JP2727959B2

JP2727959B2 - 冷間加工用素管の切断方法

Info

Publication number: JP2727959B2
Application number: JP4789894A
Authority: JP
Inventors: 繁俊兵藤; 義一滝本
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-02-21
Filing date: 1994-02-21
Publication date: 1998-03-18
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JPH07227603A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コールドピルガーミル
による冷間管圧延等に使用する冷間加工用素管の切断方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コールドピルガーミルによる冷間管圧延
には、その素管として熱間押出し法により製造された所
謂押出し管が用いられる。この押出し管は、能率等の点
から素管長さより長い長尺管として製造され、冷間管圧
延に供する前に圧延に好都合な長さの短尺管に切断され
る。

【０００３】この切断で重要な点は、切断位置を長さで
はなく重量で管理する必要のあることである。即ち、冷
間管圧延に供する長尺素管、即ち押出し管は、寸法変動
や偏肉等のために、管軸方向の単重分布が一定でない。
そのため、長さで切断位置を管理した場合は、冷間管圧
延に供する短尺素管の重量に過不足が生じる。重量不足
は製品長の不足を招き、過大な重量は、必要以上に圧延
を実施することによる圧延能率の低下や、圧延後に不要
部分を除去することによる歩留りの低下を招く。

【０００４】冷間管圧延に供する長尺素管の切断位置を
重量で管理する技術としては、切断ライン中の切断位置
前後に測重計を設け、２つの測重計で素管を秤量してそ
の重量等分位置を求める方法が特開昭５８−１７１２１
５号公報に提示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この方
法では、長尺素管を２分割しかできない。最近は、効率
的な素管採取を目指して５分割、６分割、７分割といっ
た複雑な多本取りが採用されており、２分割しかできな
い方法は実用に供することができない。

【０００６】また、ライン内で素管重量を実測すること
は、能率面や設備面での制約が大きく、この面からも実
用的とは言えない。

【０００７】本発明の目的は、長尺素管を任意の数に等
重分割でき、なおかつ実施が容易な冷間加工用素管の切
断方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】冷間管圧延に供する長尺
素管の切断位置を重量で管理するために、長尺素管の外
径および肉厚を測定することが考えられる。即ち、長尺
素管の外径および肉厚を測定することによりその断面積
が求まり、これを管軸方向位置に対応させることによ
り、長尺素管の管軸方向における単重分布が求まる。し
かし、長尺素管の外径はレーザ等により正確に測定でき
ても、肉厚の正確な測定は困難であるので、その断面積
を管全長にわたって正確に測定することはできない。

【０００９】本発明者らは、長尺素管の外径だけならば
比較的に容易に且つ精度よく測定できることに着目し、
その外径と単重の関係を調査したところ、外径の２乗値
と単重との間に高い相関関係が成立し、外径の２乗値に
基づいて長尺素管の切断を行えば、任意数の等重分割素
管は勿論のこと、所望重量の短尺素管が簡単に得られる
ことを知見した。

【００１０】そして、冷間加工用として製造された長尺
素管を冷間加工に適した重量の短尺素管に切断するに際
し、前記長尺素管の外径を管軸方向位置に対応して連続
的または間欠的に測定し、その測定値の２乗値（外径２
乗値）を単重相当値と見做して、該単重相当値と長尺素
管の管軸方向位置とから、所望重量の短尺素管が得られ
る切断位置を求めて、その位置で長尺素管を切断する冷
間加工用素管の切断方法を、先に提案した（特願平４−
２８０５４０号）。以下この方法を簡単に説明する。

【００１１】冷間加工に供される長尺素管、代表的には
熱間押出し管は、内外面がダイスおよびマンドレルで規
定されるためにほぼ真円であり、両者の芯ずれに起因し
た偏肉を主に生じる。そして、加工中の工具熱による寸
法変化や材料の加工熱変化による収縮量の変化等により
管軸方向に寸法変動が生じる。しかし、その寸法変動で
は、肉厚変動に比べ外径変動が単重への影響が大きい。

