JPS6188913A - リーリング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】 本発明はり一リングミルの圧延制御方法、特にマンネス
マンプラグミル製管法てより継目無鋼管を製造するに際
して、プラグミル圧延後素管の実肉厚情報に応じてリー
リングミル出側の素管外径を管長手方向に制御し、これ
によってサイジングミル出側の最終製品の肉厚寸法精度
の向上を図る圧延制御方法足間する。

マンネスマンプラグミル製管法てよる圧延工程のブロッ
ク図を第１図に示す。加熱炉１で加熱されたビレットは
、ピアシングミル２で穿孔圧延され、エロンゲータ３で
拡管延伸圧延が行なわれ。

プラグミル４Ｖｃてほぼ製品肉厚だ等しい長さまで圧延
され、リーリングミル（以下リーラ−と称する）５，６
で内外面７（５管されると同時に拡管が行なわれ、サイ
ジングミル（以下サイザーと称する）７で所定の外径に
仕上げられて最終製品となる。

８はクーリングテーブルである。このようにマンネスマ
ンプラグミル方式による継目無鋼管の圧延では、製品の
肉厚はほぼプラグミル圧延後の素管肉厚によって決めら
れるので、製品肉厚のバラツキを減少させて品質の向上
、圧延歩留りの向上を図るためには、プラグミルにおい
て素管長さあるいは素管肉厚を制御することが最も有効
と考えられ、従来プラグミルでの素管寸法のバラツキを
減少させるべく、種々の対策が講じられてきた。

しかしプラグミルでの肉厚制御にも限界があり。

また第１図からも分るように、プラグミル圧延後の素管
はリーラ−、サイザーという２つの圧延工程を経てはじ
めて最終製品になるので、この２つの圧延機を無視して
プラグミルだけの圧延制御を実施したところで大きな効
果を得ることができない。また従来でも最終製品の外径
寸法精度を改善するためにリーラ−圧延後の素管外径を
管長方向に一定にすることを目的として、リーラ−（て
圧延環カ一定制御などが実施されていたが、サイザー１
−経た最終製品の肉厚もしくは長さを制御するようには
なされていなかったのでその効果は少なかった。

本発明は、この点に鑑みてなされたものであり。

最終製品の肉厚のバラツキをさらに小さくすることので
きるリーラ−の圧延制御方法を提供することを目的とす
る。

この目的のためて、本発明は素管圧延中のＩＪ　＋ラー
をダイナミツつて調整し、リーラ−圧延後の素管外径を
管長手方向に均一にするとともにその目標とする素管外
径をプラグミル圧延後素管の肉厚の変化に応じてリーラ
−圧延中ＶｃＧ正変更するようにしたものである。

次にリーラ−圧延後の前記素管目標外径の修正量の求め
方について説明する。

プラグミルで圧延された素管はリーラ−にて磨管圧延さ
れ、管厚がわずかに減肉されて外径が大きくなる。リー
ラ−での磨管圧延後の素管は、サイザーにて所定の外径
まで管が絞られる。・サイザー後の最終鋼管の肉厚、外
径、長さをそれぞれ１１１゜Ｄ　、１．　　リーラ−後
の素管の肉厚、外径、長さＳ　　　　、Ｓ をそれぞれｔ、　ｌ　Ｉ）ＲＩ　ＩＢ　＋　　プラグミ
ル後の素管の肉厚、外径、長さをそれぞれｔｐ　”Ｐ　
”　Ｐ　　とする。

サイザーにおける圧延メカニズムは、小径管サイズの鋼
管製造設備ておいて広く使用されているレデューシング
ミルとよく似ているが、サイザーではストレッチ係数が
ほとんど零である。ストレッチ係数が零のときの圧延に
おいては、縮管過程で外径の縮管によって発生する歪の
半分が管厚が増肉する方向の歪として作用し、残りの半
分が管長手方向に長さが伸びる方向の歪として作用する
。

即ち、歪として対数歪を採用すれば、 ストレッチ係数零のときの（１）式は圧延理論から容易
に導かれる。

さらに発明者らは、プラグミル圧延後素管の外径り、肉
厚１．とリーラ−圧延後素管の外径ＤＲ２肉厚ｔＲの関
係を調べた結果１次のような関係式が成立することを見
出した。

Ｐ＝ｆＣｔ、／Ｄ、）・・・（３） （３）式の関係を図示すれば第２図の如くであり、Ｐは
ｔＰ／ＤＰの増加にともない増大する。

（２）式を書き直すと （１）式、（４）式から、 （５）式においてｔ、、Ｄ、は最終製品の目標肉厚と外
径であって、たとえｔＰ、Ｄｌ、Ｄｌなどが変化しても
ｔｌｌ、Ｄ８は変化をしない一定の値でなければならな
い。（５）式の両辺をｔＰで微分し整理すると、ＤユＤ
二い　とすれば（６）式は近似的にＤ ΔＤ・＝２−”１／２°π°″′・°゛°（″）Δｔ１
．ΔＤ３は基準値からの変化量である。

