JPS613606A - 傾斜ロ−ル穿孔機の穿孔圧延制御方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は傾斜ロールを用いた穿孔機の穿孔圧延制御方法
に関するものである。

〔従来技術〕

一般に傾斜ロール穿孔機はビレットを一対の樽形ロール
にて軸心線回りに回転させつつ軸長方向に移動させる、
所謂蝦進移動させ、軸心線に沿ってマンドレルバ−の先
端に支持されたプラグを貫入させて穿孔圧延を施し、素
管を製造するようになっている。

ところで上述の如くして製造される素管の肉厚。

外径、伸し長さ等の寸法制御は傾斜ロール開度、ガイド
部材開度、プラグリード等の調節によって行われるが、
これらの調節は従来へのようにして行なっていた。即ち
穿孔圧延を行って得た素管の外径、伸し長さを測定し、
目標外径、伸し長さと比較してその偏差を解消すべく数
式モデルに基づき傾斜ロール開度、ガイド部材開度及び
プラグリードを算出し、この算出値を適性領域相関図よ
り適性域内の値か否かを判断し、適性域の値の場合につ
いてのみ制御信号を出力して穿孔圧延条件の修正を行っ
ている。ところでこのような方法にあってはプラグ、マ
ンドレル等の工具寸法が一定であることを前提としてお
り、事実工具寸法の測定は行っていない。しかし実際に
はプラグ、マンドレルバ−毎にその長さに変化があり、
その上温度によってもその長さが変化する。従ってプラ
グ先端位置が一定せず、ビレットが両傾斜ロールｌｊ、
１ｒで噛み込まれた位置からプラグの先端までのビレッ
ト回転数が変化し、素管内部疵の発生が多くなるという
問題があった。

本発明者はビレット回転数と素管内部疵との関係につき
実験研究を行った結果、ビレット回転数が大きくなると
回転鍛造効果が大きくなってもみ割れが発生し、ここに
プラグが貫入することによって内面疵が発生することを
知見した。ちなみにビレット回転数と素管内部疵との関
係についての実験内容を示すと次のとおりである。供試
片は０．５％炭素鋼であって、センタポロシティのある
直径２８２■−の連続鋳造鋳片をその中心から直径７０
鰭、長さ３００龍のビレットを切削によって得、これを
１２３０℃に加熱し、直径５４ｍ１と５２ｍ１のプラグ
を用い、穿孔比２．４〜２．６、拡管率Ｏ〜４％とした
傾斜ロール穿孔機によって穿孔圧延し、この過程でビレ
ット回転数を１．０〜３．０の間で傾斜ロールの傾斜角
、交叉角、傾斜ロール開１度、プラグリード等の調節に
よって変化させ、得られた素管についてその内面をダイ
チェック（カラーチェック）して目視観察で長さが１〜
２ｆｉ程度の読本数を計数した。結果は第５図に示すと
おりである。第５図のグラフは横軸にビレット回転数を
、また縦軸に内面疵の平均個数（素管２５本）をとって
示してあり、このグラフから明らかな如くビレット回転
数が大きくなると内面疵が増えることがらビレ・ノド回
転数は他の条件上不都合を生じない限り、可及的に低く
、しかも一定、特に増大を抑制するよう制御するのが望
ましいことが解る。

〔目的〕

本発明は上記した如き知見に基づきなされたものであり
、その目的とするところはビレットが傾斜ロール間に噛
み込まれた位置から、プラグ先端に至る間のビレット回
転数が素管内面のかふれ疵の発生と密接な関係があるこ
とに着目し、ビレ・７ト回転数を穿孔圧延上格別の支障
を生しない範囲で可及的に低くしかも一定に維持するこ
とにより内面かぶれ疵を格段に低減し得るようにした傾
斜ロール穿孔機の穿孔圧延制御方法を提供するにある。

