JPH0252108A - Method for deciding changing time of mandrel - Google Patents

Method for deciding changing time of mandrel

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JPH0252108A
JPH0252108A JP18178889A JP18178889A JPH0252108A JP H0252108 A JPH0252108 A JP H0252108A JP 18178889 A JP18178889 A JP 18178889A JP 18178889 A JP18178889 A JP 18178889A JP H0252108 A JPH0252108 A JP H0252108A
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mandrel
rolling
stand
tension
torque
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明弘 田中
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B17/00Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling
    • B21B17/02Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length
    • B21B17/04Tube-rolling by rollers of which the axes are arranged essentially perpendicular to the axis of the work, e.g. "axial" tube-rolling with mandrel, i.e. the mandrel rod contacts the rolled tube over the rod length in a continuous process

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、素管の中にマンドレルを通したま〜゛溝付ロ
ールにより素管の肉厚を減少させる管材圧延機のマンド
レルの取替時期を決定する方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a method for determining when to replace a mandrel in a tube rolling mill that reduces the wall thickness of a tube material by using grooved rolls while passing the mandrel through the tube material.

従来、圧延による製管法は、ピアサ−等で穿孔された素
管をマンドレルミル、またはプラグミル等により所定の
外径、肉厚に圧延するものであり、各種の圧延方式があ
る。
Conventionally, the method of manufacturing tubes by rolling involves rolling a blank tube pierced with a piercer or the like to a predetermined outer diameter and wall thickness using a mandrel mill, plug mill, etc., and there are various rolling methods.

近年、圧延能率、歩留上の利点、そして自動化の難易等
生産性の観点から、また管材の内面性状の良否、肉厚分
布の精度そしてきすの発生等品質の観点からマンドレル
ミルが採用されるようになってきている。
In recent years, mandrel mills have been adopted from the viewpoint of productivity, such as rolling efficiency, yield advantages, and ease of automation, as well as from the viewpoint of quality, such as the quality of the inner surface of the tube material, the accuracy of wall thickness distribution, and the occurrence of scratches. It's starting to look like this.

このマンドレルミルによる圧延方法にもPFM(Pul
l Float 1andrel m1ll)、SFX
 (Sea lRe5trained  Ploatl
ng  5andrel  m1ll)  、RRM(
Fully e Re5tralned & Retr
acted Iandrc’1a+1li)等の方法が
実施されている。上記マンドレルミルの方法は主として
マンドレルの動作の相違により分類されているが、マン
ドレルを通した素管を溝付ロールとマンドレルの間で圧
延することには変わりない。
This rolling method using a mandrel mill also uses PFM (Pulle
l Float 1andrel m1ll), SFX
(Sea lRe5trained Ploatl
ng 5andrel m1ll), RRM(
Fully e Re5tralned & Retr
Methods such as ``acted Iandrc'1a+1li)'' have been implemented. The above-mentioned mandrel mill methods are classified mainly based on the difference in the operation of the mandrel, but the method still involves rolling the raw pipe passed through the mandrel between a grooved roll and a mandrel.

第1図と第2図はマンドレルミル圧延前及び圧進中の概
略図である。同図ではRRMによる構成を示している。
FIGS. 1 and 2 are schematic diagrams before and during rolling with a mandrel mill. The figure shows a configuration based on RRM.

第1図と第2図に於いて1はマンドレル推進ブロックで
あり、マンドレルバ−2が連結され、このマンドレルバ
−2に、さらにマンドレル3が連結される。
In FIGS. 1 and 2, 1 is a mandrel propulsion block to which a mandrel bar 2 is connected, and a mandrel 3 is further connected to this mandrel bar 2.

4はマンドレル推進ブロック1の推進装置であり、5は
推進装W4の駆動モータである。マンドレル推進ブロッ
ク1は軌道上を摺動するが、図には軌道は示していない
。6はマンドレル駆動制御ビームで第2図に示す如く、
圧延中はマンドレル推進ブ17ソク1と結合する。
4 is a propulsion device for the mandrel propulsion block 1, and 5 is a drive motor for the propulsion device W4. The mandrel propulsion block 1 slides on a track, but the track is not shown in the figure. 6 is the mandrel drive control beam, as shown in Figure 2.
During rolling, the mandrel propulsion block 17 is connected to the solenoid 1.

