説明

水冷管

【課題】線材の熱間圧延において仕上げ圧延した線材が水冷管内で引っ掛からないようにして、それだけミスロール率を低減できる水冷管を提供する。
【解決手段】線材を熱間圧延するときの仕上げ圧延工程で用いる水冷管であって、線材の通過する貫通路を軸心と直交する方向の断面で見て多角形に形成し、該多角形の一辺が線材の接触することとなる底面に相当する辺となるようにした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は水冷管に関し、更に詳しくは線材を熱間圧延するときの仕上げ圧延工程で用いる水冷管に関する。鋼片を所定温度に加熱し、粗圧延工程、中間圧延工程及び仕上げ圧延工程を経て所定寸法の線材に熱間圧延して、かかる線材をコイル状に巻取るとき、仕上げ圧延した線材を水冷管を用いて所定温度に冷却することが行なわれる。本発明はかかる水冷管の改良に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、前記のような水冷管として、軸心部に形成された線材の通過する貫通路の入口側が入口端部に向かって順次広幅のロート状に形成されたもの、中間に冷却水の排水口を有するもの、入口側及び出口側に軸心部を向いた冷却水の供給ノズル孔を有するもの等、各種が知られている(例えば特許文献1〜4参照)。
【0003】
しかし、従来の水冷管には、これらを線材の熱間圧延における粗圧延工程や中間圧延工程で用いる場合には特に問題を生じないが、これらを線材の熱間圧延における仕上げ圧延工程で用いると、線材が水冷管内で引っ掛かってしまうことがしばしば発生し、結果としてミスロール(圧延不良)になってしまうという問題がある。
【特許文献1】特開昭59−226121号公報
【特許文献2】特開昭59−226122号公報
【特許文献3】特開昭59−226123号公報
【特許文献4】特開平5−115914号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明が解決しようとする課題は、線材の熱間圧延において仕上げ圧延した線材が水冷管内で引っ掛からないようにして、それだけミスロール率を低減できる水冷管を提供する処にある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
前記の課題を解決する本発明は、線材を熱間圧延するときの仕上げ圧延工程で用いる水冷管であって、線材の通過する貫通路が軸心と直交する方向の断面で見て多角形に形成されており、該多角形の一辺が線材の接触することとなる底面に相当する辺となるように配置されて成ることを特徴とする水冷管に係る。
【0006】
本発明に係る水冷管は、線材の熱間圧延における仕上げ圧延工程で用いるものであり、更に詳しくは、鋼片を所定温度に加熱し、粗圧延工程、中間圧延工程及び仕上げ圧延工程を経て所定寸法の線材に熱間圧延して、かかる線材をコイル状に巻取るときに、仕上げ圧延した線材を所定温度まで冷却するために用いるものである。
【0007】
前記した従来の水冷管でも、それらを比較的大径の線材を対象とする粗圧延工程や中間圧延工程で用いる場合には、線材が水冷管内で引っ掛かるということは殆ど生じないが、それらを比較的小径の線材を対象とする仕上げ圧延工程で用いると、線材が水冷管内で引っ掛かってしまうことがしばしば発生する。例えば、仕上げ圧延した直径が5.5mm〜10mm程度の比較的小径の線材を、冷却水が充満している冷却管内に、50m/秒〜100m/秒程度の高速で通過させて冷却しようとすると、線材とこれが通過する水冷管内の貫通路面との接触や、かかる貫通路での水の抵抗圧等により、線材が水冷管内で座屈して引っ掛かってしまうのである。線材が水冷管内で引っ掛かると、結果としてそれだけミスロール率が高くなる。
【0008】
前記したように、従来の水冷管を線材の熱間圧延における仕上げ圧延工程で用いると、線材が水冷管内で引っ掛かってしまうことがしばしば発生するが、その原因の一つは、従来の水冷管における線材が通過する貫通路の断面形状、具体的にはかかる貫通路の軸心と直交する方向の断面形状にあるものと推察される。従来の水冷管は、全体として円筒形になっており、線材が通過する貫通路の軸心と直交する方向(径方向)の断面が円形になっている。かかる水冷管の貫通路を線材が高速で通過すると、実際には自重があるため、貫通路の下面と接触しつつ線材が高速で通過すると、水冷管は使用頻度が進むにつれて徐々に磨耗が進み、線材との接触面積が次第に大きくなって、摩擦抵抗が増加し、その結果、かかる水冷管内で線材が引っ掛かり易くなってしまうものと推察される。
【0009】
以上のような従来の水冷管に対して、本発明に係る水冷管は、線材が通過する貫通路の軸心と直交する方向(径方向)の断面が多角形、好ましくは二等辺三角形、正三角形、正方形、長方形、正五角形又は正六角形に形成されている。貫通路の軸心と直交する方向(径方向)の断面は、正七角形以上の多角形でも相当に効果を発揮するが、そのような断面の水冷管を作製するのは誠に厄介である。好ましい断面は、二等辺三角形、正三角形、正方形又は長方形である。貫通路の軸心と直交する方向(径方向)の断面が多角形になっており、例えば正方形や長方形になっており、その一辺が線材の接触することとなる底面に相当する辺になっていると、そのような貫通路の下面と接触しつつ線材が高速で通過するとき、水冷管の使用頻度が進むにつれて徐々に磨耗が進んでも、線材の接触する面積の増加率を抑えることができ、摩擦抵抗の増加を抑えることができるため、線材の座屈が抑えられ、水冷管内で引っ掛かってしまうことが抑えられて、ミスロール率を低減できるのである。
