JPH06122016A - 鍛接鋼管の入熱制御方法 - Google Patents

鍛接鋼管の入熱制御方法

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JPH06122016A
JPH06122016A JP30067592A JP30067592A JPH06122016A JP H06122016 A JPH06122016 A JP H06122016A JP 30067592 A JP30067592 A JP 30067592A JP 30067592 A JP30067592 A JP 30067592A JP H06122016 A JPH06122016 A JP H06122016A
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Atsushi Ota
敦 大田
Tsutomu Shibuta
勉 渋田
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Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 鍛着部の熱変成組織を考慮しつつ鍛接直前の
管状スケルプの温度を制御することにより、安定した品
質の鍛接鋼管をより多く得ようとする。 【構成】 鍛接ロール6直前に管状スケルプの両エッジ
部をウエルディングホーン5で加熱する際、両エッジ部
のピーク温度を目標温度以上に制御しつつ、両エッジ部
のうち所定温度以上となる幅が目標範囲内となるように
ウエルディングホーン5のエアー流量を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、鍛接鋼管の製造ライ
ンにおいて、鍛接直前の管状スケルプを鍛接に最適な温
度に加熱するための入熱制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】鍛接鋼管は、加熱炉で加熱された帯状ス
ケルプを成形ロールで管状に成形し、その管状スケルプ
のエッジ部をウエルディングホーンから酸素を吹き付け
て加熱したり、高周波誘導加熱コイルを用いて加熱した
りした後、そのエッジ部を鍛接ロールにより鍛接して製
造される。
【0003】このような鍛接工程において、従来、鍛接
部の温度制御は加熱炉出側に設置されたエッジヒータ直
後の温度分布を測定し、温度分布が最適になるように前
記エッジヒータの出力を制御する方法が採られていた
が、エッジヒータから鍛接ロールまでの距離が離れて
いること、鍛接ロール直前でウエルディングホーンや
高周波加熱コイルで再度加熱することなどから、鍛着直
前の真の温度制御ができず、鍛接部の品質面で不良が発
生するという問題点があった。
【0004】そこでこのような問題に対し、特公平2−
16193号に次のような温度制御方法が提案されてい
る。それは、図7に示すように、鍛接ロール5直前の管
状スケルプ両エッジ部の温度を別々に測定し、両エッジ
部のピーク温度差が目標範囲内になるように鍛接ロール
5直前の加熱装置8'の加熱出力を制御するというもの
で、それにより鍛接直前のエッジ温度を略一定に保てる
ため、上記問題は解消できるものとなる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特公平
2−16193号の方法では確かに品質が良好の鍛接鋼
管が得られることになるが、常に良好のものが得られる
とは限らず、歩留まりが悪いという問題があった。すな
わち、図1は鍛着部およびその周辺の断面組織図である
が、鍛着部は加熱変成により得られる組織Xが安定しな
いとその強度および靱性の向上化が図れない。そして、
加熱変成組織Xは鋼材の種類、厚さ、ラインスピード等
の製造条件によってもそれぞれ異なってくる。したがっ
て、鍛着部の熱変成組織を考慮をせず、単に左右両エッ
ジ部のピーク温度の差を同一に近づける制御だけでは、
鍛着部の加熱による組織が必ずしも鍛接に最適な熱変成
が行われているとは限らず、上記方法でも常に安定した
品質のものが得られないものとなっていたのである。
【0006】この発明は、以上のような問題に鑑み創案
されたもので、鍛着部の熱変成組織を考慮しつつ鍛接直
前の管状スケルプの温度を制御することにより、安定し
た品質のものがより多く得られ得る鍛接鋼管の入熱制御
方法を提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため本発明者らは、
