JP4543386B2 - 管材の外面疵検出方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、延伸圧延機の下流に定径圧延機を設置した管材の製造設備において、延伸圧延された管材の外面疵、特に外径凹み疵を自動的に検出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、まず素材として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の素管を製造する。次に、前記素管の内面にマンドレルバーを串状に挿入し、前記素管の外面を延伸圧延機（マンドレルミル）の孔型圧延ロールで拘束して延伸圧延することにより、前記素管を所定の肉厚まで減肉する。次に、マンドレルバーを抽出し、前記減肉された管材を定径圧延機（サイザー、ストレッチレデューサ）で所定外径に成形圧延する。その後、必要に応じて熱処理装置で熱処理を施した後、曲がり矯正機（ストレートナー）で軸方向の曲がりを矯正し、製品としての継目無管が得られる。

ここで、延伸圧延機で延伸圧延し、定径圧延機で定径圧延した後の管材外表面には、外表面の一部が凹んだ状態となる外径凹み疵と称される外面疵の発生する場合がある。斯かる外径凹み疵は、図４（ａ）に示すように、延伸圧延機の一のスタンドに配設された孔型圧延ロールのフランジ部に相当する部位で発生した管材の噛み出し部が、図４（ｂ）に示すように、当該一のスタンドの下流に位置する延伸圧延機の他のスタンド或いは定径圧延機で圧延されることにより、当該噛み出し部の両端が内側に折れ込んで生じるものと考えられる。

従来、上記外径凹み疵は、延伸圧延機又は定径圧延機で圧延した直後ではなく、冷間の目視検査によって検出している。そして、外径凹み疵を検出した場合には、外径凹み疵が生じないように、延伸圧延機に備えられた孔型圧延ロールの回転数等を調整することとしている。従って、延伸圧延機又は定径圧延機で管材を圧延している最中には、問題となる外径凹み疵が発生していることに気付かず、不良品が大量に発生してしまうおそれがあるという問題がある。また、目視検査であるため、継目無管の製造効率を低下させないようにするためには、全数検査ではなく抜き取り検査とせざるを得ず、発生した外径凹み疵を見逃してしまう場合があるという問題もある。

一方、従来より、延伸圧延機で圧延する際において管材に内外面疵が発生するのを防止するため、延伸圧延機の所定のスタンド出側にバルジ幅計を設置し、バルジ幅（孔型圧延ロールの圧下方向に対して直角方向の管材外径であり、前述した噛み出し部が生じている部分の外径に相当する）が所定の範囲内となるように孔型圧延ロールの圧下量や回転数などを制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１〜４参照）。

しかしながら、本発明の発明者らが鋭意検討したところによれば、延伸圧延機の所定のスタンド出側で測定したバルジ幅の大きさと外径凹み疵の発生有無との間には、必ずしも強い相関関係が見られず、バルジ幅測定値は適正であるにもかかわらず外径凹み疵の生じているケースが存在することが分かった。すなわち、バルジ幅の大小によって外径凹み疵を精度良く検出することは困難であった。以下では、これらについて、もう少し詳細に説明する。

図５は、延伸圧延機出側に配設したバルジ幅計によって測定した管材のバルジ幅の一例を示すグラフである。ここで、図５の横軸は圧延した管材の番号を、縦軸は測定したバルジ幅を示す。本発明の発明者らは、バルジ幅を測定した各管材について、定径圧延機で定径圧延した後に目視検査で外径凹み疵の発生有無を確認したところ、図５に示すように、外径凹み疵の発生した管材のバルジ幅と、外径凹み疵の発生しなかった管材のバルジ幅との間には顕著な差が無いことが分かった。例えば、バルジ幅が３１４ｍｍより大きくなった時に外径凹み疵が発生していると判断する検出方法としたのでは、実際には外径凹み疵が発生しなかった番号１や１５の管材については、誤検出となってしまう。一方、バルジ幅が３１６ｍｍより大きくなった時に外径凹み疵が発生していると判断する検出方法としたのでは、実際には外径凹み疵が発生した番号２、４、８及び１０の管材については、疵を見逃してしまうことになる。従って、バルジ幅の大小によって外径凹み疵を精度良く検出することは困難である。
特開昭５９−７８７０４号公報 特開昭６１−１４０３１７号公報 特開昭６３−５２７０９号公報 特開２０００−２４６３２０号公報

