WO2005095013A1 - 管の定径圧延制御方法及び定径圧延制御装置 - Google Patents

管の定径圧延制御方法及び定径圧延制御装置 Download PDF

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WO2005095013A1
WO2005095013A1 PCT/JP2005/006179 JP2005006179W WO2005095013A1 WO 2005095013 A1 WO2005095013 A1 WO 2005095013A1 JP 2005006179 W JP2005006179 W JP 2005006179W WO 2005095013 A1 WO2005095013 A1 WO 2005095013A1
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prediction error
stand
rotation speed
pipe
rolling
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Application number
PCT/JP2005/006179
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English (en)
French (fr)
Inventor
Takateru Inage
Fumio Okayama
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries, Ltd.
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Publication date
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Priority to JP2006511772A priority patent/JP4697605B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B37/00—Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/78—Control of tube rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B17/00—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/14—Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling without mandrel, e.g. stretch-reducing mills
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21B—ROLLING OF METAL
    • B21B38/00—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product
    • B21B38/04—Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring thickness, width, diameter or other transverse dimensions of the product

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for controlling the sizing of a pipe, and more particularly to a method for effectively controlling a wall thickness defect at a pipe end rolled by a sizing mill.
  • the present invention relates to a constant diameter rolling control method and a constant diameter rolling control device.
  • a plurality of stands each having two or three grooved rolling rolls (hereinafter referred to as rolling rolls) are provided on each stand.
  • the configured constant-diameter rolling mill (a sizer, a stretch reducer, etc.) is used.
  • the constant-diameter rolling mill controls the wall thickness of the tube by giving a difference in the peripheral speed of the rolling roll between adjacent stands to apply a tensile force in the tube axis direction to the tube being rolled.
  • the peripheral speed (specifically, the rotation speed) of the rolling roll is controlled ( A method of reducing the rotation speed when rolling the pipe end) can be considered.
  • the timing for starting the control of the rotation speed of the rolling roll is accurate.
  • the time T until the pipe end reaches the first stand is set based on the time when the pipe end of the pipe 1 is detected by the pipe end detector 8 such as an HMD.
  • the pipe end is (i 1)
  • the present invention uses a method of accurately predicting time T and time T (i ⁇ 2) without using a high-precision sensor.
  • Japanese Patent No. 2541311 discloses that a driving current and a rotational speed force of a motor for driving a rolling roll and a rolling torque are calculated, and a pipe end of a pipe is moved to each stand according to a fluctuation state of the calculated rolling torque. The actual rotation speed of the rolling roll in the next rolling of the pipe is detected so that the prediction error at each stand is within a predetermined range (the time when the pipe is inserted into the rolling roll and the bottom is removed). A method for correcting the control start point has been proposed.
  • the method described in the above publication does not analyze at all the factors that cause a prediction error at the time of starting the rotation speed control of the rolling roll predetermined for each stand. Based on the prediction error calculated at each stand, the starting point of the rotation speed control of the rolling roll in the next tube rolling is uniformly corrected. Even if it is possible to accurately detect when the pipe end actually reaches the end of the pipe, in situations where the prediction error changes randomly, this method can be used to rotate the rolling roll for the next pipe to be rolled. The speed control start point cannot be corrected accurately.
  • the prediction error for the rolling of one tube does not always occur for the tube to be rolled next. Therefore, according to this method, it is not possible to accurately correct the starting point of the rotation speed control of the rolling roll for the tube to be rolled next, and it is not possible to effectively suppress the poor wall thickness at the tube end.
  • the rotation speed of the rolling roll is controlled by accurately grasping the time when the tube end of the tube reaches each stand. Only by itself, it is not possible to fundamentally suppress poor wall thickness at the pipe end. Disclosure of the invention
  • the present invention has been made to solve the problems of the related art, and it is possible to effectively suppress poor wall thickness at the pipe end of a pipe rolled by a constant diameter rolling mill. It is an object of the present invention to provide a constant-size rolling control method and a constant-size rolling control device.
  • the present invention measures the starting point of the rotation speed control of the rolling roll set for a predetermined stand of the constant diameter rolling mill at the exit side of the constant diameter rolling mill. It is an object of the present invention to provide a sizing control method characterized in that correction is performed based on a measured value of the wall thickness of a pipe end.
  • the rotation of the rolling roll set for a predetermined stand based on the measured value of the wall thickness of the pipe end measured at the outlet side of the constant diameter rolling mill.
  • the rotation speed control start time of the rolling rolls will be appropriately corrected according to the actual pipe end thickness variation, and the pipe end of the pipe rolled by the constant diameter rolling mill. It is possible to effectively suppress the wall thickness defect.
  • the rotation speed control of the rolling mill set for the predetermined stand when the rotation speed control of the rolling mill set for the predetermined stand is started, and the end of the pipe actually reaches the predetermined stand.
  • the inventors of the present invention that should solve the above-mentioned problems have set the start point of the rotation speed control of the rolling roll set for each stand, and the fact that the pipe end of the pipe is actually placed on each stand. Arrival The cause of the prediction error between the time when the time reached and the time when the time reached was studied diligently. As a result, the prediction error for the predicted time ⁇ for the pipe end to reach the first stand and the pipe
  • the measurement error is caused by the difference between the estimated transport speed of the pipe and the actual transport speed due to the cross-sectional shape and bending of the pipe, and the wear of the transport conveyor. Note that this prediction time ⁇
  • the prediction error of 0 is included in the prediction error between the time when the rotation speed control of the rolling roll set for each stand is started and the time when the end of the pipe actually reaches each stand. , Are components commonly contained.
  • Fluctuations e.g., the factors affecting the constant-diameter rolling mill, such as the actual rotation speed of the rolling rolls being different from the set value, wear of the rolling rolls, and unevenness in the surface roughness of the rolling rolls, as well as the tube material
  • the elongation of the tube in constant diameter rolling differs from the predicted value due to factors such as tube, size and temperature on the tube side).
  • the inventors of the present invention conducted experiments to determine when to start controlling the rotation speed of the rolling roll set for each stand and when the pipe end of the tube actually reached each stand. Is calculated, and the calculated prediction error is used as the prediction error for the prediction time T until the pipe end reaches the first stand (hereinafter referred to as ⁇ factor out-of-stand
  • the horizontal axis X is the stand number
  • the vertical axis Y is the prediction error for each stand calculated as described above (the rolling roll set for each stand). (Predicted error between the time when the rotation speed control starts and the time when the pipe end of the pipe actually arrives at each stand described above) is plotted. .
  • the prediction error component ⁇ ⁇ 'for the prediction time ⁇ T (j l to i1, i ⁇ 2) from when the robot reaches the ⁇ th tand.
  • “ ⁇ ” shown in FIG. 2 is a value obtained by dividing the prediction error component ⁇ , j 0 calculated as described above by the prediction time T, and “mouth” is a prediction error component ⁇ ′ calculated as described above.
  • the prediction error component T ′ (the out-of-stand factor prediction
  • the tendency of the variation does not change much if the production chance is different or the material of the pipe is different, but the prediction error component ' ⁇ ' for the prediction time ⁇ (the factor prediction error component in the stand) It can be seen that the tendency of the variation changes when the pipe material is different. This is because, as described above, the cause of occurrence differs between the out-of-stand factor prediction error component and the in-stand factor prediction error component.
  • the two prediction error components are separated. If the rotation speed control of the rolling rolls is started separately (for example, with different weights), the rotation speed control start time of the rolling rolls set for each stand can be adjusted. However, even if the prediction error between the time when the end of the pipe actually reaches each of the above stands and the prediction error fluctuates randomly in accordance with the fluctuation of the cause, the rotation speed control of the rolling roll is started. It can be expected that the time can be corrected appropriately.
  • the first prediction error component until the pipe end of the pipe reaches the first stand and the pipe end of the pipe are calculated from the calculated prediction error. Extracting a second prediction error component after reaching the first stand; and The first prediction error component is weighted with a first weight, and based on the first weighted first prediction error component, the rotation speed control of the rolling roll set for the predetermined stand is started. Correcting a point in time, assigning a second weight to the extracted second prediction error component, and setting the predetermined stand based on the second weighted second prediction error component. Correcting the rotation speed control start time point of the rolling roll set for the predetermined stand, based on the measured wall thickness of the pipe end measured at the outlet side of the constant diameter rolling mill. Correcting the set start time of the rotation speed of the rolling roll set in the above.
  • the time when the rotation speed control of the rolling roll set for the predetermined stand is started and the time when the pipe end of the pipe actually reaches the predetermined stand are as follows. And a first prediction error component (out-of-stand factor prediction error component) until the pipe end reaches the first stand, and a pipe error of the pipe based on the calculated prediction error. The second prediction error component (the in-stand factor prediction error component) after the end reaches the first stand is extracted.
  • a first weight set to a value of, for example, 0 to 1 is assigned to the out-of-stand factor prediction error component, and based on the out-of-stand factor prediction error component with the first weight, While the rotation speed control start time of the rolling roll set for the predetermined stand is corrected, a second weight set to a value of 0 to 1, for example, is added to the factor prediction error component in the stand, Based on the second weighted stand-alone factor prediction error component, the roll roll rotation speed control start time set for the predetermined stand is corrected.
  • the present invention provides a method for controlling the rotation speed of a rolling roll set for a predetermined stand of a constant diameter rolling mill at a start time and a time when a pipe end of a pipe actually reaches the predetermined stand.
  • the present invention provides a thickness gauge installed on the outlet side of a constant diameter rolling mill, and a time point at which a rotation speed control of a rolling roll set for a predetermined stand is started.
  • a timing calculator that corrects based on the wall thickness measurement value of the pipe end measured by the wall thickness meter; and a rotation speed control start time corrected by the timing calculator.
  • a rolling controller for controlling a rotation speed of a rolling roll provided on the stand.
  • the constant diameter rolling control device further includes a detection device for detecting that a pipe end of the pipe has reached a predetermined stand, and the timing calculator is set for the predetermined stand.
  • the first prediction error component until the pipe end of the pipe reaches the first stand and the pipe end of the pipe are calculated from the calculated prediction error. Extracting a second prediction error component after reaching the first stand; assigning a first weight to the extracted first prediction error component; To the prediction error component of Correcting the start time of the rotation speed control of the rolling roll set for the predetermined stand; and assigning a second weight to the extracted second prediction error component, Correcting the rotation control start time of the rolling roll set for the predetermined stand based on the second prediction error component weighted by 2, and the pipe measured by the thickness gauge Correcting the start time of the rotation speed control of the rolling roll set for the predetermined stand based on the measured wall thickness of the pipe end.
  • the present invention for solving the above-mentioned problems is provided with a detecting device for detecting that a pipe end of a pipe has reached a predetermined stand of a constant-diameter rolling mill, and a setting for the predetermined stand.
  • a timing calculator for correcting the starting point of the rotation speed control of the rolling rolls, and controlling the rotation speed of the rolling rolls arranged in each stand based on the starting point of the rotation speed control corrected by the timing calculator.
  • a rolling controller wherein the timing calculator is configured to start a rotation speed control of a rolling roll set for a predetermined stand, and a pipe end of the pipe to the predetermined stand detected by the detection device.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a method of presetting a control start timing of a rotation speed of a rolling roll provided in each stand.
