JP3804433B2 - 金属管圧延方法及び金属管圧延装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属管の圧延方法、及び金属管の圧延に用いる金属管圧延装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、継目無鋼管を製造する方法の１つとしてマンネスマンマンドレルミル方式がある。マンネスマンマンドレルミル方式は、鋼片を加熱炉で加熱した後、穿孔及び粗圧延が可能である粗圧延機により穿孔して中空素材とする。次に複数の２ロールスタンドで構成されたマンドレルミルを用いて前記中空素材を圧延して素管とし、該素管を定径圧延機によって仕上圧延することにより、又は前記素管を再加熱炉で再加熱した後に定径圧延機によって仕上圧延することにより、所定の肉厚、外径寸法に仕上げて継目無鋼管の製品を製造する方法である。
【０００３】
図３は、マンドレルミルの構成を示す模式的側面図である。図中２０ｓ，２０ｓ，…はパスラインＸ−Ｘに沿って設置された圧延スタンドであり、各圧延スタンド２０ｓは、１対の孔型圧延ロール２０，２０により構成され、圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…における圧延ロール２０，２０，…の回転軸は交互に９０゜ずらした配置となるように構成されている。
【０００４】
金属管１は、マンドレルバー４を挿入され、前記マンドレルミルを構成する各圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…の一対の圧延ロール２０，２０間に噛み込まれ、該一対の圧延ロール２０，２０が互いに逆向きに回転することにより圧延されつつ移動する。図４はマンドレルミルの１つの圧延スタンド２０ｓの構成を示す部分断面正面図である。前記金属管１は、前記圧延スタンド２０ｓを通過することにより、前記一対の圧延ロール２０，２０と前記マンドレルバー４との間隔Ｌにより決定される肉厚を有するように圧延される。また、複数の圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…において前記間隔Ｌが順次減少しており、前記複数の圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…により順次圧延されることにより所要の肉厚を有する製品となる。
【０００５】
マンドレルミル方式を用いた場合、圧延後の素管の肉厚を変更するためには、素管肉厚目標値に応じて各圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…の前記圧延ロール２０，２０とマンドレルバー４との間隔Ｌを変える必要がある。該間隔Ｌを変更する方法としては、孔径が異なる圧延ロールへ交換する方法、圧延ロールのロール間距離を調整することにより圧延ロールとマンドレルバーとの間隔を変更する方法、及び直径寸法の異なるマンドレルバーへ交換する方法とが考えられる。
【０００６】
圧延ロール２０を孔径が異なる別の圧延ロール２０へ交換する方法では、交換作業が煩雑であり多大な時間を要するため、製品の製造における稼働率が大幅に低下し、非現実的である。
【０００７】
また、圧延ロール２０のロール間距離を調整することにより圧延ロール２０とマンドレルバー４との間隔Ｌを変更する方法では、マンドレルミルによる圧延後の素管の肉厚が周方向で不均一となり偏肉が発生する。図５は、圧延ロール２０，２０の位置を変更した場合の１つの圧延スタンドの構成を示す部分断面正面図である。図中Ｌ１は、圧延ロール２０，２０のロール間距離を減少させた場合において、前記圧延ロール２０とマンドレルバー４とにおける圧下方向の間隔である。間隔Ｌ１は、圧下方向に対して直交する方向の圧延ロール２０とマンドレルバー４との間隔Ｌ２より小さくなる。また、前記圧延スタンド２０ｓの前又は後に位置する圧延スタンド２０ｓは、前記直交方向に圧下することにより肉厚を制御する。従って、圧延スタンド２０ｓの圧下方向に対して±４５゜の方向において最も肉厚が厚くなり、偏肉が生じて周方向に不均一な肉厚となる。逆に圧延ロール２０，２０の位置を互いに離隔する方向へ変更した場合も、前記±４５゜の方向において最も肉厚が薄くなり、やはり偏肉が生じる。
