JP3082673B2 - 継目無鋼管の圧延方法 - Google Patents
継目無鋼管の圧延方法Info
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、継目無鋼管の圧延
方法に関し、より詳しくは、一対の孔型ロールを備えた
複数の2ロールスタンド列からなるマンドレルミルなど
の延伸圧延機における継目無鋼管の圧延方法に関する。
方法に関し、より詳しくは、一対の孔型ロールを備えた
複数の2ロールスタンド列からなるマンドレルミルなど
の延伸圧延機における継目無鋼管の圧延方法に関する。
【0002】
【従来の技術】継目無鋼管を製造する方法の一つとし
て、延伸圧延機を用いた方法がある。この方法では、素
材である丸ビレットを加熱炉で所定温度に加熱し、この
ビレットを穿孔圧延機に供して中空素管となし、引き続
きその中空素管を延伸圧延機で減肉加工した後、仕上げ
圧延機により所定寸法の外径に仕上げる。この時、上記
の延伸圧延機としては、生産性の高いマンドレルミルが
使用される場合が多くなってきている。
て、延伸圧延機を用いた方法がある。この方法では、素
材である丸ビレットを加熱炉で所定温度に加熱し、この
ビレットを穿孔圧延機に供して中空素管となし、引き続
きその中空素管を延伸圧延機で減肉加工した後、仕上げ
圧延機により所定寸法の外径に仕上げる。この時、上記
の延伸圧延機としては、生産性の高いマンドレルミルが
使用される場合が多くなってきている。
【0003】図5は、マンドレルミルを用いた管圧延を
示す図である。図5に示すように、マンドレルミルは、
通常、一対の孔型ロール11、11を備えた2ロールス
タンド10を6〜8基連設して構成されている。各ロー
ルスタンド10での圧下方向は、相互に90゜ずつ順番
にずれている。素管20は、心金棒30を挿入した状態
で各スタンド10に通され、各スタンド10に備わる一
対の孔型ロール11、11と心金棒30とによりその肉
厚(外径)が順次減じられ、いわゆる減肉加工される。
示す図である。図5に示すように、マンドレルミルは、
通常、一対の孔型ロール11、11を備えた2ロールス
タンド10を6〜8基連設して構成されている。各ロー
ルスタンド10での圧下方向は、相互に90゜ずつ順番
にずれている。素管20は、心金棒30を挿入した状態
で各スタンド10に通され、各スタンド10に備わる一
対の孔型ロール11、11と心金棒30とによりその肉
厚(外径)が順次減じられ、いわゆる減肉加工される。
【0004】ここで、圧延後の管肉厚を変更する場合、
すなわち同一外径で肉厚の異なる管を製造する場合に
は、通常、外径の異なる心金棒を用い、孔型ロール1
1、11と心金棒30の間隔(溝底肉厚)を変えること
が行われる。
すなわち同一外径で肉厚の異なる管を製造する場合に
は、通常、外径の異なる心金棒を用い、孔型ロール1
1、11と心金棒30の間隔(溝底肉厚)を変えること
が行われる。
【0005】図6および図7は、上記の方法を説明する
ための図で、図6および図7に示すように、一対の孔型
ロール11、11としては、直径と長さが同一のものが
使用され、その孔型溝底部の孔型半径R0 は同一であ
る。また、孔型半径R0 の中心は、心金棒30の中心に
一致させてあり、これがマンドレルミルを用いた管圧延
の仕上げスタンドでの圧延の基本となる。
ための図で、図6および図7に示すように、一対の孔型
ロール11、11としては、直径と長さが同一のものが
使用され、その孔型溝底部の孔型半径R0 は同一であ
る。また、孔型半径R0 の中心は、心金棒30の中心に
一致させてあり、これがマンドレルミルを用いた管圧延
の仕上げスタンドでの圧延の基本となる。
【0006】そして、厚肉管を圧延する場合には、ロー
ルギャップをS0 に固定したまま、心金棒30の外径を
D1 からD2 に小さくする一方、その中心を孔型半径R
0 の中心に一致させることで、孔型ロール11と心金棒
30の間隔(溝底肉厚)をtG1からtG2に増大させる。
ルギャップをS0 に固定したまま、心金棒30の外径を
D1 からD2 に小さくする一方、その中心を孔型半径R
0 の中心に一致させることで、孔型ロール11と心金棒
30の間隔(溝底肉厚)をtG1からtG2に増大させる。
【0007】なお、圧延後の管肉厚を変更する他の方法
としては、所定の外径の心金棒を用い、孔型半径R0 の
異なる孔型ロールに取り替える方法がある。しかし、こ
の方法は、孔型ロールの取り替えに伴って操業停止を余
儀なくされる。また、その孔型ロールの組み替えに多大
の工数を要するのみならず、孔型ロールの保有数も膨大
になるなどの欠点があり、通常、採用されることはほと
んどない。
としては、所定の外径の心金棒を用い、孔型半径R0 の
異なる孔型ロールに取り替える方法がある。しかし、こ
の方法は、孔型ロールの取り替えに伴って操業停止を余
儀なくされる。また、その孔型ロールの組み替えに多大
の工数を要するのみならず、孔型ロールの保有数も膨大
になるなどの欠点があり、通常、採用されることはほと
んどない。
【0008】さらに、他の方法としては、通常、上記マ
ンドレルミルが孔型ロールの圧下位置調整機構を備える
ものであるので、この圧下位置調整機構を用いて上記の
ロールギャップS0 、換言すれば孔型ロールの圧下位置
を変更する方法もある。しかし、この方法は、一定外径
の心金棒の中心と孔型ロールの孔型半径R0 の中心が一
致しなくなるので、孔型ロールの孔型と心金棒との間隔
が孔型円周方向で不均一になる。
ンドレルミルが孔型ロールの圧下位置調整機構を備える
ものであるので、この圧下位置調整機構を用いて上記の
ロールギャップS0 、換言すれば孔型ロールの圧下位置
を変更する方法もある。しかし、この方法は、一定外径
の心金棒の中心と孔型ロールの孔型半径R0 の中心が一
致しなくなるので、孔型ロールの孔型と心金棒との間隔
が孔型円周方向で不均一になる。
【0009】図8は、前述の図7に示す状態のロールギ
ャップをS0 からSに小さくした状態を示す図である。
図8に明らかなように、孔型半径R0 の中心が心金棒3
0の中心から外れ、孔型ロール11と心金棒30の間隔
は溝底部の間隔がtG2から前述の図6に示したのと同じ
tG1に減少するものの、溝底部以外の部分の間隔が大き
くなり、円周方向で不均一になる。この結果、円周方向
の4ヶ所(溝底からほぼ45゜変位した4位置)の肉厚
t1 ’が最も厚くなる円周方向偏肉が発生する。逆に、
上記のロールギャップをS0 よりも大きくすると、円周
方向の上記4ヶ所の肉厚が薄肉になる円周方向偏肉が発
生する。
ャップをS0 からSに小さくした状態を示す図である。
図8に明らかなように、孔型半径R0 の中心が心金棒3
0の中心から外れ、孔型ロール11と心金棒30の間隔
は溝底部の間隔がtG2から前述の図6に示したのと同じ
tG1に減少するものの、溝底部以外の部分の間隔が大き
くなり、円周方向で不均一になる。この結果、円周方向
の4ヶ所(溝底からほぼ45゜変位した4位置)の肉厚
t1 ’が最も厚くなる円周方向偏肉が発生する。逆に、
上記のロールギャップをS0 よりも大きくすると、円周
方向の上記4ヶ所の肉厚が薄肉になる円周方向偏肉が発
生する。
【0010】図9は、その一例を示す図であり、同図
(a)は上記のロールギャップS0 をSと小さくして圧
延して得られた管の円周方向偏肉の発生程度を、同図
(b)に示す各位置で測定した結果を示している。この
図9(a)から明らかなように、上記のロールギャップ
S0 をSと小さくすればするほど、換言すればギャップ
締め込み量を大きくすればするほど円周方向偏肉が顕著
になることがわかる。
(a)は上記のロールギャップS0 をSと小さくして圧
延して得られた管の円周方向偏肉の発生程度を、同図
(b)に示す各位置で測定した結果を示している。この
図9(a)から明らかなように、上記のロールギャップ
S0 をSと小さくすればするほど、換言すればギャップ
締め込み量を大きくすればするほど円周方向偏肉が顕著
になることがわかる。
【0011】なお、同図(a)における縦軸の肉厚偏差
値は、ロールギャップを種々変化させて圧延を行った場
合の実測値で、ロールギャップ締め込み量が0(ゼロ)
の場合の平均肉厚からの偏差で示した値である。また、
横軸のロールギャップ締め込み量は、実圧延中のロール
ギャップを実測した値である。さらに、同図(b)中の
X−XおよびX’−X’は、隣合う2ロールスタンドの
圧下方向を示している。
