JPH04138812A - 絞り圧延機の管端肉厚制御装置 - 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 この発明は、絞り圧延機（ストレッチレデューサ−）に
おける先端および後端の管端部に発生する厚肉を抑制す
る肉厚制御装置に関する。

従来の技術 絞り圧延機は、一種の連続圧延機で、通常３００〜４０
０ｍｍ程度のロール間隔で１０〜３ｏスタンドが配置さ
れている。絞り圧延機による管の圧延は、加熱した素管
に軸方向張力を作用させた状態で、連続するスタンドに
組み込まれた孔型ロール列において順次外径圧下をはか
るもので、相前後するスタンドのロール周速度差によっ
て軸方向張力が加減され、肉厚加工度が調整される。

この場合、素管が全スタンドに噛込まれている定常状態
に比較し、管先端部がロールスタンドに噛込む時などの
ように、管が全スタンドに噛込まれていない過渡状態に
おいては、管端部の張力が管中央圧延時より小さいため
に、第７図に示すとおり管先端および後端に　１．５〜
２ｍ程度の管端厚間部が生成する。この部分は、クロッ
プとして切捨てなければならず、歩留面で非常に大きな
ロスを生じることとなる。

上記管側端部に生じる厚肉現象を抑制する方法としては
、スタンド間隔を小さくする、全外径減少率を小さくす
る、ロールの摩擦係数を大きくするといった一般的な事
項が指摘されている。

また、加工されるべき鋼管その他の条材の先端および後
端部分に関し、各スタンドにおけるロール周速度を制御
し、ストレッチ量を高めて加工する方法（特公昭４５−
１３４１号公報）、管先端部が最終スタンドを通過する
際の各ロールの回転数比率を基本パターンとし、該基本
パターンに対し、先端部が初期スタンドに噛込む際に各
ロール回転数の比率を基本パターンの比率よりも高くし
たパターンで圧延を開始し、先端部が最終スタンドへ向
って進行するのに伴い各ロールの回転数比率を次第に下
げ、ロール回転数比率のパターンを基本パターンに向っ
て推移させながら圧延し、先端部が最終スタンドを通過
後、前後端部が所定スタンドに到着するまで基本パター
ンで圧延を継続したのち、該後端部が所定スタンドを通
過後、各ロール回転数の比率を次第に増加し、高いロー
ル回転数比率で圧延を終了する方法（特開昭５６−７７
０１０号公報）、素管の先端部または後端部の所定スタ
ンドに対する噛込みまたは尻抜はタイミングを、該所定
のスタンドに対応設置された検出器によって検出し、素
管の先端所定部分または後端所定部分が所定の上流スタ
ンドと下流スタンドにおいて圧延される時、上流スタン
ドのロール周速度を減速制御する方法（特開昭６０−２
２１１０８号公報）、あるいは、隣接するスタンド間の
張力を実測し、管長手方向の各部における実測張力と目
標張力との偏差を算出し、上記偏差のある管端部を圧延
するスタンドの回転数を、該偏差が零となるように制御
し、上記偏差のない部分を圧延するスタンドの回転数を
、基準回転数のままで圧延する方法（特開昭６１−１０
８４１４号公報）等多くの提案が行なわれている。

上記管端を圧延する種々の方法を適用する場合の重要な
項目としては、上記管端制御をスタートするタイミング
と実際に圧延される管の該当スタンドにおける噛込み、
尻抜はタイミングの時間差を一定値以下に抑制すること
、および管の先端あるいは後端を圧延する際のロール回
転数の変化のパターンと変化量がある。

発明が解決しようとする課題 前記−船釣に指摘されている事項は、既存設備について
は既に実施されているが、十分な効果を挙げるには至っ
ていない。

また、上記特公昭４５−１３４１号公報の方法は、管の
噛込み、尻抜けの検出にモーター電流値を使用しており
、噛込みの場合は容易に検出できるが、尻抜は時には実
際の尻抜けより早目にロール駆動モーターの回転数を変
更するため、モーター電流値のみではどこが尻抜けか判
断できない。

特開昭５６−７７０１０号公報の方法は、同じ圧延段取
りでも、入側の素管の外径、肉厚、温度が圧延チャンス
毎に異なる。このため、理論通過時間と実際のスタンド
間通過時間にズレが生じ、回転数制御タイミングと噛込
み、尻抜はタイミングが適切にならない。

特開昭６０−２２１１０８号公報の方法は、絞り圧延機
が１０〜３０ロールスタンドで構成されており、検出器
の設置個数が多くなり、設置費用が高くなる。

また、通常のロールスタンドは、クロップ長さを短くす
るためロールスタンドの幅を極力狭く、かつロール間隔
を極力狭くするよう設計されているため、既存の設備へ
の適用は困難である。

