(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピアサー又はエロンゲータの出側に設けられたバーステディアを開閉制御しながら圧延を行う継目無管の圧延制御方法において、ピアサー又はエロンゲータ出側におけるホローシェルの前進速度を計測し、この計測結果から前記ホローシェル先端のバーステディアへの到達予測時刻を演算し、この演算した到達予測時刻に基づき、前記ホローシェル先端がバーステディアに到達する直前にバーステディアを開放し、前記ホローシェル先端がバーステディアを通過した直後にホローシェルを保持するように開閉タイミングを制御することにより、穿孔効率の変化によるホローシェルの偏肉を防止することを特徴とする継目無管の圧延制御方法。
【請求項２】
ピアサー又はエロンゲータの出側に設けられたバーステディアの開閉制御を行う継目無管の圧延制御装置において、ピアサー又はエロンゲータとバーステディア間に設けられたホローシェルの前進速度測定手段と、この測定手段によって得た前進速度を用いて演算した前記ホローシェル先端のバーステディアへの到達予測時刻に基づき、前記前進速度に応じて、前記ホローシェル先端がバーステディアに到達する直前にバーステディアを開放し、前記ホローシェル先端がバーステディアを通過した直後にホローシェルを保持するようにバーステディアの開閉タイミングを求める開閉タイミング算出部と、この求めた開閉タイミングに基づいてバーステディアに開閉を指示する開閉指示部を備え、穿孔効率の変化によるホローシェルの偏肉を防止することを特徴とする圧延制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ピアサーやエロンゲータ（第２ピアサー）の出側に設けられたバーステディアの開閉制御を適正に行うことで、継目無管の肉厚精度の向上を可能とする継目無管の圧延制御方法、及び、この方法を実施する圧延制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
継目無管の肉厚精度は偏肉率によって評価できる。偏肉の発生には種々の原因が存在するが、ピアサー穿孔後ホローシェルの段階で発生する偏心偏肉は、ピアサー以降のマンドレルミル、サイザーやレデューサー圧延等によっても完全には矯正することはできない。
【０００３】
従って、製品肉厚の寸法精度を向上させるためには、ホローシェル段階において偏心偏肉を改善することが重要なポイントになる。そこで、従来は、この偏心肉厚を改善するために、ビレットの均熱性を向上させたり、プラグの偏心が少なくなるようにしたり、ピアサーやエロンゲータの出側にバーステディアを設置したりしていた。
【０００４】
このうちバーステディアは、穿孔前にはマンドレルバーを穿孔中心に保持し、穿孔中はホローシェル先端が通過する前にマンドレルバーの保持を開放し、ホローシェルの通過後にはホローシェルを保持し、穿孔終了前若しくは穿孔終了後に再度開放するという開閉制御が行われるが、このバーステディアの開閉制御方法として、例えば特許文献１や特許文献２が提案されている。
【０００５】
この特許文献１や特許文献２で提案されているバーステディアの開閉制御は、ホローシェルの前進速度の変化に関わらず、ホローシェルが各バーステディア間に設置している検出器を通過した信号が出力されてから一定時間経過後にバーステディアに出力される制御指令に基づいて行うようになっていた。すなわち、従来は、穿孔効率の変動を考慮してはいるものの、バーステディアへの突っ掛けトラブルに対する安全のみを見込んだ範囲でバーステディアの開閉制御を行っていたにすぎなかった。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−８０１０８号
【特許文献２】特開平７−３２８７０７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような開閉制御では、実際のホローシェル前進速度が考慮されておらず、穿孔効率のバラツキに起因するホローシェル前進速度の変化を捉えていないので、如何に同じ時間タイミングでバーステディアを開閉しても、ホローシェルとの相対位置を考えた場合はバーステディアを開閉するタイミング（時刻）にバラツキが生じると言う欠点があった。
