JPS63238910A - 製管圧延ハウジングのミル剛性測定装置 - 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、圧延ロール、ハウジングのミル剛性を特定す
る荷重とハウジング歪とを測定するとともに圧延制御用
のプロセスコンピュータに測定データを出力する製管圧
延ハウジングのミル剛性測定装置に関する。

〔従来技術〕

製管圧延、例えば継目無鋼管の圧延に用いられるマンド
レルミルにおいて、マンネスマンビア号で穿孔された素
管は、７〜９スタンドを有するマンドレルミルにより、
マンドレルとロールとの間で連続的に圧延され、また、
圧延の際、上下ロールの間隔が圧下スクリユ等により調
整され、所定の径、肉厚を有する管に圧延される。

しかし、圧延時には数百トンのロール反力が発生し、ロ
ールを担持するロール軸、ハウジング及び圧下スクリユ
等に弾性変形が発生して無負荷時に設定したロール間隔
が広がり、圧延材外径及び肉厚が初期設定寸法より大き
くなる。従って、圧延によるハウジング全体の弾性変形
、所謂ミル剛性の変化を考慮してロール間隔を予め設定
すればよいが、ミル剛性はハウジング毎、さらにロール
径、圧延荷重の大小等によって異なり、その値は一律に
求まるものではない。

そこで従来では圧延のオフラインにおいて、各ハウジン
グ別に、上下ロール間に油圧ジ中ツキを取り付け、多段
階に負荷荷重を変化させ、ロール端部に取付けたダイヤ
ルゲージにてロールのっぽ部分の離隔距離を実測してハ
ウジング歪を求め、荷重とハウジング歪との関係、即ち
ミル剛性を第２図に示すような線図に表わし、その係数
を求めて記録しておき、実圧延時にこの値を圧延制御用
のプロセスコンピュータ（以下、プロコンという）に入
力し、ロールの圧下位置を制御している。

また、簡略的には、経験的に求められた全ハウジング−
律の係数又は計算により求めた値を制御データとしてプ
ロコンに入力している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、ミル剛性は、前述の如く、各ハウジング、さ
らにロール径、圧延荷重の大小等によって異なり、その
値は一律に求まるものではなく、経験的に求めた値、計
算値であっては、適切なロール間隔の設定を行い得ず、
鋼管の外径精度及び肉厚精度が低いという問題点があっ
た。また、従来方法によってデータを実測する際、ハウ
ジングを多数備えた圧延施設においては、多人数、長時
間を要するとともに、測定データの解析にも長時間を要
し、また、測定器における読取データはｌ／１００ｗ単
位等の精密さが要求され、目視による測定では誤差の発
生は避は得ず、さらにハウジング歪として同定する両ロ
ールのっぽ間距離は、厳密には、ロールキャリパ部分中
央に現出する、所謂ハウジング歪そのものではないため
、測定データが正確なミル剛性特定に効を奏し得す、ま
た測定したデータをハウジング別に管理する煩わしさが
あるといった問題点があった。

本発明はこのような問題点を解決するためになさ゛れた
ものであって、迅速、簡単にしかも高精度のミル剛性を
測定し得る製管圧延ハウジングのミル剛性測定装置を提
供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、製管用のロールを対向させて支承するハウジ
ングの前記対向ロール間に荷重を与え、該ロールを支承
するハウジングの歪を測定し、測定した歪及びＴｔ１重
に基づいて該ハウジングのミル剛性を特定するミル剛性
測定装置において、ロール間隙に介装され、該ロールに
荷重を与えるジヤツキシリンダーと、ロールに与えられ
た荷重を検出するロードセルと、与えられた荷重により
生じたハウジングの歪を検出する測長器と、ハウジング
個別のミル剛性を測定すべく、検出した荷重と該荷重に
よって発生するハウジングの歪とを対応付け、スタンド
を識別する番号とともにプロセスコンピュータへ出力す
るデータ一括手段とを備えたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明装置は、ジヤツキシリンダをハウジングに対向し
て支承されたロール間に介装してロールに荷重を与え、
与えた荷重をロードセルが検出するとともに、荷重によ
り生じたハウジングの歪を測長器が検出し、検出された
荷重とその荷重により発生したハウジングの歪とを対応
付け、スタンドを識別する番号とともに一括してプロセ
スコンピュータへ出力し、プロセスコンピュータはコレ
らのデータに基づき各スタンド別にミル剛性を特定する
。

