JPH0378163B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、継目無鋼管等の継目無管の製造に用
いられる傾斜圧延機に関する。

［従来の技術］ 一般に、継目無鋼管の穿孔工程には、入側面角
と出側面角を有する２個の圧延ロールを一定の進
み角で傾斜配置するとともに、圧延ロール間に固
定シユー、ローラーシユー等のガイドシユーを配
置してなる傾斜圧延機が使用されている。

第６図は、傾斜圧延機における圧延ロール１、
プラブ２、素管３、固定シユー４を示す正面図で
ある。素管３は、圧延ロール１の周速度によつて
その接線方向に引張られ、固定シユー４に衝突し
てすべることから、固定シユー４の表面に摩耗部
を生ずる。また、固定シユー４の表面には、熱応
力に基づくものと考えられる微細なクラツクが生
ずる。これら固定シユー４の表面に生ずる摩耗
部、クラツクは、素管３と固定シユー４との間に
シユー焼付を生じ易く、結果として素管３の表面
にシユー疵と呼ばれる外面引掻き疵を生じ、素管
３の品質性状を劣化させる。また、圧延機を停止
し、固定シユー４の焼付部の手入れ、あるいは固
定シユーの交換を必要とし、これらのメインテナ
ンスは圧延ラインの生産性を低下し、生産コスト
を高める要因となつている。

第７図は、上記固定シユー４の使用による不都
合を解消するため、実開昭56−60509に提案され
ている傾斜圧延機を示す正面図である。この傾斜
圧延機は素管３との間に大なるすべりを生じさせ
ることなく素管３をガイド可能とするローラーシ
ユー１０を用いたものである。しかしながら、こ
のローラーシユー１０は、アイドルローラーであ
り、自転はするが、強制駆動されていない。した
がつて、この場合には、ローラーシユー１０がア
イドルローラーであることから、素管３が圧延ロ
ール１とローラーシユー１０との間隙に逃げ込む
と、ローラーシユー１０が素管３を引張り出すこ
となく、圧延が停止してステイツカ現象を生ずる
恐れがある。上記ステイツカ現象の発生を防止す
べく、圧延ロール１とローラーシユー１０との間
にガイド板１１を挿入することも考えられるが、
その都合には固定シユーにおけると同様の不都合
を生じ、ローラーシユー１０を用いることによる
効果を得ることができない。また、ローラーシユ
ー１０の長さを固定シユーにおけると同程度とす
る場合には、ローラーシユー１０に作用するスラ
スト力に対する軸強度不足を生じ、バツクアツプ
ロール１２が必要となる。

［発明が解決しようとする問題点］ すなわち、従来の傾斜圧延機にあつては、コン
パクトな構造によつて圧延中の被圧延材を安定的
にガイドし、円滑な圧延を行なうことができな
い。

そこで、本出願人は、上記従来の不都合を解消
可能とするため、特願昭58−175211に係る傾斜圧
延機を提案している。この傾斜圧延機は、圧延ロ
ールが形成する圧延領域の側方に、強制駆動され
るドライブローラーシユーを傾斜配置することに
よつて構成されている。この傾斜圧延機によれ
ば、ドライブローラーシユーが被圧延材に回転力
を付与し、このため被圧延材はドライブローラー
シユーにガイドされながら隣接する圧延ロールの
側へ持つて行かれることとなり、コンパクトな構
造によつて円滑な圧延を行なうことが可能とな
る。

しかしながら、本発明者の研究結果によれば、
ドライブローラーシユーを有している傾斜圧延機
の実際の運転時には、下記〜の要因により、
ドライブローラーシユーが被圧延材に対して滑
り、被圧延材に適正な回転力を付与できず、被圧
延材を確実に安定支持できないことが明らかとな
つた。

被圧延材（ビレツト、中空素管）の曲がりと
偏熱の影響 被圧延材の成分による変形抵抗の影響 圧延潤滑剤の供給状態の影響 圧延ロール、ドライブローラーシユーの摩耗
の影響 プラグバーの曲がりの影響 そして、傾斜圧延機の実際の運転時に、時々
刻々と変動する圧延状況下で、上記の如く多様な
〜等の影響によるドライブローラーシユーの
滑りをオペレータにおいて確実に適正化すること
は不可能というべきである。