【０００８】
これに対して、マンドレルバー４を直径寸法の異なる別のマンドレルバー４へ交換する場合は、圧延ロール２０とマンドレルバー４との間隔Ｌは前記マンドレルバー４の周方向において均一とすることができるため、金属管１を均一な肉厚で圧延することができ、従来もこの方法が多く用いられている。
【０００９】
しかしながら実際のマンドレルミルによる圧延においては、金属管１の肉厚目標値を０．５ｍｍピッチで変更するため、所定外径用の圧延ロールに対し、１ｍｍピッチで外径の異なるマンドレルバーを用意する必要があり、多種のマンドレルバーが必要となる。また、肉厚目標値を０．５ｍｍ以下のピッチで変更する場合には、更に多種のマンドレルバーが必要となる。
【００１０】
マンドレルミルによる圧延では、圧延後に金属管からマンドレルバー４を引き抜き、該マンドレルバー４の冷却、潤滑剤の塗布などの処理が必要であるため、通常は同一外径のマンドレルバー４が１０本程度必要であり、多種の外径を有するマンドレルバー４を保有する場合、膨大な数のマンドレルバー４を保有する必要がある。さらに、マンドレルバー４の外径を変更する場合であっても、圧延ロール２０，２０のロール間距離が正確に設定されていないとき、前記圧延ロール２０，２０とマンドレルバー４との間隔Ｌは周方向に不均一となり偏肉が生じる。
【００１１】
前述した問題点を解消するため、複数備えられた圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…の終端に４つの圧延ロール２０，２０，２０，２０により構成される４ロールスタンドを備えるマンドレルミルを用いる圧延方法が特開平６−８７００８号に開示されている。
【００１２】
図６は前記４ロールスタンド２００ｓの構成を示す部分断面正面図である。前記４ロールスタンド２００ｓは、圧延ロール２０，２０，２０，２０がパスラインの周りに４等配され、隣り合う圧延ロール２０，２０，２０，２０の回転軸は互いに直交するよう構成されている。また、前記４ロールスタンド２００ｓは、該４ロールスタンド２００ｓを構成する圧延ロール２０，２０，２０，２０の回転軸と、直前の２ロールの圧延スタンド２０ｓを構成する圧延ロール２０，２０の回転軸とがなす角度が４５゜となるようにして前記圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…の終端に取り付けられている。
【００１３】
前記４ロールスタンド２００ｓを終端に用いたマンドレルミルでは、圧延ロール２０，２０での圧延により生じた金属管１の偏肉は、終端に位置する前記４ロールスタンド２００ｓにより４方向から圧延されることにより矯正される。従って、マンドレルミルでの圧延に要求される肉厚に変更がある場合、前記４ロールスタンド２００ｓにより矯正可能な偏肉の範囲内においては、外径の異なる他のマンドレルバー４への交換なしに前記圧延ロール２０，２０間距離Ｌを変更することにより対処することができるため、前記マンドレルバー４の種類、数量を削減することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、マンドレルミルを用いる圧延では、複数の圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…により圧延された金属管１の先端形状が均一に整っていない場合、前記金属管１は前記４ロールスタンド２００ｓに均一に噛み込まれず、隣り合う圧延ロール２０，２０の隙間からはみ出る、また、正しく噛み込まれずに詰まるなど圧延トラブルを生じることがある。