  • FIG. 2 shows an example of a result of analyzing a variation state between a stand-out factor prediction error component and a stand-in factor prediction error component.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the meaning of the out-of-stand factor prediction error component and the in-stand factor prediction error component shown in FIG.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a constant-diameter rolling mill used for performing a constant-diameter rolling control method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a measured wall thickness of a pipe, which is output as the thickness gauge shown in FIG.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a processing flow in the timing calculator shown in FIG. 4.
  • FIG. 7 is a view showing a start point of the rotation speed control of a rolling roll corrected for a predetermined stand when the method of controlling a constant diameter rolling according to an embodiment of the present invention is applied; An example of the result of evaluating a prediction error between the time when the pipe end of the pipe actually arrives at the stand shown in FIG.
  • FIG. 8 shows an example of a pipe end wall thickness increase rate in a case where a constant diameter rolling control method according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a schematic configuration of a sizing mill used for implementing the sizing rolling control method according to one embodiment of the present invention.
  • the pipe 1 to be rolled is transported in the axial direction (the direction of the white arrow in FIG. 4) by a transport roll (not shown). Will be applied.
  • a photoelectric sensor force is configured, and the operation of the photoelectric sensor detects the tube end (the leading end and the trailing end) of the tube 1.
  • a vessel 8 is provided.
  • a gamma ray thickness gauge 9 and a length measuring gauge 10 constituted by a photoelectric sensor and the like are provided.
  • the pipe end detection signal of the pipe 1 output from the pipe end detector 8 is input to the rolling controller 7 and the timing calculator 6.
  • the measured wall thickness of the pipe 1 output from the thickness gauge 9 and the measured length of the pipe 1 output from the length gauge 10 are input to the timing calculator 6.
  • the rolling rolls 21 disposed on each stand 2 are driven by a roll drive motor 3 via a speed reducer 31.
  • the first stand (the stand provided at the most upstream side) is counted.
  • the roll drive motor 3 of the odd-numbered stand 2 detects the drive current of the roll drive motor 3.
  • a current detector 32 and a rotation speed detector 33 for detecting the rotation speed are provided (the present invention is not limited to this, and the current is supplied to another predetermined stand or the roll drive motor 3 of all the stands). It is also possible to adopt a configuration in which the detector 32 and the rotation speed detector 33 are provided).
  • the detection signals of the current detector 32 and the rotation speed detector 33 are input to a motor drive controller 4 for controlling the drive of the roll drive motor 3, respectively.
  • a rotation speed control start signal of the rolling roll 21 is input to the motor drive controller 4 from the rolling controller 7, and the motor drive controller 4 controls the roll drive motor 3 based on the rotation speed control start signal. Performs rotation speed control.
  • the detection signals of the current detector 32 and the rotation speed detector 33 are also input to the rolling torque calculator 5 via the motor drive controller 4.
  • the rolling torque calculator 5 functions as a detecting device for detecting that the pipe end of the pipe has reached the predetermined stand in the present invention.
  • the rolling torque calculator 5 calculates the rolling torque based on the input drive current and the detection signal of the rotation speed, and outputs the calculated rolling torque signal to the timing calculator 6.
  • the timing calculator 6 outputs the calculated rolling torque signal, the pipe end detection signal from the pipe end detector 8, the measured wall thickness of the pipe 1 output from the thickness gauge 9, and the output from the length gauge 10.
  • the measured value of the length of the pipe 1 to be measured and the rotation speed control start signal of the rolling roll 21 from the rolling controller 7 are input, and a correction amount of the rotation speed control start signal is calculated based on these input signals, and
  • the calculation result is output to the rolling controller 7 as a correction signal.
  • the rolling controller 7 receives a pipe end detection signal from the pipe end detector 8 and a correction signal from the timing calculator 6. Then, timing is started from the time when the pipe end detection signal is input from the pipe end detector 8 as a starting point, and the time when the rotation speed control of the rolling roll 21 of each stand 2 is started is stored. When the value reaches the value, a rotation speed control start signal is output to each motor drive controller 4 and each timing calculator 6. Each motor drive controller 4 rotates the roll drive motor 3 based on the input rotation speed control start signal. Decrease speed. The set value at the start of the rotation speed control is corrected based on the correction signal input from the timing calculator 6, and is stored as a set value used when rolling the next tube 1.
  • the sizing rolling control method according to the present embodiment includes a correction amount based on the measured wall thickness of the pipe end of the pipe 1 (hereinafter, appropriately referred to as a “correction amount based on the actual wall thickness”) and the rolling roll 21.
  • correction amount based on the prediction error Considering both the correction amount based on the prediction error between the start of the rotation speed control and the time when the pipe end of pipe 1 actually arrives (hereinafter referred to as “correction amount based on the prediction error” as appropriate), This is a configuration for calculating the correction amount of the rotation speed control start signal. Hereinafter, each correction amount will be sequentially described.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a measured wall thickness (average thickness in the circumferential direction of the pipe) of the pipe 1 output from the thickness gauge 9.
  • the timing calculator 6 calculates the following expression (based on the wall thickness measurement value of the pipe 1 output from the thickness gauge 9 and the length measurement value of the pipe 1 which also outputs the force of the length gauge 10). Calculate the average thickness tm at the length Lm of the middle part of the pipe 1 expressed by 1).
  • L is the length of the tube 1 on the exit side of the constant-diameter rolling mill, and Let is the crop length at the tip end of the tube 1 predetermined according to the type and size of the tube 1.
  • Lt is the predetermined length of the product end of tube 1
  • Lcb is the predetermined crop length at the rear end of tube 1
  • Lb is the predetermined length of product at the end of tube 1 Mean end length.
  • the product part front end length Lt and the product part rear end length Lb are, for example, lengths having a predetermined ratio with respect to the length (or target length) of the pipe 1 on the exit side of the constant diameter rolling mill.
  • the length is fixed regardless of the length of the tube 1.
  • tup and tlo are predetermined values.
  • the wall thickness Lzt at the tip end is the thickness from the average wall thickness tm to tup by looking at the innermost force at the position corresponding to the product tip length Lt of tube 1.
  • the rear end thickening length Lzb is calculated from the position where the wall thickness first increases by tup from the average wall thickness tm from the innermost part of the part corresponding to the product rear end length Lb of tube 1,
  • Rear end force Crop length Lcb means the length up to the part inside.
  • tup and tlo the same value may be used for the front end portion and the rear end portion of the tube 1, or different values may be used.
  • the timing calculator 6 calculates ATt 1 expressed by the following equation (2) with respect to the start time of the rotation speed control of the rolling roll 21 set for each stand 2 with respect to the tip of the pipe 1.
  • a correction signal as a correction amount based on the actual wall thickness is output to the rolling controller 7.
  • Kt is a constant (weight) set to a value of 0 to 1
  • L0 is the length of the pipe 1 at the entrance side of the constant-diameter rolling mill (to the entrance side of the constant-diameter rolling mill).
  • V0 is the speed of the pipe 1 on the inlet side of the sizing mill by installing a length measuring instrument or by measuring the length in the process located in front of the sizing mill.
  • two pipe end detectors 8 described above are also installed, and the separation distance of each pipe end detector 8 is determined by the detection time. It can also be measured by dividing by the difference).
  • the ATtl represented by the above equation (2) is used as a correction amount, and as described later, the correction amount ATtl is uniformly added to the start of the rotation speed control of the rolling roll 21 set for each stand 2 ( Rolling the next tube 1 after delaying the start of the rotation speed control by ATtl) can suppress the occurrence of a portion corresponding to the thickening length at the tip.
  • the timing calculator 6 calculates ATbl expressed by the following equation (3) for the rotation speed control start time of the rolling roll 21 set for each stand 2 with respect to the rear end of the tube 1.
  • a correction signal as a correction amount based on the actual wall thickness is output to the rolling controller 7.
  • Kb means a constant (weight) set to a value of 0 to 1.
  • Lzb′LOZLZVO means the time at which a portion corresponding to the rear end thickening length Lzb is generated. Therefore, the ATbl represented by the above equation (3) is used as a correction amount, and as described later, the correction amount ⁇ Tb 1 is uniformly set at the start of the rotation speed control of the rolling roll 21 set for each stand 2.
  • the rotation speed control start time is advanced by a time corresponding to the absolute value of ⁇ Tb 1
  • a portion corresponding to the rear end thickening length is generated. It is possible to control.
  • the reduced wall thickness Lgt at the tip is equal to the average thickness tm force tlo when viewed from the innermost part of the part corresponding to the product length Lt of the pipe 1. From the point where the first decrease in Top Length The length up to the part inside by Let.
  • the rear end thinning length Lgb is calculated from the innermost part of the part corresponding to the rear part length Lb of the product part of tube 1 from the part where the wall thickness is reduced for the first time by the average thickness tm force tlo, from the rear end of tube 1.
  • Force Crop length The length up to the site inside by Lcb.
  • the timing calculator 6 calculates ATt 1 represented by the following equation (4) for the rotation speed control start time of the rolling roll 21 set for each stand 2 with respect to the tip of the tube 1.
  • a correction signal as a correction amount based on the actual wall thickness is output to the rolling controller 7.
  • the timing calculator 6 calculates ATbl expressed by the following equation (5) for the rotation speed control start time of the rolling roll 21 set for each stand 2 with respect to the rear end of the tube 1.
  • a correction signal as a correction amount based on the actual wall thickness is output to the rolling controller 7.
  • Tb 1 KbLgb-LO / L / VO (5)
  • the timing calculator 6 starts counting the time when the pipe end (tip or rear end) detection signal is input from the pipe end detector 8 to the timing calculator 6, and starts the rolling torque. Based on the fluctuation state of the rolling torque signal input from the arithmetic unit 5, the pipe end (the front end or the rear end) of the pipe 1 actually reaches the predetermined stand 2 (the odd-numbered stand in this embodiment). (The elapsed time from the point when the pipe end detection signal is input, hereinafter referred to as “actual measurement time” as appropriate) is detected.
  • the specific method of detecting the time when the pipe end of the pipe 1 actually reaches the predetermined stand 2 based on the fluctuation state of the input rolling torque signal is described in Patent Document 1 described above.
  • the timing calculator 6 controls the rotation speed control of the rolling roll 21 from the rolling controller 7 starting from the point when the pipe end detector 8 power pipe end detection signal is input to the timing calculator 6.
  • the elapsed time until the start signal is input (hereinafter referred to as “predicted time” as appropriate) is detected, and the prediction error Y between the predicted time and the actual measurement time is calculated.
  • the horizontal axis X is a stand number
  • the vertical axis Y is a plurality of data (i, Y) plotted as a prediction error between the predicted time and the actual measurement time (FIG. 3)
  • calculate the correlation coefficient R between X and Y (S1 in FIG. 6)
  • determine whether the calculated correlation coefficient scale is equal to or less than a predetermined value (S2 in FIG. 6). ).
  • the prediction error Y includes only the above-described out-of-stand factor prediction error component, and based on (i, Y) Calculate the linear regression equation of Y with X as a variable (S3 in Fig. 6).
  • the Y intercept of the calculated linear regression equation is defined as the prediction error T 'between the predicted time and the measured time at the first stand (S4 in Fig. 6, see Fig. 3).
  • the timing calculator 6 sets the rolling roll set for each stand 2 at the tip of the pipe 1.
