JPH11244922A - マンドレルミルの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 過去の使用によって得たマンドレルバー夫々
の管長さに関与する特性を保存しておき、次回の使用機
会にこの特性を反映したマンドレルミルのセットアップ
を行い、次回の使用機会における各マンドレルバーの１
巡目の使用時から正確な管長さ制御を可能とする。 【解決手段】 前回使用機会に使用した各マンドレルバ
ーの１巡目の使用で得た管長さに関与する特性、摩擦係
数特性を工具情報管理プロセスコンピュータ７に格納し
ておき、次回使用機会における当該マンドレルの使用に
際し、その保存してある管長さに関与する特性等を反映
したマンドレルミルのロールギャップ、ロール回転数等
のセットアップを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマンドレルミル圧延
における管長さ精度（平均肉厚精度）の向上を図ったマ
ンドレルミルの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マンネスマンマンドレルミルによる継目
無鋼管の製造は、素材たるビレットを加熱炉にて製管可
能温度まで加熱し、穿孔圧延機であるピアサーにより穿
孔圧延し、所謂素管を得、この素管にマンドレルバーを
挿入した状態で孔型ロールを有する複数スタンドから構
成されるマンドレルミルにて所定の肉厚・長さになるよ
う延伸圧延し、その後同じく孔型ロールを有する複数ス
タンドからなる定径圧延機にて所定の外径に定径圧延す
ることにより所定寸法仕様の仕上管を得ている。

【０００３】ところでこのようにして得られる仕上管の
長さ精度の向上については、従来種々の方法が提案され
ている。その一つとして特開昭５４−１２６６５３号公
報には、マンドレルバーの公称寸法に基づいてロールギ
ャップを設定し、これによって初巡に圧延された各マン
ドレルバー毎の素管の長さ及び外径を実測し、これらの
実測値と夫々についての目標値とに基づいてマンドレル
バー毎の圧延長さ補正係数を求め、次順以降の圧延時に
ロールギャップを補正係数に対応して変更するようにし
た技術が開示されている。つまり、同一ロット内で、マ
ンドレルバー毎の圧延長さ特性を学習し、長さ制御精度
の向上を図った技術である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記した従来
技術にあっては、２巡目以降、換言すれば圧延長さ特性
を学習し得た後の定常状態下での圧延には格別の不都合
を生じないが、例えばサイズ替わり後のマンドレルバー
の一巡（初巡）目についてはマンドレルバーの圧延長さ
特性について未だ学習し得ていないためマンドレルバー
毎の圧延長さ特性を反映したマンドレルミルのセットア
ップが出来ないため一巡目の長さ精度が低いという問題
があった。本発明はかか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サイズ替わりの場合等に
おける一巡目から管の長さ制御精度の向上を図れるよう
にしたマンドレルミルの制御方法を提供するにある。ま
た本発明の他の目的はマンドレルバー自体の管長さに関
与する特性以外の管長さに関与する特性、例えばロール
の磨耗度、ゼロ点調整等を反映したマンドレルミルのセ
ットアップを可能としたマンドレルミルの制御方法を提
供するにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係るマンド
レルミルの制御方法は、素管をこれにマンドレルバーを
挿入した状態で圧延し、目標長さを有する管を得るため
のマンドレルミルの制御方法において、各マンドレルバ
ーの過去の使用機会における１巡目の使用により得た管
の長さ実績値と目標長さとに基づいて、当該マンドレル
バーの管長さに関与する特性を求めておき、当該マンド
レルバーの将来の使用機会における１巡目の使用に際
し、前記管長さに関与する特性に基づいてマンドレルミ
ルのロールギャップ及び／又はロール回転数の設定値を
修正することを特徴とする。

【０００６】第１の発明にあっては、過去の使用機会に
得た一巡目の当該マンドレルバー使用により得た管長さ
に関与する特性を当該マンドレルバーの将来の使用機会
におけるマンドレルミルのセットアップに反映させるこ
とで、一巡目から各マンドレルバー夫々の特性を反映し
た正確な長さ制御が可能となる。

