JPS60125318A - 加熱表面の急冷法 - 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】 本発明は概して加熱した金属表面に液体組成物を施用す
る方法に関する。更に詳しぐ言えば本発明は加熱表面の
温度を急速に低下させるのに向上した特性を有する冷却
用溶液に関する。きわめて高温に加熱された金属表面を
急冷する能力を有する液体組成物が長い間求められてい
た。例えば鋼の製造では、その大部分をインゴットの形
で鋳造し次いで機械的に処理する。インゴットは典型的
には鋼の組成によシ１０ＰＯ〜７４１３０℃の温度範囲
にあシ次いで高温加工を受ける。この高温加工には通常
７回又はそれ以上の圧延、ハンマー鍛造又はプレス成形
操作がある。

この高温加工は降伏強さ及び引張シ強さ及び特に延性の
如き機械的特性の向上を鋼に達成するのに重要であるが
、その除銅の温度は鋼の熱的な変態温度帯以上であると
する。この高温要件は次いで従来は急冷を行なうのに有
効ではなく不十分であ″冷却操作を必要とする・　、１
゜ 従来は、加熱した金属表面は水で冷却されていた。しか
しながら不運にも必要とされる水の量は多量であり、シ
かもか＼る多量の水を高温加工場所に搬送する有効性並
びに経費の問題を時として生ずる。

更には水は熱伝導性の低いスチームに明らかに転化され
て、熱吸収能力が低下してしまい、それ故よシ長い冷却
作業周期が必要とされる。

加熱した金属表面の温度を低下させるのに理想的な冷却
用液体は金属表面を迅速に且つ経済的に冷却するもので
ある。水単独では多量を必要とするので有効でなく又は
十分ではない。種々の表面活性剤を含有する慣用の液体
組成物は致死的な発煙を制限するのに十分な程に火災を
静めるのさえ満足でなかった。例えば米国特許第３．り
ｌコ、ぶダ７号明細書は、溶剤中に配合されしかも水と
混合して粘稠な物質とした高濃度表面活性剤を含有する
消火用組成物を開示しておシ、この粘稠な物質は火災を
消す試みで製造される。流動性の粘稠ゲルを形成するに
はナフサの如き溶剤を用いねば々らない。約３チ又はそ
れ以上の範囲の表面活性剤のか＼る高濃度では現在の要
件を満足させない。

加熱された表面を急冷する方法を提供するのが本発明の
主要目的である。

ポンプの過度の発泡を生起させることなく又はキャビテ
ーションを生起させることなく濃厚溶液をポンプの取水
口側に添加して加熱された表面上に噴霧すべき加熱表面
冷却用溶液を生じさせ得る方法を提供するのも本発明の
ｌ目的である。

加熱表面冷却用溶液を提供すること及び高温加工された
後の金属表面特に高温圧延に続いての鋼シートを冷却す
る方法を提供することも本発明の＝ｌ目的である。

本発明はまた１つの目的として加熱表面冷却用溶液及び
金属表面特に石油掘削機械（リグ）の鋼製構造部材を冷
却する方法を提供するものである。

種々の手段によシ加熱された金属表面は、発泡させるこ
となく低容量の液体流を加熱表面上に噴霧することによ
シ冷却されて、用いた液体量を保持するのみならず従来
用いた水性系と比較すると加熱された金属表面をより急
速に冷却する。本発明の方法はコＯ℃〜１００℃の組合
せた曇シ点を有する非イオン系表面活性剤の１つ又はそ
れ以上と該表面活性剤の３０重量−以下の濃厚溶液を形
成するのに十分な水とを含有してなる濃厚物から形成し
た液体組成物を用いる。最終的に得られる加熱表面冷却
用組成物は、表面活性剤の低濃度によるポンプの望まし
くない発泡又はキャビテーションを生起させないために
Ｏ８λ容量−以下の表面活性剤を有し且つ慣用のポンプ
に通送すべき濃厚物から形成される。この形の加熱表面
冷却用溶液を金属シート又は構造部材の高温表面上に噴
霧して大体ぶ０℃程に低くあシ得る所望の温度にこれら
の金属表面を冷却する。

