JPS60234710A - 鋼管絞り圧延機のロ−ル回転数制御方法 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、継目無鋼管の製造に用いて好適な鋼管絞り圧
延機のロール回転数制御方法に係り、複数のロールスタ
ンドで母管を絞り圧延し、目標寸法の外径および肉厚を
有する圧延仕上管を得る鋼管絞り圧延機のロール回転数
制御方法に関する。

［背景技術］ 従来、鋼管絞り圧延機（ホントストレッチレデューサ−
）のロール回転数制御方法として、例えば特開昭５８−
１２８２０９号に示されるように、母管の外径、肉厚と
、圧延仕上管の目標外径、肉厚から引張係数を予測し、
該予測引張係数に基づいてロール回転数パターンを設定
制御するとともに、ホットストレンチレデューサ−の出
側で、圧延仕上管の外径、肉厚を実測して、これから実
測引張係数をめ、該実測引張係数と前記予測引張係数の
偏差に応じて前記ロール回転数パターンを学習して修正
する方法がある。ここで、引張係数は理論的に（１）式
によりめられる。

ただし、Ｚは引張係数、６文は管長手方向応力、Ｋｆは
変形抵抗である。

しかしながら、上記従来技術によるように、圧延仕」二
管の実測外径、肉厚により実測引張係数をめる方法は、
ホットストレッチレデューサ−圧延時の管に作用する応
力を全く無視し、単にホットストレッチレデューサ−の
入側、出側の寸法（外径、肉厚）のみから、各ロールス
タンド毎の引張係数をめる方法であり、引張係数が計算
引張係数であるために極めて精度が悪く、ロール回転数
を高精度で制御するのに困難がある。

［発明の目的コ 本発明は、極めて高精度にロール回転数を設定制御する
ことが可能な鋼管絞り圧延機のロール回転数制御方法を
提供することを目的とする。

［発明の構成］ 上記目的を達成するために、本発明は、複数のロールス
タンドで母管を絞り圧延し、目標寸法の外径および肉厚
を有する圧延仕上管を得る鋼管絞り圧延機のロール回転
数制御方法において、母管の外径および肉厚と圧延仕上
管の外径および肉厚から引張係数を予測し、該予測引張
係数に基づいて各ロールスタンドのロール回転数パター
ンを設定してそれらのロール回転数を制御するとともに
、隣接するロールスタンドのスタンド間張力を実測して
実測引張係数をめ、該実測引張係数と前記予測引張係数
の偏差に応じて、前記ロール回転数パターンを学習によ
り修正するようにしたものである。

［発明の詳細な説明］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

継目無鋼管の製造方法として、第１図に示すマンドレル
ミル圧延によるものがある。このマンドレルミル圧延に
おいては、マンドレルミル１で延伸圧延された後、再加
熱炉２で再加熱された母管３を、ホットストレッチレデ
ューサ−４で絞り圧延して、目標寸法の外径および肉厚
を有する圧延仕上管５を得ることを可能としている。ホ
ットストレッチレデューサ−４は、第２図に示すよう□ に、ミルスタンド６に、２４台程のロールスタンド７を
連続的に設置している。この第２図に示すホットストレ
ンチレデューサ−４は、減速機８と駆動モータ９を備え
、１台の駆動モータ９によって駆動する各個モータ駆動
方式を採用するとともに、ロールスタンド７の外部の３
方向から３０−ルのそれぞれを駆動するエキスターナル
ギヤ方式を採用している。

ところで、上記ストレッチレデューサ−４で母管３を圧
延する場合、圧下率は対をなすロール間隙の設定距離と
、ロール間の引張力とによって定まる。このうち、多段
ロールの外径がすべて等しく、ロール間の設定距離も一
旦設定された後には不変であるものとすれば、圧下率は
ロールの回転数のみによって設定制御される。

」二記ホ・ントストレ・ンチレデューサ−４のロール回
転数の設定方法としては、特開昭５８−１２８２０９号
に示されるように、母管３と圧延仕上管５の寸法（外径
、肉厚）から断面積の全リダクションをめて、各ロール
スタンド７の間に働く軸方向平均引張係数ＺＡに基づい
て算出する方法がある。この場合、母管の端部は自由な
状態にあるため、第１スタンドに入る前と最終スタンド
を出たところでは、管に作用する引張力は零であり、そ
のため、全ロールスタンド７に平均引張係数ＺＡをとら
せることができず、第３図に示すように、最初の数ロー
ルスタンド７では引張りを生じさせ、最終側の数ロール
スタンド７では引張りを減するようなスケジュールとさ
れる。

