RU2804572C1 - Method for generation of steel pipe ovality prediction model, steel pipe ovality prediction method, steel pipe ovality control method, steel pipe manufacturing method and device for steel pipe ovality prediction - Google Patents

Method for generation of steel pipe ovality prediction model, steel pipe ovality prediction method, steel pipe ovality control method, steel pipe manufacturing method and device for steel pipe ovality prediction Download PDF

Info

Publication number
RU2804572C1
RU2804572C1 RU2023102923A RU2023102923A RU2804572C1 RU 2804572 C1 RU2804572 C1 RU 2804572C1 RU 2023102923 A RU2023102923 A RU 2023102923A RU 2023102923 A RU2023102923 A RU 2023102923A RU 2804572 C1 RU2804572 C1 RU 2804572C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ovality
steel pipe
pipe
data
operating
Prior art date
Application number
RU2023102923A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Косукэ ХИНАТА
Масаюки ХОРИЭ
Юкио ТАКАСИМА
Original Assignee
ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН filed Critical ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Application granted granted Critical
Publication of RU2804572C1 publication Critical patent/RU2804572C1/en

Links

Abstract

FIELD: pressure treatment.
SUBSTANCE: invention can be used in the manufacture of steel pipes. Pipe manufacturing includes a steel sheet bending step, a welding gap reduction step, a welding step, and a pipe expansion step. The method for generating a pipe out-of-roundness prediction model includes performing a numerical operation having a set of operating conditions data as an input and an out-of-roundness of a steel pipe after the expansion step as an output. The operation is performed multiple times with varying sets of operating conditions. As a result, many sets of ovality data of the steel pipe after the expansion step are generated offline as training data. An ovality prediction model is generated, having a set of operating conditions data as input data and the ovality of the steel pipe after the expansion stage as output data. Model generation is performed offline using machine learning using training datasets.
EFFECT: it is possible to obtain a steel pipe with the required ovality.
12 cl, 17 dwg, 1 tbl, 3 ex

Description

Область техники, к которой относится изобретениеField of technology to which the invention relates

Настоящее изобретение относится к способу генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы, который является способом генерирования модели прогнозирования овальности, которая прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы на этапе изготовления стальной трубы, используя способ гибки давлением, способу прогнозирования овальности стальной трубы, способу регулирования овальности стальной трубы, способу изготовления стальной трубы и устройству для прогнозирования овальности стальной трубы.The present invention relates to a method for generating an ovality prediction model for a steel pipe, which is a method for generating an ovality prediction model that predicts the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step in the steel pipe manufacturing step using a pressure bending method, a method for predicting the ovality of a steel pipe, a method for controlling the ovality of a steel pipe. pipe, a method for manufacturing a steel pipe and a device for predicting the ovality of a steel pipe.

Уровень техникиState of the art

Способы изготовления стальных труб, имеющих большой диаметр и большую толщину, используемых в трубопроводах и т.п., включают в себя широко распространенный способ изготовления стальной трубы (называемой стальной трубой тика UOE) посредством штамповки стального листа, имеющего заданные длину, ширину и толщину, для придания ему U-образной формы, формования листа для придания ему O-образной формы и сварки стыкуемого участка для придания листу формы трубы и экспандирования диаметра стальной трубы (называемого экспандированием трубы) для улучшения овальности. Однако этап изготовления стальной трубы типа UOE требует большой силы давления на этапе выполнения штамповки стального листа для придания ему U-образной формы и O-образной формы, что обязательно требует использования крупногабаритного прессового оборудования.Methods for manufacturing steel pipes having a large diameter and large thickness used in pipelines and the like include the widely used method of manufacturing a steel pipe (called UOE teak steel pipe) by stamping a steel sheet having a predetermined length, width and thickness, to shape it into a U-shape, forming the sheet to make it into an O-shape, and welding the joint portion to shape the sheet into a pipe shape and expanding the diameter of the steel pipe (called pipe expansion) to improve the ovality. However, the manufacturing step of UOE type steel pipe requires a large pressure force in the step of stamping the steel sheet into U-shape and O-shape, which necessarily requires the use of large-scale pressing equipment.

Для решения этой проблемы существует предлагаемый способ изготовления стальной трубы, имеющей большой диаметр и большую толщину стенки, который является способом формования с уменьшенным давлением формования. В частности, способ, внедренный в практическое использование, является способом, в котором после гибки концов стального листа в направлении ширины (называемого гибкой концов) множество раз выполняется этап трехточечной гибки давлением посредством вдавливания для получения формованной заготовки, имеющей U-образное сечение (далее называется U-образной формованной заготовкой), после чего выполняются этап уменьшения зазора под сварку на участке зазора под сварку формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, для получения открытой трубы, сварка стыкованных участков для получения стальной трубы и, наконец, в стальную трубу вставляется устройство для экспандирования трубы с целью экспандирования внутреннего диаметра стальной трубы. Используемое устройство для экспандирования трубы является устройством, которое содержит множество инструментов для экспандирования трубы, каждый из которых имеет криволинейную поверхность, полученную посредством деления дуги на множество участков, и приводит криволинейную поверхность инструмента для экспандирования трубы в контакт с внутренней поверхностью стальной трубы для экспандирования стальной трубы и фиксации формы стальной трубы.To solve this problem, there is a proposed method for producing a steel pipe having a large diameter and a large wall thickness, which is a forming method with reduced forming pressure. Specifically, the method put into practical use is a method in which, after bending the ends of a steel sheet in the width direction (referred to as end bending), a three-point pressure bending step by indentation is performed many times to obtain a molded workpiece having a U-shaped cross-section (hereinafter referred to as U-shaped preform), followed by the step of reducing the weld gap in the weld gap portion of the U-shaped preform to obtain an open pipe, welding the joint portions to obtain a steel pipe, and finally inserting the device into the steel pipe for pipe expansion to expand the inner diameter of a steel pipe. The pipe expansion device used is a device that contains a plurality of pipe expansion tools, each of which has a curved surface obtained by dividing an arc into a plurality of portions, and brings the curved surface of the pipe expansion tool into contact with the inner surface of the steel pipe to expand the steel pipe. and fixing the shape of the steel pipe.

На этапе гибки давлением увеличение числа нажатий при выполнении трехточечной гибки уменьшает овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, хотя для формования стальной трубы с целью получения U-образного сечения требуется много времени. С другой стороны, уменьшение числа нажатий при выполнении трехточечной гибки создало бы проблему, состоящую в том, что сечение стальной трубы имело бы, по существу, форму многоугольника, затрудняя получение сечение круглой формы. Для решения указанной проблемы числа нажатий при выполнении трехточечной гибки (например, 5 - 13 нажатий для стальной трубы диаметром 1200 мм) определяется эмпирически во время работы в зависимости от размеров стальной трубы. Что касается рабочих условий этапа гибки давлением для уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, было сделано много предложений в отношении разработки способа его выполнения.In the pressure bending stage, increasing the number of pressings when performing three-point bending reduces the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage, although it takes a long time to form the steel pipe to obtain a U-shaped section. On the other hand, reducing the number of presses when performing three-point bending would create a problem in that the cross-section of the steel pipe would be essentially polygonal in shape, making it difficult to obtain a circular cross-section. To solve this problem, the number of presses when performing three-point bending (for example, 5 - 13 presses for a steel pipe with a diameter of 1200 mm) is determined empirically during operation depending on the size of the steel pipe. Regarding the operating conditions of the pressure bending step for reducing the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step, many proposals have been made to develop a method for performing it.

Например, в Патентной литературе 1 описывается способ выполнения формования трехточечной гибкой в минимальном количестве, и способ экспандирования трубы посредством приведения множества инструментов для экспандирования трубы, расположенных в окружном направлении устройства для экспандирования трубы, в контакт с недеформированным участком, который не был деформирован посредством формования трехточечной гибкой.For example, Patent Literature 1 describes a method for performing three-point flexible forming in a minimum amount, and a method for expanding a pipe by bringing a plurality of pipe expansion tools located in the circumferential direction of the pipe expanding apparatus into contact with an undeformed portion that has not been deformed by three-point forming. flexible.

В Патентной литературе 2 описывается способ уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством задания радиуса кривизны наружной периферийной поверхности пуансона, используемого в формовании трехточечной гибкой, и радиуса кривизны наружной периферийной поверхности инструмента для экспандирования трубы, удовлетворяющих заданному относительному соотношению.Patent Literature 2 describes a method for reducing the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step by setting the radius of curvature of the outer peripheral surface of the punch used in three-point bending forming and the radius of curvature of the outer peripheral surface of the pipe expansion tool to satisfy a predetermined relative ratio.

В Патентной литературе 3 описывается способ, представляющий собой способ изготовления, обеспечивающий эффективное изготовление стальной трубы с надлежащей овальностью без необходимости прикладывания излишнего давления на этапе гибки давлением, в котором при выполнении формования трехточечной гибкой предусмотрен легко обрабатываемый участок, имеющий очень небольшую кривизну по сравнению с другими областями, или необрабатываемый участок, на котором обработка гибкой отсутствует, по меньшей мере, в части стального листа. В Патентной литературе 3 также описывается операция на этапе уменьшения зазора под сварку, которая представляет собой прикладывание усилия давления к участку, удаленному на заданное расстояние от центра легко обрабатываемого участка или необрабатываемого участка, без удерживания легко обрабатываемого участка или необрабатываемого участка. В этой связи устройство для придания заготовке O-образной формы используется на этапе уменьшения зазора под сварку после этапа гибки давлением.Patent Literature 3 describes a method that is a manufacturing method that can efficiently produce a steel pipe with proper ovality without the need to apply excessive pressure in the pressure bending step, in which, when performing three-point bending forming, an easily machined portion is provided that has very little curvature compared to others areas, or an untreated area in which bending processing is absent in at least part of the steel sheet. Patent Literature 3 also describes an operation in the weld gap reduction step, which is the application of a pressure force to a portion at a predetermined distance from the center of an easy-to-work portion or a non-machinable portion, without holding the easy-to-work portion or a non-machinable portion. In this regard, the O-shape forming device is used in the weld gap reduction step after the pressure bending step.

В этом отношении в Патентной литературе 4 описывается другой способ уменьшения зазора под сварку (далее называемый «способом формования с замыканием»), в котором некруглая заготовка (формованная заготовка с U-образным сечением) формуется посредством трехточечного формования, и затем вместо этапа O-формования к некруглой заготовке снаружи прикладывается толкающее усилие с помощью толкающего инструмента, расположенного на верхнем участке и обращенного к нижним опорным роликам, при этом заготовка поддерживается двумя опорными роликами, в результате чего уменьшается зазор под сварку. Этот способ отличается тем, что прикладывание толкающего усилия посредством использования толкающего инструмента снаружи некруглой заготовки может упростить конструкцию устройства, устраняя необходимость подготовки матрицы согласно наружному диаметру стальной трубы в качестве устройства для придания заготовке O-образной формы. В Патентной литературе 4 также описывается способ обеспечения наличия специально предусмотренной относительно легко формуемой области для формования трехточечной гибкой и прикладывания толкающего усилия в указанной области к формованной заготовке, имеющей U-образное сечение в способе формования с замыканием на этапе уменьшения зазора под сварку.In this regard, Patent Literature 4 describes another method for reducing the weld gap (hereinafter referred to as the "locking forming method") in which a non-circular workpiece (U-section molded workpiece) is formed by three-point forming, and then instead of an O-forming step A pushing force is applied to the non-circular workpiece from the outside using a pushing tool located at the upper portion and facing the lower support rollers, while the workpiece is supported by two support rollers, resulting in a reduced welding gap. This method is characterized in that applying a pushing force by using a pushing tool on the outside of a non-circular workpiece can simplify the structure of the device by eliminating the need to prepare a die according to the outer diameter of the steel pipe as a device for O-shaping the workpiece. Patent Literature 4 also describes a method of providing a specially provided relatively easy-to-form area for molding a three-point bend and applying a pushing force in said area to a molded blank having a U-shaped cross-section in a closure molding method in a weld gap reduction step.

С другой стороны, в Непатентной литературе 1 описывается способ выполнения анализа с расчетом, в котором используется метод конечных элементов и влияние рабочих условий этапа экспандирования трубы на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы.On the other hand, Non-Patent Literature 1 describes a method of performing a calculation analysis that uses the finite element method and the influence of the operating conditions of the pipe expansion step on the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step.

Перечень противопоставленных документовList of opposed documents

Патентная литератураPatent literature

Патентная литература 1: JP 2012-170977 APatent Literature 1: JP 2012-170977 A

Патентная литература 2: JP 5541432 B1Patent Literature 2: JP 5541432 B1

Патентная литература 3: JP 6015997 B1Patent Literature 3: JP 6015997 B1

Патентная литература 4: JP 2012-250285 APatent Literature 4: JP 2012-250285 A

Непатентная литератураNon-patent literature

Непатентная литература 1: Journal of the Japan Society for Technology of Plasticity, vol.59, No. 694 (2018), p. 203-208Non-patent literature 1: Journal of the Japan Society for Technology of Plasticity, vol.59, no. 694 (2018), p. 203-208

Сущность изобретенияThe essence of the invention

Техническая проблемаTechnical problem

Способ, описанный в Патентной литературе 1, является способом уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы за счет связи между позицией формования пресса для трехточечной гибки и позицией формования инструмента для экспандирования трубы. Однако этап изготовления стальной трубы включает ряд этапов, включающих, по меньшей мере, этап гибки давлением, этап уменьшения зазора под сварку, этап сварки и этап экспандирования трубы. Таким образом, способ, описанный в Патентной литературе 1, не учитывает влияние рабочих условий на других этапах на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, затрудняя постоянное обеспечение уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы.The method described in Patent Literature 1 is a method for reducing the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step by the relationship between the forming position of the three-point bending press and the forming position of the pipe expansion tool. However, the steel pipe manufacturing step includes a number of steps including at least a pressure bending step, a weld gap reduction step, a welding step, and a pipe expansion step. Therefore, the method described in Patent Literature 1 does not take into account the influence of operating conditions in other steps on the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, making it difficult to continuously ensure that the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is reduced.

Сходным образом со способом, описанным в Патентной литературе 1, способ, описанный в Патентной литературе 2, является способом, в котором радиус кривизны задается таким образом, что радиус кривизны наружной периферийной поверхности пуансона, используемого в формовании методом трехточечной гибки, в качестве рабочего условия этапа гибки давлением, и радиус кривизны наружной периферийной поверхности инструмента для экспандирования трубы в качестве рабочего условия этапа экспандирования трубы удовлетворяют заданному соотношению, в результате уменьшается овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Однако в способе, описанном в Патентной литературе 2, сходным образом со способом, описанным в Патентной литературе 1, существует проблема невозможности принятия во внимание других этапов помимо этапа гибки давлением, а именно, этапа уменьшения зазора под сварку.Similar to the method described in Patent Literature 1, the method described in Patent Literature 2 is a method in which the radius of curvature is set such that the radius of curvature of the outer peripheral surface of the punch used in three-point bending molding is the operating condition of the step bending by pressure, and the radius of curvature of the outer peripheral surface of the pipe expansion tool as the working condition of the pipe expansion step satisfies the predetermined ratio, as a result, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is reduced. However, in the method described in Patent Literature 2, similar to the method described in Patent Literature 1, there is a problem of not being able to take into account steps other than the pressure bending step, namely, the weld gap reduction step.

Способ, описанный в Патентной литературе 3, является способом уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством изменения рабочего состояния пресса для трехточечной гибки на этапе гибки давлением в зависимости от позиции стального листа и задания рабочего состояния, связанного с условием формования на этапе уменьшения зазора под сварку. Однако способ, описанный в Патентной литературе 3, имеет проблему, состоящую в том, что отклонения толщины листа или материала стального листа вызывают колебания овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы даже при одном и том же условии формования.The method described in Patent Literature 3 is a method for reducing the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step by changing the operating state of the three-point bending press in the pressure bending step depending on the position of the steel sheet and setting the operating state related to the forming condition in the gap reduction step. welding However, the method described in Patent Literature 3 has a problem that variations in the thickness of the sheet or material of the steel sheet cause the ovality of the steel pipe to fluctuate after the pipe expansion step even under the same forming condition.

Способ, описанный в Патентной литературе 4, также является способом уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством задания таких условий, что условие формования заготовки U-образного сечения на этапе гибки давлением и условие формования на этапе уменьшения зазора под сварку связаны друг с другом. Однако в способе, описанном в Патентной литературе 4, также имеется проблема, состоящая в том, что отклонения толщины листа или материала стального листа вызывают колебания овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы даже при одном и том же условии формования.The method described in Patent Literature 4 is also a method for reducing the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step by setting conditions such that the forming condition of a U-shaped workpiece in the pressure bending step and the forming condition in the welding gap reduction step are related to each other. However, in the method described in Patent Literature 4, there is also a problem that variations in the thickness of the sheet or material of the steel sheet cause the ovality of the steel pipe to fluctuate after the pipe expansion step even under the same forming condition.

С другой стороны, как описано в способе из Непатентной литературы 1, влияние рабочего параметра этапа экспандирования трубы на овальность может быть спрогнозировано в количественном отношении посредством выполнения анализа этапа экспандирования трубы, используя метод конечных элементов для расчета в автономном режиме. Однако способ, описанный в Непатентной литературе 1 также имеет проблему, связанную с невозможностью принимать во внимание влияние рабочих условий других этапов на овальность. Кроме того, выполнение такого численного анализа также включает в себя проблему длительного времени, необходимого для вычисления, что затрудняет прогнозирование овальности в реальном режиме времени.On the other hand, as described in the method of Non-Patent Literature 1, the effect of the operating parameter of the pipe expansion step on the ovality can be predicted quantitatively by performing an analysis of the pipe expansion step using the finite element method for offline calculation. However, the method described in Non-Patent Literature 1 also has the problem that it is not possible to take into account the influence of the operating conditions of other steps on the ovality. Moreover, performing such numerical analysis also involves the problem of long computation time, which makes it difficult to predict ovality in real time.

Настоящее изобретение было разработано для решения указанных проблем, и его первая задача состоит в том, чтобы предложить способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы, способный генерировать модель прогнозирования овальности, которая точно и быстро прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы на этапе изготовления стальной трубы, включающем в себя ряд этапов. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ прогнозирования овальности стальной трубы и устройство для прогнозирования овальности стальной трубы, способные точно и быстро прогнозировать овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы на этапе изготовления стальной трубы, включающем в себя ряд этапов. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ регулирования овальности стальной трубы, способный точно регулировать овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы на этапе изготовления стальной трубы, включающем в себя ряд этапов. Другая задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ изготовления стальной трубы, способный обеспечивать изготовление стальной трубы, имеющей требуемую овальность, с хорошим выходом продукции.The present invention has been developed to solve the above problems, and its first object is to provide a steel pipe ovality prediction model generation method capable of generating an ovality prediction model that accurately and quickly predicts the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step in the steel pipe manufacturing step. , which includes a number of stages. Another object of the present invention is to provide a steel pipe ovality prediction method and a steel pipe ovality prediction apparatus capable of accurately and quickly predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing step including a number of steps. Another object of the present invention is to provide a method for controlling the ovality of a steel pipe capable of accurately controlling the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing step including a number of steps. Another object of the present invention is to provide a steel pipe manufacturing method capable of producing a steel pipe having a desired ovality with good yield.

Решение проблемыSolution

Способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению генерирует модель прогнозирования овальности, которая прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством экспандирования внутреннего диаметра стальной трубы, концы которой соединены друг с другом, в процессе изготовления стальной трубы, который включает в себя: этап гибки давлением для обработки стального листа с образованием формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, посредством множества нажатий пуансоном; этап уменьшения зазора под сварку посредством уменьшения участка зазора по сварку формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, для формования открытой трубы; этап сварки для соединения концов открытой трубы друг с другом; и этап экспандирования трубы, и включает в себя: этап сбора исходных данных, на котором выполняют численную операцию, имеющую в качестве входных данных набор данных рабочих условий, включающий один или более параметров, выбранных из атрибутивной информации о стальном листе, один или более параметров, выбранных из рабочих параметров этапа гибки давлением, и один или более параметров, выбранных из рабочих параметров этапа уменьшения зазора под сварку, и имеющую в качестве выходных данных овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, при этом расчет выполняется множество раз, с изменением набора данных рабочих условий, и посредством указанного расчета генерируется множества наборов данных об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, соответствующих наборам данных рабочих условий, в автономном режиме в качестве обучающих данных; и этап генерирования модели прогнозирования овальности, на котором генерируется модель прогнозирования овальности, имеющая указанный набор данных рабочих условий в качестве входных данных, и овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в качестве выходных данных, генерирование модели выполняется в автономном режиме с помощью машинного обучения, используя указанное множество наборов обучающих данных, полученных на этапе сбора исходных данных.The steel pipe ovality prediction model generating method of the present invention generates an ovality prediction model that predicts the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step by expanding the inner diameter of a steel pipe whose ends are connected to each other in a steel pipe manufacturing process, which includes: a step pressure bending for processing a steel sheet to form a molded blank having a U-shaped cross-section by means of multiple pressings with a punch; a step of reducing the weld gap by reducing the weld gap portion of the molded blank having a U-shaped cross-section for forming an open pipe; a welding step for joining the ends of the open pipe to each other; and a pipe expansion step, and includes: an input data collection step, in which a numerical operation is performed having as input data a set of operating conditions data including one or more parameters selected from attribute information of the steel sheet, one or more parameters, selected from the operating parameters of the pressure bending step, and one or more parameters selected from the operating parameters of the weld gap reduction step, and having as an output the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, where the calculation is performed multiple times, changing the set of operating data conditions, and through this calculation, a plurality of ovality data sets of the steel pipe after the pipe expansion step corresponding to the operating condition data sets are generated offline as training data; and an ovality prediction model generation step, in which an ovality prediction model having the specified operating condition data set as input is generated, and the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is generated as the output, the model generation is performed offline by machine learning using a specified set of training data sets obtained during the initial data collection stage.

Этап сбора исходных данных может включать в себя этап расчета с использованием метода конечных элементов овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы с помощью набора данных рабочих условий.The input data collection step may include a finite element calculation step of the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step using a set of operating conditions data.

Модель прогнозирования овальности может включать в себя один или более параметров, выбранных из рабочих параметров этапа экспандирования трубы в качестве набора данных рабочих условий.The ovality prediction model may include one or more parameters selected from the operating parameters of the pipe expansion step as a set of operating conditions.

Этап изготовления стальной трубы может включать в себя этап гибки концов посредством гибки концов стального листа в направлении ширины перед этапом гибки давлением, и модель прогнозирования овальности может включать в себя один или более параметров, выбираемых из рабочих параметров этапа гибки концов в качестве набора данных рабочего условия.The steel pipe manufacturing step may include an end bending step by bending the ends of the steel sheet in the width direction before the pressure bending step, and the ovality prediction model may include one or more parameters selected from the operating parameters of the end bending step as a set of operating condition data. .

Рабочий параметр этапа гибки давлением может включать в себя: информацию о позиции формования и величину вдавливания при формовании, относящиеся к операции, на которой пуансон, используемый на этапе гибки давлением, выполняет формование стального листа; и число нажатий, выполняемых на этапе гибки давлением.The operating parameter of the bending step may include: information about a forming position and a forming indentation amount related to an operation in which the punch used in the bending step forms the steel sheet; and the number of presses performed during the pressure bending phase.

Машинное обучение, подлежащее использованию, может быть типом машинного обучения, выбранным из следующих алгоритмов: нейронная сеть, древовидная схема решений, случайный лес, регрессия на основе гауссовских процессов и регресссия опорных векторов.The machine learning to be used may be a type of machine learning selected from the following algorithms: neural network, decision tree, random forest, Gaussian process regression, and support vector regression.

Способ прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению включает в себя: этап сбора рабочих параметров, на котором собирают в режиме реального времени набор данных рабочих условий, которые должны быть заданы в качестве рабочих условий этапов процесса изготовления стальной трубы, в виде входных данных модели прогнозирования овальности стальной трубы, генерируемой с помощью способа генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению; и этап прогнозирования овальности, на котором прогнозируют информацию об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством ввода набора данных рабочих условий, полученного на этапе сбора рабочих параметров, в модель прогнозирования овальности.The method for predicting the ovality of a steel pipe according to the present invention includes: an operating parameter collection step, in which a set of data of operating conditions to be set as the operating conditions of steps in the steel pipe manufacturing process is collected in real time as input data of an ovality prediction model. a steel pipe generated by the steel pipe ovality prediction model generation method of the present invention; and an ovality prediction step of predicting the ovality information of the steel pipe after the pipe expansion step by inputting the operating condition data set obtained from the operating parameter acquisition step into the ovality prediction model.

Способ регулирования овальности стальной трубы по первому аспекту настоящего изобретения включает в себя: этап сбора набора данных рабочих условий, включающего фактическую величину из атрибутивной информации о стальном листе, заданную величину рабочего параметра этапа гибки давлением и заданную величину рабочего параметра этапа уменьшения зазора под сварку; прогнозирование овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством ввода полученного набора данных рабочих условий в модель прогнозирования овальности, причем прогнозирование выполняется перед началом этапа гибки давлением посредством использования способа прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению, и изменение заданной величины рабочего параметра этапа гибки давлением и/или заданной величины рабочего параметра этапа уменьшения зазора под сварку таким образом, чтобы уменьшить прогнозируемую овальность.The method for controlling the ovality of a steel pipe according to the first aspect of the present invention includes: the step of collecting a set of operating condition data including an actual value from attribute information of the steel sheet, a target value of the operating parameter of the pressure bending step, and a target value of the operating parameter of the welding gap reduction step; predicting the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step by inputting the obtained operating condition data set into the ovality prediction model, wherein the prediction is performed before starting the pressure bending step by using the steel pipe ovality prediction method of the present invention, and changing the set value of the operating parameter of the pressure bending step and/ or a given value of the operating parameter of the weld gap reduction stage in such a way as to reduce the predicted ovality.

Способ регулирования овальности стальной трубы по второму аспекту настоящего изобретения включает в себя: этап прогнозирования информации об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, причем прогнозирование выполняется перед началом намеченного этапа для внесения изменений, выбираемого из этапа гибки концов, этапа гибки давлением, этапа уменьшения зазора под сварку и этапа экспандирования трубы, которые включены в этап изготовления стальной трубы, причем прогнозирование выполняется, используя способ прогнозирования овальности стальной трубы по п. 7, и изменение одного или более рабочих параметров, выбираемых, по меньшей мере, из рабочих параметров намеченного этапа для внесения изменений, или одного или более рабочих параметров, выбираемых из рабочих параметров этапов обработки формованием, выполняемых после намеченного этапа для внесения изменений, причем изменение выполняется на основании прогнозируемой информации об овальности стальной трубы.The method for adjusting the ovality of a steel pipe according to the second aspect of the present invention includes: a step of predicting ovality information of a steel pipe after a pipe expansion step, wherein the prediction is performed before starting a target step for making changes selected from an end bending step, a pressure bending step, a gap reducing step. welding and pipe expansion step, which are included in the steel pipe manufacturing step, wherein the prediction is performed using the method of predicting the ovality of a steel pipe according to claim 7, and changing one or more operating parameters selected from at least the operating parameters of the intended step for making changes, or one or more operating parameters selected from the operating parameters of the forming processing steps performed after the intended step for making changes, wherein the change is made based on predicted information about the ovality of the steel pipe.

Предусмотрен процесс изготовления стальной трубы с использованием способо регулирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению.A process is provided for manufacturing a steel pipe using the steel pipe ovality control method of the present invention.

Устройство прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством экспандирования внутреннего диаметра стальной трубы, концы которой соединены друг с другом, в процессе изготовления стальной трубы, который включает в себя: этап гибки давлением для обработки стального листа с образованием формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, посредством множества нажатий пуансоном; этап уменьшения зазора под сварку посредством уменьшения участка зазора под сварку формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, для формования открытой трубы; этап сварки для соединения концов открытой трубы друг с другом; и этап экспандирования трубы, и содержит: блок сбора исходных данных, предназначенный для выполнения численной операции, имеющей в качестве входных данных набор данных рабочих условий, включающий один или более параметров, выбранных из атрибутивной информации о стальном листе, один или более рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа гибки давлением, и один или более рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа уменьшения зазора под сварку, и имеющей в качестве выходных данных информацию об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы; причем расчет выполняется множество раз, с изменением набора данных рабочих условий, и с помощью указанного расчета генерируется множество наборов данных в отношении информации об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, соответствующих наборам данных рабочих условий, в качестве обучающих данных; блок генерирования модели прогнозирования овальности, выполненный с возможностью генерирования модели прогнозирования овальности, имеющей в качестве входных данных набор данных рабочих условий, и имеющей в качестве выходных данных информацию об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, причем генерирование модели выполняется с помощью машинного обучения, используя множество наборов обучающих данных, генерируемых блоком сбора исходных данных; блок сбора рабочих параметров, который получает в режиме реального времени набор данных рабочих условий, которые должны быть заданы в качестве рабочих условий этапов изготовления стальной трубы; и блок прогнозирования овальности, который прогнозирует информацию об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, соответствующую набору данных рабочих условий получаемому блоком сбора рабочих параметров, причем прогнозирование выполняется в режиме реального времени, используя модель прогнозирования овальности, генерируемую блоком генерирования модели прогнозирования овальности.The steel pipe ovality predicting device of the present invention predicts the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step by expanding the inner diameter of a steel pipe whose ends are connected to each other in a steel pipe manufacturing process, which includes: a pressure bending step for processing the steel sheet to form a molded blank having a U-shaped cross-section by means of a plurality of pressings with a punch; a step of reducing a weld gap by reducing a weld gap portion of a molded blank having a U-shaped cross-section for forming an open pipe; a welding step for joining the ends of the open pipe to each other; and a pipe expansion step, and contains: an input data collection unit for performing a numerical operation having as input a set of operating conditions data, including one or more parameters selected from attribute information about the steel sheet, one or more operating parameters selected of the operating parameters of the pressure bending step, and one or more operating parameters selected from the operating parameters of the weld gap reduction step, and having as output information about the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step; wherein the calculation is performed a plurality of times with the operating condition data set changing, and by means of said calculation, a plurality of data sets are generated regarding the ovality information of the steel pipe after the pipe expansion step corresponding to the operating condition data sets as training data; an ovality prediction model generating unit configured to generate an ovality prediction model having as input a set of operating conditions data and having as output information about the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step, wherein the model generation is performed using machine learning using a set of training data sets generated by the source data collection block; an operating parameter acquisition unit that obtains in real time a set of data of operating conditions to be set as operating conditions of steel pipe manufacturing steps; and an ovality prediction unit that predicts the ovality information of the steel pipe after the pipe expansion step corresponding to the operating condition data set obtained by the operating parameter acquisition unit, the prediction being performed in real time using the ovality prediction model generated by the ovality prediction model generating unit.