  • the correction amount ATt2 based on the prediction error is uniformly added to the start time of the rotation speed control of the rolling roll 21 of each stand 2 (the prediction error ⁇ ⁇ ′ multiplied by the first weight).
  • the timing calculator 6 sets the rolling roll 21 set for each stand 2 at the rear end of the tube 1.
  • the correction amount ATb2 — (first weight) based on the prediction error for the rotation speed control start time of
  • the timing calculator 6 calculates the linear regression equation based on (i, Y) (S7 in FIG. 6), and calculates the Y intercept of the calculated linear regression equation with the predicted time at the first stand and the actual measurement. Let T 'be the prediction error with respect to time (S8 in Fig. 6, see Fig. 3). Next, the first weight (0 to
  • a correction signal for setting the amount to 0 is output to the rolling controller 7 (S9 in FIG. 6).
  • the correction amount is also uniformly subtracted from the rotation speed control start force of the rolling roll 21 of each stand 2 (S9 in FIG. 6).
  • the out-of-stand factor prediction error component included in the prediction error ⁇ is corrected by the processing shown in S9 of FIG.
  • the timing calculator 6 calculates a prediction error Y ′ between the predicted time and the measured time in each of the second and subsequent stands (the i-th stand) based on the calculated linear regression equation (see FIG. 6, S10, see Fig. 3), the value obtained by subtracting T from Y,
  • the timing calculator 6 determines the rotation speed of the rolling roll 21 set for each stand 2 at the tip of the tube 1.
  • a correction signal based on the prediction error ATb2 — (first weight) ⁇ ⁇ , one (second weight) ⁇ ( ⁇ , one ⁇ ') Output to
  • X is a variable based on data (i, Y) in which the horizontal axis X is plotted as the stand number i, and the vertical axis Y is plotted as the prediction error Y between the prediction time and the actual measurement time.
  • a configuration has been described in which a first-order regression equation for Y is calculated, and the outside-stand factor prediction error component and the inside-stand factor prediction error component are separated by the first-order regression equation.
  • the present invention calculates an N (N> 1 integer) regression equation of Y with X as a variable based on data (i, Y) which is not limited to this, and calculates a stand-by equation using the N-order regression equation.
  • the first weight and the second weight may be the same value for the front end and the rear end of the tube 1 or different values.
  • each stand 2 is considered in consideration of both (1) the correction amount based on the actual wall thickness described above and (2) the correction amount based on the prediction error.
  • the correction amount at the start of the rotation speed control of the rolling roll 21 set at the time of the current rolling is calculated. That is, for the starting point of the rotation speed control of the rolling roll 21 set for each stand 2 with respect to the tip end of the pipe 1, ATt represented by the following equation (6) is regarded as an overall correction amount.
  • ATt a t- ATtl + j8 t- ATt2 (6)
  • the set value at the start of the rotation speed control of the rolling roll 21 set for each stand 2 with respect to the end of the pipe 1 is corrected based on the stored correction amount ⁇ Tt (correction amount). ATt is added), and is used as a set value when the next tube 1 is rolled.
  • ATb a b-ATbl + j8 b- ATb2 (7)
  • the set value at the start of the rotation speed control of the rolling roll 21 set for each stand 2 with respect to the rear end of the pipe 1 is corrected based on the stored correction amount ⁇ Tb (The correction amount ATb is added), and is used as a set value when the next tube 1 is rolled.
  • the forces described in the order of (1) the correction amount based on the actual wall thickness and (2) the correction amount based on the prediction error are not necessarily required to be calculated in this order.
  • the correction amount may be calculated first.
  • the prediction error is separated into two prediction error components having different causes (out-of-stand factor prediction error component and in-stand factor prediction error component), and both prediction error components are weighted (both prediction error components).
  • the rolling weight of the rolling roll 21 set for each stand 2 is provided.
  • the pipe measured at the outlet side of the sizing mill. Based on the measured value of the wall thickness at the end of the tube, the start time of the rotation speed control of the rolling roll 21 set for each stand 2 is corrected. It can be expected that the correction can be made at the start of the rotation speed control of the rolling roll 21, and it is possible to effectively suppress the poor wall thickness at the pipe end of the pipe 1 rolled by the constant diameter rolling mill.
  • the sizing rolling control method uses the prediction error Yi between the predicted time and the actual measurement time at each stand 2 as the correction amounts ATt2 and ATb2 based on the predicted error in the first embodiment described above.
  • the sizing control method not only the wall thickness measurement value of the tube end of the tube 1 measured at the outlet side of the sizing mill, but also the setting for each stand 2
  • the rotation speed control start time of the rolling roll 21 using the prediction error between the start time of the rotation speed control of the rolling roll and the time when the pipe end of the pipe 1 actually reaches each stand 2
  • the rotation speed control of the rolling roll 21 can be corrected more appropriately than at the time of the start of the second embodiment, and the wall thickness defect at the pipe end of the pipe 1 rolled by the constant diameter rolling mill can be effectively reduced. Can be suppressed.
  • the prediction error is separated into two prediction error components having different occurrence factors (out-of-stand factor prediction error component and in-stand factor prediction error component). Weighting each of the prediction error components (the first and second weights respectively assigned to the two prediction error components may be different from each other).
  • the prediction error between the time when the rotation speed control of the rolling roll 21 set for each stand 2 is started and the time when the pipe end of the pipe 1 actually reaches each of the stands 2 is different.
  • the start point of the rotation speed control of the rolling roll 21 can be appropriately corrected. Therefore, it is possible to effectively suppress the poor wall thickness at the pipe end of the pipe 1 rolled by the constant diameter rolling mill.
  • FIG. 7 shows a case where a predetermined stand 2 is modified when the constant diameter rolling control method according to the fourth embodiment of the present invention (the method of correcting the rotation speed control start time of the rolling roll 21) is applied.
  • the constant diameter rolling control method according to the fourth embodiment of the present invention the method of correcting the rotation speed control start time of the rolling roll 21
  • FIG. 7 (a) shows the prediction error when the method according to the fourth embodiment of the present invention is applied
  • FIG. 7 (b) shows the prediction error when the conventional method is applied (for a predetermined stand 2 in advance).
  • the absolute value of the average value of the prediction errors is smaller and more scattered than when the conventional method is applied (FIG. 7 (b)). It was a component that the crack was reduced and the start point of the rotation speed control of the rolling roll 21 could be appropriately corrected.
  • poor wall thickness (pipe end wall thickening rate) at the pipe tip (excluding the cropped portion shown in FIG. 8) of the pipe 1 rolled by the constant diameter rolling mill is reduced. It has become possible to control it more effectively than in the past.
  • the pipe end wall thickness increase rate shown in FIG. 8 is a value expressed by (wall thickness at each part of the pipe end-average wall thickness tm) Z average wall thickness tmX 100 (%).
  • the out-of-tolerance rate for the wall thickness of the pipe 1 after rolling is evaluated. did. More specifically, under the conditions of the following (1) to (6), 50 to L: for each production opportunity: L 00 pipes are sized to a total of three production opportunities, The out-of-tolerance rate was evaluated for the wall thickness of the pipe tip after rolling (the part corresponding to the crop length Let and the product tip length Lt described above) after each rolling.
  • the out-of-tolerance ratio means the ratio of the number of pipes whose average wall thickness at the tip is out of the range of (tm-tlo) to (tm-tup) with respect to the total number of rolled pipes.
  • Table 1 shows the evaluation results.
  • Examples 11 and 12 in Table 1 are the sizing rolling control methods corresponding to the above-described first embodiment.
  • Example 1-2 at and
  • 8 t are fixed (coefficients in a lot o; t 0.3,
  • 8 t 0.3 shown in Table 1).
  • Example 2 corresponds to the above-described second embodiment
  • Example 3 corresponds to the above-described third embodiment
  • Example 4 corresponds to the constant-diameter rolling control method corresponding to the above-described fourth embodiment. is there.
  • Comparative Example 1 is a method in which the prediction error between the predicted time and the actual measurement time at each stand is used as a correction amount without performing the thickness measurement.
  • Comparative Example 2 was This is a method in which correction is performed by manual intervention of an operator without performing measurement.
  • the out-of-tolerance rate was reduced in the method of Example 4 as compared with the methods of Comparative Examples 1 and 2.
  • the prediction error between the predicted time and the actual measurement time at each stand is used as the correction amount as it is, it is directly affected by the measurement error of the actual measurement time, and the prediction error hardly converges.
  • the correction amount is approximated by the linear regression equation, it is considered that the out-of-tolerance rate is reduced as a result of being hardly affected by the measurement error of the actual measurement time.