すなわち、本発明においては、」二記第３図に示す考え
方により算出された予測引張係数Ｚ　Ａ　（ｉ）により
初期の基準回転数パターンを算出し、各ロールスタンド
７毎にロール回転数を設定する。

このように設定されたロール回転数パターンを用いて、
ホットストレッチレデューサ−４のロール回転数を設定
し、絞り圧延を実施する。

通常は」二記ロール回転数パターンにより良好なロール
回転数制御が行われるものの、ロール表面状況の変化、
母管温度の変化等の圧延条件の変動により、スタンド間
張力が変動し、ロール回転数パターンに設定誤差を生ず
る場合がある。このような場合には、以下に述べるよう
にして、実測スタンド間張力から実測引張係数Ｚ（ｉ）
を算出する。

すなわち、本発明者等が特願昭５９−２７９９９号によ
って既に提案している方法により、ホットストレッチレ
デューサ−４のスタンド間張力を実測し、各ロールスタ
ンド７毎の実測引張係数Ｚ　（ｉ）を（２）式、（３）
式によって算出する。

ここで、Ｚ（１）は各（第ｉ）スタンド引張係数、σ文
（ｉ）は各スタンド管長手方向応力（Ｋｇ／ｍ層２）Ｔ
（１）は各スタンド間張力（Ｋｇ）、５（ｉ）は各スタ
ンド断面積（ｍａｒ２）　、　Ｋ　ｆは母管変形抵抗（
Ｋｇ／ｗ厘２）である。Ｔに）は実測値、５（ｉ）は圧
延スケジュールから定まる各ロールスタンド７での管の
外径、肉厚よりめられる計算値、Ｋｆは志田等の提案す
る変形抵抗式によりめられる。

なお、上記志田等の提案する変形抵抗式は以下のとおり
である。

Ｋｆ＝１．１５　＊　σｆ　＊　ｆｍ＊　に　／１０）
”Ｔ　ｄ　＝　０．９５　− Ｃ＋０．３２ Ｔ≧Ｔｄの時 ｍ　＝　（−０，０１９Ｇ＋０．１２８）Ｔ＋（０，０
７５Ｇ−０，０５０）ＴＮＴｄの時 ｍ　＝　（０，０８１Ｃ−０，１５４）Ｔ＋（−０，０
１９Ｇ＋０．２０７）ｎ　＝　０．４１−０．０７０ 見ｄ　＝　φ［１「Ｔｉ ただし、Ｃはカーボン％、ｔｉは入側材料肉厚、ｔｏは
出側材料肉厚、Ｒはロール半径、Ｄｉは入側材料外径、
ＤＯは出側材料外径、■は材料速度、Ｔｓは材料温度、
ｉｄは接触長である。

また、上記子７．７１間張力Ｔ（ｉ）は、前記特願昭５
９−２７９９９号に示されるように、以下のようにして
められる。

すなわち、本発明の実施においては、第４図（Ａ）、（
Ｂ）に示すように、ミルスタンド６の上部レール１０お
よび下部レールｌｌ内に、せん断型の荷重検出器（ロー
ドセル）１２を組込み、ロールスタンド７と上部レール
１０、下部レール１１との間に作用する力が荷重検出器
１２を経るようにし、これにより、当該ロールスタンド
７に作用する圧延方向応力を一測定可能とし、ている。

ロールスタンド７の下部の詳細設置図を第５図に示す。

すなわち、ロールスタンド７に作用する応力Ｐによる下
部レール１１からの反力Ｐを、荷重検出器１２によりス
ラスト力として検出する。図でＰ（＋）は前方応力、Ｐ
（−）は後方応力を示す。第４図（Ａ）、（Ｂ）は、各
ロールスタンド７に４（１の荷重検出器１２を設置した
例を示しているが、このように４個の荷重検出器１２を
用いることにより、圧延時に上下、左右の偏荷重がロー
ルスタンド７に作用する状態下にあっても、高精度で圧
延方向応力を検出することが可能となる。すなわち、第
ｉスタンドの各荷重検出器１２の測定値をＰ　（ｉｔ）
、Ｐ（＋２）、Ｐ（＋３）、Ｐ　（＋４）とすれば、第
ｉスタンドに作用する圧延方向応力Ｐ（１）は、下記（
４）式によって算出される。

