JPS6064716A - 継目無鋼管製造用傾斜ロ−ル圧延機の制御方法 - 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、継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機の制御方
法に関するものである。

一般に、継目無鋼管の製造ラインにおいては、加熱炉か
ら出た丸ビレットを、ピアサ−と称する傾斜ロール圧延
機において穿孔することにより圧延工程が始まる。

ピアサ−による丸ビレットの穿孔、圧延の後には、各種
の製造方式に応じて、種々の圧延機が用いられる。

例エバ、マンネスマンプラグミル方式の場合には、ピア
サ−と同様のエロンゲータ−と称する傾斜ロール圧延機
、プラグミル、リーラ−、サイザー等の圧延機が用いら
れ、また例えばマンドレルミル方式の場合には、マンド
レルミル、ストレッチレデューサ−等の圧延機が用いら
れる。

これ等の圧延機中、ピアサ−、エロンゲータ−、リーラ
−等の傾斜ロール圧延機にあっては、その圧延のメカニ
ズムから、圧延された素管Ｃて偏肉が生じ易く、圧延時
に発生した偏肉は、製品としての鋼管の品質に著しく悪
影響を及ぼす。

すなわち、これ等の傾斜ロール圧延機において発生した
偏肉は、後段工程の圧延機によって偏肉矯正することが
難しく、従ってこれ等傾斜ロール圧延機における偏肉発
生を極力抑制する必要がある０ 従来、例えば特開昭５７−９４４１０号公報において、
傾斜ロール圧延機における偏肉発生の程度を圧延工程で
診断可能とする技術は提案さｎているものの、傾斜ロー
ル圧延機において偏肉が発生しないように具体的な対応
策寸で明らかにした技術はなかった。

すなわち、従来、傾斜ロール圧延機における偏肉発生を
検出する技術はあったが、傾斜ロール圧延機における偏
肉発生のメカニズムが究明されていなかったため、具体
的な対応策がとれないでいたのである。

本発明は、従来解明されないでいた傾斜ロール圧延機に
おける偏肉発生のメカニズムを明らかにして、最終製品
の偏肉を著しく改善可能とする傾斜ロール圧延機の制御
方法を開発したのである。

先ず、継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機の概略につい
て説明する。

第１図乃至第３図に示す如く、上下の主ロール１．２は
、圧ｇ機の入口側において入側面角α、を有し、出口側
に出側面角α２を有する樽型もしくはコーン型の形状を
なし、各主ロール１，２の軸線は、素管３の通過するパ
スラインＰＬの垂直面に対しそｎぞれ相反する方向に傾
斜角βをもって傾斜設定されていると共に、パスライン
ｌ）　Ｌの水平面に対し対称をなす交差角γをもって交
差する如く設定されており、傾斜角βをフィード角、交
差角γをノ・の牛角と称している。

上下の主ロール１，２０間には、第３図に示す如く、ハ
スラインＰＬを挾んでガイドシュー１゜５が配設されて
いる。

樽型形状のロールでは、各王ロール１，２の最大径とな
る部分をゴージ部と称し、コーン型形状のロールでは、
ロール径の変曲点位置をゴージ部と称するが、とのゴー
ジ部が相対してロール間隔が最小となっている位置から
、圧延機の入口側に向かって所定の距離だけ隔たった両
所に、後方をプラグパー６によって支持された圧延プラ
グ７の先端が位置決めされている。

各主ロール１．２の軸１ａ、２ａの両端は、圧延機本体
の内部に装着された軸受に支承されているが、各ロール
軸１ａｙ２ａの一方端は、そｔｔぞｎスピンドル８，９
を介して、それぞノｔの駆動用モーター１０　、１１に
連結され、各、駆動用モーター１０゜１１により各主ロ
ール１，２は互いに同一方向に回転さｎる。

次に、傾斜ロール圧延機によって素管の圧延を行った場
合、どのようにして素管に偏肉が発生するかを、第４図
乃至第８図を用いて説明する。

第４図は、素管３が上下の主ロール１，２の入側面に噛
込む瞬間における第１図Ａ　−Ａ矢視拡大断面図であり
、第５図は、素管３が上下の主ロール１，２０入側面の
みで圧延される、圧延開始直後における第１図Ｂ−Ｂ矢
視拡犬断面図であり、第６図、第７図は、素管３が上下
の主ロール１゜２０入側および出側両面で圧延される状
態における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡大断面図および第１図Ｃ
−Ｃ矢視拡大断面図でめシ、第８図は、素管３が上下の
主ロール１，２の出側面のみで圧延さｎるとき、すなわ
ち圧延終了直前における第１図Ｃ−Ｃ矢視拡犬断面図で
ある。