マンドレル駆動制御ビーム6はマンドレル駆動制御装置
7及び駆動源であるマンドレル駆動モータ8によりff
、制御される。マンドレル駆動制御装置7には歯車機構
、または油圧機構が一般に使用される。マンドレル駆動
制御装置7により駆動棒9が駆動制御され、この駆動棒
9と連結しているマンドレル駆動制御ビーム6が、従っ
てマンドレル駆動制御ビーム6と連結しているマンドレ
ル推進ブロック1とこのマンドレル推進ブロック1と一
体であるマンドレル3が駆動制御されることとなる。
The mandrel drive control beam 6 is controlled by a mandrel drive control device 7 and a mandrel drive motor 8 which is a drive source.
, controlled. A gear mechanism or a hydraulic mechanism is generally used for the mandrel drive control device 7. The drive rod 9 is drive-controlled by the mandrel drive control device 7, and the mandrel drive control beam 6 connected to the drive rod 9 is connected to the mandrel propulsion block 1 and the mandrel propulsion block connected to the mandrel drive control beam 6. The mandrel 3, which is integral with the mandrel 1, is driven and controlled.

ピアサ−等で穿孔された素管10が入側テーブル上にく
るとマンドレル推進ブロック1が前進してマンドレル3
が素管10および圧延スタンドに組み込まれている溝付
ロールrl、rz・・・’ n−1r の間隙を貫通し
、同時にマンドレル推進ブロツク1とマンドレル駆動制
御ビーム6が連結される。
When the raw pipe 10 pierced by a piercer etc. comes onto the entrance table, the mandrel propulsion block 1 advances and the mandrel 3
passes through the gaps between the raw pipe 10 and the grooved rolls rl, rz...'n-1r incorporated in the rolling stand, and at the same time, the mandrel propulsion block 1 and the mandrel drive control beam 6 are connected.

素管10が溝付ロールr1〜roで圧延される間マンド
レル3はマンドレル駆動制御装置7により、移動および
速度が制御されることとなる。
While the raw pipe 10 is being rolled by the grooved rolls r1 to ro, the movement and speed of the mandrel 3 are controlled by the mandrel drive control device 7.

14−  (1,) 、14−  (2) 、・・・1
4−(nl) 、14− (n)はそれぞれ溝付ロール
r112   n−1”nの駆動用モータである。
14- (1,) , 14- (2) ,...1
4-(nl) and 14-(n) are motors for driving the grooved roll r112n-1''n, respectively.

第1図および第2図において溝付ロール「1゜2   
n−1”nは便宜上図に示したごとく一列に描いである
が、実際には各スタンドのロール軸を隣接スタビと互い
に906の交差角で配列しているのが一般的である。実
際作業において6スタンドを通過して圧延される管材に
働く張力または圧縮力を圧延条件に対応させて適正な値
に制御することは極めて重要なことである。
In Fig. 1 and Fig. 2, the grooved roll “1゜2
n-1"n is drawn in a line as shown in the figure for convenience, but in reality, it is common for the roll axis of each stand to be arranged at an intersection angle of 906 with the adjacent stabilizer.Actual work It is extremely important to control the tension or compression force acting on the tube material passed through the six stands to an appropriate value in accordance with the rolling conditions.

スタンド間に於いて管材に働く張力、またはf線内の不
適正は管材の直径、肉厚が変化して圧延後の製品に不均
一な寸法をもたらすのみならず、かみ出し、きずの発生
等重大欠陥を生じるものである。又、マンドレルの取替
が適当な時期になされないと、製品である管材の内面柱
状か良好なものとはならないという問題がある。
The tension acting on the tube material between the stands or the improper tension within the f-line will not only change the diameter and wall thickness of the tube material, resulting in uneven dimensions in the rolled product, but also cause bulges, scratches, etc. This will result in serious defects. Furthermore, if the mandrel is not replaced at an appropriate time, there is a problem that the internal columnar shape of the product pipe material will not be good.

ところが、マンドレルと溝付ロールを備え、このマンド
レルと溝付ロールの間で圧延が実施されるようなマンド
レルミルの如き管材圧延機においては、適切な時期にマ
ンドレルの取替が実施されていないのが現状である。
However, in tube rolling mills such as mandrel mills that are equipped with a mandrel and grooved rolls, and rolling is performed between the mandrels and grooved rolls, the mandrels are not replaced at an appropriate time. is the current situation.