【０００８】
つまり、ホローシェルに対してバーステディアを開放するタイミングが早すぎると、マンドレルバーの振れ間隔が長くなり、プラグとピアサーロール（以下、単に「ロール」と言う。）間で偏心した状態で穿孔されるため、偏肉が悪化する。反対に開放するタイミングが遅すぎると、バーステディアへの突っ掛けトラブルが発生することになる。
【０００９】
このような従来の問題を解決するために、本発明者らがホローシェルの偏心偏肉について調査し、それぞれの発生原因を分析した結果、製品の偏心偏肉成分のＦＦＴ（高速フーリエ変換）解析結果からホローシェルの偏肉周期が３パターン存在することが判明した。
【００１０】
そして、本発明者らがこの３パターンの周期の偏肉原因についてさらに調査した結果、偏肉が発生する周期が最も大きいものは穿孔前におけるビレット周方向加熱時の偏熱による偏肉（図４中の１）、次に大きいものはマンドレルバーの曲がりや振れ等による偏肉（図４中の２）、最も小さいものはプラグ形状やロールの初期設定等の穿孔条件による偏肉（図４中の３）であった。
【００１１】
また、上記した周期で発生する偏肉のうち、偏心量の振幅が最も大きいものは、図３より明らかなように、マンドレルバーの曲がりや振れ等による偏肉であり、この偏肉の発生周期はバーステディアの設置間隔と一致していることが判明した。
【００１２】
以上より、本発明者らは、ホローシェルの偏肉は、偏肉周期の最も小さいプラグ形状やロールの初期設定等の穿孔条件の変更だけでは改善できず、マンドレルバーの曲がりや振れ等の原因となるピアサー周辺の設備や工具の改善も必要であることを知見した。
【００１３】
そして、本発明者らは、このバーステディアの動作に着目したところ、上記開閉制御の中で、バーステディアがマンドレルバーの保持状態から開放に至る開タイミングと、再度ホローシェルを保持する閉タイミングの違いによって、ホローシェルの偏肉率（偏芯振幅）が大きく変化することを知見した。バーステディアを動作するタイミングに差が生じるのは、穿孔材質による穿孔効率の変動や穿孔条件の変動により、ホローシェルの前進速度が変動するためである。
【００１４】
本発明は、上記の本発明者らの各種の調査結果から得た知見に基づいてなされたものであり、ホローシェルが検出器を通過するときの前進速度を計測し、その計測値に基づいてバーステディアを開閉するタイミングを最適に指示することで、穿孔効率が変動しても、ホローシェル先端がバーステディアに到達する直前の最適なタイミングでバーステディアを開放し、また、ホローシェル先端がバーステディアを通過した直後にバーステディアをホローシェルの保持位置まで閉めることができるようになり、バーステディアの開閉制御に起因し、バーステディアの設置間隔と一致した周期で発生する偏心量の振幅が最も大きい偏肉を改善することができる継目無管の圧延制御方法、及び、この方法を実施する圧延制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る継目無管の圧延制御方法は、ピアサー又はエロンゲータ出側におけるホローシェルの前進速度を計測し、この計測結果から前記ホローシェル先端のバーステディアへの到達予測時刻を演算し、この演算した到達予測時刻に基づき、前記ホローシェル先端がバーステディアに到達する直前にバーステディアを開放し、前記ホローシェル先端がバーステディアを通過した直後にホローシェルを保持するように開閉タイミングを制御することにより、穿孔効率の変化によるホローシェルの偏肉を防止することとしている。
【００１６】