特開昭６１−１０８４１４号公報の方法は、各スタンド
毎に張力測定装置を設置するので、故障発生頻度が高く
なり、またロール替等の際に障害となる場合が多く、安
定性という面からはあまり好ましくない。

上記のとおり従来技術では、絞り圧延機において管端肉
厚制御を実施するにしても、種々の問題があり、実用的
ではない。また、管増圧延時の回転数制御量は、通常予
め設定されており、圧延する素管の状況等に応じて変更
することはない。しかし、素管の外径、肉厚の値は、同
じ仕上げ寸法の製品を得る段取りであっても、圧延のた
びに異なり、当然管端圧延時の素管に働く張力も異なる
。

このため、管端圧延時の回転数制御量は、圧延のチャン
ス毎に変えることが望ましいが、従来の技術では、その
ような考え方はない。

この発明の目的は、絞り圧延機における管端先端の噛込
みと管後端の尻抜はタイミングを正確に検出して回転数
制御タイミングを決定し、しかも管端圧延時のロール回
転数を実測して指令値と比較し、回転数制御量を変更で
きる絞り圧延機の管端肉厚副書装置を提供することにあ
る。

課題を解決するための手段 本発明者らは、上記目的を達成するため種々検討を行っ
た。その結果、各スタンドのロール駆動モーターの全発
生トルクから加減速トルクを差弓いた実圧延トルクの絶
対値から、管先端噛込みおよび管後端尻抜はタイミング
が正確に判断できる。

また、管先端圧延時の回転数指令値と回転数実測値を比
較し、定常圧延部に入る直前の回転数実測値が回転数設
定値を下回る場合は、次回の回転数制御量を変更するこ
とによって、絞り圧延機の管端肉厚制御を確実、かつ有
効に実施でき、クロップロスを低減できることを究明し
、この発明に到達した。

すなわちこの発明は、絞り圧延機の各ロール駆動モータ
の回転数と電流値に基き、モータの全発生トルクから加
減速トルクを差引いて実圧延トルクを演算する圧延トル
ク演算部と、圧延トルク演算部から出力される実圧延ト
ルクから圧延材の噛込み、尻抜はタイミングを検出して
下流のロール回転数制御部に出力する噛込み、尻抜はタ
イミング検出部と、上流の噛込み、尻抜はタイミング検
出部から入力される圧延材の噛込み、尻抜はタイミング
を基準にロールスタンドの回転数制御タイミングを演算
し、ロールスタンドのロール駆動モータ制御部に回転数
制御指令を出力するロール回転数制御量変更指令を出力
する回転数偏差制御部からなる絞り圧延機の管端肉厚制
御装置である。

作　　　　用 この発明においては、絞り圧延機の各ロール駆動モータ
の回転数と電流値に基き、圧延トルク演算部でモータの
全発生トルクから加減速トルクを差引いて実圧延トルク
を求めるから、各ロール駆動モータ制衛部にフィードバ
ックされる回転数と電流値が使用でき、新たに検出器を
設置する必要がない。圧延トルク演算部で演算された実
圧延トルクは、噛込み、尻抜はタイミング検出部に入力
され、噛込み、尻抜はタイミングがリアルタイムで検出
される。噛込み、尻抜はタイミングの検出は、例えば、
予め設定した設定値を超えた時点を噛込みタイミングと
して検出し、また、実圧延トルクの変化のパターンを検
出し、さらにそのパターンで一定の変化を経過したのち
、絶対値が予め定めた設定値以下となった時点を尻抜は
タイミングとして検出する。したがって圧延材の噛込み
、尻抜はタイミングを正確に把握することができる。

また、ロール回転数制御部は、上流スタンドの噛込み、
尻抜はタイミング検出部から入力される圧延材の噛込み
、尻抜はタイミングを基準に、ロールスタンドの回転数
制御タイミングを演算するから、管端圧延時のロール回
転数制御タイミングと、圧延材の噛込み、尻抜はタイミ
ングの時間差を適切に制御することができる。さらに、
回転数偏差制御部においては、回転数実測値と回転数指
令値を比較し、管先端の圧延が終了して定常圧延部に入
る前の実測回転数が、定常圧延時の回転数指令値より下
回っている場合、回転数変更量をロール回転数制御部に
出力し、次材圧延の管端肉厚制御の回転数制御量を変更
するから、圧延のチャンス毎に管端圧延時の回転数制御
量が変更され、管先端および管径端圧延時の肉厚制御を
確実、がっ有効に実施することができる。

なお、１番上流のスタンドのロール回転数制御部には、
入側に圧延材検出器を設置し、その検出信号を上流の噛
込み、尻抜はタイミングとして入力すればよい。また、
最下流のスタンドには、圧延トルク演算部と噛込み、尻
抜はタイミング検出部を設置する必要はない。

