KR100602436B1

KR100602436B1 - 금속 재료로 관을 제조하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100602436B1
Application number: KR1020030099582A
Authority: KR
Inventors: 크링겐헤르만요세프; 빈터펠트토마스; 질레켄스노르버트
Original assignee: 에스엠에스 메르 게엠베하
Priority date: 2003-04-12
Filing date: 2003-12-30
Publication date: 2006-07-19
Also published as: EP1466674B1; ATE333328T1; US6976377B2; JP2004314172A; AU2004200873B9; KR20040089436A; DE502004000968D1; US20040200249A1; AU2004200873B2; AU2004200873A1; EP1466674A2; CN1535774A; EP1466674A3; DE10316910B3; CA2463351A1; CN1264618C

Abstract

본 발명은 관 블랭크(3)를 유성 경사 압연기(2)에 공급하여 다수의 롤(4)과 하나의 맨드릴형 내부 공구(5) 사이에서 관으로 압연하는, 유성 경사 압연기(2)에서 금속 재료로 관(1)을 제조하는 방법에 관한 것이다. 관을 제조하는 것을 개선시키기 위해, 본 발명에 따라 관 블랭크(3)의 시단부(6)와 관 블랭크(3)의 종단부(7) 중의 적어도 하나가 롤(4)의 구역에 들어오는 시점에 내부 공구(5)를 그 작업 위치(8)로부터 관 블랭크(3)의 이송 방향(R)의 반대 방향으로 미리 정해진 이동 거리(x)만큼 뒤로 잡아당기고, 관 블랭크(3)의 시단부(6)와 관 블랭크(3)의 종단부(7) 중의 적어도 하나가 롤의 구역을 통과한 후에 그 작업 위치(8)로 다시 앞으로 밀어 넣는 조치를 취한다. 또한, 본 발명은 유성 경사 압연기에 관한 것이다.

유성 경사 압연기, 금속 재료, 관, 관 블랭크, 롤, 내부 공구, 작업 위치, 이동 거리, 이송 방향

Description

금속 재료로 관을 제조하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING TUBES FROM METALLIC MATERIAL}

도 1은 관 블랭크로부터 관이 압연되는 상태에서 유성 경사 압연기를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2는 2개의 관 블랭크의 연결 지점이 이제 막 압연되기 시작한 상태에서의 도 1과 유사한 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 관 2 : 유성 경사 압연기

3 : 관 블랭크 4 : 롤

5 : 내부 공구 6 : 롤 블랭크의 시단부

7 : 롤 블랭크의 종단부 8 : 내부 공구의 작업 위치

9 : 관의 종 방향 축선 10 : 내부 공구 이동 수단

11 : 내부 공구의 후퇴된 위치 12 : 블랭크 이음매

R : 이송 방향 x : 이동거리

본 발명은 관 블랭크(tube blank)를 유성 경사 압연기(planetary slant rolling mill)에 공급하여 다수의 롤과 하나의 맨드릴형 내부 공구 사이에서 관으로 압연하는, 유성 경사 압연기에서 금속 재료로 관을 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 금속 재료로 관을 제조하는 유성 경사 압연기에 관한 것이다.

이음매가 없는 관을 제조하기 위해 그러한 관을 유성 경사 압연기에서 제조하는 방법이 공지되어 있다. 그러한 방법 및 그를 위한 유성 경사 압연기는 예컨대 DE 101 07 567 A1에 개시되어 있다. 그 경우에는 갭 내에서 관으로 압연되는 블랭크를 유성 경사 압연기에 공급하는데, 관은 다수의 유성 경사 롤과 하나의 맨드릴형 내부 공구 사이에서 형성된다.

롤로부터 압연 대상 재료로 도입되는 에너지에 의해 관 블랭크 내지 관이 매우 강렬하게 가열되므로, 관 블랭크 내지 관을 냉각시켜야 한다. 따라서, DE 101 07 567 A1로부터 냉각 구역을 형성하기 위해 압연기의 입구 측 성형 구역에서 동심상으로 사방에 정향된 스프레이에 의해 관 블랭크에 냉각 매체를 추진하되, 냉각 매체를 고압 하에 공급하는 것이 공지되어 있다. 그 경우, 압연 관의 온도 상승을 억제시켜 적어도 허용될 수 없이 높은 가열이 일어나지 않게 될 정도로 열량이 반출된다.

