JP4238744B2 - ３ロール式管圧延機におけるインナーハウジングの装着方法及び密着状態検知方法並びに３ロール式管圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、３ロール式管圧延機、たとえばサイザーにおけるインナーハウジングの密着不良を防止して確実に装着する方法、及び、その密着状態を検知する方法、並びに、その密着状態検知方法を実施可能な３ロール式管圧延機に関するものである。

インナーハウジングを有する３ロール式管圧延機として、たとえば図４に示したものがある。この図４に示す管圧延機３１では、３つの圧延ロール３２を収納するインナーハウジング３３を、ミルスタンド３４に設置された固定ストッパー３５に密着するまで挿入して固定することにより、ミルスタンドの芯と圧延ロールの芯が一致し、適正な圧延が可能になる。
特許第３３９５６５１号公報

しかしながら、このインナーハウジングの固定ストッパーへの密着が不良な状態で圧延した場合には、スタンド芯とロール芯が一致せず、圧延芯がずれることから、品質不良が発生し、また、その原因究明の為に稼働率が低下する。

このインナーハウジング３３が固定ストッパー３５に密着しない原因としては以下の２点が挙げられる。
先ず、第１点目は、インナーハウジング３３をミルスタンド３４内に引き込む時に、Ｆｐ≦Ｆｒ＋Ｆｆとなって、固定ストッパー３５に密着するまで引き込み切れない点である。

ここで、Ｆｐはインナーハウジング３３をミルスタンド３４内に引き込む際の引き込み用シリンダ３６の引き込み力、Ｆｒはインナーハウジング３３の内部部品の作動抵抗力、Ｆｆはインナーハウジング３３の前記引き込み時（或いはミルスタンド３４からの押し出し時）における摩擦抵抗力を表す（図５参照）。

なお、前記作動抵抗力Ｆｒとしては、各圧延ロール３２をシリンダ３９のロッドの出退により接離回動させる際の回動支点となるピン４０の回動抵抗、圧下スクリュー３８によって押し出されるピストン４１のブッシュによる摺動抵抗、油圧ライン４２の閉塞による抵抗などがある。

次に、第２点目は、一旦固定ストッパー３５に密着するまで引き込んだ場合でも、その後、圧下スクリュー３８（図５の場合は紙面左下側に位置する圧下スクリュー）を作動して圧延ロール３２を圧延位置まで動かす際に、Ｆｓｘ≒Ｆｒ≧Ｆｐ＋Ｆｃｘ＋Ｆｆとなり、ミルスタンド３４から再度押し出してしまう点である。

ここで、Ｆｓｘは圧下スクリュー３８の水平方向分力、Ｆｃｘはインナーハウジング３３を引き込んだ後、インナーハウジング３３をクランプシリンダ３７でクランプした時の水平方向分力を表す。

以上の２点から、管圧延機設置後の設備の経年劣化等で、インナーハウジングの内部部品の作動抵抗力Ｆｒが大きくなった場合に、固定ストッパーに密着しない現象が発生することは明らかである。しかし、多品種を生産する管圧延機では、保有するインナーハウジングの数量も多くなるため、全てのインナーハウジングについて、常時、前記作動抵抗力Ｆｒを一定に管理するのはコスト的に大きな負担となる。

また、前記引き込み時における摩擦抵抗力Ｆｆは、圧延ロール３２等を備えたインナーハウジング３３の自重をＷ、圧下スクリュー３８の垂直方向分力をＦｓｙ、動摩擦係数をμとした場合、Ｆｆ＝（Ｗ＋Ｆｓｙ）×μで表すことができるが、管圧延機の偶数スタンドでは、図６（ａ）に示すように、圧延ロール３２の配置上、圧下スクリュー３８の垂直方向分力Ｆｓｙが前記自重Ｗとは反対の上方に作用する。

一方、奇数スタンドでは、図６（ｂ）に示すように、前記垂直方向分力Ｆｓｙが前記自重Ｗと同じ下方に作用する。したがって、偶数スタンドでは奇数スタンドと比較して、前記摩擦抵抗力Ｆｆが小さくなる。このことから、前記第２点目の現象は偶数スタンドに発生し易いことが判る。

本発明が解決しようとする問題点は、保有するインナーハウジングの数量が多い、多品種を生産する管圧延機において、如何にして、全てのインナーハウジングについて、常にミルスタンドの芯と圧延ロールの芯を一致させるかという点である。

