JPH0242003B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機
の制御方法に関するものである。

一般に、継目無鋼管の製造ラインにおいては、
加熱炉から出た丸ビレツトを、ピアサーと称する
傾斜ロール圧延機において穿孔することにより圧
延工程が始まる。

ピアサーによる丸ビレツトの穿孔、圧延の後に
は、各種の製造方式に応じて、種々の圧延機が用
いられる。

例えば、マンネスマンプラグミル方式の場合に
は、ピアサーと同様のエロンゲーターと称する傾
斜ロール圧延機、プラグミル、リーラー、サイザ
ー等の圧延機が用いられ、また例えばマンドレル
ミル方式の場合には、マンドレルミル、ストレツ
チレデユーサー等の圧延機が用いられる。

これ等の圧延機中、ピアサー、エロンゲータ
ー、リーラー等の傾斜ロール圧延機にあつては、
その圧延のメカニズムから、圧延された素管に偏
肉が生じ易く、圧延時に発生した偏肉は、製品と
しての鋼管の品質に著しく悪影響を及ぼす。

すなわち、これ等の傾斜ロール圧延機において
発生した偏肉は、後段工程の圧延機によつて偏肉
矯正することが難しく、従つてこれ等傾斜ロール
圧延機における偏肉発生を極力抑制する必要があ
る。

従来、例えば特開昭57−94410号公報において、
傾斜ロール圧延機における偏肉発生の程度を圧延
工程で診断可能とする技術は提案されているもの
の、傾斜ロール圧延機において偏肉が発生しない
ように具体的な対応策まで明らかにした技術はな
かつた。

すなわち、従来、傾斜ロール圧延機における偏
肉発生を検出する技術はあつたが、傾斜ロール圧
延機における偏肉発生のメカニズムが究明されて
いなかつたため、具体的な対応策がとれないでい
たのである。

本発明は、従来解明されないでいた傾斜ロール
圧延機における偏肉発生のメカニズムを明らかに
して、最終製品の偏肉を著しく改善可能とする傾
斜ロール圧延機の制御方法を開発したのである。

先ず、継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機の概
略について説明する。

第１図乃至第３図に示す如く、上下の主ロール
１，２は、圧延機の入口側において入側面角α₁を
有し、出口側に出側面角α₂を有する樽型もしくは
コーン型の形状をなし、各主ロール１，２の軸線
は、素管３の通過するパスラインPLの垂直面に
対しそれぞれ相反する方向に傾斜角βをもつて傾
斜設定されていると共に、パスラインPLの水平
面に対し対称をなす交差角γをもつて交差する如
く設定されており、傾斜角βをフイード角、交差
角γをハの字角と称している。

上下の主ロール１，２の間には、第３図に示す
如く、パスラインPLを挾んでガイドシユー４，
５が配設されている。

樽型形状のロールでは、各主ロール１，２の最
大径となる部分をゴージ部と称し、コーン型形状
のロールでは、ロール径の変曲点位置をゴージ部
と称するが、このゴージ部が相対してロール間隔
が最小となつている位置から、圧延機の入口側に
向かつて所定の距離だけ隔たつた箇所に、後方を
プラグバー６によつて支持された圧延プラグ７の
先端が位置決めされている。

各主ロール１，２の軸１ａ，２ａの両端は、圧
延機本体の内部に装着された軸受に支承されてい
るが、各ロール軸１ａ，２ａの一方端は、それぞ
れスピンドル８，９を介して、それぞれの駆動用
モーター１０，１１に連結され、各駆動用モータ
ー１０，１１により各主ロール１，２は互いに同
一方向に回転される。

次に、傾斜ロール圧延機によつて素管の圧延を
行つた場合、どのようにして素管に偏肉が発生す
るかを、第４図乃至第８図を用いて説明する。

第４図は、素管３が上下の主ロール１，２の入
側面に噛込む瞬間における第１図Ａ−Ａ矢視拡大
断面図であり、第５図は、素管３が上下の主ロー
ル１，２の入側面のみで圧延される、圧延開始直
後における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡大断面図であり、
第６図、第７図は、素管３が上下の主ロール１，
２の入側および出側両面で圧延される状態におけ
る第１図Ｂ−Ｂ矢視拡大断面図および第１図Ｃ−
Ｃ矢視拡大断面図であり、第８図は、素管３が上
下の主ロール１，２の出側面のみで圧延されると
き、すなわち圧延終了直前における第１図Ｃ−Ｃ
矢視拡大断面図である。