本発明は、管材内面とマンドレル等の心金の表面との摩
擦係数も定量的に把握でき、心金の取替え時期を誤まる
ことなく、管ナオの内面性状良好な製品を得ることがで
きるマンドレルの取替時期を決定する方法を提供するも
のである。
The present invention provides a mandrel that can quantitatively determine the coefficient of friction between the inner surface of the pipe material and the surface of a mandrel such as a mandrel, making it possible to obtain a product with good inner surface properties without making a mistake when replacing the mandrel. This provides a method for determining when to replace the

先ず、マンドレルと溝付ロールの間で管材か圧延される
場合の基本モデルについて述べる。第3図は、溝付ロー
ルr とマンドレル3の間で管ヰ」11が圧延されてい
る模式図である。Ll:、延前の管(オを素管10と称
したが、圧渾中は全て管材1]と称する。
First, we will discuss the basic model when a tube material is rolled between a mandrel and a grooved roll. FIG. 3 is a schematic diagram showing a tube 11 being rolled between a grooved roll r and a mandrel 3. Ll: The pipe before rolling (O is called the raw pipe 10, but during compression, it is all called the pipe material 1).

第3図に於ては、マンドレル3には後方張力T!Ltが
働いていて、マンドレルバ T、−0、または管材の後方張力T  、及B、 ++
1               ra、 1び管材の
前方張力T 、 はともにT  、−m、++!   
   m、+ T、−00状態にあるとする。上記前後方4/ζm、+
+1 力は圧縮力であってもよい。
In Figure 3, there is a rear tension T! on mandrel 3! Lt is working and the mandrel bar T, -0 or the rear tension of the tube material T, and B, ++
1 ra, 1 and the forward tension T of the tube material are both T, -m, ++!
Suppose that it is in the m, +T, -00 state. Above front and back 4/ζm, +
+1 The force may be a compressive force.

このような状態は前述したマンドレルミルの圧延方法の
うちRRM、またはSFMに相当し、■つ最初のスタン
ドかまたは最終、スタンドのみ圧延がなされている場合
に相当する。
Such a state corresponds to RRM or SFM of the above-mentioned mandrel mill rolling methods, and corresponds to the case where rolling is performed only on the first stand or the last stand.

第3図に於て圧延倚重をP、。、圧延トルクをG、。ま
た、マンドレル3a管材11の内面の摩擦係数をμ、と
する。圧延トルクG、。は(1)。
In Fig. 3, the rolling weight is P. , the rolling torque is G,. Further, the friction coefficient of the inner surface of the mandrel 3a tube material 11 is assumed to be μ. Rolling torque G. is (1).

式で表わされる。It is expressed by the formula.

G 1,0 −T、、  ’  R1+ 28 !  
”  P +、o  ”’  (1)(1)式に於いて
、R,は溝付ロールの形状、寸法および管材の圧延前後
の寸法、形状とマンドレルの径により決まる平均ロール
半径であり、alは板材または条鋼等の圧延に於いて、
一般に2aI =Gl、0 ”i、0と表わされる物理
量ニ対応するものである。
G 1,0 −T,,' R1+ 28!
``P+,o''' (1) In the formula (1), R is the average roll radius determined by the shape and dimensions of the grooved roll, the dimensions and shape of the tube material before and after rolling, and the diameter of the mandrel; In rolling plate materials or long steel,
Generally, it corresponds to the physical quantities expressed as 2aI=Gl, 0''i, 0.

マンドレル3と管材11は常に相対速度があるのでμ、
は運動摩擦係数であり、次の(2)式の! 関係がある。
Since the mandrel 3 and the tube material 11 always have a relative velocity, μ,
is the kinetic friction coefficient, and the following equation (2) is expressed as ! There is a relationship.

TB、I−μ、 −p、、、      −−−−−・
(2)(1)式と(2)式から次式を(I7る。
TB, I-μ, -p,,, ------・
(2) From equations (1) and (2), calculate the following equation (I7).

G   −(μ R,+ 2 a 、) P *、o−
・・・(3)l、ロ      1  1     1
即ち、(3)式がマンドレルを用いた管材圧延の無張力
時に於ける圧延荷重と圧延トルクの関係式である。しか
しながら連続圧延機に於いては、スタンドの前後面の被
圧延材には張力、または圧縮力が働くものである。
G − (μ R, + 2 a,) P *, o−
...(3) l, b 1 1 1
That is, equation (3) is the relational equation between the rolling load and the rolling torque when there is no tension when rolling a tube material using a mandrel. However, in a continuous rolling mill, tension or compression forces act on the rolled material on the front and rear surfaces of the stand.

