(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、
熱処理後の管外径を所定値とすべく、前記熱処理による管の軸長方向中央部での管外径の予測変動量と、前記中央部以外の部分での管外径の予測変動量との差分値を記憶しておき、前記中央部での管外径の予測変動量を熱処理条件に基づいて算出し、前記中央部以外の部分での管外径の予測変動量を、算出した前記中央部での管外径の予測変動量と、記憶された前記差分値との和として求め、管外径の予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする外径制御方法。
【請求項２】
ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、
熱処理後の管外径を管の軸長方向全長に亘って所定値とすべく、前記熱処理による前記軸長方向の複数位置での管外径の予測変動量を記憶しておき、該予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする外径制御方法。
【請求項３】
前記製造工程に先行して、前記定径圧延機にて先行管を圧延し、圧延した先行管に対して熱処理を施す先行工程で、熱処理前後に前記先行管の前記複数位置での管外径を測定し、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を、前記複数位置夫々での熱処理前後の管外径の測定値の差分値に基づいて定めることを特徴とする請求項２に記載の外径制御方法。
【請求項４】
ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、 矯正後の管外径を所定値とすべく、前記熱処理及び前記矯正による管の軸長方向中央部での管外径の予測変動量と、前記中央部以外の部分での管外径の予測変動量との差分値を記憶しておき、前記中央部での管外径の予測変動量を熱処理条件及び矯正条件に基づいて算出し、前記中央部以外の部分での管外径の予測変動量を、算出した前記中央部での管外径の予測変動量と、記憶された前記差分値との和として求め、管外径の予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする外径制御方法。
【請求項５】
ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、 矯正後の管外径を管の軸長方向全長に亘って所定値とすべく、前記熱処理及び前記矯正による前記軸長方向の複数位置での管外径の予測変動量を記憶しておき、該予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする外径制御方法。
【請求項６】
前記製造工程に先行して、前記定径圧延機にて先行管を圧延し、圧延した先行管に対して熱処理を施し、熱処理を施した先行管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す先行工程で、熱処理前及び矯正後に前記先行管の前記複数位置での管外径を測定し、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を、前記複数位置夫々での熱処理前及び矯正後の管外径の測定値の差分値に基づいて定めることを特徴とする請求項５に記載の外径制御方法。
【請求項７】
ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、 矯正後の管外径を所定値とすべく、前記熱処理による管外径の予測変動量を表す第１予測変動量の内の管の軸長方向中央部での値及び前記中央部以外の部分での値の差分値を表す第１差分値と、前記矯正による管外径の予測変動量を表す第２予測変動量の内の管の軸長方向中央部での値及び前記中央部以外の部分での値の差分値を表す第２差分値とを記憶しておき、前記中央部での第１予測変動量を熱処理条件に基づいて算出し、前記中央部以外の部分での第１予測変動量を、算出した前記中央部での第１予測変動量と、記憶された第１差分値との和として求め、前記中央部での第２予測変動量を矯正条件に基づいて算出し、前記中央部以外の部分での第２予測変動量を、算出した前記中央部での第２予測変動量と、記憶された前記第２差分値との和として求め、第１予測変動量及び第２予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする外径制御方法。
【請求項８】
ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、 矯正後の管外径を管の軸長方向全長に亘って所定値とすべく、前記熱処理による前記軸長方向の複数位置での管外径の予測変動量を夫々表す複数の第１予測変動量と、前記矯正による前記複数位置での管外径の予測変動量を夫々表す複数の第２予測変動量とを記憶しておき、前記第１予測変動量及び前記第２予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする外径制御方法。
【請求項９】
前記製造工程に先行して、前記定径圧延機にて先行管を圧延し、圧延した先行管に対して熱処理を施し、熱処理を施した先行管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す先行工程で、熱処理前後及び矯正後に前記先行管の前記複数位置での管外径を測定し、前記複数位置夫々での前記第１予測変動量を、前記複数位置夫々での熱処理前後の管外径の測定値の差分値に基づいて定め、前記複数位置夫々での前記第２予測変動量を、前記複数位置夫々での熱処理後及び矯正後の管外径の測定値の差分値に基づいて定めることを特徴とする請求項８に記載の外径制御方法。
【請求項１０】
ロールを有する定径機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御装置であって、
熱処理前の管の軸長方向の複数位置での管外径を測定する第１測定器と、熱処理後の前記複数位置での管外径を測定する第２測定器と、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を、前記複数位置夫々での前記第１測定器及び前記第２測定器の測定値の差分値に基づいて演算する予測変動量演算手段と、該予測変動量演算手段によって演算した予測変動量を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶した管外径の予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を演算する調整量演算手段とを備えることを特徴とする外径制御装置。
【請求項１１】
ロールを有する定径機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御装置であって、
熱処理前の管の軸長方向の複数位置での管外径を測定する第１測定器と、熱処理後の前記複数位置での管外径を測定する第２測定器と、矯正後の前記複数位置での管外径を測定する第３測定器と、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を表す複数の第１予測変動量を、前記複数位置夫々での前記第１測定器及び前記第２測定器の測定値の差分値に基づいて演算する第１予測変動量演算手段と、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を表す複数の第２予測変動量を、前記複数位置夫々での前記第２測定器及び前記第３測定器の測定値の差分値に基づいて演算する第２予測変動量演算手段と、前記第１予測変動量演算手段及び前記第２予測変動量演算手段によって夫々演算した第１予測変動量及び第２予測変動量を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶した第１予測変動量及び第２予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を演算する調整量演算手段とを備えることを特徴とする外径制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無管の外径を目標値に一致せしめ得る継目無管の外径制御方法及びその実施に使用する外径制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
継目無管の製造工程は、一般的には予め穿孔された素管をマンドレルミル等の延伸圧延機にて圧延し、圧延後の仕上げ管をサイザー等の定径圧延機にて一定の外径とすべく圧延し、矯正機にて曲がり矯正、真円度矯正を行うように編成してある。このような継目無管の製造工程にあっては、前記矯正機は真円度が高く真直ぐな管を得るためのものであって、圧延により外径を一定にさせるためのものでなく、外径変化を防止できる機能を有していないため、矯正前には全長に亘って一定の外径とされた管の端部付近の外径が、矯正によって中間部の外径に比べて収縮される等の問題を有していた。
【０００３】
そこで、特開昭62-16809号公報には、矯正前後における管軸長方向の同一位置での外径変動量を予め求めておき、この外径変動量に基づいて定径圧延機のロールの圧下位置を調整することにより、管軸長方向全長に亘って、継目無管の外径を目標値に一致させる継目無管の外径制御方法が開示されている。
【０００４】
また、継目無管の製造工程には、定径圧延機にて圧延した管に対して、熱処理装置によって焼き入れ又は焼き戻し等の熱処理を施し、この後に矯正機にて曲がり矯正、真円度矯正を行うように編成されたものもある。このような製造工程での従来の一般的な継目無管の外径制御方法では、先行して製造したロットと、材質、寸法、熱処理条件、及び矯正条件等が異なるロットを製造する場合に、作業者が経験に基づいて定径圧延機のロールの圧下量を設定していたが、このような継目無管の外径制御方法では、ロットの初期の段階で製品の品質が安定しないという問題があった。
【０００５】
そこで、特開平5-169121号公報には、以下のような継目無管の外径制御方法が開示されている。
【０００６】
特開平5-169121号公報に開示されている継目無管の外径制御方法では、先行して製造したロットと、材質、寸法、熱処理条件、及び矯正条件等が異なるロットを製造する前に、試験的に定径圧延機のロールの圧下位置を固定して新たなロットの管を定径圧延し、定径圧延直後の管外径（熱間実績外径）を測定しておく。また、最終的に得るべき管外径たる目標冷間外径、管の熱膨張率、及び定径圧延直後の予測管温度に基づいて、定径圧延直後の管外径の目標値たる目標熱間外径を求め、この目標熱間外径の管に熱処理及び矯正を施して冷却させたときの管外径と、前記目標冷間外径との誤差を算出して、算出誤差から補正パラメータを求め、この補正パラメータ、並びに、前記目標冷間外径、熱膨張率及び予測管温度に基づいて、目標熱間外径を修正し、熱間実績外径に近づける。このような目標熱間外径の修正を繰り返し、最終的に得られた補正パラメータを用いて、ロット製造時の定径圧延機のロールの圧下量を決定する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述の如き特開昭62-16809号公報に開示された継目無管の外径制御方法においては、管を定径圧延機にて定径圧延した後、焼き入れ等の熱処理を施すように編成された継目無管の製造工程では、熱処理による管の外径変動を防止することができない。
【０００８】