発明者は、インナーハウジングを装着する際の最適条件について調査を重ねた結果、Ｆｐ＞０．１×Ｆｓｘで、かつ、Ｆｐ＋Ｆｃｘ＞０．２×Ｆｓｘを満足する条件の場合には、前述の２点の問題点が発生しないことを知見した。

本発明の３ロール式管圧延機におけるインナーハウジングの装着方法は、前記知見に基づいてなされたものであり、
シリンダのロッドの出退によってピンを支点として接離回動が可能な３つの圧延ロールを収納したインナーハウジングと、
このインナーハウジングをミルスタンドに引き込んだ後クランプするクランプシリンダと、ミルスタンドに引き込んだインナーハウジングの前記圧延ロールを前記インナーハウジングに設置したピストンを介して移動させる圧下スクリューが設置されたミルスタンドからなる３ロール式管圧延機の、
前記インナーハウジングを、前記ミルスタンドに設置した固定ストッパーに密着するまで、引き込み用シリンダによって引き込んで装着する方法であって、
Ｆｐ＞０．１×Ｆｓｘを満足するような引き込み力でインナーハウジングをミルスタンドに引き込んだ後、
Ｆｐ＋Ｆｃｘ＞０．２×Ｆｓｘを満足するようなクランプ力でインナーハウジングをクランプすることを最も主要な特徴とする。

また、上記のようにインナーハウジングをクランプして、インナーハウジングを固定ストッパーに密着させる場合に、その密着状態検知方法としては、
ミルスタンドに設置された固定ストッパーのストッパー面からエアーを噴出させ、そのエアーのエアー配管内の圧力上昇値に基づき、固定ストッパーへのインナーハウジングの密着状態を検知することを最も主要な特徴とする。

この本発明のような、エアーの噴射口周辺に異物が詰まり易い環境下では、
インナーハウジングの引き込み初期には高流量でエアーを噴出させ、引き込み後期に低流量でエアーを噴射させることが望ましい。

一方、前記の本発明装着方法においては、
前記何れかの本発明密着状態検知方法による密着不良の検知時に、
前記引き込み力Ｆｐと前記クランプ力の少なくともどちらか一方を大きくすることで、より装着時の確実性が増す。

また、本発明のインナーハウジングを有する３ロール式管圧延機は、
シリンダのロッドの出退によってピンを支点として接離回動が可能な３つの圧延ロールを収納したインナーハウジングと、
このインナーハウジングをミルスタンドに引き込んだ後クランプするクランプシリンダと、ミルスタンドに引き込んだインナーハウジングの前記圧延ロールを前記インナーハウジングに設置したピストンを介して移動させる圧下スクリューが設置され、前記インナーハウジングの引き込み位置には固定ストッパーが設けられたミルスタンドからなる３ロール式管圧延機であって、
前記固定ストッパーのストッパー面に噴射口を設けたエアー配管を設けると共に、このエアー配管の前記噴出口部における圧力を検知する圧力センサーを設置したことを最も主要な特徴とする。このような構成により前記の本発明密着状態検知方法が実施可能になる。

また、前記本発明の３ロール式管圧延機において、
前記エアー配管を、低流量用と高流量用の２系統となし、切り替え可能に構成した場合には、前記の本発明密着状態検知方法のより望ましい態様が実施可能になる。

本発明は、インナーハウジングを有する３ロール式管圧延機において、インナーハウジングの密着不良を高精度に検知でき、確実にインナーハウジングを固定ストッパーに密着させて装着できるので、芯ずれが発生せず、圧延品質が向上するという利点がある。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図３を用いて説明する。
図１は本発明の密着状態検知方法を実施するための装置構成を説明する図で、図１中の１は固定ストッパー３５の、インナーハウジング３３が密着するストッパー面３５ａにエアーの噴射口を設けたエアー配管である。このエアー配管１の、エアー源２から前記噴射口に至る途中には、たとえばストップ弁３、レデューサー４、流量調整弁５などが設けられている。

６は前記噴射口近傍のエアー配管１内の圧力を検知する圧力センサーであり、インナーハウジング３３のミルスタンド３４内への引き込み時、この圧力センサー６で検知した圧力は、たとえば指示計７で表示できるようになっている。

以上の装置を備えた本発明に係る３ロール式管圧延機にあっては、インナーハウジング３３を引き込む際には、固定ストッパー３５の前記ストッパー面３５ａからエアーを噴出させておき、前記ストッパー面３５ａ近傍のエアー配管１内の圧力を常時検出する。

発明者が、インナーハウジング３３と固定ストッパー３５のストッパー面３５ａとの隙間と前記圧力について調査したところ、図２に示したように、圧力は隙間の大きさにほぼ比例して小さくなる結果が得られた。