実施例 第１図はこの発明の制御装置の設置状況の説明図、第２
図はこの発明の管端肉厚制御装置のブロック図、第３図
は実圧延トルク演算のブロック図、第４図は噛込みタイ
ミング検出の原理を示すグラフ、第５図（ａ）〜（Ｃ）
は、尻抜は時の実圧延トルクのパターンの違いと尻抜は
タイミング検圧の原理を示すグラフ、第６図は管先端圧
延時に回転数設定値と回転数実績値に偏差が生じた場合
の説明図である。

第１図および第２図において、（１）は絞り圧延機の各
圧延スタンド（６）のロール駆動モータ（３）を所定の
回転数で回転するよう制御するロール駆動モータ制御部
である。各ロール駆動モータ（３）は、減速機（５）を
介して各圧延スタンド（６）の図示しないロール軸と連
結されている。また、各ロール駆動モータ（３）の回転
数は、速度検出機（４）で検出され、電流値は図示しな
い電流検出器で検出され、ロール駆動モータ制御部にフ
ィードバックされている。

（２）はロール駆動モータ制御部（１）からロール駆動
モータ（３）の電流値および回転数が入力され、ロール
駆動モータ制御部（１）に回転数指令を出力する管端肉
厚制御装置である。この管端肉厚制御装置（２）は、第
２図に示すとおり、圧延トルク演算部（７）、噛込み、
尻抜はタイミング検出部（８）、ロール回転数制御部（
９）および回転数偏差制御部（１０）からなっている。

圧延トルク演算部（７）は、ロール駆動モータ制御部（
１）から入力されるロール駆動モータ（３）の回転数と
電流値に基き、時々刻々下記（１）式により実圧延トル
クを演算し、噛込み、尻抜はタイミング検出部（８）に
出力する。

ＴＬ　＝Ｋ　ｆ　Ｘ　Ｉ　−−Ｊ　Ｘｄｗ／ｄｔ、−（
１）式ただし、 ＴＬ　：実圧延トルク にφ：界磁定数 工。′モータ電流 Ｊ　：モータ十ロールの慣性モーメントＷ　：モータ角
・速度 上記（１）式の計算は、実際には第３図に示すブロック
図で示す方法で行なう。

噛込み、尻抜はタイミング検出部（８）は、人力される
実圧延トルクに基き、噛込みタイミングと尻抜はタイミ
ングを検出し、下流のロール回転数制御部（９）に出力
する。噛込みタイミングの検出は、第４図に示すとおり
、入力される実圧延トルクが各ロールスタンド毎に予め
設定された設定値を超えた時点を噛込みタイミングとし
て検出する。

尻抜はタイミングの検出は、第５図（ａ）〜（Ｃ）のよ
うな実圧延トルクのパターンがあり、入力される実圧延
トルクの変化から該当パターンを検出し、さらにそのパ
ターンで一定の変化を経過したのち、絶対値が予め定め
た設定値より小さくなった時点を尻抜はタイミングとし
て検出する。

ロール回転数制御部（９）は、上流スタンドの噛込み、
尻抜はタイミング検出部（８）からリアルタイムで入力
される噛込み、尻抜は信号に基き、各スタンド毎、予め
段取り毎に定めておいた回転数パターンを、上流スタン
ドの噛込み、尻抜は信号が入力された時点から、予め設
定しておいた設定時間経過後、ロール駆動モータ制御装
置（１）および回転数偏差制御部（１０）に出力し、所
定の回転数パターンとなるようロール駆動モータ（３）
の回転数を制御するよう構成する。

また、回転数偏差制御部（１０）には、ロール回転数制
御部（９）から入力される回転数パターン以外に、ロー
ル駆動モータ制御部（１）から回転数測定値が、さらに
図示しない操作車から圧延情報（１１）が入力されてい
る。第６図は、管端肉厚制御を実施した場合の、ｉスタ
ンドの回転数指令と回転数実績を示す。第６図に示すよ
うに、回転数パターン実測値が定常圧延部に入る前に偏
差が生じることがある。この場合は、先端圧延時の回転
数制御量が小さく、ロール噛込み時のインパクトドロッ
プの影響が出る場合と、つぎのｉ＋１スタンドへの噛込
み時に、つぎのｉ＋１スタンドのインパクトドロップの
影響で、ｉスタンドとｉ＋１＋１スタンド張力が小さく
なり　（または圧縮力が働き）、ｉスタンドの回転速度
の回復が遅れる場合がある。このような回転数実績では
、管端肉厚制御の効果が十分でない。

