JPH04220111A - 縦進行する円筒状要素の調節冷却の装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、縮小圧延機出口の金属
管のような縦方向に進行する円筒状要素の冷却に関する
。

【０００２】

【従来の技術】穴を開けた管状コンジットの周囲に配置
される外被を有し、それにより冷却対象の円筒状要素を
取り囲む環状室を形成するような縦方向に進行する円筒
状要素の冷却装置は、ＢＥ−Ａ−０８８０１２２４によ
り公知である。この管状コンジットは、円筒状要素の冷
却液を通過させる穴を有する。この公知装置は、縦断す
る円筒状要素を均一に冷却する。

【０００３】しかしながら、産業上の実際業務では、円
筒状要素の断面の周囲に沿った表面温度の分布が均一で
ないケースが頻々認められる。

【０００４】このような表面温度の不均一な分布は、長
軸の周囲で回転させずに縮小圧延機（ｌａｍｉｎｏｉｒ
　ｒｅｄｕｃｔｅｕｒ）から水平に出る管で特に観察さ
れる。これらの管には、上部母線（ｇｅｎｅｒａｔｒｉ
ｃｅ）と下部母線との間にかなりの温度差、例えば５０
℃にもなる温度差が生ずることがある。この温度差は突
然の変化よりもたらされるのではなく、この両母線間で
連続して温度が変化しているのである。

【０００５】この温度変化の原因は多岐にわたる。

【０００６】溶接された管の特定ケースでは、管の成形
操作に由来する残留水が管内に存在することがある。こ
の残留水は、管が圧延機にはいる前に再加熱炉例えば天
然ガス炉又は誘導炉内を通過するとき、特にその下部の
再加熱を乱す傾向を有する。

【０００７】溶接を伴わないある種の管でも温度の不均
一分布が生ずる。特に予備加熱された内実粗材から穴あ
けや延伸により形成される場合がそうである。管の形成
は頻々その温度分布を乱し、再加熱しても事態は一般に
改善されない。

【０００８】他方、中空若しくは内実の円筒状要素は、
その縮小圧延の間、圧延機シリンダの冷却液により差別
冷却（ｒｅｆｒｏｉｄｉｓｓｅｍｅｎｔ　ｄｉｆｆｅｒ
ｅｎｔｉｅｌ）される。その結果、円筒状要素の上部は
、その下部よりも強く冷却され勝ちである。

【０００９】この円筒状要素の熱的状態は、前記のよう
に、溶接された管の場合は特に乱される。前記の両効果
が極めて様々な割合で重なるからである。

【００１０】前記ＢＥ−Ａ−０８８０１２２４により公
知の装置は均一冷却するのであるが、表面温度の均一性
の不足を修正するものではない。その結果、円筒状の要
素の断面の全表面域で同時に同素体転化が生ずることが
なく、それが冷却過程で望ましくない変形の原因を与え
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、円筒
状要素の冷却を調節する装置並びにこの調節冷却（ｒｅ
ｆｒｏｉｄｉｓｓｍｅｎｔ　ｍｏｄｕｌｅ）の制御方法
により上記の重大な欠点を改善することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】縦方向に進行する円筒状
要素を調節冷却する本発明の装置は、冷却対象の前記円
筒状要素が縦断する複数の穴を開けた管状コンジ　ット
及び冷却対象の前記円筒状要素を取り囲む環状室を前記
管状コンジットと共に形成するため前記コンジットの周
囲に配置される外被（但し、前記環状室の両端は仕切り
壁で閉ざされている）を有するものであって、前記環状
室の内容積が互いに連通していない二以上のコンパート
メントにより分割されていること、前記のコンパートメ
ントの分割は、一方が前記環状コンジットの外表面に固
定され且つ他方が前記環状室の境界を与える一以上の仕
切り壁のない表面に固定される一以上の分離隔壁により
行われること、前記隔壁が前記の複数の穴を二以上の群
に分割し、前記の各コンパートメントが前記の穴の群の
一つを包含すること、及び前記の各コンパートメントに
冷却剤の供給手段が設置されていることを特徴とする。