また、継目無鋼管の製造ラインにおける生産性
向上の要求は著しく、上記傾斜圧延機において
は、その穿孔速度の増速化が望まれる。

本発明は、ドライブローラーシユーを有してな
る傾斜圧延機を自動制御し、被圧延材に対するド
ライブローラーシユーの滑りを適正範囲内に抑え
て被圧延材の品質性状、シユー寿命を損なうこと
なく、穿孔速度の増速化を図ることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、１組をなす圧延ロールのそれぞれを
一定の進み角で傾斜配置するとともに、各圧延ロ
ールが形成する圧延領域の側方に、強制駆動され
るドライブローラーシユーを一定の進み角で傾斜
配置してなる傾斜圧延機の運転制御装置であつ
て、ドライブローラーシユーの回転速度を検出す
るシユー回転速度計と、被圧延材の回転速度を検
出する被圧延回転速度計と、被圧延材の実穿孔速
度を検出する穿孔速度検出器と、シユー回転速度
計と被圧延材回転速度計と穿孔速度検出器の検出
結果を得て、ドライブローラーシユーと被圧延材
の両者の周速度の偏差が許容偏差の範囲内に収ま
るように、ドライブローラーシユーの回転速度を
被圧延材の回転速度に対して同調制御するととも
に、ドライブローラーシユーと被圧延材の両者に
周速度の偏差が許容偏差の範囲内に収まることを
条件として、被圧延材の実穿孔速度が予め定めた
目標穿孔速度に達していない時、ドライブローラ
ーシユーの回転速度を増速し、上記穿孔速度を増
速制御する制御装置とを有して構成されるように
したものである。

［作用］ 本発明によれば、下記、の如くの作用効果
がある。

シユー回転速度計と、被圧延材回転速度計
と、制御装置の存在により、傾斜圧延機の実際
の運転時に、時々刻々と多様に変動する圧延状
況下で、前述〜等の影響によるドライブロ
ーラーシユーの滑りを、初めて、自動制御的に
適正化することを可能とした。

ドライブローラーシユーは、被圧延材との間
に生ずる滑りを許容範囲内に抑える状態下で、
被圧延材に回転力を付与し、被圧延材を確実に
安定支持することが可能となる。すなわち、本
発明によれば、被圧延材に対するドライブロー
ラーシユーの滑りを適正範囲内に抑えて被圧延
材の品質性状、シユー寿命をより確実に向上す
ることが可能となる。

シユー回転速度計と、被圧延材回転速度計
と、穿孔速度検出器と、制御装置の存在によ
り、被圧延材の穿孔速度を目標穿孔速度以上に
増速制御することとなる。この時、ドライブロ
ーラーシユーは、被圧延材との間に生ずる滑り
を許容範囲内に抑制される状態で駆動されてお
り、被圧延材を確実に安定支持可能としてい
る。すなわち、本発明によれば、各種寸法の被
圧延材を混合圧延することを考慮して定格を選
定されている、ドライブローラーシユーのモー
ター容量の余裕を有効利用しながら、被圧延材
の品質性状、シユー寿命を損なうことなく、穿
孔速度の増速化を図ることが可能となる。

［実施例］ 第４図は本発明が適用される傾斜圧延機の一例
を示す側面図、第５図は同傾斜圧延機による圧延
状態を示す正面図である。

この傾斜圧延機においては、１組をなす２個の
圧延ロール２１が左右に配置され、両圧延ロール
２１の間に、プラグバー２２に支持されるプラグ
２３が配置されている。圧延ロール２１は、入側
面角と出側面角を有するとともに、例えば10度な
いし12度の進み角で傾斜配置され、トラフ２４上
の丸鋼片２５を周方向に回転する状態で軸方向に
前進可能としている。なお、トラフ２３上の丸鋼
片２５は、キヤノン２６上に案内される状態で、
プツシヤ２７によつて押し込まれ、両圧延ロール
２１に噛込可能とされている。

上記圧延ロール２１は、減速機２８を介して、
直流電動機２９によつて駆動可能とされている。
３０は回転発電機であり、圧延ロール２１の回転
速度Nmを検出可能としている。この検出結果
は、後述する演算制御装置４７に伝達される。

上記両圧延ロール２１の間の上下２位置には、
１組をなすドライブローラーシユー３１が配置さ
れている。ドライブローラーシユー３１は、その
軸方向の中央部から、入側端に向けて外径を縮径
する入側面角を有するとともに、その軸方向の中
央部から出側端に向けて外径を縮径する出側面角
を有している。