値は、ロールギャップを種々変化させて圧延を行った場
合の実測値で、ロールギャップ締め込み量が0(ゼロ)
の場合の平均肉厚からの偏差で示した値である。また、
横軸のロールギャップ締め込み量は、実圧延中のロール
ギャップを実測した値である。さらに、同図(b)中の
X−XおよびX’−X’は、隣合う2ロールスタンドの
圧下方向を示している。
【0012】上記の円周方向偏肉が許容される規格(含
む顧客仕様)上の公差は、製品管の用途などによって異
なりさまざまであるが、円周方向偏肉がマンドレルミル
による延伸圧延以外の各種の圧延工程においても発生す
ること、および寸法精度が製品品質の一部であることな
どを考慮した場合、マンドレルミルによる延伸圧延にお
いて発生させ得る偏肉量の許容値は高々2%程度であ
る。従って、上記孔型ロールの位置調整機構を用いての
ロールギャップ変更、換言すれば孔型ロールの圧下位置
変更による場合の肉厚変更の許容範囲は極めて狭く、仮
にこの方法を用いて心金棒の共用化を図ったとしてもさ
ほどの効果は得られない。
む顧客仕様)上の公差は、製品管の用途などによって異
なりさまざまであるが、円周方向偏肉がマンドレルミル
による延伸圧延以外の各種の圧延工程においても発生す
ること、および寸法精度が製品品質の一部であることな
どを考慮した場合、マンドレルミルによる延伸圧延にお
いて発生させ得る偏肉量の許容値は高々2%程度であ
る。従って、上記孔型ロールの位置調整機構を用いての
ロールギャップ変更、換言すれば孔型ロールの圧下位置
変更による場合の肉厚変更の許容範囲は極めて狭く、仮
にこの方法を用いて心金棒の共用化を図ったとしてもさ
ほどの効果は得られない。
【0013】このようなことから、現状では孔型ロール
やそのロールギャップ変更を行わずに外径の異なる心金
棒を用いて孔型ロールと心金棒との間隔を変えて圧延後
の管肉厚を変更するようにしている。
やそのロールギャップ変更を行わずに外径の異なる心金
棒を用いて孔型ロールと心金棒との間隔を変えて圧延後
の管肉厚を変更するようにしている。
【0014】ところが、この外径の異なる心金棒を用い
る方法による場合には、得るべき肉厚に対応する数の膨
大な本数の心金棒を保有する必要がある。すなわち、マ
ンドレルミルによる延伸圧延では、通常、0.5mmの
肉厚ピッチで圧延スケジュールが決定されており、心金
棒の外径は1.0mmピッチで変化する。また、この心
金棒は、圧延後の管から引き抜いて冷却した後、その外
面に潤滑剤を塗布して次回の圧延に供するというように
循環使用されるので、1種類の肉厚の管を圧延するため
には通常10数本程度の心金棒が必要とされる。以上の
理由から、膨大な本数の心金棒が必要になるのである。
る方法による場合には、得るべき肉厚に対応する数の膨
大な本数の心金棒を保有する必要がある。すなわち、マ
ンドレルミルによる延伸圧延では、通常、0.5mmの
肉厚ピッチで圧延スケジュールが決定されており、心金
棒の外径は1.0mmピッチで変化する。また、この心
金棒は、圧延後の管から引き抜いて冷却した後、その外
面に潤滑剤を塗布して次回の圧延に供するというように
循環使用されるので、1種類の肉厚の管を圧延するため
には通常10数本程度の心金棒が必要とされる。以上の
理由から、膨大な本数の心金棒が必要になるのである。
【0015】このような問題を解決する方法としては、
従来から種々の方法が提案されており、例えば特開昭6
2−28011号公報には、次に示すような方法が提案
されている。
従来から種々の方法が提案されており、例えば特開昭6
2−28011号公報には、次に示すような方法が提案
されている。
【0016】図10は、その方法を示す図であり、図1
0に示すように、素管の減肉を行う一対の孔型ロール1
1、11を備える2ロールスタンド列を構成する最終ス
タンド(同図(a)参照)の出側に、圧下方向が直交す
る二対の孔型ロール21、21、21、21を備える4
ロールスタンドを、両者の孔型溝底の圧下方向が45°
位相するように配置(同図(b)参照)したマンドレル
ミルを用い、2ロールスタンド列で生じた偏肉を4ロー
ルスタンドによって解消する方法である。
0に示すように、素管の減肉を行う一対の孔型ロール1
1、11を備える2ロールスタンド列を構成する最終ス
タンド(同図(a)参照)の出側に、圧下方向が直交す
る二対の孔型ロール21、21、21、21を備える4
ロールスタンドを、両者の孔型溝底の圧下方向が45°
位相するように配置(同図(b)参照)したマンドレル
ミルを用い、2ロールスタンド列で生じた偏肉を4ロー
ルスタンドによって解消する方法である。
【0017】すなわち、この方法による場合には、同一
外径D2 の心金棒30を用い、2ロールスタンド列での
ロールギャップをS0 からSに締め込んだときに発生す
る円周方向4ヶ所の増肉部分が、ロールギャップを締め
込んでも心金棒30と孔型ロール21の孔型との間隔変
化が孔型円周方向で小さい4ロールスタンドでの圧延に
よって解消され、円周方向偏肉の小さい管が得られる。
外径D2 の心金棒30を用い、2ロールスタンド列での
ロールギャップをS0 からSに締め込んだときに発生す
る円周方向4ヶ所の増肉部分が、ロールギャップを締め
込んでも心金棒30と孔型ロール21の孔型との間隔変
化が孔型円周方向で小さい4ロールスタンドでの圧延に
よって解消され、円周方向偏肉の小さい管が得られる。
【0018】なお、特開平6−87008号公報にも、
上記同様の4ロールスタンドを用いた類似の方法が提案
されている。しかし、そこに示される方法の基本的な技
術思想は上記特開昭62−28011号公報に示される
方法と同じである。
上記同様の4ロールスタンドを用いた類似の方法が提案
されている。しかし、そこに示される方法の基本的な技
術思想は上記特開昭62−28011号公報に示される
方法と同じである。
【0019】しかし、上記いずれの公報にも、各スタン
ドのロール圧下量を変更する旨の記載はあるが、その具
体的な変更手段、特に4ロールスタンドの各孔型ロール
の圧下位置の変更手段については何等の記載もない。従
って、そのロール圧下量の変更方法は、4ロールスタン
ドに対しても、2ロールスタンドでの公知技術が適用さ
れているにすぎないものと推定される。すなわち、圧延
後の管の円周方向の実測平均肉厚、あるいは圧延後の管
長さの実測値から求められる平均肉厚と目標肉厚との偏
差値に制御用の補正係数を乗じて補正値を求め、この補
正値に基づいて次回圧延材圧延時の4つの孔型ロールの
圧下位置を一律に修正するにすぎないものと推定され
る。
ドのロール圧下量を変更する旨の記載はあるが、その具
体的な変更手段、特に4ロールスタンドの各孔型ロール
の圧下位置の変更手段については何等の記載もない。従
って、そのロール圧下量の変更方法は、4ロールスタン
ドに対しても、2ロールスタンドでの公知技術が適用さ
れているにすぎないものと推定される。すなわち、圧延
後の管の円周方向の実測平均肉厚、あるいは圧延後の管
長さの実測値から求められる平均肉厚と目標肉厚との偏
差値に制御用の補正係数を乗じて補正値を求め、この補
正値に基づいて次回圧延材圧延時の4つの孔型ロールの
圧下位置を一律に修正するにすぎないものと推定され
る。
【0020】また、管の軸長方向の肉厚を均一化する方
法としては、例えば特開昭61−74719号公報に示
されるように、圧延中に検出した圧延荷重とミル定数か
らミルの伸び量を求め、このミル伸び量に基づいて孔型
ロールの圧下位置を設定し制御するようにした方法があ
る。しかし、そこに示される方法は、一対の孔型ロール
を備える2ロールスタンド列からなるマンドレルミルを
対象とするものでしかなく、2ロールスタンドによる管
圧延とはその圧延特性が全く異なる4ロールスタンドに
よる管圧延の際の管軸長方向の肉厚を均一化する手段に
ついては一切示されていない。
法としては、例えば特開昭61−74719号公報に示
されるように、圧延中に検出した圧延荷重とミル定数か
らミルの伸び量を求め、このミル伸び量に基づいて孔型
ロールの圧下位置を設定し制御するようにした方法があ
る。しかし、そこに示される方法は、一対の孔型ロール
を備える2ロールスタンド列からなるマンドレルミルを
対象とするものでしかなく、2ロールスタンドによる管
圧延とはその圧延特性が全く異なる4ロールスタンドに
よる管圧延の際の管軸長方向の肉厚を均一化する手段に
ついては一切示されていない。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】前述したように、2ロ
