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技術 ビレットに背圧を加えるプッシャーの駆動装置および駆動方法

出願人 JFEスチール株式会社
発明者 吉田竜也尾崎誠二勝村龍郎永見良介黒川康治
出願日 2014年7月29日 (6年3ヶ月経過) 出願番号 2014-153577
公開日 2016年3月7日 (4年8ヶ月経過) 公開番号 2016-030275
状態 特許登録済
技術分野 管の製造;マンドレル 圧延のマーキング、インディケータなど
主要キーワード インバーターモーター 丸棒鋼 Cr相 押し込み速度 レデューサー 穿孔中 プラグバー 傾斜圧延
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年3月7日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

ピアサー傾斜圧延ロールの間でビレット背圧を加えて、安定して噛み込ませることができ、ひいては管材内面疵設備故障を防止することができるプッシャー駆動装置、およびプッシャーの駆動方法を提供する。

解決手段

継目無鋼管製造ラインにてビレットの穿孔圧延を行なうピアサーに設置されて、該ピアサーの1対の傾斜圧延ロール3の間で4ビレットに背圧を加えて噛み込ませるプッシャー5であって、プッシャー5の駆動力源としてインバーターモーター6を用いてプッシャー5を駆動し、加圧力7.5MPa以下、かつ押し込み速度1.0m/秒以下でビレット4に背圧を加えるプッシャー5の駆動装置、およびプッシャーの駆動方法。

概要

背景

継目無鋼管を製造する際には、中実丸棒鋼(いわゆるビレット)を加熱炉で加熱した後、ピアサー穿孔圧延を行なう。ピアサーは、1対の傾斜圧延ロールを有しており、その傾斜圧延ロールの間でビレットを進行させるとともに回転させる。そしてビレットの進行方向にはプラグが配設されており、そのプラグの中心軸は、ビレットの中心軸(すなわち回転軸)と一致する。こうしてビレットが回転しながら進行することによって、その中心部がプラグによって穿孔される。

したがって穿孔圧延においては、傾斜圧延ロールの間でビレットを円滑に回転させ、かつ進行させる必要がある。しかしプラグがビレットの中心部を穿孔することによって生じる反力は、ビレットの回転や進行を妨げる要因となる。この問題を解消するために、ピアサーにプッシャーを設置して、1対の傾斜圧延ロールの間にビレットに背圧を加えながら穿孔圧延を行なっている。以下では、ビレットに背圧を加えるためにプッシャーがビレットに付与する圧力を加圧力、プッシャーがビレットを進行させる速度を背圧速度と記す。

このような穿孔圧延において、ビレットの回転速度、進行速度や反力に対して、プッシャーの加圧力と背圧速度が適正に設定されなければ、穿孔された管材内面に疵が発生する、あるいはピアサーやプッシャーの設備故障が発生する等の問題が生じる。しかも穿孔圧延においては、ビレットの回転速度、進行速度や反力が変動するので、その変動に追随してプッシャーの加圧力と背圧速度を適正に調整する必要がある。

そこで、ビレットを傾斜圧延ロールに安定して噛み込ませるために種々の技術が検討されている(たとえば特許文献1、2)。ところが従来のプッシャーは駆動力源として油圧シリンダーを使用しているので、プッシャーの加圧力と背圧速度を変化させるのに長時間を要する。その結果、穿孔圧延中に生じるビレットの回転速度、進行速度や反力の変動に追随できず、管材の内面疵や設備の故障が発生するのを必ずしも防止できないという問題がある。

概要

ピアサーの傾斜圧延ロールの間でビレットに背圧を加えて、安定して噛み込ませることができ、ひいては管材の内面疵や設備の故障を防止することができるプッシャーの駆動装置、およびプッシャーの駆動方法を提供する。継目無鋼管の製造ラインにてビレットの穿孔圧延を行なうピアサーに設置されて、該ピアサーの1対の傾斜圧延ロール3の間で4ビレットに背圧を加えて噛み込ませるプッシャー5であって、プッシャー5の駆動力源としてインバーターモーター6を用いてプッシャー5を駆動し、加圧力7.5MPa以下、かつ押し込み速度1.0m/秒以下でビレット4に背圧を加えるプッシャー5の駆動装置、およびプッシャーの駆動方法。

