JP2000176533A - 熱間圧延材のデスケーリング方法 - Google Patents

熱間圧延材のデスケーリング方法

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JP2000176533A
JP2000176533A JP35915298A JP35915298A JP2000176533A JP 2000176533 A JP2000176533 A JP 2000176533A JP 35915298 A JP35915298 A JP 35915298A JP 35915298 A JP35915298 A JP 35915298A JP 2000176533 A JP2000176533 A JP 2000176533A
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rolled material
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Takayuki Honda
貴之 本田
Tetsuya Nakano
鉄也 中野
Masakazu Abe
政和 阿部
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Nippon Steel Corp
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  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 良好なデスケーリング能力を有し、かつ消費
電力量を減少させるために、熱間圧延材、即ち、圧延前
のスラブ、及び圧延中の圧延材のスケールを一列のヘッ
ダーで効率よく剥離する。 【解決手段】 熱間圧延材4の表面に高圧水を噴射させ
るデスケーリングノズル1、1a、1bを圧延材幅方向
に等間隔のピッチPtをもって複数配列し、熱間圧延材
4のスケールを剥離するデスケーリング方法において、
デスケーリングノズル1、1a、1bからの高圧水が熱
間圧延材4の表面に衝突する際に、高圧水が圧延材幅方
向に間隔L2 を有して衝突するように、デスケーリング
ノズル1、1a、1bをCn×P×Q×D2 ×sin2(θ
/2+β)/(L1 2×L2 )≧100〔N〕の式を満足
するように配列する。但し、L1 =2×H×tan(θ/
2) /cos α、L2 =Pt −L1 ×cos βである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延材、即ち
圧延前のスラブ、及び圧延中の圧延材のスケールを効率
よく剥離するデスケーリング方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】熱間圧延材のスケールを除去する方法と
して、圧延材上下面に高圧水を噴射する方法が多く提案
されている。ここで、従来の高圧水デスケーリング方法
の例を図4、図5により説明する。
【0003】図4(A)、(B)は圧延ラインに直角な
断面における圧延材(熱間圧延材)4とヘッダー(高圧
水ヘッダー)2の関係と、圧延材4の表面におけるスプ
レー水の噴射領域5、5a、5b、即ち,スプレー水が
圧延材4に衝突して形成される面とを示す。一般的なデ
スケーリング方法では、図4に示すようなノズル(デス
ケーリングノズル)1、1a、1bを数十個備えたヘッ
ダー2を圧延材4の幅方向に設置し、各ノズル1、1
a、1bより高圧水を噴射してスケールを除去してい
る。
【0004】また、図5は圧延ラインと平行な断面にお
ける圧延材4とヘッダー2との関係を示す。ノズル1の
向きは圧延材4の進行方向に対して傾斜して設けられ
て、一般的にそのノズル迎え角αはノズル1から圧延材
4に下ろした垂線から10〜15°程度になっている。
これは、圧延材4に衝突した高圧水によって剥離したス
ケールが高圧水と共に圧延材4の上面から即座に流れ落
ちるようにするためである。垂線距離Hがノズル高さと
なる。
【0005】従来、デスケーリング能力は単純に高圧水
の圧延材表面への衝突圧に比例し、図4に示すようにノ
ズル1から噴射される高圧水の噴射領域5を隣接するノ
ズル1a、1bの噴射領域5a、5bとオーバーラップ
させる(オーバーラップ幅6を持たせる)ことで、衝突
圧を圧延材4の幅方向に概ね均一にできると考えられた
きた。このとき、圧延材4の幅方向に対してノズル1、
1a、1bをノズル捻り角βで傾斜させることで、ノズ
ル1の高圧水スプレー3の両端部が両隣りのノズル1
a、1bの高圧水スプレー3a、3bと干渉しないよう
にし、衝突圧が低下するのを避けている。しかし、これ
はヘッダー2にノズル1、1a、1bを密に配置するた
め、デスケーリングに必要とする高圧水の流量が増大
し、ポンプ負荷向上によって消費電力量が増加する課題
を有していた。
【0006】また、噴射領域5と隣接する噴射領域5
a、5bに間隔を設けるデスケーリング方法が特開平9
−267121号公報に記載されている。これは、衝突
