CN1062197C

CN1062197C - 钢板表面的清理方法及清理装置

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Publication number: CN1062197C
Application number: CN95190817A
Authority: CN
Inventors: 清水益人; 足立明夫; 小川博之; 桑子浩; 白石昌司; 关根健生; 青山直俊; 金本则生
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1995-07-13
Publication date: 2001-02-21
Anticipated expiration: 2015-07-13
Also published as: EP0985462B1; DE69524045T2; KR100234565B1; KR960704650A; CN1134677A; DE69527162D1; DE69524045D1; CA2171958C; EP0719602A4; EP0719602A1; AU691009B2; EP0985462A1; AU2936495A; EP0719602B1; WO1996002334A1; DE69527162T2; US5884643A; CA2171958A1

Abstract

提供一种能够从例如热轧前的钢板表面充分除去铁鳞的钢板表面的清理装置。从除鳞机(40)的喷嘴(42、46)分别以100kg/cm²的喷出压力、60升/分的流量以及与钢板表面(32a)的法线成20°的角度向传送方向下游侧喷水(42a、46a)。另一方面，从喷嘴(44、48)也以同喷嘴(42、46)一样的喷射压力、流量及喷射角度喷水(44a、48a)，但喷射的方向是传送方向的上游侧。也即是，从各喷嘴(42、44、46、48)向传送方向上游侧及传送方向下游侧相互相反的方向交错喷水(42a、44、46a、48a)。

Description

钢板表面的清理方法及清理装置

技术领域

本发明涉及钢板表面的清理方法以及清理装置，例如，在热轧工序前从钢板表面除去铁鳞时使用的钢板表面的清理方法以及清理装置。

技术背景

在利用热轧制造热轧钢板时，通常，要将板坯装入加热炉内，在氧化气氛中在1100℃～1400℃的温度下加热数小时，然后将加热后的板坯在轧机上反复轧制，以达到所定厚度。由于数小时的高温加热，板坯表面生成了铁鳞，如果在没有充分去除铁鳞的情况下进行热轧，板坯表面就会渗进铁鳞形成疵点。如果残留疵点，则钢材的表面性能将显著下降，并且，这些疵点在进行弯曲加工等工序时，就会成为裂缝的起点，有严重损坏产品品质的危险。因此，一直以来，就提出了防止板坯表面(钢板表面)生成铁鳞疵点的方法。众所周知，作为该方法之一的例子就是，在与钢板传送方向大约垂直的方向上，安装以约100～150kg/cm2的压力喷水的水除鳞装置(以下就叫除鳞机)，从该除鳞机向钢板表面喷射高压水，将钢板表面生成的铁鳞剥离除去。

通常，上述除鳞机是并列配置多个，在每列除鳞机上，沿其纵长方向(钢板宽度方向)配设多个喷嘴，从各喷嘴向钢板表面喷水。为了防止由各喷嘴喷出的水所剥离的铁鳞进入设在钢板传送方向下游侧的轧机内，各除鳞机向钢板传送方向上游侧喷水。然而，从设在传送方向下游侧的除鳞机向传送方向上游侧喷出的水，在钢板表面流到设在传送方向上游侧的除鳞机喷出的水与钢板表面冲击的冲击区域。因此，设在传送方向上游侧的除鳞机喷出的水，不直接冲击钢板表面，而是冲击在从设在传送方向下游侧的除鳞机喷出并流过钢板表面的水上。其结果是，从设在传送方向下游侧的除鳞机喷出的水成了缓冲垫，降低了设在传送方向上游侧的除鳞机喷出的水对钢板表面的冲击力，有不能充分进行除鳞的危险。

另外，作为其他的除鳞方法，提出了这样的方案(参照日本特许公开昭和59-502113号公报)：如图21所示那样，从设在钢板10的传送方向12上游侧的冷却集管14向传送方向上游侧喷水14a，同时从设在传送方向12下游侧的冷却集管16向传送方向下游侧喷水16a，这样，以设在上游侧的冷却集管14喷出的水14a，如箭头14b所示那样，在钢板表面流向传送方向上游侧，而从设在下游侧的冷却集管16喷出的水16a，如箭头16b所示那样，在钢板表面流向传送方向下游侧，从各冷却集管14、16喷出的水在钢板表面上互不干涉，都能直接冲击钢板表面。

根据上述公报记述的方法，从各冷却集管分别喷出的水在钢板表面上互不干涉，而从一根冷却集管上配设的多个喷嘴喷出的水，由于是从各喷嘴扩散喷射，使相邻喷嘴喷出的水在钢板表面相互干涉。参照图22对钢板表面的水的干涉情况进行说明，图22是该干涉情况的平面示意图。

在除鳞时，必须在沿传送方向上传送的钢板的整个宽度喷水，所以，从各喷嘴喷出的水，要使一个除鳞机(图中未画出)上配置的相邻的喷嘴喷出的水在钢板表面10a的冲击区域20、22有部分重叠。虽然希望这部分重叠区域能尽量窄些，但随着钢板10厚度的变化，钢板10与喷嘴的距离也变化，使冲击区域的宽度改变，并且，由于喷嘴制造上的误差使冲击区域的宽度发生误差，所以，通常喷嘴布置成在钢板宽度方向形成5mm～10mm的重叠区域。

在重叠区域内，相邻喷嘴喷出的水相互碰撞而使冲击力下降。因此，不能充分除去铁鳞。为了缩小该重叠区域，考虑这样的方法，如图23所示那样，使相邻喷嘴喷出的水的冲击区域24、26相对钢板10的传送方向12前后错开，并且各喷嘴朝传送方向12上游侧喷水。但是，由于喷向传送方向12上游侧的水是扩散喷射出来的，所以冲击区域24的水在钢板表面10a上向传送方向12的上游侧扩展，这部分就成了喷向冲击区域26的水的缓冲垫。结果，在如箭头28所示的区域内，喷嘴喷出的水不能直接冲击钢板表面，该区域的铁鳞有可能不能充分除去。

