(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（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、外面冷却機構（４００）とを備える。外面冷却機構（４００）は、プラグ（２）の後方であってマンドレルバー（３）の周りに配置され、プラグ（２）の後方であってマンドレルバー（３）の軸方向に特定長さを有する冷却区域（３２）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（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）を冷却する。
2019107418.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、
前記素材が通るパスラインの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、
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とを備え、
前記外面冷却機構は、前記プラグの後方の前記マンドレルバーの軸方向に特定長さを有する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２】
請求項１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３】
請求項２に記載の穿孔機であって、
前記冷却流体は、ガス及び／又は液体である、
穿孔機。
【請求項４】
請求項１〜請求項３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５】
請求項４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６】
請求項５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７】
請求項５又は請求項６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８】
請求項７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９】
請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
前記前方堰止流体は、ガス及び／又は液体である、
穿孔機。
【請求項１０】
請求項１〜請求項９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１１】
請求項１０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１２】
請求項１１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１３】
請求項１１又は請求項１２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１４】
請求項１３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１５】
請求項１１〜請求項１４のいずれか１項に記載の穿孔機であって、
前記後方堰止流体は、ガス及び／又は液体である、
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、中空素管を形成する圧延工程と、
前記穿孔圧延又は前記延伸圧延中において、前記プラグの後方の前記マンドレルバーの軸方向に特定長さを有する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冷却工程とを備える、
継目無金属管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、穿孔機、及び、それ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、穿孔圧延により製造された中空素管に対して延伸圧延を実施して、中空素管を所望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用いる。延伸圧延された中空素管に対して、サイザやストレッチレデューサ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いずれも、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（ピアサの場合は丸ビレット、エロンゲータの場合は中空素管）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、パスライン上に配置される。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、穿孔圧延前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、パスライン上に配置され、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軸方向（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、組織が軸方向で不均一になる。組織が中空素管の軸方向で不均一になれば、製造された継目無金属管の軸方向において、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、軸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では、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、プラグの後部に、斜め後方に向かって冷却水を噴射可能なノズル孔が形成されている。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）の温度ばらつきを低減できる、穿孔機、及び、それを用いた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、
素材が通るパスラインの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であって、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、
プラグの後方であってマンドレルバーの周りに配置される外面冷却機構とを備え、
外面冷却機構は、プラグの後方のマンドレルバーの軸方向に特定長さを有する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。【００１５】
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、中空素管を形成する圧延工程と、
穿孔圧延又は延伸圧延中において、プラグの後端の後方であってマンドレルバーの軸方向に延びる所定範囲の冷却区域において、穿孔圧延又は延伸圧延されてプラグを通過した中空素管の外面に対して冷却流体を噴射して中空素管を冷却する冷却工程とを備える。
【発明の効果】
【００１６】
本開示による穿孔機は、穿孔圧延後又は延伸圧延後の中空素管の軸方向の温度ばらつきを低減できる。本開示による継目無金属管の製造方法では、穿孔圧延後又は延伸圧延後の中空素管の軸方向の温度ばらつきを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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に示す穿孔機の傾斜ロール出側近傍の拡大図である。
【図５】図５は、図４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６】図６は、図５と異なる形態の外面冷却機構の正面図である。
【図７】図７は、図５及び図６と異なる形態の外面冷却機構の正面図である。
【図８】図８は、第２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９】図９は、図８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１０】図１０は、図９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１１】図１１は、図９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１２】図１２は、図９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１３】図１３は、図９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１４】図１４は、図９と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図１５】図１５は、図９及び図１４と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図１６】図１６は、図９、図１４及び図１５と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図１７】図１７は、図９、図１４〜図１６と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図１８】図１８は、図９、図１４〜図１７と異なる形態の前方堰止機構の正面図である。
【図１９】図１９は、図１８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２０】図２０は、第３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２１】図２１は、図２０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２２】図２２は、図２１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２３】図２３は、図２１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２４】図２４は、図２１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２５】図２５は、図２１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２６】図２６は、図２１と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図２７】図２７は、図２１及び図２６と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図２８】図２８は、図２１、図２６及び図２７と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図２９】図２９は、図２１、図２６〜図２８と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図３０】図３０は、図２１、図２６〜図２９と異なる形態の後方堰止機構の正面図である。
