JPS63230214A - 管圧延制御方法 - 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、心金棒を挿通させた素管をカリバーロールを
用いて圧延するマンドレルミル等の延伸圧延機における
管圧延制御方法に関する。

〔従来技術〕

マンドレルミル等の延伸圧延機にて素管を圧延する場合
の肉厚制御方法として、従来より、板圧延の分野で広く
採用されている自動板厚制御方法（Ａ、Ｇ、Ｃ，法）の
適用が試みられている。この制御方法は被圧延材（素管
）１本ごとに基準となる圧延荷重を決定し、この基準と
実績圧延荷重との偏差ΔＰ及び予め測定したミル剛性係
数Ｋｍから、圧下位置の制御量ΔＸを下記＋１１式にて
算出し、この算出値を各圧下装置に出力するものである
。

ΔＸ＝−Ｃ・ΔＰ　／　Ｋｍ　　・１　／　２−（１１
但し、Ｃ：圧延荷重の変化量をカリバーロールのフラン
ジ部間隔に換算するための 定数 ところがマンドレルミルでは穿孔された素管の内部に心
金棒を挿通し、カリバーロールと心金棒とにより素管の
肉厚を減じているので、この方法にて制御する場合、圧
延中の摩耗または熱負荷の差等によって心金棒の外径が
変動するときには、素管に軸方向または周方向の肉厚変
動が生しるという問題点があった。

また、マンドレルミルは通常７〜８台の圧延スタンドが
、交互に圧延方向を９０″変えて配置されている圧延機
であるので、種々の要因によりスタンド間に圧縮力或い
は引張力が生じて素管に軸方向の肉厚変動が生じる。ま
た実質的に延伸圧延する最後の２スタンドが１組となっ
て全周にわたる肉厚が決定されるので、実質的に延伸圧
延する最後のスタンドにおいて溝底部に対向する部分は
肉厚が常に均一化されるが、両スタンド間張力が変化し
た場合には、フランジ部に対向する部分の変形量が変動
してこの部分は肉厚が均一化されず、素管に周方向の肉
厚変動が生じるという問題点があった。

そこで、本出願人はこれらの問題点を解消すべく、実質
的に延伸圧延する最後の２スタンドにおける圧延荷重及
びこれらを通過中の心金棒の直径に基づき、ロール圧下
位置及びロール回転数を制御する管圧制御方法を特願昭
５９−１６２５７号にて提案した。この方法の要旨は、
実質的に延伸圧延する最後の２スタンドにおいて、該当
スタンドでの圧延荷重及びスタンド直下を通過中の心金
棒の直径に基づき、素管肉厚の偏差を求め、この偏差を
解消すべくロール圧下位置を制御すると共に、前記両ス
タンド間の素管速度を一定にすべくロール回転数を制御
することにある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この方法では、心金棒の直径に基づくロール圧下位置の
制御効果は優れているが、ロール回転数の制御は応答性
が悪いという難点があった。その結果、急激な圧延荷重
変動がある場合にはロール圧下位置とロール回転数との
整合性がとれずにスタンド間張力を一定にできないこと
があり、実質的に延伸圧延する最後のスタンドにおいて
溝底部に対向する部分の肉厚分布が均一化されているの
に対し、その前スタンドの溝底部に対向する部分、つま
り実質的に延伸圧延する最後のスタンドでフランジ部に
対向する部分は均一でなく、管に肉厚変動が残ることが
あるという問題点があった。従ってスタンド間張力変動
に伴う変形量の変動を制御するには不十分であった。

またこの方法では、実質的に延伸圧延する最後のスタン
ドの圧下量変化に伴って、そのフランジ部に対向する部
分において生じる減肉量を考慮しておらず、管に肉厚変
動が残る可能性があるという難点があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、前
記特願昭５９−１６２５７号提案の改良方法であり、実
質的に延伸圧延する最後の２スタンドにおける圧延荷重
、これらを通過中の心金棒の直径及びこれら両スタンド
間の張力を検出し、これらの検出値に基づき前記両スタ
ンドのロール圧下位置を制御することにより、肉厚変動
を解消して大幅な管品質の向上を図り得るようにした管
圧延制御方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る管圧延制御方法は、内部に心金棒を挿通し
た素管を、カリバーロールを備えた複数スタンドに通し
て延伸圧延する過程において、実質的に延伸圧延する最
後のスタンド及びその前スタンドにおける各圧延荷重、
これら２スタンドを通過中の各スタンド部の心金棒直径
、及びこれら２スタンド間の素管に作用するスタンド間
張力を検出し、これらの検出値に基づき前記２スタンド
のロール圧下位置を制御することを特徴とする。

〔作用〕

カリバーロールを備えた複数スタンドのうち、実質的に
延伸圧延する最後のスタンド及びその前スタンドにおけ
る圧延荷重及び心金棒直径と両スタンド間の張力を検出
する。次に、これらの検出値に基づき両スタンドにおけ
るロール圧下位置を制御する。そうすると、肉厚変動が
解消され、肉厚が均一である管が製造される。

