(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
孔型ロールを備えたスタンドを圧下方向を異ならせて複数台連続配置したマンドレルミルを有する製造ラインにて継目無鋼管を圧延後、圧延した鋼管の円周方向における肉厚を測定し、この測定結果に基づき、偏肉が最も小さくなるように、少なくともマンドレルミルの対をなす最終圧下スタンドにおける孔型の両側閉め込み量を個別に制御することを特徴とする継目無鋼管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マンドレルミルを使用した継目無鋼管の製造において、可及的に円周方向の肉厚差（以下、「偏肉」と言う。）を抑制できる方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
継目無鋼管の製造においては、▲１▼肉厚検査の合格率向上、▲２▼公差範囲内薄肉製管の歩留り向上、▲３▼狭寸法公差製造対応による拡販、を目的として、偏肉を可及的に抑制することが求められている。そして、２ロールスタンドのマンドレルミルを使用した継目無鋼管の製造においては、例えば特公平５−７５４８５号が提案されている。
【０００３】
この特公平５−７５４８５号で提案された方法は、隣接する２ロールスタンドが９０°交差したマンドレルミルでは、図６に示したように、溝底方向肉厚と溝底から４５°ずれた方向に偏肉が発生するために、マンドレルミルの仕上げ２〜３スタンドのワークサイドとドライブサイドに異なった閉め込み量を付与し、幾何学上円周方向の肉厚差が最も小さくなるように設定するものである。
【０００４】
なお、隣接する２ロールスタンドが９０°交差したマンドレルミルにおいて、図６に示したように、溝底方向肉厚と溝底から４５°ずれた方向に偏肉が発生するのは、以下の理由による。
【０００５】
隣接する２ロールスタンドが９０°交差したマンドレルミルを使用した圧延においては、図７（ａ）に示したように、２ロールスタンドの圧延ロール１の溝底孔型半径をＲ1 、マンドレルバー２の外径をＤb 、圧延する鋼管３の目標仕上げ肉厚をｔs 、圧延ロール１の溝底間隔をＧとした場合、溝底間隔Ｇは、Ｇ＝２Ｒ1 と、また、目標仕上げ肉厚ｔs は、ｔs ＝（Ｇ−Ｄb ）／２となるのが理想的であり、この時の幾何学上の偏肉は０である。
【０００６】
しかしながら、マンドレルバー２の保有数には限界があるので、実際には同一外径のマンドレルバー２を使用して何種類かの肉厚の鋼管３を製造することになる。例えば理想とする外径と異なる外径のマンドレルバー２を用いて圧延するに際し、図７（ｂ）に示したように、圧延ロール１の溝底間隔がＧa となるように閉め込んだ場合には、円周方向の肉厚ｔ（θ）は、ｔ（θ）＝｛Ｒ1 −（２Ｒ1 −Ｇa ）・cos （θ）／２｝−（Ｄb ／２）で表されることになる。
【０００７】
従って、円周方向０°の位置における肉厚は、ｔ（０°）＝（Ｇa ／２）−（Ｄb ／２）と、また、円周方向４５°の位置における肉厚は、ｔ（４５°）＝（Ｇa ／２）−（Ｄb ／２）＋（２0.5 −１）・（２Ｒ1 −Ｇa ）／（２・２0.5 ）と表すことができ、製造された鋼管には、幾何学上、ｔ（４５°）−ｔ（０°）＝（２0.5 −１）・（２Ｒ1 −Ｇa ）／（２・２0.5 ）の偏肉が発生することになる。
【０００８】
上記の特公平５−７５４８５号で提案された方法では、幾何学計算の上で偏肉を小さくしているが、設備の設置位置ずれや圧延ロールの偏摩耗等により、実際には、計算上発生する偏肉よりも大きな偏肉が発生する。加えて、特公平５−７５４８５号で提案された方法は、マンドレルミルの設定後に発生した偏肉については全く考慮されていないという問題もある。
【０００９】
そこで、本出願人は、特願２０００−２２９１８６号及び特願２０００−１１２６４６号を提案した。
特願２０００−２２９１８６号で提案した方法は、通常、マンドレルミル肉厚圧下最終Ｎスタンドとその１台前の（Ｎ−１）スタンドの溝底間隔は同一に設定されており、マンドレルミル出側で偏肉が小さくなっても、後工程であるサイザーやストレッチレデューサでの圧延後には、必ずしも偏肉が小さくならないことを考慮し、サイザーやストレッチレデューサの外径加工度に応じて、Ｎスタンドでの溝底方向肉厚と（Ｎ−１）スタンドでの溝底方向肉厚に差をつけ、サイザーやストレッチレデューサでの圧延後の偏肉を小さくしようとするものである。