【００１５】
さらに、前記４ロールスタンド２００ｓを用いる圧延と前記圧延スタンド２０ｓのみを用いる圧延とを比較した場合、前記４ロールスタンド２００ｓを用いる圧延の方が金属管と該金属管に挿通されたマンドレルバー４とが緊密に接するため、圧延後に金属管からマンドレルバー４を引き抜くことができないというトラブルが発生する可能性がある。
【００１６】
本発明は斯かる事情を鑑みてなされたものであり、マンドレルミルでの圧延後の金属管の偏肉が最小となるよう圧延ロールの回転数及びロール間距離を設定し、また、前記偏肉を抑制し仕上肉厚目標値を実現すべく仕上ロールの回転数を設定することにより偏肉を抑制でき、保有すべきマンドレルバーの数量を削減することが可能であり、また、金属管の噛み込み不良による圧延トラブル及びマンドレルバーを金属管から引き抜くときのトラブルを回避することができる金属管圧延方法及び金属管圧延装置を提供することを目的とする。
【００１７】
また、定径圧延機により仕上圧延可能な肉厚の許容範囲内において金属管の周方向の偏肉量が所定値以下となるように素管肉厚目標値を決定し、さらに、マンドレルミルにより圧延された金属管の先行材の肉厚の偏肉実績値、又は、前記定径圧延機により仕上圧延された金属管の先行材の肉厚の偏肉実績値に基づき、前記素管肉厚目標値を補正して前記金属管の後続材の圧延に反映させることにより、金属管の偏肉の発生を更に抑制することができる金属管圧延方法及び金属管圧延装置を提供することを目的とする。
【００１８】
さらに、前記圧延ロールの回転数及びロール間距離又は仕上ロールの回転数の設定が変更された場合であっても、該変更に応じて管端薄肉化制御の制御量を変更し、金属管の端部を薄肉化して長手方向の肉厚を均一化することができる金属管圧延方法及び金属管圧延装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る金属管圧延方法は、複数の圧延スタンドを備え、対向する２圧延ロールの回転軸方向が相前後する圧延スタンドで９０°ずらせて配置してあるマンドレルミルを用いてマンドレルバーを挿通された金属管を圧延ロールにより圧延して素管とし、更に仕上ロールを具備する定径圧延機を用いて仕上圧延して金属管製品とする金属管圧延方法において、前記マンドレルミルでの圧延後における素管の素管肉厚目標値を、該素管の周方向の最大肉厚と最小肉厚との差である偏肉量が所定値以下となるように、前記マンドレルバーの外径を含む演算式を用いて、前記定径圧延機により仕上げ圧延可能な範囲内にて決定し、決定された素管肉厚目標値を実現すべく前記圧延ロールの回転数及びロール間距離を設定し、一方、前記素管肉厚目標値又は前記マンドレルミルでの圧延後の素管の素管肉厚実績値と、前記定径圧延機での仕上圧延後における金属管製品の仕上肉厚目標値とに基づき、該仕上肉厚目標値を実現すべく仕上ロールの回転数を設定することを特徴とする。
【００２１】
第２発明に係る金属管圧延方法は、第１発明に記載の金属管圧延方法において、前記マンドレルミルにより圧延された金属管の先行材の素管肉厚の偏肉実績値、又は、前記定径圧延機により仕上圧延された金属管の先行材の仕上肉厚の偏肉実績値に基づき、前記金属管の後続材のマンドレルミルによる圧延に反映すべく前記素管肉厚目標値を補正することを特徴とする。
【００２２】
第３発明に係る金属管圧延方法は、第１発明又は第２発明に記載の金属管圧延方法において、前記圧延ロールの回転数及びロール間距離又は仕上ロールの回転数の設定に応じ、前記定径圧延機により仕上圧延された金属管製品の端部を薄肉化する管端薄肉化制御の制御量の変更を行うことを特徴とする。
【００２３】