また、ドライブローラーシユー３１は、その中
心軸を素管３２の軸方向に対して、一定例えば３
度ないし４度の進み角で傾斜配置し、その周面に
素管３２の前進方向に沿う速度成分を得ることを
可能としている。

ドライブローラーシユー３１の軸３３は軸受３
４、支持台３５によつて固定され、支持台３５の
ベース３６は取外し容易になるようにクサビ３７
をボルト３８によつて固定している。油圧モータ
３９によりねじ軸４０を回転してテーパ台４１を
移動させて下部フレーム４２を昇降させることに
より、ドライブローラーシユー３１の上面位置を
微調整可能としている。また、調整後のロツクは
油圧シリンダ４３により行なう。

また、ドライブローラーシユー３１は、自在継
手４４を介して、直流電動機４５によつて駆動可
能とされている。４６は回転発電機であり、ドラ
イブローラーシユー３１の回転速度Nsを検出可
能としている。なお、ドライブローラーシユー３
１は速度制御可能な油圧モータによつて駆動可能
とされるものであつてもよい。

上記傾斜圧延機は、第１図に示すような制御回
路を備えている。４７は演算制御装置である。４
８は穿孔速度検出器であり、圧延機の出側におい
て相互に一定距離だけ離隔配置されている熱塊検
出器４８Ａ，４８Ｂの検出結果により、素管３２
の実穿孔速度Voを検出可能としている。４９は
素管３２の外径Doの設定器、５０は圧延ロール
２１の外径Dmの設定器、５１はトライブローラ
ーシユー３１の外径Dsの設定器、５２は速度制
御装置、５３はサイリスタ電源装置である。

以下、第２図を参照して、上記演算制御装置４
７による制御手順について説明する。

まず、演算制御装置４７は、左右のドライブロ
ーラーシユー３１に付与すべき各回転速度Ns
（NsL、NsR）を下記(1)式または(2)式によつて設
定する。

Ns＝（No・Do）／Ds ……(1) Ns＝（Nm・Dm）／Ds ……(2) すなわち、演算制御装置４７は、素管３２の回
転速度No、外径Do、ドライブローラーシユー３
１の外径Dsに基づき、もしくは素管３２の回転
速度No相関している圧延ロール２１の回転速度
Nm、圧延ロール２１の外径Dm、ドライブロー
ラーシユー３１の外径Dsに基づき、ドライブロ
ーラーシユー３１の回転速度Nsを設定する。

次に、演算制御装置４７は、上記のように設定
したドライブローラーシユー３１の各回転速度
NsL、NsRを左右の各ドライブローラーシユー
３１に対応する速度制御装置５２に伝達し、各サ
イリスタ電源装置５３を介してドライブローラー
シユー３１の直流電動機４５を駆動制御する。こ
の状態下で、丸鋼片２５の噛込を開始し、素管３
２を得ることを可能とする。第３図は、上記圧延
ロール２１の回転速度Nmのパターンと、ドライ
ブローラーシユー３１の回転速度Nsのパターン
を示す線図である。すなわち、ドライブローラー
シユー３１の回転速度Nsは、素管３２の全長に
わたり、圧延ロール２１の回転速度Nmに対して
同調制御される。これにより、ドライブローラー
シユー３１は、丸鋼片２５、素管３２の周速度に
一致する周速度状態で回転し、それら丸鋼片２
５、素管３２との間にすべりを生ずることなく、
それら丸鋼片２５、素管３２を安定支持可能とす
る。

ここで、丸鋼片２５、素管３２の先端および後
端においては、圧延ロール２１に対する丸鋼片２
５、素管３２の噛込性を考慮して、圧延ロール２
１の回転速度を通常よりも20〜30％低下するズー
ミング制御が施されている。この実施例におい
て、ドライブローラーシユー３１は、上記圧延ロ
ール２１のズーミング制御に対しても、第３図に
示すように追従して制御されることとなつてい
る。

なお、上記ドライブローラーシユー３１の直流
電動機４５の実回転速度Nsは速度制御装置５２
にフイードバツクされ、直流電動機４５の駆動状
態をフイードバツク制御可能としている。

