JPH04190912A - 圧延管の外径制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧延機による圧延の結果として得られる圧延
管の外径制御方法に関し、特に継目無管の仕上げ圧延に
用いられるサイプ等、カリバーロールを有する複数のス
タンドを並設してなる圧延機における圧延管の外径制御
方法に関する。

〔従来の技術〕

第５図は継目無管の製造工程を示す図であり、継目無管
は、丸鋼片ｍ１を加熱炉内にて所定温度にまで均一加熱
しくＳｌ）、加熱された丸鋼片を、ピアサ（Ｓ２）及び
必要に応じて更にエロンゲータに送給して穿孔圧延しく
Ｓ３）、得られた中空厚肉の素管を、プラグミル、アッ
セルミル、マンドレルミル等の延伸圧延機に送給して肉
厚を減じつつ延伸しくＳ４）、これにより得られた素管
を、直接、又はす−ラによる磨管工程を経た後（Ｓ５）
、サイプに送給して所定の外径に仕上げ圧延する（Ｓ６
）手順にて得られる。サイプは、夫々の周面の全周に亘
って形成した半円形の窪みを相互に対向せしめることに
より円形の孔型（カリバー）を形成するようになした一
対のカリバーロールを、素管の送給経路に沿って並設し
た複数スタンド（−船釣には５〜７スタンド）の夫々に
備えてなる圧延機である。前記素管は、各スタンドのカ
リバーロールにより、前記孔型に挿通された状態にて圧
下を加えられて最終の２スタンドで所定の外径に仕上げ
られる。

この際、素管の周方向に均一な圧下を加えるべ（、相隣
するスタンドのカリバーロールは、前記素管の管軸を中
心として所定角度（通常は９０°）をなして傾斜せしめ
て設置してある。

さて以上の如きサイプ圧延機では、入側温度計の計測値
により圧延温度を予測し、目標熱間外径を定め、それに
応じた目標圧下位置、つまりカリバーロールの目標ロー
ルギャップを定めている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら最終スタンドのロール溝底方向の孔型の内
径とその方向の実際の鋼管外径とは一致せず、また、前
記方向と９０°異なる方向の実際の鋼管外径と最終スタ
ンドの一つ手前のスタンドのロール溝底方向の孔型の内
径とも一致しない。これは、一方の方向の外径を絞り込
むと、それと９０゜異なる他方向の外径が拡がる所謂「
偏波がり現象」が生じるためである。従って最終２スタ
ンドの溝底方向の内径寸法を所定の寸法としても偏波が
り現象により所要の外径及び真円度が得られるとは限ら
ないのである。

また、素管の管端部を精度良く制御するためには、最終
２スタンドに素管を通過させる前にカリバーロールの初
期圧下位置を設定しなければならないが、素管の管端部
は他の部分に比べ温度及び外径が非定常であり、入側温
度により圧延温度を推定することが難しく、入側温度で
目標外径を定め圧下位置を定めただけでは、管端部で所
要の外径が得られなかった。

第６図は素管の管長方向におけるサイプ入側温度実績値
及び出側温度実績値を示すグラフであり、縦軸に温度を
、また横軸に軸長方向長さを夫々とっている。また実線
は入側温度を、また破線は出側温度を夫々示している。

第６図から明らかな如く、素管の先端から４００１１Ｉ
Ｎ１１程度管中央部に向かったところまでは入側及び出
側温度実績値な立ち上がりを示しており、管中央部に比
べると非定常な挙動がある。

第７図及び第８図は素管の管端部及び管中央部の時系列
的な温度データを各別に示すグラフであり、縦軸に温度
を、また横軸に圧延本数をとっている。ここで管端部と
は管端から４００　ｍｍ管中央部に向かった位置であり
、管中央部とは管長の％の位置である。また実線は入側
温度を、破線は出側温度を示している。第７図及び第８
図に示す時系列的な温度データより管端部（第７図）で
は圧延本数（時間）に対して定常性及び入側温度と出側
温度との相関性が（ずれていることがわかる。