Устройство прогнозирования овальности стальной трубы может содержать терминальное устройство, содержащее входной блок, который собирает входную информацию на основании операций пользователя, и блок индикации, который отображает информацию об овальности, и блок сбора рабочих параметров может обновлять часть или весь набор данных рабочих условий на этапах изготовления стальной трубы на основании входной информации, получаемой входным блоком, и блок индикации может отображать информацию об овальности стальной трубы, прогнозируемую блоком прогнозирования овальности, используя обновленный набор данных рабочих условий.The steel pipe ovality prediction device may include a terminal device including an input unit that collects input information based on user operations, and an display unit that displays the ovality information, and an operating parameter collection unit may update part or all of the operating condition data during manufacturing steps. the steel pipe based on the input information received by the input unit, and the display unit can display the ovality information of the steel pipe predicted by the ovality prediction unit using the updated operating condition data set.

Технические результаты изобретенияTechnical results of the invention

Согласно способу генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению, существует возможность генерирования модели овальности стальной трубы, которая точно и быстро прогнозирует овальность стальной трубы, получаемой после этапа экспандирования трубы, в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя ряд этапов. Кроме того, согласно способу прогнозирования овальности стальной трубы и устройству для прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению существует возможность точного и быстрого прогнозирования овальности стальной трубы, получаемой после этапа экспандирования трубы, в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя ряд этапов. Кроме того, согласно способу регулирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению существует возможность точного регулирования овальности стальной трубы, получаемой после этапа экспандирования трубы, в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя ряд этапов. Кроме того, согласно способу изготовления стальной трубы по настоящему изобретению существует возможность изготовления стальной трубы, имеющей требуемую овальность с хорошим выходом продукции.According to the method of generating a steel pipe ovality prediction model of the present invention, it is possible to generate an ovality model of a steel pipe that accurately and quickly predicts the ovality of a steel pipe obtained after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process including a number of steps. Moreover, according to the steel pipe ovality predicting method and the steel pipe ovality predicting apparatus of the present invention, it is possible to accurately and quickly predict the ovality of a steel pipe obtained after the pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process including a number of steps. Moreover, according to the method for controlling the ovality of a steel pipe of the present invention, it is possible to accurately control the ovality of a steel pipe obtained after the pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process including a number of steps. Moreover, according to the steel pipe manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a steel pipe having the required ovality with good product yield.

Краткое описание чертежейBrief description of drawings

Фиг. 1 - схема, иллюстрирующая изготовление стальной трубы согласно варианту выполнения настоящего изобретения;Fig. 1 is a diagram illustrating the manufacture of a steel pipe according to an embodiment of the present invention;

фиг. 2 - схема, иллюстрирующая пример этапа формования заготовки, имеющей U-образное сечение, используя устройство для гибки давлением;fig. 2 is a diagram illustrating an example of a step of forming a workpiece having a U-shaped cross-section using a pressure bending apparatus;

фиг. 3 - схема, иллюстрирующая пример этапа формования заготовки, имеющей U-образное сечение, используя устройство для гибки давлением;fig. 3 is a diagram illustrating an example of a step of forming a workpiece having a U-shaped cross-section using a pressure bending apparatus;

фиг. 4 - схема, иллюстрирующая пример конструкции устройства для придания заготовке O-образной формы;fig. 4 is a diagram illustrating an example of the design of a device for giving an O-shape to a workpiece;

фиг. 5 - схема, иллюстрирующая пример конструкции устройства для формования с замыканием;fig. 5 is a diagram illustrating an example of a structure of a closure molding apparatus;

фиг. 6 - схема, иллюстрирующая пример конструкции устройства экспандирования трубы;fig. 6 is a diagram illustrating a design example of a pipe expansion device;

фиг. 7 - схема, иллюстрирующая пример конструкции устройства для измерения формы наружного диаметра стальной трубы;fig. 7 is a diagram illustrating a design example of a device for measuring the shape of an outer diameter of a steel pipe;

фиг. 8 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства генерации модели прогнозирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения;fig. 8 is a block diagram illustrating the configuration of a steel pipe ovality prediction model generating apparatus according to an embodiment of the present invention;

фиг. 9 - блок-схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства расчета овальности в автономном режиме, показанного на фиг. 8;fig. 9 is a block diagram illustrating the configuration of the offline ovality calculation apparatus shown in FIG. 8;

фиг. 10 - график, показывающий пример изменения взаимосвязи между величиной формования и овальностью стальной трубы после этапа экспандирования трубы в соответствии с изменением рабочих условий на этапе гибки давлением;fig. 10 is a graph showing an example of the change in the relationship between the forming amount and the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step according to the change in operating conditions in the pressure bending step;

фиг. 11 - таблица, иллюстрирующая пример позиции вдавливания при формовании и величины вдавливания при формовании для каждого нажатия из ряда нажатий;fig. 11 is a table illustrating an example of a molding indentation position and a molding indentation amount for each press of a series of presses;

фиг. 12 - схема, иллюстрирующая последовательность выполнения операций прогнозирования овальности стальной трубы после экспандирования трубы, прогнозирование выполняется перед началом этапа гибки трубы;fig. 12 is a diagram illustrating the operation sequence of predicting the ovality of a steel pipe after pipe expansion, the prediction is performed before starting the pipe bending step;

фиг. 13 - схема, иллюстрирующая пример конечно-элементной модели;fig. 13 is a diagram illustrating an example of a finite element model;

фиг.14 - перспективный вид, иллюстрирующий в целом конструкцию устройства для придания заготовке C-образной формы;FIG. 14 is a perspective view illustrating the overall structure of the device for giving a C-shape to a workpiece; FIG.

фиг. 15 - вид в разрезе, иллюстрирующий конструкцию механизма формования;fig. 15 is a sectional view illustrating the structure of the molding mechanism;

фиг. 16 - схема, иллюстрирующая способ регулирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения;fig. 16 is a diagram illustrating a method for adjusting the ovality of a steel pipe according to an embodiment of the present invention;

фиг. 17 - схема, иллюстрирующая конфигурацию устройства для прогнозирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения.fig. 17 is a diagram illustrating the configuration of a steel pipe ovality predicting apparatus according to an embodiment of the present invention.

Описание вариантов осуществления изобретенияDescription of Embodiments of the Invention

Этап изготовления стальной трубыSteel pipe manufacturing stage

На фиг. 1 показана схема, иллюстрирующая этап изготовления стальной трубы по варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, на этапе изготовления стальной трубы по варианту осуществления настоящего изобретения в качестве материала используется толстый стальной лист, изготавливаемый на этапе прокатки толстого листа, который является этапом предварительной обработки перед этапом изготовления стальной трубы. В данном случае толстый стальной лист имеет предел текучести 245 - 1050 МПа, предел прочности при растяжении 415 - 1145 МПа, толщину 6,4 - 50,8 мм, ширину 1200 - 4500 мм и длину 10 - 18 м. Кроме того, конец толстого стального листа в направлении ширины предварительно шлифуется для получения скошенной кромки, называемой скосом кромки. Этот этап выполняется для предотвращения перегрева углового участка наружной поверхности конца листа в направлении ширины для стабилизации прочности сварки на последующем этапе сварки. Кроме того, поскольку ширина толстого стального листа будет влиять на наружный диаметр после формования стальной трубы, ширина регулируется до заданного диапазона с учетом изменения деформации на последующих этапах.In fig. 1 is a diagram illustrating a manufacturing step of a steel pipe according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, in the steel pipe manufacturing step of the embodiment of the present invention, a thick steel sheet is used as the material, produced in the thick plate rolling step, which is a preprocessing step before the steel pipe manufacturing step. In this case, the thick steel sheet has a yield strength of 245 - 1050 MPa, a tensile strength of 415 - 1145 MPa, a thickness of 6.4 - 50.8 mm, a width of 1200 - 4500 mm and a length of 10 - 18 m. In addition, the end of the thick of the steel sheet in the width direction is pre-ground to obtain a beveled edge called bevel edge. This step is performed to prevent overheating of the corner portion of the outer surface of the sheet end in the width direction to stabilize the welding strength in the subsequent welding step. In addition, since the width of the thick steel sheet will affect the outer diameter after forming the steel pipe, the width is adjusted to a predetermined range taking into account the change in deformation in subsequent steps.

Этап изготовления стальной трубы иногда включает в себя этап выполнения гибки концов посредством гибки концов стального листа по ширине. На этапе гибки концов, выполняемом с помощью устройства для придания заготовке C-образной формы, выполняется обработка посредством гибки (также называемая подгибкой) концов стального листа по ширине. Устройство для придания заготовке C-образной формы содержит пару матриц - верхнюю и нижнюю - и пару зажимов - верхний и нижний, - которые удерживают центральный участок стального листа, по ширине. Поскольку длина матрицы меньше длины стального листа, процесс гибки концов повторяется во время последовательной подачи стального листа в продольном направлении. Такой процесс гибки концов выполняется на обоих концах стального листа по ширине. Поскольку прикладывание изгибающего момента к концам, по ширине, в прессе для трехточечной гибки является затруднительным, этап гибки концов выполняется с помощью указанных матриц заранее. Это позволяет уменьшить овальность готовой стальной трубы. В данном случае примеры рабочих параметров для задания условий механической обработки включают в себя: ширину обработки путем гибки концов, которая равна длине, на которой матрица входит в контакт со стальным листом от конца, по ширине, стального листа к центру, по ширине, листа; усилие захватывания зажима; величину подачи стального листа, когда процесс гибки концов повторяется в продольном направлении стального листа, направление подачи, число подач и т.п.The step of making a steel pipe sometimes includes a step of performing end bending by bending the ends of the steel sheet to width. The end bending step, carried out by the C-shape machine, processes the ends of the steel sheet by bending (also called hemming) along its width. The device for giving the workpiece a C-shape contains a pair of dies - upper and lower - and a pair of clamps - upper and lower - which hold the central section of the steel sheet along the width. Since the length of the die is less than the length of the steel sheet, the process of bending the ends is repeated while successively feeding the steel sheet in the longitudinal direction. This end bending process is performed on both ends of the steel sheet along the width. Since applying a bending moment to the widthwise ends in a three-point bending press is difficult, the end bending step is performed using the specified dies in advance. This makes it possible to reduce the ovality of the finished steel pipe. Here, examples of operating parameters for specifying machining conditions include: an end bending machining width, which is equal to the length at which the die comes into contact with the steel sheet from the end, along the width, of the steel sheet to the center, along the width, of the sheet; clamp gripping force; the amount of feeding of the steel sheet when the end bending process is repeated in the longitudinal direction of the steel sheet, the direction of feeding, the number of feedings, etc.

Последующий этап гибки давлением является этапом обработки для получения формованной заготовки U-сечения посредством выполнения трехточечной гибки, многократно используя пуансон устройства для гибки давлением. Последующий этап уменьшения зазора под сварку является этапом уменьшения зазора под сварку в формованной заготовке, имеющей U-образное сечение, используя устройство для придания заготовке O-образной формы для формования открытой трубы. Следует отметить, что способ формования с замыканием, описанный в Патентной литературе 4, может использоваться вместо устройства для придания заготовке O-образной формы. Последующий этап сварки является этапом ограничения участка зазора под сварку, образованного на конце открытой трубы, так чтобы концы могли контактировать друг с другом, и соединения концов друг с другом. На этом этапе из формованной заготовки изготавливают стальную трубу, имеющие концы, соединенные друг с другом. Последующий этап экспандирования трубы является этапом использования устройства экспандирования, содержащего множество инструментов для экспандирования трубы, каждый из которых имеет криволинейную поверхность, полученную делением дуги на множество участков для экспандирования стальной трубы посредством приведения криволинейной поверхности инструментов для экспандирования трубы в контакт с внутренней поверхностью трубы. На этапе проверки изготовленной таким образом стальной трубы проверяют, соответствует ли ее качество, а именно, свойства материала, внешний вид и размеры, установленным техническим условиям, после чего стальная труба отгружается в виде готового изделия. В настоящем варианте выполнения этап проверки включает в себя этап измерения овальности стальной трубы.The subsequent pressure bending step is a processing step to obtain a U-section molded workpiece by performing three-point bending by repeatedly using the punch of the pressure bending device. The subsequent weld gap reducing step is a step of reducing the weld gap in a molded blank having a U-shaped cross-section by using a device for shaping the blank into an O-shape for forming an open pipe. It should be noted that the locking molding method described in Patent Literature 4 can be used instead of the apparatus for forming the workpiece into an O-shape. The subsequent welding step is the step of limiting the weld gap portion formed at the end of the open pipe so that the ends can contact each other, and connecting the ends to each other. At this stage, a steel pipe is made from the molded blank, having the ends connected to each other. The subsequent pipe expansion step is a step of using an expansion device containing a plurality of pipe expansion tools, each of which has a curved surface obtained by dividing an arc into a plurality of sections for expanding the steel pipe by bringing the curved surface of the pipe expansion tools into contact with the inner surface of the pipe. At the inspection stage, the steel pipe produced in this way is checked whether its quality, namely, material properties, appearance and dimensions, meets the established technical specifications, after which the steel pipe is shipped as a finished product. In the present embodiment, the inspection step includes a step of measuring the ovality of the steel pipe.

В настоящем варианте осуществления изобретения этап гибки концов, этап гибки давлением, этап уменьшения зазора под сварку и этап экспандирования трубы из последовательности этапов изготовления, включающие формование стального листа в открытую трубу и этап экспандирования трубы после сварки, называются «этапом обработки формованием». Эти этапы являются общими этапами регулирования размеров и формы стальной трубы посредством пластической деформации стального листа. Ниже со ссылкой на чертежи приведено подробное описание отдельных этапов, включенных в этап изготовления стальной трубы.In the present embodiment of the invention, the end bending step, the pressure bending step, the weld gap reducing step, and the pipe expansion step of the sequence of manufacturing steps including forming the steel sheet into an open pipe and the pipe expansion step after welding are called “forming processing step.” These steps are general steps for adjusting the size and shape of a steel pipe through plastic deformation of the steel sheet. Below, with reference to the drawings, is a detailed description of the individual steps involved in the steel pipe manufacturing step.

Этап гибки концовEnd bending stage

Ниже со ссылкой на фиг. 14 и 15 приведено подробное описание устройства для придания заготовке C-образной формы, которое выполняет обработку посредством гибки концов. На фиг. 14 показан перспективный вид общей компоновки устройства для придания заготовке C-образной формы. Как показано на фиг. 14, устройство 30 для придания заготовке C-образной формы содержит: транспортирующий механизм 31, который транспортирует стальной лист S в продольном направлении, т.е. в направлении транспортирования; формующий механизм 32A, который выполняет гибку одного конца, по ширине, Sc листа до получения заданной кривизны, при этом сторона выхода стального листа S в направлении транспортирования является передней стороной; формующий механизм 32B, который выполняет гибку другого конца, по ширине, Sd листа до получения заданной кривизны; и внутренний механизм регулирования (не показан), который регулирует расстояние между формующими механизмами 32A и 32B слева и справа по ширине стального листа S, который подвергается обработке посредством гибки концов. Транспортирующий механизм 31 содержит множество приводимых во вращение транспортирующих роликов 31a, расположенных впереди и сзади формующих механизмов 32A и 32B. Следует отметить, что ссылочное обозначение Sa на чертеже обозначает ведущий конец (передний конец в продольном направлении) стального листа S.Below with reference to FIG. 14 and 15 give a detailed description of a C-shape forming apparatus that performs end bending processing. In fig. 14 is a perspective view of the overall layout of the device for giving a C-shape to a workpiece. As shown in FIG. 14, the device 30 for giving the workpiece a C-shape includes: a transport mechanism 31 that transports the steel sheet S in the longitudinal direction, i.e. in the direction of transportation; a forming mechanism 32A that bends one end width Sc of the sheet to obtain a predetermined curvature, with the output side of the steel sheet S in the conveying direction being the front side; a forming mechanism 32B, which bends the other end, along the width, Sd of the sheet to obtain a predetermined curvature; and an internal adjustment mechanism (not shown) that adjusts the distance between the forming mechanisms 32A and 32B on the left and right of the width of the steel sheet S that is subjected to end bending processing. The conveying mechanism 31 includes a plurality of rotatable conveying rollers 31a located in front and behind the forming mechanisms 32A and 32B. It should be noted that the reference symbol Sa in the drawing denotes the leading end (front end in the longitudinal direction) of the steel sheet S.

На фиг. 15(a) показан вид в разрезе формующего механизма 32A в направлении ширины, который выполняет обработку посредством гибки на одном конце Sc в направлении ширины стального листа S, если смотреть по направлению транспортирования стального листа S от входа (в процесс обработки) к выходу (из процесса обработки). Формующий механизм 32A и формующий механизм 32B двусторонне-симметричны и имеют идентичную компоновку. Формующие механизмы 32A/32B содержат верхнюю полуматрицу 33 и нижнюю полуматрицу 34 в качестве пары полуматриц, обращенных друг к другу в вертикальном направлении, и гидравлический цилиндр 36 в качестве средства перемещения полуматрицы, которое выдвигает вверх нижнюю полуматрицу 34 вместе с держателем 35 инструмента (движется в направлении приближения к верхней полуматрице 33) и зажимает полуматрицы с заданным усилием сжатия. Формующие механизмы 32A и 32B могут содержать зажимной механизм 37, который захватывает стальной лист S c внутренней стороны, по ширине листа, верхней полуматрицы 33 и нижней полуматрицы 34. Длина стального листа S в продольном направлении верхней полуматрицы 33 и нижней полуматрицы 34 меньше длины стального листа S. В этом случае обработка посредством гибки концов выполняется множество раз с периодической подачей стального листа S в продольном направлении транспортирующим механизмом 31 (см. фиг. 14).In fig. 15(a) is a sectional view in the width direction of the forming mechanism 32A, which performs bending processing at one end Sc in the width direction of the steel sheet S, viewed from the transport direction of the steel sheet S from the entry (into the processing process) to the exit (from processing process). The forming mechanism 32A and the forming mechanism 32B are bilaterally symmetrical and have an identical layout. The forming mechanisms 32A/32B include an upper half-die 33 and a lower half-die 34 as a pair of half-dies facing each other in a vertical direction, and a hydraulic cylinder 36 as a half-die moving means that pushes up the lower half-die 34 together with the tool holder 35 (moves in direction of approaching the upper half-matrix 33) and clamps the half-matrix with a given compression force. The forming mechanisms 32A and 32B may include a clamping mechanism 37 that grips the steel sheet S from the inside, along the width of the sheet, of the upper half-die 33 and the lower half-die 34. The length of the steel sheet S in the longitudinal direction of the upper half-die 33 and the lower half-die 34 is less than the length of the steel sheet S. In this case, end bending processing is performed many times with periodic feeding of the steel sheet S in the longitudinal direction by the conveying mechanism 31 (see FIG. 14).

На этапе гибки концов нижняя полуматрица 34, соприкасающаяся с поверхностью стального листа с наружной стороны, по отношению к направлению гибки, концов Sc и Sd стального листа по ширине, который подвергается обработке посредством гибки концов, имеет формующую поверхность 34a, обращенную к верхней полуматрице 33. Верхняя полуматрица 33 имеет формующую поверхность 33a выпуклой криволинейной формы, обращенную к формующей поверхности 34a, и радиус кривизны, соответствующий внутреннему диаметру стальной трубы, подлежащей изготовлению. Формующая поверхность 34a имеет вогнутую криволинейную поверхность, приближающуюся к верхней полуматрице 33 с наружной стороны по ширине. Однако, несмотря на то, что формующая поверхность 34a нижней полуматрицы 34 имеет форму вогнутой криволинейной поверхности, формующая поверхность может быть любой поверхностью, которая приближается к верхней полуматрице 33, когда она продолжается наружу в направлении ширины, и может быть наклонной плоскостью. Форма криволинейной поверхности верхней полуматрицы 33 и нижней полуматрицы 34 рассчитывается надлежащим образом в соответствии с толщиной, наружным диаметром стальной трубы и т.п. стального листа S и может выбираться и использоваться в соответствии с заданным материалом.In the end bending step, the lower half-die 34 in contact with the surface of the steel sheet on the outer side, with respect to the bending direction, of the width ends Sc and Sd of the steel sheet to be processed by end-bending has a forming surface 34a facing the upper half-die 33. The upper half-die 33 has a forming surface 33a of a convex curved shape facing the forming surface 34a and a radius of curvature corresponding to the inner diameter of the steel pipe to be manufactured. The forming surface 34a has a concave curved surface approaching the upper half-die 33 from the outer side in width. However, although the forming surface 34a of the lower half-die 34 is in the shape of a concave curved surface, the forming surface may be any surface that approaches the upper half-die 33 as it extends outward in the width direction, and may be an inclined plane. The shape of the curved surface of the upper half-die 33 and the lower half-die 34 is properly calculated in accordance with the thickness, outer diameter of the steel pipe and the like. steel sheet S and can be selected and used according to the specified material.

На фиг. 15(b) показан вид в разрезе формующего механизма 32A по ширине в таком же положении, как и на фиг. 15(a), отображающий состояние, в котором нижняя полуматрица 34 выдвигается вверх гидравлическим цилиндром 36 и зажимается. Нижняя полуматрица 34 выдвигается вверх гидравлическим цилиндром 36, и конец Sc стального листа S по ширине подвергается обработке посредством гибки и формуется в соответствии с формой по направлению дугообразной формующей поверхности 33a верхней полуматрицы 33. Ширина, на которой выполняется гибка конца (ширина обработки посредством гибки конца), варьируется в зависимости от ширины стального листа S и в общем составляет приблизительно 100 - 400 мм.In fig. 15(b) is a cross-sectional view along the width of the forming mechanism 32A in the same position as in FIG. 15(a) showing a state in which the lower die 34 is pushed upward by the hydraulic cylinder 36 and clamped. The lower half die 34 is pushed upward by the hydraulic cylinder 36, and the width end Sc of the steel sheet S is subjected to bending processing and formed according to the shape in the direction of the arcuate forming surface 33a of the upper half die 33. The width at which end bending is performed (end bending processing width ), varies depending on the width of the steel sheet S and is generally approximately 100 - 400 mm.

Этап гибки давлениемPressure bending stage

На фиг. 2 показан пример этапа формования формуемой заготовки, имеющей U-образное сечение, используя устройство для гибки давлением. На чертеже поз. 1 обозначена матрица, расположенная на пути транспортировки стального листа S. Матрица 1 содержит стержневые элементы 1a и 1b, левый и правый, для поддержки стального листа S в двух местах в направлении транспортирования, и расстояние ΔD между указанными элементами может изменяться в зависимости от размера стальной трубы, подлежащей формованию. Кроме того, поз. 2 обозначен пуансон, который может перемещаться в направлении к матрице 1 и от нее. Пуансон 2 имеет: передний конец 2a пуансона, имеющий направленную вниз выпуклую обрабатывающую поверхность, которая непосредственно контактирует со стальным листом S и прикладывает к нему давление, придавая стальному листу вогнутую форму; и опору 2b пуансона, которая соединена с задней поверхностью переднего конца 2a пуансона и поддерживает передний конец 2a пуансона. Максимальная ширина переднего конца 2a пуансона равна ширине (толщине) опоры 2b пуансона.In fig. 2 shows an example of a step of forming a moldable blank having a U-shaped cross-section using a pressure bending apparatus. In the drawing pos. 1 indicates a matrix located in the transportation path of the steel sheet S. The matrix 1 contains rod elements 1a and 1b, left and right, for supporting the steel sheet S at two places in the transportation direction, and the distance ΔD between these elements can vary depending on the size of the steel pipe to be formed. In addition, pos. 2 shows a punch that can move towards and away from the die 1. The punch 2 has: a punch front end 2a having a downward convex processing surface that directly contacts and applies pressure to the steel sheet S to give the steel sheet a concave shape; and a punch support 2b that is connected to the rear surface of the punch front end 2a and supports the punch front end 2a. The maximum width of the punch front end 2a is equal to the width (thickness) of the punch support 2b.

При выполнении обработки посредством гибки стального листа S, используя устройство для гибки давлением, имеющее вышеописанную конструкцию, стальной лист S помещают на матрицу 1, и формование трехточечной гибкой последовательно выполняется пуансоном 2 с обеих сторон стального листа S по ширине в направлении к центральному участку, как показано на фиг. 3, при периодической подаче стального листа S с заданной величиной подачи. На фиг. 3 представлен этап формования формуемой заготовки S1, показанной в правом ряду (j), на котором стальной лист S, предварительно обработанный посредством гибки концов, обрабатывается как показано сверху вниз в левом ряду (первая половина обработки (a) - e)) и затем обрабатывается как показано сверху вниз в центральном ряду (вторая половина обработки (f) - i)) с помощью операций, включающих в себя обработку посредством гибки и подачу стального листа S. На фиг. 3 стрелки возле стального листа S и пуансона 2 указывают направление движения стального листа S и пуансона 2 на отдельных этапах. Формованная заготовка S1, имеющая U-образное сечение в результате обработки на этом этапе, имеет зазор между концами, называемый «зазором под сварку».When performing the bending processing of a steel sheet S using a pressure bending apparatus having the above-described structure, the steel sheet S is placed on the die 1, and three-point bending is sequentially performed by the punch 2 on both sides of the steel sheet S along the width direction toward the center portion, as shown in Fig. 3, when periodically feeding the steel sheet S with a given feeding amount. In fig. 3 shows the forming step of the molding piece S 1 shown in the right row (j), in which the steel sheet S, pre-processed by end bending, is processed as shown from top to bottom in the left row (first half of processing (a) - e)) and then is processed as shown from top to bottom in the center row (second half of processing (f) to i)) by operations including bending processing and feeding of the steel sheet S. In FIG. The 3 arrows next to the steel sheet S and punch 2 indicate the direction of movement of the steel sheet S and punch 2 at individual stages. The molded blank S 1 having a U-shaped cross-section as a result of processing at this stage has a gap between the ends, called a “weld gap”.

В настоящем документе примеры рабочих параметров для установки рабочих условий на этапе гибки давлением включают в себя число нажатий, информацию о месте формования, величину вдавливания при формовании, расстояние между элементами матрицы, кривизну пуансона и т.п.Herein, examples of operating parameters for setting the operating conditions in the forming step include the number of presses, information about the forming location, the amount of indentation when forming, the distance between die elements, the curvature of the punch, and the like.

Число нажатий относится к общему числу нажатий на стальной лист в направлении ширины при формовании трехточечной гибкой. Большее число нажатий обеспечивает получение более плавной криволинейной формы формуемой заготовки, имеющей U-образное сечение, и большее уменьшение овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы.The number of presses refers to the total number of presses on the steel sheet in the width direction during three-point bending forming. A greater number of pressings ensures a smoother curved shape of the molded workpiece having a U-shaped cross-section, and a greater reduction in the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage.

Информация о месте формования относится к позиции в направлении ширины стального листа, подлежащей формованию пуансоном. В частности, указанная позиция может определяться расстоянием от одного конца стального листа в направлении ширины или расстоянием на основе центрального участка стального листа в направлении ширины. Информация о месте формования предпочтительно обрабатывается в виде данных, связанных с числом нажатий (последовательности, включающие в себя число нажатий от первого до N-го).The forming position information refers to the position in the width direction of the steel sheet to be formed by the punch. Specifically, said position may be determined by a distance from one end of the steel sheet in the width direction or a distance based on the center portion of the steel sheet in the width direction. The molding location information is preferably processed in the form of data associated with the number of presses (a sequence including the number of presses from the first to the Nth).

Величиной вдавливания при формовании называется величина перемещения пуансона 2 в каждой позиции вдавливания при формовании. Величина вдавливания при формовании определяется как величина, на которую нижняя концевая поверхность переднего конца 2a пуансона выступает вниз от линии, соединяющей точки самых верхних поверхностей матрицы 1, показанной на фиг. 2. В этом случае, поскольку величина перемещения переднего конца 2a пуансона может задаваться индивидуально для каждого нажатия, предпочтительно, чтобы число нажатий и величина вдавливания при формовании обрабатывались как связанные данные. Таким образом, когда число нажатий равно N, рабочее состояние на этапе гибки давлением определяется наборами данных от 1 до N, при этом число нажатий, информация о позиции формования и величина вдавливания при формовании составляют один набор из наборов данных. The amount of indentation during molding is the amount of movement of the punch 2 at each indentation position during molding. The molding indentation amount is defined as the amount by which the lower end surface of the punch front end 2a protrudes downward from a line connecting the points of the uppermost surfaces of the die 1 shown in FIG. 2. In this case, since the amount of movement of the punch front end 2a can be set individually for each press, it is preferable that the number of presses and the molding indentation amount are processed as related data. Thus, when the number of presses is N, the operating state in the bending step is determined by data sets 1 to N, where the number of presses, the forming position information, and the forming indentation amount constitute one set of data sets.

Причина, по которой используются указанные наборы данных, состоит в том, что за счет частичного изменения позиции формования и величины перемещения пуансона на этапе гибки давлением вся форма сечения трубы в состоянии открытой трубы изменяется, что оказывает влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Вместе с тем нет необходимости использовать все N наборов данных в качестве входных переменных модели прогнозирования овальности, которая будет описана ниже. Допускается использование способа выбора условия, оказывающего большое влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы и генерирование модели прогнозирования овальности, используя информацию о позиции формования и величину вдавливания при формовании в начале (первый раз) или конце (N-ый раз) этапа гибки давлением.The reason why these data sets are used is that by partially changing the forming position and the displacement amount of the punch in the pressure bending step, the entire cross-sectional shape of the pipe in the open pipe state is changed, which affects the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. However, it is not necessary to use all N data sets as input variables to the ovality prediction model that will be described below. It is possible to use a method for selecting the condition that has a great influence on the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, and generating an ovality prediction model using the information of the forming position and the amount of indentation when forming at the beginning (first time) or end (Nth time) of the pressure bending step .

Зазор в нижней матрице представляет собой расстояние между стержневыми элементами 1a и 1b, левым и правым, показанными на фиг. 2, и является параметром, обозначенным ΔD на чертеже. Увеличение зазора в нижней матрице будет изменять локальную кривизну стального листа даже при одной и той же величине вдавливания при формовании и оказывать влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Таким образом, в качестве рабочего параметра на этапе гибки давлением предпочтительно использовать зазор в нижней матрице, установленный в соответствии с размером стальной трубы, подлежащей формованию. Кроме того, в случае, когда зазор в нижней матрице изменяется при каждом нажатии на пуансон, данные, связанные с числом нажатий, могут использоваться в качестве рабочих параметров.The gap in the bottom die is the distance between the left and right core members 1a and 1b shown in FIG. 2, and is the parameter denoted by ΔD in the drawing. Increasing the gap in the bottom die will change the local curvature of the steel sheet even at the same amount of indentation during forming and will affect the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. Therefore, it is preferable to use the bottom die gap set according to the size of the steel pipe to be formed as the operating parameter in the pressure bending step. In addition, in the case where the gap in the lower die changes with each press of the punch, the data associated with the number of presses can be used as operating parameters.

Кривизна пуансона относится к кривизне переднего конца пуансона, используемого для формования. Увеличение кривизны пуансона также увеличивает локальную кривизну стального листа во время формования трехточечной гибкой, оказывая влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Однако, поскольку при формовании одного стального листа сложно изменять кривизну для каждого нажатия, предпочтительно использовать кривизну пуансона, заданную в соответствии с размером стальной трубы, подлежащей формованию, в качестве рабочего параметра на этапе гибки давлением.Punch curvature refers to the curvature of the front end of the punch used for forming. Increasing the punch curvature also increases the local curvature of the steel sheet during three-point bending forming, affecting the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. However, since it is difficult to change the curvature for each pressing when forming a single steel sheet, it is preferable to use the punch curvature set according to the size of the steel pipe to be formed as the operating parameter in the pressure bending step.

