JPH0338001B2 - - Google Patents
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- JPH0338001B2 JPH0338001B2 JP59124070A JP12407084A JPH0338001B2 JP H0338001 B2 JPH0338001 B2 JP H0338001B2 JP 59124070 A JP59124070 A JP 59124070A JP 12407084 A JP12407084 A JP 12407084A JP H0338001 B2 JPH0338001 B2 JP H0338001B2
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- rolls
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
- B21B37/78—Control of tube rolling
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21B—ROLLING OF METAL
- B21B19/00—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work
- B21B19/02—Tube-rolling by rollers arranged outside the work and having their axes not perpendicular to the axis of the work the axes of the rollers being arranged essentially diagonally to the axis of the work, e.g. "cross" tube-rolling ; Diescher mills, Stiefel disc piercers or Stiefel rotary piercers
- B21B19/04—Rolling basic material of solid, i.e. non-hollow, structure; Piercing, e.g. rotary piercing mills
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Metal Rolling (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本発明は傾斜ロールを用いた穿孔機の穿孔圧延
制御方法に関するものである。 〔従来技術〕 一般に傾斜ロール穿孔機はビレツトを一対の樽
形ロールにて軸心線回りに回転させつつ軸長方向
に移動させる、所謂螺進移動させ、軸心線に沿つ
てマンドレルバーの先端に支持されたプラグを貫
入させて穿孔圧延を施し、素管を製造するように
なつている。 ところで上述の如くして製造される素管の肉
厚、外径、伸し長さ等の寸法制御は傾斜ロール開
度、ガイド部材開度、プラグリード等の調節によ
つて行われるが、これらの調節は従来次のように
して行なつていた。即ち穿孔圧延を行つて得た素
管の外径、伸し長さを測定し、目標外径、伸し長
さと比較してその偏差を解消すべく数式モデルに
基づき傾斜ロール開度、ガイド部材開度及びプラ
グリードを算出し、この算出値を適性領域相関図
より適性域内の値か否かを判断し、適性域の値の
場合についてのみ制御信号を出力して穿孔圧延条
件の修正を行つている。ところでこのような方法
にあつてはプラグ、マンドレル等の工具寸法が一
定であることを前提としており、事実工具寸法の
測定は行つていない。しかし実際にはプラグ、マ
ンドレルバー毎にその長さに変化があり、その上
温度によつてもその長さが変化する。従つてプラ
グ先端位置が一定せず、ビレツトが両傾斜ロール
１ｌ，１ｒで噛み込まれた位置からプラグの先端
までのビレツト回転数が変化し、素管内面疵の発
生が多くなるという問題があつた。 本発明者はビレツト回転数と素管内面疵との関
係につき実験研究を行つた結果、ビレツト回転数
が大きくなると回転鍛造効果が大きくなつてもみ
割れが発生し、ここにプラグが貫入することによ
つて内面疵が発生することを知見した。ちなみに
ビレツト回転数と素管内面疵との関係についての
実験内容を示すと次のとおりである。供試片は
0.5％炭素鋼であつて、センタポロシテイのある
直径282mmの連続鋳造鋳片をその中心から直径70
mm、長さ300mmのビレツトを切削によつて得、こ
れを1230℃に加熱し、直径54mmと52mmのプラグを
用い、穿孔比2.4〜2.6、拡管率０〜４％とした傾