ールスタンド列の出側に4ロールスタンドを配置したマ
ンドレルミルを用いる心金棒共用化圧延法においては、
2ロールスタンド列でロールギャップを締め込み、孔型
半径の中心が心金棒の中心から外れた状態で圧延を行う
ことにより、孔型半径の中心と心金棒の中心が一致して
いる通常圧延で得られる肉厚より薄い肉厚の管を得る。
その後、2ロールスタンド列でロールギャップを締め込
んだことによって発生した溝底から45゜の4位置の増
肉部分を、その心金棒と孔型ロールの孔型との間隔変化
が円周方向で小さい1基の4ロールスタンドによる圧延
によって解消する。
ールスタンド列の出側に4ロールスタンドを配置したマ
ンドレルミルを用いる心金棒共用化圧延法においては、
2ロールスタンド列でロールギャップを締め込み、孔型
半径の中心が心金棒の中心から外れた状態で圧延を行う
ことにより、孔型半径の中心と心金棒の中心が一致して
いる通常圧延で得られる肉厚より薄い肉厚の管を得る。
その後、2ロールスタンド列でロールギャップを締め込
んだことによって発生した溝底から45゜の4位置の増
肉部分を、その心金棒と孔型ロールの孔型との間隔変化
が円周方向で小さい1基の4ロールスタンドによる圧延
によって解消する。
【0022】すなわち、4ロールスタンドは各孔型ロー
ルに圧下調整機構を有しており、同一外径の心金棒で異
なった肉厚の管に圧延するために2ロールスタンドで孔
型ロールの圧下位置を変化させてロールギャップを締め
込んだ場合、4ロールスタンドでもその孔型ロールの圧
下位置を変化させてそのロールギャップを調整すること
によって、2ロールスタンド列で発生した円周方向の肉
厚変動を減少解消させる。
ルに圧下調整機構を有しており、同一外径の心金棒で異
なった肉厚の管に圧延するために2ロールスタンドで孔
型ロールの圧下位置を変化させてロールギャップを締め
込んだ場合、4ロールスタンドでもその孔型ロールの圧
下位置を変化させてそのロールギャップを調整すること
によって、2ロールスタンド列で発生した円周方向の肉
厚変動を減少解消させる。
【0023】従って、この心金棒共用化圧延法では、4
ロールスタンドでの高精度なロールギャップ調整、すな
わち高精度な各孔型ロールの圧下位置調整の可否が、2
ロールスタンドでの肉厚変更範囲を拡大させ得て心金棒
共用化効果を引き出し得るか否かを決定する重要な因子
になる。
ロールスタンドでの高精度なロールギャップ調整、すな
わち高精度な各孔型ロールの圧下位置調整の可否が、2
ロールスタンドでの肉厚変更範囲を拡大させ得て心金棒
共用化効果を引き出し得るか否かを決定する重要な因子
になる。
【0024】ところが、実際の圧延では、用いる心金棒
の外径がその使用中に変動し、これに伴って各スタンド
での圧下量、特に4ロールスタンドでの圧下量が不均一
になり、4ロールスタンドによる偏肉矯正効果を十分に
発揮され得ないという問題があった。
の外径がその使用中に変動し、これに伴って各スタンド
での圧下量、特に4ロールスタンドでの圧下量が不均一
になり、4ロールスタンドによる偏肉矯正効果を十分に
発揮され得ないという問題があった。
【0025】しかし、上記の特開昭62−28011号
公報および特開平6−87008号公報には、上記心金
棒の外径変動に起因する4ロールスタンドでの圧下量不
均一に起因する問題点を解決する方策については何らの
手段も示唆されておらず、しかも4ロールスタンドに対
しては、前述したように、2ロールスタンドでの公知技
術が単に適用されているにすぎないので、4ロールスタ
ンドを有効かつ十分に機能させ得ていないという欠点が
あった。
公報および特開平6−87008号公報には、上記心金
棒の外径変動に起因する4ロールスタンドでの圧下量不
均一に起因する問題点を解決する方策については何らの
手段も示唆されておらず、しかも4ロールスタンドに対
しては、前述したように、2ロールスタンドでの公知技
術が単に適用されているにすぎないので、4ロールスタ
ンドを有効かつ十分に機能させ得ていないという欠点が
あった。
【0026】また、上記特開昭61−74719号公報
には、前述したように、2ロールスタンドによる管圧延
時の軸長方向肉厚の変動を解決する手段が示されるのみ
で、2ロールスタンドによる管圧延とはその圧延特性が
全く異なる4ロールスタンドによる管圧延時における軸
長方向肉厚の変動を解決する方策については、何らの手
段も示唆されていない。
には、前述したように、2ロールスタンドによる管圧延
時の軸長方向肉厚の変動を解決する手段が示されるのみ
で、2ロールスタンドによる管圧延とはその圧延特性が
全く異なる4ロールスタンドによる管圧延時における軸
長方向肉厚の変動を解決する方策については、何らの手
段も示唆されていない。
【0027】本発明は、上記の実情に鑑みてなされたも
ので、その課題は、2ロールスタンド列の出側に4ロー
ルスタンドを連設したマンドレルミルによる心金棒共用
化圧延時に、心金棒の外径変動に起因して2ロールスタ
ンド列で顕著に発生する円周方向偏肉と軸長方向偏肉と
を、4ロールスタンドにおいてより効果的に矯正できる
継目無鋼管の圧延方法を提供することにある。
ので、その課題は、2ロールスタンド列の出側に4ロー
ルスタンドを連設したマンドレルミルによる心金棒共用
化圧延時に、心金棒の外径変動に起因して2ロールスタ
ンド列で顕著に発生する円周方向偏肉と軸長方向偏肉と
を、4ロールスタンドにおいてより効果的に矯正できる
継目無鋼管の圧延方法を提供することにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、次の
(1)および(2)の継目無鋼管の圧延方法にある。
(1)および(2)の継目無鋼管の圧延方法にある。
【0029】(1)一対の孔型ロールを備えた複数の2
ロールスタンド列の出側に、圧下方向が直交する二対の
孔型ロールを備え、かつ直前の2ロールスタンドに対し
てその圧下方向が45゜ずれた4ロールスタンドを配置
し、心金棒を挿通した状態の素管をこれらのスタンド列
に通して2ロールスタンド列で肉厚を減少させ、4ロー
ルスタンドで円周方向の肉厚変動を減少させる継目無鋼
管の圧延方法において、使用する心金棒の圧延中の軸長
方向の外径分布の計算値から上記4ロールスタンドでの
管軸長方向に対する平均圧下量を予測し、この予測結果
に基づいて二対の各孔型ロールの圧下位置を決定するこ
とを特徴とする継目無鋼管の圧延方法。
ロールスタンド列の出側に、圧下方向が直交する二対の
孔型ロールを備え、かつ直前の2ロールスタンドに対し
てその圧下方向が45゜ずれた4ロールスタンドを配置
し、心金棒を挿通した状態の素管をこれらのスタンド列
に通して2ロールスタンド列で肉厚を減少させ、4ロー
ルスタンドで円周方向の肉厚変動を減少させる継目無鋼
管の圧延方法において、使用する心金棒の圧延中の軸長
方向の外径分布の計算値から上記4ロールスタンドでの
管軸長方向に対する平均圧下量を予測し、この予測結果
に基づいて二対の各孔型ロールの圧下位置を決定するこ
とを特徴とする継目無鋼管の圧延方法。
【0030】(2)上記(1)の継目無鋼管の圧延方法
において、使用する心金棒の圧延中の軸長方向の外径分
布の計算値から上記4ロールスタンドでの管軸長方向に
対する孔型ロールの圧下位置補正パターンを予測し、こ
の予測結果に基づいてその圧延中に二対の各孔型ロール
の圧下位置を修正することを特徴とする継目無鋼管の圧
延方法。
において、使用する心金棒の圧延中の軸長方向の外径分
布の計算値から上記4ロールスタンドでの管軸長方向に
対する孔型ロールの圧下位置補正パターンを予測し、こ
の予測結果に基づいてその圧延中に二対の各孔型ロール
の圧下位置を修正することを特徴とする継目無鋼管の圧
延方法。
【0031】本発明者は、2ロールスタンド列と4ロー
ルスタンドによる管圧延の特性を詳細に調べた結果、次
のことを知見し、本発明をなすにいたった。
ルスタンドによる管圧延の特性を詳細に調べた結果、次
のことを知見し、本発明をなすにいたった。
【0032】圧下方向が直交する二対の孔型ロールを備
える4ロールスタンドを用い、一対の孔型ロールを備え
る2ロールスタンド列のロールギャップを締め込んで圧
延した場合に発生する肉厚変動を効率よく矯正圧延し、
この際、広い肉厚範囲にわたって同一外径の心金棒を共
通使用するためには、4ロールスタンドで加えるべき各
孔型ロールの圧下量を適切な値に設定するとともに、管