ところで、上記ドライブローラーシユー３１の
回転速度制御を行なうためには、左右の直流電動
機４５の各仕事量を一定の許容負荷範囲内に維持
する必要がある。上記各直流電動機４５の内の一
方の仕事量が他方に対して過大となる場合には、
上記一方の直流電動機４５による速度制御が不能
となるためである。ここで、上記直流電動機４５
の仕事量は、左右のドライブローラーシユー３１
の各回転速度NsL、NsRと、第５図に示すよう
な左右のドライブローラーシユー３１の距離L1、
L2が主たる要因となつて定まり、その大きさは
各直流電動機４５の電流値IL、IRとして把握さ
れる。そこで、この実施例においては、素管３２
の圧延中、各直流電動機４５の電流値IL、IRを
検出し、その検出結果を演算制御装置４７に伝達
する。演算制御装置４７は、上記電流値の差
［IL−IR］を演算し、その演算結果が一定値を越
えた時（例えば一方の過大な電流値が定格値の10
％を越える時）、電流値の過大な直流電動機４５
に対応するドライブローラーシユー３１の回転速
度をΔNだけ低下させ、両ドライブローラーシユ
ー３１の回転速度NsL、NsRを調整する。なお、
上記演算結果が一定値を越えた時、左右のドライ
ブローラーシユー３１の距離L1、L2を調整する
ものとしてもよい。これにより、左右の直流電動
機４５の仕事量がバランスし、それら直流電動機
４５によるドライブローラーシユー３１の速度制
御を安定化することが可能となる。

また、演算制御装置４７は、上記電流値の平均
値［（IL＋IR）／２］を、各素管３２毎に演算
し、素管３２の同一ロツトにおける両直流電動機
４５の平均電流値として学習制御する。この平均
電流値は、同一ロツトの素管３２に対する直流電
動機４５の最適電流値、すなわちドライブローラ
ーシユー３１の基準回転速度NsL、NsRに対応
して直流電動機４５に与えるべき指令値として記
憶される。

しかして、本発明においては、ドライブローラ
ーシユー３１の周速度と、丸鋼片２５、素管３２
の周速度が完全に一致しないまでも、それらの偏
差が一定の許容偏差の範囲内に収まるように、ド
ライブローラーシユー３１の回転速度Nsを圧延
ロール２１の回転速度Nm、究極的には素管３２
の回転速度Noに同調制御するものであればよい。
すなわち、上記偏差が許容偏差の範囲内に収まる
ものであれば、ドライブローラーシユー３１は、
丸鋼片２５、素管３２との間に品質上、圧延作業
上、不都合となるすべりを生ずることがないから
である。

さらに、本発明においては、上記のようにドラ
イブローラーシユー３１と素管３２の周速度の偏
差が許容偏差の範囲内に収まることを条件とし
て、素管３２の実穿孔速度Voが予め定めた目標
穿孔速度Vaに達していない時、ドライブローラ
ーシユー３１の素管３２に対する仕事量を増加
し、上記実穿孔速度Voを増速制御する。素管３
２の実穿孔速度Voは前述のように穿孔速度検出
器４８によつて実測される。素管３２の目標穿孔
速度Vaは、下記(3)式によつて定まる論理穿孔速
度Vtの例えば95％に設定される。

Vt＝π・Nm・Dm・Sinα／60・ｉ ……(3) なお、αは圧延ロール２１の進み角、ｉは減速
機２８の減速比である。上記理論穿孔速度Vtは、
圧延ロール２１による穿孔効率を100％とする値
である。ドライブローラーシユー３１の仕事量
は、直流電動機４５によるドライブローラーシユ
ー３１の回転速度Nsの増速化、両ドライブロー
ラーシユー３１の距離L1、L2の調整により増速
制御可能とされる。これにより、この傾斜圧延機
にあつては、素管３２の品質性状、ドライブロー
ラーシユー３１の寿命を損なうことなく、ドライ
ブローラーシユー３１の仕事により、素管３２の
穿孔速度Voを目標穿孔速度Va以上に増速制御
し、圧延ラインの生産性を向上することが可能と
なる。