第4図は3スタンド連続圧延中の模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram during continuous rolling on three stands.

前述したように、隣接スタンドではロール軸を互いに9
06の交差角で配列しているのであるが、便宜上図のよ
うに示しである。第4図に於いて、lスタンドの圧延ト
ルクG、は次の(4)式で表わされる。
As mentioned above, adjacent stands have their roll axes 90 degrees apart from each other.
Although they are arranged at an intersection angle of 0.06, they are shown as shown in the figure for convenience. In FIG. 4, the rolling torque G of the l stand is expressed by the following equation (4).

G、−T     −R−T      −R+   
  B、J     I     B、i+l    
 II!+2a  P  +ΔG、 −ΔG、、、−(
4)1  1       +、b ここで、圧延方向の力の丁衡より次の(5)式の関係が
ある。
G, -T -R-T -R+
B, J I B, i+l
II! +2a P +ΔG, -ΔG, , -(
4) 1 1 +, b Here, from the balance of the force in the rolling direction, there is a relationship expressed by the following equation (5).

TB、i″″μm °PI T     −μ   ・ P B、++l     ++1.     II+従って
(4)式は次式となる。
TB, i″″μm °PI T −μ · P B, ++l ++1. II+ Therefore, equation (4) becomes the following equation.

) ・・・ (5) G、−(μ、 ・R4・ P。)...(5) G, -(μ, ・R4・P.

I        l11 一″国゛R国−P、・1) + 2 a + −P + +ΔGi、b−ΔGj、r
(4)式、また(6)式に於いてΔGi、bは石材11
に1スタンドよりみて後方張力Tm、iが発生したこと
による無張力時からのトルク変化分(以後後方トルクと
呼ぶ)であり、八GLl’は盾材11に前方張力T  
 が発生したことによるm、I+1 無張力時からのトルク変化分く以後前方トルクと呼ぶ)
である。(6)式よりΔG 、 、 rは(7)式とな
る。
I l11 1'' country゛R country -P, ・1) + 2 a + -P + +ΔGi, b - ΔGj, r
In equation (4) and equation (6), ΔGi and b are stone materials 11
This is the change in torque from the time of no tension (hereinafter referred to as rear torque) due to the generation of rear tension Tm, i when viewed from one stand.
m, I+1 due to the occurrence of torque change from the state of no tension (hereinafter referred to as forward torque)
It is. From equation (6), ΔG, , r becomes equation (7).

ΔGi、r= (μI ”’i −Pi−μ国°R国”
1ll) +2a、P、−G、+△Gi、b ・・(7) lスタンドの前方張力を零にする為には、lスタンドの
ロール回転速度の補正量は前方張力トルクにlスタンド
の比例積分制御ゲインg、をかけて次式でムjえられる
ΔGi, r= (μI ``'i − Pi − μ country ° R country”
1ll) +2a, P, -G, +△Gi, b... (7) In order to make the front tension of the l stand zero, the correction amount of the roll rotation speed of the l stand is proportional to the front tension torque of the l stand. The integral control gain g is multiplied by the following equation.

ΔN  −g  ・Δ制、f      ・・ (8)
I Niはlスタンドのモータロ転数を示す。またlスタン
ドの前方着付にかかる張力をT 、 にm、++1 制御する場合には4ΔN、は次式となる。
ΔN −g ・Δ system, f ・・ (8)
I Ni indicates the motor revolution number of the l stand. Furthermore, when controlling the tension applied to the front attachment of the l stand to T, m,++1, 4ΔN becomes the following equation.

ΔN−g(ΔG1.f−ΔGi、T)・・・(9)! 
   I (9)式にb″゛いて、ΔGi、Tは目標張力T 、 
に対応する前方目標張力トルクであり、ta、 ++1 次の(10)式で表わされる。
ΔN-g(ΔG1.f-ΔGi, T)...(9)!
I In equation (9), b'', ΔGi, T is the target tension T,
The front target tension torque corresponding to ta, ++1 is expressed by the following equation (10).

