JPS60257912A - リ−リングミルの自動圧下制御方法 - 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】 ［技術分野］ 本発明はリーリングミルの自動圧下制御方法、具体的に
はマンネスマンプラグミル製管法により継目無鋼管を製
造するに際して、圧延工程におけるリーリングミルでの
圧延ロールの自動圧下制御方法に関する。

［背景技術］ リーリングミル（磨管機）は、継目無鋼管の製造工程に
おいてプラグミルとサイザーミルの中間に位置し、ピア
サ、エロンゲータ、プラグミルまでの各圧延機で発生し
てリーリングミルに到達するまでに矯正されずに残って
いる素管偏肉を矯正すること、プラグミルで発生するプ
ラグすり疵を除去すること、および後工程のサイザーミ
ルに対して適正な拡管量を確保することなどを目的とし
、素管肉厚な減肉せしめることによって磨管を行う。こ
こで肉厚圧下即ち減肉量の大半が外径拡管代に変化する
のがリーリングミルの特徴であるため、磨管のための減
肉量がばらつくと、その影響で素管長手方向にリーリン
グミル圧延後の外径が変化することになり、以下のよう
な不都合が生　。

しる。即ち、圧延時減肉量が小さいとリーリングミル圧
延時の外径拡管率が小さくしたがって外径が小さく圧延
され、減肉量が大きいと外径拡管率が大きく外径が大き
く圧延される。またリーリングミル圧延後の外径が所定
値より小さいと、後続のサイザーミルにて未圧延部分が
発生して製品外径に著しい悪影響を与え、逆にリーリン
グミル圧延後の外径が所定値より大きすぎると、サイザ
ーミルにて圧延中にロールエツジ疵などの疵が発生して
これも製品品質を著しく悪化せしめる。このようにリー
リングミルによる圧延工程は最終製品の寸法精度ひいて
は製品の歩留りに大きい影響を及ぼすので、リーリング
ミルの工程で素管外径を目標通りに圧延することが必要
である。

リーリングミルに対する従来の制御方法としては、（イ
）特開昭５３−３７５８８号のように、出側の管外径を
一定にすることを目的として、各ロフトを通じ、また各
圧延素管の全長を通じて常に圧延電力が一定になるよう
に制御する方法、（ロ）特開昭５３−８８８６３号のよ
うに、出側の管肉厚を一定にすることを目的として、入
側素管に関する素管断面積情報及び温度情報に基いて各
ロット及び各素管の全長を通じて、出側の素管断面積が
一定となるように圧延電力値のパターンを素管毎に設定
し、このパターンに従って圧延電力を変化せしめるよう
に制御する方法、などが提案されている。これらの従来
方法のうち、前者（イ）の制御方法は、圧延素管１本毎
の温度変化、圧延素管の長手方向の温度変化が無視され
ているので、圧延電カ一定制御を行うと、素管の低温部
分では変形抵抗が大きいので減肉量が小さく、したがっ
て出側外径が所定値まで拡管できないことになり出側外
径は一定にならない。そればかりか、リーリングミル入
側の素管外径は、プラグミルの圧延中のロールキャップ
設定値と圧延荷重によって長手方向に変化するので、圧
延中の圧延電カ一定制御方式では一層リーリングミル出
側素管外径のばらつきが発生することになる。後者（ロ
）の方法は、素管の長手方向の温度変化を考慮して目標
電力を所定のパターンに変化させて制御しているが、前
者（イ）の場合と同様に入側素管外径の素管長手方向の
外径変化を無視して、ただ単に、リーリングミル出側の
素管断面積一定となる様な目標電力の設定を行っている
ので、リーリングミル後の管外径は管９□ヵＩ８Ｉ、：
おいア６、よえ。ｙ　）　Ｎ　４よ、。工ゎ　□□Ｉ外
径においてもばらつくことになる。

更に（ロ）の方式の欠点を付は加えるならば、一般に、
プラグミルに於ては、プラグミル入側素管の長手方向温
度分布は後端方向に温度上昇の傾向にあるため、プラグ
ミル圧延後の素管形状として、後端方向に管厚が薄くな
る傾向がある。即ちリーリングミル入側素管の断面積パ
ターンは一般に、後端方向に断面積が小さくなるような
パターンを有しているのである。

