JP2021000656A - デスケーリング設備及び熱間加工システム - Google Patents

Abstract

【課題】熱間加工工程において、加工効率を低下させず且つ加工コストを大幅に上昇させることなく、鋼材のデスケーリングが可能なデスケーリング設備を提供する。【解決手段】搬送方向に搬送される鋼材２００に高圧水を噴射するために、搬送方向及び鋼材２００の表面の法線方向を含む回転面において第１方向に高圧水を噴射するように配置されたノズル１１〜１３と、回転面に直交する方向に延伸し、ノズル１１〜１３を回転面内で回転可能に支持する支持軸１５と、支持軸１５を回転する回転駆動装置１７と、ノズル１１〜１３に高圧水を供給する加圧ポンプ１８と、鋼材２００の搬送に応じて、回転面において第１方向から第２方向までノズルを回転しながら鋼材２００に高圧水を噴射するように回転駆動装置１７及び加圧ポンプ１８を制御する制御装置２０とを有する。【選択図】図１

Description

本発明は、デスケーリング設備及び熱間加工システムに関する。

高圧水を噴射して、熱間加工のために加熱された鋼材に形成されたスーケルを除去するデスケーリングを改善するための種々の技術が知られている。

例えば、特許文献１には、高圧水を噴射するノズルに供給される高圧水の水圧、ノズルから噴射される高圧水の噴射量、及び鋼材からのノズルの高さを所定の範囲に規定することで、難剥離性のスケールをデスケーリングする技術が記載される。

また、特許文献２には、鋼材の表面の法線方向に延伸する軸を中心にノズルを回転することで、ノズル１本から鋼材の噴射される水の密度が高まり、デスケーリング能力を向上できる技術が記載される。

また、特許文献３には、熱間圧延ラインにおいて、鋼片の先端部と終端部とを予備接合したときに形成されるギャップに発生するスケールを除去するために、搬送される鋼片と同期して移動するノズルからギャップに高圧水を噴射する技術が記載される。

特許第２８５３５５９号公報 特開平１１−２１６５１３号公報 特開平６−２６２２４４号公報

特許文献１に示唆されるように、高圧水の水圧及び噴射量を増加させるほど、デスケーリング時の鋼材の搬送速度を上昇させて搬送時間が短縮できるので、加熱炉から加工設備までの搬送される鋼板の加工効率を向上させることができる。しかしながら、高圧水の水圧及び噴射量を増加させると、高圧水を生成するポンプ設備で使用される電力量及び水量が増加して、鋼材を熱間加工する加工コストが上昇する。

一方、デスケーリング時の鋼材の搬送速度を低下させることで、高圧水の水圧及び噴射量を増加させることなく、デスケーリングすることが可能になるが、搬送速度の低下に伴い搬送時間が増加するため、鋼材を加工する加工効率が低下する。

また、特許文献３に記載される技術を適用して、鋼材の搬送に応じてノズルを移動させることで、長時間に亘ってデスケーリングすることが可能になるが、鋼材の移動に同期してノズルを移動する設備を追加する必要があり、加工コストが上昇する。

本発明は、熱間加工工程において、加工効率を低下させず且つ加工コストを大幅に上昇させることなく、鋼材のデスケーリングが可能なデスケーリング設備及び熱間加工システムを提供することを目的とする。

