JPH06269831A

JPH06269831A - ストレッチレデューサの管端肉厚制御方法

Info

Publication number: JPH06269831A
Application number: JP5064313A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kawabata; 英夫川端
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-03-23
Filing date: 1993-03-23
Publication date: 1994-09-27

Abstract

(57)【要約】【目的】ストレッチレデューサでの圧延における管端
厚肉部の発生をリアルタイムに解消して、切捨てロスの
減少により製品歩留りの大幅な向上を図る。【構成】ストレッチレデューサ１の複数のロールスタ
ンドＳ₁〜Ｓ_nの夫々に、各別の圧延ロール３，３に対
する素管２の噛み込み及び尻抜けを検出する圧延状態検
出器Ａ₁〜Ａ_nを付設する。管端検出器５による素管２
の先端又は後端の検出に応じて、各ロールスタンドＳ₁
〜Ｓ_nにおいて管端厚肉部の発生を解消すべく行われる
圧延ロール３，３の回転速度制御を実施する一方、適宜
のロールスタンドＳ_iの圧延状態検出器Ａ_iが噛み込み
又は尻抜けを検出したとき、このロールスタンドＳ_iに
設定されている前記回転速度制御の制御タイミングと前
記検出のタイミングとの時間差を求め、この時間差に基
づいて更に下流側のロールスタンドＳ_i+1〜Ｓ_nでの回
転速度制御の制御タイミングを修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、製品管の管端における
厚肉部の発生を防ぐべく、ストレッチレデューサにおい
て実施される管端肉厚制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マンネスマン製管法は、所定の温度に加
熱された中実の棒材（ビレット又はブルーム）を素材と
して用い、まずこの素材の穿孔により中空の素管を得
て、これを後続する圧延機群に送り込み、これらでの熱
間圧延により、所定の直径及び肉厚を有するように延
伸，定径（縮径）圧延を行って継目無管を製造する方法
であり、一連の圧延工程での連続的な処理により高い生
産能率を達成し得る製管方法として広く採用されてい
る。

【０００３】以上の如く行われる継目無管の製管の最終
段階においては、素管を所望の外径及び肉厚を有する製
品管に仕上げる仕上げ圧延機として、素管の送給経路に
沿って並設された複数のロールスタンド（一般的には８
〜24スタンド）の夫々に、素管のパスライン回りに並ぶ
２つ又は３つの圧延ロールを備えてなるストレッチレデ
ューサが用いられている。

【０００４】各ロールスタンドの圧延ロールは、前記素
管の外周に転接する孔型を夫々の周面に有する厚肉円板
形のロールであり、パスラインと直交する各別の軸心回
りに同期的に回転駆動されており、前記素管は、複数の
ロールスタンドに送給経路の上流側から下流側への順に
噛み込まれ、各ロールスタンドの圧延ロールにより外周
側から順次圧延される。また、相隣するロールスタンド
間では、夫々の圧延ロールに回転速度差（周速差）が与
えられており、圧延中の素管は、各ロールスタンド間に
て前記回転速度差に応じて付与される張力により、その
肉厚を逐次減じつつ圧延され、所望の外径と肉厚とを有
する製品管となって最下流側のロールスタンドから送出
される。

【０００５】さて、以上の如く行われるストレッチレデ
ューサの圧延において、素管の先端が最上流側のロール
スタンドに噛み込まれた後と、逆に、素管の後端が最下
流側のロールスタンドを抜け出す（尻抜け）前とにおい
ては、全てのロールスタンド間に素管が架け渡されない
まま圧延が行われる結果、各ロールスタンド間での張力
付与が正常に行われず、製品管の管端（先端及び後端）
に所望の肉厚を超える厚肉部が発生し、これらの切捨て
ロスが製品歩留りの低下を招来するという問題がある。