以上のように、上記実施例によれば、ドライブ
ローラーシユー３１を圧延ロール２１、究極的に
は素管３２に対して同調制御し、ドライブローラ
ーシユー３１と圧延ロール２１との間に生ずるす
べりを零ないしは許容範囲内に収めることが可能
となり、丸鋼片２５、素管３２の圧延作業性、素
管３２の品質性状、ドライブローラーシユー３１
の寿命の向上を図ることが可能となる。また、ド
ライブローラーシユー３１の仕事により、素管３
２の穿孔速度を増速制御し、圧延ラインの生産性
を向上することが可能となる。

本発明者の実施結果によれば、本発明により、
素管３２に生ずるシユー疵を10％低減し、素管３
２に生ずるフアーストステイツカ現象を５％減少
し、ドライブローラーシユー３１の寿命を10％延
長可能である。また、シユー疵の手直し作業がな
くなることによつて生産性が２％向上し、素管３
２の穿孔効率が増速化することによつて生産性が
３％向上することが認められる。

［発明の効果］ 本発明は、１組をなす圧延ロールのそれぞれを
一定の進み角で傾斜配置するとともに、各圧延ロ
ールが形成する圧延領域の側方に、強制駆動され
るドライブローラーシユーを一定の進み角で傾斜
配置してなる傾斜圧延機の運転制御装置であつ
て、ドライブローラーシユーの回転速度を検出す
るシユー回転速度計と、被圧延材の回転速度を検
出する被圧延材回転速度計と、被圧延材の実穿孔
速度を検出する穿孔速度検出器と、シユー回転速
度計と被圧延材回転速度計と穿孔速度検出器の検
出結果を得て、ドライブローラーシユーと被圧延
材の両者の周速度の偏差が許容偏差の範囲内に収
まるように、ドライブローラーシユーの回転速度
を被圧延材の回転速度に対して同調制御するとと
もに、ドライブローラーシユーと被圧延材の両者
に周速度の偏差が許容偏差の範囲内に収まること
を条件として、被圧延材の実穿孔速度が予め定め
た目標穿孔速度に達していない時、ドライブロー
ラーシユーの回転速度を増速し、上記穿孔速度を
増速制御する制御装置とを有して構成されるよう
にしたものである。したがつて、ドライブローラ
ーシユーを有してなる傾斜圧延機を自動制御し、
被圧延材に対するドライブローラーシユーの滑り
を適正範囲内に抑えて被圧延材の品質性状、シユ
ー寿命を損なうことなく、穿孔速度の増速化を図
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を模式的に示す制御
系統図、第２図は同実施例における制御手順を示
す流れ図、第３図は同実施例における制御状態を
示す線図、第４図は本発明が適用される傾斜圧延
機の一例を一部破断して示す側面図、第５図は第
４図の傾斜圧延機による圧延状態を示す正面図、
第６図は従来の固定シユーを用いた傾斜圧延機に
よる圧延状態を示す正面図、第７図は従来のロー
ラーシユーを用いた傾斜圧延機の圧延状態を示す
正面図である。 ２１……圧延ロール、２５……丸鋼片、２９…
…直流電動機、３０……回転発電機、３１……ド
ライブローラーシユー、３２……素管、４５……
直流電動機、４６……回転発電機、４７……演算
制御装置、４８……穿孔速度検出器、５２……速
度制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １組をなす圧延ロールのそれぞれを一定の進
   み角で傾斜配置するとともに、各圧延ロールが形
   成する圧延領域の側方に、強制駆動されるドライ
   ブローラーシユーを一定の進み角で傾斜配置して
   なる傾斜圧延機の運転制御装置であつて、ドライ
   ブローラーシユーの回転速度を検出するシユー回
   転速度計と、被圧延材の回転速度を検出する被圧
   延材回転速度計と、被圧延材の実穿孔速度を検出
   する穿孔速度検出器と、シユー回転速度計と被圧
   延材回転速度計と穿孔速度検出器の検出結果を得
   て、ドライブローラーシユーと被圧延材の両者の
   周速度の偏差が許容偏差の範囲内に収まるよう
   に、ドライブローラーシユーの回転速度を被圧延
   材の回転速度に対して同調制御するとともに、ド
   ライブローラーシユーと被圧延材の両者の周速度
   の偏差が許容偏差の範囲内に収まることを条件と
   して、被圧延材の実穿孔速度が予め定めた目標穿
   孔速度に達していない時、ドライブローラーシユ
   ーの回転速度を増速し、上記穿孔速度を増速制御
   する制御装置とを有して構成されることを特徴と
   する傾斜圧延機の運転制御装置。