JP2006281228A - ロール式管矯正機の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した矯正効果を得ることのできるロール式管矯正機の制御方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るロール式管矯正機１の制御方法は、オフセット量設定値と、少なくとも矯正機出側で測定した管Ｐの曲がり量との関係を予め算出する第１ステップと、少なくとも矯正機出側で管の曲がり量を測定する第２ステップと、第２ステップで測定した矯正機出側での管の曲がり量が目標範囲外である場合、第１ステップで算出したオフセット量設定値と少なくとも矯正機出側で測定した管の曲がり量との関係とに基づき、矯正機出側での管の曲がり量を目標範囲内とするために必要なオフセット量の変更量を算出する第３ステップと、第３ステップで算出したオフセット量の変更量に基づき、次の管を矯正する際のオフセット量設定値を決定する第４ステップとを含むことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、鋼管等の管を矯正するためのロール式管矯正機の制御方法に関し、特に安定した矯正効果を得ることのできるロール式管矯正機の制御方法に関する。

各種製管法により製造される管は、所定の品質を得るために各種処理を施して精整する必要がある。矯正工程は、このような精整工程の一つであり、管の曲がりを除去して真直にすると共に、楕円形状の外形を真円にすることを目的としている。

上記の目的を達成するため、一般的には図１に示すように、対向する一対の孔型圧延ロールＲ，Ｒが配設されたスタンドを３つ以上備え、少なくとも１つのスタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒを他のスタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒに対してオフセットさせると共に、各スタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒで管Ｐをクラッシュして矯正するロール式管矯正機（ストレートナー）が用いられている。なお、図１は、＃１スタンド〜＃３スタンドの３つのスタンドに、対向する一対の孔型圧延ロールＲ，Ｒが配設されている例を示す（＃４スタンドに配設されている孔型圧延ロールＲはガイドロールとしての機能を有する）。また、図１に示す例では、＃２スタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒがオフセットされている。

ロール式管矯正機のオフセット量（オフセットされた孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒの孔型中心と、他の孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒの孔型中心との距離）やクラッシュ量（各スタンド入側での管Ｐの狙い外径Ｄ−対向する一対の孔型圧延ロールＲ，Ｒの溝底部間隔Ｈ）は、管Ｐの矯正効果を決定付ける重要な因子である。したがって、従来より、これらオフセット量やクラッシュ量の設定方法について種々の提案がなされている。

例えば、特許文献１には、各スタンドに配設された孔型圧延ロールに生じる荷重を測定し、これが予め決定した適切な荷重となるようにオフセット量及びクラッシュ量を設定する方法が提案されている。

また、特許文献２には、孔型圧延ロールの摩耗量を予測し、摩耗量に応じてオフセット量やクラッシュ量などを設定する方法が提案されている。

さらに、特許文献３には、矯正過程における管の変形挙動の理論式に基づいて、オフセット量及びクラッシュ量を設定する方法が提案されている。
特開２００１−１７９３４０号公報 特開平２−２０７９２１号公報 特公平４−７２６１９号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３に開示された従来の方法は、あくまでも良好な管の矯正効果が得られるであろうという予測に基づく設定方法であって、矯正機出側での管の実際の曲がり量や楕円量を反映した設定方法ではないため、矯正効果が安定しない（曲がり量や楕円量が目標範囲内に収束し難い）という問題がある。

また、特許文献１〜３に開示された従来の方法に、矯正機出側での管の曲がり量や楕円量を反映させるとしても、管の曲がりや楕円の程度をオペレータが目視で確認し、オペレータの経験や勘に基づいてオフセット量やクラッシュ量を手動で調整しているのが現状である。従って、このようなオペレータの経験や勘に基づく調整では、依然として矯正効果が安定しない。

本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、安定した矯正効果を得ることのできるロール式管矯正機の制御方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、対向する一対の孔型圧延ロールが配設されたスタンドを３つ以上備え、少なくとも１つのスタンドに配設された孔型圧延ロール対を他のスタンドに配設された孔型圧延ロール対に対してオフセットさせると共に、各スタンドに配設された孔型圧延ロール対で管をクラッシュして矯正するロール式管矯正機の制御方法であって、以下の４つのステップを含むことを特徴とするロール式管矯正機の制御方法を提供するものである。
第１ステップでは、オフセット量設定値と、少なくともロール式管矯正機出側で測定した管の曲がり量との関係を予め算出する。すなわち、各種の異なるオフセット量δｏをそれぞれ設定して矯正した複数の管について、ロール式管矯正機出側でそれぞれ曲がり量ｒを測定することにより、両者の関係（すなわち、δｏ＝ｆ（ｒ）の関数ｆ）を予め算出する。
第２ステップでは、少なくともロール式管矯正機出側で管の曲がり量を測定する。すなわち、今回矯正された管Ｐについて曲がり量ｒ１を測定する。
第３ステップでは、第２ステップで測定したロール式管矯正機出側での管の曲がり量（ｒ１）が目標範囲外である場合、第１ステップで算出したオフセット量設定値と少なくともロール式管矯正機出側で測定した管の曲がり量との関係（δｏ＝ｆ（ｒ））に基づき、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量を目標範囲内とするために必要なオフセット量の変更量を算出する。すなわち、管の曲がり量の目標値（目標範囲内にある任意の値）をｒ’とすれば、当該目標値ｒ’を得るために目標とするオフセット量設定値δｏ’は、δｏ’＝ｆ（ｒ’）で求まるため、今回矯正された管についてのオフセット量設定値をδｏ１とすれば、必要なオフセット量の変更量Δδｏは、Δδｏ＝δｏ’−δｏ１で算出される。
第４ステップでは、第３ステップで算出したオフセット量の変更量（Δδｏ）に基づき、次の管Ｐ’を矯正する際のオフセット量設定値を決定する。すなわち、次の管Ｐ’を矯正する際のオフセット量設定値をδｏ２とすれば、δｏ２＝δｏ１＋Δδｏで決定されることになる（発散を防止するためΔδｏに０〜１の緩和係数を乗算しても良い）。

