JPH02258111A - 連続円筒部材の冷却装置 - 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】 技術分野 本発明は、連続円筒・円柱部材（以下連続円筒部材とい
う）の均等冷却を確実に行うことなり能にする連続円筒
部材の冷却装置に関する。

連続円筒部材とは、その縦軸に沿って移動するたとえば
棒材または管材のような伸長形状に形成された製品を意
味する。

本発明の装置はとくに、鋼製品を圧延機の出口における
圧延温度から冷却することを目的としている。しかしな
がら本装置は、熱開成形または熱処理のすべての作業の
後の冷却にも同様に使用可能である。

冷却剤を部材表面上に配分するためにとくに周縁に配置
されたノズル冠またはスリット冠を使用した圧延機の出
口における連続鋼製円筒部材の冷却装置はかなり以前よ
り周知である。このような装置によって実施される冷却
は一般に連続円筒部材を迅速にかつその周縁方向と縦軸
方向とにおいて均等に行うには十分ではなく、この冷却
が部材のある最終性状を制御する嶺会においてとくにそ
うである。目標とする性状は、適切な組織を得ること、
たとえば焼入れおよび自己焼戻しされた表面層を得るこ
とまたはさらに鋼の場合に微粒フェライト組織を得るこ
と、と関係がある。

発明の要約 本発明は、連続円筒部材の冷却を確実に行うことを可能
にする装置であって、速度および均等性が不十分である
という上記の短所を示すことなくかつ円筒部材に直ちに
希望する組織および性状を与えることを可能にする当該
装置を提供する。

本発明によれば、両端が開放している直線状の管状導管
であってその中を冷却すべき円筒部材が通過する管状導
管を含むところの冷却剤を用いた連続円筒部材の冷却装
置は： 装置が前記管状導管を包囲しかつそれと協働して環状室
を形成する外筒な含むことと；前記環状室がその両端に
おいてそれぞれ上流側の壁および下流側の壁により閉鎖
されていることと； 装置が前記環状室内ＶＣ冷却をりの導入手段を設けてい
ることと； 前記管状導管に前記環状室を前記管状導管の内容積部分
と連絡させる複数個の好ましくは半径方向の＠巌状通路
が開化されていることと；前記通路が前記管状導管の縦
軸に直角な複数平面府内に配置されていることと； 前記通路が各前記冠内で等間隔に配置されていることと
； ある冠が隣接冠に対して角度的にずれが設けられている
ことと：および 装置が１ｒｔＪ記管状導管の内容積部分の外側に冷却剤
の排出手段を設けていることと； を特徴とする。

本発明の特定変更態様によれば、半径方向通路は等間隔
に配置された少なくとも３′つの冠からなる１群または
代数群内に配分されている；各群内において首府は同数
の通路を有するのが好ましく、この結果ある冠内の通路
の等間隔は同−群のすべての冠内で同一である；最後に
、隣接する２つの冠の間のすれ角は同−群の丁べての冠
に対して同一であることか有利である。

環状室内の冷却剤の導入手段は通常使用されるものであ
り、し１こがってそれは本発明の目的の一部を形成しな
い。それ（・またとえは、冷却剤源に接続されかつ前記
環状室内へ直角方向から注入する供給配管によって構成
される。一般にこの供給配管は環状室内へ直角方向から
注入する。

前記環状室の内部に供給配管の注入開口に向い合ってデ
フレクタ（反らせ板）を設けることが有利である；この
ようなデフレクタは、供給配管から流出する冷却剤が前
記供給配管の注入開口に向い合って配置されている半径
方向通路内へ面接流入する効果を防止することを可能に
する。

本発明の装置の追加特徴によれば、冷却剤の排出手段は
前記管状導管の上流側端部に配置された少なくとも１つ
の直交通路を含む。装置は前記管状導管の周縁に沿って
均等に配分された複数の直交通路を設けろことが好まし
い。この直交通路は、前記管状導管の内容積部分と冷却
剤の受人外部手段とを連Ｍする連続周縁隙間内に統合さ
れることがさらに有利である。

