JPH04322811A - 継目無管製造ラインのストレッチレデューサーにおける 増減速タイミング制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、継目無製造ラインの
ストレッチレデュサーで圧延された素管の先後端部に、
増肉部が発生しないように、ストレッチレデュサーの各
スタンドの素管噛み込み時および噛み離し時に増減速を
行なうに際して、その増減速タイミングを制御する継目
無管製造ラインのストレッチレデュサーにおける増減速
タイミング制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】継目無鋼管を製造するためのストレッチ
レデューサーは、３ロールのスタンドを連続的に多数ス
タンド配列し、継目無素管の外形を順次圧延しながら相
隣るスタンドのロール周速に差を与え、管軸方向に引張
力を加えることにより、その肉厚を制御する設備である
。その特徴を以下に列挙すると次のとおりである。

【０００３】（１）素管寸法を大きくできる。スタンド
間に張力を働かせることにより、肉厚減少が可能であり
、また外径リダクションも大きくとれる。 （２）素管寸法の集約が可能である。同一の素管寸法か
ら各種寸法の製品が得られる。 （３）外径、肉厚減少率を大きくとれるので、管端切捨
ロスが大きくなる欠点があったが、計算機制御の導入に
よる回転数制御によって管端切捨ロスが少なくなってき
た。 上述のような特徴があるので、ストレッチレデューサー
は、マンドレルミルやプラグミルと組み合わされて使用
される。

【０００４】図３はストレッチレデューサーが、マンド
レルミルと組み合わされて使用されている継目無管の製
造工程を示す工程図である。継目無管の素材である丸鋼
片３１が、回転式の鋼片加熱炉３２で所定の温度まで加
熱される。そして、穿孔機３３で丸鋼片３１の中心に中
空部が穿孔され、第一段階の中空素管３４が造られる。 この中空素管３４は、引き続きマンドレル３５と軸芯が
水平と垂直交互に配置された複数組の２ロール３６とか
ら構成されるマンドレルミル３７により圧延されて、肉
厚が減肉されて長く延びた第二段階の中空素管３８がで
きる。この第二段階の中空素管３８はウォーキングビー
ムタイプの再加熱炉３９で加熱される。そして、ストレ
ッチレデューサー４０で前述のようにして圧延され、所
定の製品形状となり、冷却台４１で冷却された後切断機
４２で製品長さに切断される。

【０００５】継目無素管は、定常時（全スタンドに材料
が噛み込まれている状態）にはストレッチレデューサー
４０で全スタンド間に張力を働かせながら圧延している
のであるが、材料の先端が第一スタンドを通過して最終
スタンドに噛み込まれるまで、あるいは材料の後端が第
一スタンドから噛み離されてから最終スタンドに達する
までの間は、材料の先端部あるいは後端部近傍では張力
が働かないので、素管の前後端部に増肉部が生成される
。

【０００６】上述したように、ストレッチレデューサー
４０で圧延された長尺素管の先後端部には増肉部が形成
されるので、材料の先端が通過する近傍のスタンドにお
いては、ロールの回転数を定常時よりも上げて増速する
ことにより、圧延中の素管に張力を与え（ストレッチを
かける）、また材料の後端が通過する近傍のスタンドに
おいては、ロールの回転数を定常時よりも下げて減速す
ることにより、圧延中の素管に張力を与え極力増肉部の
長さが短くなるように制御している。

【０００７】上述した素管の増肉部長さを短くするため
の制御を、詳述すると次のとおりである。例えば２４ス
タンドのストレッチレデューサーにおける各スタンドを
横軸に、各スタンドの回転数を縦軸にとると、ストレッ
チレデューサー全体の定常時の回転数の分布は、図４の
グラフに示す曲線ａのように、後段に近づくほど回転数
が放物線状に上がる分布となる。これは、各スタンドに
おける回転数に材料の断面積を掛けたものがほぼ一定で
ないと、材料の破断や材料詰まりが発生して、圧延が続
行出来ないからである。