【００１２】今、切断すべき長尺素管の外径Ｄ、肉厚を
ｔとすれば、管断面積ＳはＳ＝π・（Ｄ／２）²−π（Ｄ／２−ｔ）² ＝π（Ｄ・ｔ−ｔ²）で表わされる。ここで、ｔ／Ｄを１０％とすると、ｔ²
の項は影響が小さく、管断面積ＳはＳ≒π・Ｄ・ｔで近似される。また、ｔ＝Ｄ・ｔ／Ｄであり、ｔ／Ｄは
内外径がダイスおよびマンドレルの寸法で決定されるた
めに一定と見做せるので、結局、管断面積Ｓは、Ｓ≒π（一定）・Ｄ・Ｄ・ｔ／Ｄ（一定）Ｓ∝Ｄ² となる。即ち、外径２乗値から単重が求まる。

【００１３】また、管の寸法測定では、外径はレーザ等
により高精度に直接測定できるが、肉厚測定は超音波等
を使用した間接測定となるため、測定誤差が大きい。そ
のため、肉厚を測定して理論的に正しい単重を求めて
も、実際の精度は低く、むしろ外径２乗値から近似した
単重の方が実際の精度は高い。

【００１４】先に提案した冷間加工用素管の切断方法で
は、外径２乗値を単重相当と見做して切断位置を決める
ので、重量に基づく簡単で高精度な切断位置管理が可能
となる。

【００１５】しかし、本発明者らのその後の調査によ
り、熱間押出し管の寸法、分割数等によっては、切断短
管にかなり大きな重量ばらつきが生じることが判った。

【００１６】本発明者らは、この重量ばらつきを更に小
さくすることを目的として、まず、単重相当値の求め方
が重量ばらつきに及ぼす影響を、多数のサンプルについ
て調査した。その結果を図６および図７に示す。

【００１７】図６は公称外径が４０ｍｍ、公称肉厚が6.
３ｍｍの熱間押出し管を、見做し単重に基づいて等重量
切断する際に、外径そのものを単重相当値と見做した場
合（同図Ａ）、外径２乗値を単重相当値と見做した場合
（同図Ｂ）、外径測定位置で肉厚も測定し、測定した外
径と肉厚から演算した断面積を単重相当値と見做した場
合（同図Ｃ）の３種類について、切断した短管の重量ば
らつきを示したものである。

【００１８】また、図７は公称外径が５４ｍｍ、公称肉
厚が8.５ｍｍの熱間押出し管を同様に等重量切断した場
合の調査結果を示したものである。

【００１９】図６および図７から判るように、いずれの
熱間押出し管の場合も、外径２乗値を単重相当値と見做
した等重量切断よりも、外径そのものを単重相当値とす
る等重量切断の方が、重量ばらつきが小さい。また、断
面積を単重相当値と見做した等重量切断は、いずれの場
合も外径そのものを単重相当値とする等重量切断よりも
重量ばらつきが大きい。断面積を単重相当値と見做した
等重量切断は、原理的には重量ばらつきが最小となるに
もかかわらず、この切断の重量ばらつきが大きくなるの
は、先にも少し述べたが、次の理由によるものと考えら
れる。

【００２０】肉厚測定は、超音波肉厚測定器を用
い、管外面から入射した超音波の管内面からの反射を捉
えて行うのが一般的であるが、対象とする長尺素管は熱
間押出し管であり、また、ガラス潤滑剤落しのためブラ
スト処理等により、内外表面が粗い。そのため、超音波
が外表面から入射されるときの入射効率、超音波が内表
面で反射するときの反射効率が低下すると共に、測定位
置により大きく変動する。

