(57)【要約】【課題】  内面工具を用いずに管の外径を調整する絞り圧延機等の出側において偏肉の小さい管を製造し得る、継ぎ目無し管の圧延装置および圧延制御方法を提供する。【解決手段】  複数の孔型ロールスタンドを具備し、内面工具を用いずに管１２の外径を調整する圧延機１１と、圧延機１１の下流側に配置され、圧延機１１の圧下方向の管１２の肉厚を測定する、又は管１２の周方向５箇所以上の肉厚を測定して圧延機１１の圧下方向の管１２の肉厚を推定する熱間肉厚測定装置１４とを備える。【選択図】    図１
2006043777.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の孔型ロールスタンドを具備し、内面工具を用いずに管の外径を調整する圧延機と、
該圧延機の下流側に配置され、該圧延機の圧下方向の前記管の肉厚を測定する、又は前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚を測定して前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚を推定する熱間肉厚測定装置とを備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置。
【請求項２】
複数の孔型ロールスタンドを具備し、内面工具を用いずに管の外径を調整する圧延機と、
該圧延機の上流側に配置され、該圧延機の圧下方向の前記管の肉厚を測定する、又は前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚を測定して前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚を推定する熱間肉厚測定装置とを備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマンドレルミルライン又はプラグミルラインにおいて、管周方向の偏肉を減少し得る継ぎ目無し管の圧延装置および圧延制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、マンネスマン−マンドレルミル方式による継ぎ目無し鋼管の製造方法を示す説明図である。図５に示すように、継ぎ目無し鋼管の製造に際しては、まずビレット５１を、加熱炉５２で１２００〜１３００℃まで加熱する。次に、加熱されたビレット５１をピアサー５３で穿孔圧延して中空素管５４とする。この中空素管５４にマンドレルバー５５を挿入し、マンドレルミル５６で延伸圧延して管肉厚を調整する。その後マンドレルバー５５を抽出し、サイザー又はストレッチレデューサー等の外径調整圧延機５７（以降、外径調整圧延機を便宜上絞り圧延機という）で管を所定の径に成形し、製品寸法に仕上げる。マンドレルミル５６では、複数個のスタンド＃１，…，＃Ｎにおいて、中空素管５４を外側から孔型ロール５８で、内側からマンドレルバー５５でそれぞれ拘束し、圧延方向に垂直な面内で９０°ずつ交差した部分の肉厚を交互に圧延する。
【０００３】
前記マンドレルミル５６では、孔型ロール５８の孔型径と、使用するマンドレルバー５５の外径とにより幾何学的に決定される間隔によって肉厚が決まる。したがって、継ぎ目無し鋼管の仕上げ肉厚が異なる場合には、該肉厚に応じて孔型ロール５８とマンドレルバー５５との間隔を変更する必要があるが、この間隔を変更する方法として、径の異なる別のマンドレルバー５５への交換、孔型ロール５８の交換、孔型ロール５８の位置調整によるロールギャップ（マンドレルバー５５と孔型ロール５８との隙間）の変更がある。
【０００４】
しかし、孔型ロール５８の交換は、マンドレルバー５５を交換するよりも手数がかかり、現実的ではない。
【０００５】
また、マンドレルミル５６のロールギャップを変更した場合には、円周方向に偏肉が発生する。なぜならば、孔型ロール５８の孔型径と、使用するマンドレルバー５５の外径とにより幾何学的に決定される間隔によって肉厚が決まるため、所定のロールギャップ以外では一対の孔型ロール５８で形成される孔型径（形状）が変化し、これに伴って前記間隔も円周方向で変化するからである。
【０００６】
上記現象を、真円孔型の孔型ロールの仕上げスタンドロールを例にとって模式的に示したのが図６である。以下、図６のロール孔型の最も深い部分をロールの溝底部６３、２つのロールに挟まれ肉厚圧下をしていないロール孔型の開口部をフランジ部６４という。図６（ａ）は、一対の孔型ロール６１とマンドレルバー６２とから形成される間隔が円周方向で均一、つまり円周方向で肉厚が均一となる場合を示す。また、図６（ｂ）は、ロールギャップを締めた場合に円周方向で肉厚が不均一となる場合を示す。図６（ｂ）の場合には、孔型ロール６１の溝底部６３に相当する部分で孔型ロール６１とマンドレルバー６２との間隔が一番小さくなり、孔型ロール６１のフランジ部６４側に進むにつれて、孔型ロール６１とマンドレルバー６２との間隔は広くなる。したがって、圧延された管は、孔型ロール６１の溝底部６３で最小になり、フランジ部６４に向かって厚肉となる。  
【０００７】
また、マンドレルミル５６の仕上げスタンドは、通常２スタンドからなり、同じ曲率の孔型ロール６１を使い、ロールギャップも同じに設定する方法が一般的である。マンドレルミル５６の隣接するスタンドは、圧下方向が交互に９０°交差しているため、仕上げ２スタンド後の管の肉厚は、仕上げ２スタンドの孔型ロール溝底部６３に相当する部分が最小肉厚で、そこから４５°ずれた位置が最大肉厚となる肉厚分布となる。
【０００８】
以上のような理由から、仕上げ肉厚の変更に対しては、マンドレルバー６２を交換することが行われている。しかし、マンドレルミル５６で周方向の偏肉を防止するには、仕上げ肉厚のピッチに応じた外径を有する多数の寸法のマンドレルバー６２を保有しておく必要があり、数多くのマンドレルバー６２が必要となるため、製造コストが高くなるという問題がある。
【０００９】
この問題を解決するため、限られた寸法のマンドレルバー６２を使用しロールギャップの変更により仕上げ肉厚を変更するべく、ロールギャップ変更に起因する周方向の偏肉を防止する方法が種々提案されている。マンドレルミルにおける周方向の偏肉対策としては、素管を、圧下方向を交互に９０°交差させて連続配置された２スタンド以上の２ロールミルで圧延し、次いで、前記２ロールミルの圧下方向に対して４５°傾斜させた４方向からロールミルで圧延して管形状を整形し、且つ各口一ルミルのロール圧下量を変えることにより、鋼管の仕上がり肉厚を変更する方法（特許文献１参照）が提案されている。さらに、前記２ロールミルおよび４ロールミルのギャップ精度を±０．１ｍｍ以下にするため、前記４ロールミルの下流に熱間肉厚測定装置を配置し、該熱間肉厚測定装置で測定された最終３スタンドの圧下方向の肉厚測定結果に基づき、最終３スタンドのロールギャップを調整する方法（特許文献２参照）が提案されている。
【００１０】
一方、３ロールサイザー又は３ロールストレッチレデューサー等の絞り圧延機は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、圧延方向に垂直な面内で、それぞれのロールの圧下方向のなす角が１２０°となるように配設されたスタンドを使用している。また、駆動軸が水平となるように、隣接するスタンド間では、孔型ロール７５の圧下方向を６０°ずらして交互に配置され、４〜２８スタンド（外径加工度によってスタンド数が決定される）で母管７６の連続絞り圧延を行って外径の縮小と若干の肉厚減肉加工を行い、所定の製品寸法に仕上げている。
【００１１】
ここで、前記絞り圧延機の単スタンド圧延では、ロール溝底部ではエッジ部（フランジ部）に比較して圧延方向延びが大きく、管の周方向肉厚は不均一な変形を受ける。連続スタンドでの圧延では、ロール溝底部とエッジ部は、スタンド毎に交互に塑性変形が繰り返されるため、ほぼ同一肉厚となるが、図８に示すように、ロール溝底部とエッジ部の中間点は、ロール溝底部とエッジ部の肉厚より減肉する負の位相（図８（ａ））または増肉する位相（図８（ｂ））状況となり、位相の異なった六角形状の角張りを生ずる。この角張現象は、絞り圧延における管長手方向の延伸率が大きくなるほど、且つ厚肉小径になるほど角張り率が増加する傾向にある。さらに、前記絞り圧延機で発生する６方向の厚肉部と、前記マンドレルミルでマンドレルミルの圧下方向から４５°ずれた位置に発生する４方向の厚肉部が重複し、その相乗作用によって円周方向の肉厚不均一（偏肉）が助長されるという問題が知られている。
