JPH04722B2 - - Google Patents

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JPH04722B2
JPH04722B2 JP18178889A JP18178889A JPH04722B2 JP H04722 B2 JPH04722 B2 JP H04722B2 JP 18178889 A JP18178889 A JP 18178889A JP 18178889 A JP18178889 A JP 18178889A JP H04722 B2 JPH04722 B2 JP H04722B2
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JP
Japan
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mandrel
rolling
tension
stand
torque
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JP18178889A
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JPH0252108A (en
Inventor
Akihiro Tanaka
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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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Publication of JPH04722B2 publication Critical patent/JPH04722B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Metal Rolling (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、素管の中にマンドレルを通したまゝ
溝付ロールにより素管の肉厚を減少させる管材圧
延機のマンドレルの取替時期を決定るす方法に関
する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for determining when to replace a mandrel in a tube rolling mill that reduces the wall thickness of a raw tube using grooved rolls while the mandrel is passed through the tube.

従来、圧延による製管法は、ピアサー等で穿孔
された素管をマンドレルミル、またはプラグミル
等により所定の外径、肉厚に圧延するものであ
り、各種の圧延方式がある。
Conventionally, the method of manufacturing tubes by rolling involves rolling a blank tube pierced with a piercer or the like to a predetermined outer diameter and wall thickness using a mandrel mill, plug mill, etc., and there are various rolling methods.

近年、圧延能率、歩留上の利点、そして自動化
の難易等生産性の観点から、また管材の内面性状
の良否、肉厚分布を精度そしてきずの発生等品質
の観点からマンドレルミルが採用されるようにな
つてきている。
In recent years, mandrel mills have been adopted from the viewpoint of productivity such as rolling efficiency, yield advantages, and difficulty in automation, as well as from the viewpoint of quality such as the quality of the inner surface of the tube material, accuracy of wall thickness distribution, and the occurrence of scratches. It's starting to look like this.

このマンドレルミルによる圧延方法にもFFM
(Full Float madrel mill)、SFM(Semi−
Restrained Floating mandrel mill)、RRM
(Fully−Restrained&Retracted mandrel mill)
等の方法が実施されている。上記マンドレルミル
の方法は主としてマンドレルの動作の相違により
分類されているが、マンドレルを通した素管を溝
付ロールとマンドレルの間で圧延することには変
わりない。
FFM is also applied to the rolling method using this mandrel mill.
(Full Float madrel mill), SFM (Semi-
Restrained floating mandrel mill), RRM
(Fully−Restrained&Retracted mandrel mill)
Methods such as these are being implemented. The above-mentioned mandrel mill methods are classified mainly based on the difference in the operation of the mandrel, but the method still involves rolling the raw pipe passed through the mandrel between a grooved roll and a mandrel.

第1図と第2図はマンドレルミル圧延前及び圧
延中の概略図である。同図ではRRMによる構成
を示している。第1図と第2図に於いて1はマン
ドレル推進ブロツクであり、マンドレルバー2が
連結され、このマンドレルバー2に、さらにマン
ドレル3が連結される。
FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams before and during rolling with a mandrel mill. The figure shows a configuration using RRM. In FIGS. 1 and 2, reference numeral 1 designates a mandrel propulsion block, to which a mandrel bar 2 is connected, and to this mandrel bar 2, a mandrel 3 is further connected.

4はマンドレル推進ブロツク1の推進装置であ
り、5は推進装置4の駆動モータである。マンド
レル推進ブロツク1は軌道上を摺動するが、図に
は軌道は示していない。6はマンドレル駆動制御
ビームで第2図に示す如く、圧延中はマンドレル
推進ブロツク1と結合する。
4 is a propulsion device for the mandrel propulsion block 1, and 5 is a drive motor for the propulsion device 4. The mandrel propulsion block 1 slides on a track, which is not shown in the figure. 6 is a mandrel drive control beam, which is connected to the mandrel propulsion block 1 during rolling, as shown in FIG.

マンドレル駆動制御ビーム6はマンドレル駆動
制御装置7及び駆動源であるマンドレル駆動モー
タ8により制御される。マンドレル駆動制御装置
7には歯車機構、または油圧機構が一般に使用さ
れる。マンドレル駆動制御装置7により駆動棒9
が駆動制御され、この駆動棒9と連結しているマ
ンドレル駆動制御ビーム6が、従つてマンドレル
駆動制御ビーム6と連結しているマンドレル推進
ブロツク1とこのマンドレル推進ブロツク1と一
体であるマンドレル3が駆動制御されることとな
る。
The mandrel drive control beam 6 is controlled by a mandrel drive control device 7 and a mandrel drive motor 8 which is a drive source. A gear mechanism or a hydraulic mechanism is generally used for the mandrel drive control device 7. The drive rod 9 is controlled by the mandrel drive control device 7.
is drive-controlled, the mandrel drive control beam 6 connected to this drive rod 9, the mandrel propulsion block 1 connected to the mandrel drive control beam 6, and the mandrel 3 integral with this mandrel propulsion block 1. The drive will be controlled.