このような課題を解決する本発明は、以下に示すデスケーリング設備及び加工システムを要旨とするものである。
（１）搬送方向に搬送される鋼材に高圧水を噴射するために、搬送方向及び鋼材の表面の法線方向を含む回転面において第１方向に高圧水を噴射するように配置されたノズルと、
回転面に直交する方向に延伸し、ノズルを回転面内で回転可能に支持する支持軸と、
支持軸を回転する回転駆動装置と、
ノズルに高圧水を供給する加圧ポンプと、
鋼材の搬送に応じて、回転面において第１方向から第２方向までノズルを回転しながら鋼材に高圧水を噴射するように回転駆動装置及び加圧ポンプを制御する制御装置と、
を有することを特徴とするデスケーリング設備。
（２）第１方向と第２方向との間の角度は、４５度以上１２０度以下である、（１）に記載のデスケーリング設備。
（３）第１方向と法線方向との間の角度、及び第２方向と法線方向との間の角度は何れも６０度以下である、（１）又は（２）に記載のデスケーリング設備。
（４）鋼材が所定の検出位置に搬送されたことを検出するセンサを更に有し、
制御装置は、センサによって鋼材が所定の検出位置に搬送されたことが検出されたことに応じて、ノズルの回転を開始するように回転駆動装置を制御すると共に、高圧水の噴射を開始するように加圧ポンプを制御する、（１）〜（３）の何れか一つに記載のデスケーリング設備。
（５）制御装置は、第１方向において鋼材の先端にノズルから高圧水を噴射すると共に、第２方向において鋼材の後端にノズルから高圧水を噴射するように、鋼材の搬送速度、及び鋼材の長さに応じて、ノズルの回転速度を制御する、（１）〜（４）の何れか一つに記載のデスケーリング設備。
（６）鋼材を加熱する加熱炉と、
加熱された鋼材を加熱炉から搬送する搬送設備と、
加熱された鋼材をデスケーリングするデスケーリング設備と、
デスケーリングされた鋼材を熱間加工する熱間加工設備と、を有し、
デスケーリング設備は、
搬送方向に搬送される鋼材に高圧水を噴射するために、搬送方向及び鋼材の表面の法線方向を含む回転面において第１方向に高圧水を噴射するように配置されたノズルと、
回転面に直交する方向に延伸し、ノズルを回転面内で回転可能に支持する支持軸と、
支持軸を回転する回転駆動装置と、
ノズルに高圧水を供給する加圧ポンプと、
鋼材の搬送に応じて、回転面において第１方向から第２方向までノズルを回転しながら鋼材に高圧水を噴射するように回転駆動装置及び加圧ポンプを制御する制御装置と、
を有することを特徴とする熱間加工システム。
（７）熱間加工設備は、鋼材を熱間鍛造する熱間鍛造設備である、（６）に記載の熱間加工システム。

一実施形態に係るデスケーリング設備は、加工効率を低下させず且つ加工コストを大幅に上昇させることなく、鋼材をデスケーリングできる。

実施形態に係るデスケーリング設備を含む及び熱間鍛造システムの概略図である。 図１に示す熱間鍛造システムのブロック図である。 図１に示す第１ノズル〜第３ノズルの説明のための図であり、（ａ）は第１ノズル〜第３ノズルの噴射角度を示す図であり、（ｂ）は第１ノズル〜第３ノズルのねじり角度を示す図であり、（ｃ）は第１ノズル〜第３ノズルが移動する回転面を示す図である。 図１に示す制御装置のブロック図である。 図１に示すデスケーリング設備により実行されるデスケーリング処理のフローチャートである。 （ａ）は図５に示すデスケーリング処理の第１状態を示す側面図であり、（ｂ）は図５に示すデスケーリング処理の第２状態を示す側面図であり、（ｃ）は図５に示すデスケーリング処理の第３状態を示す側面図である。 （ａ）は図５に示すデスケーリング処理の第１状態を示す平面図であり、（ｂ）は図５に示すデスケーリング処理の第２状態を示す平面図であり、（ｃ）は図５に示すデスケーリング処理の第３状態を示す平面図である。 第１ノズル〜第３ノズルを回転する時間である回転時間の決定方法を説明するための図である。

以下図面を参照して、本発明に係るデスケーリング設備及び熱間加工システムについて説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。

（実施形態に係るデスケーリング設備を含む及び熱間鍛造システムの構成及び機能）
図１は実施形態に係るデスケーリング設備を含む及び熱間鍛造システムの一例を示す概略図であり、図２は図１に示す熱間鍛造システムのブロック図である。図１及び２において、電気配線は実線で示され、通水配管は一点鎖線で示され、カム及び歯車を含む動力伝達機構は二点鎖線で示される。