の円周方向と軸長方向に均一に圧下を加えることが必要
であることを見い出した。
える4ロールスタンドを用い、一対の孔型ロールを備え
る2ロールスタンド列のロールギャップを締め込んで圧
延した場合に発生する肉厚変動を効率よく矯正圧延し、
この際、広い肉厚範囲にわたって同一外径の心金棒を共
通使用するためには、4ロールスタンドで加えるべき各
孔型ロールの圧下量を適切な値に設定するとともに、管
の円周方向と軸長方向に均一に圧下を加えることが必要
であることを見い出した。
【0033】すなわち、2ロールスタンドのロールギャ
ップを締め込んで圧延した場合、管の円周方向の4箇所
に発生する増肉部分の肉厚と孔型ロールの溝底部分に対
応する薄肉部分の肉厚との肉厚差は、ロールギャップの
締め込み量を大きくすればするほど大きくなる。
ップを締め込んで圧延した場合、管の円周方向の4箇所
に発生する増肉部分の肉厚と孔型ロールの溝底部分に対
応する薄肉部分の肉厚との肉厚差は、ロールギャップの
締め込み量を大きくすればするほど大きくなる。
【0034】一方、上記の肉厚差が小さい場合、4ロー
ルスタンドにおける各孔型ロールで付与する圧下量とし
ては小さな値で十分で、その増肉部分の肉厚を容易に減
じ得て円周方向偏肉をなくすことができる。しかし、上
記の肉厚差が大きい場合には、2ロールスタンドで発生
した4箇所の増肉部分を4ロールスタンドの各孔型ロー
ルでより均等かつ適切な圧下量で圧下しないと、2ロー
ルスタンドで発生した円周方向偏肉が解消しないばかり
か、4ロールスタンドで新たな円周方向偏肉を発生させ
るので、各孔型ロールの圧下量が過大にならないように
精度よく各孔型ロールの圧下位置を設定する必要があ
る。
ルスタンドにおける各孔型ロールで付与する圧下量とし
ては小さな値で十分で、その増肉部分の肉厚を容易に減
じ得て円周方向偏肉をなくすことができる。しかし、上
記の肉厚差が大きい場合には、2ロールスタンドで発生
した4箇所の増肉部分を4ロールスタンドの各孔型ロー
ルでより均等かつ適切な圧下量で圧下しないと、2ロー
ルスタンドで発生した円周方向偏肉が解消しないばかり
か、4ロールスタンドで新たな円周方向偏肉を発生させ
るので、各孔型ロールの圧下量が過大にならないように
精度よく各孔型ロールの圧下位置を設定する必要があ
る。
【0035】ところが、実際の圧延では、前述したよう
に、心金棒の外径がその使用中に変動し、これに伴って
各スタンド、特に4ロールスタンドでの圧下量が不均一
になる。
に、心金棒の外径がその使用中に変動し、これに伴って
各スタンド、特に4ロールスタンドでの圧下量が不均一
になる。
【0036】すなわち、心金棒としては、通常、その使
用前の温度が常温のものが用いられるので、圧延中に温
度上昇し、熱膨張してその外径が大きくなる。しかも、
その熱膨張後の外径は、使用初期と一定本数の圧延に供
した後とでは温度上昇の程度が異なるために変動する。
従って、2ロールスタンド列の仕上げスタンドおよび4
ロールスタンドに到達した時点における心金棒の外径
は、同一の心金棒であっても、その繰り返し使用のたび
に異なることになる。
用前の温度が常温のものが用いられるので、圧延中に温
度上昇し、熱膨張してその外径が大きくなる。しかも、
その熱膨張後の外径は、使用初期と一定本数の圧延に供
した後とでは温度上昇の程度が異なるために変動する。
従って、2ロールスタンド列の仕上げスタンドおよび4
ロールスタンドに到達した時点における心金棒の外径
は、同一の心金棒であっても、その繰り返し使用のたび
に異なることになる。
【0037】また、心金棒の外径は、その軸長方向でも
変動する。すなわち、心金棒の軸長方向の各部分は、1
本の管圧延において減肉圧延に使用される回数が異な
る。従って、軸長方向の各部分での昇温程度が異なり、
軸長方向に温度分布が生じて熱膨張後の外径が軸長方向
で変動する。
変動する。すなわち、心金棒の軸長方向の各部分は、1
本の管圧延において減肉圧延に使用される回数が異な
る。従って、軸長方向の各部分での昇温程度が異なり、
軸長方向に温度分布が生じて熱膨張後の外径が軸長方向
で変動する。
【0038】これに対し、各スタンド、特に2ロールス
タンド列の仕上げスタンドでのロールギャップ締め込み
量は、管の目標仕上げ肉厚と心金棒の外径によって決定
される。従って、心金棒の外径が心金棒共用化圧延に際
して定めたスケジュール寸法よりも大きい場合には、目
標仕上げ肉厚を得るためにロールギャップを開く必要が
ある。その結果、2ロールスタンド列により圧延された
管の円周方向の偏肉量は、図9に示したように、スケジ
ュールに基づいてロールギャップを狭くした通常の心金
棒共用化圧延時に発生する偏肉量よりも小さくなる。そ
して、この円周方向偏肉量の小さくなった管を、上記通
常の心金棒共用化圧時の円周方向偏肉が解消できるよう
に孔型ロールの圧下位置が設定された4ロールスタンド
で圧延した場合には、その圧下量が過大となり、目標と
する偏肉修正効果が得られなくなる。
タンド列の仕上げスタンドでのロールギャップ締め込み
量は、管の目標仕上げ肉厚と心金棒の外径によって決定
される。従って、心金棒の外径が心金棒共用化圧延に際
して定めたスケジュール寸法よりも大きい場合には、目
標仕上げ肉厚を得るためにロールギャップを開く必要が
ある。その結果、2ロールスタンド列により圧延された
管の円周方向の偏肉量は、図9に示したように、スケジ
ュールに基づいてロールギャップを狭くした通常の心金
棒共用化圧延時に発生する偏肉量よりも小さくなる。そ
して、この円周方向偏肉量の小さくなった管を、上記通
常の心金棒共用化圧時の円周方向偏肉が解消できるよう
に孔型ロールの圧下位置が設定された4ロールスタンド
で圧延した場合には、その圧下量が過大となり、目標と
する偏肉修正効果が得られなくなる。
【0039】上記4ロールスタンドにおける圧下量の過
大化は、心金棒の外径が上記のように変動するので、管
1本毎に異なるのみならず、1本の管においてもその軸
長方向で異なることになる。
大化は、心金棒の外径が上記のように変動するので、管
1本毎に異なるのみならず、1本の管においてもその軸
長方向で異なることになる。
【0040】この問題を解決するには、圧下量が過大に
ならないように、各スタンドの孔型ロール圧下位置を精
度よく設定する必要があり、そのためには、その繰り返
し使用の都度および使用中に外径が変動する心金棒の外
径、換言すれば2ロールスタンド列、特にその仕上げス
タンドと4ロールスタンドとで管圧延するときの心金棒
の実質的な熱膨張後の軸長方向の外径分布を計算により
求め、この計算値を用いて各スタンド、特に4ロールス
タンドでの管軸長方向に対する平均圧下量、さらには管
軸長方向に対する孔型ロールの圧下位置補正パターンを
予測し、この予測結果に基づいて4ロールスタンドの各
孔型ロールの圧下位置を調整すればよいことを知見し
た。
ならないように、各スタンドの孔型ロール圧下位置を精
度よく設定する必要があり、そのためには、その繰り返
し使用の都度および使用中に外径が変動する心金棒の外
径、換言すれば2ロールスタンド列、特にその仕上げス
タンドと4ロールスタンドとで管圧延するときの心金棒
の実質的な熱膨張後の軸長方向の外径分布を計算により
求め、この計算値を用いて各スタンド、特に4ロールス
タンドでの管軸長方向に対する平均圧下量、さらには管
軸長方向に対する孔型ロールの圧下位置補正パターンを
予測し、この予測結果に基づいて4ロールスタンドの各
孔型ロールの圧下位置を調整すればよいことを知見し
た。
【0041】
【発明の実施の形態】以下、本発明の方法を、添付図面
を参照して詳細に説明する。
を参照して詳細に説明する。
【0042】一対の孔型ロールを備える2ロールスタン
ドの管圧延機では、通常、圧延荷重によるミルスプリン
グ量の分だけ一対の孔型ロールをパスラインに対して均
等に締め込んだ状態にして目標肉厚の仕上げ管を圧延す
るようにしている。
ドの管圧延機では、通常、圧延荷重によるミルスプリン
グ量の分だけ一対の孔型ロールをパスラインに対して均
等に締め込んだ状態にして目標肉厚の仕上げ管を圧延す
るようにしている。
【0043】この場合、各スタンドの孔型ロールの設定
圧下位置精度を向上させるには、ミルスプリング量を精
度よく予測するだけではなく、圧延使用時における心金
棒の外径をも精度よく予測して孔型ロールの圧下位置の
設定を行う一方、その圧延中に管軸長方向の各位置に対
