JP2001293511A - 金属管の延伸圧延法および延伸圧延機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長手方向への肉厚分布の不均一が解消された
複数本の同じ仕様の継目無鋼管を、マンドレルミルを用
いて固体差を生じずに圧延できない。 【解決手段】 素管４４ａの内部に芯金棒２１ａを挿設
して延伸圧延を行った後に芯金棒２１ａを、延伸圧延を
行われる前の他の素管４４ｂの内部に挿設して延伸圧延
を行うことを順次繰り返して、延伸圧延機１０により同
じ仕様の継目無鋼管４４を製造する際に、２番目以降の
いずれかの順序で延伸圧延を行われる素管４４ｂに対し
て設定された圧延条件を、素管４４ｂの内部に挿設され
る芯金棒２１ｂ、および素管２１ｂよりも先に延伸圧延
を行われる素管４４ａの内部に挿設される芯金棒２１ａ
それぞれの、延伸圧延に起因して変動した寸法情報に基
づいて、修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属管の延伸圧延
法および延伸圧延機に関する。より具体的には、本発明
は、例えば、長手方向への肉厚分布の不均一が解消され
た複数本の同じ仕様の金属管を、固体差を生じることな
く圧延することができる、金属管の延伸圧延法および延
伸圧延機に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１１は、金属管２の製造工程１の一例
を模式的に示す説明図である。なお、以降の説明では、
金属管２が継目無鋼管である場合を例にとる。

【０００３】同図に示すように、継目無鋼管２は、一般
的に、例えばピアサ等の穿孔圧延機（図示しない）によ
り穿孔された管材３に、延伸圧延機４により延伸圧延を
行った後に、さらに例えばサイザ等の定径圧延機５によ
り定径圧延を行うことによって、製造される。なお、以
降の説明では、延伸圧延機４がマンドレルミルである場
合を例にとる。

【０００４】この製造工程１において用いられるマンド
レルミル４は、通常は５基から８基程度の複数基のスタ
ンドをタンデムに配置された圧延機である。各スタンド
には、それぞれ、複数個（通常２個）の孔型ロールが配
設されており、２個の場合には、各孔型ロールは、隣接
するスタンド間で圧下方向が９０度異なる方向になるよ
うに、配設される。このマンドレルミル４は、所定のロ
ール周速度で駆動される各孔型ロール対に、内部に芯金
棒を挿設された中空の素管を順次送ることにより、各孔
型ロール対と芯金棒とによって、複数本の同じ仕様の鋼
管を圧延して製造する。

【０００５】図１２は、このマンドレルミル４を用いた
鋼管のロット生産の状況を模式的に示す説明図である。
同図に示すように、マンドレルミル４は、内部に芯金棒
６をそれぞれ挿設される素管７（１本から、多い場合に
は１０００本程度）に順次延伸圧延を行うが、芯金棒６
の保有本数を低減して製造コストの上昇を抑制するた
め、延伸圧延を終了した素管７ａから芯金棒６を抜き出
し、この芯金棒６をこの後に延伸圧延を行われる素管７
ｂの内部に挿設して延伸圧延を行うことを、各芯金棒６
について順次行っている。なお、本明細書では、芯金棒
６のこのような使用態様を「循環使用」という。

【０００６】ところで、このマンドレルミ４により延伸
圧延を行われて製造された鋼管７ａの中心軸方向（長手
方向）への肉厚は、圧延時の様々な要因により変動し易
く、一定値になり難い。このため、これまでにも、延伸
圧延された鋼管７ａの中心軸方向への肉厚の変動を抑制
するための発明が多数提案されている。

【０００７】本出願人も、特開昭５５−８８９１０号公
報により、同一スケジュールで同じ仕様の素管を延伸圧
延するに際し、延伸圧延を終了した先行する素管の肉厚
等の中心軸方向への変動パターンを求め、この変動パタ
ーンに基づいて決定した相補的な変更パターンを制御パ
ターンとして、例えば一組の孔型ロールの圧下位置また
はロール周速度を変更することによって、後行する素管
の肉厚等の中心軸方向への変動を抑制する発明を、提案
した。

【０００８】しかし、各芯金棒は、いずれも、循環使用
を行われるために不均一に摩耗するとともに、圧延時の
素管からの熱伝導や孔型ロールによる圧下に伴う加工熱
等により、発熱して不均一に熱膨張する。このために、
各芯金棒それぞれの摩耗や熱膨張等に起因した肉厚等の
中心軸方向への変動パターンは一定ではない。このた
め、後行する素管の延伸圧延に供される各芯金棒の肉厚
等の中心軸方向への変動パターンと、変更パターンを決
定した際に用いた先行する素管の延伸圧延に供される各
芯金棒の肉厚等の中心軸方向への変動パターンとの偏差
も一定しない。このため、この変更パターンに基づいて
変更された孔型ロールの圧下位置またはロール周速度
が、後行する素管の延伸圧延に供される各芯金棒の肉厚
等の中心軸方向への変動を補うことができず、延伸圧延
された鋼管の肉厚の変動を抑制できないことが多かっ
た。

【０００９】そこで、本出願人は、特開昭５７−２２８
１３号公報により、長手方向における直径の分布が既知
である基準芯金棒を使用して延伸圧延を行った場合に延
伸圧延を行われた素管の長手方向の肉厚分布を均一にす
る、孔型ロールの圧下位置またはロール周速度の基準パ
ターンを予め定めておき、ある素管の延伸圧延に供され
た芯金棒の外径の変動パターンに基づいて、基準パター
ンを修正することにより、延伸圧延された素管の肉厚の
変動を抑制する発明を、提案した。この提案にかかる発
明では、その明細書の第２図のグラフに明記されている
ように、基準芯金棒として延伸圧延に供される前の新品
の芯金棒を用いている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】近年、継目無鋼管に対
しては、高強度鋼の採用による薄肉化を図ることによっ
て材料使用量を低減し、これによって、コスト低減が図
られるようになってきた。したがって、継目無鋼管の肉
厚を高精度で制御することは、これまで以上に極めて重
要になってきた。

