JPH0810817A - タンデム配置されたマンドレルミルと定径圧延機とでの管長さ制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 タンデム配置されたマンドレルミルとサイザ
とにわたって管を圧延する際の管長さ精度の向上を図
る。 【構成】 制御演算装置３１にてマンドレルミル１にお
ける素管トップ部圧延時の圧延実績値に基づきマンドレ
ルミル１での圧延後の素管トップ部の断面積を求め、素
管長手方向各部の断面積が前記素管トップ部の断面積と
同一にすべくマンドレルミル１のロール圧下位置及びロ
ール回転数を制御し、またマンドレルミル１での圧延後
の素管トップ部の断面積及び予め測定した素管重量に基
づきマンドレルミル１での圧延後の素管圧延長さを予測
し、この予測素管圧延長さと、サイザー２出側での目標
圧延長さと、サイザー２での伸び率とロール回転数パタ
ーンとの関係とに基づきサイザー２のロール回転数を求
め、サイザー２を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マンネスマンマンドレ
ルミル方式による製管過程において、タンデム配置され
たマンドレルミルと定径圧延機とにわたって管長さを制
御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マンネスマンマンドレルミル方式による
継目無鋼管の製造行程は、概略以下のとおりである。先
ず素材たる丸鋼片を加熱炉にて製管可能な温度に加熱
し、穿孔圧延機であるピアサーにより丸鋼片の中心に穿
孔してホローシェル、即ち素管を製造し、この素管をこ
れにマンドレルバーを挿入した状態で穴型ロールを有す
る複数のスタンドからなる連続式延伸圧延機であるマン
ドレルミルにて所定の肉厚となるよう延伸圧延し、その
後素管を穴型ロールを有する複数スタンドからなる連続
式定径圧延機にて外径を所定の寸法に定径圧延すること
により製造する。

【０００３】マンドレルバーはその基端部側をバーリテ
ーナーに掴まれており、マンドレルミルでの圧延速度に
合わせて移動せしめられ、マンドレルミルの出側では、
エキストラクターにて素管がマンドレルバーから引き抜
かれるが、前述の如くマンドレルミルと定径圧延機がタ
ンデムに配置された構成の場合、エキストラクターは定
径圧延機がこれを兼ねる構成となるのが普通である。

【０００４】このようなマンネスマンマンドレルミル製
管工程で用いられる定径圧延機としては、製品外径寸法
に応じて、主に、ストレッチレデューサー、又はサイザ
ーが用いられている。この定径圧延機は上述した如く製
管ラインの最終行程に位置し、ここでの寸法精度が製品
寸法及び歩留まりに与える影響は極めて大きい。このた
め定径圧延機での圧延制御方法は、従来より種々提案さ
れており、例えば特公昭５１−４３４６９号には定径圧
延機における入り側の素管実測長さ及び定径圧延機出側
の目標圧延長さに基づき、ロール回転数パターン、ロー
ル回転数分布を求めて設定し、伸ばし長さを制御する方
法が開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで前述した如く
エキストラクターを定径圧延機、例えばサイザーがこれ
を兼ねる構成を採る場合、素管はマンドレルミル圧延中
に、サイザーにも噛み込まれて、サイザー圧延が開始さ
れるため、サイザー入り側で素管の長さを実測すること
は難しく、これに基づきサイザー後の長さを制御するこ
とは実質的に不可能である。

【０００６】本発明は係る事情に鑑みなされたものであ
って、その目的とするところは、マンドレルミルとタン
デムに定径圧延機が配置される場合において、管の長さ
精度を向上させ得るようにした管長さ制御方法を提供す
るにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係るタンデム配
置されたマンドレルミルと定径圧延機での管長さ制御方
法は、タンデム配置されたマンドレルミルと定径圧延機
とにて素管を連続圧延する過程で、マンドレルミルでの
素管トップ部圧延時の圧延実績に基づき、マンドレルミ
ル圧延後の素管トップ部の断面積を求め、素管長手方向
各部の断面積を前記素管トップ部の断面積と同じにすべ
くマンドレルミルを制御し、また前記マンドレルミル圧
延後の素管トップ部の断面積及び予め測定した素管重量
に基づきマンドレルミル圧延後の素管圧延長さを予測
し、この予測素管圧延長さ及び定径圧延機出側の目標圧
延長さ、及び予め求めた定径圧延機での伸び率と、ロー
ル回転数パターンとの関係に基づき定径圧延機のロール
回転数を求め、定径圧延機を制御することを特徴とす
る。