第４発明に係る金属管圧延装置は、複数の圧延スタンドを備え、対向する２圧延ロールの回転軸方向が相前後する圧延スタンドで９０°ずらせて配置してあり、マンドレルバーを挿通された金属管を圧延して素管とするマンドレルミルと、仕上ロールを具備し、前記素管を仕上圧延して金属管製品とする定径圧延機とを備える金属管圧延装置において、前記マンドレルミルにより圧延された後の素管の素管肉厚の周方向偏肉実績値、又は前記定径圧延機により仕上圧延された後の金属管製品の仕上肉厚の周方向偏肉実績値を測定する肉厚計と、該肉厚計によって測定された偏肉実績値が所定値以下となるように、前記マンドレルバーの外径に基づいて前記圧延ロールのロール間距離及び回転数を算出する第１の演算手段と、前記マンドレルミルでの圧延後における素管の素管肉厚目標値又は前記マンドレルミルでの圧延後の素管の素管肉厚実績値及び前記定径圧延機での仕上圧延における金属管の仕上肉厚目標値に基づいて前記仕上ロールの回転数を算出する第２の演算手段と、前記第１の演算手段により算出された前記圧延ロールのロール間距離及び回転数、並びに前記第２の演算手段により算出された前記仕上ロールの回転数に基づき、前記圧延ロールのロール間距離及び回転数、並びに前記仕上ロールの回転数を制御する制御手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
第１発明に係る金属管圧延方法及び第４発明に係る金属管圧延装置による場合は、マンドレルバーの外径を含む演算式を用いてマンドレルミルにより圧延された金属管に生じている周方向の偏肉量が定径圧延機による仕上げ圧延可能な所定値以下となるように圧延ロールの回転数及びロール間距離を設定する一方、前記素管肉厚目標値又は素管肉厚実績値と仕上肉厚目標値に基づき、仕上ロールの回転数を設定することにより、マンドレルミルでの圧延後の素管に生じる周方向の偏肉を所定の許容値以下として、保有すべきマンドレルバーの数量を削減し、また、金属管の噛み込み不良による圧延トラブル及びマンドレルバーを金属管から引き抜くときのトラブルを回避する。
【００２６】
第２発明に係る金属管圧延方法による場合は、マンドレルミルにより圧延された金属管の先行材の素管肉厚の偏肉実績値、又は、定径圧延機により仕上圧延された金属管の先行材の仕上肉厚の偏肉実績値に基づき、前記金属管の後続材の圧延に反映すべく前記素管肉厚目標値を補正するため、マンドレルミルでの圧延回数が増えるに従い偏肉を抑制することができる。
【００２７】
第３発明に係る金属管圧延方法による場合は、マンドレルミルの圧延ロールの回転数、ロール間距離、又は定径圧延機の仕上ロールの回転数が変更された場合であっても、金属管の長手方向端部の薄肉化制御が可能であり、金属管製品の長手方向の肉厚を均一にすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明をその実施の形態を示す図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る金属管圧延方法を実施するためのマンドレルミル及び定径圧延機の構成を示す模式図である。マンドレルミル２は、パスラインＸ−Ｘに沿って複数の圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…を配してなり、各圧延スタンド２０ｓは１対の孔型圧延ロール２０，２０を具備し、隣り合う圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…における圧延ロール２０，２０の回転軸は交互に９０゜ずらした配置となっている。
【００２９】
前記マンドレルミル２の出側には定径圧延機３が配置されている。マンドレルミル２と定径圧延機３とはタンデムに配置され、素管１ｂがマンドレルミル２から全て抜けきる前に定径圧延機３に噛み込むようになしてある。定径圧延機３は、前記パスラインＸ−Ｘに沿って複数の仕上スタンド３０ｓ，３０ｓ，…を配してなり、各仕上スタンド３０ｓは一対の孔型を有する仕上ロール３０，３０，…を具備し、仕上スタンド３０ｓ，３０ｓ，…における前記仕上ロール３０，３０，…の回転軸は、交互に９０゜ずらした配置となっている。なお、マンドレルミル２及び定径圧延機３の配置において、素管１ｂがマンドレルミル２から全て抜けきった後に定径圧延機３に噛み込むようになす場合もあり、その場合はマンドレルミル２と定径圧延機３との間に再加熱炉を配置することが可能となる。