斜ロール穿孔機によつて穿孔圧延し、この過程で
ビレツト回転数を1.0〜3.0の間で傾斜ロールの傾
斜角、交叉角、傾斜ロール開度、プラグリード等
の調節によつて変化させ、得られた素管について
その内面をダイチエツク（カラーチエツク）して
目視観察で長さが１〜２mm程度の疵本数を計数し
た。結果は第５図に示すとおりである。第５図の
グラフは横軸にビレツト回転数を、また縦軸に内
面疵の平均個数（素管25本）をとつて示してあ
り、このグラフから明らかな如くビレツト回転数
が大きくなると内面疵が増えることからビレツト
回転数は他の条件上不都合を生じない限り、可及
的に低く、しかも一定、特に増大を抑制するよう
制御するのが望ましいことが解る。 〔目的〕 本発明は上記した如き知見に基づきなされたも
のであり、その目的とするところはビレツトが傾
斜ロール間に噛み込まれた位置から、プラグ先端
に至る間のビレツト回転数が素管内面のかぶれ疵
の発生と密接な関係があることに着目し、ビレツ
ト回転数を穿孔圧延上格別の支障を生じない範囲
で可及的に低くしかも一定に維持することにより
内面かぶれ疵を格段に低減し得るようにした傾斜
ロール穿孔機の穿孔圧延制御方法を提供するにあ
る。 〔構成〕 本発明に係る傾斜ロール穿孔機の穿孔圧延制御
方法は、一対の傾斜ロールと、マンドレルバーの
先端部に支持されて前記傾斜ロール間に配された
プラグとを具備する穿孔機によるビレツト穿孔圧
延過程において、ビレツトが傾斜ロール間に噛み
込まれ始める位置からプラグ先端部に至る間にお
けるビレツト回転数を、伸し長さ比、回転方向す
べり率、軸長方向すべり率及び傾斜ロールの面角
を含む数式に従つて算出し、これを予め定めた目
標値に一致せしめるべく傾斜ロールの傾斜角及
び／又は交叉角を修正制御することを特徴とす
る。 〔実施例〕 以下本発明方法を交叉型傾斜ロール圧延機を用
いる場合につき図面に基づき具体的に説明する。
第１図イ，ロ，ハは本発明方法の説明図であり第
１図イは平面図、ロは側面図、ハはイ図Ａ−Ａ線
による断面図であり、図中１ｌ，１ｒはコーン形
傾斜ロール、２はプラグ、３はマンドレルバー、
４は被加工材たるビレツト、５は素管、６はデイ
スクガイドロールを示している。 傾斜ロール１ｌ，１ｒはその軸長方向の中間部
にゴージ部１ａを備え、その一側は端末側に向か
うに従つてその直径を縮小された円錐台形をなす
入口面１ｂ、他側は端末側に向かうに従つてその
直径を拡大された円錐台形をなす出口面１ｃを備
えており（傾斜ロール１ｌ，１ｒは所謂バレル形
ロールであつてもよい。）、ビレツト４のパスセン
タラインＸ−Ｘ線の両側にあつて、夫々所定の傾
斜角β、交叉角γだけ傾斜させて配設され、この
傾斜ロール１ｌ，１ｒとデイスクガイドロール
６，６とは図示しない駆動部にて矢符方向に回転
されるようになつている。プラグ２はマンドレル
バー３の先端部に装着されマンドレルバー３の基
端を支持する位置調節装置３ａを介してビレツト
４の移動方向に対し上、下流に移動調節されるよ
うになつている。 ビレツト４は加熱されて白抜矢符方向から穿孔
機に送られ、両傾斜ロール１ｌ，１ｒ間に噛み込
まれ、軸心線回りに回転されつつ軸長方向に移動
される、所謂螺進移動され、その軸心線に沿つて
プラグ２が貫入せしめられ、素管５に形成される
こととなる。 ところで上述した如き素管５の製造過程におい
て、素管５の内面疵発生を防止するためには既述
した如く傾斜ロール１ｌ，１ｒによるビレツト噛
込み点からプラグ２の先端に至る過程でのビレツ
ト回転数を可及的に低くしかも一定に維持するこ
とを必要とされるが、このビレツト回転数は次の
如く求められる。即ち第２図は第１図イ，ロ，ハ
に示す交叉型傾斜ロール圧延機による場合のパス
センタラインＸ−Ｘ線上の任意の点から傾斜ロー
ル周面までの最短距離をとつて描いた傾斜ロール
形状（実際には曲線となるが、説明を簡略化する
ため直線近似で示す）と、ビレツト素管およびプ
ラグとの穿孔圧延状態時における位置関係を示す
図であり、いま傾斜ロール１ｌ，１ｒによるビレ
ツト４の噛込み点Ａからロールゴージ部Ｇに至る
距離をｘとするとｘは下記(1)式で与えられる。 ｘ＝r0−rg／tanθ1 ……(1) 但し、 r0：ビレツト半径 rg：ロールゴージ部Ｇ間の距離の1/2 θ1：第２図における傾斜ロール１ｌ，１ｒのパス
センタラインＸ−Ｘ線上から傾斜ロール周面ま
での最短距離の描くロール形状の入口面がパス
センタラインＸ−Ｘ線に対してなす角度（入口
面角という） またビレツト４の噛込み点Ａからプラグ２の先
端Ｂに至る距離ｌは下記(2)式で与えられる。 ｌ＝ｘ−Ld＝r0−rg／tanθ1−Ld ……(2) 但し、 Ld：ロールゴージ部Ｇからプラグ２の先端まで
の距離（プラグリードという） そこでビレツト４が噛込みＡ点を経てプラグ先