为了解决这个问题，可考虑这样的方法：各喷嘴在传送方向上要有足够的距离，在从一个喷嘴喷出的水扩展到与另外喷嘴喷出的水冲撞区域之前，将这个喷嘴喷出的水从钢板表面排除。但是，采用这种方法，会产生这样的问题：必须有能使喷嘴在传送方向上离得足够远的空间，并且，在传送方向上相距足够远的各喷嘴喷出的水分别冲击的钢板表面温度条件不同，除鳞的条件或除鳞后的冷却条件不同等，给操作上带来麻烦。

另外，除去铁鳞时铁鳞是否容易剥离，除了与除鳞的水压等操作条件有关外，还受到铁鳞性质、即铁鳞的成分和组织等很大的影响。众所周知，特别是硅含量多的钢生成的一次铁鳞是非常难剥离的。其原因在于，含硅量高的钢在经高温加热被氧化时，钢中的硅容易氧化生成热塑性大的铁橄榄石(2FeO·SiO₂)，从而形成其组织与钢面接合很复杂的二次铁鳞。

例如，在对含硅量在0.1％以上的钢进行热处理时，上述二次铁鳞的量会显著增加。这种二次铁鳞如上所述那样不能容易地除去，所以，轧制后产品表面留下无数铁鳞疵点，显著降低了产品的工业价值。另外，除去一次铁鳞后生成的二次铁鳞，有时采用上述喷射高压水的方法不能充分剥离，所以，存在可能产生铁鳞疵点的问题。

作为解决这个问题的技术，在日本特开昭和60-1085号公报上披露了：“在将含硅量为0.10～4.00％的钢制成的板坯进行热轧来生产热轧钢板时，从轧制开始时间算起的累积压下量为65％以上，并且，板坯温度在1000℃以上的轧制期间内，用80～250kg/cm²的高压水喷射的除鳞累积时间在0.04秒以上的含硅钢热轧时的除鳞法”。另外，在日本特开平4-238620号公报上披露了：“在对具有难剥离铁鳞的钢种实施热轧来生产热轧钢板时，在精轧前，向钢板表面喷射高压水柱的除鳞方法，该高压水柱的冲击压力为单位喷射面积上大于20g/mm²小于40g/mm²，流量为大于0.1l/min·mm²小于0.2l/min·mm²

另外，作为剥离、除去难剥离铁鳞的喷嘴，日本特开平5-261426号公报上提出如下方案：“在纵向基板上设置整流通路的除鳞喷嘴”，展示了带整流器的除鳞喷嘴比过去的喷嘴增加了冲击力，所以对具难剥离性铁鳞的钢种是有效的。

但是，根据上述现有技术中的日本特公昭60-1085号所披露的技术，因为必须确保1000℃以上高温的入口温度(精轧前温度)，所以必须从加热炉内在高温下抽出钢板，这就存在单位产品耗能增加、铁鳞增多的问题。并且，因为是1000℃以上的高温，在压下量及除鳞时间上产生种种制约，所以使轧制作业也变得复杂。

另外，采用上述日本特开平4-238620号公报所示的技术，规定高压水柱的冲击压力及流量，利用瞬间的冲击力剥离铁鳞。可以认为，利用该技术，铁鳞的剥离量依赖于高压水柱的冲击压力，这一构思在“铁与钢”第77年(1991年)第9期登载的论文“热轧中高压水柱除鳞时的冲击压力”中有详细叙述。在该论文中披露的是高压水对铁鳞的急冷作用引起的热膨胀和剥离各种钢上生成的铁鳞的最低冲击压力来实施良好的铁鳞剥离的方案构思。但是，如果采用上述技术，铁鳞的大部分可以剥离，但侵入生铁内的铁鳞则不能除去而残留下来，因此，轧制后也还残留下叫作红色铁鳞的疵点，会有含硅量越多这种铁鳞疵点也越显著的问题。

另外，在上述日本特开平5-261426号公报上，虽然披露装有整流器的除鳞喷嘴的构造和性能，但没有披露在热轧现场的使用方法，例如喷嘴与钢板表面的最佳距离等。

另外，作为除去钢板表面生成的铁鳞的方法，还展示了这样的方法(参照日本特开平4-138815号公报)：从喷嘴喷出供给压力大于1000kg/cm²、小于10000kg/cm²的液体，使在液体的液滴区域生成的液滴冲击钢板表面来除去铁鳞。但是，采用这种方法，因为液体的供给压力在1000kg/cm²以上，所以，存在供给液体的设备的经济性和维护性恶化的问题。

鉴于上述情况，本发明的目的在于提供适用于如从热轧前的钢板表面除去铁鳞的钢板表面的清理方法和清理装置。

对本发明的描述

为达到上述目的，本发明的钢板表面清理装置，其特征在于，在采用向按所定方向传送的钢板表面喷射液体来清理该钢板表面的钢板表面清理装置中，设有以下构件：

(1)沿与传送方向交叉的方向延伸的液体供给管

(2)沿供给管的纵长方向，以交错朝向传送方向上游侧及传送方向下游侧的形式连接在供给管上，将供给管提供的液体向按所定的传送方向传送的钢板表面喷射的多个喷嘴。在此，上述多个喷嘴的设置，最好如图11所示那样，使过供给管141(141＇)纵向延伸的中心轴141a(141＇a)且垂直于通道线(170)的平面150(150＇)与喷嘴146、148(146＇、148＇)的喷射方向轴146c、148c(146＇c、148＇c)的交点x(x＇)位于较中心轴141a(141＇a)更靠近钢板32侧的位置。

另外，如图12、图13所示那样，最好在沿供给管141的纵向、以朝向传送方向上游侧的形式在供给管上连接的相邻的喷嘴148之间设防护板，其位置要比该喷嘴的前端148a更靠近在传送方向上传送的钢板侧。该防护板最好同上述情况一样也安装在图10所示的供给管41上。

为达到上述目的，本发明的钢板表面清理方法，其特征在于：在从配置在与钢板传送方向交叉的方向上的多个喷嘴向钢板表面喷射液体以清理该钢板表面的钢板表面清理方法中，是从多个喷嘴中相邻的喷嘴分别以相反的方向，向传送方向上游侧及传送方向下游侧喷射液体，使液体冲击钢板表面，从而清理该钢板表面。