図26は、焼き入れによる管の外径変動を説明する説明図である。管に対し焼き入れを施す場合、管の一端側から管内面に冷却水を注入するようになっている。管の冷却は、冷却水を注入する一端側から他端側へと進行する。冷却初期においては、図26(a) に示すように、一端側の端部付近だけが冷却され、この冷却された部分の外径だけが収縮する。このとき、他の大部分は冷却されておらず、外径が収縮していないままの状態となっている。このため外径が収縮する部分は外径が収縮していない部分によって周方向に引張られ、このような引張り力を受けていないときに比べて外径の収縮は小さいものとなる。
【０００９】
これに比べて冷却終期においては、図26(b) に示すように、管の他端側の端部付近を残して冷却は完了している。即ち大部分が冷却されて外径が収縮しており、外径が収縮していないままの状態の部分は前記他端側の端部付近だけとなっている。このような状態では、この端部付近が収縮するときに、収縮する部分に引張り力を与える部分が存在せず、既に収縮した部分によって収縮する部分が周方向に圧縮されることとなる。従って、このような圧縮力を受けていないときに比べて外径の収縮は大きいものとなる。
【００１０】
以上のような理由によって、定径圧延することで管軸長方向全長に亘って一定の外径とされた管に焼き入れを施す場合、前記他端側の端部近傍の外径だけが他の部分の外径に比べて小さくなる。このように、熱処理によって発生する管の外径変動は、従来の制御方法では抑制できないという問題があった。
【００１１】
また、特開平5-169121号公報に開示されている継目無管の外径制御方法では、ロットの製造前に、試験的に定径圧延機を運転する必要があり、多くの手間を要するという問題があった。
【００１２】
また、特開平5-169121号公報に開示されている継目無管の外径制御方法を適用した場合であっても、依然として製品の管外径に誤差が生じていたため、発明者らは、種々の管の材質、寸法、熱処理条件、及び矯正条件について管外径を調べた。この結果、発明者らは、熱処理の有無及び熱処理条件によって、定径圧延終了後の熱処理及び矯正による管外径の変動量が変化することを知見した。これは管の材質、寸法、及び熱処理条件によって、管のマルテンサイト変態の態様が異なることが原因となっている。
【００１３】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、熱処理（及び矯正）による管外径の予測変動量を、熱処理条件（及び矯正条件）に基づいて算出し、又は記憶しておき、この予測変動量に基づいて定径圧延機のロールの圧下位置の調整量を求めることにより、熱処理（及び矯正）によって発生する管の外径変動を抑制し、熱処理後（又は矯正後）の管の外径を目標値に一致させることを可能とする外径制御方法を提供することを目的とする。
【００１４】
本発明の他の目的は、管の熱処理前後（熱処理前及び矯正後、又は熱処理前後及び矯正後）において、管外径を（必要に応じて管温度を）測定しておき、熱処理前後（熱処理前及び矯正後、又は熱処理前後及び矯正後）の管外径の測定値の差分値を、管外径の予測変動量とすることによって（又は該予測変動量を管温度で補正することによって）、製造ロット毎の材料の成分の相違等の要因による管外径の誤差の発生を抑制し、管外径を目標値に一致せしめ得る外径制御方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る外径制御方法は、ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、熱処理後の管外径を所定値とすべく、前記熱処理による管の軸長方向中央部での管外径の予測変動量と、前記中央部以外の部分での管外径の予測変動量との差分値を記憶しておき、前記中央部での管外径の予測変動量を熱処理条件に基づいて算出し、前記中央部以外の部分での管外径の予測変動量を、算出した前記中央部での管外径の予測変動量と、記憶された前記差分値との和として求め、管外径の予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする。
【００１６】
第２発明に係る外径制御方法は、ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、熱処理後の管外径を管の軸長方向全長に亘って所定値とすべく、前記熱処理による前記軸長方向の複数位置での管外径の予測変動量を記憶しておき、該予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする。
【００１７】
第３発明に係る外径制御方法は、第２発明に係る外径制御方法において、前記製造工程に先行して、前記定径圧延機にて先行管を圧延し、圧延した先行管に対して熱処理を施す先行工程で、熱処理前後に前記先行管の前記複数位置での管外径を測定し、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を、前記複数位置夫々での熱処理前後の管外径の測定値の差分値に基づいて定めることを特徴とする。
【００１８】
第４発明に係る外径制御方法は、ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、矯正後の管外径を所定値とすべく、前記熱処理及び前記矯正による管の軸長方向中央部での管外径の予測変動量と、前記中央部以外の部分での管外径の予測変動量との差分値を記憶しておき、前記中央部での管外径の予測変動量を熱処理条件及び矯正条件に基づいて算出し、前記中央部以外の部分での管外径の予測変動量を、算出した前記中央部での管外径の予測変動量と、記憶された前記差分値との和として求め、管外径の予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする。
【００１９】
第５発明に係る外径制御方法は、ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、矯正後の管外径を管の軸長方向全長に亘って所定値とすべく、前記熱処理及び前記矯正による前記軸長方向の複数位置での管外径の予測変動量を記憶しておき、該予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする。
【００２０】
第６発明に係る外径制御方法は、第５発明に係る外径制御方法において、前記製造工程に先行して、前記定径圧延機にて先行管を圧延し、圧延した先行管に対して熱処理を施し、熱処理を施した先行管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す先行工程で、熱処理前及び矯正後に前記先行管の前記複数位置での管外径を測定し、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を、前記複数位置夫々での熱処理前及び矯正後の管外径の測定値の差分値に基づいて定めることを特徴とする。
【００２１】
第７発明に係る外径制御方法は、ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、矯正後の管外径を所定値とすべく、前記熱処理による管外径の予測変動量を表す第１予測変動量の内の管の軸長方向中央部での値及び前記中央部以外の部分での値の差分値を表す第１差分値と、前記矯正による管外径の予測変動量を表す第２予測変動量の内の管の軸長方向中央部での値及び前記中央部以外の部分での値の差分値を表す第２差分値とを記憶しておき、前記中央部での第１予測変動量を熱処理条件に基づいて算出し、前記中央部以外の部分での第１予測変動量を、算出した前記中央部での第１予測変動量と、記憶された第１差分値との和として求め、前記中央部での第２予測変動量を矯正条件に基づいて算出し、前記中央部以外の部分での第２予測変動量を、算出した前記中央部での第２予測変動量と、記憶された前記第２差分値との和として求め、第１予測変動量及び第２予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする。
【００２２】
第８発明に係る外径制御方法は、ロールを有する定径圧延機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御方法であって、矯正後の管外径を管の軸長方向全長に亘って所定値とすべく、前記熱処理による前記軸長方向の複数位置での管外径の予測変動量を夫々表す複数の第１予測変動量と、前記矯正による前記複数位置での管外径の予測変動量を夫々表す複数の第２予測変動量とを記憶しておき、前記第１予測変動量及び前記第２予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を決定することを特徴とする。
【００２３】
第９発明に係る外径制御方法は、第８発明に係る外径制御方法において、前記製造工程に先行して、前記定径圧延機にて先行管を圧延し、圧延した先行管に対して熱処理を施し、熱処理を施した先行管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す先行工程で、熱処理前後及び矯正後に前記先行管の前記複数位置での管外径を測定し、前記複数位置夫々での前記第１予測変動量を、前記複数位置夫々での熱処理前後の管外径の測定値の差分値に基づいて定め、前記複数位置夫々での前記第２予測変動量を、前記複数位置夫々での熱処理後及び矯正後の管外径の測定値の差分値に基づいて定めることを特徴とする。
【００２４】
第10発明に係る外径制御装置は、ロールを有する定径機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御装置であって、熱処理前の管の軸長方向の複数位置での管外径を測定する第１測定器と、熱処理後の前記複数位置での管外径を測定する第２測定器と、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を、前記複数位置夫々での前記第１測定器及び前記第２測定器の測定値の差分値に基づいて演算する予測変動量演算手段と、該予測変動量演算手段によって演算した予測変動量を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶した管外径の予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を演算する調整量演算手段とを備えることを特徴とする。
【００２５】
第11発明に係る外径制御装置は、ロールを有する定径機にて管を圧延し、圧延した管に対して熱処理を施し、熱処理を施した管に対して曲がり又は真円度の矯正を施す継目無管の製造工程で、前記ロールの圧下位置を調整して継目無管の外径を制御する外径制御装置であって、熱処理前の管の軸長方向の複数位置での管外径を測定する第１測定器と、熱処理後の前記複数位置での管外径を測定する第２測定器と、矯正後の前記複数位置での管外径を測定する第３測定器と、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を表す複数の第１予測変動量を、前記複数位置夫々での前記第１測定器及び前記第２測定器の測定値の差分値に基づいて演算する第１予測変動量演算手段と、前記複数位置夫々での管外径の予測変動量を表す複数の第２予測変動量を、前記複数位置夫々での前記第２測定器及び前記第３測定器の測定値の差分値に基づいて演算する第２予測変動量演算手段と、前記第１予測変動量演算手段及び前記第２予測変動量演算手段によって夫々演算した第１予測変動量及び第２予測変動量を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶した第１予測変動量及び第２予測変動量に基づいて、前記ロールの圧下位置の調整量を演算する調整量演算手段とを備えることを特徴とする。
【００２６】
第１発明による場合は、熱処理による管外径の予測変動量を、熱処理による管外径の変動率を用いて算出し、この予測変動量に基づいて、定径圧延機のロールの圧下位置の調整量を求める。
【００２７】