端Ｂ点に至るまでの回転数を求めるが、Ａ〜Ｂ間
におけるビレツトの周方向速度Vrは下記(3)式で
与えられ、またビレツト４の軸長方向の移動速度
Vlは下記(4)式で与えられる。 Vr＝VG・cosβ・ψr ……(3) Vl＝VG・sinβ・ψl／El ……(4) 但し、 VG：ロールゴージ部の周速度 β：傾斜ロールの傾斜角 ψr：回転方向のすべり率（0.6〜1.2：予め寸法諸
元に基づき実験的に定めておく） El：伸し長さ比であつて、Ａ〜Ｂ間のビレツト平
均断面積を素管断面積で除した値 ψl：軸長方向へのすべり率（0.6〜1.2：予め寸法
諸元に基づき実験的に定めておく） いまビレツトの周長をＬ（＝2πr0）とするとビ
レツト４が１回転する間に移動する距離Ｐは下記
(5)式で表わせる。 Ｐ＝2π・r0・tanβ・ψl／El・ψr ……(5) 従つてビレツト４がＡ点からＢ点に到達する間
でのビレツト回転数Ｎは次の如くになる。 Ｎ＝（r0−rg／tanθ1−Ld）・El／2π・r0・tan
β・ψr／ψl……(6) (6)式からビレツトの回転数Ｎの制御要素として
は傾斜ロール開度の半値であるrg、プラグリード
Ld、入口面角θ1及び傾斜角βが考えられる。し
かし傾斜ロール開度、プラグリードは通常素管の
寸法制御要素として夫々修正されて変化すること
になり、またプラグリードはプラグ、マンドレル
バーを組み合せた状態の工具長さによつても変化
するため、これらを制御要素とすることはビレツ
ト回転数をばらつかせる結果となる。 そこで先ず傾斜角βのみを用いてビレツト回転
数Ｎの制御を行う場合についてみると、ビレツト
の目標回転数をN0として、寸法制御のために傾
斜ロール開度rg、プラグリードLdが夫々Δrg、
ΔLdだけ修正を受けてもビレツト回転数を目標値
N0に維持するための傾斜角βは下記(7)式で与え
られる。 β＝tan-1［2N0・π・r0・ψl／｛r0−（r
g0＋Δrg）／tanθ1−（Ld0＋ΔLd｝・El・ωr］……(7
) 但し、 rg0：傾斜ロール開度の初期設定値（前回設定値） Ld0：プラグリードの初期設定値（前回設定値） (7)式は傾斜角βの初期値をβ0して下記（7′）式
の如く書き直せる。 β＝k1・β0 ……（7′） 但し、 k1：補正係数 次に傾斜ロール１ｌ，１ｒの入口面角θ1のみを
用いて上記と同じ条件でビレツト回転数を目標値
N0に維持するための入口角θ1は下記(8)式で与え
られる。 θ1＝tan-1［｛r0−（rg0＋Δrg）｝・El
／2N0・π・r0・tanβ・ψl／ψr＋（Ld0＋ΔLd）］…
…(8) (8)式は入口面角の初期値をθ0として（8′）式の
如く書き直せる。 θ1＝k2・θ0 ……（8′） 但し、 k2：補正係数 上記した傾斜ロール１ｌ，１ｒの入口面角をθ0
からθ1に修正する手段としてこれを傾斜ロール１
ｌ，１ｒの交叉角γの修正により行うものとする
と、その修正量Δγは下記(9)式で与えられる。 Δγ＝k3・（θ1−θ0） ……(9) 但し、 k3：補正係数 ただ傾斜角β、交叉角γ及び幾何学的に決る入
口面角θ1は相互に関連しており、初期値の傾斜角
β0を傾斜角βに変更すると入口面角θ1も変化する
こととなる。そこでこの傾斜角βによる入口面角
θ1の変化量が無視出来ないときは第３図に示す如
きフローチヤートに従つて収束計算を行う。即ち
変更後の傾斜角βを設定し（ステツプ）、次い
で交叉角γをΔγだけ変化させ（ステツプ）、ま
た傾斜角β、交叉角γによつて決る入口面角θ1と
の関係を幾何学的に詳細に求め、下記(10)式の如き
回帰式を作成しておき、(10)、(6)式に従つて収束計
算を行う（ステツプ、）。 θ1＝a1β＋b1γ＋C1 ……(10) 但し、 a1，b1：係数 C1：定数 そしてビレツト４の回転数が目標値N0又はそ
の許容範囲内の値か否かを判断し（ステツプ）、
N0と一致又は許容範囲内の値であるときは傾斜
角β、交叉角γを決定し、またこの条件を満たさ
ないときはステツプに戻つて上記した過程を反
復し、傾斜角β、交叉角γを求める。 ただ傾斜角β、交叉角γを修正すると、幾何学
的に傾斜ロール開度rgが変化するため、その変化
分Δrg′は次のビレツトに対する穿孔圧延条件の
設定に際して、傾斜ロール開度をΔrg′だけ多く
補正することによつて対応する。 上述の如くして求めたビレツト回転数を一定に
維持するための傾斜ロール傾斜角β、又は傾斜ロ
ール交叉角γを次のビレツトの穿孔圧延に際して
その穿孔圧延条件としてプリセツトを行う。勿論
傾斜角及び交叉角の双方を所定の配分率で制御す
ることとしてもよい。 次に本発明方法を実施するための具体的な装置
について説明する。 第４図は本発明方法を実施する装置のブロツク