그러한 제조 형식에서는 사용되는 냉각 매체가 개방된 관 단부 내로 침투될 수 있고, 그로 인해 후속의 후처리가 예컨대 마개를 끼우는 것에 의해 어려워진다고 하는 문제점이 발생된다. 그러한 이유로, 개방된 관 단부에는 냉각 매체를 추 지하지 않는 것이 통상적이지만, 그것은 유성 경사 압연기의 수율이 떨어지고 스크랩 분율이 높아지는 불리한 결과를 가져온다. 또한, 관 또는 관 블랭크의 단부에서 냉각을 중단함으로 인해 관이 고온으로 압연기로부터 나오게 되고, 그 때문에 산화되기 쉽다는 단점이 있다. 그 결과, 관의 산화된 구역을 잘라내야만 제조된 관의 충분한 품질을 보장할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술된 단점을 극복하는 서두에 언급된 유형의 방법 및 유성 경사 압연기를 제공하는 것이다. 그와 함께, 유성 경사 압연기의 생산 능력 및 신뢰성의 상승이 보장되어야 한다.

그러한 목적은 방법상으로 본 발명에 따라 관 블랭크의 시단부(leading end)와 관 블랭크의 종단부(trailing end) 중의 적어도 하나가 롤의 구역에 들어오는 시점에 내부 공구를 그 작업 위치로부터 관 블랭크의 이송 방향의 반대 방향으로 미리 정해진 이동 거리만큼 뒤로 잡아당기고, 관 블랭크의 시단부와 관 블랭크의 종단부 중의 적어도 하나가 롤의 구역을 통과한 후에 그 작업 위치로 다시 앞으로 밀어 넣는 것을 특징으로 하는 방법에 의해 달성된다.

그 경우, 내부 공구를 뒤로 잡아당겼을 때에 관 블랭크의 시단부와 관 블랭크의 종단부 중의 적어도 하나를 롤에 의해 압연하여 액체 밀봉되게 합체시키는 것이 바람직하다. 2개 이상의 관 블랭크를 서로 맞닿게 하여 유성 경사 압연기에 공급할 경우에 방법의 경제성이 제고되게 된다. 또한, 그를 위해 유성 경사 압연기에 연속적으로 관 블랭크를 장입하는 조치를 취할 수 있다.

내부 공구를 뒤로 잡아당김으로써, 관 내지 관 블랭크의 시단부 또는 종단부를 폐쇄시키는 것이 가능하고, 그 결과 냉각 매체가 관의 내부로 침투될 수 없게 된다.

또 다른 부가의 구성에서는 압연 관의 종 방향 축선을 중심으로 한 압연 관의 회전을 측정하여 롤의 구동 장치를 제어 또는 조절되게 작동시킴으로써 관의 종 방향 축선을 중심으로 한 관의 회전을 보상하는 조치를 취한다. 그 경우, 롤의 주 구동 장치에 제어되거나 조절된 영향을 미칠 수 있고; 선택적으로 롤의 중첩 구동 장치(superposition drive)에 제어되거나 조절된 영향을 미칠 수도 있다.

그 자체가 선행 기술로 공지되어 있는 바와 같이, 관 블랭크와 관 중의 적어도 하나를 액상 냉각 매체로 냉각시키는 것이 유리하다.

금속 재료로 관을 제조하는 본 발명에 따른 유성 경사 압연기는 관 블랭크가 롤과 내부 공구 사이의 갭 내에서 관으로 압연될 수 있도록 다수의 롤과 하나의 내부 공구를 구비한다. 그러한 유성 경사 압연기는 본 발명에 따라 내부 공구를 그 작업 위치로부터 관 블랭크의 이송 방향의 반대 방향으로 미리 정해진 이동 거리만큼 시간에 따라 제어되거나 조절되게 뒤로 잡아당기고 내부 공구를 시간에 따라 제어되거나 조절되게 그 작업 위치로 복귀시키는 수단을 구비하는 것을 그 특징으로 한다.

그러한 수단은 유압 또는 전기 선형 액추에이터로서 형성되는 것이 바람직하다.

첨부 도면에는 본 발명의 일 실시예가 도시되어 있다.

도 1에는 상세한 도시를 생략하였지만 공지된 대로 구성되는 유성 경사 압연기(2)에서 어떻게 관 블랭크(2)를 관(1)으로 압연하는지가 도시되어 있다. 여기서는 관 블랭크(3)를 이송 방향(R)으로 유성 경사 압연기(2) 내에 들여보내 관(1)으로 압연한다. 그것을 행하기 위해, 다수의 롤(4)이 둘레 방향으로 균등하게 분포된 채로 관(1) 둘레에 배치되는데, 도 1에는 단 하나의 롤(4)만이 개략적으로 도시되어 있다. 또한, 롤 블랭크(3)의 재료를 원하는 직경의 관(1)으로 압연하는 롤 갭이 생기도록 롤(4) 사이에 맨드릴형 내부 공구(5)가 위치된다.

