JPH0364418A - Method and apparatus for cooling a long cylinder - Google Patents
Method and apparatus for cooling a long cylinderInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
ａ、 産業上の利用分野
本発明は特許請求の範囲第１項の上位概念に記載の金属
製の所定温度に加熱された長い円筒状体を冷却する方法
およびそれを実施する装置に関する。Detailed Description of the Invention a. Industrial Field of Application The present invention relates to a method for cooling a long cylindrical body made of metal and heated to a predetermined temperature, and a method for cooling a long cylindrical body heated to a predetermined temperature, as set forth in the generic concept of claim 1. Regarding the apparatus for carrying out the implementation.
ｂ、 従来の技術
棒又は管の熱処理において、焼入れ炉及び焼戻し炉の中
の最終温度すなわち熱間成形工程の最終温度の正確な設
定の他に、熱処理の行われる時間にわたり冷却を意図的
な制御が、目標の加工材特性値を得るために重要である
。b. In the conventional heat treatment of rods or tubes, in addition to the precise setting of the final temperature in the quenching and tempering furnaces, i.e. the final temperature of the hot forming process, deliberate control of the cooling over the time during which the heat treatment takes place. is important to obtain the target material property values.
次の諸方法は公知である。すなわち棒又は管が冷却媒体
が充填されている槽の中に浸漬される。The following methods are known. That is, the rod or tube is immersed into a bath filled with a cooling medium.
シャワー装置を通って搬送される。It is conveyed through the shower equipment.
積層状の水のカーテンの下で回転される。Rotated under a laminated water curtain.
冷却槽の中で部分的に浸漬され回転される。Partially immersed and rotated in a cooling bath.
これらの方法の重大な欠点は、熱伝達率が部分的に低ず
ぎかつ変動することと、安定した作動状態に調整するこ
とが困難であり、従って円筒状体の得られた加工材特性
値が局所的に強く変動することである。Significant drawbacks of these methods are the locally low and variable heat transfer coefficient and the difficulty in adjusting to stable working conditions, thus reducing the obtained workpiece properties of the cylinder. is a strong local fluctuation.
Ｃ１発明が解決しようとする課題
本発明の課題は、円筒状体が流れ作業工程の部分工程の
形成で対応して冷却され加工材特性値が改善され一様化
される、例えば鋼管等の金属製である、長い円筒状体を
冷却する方法および装置を提供することにある。C1 Problem to be Solved by the Invention The problem to be solved by the present invention is to produce metals such as steel pipes, in which the cylindrical body is correspondingly cooled during the formation of a partial process in the assembly process, and the properties of the workpiece are improved and made uniform. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for cooling a long cylindrical body made of aluminum.
ｄ、 課題を解決するための手段
上記課題は、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の
特徴により解決される。本発明による方法の有利な実施
例は実施態様項に記載されている。d. Means for Solving the Problem The above problem is solved by the features described in the characterizing part of claim 1. Advantageous embodiments of the method according to the invention are described in the implementation section.
本発明の方法においては、運動する前記円筒状体におけ
る多数の互いに離れて位置する表面領域が、常に水等の
冷却媒体が調整可能に射出される部材に、転がりながら
螺旋状に同時にかつ所定時間にわたり加圧下で多数回に
わたり接触する。例えば棒又は管等の冷却する円筒状体
が、例えば圧延ロール等の冷却された部材と直接に接触
することと、接触ゾーン冷却媒体を供給することとによ
り、少なくとも１０’ （Ｗａｔｔ／ｍ２Ｋ）ないし１
０５（Ｗａｔｔ／ｍ２Ｋ）の熱伝達率を得ることができ
、この熱伝達率は、積層状冷却方法により得られる値よ
り著しく高い。In the method of the invention, a plurality of mutually spaced surface areas of said moving cylindrical body are continuously rolled and spirally simultaneously and for a predetermined period of time onto a member from which a cooling medium, such as water, is controllably injected. multiple times under pressure over a period of time. By bringing the cooling cylindrical body, for example a rod or tube, into direct contact with the cooled member, for example a mill roll, and by supplying a contact zone cooling medium, at least 10' (Watt/m2K) or 1
A heat transfer coefficient of 0.05 (Watt/m2K) can be obtained, which is significantly higher than the value obtained by the layered cooling method.