Этап уменьшения зазора под сваркуWeld gap reduction stage

Этап уменьшения зазора под сварку является этапом уменьшения зазора под сварку формованной заготовки, имеющей U-образное сечение и образованной на этапе гибки давлением, и прикладывания изгибающего усилия и сжимающего усилия для приближения друг к другу концов формованной заготовки U-образного сечения. В этом случае, несмотря на прикладывание изгибающего усилия или сжимающего усилия к формованной заготовке U-образного сечения, зазор под сварку увеличивался бы из-за упругого возврата к прежним размерам (пружинения) при снятии нагрузки. Таким образом, принимая в расчет явление пружинения, прикладывается значительное изгибающее усилие или сжимающее усилие для обеспечения деформации и изменения U-образного сечения формованной заготовки в целом в продольном направлении.The weld gap reducing step is a step of reducing the weld gap of the U-shaped cross-section molding formed in the pressure bending step, and applying bending force and compressive force to bring the ends of the U-shaped cross-section molding closer to each other. In this case, despite applying a bending force or a compressive force to the U-shaped workpiece, the weld gap would increase due to elastic springback when the load is removed. Thus, taking into account the phenomenon of springback, a significant bending force or compressive force is applied to cause deformation and change of the U-shaped section of the molded workpiece as a whole in the longitudinal direction.

На фиг. 4 показан пример конструкции устройства для придания заготовке O-образной формы, используемого на этапе уменьшения зазора под сварку. Как показано на фиг. 4(a), благодаря использованию верхней полуматрицы 3 и нижней полуматрицы 4, устройство для придания заготовке O-образной формы обеспечивает деформацию сжатия в продольном направлении формованной заготовки S1, имеющей U-образное сечение. В этом случае поверхности верхней полуматрицы 3 и нижней полуматрицы 4, контактирующие с формованной заготовкой S1, имеющей U-образное сечение, обрабатываются таким образом, чтобы они имели форму криволинейной поверхности. Благодаря сближению верхней полуматрицы 3 и нижней полуматрицы 4 друг с другом нижний участок формованной заготовки S1, имеющей U-образное сечение, удерживается вдоль криволинейной поверхности нижней полуматрицы 4. Верхний участок формованной заготовки S1, содержащий концы, воспринимает изгибающее усилие и сжимающее усилие, создаваемые верхней полуматрицей 3, для сближения концов друг с другом вдоль криволинейной поверхности верхней полуматрицы 3. In fig. Figure 4 shows an example of the design of a device for giving the workpiece an O-shape, used at the stage of reducing the welding gap. As shown in FIG. 4(a), through the use of the upper half-die 3 and the lower half-die 4, the O-shape device provides compressive deformation in the longitudinal direction of the molded workpiece S 1 having a U-shaped cross-section. In this case, the surfaces of the upper half-matrix 3 and the lower half-matrix 4, which are in contact with the molded workpiece S 1 having a U-shaped cross-section, are processed so that they have the shape of a curved surface. Due to the proximity of the upper half-matrix 3 and the lower half-matrix 4 to each other, the lower section of the molded blank S 1 having a U-shaped cross-section is held along the curved surface of the lower half-matrix 4. The upper section of the molded blank S 1 containing the ends absorbs the bending force and the compressive force, created by the upper semi-matrix 3, to bring the ends closer to each other along the curved surface of the upper semi-matrix 3.

Это временно уменьшает зазор под сварку между концами, обращенными друг к другу в окружном направлении. В дальнейшем после снятия давления матрицы зазор под сварку в результате пружинения расширяется, и определяется окончательная величина просвета на участке G зазора под сварку в открытой трубе S2, как показано на фиг. 4(b). В этом случае величина вдавливания при O-формовании является величиной, которую получают вычитанием из заданного наружного диаметра стальной трубы расстояния между самой верхней точкой вписанной поверхности верхней полуматрицы 3 и самой нижней точкой вписанной поверхности нижней полуматрицы 4 во время сжатия матрицы. Этот показатель также именуется показателем уменьшения зазора под сварку при O-формовании, где используется отношение величины вдавливания при O-формовании к наружному диаметру стальной трубы.This temporarily reduces the weld gap between the ends facing each other in the circumferential direction. Subsequently, after the pressure of the matrix is removed, the gap for welding expands as a result of springing, and the final value of the clearance in the area G of the gap for welding in the open pipe S 2 is determined, as shown in Fig. 4(b). In this case, the O-forming indentation amount is a value that is obtained by subtracting from the specified outer diameter of the steel pipe the distance between the highest point of the inscribed surface of the upper half-die 3 and the lowest point of the inscribed surface of the lower half-die 4 at the time of compression of the die. This index is also referred to as O-forming weld gap reduction index, which uses the ratio of the O-forming indentation amount to the outer diameter of the steel pipe.

Здесь примеры рабочих параметров для задания рабочих условий на этапе уменьшения зазора под сварку помимо величины вдавливания при O-формовании включают в себя позицию вдавливания при O-формовании, R матрицы при O-формовании и т.п.Here, examples of operating parameters for specifying operating conditions in the weld gap reduction step other than the O-forming indentation amount include the O-forming indentation position, R of the O-forming die, and the like.

Позицией вдавливания при O-формовании называется угол, образованный вертикальной линией и линией, соединяющей конец участка зазора под сварку формованной заготовки S1, имеющей U-образное сечение, и позицию в центре формованной заготовки S1 по ширине. Кроме того, R матрицы для O-формования относится к кривизне области верхней полуматрицы 3 и нижней полуматрицы 4, контактирующей с формованной заготовкой S1. Чем больше величина вдавливания при O-формовании в устройстве для придания заготовке O-образной формы, тем больше кривизна формованной заготовкой S1 вокруг положений «3 часа» и «9 часов», что уменьшает овальность готовой стальной трубы.The indentation position in O-forming is the angle formed by the vertical line and the line connecting the end of the weld gap portion of the molded blank S 1 having a U-shaped cross-section and the position at the center of the molded blank S 1 in width. In addition, R of the O-forming die refers to the curvature of the region of the upper half-die 3 and the lower half-die 4 contacting the molded workpiece S 1 . The greater the amount of O-forming indentation in the O-shape apparatus, the greater the curvature of the formed blank S 1 around the 3 o'clock and 9 o'clock positions, which reduces the ovality of the finished steel pipe.

С другой стороны, при использовании способа замыкающего формования вместо устройства для придания заготовке O-образной формы, устройство для замыкающего формования, показанное на фиг. 5, используется в качестве устройства для формования открытой трубы S2 из формованной заготовки S1. Как показано на фиг. 5, устройство для замыкающего формования содержит нижние инструменты 10a и 10b. Нижние инструменты 10a и 10b расположены с интервалами друг от друга, и каждый из них содержит приводной механизм, способный реверсировать направление вращения. Кроме того, нижние инструменты 10a и 10b поддерживаются пружинными средствами 11a и 11b и т.п. Верхний инструмент 13, содержащий пуансон 12, расположен таким образом, что он обращен к нижним инструментам 10a и 10b. С наружной стороны с помощью пуансона 12 к формованной заготовке S1, имеющей U-образное сечение, прикладывается толкающее усилие.On the other hand, when using the end-forming method instead of the O-shape forming device for the workpiece, the end-forming device shown in FIG. 5 is used as a device for forming an open pipe S 2 from a molded blank S 1 . As shown in FIG. 5, the end-forming apparatus includes lower tools 10a and 10b. The lower tools 10a and 10b are located at intervals from each other, and each of them contains a drive mechanism capable of reversing the direction of rotation. In addition, the lower tools 10a and 10b are supported by spring means 11a and 11b and the like. The upper tool 13, containing the punch 12, is positioned so that it faces the lower tools 10a and 10b. From the outside, using a punch 12, a pushing force is applied to the molded workpiece S 1 having a U-shaped cross-section.

Формованная заготовка S1, имеющая U-образное сечение, формуется для получения открытой трубы S2 с помощью двух этапов. На первом этапе позиция формования формованной заготовки S1 позиционируется с помощью поворотных инструментов 10a и 10b таким образом, что область R1, которая находится с правой стороны от участка G зазора под сварку и является заданной областью прикладывания деформации изгиба, позиционируется вблизи положения «три часа», как схематично показано с помощью штрих-пунктирной линии. В дальнейшем с помощью пуансона 12 прикладывается толкающее усилие, и после прикладывания толкающего усилия выполняется снятие нагрузки пуансона 12. Далее сходным образом с первым этапом выполняется операция на втором этапе, на котором место формования располагается таким образом, что область R2, которая находится с левой стороны от участка G зазора под сварку и является заданной областью прикладывания деформации изгиба, позиционируется вблизи положения «девять часов». После этого с помощью пуансона 12 прикладывается толкающее усилие, и после прикладывания толкающего усилия выполняется снятие нагрузки пуансона, в результате чего из формованной заготовки S1 получают открытую трубу S2.A molded blank S 1 having a U-shaped cross-section is formed to form an open pipe S 2 in two steps. In the first step, the forming position of the molded workpiece S 1 is positioned by the rotary tools 10a and 10b so that the region R1, which is on the right side of the weld gap portion G and is the predetermined area for applying bending deformation, is positioned near the three o'clock position. , as schematically shown with a dash-dotted line. Subsequently, a pushing force is applied using the punch 12, and after applying the pushing force, the load of the punch 12 is removed. Then, in a similar manner to the first stage, the operation is performed at the second stage, in which the molding place is located in such a way that the area R2, which is on the left side from the weld gap section G and is a predetermined area for applying bending deformation, positioned near the nine o'clock position. Thereafter, a pushing force is applied by the punch 12, and after applying the pushing force, the punch is released, so that an open pipe S 2 is obtained from the molded blank S 1 .

Позиция формования на первом и втором этапах обозначается углом, который образует линия, соединяющая центр участка G зазора под сварку и центральную позицию стального листа по ширине (угол, образованный штрих-пунктирной линией на фиг. 5 и вертикальной линией). Толкающее усилие на первом и втором этапах относится к усилию формования, прикладываемому к формованной заготовке S1 пуансоном 12.The forming position in the first and second stages is indicated by the angle formed by the line connecting the center of the weld gap portion G and the center width position of the steel sheet (the angle formed by the dash-dotted line in Fig. 5 and the vertical line). The pushing force in the first and second stages refers to the forming force applied to the molded workpiece S 1 by the punch 12.

Этап сваркиWelding stage

В дальнейшем торцевые поверхности участка с зазором под сварку открытой трубы S2 стыкуются друг с другом и свариваются в сварочной машине (соединительном средстве) для получения стальной трубы. Используемая сварочная машина (соединительное средство) является, например, устройством, содержащим сварочные машины трех типов, т.е. сварочную машину для сварки труб прихваточным швом, сварочную машину для сварки внутренней поверхности труб и машину для сварки наружной поверхности труб. В этих сварочных машинах сварочная машина для сварки труб прихваточным швом непрерывно приводит поверхности, стыкуемые с помощью формующих валков, в плотный контакт друг с другом при соответствующем взаимном расположении и сваривает участок плотного контакта по всей длине в направлении оси трубы. Далее труба, сваренная прихваточным швом, сваривается (дуговой сваркой под флюсом) со стороны внутренней поверхности состыкованного участка с помощью сварочной машины для сварки внутренней поверхности труб и затем сваривается (дуговой сваркой под флюсом) со стороны наружной поверхности состыкованного участка с помощью сварочной машины для сварки наружной поверхности труб.Subsequently, the end surfaces of the section with a gap for welding the open pipe S 2 are joined to each other and welded in a welding machine (connecting means) to obtain a steel pipe. The welding machine (connecting means) used is, for example, a device containing three types of welding machines, i.e. a welding machine for tack welding pipes, a welding machine for welding the inner surface of pipes and a machine for welding the outer surface of pipes. In these welding machines, the pipe tack welding machine continuously brings the surfaces to be joined by the forming rolls into close contact with each other at an appropriate relative position, and welds the entire length of the contact portion in the direction of the pipe axis. Next, the tack welded pipe is welded (submerged arc welding) on the inner surface side of the joint section using a welding machine for welding the inner surface of pipes, and then welded (submerged arc welding) on the outer surface of the joint section using a welding machine for welding outer surface of pipes.

Этап экспандирования трубыPipe expansion stage

Стальная труба, имеющая заваренный участок зазора под сварку, обрабатывается таким образом, что устройство для экспандирования трубы вставляется в стальную трубу для экспандирования диаметра стальной трубы (называемого экспандированием трубы). На фиг. 6(a) - 6(c) показан пример конструкции устройства для экспандирования трубы. Как показано на фиг. 6(a), устройство для экспандирования трубы содержит множество сегментов 16 для экспандирования трубы, имеющих криволинейные поверхности, полученные посредством деления дуги на множество дуг в окружном направлении конической наружной периферийной поверхности 17. При экспандировании стальной трубы, используя устройство для экспандирования трубы, как показано на фиг. 6(b) и 6(c), сегмент 16 для расширения трубы сначала выравнивается с позицией начала экспандирования трубы посредством перемещения стальной трубы P, используя устройство для перемещения стальной трубы. Далее посредством втягивания тяговой штанги 18 из начального положения экспандирования трубы выполняется первая обработка по экспандированию трубы. A steel pipe having a welded weld gap portion is processed such that a pipe expansion device is inserted into the steel pipe to expand the diameter of the steel pipe (called pipe expansion). In fig. 6(a) - 6(c) show an example of the design of a pipe expansion device. As shown in FIG. 6(a), the pipe expansion device includes a plurality of pipe expansion segments 16 having curved surfaces obtained by dividing an arc into a plurality of arcs in the circumferential direction of the conical outer peripheral surface 17. When expanding a steel pipe, using the pipe expansion device as shown in fig. 6(b) and 6(c), the pipe expansion segment 16 is first aligned with the pipe expansion start position by moving the steel pipe P using the steel pipe moving device. Next, by retracting the draw rod 18 from the pipe expansion starting position, the first pipe expansion processing is performed.

Это позволяет каждому из сегментов 16 для экспандирования трубы в скользящем контакте с конической наружной периферийной поверхностью 17 перемещаться в радиальном направлении за счет клинового действия, экспандируя стальную трубу P. Это уменьшает уровень неправильности формы сечения стальной трубы P, приближая форму сечения стальной трубы к идеальной круглой форме. Далее, тяговая штанга 18 выдвигается в исходное положение экспандирования трубы для возврата сегментов 16 экспандирования трубы внутрь в вертикальном осевом направлении с помощью механизма высвобождения, и после этого стальная труба P дополнительно перемещается на расстояние, соответствующее шагу (длине по оси) сегментов 16 для экспандирования трубы. Сегменты 16 для экспандирования трубы регулируются в соответствии с новой позицией экспандирования трубы, и затем вышеописанная операция повторяется. Это позволяет выполнять первую обработку для экспандирования трубы по всей длине стальной трубы P в соответствии с шагом сегментов 16 для экспандирования трубы.This allows each of the pipe expansion segments 16, in sliding contact with the conical outer peripheral surface 17, to move radially by wedge action, expanding the steel pipe P. This reduces the level of irregularity in the section shape of the steel pipe P, making the section shape of the steel pipe closer to an ideal circular shape. form. Next, the draw rod 18 is extended to the pipe expansion starting position to return the pipe expansion segments 16 inward in the vertical axial direction using the release mechanism, and thereafter, the steel pipe P is further moved a distance corresponding to the pitch (axial length) of the pipe expansion segments 16 . The pipe expansion segments 16 are adjusted according to the new pipe expansion position, and then the above-described operation is repeated. This allows the first pipe expansion processing to be carried out along the entire length of the steel pipe P in accordance with the pitch of the pipe expansion segments 16.

Примеры рабочих параметров для определения рабочих условий этапа экспандирования трубы включают в себя коэффициент экспандирования трубы, число сегментов для экспандирования трубы и диаметр сегментов для экспандирования трубы. Коэффициентом экспандирования трубы называется отношение разницы между наружным диаметром после экспандирования трубы и наружным диаметром перед экспандированием трубы к наружному диаметру перед экспандированием трубы. Наружный диаметр перед экспандированием трубы и после экспандирования трубы может быть подсчитан посредством измерения длины по окружности стальной трубы. Коэффициент экспандирования трубы может регулироваться посредством величины хода, когда сегменты для экспандирования трубы расширяются в радиальном направлении. Число сегментов для экспандирования трубы - это число сегментов, которые упираются в стальную трубу, расположенную в окружном направлении, когда выполняется экспандирование трубы. Диаметр сегмента для экспандирования трубы относится к кривизне участка каждого сегмента для экспандирования трубы, который упирается в стальную трубу.Examples of operating parameters for determining the operating conditions of the pipe expansion step include the pipe expansion ratio, the number of pipe expansion segments, and the diameter of the pipe expansion segments. The pipe expansion ratio is the ratio of the difference between the outer diameter after pipe expansion and the outer diameter before pipe expansion to the outer diameter before pipe expansion. The outer diameter before pipe expansion and after pipe expansion can be calculated by measuring the circumference length of the steel pipe. The expansion ratio of the pipe can be adjusted by the stroke amount when the pipe expansion segments are expanded in the radial direction. The number of segments for pipe expansion is the number of segments that abut the steel pipe located in the circumferential direction when the pipe is expanded. The diameter of the pipe expansion segment refers to the curvature of the portion of each pipe expansion segment that abuts the steel pipe.

Наряду с этими параметрами, коэффициентом экспандирования трубы является рабочим параметром, который может легко регулировать овальность после этапа экспандирования трубы. Увеличение коэффициента экспандирования трубы обеспечивает кривизну области контакта с сегментом для экспандирования трубы равномерно по всей окружности трубы согласно R сегментов для экспандирования трубы, позволяя уменьшить овальность. Чем больше число сегментов для экспандирования трубы, тем большая локальная вариация кривизны в окружном направлении стальной трубы может устранена, позволяя достичь удовлетворительной овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Along with these parameters, the pipe expansion ratio is a working parameter that can easily adjust the ovality after the pipe expansion stage. Increasing the pipe expansion ratio ensures the curvature of the contact area with the pipe expansion segment evenly over the entire circumference of the pipe according to the R of the pipe expansion segments, allowing for a reduction in ovality. The larger the number of pipe expansion segments, the larger the local curvature variation in the circumferential direction of the steel pipe can be eliminated, allowing the steel pipe to achieve satisfactory ovality after the pipe expansion step.

Однако, с другой стороны, излишне высокий коэффициент экспандирования трубы мог бы снизить предел текучести при сжатии готовой стальной трубы из-за эффекта Баушингера. Когда стальная труба используется в качестве трубы для трубопровода, в окружном направлении трубы действуют высокие напряжения сжатия. Таким образом, материал стальной трубы должен иметь высокий предел текучести при сжатии, и увеличение коэффициента экспандирования трубы более, чем это необходимо, является неприемлемым. Соответственно, коэффициент экспандирования трубы в фактических условиях задается таким образом, чтобы овальность стальной трубы находилась в пределах заданной величины при коэффициенте экспандирования трубы ниже заданного верхнего предельного значения коэффициента экспандирования трубы.However, on the other hand, an excessively high pipe expansion ratio could reduce the compression yield strength of the finished steel pipe due to the Bauschinger effect. When a steel pipe is used as a pipeline pipe, high compressive stresses are applied in the circumferential direction of the pipe. Therefore, the steel pipe material must have a high compressive yield strength, and increasing the expansion ratio of the pipe more than necessary is unacceptable. Accordingly, the pipe expansion ratio under actual conditions is set so that the ovality of the steel pipe is within a predetermined value when the pipe expansion ratio is lower than the specified upper limit value of the pipe expansion ratio.

Этап измерения овальностиOvality measurement step

На этапе проверки, который является последним этапом при изготовлении стальной трубы, проверяют качество стальной трубы и измеряют овальность стальной трубы. Овальность, измеряемая на этапе измерения овальности, является показателем, представляющим степень отклонения формы наружного диаметра стальной трубы от идеальной окружности. Как правило, чем ближе овальность к нулю, тем ближе форма сечения стальной трубы к идеальной окружности. Овальность вычисляется на основе информации о наружном диаметре стальной трубы, измеряемом с помощью устройства для измерения овальности. Например, труба разделяется на равные части в окружном направлении в определенном месте по длине трубы, после чего измеряются наружные диаметры в противолежащих позициях. Когда из числа указанных диаметров максимальный диаметр и минимальный диаметр определяются как Dmax и Dmin, соответственно, овальность может быть определена как Dmax - Dmin. Чем больше число разделений на равные части, тем более меньшие неправильности формы стальной трубы после этапа экспандирования могут быть числовым показателем, что является предпочтительным. В частности, предпочтительно использовать информацию, получаемую при разделения на равные части в количестве 4 - 36000. Более предпочтительно использовать деление на 360 и более равных частей.In the inspection stage, which is the last step in the production of steel pipe, the quality of the steel pipe is checked and the ovality of the steel pipe is measured. Ovality, measured in the ovality measurement step, is an indicator representing the degree of deviation of the shape of the outer diameter of a steel pipe from an ideal circle. As a rule, the closer the ovality is to zero, the closer the cross-sectional shape of the steel pipe is to an ideal circle. Ovality is calculated based on the outer diameter of the steel pipe measured by an ovality measuring device. For example, a pipe is divided into equal parts in the circumferential direction at a certain location along the length of the pipe, and then the outer diameters are measured at opposite positions. When, among the specified diameters, the maximum diameter and the minimum diameter are defined as Dmax and Dmin, respectively, the ovality can be defined as Dmax - Dmin. The larger the number of divisions into equal parts, the smaller the irregularities in the shape of the steel pipe after the expansion step can be a numerical indicator, which is preferable. In particular, it is preferable to use the information obtained by dividing into equal parts in an amount of 4 - 36,000. It is more preferable to use division into 360 or more equal parts.

Однако овальность необязательно должна быть представлена разницей между максимальным диаметром и минимальным диаметром. Также допускается использовать способ расчета эквивалентной временной идеальной окружности (диаметра), имеющей такую же площадь, как и площадь внутри кривой фигуры, представляющей форму наружного диаметра стальной трубы на непрерывной диаграмме, и определения на основе временной идеальной окружности области, отклоняющейся от формы наружного диаметра стальной трубы, в виде изображения. В качестве средства измерения формы наружного диаметра стальной трубы, к примеру, могут использоваться следующие методы.However, ovality need not be represented by the difference between the maximum diameter and the minimum diameter. It is also permissible to use a method of calculating an equivalent temporary ideal circle (diameter) having the same area as the area inside the curved figure representing the shape of the outer diameter of a steel pipe on a continuous diagram, and determining, based on the temporary ideal circle, the area deviating from the shape of the outer diameter of the steel pipe. pipes, in the form of an image. As a means of measuring the shape of the outer diameter of a steel pipe, for example, the following methods can be used.

(a) Как показано на фиг. 7(a), с помощью устройства, содержащего штангу 20, которая может поворачиваться на 360 градусов относительно, по существу, центральной оси стальной трубы P, щупы 21a и 21b перемещения, прикрепленные к дальнему концу штанги 20, и датчик 22 угла поворота, который определяет угол поворота поворотного вала штанги 20, измеряется расстояние между центром вращения штанги 20 и точкой измерения на наружной периферии стальной трубы P с помощью щупов 21a и 21b перемещения для каждого угла поворота штанги 20 в минутах, после чего определяется форма наружного диаметра стальной трубы P на основе измеренного значения.(a) As shown in FIG. 7(a), by means of a device comprising a rod 20 that can be rotated 360 degrees about substantially the central axis of the steel pipe P, movement probes 21a and 21b attached to the distal end of the rod 20, and a rotation angle sensor 22 that determines the rotation angle of the rotary shaft of the rod 20, the distance between the center of rotation of the rod 20 and the measurement point on the outer periphery of the steel pipe P is measured using the displacement probes 21a and 21b for each rotation angle of the rod 20 in minutes, and then the shape of the outer diameter of the steel pipe P is determined based on the measured value.

(b) Как показано на фиг. 7(b), с помощью устройства, содержащего поворотную штангу 25, которая поворачивается относительно центральной оси стальной трубы P, раму (не показана), которая расположена на торцевой стороне поворотной штанги 25 и может перемещаться в радиальном направлении стальной трубы P, пару прижимных роликов 26a и 26b, которые приходят в контакт с наружной поверхностью и внутренней поверхностью конца стальной трубы P и вращаются при вращении поворотной штанги 25, и пару нажимных пневматических цилиндров, прикрепленных к раме, которые прижимают прижимные ролики 26a и 26b к наружной поверхности и внутренней поверхности стальной трубы P, форма наружного диаметра стальной трубы P определяется на основе величины перемещения в радиальном направлении рамы и позиций прижимных роликов 26a и 26b, прижимаемых с помощью отдельных пневматических цилиндров.(b) As shown in FIG. 7(b), by means of a device comprising a rotating rod 25 which rotates about the central axis of the steel pipe P, a frame (not shown) which is located on the end side of the rotating rod 25 and can be moved in the radial direction of the steel pipe P, a pair of pressure rollers 26a and 26b, which come into contact with the outer surface and the inner surface of the end of the steel pipe P and rotate when the rotating rod 25 is rotated, and a pair of pneumatic pressure cylinders attached to the frame, which press the pressure rollers 26a and 26b against the outer surface and the inner surface of the steel pipe P, the shape of the outer diameter of the steel pipe P is determined based on the amount of movement in the radial direction of the frame and the positions of the pressure rollers 26a and 26b pressed by the individual pneumatic cylinders.

В настоящем варианте выполнения за счет сравнения результата прогнозирования овальности, полученного с помощью модели прогнозирования овальности, описанной ниже, с измеренной величиной овальности, полученной на этапе проверки, описанном выше, можно подтверждать точность прогнозирования овальности. Таким образом, что касается результата прогнозирования с помощью модели прогнозирования овальности, описанной ниже, также можно повысить точность прогнозирования посредством добавления фактической величины погрешности прогнозирования к результату прогнозирования с помощью модели прогнозирования овальности.In the present embodiment, by comparing the ovality prediction result obtained by the ovality prediction model described below with the measured ovality value obtained in the verification step described above, the accuracy of the ovality prediction can be confirmed. Thus, regarding the prediction result of the ovality prediction model described below, it is also possible to improve the prediction accuracy by adding the actual prediction error amount to the prediction result of the ovality prediction model.

Устройство для генерации модели прогнозирования овальности стальной трубыDevice for generating steel pipe ovality prediction model

На фиг. 8 показана схема конфигурации устройства для генерации модели прогнозирования овальности стальной трубы по варианту осуществления настоящего изобретения. На фиг. 9 показана схема конфигурации блока 112 расчета овальности трубы в автономном режиме из фиг. 8.In fig. 8 is a diagram showing the configuration of an apparatus for generating a steel pipe ovality prediction model according to an embodiment of the present invention. In fig. 9 is a configuration diagram of the offline pipe ovality calculator 112 of FIG. 8.

Как показано на фиг. 8, устройство 100 для генерации модели прогнозирования овальности стальной трубы по варианту осуществления настоящего изобретения содержит устройство обработки информации, такое как рабочая станция, и содержит блок 110 сбора исходных данных, базу данных 120 и блок 130 генерирования модели прогнозирования овальности.As shown in FIG. 8, the apparatus 100 for generating an ovality prediction model of a steel pipe according to an embodiment of the present invention includes an information processing device such as a workstation, and includes a raw data collection unit 110, a database 120, and an ovality prediction model generating unit 130.

Блок 110 сбора исходных данных содержит набор данных 111 для рабочих условий, полученный посредством определения количества факторов, оказывающих влияние на овальность стальной трубы на этапе гибки давлением, этапе уменьшения зазора под сварку, этапе сварки и этапе экспандирования трубы; и блока 112 расчета овальности трубы в автономном режиме, который выдает данные об овальности после этапа экспандирования трубы, используя набор данных 111 для рабочих условий в качестве условия на входе.The raw data collection unit 110 contains a working condition data set 111 obtained by determining the number of factors affecting the ovality of the steel pipe in the pressure bending step, the weld gap reduction step, the welding step, and the pipe expansion step; and an offline pipe ovality calculator 112 that outputs ovality data after the pipe expansion step using the operating condition data set 111 as the input condition.

В настоящем варианте выполнения набор данных 111 для рабочих условий включает в себя, по меньшей мере, атрибутивную информацию, относящуюся к стальному листу, используемому в качестве материала, рабочему параметру этапа гибки давлением и рабочему параметру этапа уменьшения зазора под сварку. Это связано с тем, что указанная информация оказывает большое влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы и оказывает влияние на колебание овальности. Вместе с тем могут быть приняты во внимание другие рабочие параметры этапа сварки и этапа экспандирования трубы. Данные, используемые для набора данных 111 для рабочих условий, будут описаны ниже.In the present embodiment, the operating condition data set 111 includes at least attribute information related to the steel sheet used as a material, an operating parameter of the pressure bending step, and an operating parameter of the weld gap reducing step. This is because the above information has a great influence on the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage and influences the ovality fluctuation. However, other operating parameters of the welding step and the pipe expansion step can be taken into account. The data used for the operating conditions data set 111 will be described below.

Блок 110 сбора исходных данных выполняет численные операции с помощью блока 112 расчета овальности трубы в автономном режиме, различным образом изменяя параметры, включенные в набор данных 111 для рабочих условий, тем самым, рассчитывая овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, соответствующего множеству набору данных 111 для рабочих условий. Диапазон изменения параметра, включенного в набор данных 111 для рабочих условий, определяется на основании диапазона, который может изменяться в качестве нормального рабочего условия согласно размеру стальной трубы, подлежащей изготовлению, техническим условиям на оборудование для каждого этапа и т.п.The raw data collection unit 110 performs numerical operations with the help of the pipe ovality calculation unit 112 offline, variously changing the parameters included in the operating condition data set 111, thereby calculating the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step corresponding to the multiple data set 111 for working conditions. The variation range of the parameter included in the operating condition data set 111 is determined based on the range that may vary as a normal operating condition according to the size of the steel pipe to be manufactured, equipment specifications for each step, and the like.

Блок 112 расчета овальности трубы в автономном режиме рассчитывает форму стальной трубы после этапа экспандирования трубы с помощью численного анализа для группы этапов изготовления от этапа гибки давлением до этапа экспандирования трубы, и получает овальность стальной трубы, исходя из формы после этапа экспандирования трубы. В этом случае этапы изготовления включают в себя этап гибки давлением, этап уменьшения зазора под сварку и этап экспандирования трубы. Как показано на фиг 9, блок 112 расчета овальности трубы в автономном режиме содержит: блоки 112a - 112c генерирования конечно-элементной модели для соответствующих этапов; и решатель 112d для конечно-элементного анализа. Следует отметить, что блок 112 расчета овальности трубы в автономном режиме может содержать блок генерирования конечно-элементной модели, соответствующий этапу гибки концов.The pipe ovality calculation unit 112 offline calculates the shape of the steel pipe after the pipe expansion step by numerical analysis for a group of manufacturing steps from the pressure bending step to the pipe expansion step, and obtains the ovality of the steel pipe based on the shape after the pipe expansion step. In this case, the manufacturing steps include a pressure bending step, a weld gap reduction step, and a pipe expansion step. As shown in FIG. 9, the offline pipe ovality calculation block 112 contains: finite element model generation blocks 112a - 112c for the corresponding stages; and a finite element analysis solver 112d. It should be noted that the off-line pipe ovality calculation block 112 may contain a finite element model generation block corresponding to the end bending stage.