在此，从喷嘴喷射液体的角度最好是在与钢板表面的法线成5°～45°的范围内。

另外，钢板表面温度最好在850℃以上，从喷嘴喷出的液体流中的液滴流区域所产生的液滴冲击上述钢板的表面而进行清理。

并且，当钢板的含硅量在0.5wt％(重量百分比)以上时，最好使该钢板的表面温度在850℃以上，在喷射压力P与喷射量W满足下式的条件下，从喷嘴喷出的液体流中的液滴流区域所产生的液滴冲击钢板表面而对钢板表面进行清理。

p(kg/cm²)×w(l/cm²)≥0.8×(wt％Si)

在此，喷嘴与钢板表面的距离L最好在满足下式的范围内。

y_L≤L≤y_H

y_H=390000/(x+360)+p/5-960

y_L=390000/(x+360)+p/29-960

10≤x≤50

p：液体的喷射压力(kg/cm²)

x：喷嘴的扩张角(度)

另外，在喷射液体时，最好将液体整流后喷出。

并且，随着液体喷射压力的增减，最好根据下式调节喷嘴与钢板之间的距离。

L=y

y=390000/(x+360)+p/10-960

p：液体的喷射压力(kg/cm²)

x：喷嘴的扩张角(度)

在本发明的钢板表面清理装置上，因为多个喷嘴是沿供给管纵向以交叉朝向传送方向上游侧和传送方向下游侧的形式连接在供给管上的，因此，从相邻的喷嘴喷出的液体分别在钢板表面上向传送方向上游侧和传送方向下游侧互相相反的方向流动扩散，不会流到从相邻的其它喷嘴喷出的液体在钢板表面的冲击区域。结果，从各喷嘴喷出的液体直接冲击钢板表面，能够充分地清理钢板表面。另外，因为各喷嘴喷出的液体在冲击钢板表面之前，相邻喷嘴喷出的液体的方向是相反的，所以从各喷嘴喷出的液体不相互干涉，不会降低对钢板表面的冲击力。

在此，每个喷嘴的配置是使过沿供给管纵向延伸的中心轴并垂直于通道线的平面与喷嘴喷射方向轴的交点，位于较沿供给管纵向延伸的中心轴更靠近该钢板侧的位置；这样，能够保持喷嘴与钢板之间的距离及液体的喷射角度分别在所设的值，使设在清理装置周围的设备与喷嘴之间不相互干涉。结果，不仅能实现清理装置的小型化，还能实现包括清理装置周围设备在内的整体设备配置的小型化。

另外，在沿供给管的纵向以朝向传送方向上游侧的形式在供给管上连接的相邻喷嘴之间设备防护板，其位置要比该喷嘴的前端更靠近沿传送方向上传送的钢板侧，这样，即使是传送前端部或后端部翘曲的形状不好的钢板，因为其前端部或后端部只会触到防护板，而不会触到喷嘴，所以，可防止钢板对喷嘴的损坏。结果，降低了喷嘴的更换频率，所以，可望在降低维护成本、提高设备运转率(防止因喷嘴损坏引起的停产)上获得经济效益。

根据本发明的钢板表面清理方法，是从相邻的喷嘴分别向钢板传送方向上游侧及传送方向下游侧两个相反的方向喷射液体。具体地说，从相邻喷嘴的一方向传送方向上游侧喷射液体，而从相邻喷嘴的另一方则向传送方向下游侧喷射液体。因此，从相邻喷嘴喷出的液体分别在钢板表面上向传送方向上游侧和传送方向下游侧两个相反的方向流动和扩散，不会流到相邻的其它喷嘴喷出的液体在钢板表面的冲击区域。结果，从各喷嘴喷射的液体直接冲击钢板表面，所以能充分清理钢板表面。另外，各喷嘴喷射的液体在冲击钢板表面之前，其喷出的液体方向相反，所以，各喷嘴喷出的液体不相互干涉，不会降低对钢板表面的冲击力。并且，根据本发明的钢板表面清理方法，因为各喷嘴在传送方向上不要求相隔足够远，而是各相邻喷嘴交替改变喷出的液体方向，所以，不会发生操作上不希望产生的以下问题：为了配置多个喷嘴，在传送方向上必须有大的空间，除鳞条件或由除鳞带来的冷却条件不同等。

在此，当以相对钢板表面的法线不足5°的喷射角度从喷嘴喷出的液体时，钢板表面的液体流有流向与喷射方向相反方向的可能。另外，因为喷出的液体对钢板表面的冲击力决定于冲击钢板表面的液体速度中相对于钢板表面的垂直分量，所以，当从喷嘴喷出的液体喷射角度相对钢板表面的法线超过45°时，给予钢板表面的冲击力有减弱的可能。因此，从喷嘴喷出的液体喷射角度最好相对钢板表面的法线在5°～45°的范围内。

另外，当钢板温度在850℃以上，在液滴流区域生成的液滴冲击钢板表面时，即使是侵入金属材料内的铁鳞也能除去，从而可更进一步地清理钢板表面。

另外，对含硅量在0．5wt％以上的钢，因为冲击钢板表面的喷射液体其喷射压力P和喷射量W满足所定的条件，所以，即使由于含有硅，在与钢的界面接合生成具有复杂组成的特殊组织的二次铁鳞时，也能将这层二次铁鳞除去，从而更进一步清理钢板表面。

