JP5845894B2

JP5845894B2 - ピアサー出側通り芯ずれとバー曲がりの測定方法

Info

Publication number: JP5845894B2
Application number: JP2011287493A
Authority: JP
Inventors: 誠二尾崎
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2011-12-28
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2031-12-28
Also published as: JP2013136064A

Description

本発明は、継目無鋼管の製造技術分野における、ピアサー出側通り芯ずれとバー曲がりの測定方法に関する。

特許文献１には、継目無鋼管の製造に用いる圧延工具のプラグを交換する際、プラグバーの先端部近傍の軸心を検出する手段として、基準軸に対してプラグバーの先端部近傍の軸心を検出する検出装置であって、プラグバー長手方向の少なくとも２箇所にプラグバーの軸心を挟んで対向配置された一対のシリンダーと、それぞれのシリンダーのロッドが前記プラグバーの周縁に当接するまでの移動量を測定する距離センサーと、該距離センサーからの移動量の信号に基づいて前記プラグバーの先端部近傍の軸心の傾斜角を算出する演算装置と、を具備した継目無鋼管用プラグバー中心検出装置が記載されている。

特開２００８−２２１２６７号公報

特許文献１に記載される様に、バー（詳しくは、プラグバー）はある程度曲がりが生じた状態でも繰り返し用いられる（特許文献１[０００２]）。尤も、バーの曲がりが過大となると、特にピアサー（詳しくは、ピアサーミル）では、穿孔開始時に、プラグ先端が穿孔素材である丸ビレットの先端面（材料先端面）の中心から外れ易くなり、ピアサー圧延工程成品であるホローシェル（中空素管）の偏肉が過大となり易い。ホローシェルでの偏肉が大きいと、下工程（プラグミル乃至リーラミル）で偏肉を小さくするのは困難である。

そこで、従来、３箇月に１回程度の頻度で、オフラインにて人が水糸を用いてバーの全長（１２ｍ）での曲がりを測定し、測定値が閾値（５ｍｍ）以内なら合格（再使用可）、閾値超なら不合格（再使用不可）としていた。
然し、人手によるバー曲がりの測定は、個人差による測定誤差が大きくて、実際は不合格バーなのに合格バーと判定し、偏肉不良を招く場合が少なくない。

又、バーは曲がっていなくても、バーステディアと呼ばれるバー保持手段が劣化して保持力が弱まると、プラグ穿孔開始時の衝撃でピアサー出側通り芯ずれが起こって、偏肉悪化を招く場合がある。これを防止するにはピアサー出側通り芯ずれの早期発見が肝要であるが、その有効な手段は、これまでに見当たらない。
以上の様に、従来では、ピアサーにおいて、バー曲がりの測定精度が十分でなく、又、ピアサー出側通り芯ずれの早期発見手段がないという課題があった。

前記課題を解決する為になされた本発明は以下の通りである。
（１）設計ピアサーミル芯からの設計通材方向線をＺ軸、これに直交する相互直交２方向線の何れか一方と他方を夫々Ｘ軸、Ｙ軸とされたピアサー内に配置されたプラグがバー先端に装着され、該バーのＺ軸上の複数箇所が夫々バーステディアユニットで保持された前記バーに対し、ピアサー出口からバー先端に最も近いバーステディアユニットまでのＺ軸上の１箇所を、Ｘ方向，Ｙ方向から夫々レーザー距離計にて距離を計測し、該計測値を用いてバー曲がり及びピアサー出側通り芯ずれを導出する測定方法であって、
前記バー曲がりは、ピアサー圧延休止時の距離計測値を用いて導出し、
前記ピアサー出側通り芯ずれは、バー曲がりなしのバーの先端に丸ビレット先端面が当たった時点からホローシェルがレーザー距離計の測定箇所に到着してバー隠蔽を開始した時点までの期間内の距離計測値を用いて導出することを特徴とするピアサー出側通り芯ずれとバー曲がりの測定方法。

本発明によれば、バー曲がりの測定精度が向上する。又、ピアサー出側通り芯ずれの早期発見が可能となり、バーステディアユニット交換タイミングの適正化が達成できる。

本発明の実施形態の１例を示す概略図である。本発明によるバー曲がりの導出方法を示す概略図である。本発明によるピアサー出側通り芯ずれの導出方法を示す概略図である。

図１は、本発明の実施形態の１例を示す概略図である。ピアサー１０は、設計ピアサーミル芯Ｃからの設計通材方向線をＺ軸、これに直交する相互直交２方向線の何れか一方と他方を夫々Ｘ軸、Ｙ軸とされている。ピアサー１０内にはプラグ３が配置され、プラグ３はバー２先端に装着され、バー２のＺ軸上の複数箇所Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４が夫々バーステディアユニット４で保持されている。斯かるバー２に対し、ピアサー出口ＺＥからバー先端に最も近いＺ１箇所のバーステディアユニット４までのＺ軸上の１箇所ＺＭを、Ｘ方向，Ｙ方向から夫々レーザー距離計１(Ｘ用)、１（Ｙ用）にて距離ｄ_Ｘ、ｄ_Ｙを計測する。

