JP3307874B2 - デスケーリング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延設備で使
用されるデスケーリング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱間圧延では鋼板温度が７００
℃〜１１００℃の温度状態で圧延を実施するため、被圧
延材を加熱炉で１０００℃〜１３００℃程度に加熱す
る。このため、被圧延材の表面には酸化スケールが生成
されている。この酸化スケールが鋼板表面にある状態で
圧延を行うと、上記酸化スケールが鋼板表面に噛み込
み、スケール疵を生じる。

【０００３】これを防止するため、圧延前に、鋼板表面
に高圧水を噴射し酸化スケールの除去を行っている。こ
の工程をデスケーリングという。一般に、デスケーリン
グ処理を行うデスケーリング装置は、図４及び図５に示
すように、搬送される鋼板１の上側及び下側にそれぞれ
配置されるデスケーリングヘッダ２を備え、その各デス
ケーリングヘッダ２には、上記鋼板１の幅方向に沿って
複数のノズル４が配設されている。各ノズル４は、対向
する鋼板１の表面に向いていると共に鋼板搬送方向Ｐと
反対方向に傾く噴射角αを持って、つまり高圧水を搬送
方向Ｐに対して迎え噴射するように設置される。

【０００４】そして、各ノズル４から鋼板１の表面に向
けて、迎え噴射で例えば１００〜１５０kg/ cm² 程度の
圧力の高圧水５を噴射し、その高圧水５が衝突する際の
衝撃によって鋼板表面の酸化スケールを剥離又は壊食し
て当該酸化スケールを除去している。

【０００５】このとき、高圧水５が鋼板１の幅方向全面
に確実に吹き付けられるようにするため、各ノズル４か
ら噴射された高圧水５が、それぞれ鋼板幅方向に所定の
スプレー幅Ａ３を持って鋼板１表面に衝突するように広
がり角が設定され、さらに、隣合うスプレー幅Ａ３同士
がオーバラップするように、つまり、隣合うノズル４か
ら噴射された高圧水５は、互いに鋼板幅方向でオーバラ
ップする部分（以下、スプレーラップ部Ｒと呼ぶ）を持
つように設定される。

【０００６】このとき、上記スプレーラップ部Ｒにおい
ては、隣合うノズル４から噴射された高圧水５同士の相
互干渉によって鋼板１表面に与える衝撃力が弱まり、デ
スケーリング能力の低下をもたらす。また、隣接するノ
ズル４同士の噴射角に若干のずれがあると、上記スプレ
ーラップ部Ｒにおいて、噴出角が大きい側のノズル４か
ら噴射された高圧水５の鋼板１表面に衝突した直後の流
れ水が、噴出角が小さい側のノズル４からの高圧水５の
下側に入り込むことで、当該噴出角が小さい側のノズル
４からの高圧水５が、直接，鋼板１表面に衝突すること
が妨げられることで、デスケーリング能力の低下をもた
らすおそれもある。

【０００７】これに対し、鋼板１の大半を占める鋼種
（普通鋼、低炭素鋼、極低炭素鋼等）に生じた酸化スケ
ールは剥離性が良いため、スプレーラップ部Ｒを通過す
る鋼板１表面部分の酸化スケールも上記噴射された高圧
水５により問題なく除去される。

【０００８】しかし、ＳｉやＮｉの含有率が各々又は合
計で０．２〜重量％と高い鋼種の鋼板等においては、剥
離性の悪い酸化スケールが発生するため、上記従来のデ
スケーリング装置では、噴射した高圧水５同士が干渉す
る部分，つまり上記スプレーラップ部Ｒを通過する酸化
スケールを十分に除去できない。この結果、スプレーラ
ップ部Ｒを通過した鋼板１表面に酸化スケールが残存
し、その残存した酸化スケールによって、圧延後に、図
６に示すような、赤スケールと呼ばれるスケール疵２０
が発生する。

【０００９】このスケール疵２０（赤スケール）は、酸
洗工程において酸により洗浄することで除去できるが、
スケール疵２０が発生した鋼板１は、酸洗後の表面粗度
が大きくて見栄えが良くないため、二級品の製品となっ
てしまう。

【００１０】また、ＳｉやＮｉの含有率が高い鋼種の中
には、例えばトラックのフレーム用の鋼種のように、良
好な疲労特性を求められるものがあり、上記表面粗度の
増大は疲労強度の確保という点からも望ましくない。

【００１１】これに対して、図７に示すように、隣合う
ノズル４の噴射角の向きを交互に変更して配列、つまり
隣合うノズル４による高圧水５の噴射が交互に迎え噴射
及び追い噴射となるようにノズル４を設置することで、
鋼板搬送方向Ｐからみた高圧水５のオーバラップ部分で
ある上記スプレーラップ部Ｒでの高圧水５の干渉を回避
することも考えられる。