〔構成〕

本発明に係る傾斜ロール穿孔機の穿孔圧延制御方法は一
対の傾斜ロールと、マンドレルツマ−の先端部に支持さ
れて前記傾斜ロール間に配されたプラグとを具備する穿
孔機によるビレ・ノド穿孔圧延過程において、ビレット
が傾斜ロール間に噛み込まれ始める位置からプラグ先端
部に至る間のピレソし回転数を傾斜ロールの傾斜角及び
面角を含む数式に従って算出し、これを予め定めた目標
値に一致せしめるべく傾斜ロールの傾斜角及び／又は交
叉角を修正制御することを特徴とする。

〔実施例〕

以下本発明方法を交叉型傾斜ロール圧延機を用いる場合
につき図面に基づき具体的に説明する。

第１図（伺、（ロ）、（ハ）は本発明方法の説明図であ
り第１図（イ）は平面図、（ロ）は側面図、（ハ）は（
伺図Ａ−Ａ線による断面図であり、図中１ｆ、ｌｒはコ
ーン形傾斜ロール、２はプラグ、３はマンドレルバ−１
４は被加工材たるビレット、５は素管、６はディスクガ
イドロールを示している。

傾斜ロールＩＩｌ、ｌｒはその軸長方向の中間部にゴー
ジ部１ａを備え、その−例は端末側に向かうに従ってそ
の直径を縮小された円錐台形をなす入口面１ｂ、他側は
端末側に向かうに従ってその直径を拡大された円錐台形
をなす出口面ＩＣを備えており（傾斜ロールｌ＃、ｌｒ
は所謂バレル形ロールであってもよい。）−、ビレット
４のパスセンタラインＸ−Ｘ線の両側にあって、夫々所
定の傾斜角β、交叉角Ｔだけ傾斜させて配設され、この
傾斜ロールＩＬ１ｒとディスクガイドロール６．６とは
図示しない駆動部にて矢符方向に回転されるようになっ
ている。プラグ２はマンドレルバ−３の先端部に装着さ
れマンドレルバ−３の基端を支持する位置調節装置３ａ
を介してビレ・ノド４の移動方向番こ対し上、下流に移
動調節されるようになって６）る。

ビレット４は加熱されて白抜矢符方向から穿孔機に送ら
れ、両傾斜ロール１ｆｆ、ｌｒ間に噛み込まれ、軸心線
回りに回転されつつ軸長方向に移動される、所謂峻進移
動され、その軸心線に沿ってプラグ２が貫入せしめられ
、素管５に形成されることとなる。

ところで上述した如き素管５の製造過程において、素管
５の内面疵発生を防止するためには既述した如り傾斜ロ
ールＩＬｌｒによるビレット噛込み点からプラグ２の先
端に至る過程でのビレット回転数を可及的に低くしかも
一定に維持することが必要上されるが、このビレット回
転数は次の如く求められる。即ち第２図は第１図（イ）
、（ロ）。

（ハ）に示す交叉型傾斜ロール圧延機による場合のパス
センタラインＸ−Ｘ線上の任意の点から傾斜ロール周面
までの最短距離をとって描いた傾斜ロール形状（実際に
は曲線となるが、説明を簡略化するため直線通信で示す
）と、ビレット素管およびプラグとの穿孔圧延状態時に
おりる位置関係を示す図であり、いま傾斜ロール１１．
ｌｒによるビレット４の噛込み点Ａからロールゴージ部
Ｇに至る距離をＸとするとＸは下記（１）式で与えられ
る。

ｔａｎ　θ１ 但し、「ｏ　：ピレノ１半径 ｒｇ　：ロールゴージ部Ｇ間の距離の％０１　：第２図
における傾斜ロール１ｐ。

１ｒのパスセンタラインＸ−Ｘ線上 から傾斜ロール周面までの最短路 離の措くロール形状の入口面がパ スセンタラインｘ−Ｘ線に対して なす角度（入口面角という） またビレット４の噛込み点Ａからプラグ２の先端Ｂに至
る距Ｍｊ！は下記（２）式で与えられる。

