JPS5823815B2 - リング圧延機の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はリング圧延機の制御方法、例えばワグナ−タイ
プのリング圧延機におけるアキシアルロールのメインロ
ールに対する離隔寸法の制御方法に関するものである。

第１図はワグナ−タイプのリング圧延機（以下ワグナ−
ミルという）の略示平面図、第２図はその略示立面図で
ある。

図において１は圧延素材たる環状荒地から所望の半径方
向寸法、軸方向寸法を有する環状製品に仕上げられる被
圧延物（以下ワークという）、２は単位時間当り回転数
ＮＭで回転駆動されるメインロール、３はこのメインロ
ール２との間でワーク１を挾圧し、追随回転してメイン
ロール２と共にワーク１の半径方向の圧下ヲ行つマンド
レル、４ｕ、４１はワーク１のメインロール２及びマン
ドレル３による被加圧部分と中心対称の部位において軸
方向の圧下を行うべく配設された上下一対の円錐台形の
アキシアルロール、５ａ、５ｂはメインロール２の両側
方においてワーク１の外周面に転接回転するように配設
された一対のセンタリングロールである。

前記アキシアルロール４ｕ、４１は上部のアキシアルロ
ール４ｕを下部のアキシアルロール４１に対して接近、
離隔せしめると共に、両アキシアルロール４ｕ 、４１
をメインロール２又はマンドレル３に対して接近、離隔
せしめることを可能とするアキシアルフレーム４に取付
けられており、夫々単位時間当り回転数ＮＡＸＵｔＮＡ
ＸＬ （通常ＮＡＸＵ−ＮＡｘＬ＝ＮＡｘ ）で回転駆
動され、また上部のアキシアルロール４ｕは上下動しな
い下部のアキシアルロール４１との間にワーク１を挾ん
で該ワーク１にアキシアル加圧力ＦＡＸを印加するよう
にしている。

６はメインロール２とワーク１の中心対称の位置におい
てワーク１の外周面に転接するトレーサロールであって
、その進退によりワークの外径寸法ＤＡを得るだめのも
のである。

その地図中の符号は Ｄｉ ＝ワーク内径 Ｈニワーク幅（軸方向寸法）Ｓ：
ワーク肉厚 ＤＭ＝メインロール直径Ｆ□Ａニラシアル
加圧力 Ｐｃ：センタリング加圧力ＷＡニアキシアルロ
ール４ｕ、４１の先端（メインロール２側の小径側端縁
）のワーク１に臨む部位から、ワーク１の外周のアキシ
アルロール４ｕｔ４１に転接する部位（トレーサロール
６転接部位）に至る寸法 を示している。

而してアキシアンロール４ｕ 、４１のワーク径方向へ
の移動制御、換言すればメインロール２に対する接近、
離隔の制御は従来、充のようにして行われていた。

すなわち従来のこの制御は、原則として圧延の全期間を
通してアキシアルロール４ｕ及び４１夫々の軸心線の延
長上に夫々ワーク１の上面及び下面の中心が位置するよ
うにアキシアルフレーム４を進退させることを基本とし
ていた。

第３図についてこれを説明すると、アキシアルロール４
ｕ及び４１夫々の軸心線の延長がワーク１の上面及び下
面夫々と交わる点と、アキシアルロール４ｕ及び４１の
前記先端との離隔寸法をｅ〔但し、ｌは定義から明らか
な如くアキシアルロール４ｕ、４１の寸法諸元で定まる
一定値である〕とすると、 ＷＡ＝ＤＡ／２−Ａ！・・・・・・・・・（１）の条件
が常に満たされるようにアキシアルフレーム４を移動さ
せていた。

もつともアキシアルフレーム４の可動範囲には制約があ
るので、ワーク１が環状荒地又はこれに近い状態にある
時の径寸法が所定値以下である場合、あるいはワーク１
が環状製品又はこれに近い状態にある時の径寸法が所定
値以上である場合には、上記（１）の条件を満足させる
ことなく適当な方法でアキシアルフレーム４の移動制御
を行うこととしていた。

斯かる方式でアキシアルフレーム４の移動制御を行う根
拠は、ワーク１の上下面とアキシアルロール４ｕ、４１
の周速を相互の転接部分の内周側から外周側に至る全長
に亘って一致させ、不要のストレスをワーク１及び両ア
キシアルロール４ｕ。

４１に与えないようにするためである。

ところで、メインロール２とマンドレル３とによる圧下
によってワーク１の肉厚Ｓは減少し、これに伴ってワー
ク１は拡径される。

而してラジアル側、アキシアル側のロール周速及び加圧
条件が完全なバランスを保っている場合は、ワーク１は
楕円化することなく真円に成形されていくが、いずれか
がアンバランスになるとミル中心の両側においてワーク
１は非対称形となり、直ちに適切な修正が加えられない
限り、非対称量が漸増し、ついには一定限度内の非対称
形（定常楕円）をも維持し得なくなり、ワーク１は振れ
回りを開始する。

