JPS6114010A - マンドレルミルの圧延制御方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、継目無管の連続圧延味、特に中空素管にマン
ドレルバーを挿入し、タンデムに配置し・たマンドレル
ミルで連続的に延伸圧延するマンドレルミルの圧延制御
方法に関する。

〔従来の技術〕

継目無管の製造過程において、ピアサ−あるいはエロン
ゲータよシ供給される素管はマンドレルミルによって圧
延される。このマンドレルミルは、２′：）のタイプに
大別できる。つマ）、マンドレルバ−の速度を・拘束す
るタイプと、マンドレルバ−を自由にして圧延するタイ
プとがある。

マンドレルバ−を自由にして圧延する場合には、管先端
部が各スタンドに噛込む段階及び管径端部が各スタンド
を抜は出す段階にマンドレルバ−速度が変化するため、
圧延条件も変化する。このため、管の先後端部に肉厚変
動が生じ、肉厚・断面積精度が低下する。

一方、マンドレルバ−速度を拘束した場合には、上で述
べたようなマンドレルバ−速度変化に伴なう肉厚・断面
積変動は発生しない。しかし、素管肉厚・外径に変動が
ある場合あるいは温度変化などによってバー径が変動す
る場合には、これらの影響が製品肉厚・断面積に発生し
寸法精度を悪くするという問題が残る。

〔発明の目的〕

本発明は、キースタンドを除くロール回転数及び各スタ
ンドでの圧下量を同時に制御することにより、素管の肉
厚・外径・変形抵抗、バー径変動の製品肉厚・断面積へ
の影響を除゛去し、製品の寸法精度を向上させたマンド
レルミルの圧延制御方法を提供するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、マンドレルバ−速度が拘束されているマンド
レルミル（リストレインド・マンドレルミル）において
、素管肉厚、外径、変形抵抗及びバー径変動が発生した
場合にも、製品肉厚あるいは製品肉厚・断面積を一定に
するためにシール回転数及び圧下量を制御する。もので
あシ、以下のとおシの方法によって、その目的が達成さ
れる。

本発明に係る第１の制御方法は、素管寸法、前段のスタ
ンドでのマンドレルバ−半径変動等による圧力条件の変
化に対しては、前段の各スタンド間の張力が零となるよ
うにロール回転数を制御し、また、後段のスタンドでの
マンドレルパー半径変動に対しては各スタンド間の張力
が零となるようにロール回転数を制御しながら、マンド
レルバ−半径変動による肉厚変動を補正するように後段
のスタンドでの圧下量を調整することによシ肉厚を一定
にするようにしたことを特徴とする。

また、本発明に係る第２の制御方法は゛、素管寸　　　
　１゜法、前段のスタンドでのマンドレルバ−半径変動
等による圧力条件の変化に対しては、前段の各スタンド
間の張力が零と外るようにロール回転数を制御し、また
、後段のスタンドでのマンドレルバ−半径変動に対して
は前段の各スタンド間の張力が零となるようにロール回
転数を制御しながら、マンドレルバ−半径変動による肉
厚変動を補正すると共に素管の自由変形部での外径が制
御できるように後段のスタンドでの圧下量を調整すると
共に後段の各スタンド間に張力が発生するようにロール
の回転数を制御することによ）、肉厚及び断面積を一定
にするようにしたことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

次に、本発明の思考過程を説明し、その後実施例につい
て説明する。

マス、マント、レルミルのように、ピアサ−あるいはエ
ロンゲータよシ供給される中空素管にマンドレルバ−を
装入し、孔型を有するロールで連続圧延する圧延機では
、製品寸法精度を悪化させる要因として、以下のような
項目があげられる。

〈要因１〉：圧延中のマンドレルバ−速度の変化〈要因
２〉；素管の肉厚・外径変化及び温度（変形抵抗）の変
化 〈要因３〉；圧延中の管の温度（変形抵抗）の変化 〈要因４〉；圧延中のマンドレルパ一温度（マンドレル
バ−径）の変化摩耗によるマ ンドレルバ−径の変化 マンドレルバ−速度を拘束した場合にはく要因１〉を除
くことができるが他の寸法精度悪化要因については効果
はない。本発明は、〈要因２〉〜〈要因４）Ｋよる影響
をも除くものであシ、これ“らの影響を考察するために
、次の項目すなわち、（１）無制御での連続圧延特性、
及び（１）スタンド間張力を一定に制御することによっ
て得られる効果、について検討する。