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Abstract

　管１の管端部を定径圧延機の各スタンド２で圧延する際に、当該各スタンドに配設された圧延ロール２１の回転速度を制御する管の定径圧延制御方法であって、所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を、定径圧延機の出側で測定した管の管端部の肉厚測定値に基づいて修正することを特徴とする。

Description

明 細 書
管の定径圧延制御方法及び定径圧延制御装置
技術分野
[0001] 本発明は、管の定径圧延制御方法及び定径圧延制御装置に関し、特に、定径圧 延機によって圧延される管の管端部肉厚不良を効果的に抑制することが可能な定径 圧延制御方法及び定径圧延制御装置に関する。
背景技術
[0002] 一般に、管の外径を所定値に仕上げる工程にぉ 、て、各スタンドにそれぞれ 2つ又 は 3つの孔型圧延ロール（以下、圧延ロールという）が配設された複数のスタンドから 構成される定径圧延機 (サイザ一、ストレツチレデューサ一等)が用いられる。定径圧 延機は、隣接するスタンド間で圧延ロールの周速度に差を与えることによって、圧延 中の管に管軸方向の引張力を付加し、管の肉厚を制御する。
[0003] 管の管端部を圧延する場合に、管の中間部を圧延する場合に比べて、管軸方向の
I張力が十分に付加されな 、ため、管端部の肉厚が管中間部の肉厚よりも厚くなる 現象が生じる。肉厚が厚くなつた管端部は、寸法不良として切り捨てられるため、歩 留まり低下の要因となる。
[0004] このような管端部の肉厚増加による歩留まり低下を防止するため、管の管端部を圧 延する際に、圧延ロールの周速度 (具体的には回転速度)を制御する (管の管端部 を圧延する際に回転速度を低下させる)方法が考えられる。しカゝしながら、斯かる方 法が有効に作用するためには、圧延ロールの回転速度の制御を開始するタイミング が正確であることが重要である。
[0005] 図 1に示すように、 HMD等の管端部検出器 8によって管 1の管端部を検出した時 点を基準にして、管端部が第 1スタンドに到達するまでの時間 T、管端部が第 (i 1)
0
スタンドから第^タンド (i≥ 2)に到達するまでの時間 T とすると、管 1の管端部を管 端部検出器 8で検出してから時間 T経過後に、第 1スタンドに配設された圧延ロール
0
2の回転速度制御を開始し、 Τ + ΣΤ (j = l
0 j 〜i 1、 i≥2)経過後に、第 iスタンドに 配設された圧延ロール 21の回転速度制御を開始しなければならない。 [0006] 時間 T、時間 Τ を正確に把握するために、各スタンドに荷重計などの高精度セン
0 i- 1
サを設置する方法があるが、莫大な設備投資が必要となる。本発明では、高精度セ ンサを用いな 、で、時間 T、時間 T (i≥ 2)を正確に予測する方法を用いることを
0 i- 1
前提とする。
[0007] し力しながら、種々の要因により、時間 T、時間 T (i≥2)の予測時間と管 1の管
0 i- 1
端部が実際に到達する時間との間には、誤差 (以降、「予測誤差」という）が生じるた め、予測時間のみに基づいて圧延ロール 21の回転速度制御を開始したのでは、正 確な制御をすることができず、管端部の肉厚増加を効果的に抑制できな 、と 、う問 題がある。
[0008] 日本国特許第 2541311号公報には、圧延ロールを駆動するモータの駆動電流及 び回転速度力 圧延トルクを算出し、当該算出した圧延トルクの変動状態によって管 の管端部が各スタンドに実際に到達した時点 (圧延ロールへの管の嚙込み及び尻抜 け時点）を検出し、各スタンドにおける予測誤差が所定範囲内になるように、次の管 の圧延における圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正する方法が提案されて いる。
[0009] 上記公報に記載された方法は、各スタンドに対して予め定められた圧延ロールの 回転速度制御開始時点に予測誤差が生じる要因については何ら分析されない。各 スタンドで算出した予測誤差に基づいて、次の管の圧延における圧延ロールの回転 速度制御開始時点を一律に修正するものである。仮に、管の管端部が実際に到達し た時点を精度良く検出できたとしても、予測誤差がランダムに変化するような状況で は、この方法は次に圧延する管についての圧延ロールの回転速度制御開始時点を 正確に修正することができな 、。
[0010] 換言すれば、一の管の圧延についての予測誤差が、次に圧延される管についても 同様に生じるとは限らない。したがい、この方法では、次に圧延する管についての圧 延ロールの回転速度制御開始時点を正確に修正することができず、管の管端部肉 厚不良を効果的に抑制することができない。
[0011] さらに、管の管端部の肉厚変動のパターンは、いつも同様ではないため、管の管端 部が各スタンドに到達する時点を正確に把握して圧延ロールの回転速度を制御する のみでは、管の管端部の肉厚不良を根本的に抑制することができない。 発明の開示
[0012] 本発明は、斯カゝる従来技術の課題を解決するべくなされたものであり、定径圧延機 によって圧延される管の管端部肉厚不良を効果的に抑制することが可能な定径圧延 制御方法及び定径圧延制御装置を提供することを目的とする。
[0013] 前記課題を解決するべぐ本発明は、定径圧延機の所定のスタンドに対して設定さ れた圧延ロールの回転速度制御開始時点を、前記定径圧延機の出側で測定した管 の管端部の肉厚測定値に基づいて修正することを特徴とする定径圧延制御方法を 提供するものである。
[0014] 斯カる発明によれば、定径圧延機の出側で測定した管の管端部の肉厚測定値に 基づ 、て、所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点 を修正するため、実際の管端部肉厚変動に応じて圧延ロールの回転速度制御開始 時点を適切に修正することが期待でき、定径圧延機によって圧延される管の管端部 肉厚不良を効果的に抑制することが可能である。
[0015] 好ましくは、前記定径圧延制御方法は、所定のスタンドに対して設定された圧延口 ールの回転速度制御開始時点と、前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達 した時点との間の予測誤差を算出する第 1ステップと、前記算出した予測誤差と前記 定径圧延機の出側で測定した管の管端部の肉厚測定値とに基づいて、前記所定の スタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正する第 2ス テツプとを含む。
[0016] 斯カる好ましい構成によれば、実際に測定した管端部の肉厚のみならず、所定の スタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と前記所定のスタ ンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差をも用いて圧延ロールの 回転速度制御開始時点を修正するため、圧延ロールの回転速度制御開始時点を適 切で正確に修正することが期待でき、定径圧延機によって圧延される管の管端部肉 厚不良をより一層効果的に抑制することが可能である。
[0017] また、前記課題を解決するべぐ本発明の発明者らは、各スタンドに対して設定され た圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記各スタンドに管の管端部が実際に到 達した時点との間の予測誤差が生じる要因について鋭意検討した。その結果、管の 管端部が第 1スタンドに到達するまでの予測時間 τについての予測誤差と、管の管
0
端部が第 1スタンドから第 iスタンドに到達するまでの予測時間∑T (j = l〜i 1、 i≥ 2)についての予測誤差とでは、その発生要因が異なることに想到した。
[0018] すなわち、管の管端部が第 1スタンドに到達するまでの予測時間 Tについての予
0
測誤差は、管の断面形状や曲がりの他、搬送コンベアの摩耗等により、管の予測搬 送速度と実際の搬送速度との間に差が生じて発生する。なお、この予測時間 τ
0につ いての予測誤差は、各スタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始 時点と前記各スタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差の中に 、共通して含まれる成分である。一方、管の管端部が第 1スタンドから第 iスタンドに到 達するまでの予測時間∑T (j = l〜i— 1、 i≥2)についての予測誤差は、各スタンド での圧延状態の変動 (たとえば、圧延ロールの実際の回転速度が設定値と異なって いる、圧延ロールの摩耗や圧延ロールの表面粗さにバラツキがあるといった定径圧 延機側の変動要因の他、管の材質、寸法、温度といった管側の変動要因によって、 定径圧延における管の伸び率が予測値と異なる等）によって発生する。
[0019] 次に、本発明の発明者らは、実験により、各スタンドに対して設定された圧延ロール の回転速度制御開始時点と、前記各スタンドに管の管端部が実際に到達した時点と の間の予測誤差を算出し、当該算出した予測誤差を、管の管端部が第 1スタンドに 到達するまでの予測時間 Tについての予測誤差 (以下、適宜「スタンド外要因予測
0
誤差成分」という）と、管の管端部が第 1スタンドから第^タンドに到達するまでの予 測時間∑T (j = l〜i 1、 i≥2)についての予測誤差 (以下、適宜「スタンド内要因予 測誤差成分」という）とに分離して、両予測誤差成分のバラツキ状態を分析した。その 結果、図 2に示すような傾向が得られることが分力つた。なお、図 2の横軸は圧延した 管の順番を示し、縦軸は各予測誤差成分の予測時間に対する割合を示す。
[0020] 以下、図 2について、より詳細に説明する。先ず、圧延した管毎に、図 3に示すよう に、横軸 Xにスタンド番号、縦軸 Yに前述のようにして算出した各スタンドにおける予 測誤差 (各スタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前 記各スタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差)をプロットした 。次に、前記プロットしたデータ (i, Yi)に基づき Xを変数とする Yの一次回帰式を算 出し、当該一次回帰式の Υ切片 (縦軸との交点の値)を管の管端部が第 1スタンドに 到達するまでの予測時間 Τについての予測誤差成分 Τ 'とし、 X=iにおける一次回
0 0
帰式の Y座標 Yi'から予測誤差成分 T，を減算した値を管の管端部が第 1スタンドか
0
ら第 ^タンドに到達するまでの予測時間∑T (j = l〜i 1、 i≥2)についての予測誤 差成分 ΣΤ 'とした。図 2に示す「〇」は、以上のようにして算出した予測誤差成分 Τ， j 0 を予測時間 Tで除した値を、「口」は、以上のようにして算出した予測誤差成分 ΣΤ '
0 j を予測時間 ΣΤで除した値をそれぞれプロットしたものである。なお、図 2に示すデー タは、管を圧延した日が異なる (これに伴い圧延機の各種設定も異なる場合が多い） 2つの製造チャンス（チャンス 1及びチャンス 2)内において、材質の異なる管（チャン ス 1の A1は炭素鋼、 Α2は 2Cr鋼を圧延、チャンス 2の B1は低合金鋼、 B2は炭素鋼 を圧延)を圧延した場合におけるデータを示す。
[0021] 図 2に示すように、予測時間 Tについての予測誤差成分 T ' (スタンド外要因予測
0 0
誤差成分)は、製造チャンスが異なっても、また管の材質が異なってもバラツキの傾 向はあまり変わらないが、予測時間∑τについての予測誤差成分∑τ ' (スタンド内 要因予測誤差成分)は、管の材質が異なればそのバラツキの傾向も変化することが 分かる。これは、前述したように、スタンド外要因予測誤差成分とスタンド内要因予測 誤差成分とでは、その発生要因が異なることが原因である。
[0022] 以上のように、スタンド外要因予測誤差成分とスタンド内要因予測誤差成分とでは、 その発生要因の違いに起因して、そのバラツキの傾向が異なるため、両予測誤差成 分を分離して、それぞれ別個に (例えば、別個の重みを付して)圧延ロールの回転速 度制御開始時点の修正に供すれば、各スタンドに対して設定された圧延ロールの回 転速度制御開始時点と、前記各スタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間 の予測誤差が、発生要因の変動に伴いランダムに変化するような状況であっても、圧 延ロールの回転速度制御開始時点を適正に修正できることが期待できる。
[0023] 従って、好ましくは、前記第 2ステップは、前記算出した予測誤差から、管の管端部 が第 1スタンドに到達するまでの第 1の予測誤差成分と、前記管の管端部が第 1スタ ンドに到達した後の第 2の予測誤差成分とを抽出するステップと、前記抽出された第 1の予測誤差成分に第 1の重みを付し、当該第 1の重みを付した第 1の予測誤差成 分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御 開始時点を修正するステップと、前記抽出された第 2の予測誤差成分に第 2の重み を付し、当該第 2の重みを付した第 2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタン ドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップと、 前記定径圧延機の出側で測定した管の管端部の肉厚測定値に基づいて、前記所定 のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステ ップとを含む。
