JPS58173010A - 鋼管絞り圧延機における肉厚制御方法 - 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】 本発明は、継目無鋼管製造ラインにおける延伸圧延機（
例えばマンドレルミル）による圧延後の素管を、絞り圧
延機（例えばストレッチレジューサ）によって肉厚の均
一な素管に圧延するに好適な鋼管絞り圧延機における肉
厚制御方法に関する。

一般に、継目無鋼管を穿孔機、延伸圧延機、絞り圧延機
からなる連続ラインで製造する場合に、管の長手方向に
不均一な肉厚分布が生ずる。特に、延伸圧延機としての
マンドレルミルによる圧延時に生ずる長手方向の肉厚分
布は第１図に示すような特徴的な分布を示し、管の先端
側と後端側に他の部分よりも肉厚の厚いいわゆるストマ
ツク部分を生じている。このような長手方向に偏肉を有
する素管を後続する絞り圧延機で圧延すると、第２図に
示すような長手方向の肉厚分布を有する仕上がり管とな
る。この仕上がり管における両端の厚肉部は、絞り圧延
機において十分な引張力を与えることができないために
不可避的に生するものであるが、仕上がり管の前半部分
と後半部分にそれぞれ生じている厚肉部は、前工程の前
記マンドレルミルで生じたストマツク部分がそのま−絞
り圧延後の仕上がり管まで残存したものである。

従来、上記仕上がり管における肉厚の不均一化を回避す
べく、延伸圧延後の素管が延伸圧延機に後続する絞り圧
延機の各スタンドを通過する際に、各スタンドのロール
周速度を該素管の延伸圧延後の長手方向肉厚分布に基づ
いて加減速することにより、スタンド間張力を増減し、
管の肉厚を均一化する肉厚制御方法が提案されている。

上記肉厚制御方法の実施において重要なことは、延伸圧
延後の長手方向肉厚分布を正確に予測し、絞り圧延機の
各スタンドにおける加減速の制御時点および制御量を適
正化することである。

しかしながら、従来における延伸圧延後の素管の長手方
向肉厚分布は、圧延スケジュールから経験的に知られて
いる偏肉パターン、もしくは前工程の延伸圧延機におけ
るロール分離力、ロールトルク、主モータ電流値等の圧
延情報に基づいて推測されているにすぎない。したがっ
て、従来においては、延伸圧延後の素管の長手方向肉厚
分布を正確に把握することが不可能であり、加減速の制
御時点を誤まって、必要な部分に適正な張力補正圧延を
加えるこ吉ができず、製品の肉厚分布を著しく感化させ
たり、加減速量を過大にとって所望の肉厚を得ることが
できない等の問題を生じて（、ｉる。

本発明は、延伸圧延後の素管の長手方向肉厚分布を高精
度で把握し、均一な肉厚の仕上がり管を得るととができ
る鋼管絞り圧延機における肉厚制御方法を提供すること
を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、延伸圧延＼後の
素管が延伸圧延機に後続する絞り圧延機の各スタンドを
通過する際に、各スタンドのロール周速度を加減速する
ことにより、スタンド間張力を増減し、管の肉厚を均一
化する鋼管絞り圧延機における肉厚制御方法において、
延伸圧延時の素管のバルジ幅を測定し、該バルジ幅の長
手方向分布に基づいて上記各スタンドのロール周速度を
加減速するようにしたものである。

以下、本発明の原理および具体的実施方法について説明
する。

まず、第１スタンドないし第８スタンドからなるマンド
レルミルラインでの本発明者による実測結果に基づき、
本発明成立の基礎原理について説明する。第３図はマン
ドレルミルラインの鎮５スタンド出側における素管バル
ジ幅の長手方向分布を示す線図、第４図は第８スタンド
出側における素管外周長の長手方向分布を示す線図、第
５図は第８スタンド出側における素管ロールフランジ部
肉厚の長手方向分布を示す線図である。第３図ないし第
５図において、破線、実線および一点鎖線は、マンドレ
ルミルの他の操業因子を同一とし、テーパー制御量のみ
をそれぞれ−１，−４，−７とした場合における実測値
を示すものである。（なお、上記テーパー制御量とは、
連続スタンドミルにおける各スタンドの主機回転数制御
量の程度を表わす数値であり、テーパー制御量が負側に
大となる程各スタンド間張力が犬となり、鋼管は長めに
圧延されるようになっている。）ここで、マンドレルミ
ルにおける素管１は、第６図に示すようにマンドレルバ
−２お、よび圧延ロール３によって、バルジ幅Ｂ１０−
ルフランシ部肉厚炸、ロール溝底部肉厚ｔＢなる断面形
状に圧下されている。