（１）無制御での連続圧延特性 ロール回転数・圧下量を全く操作しない場合（通常のリ
スレインド・マンドレルミル）に、各変動要因がどの程
度製品寸法精度人影響を与えるかを評価し、従来のリス
トレインド・マンドレルミルズの製品精度の定量化を検
討する。

マンドレルミルのように連続スタンドで圧延を行なう場
合には、素管形状の変動あるいはバー径変動などが各ス
タンド間に大きな張力を発生させ、カリバー底での肉厚
・外径はもとよシマンドレルバーともロールとも接触し
ない自由変形部での肉厚・外径にも大きな影響を与える
。

また、次スタンドではこの自由変形部がカリバー底で圧
延されるため、さらに新たな張力変動が生じるという複
雑な現象が起こる。これらの現象の結果として、製品肉
厚・断面積に変動が発生し、寸法精度悪化の原因となる
。次に、素管肉厚・外半径、各スタンドでの変形、抵抗
、バー径変動の製品寸法への影響を述べる。

（１）素管肉厚変化の影響 第１図では素管肉厚ΔＨｏが 」曳＝１ Ｏ だけ変化した場合、即ち、素管肉厚が１００−変化した
場合、各スタンド出側の カリバー底肉厚変動　　　Δｈ　ｃ／ｈ　。

フランジ側肉厚変動　　　ΔＪ／ｈ） カリバー底外半径変動　　Δｒｃ／ｒｅフランジ側外半
径変動　　Δｒ７／ｒｌがどう変化するかを示している
。

この図から次のような素管肉厚変動に対する特性が得ら
れる。

（（）Ａ１．Ａ２スタンドを通過するとフランジ側及び
カリバー底側内、厚変化は急激に減少する。これは両、
方向と、も１度づつカリバー底で圧延されるためである
。

（ロ）屋３スタンド以降は、両方向肉厚変動の急激な減
少は見られず、屋７スタンド出側（製品肉厚）にもいく
らか影響が現われる。

（ハ）各スタンド出側のフランジ側外半径変化に、肉厚
変動と同程度の変化が生じる。

以上の結果から、素管肉厚に変動があるときには全スタ
ンド間張力が変動するため、Ａ′ｙ′７スタン゛ド出側
の寸法にも影響を与える。また、この寸法変化はカリバ
ー底よ）もフラン部変化の方が大きいことがわかる。

（Ｉｔ）　　素管外半径変化 第２図では素管外半径ΔＲｏが 変化した場合の各スタンド出側形状変動を示す。この結
果より、次のような素管外半径変化に対する特性が得ら
れる。

（イ）素管外半径変化は各スタンド出側のフランジ部外
半径・肉厚に寸法変動を発生させる。

（ロ）Ａ７スタンド出側（製品肉厚・外半径）にも影響
が現われる。

つマシ、リストレインドマンドレルミルでは素管外半径
に寸法変動がある場合に、製品肉厚・外半径の寸法精度
が悪化することがわかる。

（ＩＩ＋）　　各スタンド変形抵抗変化の製品への影響
第３図では各スタンドでの変形抵抗変化がとなったとき
の製品肉厚・外半径・断面積への影響を示している。第
６図より、次のような特性が明らかになった。即ち、各
スタンドでの変形抵抗変化の製品形状への影響はあまり
大きくない。

以上の結果は、 ・変形抵抗が変化することによって、圧延荷重が変化し
てもミル剛性が高いときには、あまシ大きな影響が発生
しない（ミル剛性が低いときには大きい）。

・変形抵抗変化の先進率への影響は少ない　。

ため、各スタンド間張力変動の発生は少ない。

などの理由によると考えられる。

Ｏｖ）　　各スタンドでのバー径変化の製品への影響 第４図では各スタンドでのバー径変動かのときの、製品
肉厚・外半径・断面積での影響を示している。

第４図よシ次のような特性が明らかになう７ｔ。

（イ）後段スタンドでの影響はフランジ側肉厚・外径及
びカリバー底肉厚に非常に大きな影響を与える。

（ロ）前段の影響も無視できない。

この（１）の項での検討から明らかなように、回転数・
圧下量を制御しない場合には、マンドレルバ−速度を拘
束しても、バー径・素管肉厚・外半径変動は製品寸法に
影響を与えることがわかる・即ち、リストレインド・マ
ンドレルミルにおいて°も素管の肉厚・外半径、圧延中
の材料温度の変化、マンドレルバ−径の変化等の圧延外
乱による製品寸法変化は避けられない。