管外径の変動率は、熱処理によって発生するマルテンサイト変態によって定まり、管の寸法、材質、並びに熱処理の種類、及び冷却速度等の熱処理条件毎に異なっている。従って、このような管外径の変動率を、種々の管の寸法、材質、及び熱処理条件毎に予め定めておき、これを用いて熱処理による管外径の予測変動量を算出し、管の製造時に、この予測変動量を用いて定径圧延機のロールの圧下位置を調整することにより、熱処理によって発生する管の外径変動を抑制し、熱処理後の管の外径を目標値に近づけることが可能となる。
【００２８】
前述したように、管に熱処理を施した場合には、管の中央部での管外径の変動量と、管の端部付近での管外径の変動量とは異なっている。従って、中央部での管外径の予測変動量と中央部以外の部分での管外径の予測変動量との差分値を記憶しておき、管の中央部での管外径の予測変動量を熱処理条件に基づいて算出し、この予測変動量と前記差分値との和を求めることにより、管の中央部だけでなく、管の中央部以外の部分での管外径の予測変動量を正確に求めることができ、外径制御を高精度に実施することが可能となる。
【００２９】
また、管の軸長方向全長に亘る複数位置での管外径の予測変動量を夫々記憶する場合に比して、管外径の予測変動量が管の中央部とは異なる前記中央部以外の部分についてだけ、前記差分値を記憶すればよいため、記憶すべきデータ量の低減が可能となる。
【００３０】
また、前記差分値を、種々の管の寸法、材質、及び熱処理条件毎に予め定めておくことにより、試験的に定径圧延機を運転しなくても、中央部での管外径の予測変動量を算出することにより、これと前記差分値とから中央部以外の部分での管外径の予測変動量も得ることができ、これによって先行して製造したロットと材質、寸法、及び熱処理条件等が異なるロットを製造する場合の作業の手間を削減することが可能となる。
【００３１】
第２発明による場合は、熱処理による管軸長方向の複数位置での管外径の予測変動量に基づいて、定径圧延機のロールの圧下位置の調整量を求める。熱処理を行った場合の管の外径変動の分布は、管の寸法、熱処理の種類、管の材質等により、夫々個別のパターンを示す。従って、製造する管の寸法、熱処理の種類、及び管の材質等から、製造する管の外径の変動量を予測しておき、この予測変動量を予め定め、この予測変動量を打ち消すように定径圧延機のロールの圧下位置を調整することにより、熱処理によって発生する管の外径変動を抑制し、熱処理後の管の外径を管軸長方向全長に亘って目標値に近づけることが可能となる。
【００３２】
第３及び第10発明による場合は、先行工程での先行管の熱処理前後において、管外径を測定し、熱処理前後の先行管の管外径の測定値の差分値に基づいて、管外径の予測変動量を定める。管の寸法、熱処理の種類、及び管の材質等からの管の外径の予測変動量は、製造ロット毎の材料の成分の相違等の要因によって、実際の管の外径の変動量と異なっている。従って、このような誤差を含んだ予測変動量を用いて外径制御を行った場合、得られた管の外径は目標と一致しないこととなる。そこで、実際に測定した先行管の管外径を用いて予測変動量を定め、この予測変動量を用いて外径制御を行うことにより、管外径を更に正確に目標値に近づけることが可能となる。
【００３３】
管に矯正を施す場合、管の中央部では、矯正の間の冷却に伴う熱収縮以外の理由、即ち管の組織が変化すること等による管外径の変動は殆ど発生しないが、管の両端部では、管の中央部に比して縮径する。
【００３４】
第４発明による場合は、管に熱処理及び矯正を施したとき、管の中央部での管外径の変動量と、管の端部付近での管外径の変動量とは異なることに着目し、中央部での管外径の予測変動量と中央部以外の部分での管外径の予測変動量との差分値を記憶しておき、管の中央部での管外径の予測変動量を熱処理条件及び矯正条件に基づいて算出し、この予測変動量と前記差分値との和を求めることにより、管の中央部だけでなく、管の中央部以外の部分での管外径の予測変動量を正確に求めることができ、更に正確に外径制御を行うことが可能となる。
【００３５】
また、管の軸長方向全長に亘る複数位置での管外径の予測変動量を夫々記憶する場合に比して、管外径の予測変動量が管の中央部とは異なる前記中央部以外の部分についてだけ、前記差分値を記憶すればよいため、記憶すべきデータ量の低減が可能となる。
【００３６】
また、前記差分値を、種々の管の寸法、材質、熱処理条件、及び矯正条件毎に予め定めておくことにより、試験的に定径圧延機を運転しなくても、中央部での管外径の予測変動量を算出することにより、これと前記差分値とから中央部以外の部分での管外径の予測変動量も得ることができ、これによって先行して製造したロットと材質、寸法、熱処理条件、及び矯正条件等が異なるロットを製造する場合の作業の手間を削減することが可能となる。
【００３７】
第５発明による場合は、熱処理及び矯正による管軸長方向の複数位置での管外径の予測変動量に基づいて、定径圧延機のロールの圧下位置の調整量を求める。熱処理及び矯正を行った場合の管の外径変動の分布もまた、管の寸法及び材質の条件、熱処理の条件、並びに矯正の条件等により、夫々個別のパターンを示す。従って、製造する管の寸法及び材質の条件、熱処理の条件、矯正の条件等から、製造する管の外径の変動量を予測しておき、この予測変動量を予め定め、この予測変動量を打ち消すように定径圧延機のロールの圧下位置を調整することにより、熱処理及び矯正によって発生する管の外径変動を抑制し、熱処理及び矯正後の管の外径を管軸長方向全長に亘って目標値に近づけることが可能となる。
【００３８】
第６発明による場合は、先行工程での先行管の熱処理前及び矯正後において、管外径を測定し、熱処理前及び矯正後の先行管の管外径の測定値の差分値に基づいて、管外径の予測変動量を定める。管の寸法及び材質の条件、熱処理の条件、及び矯正の条件等からの管の外径の予測変動量は、製造ロット毎の材料の成分の相違等の要因によって、実際の管の外径の変動量と異なっている。従って、このような誤差を含んだ予測変動量を用いて外径制御を行った場合、得られた管の外径は目標と一致しないこととなる。そこで、実際に測定した先行管の管外径を用いて予測変動量を定め、この予測変動量を用いて外径制御を行うことにより、管外径を更に正確に目標値に近づけることが可能となる。
【００３９】
第７発明による場合は、中央部での第１予測変動量と中央部以外の部分での第１予測変動量との差分値たる第１差分値を記憶しておき、同様に中央部での第２予測変動量と中央部以外の部分での第２予測変動量との差分値たる第２差分値を記憶しておき、管の中央部での第１予測変動量及び第２予測変動量を熱処理条件及び矯正条件に基づいて夫々算出し、算出した第１予測変動量と前記第１差分値との和、及び算出した第２予測変動量と前記第２差分値との和を夫々求めることにより、管の中央部だけでなく、管の中央部以外の部分での第１予測変動量及び第２予測変動量を正確に求めることができ、更に正確に外径制御を行うことが可能となる。
【００４０】
また、管の軸長方向全長に亘る複数位置での第１予測変動量及び第２予測変動量を夫々記憶する場合に比して、第１予測変動量及び第２予測変動量が管の中央部とは異なる前記中央部以外の部分についてだけ、前記第１差分値及び第２差分値を記憶すればよいため、記憶すべきデータ量の低減が可能となる。
【００４１】
また、前記第１差分値を、種々の管の寸法、材質、及び熱処理条件毎に予め定めておき、前記第２差分値を、種々の管の寸法、材質、及び矯正条件毎に予め定めておくことにより、試験的に定径圧延機を運転しなくても、中央部での第１予測変動量及び第２予測変動量を算出することにより、これと前記第１差分値及び前記第２差分値とから中央部以外の部分での第１予測変動量及び第２予測変動量も得ることができ、これによって先行して製造したロットと材質、寸法、熱処理条件、及び矯正条件等が異なるロットを製造する場合の作業の手間を削減することが可能となる。
【００４２】
第８及び第11発明による場合は、熱処理による管軸長方向の複数位置での管外径の予測変動量を表す第１予測変動量と、矯正による前記複数位置での管外径の予測変動量を表す第２予測変動量とに基づいて、定径圧延機のロールの圧下位置の調整量を求める。熱処理による外径変動及びこれを修正するために必要なロールの圧下位置の調整量の関係と、矯正による外径変動及びこれを修正するために必要なロールの圧下位置の調整量の関係とは、相違する場合がある。このような場合には、種々の条件から前記第１予測変動量及び前記第２予測変動量を個別に求め、この第１予測変動量及び第２予測変動量を打ち消すように定径圧延機のロールの圧下位置を調整することにより、熱処理及び矯正によって発生する管の外径変動を抑制し、熱処理及び矯正後の管の外径を管軸長方向全長に亘って目標値に近づけることが可能となる。
【００４３】
第９発明による場合は、先行工程での先行管の熱処理前後及び矯正後において、管外径を測定し、熱処理前後の先行管の管外径の測定値の差分値に基づいて第１予測変動量を定め、熱処理後及び矯正後の先行管の管外径の測定値の差分値に基づいて第２予測変動量を定める。管の寸法及び材質の条件、熱処理の条件、及び矯正の条件等からの管の外径の第１予測変動量及び第２予測変動量は、製造ロット毎の材料の成分の相違等の要因によって、実際の管の外径の変動量と異なっている。従って、このような誤差を含んだ第１予測変動量及び第２予測変動量を用いて外径制御を行った場合、得られた管の外径は目標と一致しないこととなる。そこで、実際に測定した管外径を用いて第１予測変動量及び第２予測変動量を定め、この第１予測変動量及び第２予測変動量を用いて外径制御を行うことにより、管外径を更に正確に目標値に近づけることが可能となる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る外径制御装置を継目無管の製造工程に適用した場合の実施の形態１の要部の構成を示す模式図である。図中Ｐは図示しない延伸圧延機にて所定の圧延が施された仕上げ管である。仕上げ管Ｐは複数のロール２，２対を有する定径圧延機１にて管軸長方向に定径圧延された後、熱処理装置３によって熱処理が施され、製品たる継目無管SPとなる。また、図中４は、継目無管の外径制御を行う外径制御装置を示している。
【００４５】
外径制御装置４には、ハードディスク等の記憶部4a並びにＣＰＵ及びＲＡＭ等からなる制御部4bが設けられており、記憶部4aには、継目無管の寸法、継目無管の材料、及び熱処理の種類等の夫々の条件毎に、後述する熱処理による管外径の変動率γが予め記憶されている。また、記憶部4aには、種々の材料の熱膨張率α、並びに定径圧延機のミル剛性係数ｍが記憶されている。外径制御装置４は、ロール２，２，…の圧下位置を制御する圧下位置制御装置７，７，…に接続されている。そして、圧下位置制御装置７，７，…には、モータＭ，Ｍ，…が接続されており、圧下位置制御装置７，７，…が外径制御装置４から入力した圧下位置制御信号に応じてモータＭ，Ｍ，…を駆動し、ロール２，２，…の圧下位置を制御するようになっている。
【００４６】
また、外径制御装置４から、ロール２，２，…の回転数を指示する回転制御信号が、定径圧延機１に与えられるようになっており、定径圧延機１は、与えられた回転制御信号に応じて、ロール２，２，…の回転数を制御すべくなしてある。
【００４７】
定径圧延機１には、搬送されてきた仕上げ管Ｐの先後端を検出するための熱片検出器からなる管端検出センサ11及び管先端からの距離を測定するためのタッチロール式の距離センサ12が設けられており、この管端検出センサ11及び距離センサ12が外径制御装置４に接続されていて、管端検出センサ11及び距離センサ12から出力される信号が外径制御装置４に入力されるようになっている。
【００４８】
