JP2002102924A - プラグ脱落検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業者の体に悪い影響を与えることがなく、
また、旧来以上に蒸気や粉塵などを防止した環境対策を
必要とすることがなく、しかも、設備破壊等をも未然に
防止可能とすること。 【解決手段】 プラグ３を用いた継目無鋼管圧延時にお
ける芯金２からのプラグ３の脱落を検出する方法であ
る。圧延終了後における芯金２の引き抜き時、圧延機出
側で芯金２の長手方向の温度を測定する。この測定した
芯金の長手方向の温度を予め定めた閾値温度と比較し、
芯金２の先端に取り付けたプラグ３の脱落を検出する。 【効果】 作業者の体に悪い影響を与えることがなく、
また、旧来以上に蒸気や粉塵などを防止した環境対策を
必要とすることもなく、芯金の先端に取り付けたプラグ
の脱落を高い精度で検出できる。加えて、圧延前にプラ
グの脱落の有無を検出するので、設備破壊等を未然に防
止することもできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、継目無鋼管の製造
におけるプラグを有する圧延機のプラグ脱落を検出する
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば継目無鋼管製造設備において穿孔
を行うピアサーは、図１０に示したように、２個の穿孔
用ロール１とピアサー芯金（以下、単に「芯金」とい
う）２の先端に取付けたピアサープラグ（以下、単に
「プラグ」という）３、及び、ピアサーで穿孔中の管外
径の膨れを防止するためのガイドシュー或いはガイドデ
ィスク４とから構成されている。なお、図１０中の５は
穿孔中のビレットを示す。

【０００３】ところで、プラグは製管のサイズ（外径、
肉厚、材質）により適切なプラグ形状のものを選定し、
選定されたプラグはそのプラグ外径に適用できる芯金に
取り付けて使用することになる。そして、芯金に取り付
けられたプラグは、圧延終了後、芯金とともにピアサー
出側のサーキュレーションライン（芯金循環設備）にて
順次水冷されながら次の穿孔圧延に供されることにな
る。通常、芯金の循環は同一のプラグ外径や芯金径のも
のを２〜４本の組にして行う。

【０００４】このようなピアサーの穿孔圧延において、
摩耗や先端の溶損などによりプラグの繰返し使用が出来
なくなったときには、順次新しいプラグへと交換して製
造を継続するが、このプラグの交換を可能とするため、
例えば図１１に示したように、芯金２の先端に突出部２
ａを形成する一方、プラグ３の後端には前記突出部２ａ
を嵌入する凹部３ａを形成することで容易に脱着できる
ようにしている。

【０００５】このようなピアサーでのビレット穿孔にお
いて、プラグの芯金からの脱落監視は極めて重要であ
り、プラグが装着されていなかったり、穿孔中にプラグ
が芯金より外れてシェル内に残留するというようなプラ
グ装着異常が発生した場合には、プラグが装着されてい
ない状態で穿孔を行うことになることから、正常な穿孔
が出来ず、圧延トラブルが発生して最悪の場合には設備
の破損につながる虞がある。

【０００６】そこで、このようなプラグの脱落を検出す
る方法が従来より種々提案されている。例えば特開昭５
３−３９２４５号は、プラグのシェル内の残留を検出す
るために、鋼管製造工程中、管軸に交叉する透過ガンマ
線の量を検出して、検出透過ガンマ線の透過量レベルに
よってプラグの残留を検出するものである。

【０００７】また、特開昭５５−１６５２０７号は、圧
延パスラインに近接して設けた金属検出器により、プラ
グの大きさに対応する電気信号を検出し、この変化パタ
ーンを基準パターンと比較することにより、プラグの取
付け状態を検出するものである。

【０００８】また、特開昭６０−１８７４１５号は、ピ
アサーの出側に設置した光学センサーにより、穿孔後の
シェル外径を測定し、これを予め設定した設定値と比較
することによりピアサープラグ無し圧延を監視するもの
である。