（１）　　スタンド間張力を一定に制御することによっ
て得られる効果 寸法精度を向上させるため、回転数を操作することで無
張力圧延を行なった場合、素管肉厚・外半径・バー径の
変動が製品寸法へどのような影響を与えるかを検討する
。

（１）素管肉厚変化の影響 第５図では、素管肉厚ΔＨｏが ΔＨ。

□＝１ Ｈ。

７ランジ側外半径変動　１ｒｆ／ｒｆ がどう変化するかを示している。第５図から、次の結果
が得られた。即ち、ＡＩ　、Ａ２スタンド通過後、＃１
とんど影響は残らない。

（１）素管外半径変化の影響 第６図では、素管外半径ΔＲｏが ΔＲＯ □＝１ ｅ 変化した場合の各スタンド出側形状を示している。こめ
第６図の結果よシ以下のような特　　　　　１、性が得
られている。即ち、素管肉厚変化妙１ある場合と同様、
Ａ　１　、＆　２スタンド通過後、はとんど影響は残ら
ない。

（Ｉｌｌ）　　各スタンドでのバー径変化の製品への影
響 第７図では各スタンドでのバー径変動が、のときの製品
肉厚・外半径・断面積への影響を示す。この第７図よシ
次のよう力結果が得られる。

（ハ）前段スタンド（Ａｌ〜屋５スタンド）でのバー径
変化の製品寸法精度への影響はほとんど現われない。

（ロ）後段スタンド（Ａ（Ｓ　、Ａ７スタンド）でのバ
ー径変化の影響は製品肉厚変動に非常に大きく残る。

この（１）の項での検討から明らかなように回転数操作
による無張力圧延制御では、製品寸法精度の悪化要因で
ある素管肉厚・外半径、バー径変化について次のような
制御特性がある。

（１）回転数操作による無張力制御を行橙うことによプ
、素管肉厚・外径変化、前段スタンドでのバー径変化の
製品寸法精度への影響は除ける。

（ｂ）　　後段スタンドでのバー径変化による製品寸法
変化は、スタンド間の無張力制御のみでは除去不能であ
る。

以上の検討から明らかなように、回転数操作による無張
力圧延制御では、素管肉厚・外半径、前段スタンドでの
バー径変動の製品寸法精度への影響を除くことができる
が、後段スタ゛ンドでのバー径変化の影響を除くことが
不可能であることを前記（ＩＩ）の項において明らかに
した。

これらの結果から、素管肉厚・外半径変化、全スタンド
での変形抵抗、バー径変化の製品への影響を除くために
、ロール回転数操作と同時に圧下量をも積極的に操作す
る次の２つの制御方法が発明されるに至った〇 〈第１の制御方法〉 製品肉厚を制御子る方法 〈第２の制御方法〉 製品肉厚及び断面積を制御する方法 以下これらの制御方法の特徴を述べ、次に具体的な実施
方法を説明する。

本発明に係る上述の第１及び第２の制御方法は、次の、
（Ａ）　、　（ｌの方法によってなされる。

（４）前段スタンドではロール回転数を操作することで
無張力圧延を行なう。

このことによシ、素管の肉厚・外半径、および前段スタ
ンドでのバー径変動の製品寸法精度への影響を除く。　
　　゛ （Ｂ）　　後段スタンドにおいてロール回転数と圧下量
を同時に操作する。

この操作によシ、後段スタンドでのバー径変化に起因す
る製品寸法精度悪化を防ぐ。

この場合後段のスタンド間においても無張力となるよう
にロール回転数を操作しなから、バー径変動を相殺する
ように圧下量を制御する方法が第１の制御方法である。

この第１の制御方法では、・バー径変化に対応し圧下量
を操作するとカリバー底での肉厚は一定となるが、カリ
バー底外半径が変化して断面積に変動が発生する。この
断面積変動をも防止する制御方法が第２の制御方法であ
る。この制御方法は後段スタンドにおいて圧下量・回転
数を同時に操作するが、無張力ではなく適当な張力を積
極的に発生させて、フランジ部外半径を制御することで
断面積を一定に保つ。

