RU2824613C2

RU2824613C2 - Method for predicting ovality of steel pipe, method for controlling ovality of steel pipe, steel pipe manufacturing method, method for generating model for predicting ovality of steel pipe and device for predicting ovality of steel pipe

Info

Publication number: RU2824613C2
Application number: RU2024101831A
Authority: RU
Inventors: Косукэ ХИНАТА; Масаюки ХОРИЭ; Мотоки ИСИГУРО
Original assignee: ДжФЕ СТИЛ КОРПОРЕЙШН
Priority date: 2021-07-29
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2024-08-12

Abstract

FIELD: metal forming.

SUBSTANCE: invention relates to metal forming and may be used in production of steel pipes. Pipe manufacturing process includes a step of bending the ends of the steel sheet in the width direction, a step of pressure bending by forming a steel sheet into an open pipe and a step of expanding the pipe produced by connecting the ends of the open pipe. Method of forecasting ovality of steel pipe includes stage of forecasting ovality after stage of pipe expansion. Prediction stage uses a machine learning ovality prediction model. For the model, at least one working parameter selected from the working parameters of the end bending stage and at least one working parameter selected from the working parameters of the pressure bending stage is used as input data. Output data is represented by information on steel pipe ovality after pipe expansion stage.

EFFECT: higher accuracy of pipe ovality prediction and production of article with required ovality.

12 cl, 12 dwg, 1 tbl, 1 ex

Description

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

Настоящее изобретение относится к способу прогнозирования овальности стальной трубы, который является способом прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, в котором используется гибка давлением, способу регулирования овальности стальной трубы, способу изготовления стальной трубы, способу генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы и устройству для прогнозирования овальности стальной трубы.The present invention relates to a method for predicting the ovality of a steel pipe, which is a method for predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process that uses pressure bending, a method for adjusting the ovality of a steel pipe, a method for manufacturing a steel pipe, a method for generating a model for predicting the ovality of 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 и используемых в трубопроводах и т.п., включают в себя широко распространенный способ изготовления стальной трубы (именуемой UOE-стальной трубой) 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 (именуемого экспандированием трубы) для уменьшения овальности. Однако процесс изготовления UOE-стальной трубы 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 producing steel pipes having a large diameter and a large thickness and used in pipelines and the like include a widely used method of producing a steel pipe (called a UOE steel pipe) by stamping a steel sheet having a specified length, width and thickness into a U shape, forming the sheet into an O shape, and welding a butt portion to shape the sheet into a pipe, and expanding the diameter of the steel pipe (called pipe expansion) to reduce ovality. However, the process of producing a UOE steel pipe requires a large pressing force in the step of stamping the steel sheet into a U shape and an 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, причем указанный способ 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 (именуемой гибкой концов) множество раз выполняется этап трехточечной гибки давлением посредством вдавливания для изготовления формованной заготовки, имеющей U-образное сечение (далее именуемой 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 стыкуемых 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.In order to solve this problem, there is a proposed method for producing a steel pipe having a large diameter and a large wall thickness, and said method is a molding method with reduced molding 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 (called end bending), a step of three-point pressure bending by pressing is performed multiple times to produce a molded blank having a U-shaped cross-section (hereinafter referred to as a U-shaped molded blank), after which a step of reducing a welding gap in a welding gap portion of the molded blank having a U-shaped cross-section to obtain an open pipe, welding the butt sections to obtain a steel pipe, and finally, a pipe expansion device is inserted into the steel pipe to expand the inner diameter of the steel pipe. The pipe expanding device used is a device that includes a plurality of pipe expanding tools, each of which has a curved surface obtained by dividing an arc into a plurality of sections, and brings the curved surface of the pipe expanding tool into contact with the inner surface of a steel pipe to expand the steel pipe and fix the shape of the steel pipe.

На этапе гибки давлением увеличение количества 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 количества нажатий при выполнении трехточечной гибки создало бы проблему, состоящую в том, что сечение стальной трубы имело бы, по существу, многоугольную форму, затрудняя получение сечение круглой формы. Для решения указанной проблемы количество 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 step, increasing the number of pressings in three-point bending reduces the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, although it takes a long time to shape the steel pipe to obtain a U-shaped cross-section. On the other hand, decreasing the number of pressings in three-point bending would create a problem that the cross-section of the steel pipe would essentially have a polygonal shape, making it difficult to obtain a circular cross-section. In order to solve this problem, the number of pressings in three-point bending (for example, 5 to 13 pressings for a steel pipe with a diameter of 1200 mm) is empirically determined during operation depending on the size of the steel pipe. Regarding the working conditions of the pressure bending step, in order to reduce the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, many proposals have been made for developing a method for performing the same.

Например, в Патентной литературе 1 описывается способ выполнения формования трехточечной гибкой с минимальным количеством нажатий, 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 bending molding with a minimum number of presses, and a method for expanding a pipe by bringing a plurality of pipe expanding tools arranged in a circumferential direction of a pipe expanding apparatus into contact with an undeformed portion that has not been deformed by three-point bending molding.

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 a pipe expansion step by setting the radius of curvature of the outer peripheral surface of a punch used in three-point bending forming and the radius of curvature of the outer peripheral surface of a pipe expansion tool to satisfy a predetermined relative relationship.

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 capable of efficiently manufacturing a steel pipe with proper ovality without the need to apply excessive pressure in the pressure bending step, in which an easy-to-process portion having a very small curvature compared with other areas or an unprocessed portion in which bending processing is absent in at least a part of the steel sheet is provided when performing three-point bending forming. Patent Literature 3 also describes an operation in the welding gap reduction step that is applying a pressure force to a portion spaced a predetermined distance from the center of the easy-to-process portion or the unprocessed portion without holding the easy-to-process portion or the unprocessed portion. In this regard, an apparatus for giving the workpiece an O-shape is used in the welding gap reduction step after the pressure bending step.

Перечень противопоставленных документовList of contrasting documents

Патентная литератураPatent literature

Патентная литература 1: Выложенная патентная публикация Японии № 2012-170977Patent Literature 1: Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2012-170977

Патентная литература 2: Патент Японии № 5541432Patent Literature 2: Japanese Patent No. 5541432

Патентная литература 3: Патент Японии № 6015997Patent Literature 3: Japanese Patent No. 6015997

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the 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 местом формования трехточечной гибкой и местом формования инструментом для экспандирования трубы. Однако процесс изготовления стальной трубы включает в себя несколько этапов, к которым относятся этап гибки концов, 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, что затрудняет всегда обеспечивать уменьшение 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 connecting the forming position of the three-point bending and the forming position of the pipe expansion tool. However, the manufacturing process of a steel pipe includes several steps, which include an end bending step, a pressure bending step, a welding 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 the working conditions in other steps on the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, which makes it difficult to always ensure that the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is reduced.

Сходным со способом, описанным в Патентной литературе 1, является способ, описанный в Патентной литературе 2, в котором радиус кривизны задается таким образом, что радиус кривизны наружной периферийной поверхности пуансона, используемого в формовании трехточечной гибкой, 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, тем самым уменьшается овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Однако в способе, описанном в Патентной литературе 2, подобно как в способе, описанном в Патентной литературе 1, существует проблема невозможности принятия во внимание влияния других этапов помимо этапа гибки давлением, а именно, этапа уменьшения зазора под сварку.Similar to the method described in Patent Literature 1, there is a method described in Patent Literature 2 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 as an operating condition of the pressure bending step and the radius of curvature of the outer peripheral surface of the pipe expanding tool as an operating condition of the pipe expanding step satisfy a predetermined relationship, thereby reducing the ovality of the steel pipe after the pipe expanding step. However, in the method described in Patent Literature 2, similar to the method described in Patent Literature 1, there is a problem that it is impossible to take into account the influence of steps other than the pressure bending step, namely, the welding gap reduction step.

Способ, описанный в Патентной литературе 3, является способом уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством изменения рабочего состояния формования трехточечной гибкой на этапе гибки давлением в зависимости от положения стального листа и задания рабочего состояния согласно состоянию, связанному 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 вариацию величины 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 of reducing the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step by changing the forming working state of the three-point bending in the pressure bending step depending on the position of the steel sheet and setting the working state according to the state related to the forming condition in the welding gap reduction step. However, the method described in Patent Literature 3 has a problem that deviations in the sheet thickness or the material of the steel sheet cause a variation in the ovality amount of the steel pipe after the pipe expansion step even under the same forming condition.

С другой стороны, поскольку процесс изготовления стальной трубы включает в себя множество этапов, описанных выше, существует проблема длительного времени протекания процесса до завершения изготовления стального листа и увеличения производственных расходов. Для решения указанной проблемы предлагается повысить эффективность процесса изготовления стальной трубы за счет исключения некоторых этапов. В частности, может быть исключен этап уменьшения зазора под сварку, так чтобы процесс изготовления стальной трубы включал в себя только этап гибки концов, этап гибки давлением, этап сварки и этап экспандирования трубы. Однако считается, что исключение этапа уменьшения зазора под сварку увеличивает овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы. В таком случае необходимо уменьшать овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы за счет соответствующего комбинирования рабочих условий нескольких этапов.On the other hand, since the steel pipe manufacturing process includes many steps described above, there is a problem of a long process time until the steel sheet is completed and an increase in production costs. To solve this problem, it is proposed to improve the efficiency of the steel pipe manufacturing process by eliminating some steps. In particular, the step of reducing the welding gap can be eliminated so that the steel pipe manufacturing process only includes the end bending step, the pressure bending step, the welding step, and the pipe expansion step. However, it is considered that eliminating the step of reducing the welding gap increases the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. In this case, it is necessary to reduce the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step by appropriately combining the working conditions of several steps.

Настоящее изобретение было разработано для решения указанных проблем, и его первая задача состоит в том, чтобы предложить способ прогнозирования овальности стальной трубы и устройство для прогнозирования овальности стальной трубы, способные точно прогнозировать овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя множество 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 в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя множество 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. Еще одна задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы, способный генерировать модель прогнозирования овальности, которая точно прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя множество этапов.The present invention was developed to solve the above problems, and its first object is to provide a method for predicting the ovality of a steel pipe and a device for predicting the ovality of a steel pipe, capable of accurately predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process comprising a plurality 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 process comprising a plurality of steps. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a steel pipe, capable of ensuring the manufacture of a steel pipe having a required ovality with a good product yield. Another object of the present invention is to provide a method for generating a prediction model for the ovality of a steel pipe, capable of generating an ovality prediction model that accurately predicts the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process comprising a plurality of steps.

Решение проблемыSolution to the problem

Для решения проблемы и указанной задачи способ прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению является способом прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, причем процесс изготовления стальной трубы включает в себя: этап гибки концов посредством выполнения гибки концов на концах стального листа в направлении ширины; этап гибки давлением посредством обработки формованием стального листа, который был подвергнут обработке посредством гибки концов, для формования стального листа с получением открытой трубы посредством множества нажатий пуансоном; и этап экспандирования трубы, который является этапом выполнения обработки формованием посредством экспандирования стальной трубы, полученной при соединении концов открытой трубы. Указанный способ включает в себя этап прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, используя модель прогнозирования овальности, обучаемую с помощью машинного обучения, причем модель прогнозирования овальности является моделью, для которой входными данными являются данные, включающие один рабочий параметр или два или больше рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа гибки концов, и один рабочий параметр или два или больше рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа гибки давлением, а выходными данными является информация об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы.In order to solve the problem and the said task, the method for predicting the ovality of a steel pipe according to the present invention is a method for predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process, wherein the steel pipe manufacturing process includes: an end bending step by performing end bending at the ends of a steel sheet in the width direction; a pressure bending step by means of forming processing of a steel sheet that has been subjected to the end bending process, to form the steel sheet to obtain an open pipe by means of a plurality of presses with a punch; and a pipe expansion step, which is a step of performing forming processing by means of expanding the steel pipe obtained by joining the ends of the open pipe. The said method includes a step of predicting the ovality of a steel pipe after the step of expanding the pipe, using an ovality prediction model trained using machine learning, wherein the ovality prediction model is a model for which the input data are data including one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the end bending step, and one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the pressure bending step, and the output data are information about the ovality of the steel pipe after the step of expanding the pipe.

Кроме того, модель прогнозирования овальности может включать в качестве входных данных один параметр или два или больше параметров, выбранных из атрибутивной информации о стальном листе.In addition, the ovality prediction model may include as input one parameter or two or more parameters selected from the attribute information of the steel sheet.

Кроме того, модель прогнозирования овальности может включать в качестве входных данных коэффициент экспандирования трубы, выбранный из рабочих параметров этапа экспандирования трубы.In addition, the ovality prediction model may include as input a pipe expansion factor selected from the operating parameters of the pipe expansion stage.

Кроме того, рабочие параметры этапа гибки концов могут включать один параметр или два или больше параметров из параметров, к которым относятся ширина при обработке посредством гибки концов, усилие при С-формовании и усилие захватывания зажимом.In addition, the working parameters of the end bending step may include one parameter or two or more parameters from the parameters that include the width during end bending processing, the force during C-forming, and the clamping force.

Кроме того, рабочие параметры этапа гибки давлением могут включать: информацию о месте формования и величину вдавливания при формовании, относящиеся к операции, на которой пуансон, используемый на этапе гибки давлением, выполняет формование стального листа, и количество нажатий при формовании, выполняемых на этапе гибки давлением.In addition, the working parameters of the pressure bending step may include: information about the forming location and the forming pressing amount related to the operation in which the punch used in the pressure bending step performs forming of the steel sheet, and the number of forming pressings performed in the pressure bending step.

Кроме того, способ регулирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению включает в себя этап изменения прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, используя способ прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению, причем прогнозирование выполняется перед началом намеченного для внесения изменений этапа, который, выбирается из нескольких этапов обработки формованием, составляющих процесс изготовления стальной трубы, и изменения одного рабочего параметра или двух или больше рабочих параметров, выбранных, по меньшей мере, из рабочих параметров намеченного для внесения изменений этапа, или одного рабочего параметра или двух или больше рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа обработки формованием после намеченного для внесения изменений этапа, так чтобы уменьшить овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы.In addition, the method for adjusting the ovality of a steel pipe according to the present invention includes a step of changing the prediction of the ovality of the steel pipe after the step of expanding the pipe, using the method for predicting the ovality of the steel pipe according to the present invention, wherein the prediction is performed before the start of a step intended for making changes, which is selected from several molding processing steps constituting the process for manufacturing a steel pipe, and changing one operating parameter or two or more operating parameters selected from at least the operating parameters of the step intended for making changes, or one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the molding processing step after the step intended for making changes, so as to reduce the ovality of the steel pipe after the step of expanding the pipe.

Кроме того, способ изготовления стальной трубы по изобретению включает этап изготовления стальной трубы, используя способ регулирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению.In addition, the method for producing a steel pipe according to the invention includes a step of producing a steel pipe using the method for adjusting the ovality of a steel pipe according to the present invention.

