JPS6186020A - マンドレルミルのロ−ル圧下制御方法およびその装置 - 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、マンドレルミルのロール圧下制御方法および
その装置に関し、特に同一の外径のマンドレルバ−によ
り数水準の肉厚の管材を製造する場合、または同一の管
材から長手方向に異なった肉厚の管材を製造する場合、
管材長手方向任意断面における円周方向偏肉のない管材
を得ることのできるロール圧下制御方法およびその装置
に関する。

〔従来の技術〕

マンドレルミルの連続するロールスタンド列の中の特定
スタンドにロール油圧圧下装置を組み込み管材の両端部
分のみを薄肉に仕上げる方法が。

例えば特公昭５１−４３８２５で提案されている。また
同一の外径のマンドレルバ−を使用して数水準の肉厚の
管材を圧延することが通常行われている。

しかしながらマンドレルミルにおいては、肉厚仕上げス
タンドのロール孔型径と使用するブンドレルバー外径と
より幾何学的に一水準に決定される肉厚の場合にのみ断
面偏肉のない管材を得ることかでさ、それ以外の肉厚の
管材をロール間隔の変更のみで製造する場合には、横断
面偏肉の発生が不ＩＩ丁避である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

マンドレルミルで先後端減肉制御を実施するトで最大の
問題点は断面偏肉率が劣化することである０本発明はＥ
記幾何学的に定まる肉厚以外の肉厚の管においても偏肉
の少ない管材を製造することができる方法とその装置を
提供することを目的とし、従来不可避であった横断面偏
肉の発生を軽減することを目的としている。

本発明によれば種々の肉厚の管の圧延において、断面偏
肉率の劣化をかなりの程度防止することができ、この技
鍮は管圧延機のロール油圧圧下法において今後重要視さ
れる課題を解決するものである。

〔聞８シエを解決するための手段〕 本発明はヒ記目的をｌ！成するため、マンドレル、＜−
を装入した管材を減肉延伸するに当り、少なくとも２ノ
ふ以上のスタンドで］ニＦまたは左右非対称のロール圧
下を行い、管材長手方向任意断面における円周方向偏肉
の少ない管材を製造することを特徴とし、またこのマン
ドレルミルのロール圧下制御方法を好適に実施するため
の装ことして。

マンドレルバ−を挿入した管材を減肉延伸する連続圧延
機において、上下１対のロールの左右に装着され、それ
ぞれ独立して圧下層を変更でさる４個の圧下装置と、該
各圧下装置の圧下位置を検出する検出器と、前記圧下装
置の圧下量をそれぞれ独立に非対称制御する制御装置を
備えたことを特徴とする管圧延装置を要旨とするもので
ある。

以Ｆ本発明の詳細について図面を参照しながら説明する
。

第２図はマンドレルミルの圧延状態を示す模式図である
。１対の孔形ロールよりなるスタンド２を７〜９基Ｉ！
ｌ！続的に一列に配置し、マンドレルバ−４を挿入した
素管１をこのスタンド列の中を通過させて減肉延伸する
圧延機が示されている。

この圧延機では隣接するスタンド２のロール軸は互いに
直交して配設され、管材３の円周方向の互いに直角な方
向の肉厚をスタンド毎に交互に圧延するようになってい
る。

この圧延機は通常、最終スタンドでは圧下をかけず、圧
延後の管材３とマンドレルバ−４とが密着しないように
管材３の外径を真円に成形するのみであって、管材３の
肉厚は最終スタンドより２〜４スタンド上流のスタンド
で仕りげられる０例えば、８スタンドタップＪ１ミルの
場合、第５スタンドから第７スタンドまでで管材の肉厚
は目標出側肉厚に等しい肉厚に圧延される。このような
スタンドを、以下、肉厚仕１＝げスタンドと呼ぶ、マン
ドレルミルにおいてはこの肉厚仕りげスタンド列で管材
断面の円周方向肉厚分布が決定される。