このような断面積パターンを有する入側素管をリーリン
グミル圧延後において、その断面積が長手方向に均一に
なるように圧延するためには、後端部方向に、リーリン
グミルでの減肉量を小さくしてゆかねばならず、後端部
方向に外径の小さくなる様な出側外径を有する素管が出
来上り、最終製品の外径品質に好ましくない影響を与え
る。

また（イ）、（ロ）の方式では、圧延電力が制御されて
も圧延中の圧延モータの速度が変化する場合には圧延ト
ルクが変化してしまうために、所定の外径が得られない
欠点がある。

更に、（イ）、（ロ）の方式は圧延電流による制御であ
るために時間遅れが無視できず、制御に遅れが発生し制
御性が悪いという欠点がある。

また、リーリングミルに対する従来の他の制御方法とし
て、特開昭５７−１７３１８号に示されるように、圧延
中の圧延トルクから圧延中の実減肉量を算出し、この実
減肉量が目標減肉量に等しくなるように圧延ロールの圧
下位置を制御する方法がある。しかしながら、この方法
にあっては、圧延トルクを圧延電流もしくはトルクメー
タによって検出する必要があり、加減速トルクを考慮し
ていないために管先後端部での制御精度が悪く、圧延電
流から圧延トルクを検出する場合には応答性も悪いとい
う欠点がある。

［発明の目的］ 本発明は、高精度に、リーリングミル出側の素管外径を
一定とするリーリングミルの自動圧下制御方法を提供す
ることを目的とする。

［発明の構成］ 上記目的を達成するために、本発明は、リーリングミル
入側の素管外径、平均肉厚およびリーリングミル出側の
目標外径から目標減肉量を素管長手方向についてめ、リ
ーリングミル入側の素管温度および圧延中の圧延荷重か
ら圧延中の実減肉量を素管長手方向について算出し、こ
の実減肉量が前記目標減肉量に等しくなるように圧延ロ
ールの圧下位置を制御するようにしたものである。

［発明の詳細な説明］ 次に本発明を、図面を参照して具体的に説明する。第１
図はリーリングミルにおける本発明の制御系統を示した
模式図であり、リーリングミルを斜め上方からみたもの
である。また第２図および第３図はリーリングミルの圧
延状況をそれぞれ縦断面と横断面で模型的に示した図で
ある。これらの図に示すように、圧延素管３は、互いに
逆方向に軸線が傾斜した一対の太鼓型圧延ロール６．６
と、素管３内に挿入される圧延プラグ７とによって、互
いに矢印方向に回転しながら圧延によって減肉され、こ
れによって素管の偏肉および前工程のプラグミルで生じ
たプラグすり疵等が消失されていく。ｌは素管３の上下
方向の位置を規制するガイドシュー、８は圧延プラグ７
のブラグノく−、９は圧延ロール６．６の軸部に取付け
られて該ロールの間隔を調整する圧下スクリュー、１０
は圧下スクリュー９を作動させる圧下モーター、１２は
圧延ロール６．６を回転駆動する圧延モータ、１３は入
側素管温度Ｔを測定するための温度計、１４は圧延荷重
を測定するためのロードセル、１５はロードセル１４の
出力信号に対する信号増幅器である。また、１６はロー
ドセル１４に予荷重を付与する油圧シリンダ装置である
。このリーリングミルの圧延では減肉量の大半が外径拡
管として作用するため、出側外径を制御するには減肉量
を制御する必要がある。

発明者らは、減肉量と拡管量との関係を実際のリーリン
グミル圧延から得た多くのデータを基に、解析した結果
、（１）式によって目標減肉量ΔｔＯがめられることを
見出した。