【０００９】また、特開昭６０−１８７４２８号は、Ｉ
ＴＶカメラによりプラグの存在を確認し、プラグの有無
を検知するものである。また、特開昭５８−１８１４１
１号は、スラストブロックの後退時のモータ電流を正常
時のスラストブロックのモータ電流と比較することで、
プラグの状態（溶損）を検出するものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５３−３９２４５号で提案された方法は、シェル内にお
けるプラグの残留を検知することは可能であるものの、
人体へのガンマ線の影響を考慮した安全対策が必要にな
ると共に、検出装置が高価になるという問題がある。

【００１１】また、特開昭５５−１６５２０７号で提案
された方法は、特殊な金属検出器が必要であるが、熱間
圧延でのピアサー出側のような蒸気や粉塵が充満した環
境では、蒸気や粉塵などを防止した検出に適した環境対
策を施さないと、金属検出器の精度を良好に維持してゆ
くことは困難であり、誤作動が避けられない。

【００１２】また、特開昭６０−１８７４１５号で提案
された方法は、光学センサーを使用しているので、特開
昭５５−１６５２０７号で提案された方法と同様に、蒸
気や粉塵などを防止した検出に適した環境対策が必要で
あり、さらに、ピアサーでの穿孔中における外径を測定
するものであるため、すでにプラグ無しで穿孔している
場合には、検知する前に設備の破損に至る可能性があっ
た。

【００１３】また、特開昭６０−１８７４２８号で提案
された方法でも、特開昭６０−１８７４１５号や特開昭
５５−１６５２０７号で提案された方法と同様に、蒸気
や粉塵などを防止した検出に適した環境対策が必要であ
り、さらに、画像処理が必要なため、一般的に装置が高
価になることは避けられない。

【００１４】また、特開昭５８−１８１４１１号で提案
された方法は、穿孔時にプラグの状態を検出するもので
あることから、プラグが脱落している場合には、穿孔不
良が発生した後に検知するため、検知前に設備破壊を起
こす虞があり、未然に防止することは出来ない。

【００１５】本発明は、上記したような従来から提案さ
れていた方法にあった問題点に鑑みてなされたものであ
り、作業者の体に悪い影響を与えることがなく、また、
旧来以上に蒸気や粉塵などを防止した環境対策を必要と
することがなく、しかも、設備破壊等をも未然に防止可
能なプラグ脱落検出方法を提供することを目的としてい
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明は、圧延終了後における芯金の引き抜き
時、圧延機出側で芯金の長手方向の温度を測定し、この
測定した芯金の長手方向の温度を予め定めた閾値温度と
比較することとしている。そして、このようにすること
で、作業者の体に悪い影響を与えることなく、また、旧
来以上に蒸気や粉塵などを防止した環境対策を必要とす
ることもなく、芯金の先端に取り付けたプラグの脱落を
高い精度で検出し、しかも、設備破壊等をも未然に防止
することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】先ず、本発明に係るプラグ脱落検
出方法を適用する例えばピアサーでの穿孔工程を、時系
列模式的に示した図１を用いて説明する。図１（ａ）は
時刻ｔ０における状態を示した図で、ピアサー６の入側
に投入されたビレット５は入側に配置されたプッシャー
７によりピアサー６に送り込まれる。

【００１８】そして、図１（ｂ）に示した時刻ｔ１で
は、ビレット５はピアサー６本体にて穿孔されてシェル
８となり、出側のテーブルに出てくる。この時、シェル
８の後端はピアサー６本体に残っているため、ドラグア
ウトローラによってシェル８の後端をピアサー６本体か
ら引き出す。

【００１９】シェル８の後端をピアサー６本体から引き
出した後は、図１（ｃ）に示した時刻ｔ２、図１（ｄ）
に示した時刻ｔ３の順に、スラストブロック９を用いて
シェル８内より芯金２を引き抜き、引き抜き後、シェル
８は下工程にキックアウトされる。

【００２０】ところで、ピアサー６の出側には図２に示
したような芯金２の循環装置１３が設置されており、先
ず、プラグ交換装置１０にて芯金２の先端にプラグ３を
装着して両者を一体化した後、芯金２の循環ラインに投
入される。