【０００６】この厚肉部の発生を防ぐための方法として
は、第１に、素管から製品管への外径縮小率を小さくす
る方法があり、また第２に、ロールスタンドの並設間隔
と各ロールスタンドの圧延ロール径とを小さくする方法
がある。ところが、これらはいずれも、ストレッチレデ
ューサ及びこれの前段の圧延機（マンドレルミル、プラ
グミル等）の設備変更を強いる方法である上、得られる
効果が小さいという難点がある。

【０００７】そこで従来においては、製品管の管端厚肉
部の発生を防ぐ方法として、例えば特開昭52-63147号公
報等に開示された第３の方法が一般的に採用されてい
る。この方法は、複数のロールスタンドに予め設定され
た制御タイミングにて夫々の圧延ロールの回転速度を制
御し、素管の先端及び後端から所定の長さ範囲、即ち、
厚肉部が発生する虞がある範囲の圧延を、各ロールスタ
ンド間での付与張力を通常時よりも増大せしめて行う方
法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】さて、以上の如き第３
の方法により満足すべき効果を得るためには、各ロール
スタンドでの回転速度制御が、圧延進行中の素管に対し
て適正なタイミングにて行われることが重要であり、前
記特開昭52-63147号公報においては、最上流側のロール
スタンドの入側に素管の先端及び後端を検出する管端検
出器を配し、該管端検出器での検出を基準として設定さ
れた制御タイミングにて各ロールスタンドでの回転速度
制御を実行するようにしている。

【０００９】ところが、ストレッチレデューサでの実際
の圧延状態は、対象となる素管毎に異なり、特に、前記
検出の後に当該部分が到達するまでの時間が長い下流側
のロールスタンドにおいては、当該部分の到達タイミン
グと予め設定された制御タイミングとの間に差異が生
じ、到達後又は到達前に圧延ロールの回転速度制御が行
われる結果、得られる製品管の管端部の肉厚が目標値か
ら厚肉側又は薄肉側にずれ、肉厚不良部としての切捨て
を強いられる虞がある。

【００１０】この難点を解消すべく特開平３-42108号公
報には、各ロールスタンドの圧延ロールに駆動トルクの
検出器を付設し、この検出結果により各ロールスタンド
での素管の噛み込み及び尻抜けを認識して、この認識の
結果に基づき、次なる素管の圧延時における各ロールス
タンドの制御タイミングを修正する方法が開示されてい
る。

【００１１】ところがこの方法では、前記認識の結果が
圧延中の素管に対しては反映されないことから、該素管
の圧延により得られる製品管においては、肉厚不良部の
発生を解消し得ない上、前述の如く、次なる素管の圧延
状態は現状の圧延状態とは異なることから、前述した制
御タイミングの修正が有効であるという保証はなく、逆
に肉厚不良部の発生を助長する虞さえある。

【００１２】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、ストレッチレデューサでの圧延に際して生じる
管端厚肉部の発生をリアルタイムに解消し得る管端肉厚
制御方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係るストレッチ
レデューサの管端肉厚制御方法は、各別に圧延ロールを
備えた複数のロールスタンド間にて素管に張力を与え、
該素管の肉厚を減じて製品管を得るストレッチレデュー
サでの圧延に際し、製品管の管端での厚肉部の発生を防
ぐべく、各ロールスタンドに予め設定された制御タイミ
ングにて夫々の圧延ロールの回転速度を制御し、前記素
管の先端及び後端から所定長の圧延を、各ロールスタン
ド間での付与張力を増大せしめて行う管端肉厚制御方法
において、前記複数のロールスタンド夫々の圧延ロール
での前記素管の噛み込み及び尻抜けを検出し、この検出
のタイミングと前記制御タイミングとの時間差を求め、
この時間差に基づいて前記検出がなされたロールスタン
ドよりも下流側の各ロールスタンドの制御タイミングを
修正することを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明においては、各ロールスタンドの圧延ロ
ールへの素管先端の噛み込み、及び前記圧延ロールから
の素管後端の尻抜けを検出し、この検出のタイミングと
当該ロールスタンドに予め設定された回転速度制御の制
御タイミングとの時間差を求め、前記ロールスタンドよ
りも下流側のロールスタンドでの回転速度制御の制御タ
イミングを求められた時間差に基づいてリアルタイムに
修正して、修正された回転速度差の下での張力付与によ
り現在圧延中の素管の肉厚を調整し、該素管から得られ
る製品管における肉厚不良部の発生を緩和する。