同様に本発明によれば、前記直交隙間は、前記環状室の
上流側端部の閉鎖壁と、およびこの壁の上流側にある間
隔（ｅＪを設けて配置されかつ前記管状導管の入口開口
の少なくとも一部分の手前において半径方向に伸長する
外部環状板と、の間に形成される。

前記環状板の半径方向内周縁は、冷却すべき運続円筒部
材の挿入を案内する役をするために漏斗の形状に形成さ
れることが有利である。

興味ある変更態様によれば、不発明の装置は同様に、前
記管状導管内の円筒部材のための入口開口および出口開
口を通過して冷却剤が逃げるのを防止するための漏止め
手段であってこのようにして直交通路すなわち前記直交
隙間を通過して強制的に排出させるところの前記手段を
含む。

この漏止め手段は、円筒部材を通過させるために正確に
仕上げられた開口があけられた板のような機械的性質の
ものでよい：同様に漏止め手段は、前記管状導管の入口
および出口におい℃液体または気体のスクリーンを形成
する加圧さオｔだ液体または気体の噴流のような水力学
的または突気力学的性質のものであってもよい。

以下の詳ｉ説明は、本発明の装置の他の特徴および利点
を明らかにするであろう。この正門は実施例として与え
られかつ添付図面に示された好ましい１つの実施態様に
関するものである。

実施例 これらの図面は本発明の対象物の概略図を示すにすぎず
、これらは倒として与えられたものであってさらに特定
の縮尺を有していないことは明らかである。

図面を複雑にしないために、本発明の理Ｍに直接の必要
性がない部拐、とくに装置の組立手段はここに示さなか
った。さらに以下の説明の理解を容易にするために、類
似部材または同一部材はすべての図面内において同一参
照番号によって示されている。

第１図は連続円筒部材の冷却装置の縦断面図を示す。こ
の装置は管状導管１を含み、その甲を鎖線で略図化され
た冷却子べき円筒部材が通過する。

管状導管１は環状室２によって包囲され、一方環状室は
その外部境界が全体として円筒状の外筒３によって形成
される。室２はその内端部がノし出し用突出部６．７を
備えた壁４．５によって閉鎖されている。この壁４．５
は軸線によって記号表示されたボルトを用いて外筒３に
固定される。これらの壁には管状導管１の内部通路の延
長醐上に配置された中心開口８．９があけられている。

環状室２は供給導管１０により図示されてない冷却剤源
に接続されている。環状室は同様にオリフィス１１を有
し、オリフ・イスは機能ぼり（ｔこは通常はプラグ１２
で閉止されているがたとえば室２内の圧力を測定するた
めに使用可能である；このオリフィス１１は同様に室２
のドレン切りおよび掃除を確実に行うことを可能にする
。

管状導管１には第３図および第４図からよ（わかるよう
に府内に配分されたＣ５のような半径方向通路が開孔さ
れている。供給配管１０の注入開口に面して、たとえば
俸１４を用いて外筒３に溶接された板１３によって構成
されたデフレクタが設けられている。板１３は供給配管
ＩＯの注入開口に面して配置された半径方向通路の入口
開口を間隔をあけて被ｌ：１１する；このようにして板
１３は、供給配管の流出が前記半径方向通路内への流入
に与えるきわめて直接的な効果を回避しかつ冷却剤のこ
の半径方向通路の組合体内へのより均等な配分に直ちに
貢献する。