【０００７】第２の発明に係るマンドレルミルの制御方
法は、素管をこれにマンドレルバーを挿入した状態で圧
延し、目標長さを有する管を得るためのマンドレルミル
の制御方法において、複数のマンドレルバーの過去の一
の使用機会及び過去の他の使用機会夫々における使用結
果から得た管の長さ実績値と目標長さとに基づいて、当
該マンドレルバーの管長さに関与する特性の差を求めて
保存しておき、この差に基づいて、前記マンドレルバー
の少なくとも１つと同仕様であって、過去の一の使用機
会に使用したが、過去の他の使用機会に使用しなかった
他のマンドレルバーについての過去の一の使用機会に得
た管長さに関与する特性を修正し、この修正値に基づい
て将来の使用機会にマンドレルミルのロールギャップ及
び／又はロール回転数の設定値を修正することを特徴と
する。

【０００８】第２の発明にあっては、同じ寸法諸元の複
数のマンドレルバーについて、過去の一の使用機会及び
過去の他の使用機会夫々において使用したものと、過去
の一の使用機会には使用したが、過去の他の使用機会に
は使用しなかったものがある場合に、過去の他の使用機
会に使用しなかったマンドレルバーについても同じ寸法
諸元の他のマンドレルバーについての管長さに関与する
特性を用いることで、過去の一の使用機会に求めた管長
さに関与する特性を修正し、全てのマンドレルバーにつ
いて将来の使用機会には夫々の管長さに関与する特性を
反映したマンドレルミルのセットアップが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図１は本発明に係
るマンドレルミルの制御方法を実施するためのマンドレ
ルミルを用いた製管設備の構成を示すブロック図であ
り、図中１は加熱炉、２は製管設備を示している。ビレ
ット（図示せず）は加熱炉１に装入され、所定温度に加
熱された後、ピアサーミル１２にて穿孔圧延されて素管
が作成される。素管はマンドレルミル１３に送られ、こ
こでマンドレルバーサーキュレーション１５から供給さ
れたマンドレルバーを挿入された状態で圧延される。マ
ンドレルミル１３にて圧延された素管はマンドレルバー
から抜き出され、図示しない定径圧延機にて定径圧延を
施され、目標寸法に仕上げられる。

【００１０】一方素管から抜き取られたマンドレルバー
はマンドレルバーサーキュレーション１５内で冷却設備
１５ａを経てストックされ、次の使用機会に際して潤滑
材の塗布設備１５ｂを経てマンドレルミル１３へ送出さ
れる。その他図中ＳＬはマンドレルミル１３の出側に設
けられた長さ計である。

【００１１】マンドレルミル１３は、例えば図２(a) に
示す如き構成のものであって、夫々各一対の孔型ロール
を備えた複数のスタンドからなる。マンドレルミル１３
の各孔型ロール１３ａ，１３ｂは図２(b) 、図２(c) に
示す如くその軸を垂直線に対して左，右に４５°づつ交
互に傾けた状態で配設されている。マンドレルミル１３
においてはマンドレルバー４は素管５に挿入されマンド
レルバー４の基端部をバーリテーナ８に拘束保持させ、
バー速度を制御されて圧延を行うようになっている。

【００１２】図３は製管プロセスコンピュータ６と工具
情報管理プロセスコンピュータ７とにおける処理内容を
示す説明図である。製管プロセスコンピュータ６は使用
対象である各マンドレルバー４について、その使用機会
における１巡目の圧延に際してのロールギャップ、ロー
ル回転数等を演算する１巡目のマンドレルバー毎設定値
演算部２１、同様に２巡目の圧延に際してのロールギャ
ップ、ロール回転数等を演算する２巡目のマンドレルバ
ー毎設定値演算部２２、以下同様にして３巡目…最終巡
の圧延に際してのロールギャップ、ロール回転数等を演
算する３巡目のマンドレルバー毎設定値演算部…最終巡
のマンドレルバー毎設定値演算部２９を備えている。