【図３１】図３１は、図３０中の複数の堰止板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３２】図３２は、第４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３３】図３３は、実施例にて実施した模擬試験で得られた、試験開始からの経過時間と、熱伝達率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［本開示の技術思想］
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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近傍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の後端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、中空素管の軸方向（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、中空素管の軸方向の各位置での冷却時間に長短が発生する。
【００２１】
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い。したがって、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。
【００２２】
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。
【００２３】
穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管を内面から冷却する場合、上述のとおり、冷却液の溜まりが発生し、中空素管の前端部と後端部との温度差が生じる可能性が生じる。一方、中空素管の進行方向に見て、穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管の外面の上部、外面の下部、外面の左部、外面の右部に向けて冷却流体を噴射して中空素管を外面から冷却する場合、冷却液の溜まりの問題は生じない。中空素管を外面から冷却する場合、中空素管を内面から冷却する場合と異なり、冷却液が中空素管の外面から中空素管の下方に落下するからである。したがって、傾斜ロール出側において、中空素管の外面の上部、外面の下部、外面の左部、外面の右部に向けて冷却流体を噴射して中空素管を外面から冷却すれば、中空素管の前端部と後端部との温度差を抑えることができると本発明者らは考えた。
【００２４】
以上の知見に基づいて完成した本実施形態による穿孔機の構成は次のとおりである。
【００２５】
（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、
素材が通るパスラインの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、
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とを備え、
外面冷却機構は、プラグの後方のマンドレルバーの軸方向に特定長さを有する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。
【００２６】
（１）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。
【００２７】
（２）の構成による穿孔機は、（１）の構成による穿孔機であって、
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。
【００２８】
（２）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、中空素管の軸方向の特定範囲（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。
【００２９】
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。
【００３０】
（３）の構成による穿孔機は、（２）の構成による穿孔機であって、
冷却流体は、ガス及び／又は液体である。
【００３１】
（３）の構成による穿孔機において、外面冷却機構は、冷却流体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。冷却流体としてガスを利用する場合、冷却流体として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。冷却流体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。
【００３２】
（４）の構成による穿孔機は、（１）〜（３）のいずれかの構成による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。
【００３３】
（４）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。
【００３４】
（５）の構成による穿孔機は、（４）の構成による穿孔機であって、
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左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。
【００３５】
（５）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、（５）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。
【００３６】
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以内の範囲を意味し、さらに好ましくは、冷却区域の入側（前端）の前後２００ｍｍ以内の範囲を意味する。
【００３７】
（６）の構成による穿孔機は、（５）の構成による穿孔機であって、
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。
【００３８】
（６）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。
【００３９】
（７）の構成による穿孔機は、（５）又は（６）の構成による穿孔機であって、
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。
【００４０】
（７）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。
【００４１】
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。
【００４２】
（８）の構成による穿孔機は、（７）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。
【００４３】
（８）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。
【００４４】
（９）の構成による穿孔機は、（５）〜（８）の構成による穿孔機であって、
前方堰止流体は、ガス及び／又は液体である。
【００４５】
この場合、前方堰止流体として、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。
【００４６】
（１０）の構成による穿孔機は、（１）〜（９）のいずれかの構成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。
【００４７】
（１０）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。
【００４８】
（１１）の構成による穿孔機は、（１０）の構成による穿孔機であって、
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。
【００４９】
（１１）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、（１１）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。
【００５０】
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以内の範囲を意味し、さらに好ましくは、冷却区域の入側（前端）の前後２００ｍｍ以内の範囲を意味する。
【００５１】
（１２）の構成による穿孔機は、（１１）の構成の穿孔機であって、
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。
【００５２】
（１２）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。
【００５３】
（１３）の構成による穿孔機は、（１１）又は（１２）の構成による穿孔機であって、
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。
【００５４】
（１３）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。
【００５５】
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。
【００５６】
（１４）の構成による穿孔機は、（１３）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。
【００５７】
（１４）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。
【００５８】
（１５）の構成による穿孔機は、（１１）〜（１４）の構成による穿孔機であって、
