JPH02235512A - リテーナ式マンドレルミルの張力制御方法 - 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 この発明は、リテーナ式マンドレルミルの張力制御方法
に係り、特に継目無鋼管の熱間圧延ラインにおいて、被
圧延材（管材）に加わる張力（または圧縮力）が目標値
となるようにロール駆動モータの回転数を補正する張力
制御方法に関する。

従来の技術 リテーナ式マンドレルミルは、管材の内面にマンドレル
バーを挿入した状態で圧延し、該マンドレルバーの後端
は一定速度で移動させるリテーナによって保持する機構
となっている。

このリテーナ式マンドレルミルによって管材を圧延する
場合は、圧延後の管材の肉厚を均一にするために、各ス
タンド間の管軸方向に作用する張力（圧縮力）の大きざ
を演算し、この演算値が目標値になるようにロール駆動
モータの回転数を補正する必要がおる。

一方、棒鋼を圧延するためのタンデムミルにおいては、
各スタンド間張力を球面座ロードセルにより測定し、こ
の測定値に基づいて張力（または圧縮力）が目標値にな
るように各ロールの回転数を補正して張力制御を行なっ
ている。

しかし、球面座ロードセルは故障が頻発し、継続して張
力を測定することができないため、リテーナ式マンドレ
ルミルラインでは、オペレータの経験に基づく肋によっ
てロール駆動モータの回転数を補正している。このため
、圧延後の管材の肉厚を均一にすることが困難であり、
圧延時に張力を検出して張力制御する方法が要望されて
いる。

従来、このような要求に応えるものとして、例えば特開
昭６０−２２１１０７号公報には、管材圧延における張
力検出法が開示ざれている。

この方法は、各スタンドの圧延荷重を検出し、モータ負
荷トルクをモータ電流、電圧、回転数から差分演算によ
り求め、前記圧延荷重、モータ負荷トルク等から通管時
のトルクアームを演算し、各スタンド間の管材とマンド
レルバーとの初期摩擦係数を演算・補正して圧延中の摩
擦係数を演算し、前記検出した圧延荷重および演算した
モータ負荷トルク等により各スタンド間の管材張力（ま
たは圧縮力）が目標値に近づくよう回転数を補正して張
力制御を行なう方法である。

しかし、この方法は前記した通りミル駆動モータ負荷ト
ルクを差分演算により求めるため、信号ノイズの影響を
受けやすく、正確な演算ができないという難点がある。

また、圧延中の摩涼係数を演算するのに、通管時のトル
クアームのみを求めて演算するため誤差が大きく、かつ
トルクアームは上流スタンドのトルクアームを順次使用
して求めているため誤差が蓄積ざれる。このため、トル
クアームを用いて演算した通管時の管材張力（または圧
縮力）にも誤差が生じる等、的確な張力制御が困難であ
る。

発明が解決しようとする課題 この発明は前に述べたような実状よりみて、リテーナ式
マンドレルミルによって管材を圧延する場合に、各スタ
ンド間の管材に作用する張力（または圧縮力）を容易に
かつ精度よく検出し、その検出した張力を目標値に維持
できるリテーナ式マンドレルミルの張力制御方法を提案
しようとするものである。

課題を解決するための手段 この発明は各スタンドのモータの負荷トルクを求めるの
に、直接微分演算せずに計測ノイズ除去のための処理を
行なった上で演算することによって、モータ負荷トルク
の推定精度を上げたこと、また、圧延ざれる管材がロー
タリー炉で加熱されること、マンドレルバーが一定速度
で移動することを考慮して、前記モータ負荷トルク推定
値の変動量が管材張力変動量とほぼ対応していることに
着目し、該モータ負荷トルク推定値をそのまま用いて目
標値との差を求め、モータ回転数を補正することによっ
て張力制御精度を高めた。

すなわち、この発明に係るリテーナ式マンドレルミルの
張力制御方法は、各スタンドのモータ負荷トルクをロー
ル駆動モータ電流Ｈａと回転数ｎから下記（１）式によ
り推定し、その推定値から当該管材が次スタンドにかみ
込むまでのモータ負荷トルク平均値を求め、次スタンド
管材かみ込み後は該平均値と前記推定値との差を求め、
該偏差モータ負荷トルク値に係数を乗じてロール駆動モ
ータ回転数補正値を算出し、該算出値によりロール駆動
モータの回転数を補正して張力を制御する方法を要旨と
する。