・・・・・・（１） Δｔｏ＝目標減肉量。

ＤＲ：リーリングミル圧延後目標外径 Ｄｐ　ニブラグミル圧延後実外径（長手方向パターン）
、 ｔｐ；プラグミル圧延後平均肉厚 αの値は各素管寸法鋼種毎に決められる数値である。（
１）式によって、入側外径ＤＰが素管長手方向に変化す
る場合であっても目標出側外径ＤＲを得るために必要な
リーリングミルでの最適な圧下量を決定できる。

以下、プラグミル圧延後の素管外径ＤＰ、平均肉厚のめ
方について説明する。

プラグミル圧延後素管外径Ｄｐ； プラグミル圧延後の素管の長手方向各点の外径を計算で
めるには、第４図に示すプラグミル圧延ロールのカリバ
形状及び上下ロール２．５のロールギャップＧ、プラグ
ミル圧延中の圧延荷重Ｐｐから（２）式に従ってめる。

（２）式は第４図から容易に導びくことが可能である０
図中４はプラグミルの圧延プラグである。

π ・・・・・・（２） ここで、Ｇｏは基準ロールギヤー２プ、Ｍはプラグミル
のミル剛性、 θ１は、半径Ｔ１の円弧の見込み角度、θ２は、半径ｒ
２の円弧の見込み角度、ｒｌは、カリバー底部半径、 ｒ２は、カリバーフランジ部半径、 圧延荷重ＰｐとロールキャップＧは素管１本毎に変化す
るばかりでなく、同−素管内の圧延中長子方向にも変化
し得るので、これらの影響によってプラグミル圧延後の
素管外径は長手方向に変化することになる。特に素管先
後端部分のプラグミル入側素管の温度低下部分での圧延
荷重は中央部よりもかなり大きいので、先後端付近の外
径と素管中央部分の外径差は無視できないほどに変化す
る。

あるいはプラグミル圧延後の外径をめるのに、（２）式
によらないで、プラグミル出側ないしはリーリングミル
入側素管の外径を直接外径測定装置を用いて長手方向に
連続測定して請求めても良い。

後述するプラグミル圧延後の素管外径の平均値Ｉは、こ
のようにしてまった長手方向各点の外径の平均処理によ
ってめる。

このプラグミル圧延後の素管外径Ｄｐは第１図のＡＧＣ
装置１７にリーリングミル入側外径情報として入力され
る。

プラグミル圧延後素管平均肉厚ｔｐ； プラグミル圧延後素管の平均肉厚ｔｐをめるには、加熱
炉装入前の素材ビレットを秤量してその重量をめ、加熱
炉内等でのスケールロス量を引き去り、プラグミルに於
ける鋼材重量Ｗをめたのち、当該鋼材がプラグミルにて
最終パス圧延後にその素管長さ１ｐを実測長し、既述の
プラグミル後の素管平均外径斤とから（３）式によって
ｔｐを決定する。

ここでρｐはプラグミル圧延素管の鋼材温度に１ 依存する鋼材密度である。

この平均肉厚ｔｐはリーリングミル入側の素管肉厚情報
としてＡＧＣ装置１７に入力される。

以−１ｘ（１）　、　（２）　、　（３）式からリーリ
ングミルにおいて出側目標外径Ｄｒを得るための、各素
管毎及び各素管長手方向に減肉すべき最適減肉量（目標
減肉量）△ｔｏを決定することが可能となる。

あるいは上述した素管外径の直接測定と同様に素管肉厚
測定装置によって直接平均肉厚ｔｐをめてもよい。

一方、リーリングミルにおける圧延荷重および入側素管
温度から、変形抵抗を考慮して圧延中の実減肉量ΔｔＡ
をめる。発明者らは圧延荷重と減肉量の関係式として、
（４）式を見出した。

Ｐｌ　：圧延ロール６Ａの圧延荷重 Ｐ２：圧延ロール６Ｂの圧延荷重 Ｋｆ：変形抵抗、ＤＲ：リーリングミル目標外２ 径、β、γ：定数、変形抵抗Ｋｆは素管の圧延時温度Ｔ
、その他鋼材炭素含有量などからめる。

そのめ方は従来多くの計算式が提案されているので、そ
れらの中で適当なものを用いることにする。素管の圧延
温度Ｔはリーリングミル入側素管温度を温度計１３によ
って長手方向に直接測定することによって得る。