【００１２】
絞り圧延機で助長される前記偏肉の対策としては、厚肉部が重複しないよう前記マンドレルミルと、前記絞り圧延機とをタンデム配置し、マンドレルミルの圧下方向のいずれかと、前記絞り圧延機の圧下方向のいずれかが±５°の範囲内に位置するよう配列する方法（特許文献３参照）が提案されている。
【特許文献１】特開平６−８７００８号公報
【特許文献２】特開平８−７１６１６号公報
【特許文献３】特開平８−１９８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明者らが、上記特許文献２に示された方法及び特許文献３に示された方法を同時に用いて試圧延したが、前記マンドレルミル出側におけるマンドレルミルの圧下方向の偏肉は、±０．１ｍｍ以下に抑えることができたものの、前記絞り圧延機出側におけるマンドレルミルの圧下方向および絞り圧延機の圧下方向の偏肉は、±０．１ｍｍ以下に抑えることができなかった。
【００１４】
前記試圧延では、３ロールの絞り圧延機の各ロールの圧下方向毎に異なる偏肉が発生しており、特許文献３に示された方法には、３ロールの絞り圧延機の各ロールの圧下方向で均等に発生する六角張りは抑制できるものの、前記各ロールの圧下方向毎に異なる偏肉を抑制できないという欠点がある。
【００１５】
また、前記試圧延では、絞り圧延機において偏肉が発生しており、特許文献２に示された方法には、絞り圧延機の母管の偏肉、すなわちマンドレルミルで発生する偏肉は抑制できるものの、前記絞り圧延機において発生する偏肉を抑制できないという欠点がある。
【００１６】
本発明は、斯かるマンドレルミル及び絞り圧延機における問題点を解決するべくなされたもので、内面工具を用いずに管の外径を調整する絞り圧延機等の出側において偏肉の小さい管を製造し得る、継ぎ目無し管の圧延装置および圧延制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、（１）前記±０．１ｍｍより大きい偏肉は、マンドレルミル及び絞り圧延機双方の圧延過程で発生していること、（２）前記マンドレルミルで偏肉が発生する原因は、特許文献２に示されているロールギャップの設定の誤差に加えて、対向する２ロールの位置が回転軸方向にずれているためでもあること、（３）前記絞り圧延機で偏肉が発生する原因は、絞り圧延機の各スタンドロール設置位置にずれがあり、このずれのため、管の外径圧下量が各ロール圧下方向毎に不均一となり、外径圧下量が増大する方向において管周方向に圧縮力がかかり管の増肉量が大きくなるためであることを見出した。
【００１８】
上記知見より、偏肉を発生させるミルに応じて、偏肉が発生するマンドレルミルの下流側、又は偏肉が発生する絞り圧延機の上流側若しくは下流側に、マンドレルミル又は絞り圧延機の圧下方向の肉厚が測定できるように肉厚測定装置を設置し、該装置による肉厚測定結果に基づき、前記方向のミルの圧下位置を調整して偏肉を抑える必要性を見出すに至った。
【００１９】
さらに、（４）前記マンドレルミルで発生する偏肉量は、マンドレルミルの各ロールを設置し直さない限り、マンドレルミルで圧延する管の肉厚、材質毎にほぼ一意に決まること、（５）前記絞り圧延機で発生する偏肉量は、絞り圧延機での外径加工率にほぼ比例して大きくなること、（６）前記絞り圧延機の前で付与された偏肉量は絞り圧延機の出側で減少するが、この偏肉減少量が絞り圧延機での外径加工率にほぼ比例して大きくなることを見出した。
【００２０】
上記知見より、（７）(a)マンドレルミルで発生する偏肉量及び絞り圧延機で発生する偏肉量を、管の肉厚、材質及び絞り圧延機での外径加工率を用いて定式化し、(b)斯かる式に基づいて、絞り圧延機の出側におけるマンドレルミルの圧下方向の偏肉量が最小となる、絞り圧延機の母管の偏肉量を逆算し、(c)前記逆算された偏肉量の母管が得られるように、マンドレルミル最終２スタンド又は３スタンドの圧下方向についてのマンドレルミル下流側の肉厚測定結果に基づき、マンドレルミル最終２スタンド又は３スタンドのロールギャップを調整することにより偏肉の小さい管が得られることを究明した。
【００２１】
或いは、（８）(a)前記定式化された式に基づいて、絞り圧延機の出側における絞り圧延機の圧下方向の偏肉量が最小となる、絞り圧延機の母管の偏肉量を逆算し、(b)前記逆算された偏肉量の母管が得られるように、絞り圧延機の圧下方向の絞り圧延機上流側（マンドレルミル下流側）の肉厚測定結果に基づき、絞り圧延機の圧下位置を調整することにより偏肉の小さい管が得られることを究明した。
【００２２】
或いは、（９）(a)絞り圧延機下流側の肉厚測定結果に基づき、絞り圧延機の出側のマンドレルミル圧下方向又は絞り圧延機圧下方向の偏肉量が最小となるよう、前記定式化された式によってマンドレルミル最終２スタンド若しくは３スタンドのロールギャップ又は絞り圧延機の圧下位置を調整すれば、偏肉の小さい管が得られることを究明した。
【００２３】
なお、肉厚測定結果を反映させるタイミングは、測定された管が圧延されるときであってもよく、前記測定された管が圧延された後に供給される管材を圧延するときであってもよい。また、圧下位置の調整量は、長手方向に亘って変更してもよい。
【００２４】
前述した本発明者らが見出した事実より、一般的に、（１）絞り圧延機出側での偏肉量は、絞り圧延機の外径加工率（外径圧下率）によって変化し、（２）絞り圧延機入側の偏肉量を調整することにより、絞り圧延機出側の偏肉量が変化するといえるが、これを数式を用いて表すと次のようになる。
【数１】
2006043777.tif 000003
【００２５】
上記式（１）における関数ｆ１の一例として、次式を選択した場合について、さらに詳細に説明する。
【数２】
2006043777.tif 000004
【００２６】
本究明者らは、さらに鋭意試験研究を行った結果、前記式（２）のように、ΔＷＴ＿Ｓ／ＷＴ−ＳをΔＷＴ＿Ｍ／ＷＴ＿Ｍに対して線形に、ａ及びｂをρに対して線形に定式化した場合、定数ｃ及びｄの値は、それぞれ次の範囲内であること、
−０．０２≦ｃ（ｊ）≦０          ・・・（３）
０．９≦ｄ（ｊ）≦１．１      ・・・（４）
定数ｅ及びｆの値は、ミルの設置状況、管の寸法、材質などにより異なるが、
−０．００２≦ｅ（ｊ）≦０．００２  ・・・（５）
−０．０３≦ｆ（ｊ）≦０．０３    ・・・（６）
の範囲内であることを見出した。
【００２７】
従って、絞り圧延機上流側（マンドレルミル下流側）の肉厚測定結果に基づいて、マンドレルミル最終２スタンド若しくは３スタンドのロールギャップ又は絞り圧延機の圧下位置を調整する場合には、前記式（２）のΔＷＴ＿Ｓを０にすることを目標として調整すればよく、このとき、ΔＷＴ＿Ｍの目標値は、式（２）においてΔＷＴ＿Ｓ＝０とすることにより、−ｂ／ａ×ＷＴ＿Ｍとなる。よって、以下の式に従って、マンドレルミル最終２スタンド若しくは３スタンドのロールギャップ又は絞り圧延機の圧下位置を調整すればよい。
【数３】
2006043777.tif 000005
【００２８】
また、絞り圧延機下流側の肉厚測定結果に基づいて、マンドレルミル最終２スタンド若しくは３スタンドのロールギャップ又は絞り圧延機の圧下位置を調整する場合にも、式（２）のΔＷＴ＿Ｓを０にすることを目標として調整すればよく、以下の式に従えばよい。
【数４】
2006043777.tif 000006
【００２９】
以上では、ΔＷＴ＿Ｓ／ＷＴ−ＳをΔＷＴ＿Ｍ／ＷＴ＿Ｍに対して線形に、ａ及びｂをρに対して線形に定式化した場合について詳細に説明したが、もちろん他の一般的な関数を選んでもよく、さらに、関数の値は管材質にも影響を受けることを考慮すれば、前記肉厚測定結果に基づく圧下位置調整法は、次のように表すことができる。
【００３０】
（１）絞り圧延機上流側（マンドレルミル下流側）の肉厚測定結果に基づいて、マンドレルミル最終２スタンド若しくは３スタンドのロールギャップ又は絞り圧延機の圧下位置を調整する場合