〔実施例〕

以下、本発明方法をその実施例を示す図面に基づき具体
的に説明する。第１図は本発明方法の実施状態を示す模
式図であり、図中１．２，３．・・・。

６．７．８はマンドレルミル１０のロールスタンド、１
１は素管、１２は心金棒を示している。マンドレルミル
ｌＯの各スタンド１〜８は交互に向きを９０″変えたカ
リバーロール１ａ＋　２ａ＋　＝・、７ａ、　８ａを備
え、夫々モータによって回転駆動されるようにしてあリ
、第１〜第７スタンドにおいて実質的な延伸圧延を行い
、一方第８スタンド８においては実質的な延伸圧延を行
わず、素管１１からの心金捧１２の抜き出しを容易化す
る圧延を行うようになっている。

第６スタンド６及び第７スタンド７には、夫々演算制御
装置２０からの制御信号に基づきカリバーロール６ａ、
　７ａの圧下位置を調節する圧下装置６ｂ、　７ｂが設
けられ、圧下装置６ｂ、　７ｂには圧延荷重を測定スル
ロードセル６ｃ、　７ｃが付設されている。また両スタ
ンド６．７間には素管１１に作用する張力を検出する張
力計１３が設けられている。更に、図示しない駆動源に
て素管１１のパスラインに沿って往復移動するりティナ
１４は心金棒工２の基端部を保持しており、リティナ１
４にはその移動速度を検出するパルスゼネレータ１４ａ
が付設されている。

かかる構成において、リティナ１４にて心金棒１２を移
動させながら、素管１１を心金棒１２及び各カリバーロ
ール１ａ〜８ａにて圧延する。なお心金捧１２は複数本
用意されており循環使用されるようになっている。

演算制御装置２０は圧延中に、ロードセル６ｂ、　７ｂ
から圧延荷重を示す信号と、パルスゼネレータ１４ａか
らりティナ１４（心金捧１２）の移動速度を示す信号と
を読込む。また、各心金捧１２は各圧延が終了する都度
循環移送ライン中において、例えばレーザ式の直径側定
器（図示せず）等により、軸長方向各部の直径を測定さ
れ、測定データを演算制御装置２０に入力し記憶させて
おく。

そして演算制御装置２ｏは上述した各種の入力信号に基
づき、両スタンド６．７のカリハロール６ａ。

７ａの圧下位置の制御】を演算し、その出力を圧下装置
６ｂ、　７ｂに出力する。以下、その演算方法について
説明する。

延伸圧延中の心金棒１２の移動速度をパルスゼネレータ
から取込み、第６，７スタンド６．７におけるカリバー
ロール６ａ、　６ａ、　７ａ、　７ａの溝底部と対向し
て位置する部分の心金捧１２の先端または基端からの位
置を経時的に求め、その画部分における心金棒１２の平
均直径に対する偏差ΔＤ６．ΔＤ７を予め入力しである
データから算出する。またロードセル６ｃ、　７ｃから
圧延荷重の実績値を取込み、各スタンド毎に設定した基
準値との偏差ΔＰ６゜ΔＰ７を求める。第６．７のスタ
ンド６．７のミ□　ル剛性係数を夫々ＫＩＩｌｓ＋Ｋｍ
７として、前記第（１１式につき心金棒１２の直径偏差
ΔＤ６．ΔＤ７分を補正して、両スタンドの圧下位置制
御量ΔＸ６＋ΔＸ７を下記（２）、　（３）式の如く算
出する。

ΔＸ６＝−Ｃ，・　（ΔＰ６／Ｋｍ５−ΔＤｓ　）　／
　２−（２１ΔＸ７　＝−Ｃ７・　（ΔＰ７／Ｋｍｌ−
ΔＤｔ）／２・・・（３）但し、Ｃ６，Ｃ７：第６．７
スタンドにおける換算係数 次に、特願昭５９−１６２５７号の方法において肉厚変
動の原因であった、第７スタンドのフランジ部に対向す
る部分に生じる該スタンドの圧下量変化に伴った減肉量
及びスタンド間張力に伴う同じ部分の変形量を予測し、
この予測値にて前記（２１，（３１式を補正する。なお
、これらの減肉量及び変形量が問題になるのは、第７ス
タンドにおいてフランジ部に対向する部分（第６スタン
ドにおいてロールの溝底部に対向する部分）であるので
、前記（２）。

（３）式のうち（２）式のΔＸ６にのみ補正を加える。

まず第７スタンド７の圧下量変化に伴って生じる減肉量
について説明する。外径分布が既知の心金棒を使用して
スタンド間張力がない状態で、またロール圧下位置を一
定にして圧延を行い、この場合の心金棒とカリバーロー
ルの溝底部との間隔を素管の実測肉厚とし、この値Ｅ°
とその際の圧延荷ＭＰ′とから第６．７スタンドにて圧
延した場合の第６スタンドの見かけ上のミル剛性係数Ｋ
ｍ、’を、ＫＩ１１６　’＝　（Ｐ’−Ｐａ）／　（１
”−ＮＯ）−’Ａとして算出する（ＰＯ，”Ｏ基準値）
。そして、実測のミル剛性係数Ｋｍ６、見かけ上のミル
剛性係数Ｋｍ６　°及び実測の圧延荷重の偏差ΔＰ６を
用いて減肉量の予測値ΔＰ６／　（Ｋｍ　５　　°〜Ｋ
ｍｓ）を算出し、この予測値にて前記（２）式を補正す
る。