【００１５】

【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て詳述する。図１は本発明に係るストレッチレデューサ
の管端肉厚制御方法（以下本発明方法という）の実施状
態を示す模式図である。

【００１６】図中１は、ストレッチレデューサであり、
圧延対象となる素管２の送給経路に沿って並設された複
数のロールスタンドＳ₁〜Ｓ_nを備えてなる。これらの
ロールスタンドＳ₁〜Ｓ_nは、素管２の外周に転接する
各一対の圧延ロール３，３を備えており、各ロールスタ
ンドＳ₁〜Ｓ_nの圧延ロール３，３は、各別の駆動モー
タＭ₁〜Ｍ_nにより夫々の軸心回りに回転駆動され、駆
動モータＭ₁〜Ｍ_nは、圧延制御部４から各別に与えら
れる速度指令に応じた速度にて回転するようになしてあ
る。

【００１７】最上流側のロールスタンドＳ₁の入側に
は、素管２の先端及び後端の通過を検出する管端検出器
５が配してあり、また各ロールスタンドＳ₁〜Ｓ_nの圧
延ロール３，３には、素管２の先端の噛み込み及び素管
２の後端の抜け出し（尻抜け）を検出する圧延状態検出
器Ａ₁〜Ａ_nが付設してあり、該圧延状態検出器Ａ₁〜
Ａ_n及び前記管端検出器５の検出結果は前記圧延制御部
４に与えられている。

【００１８】なお、前記管端検出器５としては、例え
ば、赤熱状態にある素管２の表面からの発光を捉える光
センサ、該素管２表面の高温を検出する温度センサ、又
は素管２の表面への投射光の反射を捉える光センサ等を
用いればよい。また一方、前記圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ
_nは、各ロールスタンドＳ₁〜Ｓ_nの圧延ロール３，３
が素管２に圧下を加えているか否かにより変化する状態
量を検出し得るものであればよく、例えば、圧延ロール
３，３の支承荷重を検出するロードセル、又は駆動モー
タＭ₁〜Ｍ_nの出力トルクを検出するトルク検出器等を
用い得る。

【００１９】以上の如きストレッチレデューサ１におい
て、図中に白抜矢符にて示す向きに送給される素管２
は、まず、送給経路の最上流側のロールスタンドＳ₁の
圧延ロール３，３間に噛み込まれ、次いで、ロールスタ
ンドＳ₂，Ｓ₃…の順に夫々の圧延ロール３，３間に噛
み込まれてゆき、外径及び肉厚を調整されて最終のロー
ルスタンドＳ_nの出側に製品管６となって送出される。
素管２の肉厚調整は、ｉ番目（ｉ＝１，２，…，ｎ−
１）のロールスタンドＳ_iの圧延ロール３，３と、（ｉ
＋１）番目のロールスタンドＳ_i+1の圧延ロール３，３
との間に周速差を与えて、相隣するロールスタンド
Ｓ_i，Ｓ_i+1間の素管２に前記周速差に応じた張力を付
与して行われ、このことは、圧延制御部４が各駆動モー
タＭ₁〜Ｍ_nに与える速度指令に所定の差異を設けるこ
とにより実現される。

【００２０】ストレッチレデューサ１による以上の圧延
に際し、製品管６の先端及び後端における管端厚肉部の
発生を防ぐべく実施される本発明方法は、基本的には従
来と同様に、最上流側のロールスタンドＳ₁の入側に配
した管端検出器５による素管２の先端又は後端の検出を
起点とし、複数のロールスタンドＳ₁〜Ｓ_n夫々の圧延
ロール３，３の回転速度を所定の制御タイミングにて順
次変化させ、素管２の先端及び後端から所定の長さ範
囲、即ち、厚肉部が発生する虞がある範囲の圧延を、相
隣するロールスタンドＳ_i，Ｓ_i+1間での付与張力を通
常時よりも増大せしめて行われる。なおこのことは、管
端検出器５からの入力に応じた圧延制御部４の動作によ
り、各ロールスタンドＳ₁〜Ｓ_nの駆動モータＭ₁〜Ｍ
_nに与える速度指令を逐次増速側に変更することにより
実現される。