在此，喷嘴与钢板表面的距离L在上述所定范围内，能设定与液体喷射压力对应的最佳距离，能高效地清理钢板表面。

并且，当液体经整流后喷出时，与没有整流的情况相比，喷嘴离钢板表面的距离L大，所以，可防止钢板对喷嘴的损坏。

并且，当喷嘴与钢板的距离随液体喷射压力的增减而增减时，可根据液体喷射压力来设定最佳距离，从而能更有效地清理钢板表面。

下面，对前面叙及的液滴流区域进行说明。

使在液滴流区域生成的液滴冲击钢板表面而对钢板表面进行清理的方法，是利用水射流的侵蚀作用。关于水射流的侵蚀作用，“水射流技术辞典”(日本水射流学会编；丸善株式会社出版)中有详细的叙述。图1为水射流在空气中高速喷水流动特性示意图。使用水射流具有以下特点当在图1所示的空气中高速喷水流动特性示意图的液滴区域中产生的液滴冲击被冲击物时，由于液滴的迅速压缩产生冲击波，利用该冲击波的水击作用侵蚀被冲击物，可以确认，冲击面上压力上升到液体喷射时压力的数倍以上。

图2A是显示用于水射流的喷射型喷嘴示意透视图，图2B是显示一般热轧中使用的除鳞用扁平喷嘴示意透视图。如图2所示，热轧中一般使用的除鳞喷嘴2，与在水射流中使用的喷射型喷嘴4不同，必须使从除鳞喷嘴2中喷出的液体冲击热轧材料的整个宽度。因此，一般在热轧材料的宽度方向上设置被称作为扁平喷嘴的喷嘴，从该喷嘴喷射的液体6在热轧材料的宽度方向上扩展。

下面，对使用上述扁平喷嘴的实验进行说明。在该实验中，使用如图2B所示的扁平喷嘴对铝板进行侵蚀实验。

在该实验中，使用扩张角为30度的扁平喷嘴，水的喷射压力为450kg/cm²、流量为100 l/min，改变喷嘴与铝板间的距离(喷射距离)，测定30秒的侵蚀量。该侵蚀量的测定是通过求出实验前后铝板的重量差来进行的。实验结果如图3所示。图3的纵坐标所示为30秒的侵蚀量(g/30s)，横坐标为喷射距离(mm)。如图3所示，可以清楚了解即使是扁平喷嘴也与水射流的情况一样，存在连续流区域、液滴流区域、液滴扩散区域、并存在明显的侵蚀峰值。

下面，使用与上述实验相同的喷嘴，以JIS规格中的Al5052做实验材料，改变水的喷射压力进行实验。图4是实验结果。图4中的纵坐标和横坐标与图3的纵坐标和横坐标相同。由图4了解到，随着水喷射压力的上升，侵蚀峰值位置20对应于喷嘴距离(离材料的距离)也越远，侵蚀峰值位置的变化与水的喷射压力成比例。

在此，将图3及图4实验中所用Al的成分及特性参数值列于表1及表2中。图3的实验中使用的是表1所列的纯Al，图4的实验中使用的是表2所列Al5052。

表l 纯Al(Al050)

(wt％)

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Zn	Cr	Ti	Al
0．25	0．40	0．05	0．05	0．05	0．05	-	0．03	99．5以上

拉伸强度 10〔kg/mm²〕

布氏硬度 26〔10/500〕

表2 Al5052

(wt％)

Si	Fe	Cu	Mn	Mg	Zn	Cr	Ti	Al
0．25	0．40	0．10	0．10	2．2～2．8	0．10	0．15～0．35	0．03	其余

拉伸强度 23〔(kg/mm²〕

布氏硬度 60〔10/500〕Al5052在材质上强度较大、较难侵蚀

使用与上述实验相同的喷嘴，以Al5052作实验材料，水的喷射压力为450kg/cm²，求出水的扩张角与侵蚀峰值位置的关系。该侵蚀峰值的位置显示了喷嘴与试验材料表面的最佳距离。该结果示于图5上，图5的纵坐标为最佳距离，横坐标为水的扩张角度。从图4、图5可用下式表示扩张角度、水的喷射压力以及侵蚀峰值位置(最佳距离)的关系：

y=390000/(x+360)+p/10-960

其中y：最佳距离(mm)

x：从扁平喷嘴喷出的水的扩张角度(度)

p：水的喷射压力(kg/cm²)

上式的适用范围是：10度≤x≤50度

从图4可以确认随着水的喷射压力的变化，侵蚀峰值的位置也变化，同时，还了解到在锓蚀峰值的周围，存在与侵蚀峰值处的侵蚀量相比并无太大差别的范围。因此，从图4可以得出扁平喷嘴的侵蚀值侵蚀峰值的5成以上的范围是

y_L≤扁平喷嘴与板材表面的距离(L)≤y_H

y_L=390000/(x+360)+p/5-960

y_H=390000/(x+360)+p/29-960

另外，从扁平喷嘴喷出的水，因为要求其在横跨板材表面的宽度上流量均匀分布，所以，如果采用扩张角度小于10度的喷嘴，就必须增加喷嘴数量。另一方面，如果喷出水的扩张角度大于50度，虽然喷嘴的个数减少，但因为角度过分扩张，所以在板材表面宽度方向上流量分布难以均匀。因此，喷嘴的扩张角度最好设定在10度以上50度以下。并且，对于喷嘴与板材表面的距离，如果喷嘴过分靠近板材表面，喷嘴易碰到板材表面而损坏，板材表面有产生疵点的危险。因此，最好两者能尽量离得远些。但是，有效地利用喷嘴喷出的冲击力对除鳞等的板材表面的清理是非常重要的，从这点考虑，在设备设计中，最好将喷嘴与板材表面的距离设定在侵蚀的峰值位置和离该峰值位置更远的但能有效发挥冲击力的位置之间的范围内。

另外，结合喷射的喷射条件(例如，喷射压力)，设定喷嘴与板材表面间的最佳距离，可以更有效地进行除鳞。

下面，就使用带整流器的扁平喷嘴和不带整流器的扁平喷嘴对铝板进行侵蚀实验的结果进行说明。实验中，使用扩张角为30度的扁平喷嘴，水的喷射压力为450kg/cm²，流量为100l/min，改变喷嘴与铝板间的距离(喷射距离)，测定30秒的侵蚀量。该测定如前所述那样，是通过求出实验前后铝板的重量差来进行的。