第３図（ａ）は、肉厚仕りげスタンドの正面図であり、
孔形ロール２ａと管材３の部分のみを拡大したものを第
３図（ｂ）に示す、理想的な標準条件では肉厚仕ｌ二げ
スタンドのロール溝底間隔Ｇはロール溝底孔形半径Ｒ，
の２倍に設定される。仕上げ肉厚をｔｓ、マンドレルバ
−外径をＤｂとすれば、 Ｇ＝Ｄｂ＋２ｔｓ ＝２Ｒ，・・・・・・（１） の関係が成り立つ、複数基の肉厚仕−ヒげスタンドにお
いて互いに直角方向に同様の設定で圧延すれば円周方向
に偏肉のない管材を製造することができる。

一般に仕上げ肉厚を薄くするためには、外径の大きなマ
ンドレルバーを使用する方Ｖ、がともれており、選択ブ
ンドレルバー外径なりす、　目標仕とげ肉厚をｔｓとす
れば、 Ｄｂ　＝２　（Ｒ＋　−ｔｓ　）　　　　・・・・・・
（２）の関係が成り立つ。

しかして、目標肉厚の微小変更や、管材長手方向の肉厚
変更に対しては、上下ロールの溝底間隔Ｇを変更して対
応している。この場合複数基の肉厚仕上げスタンドにお
いて互いに管材の円周方向で直角をなす位置を同様の設
定で圧延しても、管材円周方向に必然的に偏肉が発生す
る。

第４図（ａ）および（ｂ）°はロール間隔変更に起因す
る偏肉発生の様ｒ−を模式的に小した説明図で、Ｃ＆）
は標準川下設定時の状態を示し。

（ｂ）はロール間隔しめ込み時の状態である。

ロール孔型１ｒＷ　ｉｔ曲率半径をＲ１，使用している
マンドレルバ−外径をＤｂとすると、圧延ロール溝底間
隔Ｇが Ｇ＝２Ｒ１・・・・・・（３） となる標準圧下１没定のときのみ、円周方向に均一な肉
厚ｔｓの管材力（？’）られる、ここに【Ｓは。

Ｌｓ　＝　（Ｇ−Ｄｂ　）　／２　　　　・・・・−（
４）である。

ここでロール間隔をしめ込んで（ｂ）　因に示すように
ロール溝底間隔をＧａとすると溝底中央部分の肉厚ｔは
、 ｔ　＝　（Ｇａ　−Ｄｂ　）　／２　　　　・・・・・
・（５）となる、この場合肉厚【はロール孔形の各位置
で異なる値となり、ロール孔形の各位置を孔形溝底中央
を起点とし溝底曲率半径中心からの角度θで定義すれば
、一般に管材肉厚Ｔは。

Ｔ＝Ｒ１−（２Ｒ１−Ｇａ　　）／２ｃｏｓ　　０−Ｄ
ｂ／２　　　　　　　　　　　　・・・・・・　（６）
となり　Ｔは０の関数となる。

ＫＪのロールＩｌｌ　１ｌＩｈの変更方法は１；トロー
ルの左右の圧下しめ込みにを等しくしてＬト左右にロー
ルをしめ込んでいたので、隣接する２基の肉厚什］−げ
スタンドを６過して出てきた管材断面の肉厚分布は第５
図の什ト−り管の代表例に示すように。

２軸性または４袖性のかなり大きな偏肉が見られた。第
５　Ｍでは、４５°の方向の肉厚ｔ４５が厚肉部となっ
ている。

本発明は上記の従来技術で発生していた管材断面偏肉を
軽減するために、少なくとも２基以−ヒのスタンドにお
いて、ヒトまたは左右非対称のロール圧Ｆ）Ｅｔ！を行
う。

まず１本発１１方法を好適に実施する装置として使用す
るロールスタンドの構成について第１図を参照しながら
説明する。

油圧圧下シリンダ５は、ヒトロールの左右に合計４個配
置されておりそれぞれ独立に圧下量を変更、ｌ／Ｉ　９
Ｉ　ｕ７能となっている。油ｌｒ　ｔｃトビストンの変
位は球頭ブロック７を介してロールチョック６に伝達さ
れる。ロードセル８は圧延反力を検出する。また個々の
油圧圧トシリンダ５にはシリンダとピストンの変位量を
検出する図示しない変位計が内蔵されている。ハウジン
グフレーム９はこれらを支持している０図示しない制御
装置はＬ記４個の圧下装置の圧下量をそれぞれ独立に制
御する。