【数５】
2006043777.tif 000007
ここで、前述した式（７）のようなケースでｂ（ｊ）≒０とみなせることを考慮すれば、上記式（９）は、近似的に以下の式で表すことができる。
【数６】
2006043777.tif 000008
【００３１】
（２）絞り圧延機下流側の肉厚測定結果に基づいて、マンドレルミル最終２スタンド若しくは３スタンドのロールギャップ又は絞り圧延機の圧下位置を調整する場合
【数７】
2006043777.tif 000009
ここで、前述した式（８）のようなケースで、ＷＴ＿Ｓ≒ＷＴ＿Ｍとなる場合が多いことを考慮すれば、上記式（１１）は、近似的に以下の式で表すことができる。
【数８】
2006043777.tif 000010
【００３２】
本発明は、本発明者らが見出した前述の新しい知見に基づき案出されたものであり、絞り圧延機の出側において偏肉の小さい管を製造し得る、継ぎ目無し管の圧延装置および圧延制御方法を提供するものである。
【００３３】
すなわち、本願の第１発明は、複数の孔型ロールスタンドを具備し、内面工具を用いずに管の外径を調整する圧延機と、該圧延機の下流側に配置され、該圧延機の圧下方向の前記管の肉厚を測定する、又は前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚を測定して前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚を推定する熱間肉厚測定装置とを備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【００３４】
本願の第２発明は、複数の孔型ロールスタンドを具備し、内面工具を用いずに管の外径を調整する圧延機と、該圧延機の上流側に配置され、該圧延機の圧下方向の前記管の肉厚を測定する、又は前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚を測定して前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚を推定する熱間肉厚測定装置とを備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【００３５】
本願の第３発明は、複数の孔型ロールスタンドを具備し、該孔型ロールスタンドが形成するロール孔型配列内にマンドレルバーが配置され、管を圧延するリトラクト方式のマンドレルミルと、該マンドレルミルの下流側に直列配置され、前記マンドレルバーから前記管を引き抜くエキストラクタ又は前記管の外径を調整する圧延機と、前記エキストラクタ又は前記圧延機の下流側に配置され、前記マンドレルミルの圧下方向の前記管の肉厚を測定する、又は前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚を測定して前記マンドレルミルの圧下方向の前記管の肉厚を推定する熱間肉厚測定装置とを備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【００３６】
本願の第４発明は、複数の孔型ロールスタンドを具備し、該孔型ロールスタンドが形成するロール孔型配列内にマンドレルバーが配置され、管を圧延するリトラクト方式のマンドレルミルと、該マンドレルミルの下流側に直列配置され、前記マンドレルバーから前記管を引き抜くエキストラクタ又は前記管の外径を調整する圧延機と、前記マンドレルミルと、前記エキストラクタ又は前記圧延機との間に配置され、前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚を測定して前記マンドレルミルの圧下方向の前記管の肉厚を推定する熱間肉厚測定装置とを備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【００３７】
本願の第５発明は、前記第１発明において、前記熱間肉厚測定装置で測定した前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚、又は前記熱間肉厚測定装置で測定した前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚によって推定した前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚に基づき、前記圧延機の圧下位置を調整する圧延制御装置を備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【００３８】
本願の第６発明は、前記第２発明において、前記熱間肉厚測定装置で測定した前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚、又は前記熱間肉厚測定装置で測定した前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚によって推定した前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚に基づき、前記圧延機の圧下位置を調整する圧延制御装置を備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【００３９】
本願の第７発明は、前記第３発明において、前記熱間肉厚測定装置で測定した前記マンドレルミルの圧下方向の前記管の肉厚、又は前記熱間肉厚測定装置で測定した前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚によって推定した前記マンドレルミルの圧下方向の前記管の肉厚に基づき、前記マンドレルミルのロールギャップを調整する圧延制御装置を備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【００４０】
本願の第８発明は、前記第４発明において、前記熱間肉厚測定装置で測定した前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚によって推定した前記マンドレルミルの圧下方向の前記管の肉厚に基づき、前記マンドレルミルのロールギャップを調整する圧延制御装置を備えることを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【００４１】
本願の第９発明は、前記第１発明に係る圧延装置において、前記熱間肉厚測定装置で測定した前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚、又は前記熱間肉厚測定装置で測定した前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚によって推定した前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚に基づき、前記圧延機の圧下位置を調整することを特徴とする継ぎ目無し管の圧延制御方法である。
【００４２】
本願の第１０発明は、前記第２発明に係る圧延装置において、前記熱間肉厚測定装置で測定した前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚、又は前記熱間肉厚測定装置で測定した前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚によって推定した前記圧延機の圧下方向の前記管の肉厚に基づき、前記圧延機の圧下位置を調整することを特徴とする継ぎ目無し管の圧延制御方法である。
【００４３】
本願の第１１発明は、前記第３発明に係る圧延装置において、前記熱間肉厚測定装置で測定した前記マンドレルミルの圧下方向の前記管の肉厚、又は前記熱間肉厚測定装置で測定した前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚によって推定した前記マンドレルミルの圧下方向の前記管の肉厚に基づき、前記マンドレルミルのロールギャップを調整することを特徴とする継ぎ目無し管の圧延制御方法である。