【0010】
本発明に係る水冷管において、線材が水冷管内を支障なく通過し得るものであれば、その大きさは特に制限されないが、貫通路を通過する線材の径方向の断面積をAとし、また該貫通路の軸心と直交する方向の断面積をBとしたとき、双方の比A/B=10/13〜10/40の範囲内にあるようにするのが好ましい。BがAの1.3倍よりも小さくなると、線材が少し振れただけで水冷管の側面や上面に接触することになり、水冷管内で引っ掛かり易くなって、通材性が悪化し、また水冷管の内壁への接触疵の発生が増加する。逆に、BがAの4倍よりも大きくなると、水冷管内の冷却水の循環が悪化し、冷却効果が低くなったり、偏冷却が発生する。
【発明の効果】
【0011】
本発明に係る水冷管によると、線材を熱間圧延するときの仕上げ圧延工程において、線材が水冷管内で引っ掛からないようにして、それだけミスロール率を低減できる。
【実施例】
【0012】
図1は本発明に係る水冷管を例示する正面図、図2は図1のA−A線拡大断面図である。軸心部に線材Sの通過する貫通路11が形成された比較的長尺な筒形の本体21の入口側(右側)にこれと同じ軸心で入口側ノズル31が連結されており、また本体21の出口側(左側)にもこれと同じ軸心で出口側ノズル41が連結されている。
【0013】
本体21の軸心部に形成された貫通路11は、線材Sが通過(図1では右側から左側へ通過)するためのもので、その入口側(右側)は入口端部に向かって順次広幅のロート状に形成されており、その中間に貫通路11と連通する複数の排水口11a〜11dが設けられている。また入口側ノズル31にも、その軸心部に貫通路11と同じ軸心で連通する貫通路32が形成されており、貫通路32の入口側(右側)は入口端部に向かって順次広幅のロート状に形成されていて、その中間に貫通路32と連通する複数の冷却水の供給ノズル孔32a,32bが出口側(左側)に向かって斜めに設けられている。更に出口側ノズル41にも、その軸心部に貫通路11と同じ軸心で連通する貫通路42が形成されており、貫通路42の入口側(右側)は入口端部に向かって順次広幅のロート状に形成されていて、その中間に貫通路42と連通する複数の冷却水の供給ノズル孔42a,42bが入口側(右側)に向かって斜めに設けられている。
【0014】
本体21の軸心部に形成された線材Sの通過する貫通孔11は、図1のA−A線断面、すなわち軸心と直交する方向(径方向)の断面が正方形になっており、説明を省略するが、入口側ノズル31の貫通孔32及び出口側ノズル41の貫通孔42にも同様にその断面が正方形になっている。図6は図2に対応して従来の水冷管の本体の軸心と直交する方向(径方向)の拡大断面図を示しているが、本体25の貫通孔15の断面は円形になっている。かかる従来の水冷管の貫通路15を線材Sが高速で通過すると、実際には自重があるため、貫通路15の下面と接触しつつ線材Sが高速で通過すると、水冷管は使用頻度が進むにつれて徐々に磨耗が進み、線材との接触面積が次第に大きくなって、摩擦抵抗が増加し、その結果、かかる水冷管内で線材が引っ掛かり易くなってしまう。これに対して、図1及び図2に示した本発明に係る水冷管では、水冷管の使用頻度が進むにつれて徐々に磨耗が進んでも、線材が接触する面積の増加率を抑えることができ、摩擦抵抗の増加を抑えることができるため、水冷管内での線材の引っ掛かりを抑えることができ、ミスロール率を低減できる。
【0015】
図3は本発明に係る他の水冷管の本体を図2と同様に示す軸心と直交する方向(径方向)の拡大断面図であるが、図3に示した本体22の貫通路12もその断面が正方形になっている。但し、図2の貫通路11は一辺が図6の貫通路15の直径と同じ長さの正方形になっており、したがって貫通路11の断面は貫通路15の断面よりもやや大きくなっているが、図3の貫通路12はその断面が図6の貫通路15の断面と同じ大きさの正方形になっている。
【0016】
図4は本発明に係る更に他の水冷管の本体を図2と同様に示す軸心と直交する方向(径方向)の拡大断面図であるが、図4に示した本体23の貫通路13はその断面が横方向(径方向)にやや長い長方形になっており、貫通路13の断面は図6の貫通路15の断面と同じ大きさになっている。図5は本発明に係る更に他の水冷管の本体を図2と同様に示す軸心と直交する方向(径方向)の拡大断面図であるが、図5に示した本体24の貫通路14はその断面が正六角形になっており、貫通路14の断面は図6の貫通路15の断面と同じ大きさになっている。
【0017】
試験区分1
常法にしたがい鋼片を加熱し、粗圧延、中間圧延及び仕上げ圧延した線材を、図1〜図6について以上説明した水冷管を用いて下記の条件下で冷却し、80m/秒でコイル状に巻取った。このときのミスロール率を表1に示した。表1の結果からも、本発明に係る水冷管(実施例1〜4)の効果は明らかである。
条件
線材:SUS430とSUJ2、共に直径5.5mm、冷却前の温度910℃
用いた水冷管:長さ8mの水冷管を4本
冷却水:温度30℃、供給量130L/分