以上のように、本発明に係るロール式管矯正機の制御方法は、矯正機出側で管の曲がり量を実測し、当該実測値が曲がり量の目標範囲内となるように、次の管を矯正する際のオフセット量を変更する構成である。すなわち、実測した矯正機出側での管の曲がり量をフィードバックしてオフセット量を変更する構成であるため、管の曲がり量に関して安定した矯正効果を得ることが可能である。なお、「管の曲がり量」とは、管断面中心のずれ量／管の測定対象部位の長さ（ｍｍ／ｍ）で定義される値である。管の曲がり量は、例えば、ロール式管矯正機出側に管の外径を複数の径方向について測定するための外径計を設置し、この外径計による各径方向についての外径測定位置に基づいて管断面中心の位置を算出し、前記中心位置の管の長手方向の変動量を算出することにより測定可能である。

ここで、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量ひいては必要なオフセット量の変更量は、ロール式管矯正機入側での管の曲がり量に応じて変動する。すなわち、ロール式管矯正機入側での曲がり量が前回矯正した管よりも大きければオフセット量を前回よりも大きくする必要があるし、逆に入側での曲がり量が前回矯正した管よりも小さければオフセット量を前回よりも小さくする必要がある。したがって、より一層安定した矯正効果を得るためには、ロール式管矯正機入側で管の曲がり量を測定し、当該測定した曲がり量をフィードフォワードしてオフセット量を変更することが好ましい。

したがって、本発明の好ましい態様では、第１ステップにおいて、オフセット量設定値と、ロール式管矯正機の入側及び出側で測定した管の曲がり量との関係を予め算出する。すなわち、各種の異なるオフセット量δｏをそれぞれ設定して矯正した複数の管について、ロール式管矯正機入側及び出側でそれぞれ曲がり量ｒｉ及びｒｏを測定することにより、これらの関係（すなわち、δｏ＝ｆ（ｒｉ，ｒｏ）の関数ｆ）を予め算出する。
第２ステップでは、今回矯正した管Ｐについてロール式管矯正機出側で曲がり量ｒｏ１を測定すると共に、次に矯正する管Ｐ’についてロール式管矯正機入側で曲がり量ｒｉ２を測定する。
第３ステップでは、第２ステップで測定した今回矯正した管Ｐについてのロール式管矯正機出側での管の曲がり量ｒｏ１が目標範囲外である場合、第２ステップで測定した次に矯正する管についてのロール式管矯正機入側での曲がり量ｒｉ２と、第１ステップで算出したオフセット量設定値とロール式管矯正機の入側及び出側で測定した管の曲がり量との関係（δｏ＝ｆ（ｒｉ，ｒｏ））とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量を目標範囲内とするために必要なオフセット量の変更量を算出する。すなわち、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量の目標値ｒｏ’を得るために目標とするオフセット量設定値δｏ’は、δｏ’＝ｆ（ｒｉ２，ｒｏ’）で求まるため、今回矯正された管についてのオフセット量設定値をδｏ１とすれば、必要なオフセット量の変更量Δδｏは、Δδｏ＝δｏ’−δｏ１で算出されることになる。

また、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量ひいては必要なオフセット量の変更量は、ロール式管矯正機入側での管の温度に応じて変動する。すなわち、ロール式管矯正機入側での温度が前回矯正した管よりも高ければ変形し易くなるためオフセット量を前回よりも小さくする必要があるし、逆に入側での温度が前回矯正した管よりも低ければ前回よりもオフセット量を大きくする必要がある。したがって、より一層安定した矯正効果を得るためには、ロール式管矯正機入側で管の温度を測定し、当該測定した温度をフィードフォワードしてオフセット量を変更することが好ましい。

したがって、本発明の好ましい態様では、第１ステップにおいて、オフセット量設定値と、ロール式管矯正機の出側で測定した管の曲がり量及びロール式管矯正機入側で測定した管の温度との関係を予め算出する。すなわち、各種の異なるオフセット量δｏをそれぞれ設定して矯正した複数の管について、ロール式管矯正機出側で曲がり量ｒを測定し、ロール式管矯正機入側で温度Ｔを測定することにより、これらの関係（すなわち、δｏ＝ｆ（ｒ，Ｔ）の関数ｆ）を予め算出する。
第２ステップでは、今回矯正した管Ｐについてロール式管矯正機出側で曲がり量ｒ１を測定すると共に、次に矯正する管Ｐ’についてロール式管矯正機入側で温度Ｔ２を測定する。
第３ステップでは、第２ステップで測定した今回矯正した管Ｐについてのロール式管矯正機出側での管の曲がり量ｒ１が目標範囲外である場合、第２ステップで測定した次に矯正する管Ｐ’についてのロール式管矯正機入側での管の温度Ｔ２と、第１ステップで算出したオフセット量設定値とロール式管矯正機出側で測定した管の曲がり量及びロール式管矯正機入側で測定した管の温度との関係（δｏ＝ｆ（ｒ，Ｔ））とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量を目標範囲内とするために必要なオフセット量の変更量を算出する。すなわち、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量の目標値ｒ’を得るために目標とするオフセット量設定値δｏ’は、δｏ’＝ｆ（ｒ’，Ｔ２）で求まるため、今回矯正された管についてのオフセット量設定値をδｏ１とすれば、必要なオフセット量の変更量Δδｏは、Δδｏ＝δｏ’−δｏ１で算出されることになる。