그에 관한 한 이미 공지되어 있는 유성 경사 압연 방법은 본 발명에 따라 다음과 같이 작업된다:

유성 경사 압연기(2)에 2개의 관 블랭크(3)를 서로 맞닿게 하여 공급한다. 도 2에로부터 알 수 있는 바와 같이, 이송 방향(R)으로 전방에 있는 (우측의)관 블랭크(3)의 종단부(7)와 그 뒤를 따르는 (좌측의)관 블랭크(3)의 시단부(6)가 서로 맞닿는다. 그 구역에서 관 블랭크(3)를 압연하고자 하는 블랭크 이음매가 실선 쪽을 향한 화살표(12)에 의해 예시되어 있다.

후방(좌측) 관 블랭크(3)의 시단부(6) 또는 전방(우측) 관 블랭크(3)의 종단부(7)가 롤(4)의 구역에 들어오는 시점에, 내부 공구(5)를 도 1에 도시된 통상의 작업 위치(8)로부터 관 블랭크(3)의 이송 방향(R)의 반대 방향으로 미리 정해진 이동 거리(x)만큼 뒤로 잡아당겨 후퇴된 위치(11)에 위치시킨다. 그것은 도 1에서 내부 공구(5)의 작업 위치(8)를 실선으로, 그리고 내부 공구(5)의 후퇴된 위치(11)를 점선으로 각각 지시한 것에 의해 예시되어 있다.

도 2로부터 알 수 있는 바와 같이, 내부 공구(5)가 후퇴된 동안 롤(4)을 반경 방향으로 전진시킴으로써 관 블랭크(3)의 종단부(7) 또는 그 뒤를 따르는 관 블랭크(3)의 시단부(6)를 압연하여 합체시키고, 그에 따라 관 블랭크(3)의 시단부(6) 또는 종단부(7)가 폐쇄되게 된다. 그럼으로써, 압연 가정 동안 관 블랭크(3) 내지 관(1)으로 인도되는 냉각 매체가 관 내부로 침투할 수 없어 관(1)의 후처리가 예컨대 마개를 끼우는 것으로 인해 어려워지는 일이 없게 된다. 또한, 관(1)이 유성 경사 압연기(2)로부터 나올 때에 고온으로 되어 산화가 일어나는 것이 방지되게 된다. 그러한 산화는 무엇보다 구리 또는 구리 합금을 원료로서 사용할 경우에 문제가 되는 것이다.

관 블랭크(좌측)(3)의 시단부(6) 또는 관 블랭크(우측)(3)의 종단부(7)가 롤(4)의 구역을 통과하고 나면, 내부 공구(5)를 통상의 작업 위치로 다시 앞으로 밀어 넣는다. 그럼으로써, 도 1에 따른 바와 같이 통상대로 관 블랭크(3)를 관(1)으로 압연하는 것이 이뤄지게 된다.

내부 공구(5)를 관(1)의 종 방향 축선(9)을 따라 이송 방향(R)으로 이동시킬 수 있도록 하기 위해, 이동 수단(10)이 마련된다. 그러한 이동 수단(10)은 유압에 의해 또는 전기적으로 작동될 수 있다.

내부 공구(5)를 이송 방향(R)의 반대 방향으로 그만큼 뒤로 잡아당기는 이동 거리(x)는 관 블랭크(3), 관(1), 및 롤(4)의 구체적인 기하 형태로부터 주어지고, 관 블랭크(3)의 시단부(6) 또는 종단부(7)를 확실하게 압연하여 액체 밀봉되게 합체시킬 수 있도록 선택된다.

도 2로부터 또한 알 수 있는 바와 같이, 2개 이상의 관 블랭크(3)를 서로 맞닿게 하여 유성 경사 압연기(2)에 공급하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 것은 유성 경사 압연기(2)에 연속적으로 관 블랭크(3)를 장입하는 것이다.

압연 관(1)의 후처리를 위해, 유성 경사 압연기(2)의 출구에서 관(1)의 종 방향 축선을 중심으로 한 관(1)의 회전을 탐지하여 관(1)의 종 방향 축선을 중심으로 한 관(1)의 회전을 보상하도록, 즉 그러한 회전이 일어나지 않도록 하는 형식으로 롤(4)의 구동 장치를 제어 작동하는 것이 바람직한 것으로 판명되었다.

즉, 내부 공구(5)를 이동 거리(x)만큼 잡아당김으로써 성형 조건이 급격히 변하는데, 그것은 롤(4)의 주 구동 장치 또는 중첩 구동 장치를 일정하게 구동할 경우에는 관 단부를 파열시키는 결과를 낳는다. 그것은 매우 불리한 것이기 때문에, 설명된 조치에 의해 관의 회전을 자동적으로 보상할 수 있다. 그것은 내부 공구(5)를 잡아당김으로 인해 발생된 압연 조건을 변경함으로써 회전 거동까지도 교정할 수 있고, 그에 따라 관 단부를 확실하고도 재현될 수 있게 폐쇄시키는 것이 가능하게 되기 때문이다.