【００３０】
前記圧延ロール２０，２０，…及び前記仕上ロール３０，３０，…には、それぞれを回転駆動するためのモータ２１，２１，…及びモータ３１，３１，…と、ロール間距離を調節するためのロール圧下装置２２，２２，…及びロール圧下装置３２，３２，…とが備えられている。また、前記マンドレルミル２の出側には、パスラインＸ−Ｘの周方向所定位置に放射線式肉厚計４０が設けられている。なお、該肉厚計４０は、本実施の形態において示す放射線式のものの他、素管１ｂの内径をマンドレルバー４の外径と同一と仮定し、周方向複数箇所における素管１ｂの外径を測定することにより肉厚を測定する方法を用いてもよい。
【００３１】
肉厚計４０は、マンドレルミル２により圧延された素管１ｂの肉厚を、周方向の複数箇所（マンドレルミル２の圧延ロール２０の回転軸に対して０゜及び４５゜方向の２箇所、又はさらに９０゜及び１３５゜方向を加えた４箇所）において測定し、各箇所における肉厚、偏肉量（０゜又は９０゜方向及び４５゜又は１３５゜方向における最大肉厚と最小肉厚との差）及び偏肉発生位置を求め、これらの測定値を演算処理部６へ入力する。該演算処理部６は、前記測定値に基づき、圧延ロール２０のロール間距離及び回転数並びに仕上ロール３０の回転数を算出し、圧延制御部５へ出力する。該圧延制御部５は、前記演算処理部６から入力されたロール間距離及び回転数に関するデータに基づき、モータ２１，２１，…及びモータ３１，３１，…と、ロール圧下装置２２，２２，…及びロール圧下装置３２，３２，…とを個別に制御する。
【００３２】
マンドレルバー４を挿通された中空素材１ａは、マンドレルミル２の圧延スタンド２０ｓを構成する圧延ロール２０，２０の間に噛み込まれ、該圧延ロール２０，２０がモータ２１によって回転駆動されることにより複数ある圧延スタンド２０ｓ，２０ｓ，…を順次移動し、またロール圧下装置２２により前記圧延ロール２０，２０のロール間距離が調整され、前記中空素材１ａは圧延される。
【００３３】
マンドレルミル２により圧延されて得られた素管１ｂは、前記肉厚計４０により周方向の複数箇所における素管肉厚と偏肉量とが求められた後、後続する定径圧延機３の仕上スタンド３０ｓを構成する仕上ロール３０，３０の間に噛み込まれる。モータ３１により前記仕上ロール３０，３０が回転駆動され、回転数が調整されることにより、前記素管１ｂはマンドレルバー４を引き抜かれつつ移動し圧延され、所要の肉厚、外径を有する金属管製品１ｃとなる。
【００３４】
前記演算処理部６における制御内容を図２に示すフローチャートに基づき説明する。前記演算処理部６は、マンドレルミル２の圧延ロール２０，２０の孔径と、マンドレルバー４の外径とが入力されており、前記圧延ロール２０，２０と前記マンドレルバー４との間隔が円周方向に略均一となるように、素管１ｂの第１肉厚目標値ｔ１を算出する（Ｓ１）。前記圧延ロール２０，２０の孔径（半径）をＲ、マンドレルバー４の外径半径をｒとした場合、前記第１肉厚目標値ｔ１は、
ｔ１＝（Ｒ−ｒ）
となる。
【００３５】
前記第１肉厚目標値ｔ１を算出する際には、肉厚計４０により測定されたマンドレルミル２による圧延後の素管１ｂの素管肉厚実績値及び偏肉実績値に基づいて補正する（Ｓ２）。素管肉厚実績値及び偏肉実績値に基づく補正によれば、マンドレルミル２のロール間距離の設定誤差を吸収することができる。マンドレルミル２の圧延ロール２０の回転軸は隣り合う圧延スタンド２０ｓ，２０ｓとの間において９０゜ずらして配置されているため、偏肉の最大値及び最小値が生じる素管１ｂの周方向位置は、互いに４５゜ずれている。即ち、圧延ロール２０の回転軸方向位置及び該回転軸に対して４５゜ずれた位置に偏肉が生じる。従って、圧延ロール２０の回転軸方向に最大偏肉が生じている場合は、ロール間距離を小さくするように変更し、また、圧延ロール２０の回転軸に対して４５゜ずれた方向に最大偏肉が生じている場合は、ロール間距離を大きくするように変更する。