[0024] 斯カる好ましい構成によれば、所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回 転速度制御開始時点と、前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点と の間の予測誤差が算出され、前記算出した予測誤差から、管の管端部が第 1スタン ドに到達するまでの第 1の予測誤差成分 (スタンド外要因予測誤差成分)と、前記管 の管端部が第 1スタンドに到達した後の第 2の予測誤差成分 (スタンド内要因予測誤 差成分)とが抽出される。次に、前記スタンド外要因予測誤差成分に、たとえば 0〜1 の値に設定された第 1の重みを付し、当該第 1の重みを付したスタンド外要因予測誤 差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度 制御開始時点が修正される一方、前記スタンド内要因予測誤差成分に、たとえば 0 〜1の値に設定された第 2の重みを付し、当該第 2の重みを付したスタンド内要因予 測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転 速度制御開始時点が修正される。
[0025] 換言すれば、発生要因の異なる（従って、バラツキの傾向が異なり得る） 2つの予測 誤差成分を分離して、両予測誤差成分にそれぞれ重みを付して (両予測誤差成分 に付する重みを異ならせることが可能である）圧延ロールの回転速度制御開始時点 を修正するため、各スタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時 点と、前記各スタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差が、当 該予測誤差の発生要因の変動に伴ってランダムに変化するような状況であっても、 圧延ロールの回転速度制御開始時点を適正に修正することができ、定径圧延機によ つて圧延される管の管端部肉厚不良をより一層効果的に抑制することが可能である。 [0026] また、本発明は、定径圧延機の所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回 転速度制御開始時点と、前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点と の間の予測誤差を算出するステップと、前記算出した予測誤差から、管の管端部が 第 1スタンドに到達するまでの第 1の予測誤差成分と、前記管の管端部が第 1スタンド に到達した後の第 2の予測誤差成分とを抽出するステップと、前記抽出された第 1の 予測誤差成分に第 1の重みを付し、当該第 1の重みを付した第 1の予測誤差成分に 基づ 、て、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始 時点を修正するステップと、前記抽出された第 2の予測誤差成分に第 2の重みを付し 、当該第 2の重みを付した第 2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対 して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップとを含むこ とを特徴とする定径圧延制御方法としても提供される。
[0027] また、前記課題を解決するべぐ本発明は、定径圧延機の出側に設置された肉厚 計と、所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を、 前記肉厚計によって測定された管の管端部の肉厚測定値に基づいて修正するタイミ ング演算器と、前記タイミング演算器によって修正された回転速度制御開始時点に 基づ ヽて、各スタンドに配設された圧延ロールの回転速度を制御する圧延制御器と を備えることを特徴とする管の定径圧延制御装置としても提供される。
[0028] 好ましくは、前記定径圧延制御装置は、所定のスタンドに管の管端部が到達したこ とを検出する検出装置をさらに備え、前記タイミング演算器は、所定のスタンドに対し て設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記検出装置によって検出さ れた前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差を算 出する第 1ステップと、前記算出した予測誤差と前記肉厚計によって測定された管の 管端部の肉厚測定値とに基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延口 ールの回転速度制御開始時点を修正する第 2ステップとを含む演算を実行する。
[0029] また、好ましくは、前記第 2ステップは、前記算出した予測誤差から、管の管端部が 第 1スタンドに到達するまでの第 1の予測誤差成分と、前記管の管端部が第 1スタンド に到達した後の第 2の予測誤差成分とを抽出するステップと、前記抽出された第 1の 予測誤差成分に第 1の重みを付し、当該第 1の重みを付した第 1の予測誤差成分に 基づ 、て、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始 時点を修正するステップと、前記抽出された第 2の予測誤差成分に第 2の重みを付し 、当該第 2の重みを付した第 2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対 して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップと、前記肉 厚計によって測定された管の管端部の肉厚測定値に基づいて、前記所定のスタンド に対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップとを含 む。
[0030] さらに、前記課題を解決するべぐ本発明は、定径圧延機の所定のスタンドに管の 管端部が到達したことを検出する検出装置と、所定のスタンドに対して設定された圧 延ロールの回転速度制御開始時点を修正するタイミング演算器と、前記タイミング演 算器によって修正された回転速度制御開始時点に基づいて、各スタンドに配設され た圧延ロールの回転速度を制御する圧延制御器とを備え、前記タイミング演算器は、 所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記検 出装置によって検出された前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点 との間の予測誤差を算出するステップと、前記算出した予測誤差から、管の管端部 が第 1スタンドに到達するまでの第 1の予測誤差成分と、前記管の管端部が第 1スタ ンドに到達した後の第 2の予測誤差成分とを抽出するステップと、前記抽出された第 1の予測誤差成分に第 1の重みを付し、当該第 1の重みを付した第 1の予測誤差成 分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御 開始時点を修正するステップと、前記抽出された第 2の予測誤差成分に第 2の重み を付し、当該第 2の重みを付した第 2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタン ドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステップとを 含む演算を実行することを特徴とする管の定径圧延制御装置としても提供される。 図面の簡単な説明
[0031] [図 1]図 1は、各スタンドに配設された圧延ロールの回転速度の制御開始タイミングを 予め設定する方法を説明するための説明図である。
[図 2]図 2は、スタンド外要因予測誤差成分とスタンド内要因予測誤差成分のバラツキ 状態を分析した結果の一例を示す。 [図 3]図 3は、図 2に示すスタンド外要因予測誤差成分とスタンド内要因予測誤差成 分の意味を説明するための説明図である。
[図 4]図 4は、本発明の一実施形態に係る定径圧延制御方法の実施に用いる定径圧 延機の概略構成を示すブロック図である。
[図 5]図 5は、図 4に示す肉厚計力 出力される管の肉厚測定値の一例を示す図であ る。
[図 6]図 6は、図 4に示すタイミング演算器における処理フローを示すフローチャートで ある。
[図 7]図 7は、本発明の一実施形態に係る定径圧延制御方法を適用した場合におけ る、所定のスタンドに対して修正された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記 所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差を評価した結 果の一例を示す。
[図 8]図 8は、本発明の一実施形態に係る定径圧延制御方法を適用した場合におけ る、管端部増肉率の一例を示す。
発明を実施するための最良の形態
[0032] 以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
[0033] <第 1の実施形態 >
図 4は、本発明の一実施形態に係る定径圧延制御方法の実施に用いる定径圧延 機の概略構成を示すブロック図である。図 4に示すように、被圧延対象である管 1は、 搬送ロール（図示せず）によって軸方向（図 4の白抜矢符の方向）に搬送され、各スタ ンド 2において定径圧延を施される。管 1の搬送経路における定径圧延機の入側近 傍には、光電センサ力 構成され、該光電センサの動作によって管 1の管端部 (先端 部及び後端部)を検出する管端部検出器 8が配設されている。また、管 1の搬送経路 における定径圧延機の出側近傍には、 γ線肉厚計 9及び光電センサ等力 構成さ れる測長計 10が配設されている。管端部検出器 8から出力される管 1の管端部検出 信号は、圧延制御器 7及びタイミング演算器 6に入力される。また、肉厚計 9から出力 される管 1の肉厚測定値及び測長計 10から出力される管 1の長さ測定値は、タイミン グ演算器 6に入力される。 [0034] 各スタンド 2に配設された圧延ロール 21は、ロール駆動モータ 3によって減速機 31 を介して駆動される。複数のスタンド 2の内、第 1スタンド (最も上流側に配設されたス タンド）力 数えて例えば奇数番目のスタンド 2のロール駆動モータ 3には、ロール駆 動モータ 3の駆動電流を検出する電流検出器 32と回転速度を検出する回転速度検 出器 33とが設けられている（本発明はこれに限るものではなぐ他の所定のスタンド や、或いは全スタンドのロール駆動モータ 3に、電流検出器 32及び回転速度検出器 33を設ける構成を採用することも可能である)。電流検出器 32及び回転速度検出器 33の検出信号は、それぞれロール駆動モータ 3の駆動制御を行うモータ駆動制御器 4に入力される。モータ駆動制御器 4には、圧延制御器 7から圧延ロール 21の回転 速度制御開始信号が入力されており、モータ駆動制御器 4は、前記回転速度制御開 始信号に基づいてロール駆動モータ 3の回転速度制御を行う。また、電流検出器 32 及び回転速度検出器 33の検出信号は、モータ駆動制御器 4を経て、圧延トルク演算 器 5にも入力される。
[0035] 圧延トルク演算器 5は、本発明における所定のスタンドに管の管端部が到達したこ とを検出する検出装置としての機能を奏する。圧延トルク演算器 5では、モータ駆動 制御器 4力 入力される駆動電流及び回転速度の検出信号に基づいて圧延トルクを 算出し、当該算出した圧延トルクの信号をタイミング演算器 6に出力する。タイミング 演算器 6には、前記算出した圧延トルク信号、管端部検出器 8からの管端部検出信 号、肉厚計 9から出力される管 1の肉厚測定値、測長計 10から出力される管 1の長さ 測定値及び圧延制御器 7からの圧延ロール 21の回転速度制御開始信号が入力され 、これらの入力信号に基づいて前記回転速度制御開始信号の修正量を演算し、当 該演算結果を修正信号として圧延制御器 7に出力する。
[0036] 圧延制御器 7には、管端部検出器 8からの管端部検出信号及びタイミング演算器 6 からの修正信号が入力される。そして管端部検出器 8からの管端部検出信号が入力 された時点を始点として計時を開始し、この計時結果が記憶された各スタンド 2の圧 延ロール 21の回転速度制御開始時点の設定値に到達した場合、回転速度制御開 始信号を各モータ駆動制御器 4及び各タイミング演算器 6に出力する。各モータ駆動 制御器 4は、入力された回転速度制御開始信号に基づきロール駆動モータ 3の回転 速度を低下させる。なお、回転速度制御開始時点の設定値は、タイミング演算器 6か ら入力された修正信号に基づき修正され、次の管 1を圧延する際に用いる設定値とし て記憶される。
