JP6102854B2 - Pusher drive device and drive method for applying back pressure to billet - Google Patents
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Description
本発明は、継目無鋼管を製造するための一連の設備のうち、ピアサーに設置されて、ビレットに背圧を加えて1対の傾斜圧延ロールの間に噛み込ませるためのプッシャーの駆動装置、およびプッシャーの駆動方法に関するものである。 The present invention is a pusher driving device that is installed in a piercer among a series of facilities for producing a seamless steel pipe, and applies a back pressure to a billet to be caught between a pair of inclined rolling rolls, And a pusher driving method.
継目無鋼管を製造する際には、中実の丸棒鋼(いわゆるビレット)を加熱炉で加熱した後、ピアサーで穿孔圧延を行なう。ピアサーは、1対の傾斜圧延ロールを有しており、その傾斜圧延ロールの間でビレットを進行させるとともに回転させる。そしてビレットの進行方向にはプラグが配設されており、そのプラグの中心軸は、ビレットの中心軸(すなわち回転軸)と一致する。こうしてビレットが回転しながら進行することによって、その中心部がプラグによって穿孔される。 When producing a seamless steel pipe, a solid round bar steel (so-called billet) is heated in a heating furnace and then pierced and rolled with a piercer. The piercer has a pair of inclined rolling rolls, and advances and rotates the billet between the inclined rolling rolls. A plug is disposed in the traveling direction of the billet, and the central axis of the plug coincides with the central axis (that is, the rotation axis) of the billet. As the billet advances while rotating in this way, the central portion thereof is perforated by the plug.
したがって穿孔圧延においては、傾斜圧延ロールの間でビレットを円滑に回転させ、かつ進行させる必要がある。しかしプラグがビレットの中心部を穿孔することによって生じる反力は、ビレットの回転や進行を妨げる要因となる。この問題を解消するために、ピアサーにプッシャーを設置して、1対の傾斜圧延ロールの間にビレットに背圧を加えながら穿孔圧延を行なっている。以下では、ビレットに背圧を加えるためにプッシャーがビレットに付与する圧力を加圧力、プッシャーがビレットを進行させる速度を背圧速度と記す。 Therefore, in piercing and rolling, it is necessary to smoothly rotate and advance the billet between inclined rolling rolls. However, the reaction force generated when the plug perforates the center portion of the billet becomes a factor that hinders the rotation and progression of the billet. In order to solve this problem, a pusher is installed on the piercer, and piercing and rolling is performed while applying a back pressure to the billet between a pair of inclined rolling rolls. Hereinafter, the pressure applied by the pusher to the billet in order to apply the back pressure to the billet is referred to as the applied pressure, and the speed at which the pusher advances the billet is referred to as the back pressure speed.
このような穿孔圧延において、ビレットの回転速度、進行速度や反力に対して、プッシャーの加圧力と背圧速度が適正に設定されなければ、穿孔された管材の内面に疵が発生する、あるいはピアサーやプッシャーの設備故障が発生する等の問題が生じる。しかも穿孔圧延においては、ビレットの回転速度、進行速度や反力が変動するので、その変動に追随してプッシャーの加圧力と背圧速度を適正に調整する必要がある。 In such piercing and rolling, if the pusher pressing force and back pressure speed are not properly set with respect to the rotation speed, traveling speed and reaction force of the billet, wrinkles are generated on the inner surface of the pierced tube material, or Problems such as equipment failure of piercers and pushers occur. Moreover, in piercing and rolling, the rotation speed, travel speed, and reaction force of the billet fluctuate, and it is necessary to appropriately adjust the pressure and back pressure speed of the pusher following the fluctuation.
そこで、ビレットを傾斜圧延ロールに安定して噛み込ませるために種々の技術が検討されている(たとえば特許文献1、2)。ところが従来のプッシャーは駆動力源として油圧シリンダーを使用しているので、プッシャーの加圧力と背圧速度を変化させるのに長時間を要する。その結果、穿孔圧延中に生じるビレットの回転速度、進行速度や反力の変動に追随できず、管材の内面疵や設備の故障が発生するのを必ずしも防止できないという問題がある。 Therefore, various techniques have been studied in order to stably bite the billet into the inclined rolling roll (for example, Patent Documents 1 and 2). However, since the conventional pusher uses a hydraulic cylinder as a driving force source, it takes a long time to change the pressure force and back pressure speed of the pusher. As a result, there is a problem that it is impossible to follow fluctuations in the rotation speed, travel speed, and reaction force of the billet generated during piercing and rolling, and it is not always possible to prevent the failure of the inner surface flaw of the pipe material or equipment.