図であり、図中２１は素管５の外径計、２２は同
じく長さ計、２３はプラグの２の長さ計、２４は
マンドレルバー温度計、２５は演算制御部を示し
ている。演算制御部２５は外径計２１、長さ計２
２から既に穿孔圧延された素管５についての外
径、長さを読み込み、当該素管５について定めら
れている外径及び伸し長さの目標値と比較し、目
標値に一致させるための傾斜ロール開度、プラグ
リードの補正量を求めると共に、次に穿孔圧延す
べきビレツトの直径、並びに実貫重量を設定器２
６から、また当該ビレツトから得べき素管の外
径、伸し長さについての目標値を素管目標値設定
器２７から読み込み、更に長さ計２３、温度計２
４から次の穿孔圧延に使用するする工具であるプ
ラグ２の長さ及びマンドレルバー３の温度を求め
てプラグ２とマンドレルバー３とを組み合せた状
態での工具全体としての長さを算出してプラグリ
ードの補正量を算出し、これら補正量を考慮して
次の穿孔圧延のための傾斜ロール開度、プラグリ
ードを含む穿孔圧延条件を演算する。そしてこの
演算値に基づいて次のビレツトが傾斜ロール１
ｌ，１ｒ間に噛み込まれ、プラグ２の先端に達す
るまでのビレツト回転数を(6)式に従つて算出し、
このビレツト回転数が所定目標値と一致するよう
（7′）、(9)又は(10)式に従つて傾斜ロール１ｌ，１ｒ
の傾斜角及び／又は交叉角の修正量を演算する。
この傾斜角及び／又は交叉角の修正量はプラグと
マンドレルバーとの組からなる工具使用に際して
の穿孔圧延条件として記憶部２８に格納してお
く。この傾斜角及び／又は交叉角（又はこれらの
修正量）は更に後のビレツトの穿孔圧延に際して
呼び出し、初期値として素管の外径、長さ等に基
づき前記した傾斜ロール開度、プラグリードの補
正量の算出に用いる。 前述の如くして演算された傾斜角及び／又は交
叉角の修正量は夫々に相応する制御信号として傾
斜角及び／又は交叉角の自動設定器２９，３０へ
出力され傾斜角及び／又は交叉角の設定がなされ
る。 なお、プラグとマンドレルバーとを組合せた工
具を順次循環使用する、所謂バーサーキユレーシ
ヨン方式の穿孔機も適用し得ることは勿論であ
る。 次に本発明方法の試験結果について説明する。
供試材としては２ 1/4Cr−1.0Mo鋼であつて外径
187mmのビレツトをバーサーキユレーシヨンを行
つている穿孔機により外径192mm、肉厚15.92mmの
素管とすべく穿孔圧延を行い、その内面かぶれ疵
の発生率を求めた。なお参照として同じ条件で従
来方法によつて素管を得、その内面かぶれ疵の発
生率を求めた。
制御方法に関するものである。 〔従来技術〕 一般に傾斜ロール穿孔機はビレツトを一対の樽
形ロールにて軸心線回りに回転させつつ軸長方向
に移動させる、所謂螺進移動させ、軸心線に沿つ
てマンドレルバーの先端に支持されたプラグを貫
入させて穿孔圧延を施し、素管を製造するように
なつている。 ところで上述の如くして製造される素管の肉
厚、外径、伸し長さ等の寸法制御は傾斜ロール開
度、ガイド部材開度、プラグリード等の調節によ
つて行われるが、これらの調節は従来次のように
して行なつていた。即ち穿孔圧延を行つて得た素
管の外径、伸し長さを測定し、目標外径、伸し長
さと比較してその偏差を解消すべく数式モデルに
基づき傾斜ロール開度、ガイド部材開度及びプラ
グリードを算出し、この算出値を適性領域相関図
より適性域内の値か否かを判断し、適性域の値の
場合についてのみ制御信号を出力して穿孔圧延条
件の修正を行つている。ところでこのような方法
にあつてはプラグ、マンドレル等の工具寸法が一
定であることを前提としており、事実工具寸法の
測定は行つていない。しかし実際にはプラグ、マ
ンドレルバー毎にその長さに変化があり、その上
温度によつてもその長さが変化する。従つてプラ
グ先端位置が一定せず、ビレツトが両傾斜ロール
１ｌ，１ｒで噛み込まれた位置からプラグの先端
までのビレツト回転数が変化し、素管内面疵の発
生が多くなるという問題があつた。 本発明者はビレツト回転数と素管内面疵との関
係につき実験研究を行つた結果、ビレツト回転数
が大きくなると回転鍛造効果が大きくなつてもみ
割れが発生し、ここにプラグが貫入することによ
つて内面疵が発生することを知見した。ちなみに
ビレツト回転数と素管内面疵との関係についての
実験内容を示すと次のとおりである。供試片は
0.5％炭素鋼であつて、センタポロシテイのある
直径282mmの連続鋳造鋳片をその中心から直径70
mm、長さ300mmのビレツトを切削によつて得、こ
れを1230℃に加熱し、直径54mmと52mmのプラグを
用い、穿孔比2.4〜2.6、拡管率０〜４％とした傾
斜ロール穿孔機によつて穿孔圧延し、この過程で
ビレツト回転数を1.0〜3.0の間で傾斜ロールの傾
