빌릿 상태의 한계와 천공기의 연신 용량으로 인해 천공 후 거친 파이프의 크기와 정확도가 사용자의 요구를 충족하지 못합니다. 거친 파이프는 추가 가공이 필요합니다. 무계목 강관의 열간 가공 및 연신에는 여러 가지 방법이 있습니다. 위에서 소개한 세 가지 유형의 기계 외에도 현재 일반적으로 사용되는 방법은 다음과 같습니다.
5.4.1 자동 파이프 압연기
자동 파이프 압연기는 1903년 스위스의 스티븐이 발명했으며, 최초의 장치 세트는 1906년에 설치되었습니다. 1980년대 이전에는 무단 강관의 열간 압연을 위한 주요 방법 중 하나였습니다. 압연 강관 길이, 벽 두께 정확도 등의 한계로 인해 점차 연속 파이프 압연 장치로 대체되었습니다. 현재 중국에서 가장 우수한 자동 파이프 압연 장치는 바오터우의 400 장치입니다. 구소련과 동유럽의 일부 자동 파이프 압연 장치가 여전히 사용 중이지만, 나머지는 대부분 해체되었습니다. 자동 파이프 압연기는 메인 머신, 프런트 데스크, 백 데스크의 세 부분으로 구성됩니다. 메인 머신은 2롤러 비가역 종방향 압연기로, 작업 롤러 뒤에 설치된 한 쌍의 고속 역회전 리턴 롤러가 특징입니다. 동시에 강관의 복귀 요구를 충족하기 위해 상단 작업 롤러와 하단 리턴 롤러를 빠르게 들어 올리는 메커니즘이 제공됩니다. 작업 롤러는 둥근 구멍 유형을 가지고 있습니다. 피어싱 머신과 스트레칭 머신에서 보낸 거친 파이프는 둥근 구멍 유형과 헤드(원뿔형 헤드 또는 구형 헤드)로 구성된 환형 구멍 유형으로 압연됩니다. 일반적으로 두 패스가 압연됩니다. 각 압연 패스 후 상단 작업 롤러와 하단 복귀 롤러가 특정 높이까지 들어 올려지고 거친 파이프가 복귀 롤러에 의해 전면 단계로 다시 보내진 다음 압연 파이프가 원래 작업 위치로 복원되고 강관이 90° 회전한 다음 두 번째 패스가 동일한 구멍 유형으로 압연됩니다. 각 패스의 변형량은 두 패스의 헤드 직경 차이로 조정됩니다. 압연 강관이 전면 단계로 돌아온 후 수평으로 레벨링 머신으로 이동하여 레벨링됩니다. 변형 과정은 또한 평탄화, 직경 감소 및 벽 감소의 세 단계를 거칩니다.
자동 튜브 압연기의 장점은 생산 규격을 유연하게 조정할 수 있다는 것입니다. 강종에 있어서 적용 범위가 넓고 저탄소강, 중탄소강, 저합금강, 스테인리스강 등을 생산할 수 있어 소량 다품종 생산에 적합합니다. 단점으로는 변형 능력이 낮고 두 패스의 총 연장이 2.5도 미만이며, 두께가 불균일하고 내부 스크래치가 자주 발생하여 레벨링 머신으로 제거해야 합니다. 또한, 조관 길이가 짧아 수율 향상에 영향을 미치며, 생산 효율이 낮습니다(압연 속도는 느리지만 무게가 가볍습니다).
5.4.2 Accu-Roll 튜브 밀
Accu-Roll 튜브 밀은 1990년대 초에 우리나라의 옌타이, 청두 및 기타 지역에서 시작되었습니다.그 당시 매우 인기가 있었고 다른 사선 압연 및 연속 압연 장치를 대체할 기세가 있었습니다.그러나 실제 테스트 후 압연된 원관의 길이가 짧아 일부 사양의 3배 길이의 튜브 생산이 제한되고 얇은 벽의 튜브를 압연할 때 원관 표면에 깊은 나선형 자국이 강관의 외관 품질에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.지금까지 우리나라에서만 살아남았으며, 특히 최근에 일부 민간 기업이 소규모 Accu-Roll 튜브 밀을 새로 건설했습니다.지금까지 해외에서 이러한 유형의 튜브 밀 건설에 대한 보고는 없었습니다.이 유형의 기계는 대구경 및 중구경 심리스 강관 생산에 적합하지 않습니다.활성 가이드 플레이트가 있는 2롤러 수평 긴 맨드럴 사선 압연기입니다.
밀 구조는 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.