Ｐ　（ｉ）＝Ｐ　（ｉｔ）＋　Ｐ　（＋２）＋　Ｐ　（
＋３）＋　Ｐ　（＋４）・・・　（４）以上により、第
ｉスタンドの圧延方向応力Ｐ　（ｉ）を測定可能となる
が、次に、スタンド間張力の算定方法について第６図に
よって説明する。この第６図において、Ｐ（ｉ）は第ｉ
スタンドの圧延方向応力（検出器測定値）、Ｔｆ（ｉ）
は第ｉスタンドの前方張力、Ｔ　ｂ　（ｉ）は第ｉスタ
ンドの後方張力である。第６図の（Ａ）は材料が第１ス
タンドのみに噛み込んでいる場合であり、材料に作用す
る張力は零である。すなわち、第６図の（Ａ）は材料の
先端が第１スタンドと第２スタンドの間にある状態であ
り、その境界条件はＴｆ（１）＝Ｔｂ（１）＝Ｏである
。また、第６図の（Ｂ）は材料の先端が第２スタンドと
第３スタンドの間にある状態であり、その境界条件はＴ
ｆ（２）＝Ｔｂ（１）＝０、Ｔｂ（２）＝Ｔｆ（１）で
ある。また、第６図の（Ｃ）は材料の先端が第３スタン
ドと第４スタンドの間にある状態であり、その境界条件
はＴｆ（３）＝Ｔｂ（１）　−〇、Ｔｂ（２）＝Ｔｆ（
１）、Ｔｂ（３）　＝　Ｔ　ｆ　（２）である。以下同
様に材料の先端が第ｉスタンドと第ｉ＋ｔスタンドの間
にある状態下で、下記（５）弐〜（７）式に示す境界条
件と（８）式のつり合い式が成立する。

Ｔｂ（１）＝Ｏ・・・（５） Ｔｆ（ｉ）＝Ｏ・・・（６） Ｔ　ｂ　（ｉ）　＝　Ｔ　ｆ　（ｉ−１）　・・・（７
）Ｐ　（ｉ）　＝　Ｔ　ｆ　（ｉ）−Ｔ　ｂ　（ｉ）・
・・（８）ただし、Ｐ（１）は圧延進行方向前方応力を
正値、後方応力を負債とする。（５）弐〜（７）式の境
界条件および圧延方向応力Ｐ（ｉ）より、第ｉスタンド
と第ｉ＋１スタンドのスタンド間張力Ｔ（ｉ）をＴ、（
ｉ）　＝　Ｔ　ｆ　（ｉ）として算出可能である。

すなわち、前記（２）式、（３）式により、各ロールス
タンド７毎に理論的に正しい実測引張係数Ｚ　（ｉ）が
算出される。ここで、この実測引張係数Ｚ　（ｉ）をそ
のまま次回の設定のための設定引張係数Ｚ　Ｓ　（ｉ）
とすることも考えられるが、本発明に郁いては１次のよ
うにして実測引張係数Ｚ　（ｉ）と予測引張係数Ｚ　Ａ
（ｉ）の偏差Ｓを学習するようにしている。

５（ｉ）＝　ＺＡ（ｉ）−Ｚ（ｉ）　・・・　（９）次
いで、（１０）式に示すように、曲材の学習補正係数Ｋ
ｎ−＋と、（９）式より算出した偏差Ｓを用いて、次材
の学習補正係数Ｋｎを決定する。

Ｋｎ＝α＋　’Ｋｎ−＋　＋（Ｘ２５（ｉ）　−（１０
）ここで、係数α１、α２の値は、学習補正のための重
み付は係数であり、Ｋｎ＋は、本発明者等が既に提案し
ている特願南５８−１２９３５０号の方法により、素材
の実測秤量値と実測伸し長さより算出可能である。すな
わち、 Ｋ　ｎ　＝　Ｒｎ−２ａ　Ｋｎ−＋ なる関係があり、実績伸び率Ｒｎ−２は、目標チューブ
長ＬＴＡ、実測チューブ長ＬＴＭから、によってめられ
る。

