JP3988639B2 - エッジ・ベンド・ロール及びそのロール位置の初期設定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エッジ・ベンド・ロール及びそのロール位置の初期設定方法に係わり、詳しくは、鋼帯を幅方向で曲げて円形断面とし、突き合わせた両端部を接合して電縫鋼管、圧接鋼管、鍛接鋼管等を製造するに際し、突き合わせ位置の左右で断面形状が同一になるように鋼帯を成形加工するエッジ・ベンド・ロールの構造改良及び該エッジ・ベンド・ロールでのロール位置の初期設定技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電縫鋼管は、一般に、素材の鋼帯を走行させた状態で、一群の成形ロールによって円筒状に連続的に成形した後、突き合せた鋼帯の幅方向端部を溶接して製造される。この製造工程の一例を図６に示すが、まず、溶鋼を連続鋳造して得た鋼鋳片を加熱炉で所定温度に加熱してから、熱間圧延で一定幅の鋼帯とする。そして、この鋼帯１を、一群の成形ロール２に鋼帯面を水平にして一定速度で送り込む。一群の成形ロール２としては、例えば、入り側から順次、鋼帯幅方向の両端を上方に曲げていくエッジ・ベンド・ロール３、中央部分を曲げるセンタ・ベンド・ロール４、端部成形用のケージ・ロール５、仕上げ成形のためのフィンパス・ロール６が直列に配置されている。これら成形ロール２で加工して円筒状にされた鋼帯１は、引き続き、その突き合わされた幅方向端部（以下、単に突き合わせ部とかエッジ部という）を誘導コイル等７で加熱し、スクイズ・ロール８で押さえて圧着、溶接し、一応の管体９とされる。その管体９は、上記溶接で内外面に生じたビード（図示していないが、通常の溶着部に生じたじゅず状物）をビード切削手段１０で切削除去する。さらに、超音波探傷器１１での疵検査後、熱処理としてシーム・アニラー１２なる焼鈍装置で溶接部（シーム部ともいう）の焼鈍及び水噴射ノズル１３での冷却が順次施される。その後、ストレッチ・レデューサやサイザーのような絞り圧延機１４で寸法を整えてから、払い出し用の搬送ライン上でカッタ１５により所望される長さに切断されて、所望特性を有する電縫鋼管となる。また、接合方法を上記溶接に代え、圧接あるいは鍛接とすると、圧接鋼管や鍛接鋼管になる。
【０００３】
かかる工程を経て製造した鋼管は、前記突合せ部分を境にして左右の断面形状が同一になっていることが非常に重要である。さもなくば、製品の外観が好ましくない上に、強度等の品質にも影響を与えるからである。なお、製品として不合格になる割合は、鋼帯の材質が高強度材であったり、肉厚が薄い鋼管であるほど大きい傾向にある。
【０００４】
ところで、この断面形状の左右対称化に最も影響を与えるのは、鋼帯幅方向の両端を最初に曲げ始めるエッジ・ベンド・ロールでの成形状態であるが、従来は、図５に示すようなエッジ・ベンド・ロール３が使用されていた。すなわち、下ロール１６には、鋼帯１と接触する面がほぼＬ字形で、その底辺が比較的広いものを同軸上に２個、左右に配置し、該２個の下ロール１６とも上下方向への移動及び左右への移動（互いの間隔が変更自在にならない）ができないものであった。つまり、下ロール１６の回転用モータ１７だけが付帯されていたのである。一方、上ロール１８は、鋼帯１との接触面の幅が狭く、ロール面に曲率を有する形状になっており、しかも左右の上ロール１８は、互いに同じ軸に配置し、同期させて上下移動及び左右への移動が一体として行えるようにしてある。例えば、上ロール１８の上下移動は、上下移動用サーボモータ１９により上下移動用ウォームジャッキ２５を介して行い、左右の上ロール１８を同じ量だけ上下移動させる。また、上ロール１８の左右移動は、左右移動用サーボモータ２０により左右移動用スクリューネジ２６を介して行い、左右の上ロール１８を同じ量だけ左右に移動させる。従って、左右の上ロール１８は、同じ量だけしか上下、左右へ移動できず、鋼帯１の肉厚や幅の変更があっても、上ロール１８の上下及び左右の移動量を設定変更すれば、鋼帯１の端部は左右対称を維持した状態で曲げられる。
