(57)【要約】  穿孔圧延後又は延伸圧延後の中空素管の前端部と後端部の温度差を抑制できる、穿孔機を提供する。穿孔機のマンドレルバー（３）は、バー本体（３１）と、バー本体（３１）内に形成されており、冷却液を流す冷却液流路（３４）と、冷却区域（３２）に配置され、冷却液流路（３４）と繋がり、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、冷却液をバー本体（３１）の外部に噴射して、冷却区域（３２）内の中空素管（５０）の内面部分を冷却する内面冷却機構（３４０）と、冷却区域（３２）に隣接して冷却区域（３２）の後方に配置され、穿孔圧延又は延伸圧延時において、バー本体（３１）の外部に噴射された冷却液が冷却区域（３２）の後方に位置する中空素管（５０）の内面部分と接触するのを抑制する内面堰止機構（３５０）とを含む。
2019107443.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材を穿孔圧延又は延伸圧延して中空素管を製造する穿孔機であって、
前記素材が通過するパスライン周りに配置される複数の傾斜ロールと、
複数の前記傾斜ロールの間の前記パスラインに配置されるプラグと、
前記プラグの後端から前記パスラインに沿って前記プラグの後方に延びるマンドレルバーとを備え、
前記マンドレルバーは、
バー本体と、
前記バー本体内に形成されており、内部に冷却液が通る冷却液流路と、
前記バー本体のうち、前記マンドレルバーの軸方向に特定長さを有し、前記マンドレルバーの前端部に位置する冷却区域内に配置され、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、前記冷却液流路から供給された前記冷却液を前記バー本体の外部に噴射して、前記冷却区域内を進行中の前記中空素管の内面を冷却する内面冷却機構と、
前記冷却区域に隣接して前記冷却区域の後方に配置され、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液が前記冷却区域から出た後の前記中空素管の内面と接触するのを抑制する内面堰止機構とを含む、
穿孔機。
【請求項２】
請求項１に記載の穿孔機であって、
前記内面堰止機構は、
前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液を堰き止めて、前記冷却液を、前記冷却区域内の前記バー本体と前記中空素管の内面との間に溜める、
穿孔機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の穿孔機であって、
前記マンドレルバーはさらに、
前記バー本体内に形成されており、圧縮ガスが通る圧縮ガス流路を含み、
前記内面堰止機構は、
穿孔圧延時又は延伸圧延時において、前記圧縮ガス流路から供給された前記圧縮ガスを前記バー本体の外部に噴射することにより、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液が前記冷却区域から出た後の前記中空素管の内面と接触するのを抑制する、
穿孔機。
【請求項４】
請求項３に記載の穿孔機であって、
前記内面堰止機構は、
前記バー本体の外部に噴射された前記圧縮ガスにより、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液を堰き止めて、前記冷却液を、前記冷却区域内における前記バー本体と前記中空素管の内面との間に溜める、
穿孔機。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の穿孔機であって、
前記内面堰止機構は、
前記冷却区域に隣接して前記冷却区域の後方に配置され、前記バー本体の周方向に延びている内面堰止部材を含み、
前記内面堰止部材の高さは、前記プラグの最大半径と、前記内面堰止部材が配置された位置における前記バー本体の半径との差分値よりも低い、
穿孔機。
【請求項６】
請求項５に記載の穿孔機であって、
前記内面堰止機構は、
前記内面堰止部材により、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液を堰き止めて、前記冷却液を、前記冷却区域内の前記バー本体と前記中空素管の内面との間に溜める、
穿孔機。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
前記マンドレルバーはさらに、
前記バー本体内に形成されており、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液が流れる排液流路と、
前記バー本体のうち、前記冷却区域内に配置され、前記排液流路と繋がっており、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液を回収する１又は複数の排液孔とを含む、
穿孔機。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
前記内面冷却機構は、
前記冷却区域内において、前記バー本体の周方向、又は、周方向及び軸方向に配列され、前記冷却液を噴射する複数の冷却液噴射孔を含む、
穿孔機。
【請求項９】
請求項８に記載の穿孔機であって、
前記中空素管の進行方向に見て、複数の前記冷却液噴射孔は、前記バー本体の周方向に向いており、
前記内面冷却機構は、
複数の前記冷却液噴射孔から前記冷却液を前記バー本体の周方向に噴射することにより、前記冷却区域内の前記冷却液を前記バー本体の周りに旋回させる、
穿孔機。
【請求項１０】
請求項９に記載の穿孔機であって、
複数の前記冷却液噴射孔は、前記バー本体の周方向かつ前記バー本体の後方に向いており、
前記内面冷却機構は、
複数の前記冷却液噴射孔から前記冷却液を前記バー本体の周方向かつ前記バー本体の後方に向かって噴射することにより、前記冷却区域内の前記冷却液を前記バー本体の周りに旋回させる、
穿孔機。
【請求項１１】
請求項３又は請求項４に記載の穿孔機であって、
前記内面冷却機構は、
前記冷却区域内において、前記バー本体の周方向、又は、周方向及び軸方向に配列され、前記冷却液を噴射する複数の冷却液噴射孔を含み、
前記内面堰止機構は、
前記冷却区域に隣接して前記冷却区域の後方に配置される接触抑止区域において、前記バー本体の周方向、又は周方向及び軸方向に配列され、前記圧縮ガスを噴射する複数の圧縮ガス噴射孔を含む、
穿孔機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の穿孔機であって、
前記中空素管の進行方向に見て、複数の前記圧縮ガス噴射孔は、前記バー本体の周方向に向いており、
前記内面堰止機構は、
前記圧縮ガス噴射孔から前記圧縮ガスを前記バー本体の周方向に噴射することにより、前記接触抑止区域内の前記圧縮ガスを前記バー本体の周りに旋回させる、
穿孔機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の穿孔機であって、
複数の前記圧縮ガス噴射孔は、前記バー本体の周方向かつ前記バー本体の後方に向いており、
前記内面堰止機構は、
前記圧縮ガス噴射孔から前記圧縮ガスを前記バー本体の周方向かつ前記バー本体の後方に向かって噴射することにより、前記接触抑止区域内の前記圧縮ガスを前記バー本体の周りに旋回させる、
穿孔機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の穿孔機であって、
前記中空素管の進行方向に見て、複数の前記冷却液噴射孔から噴射された前記冷却液の旋回方向は、右回り又は左回りであり、
前記中空素管の進行方向に見て、複数の前記圧縮ガス噴射孔から噴射された前記圧縮ガスの旋回方向は、右回り又は左回りであり、
前記内面堰止機構は、前記圧縮ガスの旋回方向が前記冷却液の旋回方向と同じになるように、前記圧縮ガスを噴射する、
穿孔機。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
前記内面冷却機構は、
前記バー本体の前記冷却区域において、前記バー本体の軸方向に配列される複数の環状配置冷却液噴射孔群を含み、
前記環状配置冷却液噴射孔群は、
前記バー本体の軸方向における同じ位置で周方向に配列される複数の前記冷却液噴射孔を含み、
前記内面冷却機構は、
前記冷却液の前記旋回流が前記バー本体を１周するまでに進む前記バー本体の軸方向距離を１旋回周期距離と定義したとき、前記バー本体の軸方向における、隣り合う前記環状配置冷却液噴射孔群の間の距離は、前記１旋回周期距離と同じである、
穿孔機。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の穿孔機であってさらに、
前記プラグの後方の前記マンドレルバーの周りに配置される外面冷却機構を備え、
前記外面冷却機構は、前記冷却区域内を進行中の前記中空素管の外面のうち、前記中空素管の進行方向に見て、前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに向けて冷却流体を噴射して前記冷却区域内の前記中空素管を冷却する、
穿孔機。
【請求項１７】
請求項１６に記載の穿孔機であって、
前記外面冷却機構は、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの上方に配置され、前記冷却区域内の前記中空素管の前記外面の上部に向けて前記冷却流体を噴射する複数の冷却流体上部噴射孔を含む外面冷却上部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの下方に配置され、前記冷却区域内の前記中空素管の前記外面の下部に向けて前記冷却流体を噴射する複数の冷却流体下部噴射孔を含む外面冷却下部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの左方に配置され、前記冷却区域内の前記中空素管の前記外面の左部に向けて前記冷却流体を噴射する複数の冷却流体左部噴射孔を含む外面冷却左部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの右方に配置され、前記冷却区域内の前記中空素管の前記外面の右部に向けて前記冷却流体を噴射する複数の冷却流体右部噴射孔を含む外面冷却右部材とを含む、
穿孔機。
【請求項１８】
請求項１６又は請求項１７に記載の穿孔機であってさらに、
前記プラグの後方であって前記外面冷却機構の前方の前記マンドレルバーの周りに配置される前方堰止機構を備え、
前記前方堰止機構は、前記外面冷却機構が前記中空素管の前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに向けて前記冷却流体を噴射して前記冷却区域内の前記中空素管を冷却しているとき、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに前記冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える、
穿孔機。
【請求項１９】
請求項１８に記載の穿孔機であって、
前記前方堰止機構は、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの上方に配置され、前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の上部に向かって前方堰止流体を噴射して、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の上部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体上部噴射孔を含む前方堰止上部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの左方に配置され、前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の左部に向かって前記前方堰止流体を噴射して、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の左部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体下部噴射孔を含む前方堰止左部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの右方に配置され、前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の右部に向かって前記前方堰止流体を噴射して、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の右部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体右部噴射孔を含む前方堰止右部材とを備える、
穿孔機。
【請求項２０】
請求項１９に記載の穿孔機であって、
前記前方堰止上部材は、複数の前記前方堰止流体上部噴射孔から前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の上部に向かって斜め後方に前記前方堰止流体を噴射し、
前記前方堰止左部材は、複数の前記前方堰止流体左部噴射孔から前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の左部に向かって斜め後方に前記前方堰止流体を噴射し、
前記前方堰止右部材は、複数の前記前方堰止流体右部噴射孔から前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の右部に向かって斜め後方に前記前方堰止流体を噴射する、
穿孔機。
【請求項２１】
請求項１９又は請求項２０に記載の穿孔機であって、
前記前方堰止機構はさらに、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの下方に配置され、前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の下部に向かって前記前方堰止流体を噴射して、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の下部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体下部噴射孔を含む前方堰止下部材を備える、
穿孔機。
【請求項２２】
請求項２１に記載の穿孔機であって、
前記前方堰止下部材は、複数の前記前方堰止流体下部噴射孔から前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の下部に向かって斜め後方に前記前方堰止流体を噴射する、
穿孔機。
【請求項２３】
請求項１６〜請求項２２のいずれか１項に記載の穿孔機であってさらに、
前記外面冷却機構の後方の前記マンドレルバーの周りに配置される後方堰止機構を備え、
前記後方堰止機構は、前記外面冷却機構が前記中空素管の前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに向けて前記冷却流体を噴射して前記中空素管を冷却しているとき、前記冷却区域から出た後の前記中空素管の前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに前記冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える、
穿孔機。
【請求項２４】
請求項２３に記載の穿孔機であって、
前記後方堰止機構は、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの上方に配置され、前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の上部に向かって後方堰止流体を噴射して、前記冷却区域から出た後の前記中空素管の前記外面の上部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体上部噴射孔を含む後方堰止上部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの左方に配置され、前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の左部に向かって前記後方堰止流体を噴射して、前記冷却区域から出た後の前記中空素管の前記外面の左部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体左部噴射孔を含む後方堰止左部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの右方に配置され、前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の右部に向かって前記後方堰止流体を噴射して、前記冷却区域から出た後の前記中空素管の前記外面の右部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体右部噴射孔を含む後方堰止右部材とを備える、
穿孔機。
【請求項２５】
請求項２４に記載の穿孔機であって、
前記後方堰止上部材は、複数の前記後方堰止流体上部噴射孔から前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の上部に向かって斜め前方に前記後方堰止流体を噴射し、
前記後方堰止左部材は、複数の前記後方堰止流体左部噴射孔から前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の左部に向かって斜め前方に前記後方堰止流体を噴射し、
前記後方堰止右部材は、複数の前記後方堰止流体右部噴射孔から前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の右部に向かって斜め前方に前記後方堰止流体を噴射する、
穿孔機。
【請求項２６】
請求項２４又は請求項２５に記載の穿孔機であって、
前記後方堰止機構はさらに、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの下方に配置され、前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の下部に向かって前記後方堰止流体を噴射して、前記冷却区域を出た後の前記中空素管の前記外面の下部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前記後方堰止流体下部噴射孔を含む後方堰止下部材を備える、
穿孔機。
【請求項２７】
請求項２６に記載の穿孔機であって、
前記後方堰止下部材は、複数の前記後方堰止流体下部噴射孔から前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の下部に向かって斜め前方に前記後方堰止流体を噴射する、
穿孔機。
【請求項２８】
請求項１〜請求項２７のいずれか１項に記載のマンドレルバー。
【請求項２９】
請求項１〜請求項２７のいずれか１項に記載の穿孔機を用いた継目無金属管の製造方法であって、
前記穿孔機を用いて前記素材を穿孔圧延又は延伸圧延して、中空素管を製造する圧延工程と、
前記圧延工程中において、前記内面冷却機構により前記冷却液を前記バー本体の外部に噴射して、前記冷却区域内の前記中空素管の内面を冷却し、かつ、前記冷却区域に隣接して前記冷却区域の後方に配置された内面堰止機構により、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液が前記冷却区域から出た後の前記中空素管の内面に接触するのを抑制する工程とを備える、
継目無金属管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、穿孔機、マンドレルバー、及び、それらを用いた継目無金属管の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管に代表される継目無金属管の製造方法として、マンネスマン法がある。マンネスマン法では、ピアサを用いて中実の丸ビレットを穿孔圧延して、中空素管（Ｈｏｌｌｏｗ  Ｓｈｅｌｌ）を製造する。そして、穿孔圧延して製造された中空素管に対して延伸圧延を実施して、中空素管を所定の肉厚及び外径にする。延伸圧延はたとえば、エロンゲータ、プラグミル、マンドレルミル等を利用する。延伸圧延された中空素管に対して、サイザ等の定径圧延機を用いて定径圧延を実施して、所望の外径を有する継目無金属管を製造する。【０００３】
上記継目無金属管の製造装置のうち、ピアサ及びエロンゲータは、同様の構成を備える。ピアサ及びエロンゲータは、複数の傾斜ロールと、プラグと、マンドレルバーとを備える。複数の傾斜ロールは、素材（ピアサの場合の素材は丸ビレットであり、エロンゲータの場合の素材は中空素管）が通過するパスライン周りに等間隔に配列される。プラグは、複数の傾斜ロールの間であって、パスラインに配置される。プラグは砲弾形状を有し、プラグの前端部の外径は、プラグの後端部の外径よりも小さい。プラグの前端部は、穿孔圧延又は延伸圧延前の素材と対向して配置される。マンドレルバーの前端は、プラグの後端面の中央部に接続される。マンドレルバーは、パスラインに配置され、パスラインに沿って延びる。【０００４】
ピアサは、複数の傾斜ロールにより、素材である丸ビレットを丸ビレットの周方向に回転させながらプラグに押し込み、丸ビレットを穿孔圧延して中空素管にする。同様に、エロンゲータは、複数の傾斜ロールにより、素材である中空素管を中空素管の周方向に回転させながら、中空素管にプラグを挿入して、傾斜ロールとプラグとの間で中空素管を圧下して、中空素管を延伸圧延する。【０００５】
以下、本明細書において、ピアサ及びエロンゲータのように、複数の傾斜ロールと、プラグと、マンドレルバーとを備える圧延装置を「穿孔機」と定義する。また、穿孔機の各構成において、穿孔機の傾斜ロールの入側を「前方」、穿孔機の傾斜ロールの出側を「後方」と定義する。【０００６】
最近では、継目無金属管の高強度化が要求されている。たとえば、油井やガス井に用いられる継目無鋼管では、油井やガス井の深井戸化に伴い、高い強度が要求されている。このような高い強度を有する継目無金属管を製造するために、たとえば、穿孔圧延及び延伸圧延後の中空素管に対して焼入れ及び焼戻しが実施される。【０００７】
焼入れ前の中空素管の長手方向の温度分布が不均一であれば、焼入れ後の中空素管において、組織が長手方向において不均一になる。組織が長手方向で不均一であれば、製造された継目無金属管の長手方向において、機械特性にばらつきが生じる。したがって、穿孔機を用いて穿孔圧延又は延伸圧延を実施した後の中空素管において、長手方向の温度分布のばらつきを抑制できる方が好ましい。具体的には、穿孔圧延後又は延伸圧延後の中空素管の前端部と後端部の温度差が抑制される方が好ましい。【０００８】
穿孔機により製造された中空素管の温度分布の不均一を低減する技術が、特開平３−９９７０８号公報（特許文献１）及び特開２０１７−１３１０２号公報（特許文献２）に提案されている。【０００９】
特許文献１では、次の事項が記載されている。特許文献１は、穿孔圧延時又は延伸圧延時に生じる加工発熱により、変形抵抗の大きい継目無高合金管の内外面の温度差を低減することを目的とする。特許文献１では、斜め後方に向かって冷却水を噴射可能なノズル孔がプラグの後部に形成されている。穿孔圧延時において、プラグ後部のノズル孔から、穿孔圧延中の中空素管の内面に向かって冷却水を噴射する。これにより、加工発熱により外面よりも温度が上昇した内面を冷却して、中空素管の内外面の温度差を低減する。【００１０】
特許文献２では、次の事項が記載されている。エロンゲータ等の延伸圧延機において、中空素管にプラグを挿入して延伸圧延を実施する場合、延伸圧延初期のプラグの温度は中空素管の温度よりも低い。そして、延伸圧延中に、中空素管の熱がプラグに伝熱することにより、プラグの温度が上昇する。一方、延伸圧延初期の中空素管の温度は高いが、延伸圧延中の放熱により、徐々に中空素管の温度が低下する。つまり、延伸圧延の開始から終了までの間において、プラグの温度と中空素管の温度とがそれぞれ変化する。そのため、延伸圧延後の中空素管の長手方向（軸方向）の温度分布が不均一となる問題がある（特許文献２の段落［００１０］参照）。そこで、特許文献２では、プラグ後端面、又は、マンドレルバーの前端部に複数の噴射孔を設ける。そして、延伸圧延中の中空素管の内面に対して、プラグ後端面の噴射孔、又は、マンドレルバー前端部の噴射孔から冷却流体を中空素管の内面に吹き付ける。より具体的には、始めに、プラグ後端面及びマンドレルバー前端部から冷却流体を噴射することなく中間素管を延伸圧延した場合の中空素管の軸方向の温度分布を予め取得しておく。そして、得られた温度分布に基づいて、プラグ後端面又はマンドレルバー前端部の噴射孔から噴射する冷却流体の量を調整しながら、延伸圧延を実施する。これにより、延伸圧延後の中空素管において、軸方向における温度分布を均一にすることができる（段落［００２０］、［００２１］等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平３−９９７０８号公報
【特許文献２】特開２０１７−１３１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１及び特許文献２の技術では、プラグ又はマンドレルから中空素管の内面に向かって冷却流体を噴射して、中空素管の内面を冷却することにより、中空素管を冷却する。しかしながら、これらの技術を適用した場合、圧延初期に傾斜ロールを通過する中空素管の前端部と、圧延終了時に傾斜ロールを通過する中空素管の後端部との間に温度差が生じ、ピアサによる穿孔圧延後又はエロンゲータによる延伸圧延後の中空素管の軸方向の温度分布が均一になりにくい場合がある。【００１３】
本開示の目的は、穿孔圧延後又は延伸圧延後の中空素管の長手方向（軸方向）の温度ばらつきを抑制できる、穿孔機、その穿孔機に用いられるマンドレルバー、及び継目無金属管の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本開示による穿孔機は、素材を穿孔圧延又は延伸圧延して中空素管を製造する穿孔機であって、
素材が通過するパスライン周りに配置される複数の傾斜ロールと、
複数の傾斜ロールの間のパスラインに配置されるプラグと、
プラグの後端からパスラインに沿ってプラグの後方に延びるマンドレルバーとを備え、
マンドレルバーは、
バー本体と、
バー本体内に形成されており、内部に冷却液が通る冷却液流路と、
バー本体のうち、マンドレルバーの軸方向に特定長さを有し、マンドレルバーの前端部に位置する冷却区域内に配置され、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、冷却液流路から供給された冷却液をバー本体の外部に噴射して、冷却区域内を進行中の中空素管の内面を冷却する内面冷却機構と、
冷却区域に隣接して冷却区域の後方に配置され、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、バー本体の外部に噴射された冷却液が冷却区域から出た後の中空素管の内面と接触するのを抑制する内面堰止機構とを含む。【００１５】
本発明によるマンドレルバーは、上記穿孔機に用いられる。【００１６】
本開示による継目無金属管の製造方法は、上述の穿孔機を用いた継目無金属管の製造方法であって、