〔実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づき詳述する
。第１図は本発明に係るミル剛性測定装置を介装したハ
ウジングの模式的ブロック図である０図中１は、マンド
レルミルを構成するロールであって２個が１組となって
おり、夫々がロール軸２によってハウジング３に支承さ
れる。マンドレルミルは、このようなハウジングを組み
込んだスタンド１組を１スタンドとする７〜９スタンド
からなり各スタンドは互いにロール軸方向を９０゜交叉
させて連続しており、前工程にて中空に形成された素管
を、管内径を決定すべく中空部分に挿入された所要径の
マンドレルバ−とともに、各ロール間隙に通し、略所要
の外径及び肉厚を有する継目無鋼管に圧延し、圧延後、
マンドレルバ−を引き抜くものである。

図中４は、ロールに対する荷重の印加及び荷重、ハウジ
ング歪に係る信号を検出する検出部であって、ロールキ
ャリパ底部近傍と同一曲率の面を有する当て金物５ａ、
５ｂを両ロール１，１のロールキャリパに当接させ、当
て金物５ａ、　５ｂ間に検出部４を介装する。検出部４
は、ロードセル・ディジタルスケール内蔵型の単動油圧
ジヤツキシリンダからなり、シリンダ４１に設けた油室
４２ａ、　４２ｂへの給油量の増減に応じて摺動するピ
ストンロッド４３の圧力をロール１へ印加し、その印加
荷重は、加えられた力により生ずる歪に応じた電圧を出
力するロードセル４４により検出されるとともに、その
一端が前記ピストンロッド４３に連接され、ピストンロ
ッド４３の摺動に連動するディジタルスケールロフト４
５の移動距離、即ちロール反力が惹起するハウジング歪
量、が検出精度１／１０００ｍを有するディジタルスケ
ールへフド４６により検出される。

また、検出部４の各検出値は制御部６に入力され、制御
部６はこれらの値を記録するとともに、オンライン時に
圧延を制御する圧延制御プロコン７へこれらの値を出力
し、圧延制御プロコン７は各ハウジング別にこれらの値
を記憶しておく。

さらに制御部６につき詳述すれば、ロードセル４４から
出力される印加荷重に応じた電圧は、歪アンプ６１にて
増幅され、増幅された電圧はＡ／Ｄ　（アナログ／ディ
ジタル）変換器６２にてディジタル信号に変換され、こ
の信号がＣＰＵ　６３へ出力され、ＣＰＵ　６３は電圧
値に基づき荷重を算出する。一方、マグネスケールヘッ
ド４６により検出された信号は、パルス発信器６４にて
受信され、増幅され、ＢＣＤコード等を用いたディジタ
ル信号としてカウンタ・Ｄ／Ａ（ディジタル／アナログ
）変換器６５へ出力される。

カウンタ・Ｄ／Ａ変換器６５は、入力したパルス信号を
カウントしてハウジング歪を算出し、算出したハウジン
グ歪を図示省略した表示部に表示するとともに、ディジ
タル信号としてｃｐｕ　ｅａに送り、またアナログ変換
してＸＹレコーダ６６へ出力する。このハウジング歪は
、ＣＰＵ　６３により前記荷重と対応付けてＸＹレコー
ダ６６へ出力されＸＹレコーダ６６はハウジング歪と荷
重との関係をチャート上に記録し、このチャートは図示
省略したプロッタ等にハードコピーとして印写し得る。

