JP4356074B2 - ３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整方法及び調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、継目無管の製造に使用される３ロール式マンドレルミルにおいて、当該マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置を適切に調整する方法及び装置に関する。

マンネスマン−マンドレルミル方式による継目無管の製造においては、まず素材の丸ビレット又は角ビレットを回転炉床式加熱炉で１２００〜１２６０℃に加熱した後、穿孔機でプラグと圧延ロールにより穿孔圧延して中空素管を製造する。次に、前記中空素管の内面にマンドレルバーを串状に挿入し、通常５〜８スタンドからなるマンドレルミルで外面を孔型圧延ロールで拘束して延伸圧延することにより、所定の肉厚まで減肉する。その後、マンドレルバーを抽出した後、前記減肉された管材を絞り圧延機で所定外径に成形圧延して製品を得る。

マンドレルミルとしては、従来より、各スタンドに対向する一対の孔型圧延ロールが配設され、隣接するスタンド間で圧延ロールの圧下方向を９０°ずらして交互に配置した２ロール式マンドレルミルが多く用いられている。また、各スタンドに圧下方向のなす角が９０°である４つの孔型圧延ロールが配設された４ロール式マンドレルミルが一部で適用されており、さらに、各スタンドに圧下方向のなす角が１２０°である３つの孔型圧延ロールが配設され、隣接するスタンド間で圧延ロールの圧下方向を６０°ずらして交互に配置した３ロール式マンドレルミルも提案されている。

ここで、マンドレルミルにおける被圧延材（管材）の肉厚精度を確保して、偏肉を抑制するには、マンドレルミルを構成する各圧延ロールの圧下位置を適正な位置に制御することが重要である。

そこで、２ロール式マンドレルミルにおいては、対向する孔型圧延ロールのフランジ部同士をいったん接触させ、このときの各圧延ロールの圧下位置を零点として圧下位置を制御する方法が用いられている（たとえば、特許文献１参照）。しかしながら、３ロール式や４ロール式のマンドレルミルの場合には、各圧延ロールの圧下位置の相対関係の自由度が増すため、この方法では正しく零点を調整できず、ひいては各圧延ロールの圧下位置を適正な位置に制御することができないという問題がある。

また、４ロール式マンドレルミルにおいて、マンドレルミル出側に配置した放射線（γ線）肉厚測定装置によって被圧延材の肉厚（放射線ビームが通過する被圧延材の対向する部分の肉厚の加算値）を測定し、当該測定値に基づいて圧延ロールの圧下位置を調整する方法が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。しかしながら、３ロール式マンドレルミルの場合には、被圧延材の各圧延ロールの溝底部に相当する位置に対向する部分は、他の圧延ロールのフランジ部に相当する位置となる（図７参照）が、一般にフランジ部に相当する位置での被圧延材の肉厚は圧延条件によって変動しやすいため、当該肉厚と圧延ロールの圧下位置との関係は予測困難である。したがって、上記特許文献２に記載の放射線肉厚測定装置によって、放射線ビームが通過する被圧延材の対向する部分の肉厚の加算値（すなわち、各圧延ロールの溝底部に相当する位置の肉厚と他の圧延ロールのフランジ部に相当する位置の肉厚との加算値）を測定しても、当該測定値に基づいて圧延ロールの圧下位置を調整することは困難である。
特開平９−１７４１１８号公報 特開平８−７１６１６号公報

以上のように、３ロール式マンドレルミルにおいては、２ロール式マンドレルミルや４ロール式マンドレルミルと異なり、マンドレルミルを構成する各圧延ロールの圧下位置を適正な位置に制御することにより、被圧延材の肉厚精度を確保して偏肉を抑制する効果的な方法が提案されていないのが現状である。