また、前記課題を解決するため、本発明は、対向する一対の孔型圧延ロールが配設されたスタンドを３つ以上備え、少なくとも１つのスタンドに配設された孔型圧延ロール対を他のスタンドに配設された孔型圧延ロール対に対してオフセットさせると共に、各スタンドに配設された孔型圧延ロール対で管をクラッシュして矯正するロール式管矯正機の制御方法であって、以下の４つのステップを含むことを特徴とするロール式管矯正機の制御方法としても提供される。
第１ステップでは、クラッシュ量設定値と、少なくともロール式管矯正機出側で測定した管の楕円量との関係を予め算出する。すなわち、各種の異なるクラッシュ量δｃをそれぞれ設定して矯正した複数の管について、ロール式管矯正機出側でそれぞれ楕円量φを測定することにより、両者の関係（すなわち、δｃ＝ｇ（φ）の関数ｇ）を予め算出する。
第２ステップでは、少なくともロール式管矯正機出側で管の楕円量を測定する。すなわち、今回矯正された管Ｐについて楕円量φ１を測定する。
第３ステップでは、第２ステップで測定したロール式管矯正機出側での管の楕円量（φ１）が目標範囲外である場合、第１ステップで算出したクラッシュ量設定値と少なくともロール式管矯正機出側で測定した管の楕円量との関係（δｃ＝ｇ（φ））とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の楕円量を目標範囲内とするために必要なクラッシュ量の変更量を算出する。すなわち、管の楕円量の目標値（目標範囲内にある任意の値）をφ’とすれば、当該目標値φ’を得るために目標とするクラッシュ量設定値δｃ’は、δｃ’＝ｇ（φ’）で求まるため、今回矯正された管についての楕円量設定値をδｃ１とすれば、必要なクラッシュ量の変更量Δδｃは、Δδｃ＝δｃ’−δｃ１で算出される。
第４ステップでは、第３ステップで算出したクラッシュ量の変更量（Δδｃ）に基づき、次の管Ｐ’を矯正する際のクラッシュ量設定値を決定する。すなわち、次の管Ｐ’を矯正する際のクラッシュ量設定値をδｃ２とすれば、δｃ２＝δｃ１＋Δδｃで決定されることになる（発散を防止するためΔδｃに０〜１の緩和係数を乗算しても良い）。

以上のように、本発明に係るロール式管矯正機の制御方法は、矯正機出側で管の楕円量を実測し、当該実測値が楕円量の目標範囲内となるように、次の管を矯正する際のクラッシュ量を変更する構成である。すなわち、実測した矯正機出側での管の楕円量をフィードバックしてクラッシュ量を変更する構成であるため、管の楕円量に関して安定した矯正効果を得ることが可能である。なお、「管の楕円量」とは、管断面における最大径−最小径（ｍｍ）、或いは、（最大径−最小径）／平均径×１００（％）で定義される値である。管の楕円量は、例えば、ロール式管矯正機出側に管の外径を複数の径方向について測定するための外径計を設置し、この外径計による各径方向についての外径測定値に基づいて最大径及び最小径を算出（さらには、後者の定義の楕円量の場合には平均径も算出）することにより測定可能である。

ここで、ロール式管矯正機出側での管の楕円量ひいては必要なクラッシュ量の変更量は、ロール式管矯正機入側での管の楕円量に応じて変動する。すなわち、ロール式管矯正機入側での楕円量が前回矯正した管よりも大きければクラッシュ量を前回よりも大きくする必要があるし、逆に入側での楕円量が前回矯正した管よりも小さければクラッシュ量を前回よりも小さくする必要がある。したがって、より一層安定した矯正効果を得るためには、ロール式管矯正機入側で管の楕円量を測定し、当該測定した楕円量をフィードフォワードしてクラッシュ量を変更することが好ましい。

したがって、本発明の好ましい態様では、第１ステップにおいて、クラッシュ量設定値と、ロール式管矯正機の入側及び出側で測定した管の楕円量との関係を予め算出する。すなわち、各種の異なるクラッシュ量δｃをそれぞれ設定して矯正した複数の管について、ロール式管矯正機入側及び出側でそれぞれ楕円量φｉ及びφｏを測定することにより、これらの関係（すなわち、δｃ＝ｇ（φｉ，φｏ）の関数ｇ）を予め算出する。
第２ステップでは、今回矯正した管Ｐについてロール式管矯正機出側で楕円量φｏ１を測定すると共に、次に矯正する管Ｐ’についてロール式管矯正機入側で楕円量φｉ２を測定する。
第３ステップでは、第２ステップで測定した今回矯正した管Ｐについてのロール式管矯正機出側での管の楕円量φｏ１が目標範囲外である場合、第２ステップで測定した次に矯正する管についてのロール式管矯正機入側での楕円量φｉ２と、第１ステップで算出したクラッシュ量設定値とロール式管矯正機の入側及び出側で測定した管の楕円量との関係（δｃ＝ｇ（φｉ，φｏ））とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の楕円量を目標範囲内とするために必要なクラッシュ量の変更量を算出する。すなわち、ロール式管矯正機出側での管の楕円量の目標値φｏ’を得るために目標とするクラッシュ量設定値δｃ’は、δｃ’＝ｇ（φｉ２，φｏ’）で求まるため、今回矯正された管についてのクラッシュ量設定値をδｃ１とすれば、必要なクラッシュ量の変更量Δδｃは、Δδｃ＝δｃ’−δｃ１で算出されることになる。

また、ロール式管矯正機出側での管の楕円量ひいては必要なクラッシュ量の変更量は、ロール式管矯正機入側での管の温度に応じて変動する。すなわち、ロール式管矯正機入側での温度が前回矯正した管よりも高ければ変形し易くなるためクラッシュ量を前回よりも小さくする必要があるし、逆に入側での温度が前回矯正した管よりも低ければ前回よりもクラッシュ量を大きくする必要がある。したがって、より一層安定した矯正効果を得るためには、ロール式管矯正機入側で管の温度を測定し、当該測定した温度をフィードフォワードしてクラッシュ量を変更することが好ましい。