ピアサー等で穿設された素管10が入側テーブ
ル上にくるとマンドレル推進ブロツク1が前進し
てマンドレル3が素管10および圧延スタンドに
組み込まれている溝付ロールr1,r2…ro-1,ro
間〓を貫通し、同時にマンドレル推進ブロツク1
とマンドレル駆動制御ビーム6が連結される。
When the raw tube 10 pierced by a piercer or the like comes onto the entrance table, the mandrel propulsion block 1 moves forward, and the mandrel 3 moves the raw tube 10 and the grooved rolls r 1 , r 2 . . . r incorporated into the rolling stand. It penetrates between o-1 and r o , and at the same time mandrel propulsion block 1
and the mandrel drive control beam 6 are connected.

素管10が溝付ロールr1〜roで圧延される間マ
ンドレル3はマンドレル駆動制御装置7により、
移動および速度が制御されることとなる。14−
(1),14−(2),…14−(n−1)、14−
(n)はそれぞれ溝付ロールr1,r2…ro-1,roの駆
動用モータである。
While the raw pipe 10 is being rolled by the grooved rolls r 1 to r o, the mandrel 3 is controlled by the mandrel drive control device 7.
Movement and speed will be controlled. 14-
(1), 14-(2),...14-(n-1), 14-
(n) are motors for driving the grooved rolls r 1 , r 2 . . . r o-1 , r o, respectively.

第1図および第2図において溝付ロールr1,r2
…ro-1,roは便宜上図に示したごとく一列に描い
てあるが、実際には各スタンドのロール軸を隣接
スタドと互いに90°の交差角で配列しているのが
一般的である。実際作業において各スタンドを通
過して圧延される管材に働く張力または圧縮力を
圧延条件に対応させて適正な値に制御することは
極めて重要なことである。
In Figures 1 and 2, the grooved rolls r 1 , r 2
...r o-1 and r o are drawn in a line as shown in the figure for convenience, but in reality, it is common for the roll axis of each stand to be arranged at an intersection angle of 90° with the adjacent stud. be. In actual work, it is extremely important to control the tension or compression force acting on the tube material passed through each stand and rolled to an appropriate value in accordance with the rolling conditions.

スタンド間に於いて管材に働く張力、または圧
縮力の不適正は管材の直径、肉厚が変化して圧延
後の製品に不均一な寸法をもたらすのみならず、
かみ出し、きずの発生等重大欠陥を生じるもので
ある。又、マンドレルの取替が適当な時期になさ
れないと、製品である管材の内面柱状が良好なも
のとはならないという問題がある。
Inappropriate tension or compressive force acting on the tube material between the stands not only changes the diameter and wall thickness of the tube material, resulting in uneven dimensions in the rolled product, but also
This causes serious defects such as protrusion and scratches. Further, if the mandrel is not replaced at an appropriate time, there is a problem that the inner columnar shape of the product tube material will not be good.

ところが、マンドレルと溝付ロールを備え、こ
のマンドレルと溝付ロールの間で圧延が実施され
るようなマンドレルミルの如き管材圧延機におい
ては、適切な時期にマンドレルの取替が実施され
ていないのが現状である。
However, in tube rolling mills such as mandrel mills that are equipped with a mandrel and grooved rolls, and rolling is performed between the mandrels and grooved rolls, the mandrels are not replaced at an appropriate time. is the current situation.

本発明は、管材内面とマンドレル等の心金の表
面と摩擦係数も定量的に把握でき、心金の取替え
時期を誤ることなく、管材の内面性状良好な製品
を得ることができるマンドレルの取替時期を決定
する方法を提供するものである。
The present invention enables quantitative determination of the coefficient of friction between the inner surface of the pipe material and the surface of the mandrel such as a mandrel, and enables mandrel replacement to obtain a product with good inner surface properties of the pipe material without making a mistake in the timing of replacing the mandrel. It provides a method for determining the timing.