上記第３図ないし第５図の実測結果によれば、マンドレ
ルミルの制御因子であるテーパーを変更しても、その圧
延時のバルジ幅、圧延後外周長およびロールフランジ部
肉厚は、相互に一定の関係下にあることが認められる。

なお、上記実測結果は、第５スタンド出側のバルジ幅と
圧延後の外周長およびロールフランジ部肉厚とが一定の
関係下にあることを示したが、本発明者による他の実測
結果によれば、材料に圧下を加えている最終スタンド例
えば第７スタンド出側のバルジ幅と、圧延後の外周長お
よびロールフランジ部肉厚との間にも一定関係の成立が
認められている。

すなわち、上記実測結果によれば、延伸圧延後の実績肉
厚の目標肉厚からの偏差をΔｔ１実績外周長の目標外周
長からの偏差をΔＣとすれば、下記（１）式の成立する
ことが認められる。

Δｔ−ｆ１（ΔＣ）　　　　・　（１）また、目標外周
長を与えるバルジ幅と実績バルジ幅との偏差をΔＢとす
れば、下記（２）式の成立することが認められる。

ΔＣ−ｆ２（ΔＢ）　　　　、、、　　（２１上記（１
）式および（２）式によれは、下記（３）式が導かれる
。

Δｔ＝ｆｔ（ｆ２（ΔＢ）） ＝ｆ３（ΔＢ）　　　　　−ｆ３１ すなわち、上記（３）式によれば、実績バルジ幅の目標
値からの偏差ΔＢを検知することにより、実績肉厚の目
標値からの偏差Δｔを、管の長手方向全長にわたって正
確に把握可能となることが認められる。したがって、延
伸圧延ラインで圧延中の素管のバルジ幅ΔＢを実測する
ことにより、素管の延伸圧延後における長手方向偏肉分
布が正確に把握可能となることから、上記バルジ幅に基
づいて、次工程の絞り圧延機で偏肉を解消する肉厚制御
を行なうことが可能となる。

次に、上記本発明の制御原理に基づいて、絞り圧延機を
運転制御する具体的方法について説明する。

まず、第８図に示すように、延伸圧延時におけるバルジ
幅の実測値より、管の先端側からのバルジ幅の目標値に
対する偏差が、時間の関数きして記憶される。ここで、
時間軸としては、管全長の圧延時間をｔ。とじ、測定開
始からの時間ｔをｔ。

で割った値Ｔ＝ｔ／ｌｏを制御時間パラメータとして使
用するのが便利である。なお、バルジ幅は実際には連続
的に変化する値であるが、第８図においては説明の簡単
化のために台形状に近似させている。ここで、延伸圧延
時における素管のバルジ幅が基準値である場合の絞り圧
延機の第１スタンドにおける基準ロール周速度をＮ。ｉ
とすれば、バルジ幅に基準値からの偏差ΔＢがある部分
では、それに対応して素管肉厚の目標値からの偏差Δｔ
が前記（３）式によって表わされる。

一方、絞り圧延機においては、全スタンドのロール周速
度を同時ζこ同率の割合αで変化させた場合、すなわち
全スタンドのロール周速度を（ｌ＋α）Ｎｏｉとする場
合ｔこは、絞り圧延機における圧延速度は変化するもの
の、仕上がり管の寸法変化にＪｉえる影響は小さいこと
が経験的に知られている。すなわち、絞り圧延機におい
ては、各スタンドのロール周速度、配分を基準ロール周
速度に対して相対的に上流スタンドはど遅く、あるいは
下流スタンドはど速くすればするほど出側肉厚は減じ、
素管の肉厚が基準値であるとき、各スタンド間のロール
周速度の勾配βと仕上がり管の目標値からの偏差Δｔ′
との間には下記（４）式に示す定量的な関係が成立する
。

β＝ｆ４（Δｔ’）　　　　　・・　（４）また、素管
にΔｔなる目標値からの偏差がある場合には、その部分
を下記（５）式に示すβ′なるロール周速度勾配で圧延
すれば目標肉厚を得ることが可能となる。