したがって、本発明の好ましい態様では、第１ステップにおいて、クラッシュ量設定値と、ロール式管矯正機の出側で測定した管の楕円量及びロール式管矯正機入側で測定した管の温度との関係を予め算出する。すなわち、各種の異なるクラッシュ量δｃをそれぞれ設定して矯正した複数の管について、ロール式管矯正機出側で楕円量φを測定し、ロール式管矯正機入側で温度Ｔを測定することにより、これらの関係（すなわち、δｃ＝ｇ（φ，Ｔ）の関数ｇ）を予め算出する。
第２ステップでは、今回矯正した管Ｐについてロール式管矯正機出側で楕円量φ１を測定すると共に、次に矯正する管Ｐ’についてロール式管矯正機入側で温度Ｔ２を測定する。
第３ステップでは、第２ステップで測定した今回矯正した管Ｐについてのロール式管矯正機出側での管の楕円量φ１が目標範囲外である場合、第２ステップで測定した次に矯正する管Ｐ’についてのロール式管矯正機入側での管の温度Ｔ２と、第１ステップで算出したクラッシュ量設定値とロール式管矯正機出側で測定した管の楕円量及びロール式管矯正機入側で測定した管の温度との関係（δｃ＝ｇ（φ，Ｔ））とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の楕円量を目標範囲内とするために必要なクラッシュ量の変更量を算出する。すなわち、ロール式管矯正機出側での管の楕円量の目標値φ’を得るために目標とするクラッシュ量設定値δｃ’は、δｃ’＝ｇ（φ’，Ｔ２）で求まるため、今回矯正された管についてのクラッシュ量設定値をδｃ１とすれば、必要なクラッシュ量の変更量Δδｃは、Δδｃ＝δｃ’−δｃ１で算出されることになる。

本発明に係るロール式管矯正機の制御方法によれば、安定した矯正効果を得ることが可能である。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。

図２は、本発明の一実施形態に係るロール式管矯正機の制御方法を適用するための装置構成を概略的に示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る制御方法は、対向する一対の孔型圧延ロールＲ，Ｒが配設されたスタンドを３つ以上（本実施形態では＃１〜＃３スタンドの計３つのスタンド）備え、少なくとも１つのスタンド（本実施形態では＃２スタンド）に配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒを他のスタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒに対してオフセットさせると共に、各スタンド＃１〜＃３に配設された孔型圧延ロール対で管Ｐをクラッシュして矯正するロール式管矯正機（以下、適宜「矯正機」と略称する）１に適用される。

矯正機１の出側には、矯正後の管Ｐの外径を複数の径方向について測定するための外径計２が設置される。図３は、本実施形態に係る外径計２の概略構成を示す模式図である。図３に示すように、本実施形態に係る外径計２は、レーザビームを走査（図に示す白抜き矢符の方向に平行に走査）しながら管Ｐに向けて投光するようにレーザ光源や走査光学系から構成された投光部２１と、管Ｐを介して投光部２１に対向配置され前記レーザビームを受光するように集光光学系や光電変換素子から構成された受光部２２とを備え、前記レーザビームが管Ｐによって遮蔽された時間によって外径を算出する（遮蔽された時間を寸法に換算する）ように構成されている。なお、図示の便宜上、図３に示す外径計２は、一対の投光部２１及び受光部２２を備えた構成としているが、実際には投光部２１及び受光部２２の光軸（レーザビームを投受光する方向）がそれぞれ異なる複数の投光部２１及び受光部２２の対を備えた構成とされ、これにより、管Ｐの外径を複数の径方向について測定することが可能とされている。

また、外径計２は、各投光部２１及び受光部２２の対による外径測定位置（管Ｐの断面において外径を測定した管両端部に相当する位置であり、図３に示す点ａ１及び点ａ２の位置）の中間位置をそれぞれ算出し、幾何学計算によって管Ｐの断面中心の位置を算出するように構成されている。

本実施形態では、好ましい態様として、矯正機１の入側にも矯正前の管Ｐの外径を複数の径方向について測定する（さらには、矯正前の管Ｐの断面中心位置を算出する）ため、外径計２と同様の構成を有する外径計３が設置されている。また、好ましい態様として、矯正機１の入側に管Ｐの温度を測定するための放射温度計４が設置されている。

演算制御装置５には、外径計２及び３の出力信号（管Ｐの外径測定値及び断面中心位置測定値）と、放射温度計４の測温値とが入力され、次の管Ｐを矯正する際のオフセット量設定値及びクラッシュ量設定値を演算する。そして、演算制御装置５は、演算したオフセット量設定値及びクラッシュ量設定値が得られるように、矯正機１の孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒの位置を制御する。以下、演算制御装置５における演算内容について具体的に説明する。

まず最初に、次の管Ｐを矯正する際のオフセット量設定値の演算内容について説明する。演算制御装置５は、＃２スタンドに配設された孔型圧延ロールＲ，Ｒ対のオフセット量設定値と、矯正機１出側で測定した管Ｐの曲がり量との関係を予め算出する。すなわち、＃２スタンドに対して各種の異なるオフセット量δｏをそれぞれ設定して矯正した複数の管Ｐについて、矯正機１出側でそれぞれ曲がり量ｒを測定することにより、両者の関係（すなわち、δｏ＝ｆ（ｒ）の関数ｆ）を予め算出し記憶する。なお、曲がり量ｒは、外径計２から入力された管Ｐの断面中心の位置の管Ｐの長手方向の変動量を算出することによって測定される。

より具体的に説明すれば、オフセット量δｏと矯正機１出側での曲がり量ｒとの関係は、実際には＃２スタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒの傾斜角、矯正した管Ｐの本数、管Ｐの外径や肉厚等によっても変動するため、これら各種パラメータの値に応じた複数の関数ｆ１・・・ｆｎが算出され記憶されることになる。さらに具体的に説明すれば、例えば、矯正機１出側での曲がり量ｒ（及び上記の各種パラメータ）を入力データとし、オフセット量δｏを出力データとする多数の組合せの入出力データを用いてニューラルネットワーク等の非線形モデルを学習させることにより、矯正機１出側での曲がり量ｒ（及び上記の各種パラメータ）を入力すれば、これに対応するオフセット量δｏが出力される非線形モデルを同定する。

図４は、演算制御装置５によって算出され記憶される、＃２スタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒのオフセット量δｏと、矯正機１出側での曲がり量ｒとの関係の一例を示すグラフである。図４に示すように、オフセット量δｏが適正なオフセット量（図４に示す例では６ｍｍ近辺）よりも小さ過ぎれば、曲がりの矯正不足となる一方、適正なオフセット量より大き過ぎても、座屈現象が生じる結果、曲がりが矯正されないことになる。

