JPH0343921B2 - - Google Patents

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JPH0343921B2
JPH0343921B2 JP57228055A JP22805582A JPH0343921B2 JP H0343921 B2 JPH0343921 B2 JP H0343921B2 JP 57228055 A JP57228055 A JP 57228055A JP 22805582 A JP22805582 A JP 22805582A JP H0343921 B2 JPH0343921 B2 JP H0343921B2
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JP
Japan
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tension
rolling
mandrel bar
torque
mandrel
Prior art date
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JP57228055A
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English (en)
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JPS59120309A (ja
Inventor
Masatoshi Masumori
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Granted legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/78Control of tube rolling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B17/00Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/02Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
    • B21B17/04Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length in a continuous process

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、管材に挿入したマンドレルバーの動
きを拘束して管材の圧延を行う際に、このマンド
レルバーに作用する張力を一定に制御するように
したマンドレルバー張力制御装置に関する。
〔発明の技術的背景〕
一般に継目無し鋼管を製造するには、ピアサー
等で穿孔した管材(以下シエルと称す)にマンド
レルバーを挿入したままで、溝付ロールを備えた
圧延機を複数隣接して配設したマンドレルミルの
該溝付ロール間に投入し、連続的に圧延して所定
の肉厚、長さ及び真円度とするようにしている。
かかるマンドレルミルによる圧延は、マンドレル
バーを用いる点において他の線材、棒鋼等の条鋼
圧延と異なつており、圧延中のマンドレルバーの
挙動及び操作性がマンドレルミルの生産性及び製
品に大きな影響を与与える。
そして、上記マンドレルミルには、マンドレル
ミルの入口テーブル上でマンドレルバーをシエル
に挿入し、圧延中はマンドレルバーを操作するこ
となく圧延を終了するようにした、いわゆるフル
フロート式マンドレルミルがある。かかるマンド
レルミルにあつては、圧延中にシエル内でマンド
レルバーが変動してしまうため、製品としての鋼
管の肉厚、長さ及び真円度の精度を高めることが
かなり困難である。
このため、マンドレルミルの入口テーブル上
で、マンドレルバーをシエルに挿入しマンドレル
ミル溝付ロールに該シエルを噛込ませる前に、マ
ンドレルバーの一端マンドレルバー走行装置に固
定し、マンドレルバーの動きを拘束したままで該
マンドレルバーを挿入したシエルを溝付ロールに
噛込ませて圧延を行い、圧延作業中はマンドレル
バー走行装置を走行させることで、マンドレルバ
ーの走行速度を一定に制御するようにした、いわ
ゆるMPM方向のマンドレルミルがある。
このMPM方式のマンドレルミルにおいては、
上記のようにマンドレルバーの速度の制御は行わ
れているものの、マンドレルバーに作用する張力
に対する制御は何等行われていなかつた。
MPM方式のマンドレルミルにおいて、圧延加
工を施す際に作用する力の均衡状態を以下に説明
する。
第1図は、この種のマンドレルミルの最初の圧
延機又は最終段の圧延機のみでシエル2の圧延を
行う場合の基本モデルを示す。同図には、一対の
溝付ロール1の間でシエル2が圧延され、このシ
エル2内にマンドレルバー3が挿入されている状
態が示されているが、この場合、マンドレルバー
3の溝付ロール1を挟んでこれより後方に位置す
る部分には後方張力TBiが作用し、これより前方
に位置する部分に作用する前方張力TBi+1はゼロ
(フリーの状態)となる。また、シエル3の溝付
ロール1を挟んでこれより後方に位置する部分及
び前方に位置する部分に夫々作用する後方張力
Tni及び前方張力Tni+1は共にゼロ(フリーの状
態)となる。
そして、溝付ロール1による圧延荷重をPip
圧延トルクをGipすると、この圧延トルクGipは、
次式によつて求められる。
Gip=TBii+2ai・Pip ……(1) ここに、iは、溝付ロールの形状及び寸法、
シエル2の圧延前後における形状及び寸法、更に
はマンドレルレバー3の径により決まる平均ロー
ル半径であり、aiは、板材又は条鋼圧延等の圧延