斜角、交叉角、傾斜ロール開度、プラグリード等
の調節によつて変化させ、得られた素管について
その内面をダイチエツク（カラーチエツク）して
目視観察で長さが１〜２mm程度の疵本数を計数し
た。結果は第５図に示すとおりである。第５図の
グラフは横軸にビレツト回転数を、また縦軸に内
面疵の平均個数（素管25本）をとつて示してあ
り、このグラフから明らかな如くビレツト回転数
が大きくなると内面疵が増えることからビレツト
回転数は他の条件上不都合を生じない限り、可及
的に低く、しかも一定、特に増大を抑制するよう
制御するのが望ましいことが解る。 〔目的〕 本発明は上記した如き知見に基づきなされたも
のであり、その目的とするところはビレツトが傾
斜ロール間に噛み込まれた位置から、プラグ先端
に至る間のビレツト回転数が素管内面のかぶれ疵
の発生と密接な関係があることに着目し、ビレツ
ト回転数を穿孔圧延上格別の支障を生じない範囲
で可及的に低くしかも一定に維持することにより
内面かぶれ疵を格段に低減し得るようにした傾斜
ロール穿孔機の穿孔圧延制御方法を提供するにあ
る。 〔構成〕 本発明に係る傾斜ロール穿孔機の穿孔圧延制御
方法は、一対の傾斜ロールと、マンドレルバーの
先端部に支持されて前記傾斜ロール間に配された
プラグとを具備する穿孔機によるビレツト穿孔圧
延過程において、ビレツトが傾斜ロール間に噛み
込まれ始める位置からプラグ先端部に至る間にお
けるビレツト回転数を、伸し長さ比、回転方向す
べり率、軸長方向すべり率及び傾斜ロールの面角
を含む数式に従つて算出し、これを予め定めた目
標値に一致せしめるべく傾斜ロールの傾斜角及
び／又は交叉角を修正制御することを特徴とす
る。 〔実施例〕 以下本発明方法を交叉型傾斜ロール圧延機を用
いる場合につき図面に基づき具体的に説明する。
第１図イ，ロ，ハは本発明方法の説明図であり第
１図イは平面図、ロは側面図、ハはイ図Ａ−Ａ線
による断面図であり、図中１ｌ，１ｒはコーン形
傾斜ロール、２はプラグ、３はマンドレルバー、
４は被加工材たるビレツト、５は素管、６はデイ
スクガイドロールを示している。 傾斜ロール１ｌ，１ｒはその軸長方向の中間部
にゴージ部１ａを備え、その一側は端末側に向か
うに従つてその直径を縮小された円錐台形をなす
入口面１ｂ、他側は端末側に向かうに従つてその
直径を拡大された円錐台形をなす出口面１ｃを備
えており（傾斜ロール１ｌ，１ｒは所謂バレル形
ロールであつてもよい。）、ビレツト４のパスセン
タラインＸ−Ｘ線の両側にあつて、夫々所定の傾
斜角β、交叉角γだけ傾斜させて配設され、この
傾斜ロール１ｌ，１ｒとデイスクガイドロール
６，６とは図示しない駆動部にて矢符方向に回転
されるようになつている。プラグ２はマンドレル
バー３の先端部に装着されマンドレルバー３の基
端を支持する位置調節装置３ａを介してビレツト
４の移動方向に対し上、下流に移動調節されるよ
うになつている。 ビレツト４は加熱されて白抜矢符方向から穿孔
機に送られ、両傾斜ロール１ｌ，１ｒ間に噛み込
まれ、軸心線回りに回転されつつ軸長方向に移動
される、所謂螺進移動され、その軸心線に沿つて
プラグ２が貫入せしめられ、素管５に形成される
こととなる。 ところで上述した如き素管５の製造過程におい
て、素管５の内面疵発生を防止するためには既述
した如く傾斜ロール１ｌ，１ｒによるビレツト噛
込み点からプラグ２の先端に至る過程でのビレツ
ト回転数を可及的に低くしかも一定に維持するこ
とを必要とされるが、このビレツト回転数は次の
如く求められる。即ち第２図は第１図イ，ロ，ハ
に示す交叉型傾斜ロール圧延機による場合のパス
センタラインＸ−Ｘ線上の任意の点から傾斜ロー
ル周面までの最短距離をとつて描いた傾斜ロール
形状（実際には曲線となるが、説明を簡略化する
ため直線近似で示す）と、ビレツト素管およびプ
ラグとの穿孔圧延状態時における位置関係を示す
図であり、いま傾斜ロール１ｌ，１ｒによるビレ
ツト４の噛込み点Ａからロールゴージ部Ｇに至る
距離をｘとするとｘは下記(1)式で与えられる。 ｘ＝r0−rg／tanθ1 ……(1) 但し、 r0：ビレツト半径 rg：ロールゴージ部Ｇ間の距離の1/2 θ1：第２図における傾斜ロール１ｌ，１ｒのパス
センタラインＸ−Ｘ線上から傾斜ロール周面ま
での最短距離の描くロール形状の入口面がパス
センタラインＸ−Ｘ線に対してなす角度（入口
面角という） またビレツト４の噛込み点Ａからプラグ２の先
端Ｂに至る距離ｌは下記(2)式で与えられる。 ｌ＝ｘ−Ld＝r0−rg／tanθ1−Ld ……(2) 但し、 Ld：ロールゴージ部Ｇからプラグ２の先端まで
の距離（プラグリードという） そこでビレツト４が噛込みＡ点を経てプラグ先
端Ｂ点に至るまでの回転数を求めるが、Ａ〜Ｂ間
におけるビレツトの周方向速度Vrは下記(3)式で
