JPS59226121A - 線材、棒鋼用の浸漬冷却管 - 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】 大発明は、線材、棒鋼用の浸漬冷却管に関する。

周知の如く、熱間圧延によシ製造される線材。

棒鋼等の線条材は、仕上圧延機列後に設置された冷却帯
において１機械的性質のコントロール及びスケール生成
の抑制などのために、熱間圧延直後の高温から所定温度
にまで冷却される。このような冷却帯においては、冷却
媒体として通常水が用いられている。この水冷に際して
は、線条材の周囲、長手方向及び断面方向に均一に冷却
すること。

並びに高い冷却能を実現することなどが大切である。冷
却能を向上させることは、所定の温度降下量を得るだめ
の冷却水流量を節減できるため、ポンプ動力を小さくで
きるなどの利点がある。

また熱間連続圧延においては、中間圧延機列と仕上圧延
機列との間などのスタンド間冷却帯で。

圧延材に冷却水を供給した後、再度仕上圧延機列により
圧延する制御圧延が行なわれている。この制御圧延は、
加熱温度、圧延温度、圧下率等を制御して行なう熱間圧
延法であって、線条材における結晶粒の微細均一化１機
械的性質の改善を目的として堰り、圧延仕上りの状態で
焼ならし処理材と同等の組織及び機械的性質を有する線
条材を製造することができるものである。この制御圧延
の温度パターンを実現させるだめにも、スタンド間冷却
帯は出来るだけ高い冷却能（熱伝達係数）を有し、かつ
制御範囲が大きなものでなければ力らない。

上記各種の圧延工程に詔ける冷却帯においては。

従来種々の形式の冷却管が用いられている。

例えば、冷却管内管の両端部付近に内管の周方向に一定
間隔に配置したノズル（スリット）から。

該内管の軸心部を走行する圧延材に対し、圧延材の進向
方向に冷却水をスプレー状に噴射するスプレ一方式のも
のがある。

このスプレ一方式のものでは、圧延材に高圧水が直接あ
たっている所では冷却能は高いが、他の部分では低いと
いう欠点があり、冷却帯の長さや冷却水流量及びポンプ
動力に比して冷却効率が小さいものである。

そこで末頼出願人は、実公昭５７−１４９６５号におい
て４冷却能の優れた浸漬型式の冷却管を提供した。

これによると、冷却管両端部に設けた環状ノズルから冷
却水を対向して噴出させて冷却管の開口を施蓋する水膜
を形成すると共に、冷却管のｉ手方向中央部から冷却水
を管内に供給し、管内部に冷却水を充満させるものであ
った。この浸漬型式の冷却管によれば、冷却管の軸心部
を走行する高温の線条材は、管内に充満した冷却水に浸
漬された状態上なり、冷却水との接触時間が長くなシ、
かつ均一に冷却されることになり、極めて高い冷却能を
得ることができる。この浸漬型式の冷却管は、冷却水を
いかにして管内に充満させるかを主眼点として開発され
たものであった。

しかし、その後の研究により、浸漬型式の冷却管の冷却
能は、管内での冷却水の流れの状態により大きな影響を
受けることが判明した。そして流れの状態は、管の構造
、並びにノズルの指向角度及びノズルのスリット巾の選
択に影響されることが判明した。

そこで、本発明は、前記研究に基づき新規な冷却管の構
造を提供し、及びノズルの諸元を特定することにより、
冷却能の向上を図った線材、棒鋼用の浸漬冷却管を提供
することを目的とする。従つて、その特徴とする処は、
水平軸心を有する筒体の両端部に該軸心と同心状に設け
られた環状ノズルから筒体内方に向けて冷却水を噴出せ
しめて筒体内部に冷却水を充満させ、該冷却水で筒体軸
心部を貫通して走行する線材又は棒鋼を浸漬冷却する冷
却管において、筒体の軸方向中途部の側面に内部の冷却
水を排出させる排水口が開設されると共に、前記環状ノ
ズルの内向き指向角度は筒体軸心に対して３００以上６
０°以下の範囲に設定され、かつノズルのスリット巾は
３ｗ以上７期以下の範囲に設定されている点にある。

以下、本発明の実施例を図面に基づき詳述する。

第１図に示す本発明に係る浸漬型式の冷却管＋１）は、
水平状に配置される両端開口の筒体（２）と、筒体（２
）の両端部外周面に外嵌されたジャケット（３）と。

該ジャケット（３）に接続された冷却水供給管（４）と
。

前記筒体（２）の両端面に同心状に延設された入口ガイ
ド部（５）と出口ガイド部（６）とからなる。入口ガイ
ド部（５）の内面はテーパー面に形成されている。

前記筒体（２）の軸方向中央部の下面には、排水口（７
）が開設されている。筒体（２）の両端部で前記ジャケ
ット（３）の内方に位置している部分と入側ガイド部（
５）及び出側ガイド部（６）とは、各々ジャケット（３
）内部と筒体（２）内部とを連通する環状のノズル（８
）を構成している。このノズル（８）は筒体軸心と同心
状で筒体（２）の内向きに開口し、筒体（２）の軸心に
対する指向角度を第１図に示すように入口側をθ！、出
口側をθ２とすると、 ３０’≦（θ１．θ１）≦６０’ になるよう設定されている。またノズル（８）のスリッ
ト巾をｔとすると、 ３朗≦ｔ≦７Ｍ に設定されている。