においてトルクアームと呼ばれるもので、圧延加
工状態における圧延荷重P′ipと圧延トルクG′ipとの
比(2ai=G′ip/P′ip)と表される物理量に対応す
るものである。
また、マンドレルバー3とシエル2との間に
は、常に相対速度差があるので、マンドレルバー
3とシエル2との間の運動摩擦係数μiと上記マン
ドレルバー3に作用する張力TBi及び圧延荷重Pip
とは以下の関係がある。
TBi=2μi・Pip ……(2) この(2)の式により、マンドレルバー3に作用す
る張力TBiが変化すると圧延荷重Pipが変化し、更
に(1)の式より、圧延荷重Pipが変化すると圧延ト
ルクGipも変化することが判る。
このことは、圧延機を複数連続して配置したマ
ンドレルミルにおいても同様である。
即ち、第2図は、複数の圧延機を隣接して配置
した(図では3スタンド)連続式圧延機を示すも
のであり、マンドレルバー3のi−1番目のスタ
ンドを挟んでこれにより後方に位置する部分には
張力TBi-1が、i−1番目のスタンドとi番目の
スタンドとの間に位置する部分には張力TBiが、
i番目のスタンドとi+1番目のスタンドとの間
に位置する部分には張力TBi+1が夫々作用し、シ
エル2のi−1番目のスタンドとi番目のスタン
ドとの間に位置する部分には張力Tniが、i番目
のスタンドとi+1番目のスタンドとの間に位置
する部分には張力Tni+1が夫々作用する。
なお、図において、溝付ロール1の支持軸は、
便宜上平行に配置されているが、実際には、互い
に90゜の交叉角をもつて配列されている。
そして、中間のi番目のスタンドに注目する
と、この圧延トルクGiと圧延荷重Piと上記各張力
等の関係は、 Gi=TBii−TBi+1i+1 +2ai・Pi+ΔGib−ΔGif ……(3) とすことができる。
ここに、ΔGibは、シエル2のi−1番目のス
タンドとi番目のスタンドとの間に位置する部分
に生じる張力Tniによるトルク変化分であり、
ΔGifは、シエル2のi番目のスタンドとi+1番
目のスタンドとの間に位置する部分に生じる張力
Tni+1によるトルク変化分である。
上記(3)の式により、マンドレルバー3の各部分
に作用する張力TBi,TBi+1が変動すれば、圧延ト
ルクGi及び圧延荷重Piが変動し、更にシエル2に
作用する張力Tniが、Tni+1の大きさは、この圧延
トルクGi及び圧延荷重Pi等に大きく依存するため
これも変動することになる。
〔従来技術の問題点〕
しかしながら、上記のように、マンドレルバー
に働く張力の変動は、圧延トルク及び圧延荷重、
更にはシエルに作用する張力の変動につながり、
圧延後の鋼管の肉厚、長さ及び真円度といつた製
品の品質に多大な影響与えるにもかかわらず、従
来のマンドレルミルにおいては、このマンドレル
バーの張力を制御するための手段は、何等備えら
れていなかつた。
即ち、上記MPM方式のマンドレルミルにおい
ては、マンドレルバーの速度を一定に制御しただ
けであつたため、マンドレルバーに作用する張力
の変動に伴つて圧延トルクや圧延荷重、更にはシ
エルに作用する張力も変動してしまい、この結
果、安定した圧延を妨げ、肉厚、長さ及び真円度
等の精度低下をきたして、歩留まりや製品品質の
低下につながつてしまうといつた問題点を有して
いるのが現状であつた。
〔発明の目的〕
本発明は上記した従来の問題点を改善すべくな
されたものであり、その目的とするところは、マ
ンドレルバーをシエルに対して相対的に移動させ
る時に該マンドレルバーに作用する張力を、これ
を走行させる駆動電動機の駆動トルクを介して所
定の値に一定に制御することで、圧延トルク及び
圧延荷重、更にはシエルに作用する張力或いは圧
縮力を一定と成して、高い品質の製品を得ること
ができるようにしたマンドレルバー張力制御装置
を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成すべく本発明は、圧延される管
材内に挿入したマンドレルバーの一端を固定する
固定装置を備えた走行装置と、この走行装置を走
行せしめる駆動電動機と、この駆動電動機の端子
電圧、電流及び角速度、更にはトルク基準及び速
度基準を夫々入力して上記マンドレルバーに作用
する張力が設定した所定の張力となるように上記
駆動電動機の駆動トルクを制御するトルク制御装
置とからなることをその概要としている。
〔発明の実施例〕
以下に本発明の実施の一例を第3図及び第4図
に基いて説明する。
第3図において、圧延用の溝付ロール1…1間
で圧延されるシエル2内に挿入されたマンドレル
バー3は、その後端部が走行装置11上の固定装
置12に固定されている。
そして、走行装置11は駆動電動機13によつ
て駆動され、この駆動電動機13の端子電圧、電
流及び角速度はそれぞれ電動機端子電圧検出器1
4、電流検出器15及び速度検出器16によつて
検出される。また図中17はトルク基準演算装置
であり、この演算装置17は圧延スケジユールに
合せて設定した張力基準を基に駆動電動機13の
トルク基準を演算する。そして、このトルク基準
はトルク制御装置18に入力さる。
このトルク制御装置18は上記トルク基準に、
前記各検出器14,15,16で検出した電動機
端子電圧、電機子電流及び角速度から電動機の駆
動トルクを一致せしめるように制御する。
次にその作用を説明すると、先ずマンドレルバ
ー走行装置11の固定装置12にマンドレルバー
3を固定し、このマンドレルバー3にシエル2を
挿入する。尚、シエル2を挿入した後にマンドレ
ルバー3を固定してもよい。この後、走行装置1
1を設定した速度で前進せしめ、マンドレルミル
にシエル2を噛込ませて圧延を開始する。この時
の走行装置11の設定速度はシエル2がマンドレ
ルミルに噛込む直前までは任意の速度でよいが、
噛込んだ後は圧延速度よりも低目に設定する。