【００１３】前記の管状コンジットの周囲に配される外
被は、原則として、どの様な形状のものであってもよい
。しかしながら、この外被は、円筒状であって、特に前
記の環状コンジットと軸を共有するものが好ましい。 このような形態の外被は、環状コンジットと共に一定半
径の環状室を形成し、冷却剤の流出調節を容易にする。

【００１４】本発明の一変更態様として、前記分離隔壁
の一以上を前記環状コンジット上でらせん状に配置して
もよい。

【００１５】特定の一実施態様では、二つの分離隔壁を
逆方向らせん状に配置し、円周寸法すなわち幅が前記環
状コンジットの長軸の少なくとも一部に沿って変化する
ようなコンパートメントを形成する。

【００１６】本発明の別の特徴は、前記コンパートメン
トの一以上の前記供給手段が、冷却剤流量の調節手段を
包含することである。

【００１７】本発明の装置のその他の特徴及び利点は、
本装置の実施例及び付属図面と共に行う以下の説明で述
べる。

【００１８】これら種々の図面は特定の目盛りをつけて
いない単なる概要図に過ぎず、図中の同一若しくは均等
の要素には同じ数字を付す。

【００１９】本実施例では、長軸の回りで回転させずに
縮小圧延機から出る溶接された鋼管の場合を考察する。

【００２０】説明を容易にするため、管の正断面を時計
の文字盤に模し、上部及び下部の母線をそれぞれを１２
時及び６時に対応する位置で表す。

【００２１】既に知られているように、管は鋼帯の折り
曲げ及び管状粗材の溶接により；次に、この粗材を一般
に誘導加熱により、続いて縮小圧延機に通して最終径に
することにより形成される。

【００２２】前述のように、管の成形時に使用された冷
却水の一部が、その内部に閉じ込められている。この水
は、その後の再加熱時に蒸発し、縮小圧延機に入る前の
管温度の均一性を損なう恐れがある。更に縮小圧延機内
で管はシリンダの冷却水に基ずく不規則な冷却作用を受
ける。その結果、縮小圧延機を出る管の温度分布は均一
でない。

【００２３】図１は、管の正断面の周囲に沿った温度分
布の一例を示す。簡単にするため、管の垂直対称面に関
して対称な分布を選んだ。この図１では、管をその上部
の母線（１２時）に沿って縦割りしたものと考え、断面
の周囲を水平軸に沿って展開した。

【００２４】曲線（ａ）は、縮小圧延機の出口すなわち
冷却装置の入口における管断面の周囲に沿った管表面温
度Ｔｅの分布を示す。本実施例の分布は、管の上部母線
（１２時）と下部母線（６時）との間の温度差がΔＴｅ
＝５０℃であることを示しており、この温度変化はこの
両母線間で連続している。

【００２５】本発明の装置で管に施される冷却は、該装
置の出口における管表面の温度分布を均一にすることを
目的とする。曲線（ａ）はこの冷却を調節せねばならぬ
こと、すなわち管の上部（１２時）は下部（６時）より
も強く冷却しなければならないことを示している。

【００２６】曲線（ｂ）は、所望の調節冷却を実施する
ため、管断面の周囲の沿った冷却液流量Ｑに施される代
表的分布を示す。

【００２７】この冷却は、冷却装置を出る管が水平線（
ｃ）で図示するように均一な温度Ｔｓの分布になるよう
調節することができる。

【００２８】図２は、図１に示したタイプの調節冷却に
適した本発明装置の管状コンジットを示す。製品の縦進
行方向を矢印で示す。ここでは、コンジット１の外表面
上に分離隔壁２，３を取り付けた管状コンジット１を考
える。図を明瞭にするため、コンジット１をその上部母
線（１２時）に沿って縦に割り、それを平面に展開した
ものを考える。図２で見える面は管状コンジットの内面
であり、破線２，３は、前述のように、コンジットの外
表面上に固定された隔壁２，３の位置を示す。管状コン
ジット１には複数の穴が開けられており、分離隔壁２，
３に関する位置に従って二群に分割されている。分離隔
壁により環状室内に形成されるコンパートメントに冷却
液を供給する穴の位置も概念的に例示する。すなわち、
それぞれＡｓ及びＡｉで示した上部穴及び下部穴である
が、これは実際には管状コンジットを取り囲む外被（本
図には示していない）に設けられている。図２に示した
管状コンジットの場合、分離隔壁２，３は、冷却対象の
円筒状要素の縦進行の方向に発散する上部コンパートメ
ントＣｓと集中する下部コンパートメントＣｉを形成す
るように配置されている。

