JPS60240323A - マンドレルミルの伸し長さ制御方法 - 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！、１：の利用分野］ 本発明は、マンドレルミルの伸し長さ制御方法に係り、
特に、継目無鋼管の熱間圧延ラインに用いるのに好適な
、素管１本毎に、素管の体積と圧延後の管材の外径及び
肉厚の目標値から、圧延後の管材の目標長さをめ、該目
標長さが得られるようにロールギャップ又は／及びロー
ル回転数を設定するマンドレルミルの伸し長さ制御方法
の改良に関する。 【従来の技術】 継目無鋼管の熱間圧延ライン用連続圧延機として広く使
用されているマンドレルミルは、回転加熱炉で加熱後の
丸鋼片（ビレット）にピアサにより穿孔して形成した中
肉厚肉の素管を、その内部にマンドレルバ−を挿入し、
複数組の圧延ロール（カリバーロール）対間に通して圧
延し、全長に亘り目標とする均一な肉厚及び外径を有（
る仕上管を形成しようとするものであり、この仕上管は
、更にストレッチレデューサ等に送られ、穿成品に形成
される。 このマンドレルミルにおいては、たとえ素管の体積が一
定であっても、その断面積が変化すると、圧延機は有限
のばね定数を持つため１．各スタンドのロールギャップ
が変化し、圧延後の管材の断面積（いいかえれば長さ）
が目標値にならなくなる。 従って、素管１本毎に、素管の体積と圧延後の管材の外
径及び肉厚の目標値から、圧延後の管材の目標長さをめ
、該目標長さが得られるようにロールギャップ又は／及
びロール回転数を設定づる、いわゆる押し長さ制御が行
われている。 即ち、従来の伸し長さ制御は、まず、各サイズ、＃１種
５笠、毎に、標準的な素管の断面積に対して、各スタン
ドの標準的なロールギャップを定め、これと０−ルカリ
バー形状によって、各スタンド出側の管材の断面積をめ
、これと体積速度一定則に基づいて、各スタンドのロー
ル回転数を決定している。次に、以上のように設定した
ロールギャップ及びロール回転数に対して、素管の断面
積に応じて、例えば前記の各スタンド出側の標準的な費
材断面枦との比亭に従って、ロールギャップ及びロール
回転数を設定変更している。

【発明が解決しようとする問題点Ｊ しかしながら、各スタンド出側の実際の管材断面積は、索費やマンドレルバ−の湿度等の圧延条件によって変化し、前記の標準的な断面積とは一般に異なる。従って従来の伸し長さ制御方法では、圧延後の管材が目標長さにならないことがあるという問題点があった。 ｒ発明の目的】

本発明は、前記従来の問題点を解消でるべくなされたも
ので、各スタンド出側の実際の管材断面積を精度良くめ
た上で、ロールギャップ又は／及び９−ル回転数を精度
良く設定することができ、従って、制御精度が向上され
たマンドレルミルの卸し長さ制御方法を提供することを
目的とする。

【問題点を解決するための手段】

本発明は、素管１本毎に、木管の体積と圧延後の１１月
の外径及び肉厚の目ＩＪＪｉ値から、圧延後の管材の目
標長さを喉゛め、該目標長さが得られるようにロールギ
ャップ又は／′及びロール回転数を設定するマンドレル
ミルの伸し長さ制御方法において、第１図にその要旨を