また、熱処理装置３の入口側及び出口側には、夫々熱処理前、熱処理後の管の外径を測定する外径測定センサ2a，2bが設けられ、同じく夫々熱処理前、熱処理後の管温度を測定する温度センサ23a ，23b が設けられている。外径測定センサ2a，2bは、夫々継目無管SPの外径よりも広幅の光束を有する光線を発生する光線発生源及びこの光線が遮断された暗部の長さを捉える受光部からなっており、測定した管の外径に応じた信号を外径制御装置４へ送信すべく、外径制御装置４に接続されている。同様に温度センサ23a ，23b も、外径制御装置４に接続されていて、温度センサ23a ，23b から出力される信号が外径制御装置４に入力されるようになっている。
【００４９】
更に熱処理装置３の入口側には、前記管端検出センサ11及び距離センサ12と同様の構造の管端検出センサ21a 及び距離センサ22a が設けられ、熱処理装置３の出口側には、管端検出センサ21b 及び距離センサ22b が設けられている。管端検出センサ21a ，21b 及び距離センサ22a ，22b は、外径制御装置４に接続されている。
【００５０】
なお、管端検出センサ11，21a ，21b 及び距離センサ12，22a ，22b に夫々熱片検出器及びタッチロール式の距離測定器を用いる構成としたが、これに限定されず、例えば、発光器と受光器とを備える遮光式材料検出器を用いて管端検出センサ11，21a ，21b を構成し、例えば、非接触式長さ計等を用いて及び距離センサ12，22a ，22b を構成してもよい。
【００５１】
図２は、管の外径の熱処理についての予測変動量の分布の一例を示すグラフである。図２において、横軸は管端からの距離ｘを表し、縦軸は管の外径の予測変動量ΔD(x)を表している。管の外径の予測変動量ΔD(x)は、熱処理前の管の外径、即ち、仕上げ管Ｐを定径圧延機１にて定径圧延した直後の管の管端からの距離ｘの位置における外径D1(x) と、予測した熱処理後の管の管端からの距離ｘの位置における外径D2(x) とによって、ΔD(x)＝D2(x) −D1(x) で表される値としている。図２に示すように、管の外径の熱処理についての予測変動量ΔD(x)の分布を表すデータは、管軸長方向の複数の位置における管の外径の予測変動量ΔD(x)を表している。このデータでは、管の後端を除く部分では、予測変動量ΔD(x)が一定の負の値となっており、管の後端部分では、後端に近づくほど予測変動量ΔD(x)が直線的に減少している。つまり、このデータでは、熱処理によって管の後端を除く部分では一定量縮径し、管の後端部分では、後端に近づくほどその縮径量が直線的に増加するように縮径している。
【００５２】
なお、このような管の外径の熱処理についての予測変動量の分布を表すデータは、管の軸長方向の複数の位置での予測変動量ΔD(x)を夫々表すデータ（離散値表現）であってもよく、先端部分及び後端部分の予測変動量ΔD(x)が、直線的に変化していることを利用して、先端部分及び後端部分を除く部分（以下、中央部という）での予測変動量ΔD(x)と、該中央部の両端の軸長方向の位置、即ちΔD(x)が減少し始める位置と、先端部分及び後端部分のΔD(x)の変化率とを表すデータ（関数表現）であってもよい。後者の方が、記憶部4aの記憶容量を削減できるという利点がある。
【００５３】
図３は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態１の外径制御の処理手順を示すフローチャートである。ユーザが外径制御装置４に備えられた入力装置を操作することによって、製造する継目無管の寸法、材料、及び熱処理の種類等の条件を外径制御装置４へ入力する。外径制御装置４は、この条件を受け付け(S41) 、この条件に対応付けられた予測変動量の分布を表すデータを記憶部4aから読み出す(S42) 。管端からの距離を表す変数ｘの値を０とし(S43) 、管端検出センサ11が管の先端を検出したか否かを判別する(S44) 。S44 において、管の先端を検出した場合には、S45 へ移り、検出していない場合には、S44 の処理を繰り返す。
【００５４】
次に、予測変動量ΔD(x)と同じだけロール２，２，…の圧下位置を変更すべく、ΔS(x)＝−ΔD(x)で表されるロール２，２，…の圧下位置の調整量ΔS(x)を算出し(S45) 、調整量ΔS(x)を表す圧下位置制御信号を圧下位置制御装置７，７，…へ出力する(S46) 。そして、予測変動量ΔD(x)が最後の予測変動量のデータ、即ち、管の後端の予測変動量のデータであるか否かを判別する(S47) 。
【００５５】
S47 において、予測変動量ΔD(x)が最後の予測変動量のデータでない場合、ｘを１インクリメントし(S48) 、距離センサ12の検出結果より、仕上げ管Ｐが所定距離進行したか否かを判別する(S49) 。S49 において、仕上げ管Ｐが所定距離進行した場合には、S45 へ戻り、進行していない場合には、S49 を繰り返す。そして、S47 において、予測変動量ΔD(x)が最後の予測変動量のデータである場合には、処理を終了する。
【００５６】
なお実施の形態１においては、図２に示すような、管の後端部分だけで直線的に予測変動量ΔD(x)が減少しており、その他の部分では予測変動量ΔD(x)が一定であるようなデータを記憶部2aに記憶する構成としたが、管端部での温度履歴の差異等により、管の先端部分においても予測変動量ΔD(x)が変化している場合がある。また、熱処理後に矯正を行う場合にも、管の先端部分で予測変動量ΔD(x)が変化する。図４は、管の外径の熱処理についての予測変動量の分布の一例を示すグラフである。図４において、横軸は管端からの距離ｘを表し、縦軸は管の外径の予測変動量ΔD(x)を表している。このデータでは、管の先端部分及び後端部分を除く部分では、予測変動量ΔD(x)が一定の負の値となっており、管の先端部分では、先端に近付くほど、予測変動量ΔD(x)が直線的に減少しており、管の後端部分では、後端に近づくほど予測変動量ΔD(x)が前記先端部分よりも大きく直線的に減少している。つまり、このデータでは、熱処理によって管の先端部分及び後端部分を除く部分では一定量縮径し、管の先端部分及び後端部分では、管端に近づくほどその縮径量が直線的に増加するように縮径している。従って、管の先端部分及び後端部分で夫々直線的に予測変動量ΔD(x)が減少しており、その他の部分では予測変動量ΔD(x)が一定であるようなデータを記憶部2aに記憶する構成としてもよい。
【００５７】
以上の如き構成により、外径制御装置４から圧下位置制御信号を入力した圧下位置制御装置７，７，…は、この圧下位置制御信号に応じてモータＭ，Ｍ，…を駆動制御し、モータＭ，Ｍ，…の駆動量に応じて、ロール２，２，…の圧下位置が制御せしめられる。この結果、定径圧延機１によって仕上げ管Ｐが、熱処理装置３の熱処理による管外径の変動を打ち消すべく、予測変動量ΔD(x)に応じた外径に圧延され、この後に熱処理装置３によって管に熱処理が施される。これにより、管全長に亘って目標の外径に略一致した外径を有する継目無管SPが得られることとなる。
【００５８】
なお実施の形態１においては、記憶部4aに、管の寸法、材質、及び熱処理条件毎の管軸長方向の管の外径の熱処理による予測変動量の分布を表すデータを記憶しておき、これらの中から制御対象の管の寸法、材質、及び熱処理条件に該当するデータを取得し、これを用いて管の外径制御を行う構成について述べたが、これに限定されるものではなく、熱処理装置３による熱処理の後に、管に対して真円度又は曲がり矯正を施すように矯正機を設けて編成された継目無管の製造工程で、記憶部4aに管の寸法、材質、熱処理条件、及び矯正条件毎の管軸長方向の管の外径の熱処理及び矯正による予測変動量の分布を表すデータを記憶しておき、これらの中から制御対象の管の寸法、材質、熱処理条件、及び矯正条件に該当するデータを取得し、これを用いて管の外径制御を行う構成としてもよいことはいうまでもない。
【００５９】
（実施の形態２）
外径制御装置４は、記憶部4aに、前記外径測定センサ2aの測定結果の管外径と、前記管端検出センサ21a 及び距離センサ22a の測定結果の管の軸長方向の位置とを対応付けて記憶し、また、前記外径測定センサ2bの測定結果の管外径と、前記管端検出センサ21b 及び距離センサ22b の測定結果の管の軸長方向の位置とを対応付けて記憶するようになっている。実施の形態２に係る外径制御装置４のその他の構成は、実施の形態１に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
図５は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態２の予測変動量算出の処理手順を示すフローチャートである。まず、管端からの距離を表す変数ｘの値を０とし(S501)、管端検出センサ21a が管先端を検出したときに、外径測定センサ2aの測定結果D1(x) を受け付け(S502)、これを記憶部4aに記憶させる(S503)。
【００６１】
次に、前記測定結果D1(x) が、管後端に対応付けられたデータであるか否かを判別し(S504)、S504において測定結果D1(x) が管後端に対応付けられたデータでない場合には、ｘを１インクリメントし(S505)、S502に戻る。S504において測定結果D1(x) が管後端に対応付けられたデータである場合には、S508へ移る。管後端に対応付けられたデータであるか否かは、例えば、測定結果D1(x) が０であるか否か、又は管端検出センサ21a が管後端を検出することによって判別することが可能である。
【００６２】
S508〜512 は熱処理後のデータの採取の処理であり、その処理の内容は、S501〜505 の熱処理前のデータの採取の処理と同様であるので、説明を省略する。
【００６３】
次いで、以下の手順で熱処理前のデータと熱処理後のデータとの差分を求める。まず、ｘ＝０とする(S515)。記憶部4aに記憶されたD1(x) 及びD2(x) を読み出し(S516)、下記の式(1) にしたがって、管外径の予測変動量ΔD(x)を算出する(S517)。
ΔD(x)＝D2(x) −D1(x)   …(1)
【００６４】
算出した管外径の予測変動量ΔD(x)を、記憶部4aに記憶させ(S518)、ｘが管の軸長方向後端の位置か否かを判別し(S519)、ｘが管の軸重方向後端の位置でない場合には、ｘを１だけインクリメントし(S520)、S516に戻る。S519において、ｘが管の軸長方向後端の位置である場合には、処理を終了する。
【００６５】
なお実施の形態２では、外径測定センサ2aが管外径を測定する管の軸長方向の間隔と、外径測定センサ2bが管外径を測定する管の軸長方向の間隔とを同じとしたが、外径測定センサ2a，2b夫々によって管の軸長方向の異なる間隔で管外径を測定し、夫々の管の軸長方向の同一位置における測定結果についてだけ予測変動量ΔD(x)を算出するようにしてもよい。
【００６６】
また、１つの管の軸長方向の複数の位置において熱処理前後で測定した外径を用いて予測変動量を求める構成としたが、複数の管について夫々複数位置において熱処理前後で外径を測定し、夫々の管の軸長方向の同一位置における熱処理前及び熱処理後夫々についての測定値を平均し、この熱処理前の平均値と熱処理後の平均値との差分を予測変動量とするようにしてもよい。
【００６７】
以上の如き構成により、予め予測変動量ΔD(x)を用意していなくても、例えば継目無管の製造に先行して定径圧延及び熱処理を施す先行管について熱処理前後の外径を測定し、この測定結果から予測変動量ΔD(x)を定めることができ、このように定めた予測変動量ΔD(x)を用いて外径制御を行うことにより、例えば製造ロット毎に異なる材質の変化に合わせて外径制御を行う等、よりきめ細かな外径制御を行うことができる。
【００６８】
また、製造ロット毎に管外径の予測変動量ΔD(x)を算出して更新し、最新の予測変動量ΔD(x)を次のロットの製造時の外径制御に供し、これを繰り返すことにより、当初設定した予測変動量ΔD(x)が十分な精度を確保されていない場合であっても、次第に予測変動量ΔD(x)が妥当な値に修正され、制御精度の向上が期待できる。