与えられ、またビレツト４の軸長方向の移動速度
Vlは下記(4)式で与えられる。 Vr＝VG・cosβ・ψr ……(3) Vl＝VG・sinβ・ψl／El ……(4) 但し、 VG：ロールゴージ部の周速度 β：傾斜ロールの傾斜角 ψr：回転方向のすべり率（0.6〜1.2：予め寸法諸
元に基づき実験的に定めておく） El：伸し長さ比であつて、Ａ〜Ｂ間のビレツト平
均断面積を素管断面積で除した値 ψl：軸長方向へのすべり率（0.6〜1.2：予め寸法
諸元に基づき実験的に定めておく） いまビレツトの周長をＬ（＝2πr0）とするとビ
レツト４が１回転する間に移動する距離Ｐは下記
(5)式で表わせる。 Ｐ＝2π・r0・tanβ・ψl／El・ψr ……(5) 従つてビレツト４がＡ点からＢ点に到達する間
でのビレツト回転数Ｎは次の如くになる。 Ｎ＝（r0−rg／tanθ1−Ld）・El／2π・r0・tan
β・ψr／ψl……(6) (6)式からビレツトの回転数Ｎの制御要素として
は傾斜ロール開度の半値であるrg、プラグリード
Ld、入口面角θ1及び傾斜角βが考えられる。し
かし傾斜ロール開度、プラグリードは通常素管の
寸法制御要素として夫々修正されて変化すること
になり、またプラグリードはプラグ、マンドレル
バーを組み合せた状態の工具長さによつても変化
するため、これらを制御要素とすることはビレツ
ト回転数をばらつかせる結果となる。 そこで先ず傾斜角βのみを用いてビレツト回転
数Ｎの制御を行う場合についてみると、ビレツト
の目標回転数をN0として、寸法制御のために傾
斜ロール開度rg、プラグリードLdが夫々Δrg、
ΔLdだけ修正を受けてもビレツト回転数を目標値
N0に維持するための傾斜角βは下記(7)式で与え
られる。 β＝tan-1［2N0・π・r0・ψl／｛r0−（r
g0＋Δrg）／tanθ1−（Ld0＋ΔLd｝・El・ωr］……(7
) 但し、 rg0：傾斜ロール開度の初期設定値（前回設定値） Ld0：プラグリードの初期設定値（前回設定値） (7)式は傾斜角βの初期値をβ0して下記（7′）式
の如く書き直せる。 β＝k1・β0 ……（7′） 但し、 k1：補正係数 次に傾斜ロール１ｌ，１ｒの入口面角θ1のみを
用いて上記と同じ条件でビレツト回転数を目標値
N0に維持するための入口角θ1は下記(8)式で与え
られる。 θ1＝tan-1［｛r0−（rg0＋Δrg）｝・El
／2N0・π・r0・tanβ・ψl／ψr＋（Ld0＋ΔLd）］…
…(8) (8)式は入口面角の初期値をθ0として（8′）式の
如く書き直せる。 θ1＝k2・θ0 ……（8′） 但し、 k2：補正係数 上記した傾斜ロール１ｌ，１ｒの入口面角をθ0
からθ1に修正する手段としてこれを傾斜ロール１
ｌ，１ｒの交叉角γの修正により行うものとする
と、その修正量Δγは下記(9)式で与えられる。 Δγ＝k3・（θ1−θ0） ……(9) 但し、 k3：補正係数 ただ傾斜角β、交叉角γ及び幾何学的に決る入
口面角θ1は相互に関連しており、初期値の傾斜角
β0を傾斜角βに変更すると入口面角θ1も変化する
こととなる。そこでこの傾斜角βによる入口面角
θ1の変化量が無視出来ないときは第３図に示す如
きフローチヤートに従つて収束計算を行う。即ち
変更後の傾斜角βを設定し（ステツプ）、次い
で交叉角γをΔγだけ変化させ（ステツプ）、ま
た傾斜角β、交叉角γによつて決る入口面角θ1と
の関係を幾何学的に詳細に求め、下記(10)式の如き
回帰式を作成しておき、(10)、(6)式に従つて収束計
算を行う（ステツプ、）。 θ1＝a1β＋b1γ＋C1 ……(10) 但し、 a1，b1：係数 C1：定数 そしてビレツト４の回転数が目標値N0又はそ
の許容範囲内の値か否かを判断し（ステツプ）、
N0と一致又は許容範囲内の値であるときは傾斜
角β、交叉角γを決定し、またこの条件を満たさ
ないときはステツプに戻つて上記した過程を反
復し、傾斜角β、交叉角γを求める。 ただ傾斜角β、交叉角γを修正すると、幾何学
的に傾斜ロール開度rgが変化するため、その変化
分Δrg′は次のビレツトに対する穿孔圧延条件の
設定に際して、傾斜ロール開度をΔrg′だけ多く
補正することによつて対応する。 上述の如くして求めたビレツト回転数を一定に
維持するための傾斜ロール傾斜角β、又は傾斜ロ
ール交叉角γを次のビレツトの穿孔圧延に際して
その穿孔圧延条件としてプリセツトを行う。勿論
傾斜角及び交叉角の双方を所定の配分率で制御す
ることとしてもよい。 次に本発明方法を実施するための具体的な装置
について説明する。 第４図は本発明方法を実施する装置のブロツク
図であり、図中２１は素管５の外径計、２２は同
じく長さ計、２３はプラグの２の長さ計、２４は