熱間鍛造システム１００は、加熱炉１０１と、搬送設備１０２と、熱間鍛造設備１０３と、上位監視制御装置１０４と、デスケーリング設備１とを有する。熱間鍛造システム１００は、加熱炉１０１で加熱した鋼材２００を搬送設備１０２によって熱間鍛造設備１０３に搬送し、搬送した鋼材２００を熱間鍛造設備１０３において熱間鍛造する。鋼材２００は、加熱炉１０１から熱間鍛造設備１０３に搬送される間にデスケーリング設備１によってデスケーリングされる。

加熱炉１０１は、燃焼加熱等の加熱方式により鋼材２００を、例えば１２５０℃に加熱する加熱設備である。加熱炉の構成及び機能は、よく知られているので、ここでは詳細な説明は省略する。

加熱炉１０１で加熱される鋼材２００は、例えば直径が１００００ｍｍ以下の円柱状の形状を有し、Ｎｉ：０．３〜１．５質量％及びＳｉ：０．００１〜０．５質量％を含有し、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなるブレーキディスク用の鋼材である。Ｎｉ及びＳｉを含有する材料は、加熱炉１０１で加熱処理されることで表面にスケールが生成され易い。

搬送設備１０２は、複数のローラ１２０と、駆動装置１２１と、搬送制御装置１２２と、搬送制御装置１２２を収容する搬送機側盤１２３とを有する。複数のローラ１２０は、互いに隣接して回転可能に配置されることで、鋼材２００を搬送する搬送路を形成する。複数のローラ１２０は、不図示のローラ支持部材により回転可能に支持され、駆動装置１２１から伝達機構を介して伝達される動力に応じて回転することで、鋼材２００を加熱炉１０１から熱間鍛造設備１０３に搬送する。

駆動装置１２１は、モータであり、搬送制御装置１２２から入力される指示信号に対応する指示に応じて回転及び停止し、複数のローラ１２０に動力を供給する。搬送制御装置１２２は、例えばＰＬＣ（Programmable Logic Controller）であり、搬送機側盤１２３の内部に配置される。搬送制御装置１２２は、上位監視制御装置１０４の指示等に応じて駆動装置１２１に回転及び停止の指示を示す指示信号を搬送制御装置１２２に出力する。

熱間鍛造設備１０３は、鋼材２００が搬送機構１０２によって搬送された鋼材２００に熱間鍛造処理を実行して、鋼材２００を所望の形状に変形する。例えば、熱間鍛造設備１０３は、円柱状の鋼材２００を熱間鍛造してディスクブレーキを形成する。

上位監視制御装置１０４は、熱間鍛造システム１００の全体を監視制御する監視制御装置であり、例えば監視制御室に配置され、鋳造システム１００を監視制御するオペレータにより操作される。上位監視制御装置１０４は、加熱炉１０１、搬送設備１０２、熱間鍛造設備１０３及びデスケーリング設備１にＬＡＮ１０５を介して通信可能に接続される。

デスケーリング設備１は、鋼材２００が加熱炉１０１により加熱されることで鋼材２００に生成されたスケールを、鋼材２００が加熱炉１０１から熱間鍛造設備１０３に搬送される間に、除去するデスケーリング処理を実行する。

デスケーリング設備１は、第１ノズル１１と、第２ノズル１２と、第３ノズル１３と、鋼材検出センサ１４と、支持軸１５と、二対の軸支持部材１６と、回転駆動装置１７と、加圧ポンプ１８と、デスケーリング機側盤１９と、制御装置２０とを有する。

図３は、第１ノズル１１〜第３ノズル１３の説明のための図である。図３（ａ）は第１ノズル１１〜第３ノズル１３の噴射角度を示す図であり、図３（ｂ）は第１ノズル１１〜第３ノズル１３のねじり角度を示す図であり、図３（ｃ）は第１ノズル１１〜第３ノズル１３が移動する回転面を示す図である。