このとき、シエル2及びマンドレルバー3はマ
ンドレルミルに引きずられて圧延速度で走行しよ
うとするが、走行装置11は圧延速度よりも低い
値に設定されているため、駆動電動機13には減
速方向のトルクが生じ、マンドレルミルと走行装
置11の間にマンドレルバー3を介して網引き状
態が生じ、マンドレルバー3に張力が発生する。
このときマンドレルバー3に作用する張力と、
走行装置11の駆動電動機13の駆動トルクとの
関係は次式で示される。
GB・ωB=TB・VB+αB ……(4) ここでGBは駆動トルク、ωBは駆動電動機13
の角速度、TBはマンドレルバー3に作作用する
張力、VBはマンドレルバー3の速度、αBは走行
装置11の仕様によつて決まる値である。そして
マンドレルバー3の速度VBはマンドレルバー3
が塑性変形しない剛体であれば駆動電動機13の
角速度ωBと走行装置11の減速比により決まる
値である。
また駆動トルクGBは次式で与えられる。
GB・βB・E・Ia=Ta/ωB ……(5) ここで、Eは逆起電力、Iaは電機子電流、βB
走行装置11の仕様によつて決まる定数である。
また、逆起電力Eは電動機端子電圧と電機子電
圧降下IaRaの差であるから以下の関係が導き出
せる。
GB=(ET−IaRa)IaβB/ωB ……(6) ここでRaは電機子抵抗、ETは電動機端子電圧
である。
以上から、マンドレルバー3に働く張力TB
駆動電動機13の駆動トルクGBに比例すること
がわかる。したがつて駆動トルクGBを一定にし
て、肉厚、長さ、真円度等を一定にするには、ト
ルク制御装置18によつて、帰還されている電動
機端子電圧、電機子電流、角速度から(6)式にて求
めた駆動トルクが、圧延スケジユールに合せて設
定された張力基準を基に演算装置17により演算
されたトルク基準に一致するように制御すればよ
い。
また、第4図は別実施例を示すものであり、前
記実施例と異なる点は走行装置11の固定装置1
2内にロードセル等の張力検出装置19を設置し
たところにある。このようにすることで、前記実
施例では設定張力から駆動トルクを求め、張力を
制御するようにしたが、本実施例では張力検出装
置19からの張力信号が一定になるように駆動ト
ルクを制御するようにする。
また第5図は更なる実施例を示すものであり、
張力設定或いは張力検出器を行なわず、直接駆動
トルクを設定したものである。このようにしても
肉厚、長さ、真円度等を精度を向上せしめること
ができる。
更に、第3図の実施例では走行速度11の速度
を圧延速度よりも低目に設定し、減速トルクを発
生させてこのトルクを制御することで張力を制御
する方法を述べたが、圧延速度よりも高い速度で
バーを押し込もうとする加速トルクを流し、この
加速トルクを制御するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上の説明で明らかな如く本発明によれば、マ
ンドレルミルのマンドレルバーの一端を走行装置
に固定するとともに、この走行装置の駆動電動機
に発生する駆動トルクを、マンドレルバーに作用
する張力が設定された所定の張力になるように制
御したので、マンドレルバーに働く張力が変動す
ることがなく、したがつて圧延トルク、圧延荷重
及びシエルに作用する張力或いは圧縮力が一定と
なり、肉厚、長さ、真円度等において精度の優れ
た製品を得ることができる等多くの効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は圧延機による圧延状態の概略図、第2
図はマンドレルミルの概略図、第3図は本発明に
係るマンドレルバー張力制御装置の系統図、第4
図及び第5図は別実施例を示す第3図と同様の系
統図である。 1……溝付きロール、2……管材、3……マン
ドレルバー、11……走行装置、12……固定装
置、13……駆動電動機、18……トルク制御装
置、19……張力検出装置。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 圧延される管材内に挿入したマンドレルバー
    の一端を固定する固定装置を備えた走行装置と、
    この走行装置を走行せしめる駆動電動機と、この
    駆動電動機の端子電圧、電流及び角速度、更には
    トルク基準及び速度基準を夫々入力して上記マン
    ドレルバーに作用する張力が設定した所定の張力
    となるように上記駆動電動機の駆動トルクを制御
    するトルク制御装置とからなることを特徴とする
    マンドレルバー張力制御装置。
JP57228055A 1982-12-28 1982-12-28 マンドレルバ−張力制御装置 Granted JPS59120309A (ja)

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JPS59120309A JPS59120309A (ja) 1984-07-11
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CN104070067B (zh) * 2013-03-30 2016-01-27 宝山钢铁股份有限公司 一种采用转矩反馈标定移动行程的控制方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5961507A (ja) * 1982-09-30 1984-04-07 Toshiba Corp マンドレルバ−張力制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5961507A (ja) * 1982-09-30 1984-04-07 Toshiba Corp マンドレルバ−張力制御方法

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