 3 : 하부회전 원형금형

4 : 상부 헤드도움 형상 성형금형 5 : 하부 헤드도움 형상 성형금형

6 : 지지대

본 발명은 특수한 원판 늘리기 단조법에 의해 원판을 늘린 후 대형 반구형 헤드도움(Head Dome)구조물을 제조하는 열간성형법에 의한 반구형 헤드도움 구조물 제조방법에 관한 것이다.

종래의 대형 헤드도움(Head Dome)구조물을 제작하는 방법은 크게 두가지로 알려져 있다.

그 하나는 제1도의 (a)에 도시된 바와 같은 용접법에 의한 것으로, 여러개의 대형철판을 알맞게 재단하여 굽힘 처리한 후 헤드도움(Head Dome) 형상으로 상호 맞물린 상태에서 이음새를 용접하는 방법이다.

또 다른 하나는 제1도의 (b)에 도시된 바와 같은 단조법에 의한 것으로, 헤드 헤드 원환제(Head Torus)와 접시형 헤드도움(Head Dome)을 제조하여 상호 맞물린 상태에서 이름새를 용접하는 방법이다. 그러나 이와같은 종래의 제조방법은 용접부위 자체에 문제가 있는바, 즉 용접법의 경우 제작이 손쉽게 경제적인 장점이 있으나 용접부위에 취약점이 있기 때문에 고품질의 요구하는 압력용기등에 사용하는데 어려움이 있으며, 단조법의 경우는 단조작업시 헤드원환제(Head Torus) 제조과정에서 정확한 헤드원환제(Head Torus) 형상 및 진원도 확보가 어렵고 과다한 덧살이 붙여 비경제적이며 용접부에 취약점이 있는 문제점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여, 특수한 원판늘리기 단조법에 의해 원판을 늘린후 대형반구형 헤드 구조물을 성형함으로써 정확한 치수 및 형상의 제품을 얻을수 있도록 함을 특징으로 한다. 즉 본 발명은 열간 성형법에 의한 반구형 헤드도움(Head Dome) 구조물 제조방법에 있어서 먼저 강괴(Ingot)를 일정한 크기로 연신, 절단, 누르기 및 원판형상으로 늘리기 작업한후 가공하여 열간상태에서 반구형 헤드도움 (Head Dome) 형상으로 성형하는 것이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제2도는 본 발명의 제조방법에 의해 일체형으로 성형한 반구형 헤드도움 구조물의 단면도이다.

제3도의 (a) 내지 (d)는 본 발명 열간성형법에 의한 반구형 헤드도움(Head Dome) 구조물 제조방법을 순서순으로 정리 도시한 것으로, 제3도의 (a)는 재료인 강괴(1′)를 연신한후 절단하여 누르기 작업을 수행한 것을 나타내는 단면도이고, 제3도의 (b)는 누르기(Up Setting) 작업된 재료를 하부는 회전원형 금형(3)을 사용하고 상부는 폭이 좁고 길이가 긴 금형(2)을 사용하여 두께를 감소시키면서 원판(1)의 직경 늘리기 작업을 수행하는 것을 순서대로 보여주는 단면도이며, 제3도의 (c)는 원판(1)으로 직경을 늘린 재료를 가공하여 반구형 도움(Dome) 형상으로 성형작업을 수행하는 것을 순서대로 보여주는 단면도이고, 제3도의 (d)는 성형완료후 헤드도움(Head Dome) 형상을 보여주는 단면도이다.

이와같은 순서로 수행되는 본 발명의 작용 및 효과는 다음과 같다.

제3도의 (a)는 본 발명의 1단계(1A)제조과정으로 제조하고자 하는 반구형 헤드도움(Head Dome) 크기에 따라 강괴(Ingot)(1′)를 원형봉으로 연신하여 원판(1) 형태로 잘라낸후 알맞게 누르기 작업을 실시한다.

제3도의 (b)는 상기 1단계(1a) 제조과정에 이은 원판 늘리기(Disk Spreading)를 행하는 제2단계(2A)를 표시한 것으로, 상부는 폭이 좁고 길이가 긴 금형(2)으로 프레싱하고(예를 들어 금형의 프레싱 부위를 X방향이라함) 이때 하부원형금형(3)은 Y방향으로 제3도(b)의 좌측도면에서의 점선방향 이동하여 1차로 X방향으로 원판(1)을 늘리고(제3도(b)의 중간부분), 이어 회전원형금형(3)을 90도 회전 시킨다음 다시 하부회전원형금형(3)을 Y방향으로 순차이동시키면서 상부폭이 좁고 길이가긴 금형(2)으로 프레싱하여 원판(1)이 진원형상을 이루게 단조작업을 수행한다. 이는 원판(1)의 표면을 균일하게 프레싱하는 효과를 이루어 중심부분이 항상 프레싱되어 오목하게 패인 상태로 작업되는 것을 예방할 수 있다. 이때 단조 작업온도는 강괴(Ingot)(1′)재료에 따라 다르나 1230℃ 내지 1250℃로 가열한 상태에서 실시함이 바람직하며, 원판(1)형상을 반경방향으로 늘리는 작업은 헤드도움(Head Dome)의 두께 및 직경등에 대한 설께치수를 감안하여야 한다. 특히 감안할 점은 최종 헤드도움(Head Dome) 치수를 맞추기 위해서는 가공여유, 열처리 변형 및 두께 감소등이 원판치수에 포함되어야 한다. 제3도의 (c)는 반구형 헤드도움(Head Dome) 형상으로 성형(Forming)하는 제3단계(3A)를 순차적으로 나타낸 것으로, 황삭 가공된 원판(1)을 900℃ 내지 950℃로 가열한 상태에서 상부 헤드도움 (Head Dome)형상 성형금형(4)과 링상의 하부 헤드도움(Head Dome)형상 성형금형 (5)을 사용하여 1차로 접시형으로 성형한후 다시 900℃ 내지 950℃로 가열한후 마무리 성형을 하여 제3도의 (d)와 같은 반구형상의 헤드도움(Head Dome) 구조물을 제조한다.