ΔG、 −・R1・Tm、I。1 +、T (1+f   )       ・ (10)η、は、
lスタンドの減速比(ギア比)、flはlスタンドの先
進率である。このとき1+1スタンドに働く後方張力ト
ルクΔG   は同−盾]+l、b 祠の圧延に要する圧延力は一定とみなせるから次上記(
1)弐〜(11)式がマンドレルと溝付ロールにより管
材を連続圧延する際、張力制御するための基本モデルで
あり、マンドレルに働く張力、マンドレルと管材の間の
摩擦係数を導入し、管材自体にかかる張力および管材圧
延のトルクアームを考慮した解析モデルである。
ΔG, −・R1・Tm, I. 1 +, T (1+f) ・ (10)η, is
The reduction ratio (gear ratio) of the l stand, fl is the advance rate of the l stand. At this time, the rear tension torque ΔG acting on the 1+1 stand is the same as +l, b. Since the rolling force required for rolling the mill can be regarded as constant, the following (
1) Equations 2 to (11) are the basic models for tension control when pipe material is continuously rolled using a mandrel and grooved rolls. They introduce the tension acting on the mandrel and the friction coefficient between the mandrel and the pipe material, and This is an analytical model that takes into account the tension applied to the tube itself and the torque arm of tube rolling.

第5図はマンドレルに動く張力TBを知るために、例え
ば荷重検出器12を設置した概念図を示す。第5図の(
a)、  (b)はマンドレルと連結したマントルルバ
ー2にかかる張力Toを検出すべくマンドレル推進ブロ
ック1に荷重検出器12を設置した例を示す。
FIG. 5 shows a conceptual diagram in which, for example, a load detector 12 is installed in order to know the tension TB acting on the mandrel. In Figure 5 (
Figures a) and (b) show examples in which a load detector 12 is installed on the mandrel propulsion block 1 to detect the tension To applied to the mantle lever 2 connected to the mandrel.

また、同図(C)はマンドレル駆動制御ビーム6と駆動
環9を、荷重検出器12を介して連結しておくことによ
り、マンドレルバ−2にかかる張力T8を検出するもの
である。
In addition, in FIG. 3C, the mandrel drive control beam 6 and the drive ring 9 are connected via a load detector 12 to detect the tension T8 applied to the mandrel bar 2.

既設のマンドレルミルを改造して、マンドレルの張力を
検出する荷重検出器を設置することも容易である。
It is also easy to modify an existing mandrel mill and install a load detector to detect the tension in the mandrel.

あるいは第1図および第2図に示したマンドレル駆動モ
ータ8のマンドレル駆動トルクGBを知れば、マンドレ
ル3にかかる張力Tnを次の(]2)式により求めるこ
ともできる。
Alternatively, if the mandrel drive torque GB of the mandrel drive motor 8 shown in FIGS. 1 and 2 is known, the tension Tn applied to the mandrel 3 can be determined by the following equation (2).

GBωB=TB VB+αB    ・・・(12)ω
Bはマンドレル駆動モータ8の角速度であり、■ はマ
ンドレルの運動速度、αBはマンドレル駆動制御装置7
の使用によって決まる定数である。
GBωB=TB VB+αB...(12)ω
B is the angular velocity of the mandrel drive motor 8, ■ is the motion speed of the mandrel, and αB is the mandrel drive control device 7.
is a constant determined by the use of .

マンドレル運動速度VBはマンドレルが塑性変形しない
剛体であり、ωI3とマンドレル駆動制御装置の減速比
により容易に求められる。
The mandrel motion speed VB is a rigid body that does not undergo plastic deformation, and can be easily determined from ωI3 and the reduction ratio of the mandrel drive control device.

圧延荷重P、は圧延機に設置しであるロードセルにより
検出可能であり、圧延トルクG、は一般にトルク変換器
が設置されていない場合に、次の(14)式で計算でき
る。
The rolling load P can be detected by a load cell installed in the rolling mill, and the rolling torque G can generally be calculated using the following equation (14) when a torque converter is not installed.

・・・ (14) (14)式のVはモータ電圧、■はモータ電流、Rは電
気子抵抗、N1はモータ回転数、β、γ、δは定数であ
り、右辺第1項はモータトルク、第2項は加減速トルク
、第3項はロストルクである。
... (14) In equation (14), V is the motor voltage, ■ is the motor current, R is the armature resistance, N1 is the motor rotation speed, β, γ, and δ are constants, and the first term on the right side is the motor torque , the second term is acceleration/deceleration torque, and the third term is loss torque.