前記距離の計測値を用いてバー曲がり及びピアサー出側通り芯を導出する方法を以下に述べる。尚、バー２断面の真円からのずれは無視し、Ｘ用、Ｙ用のレーザー距離計１は、バー２の軸心がＺ軸と一致していれば、ｄ_Ｘ＝X0、ｄ_Ｙ=Y0となるように設定されているものとする。
図２は、バー曲がりの導出方法を示す概略図である。バー曲がりは圧延休止時の距離計測データ（変動は許容範囲内）を用い、以下に示す計算方法で導出する。尚、期間毎の距離計測値は、その期間内の許容変動範囲の平均値或いは中央値で代表する（以下同じ）。
バー曲がりの記号をρとする。
図２より、M0期は、ｄ_Ｘ＝X0、ｄ_Ｙ=Y0なのでρ＝0（バー曲がりなし）である。
M1期では、ｄ_Ｘ＝X1、ｄ_Ｙ=Y1なので、バー曲がりがある。
M0期からのバー中心軸のずれ＝（Δx、Δｙ）、バー半径＝ｒと置くと、ρ=(Δx²+Δｙ²)^1/2である。
一方、（Δx、Δｙ）のずれ前後の円とレーザー距離計の位置関係から次式が成り立つ。

X0+r=X1+Δx+(ｒ²-Δｙ²)^1/2
Y0+ｒ=Ｙ1+Δｙ+(ｒ²-Δx²)^1/2
ここで、()^1/2内のΔx²、Δｙ²は実際上、ｒ²に比べて十分小さいから無視できて、結局、
Δx=X0-X１=-ΔX、Δy=Y0-Y1=-ΔYとなり、
よって、バー曲がりρは、
ρ=((X1-X0)²+(Y1-Y0)²)^1/2
で導出できる。

かくしてオンラインでバー曲がりの測定ができる。人手介入の無い、計器による自動測定なので、測定精度は向上する。
図３は、ピアサー出側通り芯ずれの導出方法を示す概略図である。出側通り芯ずれの記号をζとする。図３に示す通り、ζの導出には、バー曲がりなし（ρ＝０）のバーの先端に丸ビレット先端面が当たった時点ｔ１からホローシェルがレーザー距離計の測定箇所に到着してバー隠蔽を開始した時点ｔ２までの期間内の距離計測値を用いる。尚、ｔ１直後のピークはバーの先端に丸ビレットの先端面が当たった事による衝撃を反映した異常値であるから採用しない。又、ｔ２後はバーがホローシェルで隠蔽されてしまい、バー迄の距離が計測できないからその時間帯における距離データも採用しない。

図３に示される如く、バー曲がりがないのに計測距離が大きく変動するのは、複数のバーステディアユニット４のうちの何れかが劣化し、バーに対する保持力が低下して、ｔ１時点での衝撃により通り芯ずれを生じた可能性が大である。
通り芯ずれζの導出方法は、バー曲がりρの場合と全く同様であり、図３の場合、ζは、
ζ=((X2-X0)²+(Y2-Y0)²)^1/2
で導出できる。

かくしてオンラインでピアサー出側通り芯ずれの測定ができる。これにより、通り芯ずれの早期発見が可能となり、バーステディアユニットの交換タイミングを適正なものとすることができる。

上述した本発明によりピアサー出側でバー曲がりと出側通り芯のオンライン測定を行い、測定値を閾値と比較して合否判定を行うようにしたところ、ホローシェルの偏肉悪化の発生頻度が大幅に低減し、又、バーステディアユニットの交換タイミングミスの発生頻度も大幅に低減した。

１レーザー距離計
２バー
３プラグ
４バーステディアユニット
１０ピアサー

Claims

設計ピアサーミル芯からの設計通材方向線をＺ軸、これに直交する相互直交２方向線の何れか一方と他方を夫々Ｘ軸、Ｙ軸とされたピアサー内に配置されたプラグがバー先端に装着され、該バーのＺ軸上の複数箇所が夫々バーステディアユニットで保持された前記バーに対し、ピアサー出口からバー先端に最も近いバーステディアユニットまでのＺ軸上の１箇所を、Ｘ方向，Ｙ方向から夫々レーザー距離計にて距離を計測し、該計測値を用いてバー曲がり及びピアサー出側通り芯ずれを導出する測定方法であって、
前記バー曲がりは、ピアサー圧延休止時の距離計測値を用いて導出し、
前記ピアサー出側通り芯ずれは、バー曲がりなしのバーの先端に丸ビレット先端面が当たった時点からホローシェルがレーザー距離計の測定箇所に到着してバー隠蔽を開始した時点までの期間内の距離計測値を用いて導出することを特徴とするピアサー出側通り芯ずれとバー曲がりの測定方法。