두 롤러는 원뿔형입니다. 테이퍼 롤러 피어싱 머신처럼 이송 각도와 롤링 각도를 모두 가지고 있어 롤러 직경이 롤링 방향을 따라 점차 증가하여 슬라이딩을 줄이고, 금속의 길이 방향 확장을 촉진하며, 추가적인 비틀림 변형을 줄이는 데 도움이 됩니다.
대구경 활성 가이드 디스크 2개가 사용됩니다.
제한된 맨드렐 작동 모드가 채택되었습니다.
롤러 숄더가 없는 롤러 타입을 채택했습니다. 이는 ASSEL이 롤러 숄더 부분의 벽 감소량을 감소시켜 롤러 수명과 벽 균일성 효과를 감소시키는 문제를 극복하여 거친 파이프의 벽 두께 정확도를 향상시킨다고 보고되었습니다.
5.4.3 파이프 잭킹 머신 파이프 잭킹
심리스 강관을 생산하기 위한 파이프 재킹 공법은 1892년 독일의 하인리히 에르하르트(Heinrich Erhard)에 의해 제안되었습니다. 초기 파이프 재킹 장치의 피어싱 공정은 유압 피어싱 공법으로 나뉩니다. 유압 피어싱 공법은 수직 유압 프레스를 사용하여 금형에 넣은 강괴를 컵형 바닥을 가진 거친 파이프로 압착한 후, 크레인을 사용하여 거친 파이프를 꺼내어 놓고 긴 맨드렐에 올려놓습니다. 맨드렐을 밀어 컵형 거친 파이프가 직경이 감소하는 일련의 환형 다이 구멍을 통과하도록 하여 직경 감소, 벽 감소, 그리고 신장을 얻습니다. 변형력은 모두 재킹 로드의 끝부분에 집중됩니다. 재킹 후 로드를 제거하고 컵형 바닥을 절단해야 합니다. 이러한 방법은 생산성이 낮고, 벽 두께가 심하게 불균일하며, 강관의 L/D가 제한적인 것이 특징입니다. 현재 대구경(400~1400m) 심리스 강관을 생산하는 데는 이 공법만 사용됩니다. 또 다른 방법은 CPE 공법인데, 사선 압연 및 천공 공법을 사용하여 거친 강관을 생산하고, 거친 강관의 한쪽 끝을 수축시켜 재킹 머신에 사용할 거친 강관을 제공합니다. 이 공법은 생산성과 제품 품질을 향상시키고, 재킹 공정을 통해 소구경 무계목 강관 생산에 활력을 불어넣습니다.
잭킹 방법의 장점은 다음과 같습니다.
1) 투자 비용이 적고, 장비와 도구가 간단하며, 생산 비용이 낮습니다.
2) 잭킹 유닛의 연장 폭이 넓어 최대 10~17m까지 확장할 수 있습니다. 따라서 잭킹 방식으로 유사 제품을 압연하는 데 필요한 장비 및 공구의 개수를 줄일 수 있습니다.
3) 다양한 종류와 사양.
단점은 벽 두께 정확도가 높지 않고, 내외부 표면에 스크래치 결함이 발생하기 쉽다는 점입니다.
5.4.4 압출강관
소위 압출법은 압출 실린더, 압출 다이, 압출 막대로 구성된 "밀폐된" 용기에 금속 빌릿을 넣고 압출 막대로 압력을 가해 금속이 압출 다이 구멍에서 흘러나오도록 하여 금속 소성 성형을 얻는 방법을 말합니다. 이는 오랜 역사를 가진 이음매 없는 강관을 제조하는 방법입니다. 압출 막대의 힘 방향과 금속 흐름 방향의 상대적 관계에 따라 압출법은 긍정적 압출과 역압출의 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 긍정적 압출의 힘 방향은 금속 흐름 방향과 일치하고 역압출은 반대입니다. 역압출은 압출력이 작고 압출 비율이 크며 압출 속도가 빠르고 압출 온도가 낮고 압출 조건이 개선되고 등온/등압/등속 압출을 쉽게 달성할 수 있으며 제품 구조 성능과 치수 정확도가 향상되고 압출 종료 시 금속 압력 잉여가 줄어들고 금속 회수율이 증가하는 장점이 있습니다. 그러나 그 작동은 비교적 불편하고, 제품의 단면적 크기는 압출봉의 크기에 의해 제한됩니다.
금속 압출 기술이 산업에 적용된 역사는 100년이 넘지만, 1941년 "석시"가 유리 압출 윤활제를 발명한 이후 열간 압출 기술을 강철 생산에 적용하는 방식이 점차 발전했습니다. 특히, 비산화 가열, 고속 압출 기술, 금형 재료, 장력 감소 기술의 발전으로 이음매 없는 강관의 열간 압출 생산이 더욱 경제적이고 합리적이 되어 생산량과 품질이 크게 향상되고 품종 범위가 더욱 넓어져 각국의 주목을 받고 있습니다.