第４図に示す如き状態で、素管３が上下の主ロ
ール１，２の入側面に当たると、素管３には、上
下の主ロール１，２からの摩擦力によつて回転力
が与えられるが、下部主ロール２からの摩擦力
は、素管３の自重の影響により、上部主ロール１
からの摩擦力よりも若干大きくなり、素管３には
進行方向左側方向への力が作用して、素管３は左
側に変位する。

次に圧延状態は、第５図に示す如く、主ロール
１，２の入側面において素管３の厚みの減肉が開
始されるのであるが、このとき素管３の軸芯が左
側に変位しているので、圧延プラグ７の軸芯７ａ
も第５図に示す如く、圧延機のパスラインPLに
おける縦方向中心線に対し左側に変位して位置す
ることになり、上部主ロール１から素管３に作用
する力F₁と、下部主ロール２から素管３に作用
する力F₂との関係は、第５図に示す如く、相互
に平行な力関係でなくなり、圧延されている素管
３および圧延プラグ７には、素管３の進行方向に
対して左側に移動する方向の力が作用する。

この力によつて、圧延中の素管３および圧延プ
ラグ７はさらに左方向に移動し、最終的には、左
側のガイドシユー４から受ける右側方向への反力
と釣合つた位置で安定する。

さらに圧延が進行すると、第６図、第７図に示
す如く、主ロール１，２の入側と出側の両面にお
いて圧延が行われることになるが、この場合も、
圧延中の素管３および圧延プラグ７には、主ロー
ル１，２の入側面、出側面の両面において、左方
向の力が大きく加わるので、圧延プラグ７の軸芯
７ａは依然として左側の位置を維持する。

第８図は、素管３の圧延が終了する直前の状態
であるが、この場合も圧延プラグ７には左方向へ
の力が大きく作用しているので、圧延プラグ７の
軸芯筒７ａは左側に変位した位置を維持する。

このように、主ロール１，２が、パスライン
PLを挾んで上下に配設された傾斜ロール圧延機
では、従来の圧延方法を適用している限りにおい
て、圧延中の圧延プラグ７の軸芯７ａは、素管３
の圧延開始から終了まで、第６図、第７図に示す
如く、素管３の進行方向に対し左側にＳなる量だ
け変位して、圧延が行われるのが常である。

しかし、特殊な例外として、素管３が圧延機に
噛込む際に、圧延される素管３の先端部が曲つて
いる場合とか、上部主ロール１の表面肌が下部主
ロール２の表面肌よりも荒れていて、上部主ロー
ル１の摩擦係数が下部主ロール２の摩擦係数より
も大きい場合とか、上下の主ロール１，２の駆動
用モーター１０，１１の速度差あるいは上下の主
ロール１，２のロール径差等に起因して、上部主
ロール１の周速が下部主ロール２の周速よりも大
きいような場合とかにおいては、圧延プラグ７の
軸芯７ａが右側に変位する場合が発生する。

この場合には、当該素管の圧延の開始から終了
まで、圧延プラグに対し右側方向への力が大きく
作用することになるので、圧延の開始から終了ま
で、圧延プラグの軸芯はパスラインにおける縦方
向中心線に対し右側に変位して、圧延が行われ
る。

以上のように、傾斜ロール圧延機においては、
圧延中の圧延プラグ７は、パスラインPLにおけ
る縦方向中心線に対し左側あるいは右側にその軸
芯７ａが変位した状態で、圧延を行うことが、本
発明者の調査研究によつて解明されたのである。

なお、以上の調査研究から、左右に主ロールが
配設されたタイプの傾斜ロール圧延機にあつて
は、圧延中の圧延プラグの位置は、パスラインに
おける横方向中心線に対し、下側あるいは上側に
或る量だけ変位して、圧延が行われることは、極
めて容易に想定できるところである。