【００２１】通常、芯金２は２〜４本投入され、先に図
１を用いて説明したように、穿孔が完了した芯金２は、
図２に破線の矢印で示した→→→の順に搬送さ
れる間に先端に装着したプラグ３の冷却を行い、再度穿
孔に供することになる。そして、この際、プラグ３が脱
落した芯金２は、循環ラインより芯金リジェクト部１１
に退避される。芯金リジェクト部１１に退避された芯金
２は、以後使用しないか、若しくは、プラグ交換装置１
０に送られて新しいプラグ３を装着された後、再度使用
に供されることになる。

【００２２】本発明に係るプラグ脱落検出方法は、上記
したようなプラグを用いた継目無鋼管圧延時における芯
金からのプラグ脱落を検出する方法において、図２に示
したように、圧延機例えばピアサー６出側の例えば圧延
ライン上に温度計１２を設け、圧延終了後における芯金
の引き抜き時、先ず温度計１２によって芯金２の長手方
向の温度を測定し、この測定した芯金２の長手方向の温
度を予め定めた閾値温度と比較することで、芯金２の先
端に取り付けたプラグ３の脱落を検出するものである。
このように、芯金２の近傍に設けた温度計１２を使用す
ることにより、特殊なセンサーを用いることなく、環境
性も旧来から用いられている手法により十分に確保で
き、安価で確実なプラグの脱落検知を行うことが可能に
なる。

【００２３】以下、本発明に係るプラグ脱落検出方法を
図３を用いて詳細に説明する。先ず、本発明に係るプラ
グ脱落検出方法では、穿孔開始前に芯金２の循環装置１
３よりスラストブロック９の前進開始信号を受けて芯金
２の先端に装着したプラグ３の初期温度を取り込む。

【００２４】次に、穿孔が終了すると、芯金２の循環装
置１３よりスラストブロック９の後退開始信号を受けて
芯金２の長手方向の温度収集を開始し、スラストブロッ
ク９の後退完了信号により芯金２の長手方向の温度収集
を終了する。

【００２５】穿孔終了後における芯金２の長手方向の温
度収集が終了すると、得られた温度データが予め定めら
れた温度閾値を超えているか否かを判断し、超えている
場合は、プラグは脱落していないと判断する。反対に、
超えていない場合には、プラグ脱落と判断してオペレー
タに警報を発し、以下のようにプラグ交換を行うか、芯
金リジェクトの判断をする。

【００２６】プラグの交換が不可能な場合は、芯金リジ
ェクトを行うべく、芯金リジェクトの指示を作成し、循
環装置１３に芯金リジェクトの指示を行い、当該芯金２
を芯金リジェクト部１１に送って、リジェクトする。ま
た、プラグ３の交換が可能なときは、プラグ３の交換指
示を作成し、循環装置１３に当該芯金２のプラグ交換装
置１０への搬送指示を行い、プラグ交換装置１０にて新
しいプラグ３を当該芯金２に装着した後、循環ラインに
再度投入する。

【００２７】ところで、上記した芯金２とプラグ３の弁
別は、プラグ３がシェル８の内面と接触するのに対し
て、芯金２はシェル８の内面と接触しないことから、プ
ラグ３の温度は、図４、図５に示したように、芯金２の
温度よりも高くなることに基づき、芯金２とプラグ３の
温度実績から行う。すなわち、芯金２の計測区間と、プ
ラグ３の計測区間の区別は予め決められた温度閾値によ
り弁別できることになる。

【００２８】芯金２とプラグ３を弁別するため、プラグ
３の脱落を判定する温度閾値はできる限り低温側に設定
することが望ましいが、低温側へ設定した場合はプラグ
３を取り付けた芯金２を弁別できなくなる可能性があ
り、反対に、プラグ３の脱落判定温度閾値を高温側へ設
定した場合は、プラグ３の脱落を過検出してしまうた
め、適切な閾値の決定が必要になる。

【００２９】このプラグ３の脱落判定温度閾値は、本発
明者が、被圧延材とプラグの材質を低炭素鋼、高炭素
鋼、合金鋼の三種類について、穿孔時間を５〜２０ｓｅ
ｃ、プラグの初期温度を２０〜１００℃、プラグ径を１
００〜５００ｍｍと種々変化させて実験した結果、穿孔
時間とプラグの径がプラグ温度の上昇に支配的であるこ
とを知見した。これが請求項２の本発明に係るプラグ脱
落検出方法である。