本発明は、従来の技術の問題点を解消し、ピアサーにおける穿孔圧延中にプッシャーの加圧力と背圧速度を調整しながら傾斜圧延ロールの間にビレットを噛み込ませて、安定して噛み込ませることができ、ひいては管材の内面疵や設備の故障を防止することができるプッシャーの駆動装置、およびプッシャーの駆動方法を提供することを目的とする。 The present invention eliminates the problems of the prior art, and stably bites the billet between the inclined rolling rolls while adjusting the pressure and back pressure speed of the pusher during piercing rolling in the piercer. It is an object of the present invention to provide a pusher drive device and a pusher drive method that can prevent the failure of an inner surface flaw of pipe material and equipment.
本発明者は、傾斜圧延ロールに作用する圧延荷重が穿孔圧延におけるビレットの回転速度、進行速度や反力に多大な影響を及ぼすことから、ビレットの穿孔によって生じる圧延荷重の変動について調査した。そして、ビレットの先端部が噛み込むときに圧延荷重が大きくなり、ビレットの中央部と後端部では圧延荷重が低下することを見出した。そこで、ビレットにおける先端部と中央部、後端部の圧延速度と圧延荷重の変動に追随して、プッシャーの加圧力と背圧速度を変化させることが可能な制御技術について詳細に検討した。その結果、プッシャーの駆動力源としてインバーターモーターを使用し、そのインバーターモーターのトルク制御と回転数制御を行なうことによって、1本のビレットの穿孔中に発生する圧延荷重の変動に追随してプッシャーの加圧力と背圧速度を変化させることが可能であるという知見を得た。 The inventor investigated the fluctuation of the rolling load caused by billet piercing because the rolling load acting on the inclined rolling roll has a great influence on the rotation speed, traveling speed and reaction force of the billet in piercing rolling. And it discovered that a rolling load became large when the front-end | tip part of a billet bites, and a rolling load falls in the center part and rear-end part of a billet. Therefore, a control technique capable of changing the pressure and back pressure speed of the pusher in accordance with the fluctuations in the rolling speed and rolling load at the front end, the center, and the rear end of the billet was examined in detail. As a result, an inverter motor is used as a driving force source for the pusher, and the torque control and the rotational speed control of the inverter motor are performed to follow the fluctuation of the rolling load generated during the drilling of one billet. It was found that it is possible to change the pressure and back pressure rate.
本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。 The present invention has been made based on such findings.
すなわち本発明は、継目無鋼管の製造ラインにてビレットの穿孔圧延を行なうピアサーに設置されて、ピアサーの1対の傾斜圧延ロールの間でビレットに背圧を加えて噛み込ませるプッシャーであって、プッシャーの駆動力源としてインバーターモーターを備え、プッシャーがビレットに付与する加圧力が最大7.5MPa、背圧速度が最大0.5m/秒のプッシャーの駆動装置である。 That is, the present invention is a pusher that is installed in a piercer that performs piercing and rolling of a billet in a seamless steel pipe production line and applies back pressure to the billet between a pair of inclined rolling rolls of the piercer. The pusher drive device is equipped with an inverter motor as the drive force source for the pusher, the pressure applied by the pusher to the billet is 7.5 MPa at maximum, and the back pressure speed is 0.5 m / second at maximum.
本発明のプッシャーの駆動装置は、ピアサーの入側に配設されてプッシャーで押し込まれるビレットの先端を検出するセンサーと、センサーがビレットを検出した後の経過時間を計測するタイマーと、タイマーによって計測した経過時間が所定値に到達したときに加圧力と押し込み速度を変更する制御装置と、を備える。 The pusher drive device of the present invention includes a sensor that is disposed on the entrance side of the piercer and detects the tip of the billet that is pushed in by the pusher, a timer that measures an elapsed time after the sensor detects the billet, and a timer a control unit for elapsed time to change the pressure and pushing speed upon reaching a predetermined value, Ru comprising a.