本発明の冷却用液体組成物は、２０°〜ｉｏｏ℃の組合
せた曇シ点を有するきわめて低濃度の非イオン系表面活
性剤の１つ又はそれ以上を包含する。

これらの組成物は表面活性剤の濃厚溶液から水溶液とし
て形成する。この濃厚溶液は排出により用いるのに利用
され、例えばポンプの過度の発泡又はキャビテーション
なしに何れか慣用の放出管路を通して噴霧放出用の慣用
のポンプの取水口側に水流として利用される。

本発明で用い得る表面活性剤にはλ０−１００℃の曇り
点を有する非イオン系表面活性剤があシ又は組合せて用
いた時に前記の範囲で複合曇シ点を生ず不非イオン系表
面活性剤がある。単独の表面活性剤又は縮合せた表面活
性剤について２０℃以下の曇り点では該表面活性剤を有
用である程には十分には可溶性とさせず、またｉｏｏ℃
以上の曇シ点を有する表面活性剤はその冷却能力を失な
う。しかしながら、非イオン系表面活性剤の各々が前記
の特定範囲外のａｈ点を有するとしても７つ以上の該表
面活性剤の組合せ体が互いに前記の特定範囲内の複合＠
シ点を生ずることができしかも十分に可溶性で本発明の
目的に有効であるのは可能である。

一般に、本発明の機能を果すのに有用な表面活性剤は主
としてエチレンオキシド又はプロピレンオキシドと種り
の物質特に側鎖を有するフェノール系化合物との縮合に
よシ得られた表面活性剤でおることが見出されたが、こ
れに制限されない。

前記の物質には次のものがあるニステアリン酸。

２ウリン酸、パルミチン酸等の如き脂肪酸：マンニトー
ル、ソルビトール等の如き脂肪アルコール；エタノール
、イソプロピルアルコール又はイソブチルアルコール等
の如き第１級、ｆｓＪ級又は第３級アルコール：脂肪ア
ミン又はアミド：アルキロールアミン及び／１００−／
ｌ、ｊｏｏの分子量を有するエチレンオキシドとプロピ
レンオキシドとのブロック共重合体、エチレンジアミン
から誘導したオキシプロピレンオキシエチレンポリオー
ルのブロック共重合体。特に有用なものは、エチレンオ
キシドとアルキルフェノールとの縮合にょ如製造した表
面活性剤である。このアルキル基は７〜７２個又はそれ
以上の炭素原子を有し得るが、オクチル、ノニル基等の
如き特に４〜２個の炭素原子のアルキル基が好ましい。

７つ又はそれ以上の非イオン系表面活性剤の組合せ体は
２０〜１００℃のａシ点範囲で水への溶解度を与えしか
も最小量の発泡を与えるように選択される。

該表面活性剤を形成するに際してエチレンオキシドのモ
ル数は３以下からａＯモルまでで変化し得るが、／、３
〜２モルであるのが好ましい。

本発明を実施するに際して、１０重量％以下の非イオン
系表面活性剤、好ましくは一〇−コタ重量−の該表面活
性剤を有する濃厚溶液を形成する。

濃度が水中でＪＯ重′ｊｋチ以上の表面活性剤であるよ
うに多量の表面活性剤を用いるならば、該表面活性剤は
ゲルを形成し、これｔ余シ用い得なくする。それ故最大
で３０＊童係の非イオン系表面活性剛製［ｔ−維持する
ことが重要である。

貯蔵タンク又は供給タンクに入れて用いるのに提供され
るのはこの濃厚溶液である。最大で３０重ｉｔｓの濃度
で貯蔵タンクに保持した時この濃厚溶液は、加熱表面冷
却用溶液を形成するのにすぐ使えるように貯蔵し得る。