一方、リーラ−圧延後目標肉厚ｔＲ１目標外径Ｄ　プラ
グミル圧延後目標肉厚１．は、あらかじ舅ｔ め（１）式、（２）式に従って各圧延サイズ毎に基本的
なローリングスケジュールトシてプロセスコンピュータ
に組込まれている。（力式は、そのようにして決められ
たローリングスケジュールに対してプラグミル後実肉厚
がΔ１．だけ変化した場合のリーラ−目標外径の修正量
ΔＤＲを与える式である。即ち。

プラグミル後の実肉厚をリーラ−にフィードフォワード
して（７）式によってリーラ−素管目標外径を計算し°
てリーラ−圧延機を自動制御すれば、最終製品の寸法バ
ラツキは小さくなる。

上述のようにして求まったリーラ−目標外径になるよう
にリーラ−を圧延中に制御し管長手方向に所定のリーラ
−後素管外径を得る。以下、リーラ−の具体的な制御方
法を述べる。

求められたリーラ−目標外径をＤ８ｏとする。リーラ−
圧延後に目標外径Ｄｎｏ　ｔ−得るためのリーラ−の目
標減肉量ΔｔＯを計算すると。

ここでｔ、；プラグミル圧延後の実肉厚。

ＤＰ；プラグミル圧延後の実外径である。

Ｄ　はプラグミル圧延後て外径計を設置して素？ 管外径を測定した数値を用いる。また１、はプラグミル
圧延後の素管の長さｌ、を測定して求めることが可能で
ある。即ち、加熱炉装入前の素材ビレットを秤量してそ
の重量を求め、加熱炉内などでのスケールロス量を引き
去ってプラグミルにおける鋼材重量Ｗを求めたのち、こ
の鋼材のプラグミル圧延後の長さｌ、を測長じて、外径
計によって測定されているプラグミル後の素管外径ＤＰ
とから次の（９）式によって計算して求める。

ここでρは長さ測定時の鋼材温度に依存した鋼材密度で
ある。なお、ｔＰはリーラ−入側にγ線方式などによる
肉厚測定装置を設置して直接計測し可能である。なぜな
らば、圧延前後の全歪量には変化がないからである。即
ち、 （２）式および帥式から このように、（８）式によって求まった目標減肉浮量Δ
１ｏｆ：圧延中を通じて達成できるように、リーラ−を
制御する。以下、その制御方法を示す。

発明者らは、リーラ−ミルでの実減肉量ΔｔＡは、リー
ラ−圧延中の圧延トルクと鋼材の変形抵抗によって。

として求まることを見出した。

ここでＴ　；リーラ−圧延トルク。

ｑ Ｋｆｍ；鋼材の変形抵抗、 ａ、ｂ；固定定数。

変形抵抗Ｋ　は鋼材の圧延温度、鋼材の炭素含有ｆ重 量などから求める。その求め方は、従来多くの計算式が
提案されているので、それらの中で適当な゛ものを用い
るとよい。鋼材の圧延温度は、リーラ−入側材料の温度
を長手方向に直接測定することにより得る。当然のこと
ながら、Ｋｆｍは素管長手方向の温度パターンによって
圧延中に変化する。

圧延トルクＴｒｑは圧延ロールをトルクメータによって
直接測定する。トルクメータは歪ゲージ方式によるもの
などを用いればよいがトルクが測定可能なものならば何
でもよい。なお、トルクＴｒ、は圧延モータの電機子電
圧Ｖａ、ｍ機子匿流工、および回転速度ＮＭｔ検出して
Ｔ　＝μニハにより計算ｑＮＭ で求めてもよいことは勿論でめる。このようにして０２
式によって求まる実減肉量ΔｔＡと（８）式によって求
まる目標減肉量Δｔｏとを比較してリーラ−の圧延９−
ル位置を制御する。

