이음매 없는 강관 및 정밀 강관 완제품은 두께 불균형 문제를 겪을 수 있습니다. 이러한 불균형 강관은 열간압연 강관 생산 공정에서 가장 흔하게 발생합니다. 대부분의 문제는 열간 천공 공정에서 발생하는데, 자동 파이프 압연기의 강관 구조 분석 결과, 천공된 모세관이 자동 파이프 압연기로 압연된 후에도 강관의 수직 및 수평 방향의 두께 불균형은 천공된 모세관의 원래 두께 불균형 분포 특성을 그대로 유지하여, 압연 후에도 나선형 형상을 그대로 간직하게 됩니다. 이로 인해 횡방향 두께 불균형이 크게 증가하는 것으로 나타났습니다.
자동 파이프 압연기에서 벽 두께가 고르지 않은 이유는 다음과 같습니다. ① 천공 모세관의 벽 두께 불균일 형태 및 정도가 압연된 강관의 벽 두께 불균일 형태 및 정도에 직접적인 영향을 미칩니다. ② 자동 파이프 압연기에서 파이프를 압연할 때, 이젝터 로드의 굽힘으로 인해 플러그 위치가 패스 중심에서 벗어나 벽 두께가 고르지 않게 됩니다. 이로 인해 파이프 내부 및 파이프 헤드의 각 단면에서 벽 두께와 최소 벽 두께 위치가 거의 고정된 상태로 변화하며, 파이프 끝단에서 헤드로 갈수록 벽 두께 불균일 정도가 점차 증가합니다. 따라서 파이프 압연 시 이젝터 로드의 잔류 곡률을 줄이고 이젝터 로드의 축력을 줄이면 벽 두께 불균일 정도를 줄이는 데 상당한 효과가 있습니다. ③ 벽 두께 감소량이 클수록 폐관의 벽 두께 불균일 현상이 더욱 심해집니다. 벽 두께 감소량이 적을 경우, 자동 파이프 롤링 기계는 천공 모세관의 벽 두께 불균일성을 줄일 수 있습니다. ④ 패스 조정이 올바르지 않습니다. 롤 간격이 평행하지 않으면 폐관의 벽 두께 불균일성이 심화됩니다.
본 연구에서는 Φ400mm 자동 튜브 압연 장치의 4단계 압연 공정(천공, 2차 천공(연신), 자동 튜브 압연 및 레벨링)에서 측정된 블랭크 튜브의 벽 두께 데이터에 푸리에 변환을 수행하여 벽 두께 불균일성에 대한 정량적 분석 및 원인 분석을 실시하고, 이를 바탕으로 강관의 벽 두께 불균일성을 개선하는 방안을 제시한다.
① 2차 천공(연장) 후에도 폐수관의 나선형으로 고르지 않은 벽 두께 분포 특성이 완제품 파이프까지 유지됩니다. 따라서 2차 천공(연장) 공정을 개선하는 것이 완제품 파이프의 벽 두께 정밀도를 향상시키는 핵심 요소입니다. 주요 개선 방안은 회전 시 이젝터 핀과 플러그가 롤링 라인과 동심도를 유지하도록 공구 설계를 개선하는 것입니다.
② 천공 모세관의 불균일한 벽 두께를 개선하는 것이 중요한 과제입니다. 주요 조치는 튜브 블랭크의 가열 균일성을 개선하고, 중심 구멍의 정확도를 향상시키며, 플러그의 균일 벨트 길이와 역원추 길이를 늘리고, 회전 중 이젝터 핀과 플러그 사이의 거리를 개선하고 롤 라인과의 동심도를 높이는 것입니다.
③ 파이프 롤링 과정에서 심각한 대칭 벽 두께 불균일 현상이 발생할 수 있지만, 이는 나선형 벽 두께 불균일을 줄이는 데 어느 정도 효과가 있습니다. 따라서 튜브를 롤링할 때는 두 번 롤링해야 하며, 각 패스 사이에 블랭크 튜브를 90° 회전시켜야 합니다.