より高い熱伝達率により得られるより急速な冷却は、加
工材特性値の改善に貢献する。本発明の方法の１つの別
の利点は、得られる加工材特性値が一様化されているこ
とである、何故ならば冷却する円筒状体の各表面領域は
同一の処理を受け、ある領域がより強く冷却されるのを
回避することができるからである。冷却度は、一方では
接触時間の長さを制御し、他方では冷却する円筒状体に
おける接触している表面領域の数を増加又は減少するこ
とにより制御することができる。本発明の方法は、冷却
する円筒状体をみがき加工するのに適している。このた
めに１つの有利な実施例においては表面領域の押圧が搬
送方向で前進するにつれて連続的に又は断続的にステッ
プ変化で増加することにより表面領域の押圧を可変にす
る。この方法は、この工程の開始時に主に冷却され終了
時に同時にみがき加工される効果を有する。More rapid cooling resulting from higher heat transfer coefficients contributes to improved workpiece properties. One further advantage of the method of the invention is that the workpiece properties obtained are uniform, since each surface area of the cylinder to be cooled undergoes the same treatment and This is because it is possible to avoid being cooled more strongly. The degree of cooling can be controlled on the one hand by controlling the length of the contact time and on the other hand by increasing or decreasing the number of surface areas in contact on the cooling cylinder. The method of the present invention is suitable for polishing a cylindrical body to be cooled. For this purpose, in one advantageous embodiment, the pressure on the surface area is made variable by increasing it continuously or intermittently in steps as it advances in the conveying direction. This method has the effect of cooling mainly at the beginning of the process and simultaneously polishing at the end.
本発明を実施する装置は、互いに間隔をおいて配置され
ている多数のロール組を有し、これらのロール組には有
利には２つの互いに対向して位置する双曲線状の輪郭を
有するロール、又は周縁に対称的に分散配置されている
双曲線状の輪郭を有する３つ又は４つのロールが配置さ
れている。ロル組のロールは周縁の所定の個所に冷却媒
体が射出され、これは、冷却媒体が接触ゾーンの中に圧
入され、そこで楔状冷却流を形成するように行われる。The device for carrying out the invention has a number of sets of rolls arranged at a distance from one another, preferably two rolls having a hyperbolic profile located opposite each other; Or three or four rolls with a hyperbolic profile are arranged symmetrically distributed around the periphery. The rolls of the roll set are injected with a cooling medium at predetermined points on their periphery in such a way that the cooling medium is forced into the contact zone and forms there a wedge-shaped cooling flow.
この楔状冷却媒体流の大きさは冷却媒体圧と冷却媒体量
により調整される。ロールの位置は、押圧の大きさと、
搬送軸線に対する傾斜位置の角度に関して調整すること
ができる。これにより接触持続時間と接触の形成とを制
御することができる。接触形成パラメータは、冷却装置
の人口領域において、冷却する円筒状体がロールと接触
する接触ゾーンが、高圧ノコ下が印加されている水の薄
膜により互いに分離され、出口領域において接触ゾーン
が金属と金属とが接触して上下に重なるように調整する
ことができる。間隙に加わっている高い圧力によりライ
デンフロスト（Ｌｅｉｄｅｎｆｒｏｓｔ）現象の発生は
回避される。押圧が更に大きくなると金属と金属とが直
接に接触し、従って冷却を無視すると本装置はみがき加
工機械として動作する。The size of this wedge-shaped coolant flow is adjusted by the coolant pressure and the coolant amount. The position of the roll depends on the amount of pressure and
Adjustment can be made with respect to the angle of the tilt position relative to the transport axis. This allows control of the contact duration and the formation of the contact. The contact formation parameters are such that, in the artificial region of the cooling device, the contact zone where the cooling cylinder contacts the roll is separated from each other by a thin film of water to which the pressure saw bottom is applied, and in the exit region the contact zone is with the metal. It can be adjusted so that it contacts the metal and overlaps the top and bottom. Due to the high pressure applied to the gap, the occurrence of the Leidenfrost phenomenon is avoided. As the pressure increases further, metal-to-metal contact occurs, and therefore, if cooling is ignored, the device operates as a polishing machine.
これにより、通常は熱処理の後に行う仕上げみがき加工
が不要となる。This eliminates the need for finish polishing, which is normally performed after heat treatment.