【００３６】
経験上、圧延後の素管１ｂに生じる偏肉量（最大肉厚と最小肉厚との差）は、素管肉厚目標値の変更量に対して１／３程度変化することが知られている。従って、肉厚計４０により得られた素管肉厚実績値及び前記第１肉厚目標値ｔ１から素管１ｂに生じた偏肉量Ｘを算出し、該偏肉量Ｘの３倍に相当する分だけ、前記の偏肉発生方向に基づいて増加又は減少させて素管肉厚目標値ｔ１を補正する。即ち、補正後の第１肉厚目標値ｔ１は、
ｔ１＝（Ｒ−ｒ±３Ｘ）
となる。ただし、上式中の±は、前記の偏肉発生方向に従って選択する。
【００３７】
なお、前記第１肉厚目標値ｔ１は、第１肉厚目標値ｔ１を任意に仮定し、塑性変形モデルに基づいて前記第１肉厚目標値ｔ１の修正値及び偏肉量を求めて補正することを繰り返し行うことにより算出してもよい。また、前記素管肉厚目標値の変更量に対する偏肉量の変化量は、塑性変形モデルに基づいて算出してもよい。
【００３８】
次に、定径圧延機３の能力により決定され演算処理部６に予め入力されている定径圧延機３による張力ｆのとり得る範囲内において、前記張力ｆを任意に仮定し（Ｓ３）、前記張力ｆ及び定径圧延機３での圧延による金属管製品１ｃの仕上肉厚目標値（製品に要求される肉厚寸法）によりマンドレルミル２による第２肉厚目標値ｔ２を算出する（Ｓ４）。前記仕上肉厚目標値をＴ、定径圧延機３により張力ｆで圧延された素管１ｂの肉厚変化量をΔｔとした場合、前記第２肉厚目標値ｔ２は、
ｔ２＝（Ｔ＋Δｔ）
となる。
【００３９】
前記第１肉厚目標値ｔ１と前記第２肉厚目標値ｔ２との差分値（ｔ１−ｔ２＝（Ｒ−ｒ±３Ｘ）−（Ｔ＋Δｔ））を算出し、該差分値の絶対値（｜ｔ１−ｔ２｜）と、演算処理部６に予め入力されている所定の許容量αとの大小を比較する（Ｓ５）。第１肉厚目標値ｔ１と第２肉厚目標値ｔ２との差分値の絶対値が許容量α以下である場合、前記第１肉厚目標値ｔ１及び前記張力ｆが最終決定値となる（Ｓ１０）。
【００４０】
第１肉厚目標値ｔ１と第２肉厚目標値ｔ２との差分値の絶対値が、前記所定の許容量αより大きい場合、定径圧延機３の能力に基づき予め設定された張力の許容範囲内で張力ｆの変更が可能かを判別する（Ｓ６）。張力ｆの変更が不可能な場合は、前記第２肉厚目標値ｔ２及び張力ｆを最終決定値とする（Ｓ１０）。
【００４１】
定径圧延機３の張力ｆが変更可能である場合、前記差分値が正の値か負の値かを判別し（Ｓ７）、定径圧延機３の張力の変更を行う。前記差分値が正の値である場合（ｔ１−ｔ２＞０）、張力ｆを演算処理部６に予め入力されている所定の変化量Δｆだけ増やし（Ｓ８）、変更した張力ｆと前記仕上肉厚目標値Ｔとからマンドレルミル２の第２肉厚目標値ｔ２を算出する。また、前記差分値が負の値である場合（ｔ１−ｔ２＜０）、張力ｆを所定の変化量Δｆだけ減らし（Ｓ９）、変更した張力ｆと前記仕上肉厚目標値Ｔとからマンドレルミル２の第２肉厚目標値ｔ２を算出する。以下、第１肉厚目標値ｔ１と第２肉厚目標値ｔ２との差分値の絶対値が許容量α以下となるか、定径圧延機３の張力変更が不可能となるまでＳ４〜Ｓ９の動作を繰り返し、肉厚目標値及び張力を決定する（Ｓ１０）。
【００４２】
最終的に決定された肉厚目標値及び張力に基づき、公知の方法を用い、マンドレルミル２の圧延ロール２０，２０，…の回転数及びロール間距離を算出し（Ｓ１１）、続いて定径圧延機３の仕上ロール３０，３０，…の回転数及びロール間距離を算出する（Ｓ１２）。
【００４３】