【００６９】
この場合には、製造ロットによっては採取データの異常が発生することがあるので、下記の式(2) にしたがって、現在の製造ロットの予測変動量ΔＤi (x) 及び一つ前の製造ロットの予測変動量ΔＤi-1 (x) を指数平滑化した値を求め、これを予測変動量ΔD(x)とすることが好ましい。
ΔD(x)＝（１−Ｃ）・ΔＤi (x) −１＋Ｃ・ΔＤi (x)   …(2)
【００７０】
なお実施の形態２においては、熱処理装置３の入口側及び出口側に外径測定センサ2a，2bを設け、熱処理前後の管外径D1(x) ，D2(x) を測定し、これらの差分値を熱処理による管外径の予測変動量ΔD(x)とする構成について述べたが、これに限定されるものではなく、熱処理装置３による熱処理の後に管に対して真円度又は曲がり矯正を施すように矯正機を設けて編成された継目無管の製造工程で、熱処理装置３の入口側及び矯正機の出口側に夫々外径測定センサを設け、熱処理前及び矯正後の管外径を測定し、これらの差分値を熱処理及び矯正による管外径の予測変動量とする構成としてもよいことはいうまでもない。
【００７１】
（実施の形態３）
この実施の形態３において外径制御装置４の記憶部4aには、種々の材料の熱膨張率αが記憶されている。外径制御装置４のその他の構成は、実施の形態２に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【００７２】
図６及び図７は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態３の制御部4bの処理手順を示すフローチャートである。S601〜612 の処理は、S602(S609)において、外径D1(x)(D2(x))と共に、温度センサ23a(23b)から管温度T1(x)(T2(x))を受け付け、S603(S610)において、外径D1(x)(D2(x))と共に、管温度T1(x)(T2(x))を記憶部4aに記憶させる他、実施の形態２のS501〜512 の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００７３】
次に、圧延中の管の材料に対応付けられた熱膨張率αを記憶部4aから読み出す(S615)。S616〜618 の処理は、実施の形態２のS515〜517 の処理と同様であるので、その説明を省略する。次に記憶部4aに記憶されたT1(x) 及びT2(x) を読み出し(S619)、下記の式(3) にしたがって、熱処理の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtht(x) を算出する(S620)。
ΔDtht(x) ＝（T2(x) −T1(x) ）・α・Ｄ  …(3)
【００７４】
そして、S618で算出した管外径の予測変動量ΔD(x)と、S620で算出した熱処理の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtht(x) との差分値を求め、この差分値を管外径の予測変動量ΔD(x)とする(S621)。S622〜624 の処理は、実施の形態２のS518〜520 の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００７５】
以上の如き構成により、管外径の予測変動量ΔD(x)から、熱処理の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtht(x) を取り除くことができ、更に正確に管外径の予測変動量ΔD(x)を求めることができる。
【００７６】
なお実施の形態３においては、温度センサ23a ，23b によって熱処理前後の管温度を測定する構成としたが、これに限るものではなく、熱処理前後の管温度を計算によって求める構成であってもよい。
【００７７】
また実施の形態３においては、熱処理装置３の入口側及び出口側に夫々設けた温度センサ23a ，23b により熱処理前後の管温度T1(x) ，T2(x) を測定し、これらを用いて熱処理による管外径の予測変動量ΔD(x)を補正する構成について述べたが、これに限定されるものではなく、熱処理装置３による熱処理の後に、管に対して真円度又は曲がり矯正を施すように矯正機を設けて編成された継目無管の製造工程で、熱処理装置３の入口側及び矯正機の出口側に夫々温度センサを設け、熱処理前及び矯正後の管温度を測定し、これらを用いて、前述した処理と同様の処理を行い、熱処理及び矯正による管外径の予測変動量を補正する構成としてもよいことはいうまでもない。
【００７８】
（実施の形態４）
図８は、管の外径の熱処理についての予測変動量偏差ΔD0(x) の分布の一例を示すグラフである。管の外径の熱処理ついての予測変動量偏差ΔD0(x) は、管の中央部における外径の熱処理についての予測変動量と、管の先端部分及び後端部分における外径の熱処理についての予測変動量との偏差を表している。図４に示す如く、管の先端部分及び後端部分を除く部分では、予測変動量ΔD(x)が一定となっており、管の先端部分では、先端に近付くほど、予測変動量ΔD(x)が直線的に減少しており、管の後端部分では、後端に近づくほど予測変動量ΔD(x)が前記先端部分よりも大きく直線的に減少している。従って、管の中央部（管の両端から夫々 600mmまでの部分を除く部分）では、予測変動量偏差ΔD0(x) が略０であり、管の先端部（管２先端から 600mmまでの部分）では、先端に近付くほど予測変動量偏差ΔD0(x) が直線的に減少している。また管後端の部分（管の後端から 600mmまでの部分）では、後端に近付くほど予測変動量偏差ΔD0(x) が前記先端部分よりも大きく直線的に減少している。
【００７９】
記憶部4aには、管の先端部分及び管の後端部分での予測変動量偏差ΔD0(x) の分布を表すデータが記憶されている。このデータは、先端部分及び後端部分での管の軸長方向の複数位置での予測変動量偏差ΔD0(x) を夫々表すデータとされている。
【００８０】
なお、管の先端部分及び管の後端部分での予測変動量偏差ΔD0(x) の分布を表すデータを、先端部分及び後端部分での管の軸長方向の複数位置での予測変動量偏差ΔD0(x) を夫々表すデータとしたが、これに限るものではなく、管の中央部の両端の軸長方向の位置、即ちΔD0(x) が０から減少し始める位置と、先端部分及び後端部分のΔD0(x) の変化率とを表すデータとしてもよい。
【００８１】
また、記憶部4aには、継目無管の寸法、継目無管の材料、及び熱処理の種類等の夫々の条件毎に、熱処理による管外径の変動率γが予め記憶されており、種々の材料の熱膨張率αが記憶されている。
【００８２】
実施の形態４に係る外径制御装置４のその他の構成は、実施の形態１に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【００８３】
図９は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態４の外径制御の処理手順を示すフローチャートである。ユーザは、外径制御装置４に備えられた入力装置を操作することによって、製造する継目無管の寸法、材料、及び熱処理の種類等の条件、並びに室温Tr及び定径圧延終了直後の管の平均温度Tsを外径制御装置４へ入力する。外径制御装置４は、これらの入力を受け付け(S701)、この条件に対応する熱処理による管外径の変動率γ、熱膨張率α、及び予測変動量偏差ΔD0(x) の分布を表すデータを記憶部4aから読み出す(S702)。
【００８４】
次に、下記の式(4) にしたがって、熱処理による管外径の予測変動量ΔDht を算出する(S703)。
ΔDht ＝γ・Ｄ      …(4)
但し、Ｄ：製品の管外径
【００８５】
また下記の式(5) にしたがって、管外径の熱収縮量ΔDtを算出する(S704)。
ΔDt＝（Ts−Tr）・α・Ｄ      …(5)
【００８６】
この管外径の熱収縮量ΔDtは、継目無管SPが、定径圧延機１による定径圧延が終了した直後の管温度Tsから、室温Trまで冷却されることによる熱収縮の予測値を表している。
【００８７】
そして、中央部分での管外径の予測変動量ΔDaimを、下記の式(6) にしたがって算出する(S705)。
ΔDaim＝ΔDht ＋ΔDt      …(6)
【００８８】
S706及びS707の処理は、実施の形態１のS43 及びS44 の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００８９】
次に、管外径の予測変動量ΔD(x)を、下記の式(7) にしたがって算出する(S708)。
ΔD(x)＝ΔDaim＋ΔD0(x)   …(7)
【００９０】
S709〜713 の処理は、実施の形態１のS45 〜49の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００９１】
以上の如き構成により、予測変動量ΔD(x)の分布を表すデータを記憶部4aに記憶する場合に比して、記憶容量を削減することが可能となる。
【００９２】
なお実施の形態４においては、管の先端部分及び後端部分を、管の外径が一定となる管の中央部よりも管外径が減少している部分としたが、これに限るものではなく、例えば、管端から、管長に対して所定の比率（10％等）の長さの部分としてもよく、管端から所定の長さ（1000mm等）の部分としてもよい。
【００９３】
また実施の形態４においては、記憶部4aに、管軸長方向の複数位置における管の外径の熱処理についての予測変動量偏差ΔD0(x) を記憶しておき、管の外径の熱処理についての予測変動量ΔDaimを算出し、これらを用いて熱処理による管外径の予測変動量ΔD(x)を求めて、管の外径制御を行う構成について述べたが、これに限定されるものではなく、熱処理装置３による熱処理の後に、管に対して真円度又は曲がり矯正を施すように矯正機を設けて編成された継目無管の製造工程で、記憶部4aに、管軸長方向の複数位置における管の外径の熱処理及び矯正についての予測変動量偏差を記憶しておき、管の外径の熱処理及び矯正についての予測変動量を算出し、これらを用いて、前述した処理と同様の処理を行い、熱処理及び矯正による管外径の予測変動量を求めて、管の外径制御を行う構成としてもよいことはいうまでもない。
【００９４】
（実施の形態５）
この実施の形態５に係る外径制御装置４の構成は、実施の形態２に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【００９５】
図10は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態５の予測変動量偏差算出の処理手順を示すフローチャートである。S801〜812 の処理は、実施の形態２のS501〜512 の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００９６】
管の中央部での管外径の変動量の平均値ΔDaveを次のように算出する(S815)。管の両端から予め定められた長さ（1000mm等）の部分を除く部分を管の中央部として、該管の中央部でのD2(x) −D1(x) を平均し、これを前記平均値ΔDaveとする。
【００９７】
S816及びS817の処理は、実施の形態２のS515及びS516の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【００９８】
位置ｘが、管の中央部にあるか否かを判別し(S818)、位置ｘが管の中央部にある場合には、S821へ移る。位置ｘが管の中央部に無い場合には、下記の式(8) にしたがって、管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) を算出する(S819)。