そして、このようにすることで、穿孔効率が変動してもホローシェルの実際の前進速度に基づいてホローシェル先端がバーステディアに到達する直前にバーステディアを開放し、また、ホローシェル先端がバーステディアを通過した直後にホローシェルを保持するように制御できるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る継目無管の圧延制御方法は、ピアサー又はエロンゲータの出側に設けられたバーステディアを開閉制御しながら圧延を行う継目無管の圧延制御方法において、ピアサー又はエロンゲータ出側におけるホローシェルの前進速度を計測し、この計測結果から前記ホローシェル先端のバーステディアへの到達予測時刻を演算し、この演算した到達予測時刻に基づき、前記ホローシェル先端がバーステディアに到達する直前にバーステディアを開放し、前記ホローシェル先端がバーステディアを通過した直後にホローシェルを保持するように開閉タイミングを制御することにより、穿孔効率の変化によるホローシェルの偏肉を防止するものである。
【００１８】
また、上記の本発明において、ホローシェルの前進速度の計測を各バーステディア毎に各バーステディアの上流側で行うようにすれば、バーステディアの開閉制御の精度がより向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
この本発明に係る継目無管の圧延制御方法は、ピアサー又はエロンゲータの出側に設けられたバーステディアの開閉制御を行う継目無管の圧延制御装置において、ピアサー又はエロンゲータとバーステディア間に設けられたホローシェルの前進速度測定手段と、この測定手段によって得た前進速度を用いて演算した前記ホローシェル先端のバーステディアへの到達予測時刻に基づき、前記前進速度に応じて、前記ホローシェル先端がバーステディアに到達する直前にバーステディアを開放し、前記ホローシェル先端がバーステディアを通過した直後にホローシェルを保持するようにバーステディアの開閉タイミングを求める開閉タイミング算出部と、この求めた開閉タイミングに基づいてバーステディアに開閉を指示する開閉指示部を備え、穿孔効率の変化によるホローシェルの偏肉を防止する圧延制御装置によって実施可能である。
【００２０】
本発明に係る継目無管の圧延制御方法によれば、穿孔効率が変動してもホローシェルの実際の前進速度に基づいてホローシェル先端がバーステディアに到達する直前にバーステディアを開放し、また、ホローシェル先端がバーステディアを通過した直後にホローシェルを保持するように制御できるので、突っ掛けトラブルを生じることなくマンドレルバーの振れを可及的に抑制できるようになる。
【００２１】
この本発明に係る継目無管の圧延制御方法は、ピアサー又はエロンゲータの出側に設けられたバーステディアの開閉制御を行う継目無管の圧延制御装置において、ピアサー又はエロンゲータとバーステディア間に設けられたホローシェルの前進速度測定手段と、この測定手段によって得た前進速度を用いて演算した前記ホローシェル先端のバーステディアへの到達予測時刻に基づき、前記前進速度に応じて、前記ホローシェル先端がバーステディアに到達する直前にバーステディアを開放し、前記ホローシェル先端がバーステディアを通過した直後にホローシェルを保持するようにバーステディアの開閉タイミングを求める開閉タイミング算出部と、この求めた開閉タイミングに基づいてバーステディアに開閉を指示する開閉指示部を備えた圧延制御装置によって実施可能である。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明に係る継目無管の圧延制御装置を図１に示す１実施例に基づいて説明し、この圧延制御装置を用いた本発明に係る継目無管の圧延制御方法に及ぶ。図１は本発明に係る継目無管の圧延制御装置の概略構成を示した図であり、１はピアサーのロール、２はビレットを穿孔した後のホローシェル、Ｂ1〜Ｂ5は前記ロール１の出側に等間隔で配置された例えば５基のバーステディアである。
【００２３】
Ｓ0はロール１の出側直近に、また、Ｓ1〜Ｓ5は各バーステディアＢ1〜Ｂ5の上流側所定位置に設けられた検出器で、穿孔されてきたホローシェル２が通過したことを検出するものである。
【００２４】
３は前記検出器Ｓ0〜Ｓ5から出力された通過情報を通過時刻情報に換算する演算部であり、この演算部３によって換算された通過時刻情報と予め入力されている検出器Ｓ0〜Ｓ5の位置情報に基づき、前進速度算出部４では隣接する検出器Ｓn-1とＳn（ｎは１〜５。以下同様）間におけるホローシェル２の前進速度Ｖnを算出する。