Кроме того, способ генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению является способом генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы, которая прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, причем процесс изготовления стальной трубы включает: этап гибки концов посредством выполнения гибки концов на конце стального листа в направлении ширины; этап гибки давлением посредством обработки формованием стального листа, который был подвергнут обработке посредством гибки концов, для формования стального листа в открытую трубу посредством множества нажатий пуансоном; и этап экспандирования трубы, который является этапом выполнения обработки формованием посредством экспандирования стальной трубы, полученной посредством соединения концов открытой трубы. Указанный способ включает: этап генерирования модели прогнозирования овальности, включающий получение множества блоков обучающих данных, в которых один блок или два или больше блоков данных рабочих характеристик, выбранных из данных рабочих характеристик этапа гибки концов, и один блок или два или больше блоков данных рабочих характеристик, выбранных из данных рабочих характеристик этапа гибки давлением, являются входными данными по характеристикам, а данные по характеристике по овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы с использованием указанных входных данных характеристик, являются выходными данными характеристики, и генерирование модели прогнозирования овальности посредством машинного обучения с использованием полученных блоков обучающих данных.In addition, the method for generating a prediction model for the ovality of a steel pipe according to the present invention is a method for generating a prediction model for the ovality of a steel pipe, which predicts the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process, wherein the steel pipe manufacturing process includes: an end bending step by performing end bending at the end of a steel sheet in the width direction; a pressure bending step by means of forming processing of a steel sheet that has been subjected to the end bending process, to form the steel sheet into an open pipe by means of a plurality of presses with a punch; and a pipe expansion step, which is a step of performing forming processing by means of expanding the steel pipe obtained by joining the ends of the open pipe. The said method includes: a step of generating an ovality prediction model, including obtaining a plurality of training data blocks, in which one block or two or more blocks of performance data selected from the performance data of the end bending step and one block or two or more blocks of performance data selected from the performance data of the pressure bending step are input data on characteristics, and the characteristic data on the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step in the process of manufacturing the steel pipe using the said input data on characteristics are output data on characteristics, and generating an ovality prediction model by means of machine learning using the obtained training data blocks.

Кроме того, входные данные характеристик могут включать один параметр или два или больше параметров, выбранных из атрибутивной информации о стальном листе.In addition, the input characteristic data may include one parameter or two or more parameters selected from the attribute information of the steel sheet.

Кроме того, машинное обучение, подлежащее использованию, может быть типом машинного обучения, выбранного из способов, к которым относятся нейронная сеть, древовидная схема решений, случайный лес и регрессия опорных векторов.Additionally, the machine learning to be used can be a type of machine learning selected from methods that include neural network, decision tree, random forest, and support vector regression.

Кроме того, устройство для прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению является устройством для прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, причем процесс изготовления стальной трубы включает в себя: этап гибки концов посредством выполнения гибки концов на концах стального листа в направлении ширины; этап гибки давлением посредством обработки формованием стального листа, который был подвергнут обработке посредством гибки концов, для формования стального листа в открытую трубу посредством множества нажатий пуансоном; и этап экспандирования трубы, который является этапом выполнения обработки формованием посредством экспандирования стальной трубы, полученной посредством соединения концов открытой трубы. Устройство для прогнозирования овальности стальной трубы включает в себя: блок сбора рабочих параметров, который собирает один рабочий параметр или два или больше рабочих параметров, выбираемых из рабочих параметров из этапа гибки концов, и один рабочий параметр или два или больше рабочих параметров, выбираемых из рабочих параметров из этапа гибки давлением; и блок прогнозирования овальности, который прогнозирует информацию об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы посредством ввода рабочих параметров, получаемых блоком сбора рабочих параметров, в модель прогнозирования овальности, обучаемую с помощью машинного обучения, причем модель прогнозирования овальности является моделью, для которой входными данными являются данные, включающие один рабочий параметр или два или больше рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа гибки концов, и один рабочий параметр или два или больше рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа гибки давлением, а выходными данными является информация об овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы.In addition, the device for predicting the ovality of a steel pipe according to the present invention is a device for predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process, wherein the steel pipe manufacturing process includes: an end bending step by performing end bending at the ends of a steel sheet in the width direction; a pressure bending step by means of forming processing of a steel sheet that has been subjected to the end bending process, to form the steel sheet into an open pipe by means of a plurality of pressings with a punch; and a pipe expansion step, which is a step of performing forming processing by means of expanding a steel pipe obtained by joining the ends of the open pipe. The device for predicting the ovality of a steel pipe includes: an operating parameter collecting unit that collects one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters from the end bending step, and one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters from the pressure bending step; and an ovality prediction unit that predicts information about the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step by inputting the operating parameters obtained by the operating parameter acquisition unit into an ovality prediction model trained using machine learning, wherein the ovality prediction model is a model for which the input data is data including one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the end bending step and one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the pressure bending step, and the output data is information about the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step.

Кроме того, устройство для прогнозирования овальности стальной трубы также может содержать терминальное устройство, содержащее: входной блок, который собирает входную информацию на основании работы пользователя; и блок индикации, который отображает информации об овальности, причем блок сбора рабочих параметров может обновлять часть или все собранные рабочие параметры на основании входной информации, собранной входным блоком, и блок индикации может отображать информацию об овальности стальной трубы, прогнозируемую блоком прогнозирования овальности, используя обновленные рабочие параметры.In addition, the device for predicting the ovality of a steel pipe may also comprise a terminal device comprising: an input unit that collects input information based on the user's operation; and a display unit that displays ovality information, wherein the operating parameter collection unit can update part or all of the collected operating parameters based on the input information collected 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 parameters.

Преимущественные эффекты изобретенияAdvantageous effects of the invention

С помощью способа прогнозирования овальности стальной трубы и устройства для прогнозирования овальности стальной трубы настоящего изобретения можно точно прогнозировать овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя множество этапов. Кроме того, с помощью способа регулирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению можно точно регулировать овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя множество этапов. Кроме того, с помощью способа изготовления стальной трубы настоящего изобретения можно изготавливать стальную трубу, имеющую требуемую овальность и хороший выход продукции. Кроме того, с помощью способа генерирования модели прогнозирования овальности стальной трубы по настоящему изобретению можно генерировать модель прогнозирования овальности стальной трубы, которая точно прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы в процессе изготовления стальной трубы, включающем в себя множество этапов.By means of the method for predicting the ovality of a steel pipe and the device for predicting the ovality of a steel pipe of the present invention, it is possible to accurately predict the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process comprising a plurality of steps. In addition, by means of the method for adjusting the ovality of a steel pipe of the present invention, it is possible to accurately adjust the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process comprising a plurality of steps. In addition, by means of the method for manufacturing a steel pipe of the present invention, it is possible to manufacture a steel pipe having the required ovality and a good product yield. In addition, by means of the method for generating a prediction model for the ovality of a steel pipe of the present invention, it is possible to generate a prediction model for the ovality of a steel pipe that accurately predicts the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process comprising a plurality of steps.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Фиг. 1 – схема процесса изготовления стальной трубы согласно варианту выполнения настоящего изобретения;Fig. 1 is a diagram of the process of manufacturing a steel pipe according to an embodiment of the present invention;

фиг. 2 – перспективный вид общей конструкции устройства для придания заготовке C-образной формы;Fig. 2 – perspective view of the general design of the device for giving the workpiece a C-shape;

фиг. 3 – вид в разрезе конструкции механизма формования;Fig. 3 – sectional view of the molding mechanism design;

фиг. 4 – схема примера этапа формования формуемой заготовки, имеющей U-образное сечение, используя устройство для гибки давлением;Fig. 4 – diagram of an example of a stage of forming a moldable blank having a U-shaped cross-section, using a pressure bending device;

фиг. 5 – схема примера этапа формования формуемой заготовки, имеющей U-образное сечение, используя устройство для гибки давлением;Fig. 5 – diagram of an example of a stage of forming a moldable blank having a U-shaped cross-section, using a pressure bending device;

фиг. 6 – схема примера конструкции устройства экспандирования трубы;Fig. 6 – diagram of an example of the design of a pipe expansion device;

фиг. 7 – схема примера конструкции устройства для измерения формы наружного диаметра стальной трубы;Fig. 7 – diagram of an example of the design of a device for measuring the shape of the outer diameter of a steel pipe;

фиг. 8 – схема способа генерирования модели прогнозирования овальности по варианту выполнения настоящего изобретения;Fig. 8 is a diagram of a method for generating an ovality prediction model according to an embodiment of the present invention;

фиг. 9 – график, показывающий пример изменения зависимости между величиной вдавливания при формовании на этапе гибки давлением и овальностью стальной трубы после этапа экспандирования трубы при изменении рабочего состояния на этапе гибки концов;Fig. 9 is a graph showing an example of a change in the relationship between the amount of indentation during forming at the pressure bending stage and the ovality of a steel pipe after the pipe expansion stage when the working state changes at the end bending stage;

фиг. 10 – примеры места вдавливания при формовании и величины вдавливания при формовании для каждого номера из множества нажатий;Fig. 10 – examples of the location of the pressing during molding and the amount of pressing during molding for each number from the set of pressings;

фиг. 11 – схема способа регулирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения;Fig. 11 is a diagram of a method for regulating the ovality of a steel pipe according to an embodiment of the present invention;

фиг. 12 – схема конфигурации устройства прогнозирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения;Fig. 12 is a configuration diagram of a device for predicting the ovality of a steel pipe according to an embodiment of the present invention;

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

Ниже со ссылкой на чертежи приведено описание варианта выполнения настоящего изобретения.Below, with reference to the drawings, a description of an embodiment of the present invention is given.

Процесс изготовления стальной трубыThe process of making steel pipe

На фиг. 1 показана схема процесса изготовления стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг. 1, в процессе изготовления стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения в качестве материала используется толстый стальной лист, изготавливаемый на этапе прокатки толстого листа, который является этапом предварительной обработки перед процессом 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 фаски, именуемой скосом. Этот этап выполняется для препятствования перегреву углового участка наружной поверхности конца листа в направлении ширины для стабилизации прочности сварки на последующем этапе сварки. Кроме того, поскольку ширина толстого стального листа оказывает влияние на наружный диаметр после формования стальной трубы, ширина регулируется до заданного диапазона с учетом предыстории деформации на последующих этапах.Fig. 1 is a flow chart showing a process for producing a steel pipe according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, in the process for producing a steel pipe according to an embodiment of the present invention, a thick steel sheet produced in a thick sheet rolling step, which is a pre-treatment step before the process for producing a steel pipe, is used as a material. 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 steel sheet in the width direction is pre-ground to obtain a chamfer called a bevel. This step is performed to prevent overheating of the corner portion of the outer surface of the end of the sheet in the width direction to stabilize the welding strength in the subsequent welding step. In addition, since the width of the thick steel sheet affects the outer diameter after forming the steel pipe, the width is adjusted to a specified range taking into account the deformation history in the subsequent stages.

Процесс изготовления стальной трубы включает в себя выполнение этапа гибки концов посредством выполнения гибки концов стального листа в направлении ширины. На этапе гибки концов, выполняемом с помощью устройства для придания заготовке C-образной формы, выполняется обработка посредством гибки (также именуемой подгибкой) концов стального листа в направлении ширины. 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 в направлении ширины. 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 в направлении ширины. Поскольку прикладывание изгибающего момента к концам в направлении ширины в прессе для трехточечной гибки является затруднительным, этап гибки концов выполняется с предварительным прикладыванием деформации гибки указанными полуматрицами. Это позволяет уменьшить овальность готовой стальной трубы. В данном случае примеры рабочих параметров для задания условий механической обработки включают в себя: ширину обработки посредством гибки концов, которая равна длине, на которой полуматрицы приходят в контакт со стальным листом от конца в направлении ширины стального листа в направлении центра в направлении ширины; усилие захватывания зажима; величину подачи матрицы, когда процесс обработки посредством гибки концов повторяется в продольном направлении стального листа, направление подачи, число подач и т.п.The process of manufacturing a steel pipe includes performing an end bending step by bending the ends of a steel sheet in the width direction. In the end bending step, performed by a C-shaping device, the ends of a steel sheet are processed by bending (also called hemming) in the width direction. The C-shaping device comprises a pair of dies, upper and lower, and a pair of clamps, upper and lower, which hold a central portion of a steel sheet in the width direction. Since the length of the die is shorter than the length of the steel sheet, the end bending process is repeated during successive feeding of the steel sheet in the longitudinal direction. This end bending process is performed at both ends of the steel sheet in the width direction. Since it is difficult to apply a bending moment to the ends in the width direction in a three-point bending press, the end bending step is performed by pre-applying a bending deformation by said half-dies. This makes it possible to reduce the ovality of the finished steel pipe. In this case, examples of the working parameters for setting the machining conditions include: the width of the end bending machining, which is equal to the length at which the half dies come into contact with the steel sheet from the end in the width direction of the steel sheet to the center in the width direction; the gripping force of the clamp; the feed amount of the die when the end bending machining process is repeated in the longitudinal direction of the steel sheet, the feed direction, the number of feeds, 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. Следует отметить, что процесс изготовления после этапа гибки давлением часто включает в себя этап уменьшения зазора под сварку в формованной заготовке, имеющей U-образное сечение, используя устройство для придания заготовке O-образной формы для формования открытой трубы. Однако в настоящем варианте выполнения этап уменьшения зазора под сварку не выполняется, и этап сварки выполняется на формованной заготовке U-образного сечения, которая была подвергнута гибке давлением на этапе гибки давлением. Далее по тексту формованная заготовка U-образного сечения, полученная на этапе гибки давлением, также именуется открытой трубой. 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, имеющую 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 for obtaining a U-shaped formed blank by performing three-point bending, repeatedly using a punch of a pressure bending device. It should be noted that the manufacturing process after the pressure bending step often includes a step of reducing a welding gap in the formed blank having a U-shaped section, using a device for giving the blank an O-shape to form an open pipe. However, in the present embodiment, the step of reducing the welding gap is not performed, and the welding step is performed on the U-shaped formed blank that has been pressure-bent in the pressure bending step. Hereinafter, the U-shaped formed blank obtained in the pressure bending step is also referred to as an open pipe. The subsequent welding step is a step of limiting a portion of the welding gap 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 manufactured from the formed blank, having ends connected to each other. The subsequent stage of expanding the pipe is the stage of using an expansion device containing a plurality of tools for expanding the pipe, 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 tools for expanding the pipe into contact with the inner surface of the pipe. At the stage of checking the steel pipe manufactured in this way, it is checked whether its quality, namely, the properties of the material, the appearance and the dimensions, correspond to the established technical conditions, after which the steel pipe is shipped as a finished product. In the present embodiment, the checking stage includes the stage of measuring the ovality of the steel pipe.