【００３０】そして、上記した知見に基づく本発明者の
研究により、プラグ３の脱落判定温度閾値Ｔp は、以下
の数式１に基づいて設定することが望ましいことが判明
した。図６は、判定最大温度Ｔmax を２５０℃、プラグ
の外径に依存する係数αを０．２（プラグの径が３００
ｍｍ）とした場合における、下記数式１によって求めた
穿孔時間とプラグ３の脱落判定温度閾値Ｔp の関係を、
穿孔前のプラグ測定温度Ｔini が１００℃、１５０℃、
２００℃のそれぞれについて求めた値、図７は、判定最
大温度Ｔmax を２５０℃、穿孔前のプラグ測定温度Ｔin
i を１５０℃とした場合における、下記数式１によって
求めた穿孔時間とプラグ３の脱落判定温度閾値Ｔp の関
係を、プラグの外径に依存する係数αが０．１（プラグ
の径が４８０ｍｍ）、０．２（プラグの径が３００ｍ
ｍ）、０．６（プラグの径が１８０ｍｍ）のそれぞれに
ついて求めた値である。

【００３１】

【数１】 Ｔp ＝Ｔmax −（Ｔmax −Ｔini ）×exp （−αｔ） 但し、Ｔp ：プラグ３の脱落判定温度閾値（℃） Ｔmax ：判定最大温度（テーブル索引値）（℃） Ｔini ：穿孔前のプラグ測定温度（℃） α：プラグの外径に依存する係数（テーブル索引値）
（−） ｔ：当該プラグによる穿孔時間の予測値（sec ）

【００３２】従って、例えば図３に示したように、プラ
グ３の外径別にプラグ３の脱落判定温度閾値を変更する
ようなテーブル１４を設け、このテーブル１４より閾値
判定用のパラメータを索引し、上記した数式１に基づい
て設定するようにするのである。上記数式１によってプ
ラグ３の脱落判定温度閾値Ｔp を得ようとした場合に
は、当該プラグによる穿孔時間の予測値ｔを求める必要
があるが、この穿孔時間の予測値ｔを求める方法とし
て、例えば穿孔前のビレット長さや材質等による前記テ
ーブル１４にて決定する方法や、穿孔効率や塑性変形な
どを考慮し、厳密に計算して決定する方法等があるが、
正確に穿孔時間を予測できるのであれば、何れの方法を
用いて脱落判定温度閾値Ｔp を得ても良い。

【００３３】

【実施例】以下、本発明に係るプラグ脱落検出方法を図
８に示す実施例に基づいて説明する。図８は本発明に係
るプラグ脱落検出方法を示すフロー図である。

【００３４】本発明に係るプラグ脱落検出方法は、先
ず、スラストブロック９が前進したタイミングで、穿孔
前のプラグ３の温度Ｔini を測定する。そして、プラグ
径に基づいて層別閾値のテーブル１４より、該当するプ
ラグ径に依存する係数αと、判定最大温度（テーブル索
引値）Ｔmax を検索する。また、ビレット５の穿孔時間
の予測値ｔの決定を行い、プラグ３の脱落判定温度閾値
Ｔp を求める。

【００３５】次に穿孔を行う。穿孔終了後は、スラスト
ブロック９の後退によって芯金２を後退させ、この後退
時に芯金２とプラグ３の温度測定を行う。芯金２とプラ
グ３の測定温度を前記脱落判定温度閾値Ｔp と比較し、
プラグ３の温度測定値が脱落判定温度閾値Ｔp よりも低
ければプラグ脱落と、反対に、プラグ３の温度測定値が
脱落判定温度閾値Ｔp 以上であればプラグ３の脱落は無
いと判定する。そして、この判定結果に基づいて、先に
説明した図３に示したような芯金２の循環指示や、芯金
２のリジェクト・プラグ交換の指示を行う。