目的

本発明は、従来の技術の問題点を解消し、ピアサーにおける穿孔圧延中にプッシャーの加圧力と背圧速度を調整しながら傾斜圧延ロールの間にビレットを噛み込ませて、安定して噛み込ませることができ、ひいては管材の内面疵や設備の故障を防止することができるプッシャーの駆動装置、およびプッシャーの駆動方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

継目無鋼管製造ラインにてビレット穿孔圧延を行なうピアサーに設置されて、該ピアサーの1対の傾斜圧延ロールの間で前記ビレットに背圧を加えて噛み込ませるプッシャーであって、該プッシャーの駆動力源としてインバーターモーターを備え、前記プッシャーが前記ビレットに付与する加圧力が最大7.5MPa、背圧速度が最大1.0m/秒であることを特徴とするプッシャーの駆動装置

請求項2

前記ピアサーの入側に配設されて前記プッシャーで押し込まれる前記ビレットの先端を検出するセンサーと、該センサーが前記ビレットを検出した後の経過時間を計測するタイマーと、該タイマーによって計測した前記経過時間が所定値に到達したときに前記加圧力と前記押し込み速度を変更する制御手段と、を備えることを特徴とする請求項1に記載のプッシャーの駆動装置。

請求項3

継目無鋼管の製造ラインにてビレットの穿孔圧延を行なうピアサーの1対の傾斜圧延ロールの間で前記ビレットに背圧を加えて噛み込ませるプッシャーの稼動方法であって、インバーターモーターを用いて前記プッシャーを駆動し、加圧力7.5MPa以下、かつ背圧速度1.0m/秒以下で前記ビレットに背圧を加えることを特徴とするプッシャーの駆動方法

請求項4

前記プッシャーを駆動して前記ビレットを噛み込ませるときの加圧力を7.5MPa以下のPSとし、かつ背圧速度を1.0m/秒以下のVSとし、入側に配設されたセンサーが前記ビレットの先端を検出した後、所定の時間が経過したときに加圧力を7.5MPa以下のPNに変更し、かつ背圧速度を1.0m/秒以下のVNに変更することを特徴とする請求項3に記載のプッシャーの駆動方法。

技術分野

0001

本発明は、継目無鋼管を製造するための一連設備のうち、ピアサーに設置されて、ビレット背圧を加えて1対の傾斜圧延ロールの間に噛み込ませるためのプッシャー駆動装置、およびプッシャーの駆動方法に関するものである。

背景技術

0002

継目無鋼管を製造する際には、中実丸棒鋼(いわゆるビレット)を加熱炉で加熱した後、ピアサーで穿孔圧延を行なう。ピアサーは、1対の傾斜圧延ロールを有しており、その傾斜圧延ロールの間でビレットを進行させるとともに回転させる。そしてビレットの進行方向にはプラグが配設されており、そのプラグの中心軸は、ビレットの中心軸(すなわち回転軸)と一致する。こうしてビレットが回転しながら進行することによって、その中心部がプラグによって穿孔される。

0003

したがって穿孔圧延においては、傾斜圧延ロールの間でビレットを円滑に回転させ、かつ進行させる必要がある。しかしプラグがビレットの中心部を穿孔することによって生じる反力は、ビレットの回転や進行を妨げる要因となる。この問題を解消するために、ピアサーにプッシャーを設置して、1対の傾斜圧延ロールの間にビレットに背圧を加えながら穿孔圧延を行なっている。以下では、ビレットに背圧を加えるためにプッシャーがビレットに付与する圧力を加圧力、プッシャーがビレットを進行させる速度を背圧速度と記す。

0004

このような穿孔圧延において、ビレットの回転速度、進行速度や反力に対して、プッシャーの加圧力と背圧速度が適正に設定されなければ、穿孔された管材内面に疵が発生する、あるいはピアサーやプッシャーの設備故障が発生する等の問題が生じる。しかも穿孔圧延においては、ビレットの回転速度、進行速度や反力が変動するので、その変動に追随してプッシャーの加圧力と背圧速度を適正に調整する必要がある。

0005

そこで、ビレットを傾斜圧延ロールに安定して噛み込ませるために種々の技術が検討されている(たとえば特許文献1、2)。ところが従来のプッシャーは駆動力源として油圧シリンダーを使用しているので、プッシャーの加圧力と背圧速度を変化させるのに長時間を要する。その結果、穿孔圧延中に生じるビレットの回転速度、進行速度や反力の変動に追随できず、管材の内面疵や設備の故障が発生するのを必ずしも防止できないという問題がある。