В случае, когда блок генерирования конечно-элементной модели, соответствующий этапу гибки концов, включен в состав блока 112 расчета овальности трубы в автономном режиме, блок генерирования конечно-элементной модели этапа гибки концов выполняет разделение на элементы внутри стального листа на основе атрибутивной информации о стальном листе. Разделение на элементы выполняется автоматически на основании заданного условия разделения на элементы. Конечно-элементная модель этапа гибки концов, которая претерпела разделение на элементы, передается в решатель 112d для конечно-элементного анализа вместе с условиями расчета на этапе гибки концов. Условия расчета на этапе гибки концов включают в себя рабочие параметры этапа гибки концов и также включают в себя всю информацию, необходимую для выполнения конечно-элементного анализа, точно определяющего все граничные условия, такие как величины физических свойств обрабатываемого изделия, инструмента и т.п., геометрические граничные условия и механические граничные условия. Форма стального листа и распределение зависимости деформаций от напряжений, полученные посредством конечно-элементного анализа на этапе гибки концов, передаются в блок 112a генерирования конечно-элементной модели на этапе гибки концов в качестве исходных условий, относящихся к обрабатываемому изделию на этапе гибки концов.In the case where the finite element model generation block corresponding to the end bending step is included in the offline pipe ovality calculation block 112, the finite element model generation block of the end bending step performs division into elements inside the steel sheet based on attribute information about the steel leaf. Element division is performed automatically based on the specified element division condition. The finite element model of the end bending step that has undergone elementalization is passed to the finite element analysis solver 112d along with the end bending step calculation conditions. The design conditions for the end bending step include the operating parameters of the end bending step and also include all the information necessary to perform a finite element analysis that accurately determines all boundary conditions, such as physical property values of the workpiece, tool, etc. , geometric boundary conditions and mechanical boundary conditions. The shape of the steel sheet and the stress-strain distribution obtained by the finite element analysis in the end bending step are transmitted to the end bending step finite element model generation unit 112a as the initial conditions related to the workpiece in the end bending step.

Решатель 112d для конечно-элементного анализа может быть создан в виде целого ряда доступных для приобретения универсальных модулей программного обеспечения для анализа, и, таким образом, существует возможность надлежащего выбора и внедрения некоторых из них для эффективного применения. Как вариант, также допускается использовать режим, в котором решатель 112d для конечно-элементного анализа устанавливается в компьютер отдельно от блока 112 расчета овальности трубы в автономном режиме, и входные данные, включающие в себя конечно-элементную модель, и выходные данные в виде результата расчета передаются в блок 112 расчета овальности трубы в автономном режиме и принимаются от него. Это связано с тем, что после генерирования конечно-элементной модели, соответствующей каждому этапу, численный анализ может выполняться с помощью одиночного решателя для конечно-элементного анализа.The finite element analysis solver 112d may be constructed as a number of commercially available generic analysis software modules, and thus it is possible to appropriately select and implement some of them for effective use. Alternatively, it is also possible to use a mode in which the finite element analysis solver 112d is installed in a computer separately from the pipe ovality calculation unit 112 in an offline mode, and the input data includes the finite element model, and the output data is the result of the calculation are transmitted to block 112 for calculating pipe ovality in offline mode and are received from it. This is because after generating the finite element model corresponding to each step, the numerical analysis can be performed using a single finite element solver.

Метод конечных элементов является методом приближенного решения путем разделения непрерывного тела на конечные элементы. Несмотря на то, что метод конечных элементов является приближенным решением, он представляет собой метод получения решения, которое удовлетворяет равновесию сил и непрерывности перемещения в узловых точках элементов, позволяя получать высокоточное решение при неравномерной деформации. В методе конечных элементов напряжение, деформация и смещение в элементе определяются независимо для каждого элемента и связаны со смещением (скоростью) узла и определяются как задача решения системы уравнений. В широко используемом методе деформация (приращение) или напряжение оценивается посредством использования приращения (скорости) в узле элемента в качестве неизвестной величины.The finite element method is a method of approximate solution by dividing a continuous body into finite elements. Although the finite element method is an approximate solution, it is a method of obtaining a solution that satisfies the equilibrium of forces and the continuity of movement at the nodal points of the elements, allowing a highly accurate solution to be obtained under non-uniform deformation. In the finite element method, the stress, strain, and displacement in an element are determined independently for each element and are related to the displacement (velocity) of the node and are defined as a problem solving a system of equations. In a widely used method, the strain (increment) or stress is estimated by using the increment (velocity) at an element node as the unknown quantity.

Кроме того, метод конечных элементов характеризуется тем, что расчет выполняется на основании принципа возможных перемещений, выраженного в интегральной форме относительного равновесного состояния напряжения в элементе. Точность результата анализа варьируется в зависимости от условий, таких как разделение на элементы. Кроме того, время расчета, необходимое для выполнения анализа, как правило, является длительным. Кроме того, метод конечных элементов характеризуется способностью к получению решения проблемы, которое трудно обеспечить другими методами, причем указанное решение удовлетворяет основному уравнению пластической механики в узле или элементе. Таким образом, даже в случае усложненного процесса формования на этапе изготовления стальной трубы существует возможность получения решений в отношении перемещения, поля механических напряжений и поля деформаций обрабатываемого изделия, близких к реальности.In addition, the finite element method is characterized by the fact that the calculation is performed on the basis of the principle of possible displacements, expressed in integral form of the relative equilibrium state of stress in the element. The accuracy of the analysis result varies depending on conditions such as partitioning. In addition, the computation time required to perform the analysis is typically long. In addition, the finite element method is characterized by the ability to obtain a solution to a problem that is difficult to provide by other methods, and the specified solution satisfies the basic equation of plastic mechanics in the node or element. Thus, even in the case of a complicated forming process at the steel pipe manufacturing stage, it is possible to obtain solutions in relation to the displacement, mechanical stress field and deformation field of the workpiece that are close to reality.

Часть решателя для конечно-элементного анализа может быть заменена различными методами численного анализа или приближенными решениями, такими как теория поля линий скольжения или энергетический метод. Это позволяет сократить общее время расчета. Кроме того, конечно-элементный анализ, используемый в настоящем варианте осуществления изобретения, выполняет упруго-пластичный анализ и не включает в себя анализ температурного поля, такой как анализ теплопроводности. Однако, когда скорость обработки является высокой, и температура обрабатываемого изделия сильно повышается из-за генерирования тепла при обработке, допускается выполнять анализ, комбинируя анализ теплопроводности и упруго-пластичный анализ. Кроме того, упруго-пластичный анализ в настоящем варианте осуществления изобретения является двухмерным поперечным анализом на любом из этапов, к которым относятся этап гибки давлением, этап уменьшения зазора под сварку и этап экспандирования трубы, и является достаточным для выполнения численного анализа U-образного сечения, сечения неподвижного участка в продольном направлении, когда стальной лист формуется для получения открытой трубы, и стальной трубы. Для прогнозирования высокой точности формы подвижного участка, такого как передний конец и задний конец стальной трубы, предпочтительным является наличие блока генерирования конечно-элементной модели, который выполняет трехмерный анализ, включая передний и задний концы.The finite element analysis part of the solver can be replaced by various numerical analysis methods or approximate solutions, such as slip line field theory or the energy method. This allows you to reduce the overall calculation time. Moreover, the finite element analysis used in the present embodiment performs elasto-plastic analysis and does not include temperature field analysis such as thermal conductivity analysis. However, when the processing speed is high and the temperature of the workpiece increases greatly due to heat generation during processing, it is permissible to perform analysis by combining thermal conductivity analysis and elasto-plastic analysis. Moreover, the elasto-plastic analysis in the present embodiment is a two-dimensional transverse analysis at any of the bending steps, the weld gap reduction step, and the pipe expansion step, and is sufficient to perform a numerical analysis of the U-section, section of the fixed portion in the longitudinal direction when the steel sheet is formed to form an open pipe, and the steel pipe. To predict the high accuracy of the shape of a moving portion such as the leading end and the trailing end of a steel pipe, it is preferable to have a finite element model generation unit that performs three-dimensional analysis including the leading and trailing ends.

Атрибутивная информация о стальном листе, который является обрабатываемой заготовкой, на этапе гибки давлением выдается в качестве входных данных. Если в качестве этапа, предшествующего этапу гибки давлением, предусмотрен этап гибки концов, форма стального листа и распределение в нем напряжений/деформаций, полученные в результате выполнения конечно-элементного анализа этапа гибки концов, будут исходными условиями для обрабатываемой заготовки на этапе гибки давлением. Здесь блок 112a генерирования конечно-элементной модели на этапе гибки давлением выполняет разделение на элементы внутри стального листа на основании размера и формы стального листа перед этапом гибки давлением. Разделение на элементы выполняется автоматически на основании заданного условия разделения на элементы. Распределение напряжения и деформации внутри заготовки может быть назначено для каждого элемента на основании истории изготовления, относящейся к стальному листу, на предшествующем этапе. Это связано с тем, что на этапе гибки давлением, главным образом включающем в себя обработку давлением, исходные остаточные напряжения также оказывают влияние на форму U-образной формуемой заготовки из обрабатываемого стального листа.Attribute information about the steel sheet, which is the workpiece being processed, is provided as input data at the pressure bending stage. If an end bending step is provided as a step prior to the pressure bending step, the shape of the steel sheet and its stress/strain distribution obtained from the finite element analysis of the end bending step will be the initial conditions for the workpiece processed in the pressure bending step. Here, the finite element model generation unit 112a in the bending step performs element division within the steel sheet based on the size and shape of the steel sheet before the bending step. Element division is performed automatically based on the specified element division condition. The distribution of stress and strain within the workpiece can be assigned to each element based on the manufacturing history related to the steel sheet at the previous stage. This is because in the forming step, which mainly includes forming, the original residual stresses also affect the shape of the U-shaped workpiece of the steel sheet being processed.

Совместно с конечно-элементной моделью этапа гибки давлением, генерируемой указанным образом, условие расчета на этапе гибки давлением передается в качестве входных данных в решатель 112d для конечно-элементного анализа. Предусматривается, что условия расчета на этапе гибки давлением включают в себя рабочие параметры этапа гибки давлением и всю информацию, необходимую для выполнения конечно-элементного анализа, точно определяющего все граничные условия, такие как величины физических свойств обрабатываемого изделия, инструмента и т.п., геометрические граничные условия и механические граничные условия.Together with the finite element model of the bending step generated in this manner, the calculation condition of the bending step is provided as input to the finite element analysis solver 112d. It is intended that the design conditions for the bending stage include the operating parameters of the bending stage and all information necessary to perform a finite element analysis that accurately determines all boundary conditions, such as the values of the physical properties of the workpiece, tool, etc., geometric boundary conditions and mechanical boundary conditions.

Решатель 112d для конечно-элементного анализа выполняет численный анализ согласно условиям расчета, как указано выше, для получения формы U-образной формованной заготовки и распределения напряжения и деформации, оставшихся внутри заготовки после этапа гибки давлением. Результат, полученный посредством такого расчета, используется в качестве входных данных для следующего этапа уменьшения зазора под сварку в блоке 112 расчета овальности трубы в автономном режиме. На основании рассчитанной формы после этапа гибки давлением блок 112b генерирования конечно-элементной модели этапа уменьшения зазора под сварку выполняет разделение на элементы в U-образной формованной заготовке. Разделение на элементы выполняется автоматически на основании заданного условия разделения на элементы. Предпочтительно следует задать распределение напряжения и деформации, рассчитанное для предыдущего этапа на каждом элементе. Причина такого задания является сходной с причиной, описанной выше.The finite element analysis solver 112d performs numerical analysis according to the calculation conditions as specified above to obtain the shape of the U-shaped molded workpiece and the distribution of stress and strain remaining within the workpiece after the pressure bending step. The result obtained by such calculation is used as input for the next step of reducing the weld gap in the offline pipe ovality calculation block 112. Based on the calculated shape after the pressure bending step, the finite element model generation unit 112b of the weld gap reduction step performs element division in the U-shaped workpiece. Element division is performed automatically based on the specified element division condition. Preferably, the stress and strain distribution calculated for the previous step on each element should be specified. The reason for this task is similar to the reason described above.

Совместно с конечно-элементной моделью этапа уменьшения зазора под сварку, генерируемой указанным образом, условия расчета на этапе уменьшения зазора под сварку передаются в качестве входных данных в решатель 112d для конечно-элементного анализа. Предусматривается, что условия расчета на этапе уменьшения зазора под сварку включают в себя рабочие параметры этапа уменьшения зазора под сварку и всю информацию, необходимую для выполнения конечно-элементного анализа, точно определяющего все граничные условия, такие как физические свойства обрабатываемого изделия, инструмента и т.п., геометрические граничные условия и механические граничные условия.Together with the finite element model of the weld gap reduction step generated in this manner, the calculation conditions for the weld gap reduction step are provided as input to the finite element analysis solver 112d. It is intended that the design conditions for the weld gap reduction stage include the operating parameters of the weld gap reduction stage and all information necessary to perform a finite element analysis that accurately determines all boundary conditions, such as the physical properties of the workpiece, tool, etc. etc., geometric boundary conditions and mechanical boundary conditions.

Решатель 112d для конечно-элементного анализа выполняет численный анализ согласно условиям расчета, как указано выше, для получения формы открытой трубы и распределения остаточных напряжения и деформации внутри заготовки после этапа уменьшения зазора под сварку Результат, полученный посредством такого расчета, используется для входных данных в блоке 112c генерирования конечно-элементной модели следующего этапа, а именно, этапа экспандирования трубы. На этапе сварки на участке зазора под сварку открытой трубы остаточные напряжение и деформация, генерируемые в стальной трубе после сварки, могут быть получены с помощью численного анализа на этапе сварки.The finite element analysis solver 112d performs numerical analysis according to the calculation conditions as specified above to obtain the shape of the open pipe and the distribution of residual stress and strain within the workpiece after the weld gap reduction step. The result obtained through such calculation is used for the input data in the block. 112c generating a finite element model of the next stage, namely the pipe expansion stage. In the welding stage of the open pipe welding gap section, the residual stress and strain generated in the steel pipe after welding can be obtained by numerical analysis in the welding stage.

Однако во многих случаях выполнение точного численного анализа на этапе сварки вызывает затруднение по таким причинам, как характер изменения теплопроводности из-за расплавления стального листа во время сварки, и влияние на механические свойства зоны термического влияния. Кроме того, зона термического влияния в результате сварки оказывает влияние только на часть формы стальной трубы и оказывает незначительное влияние на остальные участки стальной трубы. Таким образом, допускается игнорирование влияния зоны термического влияния стального листа на этапе сварки на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы.However, in many cases, performing accurate numerical analysis during the welding stage is difficult due to reasons such as the nature of the change in thermal conductivity due to the melting of the steel sheet during welding, and the effect on the mechanical properties of the heat-affected zone. In addition, the heat-affected zone resulting from welding only affects part of the shape of the steel pipe and has little effect on the remaining areas of the steel pipe. Thus, it is possible to ignore the influence of the heat-affected zone of the steel sheet at the welding stage on the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage.

На этапе сварки выполняется сварка с удерживанием открытой трубы с наружной стороны для уменьшения зазора в открытой трубе, что изменяет распределение напряжений и деформаций из-за изменения упругой деформации на участке, который не расположен вблизи участка зазора под сварку. Таким образом, используя решатель 112d для конечно-элементного анализа, можно выполнять численный анализ применительно к характеристикам удерживания зазора под сварку открытой трубы с наружной стороны для задания зазора под сварку открытой трубы, равного нулю, с помощью метода конечных элементов, и результат может соответствовать напряженно-деформированному состоянию после этапа сварки.In the welding step, welding is performed by holding the open pipe from the outside to reduce the gap in the open pipe, which changes the stress and strain distribution due to the change in elastic deformation in a region that is not located near the weld gap region. Thus, using the finite element analysis solver 112d, numerical analysis can be performed on the weld gap holding characteristics of the open pipe from the outside to set the weld gap of the open pipe to zero using the finite element method, and the result can correspond to the stress - deformed state after the welding stage.

Вместе с тем, когда этап уменьшения зазора под сварку на таком этапе сварки соответствует упругой деформации, распределение напряжений/деформаций после этапа сварки может быть получено посредством совмещения аналитического решения в отношении напряжений и деформации с балкой с криволинейной осью согласно теории балок при распределении напряжений и деформаций в открытой трубе, подсчитанном с помощью конечно-элементного анализа. Это позволяет сократить время расчета.However, when the weld gap reduction step in such a welding step corresponds to elastic deformation, the stress/strain distribution after the welding step can be obtained by combining the analytical solution of stress and strain with a beam with a curved axis according to beam theory in the stress and strain distribution in an open pipe, calculated using finite element analysis. This allows you to reduce calculation time.

На основании формы стальной трубы после этапа сварки, полученной, как описано выше, блок 112c генерирования конечно-элементной модели на этапе экспандирования трубы выполняет разделение на элементы внутри стальной трубы. Разделение на элементы выполняется автоматически на основании заданного условия разделения на элементы. Предпочтительно следует задать распределение напряжения и деформации, рассчитанное, как описано выше, для каждого элемента. Генерируемая конечно-элементная модель этапа экспандирования трубы передается в решатель 112d для конечно-элементного анализа вместе с условиями расчета на этапе экспандирования трубы. Предусматривается, что условия расчета на этапе экспандирования трубы включают в себя рабочие параметры этапа экспандирования трубы по настоящему варианту выполнения и также включают в себя всю информацию, необходимую для выполнения конечно-элементного анализа, точно определяющего все граничные условия, такие как физические свойства обрабатываемого изделия, инструмента и т.п., геометрические граничные условия и механические граничные условия.Based on the shape of the steel pipe after the welding step obtained as described above, the finite element model generation unit 112c in the pipe expansion step performs element division within the steel pipe. Element division is performed automatically based on the specified element division condition. Preferably, the stress and strain distribution calculated as described above should be specified for each element. The generated finite element model of the pipe expansion step is passed to the finite element analysis solver 112d along with the calculation conditions for the pipe expansion step. It is intended that the design conditions for the pipe expansion step include the operating parameters of the pipe expansion step of the present embodiment and also include all information necessary to perform a finite element analysis that accurately determines all boundary conditions, such as the physical properties of the workpiece, tool, etc., geometric boundary conditions and mechanical boundary conditions.

Решатель 112d для конечно-элементного анализа выполняет численный анализ согласно расчету, как указано выше, для получения формы стальной трубы и распределения внутренних напряжений и деформаций после этапа экспандирования трубы. Рассчитанная форма стальной трубы имеет неравномерное распределение кривизны в окружном направлении, и овальность стальной трубы получают согласно определению овальности на этапе измерения овальности. Численный анализ с помощью блока 112 расчета овальности трубы в автономном режиме, используя метод конечных элементов, иногда требует времени вычисления приблизительно 1 - 10 часов для одного набора данных рабочих условий (отдельный случай).The finite element analysis solver 112d performs numerical analysis according to the calculation as described above to obtain the shape of the steel pipe and the distribution of internal stresses and strains after the pipe expansion step. The calculated shape of the steel pipe has an uneven distribution of curvature in the circumferential direction, and the ovality of the steel pipe is obtained according to the ovality determination in the ovality measurement step. Numerical analysis by the off-line pipe ovality block 112 using the finite element method sometimes requires a computation time of approximately 1 to 10 hours for one set of operating conditions data (a single case).

Однако, поскольку обработка выполнятся в автономном режиме, ограничение времени вычисления не предусмотрено. Для сокращения времени вычисления для большого числа наборов данных рабочих условий численные операции, соответствующие множеству наборов данных рабочих условий, могут выполняться параллельно с помощью нескольких компьютеров. Это позволяет формировать базу данных для генерирования модели прогнозирования овальности в течение короткого периода времени. Кроме того, в последние годы время вычисления для отдельного случая с помощью графических процессоров общего назначения (GPGPU) составляет приблизительно от 1/2 до 1/10 от обычного времени вычисления, и такие вычислительные средства могут быть использованы.However, since the processing will be performed offline, there is no computation time limit. To reduce computation time for a large number of operating condition data sets, numerical operations corresponding to multiple operating condition data sets can be performed in parallel by multiple computers. This allows a database to be generated to generate an ovality prediction model within a short period of time. Moreover, in recent years, the computation time for a single case using general purpose graphics processing units (GPGPUs) is approximately 1/2 to 1/10 of the normal computation time, and such computing means can be used.

Со ссылкой на фиг. 8 в базе 120 данных хранится набор 111 данных рабочих условий и соответствующие данные, относящиеся к овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Данные, хранящиеся в базе 120 данных, могут быть получены в автономном режиме. В отличие от базы данных, собираемой как фактические значения фактических операций, набор данных рабочих условий может быть гибким набором данных, делая базу данных пригодной для машинного обучения с меньшей вероятностью возникновения статистической ошибки в рабочем условии набора данных. Кроме того, поскольку результаты расчета, полученные с помощью точного численного анализа, накапливаются без сохранения обучающих данных, колеблющихся во времени, поэтому чем больше данных собирается, тем более полезная база данных может быть получена.With reference to FIG. 8, a data base 120 stores a data set 111 of operating conditions and corresponding data related to the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. The data stored in the database 120 can be retrieved offline. Unlike a database collected as actual values of actual operations, an operating condition data set can be a flexible data set, making the database suitable for machine learning with less chance of statistical error occurring in the operating condition of the data set. In addition, since the calculation results obtained through precise numerical analysis are accumulated without storing training data that fluctuates over time, so the more data is collected, the more useful the database can be obtained.

Блок 130 генерирования модели прогнозирования овальности генерирует модель M прогнозирования овальности, обучаемую с помощью машинного обучения, для получения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы для набора 111 входных данных рабочих условий на основании взаимосвязи между множеством данных из наборов 111 данных рабочих условий и данных об овальности стальной трубы, хранящихся в базе 120 данных. В частности, взаимосвязь между рабочими условиями на каждом этапе и овальностью стальной трубы после этапа экспандирования трубы может иметь тенденцию к сложной нелинейности. Таким образом, хотя моделирование, предполагающее линейность, имело бы результатом прогнозирование с низкой точностью, метод машинного обучения, использующий функцию, имеющую нелинейность, такой метод, как нейронная сеть, может выполнять прогнозирование с высокой точностью. Здесь моделирование означает замену соотношения входные данные - выходные данные при числовой операции эквивалентной функциональной формой.The ovality prediction model generation unit 130 generates an ovality prediction model M trained by machine learning to obtain the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step for the operating condition input data set 111 based on the relationship between the plurality of data from the operating condition data sets 111 and the ovality data. steel pipe stored in a database of 120 data. In particular, the relationship between the operating conditions in each step and the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step may tend to exhibit complex nonlinearity. Thus, while modeling that assumes linearity would result in low-accuracy predictions, a machine learning method that uses a function that has non-linearity, a method such as a neural network, can perform high-accuracy predictions. Here, modeling means replacing the input data - output data relationship for a numerical operation with an equivalent functional form.

Желательно, чтобы количество баз данных, необходимых для генерирования модели M прогнозирования овальности, равнялось 500 или большему количеству блоков данных, хотя оно варьируется в зависимости от условий, таких как размер стальной трубы, подлежащей изготовлению. Предпочтительно, должны использоваться 2000 или больше блоков данных и более предпочтительно 5000 или больше блоков данных. Способ машинного обучения может быть известным способом обучения. Машинное обучение внедряется посредством использования, например, известного способа машинного обучения, такого как нейронная сеть. Примеры других способов включают в себя древовидную схему решений, случайный лес, регрессию на основе гауссовских процессов, регресссию опорных векторов и метод k-ближайших соседей. Несмотря на то, что модель M прогнозирования овальности генерируется в автономном режиме, блок 130 генерирования модели прогнозирования овальности может быть внедрен в систему регулирования в реальном режиме, и модель прогнозирования овальности может периодически обновляться, используя при необходимости базу данных, рассчитываемую и накапливаемую в автономном режиме.It is desirable that the number of databases required to generate the ovality prediction model M be 500 or more data blocks, although it varies depending on conditions such as the size of the steel pipe to be manufactured. Preferably, 2000 or more data blocks should be used, and more preferably 5000 or more data blocks. The machine learning method may be a known learning method. Machine learning is implemented by using, for example, a known machine learning method such as a neural network. Examples of other methods include decision tree, random forest, Gaussian process regression, support vector regression, and k-nearest neighbors. Although the ovality prediction model M is generated offline, the ovality prediction model generation unit 130 can be implemented into the control system in real time, and the ovality prediction model can be periodically updated using the offline calculated and accumulated database as needed. .

Модель M прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, генерируемая, как описано выше, имеет следующие характеристики. В качестве атрибутивной информации о стальном листе, например, предел текучести, толщина листа и т.п. имеют определенный уровень вариации при изготовлении стального листа в качестве материала, что оказывает влияние на кривизну стального листа и кривизну после снятия нагрузки во время толкания пуансона при формовании трехточечной гибкой на этапе гибки давлением. Таким образом, посредством выбора атрибутивной информации об указанных стальных листах в качестве входных параметров для модели M прогнозирования овальности, генерируемой в автономном режиме, можно прогнозировать влияние атрибутивной информации, такой как предел текучести и толщины листа на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Кроме того, этап уменьшения зазора под сварку является этапом прикладывания изгибающего усилия и сжимающего усилия, используя матрицу или т.п., а также изменений кривизны стального листа после снятия нагрузки в зависимости от предела текучести, толщины листа и т.п. и, таким образом, указанная информация должна использоваться в качестве входных параметров модели M прогнозирования овальности.The steel pipe ovality prediction model M after the pipe expansion step generated as described above has the following characteristics. As attribute information about the steel sheet, for example, yield strength, sheet thickness, etc. have a certain level of variation in the production of steel sheet as a material, which affects the curvature of the steel sheet and the curvature after releasing the load during punch pushing in three-point bending forming in the pressure bending stage. Thus, by selecting the attribute information of the specified steel sheets as input parameters to the off-line generated ovality prediction model M, the influence of attribute information such as yield strength and sheet thickness on the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step can be predicted. Moreover, the step of reducing the weld gap is a step of applying bending force and compressive force using a die or the like, as well as changing the curvature of the steel sheet after removing the load depending on the yield strength, sheet thickness, and the like. and thus the said information should be used as input parameters of the ovality prediction model M.

Кроме того, поскольку этап гибки давлением является этапом выполнения непрерывной обработки посредством прикладывания кривизны множество раз в направлении ширины стального листа, локальное распределение кривизны происходит в направлении ширины стального листа. После этого, когда на этапе уменьшения зазора под сварку прикладывается комбинированная деформация сжатия и изгиба, изгибающий момент, прикладываемый на этапе уменьшения зазора под сварку, распределяется локально согласно локальному распределению кривизны стального листа, прикладываемой на этапе гибки давлением, сходным образом со случаем, когда изгибающий момент, действующий на балку, называемую «криволинейной балкой», варьируется в зависимости от кривизны балки перед деформацией. Это приводит к тому, что рабочие условия этапа гибки давлением оказывают влияние на распределение кривизны в направлении ширины стального листа после этапа уменьшения зазора под сварку. В этом отношении важно использовать оба рабочих параметра этапа гибки давлением и этапа уменьшения зазора под сварку в качестве входных параметров для модели M прогнозирования овальности.In addition, since the pressure bending step is a step of performing continuous processing by applying curvature many times in the width direction of the steel sheet, local distribution of the curvature occurs in the width direction of the steel sheet. After this, when the combined compressive and bending deformation is applied in the weld gap reduction stage, the bending moment applied in the weld gap reduction stage is distributed locally according to the local curvature distribution of the steel sheet applied in the pressure bending stage, similar to the case when the bending the moment acting on a beam, called a "curved beam", varies depending on the curvature of the beam before deformation. This causes the operating conditions of the pressure bending step to affect the curvature distribution in the width direction of the steel sheet after the welding gap reduction step. In this regard, it is important to use both the operating parameters of the pressure bending step and the weld gap reduction step as input parameters for the ovality prediction model M.

Например, на фиг. 10 показаны результаты измерения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы (при одних и тех же рабочих условиях этапа экспандирования трубы), при изменении показателя уменьшения зазора под сварку при O-формовании при использовании устройства для придания заготовке O-образной формы на этапе уменьшения зазора под сварку, при условии, что число нажатий при формовании на этапе гибки давлением задано равным девяти при изготовлении стальной трубы с наружным диаметром 30 дюймов и толщиной стенки трубы 44,5 мм. На фиг. 10 показаны результаты изменения величины вдавливания (величины вдавливания при окончательном проходе) во время последнего (девятого) нажатия на трех уровнях, при этом использованы одинаковые настройки для других рабочих условий на этапе гибки давлением.For example, in FIG. Figure 10 shows the results of measuring the ovality of a steel pipe after the pipe expansion stage (under the same operating conditions of the pipe expansion stage), when changing the weld gap reduction index in O-forming when using a device to make the workpiece O-shaped in the weld gap reduction stage welding, provided that the number of pressings during forming during the bending stage is set to nine when producing a steel pipe with an outer diameter of 30 inches and a pipe wall thickness of 44.5 mm. In fig. Figure 10 shows the results of changing the indentation amount (indentation amount at the final pass) during the last (ninth) pressing at three levels, while using the same settings for other operating conditions in the pressure bending stage.

Как показано на фиг. 10, показатель уменьшения зазора под сварку при O-формовании, представляющий собой величину формования на этапе уменьшения зазора под сварку, имеет оптимальное значение для уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, и можно видеть, что оптимальное значение изменяется в зависимости от окончательной величины вдавливания на этапе гибки давлением, что является рабочим условием этапа гибки давлением. Другими словами, ясно, что для уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы существует необходимость изменения рабочих условий этапа уменьшения зазора под сварку в зависимости от рабочих условий этапа гибки давлением, при этом не всегда существует возможность задания соответствующих рабочих условий только посредством фокусирования внимания на том, что рабочие условия этапа гибки давлением и этапа уменьшения зазора под сварку оказывают влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в качестве независимых параметров.As shown in FIG. 10, the O-forming weld gap reduction index, which is the forming amount in the weld gap reduction stage, has an optimal value for reducing the ovality of steel pipe after the pipe expansion stage, and it can be seen that the optimal value changes depending on the final indentation amount in the pressure bending stage, which is the working condition of the pressure bending stage. In other words, it is clear that in order to reduce the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, there is a need to change the operating conditions of the weld gap reduction step depending on the operating conditions of the pressure bending step, and it is not always possible to set the corresponding operating conditions only by focusing on that the operating conditions of the pressure bending stage and the weld gap reduction stage influence the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage as independent parameters.