本発明の冷却装置の中に配置されているロール組の数は
実質的に貫通走行速度と、冷却する円筒状体の寸法と、
所望の最終温度と、冷却速度とに依存する。選択的に１
つの平面の中に配置されているか又はそれぞれ所定の角
度だけ互いにずれて配置されている最小３つのロール組
が提案される。The number of roll sets arranged in the cooling device of the present invention depends substantially on the penetration speed, the dimensions of the cylindrical body to be cooled,
It depends on the desired final temperature and cooling rate. selectively 1
A minimum of three roll sets are proposed, which are arranged in one plane or each offset from one another by a predetermined angle.
冷却効果はロールの大きさの選択によっても調整でき、
ロールの大きさの増加とともに冷却効果が強まる。しか
し構造コストが増加するのでロール寸法を過大にするこ
とにはおのずと限界がある。The cooling effect can also be adjusted by selecting the roll size.
The cooling effect becomes stronger as the size of the roll increases. However, there is a natural limit to increasing the roll dimensions because of the increased structural cost.
ロール組の配置に依存して本装置は純粋な貫通走行装置
としてか、又は搬送方向が切換わる装置として用いるこ
とが可能である。搬送方向が切換わる場合には、側面が
開閉可能であるロールブロック（Ｒｏｌｌｅｎｂｏｃｋ
）が用いられ、従って冷却する円筒状体は、傾斜圧延装
置の出口におけるように側面から取出される。Depending on the arrangement of the roll sets, the device can be used either as a pure through-travel device or as a device with switched conveying direction. When the conveyance direction is changed, use a roll block (Rollenbook) whose sides can be opened and closed.
) is used, so that the cooling cylinder is removed from the side, as at the outlet of the tilt mill.
ｅ、 実施例
次に本発明を実施例に基づき図を用いて説明する。第１
図には縦断面図図で本発明の装置が示されている。冷却
する管（円筒状体）■はこの図において完全な保合状態
にあり、従って管ｌにおける最大数の表面領域が、双曲
線状に形成されているロール３と接触している。すべて
のロール３は同一方向で回転し、回転方向は矢印６によ
り示され、ロール３，３′の傾斜位置により管１は螺旋
状に運動して本装置を貫通し、この螺旋運動の方向は矢
印４により示されている。e. Examples Next, the present invention will be explained based on examples using figures. 1st
The figure shows the device according to the invention in longitudinal section. The cooling tube (cylindrical body) ■ is in perfect alignment in this figure, so that the largest number of surface areas of the tube I are in contact with the hyperbolically shaped roll 3. All the rolls 3 rotate in the same direction, the direction of rotation is indicated by the arrow 6, and the inclined position of the rolls 3, 3' causes the tube 1 to move in a helical manner through the device, the direction of this helical movement being Indicated by arrow 4.
この実施例において各ロール組は、２つの互いに対向し
て位置するロール３．３′を有し、ロール組間の間隔５
は等しい。更に、この場合にすべてのロール組は、みが
き加工機械の場合と同様に同一の平面内に位置する。In this embodiment, each roll set has two mutually opposed rolls 3.3', with a spacing 5 between the roll sets.
are equal. Furthermore, in this case all roll sets are located in the same plane, as in the case of a polishing machine.
第２図及び第３図は第１図のＡ−へ切断線に沿って切断
した断面図であり、第３図は、第２図に対して９０６回
転されている。冷却する管１ばその２０
つの表面領域により螺旋状に、冷却する管３，３′に当
接している。例えば水等の冷却媒体が導管７．７′ヲ介
してロール３，３′に導かれ、ロール３．３′の周面の
部分領域８．８′にこの冷却媒体が射出される。供給さ
れる冷却媒体の圧力と量を調整することにより管３，３
′への射出量を制御することができる。導管７．７′の
位置を傾斜させることは、所望の楔状冷却媒体流９，９
′が形成されるために必要である。2 and 3 are cross-sectional views taken along the section line A- in FIG. 1, and FIG. 3 is rotated by 906 relative to FIG. 2. The twenty surface areas of the cooling tube 1 abut helically against the cooling tubes 3, 3'. A cooling medium, for example water, is conducted to the rolls 3, 3' via a conduit 7.7' and is injected into a subarea 8.8' of the circumference of the roll 3.3'. By adjusting the pressure and amount of the coolant supplied, the tubes 3,3
′ can be controlled. Slanting the position of the conduits 7,7' improves the desired wedge-shaped coolant flow 9,9.