示す如く、管材の各スタンドにおけ″る先進率をめ、該
先進率とロール周速によって各スタンド出側での管ｌの
速度を算出して、各スタンド出側での管材の長さをめ、
これらと圧延後の管材の長さ及び素管の体積から、管を
１本圧延する毎に、各スタンド出側での管材の平均断面
積を算出し、該平均断面積と次に圧延する素管の断面積
に応じて、各スタンドのロールギャップ又は／・′及び
ロール回転数を設定するようにして、前記目的を達成し
たものである。 【作用］ マンドレルミルにおいて、各スタンド出側の実際の管材
断面積をめるには、前述の如く、各スタンド出側の管材
の速度（又は長さ）と、マンドレルミル入側の素管の速
度〈又は長さ）及び体積によって、体積速度（又は体積
）一定則に基づいてめる方法がある。ここで問題になる
のは、各スタンド出側の管材の速度〈又は長さ）であり
、測定装岡として、例えばタッチロール式やレーザ式の
速度計を用いて直接測定することが考えられるが、設置
スペースや雰囲気の問題で実用化されていない。 そこで本発明では、例えば、管材の各スタンド間通過時
間からめた基準先進率を、圧延トルクの変化分ΔＧｉで
補正（る方法によって、管Ｈの各スタンドにおける先進
率［１をめる。 即ち、マンドレルバ−を何ら拘束しない、いわゆるフル
フロート方式のマンドレルミルの第１スタンドの圧延ト
ルクの一例は、第２図に示１如くであり、圧延トルクは
噛込み時大きく、その後減少（る。これは、噛込み直後
では、マンドレルバ−の速度が、材料の速度よりも遅く
、材料はマンドレルバ−から圧延方向と逆向きに摩擦力
を受け（この時先進率は一般に小さい）、その後、第２
スタンド以降に材料が噛込んでゆく過程で、マンドレル
バ−の速度が、材料の速度よりも速くなり、材料はマン
ドレルバ−から圧延方向に向って摩擦力を受ける（この
時先進率は一般に大きい）ようになるためである。従っ
て、先進率ｆｉは、圧延トルクＧｉにある程度反比例す
ることが分る。そこで、次式によって、先進率［ｉをめ
ることができる。 １’ｉ＝Ｔ　ｏ　＋　（１−（ΔＧ　ｉ　、／　Ｇ　ｏ
　ｔ　）　）　−（１ΔＧｉ＝Ｇｉ＝Ｇｏ　ｉ　・　・
　・　（２）ここで、ｆｏｌは、第；スタンド噛込みか
ら第ｉ＋１スタンド噛込みまでの先進率（ｊ！Ａ準先進
率）Ｇｏｉは、同じく第１スタンド噛込みから第ｉ＋１
スタンド噛込みまでの平均圧延トルク、ｉはスタンド番
号である。 次いで請求められた各スタンドの先進率ｆｉとロール周
速Ｖｒｉによって、次式を用いて、第１スタンド出側の
管材の速度ｖ１をめる。 Ｖｉ＝　Ｖｒｉ　（１＋　［１）−ａｓ　（３）又、第
１スタンド出Ｐｑの管材の長さＬｉは゛、次式でめられ
る。 Ｌ、　＋　＝　１−　、　Ｉ　＋ｆらＶｒ　ｉ　（１＋
　ｒｉ　）ｄｔ−（４１ ここで、ｌ−ｏ　ｉは、第１スタンド〜第１＋１スタン
ド間の距離、ｔｌは、第ｉ＋１スタンドに？！材が噛込
んだ時刻、ｔｌは、第ｉスタンドから惰８が尻抜けた時
刻である。 従って、第ｉスタンドから管材が尻抜けた時刻［２にお
ける平均管材断面積、即ち第１スタンド）　出側の平均
ＰＨ４断面積Ａｊは、次式でめられる。 Ａ　ｉ　＝　Ａ　ｉ−＋　Ｌ　＋−＋　、′Ｌ　ｉ・・