【００１３】１巡目のマンドレルバー毎設定値演算部２
１は、一のマンドレルバー４（これをＭ1 とする) を用
いた圧延の開始に先立って工具情報管理プロセスコンピ
ュータ７から読み出したそのマンドレルバーＭ1 につい
ての前回の使用機会に得てある管長さに関与する特性デ
ータ、具体的には伸ばし長さ偏差率 (％) 及び／又は摩
擦係数特性を読み出し、これらを反映した孔型ロールの
ロールギャップ及び／又はロール回転数を演算し、これ
をマンドレルミル１３の各設定器へ出力し、ロールギャ
ップ及び／又はロール回転数の設定を行わせてマンドレ
ルミル１３のセットアップを行う。

【００１４】また各マンドレルバーについての２巡目の
マンドレルバー毎設定値演算部〜最終巡のマンドレルバ
ー毎設定値演算部２２〜２９は各マンドレルバーＭ1 に
ついての２巡目〜最終巡夫々の圧延の開始に先立って、
１つ前の巡目、即ち１巡目〜最終巡の１つ前の巡目にお
ける圧延中にマンドレルミル１３に取り付けられている
各種センサにて検出したロール圧下量、ロール回転数、
入側，出側素管温度、出側素管肉厚等のプロセスデータ
及びマンドレルミル１３の出側に配した長さ計による素
管の長さデータを夫々所定のタイミングで取り込み、こ
れらに基づいて１巡前の管長さに関与する特性を求め、
これを反映した次巡目 (２〜最終巡) のマンドレルバー
毎の設定値、即ちロールギャップ及び／又はロール回転
数等を演算し、これをマンドレルミル１３の各設定器へ
出力し、ロールギャップ、ロール回転数の設定を行わせ
る。

【００１５】製管プロセスコンピュータ６は他に各マン
ドレルバー４についてその１巡目の使用結果から各マン
ドレルバー４についての管長さに関与する特性を演算す
る１巡目のマンドレルバー毎特性演算部３０を備えてお
り、前述したマンドレルミル１３に付設した各種センサ
からのプロセスデータ及びマンドレルミル１３の出側に
配した長さ計ＳＬからの素管長さデータを取り込み、今
回の使用機会における１巡目のマンドレルバー毎の特
性、即ち伸ばし長さ偏差率（％）及び摩擦係数特性を演
算し、これを工具情報管理プロセスコンピュータ７へ出
力する。

【００１６】工具情報管理プロセスコンピュータ７は各
マンドレルバー（Ｍ1 〜ＭN とする）について、前回の
使用機会に使用した１巡目の圧延結果、即ち管長さに関
与する特性、例えば伸ばし長さ偏差率（％）及び摩擦係
数特性（素管とマンドレルバーとのみかけの摩擦係数
値）夫々を格納する記憶部を備えており、製管プロセス
コンピュータ６から入力されてきた１巡目のマンドレル
バー毎の１巡目の使用結果から得た管長さに関与する特
性夫々を割り当てられた領域内に書き込み、これを保持
し、また製管プロセスコンピュータ６の要求に応じてこ
こから読み出されるようになしてある。

【００１７】なお、未使用のマンドレルバー（バージン
バー）、例えば新作又は改削されたマンドレルバーにつ
いては、前回の使用機会における使用実績は存在せず、
マンドレルバーの管長さに関与する特性は不明であるか
ら、その管長さに関与する特性及び摩擦係数特性は夫々
零値として工具情報管理プロセスコンピュータ７に記録
しておく。