譲厚物を慣用のポンプの取水口側に排出し得るのはこの
貯蔵タンクカラであシ、そのｖＡ該ポンプは加熱表面上
に１つ又はそれ以上の液体流を放出噴−するものである
。勿論磯厚溶液會予備混合して冷却溶液全形成すること
ができしかも放出管路を適して噴霧するのに取水口側で
ポンプに取入れることができる。

この濃厚溶液は放出管路のノズルに排出されねばならな
いよルもむしろポンプの取水口側に排出され得るという
独特な特性を有する。が＼る能力は冷却溶液の放出が、
ポンプを過熱させこうしてボンゾｔ−無力にする過度の
発泡又はキャビテーションなしに液体流金分配し得るよ
うにポンプの取水口側で冷却溶液の混合及び形成ｔ−可
能とする。

個々の排出手段及び谷々の放出場所での４量手段につい
て従来技術における如き必要性は否定され、従って経済
的となる。

濃厚溶液を用いるには、慣用の排出手段又は計址手段を
慣用のポンプの取水口側に設けることができる。通常の
汲み上げ油井運搬車（ｐｕｍｐ６ｒ　ｔｒｕ　−ｃｋ）
　ｆ用いて金楓構造すグ會冷却するならば、ポンプ能力
はコ！　Ｏｙｐｍ　、　ｊ　００　ｐｐｍ　、　７　ｊ
　Ｏｔｐｍ　。

／　０００　ｙｐｒＢ　、　（λｊ　Ｏｆｐｍ及び／　
７００　ｐｐｍの範囲にある。ｔｚｏｏｉｒｐｍの汲み
揚げ油井では。

通常谷々Ｊ　！　Ｏｆｐｍ　Ｌ／）能力で見積９７ｔ４
．Ｊｊｃｍの管路４本を設けることができる０本発明前
には排が： 出装置を用いて放出管路に従来の組成物を供給す　）る
時には、管の寸法はグｊ／−に減少し／　００　ｐｐｍ
の能力金有するに過ぎない、即ち分配及び計量装置ｆを
取付けた際は仁の特定の管路は発泡を作り且つ愼−する
目的にのみ有用で１Ｌこれによって汲み揚げ油井の多能
性を低下させる。しかしながら本発明によると、Ａ、Ｊ
ｉｃ＃！の放出管路６本の各々はその見積５能力で冷却
ｌＧ液を噴霧するのに用い付る。

例えばホットストリップ圧延機で金属シー・ト表面を冷
却するのに用いる際には、濃厚物から形成した後の冷却
溶液は、加熱９１ｔ属表面に噴霧するのに現在用いられ
ている放出系の形でポンプで押送し得る。例えは油井リ
グ（０目ｒｉｇ）を冷却しようとする場合には、構造部
材に好ましくは前述した如く汲み揚は油井からの冷却液
体を噴秘する。

冷却溶液社該溶液が０．０λ〜Ｏ，コ容量係の表面活性
剤全含有するような量で濃厚溶液から形成する。該浴液
は０．ＯＪ〜ｏ、ｉ容量饅の一度で表面活性剤を金層す
るのが好ましい、特定の練直に鎮厚物から予ヤ１混合し
た時には、ポンプ線予備混合し冷却溶液中のこの表面活
性剤の濃度は金属表面からきわめて迅速に熱を吸収させ
得るのに重装である。表面活性剤の低濃度によシ他の液
体組成物と比較すると金属我面會より迅速に冷却するよ
うに冷却溶液から発生した貢状物によシ熱を吸収させ得
ることが見出された。

冷却ｍ液中の低線にの非イオン系表面活性剤は。

ポンプに損傷を与えるか又は水流全方向付ける距ｐＩｋ
を制限する退屈の発泡又はキャビテーションなしにポン
プに冷却浴液を押送し得るのでまた望ましい。Ｏｏ−拌
戯チ以下の表面粘性剤濃度の電値性を証明するのに、米
国特許第３．ま７１！Ｊ５１ＩＯ号明細書に開示した如
＠０．５容麓係の表面粘性剤濃度を２００ガロンの容積
ｔＶする運搬車で用いる。