次に本発明によるロール油圧圧下制御方法について述べ
る。ここで以下の説明に使用する変数と座標系を定義し
ておく。

第１図において、左右の油圧シリンダ５．５の中心距離
をＷ　（ｍｍ）、上ロールの球頭ブロックの頂点とロー
ル孔形中心との距離、すなわち油圧圧下系からロールチ
ョックに力が作用する点とロール孔形中心までの距離を
Ａｓ（ｍｍ）、同様に下ロールの油圧圧下系からの力の
作用点とロール花形中心間の距離をＡ２　　（ｍｍ）と
する、標準条ヂ１としてロール溝底間隔Ｇがロール孔形
直径２Ｒ，に等しい場合の各油圧圧下シリンダとピスト
ンの変位を０とし、かつその場合のパスセンターを原点
としてロール軸に平行な方向をＸ軸。

それと直角方向にｙ軸をとる座標系を定義する。

ピストンの変位はロール間隔しめ込み方向を正とする。

標準条件ではロール孔形中心とパスセンターとは一致し
ている。以下第１図の下ロールを例に挙げて説明する。

標準条件に対して、下ロールのワークサイドすなわち第
１図の向って右側の油圧圧下ピストンをΔＳｖ　　（ｍ
ｍ）、　　ドライブサイドすなわち第１図の向って左側
の油圧圧下ピストンをΔＳｄ　　（ｍｍ）変位させると
、下ロールのロール孔形中心は原点（０、０）から（Δ
Ｘ、Δｙ）に移動する。ここに。

Δｘ＝Ａ２（ΔＳｄ−ΔＳｖ）／Ｗ ・・・・・・（７） Δｙ　　＝（ΔＳｄ＋ΔＳｖ）／２ ・・・・・・（８） なる関係が幾何学約４１算により近似的に求められる、
この場合ロールのしめ込みｊｌ）はトロールノ１側でム
Ｓ　（ｍｍ）となる、ここにΔＳはΔＳ　　＝ｆｉ匹コ
、（１，２ である、ＩＣＦ方向はロール軸に屯直な方向すなわちｙ
軸に対して傾斜する。この傾斜角をαとすれば。

α　　＝ｊａｎ−１（ΔＸ／Δｙ） ・・・・・・（９） である、このことは、理論的にはロール油圧圧下ピスト
ンの変位ＪＩｌ、を左右非対称とすることにより、管材
円周ヒの任、αの方向に任意の肴の圧下をかけることが
０■能であることを示している０例えば、　　ａ＝３０
度、ΔＳ＝１ｍｍ を達成するためにｌよ。

Δｙ／Δｘ　＝ｊ丁　　　・・・・・・（１ｏ）バー２
４５丁＝・ｌ　　　・・・・・べ１１）を満足するよう
にすればよく、Ｊ：記（１０）、（１１）式に（７）、
（８）式を代入してドライブサイドロール圧下しめ込み
にΔＳｄおよびワークサイドロール圧下しめ込み量ΔＳ
ｖをそれぞれ１Ｍることができ、次の（＋２）、（１３
）式となる。

以上、第１図の下ロールの左右非対称ロール圧下方法に
ついて説明したが、同様の手法は上ロールの左右非対称
ロール圧下方法に対しても適用可能である。上ロールに
適用する場合第１図の座標系をそのまま使用するとすれ
ば、 圧下方向α＝３０度 しめ込み量ΔＳ＝１ｍｍ を達成するためのワークサイドロール圧下しめ込みに６
３ｗおよびドライブサイドロール圧下しめ込み量ΔＳｄ
は以下に示すとおりである。