[0037] 以下、タイミング演算器 6において、圧延トルク演算器 5からの圧延トルク信号、管端 部検出器 8からの管端部検出信号、肉厚計 9から出力される管 1の肉厚測定値、測 長計 10から出力される管 1の長さ測定値及び圧延制御器 7からの圧延ロール 21の 回転速度制御開始信号に基づ!、て前記回転速度制御開始信号の修正量（回転速 度制御開始時点の修正量)を演算する方法について、図 5、図 6及び前述した図 3を 適宜参照しつつ具体的に説明する。なお、本実施形態に係る定径圧延制御方法は 、管 1の管端部の肉厚測定値に基づく修正量 (以下、適宜「肉厚実績に基づく修正 量」という）と、圧延ロール 21の回転速度制御開始時点と管 1の管端部が実際に到達 した時点との間の予測誤差に基づく修正量 (以下、適宜「予測誤差に基づく修正量」 という）との双方を考慮して、回転速度制御開始信号の修正量を演算する構成である 。以下、各修正量について順次説明する。
[0038] (1)肉厚実績に基づく修正量
先ず最初に、肉厚実績に基づく修正量について説明する。図 5は、肉厚計 9から出 力される管 1の肉厚測定値 (管周方向の平均肉厚)の一例を示す図である。タイミン グ演算器 6は、先ず最初に、肉厚計 9から出力される管 1の肉厚測定値と、測長計 10 力も出力される管 1の長さ測定値とに基づき、下記の式（1)で表される管 1の中間部 の長さ Lmでの平均肉厚 tmを算出する。
Lm = L- (Lct + Lt + Lcb + Lb) · · · (1)
ここで、上記式（1)において、 Lは管 1の定径圧延機出側での長さを、 Letは管 1の 品種や寸法に応じて予め決められた管 1の先端部におけるクロップ長さを、 Ltは予め 決められた管 1の製品部先端長さを、 Lcbは予め決められた管 1の後端部におけるク ロップ長さを、 Lbは予め決められた管 1の製品部後端長さを意味する。なお、製品部 先端長さ Lt及び製品部後端長さ Lbは、例えば、管 1の定径圧延機出側での長さ (又 は目標長さ）に対して所定の割合を有する長さ、或いは、管 1の長さに関係なく一定 の長さとされる。 [0039] (1 - 1)肉厚測定値に上限値を超えるものが存在し、且つ、下限値未満となるもの が存在しない場合
次に、タイミング演算器 6は、上記製品部先端長さ Ltに相当する管 1の部位内にお いて、肉厚計 9から出力される管 1の肉厚測定値の内、上限値（=tm+tup)を超え るものが存在し、且つ、下限値（=tm— tlo)未満となるものが存在しない場合、先端 部増肉長さ Lztを算出する。ここで、 tup及び tloは予め決められた値である。また、先 端部増肉長さ Lztは、図 5 (a)に示すように、管 1の製品部先端長さ Ltに相当する部 位の最も内側力 みて平均肉厚 tmから tupだけ肉厚が初めて増加した部位から、管 1の先端力もクロップ長さ Let分だけ内側に入った部位までの長さを意味する。同様 にして、タイミング演算器 6は、上記製品部後端長さ Lbに相当する管 1の部位内にお いて、肉厚計 9から出力される管 1の肉厚測定値の内、上限値（=tm+tup)を超え るものが存在し、且つ、下限値（=tm— tlo)未満となるものが存在しない場合、後端 部増肉長さ Lzbを算出する。後端部増肉長さ Lzbは、管 1の製品部後端長さ Lbに相 当する部位の最も内側からみて平均肉厚 tmから tupだけ肉厚が初めて増加した部 位から、管 1の後端力 クロップ長さ Lcb分だけ内側に入った部位までの長さを意味 する。なお、上記 tup、 tloの値は、管 1の先端部と後端部とで同じ値を採用しても良 いし、異なる値を採用することも可能である。
[0040] そして、タイミング演算器 6は、管 1の先端部に関する各スタンド 2に対して設定され た圧延ロール 21の回転速度制御開始時点について、下記の式（2)で表される ATt 1を肉厚実績に基づく修正量とする修正信号を圧延制御器 7に出力する。
Δ Tt 1 = Kt · Lzt · LO/L/ VO · · · (2)
ここで、上記式（2)において、 Ktは 0〜1の値に設定された定数 (重み）を、 L0は管 1の定径圧延機入側での長さ (定径圧延機入側に測長計を配設することにより、或い は、定径圧延機の前段に位置する工程で測長することにより測定可能である）を、 V0 は定径圧延機入側での管 1の速度 (定径圧延機入側に速度計を配設することにより 測定可能である他、前述した管端検出器 8を 2台配設し、各管端検出器 8の離間距 離を検出時間の差で除算することによつても測定可能である）を意味する。
[0041] なお、 LZL0は定径圧延機による管 1の延伸率 (管の長さが延びた割合)を意味す るため、先端部増肉長さ Lztを LZLOで除算した値（ = Lzt'LOZL)は、先端部増肉 長さの定径圧延機入側における長さに相当することになる。そして、斯カる先端部増 肉長さの定径圧延機入側における長さを定径圧延機入側での管 1の速度 VOで除算 した値（ = Lzt'LOZLZVO)は、先端部増肉長さに相当する部位が生じた時間を意 味すること〖こなる。従って、上記式（2)で表される ATtlを修正量とし、後述するよう に、各スタンド 2に対して設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点に前記 修正量 ATtlを一律に加算（ ATtlだけ回転速度制御開始時点を遅らせることにな る）して次の管 1を圧延すれば、先端部増肉長さに相当する部位が生じるのを抑制す ることが可能である。
[0042] 一方、タイミング演算器 6は、管 1の後端部に関する各スタンド 2に対して設定された 圧延ロール 21の回転速度制御開始時点について、下記の式（3)で表される ATbl を肉厚実績に基づく修正量とする修正信号を圧延制御器 7に出力する。
Δ Tb 1 = - Kb · Lzb · LO/L/ VO · · · (3)
ここで、上記式（3)において、 Kbは 0〜1の値に設定された定数 (重み）を意味する
[0043] なお、前述した管 1の先端部の場合と同様に、 Lzb'LOZLZVOは、後端部増肉 長さ Lzbに相当する部位が生じた時間を意味することになる。従って、上記式（3)で 表される ATblを修正量とし、後述するように、各スタンド 2に対して設定された圧延 ロール 21の回転速度制御開始時点に前記修正量 Δ Tb 1を一律に加算（ Δ Tb 1の 絶対値に相当する時間だけ回転速度制御開始時点を早めることになる）して次の管 1を圧延すれば、後端部増肉長さに相当する部位が生じるのを抑制することが可能 である。
[0044] (1 -2)肉厚測定値に下限値未満となるものが存在する場合
一方、タイミング演算器 6は、上記製品部先端長さ Ltに相当する管 1の部位内にお いて、肉厚計 9から出力される管 1の肉厚測定値の内、下限値（=tm— tlo)未満とな るものが存在する場合、先端部減肉長さ Lgtを算出する。ここで、図 5 (b)に示すよう に、先端部減肉長さ Lgtは、管 1の製品部先端長さ Ltに相当する部位の最も内側か らみて平均肉厚 tm力 tloだけ肉厚が初めて減少した部位から、管 1の先端力 クロ ップ長さ Let分だけ内側に入った部位までの長さを意味する。同様にして、タイミング 演算器 6は、上記製品部後端長さ Lbに相当する管 1の部位内において、肉厚計 9か ら出力される管 1の肉厚測定値の内、下限値（=tm— tlo)未満となるものが存在する 場合、後端部減肉長さ Lgbを算出する。後端部減肉長さ Lgbは、管 1の製品部後端 長さ Lbに相当する部位の最も内側からみて平均肉厚 tm力 tloだけ肉厚が初めて 減少した部位から、管 1の後端力 クロップ長さ Lcb分だけ内側に入った部位までの 長さを意味する。
[0045] そして、タイミング演算器 6は、管 1の先端部に関する各スタンド 2に対して設定され た圧延ロール 21の回転速度制御開始時点について、下記の式 (4)で表される ATt 1を肉厚実績に基づく修正量とする修正信号を圧延制御器 7に出力する。
Δ Tt 1 = - Kt · Lgt · LO/L/ VO · · · (4)
[0046] 一方、タイミング演算器 6は、管 1の後端部に関する各スタンド 2に対して設定された 圧延ロール 21の回転速度制御開始時点について、下記の式（5)で表される ATbl を肉厚実績に基づく修正量とする修正信号を圧延制御器 7に出力する。
Δ Tb 1 = Kb · Lgb - LO/L/ VO · · · (5)
[0047] (1 - 3)肉厚測定値に上限値を超えるものが存在せず、且つ、下限値未満となるも のも存在しない場合
タイミング演算器 6は、上記製品部先端長さ Ltに相当する管 1の部位内において、 肉厚計 9から出力される管 1の肉厚測定値の内、上限値（=tm+tup)を超えるもの が存在せず、且つ、下限値（=tm— tlo)未満となるものが存在しない場合、肉厚実 績に基づく修正量に関しては回転速度制御開始信号の修正の必要がない (すなわ ち、肉厚実績に基づく修正量 ATtl =0の修正信号が圧延制御器 7に出力される）と して演算を終了する。同様にして、タイミング演算器 6は、上記製品部後端長さ Lbに 相当する管 1の部位内において、肉厚計 9から出力される管 1の肉厚測定値の内、上 限値（=tm+tup)を超えるものが存在せず、且つ、下限値（=tm— tlo)未満となる ものが存在しない場合、肉厚実績に基づく修正量に関しては回転速度制御開始信 号の修正の必要がない（すなわち、肉厚実績に基づく修正量 ATb 1 =0の修正信号 が圧延制御器 7に出力される）として演算を終了する。 [0048] (2)予測誤差に基づく修正量
次に、予測誤差に基づく修正量について説明する。タイミング演算器 6は、タイミン グ演算器 6に対して管端部検出器 8から管端部 (先端部又は後端部)検出信号が入 力された時点を始点として計時を開始し、圧延トルク演算器 5から入力される圧延トル ク信号の変動状態に基づき、所定のスタンド 2 (本実施形態では奇数番目のスタンド） に管 1の管端部 (先端部又は後端部)が実際に到達した時点 (管端部検出信号が入 力された時点を始点とする経過時間であり、以下、適宜「実測時間」という）を検出す る。なお、入力された圧延トルク信号の変動状態に基づいて、管 1の管端部が所定の スタンド 2に実際に到達した時点を検出する具体的な方法については、前述した特 許文献 1に記載されている内容と同様であるので、本明細書ではその詳細な説明を 省略する。一方、タイミング演算器 6は、タイミング演算器 6に対して管端部検出器 8 力 管端部検出信号が入力された時点を始点として、圧延制御器 7からの圧延ロー ル 21の回転速度制御開始信号が入力されるまでの経過時間（以下、適宜「予測時 間」という）を検出し、当該予測時間と前記実測時間との間の予測誤差 Yを算出する
[0049] タイミング演算器 6では、先ず、横軸 Xをスタンド番号、縦軸 Yを予測時間と実測時 間との間の予測誤差としてプロットした複数のデータ (i、 Y )に基づいて（図 3参照）、 Xと Yとの相関係数 Rを算出し (図 6の S1)、算出した相関係数尺が、予め定めた所定 値以下であるか否かを判断する（図 6の S2)。
[0050] ここで、相関係数 Rが所定値以下であれば、予測誤差 Yには、前述したスタンド外 要因予測誤差成分のみが含まれていると判断し、（i、 Y)に基づいて Xを変数とする Yの一次回帰式を算出する（図 6の S3)。次に、算出した一次回帰式の Y切片を第 1 スタンドにおける予測時間と実測時間との間の予測誤差 T 'とする（図 6の S4、図 3参
0
照)。次に、実測時間を検出したスタンドについて、予測誤差 Yと予測誤差 τ 'との差
i 0 の自乗和 Σ (Υ— Τ ' ) 2と、予測誤差 Υの自乗和∑ (Υ) 2とを比較し（図 6の S5)、∑ (
i 0 i i
γ -τ ' ) 2≥∑ (γ) 2であれば、予測誤差に基づく修正量に関しては回転速度制御 i 0 i
開始信号の修正の必要がないとして演算を終了する。より具体的に説明すれば、管 1の先端部についての予測誤差 Yが上記の条件を満足するならば、タイミング演算 器 6は、管 1の先端部に関する各スタンド 2に対して設定された圧延ロール 21の回転 速度制御開始時点について、予測誤差に基づく修正量 ATt2 = 0とする修正信号を 圧延制御器 7に出力することになる。同様にして、管 1の後端部についての予測誤差 Yが上記の条件を満足するならば、タイミング演算器 6は、管 1の後端部に関する各 スタンド 2に対して設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点について、予 測誤差に基づく修正量 ATb2 = 0とする修正信号を圧延制御器 7に出力することに なる。
[0051] 一方、∑ (Y— T，）2く∑ (Y ) 2であれば、タイミング演算器 6は、予測誤差 T，に第
i 0 i 0
1の重み (0〜1の値であり、例えば、 0. 5)を乗算し、当該第 1の重みを乗算した予測 誤差 Τ 'を修正量とする修正信号を圧延制御器 7に出力する（図 6の S6)。より具体
0
的に説明すれば、管 1の先端部についての予測誤差 Yが上記の条件を満足するな らば、タイミング演算器 6は、管 1の先端部に関する各スタンド 2に対して設定された 圧延ロール 21の回転速度制御開始時点について、予測誤差に基づく修正量 Δ Tt2 =一（第 1の重み） ·Τ 'とする修正信号を圧延制御器 7に出力することになる。圧延
0
制御器 7においては、各スタンド 2の圧延ロール 21の回転速度制御開始時点に前記 予測誤差に基づく修正量 ATt2がー律に加算 (第 1の重みを乗算した予測誤差 Τ '