先ず、マンドレルと溝付ロールの間で管材が圧
延される場合の基本モデルについて述べる。第3
図は、溝付ロールriとマンドレル3の間で管材1
1が圧延されている模式図である。圧延前の管材
を素管10と称したが、圧延中は全て管材11と
称する。
First, a basic model in which a tube material is rolled between a mandrel and a grooved roll will be described. Third
The figure shows pipe material 1 between grooved roll r i and mandrel 3.
1 is a schematic diagram showing rolling. Although the tube material before rolling is referred to as the raw tube 10, during rolling it is all referred to as the tube material 11.

第3図に於ては、マンドレル3には後方張力
TB,iが働いていて、マンンドレルの前方張力TB,i+1
=0、または管材の後方張力Tn,i、及び管材の前
方張力Tn,i+1はともにTn,i=Tn,i+1=0の状態にあ
るとする。上記前後方張力は圧縮力であつてもよ
い。
In Figure 3, mandrel 3 has rear tension.
T B,i is working, and the forward tension of the mandrel T B,i+1
= 0, or the rear tension T n,i of the tube material and the front tension T n,i+1 of the tube material are both in the state of T n,i =T n,i+1 =0. The longitudinal tension may be a compressive force.

このような状態は前述したマンドレルミルの圧
延方法のうちRRM、またはSFMに相当し、且つ
最初のスタンドかまたは最終スタンドのみ圧延が
なされている場合に相当する。
Such a state corresponds to RRM or SFM of the above-mentioned mandrel mill rolling methods, and corresponds to a case where rolling is performed only on the first stand or the last stand.

第3図に於て圧延荷重をPi,0、圧延トルクをGi,0
また、マンドレル3と管材11の内面の摩擦係数
をμiとする。圧延トルクGi,0は(1)式で表わされる。
In Figure 3, the rolling load is P i,0 and the rolling torque is G i,0
Further, the coefficient of friction between the inner surfaces of the mandrel 3 and the tube material 11 is assumed to be μ i . The rolling torque G i,0 is expressed by equation (1).

Gi,0=TB,ii+2ai・Pi,0 ……(1) (1)式に於いて、iは溝付ロールの形状、寸法お
よび管材の圧延前後の寸法、形状とマンドレルの
径により決まる平均ロール半径であり、aiは板材
または条鋼等の圧延に於いて、一般に2ai=Gi,0
Pi,0と表わされる物理量に対応するものである。
G i,0 = T B,ii +2a i・P i,0 ...(1) In equation (1), i is the shape and dimensions of the grooved roll and the dimensions and shape of the pipe material before and after rolling. It is the average roll radius determined by the diameter of the mandrel, and a i is generally 2a i = G i,0 / in rolling plate material or long steel.
It corresponds to the physical quantity expressed as P i,0 .

マンドレル3と管材11は常に相対速度がある
のでμiは運動摩擦係数であり、次の(2)式の関係が
ある。
Since the mandrel 3 and the tube material 11 always have a relative velocity, μ i is a coefficient of kinetic friction, and there is a relationship expressed by the following equation (2).

TB,i=μi・Pi,0 ……(2) (1)式と(2)から次式を得る。 T B,i = μ i・P i,0 ...(2) From equations (1) and (2), we obtain the following equation.

Gi,0=(μi i+2ai)Pi,0 ……(3) 即ち、(3)式がマンドレルを用いた管材圧延の無
張力時に於ける圧延荷重と圧延トルクの関係式で
ある。しかしながら連続圧延機に於いては、スタ
ンドの前後面の被圧延材には張力、または圧縮力
が働くものである。
G i,0 = (μ i i + 2a i ) P i,0 ...(3) That is, equation (3) is the relation between rolling load and rolling torque when there is no tension when rolling pipe material using a mandrel. . However, in a continuous rolling mill, tension or compression forces act on the rolled material on the front and rear surfaces of the stand.

第4図は3スタンド連続圧延中の模式図であ
る。前述したように、隣接スタンドではロール軸
を互いに90°の交差角で配列しているのであるが、
便宜上図のように示してある。第4図に於いて、
iスタンドの圧延トルクGiは次の(4)式で表わされ
る。
FIG. 4 is a schematic diagram during continuous three-stand rolling. As mentioned above, the roll axes of adjacent stands are arranged at a 90° intersecting angle with each other.
It is shown as shown for convenience. In Figure 4,
The rolling torque G i of the i-stand is expressed by the following equation (4).