설명된 방법의 장점은 블랭크 이음매(12)(도 2를 참조)를 압연하는 동안에도 압연 에멀션 또는 냉각수가 관(1)의 내부에 도달되게 함이 없이 여전히 롤(4)에 필요한 압연 에멀션을 추진하여 유출되는 관(1)을 냉각시킬 수 있다는 데 있다. 관의 내부 측이 보호됨으로써, 관(1)을 문제가 없이 후처리하는 것이 가능하게 된다. 그와 동시에, 롤(4)이 양호하게 윤활되고, 유출되는 관(1)이 양호하게 냉각되게 된 다. 관 단부에 이르기까지 일정하게 냉각됨으로써, 구리 및 구리 합금의 경우에 유성 경사 압연기(2)로부터의 유출될 때의 지나치게 높은 압연물 온도로 인해 산화가 일어나는 일이 없고, 그로부터 스크랩 분율이 낮아지는 결과를 얻게 된다.

Claims

관 블랭크(3)를 유성 경사 압연기(2)에 공급하여 다수의 롤(4)과 하나의 맨드릴형 내부 공구(5) 사이에서 관으로 압연하는, 유성 경사 압연기(2)에서 금속 재료로 관(1)을 제조하는 방법에 있어서,

관 블랭크(3)의 시단부(6)와 관 블랭크(3)의 종단부(7) 중의 적어도 하나가 롤(4)의 구역에 들어오는 시점에 내부 공구(5)를 그 작업 위치(8)로부터 관 블랭크(3)의 이송 방향(R)의 반대 방향으로 미리 정해진 이동 거리(x)만큼 뒤로 잡아당기고, 관 블랭크(3)의 시단부(6)와 관 블랭크(3)의 종단부(7) 중의 적어도 하나가 롤의 구역을 통과한 후에 그 작업 위치(8)로 다시 앞으로 밀어 넣는 것을 특징으로 하는 금속 재료로 관을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 내부 공구(5)를 뒤로 잡아당겼을 때에 관 블랭크(3)의 시단부(6)와 관 블랭크(3)의 종단부(7) 중의 적어도 하나를 롤(4)에 의해 압연하여 액체 밀봉되게 합체시키는 것을 특징으로 하는 금속 재료로 관을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 유성 경사 압연기(2)에 2개 이상의 롤 블랭크(3)를 서로 맞닿게 하여 공급하는 것을 특징으로 하는 금속 재료로 관을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 유성 경사 압연기(2)에 연속적으로 롤 블랭크(3)를 장입하는 것을 특징으로 하는 금속 재료로 관을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 압연 관(1)의 종 방향 축선(9)을 중심으로 한 압연 관(1)의 회전을 측정하여 롤(4)의 구동 장치를 제어되거나 조절되게 작동시킴으로써 관(1)의 종 방향 축선(9)을 중심으로 한 관(1)의 회전을 보상하는 것을 특징으로 하는 금속 재료로 관을 제조하는 방법.
제 5 항에 있어서, 제어되거나 조절되는 구동 장치를 롤(4)의 주 구동 장치로서 작동시키는 것을 특징으로 하는 금속 재료로 관을 제조하는 방법.
제 5 항에 있어서, 제어되거나 조절되는 구동 장치를 롤(4)의 중첩 구동 장치로서 작동시키는 것을 특징으로 하는 금속 재료로 관을 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 관 블랭크(3)와 관(1) 중의 적어도 하나를 액상 냉각 매체로 냉각시키는 것을 특징으로 하는 금속 재료로 관을 제조하는 방법.
관 블랭크(3)가 롤(4)과 내부 공구(5) 사이의 갭 내에서 관(1)으로 압연될 수 있도록 다수의 롤(4)과 하나의 내부 공구(1)를 구비하는, 금속 재료로 관을 제조하기 위한, 특히 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 따른 방법을 행하기 위한 유성 경사 압연기에 있어서,

내부 공구(5)를 그 작업 위치(8)로부터 관 블랭크(3)의 이송 방향(R)의 반대 방향으로 미리 정해진 이동 거리(x)만큼 시간에 따라 제어되거나 조절되게 뒤로 잡아당기고 내부 공구(5)를 시간에 따라 제어되거나 조절되게 그 작업 위치(8)로 복귀시키는 수단(10)을 구비하는 것을 특징으로 금속 재료로 관을 제조하는 유성 경사 압연기.
제 9 항에 있어서, 상기 수단(10)은 유압 선형 액추에이터 또는 전기 선형 액추에이터로서 형성되는 것을 특징으로 하는 금속 재료로 관을 제조하는 유성 경사 압연기.