以上のことからサイプの実際の操業においては、オペレ
ータがサイプ出側における外径の実測結果と目標外径と
の偏差を定常監視し、両者の比較結果に基づいて目標外
径の設定を手動にて修正して、管端部の非定常性及び偏
波がり現象に起因する外径誤差の発生に対処しているの
が実状であり、オペレータに煩雑な監視作業が強いられ
る上、前記修正量の決定にあいまいさを伴うという難点
があった。

本発明は斯かる事情に鑑みなされたものであり、目標外
径と実測外径との偏差と、圧下位置（ロールギャップ）
の変動量とを１次式で関係付け、その係数を求められた
偏差によりあいまい理論を用いて偏波がり現象を考慮し
て定め、定められた係数により１次式を用いて圧下位置
の変動量を求め、求められた変動量により圧下位置を補
正することにりより、管端部における外径偏差を少なく
できる圧延管の外径制御方法を提供することを目的にす
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る圧延管の外径制御方法は、１対のカリバー
ロールを有するスタンドを複数備え、相隣するスタンド
のカリバーロールを素管の管軸を中心として直交して設
置してある圧延機に素管を送給し、各スタンドのカリバ
ーロールにて圧下を加えて圧延管を得るに際し、該圧延
管の外径を目標外径に一致せしめるべ（所定の相隣スタ
ンドのカリバーロールの圧下位置を調節する圧延管の外
径制御方法において、前記相隣スタンド夫々における前
記圧延管の外径と前記目標外径との偏差を前記相隣スタ
ンドの圧下位置の変動量の１次式で各別に予め関係付け
、前記圧延管の所定方向の外径を計測し、計測された外
径により前記偏差を求め、求められた偏差により前記１
次式に含まれる係数をあいまい理論を用いて推定し、推
定された係数により前記１次式を用いて各所定スタンド
の圧下位置の変動量を求め、求められた変動量により調
節された圧下位置を補正することを特徴とする。

〔作用〕

本発明においては、１木目の素管が圧延機を通過する前
にその入側温度により目標外径が設定され、それに応じ
た圧下位置が設定され、それが圧延されるとその外径が
計測され、目標外径との偏差が求められる。そして最終
２スタンドの夫々の偏差を２スタンドの圧下位置の変動
量の１次式で関係付け、求められた偏差に基づき、あい
まい理論により前記偏差を前件部変数、前記変動量を後
件部変数として、偏波がり現象を考慮して１次式の係数
をあいまい理論を用いて推定し、推定された係数により
前記１次式を用いて圧下位置の変動量を求め、求められ
た変動量により設定された圧下位置を補正する。従って
管端部に生じる偏差に応じてあいまい理論を用いて圧下
位置の変動量を求めており、管端部の偏差が少なくなる
。

〔実施例〕

以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述する
。第１図は本発明に係る圧延管の外径制御方法（以下本
発明方法という）のサイプでの実施状態を示す模式図で
ある。

図中１は、継目無管製造の最終段階において仕上げ圧延
を行うために用いられるサイプであり、これに前置され
た各種圧延機での圧延により得られた素管２が、その管
軸方向に図中に白抜矢符にて示す如く送給されている。