次に、以上に示した本発明に係る制御方法を実施するた
めの具体的な方法及び回転数・圧下量の操作量の決定方
法を述べる。

１つの例として制御デバイスを ・キースタンドであるＡ１スタンドを除くすべての回転
数ΔＮ２　ｓ　Ｍ３　＊ΔＮ、　ｌΔＮ５　ｈΔＮ、　
ＩΔＮ７−４６．７スタンド圧下量ΔＳｒ６．ΔＳｒ７
と選んだ場合について説明する。

これらの制御デバイスを製品寸法精度悪化要因である以
下の項目 ・素管肉厚・外半径変動ΔＨｏ　＋ΔＲｅ　　　　　　
　　　　　％・各スタンドでの変形抵抗変動Δに′ｆ”
２″３°４°５′６“７０各スタンドでのバー径変動Δ
ＳＳ を測定あるいは推定によシ求める。

これらの各々の要因に対応させて、回転数・圧下量を操
作する。

回転数・圧下の操作量は各変動要因に対して次の方法で
決定できる。

（ａ）　　素管肉厚変化率（Δｎｏ／Ｅ（ｏ　）　、素
管外半径変化率（ΔＲｏ／′Ｒｏ　） これらの変化に対しては各スタンド間の張力を零にする
ことで製品肉厚・断面積め変動を除去できる。

いま屋１スタンドをキースタンドとすると、肉厚・外半
径に変動を有する素管が圧延される場合には、Ａ１スタ
ンド出側速度が先進率の変化に対応して変動する。この
とき各スタンド間に張力を発生させないためには、この
先進率変化を相殺するように墓２〜遥７スタンドすべて
の回転数を操作すればよい。

（ｂ）　　各スタンドごとの変形抵抗変化率（Δｋｆ／
ｋｆ）１＝１．、．７ミル剛性が充分高いときには、材
料の変形抵抗変化の製品寸法への影響は非常に小さい。

従って、変形抵抗変化に対してはミル剛性を高くするこ
とで対処する。

（ｃ）前段スタンドでのバー径変化（ΔＳ”ｈｅ　）ｉ
＝１．２．！Ｓ、４．５前段スタンド（Ａ　１．２，３
．４．５　）におけるバー径変化については、各スタン
ド間張力を零にする制御を行なうことによシ、製品寸法
精度を除去できる。

キースタンドである屋１スタンドでのバー径変動につい
ては、素管肉厚、外半径変動と同様にキースタンドよシ
下流のすべてのスタンドＡ２〜Ａ７スタンドの回転数を
操作する。

その他のスタンドでのバー径変化については、該当する
スタンドとその吹下流スタンドの回転数を調節すること
で、スタンド間張力を零にすることが可能である。

（ｄ）　　後段スタンドでのバー径変化（ΔＳｓ／ｈａ
）１＝６．７後段スタンドでのバー径変化の製品寸法へ
の影響を除ぐためには、ロールの回転数のみだけでなく
、バー径の変化を相殺するように圧下量をも操作しなけ
ればなら力い。この場合、ロ一ル回転数の操作法によっ
て先に述べた２つの制御方法を実施することができる。

第１の制御方法は、バー径変動によって生じる先進率変
化をロール回転数操作による補正で張カ一定制御を行な
い、かつバー径変化を相殺するように圧下量を操作する
。

第２の制御方法は、製品肉厚のみでなく断面積をも一定
とする制御方法である。

前記の第１の制御方法では製品肉厚は一定となるが断面
積に変動が発生する。例えばＩ６７スタンドでのバー径
が熱膨張によシ太くなった場合を考えると、製品肉厚を
変化させないためにはロール間隙を開く操作を行なう。

このとき製品の肉厚は一定となるが、カリバー底方向の
外径は拡大されるので、断面積も増えることになる。

この第２の制御方法線、このような場合扁６〜Ａ７スタ
ンド間に引張力を発生させるようにロール回転数を操作
し、この引張力によってフランジ側外径を減少させて断
面積を一定に保つようにしている。