Gi=TB,ii−TB,i+1i+1 +2aiPi+ΔGi,b−ΔGi,f ……(4) ここで、圧延方向の力の平衡より次の(5)式の関
係がある。
G i = T B,ii −T B,i+1i+1 +2a i P i +ΔG i,b −ΔG i,f ……(4) Here, from the balance of the force in the rolling direction, the following There is a relationship expressed by equation (5).

TB,i=μi・Pi TB,i+1=μi+1・Pi+1 ……(5) 従つて(4)式は次式となる。 T B,i = μ i・P i T B,i+1 = μ i+1・P i+1 ...(5) Therefore, equation (4) becomes the following equation.

Gi=(μii・Pi−μi+1i+1・Pi+1) +2ai・Pi+ΔGi,b−ΔGi,f ……(6) (4)式、また(6)式に於いてΔGi,bは管材11にi
スタンドよりみて後方張力Tn,iが発生したことに
よる無張力時からのトルク変化分(以後後方トル
クと呼ぶ)であり、ΔGi,fは管材11に前方張力
Tn,i+1が発生したことによる無張力時からのトル
ク変化分(以後前方トルクと呼ぶ)である。(6)式
よりΔGi,fは(7)式となる。
G i = (μ ii・P i −μ i+1i+1・P i+1 ) +2a i・P i +ΔG i,b −ΔG i,f ……(6) Equation (4), In addition, in equation (6), ΔG i,b is i
Viewed from the stand, this is the torque change from the no-tension state due to the generation of rear tension T n,i (hereinafter referred to as rear torque), and ΔG i,f is the front tension applied to the pipe material 11.
This is the torque change from the time of no tension due to the occurrence of T n,i+1 (hereinafter referred to as forward torque). From equation (6), ΔG i,f becomes equation (7).

ΔGi,f=(μii・Pi−μi+1i+1・Pi+1)+2aiP
i−Gi+ΔGi,b……(7) iスタンドの前方張力を零にする為には、iス
タンドのロール回転速度の補正量は前方張力トル
クにiスタンドの比例積分制御ゲインgiをかけて
次式で与えられる。
ΔG i,f = (μ ii・P i −μ i+1i+1・P i+1 )+2a i P
i −G i +ΔG i,b ...(7) In order to make the forward tension of i-stand zero, the correction amount for the roll rotation speed of i-stand is to add the proportional-integral control gain g i of i-stand to the forward tension torque. It is given by the following equation.

ΔNi=gi・ΔGi,f ……(8) Niはiスタンドのモータ回転数を示す。また
iスタンドの前方管材にかかる張力をTn,i+1に制
御する場合にはΔNiは次式となる。
ΔN i =g i ·ΔG i,f (8) N i indicates the motor rotation speed of the i-stand. Further, when controlling the tension applied to the front tube material of the i-stand to T n,i+1, ΔN i becomes the following equation.

ΔNi=gi(ΔGi,f−ΔGi,T) ……(9) (9)式に於いて、ΔGi,Tは目標張力Tn,i+1に対応す
る前方目標張力トルクであり、次の(10)式で表わさ
れる。
ΔN i = g i (ΔG i,f −ΔG i,T ) ...(9) In equation (9), ΔG i,T is the forward target tension torque corresponding to the target tension T n,i+1. Yes, and is expressed by the following equation (10).

ΔGi,T=1/ηii・Tn,i+1・(1+fi) ……(10) ηiは、iスタンドの減速比(ギア比)、fiはiス
タンドの先進率である。このときi+1スタンド
に働く後方張力トルクΔGi+1,bは同一管材の圧延
に要する圧延力は一定とみなせるから次式とな
る。
ΔG i,T = 1/η ii・T n,i+1・(1+f i ) ...(10) η i is the reduction ratio (gear ratio) of the i stand, f i is the advance rate of the i stand It is. At this time, the rear tension torque ΔG i+1,b acting on the i+1 stand is expressed by the following equation since the rolling force required for rolling the same tube material can be considered constant.

ΔGi+1,b=−Ni/Ni+1ΔGi,f ……(11) 上記(1)式〜(11)式がマンドレルと溝付ロール
により管材を連続圧延する際、張力制御するため
の基本モデルであり、マンドレルに働く張力、マ
ンドレルと管材の間の摩擦係数を導入し、管材自
体にかかる張力および管材圧延のトルクアームを
考慮した解析モデルである。
ΔG i+1,b = −N i /N i+1 ΔG i,f ……(11) Equations (1) to (11) above are used to control tension when continuously rolling pipe material with a mandrel and grooved roll. This is an analytical model that introduces the tension acting on the mandrel and the friction coefficient between the mandrel and the tube material, and takes into account the tension applied to the tube material itself and the torque arm of the tube material rolling.