またＣＰＵ　６３は、入力されたハウジング歪及び荷重
を、測定に先立ち入力されたハウジングを識別する番号
に対応付けて圧延制御プロコン７へ出力する。圧延制御
プロコン７は入力されたこれらの値をハウジング番号別
に記憶する。さらにＣＰＵ　６３は、測定間隔を定める
べく測定に先立ち設定される任意の荷重刻み及び測定の
開始・終了の信号を油圧制御器６７に与え、油圧制御器
６７は与えられた測定開始・終了信号及び荷重刻みに応
じて油圧発生装置８を駆動する。

以上の如き構成のミル剛性測定装置によるミル剛性測定
方法につき説明する。測定は圧延オフラインにて実１デ
され、ロール１，１に当て金物５ａ、５ｂを当接させて
その間隙に検知部４を密接させて設置し、測定するハウ
ジングに付与された識別番号及び該ハウジングの印加荷
重限度、測定荷重刻みをテンキー等を用いて制御部６に
入力する。測定開始を指示するとともにロードセル４４
をリセットしてゼロ点セントすると、油圧発生装置８が
起動され、油室４２ｂへの圧油を供給してピストンロッ
ドをロール方向へ押し、ロードセル４４で検出した荷重
が設定値になると一旦圧油の供給を停止してディジタル
スケールの値を読み込む。即ちロールには荷重が印加さ
れ、これによってロール反力が発生し、ロール反力はハ
ウジングの歪を惹起し、これら荷重とハウジング歪とが
検出され、検出された両値は制御部６にて対応付けられ
、圧延制御プロコンマに予め入力されたハウジング毎の
識別番号とともに記憶される。一連の測定が終了すると
再び油圧発生装置８を起動し、ロードセル４４の値が設
定荷重刻みになる毎に、前述と同様の測定が行なわれ、
検出値が記憶される。以上の動作を荷重限度まで繰り返
した後、必要ならば逆に油室４２ｂの圧油を排出し、減
少するロールｌの荷ｍと、発生するハウジング歪とを設
定荷重刻み毎に検出し、検出値及び／又は設定荷重刻み
毎の平均値は圧延制御プロコンマに記憶される。同様の
測定を各ハウジングについて行い、データ及び該データ
・　に基づき特定されたミル剛性係数はハウジング別に
識別番号に対応付けて記憶される。

圧延オンラインでは、ハウジングを所定のスタンドに組
み込み、測定データを記憶させた圧延制御プロコンマに
ハウジングの識別番号を入力することにより、記憶した
ミル剛性係数に基づき、ロール開度が自動的に設定され
る。

ところで第２図は縦軸に荷重、横軸にハウジング歪をと
って表わした線図であって、この線図から明らかな如く
、両者間の関係、所謂ミル剛性は所定の特性を有する。

即ち、荷重が所定値以上となると、両者の関係は直線的
となる特性を有し、この直線部分の勾配をミル剛性係数
として特定する４法が一般的である。

なお、圧延制御プロコン７にはオンラインにて、管の外
径、肉厚、材質等の異なった条件下における各スタンド
の荷重を検出し、これらのデータも記憶しておき、実圧
延の条件と符号する各スタンドの荷重を選択する。

さらに、前述の如く特定されたミル剛性係数に基づきロ
ール開度が設定される原理は、管の所要肉厚をｔ（ｍ）
、マンドレルの外径をＤ（ａｍ）、圧延荷重をＰ　（ｔ
ｏｎ）、無負荷時のロール開度を５（ｆｉ）、ミル剛性
係数をＭ　（ｔｏｎ／鶴）とすると、前記無負荷時のロ
ール開度Ｓは下式の如く表される。

