JP2006035275A - 熱間圧延におけるデスケーリング方法及びデスケーリング設備 - Google Patents

Abstract

【課題】被圧延材表面に発生するスケールを高圧水の噴射によって除去するデスケーリング設備において、被圧延材の表面に衝突した後の飛散水を、簡便な設備構成で、被圧延材に疵をつけることなく、的確に回収することができる熱間圧延のデスケーリング設備を提供する。
【解決手段】噴射ノズル４からの噴射水５が被圧延材１の表面に衝突する位置Ａから被圧延材搬送方向に距離Ｌｓ離れた位置の上方に、被圧延材１の表面から隙間Ｓｇを設けて、スクレーパ６の下端Ｂが位置している。そして、距離Ｌｓと隙間Ｓｇは、１００ｍｍ≦Ｌｓ≦７００ｍｍで、ｔａｎ^-1（Ｓｇ／Ｌｓ）≦０．８°の関係を満足している。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼材等を熱間で圧延する熱間圧延ラインにおいて、被圧延材表面に発生するスケールを高圧水の噴射によって除去するデスケーリング方法及びデスケーリング設備に関するものである。

熱間圧延ラインにおいては、高温の被圧延材表面に酸化スケールが発生し、そのまま圧延機に噛み込ませるとロール表面や被圧延材表面に疵が入り、品質を低下させることから、圧延機に噛み込ませる前に、このスケールを除去する必要があり、通常、被圧延材の搬送ラインの下流側から上流側に向けて被圧延材表面に噴射ノズルから高圧水を噴射して被圧延材表面に発生するスケールを除去するデスケーリング設備が設けられている。

その際に、噴射水が被圧延材の表面に衝突したあと飛散して搬送ラインの上流側へ流れ、その飛散水が被圧延材の温度を低下させてしまったり、設備侵食を起こしたり、また搬送ライン方向に複数列の噴射ノズルが使用されている場合には下流側の噴射ノズルからの飛散水が上流側の噴射ノズルからの噴射水と干渉してデスケーリング効率を低下させるといった問題が生じる。そのため、従来より、被圧延材の表面に衝突した後の飛散水をすくいあげて回収するための板状のスクレーパ（水切板）を噴射ノズルの上流側に設置し、スクレーパ下端を被圧延材表面に接触させて飛散水を回収することが行われているが、高圧の噴射水に対抗するためにスクレーパは相当の重量があり、スクレーパの下端によって被圧延材に疵をつける危険性がある。

そこで、被圧延材に疵をつけないようにするために、噴射ノズルの上流側に、被圧延材表面から若干すきまを設けてスクレーパを配置し、このスクレーパのさらに上流側に、被圧延材表面と接触して、前記スクレーパのすきまを通り過ぎた飛散水の流れを遮る水切りロールを配置したデスケーリング設備が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

同様に、噴射ノズルの上流側に、被圧延材表面から若干すきまを設けて１段目のスクレーパを配置し、このスクレーパのさらに上流側に、被圧延材表面と接触して、前記スクレーパのすきまを通り過ぎた飛散水を回収する軽量の２段目スクレーパを配置したデスケーリング設備が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
実開昭６１−１０７４０９号公報 実開平０５−０４４３０４号公報

しかし、前記特許文献１及び特許文献２に示されているデスケーリング設備においては、噴射ノズルの上流側に配置したスクレーパのさらに上流側に、水切りロールあるいは２段目スクレーパを配置する必要があるため、設備構成が複雑になる。また、通常、他の設備との関係でデスケーリング設備の設置スペースは限られており、限られたスペースに水切りロールあるいは２段目スクレーパを配置することは難しい。さらに搬送ライン方向に複数列の噴射ノズルが使用される場合には、１段目のスクレーパでの飛散水の回収が充分ではないために、上流側の噴射ノズルからの噴射水によるデスケーリング効率が低下するという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、被圧延材表面に発生するスケールを高圧水の噴射によって除去するデスケーリング設備において、被圧延材の表面に衝突した後の飛散水を、簡便な設備構成で、被圧延材に疵をつけることなく、的確に回収することができる熱間圧延におけるデスケーリング方法及びデスケーリング設備を提供することを目的とするものである。