第４図に示す如き状態で、素管３が上下の主ロール１，
２０入側面に当たると、素管３には、上下の主ロール１
，２からの摩擦力にょって回転力が与えられるが、下部
主ロール２からの摩擦力は、素管３の自重の影響によシ
、上部主ロール１からの摩擦力よりも若干大きくなり、
素管３には進行方向左側方向への力が作用して、素管３
は左側に変位する。

次に圧延状態は、第５図に示す如く、王ロール１．２の
入側面において素管３の厚みの減肉が開始されるのであ
るが、このとき素管３の軸芯が左側に変位しているので
、圧延プラグ７の軸芯７ａも第５図に示す如く、圧延機
のパスラインＰＬにおける縦方向中心線に対し左側に変
位して位置することになシ、上部主ロールｌから素管３
に作用する力Ｆ１と、下部主ロール２から素管３に作用
する力Ｆ２との関係は、第５図に示す如く、相互に平行
な力関係でなくなり、圧延されている素管３および圧延
プラグ７には、素管３の進行方向に対して左側に移動す
る方向の力が作用する。

この力によって、圧延中の素管３および圧延プラグ７は
さらに左方向に移動し、最終的には、左側のガイドシュ
ー４から受ける右側方向への反力と釣合った位置で安定
する。

さらに圧延が進行すると、第６図、第７図に示す如く、
主ロール１，２０入側と出側の両面において圧延が行わ
れることになるが、この場合も、圧延中の素管３および
圧延プラグ７には、主ロール１，２の入側面、出側面の
両面において、左方向の力が大きく加わるので、圧延プ
ラグ７の軸芯７ａは依然として左側の位置を維持する。

第８図は、素管３の圧延が終了する直前の状態であるが
、この場合も圧延プラグ７には左方向への力が大きく作
用しているので、圧延プラグ７の軸芯７ａは左側に変位
した位置を維持する。

このように、主ロール１，２が、パスラインＰＬを挾ん
で上下に配設された傾斜ロール圧延機では、従来の圧延
方法を適用している限りにおいて、圧延中の圧延プラグ
７の軸芯７ａは、素管３の圧延開始から終了まで、第６
図、第７図に示す如く、素管３の進行方向に対し左側に
Ｓなる量だけ変位して、圧延が行われるのが常である。

しかし、特殊な例外として、素管３が圧延機に噛込む際
に、圧延さ九る素管３の先端部が曲っている場合とか、
上部主ロール１０表面肌が下部主ロール２０表面肌より
も荒れていて、上品主ロール１の摩擦係数が下部主ロー
ル２の摩擦係数よりも大きい場合とか、上下の主ロール
１，２の駆動用モーター１０　、１１の速度差あるいは
上下の主ロール１，２のロール径差等に起因して、上部
主ロール１の周速が下部工ロール２の周速よりも大きい
ような場合とかにおいては、圧延プラグ７の軸芯７ａが
右側に変位する場合が発生する。

この場合には、当該素管の圧延の開始から終了まで、圧
延プラグに対し右側方向への力が大きく作用することに
なるので、圧延の開始から終了まで、圧延プラグの軸芯
はパスラインにおける縦方向中心線に対し右側に変位し
て、圧延が行われる。

以上のように、傾斜ロール圧延機においては、圧延中の
圧延プラグ７は、パスラインＰ　Ｌにおける縦方向中心
線に対し左側あるいは右側にその軸芯７ａが変位した状
態で、圧延を行うことが、本発明者の調査研究によって
解明さｎたのである〇なお、以上の調査研究から、左右
に主ロールが配設さｎたタイプの傾斜ロール圧延機にあ
っては、圧延中の圧延プラグの位置は、パスラインにお
ける横方向中心線に対し、下側あるいは上側に成る量だ
け変位して、圧延が行われることは、極めて容易に想定
できるところである。