この場合には、第６図に示す偏差量を先端圧延時の回転
数制御量および後端圧延時の回転数制御量に上乗せし、
回転数偏差制御部（１０）からロール回転数制御部（９
）に回転数制御量変更指令を出力し、次圧延材の管端肉
厚制御の回転数制御量を変更する。この場合先端圧延時
の偏差で後端圧延時の回転数を変化させるのは、圧延材
による影響が先端、後端ともほぼ同等であるからである
。ただし、回転数偏差制御部（１０）は、圧延情報（１
工）により次圧延材から圧延スケジュールの変更が入力
されている場合は、この回転数制御量変更指令を出力し
ないよう構成する。

上記のとおり構成したから、絞り圧延機の各ロールスタ
ンド（６）への圧延材の噛込み、尻抜はタイミングは、
各ロール駆動モータ制御部（１）から圧延トルク演算部
（７）に入力されるモータの回転数と電流値に基き、全
発生トルクから加減速トルクを差引いた実圧延トルクを
用い、噛込み、尻抜はタイミング検出部（８）において
検出するから、各ロールスタンド毎に張力検出器や位置
検出器を設置する必要がない。また、噛込み、尻抜はタ
イミングは、全発生トルクから加減速トルクを差引いた
実圧延トルクのパターンを用いて検出するから、加減速
トルクの影響が除外され、しかも、噛込みならびに尻抜
はタイミングは、実圧延トルクのパターンを選択し、絶
対値が予め定めた設定値を超えた時点を噛込み、尻抜は
タイミングとして検出するから、正確に噛込み、尻抜は
タイミングを検出することができる。

また、検出された噛込み、尻抜はタイミングは、下流側
のロール回転数制御部（９）に入力され、上流側のロー
ルスタンドでの噛込み、尻抜はタイミングを基準に、下
流側ロールスタンドの回転数制御タイミングを決定する
から、下流側ロールスタンドの管端制御のための回転数
制御開始タイミングと圧延材の噛込み、尻抜はタイミン
グの時間差を一定値内に制御することができる。

さらに、回転数偏差制御部（１０）においては、ロル駆
動モータ制御部〈１）から入力される回転数実測値とロ
ール回転数制御部（９）から入力される回転数指令値を
比較し、管先端圧延時、定常圧延の速度指令値より大き
く下回る時は、その偏差を検出し、ロール回転数制御部
（９）に先端および後端圧延時の回転数制御量変更指令
を出力し、次圧延材の管端肉厚制御の回転数制御量を変
更するから、管端肉厚制御を確実、かつ有効に実施する
ことができる。

発明の効果 以上述べたとおり、この発明の絞り圧延機の管端肉厚制
御装置によれば、各ロールスタンドでの管端圧延時の回
転数制御開始タイミングと圧延材の噛込み、尻抜はタイ
ミングの時間差を適切に制御することができる。また、
圧延のチャンス毎に管端圧延時の回転数制御量の変更が
可能となり、管端圧延時の肉厚制御を確実、かつ有効に
実施することができ、管端クロップロスを大幅に低減す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の制御装置の設置状況の説明図、第２
図はこの発明の管端肉厚制御装置のブロック図、第３図
は実圧延トルク演算のブロック図、第４図は噛込みタイ
ミング検出の原理を示すグラフ、第５図（ａ）〜（Ｃ）
は、実圧延トルクのパターンの違いと尻抜はタイミング
検出の原理を示すグラフ、第６図は管先端圧延時に回転
数設定値と回転数実績値に偏差が生じた場合の説明図、
第７図は従来の絞り圧延機での圧延時の管端からの鉗離
と肉厚との関係を示すグラフである。 １・・ロール駆動モータ制御部、 ２　・管端肉厚制御装置、 ３　ロール駆動モータ、 ４・モータ速度検出器、 ５・・減速機、　　　　　６・・ロールスタンド、７・
・・圧延トルク演算部、 ８・・噛込み、尻抜はタイミング検出部、９　・ロール
回転数制御部、 １０・・回転数偏差制御部、 １１・・・圧延情報、 出　願　人　　住友金属工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　絞り圧延機の各ロール駆動モータの回転数と電流値
   に基き、モータの全発生トルクから加減速トルクを差引
   いて実圧延トルクを演算する圧延トルク演算部と、圧延
   トルク演算部から出力される実圧延トルクから圧延材の
   噛込み、尻抜けタイミングを検出して下流のロール回転
   数制御部に出力する噛込み、尻抜けタイミング検出部と
   、上流の噛込み、尻抜けタイミング検出部から入力され
   る圧延材の噛込み、尻抜けタイミングを基準にロールス
   タンドの回転数制御タイミングを演算し、ロールスタン
   ドのロール駆動モータ制御部に回転数制御指令を出力す
   るロール回転数制御部と、回転数実測値と回転数指令値
   の偏差を求め、ロール回転数制御部に先端および後端圧
   延時の回転数制御量変更指令を出力する回転数偏差制御
   部からなる絞り圧延機の管端肉厚制御装置。