JP2636690B2 - マンドレルミルによる継目無鋼管の圧延方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、マンドレルミル圧延
時におけるマンドレルバーが無い状態での異常圧延を判
定し、圧延段取りにフイードバックする継目無鋼管の圧
延方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マンネスマン・マンドレルミル圧延にお
いては、図３（ａ）に示すとおり、穿孔機で穿孔された
シェル２１の内面にマンドレルバー２２を串状に挿入
し、シェル２１をマンドレルバー２２と共に７〜９スタ
ンドからなるカリバーロールのマンドレルミル２３に送
り込み、所定の寸法に１パスで圧延される。上記マンド
レルミル圧延においては、圧延中のマンドレルバー２２
の位置はシェル２１内面から受ける各スタンドの摩擦力
の合力によって決定され、圧延が進行するとともに変化
する。

【０００３】このため、圧延前にマンドレルバー２２を
シェル２１へ串状に挿入するに際しては、シェル２１先
端からマンドレルバー２２が突出する長さ（以下突き出
し長さという）を圧延寸法、材質に応じてある一定長さ
を設定し、マンドレルミル圧延を行うのが一般的であ
る。しかし、突き出し長さを適切に設定しないと、ある
いはロール表面状況やマンドレルバー潤滑剤付着状況に
よってシェル先進率が変化した場合は、図３（ｂ）およ
び図４に示すとおり、シェル２１の内面にマンドレルバ
ー２２が無い状態で圧延され、最終仕上げ工程であるス
トレッチレデューサで絞り圧延した後も、肉厚が厚くな
り、肉厚不良となって品質および歩留の低下を生じるこ
ととなる。

【０００４】上記問題を解決する方法としては、マンド
レルミルで圧延中の継目無鋼管の最終スタンド噛み込み
時のマンドレルバーの先端突き出し長さを測定し、次い
で圧延後の前記マンドレルバーの後端突き出し長さを測
定し、得られた測定値を計算機において、予め記憶され
ているマンドレルバーの目標突き出し長さと比較して両
者の差を演算し、得られた差の値をバーインサータに送
り、前記バーインサータによって前記マンドレルバーの
次ぎに圧延されるマンドレルバーの挿入位置を制御する
方法（特開平３−１６９４０８号公報）、リストレイン
式マンドレルミル圧延時のロールに掛かる圧延荷重パタ
ーンの変化を調べ、該圧延荷重がピーク値を記録した後
一定の時間内に一定レベルの荷重値の低下があった場合
に正常圧延と判定し、それ以外の場合は異常圧延である
と判定して、マンドレルバーがない状態での異常圧延を
識別する方法（特開平３−２５８４０５号公報）等が提
案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平３−１６９
４０８号公報に開示の方法は、最終スタンド噛み込み時
のマンドレルバーの先端突き出し長さの測定をセンサー
を用いて行っているが、マンドレルミル出側ではマンド
レルバーの潤滑剤として黒鉛系のものを用いること、お
よび圧延シェルの粉塵により測定環境が良くないため、
誤作動を招く可能性がある。また、特開平３−２５８４
０５号公報に開示の方法は、圧延加工量が減少する場
合、特に厚肉材の圧延時には、顕著に圧延荷重の変動が
表れないため、判定が困難になるという問題点を有して
いる。

【０００６】この発明の目的は、上記問題点を解消し、
マンドレルミル圧延におけるマンドレルバーが無い状態
の異常圧延を早期に判定し、次ぎに圧延されるマンドレ
ルバーの挿入位置制御にフイードバックするマンドレル
バーの異常圧延判定方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験検討を重ねた。その結果、圧延寸
法、材質から予め演算されたスタンド間通過時間と、実
際に圧延されたシェル毎にスタンド間通過時間をロード
セルもしくはロードリレーのＯＮ／ＯＦＦ信号により計
測した実績値を比較したところ、実測値が計算値に圧延
寸法、材質により決定される係数を乗じた値を超える
と、バー無し圧延となることを見い出し、この発明に到
達した。

【０００８】すなわちこの発明は、マンドレルミル圧延
中の継目無鋼管の圧延後半スタンドのスタンド間通過時
間を圧延寸法、材質に応じて予め伸び率より演算し、実
際のスタンド間通過時間実測値と比較し、通過時間実測
値が通過時間演算値に寸法、材質により決定される係数
を乗じた値を超えるとマンドレルバーが無い状態での延
伸圧延と判定し、バーインサータにフイードバックして
次ぎに圧延されるマンドレルバーの突き出し長さを制御
することを特徴とするマンドレルミルによる継目無鋼管
の圧延方法である。

