JP3250970B2 - 電縫鋼管の冷却装置 - Google Patents
電縫鋼管の冷却装置Info
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Description
械構造用鋼管、電線管、建材管等に使用される比較的安
価な電縫鋼管の連続製造に用いられる鋼管冷却装置に関
する。
用される比較的安価な電縫鋼管の連続製造ラインでは、
帯状の鋼板がパイプ状に成形された後、成形管上部の突
き合わせ部が高周波誘導溶接等により製管溶接されて溶
接管とされる。この溶接管は更に冷却された後、サイジ
ング成形を受け、所定の寸法に切断される。
では溶接部が周囲の母材部に比べて高温となり、このま
まの状態でサイジング成形を行うと、製品に曲がりや捩
じれ、その他の変形が生じ、製品の寸法精度を低下させ
るからである。そして、この冷却は、これまでは水槽に
鋼管を通過させる、いわゆる浸漬冷却により行うのが一
般的であった。
却によると、数mを超え10mに及ぶような装置長が必
要になる。このような装置長は工場内スペースの有効利
用という点からも、またオペレータの監視範囲が広くな
るという点からも問題が多い。装置長を短くすると、こ
れらの問題は解決されるものの、冷却後に管周方向の温
度不均一が残り、サイジング成形後に製品の寸法精度が
低下するという問題が生じる。
方向に均一に冷却し、しかも装置長を従来より大幅に短
縮することができる電縫鋼管の冷却装置を提供すること
にある。
く冷却する方法としてスプレーノズルによる冷却が知ら
れている。これに関し、特開昭53−22109号公報
には、鋼管走行ラインの周囲に4個のスプレーノズルを
等角配置し、各スプレーノズルの水量を調整することに
より、鋼管を周方向に均一冷却する技術が記載されてい
る。
は、鋼管全周を冷却水の温度と同じ温度まで冷却しない
と、その周方向の温度不均一を解消できないという制約
がある。
時点での、溶接部の温度は200〜300℃であるのに
対し、母材部、特に溶接部と反対側の部分の温度は10
0℃程度である。この鋼管の周方向の温度不均一を解消
する方法として、鋼管全周を低温部の温度である100
℃程度に冷却することが考えられる。しかしながら、1
00℃前後は冷却効率が非常に高く、冷却速度が速いた
めに、冷却温度を100℃程度に管理することは至難で
ある。このため、周方向の温度不均一を解消しようとす
ると、結局は鋼管全周を冷却水の温度と同じ温度まで冷
却することが必要となる。
た4個程度のスプレーノズルでは、溶接部を担当するノ
ズルの冷却域が溶接部と比べて非常に広くなり、水量調
整を行っても溶接部が効率よく冷却されない。このた
め、溶接部の冷却が遅れ、その溶接部を他の部分と同じ
速度で冷却水の温度まで冷却しようとすると、非常に多
くの水量が必要となる。
礎として開発されたもので、溶接部を上方に向けて走行
する溶接後の鋼管の走行ライン上方に走行方向に並んで
縦列配置され、それぞれが冷媒液を鋼管の溶接部に長径
方向が溶接部に沿うよう楕円状に噴射する複数の第1ス
プレーノズルと、前記鋼管の走行ライン周囲に分散配置
され、それぞれが前記鋼管の母材部に冷媒液を面状に噴
射する複数の第2スプレーノズルとを組み合わせること
により、小さい装置長で水量を節約しつつ、溶接後の鋼
管を周方向に均一に冷却するものである。
ズルは、楕円ノズル、長円吹きノズル、或いはフラット
ノズル等と呼ばれるものである。本発明の冷却装置で
は、この第1スプレーノズルをその楕円状の噴射パター
ンの長径方向が溶接部に沿うように、溶接部上に縦列配
置することにより、溶接部は楕円状の噴射パターンが長
径方向に並んだ直線状の噴射パターンにより直線状に冷
却される。これにより、溶接部と母材部にそれぞれ最適
な水量密度が効率よく与えられ、両部分がバランスよく
冷却される結果、僅かの装置長及び水量で、溶接後の鋼
管が周方向に均一冷却される。
ーンの短径方向の寸法は、10mm以上、60mm以下
が好ましい。この寸法が小さすぎると、溶接部近傍の高
温域が十分にカバーされず、冷却後に周方向の温度不均
一が残る。逆にこの寸法が大きすぎる場合は、水量の浪
費を招く。
100mm以上、500mm以下が好ましい。この寸法
が小さすぎると、一定長の直線状パターンを形成するた
めに多数個のノズルが必要となり、設備コストが増大す
る。逆にこの寸法が大きすぎる場合は、流量密度を確保
し難くなると共に、スリット状のノズル孔が狭くなるこ
とにより、異物による詰まりが発生し易くなる。
プレーノズルによる楕円状噴射パターンの長径方向の寸
法とほぼ同じであることが好ましい。この配列間隔が楕
円状噴射パターンの長径方向の寸法に対して大きい場合