また、定径圧延機３により張力を利用した仕上圧延を行う場合、素管１ｂの両端部のみ張力が加わらず他の部分と比較して肉厚が厚くなるため、これを抑制して均一な肉厚に制御する、即ち薄肉化制御をする必要が生じる。管端の薄肉化制御の手法は、従来より知られているため詳述は避けるが、マンドレルミル２による圧延時に圧延ロール２０，２０のロール間距離を制御して前記素管１ｂの両端部を薄肉化する方法と、定径圧延機３による張力圧延時に仕上ロール３０，３０の回転数を制御して前記両端部に張力がかかるようにする方法とがある。本発明に係る金属管圧延方法では、演算処理部６において定径圧延機３の張力を変更する（Ｓ８，Ｓ９）場合は、圧延ロール２０，２０のロール間距離又は仕上ロール３０，３０の回転数の算出（Ｓ１１，Ｓ１２）の際に、上述した方法の一方又は両方を用い、前記圧延ロール２０，２０のロール間距離又は前記仕上ロール３０，３０の回転数を適宜補正することにより管端の薄肉化を行う。薄肉化において肉厚は、仕上肉厚目標値Ｔまで薄肉化し、また、薄肉化の対象となる素管１ｂの管端からの範囲は、圧延される金属管の材料、圧延寸法等により実績に基づいて予め設定された範囲で行う。
【００４４】
このような金属管圧延方法及び金属管圧延装置によれば、マンドレルミル２での圧延後に生じる素管１ｂの偏肉を抑制でき、保有すべきマンドレルバー４の数量を削減することが可能であり、また、４ロールスタンドを用いた場合に生じる素管１ｂの噛み込み不良による圧延トラブル及びマンドレルバー４を素管１ｂから引き抜くときのトラブルを回避することができる。
【００４５】
また、定径圧延機３により仕上圧延可能な肉厚の許容範囲及び仕上肉厚目標値Ｔに基づき素管１ｂの周方向の肉厚偏差が所定値以下となるように素管肉厚目標値を設定し、素管肉厚実績値に基づき前記素管肉厚目標値を補正することにより、素管１ｂの偏肉の発生を更に抑制することができる。
【００４６】
さらに、マンドレルミル２の圧延ロール２０の回転数及びロール間距離、又は、定径圧延機３の仕上ロール３０の回転数の設定が変更された場合であっても、管端薄肉化制御の制御量を変更することにより、金属管製品１ｃの長手方向端部の肉厚を均一化することができる。
【００４７】
なお、本実施の形態において肉厚計４０はマンドレルミル２の出側に設置したが、定径圧延機３の出側に設置してもよい。肉厚計４０を定径圧延機３の出側に設置した場合、前記肉厚計４０から得られる金属管製品１ｃの周方向の複数箇所の仕上肉厚値に基づき周方向に生じた偏肉量を算出し、偏肉実績値に基づき前述と同様に素管肉厚目標値の補正を行う。また、本実施の形態では、マンドレルミル２と定径圧延機３とが一直線的に列設（タンデム配置）され、金属管が連続的に圧延される場合の方法について説明したが、マンドレルミル２及び定径圧延機３を離して配置し、圧延工程を複数に分ける圧延方法においても同様の効果を奏することができる。また、マンドレルミル２の圧延ロール２０の圧下位置を変更した場合の偏肉の変化量として経験値に基づいく値を用いて説明したが、幾何学的計算、塑性変形モデルによる計算に基づいて計算してもよいことを言うまでもない。さらに、定径圧延機３は、本実施の形態において示した２ロール方式の他、３ロール方式であってもよい。
【００４８】
【発明の効果】
第１発明に係る金属管圧延方法及び第４発明に係る金属管圧延装置によれば、マンドレルミルでの圧延後に生じる金属管の周方向の偏肉を抑制でき、保有すべきマンドレルバーの数量を削減することが可能であり、また、金属管の噛み込み不良による圧延トラブル及びマンドレルバーを金属管から引き抜くときのトラブルを回避することができる。
【００４９】
第２発明に係る金属管圧延方法によれば、マンドレルミルでの圧延による周方向の偏肉の発生を更に抑制することのできる、より適切な肉厚目標値を得ることが可能である。
【００５０】
第３発明に係る金属管圧延方法によれば、定径圧延機の仕上圧延条件に変更があった場合であっても、金属管の端部の薄肉化制御を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る金属管圧延方法を実施するためのマンドレルミル及び定径圧延機の構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係る金属管圧延装置が備える演算処理部の制御内容を示すフローチャートである。