【００１０】
また、特願２０００−１１２６４６号で提案した方法は、サイザーやストレッチレデューサの出側に熱間肉厚計を設置し、圧下最終Ｎスタンドと（Ｎ−１）スタンドの溝底方向肉厚の差を熱間肉厚計の計測結果から算出し、すなわち、サイザーやストレッチレデューサ圧延後の最終Ｎスタンドと（Ｎ−１）スタンドの溝底方向肉厚の差を求め、次材の圧延ではその肉厚差が小さくなるように、最終Ｎスタンドと（Ｎ−１）スタンドの溝底間隔に計測結果から算出した値をフィードバックして圧延するものである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人が提案した特願２０００−２２９１８６号及び特願２０００−１１２６４６号は、フィードバック制御を実施することで、特公平５−７５４８５号で提案された方法にあった問題点を解決できるものではあるが、以下の問題を内在している。
【００１２】
すなわち、特願２０００−２２９１８６号や特願２０００−１１２６４６号で提案した方法では、孔型の閉め込み量を両側とも同一量補正するので、図８（ａ）に示したような、マンドレルミルの圧下方向に発生する偏肉は抑制できるものの、図８（ｂ）に示したような、前記圧下方向からずれた位置に偏肉が発生した場合には、修正することができなかった。
【００１３】
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、マンドレルミルの圧下方向に発生する偏肉はもとより、前記圧下方向からずれた位置に発生する偏肉をも抑制することができる継目無鋼管の製造方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【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、本発明に係る継目無鋼管の製造方法は、孔型ロールを備えたスタンドを圧下方向を異ならせて連続配置したマンドレルミルを有する製造ラインで継目無鋼管を圧延した後、この圧延した鋼管の円周方向の肉厚を測定し、この測定結果に基づき、偏肉が最も小さくなるように、少なくともマンドレルミルの対をなす最終圧下スタンドにおける孔型の両側閉め込み量を個別に制御することとしている。
【００１５】
そして、このようにすることで、圧下方向に関係なく円周方向のどのような位置における偏肉をも効果的に抑制できるようになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る継目無鋼管の製造方法は、孔型ロールを備えたスタンドを圧下方向を異ならせて複数台連続配置したマンドレルミルを有する製造ラインにて継目無鋼管を圧延後、圧延した鋼管の円周方向における肉厚を測定し、この測定結果に基づき、偏肉が最も小さくなるように、少なくともマンドレルミルの対をなす最終圧下スタンドにおける孔型の両側閉め込み量を個別に制御するものである。
【００１７】
本発明に係る継目無鋼管の製造方法によれば、製造された鋼管の円周方向における肉厚を測定し、肉厚の厚い部分は薄く、肉厚の薄い部分は厚くなるように、マンドレルミルの少なくとも対をなす最終圧下スタンドにおける孔型の両側閉め込み量を個別にフィードバック制御することで、圧下方向に関係なく円周方向のどのような位置における偏肉をも効果的に抑制できるようになる。
【００１８】
本発明に係る継目無鋼管の製造方法において、製造された鋼管の円周方向における肉厚の測定は、オンライン、オフラインを問わないが、生産効率の点からいえばオンラインで肉厚を測定するのが望ましいことは言うまでもない。なお、オフラインで肉厚を測定する場合は、例えば圧延中に鋼管の管頂にマーキングを施し、切断後、前記マーキングを基に円周方向の肉厚を測定する。
【００１９】