は、隣接するノズルからの水流が離れることにより、装
置長が増大する。逆に小さい場合は、隣接するノズルか
らの水流が干渉することにより、冷却効率が低下する。
ルとしては、その母材部をできるだけ広範囲に面冷却で
きるものがよく、具体的には冷媒液を鋼管表面に円形状
に噴射する円状ノズルが好適である。
〜1.0×104 リットル/min・m2 が好ましい。
これが小さいと冷却効率が低下するが、大きすぎる場合
は冷媒液の浪費を招く。一方、母材部に対する水量密度
としては、温度がそれほど高くないことから3.0×1
02 〜1.0×103 リットル/min・m2 が好まし
い。
を混合した水等も使用することができる。
基づいて説明する。図1は本発明の1実施形態を示す冷
却装置の構成図、図2は図1のA−A線矢示図である。
形管10は、溶接装置20で突き合わせ部を溶接されて
溶接管11とされた後、冷却装置30に送られ、引き続
き図示さないサイザーに送られる。溶接装置20は、成
形管20の主に突き合わせ部を加熱する高周波誘導加熱
コイル21と、加熱された突き合わせ部を接合するスク
イズロール22,22とを備えている。
aを冷却するために、溶接管11の走行ライン上方にそ
の走行方向に等間隔をあけて設けられた複数の第1スプ
レーノズル31,31・・・と、溶接管11の母材部1
1bを冷却するために、溶接管11の走行ラインの両側
及び下方にその走行方向に等間隔をあけて設けられた複
数の第2スプレーノズル32,32・・・とを備えてい
る。
冷媒液を溶接管11の溶接部11aに楕円形状に噴射す
る楕円ノズルであり、その楕円状噴射パターンの長径方
向が溶接部11aの方向を向き、且つ配列間隔が楕円状
噴射パターンの長径方向の寸法D1に一致するものとな
っている。これにより、溶接管11の溶接部11aは、
その上に長径方向に並んだ複数の楕円状噴射パターンに
より直線状に冷却される。
冷媒液を溶接管11の母材部11bに円形状に噴射する
円状ノズルであって、第1スプレーノズル31と同じ間
隔で溶接管11の走行方向に並ぶと共に、各位置では周
方向にほぼ等間隔で並んで、溶接管11の母材部11b
を冷却する。第2スプレーノズル32による円状噴射パ
ターンの直径Dは、隣接するパターンが走行方向及び周
方向に若干重なるように、楕円状噴射パターンの長径方
向の寸法D1より大きく設定されている。
表面上での湾曲した噴射パターンの径ではなく、ノズル
から管表面までの最短距離における平面的な噴射パター
ンの径を言う。
母材部11bは、円状ノズルからなる複数の第2スプレ
ーノズル32,32・・・から噴射される冷媒液によ
り、比較的低い水量密度で冷却されるのに対し、溶接管
11の溶接部11aは、楕円ノズルからなる複数の第1
スプレーノズル31,31・・・から噴射される冷媒液
により、高い水量密度で限定的に集中冷却され、その結
果として溶接管11の全体が冷媒液とほぼ同じ温度まで
バランスよく冷却される。
分に、他の部分より高い密度の水量が限定的に供給さ
れ、その結果として僅かの装置長及び水量で溶接管11
が周方向に均一に冷却されるのである。
ることにより、本発明の効果を明らかにする。
の炭素鋼からなる電縫鋼管の連続製造ラインにおいて、
溶接装置の下流側に第1スプレーノズルとして、ワーク
ディスタンス200mmで長径が150mm、短径が4
0mmとなる楕円ノズルを、溶接管の溶接部上200m
mの位置に150mmの間隔で20個配置した。また第
2スプレーノズルとして、ワークディスタンス220m
mで直径が180mmとなる円状ノズルを、第1スプレ
ーノズルと同じ間隔で溶接管走行方向に20個配置する
と共に、各位置に周方向にほぼ等間隔をあけて3個配置
した。
A、溶接速度が30m/分、冷却装置進入時の溶接部温
度が約200℃である条件のときに、温度が約30℃の
冷却水を20個の第1スプレーノズルからそれぞれ12
リットル/分の流量で噴射すると共に、60個の第2ス
プレーノズルからそれぞれ10リットル/分の流量で噴
射して、溶接管を水温とほぼ同じ約30℃まで冷却し
た。第1スプレーノズルでのトータル水量は240リッ
トル/分であり、ここでの水量密度は2.0×103 リ
ットル/分・m2 であった。また、第2スプレーノズル
でのトータル水量は600リットル/分であり、ここで
の水量密度は0.42×103 リットル/分・m2 であ
った。
0)であったが、冷却後のサンジング成形で変形が発生
せず、管周方向に均一冷却されていることが確認され
た。
条件では9mの装置長を必要とした。
ークディスタンス200mmで噴射パターン径が150
mmとなる円状ノズル32を溶接管走行ラインの真上、
両側及び真下の4位置に、走行方向に150mmの間隔