次に、演算制御装置５は、今回矯正された管Ｐについて矯正機１出側での曲がり量ｒ１を測定する。そして、測定した曲がり量ｒ１が目標範囲外である場合（例えば、図４に示す例において曲がり量が０．６ｍｍ／ｍより大きい場合）、前述のように予め算出したオフセット量設定値と矯正機１出側で測定した管の曲がり量との関係δｏ＝ｆ（ｒ）に基づき、矯正機１出側での管の曲がり量を目標範囲内とするために必要なオフセット量の変更量を算出する。すなわち、管の曲がり量の目標値をｒ’（例えば、図４に示す例において曲がり量ｒ’＝０．６ｍｍ／ｍを目標値とする）とすれば、当該目標値ｒ’を得るために目標とするオフセット量設定値δｏ’は、δｏ’＝ｆ（ｒ’）で求まるため、今回矯正された管Ｐについてのオフセット量設定値をδｏ１とすれば、必要なオフセット量の変更量Δδｏは、Δδｏ＝δｏ’−δｏ１で算出されることになる。

最後に、演算制御装置５は、上記のようにして算出したオフセット量の変更量Δδｏに基づき、次の管Ｐ’を矯正する際のオフセット量設定値を決定する。すなわち、次の管Ｐ’を矯正する際のオフセット量設定値をδｏ２とすれば、δｏ２＝δｏ１＋Δδｏで決定されることになる（発散を防止するためΔδｏに０〜１の緩和係数を乗算しても良い）。

図５は、以上に説明した本実施形態に係るオフセット量設定値に関する制御方法の効果の一例を示すグラフであり、図５（ａ）は矯正機１出側での管の曲がり量の変動を、図５（ｂ）は＃２スタンドにおけるオフセット量設定値の変動を示す。図５に示す例では、５本目以降に矯正した管について、本実施形態に係る制御方法を適用している。なお、曲がり量の目標値は０．５ｍｍ／ｍとし、前述した緩和係数は０．５に設定した。図５に示すように、５本目以降に矯正した管については曲がり量が徐々に改善され、８本目に矯正した管で目標値である０．５ｍｍ／ｍに到達したため、その後のオフセット量設定値は固定されている。

次に、次の管Ｐを矯正する際のクラッシュ量設定値の演算内容について説明する。演算制御装置５は、各スタンド＃１〜＃３に配設された孔型圧延ロール対のクラッシュ量設定値と、矯正機１出側で測定した管Ｐの楕円量との関係を予め算出する。すなわち、各スタンド＃１〜＃３に対して各種の異なるクラッシュ量δｃをそれぞれ設定して矯正した複数の管Ｐについて、矯正機１出側でそれぞれ楕円量φを測定することにより、両者の関係（すなわち、δｃ＝ｇ（φ）の関数ｇ）を予め算出し記憶する。なお、本実施形態における楕円量φは、外径計２から入力された管Ｐの複数の径方向についての外径に基づき、管Ｐの長手方向中央部（全長の５０％の長さを有する部位）の管断面における（最大径−最小径）／平均径×１００（％）を管長手方向に平均化して算出した値である。

より具体的に説明すれば、クラッシュ量δｃと矯正機１出側での楕円量φとの関係は、実際には各スタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒの傾斜角、矯正した管Ｐの本数、管Ｐの外径や肉厚等によっても変動するため、これら各種パラメータの値に応じた複数の関数ｇ１・・・ｇｎが算出され記憶されることになる。さらに具体的に説明すれば、例えば、矯正機１出側での楕円量φ（及び上記の各種パラメータ）を入力データとし、クラッシュ量δｃを出力データとする多数の組合せの入出力データを用いてニューラルネットワーク等の非線形モデルを学習させることにより、矯正機１出側での楕円量φ（及び上記の各種パラメータ）を入力すれば、これに対応するクラッシュ量δｃが出力される非線形モデルを同定する。

図６は、演算制御装置５によって算出され記憶される、＃２スタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒのクラッシュ量δｃと、矯正機１出側での楕円量φとの関係の一例を示すグラフである。図６に示すように、クラッシュ量δｃが適正なクラッシュ量（図６に示す例では７ｍｍ近辺）よりも小さ過ぎれば、楕円の矯正不足となる一方、適正なクラッシュ量より大き過ぎても、外面角張り現象が生じる結果、楕円が矯正されないことになる。

次に、演算制御装置５は、今回矯正された管Ｐについて矯正機１出側での楕円量φ１を測定する。そして、測定した楕円量φ１が目標範囲外である場合（例えば、図６に示す例において楕円量が０．４％より大きい場合）、前述のように予め算出したクラッシュ量設定値と矯正機１出側で測定した管の楕円量との関係δｃ＝ｇ（φ）に基づき、矯正機１出側での管の楕円量を目標範囲内とするために必要なクラッシュ量の変更量を算出する。すなわち、管の楕円量の目標値をφ’（例えば、図６に示す例において楕円量＝０．４％を目標値とする）とすれば、当該目標値φ’を得るために目標とするクラッシュ量設定値δｃ’は、δｃ’＝ｇ（φ’）で求まるため、今回矯正された管Ｐについてのクラッシュ量設定値をδｃ１とすれば、必要なクラッシュ量の変更量Δδｃは、Δδｃ＝δｃ’−δｃ１で算出されることになる。

最後に、演算制御装置５は、上記のようにして算出したクラッシュ量の変更量Δδｃに基づき、次の管Ｐ’を矯正する際のクラッシュ量設定値を決定する。すなわち、次の管Ｐ’を矯正する際のクラッシュ量設定値をδｃ２とすれば、δｃ２＝δｃ１＋Δδｃで決定されることになる（発散を防止するためΔδｃに０〜１の緩和係数を乗算しても良い）。