【０００５】
しかしながら、この従来のエッジ・ベンド・ロール３では、鋼帯１の両端部は正確に左右対称で曲げられるとは限らず、前記突合せ部分（シーム部ともいう）を境にして左右の断面形状を同一にするという問題は完全に解消できなかった。
【０００６】
そこで、本出願人は、この従来のエッジ・ベンド・ロールを改良し、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、鋼帯幅方向の両端部を左右対象に曲げることの可能な鋼帯端部の成形装置（以下、具体的にエッジ・ベンド・ロールという）を提案した。それは、鋼帯１の上面側に接触し、上下方向及び左右方向への移動が自在で、且つ左右対称の形状をした２個の上ロール１８と、鋼帯１の下面側と接触し、左右対称の形状であるが、上下方向及び左右方向へ非移動な２個の下ロール１６とを備えた従来のエッジ・ベンド・ロールに、前記２個の上ロール１８を上下及び左右へそれぞれ独立して移動自在にするロールの移動手段１９、２０と、前記上下のロール１８，１６の出側に設けられ、鋼帯１の曲がり形状を測定するセンサ２１と、その測定値に基づき、鋼帯両端部の曲がり形状が左右対称になるように、左右に配置された上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を調整する上ロールの位置調整手段２２とを備えたものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この新しいエッジ・ベンド・ロール３によれば、左右に配置された上ロールの位置が個別に調整できるので、走行する鋼帯が水平に左右へ蛇行したり、振動しても、鋼帯幅方向の両端部を左右対象に曲げることが可能になり、製品の合格率が高まり、製品歩留りが向上する。また、製造に利用可能な鋼帯の鋼種やサイズ範囲が広がった。さらに、該エッジ・ベンド・ロール３を使用するに際しては、それを構成する装置の所謂「ガタ」や磨耗を配慮し、ロールの上下位置を初期設定する所謂「ゼロ調整」が必要であるが、それも容易に実施できるようになった。ここで、「ゼロ調整」とは、鋼帯１のパスライン（例えば、鋼帯の下面又は中心線を基準）に対するロールの位置合わせのことで、それは、新しいロールへの交換が行われる毎、且つ交換したロールの使用開始前に行われる。
【０００８】
一方、エッジ・ベンド・ロール３は、鋼帯１の端部を上方に曲げるので、幅方向の曲げる位置も正確にする必要がある。ところが、この新しいエッジ・ベンド・ロール３でも、従来と同様にそのロールの幅（軸）方向のゼロ調整は従来通りできないのが現状であった。
【０００９】
【特許文献１】
特願２００２−１５４８６０号明細書（４頁、段落【００１０】）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる事情に鑑み、鋼帯幅方向のロール位置の初期設定が容易、且つ迅速に実施可能なエッジ・ベンド・ロール及びそのロール位置の初期設定方法を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化した。
【００１２】
すなわち、本発明は、鋼帯の幅方向両端部を上方に曲げる成形に用いられ、該鋼帯の上面側に接触し、上下方向及び左右方向への移動が自在で、左右に分割された２個の上ロールと、前記鋼帯の下面側と接触し、左右に分割されているが、上下方向及び左右方向へ非移動の下ロールと、前記上下のロールの出側に設けられ、鋼帯の曲がり形状を測定するセンサと、その測定値に基づき、鋼帯両端部の曲がり形状が左右対称になるように、左右に配置された上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を調整する上ロールの位置調整手段とを備えたエッジ・ベンド・ロールにおいて、上ロール及び下ロールのそれぞれの両端部に、断面視で、互いに接触可能な傾斜した位置基準面を設けたことを特徴とするエッジ・ベンド・ロールである。この場合、上記センサが、走行する鋼帯の上方に配置され、鋼帯幅方向へ水平移動自在なレーザ距離計であるのが好ましい。