【００２１】一方、従来とは異なる本発明方法の特徴
は、複数のロールスタンドＳ₁〜Ｓ_nにおける前記制御
タイミングが、夫々よりも上流側のロールスタンドＳ₁
〜Ｓ_nに付設された圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ_nの検出に
応じてリアルタイムに修正されることにあり、以下この
修正手順について詳細に説明する。

【００２２】図２及び図３は、圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ
_nからの入力に応じた圧延制御部４の動作内容を示すフ
ローチャートである。圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ_nによる
検出は、ロールスタンドＳ₁〜Ｓ_nの夫々における素管
２の噛み込み及び尻抜けの双方に対して行われ、これら
両者に対する圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ_nの出力変化は異
なる。例えば、圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ_nとして圧延ロ
ール３，３の支承荷重を検出するロードセルを用いた場
合、該ロードセルの検出荷重は、素管２の噛み込み時に
は急増し、逆に素管２の尻抜け時には急減する。

【００２３】圧延制御部４の動作は、素管２の噛み込み
検出と、尻抜け検出の夫々に対して行われ、図２は噛み
込み検出時の動作を、図３は尻抜け検出時の動作を夫々
示すが、これらの動作は、両図の比較により明らかな如
く基本的には同一の動作であり、以下には、図２に示す
噛み込み検出時の動作を主に説明する。

【００２４】本発明方法の実施に際しては、ストレッチ
レデューサ１の複数のロールスタンドＳ₁〜Ｓ_nを複数
のグループに分割し、以下の説明では、ｊ番目のグルー
プ内のｋ番目のスタンドに対応する諸量を、添字（ｊ，
ｋ）により示す。

【００２５】圧延制御部４は、その動作を開始した後、
各ロールスタンド（以下単にスタンドという）Ｓ₁〜Ｓ
_nに付設された圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ_nの出力を監視
し、全体の先頭スタンドＳ₁から順に各スタンドＳ_iで
の素管２の噛み込みの有無を調べ（ステップ１）、噛み
込みが生じた場合、このスタンドＳ_iが第ｊグループの
代表スタンド（例えば先頭スタンド）であるか否かを判
定し（ステップ２）、代表スタンドでない場合には、前
記スタンドＳ_iが最終スタンドであるか否かを調べ（ス
テップ３）、最終スタンドでない場合にはスタンド番号
をｉをカウントアップ（ステップ４）してステップ１に
戻り、最終スタンドである場合には、素管２の噛み込み
に対する動作を終了する。

【００２６】またステップ２での判定の結果、前記スタ
ンドＳ_iがｊグループの代表スタンドである場合にはス
テップ５に進み、後続する第（ｊ＋１）グループ以降の
スタンドにおける回転速度制御の制御タイミングを以下
の如くに修正する。

【００２７】ステップ５では、ｊグループの代表スタン
ドＳ_(j,k)における噛み込みの検出タイミングｔ_(j,k)
と、該スタンドＳ_(j,k)に予め設定された基準噛み込み
タイミングＴ_(j,k)（スタンドＳ_(j,k)での回転速度制
御の制御タイミングに対応する）との時間差Ｅ_(j,k)を
算出してステップ６に進む。Ｅ_(j,k)＝ｔ_(j,k)−Ｔ_(j,k) …（１）

【００２８】ステップ６においては、（１）式により算
出された時間差Ｅ_(j,k)を用い、まず、直後の（ｊ＋
１）グループに属する各スタンドＳ_(j+1,k)（ｋ＝１，
２，…，Ｋ）に夫々設定された制御タイミングＴ
_(j+1,k)を、次式により修正する。Ｔ′_(j+1,k)＝Ｔ_(j+1,k)＋（Ｅ_(j,k)／Ｋ）×ｋ …（２）