【０００８】

【作用】本発明にあっては、これによって、マンドレル
ミルと定径圧延機とがタンデムに配置され、マンドレル
ミルと定径圧延機との間での素管長さ、即ち定径圧延機
入側での素管長さを実測するのが難しい場合において
も、定径圧延機入側の素管長さを予測することで、定径
圧延機出側の管長さの制御精度を格段に向上させ得る。

【０００９】

【実施例】以下本発明をその実施例に示す図面に基づき
具体的に説明する。図１は、本発明方法の実施状態を示
す模式図であり、図中１はマンドレルミル、２はサイザ
ー、ＨＳは素管、Ｍはマンドレルバーを示している。素
管ＨＳは図示しないピアサーにより素材たる丸鋼片に穿
孔圧延を施して形成された後、内側にマンドレルバーＭ
を挿入された状態でマンドレルミル１に送られ、各スタ
ンド＃１〜＃Ｎにて圧延される。マンドレルミル１の出
側では素管ＨＳはマンドレルミル１の複数スタンドに後
端側を圧延されている状態で先端側はサイザー２に噛み
込まれ、マンドレルミルでの圧延終了後にバーリテーナ
ーの後退で、マンドレルバーＭが素管ＨＳから引き抜か
れてゆき、マンドレルバーＭが引き抜かれて存在しなく
なった部分について順次サイザーによる定径圧延が施さ
れ、目標管径、目標長さを持つ管に仕上げられる。

【００１０】マンドレルミル１はＮスタンド＃１〜＃
Ｎ、またサイザー２はＭスタンド＃１〜＃Ｍで構成され
ている。マンドレルミル１の各スタンド＃１〜＃Ｎは夫
々圧延ロール１１、ロール駆動用モータ１２、圧延ロー
ル１１による圧延荷重を検出する圧延荷重検出器１３、
圧延ロール１１による圧下位置を検出する圧下位置検出
器１４、及びロール圧下装置１５を備えている。

【００１１】またサイザー２の各スタンド＃１〜＃Ｍは
同じく夫々圧延ロール２１、ロール駆動用モータ２２を
備えている。演算制御装置３１は、バーリテーナー位
置、マンドレルバーＭの長手方向外径分布、素管の長手
方向温度分布及びマンドレルミル１における各スタンド
＃１〜＃Ｎのロール駆動用モータ１２から回転数を取り
込み、マンドレルミル１に対する圧下位置指令、ロール
回転数指令及びサイザー２に対するロール回転数指令を
演算し、夫々圧下位置制御装置３２、ロール回転数制御
装置及びサイザー２のロール回転数制御装置３４へ指令
値を出力するようになっている。

【００１２】マンドレルミル１の圧下位置制御装置３２
は、各圧延荷重検出器１３、圧下位置検出器１４及び制
御演算装置３１の指令に基づいて、圧下位置操作量を演
算し、これをマンドレルミル１の各ロール圧下装置１５
へ出力するよになっている。マンドレルミルロール１の
回転数制御装置３３は、制御演算装置３１の指令に基づ
いて各ロール駆動用モータ１２に対する指令値を演算
し、これを各ロール駆動用モータ１２出力してその回転
数を制御するようになっている。

【００１３】サイザー２のロール回転数制御装置３４
は、制御演算装置３１の指令の基づきサイザー２の各ス
タンド＃１〜＃Ｍのロール駆動用モータ２２を制御す
る。

【００１４】次に上述した如き圧延設備での素管ＨＳに
対する伸ばし長さ制御の内容を説明する。前述した如く
定径圧延機であるサイザーがエキストラクターを兼ねて
マンドレルミル１の出側にタンデムに配置されている場
合は、素管ＨＳがマンドレルミル１で圧延されている状
態でサイザー２に噛み込まれるためサイザー２での圧延
開始前にサイザー２入り側の素管長さを測定することが
できない。そこで何らかの方法でサイザー２入り側での
素管ＨＳの長さを推定し、その推定された素管長さに基
づきサイザー２の設定値を制御することにより、最終製
品長さであるサイザー出側での長さ精度を向上する事が
必要となる。