【００１３】
また、本発明は、上ロールの幅と下ロールの幅の差がＳｍｍの前記のエッジ・ベンド・ロールへ、板厚がｔｍｍの鋼帯を通過させるに先立ち、以下の作業を段階的に順次行いロールの上下位置決めを行うことを特徴とするエッジ・ベンド・ロールのロール位置の初期設定方法である。
第１段階：左右の下ロールの軸中心高さを一定に固定すると共に、該下ロールの幅方向位置を鋼帯の目標曲げ位置に合わせて固定する
第２段階：左右の上ロールの幅方向位置を左右開閉の閉限にセットする
第３段階：左右の上ロールに個別に０．５トンの加重を印加し、上下ロールを接触させる
第４段階：さらに、同時圧下で合計２トンの加重を印加し、ゲージの表示を０にセットする
第５段階：左右の上ロールを上昇させ、前記ゲージの表示を通過させる鋼帯の板厚（ｔ）で停止させる
さらに、本発明は、前記のエッジ・ベンド・ロールのロール位置の初期設定方法を終了後、引き続き以下の作業を段階的に順次行いロールの左右位置決めを行うことを特徴とするエッジ・ベンド・ロールのロール位置の初期設定方法でもある。
第１段階：左右の上ロールを開方向に移動させ、前記傾斜した基準面で下ロールと接触させる
第２段階：左右の上ロールに１トンの加重を印加し、ゲージの表示をＳ＋（ｔ−１）にセットする
第３段階：左右の上ロールを閉方向に移動し、ゲージの表示がＳとなる位置で停止させる
本発明によれば、上ロール及び下ロールの端部にお互いの位置を決める基準面を設けるようにしたので、運転開始前に行うロールの初期位置決めが従来より容易にできるようになる。その結果、ロール交換作業に要する時間が従来よりも格段に短縮されるばかりでなく、生産性及び製品合格率の向上も達成される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
本発明は、図４（ａ）及び（ｂ）で説明した新しいエッジ・ベンド・ロール３を対象にしている。つまり、鋼帯１の幅方向両端部を上方に曲げる成形に用いられ、該鋼帯１の上面側に接触し、上下方向及び左右方向への移動が自在で、左右に分割された２個の上ロール１８と、前記鋼帯１の下面側と接触し、左右に分割されているが、上下方向及び左右方向へ非移動の下ロール１６と、前記上下のロール１６，１８の出側に設けられ、鋼帯１の曲がり形状を測定するセンサ２１と、その測定値に基づき、鋼帯両端部の曲がり形状が左右対称になるように、左右に配置された上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を調整する上ロールの位置調整手段２２とを備えたものである。これにより、分割して左右に配置された上ロール１８の上下移動及び水平移動が個別に行えるからである。
【００１６】
かかる装置を使用して電縫鋼管を製造するには、まずロールの位置を初期設定する必要がある。しかしながら、その方法は確立しておらず、しかも鋼帯幅方向の位置決めは行っていないのが現状であった。そこで、発明者はこのロール位置の初期設定の方法について検討した。そして、初期設定が円滑に行えないのは、新しいエッジ・ベンド・ロール３でも、上下ロール間の相対的な位置的関係が明確になっていないことにあると考え、ロールの構造に工夫を凝らし、上下ロールの位置的関係を結びつける基準を設けることにした。
【００１７】
つまり、上ロール１８及び下ロール１６のそれぞれの両端部に、図３に示すように、断面視で、互いに接触可能な傾斜した位置基準面２７を設けるようにしたのである。これにより、上下ロール間の間隙（記号：Ａ）を該基準面間の間隙（記号：Ｂ）との関係で調整できるようになり、ロールの位置決め作業が行い易くなる。
【００１８】
なお、本発明では、前記基準面２７の傾斜角は特に定めないが、４５°であると、前記した上下方向に印加した加重が１トンの時、幅方向には１．５トンの加重がかかることになり、実用上好ましい。また、上下ロール間の間隙（記号：Ａ）を該基準面間の間隙（記号：Ｂ）との関係は、例えば、上下ロールを接触した際に、Ｂ＝５ｍｍになるように、基準面２７を接触させた場合には、Ａ＝ｔｍｍ，上ロールと下ロールの曲がり部における間隙（記号：Ｃ）が１ｍｍになるように、ロールを製作しておくのである。