当然のことなからＫｆは素管長手力□向の温度が変化す
れば圧延中に変化することになる。これらの情Ｗを第１
図のＡＧＣ装置１７に入力し、（４）式に従って、圧延
中の圧延荷重ＰＩ　、Ｐ２圧延中の鋼材温度Ｔなどから
、圧延中の中空素管の実減肉量ΔｔＡをめることができ
る。このようにしてまった実減肉量△ｔＡと目標とする
減肉量△ｔｏと偏差をめて、偏差の大きさに従って、圧
延ロールの圧下位置調整を行なう。

ロール間隔Ｅは圧下モータ制御装置１８（第１図）によ
ってＥ−２（Δ１．−ΔｔＡ）にする。即ち、ΔｔＡ＜
ｔ。の場合は、ΔｔＡを大きくするようにロール間隔を
締め、ΔｔＡ＞Δｔｏの場合はΔｔＡを小さくするよう
にロール間隔を開く。

このように、本発明によれば、定量的にロール間隔の調
整方法が明らかにされる。これも従来方法にはなかった
本方式の特徴の１つである。

本発明は従来技術に対して以下のような利点がある。

（１）、従来技術では、リーリングミル入側素管の長手
方向温度変化を考慮しないで、リーリングミルの圧下調
整を行なっていたため出側外径が長手方向に均一化でき
なかったが、本発明の方法では可能である。

（２）、従来技術では、リーリングミル入側素管の長手
方向温度変化を考慮しないで、リーリングミル　１の圧
下調整を行なっていたため出側外径が長手方向に均一化
できなかった。

特に先後端の外径が目標値通りに制御できなかったが、
本方法では可能である。

（３）、従来技術の中にはリーリングミル圧延後の素管
肉厚を一定にしようとするがために、圧延後の素管外径
が長手方向に変動してしまう欠点があったが、本方法で
は長手方向に均一な外径が得られる。

（４）、従来技術では川下調整を行なう際に川下修正量
を定量的に決定できないため、圧延サイズによっては、
制御性が悪くなって、制御にハンチング現象や、遅れが
発生したが、本方法では圧延時の圧延荷重からその時々
の素管減肉量を検出する方法を用いているため、実減肉
量が目標減肉量からずれた場合の圧延ロール間隔の必要
修正量が一義的に決まるので、制御が非常に安定し、ハ
ンチング現象やＲれ現象が発生することは全くない。

（５）、また、圧延荷重をロードセルによって直接的に
検出するものであるため、応答性が良く、管先後端部で
の加減速トルク、インパクトドロップ等を完全に無視し
て高精度な制御を行なうことが可能である。

［発明の効果１ このように本発明の制御方法によれば、継目無鋼管の製
品において製品外径が常に目標通りに圧５ 延され、サイザーミルでのロールエツジ疵なども全く発
生せず、製品品質に著しく良い効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はリーリングミルにおける本発明の制御系統を示
した模式図、第２図はリーリングミルの圧延状況を模型
的に示した縦断面図、第３図はリーリングミルの圧延状
況を模型的に示した横断面図、第４図はリーリングミル
前工程のプラグミルにおける圧延状況を示した横断面図
である。 ３・・・中空素管、６・・・圧延ロール、７・・・圧延
プラグ、９・・・圧下スクリュウ、１０・・・圧下モー
タ、１２・・・圧延モータ、１３・・・温度計、１４・
・・ロードセル、１７・・・ＡＧＣ装置、１８・・・圧
下モータ制御装置。 代理人　弁理士　塩　川　修　治 ・ｌ・ 　６

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）リーリングミル入側の素管外径、平均肉厚および
   リーリングミル出側の目標外径から目標減肉量を素管長
   手方向についてめ、リーリングミル入側の素管温度およ
   び圧延中の圧延荷重から圧延中の実減肉量な素管長手方
   向について算出し、この実減肉量が前記目標減肉量に等
   しくなるように圧延ロールの圧下位置を制御することを
   特徴とするリーリングミルの自動圧下制御方法。