ΔD0(x) ＝D2(x) −D1(x) −ΔDave    …(8)
【００９９】
そして、算出した管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) を、記憶部4aに記憶させる(S820)。S821及びS822の処理は、実施の形態２のS519及びS520の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１００】
以上の如き構成により、実施の形態２と同様の効果が得られると共に、記憶容量の削減と、処理の高速化とが期待できる。
【０１０１】
また製造ロットによっては採取データの異常が発生することがあるので、下記の式(9) にしたがって、現在の製造ロットの予測変動量ΔD0i (x) 及び一つ前の製造ロットの予測変動量ΔD0i-1 (x) を指数平滑化した値を求め、これを予測変動量ΔD0(x) とすることが好ましい。
ΔD0(x) ＝（１−Ｃ）・ΔD0i-1 (x) ＋Ｃ・ΔD0i (x)   …(9)
【０１０２】
なお実施の形態５においては、熱処理装置３の入口側及び出口側に外径測定センサ2a，2bを設け、熱処理前後の管外径D1(x) ，D2(x) を測定し、管の中央部での管外径の変動量の平均値ΔDaveを算出し、これらを用いて熱処理による管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) を算出する構成について述べたが、これに限定されるものではなく、熱処理装置３による熱処理の後に、管に対して真円度又は曲がり矯正を施すように矯正機を設けて編成された継目無管の製造工程で、熱処理装置３の入口側及び矯正機の出口側に夫々外径測定センサを設け、熱処理前及び矯正後の管外径を測定し、前述した処理と同様の処理を行い、熱処理及び矯正による管外径の予測変動量偏差を算出する構成としてもよいことはいうまでもない。
【０１０３】
（実施の形態６）
この実施の形態６に係る外径制御装置４の構成は、実施の形態３に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【０１０４】
図11及び図12は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態６の予測変動量偏差算出の処理手順を示すフローチャートである。S901〜915 の処理は、実施の形態３のS601〜615 の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０５】
管の中央部での管外径の変動量の平均値ΔDaveを次のように算出する(S916)。管の両端から予め定められた長さ（1000mm等）の部分を除く部分を管の中央部として、該管の中央部でのD2(x) −D1(x) を平均し、これを前記平均値ΔDaveとする。
【０１０６】
S917及びS918の処理は、実施の形態３のS616及びS617の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０７】
位置ｘが、管の中央部にあるか否かを判別し(S919)、位置ｘが管の中央部にある場合には、S925へ移る。位置ｘが管の中央部に無い場合には、前述した式(8) にしたがって、管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) を算出する(S920)。
【０１０８】
S921及びS922の処理は、実施の形態３のS619及びS620の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１０９】
そして、S920で算出した管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) と、S922で算出した熱処理の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtht(x) との差を求め、この値を管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) とする(S923)。
【０１１０】
そして、算出した管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) を、記憶部4aに記憶させる(S924)。S925及びS926の処理は、実施の形態３のS623及びS624の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１１１】
以上の如き構成により、管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) から、熱処理の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtht(x) を取り除くことができ、更に正確に管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) を求めることができる。
【０１１２】
この実施の形態６においては、熱処理装置３の入口側及び出口側に温度センサ 23a,23bを設け、熱処理前後の管温度T1(x) ，T2(x) を測定し、これらを用いて熱処理による管外径の予測変動量偏差ΔD0(x) を補正する構成について述べたが、これに限定されるものではなく、熱処理装置３による熱処理の後に、管に対して真円度又は曲がり矯正を施すように矯正機を設けて編成された継目無管の製造工程で、熱処理装置３の入口側及び矯正機の出口側に夫々温度センサを設け、熱処理前及び矯正後の管温度を測定し、これらを用いて、前述した処理と同様の処理を行い、熱処理及び矯正による管外径の予測変動量偏差を補正する構成としてもよいことはいうまでもない。
【０１１３】
（実施の形態７）
図13は、本発明に係る外径制御装置を継目無管の製造工程に適用した場合の実施の形態７の要部の構成を示す模式図である。図中９は、熱処理装置３による熱処理を終えた管に対して管の軸長方向の曲がり矯正を行う矯正機である。また、図13において、2c，21c ，22c 及び23c は、夫々矯正機９の出口側に設置された外径測定センサ、管端検出センサ、距離センサ、及び温度センサであり、これらの外径測定センサ2c、管端検出センサ21c 、距離センサ22c 、及び温度センサ23c は、夫々外径制御装置４に接続されていて、外径測定センサ2c、管端検出センサ21c 、距離センサ22c 、及び温度センサ23c から夫々出力される信号が外径制御装置４に入力されるようになっている。
【０１１４】
外径制御装置４の記憶部4aには、継目無管の寸法、継目無管の材料、及び熱処理の種類の夫々の条件についての管軸長方向の管の外径の熱処理による予測変動量ΔD1(x) の分布を表すデータと、継目無管の寸法、継目無管の材料、及び矯正条件の夫々の条件についての管軸長方向の管の外径の矯正による予測変動量ΔD2(x) の分布を表すデータとが予め記憶されている。
【０１１５】
図14は、管の外径の予測変動量の分布の一例を示すグラフである。図14(a) は、管の外径の熱処理による予測変動量ΔD1(x) の分布を示しており、図14(b) は、管の外径の矯正による予測変動量ΔD2(x) の分布を示している。図14(a) において、横軸は管端からの距離ｘを表し、縦軸は管の外径の予測変動量ΔD1(x) を表している。同様に、図14(b) において、横軸は管端からの距離ｘを表し、縦軸は管の外径の予測変動量ΔD2(x) を表している。熱処理による予測変動量ΔD1(x) は、管の後端部分を除く部分では、略一定の負の値となっており、管の後端部分では、後端に近づくほど直線的に減少している。
【０１１６】
一方、矯正による予測変動量ΔD2(x) は、管の中央部では略０であり、管の先端部分及び後端部分では、管先端及び管後端に夫々近付くほど直線的に減少している。実施の形態７に係る外径制御装置４のその他の構成は、実施の形態７に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【０１１７】
図15は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態７の外径制御の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態１における外径制御の処理手順を示すフローチャートと同様の部分については同一符号を付し、その説明を省略する。S44 において、管の先端を検出した場合には、S131へ移り、検出していない場合にはS44 の処理を繰り返す。次に、位置ｘにおける熱処理による予測変動量ΔD1(x) と、位置ｘにおける矯正による予測変動量ΔD2(x) とを用いて、ΔS(x)＝−ΔD1(x) −ΔD2(x) で表されるロール２，２，…の圧下位置の調整量ΔS(x)を算出する(S131)。
【０１１８】
また、S49 において、仕上げ管Ｐが所定距離進行した場合には、S131に戻り、進行していない場合には、S49 を繰り返す。
【０１１９】
以上の如き構成により、外径制御装置４から圧下位置制御信号を入力した圧下位置制御装置７，７，…は、この圧下位置制御信号に応じてモータＭ，Ｍ，…を駆動制御し、モータＭ，Ｍ，…の駆動量に応じて、ロール２，２，…の圧下位置が制御せしめられる。この結果、定径圧延機１によって仕上げ管Ｐが、熱処理装置３の熱処理、及び矯正機９の矯正による管外径の変動を打ち消すべく、予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) に応じた外径に圧延され、この後に熱処理装置３によって管に熱処理が施され、矯正機９によって曲がり矯正が施される。これにより、管全長に亘って目標の外径に略一致した外径を有する継目無管SPが得られることとなる。
【０１２０】
（実施の形態８）
外径制御装置４は、記憶部4aに、前記外径測定センサ2aの測定結果の管外径と、前記管端検出センサ21a 及び距離センサ22a の測定結果の管の軸長方向の位置とを対応付けて記憶し、また、前記外径測定センサ2bの測定結果の管外径と、前記管端検出センサ21b 及び距離センサ22b の測定結果の管の軸長方向の位置とを対応付けて記憶し、同様に前記外径測定センサ2cの測定結果の管外径と、前記管端検出センサ21c 及び距離センサ22c の測定結果の管の軸長方向の位置とを対応付けて記憶するようになっている。この実施の形態８に係る外径制御装置４のその他の構成は、実施の形態７に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【０１２１】
図16及び図17は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態８の予測変動量算出の処理手順を示すフローチャートである。S1401 〜1412の処理は、実施の形態２のS501〜512 の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１２２】
またS1415 〜1419は矯正後のデータの採取の処理であり、その処理の内容は、実施の形態２のS501〜505 の熱処理前のデータの採取の処理と同様であるので、説明を省略する。
【０２０７】
次いで、ｘ＝０とする(S1422) 。記憶部4aに記憶されたD1(x) ，D2(x) ，D3(x) を読み出し(S1423) 、下記の式(10)にしたがって、熱処理による管外径の予測変動量ΔD1(x) を算出する(S1424) 。
ΔD1(x) ＝D2(x) −D1(x)   …(10)
【０１２３】
また、下記の式(11)にしたがって、矯正によって生じる管外径の予測変動量ΔD2(x) を算出する(S1425) 。
ΔD2(x) ＝D3(x) −D2(x)   …(11)
【０２０９】
算出した管外径の予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) を、記憶部4aに記憶させ(S1426) 、ｘが管の軸長方向後端の位置か否かを判別し(S1427) 、ｘが管の軸長方向後端の位置でない場合には、ｘを１だけインクリメントし(S1428) 、S1423 に戻る。S1427 において、ｘが管の軸長方向後端の位置である場合には、処理を終了する。
【０１２４】
なお実施の形態８では、外径測定センサ2aが管外径を測定する管の軸長方向の間隔と、外径測定センサ2bが管外径を測定する管の軸長方向の間隔と、外径測定センサ2cが管外径を測定する管の軸長方向の間隔とを同じとしたが、外径測定センサ2a，2b，2c夫々によって管の軸長方向の異なる間隔で管外径を測定し、夫々の管の軸長方向の同一位置における測定結果についてだけ予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) を算出するようにしてもよい。
【０１２５】
また、１つの管の軸長方向の複数の位置において熱処理前後及び矯正後で測定した外径を用いて予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) を求める構成としたが、複数の管について夫々複数位置において熱処理前後及び矯正後で外径を測定し、夫々の管の軸長方向の同一位置における熱処理前後及び矯正後夫々についての測定値を平均し、熱処理前の平均値と熱処理後の平均値との差分を予測変動量ΔD1(x) とし、熱処理後の平均値と矯正後の平均値との差分を予測変動量ΔD2(x) とするようにしてもよい。
【０１２６】
以上の如き構成により、予め予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) を用意していなくても、例えば、継目無管の製造に先行して定径圧延及び熱処理を施す先行管について熱処理前後の外径を測定し、この測定結果から予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) を定めることができ、このように定めた予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) を用いて外径制御を行うことにより、例えば製造ロット毎に異なる材質の変化に合わせて外径制御を行う等、よりきめ細かな外径制御を行うことができる。
【０１２７】
また製造ロットによっては採取データの異常が発生することがあるので、式(12)，(13)にしたがって、現在の製造ロットの予測変動量ΔD1i (x) ，ΔD2i (x) 及び一つ前の製造ロットの予測変動量ΔD1i-1 (x) ，ΔD2i-1 (x) を指数平滑化した値を求め、これを予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) ｔとすることが好ましい。
ΔD1(x) ＝（１−Ｃ）・ΔD1i-1 (x) ＋Ｃ・ΔD1i (x)   …(12)
ΔD2(x) ＝（１−Ｃ）・ΔD2i-1 (x) ＋Ｃ・ΔD2i (x)   …(13)
【０１２８】
（実施の形態９）
この実施の形態９に係る外径制御装置４の記憶部4aには、種々の材料の熱膨張率αが記憶されている。外径制御装置４のその他の構成は、実施の形態８に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【０１２９】
図18及び図19は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態９の制御部4bの処理手順を示すフローチャートである。S1501 〜1519の処理は、S1502(S1509,S1516)で、外径D1(x)(D2(x),D3(x))と共に、温度センサ23a(23b,23c)から管温度T1(x)(T2(x),T3(x))を受け付け、S1503(S1510,S1517)で、外径D1(x)(D2(x),D3(x))と共に、管温度T1(x)(T2(x),T3(x))を記憶部4aに記憶させる点以外は、実施の形態８のS1401 〜1419の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１３０】
次に圧延中の管の材料に対応付けられた熱膨張率αを記憶部4aから読み出す(S1522) 。S1523 〜1526の処理は、実施の形態８のS1422 〜1425の処理と同様であるので、その説明を省略する。更に記憶部4aに記憶されたT1(x) ，T2(x) ，T3(x) を読み出し(S1527) 、下記の式(14)にしたがって、熱処理の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtht(x) を算出する(S1528) 。
ΔDtht(x) ＝（T2(x) −T1(x) ）・α・Ｄ  …(14)
【０１３１】
そして、算出した管外径の予測変動量ΔD1(x) と、算出した熱処理の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtht(x) との差分値を求め、この差分値を管外径の予測変動量ΔD1(x) とする(S1529) 。
【０１３２】
また、下記の式(15)にしたがって、矯正の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtst(x) を算出する(S1530) 。
ΔDtst(x) ＝（T3(x) −T2(x) ）・α・Ｄ  …(15)
【０１３３】
そして、算出した管外径の予測変動量ΔD2(x) と、算出した矯正の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtst(x) との差分値を求め、この差分値を管外径の予測変動量ΔD2(x) とする(S1531) 。S1532 〜1534の処理は、実施の形態８のS1426 〜1428の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１３４】
以上の如き構成により、管外径の予測変動量ΔD1(x) から熱処理の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtht(x) を取り除くことができ、更に正確に管外径の予測変動量ΔD1(x) を求めることができる。
【０１３５】
また、管外径の予測変動量ΔD2(x) から矯正の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtst(x) を取り除くことができ、更に正確に管外径の予測変動量ΔD2(x) を求めることができる。
【０１３６】
（実施の形態10）
記憶部4aには、管の先端部分及び管の後端部分での管の外径の熱処理についての予測変動量偏差ΔD01(x)を表すデータが記憶されている。このデータは、先端部分及び後端部分での管の軸長方向の複数位置での予測変動量偏差ΔD01(x)を夫々表すデータである。また、同じく管の先端部分及び管の後端部分での管の外径の矯正についての予測変動量偏差ΔD02(x)を表すデータが、記憶部4aに記憶されている。このデータは、先端部分及び後端部分での管の軸長方向の複数位置での予測変動量偏差ΔD02(x)を夫々表すデータである。
【０１３７】
また、記憶部4aには、継目無管の寸法、継目無管の材料、及び熱処理の種類等の夫々の条件毎に、熱処理による管外径の変動率γが予め記憶されており、同様に、継目無管の寸法、継目無管の材料、及び矯正条件等の夫々の条件毎に、矯正による管外径の変動率γstが予め記憶されている。また記憶部4aには、種々の材料の熱膨張率αが記憶されている。
【０１３８】
この実施の形態10に係る外径制御装置４のその他の構成は、実施の形態７に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【０１３９】
図20及び図21は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態10の外径制御の処理手順を示すフローチャートである。ユーザが外径制御装置４に備えられた入力装置を操作することによって、製造する継目無管の寸法、材料、熱処理条件、矯正条件、並びに室温Tr、定径圧延終了直後の管の平均温度Ts、熱処理終了直後の管の平均温度Tht を外径制御装置４へ入力する。外径制御装置４は、これらの入力を受け付け(S1601) 、この条件に対応する熱処理による管外径の変動率γ、矯正による管外径の変動率γst、熱膨張率α、及び予測変動量偏差ΔD01(x)，ΔD02(x)の分布を夫々表すデータを記憶部4aから読み出す(S1602) 。
【０１４０】
次に、前述した式(4) にしたがって、熱処理による管外径の予測変動量ΔDht を算出し(S1603) 、また、下記の式(16)にしたがって、熱処理の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDthtを算出する(S1604) 。
ΔDtht＝（Ts−Tht ）・α・Ｄ    …(16)
【０１４１】
そして、中央部分での熱処理の間の管外径の予測変動量ΔD1を、下記の式(17)にしたがって算出する(S1605) 。
ΔD1＝ΔDht ＋ΔDtht    …(17)
【０１４２】
次に、矯正による管外径の予測変動量ΔDst を、下記の式(18)にしたがって算出し(S1606) 、更に下記の式(19)にしたがって、矯正の間の熱収縮による管外径の変動量ΔDtstを算出する(S1607) 。
ΔDst ＝γst・Ｄ                …(18)
ΔDtst＝（Tht −Tr）・α・Ｄ    …(19)
【０１４５】
そして、中央部分での矯正の間の管外径の予測変動量ΔD2を下記の式(20)にしたがって算出する(S1608) 。
ΔD2＝ΔDst ＋ΔDtst    …(20)
【０１４６】
S1609 及びS1610 の処理は、実施の形態１のS43 及びS44 の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１４７】
位置ｘでの熱処理の間の管外径の予測変動量ΔD1(x) を、下記の式(21)にしたがって算出する(S1611) 。
ΔD1(x) ＝ΔD1＋ΔD01(x)  …(21)
【０１４８】
同様に、位置ｘでの矯正の間の管外径の予測変動量ΔD2(x) を、下記の式(22)にしたがって算出する(S1612) 。
ΔD2(x) ＝ΔD2＋ΔD02(x)  …(22)
【０１４９】
管外径の予測変動量ΔD(x)を、下記の式(23)にしたがって算出する(S1613) 。
ΔD(x)＝ΔD1(x) ＋ΔD2(x)   …(23)
【０１５０】
S1614 〜1618の処理は、実施の形態１のS45 〜49の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１５１】
以上の如き構成により、予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) の分布を表すデータを記憶部4aに記憶する場合に比して、記憶容量を削減することが可能となる。
【０１５２】
（実施の形態11）
この実施の形態11に係る外径制御装置４の構成は、実施の形態８に係る外径制御装置４の構成と同様であるので、同符号を付し、その説明を省略する。
【０１５３】
