(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンドレルミル圧延時におけるロールギャップ制御方法において、予めロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量を実測しておき、圧延開始時、ロールパス本数から前記実測した両者の関係にロール孔型のフランジ側の摩耗量を考慮したゲインを設けて予測した圧延ロール摩耗量に応じてロールギャップ量を補正することを特徴とする圧延ロールのロールギャップ制御方法。
【請求項２】
前記ロールギャップ量の補正は、後段のロールスタンドを優先して行なうことを特徴とする請求項１記載の圧延ロールのロールギャップ制御方法。
【請求項３】
前記ロールギャップ量の補正は、圧延する中空管材の肉厚を考慮して行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の圧延ロールのロールギャップ制御方法。
【請求項４】
マンドレルミル圧延時におけるロールギャップ制御装置であって、予め実測しておいたロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量の関係を格納するデータ部と、圧延開始時、前記データ部からロールパス本数と圧延ロール摩耗量の関係を読み出し、ロールパス本数から前記関係にロール孔型のフランジ側の摩耗量を考慮したゲインを設けて予測した圧延ロール摩耗量に応じてロールギャップ補正量を演算する演算部を備えたことを特徴とする圧延ロールのロールギャップ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無管の製管時における圧延ロールのロールギャップ制御方法、及び、この制御方法を実施する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
継目無管の熱間製管用圧延機として、複数基の上下一対の圧延ロールからなるロールスタンド（以下、単に「スタンド」と言う。）を、前後スタンドのロール孔型の溝底方向が交互に９０°交差するように連続して設置し、これら複数のスタンドで形成するロール孔型の配列内に、中空素管とさらにその中空素管内にマンドレルバーを配置した状態で中空管材を連続して延伸圧延するマンドレルミルが多用されている。
【０００３】
上記したマンドレルミルを用いた延伸圧延では、特に最終肉厚を決定する最終スタンドとその前スタンドで同じロールギャップ設定を行うと、ロールパス本数の増加により圧延ロールの摩耗が進行している場合には、圧延ロールの摩耗は溝底部分がフランジ部よりも多く摩耗するために、ロール孔型の溝底部分とフランジ部分に位置する個所の厚さが異なった、図６に示すような対向性偏肉が発生する。
【０００４】
従来、こうした対向性偏肉を抑制するために、偏肉公差が厳密に要求される狭公差品では、圧延ロールの摩耗量がロールパス本数に依存することに基づき、特に最終肉厚を決定する後段スタンドが、所定のロールパス本数（圧延ロールとしてハイスロールを使用した場合は５０００本以内）に達したところで圧延ロールを交換するようにしていた。
【０００５】
しかしながら、圧延ロールの交換に際しては、操業スケジュールを変更する必要があることから、大きな作業ロスを伴うことになる。
【０００６】
以上より、対向性偏肉の発生を抑制するためには、圧延ロールの摩耗量を考慮してロールギャップを調整することが最も有効な手法と言える。例えば特開平３−２９１１０９号では、所定スタンドの圧延ロールに生じている摩耗量を、該所定スタンドでの累積圧延本数又は累積荷重を変数とする非線形関数を用いて求め、この結果に基づいて圧延ロール圧下位置を補正する圧延管の外径制御方法が提案されている。
【０００７】
このように、従来は、圧延ロールの摩耗量を圧延時に変動する要素の相関関係に基づいて予測し、この予測値に基づいて圧延中にロールギャップを調整（圧延ロールの圧下位置を調整）するようにしていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平３−２９１１０９号で提案されたような非線形関数を用いて求めた圧延ロールの摩耗量は、実際の摩耗量特性とは一致していないので、対向性偏肉を効果的に抑制することができなかった。