サイプ１は、素管２の送給経路に沿って７つのスタンド
８１〜Ｓ７を並設してなり、各スタンド８１〜Ｓ７には
各一対のカリバーロール１０．１０が設置してある。カ
リバーロール１０．１０は、夫々の局面に全周に亘って
半円形の窪み１１，１１を有しており、これらを相互に
対向させて円形の孔型（カリバー）を形勢するようにな
した圧延ロールであり、各スタンド８１〜Ｓ７における
カリバーロール１０．１０の設置は、夫々のカリバーが
素管２の軸心に一致し、相隣するスタンド間にて、図示
の如（素管２の周方向に相互に９０°づつ傾斜せしめて
なされている。サイプ１に送給される素管２は、各スタ
ンド８１〜Ｓ７のカリバーロール１０．１０間により、
夫々のカリバーに挿通された状態にて所定の圧下を加え
られ製品管３となって送出される。この際、スタンド８
１〜Ｓ７のカリバーロール１０．１０は、相互に前述し
た如（傾斜せしめて設置してあるから、素管２の全周に
亘って均一な圧下が加えられ、周方向に外径偏差のない
製品管が得られる。

このようなサイプ１において本発明方法は、製品管３の
外径を所定の目標外径に一致せしめるべく、例えば前記
スタンドＳ、−Ｓ、の内、最終スタンドＳ７及びこれよ
りも１つ前のスタンドＳ６を対象スタンドとし、これら
のカリバーロール１０゜１０において圧下位置の調節を
なすことにより実施される。本発明方法の実施のため、
サイプ１の入側には素管２の温度を検出する入側温度計
１２が、また出側には製品管３の温度を検出する出側温
度計１４及び製品管３の仕上げ外径を検出する外径検出
器１５が夫々配設してあり、更に調節対象となるスタン
ドｓ−，Ｓ７には、夫々のカリバーロール１０、１０で
の圧延荷重を検出する圧延荷重計１６．１７が夫々配設
してある。これらの検出器の検出結果は、圧下位置演算
部２０に与えられており、これらの入力に基づいて圧下
位置演算部２０は、前記目標外径に一致させるために必
要な圧下位置を後述の如（算出し、対象スタンドＳ＝、
Ｓ７の圧下位置調節手段２６．２７に圧下位置指令を出
力する動作をなし、この指令に従う圧下位置調節手段２
６．２７の動作により前記スタンドＳ、、Ｓ、における
カリバーロール１０．１０の圧下位置が調節される。

次に圧下位置の制御手順について説明する。第２図は本
発明方法の制御手順を示すフローチャートであり、最初
に入側温度計１２により素管２の温度を計測しく５ｌｌ
）　、それに基づき目標熱間外径り。

を計算する（Ｓ１２）。そして得られた目標熱間外径に
よりスタンドＳ８．Ｓ７のカリバーロール１０．１０の
圧下位置、即ち目標ロールギャップＧ、、Ｇ。

を計算しく５１３）　、それに後述する如（外径偏差Δ
Ｄｌ　ΔＤ７とロールギャップの変動量Δ（１＋ΔＧ７
との関係を定め、それによる計算により補正を加え、各
スタンドＳ、、Ｓ、の目標ロールギャップＣｚ−０７を
求める　（Ｓ１４）。但し最初は各スタンドＳ、、Ｓ、
の補正値、つまり変動量ΔＧ、、ΔＧ７を０とする。そ
して実際に素管２を通管して圧延を行い（Ｓ１５）　、
製品管３のスタンドＳ、、Ｓ７の溝底方向の外径Ｄｅ、
Ｄ７を外径検出器１５により計測しく５１６）　、それ
により計測された外径Ｄａ、Ｉ）ｖと目標熱間外径り、
との外径偏差ΔＤ６．ΔＤ７を求め（Ｓ１７）　、それ
に基づきあいまい推論機構を用いて次圧延時のロールギ
ャップの変動量ΔＧ６．ΔＧ７を求めるために後述する
関係式の係数α１．α２．β１．Ｒ２を決定しく５１８
）　、ステップＳｌｌに戻り次の圧延に備える。