かくして、マンドレルに圧延中動らく張力、圧延荷重、
圧延トルクを知れば、圧延中の管月内曲とマンドレルと
の摩擦係数が求められ、この求められた摩擦係数の経時
変化に基づいてマンドレルの取替時期を決定することが
可能である。
Thus, the tension, rolling load, and
If the rolling torque is known, the friction coefficient between the inner bend of the tube and the mandrel during rolling can be determined, and it is possible to determine when to replace the mandrel based on the change in the determined friction coefficient over time.

以下、具体的に、管材圧延の無張力制御(管Hに働く張
力零)の場合を例にして述べる。第6図はnスタンドマ
ンドレルミルに於いて、第1スタ〉ドでのみ圧延されて
いる状態を示す概念図であり、マンドレル3はnスタン
ドに渡って貫通し、かつ運動方向は後方(上流)である
。これは前述したRRMに相当する。
Hereinafter, a case of tensionless control (zero tension acting on the pipe H) of pipe material rolling will be specifically described as an example. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a state in which rolling is performed only in the first star in an n-stand mandrel mill, and the mandrel 3 penetrates through the n-stands, and the direction of movement is backward (upstream). It is. This corresponds to the RRM described above.

管材11には張力(圧縮力)が働いていない状態であり
、圧延荷重をP  、圧延トルクを1、O G  、マンドレルの張力をTB、I とする。圧延1
.0 荷重、圧延トルクのサフィックス1は第1のスタンドで
あることを意味し、0は無張力状態であることを意味す
る。
The tube material 11 is in a state where no tension (compressive force) is acting on it, the rolling load is P, the rolling torque is 1, OG, and the tension of the mandrel is TB, I. Rolling 1
.. The suffix 1 for 0 load and rolling torque means the first stand, and 0 means no tension.

張力の存在する場合はP   、G   のごとく1.
1  1.1 示す。また、マンドレルの張力To、tのサフィックス
1は第1のスタンドのみで圧延されることを示す。TB
、iとした場合は第1スタンドから第1スタンドに渡っ
て圧延されている場合のマンドレル張力であることを示
す。以下記号のサフィックスについて同様である。
If there is tension, 1. as in P and G.
1 1.1 Show. Further, the suffix 1 for the mandrel tensions To and t indicates that rolling is performed only on the first stand. T.B.
, i indicates the mandrel tension when rolling is performed from the first stand to the first stand. The same applies to the suffixes of the symbols below.

第6図に於いて、(15)、  (16)の関係がある
In Figure 6, the relationships (15) and (16) are shown.

G  −μ ・P  IR+2a1・Pi、。G −μ・P IR+2a1・Pi,.

1.0    1    1,0    1・・・(コ
5) TB、1 −μm ・ P、ロ           
・・・ (16)(15)式と(16)式からulとa
rが、4’f’ Wされる。次に第7図は、管材11が
第1スタンドと第2スタンドで圧延されている概念図で
あり、第1スタンドと第2スタンドの間の管Hには張力
Tm、lが発生している。第1スタンドの圧延l・ルク
G1は G  −(μm ・Pl−R2・R2)R1+ 28 
t P i−ΔG1.1’ 故にΔG   −(μm ・Pl−R2・R2)R。
1.0 1 1,0 1...(ko 5) TB, 1 - μm ・P, ro
... (16) From equations (15) and (16), ul and a
r is 4'f'Wed. Next, FIG. 7 is a conceptual diagram in which the pipe material 11 is rolled by the first stand and the second stand, and tension Tm, l is generated in the pipe H between the first stand and the second stand. . The rolling l・lux G1 of the first stand is G − (μm・Pl−R2・R2)R1+ 28
t P i -ΔG1.1' Therefore, ΔG - (μm · Pl - R2 · R2) R.

1、r +2a   P   −G     =(17)1 1
    l また、TB、2−μl −P1+μ2 ・R2・・・(
18)(18)式からR2が計算され、(17)式より
ΔG1.rが計算される。
1, r +2a P −G = (17) 1 1
l Also, TB, 2-μl -P1+μ2 ・R2...(
18) R2 is calculated from equation (18), and ΔG1. r is calculated.