【００１１】ところで、特開昭５７−２２８１３号公報
により提案された発明では、延伸圧延に供される前の芯
金棒、すなわち、循環使用による摩耗に起因した外径の
変動が一切発生していない、いわば新品の芯金棒を基準
芯金棒として用い、この基準芯金棒に対する各芯金棒の
外径の偏差に基づいて、各芯金棒を用いる延伸圧延の圧
延条件の設定値を、それぞれ微調整する。

【００１２】しかし、前述したように、循環使用される
芯金棒の外径の摩耗の程度は一定ではない。このため、
基準芯金棒の外径の変動パターンと、各芯金棒の外径の
変動パターンとの偏差に基づいて各芯金棒毎に求められ
る、孔型ロールの圧下位置またはロール周速度の変更量
も、各芯金棒毎に大きく変動する。ここで、一般的に、
孔型ロールの圧下位置またはロール周速度の変更量が大
きい場合は、孔型ロールの圧下位置またはロール周速度
の変更量が小さい場合に比較すると、延伸圧延される素
管の肉厚の制御精度が低下する。

【００１３】このため、この発明に基づいて同じ仕様の
素管を延伸圧延しようとしても、得られる各素管間の長
手方向への肉厚が大きく変動し、同一ロットの継目無鋼
管の肉厚を高精度で同じ値に制御することができない。

【００１４】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、長手方向への肉厚分布の不均一が解消された
複数本の同じ仕様の、例えば継目無鋼管等の金属管を、
固体差を生じることなく圧延することができる、金属管
の延伸圧延法および延伸圧延機を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部に、循環
使用される芯金棒をそれぞれ挿設された複数の素管に順
次延伸圧延を行う際に、先行する素管に挿設された芯金
棒の寸法情報と、この先行する素管の後に延伸圧延を行
われる後行する素管に挿設された芯金棒の寸法情報とに
基づいて、後行する素管に対して設定された圧延条件を
修正することを、複数の素管それぞれに対して順次行
う、いわゆる学習制御を適用することにより、上述した
課題を解決することができるという、新規かつ重要な知
見に基づくものである。

【００１６】本発明は、複数本の素管の内部に複数本の
芯金棒をそれぞれ挿設して順次延伸圧延を行うととも
に、複数本の素管のうちの一つの素管の内部に挿設され
る芯金棒を延伸圧延後に延伸圧延前の他の素管の内部に
挿設することを複数本の芯金棒のうちの少なくとも１本
の芯金棒について行う循環使用を行うことによって、複
数本の同じ仕様の金属管を製造する際に、複数本の素管
のうちで２番目以降のいずれかの順序で延伸圧延を行わ
れる素管に対して設定された延伸圧延の圧延条件を、循
環使用に起因して変動した、素管の内部に挿設される第
２の芯金棒の寸法情報と、循環使用に起因して変動し
た、前記の素管よりも先に延伸圧延を行われる素管の内
部に挿設される第１の芯金棒の寸法情報とに基づいて、
修正することを特徴とする金属管の延伸圧延法である。

【００１７】この本発明にかかる金属管の延伸圧延法で
は、前記の寸法情報が、第１の芯金棒または第２の芯金
棒の外径偏差の中心軸方向への分布であることが望まし
い。また、この本発明にかかる金属管の延伸圧延法で
は、第２の芯金棒と第１の芯金棒とは、互いに同一の芯
金棒であることが望ましく、特に、第２の芯金棒は、第
１の芯金棒を供された延伸圧延の次の延伸圧延に供され
ることがより望ましい。

【００１８】また、この本発明にかかる金属管の延伸圧
延法では、前記の圧延条件が、延伸圧延を行う複数の孔
型ロール対のうちの少なくとも一つの孔型ロールの圧下
位置およびロール周速度のうちの少なくとも一方である
ことが望ましい。

【００１９】さらに、別の観点からは、本発明は、複数
本の素管に順次延伸圧延を行って複数本の同じ仕様の金
属管を製造する延伸圧延機であって、複数本の素管に対
して延伸圧延を行う複数組の孔型ロール対と、複数本の
素管の内部にそれぞれ挿設されて順次延伸圧延に供され
るとともに、少なくとも１本が複数本の素管のうちの一
つの素管の内部に挿設されて延伸圧延に供された後に延
伸圧延前の他の素管の内部に挿設される循環使用を行わ
れる複数本の芯金棒と、複数本の素管のうちで２番目以
降のいずれかの順序で延伸圧延を行われる素管に対して
設定された延伸圧延の圧延条件を、循環使用に起因して
変動した、素管の内部に挿設される第２の芯金棒の寸法
情報と、循環使用に起因して変動した、前記の素管より
も先に延伸圧延を行われる素管の内部に挿設される第１
の芯金棒の寸法情報とに基づいて、修正する制御装置と
を備えることを備えることを特徴とする金属管の延伸圧
延機である。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる金属管の延
伸圧延法および延伸圧延機の実施の形態を、添付図面を
参照しながら詳細に説明する。なお、以降の説明では、
金属管が継目無鋼管であるとともに、延伸圧延機がいわ
ゆるマンドレルミルである場合を例にとる。

【００２１】図１は、本実施形態の継目無鋼管４３の延
伸圧延機１０の構成を簡略化して示す斜視図である。ま
た、図２は、この延伸圧延機１０の主要部を模式的に示
す説明図である。

【００２２】図１および図２にそれぞれ示すように、本
実施形態の延伸圧延機１０は、複数組の孔型ロール対１
１と、複数本の芯金棒２１と、制御装置３１とを備え
る。以下、本実施形態の延伸圧延機１０のこれらの構成
要素について順次説明する。