本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、延伸圧延機の下流に定径圧延機を設置した管材の製造設備において、管材の外面疵（外径凹み疵）を自動的に検出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、本発明は、延伸圧延機の下流に設置された定径圧延機の出側に外径計を配設し、前記外径計によって、延伸圧延された管材の前記延伸圧延機のロールフランジ部近傍に相当する部位の外径を管材の軸方向に沿って測定し、前記外径測定値の変動に基づいて管材の外面疵を検出することを特徴とする管材の外面疵検出方法を提供するものである。

本発明に係る外面疵検出方法は、延伸圧延機の下流に設置された定径圧延機の出側に外径計を配設して、延伸圧延された管材のロールフランジ部近傍に相当する部位の外径を測定する構成である。そして、この外径測定値の管材の軸方向の変動に基づいて管材の外面疵を検出する（例えば、外径測定値が予め定めたしきい値を超えて低下すれば、外面疵が発生していると判断する）構成である。従って、延伸圧延機の特定のスタンドに配設された孔型圧延ロールのフランジ部に相当する部位で発生した管材の噛み出し部が、下流に位置する延伸圧延機の他のスタンドで圧延されることによって生じる外径凹み疵のみならず、定径圧延機で圧延されることによって生じる外径凹み疵をも精度良く検出することが可能である。なお、本発明における「延伸圧延機のロールフランジ部」とは、延伸圧延機に備えられた孔型圧延ロールのフランジ部を意味し、「管材のロールフランジ部近傍に相当する部位」とは、管材の周方向の部位の内、孔型圧延ロールのフランジ部に対向する位置近傍の部位を意味する。

また、前記課題を解決するべく、本発明は、延伸圧延機の下流に設置された定径圧延機の出側に配設され、延伸圧延された管材の前記延伸圧延機のロールフランジ部近傍に相当する部位の外径を測定する外径計と、前記外径計によって測定した外径測定値の管材の軸方向の変動に基づいて管材の外面疵を検出する演算装置とを備えることを特徴とする管材の外面疵検出装置としても提供される。

本発明によれば、延伸圧延機の下流に定径圧延機を設置した管材の製造設備において、管材の外面疵、特に外径凹み疵を定径圧延直後に自動的に検出することが可能であり、外面疵を検出した場合には、迅速に延伸圧延機の孔型圧延ロールの回転数等を調整することができるという優れた利点を有する。

以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る管材の外面疵検出方法を適用する装置の構成を概略的に示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る外面疵検出方法は、延伸圧延機（マンドレルミル）Ｍ１の下流に定径圧延機（本実施形態ではサイザー）Ｍ２を設置した管材Ｐの製造設備において、管材Ｐの外面疵、特に外径凹み疵を自動的に検出する方法である。具体的には、定径圧延機Ｍ２の出側に外径計１を配設し、外径計１によって、管材Ｐの延伸圧延機Ｍ１のロールフランジ部（延伸圧延機Ｍ１に備えられた孔型圧延ロールのフランジ部）近傍に相当する部位（管材Ｐの周方向の部位の内、孔型圧延ロールのフランジ部に対向する位置近傍の部位）の外径を測定する。そして、外径計１の測定値を演算装置２に入力し、演算装置２によって、外径測定値の管材Ｐの軸方向の変動に基づいて管材Ｐの外面凹み疵を検出することを特徴としている。