本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置を適正に調整する方法及び装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、従来のように各圧延ロールの溝底部に相当する位置の肉厚と他の圧延ロールのフランジ部に相当する位置の肉厚との加算値を測定するのではなく、圧延ロールの圧下位置との関係を予測することができる各圧延ロールの溝底部に相当する位置での被圧延材の肉厚を測定し、当該測定値に基づいて各圧延ロールの圧下位置を調整するように構成すれば、被圧延材の肉厚精度を確保して偏肉を抑制し得る適正な位置調整が可能であることに想到した。また、実際のマンドレルミルにおいては、被圧延材の中心位置（被圧延材の芯）と、被圧延材の肉厚を測定する各位置（後述するマルチビーム方式の放射線を採用する場合には、各放射線ビームが交差する位置）の重心位置との間にずれが生じる場合があり、当該位置ずれに起因して、図８に示すように、実際には偏肉が生じていない被圧延材であっても見かけ上偏肉が生じているように測定される場合がある（図８では便宜上、被圧延材の全周肉厚を図示しているが、実際には各圧延ロールの溝底部に相当する位置における肉厚のみが測定される）。斯かる肉厚測定誤差は、各圧延ロールの圧下位置の調整誤差に通じるものである。本発明者らは、以上の知見に基づいて本発明を完成したものである。すなわち、本発明は、３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整方法であって、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定する第１ステップと、被圧延材の中心位置を測定するステップと、前記測定された中心位置と、前記第１ステップにおける被圧延材の肉厚を測定する各位置の重心位置との偏差を算出するステップと、前記測定された各肉厚を前記算出された偏差に基づいて補正した後、当該補正された各肉厚と目標肉厚との偏差を算出する第２ステップと、前記第２ステップにおいて算出された各偏差に基づき各圧延ロールの圧下位置を調整する第３ステップとを含むことを特徴とする３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整方法を提供するものである。

斯かる発明によれば、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定し、前記測定された各肉厚と圧延スケジュールによって決まる目標肉厚との偏差を算出し、前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールの圧下位置を調整することになる。斯かる偏差は、圧延スケジュールで想定している各圧延ロールの位置調整基準となる零点の位置ずれに相当するため、逆に前記偏差に基づいて（前記偏差が０となるように）圧下位置を調整すれば、各圧延ロールについて適正な圧下位置調整が可能である。

なお、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定するには、たとえば、「鉄と鋼」（第７０年第９号第１１３９頁〜第１１４５頁）に開示されているマルチビーム方式の放射線測定方法を適用し、被圧延材の各圧延ロールの溝底部に相当する位置（溝底部に相当する位置の肉厚中央）において各放射線ビームが交差する配置とすればよい。

また、本発明によれば、被圧延材の中心位置を測定し、前記測定された中心位置と、前記被圧延材の肉厚を測定する各位置の重心位置との偏差を算出し、前記測定された各肉厚を前記算出された偏差に基づいて補正した後、当該補正された各肉厚に基づいて圧下位置が調整されることになるため、より一層精度の良い調整方法を実現することが可能である。

なお、被圧延材の中心位置を測定するには、たとえば、被圧延材の外径を互いに略直交する方向から測定し、一の方向について測定した外径の中心位置と、他の方向（一の方向と略直交する方向）について測定した外径の中心位置とに基づき被圧延材の中心位置座標を算出することが可能である。また、測定された中心位置と被圧延材の肉厚を測定する各位置の重心位置との偏差に基づき、測定された各肉厚を補正するには、予め前記偏差と肉厚測定誤差（見かけ上の偏肉量）との相関関係を実験等によって算出しておき、当該相関関係に基づいて補正すればよい。

ここで、図９に示すように、３つの圧延ロールＲ１、Ｒ２、Ｒ３の内、圧延ロールＲ１とＲ２のフランジ部同士、及び、圧延ロールＲ１とＲ３のフランジ部同士が接触する位置で零点調整されている（被圧延材の圧延時には、当該零点位置を基準として各圧延ロールの圧下位置が等距離だけ移動する）場合には、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚が略同等の値で測定されることがある（したがって各圧延ロールの圧下位置は適正であるとみなされることになる）。しかしながら、たとえ、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚が略同等の値で測定されたとしても、この場合には、各圧延ロールの溝底部からフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚が溝底部に相当する位置における肉厚と異なり、被圧延材に偏肉を生じることになってしまう。

