JPH01162518A - 熱間ストレートナ制御量設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は鋼管等の管を矯正する熱間ストレートナの制？
ＩＩｎ設定方法に関する。

〔従来技術〕

第９図は従来のロータリ式ストレートナとして一般に用
いられている対向６０一ル式ストレートナの管矯正状態
を示す模式図であり、図に示す如く該ストレートナは各
軸をロール傾斜角θで相互に傾斜させて相対向する上下
各１個の鼓型ロールを有するスタンドを３個並列した構
成からなっている。被矯正管１は図中白抜矢符で示す方
向に回転されながら移動させられる。入側スタンド２及
び出側スタンド４の各ロールに対し中央のスタンド３の
ロールは被矯正管１に曲げ加工を与えるべく上方に平行
移動させられた所謂オフセット状態とされており、その
オフセット量はδ。で表される。また、対向する各ロー
ル間には小面り防止のために外圧（クラッシュ）がかけ
られている。

第１０図は第９図Ｘ−Ｘ線における断面模式図であり、
図に示す如く６０一ル式ストレートナにて矯正される被
矯正管１は偏平楕円状となる。またクラッシュ量δ。は
、真円外径（被矯正管１の周長によって定まる真円外径
）ｄｌとロール間距離（従って偏平楕円となった管の短
径）ｄＺとの差によって表される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した如き従来のストレートナにおいては、作業者が
被矯正管の曲りを目視判断して過去のデータに基づき各
ロールの位置を手動によって設定していたために、被矯
正管の残留曲り、残留楕円率等の矯正精度が悪く、また
クラッシュ量のばらつきによって残留応力にばらつきが
生じ、一方りラッシュ量過多によるロールマーク疵等の
表面欠陥が発生するという問題があった。

前述した被矯正管の矯正精度および材料特性を改善すべ
く熱処理後の残熱を利用し、熱間にて熱処理サイプに通
し、ここで１スタンド当り、０．２χ程度の外圧（クラ
ッシュ）を被矯正管に付与した後ストレートナに通して
矯正処理を行うという方法が特開昭５６−１６０８３１
号公報に開示されているが、この方法においては前述し
た１スタンド当りの最適圧下を行うために前工程におい
て外径管理が必要となり、実操業上の制御が複雑である
という問題があり、被矯正管の寸法精度においてもまだ
不十分である。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、矯正精度が良く、残留応力のばら
つきが少なく、ロールマーク疵等の表面欠陥が発生せず
、実操業上の制御も簡単であるような熱間ストレートナ
制御量設定方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に斯かる熱間ストレートナ制御量設定方法は、ロ
ータリ式ストレートナにて矯正される被矯正管に残存す
る曲がりを抑止すべくストレートナに対して適正なオフ
セット量、クラッシュ量およびロール傾斜角を夫々制御
量設定する方法において、前記ストレートナの入側で前
記被矯正管の温度を測定し、この測定値に基づいて前記
被矯正管の熱膨張率を求め、該熱膨張率と冷間での材質
情報とに基づき矯正時の被矯正管の寸法および材料特性
を予測し、その予測値により前記オフセント量、前記ク
ラッシュ量および前記ロール傾斜角を夫々決定すること
を特徴とする。

〔作用〕

本発明方法にあっては、被矯正管の冷間における寸法情
報および材質情報と、ストレートナ装入前の熱間におけ
る寸法情報および温度とにより、演算装置が矯正時の被
矯正管の寸法および材料特性を予測し、ストレートナの
オフセット量、クラッシュ量およびロール傾斜角を設定
する。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づき具体的に説
明する。

第１図は熱間にて管を矯正する場合の一連の工程を示す
ブロック図である。製管ライン１０によって所定の径に
製管された被矯正管は冷却台１１上で放冷された後検査
ライン１２へ送られ、ここで得られる被矯正管の冷間で
の外径、肉厚および機械的性質等の材質情報はホットス
トレートナ１５に付設した演算装置１６に入力される。