第1スタンドの速度補正量は ΔN  −g  ・ΔGI、f      ・・・(1
9)このとき第2スタンドの後方張力トルクΔG2.b
は 故に、G2,0 ”=62+Δa21.  −(20)
管材11が第3スタンドにかみ込む前に制御が完了して
いれば、第2スタンドも無張力状態であり、このときの
検出圧延荷重P2と圧延トルクG2は、当然(21)式
の関係である。
The speed correction amount of the first stand is ΔN −g ・ΔGI, f ... (1
9) At this time, the rear tension torque ΔG2 of the second stand. b
Therefore, G2,0''=62+Δa21.-(20)
If the control is completed before the pipe material 11 is caught in the third stand, the second stand will also be in a tension-free state, and the detected rolling load P2 and rolling torque G2 at this time will naturally be in the relationship of equation (21). be.

P    −P    G    −G       
・・・ (21)2.0   2 ゝ  2,0   
2このとき、次の(22)式の関係にあるので、(22
)式により、G2を計算しておく。
P-PG-G
... (21) 2.0 2 ゝ 2,0
2 At this time, since the following equation (22) holds, (22
) Calculate G2 using the formula.

G   = μP  R+ 2 a 2 P 2. o
 ・・・(22)2.0222 第8図は管材11が第3スタンドにまでかみ込まれた場
合の概念図を示す。第3スタンドでの圧延が開始された
ことで、第1スタンドと第2スタンド、および第2スタ
ンドと第3スタンドの間に在る管材11に何がしかの張
力T   、T   がm、!   Ill、2 発生し、これに対応する張力トルクが発生する。
G = μP R+ 2 a 2 P 2. o
...(22)2.0222 FIG. 8 shows a conceptual diagram when the tube material 11 is caught up to the third stand. With the start of rolling on the third stand, some tensions T 1 , T 2 , m,! Ill,2 is generated and a corresponding tension torque is generated.

第1スタンドの前方張力トルクΔG1.rは6″G1.
1’″′(I P1  ”2 °P2)R。
First stand forward tension torque ΔG1. r is 6″G1.
1''''(I P1 ''2 °P2)R.

十2a  −P  −G    =・(23)II 第2スタンドの後方張力トルクΔG2.bは、従って、
第2スタンドの前方張力トルクΔG2.。
12a −P −G =・(23)II Second stand rear tension torque ΔG2. b is therefore,
Front tension torque ΔG2 of the second stand. .

は、 aG、r−(“2′P2−3’ P 3) R2+ 2
22 P 2  G 2+ΔG2.b(25)式中μ3
は次式により計算する。
is aG, r-(“2'P2-3' P 3) R2+ 2
22 P 2 G 2 + ΔG2. b(25) in formula μ3
is calculated using the following formula.

TB、3−μm ・Pt+μ2 ・P2+μ3 ・R3
・・ (26) (25)式で表わされるΔG22.は計算でき、従って
第2スタンドの速度補正量ΔN2は、ΔN2””2’Δ
G2.r      ”’ (27)このときの第1ス
タンドの速度補正量ΔN1は、となる。第3スタンドの
後方張力トルクΔG3.b従って、第3スタンドの無張
力トルクG3.0は、63.0 =63+ΔG3.b 
     −(’3 (1)管材11が第4スタンドに
かみ込む前に制御が完了していれば、第3スタンドも無
張力状態であり、このときの検出圧延加重をR3、圧延
トルクをG3とすれば、 P    −P    G    −G       
・−(3])3.0    3’   3.0    
363.0 ””3 R3,OR3+2a3 R3,0
・・・ (32) である。(32)式によりG3を計算しておく。
TB, 3-μm ・Pt+μ2 ・P2+μ3 ・R3
... (26) ΔG22 expressed by equation (25). can be calculated, and therefore the speed correction amount ΔN2 of the second stand is ΔN2""2'Δ
G2. r ''' (27) At this time, the speed correction amount ΔN1 of the first stand is: Rear tension torque ΔG3.b of the third stand Therefore, the non-tension torque G3.0 of the third stand is 63.0 = 63+ΔG3.b
-('3 (1) If the control is completed before the pipe material 11 is caught in the fourth stand, the third stand is also in a tensionless state, and the detected rolling load at this time is R3 and the rolling torque is G3. Then, P -P G -G
・-(3]) 3.0 3' 3.0
363.0 ""3 R3,OR3+2a3 R3,0
... (32). G3 is calculated using equation (32).

