JPH04313416A - 鍛接鋼管自動肉厚制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鍛接鋼管の製造工程に
おいて、素材であるスケルプの長手方向の厚み変動に起
因する鍛接鋼管の長手方向の肉厚変動を防止する技術に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鍛接鋼管は、スケルプと呼ばれる鋼帯を
加熱し加熱炉出側で成形後端部を厚着して製造される。 図４は、鍛接鋼管の製造図を示す。素材であるスケルプ
は、アンコイラー１によって巻き戻され、レベラー２に
よって巻きくせを直し、シャー３でスケルプの後部と次
のスケルプの前部とを切断した後、フラッシュバットウ
エルダー４によって上記スケルプ後端と次のスケルプの
先端とを溶接してエンドレス状のスケルプとなる。スケ
ルプ５は、更にピンチロール６とマグネットロール７を
経てループフロアー８に貯えられ、造管機であるミルス
タンド５０の入口と速度同期している加熱炉１５の前面
に設けられたピンチロール１１を経て加熱炉１５に入る
。加熱されたスケルプは、ミルスタンド５０の第１段目
である成形ロール１７によって成形され、第２段目であ
る鍛接ロール１８によりパイプ状に形成される。パイプ
状に形成されたスケルプは、第３段目以降に連続多段配
置された絞りロール（１９〜３０）によって徐々に減厚
または増厚され、外径圧下が加えられ、ミルスタンド５
０の出側において目的とする肉厚と外径の鋼管に仕上げ
られる。外径は最終スタンドのロールカリバーにより決
定され、肉厚は各スタンドのロール回転数を変更するこ
とにより制御される。以上のような鍛接管製造プロセス
においては、素材であるスケルプの長手方向の厚み変動
が、製品としての鋼管の長手方向肉厚変動に直接影響し
てくる。これを放置しておくと、歩留りの悪化のみなら
ず、時として不良品の発生につながる恐れがある。

【０００３】このような問題点を解決する方法として、
従来よりスケルプの厚さを加熱炉入り側に設置した厚み
計により連続的に測定し、測定された厚み信号を、測定
点からミルスタンド迄ラインスピードと同期遅延させ、
この厚み信号に応じてミルスタンドのロール回転数を制
御することにより、鍛接鋼管の肉厚制御を実施する方法
が提案されている。その例として、特公昭５４‐２４３
９４に開示されている発明がある。ここに開示されてい
る発明は、スケルプ厚みを加熱炉前面で連続して測定し
、測定された厚み信号を制御圧延スタンドまでトラッキ
ングしてスケルプの基準厚みとの差に応じて制御圧延ス
タンドを制御して管長手方向の肉厚変動の内、スケルプ
の肉厚変動に起因するものを制御する方法について示さ
れている。該文献によると、ｉ番目スタンドのロール回
転数Ｎｉと出側パイプ速度Ｖｉとの間には、　　　　　
　　　Ｖｉ＝π・ａｉ・Ｒｉ・Ｎｉ　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（１）　π
；円周率 ａｉ；ロール周速と出側速度との間の係数Ｒｉ；ロール
の最小径と最大径の平均 という関係があり、この係数ａｉは先進率ともいわれ、
通常ロール回転数（ロール周速）が大きくなると先進率
は小さくなり、ロール回転数が小さくなると先進率は大
きくなり、同一圧延条件のもとでは各スタンド毎に該先
進率は、ほぼ一定の値となるとみなしている。しかしな
がら、高精度な肉厚制御を行う場合にはこの先進率の変
動が無視できなくなる。すなわち、スケルプの肉厚変動
が入ったときに行う制御によって起こるロール回転数の
変化とともに、複数のロールの回転数差によって生じる
張力の変化に応じて先進率は変化するため、スケルプの
肉厚変動が大きい場合は高精度に肉厚制御ができないと
いう問題があった。