현재 압출 방식으로 생산되는 강관의 제품 범위는 일반적으로 다음과 같습니다. 외경: 18.4~340mm, 최소 벽 두께는 2mm, 길이는 약 15m이며, 소구경 강관은 60m까지 생산 가능합니다. 압출기의 용량은 일반적으로 2,000~4,000톤이며, 최대 12,000톤까지 생산 가능합니다.
다른 열간 압연 방법과 비교했을 때, 압출 이음매 없는 강관 생산에는 다음과 같은 장점이 있습니다.
처리 단계가 줄어들어 동일한 생산량에 대한 투자를 절감할 수 있습니다.
압출된 금속은 3차원 압축 응력 상태에 있기 때문에 니켈 기반 합금과 같이 압연 및 단조가 어렵거나 불가능한 재료를 생산할 수 있습니다.
압출 시 금속 변형량이 크고(압출 비율이 높음) 완전한 변형이 매우 짧은 시간 내에 완료되므로 제품의 구조가 균일하고 성능이 우수합니다.
내부 및 외부 표면에 결함이 적고, 기하학적 치수 정확도가 높습니다.
생산 조직이 유연하고 소량 생산 및 다품종 생산에 적합합니다.
복잡한 단면을 가진 파이프와 바이메탈 복합 파이프를 생산할 수 있습니다.
단점은 다음과 같습니다.
1) 윤활유와 난방에 대한 요구 사항이 높아 생산 비용이 증가합니다.
2) 공구 수명이 짧고, 소모량이 많고, 가격이 비싼 편입니다.
3) 수율이 낮아 제품 경쟁력이 떨어진다.
5.4.5 사이클 튜브 밀(Pilger 튜브 밀) 튜브 압연
사이클 튜브 밀은 1990년에 산업 생산에 투입되었습니다. 단일 프레임 2롤러 밀입니다. 롤에 가변 단면 구멍이 있습니다. 두 롤은 반대 방향으로 회전하고, 거친 파이프는 롤의 반대 방향으로 공급됩니다. 롤은 한 바퀴 회전하고 거친 파이프를 밀어내어 거친 파이프의 직경이 감소하고 벽이 줄어들고 구멍에서 마무리되어 거친 파이프의 일부 섹션이 압연됩니다. 그런 다음 거친 튜브가 압연을 위해 다시 공급됩니다. 거친 튜브는 전체 압연 공정을 완료하기 위해 구멍에서 여러 번 앞뒤로 순환해야 하므로 주기 튜브 압연기 또는 필거 튜브 압연기라고도 합니다. 튜브는 가변 단면 롤러 구멍에 의해 주기적으로 가공되며, 튜브 재료의 공급 및 회전 작업이 결합되어 튜브 벽이 여러 번의 누적 변형을 겪어 더 큰 벽 감소 및 신장을 얻습니다.
이 생산 방법의 특징은 다음과 같습니다.
1) 두꺼운 벽의 튜브 생산에 더욱 적합하며, 벽 두께는 60-120mm에 달할 수 있습니다.
2) 가공 강종의 범위가 비교적 넓습니다. 단조와 압연을 조합한 변형 방식을 사용하기 때문에 가소성이 낮고 변형이 어려운 금속의 튜브를 생산할 수 있으며, 강관의 기계적 성질이 우수합니다.
3) 압연강관의 길이는 길어서 최대 35m에 달합니다.
4) 압연기의 생산성은 일반적으로 60~80%로 낮기 때문에 생산량이 적습니다. 따라서 피어싱 머신에는 균형을 맞추기 위해 주기적인 튜브 압연기 2개가 필요합니다.
5) 꼬리 부분을 가공할 수 없어 절단 손실이 크고 수확률이 낮습니다.
6) 표면 품질이 좋지 않고 벽 두께가 심각하게 고르지 않습니다.
7) 공구 소모량이 크고 일반적으로 9-35kg/t입니다.
5.4.6 강관의 열팽창
열간 압연 무계목 강관 유닛으로 생산되는 완제품 강관의 최대 외경은 자동 강관 압연 유닛의 경우 530mm 미만, 연속 강관 압연 유닛의 경우 460mm 미만, 대형 파일의 경우 660mm 미만입니다. 더 큰 직경의 강관이 필요한 경우, 잭킹 공법과 압출 공법 외에도 강관 열간 팽창 공법을 사용할 수 있습니다. 이 공법으로 현재 무계목 강관의 경우 최대 외경 1500mm의 박육 강관을 생산할 수 있습니다.
