JPS60244412A - 継目無鋼管製造用傾斜圧延機の制御方法 - 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】 本発明は、継目無鋼管製造用傾斜圧延機の制御方法に関
する。

一般に、継目無鋼管の製造ラインにおいては、加熱炉か
ら出た丸ビレットを、ピアサ−と称する傾斜圧延機にお
いて穿孔することにより圧延工程が始まる。

ピアサ−による丸ビレットの穿孔、圧延の後には、各種
の製造方式に応じて、種々の圧延機が用いられる。

例えば、マンネスマンプラグミル方式の場合には、ピア
サ−と同様のエロンゲータ−と称する傾斜圧延機、プラ
グミル、リーラ−、サイザー等の圧延機が用いられ、ま
た例えばマンドレルミル方式の場合には、マンドレルミ
ル、ストレッチレデューサ−等の圧延機が用いられる。

これ等の圧延機中、ピアサ−、エロンゲータ−、リーラ
−等の傾斜圧延機にあっては、その圧延のメカニズムか
ら、圧延された素管に偏肉や疵が生じ易く、製品として
の鋼管の品質に著しく悪影響を及ぼす。

本発明は、従来解明さｎないでいた傾斜圧延機における
偏肉や疵の発生のメカニズムを明らか（でして、最終製
品の偏肉や疵を著しく改善可能とすると共に、ガイドシ
ュー等の圧延用治具の摩耗減少と寿命延長、圧延電力の
減少による省エネルギーも同時に達成する傾斜圧延機の
制御方法を開発したものである。

先ず、継目無鋼管製造用傾斜圧延機の概略について説明
する。

第１図乃至第３図に示す如く、上下の圧延ロール１．２
は、圧延機の入口側において入側面角α１を有し、出口
側に出側面角α２を有する樽型もしく１ｄコーン型の形
状をなし、各圧延ロール１．２の軸線は、丸ビレットも
しく（４素菅３の通過するパスラインＰＬの垂直面に対
し、それぞれ相反する方向に傾斜角βをもって傾斜設定
されている。

上下の圧延ロール１，２間には、第３図に示す如く、ハ
スラインＰＬを挾んで左右にガイトンニー４．５が配設
されている。

樽型形状のロールでは、各圧延ロール１，２の最大径と
なる部分をゴージ部と称し、コーン型形状のロールでは
、ロール径の変曲点位置をゴージ部と称しているが、こ
のゴージ部が相対してロール間隔が最小となっている位
置から、圧延機の入口側に向かって所定の距離だけ隔た
った個所に、後方をプラグパー６によって支持された圧
延プラグ７の先端が位置決めされている。

各圧延ロール１，２の軸１ａ、２ａの両端は、圧延機本
体の内部に装着された軸受に支承されているが、各ロー
ル軸１ａ、２ａの一方端は、それぞれスピンドル８，９
を介して、それぞれの駆動用電動機１０　、１１に連結
され、各駆動用電動機１０゜１１により各圧延ロール１
．２は互いに同一方向に回転される。

次に、傾斜圧延機によって素管の圧延を行った場合、ど
のようにして素管に疵および偏肉が発生するかを、第４
図乃至第８図のエロンゲータ−の例を用いて説明する。

第４図は、素管３が上下の圧延ロール１，２の入側面に
噛み込む瞬間における第１図Ａ−Ａ矢視拡大断面図であ
シ、第５図は、素管３が上下の圧延ロール１，２の入側
面のみで圧延される、圧延開始直後における第１図Ｂ−
Ｂ矢視拡犬断面図である。

第４図に示す如き状態で、素管３が上下の圧延ロール１
，２の入側面に当たると、素管３には、上下の圧延ロー
ル１．２からの摩擦力によって回転力が与えられるが、
上下の圧延ロール１，２の表面の摩擦係数のわずかな差
、上下の圧延ロール１．２の径差もしく　ｉｄ圧延ロー
ル１，２の回転速度差による上下の圧延ロール１，２の
周速のわずかな差、左右のガイトンニー４，５のわずか
な非対称性、傾斜圧延機の入側における素ｇ３の先端部
形状などに起因して、傾斜圧延機の入側における素管３
には、上下の圧延ロール１，２のわずかに異なる回転力
が作用する。

従って素管３は、手記の如く上下の圧延ロール１．２の
異なる大きさの回転力によって回転すると共に、左右い
ずれかの側に偏倚することになる。

以下の説明では、下部圧延ロール２からの回転力が、上
部圧延ロールｌからの回転力よシも太きいために、素管
３が圧延機のパスラインＰＬにおける縦方向中心線に対
し左側に偏倚して位置する場合の例として説明する。