【０００８】しかしながら、素管の先端が最終スタンド
（第２４スタンド）に到達するまでは、素管の先端がロ
ールに噛み込まれていない状態が発生しているので、前
記マスフロー一定の条件で圧延すると、先端部分にスト
レッチがかからず、肉厚部分が発生する。そこで、図５
のグラフのように材料の先端が第１スタンドを通過する
ときには、回転数を定常時よりもｎ１だけ速くし、第２
スタンドを通過するときには、回転数を定常時よりもｎ
２だけ速くし、第３スタンドを通過するときには、回転
数を定常時よりもｎ３だけ速くするとともに、後段のス
タンドにいくほど回転数の増速量を大きく、すなわちｎ
１＞ｎ２＞ｎ３となるようにして、先端部分にストレッ
チがかかるようにしている。

【０００９】このような増速の操作は、図６のグラフに
示すように、例えば材料の先端が第７スタンドを通過す
るまで続行され、第４スタンド以降もｎ４　、ｎ５　、
ｎ６　、ｎ７　と増速されていく。

【００１０】材料の先端が第７スタンドに達すると、図
７のグラフに示すように、第１〜第６スタンドの回転数
を定常時の回転数に戻し、第７スタンドの回転数を定常
時よりもｎ１だけ速くし、第８スタンドを通過するとき
には、回転数を定常時よりもｎ２だけ速くし、第９スタ
ンドを通過するときには、回転数を定常時よりもｎ３だ
け速くし、第１３スタンドを通過するときには、回転数
を定常時よりもｎ７だけ速くするようにして、先端部分
にストレッチがかかるようにしている。すなわち、材料
の先端部分が通過する近傍の７スタンドを一つの単位と
して、定常時よりも増速することにより、先端部にスト
レッチをかけるようにするのである。このようにするの
は、全スタンドを増速された状態にしておくと、材料の
先端から離れた部分にストレッチがかかりすぎて、素管
の肉厚が不足する事態を招くからである。

【００１１】ｎ１　〜ｎ７　の一例を上げると、次のと
おりである。すなわち、例えば定常時の回転数が、第１
スタンド８００ｒｐｍ、第２スタンド８５０ｒｐｍ、第
３スタンド９００ｒｐｍ、第２４（最終）スタンド１２
００ｒｐｍのときでいうと、ｎ１　＝＋５ｒｐｍ、ｎ２
　＝＋１０ｒｐｍ、ｎ３　＝＋１５ｒｐｍ、ｎ４　＝＋
２０ｒｐｍ、ｎ５　＝＋２５ｒｐｍ、ｎ６　＝＋３０ｒ
ｐｍ、ｎ７　＝＋３５ｒｐｍのような増速を行なう。

【００１２】材料の後端が通過するときには、後端が通
過する近傍７スタンドを１グループとして、先端の場合
と逆に定常時の回転数よりも遅くする減速操作を行なう
。すなわち、図８のグラフに示すように、材料後端が第
１スタンドを通過すると、すなわち定常状態でなくなる
と、第２スタンドの回転数を定常状態からｍ１　だけ減
速し、第３スタンドの回転数を定常状態からｍ２　だけ
減速するというように、第８スタンドのｍ７　の減速ま
で順次減速する。そして、減速量も、ｍ１　＞ｍ２　＞
……＞ｍ７となるようにする。そして、図９のグラフに
示すように、材料の先端が第８スタンドに達すると、第
８スタンドの回転数を定常時よりもｍ１　だけ減速し、
第９スタンドの回転数を定常時よりもｍ２　だけ減速す
るというように、第１４スタンドのｍ７　の減速まで順
次減速する。このようにするのは、先端の場合と同じよ
うに、後端近傍から離れた部分を減速して圧延すると、
肉厚不足が発生するからである。