この場合には、圧延の開始時に、素管の自重に
より、圧延プラグ位置がパススラインにおける横
方向中心線に対し、下側に変位する場合の方に発
生頻度が高い。

このように、如何なるタイプの傾斜ロール圧延
機においても、従来の圧延方法によつて素管の圧
延を行つている限り、圧延プラグの軸芯は、パス
ラインにおける縦方向あるいは横方向中心線に対
し、いずれかのガイドシユーの方向に変位して、
圧延が行われ、所定量の変位位置を安定点として
圧延が継続される。

次に、以上述べた如く、圧延プラグの軸芯が、
パスラインにおける縦方向あるいは横方向中心線
に対し変位した状態で、素管の圧延が行われる場
合に、素管にどのようにして偏肉が発生するか
を、上下に主ロール１，２を有する傾斜ロール圧
延機を例にとつて説明する。

第６図、第７図に示す如く、圧延プラグ７の軸
芯７ａが、パスラインPLにおける縦方向中心線
に対し変位した状態で、圧延が行われる場合、パ
スラインPLにおける縦方向中心線に対する圧延
プラグ７の軸芯７ａの左側への変位量をＳとする
と、圧延状態の幾何学的関係によつて、第６図に
おける素管３の上部肉厚t₁U、下部肉厚t₁L，第
７図における素管３の上部肉厚t₂U、下部肉厚
t₂Lの間には次の関係が成立する。

t₁U−t₁L＝K₁・Ｓ ……(1) t₂U−t₂L＝−K₂・Ｓ ……(2) ただし、K₁，K₂は、上下の主ロール１，２の
入側面角α₁、出側面角α₂、フイード角β、ハの字
角γ、ロール径等の関数であり、共に正の値であ
る。

上記(1)式、(2)式から判るように、圧延プラグ７
の軸芯７ａが、パスラインPLにおける縦方向中
心線に対し左側に変位すれば、t₁U＞t₁L，t₂U＜
t₂Lとなり、右側に変位すれば、t₁U＜t₁L，t₂U
＞t₂Lとなる。

t₂U≠t₂Lであることは、当該傾斜ロール圧延
機における圧延機の素管３の円周方向の肉厚がば
らつくことを意味している。

さらに、t₁U≠t₁Lであるために、主ロール１，
２の入側面における素管３の円周方向の肉厚もば
らつくことになるが、主ロール１，２の入側面お
よび出側面におけるこのような肉厚の変動は、圧
延プラグ７および主ロール１，２に作用する圧延
荷重の周期的な変動を誘起し、これが圧延プラグ
７および主ロール１，２に機的振動を与え、その
振動によつて、t₂Uとt₂Lの差は一層増長される。

このことは、主ロール１，２が左右に配設され
た傾斜ロール圧延機においても同様である。

このように、傾斜ロール圧延機においては、圧
延中の圧延プラグ７の軸芯７ａがパスラインPL
における縦方向中心線に対して変位することによ
り、圧延された素管の肉厚が著しく偏るのであ
る。

本発明は、かくの如く解明された偏肉発生のメ
カニズムに基づいて、圧延プラグの軸芯のパスラ
インにおける縦方向中心線に対する変位量あるい
はそれの相当量を検出し、この変位量検出値が零
になるように、対向している両ガイドシユーの位
置を制御して、継目無鋼管の偏肉を可及的に低減
できるようにしたのである。

以下に本発明方法の実施の一例を第９図に基づ
き説明する。

第９図において、１２は、プラグバー６の例え
ば基部近くに設けられ、第１０図に示す如く、プ
ラグバー６の軸芯６ａのパスラインPLにおける
縦方向中心線に対する変位量S′を検出する変位検
出センサーであつて、この変位検出センサー１２
によつて検出された変位量検出信号を、増幅器１
３を介して演算器１４への入力信号となし、この
演算器１４によつて、前記変位量検出値が零に近
付く方向に、傾斜ロール圧延機における対向して
いる両ガイドシユー４，５の位置変更量ΔHを演
算し、このΔHなる演算出力を位置制御器１５へ
の入力信号となし、この位置制御器１５からの出
力によつて、左右のガイドシユー４，５の位置変
更用モーター１６を回転制御し、このモーター１
６を介して左右のガイドシユー４，５の位置を、
右方向あるいは左方向にΔHだけ変更するように
したのである。