【００２３】［複数組の孔型ロール対１１］図１および
図２に示すように、本実施形態では、例えばピアサ等の
穿孔圧延機（図示しない）により穿孔された管材４１
に、延伸圧延機であるマンドレルミル１０により延伸圧
延を行った後に、さらに例えばサイザ等の定径圧延機４
２により定径圧延を行うことによって、同じ仕様の複数
本の継目無鋼管４３がロット生産されている。なお、定
径圧延機４２は、本実施形態の延伸圧延機１０の特徴に
は直接的には関連しないため、図１および図２では、簡
略化して示してある。

【００２４】この延伸圧延機１０は、本実施形態では、
８基のスタンドがタンデムに配置された圧延機である。
なお、説明の便宜上、図１および図２では３基のスタン
ドＦ６〜Ｆ８がタンデムに配置された状態を示してい
る。スタンドＦ６が入側のスタンドであり、スタンドＦ
８が出側の最終スタンドである。以降の説明では、スタ
ンドＦ６〜Ｆ８について説明し、スタンドＦ１〜Ｆ５の
各スタンドについては説明を省略する。

【００２５】各スタンドＦ６〜Ｆ８には、それぞれ、孔
型ロール１２ａおよび１２ｂからなる孔型ロール対１
２、孔型ロール１３ａおよび１３ｂからなる孔型ロール
対１３、孔型ロール１４ａおよび１４ｂからなる孔型ロ
ール対１４が、それぞれ設けられている。

【００２６】孔型ロール対１２および孔型ロール対１４
それぞれの圧下方向は、いずれも、垂直方向であり、一
方、孔型ロール対１３の圧下方向は、水平方向である。
このように、各孔型ロール対１２〜１４は、隣接するス
タンド間で圧下方向が９０度異なる方向になるように、
配設される。

【００２７】図１および図２にそれぞれ示すように、孔
型ロール１２ｂにはロール圧下位置制御装置１５−６が
設けられ、孔型ロール１３ｂにはロール圧下位置制御装
置１５−７が設けられ、さらに孔型ロール１４ｂにはロ
ール圧下位置制御装置１５−８が設けられる。各ロール
圧下位置制御装置１５−６、１５−７、１５−８は、そ
れぞれ、後述する制御装置３１から圧下制御信号Ｃ、す
なわち圧下制御信号Ｃ６、Ｃ７、Ｃ８を入力されること
により、孔型ロール１２ｂ〜１４ｂそれぞれの圧下位置
を個別に変更する。

【００２８】また、孔型ロール１２ｂには駆動モータ１
６−６が設けられ、孔型ロール１３ｂには駆動モータ１
６−７が設けられ、さらに孔型ロール１４ｂには駆動モ
ータ１６−８が設けられる。さらに、各駆動モータ１６
−６〜１６−８には、それぞれ、回転数制御装置１７−
６〜１７−８が接続される。各回転数制御装置１７−６
〜１７−８は、それぞれ、後述する制御装置３１から回
転数制御信号Ｒ、すなわち回転数制御信号Ｒ６、Ｒ７、
Ｒ８を入力されることにより、孔型ロール１２ｂ〜１４
ｂそれぞれの回転数、すなわちロール周速度を個別に変
更する。

【００２９】なお、図２では省略してあるが、図１に示
すように、孔型ロール１２ａ〜１４ａについても、上述
した孔型ロール１２ｂ〜１４ｂと同様に、ロール圧下位
置制御装置１５−６〜１５−８、駆動モータ１６−６〜
１６−８および回転数制御装置１７−６〜１７−８がそ
れぞれ設けられている。

【００３０】また、本実施形態では、延伸圧延機１０の
出側に延伸圧延を終了した素管４４の肉厚を測定するこ
とができる肉厚計１８ａ、または定径圧延機４２の出側
に定径圧延を終了した鋼管４３の肉厚を測定することが
できる肉厚計１８ｂが配置されている。

【００３１】肉厚計１８ａまたは１８ｂの出力は、電気
信号に変換された後、制御装置３１へ入力される。制御
装置３１では、肉厚計１８ａまたは１８ｂから入力され
た肉厚に基づいて、延伸圧延を行われた素管４４ａの中
心軸方向への肉厚の分布、すなわち素管４４ａの中心軸
方向への肉厚偏差の分布が求められる。

【００３２】さらに、本実施形態では、延伸圧延機１０
の入側に、後述する芯金棒２１の外径を測定する外径測
定器１９が配置される。この外径測定器１９は、本実施
形態では、例えばレーザ光を照射することによる既設の
外径測定器をそのまま流用した。外径測定器１９によ
り、各芯金棒２１の延伸圧延の直前における中心軸方向
への外径偏差が測定される。そして、測定値は、制御装
置３１へ入力される。

【００３３】このように、本実施形態では、各スタンド
Ｆ６〜Ｆ８にそれぞれ設けられて所定のロール周速度で
駆動される孔型ロール対１２〜１４に、後述する複数本
の素管４４を順次送ることにより、全ての素管、すなわ
ち、先行して延伸圧延を行われる素管４４ａおよびこの
素管４４ａの直後に延伸圧延を行われる素管４４ｂのい
ずれに対しても、延伸圧延が行われる。これにより、延
伸圧延後の素管４４の肉厚または長さが制御される。

【００３４】本実施形態の複数組の孔型ロール１１の構
成は、周知慣用のマンドレルミルの孔型ロールと同じで
あるため、これ以上の説明は省略する。本実施形態で
は、複数組の孔型ロール対１１は、以上のように構成さ
れる。

【００３５】［複数本の芯金棒２１］本実施形態の延伸
圧延機１０は、複数本の芯金棒２１を有する。図１で
は、２本の芯金棒２１ａ、２１ｂが図示されているが、
これ以外に芯金棒２１ｃ、２１ｄ（いずれも図示しな
い）も用いており、合計４本の芯金棒２１を循環使用す
ることにより、延伸圧延が行われている。