【００４４】
本願の第１２発明は、前記第４発明に係る圧延装置において、前記熱間肉厚測定装置で測定した前記管の周方向５箇所以上の前記管の肉厚によって推定した前記マンドレルミルの圧下方向の前記管の肉厚に基づき、前記マンドレルミルのロールギャップを調整することを特徴とする継ぎ目無し管の圧延制御方法である。
【００４５】
本願の第１３発明は、前記第５発明又は第７発明において、前記圧延制御装置が、前記圧延機の圧下位置又は前記マンドレルミルの仕上スタンドのロールギャップを次式に基づいて調整することを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【数９】
2006043777.tif 000011
なお、前記「仕上スタンド」の語は、マンドレルミルの各スタンドのうち、管材の各部位を圧延する最終のスタンド、つまり、当該スタンドの孔型の溝底部で圧延された管材の部位が、それ以降のマンドレルミルのどのスタンドでも圧延されない場合を意味するものとして使用する。特許請求の範囲及び以下の記載において、全て同様である。
【００４６】
本願の第１４発明は、前記第６発明又は第８発明において、前記圧延制御装置が、前記圧延機の圧下位置又は前記マンドレルミルの仕上スタンドのロールギャップを次式に基づいて調整することを特徴とする継ぎ目無し管の圧延装置である。
【数１０】
2006043777.tif 000012
【００４７】
本願の第１５発明は、前記第９発明又は第１１発明において、前記圧延機の圧下位置又は前記マンドレルミルのロールギャップを次式に基づいて調整することを特徴とする継ぎ目無し管の圧延制御方法である。
【数１１】
2006043777.tif 000013
【００４８】
本願の第１６発明は、前記第１０発明又は第１２発明において、前記圧延機の圧下位置又は前記マンドレルミルのロールギャップを次式に基づいて調整することを特徴とする継ぎ目無し管の圧延制御方法である。
【数１２】
2006043777.tif 000014
【発明の効果】
【００４９】
以上に述べたように、本発明によれば、マンドレルミルの下流側又は内面工具を用いずに管の外径を調整する圧延機の上流側若しくは下流側に、前記マンドレルミルの圧下方向又は前記圧延機の圧下方向の肉厚を測定する熱間肉厚測定装置を備えるため、その測定結果に基づき，圧延機の圧下位置又はマンドレルミルの各ロール圧下位置を調整することにより、円周方向の肉厚分布の均一な管が得られるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５０】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
図１は、前述した本願の第１発明、第５発明、第９発明、第１３発明及び第１５発明の一実施形態を示す構成図である。
【００５１】
図１において、１１は複数個のスタンド＃１，…，＃Ｎからなる３ロールの絞り圧延機、１２はマンドレルミルで圧延された母管、１３は絞り圧延機１１の圧延ロールをそれぞれ示す。３ロールの絞り圧延機１１の各スタンドにおけるロールは、３個の孔型口一ル１３が１２０°間隔で組み込まれたものである。さらに、絞り圧延機１１の上流側からみて、例えば、奇数スタンドは図７（ａ）のように、偶数スタンドは図７（ｂ）のように、隣接するスタンドでロールの圧下方向が６０°交差するように配置されている。母管１２は、絞り圧延機１１のスタンド＃１から順に、圧延ロール１３によって外径が絞り加工され、所定の管外径に仕上げられる。
【００５２】
また、図１において、１４は絞り圧延機１１の下流側に設置された熱間肉厚測定装置、１５は演算装置、１６は絞り圧延機１１の各ロール圧下装置をそれぞれ示す。演算装置１５及びロール圧下装置１６によって圧延制御装置が構成されている。演算装置１５は、管肉厚、材質、絞り圧延機１１における外径加工率、及び熱間肉厚測定装置１４により測定された絞り圧延機１１の圧下方向の肉厚から、予め与えられた式に基づいて絞り圧延機１１の＃１、＃２スタンドにおける適切な母管偏肉量を計算する。さらに、前記適切な母管偏肉量を与えるために必要な絞り圧延機１１の♯１、＃２スタンドの圧下位置の変更量を算出する。
【００５３】
絞り圧延機１１の下流側に設置された熱間肉厚測定装置１４は、絞り圧延機１１の奇数スタンド圧下方向（３方向）及び偶数スタンド圧下方向（３方向）の合計６方向の管肉厚を測定する。図９に示すように、熱間肉厚測定装置１４は、絞り圧延機１１の圧下方向に沿って、γ線発光器９１とγ線受光器９２とが対向配置された構成であり、斯かる構成により管肉厚を測定するものである。
【００５４】
演算装置１５に組み込まれている絞り圧延機１１の♯１、＃２スタンドにおける適切な母管偏肉量を計算する式と、前記適切な母管偏肉量を与えるために必要な＃１、♯２スタンドの圧下位置の変更量を求める式とは、例えば以下のような試験によって定式化することができる。
【００５５】
図５に示すマンドレルミル５６において、まず通常の製造方法により、中空素管５４を圧延する。このとき、マンドレルミル圧延中に、マンドレルミル５６の下流側で管５４の上部管端部の外表面に人工疵を付し、管５４のどの方向をマンドレルミル５６で圧下したかが識別できるようにしておく。次に、マンドレルミル５６で圧延した母管を、図１の絞り圧延機１１で絞り加工し、絞り加工された管について、マンドレルミル最終２スタンドの圧下方向に対応する肉厚Ｔ１、Ｔ１’、Ｔ２及びＴ２’（図１０（ａ））を計測する。ここで肉厚計測された管を以降管Ａという。
【００５６】
次に、前記管Ａを圧延したときに使用した中空素管と同一の寸法、材質からなる中空素管５４を、マンドレルミル５６において、前記管Ａを圧延したときと同一のマンドレルバー５５を用い、次の点を除いて前記管Ａを圧延したときと同一の条件で圧延する。すなわち、前記管Ａを圧延したときと条件が異なるのは、マンドレルミル５６のスタンド数をＮとしたときに、＃Ｎ−１スタンドでは、圧延ロール５８とマンドレルバー５５との間隙が０．５ｍｍ大きくなるように、逆に♯Ｎスタンドでは、圧延ロール５８とマンドレルバー５５の間隙が０．５ｍｍ小さくなるように、最終２スタンドのロール圧下位置を調整する点である。なお、前記管Ａを圧延したときと同様に、マンドレルミル圧延中に、マンドレルミル５６の下流側で管５４の上部管端部の外表面に人工疵を付し、管５４のどの方向をマンドレルミル５６で圧下したかを識別し得るようにしておく。次に、マンドレルミル５６で圧延した母管を、絞り圧延機１１で絞り加工し、絞り加工された管について、マンドレルミル最終２スタンドの圧下方向に対応する肉厚Ｔ３、Ｔ３’、Ｔ４及びＴ４’（図１０（ｂ））を計測する。
【００５７】
以上の試験により、絞り圧延機１１で発生する偏肉量と、絞り圧延機１１の前で付与された１．０ｍｍの偏肉量が絞り圧延機１１の出側でどの程度減少するかを以下の式で知ることができる。
【数１３】
2006043777.tif 000015
【００５８】
さらに、絞り圧延機１１での外径加工率を変えて同様の実験をすることにより、絞り圧延機１１の前で付与された１．０ｍｍの偏肉量の絞り圧延機１１の出側での減少量（式(17)のａ）及び絞り圧延機１１の出側の偏肉量（式(17)のｂ）を、外径加工量の関数で求めることができる。また、管の肉厚、材質毎に絞り加工された管の絞り圧延機１１圧下方向の肉厚を測定することにより、管の肉厚、材質毎の偏肉量を求めることができる。このようにして得られた以下の式（１８）が、絞り圧延機１１の♯１、♯２スタンドにおける適切な母管偏肉量を計算する式として、予め演算装置１５に組み込まれている。
【数１４】
2006043777.tif 000016
【００５９】
なお、ΔＷＴ＿Ｓ／ＷＴ＿ＳはΔＷＴ＿Ｍ／ＷＴ＿Ｍの関数であり、ａ及びｂはρの関数であるが、式(18)では簡易的に、ΔＷＴ＿Ｓ／ＷＴ＿ＳをΔＷＴ＿Ｍ／ＷＴ＿Ｍに対して線形とし、ａ及びｂをρに対して線形とした。本発明はこれに限るものではなく、前記試験結果に基づき、例えば、以下の式(19)のような、より厳密な式を演算装置１５に組み込んでもよい。
【数１５】
2006043777.tif 000017
【００６０】