・（５）ｉ＝１．２、・・・、ｎ 、ここで、Ａｏは、素管の断面積、し０は素管の長さ、
１１は圧延後のＩＰ：材の長さ、０は、マンドレルミル
最終スタンド番号である。 以上のように（れば、−を１本圧延でる毎Ｃζ、平均管
材断面積Ａ　ｏ　、　Ａ　＋　、・・・Ａｎｆｆｉ輝出
できる。従って、これから、次式により、各スタンドで
の延伸率Ｅｉをめる。 Ｅｉ＝＜Ａｏ−Ａｉ）７’Ａｏ　・・・（６）次いで、
次に圧延覆る素管の断面積Ａｏ−と圧延後の管材の目標
断面積Ａｓにより、次式を用い）　で、各スタンドでの
目標延伸率Ｅαｉを決定１゛る。 Ｅａｉ＝（Ｅｃｎ、／′　Ｅｎ）Ｅｉ　・　・　・　・
　・　（７）Ｅａ’ｎＬ　（Ａｏ　−Ａｓ）、’Ａｏ　
−・・・（８）更に、各スタンド出側での目標断面積Ａ
ｕｉは、次式でめられる。 Ａ　ａ　ｉ　＝　Ａ　ａ　＋−＋　（１−Ｅ　（Ｌ　ｉ
　）・・・（９）Ａｑｏ＝Ａｏ−゛　・・・・・・・（
１０）従って、次の素管を圧延−４る際のロールギャッ
プ設定値ＳＩ−及びロール回転数設定値Ｎ＋−は、各ス
タンド出側での目１１Ｆｒ面積Ａａｉと実際の断面積Δ
ｉの比率に応じて次式でめられる。 ５ｉ−＝Ｓｉ　（１−ｋｓ　（Ａｃｉ　Ａｉ）／Ａｉ）
−・・・（１１） Ｎｉ−＝Ｎｉ　（１＋ｋｎ　（Ａａｉ　Ａｉ）、’Ａｉ
）・・・（１２） ここで、ｋｓ、ｋｎは、共に、単に定数とすることもで
きるし、又、例えば制御結果であるｅ（＝　（Ａｎ−Ａ
ｓ　）　／Ａｓ　）を移動平均又は指数平均等した値γ
と、ロールギャップ及びロール回転数の配分係数βを用
いて、次式で決定することもできる。 ｋｓ−ｋｓｏβｅ−、−−（１３） ｋｎ−ｋｎｏ（１−β）ｅ　・　・　・　（１４ンここ
で、ｋｓｏ、ｋｎｏは、いずれも定数である。 このようにして、各スタンドの先進率を用いることによ
って、各スタンドでの管材の長さ、従って、平均断面積
を精度よくめることができ、各スタンドのロールギャッ
プ又は、／′及びロール回転数を＠度良く設定して、伸
し長さ制御の１１度を向上づることができる。 【実施例１ 以下図面を参照して、本発明が採用されたマンドレルミ
ルの伸し長さ制御Ｉ装置の実施例を詳細に説明する。 本実施例は、第３図に示１如く、内部に挿入されたンン
ドレルバー１２により内径が規制された管材１０を順次
圧延するための、連続的に配置された複数組のＯ−ル１
４ｉ、１４国を含むマンドレルミルに本発明を適用した
もので、当該箱ｉスタンドのロール１４ｉの回転数を検
出するためのパルスジェネレータ２０と、当該箱ｉスタ
ンドのロール１４ｉに管４４１０が噛込んだことを検出
でるだめのロードセル２２ｉと、次段第ｉ＋１スタンド
のロール１４　ｉ４１　ＬＬ管Ｕ　１０が噛込んだこと
を検出覆るためのロードセル２２　ｋｌと、前記第１ス
タンドのロードセル２２ｉの噛込み検出によって計数を
開始し、前記第１＋１スタンドのロードセル２２国によ
る噛込み検出によって計数を停止し、その間の積算パル
ス数Ｃを出力するパルスカウンタ２４と、該パルスカウ
ンタ２４出力のｍｓパルス数Ｃから算出される基準先進
率「ｏｉを、圧延トルクの変化分ΔＧ＋で補正プること
によって先進率「ｉをめ、該先進率「１に基づいて算出