安定した鍛着部の熱変成組織と所定関係のある要因を探
すべく、両エッジ部のピーク温度差が目標範囲内になる
ように設定した条件の下において鋭意検討・研究した結
果、安定した熱変成組織の幅は所定温度以上に加熱され
たエッジ幅と一致することから、まずこの所定のエッジ
幅に着目した。ここで、熱変成組織の幅とは、図1に示
すXの範囲である。このような結果を踏まえ、本発明者
らは、この所定温度以上に加熱したエッジ幅に着目し、
ライン速度および鋼材の種類・厚さを種々変えて試験を
繰り返した結果、所定温度以上に加熱した幅とライン速
度および鋼材の種類・厚さに依存性があることを知見す
るに到った。
【0008】すなわち、図2は、ライン速度を種々変
え、任意の加熱量で高張力鋼と一般材につき扁平試験を
行い、その合格材と不合格材との違いを、所定温度以上
に加熱した幅とライン速度との関係でプロットしたグラ
フである。ここで、基準となる温度は、安定した熱変成
組織の幅と所定温度以上に加熱したエッジ幅とが一致し
た試験結果より得られた数値を用いる。このグラフから
も明らかなように、エッジ部のうち所定温度以上の幅が
所定範囲であれば安定した熱変成組織が得られること、
およびその適正なエッジ幅はライン速度および鋼材の種
類・厚さによって変動することがわかる。
【0009】したがって、鋼材の種類・厚さ、ライン速
度毎に、安定した組織となり得る最適の、所定温度以上
のエッジ幅を予め出しておき、次にライン上における鍛
接直前の管状スケルプエッジ部の温度および所定温度以
上の実際のエッジ幅を測定し、前記最適幅をパラメータ
として、実際の測定値を前記最適加熱範囲の値に近づけ
るようにフィードバック制御をすれば、安定した熱変成
組織が可能となるものである。
【0010】この発明に係る鍛接鋼管の入熱制御方法
は、以上のような知見に基づき創案されたもので、鍛接
直前に管状スケルプの両エッジ部を加熱装置で加熱する
際、両エッジ部のピーク温度を目標温度以上に制御しつ
つ、両エッジ部のうち所定温度以上となる幅が目標範囲
内となるように加熱温度を制御することを特徴とするも
のである。
【0011】次に、本発明の具体的制御方法を図3に示
す装置構成を例に説明する。
【0012】この装置構成例は、図示のように加熱炉
1、誘導加熱装置2、エッジブロア3、サポートロール
4、ウエルディングホーン5、鍛接ロール6の順でライ
ンが形成され、サポートロール4直前のほか鍛接ロール
6直前にリニアレイ温度計7,8を配置している。前記
誘導加熱装置2の加熱出力および前記ウエルディングホ
ーン5のエアー流量は、それぞれの前記リニアレイ温度
計7,8の計測値に基づく制御装置9,10により制御され
る。
【0013】この制御例では、熱変成組織の安定した鍛
着部を得るために、鍛接ロール6直前のウエルディング
ホーン5のエアー流量fを調整し、その調整のパラメー
タとして所定温度以上となるエッジ幅Wを用いる。この
ためまず、エアー流量fと所定温度以上となるエッジ幅
Wの関係を鋼材の種類・厚さ、ライン速度毎に試験によ
り予め求める。この結果は、図4に示すグラフのように
なるが(ただし、ここでは右エッジ幅WR≒左エッジ幅
Lを前提とし、左右いずれか側のエッジ幅WL,WRとの
関係を示す。)、これを前記制御装置10に設定する。こ
こで、基準となる温度は、安定した熱変成組織の幅と所
定温度以上に加熱したエッジ幅とが一致した試験結果よ
り得られた数値を用い、ここでは約1350℃とする。ま
た、最適のエッジ幅WL,WRについても、前掲図2に示
す扁平試験をもとに、鋼材の種類・厚さ、ライン速度毎
に試験により求める。この際、同図に示すように扁平試
験に合格する鍛接管のエッジ幅WL,WRには許容範囲が
あるため、最終的にはこの許容範囲を求め、前記制御装
置10に設定する。したがって、図4に示すグラフにおい
て、目標とするエッジ幅がW1の場合にはW2〜W3まで
のエアー流量fU〜fLが許容バンドとして設定される。
【0014】また、エアー流量f調整のパラメータとし
て、左右エッジのピーク温度Tも用いる。これは、良好
な鍛着性を図るためには所定温度以上の加熱が必要だか
らである。このため、上記と同様エアー流量fとエッジ
ピーク温度Tの関係を鋼材の種類・厚さ、ライン速度毎
に試験により求める。この結果は、図5に示すグラフの
ようになるが(ただし、これは左右いずれか側のピーク
温度TL,TRとの関係を示し、TL≒TRを前提とす
る)、これも前記制御装置10に設定する。また、基準と
なるべき下限温度は、一律固定して設定する(例えば13