【００３６】芯金棒２１ａは、本発明における第１の芯
金棒であり、延伸圧延前に素管４４ａの内部に挿設さ
れ、延伸圧延機１０の各スタンドＦ６〜Ｆ８の孔型ロー
ル対１２〜１４とともに素管４４ａに対して延伸圧延を
行う。また、芯金棒２１ｂは、本発明における第２の芯
金棒であり、延伸圧延前に素管４４ｂの内部に挿設さ
れ、延伸圧延機１０の各スタンドＦ６〜Ｆ８の孔型ロー
ル対１２〜１４とともに素管４４ｂに対して延伸圧延を
行う。

【００３７】本実施形態においては、４本の芯金棒２１
ａ〜２１ｄを循環使用することにより、１２本の素管４
４ａ〜４４ｌ（素管４４ｃ〜４４ｌは図示しない）に対
して延伸圧延を行う。すなわち、素管４４ａ〜４４ｄに
対して芯金棒２１ａ〜２１ｄをそれぞれ挿設して延伸圧
延を順次行い、延伸圧延を終了した素管４４ａから芯金
棒２１ａを抜き出して素管４４ｅの内部に挿設して延伸
圧延を行い、次に延伸圧延を終了した素管４４ｂから芯
金棒２１ｂを抜き出して素管４４ｆの内部に挿設して延
伸圧延を行い、以下、この手順を素管４４ｌの延伸圧延
が終了するまで、芯金棒２１ａ〜２１ｄを３回循環使用
することにより、順次行う。

【００３８】このように、本実施形態の延伸圧延機１０
では、少なくとも、先行する素管４４ａの内部に挿設さ
れる第１の芯金棒２１ａと、後行する素管４４ｂの内部
に挿設される第２の芯金棒２１ｂとが用いられる。

【００３９】本実施形態の複数組の芯金棒２１ａ、２１
ｂの構成は、公知のマンドレルミルにおいて用いる周知
慣用の芯金棒２１ａ、２１ｂと同じであるため、これ以
上の説明は省略する。

【００４０】本実施形態では、複数本の芯金棒２１は、
以上のように構成される。 ［制御装置３１］本実施形態の延伸圧延機１０は、制御
装置３１を有する。

【００４１】制御装置３１は、肉厚計１８ａにより測定
された、延伸圧延を終了した先行する第１の素管４４ａ
の肉厚、または肉厚計１８ｂにより測定された、定径圧
延を終了した先行する第１の素管４４ａの肉厚に基づい
て、延伸圧延を終了した先行する素管４４ａの中心軸方
向への肉厚の分布を算出する。

【００４２】そして、制御装置３１は、素管４４ａ、４
４ｂのうちで２番目に延伸圧延を行われる第２の素管４
４ｂの圧延条件、すなわちこの延伸圧延を行う複数の孔
型ロール対１２〜１４のうちの少なくとも一つの孔型ロ
ール１２ａ〜１４ｂの圧下位置およびロール周速度のう
ちの少なくとも一方を、この素管４４ｂよりも先に延伸
圧延を行われる素管４４ａの中心軸方向への肉厚の分布
に基づいて、設定する。この設定手順は、例えば、前述
した特開昭５５−８８９１０号公報により提案された発
明と同じ手順で行えばよいため、ここでは、これ以上の
説明は省略する。

【００４３】一方、この制御装置３１は、外径測定器１
９から入力される芯金棒２１ａの外径の中心軸方向への
測定値に基づいて、先行する素管４４ａに挿設された芯
金棒２１ａの延伸圧延の前における中心軸方向への外径
偏差の分布と、後行する素管４４ｂに挿設された芯金棒
２１ｂの延伸圧延の前における中心軸方向への外径偏差
の分布とを、ともに算出する。

【００４４】次に、制御装置３１は、先行する素管４４
ａに挿設された芯金棒２１ａの延伸圧延の前における中
心軸方向への外径偏差の分布の算出値と、後行する素管
４４ｂに挿設された芯金棒２１ｂの延伸圧延の前におけ
る中心軸方向への外径偏差の分布の算出値と、延伸圧延
を終了した先行する素管４４ａの延伸圧延後における中
心軸方向への肉厚の分布とに基づいて、延伸圧延を終了
した時点の素管４４ｂの肉厚の変動が抑制されて均一化
されるように、素管４４ｂに対して設定した延伸圧延の
圧延条件、すなわち、各スタンドＦ６〜Ｆ８の孔型ロー
ル対１２〜１４のうちの少なくとも一つの孔型ロール１
２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの圧下
位置およびロール周速度のうちの少なくとも一方を、修
正制御する。

【００４５】換言すれば、制御装置３１は、素管４４ｂ
の内部に挿設される芯金棒２１ｂ、および素管４４ｂよ
りも先に延伸圧延を行われる素管４４ａの内部に挿設さ
れる芯金棒２１ａそれぞれの、延伸圧延に起因して変動
した寸法情報と、延伸圧延を終了した先行する素管４４
ａの延伸圧延後における中心軸方向への肉厚の分布とに
基づいて、延伸圧延を終了した時点の素管４４ｂの肉厚
の変動が抑制されて均一化されるように、素管４４ｂに
対して設定した延伸圧延の圧延条件を、修正制御する。

【００４６】このように、本実施形態の制御装置３１
は、複数本の素管４４ａ、４４ｂのうちで２番目の順序
で延伸圧延を行われる素管４４ｂに対して設定された圧
延条件を、修正制御する。

【００４７】この修正の際、先行する素管４４ａの中心
軸方向（長手方向）への肉厚の分布は、サイズや材質毎
に複数本の平均値として求めておくと、さらに制御精度
を向上させることができる。

【００４８】そして、制御装置３１は、修正された圧延
条件に基づいて、各ロール圧下位置制御装置１５−６、
１５−７、１５−８に圧下制御信号Ｃ６〜Ｃ８を出力す
ることにより、孔型ロール１２ｂ〜１４ｂそれぞれの圧
下位置を個別に制御し、また、各回転数制御装置１７−
６〜１７−８に回転数制御信号Ｒ６〜Ｒ８を出力するこ
とにより、孔型ロール１２ｂ〜１４ｂそれぞれの回転
数、すなわちロール周速度を個別に変更する。