用い７ＩＣ特定の非イオン系表面油性剤はタモルのエチ
レンオキシドと縞付したノニルフェノールエトキシレー
トでｂる。これは０．３％の非イオン系表面茫性剤金水
流に与え、該混合物金６０ガロン趨で標準のノズル装置
ｔ−列してポンプ輸送する。ポンプの取水口側に添加し
た時該混合物は、無添加水又は最大でＯ，コチの非イオ
ン系表面活性剤を水中に含有する本発明の組成物の何れ
かを用いての１４フイートの距離と比較すると、！！−
４０フィートの最大距離で噴霧される。このことは、従
来技術め組成物を用いるに当っては噴霧距離を減少させ
るに十分な圧力の減損ｔ−生起する若干の発泡があるこ
とを例示している。

本発明組成物と従来技術の組成物との間の差異全史に１
明するのに、ホースのノズルｔ−遮断して非イオン系表
面活性剤浴液を水供給タンクに戻すように慣用のノ々イ
パス弁＋ｍして循環式せる。３分経過してポンプはそこ
で発生し九発泡によシ過熱し始める。ポンプ中で得られ
るキャビテーションはポンプに損傷を与え且つポンプを
無用とさせる。ノズルを再びｔ０ガロン／分の流速にま
た開放した時にはコ！〜参〇フィートのｇ流が得られる
。水流は連続的ではないが噴出する傾向がある。

全ての水ｔタンクからポンプで押送した後でもポンプの
計器はなお満タンを示すがタンク會検査するとタンクの
内容＊ｉｔ’ｉ誤って指示する濃密な発泡でいっばいで
あることを示した。こうして発泡はタンクの再充填さえ
態動であるように操作全妨害する。

次の実施例は本発明の詳細な説明する。これらの実施１
１Ｊは本発明を１奴定することｔ意図しないのは理解さ
れよう。

実施例１及びλは、７≠ｉ址係の水と、タモルのエチレ
ンオキシＰと縮合したノニルフェノキシポリエトキシエ
タノールの２１．０２量チと１分子輩コタ００４目点ｊ
♂℃のプルツク共重合体（３モル及ヒタモル１．ノエチ
レンオキシドとノニルフェノキシポリエトキシエタノー
ルとの一合生成物の混合＃Ｉ）の弘、Ｏ重量係と硝酸ナ
トリウム及びヂラミド（ホウ酸とモノエタノールアミン
）の如き暦蝕防止剤のθ、１重量係と任意成分としてナ
トリウムｌ−ヒト算キシ　ピリジン″″コーチオンの如
き殺生物剤の０．２重′ｉチとから成る濃厚物から形成
される本発明の冷却用組成物を用いて実施する。腐蝕防
止剤線通例通シであるが０．／〜３１１Ｌ量チの硝酸ナ
トリウムとボラミドとのコニ／−／：コー１ｆｆ比が適
当である。殺生物剤は０．００　／〜／重鷺チで存在で
き、また次の成分の１つ又はそれ以上があシ得る：ナト
リウムオマジン（ｌ−ヒＰロキシビリジンー２−チオン
ナトリウム塩：０１ｉｎ社）：ブロクセル０１ＬＬ（／
、コーペンズイソチアゾリンー３−オン：アメリカのＩ
ＯＩ社〕；カトンｉｔ乙殺微生物剤（（、ｒ、ｘ　１の
ｊ−クロローコーメチルーｌ−メンチアゾリン−Ｊ−オ
ンノ及び（２，１，％のλ−メチルー弘−イソチアゾリ
ンー３−オン）　；　Ｒｏｈｍ　＆　Ｈａｓｓ社〕。こ
の混合物はｔｒ、ｚ℃の曇シ点を有する。この濃厚物の
ｌガロン全２００ガ四ンの水と予備混合し、汲み揚げ油
井の通水口側に引き込む。これはＯ１２係の濃厚溶液を
与え即ち冷却用溶液中に０．０！谷量チの非イオン系表
面活性剤を与える。