В настоящем варианте выполнения этап гибки концов, этап гибки давлением и этап экспандирования трубы из группы этапов изготовления, включающих в себя формование стального листа для получения открытой трубы и этап экспандирования трубы, выполняемый после сварки, именуются «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 процесс изготовления стальной трубы.In the present embodiment, the end bending step, the pressure bending step, and the pipe expansion step of the group of manufacturing steps including forming a steel sheet to obtain an open pipe and the pipe expansion step performed after welding are called a "forming processing step." These steps are general steps for adjusting the size and shape of a steel pipe by plastically deforming the steel sheet. The following describes in detail the individual steps involved in the manufacturing process of a steel pipe with reference to the drawings.

Этап гибки концовEnd bending stage

Ниже со ссылкой на фиг. 2 и 3 приведено подробное описание устройства для придания заготовке C-образной формы, которое выполняет обработку посредством гибки концов. На фиг. 2 показан перспективный вид общей компоновки устройства для придания заготовке C-образной формы. Как показано на фиг. 2, 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 Sc листа в направлении ширины до получения заданной кривизны на стороне выхода стального листа S в качестве передней стороны в направлении ширины; формующий механизм 32B, который выполняет гибку другого конца Sd листа в направлении ширины 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 номер поз. Sa на чертеже обозначает начальный конец (передний конец в продольном направлении) стального листа S.Below, with reference to Fig. 2 and 3, a detailed description will be given of the device for giving a C-shape to a workpiece, which performs processing by bending the ends. Fig. 2 is a perspective view of the overall arrangement of the device for giving a workpiece a C-shape. As shown in Fig. 2, the device 30 for giving a C-shape to a workpiece includes: a conveying mechanism 31, which conveys a steel sheet S in a longitudinal direction, that is, in a conveying direction; a forming mechanism 32A, which bends one end Sc of the sheet in the width direction until a predetermined curvature is obtained on the exit side of the steel sheet S as a leading side in the width direction; a forming mechanism 32B, which bends the other end Sd of the sheet in the width direction until the predetermined curvature is obtained; and an internal adjustment mechanism (not shown), which adjusts the distance between the forming mechanisms 32A and 32B on the left and right along the width of the steel sheet S, which is subjected to processing by bending the ends. The conveying mechanism 31 comprises a plurality of rotating conveying rollers 31a arranged in front and behind the forming mechanisms 32A and 32B. It should be noted that the item number Sa in the drawing denotes the starting end (the front end in the longitudinal direction) of the steel sheet S.

На фиг. 3(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 в направлении от стороны входа к стороне выхода в направлении транспортирования стального листа S. 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 (усилие при C-формовании). Формующие механизмы 32A и 32B могут содержать зажимной механизм 37, который захватывает стальной лист S c внутренней стороны от верхней полуматрицы 33 и нижней полуматрицы 34 в направлении ширины. 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 при периодической подаче стального листа S в продольном направлении транспортирующим механизмом 31 (см. фиг. 2).Fig. 3(a) is a sectional view of a forming mechanism 32A in the width direction which performs bending processing at one end Sc in the width direction of a steel sheet S, as viewed from the entry side to the exit side in the conveying direction of the steel sheet S. The forming mechanism 32A and the forming mechanism 32B are bilaterally symmetrical and have an identical arrangement. 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 the vertical direction, and a hydraulic cylinder 36 as a half die moving means which pushes up the lower half die 34 together with the tool holder 35 (moves in the direction of approaching the upper half die 33) and clamps the half dies with a predetermined compression force (C-forming force). The forming mechanisms 32A and 32B may comprise a clamping mechanism 37 which grips the steel sheet S from the inner side of the upper die 33 and the lower die 34 in the width direction. The length of the steel sheet S in the longitudinal direction of the upper die 33 and the lower die 34 is less than the length of the steel sheet S. In this case, the processing by bending the ends is performed multiple times by periodically feeding the steel sheet S in the longitudinal direction by the transport mechanism 31 (see Fig. 2).

На этапе гибки концов нижняя полуматрица 34, соприкасающаяся с поверхностью стального листа на наружной стороне в направлении гибки концов Sc и Sd в направлении ширины стального листа, 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 в направлении ширины. 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 стального листа S, наружным диаметром стальной трубы и т.п. и может выбираться и использоваться в соответствии с подлежащим обработке материалом.In the end bending step, the lower half-die 34, which is in contact with the surface of the steel sheet on the outer side in the bending direction of the ends Sc and Sd in the width direction of the steel sheet that is processed by bending the ends, 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 the width direction. However, although the forming surface 34a of the lower half-die 34 has the shape of a concave curved surface, the forming surface may be any surface that approaches the upper half-die 33 when it continues 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 appropriately calculated according to the thickness of the steel sheet S, the outer diameter of the steel pipe, etc., and can be selected and used according to the material to be processed.

На фиг. 3(b) показан вид в разрезе формующего механизма 32A в направлении ширины в таком же положении, как и на фиг. 3(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 в направлении ширины 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.Fig. 3(b) is a sectional view of the forming mechanism 32A in the width direction in the same position as in Fig. 3(a), showing a state in which the lower die 34 is pushed upward by the hydraulic cylinder 36 and clamped. The lower die 34 is pushed upward by the hydraulic cylinder 36, and the end Sc of the steel sheet S in the width direction is subjected to bending processing and is formed according to the shape in the direction of the arc-shaped forming surface 33a of the upper die 33. The width at which the end bending is performed (end bending processing width) varies depending on the width of the steel sheet S and is generally approximately 100 to 400 mm.

Этап гибки давлениемPressure bending stage

На фиг. 4 показан пример этапа формования формуемой заготовки, имеющей U-образное сечение, используя устройство для гибки давлением. На чертеже номером поз. 1 обозначена матрица, расположенная на пути транспортировки стального листа S. Матрица 1 содержит элементы 1a и 1b в форме бруска, 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, номером 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.Fig. 4 shows an example of a step of forming a formable blank having a U-shaped cross-section using a pressure bending device. In the drawing, pos. 1 denotes a matrix located on the conveying path of the steel sheet S. The matrix 1 comprises elements 1a and 1b in the form of a bar, left and right, for supporting the steel sheet S at two places in the conveying direction, and the distance ΔD between said elements can vary depending on the size of the steel pipe to be formed. In addition, pos. 2 denotes a punch that can move towards and away from the matrix 1. The punch 2 has: a front end 2a of the punch having a downwardly directed convex processing surface that directly contacts the steel sheet S and applies pressure to it, giving the steel sheet a concave shape; and a punch support 2b which 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 в направлении ширины к центральному участку, как показано на фиг. 5, при периодической подаче стального листа S с заданной величиной подачи. На фиг. 5 представлен этап формования формуемой заготовки S1, показанной в правом ряду (j), на котором стальной лист S, предварительно обработанный посредством гибки концов, обрабатывается в направлении сверху вниз в левом ряду (первая половина обработки (a) – e)) и затем обрабатывается в направлении 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. 5 стрелки возле стального листа S и пуансона 2 указывают направления движения стального листа S и пуансона 2 на отдельных этапах. В формованной заготовке S1, имеющей U-образное сечение в результате обработки на этом этапе, зазор между концами именуется «зазором под сварку».When performing bending processing on a steel sheet S using a pressure bending device having the above-described structure, the steel sheet S is placed on a die 1, and three-point bending forming is sequentially performed by a punch 2 on both sides of the steel sheet S in the width direction toward a central portion, as shown in Fig. 5, while periodically feeding the steel sheet S at a predetermined feeding amount. Fig. 5 shows a step of forming a formable blank S1 shown in the right row (j), in which the steel sheet S, previously processed by bending at the ends, is processed in the top-down direction in the left row (first half of the processing (a) to e)) and then processed in the top-down direction in the central row (second half of the processing (f) to i)) by operations including bending processing and feeding the steel sheet S. In Fig. 5 arrows near the steel sheet S and punch 2 indicate the directions of movement of the steel sheet S and punch 2 at individual stages. In the formed blank S1, which has a U-shaped cross-section as a result of processing at this stage, the gap between the ends is called the "weld gap".

В настоящем документе примеры рабочих параметров для установления 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.In this document, examples of the working parameters for setting the working conditions in the pressure bending step include the number of presses, the forming position information, the forming indentation amount, the distance between the die elements, the punch curvature, etc.

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 larger number of presses ensures a smoother curvilinear shape of the formed blank having a U-shaped cross-section and a greater reduction in the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step.

Информация о месте формования относится к месту в направлении ширины стального листа, подлежащего формованию пуансоном. В частности, указанное место 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 location information refers to a location in the width direction of the steel sheet to be formed by the punch. Specifically, said location may be defined by a distance from one end of the steel sheet in the width direction or by a distance based on a central portion of the steel sheet in the width direction. The forming location information is preferably processed as data related to the number of presses (sequences including the number of presses from the first to the Nth).

Величина вдавливания при формовании относится к величине перемещения пуансона 2 в каждом месте 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. 4. 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 набором данных от 1 до N с числом нажатий, информацией о месте формования и величиной вдавливания при формовании в виде одной группы набора данных. Причина, по которой используются указанные наборы данных, состоит в том, что за счет частичного изменения места 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 месте формования и величину вдавливания при формовании в начале (первый раз) или конце (N-ый раз) этапа гибки давлением.The amount of molding indentation refers to the amount of movement of the punch 2 at each place of molding indentation. The amount of molding indentation is defined as the amount by which the lower end surface of the front end 2a of the punch projects downward from the line connecting the points of the uppermost surfaces of the die 1 shown in Fig. 4. In this case, since the amount of movement of the front end 2a of the punch can be set individually for each pressing, it is preferable that the number of pressings and the amount of molding indentation are processed as related data. Thus, when the number of pressings is N, the working state in the pressure bending step is defined by a data set of 1 to N with the number of pressings, the information of the forming place, and the amount of molding indentation as one group of the data set. The reason for using these data sets is that due to the partial change in the forming position and the amount of punch movement in the pressure bending step, the entire sectional shape of the pipe in the open pipe state changes, 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 of the ovality prediction model to be described below. It is permissible to use a method of selecting a 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 forming indentation amount at the beginning (the first time) or the end (the Nth time) of the pressure bending step.

Расстояние между элементами матрицы является расстоянием между элементами 1a и 1b в форме брусков, левым и правым, показанными на фиг.4, и является параметром, обозначенным ΔD на чертеже. Увеличение расстояния между элементами матрицы изменяет локальную кривизну стального листа даже при одной и той же величине вдавливания при формовании и оказывает влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Таким образом, предпочтительно использовать расстояние между элементами матрицы, заданное в зависимости от размера стальной трубы, подлежащей формованию, в качестве рабочего параметра на этапе гибки давлением. Кроме того, в случае, когда расстояние между элементами матрицы при перемещении пуансона каждый раз изменяется, данные, связанные с числом нажатий, могут использоваться в качестве рабочих параметров.The distance between the die elements is the distance between the bar-shaped elements 1a and 1b, left and right, shown in Fig. 4, and is a parameter denoted by ΔD in the drawing. An increase in the distance between the die elements changes the local curvature of the steel sheet even with the same pressing amount during forming, and affects the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. Therefore, it is preferable to use the distance between the die elements set depending on the size of the steel pipe to be formed as an operating parameter in the pressure bending step. Furthermore, in a case where the distance between the die elements changes each time the punch moves, data related to the number of pressings 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 согласно размеру стальной трубы, подлежащей формованию, в качестве рабочего параметра на этапе гибки давлением.The 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 press 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 working parameter in the pressure bending step.

Поскольку в настоящем варианте выполнения отсутствует этап уменьшения зазора под сварку с использованием устройства для придания заготовке O-образной формы или т.п. после этапа гибки давлением, это, скорее всего, приведет к увеличению зазора под сварку в формованной заготовке и увеличению овальности после этапа экспандирования трубы. Следовательно, по сравнению со случаем выполнения этапа уменьшения зазора под сварку величина вдавливания при формовании на центральном участке в направлении ширины стального листа S часто становится большой. Однако задание слишком большой величины вдавливания при формовании на центральном участке в направлении ширины стального листа S обусловливает, что конец формованной заготовки в направлении ширины будет приходить в контакт с опорой 2b пуансона. Следовательно, существует возможность задания верхнего ограничения величины вдавливания.Since the present embodiment does not have a step of reducing the welding gap using an O-shape device or the like after the pressure bending step, this is likely to cause an increase in the welding gap of the formed blank and an increase in the ovality after the pipe expanding step. Therefore, compared with the case of performing the step of reducing the welding gap, the forming indentation amount at the central portion in the width direction of the steel sheet S often becomes large. However, setting the forming indentation amount at the central portion in the width direction of the steel sheet S too large causes the end of the formed blank in the width direction to come into contact with the punch support 2b. Therefore, it is possible to set an upper limit on the indentation amount.

Этап сваркиWelding stage

В дальнейшем формованная заготовка S1, имеющая U-образное сечение и подвергнутая обработке формованием на этапе гибки давлением, подвергается обработке для получения стальной трубы посредством стыковки торцевых поверхностей участков зазора друг с другом и сварки торцевых поверхностей в сварочной машине (соединительном средстве). 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 сварочную 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 formed blank S1 having a U-shaped cross-section and subjected to forming processing in the pressure bending step is processed to obtain a steel pipe by joining the end surfaces of the gap sections to each other and welding the end surfaces in a welding machine (connecting means). The welding machine (connecting means) used is, for example, a device comprising 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 welding machine for welding the outer surface of pipes. In these welding machines, the welding machine for tack welding pipes continuously brings the surfaces to be joined by means of forming rolls into tight contact with each other at a corresponding mutual arrangement and welds the tight contact section along the entire length in the direction of the pipe axis. Next, the tack welded pipe is welded (by submerged arc welding) from the inner surface of the joined section using a welding machine for welding the inner surface of pipes, and then welded (by submerged arc welding) from the outer surface of the joined section using a welding machine for welding the outer surface of pipes.