次に、第６．７スタンド間における張力に伴う変形量に
ついて説明する。まず、第６．７スタンド間に設けた張
力計１３にて圧延対象の素管と同一材質の素管のスタン
ド間張力を検出し、両スタンド間の張カバターンを求め
ておく。この張力パタ−ンに基づき圧延対象の素管のス
タンド間張力を推定し、基準張力との偏差ΔＴ６□を予
測する。

そしてこの予測偏差値ΔＴ６７にて前記（２）式に対し
てＣｔ　・ΔＴ６７　（但し、Ｃｔ　：スタンド間張力
偏差を第６スタンドのフランジ部の間隔に換算するだめ
の係数）分の制御量の補正を行う。

これらの補正を行うことにより、第６スタンドにおける
圧下位置制御量Δχ６　°は下記（４）式の如く算出さ
れる。

Δχ６　′−−Ｃ６・　（ΔＰ　６　／　Ｋｍ　６−Δ
Ｐ６／　（Ｋｍ６　　’−Ｋｍ５）−ΔＤｓ）／２−ｃ
ｔ　　・ΔＴ６７・・・（４）第６，７スタンド６．７
における圧下位置制御量ΔＸ６　′、ΔＸ７は、上記（
４１，（３）式に従って算出され、その信号が油圧圧下
装置６ｂ、　７ｂに出力される。

また、圧下位置制御に伴うスタンド間張力の変動により
生じる外径のバラツキを解消すべく、カリバーロール６
ａ、　７ａの回転数調節値ΔＲ６，ΔＲ７を下記４５１
．　（６１式に基づき算出し、その信号を図示しないカ
リバーロール駆動用の各モータに出力する。

ΔＲ６＝ＣＲ６・ΔＴ６７　　　　　・・・（５）ΔＲ
７＝ＣＲ７・ΔＴ６７　　　　　・・・（６）但し、Ｃ
Ｒ６＋　ＣＲ７：夫々第６．７スタンドにおいて、スタ
ンド間張力偏差をロール回転数偏差に換算するための係
数 そして、これらの制御出力により肉厚、外径が均一化さ
れた管を製造することができる。

〔効果〕

次に本発明方法を通用して得た素管の肉厚分布について
の試験結果について説明する。供試材は、外径１９４１
ｍ、肉厚７．０鶴、長さ２８，０００．富の普通鋼であ
り、８スタンドのマンドレルミルにおいて、第６．７ス
タンドの圧下位置の制御を行った場合の結果を示す。第
２図は本発明方法によった場合の結果、また第３，４図
は夫々比較例であって、このうち第３図は全く制御を加
えない場合の結果、第４図は従来方法（特願昭５９−１
６２５７号の発明）によった場合の結果を示しており、
各図は何れも横軸にトップから管軸方向への距離を、横
軸は肉厚２回転数を示している。

このグラフから明らかな如く、従来方法は全く１ｈす御
を行わない場合に比較してその肉厚のバラツキは少なく
なっているが、その程度は十分でない。

従来方法では、ロール圧下位置及びロール回転数の制御
がマツチングしておらず、また第７スタンドにおいてフ
ランジ部に対向する部分が変形するので、第６スタンド
の溝底部に対向する部分の肉厚の改善効果が少ない。こ
れに対して、本発明方法では、フランジ部に対向する部
分の変形ｍを予測し、この予測値にてロール圧下位置の
制御量を補正するので、第６，７スタンドの溝底部に対
向する部分は何れも均一な肉厚分布が得られ、管寸法精
度が向上していることが判る。

以上詳述した如く本発明方法にあっては素管の肉厚側御
において、最後スタンドのフランジ部に対向する部分に
生じる、最後スタンドの圧下量に伴う減肉量及びスタン
ド間張力に伴う変形量を予測し、その予測値にて最後部
の前スタンドの圧下位置の制御量を補正するので、肉厚
変動を解消でき管品質の大幅な向上を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施状態を示す模式図、第２．３
．４図は本発明方法の効果を説明するための肉厚の比較
試験結果を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内部に心金棒を挿通した素管を、カリバーロールを
   備えた複数スタンドに通して延伸圧延する過程において
   、実質的に延伸圧延する最後のスタンド及びその前スタ
   ンドにおける各圧延荷重、これら２スタンドを通過中の
   各スタンド部の心金棒直径、及びこれら２スタンド間の
   素管に作用するスタンド間張力を検出し、これらの検出
   値に基づき前記２スタンドのロール圧下位置を制御する
   ことを特徴とする管圧延制御方法。