第１ノズル１１〜第３ノズル１３のそれぞれは、噴射する高圧水１１０、１２０及び１３０が例えば２０度から３０度程度である所定の噴射角度θ_iで扇状に広がるフラットスプレーノズルである。第１ノズル１１〜第３ノズル１３のそれぞれは、噴射する高圧水１１０、１２０及び１３０が互いに干渉しないように搬送方向に直交する幅方向から例えば５度から１０度程度である所定のねじり角θ_tシフトして高圧水１１０、１２０及び１３０を噴射するように配置される。なお、実施形態に係るデスケーリング設備が有するノズルの数は、ノズルが設置される高さＨ_n、ノズルの噴射角度θ_i及びデスケーリングされる鋼材２００の幅Ｗに応じて適宜設定することができる。高圧水１１０、１２０及び１３０の水圧は、例えば１０ＭＰａであるが、１ＭＰａ以上１００ＭＰａ以下であることが好ましく、５ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下であることが更に好ましい。

第１ノズル１１〜第３ノズル１３は、搬送方向及び鋼材２００の表面の法線方向を含む回転面において第１方向から第２方向まで回転する。第１方向は第１ノズル１１〜第３ノズル１３が高圧水の噴射を開始するときに、第１方向は第１ノズル１１〜第３ノズル１３が向く方向であり、鋼材２００の表面の法線方向から搬送方向の反対の方向に第１角度θ₁回転した方向である。第２方向は第１ノズル１１〜第３ノズル１３が高圧水を噴射を停止するときに、第１ノズル１１〜第３ノズル１３が向く方向であり、鋼材２００の表面の法線方向から搬送方向第２角度θ₂回転した方向である。

第１方向と第２方向との間の角度である回転角度（θ₁＋θ₂）は、４５度以上１２０度以下であることが好ましい。回転角度（θ₁＋θ₂）が４５度未満であると、デスケーリングのために十分な水量を鋼材２００に噴射できないおそれがある。また、回転角度（θ₁＋θ₂）が１２０度より大きいと、鋼材２００の表面の延伸方向とノズルが向く方向との間の角度θ_sが小さくなり、鋼材２００に衝突する高圧水１１０、１２０及び１３０の衝突力が小さくなり、鋼材２００に生成されたスケールが除去されないおそれがある。

第１角度θ₁及び第２角度θ₂は、何れも６０度以下であることが好ましい。第１角度θ₁及び第２角度θ₂が６０度より大きいと、鋼材２００の表面の延伸方向とノズルが向く方向との間の角度θ_sが小さくなり、鋼材２００に衝突する高圧水衝突力が小さくなり、鋼材２００に生成されたスケールが除去されないおそれがある。

鋼材検出センサ１４は、例えば光学式及び超音波式の距離センサであり、鋼材が所定の検出位置に搬送されたことを検出する。鋼材検出センサは、搬送設備１０２によって搬送される鋼材２００の先端が検出位置に到達したことを検出したときに、検出信号を制御装置２０に出力する。

鋼材検出センサ１４は、第１方向に向いた第１ノズル１１〜第３ノズル１３から噴射された高圧水が到達する位置である噴射開始位置よりも加熱炉１０１側の位置である検出位置に搬送された鋼材２００を検出可能なように配置される。鋼材検出センサ１４が検出位置に搬送された鋼材２００を検出可能とすることで、鋼材検出センサ１４から検出信号が入力された制御装置２０が所定のタイミングで加圧ポンプに放水を指示することで、高圧水を鋼材２００の先端に到達するように制御できる。鋼材検出センサ１４は、支持部材１４０に支持される。

支持軸１５は、第１ノズル１１〜第３ノズル１３が回転する回転面に直交する幅方向に延伸し、第１ノズル１１〜第３ノズル１３を回転面内で回転可能に支持する軸部材である。支持軸１５は、両端のそれぞれを一対の軸支持部材１６の上端の近傍に配置される軸受に指示されることで回転可能になる。

一対の軸支持部材１６のそれぞれは、鋼材２００を搬送する搬送路を形成する複数のローラ１２０の長手方向の外側に配置され、支持軸１５を回転可能に支持する。

回転駆動装置１７は、例えば一対の軸支持部材１６の何れか一方の内部に配置されるステッピングモータであり、制御装置２０から入力される回転指示信号に対応する回転指示に応じた回転速度を支持軸１５を回転する。