マンドレルバー温度計、２５は演算制御部を示し
ている。演算制御部２５は外径計２１、長さ計２
２から既に穿孔圧延された素管５についての外
径、長さを読み込み、当該素管５について定めら
れている外径及び伸し長さの目標値と比較し、目
標値に一致させるための傾斜ロール開度、プラグ
リードの補正量を求めると共に、次に穿孔圧延す
べきビレツトの直径、並びに実貫重量を設定器２
６から、また当該ビレツトから得べき素管の外
径、伸し長さについての目標値を素管目標値設定
器２７から読み込み、更に長さ計２３、温度計２
４から次の穿孔圧延に使用するする工具であるプ
ラグ２の長さ及びマンドレルバー３の温度を求め
てプラグ２とマンドレルバー３とを組み合せた状
態での工具全体としての長さを算出してプラグリ
ードの補正量を算出し、これら補正量を考慮して
次の穿孔圧延のための傾斜ロール開度、プラグリ
ードを含む穿孔圧延条件を演算する。そしてこの
演算値に基づいて次のビレツトが傾斜ロール１
ｌ，１ｒ間に噛み込まれ、プラグ２の先端に達す
るまでのビレツト回転数を(6)式に従つて算出し、
このビレツト回転数が所定目標値と一致するよう
（7′）、(9)又は(10)式に従つて傾斜ロール１ｌ，１ｒ
の傾斜角及び／又は交叉角の修正量を演算する。
この傾斜角及び／又は交叉角の修正量はプラグと
マンドレルバーとの組からなる工具使用に際して
の穿孔圧延条件として記憶部２８に格納してお
く。この傾斜角及び／又は交叉角（又はこれらの
修正量）は更に後のビレツトの穿孔圧延に際して
呼び出し、初期値として素管の外径、長さ等に基
づき前記した傾斜ロール開度、プラグリードの補
正量の算出に用いる。 前述の如くして演算された傾斜角及び／又は交
叉角の修正量は夫々に相応する制御信号として傾
斜角及び／又は交叉角の自動設定器２９，３０へ
出力され傾斜角及び／又は交叉角の設定がなされ
る。 なお、プラグとマンドレルバーとを組合せた工
具を順次循環使用する、所謂バーサーキユレーシ
ヨン方式の穿孔機も適用し得ることは勿論であ
る。 次に本発明方法の試験結果について説明する。
供試材としては２ 1/4Cr−1.0Mo鋼であつて外径
187mmのビレツトをバーサーキユレーシヨンを行
つている穿孔機により外径192mm、肉厚15.92mmの
素管とすべく穿孔圧延を行い、その内面かぶれ疵
の発生率を求めた。なお参照として同じ条件で従
来方法によつて素管を得、その内面かぶれ疵の発
生率を求めた。
以上の如く本発明にあつては傾斜ロールによる
ビレツト噛込み位置からプラグ先端に到るまでの
ビレツト回転数を、伸し長さ比、回転方向すべり
率、軸長方向すべり率及び傾斜ロールの面角を含
む数式に従つて求め、これを目標値と一致せしめ
るべく傾斜ロールの傾斜角及び／または交叉角を
調節することによつて鋼種、伸し長さ比、すべり
率等が変化してもこれに応じて安定したビレツト
回転数を維持出来、またこの間の外径圧下率も所
定値に保たれて素管内面疵を大幅に低減出来、管
品質の格段の向上が図れるなど、本発明は優れた
効果を奏するものである。
ビレツト噛込み位置からプラグ先端に到るまでの
ビレツト回転数を、伸し長さ比、回転方向すべり
率、軸長方向すべり率及び傾斜ロールの面角を含
む数式に従つて求め、これを目標値と一致せしめ
るべく傾斜ロールの傾斜角及び／または交叉角を
調節することによつて鋼種、伸し長さ比、すべり
率等が変化してもこれに応じて安定したビレツト
回転数を維持出来、またこの間の外径圧下率も所
定値に保たれて素管内面疵を大幅に低減出来、管
品質の格段の向上が図れるなど、本発明は優れた
効果を奏するものである。
第１図イ，ロ，ハは本発明方法の説明図、第２
図はビレツト回転数を求めるための説明図、第３
図は傾斜ロールの傾斜角、交叉角を決定する過程
を示すフローチヤート、第４図は本発明方法を実
施するための装置のブロツク図、第５図はビレツ
トの回転数と内面疵との関係を示すグラフであ
る。 １ｌ，１ｒ……傾斜ロール、２……プラグ、３
……マンドレルバー、４……ビレツト、５……素
管、６……デイスクガイドロール、２１……外径
計、２２……長さ計、２３……長さ計、２４……
温度計、２５……演算制御部、２６……ビレツト
秤量器、２７……素管目標値設定器、２８……記
憶部、２９……交叉角自動設定器、３０……傾斜
角自動設定器。
図はビレツト回転数を求めるための説明図、第３
図は傾斜ロールの傾斜角、交叉角を決定する過程
を示すフローチヤート、第４図は本発明方法を実
施するための装置のブロツク図、第５図はビレツ
トの回転数と内面疵との関係を示すグラフであ
る。 １ｌ，１ｒ……傾斜ロール、２……プラグ、３
……マンドレルバー、４……ビレツト、５……素
管、６……デイスクガイドロール、２１……外径
計、２２……長さ計、２３……長さ計、２４……