第5図はマンドレルに働く張力TBを知るため
に、例えば荷重検出器12を設置した概念図を示
す。第5図のa,bはマンドレルと連結したマン
ドレルバー2にかかる張力TBを検出すべくマン
ドレル推進ブロツク1に荷重検出器12を設置し
た例を示す。
FIG. 5 shows a conceptual diagram in which, for example, a load detector 12 is installed in order to know the tension T B acting on the mandrel. 5a and 5b show an example in which a load detector 12 is installed on the mandrel propulsion block 1 to detect the tension T B applied to the mandrel bar 2 connected to the mandrel.

また、同図cはマンドレル駆動制御ビーム6と
駆動棒9を、荷重検出器12を介して連結してお
くことにより、マンドレルバー2にかかる張力
TBを検出するものである。
In addition, as shown in FIG.
This is to detect T B.

既設のマンドレルミルを改造して、マンドレル
の張力を検出する荷重検出器を設置することも容
易である。
It is also easy to modify an existing mandrel mill and install a load detector to detect the tension in the mandrel.

あるいは第1図および第2図に示したマンドレ
ル駆動モータ8のマンドレル駆動トルクGBを知
れば、マンドレル3にかかる張力TBを次の(12)
式により求めることもできる。
Alternatively, if the mandrel drive torque G B of the mandrel drive motor 8 shown in Figs. 1 and 2 is known, the tension T B applied to the mandrel 3 can be calculated as follows (12).
It can also be determined by the formula.

GBωB=TBVB+αB ……(12) ωBはマンドレル駆動モータ8の角速度であり、
VBはマンドレルの運動速度、αBはマンドレル駆
動制御装置7の使用によつて決まる定数である。
マンドレル運動速度VBはマンドレルが塑性変形
しない剛体であり、ωBとマンドレル駆動制御装
置の減速比により容易に求められる。
G B ω B = T B V B + α B ... (12) ω B is the angular velocity of the mandrel drive motor 8,
V B is the speed of movement of the mandrel, and α B is a constant determined by the use of the mandrel drive control device 7.
The mandrel motion speed V B is a rigid body that does not undergo plastic deformation, and can be easily determined from ω B and the reduction ratio of the mandrel drive control device.

圧延荷重Piは圧延機に設置してあるロードセル
により検出可能であり、圧延トルクGiは一般にト
ルク変換器が設置されていない場合に、次の
(14)式で計算される。
The rolling load P i can be detected by a load cell installed in the rolling mill, and the rolling torque G i is generally calculated using the following equation (14) when a torque converter is not installed.

Gi=βV−I・R/NiI−γdNi/dt−δ ……(14) (14)式のVはモータ電圧、Iはモータ電流、
Rは電気子抵抗、Niはモータ回転数、β、γ、
δは定数であり、右辺第1項はモータトルク、第
2項は加減速トルク、第3項はロストルクであ
る。
G i = βV-I・R/N i I-γdN i /dt-δ ...(14) In equation (14), V is the motor voltage, I is the motor current,
R is the armature resistance, N i is the motor rotation speed, β, γ,
δ is a constant, the first term on the right side is motor torque, the second term is acceleration/deceleration torque, and the third term is loss torque.

かくして、マンドレルに圧延中働らく張力、圧
延荷重、圧延トルクを知れば、圧延中の管材内面
とマンドレルとの摩擦係数が求められ、この求め
られた摩擦係数の経時変化に基づいてマンドレル
の取替時期を決定することが可能である。
Thus, by knowing the tension, rolling load, and rolling torque that act on the mandrel during rolling, the friction coefficient between the inner surface of the pipe material and the mandrel during rolling can be determined, and the mandrel can be replaced based on the change in the determined friction coefficient over time. It is possible to determine the timing.

以下、具体的に、管材圧延の無張力制御(管材
に働く張力零)の場合を例にして述べる。第6図
はnスタンドマンドレルミルに於いて、第1スタ
ンドでのみ圧延されている状態を示す概念図であ
り、マンドレル3はnスタンドに渡つて貫通し、
かつ運動方向は後方(上流)である。これは前述
したRRMに相当する。
Hereinafter, a case of tensionless control (zero tension acting on the pipe material) of pipe material rolling will be specifically described as an example. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a state in which rolling is performed only in the first stand in an n-stand mandrel mill, and the mandrel 3 penetrates through the n-stands,
And the direction of movement is backward (upstream). This corresponds to the RRM described above.