また、図２より０．３ＭＰａの圧力で供給したエアーの圧力が、前記隙間が０．５ｍｍの場合には約０．２ＭＰａまで低下すること、そして、前記隙間が０．５ｍｍを超えた場合には、品質不良が発生することが判明した。そして、前記隙間が０．５ｍｍを超えたことを、エアー圧力により十分検知可能であることも判明した。

ちなみに、下記表１に示した引き込み力Ｆｐでインナーハウジング３３をミルスタンド３４に引き込んだ後、下記表１に示した水平方向分力Ｆｃｘとなるクランプ力でインナーハウジング３３をクランプし、その後、下記表１に示した水平方向分力Ｆｓｘとなる力で圧下スクリュー３８を駆動して管の圧延を行った。

Ｆｐ＞０．１×Ｆｓｘを満足する引き込み力でインナーハウジング３３をミルスタンド３４に引き込んだ後、Ｆｐ＋Ｆｃｘ＞０．２×Ｆｓｘを満足するクランプ力でインナーハウジング３３をクランプする本発明方法では、鋼管の品質不良は起こらなかった。このことから、本発明方法によれば、インナーハウジング３３の装着時に密着不良は生じなかったものと判断できる。

一方、インナーハウジング３３をミルスタンド３４に引き込む際の引き込み力がＦｐ≦０．１×Ｆｓｘで、引き込み後のクランプ力がＦｐ＋Ｆｃｘ≦０．２×Ｆｓｘの場合には、鋼管の品質不良が発生した。このことから、本発明の条件を満足しない場合には、インナーハウジング３３の装着時に密着不良が発生することが明らかとなった。

そして、前記インナーハウジング３３のミルスタンド３４への引き込み装着時に、固定ストッパー３５のストッパー面３５ａから噴出させるエアー（供給圧力は０．３０ＭＰａ）の、エアー配管内の圧力を検出していたところ、前記本発明の条件を満足する引き込み力及びクランプ力で装着した場合には、前記圧力値はインナーハウジング３３の引き込みと共に上昇し、インナーハウジング３３の装着時には０．２５ＭＰａ以上であった。

一方、本発明の条件を満足しない引き込み力及びクランプ力で装着した場合には、前記インナーハウジング３３の装着時における圧力値は０．２５ＭＰａ未満となっていた。
このことから、本発明方法によれば、インナーハウジング３３の装着時における密着状態を正確に検知することができることが判明した。

ところで、圧延機内はグリスや冷却水等により環境が悪い。従って、前記ストッパー面３５ａにおけるエアーの噴射口には異物が詰まり易くなる。異物が詰まった場合は、インナーハウジング３３の密着が不十分でも、高い圧力値が検出され、密着状態の検出精度が悪くなる。

そこで、前記の本発明方法において、インナーハウジング３３の引き込み初期には高流量でエアーを噴出させ、引き込み後期に低流量でエアーを噴射させるようにすれば、引き込み初期の前記隙間が大きい時に異物をパージできる一方、引き込み後期の前期隙間が小さくなったときには圧力の検出感度が良くなる。

この本発明方法を実施するためのエアー配管の構成を図３に示す。すなわち、図３のように、前記エアー配管１を高流量側１１と低流量側２１の２系統設け、エアー源２からのエアーを切替え弁８によって高流量側１１と低流量側２１の何れかの経路に導くようにすれば良い。

この図３では、低流量側２１のエアー配管途中に絞り弁２２を設けて、流量を調整できるようにすると共に、高流量側１１と低流量側２１のエアー配管の合流部にはシャトル弁９を設け、高流量側１１と低流量側２１とでエアーが行き来しないようにしたものを示している。なお、図３は固定ストッパー３５が２箇所の場合のエアー配管の例を示し、図３中の１０ａはフィルター、１０ｂは減圧弁を示す。

これらのエアー配管構成を有する本発明の３ロール式管圧延機を用いて、本発明の密着状態検知方法を実施しつつ、本発明方法でインナーハウジング３３を装着する場合には、密着不良を検知した時に、引き込み力Ｆｐとクランプ力Ｆｃｘの少なくともどちらか一方を大きくすれば、より装着時の確実性が増加することになる。

上記の例は単なる一例であり、検出圧力は供給圧力等によって変化することは言うまでもない。すなわち、本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