この場合には、圧延の開始時に、素管の自重により、圧
延プラグ位置がパスラインにおける横方向中心線に対し
、下側に変位する場合の方に発生頻度が高い。

このように、如何なるタイプの傾斜ロール圧延機におい
ても、従来の圧延方法によって木管の圧延を行っている
限り、圧延プラグの軸芯は、パスラインにおける縦方向
あるいは横方向中心線に対し、いずれかのガイドシュー
の方向に変位して、圧延が行われ、所定量の変位位置を
安定点として圧延が継続さ九る。

次に、以上述べた如く、圧延プラグの軸芯が、パスライ
ンにおける縦方向あるいは横方向中心線に対し変位した
状態で、素管の圧延が行われる場合に、素管にどのよう
にして偏肉が発生す２］かを、上下に主ロール１，２を
有する傾斜ロール圧延機を例にとって説明する。

第６図、第７図に示す如く、圧延プラグ７の軸芯７ａが
、パスラインＰＬにおける縦方向中心線に対し変位した
状態で、圧延が行われる場合、パスラインＰＬにおける
縦方向中心線に対する圧延グラグアの軸芯７ａの左側へ
の変位量′！！−８とすると、圧延状態の幾何学的関係
によって、第６図における素管３の上部肉厚えＩＵｙＴ
部肉厚ズＩ　Ｌ　９第７図における素管３の上部肉厚”
２Ｕ＋下部肉厚２２Ｌの間には次の関係が成立する。

ｉ、［−χ１　Ｌ＝　Ｋ、　・　Ｓ　・・・・・・・・
・　（１）差、Ｕ−１２Ｌ　二＝　−Ｉく２　・　Ｓ　
・・・・・・・・・　（２）ただし、Ｋ１．　Ｋ２は、
上下の王ロール１，２の入側面角α１．出側面角α２．
フィード角β、ハの牛角γ、ロール径等の関数であり、
共に正の値で必る０ 上記（１）式、（２）式から判るように、圧延プラグ７
の軸芯７ａが、パスラインＰＬにおける縦方向中心線に
対し左側に変位すれば、スＩＵ＞えＩ”１ｉ２Ｕ＜１２
Ｌとなり、右側に変位すれば、ス□Ｕ＜１ＩＬＩズ２Ｕ
＞１２Ｌとなる。

ス、Ｕ＼ス、Ｌでめることは、当該傾斜ロール圧延機に
おける圧延後の素管３の円周方向の肉厚がばらつくこと
を意味している。

さらに、ｌ工Ｕ＼ズ、Ｌであるために、主ロール１゜２
０入側面における素管３の円周方向の肉厚もばらつくこ
とになるが、主ロール１，２０入側面および出側面にお
けるこのような肉厚の変動は、圧延プラグ７および王ロ
ール１，２に作用する圧延荷重の周期的な変動を誘起し
、これが圧延プラグ７および王ロール１，２に機械的振
動を与え、その振動によって、”２Ｕとズ、Ｌの差（は
一層増長される。

このことは、王ロール１，２が左右に配設された傾斜ロ
ール圧延機においても同様である。

このように、傾斜ロール圧延機においては、圧延中の圧
延プラグ７の軸芯７ａがパスラインＰＬにおける縦方向
中心線に対して変位することにより、圧延さ九た素管の
肉厚が著しく偏るのである。

本発明は、かくの如く解明−１ａた偏肉発生のメカニズ
ムに基づいて、圧延プラグの軸芯のパスラインにおける
縦方向中心線に対する変位量あるいはそれの相当量を検
出し、この変位量検出値が零になるよう、対向している
両ガイトンニーの位：４を制御して、継目無鋼管の偏肉
を可及的に低減できるようにしたのである。

以下に本発明方法の実施の一例を第９図に基づき説明す
る。

第９図において、１２ば、プラグパー６の例えば基部近
くに設けられ、第１０図に示す如く、プラグパー６０軸
芯６ａのパスラインＰＬにおける縦方向中心線に対する
変位量Ｓ′を検出する変位検出センサーであって、この
変位検出センサー１２によって検出された変位量検出信
号を、増幅器１３を介して演算器１４への入力信号とな
し、この演算器■４によって、前記変位量検出値が零に
近付く方向に、傾斜ロール圧延機における対向している
両ガイトンニー４，５の位置変更量ΔＨを演算し、この
ΔトＩなる演算出力を位置制御器１５への入力信号とな
し、この位置制御器１５からの出力によって、左右のガ
イドシュー４，５の位置変更用モーター１６を回転制御
し、このモーター１６ヲ介して左右のガイドシュー４．
５の位置を、右方向あるいは左方向にΔＨだけ変更する
よう（（シたのである。