加圧ポンプ１８は、プランジャーポンプ、渦巻きポンプ及び軸流ポンプ等のポンプである。加圧ポンプ１８は、制御装置２０から入力される噴射指示信号に応じて、不図示の水槽に貯水された水を加圧した高圧水を、第１ノズル１１〜第３ノズル１３のそれぞれに供給管１８０を介して供給する。

図４は、制御装置２０のブロック図である。

制御装置２０は、例えばＰＬＣであり、デスケーリング機側盤１９の内部に配置される。制御装置２０は、通信部２１と、記憶部２２と、処理部３０とを有する。通信部２１、記憶部２２及び処理部３０は、バス２３を介して互いに接続される。

制御装置２０は、鋼材２００が所定の検出位置に搬送されたことが検出されたことに応じて、第１ノズル１１〜第３ノズル１３の回転を開始するように回転駆動装置１７を制御すると共に、高圧水の噴射を開始するように加圧ポンプ１８を制御する。また、制御装置２０は、鋼材２００の搬送に応じて、回転面において第１方向から第２方向まで第１ノズル１１〜第３ノズル１３を回転しながら鋼材２００に高圧水を噴射するように回転駆動装置１７及び加圧ポンプ１８を制御する。

通信部２１は、イーサネット（登録商標）などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部２１は、電気配線を介して鋼材検出センサ１４、回転駆動装置１７、加圧ポンプ１８及び上位監視制御装置１０４等と通信を行う。

通信部２１は、鋼材検出センサ１４から検出信号を受信する。また、通信部２１は、回転駆動装置１７に回転指示信号を送信すると共に、加圧ポンプ１８に噴射指示信号を送信する。

記憶部２２は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部２２は、処理部３０での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部２２は、アプリケーションプログラムとして、鋼材２００をデスケーリングするデスケーリング処理を処理部３０に実行させるためのデスケーリングプログラム等を記憶する。デスケーリングプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部２２にインストールされてもよい。また、記憶部２２は、デスケーリング処理で使用される種々のデータを記憶する。さらに、記憶部２２は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。

処理部３０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部３０は、制御装置２０の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部３０は、記憶部２２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部３０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。

処理部３０は、処理指示部３１と、噴射処理部３２と、回転処理部３３と、計時処理部３４とを有する。これらの各部は、処理部３０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして制御装置２０に実装されてもよい。

（実施形態に係るデスケーリング設備によるデスケーリング処理）
図５は、デスケーリング設備１により実行されるデスケーリング処理のフローチャートである。デスケーリング処理は、予め記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部３０によりデスケーリング設備１の各要素と協働して実行される。

図６（ａ）は図５に示すデスケーリング処理の第１状態を示す側面図であり、図６（ｂ）は図５に示すデスケーリング処理の第２状態を示す側面図であり、図６（ｃ）は図５に示すデスケーリング処理の第３状態を示す側面図である。図７（ａ）は図５に示すデスケーリング処理の第１状態を示す平面図であり、図７（ｂ）は図５に示すデスケーリング処理の第２状態を示す平面図であり、図７（ｃ）は図５に示すデスケーリング処理の第３状態を示す平面図である。図６（ａ）及び図７（ａ）に示す第１状態は、鋼材２００の先端が検出位置に到達して鋼材検出センサ１４が制御装置２０に検出信号を出力する状態である。図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示す第２状態は、鋼材２００の先端が噴射開始位置に到達して第１ノズル１１〜第３ノズル１３から高圧水の噴射が開始される状態である。図６（ｃ）及び図７（ｃ）に示す第３状態は、鋼材２００の後端が噴射終了位置に到達して第１ノズル１１〜第３ノズル１３からの高圧水の噴射が終了する状態である。

まず、処理指示部３１は、鋼材検出センサ１４から検出信号が入力されているか否かを判定する（Ｓ１０１）。処理指示部３１は、図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、鋼材２００の先端が検出位置に到達して鋼材検出センサ１４から検出信号が入力されることに応じて、検出信号が入力されていると判定する（Ｓ１０１−ＹＥＳ）まで、Ｓ１０１の処理を繰り返す。