【００２９】なお（２）式中のＫは、（ｊ＋１）グルー
プに属するスタンドの総数であり、（２）式により得ら
れる修正後の制御タイミングＴ′_(j+1,k)は、ｊグルー
プにおいて生じていた時間差Ｅ_(j,k)が、（ｊ＋１）グ
ループに属するＫ基のスタンドＳ_(j+1,1)〜Ｓ_(j+1,K)
に均等に割り振られて加算されたものとなり、（ｊ＋
１）グループの各スタンドＳ_(j+1,1)〜Ｓ_(j+1,K)にお
いては、予め設定された制御タイミングＴ_(j+1,k)では
なく、（２）式により得られる修正制御タイミングＴ′
_(j+1,k)において回転速度制御が行われる。

【００３０】この結果、ｊグループにおいて生じていた
実際の噛み込みタイミングｔ_(j,k)と基準噛み込みタイ
ミングＴ_(j,k)との時間差Ｅ_(j,k)は、（ｊ＋１）グル
ープ内のスタンドＳ_(j+1,1)，Ｓ_(j+1,2)…を通過する
毎に徐々に減少し、同グループの最終スタンドＳ
_(j+1,K)において完全に解消される。

【００３１】以上の如き制御タイミングの変更は、互い
に相隣するｊグループの最終スタンドと、（ｊ＋１）グ
ループの先頭スタンドとの間にて急激な制御タイミング
の変更が行われ、両者間の素管２に望ましくない張力状
態（ノーテンション又はコンプレッション等）が生じる
ことを防止するために必要なものである。

【００３２】ステップ６での前述した算出の後、ステッ
プ７に進み、（ｊ＋２）グループ以降の各グループ内の
スタンドＳ_(j+m,k)（ｍ≧２）の制御タイミングＴ
_(j+m,k)が、夫々次式により修正される。Ｔ′_(j+m,k)＝Ｔ_(j+m,k)＋Ｅ_(j,k) …（３）

【００３３】つまり、（ｊ＋２）グループ以降のスタン
ドＳ_(j+m,k)においては、ｊグループにおいて生じてい
た制御タイミングＴ_(j,k)のずれＥ_(j,k)がそのまま加
算された修正制御タイミングＴ′_(j+m,k)において回転
速度制御が行われる。

【００３４】この後、現状のグループが最終グループで
あるか否かを調べ（ステップ８）、最終グループでない
場合にはグループ番号をｊをカウントアップ（ステップ
９）してステップ１に戻り、前述した動作を繰り返し、
最終グループである場合には素管２の噛み込みに対する
動作を終了する。

【００３５】図４は以上の如き本発明方法の実施による
制御タイミングの修正態様を示すタイムチャートであ
る。図中の破線は、予め設定された制御タイミングを示
しており、ｊグループのスタンドＳ_(j,1)〜Ｓ_(j,3)に
おいては、前記制御タイミングにおいて夫々の圧延ロー
ル３，３の回転速度が、順次所定量だけ増速されて、各
スタンドＳ_(j,1)〜Ｓ_(j,3)間での素管２への付与張力
が増大し、素管２の先端部はこの張力下にて圧延される
結果、管端厚肉部の発生を防ぐことができる。

【００３６】ところが、素管２の実際の噛み込みタイミ
ングが図中に２点鎖線にて示す如くであり、ｊグループ
の代表スタンド（図においては先頭のスタンド
Ｓ_(j,1)）において、前記制御タイミングとの時間差Ｅ
_(j,1)が存在している場合、後続する各グループでの制
御タイミングに前記時間差Ｅ_(j,1)がそのまま引き継が
れて、各スタンド間での付与張力の不足により製品管６
の先端に厚肉部が残る。