В этом отношении модель прогнозирования овальности по настоящему варианту осуществления изобретения может принимать во внимание влияние таких рабочих параметров нескольких этапов изготовления на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, что позволяет прогнозировать овальность с высокой точностью. Кроме того, поскольку генерируется модель прогнозирования овальности, обучаемая посредством машинного обучения, можно сразу же рассчитывать овальность на выходе, даже когда изменяется переменная, которая должна быть входным условием, что позволяет незамедлительно задавать и корректировать рабочие условия даже в случае использования в режиме реального времени. Ниже приведено описание каждого параметра, используемого для входных данных для модели прогнозирования овальности.In this regard, the ovality prediction model of the present embodiment can take into account the influence of such operating parameters of multiple manufacturing steps on the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, allowing the ovality to be predicted with high accuracy. In addition, since an ovality prediction model trained by machine learning is generated, the output ovality can be immediately calculated even when the variable that should be the input condition changes, allowing operating conditions to be immediately set and adjusted even in real-time use. Below is a description of each parameter used as input to the ovality prediction model.

Атрибутивная информация о стальном листеAttribute information about steel sheet

Необходимая атрибутивная информация о стальном листе, используемом в качестве материала, может быть любым параметром, оказывающим влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, таким как предел текучести стального листа, предел прочности при растяжении, модуль упругости при растяжении, толщина листа, распределение толщины в плоскости листа, распределение предела текучести в направлении толщины стального листа, степень эффекта Баушингера и шероховатость поверхности. В частности, желательно использовать в качестве показателя фактор, оказывающий влияние на состояние деформации и пружинение стального листа при формовании трехточечной гибкой на этапе гибки давлением, и фактор, оказывающий влияние на состояние деформации и пружинение стального листа при обработке посредством сжатия/гибки на этапе уменьшения зазора под сварку.The required attribute information of the steel sheet used as a material can be any parameter that affects the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, such as the yield strength of the steel sheet, tensile strength, tensile modulus, sheet thickness, thickness distribution in the sheet plane, yield stress distribution in the thickness direction of the steel sheet, degree of Bauschinger effect and surface roughness. In particular, it is desirable to use as an indicator the factor influencing the deformation state and springback of the steel sheet during three-point bending forming in the pressure bending step, and the factor influencing the deformation state and springback of the steel sheet during compression/bending processing in the gap reduction step. for welding.

Предел текучести стального листа, распределение предела текучести в направлении толщины стального листа и толщина листа оказывают прямое влияние на состояние напряжений и деформации при формовании трехточечной гибкой. Предел прочности при растяжении является параметром, отображающим состояние деформационного упрочнения при обработке гибкой, и оказывает влияние на напряженное состояние во время деформации изгиба. Эффект Баушингера оказывает влияние на предел текучести и последующие характеристики деформационного упрочнения при реверсировании нагрузки из-за деформации изгиба и оказывает влияние на напряженное состояние из-за деформации изгиба. Кроме того, модуль упругости при растяжении стального листа оказывает влияние на характеристики пружинения после обработки посредством гибки. Кроме того, распределение толщины в плоскости листа генерирует распределение кривизны изгиба на этапе гибки давлением, и шероховатость поверхности оказывает влияние на состояние трения между матрицей и стальным листом на этапе уменьшения зазора под сварку, что влияет на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы.The yield strength of the steel sheet, the distribution of the yield strength in the thickness direction of the steel sheet, and the thickness of the sheet have a direct effect on the stress and strain state in three-point bending forming. Tensile strength is a parameter reflecting the strain hardening state during bending processing, and influences the stress state during bending deformation. The Bauschinger effect influences the yield strength and subsequent strain hardening characteristics during load reversal due to bending deformation and influences the stress state due to bending deformation. In addition, the tensile modulus of the steel sheet influences the springback characteristics after bending processing. In addition, the thickness distribution in the plane of the sheet generates the bending curvature distribution in the pressure bending stage, and the surface roughness affects the friction state between the die and the steel sheet in the welding gap reduction stage, which affects the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage.

Из этих блоков атрибутивной информации особенно предпочтительным является использование предела текучести, репрезентативной толщины листа, информации о распределении толщины листа и репрезентативной ширины листа. Указанные параметры, которые являются информацией, измеряемой на этапе контроля качества прокатки толстого листа, который является этапом изготовления стального листа, используемого в качестве материала, оказывают влияние на характеристики деформации на этапе гибки давлением и этапе уменьшения зазора под сварку, а также оказывают влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, и, таким образом, предпочтительно должны использоваться в качестве атрибутивной информации о стальном листе в блоке 110 сбора исходных данных.Of these attribute information blocks, it is especially preferred to use yield strength, representative sheet thickness, sheet thickness distribution information, and representative sheet width. These parameters, which are information measured in the quality control stage of thick sheet rolling, which is the production stage of the steel sheet used as a material, affect the deformation characteristics of the pressure bending stage and the weld gap reduction stage, and also affect the ovality steel pipe after the pipe expansion step, and thus should preferably be used as attribute information of the steel sheet in the raw data collection unit 110.

Предел текучести является информацией, которая может быть получена из испытания на растяжение небольшого образца для обеспечения качества, взятого от толстого стального листа, используемого в качестве материала, и может быть репрезентативной величиной в плоскости стального листа, используемого в качестве материала. Кроме того, репрезентативная толщина листа является толщиной листа, представляющей толщину листа в плоскости стального листа, используемого в качестве материала, и может быть толщиной центрального участка в направлении ширины стального листа в произвольном месте в продольном направлении или средней величиной толщины листа в продольном направлении. Кроме того, средняя величина толщины листа по всей плоскости стального листа может быть получена и использована в качестве репрезентативной толщины листа.The yield strength is information that can be obtained from a tensile test of a small quality assurance specimen taken from a thick steel sheet used as a material, and may be a representative value in the plane of the steel sheet used as a material. In addition, the representative sheet thickness is a sheet thickness representing the sheet thickness in the plane of the steel sheet used as the material, and may be the thickness of the central portion in the width direction of the steel sheet at a random location in the longitudinal direction or the average value of the sheet thickness in the longitudinal direction. In addition, the average value of the sheet thickness over the entire plane of the steel sheet can be obtained and used as a representative sheet thickness.

Помимо этого, информация о распределении толщины листа относится к информации, представляющей распределение толщины листа в направлении ширины стального листа. Типичным примером является утолщение, встречающееся в стальном листе. Утолщение представляет собой различие в толщине листа между центральным участком стального листа в направлении ширины и местом на удалении от конца стального листа в направлении ширины на заданном расстоянии (например, 100 мм, 150 мм и т.п.). Репрезентативная ширина листа является репрезентативной величиной, относящейся к ширине стального листа, используемого в качестве материала. Следует принять во внимание вариацию ширины толстого стального листа, используемого в качестве материала, или же ширина стального листа варьируется, когда конец листа шлифуется для получения скоса, что влияет на вариацию точности наружного диаметра изделия в виде стальной трубы.In addition, the sheet thickness distribution information refers to information representing the sheet thickness distribution in the width direction of the steel sheet. A typical example is the thickening found in a steel sheet. The thickening represents the difference in sheet thickness between a central portion of the steel sheet in the width direction and a location away from the end of the steel sheet in the width direction at a predetermined distance (for example, 100 mm, 150 mm, etc.). The representative sheet width is a representative value related to the width of the steel sheet used as the material. The variation in the width of the thick steel sheet used as the material should be taken into account, or the width of the steel sheet varies when the end of the sheet is ground to obtain a bevel, which will affect the variation in the accuracy of the outer diameter of the steel pipe product.

Атрибутивная информация о вышеописанном стальном листе является информацией, используемой для задания рабочих условий на этапе изготовления стальной трубы в качестве информации, собранной главным компьютером во время работы в режиме реального времени. Блок 110 сбора исходных данных может выбирать из блоков информации соответствующую информацию, которая сочетается с атрибутивной информацией о стальных листах, собранной главным компьютером в режиме реального времени.Attribute information about the above-described steel sheet is information used to set operating conditions in the steel pipe manufacturing step as information collected by the host computer during real-time operation. The raw data collection unit 110 can select relevant information from the information blocks, which is combined with the attribute information of the steel sheets collected by the host computer in real time.

Рабочие параметры этапа гибки концовOperating parameters of the end bending stage

Когда рабочие параметры этапа гибки концов используются для входных данных модели прогнозирования овальности, параметр для определения формы, образуемой формующей поверхностью 33a верхней полуматрицы 33, и формы, образуемой формующей поверхностью 34a нижней полуматрицы 34, который используется в устройстве 30 для придания заготовке C-образной формы, может использоваться в качестве рабочего параметра. Кроме того, также допускается использование в качестве рабочих параметров ширины при обработке посредством гибки концов (ширины, которая подвергается формованию при гибке концов), усилия толкания (усилия при C-формовании) и усилия захватывания зажимным механизмом 37 на этапе гибки конца. Это связано с тем, что указанные параметры являются факторами, оказывающими влияние на деформацию концов стального листа по ширине на этапе гибки концов. Когда на этапе гибки концов выполняется анализ пространственной деформации, величина подачи, направление подачи и число подач стального листа могут использоваться в качестве рабочих параметров на этапе гибки концов.When the operating parameters of the end bending step are used as input to the ovality prediction model, a parameter for determining the shape formed by the forming surface 33a of the upper half-die 33 and the shape formed by the forming surface 34a of the lower half-die 34, which is used in the device 30 for giving the workpiece a C-shape , can be used as an operating parameter. In addition, it is also possible to use the end bending processing width (the width that is formed when the ends are bent), the pushing force (the C-forming force), and the gripping force of the clamping mechanism 37 in the end bending step as operating parameters. This is due to the fact that these parameters are factors that influence the deformation of the ends of the steel sheet along the width at the stage of bending the ends. When spatial deformation analysis is performed in the end bending step, the feed amount, feed direction and feed number of the steel sheet can be used as the operating parameters in the end bending step.

Следует принять во внимание случаи, когда форма, образованная формующей поверхностью 33a верхней полуматрицы 33, является формой, имеющей дуги с множеством радиусов кривизны в непрерывной форме, или форма является эвольвентой или т.п., допускающей использование параметра для определения геометрической формы сечения. Например, когда форма сечения образуется параболической формой, форма сечения может определяться посредством использования коэффициентов члена первого порядка и члена второго порядка квадратичного выражения, представляющего параболу, проходящую через начало отсчета, и, таким образом, коэффициент может использоваться в качестве рабочего параметра для этапа гибки концов.Consideration should be given to cases where the shape formed by the forming surface 33a of the upper half-matrix 33 is a shape having arcs with multiple radii of curvature in a continuous shape, or the shape is an involute or the like, allowing a parameter to be used to determine the geometric shape of the section. For example, when the section shape is formed by a parabolic shape, the section shape can be determined by using the coefficients of the first order term and the second order term of the quadratic expression representing the parabola passing through the origin, and thus the coefficient can be used as an operating parameter for the end bending step .

С другой стороны, в случае, когда предусматривается несколько матриц для получения формы, образуемой формующей поверхностью 33a верхней полуматрицы 33, и матрицы соответствующим образом заменяются и используются согласно условиям, таким как наружный диаметр, толщина стенки и тип стальной трубы, подлежащей изготовлению, номер матрицы для определения матрицы, используемой на этапе гибки концов, может использоваться в качестве рабочего параметра этапа гибки концов.On the other hand, in the case where multiple dies are provided to obtain the shape formed by the forming surface 33a of the upper half-die 33, and the dies are suitably replaced and used according to conditions such as outer diameter, wall thickness and type of steel pipe to be manufactured, die number to determine the matrix used in the end bending step, can be used as the operating parameter of the end bending step.

Рабочие параметры этапа гибки давлениемOperating Parameters of Pressure Bending Stage

В настоящем варианте осуществления изобретения рабочий параметр для этапа гибки давлением используется для входных данных модели прогнозирования овальности. Рабочие параметры для этапа гибки давлением могут быть различными параметрами, оказывающими влияние на величину локальной кривизны гибки стального листа и ее распределение по ширине стального листа, такими как вышеописанные: число нажатий при формовании трехточечной гибкой, информация о месте формования, величина вдавливания при формовании, зазор в нижней матрице и кривизна пуансона. В частности, предпочтительным является использование информации, включающей в себя всю информацию о позиции формования и величине вдавливания при формовании во время функционирования пуансона, формующего стальной лист, и число нажатий на этапе гибки давлением. Способ, представленный на фиг. 11, может быть приведен в качестве примера случая, включающего в себя все указанные блоки информации. In the present embodiment, the operating parameter for the bending step is used as an input to the ovality prediction model. The operating parameters for the pressure bending stage can be various parameters that influence the amount of local bending curvature of the steel sheet and its distribution along the width of the steel sheet, such as those described above: the number of presses when forming a three-point bender, information about the forming location, the amount of indentation during forming, the gap in the lower die and the curvature of the punch. In particular, it is preferable to use information including all information about the forming position and the amount of indentation when forming during the operation of the punch forming the steel sheet and the number of pressings in the pressure bending step. The method presented in Fig. 11 can be given as an example of a case including all of these pieces of information.

На фиг. 11(a) и 11(b) представлен пример позиции вдавливания при формовании и величины вдавливания при формовании, когда пуансон выполняет 16 вдавливаний / 10 вдавливаний в стальных листах, имеющих одинаковую ширину. Позиция вдавливания при формовании является информацией, указывающей расстояние от базового конца стального листа по ширине, и используется в качестве информации о позиции вдавливания при формовании. Кроме того, величина вдавливания при формовании соответствует каждой позиции вдавливания при формовании, и «число вдавливаний», «позиция вдавливания при формовании» и «величина вдавливания при формовании» могут быть объединены в набор данных. В примерах, показанных на фиг. 11(a) и 11(b), рабочие параметры этапа гибки давлением определяются 16 наборами данных и 10 наборами данных при числе нажатий 16 и 10, соответственно.In fig. 11(a) and 11(b) show an example of the forming indentation position and the forming indentation amount when the punch performs 16 indentations/10 indentations in steel sheets having the same width. The forming indentation position is information indicating the width distance from the base end of the steel sheet, and is used as the forming indentation position information. In addition, the molding indentation amount corresponds to each molding indentation position, and the “number of indentations”, the “molding indentation position” and the “molding indentation amount” can be combined into a data set. In the examples shown in FIGS. 11(a) and 11(b), the operating parameters of the bending step are determined by 16 sets of data and 10 sets of data at the number of presses of 16 and 10, respectively.

В настоящем варианте осуществления изобретения такой набор данных используется в качестве входных данных модели прогнозирования овальности в следующем виде. Например, в качестве входных данных модели прогнозирования овальности можно использовать позицию вдавливания при формовании и величину вдавливания при формовании при выполнении вдавливания при формовании в наиболее близкой позиции к концу на одном конце стального листа, и можно использовать позицию вдавливания при формовании и величину вдавливания при формовании в наиболее близкой позиции к концу на другом конце стального листа.In the present embodiment, such a data set is used as input to an ovality prediction model in the following form. For example, the forming indentation position and the forming indentation amount can be used as input data of the ovality prediction model when performing the forming indentation at the closest position to the end at one end of the steel sheet, and the forming indentation position and the forming indentation amount can be used at closest position to the end at the other end of the steel sheet.

Когда величина вдавливания при формовании на одном конце стального листа увеличивается при формовании трехточечной гибкой, величина кривизны на участках стальной трубы, на фиг. 2, соответствующих примерно положению «один час», и участке, соответствующем приблизительно положению «одиннадцать часов», увеличиваются, что ведет к получению формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, при этом в целом форма имеет большую длину в горизонтальном направлении. Кроме того, чем ближе позиция вдавливания при формовании к концу стального листа, тем ниже позиция участка зазора под сварку, что ведет к получению формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, при этом в целом форма имеет большую длину в горизонтальном направлении. В результате стальная труба, подвергнутая формованию с получением открытой трубы и подвергнутая этапу сварки и этапу экспандирования трубы, также будет иметь в целом большую длину в горизонтальном направлении, что оказывает влияние на овальность. Кроме того, кривизна пуансона во время вдавливания при формовании, общее число вдавливаний при формовании и зазор между элементами нижней матрицы во время вдавливания при формовании также оказывают влияние на овальность.When the forming indentation amount at one end of the steel sheet increases during three-point bending forming, the amount of curvature at the sections of the steel pipe, in FIG. 2 corresponding to approximately the one o'clock position and a portion corresponding to approximately the eleven o'clock position are enlarged, resulting in a molded blank having a U-shaped cross-section, with the overall shape having a greater length in the horizontal direction. In addition, the closer the forming indentation position is to the end of the steel sheet, the lower the position of the weld gap portion, resulting in a molded piece having a U-shaped cross-section, with the overall shape having a longer length in the horizontal direction. As a result, the steel pipe formed into an open pipe and subjected to the welding step and the pipe expansion step will also have an overall longer length in the horizontal direction, which affects the ovality. In addition, the curvature of the punch during molding indentation, the total number of molding indentations, and the gap between the lower die elements during molding indentation also influence the ovality.

Вместе с тем, посредством использования в качестве входных данных модели прогнозирования овальности всей информации о позиции вдавливания при формовании и данных о величине вдавливания при формовании вместе с числом нажатий можно дополнительно повысить точность прогнозирования для модели прогнозирования овальности. Например, с учетом предположительного максимального числа нажатий данные о позиции вдавливания при формовании и величине вдавливания при формовании сохраняются в соответствии с числом нажатий в случае выполнения формования. Позиция вдавливания при формовании и величина вдавливания при формовании при последующей обработке без формования задаются равными нулю. Например, в предполагаемом случае, где максимальное предположительное число нажатий в примерах на фиг. 11(a) и 11(b) равно 16, и когда число нажатий равно 10, данные о нажатии с 11-го по 16-ое, которые заданы равными нулю, будут входными данными для модели прогнозирования овальности.However, by using all the information of the molding indentation position and the data of the molding indentation amount together with the number of pressings as input to the ovality prediction model, the prediction accuracy of the ovality prediction model can be further improved. For example, taking into account the estimated maximum number of pressings, data about the molding indentation position and the molding indentation amount are stored in accordance with the number of pressings in the case of molding. The forming indentation position and the forming indentation amount in post-processing without forming are set to zero. For example, in the estimated case where the maximum estimated number of clicks in the examples in FIG. 11(a) and 11(b) are 16, and when the number of clicks is 10, the 11th to 16th click data, which is set to zero, will be the input to the ovality prediction model.

Вышеописанные рабочие параметры этапа гибки давлением являются информацией, используемой в качестве рабочих условий, задаваемых главным компьютером при работе в режиме реального времени. Блок 110 сбора исходных данных предпочтительно выбирает параметр, который должен использоваться для входных данных для модели прогнозирования овальности, из рабочих параметров этапа гибки давлением, собираемых указанным образом главным компьютером при работе в режиме реального времени.The above-described operating parameters of the bending step are information used as operating conditions set by the host computer in real-time operation. The input data collection unit 110 preferably selects a parameter to be used as input to the ovality prediction model from the operating parameters of the bending step collected in this manner by the host computer in real time operation.

Рабочие параметры этапа уменьшения зазора под сваркуOperating parameters of the welding gap reduction stage

В настоящем варианте осуществления изобретения рабочие параметры этапа уменьшения зазора под сварку используются для входных данных в модель прогнозирования овальности. Когда на этапе уменьшения зазора под сварку используется устройство для придания заготовке O-образной формы, в качестве рабочих параметров могут использоваться величина вдавливания при O-формовании, позиция вдавливания при O-формовании и R матрицы при O-формовании. В другом случае, где используется способ формования с замыканием, на каждом вышеописанном этапе в качестве рабочих параметров используются позиция вдавливания для формования с замыканием и усилие толкания для формования с замыканием. В частности, когда используется устройство для придания заготовке O-образной формы, предпочтительным является использование величины вдавливания при O-формовании. Это связано с тем, что увеличение значения вдавливания при O-формовании привело бы к состоянию, в котором область между позицией, где стальная труба воспринимает удерживающее усилие формования от верхней полуматрицы, и позицией, где стальная труба удерживается нижней полуматрицей, главным образом, вблизи участков «трех часов» и «девяти часов» стальной трубы, не ограничивалась бы и где концентрировались бы деформации изгиба и сжатия. Эта область будет иметь увеличенную кривизну, что оказывает влияние на окончательную овальность.In the present embodiment, the operating parameters of the weld gap reduction step are used as input to the ovality prediction model. When the O-shaping device is used in the weld gap reduction step, the O-forming indentation amount, the O-forming indentation position, and the O-forming die R can be used as the operating parameters. In another case where the locking molding method is used, in each of the above-described steps, the pressing position for locking molding and the pushing force for locking molding are used as operating parameters. In particular, when an apparatus for O-shaping a workpiece is used, it is preferable to use an O-forming indentation amount. This is because increasing the indentation value in O-forming would lead to a state in which the area between the position where the steel pipe receives the forming holding force from the upper half-die and the position where the steel pipe is held by the lower half-die is mainly near areas “three o’clock” and “nine o’clock” steel pipes would not be limited and where bending and compression deformations would be concentrated. This area will have increased curvature, which will affect the final ovality.

Вышеописанные рабочие параметры этапа уменьшения зазора под сварку являются информацией, используемой в качестве рабочих условий, задаваемых главным компьютером при работе в режиме реального времени. Блок 110 сбора исходных данных предпочтительно выбирает параметр, который должен использоваться для входных данных для модели прогнозирования овальности, из рабочих параметров этапа уменьшения зазора под сварку, собираемых указанным образом главным компьютером при работе в режиме реального времени.The above-described operating parameters of the weld gap reduction step are information used as operating conditions set by the host computer in real-time operation. The input data collection unit 110 preferably selects a parameter to be used as input data for the ovality prediction model from the operating parameters of the weld gap reduction step collected in this manner by the host computer in real time operation.

Рабочие параметры этапа экспандирования трубыOperating parameters of the pipe expansion stage

В добавление к вышеописанным рабочим параметрам, когда рабочие параметры этапа экспандирования трубы используются для входных данных в модель прогнозирования овальности, коэффициент экспандирования трубы может использоваться в качестве рабочего параметра этапа экспандирования трубы. Несмотря на то, что чем больше коэффициент экспандирования трубы, тем в большей степени уменьшается овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, верхняя предельная величина коэффициента экспандирования трубы ограничивается с точки зрения предела текучести при сжатии готовой стальной трубы, и, следовательно, условие вычисления в блоке 110 сбора исходных данных должно определяться, используя значение в пределах диапазона. Поскольку коэффициент экспандирования трубы является информацией, необходимой для регулирования устройства экспандирования трубы, коэффициент экспандирования трубы может определяться установленным значением, задаваемым с помощью счетно-решающего устройства высокого порядка. В качестве рабочего параметра этапа экспандирования трубы в добавление к коэффициенту экспандирования трубы могут использоваться количество сегментов для экспандирования трубы и диаметр сегментов для экспандирования трубы.In addition to the above-described operating parameters, when the operating parameters of the pipe expansion step are used as input to the ovality prediction model, the pipe expansion ratio can be used as the operating parameter of the pipe expansion step. Although the larger the pipe expansion ratio, the more the ovality of the steel pipe is reduced after the pipe expansion step, the upper limit value of the pipe expansion ratio is limited in terms of the compression yield strength of the finished steel pipe, and therefore the calculation condition in the block 110 raw data collection must be determined using a value within a range. Since the pipe expansion ratio is information necessary for adjusting the pipe expansion device, the pipe expansion ratio can be determined by a set value set by the high order solving device. As an operating parameter of the pipe expansion step, in addition to the pipe expansion ratio, the number of pipe expansion segments and the diameter of the pipe expansion segments can be used.

Способ прогнозирования овальностиMethod for predicting ovality

В настоящем варианте осуществления изобретения модель M прогнозирования овальности, генерируемая в автономном режиме с помощью вышеописанного блока 130 генерирования модели прогнозирования овальности, используется для выполнения прогнозирования овальности стальной трубы в режиме реального времени после этапа экспандирования трубы. Во время исходной процедуры прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы набор данных рабочих условий, которые должны быть заданы в качестве рабочих условий этапа изготовления стальной трубы, собирается в режиме реального времени (этап получения рабочих параметров). Это этап получения необходимых данных от главного компьютера, который выполняет общее управление этапом изготовления стальной трубы, или от отдельного управляющего компьютера на этапе обработки формованием в качестве набора данных рабочих условий, который соответствует входным данным для модели прогнозирования овальности, генерируемой, как описано выше. Здесь термин «в режиме реального времени» означает продолжительность серии этапов изготовления от момента времени перед началом этапа изготовления стальной трубы до завершения этапа экспандирования трубы. Таким образом, обработка необязательно должна заключаться в выполнении любого из этапов обработки формованием. Период ожидания во время транспортирования стального листа на следующий этап между каждыми двумя этапами изготовления также относится к «режиму реального времени». Кроме того, период перед началом этапа изготовления стальной трубы и после завершения этапа прокатки толстого листа при изготовлении стального листа также может быть отнесен к «режиму реального времени». Это связано с тем, что по завершении этапа прокатки толстого листа при изготовлении стального листа, используемого в качестве материала, может быть получен набор данных рабочего условия, которые должны быть введены в модель прогнозирования овальности настоящего изобретения. Модель, используемая в режиме реального времени, является моделью M прогнозирования овальности, обучаемой с помощью машинного обучения, и после задания рабочего параметра, который должен быть входным условием, можно сразу же рассчитывать овальность, которая должна быть выходным параметром, и быстро изменять рабочие условия и т.п. In the present embodiment, the ovality prediction model M generated offline by the above-described ovality prediction model generating unit 130 is used to perform real-time ovality prediction of a steel pipe after the pipe expansion step. During the initial procedure of predicting the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, a set of operating conditions data to be set as the operating conditions of the steel pipe manufacturing step is collected in real time (operating parameter acquisition step). This is the step of obtaining the necessary data from the host computer that performs the overall control of the steel pipe manufacturing step, or from the individual control computer in the forming processing step, as a set of operating conditions data that corresponds to the input data for the ovality prediction model generated as described above. Here, the term "real time" means the duration of a series of manufacturing steps from the time before the steel pipe manufacturing step begins until the pipe expansion step is completed. Thus, the processing does not necessarily involve performing any of the molding processing steps. The waiting period during transport of the steel sheet to the next stage between every two production stages is also referred to as “real time”. In addition, the period before starting the steel pipe manufacturing step and after completing the thick sheet rolling step in steel sheet manufacturing can also be referred to as “real time”. This is because upon completion of the thick plate rolling step in the production of the steel sheet used as the material, a set of operating condition data can be obtained to be input into the ovality prediction model of the present invention. The model used in real time is an ovality prediction model M trained by machine learning, and after setting the operating parameter to be the input condition, the ovality to be the output parameter can be immediately calculated and the operating conditions can be quickly changed and etc.

Прогнозирование овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы может выполняться в любой момент времени перед этапом изготовления стального листа или во время указанного этапа. Набор данных рабочих условий, которые должны быть введены в модель M прогнозирования овальности, надлежащим образом генерируется в соответствии с временем выполнения прогнозирования. Другими словами, когда прогнозирование овальности стальной трубы после экспандирования трубы выполняется перед выполнением этапа гибки давлением, можно использовать фактические величины (фактические величины измерения) для атрибутивной информации о стальном листе, используемом в качестве материала, и заданная величина рабочего условия, предварительно устанавливаемая в главном компьютере, используется в качестве рабочего параметра следующего этапа изготовления, включающего этап гибки давлением.Prediction of the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step can be performed at any time before or during the steel sheet manufacturing step. A data set of operating conditions to be input into the ovality prediction model M is appropriately generated according to the prediction execution time. In other words, when predicting the ovality of a steel pipe after pipe expansion is performed before performing the pressure bending step, it is possible to use the actual values (actual measurement values) for the attribute information of the steel sheet used as the material and the operating condition set value preset in the host computer , is used as an operating parameter for the next manufacturing step, which includes the pressure bending step.

Кроме того, когда этап гибки давлением заканчивается, и прогнозирование овальности стальной трубы после экспандирования трубы выполняется перед началом выполнения этапа уменьшения зазора под сварку, фактические величины (фактические величины измерения) для атрибутивной информации о стальном листе, используемом в качестве материала, и фактические величины рабочего условия, предварительно заданные главным компьютером, должны использоваться в качестве рабочих параметров следующего этапа изготовления, включающего этап уменьшения зазора под сварку. Следует отметить, что предварительно заданные величины рабочих условий являются заданными величинами, которые были заданы на основании предыдущих эксплуатационных характеристик и хранятся в главном компьютере.In addition, when the pressure bending step ends and the prediction of the ovality of the steel pipe after pipe expansion is performed before starting the welding gap reduction step, the actual values (actual measurement values) for the attribute information of the steel sheet used as the material and the actual working values the conditions preset by the host computer shall be used as operating parameters for the next manufacturing step, which includes the weld gap reduction step. It should be noted that the preset operating condition values are predetermined values that have been set based on previous operating characteristics and are stored in the host computer.

Как описано выше, настоящий вариант осуществления изобретения использует группу наборов данных рабочих условий, полученных в соответствии с моментом времени прогнозирования овальности стальной трубы после экспандирования трубы для входных данных в модель прогнозирования овальности, и овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, которая является выходным параметром, прогнозируется в режиме реального времени. Это позволяет выполнять изменение рабочих условий последующего этапа изготовления согласно прогнозируемой овальности стальной трубы, что ведет к дополнительному уменьшению овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы.As described above, the present embodiment of the invention uses a group of operating condition data sets obtained according to the ovality prediction time point of the steel pipe after the pipe expansion for the input data to the ovality prediction model, and the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, which is the output parameter. forecast in real time. This makes it possible to change the operating conditions of the subsequent manufacturing step according to the predicted ovality of the steel pipe, which leads to a further reduction in the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step.

Способ регулирования овальностиOvality control method

Ниже приведено описание способа регулирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы по настоящему варианту осуществления изобретения. На фиг. 12 показана схема последовательности выполнения прогнозирования овальности стальной трубы после экспандирования трубы перед началом выполнения этапа гибки трубы. Как показано на фиг. 12, эта последовательность предусматривает получение данных, включающих в себя: фактические данные, относящиеся к атрибутивной информации о стальном листе, используемом в качестве материала; заданные величины (заданные рабочие величины), которые предварительно заданы в качестве рабочих условий этапа гибки давлением; и заданные величины (заданные рабочие величины), которые предварительно заданы в качестве рабочих условий этапа уменьшения зазора под сварку главным компьютером 140, и сбор этих блоков информации в качестве набора 111 данных рабочих условий. Кроме того, заданная величина овальности, которая предварительно задана в качестве заданной овальности стальной трубы после этапа гибки давлением, передается из главного компьютера 140 в блок 150 изменения рабочих условий.Below will be a description of a method for adjusting the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step of the present embodiment. In fig. 12 shows a flowchart for predicting the ovality of a steel pipe after pipe expansion before starting the pipe bending step. As shown in FIG. 12, this sequence involves obtaining data including: actual data related to attribute information of the steel sheet used as a material; predetermined values (predetermined operating values), which are preset as operating conditions of the pressure bending step; and predetermined values (predetermined operating quantities) that are preset as operating conditions of the weld gap reduction step by the host computer 140, and collecting these pieces of information as an operating condition data set 111. In addition, the target ovality value, which is preset as the target ovality of the steel pipe after the pressure bending step, is transmitted from the main computer 140 to the operating condition changing unit 150.