後の水流が干渉して高圧水スプレーの衝突力が低下する
ことを懸念して噴射領域に間隔を設けることを目的とし
ている。そのため、一列のヘッダーでは圧延材幅方向に
均一にスケールを剥離することは困難であり、図6に示
すようにデスケーリング装置として二列のヘッダー2
a、2bをそれぞれ圧延材幅方向にずらして設置し、一
列目ヘッダー2aのデスケーリング噴射領域7で剥離で
きなかった部分8を、二列目ヘッダー2bのデスケーリ
ング噴射領域9で剥離する必要がある。ノズルピッチP
tが拡大することにより高圧水ヘッダー当たりの必要と
するノズル本数が減少し高圧水流量は低減できるもの
の、2列の高圧水ヘッダーを有するため全体としては高
圧水流量が増加し、前述の先行技術と同様に消費電力量
が増加する課題が顕在化していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、良好なデス
ケーリング能力を有し、かつ消費電力量を減少させるた
めに、熱間圧延材、即ち圧延前のスラブ、及び圧延中の
圧延材のスケールを一列の高圧水ヘッダーで効率よく剥
離する熱間圧延材のデスケーリング方法を提供すること
を課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであって、その具体的な手段
としては、熱間圧延材の表面に高圧水を噴射させるデス
ケーリングノズルを圧延材幅方向に等間隔のピッチをも
って複数配列し、前記熱間圧延材のスケールを剥離する
デスケーリング方法において、前記デスケーリングノズ
ルからの高圧水が前記熱間圧延材の表面に衝突する際
に、該高圧水が圧延材幅方向に間隔を有して衝突するよ
うに、前記デスケーリングノズルを下記(1)式を満足
するように配列する Cn×P×Q×D2 ×sin2(θ/2+β)/(L1 2×L2 )≧100〔N〕 ・・・・(1) 但し、L1 =2×H×tan(θ/2) /cos α ・・・・・(2) L2 =Pt −L1 ×cos β ・・・・・(3) である。ここで、Cn:ノズル損失係数、P:ヘッダー
背圧(kgf/cm2) 、Q:ノズル流量( L /min)、D:ノズ
ルオリフィス径(mm)、θ:スプレー拡がり角(deg) 、
β:ノズル捻り角(deg) 、H:ノズル高さ(mm)、α:ノ
ズル迎え角(deg) 、L1 :噴射領域幅(mm)、L2 :非オ
ーバーラップ幅(mm)、Pt :ノズルピッチ(mm)。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態に係る熱間
圧延材のデスケーリング方法及びその作用を図1、図
2、図3を参照して説明する。本発明者らは上記課題を
解決するために、図1(A)、(B)に示すようにヘッ
ダー(高圧水ヘッダー)2にノズル(デスケーリングノ
ズル)1、1a、1bを設け、このノズル1、1a、1
bのピッチPtを調整して、使用するノズルの設置本数
を減少させる方法を検討した。この結果、圧延材(熱間
圧延材)4に高圧水を噴射させてデスケーリングを行う
際、ノズル1、1a、1bにノズル迎え角αをもたせて
いることから、圧延材4の衝突後の高圧水によって圧延
材幅方向の表面に沿う水流が発生する。そして、この水
流は高圧水によるものであることから圧延材4に衝突し
た後であっても大きなエネルギーを有しており、図2に
示すように高圧水スプレー3が圧延材4に衝突した後の
水流10が圧延材4の地鉄表面11とスケール12の間
に侵入しスケールを剥離する力(以下、せん断力と呼ぶ
こととする)の作用で噴射領域5の外側にあたる非オー
バーラップ部(非オーバーラップ幅L2 )のスケールが
剥離可能であることを知見した。この知見をもとにヘッ
ダー2に配列するノズル1、1a、1bのピッチPtに
ついて検討した。
【0010】ヘッダー背圧P、ノズル流量Q、スプレー
拡がり角θ、ノズル捻り角βを変化させず、非オーバー
ラップ幅L2 、即ち,ノズルピッチPt、ノズル高さH
(図5参照)を変化させて、非オーバーラップ部のスケ
ールを剥離するために必要なせん断力を見出すために、
加熱抽出後の熱間状態スラブの一次スケールを剥離する
デスケーリング装置HSB(Hydraulic Scale Breaker)を用
いて実験を行った。このときの条件は、スプレー拡がり
角θ=25°、ノズル捻り角β=15°、ノズル迎え角
α=15°、ヘッダー背圧P=150kgf/cm2 、ノズル
流量Q=110L/min、ノズル損失係数Cn=0.7、
ノズルオリフィス径D=3.5mmであり、ノズル高さH
は125mm、150mm、200mmの3水準、非オーバー
ラップ幅L 2 は10mmから40mmまで10mmずつ4水準
に変化させた。なお、L2 は噴射領域幅を示している。
【0011】衝突後の水流の圧延材幅方向成分が有して
いるせん断力F〔N〕は、非オーバーラップ部に付与で
きる運動エネルギーとすると、 F=Cn×P×Q×D2 ×sin2(θ/2+β)/(L1 2×L2 ) ・・・・(4) と表すことができる。ここで、 L1 =2×H×tan(θ/ 2) /cos α ・・・・・(2) L2 =Pt −L1 ×cos β ・・・・・(3) である。実験結果を図3に示す。