この結果ＷＡが振動し、これに追随せんとしてアキシア
ルフレーム４の前後振動を惹起し、アキシアルフレーム
４はアキシアルロール４ｕ、４１を介してワーク１をラ
ジアル方向に押し、引きしてワーク１の楕円化が増長さ
れることになる。

すなわち忠実にアキシアルフレーム４の移動制御を行う
と、ワークの楕円化が圧延の進行に伴って著しくなる。

いわゆる楕円発散現象を招来することがままあった。

第４図はその一例を示しており、横軸に圧延時間（ｓｅ
ｅ ）、縦軸にＤＡ （ｍｉ） 、ＷＡ （ｍ） 、
ＮＡＸＵ （ｒ、ｐ、ｍ、 ） 。

ＦＲＡ（ｔ）及びＦＡＸ （ｔ）をとっている。

なおワーク１の環状荒地の寸法はＤＡ＝１，０８０關φ
、Ｈ＝１３５ｍ、圧延目標たる環状製品の寸法はＤＡ＝
２０００ｍｍφ、Ｈ＝１００關であり、またワーク重量
は２３５ｋｇ、圧延開始温度は約９００℃である。

途中でＦＡＸを落とすことにより楕円化の増大は止まる
が収束しない様子が現れている。

本発明者等はこのような問題点を解決するために種々の
研究を行った結果、上述の如きアキシアルフレーム４の
移動制御が真円度の高い環状製品の完成をかえって妨げ
圧延を不安定なものとしていることをつきとめ、これを
解決する方法として本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明に係るリング圧延機の制御方法は前述
した如きリング圧延機においてアキシアルロール４ｕ、
４Ａ？を取付けたアキシアルフレームを少くとも圧延初
期及び圧延終期においては移動させることなく、そのメ
インロールに対する相対位置を固定しておくことを特徴
としている。

より具体的に述べれば、前述した如き周速を一致させる
という制御目標を捨て、ワーク１がその拡径によっても
アキシアルロール４ｕ 、 ４１３から外れる虞れのな
い限り圧延の全期間に亘ってアキシアルフレーム４を固
定しておくこととし、ワーク１がその拡径によってアキ
シアルロール４ｕ 、 ４１から外れる虞れのある場合
は圧延中期において、後述の方法でアキシアルフレーム
４をメインロール２から隔離するように移動させること
とするものである。

第５図及び第６図はアキシアルフレーム４を全く移動さ
せない場合の例を示している。

このような方法が可能であるのは圧延開始前のワーク、
すなわチ環状荒地１ａの内周のアキシアルロール４ｕ
、４１に対する転接部位から、圧延終了時におけるワー
ク、すなわち環状製品１ｂの外周のアキシアルロール４
ｕ、４１に対する転接部位に至る寸法Ｌ１、換言すれば
ワークの径方向伸び代と環状荒地の肉厚との和が円錐台
状のアキシアンロール４ｕ 、４１の母線長り。

以下である場合である。

この方法を第５図及び第６図に基いて説明すると、まず
第５図に示すように環状荒地１ａを、メインロール２と
マンドレル３との間に、また上下アキシアルロール４ｕ
、４１間に挾み込んでセットするが、環状荒地１ａの
内周縁が圧延開始に伴ってアキシアルロール４ｕ 、４
１の先端よりもマンドレル３側へ外れ出すおそれがない
ように、アキシアルロール４ｕ、４１の先端が環状荒地
１ａの内周縁よりも微小寸法αだけマンドレル３側へ寄
った位置に来るようにアキシアルフレーム４の位置決め
を行う。

このときアキシアルロール４ｕ 、４１の軸心線と環状
荒地１ａの中心線との相互の関係は全く考慮する必要が
ない。

そしてこのワグナ−ミルを起動してメインロール２とマ
ンドレル３とによる半径方向の圧下及び両アキシアルロ
ール４ｕ 、４１１による軸方向の圧下を開始する。

而して圧延はアキシアルフレーム４の移動を行わせるこ
となく進められるが、この間、トレーサロール６によっ
て得られるＤＡに関する情報は圧延の進行状況の監視及
び圧延終了のタイミングの検知のみに使用される。