次に、被矯正管は熱処理炉１３内で４５０℃〜８００℃
の温度で加熱され、その後１スタンド当たり２個のロー
ルを有する熱処理サイプ１４によってサイジングされた
後ホットストレートナ１５によって演算装置１６からの
情報および後述する外径計および温度計からの情報とに
基づき所望の寸法に製管されるが、以下にこれらの装置
について詳しく述べる。

第２図は前記ホットストレートナ１５を制御する制御系
の模式図であり、ホットストレートナ１５は各軸のロー
ル傾斜角θで相互に傾斜させて相対向する上下各１個の
鼓型ロールを有するスタンドを３個並列した６０一ル式
からなり、各ロールには夫々２個ずつの設定装置Ｍの一
方の端部が接続され、また他端は演算装置１６と夫々接
続している。

ホットストレートナ１５の入口付近には被矯正管の外径
、温度を夫々測定する外径計２０と温度計２２が配され
、それらからの情報は演算装置１６へ入力されるように
な・っている。被矯正管はホラストレートナ１５を通過
した後第１図に示す冷却台１７上で放冷される。

前述の演算装置１６が行う演算とそれによってホットス
トレートナ１５を制御する機構について以下に詳しく述
べる。被矯正管の冷間での外径、肉厚および材質情報は
前述した如く検査ライン１２において演算装置１６に入
力されており、これらの冷間情報と、外径計２０および
温度計２２が夫々測定する熱間での外径および温度とか
ら演算装置１６が下記式（１）により熱膨張率αを求め
、次に該αの値を用いて温度計２２が測定した温度にお
ける熱間肉厚を下記式（２）により予測する。

ｔ＝（１＋αＴ）ｔｏ　　　　・・・（２）但し、 Ｄｏ　：冷間外径実績　Ｄ８　：熱間外径実績Ｔ　：温
度測定値　　α　：熱膨張率 ｔ０　：冷間肉厚実績　ｔ　；熱間肉厚予測値ここで、
被矯正管の外径の代わりに検査ライン１２において被矯
正管の冷間長さを測定し、外径計′２０の位置に同様に
長さ計２１を配して測定した熱間長さを用いて前記式（
１１と同様な下記式（３）により熱膨張率αを求めるこ
とも出来る。

但し、 Ｌｏ　：冷間長さ実績　　Ｌｌ　：熱間長さ実績ところ
で上述した外径計２０または長さ計２１はホットストレ
ートナＩ５の人口付近に配する代わりに前工程である熱
処理サイプ１４の出口付近に配しても良いが、長さ計２
１の場合には、被矯正管がホットストレートナ１５のロ
ールに噛み込むと同時に未噛込の後端側が振り回される
ためにホットストレートナ１５の入口付近では長さ測定
がむずかしく、熱処理サイプ１４の出口付近に配する方
が望ましい。

またホットストレートナ１５の入日付近に外径計２０ま
たは長さ計２１を配する場合はいずれも温度計２２で測
定する温度よりも高い温度で外径または長さを測定する
ことになるから熱間外径実績Ｄｍ、または熱間長さ実績
Ｌ１に代入する数値は誤差を見込んで補正した値でなけ
ればならない。

上述した如き演算装置１６によって求める熱間肉厚予測
値ｔはコスト的に許される範囲内であれば直接測定して
も差し支えない。また測定温度範囲は３００℃〜７５０
℃であり熱膨張率αは温度範囲および材料によって異な
るためテーブル化するのは困難であるが、もしテーブル
化出来るなら温度計２２による温度測定のみを行えば良
い。さらに、熱間外径実績は、可能なら外径計２０を用
いず作業者が手動測定しても良い。また熱膨張率αを求
める方法として、長さによる場合の方が外径による場合
よりも精度が良い。

次に、色々な管の熱間降伏点およびヤング率を材質毎、
温度毎にテーブル化して演算装置１６に入力し、検査ラ
イン１２から入力された材質情報に基づき、被矯正管の
熱間降伏点Ｙｐ、およびヤング率Ｅを予測し、それらの
値と前述した熱間外径実績り、（又は熱間長さ実績り、
）および熱間肉厚予測値ｔとから、ホットストレートナ
１５での適正なオフセット量、クラッシュ量、ロール傾
斜角を演算装置１６が計算し、夫々各ロールに接続した
ストレートナ設定装置Ｍにプリセット出力する。