穿孔機を用いて素材を穿孔圧延又は延伸圧延して、中空素管を製造する圧延工程と、
圧延工程中において、内面冷却機構により冷却液をバー本体の外部に噴射して、冷却区域内の中空素管の内面を冷却し、かつ、冷却区域に隣接して冷却区域の後方に配置された内面堰止機構により、バー本体の外部に噴射された冷却液が冷却区域から出た後の中空素管の内面に接触するのを抑制する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による穿孔機は、穿孔圧延後又は延伸圧延後の中空素管の長手方向（軸方向）の温度ばらつきを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、第１の実施形態による穿孔機の側面図である。
【図２】図２は、図１中の傾斜ロール近傍部分の拡大図である。
【図３】図３は、図２とは異なる方向から見た場合の、図１中の傾斜ロール近傍部分の拡大図である。
【図４】図４は、図１中のプラグ２及びマンドレルバー３の拡大図である。
【図５】図５は、図４に示すプラグ２及びマンドレルバー３の中心軸を含む断面図（縦断面図）である。
【図６】図６は、図５中の線分Ａ−Ａでの断面図である。
【図７】図７は、図５中の線分Ｂ−Ｂでの断面図である。
【図８】図８は、図５中の線分Ｃ−Ｃでの断面図である。
【図９】図９は、図１に示す穿孔機により素材を穿孔圧延又は延伸圧延したときの傾斜ロール近傍での縦断面図である。
【図１０】図１０は、図９中の線分Ｂ−Ｂでの断面図である。
【図１１】図１１は、図９中の線分Ａ−Ａでの断面図である。
【図１２】図１２は、本実施形態の内面堰止機構がない場合における、素材を穿孔圧延又は延伸圧延したときの傾斜ロール近傍での縦断面図である。
【図１３】図１３は、図９中の線分Ｃ−Ｃでの断面図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態の穿孔機において、図５中のマンドレルバーの線分Ａ−Ａでの断面図である。
【図１５】図１５は、図１４に示すマンドレルバーのバー本体を表面から見た場合の冷却液噴射孔の拡大図である。
【図１６】図１６は、第２の実施形態の穿孔機において、図５中のマンドレルバーの線分Ｂ−Ｂでの断面図である。
【図１７】図１７は、図１４に示すマンドレルバーのバー本体を表面から見た場合の冷却液噴射孔の拡大図である。
【図１８】図１８は、第２の実施形態の穿孔機により素材を穿孔圧延又は延伸圧延したときの冷却液による旋回流、及び、圧縮ガスによる旋回流を説明するための穿孔機の縦断面図である。
【図１９】図１９は、第２の実施形態の穿孔機をバー本体の軸方向から見た場合の、冷却液による旋回流、及び、圧縮ガスによる旋回流を説明するための穿孔機の断面図である。
【図２０】図２０は、図１５と異なる、マンドレルバーのバー本体を側面から見た場合の冷却液噴射孔の拡大図である。
【図２１】図２１は、第３の実施形態の穿孔機により素材を穿孔圧延又は延伸圧延したときの傾斜ロール近傍での縦断面図である。
【図２２】図２２は、第４の実施形態の穿孔機により素材を穿孔圧延又は延伸圧延したときの傾斜ロール近傍での縦断面図である。
【図２３】図２３は、図２２中の外面冷却機構を中空素管の進行方向に見た正面図である。
【図２４】図２４は、図２３と異なる形態の外面冷却機構の正面図である。
【図２５】図２５は、図２２及び図２３と異なる形態の外面冷却機構の正面図である。
【図２６】図２６は、第５の実施形態の穿孔機により素材を穿孔圧延又は延伸圧延したときの傾斜ロール近傍での縦断面図である。
【図２７】図２７は、図２６中の前方堰止機構を中空素管の進行方向に見た正面図である。
【図２８】図２８は、図２７に示す前方堰止上部材の、中空素管の進行方向に平行な断面図である。
【図２９】図２９は、図２７に示す前方堰止下部材の、中空素管の進行方向に平行な断面図である。
【図３０】図３０は、図２７に示す前方堰止左部材の、中空素管の進行方向に平行な断面図である。
【図３１】図３１は、図２７に示す前方堰止右部材の、中空素管の進行方向に平行な断面図である。
【図３２】図３２は、図２７と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図３３】図３３は、図２７及び図３２と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図３４】図３４は、図２７、図３２及び図３３と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図３５】図３５は、図２７、図３２〜図３４と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図３６】図３６は、図２７、図３２〜図３５と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図３７】図３７は、図３６中の複数の堰止部材を穿孔圧延又は延伸圧延中の中空素管の外面に近づけた状態を示す前方堰止機構の正面図である。
【図３８】図３８は、第６の実施形態による穿孔機の、傾斜ロール出側近傍の拡大図である。
【図３９】図３９は、図３８中の後方堰止機構を中空素管の進行方向に見た正面図である。
【図４０】図４０は、図３９に示す後方堰止上部材の、中空素管の進行方向に平行な断面図である。
【図４１】図４１は、図３９に示す後方堰止下部材の、中空素管の進行方向に平行な断面図である。
【図４２】図４２は、図３９に示す後方堰止左部材の、中空素管の進行方向に平行な断面図である。
【図４３】図４３は、図３９に示す後方堰止右部材の、中空素管の進行方向に平行な断面図である。
【図４４】図４４は、図３９と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図４５】図４５は、図３９及び図４４と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図４６】図４６は、図３９、図４４及び図４５と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図４７】図４７は、図３９、図４４〜図４６と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図４８】図４８は、図３９、図４４〜図４７と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図４９】図４９は、図４８中の複数の堰止部材を穿孔圧延又は延伸圧延中の中空素管の外面に近づけた状態を示す後方堰止機構の正面図である。
【図５０】図５０は、第７の実施形態による穿孔機の、傾斜ロール出側近傍の拡大図である。
【図５１】図５１は、実施例１における、外面冷却の水量密度と内面冷却の水量密度との関係を示す図である。
【図５２】図５２は、実施例２における、実験経過時間と熱伝達率との関係を示す図である。
【図５３】図５３は、実施例３で使用した鋼管の軸方向に沿った縦断面図及び軸方向に垂直な横断面図である。
【図５４】図５４は、実施例３で使用した模擬マンドレルバーの側面図及び軸方向に垂直な横断面図である。
【図５５】図５５は、図５４と異なる、実施例で使用した模擬マンドレルバーの側面図及び軸方向に垂直な横断面図である。
【図５６】図５６は、実施例での試験方法を説明するための模式図である。
【図５７】図５７は、図５４の模擬マンドレルバーを用いて鋼管の内面を水冷した場合の、経過時間（秒）と温度（℃）との関係を示す図である。
【図５８】図５８は、図５５の模擬マンドレルバーを用いて鋼管の内面を水冷した場合の、経過時間（秒）と温度（℃）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明者らは、特許文献１及び特許文献２の技術を適用した場合において、穿孔圧延又は延伸圧延後の中空素管の軸方向（長手方向）における前端部と後端部との温度差が十分に低減されない理由について、調査及び検討を行った。ここで、中空素管の前端部とは、中空素管の軸方向の両端部のうち、穿孔圧延又は延伸圧延時において、最初にプラグを通過した端部を意味する。中空素管の後端部とは、穿孔圧延又は延伸圧延時において、最後にプラグを通過した端部を意味する。また、本明細書において、穿孔機の各構成の方向については、穿孔機の入側を「前方」、穿孔機の出側を「後方」と定義する。
【００２０】
本発明者らによる調査及び検討の結果、特許文献１及び２の技術を適用した場合、次の問題が生じる可能性があることが分かった。特許文献１及び特許文献２では、穿孔圧延中、又は、延伸圧延中において、プラグの後端部、又は、マンドレルバーの前端部から、中空素管の内面に向かって冷却水又は冷却流体を噴射し続ける。この場合、プラグを通過直後の中空素管の内面部分が冷却される。しかしながら、プラグ又はマンドレルバーから中空素管の内面に向かって噴射された冷却液は、中空素管の内面に当たって下方に落下する。落下した冷却液は、穿孔圧延及び延伸圧延中の中空素管の内面のうち、マンドレルバーよりも下方に位置する内面部分で溜まりやすい。
【００２１】
穿孔圧延又は延伸圧延の圧延初期では、圧延された中空素管の前端部分がプラグ２を通過する。このとき、中空素管の前端部分は開空間となっており、一方、中空素管のうちプラグ２が位置している部分では閉鎖空間となっている。圧延が進むにつれ、閉鎖空間となっているプラグ２の後端部分から中空素管の前端（開空間）までの距離は長くなる。上述の冷却液溜まりは、開空間までの距離が長くなるほど、中空素管の長手方向に長く（幅広く）溜まる。冷却液が溜まっている内面部分は冷却されるが、圧延するにしたがい冷却液が溜まる範囲が変化する。そのため、中空素管の長手方向の各位置での冷却時間に長短が発生する。
【００２２】
具体的には、中空素管の前端部は、溜まった冷却液により長時間冷却されやすく、温度が低下する。一方、中空素管の後端部よりも後ろには、当然ではあるが中空素管の内面が存在しない。そのため、中空素管の後端部がプラグを通過すると、冷却液が溜まることはなく、冷却液は中空素管の外部に流れる。その結果、中空素管の後端部の内面の冷却時間は、中空素管の前端部の内面の冷却時間よりも短くなる。以上の結果、中空素管の前端部と後端部との温度差が発生する。
【００２３】
以上の新たな知見に基づいて、本発明者らは、中空素管の前端部と後端部との温度差を抑制する方法を検討した。
【００２４】
まず、プラグを用いて穿孔圧延又は延伸圧延を実施する場合、素材（丸ビレット又は中空素管）がプラグを通過した直後に、圧下（穿孔圧延又は延伸圧延）が完了する。したがって、プラグを通過した中空素管では、新たな加工発熱は発生しない。そこで、プラグを通過した直後であって、加工発熱により高い温度を有する中空素管内面部分を冷却するのが好ましい。
【００２５】
ここで、マンドレルバーのうち、プラグの後端と隣接するマンドレルバー前端部分において、マンドレルバーの軸方向（長手方向）に特定長さを有する区域を冷却区域と定義する。冷却区域内に内面冷却機構を設け、冷却区域から冷却液を噴射することにより、冷却液を通過する中空素管の内面部分を冷却する。さらに、マンドレルバーのうち、冷却区域と隣接し、かつ、冷却区域よりも後方の部分に内面堰止機構を設ける。この内面堰止機構は、冷却機構により冷却区域で噴射された冷却液が、冷却区域の後方に位置する中空素管の内面部分と接触するのを抑制する。以上の機構により、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、中空素管が冷却液により冷却される区域は、冷却区域に制限される。そのため、中空素管の内面の長手方向の各位置での冷却液による冷却時間は一定になる。その結果、穿孔圧延又は延伸圧延中において、中空素管の前端部と後端部との温度差が抑制される。
【００２６】
以上のとおり、本発明は従来の技術思想とは全く異なる技術思想により完成した発明であり、その構成は次のとおりである。
【００２７】
（１）の構成による穿孔機は、
素材を穿孔圧延又は延伸圧延して中空素管を製造する穿孔機であって、
素材が通過するパスライン周りに配置される複数の傾斜ロールと、
複数の傾斜ロールの間のパスラインに配置されるプラグと、
プラグの後端からパスラインに沿ってプラグの後方に延びるマンドレルバーとを備え、
マンドレルバーは、
バー本体と、
バー本体内に形成されており、内部に冷却液が通る冷却液流路と、
バー本体のうち、マンドレルバーの軸方向に特定長さを有し、マンドレルバーの前端部に位置する冷却区域内に配置され、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、冷却液流路から供給された冷却液をバー本体の外部に噴射して、冷却区域内を進行中の中空素管の内面を冷却する内面冷却機構と、
冷却区域に隣接して冷却区域の後方に配置され、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、バー本体の外部に噴射された冷却液が冷却区域から出た後の中空素管の内面と接触するのを抑制する内面堰止機構とを含む。
【００２８】
（１）の構成による穿孔機では、穿孔圧延後又は延伸圧延後のプラグを通過した中空素管において、内面冷却機構が特定長さの冷却区域を進行中の中空素管の内面を冷却する。さらに、冷却区域に隣接して冷却区域の後方に配置された内面堰止機構が、冷却区域内で中空素管の内面を冷却した冷却液が冷却区域から出た後の中空素管の内面に接触するのを抑制する。そのため、中空素管の内面は、冷却区域内で冷却液による冷却を受けるものの、冷却区域よりも後方では、冷却液による冷却を受けにくくなる。そのため、（１）の構成による穿孔機を用いて穿孔圧延又は延伸圧延した場合、中空素管は一定区域（冷却区域）で安定して冷却される。その結果、中空素管の軸方向で冷却時間が変動するのを抑制することができ、中空素管の軸方向における温度ばらつきを低減でき、特に、中空素管の前端部と後端部との温度差を低減できる。
【００２９】
（２）の構成による穿孔機は、（１）に記載の穿孔機であって、
内面堰止機構は、
バー本体の外部に噴射された冷却液を堰き止めて、冷却液を、冷却区域内におけるバー本体と中空素管の内面との間に溜める。
【００３０】
（２）の構成による穿孔機では、内面堰止機構が冷却液を堰き止めることにより、冷却区域内において、バー本体と中空素管の内面との隙間に冷却液を溜める。そのため、中空素管を冷却区域でさらに冷却することができる。
【００３１】
（３）の構成による穿孔機は、（１）又は（２）に記載の穿孔機であって、
マンドレルバーはさらに、
バー本体内に形成されており、圧縮ガスが通る圧縮ガス流路を含み、
内面堰止機構は、
穿孔圧延時又は延伸圧延時において、圧縮ガス流路から供給された圧縮ガスをバー本体の外部に噴射することにより、バー本体の外部に噴射された冷却液が冷却区域から出た後の中空素管の内面と接触するのを抑制する。
【００３２】
（３）の構成による穿孔機では、内面堰止機構は、冷却区域の後方において、圧縮ガスをバー本体の外部に噴射する。これにより、冷却区域内に噴射された冷却液が冷却区域の後方に流れようとすれば、圧縮ガスが冷却液を吹き飛ばして、冷却区域から出た後の中空素管の内面に冷却液が接触するのを抑制する。これにより、穿孔圧延又は延伸圧延されてプラグを通過した後の中空素管は、一定区域（冷却区域）で安定して冷却される。その結果、中空素管の軸方向で冷却時間が変動するのを抑制することができ、中空素管の軸方向における温度ばらつきを低減でき、特に、中空素管の前端部と後端部との温度差を低減できる。
【００３３】
（４）の構成による穿孔機は、（３）に記載の穿孔機であって、
内面堰止機構は、
バー本体の外部に噴射された圧縮ガスによりバー本体の外部に噴射された冷却液を堰き止めて、冷却液を、冷却区域内におけるバー本体と中空素管の内面との間に溜める。
【００３４】
（４）の構成による穿孔機では、内面堰止機構が噴射する圧縮ガスが堰となり、冷却液を堰き止める。そのため、冷却区域内において、バー本体と中空素管の内面との隙間に冷却液が溜まる。その結果、中空素管をさらに冷却することができる。
【００３５】
（５）の構成による穿孔機は、（１）又は（２）に記載の穿孔機であって、
内面堰止機構は、
冷却区域に隣接して冷却区域の後方に配置され、バー本体の周方向に延びている内面堰止部材を含み、
内面堰止部材の高さは、プラグの最大半径と、内面堰止部材が配置された位置におけるバー本体の半径との差分値よりも低い。
【００３６】
（５）の構成による穿孔機では、冷却区域の後端に隣接して内面堰止部材が配置される。内面堰止部材は堰の役割を果たし、バー本体の外部に噴射された冷却液が冷却区域から出た後の中空素管の内面と接触するのを抑制する。
【００３７】
なお、内面堰止部材の高さは、プラグの最大半径と、内面堰止部材が配置された位置におけるバー本体の半径との差分値よりも低い。そのため、内面堰止部材は、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、プラグを通過した中空素管の内面に接触しないし、中空素管の内面を圧下しない。
【００３８】
（６）の構成による穿孔機は、（５）に記載の穿孔機であって、
内面堰止機構は、
内面堰止部材によりバー本体の外部に噴射された冷却液を堰き止めて、冷却液を、冷却区域内におけるバー本体と中空素管の内面との間に溜める。
【００３９】
（６）の構成による穿孔機では、内面堰止部材が堰となり、冷却液を堰き止める。そのため、冷却区域内において、バー本体と中空素管の内面との隙間に冷却液が溜まる。その結果、中空素管をさらに冷却することができる。
【００４０】
（７）の構成による穿孔機は、（１）〜（６）のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
マンドレルバーはさらに、
バー本体内に形成されており、バー本体の外部に噴射された冷却液が流れる排液流路と、
バー本体のうち、冷却区域内に配置され、排液流路と繋がっており、バー本体の外部に噴射された冷却液を回収する１又は複数の排液孔とを含む。
【００４１】
（７）の構成による穿孔機では、冷却区域内で中空素管の冷却に利用された冷却液が、冷却区域内に配置された排液孔に回収される。そのため、冷却区域内に新しい冷却液を順次供給することができ、冷却効率を高めることができる。
【００４２】
（８）の構成による穿孔機は、（１）〜（７）のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
内面冷却機構は、
冷却区域内において、バー本体の周方向、又は、周方向及び軸方向に配列され、冷却液を噴射する複数の冷却液噴射孔を含む。
【００４３】
（８）の構成による穿孔機では、複数の冷却液噴射孔が、少なくとも周方向に配列される。そのため、中空素管の内面を周方向に均一に冷却しやすい。
【００４４】
（９）の構成による穿孔機は、（８）に記載の穿孔機であって、
中空素管の進行方向に見て、複数の冷却液噴射孔は、バー本体の周方向に向いており、
外面冷却機構は、
複数の冷却液噴射孔から冷却液をバー本体の周方向に噴射することにより、冷却区域内の前記冷却液をバー本体の周りに旋回させる。
【００４５】
（９）の構成による穿孔機は、複数の冷却液噴射孔から冷却液をバー本体の周方向に噴射する。これにより、冷却区域内において、冷却液がバー本体の周りに旋回する旋回流を形成する。旋回流により、バー本体の周方向において、冷却液の流動のばらつきを抑制することができる。その結果、中空素管の内面において、周方向での冷却むらを抑制することができる。
【００４６】
（１０）の構成による穿孔機は、（９）に記載の穿孔機であって、
複数の冷却液噴射孔は、バー本体の周方向かつバー本体の後方に向いており、
内面冷却機構は、
複数の冷却液噴射孔から冷却液をバー本体の周方向かつバー本体の後方に向かって噴射することにより、冷却区域内の冷却液をバー本体の周りに旋回させる。
【００４７】
（１０）の構成による穿孔機では、冷却液は、バー本体の周方向かつ後方に流れる旋回流を形成する。そのため、冷却液の流動のばらつきをさらに抑制することができ、中空素管の内面において、周方向での冷却むらを抑制することができる。
【００４８】
（１１）の構成による穿孔機は、（３）又は（４）に記載の穿孔機であって、
内面冷却機構は、
冷却区域内において、バー本体の周方向、又は、周方向及び軸方向に配列され、冷却液を噴射する複数の冷却液噴射孔を含み、
内面堰止機構は、
冷却区域に隣接して冷却区域の後方に配置される接触抑止区域において、バー本体の周方向、又は周方向及び軸方向に配列され、圧縮ガスを噴射する複数の圧縮ガス噴射孔を含む。
【００４９】
（１１）の構成による穿孔機では、冷却区域において複数の冷却液噴射孔が、少なくとも周方向に配列され、さらに、接触抑止区域において、複数の圧縮ガス噴射孔が、少なくとも周方向に配列される。そのため、中空素管の内面の周方向における冷却むらをさらに抑制することができる。
【００５０】
（１２）の構成による穿孔機は、（１１）に記載の穿孔機であって、
中空素管の進行方向に見て、複数の圧縮ガス噴射孔は、バー本体の周方向に向いており、
内面堰止機構は、
圧縮ガス噴射孔から圧縮ガスをバー本体の周方向に噴射することにより、接触抑止区域内の圧縮ガスをバー本体の周りに旋回させる。
【００５１】
（１２）の構成による穿孔機では、冷却区域において冷却液が旋回流を形成するだけでなく、冷却区域に隣接して冷却区域の後方に配置される接触抑止区域において、内面堰止機構が噴射する圧縮ガスも旋回流を形成する。圧縮ガスの旋回流は、接触抑止区域に進入する冷却液を速やかに吹き飛ばす。そのため、冷却区域内の中空素管の内面の周方向の冷却むらを抑制しつつ、さらに、冷却区域から出た後の中空素管の内面に冷却液が接触するのを抑制することができる。
【００５２】
（１３）の構成による穿孔機は、（１２）に記載の穿孔機であって、
複数の圧縮ガス噴射孔は、バー本体の周方向かつバー本体の後方に向いており、
内面堰止機構は、
圧縮ガス噴射孔から圧縮ガスをバー本体の周方向かつバー本体の後方に向かって噴射することにより、接触抑止区域内の圧縮ガスをバー本体の周りに旋回させる。
【００５３】
（１３）の構成による穿孔機では、圧縮ガスは、バー本体の周方向かつ後方に流れる旋回流を形成する。そのため、圧縮ガスの旋回流は、接触抑止区域に進入する冷却液を速やかにバー本体の後方に吹き飛ばす。そのため、冷却区域内の中空素管の内面の周方向の冷却むらを抑制しつつ、冷却区域から出た後の中空素管の内面に冷却液が接触するのをさらに抑制することができる。
【００５４】
（１４）の構成による穿孔機は、（１３）に記載の穿孔機であって、
中空素管の進行方向に見て、複数の冷却液噴射孔から噴射された冷却液の旋回方向は、右回り又は左回りであり、
中空素管の進行方向に見て、複数の圧縮ガス噴射孔から噴射された圧縮ガスの旋回方向は、右回り又は左回りであり、
内面堰止機構は、圧縮ガスの旋回方向が冷却液の旋回方向と同じになるように、圧縮ガスを噴射する。
【００５５】
（１４）の構成による穿孔機では、圧縮ガスの旋回流の旋回方向は、冷却液の旋回流の旋回方向と同じである。この場合、冷却区域と接触抑止区域との境界において、流体（冷却液、圧縮ガス）の衝突による乱流の発生を抑制することができる。そのため、冷却液が冷却区域及び接触抑止区域の境界で滞留するのを抑制でき、接触抑止区域に進入する冷却液を、圧縮ガスの旋回流により速やかに吹き飛ばすことができる。
【００５６】
（１５）の構成による穿孔機は、（１２）〜（１４）のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
内面冷却機構は、
バー本体の冷却区域において、バー本体の軸方向に配列される複数の環状配置冷却液噴射孔群を含み、
環状配置冷却液噴射孔群は、
バー本体の軸方向における同じ位置で周方向に配列される複数の冷却液噴射孔を含み、
内面冷却機構は、
冷却液の前記旋回流がバー本体を１周するまでに進むバー本体の軸方向距離を１旋回周期距離と定義したとき、バー本体の軸方向における、隣り合う環状配置冷却液噴射孔群の間の距離は、１旋回周期距離と同じである。
【００５７】
ここで、「１旋回周期距離と同じ」とは、隣り合う環状配置冷却液噴射孔群の間の距離が、１旋回周期距離±５０％以内であることを意味する。好ましくは、隣り合う環状配置冷却液噴射孔群の間の距離は、１旋回周期距離±２０％であり、さらに好ましくは、１旋回周期距離±１０％である。
【００５８】
（１５）の構成による穿孔機では、冷却液の旋回流が１旋回周期距離だけ進んだときに、後方の次段の環状配置冷却液噴射孔群から新たな冷却液が供給される。そのため、冷却液の旋回流が１旋回周期距離に到達する以前に次段の環状配置冷却液噴射孔群から新たな冷却液が供給される場合と比較して、冷却液の旋回流において乱流が発生しにくい。そのため、中空素管の内面周方向の冷却むらをさらに抑制することができる。
【００５９】
（１６）の構成による穿孔機は、（１）〜（１５）のいずれか１項に記載の穿孔機であってさらに、
プラグの後方のマンドレルバーの周りに配置される外面冷却機構を備え、
外面冷却機構は、冷却区域内を進行中の中空素管の外面のうち、中空素管の進行方向に見て、外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体を噴射して冷却区域内の中空素管を冷却する。
【００６０】
（１６）の構成による穿孔機では、プラグの後方において、穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とを、特定長さの冷却区域内で冷却する。この場合、冷却に用いられた冷却流体は、冷却区域内の中空素管の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに噴射されて中空素管を冷却した後、中空素管に留まることなく、中空素管の下方に流れ落ちる。そのため、中空素管は、冷却区域内では冷却流体により冷却され、冷却区域以外の領域では、冷却流体による冷却を受けにくい。そのため、中空素管の軸方向での各部位での冷却流体による冷却時間はある程度均一になる。そのため、従来のように、冷却流体が中空素管の内面に溜まることにより中空素管の前端部と後端部とで温度差が大きくなるのを抑制でき、中空素管の軸方向での温度ばらつきを低減できる。
【００６１】
（１７）の構成による穿孔機は、（１６）に記載の穿孔機であって、
外面冷却機構は、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの上方に配置され、冷却区域内の中空素管の外面の上部に向けて冷却流体を噴射する複数の冷却流体上部噴射孔を含む外面冷却上部材と、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの下方に配置され、冷却区域内の中空素管の外面の下部に向けて冷却流体を噴射する複数の冷却流体下部噴射孔を含む外面冷却下部材と、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの左方に配置され、冷却区域内の中空素管の外面の左部に向けて冷却流体を噴射する複数の冷却流体左部噴射孔を含む外面冷却左部材と、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの右方に配置され、冷却区域内の中空素管の外面の右部に向けて冷却流体を噴射する複数の冷却流体右部噴射孔を含む外面冷却右部材とを含む。
【００６２】