但し、Ｌｄ：ロールゴージ部Ｇからプラグ２の先端まで
の距Ｒ（プラグリードと いう） そこでビレット４が噛込みＡ点を経てプラグ先端８点に
至るまでの回転数を求めるが、Ａ−８間におけるビレッ
トの周方向速度Ｖｒは下記（３）式で与えられ、またビ
レット４の軸長方向の移動速度Ｖｅは下記（４）式で与
えられる。

Ｖｒ　＝ＶＧ−ｃｏｓβ・ψｒ　　　　　−・−（３１
Ｖｅ　＝ＶＧ　　−ｓｉｎβ・ψｔｔ　７Ｅｅ　　−（
４１但し、■Ｇ　：ロールゴージ部の周速度β　：傾斜
ロールの傾斜角 ψｒ　コ回転方向のすべり率（０，６〜１．２：予め寸
法諸元に基づき実験的に定 めておく） Ｅｐ：伸し長さ比であって、Ａ−８間のビレット平均断
面積を素管断面積 で除した値 ψ１：軸長方向へのすべり率（０，６〜１．２：予め寸
法諸元に基づき実験的に定 めておく） いまピレノ］・の周長をＬ（−２πｒｏ）とするとビレ
ット４が１回転する間に移動する距離Ｐは下記（５）式
で表わせる。

ＥＡ・ψｒ 従ってビレット４がＡ点からＢ点に到達する間でのビレ
ット回転数Ｎは次の如くになる。

２ｒｔ−ｒｏ−ｔａｎβ　　　　　　　ψｌ・・・（６
） （６）式からビレットの回転数Ｎの制御要素としては傾
斜ロール開度の半値であるｒｇ、プラグリードＬｄ、入
口面角θ１及び傾斜角βが考えられる。

しかし傾斜ロール開度、プラグリートは通常素管の寸法
制御要素とし゛ζ夫々修正されて変化することになり、
またプラグリードはプラグ、マンドレルバ−を組み合せ
た状態の工具長さによっても変化するため、これらを制
御要素とすることはビレット回転数をばらつかせる結果
となる。

そこで先ず傾斜角βのみを用いてビレ、ト回転数Ｎの制
御を行う場合についてみると、ビレットの目標回転数を
Ｎｏとして、寸法制御のために傾斜ロール開度ｒｇ、プ
ラグリードＬｄが夫々Δｒｇ＋ΔＬｄだ＋３修正を受け
てもビレット回転数を目標値Ｎ。に維持するための（’
Ｊ斜角βは下記（７）式で与えられる。

（以　　　下　　　余　　　白） ・・・（７） 但し、 ｒｇｏ：傾斜ロール開度の初期設定値 （前回設定（船 Ｌｄｏニブラグリードの初期設定値 （前回設定値） （以　　下　　余　　白） （７）式は傾斜角βの初期値をβ。として下記（７′）
式の如く書き直せる。

β−に、・β。　　　　　　・・・（７′）但し、　ｋ
ｌ　：補正係数 次に傾斜ロールｌｊ！、１ｒの入口面角θ１のみを用い
て上記と同じ条件でビレット回転数を目標値Ｎｏに維持
するための大−口角θ１は下記（８）式で与えられる。

（以　　下　　余　白） （以　　下　　余　　白） （８）式は入口面角の初期値をＣ０として（８′）式の
如く書き直せる。

θ１＝に２　・Ｃ０・・・（８’）　　。

上記した傾斜ロール１１．ｌｒの入口面角を００からθ
、に修正する手段としてこれを傾斜ロール１ｊ！、ｌｒ
の交叉角γの修正により行うものとすると、その修正量
ΔＴは下記（９）式で与えられる。

Δγ＝に３・　（θ１−θ。）　　　・・・（９）但し
、　ｋ３：補正係数 ただ傾斜角β、交叉角γ及び−何字的に決る入口面角θ
１は相互に関連しており、初期値の傾斜角β０を傾斜角
βに変更すると入口面角θ１も変化することとなる。そ
こでこの傾斜角βによる入口面角θ１の変化量が無視出
来ないときは第３図に示す如きフローチャートに従って
収束計算を行う。即ち変更後の傾斜角βを設定しくステ
ップ■）次いで交叉角γをΔＴだり変化させ（ステップ
■）また傾斜角β、交叉角Ｔによって決る入口面角θ１
との関係を幾何学的に詳細に求め、下記Ｃ１１１式の如
き回帰式を作成しておき、Ｑｌ、　（６１式に従って収
束計算を行う（ステップ■、■）。