このようにして決定された学習補正係数Ｋｎを用いて、
（１１）式により設定引張係数Ｚ　Ｓ　（ｉ）をめ、こ
のＺ　Ｓ　（ｉ）に基づいて次材のロール回転数パター
ンを選択してロール回転数を制御する。

ＺＳ（ｉ）　＝ＺＡ（ｉ）　＋　Ｋｎ　−（１１）第７
図は、本発明に係るホットストレッチレデューサ−のロ
ール回転数制御装置を示すブロック図である。すなわち
、ホットストレッチレデューサ−４において圧延時哨各
スタンド間張力Ｔ（ｉ）を荷重検出器１２を介して張力
測定装置２１により実測し、制御用計算器２２に入力す
る。制御用計算器２２は、実測スタンド間張力Ｔ（１）
により、前記（２）式、（３）式、（９）式〜（１１）
式の演算を行ない、ホットストレッチレデューサ−４の
ロール回転数を適切に制御する。

本発明によれば、上記のとおり、実測スタンド間張力に
基づき各スタンドのロール回転数を理論的に設定可能と
し、各スタンド毎に適正な張力制御を行なうことが可能
となる。従来技術では単に母管と圧延仕上管の寸法のみ
から一義的に各スタンドの回転数を経験に基づいた関係
式によって補正するものであり、ホットストレッチレデ
ューサ−の全スタンドの全リダクションは制御できても
、各スタンド毎の張力配分パターンの制御は不可能であ
った。したがって、圧延仕上管の寸法（外径、肉厚）を
目標値に近づけることは可能であったが、特定スタンド
に発生する張力の過不足による主として管断面の形状不
良発生（例えば管内面角張り形状の発生等）の問題があ
った。本発明によれば、ホットストレッチレデューサ−
の岐適張力配分パターンの制御が可能となり、圧延仕上
管の寸法（外径、肉厚）のみならず、管断面形状をより
一層改善することが可能となる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、複数のロールスタンドで母管
を絞り圧延し、目標寸法の外径および肉厚を有する圧延
仕上管を得る鋼管絞り圧延機のロール回転数制御方法に
おいて、母管の外径および肉厚と圧延仕上管の外径およ
び肉厚から引張係数を予測し、該予測引張係数に基づい
て各ロールスタンドのロール回転数パターンを設定して
それらのロール回転数を制御するとともに、隣接するロ
ールスタンドのスタンド間張力を実測して実測引張係数
をめ、該実測引張係数と前記予測引張係数の偏差に応じ
て、前記ロール回転数パターンを学習により修正するよ
うにしたものである。したがって、極めて高精度にロー
ル回転数を制御することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はマンドレルミル圧延の圧延工程を示す工程図、
第２図はホットストレッチレデューサ−のロールスタン
ドを示す正面図、第３図はホットストレッチレデューサ
−における各ロールスタンド毎の引張係数配分パターン
を示す線図、第４図（Ａ）は荷重検出器の設置状態を示
す正面図、第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿
う側断面図、第５図は第４図（Ａ）の荷重検出器を一部
破断して示す正面図、第６図は圧延方向応力とスタンド
間張力の関係を示す模式図、第７図は本発明に係るホー
２トストレツチレデユーサーのロール回転数制御装置を
示すブロック図である。 ３・・・母管、４・・・ホットストレッチレデューサ−
１５・・・圧延仕上管、７・・・ロールスタンド、１２
・・・荷重検出器、２１・・・張力測定装置、２２・・
・制御用計算器。 代理人　弁理士　塩　川　修　治

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数のロールスタンドで母管を絞り圧延し、目標
   寸法の外径および肉厚を有する圧延仕上管を得る鋼管絞
   り圧延機のロール回転数制御方法において、母管の外径
   および肉厚と圧延仕上管の外径および肉厚から引張係数
   を予測し、該予測引張係数に基ツいて各ロールスタンド
   のロール回転数パターンを設定してそれらのロール回転
   数を制御するとともに、隣接するロールスタンドのスタ
   ンド間張力を実測して実測引張係数をめ、該実測引張係
   数と前記予測引張係数の偏差に応じて、前記ロール回転
   数パターンを学習により修正することを特徴とする鋼管
   絞り圧延機のロール回転数制御方法。