例えば、プラグパー６０軸芯６ａが、パスラインＩ）　
Ｌにおける縦方向中心線に対して左側へＳｌたけ変位し
ている場合、左右のガイドシュー４，５の位置を右方向
にΔＨだけ変更させればよい。

また例えば、プラグパー６０軸芯６ａが、パスラインＰ
　Ｌにおける縦方向中心線に対して右側へＳ′だけ変位
している場合、左右のガイドシュー４゜５の位置を左方
回にΔ１４だけ変更させればよい。

前記変位量Ｓと位置変更量ΔＨとの関係は種々前えら九
るが、例えばΔＨ＝に一８／あるいはΔＨ−Ｋ・Ｊ７等
の関係にすればよく、このような関係式を予め前記演算
器１４へ設定しておけばよい。

ただし、１くは定数である。

ところで、圧延中のプラグパー６０軸芯６ａ（４、第１
０図に示す如く彎曲しており、プラグパー６を支持して
いるスラストブロック１７の軸長方向中心線は、パスラ
インＰＬと一致している。

従って、圧延プラグ７の軸芯７ａのパスラインＰＬに対
する特定方向への変位量Ｓを、変位検出センサー１２に
よって検出できることが最も望ましいが、前述の如く、
プラグパー６０輔芯６ａのパスラインＰＬに対する変位
量Ｓｌを、プラグパー６の長手方向における特定位置に
て前記変位検出センサー１２により検出し、圧延プラグ
７の軸芯７ａの変位量Ｓに代替えしても充分であるし、
あるいは、プラグパー６０軸芯６ａの変位量Ｓ′から、
プラグパー６の曲げ剛性等を考慮して、圧延プラグ７の
軸芯７ａの変位量Ｓを予め計算によりめてもよい。

なお、ガイトンニー４，５０代りにロータＩＪ−シュー
あるいはディスクロール等を採用している傾斜ロール圧
延機においても、本発明を適用することが可能であり、
その場合には、ガイド／ユー４．５の位置を変更したよ
うに、ロータリーシューあるいはディスクロールの位置
を変更制御すればよい。

本発明は上述の如く、傾斜ロール圧延機による継目無鋼
管用素管の圧延中に、圧延プラグ支持用バーの軸芯の傾
斜ロール圧延機のパスラインに対する変位量を検出し、
この変位量検出値が零になるよう、対向している両ガイ
ドシューの位置を制御するようにしたので、圧延プラグ
支持用バーの軸芯なかんずく圧延プラグの軸芯を傾斜ロ
ール圧延機のパスラインに合致させるよう制御でき、従
って継目無銅管用素管の圧延において、偏肉発生を極力
抑制することができるので、製品としての継目無鋼管の
品質を著しく向上できる。

回外に、従来方法の場合、継目無鋼管１００本における
偏肉率は８．２％であったが、本発明方法の場合、同一
寸法の継目無鋼管１００本における偏肉率ば４゜５係で
あり、従来方法よりも偏肉発生率を約５０％低減できた
。

【図面の簡単な説明】

第１図は継目無鋼管製造用傾斜ロール圧延機の概略平面
図、第２図は同上の概略側面図、第３図は同上の概略正
面図、第４図は素管が上下の主ロールの入側面に噛込む
瞬間における第１図Ａ　−Ａ矢視拡大断面図、第５図は
素管の圧延開始直後における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡犬断面
図、第６図（は素管が上下の主ロールの入側および出側
両面で圧延４される状態における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡犬
所面図、第７図は素管が上下の王ロールの入側および出
側両面で圧延さｎる状態における第１図Ｃ−Ｃ矢視拡大
断面図、第８図は素管の圧延終了直前における第１図Ｃ
−Ｃ矢視拡犬断面図、第９図（は本発明の実施の一例を
示す制御回路のブロック図、第１０図は圧延中のプラグ
バーの彎曲状態を示す説明図である。 出願人川崎製鉄株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 傾斜ロール圧延機による継目無鋼管用素管の圧延中に、
   圧延プラグ支持用バーの軸芯の傾斜ロール圧延機のパス
   ラインに対する変位量を検出し、この変位量検出値が零
   になるよう、対向している両ガイドシューの位ｉｆを制
   御することを特徴とする継目無鋼管製造用傾斜ロール圧
   延機の制御方法。