90℃)。
【0015】なお、板中央温度TCもパラメータとし
て、所定温度以下となるように設定すれば、ウエルディ
ングホーン5のノズル位置の異常調整も発見でき、この
ためこの制御例でもその上限温度を設定し、それ以下の
時はアラーム出力を行うようにしている。
【0016】以上のような制御装置10の設定において、
鍛接ロール6直前の管状スケルプの温度分布をリニアレ
イ温度計8により求める。この値は信号処理装置を介し
て前記制御装置10に出力される。この出力値は、図6の
グラフのように示される。図中、Aは左エッジ部、Bは
右エッジ部、Cは板中央部、Dは左エッジ部のうちピー
ク温度TL'となる部分、Eは右エッジ部のうちピーク温
度TR'となる部分、WR'は所定温度すなわち1350℃以上
の右エッジの幅、WL'は1350℃以上の左エッジの幅を各
示す。この実測値が、前記制御装置10において設定した
エッジ幅WL,WR、ピーク温度TL,TR、板中央部温度T
Cの目標値と比較され、その偏差に応じて前記ウエルデ
ィングホーンのエアー流量fが設定値の範囲内になるよ
うに変更制御されることになる。
【0017】この実測値と目標値の偏差からエアー流量
fを変更制御する算定方法は、例えば次のような式を用
いて行う。
【0018】
【数1】
【0019】ここで、まず、エッジ幅の実測値WR',
L'が、設定された許容バンドに入っているか否かを判
定し、許容バンドに入っていないとき、例えば図4中W
2からW3の範囲外のときは、目標エッジ幅W1との偏差
ΔW1(=W1−WR'(ORL'))に応じて、上記数1式の
関数テーブルよりg1=Δf1=Δf1(ΔWR'
(ORL'))を求める。許容バンドに入っていれば、制御
変更は行わない。
【0020】次に、左右エッジのピーク温度の実測値T
L,TRが、設定された温度以上に達しているか否かにつ
いて判定し、満足していれば上記g1を使う。満足して
いなければ、目標下限値(例えば図5ではT1)に到達
するように、上記数1式の関数テーブルよりg2=Δf2
=Δf2(ΔTR'(ORL'))を求め、g2を使う。ただ
し、この制御による流量設定がWR'(ORL')−fの関係
で許容上限エッジ幅(図4ではW3)を超えないように
リミッタをかける。具体的には、下式の関係の場合はf
i +1=fUとする。
【0021】
【数2】
【0022】次に、以上の制御方法を適用して鍛接鋼管
を造管した試験例を示す。比較のため、左右エッジ部の
温度差だけを考慮した従来法によっても造管した。図3
に示す構成において3カ月ラインを稼働した結果、本発
明法が従来法より、鍛接部の鍛着不良によるロスが低下
するものとなり、製品の歩留まりも向上することがわか
った。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る鍛接
鋼管の入熱制御方法では、鍛着部の熱変成組織を考慮し
つつ鍛接直前の管状スケルプの温度を制御することによ
り、従来法と比較して安定した品質のものがより多く得
られ、製品の歩留まりも向上するという顕著な作用効果
が得られるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】鍛接鋼管の鍛着部およびその周辺の断面組織図
である。
【図2】ライン速度を種々変え、任意の加熱量で高張力
鋼と一般材につき扁平試験を行い、その合格材と不合格
材との違いを、所定温度以上に加熱した幅とライン速度
との関係でプロットしたグラフである。
【図3】本発明の具体的制御方法を適用した鍛接鋼管製
造ラインの装置構成を示した説明図である。
【図4】ウエルディングホーンのエアー流量fと所定温
度以上となるエッジ幅Wの関係を示すグラフである。
【図5】ウエルディングホーンのエアー流量fとエッジ
ピーク温度Tの関係を示すグラフである。
【図6】鍛接直前の管状スケルプのエッジ部の温度分布
を示すグラフである。
【図7】特公平2−16193号の温度制御方法が適用
される装置構成を示す説明図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鍛接直前に管状スケルプの両エッジ部を
    加熱装置で加熱する際、両エッジ部のピーク温度を目標
    温度以上に制御しつつ、両エッジ部のうち所定温度以上
    となる幅が目標範囲内となるように加熱温度を制御する
    ことを特徴とする鍛接鋼管の入熱制御方法。
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