JPS6111689B2 - - Google Patents

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（例えばストレツチジユー
サ）によつ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ずるも
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肉厚部は、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ゝ絞
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、圧延スケジユールから経
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。したがつて、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
御時点を誤まつて、必要な部分に適正な張力補正
圧延を加えることができず、製品の肉厚分布を著
しく悪化させたり、加減速量を過大にとつて所望
の肉厚を得ることができない等の問題を生じてい
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
得るこ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、延伸圧延後の実
績肉厚の目標肉厚からの偏差、実績外周長の目標
外周長からの偏差、および目標外周長を与えるバ
ルジ幅と実績バルジ幅との偏差の関係に基づき、
バルジ幅偏差と肉厚偏差の関係を予め定める工程
と、延伸圧延時の素管の長手方向のバルジ幅を測
定する工程と、測定されたバルジ幅と目標値とし
て与えられるバルジ幅とからバルジ幅偏差を演算
する工程と、前記予め定めたバルジ幅偏差と肉厚
偏差の関係に基づき、上記演算されたバルジ幅偏
差から肉厚偏差を求め、素管の長手方向偏肉分布
を素管全長にわたつて時々刻々求める工程と、上
記素管の長手方向偏肉分布に基づき、絞り圧延機
のロール周速度の勾配を時々刻々制御する工程と
からな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第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大となり、鋼管は長め
に圧延されるようになつている。）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
にマンドレルバー２および圧延ロール３によつ
て、バルジ幅Ｂ、ロールフランジ部肉厚ｔ_F、ロ
ール溝底部肉厚ｔ_B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Δｔ、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＝_１（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＝₂B（ΔＢ） ……(2) 上記(1)式および(2)式によれば、下記(3)式が導か
れる。 Δｔ＝_１（_２（ΔＢ）） ＝_３（ΔＢ） ……(3) 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
全長にわたつて正確に把握可能となることが認め
られる。したがつて、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、時間の関数として
記憶される。ここで、時間軸としては、管全長の
圧延時間をt₀とし、測定開始からの時間ｔをt₀で
割つた値Ｔ＝ｔ／t₀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ｉスタンド
における基準ロール周速度をＮ_0i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)式によつて表わされる。 一方、絞り圧延機においては、全スタンドのロ
ール周速度を同時に同率の割合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（１＋
α）Ｎ_0iとする場合には、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
に与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ほど遅く、あるいは下
流スタンドほど速くすればするほど出側肉厚は減
び、素管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＝_４（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′＝_４（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
時変化モデルに従つて材料尻抜けまでの間変化さ
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図において、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
計画に従つて制御すればよい。 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。マンドレルミル１０にお
いて、バルジ幅測定装置１１によつて測定された
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１
３に格納される。主演算装置１３は、バルジ幅の
長手方向分布から前記(3)式および(5)式に従つてロ
ール周速度制御パターンを算出し、該素管をスト
レツチデユーサ１４で絞り圧延する際に、駆動制
御装置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つて各スタンドの駆動モータ
１６を駆動制御する。 第１１図は、本発明を表１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。

【表】

【表】 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、延伸圧延後の実績肉厚の目標
肉厚からの偏差、実績外周長の目標外周長からの
偏差、および目標外周長を与えるバルジ幅と実績
バルジ幅との偏差の関係に基づき、バルジ幅偏差
と肉厚偏差の関係を予め定める工程と、延伸圧延
時の素管の長手方向のバルジ幅を測定する工程
と、測定されたバルジ幅と目標値として与えられ
るバルジ幅とからバルジ幅偏差を演算する工程
と、前記予め定めたバルジ幅偏差と肉厚偏差の関
係に基づき、上記演算されたバルジ幅偏差から肉
厚偏差を求め、素管の長手方向偏肉分布を素管全
長にわたつて時々刻々求める工程と、上記素管の
長手方向偏肉分布に基づき、絞り圧延機のロール
周速度の勾配を時々刻々制御する工程とからなる
ようにしたものである。したがつて、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ことが可能となる。

【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…ストレツチレデユ
ーサ、Δｔ…肉厚偏差、ΔＣ…外周長偏差、ΔＢ
…バルジ幅偏差。

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
   圧延後の実績肉厚の目標肉厚からの偏差、実績外
   周長の目標外周長からの偏差、および目標外周長
   を与えるバルジ幅と実績バルジ幅との偏差の関係
   に基づき、バルジ幅偏差と肉厚偏差の関係を予め
   定める工程と、延伸圧延時の素管の長手方向のバ
   ルジ幅を測定する工程と、測定されたバルジ幅と
   目標値として与えられるバルジ幅とからバルジ幅
   偏差を演算する工程と、前記予め定めたバルジ幅
   偏差と肉厚偏差の関係に基づき、上記演算された
   バルジ幅偏差から肉厚偏差を求め、素管の長手方
   向偏肉分布を素管全長にわたつて時々刻々求める
   工程と、上記素管の長手方向偏肉分布に基づき、
   絞り圧延機のロール周速度の勾配を時々刻々制御
   する工程とからな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。