Этап экспандирования трубыPipe expansion stage

Стальная труба, имеющая сваренный участок с зазором под сварку, обрабатывается таким образом, что устройство для экспандирования трубы вставляется в стальную трубу для экспандирования диаметра стальной трубы (именуемого 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 экспандирования трубы сначала выравнивается с местом начала экспандирования трубы посредством перемещения стальной трубы P, используя устройство для перемещения стальной трубы. Далее посредством отведения тяговой штанги 18 из начального положения экспандирования трубы выполняется первая обработка для экспандирования трубы. 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 P к идеальной круглой форме. Далее, тяговая штанга 18 выдвигается в исходное положение экспандирования трубы для возврата сегментов 16 для 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 согласно новым местам 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.A steel pipe having a welded portion with a welding gap is processed in such a manner that a pipe expanding device is inserted into the steel pipe to expand the diameter of the steel pipe (called pipe expansion). Fig. 6(a) to 6(c) show an example of the structure of the pipe expanding device. As shown in Fig. 6(a), the pipe expanding device comprises a plurality of pipe expanding segments 16 having curved surfaces obtained by dividing an arc into a plurality of arcs in the circumferential direction of a conical outer peripheral surface 17. When expanding the steel pipe using the pipe expanding device as shown in Fig. 6(b) and 6(c), the pipe expanding segment 16 is first aligned with a starting point of the pipe expansion by moving the steel pipe P using the steel pipe moving device. Next, by retracting the drawbar 18 from the initial position of expanding the pipe, the first processing for expanding the pipe is performed. This allows each of the segments 16 for expanding the pipe in sliding contact with the conical outer peripheral surface 17 to move in the radial direction due to the wedge action, expanding the steel pipe P. This reduces the level of irregularity of the sectional shape of the steel pipe P, approaching the sectional shape of the steel pipe P to an ideal round shape. Next, the drawbar 18 is extended to the initial position of expanding the pipe to return the segments 16 for expanding the pipe inward in the vertical axial direction by means of the release mechanism, and then the steel pipe P is further moved by a distance corresponding to the pitch (axial length) of the segments 16 for expanding the pipe. The segments 16 for expanding the pipe are adjusted according to the new places of expanding the pipe, and then the above-described operation is repeated. This enables the first processing for pipe expansion to be carried out along the entire length of the steel pipe P in accordance with the pitch of the 16 segments for pipe expansion.

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. Коэффициент экспандирования трубы относится к отношению 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 окружной длины стальной трубы. Коэффициент экспандирования трубы может регулироваться посредством величины хода, когда сегменты для экспандирования трубы расширяются в радиальном направлении. Число сегментов для экспандирования трубы относится к числу 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 the operating parameters for defining 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 refers to the ratio of the difference between the outside diameter after pipe expansion and the outside diameter before pipe expansion to the outside diameter before pipe expansion. The outside diameter before pipe expansion and after pipe expansion can be calculated by measuring the circumferential length of the steel pipe. The pipe expansion ratio can be adjusted by the stroke amount when the pipe expansion segments expand in the radial direction. The number of pipe expansion segments refers to the number of segments that abut the steel pipe located in the circumferential direction when pipe expansion is performed. 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, рабочий параметр, который может легко регулировать овальность после этапа экспандирования трубы, является коэффициентом 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 большее локальное изменение кривизны в окружном направлении стальной трубы может сдерживаться, позволяя достичь удовлетворительной овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы. 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 или т.п., 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 выполняемой операции задается таким образом, чтобы овальность стальной трубы находилась в пределах заданной величины при коэффициенте экспандирования трубы ниже заданного верхнего предельного значения коэффициента экспандирования трубы.In addition to these parameters, the operating parameter that can easily adjust the ovality after the pipe expansion step is the pipe expansion ratio. Increasing the pipe expansion ratio ensures that the curvature of the contact area with the pipe expansion segment is uniformly distributed over the entire circumference of the pipe according to R pipe expansion segments, making it possible to reduce the ovality. The larger the number of pipe expansion segments, the greater the local change in curvature in the circumferential direction of the steel pipe can be suppressed, making it possible to achieve satisfactory ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. On the other hand, an excessively high pipe expansion ratio might reduce the compressive yield strength of the finished steel pipe due to the Bauschinger effect. When the steel pipe is used as a pipe for a pipeline or the like, high compressive stresses act in the circumferential direction of the pipe. Therefore, the steel pipe material must have a high compressive yield strength, and increasing the pipe expansion ratio more than necessary is unacceptable. Accordingly, the expansion coefficient of the pipe in the operation being performed is set in such a way that the ovality of the steel pipe is within the specified value with the expansion coefficient of the pipe below the specified upper limit value of the expansion coefficient of the pipe.

Этап измерения овальностиOvality measurement stage

На этапе проверки в качестве последнего этапа изготовления 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 местах. 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 применительно к разделению на 4 – 36000 равных частей. Более предпочтительно использовать деление на 360 и более равных частей.In the inspection stage, as the last stage of manufacturing a steel pipe, the quality of the steel pipe is checked and the ovality of the steel pipe is measured. The ovality measured in the ovality measurement stage is an index representing the degree of deviation of the shape of the outer diameter of the steel pipe from the ideal circle. Generally, the closer the ovality is to zero, the closer the cross-sectional shape of the steel pipe is to the ideal circle. The ovality is calculated based on the information on the outer diameter of the steel pipe measured by an ovality measuring device. For example, the pipe is divided into equal parts in the circumferential direction at a certain point along the length of the pipe, and then the outer diameters are measured at opposite points. 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 greater the number of divisions into equal parts, the smaller the irregularities in the shape of the steel pipe after the expansion stage can be a numerical index, which is preferable. In particular, it is preferable to use the information in relation to division into 4 - 36,000 equal parts. It is more preferable to use division into 360 or more equal parts.

Кроме того, положение в продольном направлении стальной трубы, заданное для измерения овальности, можно выбирать любым образом. Овальность может измеряться вблизи конца стальной трубы в продольном направлении или овальность может измеряться на центральном участке стальной трубы в продольном направлении. Кроме того, в продольном направлении может быть выбрано множество положений для измерения овальности с целью измерения овальности в каждом положении, или может быть получено среднее значение овальности, измеренной во множестве положений в продольном направлении. 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 определяющей область, отклоняющуюся от формы наружного диаметра стальной трубы в форме изображения на основе временной идеальной окружности. В качестве средства измерения формы наружного диаметра стальной трубы, к примеру, могут быть использованы следующие способы.In addition, the position in the longitudinal direction of the steel pipe specified for measuring the ovality may be selected in any manner. The ovality may be measured near the end of the steel pipe in the longitudinal direction, or the ovality may be measured at the center portion of the steel pipe in the longitudinal direction. In addition, a plurality of positions for measuring the ovality may be selected in the longitudinal direction to measure the ovality at each position, or an average value of the ovality measured at a plurality of positions in the longitudinal direction may be obtained. However, the ovality does not necessarily have to be represented by the difference between the maximum diameter and the minimum diameter. It is also permissible to use a method for calculating an equivalent temporary ideal circumference (diameter) having the same area as the area inside the curved figure representing the shape of the outer diameter of the steel pipe on a continuous diagram and defining an area deviating from the shape of the outer diameter of the steel pipe in the form of an image based on the temporary ideal circumference. For example, the following methods may be used as a means for measuring the shape of the outer diameter of the steel pipe.

(a) Как показано на фиг. 7(a), с помощью устройства, содержащего штангу 20, которая может вращаться 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 вращения, который определяет угол вращения 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 вращения штанги 20 в минутах, после чего определяется форма наружного диаметра стальной трубы P на основе измеренного значения.(a) As shown in Fig. 7(a), using a device comprising a rod 20 that can rotate 360 degrees with respect to a substantially central axis of a steel pipe P, displacement feelers 21a and 21b attached to a distal end of the rod 20, and a rotation angle sensor 22 that detects the rotation angle of a rotary shaft of the rod 20, a distance between the rotation center of the rod 20 and a measurement point on the outer periphery of the steel pipe P is measured using the displacement feelers 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 detected based on the measured value.

(b) Как показано на фиг. 7(b), с помощью устройства, содержащего поворотную штангу 25, которая вращается 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, 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 мест формования прижимными роликами 26a и 26b с помощью отдельных нажимных пневматических цилиндров.(b) As shown in Fig. 7(b), by means of a device comprising a rotary rod 25 which rotates about a central axis of a steel pipe P, a frame (not shown) which is disposed on an end side of the rotary rod 25 and can move in a radial direction of the steel pipe P, a pair of pressure rollers 26a and 26b which come into contact with an outer surface and an inner surface of an end of the steel pipe P and rotate with the rotation of the rotary rod, and a pair of pressure pneumatic 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 forming positions of the pressure rollers 26a and 26b by means of separate pressure 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 ovality prediction accuracy can be confirmed. Thus, with respect to the prediction result by the ovality prediction model described below, the prediction accuracy can also be improved by adding the actual prediction error value to the prediction result by the ovality prediction model.

Способ генерирования модели прогнозирования овальностиMethod for generating ovality prediction model

На фиг. 8 представлена схема, на которой показан способ генерирования модели прогнозирования овальности по варианту выполнения настоящего изобретения. Блок 100 генерирования модели прогнозирования овальности собирает данные характеристики из атрибутивной информации о стальном листе, используемом в качестве материала, данные рабочих характеристик из этапа гибки концов, данные рабочих характеристик из этапа гибки давлением и данные характеристики по овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, после чего генерирует модель M прогнозирования овальности с помощью машинного обучения.Fig. 8 is a diagram showing a method for generating an ovality prediction model according to an embodiment of the present invention. The ovality prediction model generation unit 100 collects characteristic data from attribute information of a steel sheet used as a material, performance data from an end bending step, performance data from a pressure bending step, and ovality characteristic data of a steel pipe after a pipe expansion step, and then generates an ovality prediction model M using machine learning.

Данные характеристики из атрибутивной информации о стальном листе передаются из главного компьютера 110 в блок 100 генерирования модели прогнозирования овальности. Однако данные могут передаваться в блок 100 генерирования модели прогнозирования овальности с помощью процедуры измерения атрибутивной информации о стальном листе перед началом формования на этапе гибки концов и ввода результата с терминала или т.п. Кроме того, данные рабочих характеристик из этапа гибки концов, данные рабочих характеристик из этапа гибки давлением, и данные характеристики по овальности после этапа экспандирования трубы передаются в блок 100 генерирования модели прогнозирования овальности и накапливаются в базе данных 100a в форме связи с данными для каждого заданного материала, конкретизируемого номером продукции, номером изделия и т.п. Кроме того, данные рабочих характеристик из этапа экспандирования трубы могут добавляться в базу данных 100a. Данные рабочих характеристик, подлежащие добавлению в базу данных 100a, могут быть различного рода данными, которые могут собираться в качестве данных характеристик. Это связано с тем, что информация, которая не используется для данных характеристик при генерировании модели M прогнозирования овальности с помощью машинного обучения, может использоваться, когда модель M прогнозирования овальности снова генерируется позднее, что позволяет устранить необходимость повторного накапливания данных.The characteristic data of the attribute information of the steel sheet is transmitted from the host computer 110 to the ovality prediction model generation unit 100. However, the data may be transmitted to the ovality prediction model generation unit 100 by means of a procedure of measuring the attribute information of the steel sheet before the start of forming in the end bending step and inputting the result from a terminal or the like. In addition, the performance data from the end bending step, the performance data from the pressure bending step, and the ovality characteristic data after the pipe expansion step are transmitted to the ovality prediction model generation unit 100 and accumulated in the database 100a in the form of a link with the data for each specified material specified by a product number, an article number, etc. In addition, the performance data from the pipe expansion step may be added to the database 100a. The performance data to be added to the database 100a may be various kinds of data that can be collected as characteristic data. This is because information that is not used for these features when generating the ovality prediction model M using machine learning can be used when the ovality prediction model M is generated again later, eliminating the need to re-accumulate the data.

Количество блоков данных характеристик, подлежащих накоплению в базе данных 100a, описанной выше, должно составлять, по меньшей мере, 10 или больше, предпочтительно, 100 или больше, и более предпочтительно, 1000 или больше. Это связано с тем, что чем больше количество блоков данных в качестве основы модели машинного обучения, тем выше точность прогнозирования овальности после этапа экспандирования трубы. В настоящем варианте выполнения благодаря использованию базы данных 100a, создаваемой таким образом, блок 100b машинного обучения генерирует модель M прогнозирования овальности с помощью машинного обучения. В этом машинном обучении один или два или больше блоков данных рабочих характеристик, выбранных, по меньшей мере, из данных рабочих характеристик на этапе гибки концов, и один или два или больше блоков данных рабочих характеристик, выбранных из данных рабочих характеристик на этапе гибки давлением, используются в качестве входных данных характеристик, а данные характеристики по овальности стального листа после этапа экспандирования трубы на этапе изготовления стальной трубы, использующего указанные входные данные характеристик, используются в качестве выходных данных характеристики. Кроме того, один или два или больше блоков данных характеристик, выбранных из данных характеристик по атрибутивной информации о стальном листе, а также один или два или больше блоков данных характеристик, выбранных из данных рабочих характеристик на этапе экспандирования трубы, при необходимости могут быть добавлены во входные данные характеристик.The number of characteristic data units to be accumulated in the database 100a described above should be at least 10 or more, preferably 100 or more, and more preferably 1000 or more. This is because the larger the number of data units as a basis for the machine learning model, the higher the accuracy of predicting the ovality after the pipe expansion step. In the present embodiment, by using the database 100a created in this way, the machine learning unit 100b generates an ovality prediction model M by machine learning. In this machine learning, one or two or more performance data units selected from at least the performance data in the end bending step and one or two or more performance data units selected from the performance data in the pressure bending step are used as characteristic input data, and the characteristic data on the ovality of the steel sheet after the pipe expansion step in the steel pipe manufacturing step using said characteristic input data are used as characteristic output data. In addition, one or two or more characteristic data blocks selected from the characteristic data of the attribute information of the steel sheet, and one or two or more characteristic data blocks selected from the performance data in the pipe expansion step may be added to the input characteristic data as necessary.

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 и регрессию опорных векторов. Кроме того, можно использовать единую модель, сочетающую в себе множество моделей. Кроме того, также допускается генерирование в качестве модели M прогнозирования овальности модели машинного обучения, которая определяет, находится ли значение в заданном допустимом диапазоне овальности, вместо величины овальности, и которая использует данные, полученные путем преобразования результата приемлемо/неприемлемо в качестве выходных данных характеристик. Может использоваться модель классификации, такая как метод k-ближайших соседей или логистическая регрессия. Кроме того, база данных 100a может накапливать необходимые данные рабочих характеристик и периодически (например, ежемесячно) обновлять модель M прогнозирования овальности. Это повышает точность прогнозирования модели M прогнозирования овальности.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 a decision tree, a random forest, and support vector regression. In addition, a single model combining a plurality of models may be used. In addition, it is also possible to generate, as the ovality prediction model M, a machine learning model that determines whether a value is within a given acceptable ovality range, instead of an ovality value, and that uses data obtained by converting the acceptable/unacceptable result as the characteristic output. A classification model such as the k-nearest neighbor method or logistic regression may be used. In addition, the database 100a may accumulate the necessary performance data and periodically (for example, monthly) update the ovality prediction model M. This improves the prediction accuracy of the ovality prediction model M.