【００２５】
５は前進速度算出部４で算出された隣接する検出器Ｓn-1とＳn間における前進速度Ｖn  から演算したホローシェル２先端の各バーステディアＢnへの到達予測時刻に基づいて、ホローシェルに対する各バーステディアＢnの開閉タイミングを算出する開閉タイミング算出部である。
【００２６】
そして、この開閉タイミング算出部５で算出したホローシェルに対する各バーステディアＢnの開閉タイミングは開閉指示部６に出力され、開閉指示部６はこの出力信号に基づいて各バーステディアＢnに開閉指示を出す。
【００２７】
本発明に係る圧延制御装置は上記の構成であり、次にこの圧延制御装置を用いた本発明方法について説明する。圧延荷重の立ち上がり信号（図示省略）により穿孔開始と判定された後、ホローシェル２の先端の通過情報は各検出器Ｓ0〜Ｓ5によって上流側から順次演算部３に出力される。
【００２８】
演算部３では、各検出器Ｓ0〜Ｓ5から出力されてきたホローシェル２の通過情報を通過時刻情報に換算し、前進速度算出部４に出力する。前進速度算出部４は、この通過時刻情報すなわち隣接する各検出器Ｓn-1とＳn間の移動時間ｔn−ｔn-1と、予め入力されている各検出器Ｓ0〜Ｓ5の位置情報すなわち隣接する各検出器Ｓn-1とＳnの間隔Ｈnに基づいて、隣接する検出器Ｓn-1とＳn間におけるホローシェル２の前進速度Ｖnを下記の数式１によって演算し、開閉タイミング算出部５に出力する。
【００２９】
Ｖn＝Ｈn／（ｔn−ｔn-1）・・・（数１）
但し、数１の各記号の意味は下記の通りである。
Ｖn：隣接する検出器Ｓn-1とＳn間におけるホローシェル２の前進速度
Ｈn：隣接する各検出器Ｓ0〜Ｓ5の間隔
ｔn−ｔn-1：隣接する各検出器Ｓn-1とＳn間の移動時間
【００３０】
開閉タイミング算出部５は、前記数式１で求めた前進速度Ｖnと、この前進速度Ｖnでホローシェル２が移動してきた場合に当該バーステディアＢnを開放するために必要な距離Ｆnと、検出器Ｓnにおける通過時刻情報（通過検出時刻）ｔn及び検出器ＳnとバーステディアＢn間の距離Ｌnから、以下の数式２に基づいて各バーステディアＢnの開タイミングを、また、例えば数式３に基づいて各バーステディアＢnの閉タイミングを演算して開閉指示部６に出力し、開閉指示部６は各バーステディアＢnにその旨を指示する。なお、閉タイミングはバーステディア直下に検出器を設置し、ホローシェルの検出直後に閉指令を出しても良い。
【００３１】
各バーステディアＢnの開放タイミング＝ｔn＋（Ｌn−Ｆn）／Ｖn・・・（数２）
但し、数２の各記号の意味は下記の通りである。
ｔn：検出器Ｓnの通過検出時刻
Ｌn：検出器ＳnとバーステディアＢn間の距離
Ｖn：検出器Ｓn-1とＳn間におけるホローシェルの前進速度
Ｆn：前進速度Ｖnでホローシェル２が移動してきた場合に当該バーステディアＢnを開放するために必要な距離
【００３２】
ここで、Ｆnはバーステディア開閉動作時間（バーステディア閉状態から全開までの所要時間）Ｔと、ホローシェル前進速度ＶnよりＦn＝Ｔ×Ｖn＋α（αは安全のための定数）として決定する。或いは、材質、寸法毎にテーブル値を設定しておき、その時の圧延材質、寸法に応じてこのテーブル値を参照してもよい。
【００３３】
各バーステディアＢnの閉タイミング＝ｔn＋Ｌn／Ｖn・・・（数３）
次に、本発明の効果を確認するために行った実験結果について説明する。効果を確認するための実験は、図１に示した構成の装置を用いた本発明方法による圧延制御を行った実施例と、ホローシェルの前進速度を考慮せず、バーステディアへの突っかけトラブルに対する安全のみを見込んだ範囲でバーステディアの開閉制御を行っていた比較例を比較することで行った。なお、本発明の実施例ではＦnは材質、寸法毎に設定したテーブルより設定した。
【００３４】
実験は、外径が２４４．４８ｍｍ、厚さが１３．８４ｍｍ、長さが２５ｍの、炭素含有量が０．２質量％の炭素鋼のビレットを使用して行った。そして、ホローシェル通過ラインにマーキングし、ビデオ撮影してその結果から各バーステディアの開放位置を分析すると共に、偏肉率については超音波探傷試験のデータに基づいて偏肉率の分布を解析した。