【００１８】ところで前述の如くマンドレルバーの使用
機会における１巡目の使用結果に基づく管長さに関与す
る特性を対象とするのは以下の理由による。即ちマンド
レルミル１３のセットアップは通常マンドレルバー、素
管の公称寸法、寸法諸元に基づいてロールギャップ等の
設定を行っているが、複数のマンドレルバー１本毎にそ
の物理的特性、具体的にはマンドレルバー毎の管長さに
関与する特性が異なっているから、これを保存しておく
ことで次回の使用機会に、その１巡目の使用に際しての
マンドレルミルのセットアップに反映させることが出来
るからである。勿論マンドレルバーの２巡目、３巡目…
の如く使用機会毎にもその他の特性、例えばロールの摩
擦、ヒートアップ、ゼロ調整誤差等の管長さに関与する
特性も異なっているが、これらについては１つ前の巡目
の使用結果から求めた管長さに関与する特性を次の巡目
の使用に際してマンドレルミル１３のセットアップに反
映させることで吸収することが可能となる。

【００１９】各スタンドのロールギャップについても同
様であり、マンドレルバーの公称寸法、素管の寸法諸
元、目標値等から設定ギャップ値Ｇを計算する際に前述
した伸ばし長さ偏差率を考慮して目標値を修正し、ロー
ルギャップを計算する。

【００２０】図４はマンドレルミルにおける各スタンド
のロール回転数の設定過程を示すフローチャートであ
る。先ず各スタンドにおけるスタンド出側の素管断面積
をスタンド入側の素管断面形状、マンドレルバーの形
状、ロールギャップ等に基づく塑性変形計算により求め
（ステップＳ１）、各スタンド夫々の出側における素管
材料の速度をマスフロー一定則に従って計算し（ステッ
プＳ２）、更に各スタンド夫々における先進率をマンド
レルの軸方向の力の釣り合い式から計算する（ステップ
Ｓ３）。このステップＳ３の計算に際しては素管材料
とロールとの間の摩擦力（前方すべり及び後方すべ
り）、素管材料とマンドレルバーとの間の摩擦力（前
方すべりと後方すべり）、圧延圧力の軸方向成分が釣
り合うという条件のもとで先進率を求める。

【００２１】そして各スタンド夫々におけるロールの回
転数を、出側目標材料速度を実現し得る値として求め
（ステップＳ４）、最後に各スタンド夫々におけるロー
ル駆動用モータの回転数をギヤ比を考慮して算出する
（ステップＳ５）。これによって定まる各スタンドのロ
ール回転数Ｒに前述した過程で求めた管長さに関与する
特性、即ち伸ばし長さ偏差率、｛（実績長さ−目標長
さ）／目標長さ×１００｝（％）及び／又は摩擦係数特
性に対応する分の修正値ΔＲを加えたＲ＋ΔＲが当該マ
ンドレルバーの次回の使用機会の使用に際してのロール
回転数の設定値となる。

【００２２】なお同一寸法諸元のマンドレルバーが複数
本存在し、前回の使用機会にはいずれも使用され、夫々
について１巡目の管長さに関与する特性、摩擦係数特性
が求められ、工具情報管理プロセスコンピュータ７に記
憶されているが、今回の使用機会では一部のマンドレル
バーしか使用されず、未使用のマンドレルバーが生じた
という場合が考えられる。この場合は今回の使用機会で
使用したマンドレルバーについては、その１巡目の使用
結果より得た管長さに関与する特性を工具情報管理プロ
セスコンピュータ７へ入力し、対応するマンドレルバー
についての前回の使用機会に得た管長さに関与する特性
データを新たなデータに書き換える。一方今回の使用機
会に未使用であった他のマンドレルバーの管長さに関与
する特性については今回の使用機会に使用したマンドレ
ルバーにおけるのと同じ変化があったものと推定して、
使用した同一寸法諸元の他のマンドレルバーについて得
た管長さに関与する特性を元の特性を書き換える。使用
した同じ寸法諸元のマンドレルバーが複数本ある場合は
その特性の変化の平均値に基づいて書き換えてもよい。