′ is necessary for the formation of .
ロール軸線と、冷却する管１の長手軸線との間の角度は
、ロール３，３′の押圧と同様に制御することができる
。更に、配置されるロール組の数を選択することと、ロ
ール３．３′の大きさとにより所望の冷却能力を帯域幅
内で制御することができる。The angle between the roll axis and the longitudinal axis of the tube 1 to be cooled can be controlled as well as the pressure of the rolls 3, 3'. Furthermore, the desired cooling capacity can be controlled within the bandwidth by selecting the number of roll sets arranged and by the size of the rolls 3.3'.
第１図は本発明の冷却装置の縦断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ切断線に沿って切断した断面図、第３図は第２
図と同様の図であるが９０°回転されている断面図であ
る。
■・・・管（円筒状体）、 ２・・・表面領域、３．
３′・・・ロール、 ４・・・管の運動方向、５
・・・間隔、 ６・・・ロール回転方向、
７．７′・・・導管、 ８，８′・・・周面部分
領域、９．９′・・・楔状冷却媒体流。
平成
２
年FIG. 1 is a longitudinal cross-sectional view of the cooling device of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line A-A in FIG. 1, and FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view similar to that shown but rotated by 90°; ■...Pipe (cylindrical body), 2...Surface area, 3.
3'... Roll, 4... Direction of movement of the pipe, 5
... Interval, 6... Roll rotation direction,
7.7'...Conduit, 8,8'...Surface partial region, 9.9'...Wedge-shaped cooling medium flow. 1990
Claims (1)
却される、例えば鋼管である金属製である、所定温度に
加熱された長い円筒状体を冷却する方法において、運動
する前記円筒状体における多数の互いに離れて位置する
表面領域が、常に冷却媒体が調整可能に射出される部材
に、転がりながら螺旋状に同時にそして所定時間にわた
り加圧下で接触され、冷却工程の開始時に少なくとも２
つの表面領域が前記部材と係合され、所定の区間を搬送
されると最大数の表面領域が係合されることを特徴とす
る長い円筒状体を冷却する方法。２）前記接触の時間が
制御可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載の長い円筒状体を冷却する方法。 ３）前記部材に、供給冷却媒体の圧力及び量を制御する
ことにより種々異なる条件で冷却媒体が射出されること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の長い円筒状
体を冷却する方法。 ４）前記部材の押圧が、冷却する円筒状体の搬送方向で
前進するにつれて増加することを特徴とする特許請求の
範囲第１項に記載の長い円筒状体を冷却する方法。 ５）前記増加がほぼ連続的に行われることを特徴とする
特許請求の範囲第４項記載の長い円筒状体を冷却する方
法。 ６）前記増加が断続的に急激なステップ変化で行われる
ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の長い円筒
状体を冷却する方法。 ７）多くのロールを有し冷却媒体を射出することのでき
る冷却装置を備え、前記冷却装置が具備する、互いに間
隔をおいて位置し冷却する前記円筒状体の軸線に対して
所定角度で配置されているロールが双曲線状の輪郭を有
する、特許請求の範囲第１項ないし第６項のうちのいず
れか１項に記載の方法を実施する装置において、冷却装
置が、周縁に対称に分散配置されているロール（３、３
′）を有する互いに間隔をおいて配置されているロール
組を具備し、所定の周面部分領域（８、８′）における
ロール（３、３′）への冷却媒体の射出が、冷却媒体が
接触ゾーンの中に圧入され楔状冷却媒体流（９、９′）
を形成するように行われることを特徴とする長い円筒状
体を冷却する装置。 ８）前記ロール（３、３′）の位置が、押圧及び角度位
置に関して制御可能であることを特徴とする特許請求の
範囲第４項記載の方法を実施する長い円筒状体を冷却す
る装置。 ９）前記ロール組が、２つの互いに対向して位置するロ
ール（３、３′）から成ることを特徴とする特許請求の
範囲第４項又は第５項記載の方法を実施する長い円筒状
体を冷却する装置。 １０）前記冷却装置が少なくとも３つのロール組を備え
ることを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の方法を
実施する長い円筒状体を冷却する装置。 １１）それぞれ隣接するロール組が所定角度だけ、先行
のロール組に対してずれていることを特徴とする特許請
求の範囲第７項又は第１０項記載の方法を実施する長い
円筒状体を冷却する装置。 １２）前記ずれ角度が９０°であることを特徴とする特
許請求の範囲第１１項記載の方法を実施する長い円筒状
体を冷却する装置。 １３）前記ロール（３、３′）の前記押圧が前記冷却装
置の入口領域において、出口領域に比して高いことを特
徴とする特許請求の範囲第７項又は第８項記載の方法を
実施する長い円筒状体を冷却する装置。 １４）前記冷却装置の前記入口領域において、冷却する
円筒状体（１）における、前記ロール（３、３′）との
接触ゾーンが、高圧下の水の薄膜により互いに分離され
ており、前記出口領域において接触ゾーンが金属と金属
とが接触して互いに上下に重なることを特徴とする特許
請求の範囲第１３項記載の方法を実施する長い円筒状体
を冷却する装置。[Claims] 1) A method for cooling a long cylindrical body heated to a predetermined temperature, made of metal such as a steel pipe, which is conveyed in a spiral and simultaneously cooled by a cooling medium. A number of mutually spaced surface areas of said cylindrical body are brought into contact simultaneously and under pressure in a rolling helical manner and for a predetermined period of time with a member from which a cooling medium is always controllably injected, starting the cooling process. sometimes at least 2