本発明の発明者らは、上記のような場合であっても、各圧延ロールの圧下位置を適正に調整することができる方法について鋭意検討した結果、各圧延ロールの溝底部から一方および他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚をそれぞれ測定し、当該測定値に基づいて各圧延ロールの圧下位置を調整するように構成すれば、被圧延材の肉厚精度を確保して偏肉を抑制し得る適正な位置調整が可能であることに想到し、本発明を完成したものである。すなわち、前記課題を解決するべく、本発明は、３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整方法であって、各圧延ロールの溝底部から一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定すると共に、他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定するステップと、前記測定された一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚と、前記測定された他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚との偏差を算出するステップと、前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールの圧下位置を調整するステップとを含むことを特徴とする３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整方法を提供するものである。

斯かる発明によれば、各圧延ロールの溝底部から一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定すると共に、他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定し、両測定値の偏差に基づき各圧延ロールの圧下位置が調整されることになる。したがって、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚が略同等の値で測定されるために、各圧延ロールの圧下位置が見かけ上適正であるとみなされるような場合であっても、実際に適正な位置に圧下位置を調整することが可能である。

なお、両測定値の偏差に基づく各圧延ロールの圧下位置の調整量は、両測定値の測定位置と溝底位置との幾何学的条件に基づき、両測定値の偏差が０となるように決定すればよい。

また、前記課題を解決するべく、本発明は、３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置であって、複数の放射線源と当該各放射線源に被圧延材を介してそれぞれ対向配置された複数の検出器とを具備し、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定する肉厚測定装置と、被圧延材の外径を互いに略直交する方向から測定することによって被圧延材の中心位置を測定する中心位置測定装置と、前記中心位置測定装置によって測定された中心位置と、前記肉厚測定装置を構成する複数の放射線源からの放射線ビームの交差点の重心位置との偏差を算出し、前記測定された各肉厚を前記算出された偏差に基づいて補正した後、当該補正された各肉厚と目標肉厚との偏差を算出し、前記算出された各肉厚と目標肉厚との各偏差に基づき各圧延ロールの圧下装置を制御する圧下位置制御装置とを備えることを特徴とする３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置としても提供される。

また、前記課題を解決するべく、本発明は、３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置であって、複数の放射線源と当該各放射線源に被圧延材を介してそれぞれ対向配置された複数の検出器とを具備し、各圧延ロールの溝底部から一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定すると共に、他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定する肉厚測定装置と、前記測定された一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚と、前記測定された他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚との偏差を算出し、前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールの圧下装置を制御する圧下位置制御装置とを備えることを特徴とする３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置としても提供される。

本発明によれば、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定し、前記測定された各肉厚と圧延スケジュールによって決まる目標肉厚との偏差を算出し、前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールの圧下位置を調整することになる。斯かる偏差は、圧延スケジュールで想定している各圧延ロールの位置調整基準となる零点の位置ずれに相当するため、逆に前記偏差に基づいて（前記偏差が０となるように）圧下位置を調整すれば、各圧延ロールについて被圧延材の肉厚精度を確保して偏肉を抑制し得る適正な圧下位置調整が可能である。
また、本発明によれば、被圧延材の中心位置を測定し、前記測定された中心位置と、前記被圧延材の肉厚を測定する各位置の重心位置との偏差を算出し、前記測定された各肉厚を前記算出された偏差に基づいて補正した後、当該補正された各肉厚に基づいて圧下位置が調整されることになるため、より一層精度の良い調整方法を実現することが可能である。
あるいは、本発明によれば、各圧延ロールの溝底部から一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定すると共に、他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定し、両測定値の偏差に基づき各圧延ロールの圧下位置が調整されることになる。したがって、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚が略同等の値で測定されるために、各圧延ロールの圧下位置が見かけ上適正であるとみなされるような場合であっても、実際に適正な位置に圧下位置を調整することが可能である。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る圧下位置調整装置１００は、内面にマンドレルバーＢを串状に挿入した状態で被圧延材Ｔの外面を延伸圧延するべく、各スタンドにそれぞれ３つの圧延ロールが配設された計６スタンドからなる３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置である。より具体的に説明すれば、本実施形態に係る圧下位置調整装置１００は、マンドレルミルの最終２スタンド（第５スタンド及び第６スタンド）に配設された圧延ロールＲ５、Ｒ６の圧下位置を調整するように構成されている。なお、図１では便宜上、圧延ロールＲ５、Ｒ６が各スタンドにそれぞれ２つずつ配設されているように図示しているが、実際には圧下方向のなす角が互いに１２０°である３つの圧延ロールＲ５、Ｒ６がそれぞれ配設されている。