管材11には張力(圧縮力)が働いていない状
態であり、圧延荷重をP1,0、圧延トルクをG1,0
マンドレルの張力をTB,1とする。圧延荷重、圧延
トルクのサイフイツクス1は第1のスタンドであ
ることを意味し、0は無張力状態であることを意
味する。
There is no tension (compression force) acting on the pipe material 11, and the rolling load is P 1,0 , the rolling torque is G 1,0 ,
Let the tension of the mandrel be T B,1 . For the rolling load and rolling torque, 1 means the first stand, and 0 means no tension.

張力の存在する場合はP1,1、G1,1のごとく示す。
また、マンドレルの張力TB,1のサイフイツクス1
は第1のスタンドのみで圧延されることを示す。
TB,iとした場合は第1スタンドから第iスタンド
に渡つて圧延されている場合のマンドレル張力で
あることを示す。以下記号のサイフイツクスにつ
いて同様である。
When tension exists, it is indicated as P 1,1 and G 1,1 .
Also, the precision 1 of the mandrel tension T B,1
indicates that rolling is performed only on the first stand.
When T B,i is used, it indicates the mandrel tension when rolling is performed from the first stand to the i-th stand. The same applies to the following symbols.

第6図に於いて、(15)、(16)の関係がある。 In Figure 6, there are relationships (15) and (16).

G1,0=μ1・P1,01+2a1・P1,0 ……(15) TB,1=μ1・P1,0 ……(16) (15)式と(16)式からμ1とa1が計算される。
次に第7図は、管材11が第1スタンドと第2ス
タンドで圧延されている概念図であり、第1スタ
ンドと第2スタンドの間の管材には張力Tn,1が発
生している。第1スタンドの圧延トルクG1は G1=(μ1・P1−μ2・P21 +2a1P1−ΔGi,f 故に ΔG1,f=(μ1・P1−μ2・P21+2a1P1−G1
……(17) また、 TB,2=μ1・P1+μ2・P2 ……(18) (18)式からμ2が計算され、(17)式よりΔG1,f
が計算される。
G 1,0 = μ 1・P 1,01 +2a 1・P 1,0 ……(15) T B,1 = μ 1・P 1,0 ……(16) Equation (15) and (16) ) μ 1 and a 1 are calculated from the formula.
Next, FIG. 7 is a conceptual diagram in which the pipe material 11 is rolled between the first stand and the second stand, and a tension T n,1 is generated in the pipe material between the first stand and the second stand. . The rolling torque G 1 of the first stand is G 1 = (μ 1・P 1μ 2・P 2 ) 1 +2a 1 P 1 −ΔG i,f Therefore, ΔG 1,f = (μ 1・P 1 − μ 2・P 2 ) 1 +2a 1 P 1 −G 1
...(17) Also, T B,2 = μ 1・P 1 + μ 2・P 2 ...(18) From equation (18), μ 2 is calculated, and from equation (17), ΔG 1,f
is calculated.

第1スタンドの速度補正量は ΔN1=g1・ΔG1,f ……(19) このとき第2スタンドの後方張力トルクΔG2,b
は ΔG2,b=−N1/N2ΔG1,f 故に、 G2,0=G2+ΔG2,b ……(20) 管材11が第3スタンドにかみ込む前に制御が
完了していれば、第2スタンドも無張力状態であ
り、このときの検出圧延荷重P2と圧延トルクG2
は、当然(21)式の関係である。
The speed correction amount of the first stand is ΔN 1 = g 1・ΔG 1,f ...(19) At this time, the rear tension torque of the second stand is ΔG 2,b
is ΔG 2,b = −N 1 /N 2 ΔG 1,f Therefore, G 2,0 = G 2 + ΔG 2,b ... (20) The control is completed before the pipe material 11 is caught in the third stand. If so, the second stand is also in a tension-free state, and the detected rolling load P 2 and rolling torque G 2 at this time are
is, of course, the relationship expressed by equation (21).

P2,0=P2、G2,0=G2 ……(21) このとき、次の(22)式の関係にあるので、
(22)式により、a2を計算しておく。
P 2,0 = P 2 , G 2,0 = G 2 ...(21) At this time, since the relationship is as shown in equation (22) below,
Calculate a 2 using equation (22).