前記本発明に係る冷却管（１）によれば、所定圧力の冷
却水が供給管（４）を介してジャケット（３）内に供給
され一１該冷却水は環状ノズル（８）がら筒体（２）内
部内方に向って噴出される。このノズル（８）からの噴
出流は筒体（２）の中心部に向って流れ、中央部で衝突
して筒体ｔ２１　吻に充満しようとする。このとき。

冷却水の一部は排水口（７）より排出されるが、供給さ
れた冷却水の残シの部分は筒体（２）の両端部開口から
排出され、この開口部を水ｆＬ挺よって満たす。

これらの結果として、給水開始後迅速に筒体（２）内部
は冷却水で充満されて、浸漬状態に達する。

しかして、上記浸漬状態において、入口ガイド部：６）
より線材又は棒鋼の線条材（９）が筒体（２）の軸心部
を貫通して走行することにより、線条材（９）は冷却水
に浸漬された状態で冷却される。

前記冷却管［１）において、その筒体（２）の中途部の
側面に排水口（７）を設けたので、冷却管［１）内にお
ける冷却水の有効な置換率（冷却水供給量９日に対する
冷却管中央部排水口（７）からの冷却水の排出量Ｑｅの
比ＨＱ、ｅ／Ｑ８）を高めることができだ。

一般に、浸漬型式の冷却管においては、この冷却水の有
効な置換率が低ければ、それは冷却管内に冷却水の一部
が留まることを意味し、該冷却水の溜まりにより冷却管
内の平均水温が上昇し、圧延材定常部に対する冷却能は
、圧延材先端部に対する冷却能に比べ低くなる。即ち、
線条材の先端部と定常部とでは冷却水温度に差が生じ、
長手方これに対し、冷却管中央部から冷却水を管内に供
給し、冷却管の両端部より排水する従来の構造の冷却管
（実公昭５７−１４９６５号に記載のもの）であれば、
冷却管の長さが短かい場合は冷却水の入れ替わりが良好
に行なわれるため問題ないが、冷却管の長さが長くなる
と（木実雄側では筒体（２）の内径は約６０　ｍ〜１２
０　ｍ　、長さは７００　ｍ〜１０００　ｍ＋　）　。

冷却水の一部が管内に溜まることになり、冷却水の置換
率が低下して好ましいものではなかった。

木実雄側では、筒体（２）の中途部の側面に排水口（７
）を設けることにより冷却水の有効置換率を高めたので
、このような不均一冷却の問題点が解決された。

次に、ノズル（８）の指向角度（θ□及びθ、）Ｓ及び
スリット巾（１）を限定した理由につき説明する。

浸漬型式の冷却管（ｒ）の冷却能は、管内の冷却水の流
れの状態に影響を受ける。

一般的な傾向として、冷却水供給量（Ｑｅ）が多くなる
ほどＳまた。同一冷却水供給でもノズル（８）のスリッ
ト巾−（１）が小さく、なるほど、ノズル（８）からの
冷却水の噴出速度が天きくなり、冷却管（１）の入口側
及び出口側からの空剣の吸込みが多くって。

冷却管［１１内での、気泡発生が多くなる。また同一ス
リット巾（１）であれば、ノズル（８）の指向角（θ１
．θりが小さい方が気泡が発生しやすい傾向にある。こ
のような気泡の生成は、線条材（９）と冷却水との間に
断熱層を存在させることになり、冷却表面の沸騰膜（蒸
気膜）除去のために好ましくなく、冷却能の低下をもた
らすことになる。

そこで、冷却水供給量（Ｑｅ）、ノズル指向角（θ、、
θ、）及びスリット巾（１）を種々変えて実験を行なっ
た結果、ノズル（８）の指向角度（θ１．θ、）が３０
゜程度より小さくなると気泡の発生量がかなり多くなる
ことが判明した。またスリット巾（１）が、３闘程度よ
りも小さくなると気泡の発生量が多くなることが判明し
たのである。

しかして、θ□、θ、≧３０’、　　ｔ≧３１１１１に
決定した。

次に、これらの値の上限を決定する。この種の浸漬型式
冷却管＋１）においては、常に冷却管ｆ１）内に冷却水
を充満させた状態で圧延材を冷却する必要がある。即ち
、不充分な浸漬状態では、圧延材の周方向或いは長手方
向の冷却が不均一となるからである。