Модель M прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, генерируемая, как описано выше, имеет следующие характеристики. Прежде всего, на этапе гибки концов матрица прикладывает деформацию изгиба к концам стального листа, используемого в качестве материала, в направлении ширины, что оказывает влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования вблизи сваренного участка стальной трубы. Причина этого состоит в следующем. Когда деформация изгиба прикладывается к стальному листу посредством трехточечной гибки на этапе гибки давлением, прикладывание изгибающего момента к концам стального листа в направлении ширины является затруднительным, что усложняет уменьшение кривизны вблизи концов стального листа в направлении ширины. С другой стороны, этап гибки давлением является этапом выполнения множества операций деформации изгиба в направлении ширины стального листа, что оказывает влияние на распределение кривизны в окружном направлении, которое происходит в открытой трубе. Это оказывает влияние на всем окружном направлении стальной трубы в отношении овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Таким образом, на этапе гибки концов и этапе гибки давлением деформация изгиба прикладывается в разных местах в направлении ширины стального листа. Таким образом, прогнозирование овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы предпочтительно следует выполнять посредством комбинирования рабочих условий двух указанных этапов.The model M for predicting the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step generated as described above has the following characteristics. First of all, in the end bending step, the die applies a bending deformation to the ends of the steel sheet used as the material in the width direction, which affects the ovality of the steel pipe after the expansion step near the welded portion of the steel pipe. The reason for this is as follows. When the bending deformation is applied to the steel sheet by three-point bending in the pressure bending step, it is difficult to apply a bending moment to the ends of the steel sheet in the width direction, which makes it difficult to reduce the curvature near the ends of the steel sheet in the width direction. On the other hand, the pressure bending step is a step of performing a plurality of bending deformation operations in the width direction of the steel sheet, which affects the distribution of the curvature in the circumferential direction that occurs in the open pipe. This affects the entire circumferential direction of the steel pipe with respect to the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. Therefore, in the end bending step and the pressure bending step, the bending deformation is applied at different locations in the width direction of the steel sheet. Therefore, the prediction of the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step should preferably be performed by combining the working conditions of the two steps.

Вместе с тем, когда кривизна, прикладываемая к стальному листу на этапе гибки концов, небольшая, деформация концов в направлении ширины должна быть небольшой. Таким образом, если на этапе гибки давлением не прикладывается относительно большая деформация гибки, зазор под сварку в открытой трубе не будет уменьшаться, что ведет к увеличению овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы. И, наоборот, когда кривизна, прикладываемая к стальному листу на этапе гибки концов, большая, зазор под сварку в открытой трубе будет слишком малым, если деформация гибки на этапе гибки давлением не уменьшается. Это также ведет к увеличению овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Соответственно, комбинирование рабочих условий на этапе гибки концов и рабочих условий на этапе гибки давлением позволяют получить надлежащую овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы и, следовательно, модель M прогнозирования овальности создается с учетом таких факторов.However, when the curvature applied to the steel sheet in the end bending step is small, the end deformation in the width direction should be small. Therefore, if a relatively large bending deformation is not applied in the pressure bending step, the welding gap in the open pipe will not decrease, which leads to an increase in the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. Conversely, when the curvature applied to the steel sheet in the end bending step is large, the welding gap in the open pipe will be too small if the bending deformation in the pressure bending step is not reduced. This also leads to an increase in the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step. Accordingly, the working conditions in the end bending step and the working conditions in the pressure bending step can be combined to obtain the proper ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, and therefore the ovality prediction model M is constructed taking such factors into account.

Кроме того, в качестве атрибутивной информации о стальном листе, используемом в качестве материала, например, предел текучести, толщина листа и т.п. имеют определенный уровень колебания при изготовлении стального листа, используемого в качестве материала, что оказывает влияние на кривизну стального листа после снятия нагрузки от устройства для придания заготовке C-образной формы на этапе гибки концов и на кривизну стального листа и кривизну после снятия нагрузки во время толкания пуансона при формовании трехточечной гибкой на этапе гибки давлением. Таким образом, используя атрибутивную информацию об указанных стальных листах в качестве входных параметров для модели M прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, может быть принято в расчет влияние предела текучести, толщины листа и т.п. на овальность.In addition, as the attribute information of the steel sheet used as the material, for example, the yield strength, the sheet thickness, etc. have a certain level of fluctuation in the production of the steel sheet used as the material, which affects the curvature of the steel sheet after the load is released from the device for giving the workpiece a C-shape in the end bending step and the curvature of the steel sheet and the curvature after the load is released during the pushing of the punch in the three-point bending forming in the pressure bending step. Therefore, by using the attribute information of said steel sheets as the input parameters for the ovality prediction model M of the steel pipe after the pipe expansion step, the influence of the yield strength, the sheet thickness, etc. on the ovality can be taken into account.

Например, на фиг. 9 показаны результаты измерения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы (задавая рабочие условия этапа экспандирования одной и той же трубы), изменяя величину вдавливания при формовании посредством прикладывая силы давления при первом проходе на этапе гибки давлением, когда ширина обработки при гибке концов на этапе гибки концов задана равной 180 мм, 200 мм и 220 мм, 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. 9 показаны результаты изменения величины вдавливания (величины вдавливания при первом проходе) во время исходного (первого) вдавливания, используя одинаковые настройки для других рабочих условий на этапе гибки давлением.For example, Fig. 9 shows the results of measuring the ovality of a steel pipe after the pipe expansion step (setting the operating conditions of the expansion step of the same pipe) by changing the forming indentation amount by applying the pressure force in the first pass of the pressure bending step when the end bending processing width of the end bending step is set to 180 mm, 200 mm, and 220 mm, under the condition that the number of forming presses in the pressure bending step is set to nine when producing a steel pipe with an outside diameter of 30 inches and a pipe wall thickness of 44.5 mm. Fig. 9 shows the results of changing the indentation amount (first-pass indentation amount) during the initial (first) indentation using the same settings for other operating conditions of the pressure bending step.

Как показано на фиг. 9, овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы варьируется в зависимости от ширины обработки посредством гибки концов, которая является рабочим параметром при обработке посредством гибки концов, и величины вдавливания при первом проходе, которая является рабочим параметром на этапе гибки давлением. Когда овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы должна регулироваться для решения одной и той же задачи (например, в качестве заданной величины устанавливается овальность 0,68%), необходимо надлежащим образом изменять величину вдавливания на первом проходе на этапе гибки давлением в зависимости от ширины обработки посредством гибки концов на этапе гибки концов. Это означает, что речь идет о ситуации, когда атрибутивная информация о стальном листе варьируется, и состояние деформации (кривизна) стального листа после этапа гибки концов может варьироваться даже при одних и тех же рабочих условиях этапа гибки концов, и что в результате овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы варьируется без соответствующего регулирования рабочих условий этапа гибки давлением. Таким образом, для соответствующего регулирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы необходимо изменять рабочие условия этапа гибки давлением согласно рабочим условиям этапа гибки концов, и задание соответствующего рабочего условия только за счет внесения изменения в рабочее условие каждого из этапов, к которым относятся этап гибки концов и этап гибки давлением, в качестве независимого параметра является затруднительным. Ниже приводится описание параметров, используемых для машинного обучения.As shown in Fig. 9, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step varies depending on the processing width by end bending, which is an operating parameter in the processing by end bending, and the indentation amount in the first pass, which is an operating parameter in the pressure bending step. When the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is to be adjusted to solve the same problem (for example, the ovality is set to 0.68% as a specified value), it is necessary to appropriately change the indentation amount in the first pass in the pressure bending step depending on the processing width by end bending in the end bending step. This means that this is a situation where the attribute information of the steel sheet varies, and the deformation state (curvature) of the steel sheet after the end bending step can vary even under the same operating conditions of the end bending step, and that as a result, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step varies without appropriately adjusting the operating conditions of the pressure bending step. Therefore, in order to properly adjust the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, it is necessary to change the working conditions of the pressure bending step according to the working conditions of the end bending step, and it is difficult to set the corresponding working condition only by changing the working condition of each of the steps, which include the end bending step and the pressure bending step, as an independent parameter. The parameters used for machine learning are described below.

Атрибутивная информация о стальном листеAttributive information about steel sheet

Необходимая атрибутивная информация о стальном листе, используемом в качестве материала, в случае, когда атрибутивная информация должна использоваться для ввода данных в модель прогнозирования овальности, 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 пружинение стального листа на концах в направлении ширины на этапе гибки концов, или фактор, оказывающий влияние на состояние деформации или пружинение стального листа при формовании трехточечной гибкой на этапе гибки давлением.The required attribute information of the steel sheet used as the material, in the case where the attribute information is to be used for inputting data into the ovality prediction model, may be any parameter affecting the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, such as the yield strength of the steel sheet, the tensile strength, the tensile modulus, the sheet thickness, the thickness distribution in the plane of the sheet, the distribution of the yield strength in the thickness direction of the steel sheet, the degree of the Bauschinger effect, and the surface roughness. In particular, it is desirable to use as an indicator a factor affecting the springback of the steel sheet at the ends in the width direction in the end bending step, or a factor affecting the deformation state or springback of the steel sheet in the three-point bending forming in the pressure bending step.

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, 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 sheet thickness have a direct effect on the stress and strain state during three-point bending forming. The tensile strength is a parameter that reflects the strain hardening state during bending processing, and affects the stress state during bending deformation. The Bauschinger effect affects the yield strength and subsequent strain hardening characteristics during load reversal due to bending deformation, and affects the stress state due to bending deformation. In addition, the tensile modulus of elasticity of the steel sheet affects 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 step, which affects the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step.

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 концов и этапе гибки давлением и оказывают влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы. Кроме того, это связано с тем, что атрибутивная информация имеет отличия применительно к каждому стальному листу, используемому в качестве материала.Of these attribute information units, it is particularly preferable to use the yield strength, the representative sheet thickness, the sheet thickness distribution information, and the representative sheet width. These parameters, which are information measured at the thick plate rolling quality inspection stage, which is the manufacturing stage of the steel sheet used as the material, affect the deformation characteristics at the end bending stage and the pressure bending stage, and affect the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage. In addition, this is because the attribute information is different for each steel sheet used as the material.

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. 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.). Однако информация о распределении толщины листа этим не ограничивается, и в качестве информации о распределении толщины листа может использоваться коэффициент приближенного выражения, полученный посредством приближенного вычисления распределения толщины листа в направлении ширины с квадратичной или более высокой функцией. Такая репрезентативная толщина листа и информация о распределении толщины листа могут быть получены из данных, измеряемых с помощью толщиномера листа во время прокатки на этапе прокатки толстого стального листа, или могут быть данными, измеряемыми на этапе проверки толстого стального 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 can 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 a material, and can be the thickness of a central portion in the width direction of the steel sheet at an arbitrary location in the longitudinal direction or an 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 the representative sheet thickness. In addition, the sheet thickness distribution information refers to information representing the distribution of the sheet thickness in the width direction of the steel sheet. A typical example is a thickening occurring in a steel sheet. The thickening is the difference in the sheet thickness between the center portion of the steel sheet in the width direction and a position away from the end of the steel sheet in the width direction at a predetermined distance (for example, 100 mm, 150 mm, etc.). However, the sheet thickness distribution information is not limited to this, and an approximate expression coefficient obtained by approximately calculating the sheet thickness distribution in the width direction with a quadratic or higher function may be used as the sheet thickness distribution information. Such a representative sheet thickness and the sheet thickness distribution information may be obtained from data measured by a sheet thickness gauge during rolling in the thick steel sheet rolling step, or may be data measured in the thick steel sheet inspection step.

Репрезентативная ширина листа является репрезентативной величиной, относящейся к ширине стального листа, используемого в качестве материала. Следует принять во внимание колебание ширины толстого стального листа, используемого в качестве материала, или же ширина стального листа варьируется, когда конец листа шлифуется для получения скоса, что влияет на колебание точности наружного диаметра изделия в виде стальной трубы. Значение репрезентативной ширины может быть шириной в любом положении в продольном направлении стального листа или может быть средним значением ширин в продольном направлении. Предпочтительным является фактическое измерение ширины стального листа перед этапом гибки концов и использование измеренного значения.The representative width of the sheet is a representative value related to the width of the steel sheet used as the material. It is necessary to take into account the variation in the width of the thick steel sheet used as the material, or the width of the steel sheet varies when the end of the sheet is ground to obtain a bevel, which affects the variation in the accuracy of the outer diameter of the steel pipe product. The value of the representative width may be the width at any position in the longitudinal direction of the steel sheet, or may be the average value of the widths in the longitudinal direction. It is preferable to actually measure the width of the steel sheet before the end bending step and use the measured value.

Рабочие параметры этапа гибки концовOperating parameters of the end bending stage

Что касается рабочих параметров этапа гибки концов, параметр для определения формы, образуемой формующей поверхностью 33a верхней полуматрицы 33, и формы, образуемой формующей поверхностью 34a нижней полуматрицы 34, которые используется в устройстве 30 для придания заготовке C-образной формы, могут использоваться в качестве рабочих параметров. Кроме того, также допускается использование в качестве рабочих параметров ширины при обработке посредством гибки концов (ширины, которая подвергается формованию при гибке концов), величины подачи, направления подачи и числа подач стального листа, 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 в направлении ширины на этапе гибки концов.As for the working parameters of the end bending step, the parameter for determining the shape formed by the forming surface 33a of the upper die 33 and the shape formed by the forming surface 34a of the lower die 34, which are used in the device 30 for giving the workpiece a C-shape, can be used as the working parameters. In addition, the width in the end bending processing (the width that is formed in the end bending), the feed amount, the feed direction and the number of feeds of the steel sheet, the pushing force (the C-forming force) and the gripping force of the clamping mechanism 37 in the end bending step are also allowed to be used as the working parameters. This is because these parameters are factors that influence the deformation of the ends of the steel sheet in the width direction 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.It is necessary to take into account cases where the shape formed by the forming surface 33a of the upper half-die 33 is a shape having arcs with a plurality of radii of curvature in a continuous shape, or the shape is an involute or the like, allowing the use of a parameter for determining the geometric shape of the section. For example, when the shape of the section is formed by a parabolic shape, the shape of the section 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 множество 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 a plurality of dies are provided for obtaining the shape formed by the forming surface 33a of the upper half-die 33, and the dies are appropriately replaced and used according to conditions such as the outer diameter, the wall thickness and the type of the steel pipe to be manufactured, a die number for determining the die used in the end bending step can be used as an operating parameter of the end bending step.