さらに、絞り圧延機１１の＃１スタンドの圧下位置を変更して圧延する試験により、＃１スタンドの圧下位置を１ｍｍ変更したときの絞り圧延後の偏肉量ΔＷＴ＿Ｓの変化量δ（＃１）を測定し、＃２スタンド以降の絞り圧延機１１での外径圧下率ρを用いて式(18)を逆算すれば、＃１スタンドの圧下位置を１ｍｍ変更した場合の絞り圧延機１１の＃１スタンドでの偏肉量変化量ｐ＿Ｓ（♯１）を次式のように求めることができる。
【数１６】
2006043777.tif 000018
【００６１】
＃２スタンドについても同様に、絞り圧延機１１の＃２スタンドの圧下位置を変更して圧延する試験により、＃２スタンドの圧下位置を１ｍｍ変更したときの絞り圧延後の偏肉量ΔＷＴ＿Ｓの変化量δ（＃２）を測定し、＃３スタンド以降の絞り圧延機１１での外径圧下率ρを用いて式(18)を逆算すれば、＃２スタンドの圧下位置を１ｍｍ変更した場合の絞り圧延機１１の♯２スタンドでの偏肉量変化量ｐ＿Ｓ（＃２）を次式のように求めることができる。
【数１７】
2006043777.tif 000019
【００６２】
絞り圧延機１１の＃１、＃２スタンドにおける適切な母管偏肉量を与えるために必要な＃１、＃２スタンドの圧下位置の変更量を求めるため、例えば上記試験で得られた式(20)及び式(21)が予め演算装置１５に組み込まれている。
【００６３】
演算装置１５は、熱間肉厚測定装置１４で測定した絞り圧延機１１の♯１、＃２スタンドの圧下方向（６方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｓから、式(18)に基づき＃１、＃２スタンドで与えるべきそれぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを計算する。さらに、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを得るために必要な＃１、＃２スタンドの圧下位置の変更量を式(20)及び式(21)に基づき計算し、計算された＃１、＃２スタンドの圧下位置の変更量を絞り圧延機１１の各ロール圧下装置１６に指令し、圧下位置が調整される。
【００６４】
以上に説明した構成を整理すると、以下の式(22)となる。
【数１８】
2006043777.tif 000020
【００６５】
上記のように構成されたことによって、絞り圧延機１１で絞り加工された管１２の周方向の肉厚分布に発生した偏肉は、管１２の円周６方向に設置されたγ線発光器９１とγ線受光器９２とからなる熱間肉厚測定装置１４によって測定され、演算装置１５に出力される。演算装置１５は、熱間肉厚測定装置１４から入力される所定圧下位置時の溝底部の肉厚と６方向の肉厚の平均値との差として得られる偏肉量ΔＷＴ＿Ｓが０となる♯１、＃２スタンドでの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを式(18)に基づき演算する。さらに、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを得るために必要な、＃１、♯２スタンドの圧下位置の変更量を式(20)及び式(21)に基づき演算し、算出された圧下位置の変更量を＃１、＃２スタンドの各ロール圧下装置１６に指令し、圧下位置を調整する。よって、圧下位置を調整した後に圧延した管材の、絞り圧延機１１の＃１、＃２スタンドの各ロール圧下方向の肉厚分布は均一化され、管１２の周方向における偏肉を抑制することができる。
【００６６】
次に、本願の第２発明、第６発明、第１０発明、第１４発明及び第１６発明の一実施の形態を図２を参照して説明する。
【００６７】
図２において、２１は複数個のスタンド＃１，…，＃Ｎからなる３ロールの絞り圧延機、２２はマンドレルミルで圧延された母管、２３は絞り圧延機２１の圧延ロールをそれぞれ示す。３ロールの絞り圧延機２１の各スタンドにおけるロールは、３個の孔型ロール２３が１２０°間隔で組み込まれたものである。さらに、絞り圧延機２１の上流側からみて、例えば、奇数スタンドは図７（ａ）のように、偶数スタンドは図７（ｂ）のように、隣接するスタンドでロールの圧下方向が６０°交差するように配置されている。母管２２は、絞り圧延機２１のスタンド＃１から順に、圧延ロール２３によって外径が絞り加工され、所定の管外径に仕上げられる。
【００６８】
また、図２において、２４は絞り圧延機２１の上流側に設置された熱間肉厚測定装置、２５は演算装置、２６は絞り圧延機２１の各ロール圧下装置をそれぞれ示す。演算装置２５及びロール圧下装置２６によって圧延制御装置が構成されている。演算装置２５は、管肉厚、材質、絞り圧延機２１における外径加工率、及び熱間肉厚測定装置２４により測定された絞り圧延機２１の圧下方向の肉厚から、予め与えられた式(18)に基づいて絞り圧延機２１の＃１、♯２スタンドにおける適切な母管偏肉量を計算する。さらに、前記適切な母管偏肉量を与えるために必要な＃１、＃２スタンドの圧下位置の変更量を式(20)及び式(21)に基づいて算出する。
【００６９】
絞り圧延機２１の下流側に設置された熱間肉厚測定装置２４は、絞り圧延機２１の奇数スタンド圧下方向（３方向）及び偶数スタンド圧下方向（３方向）の合計６方向の管肉厚を測定する。図９に示すように、熱間肉厚測定装置１４は、絞り圧延機２１の圧下方向に沿って、γ線発光器９１とγ線受光器９２とが対向配置された構成であり、斯かる構成により管肉厚を測定するものである。
【００７０】
演算装置２５には、式(18)、式(20)及び式(21)が予め組み込まれている。演算装置２５では、式(18)に基づき、絞り圧延機２１の＃１、＃２スタンドで与えるべきそれぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍが計算される。図２の熱間肉厚測定装置２４で測定した絞り圧延機２１の♯１、＃２スタンドの圧下方向（６方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’が前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍと異なる場合には、＃１、＃２スタンドの圧下方向（６方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’を前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍに等しくするために必要な♯１、＃２スタンドの圧下位置の変更量を式(20)及び式(21)に基づき計算する。さらに、前記計算された＃１、＃２スタンドの圧下位置の変更量を絞り圧延機２１の各ロール圧下装置２６に指令し、圧下位置を調整する。
【００７１】
以上に説明した構成を整理すると、以下の式（２３）となる。
【数１９】
2006043777.tif 000021
【００７２】
上記のように構成されたことによって、絞り圧延機２１に供給された母管２２の周方向の肉厚分布に発生した偏肉は、母管２２の円周６方向に設置されたγ線発光器９１とγ線受光器９２とからなる熱間肉厚測定装置２４によって測定され、演算装置２５に出力される。演算装置２５は、式(18)に基づき、絞り圧延機２１の出側の絞り圧延機２１の圧下方向（６方向）の偏肉量が０となる絞り圧延機＃１、♯２スタンドでの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを演算する。さらに、熱間肉厚測定装置２４から入力される絞り圧延機２１の＃１、＃２スタンドの圧下方向（６方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’と前記＃１，＃２スタンドでの必要な偏肉量ΔＷＴ＿Ｍとの差から、絞り圧延機２１の出側の絞り圧延機２１の圧下方向（６方向）の偏肉量を０とするために必要な＃１、＃２スタンドの圧下位置の変更量を式(20)及び式(21)に基づき演算し、算出された圧下位置の変更量を＃１、＃２スタンドの各口一ル圧下装置２６に指令し、圧下位置を調整する。よって、絞り圧延機２１の＃１、＃２スタンドの各ロール圧下方向の肉厚分布は均一化され、管２２の周方向における偏肉を抑制することができる。
【００７３】