【００３６】図９にプラグ脱落検出の実施例を示す。図
９に示した実施例は、径が３００ｍｍのプラグを使用し
て穿孔した場合に、上記した数式１を用いてプラグの脱
落判定温度閾値Ｔp を求め、本発明方法によりプラグの
脱落を検出したもので、判定最大温度Ｔmax を２５０
℃、穿孔時間ｔを６sec 、穿孔前のプラグ測定温度を下
記表１に示した場合の例である。図９より明らかなよう
に、７本目と９本目において芯金におけるプラグ装着部
位の測定温度がプラグの脱落判定温度閾値Ｔp よりも低
くなっており、プラグが脱落していることが検出でき
た。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記したような、本発明方法と、透過式材
料検出器を用いたプラグ脱落検出方法を用いて、それぞ
れ５００本ずつプラグの脱落の有無を検出したところ、
本発明方法では誤検出は０回であったものの、透過式材
料検出器を用いたプラグ脱落検出方法では６０回もの誤
検出があった。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るプラ
グ脱落検出方法では、圧延機出側に温度計を設け、圧延
終了後における芯金の引き抜き時、先ず温度計によって
芯金の長手方向の温度を測定し、この測定した芯金の長
手方向の温度を予め定めた閾値温度と比較することで、
芯金の先端に取り付けたプラグの脱落を検出するので、
透過ガンマー線を使用した場合のように作業者の体に悪
い影響を与えることがなく、また、旧来以上に蒸気や粉
塵などを防止した環境対策を必要とすることもなく、芯
金の先端に取り付けたプラグの脱落を高い精度で検出す
ることができる。加えて、本発明に係るプラグ脱落検出
方法では、圧延前にプラグの脱落の有無を検出するの
で、設備破壊等を未然に防止することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｄ）はピアサーでの穿孔工程を、時
系列模式的に示した図である。

【図２】芯金循環ラインを説明する平面図である。

【図３】本発明に係るプラグ脱落検出方法の判定フロー
図である。

【図４】プラグの脱落が無い場合における穿孔後の芯金
長手方向の測定温度とプラグの脱落判定温度閾値との関
係を示した図である。

【図５】プラグが脱落した場合における穿孔後の芯金長
手方向の測定温度とプラグの脱落判定温度閾値との関係
を示した図である。

【図６】判定最大温度Ｔmax を２５０℃、プラグの外径
に依存する係数αを０．２（プラグの径が３００ｍｍ）
とした場合における、数式１によって求めた穿孔時間と
プラグの脱落判定温度閾値Ｔp の関係を、穿孔前のプラ
グ測定温度Ｔini が１００℃、１５０℃、２００℃のそ
れぞれについて求めた値である。

【図７】判定最大温度Ｔmax を２５０℃、穿孔前のプラ
グ測定温度Ｔini を１５０℃とした場合における、数式
１によって求めた穿孔時間とプラグの脱落判定温度閾値
Ｔp の関係を、プラグの外径に依存する係数αが０．１
（プラグの径が４８０ｍｍ）、０．２（プラグの径が３
００ｍｍ）、０．６（プラグの径が１８０ｍｍ）のそれ
ぞれについて求めた値である。

【図８】本発明に係るプラグ脱落検出方法を示すフロー
図である。

【図９】径が３００ｍｍのプラグを使用して穿孔した場
合に、数式１を用いてプラグの脱落判定温度閾値Ｔp を
求め、本発明方法によりプラグの脱落を検出した場合の
例を示した図である。

【図１０】ピアサーの設備概念を示した図で、（ａ）は
正面から見た図、（ｂ）は側面から見た図である。

【図１１】芯金に対するプラグの脱着構造の一例を示し
た図である。

【符号の説明】

２ 芯金 ３ プラグ １２ 温度計

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラグを用いた継目無鋼管圧延時におけ
   る芯金からのプラグ脱落を検出する方法において、圧延
   終了後における芯金の引き抜き時、圧延機出側で芯金の
   長手方向の温度を測定し、この測定した芯金の長手方向
   の温度を予め定めた閾値温度と比較することで、芯金の
   先端に取り付けたプラグの脱落を検出することを特徴と
   するプラグ脱落検出方法。
2. 【請求項２】 閾値温度は、圧延前のプラグ温度と、当
   該プラグを用いた穿孔予測時間に基づき、プラグ径を考
   慮して設定することを特徴とする請求項１記載のプラグ
   脱落検出方法。