また、本発明に係る継目無鋼管の製造方法における「個別に」とは、孔型を構成する上ロール及び下ロールの両ロールにおける両側の閉め込み量を全て制御する場合に限らず、上ロール或いは下ロールのどちらか一方のみの両側或いは片側の閉め込み量を制御する場合を含むものである。そして、その制御方向もロールの両側で反対方向に制御する場合に限らず、同方向に制御する場合を含むことは言うまでもない。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明に係る継目無鋼管の製造方法を図１及び図２に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る継目無鋼管の製造方法の説明図で、孔型を形成した圧延ロールを備えたスタンドを複数台連続配置したマンドレルミルを有する製造ラインの概略図、図２（ａ）は図１におけるマンドレルミルのＮｏ．４スタンドの説明図、（ｂ）は同じくマンドレルミルのＮｏ．５スタンドの説明図、（ｃ）は同じく熱間肉厚計のチャンネル方向の説明図である。
【００２１】
図１において、１１は圧下方向を例えば９０°ずつ異ならせたＮｏ．１からＮｏ．５スタンド１１1 〜１１5 を連続配置したマンドレルミル、１２はＮｏ．１からＮｏ．１２スタンド１２1 〜１２12からなるサイザーであり、このサイザー１２のＮｏ．１２スタンド１２12の出側に、例えば図２（ｃ）に示したような、８チャンネルの計測方向を有する熱間肉厚計１３を配置している。
【００２２】
そして、本発明では、この熱間肉厚計１３によって前記マンドレルミル１１及びサイザー１２によって製造された鋼管１４の円周方向における肉厚をオンラインで測定するのである。
【００２３】
測定した肉厚は制御装置１５に送られ、この制御装置１５では、マンドレルミル１１における例えば仕上げ用のスタンドである対をなすＮｏ．４スタンド１１4 とＮｏ．５スタンド１１5 における孔型の、図２（ａ）（ｂ）に太矢印で示した方向の両側閉め込み量を、この測定肉厚に基づき下記に説明するように個別に演算し、Ｎｏ．４スタンド１１4 とＮｏ．５スタンド１１5 にフィードバック制御するのである。
【００２４】
以下、制御装置１５で演算して求めるマンドレルミル１１のＮｏ．４スタンド１１4 、Ｎｏ．５スタンド１１5 における孔型の両側閉め込み量について説明する。
【００２５】
すなわち、Ｎｏ．４スタンド１１4 の孔型を構成する上ロール１１ａの両側に配置したシリンダ１１ａａ，１１ａｂによる閉め込み量は、図２（ｃ）に示した１〜８チャンネルのうちの、前記上ロール１１ａの肉厚圧下範囲である３，４，５チャンネル方向の肉厚測定結果をフィードバックして制御する。また、下ロール１１ｂの両側に配置したシリンダ１１ｂａ，１１ｂｂによる閉め込み量は、前記下ロール１１ｂの肉厚圧下範囲である１，８，７チャンネル方向の肉厚測定結果をフィードバックして制御する。
【００２６】
また、Ｎｏ．５スタンド１１5 の孔型を構成する上ロール１１ｃの両側に配置したシリンダ１１ｃａ，１１ｃｂによる閉め込み量は、前記上ロール１１ｃの肉厚圧下範囲である１，２，３チャンネル方向の肉厚測定結果をフィードバックして制御する。また、下ロール１１ｄの両側閉め込み量は、前記下ロール１１ｄの肉厚圧下範囲である５，６，７チャンネル方向の肉厚測定結果をフィードバックして制御する。
【００２７】
そして、制御装置１５では、その閉め込み量を以下のように決定する。
（１）Ｎｏ．５スタンド１１5 の上ロール１１ｃの両側に配置したシリンダ１１ｃａ，１１ｃｂによる閉め込み量の算出
１〜８チャンネル方向の肉厚測定データをｗｔ1 〜ｗｔ8 とした場合、これら１〜８チャンネルの肉厚測定データの平均値ｗｔave は、
ｗｔave ＝（ｗｔ1 ＋ｗｔ2 ＋…＋ｗｔ8 ）／８
で表すことができる。
【００２８】
従って、上ロール１１ｃの肉厚圧下範囲の中心である２チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ2 と前記肉厚測定データの平均値ｗｔave との差（ｗｔ2 −ｗｔave ）をｄｗｔ2 、上ロール１１ｃの肉厚圧下範囲の両端である１チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ1 と３チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ3 との差（ｗｔ1 −ｗｔ3 ）をｄｗｔ13、シリンダ１１ｃａ，１１ｃｂを開く方向を＋、閉じる方向を−とし、シリンダ１１ｃａ，１１ｃｂの制御量を夫々ｄca，ｄcbとすると、下記式のように表すことができる。