ａｌ””ａｌ　β＋ｂ、ｒ＋Ｃ，−００１但し、　ａｌ
、ｂｌ　：係数 Ｃ１：定数 そしてビレット４の回転数が目標値Ｎｏ又はその許容範
囲内の値か否かを判断しくステップ■）、Ｎｏと一致又
は許容範囲内の値であるときは傾斜角β、交叉角γを決
定し、またこの条件を満たさないときはステップ■に戻
って上記した過程を反復し、傾斜角β、交叉角γを求め
る。

ただ傾斜角β、交叉角γを修正すると、幾何学的に傾斜
ロール開度ｒｇが変化するため、その変化分Δｒｇ　　
ｒは次のビレットに対する穿孔圧延条件の設定に際して
、傾斜ロール開度をΔｒｇ′だけ多く補正することによ
って対応する。

上述の如くして求めたビレット回転数を一定に維持する
ための傾斜ロール佃斜角β、又は傾斜ロール交叉角γを
次のビレットの穿孔圧延に際してその穿孔圧延条件とし
てプリセントを行う。勿論傾斜角及び交叉角の双方を所
定の配分率で制御することとしてもよい。

次に本発明方法を実施するための具体的な装置について
説明する。

第４図は本発明方法を実施する装置のブロック図であり
、図中２１は素管５の外径計、２２は同じく長さ針、２
３はプラグの２の長さ針、２４はマンドレルバ一温度針
、２５は演算制御部を示している。演算制御部２５は外
径計２１、長さ計２２から既に穿孔圧延された素管５に
ついての外径、長さを読み込み、当該素管５について定
められている外径及び伸し長さの目標値と比較し、目標
値に一致させるための傾斜ロール開度、プラグリードの
補正量を求めると共に、次に穿孔圧延すべきビレットの
直径、並びに実貫重量を設定器２６から、また当該ビレ
ットから得べき素管の外径、伸し長さについての目標値
をメ―管目標値設定器２７から読み込み、更に長さ針２
３、温度計２４から次の穿孔圧延に使用するする工具で
あるプラグ２の長さ及びマンドレルバ−３の温度を求め
てプラグ２とマンドレルバ−３とを組み合ゼた状態での
工具全体としての長さを算出してプラグリードの補正量
を算出し、これら補正量を前座して次の穿孔圧延のため
の傾斜ロール開度、プラグリードを含む穿孔圧延条件を
演算する。そしてこの演算値に基づいて次のビレットが
傾斜ロールＩＬｌｒ間に噛み込まれ、プラグ２の先端に
達するまでのビレット回転数を（６）式に従って算出し
、このビレット回転数が所定目標値と一致するよう（７
’）、（９）又は０Φ式に従って傾斜ロール１１１．１
ｒの傾斜角及び／又は交叉角の修正量を演算する。この
傾斜角及び／又は交叉角の修正量はプラグとマンドレル
バ−との組からなる工具使用に際しての穿孔圧延条件と
して記憶部２Ｂに格納しておく。この傾斜角及び／又は
交叉角（又はこれらの修正量）は更に後のビレットの穿
孔圧延に際して呼び出し、初期値として素管の外径、長
さ等に基づき前記した傾斜ロール開度、プラグリードの
補正量の算出に用いる。

前述の如くして演算された傾斜角及び／又は交叉角の修
正量は夫々に相応する制御信号として傾斜角及び／又は
交叉角の自動設定器２９．３０へ出力され傾斜角及び／
又は交叉角の設定がなされる。