【００２３】図５は本発明方法と従来方法とについての
試験結果を示すヒストグラムであり、横軸に長さ偏差率
（％）を、また縦軸に度数をとって示してある。ここに
長さ偏差率（％）＝（実績長さ−目標長さ）／目標長さ
×１００（％）である。図５(a) は本発明方法について
の、また図５(b) は従来方法についての各結果を示して
いる。図５(a) 、(b) を対比すれば明らかな如く本発明
方法による場合は長さ偏差率（％）のばらつきが小さい
のに比較して従来方法では、その長さ偏差率（％）のば
らつきが大きいことが解る。

【００２４】

【発明の効果】第１の発明にあっては、各マンドレルバ
ーについての過去の使用機会の１巡目の使用で得た管長
さに関与する特性を保存しておき、同じマンドレルバー
の将来の使用機会の１巡目の使用に際し、保存してある
管長さに関与する特性を反映したロールギャップ及び／
又はロール回転数の設定を行うことで、１巡目の使用か
ら当該マンドレルバーの特性を反映したマンドレルミル
のセットアップが可能となり、伸ばし長さをより目標値
に一致せしめ得ることとなる。

【００２５】第２の発明にあっては、同じ寸法諸元のマ
ンドレルバー複数本について、過去の一の使用機会及び
過去の他の使用機会に夫々使用したものと過去の一の使
用機会には使用したが、過去の他の使用機会には使用し
なかったものとが生じても、過去の一の使用機会、過去
の他の使用機会夫々においての使用結果から得た管長さ
に関与する特性に基づいて、過去の一の使用機会には使
用したが、過去の他の使用機会には使用しなかったマン
ドレルバーについての管長さに関与する特性を修正する
ことで将来の使用機会にはいずれのマンドレルバーにつ
いてもマンドレルミルの正確なセットアップが可能とな
り、管長さを目標長さにより近づけることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を適用する製管設備の構成を示すブ
ロック図である。

【図２】マンドレルミルでの圧延状態を示す模式図であ
る。

【図３】マンドレルバーについての検出データの処理内
容を示す説明図である。

【図４】マンドレルミルのロール回転数の設定過程を示
すフローチャートである。

【図５】本発明方法による試験結果と、従来方法の試験
結果とを対比して示すヒストグラムである。

【符号の説明】

１ 加熱炉 ２ 製管設備 ４ マンドレルバー ５ 素管 １２ ピアサーミル １３ マンドレルミル １５ マンドレルバーサーキュレーション

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 素管をこれにマンドレルバーを挿入した
   状態で圧延し、目標長さを有する管を得るためのマンド
   レルミルの制御方法において、 各マンドレルバーの過去の使用機会における１巡目の使
   用により得た管の長さ実績値と目標長さとに基づいて、
   当該マンドレルバーの管長さに関与する特性を求めてお
   き、当該マンドレルバーの将来の使用機会における１巡
   目の使用に際し、前記管長さに関与する特性に基づいて
   マンドレルミルのロールギャップ及び／又はロール回転
   数の設定値を修正することを特徴とするマンドレルミル
   の制御方法。
2. 【請求項２】 素管をこれにマンドレルバーを挿入した
   状態で圧延し、目標長さを有する管を得るためのマンド
   レルミルの制御方法において、 複数のマンドレルバーの過去の一の使用機会及び過去の
   他の使用機会夫々における使用結果から得た管の長さ実
   績値と目標長さとに基づいて、当該マンドレルバー夫々
   の管長さに関与する特性の差を求めて保存しておき、こ
   の差に基づいて、前記マンドレルバーの少なくとも１つ
   と同仕様であって、過去の一の使用機会に使用したが、
   過去の他の使用機会に使用しなかった他のマンドレルバ
   ーについての過去の一の使用機会に得た管長さに関与す
   る特性を修正し、この修正値に基づいて将来の使用機会
   にマンドレルミルのロールギャップ及び／又はロール回
   転数の設定値を修正することを特徴とするマンドレルミ
   ルの制御方法。