圧下位置調整装置１００は、マンドレルミルの出側に配置され、各圧延ロールＲ５、Ｒ６の溝底部に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚（以下、適宜「溝底肉厚」という）を測定する肉厚測定装置１と、肉厚測定装置１によって測定された各溝底肉厚と圧延スケジュールによって決定された溝底部に相当する位置での目標肉厚との偏差を算出し、前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールＲ５、Ｒ６の圧下装置Ｐ５、Ｐ６を制御する圧下位置制御装置２とを備えている。なお、図１では便宜上、圧下装置Ｐ５、Ｐ６が各スタンドにそれぞれ１つずつ配設されているように図示しているが、実際には各スタンドに配設された各圧延ロールＲ５、Ｒ６毎に配設されている。

また、本実施形態に係る圧下位置調整装置１００は、好ましい態様として、被圧延材Ｔの外径を互いに略直交する方向から測定することによって被圧延材Ｔの中心位置を測定する中心位置測定装置３を備えている。

肉厚測定装置１は、図２に概略構成を示すように、複数の放射線源１１、１２、１３と各放射線源１１、１２、１３に被圧延材Ｔを介してそれぞれ対向配置された複数の検出器１４、１５、１６とを具備しており、各放射線源１１、１２、１３から放射される放射線ビームＢＥ１、ＢＥ２、ＢＥ３が、被圧延材Ｔの各圧延ロールの溝底部に相当する位置（溝底部に相当する位置の肉厚中央）において交差する配置とされた所謂マルチビーム方式の放射線測定装置とされている。より具体的に説明すれば、第５スタンド及び第６スタンドにおける圧延ロールＲ５、Ｒ６の溝底部は互いに位置が異なる（６０°ずれる）ため、これに対応するべく、肉厚測定装置１は、図２に示すような構成に、さらに放射線ビームの交差点が異なる（６０°ずらした）装置を被圧延材Ｔの軸方向に沿って２段に配置しており、一方の段で圧延ロールＲ５の溝底肉厚を測定し、他方の段で圧延ロールＲ６の溝底肉厚を測定するように構成されている。すなわち、図３に示すように、一方の段で第５スタンドでの溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ３を、他方の段で第６スタンドでの溝底肉厚Ｂ４〜Ｂ６をそれぞれ測定し、肉厚測定装置１全体としては、全ての溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ６を測定する構成となっている。なお、本実施形態で採用したマルチビーム方式の放射線測定装置による具体的な肉厚測定方法については公知であるため、その詳細な説明は省略するものとする。

圧下位置制御装置２は、前述のように、肉厚測定装置１によって測定された各溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ６と圧延スケジュールによって決定された溝底部に相当する位置での目標肉厚との偏差を算出し、前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールＲ５、Ｒ６の圧下装置Ｐ５、Ｐ６を制御することが可能である。より具体的には、目標肉厚に比べて測定した溝底肉厚が小さければ、対応する圧延ロールが開く方向（被圧延材Ｔの中心から遠ざかる方向）に移動するよう圧下装置を制御し、逆に目標肉厚に比べて測定した溝底肉厚が大きければ、対応する圧延ロールが閉じる方向（被圧延材Ｔの中心に近づく方向）に移動するよう圧下装置を制御することが可能である。なお、各圧延ロールＲ５、Ｒ６の移動量（位置修正量）は、前記偏差が０となるように位置を修正する必要があることから、前記偏差と同程度に設定される。