圧延が進展してＤＡが所定値となったときにＦＲＡｊＦ
ＡＸ及びＰ。

を適宜の順序で落とし℃圧延を終了する。前述したよう
にり、ばり。

より小さいので、第６図に示すように圧延終了時におい
ても環状製品１ｂはアキシアルロール４ｕ、４１の大径
側端部から外れ出すことがない。

第７図は上述の方法によつ℃第４図に示したのと同様の
ワーク条件下で圧延を行った場合のＤＡ。

ｗＡｊＮＡＸＵｊＦＲＡ及びＦＡＸの経時変化を示して
いるが、図示の如＜ＤＡの上下変動、すなわち、ワーク
の楕円４゛ヒは収束する傾向を示し、圧延が安定的に行
われ、真円度の高い環状製品が得られた。

このように本発明による場合には楕円収束が行われる理
由は次のように推察される。

すなわち、ワークの長径部がアキシアルロール４ ｕ
ｓ ４１！ノ配設部位にさしかかると、アキシアルフレ
ーム４が固定されているためワークとアキシアルロール
４ｕ、４１！との摩擦に基因するワーク中心方向に向か
う反力が生じてワークが縮径され、逆にワークの短径部
がアキシアルロール４ｕ 、４１の配設部位にさしかか
るとワークの外方に向かう反力が生じてワークが拡径さ
れ、これらによって、楕円収束が行われ真円度が高めら
れるものと推察される。

次にワークの延び代が大きりＬｌ〉Ｌｏである場合につ
いて説明する。

この場合は圧延初期及び圧延終期においてはアキシアル
フレームを固定しておき、圧延中期においてはアキシア
ルフレーム４をワーク１の外方に向けて、すなわちマン
ドレル３から離隔する方向に移動させることとする。

第８図はこの方法で圧延を行う場合のワーク外径ＤＡの
圧延に伴う増加量ΔＤＡとＷＡとの関係を示し、また第
９，１０．１１図は夫々圧延初期、中期、終期の状態を
略示している。

環状荒地の状態のワーク１の肉厚をＳ。

、圧延開始時におい℃アキシアルロール４ｕ、４１をワ
ーク１の内周縁よりマンドレル３側に突出させておくべ
き微小な余裕寸法をαとすると、圧延初期の始点、すな
わち圧延開始時点における■ｒはＷＡ−α十Ｓ。

で表わされる。

一方、圧延終期の終点、すなわち圧延終了時点における
ΔＤＡの値はＬｌ−Ｓｏで表わされるが、この時点にお
けるｗＡの値を予め適当に定めｌＦとする。

アキシアルフレーム４の圧延中期における移動量を可及
的に少なからしめるためにはｌＦがり。

に近い値であることが好ましい。更に圧延初期の終点及
び圧延終期の始点を予め定めておく。

アキシアルフレーム４が固定されている圧延初期及び終
期においてワーク１がアキシアルロール４ｕ 、４１３
から外れない限り、この画点は任意の処に定めることが
可能である。

すなわち圧延初期の終点としてはΔＤＡがり。

−（α＋ＳＯ）となる（アキシアルフレーム４が固定さ
れティるのでＷＡ＝Ｌｏとなる）点までの任意の点を選
択することができる。

今、この範囲内の一点である（ΔＤＡ、ＷＡ）＝（１１
，α十Ｓ。

＋１１）を圧延初期の終点Ｐ１と定める。

一方、圧延終期の始点としては、前述の如く１Ｆ＝Ｌｏ
と定めた場合には、ΔＤＡが圧延終期の終点の値Ｌ１−
８ｏから、ＬＯ（圧延終期の始点におけるワークの推定
肉厚）分だけ減じた値となる点までの任意の点を選択す
ることができる。

今、この範囲内の一点である（ΔＤＡ、ＷＡ）＝（Ｌｌ
−８ｏ−１３，ｌ −１３＞を圧延終期の始点Ｐ２と
定める。

なお第８図中１２は（ｌＦ−１３）−（α十Ｓ。

＋１１）を示している。そして上述した４点すなわち圧
延初期の始点及び終点並びに圧延終期の始点及び終点を
結ぶ。

圧延初期及び終期においてはアキシアルフレーム４は固
定されているので夫々の始点と終点とを結ぶ線分の勾配
が４５°であることは言うまでもない。

そして圧延中期においてはトレーサロール６から得られ
るＤＡに関する情報、この場合はΔＤＡとして得た情報
を基に、ＷＡが第８図に示した線分Ｐ１Ｐ２上の変化を
するようにアキシアルフレーム４を移動させることとす
る。

すなわち、との圧延中期においてはΔＤＡの増分に対す
るＷＡの増分が一定となるようにアキシアルフレーム４
を移動させるのである。

なお上述の如き圧延初期の終点及び圧延終期の始点を定
めるにあたつ℃は （１）圧延初期及び圧延終期の時間ができるだけ長くな
るようにすること （２） ＰＩＰ２の勾配が４５°に近くなるようにす
ること の２点について配慮するのが望ましい。