次に、本願の第３発明、第７発明、第１１発明、第１３発明及び第１５発明の一実施の形態を図３を参照して説明する。
【００７４】
図３において、３１は複数個のスタンド＃１，…，＃Ｎからなるマンドレルミル、３２はピアサーで穿孔された中空素管（素管）、３３はマンドレルバー、３４はマンドレルミル３１の圧延ロール、３５は複数個のスタンド＃１，・・・，＃Ｎからなる３ロールのエキストラクタ又は絞り圧延機である。ピアサーで穿孔された素管３２は、内部にマンドレルバー３３が挿入され、マンドレルバー３３の後端が保持装置（図示せず）により一定速度に保持された状態で、マンドレルミル３１においてマンドレルバー３３と複数の孔型圧延ロール３４とにより延伸圧延される。マンドレルミル３１での圧延が完了した後、マンドレルバー３３が停止し、母管３２は、エキストラクタ又は絞り圧延機３５によってマンドレルバー３３から引き抜かれる。３ロールのエキストラクタ又は絞り圧延機３５の各スタンドにおけるロールは、３個の孔型ロール３６が１２０°間隔で組み込まれたものである。さらに、エキストラクタ又は絞り圧延機３５の上流側からみて、例えば、奇数スタンドは図７（ａ）のように、偶数スタンドは図７（ｂ）のように、隣接するスタンドでロールの圧下方向が６０°交差するように配置されている。マンドレルミル３１で圧延され、マンドレルバー３３から引き抜かれた母管３２は、エキストラクタ又は絞り圧延機３５のスタンド＃１から順に、圧延ロール３６によって外径が絞り加工され、所定の管外径に仕上げられる。
【００７５】
また、図３において、３７はエキストラクタ又は絞り圧延機３５の下流側に設置された熱間肉厚測定装置、３８は演算装置、３９はマンドレルミル３１の仕上げスタンドの各ロール圧下装置をそれぞれ示す。演算装置３８及びロール圧下装置３９によって圧延制御装置が構成されている。演算装置３８は、管肉厚、材質、エキストラクタ又は絞り圧延機３５における外径加工率、及び熱間肉厚測定装置３７により測定されたマンドレルミル３１の圧下方向の肉厚から、予め与えられた式(18)に基づいてマンドレルミル３１出側における母管３２の適切な偏肉量を計算する。さらに、前記適切な母管偏肉量を与えるために必要なマンドレルミル３１仕上げスタンドの圧下位置の変更量を求める。
【００７６】
エキストラクタ又は絞り圧延機３５の下流側に設置された熱間肉厚測定装置３７は、マンドレルミル３１の仕上げ２又は３スタンドの圧下方向の管肉厚を測定する。図９に示すように、熱間肉厚測定装置３７は、マンドレルミル３１仕上げスタンドの圧下方向に沿って、γ線発光器９１とγ線受光器９２とが対向配置された構成であり、斯かる構成により管肉厚を測定するものである。
【００７７】
演算装置３８には、式(18)が予め組み込まれている。図３の熱間肉厚測定装置３７で測定したマンドレルミル３１仕上げ２又は３スタンドの圧下方向それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｓから、演算装置３８において、式(18)に基づきマンドレルミル３１出側で与えるべきそれぞれの方向の偏肉量ΔＷＴ＿Ｍが計算される。さらに、演算装置３８は、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを得るために必要な仕上げ２又は３スタンドの圧下位置の変更量を計算し、該計算された圧下位置の変更量をマンドレルミル３１仕上げスタンドの各ロール圧下装置３９に指令し、圧下位置を調整する。
【００７８】
以上に説明した構成を整理すると、以下の式(24)となる。
【数２０】
2006043777.tif 000022
【００７９】
上記のように構成されたことによって、エキストラクタ又は絞り圧延機３５で絞り加工された管３２の周方向の肉厚分布に発生した偏肉は、管３２の円周方向に設置されたγ線発光器９１とγ線受光器９２とからなる熱間肉厚測定装置３７によって測定され、演算装置３８に出力される。演算装置３８は、熱間肉厚測定装置３７から入力される所定圧下位置時のマンドレルミル３１溝底方向の肉厚と円周方向の肉厚の平均値との差として得られる偏肉量ΔＷＴ＿Ｓが０となるマンドレルミル３１出側での偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを式(18)に基づき演算する。さらに、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを得るために必要なマンドレルミル３１の仕上げ２又は３スタンドの圧下位置の変更量を演算し、算出された圧下位置の変更量を仕上げ２又は３スタンドの各ロール圧下装置３９に指令し、圧下位置を調整する。よって、圧下位置を調整した後に圧延した管材において、マンドレルミル３１の仕上げ２又は３スタンドの各ロール圧下方向の肉厚分布は均一化され、管３２の周方向における偏肉を抑制することができる。
【００８０】
次に、本願の第４発明、第８発明、第１２発明、第１４発明及び第１６発明の一実施の形態を図４を参照して説明する。
【００８１】
図４において、４１は複数個のスタンド＃１，…，＃Ｎからなるマンドレルミル、４２はピアサーで穿孔された中空素管（素管）、４３はマンドレルバー、４４はマンドレルミル４１の圧延ロール、４５は複数個のスタンド＃１，…，＃Ｎからなる３ロールのエキストラクタ又は絞り圧延機である。ピアサーで穿孔された素管４２は、内部にマンドレルバー４３が挿入され、マンドレルバー４３の後
端が保持装置（図示せず）により一定速度に保持された状態で、マンドレルミル４１においてマンドレルバー４３と複数の孔型圧延ロール４４とにより延伸圧延される。マンドレルミル４１での圧延が完了した後、マンドレルバー４３が停止し、母管４２は、エキストラクタ又は絞り圧延機４５によってマンドレルバー４３から引き抜かれる。３ロールのエキストラクタ又は絞り圧延機４５の各スタンドにおけるロールは、３個の孔型ロール４６が１２０°間隔で組み込まれたものである。さらに、エキストラクタ又は絞り圧延機４５の上流側からみて、例えば、奇数スタンドは図７（ａ）のように、偶数スタンドは図７（ｂ）のように、隣接するスタンドでロールの圧下方向が６０°交差するように配置されている。マンドレルミル４１で圧延され、マンドレルバー４３から引き抜かれた母管４２は、エキストラクタ又は絞り圧延機４５のスタンド＃１から順に、圧延ロール４６により外径が絞り加工され、所定の管外径に仕上げられる。
【００８２】
また、図４において、４７はマンドレルミル４１とエキストラクタ又は絞り圧延機４５との問に設置された熱間肉厚測定装置、４８は演算装置、４９はマンドレルミル４１の仕上げスタンドの各ロール圧下装置をそれぞれ示す。演算装置４８及びロール圧下装置４９によって圧延制御装置が構成されている。演算装置４８は、管肉厚、材質、エキストラクタ又は絞り圧延機４５における外径加工率、及び熱間肉厚測定装置４７により測定されたマンドレルミル４１の圧下方向の肉厚から、予め与えられた式(18)に基づいてマンドレルミル４１出側における適切な母管４２の偏肉量を計算する。さらに、前記適切な母管偏肉量を与えるために必要なマンドレルミル４１仕上げスタンドの圧下位置の変更量を求める。
【００８３】
マンドレルミル４１とエキストラクタ又は絞り圧延機４５との間に設置された熱間肉厚測定装置４７は、マンドレルミル４１の仕上げ２又は３スタンドの圧下方向の管肉厚を測定する。図９に示すように、熱間肉厚測定装置４７は、マンドレルミル４１仕上げスタンドの圧下方向に沿って、γ線発光器９１とγ線受光器９２とが対向配置された構成であり、斯かる構成により管肉厚を測定するものである。
【００８４】
演算装置４８には、式(18)が予め組み込まれている。演算装置４８は、式(18)に基づきマンドレルミル４１仕上げスタンドで与えるべきそれぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを計算し、熱間肉厚測定装置４７で測定したマンドレルミル４１仕上げ２又は３スタンドの圧下方向それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’が、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍと異なる場合には、仕上げ２又は３スタンドの圧下方向それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’を前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍに等しくするために必要なマンドレルミル４１仕上げスタンドの圧下位置の変更量を計算する。さらに、計算された圧下位置の変更量をマンドレルミル４１仕上げスタンドの各ロール圧下装置４９に指令し、圧下位置を調整する。