ただし、本実施形態に係る圧下位置制御装置２は、前述のように中心位置測定装置３を備えており、中心位置測定装置３によって測定された被圧延材Ｔの中心位置に基づき、測定した溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ６を補正する構成を採用可能である。

本実施形態に係る中心位置測定装置３は、図４に概略構成を示すように、被圧延材Ｔを一の方向から照明する棒状光源（たとえば高周波点灯型の蛍光灯）３１と、被圧延材Ｔを介して棒状光源３１に対向配置されたラインセンサ（たとえばＣＣＤラインセンサ）３２と、棒状光源３１の照明方向と略直交する方向から被圧延材Ｔを照明する棒状光源３３と、被圧延材Ｔを介して棒状光源３３に対向配置されたラインセンサ３４とを備えており、これにより被圧延材Ｔの外径（被圧延材Ｔの陰影の長さ）を互いに略直交する方向から測定する構成とされている。被圧延材Ｔの中心位置座標は、棒状光源３１及びラインセンサ３２の組み合わせによって測定した外径の中心位置Ｘと、棒状光源３３及びラインセンサ３４の組み合わせによって測定した外径の中心位置Ｙとによって算出される。

前述のように、中心位置測定装置３によって測定された被圧延材Ｔの中心位置に基づき、測定した溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ６を補正する構成を採用する場合には、圧下位置制御装置２は、先ず中心位置測定装置３によって測定された中心位置（Ｘ、Ｙ）と、肉厚測定装置１を構成する複数の放射線源１１、１２、１３からの放射線ビームの交差点の重心位置との偏差を算出する。ここで、前記偏差と測定した溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ６の測定誤差（見かけ上の偏肉量）との相関関係は、予め実験等によって算出され、たとえば、図５に示すような関係となる。ここで、図５の横軸は、前記偏差（被圧延材の芯ずれ量）の被圧延材の半径に対する割合を示し、縦軸は、以下の式（１）で表される見かけ上の偏心偏肉成分を示す。

なお、上記式（１）は、肉厚の測定点数がｎである場合の一般式を示すものであり、本実施形態の場合には、肉厚測定装置１を構成する各段の測定点数が３点であるため、ｎ＝３となる。また、θ_ｋ＋１＝θ_ｋ＋１２０となる。

次に、圧下位置制御装置２は、測定された各溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ６を前記算出された偏差（見かけ上の偏心偏肉成分）に基づき以下の式（２）にしたがって補正する。

さらに、圧下位置制御装置２は、上記式（２）にしたがって補正された各溝底肉厚と目標肉厚との偏差を算出して、当該算出された各偏差に基づき各圧延ロールのＲ５、Ｒ６の圧下装置Ｐ５、Ｐ６を制御し得るように構成されている。

以上のように、本実施形態に係る圧下位置制御装置２は、中心位置測定装置３によって測定された被圧延材Ｔの中心位置に基づき、測定した溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ６を補正する構成を採用可能に構成されており、当該構成を採用することにより、より一層精度の良い圧下位置の調整が可能であるという利点を有する。

なお、本実施形態においては、肉厚測定装置１が溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ６のみを測定する構成である場合について説明したが、本発明はこれに限るものではなく、肉厚測定装置１が他の複数の放射線源と当該各放射線源に被圧延材Ｔを介してそれぞれ対向配置された他の複数の検出器とを具備し、各圧延ロールＲ５、Ｒ６の溝底部から一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚を測定すると共に、他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚を測定する構成を採用することも可能である。すなわち、図６に示すように、溝底肉厚Ｂ１を測定した溝底部については両フランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚Ｂ１１、Ｂ１２をも測定し、溝底肉厚Ｂ２を測定した溝底部については両フランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚Ｂ２１、Ｂ２２をも測定し、溝底肉厚Ｂ３を測定した溝底部については両フランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚Ｂ３１、Ｂ３２をも測定し、溝底肉厚Ｂ４を測定した溝底部については両フランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚Ｂ４１、Ｂ４２をも測定し、溝底肉厚Ｂ５を測定した溝底部については両フランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚Ｂ５１、Ｂ５２をも測定し、溝底肉厚Ｂ６を測定した溝底部については両フランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚Ｂ６１、Ｂ６２をも測定するように構成することが可能である。