Рабочие параметры этапа гибки давлениемWorking parameters of the pressure bending stage

В настоящем варианте выполнения рабочий параметр для этапа гибки давлением используется для ввода данных модели прогнозирования овальности. Рабочие параметры для этапа гибки давлением могут быть различными параметрами, оказывающими влияние на величины локальной кривизны гибки стального листа и их распределение в направлении ширины стального листа, такими как вышеописанные число нажатий при формовании трехточечной гибкой, информация о месте формования, величина вдавливания при формовании, расстояние между элементами матрицы и кривизна пуансона. В частности, предпочтительным является использование информации, включающей в себя всю информацию о месте формования и величине вдавливания при формовании во время функционирования пуансона, формующего стальной лист, и число нажатий на этапе гибки давлением. Способ, представленный на фиг. 10, может быть приведен в качестве примера случая, включающего в себя все указанные блоки информации. На фиг. 10(a) и 10(b) представлен пример места вдавливания при формовании и величины вдавливания при формовании, когда пуансон выполняет 16 вдавливаний / 10 вдавливаний в стальных листах, имеющих одинаковую ширину. Место вдавливания при формовании является информацией, указывающей расстояние от базового конца стального листа в направлении ширины, и используется в качестве информации о месте вдавливания при формовании. Кроме того, величина вдавливания при формовании соответствует каждому месту вдавливания при формовании, и данные «число вдавливаний», «место вдавливания при формовании» и «величина вдавливания при формовании» могут быть объединены в набор данных. В примерах, показанных на фиг. 10(a) и 10(b), рабочие параметры этапа гибки давлением определяются 16 наборами данных и 10 наборами данных с числом нажатий 16 и 10, соответственно.In the present embodiment, the operating parameter for the pressure bending step is used for inputting the ovality prediction model data. The operating parameters for the pressure bending step may be various parameters affecting the amounts of local bending curvature of the steel sheet and their distribution in the width direction of the steel sheet, such as the above-described number of pressings in forming the three-point bending, information about the forming location, the amount of pressing in forming, the distance between the die elements, and the curvature of the punch. In particular, it is preferable to use information including all the information about the forming location and the amount of pressing in forming during the operation of the punch forming the steel sheet and the number of pressings in the pressure bending step. The method shown in Fig. 10 can be given as an example of a case including all of the said information blocks. In Fig. 10(a) and 10(b) show an example of a forming indentation position and a forming indentation amount when a punch performs 16 indentations/10 indentations in steel sheets having the same width. The forming indentation position is information indicating a distance from the reference end of the steel sheet in the width direction, and is used as forming indentation position information. In addition, the forming indentation amount corresponds to each forming indentation position, and the data of "indentation number", "forming indentation position", and "forming indentation amount" can be combined into a data set. In the examples shown in Fig. 10(a) and 10(b), the working parameters of the pressure bending step are defined by 16 data sets and 10 data sets with the number of indentations of 16 and 10, respectively.

В настоящем варианте выполнения такой набор данных используется в качестве входных данных модели прогнозирования овальности в следующей форме. Например, в качестве входных данных модели прогнозирования овальности можно использовать место вдавливания при формовании и величину вдавливания при формовании при выполнении вдавливания при формовании в наиболее близком месте к концу на одном конце стального листа, и можно использовать место вдавливания при формовании и величину вдавливания при формовании в наиболее близком месте к концу на другом конце стального листа. Когда величина вдавливания при формовании на одном конце стального листа увеличивается при формовании трехточечной гибкой, величины кривизны на участках стальной трубы на фиг. 4, соответствующих примерно положению «один час», и участке, соответствующем приблизительно положению «одиннадцать часов», увеличиваются, что ведет к получению формованной заготовки, имеющей U-образное сечение в целом с формой большой длины в горизонтальном направлении. Кроме того, чем ближе место вдавливания при формовании к концу стального листа, тем ниже место участка зазора под сварку, что ведет к получению формованной заготовки, имеющей U-образное сечение в целом с формой большой длины 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 форму большой длины в горизонтальном направлении, что оказывает влияние на овальность. Кроме того, кривизна пуансона во время вдавливания при формовании, общее число вдавливаний при формовании и расстояние между элементами матрицы во время вдавливания при формовании также оказывают влияние на овальность после формования с получением стальной трубы.In the present embodiment, such a data set is used as input data of the ovality prediction model in the following form. For example, as input data of the ovality prediction model, a forming indentation position and a forming indentation amount when performing a forming indentation at the closest point to the end at one end of the steel sheet may be used, and a forming indentation position and a forming indentation amount at the closest point to the end at the other end of the steel sheet may be used. When the forming indentation amount at one end of the steel sheet increases in three-point bending forming, the curvature amounts at the sections of the steel pipe in Fig. 4 corresponding to approximately the one o'clock position and the section corresponding to approximately the eleven o'clock position increase, which leads to obtaining a formed blank having a U-shaped cross-section as a whole with a shape of a long length in the horizontal direction. In addition, the closer the molding indentation position is to the end of the steel sheet, the lower the welding gap position, resulting in a molded blank having a U-shaped cross-section as a whole with a long horizontal direction shape. As a result, the steel pipe that is molded to form an open pipe and undergoes a welding step and a pipe expansion step will also have a long horizontal direction shape as a whole, which affects the ovality. In addition, the curvature of the punch during molding indentation, the total number of molding indentations, and the distance between the die elements during molding indentation also affect the ovality after molding to form a steel pipe.

Вместе с тем, посредством использования в качестве входных данных модели прогнозирования овальности всей информации о месте 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 месте вдавливания при формовании и величине вдавливания при формовании сохраняются согласно числу нажатий в случае выполнения формования. Место 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. 10(a) и 10(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. В качестве данных рабочих характеристик на этапе гибки давлением количество нажатий, место вдавливания при формовании и величина вдавливания при формовании являются информацией, необходимой для управления устройством для гибки давлением, и, таким образом, могут использоваться заданные величины, задаваемые главным компьютером. Однако в случае, когда предусмотрено устройство измерения, которое измеряет место вдавливания при формовании и величину вдавливания при формовании, результат измерения может использоваться в качестве данных рабочих характеристик.However, by using all the information about the molding indentation position and the molding indentation amount together with the pressing number as the input data of the ovality prediction model, the prediction accuracy of the ovality prediction model can be further improved. For example, considering the assumed maximum pressing number, the information about the molding indentation position and the molding indentation amount are stored according to the pressing number in the case of performing the molding. The molding indentation position and the molding indentation amount in the subsequent processing without molding are set to zero. For example, in the assumed case where the maximum assumed pressing number in the examples in Fig. 10(a) and 10(b) is 16, and when the pressing number is 10, the pressing data from the 11th to the 16th, which are set to zero, will be the input data of the ovality prediction model. As the performance data in the pressure bending step, the number of presses, the pressing position of the forming indentation, and the pressing amount of the forming indentation are information necessary for controlling the pressure bending device, and thus the set values set by the host computer can be used. However, in the case where a measuring device is provided that measures the pressing position of the forming indentation and the pressing amount of the forming indentation, the measurement result can be used as the performance data.

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 ввода 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, будут использоваться значения 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 главного компьютера. Кроме того, средняя величина наружного диаметра по всему окружному направлению может измеряться с помощью измерительного устройства, такого как измеритель формы/размера, после выполнения экспандирования трубы, и средний коэффициент экспандирования трубы, вычисляемый с помощью величины изменения наружного диаметра, вычисляемого из ширины стального листа перед обработкой, может использоваться в качестве данных рабочих характеристик. Кроме того, в случае, когда на этапе экспандирования трубы предусмотрено устройство измерения коэффициента экспандирования трубы, результат измерения может использоваться в качестве данных рабочих характеристик. 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 to input data into 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 of the pipe expansion ratio is limited in terms of the compressive yield strength of the finished steel pipe, and therefore values within the range will be used. Since the pipe expansion ratio is information necessary for adjusting the pipe expansion device, the pipe expansion ratio can be determined by the set value set by the host computer. In addition, the average value of the outer diameter in the entire circumferential direction can be measured by a measuring device such as a shape/size gauge after the pipe expansion is performed, and the average pipe expansion ratio calculated by using the change amount of the outer diameter calculated from the width of the steel sheet before processing can be used as performance data. In addition, when a pipe expansion ratio measuring device is provided in the pipe expansion step, the measurement result can be used as performance data. In addition to the pipe expansion ratio, the number of segments for pipe expansion and the diameter of the segments for pipe expansion can be used as the performance parameter of the pipe expansion step.

Способ прогнозирования овальности после этапа экспандирования трубыMethod for predicting ovality after the tube expansion stage

Способ прогнозирования овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, в котором применяется модель прогнозирования овальности, генерируемая, как описано выше, используется следующим образом. С помощью этого способа можно подтверждать, являются ли надлежащими условия изготовления на каждом этапе процесса изготовления стальной трубы, который, в частности, включает в себя: этап гибки концов при выполнении обработки формованием на концах в направлении ширины стального листа с получением изогнутой формы концов; этап гибки давлением при выполнении обработки формованием стальной трубы с получением открытой трубы посредством множества нажатий пуансоном; и этап экспандирования трубы при выполнении обработки формованием посредством экспандирования стальной трубы, которая была получена посредством соединения концов открытой трубы. Рабочие условия этапа гибки концов и этапа гибки давлением будут оказывать сложное влияние на овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы, и это позволяет выполнять количественную оценку влияния указанных факторов на овальность изделия. Кроме того, это позволяет прогнозировать вариации овальности готовой стальной трубы на основе фактических вариаций в атрибутивной информации о стальном листе, используемом в качестве материала, что позволяет изменять рабочие условия этапа гибки концов и этапа гибки давлением с учетом таких изменения материала. Другими словами, даже при некоторых изменениях в атрибутивной информации о материале рабочие условия этапа гибки концов и этапа гибки давлением могут быть предварительно оптимизированы, так чтобы овальность готовой стальной трубы находилась в пределах заданного диапазона.A method for predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step, which uses an ovality prediction model generated as described above, is used as follows. With this method, it is possible to confirm whether the manufacturing conditions are appropriate at each step of a steel pipe manufacturing process, which specifically includes: an end bending step of performing forming processing at the ends in the width direction of a steel sheet to obtain a curved shape of the ends; a pressure bending step of performing forming processing on the steel pipe to obtain an open pipe by multiple pressings with a punch; and a pipe expanding step of performing forming processing by expanding the steel pipe that has been obtained by joining the ends of the open pipe. The working conditions of the end bending step and the pressure bending step will have a complex effect on the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, and this makes it possible to quantitatively evaluate the effect of these factors on the ovality of the product. In addition, it makes it possible to predict the variations in the ovality of the finished steel pipe based on the actual variations in the attribute information of the steel sheet used as the material, which makes it possible to change the working conditions of the end bending step and the pressure bending step taking into account such changes in the material. In other words, even with some changes in the attribute information of the material, the working conditions of the end bending step and the pressure bending step can be pre-optimized so that the ovality of the finished steel pipe is within a specified range.

Способ регулирования овальностиMethod of regulating ovality

Ниже приведено описание способа регулирования овальности по варианту выполнения настоящего изобретения со ссылкой на таблицу 1 и фиг. 11.Below is a description of the method for adjusting ovality according to an embodiment of the present invention with reference to Table 1 and Fig. 11.

В настоящем варианте выполнения сначала выбирается намеченный для внесения изменений этап из множества этапов обработки посредством формования, составляющих процесс изготовления стальной трубы. Далее, перед началом намеченного для внесения изменений этапа прогнозируется овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы с помощью модели M прогнозирования овальности. Затем выполняется изменение одного или нескольких рабочих параметров, выбранных, по меньшей мере, из рабочих параметров намеченного для внесения изменений этапа или одного или нескольких рабочих параметров, выбранных из рабочих параметров этапа обработки посредством формования на стороне выхода с намеченного для внесения изменений этапа для уменьшения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы.In the present embodiment, a step intended for modification is first selected from a plurality of molding processing steps constituting a process for manufacturing a steel pipe. Next, before the start of the step intended for modification, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is predicted using the ovality prediction model M. Then, one or more operating parameters selected from at least the operating parameters of the step intended for modification or one or more operating parameters selected from the operating parameters of the molding processing step on the exit side of the step intended for modification are changed to reduce the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step.

Здесь к нескольким этапам для обработки посредством формования, составляющим процесс изготовления стальной трубы, относятся этап гибки концов, этап гибки давлением и этап экспандирования трубы, которые являются этапами приложения пластической деформации к стальному листу для его формования в предварительно заданную форму. Что касается намеченного для внесения изменений этапа, то из этих этапов обработки формованием выбирается определенный этап. Перед выполнением обработки формованием на выбранном этапе, намеченном для внесения изменений, прогнозируется овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы с помощью модели M прогнозирования овальности для стальной трубы. При этом, уже завершено формование стального листа на этапе, который выполняется до этапа, намеченного для внесения изменений, и, таким образом, когда «выше» по технологическому потоку должны использоваться рабочие параметры этапа обработки формованием, данные полученных характеристик по рабочим параметрам могут использоваться для ввода в модель M прогнозирования овальности. И, напротив, данные рабочих характеристик не могут быть собраны на этапах обработки формованием, которые «ниже» по технологическому потоку, в том числе, сам этап, намеченный для внесения изменений, и, следовательно, величина, предварительно заданная в главном компьютере или т.п., используется для ввода в модель M прогнозирования овальности для стальной трубы. Таким образом, для заданного материала может быть спрогнозирована овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы.Here, the multiple steps for forming processing that constitute the manufacturing process of a steel pipe include an end bending step, a pressure bending step, and a pipe expansion step, which are steps of applying plastic deformation to a steel sheet to form it into a predetermined shape. As for the step intended to be changed, a specific step is selected from among these forming processing steps. Before performing the forming processing at the selected step intended to be changed, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is predicted by using the ovality prediction model M for the steel pipe. At this time, the forming of the steel sheet at the step that is performed before the step intended to be changed has already been completed, and thus, when the operating parameters of the forming processing step are to be used "upstream" in the process flow, the obtained characteristic data on the operating parameters can be used to input into the ovality prediction model M. In contrast, the performance data cannot be collected at the downstream forming processing stages, including the stage itself that is targeted for modification, and therefore the value preset in the host computer or the like is used to input the ovality prediction model M for the steel pipe. Thus, for a given material, the ovality of the 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 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 для внесения изменений этапе и этапе обработки посредством формования на стороне выхода с намеченного для внесения изменений этапа. Здесь рабочий параметр, подлежащий изменению, может быть рабочим параметром на намеченном для внесения изменений этапе или рабочим параметром на этапах обработки посредством формования на стороне выхода с намеченного для внесения изменений этапа. Рабочий параметр этапа обработки посредством формования, пригодный для изменения овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, предпочтительно будет выбираться согласно разнице между прогнозируемой овальностью и овальностью готового изделия. Кроме того, допускается изменять оба рабочих параметра на намеченном для внесения изменений этапе и рабочие параметры на определенном этапе обработки посредством формования на выходе с намеченного для внесения изменений этапа. Это связано с тем, что овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы может эффективно изменяться при большой разнице между прогнозируемой овальностью и овальностью готового изделия.Subsequently, 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 of the finished product. By this operation, when the obtained ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is smaller than the predicted value, it is possible to change the operating conditions at the stage intended to be changed and the molding processing stage on the exit side from the stage intended to be changed. Here, the operating parameter to be changed may be the operating parameter at the stage intended to be changed or the operating parameter at the molding processing stages on the exit side from the stage intended to be changed. The operating parameter of the molding processing stage suitable for changing the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is preferably selected according to the difference between the predicted ovality and the ovality of the finished product. In addition, it is permissible to change both operating parameters at the stage intended for making changes and operating parameters at a certain stage of processing by forming at the exit from the stage intended for making changes. This is because the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage can be effectively changed when there is a large difference between the predicted ovality and the ovality of the finished product.