G2,0=μ2P2 2+2a2P2,0 ……(22) 第8図は管材11が第3スタンドまでかみ込ま
れた場合の概念図を示す。第3スタンドでの圧延
が開始されたことで、第1スタンドと第2スタン
ド、および第2スタンドと第3スタンドの間に在
る管材11に何がしかの張力Tn,1、Tn,2が発生
し、これに対応する張力トルクが発生する。第1
スタンドの前方張力トルクΔG1,fは ΔG1,f=(μ1・P1−μ2・P21 +2a1・P1−G1 ……(23) 第2スタンドの後方張力トルクΔG2,bは、 ΔG2,b=−N1/N2・ΔG1,f ……(24) 従つて、第2スタンドの前方張力トルクΔG2,f
は、 ΔG2,f=(μ2・P2−μ3・P32 +2a2P2−G2+ΔG2,b ……(25) (25)式中のμ3は次式により計算する。
G 2,02 P 2 2 +2a 2 P 2,0 (22) Fig. 8 shows a conceptual diagram when the pipe material 11 is inserted up to the third stand. With the start of rolling in the third stand, some tension T n,1 , T n, 2 occurs, and a corresponding tension torque is generated. 1st
The front tension torque ΔG 1,f of the stand is ΔG 1,f = (μ 1・P 1 −μ 2・P 2 ) 1 +2a 1・P 1 −G 1 ……(23) The rear tension torque ΔG of the second stand 2,b is ΔG 2,b = −N 1 /N 2 · ΔG 1,f ... (24) Therefore, the forward tension torque of the second stand ΔG 2,f
is, ΔG 2,f = (μ 2・P 2 − μ 3・P 3 ) 2 + 2a 2 P 2 −G 2 + ΔG 2,b ……(25) μ 3 in formula (25) is calculated by the following formula. do.

TB,3=μ1・P1+μ2・P2+μ3・P3 ……(26) (25)式で表わされるΔG2,fは計算でき、従つ
て第2スタンドの速度補正量ΔN2は、 ΔN2=g2・ΔG2,f ……(27) このときの第1スタンドの速度補正量ΔN1は、 ΔN1=g1ΔG1,f+ΔN2/N2N1 ……(28) となる。第3スタンドの後方張力トルクΔG3,bは、 ΔG3,b=−N2/N3ΔG2,f ……(29) 従つて、第3スタンドの無張力トルクG3,0は、 G3,0=G3+ΔG3,b ……(30) 管材11が第4スタンドにかみ込む前に制御が
完了していれば、第3スタンドも無張力状態であ
り、このときの検出圧延加重をP3、圧延トルク
をG3とすれば、 P3,0=P3、G3,0=G3 ……(31) G3,0=μ3P3,0 3+2a3P3,0 ……(32) である。(32)式によりa3を計算しておく。
T B,3 = μ 1・P 1 + μ 2・P 2 + μ 3・P 3 ...(26) ΔG 2,f expressed by equation (25) can be calculated, and therefore the speed correction amount ΔN of the second stand 2 is, ΔN 2 = g 2 · ΔG 2,f ... (27) The speed correction amount ΔN 1 of the first stand at this time is, ΔN 1 = g 1 ΔG 1,f + ΔN 2 /N 2 N 1 ... (28) becomes. The rear tension torque ΔG 3,b of the third stand is ΔG 3,b = −N 2 /N 3 ΔG 2,f ... (29) Therefore, the non-tension torque G 3,0 of the third stand is, G 3,0 = G 3 + ΔG 3,b ... (30) If the control is completed before the pipe material 11 bites into the fourth stand, the third stand will also be in a tension-free state, and the detected rolling load at this time will be If P 3 is the rolling torque and G 3 is the rolling torque, then P 3,0 = P 3 , G 3,0 = G 3 ...(31) G 3,0 = μ 3 P 3,0 3 +2a 3 P 3, 0 ...(32). Calculate a 3 using formula (32).

以下同様に計算を実施して全スタンドに渡つて
摩擦係数μiを求めることが可能である。マンドレ
ルと溝付ロールの間で圧延される管材が一定張力
制御されている場合には、(9)式をベースにした基
本モデルにより同様にして摩擦係数μiを求めるこ
とができる。
It is possible to calculate the friction coefficient μ i for all stands by performing calculations in the same manner. When the tension of the pipe material rolled between the mandrel and the grooved roll is controlled to be constant, the friction coefficient μ i can be determined in the same way using the basic model based on equation (9).