【０００４】また、　他の例として、特開昭６４‐４０
１１１号に開示されている発明がある。ここに開示され
ている発明によると制御圧延スタンドの最終スタンドの
目標回転速度を第１スタンドを基準としたマスフロー式
で演算し、中間スタンドの回転速度は基準回転速度を基
準として、速度変化率が後段スタンドに行くに従って等
差数列的（直線的）に増加するように制御することによ
り、製品肉厚制度の向上を図るとしている。しかるに、
該文献では目標回転数をマスフロー式により演算し制御
スタンドへ回転数指令を出す際に、ピッチダイヤ（ロー
ルの周速と鋼管の速度が一致するロールの径）を一定と
して計算しているため、スケルプの肉厚変動が大きい場
合は、ピッチダイヤがスケルプの肉厚変動に応じて変化
するために高精度な鋼管の肉厚制御ができないという欠
点を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
を解決するためになされたものであり、造管中に先進率
またはピッチダイヤを連続して補正することにより、鍛
接鋼管の高精度な自動肉厚制御方法を提供することにあ
る。更に詳しくいえば、予め設定したスケルプの厚み偏
差と先進率またはピッチダイヤの関係に従って、これか
ら制御しようとするスケルプの厚み偏差に応じて連続し
て先進率またはピッチダイヤを補正して、マスフロー式
により各スタンドのロール回転数を制御する方法を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は鍛接鋼管製造工程において、加熱炉前面に
設置した厚さ計により鍛接鋼管の素材であるスケルプ（
熱延鋼板の鋼帯）の長手方向の厚さを連続して測定し、
　前記厚さ計により測定された厚さ信号を加熱炉後面に
連続多段配置された制御圧延スタンドまでラインスピー
ドと同期遅延させ、該遅延された厚み信号と予め設定さ
れた基準厚み信号の差である厚み偏差信号に基づいて前
記制御圧延スタンドを制御して、管の長手方向の肉厚変
動のうちスケルプの厚さ変動に起因する肉厚変動を制御
する方法において、厚み偏差信号と先進率またはピッチ
ダイヤとの関係をサイズ、鋼種別に予め設定し、上記関
係に従って、これから制御しようとするスケルプの厚み
偏差に応じて前記制御圧延スタンドでの先進率またはピ
ッチダイヤを連続して補正し、マスフロー一定の原理に
従って、各スタンドの回転数を制御することにより、管
の長手方向の肉厚変動を抑制することを特徴とする鍛接
鋼管の自動肉厚制御方法。

【０００７】

【作用】本発明においては、スケルプの厚み変動をキャ
ンセルすべく行う制御によってロール回転数が変化し、
複数のロール回転数差によって生じる張力の変化が起こ
っても、先進率またはピッチダイヤを連続して補正して
マスフロー式により上記回転数制御を実施しているため
、どのようなスケルプの厚み変動があっても、高精度に
鋼管の厚み制御を行うことが可能となる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１において、Ｘ線厚み計１０が予熱炉
１２の前面に設置されスケルプ５の長手方向の厚みを連
続して測定する。測定された厚み信号は、Ｘ線厚み計の
後面に設置したピンチロール１１に取り付けられた測長
用のＰＬＧ３１（パルスジェネレータ）の信号と共に、
制御用計算機３４に送られ制御用計算機内で、ライン速
度に同期して造管機であるミルスタンド５０迄トラッキ
ング遅延される。スケルプ５は予熱炉１２、リターンド
ラム１３、ターンアラウンド１４、加熱炉１５を経由し
てミルスタンド５０に導入される。スケルプは、加熱炉
後面に配置されたプリフォームロール１６によりスケル
プ両エッジ部を鍛接時の衝合位置に倣わせるように制御
され、ミルスタンド５０に導かれ、第１段目の成形ロー
ル１７により成形され、鍛接ロール１８によってパイプ
状に形成される。パイプ状に形成されたスケルプは、鍛
接ロール１８から下流の絞りロール（１９〜３０）によ
って徐々に減厚、外径圧下が加えられ、最終段の絞りロ
ール３０出側において目的とする肉厚と外径の鋼管４０
に仕上げられる。本発明の自動肉厚制御は、絞りロール
２０をピポットスタンドとして２０〜３０の各スタンド
を対象として、制御用計算機３４で実施される。