（１７）の構成による穿孔機において、外面冷却機構は、マンドレルバーの周りに配置された外面冷却上部材から中空素管の外面の上部に向かって冷却流体を噴射し、外面冷却下部材から中空素管の外面の下部に向かって冷却流体を噴射し、外面冷却左部材から中空素管の外面の左方に向かって冷却流体を噴射し、外面冷却右部材から中空素管の右方に向かって冷却流体を噴射する。これにより、冷却区域内の中空素管の外面のうち、冷却区域内での中空素管の外面の上部、外面の下部、外面の左部、及び、外面の右部を冷却することができる。そして、冷却区域で中空素管の外面の上部、外面の下部、外面の左部、及び、外面の右部に噴射された冷却流体は、そのまま、重力に従って下方に落下しやすく、冷却区域外に流れ出にくい。そのため、冷却区域内で噴射された冷却流体により、冷却区域以外の他の領域の中空素管の外面の上部、外面の下部、外面の左部、及び、外面の右部が冷却されてしまうのを抑制できる。その結果、中空素管の軸方向での温度ばらつきを低減できる。
【００６３】
なお、外面冷却上部材、外面冷却下部材、外面冷却左部材、及び、外面冷却右部材は、それぞれ別個独立の部材であってもよいし、互いが一体的に繋がっていてもよい。たとえば、中空素管の進行方向に見て、外面冷却上部材の左端と外面冷却左部材の上端とが繋がっていてもよいし、外面冷却上部材の右端と外面冷却右部材の上端とがつながっていてもよい。また、中空素管の進行方向に見て、外面冷却下部材の左端と外面冷却左部材の下端とが繋がっていてもよいし、外面冷却下部材の右端と外面冷却右部材の下端とが繋がっていてもよい。また、外面冷却上部材が別個独立の複数の部材を含んでもよいし、外面冷却下部材が別個独立の複数の部材を含んでもよいし、外面冷却左部材が別個独立の複数の部材を含んでもよいし、外面冷却右部材が別個独立の複数の部材を含んでもよい。
【００６４】
（１８）の構成による穿孔機は、（１６）又は（１７）に記載の穿孔機であってさらに、
プラグの後方であって外面冷却機構の前方のマンドレルバーの周りに配置される前方堰止機構を備え、
前方堰止機構は、外面冷却機構が中空素管の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体を噴射して冷却区域内の中空素管を冷却しているとき、冷却区域に進入する前の中空素管の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える。
【００６５】
（１８）の構成による穿孔機では、前方堰止機構は、冷却区域内の中空素管の外面の上部、外面の下部、外面の左部、及び、外面の右部に向けて噴射された冷却流体が、中空素管の外面の上部、外面の下部、外面の左部、及び、外面の右部に接触した後、冷却区域の前方の中空素管の外面部分に流れるのを堰き止める。そのため、外面冷却機構から冷却区域内の中空素管の外面に噴射された冷却流体は、冷却区域内の前方に流れ出にくく、冷却区域内で重力に従って下方に落下する。そのため、中空素管の前端部と後端部とで温度差をさらに抑制できる。その結果、中空素管の軸方向での温度ばらつきをさらに低減できる。
【００６６】
（１９）の構成による穿孔機は、（１８）に記載の穿孔機であって、
前方堰止機構は、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの上方に配置され、冷却区域の入側近傍に位置する中空素管の外面の上部に向かって前方堰止流体を噴射して、冷却区域に進入する前の中空素管の外面の上部に冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体上部噴射孔を含む前方堰止上部材と、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの左方に配置され、冷却区域の入側近傍に位置する中空素管の外面の左部に向かって前方堰止流体を噴射して、冷却区域に進入する前の中空素管の外面の左部に冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体下部噴射孔を含む前方堰止左部材と、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの右方に配置され、冷却区域の入側近傍に位置する中空素管の外面の右部に向かって前方堰止流体を噴射して、冷却区域に進入する前の中空素管の外面の右部に冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体右部噴射孔を含む前方堰止右部材とを備える。
【００６７】
（１９）の構成による穿孔機では、前方堰止上部材は、冷却区域の入側近傍に噴射する前方堰止流体により、冷却区域内の中空素管の外面の上部に接触して跳ね返って冷却区域の前方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。前方堰止左部材は、冷却区域の入側近傍に噴射する前方堰止流体により、冷却区域内の中空素管の外面の左部に接触して跳ね返って冷却区域の前方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。前方堰止右部材は、冷却区域の入側近傍に噴射する前方堰止流体により、冷却区域内の中空素管の外面の右部に接触して跳ね返って冷却区域の前方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。したがって、前方堰止上部材から噴射される前方堰止流体と、前方堰止左部材から噴射される前方堰止流体と、前方堰止右部材から噴射される前方堰止流体とは、堰（防護壁）の役割を果たす。そのため、冷却流体が冷却区域の前方の中空素管の外面部分に接触するのを抑制でき、中空素管の軸方向での温度ばらつきを低減できる。なお、外面冷却機構から冷却区域内の中空素管の外面の下部に向かって噴射された冷却流体は、中空素管の外面の下部に接触した後、重力に従って、そのまま中空素管の下方に落下しやすい。したがって、（１９）の構成による穿孔機は、前方堰止下部材を備えていなくてもよい。
【００６８】
なお、冷却区域の入側近傍とは、冷却区域の前端の近傍を意味する。冷却区域の入側近傍の範囲は特に限定されないが、たとえば、冷却区域の入側（前端）の前後１０００ｍｍ以内の範囲であり、好ましくは、冷却区域の入側（前端）の前後５００ｍｍ以内の範囲を意味する。
【００６９】
（２０）の構成による穿孔機は、（１９）に記載の穿孔機であって、
前方堰止上部材は、複数の前方堰止流体上部噴射孔から冷却区域の入側近傍に位置する中空素管の外面の上部に向かって斜め後方に前方堰止流体を噴射し、
前方堰止左部材は、複数の前方堰止流体左部噴射孔から冷却区域の入側近傍に位置する中空素管の外面の左部に向かって斜め後方に前方堰止流体を噴射し、
前方堰止右部材は、複数の前方堰止流体右部噴射孔から冷却区域の入側近傍に位置する中空素管の外面の右部に向かって斜め後方に前方堰止流体を噴射する。
【００７０】
（２０）の構成による穿孔機では、前方堰止上部材は、前方堰止流体上部噴射孔から、冷却区域の入側近傍の中空素管の外面の上部に向かって、斜め後方に前方堰止流体を噴射する。そのため、前方堰止上部材は、上方から中空素管の外面の上部に向かって斜め後方に延びる前方堰止流体の堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止左部材は、前方堰止流体左部噴射孔から、冷却区域の入側近傍の中空素管の外面の左部に向かって、斜め後方に前方堰止流体を噴射する。そのため、前方堰止左部材は、左方から中空素管の外面の左部に向かって斜め後方に延びる前方堰止流体の堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止右部材は、前方堰止流体右部噴射孔から、冷却区域の入側近傍の中空素管の外面の右部に向かって、斜め後方に前方堰止流体を噴射する。そのため、前方堰止右部材は、右方から中空素管の外面の右部に向かって斜め後方に延びる前方堰止流体の堰（防護壁）を形成する。これらの堰は、冷却区域内の中空素管の外面部分に接触して跳ね返り冷却区域の前方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。さらに、堰を構成する前方堰止流体は、冷却区域入側近傍の中空素管の外面部分と接触した後、冷却区域内に流れやすい。そのため、堰を構成する前方堰止流体が、冷却区域の前方の中空素管の外面部分を冷却するのを抑制できる。
【００７１】
（２１）の構成による穿孔機は、（１９）又は（２０）に記載の穿孔機であって、
前方堰止機構はさらに、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの下方に配置され、冷却区域の入側近傍に位置する中空素管の外面の下部に向かって前方堰止流体を噴射して、冷却区域に進入する前の中空素管の外面の下部に冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体下部噴射孔を含む前方堰止下部材を備える。
【００７２】
（２１）の構成による穿孔機では、前方堰止上部材、前方堰止左部材、前方堰止右部材とともに、前方堰止下部材が、冷却区域の入側近傍に前方堰止流体を噴射して、冷却区域内の中空素管の外面の下部に接触して跳ね返って冷却区域の前方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。そのため、冷却流体が冷却区域の前方の中空素管の外面部分に接触するのをさらに抑制でき、中空素管の軸方向での温度ばらつきをさらに低減できる。
【００７３】
なお、前方堰止上部材、前方堰止下部材、前方堰止左部材、及び、前方堰止右部材は、それぞれ別個独立の部材であってもよいし、互いが一体的に繋がっていてもよい。たとえば、中空素管の進行方向に見て、前方堰止上部材の左端と前方堰止左部材の上端とが繋がっていてもよいし、前方堰止上部材の右端と前方堰止右部材の上端とがつながっていてもよい。また、中空素管の進行方向に見て、前方堰止下部材の左端と前方堰止左部材の下端とが繋がっていてもよいし、前方堰止下部材の右端と前方堰止右部材の下端とが繋がっていてもよい。また、前方堰止上部材が別個独立の複数の部材を含んでもよいし、前方堰止下部材が別個独立の複数の部材を含んでもよいし、前方堰止左部材が別個独立の複数の部材を含んでもよいし、前方堰止右部材が別個独立の複数の部材を含んでもよい。
【００７４】
（２２）の構成による穿孔機は、（２１）の構成による穿孔機であって、
前方堰止下部材は、複数の前方堰止流体下部噴射孔から冷却区域の入側近傍に位置する中空素管の外面の下部に向かって斜め後方に前方堰止流体を噴射する。
【００７５】
（２２）の構成による穿孔機では、前方堰止上部材、前方堰止左部材、前方堰止右部材とともに、前方堰止下部材は、前方堰止流体下部噴射孔から、冷却区域の入側近傍の中空素管の外面の下部に向かって、斜め後方に前方堰止流体を噴射する。そのため、前方堰止下部材は、下方から中空素管の外面の下部に向かって斜め後方に延びる前方堰止流体の堰（防護壁）を形成する。これらの堰は、冷却区域内の中空素管の外面部分に接触して跳ね返り、冷却区域の前方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。さらに、堰を構成する前方堰止流体は、冷却区域入側近傍の中空素管の外面部分と接触した後、冷却区域内に流れやすい。そのため、堰を構成する前方堰止流体が、冷却区域の前方の中空素管の外面部分を冷却するのを抑制できる。
【００７６】
（２３）の構成による穿孔機は、（１６）〜（２２）のいずれか１項に記載の穿孔機であってさらに、
外面冷却機構の後方のマンドレルバーの周りに配置される後方堰止機構を備え、
後方堰止機構は、外面冷却機構が中空素管の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体を噴射して中空素管を冷却しているとき、冷却区域から出た後の中空素管の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える。
【００７７】
（２３）の構成による穿孔機では、後方堰止機構は、冷却区域内の中空素管の外面の上部、外面の下部、外面の左部、及び、外面の右部に向けて噴射された冷却流体が、中空素管の外面の上部、外面の下部、外面の左部、及び、外面の右部に接触した後、冷却区域から出た後の中空素管の外面部分に流れるのを堰き止める。そのため、中空素管の前端部と後端部とで温度差が生じるのをさらに抑制できる。その結果、中空素管の軸方向での温度ばらつきをさらに低減できる。
【００７８】
（２４）の構成による穿孔機は、（２３）に記載の穿孔機であって、
後方堰止機構は、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの上方に配置され、冷却区域の出側近傍に位置する中空素管の外面の上部に向かって後方堰止流体を噴射して、冷却区域から出た後の中空素管の外面の上部に冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体上部噴射孔を含む後方堰止上部材と、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの左方に配置され、冷却区域の出側近傍に位置する中空素管の外面の左部に向かって後方堰止流体を噴射して、冷却区域から出た後の中空素管の外面の左部に冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体左部噴射孔を含む後方堰止左部材と、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの右方に配置され、冷却区域の出側近傍に位置する中空素管の外面の右部に向かって後方堰止流体を噴射して、冷却区域から出た後の中空素管の外面の右部に冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体右部噴射孔を含む後方堰止右部材とを備える。
【００７９】
（２４）の構成による穿孔機では、後方堰止上部材は、冷却区域の出側近傍に噴射する後方堰止流体により、冷却区域内の中空素管の外面の上部に接触して跳ね返って冷却区域の後方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。後方堰止左部材は、冷却区域の出側近傍に噴射する後方堰止流体により、冷却区域内の中空素管の外面の左部に接触して跳ね返って冷却区域の後方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。後方堰止右部材は、冷却区域の出側近傍に噴射する後方堰止流体により、冷却区域内の中空素管の外面の右部に接触して跳ね返って冷却区域の後方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。したがって、後方堰止上部材から噴射される後方堰止流体と、後方堰止左部材から噴射される後方堰止流体と、後方堰止右部材から噴射される後方堰止流体とは、堰（防護壁）の役割を果たす。そのため、冷却流体が冷却区域の後方の中空素管の外面部分に接触するのを抑制でき、中空素管の軸方向での温度ばらつきを低減できる。なお、外面冷却機構から冷却区域内の中空素管の外面の下部に向かって噴射された冷却流体は、中空素管の外面の下部に接触した後、重力に従って、そのまま中空素管の下方に落下しやすい。したがって、（２４）の構成による穿孔機は、後方堰止下部材を備えていなくてもよい。
【００８０】
なお、冷却区域の出側近傍とは、冷却区域の後端の近傍を意味する。冷却区域の出側近傍の範囲は特に限定されないが、たとえば、冷却区域の出側（後端）の前後１０００ｍｍ以内の範囲であり、好ましくは、冷却区域の出側（後端）の前後５００ｍｍ以内の範囲を意味する。
【００８１】
（２５）の構成による穿孔機は、（２４）に記載の穿孔機であって、
後方堰止上部材は、複数の後方堰止流体上部噴射孔から冷却区域の出側近傍に位置する中空素管の外面の上部に向かって斜め前方に後方堰止流体を噴射し、
後方堰止左部材は、複数の後方堰止流体左部噴射孔から冷却区域の出側近傍に位置する中空素管の外面の左部に向かって斜め前方に後方堰止流体を噴射し、
後方堰止右部材は、複数の後方堰止流体右部噴射孔から冷却区域の出側近傍に位置する中空素管の外面の右部に向かって斜め前方に後方堰止流体を噴射する。
【００８２】
（２５）の構成による穿孔機では、後方堰止上部材は、後方堰止流体上部噴射孔から、冷却区域の出側近傍の中空素管の外面の上部に向かって、斜め前方に後方堰止流体を噴射する。そのため、後方堰止上部材は、上方から中空素管の外面の上部に向かって斜め前方に延びる後方堰止流体の堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止左部材は、後方堰止流体左部噴射孔から、冷却区域の出側近傍の中空素管の外面の左部に向かって、斜め前方に後方堰止流体を噴射する。そのため、後方堰止左部材は、左方から中空素管の外面の左部に向かって斜め前方に延びる後方堰止流体の堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止右部材は、後方堰止流体右部噴射孔から、冷却区域の出側近傍の中空素管の外面の右部に向かって、斜め前方に後方堰止流体を噴射する。そのため、後方堰止右部材は、右方から中空素管の外面の右部に向かって斜め前方に延びる後方堰止流体の堰（防護壁）を形成する。これらの後方堰止流体の堰は、冷却区域内の中空素管の外面部分に接触して跳ね返り、冷却区域の後方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。さらに、堰を構成する後方堰止流体は、冷却区域入側近傍の中空素管の外面部分と接触した後、冷却区域内に流れやすい。そのため、堰を構成する後方堰止流体が、冷却区域の後方の中空素管の外面部分を冷却するのを抑制できる。
【００８３】
（２６）の構成による穿孔機は、（２４）又は（２５）に記載の穿孔機であって、
後方堰止機構はさらに、
中空素管の進行方向に見て、マンドレルバーの下方に配置され、冷却区域の出側近傍に位置する中空素管の外面の下部に向かって後方堰止流体を噴射して、冷却区域を出た後の中空素管の外面の下部に冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体下部噴射孔を含む後方堰止下部材を備える。
【００８４】
（２６）の構成による穿孔機では、後方堰止上部材、後方堰止左部材、後方堰止右部材とともに、後方堰止下部材が、冷却区域の出側近傍に後方堰止流体を噴射して、冷却区域内の中空素管の外面の下部に接触して跳ね返って冷却区域の後方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。そのため、冷却流体が冷却区域の後方の中空素管の外面部分に接触するのを抑制でき、中空素管の軸方向での温度ばらつきをさらに低減できる。
【００８５】
なお、後方堰止上部材、後方堰止下部材、後方堰止左部材、及び、後方堰止右部材は、それぞれ別個独立の部材であってもよいし、互いが一体的に繋がっていてもよい。たとえば、中空素管の進行方向に見て、後方堰止上部材の左端と後方堰止左部材の上端とが繋がっていてもよいし、後方堰止上部材の右端と後方堰止右部材の上端とがつながっていてもよい。また、中空素管の進行方向に見て、後方堰止下部材の左端と後方堰止左部材の下端とが繋がっていてもよいし、後方堰止下部材の右端と後方堰止右部材の下端とが繋がっていてもよい。また、後方堰止上部材が別個独立の複数の部材を含んでもよいし、後方堰止下部材が別個独立の複数の部材を含んでもよいし、後方堰止左部材が別個独立の複数の部材を含んでもよいし、後方堰止右部材が別個独立の複数の部材を含んでもよい。
【００８６】
（２７）の構成による穿孔機は、（２６）の構成による穿孔機であって、
後方堰止下部材は、複数の後方堰止流体下部噴射孔から冷却区域の出側近傍に位置する中空素管の外面の下部に向かって斜め前方に後方堰止流体を噴射する。
【００８７】
（２７）の構成による穿孔機では、後方堰止上部材、後方堰止左部材、後方堰止右部材とともに、後方堰止下部材は、後方堰止流体下部噴射孔から、冷却区域の出側近傍の中空素管の外面の下部に向かって、斜め前方に後方堰止流体を噴射する。そのため、後方堰止下部材は、下方から中空素管の外面の下部に向かって斜め前方に延びる後方堰止流体の堰（防護壁）を形成する。これらの流体の堰は、冷却区域内の中空素管の外面部分に接触して跳ね返り、冷却区域の後方に飛び出そうとする冷却流体を堰き止める。さらに、堰を構成する後方堰止流体は、冷却区域出側近傍の中空素管の外面部分と接触した後、冷却区域内に流れやすい。そのため、堰を構成する後方堰止流体が、冷却区域の後方の中空素管の外面部分を冷却するのを抑制できる。
【００８８】
（２８）の構成によるマンドレルバーは、（１）〜（２７）のいずれか１項に記載のマンドレルバーである。
【００８９】
（２９）の構成による継目無金属管の製造方法は、（１）〜（２７）のいずれか１項に記載の穿孔機を用いた継目無金属管の製造方法であって、
穿孔機を用いて素材を穿孔圧延又は延伸圧延して、中空素管を製造する圧延工程と、
圧延工程中において、内面冷却機構により冷却液をバー本体の外部に噴射して、冷却区域内の中空素管の内面を冷却し、かつ、冷却区域に隣接して冷却区域の後方に配置された内面堰止機構により、バー本体の外部に噴射された冷却液が冷却区域から出た後の中空素管の内面に接触するのを抑制する工程とを備える。
【００９０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳しく説明する。図中同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明は繰り返さない。
【００９１】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による穿孔機の側面図である。上述のとおり、本明細書において穿孔機とは、プラグと、複数の傾斜ロールとを備えた圧延機を意味する。穿孔機はたとえば、丸ビレットを穿孔圧延するピアサ、又は、中空素管を延伸圧延するエロンゲータ、である。本明細書において、穿孔機がピアサである場合、素材は丸ビレットである。穿孔機がエロンゲータである場合、素材は中空素管である。
【００９２】
本明細書において、素材は、穿孔機の前方から後方に向かってパスラインを進む。したがって、穿孔機において、穿孔機の入側は「前方」であり、穿孔機の出側は「後方」に相当する。
【００９３】
図１を参照して、穿孔機１０は、複数の傾斜ロール１と、プラグ２と、マンドレルバー３とを備える。本明細書では、図１に示すとおり、穿孔機１０の入側を「前方（図中Ｆ）」と定義し、穿孔機１０の出側を「後方（図中Ｂ）」と定義する。
【００９４】
複数の傾斜ロール１は、パスラインＰＬ周りに配置される。図１では、一対の傾斜ロール１の間にパスラインＰＬが配置されている。ここで、パスラインＰＬとは、穿孔圧延又は延伸圧延時において、素材（穿孔機がピアサの場合は丸ビレット、穿孔機がエロンゲーターの場合は中空素管）２０の中心軸が通過する仮想の線分を意味する。図１では、傾斜ロール１はコーン型の傾斜ロールである。しかしながら、傾斜ロール１はコーン型に限定されない。傾斜ロール１はバレル型の傾斜ロールであってもよいし、他のタイプの傾斜ロールであってもよい。また、図１では、２つの傾斜ロール１がパスラインＰＬ周りに配置されているが、傾斜ロール１は３つ以上配置されていてもよい。好ましくは、複数の傾斜ロール１は、素材の進行方向に見たとき、パスラインＰＬ周りに等間隔に配置される。たとえば、傾斜ロール１がパスラインＰＬ周りに２つ配置される場合、素材の進行方向に見て、傾斜ロール１はパスラインＰＬ周りに１８０°おきに配置される。傾斜ロール１がパスラインＰＬ周りに３つ配置される場合、素材の進行方向に見て、傾斜ロール１はパスラインＰＬ周りに１２０°おきに配置される。さらに、図２及び図３を参照して、各傾斜ロール１は、パスラインＰＬに対して、交叉角γ（図２参照）及び傾斜角β（図３参照）を有する。
【００９５】
プラグ２は複数の傾斜ロール１の間であって、パスラインＰＬに配置される。本明細書において、「プラグ２がパスラインＰＬに配置される」、とは、素材の進行方向に見たとき、つまり、穿孔機１０を前方Ｆから後方Ｂに向かって見たとき、プラグ２がパスラインＰＬと重複していることを意味する。より好ましくは、プラグ２の中心軸は、パスラインＰＬと一致している。
【００９６】
プラグ２はたとえば、砲弾形状を有する。つまり、プラグ２の前部の外径は、プラグ２の後部の外径よりも小さい。ここで、プラグ２の前部とは、プラグ２の長手方向（軸方向）の中央位置よりも前方部分を意味する。プラグ２の後部とは、プラグ２の前後方向の中央位置よりも後方部分を意味する。プラグ２の前部は穿孔機１０の前方（入側）に配置され、プラグ２の後部は穿孔機１０の後方（出側）に配置される。
【００９７】
マンドレルバー３は、穿孔機１０の後方のパスラインＰＬに配置され、パスラインＰＬに沿って延びている。ここで、「マンドレルバー３がパスラインＰＬに配置される」、とは、素材の進行方向にみたとき（つまり、穿孔機１０の入側から出側に向かって見たとき）、マンドレルバー３がパスラインＰＬと重複していることを意味する。より好ましくは、マンドレルバー３の中心軸は、パスラインＰＬと一致する。
【００９８】
マンドレルバー３の前端は、プラグ２の後端面中央部と接続される。接続方法は特に限定されない。たとえば、プラグ２の後端面中央部、及び、マンドレルバー３の前端にねじが形成されており、これらのねじによりマンドレルバー３がプラグ２に接続される。ねじ以外の他の方法により、マンドレルバー３がプラグ２の後端面中央部と接続されていてもよい。つまり、マンドレルバー３とプラグ２との接続方法は特に限定されない。
【００９９】
穿孔機１０はさらに、プッシャ４を備えてもよい。プッシャ４は、穿孔機１０の前方に配置され、パスラインＰＬに配置される。プッシャ４は、素材２０の端面と接触して、素材２０をプラグ２に向かって押し進める。
【０１００】
プッシャ４の構成は、素材２０をプラグ２に向かって押し進めることができれば、特に限定されない。プッシャ４はたとえば、図１に示すとおり、シリンダ本体４１と、シリンダシャフト４２と、接続部材４３と、ロッド４４とを備える。ロッド４４は、接続部材４３により、周方向に回転可能にシリンダシャフト４２と連結されている。接続部材４３はたとえば、ロッド４４を周方向に回転可能にするためのベアリングを含む。
【０１０１】
シリンダ本体４１は、油圧式又は電動式であり、シリンダシャフト４２を前進及び後退させる。プッシャ４は、ロッド４４の端面を素材（丸ビレット又は中空素管）２０の端面に当接させ、シリンダ本体４１によりシリンダシャフト４２及びロッド４４を前進させる。これにより、プッシャ４は、素材２０をプラグ２に向かって押し進める。
【０１０２】
プッシャ４は、素材２０をパスラインＰＬに沿って押し進め、複数の傾斜ロール１の間に押し込む。複数の傾斜ロール１に素材２０が接触したとき、複数の傾斜ロール１は、素材２０を、素材２０の周方向に回転させながら、プラグ２に押し込む。穿孔機１０がピアサである場合、複数の傾斜ロール１は、素材２０である丸ビレットを周方向に回転させながらプラグ２に押し込み、穿孔圧延を実施して、中空素管を製造する。穿孔機１０がエロンゲータの場合、複数の傾斜ロール１は、素材２０である中空素管にプラグ２を挿入し、延伸圧延（拡管圧延）を実施して、中空素管を延伸する。なお、穿孔機１０は、プッシャ４を備えていなくてもよい。
【０１０３】