すなわち（１）は圧延の安定性を図り、ワーク１に楕円
化現象を生ぜしめないためにはアキシアルフレーム４を
固定しておくのが望ましいとするのが本発明技術の骨子
であるからであり、また（２）は止むを得ずアキシアル
フレーム４を移動させる圧延中期とその前後の圧延初期
及び終期との遷移点、つまりＰｌ。

２２点において急激な圧延メカニズムの変動があっては
不都合だからである。

なお圧延中期においては事情が許せば（１）式の条件を
満足するように従来の制御方式を取入れてもよい。

以上詳述した第８図の如き虱の調節スケジュールに基い
て行う圧延の経過を示すのが第９図〜第１１図である。

第９図は圧延初期の状態を示し℃おり、この間ワーク１
は実線で示す圧延初期始点の状態から破線で示す圧延初
期終点の状態にまで変化する。

第１０図は圧延中期の状態を示しており、この間ワーク
１及びアキシアルロール４ｕ。

４１は実線で示す圧延中期始点（圧延初期終点）の状態
から破線で示す圧延中期終点の状態にまで変化する。

第１１図は圧延終期の状態を示しており、この間ワーク
１は実線で示す圧延終期始点（圧延中期終点）の状態か
ら破線で示す圧延終期終点の状態にまで変化する。

上述した如く圧延中期においてアキシアルフレーム４を
移動させる方法による場合においても、この圧延中期に
おいて若干のワーク楕円化現象が現れたものの最終的に
は楕円収束が行われ、真円度の高い環状製品が得られた
。

けだし、圧延初期及び終期においては前述した全圧延期
間を通じてアキシアルフレームを固定した場合と同様の
メカニズムで楕円収束が行われるものと推察され、圧延
中期の始点におけるワークの真円度が高く、圧延中期に
おける楕円発散はさほど大きくならず、圧延終期におい
て、圧延中期に生じた楕円化が矯正されるため結果とし
て真円度の高い環状製品が得られることになるものと推
察される。

以上詳述したように本発明は、リング圧延機のアキシア
ルフレームの移動制御について、アキシアルロール及び
ワークの転接部位のワーク径方向の全長に亘る周速を一
致させるという、従来当然のこととされていた制御目標
を無視し、原則的にはアキシアルフレームを固定してお
き、止むを得ない場合においても少くとも圧延初期及び
圧延終期においてはアキシアルフレームのメインロール
に対する相対位置を固定しておくこととして、リング圧
延の安定化、すなわちワークの楕円化の抑制を効果的に
図ることを可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はワグナ−ミルの略示平面図、第２図はその略示
立面図、第３図は従来の制御方法の説明図、第４図は従
来の制御方法による圧延経過の実測例記録図、第５，６
図はアキシアルフレームを全く移動させない場合の本発
明方法の説明図、第７図は本発明方法による圧延経過の
実測例記録図、第８図はアキシアルフレームを圧延中期
においてのみ移動させる場合の本発明方法のΔＤＡ−Ｗ
Ａの関係を示すグラフ、第９図〜第１１図は第８図のΔ
ＤＡ−ＷＡの関係に基く本発明方法の説明図である。 １・・・・・・ワーク、２・・・・・・メインロール、
３・・・・・・マンドレル、４・・・・・・アキシアル
フレーム、４ｕ、４１・・・・・・アキシアルロール、
５ａ、５ｂ・・・・・・センタリングロール、６・・・
・・・トレーサロール。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リング状の被圧延物の半径方向の圧下を行うタイ１
   ０−ル及びマンドレルと、被圧延物の軸方向の圧下を行
   う上下一対のアキシアルロールとを具備するリング圧延
   機において、前記両アキシアルロールをメインロールに
   対して接近、離隔させ得るように構成されたアキシアル
   フレームは、少くとも圧延初期及び圧延終期においては
   、そのメインロールに対する相対位置を固定しておくこ
   とを特徴とするリング圧延機の制御方法。 ２ 圧延の進行に伴う被圧延物の拡径にも拘らず被圧延
   物が前記両アキシアルロールに挾圧され得る限り、全圧
   延期間を通じ℃アキシアルフレームのメインロールに対
   する相対位置を固定しておく特許請求の範囲第１項記載
   のリング圧延機の制御方法。 ３ 被圧延物の外径寸法が適宜の値になる時点をもって
   圧延初期の終点及び圧延終期の始点と定め、前記終点及
   び始点間の圧延中期においては、被圧延物の外径寸法の
   拡径量に対する、アキシアルロールのメインロール側端
   部と、被圧延物のアキシアルロールに対する転接部にお
   ける特定部位との間の離隔寸法の増加量の割合が一定と
   なるようにアキシアルフレームを移動させる特許請求の
   範囲第１項記載のリング圧延機の制御方法。