实验结果如图6所示。图6的横坐标为喷射距离(mm)、纵坐标为侵蚀量(g/30s)。如上所述那样，可以清楚地了解到，即使是扁平喷嘴，也同水射流的情况一样，存在着连续流区域、液滴流区域、液滴的扩散区域，并存在明显的侵蚀峰值。另外，从整流器的效果来看，使用不带整流器的喷嘴时，侵蚀峰值的喷射距离在50mm附近，喷嘴与板材表面的距离相当近。因此，有因板材振动或厚度的变化而使喷嘴与板材接触的危险。而使用带整流器的喷嘴，因为侵蚀达到峰值的位置可以远离表面，所以能防止喷嘴的损坏和板材产生疵点等。

下面，就液体冲击钢板表面对钢板表面进行清理时，钢板表面的上限温度进行说明。

从侵蚀的角度，钢材的温度越高，材质的强度越低越有利。但是，实际中，温度的上升会导至加热炉燃料的单位耗量上升，在加热炉内板坯的氧化损耗增大等，这是我们所不希望的。因此，实际中，根据钢材材料性质决定的抽出温度受到速率的控制，并且所选择的液体冲击钢板表面的条件要符合该抽出温度。

一般，加热炉的抽出温度最高为1300℃，该温度成为实际上的最高温度。另外，当精轧前清理钢板表面时，存在着决定于钢板材料性质的温度下限，却并无明确的温度上限。但是，钢板温度的过度上升，与上述情况一样，会异至燃料单位耗量的上升，加热炉内板坯的氧化损耗增大等，这是我们所不希望的。因此，钢板的最高温度实际上在1000℃左右。

图面的简单说明

图1为水射流在空气中高速流动的特性示意图。

图2A为显示用于水射流的射流型喷嘴示意透视图，图2B为显示热轧中用于除鳞的扁平喷嘴的示意透视图。

图3为显示采用扁平喷嘴对铝板进行侵蚀实验的结果的曲线图。

图4为使用扁平喷嘴通过改变水的喷射压力，对Al5052板的侵蚀实验结果的曲线图。

图5为使用扁平喷嘴，水的喷射压力为450kg/cm²，以Al5052板作为实验材料的实验结果的曲线图。

图6为使用带整流器的喷嘴和不带整流器的喷嘴对铝板进行侵蚀实验的结果的曲线图。

图7为从钢板上方看的除鳞机喷嘴所喷出的水的示意图。

图8为从钢板侧面看的图7所示除鳞机的示意图。

图9为流过钢板表面的水被轧辊堵住的状态示意图。

图10为一例除鳞机的配置示意图。

图11显示了除鳞机构造的一个例子，图11A为示意图，图11B为透视图。

图12为防护板的侧视图。

图13为防护板的平面图。

图14为显示从SS400钢板上除去铁鳞实验结果的坐标图。

图15是从含硅量为1.5wt％的钢板上除去铁鳞的实验结果与过去方法进行比较的坐标图。

图16是从含硅量分别为0.6wt％、1.0wt％、1.5wt％的三种钢板上除去铁鳞的实验结果的坐标图。

图17是显示用于将水整流后喷出的实验所用的扁平喷嘴的示意结构图。

图18是使用图17所示扁平喷嘴的实验结果中喷射距离与侵蚀量关系的坐标图。

图19是使用图17所示扁平喷嘴的实验结果中整流距离与侵蚀峰值位置间的关系的坐标图。

图20是从含镍量为1.1wt％、2.0wt％、3.0wt％的三种钢板除去铁鳞的实验结果的坐标图。

图21是从钢板侧面看的过去方法喷水的喷嘴布置图。

图22是显示从相邻喷嘴分别喷出的水干涉情况的示意图。

图23是显示从相邻喷嘴分别喷出的水干涉的其他情况示意图。

实施本发明的最佳形式

以下，参照图面对本发明进行说明。在此，就以下情况进行说明：使用二台在与钢板传送方向大至成直角的方向上配设有多个喷嘴的除鳞机(本发明的清理装置例子之一)，从精轧前的钢板表面除去铁鳞。

图7是从钢板上方看的喷嘴喷水时的除鳞机示意图，图8是从钢板侧面所视图1中除鳞机示意图。

在沿传送方向30传送的钢板32上方配设除鳞机40、50。除鳞机40、50分别配有沿与传送方向30大至垂直的方向上延伸的冷却集管(本发明中供应管例子之一)41、51，在各冷却集管41、51上分别设有四个喷嘴42、44、46、48以及52、54、56、58。在传送方向上较除鳞机50更下游侧，配设除鳞机60以堵住从除鳞机50喷出的水，除鳞机60上也配设4个喷嘴62、64、66、68。另外，在传送方向上较除鳞机60更下游侧，设轧制钢板32的轧辊70。

除鳞机40的喷嘴42、46分别以与钢板表面32a的法线成20°的喷出角向传送方向的下游侧喷出喷射压力为100kg/cm²、流量为60升/分的水42a、46a。另一方面，从喷嘴44、48也喷出与喷嘴42、46具有同样喷射压力、流量和喷出角度的水44a、48a，但喷射的方向是传送方向的上游侧。也即是说，从各喷嘴42、44、46、48沿传送方向上游侧及传送方向下游侧相反方向交错喷出水42a、44a、46a、48a。从各喷嘴42、44、46、48分别喷出的水42a、44a、46a，48a在冲击区域42b、44b、46b、48b冲击钢板表面32a。结果，从相邻的喷嘴42、44、46、48喷出的水分别在钢板表面32a上向传送方向上游侧和传送方向下游侧相反的方向扩散，而不会流到相邻其他喷嘴喷出水的冲击区域。因此，由于从各喷嘴喷出的水直接冲击钢板表面32a，所以，能从钢板表面32a充分除去铁鳞。另外，因为从相邻的喷嘴42、44、46、48喷出的水在冲击钢板表面32a之前，相邻喷嘴的水喷出方向相反，所以从各喷嘴喷出的水流互不干涉，不会降低向钢板表面32a的冲击力。