В таблице 1 приведены примеры этапа обработки посредством формования, выбранного в качестве намеченного для внесения изменений этапа, и этапа обработки посредством формования, в котором рабочие параметры могут изменяться соответственно. В случае 1 этап гибки концов выбран в качестве намеченного для внесения изменений этапа. Перед началом этапа гибки концов овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы прогнозируется с помощью заданных величин рабочих параметров на этапе обработки посредством формования, включающем в себя этап гибки давлением. Когда прогнозируемая овальность большая, существует возможность изменения определенных рабочих параметров на каждом этапе обработки посредством формования, а именно, этапе обработки концов, этапе гибки давлением и этапе экспандирования трубы. Рабочие параметры, подлежащие изменению, не ограничиваются до рабочих параметров этапа гибки концов и также могут быть рабочими параметрами других этапов обработки посредством формования. Когда атрибутивная информация о стальном листе включена в состав входных данных для модели M прогнозирования овальности, данные характеристик, включающие измеренную величину и т.п., относящиеся к атрибутивной информации о стальном листе, могут использоваться для входных данных перед началом выполнения этапа гибки концов, который является намеченным для внесения изменений этапом.Table 1 shows examples of a forming processing step selected as a stage to be changed and a forming processing step in which the operating parameters can be changed, respectively. In case 1, the end bending step is selected as the stage to be changed. Before the end bending step, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step is predicted using the specified values of the operating parameters in the forming processing step including the pressure bending step. When the predicted ovality is large, it is possible to change certain operating parameters in each forming processing step, namely, the end processing step, the pressure bending 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 may also be operating parameters of other forming processing steps. When the attribute information of the steel sheet is included in the input data for the ovality prediction model M, the characteristic data including the measured value, etc., related to the attribute information of the steel sheet can be used for the input data before starting the end bending step, which is the step intended to be changed.

В случае 2 можно выбирать намеченный для внесения изменений этап и рабочие параметры, подлежащие изменению согласно идее, сходной со случаем 1. Случай 3 является случаем, где этап экспандирования трубы задается в качестве намеченного для внесения изменений этапа. 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, данные рабочих характеристик на этапе гибки концов и этапе гибки давлением могут использоваться для ввода в модель M прогнозирования овальности. Кроме того, также допускается использовать данные характеристик из атрибутивной информации о стальном листе. Таким образом, прогнозируемая овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы сравнивается с овальностью готового изделия, и если овальность уменьшается, изменяют рабочий параметр для этапа 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 полученного опыта. Однако, когда входные данные модели M прогнозирования овальности включают в себя коэффициент экспандирования трубы этапа 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 case 2, it is possible to select the stage to be changed and the operating parameters to be changed according to the same idea as case 1. Case 3 is the case where the pipe expansion stage is set as the stage to be changed. Before the pipe expansion stage starts, 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 operating characteristic data in the end bending stage and the pressure bending stage can be used to input into the ovality prediction model M. In addition, it is also permissible to use the characteristic data from the attribute information of the steel sheet. In this way, the predicted ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage is compared with the ovality of the finished product, and if the ovality decreases, the operating parameter for the pipe expansion stage is changed. It is preferable to use the pipe expansion ratio as the operating parameter of the pipe expansion stage to be changed. It should be noted that the change amount from the initial set value of the pipe expansion ratio to be changed can be set based on the experience gained. However, when the input data of the ovality prediction model M includes the pipe expansion ratio of the pipe expansion step, the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step can be predicted again by using the re-set value of the pipe expansion ratio as the input data of the ovality prediction model M, and the suitability of the conditions for making changes can be determined.

Ниже со ссылкой на фиг. 11 приведено описание способа регулирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения. Пример, показанный на фиг. 11, является случаем, где этап гибки давлением был выбран в качестве намеченного для внесения изменений этапа, на котором C-образная формованная заготовка передается на этап гибки давлением по завершении этапа гибки концов. При этом, данные рабочих характеристик на этапе гибки концов передаются в блок 120 изменения рабочих условий. Данные рабочих характеристик 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 110, который выполняет общее управление процессом изготовления стальной трубы, после чего данные передаются от главного компьютера 110 в блок 120 изменения рабочих условий. Кроме того, при необходимости данные характеристик, относящиеся к атрибутивной информации о стальном листе, передаются от главного компьютера 110 в блок 120 изменения рабочих условий. Заданные величины рабочих параметров этапа гибки давлением и этапа экспандирования трубы, которые являются этапами обработки посредством формования на выходе с намеченного для внесения изменений этапа, и заданные величины рабочих параметров намеченного для внесения изменений этапа передаются от управляющего компьютера для каждого этапа в блок 120 изменения рабочих условий. Однако, когда заданные величины рабочих параметров на этапе гибки давлением и этапе экспандирования трубы сохраняются в главном компьютере 110, заданные величины могут передаваться от главного компьютера 110 в блок 120 изменения рабочих условий. Следует отметить, что заданная величина овальности, определяемая согласно техническим условиям на готовую стальную трубу, передается от главного компьютера 110 в блок 120 изменения рабочих условий.Below, a method for adjusting the ovality of a steel pipe according to an embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 11. The example shown in Fig. 11 is a case where the pressure bending step has been selected as the step to be changed, in which the C-shaped formed blank is transferred to the pressure bending step after the end bending step is completed. At this time, the performance data in the end bending step is transferred to the operating condition changing unit 120. The performance data may be transferred via a network from a control computer provided at each adjustment step of each forming processing step. However, the data may be immediately transferred from the control computer at each forming processing step to the host computer 110, which performs overall control of the steel pipe manufacturing process, and then the data is transferred from the host computer 110 to the operating condition changing unit 120. Furthermore, the performance data related to the attribute information of the steel sheet is transferred from the host computer 110 to the operating condition changing unit 120, if necessary. The specified values of the operating parameters of the pressure bending step and the pipe expansion step, which are the processing steps by forming at the exit from the step intended for making changes, and the specified values of the operating parameters of the step intended for making changes are transmitted from the control computer for each step to the operating condition changing unit 120. However, when the specified values of the operating parameters in the pressure bending step and the pipe expansion step are stored in the host computer 110, the specified values can be transmitted from the host computer 110 to the operating condition changing unit 120. It should be noted that the specified value of the ovality determined according to the specifications for the finished steel pipe is transmitted from the host computer 110 to the operating condition changing unit 120.

Блок 120 изменения рабочих условий прогнозирует овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы из указанных блоков 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 120 изменения рабочих условий определяет рабочие условия оставшихся этапов обработки посредством формования без изменения заданных величин рабочих условий этапа гибки давлением и этапа экспандирования трубы и обеспечивает изготовление стальной трубы. И, наоборот, когда прогнозируемая величина овальности больше заданной величины овальности, блок 120 изменения рабочих условий изменяет, по меньшей мере, рабочее условие этапа гибки давлением или рабочее условие этапа экспандирования трубы. В частности, на этапе гибки давлением может быть изменена величина вдавливания при формовании, число нажатий и т.п. Число нажатий при формовании на этапе гибки давлением может быть увеличено один или два раза или больше, и может быть уменьшено расстояние ΔD между местами вдавливания. Кроме того, на этапе гибки давлением могут быть изменены величина вдавливания при формовании и коэффициент экспандирования трубы.The working conditions changing unit 120 predicts the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step from said information blocks, using the ovality prediction model M in real time, and compares the predicted ovality (the predicted ovality value) with the specified ovality (the specified ovality value). When the predicted ovality value is less than the specified ovality value, the working conditions changing unit 120 determines the working conditions of the remaining processing steps by forming without changing the specified values of the working conditions of the pressure bending step and the pipe expansion step, and ensures the production of the steel pipe. And, conversely, when the predicted ovality value is greater than the specified ovality value, the working conditions changing unit 120 changes at least the working condition of the pressure bending step or the working condition of the pipe expansion step. In particular, in the pressure bending step, the pressing amount during forming, the number of pressings, etc. can be changed. The number of pressings during forming in the pressure bending stage can be increased once or twice or more, and the distance ΔD between pressing points can be reduced. In addition, the pressing amount during forming and the expansion ratio of the pipe can be changed in the pressure bending stage.

Блок 120 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 гибки давлением и этапа экспандирования трубы. Измененные рабочие условия этапа гибки давлением и этапа экспандирования трубы передаются в отдельные управляющие компьютеры для использования в качестве рабочих условий этапа гибки давлением и этапа экспандирования трубы. Посредством многократного повторного выполнения определения овальности в блоке 120 изменения рабочих условий соответствующие рабочие условия этапа уменьшения гибки давлением 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 этапы, в которых регулирование овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, включающее в себя этап гибки давлением, определяемый как намеченный для внесения изменений этап, выполняется указанным образом, и регулирование овальности стальной трубы после этапа экспандирования трубы, включающее в себя этап экспандирования трубы, определяемый как намеченный для внесения изменений этап, снова выполняется для стальной трубы, которая была подвергнута обработке формованием и была сварена для соединения концов открытой трубы. Это связано с тем, что точность прогнозирования овальности стальной трубы дополнительно повышается благодаря тому, что были получены данные рабочих характеристик этапа гибки давлением.The operating condition changing unit 120 can repeatedly perform the ovality prediction using the operating parameters changed in this way as input data for the ovality prediction model M, confirm whether the predicted ovality is less than the specified ovality value, and determine the changed value of the operating conditions of the pressure bending step and the pipe expansion step. The changed operating conditions of the pressure bending step and the pipe expansion step are transmitted to separate control computers to be used as the operating conditions of the pressure bending step and the pipe expansion step. By repeatedly performing the ovality determination in the operating condition changing unit 120, the corresponding operating conditions of the pressure bending reduction step and the pipe expansion step can be specified even when a strict specified ovality value is specified, which makes it possible to manufacture a steel pipe with an ovality further reduced. In addition, it is also permissible to perform steps in which the adjustment of the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, including the pressure bending step determined as the step intended to be changed, is performed in the specified manner, and the adjustment of the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, including the pipe expansion step determined as the step intended to be changed, is again performed for the steel pipe that has been subjected to forming processing and has been welded to connect the ends of the open pipe. This is because the accuracy of predicting the ovality of the steel pipe is further improved by obtaining the performance data of the pressure bending step.

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 концов и этапа гибки давлением, что позволяет задавать надлежащее рабочее условие 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, in the method for adjusting the ovality of a steel pipe according to the embodiment of the present invention, an ovality prediction model M is used that takes into account the influence on the ovality due to the relationship of the end bending step and the pressure bending step, which makes it possible to set an appropriate working condition for reducing the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step, making it possible to manufacture a steel pipe having an acceptable ovality. In addition, it is possible to adjust the ovality with high accuracy by taking into account changes in the attribute information of the steel sheet used as the material.

Устройство для прогнозирования овальности стальной трубыDevice for predicting the ovality of steel pipe

Ниже со ссылкой на фиг. 12 приведено описание устройства для прогнозирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения.Below, with reference to Fig. 12, a description is given of a device for predicting the ovality of a steel pipe according to an embodiment of the present invention.

На фиг. 13 показана схема конфигурации устройства для прогнозирования овальности стальной трубы по варианту выполнения настоящего изобретения. Как показано на фиг. 12, 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.Fig. 13 shows a configuration diagram of an apparatus for predicting the ovality of a steel pipe according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 12, an apparatus 160 for predicting the ovality of a steel pipe 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 100 генерирования модели прогнозирования овальности. Например, блок 161 сбора рабочих параметров предпочтительно содержит интерфейс связи для сбора данных модели M прогнозирования овальности из блока 100 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 обработки формованием (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 несколько 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 100 генерирования модели прогнозирования овальности с помощью блока 161 сбора рабочих параметров.The operating parameter acquisition unit 161 comprises a specific interface capable of acquiring data of the ovality prediction model M generated by the machine learning unit from the ovality prediction model generation unit 100. For example, the operating parameter acquisition unit 161 preferably comprises a communication interface for acquiring data of the ovality prediction model M from the ovality prediction model generation unit 100. In this case, the operating parameter acquisition unit 161 can receive the ovality prediction model M from the machine learning unit 100b using a preset communication protocol. In addition, the operating parameter acquisition unit 161 acquires operating conditions for the molding processing equipment (the equipment for performing the molding processing step) from the control computer or the host computer installed in the equipment used in each molding processing step. For example, the operating parameter acquisition unit 161 preferably comprises a communication interface for acquiring operating conditions. In addition, the operating parameter acquisition unit 161 can acquire input information based on the user's operation. In this case, the device 160 for predicting the ovality of a steel pipe also comprises an input unit comprising 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 combined with a display of an output unit, a microphone for voice input of data, and the like. For example, the input unit receives input data on the operating condition for the ovality prediction model M obtained from the ovality prediction model generation unit 100 using the operating parameter collection unit 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 100 генерирования модели прогнозирования овальности с помощью блока 161 сбора рабочих параметров, рабочее условие, получаемое 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 comprises 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 the said devices. The data storage unit 162 functions, for example, as a main memory device, an auxiliary memory device, or a scratch pad memory device. The data storage unit 162 stores any kind of information used for operating the device 160 for predicting the ovality of a steel pipe. The data storage unit 162 stores, for example, an ovality prediction model M obtained from the ovality prediction model generation unit 100 by means of the operating parameter acquisition unit 161, an operating condition obtained from the host computer by means of the operating parameter acquisition unit 161, and information about the ovality predicted by the device 160 for predicting the ovality of a steel pipe. The data storage unit 162 can store a system program, an application program, etc.

Блок 163 прогнозирования овальности содержит один или несколько 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 100 генерирования модели прогнозирования овальности.The ovality prediction unit 163 comprises one or more processors. In the present embodiment, the processor comprises, without limitation, a general-purpose processor or a specialized processor adapted for special processing. The ovality prediction unit 163 is communicatively connected to the individual components constituting the device 160 for predicting the ovality of a steel pipe, and controls the operation of the entire device 160 for predicting the ovality of a steel pipe. 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 intended for the device 160 for predicting the ovality of a steel pipe. The ovality prediction unit 163 calculates a predicted value of the ovality information of the steel pipe using the operating conditions acquired by the operating parameter acquisition unit 161 and the ovality prediction model M acquired from the ovality prediction model generation unit 100.