して孔型ロールの圧下位置補正を行う必要がある。
圧下位置精度を向上させるには、ミルスプリング量を精
度よく予測するだけではなく、圧延使用時における心金
棒の外径をも精度よく予測して孔型ロールの圧下位置の
設定を行う一方、その圧延中に管軸長方向の各位置に対
して孔型ロールの圧下位置補正を行う必要がある。
【0044】さらに、心金棒共用化圧延法においては、
心金棒の外径変動に起因して発生する偏肉量が変化する
ので、圧延使用時における熱膨張後の心金棒外径を計算
によって求め、この熱膨張後の心金棒外径を用いて2ス
タンド列で発生する円周方向と軸長方向の偏肉量を予測
し、この予測結果に基づいて4ロールスタンドで付与す
べき圧下量を決定するとともに、その圧延中に孔型ロー
ルの圧下位置を調整制御して管全長にわたって偏肉修正
に必要な前記の圧下量を加える必要がある。
心金棒の外径変動に起因して発生する偏肉量が変化する
ので、圧延使用時における熱膨張後の心金棒外径を計算
によって求め、この熱膨張後の心金棒外径を用いて2ス
タンド列で発生する円周方向と軸長方向の偏肉量を予測
し、この予測結果に基づいて4ロールスタンドで付与す
べき圧下量を決定するとともに、その圧延中に孔型ロー
ルの圧下位置を調整制御して管全長にわたって偏肉修正
に必要な前記の圧下量を加える必要がある。
【0045】本発明は、2ロールスタンド列の出側に4
ロールスタンドが配置されたマンドレルミルによる管圧
延時に、4ロールスタンドに対して上記の圧下位置制御
を施す方法であり、これによって4ロールスタンドでの
心金棒軸長方向の外径変動に起因する圧下量変動を可及
的に減少させることができ、管全長にわたっての円周方
向偏肉と軸長方向偏肉の修正精度を高めることが可能に
なる。
ロールスタンドが配置されたマンドレルミルによる管圧
延時に、4ロールスタンドに対して上記の圧下位置制御
を施す方法であり、これによって4ロールスタンドでの
心金棒軸長方向の外径変動に起因する圧下量変動を可及
的に減少させることができ、管全長にわたっての円周方
向偏肉と軸長方向偏肉の修正精度を高めることが可能に
なる。
【0046】図1は、本発明の方法を実施するための4
ロールスタンドとその制御装置の構成例を示す図であ
り、同図(a)は4ロールスタンドの構成例を示す正面
図、同図(b)はその制御装置の構成例を示す図であ
る。また、図2および図3は、制御装置を構成する計算
機内における処理フローを示す図である。
ロールスタンドとその制御装置の構成例を示す図であ
り、同図(a)は4ロールスタンドの構成例を示す正面
図、同図(b)はその制御装置の構成例を示す図であ
る。また、図2および図3は、制御装置を構成する計算
機内における処理フローを示す図である。
【0047】図1(a)に示すように、本発明で用いる
4ロールスタンドは、図示しない2ロールスタンド列か
ら排出され、心金棒1が挿通された状態の圧延材2を二
対の孔型ロール3、3、3、3により圧延するようにな
っている。各孔型ロール3は、いずれも荷重検出器6を
備える圧下機構5a、5aと5b、5bに軸支されてい
る。
4ロールスタンドは、図示しない2ロールスタンド列か
ら排出され、心金棒1が挿通された状態の圧延材2を二
対の孔型ロール3、3、3、3により圧延するようにな
っている。各孔型ロール3は、いずれも荷重検出器6を
備える圧下機構5a、5aと5b、5bに軸支されてい
る。
【0048】また、図1(b)に示すように、その制御
装置は上記の各圧下機構5a、5bを統括制御する圧下
制御系7と、この圧下制御系7に指令を発する計算機8
とで構成されている。
装置は上記の各圧下機構5a、5bを統括制御する圧下
制御系7と、この圧下制御系7に指令を発する計算機8
とで構成されている。
【0049】以下、上記のように構成された4ロールス
タンドと制御装置を用いる本発明の方法について、上記
計算機8内の処理フローを示す図2および図3を参照し
て詳細に説明する。
タンドと制御装置を用いる本発明の方法について、上記
計算機8内の処理フローを示す図2および図3を参照し
て詳細に説明する。
【0050】図2に示すように、本発明においては、先
ず、圧延に先立って計算機8に、圧延材2の材質(変形
抵抗kf )と温度T、および得るべき管の目標外径Dと
目標肉厚t、並びに使用する心金棒の軸長方向の外径分
布値DMiを入力する。
ず、圧延に先立って計算機8に、圧延材2の材質(変形
抵抗kf )と温度T、および得るべき管の目標外径Dと
目標肉厚t、並びに使用する心金棒の軸長方向の外径分
布値DMiを入力する。
【0051】これらの値が入力された計算機8は、2ロ
ールスタンド列の各スタンドの基準ロールギャップS0
(前述の図5参照)を、予め定められたテーブルから選
定するか、もしくは実験などにより予め定められた適宜
な計算式により求める一方、2ロールスタンド列と4ロ
ールスタンドでの心金棒の軸長方向の温度分布TDiを予
測計算し、この予測値TDiと入力された心金棒の外径分
布値DMiとをもとに、2ロールスタンド列と4ロールス
タンドにおいて実際の圧延に使用される心金棒の軸長方
向各部分の熱膨張後の外径D’Mi分布値を求め、この求
めた外径D’Mi分布値に基づいて熱膨張後の平均外径D
X を計算によって求める。
ールスタンド列の各スタンドの基準ロールギャップS0
(前述の図5参照)を、予め定められたテーブルから選
定するか、もしくは実験などにより予め定められた適宜
な計算式により求める一方、2ロールスタンド列と4ロ
ールスタンドでの心金棒の軸長方向の温度分布TDiを予
測計算し、この予測値TDiと入力された心金棒の外径分
布値DMiとをもとに、2ロールスタンド列と4ロールス
タンドにおいて実際の圧延に使用される心金棒の軸長方
向各部分の熱膨張後の外径D’Mi分布値を求め、この求
めた外径D’Mi分布値に基づいて熱膨張後の平均外径D
X を計算によって求める。
【0052】そして、求められた心金棒の圧延に使用さ
れる部分の平均外径DX を用い、2ロールスタンド列の
各スタンドの基準ロールギャップS0 (前述の図6参
照)に対する心金棒共用化圧延に必要なロールギャップ
締め込み量Gi を計算する。
れる部分の平均外径DX を用い、2ロールスタンド列の
各スタンドの基準ロールギャップS0 (前述の図6参
照)に対する心金棒共用化圧延に必要なロールギャップ
締め込み量Gi を計算する。
【0053】ここで、熱膨張後の外径D’Mi、平均外径
DX およびロールギャップ締め込み量Gi は、上記DMi
測定時または心金棒製作時の心金棒温度をT0 、心金棒
の熱膨張係数をγ、孔型溝底部分の肉厚をtG1とする
と、下記(1) 〜(3) 式により、それぞれ求めることがで
きる。
DX およびロールギャップ締め込み量Gi は、上記DMi
測定時または心金棒製作時の心金棒温度をT0 、心金棒
の熱膨張係数をγ、孔型溝底部分の肉厚をtG1とする
と、下記(1) 〜(3) 式により、それぞれ求めることがで
きる。
【0054】 D’Mi=DMi×{1+γ×(TDi−T0 )} ・・・・ (1)
【0055】
【数1】
【0056】 Gi =S0 −S=2(R0 −tG1)−DX ・・・・・ (3) 上記心金棒の軸長方向の外径分布値DMiとしては、使用
に際しての摩耗量が少なく、実質的に無視し得る場合に
は、その製作時に測定した実測既知値を用いればよい。
に際しての摩耗量が少なく、実質的に無視し得る場合に
は、その製作時に測定した実測既知値を用いればよい。
【0057】さらに、求められた2ロールスタンド列の
各スタンドのロールギャップ締め込み量Gi をもとに、
2ロールスタンド列での圧延により発生する管円周方向
の偏肉発生量、すなわち、円周方向4箇所の増肉部分の
肉厚t1 ’と孔型溝底部分の肉厚tG1(前述の図8参
照)との肉厚差△tを予測計算する。
各スタンドのロールギャップ締め込み量Gi をもとに、
2ロールスタンド列での圧延により発生する管円周方向
の偏肉発生量、すなわち、円周方向4箇所の増肉部分の
肉厚t1 ’と孔型溝底部分の肉厚tG1(前述の図8参
照)との肉厚差△tを予測計算する。
【0058】ここで、上記の増肉部分の肉厚t1 ’と孔
型溝底部分の肉厚tG1との肉厚差△tは、予め2ロール
スタンド列でロールギャップを締め込んだ圧延を行い、
この時に得られた管の円周方向の肉厚分布とロールギャ
プとの関係から適宜な実験式を作成し、この実験式を用
いて予測計算する。
型溝底部分の肉厚tG1との肉厚差△tは、予め2ロール