【0018】
【表1】

【0019】
試験区分2
常法にしたがい鋼片を加熱し、粗圧延、中間圧延及び仕上げ圧延した線材を、線材の通過する貫通路が軸心と直交する方向の断面で見て正方形に形成された異なる断面積の水冷管を用いて、下記の条件下で冷却し、80m/秒でコイル状に巻取った。このときのミスロール率を表2に示した。表2の結果からも、本発明に係る水冷管の効果は明らかである。
条件
線材:SUJ2、直径5.5mm、冷却前の温度910℃
用いた水冷管:長さ8mの水冷管を4本
冷却水:温度30℃、供給量130L/分
【0020】
【表2】

【図面の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明に係る水冷管を例示する正面図。
【図2】図1のA−A線拡大断面図。
【図3】本発明に係る他の水冷管の本体を図2と同様に示す軸心と直交する方向(径方向)の拡大断面図。
【図4】本発明に係る更に他の水冷管の本体を図2と同様に示す軸心と直交する方向(径方向)の拡大断面図。
【図5】本発明に係る更に他の水冷管の本体を図2と同様に示す軸心と直交する方向(径方向)の拡大断面図。
【図6】従来の水冷管の本体を図2と同様に示す軸心と直交する方向(径方向)の拡大断面図。
【符号の説明】
【0022】
11〜15,32,42 貫通路
11a〜11d 排水口
21〜25 本体
31 入口側ノズル
41 出口側ノズル
32a,32b,42a,42b 供給ノズル孔
S 線材

【特許請求の範囲】
【請求項1】
線材を熱間圧延するときの仕上げ圧延工程で用いる水冷管であって、線材の通過する貫通路が軸心と直交する方向の断面で見て多角形に形成されており、該多角形の一辺が線材の接触することとなる底面に相当する辺となるように配置されて成ることを特徴とする水冷管。
【請求項2】
線材の通過する貫通路が、軸心と直交する方向の断面で見て、二等辺三角形、正三角形、正方形、長方形、正五角形又は正六角形に形成された請求項1記載の水冷管。
【請求項3】
貫通路を通過する線材の径方向の断面積Aと、該貫通路の軸心と直交する方向の断面積Bとの比が、A/B=10/13〜10/40の範囲内にある請求項1又は2記載の水冷管。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2010−149140(P2010−149140A)
【公開日】平成22年7月8日(2010.7.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−329079(P2008−329079)
【出願日】平成20年12月25日(2008.12.25)
【出願人】(000003713)大同特殊鋼株式会社 (916)
【Fターム(参考)】