されφｌの平均断面積Ａ１と次に圧延づる素管の断面Ｍ
Ａｏ−に応じて次の素管を圧延する際のロー、ル、ギャ
ップ及びロール回転数の設定１ｔＮＳｉ−１Ｎ＋−を算
出し、これらを各々の制御０装置（図示省略）に出力す
るａ！ＩＩＮ装置２６とから構成されている。 以下、第４図を参照しながら前記演算装置２６の作用を
説明する。 前記演算装置２６は、まず、前記パルスカウンタ２４出
力の積算パルス数Ｃ１スタンド間距離Ｌ　ｏ　ｉ　ｔロ
ール半径Ｒ及び前記パルスジェネレータ２０のパルス発
生割合α（パルス、・回転）から、次式の関係を用いて
、各スタンドの基準先進″ＪＬｒｏｉを算出する。 ｒ　ｏ　ｉ＝ｌ　ｏ　ｔ、”＜２πＲＣｙ’ａ）　１−
（１５）次いで、第１スタンド噛込みから第１＋１スタ
ンド噛込みまでの間の圧延トルクＧｉを算出する。 即ち、一般に圧延トルクＧｉは、モータ出力トルクＧｍ
ｉから加減速トルクＧ。１を差引いて、機械損失等の損
失分を補正したものである。ここで、第１スタンドでの
モータ出力トルクＧｍｉ　（Ｊ）は、モータの端子電圧
Ｖ（Ｖ）、電機子電流（ｉ（Ａ）、回転数Ｎ１（ｒＤｌ
ｌｌ）を実測して、次式の関係よりめることができる。 Ｇｍ　Ｉ　＝　（Ｖ　−夏　ｉ　”　ｒ　１−Ｖｂ　）
　Ｉ　ｉ／′　（Ｎｉ×２π／　６　（１）・・・・・
（１６）ここで、ｒｉは、電機子抵抗（Ω）、Ｖｌ］は
ブラシ電圧降下（Ｖ）である。 又、第１スタンドでの加減速トルクＧｃｉ（Ｊ）は、慣
性モーメントと実測した加減速率ｄＮｉ／ｄｔから、次
式によりまる。 Ｇ　α　１＝（ＧＤ　ン　＞ｉ、・′　４　・　ｄ　Ｎ
　＋　、、’　ｄ　ｔ　・　２　π、−’　６０・・・
・・・・（１７） （ｄ　Ｎ　ｔ　／ｄｔ）　ｎ−＋−（Ｎ　ｉ　−Ｎ　ｉ
＊−ｘ）　／’　２τ・・・Ｃｌ８） ここで、Ｇ　Ｄ　２は、モータ軸換算の慣性モーメント
（ｋｇＩ１２）、τは、サンプリング周期（秒）である
。 ここで、モータの端子電圧■、電機子電流１１、回転数
Ｎ１の毎回のサンプリング値をシフトしているのは、今
回のサンプリングでめられるのが前回の加減速率である
ため、加減速トルクとモータ出力トルクの位相を一致さ
せるためである。 次いで、前記モータ出力トルクＧｍｉ及び加減速トルク
ＧＩＩＬｉから、次式の関係を用いて、圧延トルクＧ　
ｉ　＝を算出する。 Ｇｉ　”＝　（Ｒｇ　ｉ／’　２Ｘ　９．８）　（Ｇｍ
　１−ＧｃＬｉ　）・・・（１９） ここで、Ｒｇｉはギヤ比である。 このようにしてめられる圧延トルクＧｉ−は、１１ｊ１
転数の微分値である加減速率を含んでいるため、回転数
の一寸した変動でかなり変動し、不必要に変ａ号る。従
って、デジタルフィルタを用いてこれを抑制した後、例
えば圧延トルクを実験的に実測してめた、次式に示１よ
うな（ロ）帰式を用いて、損失トルク補正を行って、＠
終的な圧延トルクＧｉをめる。 Ｇｒ＝ａ　Ｇｉ−＋ｂ　・・”　（２０）ここで、ａ、
ｂは回帰係数である。 次いで、このようにしてめられ７ご圧延トルクＧ１の平
均値Ｇｏｉを算出する。 結局、第１＋１スタンド噛込み以陪の先ｉ率ｆＩは、次
式の関係からめられる。 ｆｉ＝ｒ　ｏ’ｉ’（１＋’ｋｇ’（Ｇｉ　Ｇｏ　ｉ）
’Ｇｏｔ）　・・・（２１） ここで、＋１．は定数である。 次に５０一ル周速Ｖｒｉと先進率ｆｉより、前出（３）