【００１３】ｍ１　〜ｍ７　の一例を上げると、次のと
おりである。すなわち、例えば定常時の回転数が、第１
スタンド８００ｒｐｍ、第２スタンド８５０ｒｐｍ、第
３スタンド９００ｒｐｍ、第２４（最終）スタンド１２
００ｒｐｍのときでいうと、ｍ１　＝−３５ｒｐｍ、ｍ
２　＝−３０ｒｐｍ、ｍ３　＝−２５ｒｐｍ、ｍ４　＝
−２０ｒｐｍ、ｍ５　＝−１５ｒｐｍ、ｍ６　＝−１０
ｒｐｍ、ｍ７　＝−５ｒｐｍのような減速を行なう。

【００１４】上記した各スタンドの増速および減速のタ
イミングは、従来次のような方法で行なっていた。すな
わち、本来は各スタンドの入側に材料位置検出器を設置
し、材料の各スタンドでの先後端の通過タイミングを予
測して、増速および減速するのが最適な制御方法である
。しかしながら、ストレッチレデューサーにおいては、
設備上の制約から材料位置検出器を各スタンドに設置す
ることができないので、図１０に示すように、ストレッ
チレデューサーの入側に材料位置検出器２１を設置して
、材料２２の先端または後端の通過時間を増減速タイミ
ング演算器２３に入力し、この時間を基準として、あら
かじめ設定してある材料の材料検出器通過速度および各
スタンド２４の材料噛み込みおよび噛み離し時の増減速
された速度とから、（１）式〜（６）式のような演算式
を用いて材料の先端または後端の各スタンド２４通過タ
インミングを予測し、そのタイミングに各スタンド２４
の増減速を行なうように、ロール回転数制御器２５に指
令を発し、このロール回転数制御器２５により各スタン
ド２４のロール回転数を制御するようにしていた。

【００１５】（１）材料の先端が材料位置検出器で検出
されてからスタンドを通過するまでの時間（ｔｎ）１）
第１スタンド ｔ１＝（Ｌ／ｖ０）…………（１） ただし、Ｌ：材料位置検出器から第１スタンドまでの距
離 ｖ０：材料の材料位置検出器通過速度 ２）第２スタンド ｔ２＝（Ｌ／ｖ０）＋（ｌ／ｖ１）…………（２）ただ
し、ｌ：スタンド間距離（各スタンド間距離は一定とす
る） ｖ１：第１スタンドの増速時のロール週速　　３）第ｎ
スタンド 　　　　ｔｎ＝（Ｌ／ｖ０）＋（ｌ／ｖ１）＋（ｌ／ｖ
２）＋……　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　……＋（ｌ／ｖｎ−１）…………（３）
ただし、ｖｎ−１：第（ｎ−１）スタンドの増速時のロ
ール周速

【００１６】（２）材料の後端が材料位置検出器で検出
されてからスタンドを通過するまでの時間（ｔｎ′）１
）第１スタンド ｔ１′＝ｔ１…………（４） ２）第２スタンド ｔ２′＝（Ｌ／ｖ０）＋（ｌ／ｖ１′）…………（５）
ただし、ｖ１′：第１スタンドの減速時のロール周速　
　３）第ｎスタンド 　　　　ｔｎ′＝（Ｌ／ｖ０）＋（ｌ／ｖ１′）＋（ｌ
／ｖ２′）＋……　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
……＋（ｌ／ｖ（ｎ−１）′）…………（６）ただし、
ｖ（ｎ−１）′：第（ｎ−１）スタンドの減速時のロー
ル周速

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のストレッチレデューサーの各スタンドの増減速
タイミング制御方法においては、演算結果と実績とを比
較する手段がないので、何らかの理由により演算結果と
実績とが異なった場合、増速タイミングが遅くて材料先
端部にストレッチが働かなくて、増肉部が発生したり、
減速タイミングが速すぎて材料後端にストレッチがかか
りすぎて肉厚不足が発生したりするという問題点があっ
た。

