JP2008272803A - 継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、継目無鋼管の穿孔機で用いるプラグの冷却方法およびその装置を提供する。
【解決手段】 継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法において、穿孔時に発生するプラグの熱をプラグ内部に固定したヒートシンクによりプラグからヒートシンクに移動させ、ヒートシンクを冷却水で冷却することによりプラグを冷却する継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法。および、上記継目無鋼管用穿孔プラグの冷却において、プラグ内部にプラグ材質より熱伝導性の高い物質を密着または接合させた継目無鋼管用穿孔プラグの冷却装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、継目無鋼管の穿孔機で用いるプラグの冷却方法およびその装置に関するものである。

一般に加熱されたビレットをピアシングミルによって穿孔する際に用いる工具としてプラグが使用されるが、このプラグは加熱されたビレット及び穿孔時に発生する加工熱と穿孔圧延時の負荷に耐えられる材質が要求される。そのために、耐熱合金鋼等が使用されているが、しかしながら、この穿孔時に使用するプラグは穿孔時に高温となり、穿孔後溶損し頻繁に交換する必要が生じた。

このために、プラグの溶損防止として、プラグ内に水などの冷却液をプラグ内に噴出させて冷却し、プラグの加熱を防止し、加熱によるプラグの強度低下防止とともに、プラグの寿命延長を図っているが、しかし、それでも十分でなく、例えば特開平３−２９１１０６号公報（特許文献１）に開示されているように、ピアシングミル用内部冷却式プラグにおいて、プラグ内面に断面で凹凸部を有する冷却孔を穿設した熱交換強化型ピアシングミル用プラグは提案されている。
特開平３−２９１１０６号公報

しかしながら、上述した特許文献１では、プラグと同素材で内面に断面で凹凸部を有する冷却孔を穿設したものであるが、プラグ内面に断面で凹凸部での冷却孔では冷却効果が十分でない。一方、プラグは鋳造により製造されるため、冷却効率を上げるためにプラグ内表面を増やすためにプラグ内表面を複雑な形状とすることが困難であった。

上述のような問題を解消するために、発明者らは鋭意開発を進めた結果、プラグ内部に、プラグ材質よりも熱伝導率の高い物質で出来たヒートシンクを密着させ、ピアサーマンドレルからプラグ内に冷却水管を出しプラグ内部より冷却するとともに、ヒートシンクにフイン状の冷却板を付けることで表面積を増やし冷却効率を向上させた継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法およびその装置を提供するものである。なお、プラグ材質よりも熱伝導率の高い物質としては、プラグが一般にはＮｉ合金製であることから、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｌ合金、Ｃｕ合金が挙げられる。

その発明の要旨とするところは、
（１）継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法において、穿孔時に発生するプラグの熱をプラグ内部に固定したヒートシンクによりプラグからヒートシンクに移動させ、ヒートシンクを冷却水で冷却することによりプラグを冷却することを特徴とする継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法。

（２）継目無鋼管用穿孔プラグの冷却において、穿孔時に発生するプラグの熱をプラグ内部に固定したフィン状の冷却板を有するヒートシンクによりプラグからヒートシンクに移動させ、ヒートシンクを冷却水で冷却することによりプラグを冷却することを特徴とする継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法。

（３）継目無鋼管用穿孔プラグの冷却において、プラグ内部にプラグ材質より熱伝導性の高い物質を密着または接合させたことを特徴とする継目無鋼管用穿孔プラグの冷却装置。
（４）継目無鋼管用穿孔プラグの冷却において、プラグ内にフイン状の冷却板を有するヒートシンクを取付けたことを特徴とする継目無鋼管用穿孔プラグの冷却装置にある。

以上述べたように、本発明により、プラグの冷却効率を向上しプラグ寿命の向上を図るとともに、プラグ孔を深くなることによりプラグの重量を軽減することができ、プラグ原単位の低下を図ることが出来る極めて優れた効果を奏するものである。

以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係るプラグの断面図である。この図１に示すように、プラグ１はピアサーマンドレル３の先端につけられたバーキャップ２の先に差し込んで、プラグ１とバーキャップ２を固定している。また、ピアサーマンドレル３の先端につけられたバーキャップ２はネジ７により連結されている。このような構成のもとに、プラグ１はバーキャップ２先端を開口し冷却水管４より冷却水がバーキャップ２先端より出てプラグ内部を冷却する。なお、符号６は冷却水の流れを示す。