【０００９】

【作用】この発明においては、圧延後半スタンドのスタ
ンド間通過時間を圧延寸法、材質に応じて予め伸び率よ
り演算し、実際のスタンド間通過時間実測値と比較し、
通過時間実測値が通過時間演算値に寸法、材質により決
定される係数を乗じた値を超えるとマンドレルバーが無
い状態での絞り圧延と判定し、バーインサータにフイー
ドバックして次ぎに圧延されるマンドレルバーの突き出
し長さを制御するから、マンドレルバーが無い状態の異
常圧延を高精度で判定することができると共に、予めス
タンド間通過時間の実績値に対する演算値の比と突き出
し長さ補正量の相関図を定めておけば、次ぎに圧延され
る圧延材のマンドレルバーの突き出し長さを容易に修正
することができ、肉厚不良による品質および歩留の低下
を抑制することができる。

【００１０】この発明におけるマンドレルミル圧延中の
実際のスタンド間通過時間の実測は、各スタンドのハウ
ジング内に組込まれたロードセルもしくはロードリレー
のＯＮ／ＯＦＦ信号により圧延材先端の通過時間を計測
する。ただし、圧延材先端のロードセルもしくはロード
リレーのＯＮ信号は、バー無し圧延を考慮してＯＮ信号
を圧延寸法、材質に応じた一定のコンパレータレベルを
設定しておくことが必要である。また、スタンド間通過
時間の演算は、予め圧延寸法、材質に応じてマンドレル
バー外径、ロールギャップ量を考慮し、スタンド間通過
時間をプロセスコンピータにより演算する。

【００１１】

【実施例】

実施例１ 以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図１に基づい
て説明する。図１はこの発明方法を実施する装置の一例
を示す概略系統図、図２はスタンド間通過時間実測値に
対する演算値の比とマンドレルバー突き出し長さ補正量
との関係を示す模式図である。図１において、１はＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．６スタンドからなるマンドレルミル、２
はシェル、３はシェル２に所定の突き出し長さで串状に
挿入したマンドレルバー、４、５、６、７、８、９はＮ
ｏ．１〜Ｎｏ．６スタンドのハウジング内に組込んだロ
ードセルで、各ロードセル４、５、６、７、８、９のＯ
Ｎ／ＯＦＦ信号は、マンドレルミル制御部１０に入力さ
れる。マンドレルミル制御部１０には、上位コンピータ
１１からシェル２の圧延寸法、材質が入力されると共
に、図示しないバーインサータ制御部からマンドレルバ
ー突き出し長さ、マンドレルバー３の外径が入力される
と共に、バーインサータ制御部にマンドレルバー突き出
し長さの修正量を出力する。さらにマンドレルミル制御
部１０は、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６スタンドのロールギャッ
プが記憶されると共に、圧延寸法、材質による許容係数
αが操作卓１２から予め設定入力されている。さらにま
た、マンドレルミル制御部１０には、図２に示すような
スタンド間通過時間実測値に対する演算値の比とマンド
レルバー突き出し長さ補正量との関係テーブルが操作卓
１２から入力設定されている。

【００１２】マンドレルミル制御部１０は、マンドレル
ミル１の圧延中に各スタンドでのシェル２の先端噛み込
みによるロードセル４〜９のＯＮ信号が入力されると、
各スタンド間の通過時間Ｔａｉを計測する。 Ｔａｉ：ｉスタンドとｉ＋１スタンド間の実測通過時間
（ｍｓｅｃ） ついでマンドレルミル制御部１０は、予め上位コンピー
タ１１から入力されているシェル２の圧延寸法、材質な
らびに図示しないバーインサータ制御部から入力される
マンドレルバー３外径および記憶したＮｏ．１〜Ｎｏ．
６スタンドのロールギャップに基づいて各スタンド間の
シェル２の先端部通過時間Ｔｃｉを演算する。 Ｔｃｉ：ｉスタンドとｉ＋１スタンド間の演算通過時間
（ｍｓｅｃ） そしてマンドレルミル制御部１０は、演算した通過時間
Ｔｃｉに操作卓１２から予め設定入力されている圧延寸
法、材質による許容係数αを乗じ、計測した各スタンド
間の通過時間Ｔａｉと圧延材毎に比較し、Ｔａｉ≦Ｔｃ
ｉ×αの場合は正常圧延と判定し、Ｔａｉ＞Ｔｃｉ×α
の場合はバー無し圧延と判定する。マンドレルミル制御
部１０は、バー無し圧延と判定した場合、Ｔａｉ／（Ｔ
ｃｉ×α）を演算し、操作卓１２から入力設定されてい
る図２に示すようなスタンド間通過時間実測値に対する
演算値の比とマンドレルバー突き出し長さ補正量との関
係テーブルに基づいてマンドレルバー突き出し長さ補正
量を演算し、図示しないバーインサータ制御部にフイー
ドバックし、次の圧延材のマンドレルバー突き出し長さ
を制御するよう構成する。