以上に説明した圧下量・回転数の操作を各種外乱に対応
させて重ね合せれば、すべての外乱にりいて製品寸法の
制御が可能となる。

この考え方を第１の制御方法について式に表ゎすと式（
１）の方程式で表わされる。（第２２頁参照′）以下こ
の式の意味を説明する・この式（１）において、扁１ス
タンドは命−スタンドであシ、そして、８行９列のマト
リックスにおいて、第１列は、素管肉厚変動ΔＨｏ／Ｈ
＝　１のときのＩＮ＠／Ｎ’ｓ　＋　ＩＮ＠／ＮＢ　＊
ｌＮ４／Ｎ４　＊　ＩＮＢ／Ｎｓ　ｔ　ｌＮｍ１Ｎ＊　
ａ　ｈＪ１１％　ｅ　ｊｓｙｓ／ｈａ　ｔΔＳｒ７　／
ｈ　６の各制御量を示している。第２列は素管外径変動
ΔＲｏ△−１のときの前記各制御量を示している。第３
列はＡ１スタンド・バー半径変動１　讐 ΔＳ藤／ｈ０＝１、第４列線／Ｉ＆２スタンド・バー半
径変動Ａｓｓ　／ｈｅ＝　１　、第５列は４３スタンド
・バー半径変動ΔＳａ　／ｈ、　＝　１　、第６列はＪ
％４スタンド・バー半径変動Δａｍ　／ｈｅ　＝＝　１
、第７列はＡ５．スタンド・バー半径変動ΔＳ薦／ｈｅ
＝１、第８列はＡ６ス　　　　−、タンド・バー半径変
動ΔＳ１／ｈｅ＝１、そして、第９列はＡ７スタンド・
バー半径変動ΔＳｓ’／ｈＸ＝　１のときの前記各制御
量を示している。

・・・・・・・・・　（！） まず最初に本発明の特徴である後段スタンドでのバー径
変動に対する制御方法を示す。

（１）後段スタンド（Ａ　６．Ａ　７　）でのバー半径
変動がある場合； Ａ７スタンドでのバー半径△ＳＷ　カＡ　７スタンドの
カリバー底肉厚ｈ７ｃの１０％増加したとする。

このとき式（１）よシ各スタゾド制御デバイス操作量は
次のように与えられる。

（ΔＮ２　／　Ｎ２　）　　＝　０゜０（ΔＮｓ　／　
Ｎ３　）　　＝　０．０（ΔＮ４／Ｎ４　）　　＝　０
．０ （ΔＮｓ　／　Ｎｓ　）　　＝０．０ （”Ｎｓ　ｌ　Ｎ６　）　　＝　０．０（ΔＮγ　／　
Ｎツ　　）　　　＝’０．００９１　　　（＝０．０９
ｘ０．１）（△Ｓ’ｒ　／　ｈ　、　）　　＝　、０．
０（△Ｓｒ／　ｈｃ）＝　０．０９９７　　（＝０．０
９９７ｘＯ，１）つま、り、Ａ７スタンドでのロール回
転数のみでなく圧下量をも操作することで、屋７スタン
ドでのバー半径変化による毀品肉厚精度の悪化を防ぐ。

扁７スタンドでのバー平径が 変化する場合、制御を行なわなければ当然カリバー底で
の肉厚△ｈ７が１０％程度減少する。そこスタンドの圧
下量ΔＳ　を ｈ′ｃ だけ操作し、墓７カリバー底肉厚を一定に保つ。

ただし、上式で０．１０とならないのは、圧延荷重変化
に伴う肉厚変動分を考慮したためである。

また、上に示した操作を行なう芝Ａ７スタンド入側速度
が０．９１％遅くなる。このときＡ６〜Ａ７スタンド間
に張力が発生する。よってＡ７スタンドのロール回転数
ΔＮ７を０．９１％増速して張力の発生を防ぐ。つま、
Ｑ、４７スタンドの回転数操作量は （ΔＮｔ／Ｎｔ）＝α００９１ となる。

以上水したようにＡ７スタンドでのノ（−径変動に対し
て屋７スタンドの回転数のみでなく圧下量も同時に操作
すれば、バー径変動の影響を完全に制御することが可能
となる。