さて圧延状態は、第５図に示す如く、圧延ロール１，２
の入側面において、素管３の穿孔もしくは厚みの減少が
開始されるのでちるが、このとき素管３の軸芯がすでに
左側に偏倚しているので、圧延プラグ７の軸芯７ａも第
５図に示す如く、圧延機のパスラインＰＬにおける縦方
向中心線に対し左側に偏倚して位置することになり、こ
のような状態での圧延は次のような理由によって安定で
ある。

すなわち、例えば、第５図に示す如く、圧延プラグ７の
軸芯７ａがパスラインＰＬよシも左側に偏倚したような
場合、上下の圧延ロール１，２と圧延プラグ７とｆよっ
て決まる間隙ｇ１は、圧延プラグ７の軸芯７ａが第６図
に示す如くパスラインＰＬに一致しているような場合に
おける上下の圧延ロール１，２と圧延プラグ７とによっ
て形成される間隙！ｉ２よりも大きくなるので、圧延プ
ラグ７に加わる圧延圧力は、第６図に示す状態における
圧延プラグ７に加わる圧延圧力よりも小さくてすみ、従
って圧延プラグ７に加わる圧延圧力が小さくてすむよう
な第５図に示す状態での圧延の方が安定しており、好ま
しいのである。

なお、圧延プラグ７が第５図に示す状態よりもさらに左
側に偏倚すれば、一層圧延圧力の小さな圧延状態となる
が、このような場合には、左側のガイトンニー４から素
管３に対する反力が大きくなり、との反力が素管３を介
して圧延プラグ７に作用し、圧延プラグ７は元の位置に
押し戻されるので、過度に偏倚するようなことはない。

そして、さらに圧延が進行すると、圧延ロール１．２の
入側面と出側面とにおいて圧延が行わｎることになるが
、この場合も前記と同様の理由で、圧延プラグ７の軸芯
７ａがパスラインＰＬよりも左側に偏倚した状態を安定
位置として圧延が継続される。

このように、圧延プラグ７の軸芯７ａが一旦パスライン
ＰＬよりも左側に偏倚すると、以後、左側を安定位置と
して圧延が継続さｎることになり、これと同様の理由に
より、素管３の圧延開始時に、圧延プラグ７の軸芯７ａ
がパスラインＰＬよりも右側に偏倚した場合、当該素管
３について（は、以後、右側を安定位置として圧延が継
続されることになる。

以上の如く、パスラインＰＬに対して圧延プラグ７が左
右いずれかのガイドシュー側に偏倚したときの、左右の
ガイトンニー４，５に加わる力を考えると、左右非対称
な力関係となる。

すなわち、圧延プラグ７の軸芯７ａがパスラインＰＬに
対して、左側のガイドシュー４の方向に偏倚すると、素
管３を介して左側のガイドシュー４に加わる力の方が、
素管３を介して右側のガイドシュー５に加わる力よりも
大きくなり、その反対に、圧延プラグ７の軸芯７ａがパ
スラインＰ、Ｌに対して、右側のガイトンニー５の方向
に偏倚す、ると、素管３を介して右側のガイトンニー５
に加わる力の方が、素管３を介して左側のガイドシュー
４に加わる力よりも大きくなる。

また各ガイドシュー４，５と素管３との接触状況も、左
右でそれぞれ異なる。

第７図は、圧延プラグ７が左側に偏倚した場合の、左側
のガイドシュー４および右側のガイドシュー５の摩耗状
況を示すスケッチであるが、第７図から明らかな如く、
左側のガイドシュー４への素管３の当たり面は、右側の
ガイトンニー５への素管３の当たり面よりも広くなって
おり、素管３の各ガイドシュー４，５への接触の仕方が
、左右非対称となっていることが判る。

第８図は、圧延プラグ７が右側に偏倚した場合の、左側
のガイトンニー４および右側のガイドシュー５の摩耗状
況を示すスケッチであるが、第７図に示す場合とは反対
に、右側のガイトンニー５への素管３の当たり面は、左
側のガイドシュー４への素管３の当たり面よりも広くな
っており、素管３の各ガイトンニー４，５への接触の仕
方が、左右非対称となっていることが判る。