ｄcb＋ｄca＝−２×ｄｗｔ2
ｄcb−ｄca＝ｋ・ｄｗｔ13
なお、ｋは幾何学計算によればシリンダ間隔をＬ、ロール径をＲ（夫々図２（ｂ）参照）とすると、Ｌ／（Ｒ・２・２0.5 ）であるが、経験値を採用しても良い。
【００２９】
従って、上記２つの式を展開して整理すると、シリンダ１１ｃａの制御量ｄcaは、
ｄca＝（−２×ｄｗｔ2 −ｋ・ｄｗｔ13）／２
また、シリンダ１１ｃｂの制御量ｄcbは、
ｄcb＝（−２×ｄｗｔ2 ＋ｋ・ｄｗｔ13）／２
となる。
【００３０】
（２）Ｎｏ．５スタンド１１5 の下ロール１１ｄの両側に配置したシリンダ１１ｄａ，１１ｄｂによる閉め込み量の算出
下ロール１１ｄの肉厚圧下範囲の中心である６チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ6 と前記肉厚測定データの平均値ｗｔave との差（ｗｔ6 −ｗｔave ）をｄｗｔ6 、下ロール１１ｄの肉厚圧下範囲の両端である５チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ5 と７チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ7 との差（ｗｔ5 −ｗｔ7 ）をｄｗｔ57として、上記と同様にシリンダ１１ｄａ，１１ｄｂの夫々の制御量ｄda，ｄdbを演算すると、
ｄda＝（−２×ｄｗｔ6 ＋ｋ・ｄｗｔ57）／２
ｄdb＝（−２×ｄｗｔ6 −ｋ・ｄｗｔ57）／２
となる。
【００３１】
（３）Ｎｏ．４スタンド１１4 の上ロール１１ａの両側に配置したシリンダ１１ａａ，１１ａｂによる閉め込み量の算出
上ロール１１ａの肉厚圧下範囲の中心である４チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ4 と前記肉厚測定データの平均値ｗｔave との差（ｗｔ4 −ｗｔave ）をｄｗｔ4 、上ロール１１ａの肉厚圧下範囲の両端である３チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ3 と５チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ5 との差（ｗｔ3 −ｗｔ5 ）をｄｗｔ35として、上記と同様にシリンダ１１ａａ，１１ａｂの夫々の制御量ｄaa，ｄabを演算すると、
ｄaa＝（−２×ｄｗｔ4 ＋ｋ・ｄｗｔ35）／２
ｄab＝（−２×ｄｗｔ4 −ｋ・ｄｗｔ35）／２
となる。
【００３２】
（４）Ｎｏ．４スタンド１１4 の下ロール１１ｂの両側に配置したシリンダ１１ｂａ，１１ｂｂによる閉め込み量の算出
下ロール１１ｂの肉厚圧下範囲の中心である８チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ8 と前記肉厚測定データの平均値ｗｔave との差（ｗｔ8 −ｗｔave ）をｄｗｔ8 、下ロール１１ｂの肉厚圧下範囲の両端である７チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ7 と１チャンネル方向の肉厚測定データｗｔ1 との差（ｗｔ7 −ｗｔ1 ）をｄｗｔ71として、上記と同様にシリンダ１１ａａ，１１ａｂの夫々の制御量ｄaa，ｄabを演算すると、
ｄaa＝（−２×ｄｗｔ8 −ｋ・ｄｗｔ71）／２
ｄab＝（−２×ｄｗｔ8 ＋ｋ・ｄｗｔ71）／２
となる。
【００３３】
ちなみに、外径が４３５ｍｍ、肉厚が１９．０ｍｍの素管を、図１に示した構成の５スタンドのマンドレルミルにより、外径が３８２ｍｍ、肉厚が９．０ｍｍに減肉延伸圧延した後、１２スタンドのサイザーにより外径が３２３．９ｍｍ、肉厚が９．５ｍｍとなるように整えた。この場合において、本発明方法を実施した場合と、実施しない場合の熱間肉厚計での測定結果（鋼管の長手方向の平均値）の一例を下記表１及び図３に示す。なお、下記表２には、表１に示した結果を得た際の本発明法を実施した場合のマンドレルミルのＮｏ．４スタンドとＮｏ．５スタンドのシリンダの制御量を示した。