从除鳞机50的喷嘴54、58喷出与喷嘴42、46条件相同的水流54a、58a，在冲击区域54b、58b冲击钢板表面32a。另一方面，从喷嘴52、56喷出与喷嘴44、48同样条件的水流52a、56a，在冲击区域52b、56b冲击钢板表面32a。因此，可产生与除鳞机40同样的效果。

从除鳞机40的喷嘴46和除鳞机50的喷嘴56喷出的水流46a、56a，如图8所示那样，在钢板表面32a区域80处相互碰撞彼此堵住。因此，从喷嘴46喷出的水46a不能扩散到冲击区域56b内，而另一方面，从喷嘴56喷出的水56a也不能扩散到冲击域46b内。从喷嘴42喷出的水42a和从喷嘴52喷出的水52a也一样。

另外，如图8所示，从除鳞机50的喷嘴54、58喷出的水54a、58a在钢板表面32a上向传送方向的下游、即轧辊70扩散流动。在该水54a、58a中含有铁鳞等异物，该异物一旦进入轧辊70，就可能使钢板32留下疵点。因此，让从除鳞机60的喷嘴62、64、66、68喷出的水62a、64a、66a、68a将流过钢板表面32a的水堵在区域90内。这样，就可防止异物进入轧辊70内。

图9所示为用一对辊子100取代图8中的喷嘴60将流过钢板表面32a的水堵在区域90内的方法示意图，与图8中相同的构件采用同一符号表示。流过钢板表面32a的水也可用辊子100堵住，可防止异物流到轧辊70内。

下面，对除鳞机40的构造进行说明，并且，除鳞机50具有同样的结构。

图10所示为除鳞机40构造的一例，图11所示为除鳞机40构造的另例。

如图10所示那样，除鳞机40在与钢板32的传送方向大约垂直的方向上延伸设有供水用冷却集管41，在该冷却集管41上连接有四个喷嘴42、44、46、48(图10中所示为喷嘴46、48)。另外，除鳞机40在钢板32的另一侧与冷却集管41相向的位置设有冷却集管41＇，该冷却集管41＇上也连接有四个喷嘴42＇、44＇、46＇、48＇(图10中所示为46＇、48＇)。并且，在钢板32的前端设有防止钢板卷入钢板导轨(图中未画)的护板34，设在传送方向30上冷却集管41＇的上游侧。

各喷嘴42、44、46、48(42＇、44＇、46＇、48＇)如上所述，是沿冷却集管41(41＇)的纵向以交错朝向传送方向上游侧和传送方向下游侧的状态连接在冷却集管41(41＇)上的。喷嘴46、48(46＇、48＇)沿其纵向延伸的中心轴46c、48c(46＇c、48＇c)与冷却集管41(41＇)纵向延伸的中心轴41a(41＇a)相交。喷嘴46、48的前端与钢板32只相距H1，另外，中心轴46c、48c与钢板32相交的位置只相距L1。

另一方面，图11所示的除鳞机140其基本构成与除鳞机40相同，但喷嘴的连接位置和其长度与除鳞机40的喷嘴情况不同。

如图11所示，除鳞机140设有沿与钢板32传送方向30大至垂直的方向延伸的供水用冷却集管141，该冷却集管141上连接有例如四个喷嘴142、144、146、148(图11上示出了146、148)。另外，除鳞机140在钢板32的另一侧与冷却集管141相向的位置设有冷却集管141＇在该冷却集管141＇上也连接有四个喷嘴142＇、144＇、146＇、148＇(图11上示出了146＇、148＇)。并且，在钢板32的前端设有防止钢板卷入钢板导轨(图中未画)的护板134，设在传送方向30上冷却集141＇的上游侧。

各喷嘴142、144、146、148(142＇、144＇、146＇、148＇)沿冷却集管141(141＇)的纵向以交错朝向传送方向上游侧和传送方向下游侧的状态连接在冷却集管141(141＇)上。该连接位置，是使喷嘴146、148(146＇、148＇)的喷射方向轴146c、148c(146＇c、148＇c)与过沿冷却集管141(141＇)纵向延伸的中心轴141a(141＇a)垂直于通道线(170)的平面150(150＇)的交叉点x位于较中心轴141a(141＇a)更靠近钢板32侧的位置。喷嘴146、148的前端与钢板32相H2，另外，中心轴146c、148c与钢板32相交的位置相距L2。

图10中所示除鳞机40与图11中所示除鳞机140相比，两者的基本结构元件没有差别，如上所述，只是各喷嘴的长度与其连接位置不同。即使喷嘴142、144、146、148(142＇、144＇、146＇、148＇)的长度比喷嘴42、44、46、48(42＇、44＇、46＇、48＇)的长度短，也能使距离H1和距离H2相同，并且，可使距离L2缩短到距离L1的0.8倍。这样，如图11所示的除鳞机140，可完全防止设置在除鳞机140周围的设备与喷嘴相互干涉，并且，不仅能实现除鳞机140的小型化，还可实现包含除鳞机140周围配置的设备在内的整体设备的小型化。另外，为便于除鳞机140的保养，有时在冷却集管141绕其中心轴141a转动时使喷嘴142、144、146、148也转动。即使是这种时候，因为能缩短喷嘴142、144、146、148的转动半径，所以可完全防止与周围设备冲突。喷嘴142、144、146、148的转动半径是喷嘴42、44、46、48转动半径的0．9倍。并且，距离L2缩短的部分，能使护板134比护板34更长，所以可充分实现护板的防止卷入功能。

下面，对除鳞机140上设置的防护板进行说明。另外，除鳞机150上也设有同样的防护板。

图12为防护板的侧视图，图13为防护板的平面图，所示为冷却集管上连接有多个喷嘴的情况。

防护板160是防止钢板32与喷嘴接触或碰撞的设备，其形状为栉齿状。防护板160的防护部分162以朝向钢板32传送方向30上游侧的状态设在与冷却集管141连接的相邻的喷嘴之间，比喷嘴148的前端148a更靠近钢板32侧的位置。