同様に扁６スタンドでのバー半径変動に対応してＡ６ス
タンドで回転数圧下量を操作し、かつ扁７スタンドでそ
の操作の補助を行なう。

（２）前段スタンド（届２〜Ａ５．）でのノく一半径変
動がある場合； 一例としてＡ６スタンドでのノく一半径ΔｓＢ＃Ｅ扁６
スタンドのカリバー底肉厚ｈｅが１０チ増加したとする
。

に のとき式（１）よシ （ΔＮ２７Ｎｘ　）　＝　０．０ （ΔＮｓ／Ｎｓ）　＝　　０．０４９５（＝０．４９５
ｘＯ，１）（ΔＮ４／Ｎ４）　＝　０．０１８０　（＝
０．１８０ｘＯ，１）（△Ｎｓ／Ｎｓ）　＝　　０．０ （ΔＮｓ／Ｎｓ）　＝　　０．０ （△Ｎｔ　／　Ｎｔ　）　＝　　０．０（△Ｓ６１／ｈ
二）＝ｏ、。

（ΔＳｒ／ｈｃ）＝　　０．０ つまｐ、Ａｉスタンドでのノぐ一半径変動がある場合に
はＡｉとＡｉ＋１スタンドの回転数のみを操作すればよ
い。

これは燕３スタンドのバー半径が１０％増加すると、扁
６スタンド入側速度が遅くなる。よってＡ２　　＆’５
スタンド間に張力を′発生させないた。めには、これを
打ち消すだけのロール回転数を増速させる。同様ＫＡ３
−Ａ４スタンドに張力を発生させないようにＡ４スタン
ド回転数を増速させる。

Ａ５スタンド以降は回転数を操作しなくてもほとんど無
張力状態が確保でき、Ａ５．Ａ６，４７スタンドで圧延
されているうちに、ノく一径変動の製品肉厚への影響が
完全に除かれる。よってＡ６１Ａ７スタンドでの圧下量
の操作は不必要とな′る。　　　　−（３）素管肉厚変
動率（△ＨＯ／Ｉ（ｏ　）　＋素管外・半径変動率（△
ＲＯ／Ｒｏ）、’　Ａ　Ｉスタンドでのノく一半径変動
率（△５ＶＨｔ　）がある場合； に れらの変動はキースタンドとした屋１スタンドにおける
外乱であシ、各スタンド間を無張力と制御するためには
全スタンドの回転数を操作しなければならない。

一例として素管肉厚変動ΔＨＯが基準素管肉厚よシ１０
％大きい場合を考える。

Ｏ このとき式（１１より各スタンドの制御デノくイス操作
量は （ΔＮｚ　／Ｎｚ　）　＝　０．０１１９　　（＝０．
０１９ｘＯ８１）（ΔＮ、　／Ｎ３）　＝　０．０１２
７　　（＝０．１２７ｘＯ，１）（ΔＮ４　／Ｎ４　）
　＝　０．０１１６　　（＝０．ｊ　１６ｘＯ，１）（
△Ｎｓ　／Ｎｓ　）　＝　０．０１１６　　（＝０．１
１６ｘＯ，１）（△Ｎａ　／Ｎａ　）　−０，０１１６
（＝０．１１６ｘＯ，１）（ΔＮ７　／Ｎ７　）　＝　
０．０１１６　　（＝０．１１６Ｘ０．１　）（△ｓｒ
６／ｈ：　）　＝　３．０ （△ｓｒ７／ｈｅ）＝０．０ となる。

これはＡ１スタンドで基準素管肉厚よシラ０チ厚い素管
を圧延するとき、屋１スタンド出側材料速度が１．１９
％増加する。このとき扁２スタンド以降の回転数を操作
しなければ、各スタンド間に圧縮力が発生し、製品寸法
精度が勘、化する。これを防ぐために、Ａ２スタンド回
転数をｊ、１９チ増速してＡ１−、％２２スタンド張力
の発生を防止する。