④ 수평 조절 공정은 대칭형의 벽 두께 불균형을 기본적으로 제거할 수 있지만, 나선형의 벽 두께 불균형을 제거하는 데는 효과가 미미합니다. 따라서 수평 조절기의 성능을 향상시켜야 합니다.
⑤푸리에 변환은 횡압연 공정의 벽 두께 불균일 현상을 연구하는 데 효과적인 수단이며, 이 방법은 다른 강관 생산 설비의 벽 두께 불균일 현상 연구에도 활용될 수 있다.
최종압연강관과 냉간인발강관 또한 천공으로 인한 편심 문제를 가지고 있습니다. 롤, 플러그 및 가이드 플레이트로 형성된 변형 영역의 기하학적 정확성을 저해하는 모든 요인은 모세관의 벽 두께 불균일성을 악화시킵니다.
(1) 헤드. ① 플러그의 형상 설계에서 이상적인 플러그의 롤링 콘은 롤의 출구 콘과 평행해야 합니다. 만약 플러그를 기존의 Matveyev 공식에 따라 설계한다면, 플러그의 롤링 콘은 롤의 출구 콘과 평행하지 않습니다. 이러한 점진적으로 확장되는 간극에서의 변형은 필연적으로 튜브 벽의 불충분한 롤링을 초래하여 모세관의 벽 두께가 고르지 않게 되고, 공급 각도가 증가할수록 모세관의 벽 두께 불균일성이 더욱 심해집니다. ② 이젝터 로드의 강성이 부족하여 천공 과정에서 굽힘이 발생하여 플러그가 중심 위치를 유지하지 못하고 통과하는 모세관의 두께가 고르지 않게 됩니다. ③ 플러그의 불균일한 마모 또는 손상.
(2) 가이드 플레이트. ①가이드 플레이트 사이의 거리가 너무 큽니다. 천공 과정에서 천공의 중심선은 가이드 플레이트의 제한에 의해 유지됩니다. 가이드 플레이트 사이의 거리가 크면 플러그의 위치가 크게 변하여 플러그가 불안정해지고 모세관 벽 두께가 고르지 않게 됩니다. ②상하 가이드 플레이트의 불균일한 마모 또한 벽 두께 불균일을 악화시킵니다.
(3) 롤러. ①롤 중심선 편향: 생산 과정에서 피어싱 기계 양쪽의 프레스 스크류 설치 불량 또는 나사산 및 베어링 마모로 인해 두 롤러 사이의 축 방향이 수평으로 편향되고 두 롤러의 이송 각도가 불일치하게 됩니다. 이로 인해 변형 영역이 왜곡되어 벽 두께가 고르지 않게 됩니다. ②이송 각도가 클수록 플러그와 롤의 롤링 콘이 평행하지 않게 됩니다. ③롤 속도가 부적절하면 벽 두께 정확도에도 영향을 미칩니다.
(4) 튜브 블랭크의 중심 맞춤 및 가열. 편심 중심 맞춤 구멍과 불균일한 가열(수컷 및 암컷 측면)은 벽 두께의 불균일성을 유발합니다.
(5) 천공기의 강성, 구조 및 조정. 천공기 본체의 강성이 부족하고 잠금 장치가 불안정하며, 이젝터 로드의 센터링 장치가 정확하게 조정되지 않아 작동이 불안정하고 본체와의 거리가 멀다. 일반적으로 압연 중심선 조정은 압연기의 중심선보다 낮게 이루어지는데, 이는 압연 제품의 안정성을 향상시키기 위한 것이다. 조정이 너무 크면 압연선이 하강한 후 변형 영역 내 공구들 사이의 상대적 관계가 비대칭적으로 변하여 모세관의 벽 두께 불균일에도 영향을 미친다. 따라서 이음매 없는 강관의 편심 두께 불균일을 완전히 방지할 수는 없으며, 단계적으로 엄격하게 제어하여 최소화하는 수밖에 없다.
게시 시간: 2023년 3월 30일