【００３７】本発明方法においては、前記時間差Ｅ
_(j,1)が生じている場合、圧延制御部４の前述した動作
により、（ｊ＋１）グループのスタンドＳ_(j+1,1)〜Ｓ
_(j+1,3)の制御タイミングが、最終スタンドＳ_(j+1,3)
において前記時間差Ｅ_(j,1)を解消するように徐々に変
更され、また（ｊ＋２）グループ以降においては、前記
時間差Ｅ_(j,1)がそのまま加算されて、図中に実線にて
示す制御タイミングにて回転速度制御が実行される。こ
の結果、素管２への付与張力の不足は、ｊグループの先
頭スタンドＳ_(j,1)と（ｊ＋１）グループの最終スタン
ドＳ_(j+1,3)との間にわずかに生じるのみであり、管端
厚肉部の発生を大幅に緩和し得る。

【００３８】素管２の尻抜け時における圧延制御部４の
動作は、図３に示す如く、ステップ１での判定が各スタ
ンドＳ_iでの素管２の尻抜け検出の有無となること、及
び修正された制御タイミングでの各スタンドＳ₁〜Ｓ_n
の回転速度制御が、圧延ロール３，３を減速する側に行
われること以外は噛み込み時における動作と全く同一で
あり、図５に制御タイミングの修正態様を示すタイムチ
ャートを示して詳細な説明を省略する。

【００３９】なお、以上の如き本発明方法の実施に際
し、圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ_nの検出結果は、各グルー
プの先頭のスタンドにおいてのみ必要であり、各ロール
スタンドＳ₁〜Ｓ_nへの圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ_nの付
設は不要であるかの如くであるが、実際の操業において
は、試験圧延の結果に応じてロールスタンドＳ₁〜Ｓ_n
のグループ分けの数、及び各グループ内のスタンド数を
適正化する必要があり、各ロールスタンドＳ₁〜Ｓ_nの
圧延状態検出器Ａ₁〜Ａ_nは、この適正化の実施のため
に使用される。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述した如く本発明方法において
は、複数のロールスタンドへの素管先端の噛み込み、及
び複数のロールスタンドからの素管後端の尻抜けを検出
し、この検出がなされた場合に、この検出タイミングと
当該ロールスタンドに予め設定された制御タイミングと
の時間差を求め、この時間差に基づいて前記ロールスタ
ンドよりも下流側のロールスタンドでの制御タイミング
を修正し、修正された制御タイミングにて回転速度制御
を行うから、現在圧延中の素管の肉厚がリアルタイムに
て修正され、該素管から得られる製品管の段階にて管端
厚肉部の発生を解消でき、切捨てロスの減少により、製
品歩留りの大幅な向上が達成される等、本発明は優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法の実施状態を示す模式図である。

【図２】噛み込み時における制御タイミングの修正手順
を示すフローチャートでる。

【図３】尻抜け時における制御タイミングの修正手順を
示すフローチャートでる。

【図４】噛み込み時における制御タイミングを示すタイ
ムチャートである。

【図５】尻抜け時における制御タイミングを示すタイム
チャートである。

【符号の説明】

１ストレッチレデューサ２素管３圧延ロール４圧延制御部５管端検出器６製品管Ａ_i 圧延状態検出器Ｓ_i ロールスタンドＭ_i 駆動モータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各別に圧延ロールを備えた複数のロール
スタンド間にて素管に張力を与え、該素管の肉厚を減じ
て製品管を得るストレッチレデューサでの圧延に際し、
製品管の管端での厚肉部の発生を防ぐべく、各ロールス
タンドに予め設定された制御タイミングにて夫々の圧延
ロールの回転速度を制御し、前記素管の先端及び後端か
ら所定長の圧延を、各ロールスタンド間での付与張力を
増大せしめて行う管端肉厚制御方法において、前記複数
のロールスタンド夫々の圧延ロールでの前記素管の噛み
込み及び尻抜けを検出し、この検出のタイミングと前記
制御タイミングとの時間差を求め、この時間差に基づい
て前記検出がなされたロールスタンドよりも下流側の各
ロールスタンドの制御タイミングを修正することを特徴
とするストレッチレデューサの管端肉厚制御方法。