また本発明は、継目無鋼管の製造ラインにてビレットの穿孔圧延を行なうピアサーの1対の傾斜圧延ロールの間でビレットに背圧を加えて噛み込ませるプッシャーの駆動方法であって、インバーターモーターを用いてプッシャーを駆動し、加圧力7.5MPa以下、かつ背圧速度0.5m/秒以下でビレットに背圧を加えるプッシャーの駆動方法である。 The present invention relates to a driving dynamic method pusher for bitten by adding back pressure to the billet between the inclined rolling rolls of a pair of piercer for performing the piercing and rolling the billet in seamless steel pipe production line, inverter This is a pusher drive method in which a pusher is driven using a motor and a back pressure is applied to the billet at a pressure of 7.5 MPa or less and a back pressure speed of 0.5 m / second or less.
本発明のプッシャーの駆動方法においては、プッシャーを駆動してビレットを噛み込ませるときの加圧力を7.5MPa以下のPSとし、かつ背圧速度を1.0m/秒以下のVSとし、入側に配設されたセンサーがビレットの先端を検出した後、所定の時間が経過したときに加圧力を7.5MPa以下のPNに変更し、かつ背圧速度を1.0m/秒以下のVNに変更する。 In the driving method of the pusher of the present invention, the pressure and the following P S 7.5 MPa at which to bitten the billet to drive the pusher, and the back圧速degree the following V S 1.0 m / sec, the entry side After a predetermined time has passed after the sensor arranged at the sensor detects the billet tip, the pressure is changed to P N of 7.5 MPa or less, and the back pressure speed is changed to V N of 1.0 m / sec or less. We want to change.
本発明によれば、ピアサーの傾斜圧延ロールの間でビレットに背圧を加えて、安定して噛み込ませることができ、ひいては管材の内面疵や設備の故障を防止することができるので、産業上格段の効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to apply a back pressure to the billet between the inclined rolling rolls of the piercer so that the billet can be stably bitten. As a result, it is possible to prevent failure of the inner surface flaw and equipment of the pipe material. Has an exceptional effect.
図1は、本発明を適用するピアサーの例を模式的に示す平面図である。ピアサーには1対の傾斜圧延ロール3が配設され、その傾斜圧延ロール3の間にプラグバー2を介してプラグ1が支持される。以下では、プッシャー5が配設される側をピアサーの入側と記す。
FIG. 1 is a plan view schematically showing an example of a piercer to which the present invention is applied. The piercer is provided with a pair of
加熱炉(図示せず)で加熱されたビレット4は、ピアサーの入側に搬送される。そして、プッシャー5を用いてビレット4に背圧を加えながら穿孔圧延を行なうが、プッシャー5がビレット4に付与する加圧力と背圧速度が大きすぎると、傾斜圧延ロール3に作用する圧延荷重が増加して、ピアサーの設備故障が発生し易くなる。したがって、プッシャー5の加圧力は7.5MPa以下、背圧速度は1.0m/秒以下とする。一方で、プッシャー5の加圧力が1.0MPa未満、背圧速度が0.1m/秒未満では、ビレット4の回転や進行を安定して維持するプッシャー5の効果が得られず、管材の内面に疵が発生し易くなる。したがって、プッシャー5の加圧力は1.0〜7.5MPa、背圧速度は0.1〜1.0m/秒の範囲内が好ましい。
The billet 4 heated in a heating furnace (not shown) is conveyed to the entrance side of the piercer. Then, piercing and rolling is performed while applying back pressure to the billet 4 using the pusher 5, but if the pressure and back pressure speed applied by the pusher 5 to the billet 4 are too large, the rolling load acting on the
ピアサーの穿孔圧延では、傾斜圧延ロール3に作用する圧延荷重は短時間で変動する。たとえば、ビレット4の先端部が噛み込むとき、および後端部が抜け出るときに圧延荷重が大きくなり、ビレット4の中央部では圧延荷重が低下することが分かっている。このような圧延荷重の頻繁な変動に対して、プッシャー5の加圧力と背圧速度を円滑に追随させるために、プッシャー5の駆動力源としてインバーターモーター6を使用する。
In the piercing rolling of Piercer, the rolling load acting on the
インバーターモーター6を使用すれば、トルク制御と回転数制御を容易に行なうことが可能となる。つまり、トルク制御によってプッシャー5の加圧力を適正に保ち、回転数制御によってプッシャー5の背圧速度を適正に保つことができる。 If the inverter motor 6 is used, torque control and rotation speed control can be easily performed. That is, the pressure applied by the pusher 5 can be properly maintained by torque control, and the back pressure speed of the pusher 5 can be properly maintained by rotation speed control.