여기에서 단조품 강괴(Ingot) 및 원판늘리기 작업(Disk Spreading)은 중간 제조공정 단계로 단조작업 시간이 장시간 소요되므로, 단조작업의 원활한 수행을 위해 파단조품의 적정온도는 1230℃의 고온으로 가열작업됨이 바람직하다.

그러나 마지막 단계인 최종 제품의 치수 및 형상으로 성형(Forming)하는 단계로 성형온도가 높으면 산화피막이 증가되고 성형후 제품의 열수축량이 증대되므로 최종 제품에 대한 치수 및 정확도가 떨어진다. 통상의 성형온도는 단조온도보다 낮고 재질에 따라 차이가 있으나 단조기(Press) 혹은 성형(Forming)가공기의 힘(Force)이 크면 성형온도는 낮을 수록 제품의 치수정도는 정확하게 얻을 수 있다. 성형(Forming)작업은 마지막 제조단계로서 온도가 높으며 피단조품의 조직에 있어서 결정입도(Grain size)가 조대화됨으로 제품의 기계적 성질이 열화되는 현상이 발생한다. 따라서 강괴(Ingot)를 연신(Cogging), 누르기(Upsetting) 및 원판늘리기 작업(Disk Spreading)의 가열온도 보다 낮은 900℃ 내지 950℃에서 수행됨이 바람직하다. 헤드도움(Head Dome) 성형(Forming)시 높은 압력에 견디도록 하기 위해 상부 금형은 외측이 헤드도움(Head Dome) 형상인 주강품으로 제작하였으며 하부 금형은 단강품인 링(Ring)형상으로 제작함이 좋다. 이러한 링 형상은 성형시 원판(1)을 1차 접시형으로 성형케하고, 이어 도움형상을 이루게 하는데에도 동시에 사용가능 될 수 있는 잇점이 있기 때문이다.

[실시예]

원자력 압력 용기용 증기발생기(Steam Generator), 원자로(Reactor Vessel), 가입기(Pressurizer)용 도움(Dome)을 제작하고자 하는 치수 즉 헤드도움(Head Dome )의 반경(R), 두께(T), 각도(θ) 그리고 설계 중량(WT)은 하기표와 같다. 이러한 설계도에 따라 반구형 헤드도움(Head Dome)을 다움과 같이 제작하였다. 실물크기의 1/30로 축소하여 제1단계로 열간상태의 금속유통과 유사한 플라스틱신(Plasticine)을 사용하여 성형성을 판단하였으며 제2단계로 납(Lead)을 사용하여 성형시 치수의 정확도를 판단하였다. 그리고 실물크기의 1/4로 축소하여 제3단계로 철판을 사용하여 성형성 및 치수의 정확도를 실행하였으며 최종적으로 실물크기와 동일한 크기로 본 제품의 재료를 사용하여 제작가능성 검토결과 우수한 치수 및 성형성을 얻을수 있다.

[표 1]

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은, 1차 단조과정에서 일정하게 원판의 두께 및 진원상태의 원판을 만들고, 마지막 단계에서 열간 성형법에 의해 헤드도움을 성형하므로서, 정확한 치수 및 형상의 제품을 얻을 수 있으며, 그 품질이 우수하여 제조공정 단순화 및 용접부위 배제로써 최종 형상인 헤드도움 제작시 경제적인 잇점이 있다.

Claims (2)

1. 열간 성형법에 의한 대형 반구형 헤드도움 구조물 제조방법에 있어서, 강괴(1′)를 연신하여 일정한 크기로 절단한 후 누루기 작업을 실시하는 제1단계(1A)와 ; 상기 제1단계(1A) 수행후 상부 폭이 좁고 길이가 긴 금형(2) 및 하부 회전원형 금형(3)에 의해 원판(1)을 임의의 직경방향으로 먼저 늘린다음 회전원형 금형(3)을 90도 회전시켜 단조작업을 실시하는 제2단계(2A)와 ; 상기 제2단계(2A) 수행후 상부 헤드도움 형상 성형금형(4) 및 링상의 하부 헤드도움 형상 성형금형(5)을 사용하여 황삭 가공된 원판(1)을, 얻고자하는 치숫와 형상을 갖는 반구형상으로 성형하는 제3단계(3A)로 순차적으로 제조함을 특징으로 하는 열간 성형법에 의한 반구형 헤드도움 구조물 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제3단계(3A)는 황삭 가공된 원판(1)을 900℃ 내지 950℃로 가열한 상태에서 상부 헤드도움 형상 성형금형(4)과 링상의 하부 헤드도움 형상 성형금형(5)을 사용하여 1차로 접지형으로 성형한 후, 다시 900℃ 내지 950℃로 가열하여 동일금형(4,5)으로 도움 형상을 이루도록 마무리 성형을 하는 단계로 순차적으로 제조함을 특징으로 하는 열간 성형법에 의한 반구형 헤드도움 구조물 제조방법.