温度計、２５……演算制御部、２６……ビレツト
秤量器、２７……素管目標値設定器、２８……記
憶部、２９……交叉角自動設定器、３０……傾斜
角自動設定器。
Claims (1)
- １ 一対の傾斜ロールと、マンドレルバーの先端
部に支持されて前記傾斜ロール間に配されたプラ
グとを具備する穿孔機によるビレツト穿孔圧延過
程において、ビレツトが傾斜ロール間に噛み込ま
れ始める位置からプラグ先端部に至る間における
ビレツト回転数を、伸し長さ比、回転方向すべり
率、軸長方向すべり率及び傾斜ロールの面角を含
む数式に従つて算出し、これを予め定めた目標値
に一致せしめるべく傾斜ロールの傾斜角及び／又
は交叉角を修正制御することを特徴とする傾斜ロ
ール穿孔機の穿孔圧延制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59124070A JPS613606A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 傾斜ロ−ル穿孔機の穿孔圧延制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59124070A JPS613606A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 傾斜ロ−ル穿孔機の穿孔圧延制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS613606A JPS613606A (ja) | 1986-01-09 |
| JPH0338001B2 true JPH0338001B2 (ja) | 1991-06-07 |
Family
ID=14876195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59124070A Granted JPS613606A (ja) | 1984-06-15 | 1984-06-15 | 傾斜ロ−ル穿孔機の穿孔圧延制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS613606A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62282713A (ja) * | 1986-05-30 | 1987-12-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 継目無管の製造方法 |
| DE102014009382B4 (de) * | 2014-06-24 | 2017-10-19 | Salzgitter Mannesmann Rohr Sachsen Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines nahtlosen Hohlblocks aus Stahl |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55106611A (en) * | 1979-02-09 | 1980-08-15 | Kawasaki Steel Corp | Determining method for piercing condition of skew roll piercer |
| JPS5954404A (ja) * | 1982-09-24 | 1984-03-29 | Kawasaki Steel Corp | ピアサ−による穿孔方法 |
-
1984
- 1984-06-15 JP JP59124070A patent/JPS613606A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55106611A (en) * | 1979-02-09 | 1980-08-15 | Kawasaki Steel Corp | Determining method for piercing condition of skew roll piercer |
| JPS5954404A (ja) * | 1982-09-24 | 1984-03-29 | Kawasaki Steel Corp | ピアサ−による穿孔方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS613606A (ja) | 1986-01-09 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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