【００８５】
以上に説明した構成を整理すると、以下の式(25)となる。
【数２１】
2006043777.tif 000023
【００８６】
上記のように構成されたことによって、エキストラクタ又は絞り圧延機４５に供給された母管４２の周方向の肉厚分布に発生した偏肉は、母管４２の円周方向に設置されたγ線発光器９１とγ線受光器９２とからなる熱間肉厚測定装置４７によって測定され、演算装置４８に出力される。演算装置４８は、式(18)に基づき、エキストラクタ又は絞り圧延機４５の出側のマンドレルミル４１仕上げ２又は３スタンドの圧下方向の偏肉量が０となるマンドレルミル４１出側での偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを演算する。さらに、熱間肉厚測定装置４７から入力されるマンドレルミル４１仕上げ２又は３スタンドの圧下方向それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’と前記マンドレルミル４１出側での必要な偏肉量ΔＷＴ＿Ｍとの差から、エキストラクタ又は絞り圧延機４５の出側のマンドレルミル４１仕上げ２又は３スタンドの圧下方向の偏肉量を０とするために必要なマンドレルミル４１仕上げ２又は３スタンドの圧下位置の変更量を演算する。算出された圧下位置の変更量をマンドレルミル４１の仕上２又は３スタンドの各ロール圧下装置２６に指令し、圧下位置を調整する。よって、圧下位置を調整した後に圧延した管材において、マンドレルミル４１の仕上げ２又は３スタンドの各ロール圧下方向の肉厚分布は均一化され、管４２の周方向における偏肉を抑制することができる。
【００８７】
なお、本願の第１〜第１６発明において、熱間肉厚測定装置の測定方向は、測定方向が十分多い（５方向以上）場合には、マンドレルミル又は絞り圧延機の圧下方向に合致していなくてもよい。つまり、補間やフーリエ変換等を利用することにより、マンドレルミル又は絞り圧延機の圧下方向の肉厚を推定し、該推定値を使用することも可能である。
【００８８】
例えば、熱間肉厚測定装置の測定方向が、図１１における０°、４０°、８０°、１２０°、１６０°、２００°、２４０°、２８０°及び３２０°の９方向であり、マンドレルミル又は絞り圧延機の圧下方向の１つが図１１の４５°の場合、斯かる４５°方向の肉厚は、次の式で推測できる。
45°方向の肉厚＝（40°方向の肉厚×35＋80°方向の肉厚×5）／40・・・(26)
【００８９】
ここで、補間又はフーリエ変換により圧下方向の肉厚を推定する際に、５方向以上の肉厚を測定する必要があるのは、以下の理由による。すなわち、サンプリング定理によると、フーリエ変換を用いてｎ次の偏肉量（周方向肉厚分布のうち、管断面を一周するときに、一定周期で肉厚がｎ回の最大値をもつ肉厚分布成分）を抽出するには、周方向２ｎ＋１箇所の肉厚の値が必要となる。ここで、マンドレルミルの圧下量変更により制御できる偏肉量の次数は、２ロールの場合には２次であり、２×２＋１＝５方向の肉厚があれば、マンドレルミル圧下方向の肉厚を推定することができる。つまり、補間又はフーリエ変換により２ロールマンドレルミルの圧下方向の肉厚を推定するには、５方向以上の肉厚を測定すればよいことになる。
【００９０】
また、説明を簡単にするために、本願の第１、第２、第５、第６、第９、第１０、第１３〜第１６発明に対応する上記実施形態においては、絞り圧延機の圧下位置調整スタンドを＃１、♯２に限定したが、本発明はこれに限るものではなく、＃１、＃２以外の外径加工を行うスタンドで圧下位置を調整してもよいし、＃１、＃２と＃１、＃２以外のスタンドとの両方の圧下位置を調整してもよい。絞り圧延機の複数のスタンドで圧下位置を調整する場合は、以下の式(27)又は式(28)のように、各スタンドで付与する偏肉量の和が修正すべき偏肉量となるようにすればよい。
【数２２】
2006043777.tif 000024
【００９１】
また、本願の第１〜第１６発明において、肉厚測定結果を反映させるタイミングは、測定された管が圧延されるときであってもよく、前記測定された管が圧延された後に供給される管材を圧延するときであってもよく、また、圧下位置の調整量は、長手方向に亘って変更してもよい。
【００９２】
さらに、以上の説明では、絞り圧延機は３ロールとしたが、絞り圧延機が２ロール又は４ロール以上であっても、同様の方法で偏肉を抑制することが可能である。また、マンドレルミルは２ロール又は２ロールの下流側に４ロールスタンドを１つだけ併設したミルとしたが、３ロールマンドレルミルや、２スタンド以上の４ロールマンドレルミル等であっても、同様の方法で偏肉を抑制することができる。
【００９３】
また、本願の第１、第２、第５、第６、第９、第１０、第１３〜第１６発明については、マンドレルミルラインのみならず、プラグミルラインにおいても適用可能である。
【００９４】
以下、実施例を説明することにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
外径３２０．０ｍｍ、肉厚３０．０ｍｍの素管を、圧下方向を交互に９０°交差させて連続配置された５スタンドの２ロールミルで圧延し、次いで、前記２ロールミルの圧下方向に対して４５°傾斜させた４方向からロールミルで圧延するマンドレルミルで、外径２７６．０ｍｍ、肉厚１５．０ｍｍに延伸圧延した後、８スタンドからなる３ロール絞り圧延機により外径２１９．０ｍｍ、肉厚１６．２ｍｍに圧延した。
【００９５】
（実施例１：本発明法Ａ）対象材が圧延される前に、対象材が圧延されるのと同様の条件の下にマンドレルミルで延伸圧延し、絞り圧延機で定径圧延した後、絞り圧延機の下流側の熱間肉厚測定装置で測定した絞り圧延機＃１、＃２スタンドの圧下方向（６方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｓから、式(18)に基づき絞り圧延機＃１、＃２スタンドで与えるべきそれぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを計算した。次に、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを得るために必要な前記絞り圧延機＃１、♯２スタンドの圧下位置の変更量を式(20)及び式(21)に基づき計算し、計算された圧下位置の変更量により前記絞り圧延機＃１、＃２スタンドの圧下位置を調整した。この状態で対象材をマンドレルミルで延伸圧延し、絞り圧延機で定径圧延した。
【００９６】
（実施例２：本発明法Ｂ）マンドレルミルで延伸圧延した後、式(18)に基づき、絞り圧延機＃１、＃２スタンドで与えるべきそれぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを計算した。次に、絞り圧延機の上流側の熱間肉厚測定装置で測定した絞り圧延機＃１、＃２スタンドの圧下方向（６方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’が、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍと異なる場合には、絞り圧延機♯１、＃２スタンドの圧下方向（６方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’を前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍに等しくするために必要な＃１、♯２スタンドの圧下位置の変更量を式(20)及び式(21)に基づき計算した。計算された絞り圧延機＃１、＃２スタンドの圧下位置の変更量により、絞り圧延機の各ロール圧下位置を調整し、絞り圧延機で定径圧延した。