次に実際のリーラ−についてその制御系統を説明する。

第３図はリーラ−における本発明の制御系統を示した図
であり、リーラ−を上方からみたものである。また第４
図はリーラ−の圧延状況を横断面で模型的に示した図で
ある。圧延素管１２は、互いに逆方向に軸線が傾斜した
一対の太鼓型圧延ロール１０　、１０’と、素管内に挿
入された圧延プラグ１３とによって、互いに矢印方向に
回転しながら圧延によって減肉され、これによって素管
の偏肉および前工程のプラグミルで生じたプラグすり疵
などが消失されていく。１１　、１１’は素管１２の上
下方向の位置を規制するガイドシュー、１４は圧延プラ
グ１３のプラグバー、１７は圧延ロール１０　、１０’
の軸部に取付けられて該ロールの間隔を調整する圧下ス
クリュー、１８は圧下スクリュー１７を作動させる圧下
モータ、１５は圧延ロール１０　、１０’を回転駆動す
る圧延モータである。制御演算装置２１Ｖｃは、温度計
２０で測定された材料温度Ｔ、圧延ロール１０　、１０
’のスピンドル２２　、２２’に取付けられたトルクメ
ータ１６　、１６’からの圧延トルクＴ、ｑの情報と、
プラグミル圧延後リーラ−圧延前に測定された素管肉厚
ｔｐ、素管外径り、の情報とが人力され、これに茫いて
圧延ロール１０　、１０’の位置制御を実行する圧下制
御を実行する圧下制御装置ｆｆｆｉｌ　９に圧下制御信
号ΔＥを出力する。第５図は制御演算７０−を示した図
である。目標減肉量Δｔｏと実減肉量Δ１人との差分（
Δｔ＾−Δｔｏ）ＩＣ応じて圧延ロール１０と１０′と
の間隔Ｅが制御される。即ち、ΔＬ＾−Δ１゜〉０のと
きは間隔Ｅが大きくなるように制御し。

ΔｔムーΔ１ｏ＜０のときは間隔Ｅが小さくなるように
制御することにより、常てΔｔ＾＝Δｔｏになるように
圧延状態を保つ。

本発明は、プラグミル圧延後の素管の肉厚ばらつきが最
終製品においてさらに小さくなるように、リーラ−を制
御するものである刀１ら、従来技術に比較して、！ＥＡ
品の品質面、歩留り面に多大な効果を及ぼすものである
。

すなわち従来技術では最終製品の肉厚をコントロールす
るのに、プラグミルのみに注目してプラグミルの圧延制
御だけに頼っていた。しかしながらこの従来方法では、
リーラ−、サイザーでの圧延特性が充分に研究され把握
されていなかったので、プラグミルで肉厚ばらつきが発
生すると、その肉厚ばらつきが最終製品にまで残ってし
まうことは勿論のこと、リーラ−での外乱作用により。

ばらつきが増加する傾向にあった。

この点１本発明は、積極的に最終製品の肉厚ばらつきを
小さくする方法であるので、リーラ−での外乱作用を消
せるだけでなく、最終製品の肉厚ばらつきは著しく改善
される。

【図面の簡単な説明】

第１図はマンネスマンプラグミル製管法の圧延工程を示
したブロック図、第２図はＰ　＝　ｆ　（”／Ｄ、）の
関係を示した図、第３図は本発明を適用する場合のリー
ラ−の圧延状況を上方からみた図、第４図はり−ラーの
圧延状況を横断面で模型的に示した図、第５図は本発明
の制御方法による制御演算フローを示す図である。 １０　、１０’・・・圧延ロール５　１２・・・圧延素
管、１３・・・圧延プラグ、　　　　　１５・・・圧延
モータ、１６・・・トルクメータ、　　１７・・・圧下
スクリュー。 １８・・・圧下モータ、 １９・・・圧下モータ制御装置。 ２０・・・温度計、　　　　　２１・・・制御演算装置
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、リーリングミルにおける圧延制御方法において
   、プラグミル圧延後素管の実肉厚寸法偏差に応じてリー
   リングミルの目標外径からの変化量を下記（イ）式によ
   り求めて該リーリングミルでの拡管量を修正しつつサイ
   ジングミル圧延後の鋼管肉厚寸法が予め定めた目標値通
   りになるように前記拡管量を制御することを特徴とする
   リーリングミルの圧延制御方法。 ΔＤ＿Ｒ＝Ｄ＿Ｓ／（Ｐ−１／２）・１／ｔ＿Ｓ・Δｔ
   ＿Ｐ・・・（イ）ただし Ｄ＿Ｓ；サイジングミル圧延後の鋼管外径、ｔ＿Ｓ；サ
   イジングミル圧延後の鋼管肉厚、Ｐ；プラグミル圧延後
   の素管の（肉厚）／（外径）の関数、 Δｔ＿Ｐ；プラグミル圧延後素管の実肉厚寸法偏差、Δ
   Ｄ＿Ｅ；リーリングミルの目標外径からの変化量。
2. （２）、リーリングミルの圧延トルクを検出して圧延中
   にリーリングミルの拡管量を修正することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載したリーリングミルの圧延
   制御方法。