Овальность стальной трубы после экспандирования трубы прогнозируется, используя набор данных 111 для рабочих условий, получаемых указанным образом в качестве входных данных для модели M прогнозирования овальности. В дальнейшем прогнозируемая овальность (прогнозируемая величина овальности) сравнивается с заданной овальностью (заданной величиной овальности), и когда прогнозируемая величина овальности меньше заданной величины овальности, стальная труба изготавливается без изменения заданных значений для рабочих условий этапа гибки давлением, этапа уменьшения зазора под сварку и этапа экспандирования трубы. В отличие от этого, когда прогнозируемая овальность больше заданной величины овальности, выполняется изменение рабочих условий этапа гибки давлением или этапа уменьшения зазора под сварку. The ovality of the steel pipe after pipe expansion is predicted using the operating condition data set 111 obtained in this manner as input to the ovality prediction model M. Subsequently, the predicted ovality (predicted ovality value) is compared with the target ovality (predicted ovality value), and when the predicted ovality value is less than the target ovality value, the steel pipe is produced without changing the target values for the operating conditions of the pressure bending stage, the weld gap reduction stage and the pipe expansion. In contrast, when the predicted ovality is greater than the predetermined ovality value, a change in the operating conditions of the pressure bending step or the weld gap reduction step is performed.

В частности, изменение выполняется один-два раза или больше для увеличения числа нажатий на этапе гибки давлением с меньшим расстоянием между позициями вдавливания для формования. Это уменьшает овальность стальной трубы после экспандирования трубы. Кроме того, заданная величина рабочего условия этапа гибки давлением, изменяемая таким образом, может снова использоваться в качестве входных данных для модели M прогнозирования овальности с целью повторного выполнения прогнозирования овальности, причем может выполняться подтверждение, является ли прогнозируемая овальность меньшей по сравнению с заданной величиной овальности, с целью определения величины изменения рабочего условия этапа гибки давлением. Specifically, the change is performed one or two times or more to increase the number of presses in the pressure bending step with a smaller distance between pressing positions for forming. This reduces the ovality of the steel pipe after pipe expansion. In addition, the set value of the operating condition of the bending step, changed in this way, can again be used as input to the ovality prediction model M to perform the ovality prediction again, and confirmation can be made whether the predicted ovality is smaller than the set ovality value. , in order to determine the magnitude of the change in the operating conditions of the pressure bending stage.

Далее измененное рабочее условие этапа гибки давлением передается в блок регулирования рабочих условий этапа гибки давлением с последующим определением рабочих условий этапа гибки давлением. Посредством повторного многократного определения овальности в блоке 150 изменения рабочих условий может быть задано надлежащее рабочее условие этапа гибки давлением, даже когда заданная величина овальности задана как строгая величина, что позволяет изготавливать стальную трубу, дополнительно уменьшая овальность.Next, the changed operating condition of the pressure bending stage is transmitted to the operating condition control unit of the pressure bending stage, followed by determination of the operating conditions of the pressure bending stage. By repeatedly determining the ovality in the operating condition changing unit 150, a proper operating condition of the bending step can be set even when the ovality target value is set as a strict value, which allows the steel pipe to be manufactured by further reducing the ovality.

Вместе с тем, когда рабочий параметр этапа уменьшения зазора под сварку должен быть изменен, изменяется величина вдавливания при O-формовании. Например, множество условий величины вдавливания при O-формовании вводятся в модель M прогнозирования овальности, и среди условий, которые должны быть заданы, выбирается условие величины вдавливания при O-формовании для получения наименьшей овальности. Таким образом, измененные рабочие условия этапа уменьшения зазора под сварку передаются в блок регулирования рабочих условий этапа уменьшения зазора под сварку, и определяются рабочие условия этапа уменьшения зазора под сварку. В частности, изменение рабочих условий может выполняться как для рабочих параметров этапа гибки давлением, так и для рабочих параметров этапа уменьшения зазора под сварку. Способ изменения рабочих условий аналогичен вышеописанному способу. Чем больше количество рабочих параметров, подлежащих изменению, тем больше увеличивается диапазон регулирования овальности стальной трубы после экспандирования, что дополнительно уменьшает овальность.However, when the operating parameter of the weld gap reduction step is to be changed, the O-forming indentation amount changes. For example, a plurality of O-forming indentation amount conditions are input into the ovality prediction model M, and among the conditions to be specified, an O-forming indentation amount condition to obtain the smallest ovality is selected. Thus, the changed operating conditions of the weld gap reduction step are transmitted to the operating condition control unit of the weld gap reduction step, and the operating conditions of the weld gap reduction step are determined. In particular, changing the operating conditions can be performed both for the operating parameters of the pressure bending step and for the operating parameters of the weld gap reduction step. The method for changing the operating conditions is similar to the method described above. The greater the number of operating parameters to be changed, the more the ovality adjustment range of the steel pipe after expansion increases, which further reduces the ovality.

Как описано выше, способ регулирования овальности по варианту выполнения настоящего изобретения использует модель прогнозирования овальности, способную одновременно учитывать изменение атрибутивной информации о стальном листе, используемом в качестве материала, и влияние на овальность из-за взаимосвязи этапа гибки давлением и этапа уменьшения зазора под сварку. Это позволяет задавать надлежащие рабочие условия для уменьшения овальности стальной трубы после экспандирования трубы и быстро выполнять изменение рабочих условий в режиме реального времени, обеспечивая изготовление стальной трубы, имеющей удовлетворительную овальность.As described above, the ovality control method of an embodiment of the present invention uses an ovality prediction model capable of simultaneously considering the change in attribute information of the steel sheet used as a material and the effect on ovality due to the relationship of the pressure bending step and the weld gap reduction step. This makes it possible to set the proper operating conditions to reduce the ovality of the steel pipe after pipe expansion, and quickly change the operating conditions in real time, ensuring the production of a steel pipe having satisfactory ovality.

Ниже со ссылкой на табл. 1 и фиг. 16 приведено описание способа регулирования овальности по варианту осуществления настоящего изобретения, который является способом регулирования овальности для случая, включающего этап гибки концов стального листа перед этапом гибки давлением.Below with reference to the table. 1 and fig. 16 is a description of an ovality control method according to an embodiment of the present invention, which is an ovality control method for a case involving a steel sheet end bending step before a pressure bending step.

В настоящем варианте сначала выбирается намеченный этап для внесения изменений из ряда этапов обработки посредством формования, составляющих этап изготовления стальной трубы. Далее, перед началом намеченного этапа для внесения изменений прогнозируется овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы с помощью модели M прогнозирования овальности. Затем выполняется изменение одного или более рабочих параметров, выбранных, по меньшей мере, из рабочих параметров намеченного этапа для внесения изменений или одного или более рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа обработки посредством формования, который выполняется после указанного намеченного этапа для внесения изменений, так чтобы уменьшить овальность стальной трубы, полученную после экспандирования трубы.In the present embodiment, a target step for making changes is first selected from a series of molding processing steps constituting a steel pipe manufacturing step. Next, before starting the intended modification stage, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage is predicted using the ovality prediction model M. Then, a change is made to one or more operating parameters selected from at least the operating parameters of the target change step or one or more operating parameters selected from the operating parameters of the molding processing step that is performed after said target change step, such that to reduce the ovality of the steel pipe obtained after pipe expansion.

Здесь к указанному ряду этапов обработки посредством формования, составляющих этап изготовления стальной трубы, относятся этап гибки концов, этап гибки давлением, этап уменьшения зазора под сварку и этап экспандирования трубы, которые являются этапами пластической деформации стального листа для его формования в заданную форму. Что касается намеченного этапа для внесения изменений, то из этих этапов обработки посредством формования выбирается определенный этап. Перед выполнением обработки посредством формования на выбранном этапе, намеченном для внесения изменений, прогнозируется овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы с помощью модели M прогнозирования овальности для стальной трубы. В это время, формование стального листа завершено на этапе формования перед намеченным этапом для внесения изменений, и, таким образом, когда должны использоваться рабочие параметры этого этапа обработки посредством формования со стороны входа, фактические данные по рабочим параметрам могут использоваться для входных данных в модель M прогнозирования овальности. В отличие от этого, фактические рабочие данные не могут быть собраны на последующих этапах формования, включая сюда намеченный этап для внесения изменений, и, таким образом, для входных данных в модель M прогнозирования овальности для стальной трубы используется заданная величина, предварительно установленная в главном компьютере или т.п. Таким образом, для заданного материала может быть спрогнозирована овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы.Here, the series of forming processing steps constituting the steel pipe manufacturing step includes an end bending step, a pressure bending step, a weld gap reduction step, and a pipe expansion step, which are steps of plastically deforming a steel sheet to form it into a predetermined shape. Regarding the intended stage for making changes, a specific stage is selected from these molding processing stages. Before performing the forming processing at the selected step scheduled for modification, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is predicted using the ovality prediction model M for the steel pipe. At this time, the forming of the steel sheet is completed in the forming step before the target step for making changes, and thus, when the operating parameters of this processing step through forming from the input side are to be used, the actual data of the operating parameters can be used to input data into the M model ovality prediction. In contrast, the actual operating data cannot be collected in subsequent forming steps including the target step for making changes, and thus the ovality prediction model M for input data for the steel pipe uses a target value preset in the host computer or the like Thus, for a given material, the ovality of a steel pipe after the pipe expansion stage can be predicted.

В дальнейшем выполняется определение в отношении того, соответствует ли овальность, спрогнозированная в качестве овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, овальности, допустимой для готового изделия. С помощью этой операции, когда полученная овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы меньше спрогнозированной величины, можно выполнять изменение рабочих условий на намеченном этапе для внесения изменений и на этапе формования, выполняемом после намеченного этапа для внесения изменений. Здесь рабочий параметр, подлежащий изменению, может быть рабочим параметром на намеченном этапе для внесения изменений или рабочим параметром на этапах формования, выполняемых после намеченного этапа для внесения изменений. Рабочий параметр этапа формования, подходящий для изменения овальности стальной трубы после экспандирования трубы, предпочтительно будет выбираться в соответствии с разницей между прогнозируемой овальностью и овальностью, допустимой для готового изделия. Кроме того, допускается изменять и рабочие параметры на намеченном этапе для внесения изменений и рабочие параметры на определенном этапе обработки посредством формования, выполняемом после намеченного этапа для внесения изменений. Это связано с тем, что овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы может эффективно изменяться, когда имеется большая разница между прогнозируемой овальностью и овальностью, допустимой для готового изделия.Subsequently, a determination is made as to whether the ovality predicted as the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step corresponds to the ovality acceptable for the finished product. With this operation, when the obtained ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is less than the predicted value, it is possible to carry out a change in the operating conditions at the target change step and at the forming step performed after the target change step. Here, the operating parameter to be changed may be an operating parameter at the target step for making the change or an operating parameter at the molding steps performed after the target step for making the change. The operating parameter of the forming step suitable for changing the ovality of the steel pipe after pipe expansion will preferably be selected according to the difference between the predicted ovality and the ovality acceptable for the finished product. In addition, it is possible to change both the operating parameters at the target change step and the operating parameters at a certain molding step performed after the target change step. This is because the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step can effectively change when there is a large difference between the predicted ovality and the ovality acceptable for the finished product.

В табл. 1 приведены примеры этапа обработки посредством формования, выбранного в качестве намеченного этапа для внесения изменений и этапа обработки посредством формования, в котором соответственно могут изменяться рабочие параметры. В случае 1 этап гибки концов выбран в качестве намеченного этапа для внесения изменений на стадии изготовления стальной трубы, включающей этап гибки концов. Перед началом этапа гибки концов прогнозируется овальность стальной трубы после экспандирования трубы, при этом овальность прогнозируется с помощью заданных величин рабочих параметров на этапе обработки посредством формования, включающем этап гибки давлением и этап уменьшения зазора под сварку. Когда прогнозируемая овальность большая, существует возможность изменить произвольный рабочий параметр на каждом этапе формования, а именно, на этапе обработки концов, этапе гибки давлением, этапе уменьшения зазора под сварку и этапе экспандирования трубы. Рабочие параметры, подлежащие изменению, не ограничиваются рабочими параметрами этапа гибки концов и они также могут быть рабочими параметрами других этапов обработки посредством формования. Когда атрибутивная информация о стальном листе включена в входные данные для модели M прогнозирования овальности, фактические данные, включающие измеренные значения и т.п., относящиеся к атрибутивной информации о стальном листе, могут использоваться для входных данных перед началом этапа гибки концов, который является намеченным этапом для внесения изменений.In table 1 shows examples of a molding processing step selected as the target step for making changes and a molding processing step in which operating parameters can be changed accordingly. In case 1, the end bending step is selected as the target step for making changes in the steel pipe manufacturing stage, which includes the end bending step. Before starting the end bending step, the ovality of the steel pipe after pipe expansion is predicted, and the ovality is predicted using the specified operating parameter values in the forming processing step including the pressure bending step and the weld gap reduction step. When the predicted ovality is large, it is possible to change an arbitrary operating parameter at each forming step, namely, the end processing step, the pressure bending step, the weld gap reduction step, and the pipe expansion step. The operating parameters to be changed are not limited to the operating parameters of the end bending step, and they may also be the operating parameters of other forming processing steps. When attribute information of the steel sheet is included in the input data to the ovality prediction model M, actual data including measured values and the like related to the attribute information of the steel sheet can be used as input data before starting the end bending step that is targeted stage for making changes.

В случаях 2 и 3 можно выбирать намеченный этап для внесения изменений и рабочие параметры, подлежащие изменению согласно идее, сходной со случаем 1. Случай 4 является случаем, где этап экспандирования трубы задается в качестве намеченного этапа для внесения изменений. При этом перед началом этапа экспандирования трубы овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы прогнозируется с использованием модели M прогнозирования овальности. В этом случае, по меньшей мере, фактические рабочие данные на этапе гибки давлением и этапе уменьшения зазора под сварку могут использоваться для входных данных в модель M прогнозирования овальности. Кроме того, также допускается использовать фактические данные из атрибутивной информации о стальном листе или фактические рабочие данные на этапе гибки концов. Таким образом, прогнозируемая овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы сравнивается с овальностью, допустимой для готового изделия, и при уменьшении овальности изменяется рабочий параметр на этапе экспандирования трубы. Предпочтительным является использование коэффициента экспандирования трубы в качестве рабочего параметра этапа экспандирования трубы, подлежащего изменению. Следует отметить, что величина изменения от исходной заданной величины коэффициента экспандирования трубы, подлежащего изменению, может быть задана на основании обретенного опыта. Однако, когда входные данные модели M прогнозирования овальности включают коэффициент экспандирования трубы на этапе экспандирования трубы, овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы может быть спрогнозирована повторно, используя повторно заданную величину коэффициента экспандирования трубы в качестве входных данных для модели M прогнозирования овальности, и может быть определено соответствие условий для внесения изменений.In Cases 2 and 3, the target step for making changes and the operating parameters to be changed can be selected according to a similar idea to Case 1. Case 4 is a case where the pipe expansion step is set as the target step for making changes. In this case, before the start of the pipe expansion stage, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage is predicted using the ovality prediction model M. In this case, at least the actual operating data in the pressure bending step and the weld gap reduction step can be used as input to the ovality prediction model M. In addition, it is also possible to use the actual data from the attribute information of the steel sheet or the actual working data in the end bending step. Thus, the predicted ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage is compared with the ovality acceptable for the finished product, and as the ovality decreases, the operating parameter at the pipe expansion stage changes. It is preferable to use the pipe expansion ratio as the operating parameter of the pipe expansion step to be changed. It should be noted that the amount of change from the original specified value of the pipe expansion ratio to be changed can be set based on acquired experience. However, when the input data of the ovality prediction model M includes the pipe expansion factor in the pipe expansion step, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step can be predicted again using the re-set value of the pipe expansion factor as the input to the ovality prediction model M, and can be the compliance of the conditions for making changes has been determined.

Таблица 1Table 1 ПримерExample Намеченный этап для внесения изменений Target stage for making changes Этап гибки концовEnd bending stage Этап гибки давлениемPressure bending stage Этап уменьшения зазора под сваркуWelding gap reduction stage Этап экспандирования трубыPipe expansion stage 11 Этап гибки концовEnd bending stage 22 Этап гибки давлениемPressure bending stage -- 33 Этап уменьшения зазора под сваркуWeld gap reduction stage -- -- 44 Этап экспандирования трубыPipe expansion stage -- -- -- - этап обработки посредством формования, для которого изменяется рабочий параметр - a processing step by molding for which the operating parameter is changed

Ниже со ссылкой на фиг. 16 приведено описание способа регулирования овальности стальной трубы по варианту осуществления настоящего изобретения. Пример, показанный на фиг. 16, является случаем, где этап уменьшения зазора под сварку был выбран в качестве намеченного этапа для внесения изменений, этап гибки давлением был завершен, и формованная заготовка U-образной формы была передана на этап уменьшения зазора под сварку. При этом фактические рабочие данные, соответствующие этапу гибки давлением, передаются в блок 150 изменения рабочих условий. Фактические рабочие данные могут передаваться по сети от управляющего компьютера, предусмотренного на каждом этапе регулирования каждого этапа обработки посредством формования. Однако данные могут сразу же передаваться от управляющего компьютера на каждом этапе обработки посредством формования на главный компьютер 140, который выполняет общее управление этапом изготовления стальной трубы, после чего данные передаются от главного компьютера 140 в блок 150 изменения рабочих условий. Кроме того, при необходимости фактические данные, относящиеся к атрибутивной информации о стальном листе, передаются от главного компьютера 140 в блок 150 изменения рабочих условий. Кроме того, фактические рабочие данные на этапе гибки концов также могут передаваться при необходимости. Заданные величины рабочих параметров этапа уменьшения зазора под сварку и этапа экспандирования трубы, которые являются этапами обработки посредством формования, выполняемыми после намеченного этапа для внесения изменений, и заданные величины рабочих параметров намеченного этапа для внесения изменений передаются от управляющего компьютера для каждого этапа в блок 150 изменения рабочих условий. Однако, когда заданные величины рабочих параметров на этапе уменьшения зазора под сварку и этапе экспандирования трубы сохраняются в главном компьютере 140, заданные величины могут передаваться от главного компьютера 140 в блок 150 изменения рабочих условий. Следует отметить, что заданная величина овальности, определяемая согласно техническим условиям на готовую стальную трубу, передается от главного компьютера 140 в блок 150 изменения рабочих условий.Below with reference to FIG. 16 is a description of a method for adjusting the ovality of a steel pipe according to an embodiment of the present invention. The example shown in FIG. 16 is a case where the weld gap reduction step was selected as the target step for making changes, the pressure bending step was completed, and the U-shape molded workpiece was transferred to the weld gap reduction step. At this time, the actual operating data corresponding to the pressure bending step is transmitted to the operating condition changing unit 150. The actual operating data can be transmitted over a network from a control computer provided at each control step of each molding processing step. However, data may be immediately transmitted from the control computer at each forming processing step to the main computer 140, which performs overall control of the steel pipe manufacturing step, after which the data is transmitted from the main computer 140 to the operating condition changing unit 150. In addition, if necessary, actual data related to attribute information of the steel sheet is transmitted from the main computer 140 to the operating condition changing unit 150. In addition, the actual operating data in the end bending step can also be transferred if necessary. The set operating parameter values of the weld gap reduction step and the pipe expansion step, which are molding processing steps carried out after the target change step, and the set operating parameter values of the target change step are transmitted from the control computer for each step to the change unit 150 working conditions. However, when the set values of the operating parameters in the weld gap reduction step and the pipe expansion step are stored in the main computer 140, the set values can be transmitted from the main computer 140 to the operating condition changing unit 150. It should be noted that the predetermined ovality value determined according to the specifications for the finished steel pipe is transmitted from the main computer 140 to the operating condition changing unit 150.

Блок 150 изменения рабочих условий прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы а основе указанных элементов информации, используя модель M прогнозирования овальности в реальном режиме времени, и сравнивает прогнозируемую овальность (прогнозируемую величину овальности) с заданной овальностью (заданной величиной овальности). Когда прогнозируемая величина овальности меньше заданной величины овальности, блок 150 изменения рабочих условий оставляет без изменения заданные рабочие условия оставшихся этапов формования: этапа гибки давлением, этапа уменьшения зазора под сварку, и этапа экспандирования трубы, и обеспечивает изготовление стальной трубы. И, наоборот, когда прогнозируемая величина овальности больше заданной величины овальности, блок 150 изменения рабочих условий изменяет, по меньшей мере, рабочее условие этапа уменьшения зазора под сварку или рабочее условие этапа экспандирования трубы. В частности, может быть изменена величина вдавливания при O-формовании и т.п. на этапе уменьшения зазора под сварку. Кроме того, может быть изменен коэффициент экспандирования трубы на этапе экспандирования трубы. Кроме того, могут быть изменены величина вдавливания при O-формовании и коэффициент экспандирования трубы.The operating condition changing unit 150 predicts the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step based on the specified information elements using the real-time ovality prediction model M, and compares the predicted ovality (predicted ovality value) with the target ovality (predetermined ovality value). When the predicted ovality value is smaller than the predetermined ovality value, the operating condition changing unit 150 leaves the set operating conditions of the remaining forming steps of the pressure bending step, the weld gap reduction step, and the pipe expansion step unchanged, and produces the steel pipe. Conversely, when the predicted ovality value is larger than the predetermined ovality value, the operating condition changing unit 150 changes at least the operating condition of the weld gap reduction step or the operating condition of the pipe expansion step. In particular, the amount of indentation in O-forming and the like can be changed. at the stage of reducing the welding gap. In addition, the pipe expansion ratio can be changed during the pipe expansion step. In addition, the O-forming indentation amount and the pipe expansion ratio can be changed.

Блок 150 изменения рабочих условий может повторно выполнять прогнозирование овальности, используя измененные таким путем рабочие параметры в качестве входных данных для модели M прогнозирования овальности, подтверждать, меньше ли прогнозируемая овальность, чем заданная величина овальности, и определять измененную величину рабочих условий этапа уменьшения зазора под сварку и этапа экспандирования трубы. Измененные рабочие условия этапа уменьшения зазора под сварку и этапа экспандирования трубы передаются в отдельные управляющие компьютеры для использования в качестве рабочих условий этапа уменьшения зазора под сварку и этапа экспандирования трубы. Посредством многократного повторного выполнения определения овальности в блоке 150 изменения рабочих условий соответствующие рабочие условия этапа уменьшения зазора под сварку и этапа экспандирования трубы могут быть заданы, даже когда задана строгая заданная величина овальности, что позволяет изготавливать стальную трубу с дополнительно уменьшенной овальностью. Кроме того, также допускается выполнять процессы, в которых регулирование овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы выполняется таким образом, что в качестве намеченного этапа для внесения изменений определяется этап уменьшения зазора под сварку; и снова выполняется для стальной трубы, сформованной и сваренной в открытую трубу, регулирование овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, при этом этап экспандирования трубы определяется в качестве намеченного этапа для внесения изменений. Это связано с тем, что точность прогнозирования овальности стальной трубы дополнительно повышается благодаря тому, что были получены фактические рабочие данные этапа уменьшения зазора под сварку.The operating condition changing unit 150 can repeatedly perform the ovality prediction using the thus modified operating parameters as input data to the ovality prediction model M, confirm whether the predicted ovality is smaller than the predetermined ovality value, and determine the changed operating condition amount of the weld gap reduction step. and the pipe expansion stage. The modified operating conditions of the weld gap reduction step and the pipe expansion step are transmitted to separate control computers to be used as the operating conditions of the weld gap reduction step and the pipe expansion step. By repeatedly performing the ovality determination in the operating condition changing unit 150, the corresponding operating conditions of the weld gap reduction step and the pipe expansion step can be set even when a strict target ovality value is set, allowing the steel pipe to be manufactured with a further reduced ovality. In addition, it is also possible to carry out processes in which the adjustment of the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is carried out in such a way that the weld gap reduction step is determined as the target step for making changes; and again performed on the steel pipe formed and welded into an open pipe, adjusting the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, with the pipe expansion step being determined as the target step for making changes. This is because the accuracy of predicting the ovality of the steel pipe is further improved due to the fact that the actual operating data of the welding gap reduction stage has been obtained.

Как описано выше, в способе регулирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения используется модель M прогнозирования овальности, которая принимает в расчет влияние на овальность из-за взаимосвязи этапа гибки давлением и этапа уменьшения зазора под сварку, что позволяет задавать надлежащие рабочие условия для уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, обеспечивая возможность изготовления стальной трубы, имеющей приемлемую овальность. Кроме того, существует возможность регулирования овальности с высокой точностью, принимая во внимание изменения в атрибутивной информации о стальном листе, используемом в качестве материала.As described above, the method for controlling the ovality of a steel pipe according to an embodiment of the present invention uses the ovality prediction model M, which takes into account the influence on the ovality due to the relationship between the pressure bending step and the weld gap reduction step, so that proper operating conditions can be set for reducing ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, making it possible to produce a steel pipe having acceptable ovality. In addition, it is possible to adjust the ovality with high precision, taking into account changes in the attribute information of the steel sheet used as the material.

Устройство для прогнозирования овальности стальной трубыSteel Pipe Ovality Prediction Device

Ниже со ссылкой на фиг. 17 приведено описание устройства для прогнозирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения.Below with reference to FIG. 17 is a description of a steel pipe ovality prediction apparatus according to an embodiment of the present invention.

На фиг. 17 показана схема конфигурации устройства для прогнозирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг. 17, устройство 160 для прогнозирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения содержит блок 161 сбора рабочих параметров, блок 162 хранения данных, блок 163 прогнозирования овальности и выходной блок 164.In fig. 17 is a configuration diagram of a steel pipe ovality predicting apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 17, the steel pipe ovality prediction apparatus 160 according to an embodiment of the present invention includes an operating parameter acquisition unit 161, a data storage unit 162, an ovality prediction unit 163, and an output unit 164.

Блок 161 сбора рабочих параметров содержит определенный интерфейс, способный собирать данные модели M прогнозирования овальности, генерируемой блоком машинного обучения из блока 130 генерирования модели прогнозирования овальности. Например, блок 161 сбора рабочих параметров предпочтительно содержит интерфейс связи для сбора данных модели M прогнозирования овальности из блока 130 генерирования модели прогнозирования овальности. В этом случае блок 161 сбора рабочих параметров может принимать модель M прогнозирования овальности из блока 100b машинного обучения, используя предварительно установленный протокол обмена данными. Кроме того, блок 161 сбора рабочих параметров собирает рабочие условия для оборудования для формования (оборудования для выполнения этапа обработки формованием) от управляющего компьютера или главного компьютера, установленного в оборудовании, используемом на каждом этапе обработки формованием. Например, блок 161 сбора рабочих параметров предпочтительно содержит интерфейс связи для сбора рабочих условий. Кроме того, блок 161 сбора рабочих параметров может собирать входную информацию на основании работы пользователя. В этом случае устройство 160 для прогнозирования овальности стальной трубы также содержит входной блок, содержащий один или более входных интерфейсов, которые обнаруживают ввод данных пользователем и собирают входную информацию на основании работы пользователя. Примеры входного блока включают в себя без ограничения аппаратный ключ, емкостный ключ, сенсорную панель, объединенную с дисплеем выходного блока, микрофон для голосового ввода данных и т.п. Например, входной блок принимает входные данные о рабочем условии для модели M прогнозирования овальности, получаемой от блока 130 генерирования модели прогнозирования овальности с помощью блока 161 сбора рабочих параметров.The operating parameter collection unit 161 includes a defined interface capable of collecting data from the ovality prediction model M generated by the machine learning unit from the ovality prediction model generating unit 130 . For example, the operating parameter collection unit 161 preferably includes a communication interface for collecting data of the ovality prediction model M from the ovality prediction model generating unit 130. In this case, the operating parameter acquisition unit 161 may receive the ovality prediction model M from the machine learning unit 100b using a preset communication protocol. In addition, the operating parameter collecting unit 161 collects operating conditions for the molding equipment (equipment for performing the molding processing step) from the control computer or host computer installed in the equipment used in each molding processing step. For example, the operating parameter collecting unit 161 preferably includes a communication interface for collecting operating conditions. In addition, the operating parameter collecting unit 161 can collect input information based on the user's operation. In this case, the steel pipe ovality predicting apparatus 160 also includes an input block containing one or more input interfaces that detect user input and collect input information based on the user's operation. Examples of the input unit include, but are not limited to, a hardware key, a capacitive key, a touch panel integrated with an output unit display, a microphone for voice input, and the like. For example, the input block receives operating condition input data for the ovality prediction model M obtained from the ovality prediction model generating block 130 using the operating parameter acquisition block 161 .

Блок 162 хранения данных содержит по меньшей мере одно полупроводниковое запоминающее устройство, по меньшей мере одно магнитное запоминающее устройство, по меньшей мере одно оптическое запоминающее устройство или комбинацию по меньшей мере двух из указанных устройств. Блок 162 хранения данных функционирует, например, как основное запоминающее устройство, вспомогательное запоминающее устройство или сверхоперативное запоминающее устройство. Блок 162 хранения данных хранит любого рода информацию, используемую для работы устройства 160 для прогнозирования овальности стальной трубы. Блок 162 хранения данных хранит, например, модель M прогнозирования овальности, получаемую от блока 130 генерирования модели прогнозирования овальности с помощью блока 161 сбора рабочих параметров, рабочие условия, получаемые от главного компьютера с помощью блока 161 сбора рабочих параметров, и информацию об овальности, прогнозируемой устройством 160 для прогнозирования овальности стальной трубы. Блок 162 хранения данных может хранить системную программу, прикладную программу и т.п.The data storage unit 162 includes at least one semiconductor memory device, at least one magnetic memory device, at least one optical memory device, or a combination of at least two of these devices. The data storage unit 162 functions, for example, as a main storage device, an auxiliary storage device, or a random access memory device. The data storage unit 162 stores any kind of information used to operate the apparatus 160 for predicting the ovality of a steel pipe. The data storage unit 162 stores, for example, the ovality prediction model M obtained from the ovality prediction model generation unit 130 using the operating parameter collection unit 161, the operating conditions obtained from the host computer using the operating parameter collection unit 161, and information about the ovality predicted a device 160 for predicting the ovality of a steel pipe. The data storage unit 162 may store a system program, an application program, or the like.