【００３５】
この結果を下記表１と、図２及び図３に示す。本発明の実施例１（表１の本発明例１）では、バーステディアＢnを開放するために必要な距離Ｆnとしてホローシェルの前進速度を考慮し、前記数式２によりバーステディアの開閉制御を実施し、また、実施例２（表１の本発明例２）では前記距離Ｆnを一定として数式２によりバーステディアの開閉制御を実施した。これに対し、比較例ではホローシェルの前進速度を計測せず、ホローシェルの先端通過から一定時間経過後にバーステディアの開閉制御を実施した。なお、下記表１中の平均偏肉率は、圧延後の管を検査ラインで超音波探傷する際に測定できる「探傷全長さの最大肉厚、最小肉厚、平均肉厚」を用いて、「（最大肉厚−最小肉厚）／平均肉厚」により偏肉率を求め、この偏肉率を管全長についての平均値を算出して求めた。
【００３６】
【表１】
0004692511.tif 000002
【００３７】
本発明方法を適用しない比較例では、穿孔効率のバラツキに起因するホローシェルの前進速度の変化によって、バーステディアの開放適正位置からの実際の開放位置が図３に示すように大きくバラツクため、表１に示すように平均偏肉率が７．５１％と悪化し、図２に示すように偏肉率のバラツキも大きくなり、図３に示すようにホローシェルのバーステディアへの突っ掛けトラブルが発生する場合もあった。
【００３８】
これに対して、本発明方法を適用した場合には、図３に示すようにバーステディアの開放適正位置からの実際の開放位置のバラツキが小さくなり、その結果として表１に示すように本発明の実施例１では平均偏肉率が５．７７％と比較例に比べて大幅に改善され、実施例２では平均偏肉率が５．３６％とさらに改善された。また、図２に示すように偏肉率のバラツキも小さくなり、図３に示すように突っ掛けトラブルも確実に防止することができた。
【００３９】
このように、本発明により偏肉率が低位で安定し、また、突っ掛けトラブルが極めて効果的に抑制できることが確認できた。なお、本発明は、上記実施例に限らず、各バーステディア間には検出器を設置せず、ピアサー又はエロンゲータとバーステディア間にのみ検出器を設けたものでも良い。また、本実施例では前進速度測定手段として、検出器の位置と、隣接する検出器間をホローシェルが移動するのに要した時間から測定するものを示したが、例えばレーザードップラー速度計などの直接ホローシェルの前進速度を測定するものでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、穿孔効率が変動してもホローシェルの実際の前進速度に基づいてバーステディアの開閉タイミングを適正に制御できるので、バーステディアの開タイミングをホローシェルの先端が当該バーステディアに到達する直前まで待機できるようになって、偏肉発生を効果的に抑制でき、かつ、ホローシェルのバーステディアへの突っ掛けトラブルも確実に防止できる。
【００４１】
また、上記の本発明において、ホローシェルの前進速度の計測を各バーステディア毎に各バーステディアの上流側で行うようにすれば、バーステディアの開閉制御の精度がより向上する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る継目無管の圧延制御装置の１実施例を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施例と比較例における偏肉率とＮ数の関係を示す図である。
【図３】バーステディア適正開放位置から実際に開放した位置までの距離とその頻度の関係を示す図である。
【図４】偏肉周期とその振幅を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  ロール
２  ホローシェル
３  演算部
４  前進速度算出部
５  開閉タイミング算出部
６  開閉指示部
Ｓ0〜Ｓ5検出器
Ｂ1〜Ｂ5バーステディア
【図１】
0004692511.tif 000003
【図２】
0004692511.tif 000004
【図３】
0004692511.tif 000005
【図４】
0004692511.tif 000006