実施例１ １１００℃以上の温度でスラブ形成用ミルからのスラブ
′ｔ−１１＠温圧延して平板又はシートにする冷却用液
体組成物を平板又はシートの加熱表面上に噴霧するもの
であり、数分で、平板Ｂｔｏ℃以下通常は６０℃以下の
温度になる。

実施判コ 石油の火災で燃え立たせた時の油井リグはリグの全ての
構造部材ｅ′＠わめて高温に加熱する。次いで冷却用の
液体組成物ｅ　１７グのｆＩＩ４ｍ構造部材上に１す（
霧してリグ全数分で冷却する。その時金属表面は触れる
と快適である。

これらの実施例から前述した如き目的に適合するのは明
らかでおる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｌ、　加熱表面を急速に冷却する方法において、Ｊ　Ｏ
   ，０℃〜１００℃の作り点を有する非イオン系表面活性
   剤の１つ又はそれ以上と該表面活性剤の３０重量％以下
   の濃厚溶液を形成するのに十分な水とよシ本質的になる
   濃厚物を調製し、この濃厚物を水と混合して前記表面活
   性剤のＯ，コ容′を俤以下の冷却用溶液を形成し、この
   溶液を加熱表面に噴霧し且つ同時に前記表面を急速に冷
   却することを特徴とする、加熱表面の急冷法。 λ、　加熱した表面は上昇温度に加熱した金属である特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、　加熱した表面は金属であり且つ鋼製構造部材であ
   る特許請求の範囲第２項記載の方法。 仏　加熱した表面状鋼シートである特許請求の範囲第一
   項記載の方法。 土前記の表面活性剤はアルキルフェノキシポリオキシエ
   チレンエタノール類よシなる群から選ばれる特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ６　アルキルフェノキシ基はノニルフェノールであシ、
   ポリオキシエチレン基は八ｊ−，，４ｔ　０モルのエチ
   レンオキシドである特許請求の範囲第ｊ項記載の方法。 Ｚ　冷却用溶液である組成物は非イオン系表面活性剤と
   殺生物剤と腐蝕防止剤とよシ本質的になる特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 と　前記の表面活性剤は０．ＯＪ〜０．２容ｉｓＯ量で
   溶液中に存在する特許請求の範囲第１項〜第７項の何れ
   かに記載の方法。 タ　前記の表面活性剤は０．０３〜ｏ、ｉ容量チの骨で
   存在する特許請求の範囲第を項記載の方法。 １０、冷却すべき加熱表面を手で保持される温度Ｋｔで
   設定し、この表面にＯ９，２容量−以下の非イオン系表
   面活性剤濃度でしかも２０．０℃〜ｌθＯ℃の曇シ点を
   有する非イオン系表面活性剤の水溶液を噴霧して該表面
   を手で触れ得る程十分に低い温度に冷却することからな
   る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ／／、−〇、θ℃〜１００℃の組合せた曇シ点を有する
   非イオン系表面活性剤のｌっ又はそれ以上と、該表面活
   性剤の３０重量俤以下の濃厚溶液を形成するに十分な水
   とを含有してなる濃厚物を調製し、該濃厚物を水と混合
   して前記表面活性剤の０．２容量−以下の冷却用溶液を
   形成し、核溶液を発泡なしに少くとも７つの水流として
   噴霧する仁とからなる特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ／、２　前記の表面活性剤はエトキシル化アルコール類
   よりなる群から選ばれる特許請求の範囲第１／項記載の
   方法。 ／３．前記の表面活性剤は／、ｊ−μＯモルのエチレン
   オキシドを含有するノニルフェノキシポリオキシエチレ
   ンエタノールよシなる群から遺ばれる特許請求の範囲第
   ７２項記載の方法。 ／久　前記の濃厚物と水との混合は噴霧用ポンプの取水
   口側で行なう特許請求の範囲第１／項記載の方法。