【００１５】そこで具体的には次の如くに行う。 (1) マンドレルミル１における素管ＨＳのトップ部の圧
延時の圧延実績値に基づき、素管トップ部のマンドレル
ミル出側の素管断面積を計算し、(2) マンドレルミル圧
延においては、マンドレルミル圧延完了までマンドレル
ミル出側における素管の長手方向の素管断面積を、素管
トップ部のマンドレルミル出側の素管断面積と同じにな
るように制御し、(3) サイザー圧延においては、マンド
レルミル１で長手方向断面積が一定に制御されることか
ら、上記マンドレルミル１出側の素管トップ部断面積及
び予め測定した素管の実績重量に基づき、サイザー２入
り側の素管長さを予測計算する。(4) しかる後このサ
イザー２入り側の素管予測長さ及びサイザー２出側の目
標管長さからサイザー２での目標伸び率を計算し、予め
求めておいたサイザーのロール回転数パターンとサイザ
ー２での伸び率との関係から、素管ＨＳの１本毎のロー
ル回転数を計算し、設定することとする。

【００１６】以下夫々の処理について具体的に説明す
る。 Ａ） マンドレルミル１出側における素管ＨＳのトップ
部断面積の計算 マンドレルミル１出側の素管ＨＳの寸法を精度よく求め
るために、各スタンド＃１〜＃Ｎ毎の圧延後素管寸法を
計算し、最終的な出側断面積を計算する。

【００１７】先ずマンドレルミル１での圧延開始時に素
管トップ部圧延時の圧延実績、圧延荷重検出器１３から
の圧延荷重、圧下位置検出器１４からのロール圧下位
置、マンドレルミル１のロール駆動用モータ１２からの
モータ電流，モータ回転数，予め測定されたマンドレル
バーＭの長手方向の外径分布及びバーリテーナ位置によ
り求められる圧延に使用されている部分のマンドレルバ
ーの外径、圧延前に測定された素管ＨＳの長手方向温度
分布等の実績値を制御演算装置３１に入力して、制御演
算装置３１にて（１）式により素管トップ部のマンドレ
ルミルにおける各スタンド♯１から♯ｉ〜♯Ｎ夫々の圧
延後の断面積Ａｉ（ｉ：スタンド番号）を計算する。

【００１８】なおここに、素管トップ部とは所謂素管Ｈ
Ｓの最先端部のみを指すのではなく、ある程度圧延が安
定したときの位置であっても良い Ａ_i ＝ｆ（Ｋｆ_i ，ｔ_i ，Ｄ_i ，ＧＭ_i ，σｆ_i ，σｂ_i ，Ｓ_i ，Ｐ_i ）（１） 但し Ｋｆ_i ： 素管の変形抵抗 ｔ_i ： スタンド＃１入り側の素管ＨＳの肉厚 Ｄ_i ： 外径 ＧＭ_i ： 各スタンドロールバイト内のマンドレルバー
の外径 σｆ_i ： 前方張力 σｂ_i ： 後方張力 Ｓ_i ： ロール圧下位置 Ｐ_i ： 圧延荷重 （１）式中の各スタンド入側における素管肉厚ｔ_i 及び
素管外径Ｄ_i については、前スタンドでの圧延実績に基
づいて、次の（２）式及び（３）式で計算する。

【００１９】なお、マンドレルミル１入側の素管ＨＳの
寸法（肉厚及び外径）についてはマンドレルミル１での
圧延前に測定又はピアサー圧延実績に基づき計算で求め
ておく。 ｔ_i ＝ｆ_t （Ｋｆ_i-1 ，ｔ_i-1 ，Ｄ_i-1 ，ＧＭ_i-1 ，σｆ_i-1 ， σｂ_i-1 ，Ｓ_i-1 ，Ｐ_i-1 ） （２） Ｄ_i ＝ｆ_D （Ｋｆ_i-1 ，ｔ_i-1 ，Ｄ_i-1 ，ＧＭ_i-1 ，σｆ_i-1 ， σｂ_i-1 ，Ｓ_i-1 ，Ｐ_i-1 ） （３）