スタンド列でロールギャップを締め込んだ圧延を行い、
この時に得られた管の円周方向の肉厚分布とロールギャ
プとの関係から適宜な実験式を作成し、この実験式を用
いて予測計算する。
【0059】なお、増肉部分の最大肉厚t1 ’は、上記
実験式による予測計算に代えて、2ロールスタンド列の
仕上げスタンドの孔型形状から幾何学的に予測計算する
ことも可能である。しかし、この幾何学的予測計算は、
ロールギャップ締め込み量の小さい領域では精度が劣る
ので、推奨できない。
実験式による予測計算に代えて、2ロールスタンド列の
仕上げスタンドの孔型形状から幾何学的に予測計算する
ことも可能である。しかし、この幾何学的予測計算は、
ロールギャップ締め込み量の小さい領域では精度が劣る
ので、推奨できない。
【0060】次いで、圧延後の管に要求される許容偏肉
率を基準に、4ロールスタンドの4つの孔型ロール3、
3、3、3の各孔型溝底位置における目標肉厚tG1’を
予測計算し、4ロールスタンドで減少させるべき肉厚変
動減少必要量△t’を求める。
率を基準に、4ロールスタンドの4つの孔型ロール3、
3、3、3の各孔型溝底位置における目標肉厚tG1’を
予測計算し、4ロールスタンドで減少させるべき肉厚変
動減少必要量△t’を求める。
【0061】さらに、上記肉厚変動減少必要量△t’を
得るために必要な4つの孔型ロール3、3、3、3の圧
延荷重Pi を予測計算する。そして、この予測計算して
求められた圧延荷重Pi と予め測定したミル剛性値MG
とに基づいて二対の孔型ロール対毎のミルスプリング量
MSiを計算し、このミルスプリング量MSiに相当する分
だけロールギャップを締め込んだ圧下位置GPiに二対の
孔型ロール対を位置設定する。
得るために必要な4つの孔型ロール3、3、3、3の圧
延荷重Pi を予測計算する。そして、この予測計算して
求められた圧延荷重Pi と予め測定したミル剛性値MG
とに基づいて二対の孔型ロール対毎のミルスプリング量
MSiを計算し、このミルスプリング量MSiに相当する分
だけロールギャップを締め込んだ圧下位置GPiに二対の
孔型ロール対を位置設定する。
【0062】ここで、上記の肉厚変動減少必要量△
t’、目標肉厚tG1’、圧延荷重Pi 、ミルスプリング
量MSiおよび圧下位置GPiは、材料の圧延温度をT、材
料の変形抵抗をkf 、目標偏肉率をβとすると、例えば
下記(4) 〜(8) 式により、それぞれ求めることができ
る。
t’、目標肉厚tG1’、圧延荷重Pi 、ミルスプリング
量MSiおよび圧下位置GPiは、材料の圧延温度をT、材
料の変形抵抗をkf 、目標偏肉率をβとすると、例えば
下記(4) 〜(8) 式により、それぞれ求めることができ
る。
【0063】 △t’=t1 ’−tG1’ ・・・・・・・・・・・ (4) tG1’=tG1×β ・・・・・・・・・・・・・・ (5) Pi =f(△t’,kf(T)) ・・・・・・・・・ (6) MSi=Pi /MG ・・・・・・・・・・・・・・ (7) GPi=S0 −Gi −MSi ・・・・・・・・・・・ (8) 心金棒共用化圧延の際、4ロールスタンドの各孔型ロー
ルの圧下位置を、上記のようにして位置制御して圧延を
行う場合には、心金棒の外径変動に起因して発生する偏
肉、特に管軸長方向の偏肉を可及的に小さくすることが
可能となる。
ルの圧下位置を、上記のようにして位置制御して圧延を
行う場合には、心金棒の外径変動に起因して発生する偏
肉、特に管軸長方向の偏肉を可及的に小さくすることが
可能となる。
【0064】ところで、上記の圧延方法は、圧延使用時
の熱膨張後の心金棒外径として、実際の圧延に使用され
る心金棒の軸長方向各部分の平均値を用いる方法である
が、これに加えて次に述べるようにして圧延を行う場合
には、その偏肉矯正効果をより高めることができる。
の熱膨張後の心金棒外径として、実際の圧延に使用され
る心金棒の軸長方向各部分の平均値を用いる方法である
が、これに加えて次に述べるようにして圧延を行う場合
には、その偏肉矯正効果をより高めることができる。
【0065】その圧延方法は、図2の処理フローにおけ
る「※」印を付した処理後に、図3に示す処理フローに
従って4ロールスタンドの各孔型ロールの圧下位置を制
御して圧延を行う方法である。
る「※」印を付した処理後に、図3に示す処理フローに
従って4ロールスタンドの各孔型ロールの圧下位置を制
御して圧延を行う方法である。
【0066】すなわち、図2の上から3番目で求めた2
ロールスタンド列の仕上げスタンドでの管圧延時におけ
る心金棒の軸長方向の外径分布から、2ロールスタンド
列による圧延後の管に発生する円周方向4箇所の増肉部
分の肉厚t1 ’と孔型溝底部分の肉厚tG1(前述の図8
参照)との肉厚差△tの管軸長方向各位置の偏肉分布△
tj と、管軸長方向各位置の肉厚減少必要量分布△t’
j を計算する。
ロールスタンド列の仕上げスタンドでの管圧延時におけ
る心金棒の軸長方向の外径分布から、2ロールスタンド
列による圧延後の管に発生する円周方向4箇所の増肉部
分の肉厚t1 ’と孔型溝底部分の肉厚tG1(前述の図8
参照)との肉厚差△tの管軸長方向各位置の偏肉分布△
tj と、管軸長方向各位置の肉厚減少必要量分布△t’
j を計算する。
【0067】次いで、上記管軸長方向各位置での肉厚減
少必要量分布△t’j を得るのに必要な4ロールスタン
ドでの管軸長方向各位置の圧延荷重分布P’j を予測計
算する。
少必要量分布△t’j を得るのに必要な4ロールスタン
ドでの管軸長方向各位置の圧延荷重分布P’j を予測計
算する。
【0068】さらに、この予測計算して求めた圧延荷重
分布P’j と、予め測定したミル剛性値MG とに基づい
て4ロールスタンドの二対の孔型ロール対毎のミルスプ
リング量分布M’Sjを計算し、このミルスプリング量分
布M’Sjに相当する分だけロールギャップを締め込んだ
孔型ロールの管軸長方向各位置の圧下位置分布G’Pjを
計算する。
分布P’j と、予め測定したミル剛性値MG とに基づい
て4ロールスタンドの二対の孔型ロール対毎のミルスプ
リング量分布M’Sjを計算し、このミルスプリング量分
布M’Sjに相当する分だけロールギャップを締め込んだ
孔型ロールの管軸長方向各位置の圧下位置分布G’Pjを
計算する。
【0069】その後、この孔型ロールの管軸長方向各位
置の圧下位置分布G’Pjと、図2において決定した4ロ
ールスタンドの孔型ロールの圧下設定位置GPi(図2中
の「※」工程)とから、4ロールスタンドの二対の孔型
ロール対の圧下位置パターンGPを決定する。
置の圧下位置分布G’Pjと、図2において決定した4ロ
ールスタンドの孔型ロールの圧下設定位置GPi(図2中
の「※」工程)とから、4ロールスタンドの二対の孔型
ロール対の圧下位置パターンGPを決定する。
【0070】そして、その圧下位置が上記GPi位置に設
定された4ロールスタンドの孔型ロールの圧下位置を、
1本の管圧延中に上記圧下位置パターンGPに基づいて
位置制御しつつ圧延を行う。
定された4ロールスタンドの孔型ロールの圧下位置を、
1本の管圧延中に上記圧下位置パターンGPに基づいて
位置制御しつつ圧延を行う。
【0071】ここで、上記の偏肉分布△tj 、肉厚減少
必要量分布△t’j 、目標肉厚tG1’、圧延荷重分布
P’j 、ミルスプリング量分布M’Sj、設定位置分布
G’Pjおよび圧下位置パターンGPは、例えば下記(9)
〜(14)式により、それぞれ求めることができる。
必要量分布△t’j 、目標肉厚tG1’、圧延荷重分布
P’j 、ミルスプリング量分布M’Sj、設定位置分布
G’Pjおよび圧下位置パターンGPは、例えば下記(9)
〜(14)式により、それぞれ求めることができる。
【0072】 △t’j =t1j’−tG1’ ・・・・・・・・・・・ (9) tG1’=tG1×β ・・・・・・・・・・・・・・・ (10) Pj =f(△t’j ,kf(T)) ・・・・・・・・・ (11) MSj=P’j /MG ・・・・・・・・・・・・・・ (12) G’Pj=S0 −Gi −MSj ・・・・・・・・・・・ (13) GP=GPi−G’Pj ・・・・・・・・・・・・・・ (14) 上記いずれかの方法によって4ロールスタンドの二対の
孔型ロールの圧下位置をその圧延中に変更設定する場合
には、心金棒の軸長方向の外径変動に起因して発生する
偏肉少なくすることが可能となり、管円周方向は勿論、
管軸長方向の偏肉率の小さい製品を得ることができる。