【００１８】この発明は、従来技術の上述したような問
題点を解消し、ストレッチレデューサーの各スタンドの
増速タイミングが最適となるように、増速タイミングを
制御できる継目無管製造ラインにおける増速タイミング
制御装置を提供することを目的としている。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る継目無管
製造ラインにおけるストレッチレデューサーの増減速タ
イミング制御装置は、第１スタンドの前方に設置した材
料の先端および後端を検出する材料検出器と、この材料
検出器で材料の先端および後端を検出した時間を基準と
して、あらかじめ設定してある材料の材料検出器通過速
度および各スタンドの材料噛み込みおよび噛み離し時の
増減速された速度と、材料検出器から第１スタンドまで
の距離および各スタンド間距離とから材料先端または後
端の各スタンド到達所要時間を予測する材料前後端到達
所要時間予測手段と、各スタンドの電動機の電流の変化
から材料の先端および後端の各スタンド通過時間を把握
する通過時間把握手段と、前記材料検出器で検出した材
料の先端および後端の通過時間と前記通過時間把握手段
で把握した材料の先端および後端の各スタンド通過時間
とから各スタンドまでの材料の先端および後端の実績到
達所要時間を把握する実績到達所要時間把握手段と、こ
の実績到達所要時間把握手段で把握された実績到達所要
時間と前記材料前後端到達所要時間予測手段で予測した
予測到達所要時間とのずれ時間を演算するずれ時間演算
手段と、ずれ時間の大きさに応じて前記増減速のタイミ
ングを制御する増減速タイミング制御手段とからなるも
のである。

【００２０】

【作用】この発明に係る継目無管製造ラインにおけるス
トレッチレデューサーの増速タイミング制御装置は、第
１スタンドの前方に設置した材料検出器で材料の先端お
よび後端の通過を検出し、、この材料検出器で検出した
材料の先端および後端の通過時間を基準として、あらか
じめ設定してある材料の材料検出器通過速度および各ス
タンドの材料噛み込みおよび噛み離し時の増減速された
速度と、材料検出器から第１スタンドまでの距離および
各スタンド間距離とから材料先端または後端の各スタン
ド到達所要時間を予測し、各スタンドに対して増減速タ
イミングを指示する。そして、この指示された増減速タ
イミングで圧延された長尺素管の先端または後端が各ス
タンドを通過する実績通過タイミングを、各スタンドの
電動機の電流の変化から把握し、この実績通過タイミン
グをずれ時間演算手段に入力して、同じく材料前後端到
達所要時間予測手段から入力される予測通過時間とのず
れ時間を演算する。そして、実績通過時間が速い方にず
れているときには、増減速のタイミングを速くし、実績
通過時間が遅い方にずれているときには、増減速のタイ
ミングを遅くするように、材料前後端到達所要時間予測
手段に対して、次の材料についての補正指令を発する。

【００２１】

【実施例】本発明の１実施例の継目無管製造ラインにお
ける増速タイミング制御装置を、図１に基づき説明する
。図１は本発明の１実施例の継目無管製造ラインにおけ
るストレッチレデュサーの増減速タイミング制御装置の
構成を示すブロック図であるが、この発明の１実施例の
継目無管製造ラインにおけるストレッチレデュサーの増
減速タイミング制御装置は、ストレッチレデューサーの
第１スタンドの前方に設置した材料の先端および後端を
検出する材料検出器１と、この材料検出器１で材料の先
端および後端を検出した時間を基準として、あらかじめ
設定してある材料の材料検出器通過速度および各スタン
ドの材料噛み込みおよび噛み離し時の増減速された速度
と、材料検出器１から第１スタンドまでの距離および各
スタンド間距離とから材料先端または後端の各スタンド
到達所要時間を予測する材料前後端到達所要時間予測手
段２と、各スタンドの電動機の電流の変化から材料の先
端および後端の各スタンド通過時間を把握する通過時間
把握手段３と、前記材料検出器１で検出した材料の先端
および後端の通過時間と前記通過時間把握手段３で把握
した材料の先端および後端の各スタンド通過時間とから
各スタンドまでの材料の先端および後端の実績到達所要
時間を把握する実績到達所要時間把握手段４と、この実
績到達所要時間把握手段４で把握された実績到達所要時
間と前記材料前後端到達所要時間予測手段２で予測した
予測到達所要時間とのずれ時間を演算するずれ時間演算
手段５と、ずれ時間の大きさに応じて前記増減速のタイ
ミングを制御する増減速タイミング制御手段６とから構
成されている。