【００２１】熱間押出し管は偏肉度が大きいため、
管周方向のどの位置を測定するかよって測定値が異な
る。

【００２２】長尺素管の肉厚を管軸方向位置に対応
して連続的または間欠的に測定する場合、通常、その長
尺素管を管軸方向に搬送し、この搬送系路に配置した超
音波肉厚測定器により測定を行うが、搬送される長尺素
管に芯ずれが生じ、この芯ずれによっても測定精度が低
下する。

【００２３】ところで、図６および図７の結果から判断
すると、外径を単重相当値として用いれば、切断された
単尺素管の重量ばらつきが小さくなることになる。しか
し、外径を単重相当値と見做すことは、肉厚変動を無視
することである。最近は、熱間押出し管が長くなり、ダ
イスおよびマンドレルの熱膨張と摩耗とによる熱間押出
し管の管軸方向の肉厚変動が、従来より大きくなること
が予想される。そのため、全ての熱間押出し管に対し
て、肉厚変動が存在しないと仮定して外径を単重相当値
と見做してしまうと、場合によっては重量ばらつきが大
きくなる危険性がある。

【００２４】すなわち、外径を単重相当値と見做すこと
は重要であるが、熱間押出し管によっては、肉厚の測定
精度に問題はあるものの、外径と肉厚とから求めた断面
積を無視できない事態が予測されるのである。

【００２５】そこで、本発明者らは、次に、切断短管の
重量ばらつきに及ぼす熱間押出し管の寸法変動の影響
を、外径を単重相当値と見做して等重量切断を行った場
合と、外径と肉厚とから演算した断面積を単重相当値と
見做して等重量切断を行った場合とについて調査した。
その調査結果を図８に示す。

【００２６】調査では、寸法、材質が異なる種々ロット
の熱間押出し管の外径、肉厚を管軸方向同一位置で間欠
的に測定し、外径を単重相当値と見做して種々の分割数
に各熱間押出し管を等重量切断した。また、その切断デ
ータを解析して、断面積を単重相当値と見做して等重量
切断を行ったと仮定した場合の結果を推定した。

【００２７】左側の図表は、「外径」を単重相当値と見
做した実際の切断結果に基づくものであり、右側の図表
は、「断面積」を単重相当値と見做して切断を行ったと
仮定した場合の結果を表わすものである。そして、両側
とも、１段目の図表は、各熱間押出し管の「外径変動
率」と、その押出し管を等重量切断したときの切断短管
の重量変動率との関係を整理したもの、２段目の図表
は、各熱間押出し管の「肉厚変動率」と、各押出し管を
等重量切断したときの切断短管の重量変動率との関係を
整理したもの、３段目の図表は、各熱間押出し管の「断
面積変動率」（外径変動率×肉厚変動率）と、各押出し
管を等重量切断したときの切断短管の重量変動率との関
係を整理したものである。

【００２８】ここで、重量変動率、外径変動率、肉厚変
動率は下式による。重量変動率＝σ_W／Ｘ_W×１００（％）Ｘ_W：熱間押出し管１本毎の切断短管の重量平均値 σ_W：度数分布計算式による熱間押出し管１本毎の切断
短管の重量標準偏差外径変動率＝σ_OD／Ｘ_OD×１００（％）Ｘ_OD：熱間押出し管１本毎の外径平均値 σ_OD：度数分布計算式による熱間押出し管１本毎の外径
標準偏差肉厚変動率＝σ_WT／Ｘ_WT×１００（％）Ｘ_WT：熱間押出し管１本毎の肉厚平均値 σ_WT：度数分布計算式による熱間押出し管１本毎の肉厚
平均値

【００２９】図８によれば、切断短管の重量ばらつきと
熱間押出し管の外径変動率との間、および切断短管の重
量ばらつきと熱間押出し管の肉厚変動率との間には、単
重相当値として外径を用いた場合も断面積を用いた場合
も明確な相関はない（１段目および２段目の両側図
表）。