検出信号が入力されることに応じて、処理指示部３１によって検出信号が入力されていると判定される（Ｓ１０１−ＹＥＳ）と、噴射処理部３２は、加圧ポンプ１８に噴射指示を出力する（Ｓ１０２）。第１ノズル１１〜第３ノズル１３は、搬送方向に搬送される鋼材２００に高圧水を噴射するために、搬送方向及び鋼材２００の表面の法線方向を含む回転面において第１方向に高圧水を噴射するように配置されている。

加圧ポンプ１８は、噴射指示が入力されると、第１ノズル１１〜第３ノズル１３のそれぞれへの高圧水の吐出を開始する。図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、第１ノズル１１〜第３ノズル１３のそれぞれに吐出された高圧水は、第１方向に向いて配置される第１ノズル１１〜第３ノズル１３のそれぞれから鋼材２００に向けて噴射される。

次いで、回転処理部３３は、第１ノズル１１〜第３ノズル１３が向く方向を第１方向から第２方向に向けるように、回転駆動装置１７に回転指示を出力する（Ｓ１０３）。回転指示は、ステッピングモータである回転駆動装置１７を駆動するためのパルス信号である。回転処理部３３は、所定の回転時間で、第１ノズル１１〜第３ノズル１３を第１方向から第２方向まで回転させるように第１ノズル１１〜第３ノズル１３の回転速度を制御するように回転駆動装置１７に回転指示を出力する。

第１ノズル１１〜第３ノズル１３を第１方向から第２方向まで回転させるまでの時間である回転時間ｔは、鋼材２００の搬送速度ｖ_t、鋼材２００の前記搬送方向の長さＬ、鋼材２００と支持軸１５との間の高さＨに基づいて決定される。

図８は、回転時間の決定方法を説明するための図である。

搬送速度ｖ_tで搬送される鋼材２００が回転時間ｔが経過する間に移動する距離Ｌ_t1は、
Ｌ_t1 ＝ ｖ_t × ｔ （１）
で示される。一方、図８に示すように、第１ノズル１１〜第３ノズル１３から高圧水が噴射されたときに噴射開始位置に位置していた鋼材２００の先端が鋼材２００の後端が噴射終了位置に到達するまでに移動する距離Ｌ_t2は、
Ｌ_t2 ＝ Ｌ ＋Ｈ × （ｔａｎθ₁ ×ｔａｎθ₂ ） （２）
で示される。

距離Ｌ_t1と距離Ｌ_t2とが一致するときに、噴射開始時に、先端が噴射開始位置に位置していた鋼材２００が、噴射終了時に鋼材２００の後端が噴射終了位置に到達することになるので、距離Ｌ_t1と距離Ｌ_t2とが一致することが好ましい。距離Ｌ_t1と距離Ｌ_t2とが一致するとき、
ｖ_t × ｔ ＝ Ｌ ＋Ｈ × （ｔａｎθ₁ ×ｔａｎθ₂ ） （３）
が成り立つ。式（３）から経過時間ｔは、
ｔ ＝ ｛Ｌ ＋Ｈ × （ｔａｎθ₁ ×ｔａｎθ₂ ）｝／ｖ_t （３）
として決定される。

次いで、計時処理部３４は、第１ノズル１１〜第３ノズル１３からの高圧水の噴射が開始してから所定の経過時間ｔが経過したか否かを判定する（Ｓ１０４）。計時処理部３４は、所定の経過時間ｔが経過したか否かを判定する（Ｓ１０４−ＹＥＳ）まで、Ｓ１０２〜Ｓ１０４の処理が繰り返される。図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すように、所定の経過時間ｔが経過して鋼材２００の後端が噴射終了位置に到達すると、計時処理部３４によって所定の経過時間ｔが経過したと判定される（Ｓ１０４−ＹＥＳ）。