【００２９】図２の展開図では分離隔壁２，３は直線で
あるが、コンジットを元の管状形態に戻すとらせん状の
外観を呈する。

【００３０】各コンパートメント内での冷却液流量の調
節は、適当な任意の手段により、例えば該液の供給流量
を適切に変えることにより及び／叉はコンパートメント
内に配置される通過穴の数を変えることにより実施する
ことができる。

【００３１】通過穴は、管状コンジット１内に公知の任
意方式、例えばらせんに沿って或は平面冠状に分布させ
ることができる。これらの各穴叉はある数の穴に、冷却
液流量の調節に寄与する閉鎖手段を備えることもできる
。

【００３２】このようなコンパートメント付きの環状室
を持った装置を用いて行なう円筒状要素の冷却の調節は
、例えば図３に示した調節システムを用いて自動的に指
令することができる。

【００３３】本発明の冷却装置は、鋼管を最終外径にす
る熱間縮小圧延機の出口に設置される。図３は、破線で
示した管状コンジット１及び分離隔壁２，３を含む冷却
装置４、縮小圧延機５並びに冷却対象の鋼管６を概念的
に示す。管６は矢印で示すように右から左へと移動する
。冷却装置４には、冷却液源７からコンジット８及び９
を介して冷却液が供給される。

【００３４】縮小圧延機５を出る管６は、図１の曲線（
ａ）のタイプの温度分布を有するが、時には不規則な変
動を伴うこともある。本発明の目的は、冷却装置４の出
口で出来るだけ均一かつ安定な（ｃ）　タイプの温度分
布を実現させることである。

【００３５】このため、縮小圧延機５の出口における管
６の速度Ｖを測定する。この速度は、実際、管６が冷却
装置４を縦断する速度である。装置４の入口における管
６の表面温度、特に上部母線の温度（Ｔｅｓ）及び下部
母線の温度（Ｔｅｉ）も測定する。これらの値により、
管すなわち冷却対象の円筒状要素の冷却装置の入口にお
ける表面温度の分布が決定される。

【００３６】これらのパラメータを管の幾何学的形状と
組み合わせると、装置４の上部コンパートメント及び下
部コンパートメントの各々に必要な冷却液の流量Ｑｓ及
びＱｉを定めることができる。この流量は弁ＶＭｓ及び
ＶＭｉを用いて調節される。

【００３７】装置４の出口における管６の表面温度、特
に上部母線の温度（Ｔｓｓ）及び下部母線の温度（Ｔｓ
ｉ）も測定する。このようにして冷却装置の出口におけ
る管すなわち円筒状要素の表面温度の分布が定まる。こ
のような温度分布を所望の温度分布と比較し、この両温
度間に認められる差を無くすため流量Ｑｓ、Ｑｉの少な
くとも一方を変えるのである。

【００３８】冷却方法の調節は、好ましくは、プロセッ
サ１０の指令下に置かれる。図３の明瞭さを保つだけの
目的で、二部分に示している。

【００３９】本発明が、これまで説明した実施態様及び
図に示した実施態様に限定されるものでないことは勿論
である。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく
、それらの各種変更並びに変法を想起することができる
。特に、この範囲内で、適当な形状を有する多数の別種
ケーソン（ｃａｉｓｓｏｎｓ）に類以　した環状室を実
現することができよう。