【００３０】しかし、切断短管の重量ばらつきと熱間押
出し管の断面積変動率（外径変動率×肉厚変動率）との
関係を表わした３段目の両側図表に注目すると、外径を
単重相当値とした場合（左側３段目）は、断面積変動率
が0.２５以下で、切断短管の重量ばらつきが非常に小さ
くなるが、断面積変動率が0.２５を超えると、逆に切断
短管の重量ばらつきが大きくなる。一方、断面積を単重
相当値とした場合（右側３段目）は、前記とは逆に断面
積変動率が0.２５以下で、切断短管の重量ばらつきが大
きく、断面積変動率が0.２５を超えると、断面短管の重
量ばらつきがかなり小さくなる。

【００３１】従って、本例の場合は、断面積変動率が0.
２５以下のときは、外径を単重相当値と見做し、断面積
変動が0.２５を超えるときは、断面積を単重相当値と見
做して等重量切断を行えば、切断短管の重量ばらつきを
小さくすることができる。

【００３２】本発明はかかる知見に基づくもので、冷間
加工用として製造された長尺素管を冷間加工に適した重
量の短尺素管に切断するに際し、前記長尺素管の外径お
よび肉厚を管軸方向位置に対応して連続的または間欠的
に測定し、その測定値に基づいて下記式により切断モ
ード判定値Ｊを求め、前記切断モード判定値Ｊが予め定
めた値以下のときは、前記測定した外径値を単重相当値
と見做し、前記切断モード判定値Ｊが予め定めた値を超
えるときは、前記測定した外径値と肉厚値とから演算さ
れる断面積を単重相当値と見做し、前記何れかの単重相
当値と長尺素管の管軸方向位置とから、所望重量の短尺
素管が得られる切断位置を求め、求めた位置で長尺素管
を切断することを特徴とする冷間加工用素管の切断方法
を要旨とする。Ｊ＝（σ_OD／Ｘ_OD×１００）×（σ_WT／Ｘ_WT×１００）…… Ｘ_OD：長尺素管１本毎の外径平均値 σ_OD：度数分布計算式による長尺素管１本毎の外径標準
偏差Ｘ_WT：長尺素管１本毎の肉厚平均値 σ_OD：度数分布計算式による長尺素管１本毎の肉厚標準
偏差

【００３３】

【作用】前記式により表わされる切断モード判定値Ｊ
は、前述した断面積変動率（外径変動率×肉厚変動率）
である。この断面積変動率には、前述した通り、外径を
単重相当値と見做す場合と断面積を単重相当値と見做す
場合のそれぞれについて、切断短管の重量ばらつきの大
小を分ける同一の境界値が存在し、外径を単重相当値と
見做す場合は、この境界値以下で切断短管の重量ばらつ
きが小となり、断面積を単重相当値と見做す場合は、こ
の境界値を超えると切断短管の重量ばらつきが小とな
る。

【００３４】本発明の冷間加工用素管の切断方法では、
長尺素管の切断実績から前記境界値を求めておき、切断
の際に切断モード判定値Ｊを求めて、前記境界値と比較
し、その比較結果に基づいて、外径を単重相当値と見做
して切断位置を決めるモードと、断面積を単重相当値と
見做して切断位置を決めるモードとを使い分けることに
より、切断された短尺素管の重量ばらつきを小さくする
ことができる。

【００３５】切断モード判定値Ｊを比較する際の基準
値、すなわち前記境界値は、切断対象である長尺素管の
種類によって異なるので、その種類に応じたものを予め
求めておく。長尺素管が熱間押出し管の場合は、寸法、
材質による影響をそれほど受けず、約0.２５である。

【００３６】

【実施例】以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００３７】本発明の切断方法では、切断位置の決定が
重要なプロセスとなる。本実施例ではこれがデータ取り
込み、モード判定、演算、補正の４プロセスからなる。