【図３】マンドレルミルの構成を示す模式的側面図である。
【図４】マンドレルミルの構成を示す部分断面正面図である。
【図５】圧延ロールの位置を変更した場合のマンドレルミルの構成を示す部分断面正面図である。
【図６】４ロールスタンドを用いたマンドレルミルの構成を示す部分断面正面図である。
【符号の説明】
１ 金属管
１ａ 中空素材
１ｂ 素管
１ｃ 金属管製品
２ マンドレルミル
３ 定径圧延機
４ マンドレルバー
５ 圧延制御部
６ 演算処理部
２０ 圧延ロール
２０ｓ 圧延スタンド
２１，３１ モータ
２２，３２ ロール圧下装置
３０ 仕上ロール
３０ｓ 仕上スタンド
４０ 肉厚計

Claims (4)

1. 複数の圧延スタンドを備え、対向する２圧延ロールの回転軸方向が相前後する圧延スタンドで９０°ずらせて配置してあるマンドレルミルを用いてマンドレルバーを挿通された金属管を圧延ロールにより圧延して素管とし、更に仕上ロールを具備する定径圧延機を用いて仕上圧延して金属管製品とする金属管圧延方法において、
   前記マンドレルミルでの圧延後における素管の素管肉厚目標値を、該素管の周方向の最大肉厚と最小肉厚との差である偏肉量が所定値以下となるように、前記マンドレルバーの外径を含む演算式を用いて、前記定径圧延機により仕上げ圧延可能な範囲内にて決定し、決定された素管肉厚目標値を実現すべく前記圧延ロールの回転数及びロール間距離を設定し、一方、前記素管肉厚目標値又は前記マンドレルミルでの圧延後の素管の素管肉厚実績値と、前記定径圧延機での仕上圧延後における金属管製品の仕上肉厚目標値とに基づき、該仕上肉厚目標値を実現すべく仕上ロールの回転数を設定することを特徴とする金属管圧延方法。
2. 前記マンドレルミルにより圧延された金属管の先行材の素管肉厚の偏肉実績値、又は、前記定径圧延機により仕上圧延された金属管の先行材の仕上肉厚の偏肉実績値に基づき、前記金属管の後続材のマンドレルミルによる圧延に反映すべく前記素管肉厚目標値を補正することを特徴とする請求項１に記載の金属管圧延方法。
3. 前記圧延ロールの回転数及びロール間距離又は仕上ロールの回転数の設定に応じ、前記定径圧延機により仕上圧延された金属管製品の端部を薄肉化する管端薄肉化制御の制御量の変更を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属管圧延方法。
4. 複数の圧延スタンドを備え、対向する２圧延ロールの回転軸方向が相前後する圧延スタンドで９０°ずらせて配置してあり、マンドレルバーを挿通された金属管を圧延して素管とするマンドレルミルと、仕上ロールを具備し、前記素管を仕上圧延して金属管製品とする定径圧延機とを備える金属管圧延装置において、
   前記マンドレルミルにより圧延された後の素管の素管肉厚の周方向偏肉実績値、又は前記定径圧延機により仕上圧延された後の金属管製品の仕上肉厚の周方向偏肉実績値を測定する肉厚計と、該肉厚計によって測定された偏肉実績値が所定値以下となるように、前記マンドレルバーの外径に基づいて前記圧延ロールのロール間距離及び回転数を算出する第１の演算手段と、前記マンドレルミルでの圧延後における素管の素管肉厚目標値又は前記マンドレルミルでの圧延後の素管の素管肉厚実績値及び前記定径圧延機での仕上圧延における金属管の仕上肉厚目標値に基づいて前記仕上ロールの回転数を算出する第２の演算手段と、前記第１の演算手段により算出された前記圧延ロールのロール間距離及び回転数、並びに前記第２の演算手段により算出された前記仕上ロールの回転数に基づき、前記圧延ロールのロール間距離及び回転数、並びに前記仕上ロールの回転数を制御する制御手段とを有することを特徴とする金属管圧延装置。

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