【００１９】
このようにロールの改造を行うと、分割された左右の上ロールが、上下及び左右へ個別に移動できるようになっている場合には、ロール位置の初期設定を以下のようにすれば良いことに気づき、その方法を本発明とした。
【００２０】
上ロールの幅と下ロールの幅の差がＳｍｍの前記のエッジ・ベンド・ロールへ、板厚がｔｍｍの鋼帯を通過させるに先立ち、ロールの上下方向での位置決めは、まず、左右の下ロール１６の軸中心高さを一定高さに固定すると共に、該下ロール１６の幅方向位置を鋼帯１の目標曲げ位置に合わせて固定する。この作業は、分割されている左右の下ロール１６を昇降させたり、左右へ移動させることで行う。
【００２１】
引き続いて、左右の上ロール１８の左右移動用サーボモータ２０を用いて、左右のロールを幅方向に移動し、左右開閉の閉限位置にセットする。そして、上下移動用サーボモータ１９を用いて、左右の上ロール１８を降下させ、個別に０．５トンの加重を印加し、上下のロールを接触させる。接触したかどうかは、図示していないロードセルに０．５トンの加重がかかったことで判断する。さらに、左右のロールを同時に降下させて、曲げ成形時に実際に加えられる合計２トンの加重を印加して、ロールの降下を停止する。その際の上下のロールの関係は、図１（ａ）に示すように、前記基準面にＢ＝５ｍｍの隙間が生じている。この上下ロールの位置が所謂ゼロ点に相当するので、図示していないゲージ（メータ）の表示を０にセットする。引き続き、左右の上ロール１８を上昇させ、図１（ｂ）に示すように、前記ゲージの表示を通過させる鋼帯の板厚（ｔｍｍ）になったら、上昇を停止する。この位置が、上ロール１８の上下方向での初期設定位置となる。なお、これらの作業はすべて自動的に行われる。
【００２２】
次に、従来は行っていなかった鋼帯幅方向のロールの位置決めは、以下のようにすれば良い。
【００２３】
すなわち、前記上下方向の初期設定に続いて、まず左右の上ロール１８を、左右移動用サーボモータ２０を用いて開方向に移動させ、前記傾斜した位置基準面２７で下ロール１６側と接触させて移動を停止する。この接触は、図示していないロードセルに加重が印加したことで確認できる。さらに、左右の上ロール１８を上下移動用サーボモータ１９で降下させ、それぞれに１トンの加重を印加し、降下を停止させる。この状況を図２（ａ）に示すが、Ａ＝ｔｍｍ，Ｂ＝０，Ｃ＝１ｍｍである。これが幅方向でのゼロ点であるので、図示していないゲージの表示をＳ＋（ｔ−１）にセットする。引き続き、左右の上ロール１８を左右閉方向に移動し、ゲージの表示がＳとなる位置で停止させる。その結果、図２（ｂ）に示すように、上下のロール間の隙間は、Ａ，Ｃのいずれもｔｍｍとなり、幅方向のロールの初期設定が完了したことになる。
【００２４】
【実施例】
Ｃ：０．２５質量％、Ｓｉ：０．２０質量％、Ｍｎ：０．１０質量％を含有する鋼鋳片を熱間圧延して幅４５５ｍｍ，肉厚２．０ｍｍの鋼帯を得、それを素材に電縫鋼管を製造した。なお、電縫鋼管の製造工程としては、図６で説明したものを利用した。電縫鋼管のサイズは、外径１４６ｍｍφ×肉厚２.０ｍｍである。その際、本発明に係るエッジ・ベンド・ロール（図４参照）を使用し、操業開始前にそのロール位置の初期設定を行ってから、生産を行った。
【００２５】
該ロール位置の初期設定は、図５に示した従来のエッジ・ベンド・ロール３では、上下方向でのみ行うのに３０分要したが、本発明によれば、幅方向での位置決めを加えても、５分で行えた。その結果、従来より鋼帯両端部の曲げ精度が高まり、製品合格率が従来より７％向上した。また、ロールの初期設定が迅速に行えるので、生産性も従来より大幅に向上した。
【００２６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明により、エッジ・ベンド・ロールの操業開始前に行うロールの初期位置決めが従来より容易にできるようになる。その結果、ロール交換作業に要する時間が従来よりも格段に短縮されるばかりでなく、生産性及び製品合格率の向上も達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るエッジ・ベンド・ロールの上下方向の位置決めを説明する図であり、（ａ）は上ロールと下ロールとが接触した状況を、（ｂ）は位置決め終了時の状況である。