A method for cooling an elongated cylindrical body, characterized in that one surface area is engaged with said member, and a maximum number of surface areas are engaged when it is transported over a predetermined distance. 2) A method for cooling a long cylindrical body according to claim 1, characterized in that the time of said contact is controllable. 3) Cooling a long cylindrical body according to claim 1, characterized in that a cooling medium is injected into the member under various conditions by controlling the pressure and amount of the cooling medium supplied. Method. 4) The method for cooling a long cylindrical body according to claim 1, characterized in that the pressing force of the member increases as the cylindrical body to be cooled moves forward in the transport direction. 5) A method for cooling an elongated cylindrical body according to claim 4, characterized in that said increase is substantially continuous. 6) A method for cooling a long cylindrical body according to claim 4, characterized in that said increase is carried out intermittently in rapid step changes. 7) A cooling device including a number of rolls capable of injecting a cooling medium, the cooling device being arranged at a predetermined angle with respect to the axis of the cylindrical body to be cooled and spaced apart from each other. Apparatus for carrying out the method according to any one of claims 1 to 6, in which the rolls having a hyperbolic contour, the cooling devices being arranged symmetrically around the periphery. The role being played (3, 3
′), the injection of the cooling medium onto the rolls (3, 3′) in a predetermined circumferential partial area (8, 8′) ensures that the cooling medium is A wedge-shaped coolant stream (9, 9') is forced into the contact zone.
A device for cooling a long cylindrical body, characterized in that the cooling device is configured to cool a long cylindrical body. 8) Device for cooling elongated cylindrical bodies carrying out the method according to claim 4, characterized in that the position of the rolls (3, 3') is controllable in terms of pressure and angular position. 9) An elongated cylindrical body for carrying out the method according to claim 4 or 5, characterized in that the roll set consists of two mutually opposed rolls (3, 3'). device for cooling. 10) Apparatus for cooling elongated cylindrical bodies carrying out the method according to claim 7, characterized in that the cooling apparatus comprises at least three sets of rolls. 11) Cooling a long cylindrical body carrying out the method according to claim 7 or 10, characterized in that each adjacent roll set is offset by a predetermined angle with respect to the preceding roll set. device to do. 12) An apparatus for cooling a long cylindrical body carrying out the method according to claim 11, characterized in that the deviation angle is 90°. 13) Carrying out the method according to claim 7 or 8, characterized in that the pressure of the rolls (3, 3') is higher in the inlet area of the cooling device than in the outlet area. A device that cools a long cylindrical body. 14) In the inlet region of the cooling device, the contact zones of the cooling cylinder (1) with the rolls (3, 3') are separated from each other by a thin film of water under high pressure, and in the outlet 14. Apparatus for cooling elongated cylindrical bodies carrying out the method according to claim 13, characterized in that in the region the contact zones lie one above the other in metal-to-metal contact.
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