そして、加圧力PS(MPa)を1.0≦PS≦7.5、背圧速度VS(m/秒)を0.1≦VS≦1.0として、ビレット4を傾斜圧延ロール3の間に噛み込ませる。
Then, the billet 4 is caught between the
ピアサーの入側にはセンサー7が配設され、プッシャー5によって押し込まれるビレット4の先端を検出する。ビレット4は加熱炉で加熱されて高温であるから、センサー7として、たとえばHMD(Hot Metal Detector)等の、非接触式の検出手段を使用するのが好ましい。 A sensor 7 is disposed on the entrance side of the piercer and detects the tip of the billet 4 pushed by the pusher 5. Since the billet 4 is heated in a heating furnace and has a high temperature, it is preferable to use a non-contact type detection means such as an HMD (Hot Metal Detector) as the sensor 7.
センサー7がビレット4の先端を検出した後、タイマー(図示せず)で経過時間を計測する。そして、所定の時間が経過したときに、加圧力をPN(MPa)に変更し、かつ背圧速度VN(m/秒)に変更する。その理由は、ビレット4の先端部が噛み込むとき、および後端部が抜け出るときに圧延荷重が大きくなり、ビレット4の中央部では圧延荷重が低下するからである。本発明では、プッシャー5の駆動力源としてインバーターモーター6を使用するので、加圧力と背圧速度の変更を穿孔圧延中に短時間で行なうことができる。ここで、加圧力PN(MPa)は1.0≦PN≦7.5、背圧速度VN(m/秒)は0.1≦VN≦0.5である。 After the sensor 7 detects the tip of the billet 4, the elapsed time is measured with a timer (not shown). When a predetermined time has elapsed, the pressure is changed to P N (MPa) and the back pressure speed V N (m / sec). The reason is that the rolling load increases when the front end portion of the billet 4 bites and the rear end portion comes out, and the rolling load decreases at the center portion of the billet 4. In the present invention, since the inverter motor 6 is used as the driving force source of the pusher 5, the pressure and the back pressure speed can be changed in a short time during piercing and rolling. Here, the applied pressure P N (MPa) is 1.0 ≦ P N ≦ 7.5, and the back pressure velocity V N (m / sec) is 0.1 ≦ V N ≦ 0.5.
なお、加圧力PS、PNと背圧速度VS、VNの設定値、ビレット4先端の検出から加圧力と背圧速度の変更までの時間は、ビレット4の鋼種や寸法等に応じて適宜設定する。 The set pressures P S and P N and back pressure speeds V S and V N and the time from the detection of the billet 4 tip to the change of the applied pressure and back pressure speed depend on the billet 4 steel type and dimensions, etc. Set as appropriate.
加圧力と背圧速度を変更するための制御手段(図示せず)は、各種のデータを記憶する手段、演算する手段、送受信する手段等を備えたものである。 Control means (not shown) for changing the applied pressure and the back pressure speed includes means for storing various data, means for calculating, means for transmitting and receiving, and the like.
なおビレット4は、連続鋳造で製造したビレット、分塊圧延で製造したビレット等、いずれにも本発明を適用できる。 The billet 4 can be applied to both billets manufactured by continuous casting and billets manufactured by split rolling.