【００４９】具体的には、本実施形態の制御装置３１
は、以下の演算処理により、孔型ロール対１２〜１４の
うちの少なくとも一つの孔型ロール１２ａ、１２ｂ、１
３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４ｂの圧下位置およびロール
周速度のうちの少なくとも一方を、修正制御する。

【００５０】（１）肉厚計１８ａ、１８ｂの出力値に基
づく素管４４ｂの圧延条件の設定 制御装置３１は、素管４４ｂの圧延条件、すなわち孔型
ロール１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ、１４ａ、１４
ｂの圧下位置を、先行する素管４４ａの中心軸方向（長
手方向）の肉厚の分布の測定結果とその目標値との偏差
が零となるように、素管４４ａの圧延条件から距離ΔＳ
_p だけ修正・変更して、設定する。

【００５１】図３は、先行する素管４４ａの中心軸方向
（長手方向）の肉厚の分布の測定結果とその目標値との
間の偏差を示す、延伸圧延後または定径圧延後肉厚偏差
（ｍｍ）と、材料先端からの距離（ｍｍ）との関係の一
例を示すグラフである。

【００５２】延伸圧延後または定径圧延後肉厚偏差ａが
図３にグラフで示すように素管４４ａの中心軸方向へ向
けて分布していた場合、延伸圧延時の先行する素管４４
ａの位置は、スタンドＦ６〜Ｆ８の孔型ロール１２ａ〜
１４ｂのロール回転数Ｎに基づいて、第ｉスタンドにお
けるトラッキング量ＬＬ_i ＬＬ_i ＝2 πＲ_i （１＋ｆｉ）∫Ｎ_i （ｔ）ｄｔ ・・・・・・・ として求められる。この式において、符号ＬＬは先行
する素管４４ａの先端から該当スタンドｉの直下までの
距離であり、符号Ｎはロール回転数であり、符号Ｒはロ
ール半径であり、符号ｆｉは先進率であり、符号ｉはス
タンドナンバを示す。

【００５３】したがって、このトラッキング量ＬＬ
_i と、各スタンドＦ６〜Ｆ８による延びとによって、先
行する素管４４ａの先端からの距離が決定され、先行す
る素管４４ａの位置がわかる。このため、各位置におけ
る肉厚の偏差分だけ、スタンドＦ６〜Ｆ８の孔型ロール
１２ａ〜１４ｂの圧下位置を修正・変更すべく、設定す
る。

【００５４】図４は、このようにして設定されたスタン
ドＦ８の孔型ロール１４ａ、１４ｂ圧下位置の設定量の
一例を示すグラフである。このようにして、各スタンド
Ｆ６〜Ｆ８の孔型ロール１２ａ〜１４ｂの圧下位置を設
定する替わりに、またはこの圧下位置の設定とともに、
各孔型ロール１２ａ〜１４ｂの回転数Ｎ、すなわちロー
ル周速度を、 ΔＮ_i-1 ／Ｎ_i-1 ＝Ｋｓ_i ・ΔＳ_i ・・・・・・・ だけ修正・変更して設定してもよい。この式におい
て、符号Ｎはロール回転数（ロール周速度）であり、符
号Ｓは圧下位置であり、符号ｉはスタンドナンバであ
り、符号Ｋｓは圧下位置変更時回転数補正ゲインであ
る。ロール回転数の変更は、少なくとも仕上側の２スタ
ンド、すなわち下流側の２スタンドについて設定する。

【００５５】（２）外径測定器１９の出力値に基づく、
設定値の修正 本実施形態の制御装置３１は、外径測定器１９により、
先行する素管４４ａに挿設された芯金棒２１ａおよび後
行する素管４４ｂに挿設された芯金棒２１ｂそれぞれの
中心軸方向（長手方向）への外径の分布をいずれも測定
し、これらの芯金棒２１ａ，２１ｂの中心軸方向（長手
方向）の同一位置における外径偏差をそれらの全長にわ
たって演算しておく。

【００５６】そして、延伸圧延前の後行する素管４４ｂ
に挿設された芯金棒の後端に位置センサ２１ｅを装着し
ておく。この位置センサ２１ｅから出力される信号によ
り、各スタンドＦ６〜Ｆ８それぞれの直下における芯金
棒２１ｂの位置を演算し、その位置での芯金棒２１ｂの
外径偏差分に相当する量だけ、各スタンドＦ６〜Ｆ８そ
れぞれの圧下ロール対１２〜１４の圧下位置を修正す
る。具体的には、第ｉスタンドの直下の芯金棒２１ｂの
位置Ｂ_i は、位置センサ２１ｅ等を利用することによっ
て、 Ｂ_i ＝Ｌ_i −ＢＢ ・・・・・・・ として求められる。この式において、符号ＢＢは基準
位置から芯金棒２１ｂの最後端までの距離であり、符号
Ｌ_i は基準位置からｉスタンドまでの距離である。

【００５７】図５は、式により求められる位置Ｂ_i と
距離Ｌ_i との関係の一例を模式的に示す説明図である。
このため、外径偏差の分布が既知である芯金棒２１ａ
と、外径偏差の分布が既知である芯金棒２１ｂとの、位
置Ｂ_i における外径偏差量ΔＤＢ_i が求められる。この
ため、この芯金棒外径偏差量ΔＤＢ_i に基づいて、 ΔＳ_q,i ＝ΔＤＢ_i ／２ ・・・・・・・ として、圧下位置修正量ΔＳ_q が各スタンドＦ６〜Ｆ８
毎に求められる。

【００５８】このようにして求めた圧下位置修正量ΔＳ
_q を圧下位置修正量ΔＳ_p に付加することにより、最終
的に必要な圧下位置修正量ΔＳ_i が、 ΔＳ_i ＝ΔＳ_p,i ＋ΔＳ_q,i ・・・・・・・ として、各スタンドＦ６〜Ｆ８毎に求められる。