をあけて20個ずつ配置した。走行ラインの真上に配置
された20個の円状ノズル32からそれぞれ12リット
ル/分の流量で冷却水を噴射すると共に、残りの60個
の円状ノズルからそれぞれ10リットル/分の流量で冷
却水を噴射した場合は、溶接部近傍を除く部分は水温と
ほぼ同じ約30℃まで冷却されたが、溶接部近傍は十分
に冷却されなかったため、冷却後のサイジング成形で顕
著な変形が発生した。
は、走行ラインの真上に配置された20個の円状ノズル
32からそれぞれ45リットル/分の流量で冷却水を噴
射する必要があった。これは第1スプレーノズルからの
噴射流量(12リットル/分)の約4倍である。
水量密度と熱伝達率の関係についての調査結果を示した
図表である。電縫鋼管の溶接部に対する水量密度は、
1.0×103 リットル/分・m2 以上あれば、十分な
ことが分かる。
電縫鋼管の冷却装置は、冷媒液を楕円状に噴射するスプ
レーノズルをその噴射パターンの長径方向が溶接部に沿
うように溶接部上に縦列配置し、溶接部を直線状に冷却
することにより、溶接部近傍の限られた高温部分に、そ
の部分に最適な水量密度を限定的に付与することができ
るので、溶接部及び母材部をバランスよく冷却すること
ができる。従って、従来の浸漬冷却と比べて、装置長を
大幅に短縮することができる。また、水量やノズル密度
を特に大きくする必要がないので、経済性にも優れる。
ある。
の関係を示す図表である。
Claims (4)
- 【請求項1】 電縫鋼管製造ラインの溶接装置の下流側
に設けられる鋼管冷却装置であって、溶接部を上方に向
けて走行する溶接後の鋼管の走行ライン上方に走行方向
に並んで縦列配置され、それぞれが冷媒液を鋼管の溶接
部に長径方向が溶接部に沿うよう楕円状に噴射する複数
の第1スプレーノズルと、前記鋼管の走行ライン周囲に
分散配置され、それぞれが前記鋼管の母材部に冷媒液を
面状に噴射する複数の第2スプレーノズルとを具備する
ことを特徴とする電縫鋼管の冷却装置。 - 【請求項2】 第1スプレーノズルによる楕円状の噴射
パターンの短径方向の寸法が10mm以上、60mm以
下であることを特徴とする請求項1に記載の電縫鋼管の
冷却装置。 - 【請求項3】 第1スプレーノズルの配列間隔が、第1
スプレーノズルによる楕円状の噴射パターンの長径方向
の寸法にほぼ等しいことを特徴とする請求項1又は2に
記載の電縫鋼管の冷却装置。 - 【請求項4】 第2スプレーノズルが、冷媒液を円形に
噴射する円形ノズルであることを特徴とする請求項1、
2又は3に記載の電縫鋼管の冷却装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP09516797A JP3250970B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 電縫鋼管の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP09516797A JP3250970B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 電縫鋼管の冷却装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10263687A JPH10263687A (ja) | 1998-10-06 |
JP3250970B2 true JP3250970B2 (ja) | 2002-01-28 |
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ID=14130216
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP09516797A Expired - Fee Related JP3250970B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 電縫鋼管の冷却装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3250970B2 (ja) |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP09516797A patent/JP3250970B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH10263687A (ja) | 1998-10-06 |
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