孔型ロールの圧下位置をその圧延中に変更設定する場合
には、心金棒の軸長方向の外径変動に起因して発生する
偏肉少なくすることが可能となり、管円周方向は勿論、
管軸長方向の偏肉率の小さい製品を得ることができる。
【0073】
【実施例】6基の2ロールスタンドを連設したマンドレ
ルミルを用い、外径173mm、肉厚36mmの素管を
外径151mm、肉厚25mmの仕上げ管に圧延する場
合を通常圧延として心金棒共用化圧延を行った。この
際、心金棒共用化圧延時には6基の2ロールスタンド列
の出側に1基の4ロールスタンドを配置し、各スタンド
でのロールギャップを締め込んで圧延を行った。
ルミルを用い、外径173mm、肉厚36mmの素管を
外径151mm、肉厚25mmの仕上げ管に圧延する場
合を通常圧延として心金棒共用化圧延を行った。この
際、心金棒共用化圧延時には6基の2ロールスタンド列
の出側に1基の4ロールスタンドを配置し、各スタンド
でのロールギャップを締め込んで圧延を行った。
【0074】そのときの圧延条件を表1に示す。
【0075】なお、6基の2ロールスタンドのうちの後
段2スタンドが仕上げスタンドであり、この2スタンド
の孔型ロールの孔型を、その溝底部の孔型半径R2 が7
3.5mmで、溝底中央からフランジ方向への角度θが
50゜の孔型とした。また、4ロールスタンドの孔型ロ
ールの孔型は、その溝底部の孔型半径R4 が73.5m
mで、溝底中央からフランジ方向への角度θが30゜の
孔型とした。
段2スタンドが仕上げスタンドであり、この2スタンド
の孔型ロールの孔型を、その溝底部の孔型半径R2 が7
3.5mmで、溝底中央からフランジ方向への角度θが
50゜の孔型とした。また、4ロールスタンドの孔型ロ
ールの孔型は、その溝底部の孔型半径R4 が73.5m
mで、溝底中央からフランジ方向への角度θが30゜の
孔型とした。
【0076】
【表1】
【0077】通常圧延では、前述の図6に示すように、
2ロールスタンド列出側で円周方向に均一な管肉厚が得
られるように、その孔型半径(R0 =R2 =73.5m
m)から決定される外径D1 が97mmの心金棒30
(1)を用いて圧延を行った。このとき、そのロールギ
ャップS0 は、孔型を設計したときの基準ギャップであ
る15mm(ギャップ締め込み量=0mm)に設定し
た。その結果、前述の図9(a)中に●印で示す円周方
向の肉厚分布を有する管が得られた。
2ロールスタンド列出側で円周方向に均一な管肉厚が得
られるように、その孔型半径(R0 =R2 =73.5m
m)から決定される外径D1 が97mmの心金棒30
(1)を用いて圧延を行った。このとき、そのロールギ
ャップS0 は、孔型を設計したときの基準ギャップであ
る15mm(ギャップ締め込み量=0mm)に設定し
た。その結果、前述の図9(a)中に●印で示す円周方
向の肉厚分布を有する管が得られた。
【0078】これに対し、前述の図8に示すように、外
径D2 が87mmの心金棒30(1)を用いる一方、2
ロールスタンド列のロールギャップを締め込み、後段2
段のスタンドのロールギャップを基準ギャップS0 の1
5mmから10mm締め込んでS=5mmに設定して、
2ロールスタンド列のみで心金棒共用化圧延を行ったと
ころ、孔型溝底部分の管肉厚tG1は25mmで上記通常
圧延の場合と同じであった。しかし、溝底中央からほぼ
45゜離間した最大肉厚部分の管肉厚t1 ’は26.3
mmと大きくなっており、円周方向の肉厚分布の変動量
が極めて顕著であった。
径D2 が87mmの心金棒30(1)を用いる一方、2
ロールスタンド列のロールギャップを締め込み、後段2
段のスタンドのロールギャップを基準ギャップS0 の1
5mmから10mm締め込んでS=5mmに設定して、
2ロールスタンド列のみで心金棒共用化圧延を行ったと
ころ、孔型溝底部分の管肉厚tG1は25mmで上記通常
圧延の場合と同じであった。しかし、溝底中央からほぼ
45゜離間した最大肉厚部分の管肉厚t1 ’は26.3
mmと大きくなっており、円周方向の肉厚分布の変動量
が極めて顕著であった。
【0079】そこで、上記2ロールスタンド列のみでの
心金棒共用化圧延に際し、その出側に4ロールスタンド
を1基連設し、この4ロールスタンドの各孔型ロールの
圧下位置を従来の方法と本発明の方法とを用いて調整制
御する心金棒共用化圧延をそれぞれ30本ずつ行い、4
ロールスタンドによる円周方向と軸長方向の偏肉矯正効
果を、下式によって求められる偏肉率で評価した。
心金棒共用化圧延に際し、その出側に4ロールスタンド
を1基連設し、この4ロールスタンドの各孔型ロールの
圧下位置を従来の方法と本発明の方法とを用いて調整制
御する心金棒共用化圧延をそれぞれ30本ずつ行い、4
ロールスタンドによる円周方向と軸長方向の偏肉矯正効
果を、下式によって求められる偏肉率で評価した。
【0080】偏肉率(%)={(最大肉厚−最小肉厚)
/平均肉厚}×100 なお、2ロールスタンド列および4ロールスタンドのミ
ルセンター調整は、実生産時と同様にロール組み替え時
にハウジングと孔型ロールの孔型センターを調整した
後、ハウジングを圧延ラインに組み込んで、その各孔型
センターを一致させた。
/平均肉厚}×100 なお、2ロールスタンド列および4ロールスタンドのミ
ルセンター調整は、実生産時と同様にロール組み替え時
にハウジングと孔型ロールの孔型センターを調整した
後、ハウジングを圧延ラインに組み込んで、その各孔型
センターを一致させた。
【0081】また、2ロールスタンド列での各孔型ロー
ルの圧下位置の零点調整は、実生産時と同様に一対の孔
型ロールのフランジ部同士を接触させ、一定の負荷を加
えたときの圧下位置を零点とした。一方、4ロールスタ
ンドについては、2ロールスタンドと同様な零点調整が
孔型ロール形状(フランジ面がロール軸心に対して平行
でない)の制約により行えないため、無負荷時のロール
ギャップを実測し、この実測値と各孔型ロールの圧下機
構中に組み込まれた位置検出器の指示値とから補正を行
って得られた圧下位置を零点とした。
ルの圧下位置の零点調整は、実生産時と同様に一対の孔
型ロールのフランジ部同士を接触させ、一定の負荷を加
えたときの圧下位置を零点とした。一方、4ロールスタ
ンドについては、2ロールスタンドと同様な零点調整が
孔型ロール形状(フランジ面がロール軸心に対して平行
でない)の制約により行えないため、無負荷時のロール
ギャップを実測し、この実測値と各孔型ロールの圧下機
構中に組み込まれた位置検出器の指示値とから補正を行
って得られた圧下位置を零点とした。
【0082】さらに、本発明の方法を適用した場合、そ
のロールギャップ締め込み量を10mmにした2ロール
スタンド列出側での円周方向の4箇所に増肉部分を有す
る管の円周方向偏肉をなくすには、4ロールスタンドの
孔型溝底部分で前記増肉部分の肉厚を2mm減肉させる
必要があったので、これをもとに図2および図3に示す
手順によってその圧下位置を調整制御した。
のロールギャップ締め込み量を10mmにした2ロール
スタンド列出側での円周方向の4箇所に増肉部分を有す
る管の円周方向偏肉をなくすには、4ロールスタンドの
孔型溝底部分で前記増肉部分の肉厚を2mm減肉させる
必要があったので、これをもとに図2および図3に示す
手順によってその圧下位置を調整制御した。
【0083】結果を、表2および図4に示した。
【0084】
【表2】
【0085】表2に示す結果から明らかなように、マン
ドレルミルで圧延された管の円周方向偏肉は、例えば素
管の円周方向偏肉など様々な要因で発生し、本実施例に
おいても円周方向偏肉が発生している。しかし、従来方
法により2ロールスタンド列で心金棒共用化圧延を行
い、4ロールスタンドで円周方向偏肉を矯正圧延した場
合には、その偏肉率が5.97%であった。これに対
し、2ロールスタンド列で心金棒共用化圧延を行い、本
発明の方法に従って4ロールスタンドで円周方向偏肉を
矯正圧延した場合には、その偏肉率4.53%と大幅に
向上した。
ドレルミルで圧延された管の円周方向偏肉は、例えば素
管の円周方向偏肉など様々な要因で発生し、本実施例に
おいても円周方向偏肉が発生している。しかし、従来方
法により2ロールスタンド列で心金棒共用化圧延を行
い、4ロールスタンドで円周方向偏肉を矯正圧延した場
合には、その偏肉率が5.97%であった。これに対
し、2ロールスタンド列で心金棒共用化圧延を行い、本
発明の方法に従って4ロールスタンドで円周方向偏肉を
矯正圧延した場合には、その偏肉率4.53%と大幅に