0 を減算）され、次の管 1を圧延する際に用いられる（図 6の S6)。同様にして、管 1の後 端部についての予測誤差 Yが上記の条件を満足するならば、タイミング演算器 6は、 管 1の後端部に関する各スタンド 2に対して設定された圧延ロール 21の回転速度制 御開始時点について、予測誤差に基づく修正量 ATb2=—（第 1の重み） ·Τ 'とす
0 る修正信号を圧延制御器 7に出力することになる。
[0052] 一方、相関係数 Rが所定値より大きい場合には、予測誤差 Υには、前述したスタン ド外要因予測誤差成分とスタンド内要因予測誤差成分の両方が含まれていると判断 し、タイミング演算器 6は、先と同様に、（i、 Y)に基づき一次回帰式を算出し（図 6の S 7)、算出した一次回帰式の Y切片を第 1スタンドにおける予測時間と実測時間との間 の予測誤差 T 'とする（図 6の S8、図 3参照)。次に、予測誤差 T 'に第 1の重み (0〜
0 0
1の値であり、例えば 0. 5)を乗算し、当該第 1の重みを乗算した予測誤差 T，を修正
0 量とする修正信号を圧延制御器 7に出力する（図 6の S9)。圧延制御器 7においては 、各スタンド 2の圧延ロール 21の回転速度制御開始時点力も前記修正量が一律に 減算される（図 6の S9)。換言すれば、図 6の S9に示す処理によって、予測誤差 ^に 含まれるスタンド外要因予測誤差成分が修正されることになる。さらに、タイミング演 算器 6では、前記算出した一次回帰式に基づいて第 2スタンド以降の各スタンド (第 i スタンド)での予測時間と実測時間との間の予測誤差 Y 'を算出し（図 6の S10、図 3 参照）、 Y，から T，を減算した値 (この値は、管の管端部が第 1スタンドから第^タン
i 0
ドに到達するまでの予測時間∑T (j = l〜i 1、 i≥2)についての予測誤差成分 ΣΤ 'に相当する）に第 2の重み (0〜1の値であり、例えば 0. 5)を乗算し、当該第 2の重 みを乗算した値を修正量とする修正信号を圧延制御器 7に出力する（図 6の Sl l)。 圧延制御器 7にお ヽては、次の管にっ ヽての各スタンド (第 iスタンド）での圧延ロー ル 21の回転速度制御開始時点力 前記修正量が更に減算される（図 6の Sl l)。換 言すれば、図 6の S 11に示す処理によって、予測誤差 Yに含まれるスタンド内要因予 測誤差成分が修正されることになる。
[0053] すなわち、管 1の先端部についての相関係数 Rが所定値より大きい場合、タイミング 演算器 6は、管 1の先端部に関する各スタンド 2に対して設定された圧延ロール 21の 回転速度制御開始時点について、予測誤差に基づく修正量 ATt2=—（第 1の重み ) ·Τ '—(第 2の重み） '（Υ ' -Τ ' )とする修正信号を圧延制御器 7に出力することに
0 i 0
なる。同様にして、管 1の後端部についての相関係数 Rが所定値より大きい場合、タ イミング演算器 6は、管 1の後端部に関する各スタンド 2に対して設定された圧延ロー ル 21の回転速度制御開始時点について、予測誤差に基づく修正量 ATb2=—（第 1の重み） ·Τ ， 一（第 2の重み） ·（Υ ， 一 Τ ' )とする修正信号を圧延制御器 7に出力
0 i 0
すること〖こなる。
[0054] なお、本実施形態では、横軸 Xをスタンド番号 i、縦軸 Yを予測時間と実測時間との 間の予測誤差 Yとしてプロットしたデータ（i、 Y )に基づいて、 Xを変数とする Yの一 次回帰式を算出し、当該一次回帰式によってスタンド外要因予測誤差成分とスタンド 内要因予測誤差成分とを分離する構成について説明した。しかしながら、本発明は これに限るものではなぐデータ（i、 Y)に基づいて、 Xを変数とする Yの N (N> 1の 整数)次回帰式を算出し、当該 N次回帰式によってスタンド外要因予測誤差成分とス タンド内要因予測誤差成分とを分離する構成を採用することも可能である。また、上 記の第 1の重み及び第 2の重みは、管 1の先端部と後端部とで同じ値を採用しても良 いし、異なる値を採用することも可能である。
[0055] (3)総合的な修正量
本実施形態に係る管端部肉厚制御方法では、以上に説明した（1)肉厚実績に基 づく修正量と (2)予測誤差に基づく修正量との双方を考慮して、各スタンド 2に対して 今回の圧延時に設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点の修正量を演 算するように構成されている。すなわち、管 1の先端部に関する各スタンド 2に対して 設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点については、下記の式 (6)で表 される ATtが総合的な修正量とされて、圧延制御器 7に記憶される。
ATt= a t- ATtl + j8 t- ATt2 · · · (6)
ここで、 a tは 0〜1の定数、 j8 t= l— a tの定数である。
そして、管 1の先端部に関する各スタンド 2に対して設定された圧延ロール 21の回 転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量 Δ Ttに基づ 、て修正され (修正量 ATtが加算され)、次の管 1を圧延する際の設定値として用いられる。
[0056] 同様にして、管 1の後端部に関する各スタンド 2に対して設定された圧延ロール 21 の回転速度制御開始時点については、下記の式（7)で表される ATbが総合的な修 正量とされて、圧延制御器 7に記憶される。
ATb= a b - ATbl + j8 b- ATb2 · · · (7)
ここで、 a bは 0〜1の定数、 j8 b = l— a bの定数である。
そして、管 1の後端部に関する各スタンド 2に対して設定された圧延ロール 21の回 転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量 Δ Tbに基づ 、て修正さ れ (修正量 ATbが加算され)、次の管 1を圧延する際の設定値として用いられる。
[0057] なお、本実施形態では、 (1)肉厚実績に基づく修正量、（2)予測誤差に基づく修正 量の順に説明した力 必ずこの順番に演算する必要があるという意味ではなぐ何れ の修正量を先に演算する構成であっても良い。
[0058] 以上に説明したように、本実施形態に係る定径圧延制御方法によれば、定径圧延 機の出側で測定した管 1の管端部の肉厚測定値に基づいて、各スタンド 2に対して 設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点を修正するため、実際の管端部 肉厚変動に対して適切な圧延ロール 21の回転速度制御開始時点に修正できること 力 S期待できる。また、発生要因の異なる 2つの予測誤差成分 (スタンド外要因予測誤 差成分及びスタンド内要因予測誤差成分)に予測誤差を分離して、両予測誤差成分 にそれぞれ重みを付して（両予測誤差成分にそれぞれ付する第 1及び第 2の重みを 互いに異ならせることも可能である)圧延ロール 21の回転速度制御開始時点の修正 に供するため、各スタンド 2に対して設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始 時点と、前記各スタンド 2に管 1の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差が 、当該予測誤差の発生要因の変動に伴ってランダムに変化するような状況であって も、圧延ロール 21の回転速度制御開始時点を適正に修正することができる。従って 、定径圧延機によって圧延される管 1の管端部肉厚不良を効果的に抑制することが 可能である。
[0059] <第 2の実施形態 >
本実施形態に係る定径圧延制御方法は、前述した第 1の実施形態における肉厚実 績に基づく修正量のみを用いる構成である。すなわち、管 1の先端部に関する各スタ ンド 2に対して設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点については、 ΔΤ t= ATtl (すなわち、前述した式（6)において α t = 1、 j8 t=0)が総合的な修正量 とされて、圧延制御器 7に記憶される。そして、管 1の先端部に関する各スタンド 2に 対して設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶さ れた修正量 ATtに基づいて修正され (修正量 ATtが加算され）、次の管 1を圧延す る際の設定値として用いられる。同様にして、管 1の後端部に関する各スタンド 2に対 して設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点については、 ATb= ATbl (すなわち、前述した式（7)において a b = l、 j8 b = 0)が総合的な修正量とされて、 圧延制御器 7に記憶される。そして、管 1の後端部に関する各スタンド 2に対して設定 された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量 Δ Tbに基づ 、て修正され (修正量 Δ Tbが加算され)、次の管 1を圧延する際の設定 値として用いられる。
[0060] 本実施形態に係る定径圧延制御方法によれば、定径圧延機の出側で測定した管 1の管端部の肉厚測定値に基づいて、各スタンド 2に対して設定された圧延ロール 2 1の回転速度制御開始時点を修正するため、実際の管端部肉厚変動に対して適切 な圧延ロール 21の回転速度制御開始時点に修正できることが期待でき、定径圧延 機によって圧延される管 1の管端部肉厚不良を効果的に抑制することが可能である。
[0061] <第 3の実施形態 >
本実施形態に係る定径圧延制御方法は、前述した第 1の実施形態における予測誤 差に基づく修正量 ATt2及び ATb2として、各スタンド 2における予測時間と実測時 間との間の予測誤差 Yiをそのまま用いる構成である (ただし、本実施形態では、第 1 の実施形態と異なり、奇数番目のスタンドのみならず全スタンドについて実測時間を 検出する必要がある)。すなわち、 ATt2=— Yi (先端部についての予測誤差)、 Δ Tt2 =— Yi (後端部につ 、ての予測誤差)とし、前述した式 (6)及び (7)に基づ 、て 修正量が演算されることになる。
[0062] 本実施形態に係る定径圧延制御方法によれば、定径圧延機の出側で測定した管 1の管端部の肉厚測定値のみならず、各スタンド 2に対して設定された圧延ロールの 回転速度制御開始時点と各スタンド 2に管 1の管端部が実際に到達した時点との間 の予測誤差をも用いて圧延ロール 21の回転速度制御開始時点を修正するため、第 2の実施形態に比べてより一層適切な圧延ロール 21の回転速度制御開始時点に修 正できることが期待でき、定径圧延機によって圧延される管 1の管端部肉厚不良を効 果的に抑制することが可能である。
[0063] <第 4の実施形態 >
本実施形態に係る定径圧延制御方法は、前述した第 1の実施形態における予測誤 差に基づく修正量のみを用いる構成である。すなわち、管 1の先端部に関する各スタ ンド 2に対して設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点については、 ΔΤ t= ATt2 (すなわち、前述した式（6)において a t=0、 j8 t= l)が総合的な修正量 とされて、圧延制御器 7に記憶される。そして、管 1の先端部に関する各スタンド 2に 対して設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶さ れた修正量 ATtに基づいて修正され (修正量 ATtが加算され）、次の管 1を圧延す る際の設定値として用いられる。同様にして、管 1の後端部に関する各スタンド 2に対 して設定された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点については、 ATb= ATb2 (すなわち、前述した式（7)において a b = 0、 j8 b = l)が総合的な修正量とされて、 圧延制御器 7に記憶される。そして、管 1の後端部に関する各スタンド 2に対して設定 された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点の設定値は、前記記憶された修正量 Δ Tbに基づ 、て修正され (修正量 Δ Tbが加算され)、次の管 1を圧延する際の設定 値として用いられる。
[0064] 本実施形態に係る定径圧延制御方法によれば、発生要因の異なる 2つの予測誤 差成分 (スタンド外要因予測誤差成分及びスタンド内要因予測誤差成分)に予測誤 差を分離して、両予測誤差成分にそれぞれ重みを付して (両予測誤差成分にそれぞ れ付する第 1及び第 2の重みを互いに異ならせることも可能である)圧延ロール 21の 回転速度制御開始時点の修正に供するため、各スタンド 2に対して設定された圧延 ロール 21の回転速度制御開始時点と、前記各スタンド 2に管 1の管端部が実際に到 達した時点との間の予測誤差が、当該予測誤差の発生要因の変動に伴ってランダム に変化するような状況であっても、圧延ロール 21の回転速度制御開始時点を適正に 修正することができる。従って、定径圧延機によって圧延される管 1の管端部肉厚不 良を効果的に抑制することが可能である。