次にロールギャップの変動量ΔＧ＠ｒ　ΔＧ７を求める
手順を説明する。

また、外径偏差ΔＤ６．ΔＤ７とロールギャップの変動
量ΔＧＢ＋　ΔＧ７との関係を次のように１次式で定式
化する。

但し、α１．α２．β１．Ｒ２・・・係数第３図は第１
図のＩ−ｍ線による矢視図であり、目標ロールギャップ
Ｇ、、Ｇ、及び外径Ｄ６．ＤＴは図に示す如（カリバー
ロール１０．１０の両端のフランジ部のすきま及びカリ
バーロール１０．１０の溝底方向の製品管３の直径で定
義される。

（１）式かられかるように外径偏差ΔＤ６はスタンドｓ
ｓ、ｓｖのロールギャップの変動量ΔＧｅ。

ΔＧ７の影響を受け、同ΔＤ７も同様である。これは偏
波がり現象のためである。

次に前記（１）式に含まれる係数α１．α２．β１゜Ｒ
２を決定しなければならないが、外径偏差ΔＤ６＋ΔＤ
７がロールギャップの変動量ΔＧ６．ΔＧ７にどの程度
依存しているのかを予測することは困難である。そこで
本発明方法ではあいまい理論を用いて、これらの係数を
決定する手法を用いている。

あいまい制御規則は一般に下記（３）式の如（表せる。

Ｂ＋　　：　ｉｆ　Ｘ＋　ｊＳ　Ａ＋１ａｎｄ　Ｘ２　
ｉｓ　Ａ１２　ｔｈｅｎ’！ｒ　ｉｓ　　Ｂ＋１　　ａ
ｎｄ　ｙ２　Ｉｓ　　Ｂ１２　　　”’（３）但し、ｉ
：制御規則の番号（ｉ・１．２．３・・・ｎ）ｘｌ、ｘ
２：前件部変数 ｙｌ、３’２：後件部変数 Ａ　ｌ　ｌ＋　Ａ　Ｉ２＋　　Ｂ　ｌ　ｌ＋　　Ｂ　ｌ
□：後件部変数本、発明方法では前件部変数Ｘ１ｌＸ２
として外径偏差ΔＤｌｒ　ΔＤ７を、また後件部変数と
して係数αｌ、α２．βｌ、β２を夫々設定する。即ち
本発明の制御規則は次のようになる。

係数αに関する制御規則 Ｒ４：ｉｆΔＤｖ　ｉｓ　Ａ＋＋　ａｎｄΔＤｅ　ＩＳ
　Ａ１２　ｔｈｅｎａｔ　ｉｓ　Ｂｚ　ａｎｄ　α２　
ｉｓ　Ｂ＋２　　＝１４）係数βに関する制御規則 Ｒｂ：ｉｆΔＤ　？　ＩＳ　Ａ　＋　１ａｎｄΔＤ６　
ｉｓ　Ａ１２　ｔｈｅｎβ、　ｉｓ　Ｂ、、　ａｎｄβ
２ｉＳＢ１２　・・・（５）但し、 Ｒん：第ｉ番目の係数αに関する制御規則Ｒｂ：第１番
目の係数βに関する制御規則法に後件部変数Ａ　Ｈ１Ｈ
Ａ　Ｉ□ｌ　Ｂ＋工、Ｂ、２を求めなければならない。

これらは通常のあいまい制御規則に用いられている次の
７つの状態を持つとする。但し、これはさらに細分して
もよく、またさらに粗（してもよい。

以上のことのメンバシップ関数を示したものが第４図で
ある。ここでは横軸に１〜−１までの値をとり、縦軸に
θ〜１までの値をとっており、この図では正規化［１，
−１］としている。この横軸のスケールは各変数に対す
る実際にとりえる値としてもよい。

第（４）式、第（５）式、第（６）式を定めると、例え
ば以下の第１表〜第４表に示す制御規則が得られる。

第１表は係数α１に関しての制御規則表であり、第２表
は係数α２の、第３表は係数β１の、第４表は係数β２
の夫々制御規則表である。

（以下余白） 第１表 第３表 第４表 ここで係数α１とＧ２及び係数β１とβ２とはトレード
オフの関係にあるので、ある制約条件を追加しなければ
ならない、例えば以下に示すような制約条件を追加する
。