この計算方法について第３図のフローチャートに従って
以下に具体的に説明する。まず、被矯正管の熱間外径り
１．熱間肉厚予測値ｔ、熱間降伏点Ｙｐ及びヤング率Ｅ
が上述した如く求められる〔１〕。次に、ホットストレ
ートナ１５の第２スタンドのオフセット塑性率ξ。２お
よび第１番目のスタンドのクラッシュ塑性率ξ、ｉは前
記ｔおよびり。

を下記式（４）、　（５）に夫々代入して求める〔２〕
。

ξｏｚ＝　ｊ２　ｏ＋　１２　＋　Ｄ、＋　ｊ２　ｚＤ
ｌｌ”　　−（４）ξｃｉ＝　ｍ　６　＋ｍ１　ｉ　／
　Ｄ　＠　　　　　　”・（５）但し、１０，１．、Ｉ
ｔ２はｔ　／　Ｄ　ｍの関数であり、ｍｏ、ｍｉはＤｌ
の関数として表される。

次に第２スタンドのオフセット量δｏｚおよび第１番目
のスタンドのクラッシュ量δ６、は前記ξ。２゜ξ、、
Ｄ、、ｔ、ｙ、およびＥを特開昭６０−１８４４２４号
公報に開示さ、れた下記式＋６１．　（７）で示される
関数ｇ＋・ ｇ　ｚ’に夫々代入して求める〔３〕。

δ０２＝　ｇ　ｔ（Ｙａ　、Ｅ、　　Ｓ、　　Ｄａ）　
　・・（６）δｃｉ＝　ｇｚ（Ｙｐ　、Ｅ、Ｄｍ＋　　
ｔ）　　・・１７）但し、ｇ＋、ｇｚは関数、Ｓはロー
ルスパンを表す。

このようにして求められたδ。２．δｃｉと予め予測さ
れているロール摩耗量とから上下ロール位置が決定され
る〔４〕。

その後下記に示す関数式（８）（天材の式）により、ロ
ール傾斜角θを求める〔５〕。

Ｒ＝　ｆ　　（Ｒｏ、Ｄ、、θ、ｖ、ｚ）−（８）但し
、Ｒ：ロール半径 Ｒｏ　：ロール中央部径 ■＝ホットストレートナ通過時の管のたわみ である。

次に周知の慣用手段によりロール間圧力荷重を一定に調
整すべくスプリング化を算出する〔６〕。

最後にギャップ調整を目的とした設定ロールの位置決定
が行われる〔７〕。

以上詳述した如き設定手段を用いた本発明方法によって
処理された被矯正管の諸特性を第４図乃至第８図に示し
、従来の手動による設定方法によって処理された被矯正
管の諸特性を第１１図乃至第１５図に示す。以下にその
結果を詳しく説明する。

外径が９５７８“のＡＰＩＮ−８０グレードからなる被
矯正管を各１００本矯正した場合の残留曲り（ｍｍ／ｍ
）とその発生度数との関係を第４図（本発明法）および
第１１図（従来法）に示し、同一条件で矯正した場合の
残留楕円率（％）とその発生度数との関係を第５図（本
発明法）および第１２図（従来法）に示す。これらの図
から明らかな如く本発明方法によって矯正された被矯正
管の方が従来法に比して残留曲り、残留楕円率とも低レ
ベルであり矯正精度が向上している。

次に、外径が１０３／４“、肉厚が２２．４龍の計ｌＮ
−８０グレードからなる被矯正管を各１０本矯正した場
合の１本内円周方向残留応力値（ｋｇ／ｍｍ”）をピー
ス患毎に切出法により測定した結果を第６図（本発明法
）および第１３図（従来法）に示す。図中Ｏ印は最大値
、・印は最小値を示しており、両図より明らかな如く本
発明方法によって矯正された被矯正管の方が従来方に比
して残留応力レベルが下がり、ばらつきも少ない。