同様にＡ２スタンドでの材料速度の変化分を次スタンド
Ａ３で補正することで一％２　　Ａ３３スタンド張力発
生も防止できる。

つまり、ＡＩ　　ＡＺ　　Ａ３スタンド間で無張力圧延
となるため、素管肉厚変動の影響はほとんど除ける。当
然煮６スタンドの回転数を増加させているので、／Ｉ５
４スタンド以降Ａ３スタンドと同じ回転数増加を行なえ
げ扁４〜Ａ７スタンドまで無張力圧延が可能であシ、ｓ
　６　ｔ　Ａ　７スタンドの圧下量を操作する必要はな
い。

以上で述べてきた第１の制御方法、をまとめると次のと
おシである。

素管肉厚変動　　　ΔＨｏ／Ｈ０ 素管外径変動　　　　ｇｏ／　Ｒ。

Ａ１スタンド・バー半径変動　　　　ΔＢ７ｈ、’Ａ２
スタンド・バー半径変動　　　　ΔＳ：／ｈ：Ａ３スタ
ンド・バー半径変動　　　　Δｇ；／ｈ：Ａ４スタンド
・バー半径変動　　　　△Ｓ’／ｈ４ｃ Ａ５スタンド・バー半径変動　　　　△Ｓ６／ｈ５ｅ についてはロールの回転数操作のみで制御が可能である
。

／Ｉ６６スタンドシ（−半径変動　　　　　△Ｓ７ｈ二
Ａ７スタンドー（−半径変動　　　　　ΔＳ′Ｂ／ｈ二
についてＢｉ２．Ａ７スタンドの圧下量と回転数を同時
に操作して制御を行なう必要がある。

上述の実施例は第１の制御方法であるが、第２の肯〕御
方法も基本的には同様であシ、・次の点、即ちＡ６スタ
ンドと＆７スタンドとの間に適当な張力が作用するよう
にして、肉厚を一定に制御すると共に、断面積を一定に
制御する点が相違する。

が異なったものとなシ、具体的な操作方法はツ１の制御
方法と同様になされる。

へ ・・・・・・・・・　（２＋ 次に、上述の制御方法を実施するための制御システムを
第８図に基づいて説明する。

同図において、（１）は制御マトリックス計算用コンピ
ューターであシ、式（１１ｆ２＋に示した各種外乱に対
応する制御デバイス操作量を求めるための制御量マトリ
ックスを各ロット毎に計算する。（２）は圧下量・回転
数制御用コンピューターであシ、各ロフト毎に、１のコ
ンピューターで計算された制御量マトリックスを受けと
る。そして、各ピースごと、あるいはピース内での外乱
の量を示す信号を測定器よシ受信し、前述の制御量マト
リックスとの演算を行った後、制御デバイスに操作量の
信号を送る。（３）は肉厚・外径計であシ、素管の肉厚
・外径を測定する。この肉厚・外径計４３）を用いずに
エロンゲータ−あるいはピアサ−出口での実績を用いる
ことも可能である。（４）はバ一温度計であシ、マンド
レルバ−のバー径膨張率を推定する。温度計（４）のな
い場合にはバー径温度上昇推定式を用いる。（５）はマ
ンドレルバ−速度、拘束装置であシ、圧延中、マンドレ
ルバ−を一定速度に拘束する。（６）はマンドレルバ−
である。（７）は圧延機本体であり、コンピュータ（２
）の計算よシ出力される信号に対応して圧下量と回転数
の操作が可能な制御装置を有する。（８）は中空素管で
ある。（ｌυ〜（１ηはＡ１〜Ａ７のスタンドである。

次に、第８図の制御システムの方法を説明する。

■各ロンドごとに、そのロットの基準圧延条件（カリノ
゛（−形状、゛素管形状、バー径、圧延温度ナト）ヲコ
ンピューター（１）に送信する。

■コンピューター（１）では、この基準圧延条件に対応
した制御デバイス操作量を上述の考え方に従い式（１）
又は（２）を求め、コンピューター（２）に送信する。

■各ピース毎にピアサ−あるいはエロンゲータよシ供給
される素管（８）にマンドレルバ−（６）　ｔ−装入し
、マンドレルバ−（６）の速度をバー速度拘束装置（５
）で拘束しながら圧延する。その際、ミル１９″１″′
１°′１″ｔａ＋　ｈ　ｖ　′＜　−＊　［″（“１″
９　　、。