また浸漬状態に達するまでの冷却水供給量（Ｑｌｍ　）
が小さい方が、冷却水流量の制御範囲を大きくとれるこ
と妃なって望ましい。即ち、使用する冷却水の最大供給
量をＱｍａｘとすると　Ｑｚ＆ｚ　−Ｑｌｌｍの値が大
きくなって、冷却水流量の制御範囲を大きくとれる。こ
の制御範囲が大きいことは、特に制御圧延において重要
である。

そこで、ノズル（８）の指向角度（θ１．θ−及びスリ
ット巾（１）を種々変えて、浸漬状態に達するまでの冷
却水供給量（Ｑｍｇ）を測定した。その結果を第２図及
び第３図に示す。

第２図は、スリット巾（１）が一定（ｔ　＝　５　ｍ　
）の場合のノズル指向角（ωとＱＩｌｌｌとの関係を示
す。Ｑ廟の値はノズル指向角の）が６０’を超えるとか
なシ大きくなる傾向にある。

第３図は、ノズル指向角の）が一定（θ＝：４５°）の
場合のスリット巾（１）とＱＩＩＩｌｌとの関係を示す
。Ｑ−の値はスリット巾（１）が７ｓｍを超えるとかな
り大きくなる傾向にある。

従って、θ１．θ、≦６．０’、　ｔ≦７鱈に設定する
。

以上を要約すれば、この種の浸漬型式の冷却管ｆ１）に
おいては、スリット角度（θ８．θハ及びスリン）ｒｌ
ｌ（ｔ）は、各々３０°、３’ｍ＋よりも小さくなると
。

冷却管（１）内の気泡発生量が著しく大きくなり、冷却
能が低下する。またこれらが各々６０°、？＋ｍよりも
大きくなるとＱｍの値、すなわち、冷却管（１）内に冷
却水が充満する（浸漬状態となる）のに必要な冷却水量
が大きくなって、冷却水流量の制御範囲が小さくなり好
ましくない。

表１に、この種の浸漬型式の冷却管＋１＋においてノズ
ル指向角θ、＝θ寓＝４５°で、スリット巾ｔ＝５餌と
ｔ　−２，０ｍの場合の冷却能の比較を示す。

〔次　　葉〕

表１浸漬型式冷却管における冷却能の比較（スリット角
度θ＝４５５この表から明らかな如く、スリット巾（１
）が２Ｍのものは５鱈のものより冷却能が低下している
。

尚、第４図に示すものけ、大発明に係る他の実施例であ
り、前記第１図に示す実施例と異なる点は、筒体（２）
の上側に複数個の排気孔＋１０）が開設されている点に
ある。

このように排気孔（１０１を設けることにより、冷却管
［１１内に発生する気泡の排出が容易となり、冷却能向
上に寄与する。

尚、大発明は、前記各々の実施例に限定されるものでは
なく、排水口（７）は筒体（２）の上側に設けられてい
てもよい。

大発明によれば、冷却管内の冷却水の有効な置換率の向
上が図られ冷却能を向上させると共に。

ノズル指向角及びスリット巾を適切なものとしたので、
冷却管内での気泡発生を防止して冷却能を向上させ、か
つ冷却水供給量の制御範囲を大きくすることができるも
のであり、圧延線条材の均一かつ所望の冷却が図られる
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は大発明の実施例を示す冷却管の断面図。 第２図は前記冷却管においてスリット巾ｔ＝５ヨの場合
のノズル指向角θと浸漬状態（冷却管内に水が充満する
）となるまでに必要な冷却水流量Ｑｍとの関係を示すグ
ラフ、第３図はノズル指向角θ＝４５°の場合のスリッ
ト巾ｔと浸漬状態になるまでに必要なＱ−との関係を示
すグラフ、第４図は大発明に係る他の実施例の断面図で
ある。 ＋１）・・・冷却管、（２）・・・筒体、（７）・・・
排水口、（８）・・・環状ノズル％（υ・・・ノズル指
向角度、（ｔ）・・・スリット巾。 特　許　出　願　人　　株式会社神戸製鋼所手続補正書
（自発） 昭和５８年８月３１日 昭和５８年　特許　願第１０００３１号２・　発　　　
明　　　の名称 綿材、棒鋼用の浸漬冷却管 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　　大阪府東大阪市御厨１０１３番地　電話（０
６）（７８２）６９１７番（７８２）　６９１８番

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上　水平軸心を有する筒体の両端部に該軸心と同心状１
   （設けられた環状ノズルから筒体内方に向けて冷却水を
   噴出せしめて筒体内部に冷却水を充満させ、該冷却水で
   筒体軸心部を貫通して走行する線材又は棒鋼を浸漬冷却
   する冷却管において、筒体の軸方向中途部の側面に内部
   の冷却水を排出させる排水口が開設されると共に、前記
   環状ノズルの内向き指向角度は筒体軸心に対して３０°
   以上６０°以下の範囲に設定され、かつノーズルのスリ
   ットｌ］は３鴎以上７Ｗ以下の範囲に設定されているこ
   とを特徴とする線材、棒鋼用の浸漬冷却管。