Cr含有量が13質量%(いわゆる13Cr相当)のビレット(外径210mm、直鋳材)を加熱炉で加熱した後、図1に示すピアサーを用いて穿孔圧延を行なった。その穿孔圧延の手順について説明する。 A billet (outer diameter 210 mm, direct cast material) having a Cr content of 13% by mass (so-called 13Cr equivalent) was heated in a heating furnace, and then pierced and rolled using the piercer shown in FIG. The piercing and rolling procedure will be described.
ビレット4を傾斜圧延ロール3の間に押し込むにあたって、プッシャー5をインバーターモーター6で駆動し、加圧力をPS=2.0MPa、背圧速度をVS=0.4m/秒として、ビレット4を噛み込ませた。
When the billet 4 is pushed between the
センサー7としてHMDを使用し、ロール3の噛み込みを検出した後、1.0秒経過したときに、加圧力をPN=3.0MPa、背圧速度をVN=0.2m/秒に変更した。
An HMD was used as the sensor 7, and after 1.0 second had elapsed after detecting the biting of the
このようにして穿孔圧延を行ないながら傾斜圧延ロール3に作用する圧延荷重を測定した。その結果、ビレット4の先端部から中央部、後端部まで、圧延荷重の過剰な上昇は認められず、設備故障を引き起こすレベルに増大しなかった。
The rolling load acting on the
さらに、ピアサーにて穿孔された管材を、その後の工程(たとえばマンドレルミル、レデューサー等)に送給し、得られた継目無鋼管の内面を目視で観察したところ、疵の減少が確認された。 Furthermore, when the pipe material perforated by the piercer was fed to the subsequent steps (for example, mandrel mill, reducer, etc.) and the inner surface of the obtained seamless steel pipe was visually observed, a reduction in wrinkles was confirmed.
1 プラグ
2 プラグバー
3 傾斜圧延ロール
4 ビレット
5 プッシャー
6 インバーターモーター
7 センサー
1 plug 2
Claims (2)
前記ピアサーの入側に配設されて前記プッシャーで押し込まれる前記ビレットの先端を検出するセンサーと、該センサーが前記ビレットを検出した後の経過時間を計測するタイマーと、該タイマーによって計測した前記経過時間が所定値に到達したときに前記加圧力と前記押し込み速度を変更する制御手段と、を備えることを特徴とするプッシャーの駆動装置。 A pusher installed in a piercer for piercing and rolling a billet in a seamless steel pipe production line, and applying back pressure to the billet between a pair of inclined rolling rolls of the piercer so that the billet is engaged. In the pusher drive device comprising an inverter motor as a driving force source, the pressure applied by the pusher to the billet is 7.5 MPa at the maximum, and the back pressure speed is 1.0 m / sec at the maximum.
A sensor that is disposed on the entrance side of the piercer and detects a tip of the billet that is pushed by the pusher, a timer that measures an elapsed time after the sensor detects the billet, and the progress measured by the timer time drive characteristics and to pulp Fischer that and a control means for changing the the pressure the pushing speed upon reaching a predetermined value.
前記プッシャーを駆動して前記ビレットを噛み込ませるときの加圧力を7.5MPa以下のPSとし、かつ背圧速度を1.0m/秒以下のVSとし、入側に配設されたセンサーが前記ビレットの先端を検出した後、所定の時間が経過したときに加圧力を7.5MPa以下のPNに変更し、かつ背圧速度を1.0m/秒以下のVNに変更することを特徴とするプッシャーの駆動方法。 A pusher driving method for applying back pressure to a billet between a pair of inclined rolling rolls of a piercer performing piercing and rolling of a billet in a seamless steel pipe production line, wherein the billet is engaged using an inverter motor. In the driving method of the pusher that drives the pusher and applies the back pressure to the billet at a pressure of 7.5 MPa or less and a back pressure speed of 1.0 m / sec or less,
By driving the pusher and P S of the pressure 7.5MPa or less when that caught the billet, and the back圧速degree the following V S 1.0 m / sec, sensor wherein arranged on the entry side When a predetermined time has elapsed after detecting the tip of the billet, the pressure is changed to P N of 7.5 MPa or less, and the back pressure speed is changed to V N of 1.0 m / sec or less. the driving method of Help Fischer.
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