先行技術

0006

特開2001-58207号公報
特許第5098477号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、従来の技術の問題点を解消し、ピアサーにおける穿孔圧延中にプッシャーの加圧力と背圧速度を調整しながら傾斜圧延ロールの間にビレットを噛み込ませて、安定して噛み込ませることができ、ひいては管材の内面疵や設備の故障を防止することができるプッシャーの駆動装置、およびプッシャーの駆動方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明者は、傾斜圧延ロールに作用する圧延荷重が穿孔圧延におけるビレットの回転速度、進行速度や反力に多大な影響を及ぼすことから、ビレットの穿孔によって生じる圧延荷重の変動について調査した。そして、ビレットの先端部が噛み込むときに圧延荷重が大きくなり、ビレットの中央部と後端部では圧延荷重が低下することを見出した。そこで、ビレットにおける先端部と中央部、後端部の圧延速度と圧延荷重の変動に追随して、プッシャーの加圧力と背圧速度を変化させることが可能な制御技術について詳細に検討した。その結果、プッシャーの駆動力源としてインバーターモーターを使用し、そのインバーターモーターのトルク制御回転数制御を行なうことによって、1本のビレットの穿孔中に発生する圧延荷重の変動に追随してプッシャーの加圧力と背圧速度を変化させることが可能であるという知見を得た。

0009

本発明はこのような知見に基づいてなされたものである。

0010

すなわち本発明は、継目無鋼管の製造ラインにてビレットの穿孔圧延を行なうピアサーに設置されて、ピアサーの1対の傾斜圧延ロールの間でビレットに背圧を加えて噛み込ませるプッシャーであって、プッシャーの駆動力源としてインバーターモーターを備え、プッシャーがビレットに付与する加圧力が最大7.5MPa、背圧速度が最大0.5m/秒のプッシャーの駆動装置である。

0011

本発明のプッシャーの駆動装置は、ピアサーの入側に配設されてプッシャーで押し込まれるビレットの先端を検出するセンサーと、センサーがビレットを検出した後の経過時間を計測するタイマーと、タイマーによって計測した経過時間が所定値に到達したときに加圧力と押し込み速度を変更する制御装置と、を備えることが好ましい。

0012

また本発明は、継目無鋼管の製造ラインにてビレットの穿孔圧延を行なうピアサーの1対の傾斜圧延ロールの間でビレットに背圧を加えて噛み込ませるプッシャーの稼動方法であって、インバーターモーターを用いてプッシャーを駆動し、加圧力7.5MPa以下、かつ背圧速度0.5m/秒以下でビレットに背圧を加えるプッシャーの駆動方法である。

0013

本発明のプッシャーの駆動方法においては、プッシャーを駆動してビレットを噛み込ませるときの加圧力を7.5MPa以下のPSとし、かつ背圧速度を1.0m/秒以下のVSとし、入側に配設されたセンサーがビレットの先端を検出した後、所定の時間が経過したときに加圧力を7.5MPa以下のPNに変更し、かつ背圧速度を1.0m/秒以下のVNに変更することが好ましい。

発明の効果

0014

本発明によれば、ピアサーの傾斜圧延ロールの間でビレットに背圧を加えて、安定して噛み込ませることができ、ひいては管材の内面疵や設備の故障を防止することができるので、産業上格段の効果を奏する。

図面の簡単な説明

0015

本発明を適用するピアサーの例を模式的に示す平面図である。

0016

図1は、本発明を適用するピアサーの例を模式的に示す平面図である。ピアサーには1対の傾斜圧延ロール3が配設され、その傾斜圧延ロール3の間にプラグバー2を介してプラグ1が支持される。以下では、プッシャー5が配設される側をピアサーの入側と記す。

0017

加熱炉(図示せず)で加熱されたビレット4は、ピアサーの入側に搬送される。そして、プッシャー5を用いてビレット4に背圧を加えながら穿孔圧延を行なうが、プッシャー5がビレット4に付与する加圧力と背圧速度が大きすぎると、傾斜圧延ロール3に作用する圧延荷重が増加して、ピアサーの設備故障が発生し易くなる。したがって、プッシャー5の加圧力は7.5MPa以下、背圧速度は1.0m/秒以下とする。一方で、プッシャー5の加圧力が1.0MPa未満、背圧速度が0.1m/秒未満では、ビレット4の回転や進行を安定して維持するプッシャー5の効果が得られず、管材の内面に疵が発生し易くなる。したがって、プッシャー5の加圧力は1.0〜7.5MPa、背圧速度は0.1〜1.0m/秒の範囲内が好ましい。