後方堰止流体は、ガス及び／又は液体である。
【００５９】
（１５）の構成による穿孔機は、後方堰止流体として、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。
【００６０】
（１６）の構成による継目無金属管の製造方法は、（１）〜（１５）のいずれかの構成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、中空素管を形成する圧延工程と、
穿孔圧延又は延伸圧延中において、プラグの後方のマンドレルバーの軸方向に特定長さを有する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冷却工程とを備える。
【００６１】
（１６）の構成による継目無金属管の製造方法では、上述の穿孔機を用いて、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。
【００６２】
以下、本実施形態による穿孔機、及び、その穿孔機を用いた継目無金属管の製造方法について、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。
【００６３】
以下の説明では、説明の目的で、本実施形態による穿孔機の理解を提供するために複数の具体的な詳細を述べる。しかしながら、当業者には、これらの特定の詳細なしに本実施形態による穿孔機を実施できることが明らかである。本開示は、例示として考慮されるべきであり、本実施形態による穿孔機を以下の図面又は説明によって示される特定の実施形態に限定することを意図するものではない。
【００６４】
［第１の実施形態］
［穿孔機の全体構成］
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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の前方側（入側）に配置され、プラグ２の後部は穿孔機１０の後方側（出側）に配置される。
【００７０】
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、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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
［外面冷却機構の構成］
図４を参照して、穿孔機１０はさらに、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。
【００７８】
図４を参照して、穿孔機１０を側面視したとき、つまり、穿孔機１０を中空素管５０の進行方向に垂直な方向から見たとき、プラグ２の後方に配置され、マンドレルバー３の軸方向（長手方向）に特定長さＬ３２を有する区域を冷却区域３２と定義する。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。
【００７９】
図５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４及び図５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。
【００８０】
［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４参照）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。
【００８１】
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４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。
【００８２】
［外面冷却下部材４００Ｄの構成］
図５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。
【００８３】
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４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。
【００８４】
［外面冷却左部材４００Ｌの構成］
図５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。
【００８５】
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。
【００８６】
［外面冷却右部材４００Ｒの構成］
図５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。
【００８７】
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。
【００８８】
なお、図５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６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Ｒとが、繋がっていてもよい。
【００８９】
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７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。
【００９０】
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。
【００９１】
［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。
【００９２】
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。
【００９３】
穿孔機１０が穿孔圧延又は延伸圧延を実施するとき、図４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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
このとき、図４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。
【００９７】
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。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、冷却区域３２の範囲は、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、冷却流体右部噴射孔４０１Ｒ）の配置位置により実質的に決定される。
【００９８】
図４に示すとおり、冷却区域３２は、プラグ２の後方に配置される。穿孔圧延又は延伸圧延において、素材２０の塑性加工はプラグ２の後端まで継続される。したがって、外面冷却機構４００が、穿孔圧延又は延伸圧延による素材２０の塑性加工が完了した後（つまり、中空素管５０の形成が完了した後）、中空素管５０の外面全体（外面の上部、下部、左部及び右部）を冷却するように、冷却区域３２が設定されている。好ましくは、冷却区域３２の前端はプラグ２の後端直後に配置されている。パスラインＰＬ方向における、プラグ２の後端と冷却区域３２の前端との間の距離はたとえば、１０００ｍｍ以内であり、さらに好ましくは５００ｍｍ以内であり、さらに好ましくは２００ｍｍ以内であり、さらに好ましくは５０ｍｍ以内である。
【００９９】
冷却区域３２の特定長さＬ３２は特に限定されないが、たとえば、５００〜６０００ｍｍである。
【０１００】
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、中空素管５０の進行方向に見て、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、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。つまり、中空素管５０の内面に冷却流体を噴射する場合と比較して、外面冷却機構４００から中空素管５０の外面に噴射された冷却流体は、中空素管５０に留まり難い。そのため、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。
【０１０１】
［継目無金属管の製造方法］
以上の穿孔機１０を用いた継目無金属管の製造方法は次のとおりである。本実施形態の継目無金属管の製造方法は、穿孔圧延又は延伸圧延して中空素管５０を形成する圧延工程と、穿孔圧延又は延伸圧延された中空素管５０の外面を冷却する冷却工程とを備える。なお、継目無金属管はたとえば、継目無鋼管である。
【０１０２】
［圧延工程］
圧延工程では、穿孔機１０を用いて、加熱された素材２０に対して穿孔圧延又は延伸圧延を実施する。素材２０は周知の加熱炉で加熱される。加熱温度は特に限定されない。
【０１０３】
穿孔機１０がピアサである場合、素材２０は丸ビレットである。この場合、穿孔機１０（ピアサ）を用いて、加熱された素材２０（丸ビレット）を穿孔圧延して、中空素管５０を形成する。一方、穿孔機１０がエロンゲータである場合、素材２０は中空素管である。この場合、穿孔機１０（エロンゲータ）を用いて、加熱された素材２０（中空素管）を延伸圧延して、中空素管５０を形成する。
【０１０４】
［冷却工程］
冷却工程では、圧延工程（穿孔圧延又は延伸圧延）中に、プラグ２の後方に配置されマンドレルバー３の軸方向に特定長さＬ３２を有する冷却区域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。
【０１０５】
なお、図４〜図７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。
【０１０６】
また、図４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５〜図７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。
【０１０７】
［第２の実施形態］
図８は、第２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８を参照して、第２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、前方堰止機構６００を備える。第２の実施形態による穿孔機１０のその他の構成は、第１の実施形態による穿孔機１０と同じである。
【０１０８】