向上した。
【0086】また、図4に明らかなように、その軸長方
向の偏肉率についても、従来方法によって圧延した場合
に比べて本発明の方法で圧延した場合は大幅に向上し
た。
向の偏肉率についても、従来方法によって圧延した場合
に比べて本発明の方法で圧延した場合は大幅に向上し
た。
【0087】
【発明の効果】本発明の方法によれば、計算で求めた熱
膨張後の心金棒外径をもとに4ロールスタンドで付与す
べき圧下量を予測し、この予測結果に基づいて圧下位置
の零点調整を高精度に行うことが困難な4ロールスタン
ドの直交する二対の孔型ロール対毎の圧下位置を調整設
定しつつ圧延を行うので、4ロールスタンドの肉厚変動
減少効果をより効果的に発揮させることができる。その
結果、円周方向および軸長方向ともに偏肉の小さい管が
得られるのみならず、心金棒の共用化圧延可能な寸法範
囲が拡大し、仕上げ管肉厚が一定ピッチで変化する毎に
行われていた心金棒替え作業の大幅減少が図れる。ま
た、心金棒の保有数およびその置き場面積が少なくてす
み、これによる大幅なコスト低減が図れるなど、本発明
は多大の効果を奏する。
膨張後の心金棒外径をもとに4ロールスタンドで付与す
べき圧下量を予測し、この予測結果に基づいて圧下位置
の零点調整を高精度に行うことが困難な4ロールスタン
ドの直交する二対の孔型ロール対毎の圧下位置を調整設
定しつつ圧延を行うので、4ロールスタンドの肉厚変動
減少効果をより効果的に発揮させることができる。その
結果、円周方向および軸長方向ともに偏肉の小さい管が
得られるのみならず、心金棒の共用化圧延可能な寸法範
囲が拡大し、仕上げ管肉厚が一定ピッチで変化する毎に
行われていた心金棒替え作業の大幅減少が図れる。ま
た、心金棒の保有数およびその置き場面積が少なくてす
み、これによる大幅なコスト低減が図れるなど、本発明
は多大の効果を奏する。
【図1】本発明の方法において用いられる4ロールスタ
ンドと制御装置の構成例を示す図で、同図(a)は4ロ
ールスタンドの構成例を示す模式的正面図、同図(b)
はその制御装置の構成例を示す図である。
ンドと制御装置の構成例を示す図で、同図(a)は4ロ
ールスタンドの構成例を示す模式的正面図、同図(b)
はその制御装置の構成例を示す図である。
【図2】本発明の方法における4ロールスタンドの孔型
ロールの圧下位置制御のフローチャートを示す図であ
る。
ロールの圧下位置制御のフローチャートを示す図であ
る。
【図3】本発明の他の方法における4ロールスタンドの
孔型ロールの圧下位置制御のフローチャートを示す図で
ある。
孔型ロールの圧下位置制御のフローチャートを示す図で
ある。
【図4】実施例の結果を示す図である。
【図5】マンドレルミルによる管の圧延状態を示す模式
的斜視図である。
的斜視図である。
【図6】2ロールスタンド列の仕上げスタンドにおい
て、基準ロールギャップ下で大径の心金棒を用いた管の
圧延状態を示す模式的正面図である。
て、基準ロールギャップ下で大径の心金棒を用いた管の
圧延状態を示す模式的正面図である。
【図7】2ロールスタンド列の仕上げスタンドにおい
て、基準ロールギャップ下で小径の心金棒を用いた管の
圧延状態を示す模式的正面図である。
て、基準ロールギャップ下で小径の心金棒を用いた管の
圧延状態を示す模式的正面図である。
【図8】2ロールスタンド列の仕上げスタンドにおい
て、基準ロールギャップよりも小さいロールギャップ下
で小径の心金棒を用いた管の圧延状態を示す模式的正面
図である。
て、基準ロールギャップよりも小さいロールギャップ下
で小径の心金棒を用いた管の圧延状態を示す模式的正面
図である。
【図9】ロールギャップの締め込み量が円周方向偏肉に
及ぼす影響を示す図で、同図(a)はロールギャップの
締め込み量と円周方向偏肉分布の一例を示す図、同図
(b)は肉厚測定位置を示す図である。
及ぼす影響を示す図で、同図(a)はロールギャップの
締め込み量と円周方向偏肉分布の一例を示す図、同図
(b)は肉厚測定位置を示す図である。
【図10】4ロールスタンドを用いた心金棒共用化圧延
を説明するための図で、同図(a)は2ロールスタンド
列の最終仕上げスタンドを示す模式的正面図、同図
(b)は4ロールスタンドを示す模式的正面図である。
を説明するための図で、同図(a)は2ロールスタンド
列の最終仕上げスタンドを示す模式的正面図、同図
(b)は4ロールスタンドを示す模式的正面図である。
1:心金棒、 2:圧延材、 3:孔型ロール、 4:駆動軸、 5a、5b:圧下機構、 6:荷重検出器、
Claims (2)
- 【請求項1】一対の孔型ロールを備えた複数の2ロール
スタンド列の出側に、圧下方向が直交する二対の孔型ロ
ールを備え、かつ直前の2ロールスタンドに対してその
圧下方向が45゜ずれた4ロールスタンドを配置し、心
金棒を挿通した状態の素管をこれらのスタンド列に通し
て2ロールスタンド列で肉厚を減少させ、4ロールスタ
ンドで円周方向の肉厚変動を減少させる継目無鋼管の圧
延方法において、使用する心金棒の圧延中の軸長方向の
外径分布の計算値から上記4ロールスタンドでの管軸長
方向に対する平均圧下量を予測し、この予測結果に基づ
いて二対の各孔型ロールの圧下位置を決定することを特
徴とする継目無鋼管の圧延方法。 - 【請求項2】請求項1に記載の継目無鋼管の圧延方法に
おいて、使用する心金棒の圧延中の軸長方向の外径分布
の計算値から上記4ロールスタンドでの管軸長方向に対
する孔型ロールの圧下位置補正パターンを予測し、この
予測結果に基づいてその圧延中に二対の各孔型ロールの
圧下位置を修正することを特徴とする継目無鋼管の圧延
方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08166123A JP3082673B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 継目無鋼管の圧延方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08166123A JP3082673B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 継目無鋼管の圧延方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH105817A JPH105817A (ja) | 1998-01-13 |
JP3082673B2 true JP3082673B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=15825465
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08166123A Expired - Fee Related JP3082673B2 (ja) | 1996-06-26 | 1996-06-26 | 継目無鋼管の圧延方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3082673B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4003463B2 (ja) * | 2002-01-28 | 2007-11-07 | 住友金属工業株式会社 | 継目無鋼管の製造方法 |
KR100405774B1 (ko) * | 2002-10-17 | 2003-11-14 | 유병섭 | 압연기의 턱스헤드 |
DE102014110980B4 (de) | 2014-08-01 | 2017-10-26 | Vallourec Deutschland Gmbh | Verfahren zur Herstellung von warmgewalzten nahtlosen Rohren mit verdickten Enden |
-
1996
- 1996-06-26 JP JP08166123A patent/JP3082673B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH105817A (ja) | 1998-01-13 |
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Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |