(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
継目無鋼管製造のディスクロールを有する傾斜圧延機の主ロールの圧延反力検出手段及びディスクロールの駆動トルク電流検出手段と、これら両検出手段からの検出信号を入力され、主ロールの圧延反力から得られるロードリレーの信号がＯＦＦになった以降で、ディスクロールの駆動トルク電流がある値よりも大きくなった時に、圧延工程における主ロールと圧延材料間でスリップが発生したと判断する制御器を備えたことを特徴とするディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置。
【請求項２】
請求項１記載のディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置におけるディスクロールの駆動トルク電流検出手段に代えて、圧延中の芯金が受けるスラスト荷重を検出する手段を設け、制御器では、主ロールの圧延反力から得られるロードリレーの信号がＯＦＦになった以降で、スラスト荷重がある値よりも大きくなった時に、圧延工程における主ロールと圧延材料間でスリップが発生したと判断するようにしたことを特徴とするディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置。
【請求項３】
請求項１記載のディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置における主ロールの圧延反力検出手段に代えて、主ロールの駆動トルク又は駆動トルク電流検出手段を設け、制御器では、主ロールの駆動トルク又は駆動トルク電流検出手段から得られるロードリレーの信号がＯＦＦになった以降で、ディスクロールの駆動トルク電流がある値よりも大きくなった時に、圧延工程における主ロールと圧延材料間でスリップが発生したと判断するようにしたことを特徴とするディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置。
【請求項４】
継目無鋼管製造のディスクロールを有する傾斜圧延機の主ロールの駆動トルク又は駆動トルク電流検出手段及び圧延中の芯金が受けるスラスト荷重を検出する手段と、これら両検出手段からの検出信号を入力され、主ロールの駆動トルク又は駆動トルク電流検出手段から得られるロードリレーの信号がＯＦＦになった以降で、スラスト荷重がある値よりも大きくなった時に、穿孔工程における主ロールと圧延材料間でスリップが発生したと判断する制御器を備えたことを特徴とするディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置。
【請求項５】
主ロールと圧延材料間のスリップを検出した場合に、制御器からの信号によりオペレータへアラーム通知するアラームを設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか記載のディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置。
【請求項６】
主ロールと圧延材料間のスリップを検出した場合に、制御器は次工程への中空素管の自動搬送装置に駆動中断信号を出すようにしたことを特徴とする請求項１〜５の何れか記載のディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置。
【請求項７】
主ロールと圧延材料間のスリップを検出した場合に、制御器は主ロールの駆動停止信号と、ディスクロールの駆動停止信号を出すようにしたことを特徴とする請求項１〜６の何れか記載のディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置。
【請求項８】
主ロールと圧延材料間のスリップを検出した場合に、制御器は主ロールの圧下位置開放信号と、ディスクロールのギャップ開放信号を出すようにしたことを特徴とする請求項１〜７の何れか記載のディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継目無鋼管のマンネスマン製管法において採用されているディスクロールを有する傾斜圧延機例えばピアサー（穿孔機）による圧延時のロールと圧延材料のスリップを検出する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にマンネスマン製管法では、まず加熱した丸鋼片等の圧延材料（以下、単に「丸鋼片」という。）をピアサーに通し、その中心部を穿孔して中空素管を得、これをマンドレルミルで肉厚圧下を行い、サイザーで外径を調節することで継目無鋼管（製品）を得ている。
【０００３】
上記したマンネスマン製管法による継目無鋼管の製造において、ピアサーで穿孔を行うに際し、丸鋼片は、図６（ｂ）に示したように、ピアサー主ロール（以下、単に「主ロール」という。）２と直角方向に配置されたディスクロール３をガイドとして、中空素管１に穿孔されるが、丸鋼片と主ロール２との間でスリップが発生すると、穿孔材である丸鋼片と主ロールとの間で圧延不良が発生する。
【０００４】
丸鋼片と主ロールとの間で発生するスリップは、丸鋼片の噛み込み時点でのスリップ（以下、「頭詰まり」という。）と、丸鋼片の中間部から抜け時点におけるスリップ（以下、「尻詰まり」という。）に分類されるが、このうち尻詰まりが発生すると丸鋼片は出側への推進力を失い、ディスクロール３と中空素管１の間にスリップが発生し、ディスクロールの駆動トルク電流（以下、「ディスクトルク電流」という。）が波打つ結果となる。
【０００５】
この尻詰まりの現象を図６を用いて説明する。図６は尻詰まり発生の様子を示した図であり、圧延ほぼ終了時に主ロール２と丸鋼片の間でスリップが発生した場合、主ロール２は回転をつづけるが中空素管１はこれ以上出側に圧延されていかないので、図６（ａ）に示した状態で中空素管１は停止することになる。なお、図６（ａ）ではディスクロール３との位置関係を簡単のため省略している。
【０００６】
従って、尻詰まりが発生した場合には、ピアサーで穿孔された中空素管１の先端側は図６（ｃ）に示す様に正常に穿孔された孔１ａがあいているが、中空素管１の後端側は図１（ｄ）に示す様に正常な孔１ａが開かないようになる。なお、図６中の４はスラストブロック５に片持ち支持された芯金６の先端に取り付けられたプラグである。
【０００７】
また、尻詰まりが発生した際には、主ロール２とディスクロール３を即座に停止するとともに、それぞれのギャップを開放しないと、高温に加熱された丸鋼片により主ロール２とディスクロール３に焼き付きが発生し、両ロールの手入れに復旧時間の大半を要することになる。
【０００８】
さらに、上記したように後端側に正常な孔が開いていない中空素管を次工程であるマンドレルミルに自動搬送してしまうと、マンドレルバーの挿入時にマンドレルバーと中空素管が突っかけてしまい、設備破損につながる大トラブルとなる。
【０００９】
従って、ピアサーでの穿孔時においては、如何にロールと丸鋼片との間で発生するスリップを検出するか、特に如何に尻詰まりを検出して自動搬送をくい止めるかが大きな課題であった。
そこで、例えば特開平１０−１８０３１１号では、主ロールを駆動させているモーター電流値を検出し、検出した電流値が所定電流値以下の場合にスリップ発生と判断し、スリップ防止剤を吹き付ける事によリスリップを抑制しようとする方法が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、尻詰まりの場合、主ロールの電流値のみでは正常に穿孔が完了したのか、尻詰まりが発生したのかの判断が極めて困難である。なぜなら正常に穿孔が完了した場合でも、尻詰まりが発生した場合でも、主ロールの電流は、無負荷電流にほぼ等しくなるからである。
【００１１】
本発明は、上記した問題点に鑑みてなされたものであり、従来、検出が困難とされていた尻詰まりの発生を精度良く検出し、主ロールやディスクロールに焼き付きが発生しないように適切な処置を施したり、オペレータヘアラーム通知したり、次工程への自動搬送を停止し、大きなトラブルを未然に防止することが可能なディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【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、本発明に係るディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置は、ディスクロールを有する傾斜圧延機の主ロールの圧延反力或いは駆動トルク又は駆動トルク電流の検出手段、及び、ディスクロールの駆動トルク電流或いは圧延中の芯金が受けるスラスト荷重の検出手段と、これら両検出手段からの検出信号を入力され、主ロールの圧延反力或いは駆動トルク又は駆動トルク電流から得られるロードリレーの信号がＯＦＦになった以降で、ディスクロールの駆動トルク電流或いはスラスト荷重がある値よりも大きくなった時に、尻詰まりが発生したと判断する制御器を備えたこととしている。そして、このようにすることで、従来、検出が困難とされていた尻詰まりの発生を精度良く検出することができるようになる。ここで言うディスクロールの駆動トルク電流は、圧延中ディスクロールの回転数を動的に変更する場合は、加減速分を除去した駆動トルク電流を使用することが望ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、ピアサーによる圧延時において、尻詰まりが発生した時のプラントデータの解析を行った結果、尻詰まりが発生した場合には、丸鋼片が抜ける際に主ロールと丸鋼片の間でスリップが発生し、丸鋼片は主ロールからの推進力を失うことを知見した。そして、その結果、丸鋼片はディスクロールのみから推進力を受けることになるが、ディスクロールのみからうける推進力だけでは穿孔を続行するような力はないので、丸鋼片とディスクロール間でスリップとスティックを繰り返すことになって、ディスクトルク電流、或いは、スラスト荷重が振動する事が判明した。
【００１４】
すなわち、ピアサーにおける正常圧延時の主ロール荷重、ディスクトルク電流を図２（ａ）に示すが、ピアサーにおいて正常に圧延が終了した場合には、ディスクトルク電流（図２（ａ）における破線）は、主ロール荷重（図２（ａ）における実線）が主ロールロードＯＦＦレベル（図２（ａ）における二点鎖線）以下になってからｔｄ秒経過以降に無負荷電流となり、ほぼ零となる。ここでｔｄ秒の時間遅れを考慮しているのは、正常に圧延された圧延材料が、ディスクロールを抜ける迄の時間であり、誤検知しないための時間遅れである。
【００１５】
これに対し、尻詰まりが発生した場合には、図３（ａ）に示したように、主ロール荷重（図３（ａ）における実線）が主ロールロードＯＦＦレベル（図３（ａ）における二点鎖線）以下になってからｔｄ秒経過以降にディスクトルク電流（図３（ａ）における破線）が振動し、ディスクトルク電流尻詰まり判定しきい値（図３（ａ）における一転鎖線）以上になる。
【００１６】
よって尻詰まりの検出は、図３（ｂ）に示したように、主ロールロードリレーのＯＦＦからｔｄ秒経過した以降に、ディスク電流尻詰まり判定しきい値を超えた場合に尻詰まり発生と判断すれば良いことになる。
【００１７】
なお、図２及び図３は、ロードリレーとして、主ロール荷重を用いているが、主ロールトルクや主ロールトルク電流を用いてロードリレーを作成しても同じ結果が得られることは言うまでもない。また、尻詰まり発生の場合には、圧延材料には、ディスクトルクが働くが、圧延材料は停止したままであるので、ディスクトルクがそのままスラスト荷重となって現れる為、ディスクトルク電流のかわりにスラスト荷重の振動から尻詰まりを検出することも可能であり、同じ結果が得られることはいうまでもない。
【００１８】
本発明に係るディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置は、上記した知見に基づいてなされたものであり、継目無鋼管製造のディスクロールを有する傾斜圧延機の主ロールの圧延反力或いは駆動トルク又は駆動トルク電流の検出手段、及び、ディスクロールの駆動トルク電流或いは穿孔中の芯金が受けるスラスト荷重の検出手段と、これら両検出手段からの検出信号を入力され、主ロールの圧延反力或いは駆動トルク又は駆動トルク電流から得られるロードリレーの信号がＯＦＦになった以降で、ディスクロールの駆動トルク電流或いはスラスト荷重がある値よりも大きくなった時に、尻詰まりが発生したと判断する制御器を備えたものである。
【００１９】
上記した本発明に係るディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置によれば、従来、検出が困難とされていた尻詰まりの発生を精度良く検出することができるようになる。そして、尻詰まりの発生を検出した場合に、制御器からの信号によりオペレータへアラーム通知するアラームを設けたり、制御器は、▲１▼次工程への中空素管の自動搬送装置に駆動中断信号を出すようにしたり、▲２▼主ロールの駆動停止信号と、ディスクロールの駆動停止信号を出すようにしたり、▲３▼主ロールの圧下位置開放信号と、ディスクロールのギャップ開放信号を出すようにした場合には、主ロールやディスクロールの焼き付きを未然に防止でき、また、大きなトラブルを未然に防止することが可能になる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明に係るディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置を図１に示す１実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係るディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置の装置構成の１実施例を示した概略図である。
【００２１】
図１において、１１は例えばピアサーの主ロールであり、主ロールモータ１２によって駆動され、主ロールモータ１２は主ロール駆動装置１３につながっている。主ロール駆動装置１３は、速度検出器付きのベクトル制御インバータであり、インバータ内部では、モータ電流検出手段１４からトルク分電流と磁束分電流にベクトル分離され、主ロールモータ１２の回転数が指示値になるよう制御されている。
【００２２】
１５はディスクロールであり、このディスクロール１５も主ロール１１と同様にディスクロールモータ１６によって駆動され、ディスクロールモータ１６はディスクロール駆動装置１７につながっており、モータ電流検出手段１８からトルク分電流と磁束分電流にベクトル分離され、ディスクロールモータ１６の回転数が指示値になるよう制御されている。
【００２３】
１９は主ロール１１の圧延反力を検出する荷重計であり、荷重計１９からの圧延反力信号２０は、主幹コントローラ２１のロードリレー作成部２１ａに入力され、しきい値との比較からロードリレーを作成している。
【００２４】
ロードリレーの作成手段として、主ロールモータ１２のトルク分電流（以下、「主ロールトルク電流」という。）を使用する場合、主ロール駆動装置１３で検出された主ロールトルク電流２２は、主幹コントローラ２１のロードリレー作成部２１ａに入力され、しきい値との比較からロードリレーを作成する。
【００２５】
一方、ディスクロール駆動装置１７で検出されたディスクトルク電流２３或いはスラストブロック５に設置された荷重計２７で検出した圧延反力信号２４は主幹コントローラ２１の外部に設けられた信号処理コントローラ２８内部の信号処理部２８ａに入力される。
【００２６】
信号処理部２８ａでは、ロードリレー作成部２１ａから出力されるロードリレー出力信号２５がＯＦＦになった時に、ディスクトルク電流２３或いは圧延反力信号２４の最大値に零の初期化処理を行い、ロードリレー出力信号２５がＯＦＦになってからのディスクトルク電流２３或いはロードリレー出力信号２５がＯＦＦになった後の圧延反力信号２４より得たスラスト荷重の最大値を記憶している。
【００２７】
本実施例においてロードリレー出力信号２５がＯＦＦになった後の最大値を記憶するようにしているのは、尻詰まり発生時のディスクトルク電流２３の振動周波数が高く、主幹コントローラ２１のスキャン時間によっては検出できない可能性があるからである。従って、主幹コントローラ２１のスキャン時間が早い場合には、信号処理部２８ａを主幹コントローラ２１内に設けてもよい。
【００２８】
２１ｂは主幹コントローラ２１の判定部であり、この判定部２１ｂでは予め設定されたディスクトルク電流２３のしきい値、スラスト荷重のしきい値とロードリレー出力信号２５がＯＦＦになってからのディスクトルク電流２３或いはスラスト荷重の最大値２６との比較を行い、最大値＞しきい値の条件が成立した場合に尻詰まりと判断する。
【００２９】
そして、判定部２１ｂで尻詰まりと判断した場合には、図示省略したが、判定部２１ｂは例えば主ロール１１及びディスクロール１５を停止させるべく主ロール駆動装置１３及びディスクロール駆動装置１７に信号を出して主ロール１１及びディスクロール１５を停止させる。そして、その後、主ロール１１の圧下位置を開放し、ディスクロール１５のギャップを開放すべく信号を出し、次に、アラームに信号を出してオペレータヘアラーム通知すると共に次工程への材料搬送を停止すべく搬送装置に信号を出す。
【００３０】
本発明に係るディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置は上記したような構成であり、以下、本発明の効果について説明する。
図４は、外径が２２５ｍｍの普通鋼の丸鋼片を穿孔して外径が２４０ｍｍ、肉厚が２０ｍｍの中空素管を得た実圧延時における尻詰まり発生時の主ロール荷重、ディスクトルク電流を示したものであるが、この図４から主ロールの荷重が零になった以降もディスクトルク電流は０〜７５％の範囲で振動しているのが判る。
【００３１】
ところで、ｔｄは正常な実圧延においてロードリレーのＯＦＦとディスクロールの電流が立ち下がる間での時間を確保すればよいことから、図４に示した実施例の場合には、このｔｄは０．５秒としている。また、ディスクロール電流しきい値は、無負荷トルク電流よりも高く、且つ、電流ハンチングが検出できるレベルに設定しておけばよいので、図４に示した実施例ではディスクモータートルク定格の１５％に設定している。
【００３２】
図４の実圧延データに基づいて作成した尻詰まり判定のロジックを図５に基づいて説明する。図５ではディスクトルク電流を用いて判定する場合を示すが、スラスト荷重を用いて判定する場合も同様である。
【００３３】
先ず主幹コントローラの判定部では、主ロール荷重に基づいて作成したロードリレーがＯＦＦになった後ｔｄ秒が経過したか否かを判断し、経過した場合にはピアサーの出側に丸鋼片が存在するか否かを判断する。そして、ピアサーの出側に丸鋼片が存在する場合には、ディスクトルク電流がしきい値以上か否かを判断し、ディスクトルク電流がしきい値以上になった場合には各機器に信号を出力し、主ロール及びディスクロールを停止したり、主ロールの圧下を開放してディスクロールのギャップを開放したり、オペレータヘのアラーム通知を行ったり、次工程への搬送を中止したりする。
【００３４】
図５の判定のロジックにおいて、出側に丸鋼片が存在している場合に限定しているのは過検出を防止する為であり、出側に丸鋼片が存在しているか否かはピアサー出側に配置されたセンサー（図示せず）で検知している事を条件にすればよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置によれば、従来、検出が困難とされていた尻詰まりの発生を精度良く検出することができる。
そして、本発明に係るディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置を用いて尻詰まりの発生を検出した場合に、制御器からの信号によりオペレータへアラーム通知するアラームを設けたり、制御器は、▲１▼次工程への中空素管の自動搬送装置に駆動中断信号を出すようにしたり、▲２▼主ロールの駆動停止信号と、ディスクロールの駆動停止信号を出すようにしたり、▲３▼主ロールの圧下位置開放信号と、ディスクロールのギャップ開放信号を出すようにした場合には、主ロールやディスクロールの焼き付きを未然に防止できたり、また、大きなトラブルを未然に防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るディスクロールを有する傾斜圧延機のスリップ検出装置の装置構成の１実施例を示した概略図である。
【図２】（ａ）は正常圧延時における主ロール荷重とディスクロール電流の変化を示した図、（ｂ）は（ａ）の場合における主ロール荷重により作成したロードリレーのＯＮ−ＯＦＦ信号とディスクロール電流がしきい値以上か否かのＯＮ−ＯＦＦ信号を示した図である。
【図３】（ａ）は尻詰まり時における主ロール荷重とディスクロール電流の変化を示した図、（ｂ）は（ａ）の場合における主ロール荷重により作成したロードリレーのＯＮ−ＯＦＦ信号とディスクロール電流がしきい値以上か否かのＯＮ−ＯＦＦ信号を示した図である。
【図４】（ａ）は実圧延時における尻詰まり発生時の主ロール荷重を示した図、（ｂ）は実圧延時における尻詰まり発生時のディスクトルク電流を示した図である。
【図５】図４の実圧延データに基づく尻詰まり判定のロジックを示した図である。
【図６】尻詰まり発生の様子を示した図であり、（ａ）はディスクロールとの位置関係を省略した側面から見た図、（ｂ）は正面から見た図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ部における中空素管の断面図、（ｄ）は（ａ）のＢ−Ｂ部における中空素管の断面図である。
【符号の説明】
１１    主ロール
１４    モータ電流検出手段
１５    ディスクロール
１８    モータ電流検出手段
１９    荷重計
２１    主幹コントローラ
２７    荷重計
【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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