発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、適切なデスケーリング効果が得られるように、噴射ノズルから被圧延材搬送ライン上流側に向かって所定の噴射圧によって所定の噴射角度で被圧延材の表面に噴射された高圧水は、被圧延材の表面に衝突した後、搬送ライン上流側に向かって被圧延材の表面を流れるのではなく、表面より上方のある高さに大部分飛散していることを知見した。具体的には、大部分の高圧水は、被圧延材搬送ライン上流側に向かって水平方向から上方に０．８°以上の角度方向に飛散することが分かった。そして、このように大部分が被圧延材表面から離れて飛散する飛散水を回収できるようにスクレーパを設置すれば、スクレーパを被圧延材表面に接触させなくとも、飛散水を的確に回収することができることを見出した。

本発明は、上記のような着想に基づいてなされたものであり、前記課題を解決するために、以下の特徴を有している。

［１］噴射ノズルから噴射圧が１０ＭＰａ以上の高圧水を噴射して被圧延材の表面に生成したスケールを除去し、前記噴射ノズルの被圧延材搬送ライン上流側に設置されるスクレーパによって前記高圧水を回収するデスケーリング方法であって、前記スクレーパ位置において被圧延材からの距離と前記高圧水が上方に飛散する量との関係を予め求めておき、その関係に基づいて前記高圧水の回収率が８０％以上となるように前記スクレーパの下端と被圧延材の表面との隙間を調整することを特徴とするデスケーリング方法。

［２］被圧延材の表面に生成したスケールを噴射圧が１０ＭＰａ以上の高圧水の噴射によって除去するための噴射ノズルと、該噴射ノズルから噴射された水を回収するため、該噴射ノズルの被圧延材搬送ライン上流側に設置されるスクレーパとを備えたデスケーリング設備であって、前記スクレーパの下端と被圧延材の表面との間に隙間Ｓｇを設けるとともに、前記噴射ノズルから噴射された高圧水が被圧延材の表面に衝突する位置と前記スクレーパの下端との被圧延材搬送方向の距離Ｌｓと、前記隙間Ｓｇとが下式を満足することを特徴とするデスケーリング設備。

１００ｍｍ≦Ｌｓ≦７００ｍｍ
ｔａｎ^-1（Ｓｇ／Ｌｓ）≦０．８°

本発明においては、被圧延材表面に衝突した後の飛散水の飛散状態に対応して、スクレーパと被圧延材表面の間に適切な隙間を設けているので、簡便な設備構成で、被圧延材に疵をつけることなく、被圧延材表面に衝突した後の飛散水を的確に回収することができる。

本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る熱間圧延のデスケーリング設備の説明図である。図中、１は被圧延材、３は噴射ノズルヘッダー、４は被圧延材１に高圧水を噴射する噴射ノズル、５は噴射ノズル４から噴射された高圧水（噴射水）、５’は噴射水５が被圧延材１の表面に衝突した後の飛散水、６は飛散水５’を回収するために噴射ノズル４の被圧延材搬送ライン上流側に設けられたスクレーパ、２０は搬送用テーブルローラである。

噴射ノズル４は、被圧延材搬送ラインの下流側から上流側に向けて斜めに噴射されるように、垂直下方から上流側に向けて所定の角度αだけ傾けられているとともに、噴射ノズル４からの噴射水５が被圧延材１の表面に衝突する位置Ａから被圧延材搬送方向に距離Ｌｓ離れた位置の上方に、被圧延材１の表面から隙間Ｓｇを設けて、スクレーパ６の下端Ｂが位置している。すなわち、噴射水５の衝突点Ａとスクレーパ６の下端Ｂとを結ぶ線が水平方向となす角度をβとすると、β＝ｔａｎ^-1（Ｓｇ／Ｌｓ）となっている。

そして、この実施形態においては、噴射水５の衝突点Ａからスクレーパ６の下端Ｂへの水平方向距離Ｌｓと、噴射水５の衝突点Ａからスクレーパ６の下端Ｂへ向けての角度βが下式を満足するようになっている。

１００ｍｍ≦Ｌｓ≦７００ｍｍ
０．５°≦β≦０．８°
ここで、距離Ｌｓを１００ｍｍ以上としたのは、それより近づけると飛散水５’の勢いが強いためにスクレーパ６を相当強固な構造にする必要があるからである。一方、７００ｍｍ以下としたのは、それより離すと設備スペースが広くなり過ぎるからである。