：ＪＳｌ　＋！４の座標系において一般にトドのロール
の一方のしめ込み礒をΔＳ　（ｍｍ）、Ｌめ込み方向の
ロール軸にｆ！直な方向からの傾斜角度をα。

ワークサイト、ドライブサイド内点の圧下作用点間距離
をＷ（ｍｍ）、用ド作用点とロール孔形中心までの垂直
距離をＡとすれば、ドライブサイドのＩｆドしめ込み（
−ΔＳｄおよびワークサイドの圧下しめ込み１１１６３
ｗは幾何学的にそれぞれ以下の如く決定される。

・・・・・・（１６） ・・・・・・　（ｌ　７） 以上のようにして決定されるΔＳｄ　　、ΔＳｖを制御
Ｊ′Ｎ装置に記憶させ、少なくとも２１＆以上の肉ノ１
仕Ｌスタンドの上下または左右のロール圧下を非対称に
制御することによって、しめ込み量の異なる場合１例え
ば同一の外径のマンドレルバ−により数木準の肉厚の管
材を製造する場合、または同一の管材から長手方向に異
なった肉厚の管材を製造する場合、管材長手方向任意断
面における円周方向偏肉のない管材を得ることができる
。

〔制御方法の実施例〕

以下本発明によるマンドレルミルにおけるロール圧下制
御方法の実施例とその効果について述べる。

外径：φ９０．Ｏｍｍ。

肉厚：８．Ｏｍｍ。

長さ：２．Ｏｍ の断面偏肉のない素管を、 外径、φ７４、Ｏｍｍ。

肉ｐＪ：　３．０−４．０ｍｍ　。

長さ：約５ｍ の管材に、５スタンドテストミルで圧延した。使用した
マンドレルパーの外径はφ６６、Ｏｍｍ−水準である。

本発明に係る非対称ロール圧下機構を設けたスタンドの
正面図を第６図に示した。このスタンドはテストミルの
第３番Ｅ１と第５番目のスタンドに配置した０本実施例
では上下ロールの左右に合計４個の各個独立制御可能な
油圧圧下シリンダ５を装着し、上下左右対称にロール圧
下制御可能とした。なお図示しない第４＃目のスタンド
には従来型の上下左右対称の電動スクリュー圧下機構を
組み込んでいる。第３番目から第５番目までの各スタン
ドのロールカリバ孔形径は一律φ７４ｍｍである。なお
このテストミルにおいては各スタンドのロール軸は水平
面に対して４５度傾斜して配置されており、隣接するス
タンド間ではパスラインを軸にロール軸は９０度回転さ
せて配置されている。すなわち、いわゆるＸ配置ミルと
なっている。各スタンドのロール圧下作用点間用Ｉｓｗ
はパスセンタを中心に３２０ｍｍであり、上ロール圧Ｆ
作用点とロール孔形中心までの距＠　Ａ　Ｉは３４７、
５　ｍ　ｍ、下ロール圧下作用点とロール大形中心まで
の距離Ａ２は２８７．５ｍｍとなっている。

この実施例では従来技術との比較をも含め、実施条件を
４条件選定した。各実施条件の内容を第１表に示す、第
１表中、圧下方向角度αの定義はミル出側より見て時計
回りの方向を正とし、ロール軸に直交する方向を０とし
ている。

本実施例では圧延繭重の変動によるミルヌブリングへ−
７り早、の変動がハミ延材の肉厚に変・肋を及ぼすのを
避けるため、ミルスプリングパ・ｙ　りＦａ　ニ５１合
う分にだけ用ドしめ込み槍を補１卜している。また実施
条件によって出側の管材の長さが異なるので、それぞれ
の管材の先端後端からｌＯＱｍｍのイ装置での断面肉厚
り）布を測定した。その甜゛・ｉ′結果を：ｔＳ７図に
示す、この結果から本発明によるマンドレルミルにおけ
るロール非対称用ド法によれば従来のロール圧下法と比
較して竹材断面の偏肉酸が少なくなることが明らかであ
る。