【００５９】図６は、最終スタンドＦ８において最終的
に必要な圧下位置修正量ΔＳ_i の算出結果の一例を示す
グラフであり、図６（ａ）はスタンドの孔型ロール１２
ａ〜１４ｂの圧下位置の設定量の一例を示すグラフ、図
６（ｂ）は先行する素管４４ａおよび後行する素管４４
ｂそれぞれのスタンドＦ８の直下の芯金棒外径偏差量の
一例を示すグラフ、図６（ｃ）は算出された最終スタン
ドＦ８の圧下位置修正量ΔＳ_i の一例を示すグラフであ
る。なお、図６（ａ）および図６（ｃ）における位置ｌ
は、時刻Ｔでの仕上スタンドＦ８直下の圧延中の材料位
置を示す。

【００６０】式や図６にグラフで示すように、圧下位
置修正量ΔＳ_i は、スタンドＦ６〜Ｆ８の孔型ロール１
２ａ〜１４ｂの圧下位置の設定量に芯金棒外径偏差量Δ
ＤＢ _i を加算することにより、求められる。

【００６１】この際、 ΔＮ_q,i-1 ／Ｎ_i-1 ＝Ｋｓｂ_i ・ΔＳ_q,i ・・・・・・・ ΔＮ_i ＝ΔＮ_p,i ＋ΔＮ_q,i ・・・・・・・ として、各孔型ロール１２ａ〜１４ｂの回転数Ｎ、すな
わちロール周速度を修正してもよい。なお、式におい
て、符号ΔＮは回転数修正量であり、符号Ｋｓｂは、圧
下位置変更の回転数修正率への影響係数である。

【００６２】図７は、制御装置３１による以上の処理の
流れを示すフローチャートである。同図に示すように、
ステップ（以下、「Ｓ」と略記する）１において、延伸
圧延後もしくは定径圧延後の素管４４ａの長手方向への
肉厚分布が、肉厚計１８ａまたは１８ｂにより測定され
る。そして、Ｓ２へ移行する。

【００６３】Ｓ２において、Ｓ１において測定された素
管４４ａの長手方向への肉厚分布に基づいて、式によ
り、延伸圧延後の素管４４ｂの長手方向への肉厚分布が
均一となるように、素管４４ｂの延伸圧延時における各
スタンドＦ６〜Ｆ８の圧下位置修正量ΔＳ_p が演算され
て設定される。そして、Ｓ３へ移行する。

【００６４】Ｓ３において、外径測定器１９により予め
外径分布を測定された芯金棒２１ａ〜２１ｄのうちで、
Ｓ１において肉厚を測定された芯金棒２１ａと、この芯
金棒２１ａの次に延伸圧延に供される芯金棒２１ｂとを
選び出し、芯金棒２１ａおよび２１ｂそれぞれの同一位
置の外径偏差を、全長にわたって演算する。そして、Ｓ
４へ移行する。

【００６５】Ｓ４において、芯金棒２１ｂを内部に挿設
された素管４４ｂの延伸圧延が開始されたことを確認す
る。そして、延伸圧延の開始が確認された後、Ｓ５へ移
行する。

【００６６】Ｓ５において、素管４４ｂの圧延中に、芯
金棒２１ｂの後端に装着された位置センサ２１ｅの信号
に基づき、スタンドＦ８の直下の芯金棒２１ｂの位置を
演算し、その位置での芯金棒外径偏差を演算する。そし
て、Ｓ６へ移行する。

【００６７】Ｓ６において、Ｓ５において演算した芯金
棒外径偏差分に相当する量を、Ｓ２において設定した圧
下位置修正量ΔＳ_p に付加し、素管４４ｂ以降に延伸圧
延を行われる素管４４ｂ〜４４ｌの延伸圧延時の各スタ
ンドＦ６〜Ｆ８の孔型ロール１２ａ〜１４ｂの圧下位置
を修正する。

【００６８】このように、本実施形態の制御装置３１
は、素管４４ａの内部に挿設される芯金棒２１、および
素管４４ｂの内部に挿設される芯金棒２１ａ、２１ｂそ
れぞれの延伸圧延の前における中心軸方向への外径偏差
の分布に基づいて、素管４４に対して設定された延伸圧
延の圧延条件を、修正制御する。

【００６９】このように、本実施形態の延伸圧延機１０
は、複数組の孔型ロール対１１と、複数本の芯金棒２１
と、制御装置３１とを備え、内部に芯金棒をそれぞれ挿
設された複数の素管４４ａ〜４４ｌに順次延伸圧延を行
う延伸圧延機である。

【００７０】本実施形態の延伸圧延機１０は、以上のよ
うに構成される。次に、この延伸圧延１０を用いて、素
管に延伸圧延を行う状況を説明する。前述したように、
本実施形態では、延伸圧延機１０により、素管４４ａの
内部に芯金棒２１ａを挿設して延伸圧延を行った後にこ
の芯金棒２１ａを、延伸圧延を行われる前の他の素管４
４ｂの内部に挿設して延伸圧延を行うことを順次繰り返
す循環使用を採用することによって、複数本の同じ仕様
の素管４４が製造されている。

【００７１】この際に、本実施形態では、図１および図
２にそれぞれ示すように、延伸圧延を行われた素管４４
ａの中心軸方向への肉厚の分布を求め、これに基づいて
素管４４ｂに対する延伸圧延の条件を設定する。

【００７２】次に、本実施形態では、内部に芯金棒２１
ａ、２１ｂをそれぞれ挿設された複数の素管４４ａ〜４
４ｌに順次延伸圧延を行う際に、複数の素管４４ａ〜４
４ｌのうちで先行して延伸圧延を行われる素管４４ａの
内部に挿設される芯金棒２１ａ、およびこの素管４４ａ
よりも後で延伸圧延を行われる素管４４ｂの内部に挿設
される芯金棒２１ｂそれぞれの寸法情報、すなわち延伸
圧延を行われる前における芯金棒２１ａ、２１ｂの中心
軸方向への外径偏差の分布を求める。