本発明によると、マンドレルの張力値、および
圧延荷重と圧延トルクからマンドレル表面と管材
内面の摩擦係数μiが直接計算により求めることが
できるようになる。マンドレルは過酷な圧延条件
のもとで損耗し、表面粗さも増加する。このマン
ドレルの表面の損耗、ないし表面粗さの増加が限
度を越すと管材の内面性状に多大な悪影響を及ぼ
すこととなる。従つて、マンドレルは一定の時
期、例えば素管の圧延本数、または圧延トン数を
目安として経験的に取替えが実施されている。
According to the present invention, the friction coefficient μ i between the mandrel surface and the pipe inner surface can be determined by direct calculation from the mandrel tension value, rolling load, and rolling torque. Mandrels wear out under harsh rolling conditions, and their surface roughness also increases. If this wear on the surface of the mandrel or the increase in surface roughness exceeds a limit, it will have a great negative effect on the inner surface properties of the tube material. Therefore, the mandrel is empirically replaced at a certain time, for example, based on the number of rolled pipes or the number of rolled tonnages.

本発明によりマンドレルと管材内面の摩擦係数
の経時変化が定量的に把握できることとなり、例
えば第9図に示した如く、マンドレルの取画え時
期を摩擦係数μiの上限を設定することにより知り
得るようになる。第9図に於いて、横軸は時間、
縦軸は摩擦係数であり、斜線で示した領域がマン
ドレルの取替え時期を示す摩擦係数μiの上限範囲
である。摩擦係数の経時変化を定量的に知ること
により、マンドレル潤滑方式および潤滑剤の改善
も具体的に進められるようになる。
According to the present invention, it is possible to quantitatively understand the change over time in the coefficient of friction between the mandrel and the inner surface of the pipe material. For example, as shown in Fig. 9, it is possible to know when to remove the mandrel by setting the upper limit of the coefficient of friction μ i . It becomes like this. In Figure 9, the horizontal axis is time,
The vertical axis is the friction coefficient, and the shaded area is the upper limit range of the friction coefficient μ i indicating the time to replace the mandrel. By quantitatively understanding changes in the coefficient of friction over time, it will be possible to make concrete improvements to mandrel lubrication systems and lubricants.

以上述べた如く、本発明によれば管剤内面とマ
ンドレル等の心金の表面との摩擦係数を定量的に
把握でき、心金の取替え時期を誤ることなく、管
材の内面性状良好な製品を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the coefficient of friction between the inner surface of the pipe material and the surface of the mandrel such as a mandrel can be quantitatively determined, and products with good inner surface properties of the pipe material can be obtained without making a mistake in the timing of replacing the mandrel. Obtainable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図、第2図はマンドレルミルの概略を示す
構成図、第3図、第4図は張力制御の基本モデル
を説明するための構成図、第5図はマンドレルに
圧延中働く張力を検出する荷重検出器の設置例を
示す構成図、第6図ないし第8図は第1スタンド
かみ込みからはじまる圧延過程にそつて具体的に
張力制御を実施する方法についての説明図、第9
図はマンドレル表面と管材内容の摩擦係数の経時
変化とマンドレルの取替えタイミングを説明する
ための線図である。
Figures 1 and 2 are block diagrams showing the outline of a mandrel mill, Figures 3 and 4 are block diagrams to explain the basic tension control model, and Figure 5 is a block diagram showing the tension acting on the mandrel during rolling. FIGS. 6 to 8 are explanatory diagrams of a method for concretely implementing tension control along the rolling process starting from the first stand biting, and FIGS.
The figure is a diagram for explaining the change over time in the coefficient of friction between the mandrel surface and the contents of the tube material, and the timing for replacing the mandrel.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 マンドレルと、一対の溝付ロールを複数個有
し、前記マンドレルが貫通した被圧延管材が挿入
される圧延スタンドとを有し、前記溝付ロールと
前記マンドレルにより管材を圧延する管材圧延機
において、 前記マンドレルにかかる張力と、圧延荷重と、
圧延トルクとから圧延中の管材内面とマンドレル
表面との摩擦係数を所定の演算式を用いて求め、
この摩擦係数の経時変化に基づいてマンドレルの
取替時期を決定する方法。
[Scope of Claims] 1. A rolling stand having a mandrel and a plurality of pairs of grooved rolls into which a rolled pipe material penetrated by the mandrel is inserted, and the pipe material is rolled by the grooved rolls and the mandrel. In a tube rolling mill that performs rolling, the tension applied to the mandrel, the rolling load,
From the rolling torque, calculate the friction coefficient between the inner surface of the pipe material during rolling and the surface of the mandrel using a predetermined calculation formula,
A method for determining when to replace the mandrel based on changes in the coefficient of friction over time.
JP18178889A 1989-07-14 1989-07-14 Method for deciding changing time of mandrel Granted JPH0252108A (en)

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