穿孔機１０はさらに、入口トラフ５を備えてもよい。入口トラフ５には、穿孔圧延前の素材（丸ビレット又は中空素管）２０が置かれる。図３に示すとおり、穿孔機１０は、パスラインＰＬ周りに複数のガイドロール６を備えてもよい。複数のガイドロール６の間には、プラグ２が配置される。また、パスラインＰＬ周りにおいて、ガイドロール６は、複数の傾斜ロール１の間に配置される。ガイドロール６はたとえば、ディスクロールである。なお、穿孔機１０は、入口トラフ５を備えていなくてもよいし、ガイドロール６を備えていなくてもよい。
【０１０４】
図４は、図１中のプラグ２及びマンドレルバー３の拡大図である。図４を参照して、穿孔機１０は、冷却液供給装置７から冷却液の供給を受ける。冷却液供給装置７は、穿孔圧延中又は延伸圧延中の中空素管５０の内面を冷却するための冷却液を、マンドレルバー３に供給する。冷却液供給装置７は、供給機７１と、配管７２とを備える。供給機７１はたとえば、冷却液を貯蔵する貯留槽と、貯留槽内の冷却液を配管７２に供給するポンプとを備える。配管７２は、マンドレルバー３及び供給機７１をつなぐ。配管７２は、供給機７１から送られた冷却液をマンドレルバー３に搬送する。ここで、冷却液は、中空素管５０を冷却可能な液体であれば特に限定されない。好ましくは、冷却液は水である。
【０１０５】
［マンドレルバー３の構造］
図４を参照して、マンドレルバー３は、プラグ２の後端面中央部からパスラインＰＬに沿って延びている。マンドレルバー３は、棒状のバー本体３１を備える。バー本体３１の軸方向（長手方向、図中の矢印Ｆ、矢印Ｂに相当）に垂直な断面形状はたとえば、円形状である。バー本体３１は、バー本体３１の軸方向に延びる冷却区域３２と、接触抑止区域３３とを含む。
【０１０６】
冷却区域３２は、バー本体３１の前端部に配置される。具体的には、冷却区域３２は、バー本体３１の前端（つまり、プラグ２の後端との接続位置）からマンドレルバー３の後方に特定長さ離れた位置までの範囲である。冷却区域３２の軸方向長さＬ３２は特に限定されない。冷却区域３２の軸方向長さＬ３２はたとえば、マンドレルバー３全長の１／１０以上であり、１／２以下である。他の一例では、製造される中空素管の長さが６ｍである場合、冷却区域３２の軸方向長さＬ３２はたとえば、２ｍである。
【０１０７】
接触抑止区域３３は、冷却区域３２に隣接し、かつ、冷却区域３２の後方（プラグ２と反対側）に配置される。接触抑止区域３３の長さＬ３３は特に限定されない。接触抑止区域３３の長さＬ３３は、冷却区域３２の長さＬ３２と同じ長さであってもよいし、長くてもよいし、短くてもよい。バー本体３１のうち、冷却区域３２以外の部分が接触抑止区域３３であってもよい。
【０１０８】
図５は、図４に示すプラグ２及びマンドレルバー３の中心軸を含む断面図（縦断面図）である。図５を参照して、マンドレルバー３はさらに、冷却液流路３４と、内面冷却機構３４０とを含む。冷却液流路３４は、バー本体３１内に形成されており、冷却液供給装置７から供給された冷却液を内部に通す。冷却液流路３４は、バー本体３１の軸方向に沿って、バー本体３１内部に延びている。冷却液流路３４は、配管７２とつながっており、配管７２から冷却液の供給を受ける。
【０１０９】
内面冷却機構３４０は、バー本体３１の前端部分に相当する冷却区域３２内に配置される。本例では、内面冷却機構３４０は、複数の冷却液噴射孔３４１を含む。複数の冷却液噴射孔３４１は、冷却液流路３４と繋がっており、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、冷却液を、冷却区域３２の外部に噴射する。図４及び図５では、複数の冷却液噴射孔３４１は、バー本体３１の周方向及び軸方向に配列されている。しかしながら、複数の冷却液噴射孔３４１は、バー本体３１の周方向、又は、周方向及び軸方向に配列されていればよい。たとえば、複数の冷却液噴射孔３４１が周方向に配列されており、軸方向には配列されていなくてもよい。好ましくは、複数の冷却液噴射孔３４１は、バー本体３１の周方向及び／又は軸方向に配列されている。後述するとおり、内面冷却機構３４０は複数の噴射ノズルを含み、各噴射ノズルが冷却液噴射孔３４１を有する。
【０１１０】
マンドレルバー３はさらに、内面堰止機構３５０を含む。内面堰止機構３５０は、接触抑止区域３３内に配置される。穿孔圧延時又は延伸圧延時において、内面堰止機構３５０は、接触抑止区域３３から圧縮ガスを噴射して、冷却区域３２から後方に流れようとする冷却液を堰き止めたり、吹き飛ばしたりする。これにより、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、接触抑止区域３３内の中空素管の内面部分に冷却液が接触するのを抑制する。
【０１１１】
具体的には、図４に示すとおり、穿孔機１０はさらに、ガス供給装置８から圧縮ガスの供給を受ける。ガス供給装置８は、冷却液を吹き飛ばすための圧縮ガスを、バー本体３１に供給する。ガス供給装置８はたとえば、高圧ガスを蓄積するアキュムレータ８１と、配管８２とを含む。配管８２は、アキュムレータ８１とバー本体３１とをつなぐ。配管８２は、アキュムレータ８１から送られた圧縮ガスを、バー本体３１に搬送する。ここで、圧縮ガスはたとえば、圧縮空気であってもよいし、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスであってもよい。好ましくは、圧縮ガスは圧縮空気である。
【０１１２】
図５を参照して、マンドレルバー３は、ガス流路３５を含む。ガス流路３５は、バー本体内３１の軸方向に沿って、バー本体３１内部に延びている。ガス流路３５は、配管８２（図４参照）とつながっており、配管８２から圧縮ガスの供給を受ける。
【０１１３】
内面堰止機構３５０は、複数の圧縮ガス噴射孔３５１を含む。複数の圧縮ガス噴射孔３５１は、ガス流路３５と繋がっており、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、圧縮ガスを、接触抑止区域３３の外部に噴射する。図４及び図５では、複数の圧縮ガス噴射孔３５１は、バー本体３１の周方向及び軸方向に配列されている。しかしながら、複数の圧縮ガス噴射孔３５１は、バー本体３１の周方向、又は、周方向及び軸方向に配列されていればよい。具体的には、複数の圧縮ガス噴射孔３５１が周方向に配列されており、軸方向には配列されていなくてもよい。好ましくは、複数の圧縮ガス噴射孔３５１は、バー本体３１の周方向及び／又は軸方向に配列されている。後述するとおり、内面堰止機構３５０は複数の噴射ノズルを含み、各噴射ノズルが圧縮ガス噴射孔３５１を有する。
【０１１４】
図６は、図５中の冷却区域３２内の線分Ａ−Ａにおける、マンドレルバー３の軸方向に垂直な断面図である。図６を参照して、冷却液流路３４は、ガス流路３５と並んで、バー本体３１の中心部に配置されている。複数の冷却液噴射孔３４１は、バー本体３１の周方向に配列されている。複数の冷却液噴射孔３４１は、バー本体３１の周方向に等間隔に配列されていてもよいし、不規則に配列されていてもよい。好ましくは、冷却液噴射孔３４１は、バー本体３１の周方向に等間隔に配列される。各冷却液噴射孔３４１は、冷却液流路３４に繋がっている。図５及び図６に示すとおり、本実施形態では、複数の冷却液噴射孔３４１は、冷却区域３２内において、バー本体３１の周方向及び軸方向に配列されている。ただし、複数の冷却液噴射孔３４１は、少なくともバー本体３１の周方向にのみ配列されていてもよい。
【０１１５】
図７は、図５中の接触抑止区域３３内の線分Ｂ−Ｂにおける、マンドレルバー３の軸方向に垂直な断面図である。図７を参照して、冷却区域３２内での断面図（図６）と同様に、接触抑止区域３３内の断面図においても、ガス流路３５は、冷却液流路３４と並んで、バー本体３１の中心部に配置される。複数の圧縮ガス噴射孔３５１は、バー本体３１の周方向に配列されている。複数の圧縮ガス噴射孔３５１は、バー本体３１の周方向に等間隔に配列されていてもよいし、不規則に配列されていてもよい。好ましくは、圧縮ガス噴射孔３５１は、バー本体３１の周方向に等間隔に配列される。各圧縮ガス噴射孔３５１は、ガス流路３５に繋がっている。図５及び図７に示すとおり、本実施形態では、複数の圧縮ガス噴射孔３５１は、接触抑止区域３３内において、バー本体３１の周方向及び軸方向に配列されている。ただし、複数の圧縮ガス噴射孔３５１は、少なくともバー本体３１の周方向にのみ配列されていてもよい。
【０１１６】
［排液機構について］
図５に戻って、マンドレルバー３はさらに、バー本体３１内に排液流路３７を備えてもよい。排液流路３７は、バー本体３１内に、バー本体３１の軸方向に沿って延びている。排液流路３７は、バー本体３１の後端面（プラグ２と接続された前端面と反対側の端面）まで延びている。図８は、冷却区域３２内の線分Ｃ−Ｃにおける、マンドレルバーの軸方向に垂直な断面図である。図８を参照して、排液流路３７は、バー本体３１の中央部に形成されており、冷却液流路３４及びガス流路３５を内部に収納にしている。しかしながら、排液流路３７は、冷却液流路３４及びガス流路３５を内部に収納しなくてもよい。
【０１１７】
マンドレルバー３はさらに、冷却区域３２内に１又は複数の排液孔３７１を含む。排液孔３７１が複数形成されている場合、図８に示すとおり、複数の排液孔３７１は、バー本体３１の周方向に配列されてもよいし、図示しないが、バー本体３１の軸方向に配列されていてもよい。排液流路３７及び排液孔３７１を含む排液機構は、穿孔圧延時及び延伸圧延時において、冷却区域３２を通過中の中空素管の内面部分に向けて噴射された冷却液の一部を回収する。
【０１１８】
なお、本実施形態の穿孔機１０のマンドレルバー３は、排液流路３７及び排液孔３７１を有していなくてもよい。
【０１１９】
［穿孔機１０を用いた継目無金属管の製造方法について］
上述の構成を有する穿孔機１０は、穿孔圧延又は延伸圧延時において、マンドレルバー３の冷却区域３２内の中空素管５０の内面部分を冷却液で冷却し、かつ、接触抑止区域３３では、冷却液が中空素管５０の内面部分に接触するのを抑制する。要するに、穿孔機１０は、冷却区域３２にて冷却液を用いて中空素管５０の内面部分を積極的に冷却するものの、冷却区域３２の後方では、冷却液が中空素管５０の内面部分になるべく接触しないようにする。これにより、中空素管５０の長手方向の各位置での冷却時間のばらつき（冷却時間の長短）を抑制し、穿孔圧延後又は延伸圧延後の中空素管の前端部と後端部での温度差を低減する。以下、この点について詳述する。
【０１２０】
図９は、穿孔機１０の出側における、穿孔圧延又は延伸圧延中の中空素管５０、プラグ及びマンドレルバー３の縦断面図である。
【０１２１】
図９を参照して、穿孔圧延中又は延伸圧延中、マンドレルバー３の内面冷却機構３４０は、冷却液を、冷却区域３２内の冷却液噴射孔３４１からバー本体３１の外部に噴射する。そのため、穿孔圧延中及び延伸圧延中の中空素管の内面のうち、冷却区域３２内の内面部分は、冷却液により冷却される。ここで、冷却区域３２内の中空素管５０の内面部分とは、中空素管５０の径方向に見て（マンドレルバー３の軸方向に垂直な方向に見て）、冷却区域３２と重複する中空素管５０の内面部分を意味する。
【０１２２】
さらに、穿孔圧延中又は延伸圧延中において、マンドレルバー３の内面堰止機構３５０は、圧縮ガスを、接触抑止区域３３内の圧縮ガス噴射孔３５１から、バー本体３１の外部に噴射する。冷却区域３２の冷却液噴射孔３４１から噴射された冷却液が冷却区域３２よりも後方に流れた場合、この圧縮ガスの噴射により、その冷却液は吹き飛ばされる。その結果、接触抑止区域３３内において、冷却液が中空素管の内面部分と接触するのを抑制できる。
【０１２３】
接触抑止区域３３において複数の圧縮ガス噴射孔３５１から噴射される圧縮ガスはさらに、冷却区域３２内の冷却液が冷却区域３２よりも後方に進入するのを堰き止める。具体的には、図１０に示すとおり、接触抑止区域３３では、圧縮ガス噴射孔３５１から噴射した圧縮ガスＣＧが、マンドレルバー３の外面と中空素管５０の内面との隙間に充満する。この充満された圧縮ガスＣＧが、冷却区域３２から噴射された冷却液の接触抑止区域３３への進入を堰き止める。その結果、図１１に示すとおり、冷却区域３２において、マンドレルバー３の外面と中空素管５０の内面との隙間に、冷却液ＣＬが溜まる。好ましくは、マンドレルバー３の外面と中空素管５０の内面との隙間に、冷却液ＣＬが充満する。冷却液ＣＬが冷却区域３２に溜まった状態で、冷却液噴射孔３４１から冷却液ＣＬが継続して噴射されるため、溜まった冷却液ＣＬは対流する。そのため、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、冷却区域３２内の中空素管５０の内面部分が冷却される。
【０１２４】
以上のとおり、本実施形態の穿孔機１０では、穿孔圧延中又は延伸圧延中において、マンドレルバー３の冷却区域３２で中空素管５０の内面部分を冷却し、接触抑止区域３３では、冷却液が中空素管５０の内面部分と接触するのを抑制する。
【０１２５】
ここで、図１２に示すとおり、マンドレルバー３が内面冷却機構３４０を備えるものの、内面堰止機構３５０を備えない場合を想定する。この場合、内面堰止機構３５０がないため、冷却液ＣＬが冷却区域３２よりも後方の接触抑止区域３３まで流れ出る。流れ出た冷却液ＣＬは特に、マンドレルバー３の下方であって、中空素管５０の内面上に溜まり易くなる。穿孔圧延又は延伸圧延が進むにつれ、プラグ２の後方に伸びる中空素管５０の長さは増大するため、冷却液ＣＬが溜まる範囲も変化する。そのため、穿孔圧延中又は延伸圧延中の中空素管５０の長手方向の各位置での冷却液ＣＬによる冷却時間が一定となりにくく、長手方向に冷却むらが発生する。その結果、中空素管５０の前端部（圧延初期にプラグ２を通過する端部）が過剰に冷却され、中空素管５０の後端部（圧延終了時にプラグ２を通過する端部）よりも過剰に温度が低くなる場合がある。
【０１２６】
これに対して、本実施形態の穿孔機１０では、図９に示すとおり、接触抑止区域３３において内面堰止機構３５０を備える。そして、内面堰止機構３５０の圧縮ガス噴射孔３５１から噴射した圧縮ガスＣＧにより、接触抑止区域３３に進入する冷却液ＣＬを吹き飛ばしたり、冷却液の接触抑止区域３３への進入を堰き止めたりする。これにより、穿孔圧延中又は延伸圧延中の中空素管５０の内面は、冷却区域３２において冷却液ＣＬで冷却され、冷却区域３２よりも後方の区域（接触抑止区域３３）では冷却液ＣＬの接触が抑制される。その結果、穿孔圧延中又は延伸圧延中の中空素管５０の長手方向の各位置での冷却液ＣＬによる冷却時間が一定となりやすく、穿孔圧延後又は延伸圧延後の中空素管５０の前端部と後端部との温度差を抑制できる。そのため、長手方向に均一な組織の継目無金属管が得られやすくなる。
【０１２７】
なお、図９に示すとおり、マンドレルバー３は、前端部の冷却区域３２において、排液孔３７１を備える。そのため、図１３に示すとおり、穿孔圧延中又は延伸圧延中において、中空素管５０の内面を冷却した冷却液ＣＬの一部は、排液孔３７１を通じて排液流路３７に排出される。排液流路３７内に排出された冷却液ＣＬは、排液流路３７を流れて、中空素管５０に接触することなく、マンドレルバー３の外部に排出される。なお、排出されて減った分の冷却液ＣＬは、冷却液噴射孔３４１から新たに補充される。このように、マンドレルバーが排液孔３７１を備えていれば、冷却液ＣＬが循環するため、冷却区域３２での中空素管５０の内面の冷却が促進される。排液孔３７１は、冷却区域３２内のいずれの位置に配置されてもよい。冷却液ＣＬの対流を促進するためには、排液孔３７１は、冷却区域３２の軸方向の中央部よりもプラグ２寄りに配置されるのが好ましい。
【０１２８】
なお、排液孔３７１及び排液流路３７はなくてもよい。しかしながら、排液孔３７１及び排液流路３７が形成されていれば、上記効果を得ることができる。
【０１２９】
［第２の実施の形態］
マンドレルバー３の内面冷却機構の冷却液噴射孔３４１の向きは、特に限定されない。図１４は、図６と異なる、図２の実施形態による穿孔機における、図５中の冷却区域３２内の線分Ａ−Ａでのマンドレルバー３の軸方向に垂直な断面図である。図１４を参照して、冷却液噴射孔３４１は、噴射ノズルＮ３４の先端に形成されており、冷却液流路３４と繋がっている。図１５は、図１４に示すバー本体３１を表面から見た場合の冷却液噴射孔３４１の拡大図である。図１４及び図１５を参照して、中空素管５０の進行方向に見て、複数の冷却液噴射孔３４１は、バー本体３１の周方向に向いている。そして、図１５に示すとおり、バー本体３１の径方向に見て（つまり、バー本体３１の側面視において）、噴射ノズルＮ３４の先端に開口している冷却液噴射孔３４１の噴射方向Ｆ３４は、バー本体３１の軸方向Ｘ３１に対して角度αで交差しており、かつ、バー本体３１の後方に向いている。
【０１３０】
図１６は、図７と異なる、図５中の接触抑止区域３３内の線分Ｂ−Ｂにおける、マンドレルバー３の軸方向に垂直な断面図である。図１６を参照して、圧縮ガス噴射孔３５１は、噴射ノズルＮ３５の先端に形成されており、ガス流路３５と繋がっている。図１７は、マンドレルバー３のバー本体３１を表面から見た場合の圧縮ガス噴射孔３５１の拡大図である。図１６及び図１７を参照して、中空素管５０の進行方向に見て、複数の圧縮ガス噴射孔３５１は、バー本体３１の周方向に向いている。そして、図１７を参照して、バー本体３１の径方向に見て（つまり、バー本体３１の側面視において）、噴射ノズルＮ３５の先端に開口している圧縮ガス噴射孔３５１の噴射方向Ｆ３５は、バー本体３１の軸方向Ｘ３１に対して角度αで交差しており、かつ、バー本体３１の後方に向いている。
【０１３１】
［旋回流の形成］
図１８を参照して、第２の実施形態による本実施形態の穿孔機１０では、中空素管５０の進行方向に見て、内面冷却機構３４０が冷却液噴射孔３４１から冷却液をバー本体３１の周方向に噴射する。これにより、冷却区域３２内のバー本体３１と中空素管５０の内面との間に充填している冷却液をバー本体３１の周方向に旋回させて、旋回流ＳＦ３４を発生させる。旋回流ＳＦ３４は、バー本体３１周りを旋回しながら、バー本体３１の後方に流れる。旋回流ＳＦ３４により、バー本体３１の周方向において、冷却液の流動のばらつきを抑制することができる。その結果、中空素管５０の内面において、周方向での冷却むらを抑制することができる。
【０１３２】
本実施形態ではさらに、中空素管５０の進行方向に見て、内面堰止機構３５０が圧縮ガス噴射孔３５１から圧縮ガスをバー本体３１の周方向に噴射する。これにより、接触抑止区域３３内のバー本体３１と中空素管５０の内面との間に充填している圧縮ガスをバー本体３１の周方向に旋回させて、旋回流ＳＦ３５を発生させる。旋回流ＳＦ３５は、バー本体３１周りを旋回しながら、バー本体３１の後方に流れる。旋回流ＳＦ３５により、旋回流ＳＦ３４を構成している冷却液が冷却区域３２から接触抑止区域３３に進入した場合、圧縮ガスで構成される旋回流ＳＦ３５により速やかにバー本体３１の後方に吹き飛ばされる。そのため、接触抑止区域３３内において、中空素管５０の内面に冷却液が接触するのを抑制することができる。
【０１３３】
図１９は、穿孔機１０をバー本体３１の軸方向から見た場合の、冷却液による旋回流ＳＦ３４、及び、圧縮ガスによる旋回流ＳＦ３５を説明するための穿孔機１０の断面図である。図１９に示すとおり、中空素管５０の進行方向に見て、内面冷却機構３４０の複数の冷却液噴射孔３４１から噴射された冷却液の旋回流ＳＦ３４は、右回り又は左回りである。また、内面堰止機構３５０の複数の圧縮ガス噴射孔から噴射された圧縮ガスの旋回流ＳＦ３５は、右回り又は左回りである。
【０１３４】
好ましくは、図１９に示すとおり、圧縮ガスの旋回流ＳＦ３５の旋回方向は、内面冷却機構３４０による冷却液の旋回流ＳＦ３４の旋回方向と同じである。この場合、冷却区域３２と接触抑止区域３３との境界において、流体（冷却液、圧縮ガス）の衝突による乱流の発生を抑制することができる。そのため、冷却液が冷却区域３２及び接触抑止区域３３の境界で滞留するのを抑制でき、接触抑止区域３３に進入する冷却液を、旋回流ＳＦ３５により速やかにバー本体３１の後方に吹き飛ばすことができる。その結果、冷却区域３２内の中空素管５０の内面の周方向の冷却むらを抑制しつつ、さらに、冷却区域３２よりも後方の中空素管５０の内面部分に冷却液が接触するのを抑制することができる。
【０１３５】
図１８を参照して、内面冷却機構３４０が、バー本体３１の軸方向に配列される複数の環状配置冷却液噴射孔群３４５を含んでもよい。この場合、各環状配置冷却液噴射孔群３４５は、バー本体３１の周方向に配列される複数の冷却液噴射孔３４１を含む。ここで、バー本体３１の軸方向において、冷却液の旋回流ＳＦ３４がバー本体３１の周りを１周するまでに進む距離を、１旋回周期距離ＤＦ３４と定義する。このとき、バー本体３１の軸方向における、隣り合う環状配置冷却液噴射孔群３４５の間の距離は、１旋回周期距離ＤＦ３４と同じであるのが好ましい。ここで、「１旋回周期距離ＤＦ３４と同じ」とは、隣り合う環状配置冷却液噴射孔群３４５の間の距離が、１旋回周期距離ＤＦ３４±５０％以内であることを意味する。好ましくは、隣り合う環状配置冷却液噴射孔群３４５の間の距離は、１旋回周期距離ＤＦ３４±２０％であり、さらに好ましくは、１旋回周期距離ＤＦ３４±１０％である。
【０１３６】
この場合、旋回流ＳＦ３４が１旋回周期距離ＤＦ３４まで進んだときに、次段の環状配置冷却液噴射孔群３４５から新たな冷却液が供給される。そのため、旋回流ＳＦ３４が１旋回周期距離ＤＦ３４に到達する以前に次段の環状配置冷却液噴射孔群３４５から新たな冷却液が供給される場合と比較して、旋回流ＳＦ３４において乱流が発生しにくい。そのため、中空素管５０の内面周方向の冷却むらをさらに抑制することができる。
【０１３７】
図１８を参照して、内面冷却機構３４０と同様に、内面堰止機構３５０が、バー本体３１の軸方向に配列される複数の環状配置ガス噴射孔群３５５を含んでもよい。各環状配置ガス噴射孔群３５５は、バー本体３１の周方向に配列される複数の圧縮ガス噴射孔３５１を含む。ここで、バー本体３１の軸方向において、圧縮ガスの旋回流ＳＦ３５がバー本体３１の周りを１周するまでに進む距離を１旋回周期距離ＤＦ３５と定義する。このとき、バー本体３１の軸方向Ｘ３１における、隣り合う環状配置ガス噴射孔群３５５の間の距離は、１旋回周期距離ＤＦ３５と同じであるのが好ましい。ここで、「１旋回周期距離ＤＦ３５と同じ」とは、隣り合う環状配置ガス噴射孔群３５５の間の距離が、１旋回周期距離ＤＦ３５±５０％以内であることを意味する。好ましくは、隣り合う環状配置ガス噴射孔群３５５の間の距離は、１旋回周期距離ＤＦ３５±２０％であり、さらに好ましくは、１旋回周期距離ＤＦ３５±１０％である。
【０１３８】
この場合、旋回流ＳＦ３５が１旋回周期距離ＤＦ３５まで進んだときに、次段の環状配置ガス噴射孔群３５５から新たな圧縮ガスが供給される。そのため、旋回流ＳＦ３５が１旋回周期距離ＤＦ３５に到達する以前に次段の環状配置ガス噴射孔群３５５から新たな圧縮ガスが供給される場合と比較して、旋回流ＳＦ３５において乱流が発生しにくい。この場合、旋回流ＳＦ３５により、冷却区域３２から後方に流れた冷却液を、より速やかにバー本体３１の後方に吹き飛ばすことができ、冷却区域３２のより後方の中空素管５０の内面に冷却液が接触するのをさらに抑制することができる。
【０１３９】
上述の実施の形態では、図１９に示すように、内面堰止機構３５０が発生させる圧縮ガスの旋回流ＳＦ３５を、内面冷却機構３４０が発生させる冷却液の旋回流ＳＦ３４の旋回方向と同じ方向とした。しかしながら、内面堰止機構３５０が発生させる圧縮ガスの旋回流ＳＦ３５を、内面冷却機構３４０が発生させる冷却液の旋回流ＳＦ３４の旋回方向と異なる方向（逆方向）にしてもよい。
【０１４０】
また、内面堰止機構３５０が発生させる圧縮ガスの旋回流ＳＦ３５を、内面冷却機構３４０が発生させる冷却液の旋回流ＳＦ３４の旋回方向と同じ方向であっても、図１５に示す冷却液噴射孔３４１の冷却液の噴射方向Ｆ３４とバー本体３１の軸方向Ｘ３１とがなす角度αが、図１７に示す圧縮ガス噴射孔３５１の圧縮ガスの噴射方向Ｆ３５とバー本体３１の軸方向Ｘ３１とがなす角度αと異なる角度であってもよい。
【０１４１】
また、上述の実施形態では、内面冷却機構３４０が冷却液の旋回流ＳＦ３４を発生させ、内面堰止機構３５０が圧縮ガスの旋回流ＳＦ３５を発生させるが、第２の実施形態の穿孔機１０では、少なくとも、内面冷却機構３４０が冷却液の旋回流ＳＦ３４を発生させれば上記効果をある程度得られる。つまり、第２の実施形態による穿孔機１０は、内面冷却機構３４０が冷却液の旋回流ＳＦ３４を発生させ、内面堰止機構３５０が圧縮ガスを噴射するものの、旋回流ＳＦ３５を発生させなくてもよい。たとえば、内面堰止機構３５０は、圧縮ガスをバー本体３１の径方向に噴射する。この場合、内面堰止機構３５０は旋回流ＳＦ３５を形成しない。しかしながら、この場合であっても、内面冷却機構３４０は旋回流ＳＦ３４を発生させるため、冷却区域３２において、中空素管５０の内面周方向の冷却むらをある程度抑えることができる。
【０１４２】
上述の実施の形態では、バー本体３１を側面から見た場合（つまり、バー本体３１の軸方向に垂直な方向から見た場合）、内面冷却機構３４０の冷却液噴射孔３４１の噴射方向Ｆ３４は、バー本体３１の軸方向Ｘ３１に対して交差し、かつ、バー本体３１の後方に向いている。しかしながら、図２０に示すとおり、冷却液噴射孔３４１の噴射方向Ｆ３４は、バー本体３１の軸方向Ｘ３１に直交し、バー本体３１の後方に向いていなくてもよい。この場合においても、旋回流ＳＦ３４をある程度発生させることができる。ただし、内面冷却機構３４０の冷却液噴射孔３４１の噴射方向Ｆ３４は、バー本体３１の軸方向Ｘ３１に対して交差し、かつ、バー本体３１の後方に向いている方が好ましい。冷却液がバー本体３１の後方に向かって進みやすいからである。
【０１４３】
［第３の実施形態］
内面堰止機構３５０は、圧縮ガス以外の方法で冷却液の接触抑止区域３３への進入を抑制してもよい。
【０１４４】
図２１は、第３の実施形態の穿孔機により素材を穿孔圧延又は延伸圧延したときの傾斜ロール近傍での縦断面図である。図２１を参照して、本実施形態では、マンドレルバー３は、ガス流路３５を備えず、ガス供給装置８からガスの供給を受けない。さらに、内面堰止機構３５０は、複数の圧縮ガス噴射孔３５１に代えて、内面堰止部材３５２を備える。
【０１４５】
内面堰止部材３５２は、冷却区域３２の後端に隣接して配置される。内面堰止部材３５２は、バー本体３１の周方向に延びる、したがって、マンドレルバー３を軸方向から見た場合、内面堰止部材３５２の外縁は円形状である。マンドレルバー３を軸方向に垂直な方向から見たとき、内面堰止部材３５２の高さＨ３５２は、プラグ２の最大半径から、内面堰止部材３５２が配置された位置でのマンドレルバーの半径を差し引いた差分値Ｈ2-3未満である。つまり、内面堰止部材の高さは、プラグの最大半径と、内面堰止部材が配置された位置におけるバー本体の半径との差分値よりも低い。そのため、内面堰止部材は、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、プラグを通過した中空素管の内面に接触しないし、中空素管の内面を圧下しない。好ましくは、内面堰止部材３５２の高さＨ３５２は、差分値Ｈ2-3の１／２以上である。
【０１４６】
内面堰止部材３５２の素材はたとえば、グラスウールである。内面堰止部材３５２の素材はグラスウールに限定されない。穿孔圧延又は延伸圧延時の中空素管５０の内面温度よりも高い融点を有する素材であれば足りる。好ましくは、内面堰止部材３５２の素材の融点は１１００℃以上である。
【０１４７】
本実施形態の穿孔機のその他の構成は、第１の実施形態の穿孔機１０と同じである。
【０１４８】
図２１に示すとおり、本実施形態の穿孔機においても、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、内面堰止部材３５２が冷却液ＣＬの接触抑止区域３３への進入を抑制し、冷却区域３２内の冷却液ＣＬを物理的に堰き止める。そのため、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４９】