【００７３】延伸圧延を行われる前の外径偏差を用いた
のは、圧延時の孔型ロール１２ａ〜１４ｂの圧下位置お
よびロール周速度のうちの少なくとも一方を制御するた
めには、延伸圧延を行われる前に寸法情報を得ることが
有利だからである。なあ、本実施形態とは異なり、延伸
圧延の最中または延伸圧延後、もしくは延伸圧延に供さ
れる前（循環使用中）に寸法情報を得るようにしてもよ
い。

【００７４】そして、得られたこれらのデータに基づい
て、素管４４ｂに対して設定された延伸圧延の圧延条
件、すなわち、延伸圧延を行う複数の孔型ロール対１２
〜１４のうちの少なくとも一つの孔型ロール１２ａ〜１
４ｂの圧下位置およびロール周速度のうちの少なくとも
一方を、変更して修正制御する。

【００７５】このため、素管４４ａの内部に挿設される
芯金棒２１ａ、およびこの素管４４ａよりも後で延伸圧
延を行われる素管４４ｂの内部に挿設される芯金棒２１
ｂそれぞれの外径偏差は小さくなり、これにより、孔型
ロール１２ａ〜１４ｂの圧下位置またはロール周速度の
変更量も、各芯金棒２１ａ〜２１ｃのいずれについても
小さくなる。ここで、一般的に、孔型ロール１２ａ〜１
４ｂの圧下位置またはロール周速度の変更量が小さくな
ると、延伸圧延される素管の肉厚の制御精度が向上す
る。

【００７６】このため、本実施形態によれば、同一スケ
ジュールで同じ仕様の素管４４ａ〜４４ｌを延伸圧延す
る場合に、得られる各素管４４ａ〜４４ｌの間の長手方
向への肉厚が一定化され、同一ロットの継目無鋼管の肉
厚を高精度で制御することが可能となる。

【００７７】このため、本実施形態によれば、長手方向
への肉厚分布の不均一が解消された複数本の同じ仕様の
鋼管４３または素管４４を、固体差を生じることなく圧
延することができる。

【００７８】また、第２の芯金棒２１ｂと第１の芯金棒
２１ａとを互いに同一の芯金棒とすること、すなわち、
第２の芯金棒２１ｂを挿設された素管４４ｂの圧延の際
に、この素管４４ｂを用いて先に延伸圧延を行われた素
管４４ａの延伸圧延時の情報を用いることにより、芯金
棒２１の違いによる誤差を可及的に小さく抑制すること
ができる。このため、芯金棒の違いに起因した固体差
を、最小限に抑制することができる。

【００７９】また、本実施形態において、素管４４ａの
延伸圧延の際に用いた芯金棒２１ａを、素管４４ｂの後
に引き続いて延伸圧延を行われる素管４４ｂの延伸圧延
に供するようにしてもよい。これにより、素管４４ａお
よび素管４４ｂがそれぞれ延伸圧延を行われるタイミン
グのずれを最小限とすることができる。このため、延伸
圧延を行われるタイミングのずれに起因した肉厚の制御
精度の低下に起因した固体差を、最小限に抑制すること
ができる。

【００８０】

【実施例】さらに、本発明を実施例を参照しながら詳細
に説明する。図８は、前述した特開昭５７−２２８１３
号公報により開示された発明により、継目無鋼管の延伸
圧延後の肉厚分布を一定に制御しようとした場合の肉厚
分布を示すグラフである。

【００８１】同図にグラフで示すように、この場合、延
伸圧延中の芯金棒や圧延ロールの膨張等によって、先端
から後端へ向けて肉厚が先端の肉厚よりも約２ｍｍ程度
小さくなっており、所望の程度の均一な肉厚分布を得る
ことはできなかった。

【００８２】これに対し、図１および図２に示す本実施
形態の方法、すなわち複数本の素管のうちで２番目以降
のいずれかの順序で延伸圧延を行われる素管４４ｂに対
して設定された圧延条件を、この素管４４ｂの内部に挿
設される芯金棒２１ｂ、およびこの素管４４ｂよりも先
に延伸圧延を行われる素管４４ａの内部に挿設される芯
金棒２１ａそれぞれの、延伸圧延に起因して変動した外
径偏差に基づいて、修正した場合の肉厚分布を、図９に
グラフで示す。

【００８３】図９にグラフで示すように、本発明によ
り、図８にグラフで示す従来例よりも、継目無鋼管の延
伸圧延後の肉厚分布を明らかに一定に制御できた。ま
た、図１０は、１２本の素管４４ａ〜４４ｌそれぞれに
ついて、後端面における肉厚偏差を測定した結果を示す
グラフである。

【００８４】図１０にグラフで示すように、本発明では
いわゆる学習制御を行うため、圧延本数が増加するに伴
って、素管４４の延伸圧延後の肉厚分布を向上すること
ができ、これにより、同一ロット内における継目無鋼管
４３同士の間の固体差を著しく抑制することができた。

【００８５】（変形形態）実施形態および実施例の説明
では、金属管が継目無鋼管であるとともに、延伸圧延機
がいわゆるマンドレルミルである場合を例にとった。し
かし、本発明は継目無鋼管以外の他の金属管についても
等しく適用され、また、本発明はマンドレルミル以外の
他の延伸圧延機についても等しく適用される。

【００８６】また、実施形態の説明では、１２本の素管
に対して４本の芯金棒を循環使用する場合を例にとった
が、本発明はこの形態には限定されず、複数本の素管の
内部に複数本の芯金棒をそれぞれ挿設して順次延伸圧延
を行う場合に等しく適用される。

【００８７】また、第１の芯金棒２１ａを延伸圧延後に
挿設する素管は、第１の芯金棒２１ａを供された延伸圧
延の後の延伸圧延を行われる素管であればよく、特定の
素管には限定されない。