Ｋφ：ロール駆動モータ界磁強さ係数 Ｊ　二ロール駆動系の慣性モーメント Ｔｏ＝平滑フィルタの時定数 Ｉａ（Ｓ）　：モータ電流の変動分（Ｓ領滅での表現）
ｎ　（ｓ）　；モータ回転数の変動分（Ｓ領滅での表現
）ＴＬ　（Ｓ）　：モータ負荷トルクの変動分（Ｓ領域
での表現） Ｓ　：ラプラス演算子 作　　　用 上記（１）式により各スタンドのモータ負荷トルク値を
演算して推定することにより、回転速度信号にノイズが
含まれていても、ノイズ除去の処理を行なった上で微分
演算するので、該微分演算を常に精度よく行なうことが
でき、かつモータ負荷トルク値の推定精度が高くなる。

圧延される管材はロータリー炉で加熱されるのでスキッ
ドマークがほとんどなく、またマンドレルバーの後端が
リテーナによって保持ざれ駆動モータによって一定速度
で移動するので、マンドレルバーと管材の相対速度の変
動を無視でき、推定モータ負荷トルク値の変動量はほほ
管祠張力（または圧縮力）の変動ｍと対応するので、該
推定モータ負荷トルク値をそのまま用いることができる
。

この推定モータ負荷トルク値から当該管材が次スタンド
にかみ込むまでのモータ負荷トルク平均値を求める場合
は、次スタンド圧延荷重Ｐ（ｔ）（ｔ時刻）を常時モニ
ターしながら、適当な時間へｔ　（秒）前の圧延荷重Ｐ
（ｔ−△ｔ）との関係が下記（２）式を満した時点で、
その時刻から適当な時間Δ丁１秒間前の該モータ負荷ト
ルクの平均値を求める。

Ｐ　（ｔ）−Ｐ　（ｔ十△１）＞σ（σ：任意の値）・
・・（２）モータ負荷トルク平均値が求まると、前記推
定モータ負荷トルク値との差を算出し、その偏差量に適
当なゲインを乗じて得られた値に基づいて各スタンドの
ロール駆動モータの回転数を補正し、張力制御を行なう
のでおる。

実　　施　　例 第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図で、（１
）はリテーナ式マンドレルミルの複数涸のスタンドＡ１
〜八〇の各々に１個ずつ設置されている回転数調整器、
（２）は同じく複数個のスタンドに一つづつ配置ざれて
いるロードセル、（３）は管材、（４）はマンドレルバ
ーでその後端は管材（３）の移動方向と同一方向に一定
速度で移動する台車（図示せず）に固定゜ざれている。

（５）はミル駆動用モータ、（６）は演算制御装置であ
る。

すなわち、複数個のスタンドＡ１〜Ａｎの各々のミル駆
動用モータ（５）の電圧、電流およびモータ回転数は、
それぞれ測定器（図示せず）によって計測ざれ、演算制
御装置（６）に同一タイミングで送られる。

演算制御装置（６）では、圧延後の管材の肉厚が所定の
肉厚になるように、管材圧延前に各ミルの間隔および回
転数を調整すべく指令を出し、圧延後の管材の軸方向の
肉厚が均一になるようにモータ回転数を補正する。

次に、圧延中の各スタンドにおける管材の張力（または
圧縮力）の変動量の求め方を以下に説明する。

各スタンドの圧延トルクＧは下記（３）式により演算し
て求める。

Ｇ１＝λ・６ａ−Ｐ１−−Ｒｌ（ｑｆ１　ｑｂ；）＋μ
ｊＲｉ　Ｐｉ　　　　　　　　　　　　　　　　　　・
・・・・・（３）λ　：トルクアーム係数 ｅｄ：外径縮小部投影接触長 Ｒ　：有効ロール半径 μ　：マンドレルバーの摩擦係数 ｑｂ二管材にかかる後方張力（または圧榴力）ｑｆ：管
材にかかる前方張力（または圧縮力）Ｐ　：圧延荷重 ：スタンド番号 上記（３）式の左辺はミル駆動用モータ（５）の負荷ト
ルクであり、下記（４）式によって演算ざれる。

ｄｎ Ｇ＝Ｋφ−　Ｉ　ａ　一−ｙ　　　　　　　　−・−（
４）Ｋφ　１モータ界磁強さ係数 ■ａ：モータ電流 ｎ　一回転数 Ｊ　：慣性モーメント 上記（４）式は直接微分演算を行なわずに、第２図に示
すブロック図のように計測ノイズ除去のための処理を行
なった上で演算する。

第３図は実機データに基づいて演算した結果を示す。こ
の図より、次スタンドへのかみ込み直後からモータ負荷
トルク値が増加することがわかる。

また、前記（３）式の右辺第１項は、圧延荷重の１次モ
ーメントを表わし、同右辺第２項は管材に作用する張力
（または圧縮力）を表わし、同右辺第３項はマンドレル
バー（４）と管材（３）との摩擦力を表わす。