例えば、プラグバー６の軸芯６ａが、パスライ
ンPLにおける縦方向中心線に対して左側へS′だ
け変位している場合、左右のガイドシユー４，５
の位置を右方向にΔHだけ変更させればよい。

また例えば、プラグバー６の軸芯６ａが、パス
ラインPLにおける縦方向中心線に対して右側へ
S′だけ変位している場合、左右のガイドシユー
４，５の位置を左方向にΔHだけ変更させればよ
い。

前記変位量S′と位置変更量ΔHとの関係は種々
考えられるが、例えばΔH＝Ｋ・S′あるいはΔH
＝Ｋ・√′等の関係にすればよく、このような関
係式を予め前記演算器１４へ設定しておけばよ
い。

ただし、Ｋは定数である。

ところで、圧延中のプラグバー６の軸芯６ａ
は、第１０図に示す如く彎曲しており、プラグバ
ー６を支持しているスラストブロツク１７の軸長
方向中心線は、パスラインPLと一致している。

従つて、圧延プラグ７の軸芯７ａのパスライン
PLに対する特定方向への変位量Ｓを、変位検出
センサー１２によつて検出できることが最も望ま
しいが、前述の如く、プラグバー６の軸芯６ａの
パスラインPLに対する変位量S′を、プラグバー
６の長手方向における特定位置にて前記変位検出
センサー１２により検出し、圧延プラグ７の軸芯
７ａの変位量Ｓに代替えしても充分であるし、あ
るいは、プラグバー６の軸芯６ａの変位量S′か
ら、プラグバー６の曲げ剛性等を考慮して、圧延
プラグ７の軸芯７ａの変位量Ｓを予め計算により
求めてもよい。

なお、ガイドシユー４，５の代りにロータリー
シユーあるいはデイスクロール等を採用している
傾斜ロール圧延機においても、本発明を適用する
ことが可能であり、その場合には、ガイドシユー
４，５の位置を変更したように、ロータリーシユ
ーあるいはデイスクロールの位置を変更制御すれ
ばよい。

本発明は上述の如く、傾斜ロール圧延機による
継目無鋼管用素管の圧延中に、圧延プラグ支持用
バーの軸芯の傾斜ロール圧延機のパスラインに対
する変位量を検出し、この変位量検出値が零にな
るよう、対向している両ガイドシユーの位置を制
御するようにしたので、圧延プラグ支持用バーの
軸芯なかんずく圧延プラグの軸芯を傾斜ロール圧
延機のパスラインに合致させるよう制御でき、従
つて継目無鋼管用素管の圧延において、偏肉発生
を極力抑制することができるので、製品としての
継目無鋼管の品質を著しく向上できる。

因みに、従来方法の場合、継目無鋼管100本に
おける偏肉率は8.2％であつたが、本発明方法の
場合、同一寸法の継目無鋼管100本における偏肉
率は4.5％であり、従来方法よりも偏肉発生率を
約50％低減できた。

【図面の簡単な説明】

第１図は継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機の
概略平面図、第２図は同上の概略側面図、第３図
は同上の概略正面図、第４図は素管が上下の主ロ
ールの入側面に噛込む瞬間における第１図Ａ−Ａ
矢視拡大断面図、第５図は素管の圧延開始直後に
おける第１図Ｂ−Ｂ矢視拡大断面図、第６図は素
管が上下の主ロールの入側および出側両面で圧延
される状態における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡大断面
図、第７図は素管が上下の主ロールの入側および
出側両面で圧延される状態における第１図Ｃ−Ｃ
矢視拡大断面図、第８図は素管の圧延終了直前に
おける第１図Ｃ−Ｃ矢視拡大断面図、第９図は本
発明の実施の一例を示す制御回路のブロツク図、
第１０図は圧延中のプラグバーの彎曲状態を示す
説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 傾斜ロール圧延機による継目無鋼管用素管の
   圧延中に、圧延プラグ支持用バーの軸芯の傾斜ロ
   ール圧延機のパスラインに対する変位量を検出
   し、この変位量検出値が零になるよう、対向して
   いる両ガイドシユーの位置を制御することを特徴
   とする継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機の制御
   方法。