図７は、以上に説明した本実施形態に係るクラッシュ量設定値に関する制御方法の効果の一例を示すグラフであり、図７（ａ）は矯正機１出側での管の楕円量の変動を、図７（ｂ）は＃２スタンドにおけるクラッシュ量設定値の変動を示す。図７に示す例では、５本目以降に矯正した管について、本実施形態に係る制御方法を適用している。なお、楕円量の目標値は０．４％とし、前述した緩和係数は０．５に設定した。図７に示すように、５本目以降に矯正した管については楕円量が徐々に改善され、８本目に矯正した管で目標値である０．４％に到達したため、その後のクラッシュ量は固定されている。

なお、本実施形態においては、好ましい態様として、前述のように演算制御装置５に外径計３の出力信号（矯正機１入側における管Ｐの外径測定値及び断面中心位置測定値）が入力されている。したがって、演算制御装置５は、斯かる外径計３の出力信号をも用いて次の管Ｐを矯正する際のオフセット量設定値及びクラッシュ量設定値を演算することが可能である。

まず最初に、外径計３の出力信号をも用いて次の管Ｐを矯正する際のオフセット量設定値を演算する場合の演算内容について説明する。この場合、演算制御装置５は、＃２スタンドに配設された孔型圧延ロールＲ，Ｒ対のオフセット量設定値と、矯正機１の入側及び出側で測定した管Ｐの曲がり量との関係を予め算出する。すなわち、＃２スタンドに対して各種の異なるオフセット量δｏをそれぞれ設定して矯正した複数の管Ｐについて、矯正機１入側及び出側でそれぞれ曲がり量ｒｉ及びｒｏを測定することにより、これらの関係（すなわち、δｏ＝ｆ（ｒｉ，ｒｏ）の関数ｆ）を予め算出し記憶する。

より具体的に説明すれば、オフセット量δｏと矯正機１出側での曲がり量ｒｏとの関係は、実際には＃２スタンドに配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒの傾斜角、矯正した管Ｐの本数、管Ｐの外径や肉厚等によっても変動するため、これら各種パラメータの値に応じた複数の関数ｆ１・・・ｆｎが算出され記憶されることになる点は、前述したものと同様である。

次に、演算制御装置５は、今回矯正された管Ｐについて矯正機１出側で曲がり量ｒｏ１を測定すると共に、次に矯正する管Ｐ’について矯正機入側で曲がり量ｒｉ２を測定する。そして、測定した曲がり量ｒｏ１が目標範囲外である場合、前述のように予め算出したオフセット量設定値と矯正機１の入側及び出側で測定した管の曲がり量との関係δｏ＝ｆ（ｒｉ，ｒｏ）に基づき、矯正機１出側での管の曲がり量を目標範囲内とするために必要なオフセット量の変更量を算出する。すなわち、管の曲がり量の目標値をｒｏ’とすれば、当該目標値ｒｏ’を得るために目標とするオフセット量設定値δｏ’は、δｏ’＝ｆ（ｒｉ２，ｒｏ’）で求まるため、今回矯正された管Ｐについてのオフセット量設定値をδｏ１とすれば、必要なオフセット量の変更量Δδｏは、Δδｏ＝δｏ’−δｏ１で算出されることになる。

最後に、演算制御装置５は、上記のようにして算出したオフセット量の変更量Δδｏに基づき、次の管Ｐ’を矯正する際のオフセット量設定値を決定する。すなわち、次の管Ｐ’を矯正する際のオフセット量設定値をδｏ２とすれば、δｏ２＝δｏ１＋Δδｏで決定されることになる（発散を防止するためΔδｏに０〜１の緩和係数を乗算しても良い）。

図８は、以上に説明したオフセット量設定値に関する好ましい制御方法の効果の一例を示すグラフであり、図８（ａ）は矯正機１出側での管の曲がり量の変動を、図８（ｂ）は＃２スタンドにおけるオフセット量設定値の変動を示す。図８に示す例でも、図５に示す例と同様に、５本目以降に矯正した管について、本実施形態に係る好ましい制御方法を適用している。なお、曲がり量の目標値は０．５ｍｍ／ｍとし、前述した緩和係数は０．５に設定した。図８に示すように、５本目以降に矯正した管については曲がり量が急速に改善され、６本目に矯正した管で目標値である０．５ｍｍ／ｍに到達したため、その後のオフセット量設定値は固定されている。すなわち、図５に示す例よりも急速に曲がり量を改善することが可能であった。

次に、外径計３の出力信号をも用いて次の管Ｐを矯正する際のクラッシュ量設定値を演算する場合の演算内容について説明する。この場合、演算制御装置５は、各スタンド＃１〜＃３に配設された孔型圧延ロールＲ，Ｒ対のクラッシュ量設定値と、矯正機１の入側及び出側で測定した管Ｐの楕円量との関係を予め算出する。すなわち、各スタンド＃１〜＃３に対して各種の異なるクラッシュ量δｃをそれぞれ設定して矯正した複数の管Ｐについて、矯正機１入側及び出側でそれぞれ楕円量φｉ及びφｏを測定することにより、これらの関係（すなわち、δｃ＝ｇ（φｉ，φｏ）の関数ｇ）を予め算出し記憶する。

より具体的に説明すれば、クラッシュ量δｏと矯正機１出側での楕円量φｏとの関係は、実際には各スタンド＃１〜＃３に配設された孔型圧延ロール対Ｒ，Ｒの傾斜角、矯正した管Ｐの本数、管Ｐの外径や肉厚等によっても変動するため、これら各種パラメータの値に応じた複数の関数ｇ１・・・ｇｎが算出され記憶されることになる点は、前述したものと同様である。