Блок 163 прогнозирования овальности содержит один или более процессоров. В настоящем варианте выполнения процессор содержит без ограничения универсальный процессор или специализированный процессор, адаптированный для специальной обработки. Блок 163 прогнозирования овальности соединен с возможностью связи с отдельными компонентами, составляющими устройство 160 для прогнозирования овальности стальной трубы, и управляет работой всего устройства 160 для прогнозирования овальности стальной трубы. Блок 163 прогнозирования овальности может быть любым универсальным электронным устройством, таким как персональный компьютер (ПК) или смартфон. Блок 163 прогнозирования овальности до этого не ограничивается и может быть одним серверным устройством или множеством серверных устройств, способных устанавливать связь друг с другом, или может быть другим электронным устройством, предназначенным для устройства 160 для прогнозирования овальности стальной трубы. Блок 163 прогнозирования овальности подсчитывает прогнозируемую величину информации об овальности стальной трубы, используя рабочие условия, получаемые с помощью блока 161 сбора рабочих параметров, и модель M прогнозирования овальности, получаемую от блока 130 генерирования модели прогнозирования овальности.The ovality prediction unit 163 includes one or more processors. In the present embodiment, the processor includes, without limitation, a general purpose processor or a special purpose processor adapted for specific processing. The ovality prediction unit 163 is communicatively coupled to the individual components constituting the steel pipe ovality predicting apparatus 160 and controls the operation of the entire steel pipe ovality predicting apparatus 160 . The ovality prediction unit 163 may be any general-purpose electronic device such as a personal computer (PC) or a smartphone. The ovality prediction unit 163 is not limited to this, and may be one server device or a plurality of server devices capable of communicating with each other, or may be another electronic device assigned to the steel pipe ovality prediction device 160. The ovality prediction unit 163 calculates the predicted amount of ovality information of the steel pipe using the operating conditions obtained by the operating parameter acquisition unit 161 and the ovality prediction model M obtained from the ovality prediction model generation unit 130 .

Выходной блок 164 выдает прогнозную величину, касающуюся информации об овальности стальной трубы, рассчитываемую блоком 163 прогнозирования овальности, устройству для задания рабочих условий для оборудования для обработки формованием. Выходной блок 164 может содержать один или более выходных интерфейсов, которые выдают информацию и уведомление пользователю. Выходной интерфейс является, к примеру, дисплеем. Примеры дисплея включают в себя ЖК-дисплей или органический электролюминесцентный дисплей. Выходной блок 164 выдает данные, полученные за счет функционирования устройства 160 для прогнозирования овальности стальной трубы. Выходной блок 164 может быть соединен с устройством 160 для прогнозирования овальности стальной трубы в качестве внешнего выходного устройства вместо размещения в устройстве 160 для прогнозирования овальности стальной трубы. В качестве способа установления соединения может использоваться любой способ, такой как USB, HDMI (зарегистрированная торговая марка) или Bluetooth (зарегистрированная торговая марка). Примеры выходного блока 164 включают в себя без ограничения дисплей, который выдает видеоинформацию, динамик, который выдает аудиоинформацию, и т.п. Например, выходной блок 164 выдает пользователю прогнозируемую величину, касающуюся информации об овальности, рассчитываемую блоком 163 прогнозирования овальности. Пользователь может надлежащим образом задавать рабочие условия для оборудования для обработки формованием на основе прогнозируемой величины овальности, выдаваемой выходным блоком 164.The output unit 164 outputs a prediction value regarding the ovality information of the steel pipe calculated by the ovality prediction unit 163 to the device for setting the operating conditions of the forming processing equipment. Output block 164 may include one or more output interfaces that provide information and notification to the user. The output interface is, for example, a display. Examples of the display include an LCD display or an organic electroluminescent display. The output unit 164 outputs data obtained by operating the apparatus 160 for predicting the ovality of a steel pipe. The output unit 164 may be connected to the steel pipe ovality predicting device 160 as an external output device instead of being located in the steel pipe ovality predicting device 160. The connection method can be any method such as USB, HDMI (registered trademark), or Bluetooth (registered trademark). Examples of the output unit 164 include, but are not limited to, a display that outputs video information, a speaker that outputs audio information, and the like. For example, the output block 164 provides the user with a predicted value regarding the ovality information calculated by the ovality prediction block 163 . The user can appropriately set the operating conditions for the forming processing equipment based on the predicted ovality value output by the output unit 164.

Более предпочтительной формой устройства 160 для прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, как описано выше, является терминальное устройство, такое как планшетный терминал, содержащее: входной блок 165, который собирает входную информацию на основании работы пользователя; и блок 166 индикации, который отображает прогнозируемую величину, касающуюся информации об овальности, рассчитанную блоком 163 прогнозирования овальности. Устройство этого типа имеет функцию получения входной информации на основании работы пользователя от входного блока 165 и обновления части или всех рабочих параметров оборудования для обработки формованием, уже введенных в устройстве 160 для прогнозирования овальности стальной трубы, используя полученную входную информацию. Другими словами, когда информация об овальности стальной трубы спрогнозирована блоком 163 прогнозирования овальности для стального листа, обрабатываемого в оборудовании для формования, может быть предусмотрена функция приема работы, выполненной оператором, используя терминальное устройство, и выполнения корректировки части рабочих параметров оборудования для формования, уже введенных в блок 161 сбора рабочих параметров. Блок 161 сбора рабочих параметров сохраняет исходные входные данные для рабочих параметров, для которых корректирующие входные данные не были получены от терминального устройства наряду с рабочими параметрами оборудования для формования, и изменяет только рабочий параметр, для которого были введены корректирующие входные данные. С помощью указанной конфигурации в блоке 161 сбора рабочих параметров генерируются новые входные данные для модели M прогнозирования овальности, и блок 163 прогнозирования овальности для стального листа рассчитывает прогнозируемую величину, касающуюся информации об овальности, на основании входных данных. Кроме того, рассчитанная прогнозируемая величина, касающаяся информации об овальности, отображается на блоке 166 индикации терминального устройства с помощью выходного блока 164. С помощью этой процедуры работник, например, оператор оборудования для формования и начальник производства могут незамедлительно уточнить прогнозируемую величину, касающуюся информации об овальности, когда рабочий параметр оборудования для формования был изменен, и могут в оперативном порядке изменять рабочее состояние на соответствующее рабочее состояние.A more preferable form of the apparatus 160 for predicting the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step as described above is a terminal device such as a flatbed terminal comprising: an input unit 165 that collects input information based on a user's operation; and a display unit 166 that displays a prediction value regarding the ovality information calculated by the ovality prediction unit 163 . This type of apparatus has a function of receiving input information based on user operation from the input unit 165 and updating part or all of the operating parameters of the forming processing equipment already input in the apparatus 160 for predicting the ovality of the steel pipe using the received input information. In other words, when the ovality information of the steel pipe is predicted by the ovality prediction unit 163 for the steel sheet being processed in the forming equipment, a function may be provided to receive the work performed by the operator using the terminal device and perform an adjustment of part of the operating parameters of the forming equipment already entered to block 161 for collecting operating parameters. The operating parameter acquisition unit 161 stores the original input data for the operating parameters for which correction input data has not been received from the terminal device along with the operating parameters of the molding equipment, and changes only the operating parameter for which the correction input data has been input. With this configuration, new input data for the ovality prediction model M is generated in the operating parameter collecting unit 161, and the ovality prediction unit 163 for the steel sheet calculates a prediction value regarding the ovality information based on the input data. In addition, the calculated predicted value regarding the ovality information is displayed on the terminal device display unit 166 by the output unit 164. With this procedure, an employee such as a molding equipment operator and a production manager can immediately clarify the predicted value regarding the ovality information when the operating parameter of the molding equipment has been changed, and can promptly change the operating state to the corresponding operating state.

ПримерыExamples

Пример 1Example 1

В настоящем примере использовался стальной лист для трубопроводной трубы (API, марка X60) толщиной 38,0 - 38,4 мм и шириной 2700 - 2720 мм, и выполнялось генерирование модели прогнозирования овальности после этапа экспандирования трубы в автономном режиме в соответствии с условиями изготовления стальной трубы, имеющей диаметр 36 дюймов после этапа экспандирования трубы; при изготовлении трубы выполнялись следующие этапы: этап гибки давлением, этап уменьшения зазора под сварку, этап сварки и этап экспандирования трубы. На фиг. 13 показан пример конечно-элементной модели, генерируемой блоком генерирования конечно-элементной модели на этапе уменьшения зазора под сварку применительно к настоящему примеру. В качестве решателя для конечно-элементного анализа использовался Abaqus 2019, время вычисления на один случай составляло приблизительно три часа. Количество наборов данных, накопленных в базе данных, равнялось 300, и в качестве модели машинного обучения использовалась регрессия на основе гауссовских процессов, использующая в качестве базисной функции радиальную базисную функцию.In this example, a pipeline pipe steel sheet (API grade X60) with a thickness of 38.0 - 38.4 mm and a width of 2700 - 2720 mm was used, and the ovality prediction model was generated offline after the pipe expansion step according to the steel fabrication conditions. a pipe having a diameter of 36 inches after the pipe expansion step; When manufacturing the pipe, the following stages were performed: pressure bending stage, welding gap reduction stage, welding stage and pipe expansion stage. In fig. Figure 13 shows an example of a finite element model generated by the finite element model generation block at the stage of reducing the weld gap in relation to the present example. Abaqus 2019 was used as a solver for finite element analysis; the computation time per case was approximately three hours. The number of datasets accumulated in the database was 300, and Gaussian process regression using radial basis function as the basis function was used as the machine learning model.

В качестве атрибутивной информации о стальном листе были выбраны репрезентативная толщина листа (средняя толщина листа по всей плоскости стального листа), ширина листа и предел текучести стального листа. Диапазон вариации в качестве рабочего условия был определен из записи о характеристиках изготовления, и входные данные для расчета изменялись в пределах этого диапазона. Что касается рабочих параметров этапа гибки давлением, были выбраны число вдавливаний при формовании и позиции вдавливания при формовании. В данном случае число вдавливаний при формовании изменялось в диапазоне от 7 до 15, при этом 11 вдавливаний в качестве исходного условия. Что касается позиции вдавливания при формовании, нажатия выполнялись с одинаковыми интервалами по ширине листа, в зависимости от числа вдавливаний, и позиция вдавливания при формовании определялась в соответствии с числом вдавливаний. Угол гибки при одном нажатии был задан равным 30°С, исходя из величины вдавливания при формовании, определяемой величиной, при которой передний конец пуансона достигает положения, находящегося на 15,8 мм от линии, соединяющей самые верхние участки стержневых элементов.Representative sheet thickness (average sheet thickness over the entire plane of the steel sheet), sheet width, and yield strength of the steel sheet were selected as attribute information of the steel sheet. The range of variation as the operating condition was determined from the manufacturing performance record, and the input data for the calculation varied within this range. Regarding the operating parameters of the pressure bending step, the number of molding indentations and the molding indentation positions were selected. In this case, the number of molding indentations varied from 7 to 15, with 11 indentations as the initial condition. Regarding the molding indentation position, pressings were performed at equal intervals across the width of the sheet depending on the number of indentations, and the molding indentation position was determined according to the number of indentations. The bend angle at one stroke was set to 30°C based on the amount of indentation during molding, determined by the amount at which the front end of the punch reaches a position located 15.8 mm from the line connecting the uppermost portions of the core elements.

Далее стальной лист поместили на матрицу, с заданным расстоянием между стержневыми элементами равным 450 мм, и вдавливание посредством формования было начато с позиции, находящейся на расстоянии 1120 мм от центрального участка в направлении ширины стального листа, установленной в качестве исходной позиции, с помощью пуансона, имеющего обрабатывающую поверхность с радиусом 308 мм. Когда число нажатий при формовании было равно 11, вдавливание посредством формования выполнили пять раз с правой стороны, если смотреть на фиг. 2, в направлении центрального участка по ширине листа, при этом шаг подачи листа составлял 224 мм. После этого конец листа с левой стороны, если смотреть на фиг. 2, переместили близко к стержневому элементу, и вдавливание посредством формования выполнили шесть раз на левой половине стального листа, начиная с позиции 1120 мм от конца, при этом шаг подачи листа составлял 224 мм.Next, the steel sheet was placed on the die with the core spacing set to 450 mm, and pressing by molding was started from a position 1120 mm from the center portion in the direction of the width of the steel sheet set as the starting position using a punch, having a processing surface with a radius of 308 mm. When the pressing number of molding was 11, pressing by molding was performed five times on the right side as viewed in FIG. 2, in the direction of the central section along the width of the sheet, while the sheet feed pitch was 224 mm. After this, the end of the sheet on the left side, when looking at FIG. 2 was moved close to the core member, and indentation by molding was performed six times on the left half of the steel sheet starting from a position of 1120 mm from the end, while the sheet feeding pitch was 224 mm.

На этапе уменьшения зазора под сварку использовали устройство для придания заготовке O-образной формы. В качестве рабочего параметра этапа уменьшения зазора под сварку был выбран показатель уменьшения зазора под сварку при O-формовании, и рабочие условия варьировались в диапазоне 1,0 - 3,0%. В качестве другого рабочего условия, которое должно было быть задано, было условие, при котором верхняя полуматрица имела дугообразную поверхность радиусом R, равным 457,2 мм, и центральный угол θc, равный 60°, и плоскую поверхность, соединенную с дугообразной поверхностью под углом θd, равным 30°, и нижняя полуматрица имела вогнутую дугообразную поверхность радиусом R, равным 502,9 мм. С другой стороны, в качестве коэффициента экспандирования трубы использовалась постоянная величина 1,0%, которая являлась рабочим параметром этапа экспандирования трубы.At the stage of reducing the welding gap, a device was used to give the workpiece an O-shape. The O-forming weld gap reduction rate was selected as the operating parameter of the weld gap reduction step, and the operating conditions were varied in the range of 1.0 - 3.0%. Another operating condition that had to be specified was that the upper half die had an arcuate surface with a radius R of 457.2 mm and a central angle θc of 60°, and a flat surface connected to the arcuate surface at an angle θd equal to 30°, and the lower half-matrix had a concave arc-shaped surface with a radius R equal to 502.9 mm. On the other hand, a constant value of 1.0% was used as the pipe expansion ratio, which was the operating parameter of the pipe expansion step.

В настоящем примере условия анализа, как описано выше, были заданы в блоке расчета овальности трубы в автономном режиме, причем условия анализа изменяли в диапазоне вышеуказанных рабочих условий, и результаты расчета овальности после этапа экспандирования трубы, полученные с помощью анализа, накапливались в базе данных. Далее на основании накопленной базы данных выполняли генерирование модели прогнозирования овальности. В настоящем примере модель прогнозирования овальности, сгенерированную указанным образом, использовали в режиме реального времени. Овальность в настоящем примере определяли как овальность = Dmax - Dmin, когда наружные диаметры в позициях, обращенных друг к другу, выбирали посредством деления трубы на 360 равных частей в окружном направлении, и максимальный диаметр и минимальный диаметр определяли как Dmax и Dmin, соответственно.In the present example, the analysis conditions as described above were set in the offline pipe ovality calculation unit, the analysis conditions were changed within the range of the above operating conditions, and the ovality calculation results after the pipe expansion step obtained by analysis were accumulated in the database. Next, based on the accumulated database, a model for predicting ovality was generated. In the present example, the ovality prediction model generated in this manner was used in real time. The ovality in the present example was defined as ovality = Dmax - Dmin when the outer diameters at positions facing each other were selected by dividing the pipe into 360 equal parts in the circumferential direction, and the maximum diameter and minimum diameter were determined as Dmax and Dmin, respectively.

На этапе в режиме реального времени перед началом этапа гибки давлением репрезентативная толщина листа и ширина стального листа были получены от главного компьютера в качестве фактических данных атрибутивной информации о стальном листе, используемом в качестве материала. Кроме того, были получены данные испытания на пределе текучести на этапе проверки на этапе прокатки толстого листа. Вместе с тем от главного компьютера были получены заданные величины рабочих условий этапа гибки давлением и этапа уменьшения зазора под сварку. На этапе изготовления стальной трубы применительно к настоящему примеру заданная величина рабочего условия, предварительно установленная главным компьютером, была выбрана таким образом, что число нажатий на этапе гибки давлением равнялось 11, место на расстоянии 1120 мм от центрального участка в направлении ширины стального листа было задано в качестве первого места вдавливания посредством формования, и места вдавливания посредством формования были заданы с шагом 224 мм в направлении ширины стального листа. Кроме того, величина вдавливания посредством формования в каждом месте вдавливания посредством формования была заданной величиной, равной 15,8 мм. Вместе с тем, на этапе уменьшения зазора под сварку с использованием устройства для придания заготовке O-образной формы показатель уменьшения зазора под сварку при O-формовании был задан равным 2% в качестве заданной величины рабочего условия, предварительно заданной главным компьютером.In the real-time stage, before the start of the pressure bending stage, the representative sheet thickness and width of the steel sheet were obtained from the host computer as the actual attribute information data of the steel sheet used as the material. In addition, yield test data were obtained during the inspection phase of the thick plate rolling stage. At the same time, the specified values of the operating conditions for the pressure bending stage and the welding gap reduction stage were received from the main computer. In the steel pipe manufacturing step of the present example, the set value of the operating condition preset by the host computer was selected so that the number of presses in the pressure bending step was 11, the location at a distance of 1120 mm from the center portion in the width direction of the steel sheet was set to as the first molding indentation location, and the molding indentation locations were set at a pitch of 224 mm in the width direction of the steel sheet. In addition, the molding indentation amount at each molding indentation location was a predetermined value of 15.8 mm. However, in the weld gap reduction step using the O-shape forming device, the weld gap reduction rate in O-forming was set to 2% as the operating condition target value preset by the host computer.

В настоящем примере перед началом этапа гибки давлением прогнозируется овальность стальной трубы после этапа гибки давлением, используя указанные заданные величины совместно с репрезентативной толщиной листа и шириной листа, которые являются фактическими данными атрибутивной информации о стальном листе, в качестве входных данных для модели прогнозирования овальности. С другой стороны, в главном компьютере заданная величина овальности была задана равной 10 мм, прогнозируемая овальность стальной трубы (прогнозируемая величина овальности) сравнивалась с заданной величиной овальности, и когда прогнозируемая овальность превышала заданную величину овальности, изменяли рабочие условия этапа гибки давлением. Число нажатий выбирали в качестве рабочего условия, подлежащего изменению. В результате в примере изобретения было подтверждено, что средняя величина овальности составляла 4,0 мм, и показатель приемки равнялся 100%. Для сравнения, в случае, когда в качестве сравнительного примера изготовление выполнялось с рабочим условием этапа гибки давлением согласно заданной величине, предварительно заданной главным компьютером, средняя величина овальности составляла 11,2 мм, и показатель приемки равнялся 80%.In the present example, before starting the pressure bending step, the ovality of the steel pipe after the pressure bending step is predicted using the specified target values together with the representative sheet thickness and sheet width, which are the actual attribute information data of the steel sheet, as input data to the ovality prediction model. On the other hand, in the host computer, the target ovality value was set to 10 mm, the predicted ovality of the steel pipe (predicted ovality value) was compared with the target ovality value, and when the predicted ovality exceeded the target ovality value, the operating conditions of the pressure bending step were changed. The number of clicks was chosen as the operating condition to be changed. As a result, in the example of the invention, it was confirmed that the average ovality value was 4.0 mm, and the acceptance rate was 100%. In comparison, in the case where, as a comparative example, manufacturing was carried out with the operating condition of the bending step according to the target value preset by the host computer, the average ovality value was 11.2 mm, and the acceptance rate was 80%.

Пример 2Example 2

В настоящем примере использовался стальной лист для трубопроводной трубы (API, марка X60) толщиной 50,0 - 50,4 мм и шириной 4450 - 4460 мм, и выполнялось генерирование модели прогнозирования овальности после этапа экспандирования трубы в автономном режиме для случая изготовления стальной трубы, имеющей диаметр 56 дюймов после этапа экспандирования трубы, с выполнением этапа гибки давлением, этапа уменьшения зазора под сварку, этапа сварки и этапа экспандирования трубы. В этом случае параметры, которые должны быть введены в модель прогнозирования овальности стальной трубы, а именно, параметр атрибутивной информации о стальном листе, рабочий параметр этапа гибки давлением и рабочий параметр этапа уменьшения зазора под сварку, были выбраны таким образом, чтобы они были такими же параметрами, как и в примере 1. Однако диапазоны этих рабочих параметров отличались от диапазонов из примера 1. Набор данных рабочих условий был задан в диапазоне репрезентативной толщины листа 50,0 - 50,4 мм и ширины листа 4450 - 4460 мм, которые являются параметрами атрибутивной информации о толщине листа.In the present example, a pipeline pipe steel sheet (API grade X60) with a thickness of 50.0 - 50.4 mm and a width of 4450 - 4460 mm was used, and the ovality prediction model was generated offline after the pipe expansion step for the case of steel pipe manufacturing, having a diameter of 56 inches after the pipe expansion step, with a pressure bending step, a weld gap reduction step, a welding step, and a pipe expansion step. In this case, the parameters to be input into the steel pipe ovality prediction model, namely, the steel sheet attribute information parameter, the operating parameter of the pressure bending step, and the operating parameter of the welding gap reduction step, were selected so that they were the same parameters as in example 1. However, the ranges of these operating parameters were different from the ranges of example 1. The set of data operating conditions was specified in the range of representative sheet thickness of 50.0 - 50.4 mm and sheet width of 4450 - 4460 mm, which are the parameters attribute information about sheet thickness.

В качестве рабочего условия этапа гибки давлением расстояние между нижними элементами оборудования для гибки давлением было задано равным 620 мм, и в качестве исходной позиции вдавливания посредством формования с помощью пуансона, передний конец которого имел радиус кривизны 478 мм, было задано место на расстоянии 1824 мм от центрального участка стального листа в направлении ширины. Набор данных рабочих условий был задан в диапазоне, в котором число вдавливаний посредством формования на этапе гибки давлением составляло от 7 до 15. Число вдавливаний посредством формования, предварительно заданное в главном компьютере, равнялось 11. В этом случае рабочие условия были заданы таким образом, чтобы выполнять вдавливание посредством формования шесть раз, в частности, выполняя вдавливание посредством формования пять раз с заданным шагом подачи, равным 365 мм, от одной исходной точки вдавливания посредством формования для стального листа к центру стального листа в направлении ширины, и выполняя вдавливание посредством формования шесть раз с заданным шагом подачи, равным 365 мм, от другой исходной точки вдавливания посредством формования стального листа к центру стального листа в направлении ширины. Кроме того, величина вдавливания посредством формования составляла 33,8 мм при любом вдавливании посредством формования. Когда число вдавливаний посредством формования было разным, изменяли только шаг подачи, в то время как исходная позиция вдавливания посредством формования и величина вдавливания посредством формования задавались как постоянные заданные величины.As the operating condition of the pressure bending step, the distance between the bottom members of the pressure bending equipment was set to 620 mm, and the starting position of pressing by forming with a punch whose front end had a radius of curvature of 478 mm was set to be at a distance of 1824 mm from the central portion of the steel sheet in the width direction. The operating condition data set was set in a range in which the number of indentation by molding in the bending step was from 7 to 15. The number of indentation by molding preset in the host computer was 11. In this case, the operating condition was set so that performing press-forming six times, specifically, performing press-forming five times with a predetermined feed pitch of 365 mm from one press-forming starting point for the steel sheet to the center of the steel sheet in the width direction, and performing press-forming six times with a predetermined feed pitch of 365 mm from the other indentation starting point by forming the steel sheet to the center of the steel sheet in the width direction. In addition, the amount of molding indentation was 33.8 mm at any molding indentation. When the number of molding indentations was different, only the feed pitch was changed, while the initial position of the molding indentation and the amount of molding indentation were set as constant set values.

На этапе уменьшения зазора под сварку использовали устройство для придания заготовке O-образной формы. Верхняя полуматрица устройства для придания заготовке O-образной формы имела дугообразную поверхность радиусом R, равным 704,0 мм, и центральный угол θc, равный 60°, и плоскую поверхность, соединенную с дугообразную поверхностью под углом θd, равным 30°. Нижняя полуматрица имела вогнутую дугообразную поверхность радиусом R, равным 704,0 мм. Рабочим параметром этапа уменьшения зазора под сварку был показатель уменьшения зазора под сварку при O-формовании, и набор данных рабочих условий был задан в диапазоне 1,0 - 3,0%. Показатель уменьшения зазора под сварку при O-формовании, предварительно заданный в главном компьютере, составлял 2%. Кроме того, заданная величина коэффициента экспандирования трубы в качестве рабочего параметра на этапе экспандирования трубы составляла 0,9%.At the stage of reducing the welding gap, a device was used to give the workpiece an O-shape. The upper half-die of the device for giving the workpiece an O-shape had an arcuate surface with a radius R of 704.0 mm and a central angle θc of 60°, and a flat surface connected to the arcuate surface at an angle θd of 30°. The lower half-matrix had a concave arc-shaped surface with a radius R equal to 704.0 mm. The operating parameter of the weld gap reduction step was the weld gap reduction rate of O-forming, and the operating condition data set was set in the range of 1.0 - 3.0%. The O-forming weld gap reduction rate preset in the host computer was 2%. In addition, the specified value of the pipe expansion ratio as the operating parameter in the pipe expansion step was 0.9%.

Было подготовлено множество наборов данных рабочих условий, в которых заданы условия изготовления на этапе обработки формованием стальной трубы, как описано выше, и были изменены репрезентативная толщина и ширина листа, которые являются параметрами атрибутивной информации о стальном листе, число вдавливаний посредством формования, которое является рабочим параметром на этапе гибки давлением, и показатель уменьшения зазора под сварку при O-формовании, который является рабочим параметром на этапе уменьшения зазора под сварку. Используя указанные наборы данных, был выполнен конечно-элементный анализ в блоке сбора исходных данных, и в базе данных была накоплена информация об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы. С помощью 300 наборов данных, накопленных в базе данных, в качестве выходных данных было выполнено генерирование модели прогнозирования овальности имеющей овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, в автономном режиме с помощью регрессии на основе гауссовских процессов, использующей в качестве базисной функции радиальную базисную функцию, применительно к модели машинного обучения.Many sets of operating conditions data were prepared, in which the manufacturing conditions in the steel pipe forming processing step as described above were set, and the representative sheet thickness and width, which are the attribute information parameters of the steel sheet, were changed, the number of indentations by forming, which is the working parameter in the pressure bending stage, and the weld gap reduction index in O-forming, which is the operating parameter in the weld gap reduction stage. Using the specified data sets, a finite element analysis was performed in the source data collection block, and information about the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage was accumulated in the database. Using 300 datasets accumulated in the database as output, the ovality prediction model of an ovality steel pipe after the pipe expansion step was generated offline by Gaussian process regression using the radial basis function as the basis function. in relation to a machine learning model.

Модель прогнозирования овальности, сгенерированная, как описано выше, передается в блок изменения рабочих условий и конфигурируется для приема базы данных рабочих условий, получаемой от главного компьютера в качестве входных данных и конфигурируемой для выдачи прогнозируемой величины овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы. В настоящем примере этап гибки давлением выбирается в качестве намеченного этапа для внесения изменений, и перед началом этапа гибки давлением репрезентативная толщина листа и ширина листа, которые являются фактическими данными атрибутивной информации о стальном листе, а также рабочие заданные величины этапа гибки давлением и этапа уменьшения зазора под сварку извлекаются из главного компьютера для составления набора данных рабочих условий, и была спрогнозирована овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, используя модель прогнозирования овальности. Здесь заданная величина овальности, устанавливаемая главным компьютером для заданной стальной трубы, составляла 14,2 мм, и овальность определяется путем сравнения заданной величины овальности и прогнозируемой величины овальности. Когда прогнозируемая величина овальности превышала заданную величину овальности, рабочее условие этапа уменьшения зазора под сварку, который является этапом обработки посредством формования, выполняемым после намеченного этапа для внесения изменений, должно было быть изменено. Рабочие условия, которые должны были быть изменены, представляли собой показатель уменьшения зазора под сварку при O-формовании.The ovality prediction model generated as described above is transmitted to the operating condition changing unit and is configured to receive an operating condition database received from the host computer as input and configured to output a predicted ovality value of the steel pipe after the pipe expansion step. In the present example, the bending step is selected as the target step for making changes, and before the bending step starts, the representative sheet thickness and sheet width, which are the actual attribute information data of the steel sheet, and the operating target values of the bending step and the gap reduction step welding are retrieved from the host computer to compile a data set of operating conditions, and the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step was predicted using the ovality prediction model. Here, the target ovality value set by the host computer for a given steel pipe was 14.2 mm, and the ovality is determined by comparing the target ovality value and the predicted ovality value. When the predicted ovality value exceeded the target ovality value, the operating condition of the weld gap reducing step, which is a forming processing step performed after the target step for making changes, had to be changed. The operating conditions that had to be changed were the reduction in weld gap in O-forming.

Такой способ регулирования овальности использовали для изготовления 100 стальных труб. В результате средняя величина овальности стальной трубы после этапа экспандирования труб составляла 10,0 мм по отношению к заданной величине овальности 14,2 мм с показателем приемки 90%. Для сравнения, в случае, когда стальную трубу изготавливали без использования способа регулирования овальности из настоящего примера и без изменения рабочего условия, заданного в главном компьютере, средняя величина овальности составляла 14,4 мм с показателем приемки 60%.This ovality control method was used to produce 100 steel pipes. As a result, the average ovality value of the steel pipe after the pipe expansion stage was 10.0 mm in relation to the specified ovality value of 14.2 mm with an acceptance rate of 90%. In comparison, in the case where a steel pipe was produced without using the ovality control method of the present example and without changing the operating condition set in the host computer, the average ovality value was 14.4 mm with an acceptance rate of 60%.

Пример 3Example 3

В настоящем примере использовался стальной лист для трубопроводной трубы (API, марка X60) толщиной 38,0 - 38,4 мм и шириной 2700 - 2720 мм, и выполнялось генерирование модели прогнозирования овальности после этапа экспандирования трубы в автономном режиме для случая изготовления стальной трубы, имеющей диаметр 36 дюймов после этапа экспандирования трубы, с выполнением этапа гибки концов, этапа гибки давлением, этапа уменьшения зазора под сварку, этапа сварки и этапа экспандирования трубы. В этом случае параметры, которые должны быть введен в модель прогнозирования овальности стальной трубы, а именно, параметр атрибутивной информации о стальном листе, рабочий параметр этапа гибки давлением и рабочий параметр этапа уменьшения зазора под сварку, были такими же параметрами, как и в примере 1. Кроме того, диапазон каждого рабочего параметра, составляющий набор данных рабочих условий, также был таким же, как и диапазон в примере 1.In the present example, pipeline pipe steel sheet (API grade X60) with a thickness of 38.0 - 38.4 mm and a width of 2700 - 2720 mm was used, and the ovality prediction model was generated offline after the pipe expansion step for the case of steel pipe manufacturing, having a diameter of 36 inches after the pipe expansion step, with an end bending step, a pressure bending step, a weld gap reduction step, a welding step, and a pipe expansion step. In this case, the parameters to be input into the steel pipe ovality prediction model, namely, the steel sheet attribute information parameter, the operating parameter of the pressure bending step, and the operating parameter of the welding gap reduction step, were the same parameters as in Example 1 In addition, the range of each operating parameter constituting the operating condition data set was also the same as the range in Example 1.