〔圧延装置の実施例〕

次に本発明の圧延装置の実施例について述べる。第８１
＋４．：ｊＳＱ図は油圧圧下装置を適用したマンドレル
ミルであり、１対のロール２ａとマンドレルパー４によ
りシェルが圧延され　管材３の肉厚は４個のシリンダ５
によって調整される。油圧シリング５はラム１１の位置
を検出する変位計１２（例えば商品名マグネスケール等
）・および圧延向上を測るロードセル８を具備し、これ
らの信号は油圧ＩＬト制御回路２１に送られる。Ｌト°
ロールのロールギヤー７プは操作詔２２を手動で運転す
るかまたは設定プログラムを内蔵する計算装置２３から
ギャップ信号を油圧圧下側御回路２１へ送ることにより
設定される。

〃Ｉ御回路はキャップ制御信号を油圧サーボ弁２４に送
ることによりサーボ弁２４を経て油圧シリンダ５の圧力
が制御されロールギャップが開閉される。油圧シリンダ
５、変位計１２、油圧サーボ弁２４．油圧圧下制御回路
２１．ラム１１、ロードセル８の組み合わせを一式とし
、上下ロール各左右に合計４式を装着している。この装
置によって４個の油圧シリンダ５は独立に作動が可能と
なり管の偏肉を修正することができる。

第１０図は電動圧下と油圧圧下を併用した装置の例であ
る。１対のロール２ａは圧下スクリューナツト３１およ
びウオームホイール３２を主体にして成る電動圧下装置
と油圧圧下シリンダ５によってロールギャップが設定さ
れる。電動圧下は電動４１４３４に結合されたパルス発
信器３３によって検出する。４式の１に動Ｊ１．ト装／
（はイコライザを介して機械的に接続されており、同一
の作動をする。−力４式の油ＩＩ：圧下装置は各油圧シ
リンダごとに図示されない位置検出機を備え、独Ｙ′ｌ
の作動をする。従って、ロールギャップは先ず°屯動圧
下装置により等しく設定され、次に図２八されていない
油圧圧トＶ制御装置の信号によって４個の油圧圧下シリ
ンダが各偏狭ｔに調整されるので、ロールはＬド左右独
ｔに非対称な位置で制御することができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば次の効果が得られる。

（１）保有すべさマンドレルバ−の外径ピッチを粗くで
きるのでマンドレルバ−の保有本数を大幅に削減するこ
とができる。

（２）長手方向に肉厚勾配を有する管材を従来よりも断
面偏肉を少なくして圧延することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説ＩＪＩ図、第２図はマンドレルミル
のノ１：ヒ状！！：を小す校式１４．：ｆｒＪ３Ｘ（ａ
）は肉厚仕上げスタンドの止面図、第３１多（ｂ）はそ
の部分拡大図、第４図は偏肉発生を説明するものでロー
ルの部分の管断１ｍ図、第５図は仕上り管の肉厚分４ｊ
を示す管断面図、第６図は実施例のスタンドの正面図、
第７図は管断面の肉厚分布を示すグラフ、：ｔＳ８図は
実施例のスタンドの正面図と制御ブロックを併記した説
明図、第９図はそのスタンドの側面図、第１０図は別の
実施例の正面図である。 ｌ・・・素管 ２・・・ロールスタンド ２ａ・・・孔形ロール ３・・・管材 ４・・・マンドレルバー ５・・・油圧圧下シリンダ ６・・・ロールチョック ７・・・球頭プａ７り ８・・・ロードセル ９・・・ハウシングフレーム ｌ　１・・・ン１１ １２・・・変値、１１ ３１・・・圧トスクリユーナツト ３２・・・ウオームホイール ３３・・・パルス発４ｉｓ器 ３４・・・電動機 ３５・・・イコライザ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　マンドレルバーを装入した管材を減肉延伸するに当
   り、少なくとも２基以上のスタンドで上下または左右非
   対称のロール圧下を行 い、管材長手方向任意断面における円周方向偏肉の少な
   い管材を製造することを特徴とするマンドレルミルのロ
   ール圧下制御方法。 ２　マンドレルバーを挿入した管材を減肉延伸する連続
   圧延機において、上下１対のロールの左右に取りつけら
   れ、それぞれ独立して圧下量を変更できる前記圧下装置
   と、該各圧下装置の圧下位置を検出する検出器と、４個
   の圧下装置の圧下量をそれぞれ独立に非対称制御する制
   御装置を備えたことを特徴とする管圧延装置。