肉厚測定装置１として前記構成を採用した場合、圧下位置制御装置２は、前記測定された一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚（たとえば、肉厚Ｂ１１）と、前記測定された他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚（たとえば、肉厚Ｂ１２）との偏差を算出し、前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールＲ５（Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒ５３）、Ｒ６の圧下装置Ｐ５、Ｐ６をさらに制御するように構成することが可能である。より具体的には、たとえば、圧延ロールＲ５１に対応する肉厚Ｂ１１に比べて肉厚Ｂ１２が大きければ、大きい側（肉厚Ｂ１２）の測定位置に隣接する圧延ロールＲ５２が開く方向（被圧延材Ｔの中心から遠ざかる方向）に移動するよう圧下装置Ｐ５を制御する一方、残りの２つの圧延ロールＲ５１、Ｒ５３は閉じる方向（被圧延材Ｔの中心に近づく方向）に移動するよう圧下装置Ｐを制御することが可能である。同様にして、Ｂ２１とＢ２２、Ｂ３１とＢ３２、Ｂ４１とＢ４２、Ｂ５１とＢ５２、Ｂ６１とＢ６２の偏差がそれぞれ算出され、その正負（大小）に応じて、対応する圧延ロールの圧下装置が同様に制御される。なお、各圧延ロールＲ５、Ｒ６の移動量（位置修正量）は、前記偏差が０となるように位置を修正する必要があり、たとえば、溝底部からフランジ部側にずれた肉厚測定位置と圧延ロールの孔型中心とを結ぶ直線が、溝底部と圧延ロールの孔型中心とを結ぶ直線に対して２０°の角度をなす場合、以下の式（３）によって表される。
圧延ロールの位置修正量（絶対値）
＝両側の肉厚偏差×１／ｓｉｎ（２０°） ・・・（３）

以上の構成を採用することにより、各圧延ロールＰ５、Ｐ６の溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ３、Ｂ４〜Ｂ６が略同等の値で測定されるために、各圧延ロールＰ５、Ｐ６の圧下位置が見かけ上適正であるとみなされる場合であっても、実際に適正な位置に圧下位置を調整し直すことが可能である。

＜第２実施形態＞
図１０は、本発明の第２実施形態に係る３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置の概略構成を示す図である。図１０に示すように、本実施形態に係る３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置１００Ａも、第１実施形態と同様に、内面にマンドレルバーＢを串状に挿入した状態で被圧延材Ｔの外面を延伸圧延するべく、各スタンドにそれぞれ３つの圧延ロールが配設された計６スタンドからなる３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置である。より具体的に説明すれば、本実施形態に係る圧下位置調整装置１００Ａも、マンドレルミルの最終２スタンド（第５スタンド及び第６スタンド）に配設された圧延ロールＲ５、Ｒ６の圧下位置を調整するように構成されている。なお、図１０では便宜上、圧延ロールＲ５、Ｒ６が各スタンドにそれぞれ２つずつ配設されているように図示しているが、実際には圧下方向のなす角が互いに１２０°である３つの圧延ロールＲ５、Ｒ６がそれぞれ配設されている。

圧下位置調整装置１００Ａは、第１実施形態と同様に、マンドレルミルの出側に配置された肉厚測定装置１Ａと、肉厚測定装置１Ａの測定結果に基づいて各圧延ロールＲ５、Ｒ６の圧下装置Ｐ５、Ｐ６を制御する圧下位置制御装置２Ａとを備えている。なお、図１０では便宜上、圧下装置Ｐ５、Ｐ６が各スタンドにそれぞれ１つずつ配設されているように図示しているが、実際には各スタンドに配設された各圧延ロールＲ５、Ｒ６毎に配設されている。