次に、演算制御装置５は、今回矯正された管Ｐについて矯正機１出側で楕円量φｏ１を測定すると共に、次に矯正する管Ｐ’について矯正機入側で楕円量φｉ２を測定する。そして、測定した楕円量φｏ１が目標範囲外である場合、前述のように予め算出したクラッシュ量設定値と矯正機１の入側及び出側で測定した管の楕円量との関係δｃ＝ｇ（φｉ，φｏ）に基づき、矯正機１出側での管の楕円量を目標範囲内とするために必要なクラッシュ量の変更量を算出する。すなわち、管の楕円量の目標値をφｏ’とすれば、当該目標値φｏ’を得るために目標とするクラッシュ量設定値δｃ’は、δｃ’＝ｇ（φｉ２，φｏ’）で求まるため、今回矯正された管Ｐについてのクラッシュ量設定値をδｃ１とすれば、必要なクラッシュ量の変更量Δδｃは、Δδｃ＝δｃ’−δｃ１で算出されることになる。

最後に、演算制御装置５は、上記のようにして算出したクラッシュ量の変更量Δδｃに基づき、次の管Ｐ’を矯正する際のクラッシュ量設定値を決定する。すなわち、次の管Ｐ’を矯正する際のクラッシュ量設定値をδｃ２とすれば、δｃ２＝δｃ１＋Δδｏで決定されることになる（発散を防止するためΔδｏに０〜１の緩和係数を乗算しても良い）。

図９は、以上に説明したクラッシュ量設定値に関する好ましい制御方法の効果の一例を示すグラフであり、図９（ａ）は矯正機１出側での管の楕円量の変動を、図９（ｂ）は＃２スタンドにおけるクラッシュ量設定値の変動を示す。図９に示す例でも、図７に示す例と同様に、５本目以降に矯正した管について、本実施形態に係る好ましい制御方法を適用している。なお、楕円量の目標値は０．４％とし、前述した緩和係数は０．５に設定した。図９に示すように、５本目以降に矯正した管については楕円量が急速に改善され、６本目に矯正した管で目標値である０．４％に到達したため、その後のクラッシュ量設定値は固定されている。すなわち、図７に示す例よりも急速に楕円量を改善することが可能であった。

なお、本実施形態においては、好ましい態様として、前述のように演算制御装置５に放射温度計４の測温値が入力されている。したがって、演算制御装置５は、斯かる放射温度計４の測温値をも用いて次の管Ｐを矯正する際のオフセット量設定値及びクラッシュ量設定値を演算することが可能である。

放射温度計４の測温値をも用いて次の管Ｐを矯正する際のオフセット量設定値を演算する場合の演算内容は、前述した矯正機１入側での曲がり量ｒｉの代わりに、矯正機１入側での管Ｐの温度Ｔを用いるだけであり、その他は同様の内容であるため具体的な演算内容の説明は省略し、効果の一例のみを説明する。

図１０は、放射温度計４の測温値をも用いて次の管Ｐを矯正する際のオフセット量設定値を演算する制御方法の効果の一例を示すグラフであり、図１０（ａ）は矯正機１出側での管の曲がり量の変動を、図１０（ｂ）は＃２スタンドにおけるオフセット量設定値の変動を示す。図１０に示す例でも、図５に示す例と同様に、５本目以降に矯正した管について、本実施形態に係る好ましい制御方法を適用している。なお、曲がり量の目標値は０．５ｍｍ／ｍとし、前述した緩和係数は０．５に設定した。図１０に示すように、５本目以降に矯正した管については曲がり量が急速に改善され、７本目に矯正した管で目標値である０．５ｍｍ／ｍに到達したため、その後のオフセット量設定値は固定されている。すなわち、図５に示す例よりも急速に曲がり量を改善することが可能であった。

放射温度計４の測温値をも用いて次の管Ｐを矯正する際のクラッシュ量設定値を演算する場合の演算内容は、前述した矯正機１入側での楕円量φｉの代わりに、矯正機１入側での管Ｐの温度Ｔを用いるだけであり、その他は同様の内容であるため具体的な演算内容の説明は省略し、効果の一例のみを説明する。

図１１は、放射温度計４の測温値をも用いて次の管Ｐを矯正する際のクラッシュ量設定値を演算する制御方法の効果の一例を示すグラフであり、図１１（ａ）は矯正機１出側での管の楕円量の変動を、図１１（ｂ）は＃２スタンドにおけるクラッシュ量設定値の変動を示す。図１１に示す例でも、図７に示す例と同様に、５本目以降に矯正した管について、本実施形態に係る好ましい制御方法を適用している。なお、楕円量の目標値は０．４％とし、前述した緩和係数は０．５に設定した。図１１に示すように、５本目以降に矯正した管については楕円量が急速に改善され、７本目に矯正した管で目標値である０．４％に到達したため、その後のクラッシュ量設定値は固定されている。すなわち、図７に示す例よりも急速に楕円量を改善することが可能であった。

図１は、ロール式管矯正機の一般的な構成を概略的に示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るロール式管矯正機の制御方法を適用するための装置構成を概略的に示す図である。 図３は、図２に示す外径計の概略構成を示す模式図である。 図４は、図２に示す演算制御装置によって算出され記憶される、＃２スタンドに配設された孔型圧延ロール対のオフセット量と、矯正機出側での曲がり量との関係の一例を示すグラフである。 図５は、本発明の一実施形態に係るオフセット量設定値に関する制御方法の効果の一例を示すグラフである。 図６は、図２に示す演算制御装置によって算出され記憶される、＃２スタンドに配設された孔型圧延ロール対のクラッシュ量と、矯正機出側での楕円量との関係の一例を示すグラフである。 図７は、本発明の一実施形態に係るクラッシュ量設定値に関する制御方法の効果の一例を示すグラフである。 図８は、本発明の他の実施形態に係るオフセット量設定値に関する制御方法の効果の一例を示すグラフである。 図９は、本発明の他の実施形態に係るクラッシュ量設定値に関する制御方法の効果の一例を示すグラフである。 図１０は、本発明のさらに他の実施形態に係るオフセット量設定値に関する制御方法の効果の一例を示すグラフである。 図１１は、本発明のさらに他の実施形態に係るクラッシュ量設定値に関する制御方法の効果の一例を示すグラフである。