【００２０】また、（１）式中の前，後方向張力σ
ｔ_i ，σｂ_i は、モータ回転数及びモータ電流等に基づ
く周知の方法で計算する。ロール圧下位置Ｓｉは圧下位
置検出器１４からの、また圧延荷重Ｐｉは圧延荷重検出
器１３からの実績値を用いる。なお、圧延荷重は計算に
より求めてもよい。また素管ＨＳの肉厚・外径について
は、孔型ロールにおける溝底部とフランジ部の代表寸法
だけから計算しても良いし、周方向の分布を計算しても
良い。また各スタンド毎にその出側の素管寸法を求めて
マンドレルミル出側の寸法を計算する例を示したが、寸
法を最終的に決定する後段スタンドのみの出側の素管寸
法からマンドレルミル１出側の素管の断面積計算を行っ
てもよい。

【００２１】Ｂ） マンドレルミル１での素管長手方向
各部の断面積一定制御 マンドレルミル圧延前に、使用するマンドレルバーＭの
長手方向外径分布を測定し、一方圧延中は各スタンド♯
１〜♯Ｎ毎のロールバイト内の位置に応じたマンドレル
バー外径を、前記測定したマンドレルバー外径にマンド
レルバーの温度変化による熱影響を考慮して計算する。

【００２２】次に前記マンドレルバー外径、素管寸法、
ロール圧下位置実績値、実績圧延荷重に基づき前記
（１）式を用いて断面積Ａｉを計算する。素管トップ部
圧延実績から決められた目標断面積、即ちトップ部断面
積との偏差を求め、予め求めたロール圧下位置修正量が
素管断面積に与える影響係数を用いてロール圧下位置を
修正する。

【００２３】また同時にスタンド間無張力を実現するた
めロール回転数の修正量を計算し、修正を行う。具体的
には次の如く行う。制御演算装置３１はマンドレルミル
１の各スタンド♯１〜♯Ｎにおける、ロール駆動用モー
タ１２のモータ電流・モータ回転数からスタンド間の張
力を演算し、この張力と予め素管寸法毎に求めておいた
ロール回転数がスタンド間張力に及ぼす影響係数とから
スタンド間無張力を実現するためのロール回転数の修正
量を求め、これをマンドレルミル１のロール回転数制御
装置３３へ出力し、マンドレルミル１の各ロール駆動用
モータ１２を制御する。

【００２４】また、マンドレルミル圧延後におけるの素
管長手方向の断面積を一定にするためマンドレルミル圧
延中の圧延実績、即ち各圧延荷重検出器１３で得た圧延
荷重、各圧下位置検出器１４で得たロール圧下位置、予
め測定したマンドレルバーＭの長手方向外径分布とバー
リテーナ位置とから求められる圧延に使用されている部
分のマンドレルバーＭの外径、圧延前に測定した素管の
長手方向温度分布等の実績値を制御演算装置３１へ入力
し、制御演算装置３１にて（１）式に従ってマンドレル
ミル圧延後における素管断面積を計算し、これとマンド
レルミル圧延後の素管トップ部断面積との偏差と、制御
演算装置３１に記憶させてある素管寸法毎に求めておい
たロール圧下位置修正量が断面積に及ぼす影響係数とか
らロール圧下位置修正量を演算し、これをマンドレルミ
ル１のロール圧下位置制御装置３２へ出力し、マンドレ
ルミル１のロールの圧下装置１５を制御する。

【００２５】なお、圧下装置１５を制御するとこれに起
因するスタンド間張力が生じるから、これを解消するた
め、再度スタンド間無張力を実施すべく、制御演算装置
３１では、予め寸法毎に求めておいたロール圧下位置修
正量がスタンド間張力に及ぼす影響係数と、ロール回転
数がスタンド間張力に及ぼす影響係数とからスタンド間
無張力を実現すべくロール回転数の修正量を求め、これ
をマンドレルミル１のロール回転数制御装置３３へ出力
し、マンドレルミル１の各ロール駆動用モータ１２を制
御する。以上により、マンドレルミル１での圧延後の素
間断面積は素管トップ部と同一にすることが可能とな
る。