また、角度βを０．８°以下としたのは、後述するように、大部分の飛散水５’が被圧延材搬送ライン上流側に向かって水平方向から上方に０．８°以上の角度で飛散するので、角度βが０．８°以下になるようにスクレーパ６の下端Ｂの位置を下げておけば、大部分の飛散水５’を回収できるからである。一方、角度βを０．５°以上としたのは、スクレーパ６の下端Ｂを下げ過ぎると、搬送中の被圧延材１の表面に接触する可能性があるので、ある程度の間隔を確保するためである。

そして、被圧延材１の表面とスクレーパ６の下端Ｂとの隙間Ｓｇは、Ｓｇ＝Ｌｓ・ｔａｎβで表されるので、例えば、Ｌｓ＝３００ｍｍとして、０．５°≦β≦０．８°とすると、Ｓｇ＝２．６ｍｍ〜４．２ｍｍとなる。

ここで、前述したように、被圧延材１の表面に衝突した後の飛散水５’の飛散状態を測定した結果を図２に示す。図２においては、衝突点Ａから被圧延材搬送ライン上流側に向かって水平方向から上方へ飛散する角度θを横軸にして、その角度θ以上の角度方向に飛散した飛散水５’の合計流量Ｑθと飛散水５’の全体流量Ｑ_Tとの流量比Ｑθ／Ｑ_Tを縦軸にとって、両者の関係を示している。これによると、飛散方向角度θ＝０．８°では、流量比Ｑθ／Ｑ_T＝８０％となっている。すなわち、飛散方向角度θが０．８°以上となる角度方向に飛散水５’全体の８０％が飛散していることが分かる。

したがって、噴射水５の衝突点Ａからスクレーパ６の下端Ｂへ向けての角度βが０．８°となるようにスクレーパ６を設置すれば、飛散水５’ 全体の８０％を回収することができ、さらに、角度βが０．８°以下になるようにスクレーパ６の下端Ｂの位置を下げておけば、飛散水５’全体の８０％以上を回収することができる。

なお、通常のデスケーリング設備では、適切なデスケーリング効果が得られるように、噴射ノズル４の向い角αを１０°〜１５°、噴射圧を１０ＭＰａ以上にして高圧水を噴射するのが一般的であるが、その範囲では、飛散水５’の飛散状態は図２に示したものと変わらなかった。

したがって、前記のような位置にスクレーパ６の下端Ｂを位置させることによって、通常のデスケーリングにおいては、スクレーパ６を被圧延材１の表面に接触させなくとも、飛散水全体の８０％以上の飛散水を回収することができる。

そして、飛散水５’の回収率を変化させて、被圧延材１の温度低下等について観測した結果、飛散水５’全体の少なくとも８０％を回収すれば、飛散水５’による被圧延材１の温度低下や設備侵食の問題が解消されるとともに、搬送ライン方向に複数列の噴射ノズルが用いられている場合に、下流側の噴射ノズルからの飛散水と上流側の噴射ノズルからの噴射水との干渉によってデスケーリング効率が低下するといった問題も解消され、スクレーパに求められる機能を充分に果たすことができることが確認された。

なお、この実施形態において、角度βを０．５°以上としたのは、被圧延材１の板厚変動等によって、スクレーパ６の下端Ｂが搬送中の被圧延材１の表面に接触することがないように、ある程度の間隔を確保するためである。ここでは、被圧延材１の板厚変動や、先後端非定常部の反りやうねり、さらには搬送中の被圧延材の振動等を考慮して、距離Ｌｓ＝２４０ｍｍとした場合に、被圧延材1とスクレーパ６の下端Ｂとの距離が±１ｍｍ変動しても、スクレーパ６の下端Ｂが搬送中の被圧延材１の表面に接触しないようにしたものである。ただし、設備配置（距離Ｌｓ）及び板厚精度（板厚変動）から、スクレーパ６の下端Ｂが搬送中の被圧延材１の表面に接触しないようであれば、その接触しない範囲で、角度βを０．５°未満にしてもよい。それによって、さらに回収率を向上させることができる。

このようにして、この実施形態においては、被圧延材１表面に衝突した後の飛散水５’の飛散範囲に対応して、スクレーパ６と被圧延材１表面の間に適切な隙間Ｓｇを設けているので、１段のスクレーパのみの簡便な設備構成で、被圧延材１に疵をつけることのなく、飛散水５’を的確に回収することができる。