上流側の壁４と向かい合いかつそれから間隔「ｅ」の位
置に外部壁１５が配置され、外部壁には冷却すべき円筒
部材の導入を容易にするために漏斗の形状に形成された
中心開口１６があけられている。この中心開口（・工そ
の最も狭い部分において円筒部材の外径よりわずかに大
きい直径を有する。冷却すべき円筒部材の寸法の種類に
適合した種々の開口直径を有する一組の複数の板を構成
することが有利である。この板１５の「内」面には、仮
１５と上流側の壁・４との間の希望の間隔「ｅ」を自動
的に確保するつめ１７のようなスペーサ手段が設けられ
ている。最後に、板にはさらにその「外」面上に冷却剤
の漏止めを改善することを目的とした鎖線で略図化され
た水切り１８を設けてもよい。

装置の出口端部において下流側の壁５に他の外部板１９
が設けられている：外部板１９には同様に漏止の形状に
形成されかつ円筒部材の直径に適合した直径を有する中
心開口２０があげられている。−組の仮ＩＣ＋Ｖ構成す
ることにより、各々の場合に処理すべき円筒部材の外径
に最も適合した板を使用することが可能となる。水切り
１８′　　も同様に装置を完全化することが可能である
。水切り１８および１８′　　はシリコンのような軟質
材料で製作されるのが好ましい。

第２図は、供給配管１０の注入開口に向かい合って配置
されたＣ１のような半径方向通路に対する転回板１３お
よび支持棒１４の位置を本質的に示す。この図は同様に
、半径方向通路、この場合はＣＩ、の上位置を示す。

第３図および第４図はそれぞれ、第１図の装置用の管状
導管の構造の縦断面図および横断面図を示す。

第３図は、半径方向通路が管状導管１の軸に直角な平面
に沿った冠Ｃ１・・・Ｃ７内に配分されていることを示
す。

この実施例においては、各々４５°の角間隔に配置され
た８個の半径方向通路を含む７つの冠からなる１群が示
されている。上敷または半径方向通路のこれらの数は決
して本発明の制限を形成するものではないことは明らか
である。

図面を複雑にすることを避けるために、断面平面内に存
在する半径方向通路すなわち第３図における通路Ｃ５お
よび第４図における通路Ｃ１のみが実線で示されている
。その他の半径方向通路はそれぞれ単にそれらの軸によ
って記号表示されている。

通路ＣＩないしＣ７の冠は縦軸方向に等間隔に配置され
ており、これらは相互にこの場合は３６０７５６　の値
の一定角度だけ角度的にずらされており、同−冠の隣接
する２つの半径方向通路はいずれも４５°　の角度たけ
離れている。Ｍ＠方向においては、半径方向通路のオリ
アイスは管状導管１の内面または外面内でらせん状曲線
を描く。

一般的には、２つの隣接する冠の間のずれ角は３６０７
ＣＮ’、ｎ）に等しく、ここてＮおよびｎはそれぞれ上
敷および各府内の通路数を示す。

管状導管１は、縦軸方向に連続する冠の複数の群であっ
てとくにＮおよびｎの値が各群間で異なるところの複数
の群を有しても本発明の範囲から逸脱することはないこ
とは明らかである。

この条件においては、各々の半径方向通路の軸は連続円
筒部材上にこの円筒部材の母線を描くこと、およびこの
各母線の各点は半径方向通路の同一数の前に現れること
、は明らかである。このような配置は冷却の均等性を改
善することは明らかである。

第５図は、管状導管１の入口および出口において冷却剤
の漏止めスクリーンを形成することを目的とした装置の
変更態様を示す。

この変更態様においては、上流側の板１５にはその内周
縁に漏斗の形状に形成された付属フランジ２１が設けら
れている。上流側の板１５の外面上に盾部２３を有する
環状ブラケットが配置され、盾部は７ランジ２１と協働
して円筒部材の進行方向に傾斜した隙間２４を形成する
。この隙間は、ブラケット２２内に形成されかつ図示さ
れてない冷却剤源にそれ自身接続されている分配空洞２
５と連絡している。盾部２３の外面は漏斗の形状に形成
されていて冷却すべき円筒部材の入口の案内部を構成す
る。半径方向には、進入する円筒部材との不都合な接触
を避けるために７ランジ２１は盾部２３に対してわずか
に引込ませである。