С другой стороны, на этапе гибки концов одну и ту же пару, состоящую из верхней и нижней полуматриц, установленных в устройстве для придания заготовке C-образной формы, использовали без изменений для каждого стального листа, причем ширина при обработке концов посредством гибки была выбрана в качестве рабочего параметра этапа гибки концов, и набор данных рабочих условий в блоке сбора исходных данных изменялся таким образом, что диапазон изменялся от 180 мм до 240 мм. Кроме того, в настоящем примере коэффициент экспандирования трубы был выбран в качестве рабочего параметра этапа экспандирования трубы, и набор данных рабочих условий в блоке сбора исходных данных изменялся таким образом, чтобы коэффициент экспандирования трубы изменялся в диапазоне 0,6 - 1,4%,On the other hand, in the end bending step, the same pair of upper and lower half-dies mounted in the C-shape machine was used unchanged for each steel sheet, and the end bending width was selected to be as the operating parameter of the end bending step, and the data set of operating conditions in the raw data acquisition unit was changed so that the range changed from 180 mm to 240 mm. Moreover, in the present example, the pipe expansion ratio was selected as the operating parameter of the pipe expansion step, and the operating condition data set in the raw data acquisition unit was changed so that the pipe expansion ratio varied in the range of 0.6 - 1.4%,

По вышеуказанным условиям в качестве решателя для конечно-элементного анализа использовали Abaqus 2019, и конечно-элементный анализ был выполнен с использованием набора данных рабочих условий, заданный в вышеуказанном диапазоне. Величины овальности после этапа экспандирования трубы, полученные с помощью анализа, накапливались в базе данных применительно к набору данных рабочих условий. Количество наборов данных, накопленных в наборе данных, равнялось 600. В качестве модели машинного обучения использовалась регрессия на основе гауссовских процессов, использующая в качестве базисной функции радиальную базисную функцию, и модель прогнозирования овальности, имеющая в качестве выходных данных овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, генерировалась в автономном режиме.Under the above conditions, Abaqus 2019 was used as the finite element analysis solver, and the finite element analysis was performed using the operating condition data set specified in the above range. The ovality values after the pipe expansion step, obtained through analysis, were accumulated in a database in relation to a data set of operating conditions. The number of data sets accumulated in the dataset was 600. The machine learning model used was Gaussian process regression using the radial basis function as the basis function, and an ovality prediction model having the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage as the output. , was generated offline.

Модель прогнозирования овальности, генерируемая как описано выше, внедрена в устройство прогнозирования овальности, которое выполняет прогнозирование овальности стальной трубы в режиме реального времени. Используя рабочий параметр на этапе изготовления стальной трубы, получаемый в режиме реального времени от главного компьютера в качестве входных данных, устройство прогнозирования овальности выдает прогнозируемую величину для овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Устройство прогнозирования овальности, используемое в настоящем примере, было планшетным терминалом, способным получать входную информацию от входного блока на основании работы оператора и способным обновлять за счет использования полученной входной информации некоторые или все рабочие параметры оборудования для обработки формованием, которые были введены в устройство для прогнозирования овальности. Указанный планшетный терминал имеет функцию распознавания рабочего параметра, для которого ввод поправок выполняется посредством действия оператора и вывода на блок индикации прогнозируемой величины из информации об овальности, отображающей ввод поправок.The ovality prediction model generated as described above is implemented in an ovality prediction device, which performs real-time ovality prediction of a steel pipe. Using the operating parameter in the steel pipe manufacturing step received in real time from the host computer as input, the ovality prediction device outputs a predicted value for the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. The ovality predictor used in the present example was a tablet terminal capable of receiving input information from an input unit based on operator performance and capable of updating, by using the received input information, some or all of the operating parameters of the molding processing equipment that were input to the predictor. ovality. The specified tablet terminal has a function for recognizing an operating parameter, for which corrections are entered through operator action and output to the display unit of the predicted value from the ovality information displaying the correction input.

На этапе изготовления в режиме реального времени в настоящем примере в качестве первого этапа перед началом этапа гибки концов блок сбора рабочих параметров получает фактические данные атрибутивной информации о стальном листе и предварительно заданные рабочие величины этапа гибки давлением, этапа уменьшения зазора под сварку и этапа экспандирования трубы от главного компьютера. Далее блок прогнозирования овальности выполняет вывод прогнозируемой величины овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы на блок индикации терминального устройства, используя полученный набор данных рабочих условий в качестве входных данных. В ответ на это оператор, который выполняет управление в процессе изготовления стальной трубы, подтверждает отображенную прогнозируемую величину овальности и сравнивает ее с величиной (7,0 мм в этом случае), установленной в качестве заданной величины овальности для требуемой стальной трубы. Если прогнозируемая овальность большая, рабочее условие в отношении ширины при обработке концов посредством гибки может быть скорректировано посредством ввода данных с панели управления устройства для придания заготовке C-образной формы.In the real-time manufacturing step of the present example, as the first step before starting the end bending step, the operating parameter acquisition unit obtains the actual attribute information data of the steel sheet and the preset operating values of the pressure bending step, weld gap reduction step, and pipe expansion step from main computer. Next, the ovality prediction unit outputs the predicted ovality value of the steel pipe after the pipe expansion step to the display unit of the terminal device, using the obtained operating condition data set as input data. In response, the operator who controls the steel pipe manufacturing process confirms the displayed predicted ovality value and compares it with the value (7.0 mm in this case) set as the target ovality value for the desired steel pipe. If the predicted ovality is large, the working condition in terms of width when processing ends by bending can be adjusted by inputting data from the control panel of the device to shape the workpiece into a C-shape.

В настоящем примере оператор корректирует величину ширины при обработке концов гибкой, которая является рабочим параметром этапа гибки концов и отображается на блоке индикации терминального устройства, в диапазоне 180 - 240 мм. Устройство прогнозирования овальности по настоящему примеру обновляет ширину обработки концов гибкой, скорректированную оператором, до скорректированной величины в качестве параметра, который должен быть входной величиной модели прогнозирования овальности. Устройство прогнозирования овальности отображает прогнозируемую величину овальности в терминальном устройстве, сохраняя величину, уже полученную блоком сбора рабочих параметров, применительно к другим входным данным. Оператор подтверждает отображаемую прогнозируемую величину овальности, определяет условие применительно к ширине обработки концов гибкой, что является рабочим параметром этапа гибки концов, и устанавливает новую заданную величину с панели управления устройства для придания заготовке C-образной формы.In this example, the operator adjusts the width value when processing flexible ends, which is the operating parameter of the end bending stage and is displayed on the display unit of the terminal device, in the range of 180 - 240 mm. The ovality prediction device of the present example updates the bending end processing width adjusted by the operator to the adjusted value as a parameter to be an input value of the ovality prediction model. The ovality predictor displays the predicted ovality value in the terminal device, storing the value already obtained by the operating parameter acquisition unit in relation to other input data. The operator confirms the displayed predicted ovality value, determines the condition for the bending end processing width, which is the operating parameter of the end bending step, and sets a new target value from the control panel of the device to C-shape the workpiece.

Таким образом, используя устройство прогнозирования овальности из настоящего примера были изготовлены 50 стальных труб за счет действия оператора посредством изменения рабочих условий на этапе обработки стальной трубы посредством формования. В результате по сравнению с заданной величиной овальности 7,0 мм овальность стальной трубы в качестве средней величины после этапа экспандирования трубы составляла 4,2 мм, и показатель приемки равнялся 100%. Для сравнения, в случае, где стальную трубу изготавливали без использования устройства прогнозирования овальности из настоящего примера и без изменения рабочего условия, предварительно заданного в главном компьютере, средняя величина овальности составляла 9,1 мм с показателем приемки 35%. Другими словами, было подтверждено, что устройство прогнозирования овальности из настоящего примера эффективно помогает оператору в процессе изготовления стальной трубы.Thus, using the ovality prediction device of the present example, 50 steel pipes were produced by operator action by changing the operating conditions in the steel pipe forming processing step. As a result, compared with the target ovality value of 7.0 mm, the ovality of the steel pipe as an average value after the pipe expansion step was 4.2 mm, and the acceptance rate was 100%. In comparison, in the case where the steel pipe was produced without using the ovality predictor of the present example and without changing the operating condition preset in the host computer, the average ovality value was 9.1 mm with an acceptance rate of 35%. In other words, it was confirmed that the ovality prediction device of the present example effectively assists the operator in the steel pipe manufacturing process.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

По настоящему изобретению предлагается способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы, способный генерировать модель прогнозирования овальности, которая точно и быстро прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя множество этапов. Кроме того, по настоящему изобретению предлагается способ прогнозирования овальности стальной трубы и устройство прогнозирования овальности стальной трубы, способные точно и быстро прогнозировать овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя множество этапов. Кроме того, по настоящему изобретению предлагается способ регулирования овальности стальной трубы, способный точно регулировать овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя множество этапов. Кроме того, по настоящему изобретению предлагается способ изготовления стальной трубы, способный обеспечивать изготовление стальной трубы, имеющей требуемую овальность, с хорошим выходом продукции.The present invention provides a method for generating an ovality prediction model for a steel pipe, capable of generating an ovality prediction model that accurately and quickly predicts the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process including a plurality of steps. In addition, the present invention provides a steel pipe ovality prediction method and a steel pipe ovality prediction device capable of accurately and quickly predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process including a plurality of steps. In addition, the present invention provides a method for controlling the ovality of a steel pipe, capable of accurately controlling the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process including a plurality of steps. In addition, the present invention provides a steel pipe manufacturing method capable of producing a steel pipe having a desired ovality with good product yield.

Перечень номеров позицийList of item numbers

1 - матрица1 - matrix

1a, 1b - стержневой элемент 1a, 1b - rod element

2 - пуансон2 - punch

2a - передний конец пуансона2a - front end of the punch

2b - опора пуансона2b - punch support

3 - верхняя полуматрица3 - upper semi-matrix

4 - нижняя полуматрица4 - lower half-matrix

10a, 10b - нижний инструмент10a, 10b - lower tool

11a, 11b - пружинное средство11a, 11b - spring means

12 - пуансон12 - punch

13 - верхний инструмент13 - upper tool

16 - сегмент для экспандирования трубы16 - segment for pipe expansion

17 - коническая наружная периферийная поверхность17 - conical outer peripheral surface

18 - тяговая штанга18 - traction rod

20 - штанга20 - rod

21a, 21b - щуп перемещения21a, 21b - displacement probe

22 - датчик угла поворота22 - rotation angle sensor

25 - поворотная штанга25 - rotary rod

26a, 26b - прижимной ролик26a, 26b - pressure roller

30 - устройства для придания заготовке C-образной формы30 - devices for giving the workpiece a C-shape

31 - транспортирующий механизм31 - transport mechanism

31a - транспортирующий ролик31a - transport roller

32А, 32В - формующий механизм32A, 32B - forming mechanism

33 - верхняя полуматрица33 - upper semi-matrix

33a - формующая поверхность33a - forming surface

34 - нижняя полуматрица34 - lower half matrix

34a - формующая поверхность34a - forming surface

36 - гидравлический цилиндр36 - hydraulic cylinder

37 - зажимной механизм37 - clamping mechanism

110 - блок сбора исходных данных 110 - source data collection block

111 - набор данных рабочих условий111 - operating conditions data set

112 - блок расчета овальности трубы в автономном режиме112 - unit for calculating pipe ovality in offline mode

112a - блок генерирования конечно-элементной модели на этапе гибки концов112a - block for generating a finite element model at the end bending stage

112b - блок генерирования конечно-элементной модели на этапе уменьшения зазора под сварку112b - block for generating a finite element model at the stage of reducing the welding gap

112c - блок генерирования конечно-элементной модели на этапе экспандирования трубы112c - block for generating a finite element model at the pipe expansion stage

112d - решатель для конечно-элементного анализа112d - solver for finite element analysis

120 - база данных120 - database

130 - блок генерирования модели прогнозирования овальности130 - block for generating an ovality prediction model

140 - главный компьютер140 - main computer

150 - блок изменения рабочих условий150 - block for changing operating conditions

160 - устройство прогнозирования овальности стальной трубы160 - steel pipe ovality prediction device

161 - блок сбора рабочих параметров161 - operating parameters collection block

162 - блок хранения данных 162 - data storage unit

163 - блок прогнозирования овальности163 - ovality prediction block

164 - выходной блок164 - output block

165 - входной блок165 - input block

166 - блок индикации166 - display block

G - участок зазора под сваркуG - welding gap area

M - модель прогнозирования овальностиM - ovality prediction model

P - стальная трубаP - steel pipe

R1, R2 - областьR1, R2 - area

S - стальной листS - steel sheet

S1 - формованная заготовка S 1 - molded blank

S2 - открытая трубаS 2 - open pipe

Claims (31)

1. Способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы, характеризующийся тем, что модель прогнозирования овальности предназначена для прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, на котором экспандируется внутренний диаметр стальной трубы, концы которой соединены друг с другом в процессе изготовления стальной трубы, который включает в себя:1. A method for generating a steel pipe ovality prediction model, characterized in that the ovality prediction model is for predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in which the inner diameter of a steel pipe whose ends are connected to each other is expanded in a steel pipe manufacturing process, which includes into yourself: этап гибки давлением, на котором обрабатывают стальной лист посредством множества нажатий пуансоном и получают формованную заготовку, имеющую U-образное сечение; этап уменьшения зазора под сварку, на котором уменьшают участок зазора под сварку формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, для получения открытой трубы; этап сварки, на котором соединяют концы открытой трубы друг с другом; и этап экспандирования трубы; a pressure bending step of processing the steel sheet through multiple pressings with a punch to obtain a molded workpiece having a U-shaped cross-section; a weld gap reducing step of reducing a weld gap portion of the molded blank having a U-shaped cross-section to obtain an open pipe; a welding step that connects the ends of the open pipe to each other; and the pipe expansion stage; указанный способ генерирования модели включает:the specified model generation method includes: этап сбора исходных данных, на котором выполняют численную операцию, имеющую в качестве входных данных набор данных рабочих условий, включающий: один или более параметров, выбранных из атрибутивной информации о стальном листе, один или более параметров, выбранных из рабочих параметров этапа гибки давлением, и один или более параметров, выбранных из рабочих параметров этапа уменьшения зазора под сварку; и имеющую в качестве выходных данных овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы; причем расчет выполняют множество раз, изменяя указанный набор данных рабочих условий; и генерируют с помощью указанного расчета множество наборов данных по овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, соответствующих указанным наборам данных рабочих условий, в автономном режиме в качестве обучающих данных; иan input data collection step in which a numerical operation is performed having as input a set of operating conditions data including: one or more parameters selected from the attribute information of the steel sheet, one or more parameters selected from the operating parameters of the bending step, and one or more parameters selected from the operating parameters of the weld gap reduction step; and having as output the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage; wherein the calculation is performed multiple times, changing the specified set of operating conditions; and generating, by said calculation, a plurality of ovality data sets of the steel pipe after the pipe expansion step corresponding to said operating condition data sets, offline as training data; And этап генерирования модели прогнозирования овальности, на котором генерируют модель прогнозирования овальности, содержащую в качестве входных данных указанный набор данных рабочих условий и в качестве выходных данных указанную овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, при этом генерирование модели выполняют в автономном режиме с помощью машинного обучения, используя указанное множество наборов обучающих данных, полученных на этапе сбора исходных данных.an ovality prediction model generation step of generating an ovality prediction model containing as input data the specified set of operating conditions data and as output data the specified ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, wherein the model generation is performed offline using machine learning, using the specified set of training data sets obtained during the initial data collection stage. 2. Способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по п. 1, в котором этап сбора исходных данных содержит этап расчета овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, который выполняют с использованием метода конечных элементов, исходя из указанного набора данных рабочих условий.2. The method for generating a steel pipe ovality prediction model according to claim 1, wherein the initial data collection step comprises the step of calculating the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, which is performed using the finite element method based on the specified set of operating conditions data. 3. Способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по п. 1 или 2, в котором модель прогнозирования овальности включает в себя в качестве набора данных рабочих условий один или более параметров, выбранных из рабочих параметров этапа экспандирования трубы.3. The method for generating an ovality prediction model for a steel pipe according to claim 1 or 2, wherein the ovality prediction model includes, as a set of operating conditions data, one or more parameters selected from the operating parameters of the pipe expansion step. 4. Способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по любому из пп. 1–3, в котором этап изготовления стальной трубы включает в себя этап гибки концов посредством гибки концов стального листа в направлении ширины перед этапом гибки давлением, и в качестве набора данных рабочих условий модель прогнозирования овальности включает в себя один или более параметров, выбранных из рабочих параметров этапа гибки концов.4. A method for generating a model for predicting the ovality of a steel pipe according to any one of claims. 1 to 3, in which the steel pipe manufacturing step includes an end bending step by bending the ends of the steel sheet in the width direction before the pressure bending step, and as a set of operating conditions data, the ovality prediction model includes one or more parameters selected from the operating conditions parameters of the end bending stage. 5. Способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по любому из пп. 1–4, в котором рабочие параметры этапа гибки давлением включают в себя: информацию о позиции формования и величину вдавливания при формовании, относящиеся к операции, в которой пуансон, используемый на этапе гибки давлением, выполняет формование стального листа; и число нажатий, выполняемых на этапе гибки давлением.5. A method for generating a model for predicting the ovality of a steel pipe according to any one of claims. 1 to 4, wherein the operating parameters of the bending step include: information about a forming position and a forming indentation amount related to an operation in which the punch used in the bending step forms the steel sheet; and the number of presses performed during the pressure bending phase. 6. Способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по любому из пп. 1–5, в котором указанное машинное обучение является типом машинного обучения, выбранным из следующих алгоритмов: нейронная сеть, древовидная схема решений, случайный лес, регрессия на основе гауссовских процессов и регресссия опорных векторов.6. A method for generating a model for predicting the ovality of a steel pipe according to any one of claims. 1-5, wherein said machine learning is a type of machine learning selected from the following algorithms: neural network, decision tree, random forest, Gaussian process regression, and support vector regression. 7. Способ прогнозирования овальности стальной трубы, включающий7. A method for predicting the ovality of a steel pipe, including этап сбора рабочих параметров, на котором в режиме реального времени собирают набор данных рабочих условий, который должен быть задан в качестве рабочих условий этапа изготовления стальной трубы, и который является входными данными модели прогнозирования овальности стальной трубы, генерируемой посредством способа генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по любому из пп. 1–6, иan operating parameter collection step in which a set of operating condition data is collected in real time, which is to be set as the operating conditions of the steel pipe manufacturing step, and which is the input data of the steel pipe ovality prediction model generated by the steel pipe ovality prediction model generation method according to any one of paragraphs. 1–6, and этап прогнозирования овальности, на котором получают прогнозную информацию, касающуюся овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, посредством ввода в качестве входных данных в модель прогнозирования овальности набора данных рабочих условий, полученного на этапе сбора рабочих параметров.an ovality prediction step of obtaining predictive information regarding the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step by inputting the operating condition data set obtained in the operating parameter acquisition step as input to the ovality prediction model. 8. Способ регулирования овальности стальной трубы, характеризующийся тем, что 8. A method for regulating the ovality of a steel pipe, characterized in that выполняют этап сбора набора данных рабочих условий, содержащего фактическую величину из атрибутивной информации о стальном листе, заданную величину рабочего параметра этапа гибки давлением и заданную величину рабочего параметра этапа уменьшения зазора под сварку, performing a step of collecting a data set of operating conditions containing an actual value from the attribute information of the steel sheet, a specified operating parameter value of the pressure bending step, and a given operating parameter value of the welding gap reduction step, прогнозируют овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством ввода полученного набора данных рабочих условий в модель прогнозирования овальности, причем прогнозирование выполняют перед началом этапа гибки давлением и с применением способа прогнозирования овальности стальной трубы по п. 7, и predicting the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step by inputting the resulting set of operating conditions data into the ovality prediction model, wherein the prediction is performed before the start of the pressure bending step and using the method for predicting the ovality of the steel pipe according to claim 7, and изменяют заданную величину рабочего параметра этапа гибки давлением и/или заданную величину рабочего параметра этапа уменьшения зазора под сварку таким образом, чтобы уменьшить прогнозируемую овальность.changing the specified value of the operating parameter of the pressure bending stage and/or the specified value of the operating parameter of the welding gap reduction stage in such a way as to reduce the predicted ovality. 9. Способ регулирования овальности стальной трубы, характеризующийся тем, что 9. A method for regulating the ovality of a steel pipe, characterized in that выполняют прогнозирование в отношении овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, причем прогнозирование выполняют перед началом намеченного этапа для внесения изменений, выбранного из этапа гибки концов, этапа гибки давлением, этапа уменьшения зазора под сварку и этапа экспандирования трубы, которые входят в процесс изготовления стальной трубы, и прогнозирование выполняют с применением способа прогнозирования овальности стальной трубы по п. 7, и making a prediction regarding the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, the prediction being performed before starting a target step for making changes selected from the end bending step, the pressure bending step, the weld gap reduction step, and the pipe expansion step, which are included in the steel pipe manufacturing process , and the prediction is performed using the method for predicting the ovality of a steel pipe according to claim 7, and изменяют один или более рабочих параметров, выбранных, по меньшей мере, из рабочих параметров намеченного этапа для внесения изменений, или одного или более рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапов обработки формованием, выполняемых после указанного намеченного этапа для внесения изменений, причем указанное изменение выполняют на основании полученной информации по прогнозированию овальности стальной трубы.changing one or more operating parameters selected from at least the operating parameters of the target step for making the change, or one or more operating parameters selected from the operating parameters of the molding processing steps performed after the specified target step for making the change, wherein said change is made based on the information obtained on predicting the ovality of the steel pipe. 10. Способ изготовления стальной трубы, характеризующийся тем, что изготавливают стальную трубу с применением способа регулирования овальности стальной трубы по п. 8 или 9.10. A method for manufacturing a steel pipe, characterized in that a steel pipe is manufactured using the method for adjusting the ovality of a steel pipe according to claim 8 or 9. 11. Устройство прогнозирования овальности стальной трубы для прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, на котором экспандируется внутренний диаметр стальной трубы, концы которой соединены друг с другом, в процессе изготовления стальной трубы, который включает следующие этапы: этап гибки давлением для обработки стального листа с образованием формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, посредством множества нажатий пуансоном; этап уменьшения зазора под сварку посредством уменьшения участка зазора под сварку формованной заготовки, имеющей U-образное сечение, для получения открытой трубы; этап сварки для соединения концов открытой трубы друг с другом; и этап экспандирования трубы; 11. A steel pipe ovality prediction device for predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in which the inner diameter of a steel pipe whose ends are connected to each other is expanded in a steel pipe manufacturing process, which includes the following steps: a pressure bending step to process the steel sheet forming a molded blank having a U-shaped cross-section through a plurality of pressings with a punch; a step of reducing the weld gap by reducing a weld gap portion of the molded blank having a U-shaped cross-section to obtain an open pipe; a welding step for joining the ends of the open pipe to each other; and the pipe expansion stage; указанное устройство содержит:the specified device contains: блок сбора исходных данных, предназначенный для выполнения численной операции, имеющей в качестве входных данных набор данных рабочих условий, включающий: один или более параметров, выбранных из атрибутивной информации о стальном листе, один или более рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа гибки давлением, и один или более рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа уменьшения зазора под сварку; и имеющей в качестве выходных данных информацию об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, причем расчет выполняется множество раз при изменении набора данных рабочих условий, и с помощью указанного расчета генерируется множество наборов данных в отношении информации об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, соответствующих наборам данных рабочих условий, в качестве обучающих данных;an input data collection unit designed to perform a numerical operation having as input data a set of operating conditions data, including: one or more parameters selected from attribute information about the steel sheet, one or more operating parameters selected from the operating parameters of the pressure bending step, and one or more operating parameters selected from the operating parameters of the weld gap reduction step; and having as output data the ovality information of the steel pipe after the pipe expansion step, wherein the calculation is performed a plurality of times when the operating condition data set changes, and by means of said calculation, a plurality of data sets are generated regarding the ovality information of the steel pipe after the pipe expansion step corresponding datasets of operating conditions as training data; блок генерирования модели прогнозирования овальности, выполненный с возможностью генерирования модели прогнозирования овальности, содержащей набор данных рабочих условий в качестве входных данных, и содержащей информацию об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы в качестве выходных данных, причем генерирование модели выполняется с помощью машинного обучения, используя множество наборов обучающих данных, генерируемых блоком сбора исходных данных;an ovality prediction model generating unit configured to generate an ovality prediction model containing a set of operating conditions data as input data, and containing information about the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step as output data, wherein the model generation is performed by machine learning using a set of training data sets generated by the source data collection block; блок сбора рабочих параметров, выполненный с возможностью получения в режиме реального времени набора данных рабочих условий, которые должны быть заданы в качестве рабочих условий этапов процесса изготовления стальной трубы; иan operating parameter acquisition unit configured to obtain in real time a set of data of operating conditions to be set as operating conditions of the stages of the steel pipe manufacturing process; And блок прогнозирования овальности, выполненный с возможностью прогнозирования информации об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, соответствующей набору данных рабочих условий, получаемому блоком сбора рабочих параметров, причем прогнозирование выполняется в режиме реального времени, используя модель прогнозирования овальности, генерируемую блоком генерирования модели прогнозирования овальности.an ovality prediction unit configured to predict ovality information of a steel pipe after the pipe expansion step corresponding to a set of operating conditions data obtained by the operating parameter acquisition unit, wherein the prediction is performed in real time using an ovality prediction model generated by the ovality prediction model generation unit. 12. Устройство прогнозирования овальности стальной трубы по п. 11, содержащее12. A device for predicting the ovality of a steel pipe according to claim 11, containing терминальное устройство, содержащее входной блок, выполненный с возможностью сбора входной информации на основании операций пользователя, и блок индикации, предназначенный для отображения информации об овальности,a terminal device comprising an input unit configured to collect input information based on user operations, and an indication unit configured to display ovality information, причем блок сбора рабочих параметров выполнен с возможностью обновления части или всего набора данных рабочих условий в процессе изготовления стальной трубы на основании входной информации, получаемой входным блоком, иwherein the operating parameter acquisition unit is configured to update part or all of the operating condition data set in the steel pipe manufacturing process based on input information received by the input unit, and блок индикации выполнен с возможностью отображения информации об овальности стальной трубы, прогнозируемой блоком прогнозирования овальности, используя обновленный набор данных рабочих условий.the display unit is configured to display information about the ovality of the steel pipe predicted by the ovality prediction unit using the updated operating condition data set.
RU2023102923A 2020-07-10 2021-06-04 Method for generation of steel pipe ovality prediction model, steel pipe ovality prediction method, steel pipe ovality control method, steel pipe manufacturing method and device for steel pipe ovality prediction RU2804572C1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020-118874 2020-07-10

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2804572C1 true RU2804572C1 (en) 2023-10-02

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2414317C2 (en) * 2005-07-22 2011-03-20 Эрбюс Франс Method and device to simulate tube bending
JP4870200B2 (en) * 2009-08-26 2012-02-08 新日本製鐵株式会社 Press molding processing system, press molding processing method, and computer program
RU2486981C1 (en) * 2011-12-08 2013-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Production of large-diameter welded tubes
JP6519896B1 (en) * 2018-03-15 2019-05-29 オムロン株式会社 Learning device, learning method, and program thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2414317C2 (en) * 2005-07-22 2011-03-20 Эрбюс Франс Method and device to simulate tube bending
JP4870200B2 (en) * 2009-08-26 2012-02-08 新日本製鐵株式会社 Press molding processing system, press molding processing method, and computer program
RU2486981C1 (en) * 2011-12-08 2013-07-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС" Production of large-diameter welded tubes
JP6519896B1 (en) * 2018-03-15 2019-05-29 オムロン株式会社 Learning device, learning method, and program thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022009575A1 (en) Steel pipe roundness prediction model generation method, steel pipe roundness prediction method, steel pipe roundness control method, steel pipe manufacturing method, and steel pipe roundness prediction device
WO2022009576A1 (en) Steel pipe roundness prediction method, steel pipe roundness control method, steel pipe production method, method for generating steel pipe roundness prediction model, and steel pipe roundness prediction device
Shinkin et al. E ngineering calculations for processes involved in the production of large-diameter pipes by the sms meer technology
US7194388B2 (en) Method for determining a die profile for forming a metal part having a desired shape and associated methods
CN112872118B (en) Precise bending forming process of large-caliber straight welded pipe
Qiu et al. A robust optimization design method for sheet metal roll forming and its application in roll forming circular cross-section pipe
RU2804572C1 (en) Method for generation of steel pipe ovality prediction model, steel pipe ovality prediction method, steel pipe ovality control method, steel pipe manufacturing method and device for steel pipe ovality prediction
JP7168047B1 (en) Steel pipe roundness prediction model generation method, steel pipe roundness prediction method, steel pipe roundness control method, steel pipe manufacturing method, and steel pipe roundness prediction device
JP6958776B1 (en) Steel pipe roundness prediction model generation method, steel pipe roundness prediction method, steel pipe roundness control method, steel pipe manufacturing method, and steel pipe roundness prediction device
RU2817714C2 (en) Method for generating model for predicting ovality of steel pipe, method for predicting ovality of steel pipe, method for regulating ovality of steel pipe, method for manufacturing steel pipe and device for predicting ovality of steel pipe
Shim et al. Multi-stage forming using optimized preform in the line array roll set process and its industrial application
RU2799579C1 (en) Steel pipe ovality prediction method, steel pipe ovality control method, steel pipe manufacturing method, steel pipe ovality prediction model generation, and steel pipe ovality prediction device
Moneke et al. The origin of end flare in roll formed profiles
Sreenivas et al. Development of a reversible top-hat forming approach for reducing flange wrinkling in flexible roll forming
JP6958775B1 (en) Steel pipe roundness prediction method, steel pipe roundness control method, steel pipe manufacturing method, steel pipe roundness prediction model generation method, and steel pipe roundness prediction device
WO2023007925A1 (en) Steel pipe roundness prediction method, steel pipe roundness control method, steel pipe manufacturing method, steel pipe roundness prediction model generation method, and steel pipe roundness prediction device
JP7264314B2 (en) Method for generating steel pipe roundness prediction model, roundness prediction method, roundness control method, manufacturing method, and roundness prediction device
RU2817631C2 (en) Method for predicting ovality of steel pipe, method for controlling ovality of steel pipe, method for manufacturing steel pipe, method of generating model for predicting ovality of steel pipe and device for predicting ovality of steel pipe
Zhang Finite element simulation study on residual cross-sectional ovalization of thin-walled circular steel tubes in continuous rotary straightening process
WO2022215459A1 (en) Roundness prediction method for steel pipe, roundness control method, manufacturing method, method for generating roundness prediction model, and roundness prediction device
Kolikov et al. Optimization of the processes of forming and welding of large-diameter pipes with the help of mathematic simulation
Thome et al. Calculation tool and closed loop control for the JCO® pipe forming process
Zaides Straightening of relatively flexible cylindrical parts. Part II. Stress state of the cylinder workpiece in transverse rolling between flat plates
Marini et al. Three pass incremental sheet forming: A new strategy for the manufacture of brass musical instruments
RU2660464C1 (en) Method for production of welded longitudinal pipes of large diameter for main pipelines