以下同様に計算を実施して全スタンドに渡って摩擦係数
μmを求めること力呵能である。マンドレルと溝付ロー
ルの間で圧延される管材が一定張力制御されている場合
には、(9)式をベースにした基本モデルにより同様に
して摩擦係数μ、を求めることができる。
It is possible to calculate the friction coefficient μm for all stands by performing the same calculation below. When the tension of the tube material rolled between the mandrel and the grooved roll is controlled to be constant, the friction coefficient μ can be determined in the same manner using a basic model based on equation (9).

本発明によると、マンドレルの張力値、および圧延荷重
と圧延トルクからマンドレル表面と管+」内面の摩擦係
数μIが直接計算により求めることができるようになる
。マンドレルは過酷な圧延条件のもとで損耗し、表面t
nさも増加する。このマンドレル表面の損耗、ないし表
面粗さの増加が限度を越すと管材の内面性状に多大な悪
影響を及ぼすこととなる。従って、マンドレルは一定の
時期、例えば素管の圧延本数、または圧延トン数を目安
として経験的に取替えが実施されている。
According to the present invention, the friction coefficient μI between the mandrel surface and the inner surface of the tube can be determined by direct calculation from the mandrel tension value, rolling load, and rolling torque. The mandrel wears out under harsh rolling conditions and the surface t
n also increases. If this wear on the mandrel surface or increase in surface roughness exceeds a limit, it will have a great negative effect on the inner surface properties of the tube material. Therefore, the mandrel is empirically replaced at a certain time, for example, based on the number of rolled pipes or the number of rolled tonnages.

本発明によりマンドレルと管材内面の摩擦係数の経時変
化が定量的に把握できることとなり、例えば第9図に示
した如く、マンドレルの取替え時期を摩擦係数μmの上
限を設定することにより知り得るようになる。第9図に
於いて、横軸は時間、  変化とマンドレルの取替えタ
イミングを説明する縦軸は摩擦係数であり、斜線で示し
た領域がマン   だめの線図である。
According to the present invention, it is possible to quantitatively understand the change over time in the coefficient of friction between the mandrel and the inner surface of the pipe material, and for example, as shown in Fig. 9, it is possible to know when to replace the mandrel by setting the upper limit of the coefficient of friction μm. . In Fig. 9, the horizontal axis is time, the vertical axis, which explains changes and mandrel replacement timing, is the friction coefficient, and the shaded area is a diagram of the mandrel.

ドレルの取替え時期を示す摩擦係数μ、の上限箱囲であ
る。摩擦係数の経時変化を定量的に知るこ古により、マ
ンドレル潤滑方式および潤滑剤の改善も具体的に進めら
れるようになる。
This is the upper limit of the friction coefficient μ, which indicates when to replace the drill. Quantitative knowledge of changes in the coefficient of friction over time will enable concrete improvements to be made to mandrel lubrication systems and lubricants.

以上述べた如く、本発明によれば管材内面とマンドレル
等の心金の表面との摩擦係数を定量的に把握でき、心金
の取替え時期を誤まることなく、管材の内面性状良好な
製品を得ることができる。
As described above, according to the present invention, the friction coefficient between the inner surface of the pipe material and the surface of the mandrel such as a mandrel can be quantitatively determined, and products with good inner surface properties of the pipe material can be obtained without erroneously knowing when to replace the mandrel. Obtainable.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] マンドレルと、一対の溝付ロールを複数個有し、前記マ
ンドレルが貫通した被圧延管材が挿入される圧延スタン
ドとを有し、前記溝付ロールと前記マンドレルにより管
材を圧延する管材圧延機において、前記マンドレルにか
かる張力と、マンドレル駆動モータの出力とから圧延中
の管材内面とマンドレル表面との摩擦係数を求め、この
摩擦係数の経時変化に基づいてマンドレルの取替時期を
決定する方法。
A tube material rolling mill comprising a mandrel and a rolling stand having a plurality of pairs of grooved rolls into which the rolled tube material penetrated by the mandrel is inserted, and rolling the tube material by the grooved rolls and the mandrel, A method of determining the coefficient of friction between the inner surface of the pipe material being rolled and the surface of the mandrel from the tension applied to the mandrel and the output of the mandrel drive motor, and determining when to replace the mandrel based on changes in this coefficient of friction over time.
JP18178889A 1989-07-14 1989-07-14 Method for deciding changing time of mandrel Granted JPH0252108A (en)

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