式を用いて、出側の管側の速度〜・ｉを算出し、これを
第１＋１スタンド噛込みから第１スタンド尻抜けまで積
算し、更にスタンド間距離Ｌｏｉを加えて、前出（４〉
式の関係から、第ｉスタンド出側の管材の長さＬｉを算
出する。 一方、素管の長さＬｏ、圧延後の管Ｈの長さ［−ｎは、
従来の長さ計で実測でき、素管の体積Ｖ。 は、ビレツｌ−の型部、比重及びスケールロス率によっ
て痺出できるので、索営の断面積Ａｏは、次式でまる。 Ａｏ＝Ｖｏ／″Ｌｏ　”　・・（２２＞従って、前出（
５）式によって、各スタンド出側でのｔ！ｆ、梢断面積
Ａｉがまる。よって、以後、前出（６）〜（１２）式、
又は（６）〜（１４）式に従って演算づれば、次の素管
を圧延（る際のロールギャップ及びロール回転数の設定
値Ｓ＋−１Ｎ＋−が算出でき、これらの値が、各々の制
御１装置に出力される。 【発明の効果１ 以ト説明しｌｃ通り、本発明によれば、各スタンド出側
の実際の管材断面積を基に、次の素管に対して、圧延後
の管材の断面積（換暦Ｆｌれば伸し長さ）を目標値にす
るには、各スタンドのロールギヤツブ及び　又はロール
回転数をいかにづればよいかをｉＥ確にめることができ
る。従って、伸し長さの制御精度を向上−４ることがで
きるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るンンドレルミルの伸し長さ制御
方法の要旨を示で流れ図、第２図は、本発明で用いられ
ている、基準先進率を圧延トルクの変化分で補正づるこ
とによって先進率をめる方法の原理を説明覆るだめの、
圧延トルクの変化状態の一例を示ｊ線図、第３図は、本
発明が採用されたマンドレルミルの卸し長さ制御ｌ装置
の実施例の構成を示すブロック線図、第４図は、前記実
施例で用いられている演算装置の構成を示すブロック線
図である。 「ｉ・・・先進率、 Ｖｉ・・・管材の速度、 １　（・・・管材の長さ、 Ａｉ・・・平均管材断面積、 Ｓ；−・・・ロールキャップ設定値、 Ｎ＋−・・・ロール［０１転数設定値、１０・・・琶拐
、 １２・・・ンンドレルバー、 １４ｉ、１４；−ビ・・ロール、 ２６・・・演算装置。 代理人　高　矢　論 （ほか１名） 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）素管１本毎に、素管の体積と圧延後の管材の外径
   及び肉厚の目標値から、圧延後の管材の目標長さをめ、
   該目標長さが得られるようにロールギャップ又は／′及
   びロール回転数を設定＼するマンドレルミルの伸し長さ
   制御方法において、管材の各スタンドにおける先進率を
   め、該先進率とロール周速によって各スタンド出鋼での
   管材の速度を算出して、各スタンド出側での管材の長さ
   をめ、 これらと圧延後の’Ｍ＋４の長さ及び素管の体積から、
   管を１本圧延プる毎に、各スタンド出側での管材の平均
   断面積を算出し、 該平均断面積と次に圧延（る素管の断面積に応じて、各
   スタンドのロールギャップ又は／及びロール回転数を設
   定づることを特徴とづるマンドレルミルの伸し長さ制御
   方法。