なお、プラグとマンドレルバ−とを組合せた工具を順次
ｊ層頂使用する、所謂ハ゛−サーキュレーション方式の
穿孔機も適用し得ることは勿論である。

次に本発明方法の゛試験結果について説明する。

供試材としては２　！４　Ｃｒ　　１．ＯＭｏ　ｔ；Ｈ
であって外）１１８７鰭のビレットをバーサーキュレー
ションを行っている穿孔機により外径１９２　＊ｍ、肉
厚１５．９２鰭の素管とすべく穿孔圧延を行い、その内
面かぶれ疵の発η；率を求めた。なお参照として同し条
件で従来方法によって素管を得、その内面かふれ疵の発
生率を求めた。

表　　　　１ この表１から明らかな如く本発明方法に依った場合には
鋼種によっても異なるが、従来方法に依った場合に比較
して内面かぶれ疵の発生率は２以下となった。

〔効果〕

以上の如く本発明にあっては傾斜ロールによるビレット
噛込み位置からプラグ先端に到るまでのビレット回転数
を求め、これを目標値と一致せしめるべく傾斜ロールの
傾斜角及び／または交叉角を調節することによって素管
の内面疵を大幅に低減出来、管品質の格段の向上が図れ
るなど、本発明は優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（イ）、（ロ）、（ハ）は本発明方法の説明図、
第２図はビレット回転数を求めるための説明図、第３図
は傾斜ロールの傾斜角、交叉角を決定する過程を示すフ
ローチャート、第４図は本発明方法を実施するための装
置のブロック図、第５図はビレットの回転数と内面疵と
の関係を示すグラフである。 １＃、ｌｒ・・・傾斜ロール　２・・・プラグ　３・・
・マンドレルバ−４・・・ビレット　５・・・素管　６
・・・ディスクガイドロール　２１・・・外径計　２２
・・・長さ計２３・・・長さ針　２４・・・温度計　２
５・・・演算制御部２６・・・ビレット秤量器　２７・
・・素管目標値設定器２Ｂ・・・記憶部　２９・・・交
叉角自動設定器３０・・・傾斜角自動設定器 特　給　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫ｎ 猶　２（２１ ｊ’Ｌ、ｌ−回転数、（口〕 箋５図 第　３　図 手続補正書（自発） 昭和６０年３月２６日 １、事件の表示 昭和５９年特許願第１２４０７０号 ２、発明の名称 傾斜ロール穿孔機の穿孔圧延制御方法 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 所在地　　　大阪市東区北浜５丁目１５番地名　称　　
　（２１１）住友金属工業株式会社代表者　熊谷典文 ４、　代理人 住　所　　■５４３大阪市天王寺区四天王寺１丁目１４
番２２号　日進ビル２０７号河野特許事務所（電話０６
−７７９−３０８８　；明細書の「発明の詳細な説明」
の欄及び図面６、補正の内容 ６−１「発明の詳細な説明」の欄 （１１明細書の第９頁３行目にｒＶｅは下記（４）式」
とあるを、ｒｖｚは下記（４）式」と訂正する。 （２）　　明細書の第９頁５行目の式 ％式％（４１ を次のとおりに訂正する。 ｒＶ［＝ＶＣ−ｓｉｎβ・ψ１／ＥＩ２−１４）Ｊ（３
）明細書の第１５頁３行目と４行目との間に次のとおり
加入する。 「但し、ｋ２　：補正係数」 °（４）明細書の第１９頁にある表１を次のとおりに訂
正する。 表　　　１ ６−２図面 本１１１Ｈｗに添付した図面中箱１図（イ）。 （ロ）、（ハ）及び第３図を夫々別紙のとおりに訂正す
る。 ７、添付書類の目録

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、一対の傾斜ロールと、マンドレルバーの先端部に支
   持されて前記傾斜ロール間に配されたプラグとを具備す
   る穿孔機によるビレット穿孔圧延過程において、ビレッ
   トが傾斜ロール間に噛み込まれ始める位置からプラグ先
   端部に至る間のビレット回転数を傾斜ロールの傾斜角及
   び面角を含む数式に従って算出し、これを予め定めた目
   標値に一致せしめるべく傾斜ロールの傾斜角及び／又は
   交叉角を修正制御することを特徴とする傾斜ロール穿孔
   機の穿孔圧延制御方法。