【００２６】Ｃ）サイザー圧延後の伸ばし長さを目標値
に一致させる制御 マンドレルミル１での圧延前に素管重量Ｗを測定し、こ
れと先に求めたマンドレルミル圧延後のトップ部断面積
とからマンドレルミル圧延後の素管長さＬＭを下記
（４）式から計算する。素管重量Ｗは素管それ自体を測
定して求め、また素材である丸鋼片を測定し、スケール
ロスを差し引く計算により求めてもよい。 ＬＭ＝Ｗ／ρ／Ａ_n （４） 但し、 ρ ： 素管密度 Ａ_n ： マンドレルミル圧延後の素管の断面積

【００２７】マンドレルミル１での圧延後の素管長さＬ
Ｍ、即ちサイザー入側素管長さ及びサイザー後の目標長
さから、素管１本毎にサイザー２での目標伸び率を計算
する。次に、予め素管寸法・材質毎に求めておいたサイ
ザー２における伸び率とロール回転数パターン（各スタ
ンド♯１〜♯Ｍの毎のロール回転数分布）ロール回転数
分布の関係に基づきサイザー２の各スタンド♯１〜♯Ｍ
毎のロール回転数を計算し、設定する。

【００２８】具体的には次の如くに行う。マンドレルミ
ル１での圧延前に実測した素管重量Ｗを制御演算装置３
１へ入力し、素管１本毎のサイザー圧延後の目標長さを
周知の方法で計算し、先に求めたマンドレルミル圧延後
の素管トップ部断面積と前記素管重量とからマンドレル
ミル圧延後の素管長さ、即ちサイザー圧延の入側素管長
さを（４）式により計算する。

【００２９】また、制御演算装置３１では前記のサイザ
ー入側素管長さ及びサイザー後の目標長さから素管１本
毎にサイザー２での目標伸び率を計算し、予め素管寸法
毎に求めておいたサイザー２における伸び率とロール回
転数パターン、ロール回転数分布の関係に基づきサイザ
ー２の各スタンド♯１〜♯Ｍ毎のロール回転数を求め、
これをサイザー２のロール回転数制御装置３４に出力
し、サイザー２のロール駆動用モータ２２を制御する。

【００３０】

【発明の効果】以上の如く本発明方法にあっては、タン
デム配置されたマンドレルミルと、定径圧延機での長さ
制御が可能となり、定径圧延機での圧延後の管寸法精度
を向上することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施状態を表す模式図である。

【符号の説明】

１ マンドレルミル ２ サイザー １１ マンドレルミルの圧延ロール １２ マンドレルミルの圧延ロールのロール駆動用モー
タ １３ マンドレルミルの圧延荷重検出器 １４ マンドレルミルの圧延ロールの圧下位置検出器 １５ マンドレルミルの圧延ロールの圧下装置 ２１ サイザーの圧延ロール ２２ サイザーの圧延ロールのロール駆動用モータ ３１ 制御演算装置 ３２ 圧下位置制御装置 ３３ マンドレルミルのロール回転数制御装置 ３４ サイザーのロール回転数制御装置 ＨＳ 素管 Ｍ マンドレルバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２１Ｂ 37/00 ＢＢＳ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 タンデム配置されたマンドレルミルと定
   径圧延機とにて素管を連続圧延する過程で、マンドレル
   ミルでの素管トップ部圧延時の圧延実績に基づき、マン
   ドレルミル圧延後の素管トップ部の断面積を求め、素管
   長手方向各部の断面積を前記素管トップ部の断面積と同
   じにすべくマンドレルミルを制御し、また前記マンドレ
   ルミル圧延後の素管トップ部の断面積及び予め測定した
   素管重量に基づきマンドレルミル圧延後の素管圧延長さ
   を予測し、この予測素管圧延長さ，定径圧延機出側の目
   標圧延長さ及び予め求めた定径圧延機での伸び率と、ロ
   ール回転数パターンとの関係に基づき定径圧延機のロー
   ル回転数を求め、定径圧延機を制御することを特徴とす
   るタンデム配置されたマンドレルミルと定径圧延機とで
   の管長さ制御方法。