第（７）式の制約条件を追加して係数αｌ（又はＧ２）
、同β１（又はβ２）の制御規則表を作ることにより係
数α、（又はＧ１）、同β２（又はβ１）の制御規則表
を作ることができる。

このようにして作成された制御規則表と第４図に示すメ
ンバシップ関数とから係数とから係数α１α２．β宜、
β２が推定される。この係数α１゜Ｇ２．β０．β、の
推定には公知の重心法等の手法を用いればよい。

このようにして推定された係数α４．Ｇ８．β１゜β２
により次圧延時に反映させるスタンドＳ、、Ｓ。

のロールギャップ変動量ΔＧｅｌ　ΔＧ７は次の第８）
式により求まる。

そして求められた変動量ΔＧｅｌ　ΔＧ７を管端部での
目標ロールギャップＧ、、Ｇ７に反映させる。即ち上記
第（９）式に示す如く決定する。

但し、 Ｇ６　：スタンドＳ６の目標ロールギャップＧ７　：ス
タンドＳ７の目標ロールギャップＧ６　：スタンドＳ６
の補正された目標ロールギャップ Ｇ７　：スタンドＳ、の補正された目標ロールギャップ 管端部では目標ロールギャップをＧ、、Ｇ、に制御し、
中央部ではＧｓ、Ｇ７に制御する。

〔効果〕

以上説明したとおり、本発明によれば、偏波がり現象を
考慮して最終スタンドの外径偏差を２つのスタンドの圧
下位置の変動量の１次式で各別に関係づけ、計測によっ
て求めた外径偏差により１次式の係数をあいまい理論を
用いて推定し、推定結果の係数を用いて変動量を決定し
て圧下位置を補正することにより非定常状態となってい
る管端部においても外径偏差を減少させることができ、
外径寸法の精度を向上させることができる等価れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る圧延管の外径制御方法のサイプで
の実施状態を示す模式図、第２図は外径制御手順を示す
フローチャート、第３図は第１図の■−■線による矢視
図、第４図はメンバシップ関数の一例を示すグラフ、第
５図は継目無鋼管の製造工程を示す図、第６図は素管の
管長方向におけるサイプ入側及び出側温度の実績値を示
すグラフ、第７図、第８図は素管の管端部及び中央部の
時系列的な温度データを示すグラフである。 １・・・サイプ　２・・・素管　３・・・製品管１５・
・・外径検出器　２０・・・圧下位置演算部特　許　出
願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理士　　河　
　野　　登　　夫ＳＩ　　　　　　　　　　Ｓ２　　　
　　　　Ｓ３第 ５図 管長［ｍ］ 第　　　６　　　図 圧延本数［本１ 第　　　７　　　図 圧延本数［本］ 第　　　８　　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１対のカリバーロールを有するスタンドを複数備え
   、相隣するスタンドのカリバーロールを素管の管軸を中
   心として直交して設置してある圧延機に素管を送給し、
   各スタンドのカリバーロールにて圧下を加えて圧延管を
   得るに際し、該圧延管の外径を目標外径に一致せしめる
   べく所定の相隣スタンドのカリバーロールの圧下位置を
   調節する圧延管の外径制御方法において、 前記相隣スタンド夫々における前記圧延管 の外径と前記目標外径との偏差を前記相隣スタンドの圧
   下位置の変動量の１次式で各別に予め関係付け、前記圧
   延管の所定方向の外径を計測し、計測された外径により
   前記偏差を求め、求められた偏差により前記１次式に含
   まれる係数をあいまい理論を用いて推定し、推定された
   係数により前記１次式を用いて各所定スタンドの圧下位
   置の変動量を求め、求められた変動量により調節された
   圧下位置を補正することを特徴とする圧延管の外径制御
   方法。