[0065] 図 7は、本発明の第 4の実施形態に係る定径圧延制御方法 (圧延ロール 21の回転 速度制御開始時点修正方法)を適用した場合における、所定のスタンド 2に対して修 正された圧延ロール 21の回転速度制御開始時点と、前記所定のスタンド 2に管 1の 管端部が実際に到達した時点との予測誤差を評価した結果の一例を示す。図 7の (a )は本発明の第 4の実施形態に係る方法を適用した場合の予測誤差を、 (b)は従来 の方法を適用した場合の予測誤差 (所定のスタンド 2に対して予め設定したままの圧 延ロール 21の回転制御開始時点 (オペレータによる手動介入によって修正した場合 を含む）と、前記所定のスタンド 2に管 1の管端部が実際に到達した時点との間の予 測誤差)を示す。図 7 (a)に示すように、本実施形態に係る方法によれば、従来の方 法を適用した場合 (図 7 (b) )に比べ、予測誤差の平均値の絶対値は小さく且つバラ ツキも小さくなり、圧延ロール 21の回転速度制御開始時点を適正に修正可能である ことが分力つた。 [0066] これにより、図 8に示すように、定径圧延機によって圧延される管 1の管先端部（図 8 に示すクロップ部を除く）の肉厚不良 (管端部増肉率)を従来に比べて効果的に抑制 することが可能となった。なお、図 8に示す管端部増肉率とは、（管端部の各部位に おける肉厚一平均肉厚 tm) Z平均肉厚 tmX 100 (%)で表される値である。
[0067] また、本発明の第 1〜第 4の実施形態に係る定径圧延制御方法及び比較例に係る 方法を適用した場合における、圧延後の管 1の肉厚についての公差外れ率を評価し た。より具体的に説明すれば、以下の（1)〜（6)の条件下で、各製造チャンス毎に 5 0〜： L 00本の管を計 3つの製造チャンス分だけ定径圧延し、各製造チャンス毎に圧 延後の管先端部 (前述したクロップ長さ Let及び製品部先端長さ Ltに相当する部位) の肉厚について公差外れ率を評価した。なお、公差外れ率は、圧延した管の総本数 に対して先端部の平均肉厚が（tm— tlo)〜（tm— tup)の範囲を外れた管の本数の 割合を意味する。
(1)定径圧延機入側における管寸法:外径 100mm、肉厚 6. 0〜7. Omm
(2)定径圧延機出側における管寸法:外径 30. Omm,肉厚 5. 0〜6. Omm
(3)定径圧延機入側における管温度： 900〜950°C
(4)定径圧延機出側における管温度： 810〜860°C
(5)定径圧延機スタンド数： 25スタンド
(6)管材質:炭素鋼
[0068] 評価結果を表 1に示す。なお、表 1における実施例 1 1及び 1 2は、前述した第 1の実施形態に対応する定径圧延制御方法である。実施例 1 1は、前述した式 (6) の係数 a t及び j8 tを 3つの製造チャンスの全てにおいて固定（a t= j8 t=0. 5)した 例を示す。実施例 1—2は、同一の製造チャンス内においては a t及び |8 tを固定 (表 1に示すロット内係数 o; t = 0. 3、 |8 t=0. 7)する一方、製造チャンスが変わるタイミ ングにおいては別の係数 (表 1に示すロット間係数 a t=0. 7、 |8 t = 0. 3)を用いた 例を示す。また、実施例 2は前述した第 2の実施形態に、実施例 3は前述した第 3の 実施形態に、実施例 4は前述した第 4の実施形態にそれぞれ対応する定径圧延制 御方法である。比較例 1は、肉厚測定を行わずに各スタンドにおける予測時間と実測 時間との間の予測誤差をそのまま修正量として用いる方法である。比較例 2は、肉厚 測定を行わずに、オペレータの手動介入によって修正する方法である。
[表 1]
Figure imgf000025_0001
表 1に示すように、比較例 1及び 2の方法に比べて、実施例 4の方法では公差外れ 率が低減した。特に、比較例 1の方法では、各スタンドにおける予測時間と実測時間 との間の予測誤差をそのまま修正量として用いるため、実測時間の測定誤差の影響 を直接受けてしまい予測誤差が収束し難いのに対し、実施例 4の方法では、修正量 を一次回帰式で近似しているため、実測時間の測定誤差の影響を受け難ぐ結果的 に公差外れ率が低減したものと考えられる。また、実施例 3の方法では、比較例 1の 方法に対して肉厚実績に基づく修正を付加しているため、比較例 1及び 2の方法に 比べれば公差外れ率を低減することが可能であった。ただし、比較例 1の方法と同様 に、各スタンドにおける予測誤差をそのまま予測誤差に基づく修正量として用いるた め、予測誤差が収束し難ぐ結果的に公差外れ率もやや収束し難いものとなっている 。実施例 2の方法についても、肉厚実績に基づく修正を施しているため、比較例 1及 び 2の方法に比べれば公差外れ率を低減することが可能であった。ただし、予測誤 差に基づく修正を施していないため、実施例 1— 1、 1 2及び 3の方法に比べて公 差外れ率が収束し難いものとなっている。実施例 1 1の方法では、肉厚実績に基づ く修正及び一次回帰式を用いた予測誤差に基づく修正を施しているため、比較例 1 及び 2の方法のみならず、実施例 2〜4の方法と比べても公差外れ率が低減し、迅速 に収束可能であった。さらに、実施例 1—2の方法では、同一の製造チャンス内と製 造チャンスが変わるタイミングとで異なる係数を用いるようにした (製造チャンスが変わ るタイミングでは、 a tの値を大きくして肉厚実績に基づく修正量の寄与が大きくなる ようにした)ことにより、実施例 1 1の方法よりも更に公差外れ率を迅速に収束させる ことができた。この理由は、肉厚実績に基づく修正量が製造チャンスよりも管の寸法 に依存するところが大きいためであると考えられる。すなわち、本実施例のように各製 造チャンスにおける管の寸法が同一である場合には、製造チャンスが変わるタイミン グで肉厚実績に基づく修正量の寄与が大きくなるように係数を設定した方が、前の製 造チャンスでの修正結果を有効活用することができるためであると考えられる。

Claims

請求の範囲
[1] 定径圧延機の所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始 時点を、前記定径圧延機の出側で測定した管の管端部の肉厚測定値に基づいて修 正することを特徴とする管の定径圧延制御方法。
[2] 所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記 所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差を算出する第 1ステップと、
前記算出した予測誤差と前記定径圧延機の出側で測定した管の管端部の肉厚測 定値とに基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度 制御開始時点を修正する第 2ステップとを含むことを特徴とする請求項 1に記載の管 の定径圧延制御方法。
[3] 前記第 2ステップは、
前記算出した予測誤差から、管の管端部が第 1スタンドに到達するまでの第 1の予 測誤差成分と、前記管の管端部が第 1スタンドに到達した後の第 2の予測誤差成分と を抽出するステップと、
前記抽出された第 1の予測誤差成分に第 1の重みを付し、当該第 1の重みを付した 第 1の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロー ルの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記抽出された第 2の予測誤差成分に第 2の重みを付し、当該第 2の重みを付した 第 2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロー ルの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記定径圧延機の出側で測定した管の管端部の肉厚測定値に基づいて、前記所 定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するス テツプとを含むことを特徴とする請求項 2に記載の管の定径圧延制御方法。
[4] 定径圧延機の所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始 時点と、前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時点との間の予測誤差 を算出するステップと、
前記算出した予測誤差から、管の管端部が第 1スタンドに到達するまでの第 1の予 測誤差成分と、前記管の管端部が第 1スタンドに到達した後の第 2の予測誤差成分と を抽出するステップと、
前記抽出された第 1の予測誤差成分に第 1の重みを付し、当該第 1の重みを付した 第 1の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロー ルの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記抽出された第 2の予測誤差成分に第 2の重みを付し、当該第 2の重みを付した 第 2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロー ルの回転速度制御開始時点を修正するステップとを含むことを特徴とする管の定径 圧延制御方法。
[5] 定径圧延機の出側に設置された肉厚計と、
所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を、前記 肉厚計によって測定された管の管端部の肉厚測定値に基づいて修正するタイミング 演算器と、
前記タイミング演算器によって修正された回転速度制御開始時点に基づ 、て、各 スタンドに配設された圧延ロールの回転速度を制御する圧延制御器とを備えることを 特徴とする管の定径圧延制御装置。
[6] 所定のスタンドに管の管端部が到達したことを検出する検出装置をさらに備え、 前記タイミング演算器は、
所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記 検出装置によって検出された前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時 点との間の予測誤差を算出する第 1ステップと、
前記算出した予測誤差と前記肉厚計によって測定された管の管端部の肉厚測定 値とに基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制 御開始時点を修正する第 2ステップとを含む演算を実行することを特徴とする請求項 5に記載の管の定径圧延制御装置。
[7] 前記第 2ステップは、
前記算出した予測誤差から、管の管端部が第 1スタンドに到達するまでの第 1の予 測誤差成分と、前記管の管端部が第 1スタンドに到達した後の第 2の予測誤差成分と を抽出するステップと、
前記抽出された第 1の予測誤差成分に第 1の重みを付し、当該第 1の重みを付した 第 1の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロー ルの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記抽出された第 2の予測誤差成分に第 2の重みを付し、当該第 2の重みを付した 第 2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロー ルの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記肉厚計によって測定された管の管端部の肉厚測定値に基づいて、前記所定 のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正するステ ップとを含むことを特徴とする請求項 6に記載の管の定径圧延制御装置。
定径圧延機の所定のスタンドに管の管端部が到達したことを検出する検出装置と、 所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点を修正す るタイミング演算器と、
前記タイミング演算器によって修正された回転速度制御開始時点に基づ 、て、各 スタンドに配設された圧延ロールの回転速度を制御する圧延制御器とを備え、 前記タイミング演算器は、
所定のスタンドに対して設定された圧延ロールの回転速度制御開始時点と、前記 検出装置によって検出された前記所定のスタンドに管の管端部が実際に到達した時 点との間の予測誤差を算出するステップと、
前記算出した予測誤差から、管の管端部が第 1スタンドに到達するまでの第 1の予 測誤差成分と、前記管の管端部が第 1スタンドに到達した後の第 2の予測誤差成分と を抽出するステップと、
前記抽出された第 1の予測誤差成分に第 1の重みを付し、当該第 1の重みを付した 第 1の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロー ルの回転速度制御開始時点を修正するステップと、
前記抽出された第 2の予測誤差成分に第 2の重みを付し、当該第 2の重みを付した 第 2の予測誤差成分に基づいて、前記所定のスタンドに対して設定された圧延ロー ルの回転速度制御開始時点を修正するステップとを含む演算を実行することを特徴 とする管の定径圧延制御装置。
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