【００１３】上記のとおり構成したことによって、マン
ドレルミル制御部１０は、マンドレルミル１での圧延中
に各スタンド間のシェル２の先端部の通過時間Ｔａｉが
ロードセル４〜９のＯＮ信号から計測されると、各スタ
ンド間のシェル２の先端部の演算した通過時間Ｔｃｉに
操作卓１２から予め設定入力されている圧延寸法、材質
による許容係数αを乗じ、計測した各スタンド間の通過
時間Ｔａｉと圧延材毎に比較し、Ｔａｉ≦Ｔｃｉ×αの
場合は正常圧延と判定し、Ｔａｉ＞Ｔｃｉ×αの場合は
バー無し圧延と判定するから、マンドレルミル１におけ
る圧延異常を高精度で正確に判定することができる。そ
してマンドレルミル制御部１０は、バー無し圧延と判定
した場合、Ｔａｉ／（Ｔｃｉ×α）を演算し、操作卓１
２から入力設定されている図２に示すようなスタンド間
通過時間実測値に対する演算値の比とマンドレルバー突
き出し長さ補正量との関係テーブルに基づいてマンドレ
ルバー突き出し長さ補正量を演算し、図示しないバーイ
ンサータ制御部にフイードバックし、次の圧延材のマン
ドレルバー突き出し長さを制御するから、異常判定結果
に基づくマンドレルバー突き出し長さ補正量が正確に演
算でき、次ぎに圧延される圧延材のマンドレルバーの突
き出し長さを容易に修正することができ、肉厚不良によ
る品質および歩留の低下を抑制することができる。

【００１４】実施例２ マンドレルミル圧延前外径１８１．０ｍｍ、肉厚１５．
５ｍｍ、長さ７６６０ｍｍのＪＩＳ Ｇ３４４５に規定
の機械構造用炭素鋼鋼管（ＳＴＫＭ１３Ａ）用のシェル
を、６スタンドからなるマンドレルミルを用いて外径１
５１．０ｍｍ、肉厚４．５ｍｍ、長さ２６７９０ｍｍに
圧延するに際し、圧延材先端部の各スタンド間通過時間
を演算により求めると共に、実際の圧延材先端部の各ス
タンド間通過時間を各スタンドのハウジング内に組込ん
だロードセルのＯＮ／ＯＦＦ信号により測定した。そし
て実際の圧延材先端部の各スタンド間通過時間の実測値
が演算値に１．１５を乗じた値を超えるとバー無し圧延
（＊付き）と判定し、実際の圧延異常と比較した。その
結果を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】表１に示すとおり、正常な圧延が行われて
いる試験Ｎｏ．１場合には、実際の圧延材先端部の各ス
タンド間通過時間の実測値が演算値に１．１５を乗じた
値を超えないが、Ｎｏ．６スタンド圧延時バー無し圧延
の試験Ｎｏ．２の場合、あるいはＮｏ．５、６スタンド
圧延時バー無し圧延の試験Ｎｏ．３の場合は、いずれも
実際の圧延材先端部の＃５〜＃６スタンド間あるいは＃
４〜＃５、＃５〜＃６スタンド間通過時間の実測値が演
算値に１．１５を乗じた値を超えている。以上の結果か
ら、本発明法によれば、バー無し圧延の判定を非常に高
精度で実施できることは明らかである。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、マンドレルミル圧延におけるバー無し圧延の判定を
非常に高精度で実施でき、次ぎに圧延されるマンドレル
バーの突き出し長さを容易に修正できるから、肉厚不良
による品質および歩留の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法を実施する装置の一例を示す概略
系統図である。

【図２】スタンド間通過時間実測値に対する演算値の比
とマンドレルバー突き出し長さ補正量との関係を示す模
式図である。

【図３】マンドレルミルでの圧延時の状況を示すもの
で、（ａ）図は圧延前、（ｂ）図は圧延中の状況説明図
である。

【図４】シェル先端内面にマンドレルバーが無い状態の
圧延を示すもので、（ａ）図はマンドレルミルでの圧延
時の要部断面図、（ｂ）図はストレッチレデューサ圧延
後の要部断面図である。

【符号の説明】

１、２３ マンドレルミル ２、２１ シェル ３、２２ マンドレルバー ４、５、６、７、８、９ ロードセル １０ マンドレルミル制御部 １１ 上位コンピータ １２ 操作卓

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マンドレルミル圧延中の継目無鋼管の圧
   延後半スタンドのスタンド間通過時間を圧延寸法、材質
   に応じて予め伸び率より演算し、実際のスタンド間通過
   時間実測値と比較し、通過時間実測値が通過時間演算値
   に寸法、材質により決定される係数を乗じた値を超える
   とマンドレルバーが無い状態での延伸圧延と判定し、バ
   ーインサータにフイードバックして次ぎに圧延されるマ
   ンドレルバーの突き出し長さを制御することを特徴とす
   るマンドレルミルによる継目無鋼管の圧延方法。