Ｓ　＝２ｔ＋　Ｄ　−−ｘ　Ｐ　　　　−（ｔ）従って
初期のロール開度Ｓを（１１式で求められる値に設定す
れば、所要肉厚ｔ（ｍ）の管に圧延される。

次に、本発明者等がオフラインにおいて測定したハウジ
ング歪と荷重とを圧延制御プロコンに記憶させ、これら
に基づき決定されるミル剛性によリロール圧下位置を自
動設定させ、圧延を行った結果、エンジマーク出現率の
減少及びマンドレルバ−引抜き時における管座圧発生の
減少が明らかになった。即ち、従来の計算に基づくミル
剛性係数ではロールは締込みすぎであったため、ロール
にエンジマークが出やすく、またマンドレルバ−引抜き
の際、特に薄肉材において、ロール締込みが過多であれ
ばマンドレルバ−へのロール噛込ミ力が大となり、従っ
て引抜く力が大となり、結果的に管の座屈が発生してい
た。しかし、ミル剛性を調整することによりこのような
問題点が解消されることが明らかとなった。

また、従来では、データ採取には３〜４人で一日を要し
ていたが、本発明装置を用いれば、１人で１時間程度を
要するだけで測定が完了する。

なお、圧延を繰り返す間に、ロール、ロール軸。

ベアリング等のミル各部に摩耗、変形等が生じ、さらに
ロールは再改削使用することによりハウジング全体の歪
が変動するため、以上の如きミル剛性係数調整を頻繁に
行うことが望ましい。

本実施例ではハウジングをスタンドから取外し、オフラ
インで測定する場合について述べたが、本発明装置をロ
ール間に取付け、取外しできる空間があれば、ハウジン
グをスタンドに組み込んだ状態で測定することができる
。

また、本実施例では、本発明装置をマンドレルミルにお
けるミル剛性係数の調整に用いる場合につき詳述したが
、サイプ又はレデューサにおいて用いても同様の効果が
得られる。

〔効果〕

本発明装置は、ミル剛性を決定するハウジング歪と荷重
とのデータ検出及び、検出データの圧延制御プロコンへ
の入力を自動的に迅速に処理し得る構成であるため、デ
ータ採取に要する人員及び時間を大幅に減少させるとと
もに実圧延に即した精密なデータが殆んど誤差もなく採
取でき、ミル剛性係数の調整を容易であって確実なもの
とすることにより、管の歩留り向上及び品質向上に寄与
するといった優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るミル剛性測定装置の構成を示すブ
ロック図、第２図はハウジング歪と荷重との関係を示す
グラフである。 ｌ・・・ロール　　３・・・ハウジング　　４・・・検
知部６・・・制御部　　７・・・圧延制御プロコン　　
８・・・油圧発生装置　　４１・・・シリンダ　　４２
ａ、４２ｂ・・・油室４３・・・ピストンロッド　　４
４・・・ロードセル　　４５・・・ディジタルスケール
ヘッド　　４６・・・ディジタルスケールヘッド　　６
３・・・ＣＰＵ　　　６７・・・油圧制御器性　許　出
願人　住友金属工業株式会社代理人　弁理士　河　　野
　　登　　夫ｏ　　ｏ！　　ｏ、’　　ｏ、”　　ｏ！
　　ｏｓｏ、＆　　ｏｙ　　ｏ、＊　　ｏ、ｊハ？７す
”シフ°’　Ｌ　ｒ　ｍｍ　）第　２　回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、製管用のロールを対向させて支承するハウジングの
   前記対向ロール間に荷重を与え、該ロールを支承するハ
   ウジングの歪を測定し、測定した歪及び荷重に基づいて
   該ハウジングのミル剛性を特定するミル剛性測定装置に
   おいて、 ロール間隙に介装され、該ロールに荷重を 与えるジャッキシリンダと、 ロールに与えられた荷重を検出するロード セルと、 与えられた荷重により生じたハウジングの 歪を検出する測長器と、 ハウジング個別のミル剛性を測定すべく、 検出した荷重と該荷重によって発生するハウジングの歪
   とを対応付け、スタンドを識別する番号とともにプロセ
   スコンピュータへ出力するデータ一括手段と を備えたことを特徴とする製管圧延ハウジ ングのミル剛性測定装置。