しかしながら、第１実施形態と異なり、本実施形態に係る肉厚測定装置１Ａは、被圧延材Ｔの溝底肉厚を測定するものではなく、複数の放射線源と当該各放射線源に被圧延材Ｔを介してそれぞれ対向配置された複数の検出器とを具備し、各圧延ロールＲ５、Ｒ６の溝底部から一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚を測定すると共に、他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚を測定するように構成されている。第１実施形態の説明に用いた図６を参照しつつ説明すれば、溝底肉厚Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６については測定せず、各圧延ロールの溝底部から両フランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材Ｔの肉厚Ｂ１１、Ｂ１２、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ３１、Ｂ３２、Ｂ４１、Ｂ４２、Ｂ５１、Ｂ５２、Ｂ６１、Ｂ６２を測定するように構成されている。

また、本実施形態に係る圧下位置制御装置２Ａは、前記測定された一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚（たとえば、図６に示す肉厚Ｂ１１）と、前記測定された他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚（たとえば、図６に示す肉厚Ｂ１２）との偏差を算出し、前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールＲ５（Ｒ５１、Ｒ５２、Ｒ５３）、Ｒ６の圧下装置Ｐ５、Ｐ６を制御するように構成されている。より具体的には、たとえば、圧延ロールＲ５１に対応する肉厚Ｂ１１に比べて肉厚Ｂ１２が大きければ、大きい側（肉厚Ｂ１２）の測定位置に隣接する圧延ロールＲ５２が開く方向（被圧延材Ｔの中心から遠ざかる方向）に移動するよう圧下装置Ｐ５を制御する一方、残りの２つの圧延ロールＲ５１、Ｒ５３は閉じる方向（被圧延材Ｔの中心に近づく方向）に移動するよう圧下装置Ｐを制御することが可能である。同様にして、Ｂ２１とＢ２２、Ｂ３１とＢ３２、Ｂ４１とＢ４２、Ｂ５１とＢ５２、Ｂ６１とＢ６２の偏差がそれぞれ算出され、その正負（大小）に応じて、対応する圧延ロールの圧下装置が同様に制御される。なお、各圧延ロールＲ５、Ｒ６の移動量（位置修正量）は、前記偏差が０となるように位置を修正する必要があり、たとえば、溝底部からフランジ部側にずれた肉厚測定位置と圧延ロールの孔型中心とを結ぶ直線が、溝底部と圧延ロールの孔型中心とを結ぶ直線に対して２０°の角度をなす場合、以下の式（３）によって表される。
圧延ロールの位置修正量（絶対値）
＝両側の肉厚偏差×１／ｓｉｎ（２０°） ・・・（３）

以上の構成を採用することにより、各圧延ロールＰ５、Ｐ６の溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ３、Ｂ４〜Ｂ６が略同等の値で測定される（本実施形態では、溝底肉厚Ｂ１〜Ｂ３、Ｂ４〜Ｂ６を実際には測定しないため、仮に測定したとしたら略同等の値で測定されるという意味である）ために、各圧延ロールＰ５、Ｐ６の圧下位置が見かけ上適正であるとみなされる場合であっても、実際に適正な位置に圧下位置を調整することが可能である。

以下、実施例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
表１に示す寸法を有する被圧延材並びにマンドレルバーを用いて、以下に述べる各条件毎に３０本ずつ圧延する継目無鋼管の製造試験を実施した。

なお、試験は、（１）従来法（圧延ロールのフランジ部同士をいったん接触させ、このときの各圧延ロールの圧下位置を零点として圧下位置を制御する方法）、（２）実施例１（溝底肉厚測定値に基づき圧下位置を調整する方法）、（３）実施例２（前記溝底肉厚測定値を被圧延材の中心位置のずれ量で補正し、当該補正値に基づき圧下位置を調整する方法）、（４）実施例３（実施例２による調整後、圧延ロールのフランジ部側肉厚測定値の偏差に基づき圧下位置を再調整する方法）、及び、（５）実施例４（圧延ロールのフランジ部側肉厚測定値の偏差に基づき圧下位置を調整する方法）の４つの条件についてそれぞれ実施した。