【０００９】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、継目無管の製管に際し、対向性偏肉の発生を効果的に抑制できる圧延ロールのロールギャップ制御方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係る圧延ロールのロールギャップ制御方法は、予めロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量を実測しておき、圧延開始時、ロールパス本数から前記実測した両者の関係にロール孔型のフランジ側の摩耗量を考慮したゲインを設けて予測した圧延ロール摩耗量に応じてロールギャップ量を補正することとしている。
【００１１】
また、本発明に係る圧延ロールのロールギャップ制御装置は、予め実測しておいたロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量の関係を格納するデータ部と、圧延開始時、前記データ部からロールパス本数と圧延ロール摩耗量の関係を読み出し、ロールパス本数から前記関係にロール孔型のフランジ側の摩耗量を考慮したゲインを設けて予測した圧延ロール摩耗量に応じてロールギャップ補正量を演算する演算部を備えたこととしている。
【００１２】
そして、上記したように構成することで、実際の圧延ロール摩耗量に応じた適正なロールギャップ補正が行え、対向性偏肉の発生を効果的に抑制できるようになる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
圧延ロールの摩耗量はロールパス本数と相関関係を有しており、ロール孔型の溝底の摩耗量は、ほぼロールパス本数によって管理できる。しかしながら、ロール孔型のフランジ側は溝底ほど摩耗しないので、溝底の摩耗を基準にしてロールギャップの制御を行なうと、フランジ側ではロールギャップが小さくなりすぎることになって、対向性偏肉が発生する。
【００１４】
そこで、本発明者は、先ず対向性偏肉の発生に対して影響の大きい仕上げスタンド（７スタンドのうちの第６スタンド）における圧延ロール（ハイスロール）のロール孔型の溝底摩耗量ｙとロールパス本数ｘとの関係を調査した。この調査結果を図１に示すが、この図１より、圧延ロールの溝底摩耗量ｙは、以下の数式１に示す関係式によって近似できることが判明した。但し、この数式１の係数とべき乗数は個々のミルの条件によって異なる値となる。
【００１５】
【数１】
ｙ＝０．０００４×（ｘ／１０００）2.5346
【００１６】
本発明者は、さらに種々の実験を行った結果、上記数式１によって近似できる溝底摩耗量ｙに、下記の数式２のように、ロール孔型のフランジ側の摩耗量を考慮したゲインα（例えば製品外径が３１．８〜６３．５ｍｍの製品の場合には０．５〜１．０）を設けることで、対向性偏肉の発生の抑制に対して適切なロールギャップ補正量を求めることができることを知見した。なお、下記数式２において、ゲインαに「２」 を乗算しているのは、１対のロール摩耗量は、個々のロールについてほぼ同じであり、その値を合計してロールギャップ補正量とするためである。
【００１７】
【数２】
ロールギャップ補正量＝α×２×ｙ
【００１８】
本発明に係る圧延ロールのロールギャップ制御方法は、上記した知見に基づいてなされたものであり、マンドレルミル圧延時におけるロールギャップ制御方法において、予めロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量を実測しておき、圧延開始時、ロールパス本数から前記実測した両者の関係にロール孔型のフランジ側の摩耗量を考慮したゲインを設けて予測した圧延ロール摩耗量に応じてロールギャップ量を補正するものである。この本発明方法によって対向性偏肉の発生を効果的に抑制することができる。なお、実測しておくロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量は、圧延の都度更新することは言うまでもない。
【００１９】
ところで、継目無管の製管時においては、後段のスタンドになるほど最終肉厚寸法への影響が大きくなる。従って、上記した本発明方法においては、ロールギャップ量の補正は、後段のロールスタンドを優先して行なうことが望ましいことは言うまでもない。
【００２０】