図22及び図23は、本発明に係る外径制御装置の実施の形態11の予測変動量偏差算出の処理手順を示すフローチャートである。S1701 〜1719の処理は、実施の形態８のS1401 〜1419の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１５４】
管の中央部での熱処理の間の管外径の変動量の平均値ΔD1ave を次のように算出する(S1722) 。管の両端から予め定められた長さ（1000mm等）の部分を除く部分を管の中央部として、該管の中央部でのD2(x) −D1(x) を平均し、これを前記平均値ΔD1ave とする。
【０１５５】
管の中央部での矯正の間の管外径の変動量の平均値ΔD2ave を次のように算出する(S1723) 。管の中央部でのD3(x) −D2(x) を平均し、これを前記平均値ΔD2ave とする。
【０１５６】
S1724 及びS1725 の処理は、実施の形態８のS1422 及びS1423 の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１５７】
位置ｘが、管の中央部にあるか否かを判別し(S1726) 、位置ｘが管の中央部にある場合には、S1730 へ移る。位置ｘが管の中央部に無い場合には、下記の式(24)にしたがって、管外径の予測変動量偏差ΔD01(x)を算出する(S1727) 。
ΔD01(x)＝D2(x) −D1(x) −ΔD1ave     …(24)
【０１５８】
また下記の式(25)にしたがって、管外径の予測変動量偏差ΔD02(x)を算出する(S1728) 。
ΔD02(x)＝D3(x) −D2(x) −ΔD2ave     …(25)
【０１５９】
そして、算出した管外径の予測変動量偏差ΔD01(x)，ΔD02(x)を、記憶部4aに記憶させる(S1729) 。S1730 及びS1731 の処理は、実施の形態８のS1427 及びS1428 の処理と同様であるので、その説明を省略する。
【０１６０】
以上の如き構成により、予測変動量偏差ΔD01(x)，ΔD02(x)を用意していなくても、例えば、継目無管の製造に先行して定径圧延、熱処理及び矯正を施す先行管について熱処理前後及び矯正後の外径を測定し、この測定結果から予測変動量偏差ΔD01(x)，ΔD02(x)を定めることができ、このように定めた予測変動量偏差ΔD01(x)，ΔD02(x)を用いて外径制御を行うことにより、例えば、製造ロット毎に異なる材質の変化に合わせて外径制御を行う等、よりきめ細かな外径制御を行うことができる。
【０１６１】
次に、比較実験を行った結果について説明する。図24は、特開昭62-16809号公報に開示された外径制御装置を用いて継目無管の外径制御を行った場合の実験結果を示すグラフであり、図25は、実施の形態７に係る外径制御装置を用いて継目無管の外径制御を行った場合の実験結果を示すグラフである。図24及び図25において、縦軸は継目無管の外径を、横軸は管の軸長方向の位置を夫々示している。両実験結果とも、普通鋼、製品外径 202mm、肉厚15mmの圧延対象材に定径圧延、熱処理、及び曲がり矯正を行う製造工程に対して適用した結果を示している。
【０１６２】
実施の形態７に係る外径制御装置を用いた場合では、管外径の予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) を製造ロット毎に更新し、予測変動量ΔD1(x) ，ΔD2(x) の適正化を行った。図25において、破線は最初の製造ロットに対する結果を示し、実線は20番目の製造ロットに対する結果を示している。
【０１６３】
特開昭62-16809号公報開示の外径制御装置を用いた場合では、図24に示すように、管後端部分において後端に近づくほど外径が小さくなるように外径が変化している。これに対し実施の形態７に係る外径制御装置を用いた場合では、図25に示すように、最初の製造ロットのときには管の先端部分及び後端部分でわずかに外径が小さくなっているが、20番目の製造ロットのときには管軸長方向全長に亘って、目的の外径に略一致している。
【０１６４】
更に、他の比較実験を行った結果を表１に示す。この比較実験では、複数の対象材を順次圧延するときに、特開昭62-16809号公報開示の外径制御装置と、実施の形態７の外径制御装置とを用いて外径制御を行った。対象材は、外径が 219〜 339mm、肉厚が７〜40mm、材質が普通鋼、低合金鋼である。
【０１６５】
また、表１における製品外径偏差率ΔＤは、次式で示されるものとしている。
ΔＤ＝１００・（Ｄｊ−Ｄ）／Ｄ
但し、Ｄｊ：製品平均外径
Ｄ  ：製品目標外径
【０１６６】
【表１】
0004013484.tif 000002
【０１６７】
表１に示すように、本発明の外径制御方法により、製品外径偏差率の平均及び標準偏差を大幅に改善できた。
【０１６８】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明による場合は、定径圧延後、熱処理を行う継目無管の製造工程、又は熱処理後更に矯正を行う継目無管の製造工程において、熱処理（及び矯正）による管外径の予測変動量を、熱処理条件（及び矯正条件）に基づいて算出し、又は記憶しておき、この予測変動量に基づいて、定径圧延機のロール圧下位置の調整量を求めることによって、熱処理（及び矯正）によって発生する管の外径変動を抑制し、熱処理後（又は矯正後）の管の外径を目標値に近づけることが可能となる。また、管の軸長方向全長に亘って外径制御を行うことにより、軸長方向全長に亘って寸法精度が高い継目無管を得ることができる。
【０１６９】
また、試験的に定径圧延機を運転する必要がなく、先行して製造したロットと材質、寸法、及び熱処理条件等が異なるロットを製造する場合の作業の手間を削減することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る外径制御装置を継目無管の製造工程に適用した場合の実施の形態１の要部の構成を示す模式図である。
【図２】  管の外径の熱処理についての予測変動量の分布の一例を示すグラフである。
【図３】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態１の外径制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】  管の外径の熱処理についての予測変動量の分布の一例を示すグラフである。
【図５】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態２の予測変動量算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態３の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態３の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】  管の外径の熱処理についての予測変動量偏差の分布の一例を示すグラフである。
【図９】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態４の外径制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態５の予測変動量偏差算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図１１】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態６の予測変動量偏差算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図１２】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態６の予測変動量偏差算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】  本発明に係る外径制御装置を継目無管の製造工程に適用した場合の実施の形態７の要部の構成を示す模式図である。
【図１４】  管の外径の予測変動量の分布の一例を示すグラフである。
【図１５】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態７の外径制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図１６】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態８の予測変動量算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図１７】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態８の予測変動量算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図１８】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態９の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図１９】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態９の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図２０】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態10の外径制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図２１】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態10の外径制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図２２】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態11の予測変動量偏差算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図２３】  本発明に係る外径制御装置の実施の形態11の予測変動量偏差算出の処理手順を示すフローチャートである。
【図２４】  特開昭62-16809号公報開示の外径制御装置を用いて継目無管の外径制御を行った場合の実験結果を示すグラフである。
【図２５】  実施の形態７に係る外径制御装置を用いて継目無管の外径制御を行った場合の実験結果を示すグラフである。
【図２６】  焼き入れによる管の外径変動を説明する説明図である。
【符号の説明】
１  定径圧延機
２  ロール
2a，2b，2c  外径測定センサ
21a ，21b ，21c   管端検出センサ
22a ，22b ，22c   距離センサ
３  熱処理装置
４  外径制御装置
4a  記憶部
4b  制御部
９  矯正機
Ｐ  仕上げ管
SP  継目無管
【図１】
0004013484.tif 000003
【図２】
0004013484.tif 000004
【図３】
0004013484.tif 000005
【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0004013484.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
0004013484.tif 000026
【図２５】
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【図２６】
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