右辺第１項は、管材（３）の温度低下によるスキッドマ
ーク等の影響を受けるが、実際に管材の加熱はロータリ
ー炉で行なわれるので均一に加熱ざれ、ほとんど変動す
ることがない。

右辺第３項は、管材（３）とマンドレルバ−（４）の相
対速度変化の影響を受けるが、マンドレルバー（４）は
後端をリテーナによって保持ざれ一定速度で移動してい
るので、該相対速度変化は非常に小さく、ほとんど変動
しない。

よって、左辺モータ負荷トルク変動は、右辺第２項の管
材張力（または圧縮力）変動に対応しており、第３図中
の次スタンドかみ込み直後のモータ負荷トルク値の変動
量は、管材張力（または圧縮力）変動によるものである
ことがわかる。

次に、次スタンドに管材がかみ込むタイミングを検知し
て、その時刻Ｔから△’Ｌ　　（秒》間前の前記算出し
たモータ負荷トルク平均値を求める。

なお、ΔＴ１の値は、特に限定するものではないが、１
００　（　ｍｓｅｃ　）≦ΔＴ１≦２００　（ｍｓｅｃ
）が適当である。

上記モータ負荷トルク平均値はメモリーざれ、前記推定
モータ負荷トルク値との差を求める。

そして、算出した負荷トルク偏差量を偏差信号として用
い、その値に適当なゲインを乗じて回転数補正信号とし
、各スタンドのロール駆動モータの回転数を補正して張
力制御を行なうのである。

発明の効果 以上説明したごとく、この発明方法によれば、圧延中の
各スタンド間の素管に作用する張力（または圧縮力）の
変動量を容易にかつ精度よく検出して目標値に維持する
ことができるので、圧延後の管材の肉厚を全長にわたり
均一にすることが可能となり、継目無鋼管の製造に大な
る効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロック図、第２図
は同じくこの発明のモータ負荷トルクの演算例を示すブ
ロック図、第３図（Ａ）〜（Ｈ＞は実際のマンドレルミ
ルラインの測定データよりモータ負荷トルクを演算した
例を示す図で、（Ａ＞は陽２スタンドの圧延荷重、（Ｂ
）は陽３スタンドの圧延荷重、（Ｃ）はＮ）４スタンド
の圧延荷重、（Ｄ）は陽５スタンドの圧延荷重、（Ｅ）
は陽１スタンドのモータ負荷トルク、（Ｆ）はｒｋＬ２
スタンドのモータ負荷トルク、（Ｇ）は陽３スタンドの
モータ負荷トルク、（Ｈ）は１１１ｋｌＬ４スタンドの
モータ負荷トルクである。 １・・・回転数調整器　　　　２・・・ロードセル３′
・・管材　　　　　　　　４・・・マンドレルバー５・
・・ミル駆動用モータ　　６・・・演算制御装置第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 管材の内面にマンドレルバーを挿入した状態で圧延し、
   該マンドレルバーの後端は一定速度で移動するように保
   持されたリテーナ式マンドレルミルにおいて、 各スタンドのモータ負荷トルクをロール駆動モータの電
   流Ｉａと回転数ｎから下記式により推定し、該推定値か
   ら当該管材が次スタンドにかみ込むまでのモータ負荷ト
   ルク平均値を求め、次スタンド管材かみ込み後は該平均
   値と前記推定値との差を求め、該偏差モータ負荷トルク
   値に係数を乗じてロール駆動モータ回転数補正値を算出
   し、該算出値によりロール駆動モータの回転数を補正す
   ることを特徴とするリテーナ式マンドレルミルの張力制
   御方法。 Ｔ＿Ｌ（ｓ）（Ｋ＿φ）／（１＋Ｔ＿Ｏ・ｓ）・Ｉａ（
   ｓ）−（ｓ／Ｊ）／（１＋Ｔ＿Ｏ・ｓ）・ｎ（ｓ） Ｋ＿φ：ロール駆動モータ界磁強さ係数 Ｊ：ロール駆動系の慣性モーメント Ｔ＿Ｏ：平滑フィルタの時定数 Ｉａ（ｓ）：モータ電流の変動分（Ｓ領域での表現） ｎ（ｓ）：モータ回転数の変動分（Ｓ領域での表現） Ｔ＿Ｌ（ｓ）：モータ負荷トルクの変動分（Ｓ領域での
   表現） ｓ：ラプラス演算子