冷却装置の他方の端部においては、下流側の板１９が基
部２６と蓋２７とで構成される環状組立体を支持する。

基部２６は板１９上に装着されかつその半径方向内周縁
は末広がり形状を有する。

蓋２７は基部の末広がり形状と間隔をなして重なり合う
盾部２８において終端する。このようにして円筒部材の
進行とは反発する方向に傾斜させられた隙間２９が形成
され、隙間は基部２６内に形成された分配空洞３０によ
って図示されてない冷却剤源と連絡している。

この組立体において円筒部材との好ましくないすべての
接触を避けるために、盾部２８の端部は下流側の板１９
の収斂形状の頂部に対し半径方向に少し引込ませである
。

この冷却装置の機能は、添付図面とそれに対応する説明
とを参照すれば容易に理解される。

通常は水である冷却剤は供給配管１０を通して環状室２
内に導入され、そこから冷却剤は半径方向通路Ｃ１・・
Ｃ７を通過して流れて管状導管１と冷却すべき円筒部材
との間に含まれる空間を満たすことになる。上記の漏止
め手段があるために、冷却剤は次に壁４と板１５との間
の隙間［ｅＪを通過して流出し、このようにして円筒部
材の冷却にとくに好ましいことが明らかな対向流れを形
成する。さらに、半径方向通路から出る冷却剤の噴流は
冷却剤を撹拌しかつ円筒部材の表面における蒸気皮膜層
の形成を妨害する。

種々の直径の円筒部材が冷却されなければならないとき
は、上流側の仮１５および下流側の仮１９を交換するだ
けで十分であり、すなわちこれが流出間隙の幅「ｅ」を
好ましくは自動的に調整をし、これにより円筒部材の直
径がいかなるものであれ勾配路内で円筒部材を包囲する
環状空間の冷却剤による十分な充満を保持する。

このようにして、同一冷却装置を用いて円筒部材の広範
囲の直径の種類を処理可能である。概念をまとめると、
１０６罷の内径の管状導管１は外径が３４０ｍｍないし
９ｏ闘の範囲の外径を有する円筒部材を処理可能である
。

各々所定の内径を有する冷却勾配路の減少された一組を
用いることにより、その外径が２０ｍｍないし２００酊
の範囲にある円筒部材を処理することが可能である。

例として、９０ｍｍの外径および６．５ｍＷの肉厚を有
する管が、管状導管が１０６闘の内径を有するところの
装置内で冷却された。この導管は直径２ｍｍの半径方向
通路５６個を有し、これらは７個の冠に配分されていた
。冷却すべき管は０２％Ｃ；０２５％５°ｉ；１２％Ｍ
ｎ＋　０．５％ｃｒ　を含む鋼であった。それは入口で
９００℃の温度を示していた。

圧力２バールのもとで６０１３　／　ｍ２．　Ｓの水の
比流量を用いて１４秒間冷却を行った後に６００℃の自
己焼戻し温度を得た。冷却後管は弾性限界／ｌ’、＝６
３０　ＭＰａおよび引張強さＲ７−７４０ＭＰａを示し
た。