β′＝ｆ４（Δｔ）　　　　　−（５）以上によれば、
第８図に示すように、延伸圧延時のバルジ幅分布に対応
して、絞り圧延機の各スタンドのロール周速度の勾配β
′が定まる。ここで、絞り圧延機のロール周速度におけ
る各スタンドの材料噛込み時間は予めロール周速度と材
料の先進率から正確に算出できるから、各スタンドのロ
ール周速度はそれぞれ材料が噛込んだ時から経時変化モ
デルζこ従って材料灰抜けまでの量変化させればよく、
これを模式的に表わせば第９図に示すようになる。第９
図１こおいて、例えば絞り圧延機の第１スタンドのロー
ル周速度の制御は、破線のように経時変化させればよい
。他のスタンドについても同様に、材料の噛込みから尻
抜けまでの間で、ロール周速度を第８図に示すロール周
速度計画に従って制御すればよい。

第１０図は、現実の圧延ラインにおける制御方法を示す
説明図である。マンＩＳレルミル１０において、バルジ
幅測定装置１１によって測定された延伸圧延時のバルジ
幅の長手方向分布は、バルジ幅記録装置１２に伝達され
、さらに主演算装置１３に格納される。主演算装Ｍ　１
３は、バルジ幅の長手方向分布から前記（３）式および
（５）式に従ってＣＩ　−ル周速度制御パターンを算出
し、該素管をストレッチレデューサ１４で絞り圧延する
際に、駆動制′＠１装置１５を介して、上記算出済みの
ロール周速度制御パターンに従って各スタンドの駆動モ
ーフ１６を、駆動制御する。

第１１図は、本発明を＆ｌに示す条件で実施した場合に
おける仕上がり管の肉厚分布を示す線図である。この第
１１図によれば、仕上がり管の長手方向肉厚分布は、例
えば第２図に示した従来の結果に比して著しく向上する
ものであることが認められる。

以上のように、本発明は、延伸圧延後の素管が延伸圧延
機に後続する絞り圧延機の各スタンドを通過する際に、
各スタンドのロール周速度を加減速することにより、ス
タンド間張力を増減し、管の肉厚を均一化する鋼管絞り
圧延機における肉厚制御方法において、延伸圧延時の素
管のバルジ幅を測定し、該バルジ幅の長手方向分布に基
づいて上記各スタンドのロール周速度を加減速するよう
にしたので、均一な肉厚の仕上がり管を得ることができ
るという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般の延伸圧延後における素管の長手方向肉厚
分布を示す線図、第２図は従来例に係る仕上がり管の長
手方向肉厚分布を示す線図、第３図は延伸圧延時におけ
る素管の長手方向バルジ幅分布を示す線図、第４図は延
伸圧延後における素管の長手方向外周長分布を示す線図
、第５図は延伸圧延後における素管の長手方向ロールフ
ランジ部肉厚分布を示す線図、第６図は延伸圧延機にお
ける圧延状態を示す正面図、第７図は延伸圧延時におけ
る素管の長手方向バルジ幅偏差を示す線図、第８図は延
伸圧延時における長手方向バルジ幅分布と絞り圧延時に
おけるロール周速度の制御パターンを示す線図、第９図
は絞り圧延機の各スタンドにおけるロール周速度の制御
パターンを示す線図、第１０図は本発明の実施に用いら
れる制御装置を示す制御系統図、第１１図は本発明によ
る仕上がり管の長手方向肉厚分布を示す線図である。 １０　マンドレルミル、１１．バルジ幅測定装置、１３
　主演算装置、１４　ストレッチレデューサ、Δｔ　・
肉厚偏差、ΔＣ外周長偏差、 Δロ　バルジ幅偏差。 代理人　弁理士　塩　川　修　治 第１図 し７’ｘ　　ｔｉ系菅元ｊ鷹力・らの距菖佳（ｍ）第２
図 什ＬＩｊ菅髭篩力＼うの距離（ｍ） − く→：八１肥ド ｆ′帥ド ■ツ誕眉ト・、ｆ＞Ｃ需ざヒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）延伸圧延後の素管が延伸圧延機に後続する絞り圧
   延機の各スタンドを通過する際に、各スタンドのロール
   周速度を加減速することζこより、スタンド間張力を増
   減し、管の肉厚を均一化する鋼管絞り圧延機における肉
   厚制御方法において、延伸圧延時の素管のバルジ幅を測
   定し、該バルジ幅の長手方向分布に基づいて上記各スタ
   ンドのロール周速度を加減速することを特徴とする鋼管
   絞り圧延機における肉厚制御方法。