例如图12所示，当前端部分33或后端部分(图中未画)翘弯的形状不好的钢板传送过来的时候，钢板32与防护板160的防护部分162接触或碰撞，所以，可防止钢板32与喷嘴148的接触或碰撞。从而防止钢板32将喷嘴148碰损，可降低喷嘴148的更换频率。所以，在降低维护成本，因能防止喷嘴148碰损而引起生产线停止从而提高设备运转率方面也可望获得经济效益。另外，在上述例子中，虽然相邻的喷嘴148之间全都配置了带防护部分162的防护板160，但也可不必在所有喷嘴之间设置，而是每隔一个喷嘴或二个喷嘴设置防护部分162。另外，最好如图12、图13中所示那样，将防护部分162设在喷嘴148(48)之间成栉齿状，并且从侧面看，防护部分162跨过喷嘴中心轴148c(48c)。这样，可保护喷嘴148(48)、146(46)喷射液体。并且，可如图10所示那样，将防护板160设在除鳞机上。

下面，说明一下钢板表面清理方法的实施例。在此，将对本发明的钢板表面清理方法用于从高温的钢板表面剥离并除去铁鳞的除鳞法的例子进行说明。

首先，参照图14，对列于JIS规格上的SS400号钢板除去铁鳞的实验进行说明。图14所示为表示实验结果的坐标图，其横坐标为钢板表面温度，纵坐标为侵蚀量。侵蚀量的测定是通过求实验前后钢板的重量差来进行的。

在实验中，采用图7所示的除鳞机40，使用扩展角为30度的除鳞用扁平喷嘴，该喷嘴到钢板表面的距离为100mm。如图14所示，可以明确了解当钢板的温度在850℃以上，水的喷射压力为300kg/cm²以上时，钢板确实被侵蚀。通常，精轧前的板材温度在900℃以上，为了使该板材的表面确实被侵蚀，水的喷射压力必须在300kg/cm²以上。

下面，参照图15，对从含硅量为1.8wt％的钢板除去铁鳞的实验与过去的方法进行比较说明。

该实验是针对容易生成叫作红色氧化铁皮的难以除去的铁鳞的含硅钢，在调整操作条件使钢板表面温度到950℃后，利用侵蚀力进行除鳞的实验。并且，在该实验中，使用图7中所示的除鳞机40，采用扩展角为30度的除鳞用扁平喷嘴。

图15为显示实验结果的坐标图，横坐标为水的喷射压力与喷向单位钢板表面的水量的乘积，纵坐标为铁鳞的面积剥离率。铁鳞面积剥离率的测定是通过求实验前后钢板的铁鳞的面积差来确定。另外，钢板除硅以外，还含有0.07wt％碳、1．7wt％锰。

如图15所示，根据本发明由设定必要的喷射压力和必要的水量(喷射到钢板单位面积上水的供应量)，可进行良好的铁鳞剥除。另外，在过去的方法中，为了便于维护及防止钢板通过时钢板触及扁平喷嘴，一般地喷嘴与钢板的距离设为200mm以上。所以，本实验中设为200mm。另一方面，在本发明的方法中，还根据图4所示的实验结果来设定喷嘴与钢板间的距离。两种方法中，流量的变化都是与喷嘴口径的改变对应的。如图15所示，采用本发明进行除鳞时，与过去的方法相比，铁鳞有明显的减少。另外，在本发明中，虽然与过去的方法相比，由于钢板与喷嘴的距离较近而必须有防止钢板通过时触及等的措施。但除去铁鳞的性能却显著提高，其优越性是很明显的。喷嘴与钢板的接触，可用图13所示的防护板160防止。另外，考虑到设备的维护性及经济性，水的喷射压力不到1000kg/cm²就行。并且，在这里虽然所示为含硅钢的例子，但即使对其他剥离性差的铁鳞也能使用本发明的清理方法，其侵蚀的原理具有广泛性。

下面，参照图16，对从含硅量分别为0.6wt％、1.0wt％、1.8wt％的三种钢板除出铁鳞的实验进行说明。

图16为显示实验结果的坐标图，横坐标与纵坐标与图15中坐标一样。另外，实验条件也与图15的实验条件相同。

如图16所示，随着硅含量的增加，应该侵蚀的量也增加，所以，必须增加水的喷射压力或水量。根据图16，了解到只要满足下面的条件：

水的喷射压力×喷向钢板表面的水量≥0.8×(％Si)[kg/cm²×l/cm²×％Si]

则硅(Si)含量在0.5wt％以上的钢种，都能完全除去红色铁鳞。另外，如果从设备的维护性及经济性考虑，水的喷射压力不到1000kg/cm²就行。

上述实施例，是利用除鳞机上扁平喷嘴也存在水射流的冲击力(水击力)，在获得该冲击力最佳距离处进行除鳞的例子。结果，利用液滴具有的冲击力，能够侵蚀铁鳞及铁鳞下面的金属本身，所以，即使渗入金属内的铁鳞也能完全去除。这样，与利用冲撞力进行铁鳞剥离的过去的方法相比，本发明大大提高了铁鳞面积的剥离率。

下面，参照图17、图18、图19，对水流经整流后喷出的实验进行说明。在该实验中，使用铅板，采用具有30度扩展角的除鳞用扁平喷嘴，水的喷射压力设为150Kg/cm²，喷向单位面积铅板上的水量为78.0 l/min，改变喷嘴到铅板表面的距离。图17是用在实验中的扁平喷嘴的结构简图，图18为显示喷射距离与侵蚀量的关系的坐标图，图19为显示整流距离与侵蚀的高峰位置之间关系的坐标图。

如图18、图19所示，如果加长整流器90(参照图17)的长度，即使在同样的喷嘴条件下，侵蚀高峰的位置也会变化。整流距离缩短，侵蚀高峰的位置靠近喷嘴，而随着整流距离加长，则侵蚀高峰的位置离喷嘴逐渐变远，最后，该值趋向定值。

在对传送中的板材进行除鳞时，板材的下侧有辊子保护，而上侧则没有辊子的保护。所以，变形的板材一旦突出来，就会碰到喷嘴前端92(参照图17)，有碰坏喷嘴的危险。因此，虽然可望在离开板材的位置处喷水，但在不能发挥水击力作用的位置上，就达不到除鳞的效果。因此，最好设置整流器，并安装足够长尺寸的整流器，使其在尽可能远离板材的位置上产生水击力。