なお、図２１に示すマンドレルバー３がガス流路３５を含み、内面堰止機構３５０が、複数の圧縮ガス噴射孔３５１と、内面堰止部材３５２とを備えてもよい。
【０１５０】
［第４の実施形態］
第１〜第３の実施形態では、穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０の内面のうち、冷却区域３２上の内面部分を冷却する。本実施形態ではさらに、冷却区域３２の中空素管５０の外面部分を冷却する。
【０１５１】
図２２は、第４の実施形態の穿孔機により素材を穿孔圧延又は延伸圧延したときの傾斜ロール近傍での縦断面図である。
【０１５２】
図２２を参照して、穿孔機１０は、図９に示す穿孔機１０と比較してさらに、外面冷却機構４００を備える。外面冷却機構４００は、プラグ２の後方に配置され、マンドレルバー３の周りに配置される。
【０１５３】
図２２を参照して、外面冷却機構４００は、穿孔圧延又は延伸圧延時において、冷却区域３２内を進行中の中空素管５０の外面部分に向けて冷却流体を噴射して、冷却区域３２内の中空素管５０を冷却する。
【０１５４】
図２３は、中空素管５０の進行方向に見た場合の、外面冷却機構４００を示す図（つまり、外面冷却機構４００の正面図）である。図２２及び図２３を参照して、外面冷却機構４００は、外面冷却上部材４００Ｕと、外面冷却下部材４００Ｄと、外面冷却左部材４００Ｌと、外面冷却右部材４００Ｒとを備える。
【０１５５】
［外面冷却上部材４００Ｕの構成］
外面冷却上部材４００Ｕは、マンドレルバー３の上方に配置される。外面冷却上部材４００Ｕは、本体４０２と、複数の冷却流体上部噴射孔４０１Ｕとを含む。本体４０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、冷却流体ＣＦ（図２２参照）を通す１又は複数の冷却流体経路を内部に有する。本例では、複数の冷却流体上部噴射孔４０１Ｕは、複数の冷却流体上部噴射ノズル４０３Ｕの先端に形成されている。しかしながら、冷却流体上部噴射孔４０１Ｕは、本体４０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の冷却流体上部噴射ノズル４０３Ｕが本体４０２に接続されている。
【０１５６】
複数の冷却流体上部噴射孔４０１Ｕは、マンドレルバー３に向いている。穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が外面冷却機構４００内を通過するとき、複数の冷却流体上部噴射孔４０１Ｕは、中空素管５０の外面に向いている。複数の冷却流体上部噴射孔４０１Ｕは、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の冷却流体上部噴射孔４０１Ｕは、マンドレルバー３の周りに、等間隔に配置される。図２２を参照して、好ましくは、複数の冷却流体上部噴射孔４０１Ｕは、マンドレルバー３の軸方向にも複数配列されている。
【０１５７】
［外面冷却下部材４００Ｄの構成］
図２３を参照して、外面冷却下部材４００Ｄは、マンドレルバー３の下方に配置される。外面冷却下部材４００Ｄは、本体４０２と、複数の冷却流体下部噴射孔４０１Ｄとを含む。本体４０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、冷却流体ＣＦを通す１又は複数の冷却流体経路を内部に有する。本例では、複数の冷却流体下部噴射孔４０１Ｄは、複数の冷却流体下部噴射ノズル４０３Ｄの先端に形成されている。しかしながら、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄは、本体４０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の冷却流体下部噴射ノズル４０３Ｄが本体４０２に接続されている。
【０１５８】
複数の冷却流体下部噴射孔４０１Ｄは、マンドレルバー３に向いている。穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が外面冷却機構４００内を通過するとき、複数の冷却流体下部噴射孔４０１Ｄは、中空素管５０の外面に向いている。複数の冷却流体下部噴射孔４０１Ｄは、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の冷却流体下部噴射孔４０１Ｄは、マンドレルバー３の周りに、等間隔に配置される。図２２を参照して、好ましくは、複数の冷却流体下部噴射孔４０１Ｄは、マンドレルバー３の軸方向にも複数配列されている。
【０１５９】
［外面冷却左部材４００Ｌの構成］
図２３を参照して、外面冷却左部材４００Ｌは、マンドレルバー３の左方に配置される。外面冷却左部材４００Ｌは、本体４０２と、複数の冷却流体左部噴射孔４０１Ｌとを含む。本体４０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、冷却流体ＣＦを通す１又は複数の冷却流体経路を内部に有する。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の冷却流体左部噴射ノズル４０３Ｌが本体４０２に接続されており、複数の冷却流体左部噴射孔４０１Ｌは、複数の冷却流体左部噴射ノズル４０３Ｌの先端に形成されている。しかしながら、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌは、本体４０２に直接形成されていてもよい。
【０１６０】
複数の冷却流体左部噴射孔４０１Ｌは、マンドレルバー３に向いている。穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が外面冷却機構４００内を通過するとき、複数の冷却流体左部噴射孔４０１Ｌは、中空素管５０の外面に向いている。複数の冷却流体左部噴射孔４０１Ｌは、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の冷却流体左部噴射孔４０１Ｌは、マンドレルバー３の周りに、等間隔に配置される。好ましくは、複数の冷却流体左部噴射孔４０１Ｌは、マンドレルバー３の軸方向にも複数配列されている。
【０１６１】
［外面冷却右部材４００Ｒの構成］
図２３を参照して、外面冷却右部材４００Ｒは、マンドレルバー３の右方に配置される。外面冷却右部材４００Ｒは、本体４０２と、複数の冷却流体右部噴射孔４０１Ｒとを含む。本体４０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、冷却流体ＣＦを通す１又は複数の冷却流体経路を内部に有する。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の冷却流体右部噴射ノズル４０３Ｒが本体４０２に接続されており、複数の冷却流体右部噴射孔４０１Ｒは、複数の冷却流体右部噴射ノズル４０３Ｒの先端に形成されている。しかしながら、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒは、本体４０２に直接形成されていてもよい。
【０１６２】
複数の冷却流体右部噴射孔４０１Ｒは、マンドレルバー３に向いている。穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が外面冷却機構４００内を通過するとき、複数の冷却流体右部噴射孔４０１Ｒは、中空素管５０の外面に向いている。複数の冷却流体右部噴射孔４０１Ｒは、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の冷却流体右部噴射孔４０１Ｒは、マンドレルバー３の周りに、等間隔に配置される。好ましくは、複数の冷却流体右部噴射孔４０１Ｒは、マンドレルバー３の軸方向にも複数配列されている。
【０１６３】
なお、図２３では、外面冷却上部材４００Ｕと、外面冷却下部材４００Ｄと、外面冷却左部材４００Ｌと、外面冷却右部材Ｒとが互いに独立した別部材である。しかしながら、図２４に示すとおり、外面冷却上部材４００Ｕと、外面冷却下部材４００Ｄと、外面冷却左部材４００Ｌと、外面冷却右部材４００Ｒとが、繋がっていてもよい。
【０１６４】
また、外面冷却上部材４００Ｕ、外面冷却下部材４００Ｄ、外面冷却左部材４００Ｌ、外面冷却右部材４００Ｒのいずれかが、複数の部材で構成されていてもよいし、隣り合う外面冷却部材の一部が繋がっていてもよい。図２５では、外面冷却左部材４００Ｌが２つの部材（４００ＬＵ、４００ＬＤ）で構成されている。そして、外面冷却左部材４００Ｌの上部材４００ＬＵが外面冷却上部材４００Ｕと繋がっており、外面冷却左部材４００Ｌの下部材４００ＬＤが外面冷却下部材４００Ｄと繋がっている。また、外面冷却右部材４００Ｒが２つの部材（４００ＲＵ、４００ＲＤ）で構成されている。そして、外面冷却右部材４００Ｒの上部材４００ＲＵが外面冷却上部材４００Ｕと繋がっており、外面冷却右部材４００Ｒの下部材４００ＲＤが外面冷却下部材４００Ｄと繋がっている。
【０１６５】
要するに、各外面冷却部材（外面冷却上部材４００Ｕ、外面冷却下部材４００Ｄ、外面冷却左部材４００Ｌ、外面冷却右部材４００Ｒ）が複数の部材を備えていてもよいし、一部又は全部が他の外面冷却部材と一体的に形成されていてもよい。外面冷却上部材４００Ｕが中空素管５０の外面の上部に向けて冷却流体ＣＦを噴射し、外面冷却下部材４００Ｄが中空素管５０の外面の下部に向けて冷却流体ＣＦを噴射し、外面冷却左部材４００Ｌが中空素管５０の外面の左部に向けて冷却流体ＣＦを噴射し、外面冷却右部材４００Ｒが中空素管５０の外面の右部に向けて冷却流体ＣＦを噴射すれば、各外面冷却部材（外面冷却上部材４００Ｕ、外面冷却下部材４００Ｄ、外面冷却左部材４００Ｌ、外面冷却右部材４００Ｒ）の構成は特に限定されない。
【０１６６】
［外面冷却機構４００の動作］
以上の構成を有する外面冷却機構４００は、穿孔機１０により穿孔圧延又は延伸圧延され、傾斜ロール１を通過した中空素管５０のうち、冷却区域３２内を通過中の中空素管５０の外面の上部、下部、左部及び右部に向けて冷却流体ＣＦを噴射して、特定長さＬ３２の冷却区域３２内で中空素管５０を冷却する。より具体的には、中空素管５０の進行方向に見て、外面冷却上部材４００Ｕが、冷却区域３２内の中空素管５０の外面の上部に向けて冷却流体ＣＦを噴射して、外面冷却下部材４００Ｄが、冷却区域３２内の中空素管５０の外面の下部に向けて冷却流体ＣＦを噴射して、外面冷却左部材４００Ｌが、冷却区域３２内の中空素管５０の外面の左部に向けて冷却流体ＣＦを噴射して、外面冷却右部材４００Ｒが、冷却区域３２内の中空素管５０の外面の右部に向けて冷却流体ＣＦを噴射して、冷却区域３２内の中空素管５０の外面全体（外面の上部、下部、左部及び右部）を冷却する。これにより、外面冷却機構４００は、中空素管５０の前端部と後端部とで温度差が大きくなるのを抑制し、中空素管５０の軸方向での温度ばらつきを抑える。以下、穿孔機１０が穿孔圧延又は延伸圧延を実施するときの、外面冷却機構４００の動作を説明する。
【０１６７】
穿孔機１０は素材２０を穿孔圧延又は延伸圧延して、中空素管５０を製造する。穿孔機１０がピアサである場合、穿孔機１０は素材２０である丸ビレットを穿孔圧延して、中空素管５０を形成する。穿孔機１０がエロンゲータである場合、穿孔機１０は素材２０である中空素管を延伸圧延して、中空素管５０を形成する。
【０１６８】
穿孔機１０が穿孔圧延又は延伸圧延を実施するとき、図２２を参照して、外面冷却機構４００は、流体供給源８００から冷却流体ＣＦの供給を受ける。ここで、冷却流体ＣＦは上述のとおり、ガス及び／又は液体である。冷却流体ＣＦはガスだけであってもよいし、液体だけであってもよい。冷却流体ＣＦはガス及び液体の混合流体であってもよい。
【０１６９】
流体供給源８００は、冷却流体ＣＦの貯留槽８０１と、冷却流体ＣＦを供給する供給機構８０２とを備える。冷却流体ＣＦがガスである場合、供給機構８０２はたとえば、供給を開始又は停止するための弁８０３と、流体（ガス）を供給する流体駆動源（ガスの圧力調整装置）８０４とを備える。冷却流体ＣＦが液体である場合、供給機構８０２はたとえば、供給を開始又は停止するための弁８０３と、流体（液体）を供給する流体駆動源（ポンプ）８０４とを備える。冷却流体ＣＦがガス及び液体の場合、供給機構８０２は、ガスを供給する機構と、液体を供給する機構とを備える。流体供給源８００は、上記構成に限定されない。冷却流体を外面冷却機構４００に供給可能であれば、その構成は限定されず、周知の構成でよい。
【０１７０】
流体供給源８００から外面冷却機構４００に供給された冷却流体ＣＦは、外面冷却機構４００の外面冷却上部材４００Ｕの本体４０２内の冷却流体経路を通り、各冷却流体上部噴射孔４０１Ｕに至る。冷却流体ＣＦはさらに、外面冷却下部材４００Ｄの本体４０２内の冷却流体経路を通り、各冷却流体下部噴射孔４０１Ｄに至る。冷却流体ＣＦはさらに、外面冷却左部材４００Ｌの本体４０２内の冷却流体経路を通り、各冷却流体左部噴射孔４０１Ｌに至る。冷却流体ＣＦはさらに、外面冷却右部材４００Ｒの本体４０２内の冷却流体経路を通り、各冷却流体右部噴射孔４０１Ｒに至る。そして、外面冷却機構４００は、穿孔圧延又は延伸圧延されてプラグ２の後端を通過して冷却区域３２に進入した中空素管５０の外面の上部、下部、左部及び右部に向けて冷却流体ＣＦを噴射して、中空素管５０を冷却する。
【０１７１】
このとき、図２２に示すとおり、外面冷却機構４００は、マンドレルバー３の軸方向に特定長さを有する冷却区域３２の範囲内において、中空素管５０の外面の上部、下部、左部及び右部に向けて冷却流体ＣＦを噴射して中空素管５０を冷却する。冷却区域３２は、外面冷却機構４００により冷却流体ＣＦが噴射される範囲を意味する。冷却区域３２は、中空素管５０の進行方向に見て（穿孔機１０を前方から後方に向かって見て）、マンドレルバー３の全周を囲む範囲である。つまり、冷却区域３２は、マンドレルバー３の軸方向に延びる、円筒状の範囲となる。
【０１７２】
冷却区域３２は、１本の素材２０を穿孔圧延又は延伸圧延中に、その範囲が変更されることを予定しない。つまり、１本の素材２０の穿孔圧延又は延伸圧延中において、冷却区域３２は、実質的に一定である。冷却区域３２は、内面冷却機構３４０の複数の冷却液噴射孔３４１の配置位置により実質的に決定される。外面冷却機構４００が複数の冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）を備える場合、複数の冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）は、冷却区域３２内に配置される。
【０１７３】
以上のとおり、本実施形態では、穿孔機１０は、プラグ２の後方のマンドレルバー３の周りに配置された外面冷却機構４００を用いて、プラグ２の後方に配置され、特定長さＬ３２を有する冷却区域３２において、内面冷却機構３４０が中空素管５０の内面を冷却する。さらに、中空素管５０の進行方向に見て、外面冷却機構４００が、中空素管５０の外面の上部、下部、左部及び右部に向けて冷却流体ＣＦを噴射して、冷却区域３２内の中空素管５０を冷却する。このとき、冷却区域３２を進行中の中空素管５０の外面部分（上部、下部、左部及び右部）が冷却流体ＣＦと接触して、中空素管５０が冷却される。一方で、冷却区域３２の範囲外（冷却区域３２の前方、及び、冷却区域３２の後方）では、中空素管５０の外面部分は冷却流体ＣＦと接触しにくい。なぜなら、外面冷却機構４００から噴射された冷却流体ＣＦの大半は、冷却区域３２の中空素管５０の外面部分と接触した後、重力に従って、そのまま下方に流れ落ちるためである。そのため、内面冷却機構３４０及び外面冷却機構４００により中空素管５０の冷却区域３２内の内面及び外面が冷却され、冷却区域３２以外の領域の中空素管５０の内面及び外面に冷却液ＣＬ及び冷却流体ＣＦが接触するのを抑制できる。その結果、冷却後の中空素管５０の軸方向の温度差を抑制でき、特に中空素管５０の前端部と後端部との温度差を低減できる。
【０１７４】
［第４の実施形態での継目無金属管の製造方法］
第４の実施形態では、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、内面冷却機構３４０が冷却区域３２内の中空素管５０の内面部分を冷却するとともに、外面冷却機構４００が冷却区域内の中空素管５０の外面部分を冷却する。そのため、穿孔圧延又は延伸圧延が完了した直後（すなわち、プラグ２を通過した直後）の中空素管５０の冷却を促進できる。特に、厚肉（たとえば肉厚が３０ｍｍ以上）の継目無金属管を製造する場合に、有効な効果が得られる。
【０１７５】
上述の冷却工程では、圧延工程（穿孔圧延又は延伸圧延）中に、内面冷却機構３４０が冷却区域３２内の中空素管５０の内面部分を冷却するとともに、冷却区域３２内を進行中の中空素管５０の外面のうち、中空素管５０の進行方向に見て、中空素管の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体ＣＦを噴射して、冷却区域３２内の中空素管５０を冷却する。これにより、上述のとおり、冷却後の中空素管５０の軸方向の温度ばらつきを低減でき、中空素管５０の前端部及び後端部の温度差を低減できる。
【０１７６】
なお、図２２〜図２５では、外面冷却機構４００は、複数の冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）から冷却流体ＣＦを噴射して、冷却区域３２の中空素管５０の外面部分を冷却するが、冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）の形状は特に限定されない。冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）は円形状であってもよいし、楕円形状であってもよいし、矩形状であってもよい。たとえば、冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）は、マンドレルバー３の軸方向に延びる楕円形状又は矩形状であってもよいし、マンドレルバー３の周方向に延びる楕円形状又は矩形状であってもよい。複数の冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）が冷却流体ＣＦを噴射して、冷却区域３２の範囲内での中空素管５０の外面部分を冷却できれば、複数の冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）の形状は特に限定されない。
【０１７７】
また、図２２では、冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）は、マンドレルバー３の軸方向に複数配列されているが、冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）は、マンドレルバー３の軸方向に複数配列されていなくてもよい。また、図２３〜図２５では、冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）は、マンドレルバー３の周りに等間隔に配列されているが、冷却流体噴射孔４０１（冷却流体上部噴射孔４０１Ｕ、冷却流体下部噴射孔４０１Ｄ、冷却流体左部噴射孔４０１Ｌ、及び、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）のマンドレルバー３周りの配列は、等間隔でなくてもよい。
【０１７８】
［第５の実施形態］
図２６は、第５の実施形態による穿孔機１０の傾斜ロール１出側の構成を示す図である。図２６を参照して、第５の実施形態による穿孔機１０は、第４の実施形態による穿孔機１０と比較して、新たに、前方堰止機構６００を備える。第５の実施形態による穿孔機１０のその他の構成は、第４の実施形態による穿孔機１０と同じである。
【０１７９】
［前方堰止機構６００］
前方堰止機構６００は、プラグ２の後方であって外面冷却機構４００よりも前方においてマンドレルバー３の周りに配置される。前方堰止機構６００は、外面冷却機構４００が冷却区域３２において中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体ＣＦを噴射して冷却区域３２内の中空素管を冷却しているとき、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える。
【０１８０】
図２７は、前方堰止機構６００を中空素管５０の進行方向に見た図（傾斜ロール１の入側から出側に向かって見た図）である。図２６及び図２７を参照して、前方堰止機構６００は、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りに配置される。そして、穿孔圧延又は延伸圧延中において、前方堰止機構６００は、図２７に示すとおり、穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０の周りに配置される。
【０１８１】
図２７を参照して、前方堰止機構６００は、中空素管５０の進行方向に見て、前方堰止上部材６００Ｕと、前方堰止下部材６００Ｄと、前方堰止左部材６００Ｌと、前方堰止右部材６００Ｒとを備える。
【０１８２】
［前方堰止上部材６００Ｕの構成］
前方堰止上部材６００Ｕは、マンドレルバー３の上方に配置される。前方堰止上部材６００Ｕは、本体６０２と、複数の前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕとを含む。本体６０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、前方堰止流体ＦＦ（図２６参照）を通す１又は複数の流体経路を内部に有する。本例では、複数の前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕは、複数の前方堰止流体上部噴射ノズル６０３Ｕの先端に形成されている。しかしながら、前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕは、本体６０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の前方堰止流体上部噴射ノズル６０３Ｕが本体６０２に接続されている。
【０１８３】
穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が外面冷却機構４００内を通過するとき、前方堰止上部材６００Ｕの複数の前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕは、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向いている。複数の前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕは、マンドレルバーの周りに等間隔に配列されている。複数の前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕはさらに、マンドレルバー３の軸方向にも並んで配列されていてもよい。
【０１８４】
穿孔圧延又は延伸圧延時において、外面冷却機構４００が冷却区域３２で中空素管５０を冷却しているとき、前方堰止上部材６００Ｕは、複数の前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕから、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の上部に、冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める。
【０１８５】
［前方堰止下部材６００Ｄの構成］
前方堰止下部材６００Ｄは、マンドレルバー３の下方に配置される。前方堰止下部材６００Ｄは、本体６０２と、複数の前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄとを含む。本体６０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、前方堰止流体ＦＦを通す１又は複数の流体経路を内部に有する。本例では、複数の前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄは、複数の前方堰止流体下部噴射ノズル６０３Ｄの先端に形成されている。しかしながら、前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄは、本体６０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の前方堰止流体下部噴射ノズル６０３Ｄが本体６０２に接続されている。
【０１８６】
穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が外面冷却機構４００内を通過するとき、前方堰止下部材６００Ｄの複数の前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄは、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向いている。複数の前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄは、マンドレルバーの周りに等間隔に配列されている。複数の前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄはさらに、マンドレルバー３の軸方向にも並んで配列されていてもよい。
【０１８７】
穿孔圧延又は延伸圧延時において、外面冷却機構４００が冷却区域３２で中空素管５０を冷却しているとき、前方堰止下部材６００Ｄは、複数の前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄから、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の下部に、冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める。
【０１８８】
［前方堰止左部材６００Ｌの構成］
前方堰止左部材６００Ｌは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の左方に配置される。前方堰止左部材６００Ｌは、本体６０２と、複数の前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌとを含む。本体６０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、前方堰止流体ＦＦを通す１又は複数の流体経路を内部に有する。本例では、複数の前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌは、複数の前方堰止流体左部噴射ノズル６０３Ｌの先端に形成されている。しかしながら、前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌは、本体６０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の前方堰止流体左部噴射ノズル６０３Ｌが本体６０２に接続されている。
【０１８９】
穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が外面冷却機構４００内を通過するとき、前方堰止左部材６００Ｌの複数の前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌは、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向いている。複数の前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌは、マンドレルバーの周りに等間隔に配列されている。複数の前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌはさらに、マンドレルバー３の軸方向にも並んで配列されていてもよい。
【０１９０】
穿孔圧延又は延伸圧延時において、外面冷却機構４００が冷却区域３２で中空素管５０を冷却しているとき、前方堰止左部材６００Ｌは、複数の前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌから、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の左部に、冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める。
【０１９１】
［前方堰止右部材６００Ｒの構成］
前方堰止右部材６００Ｒは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の右方に配置される。前方堰止右部材６００Ｒは、本体６０２と、複数の前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒとを含む。本体６０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、前方堰止流体ＦＦを通す１又は複数の流体経路を内部に有する。本例では、複数の前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒは、複数の前方堰止流体右部噴射ノズル６０３Ｒの先端に形成されている。しかしながら、前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒは、本体６０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の前方堰止流体右部噴射ノズル６０３Ｒが本体６０２に接続されている。
【０１９２】
穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が外面冷却機構４００内を通過するとき、前方堰止右部材６００Ｒの複数の前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒは、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向いている。複数の前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒは、マンドレルバーの周りに等間隔に配列されている。複数の前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒはさらに、マンドレルバー３の軸方向にも並んで配列されていてもよい。
【０１９３】
穿孔圧延又は延伸圧延時において、外面冷却機構４００が冷却区域３２で中空素管５０を冷却しているとき、前方堰止右部材６００Ｒは、複数の前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒから、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の右部に、冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める。
【０１９４】
［前方堰止機構６００の動作］
穿孔圧延又は延伸圧延中において、外面冷却機構４００は、穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０の外面のうち、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に冷却流体ＣＦを噴射して、中空素管５０を冷却する。このとき、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に噴射された冷却流体ＣＦが、中空素管５０の外面部分に接触した後、外面部分の前方に流れて、冷却区域３２の前方の中空素管５０の外面部分に接触する場合が生じ得る。このような冷却流体ＣＦの冷却区域３２以外の他の外面部分への接触の発生頻度が高くなれば、中空素管５０の軸方向の温度分布にばらつきが生じ得る。
【０１９５】
そこで、本実施形態では、穿孔圧延又は延伸圧延時において、前方堰止機構６００が、冷却区域３２中の中空素管５０の外面部分と接触した後に外面上を流れる冷却流体ＣＦが、冷却区域３２の前方の中空素管５０の外面部分に接触するのを抑制する。
【０１９６】
前方堰止機構６００は、外面冷却機構４００が冷却区域３２内において、中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体ＣＦを噴射して、冷却区域３２内の中空素管を冷却しているとき、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の上部と、下部と、左部と、右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える。具体的には、中空素管５０の進行方向に見て、前方堰止上部材６００Ｕが、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の上部に前方堰止流体ＦＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止下部材６００Ｄが、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の下部に前方堰止流体ＦＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止左部材６００Ｌが、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の左部に前方堰止流体ＦＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止右部材６００Ｒが、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の右部に前方堰止流体ＦＦによる堰（防護壁）を形成する。これらの前方堰止流体ＦＦの堰は、冷却流体ＣＦが、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に接触して跳ね返り、冷却区域３２の前方に流れようとするのを堰き止める。そのため、冷却流体ＣＦが冷却区域３２の前方の中空素管５０の外面部分に接触するのを抑制でき、中空素管５０の軸方向での温度ばらつきをさらに低減できる。
【０１９７】
図２８は、前方堰止上部材６００Ｕの、中空素管５０の進行方向に平行な断面図である。図２９は、前方堰止下部材６００Ｄの、中空素管５０の進行方向に平行な断面図である。図３０は、前方堰止左部材６００Ｌの、中空素管５０の進行方向に平行な断面図である。図３１は、前方堰止右部材６００Ｒの、中空素管５０の進行方向に平行な断面図である。
【０１９８】
図２８を参照して、好ましくは、前方堰止上部材６００Ｕは、前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕから冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向かって斜め後方に前方堰止流体ＦＦを噴射する。図２９を参照して、好ましくは、前方堰止下部材６００Ｄは、前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄから冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって斜め後方に前方堰止流体ＦＦを噴射する。図３０を参照して、好ましくは、前方堰止左部材６００Ｌは、前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌから冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって斜め後方に前方堰止流体ＦＦを噴射する。図３１を参照して、好ましくは、前方堰止右部材６００Ｒは、前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒから冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって斜め後方に前方堰止流体ＦＦを噴射する。
【０１９９】
図２８〜図３１では、前方堰止上部材６００Ｕは、中空素管５０の上方から中空素管５０の外面の上部に向かって斜め後方に延びる前方堰止流体ＦＦの堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止下部材６００Ｄは、中空素管５０の下方から中空素管５０の外面の下部に向かって斜め後方に延びる前方堰止流体ＦＦの堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止左部材６００Ｌは、中空素管５０の左方から中空素管５０の外面の左部に向かって斜め後方に延びる前方堰止流体ＦＦの堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止右部材６００Ｒは、中空素管５０の右方から中空素管５０の外面の右部に向かって斜め後方に延びる前方堰止流体ＦＦの堰（防護壁）を形成する。これらの堰は、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に接触して跳ね返り、冷却区域３２の前方に飛び出そうとする冷却流体ＣＦを堰き止める。さらに、堰を構成する前方堰止流体ＦＦは、冷却区域３２の入側近傍の中空素管５０の外面部分と接触した後、図２８〜図３１に示すとおり、冷却区域３２内に跳ね返りやすく、冷却区域３２内に流れやすい。そのため、堰を構成する前方堰止流体ＦＦが、前方堰止流体ＦＦが、冷却区域３２よりも前方の中空素管５０の外面部分と接触するのを抑制できる。
【０２００】
なお、各前方堰止部材（前方堰止上部材６００Ｕ、前方堰止下部材６００Ｄ、前方堰止左部材６００Ｌ、前方堰止右部材６００Ｒ）は、各前方堰止流体上部噴射孔（６０１Ｕ、６０１Ｄ、６０１Ｌ、６０１Ｒ）から冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部、下部、左部、右部に向かって斜め後方に前方堰止流体ＦＦを噴射しなくてもよい。たとえば、前方堰止上部材６００Ｕは、前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕから、マンドレルバー３の径方向に前方堰止流体ＦＦを噴射してもよい。前方堰止下部材６００Ｄは、前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄから、マンドレルバー３の径方向に前方堰止流体ＦＦを噴射してもよい。前方堰止左部材６００Ｌは、前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌから、マンドレルバー３の径方向に前方堰止流体ＦＦを噴射してもよい。前方堰止右部材６００Ｒは、前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒから、マンドレルバー３の径方向に前方堰止流体ＦＦを噴射してもよい。
【０２０１】
前方堰止流体ＦＦは、ガス及び／又は液体である。つまり、前方堰止流体ＦＦとして、ガスを用いてもよいし、液体を用いてもよいし、ガスと液体との両方を用いてもよい。ここで、ガスはたとえば空気や不活性ガスである。不活性ガスはたとえば、アルゴンガスや窒素ガスである。前方堰止流体ＦＦとしてガスを利用する場合、空気のみを利用してもよいし、不活性ガスのみを利用してもよいし、空気と不活性ガスとの両方を利用してもよい。また、不活性ガスとして、不活性ガスの１種のみ（たとえばアルゴンガスのみ、窒素ガスのみ）を利用してもよいし、複数の不活性ガスを混合して利用してもよい。前方堰止流体ＦＦとして液体を利用する場合、液体はたとえば、水や油であり、好ましくは、水である。
【０２０２】
前方堰止流体ＦＦは、冷却流体ＣＦと同じ流体であってもよいし、異なる流体であってもよい。前方堰止機構６００は、図示しない流体供給源から、前方堰止流体ＦＦの供給を受ける。流体供給源の構成は、たとえば、流体供給源８００と同じである。流体供給源から供給された前方堰止流体ＦＦは、前方堰止機構６００の本体６０２内の流体経路を通って、前方堰止流体噴射孔（前方堰止流体上部噴射孔６０１Ｕ、前方堰止流体下部噴射孔６０１Ｄ、前方堰止流体左部噴射孔６０１Ｌ、前方堰止流体右部噴射孔６０１Ｒ）から噴射される。
【０２０３】
なお、前方堰止機構６００の構成は、図２６〜図３１に限定されない。たとえば、図２７では、前方堰止上部材６００Ｕと、前方堰止下部材６００Ｄと、前方堰止左部材６００Ｌと、前方堰止右部材６００Ｒとが互いに独立した別部材である。しかしながら、図３２に示すとおり、前方堰止上部材６００Ｕと、前方堰止下部材６００Ｄと、前方堰止左部材６００Ｌと、前方堰止右部材６００Ｒとが、一体的に繋がっていてもよい。
【０２０４】
また、前方堰止上部材６００Ｕ、前方堰止下部材６００Ｄ、前方堰止左部材６００Ｌ、前方堰止右部材６００Ｒのいずれかが、複数の部材で構成されていてもよいし、隣り合う前方堰止部材の一部が繋がっていてもよい。図３３では、前方堰止左部材６００Ｌが２つの部材（６００ＬＵ、６００ＬＤ）で構成されている。そして、前方堰止左部材６００Ｌの上部材６００ＬＵが前方堰止上部材６００Ｕと繋がっており、前方堰止左部材６００Ｌの下部材６００ＬＤが前方堰止下部材６００Ｄと繋がっている。また、前方堰止右部材６００Ｒが２つの部材（６００ＲＵ、６００ＲＤ）で構成されている。そして、前方堰止右部材６００Ｒの上部材６００ＲＵが前方堰止上部材６００Ｕと繋がっており、前方堰止右部材６００Ｒの下部材６００ＲＤが前方堰止下部材６００Ｄと繋がっている。
【０２０５】
要するに、各前方堰止部材（前方堰止上部材６００Ｕ、前方堰止下部材６００Ｄ、前方堰止左部材６００Ｌ、前方堰止右部材６００Ｒ）が複数の部材を備えていてもよいし、一部又は全部が他の前方堰止部材と一体的に形成されていてもよい。前方堰止上部材６００Ｕが冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射し、前方堰止下部材６００Ｄが冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射し、前方堰止左部材６００Ｌが冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射し、前方堰止右部材６００Ｒが冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射し、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面に冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止めれば、各前方堰止部材（前方堰止上部材６００Ｕ、前方堰止下部材６００Ｄ、前方堰止左部材６００Ｌ、前方堰止右部材６００Ｒ）の構成は特に限定されない。
【０２０６】
また、図３４に示すとおり、前方堰止機構６００は、前方堰止上部材６００Ｕと、前方堰止左部材６００Ｌと、前方堰止右部材６００Ｒとを備え、前方堰止下部材６００Ｄを備えなくてもよい。外面冷却機構４００から冷却区域３２内の中空素管５０の外面の下部に向かって噴射された冷却流体ＣＦは、中空素管５０の外面の下部に接触した後、重力に従って、そのまま中空素管５０の下方に落下しやすい。そのため、外面冷却機構４００から冷却区域３２内の中空素管５０の外面の下部に向かって噴射された冷却流体ＣＦは、冷却区域３２の前方の中空素管の外面の下部に流れにくい。したがって、前方堰止機構６００は、前方堰止下部材６００Ｄを備えていなくてもよい。前方堰止機構６００はまた、図３５に示すとおり、前方堰止上部材６００Ｕと、前方堰止左部材６００Ｌと、前方堰止右部材６００Ｒとを備え、前方堰止下部材６００Ｄを備えておらず、前方堰止左部材６００Ｌは、マンドレルバー３の中心軸よりも上に配置されていてもよく、前方堰止右部材６００Ｒは、マンドレルバー３の中心軸よりも上に配置されていてもよい。中空素管５０の外面のうち、マンドレルバー３の中心軸よりも下に位置する外面部分に接触した冷却流体ＣＦは、重力に従って、そのまま中空素管５０の下方に落下しやすい。そのため、前方堰止左部材６００Ｌは、少なくともマンドレルバー３の中心軸よりも上に配置されていればよく、前方堰止右部材６００Ｒは、少なくともマンドレルバー３の中心軸よりも上に配置されていればよい。
【０２０７】
前方堰止機構６００はさらに、図２６〜図３５と異なる構成であってもよい。たとえば、図３６及び図３７に示すとおり、前方堰止機構６００は、複数の堰止部材６０４を用いたものであってもよい。この場合、図３６に示すとおり、前方堰止機構６００は、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りに配置される複数の堰止部材６０４を備える。複数の堰止部材６０４はたとえば、図３６に示すようなロールである。堰止部材６０４がロールの場合、図３６及び図３７に示すとおり、堰止部材６０４のロール表面が中空素管５０の外面に接触するように、堰止部材６０４のロール表面が湾曲している方が好ましい。堰止部材６０４は、図示しない移動機構により、マンドレルバー３の径方向に移動可能である。移動機構はたとえばシリンダである。シリンダは油圧式であっても、空圧式であっても、電動式であってもよい。
【０２０８】
穿孔圧延及び延伸圧延時において、中空素管５０が前方堰止機構６００を通過したとき、複数の堰止部材６０４が中空素管５０の外面に向かって、径方向に移動する。そして、複数の堰止部材６０４の内面が中空素管５０の外面近傍に配置される（図３７）。これにより、外面冷却機構４００が冷却区域３２内の中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体ＣＦを噴射しているとき、複数の堰止部材６０４が、堰（防護壁）を形成する。そのため、前方堰止機構６００は、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める。
【０２０９】
このように、前方堰止機構６００は、前方堰止流体ＦＦを使用しない構成であってもよい。前方堰止機構６００は、外面冷却機構４００が中空素管５０を冷却しているとき、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備えていれば、その構成は特に限定されない。
【０２１０】
［第６の実施形態］
図３８は、第６の実施形態による穿孔機１０の傾斜ロール１出側の構成を示す図である。図３８を参照して、第６の実施形態による穿孔機１０は、第１の実施形態による穿孔機１０と比較して、新たに、後方堰止機構５００を備える。第６の実施形態による穿孔機１０のその他の構成は、第４の実施形態による穿孔機１０と同じである。
【０２１１】
［後方堰止機構５００］
後方堰止機構５００は、外面冷却機構４００の後方においてマンドレルバー３の周りに配置される。後方堰止機構５００は、外面冷却機構４００が冷却区域３２において中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体ＣＦを噴射して冷却区域３２内の中空素管５０を冷却しているとき、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の上部と、外面の左部と外面の右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える。
【０２１２】
図３９は、後方堰止機構５００を中空素管５０の進行方向に見た図（傾斜ロール１の入側から出側に向かって見た図）である。図３８及び図３９を参照して、後方堰止機構５００は、中空素管５０の進行方向に見て、外面冷却機構４００の後方であって、マンドレルバー３の周りに配置される。そして、穿孔圧延又は延伸圧延中において、後方堰止機構５００は、図３９に示すとおり、穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０の周りに配置される。
【０２１３】
図３９を参照して、後方堰止機構５００は、中空素管５０の進行方向に見て、後方堰止上部材５００Ｕと、後方堰止下部材５００Ｄと、後方堰止左部材５００Ｌと、後方堰止右部材５００Ｒとを備える。
【０２１４】
［後方堰止上部材５００Ｕの構成］
後方堰止上部材５００Ｕは、マンドレルバー３の上方に配置される。後方堰止上部材５００Ｕは、本体５０２と、複数の後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕとを含む。本体５０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、後方堰止流体ＢＦ（図３８参照）を通す１又は複数の流体経路を内部に有する。本例では、複数の後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕは、複数の後方堰止流体上部噴射ノズル５０３Ｕの先端に形成されている。しかしながら、後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕは、本体５０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の後方堰止流体上部噴射ノズル５０３Ｕが本体５０２に接続されている。
【０２１５】
穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が後方堰止機構５００内を通過するとき、後方堰止上部材５００Ｕの複数の後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕは、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向いている。複数の後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕは、マンドレルバー３の周りに等間隔に配列されている。複数の後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕはさらに、マンドレルバー３の軸方向にも並んで配列されていてもよい。
【０２１６】
穿孔圧延又は延伸圧延時において、外面冷却機構４００が冷却区域３２で中空素管５０を冷却しているとき、後方堰止上部材５００Ｕは、複数の後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕから、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の上部に冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める。
【０２１７】
［後方堰止下部材５００Ｄの構成］
後方堰止下部材５００Ｄは、マンドレルバー３の下方に配置される。後方堰止下部材５００Ｄは、本体５０２と、複数の後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄとを含む。本体５０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、後方堰止流体ＢＦを通す１又は複数の流体経路を内部に有する。本例では、複数の後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄは、複数の後方堰止流体下部噴射ノズル５０３Ｄの先端に形成されている。しかしながら、後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄは、本体５０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の後方堰止流体下部噴射ノズル５０３Ｄが本体５０２に接続されている。
【０２１８】
穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が後方堰止機構５００内を通過するとき、後方堰止下部材５００Ｄの複数の後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄは、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向いている。複数の後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄは、マンドレルバー３の周りに等間隔に配列されている。複数の後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄはさらに、マンドレルバー３の軸方向にも並んで配列されていてもよい。
【０２１９】
穿孔圧延又は延伸圧延時において、外面冷却機構４００が冷却区域３２で中空素管５０を冷却しているとき、後方堰止下部材５００Ｄは、複数の後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄから、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の下部に冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める。
【０２２０】
［後方堰止左部材５００Ｌの構成］
後方堰止左部材５００Ｌは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の左方に配置される。後方堰止左部材５００Ｌは、本体５０２と、複数の後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌとを含む。本体５０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、後方堰止流体ＢＦを通す１又は複数の流体経路を内部に有する。本例では、複数の後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌは、複数の後方堰止流体左部噴射ノズル５０３Ｌの先端に形成されている。しかしながら、後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌは、本体５０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の後方堰止流体左部噴射ノズル５０３Ｌが本体５０２に接続されている。
【０２２１】
穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が後方堰止機構５００内を通過するとき、後方堰止左部材５００Ｌの複数の後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌは、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向いている。複数の後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌは、マンドレルバー３の周りに等間隔に配列されている。複数の後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌはさらに、マンドレルバー３の軸方向にも並んで配列されていてもよい。
【０２２２】
穿孔圧延又は延伸圧延時において、外面冷却機構４００が冷却区域３２で中空素管５０を冷却しているとき、後方堰止左部材５００Ｌは、複数の後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌから、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の左部に冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める。
【０２２３】
［後方堰止右部材５００Ｒの構成］
後方堰止右部材５００Ｒは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の右方に配置される。後方堰止右部材５００Ｒは、本体５０２と、複数の後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒとを含む。本体５０２は、マンドレルバー３の円周方向に湾曲した管状又は板状の筐体であって、後方堰止流体ＢＦを通す１又は複数の流体経路を内部に有する。本例では、複数の後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒは、複数の後方堰止流体右部噴射ノズル５０３Ｒの先端に形成されている。しかしながら、後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒは、本体５０２に直接形成されていてもよい。本例では、マンドレルバー３の周りに配列された複数の後方堰止流体右部噴射ノズル５０３Ｒが本体５０２に接続されている。
【０２２４】
穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０が後方堰止機構５００内を通過するとき、後方堰止右部材５００Ｒの複数の後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒは、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向いている。複数の後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒは、中空素管５０の進行方向に見て、マンドレルバー３の周りであって、マンドレルバー３の周方向に配列されている。好ましくは、複数の後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒは、マンドレルバー３の周りに等間隔に配列されている。複数の後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒはさらに、マンドレルバー３の軸方向にも並んで配列されていてもよい。
【０２２５】
穿孔圧延又は延伸圧延時において、外面冷却機構４００が冷却区域３２で中空素管５０を冷却しているとき、後方堰止右部材５００Ｒは、複数の後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒから、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の右部に、冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める。
【０２２６】
［後方堰止機構５００の動作］
穿孔圧延又は延伸圧延中において、外面冷却機構４００は、穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０の外面のうち、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に冷却流体ＣＦを噴射して、中空素管５０を冷却する。このとき、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に噴射された冷却流体ＣＦが、中空素管５０の外面部分に接触した後、外面部分の後方に流れて、冷却区域３２の後方の中空素管５０の外面部分に接触する場合が生じ得る。このような冷却流体ＣＦの冷却区域３２以外の他の外面部分への接触の発生頻度が高くなれば、中空素管５０の軸方向の温度分布にばらつきが生じ得る。
【０２２７】
そこで、本実施形態では、穿孔圧延又は延伸圧延時において、後方堰止機構５００が、冷却区域３２中の中空素管５０の外面部分と接触した後に外面上を流れる冷却流体ＣＦが、冷却区域３２の後方の中空素管５０の外面部分に接触するのを抑制する。
【０２２８】
後方堰止機構５００は、外面冷却機構４００が冷却区域３２内において、中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体ＣＦを噴射して、冷却区域３２内の中空素管を冷却しているとき、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の上部と、下部と、左部と、右部とに冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める機構を備える。具体的には、中空素管５０の進行方向に見て、後方堰止上部材５００Ｕが、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向けて後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の上部に後方堰止流体ＢＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止下部材５００Ｄが、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の下部に後方堰止流体ＢＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止左部材５００Ｌが、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の左部に後方堰止流体ＢＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止右部材５００Ｒが、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の右部に後方堰止流体ＢＦによる堰（防護壁）を形成する。これらの後方堰止流体ＢＦの堰は、冷却流体ＣＦが、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に接触して跳ね返り、冷却区域３２の後方に流れようとするのを堰き止める。そのため、冷却流体ＣＦが冷却区域３２の後方の中空素管５０の外面部分に接触するのを抑制でき、中空素管５０の軸方向での温度ばらつきをさらに低減できる。
【０２２９】
図４０は、後方堰止上部材５００Ｕの、中空素管５０の進行方向に平行な断面図である。図４１は、後方堰止下部材５００Ｄの、中空素管５０の進行方向に平行な断面図である。図４２は、後方堰止左部材５００Ｌの、中空素管５０の進行方向に平行な断面図である。図４３は、後方堰止右部材５００Ｒの、中空素管５０の進行方向に平行な断面図である。
【０２３０】
図４０を参照して、好ましくは、後方堰止上部材５００Ｕは、後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕから冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向かって斜め前方に後方堰止流体ＢＦを噴射する。図４１を参照して、好ましくは、後方堰止下部材５００Ｄは、後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄから冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって斜め前方に後方堰止流体ＢＦを噴射する。図４２を参照して、好ましくは、後方堰止左部材５００Ｌは、後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌから冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって斜め前方に後方堰止流体ＢＦを噴射する。図４３を参照して、好ましくは、後方堰止右部材５００Ｒは、後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒから冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって斜め前方に後方堰止流体ＢＦを噴射する。
【０２３１】
図４０〜図４３では、後方堰止上部材５００Ｕは、中空素管５０の上方から中空素管５０の外面の上部に向かって斜め前方に延びる後方堰止流体ＢＦの堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止下部材５００Ｄは、中空素管５０の下方から中空素管５０の外面の下部に向かって斜め前方に延びる後方堰止流体ＢＦの堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止左部材５００Ｌは、中空素管５０の左方から中空素管５０の外面の左部に向かって斜め前方に延びる後方堰止流体ＢＦの堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止右部材５００Ｒは、中空素管５０の右方から中空素管５０の外面の右部に向かって斜め前方に延びる後方堰止流体ＢＦの堰（防護壁）を形成する。これらの堰は、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に接触して跳ね返り、冷却区域３２の後方に飛び出そうとする冷却流体ＣＦを堰き止める。さらに、堰を構成する後方堰止流体ＢＦは、冷却区域３２の出側近傍の中空素管５０の外面部分と接触した後、図４０〜図４３に示すとおり、冷却区域３２内に跳ね返りやすく、冷却区域３２内に流れやすい。そのため、堰を構成する後方堰止流体ＢＦが、冷却区域３２よりも後方の中空素管５０の外面部分と接触するのを抑制できる。
【０２３２】
なお、各後方堰止部材（後方堰止上部材５００Ｕ、後方堰止下部材５００Ｄ、後方堰止左部材５００Ｌ、後方堰止右部材５００Ｒ）は、各後方堰止流体噴射孔（後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕ、後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄ、後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌ、後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒ）から冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部、下部、左部、右部に向かって斜め前方に後方堰止流体ＢＦを噴射しなくてもよい。たとえば、後方堰止上部材５００Ｕは、後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕから、マンドレルバー３の径方向に後方堰止流体ＢＦを噴射してもよい。後方堰止下部材５００Ｄは、後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄから、マンドレルバー３の径方向に後方堰止流体ＢＦを噴射してもよい。後方堰止左部材５００Ｌは、後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌから、マンドレルバー３の径方向に後方堰止流体ＢＦを噴射してもよい。後方堰止右部材５００Ｒは、後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒから、マンドレルバー３の径方向に後方堰止流体ＢＦを噴射してもよい。
【０２３３】
後方堰止流体ＢＦは、ガス及び／又は液体である。つまり、後方堰止流体ＢＦとして、ガスを用いてもよいし、液体を用いてもよいし、ガスと液体との両方を用いてもよい。ここで、ガスはたとえば空気や不活性ガスである。不活性ガスはたとえば、アルゴンガスや窒素ガスである。後方堰止流体ＢＦとしてガスを利用する場合、空気のみを利用してもよいし、不活性ガスのみを利用してもよいし、空気と不活性ガスとの両方を利用してもよい。また、不活性ガスとして、不活性ガスの１種のみ（たとえばアルゴンガスのみ、窒素ガスのみ）を利用してもよいし、複数の不活性ガスを混合して利用してもよい。後方堰止流体ＢＦとして液体を利用する場合、液体はたとえば、水や油であり、好ましくは、水である。
【０２３４】
後方堰止流体ＢＦの種類は、冷却流体ＣＦ及び／又は前方堰止流体ＦＦと同じ種類であってもよいし、異なる種類であってもよい。後方堰止機構５００は、図示しない流体供給源から、後方堰止流体ＢＦの供給を受ける。流体供給源の構成は、たとえば、流体供給源８００と同じである。流体供給源から供給された後方堰止流体ＢＦは、後方堰止機構５００の本体５０２内の流体経路を通って、各後方堰止流体噴射孔（後方堰止流体上部噴射孔５０１Ｕ、後方堰止流体下部噴射孔５０１Ｄ、後方堰止流体左部噴射孔５０１Ｌ、後方堰止流体右部噴射孔５０１Ｒ）から噴射される。
【０２３５】
なお、後方堰止機構５００の構成は、図３８〜図４３に限定されない。たとえば、図３９では、後方堰止上部材５００Ｕと、後方堰止下部材５００Ｄと、後方堰止左部材５００Ｌと、後方堰止右部材５００Ｒとが互いに独立した別部材である。しかしながら、図４４に示すとおり、後方堰止上部材５００Ｕと、後方堰止下部材５００Ｄと、後方堰止左部材５００Ｌと、後方堰止右部材５００Ｒとが、一体的に繋がっていてもよい。
【０２３６】
また、後方堰止上部材５００Ｕ、後方堰止下部材５００Ｄ、後方堰止左部材５００Ｌ、後方堰止右部材５００Ｒのいずれかが、複数の部材で構成されていてもよいし、隣り合う後方堰止部材の一部が繋がっていてもよい。図４５では、後方堰止左部材５００Ｌが２つの部材（５００ＬＵ、５００ＬＤ）で構成されている。そして、後方堰止左部材５００Ｌの上部材５００ＬＵが後方堰止上部材５００Ｕと繋がっており、後方堰止左部材５００Ｌの下部材５００ＬＤが後方堰止下部材５００Ｄと繋がっている。また、後方堰止右部材５００Ｒが２つの部材（５００ＲＵ、５００ＲＤ）で構成されている。そして、後方堰止右部材５００Ｒの上部材５００ＲＵが後方堰止上部材５００Ｕと繋がっており、後方堰止右部材５００Ｒの下部材５００ＲＤが後方堰止下部材５００Ｄと繋がっている。
【０２３７】
要するに、各後方堰止部材（後方堰止上部材５００Ｕ、後方堰止下部材５００Ｄ、後方堰止左部材５００Ｌ、後方堰止右部材５００Ｒ）が複数の部材を備えていてもよいし、一部又は全部が他の後方堰止部材と一体的に形成されていてもよい。後方堰止上部材５００Ｕが冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射し、後方堰止下部材５００Ｄが冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射し、後方堰止左部材５００Ｌが冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射し、後方堰止右部材５００Ｒが冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射し、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面に冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止めれば、各後方堰止部材（後方堰止上部材５００Ｕ、後方堰止下部材５００Ｄ、後方堰止左部材５００Ｌ、後方堰止右部材５００Ｒ）の構成は特に限定されない。
【０２３８】
また、図４６に示すとおり、後方堰止機構５００は、後方堰止上部材５００Ｕと、後方堰止左部材５００Ｌと、後方堰止右部材５００Ｒとを備え、後方堰止下部材５００Ｄを備えなくてもよい。外面冷却機構４００から冷却区域３２内の中空素管５０の外面の下部に向かって噴射された冷却流体ＣＦは、中空素管５０の外面の下部に接触した後、重力に従って、そのまま中空素管５０の下方に落下しやすい。そのため、外面冷却機構４００から冷却区域３２内の中空素管５０の外面の下部に向かって噴射された冷却流体ＣＦは、冷却区域３２の後方の中空素管の外面の下部に流れにくい。したがって、後方堰止機構５００は、後方堰止下部材５００Ｄを備えていなくてもよい。後方堰止機構５００はまた、図４７に示すとおり、後方堰止上部材５００Ｕと、後方堰止左部材５００Ｌと、後方堰止右部材５００Ｒとを備え、後方堰止下部材５００Ｄを備えておらず、後方堰止左部材５００Ｌは、マンドレルバー３の中心軸よりも上に配置されていてもよく、後方堰止右部材５００Ｒは、マンドレルバー３の中心軸よりも上に配置されていてもよい。中空素管５０の外面のうち、マンドレルバー３の中心軸よりも下に位置する外面部分に接触した冷却流体ＣＦは、重力に従って、そのまま中空素管５０の下方に落下しやすい。そのため、後方堰止左部材５００Ｌは、少なくともマンドレルバー３の中心軸よりも上に配置されていればよく、後方堰止右部材５００Ｒは、少なくともマンドレルバー３の中心軸よりも上に配置されていればよい。
【０２３９】
後方堰止機構５００はさらに、図３８〜図４７と異なる構成であってもよい。たとえば、図４８及び図４９に示すとおり、後方堰止機構５００は、複数の堰止部材を用いたものであってもよい。この場合、図４８に示すとおり、後方堰止機構５００は、マンドレルバー３の周りに配置される複数の堰止部材５０４を備える。複数の堰止部材５０４はたとえば、図４８に示すようなロールである。堰止部材５０４がロールの場合、図４８及び図４９に示すとおり、堰止部材５０４のロール表面が中空素管５０の外面に接触するように、堰止部材５０４のロール表面が湾曲している方が好ましい。堰止部材５０４は、図示しない移動機構により、マンドレルバー３の径方向に移動可能である。移動機構はたとえばシリンダである。シリンダは油圧式であっても、空圧式であっても、電動式であってもよい。
【０２４０】
穿孔圧延及び延伸圧延時において、中空素管５０が後方堰止機構５００を通過したとき、複数の堰止部材５０４が中空素管５０の外面に向かって、径方向に移動する。そして、図４９に示すとおり、複数の堰止部材５０４の内面が中空素管５０の外面近傍に配置される。これにより、外面冷却機構４００が冷却区域３２内の中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体ＣＦを噴射しているとき、複数の堰止部材５０４が、堰（防護壁）を形成する。そのため、後方堰止機構５００は、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める。
【０２４１】
このように、後方堰止機構５００は、後方堰止流体ＢＦを使用しない構成であってもよい。後方堰止機構５００は、外面冷却機構４００が中空素管５０を冷却しているとき、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備えていれば、その構成は特に限定されない。
【０２４２】
［第７の実施形態］
図５０は、第７の実施形態による穿孔機１０の傾斜ロール１出側近傍の構成を示す図である。図５０を参照して、第７の実施形態による穿孔機１０は、第４の実施形態による穿孔機１０と比較して、新たに、前方堰止機構６００と、後方堰止機構５００とを備える。つまり、第７の実施形態による穿孔機１０は、第５の実施形態及び第６の実施形態を組合わせた構成を有する。
【０２４３】
本実施形態の前方堰止機構６００の構成は、第５の実施形態における前方堰止機構６００の構成と同じである。また、本実施形態の後方堰止機構５００の構成は、第６の実施形態における後方堰止機構５００の構成と同じである。
【０２４４】
本実施形態による穿孔機１０は、前方堰止機構６００及び後方堰止機構５００により、穿孔圧延又は延伸圧延時において、冷却区域３２中の中空素管５０の外面部分と接触した後、外面部分上を流れる冷却流体ＣＦが冷却区域３２の前方及び後方の中空素管５０の外面部分に接触するのを抑制する。なお、穿孔圧延又は延伸圧延時において、内面冷却機構３４０が、冷却区域３２内において、中空素管５０の内面を冷却する。
【０２４５】
具体的には、前方堰止機構６００は、外面冷却機構４００が冷却区域３２内において、中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体ＣＦを噴射して、冷却区域３２内の中空素管を冷却しているとき、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の上部と、下部と、左部と、右部とに冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える。具体的には、中空素管５０の進行方向に見て、前方堰止上部材６００Ｕが、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の上部に前方堰止流体ＦＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止下部材６００Ｄが、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の下部に前方堰止流体ＦＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止左部材６００Ｌが、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の左部に前方堰止流体ＦＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、前方堰止右部材６００Ｒが、冷却区域３２の入側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって前方堰止流体ＦＦを噴射して、冷却区域３２に進入する前の中空素管５０の外面の右部に前方堰止流体ＦＦによる堰（防護壁）を形成する。これらの前方堰止流体ＦＦの堰は、冷却流体ＣＦが、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に接触して跳ね返り、冷却区域の前方に流れようとするのを堰き止める。そのため、冷却流体ＣＦが冷却区域３２の前方の中空素管５０の外面部分に接触するのを抑制でき、中空素管５０の軸方向での温度ばらつきをさらに低減できる。
【０２４６】
さらに、後方堰止機構５００は、外面冷却機構４００が冷却区域３２内において、中空素管５０の外面の上部と、外面の下部と、外面の左部と、外面の右部とに向けて冷却流体ＣＦを噴射して、冷却区域３２内の中空素管を冷却しているとき、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の上部と、下部と、左部と、右部とに冷却流体ＣＦが流れるのを堰き止める機構を備える。具体的には、中空素管５０の進行方向に見て、後方堰止上部材５００Ｕが、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の上部に向けて後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の上部に後方堰止流体ＢＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止下部材５００Ｄが、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の下部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の下部に後方堰止流体ＢＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止左部材５００Ｌが、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の左部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の左部に後方堰止流体ＢＦによる堰（防護壁）を形成する。同様に、後方堰止右部材５００Ｒが、冷却区域３２の出側近傍に位置する中空素管５０の外面の右部に向かって後方堰止流体ＢＦを噴射して、冷却区域３２から出た後の中空素管５０の外面の右部に後方堰止流体ＢＦによる堰（防護壁）を形成する。これらの後方堰止流体ＢＦの堰は、冷却流体ＣＦが、冷却区域３２内の中空素管５０の外面部分に接触して跳ね返り、冷却区域３２の後方に流れようとするのを堰き止める。そのため、冷却流体ＣＦが冷却区域３２の後方の中空素管５０の外面部分に接触するのを抑制でき、中空素管５０の軸方向での温度ばらつきをさらに低減できる。
【０２４７】
さらに、穿孔圧延又は延伸圧延時において、内面冷却機構３４０が、冷却区域３２内において、中空素管５０の内面を冷却しつつ、内面堰止機構３５０が、内面冷却機構３４０から噴射した冷却液が冷却区域３２から出た中空素管５０の内面に接触するのを抑制する。
【０２４８】
以上の構成により、本実施形態による穿孔機１０では、内面冷却機構３４０により冷却区域３２内の中空素管５０の内面を冷却しつつ、外面冷却機構４００により冷却区域３２内の中空素管５０の外面を冷却する。さらに、内面堰止機構３５０により、冷却液ＣＬが冷却区域３２から出た後の中空素管５０の内面に接触するのを抑制しつつ、前方堰止機構６００及び後方堰止機構５００により、冷却流体ＣＦが冷却区域３２の前方及び後方の中空素管５０の外面部分に接触するのを抑制することができる。そのため、中空素管５０の軸方向での温度ばらつきをさらに低減できる。そのため、穿孔圧延又は延伸圧延が完了した直後（すなわち、プラグ２を通過した直後）の中空素管５０の冷却を促進できる。特に、厚肉（たとえば肉厚が３０ｍｍ以上）の継目無金属管を製造する場合に、有効な効果が得られる。
【０２４９】
なお、第７の実施形態の穿孔機１０において、前方堰止機構６００が図３６及び図３７に示す構成であってもよいし、後方堰止機構５００が図４８及び図４９に示す構成であってもよい。
【０２５０】
以上のとおり、上述の第１〜第７の実施形態の穿孔機は、穿孔圧延又は延伸圧延後の中空素管の先端部及び後端部の温度差を抑制し、長手方向に均一な組織が得やすくなる。また、上述の実施形態の穿孔機は、たとえば、１０００℃程度での穿孔圧延を実施した場合、穿孔圧延直後の中空素管を上記内面冷却機構３４０で１０秒冷却することで、８００℃程度まで中空素管温度を下げることができる。
【０２５１】
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【０２５２】