【０００９】以下、本発明の制御フロー図を図３で説明
する。先ず、今から造管するサイズ、鋼種に基ずいて、
予め図２に示すような目標ストレッチパターンを各ロー
ル毎に、図１に示す上位のプロセスコンピュータ３５内
で演算し、これにより各ロールの回転数を初期設定して
造管を行う。次に、前記した如く、Ｘ線厚み計１０、及
び測長用ＰＬＧ３１によりスケルプの長手方向の厚み変
動がトラッキング遅延されると、予め決められた各スタ
ンド毎の減肉率により、各スタンドでの減肉量Δｔｉを
制御用計算機３４で演算する。さらに、前記スケルプの
長手方向の厚み変動がトラッキング遅延されたタイミン
グと同期して、ピボットスタンド下流の各絞りロールで
の管速を厚み変動分に追従するように制御用計算機３４
で次式にて決定する。 　　　　　　　　　　ΔＶｉ＝ｈ（Δｔｉ）　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　（２）ここで、関数ｈは、マスフロー一定によ
りサイズ、品種毎に決定される。次にスケルプ厚変動Δ
ｔに応じたピッチダイヤＰＤｉ（Δｔ）を制御用計算機
３４内で次式により演算する。 　　　　　　　　　　ＰＤｉ（Δｔ）＝ＰＤｉ０×Ｉ（
Δｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（３） 　　　　ここで、ＰＤｉ０はスケルプ厚変動がない場合
の各制御スタンドでのピッチダイヤで、関数Ｉはスケル
プ厚変動分とピッチダイヤの変化率の関係を示す関数で
あり、関数Ｉは予め次のようにして決定する。

【００１０】図４はピッチダイヤＰＤｉを一定としてマ
スフロー一定の関係から目標減肉代に相当する加減速指
令を制御用モーターに出力したときに実際に減肉された
量を示したものである。なお、負の減肉とは実際には増
肉となる。造管現象が、減肉量が変わってもピッチダイ
ヤが一定であれば、図４中に示した破線Ａのようになる
。しかしながら、実際の造管現象では、減肉量の変化に
よる制御用ロールの回転数変更によってピッチダイヤも
変化するため、ピッチダイヤ一定とした場合は目標減肉
代と実績減肉代の関係は図４中に示した実線Ｂのように
なる。そこで、実線Ｂを減肉量Δｔの関数ｆ（Δｔ）と
したときに、スケルプ板厚変動に応じたピッチダイヤを
演算する式（３）は、次式で示される。 　　　　　　　　　　ＰＤｉ（Δｔ）＝ＰＤｉ０×Ｉ（
Δｔ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
＝ＰＤｉ０×ｆ（Δｔ）／Δｔ　　　　　　　　　　（
４）以上のようにして（３）式を予め決定する。次に、
ピボットスタンド下流のロール回転数加減速指令を次式
により制御用計算機３４内で演算する。 　　　　　　　　　　ΔＮｉ＝ΔＶｉ／（π×ＰＤｉ（
Δｔ））　　　　　　　　　　　　　　　　（５）次に
、ｉ番目スタンドより下流のスタンドでのサクセシブ分
の回転数を各スタンド毎に演算し、前記の式（５）で演
算した回転数にそれぞれ上乗せし制御用計算機３４から
各スタンドロール駆動主管盤３３に対して各スタンドロ
ール回転駆動用電動機の速度指令を与えることにより回
転数制御を実施して、目標の肉厚、外径を有する鋼管を
制度良く造管する。また、減肉量とピッチダイヤの関係
が各制御スタンド毎にわかる場合には、各制御スタンド
毎に減肉量に応じてピッチダイヤを補正しながら各制御
スタンドのロール回転数を制御してもよい。以上の制御
は、ピッチダイヤの代わりに先進率を代用して、制御し
ようとするスケルプ厚変動と先進率の関係または各スタ
ンド毎の減肉率と先進率の関係を求めて制御を実施して
も同等の結果が得られることは、明かである。