以上の本発明は、インナーハウジングを有する圧延機であれば、３ロール式に限らず、２ロール式でも適用できる。

第１の本発明の密着状態検知方法を実施するための装置構成を説明する図である。 インナーハウジングと固定ストッパーのストッパー面との隙間と、エアー配管の圧力について調査した結果の一例を示した図である。 第２の本発明の密着状態検知方法を実施するための装置構成を説明する図である。 インナーハウジングを有する３ロール式管圧延機の一例を示す図である。 インナーハウジングが固定ストッパーに密着しない原因を説明する図である。 インナーハウジングが固定ストッパーに密着しない原因の第２点目が偶数スタンドに発生しやすいことを説明する図で、（ａ）は偶数スタンド、（ｂ）は奇数スタンドを示す。

符号の説明

１ エアー配管
１１ 高流両側
２１ 低流量側
２ エアー源
６ 圧力センサー
８ 切替え弁
３１ 管圧延機
３３ インナーハウジング
３４ ミルスタンド
３５ 固定ストッパー
３５ａ ストッパー面
３６ 引き込み用シリンダ
３７ クランプシリンダ
３８ 圧下スクリュー

Claims (6)

1. シリンダ３９のロッドの出退によってピン４０を支点として接離回動が可能な３つの圧延ロール３２を収納したインナーハウジング３３と、
   このインナーハウジング３３をミルスタンド３４に引き込んだ後クランプするクランプシリンダ３７と、ミルスタンド３４に引き込んだインナーハウジング３３の前記圧延ロール３２を前記インナーハウジング３３に設置したピストン４１を介して移動させる圧下スクリュー３８が設置されたミルスタンド３４からなる３ロール式管圧延機の、
   前記インナーハウジング３３を、前記ミルスタンド３４に設置した固定ストッパー３５に密着するまで、引き込み用シリンダ３６によって引き込んで装着する方法であって、
   インナーハウジング３３のミルスタンド３４への引き込み力をＦｐ、インナーハウジング３３のクランプ力の水平分力をＦｃｘ、圧下スクリュー３８の水平方向分力をＦｓｘとした場合、
   Ｆｐ＞０．１×Ｆｓｘを満足するような前記引き込み力でインナーハウジング３３を引き込んだ後、
   Ｆｐ＋Ｆｃｘ＞０．２×Ｆｓｘを満足するような前記クランプ力でインナーハウジング３３をクランプすることを特徴とする３ロール式管圧延機におけるインナーハウジングの装着方法。
2. 請求項１記載の方法で装着したインナーハウジング３３の、固定ストッパー３５への密着状態を検知する方法であって、
   ミルスタンド３４に設置された固定ストッパー３５のストッパー面３５ａからエアーを噴出させ、この噴出させるエアーの、エアー配管１内の圧力上昇値に基づき、固定ストッパー３５へのインナーハウジング３３の密着状態を検知することを特徴とする３ロール式管圧延機におけるインナーハウジングの密着状態検知方法。
3. 請求項２記載の密着状態検知方法において、
   インナーハウジング３３の引き込み初期には高流量でエアーを噴出させ、引き込み後期に低流量でエアーを噴射させることを特徴とする３ロール式管圧延機におけるインナーハウジングの密着状態検知方法。
4. 請求項２又は３記載の密着状態検知方法による密着不良の検知時、
   前記引き込み力Ｆｐと前記クランプ力の少なくともどちらか一方を大きくすることを特徴とする請求項１記載の３ロール式管圧延機におけるインナーハウジングの装着方法。
5. シリンダ３９のロッドの出退によってピン４０を支点として接離回動が可能な３つの圧延ロール３２を収納したインナーハウジング３３と、
   このインナーハウジング３３をミルスタンド３４に引き込んだ後クランプするクランプシリンダ３７と、ミルスタンド３４に引き込んだインナーハウジング３３の前記圧延ロール３２を前記インナーハウジング３３に設置したピストン４１を介して移動させる圧下スクリュー３８が設置され、前記インナーハウジング３３の引き込み位置には固定ストッパー３５が設けられたミルスタンド３４からなる３ロール式管圧延機であって、
   前記固定ストッパー３５のストッパー面３５ａに噴射口を設けたエアー配管１を設けると共に、このエアー配管１の前記噴出口部における圧力を検知する圧力センサー６を設置したことを特徴とする請求項２記載の密着状態検知方法を実施可能な３ロール式管圧延機。
6. 請求項５記載の３ロール式管圧延機において、
   前記エアー配管１を、低流量用と高流量用の２系統となし、切り替え可能に構成したことを特徴とする請求項３記載の密着状態検知方法を実施可能な３ロール式管圧延機。

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