表２に試験結果を示す。表２に示すように、従来法に比べて、実施例１〜実施例４の偏肉率の平均値及び偏肉率が５％を超える頻度は低減しており、これは、本発明によって３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置を適正に調整できるようになったことが大きく寄与していると考えられる。

図１は、本発明の一実施形態に係る３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置の概略構成を示す図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る肉厚測定装置の概略構成を示す図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る肉厚測定装置の測定箇所を説明する説明図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る中心位置測定装置の概略構成を示す図である。 図５は、被圧延材の芯ずれ量と見かけ上の偏肉量との関係の一例を示す図である。 図６は、本発明の他の実施形態に係る肉厚測定装置の測定箇所を説明する説明図である。 図７は、３ロール式マンドレルミルにおける圧延ロールの配置関係を説明する説明図である。 図８は、被圧延材の中心位置がずれた場合に生じる見かけ上の偏肉を説明する説明図である。 図９は、３ロール式マンドレルミルにおける圧延ロールの零点調整状態の一例を説明する説明図である。 図１０は、本発明の他の実施形態に係る３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置の概略構成を示す図である。

符号の説明

１・・・肉厚測定装置
２・・・圧下位置制御装置
３・・・中心位置測定装置
１００・・・圧下位置調整装置
Ｒ５，Ｒ６・・・圧延ロール
Ｐ５，Ｐ６・・・圧下装置

Claims (4)

1. ３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整方法であって、
   各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定する第１ステップと、
   被圧延材の中心位置を測定するステップと、
   前記測定された中心位置と、前記第１ステップにおける被圧延材の肉厚を測定する各位置の重心位置との偏差を算出するステップと、
   前記測定された各肉厚を前記算出された偏差に基づいて補正した後、当該補正された各肉厚と目標肉厚との偏差を算出する第２ステップと、
   前記第２ステップにおいて算出された各偏差に基づき各圧延ロールの圧下位置を調整する第３ステップとを含むことを特徴とする３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整方法。
2. ３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整方法であって、
   各圧延ロールの溝底部から一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定すると共に、他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定するステップと、
   前記測定された一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚と、前記測定された他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚との偏差を算出するステップと、
   前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールの圧下位置を調整するステップとを含むことを特徴とする３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整方法。
3. ３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置であって、
   複数の放射線源と当該各放射線源に被圧延材を介してそれぞれ対向配置された複数の検出器とを具備し、各圧延ロールの溝底部に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定する肉厚測定装置と、
   被圧延材の外径を互いに略直交する方向から測定することによって被圧延材の中心位置を測定する中心位置測定装置と、
   前記中心位置測定装置によって測定された中心位置と、前記肉厚測定装置を構成する複数の放射線源からの放射線ビームの交差点の重心位置との偏差を算出し、前記測定された各肉厚を前記算出された偏差に基づいて補正した後、当該補正された各肉厚と目標肉厚との偏差を算出し、前記算出された各肉厚と目標肉厚との各偏差に基づき各圧延ロールの圧下装置を制御する圧下位置制御装置とを備えることを特徴とする３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置。
4. ３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置であって、
   複数の放射線源と当該各放射線源に被圧延材を介してそれぞれ対向配置された複数の検出器とを具備し、各圧延ロールの溝底部から一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定すると共に、他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における被圧延材の肉厚を測定する肉厚測定装置と、
   前記測定された一方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚と、前記測定された他方のフランジ部側にずれた部分に相当する位置における肉厚との偏差を算出し、前記算出された各偏差に基づき各圧延ロールの圧下装置を制御する圧下位置制御装置とを備えることを特徴とする３ロール式マンドレルミルを構成する圧延ロールの圧下位置調整装置。

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