また、外径が９５／８　．１０３／４“、１３３／８”
と異なる３種類の被矯正管１．　　Ｉ！、　　］Ｉ［に
ついて各１０００本ずつ矯正した場合のロールマーク疵
発生率（％）を調べた結果を第７図（本発明方法）およ
び第１４図（従来法）に示し、同一条件で矯正した場合
の外径公差異常発生率（％）を調べた結果を第８図（本
発明方法）および第１５図（従来法）に示す。

これらの図より明らかな如く、従来法では若干発生して
いたロールマーク疵および径異常が本発明方法では全く
発生せず大幅に改善された。

〔効果〕

以上に詳述した如く、本発明方法においては矯正精度が
良く、ロールマーク疵等の表面欠陥が発生せず、残留応
力が低減化しそのばらつきも少なく、また実操業上の制
御が簡単である等価れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るホットストレートナによる矯正処
理を含む一連の処理工程のブロック図、第２図は本発明
に係るホットストレートナの制御系の模式図、第３図は
本発明方法の実施に用いる演算装置の処理内容を示すフ
ローチャート、第４図乃至第５図は本発明方法の実施に
よる残留曲り及び残留楕円率とその発生度数との関係を
示す図、第６図は同じく本発明による材料毎の残留応力
の値を示す図、第７図乃至第８図は同じく本発明による
材料毎のロールマーク疵発生率および径異常発生率を示
す図、第９図は従来法の実施に用いる６０一ル式スタン
ドの模式図、第１０図は第９図Ｘ−Ｘ線における断面模
式図、第１１図乃至第１２図は従来法の実施による残留
油り及び残留楕円率とその発生度数との関係を示す図、
第１３図は同じ〈従来法による材料毎の残留応力の値を
示す図、第１４図乃至第１５図は同じ〈従来法による材
料毎のロールマーク疵発生率および径異常発生率を示す
図である。 １５・・・ホットストレートナ　１６・・・演算装置２
０・・・外径計　２１・・・長さ計　２２・・・温度計
時　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫第３図 り〜留曲り（ｒＳ）　　　　　　　　　　　　　　　　
残留色ソ））第　４　　口　　　　　　　　　　　第　
１１　　凹へ゛苗′楕円早箭）　　　　　　　　　　　
　　残留］青円牟ｅｚｌス　５［２１１１４，１２［２
１ 第　６　口　　　　　　　　　　葵　１３　　圃ケース
Ｎｏ　　　　　　　　　　　　　　　　１７−スＮ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ロータリ式ストレートナにて矯正される被矯正管に
   残存する曲がりを抑止すべくストレートナに対して適正
   なオフセット量、クラッシュ量およびロール傾斜角を夫
   々制御量設定する方法において、前記ストレートナの入
   側で前記被矯正管の温度を測定し、この測定値に基づい
   て前記被矯正管の熱膨張率を求め、該熱膨張率と冷間で
   の材質情報とに基づき矯正時の被矯正管の寸法および材
   料特性を予測し、その予測値により前記オフセット量、
   前記クラッシュ量および前記ロール傾斜角を夫々決定す
   ることを特徴とする熱間ストレートナ制御量設定方法。 ２、前記被矯正管の熱膨張率は、前記被矯正管の温度と
   、冷間における外径、肉厚および材質情報と、前記スト
   レートナ装入前の熱間における外径とに基づき求める特
   許請求の範囲第１項記載の熱間ストレートナ制御量設定
   方法。 ３、前記被矯正管の熱膨張率は、前記被矯正管の温度と
   、冷間における長さおよび材質情報と、前記ストレート
   ナ装入前の熱間における長さとに基づき求める特許請求
   の範囲第１項記載の熱間ストレートナ制御量設定方法。 ４、前記被矯正管の熱膨張率は、前記被矯正管の温度を
   予めテーブル化されたデータと対応させることにより求
   める特許請求の範囲第１項記載の熱間ストレートナ制御
   量設定方法。