강관의 열간 팽창에는 사선 압연, 인발, 압연의 세 가지 방법이 있습니다. 이 세 가지 방법은 1930년대에 시작되었습니다. 사선 압연과 인발은 변형 가공을 하기 전에 강관 전체를 가열해야 하지만, 압연은 강관 전체를 가열할 필요가 없습니다.
사선 롤링 확장 기계:
사선 압연 팽창의 공정 흐름은 다음과 같습니다. 가열된 파이프 소재는 팽창을 위해 사선 압연 팽창기로 이송됩니다. 사선 압연 팽창기는 동일한 모양의 두 롤러로 구성됩니다. 두 롤러의 축은 압연 라인에 대해 30° 각도를 이루며, 두 롤러는 모터에 의해 개별적으로 구동되어 같은 방향으로 회전합니다. 플러그는 팽창 변형 영역에서 변형에 참여하고 강관은 변형 영역에서 나선형 운동을 합니다. 파이프 벽은 롤러와 플러그에 의해 압연되어 팽창 직경이 커지고 벽 두께가 얇아집니다. 플러그의 축 방향 힘은 입구 쪽에 배치되거나 출구 쪽에 설치될 수 있는 푸시로드에 의해 지지됩니다.
사선 압연 팽창법은 두께 6~30mm, 최대 외경 710mm의 강관을 생산할 수 있습니다. 단점은 강관 내외면에 나선형 자국이 남아 표면 품질이 저하된다는 것입니다. 따라서 레벨링 머신과 사이징 머신을 설치해야 합니다. 이러한 팽창기는 장비가 크고 투자 비용이 높으며, 품종에 제한이 있어 두꺼운 강관을 생산할 수 없습니다.
도면 확장기:
드로잉 확장은 생산 용량이 낮은 생산 방식이지만, 장비와 공정이 간단하고 기계화가 용이하여 여전히 사용되고 있습니다. 드로잉 확장기는 냉간 드로잉과 열간 드로잉 확장 모두에 사용할 수 있습니다. 확장량이 크지 않고 강관의 물리적, 기계적 특성 및 치수 정확도를 개선해야 할 때 냉간 드로잉 확장을 사용할 수 있습니다. 강관의 열간 드로잉 확장 공정은 강관 소재 가열, 강관 단부 확장, 확장 및 드로잉, 교정, 헤드와 테일 절단, 검사의 순서로 진행됩니다. 각 가열 시 확장률은 60~70%이며, 최대 직경 750mm의 강관을 생산할 수 있습니다.
열팽창 인발의 주요 작업 원리는 다음과 같습니다. 직경이 점차 커지는 플러그 그룹(일반적으로 1~4개)을 통해 강관 내부 구멍의 전체 길이에 삽입하고 통과시켜 강관의 직경이 확장되고 벽 두께가 얇아지고 길이가 약간 짧아집니다.
드로잉 팽창기의 주요 공구는 팽창 플러그, 팽창 플러그, 이젝터 로드입니다. 장점은 장비가 간단하고 조작이 편리하며, 사용법이 쉽다는 점입니다. 또한, 다양한 제품 종류와 규격을 갖추고 있으며, 직사각형 및 기타 특수 형상의 강관도 생산할 수 있습니다. 단점은 생산 주기가 길고 생산성이 낮으며, 공구와 금속 소모량이 많다는 점입니다.
푸시형 팽창기: 푸시형 팽창기의 작동 원리는 원료 강관을 중주파 유도 코일에 넣는 것입니다. 중주파 유도 가열 후, 유압 실린더 피스톤 또는 윈치의 푸셔 헤드가 움직여 강관의 꼬리 부분을 밀어 강관이 축 방향으로 고정된 원뿔형 심봉을 파이프 헤드에서 순차적으로 통과하여 팽창 목적을 달성합니다. 강관의 꼬리 부분이 심봉에 밀려 들어가면 가공할 새 강관이 그 뒤에 추가되고, 푸셔 헤드가 돌아와 새 강관의 꼬리 부분을 계속 밀어냅니다. 새 강관의 헤드가 이전 강관의 꼬리 부분을 심봉을 통해 밀어 강관의 팽창을 완료합니다. 변형된 부분의 강관만 가열되므로 변형된 강관은 쉽게 구부러지고, 팽창된 강관의 벽 두께와 길이는 제한됩니다. 푸셔형 팽창기의 장점은 높은 금속 회수율, 간단한 장비, 낮은 에너지 소비입니다. 단점으로는 길이방향으로 강관의 성능 일관성이 다소 떨어지고 생산 효율이 낮다는 점이다.
게시 시간: 2024년 10월 31일