【００８８】また、芯金棒の循環使用は複数の芯金棒全
てについて行う必要はなく、少なくとも一本であっても
よい。例えば６本の素管に対して４本の芯金棒を循環使
用する場合には、２本の芯金棒は循環使用されないこと
になるが、この場合にも本発明は適用される。

【００８９】また、実施形態の説明では、芯金棒の寸法
情報が、芯金棒の外径偏差の中心軸方向への分布である
場合を例にとった。しかし、本発明は、芯金棒の外径偏
差の中心軸方向への分布には限定されず、循環使用に起
因して変動する寸法情報であれば、等しく適用される。

【００９０】また、実施形態の説明では、肉厚計から入
力された肉厚に基づいて求められた、延伸圧延を行われ
た素管の中心軸方向への肉厚の分布により、延伸圧延の
圧延条件を設定する場合を例にとった。しかし、本発明
はこの形態には限定されず、公知の延伸圧延の圧延条件
の設定手段であれば、等しく適用される。

【００９１】さらに、本発明の作用効果を奏する範囲で
各種の変形が可能であるが、それらも本発明に包含され
る。

【００９２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
り、長手方向への肉厚分布の不均一が解消された複数本
の同じ仕様の、例えば継目無鋼管等の金属管を、固体差
を生じることなく圧延することができる、金属管の延伸
圧延法および延伸圧延機を提供することができた。

【００９３】かかる効果を有する本発明の意義は、極め
て著しい。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の継目無鋼管の延伸圧延機の構成を簡
略化して示す斜視図である。

【図２】実施形態の継目無鋼管の延伸圧延機の主要部を
模式的に示す説明図である。

【図３】先行する素管の中心軸方向（長手方向）の肉厚
の分布の測定結果とその目標値との間の偏差を示す、延
伸圧延後ｏｒ定径圧延後肉厚偏差（ｍｍ）と、材料先端
からの距離（ｍｍ）との関係の一例を示すグラフであ
る。

【図４】設定されたスタンドの孔型ロール圧下位置の設
定量の一例を示すグラフである。

【図５】式により求められる位置と距離との関係を模
式的に示すグラフである。

【図６】最終スタンドにおいて最終的に必要な圧下位置
修正量の算出結果の一例を示すグラフであり、図６
（ａ）はスタンドの孔型ロールの圧下位置の設定量の一
例を示すグラフ、図６（ｂ）は先行する素管および後行
する素管それぞれのスタンドの直下の芯金棒外径偏差量
の一例を示すグラフ、図６（ｃ）は算出された圧下位置
修正量の一例を示すグラフである。

【図７】制御装置による処理の流れを示すフローチャー
トである。

【図８】特開昭５７−２２８１３号公報により開示され
た発明により、継目無鋼管の延伸圧延後の肉厚分布を一
定に制御しようとした場合の肉厚分布を示すグラフであ
る。

【図９】本発明により、継目無鋼管の延伸圧延後の肉厚
分布を一定に制御しようとした場合の肉厚分布を示すグ
ラフである。

【図１０】本発明により、継目無鋼管の延伸圧延後の肉
厚分布を一定に制御しようとした場合の肉厚分布を１ロ
ットについて示すグラフである。

【図１１】金属管の製造工程の一例を模式的に示す説明
図である。

【図１２】マンドレルミルによる延伸圧延の状況を模式
的に示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 延伸圧延機 ２１ａ、２１ｂ 芯金棒 ４４ 継目無鋼管 ４４ａ、４４ｂ 素管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の素管の内部に複数本の芯金棒を
   それぞれ挿設して順次延伸圧延を行うとともに、前記複
   数本の素管のうちの一つの素管の内部に挿設される前記
   芯金棒を延伸圧延後に延伸圧延前の他の素管の内部に挿
   設することを前記複数本の芯金棒のうちの少なくとも１
   本の芯金棒について行う循環使用を行うことによって、
   複数本の同じ仕様の金属管を製造する際に、 前記複数本の素管のうちで２番目以降のいずれかの順序
   で前記延伸圧延を行われる素管に対して設定された前記
   延伸圧延の圧延条件を、前記循環使用に起因して変動し
   た、前記素管の内部に挿設される第２の芯金棒の寸法情
   報と、前記循環使用に起因して変動した、前記素管より
   も先に前記延伸圧延を行われる素管の内部に挿設される
   第１の芯金棒の寸法情報とに基づいて、修正することを
   特徴とする金属管の延伸圧延法。
2. 【請求項２】 前記寸法情報は、前記第１の芯金棒また
   は前記第２の芯金棒の外径偏差の中心軸方向への分布で
   ある請求項１に記載された金属管の延伸圧延法。
3. 【請求項３】 前記第２の芯金棒と前記第１の芯金棒と
   は、互いに同一の芯金棒である請求項１または請求項２
   に記載された金属管の延伸圧延法。
4. 【請求項４】 複数本の素管に順次延伸圧延を行って複
   数本の同じ仕様の金属管を製造する延伸圧延機であっ
   て、 前記複数本の素管に対して前記延伸圧延を行う複数組の
   孔型ロール対と、 前記複数本の素管の内部にそれぞれ挿設されて順次前記
   延伸圧延に供されるとともに、少なくとも１本が前記複
   数本の素管のうちの一つの素管の内部に挿設されて延伸
   圧延に供された後に延伸圧延前の他の素管の内部に挿設
   される循環使用を行われる複数本の芯金棒と、 前記複数本の素管のうちで２番目以降のいずれかの順序
   で前記延伸圧延を行われる素管に対して設定された前記
   延伸圧延の圧延条件を、前記循環使用に起因して変動し
   た、前記素管の内部に挿設される第２の芯金棒の寸法情
   報と、前記循環使用に起因して変動した、前記素管より
   も先に前記延伸圧延を行われる素管の内部に挿設される
   第１の芯金棒の寸法情報とに基づいて、修正する制御装
   置とを備えることを特徴とする金属管の延伸圧延機。