【００３８】図１はデータ取り込みに使用する装置の構
成図、図２はデータ取り込みの手順を示すフローチャー
ト、図３はモード判定の手順を示すフローチャート、図
４は演算の手順を示すフローチャート、図５は補正の手
順を示すフローチャートである。

【００３９】データ取り込みに使用する装置（図１）
は、長尺素管１の外径を測定する測定部２を有する。測
定部２は、レーザ等により長尺素管１の外径を直交する
２方向について測定すると共に、超音波で４方向の肉厚
を測定する。外径の測定データは、ＯＤ計３にて２方向
の外径を平均して外径値ＯＤとされる。肉厚の測定デー
タは、肉厚計６にて４方向の肉厚を平均して肉厚値ＷＴ
とされる。そして、これらがパルスジェネレータ４で測
定された長尺素管１の管軸方向のピッチデータと共に演
算部５に入力される。演算部５は入力データを用いてデ
ータ取り込み、モード判定、演算および補正の各プロセ
スを実行する。

【００４０】データ取り込み（図２）では、初期設定
（Ｓ１）のあと、材料の有無が判断される（Ｓ２）。材
料ありの場合は、１ピッチ毎の外径値ＯＤ_nおよび肉厚
値ＷＴ_nが取り込まれ、ＯＤ_nと測定pitch との積（単
重相当値）およびその全積算値が計算されると共に、面
積Ｓ_n〔＝π（ＯＤ_n・ＷＴ_n−ＷＴ_n ²）〕と測定pi
tch との積（単重相当値）およびその全積算値が計算さ
れる（Ｓ３〜Ｓ８）。材料がなくなれば、直前のｎを用
いて材料の全長Ｌ_Zを計算する（Ｓ９）。

【００４１】モード判定（図３）では、取り込まれた外
径値ＯＤ_nおよび肉厚値ＷＴ_nを用いて、材料の軸方向
についての外径平均値Ｘ_OD、外径標準偏差σ_OD、肉厚平
均値Ｘ_WT、肉厚標準値σ_WTを順番に求めた後、これらを
用いて切断モード測定値Ｊを算出する（Ｓ１′〜Ｓ
５′）。算出された切断モード判定値Ｊを予め定めた基
準値α（前記境界値）と比較し、Ｊ≦αのときは外径演
算モードを選択し、Ｊ＞αのときは断面積演算モードを
選択する（Ｓ６′〜Ｓ８′）。

【００４２】演算（図４）では、データ取り組みで記憶
した単重相当値Ｗ_nから、Ｗ_nの全積算値
（Ｗ_total）、および目標管重量Ｗ_p（＝Ｗ_total/N)
が算出される。単重相当値Ｗ_nとしては、モード判定で
外径演算モードが選択された場合は、ＯＤ_nとpitch と
の積を用い、断面積演算モードが選択された場合は、Ｓ
_nとpitch との積を用いる。

【００４３】手順としては、初期設定（Ｓ１０）のあと
１ピッチ毎に単重相当値Ｗ_nを積算し、その積算値Ｗを
目標管重量Ｗ_pと比較する（Ｓ１１〜Ｓ１３）。Ｗ＝Ｗ
_pとなればそのピッチ数の位置を切断位置とし、次の切
断位置の演算に移行する（Ｓ１４〜Ｓ１７）。

【００４４】積算値Ｗが目標管重量Ｗ_pを超えると、ま
ず、超えた部分のＷ_nに対する割合（Ｗ_p−Ｗ）／Ｗ_n
を求め、これにpitch を掛けることにより、超えた部分
の長さΔｌ′を求める。更にpitch からこの長さΔｌ′
を減算することにより、ｎピッチ目における切断位置ま
での比例配分長さΔｌを求める。そして、ｎ−１ピッチ
までの累積長さにΔｌを加算して切断位置ＬＱを求める
（Ｓ１８）。また、超えた部分の長さΔｌ′を次の切断
位置の演算に上積みするべく初期設定値Ｗｓを（Ｗ_p−
Ｗ）に変更する（Ｓ１９）。