【００１１】図５に本発明を実施しない場合（ピッチダ
イヤを一律として制御したとき）を、図６に本発明を実
施した場合を、図７に制御せずに造管した結果を示す。 鍛接鋼管の肉厚のばらつきは、無制御に比べてピッチダ
イヤを一律として制御した方が小さく、ピッチダイヤを
一律として制御したものより本発明を実施して制御した
方がさらに小さくなっている。

【００１２】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明により入り側
スケルプの長手方向厚み変動に伴う、鍛接鋼管の長手方
向の肉厚変動を、制御すべき厚み変動に応じて各スタン
ドでのピッチダイヤまたは先進率を造管中に連続して補
正することにより精度良く制御することができる。本発
明の方法を応用すれば、電縫鋼管製造工程にストレッチ
レデューサーを持つ場合や、シームレス鋼管製造工程に
ストレッチレデューサーを持つ場合などに相当の成果が
得られる。

【００１３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシステム構成を示す説明図、

【図２】
代表的サイズのスタンド毎の目標ストレッチ係数及びス
タンド毎の目標ロール回転数を示すグラフ、

【図３】制
御フロー図、

【図４】代表的なサイズにおけるピッチダイヤを一定と
して、マスフロー一定により制御したときの鍛接鋼管の
目標減肉代と実績減肉代の関係を示した図、

【図５】本
発明を実施しない場合（ピッチダイヤを一律として制御
したとき）の造管結果を示す図、

【図６】本発明を実施
したときの造管結果を示す図、

【図７】制御をせずに造
管したときの結果を示す図、

【図８】鍛接鋼管のミルス
タンド迄の製造ラインを示す図である。

【符号の説明】

１　　アンコイラー ２　　レベラー ３　　シャー ４　　フラッシュバットウェルダー ５　　スケルプ ６　　ピンチロール ７　　マグネットロール ８　　ループフロアー １０　　Ｘ線厚み計 １１　　ピンチロール １２　　予熱炉 １３　　リターンドラム １４　　ターンアラウンド １５　　加熱炉 １６　　プリフォームロール １７　　成形ロール １８　　鍛接ロール １９〜３０　　絞りロール １８‐ａ〜３０‐ａ　　ロール駆動用電動機３１　　測
長用ＰＬＧ ３２　　回転検出器 ３３　　ロール駆動主幹盤 ３４　　制御用計算機 ３５　　プロセスコンピュータ ３６　　操作盤 ４０　　鋼管 ５０　　ミルスタンド

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　鍛接鋼管製造工程において、加熱炉前
   面に設置した厚さ計により鍛接鋼管の素材であるスケル
   プ（熱延鋼板の鋼帯）の長手方向の厚さを連続して測定
   し、前記厚さ計により測定された厚さ信号を加熱炉後面
   に連続多段配置された制御圧延スタンドまでラインスピ
   ードと同期遅延させ、該遅延された厚み信号と予め設定
   された基準厚み信号の差である厚み偏差信号に基づいて
   、前記制御圧延スタンドを制御して、管の長手方向の肉
   厚変動のうちスケルプの厚さ変動に起因する肉厚変動を
   制御する方法において、厚み偏差信号と先進率またはピ
   ッチダイヤとの関係を予め設定し、上記関係に従って、
   これから制御しようとするスケルプの厚み偏差に応じて
   前記制御圧延スタンドでの先進率またはピッチダイヤを
   連続して補正し、マスフロー一定の原理に従って、各ス
   タンドの回転数を制御することにより、管の長手方向の
   肉厚変動を抑制することを特徴とする鍛接鋼管の自動肉
   厚制御方法。