また、ロールギャップ補正量が同じ場合、発生する対向性偏肉量は圧延する中空管材の厚さに関係なく一定であるから、後述する図４からも明らかなように、圧延する中空管材の厚さが薄くなる程、その影響は大きくなる。従って、上記した本発明方法においては、ロールギャップ量の補正は、以下に説明するように、圧延する中空管材の肉厚を考慮して行なうことが望ましい。
【００２１】
例えば予め調査した結果に基づいて、図２に示したように、マンドレルミルでの仕上肉厚（以下、単に「仕上肉厚」と言う。）とゲインαとの関係を設定しておき、このゲインαを用いて、ロールギャップ補正量を求めるのである。なお、図２はロールパス本数が１５０００本に到達した場合の仕上肉厚とゲインαとの関係の一例を示した図である。
【００２２】
上記した本発明方法は、少なくとも予め実測しておいたロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量の関係を格納するデータ部と、圧延開始時、前記データ部からロールパス本数と圧延ロール摩耗量の関係を読み出し、ロールパス本数から前記関係にロール孔型のフランジ側の摩耗量を考慮したゲインを設けて予測した圧延ロール摩耗量に応じてロールギャップ補正量を演算する演算部を備えた圧延ロールのロールギャップ制御装置によって実施可能である。なお、データ部にはロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量のみを格納しておき、圧延の都度これら両者の関係を求めるようにしても良いことは言うまでもない。
【００２３】
なお、上記数式２で求められるロールギャップ補正量の上限値は特に限定されるものではないが、本発明者が種々調査した結果によれば、ロールギャップ補正量が仕上肉厚の３０％を超えるような過大な量になるとフランジ部側に肉厚がはみ出る現象が生じるために、以下に述べるようにマンドレルミル工程で望ましいとされる２９％以下の肉厚偏差ε（下記数式４参照）を超えてしまう場合が多く発生することが判明している。
【００２４】
図３に示すように、圧延ロール１１ａ，１１ｂのロール孔型部分の溝底Ａと、溝底から４５°フランジ側に移動した位置Ｂにおいて、それぞれロールギャップの補正前と補正後の肉厚ｔＡ，ｔＡ’及びｔＢ，ｔＢ’を測定し、その差ΔｔＡ，ΔｔＢ（下記数式３）を用いて以下の数式４により求めた値を、本発明においては肉厚偏差εとしている。
【００２５】
【数３】
ΔｔＡ＝ｔＡ−ｔＡ’
但し、ｔＡ  ：ロールギャップ補正前における溝底方向の圧延後中空管材の肉厚
ｔＡ’：ロールギャップ補正後における溝底方向の圧延後中空管材の肉厚
ΔｔＢ＝ｔＢ−ｔＢ’
但し、ｔＢ  ：ロールギャップ補正前における溝底から４５°位置の圧延後中空管材の肉厚
ｔＢ’：ロールギャップ補正後における溝底から４５°位置の圧延後中空管材の肉厚
【００２６】
【数４】
ε＝｛（ΔｔＡ−ΔｔＢ）／ΔｔＡ｝×１００（％）
【００２７】
図４は、外径が１１０ｍｍの中空管材に対するロールギャップ補正量を仕上肉厚の３％、２０％、３０％とした場合の、上記数式４によって定義した肉厚偏差εとマンドレルミルでの仕上肉厚の関係を示した図である。この図４より、マンドレルミルでの仕上肉厚が薄く、ロールギャップ補正量の前記仕上肉厚に対する比率（以下、「ロールギャップ補正量比」と言う。）が大きいほど発生する肉厚偏差εが大きくなる傾向があることが判る。
【００２８】
そして、本発明者の調査によれば、図４に示したように、ロールギャップ補正量比が３０％を超えると、肉厚偏差εが２９％を超えてしまう場合が多く発生することが判明した。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明に係る圧延ロールのロールギャップ制御装置を図５に基づいて説明した後、この本発明装置を用いて本発明に係る圧延ロールのロールギャップ制御方法を実施した場合の効果について説明する。
【００３０】
図５において、１は予め実測したロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量とから、ロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量の関係を、例えば図１に示したような線図として格納しておくデータ部である。
【００３１】