このように、圧延プラグ７の軸芯７ａのパスラインＰＬ
に対する位置関係によって、素管３の各ガイドシュー４
，５への圧力および接触状況も異なるのである。

このことは、素管３および各ガイドシュー４゜５に対し
、以下に述べる重大な影響を及ぼす。

すなわち、素管３が上下の圧延ロール１，２に噛み込む
際に、連続した複数本の素管３の圧延にわたって、圧延
プラグ７の軸芯７ａが左右いずれか一定した方向に偏倚
した後に、突然、外的条件によりそｆｌまでとは反対の
方向に偏倚して圧延されるとするならば、それまでに摩
擦によってガイドシュー４，５に付けられた当たり面の
形状と異なった接触の仕方で、当該素管３がガイドシュ
ー４．５に接触するために、シューマークと称する圧延
疵が発生することになる。

また連続した複数本の素管３の圧延にわたって、圧延プ
ラグ７の軸芯７ａが左右いずれか一定した方向に偏倚す
るならば、従来の圧延では、左右いずれか一方のガイド
シューに一層大きな圧力が加わるので、摩耗の仕方が左
右でアンバランスとなシ、ガイドシュー４，５の寿命が
著しく短かぐなるという問題が発生する。

極端な場合には、圧力の高い方のガイドシューが圧延中
に割れるなどの重大なトラブルも発生することがある。

さらに、従来の圧延では、左右のガイドシュー４．５が
素管３から受ける各々の力は、左右で異なることは既に
述べた通りであるが、この互いに異なる力のために、上
部圧延ロールｌと圧延プラグ７とによって圧延される素
管３の部分（以後上部分と云う）と、下部圧延ロール２
と圧延プラグ７とによって圧延される素管３の部分（μ
抜工部分と云う）にガイトンニー４，５から作用する応
力が互いに異なることになる０ 従って、各圧延ロール１，２と圧延プラグ７から素管３
に作用する、素管３の塑性降伏に必要な接触圧力は、素
管３の上下部分でそれぞれ異なることになる。

このようなことから、圧延プラグ７を挾む上下の圧延部
分で素管３の肉厚圧下量が異なり、これが素管３の偏肉
の原因になる。

本発明（徒、従来解決できなかったこれ等の問題を解決
し、品質の改善と、ガイドシューの寿命延長とを可能に
したものであり、その実施の一例を第９図に基づき以下
に説明する。

第９図に示す制御回路は、継目無鋼管製造ライン中にお
けるエロンゲータ−での実施例であって、１２は、上部
圧延ロール１の駆動用電動機］０の電圧、電流、回転速
度から圧延トルクτ１を演算する第１トルク演算器、１
３は、下部圧延ロール２の駆動用電動機１１の電圧、電
流、回転速度から圧延トルクτ２を演算する第２トルク
演算器、１４は、前記第１、第２トルク演算器１２．、
Ｎ３からの圧延トルクτ１．τ２によって、前記各駆動
用電動機１０　、　ｔｉの回転速度設定値Ｎ、　、　Ｎ
２　を演算する回転速度設定値演算器であり、この回転
速度設定値演算器１４は、上下の圧延ロール１．２への
素管３の噛み込みを検出するストレインゲージタイプの
ロードセル１５の歪抵抗変化を圧延荷重に変換する圧延
荷重変換器１６からの圧延荷重信号Ｐによって、前記回
転速度設定値Ｎ１．　Ｎ、の演算を開始する。

前記回転速度設定値演算器１４によって演算された一方
の回転速度設定値Ｎ、は、第１回転速度制御器１７への
入力信号として与えられ、また他方の回転速度設定値Ｎ
２は、第２回転速度制御器１８への入力信号として与え
られ、この各回転速度設定値Ｎ１゜Ｎ２に基づく各回転
速度制御器１７．＋８の出力によって、各駆動用電動機
ｔｏ　、　ｔｉの圧延トルクが等しくなるよう、駆動用
電動機１０，１１の回転速度が制御される。

すなわち、本発明は、継目無鋼管製造用傾斜圧延機の２
個の圧延ロール１，２に素管３が噛み込む前に、予め少
なくともいずれか一方の駆動用電動機１０あるいは１１
の回転速度を基準値に対して２〜３係増速あるいは減速
制御して、２個の圧延ロール１，２の周速度に差を付与
しておき、素管３が圧延ロール１．２に噛み込む際に、
圧延プラグ７の軸芯７ａが、いずれか一方のガイドシュ
ー４あるいは５の側の方向に常に一定して偏倚するよう
にし、素管３が２個の圧延ロール１，２に噛み込んだ後
に、前記制御回路によって、各駆動用電動機ｉｏ　、　
１ｉの圧延トルクτ１．τ２　をそ几ぞれ検出し、この
圧延トルクτ１．τ２　が等しくなるよう、少なくとも
いずれか一方の駆動用電動機ＩＯあるいは１１の回転速
度を制御するものである。