【００４５】これを繰り返してＮ本についての切断位置
ＬＱ（＝Ｎ−１）を求める。また、最後の１本分の長さ
を演算する（Ｓ２０）。

【００４６】補正（図５）では、まず、長尺素管の全長
を他の手段で実測する。次いで、データ取り込みで得た
長尺素管の全長Ｌ_zを用いて、Ｌ_zに対する実測全長Ｌ
measの比率αを求める（Ｓ２１，Ｓ２２）。そして、前
記演算で求めた切断位置ＬＱにαを補正係数として乗
じ、この補正を全ての切断位置ＬＱについて行い、補正
後の各切断位置ＬＱ′を出力する（Ｓ２３〜Ｓ２６）。

【００４７】切断モード判定値Ｊに基づいて、外径を単
重相当値と見做して等重量切断を行うモードと、断面積
を単重相当値と見做して等重量切断を行うモードとを使
い分けることにより、図９に示す如く、切断された短尺
素管の重量ばらつきを小さく抑えることができる。

【００４８】なお、上記実施例では、長尺素管を等重量
位置で切断しているが、長尺素管から任意重量の短尺素
管を採取できる。例えば、材料全体を重量比で３：２に
切断する場合、上記実施例での切断本数を５として先端
から３本分を切断位置とすることによって、この切断が
可能となる。

【００４９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の冷間加工用素管の切断方法は、素管の単重を用いて切
断位置を決めるので、任意本数の等重分割ができ、更に
は任意重量の管採取もできる。しかも、長尺素管の断面
積変動率である切断モード判定値に基づいて、単重を外
径から推定するモードと断面積から推定するモードとを
使い分けるので、精度が高く、実施も容易である。従っ
て、重量に基づく簡単で高精度な切断が可能になり、冷
間加工における能率向上、歩留り改善等に大きな効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】データ取り込みに使用する装置の構成図であ
る。

【図２】データ取り込みの手順を示すフローチャートで
ある。

【図３】モード判定の手順を示すフローチャートであ
る。

【図４】演算の手順を示すフローチャートである。

【図５】補正の手順を示すフローチャートである。

【図６】切断された短尺素管の重量ばらつきを示す度数
分布図である。

【図７】切断された短尺素管の重量ばらつきを示す度数
分布図である。

【図８】長尺素管の寸法ばらつきと切断された短尺素管
の重量ばらつきとの関係を示す図表である。

【図９】長尺素管の寸法ばらつきと切断された短尺素管
の重量ばらつきとの関係を示す図表である。

【符号の説明】

１切断対象である長尺素管２外径測定部４パルスジェネレータ５演算部６肉厚計

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】冷間加工用として製造された長尺素管を
冷間加工に適した重量の短尺素管に切断するに際し、前
記長尺素管の外径および肉厚を管軸方向位置に対応して
連続的または間欠的に測定し、その測定値に基づいて下
記式により切断モード判定値Ｊを求め、前記切断モー
ド判定値Ｊが予め定めた値以下のときは、前記測定した
外径値を単重相当値と見做し、前記切断モード判定値Ｊ
が予め定めた値を超えるときは、前記測定した外径値と
肉厚値とから演算される断面積を単重相当値と見做し、
前記何れかの単重相当値と長尺素管の管軸方向位置とか
ら、所望重量の短尺素管が得られる切断位置を求め、求
めた位置で長尺素管を切断することを特徴とする冷間加
工用素管の切断方法。Ｊ＝（σ_OD／Ｘ_OD×１００）×（σ_WT／Ｘ_WT×１００）…… Ｘ_OD：長尺素管１本毎の外径平均値 σ_OD：度数分布計算式による長尺素管１本毎の外径標準
偏差Ｘ_WT：長尺素管１本毎の肉厚平均値 σ_OD：度数分布計算式による長尺素管１本毎の肉厚標準
偏差