素管肉厚及びバ一温度を測定し、その信号をコ　　　　
′ンピューターｆ２１に送る。

■コンピューター（２）では、各測定器よシ送・てきた
値から、基準圧延条件からの変動を制御マ）　ＩＪラッ
クス弐ｆｉｌ又は（２））から制御〕イス操作量を演算
し、制御信号を圧延機に斜■圧延機（７）は、この制御
信号に従い圧下量、転数を操作する。

以上の制御システムに基づいて上述の第２の御方法を実
施した結果を第９図及び第１０図にす。第９図は外径の
特性図を、第１０図は肉厚（特性図をそれぞれ示してい
る。従来この種の圧３゜においては誤差を±８％以内に
；さえるのは困真であるとされていたが、これらの図か
ら明らかなように、その誤差は±５％以内におさえられ
ている。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明に係る゛　方法
によれば、素管肉厚・外径、各スタンド変形抵抗及び前
段スタンドでのバー径変動の外乱に対しては、張力を一
定にして前段の各スタンド間の張力が零となるように回
転数を操作すること、により肉厚を一定にし、後段スタ
ンドでのマンドレルバ−径変動に対しては、各スタンド
間の張力が零となるように回転数を操作しながら、バー
径変動による肉厚変動を補正するように後段スタンドで
の圧下量を制御するようにしたので、高精度な肉厚の製
品が得られる。

また、本発明によれば、さらに、後段の各スタンド間に
適切な張力を付加して自由変形部での外径を制御するよ
うにしたので、肉厚だけでなく断面積をも一定にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は素管肉厚変化（△Ｈｏ／Ｈｏ　＝　１　）の各
スタンド出側形状の影響を示す特性図、第２図は素管外
半径変化（△ＲＯ／Ｒ＝　１　）の各スタンド出側形状
への影響を示す特性図、第６図は各スタンド変形抵抗変
化（△Ｋｆｉ／Ｋｆｉ　＝　１　）の製品形状への影響
を示す特性図、第４図は各スタンドバー径変化（６８Ｂ
ｉ／ｈ　・＝１）の製品殖状への影響を示すｌ 特性図、第５図は素管肉厚変化（１ｈＨｏ／Ｈｏ−１，
）の各スタンド出側形状への影響を示す特性図、第６＠
は素管外半径変化（６ＲＯ／ＲＯ＝　１　）の各７タン
ド出側形状への影響を示す特性図、第７図は各スタンド
バー径変化（１ＳＢｉ／ｈｃｉ＝　１　）の製品形状へ
の影響を示す特性図である。 第８図は本発明に係る方法を実施するための制御システ
ムのブロック図、第２図及び第１０図は本発明に係る方
法の効果を示す特性図である。 代理人　弁理士　木　村　三　朗 策１　図 ＋２３４５６７スクント 第２図 第３図 ＋２３４５６７　ルド 第４図 第５図 第６図 １２３４５６７ス７−ト 第９図 １７６．５　　１７８．０　１７８．５　１７９．０　
１７９５（ｍｍ） 第１０、図 ７．０　７．５　　８．０　８．５　９．０（ｆｎｍ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）素管寸法、前段のスタンドでのマンドレルバー半
   径変動等による圧力条件の変化に対しては、前段の各ス
   タンド間の張力が零となるようにロール回転数を制御し
   、また、後段のスタンドでのマンドレルバー半径変動に
   対しては各スタンド間の張力が零となるようにロール回
   転数を制御しながら、マンドレルバー半径変動による肉
   厚変動を補正するように後段のスタンドでの圧下量を調
   整することにより肉厚を一定にするようにしたことを特
   徴とするマンドレルミルの圧延制御方法。
2. （２）素管寸法、前段のスタンドでのマンドレルバー半
   径変動等による圧力条件の変化に対しては、前段の各ス
   タンド間の張力が零となるようにロール回転数を制御し
   、また、後段のスタンドでのマンドレルバー半径変動に
   対しては前段の各スタンド間の張力が零となるようにロ
   ール回転数を制御しながら、マンドレルバー半径変動に
   よる肉厚変動を補正すると共に素管の自由変形部での外
   径が制御できるように後段のスタンドでの圧下量を調整
   すると共に後段の各スタンド間に張力が発生するように
   ロールの回転数を制御することにより、肉厚及び断面積
   を一定にするようにしたことを特徴とするマンドレルミ
   ルの圧延制御方法。