【0012】図3からわかるように、せん断力100
〔N〕以上の場合、非オーバーラップ部にスケールが残
存せず、完全に剥離できることが判明した。したがっ
て、 F=100〔N〕 ・・・・・(5) を満足するように(4)、(2)、(3)式に基づいて
ノズルを配置することで、最小限のノズル数で圧延材幅
方向に均一にスケールの剥離が可能となった。
【0013】
【実施例】供試鋼の鋼種は表1に示す代表的な合金鋼を
用いた。HSB に本発明を適用した実施例、比較例、及び
噴射領域をオーバーラップさせた従来例を表2に示す。
ポンプ能力及びノズルの仕様は変更せずに、スプレー拡
がり角θ=25°、ノズル捻り角β=15°、ノズル迎
え角α=15°、ヘッダー背圧P=150kgf/cm2 、ノ
ズル流量Q=110L/min、ノズル高さH=150mm、
ノズル損失係数Cn=0.7、ノズルオリフィス径D=
3.5mmとする。
【0014】
【表1】
【0015】
【表2】
【0016】実施例としてノズル高さH=150mmのと
き(5)式を満足する非オーバーラップ幅L2 =20mm
を採用した結果、スケール残りが発生することはなく、
その消費電力は89kWであった。一方、噴射領域をオー
バーラップさせた従来例では同様にスケール残りは発生
しなかったものの、ノズルピッチが小さくなるためノズ
ル本数が10本増加し、その消費電力は実施例に比べ大
きくなった。比較例として(5)式を満足しない非オー
バーラップ幅L2 =25mmを適用した結果、消費電力は
実施例よりも少ないものの、非オーバーラップ部にスケ
ール残りが発生した。
【0017】
【発明の効果】以上に説明した本発明により、少ないノ
ズル数で消費電力を増大させることなく、熱間圧延材の
スケールを効率よく一列のヘッダーで除去出来るので、
設備費及びランニングコストの低減を図ることが可能と
なった。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)、(B)は、本発明の一実施の形態に係
る熱間圧延材のデスケーリング方法に適用されるノズル
の配置を示す正面図及び衝突面の平面図である。
【図2】図1のA部の拡大断面図である。
【図3】非オーバーラップ部とせん断力の関係でスケー
ル剥離状態を示すグラフである。
【図4】(A)、(B)は、従来例に係る熱間圧延材の
デスケーリング方法に適用されるノズルの配置を示す正
面図及び衝突面の平面図である。
【図5】図1の矢視B−B矢視図である。
【図6】従来の衝突領域の位置関係を表わす衝突面の平
面図である。
【符号の説明】
1、1a、1b デスケーリングノズル 2、2a、2b 高圧水ヘッダー 3、3a、3b
高圧水スプレー 4 熱間圧延材 5、5a、5b
噴射領域 6 オーバーラップ幅 7 第一列ヘッダーによるデスケーリング噴射領域 8 スケール残存部分 9 第二列ヘッダーによるデスケーリング噴射領域 10 圧延材衝突後の水流 11 圧延材の
地鉄表面 12 圧延材表面のスケール α ノズル迎え
角 β ノズル捻り角 θ スプレー拡がり角 H ノズル高さ L1 噴射領域幅 L2 非オーバーラップ幅 Pt ノズルピ
ッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 政和 大分県大分市大字西ノ洲1番地 新日本製 鐵株式会社大分製鐵所内 Fターム(参考) 4K053 QA01 SA05 TA02 XA22 YA04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱間圧延材の表面に高圧水を噴射させる
    デスケーリングノズルを圧延材幅方向に等間隔のピッチ
    をもって複数配列し、前記熱間圧延材のスケールを剥離
    するデスケーリング方法において、前記デスケーリング
    ノズルからの高圧水が前記熱間圧延材の表面に衝突する
    際に、該高圧水が圧延材幅方向に間隔を有して衝突する
    ように、前記デスケーリングノズルを下記(1)式を満
    足するように配列することを特徴とする熱間圧延材のデ
    スケーリング方法。 Cn×P×Q×D2 ×sin2(θ/2+β)/(L1 2×L2 )≧100〔N〕 ・・・・(1) 但し、L1 =2×H×tan(θ/2) /cos α ・・・・・(2) L2 =Pt −L1 ×cos β ・・・・・(3) である。ここで、Cn:ノズル損失係数、P:ヘッダー
    背圧(kgf/cm2) 、Q:ノズル流量( L/min) 、D:ノズ
    ルオリフィス径(mm)、θ:スプレー拡がり角(deg) 、
    β:ノズル捻り角(deg) 、H:ノズル高さ(mm)、α:ノ
    ズル迎え角(deg) 、L1 :噴射領域幅(mm)、L2 :非オ
    ーバーラップ幅(mm)、Pt :ノズルピッチ(mm)。
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