0018

ピアサーの穿孔圧延では、傾斜圧延ロール3に作用する圧延荷重は短時間で変動する。たとえば、ビレット4の先端部が噛み込むとき、および後端部が抜け出るときに圧延荷重が大きくなり、ビレット4の中央部では圧延荷重が低下することが分かっている。このような圧延荷重の頻繁な変動に対して、プッシャー5の加圧力と背圧速度を円滑に追随させるために、プッシャー5の駆動力源としてインバーターモーター6を使用する。

0019

インバーターモーター6を使用すれば、トルク制御と回転数制御を容易に行なうことが可能となる。つまり、トルク制御によってプッシャー5の加圧力を適正に保ち、回転数制御によってプッシャー5の背圧速度を適正に保つことができる。

0020

そして、加圧力PS(MPa)を1.0≦PS≦7.5、背圧速度VS(m/秒)を0.1≦VS≦1.0として、ビレット4を傾斜圧延ロール3の間に噛み込ませる。

0021

ピアサーの入側にはセンサー7が配設され、プッシャー5によって押し込まれるビレット4の先端を検出する。ビレット4は加熱炉で加熱されて高温であるから、センサー7として、たとえばHMD(Hot Metal Detector)等の、非接触式の検出手段を使用するのが好ましい。

0022

センサー7がビレット4の先端を検出した後、タイマー(図示せず)で経過時間を計測する。そして、所定の時間が経過したときに、加圧力をPN(MPa)に変更し、かつ背圧速度VN(m/秒)に変更する。その理由は、ビレット4の先端部が噛み込むとき、および後端部が抜け出るときに圧延荷重が大きくなり、ビレット4の中央部では圧延荷重が低下するからである。本発明では、プッシャー5の駆動力源としてインバーターモーター6を使用するので、加圧力と背圧速度の変更を穿孔圧延中に短時間で行なうことができる。ここで、加圧力PN(MPa)は1.0≦PN≦7.5、背圧速度VN(m/秒)は0.1≦VN≦0.5である。

0023

なお、加圧力PS、PNと背圧速度VS、VNの設定値、ビレット4先端の検出から加圧力と背圧速度の変更までの時間は、ビレット4の鋼種や寸法等に応じて適宜設定する。

0024

加圧力と背圧速度を変更するための制御手段(図示せず)は、各種のデータを記憶する手段、演算する手段、送受信する手段等を備えたものである。

0025

なおビレット4は、連続鋳造で製造したビレット、分塊圧延で製造したビレット等、いずれにも本発明を適用できる。

0026

Cr含有量が13質量%(いわゆる13Cr相当)のビレット(外径210mm、直鋳材)を加熱炉で加熱した後、図1に示すピアサーを用いて穿孔圧延を行なった。その穿孔圧延の手順について説明する。

0027

ビレット4を傾斜圧延ロール3の間に押し込むにあたって、プッシャー5をインバーターモーター6で駆動し、加圧力をPS=2.0MPa、背圧速度をVS=0.4m/秒として、ビレット4を噛み込ませた。

0028

センサー7としてHMDを使用し、ロール3の噛み込みを検出した後、1.0秒経過したときに、加圧力をPN=3.0MPa、背圧速度をVN=0.2m/秒に変更した。

0029

このようにして穿孔圧延を行ないながら傾斜圧延ロール3に作用する圧延荷重を測定した。その結果、ビレット4の先端部から中央部、後端部まで、圧延荷重の過剰な上昇は認められず、設備故障を引き起こすレベルに増大しなかった。

実施例

0030

さらに、ピアサーにて穿孔された管材を、その後の工程(たとえばマンドレルミルレデューサー等)に送給し、得られた継目無鋼管の内面を目視で観察したところ、疵の減少が確認された。

0031

1プラグ
2プラグバー
3傾斜圧延ロール
4ビレット
5プッシャー
6インバーターモーター
7 センサー

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