【００９７】
（実施例３：本発明法Ｃ）対象材が圧延される前に、対象材が圧延されるのと同様の条件の下にマンドレルミルで延伸圧延し、絞り圧延機で定径圧延した後、絞り圧延機の下流側の熱間肉厚測定装置で測定したマンドレルミル仕上げ３スタンドの圧下方向（８方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｓから、式(18)に基づきマンドレルミル出側で与えるべきそれぞれの方向の偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを計算した。次に、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを得るために必要な前記マンドレルミル仕上げ３スタンドの圧下位置の変更量を計算し、計算された圧下位置の変更量によりマンドレルミル仕上げスタンドの各ロール圧下位置を調整した。この状態で対象材をマンドレルミルで延伸圧延し、絞り圧延機で定径圧延した。
【００９８】
（実施例４：本発明法Ｄ）マンドレルミルで延伸圧延した後、式(18)に基づき、マンドレルミル仕上げスタンドで与えるべきそれぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを計算した。次に、マンドレルミル下流側の熱間肉厚測定装置で測定したマンドレルミル仕上げ３スタンドの圧下方向（８方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’が、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍと異なる場合には、マンドレルミル仕上げ３スタンドの圧下方向（８方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｍ’を前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍに等しくするために必要な仕上げスタンドの圧下位置の変更量を計算した。計算されたマンドレルミル仕上げスタンドの圧下位置の変更量により、マンドレルミル仕上げスタンドの各ロール圧下位置を調整し、絞り圧延機で定径圧延した。
【００９９】
（実施例５：本発明法Ｅ）対象材が圧延される前に、対象材が圧延されるのと同様の条件の下にマンドレルミルで延伸圧延し、絞り圧延機で定径圧延した後、絞り圧延機の下流側の熱間肉厚測定装置で測定した絞り圧延機＃１、＃２スタンドの圧下方向（６方向）及びマンドレルミル仕上げ３スタンドの圧下方向（８方向）それぞれの偏肉量ΔＷＴ＿Ｓから、式(18)に基づき絞り圧延機＃１、＃２スタンド及びマンドレルミル仕上げ３スタンドで与えるべきそれぞれの方向の偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを計算した。次に、前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを得るために必要な前記絞り圧延機♯１、♯２スタンドの圧下位置の変更量を式(20)及び式(21)に基づき計算し、さらに前記偏肉量ΔＷＴ＿Ｍを得るために必要な前記マンドレルミル仕上げ３スタンドの圧下位置の変更量を計算した。計算された絞り圧延機＃１、＃２スタンドの圧下位置の変更量及びマンドレルミル仕上げ３スタンドの圧下位置の変更量により、前記＃１、＃２スタンドの圧下位置及び前記仕上げスタンドの各ロール圧下位置を調整した。この状態で対象材をマンドレルミルで延伸圧延し、絞り圧延機で定径圧延した。
【０１００】
（比較例１：従来法）比較例として、マンドレルミルの下流側で肉厚測定を行い、マンドレルミル仕上げスタンドの各ロール圧下位置を、マンドレルミルの出側で管が真円に近くなるように調整する特許文献２に示された従来法で圧延した。
【０１０１】
上記本発明法Ａ、本発明法Ｂ、本発明法Ｃ、本発明法Ｄ、本発明法Ｅ、及び従来法のそれぞれについて肉厚分布を比較した結果を表１に示す。
【表１】
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【０１０２】
表１に示すように、マンドレルミルの下流側又は絞り圧延機の上流側の肉厚測定結果によりマンドレルミル又は絞り圧延機の圧下位置を調整した本発明法Ｂ及びＤは、従来法と比較して、偏肉率は３％程度改善された。また、絞り圧延機の下流側の肉厚測定結果によりマンドレルミル又は絞り圧延機の圧下位置を調整した本発明法Ａ及びＣは、従来法と比較して、偏肉率は４％程度改善された。さらに、絞り圧延機の下流側の肉厚測定結果によりマンドレルミル及び絞り圧延機の圧下位置を調整した本発明法Ｅは、従来法と比較して、偏肉率は５％程度改善された。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】図１は、本発明（第１発明）の一実施形態に係る圧延装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、本発明（第２発明）の一実施形態に係る圧延装置を示す概略構成図である。
【図３】図３は、本発明（第３発明）の一実施形態に係る圧延装置を示す概略構成図である。
【図４】図４は、本発明（第４発明）の一実施形態に係る圧延装置を示す概略構成図である。
【図５】図５は、マンネスマンーマンドレルミル方式による継ぎ目無し鋼管の製造工程の説明図である。
【図６】図６は、真円孔型ロールでのロールギャップと孔型形状との関係を示し、（ａ）は孔型ロールとマンドレルバーの間隔が円周方向で均一の場合、（ｂ）はロールギャップを締めた場合をそれぞれ表す。
【図７】図７は、３ロール絞り圧延機の隣接スタンドのロール配置の説明図であり、（ａ）は奇数スタンド（ｂ）は偶数スタンドをそれぞれ表す。
【図８】図８は、角張り位相の説明図であり、（ａ）は負の角張り位相を示す周方向角度と増肉率との関係、（ｂ）は正の角張り位相を示す周方向角度と増肉率との関係を表す。
【図９】図９は、γ線による熱間肉厚測定の原理を示す説明図である。
【図１０】図１０は、γ線による熱間肉厚測定の方向を示す説明図である。
【図１１】図１１は、角度方向の呼称の説明図である。
【符号の説明】
【０１０４】
１１，２１，３５，４５，５７        絞り圧延機
１２，２２，３２，４２，５４，７６  素管
１３，２３，３６，４６，７５        絞り圧延機の圧延ロール
１４，２４，３７，４７              熱間肉厚測定装置
１５，２５，３８，４８              演算装置
１６，２６                          絞り圧延機の圧延ロールの圧下装置
３１，４１，５６                    マンドレルミル
３３，４３，５５，６２              マンドレルバー
３４，４４，５８，６１              マンドレルミルの圧延ロール
３９，４９                          マンドレルミルの圧延ロールの圧下装置
５１                                ビレツト
５２                                加熱炉
５３                                ピアサー
５８                                製品
６３                                溝底部
６４                                フランジ部
９１                                γ線発光器
９２                                γ線受光器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006043777.tif 000035
【図１１】
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