【００３４】
【表１】
0004003463.tif 000002
【００３５】
【表２】
0004003463.tif 000003
【００３６】
上記表１及び図３より明らかなように、本発明方法を採用することで、偏肉量は本発明法の実施前の１．４６ｍｍ（最大肉厚：１０．２１ｍｍ−最小肉厚：８．７５ｍｍ＝１．４６ｍｍ）から、０．５３ｍｍ（９．８９ｍｍ−９．３６ｍｍ＝０．５３ｍｍ）に減少している。
【００３７】
また、図４は上記実施例におけるマンドレルミルのＮｏ．４スタンドとＮｏ．５スタンドの本発明に基づくシリンダの制御開始直後における偏肉量の推移を示した図、図５は同じく本発明に基づくシリンダの制御開始前後における偏肉量を示した図であるが、これらより、本発明方法を実施することにより効果的に偏肉量が抑制できていることが判る。
【００３８】
本実施例では、マンドレルミルの最終圧下２スタンドにおける孔型の両側閉め込み量のみを制御するものを示したが、マンドレルミルを構成する他のスタンドにおける孔型の両側閉め込み量を制御するものでも良い。そして、その際、例えば対をなす最終圧下２スタンドでは８０％、残りのスタンドでは２０％と言うように分配してフィードバック制御するようにしても良い。また、本実施例では肉厚測定をオンラインで行ったものを示したが、オフラインで測定した結果をフィードバックしても良い。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、製造された鋼管の肉厚を測定して少なくとも対をなす最終圧下スタンドにおける孔型の両側閉め込み量を個別にフィードバック制御するので、マンドレルミルの圧下方向に発生する偏肉はもとより、前記圧下方向からずれた位置に発生する偏肉をも効果的に抑制することができ、肉厚検査の合格率が向上し、公差範囲内薄肉製管の歩留りが向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る継目無鋼管の製造方法の説明図で、孔型ロールを備えたスタンドを複数台連続配置したマンドレルミルを有する製造ラインの概略図である。
【図２】（ａ）は図１におけるマンドレルミルのＮｏ．４スタンドの説明図、（ｂ）は同じくマンドレルミルのＮｏ．５スタンドの説明図、（ｃ）は同じく熱間肉厚計のチャンネル方向の説明図である。
【図３】熱間肉厚計における測定結果の一例を示した図で、（ａ）は本発明方法を実施しない場合、（ｂ）は本発明方法を実施した場合の例を示す図である。
【図４】本発明に基づくシリンダの制御開始直後における偏肉量の推移を示した図である。
【図５】本発明に基づくシリンダの制御開始前後における偏肉量を示した図である。
【図６】隣接する２ロールスタンドが９０°交差したマンドレルミルで製造した継目無鋼管の肉厚分布を説明する図である。
【図７】隣接する２ロールスタンドが９０°交差したマンドレルミルを使用して圧延した場合の説明図で、（ａ）は偏肉が０の場合の理想的な圧延例を示す図、（ｂ）は偏肉が発生する場合の圧延例を示す図である。
【図８】（ａ）はマンドレルミルの圧下方向に発生する偏肉の図、（ｂ）は圧下方向からずれた位置に偏肉が発生した場合の図である。
【符号の説明】
１１    マンドレルミル
１１4   Ｎｏ．４スタンド
１１5   Ｎｏ．５スタンド
１２    サイザー
１３    熱間肉厚計
１４    鋼管
１５    制御装置
【図１】
0004003463.tif 000004
【図２】
0004003463.tif 000005
【図３】
0004003463.tif 000006
【図４】
0004003463.tif 000007
【図５】
0004003463.tif 000008
【図６】
0004003463.tif 000009
【図７】
0004003463.tif 000010
【図８】
0004003463.tif 000011