計時処理部３４によって所定の経過時間ｔが経過したと判定される（Ｓ１０４−ＹＥＳ）。噴射処理部３２は、加圧ポンプ１８に噴射停止指示を出力する（Ｓ１０５）。加圧ポンプ１８は、噴射停止指示が入力されると、第１ノズル１１〜第３ノズル１３のそれぞれへの高圧水の吐出を停止する。

次いで、回転処理部３３は、回転駆動装置１７への回転指示の出力を停止する（Ｓ１０６）。そして、回転処理部３３は、第１ノズル１１〜第３ノズル１３が向く方向を第２方向から第１方向に戻すように、回転駆動装置１７に回転指示を出力する（Ｓ１０７）。回転処理部３３からの回転指示に応じて、回転駆動装置１７が第１ノズル１１〜第３ノズル１３が向く方向を第２方向から第１方向に戻すと、処理は終了する。

（実施形態に係るデスケーリング設備の作用効果）
デスケーリング設備１は、鋼材２００の搬送に応じて第１方向から第２方向まで回転しながら鋼材２００に高圧水を噴射するので、鋼材２００の搬送速度を遅くすることなく長い時間に亘って鋼材２００に高圧水を噴射できる。従って、加工効率を低下させず且つ加工コストを大幅に上昇させることなく、鋼材をデスケーリングできる。

また、デスケーリング設備１は、鋼材２００が所定の検出位置に搬送されたことに応じて、デスケーリング処理を開始するので、鋼材２００がデスケーリング可能な位置を搬送する間に高圧水を噴射するように制御することができる。デスケーリング設備１は、鋼材２００がデスケーリング可能な位置を搬送する間に高圧水を噴射するように制御するので、高圧水を必要以上に噴射することなく加圧ポンプの稼働時間を最低限として消費電力の低減が可能になる。

（実施形態に係るデスケーリング設備の変形例）
デスケーリング設備１は、熱間鍛造処理を実行する熱間鍛造システム１００に使用されるが、実施形態に係るデスケーリング設備は、熱間圧延等の熱間鍛造処理以外の熱間加工処理を実行する熱間加工システムに使用されてもよい。

また、デスケーリング設備１は、鋼材検出センサ１４を有するが、実施形態に係るデスケーリング設備は、鋼材検出センサ１４を有さなくともよい。実施形態に係るデスケーリング設備は、鋼材検出センサ１４を有さないとき、加熱炉１０１での加熱処理の終了時間等の処理工程に係る情報を上位監視制御装置１０４から取得して、デスケーリング処理を実行してもよい。

また、デスケーリング設備１は、鋼材２００の搬送に合わせて第１ノズル１１〜第３ノズル１３の向きを第１方向から第２方向に回転する。しかしながら、実施形態に係るデスケーリング設備では、鋼材２００の搬送に合わせて第１ノズル１１〜第３ノズル１３の向きを第１方向と第２方向との間を１回又は複数回に亘って往復するように回転してもよい。

実施例及び比較例の双方において、４５０mmφの平面形状を有し且つ３００mmの厚さの円柱状の形状を有し、表１に示す化学成分を含有し残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなる鋼材を、１２５０℃に加熱して熱間鍛造処理を実行した。実施例及び比較例の双方は、熱間鍛造処理の前に鋼材を１ｍ／ｓの速度で搬送しながら、法線方向に平行に配置されたときの鋼材の表面との間の距離が１６０ｍｍである５本のノズルによりデスケーリング処理を実行した。デスケーリング処理に使用された高圧水の水圧は、１５ＭＰａであった。

実施例では、デスケーリング処理は、鋼材の搬送方向及び前記鋼材の表面の法線方向を含む回転面において第１方向から第２方向までノズルを回転させながら実行された。ノズルから高圧水の噴射を開始するときのノズルの方向である第１方向と鋼材の表面の法線方向との間の第１角度θ₁を６０度とし、ノズルから高圧水の噴射を終了するときの鋼材の表面の法線方向との間の第２角度θ₂を６０度とした。ノズルが回転する第１角度θ₁と第２角度θ₂との合計の角度である回転角度（θ₁＋θ₂）は１２０度であった。また、ノズルが回転する回転速度は２４０度／ｓであったので、ノズルが回転する時間である回転時間は０．５ｓであった。