上述の実施の形態では、内面冷却機構３４０及び内面堰止機構３５０により、穿孔圧延時及び延伸圧延時の冷却区域３２でのマンドレルバー３と中空素管５０の内面との隙間に冷却液を充満させる。しかしながら、冷却区域３２の上記隙間に、冷却液を必ずしも充満させなくてもよい。冷却液により冷却区域３２中の中空素管５０の内面が冷却され、かつ、内面堰止機構３５０により冷却液が冷却区域３２の後方に流れるのを抑制することができれば、冷却区域３２の上記隙間に冷却液が充満していなくても、本実施形態の効果はある程度得られる。
【実施例１】
【０２５３】
外径４３０ｍｍ、肉厚３０ｍｍの鋼管を１０００℃に加熱した。加熱後、鋼管を３秒間放冷した。その後、図３８に示すマンドレルバー３、外面冷却機構４００及び後方堰止機構５００を用いて、鋼管の内面及び外面を１０秒間水冷して、肉厚中心温度が８００℃になる場合の、鋼管の外面側及び内面側に必要な水量密度をシミュレーションにより求めた。【０２５４】
求めた結果を図５１に示す。図５１に示すように、鋼管の外面側と内面側との水量密度の関係を、鋼種や鋼管の外径、厚さに応じて予め求めておき、その結果に基づいて水量密度を設定することにより、所望の冷却を行うことができることがわかった。
【実施例２】
【０２５５】
外径４０６ｍｍ、肉厚３０ｍｍ、長さ２ｍの鋼管を準備した。鋼管の長手方向中央位置に熱電対を埋め込んだ。熱電対は肉厚中央位置に配置した。鋼管を９５０℃で２時間加熱した。加熱された鋼管に対して、図４に示すマンドレルバー３を用いて、鋼管の内面を冷却した。このとき、鋼管の搬送速度を６ｍ／分とした。この場合、鋼管内面のうち、熱電対が埋め込まれた位置（測定位置）が冷却区域３２に入ってから通過するまでの時間は１０秒間であった。鋼管の搬送中、内面冷却機構３４０により冷却区域３２から冷却水を噴射するとともに、内面堰止機構３５０により接触抑止区域３３から圧縮空気を噴射して、測定位置の熱伝達率を測定した。【０２５６】
測定結果を図５２に示す。図５２を参照して、熱伝達率が上昇している期間は、測定位置が冷却液により冷却されていたことを意味する。上述では、冷却液による測定位置の冷却時間は１０秒に設定したが、測定結果では、測定位置が１２秒間冷却されていた。つまり、ほぼ設定時間通りの冷却時間とすることができた。このことは、後方堰止機構５００が冷却区域３２より後方の鋼管内面部分に冷却液が接触するのを十分に抑制していたことを意味する。
【実施例３】
【０２５７】
図５３に示す、外径４０６ｍｍ、肉厚３０ｍｍ、長さ２０００ｍｍの鋼管９００を準備した。鋼管９００の軸方向（長手方向）の中央位置であって、鋼管９００の軸方向に垂直な断面において、鋼管９００の頂上から時計回りに０°の肉厚中央位置（ＰＴ）、９０°の肉厚中央位置（ＰＳ）、１８０°の肉厚中央位置（ＰＢ）に、熱電対を埋め込んだ。【０２５８】
図５４及び図５５に示すとおり、マンドレルバー３を模擬した、模擬マンドレルバー３Ａ（図５４）、及び模擬マンドレルバー３Ｂ（図５５）を準備した。図５４を参照して、模擬マンドレルバー３Ａは、バー本体３１Ａの冷却区域３２に複数の環状配置冷却液噴射孔群３４５を備え、接触抑止区域３３に複数の環状配置ガス噴射孔群３５５を備えた。各環状配置冷却液噴射孔群３４５は、周方向に３０°ピッチで配置された複数の冷却液噴射孔３４１を備えた。各冷却液噴射孔３４１の噴射方向Ｆ３４は、バー本体３１Ａの径方向であった。各環状配置ガス噴射孔群３５５は、周方向に３０°ピッチで配置された複数の圧縮ガス噴射孔３５１を備えた。各圧縮ガス噴射孔３５１の噴射方向Ｆ３５は、バー本体３１Ａの径方向であった。なお、模擬マンドレルバー３Ａの前端には、プラグ２を模擬した円板状の断熱材３００を取り付けた。断熱材３００の直径は、鋼管９００の内径に相当した。【０２５９】
図５５を参照して、模擬マンドレルバー３Ｂは、バー本体３１Ｂの冷却区域３２に複数の環状配置冷却液噴射孔群３４５を備え、接触抑止区域３３に複数の環状配置ガス噴射孔群３５５を備えた。環状配置冷却液噴射孔群３４５は、周方向に３０°ピッチで配置された複数の冷却液噴射孔３４１を備えた。模擬マンドレルバー３Ｂでは、冷却液噴射孔３４１はノズルの先端に設けられた。各冷却液噴射孔３４１の噴射方向Ｆ３４のバー本体３１Ｂの軸方向に対する角度は７９°であり、図５５に示すとおり、模擬マンドレルバー３Ｂを軸方向の前から後ろに向かって見たとき、噴射方向Ｆ３４は反時計回りの方向であった。環状配置ガス噴射孔群３５５は、周方向に３０°ピッチで配置された複数の圧縮ガス噴射孔３５１を備えた。模擬マンドレルバー３Ｂでは、圧縮ガス噴射孔３５１はノズルの先端に設けられた。各圧縮ガス噴射孔３５１の噴射方向Ｆ３５のバー本体３１Ｂの軸方向に対する角度は７９°であり、図５５に示すとおり、模擬マンドレルバー３Ｂを軸方向の前から後ろ向かって見たとき、噴射方向Ｆ３５は反時計回りの方向であった。なお、模擬マンドレルバー３Ｂの前端には、プラグ２を模擬した円板状の断熱材３００を取り付けた。断熱材３００の直径は、鋼管９００の内径に相当した。【０２６０】
熱電対を埋め込んだ鋼管を加熱炉で９５０℃に加熱した。鋼管９００を加熱炉から抽出し、模擬マンドレルバー３Ａを用いて、鋼管９００の内面の水冷を実施した。このとき、図５６に示すとおり、模擬マンドレルバー３Ａを固定して、鋼管９００を搬送速度６ｍｐｍで、模擬マンドレルバー３Ａを通過させた。このとき、図５６に示すとおり、プラグ２を模擬した断熱材３００が鋼管９００の内部を密閉するようにした。鋼管９００が模擬マンドレルバー３Ａを通過している間の、ＰＴ位置、ＰＳ位置、及びＰＢ位置での温度（℃）を熱電対により測定した。なお、冷却区域３２での冷却液噴射孔３４１の冷却時の噴射量（流量）は６００Ｌ／ｍｉｎとして、冷却中の冷却区域３２において、鋼管９００の内面とバー本体３１Ａとの間に冷却液を充満させた。なお、接触抑止区域での圧縮ガス噴射孔３５１の圧縮ガスの噴射量（流量）は４０００Ｌ／ｍｉｎであった。冷却時間（鋼管９００が冷却区域３２を通過する時間）は１２秒であった。模擬マンドレルバー３Ａでの鋼管９００の全長の水冷を完了した後、ＰＴ位置、ＰＳ位置、及びＰＢ位置での平均熱伝達係数（Ｗ／ｍ2／ｋ）を算出した。得られた３つの平均熱伝達係数のうち、平均熱伝達係数の最大値の、平均熱伝達係数の最小値に対する比を求めた。【０２６１】
さらに、模擬マンドレルバー３Ｂを用いて、模擬マンドレルバー３Ａと同じ水冷試験を実施した。具体的には、熱電対を埋め込んだ鋼管９００を加熱炉で９５０℃に加熱した。鋼管９００を加熱炉から抽出し、模擬マンドレルバー３Ｂを用いて、水冷を開始した。このとき、模擬マンドレルバー３Ａと同様に、模擬マンドレルバー３Ｂを固定して、鋼管９００を搬送速度６ｍｐｍで、模擬マンドレルバー３Ｂを通過させた。このとき、プラグ２を模擬した断熱材３００が鋼管９００の内部を密閉するようにした。鋼管９００が模擬マンドレルバー３Ｂを通過している間の、ＰＴ位置、ＰＳ位置、及びＰＢ位置での温度（℃）熱電対により測定した。冷却区域３２での冷却液噴射孔３４１の冷却時の噴射量（流量）は６００Ｌ／ｍｉｎとし、接触抑止区域３３での圧縮ガス噴射孔３５１の圧縮ガスの噴射量（流量）を８３００Ｌ／ｍｉｎとした。冷却時間（鋼管９００が冷却区域３２を通過する時間）は１０秒であった。模擬マンドレルバー３Ｂでの鋼管全長の水冷を完了した後、ＰＴ位置、ＰＳ位置、及びＰＢ位置での平均熱伝達係数（Ｗ／ｍ2／ｋ）を算出した。得られた３つの平均熱伝達係数のうち、平均熱伝達係数の最大値の、平均熱伝達係数の最小値に対する比を求めた。【０２６２】
［試験結果］
図５７は、模擬マンドレルバー３Ａでの経過時間（秒）とＰＴ位置、ＰＳ位置、及びＰＢ位置での温度（℃）との関係を示す図である。図５８は、模擬マンドレルバー３Ｂでの経過時間（秒）とＰＴ位置、ＰＳ位置、及びＰＢ位置での温度（℃）との関係を示す図である。【０２６３】
図５７及び図５８を参照して、冷却期間中のＰＴ位置、ＰＳ位置、及びＰＢ位置での温度ばらつきは、旋回流を発生させる模擬マンドレルバー３Ｂの方が、模擬マンドレルバー３Ａよりも小さかった。【０２６４】
また、模擬マンドレルバー３ＡでのＰＴ位置、ＰＳ位置及びＰＢ位置での平均熱伝達係数の最大値は６０００Ｗ／ｍ2／ｋであり、最小値は１５８０Ｗ／ｍ2／ｋであり、平均熱伝達係数の最大値／最小値は３．８であった。これに対して、旋回流を発生させた模擬マンドレルバー３ＢでのＰＴ位置、ＰＳ位置及びＰＢ位置での平均熱伝達係数の最大値は４０００Ｗ／ｍ2／ｋであり、最小値は２０００Ｗ／ｍ2／ｋであり、平均熱伝達係数の最大値／最小値は２．０であった。したがって、旋回流を発生させる模擬マンドレルバー３Ｂの方が、模擬マンドレルバー３Ａよりも、鋼管の内面を周方向に均一に冷却できた。
【符号の説明】
【０２６５】
１  傾斜ロール
２  プラグ
３  マンドレルバー
７  冷却液供給装置
８  ガス供給装置
１０  穿孔機
２０  素材
３１  バー本体
３２  冷却区域
３３  接触抑止区域
５０  中空素管
３４０  内面冷却機構
３５０  内面堰止機構
４００  外面冷却機構
５００  後方堰止機構
６００  前方堰止機構
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年7月22日(2020.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材を穿孔圧延又は延伸圧延して中空素管を製造する穿孔機であって、
前記素材が通過するパスライン周りに配置される複数の傾斜ロールと、
複数の前記傾斜ロールの間の前記パスラインに配置されるプラグと、
前記プラグの後端から前記パスラインに沿って前記プラグの後方に延びるマンドレルバーとを備え、
前記マンドレルバーは、
バー本体と、
前記バー本体内に形成されており、内部に冷却液が通る冷却液流路と、
前記バー本体のうち、前記マンドレルバーの軸方向に特定長さを有し、前記マンドレルバーの前端部に位置する冷却区域内に配置され、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、前記冷却液流路から供給された前記冷却液を前記バー本体の外部に噴射して、前記冷却区域内を進行中の前記中空素管の内面を冷却する内面冷却機構と、
前記冷却区域に隣接して前記冷却区域の後方に配置され、穿孔圧延時又は延伸圧延時において、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液が前記冷却区域から出た後の前記中空素管の内面と接触するのを抑制する内面堰止機構とを含む、
穿孔機。
【請求項２】
請求項１に記載の穿孔機であって、
前記内面堰止機構は、
前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液を堰き止めて、前記冷却液を、前記冷却区域内の前記バー本体と前記中空素管の内面との間に溜める、
穿孔機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の穿孔機であって、
前記マンドレルバーはさらに、
前記バー本体内に形成されており、圧縮ガスが通る圧縮ガス流路を含み、
前記内面堰止機構は、
穿孔圧延時又は延伸圧延時において、前記圧縮ガス流路から供給された前記圧縮ガスを前記バー本体の外部に噴射することにより、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液が前記冷却区域から出た後の前記中空素管の内面と接触するのを抑制する、
穿孔機。
【請求項４】
請求項３に記載の穿孔機であって、
前記内面堰止機構は、
前記バー本体の外部に噴射された前記圧縮ガスにより、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液を堰き止めて、前記冷却液を、前記冷却区域内における前記バー本体と前記中空素管の内面との間に溜める、
穿孔機。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の穿孔機であって、
前記内面堰止機構は、
前記冷却区域に隣接して前記冷却区域の後方に配置され、前記バー本体の周方向に延びている内面堰止部材を含み、
前記内面堰止部材の高さは、前記プラグの最大半径と、前記内面堰止部材が配置された位置における前記バー本体の半径との差分値よりも低い、
穿孔機。
【請求項６】
請求項５に記載の穿孔機であって、
前記内面堰止機構は、
前記内面堰止部材により、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液を堰き止めて、前記冷却液を、前記冷却区域内の前記バー本体と前記中空素管の内面との間に溜める、
穿孔機。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
前記マンドレルバーはさらに、
前記バー本体内に形成されており、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液が流れる排液流路と、
前記バー本体のうち、前記冷却区域内に配置され、前記排液流路と繋がっており、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液を回収する１又は複数の排液孔とを含む、
穿孔機。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
前記内面冷却機構は、
前記冷却区域内において、前記バー本体の周方向、又は、周方向及び軸方向に配列され、前記冷却液を噴射する複数の冷却液噴射孔を含む、
穿孔機。
【請求項９】
請求項８に記載の穿孔機であって、
前記中空素管の進行方向に見て、複数の前記冷却液噴射孔は、前記バー本体の周方向に向いており、
前記内面冷却機構は、
複数の前記冷却液噴射孔から前記冷却液を前記バー本体の周方向に噴射することにより、前記冷却区域内の前記冷却液を前記バー本体の周りに旋回させる、
穿孔機。
【請求項１０】
請求項９に記載の穿孔機であって、
複数の前記冷却液噴射孔は、前記バー本体の周方向かつ前記バー本体の後方に向いており、
前記内面冷却機構は、
複数の前記冷却液噴射孔から前記冷却液を前記バー本体の周方向かつ前記バー本体の後方に向かって噴射することにより、前記冷却区域内の前記冷却液を前記バー本体の周りに旋回させる、
穿孔機。
【請求項１１】
請求項３又は請求項４に記載の穿孔機であって、
前記内面冷却機構は、
前記冷却区域内において、前記バー本体の周方向、又は、周方向及び軸方向に配列され、前記冷却液を噴射する複数の冷却液噴射孔を含み、
前記内面堰止機構は、
前記冷却区域に隣接して前記冷却区域の後方に配置される接触抑止区域において、前記バー本体の周方向、又は周方向及び軸方向に配列され、前記圧縮ガスを噴射する複数の圧縮ガス噴射孔を含む、
穿孔機。
【請求項１２】
請求項１１に記載の穿孔機であって、
前記中空素管の進行方向に見て、複数の前記圧縮ガス噴射孔は、前記バー本体の周方向に向いており、
前記内面堰止機構は、
前記圧縮ガス噴射孔から前記圧縮ガスを前記バー本体の周方向に噴射することにより、前記接触抑止区域内の前記圧縮ガスを前記バー本体の周りに旋回させる、
穿孔機。
【請求項１３】
請求項１２に記載の穿孔機であって、
複数の前記圧縮ガス噴射孔は、前記バー本体の周方向かつ前記バー本体の後方に向いており、
前記内面堰止機構は、
前記圧縮ガス噴射孔から前記圧縮ガスを前記バー本体の周方向かつ前記バー本体の後方に向かって噴射することにより、前記接触抑止区域内の前記圧縮ガスを前記バー本体の周りに旋回させる、
穿孔機。
【請求項１４】
請求項１３に記載の穿孔機であって、
前記中空素管の進行方向に見て、複数の前記冷却液噴射孔から噴射された前記冷却液の旋回方向は、右回り又は左回りであり、
前記中空素管の進行方向に見て、複数の前記圧縮ガス噴射孔から噴射された前記圧縮ガスの旋回方向は、右回り又は左回りであり、
前記内面堰止機構は、前記圧縮ガスの旋回方向が前記冷却液の旋回方向と同じになるように、前記圧縮ガスを噴射する、
穿孔機。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
前記内面冷却機構は、
前記バー本体の前記冷却区域において、前記バー本体の軸方向に配列される複数の環状配置冷却液噴射孔群を含み、
前記環状配置冷却液噴射孔群は、
前記バー本体の軸方向における同じ位置で周方向に配列される複数の前記冷却液噴射孔を含み、
前記内面冷却機構は、
前記冷却液の前記旋回流が前記バー本体を１周するまでに進む前記バー本体の軸方向距離を１旋回周期距離と定義したとき、前記バー本体の軸方向における、隣り合う前記環状配置冷却液噴射孔群の間の距離は、前記１旋回周期距離と同じである、
穿孔機。
【請求項１６】
請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の穿孔機であってさらに、
前記プラグの後方の前記マンドレルバーの周りに配置される外面冷却機構を備え、
前記外面冷却機構は、前記冷却区域内を進行中の前記中空素管の外面のうち、前記中空素管の進行方向に見て、前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに向けて冷却流体を噴射して前記冷却区域内の前記中空素管を冷却する、
穿孔機。
【請求項１７】
請求項１６に記載の穿孔機であって、
前記外面冷却機構は、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの上方に配置され、前記冷却区域内の前記中空素管の前記外面の上部に向けて前記冷却流体を噴射する複数の冷却流体上部噴射孔を含む外面冷却上部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの下方に配置され、前記冷却区域内の前記中空素管の前記外面の下部に向けて前記冷却流体を噴射する複数の冷却流体下部噴射孔を含む外面冷却下部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの左方に配置され、前記冷却区域内の前記中空素管の前記外面の左部に向けて前記冷却流体を噴射する複数の冷却流体左部噴射孔を含む外面冷却左部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの右方に配置され、前記冷却区域内の前記中空素管の前記外面の右部に向けて前記冷却流体を噴射する複数の冷却流体右部噴射孔を含む外面冷却右部材とを含む、
穿孔機。
【請求項１８】
請求項１６又は請求項１７に記載の穿孔機であってさらに、
前記プラグの後方であって前記外面冷却機構の前方の前記マンドレルバーの周りに配置される前方堰止機構を備え、
前記前方堰止機構は、前記外面冷却機構が前記中空素管の前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに向けて前記冷却流体を噴射して前記冷却区域内の前記中空素管を冷却しているとき、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに前記冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える、
穿孔機。
【請求項１９】
請求項１８に記載の穿孔機であって、
前記前方堰止機構は、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの上方に配置され、前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の上部に向かって前方堰止流体を噴射して、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の上部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体上部噴射孔を含む前方堰止上部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの左方に配置され、前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の左部に向かって前記前方堰止流体を噴射して、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の左部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体左部噴射孔を含む前方堰止左部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの右方に配置され、前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の右部に向かって前記前方堰止流体を噴射して、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の右部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体右部噴射孔を含む前方堰止右部材とを備える、
穿孔機。
【請求項２０】
請求項１９に記載の穿孔機であって、
前記前方堰止上部材は、複数の前記前方堰止流体上部噴射孔から前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の上部に向かって斜め後方に前記前方堰止流体を噴射し、
前記前方堰止左部材は、複数の前記前方堰止流体左部噴射孔から前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の左部に向かって斜め後方に前記前方堰止流体を噴射し、
前記前方堰止右部材は、複数の前記前方堰止流体右部噴射孔から前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の右部に向かって斜め後方に前記前方堰止流体を噴射する、
穿孔機。
【請求項２１】
請求項１９又は請求項２０に記載の穿孔機であって、
前記前方堰止機構はさらに、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの下方に配置され、前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の下部に向かって前記前方堰止流体を噴射して、前記冷却区域に進入する前の前記中空素管の前記外面の下部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の前方堰止流体下部噴射孔を含む前方堰止下部材を備える、
穿孔機。
【請求項２２】
請求項２１に記載の穿孔機であって、
前記前方堰止下部材は、複数の前記前方堰止流体下部噴射孔から前記冷却区域の入側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の下部に向かって斜め後方に前記前方堰止流体を噴射する、
穿孔機。
【請求項２３】
請求項１６〜請求項２２のいずれか１項に記載の穿孔機であってさらに、
前記外面冷却機構の後方の前記マンドレルバーの周りに配置される後方堰止機構を備え、
前記後方堰止機構は、前記外面冷却機構が前記中空素管の前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに向けて前記冷却流体を噴射して前記中空素管を冷却しているとき、前記冷却区域から出た後の前記中空素管の前記外面の上部と、前記外面の下部と、前記外面の左部と、前記外面の右部とに前記冷却流体が流れるのを堰き止める機構を備える、
穿孔機。
【請求項２４】
請求項２３に記載の穿孔機であって、
前記後方堰止機構は、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの上方に配置され、前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の上部に向かって後方堰止流体を噴射して、前記冷却区域から出た後の前記中空素管の前記外面の上部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体上部噴射孔を含む後方堰止上部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの左方に配置され、前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の左部に向かって前記後方堰止流体を噴射して、前記冷却区域から出た後の前記中空素管の前記外面の左部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体左部噴射孔を含む後方堰止左部材と、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの右方に配置され、前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の右部に向かって前記後方堰止流体を噴射して、前記冷却区域から出た後の前記中空素管の前記外面の右部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体右部噴射孔を含む後方堰止右部材とを備える、
穿孔機。
【請求項２５】
請求項２４に記載の穿孔機であって、
前記後方堰止上部材は、複数の前記後方堰止流体上部噴射孔から前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の上部に向かって斜め前方に前記後方堰止流体を噴射し、
前記後方堰止左部材は、複数の前記後方堰止流体左部噴射孔から前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の左部に向かって斜め前方に前記後方堰止流体を噴射し、
前記後方堰止右部材は、複数の前記後方堰止流体右部噴射孔から前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の右部に向かって斜め前方に前記後方堰止流体を噴射する、
穿孔機。
【請求項２６】
請求項２４又は請求項２５に記載の穿孔機であって、
前記後方堰止機構はさらに、
前記中空素管の進行方向に見て、前記マンドレルバーの下方に配置され、前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の下部に向かって前記後方堰止流体を噴射して、前記冷却区域を出た後の前記中空素管の前記外面の下部に前記冷却流体が流れるのを堰き止める複数の後方堰止流体下部噴射孔を含む後方堰止下部材を備える、
穿孔機。
【請求項２７】
請求項２６に記載の穿孔機であって、
前記後方堰止下部材は、複数の前記後方堰止流体下部噴射孔から前記冷却区域の出側近傍に位置する前記中空素管の前記外面の下部に向かって斜め前方に前記後方堰止流体を噴射する、
穿孔機。
【請求項２８】
請求項１〜請求項２７のいずれか１項に記載のマンドレルバー。
【請求項２９】
請求項１〜請求項２７のいずれか１項に記載の穿孔機を用いた継目無金属管の製造方法であって、
前記穿孔機を用いて前記素材を穿孔圧延又は延伸圧延して、中空素管を製造する圧延工程と、
前記圧延工程中において、前記内面冷却機構により前記冷却液を前記バー本体の外部に噴射して、前記冷却区域内の前記中空素管の内面を冷却し、かつ、前記冷却区域に隣接して前記冷却区域の後方に配置された内面堰止機構により、前記バー本体の外部に噴射された前記冷却液が前記冷却区域から出た後の前記中空素管の内面に接触するのを抑制する工程とを備える、
継目無金属管の製造方法。
【国際調査報告】
2019107443.tif 000061
2019107443.tif 000062