下面，对含镍(Ni)钢使用本发明的钢板表面清理方法的实施例进行说明。

对含镍钢，也进行与上述含硅钢同样的实验。对于镍钢，其产生红色铁鳞时的含量比硅的含量高。根据图20，对镍也同硅一样，要除去铁鳞，也要满足以下必要的除鳞条件：

水的喷射压力×喷向钢板表面的水量≥

0.4×[％Ni][kg/cm²×l/cm²×％Ni]

另外，一般的除鳞，有加热炉出口(粗轧前)处的除鳞(RSB：除去在加热炉内产生的一次铁鳞)和精轧前的除鳞(FSB：除去二次铁鳞)。虽然对于含硅钢，在FSB时必须实施高压除鳞，但对普通钢或其他钢种，在RSB时可完全除去一次铁鳞，在去铁鳞疵点上非常有效，本方法(超高压除鳞)无论对RSB或FSB都有效。

在上述实施例中，虽然试验的材料是板状材料，但本发明对棒钢或H型钢这样的条形钢也适用。

产业上的应用

根据以上的说明，本发明可用于除去例如热轧钢板上生成的难剥离的铁鳞。

Claims

1．一种钢板表面的清理装置，其中，向沿所定方向传送的钢板表面喷射液体，清理该钢板表面，其特征在于，该清理装置包括：

一根沿与上述传送方向交叉的方向延伸的、供给液体的供给管，

多个沿该供给管的纵向以交错朝向上述传送方向上游侧和上述传送方向下游侧的形式连接在上述供给管上、并将上述供给管提供的液体向沿上述所定传送方向传送的钢板表面喷射的喷嘴。

2．如权利要求1所述的钢板表面的清理装置，其特征在于，上述多个喷嘴设置成，使过上述供给管(141(141＇))纵向延伸的中心轴(141a(141＇a))且垂直于通道线(170)的平面(150(150＇))与上述喷嘴(146、148(146＇、148＇))的喷射方向轴(146c、148c(146＇c、148＇c))的交点(x(x＇))位于较上述中心轴(141a(141＇a))更靠近该钢板侧(32)的位置。

3．如权利要求1或权利2所述的钢板表面的清理装置，其特征在于，在沿上述供给管(41、141)的纵向、以朝向上述传送方向上游侧连接在上述供给管上的相邻喷嘴之间设置有防护板，其位置较该喷嘴的前端(48a、148a)更靠近在上述传送方向上传送的钢板侧。

4．一种钢板表面的清理方法，其中，设置在与钢板传送方向交叉的方向上的多个喷嘴向上述钢板表面喷射液体以便清理该钢板表面，其特征在于，上述多个喷嘴中相邻的喷嘴分别以相反方向，向上述传送方向上游侧和上述传送方向下游侧喷射上述液体，使上述液体冲击上述钢板表面以清理该钢板表面。

5．如权利要求4所述的钢板表面的清理方法，其特征在于，液体是以与钢板表面的法线成5°-45°范围内的角度从上述喷嘴喷出的。

6．如权利要求4所述的钢板表面的清理方法，其特征在于，上述钢板表面温度在850℃以上，在上述喷嘴喷出的上述液体流中液滴流区域所产生的液滴冲击上述钢板表面以便进行清理。

7．如权利要求4所述的钢板表面的清理方法，其特征在于，当钢板的含硅量在0.5wt％以上时，将上述钢板表面的温度设在850℃以上，在喷射压力p与喷射量w满足下式的条件下，以在上述喷嘴喷出的液体流中液滴流区域所产生的液滴冲击上述钢板表面，从而清理钢板表面，

p(kg/cm²)×w(l/cm²)≥0.8×(wt％Si)

8．如权利要求6或7所述的钢板表面的清理方法，其特征在于，上述喷嘴与上述钢板表面间的距离L在满足下式的范围内，

y_L≤L≤y_H

y_H=390000/(x+360)+p/5-960

y_L=390000/(x+360)+p/29-960

p：液体的喷射压力(kg/cm²)

x：喷嘴的扩张角(度)

10度≤x≤50度。

9．如权利要求6或7所述的钢板表面的清理方法，其特征在于，在液体整流后从上述喷嘴喷出上述液体。

10．如权利要求6或7所述的钢板表面的清理方法，其特征在于，根据上述液体的上述喷射压力的增减，上述喷嘴与上述钢板表面间的距离L根据下式增减。

L=y

y=390000/(x+360)+p/10-960

p：液体的喷射压力(kg/cm²)

x：喷嘴的扩张角(度)。

11．一种钢板表面的清理方法，其中，从喷嘴喷射的液体冲击含硅量大于0.5wt％的钢板表面，从而清理该表面，其特征在于，上述钢板表面的温度在850℃以上，在喷射压力p和喷射量w满足下式的条件下，从上述喷嘴喷出的液体流中液滴流区域所生成的液滴冲击上述钢板表面，

p(kg/cm²)×w(l/cm²)≥0.8×(wt％Si)。

12．如权利要求11所述的钢板表面的清理方法，其特征在于，上述喷嘴与钢板表面的距离L设在满足下式的范围内，

y_L≤L≤y_H

y_H=390000/(x+360)+p/5-960

y_L=390000/(x+360)+p/29-960

p：液体的喷射压力(kg/cm²)

x：喷嘴的扩张角(度)

10度≤x≤50度。

13．如权利要求11或12所述的钢板表面的清理方法，其特征在于，在液体整流后将上述液体从上述喷嘴喷出。

14．如权利要求11或12所述的钢板表面的清理方法，其特征在于，根据上述液体的上述喷射压力的增减，上述喷嘴与上述钢板表面间的距离L根据下式增减，

L=y

y=390000/(x+360)+p/10-960

p：液体的喷射压力(kg/cm²)

x：喷嘴的扩张角(度)。