以上述べた本発明方法によれば、圧延プラグ７の軸芯７
ａを、いずれか一方のガイトンニー４あるいは５の側の
方向に常に一定して偏倚させることができるので、素管
３のガイドシュー４あるいは５への当たり面の形状は常
に一定かつ安定しており、従ってツユ−マークの発生を
防止できる。

まだ素管３の噛み込み後は、２個の圧延ロール１．２の
圧延トルクが等しくなるよう、少なくともいずれか一方
の駆動用電動機１０あるいは１１の回転速度を制御する
ので、対向する２個のガイドシュー４，５に加わる力お
よび対向する２個のガイドシュー４，５から素管３が受
ける力が等しくなり、従って、圧延ロール１，２と圧延
プラグ７によって、素管３が圧下を受ける部分において
、圧下量が均一化さルるので、偏肉の発生の防止、ガイ
ドシュー４，５の摩耗の均一化および寿命の延長ができ
る。

さらに、ガイドシュー４，５への余計な力が加わること
が軽減されるため、ガイドシュー４，５との摩擦によっ
て消費される余分な負荷が少なくなり、従って圧延に要
する消費電力の低減ができる０ 因みに、外径３４１−ＩＩｍｓ肉厚１０．９ｉｍ、長さ
１０６４０　ｍｍの製品継目無鋼管を、従来方法により
１００本、本発明方法により１００本それぞれ圧延した
ところ、従来方法の場合のシューマーク発生率は２チで
あったが、本発明方法の場合は０％であった。

まだ従来方法の場合の製品偏肉率（平均値）は５゜７％
であったが、本発明方法の場合は４゜４％であった。

なお、以上述べた本発明方法は、丸ビレットを穿孔する
ピアサ−もしくは素管を圧延するリーラ−についても適
用し得る。

また本発明の実施例では、圧延口〜ル１，２が上下に配
設され、かつガイドシュー４，５が左右に配設された傾
斜圧延機について述べたが、圧延ロール１，２が左右に
配設され、かつガイドシュー４，５が上下に配設される
傾斜圧延機に対しても適用可能でちる０

【図面の簡単な説明】

第１図は継目無く開管製造用傾斜圧延機の概略平面図、
第２図は同上の概略側面図、第３図は同上の概略正面図
、第４図は素管が上下の圧延ロールの入側面に噛み込む
瞬間における第１図Ａ−Ａ矢視拡犬断面図、第５図λ素
管の圧延開始直後における第１図Ｂ−Ｂ矢視拡犬断面図
、第６図は素管の圧延開始直後における圧延プラグの軸
芯がパスラインに一致している場合の第１図Ｂ−Ｂ矢視
拡大断面図、第７図は圧延プラグが左側に偏倚した場合
の左右のガイドシューの摩耗状況を示すスケッチ、第８
図は圧延プラグが右側に偏倚した場合の左右のガイドシ
ューの摩耗状況を示すスケッチ、第９図は本発明方法の
実施の一例を示す制御回路のブロック図である。 １．２・・・圧延ロール、３・・・丸ビレットもしくは
素管、４，５・・・ガイドシュー、７・・・圧゛延プラ
グ、１０゜１１・・・駆動用電動機、１２　、１３・・
・トルク演算器、１４・・・回転速度設定値演算器、１
５・・・ロードセル、１６・・・圧延荷重変換器、１７
　、　ｔｓ・・・回転速度制御器第１図 第２ａｇ１ 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 Ｎノ＋（ Ｌ」基勇づ ７′ｆｆＬ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. それぞれの駆動用電動機によって回転駆動される２個の
   圧延ロールが、丸ビレットもしくは素管のパスラインを
   挾んで対向配設された継目無鋼管製造用傾斜圧延機にお
   いて、丸ビレットもしくは素管が前記２個の圧延ロール
   に噛み込む前に、予め少なくともいずれか一方の前記駆
   動用電動機の回転速度を制御して、２個の圧延ロールの
   周速間に差を付与しておき、丸ビレットもしく１は素管
   が２個の圧延ロールに噛み込んだ後に、前記各駆動用電
   動機の圧延トルクをそれぞれ検出して、両者の圧延トル
   クが等しくなるよう、少なくともいずれか一方の駆動用
   電動機の回転速度を制御することを特徴とする継目無鋼
   管製造用傾斜圧延機の制御方法。