［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。
【０１０９】
図９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８及び図９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９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。
【０１１０】
図９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。
【０１１１】
［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８参照）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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
［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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
［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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
［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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
［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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
図１０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１１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１２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１３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。
【０１２７】
図１０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１１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１２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１３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の外面の左部に向かって斜め後方に前方堰止流体ＦＦを噴射する。
【０１２８】
図１０〜図１３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はＦＦ、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１０〜図１３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、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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
好ましくは、前方堰止上部材６００Ｕから前方堰止流体ＦＦを斜め後方に噴射するとき、前方堰止上部材６００Ｕから噴射された前方堰止流体ＦＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での中空素管５０の軸方向の運動量（以下、中空素管５０の軸方向の運動量を軸方向運動量という）は、外面冷却上部材４００Ｕから噴射される冷却流体ＣＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量よりも大きい。この場合、冷却流体ＣＦが冷却区域３２より前方の中空素管５０の外面に流れ出るのを抑制できる。同様に、好ましくは、前方堰止下部材６００Ｄから前方堰止流体ＦＦを斜め後方に噴射するとき、前方堰止下部材６００Ｄから噴射された前方堰止流体ＦＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量は、外面冷却下部材４００Ｄから噴射される冷却流体ＣＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量よりも大きい。同様に、好ましくは、前方堰止左部材６００Ｌから前方堰止流体ＦＦを斜め前方に噴射するとき、前方堰止左部材６００Ｌから噴射された前方堰止流体ＦＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量は、外面冷却左部材４００Ｌから噴射される冷却流体ＣＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量よりも大きい。同様に、好ましくは、後方堰止右部材５００Ｒから前方堰止流体ＦＦを斜め前方に噴射するとき、前方堰止右部材６００Ｒから噴射された前方堰止流体ＦＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量は、外面冷却右部材４００Ｒから噴射される冷却流体ＣＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量よりも大きい。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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、第１の実施形態の流体供給源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。
【０１３３】
なお、前方堰止機構６００の構成は、図８〜図１３に限定されない。たとえば、図９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１４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。
【０１３４】
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１５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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
また、図１６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１７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。
【０１３７】
前方堰止機構６００はさらに、図８〜図１７と異なる構成であってもよい。たとえば、図１８及び図１９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１８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１８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１８及び図１９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。
【０１３８】
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１９）。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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
［第３の実施形態］
図２０は、第３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２０を参照して、第３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３の実施形態による穿孔機１０のその他の構成は、第１の実施形態による穿孔機１０と同じである。
【０１４１】
［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。
【０１４２】
図２１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２０及び図２１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２１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。
【０１４３】
図２１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。
【０１４４】
［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２０参照）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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
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。
【０１４７】
［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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
［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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
［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。
【０１５４】
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、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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