Выходной блок 164 выдает прогнозируемую величину информации об овальности стальной трубы, подсчитываемую блоком 163 прогнозирования овальности, устройству для задания рабочих условий для оборудования для обработки формованием. Выходной блок 164 может содержать один или несколько 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 информации об овальности, подсчитываемую 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 the predicted value of the information about the ovality of the steel pipe, calculated by the ovality prediction unit 163, to the device for setting the operating conditions for the molding processing equipment. The output unit 164 may comprise one or more output interfaces that output information and a notification to the user. The output interface is, for example, a display. Examples of a display include an LCD display or an organic electroluminescent display. The output unit 164 outputs data obtained by operating the device 160 for predicting the ovality of the steel pipe. The output unit 164 can be connected to the device 160 for predicting the ovality of the steel pipe as an external output device instead of being accommodated in the device 160 for predicting the ovality of the steel pipe. Any method such as USB, HDMI (registered trademark) or Bluetooth (registered trademark) can be used as a method for establishing a connection. 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 unit 164 outputs to the user a predicted value of ovality information calculated by the ovality prediction unit 163. The user can appropriately set the operating conditions for the molding processing equipment based on the predicted value of ovality 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 информации об овальности, подсчитанную 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 была спрогнозирована блоком 163 прогнозирования овальности для стального листа, обрабатываемого в оборудовании для обработки формованием, может быть предусмотрена функция приема работы, выполненной оператором, используя терминальное устройство, и выполнения корректировки части рабочих параметров оборудования для обработки формованием, 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 обработки формованием, 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 подсчитывает прогнозируемую величину информации об овальности на основании входных данных. Кроме того, подсчитанная прогнозируемая величина информации об овальности, отображается на блоке 166 индикации терминального устройства с помощью выходного блока 164. С помощью этой процедуры работник, например, оператор оборудования для обработки формованием и начальник производства могут незамедлительно уточнять прогнозируемую величину информации об овальности, когда рабочий параметр оборудования для обработки формованием был изменен, и могут в оперативном порядке изменять рабочее состояние на соответствующее рабочее состояние.A more preferable form of the device 160 for predicting the ovality of a steel pipe after the pipe expanding step as described above is a terminal device such as a tablet terminal, comprising: an input unit 165 that collects input information based on the user's operation; and a display unit 166 that displays a predicted value of the ovality information calculated by the ovality prediction unit 163. The device of this type has a function of receiving input information based on the user's operation from the input unit 165 and updating a part or all of the operating parameters of the forming processing equipment already input in the device 160 for predicting the ovality of a steel pipe using the received input information. In other words, when the ovality information of the steel pipe has been predicted by the ovality prediction unit 163 for the steel sheet processed in the forming processing equipment, a function of receiving the work performed by the operator using the terminal device and performing the correction of a part of the operating parameters of the forming processing equipment already inputted in the operating parameter acquisition unit 161 may be provided. The operating parameter acquisition unit 161 stores the original input data for the operating parameters for which the correction input data has not been received from the terminal device along with the operating parameters of the forming processing 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 acquisition unit 161, and the ovality prediction unit 163 for the steel sheet calculates a predicted value of the ovality information based on the input data. In addition, the calculated predicted value of the ovality information is displayed on the display unit 166 of the terminal device via the output unit 164. By this procedure, a worker such as a molding processing equipment operator and a production manager can immediately clarify the predicted value of the ovality information when the operating parameter of the molding processing equipment has been changed, and can promptly change the operating state to the corresponding operating state.

ПримерExample

В настоящем примере использовался стальной лист для трубопроводной трубы (API, марка X60) толщиной 31,0 – 31,4 мм и шириной 2751 мм, которая была получена посредством обработки концов листа по ширине (предварительная обработка) стального листа, используемого в качестве материала, и были выполнены этап гибки концов, этап гибки давлением, этап сварки и этап экспандирования трубы для изготовления стальной трубы, имеющей диаметр 36 дюймов после этапа экспандирования трубы. Во время изготовления рабочие условия этапа гибки концов и этапа гибки давлением регулировали для получения стальных труб, имеющих различные уровни овальности.In this example, a steel sheet for a pipeline pipe (API grade X60) with a thickness of 31.0 - 31.4 mm and a width of 2751 mm was used, which was obtained by processing the sheet ends according to the width (preliminary processing) of the steel sheet used as a material, and an end bending step, a pressure bending step, a welding step, and a pipe expanding step were performed to manufacture a steel pipe having a diameter of 36 inches after the pipe expanding step. During the manufacturing, the working conditions of the end bending step and the pressure bending step were adjusted to obtain steel pipes having different levels of ovality.

На этапе гибки концов использовали верхнюю и нижнюю полуматрицы, в частности, верхнюю полуматрицу, имеющую радиус кривизны формующей поверхности 300 мм, и нижнюю полуматрицу, имеющую радиус кривизны формующей поверхности 300 мм, и изменяли ширину обработки посредством гибки концов в диапазоне 180 – 240 мм. На этапе гибки давлением число вдавливаний при формовании было задано равным одиннадцати, и положение на расстоянии 1120 мм от центрального участка в направлении ширины стального листа было определено в качестве положения вдавливания при формовании при первом проходе, причем положение вдавливания при формовании было задано с шагом 224 мм в направлении ширины стального листа. Величина вдавливания при формовании в каждом положении вдавливания при формовании изменялась в диапазоне ± 3 мм для каждого стального листа, который подвергали обработке формованием, на основании величины 50 мм. Открытую трубу, которая была подвергнута обработке формованием на этапе гибки давлением, передавали на этап сварки без выполнения этапа уменьшения зазора под сварку. Кроме того, на этапе экспандирования трубы стальную трубу изготавливали с коэффициентом экспандирования трубы, равным 1,2%, и после этапа экспандирования трубы измеряли овальность стальной трубы.In the end bending step, upper and lower half-dies were used, specifically, the upper half-die having a forming surface curvature radius of 300 mm and the lower half-die having a forming surface curvature radius of 300 mm, and the processing width was changed by bending the ends in the range of 180 - 240 mm. In the pressure bending step, the number of forming impressions was set to eleven, and a position at a distance of 1120 mm from the central portion in the width direction of the steel sheet was determined as the forming impression position in the first pass, and the forming impression position was set at a pitch of 224 mm in the width direction of the steel sheet. The forming impression amount in each forming impression position was changed in the range of ±3 mm for each steel sheet that was subjected to forming processing, based on a value of 50 mm. The open pipe that was subjected to forming processing in the pressure bending step was transferred to the welding step without performing the welding gap reduction step. In addition, in the pipe expansion step, the steel pipe was manufactured with a pipe expansion ratio of 1.2%, and the ovality of the steel pipe was measured after the pipe expansion step.

При измерении овальности наружный диаметр стальной трубы измеряли на этапе проверки в 1080 точках в окружном направлении с помощью устройства для измерения овальности, и разность между максимальным диаметром Dmax и минимальным диаметром Dmin в этих точках определяли в качестве овальности. Модель прогнозирования овальности генерировалась, когда в базе данных были накоплены 500 блоков данных характеристик, полученных, как описано выше. Модель прогнозирования овальности, сгенерированная указанным образом, была установлена в систему, показанную на фиг. 11, в качестве модели в режиме реального времени. Что касается способа регулирования овальности стальной трубы, этап гибки давлением был определен в качестве намеченного для внесения изменений этапа. Заданная овальность стальной трубы была установлена равной 10 мм, и овальность стальной трубы после этапа экспандирования трубы прогнозировалась перед намеченным для внесения изменений этапом. Когда прогнозируемая овальность была больше заданной овальности, выполнялось изменение для увеличения количества нажатий на этапе гибки давлением для последующих стальных труб. В результате, сравнение средней величины овальности 11,2 мм при изготовлении по известной технологии десяти труб с показателем приемки 80% подтвердило, что в примере по настоящему изобретению средняя величина овальности была уменьшена до 6,0 мм с показателем приемки 90%.In the ovality measurement, the outer diameter of the steel pipe was measured in the inspection step at 1080 points in the circumferential direction using an ovality measuring device, and the difference between the maximum diameter Dmax and the minimum diameter Dmin at these points was defined as the ovality. An ovality prediction model was generated when 500 blocks of characteristic data obtained as described above were accumulated in the database. The ovality prediction model generated in this manner was installed in the system shown in Fig. 11 as a real-time model. Regarding the method for adjusting the ovality of the steel pipe, the pressure bending step was defined as the step to be changed. The target ovality of the steel pipe was set to 10 mm, and the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step was predicted before the step to be changed. When the predicted ovality was larger than the target ovality, a change was made to increase the number of presses in the pressure bending step for subsequent steel pipes. As a result, a comparison of the average ovality of 11.2 mm in the production of ten pipes by the known technology with an acceptance rate of 80% confirmed that in the example of the present invention, the average ovality was reduced to 6.0 mm with an acceptance rate of 90%.

Промышленная применимостьIndustrial applicability

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

Перечень номеров позицийList of item numbers

1 – матрица1 - matrix

1a, 1b – элементы в форме бруска1a, 1b – elements in the form of a bar

2 – пуансон2 – punch

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

2b – опора пуансона2b – punch support

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 – barbell

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

22 – датчик угла вращения22 – rotation angle sensor

25 – поворотная штанга25 – rotary rod

26a, 26b – прижимной ролик 26a, 26b – pressure roller

30 – устройство для придания C-образной формы30 – C-shaping device

31 – транспортирующий механизм31 – transport mechanism

31a – транспортирующий ролик31a – transport roller

32a, 32b – формующий механизм32a, 32b – forming mechanism

33 – верхняя полуматрица33 – upper half 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

100 – блок генерирования модели прогнозирования овальности100 – block for generating the ovality prediction model

100a – база данных100a – database

100b – блок машинного обучения 100b – Machine Learning Block

110 – главный компьютер110 – main computer

120 – блок изменения рабочих условий120 – block for changing operating conditions

160 – устройство прогнозирования овальности стальной трубы160 – Steel pipe ovality prediction device

161 – блок сбора рабочих параметров161 – operating parameters collection unit

162 – блок хранения данных162 – data storage block

163 – блок прогнозирования овальности163 – ovality prediction block

164 – выходной блок164 – output block

165 – входной блок165 – input block

166 – блок индикации166 – indicator block

G – участок зазора под сваркуG – gap section for welding

M – модель прогнозирования овальностиM – ovality prediction model

P – стальная трубаP – steel pipe

R1, R2 – областьR1, R2 – region

S – стальной листS – steel sheet

S1 – формованная заготовкаS1 – molded blank

Claims

1. A method for predicting the ovality of a steel pipe, wherein said method is a method for predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process, wherein the steel pipe manufacturing process includes: an end bending step by performing end bending at the ends of a steel sheet in the width direction; a pressure bending step by forming the steel sheet, which has been subjected to end bending processing, into an open pipe by multiple pressings with a punch; and a pipe expansion step, which is a forming processing step by expanding the steel pipe obtained by joining the ends of the open pipe,

The specified method for predicting the ovality of a steel pipe includes

a prediction step that predicts the ovality of the steel pipe after the pipe expansion step using an ovality prediction model trained by machine learning, wherein the ovality prediction model is a model for which

the input data are data including one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the end bending stage, and one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the pressure bending stage, and

The output data is information about the ovality of the steel pipe after the pipe expansion stage.

2. A method for predicting the ovality of a steel pipe according to claim 1, wherein the ovality prediction model includes as input data one parameter or two or more parameters selected from attribute information about the steel sheet.

3. A method for predicting the ovality of a steel pipe according to claim 1 or 2, wherein the ovality prediction model includes as input data a pipe expansion coefficient selected from the operating parameters of the pipe expansion stage.

4. A method for predicting the ovality of a steel pipe according to any one of claims 1 to 3, wherein the operating parameters of the end bending step include one parameter or two or more parameters of: the width during end bending processing, the force during C-forming, and the gripping force of the clamp.

5. A method for predicting the ovality of a steel pipe according to any one of claims 1 to 4, wherein the operating parameters of the pressure bending step include: information about a forming location and a forming pressing amount related to an operation in which a punch used in the pressure bending step performs forming of a steel sheet, and a number of forming pressings performed in the pressure bending step.

6. A method for regulating the ovality of a steel pipe, characterized in that it includes a step of changing the prediction of the ovality of the steel pipe after the step of expanding the pipe, using the method for predicting the ovality of the steel pipe according to any of paragraphs 1-5, wherein said prediction is performed before the start of the stage intended for making changes, which is selected from several stages of molding processing that make up the process of manufacturing the steel pipe, and

changing one operating parameter or two or more operating parameters selected from at least the operating parameters of the step intended to be changed, or one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the forming processing step performed after the step intended to be changed, so as to reduce the ovality of the steel pipe after the step of expanding the pipe.

7. A method for manufacturing a steel pipe, characterized in that it includes the step of manufacturing the steel pipe using the method for adjusting the ovality of the steel pipe according to paragraph 6.

8. A method for generating a prediction model for the ovality of a steel pipe, wherein said method is a method for generating a prediction model for the ovality of a steel pipe that predicts the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process, wherein the steel pipe manufacturing process includes: an end bending step by performing end bending at the end of a steel sheet in the width direction; a pressure bending step by forming the steel sheet that has been subjected to end bending processing to form the steel sheet into an open pipe by repeatedly pressing with a punch; and a pipe expansion step that is a step of performing forming processing by expanding the steel pipe obtained by joining the ends of the open pipe,

the specified method for generating a model for predicting the ovality of a steel pipe includes a step of generating a model for predicting the ovality, in which

obtaining a plurality of training data blocks, in which one block or two or more blocks of performance data selected from the performance data of the end bending step and one block or two or more blocks of performance data selected from the performance data of the pressure bending step are input performance data, and the ovality performance data of the steel pipe after the pipe expansion step in the steel pipe manufacturing process using said input performance data are output performance data, and

generate an ovality prediction model through machine learning using the obtained set of training data blocks.

9. A method for generating a model for predicting the ovality of a steel pipe according to claim 8, wherein said input characteristic data includes one parameter or two or more parameters selected from attribute information about the steel sheet.

10. A method for generating a model for predicting the ovality of a steel pipe according to claim 8 or 9, wherein the machine learning to be used is a type of machine learning selected from methods that include a neural network, a decision tree, a random forest, and support vector regression.

11. A device for predicting the ovality of a steel pipe, wherein said device is a device for predicting the ovality of a steel pipe after a pipe expansion step in a steel pipe manufacturing process, wherein the steel pipe manufacturing process includes: an end bending step by performing end bending at the ends of a steel sheet in the width direction; a pressure bending step by forming the steel sheet that has been subjected to end bending treatment to form the steel sheet into an open pipe by repeatedly pressing with a punch; and a pipe expansion step that is a step of performing forming treatment by expanding the steel pipe obtained by joining the ends of the open pipe,

The device for predicting the ovality of steel pipe includes:

an operating parameter collection unit that collects one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the end bending stage and one operating parameter or two or more operating parameters selected from the operating parameters of the pressure bending stage; and

an ovality prediction unit that predicts ovality information of the steel pipe after the pipe expansion step by inputting the operating parameter obtained by the operating parameter acquisition unit into an ovality prediction model trained by machine learning, wherein the ovality prediction model is a model for which

12. A device for predicting the ovality of a steel pipe according to claim 11, which also comprises a terminal device comprising:

an input unit configured to collect input information based on user operation; and

an indicator unit for displaying information about ovality,

wherein the operating parameter collection unit is configured to update part or all of the collected operating parameters based on input information collected by the input unit, and

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 parameters.