上述した構成において、継目無鋼管を製造する際に穿孔時に発生するプラグ１の熱をプラグ内部に固定したヒートシンク５によりプラグ１からプラグのヒートシンク５に移動させ、このヒートシンク５に移動した熱をバーキャップ２先端を開口した冷却水管４より供給した冷却水により冷却するものである。この場合、ヒートシンク５はプラグ１よりも熱伝導性の良い、例えばＡｌ製、Ｃｕ製等のヒートシンクを用いることでプラグの冷却効率を向上させるものである。

また、ヒートシンクにフイン状の冷却板を付けることで表面積を増やし、結果としてプラグの内表面が増えることと同効果が得られ、冷却効率を向上させるものである。この時、プラグおよびヒートシンクの固定および密着性を高める目的として、ヒートシンクにグリスを塗布する。さらに、プラグは穿孔時に高温となり、穿孔後溶損し、最終的には交換を必要とすることから、プラグを使用した後の廃却時には、このヒートシンクのみを回収し、再度使用することができる。

つまり、グリスであれば、プラグとヒートシンクを機械的に固定しなくとも両者の固定および密着には充分に密着性があり、かつ機械的な固定でないので分離も容易である。しかもプラグが水冷されるために、プラグとヒートシンクの界面の温度はグリスの密着性を損ねるものではないので、グリスは実用的である。

以下、本発明について実施例により具体的に説明する。
バーキャップ先端を開口し、冷却水管がバーキャップ先端より出る形状として、プラグ内部を水冷できる形状とした。そして、表１に示すように、径６０〜１６２ｍｍまでの従来プラグのプラグ孔を２０〜４５％深くし、プラグ孔内部に凸状のフインを機械加工したヒートシンクを取り付けた。この時、プラグおよびヒートシンクの固定および密着性を高める目的で、ヒートシンクの外周面にグリスを塗布し、これをプラグの内面に押し付けた。このようなプラグを用いて継目無鋼管の穿孔を行った。その結果を表１に示す。

表１に示すように、Ｎｏ．１〜６は本発明例であり、Ｎｏ．７〜１２は比較例である。

上記表１では、本発明例Ｎｏ．１〜６のプラグ径に対応したものが比較例Ｎｏ．７〜１２に掲げている。その結果、比較例Ｎｏ．７〜１２に対応したプラグ径での本発明例Ｎｏ．１〜６は、いずれも比較例Ｎｏ．７〜１２に比較してプラグの冷却効果が向上していることから、プラグ１個の穿孔可能回数がそれぞれ向上し、プラグ寿命（プラグ１個の穿孔可能回数）は約２５％向上した。また、プラグ孔を深くすることにより重量が減り、プラグ原単位が低下し、安価に製造することが出来た。

上述したように、ヒートシンクをプラグよりも熱伝導製の良い物質を用いることでプラグの冷却効果が向上するとともに、さらにヒートシンクにフイン状の冷却板を付けることで表面積を増やすことで、プラグの内表面を増大させ、冷却効果をより向上させたもので、これによって、プラグ寿命を延長させ、かつプラグ孔を深くすることで、結果的に重量が減り、プラグの原単位を低下させることが出来る等極めて優れた効果を奏するものである。

本発明に係るプラグの断面図である。

符号の説明

１ プラグ
２ バーキャップ
３ ピアサーマンドレル
４ 冷却水管
５ ヒートシンク
６ 冷却水の流れ
７ ネジ


特許出願人 山陽特殊製鋼株式会社
代理人 弁理士 椎 名 彊

Claims (4)

1. 継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法において、穿孔時に発生するプラグの熱をプラグ内部に固定したヒートシンクによりプラグからヒートシンクに移動させ、ヒートシンクを冷却水で冷却することによりプラグを冷却することを特徴とする継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法。
2. 継目無鋼管用穿孔プラグの冷却において、穿孔時に発生するプラグの熱をプラグ内部に固定したフィン状の冷却板を有するヒートシンクによりプラグからヒートシンクに移動させ、ヒートシンクを冷却水で冷却することによりプラグを冷却することを特徴とする継目無鋼管用穿孔プラグの冷却方法。
3. 継目無鋼管用穿孔プラグの冷却において、プラグ内部にプラグ材質より熱伝導性の高い物質を密着または接合させたことを特徴とする継目無鋼管用穿孔プラグの冷却装置。
4. 継目無鋼管用穿孔プラグの冷却において、プラグ内にフイン状の冷却板を有するヒートシンクを取付けたことを特徴とする継目無鋼管用穿孔プラグの冷却装置。

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