本発明は以上説明しかつ図示してきた実施態様に限定さ
れるものではないことはψｊらがである。

（］８） 本装置は、「特許請求の範囲」の範囲から逸脱すること
なく、多くの変更とくに半径方向通路の数および冷却剤
の漏止め手段に関する変更を受けることか可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による円筒部材の冷却装置の縦断面図； 第２図は第１図の冷却装置の横断面図の手部分；第３図
は第１図の冷却装置に使用される半径方向通路が開孔さ
れた管状導管の縦断面図；第４図は第３図の管状導管の
横断面図；および第５図は本発明による冷却装置の入口
および出口において漏止めのためのスクリーンを形成す
ることを目的にした装置の変更態様を示す。 １・・管状導管、２・・・環状室、３・・外筒、４・・
・−ヒ流側の壁、　　　５・・・下流側の壁、８・・・
入口開口、　　　　９１．出口開口、１０・・・冷却剤
の導入手段、　　１３・・・デフレクタ、１５．１８；
１９．１８’・端部板、 １６；２０・・・正確仕上開口、 ２１．２２．２３；２６．２７・・・液体または気体ス
クリーン形成装置、 ｅ・・・間隔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、両端が開放している直線状の管状導管（１）であつ
   てその中を冷却すべき円筒・円柱部材（以下円筒部材と
   いう）が通過する管状導管（１）を含むところの冷却剤
   を用いた連続円筒部材の冷却装置において： 装置が前記管状導管（１）を包囲しかつそれと協働して
   環状室（２）を形成する外筒（３）を含むことと；前記
   環状室がその両端においてそれぞれ上流側の壁（４）お
   よび下流側の壁（５）により閉鎖されていることと； 装置が前記環状室（２）内に冷却剤の導入手段（１０）
   を設けていることと； 前記管状導管（１）に前記環状室（２）を前記管状導管
   （１）の内容積部分と連絡させる複数個の直線状通路（
   Ｃ１・・・Ｃ７）が開孔されていることと；前記通路が
   前記管状導管（１）の縦軸に直角な複数平面冠内に配置
   されていることと； 前記通路が各前記冠内で等間隔に配置されていることと
   ； ある冠が隣接冠に対して角度的にずれが設けられている
   ことと；および 装置が前記管状導管（１）の内容積部分の外側に冷却剤
   の排出手段を設けていることと； を特徴とする連続円筒部材の冷却装置。 ２、前記通路（Ｃ１・・・Ｃ７）が前記管状導管（１）
   内で半径方向に配向されていることを特徴とする請求項
   １記載の冷却装置。 ３、前記管状導管（１）が少なくとも３つの通路冠から
   なる１群または複数群を有することと；および同一群の
   冠は等間隔に配置されていることと；を特徴とする請求
   項１および２のいずれかに記載の冷却装置。 ４、２つの隣接冠の間のずれ角は同一群のすべての冠に
   対して同一であることを特徴とする請求項１ないし３の
   いずれかに記載の冷却装置。 ５、同一群の冠の前記ずれ角が３６°／（Ｎ、ｎ）に等
   しく、ここでＮはこの群の冠数でありｎはこの群の各冠
   の通路数であることを特徴とする請求項４記載の冷却装
   置。 ６、装置が前記環状室（２）の内部に冷却剤の前記通路
   （Ｃ１・・・Ｃ７）内への均等配分を確実に行わせるた
   めのデフレクタ（反らせ板）（１３）を設けていること
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の冷却
   装置。 ７、前記冷却剤の排出手段が前記管状導管（１）の上流
   側端部に配置された少なくとも１つの直交通路を含むこ
   とを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の冷
   却装置。 ８、前記直交通路が、前記環状室（２）の上流側端部の
   閉鎖壁（４）と、およびこの壁（４）の上流側にある間
   隔（ｅ）を設けて配置されかつ前記管状導管（１）の入
   口開口（８）の少なくとも一部分の手前において半径方
   向に伸長する外部環状板（１５）と、の間に形成される
   ことを特徴とする請求項７記載の装置。 ９、装置が、前記管状導管（１）内の円筒部材のための
   入口開口（８）および出口開口（９）を通過して冷却剤
   が逃げるのを防止するための漏止め手段を含むことを特
   徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の冷却装置
   。 １０、前記漏止め手段が、正確に仕上げられた開口（１
   ６；２０）があけられた端部板（１５、１８；１９、２
   ０）とおよび／または前記管状導管（１）の入口（８）
   および／または出口（９）において液体または気体のス
   クリーンを形成するための装置（２１、２２、２３；２
   ６、２７）とを含むことを特徴とする請求項９記載の冷
   却装置。