また、上記の考え方をベースにして、スクレーパ６の位置において被圧延材１からの距離と高圧水５が上方に飛散する量との関係を予め求めておき（例えば、図２）、その関係に基づいて飛散水５’の回収率が８０％以上となるようにスクレーパ６の下端Ｂと被圧延材１の表面との隙間Ｓｇを調整するようにすることで、簡便な設備構成で、被圧延材に疵をつけることのなく、被圧延材表面に衝突した後の飛散水を的確に回収することができる。

上記の実施形態の効果を確認するために、搬送ライン方向に複数列の噴射ノズルが配置されている場合について、噴射水５の衝突点Ａとスクレーパ６の下端Ｂとを結ぶ線が水平方向となす角度βを変化させて、その場合の飛散水５’の回収率と、スケール性欠陥（デスケーリング不良）及びスクレーパによるスリ疵の発生状況を調査した。その際、噴射水５の衝突点Ａとスクレーパ６の下端Ｂとの被圧延材搬送方向の距離Ｌｓは２４０ｍｍとし、角度βは、０．４°、０．５°、０．８°、１．２°の４水準とした。ちなみに、被圧延材１の表面とスクレーパ６の下端Ｂとの隙間Ｓｇは、Ｓｇ＝２４０ｔａｎβ（ｍｍ）となる。

その調査結果を表１に示すように、角度βが０．５°と０．８°の場合は、飛散水５’の回収率が８０％以上になり、下流側の噴射ノズルからの飛散水と上流側の噴射ノズルからの噴射水との干渉が回避されて、良好なデスケーリング効率が得られることから、デスケーリング不良によるスケール性欠陥の発生が抑止されている。また、隙間Ｓｇが、被圧延材の板厚変動、反り、振動等（±１．０ｍｍ）があっても、スクレーパ６の下端Ｂが被圧延材に接触しない値になっているので、スクレーパによるスリ疵の発生も見られない。

これに対して、角度βが０．４°の場合は、飛散水５’の回収率が８８％となり、デスケーリング不良によるスケール性欠陥の発生が抑止されているが、隙間Ｓｇが被圧延材の板厚変動、反り、振動等（±１．０ｍｍ）に対して充分でなく、スクレーパによるスリ疵の発生が見られる。

また、角度βが１．２°の場合は、飛散水５’の回収率が８０％未満であり、下流側の噴射ノズルからの飛散水と上流側の噴射ノズルからの噴射水との干渉のために、デスケーリング効率が低下して、デスケーリング不良によるスケール性欠陥が抑止されていない。

以上の結果から、前記の実施形態の効果を確認することができた。

本発明の一実施形態に係る熱間圧延のデスケーリング設備の説明図である。 飛散水の飛散状態を示す図である。

符号の説明

１ 被圧延材
３ 噴射ノズルヘッダー
４ 噴射ノズル
５ 噴射水
５’飛散水
６ スクレーパ
２０ 搬送用テーブルローラ

Claims (2)

1. 噴射ノズルから噴射圧が１０ＭＰａ以上の高圧水を噴射して被圧延材の表面に生成したスケールを除去し、前記噴射ノズルの被圧延材搬送ライン上流側に設置されるスクレーパによって前記高圧水を回収するデスケーリング方法であって、前記スクレーパ位置において被圧延材からの距離と前記高圧水が上方に飛散する量との関係を予め求めておき、その関係に基づいて前記高圧水の回収率が８０％以上となるように前記スクレーパの下端と被圧延材の表面との隙間を調整することを特徴とするデスケーリング方法。
2. 被圧延材の表面に生成したスケールを噴射圧が１０ＭＰａ以上の高圧水の噴射によって除去するための噴射ノズルと、該噴射ノズルから噴射された水を回収するため、該噴射ノズルの被圧延材搬送ライン上流側に設置されるスクレーパとを備えたデスケーリング設備であって、前記スクレーパの下端と被圧延材の表面との間に隙間Ｓｇを設けるとともに、前記噴射ノズルから噴射された高圧水が被圧延材の表面に衝突する位置と前記スクレーパの下端との被圧延材搬送方向の距離Ｌｓと、前記隙間Ｓｇとが下式を満足することを特徴とするデスケーリング設備。
   １００ｍｍ≦Ｌｓ≦７００ｍｍ
   ｔａｎ^-1（Ｓｇ／Ｌｓ）≦０．８°

Images