［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。
【０１５７】
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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
図２２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２３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２４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２５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。
【０１６０】
図２２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２３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２４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２５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の外面の左部に向かって斜め前方に後方堰止流体ＢＦを噴射する。
【０１６１】
図２２〜図２５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２２〜図２５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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
好ましくは、後方堰止上部材５００Ｕから後方堰止流体ＢＦを斜め前方に噴射するとき、後方堰止上部材５００Ｕから噴射された後方堰止流体ＢＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での中空素管５０の軸方向の運動量（以下、中空素管５０の軸方向の運動量を軸方向運動量という）は、外面冷却上部材４００Ｕから噴射される冷却流体ＣＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量よりも大きい。この場合、冷却流体ＣＦが冷却区域３２より後方の中空素管５０の外面に流れ出るのを抑制できる。同様に、好ましくは、後方堰止下部材５００Ｄから後方堰止流体ＢＦを斜め前方に噴射するとき、後方堰止下部材５００Ｄから噴射された後方堰止流体ＢＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量は、外面冷却下部材４００Ｄから噴射される冷却流体ＣＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量よりも大きい。同様に、好ましくは、後方堰止左部材５００Ｌから後方堰止流体ＢＦを斜め前方に噴射するとき、後方堰止左部材５００Ｌから噴射された後方堰止流体ＢＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量は、外面冷却左部材４００Ｌから噴射される冷却流体ＣＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量よりも大きい。同様に、好ましくは、後方堰止右部材５００Ｒから後方堰止流体ＢＦを斜め前方に噴射するとき、後方堰止右部材５００Ｒから噴射された後方堰止流体ＢＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量は、外面冷却右部材４００Ｒから噴射される冷却流体ＣＦの運動量のうち、中空素管５０の外面上での軸方向運動量よりも大きい。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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、第１の実施形態の流体供給源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。
【０１６６】
なお、後方堰止機構５００の構成は、図２０〜図２５に限定されない。たとえば、図２１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２６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。
【０１６７】
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２７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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
また、図２８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２９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。
【０１７０】
後方堰止機構５００はさらに、図２０〜図２９と異なる構成であってもよい。たとえば、図３０及び図３１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３０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３０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３０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。
【０１７１】
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３１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。
【０１７２】
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。
【０１７３】
［第４の実施形態］
図３２は、第４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３２を参照して、第４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、前方堰止機構６００と、後方堰止機構５００とを備える。つまり、第４の実施形態による穿孔機１０は、第２の実施形態及び第３の実施形態を組合わせた構成を有する。
【０１７４】
本実施形態の前方堰止機構６００の構成は、第２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３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。
【０１７５】
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。
【０１７６】
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。
【０１７７】
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。
【０１７８】
以上の構成により、本実施形態による穿孔機１０では、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。
【０１７９】
なお、第４の実施形態の穿孔機１０において、前方堰止機構６００が図１８及び図１９に示す構成であってもよいし、後方堰止機構５００が図３０及び３１に示す構成であってもよい。
【実施例】
【０１８０】
第４の実施形態にて説明した、外面冷却機構、前方堰止機構及び後方堰止機構を用いて、穿孔圧延後の中空素管の冷却を模擬した試験（以下、模擬試験という）を実施し、前方堰止機構及び後方堰止機構による冷却流体の冷却区域以外での中空素管の外面接触抑制効果について検証した。【０１８１】
［模擬試験方法］
外径４０６ｍｍ、肉厚３０ｍｍ、長さ２ｍの中空素管を準備した。中空素管の長手方向における中央位置であって、かつ、中空素管の肉厚方向における肉厚中央位置及び外表面から２ｍｍ深さ位置に、熱電対を埋め込んだ。【０１８２】
熱電対が埋め込まれた中空素管を加熱炉にて、９５０℃で２時間加熱した。加熱された中空素管に対して、図４に示す構成を有する外面冷却機構４００を用いて、模擬試験を実施した。具体的には、加熱された中空素管を６ｍ／分の搬送速度で搬送し、外面冷却機構４００中を通過させた。このとき、中空素管の熱電対埋め込み位置が、外面冷却機構４００の冷却区域３２を通過するのに要した時間は１２秒であった。中空素管の搬送中、外面冷却機構４００により冷却区域３２に冷却水を噴射した。【０１８３】
上記の穿孔圧延後外面冷却模擬試験を実施して、試験中の熱電対埋め込み位置での熱伝達率を測定した。【０１８４】
［試験結果］
熱伝達率の測定結果を図３３に示す。図３３の横軸は、試験開始からの経過時間（搬送時間）（秒）を示す。縦軸は、熱伝達率（Ｗ／ｍ2Ｋ）を示す。【０１８５】
図３３を参照して、熱伝達率が上昇している期間は、熱電対埋め込み位置が冷却液により冷却されていたことを示す。上述のとおり、熱電対埋め込み位置が冷却区域３２を通過するのに要した時間は１２秒であった。これに対して、図１３を参照して、熱電対埋め込み位置が冷却液により冷却されていた時間は１６秒であり、熱電対埋め込み位置が冷却区域３２を通過するのに要した時間とほぼ同じであった。したがって、前方堰止機構６００及び後方堰止機構５００が、冷却区域３２より前方及び後方の中空素管外面に冷却液が接触するのを十分に抑制できた。【０１８６】
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。
【符号の説明】
【０１８７】
１  傾斜ロール
２  プラグ
３  マンドレルバー
１０  穿孔機
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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【国際調査報告】
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