符号の説明

１・・・ロール式管矯正機
２，３・・・外径計
４・・・放射温度計
５・・・演算制御装置
Ｐ・・・管
Ｒ・・・孔型圧延ロール

Claims (6)

1. 対向する一対の孔型圧延ロールが配設されたスタンドを３つ以上備え、少なくとも１つのスタンドに配設された孔型圧延ロール対を他のスタンドに配設された孔型圧延ロール対に対してオフセットさせると共に、各スタンドに配設された孔型圧延ロール対で管をクラッシュして矯正するロール式管矯正機の制御方法であって、
   オフセット量設定値と、少なくともロール式管矯正機出側で測定した管の曲がり量との関係を予め算出する第１ステップと、
   少なくともロール式管矯正機出側で管の曲がり量を測定する第２ステップと、
   前記第２ステップで測定したロール式管矯正機出側での管の曲がり量が目標範囲外である場合、前記第１ステップで算出したオフセット量設定値と少なくともロール式管矯正機出側で測定した管の曲がり量との関係とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量を目標範囲内とするために必要なオフセット量の変更量を算出する第３ステップと、
   前記第３ステップで算出したオフセット量の変更量に基づき、次の管を矯正する際のオフセット量設定値を決定する第４ステップとを含むことを特徴とするロール式管矯正機の制御方法。
2. 前記第１ステップにおいて、オフセット量設定値と、ロール式管矯正機の入側及び出側で測定した管の曲がり量との関係を予め算出し、
   前記第２ステップにおいて、今回矯正した管についてロール式管矯正機出側で曲がり量を測定すると共に、次に矯正する管についてロール式管矯正機入側で曲がり量を測定し、
   前記第３ステップにおいて、前記第２ステップで測定した今回矯正した管についてのロール式管矯正機出側での曲がり量が目標範囲外である場合、前記第２ステップで測定した次に矯正する管についてのロール式管矯正機入側での曲がり量と、前記第１ステップで算出したオフセット量設定値とロール式管矯正機の入側及び出側で測定した管の曲がり量との関係とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量を目標範囲内とするために必要なオフセット量の変更量を算出することを特徴とする請求項１に記載のロール式管矯正機の制御方法。
3. 前記第１ステップにおいて、オフセット量設定値と、ロール式管矯正機の出側で測定した管の曲がり量及びロール式管矯正機入側で測定した管の温度との関係を予め算出し、
   前記第２ステップにおいて、今回矯正した管についてロール式管矯正機出側で曲がり量を測定すると共に、次に矯正する管についてロール式管矯正機入側で温度を測定し、
   前記第３ステップにおいて、前記第２ステップで測定した今回矯正した管についてのロール式管矯正機出側での曲がり量が目標範囲外である場合、前記第２ステップで測定した次に矯正する管についてのロール式管矯正機入側での温度と、前記第１ステップで算出したオフセット量設定値とロール式管矯正機出側で測定した管の曲がり量及びロール式管矯正機の入側で測定した管の温度との関係とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の曲がり量を目標範囲内とするために必要なオフセット量の変更量を算出することを特徴とする請求項１に記載のロール式管矯正機の制御方法。
4. 対向する一対の孔型圧延ロールが配設されたスタンドを３つ以上備え、少なくとも１つのスタンドに配設された孔型圧延ロール対を他のスタンドに配設された孔型圧延ロール対に対してオフセットさせると共に、各スタンドに配設された孔型圧延ロール対で管をクラッシュして矯正するロール式管矯正機の制御方法であって、
   クラッシュ量設定値と、少なくともロール式管矯正機出側で測定した管の楕円量との関係を予め算出する第１ステップと、
   少なくともロール式管矯正機出側で管の楕円量を測定する第２ステップと、
   前記第２ステップで測定したロール式管矯正機出側での管の楕円量が目標範囲外である場合、前記第１ステップで算出したクラッシュ量設定値と少なくともロール式管矯正機出側で測定した管の楕円量との関係とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の楕円量を目標範囲内とするために必要なクラッシュ量の変更量を算出する第３ステップと、
   前記第３ステップで算出したクラッシュ量の変更量に基づき、次の管を矯正する際のクラッシュ量設定値を決定する第４ステップとを含むことを特徴とするロール式管矯正機の制御方法。
5. 前記第１ステップにおいて、クラッシュ量設定値と、ロール式管矯正機の入側及び出側で測定した管の楕円量との関係を予め算出し、
   前記第２ステップにおいて、今回矯正した管についてロール式管矯正機出側で楕円量を測定すると共に、次に矯正する管についてロール式管矯正機入側で曲がり量を測定し、
   前記第３ステップにおいて、前記第２ステップで測定した今回矯正した管についてのロール式管矯正機出側での管の楕円量が目標範囲外である場合、前記第２ステップで測定した次に矯正する管についてのロール式管矯正機入側での楕円量と、前記第１ステップで算出したクラッシュ量設定値とロール式管矯正機の入側及び出側で測定した管の楕円量との関係とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の楕円量を目標範囲内とするために必要なクラッシュ量の変更量を算出することを特徴とする請求項４に記載のロール式管矯正機の制御方法。
6. 前記第１ステップにおいて、クラッシュ量設定値と、ロール式管矯正機の出側で測定した管の楕円量及びロール式管矯正機入側で測定した管の温度との関係を予め算出し、
   前記第２ステップにおいて、今回矯正した管についてロール式管矯正機出側で楕円量を測定すると共に、次に矯正する管についてロール式管矯正機入側で温度を測定し、
   前記第３ステップにおいて、前記第２ステップで測定した今回矯正した管についてのロール式管矯正機出側での楕円量が目標範囲外である場合、前記第２ステップで測定した次に矯正する管についてのロール式管矯正機入側での管の温度と、前記第１ステップで算出したクラッシュ量設定値とロール式管矯正機出側で測定した管の楕円量及びロール式管矯正機の入側で測定した管の温度との関係とに基づき、ロール式管矯正機出側での管の楕円量を目標範囲内とするために必要なクラッシュ量の変更量を算出することを特徴とする請求項４に記載のロール式管矯正機の制御方法。

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