【図２】本発明に係るエッジ・ベンド・ロールの幅方向の位置決めを説明する図であり、（ａ）は上ロールと下ロールの基準面同士が接触した状況を、（ｂ）は位置決め終了時の状況である。
【図３】本発明に係るエッジ・ベンド・ロールに位置基準面を設けたことを示す図である。
【図４】本発明の対象であるエッジ・ベンド・ロールを示す図であり、（ａ）は全体の正面図を、（ｂ）は鋼帯両端部の曲がり形状を制御する装置を説明する図である。
【図５】従来のエッジ・ベンド・ロールを示す正面図である。
【図６】電縫鋼管の製造工程を説明するフロー図である。
【符号の説明】
１ 鋼帯
２ 成形ロール（群）
３ エッジ・ベンド・ロール
４ センタ・ベンド・ロール
５ ケージ・ロール
６ フィンパス・ロール
７ 誘導コイル
８ スクイズ・ロール
９ 管体
１０ ビード切削手段
１１ 超音波探傷器
１２ シーム・アニラー
１３ 水噴射ノズル
１４ 絞り圧延機
１５ カッタ
１６ 下ロール
１７ 下ロールの回転用モータ
１８ 上ロール
１９ 上下移動用サーボモータ（移動手段）
２０ 左右移動用サーボモータ（移動手段）
２１ センサ
２２ 位置調整手段（演算器を含む）
２４ ディスプレー
２５ 上下移動用ウォームジャッキ
２６ 左右移動用スクリューネジ
２７ 位置基準面

Claims (4)

1. 鋼帯の幅方向両端部を上方に曲げる成形に用いられ、該鋼帯の上面側に接触し、上下方向及び左右方向への移動が自在で、左右に分割された２個の上ロールと、前記鋼帯の下面側と接触し、左右に分割されているが、上下方向及び左右方向へ非移動の下ロールと、前記上下のロールの出側に設けられ、鋼帯の曲がり形状を測定するセンサと、その測定値に基づき、鋼帯両端部の曲がり形状が左右対称になるように、左右に配置された上ロールの上下移動距離及び/又は左右水平位置を調整する上ロールの位置調整手段とを備えたエッジ・ベンド・ロールにおいて、
   上ロール及び下ロールのそれぞれの両端部に、断面視で、互いに接触可能な傾斜した位置基準面を設けたことを特徴とするエッジ・ベンド・ロール。
2. 上記センサが、走行する鋼帯の上方に配置され、鋼帯幅方向へ水平移動自在なレーザ距離計であることを特徴とする請求項１記載のエッジ・ベンド・ロール。
3. 上ロールの幅と下ロールの幅の差がＳｍｍの請求項１及び請求項２に記載のエッジ・ベンド・ロールへ、板厚がｔｍｍの鋼帯を通過させるに先立ち、以下の作業を段階的に順次行いロールの上下位置決めを行うことを特徴とするエッジ・ベンド・ロールのロール位置の初期設定方法。
   第１段階：左右の下ロールの軸中心高さを一定に固定すると共に、該下ロールの幅方向位置を鋼帯の目標曲げ位置に合わせて固定する
   第２段階：左右の上ロールの幅方向位置を左右開閉の閉限にセットする
   第３段階：左右の上ロールに個別に０．５トンの加重を印加し、上下ロールを接触させる
   第４段階：さらに、同時圧下で合計２トンの加重を印加し、ゲージの表示を０にセットする
   第５段階：左右の上ロールを上昇させ、前記ゲージの表示を通過させる鋼帯の板厚（ｔ）で停止させる
4. 請求項３に記載のエッジ・ベンド・ロールのロール位置の初期設定方法を終了後、引き続き以下の作業を段階的に順次行いロールの左右位置決めを行うことを特徴とするエッジ・ベンド・ロールのロール位置の初期設定方法。
   第１段階：左右の上ロールを開方向に移動させ、前記傾斜した基準面で下ロールと接触させる
   第２段階：左右の上ロールに１トンの加重を印加し、ゲージの表示をＳ＋（ｔ−１）にセットする
   第３段階：左右の上ロールを閉方向に移動し、ゲージの表示がＳとなる位置で停止させる

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