【００２２】そして、増減速タイミング制御手段６は、
実績通過時間が速い方にずれているときには、増減速の
タイミングを速くし、実績通過時間が遅い方にずれてい
るときには、増減速のタイミングを遅くするように、材
料前後端到達所要時間予測手段２に対して、次の材料に
ついての補正指令を発する。

【００２３】図２は横軸に経過時間を、縦軸に電流値と
って任意のスタンドの電流値の変化を示すグラフである
が、材料の先端が噛み込まれたときの電流値Ｉｔおよび
材料の後端が噛み離されたときの電流値Ｉｂは、定常状
態の時の電流値よりも大きくなるので、このような電流
値の変化により、材料の先後端のスタンド通過タイミン
グが把握できるのである。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、継目無素管の先後端に正
確にストレッチをかけることができるので、先後端の増
肉部を低減することができ、歩留が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例の継目無管製造ラインにおけ
るストレッチレデュサーの増減速タイミング制御装置の
構成を示すブロック図である。

【図２】任意のスタンドの電流値の変化を示すグラフで
ある。

【図３】ストレッチレデューサーがマンドレルミルと組
み合わされて使用されている継無管の製造工程を示す工
程図である。

【図４】ストレッチレデューサーの定常時の全スタンド
の速度分布示すグラフである。

【図５】ストレッチレデューサーの増速時の第１〜３ス
タンドの増速状況を示すグラフである。

【図６】ストレッチレデューサーの増速時の第１〜７ス
タンドの増速状況を示すグラフである。

【図７】ストレッチレデューサーの増速時の第７〜１３
スタンドの増速状況を示すグラフである。

【図８】ストレッチレデューサーの減速時の第２〜８ス
タンドの減速状況を示すグラフである。

【図９】ストレッチレデューサーの減速時の第８〜１４
スタンドの減速状況を示すグラフである。

【図１０】ストレッチレデューサーの従来の増減速タイ
ミングの制御方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　材料検出器 ２　　材料前後端到達所要時間予測手段３　　通過時間
把握手段 ４　　実績到達所要時間把握手段 ５　　ずれ時間演算手段 ６　　増減速タイミング制御手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１スタンドの前方に設置した材料の
   先端および後端を検出する材料検出器と、この材料検出
   器で材料の先端および後端を検出した時間を基準として
   、あらかじめ設定してある材料の材料検出器通過速度お
   よび各スタンドの材料噛み込みおよび噛み離し時の増減
   速された速度と、材料検出器から第１スタンドまでの距
   離および各スタンド間距離とから材料先端または後端の
   各スタンド到達所要時間を予測する材料前後端到達所要
   時間予測手段と、各スタンドの電動機の電流の変化から
   材料の先端および後端の各スタンド通過時間を把握する
   通過時間把握手段と、前記材料検出器で検出した材料の
   先端および後端の通過時間と前記通過時間把握手段で把
   握した材料の先端および後端の各スタンド通過時間とか
   ら各スタンドまでの材料の先端および後端の実績到達所
   要時間を把握する実績到達所要時間把握手段と、この実
   績到達所要時間把握手段で把握された実績到達所要時間
   と前記材料前後端到達所要時間予測手段で予測した予測
   到達所要時間とのずれ時間を演算するずれ時間演算手段
   と、ずれ時間の大きさに応じて前記増減速のタイミング
   を制御する増減速タイミング制御手段とからなることを
   特徴とする継目無管製造ラインのストレッチレデュサー
   における増減速タイミング制御装置。