比較例では、デスケーリング処理は、ノズルを所定の迎え角１５度で固定された状態で実行された。

実施例では、熱間鍛造された鋼材の表面には疵がなく良好な外観が得られた。一方、比較例では、熱間鍛造された鋼材の表面には凹形状の表面疵が見られた。比較例で熱間鍛造された鋼材の表面に形成された表面疵は、デスケーリングが十分でなく、熱間鍛造するときにスケールを押し込むことにより生成されたものであると推定された。

１ デスケーリング設備
１１〜１３ ノズル
１４ 鋼材検出センサ（センサ）
１５ 支持軸
１７ 回転駆動装置
１８ 加圧ポンプ
２０ 制御装置
１００ 熱間鍛造システム（熱間加工システム）

Claims (7)

1. 搬送方向に搬送される鋼材に高圧水を噴射するために、前記搬送方向及び前記鋼材の表面の法線方向を含む回転面において第１方向に高圧水を噴射するように配置されたノズルと、
   前記回転面に直交する方向に延伸し、前記ノズルを前記回転面内で回転可能に支持する支持軸と、
   前記支持軸を回転する回転駆動装置と、
   前記ノズルに高圧水を供給する加圧ポンプと、
   前記鋼材の搬送に応じて、前記回転面において前記第１方向から第２方向まで前記ノズルを回転しながら前記鋼材に高圧水を噴射するように前記回転駆動装置及び前記加圧ポンプを制御する制御装置と、
   を有することを特徴とするデスケーリング設備。
2. 前記第１方向と前記第２方向との間の角度は、４５度以上１２０度以下である、請求項１に記載のデスケーリング設備。
3. 前記第１方向と前記法線方向との間の角度、及び前記第２方向と前記法線方向との間の角度は何れも６０度以下である、請求項１又は２に記載のデスケーリング設備。
4. 前記鋼材が所定の検出位置に搬送されたことを検出するセンサを更に有し、
   前記制御装置は、前記センサによって前記鋼材が所定の検出位置に搬送されたことが検出されたことに応じて、前記ノズルの回転を開始するように前記回転駆動装置を制御すると共に、高圧水の噴射を開始するように前記加圧ポンプを制御する、請求項１〜３の何れか一項に記載のデスケーリング設備。
5. 前記制御装置は、前記第１方向において前記鋼材の先端に前記ノズルから高圧水を噴射すると共に、前記第２方向において前記鋼材の後端に前記ノズルから高圧水を噴射するように、前記鋼材の搬送速度、及び前記鋼材の長さに応じて、前記ノズルの回転速度を制御する、請求項１〜４の何れか一項に記載のデスケーリング設備。
6. 鋼材を加熱する加熱炉と、
   加熱された前記鋼材を前記加熱炉から搬送する搬送設備と、
   加熱された前記鋼材をデスケーリングするデスケーリング設備と、
   デスケーリングされた前記鋼材を熱間加工する熱間加工設備と、を有し、
   前記デスケーリング設備は、
   搬送方向に搬送される鋼材に高圧水を噴射するために、前記搬送方向及び前記鋼材の表面の法線方向を含む回転面において第１方向に高圧水を噴射するように配置されたノズルと、
   前記回転面に直交する方向に延伸し、前記ノズルを前記回転面内で回転可能に支持する支持軸と、
   前記支持軸を回転する回転駆動装置と、
   前記ノズルに高圧水を供給する加圧ポンプと、
   前記鋼材の搬送に応じて、前記回転面において前記第１方向から第２方向まで前記ノズルを回転しながら前記鋼材に高圧水を噴射するように前記回転駆動装置及び前記加圧ポンプを制御する制御装置と、
   を有することを特徴とする熱間加工システム。
7. 前記熱間加工設備は、鋼材を熱間鍛造する熱間鍛造設備である、請求項６に記載の熱間加工システム。

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