【図面の簡単な説明】 【図１】縮小圧延機を出る管の表面温度分布の一例を示
す。 【図２】　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　二個のらせん形分離隔壁を備えた
管状コンジットの展開図を示す。 　　 【図３】図２に示したタイプの管状コンジットを含む装
置を用いて管の冷却を調節するシステムを示す。 【符号の説明】 １　　管状コンジット ２　　分離隔壁 ３　　分離隔壁 ４　　冷却装置 ５　　縮小圧延機 ６　　鋼管すなわち冷却対象の円筒状要素７　　冷却液
源 ８　　コンジット ９　　コンジット １０　　プロセッサ Ｖ　　　　管６の進行速度 ＶＭｓ　冷却剤上部流量調節手段 ＶＭｉ　冷却剤下部流量調節手段 Ｑ　　　　冷却剤の流量 Ｑｓ　　　冷却剤の上部流量 Ｑｉ　　　冷却剤の下部流量 Ｔｅｓ　　圧延機を出て冷却装置に入る前の管６の上部
母線の温度 Ｔｅｉ　　圧延機を出て冷却装置に入る前の管６の下部
母線の温度 Ｔｓｓ　　冷却装置４を通過した管６の上部母線の温度
Ｔｓｉ　　冷却装置４を通過した管６の下部母線の温度
Ｔｓ　　　冷却装置４を出る管６の均一な表面温度Ａｓ
　　　冷却液が通過する上部供給手段（穴）Ａｉ　　　
冷却液が通過する下部供給手段（穴）Ｃｓ　　上部コン
パートメント Ｃｉ　　下部コンパートメント

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　冷却対象の円筒状要素が横切って縦方
   向に進行する複数の穴を開けた管状コンジット（１）と
   、前記の冷却対象の円筒状要素を取り囲む両端を仕切り
   壁で閉ざした環状室を形成するため、前記管状コンジッ
   トの周囲に配置される外被とを有する縦方向に進行する
   円筒状要素（６）の調節冷却装置であって、前記環状室
   の内容積が互いに連通していない二以上のコンパートメ
   ント（Ｃｓ；Ｃｉ）に分割されていること、一方が前記
   管状コンジット（１）の外表面に及び他方が前記環状室
   の境界を定める一以上の仕切り壁の内表面に固定される
   二以上の分離隔壁により前記の分割を行うこと、前記の
   分離隔壁（２，３）が、前記の複数の穴を二以上の群に
   分割し、前記コンパートメント（Ｃｓ；Ｃｉ）の各々が
   前記の一群の穴を有すること及び、前記コンパートメン
   ト（Ｃｓ；Ｃｉ）の各々に冷却剤の供給手段（Ａｓ；Ａ
   ｉ）を設置することを特徴とする縦方向に進行する円筒
   状要素を調節冷却する装置。
2. 【請求項２】　前記の外被が円筒状であり、かつ、前記
   管状コンジット（１）と軸を共有することを特徴とする
   請求項１の装置。
3. 【請求項３】　前記分離隔壁（２，３）の一以上が、前
   記管状コンジット（１）の外表面上でらせん状に配置さ
   れていることを特徴とする請求項１又は請求項２の装置
   。
4. 【請求項４】　　前記の管状室内に２個の分離隔壁を逆
   方向らせん状に配置することを特徴とする請求項１乃至
   ３の何れかに記載の装置。
5. 【請求項５】　　一以上の前記コンパートメント（Ｃｓ
   ，Ｃｉ）の前記供給手段が、冷却剤の流量を調節する手
   段（ＶＭｓ；ＶＭｉ）を包含することを特徴とする請求
   項１乃至４の何れかに記載の装置。
6. 【請求項６】　　請求項１乃至５の何れかに記載の装置
   内で縦に進行する円筒状要素を調節冷却する方法であっ
   て、前記冷却装置内（４）の入口で前記円筒状要素　（
   ６）の表面温度を測定して前記装置（４）の入口におけ
   る前記円筒状要素の表面温度分布を定めること、前記装
   置（４）の各コンパートメント（Ｃｓ；Ｃｉ）内で必要
   とされる冷却剤の流量（Ｑｓ；Ｑｉ）を計算すること、
   冷却対象の前記円筒状要素（６）に前記流量（Ｑｓ；Ｑ
   ｉ）の冷却剤を供給すること、前記冷却装置（４）の出
   口における前記円筒状要素（６）の表面温度を測定して
   前記装置（４）の出口における前記円筒状要素（６）の
   表面温度　分布を定めること、出口の該表面温度分布を
   所望の温度分布と比較すること、及びこの両温度分布間
   で認められる差を無くすよう冷却剤の少なくとも一方の
   前記流量（Ｑｓ；Ｑｉ）を変えることを特徴とする円筒
   状要素の調節冷却方法。