図２は、本実施形態に係る外径計１の概略構成を示す模式図である。図２に示すように、本実施形態に係る外径計１は、レーザビームを走査（図に示す白抜き矢符の方向に平行に走査）しながら管材Ｐに向けて投光するようにレーザ光源や走査光学系から構成された投光部１１と、管材Ｐを介して投光部１１にそれぞれ対向配置され前記レーザビームを受光するように集光光学系や光電変換素子から構成された受光部１２とを備え、前記レーザビームが管材Ｐによって遮蔽された時間によって外径を算出する（遮蔽された時間を寸法に換算する）ように構成されている。

前述のように、本実施形態に係る外径計１は、管材Ｐの延伸圧延機Ｍ１のロールフランジ部近傍に相当する部位の外径を測定するように構成されている。すなわち、投光されたレーザビームが管材Ｐの延伸圧延機Ｍ１のロールフランジ部近傍に相当する部位（図２の矢符Ａで示す部位）に接するように、投光部１１及び受光部１２の光軸（レーザビームを投受光する方向）が調整されている。なお、図示の便宜上、図２に示す外径計１は、一対の投光部１１及び受光部１２を備えた構成としているが、実際には複数の投光部１１及び受光部１２の対を備えた構成とすることが好ましい。すなわち、例えば、延伸圧延機Ｍ１が所謂２ロール式の場合、そのロールフランジ部は互いに直交する２方向に存在することになり、管材Ｐの延伸圧延機Ｍ１のロールフランジ部近傍に相当する部位も互いに直交する２方向に存在することになる。従って、外径凹み疵を見逃し無く検出するためには、互いに光軸が直交する２対の投光部１１及び受光部１２を備えた外径計とすることが好ましい。同様にして、延伸圧延機Ｍ２が所謂３ロール式の場合には、互いに光軸が６０°で交差する３対の投光部１１及び受光部１２を備えた外径計とすることが好ましい。

図２に示すように、外径凹み疵が発生している部位では、管材Ｐの外面形状が破線の状態から実線の状態に変動し、これにより外径計１で測定される管材Ｐの外径が変動（低下）するため、精度良く外面凹み疵を検出することが可能である。

図３は、以上に説明した本実施形態に係る外面疵検出方法によって外径凹み疵を検出した一例を示すグラフである。ここで、図３の横軸は管材の軸方向の位置を、縦軸は外径測定値を示す。図３に示すように、外径凹み疵が発生した部位は、その他の部位よりも外径測定値が小さくなる。従って、例えば、演算装置２において、外径測定値が予め定めたしきい値を超えて低下すれば外面凹み疵が発生していると判断することにより、外面凹み疵を精度良く自動検出することが可能である。そして、外面凹み疵を検出した場合には、外径凹み量に応じて迅速に延伸圧延機Ｍ１の孔型圧延ロールの回転数等を調整することが可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係る管材の外面疵検出方法を適用する装置の構成を概略的に示すブロック図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る外径計の概略構成を示す模式図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る外面疵検出方法によって外面疵を検出した一例を示すグラフである。 図４は、本発明の検出対象とする外面疵の発生要因を説明するための説明図である。 図５は、延伸圧延機出側に配設したバルジ幅計によって測定したバルジ幅の一例を示すグラフである。

符号の説明

１・・・外径計
Ｍ１・・・延伸圧延機
Ｍ２・・・定径圧延機
Ｐ・・・管材

Claims (2)

1. 延伸圧延機の下流に設置された定径圧延機の出側に外径計を配設し、
   前記外径計によって、延伸圧延された管材の前記延伸圧延機のロールフランジ部近傍に相当する部位の外径を管材の軸方向に沿って測定し、
   前記外径測定値の変動に基づいて管材の外面疵を検出することを特徴とする管材の外面疵検出方法。
2. 延伸圧延機の下流に設置された定径圧延機の出側に配設され、延伸圧延された管材の前記延伸圧延機のロールフランジ部近傍に相当する部位の外径を測定する外径計と、
   前記外径計によって測定した外径測定値の管材の軸方向の変動に基づいて管材の外面疵を検出する演算装置とを備えることを特徴とする管材の外面疵検出装置。

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