２は演算部であり、圧延開始時、前記データ部１から図１に示すような予め実測したロールパス本数と圧延ロールの溝底摩耗量の関係を読み出し、例えば圧延条件と共に入力されるロールパス本数から前記読み出した関係にロール孔型のフランジ側の摩耗量を考慮したゲインを設けて圧延ロールの溝底摩耗量ｙを予測する。そして、この予測した溝底摩耗量ｙに応じて、ロールギャップ補正量を前述の数式２によって演算し、この演算したロールギャップ補正量に相当する補正信号を圧延ロール駆動部３へ出力する。
【００３２】
本発明に係る圧延ロールのロールギャップ制御装置は上記した構成であり、次に、この本発明装置を用いて本発明に係る圧延ロールのロールギャップ制御方法を実施した場合の効果について説明する。
【００３３】
実験は、下記表１に示したように、マンドレルミルによる肉厚を３．７５ｍｍ〜１２．００ｍｍに仕上げ、最終的には外径が３１．８ｍｍ〜６３．５ｍｍ、肉厚が３．２０ｍｍ〜１１．００ｍｍの製品に圧延することにより行った。
【００３４】
この時、全７スタンドからなるマンドレルミルのうち、各スタンドのロールパス本数は、第１スタンドが約６００パス、第２スタンドが約１３，０００パス、第３スタンドが約５，６００パス、第４スタンドが約３，２００パス、第５スタンドが約１０，０００パス、第６スタンドが約５００パスであった。
【００３５】
そして、本発明の実施例では、圧延開始時、下記表１に示した適用スタンドに、同じく表１に示したゲインαを用いて、図５に示した本発明装置により前述の数式２でロールギャップ補正量を求め、適用スタンドのロールギャップ補正を行った場合の偏肉量を表１に示した。
【００３６】
下記表１には、上記した本発明を実施せず、ロールギャップを補正しないで同じ中空管材を圧延した比較例についても実験を行い、その場合の偏肉量を調査した結果も併せて示す。なお、表１中の評価は、実施例と比較例を比べたもので、◎は両者の差が０．１０ｍｍ以上改善されたもの、○は両者の差が０．０５ｍｍ以上、０．１０ｍｍ未満改善されたもの、△は両者の差が０．０１ｍｍ以上、０．０５ｍｍ未満改善されたものを示す。
【００３７】
【表１】
0004724982.tif 000002
【００３８】
上記表１より、本発明によれば、ロールパス本数に応じたロールギャップ量の補正を最適に行えるので、ロールギャップ補正を行わない比較例と比べて、マンドレルミルでの圧延時の対向性偏肉を、マンドレルミルでの仕上げ肉厚に拘わらず効果的に抑制できることが確認できた。なお、表１のitem７，８は、ゲインαが１．０であるが、予め実測したロールパス本数に対応する圧延ロールの溝底摩耗量をロールギャップ補正量として補正しているので、比較例に比べて偏肉量が抑制されていることは言うまでもない。
【００３９】
なお、上記した実施例では各スタンドについてのゲインαを同じ値としたものについて説明したが、後段のスタンドを優先するように各スタンドについてのゲインαを変化させても良いことは言うまでもない。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マンドレルミルでの圧延時に発生する対向性偏肉を効果的に抑制できる。
また、後段のスタンドほど最終肉厚寸法への影響が大きくなるので、後段のスタンドを優先してロールギャップ量の補正を実施することで、大きな効果を得ることができるようになる。
【００４１】
また、本発明方法においては、ロールギャップ量の補正は、圧延する中空管材の肉厚を考慮して行なうことで、圧延する中空管材の厚さが薄い場合も対向性偏肉の発生を効果的に抑制できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロールパス本数と溝底摩耗量の関係を示す図である。
【図２】マンドレルミルでの仕上肉厚とゲインαの関係を示す図である。
【図３】肉厚偏差εを求める際に測定する部位を示す図である。
【図４】マンドレルミルでの仕上肉厚と肉厚偏差εの関係を示す図である。
【図５】本発明の圧延ロールのロールギャップ制御装置の構成を示す図である。
【図６】対向性偏肉を説明する図である。
【符号の説明】
１  データ部
２  演算部
３  圧延ロール駆動部
【図１】
0004724982.tif 000003
【図２】
0004724982.tif 000004
【図３】
0004724982.tif 000005
【図４】
0004724982.tif 000006
【図５】
0004724982.tif 000007
【図６】
0004724982.tif 000008