【００１２】ここで、この改善に先立って単ノズルによ
る噴射実験を行い、ノズル４を鋼板搬送方向Ｐに傾けて
追い噴射とした場合における、当該ノズル４から噴出さ
れた高圧水５によるデスケーリング能力を検討したとこ
ろ、鋼板１に対し高圧水５が所謂追い吹きとなり鋼板１
への衝撃が若干低下するものの、デスケーリング能力は
十分に確保されることを確認している。

【００１３】また、以下の説明においては、鋼板搬送方
向Ｐに傾いて（噴射角が負）追い噴射された高圧水５を
出側噴射スプレー５ｂと呼び、鋼板搬送方向Ｐと反対側
に傾いて（噴射角が正）迎え噴射された高圧水５を入側
噴射スプレー５ａと呼ぶ。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
７に示すノズル配列を採用した場合には、圧延後の赤ス
ケールの発生頻度は幾分抑えられるものの、現実には、
完全に赤スケールの発生を抑制できるまでには至ってい
ない。

【００１５】本発明は、このような問題点に着目してな
されたもので、難剥離性のスケールであっても圧延後に
赤スケールに発展しない程度にまで酸化スケールの除去
が可能な熱間圧延設備におけるスケーリング装置を提供
することを課題とするものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載したデスケーリング装
置は、搬送される鋼板の幅方向に沿って配列した複数の
ノズルから、それぞれ鋼板搬送方向に所定の噴射角を持
つと共に鋼板幅方向に所定のスプレー幅の広がりを持っ
て、鋼板表面に高圧水を噴射するデスケーリング装置に
おいて、ノズルの噴射方向が上記鋼板搬送方向と反対方
向に傾く場合の当該噴射角を正の噴射角と定義した場合
に、隣合うノズルの上記噴射角を互いに正負反転させ
て、かつ、鋼板搬送方向から見て隣合うノズルからの高
圧水同士をオーバラップさせると共に、正の噴射角を持
つノズル群又は負の噴射角を持つノズル群のうちの一方
のノズル群の各ノズルのスプレー幅を、他方のノズル群
の各ノズルのスプレー幅よりも狭く設定したことを特徴
とするものである。

【００１７】本発明においては、隣合うノズルの噴射角
は、正負反転して交互に迎え噴出及び追い噴出となって
噴射する向きが互いに異なるので、鋼板搬送方向からみ
て両者のスプレー幅にオーバラップ部分があっても、鋼
板搬送方向に離れているために高圧水のスプレーラップ
部での干渉がなく、当該スプレーラップ部分でのデスケ
ーリング能力の低下が回避される。

【００１８】このとき、本発明者等は、上述のように交
互に高圧水の噴射角を反転したノズル配列を単に採用し
ただけの装置で（図７及び図８参照）、デスケーリング
処理をした鋼板１表面にスケールが残る原因を検討した
ところ、赤スケールが鋼板１の上面にのみ発生するこ
と、しかも、その発生部位に対応するスケール残りが鋼
板１上面における出側噴射スプレー５ｂのパターンの軌
跡として生じることを確認した。さらに、入側噴射スプ
レー５ａと出側噴射スプレー５ｂとの間（以下、滞留空
間Ｄと呼ぶ）に位置する鋼板１表面に滞留水６が所定
量，存在しており、その滞留水６によって、出側噴射ス
プレー５ｂの衝撃力が弱められることにより、スケール
残りが生じてしまうことを突き止めた。

【００１９】即ち、鋼板１に衝突した高圧水の一部が反
射して上記滞留空間Ｄに向かうのであるが、従来におい
ては、各ノズルによるデスケーリング範囲を広くするた
め、各スプレー幅Ａ４を広く設定することで隣接するス
プレー幅Ａ４間の隙間Ｂ４が狭く設定され、しかも、反
射した流れ水の流れによって滞留水の流出が阻止される
ために、上記隙間Ｂ４から滞留水６が流出しにくいこ
と、及び、入側噴射スプレー５ａと出側噴射スプレー５
ｂとは、その噴射角の絶対値及びスプレー幅Ａ４を同じ
値に設定してあるため、つまり対称に設定されているた
めに、上記滞留空間Ｄ位置では、上記出側噴射スプレー
５ｂでの反射した流れ水が、鋼板搬送方向Ｐと反対側に
向かい、また上記入側噴射スプレー５ａでの反射した流
れ水が、上記出側噴射スプレー５ｂの流れ水と同じ量及
び同じ速度で鋼板搬送方向Ｐに向かうために（図８にお
ける矢印Ｆが反射した流れ水の進行方向を示す）、上記
滞留空間Ｄの中央部に寄せられつつ常時所定量以上の滞
留水６が滞留した状態となり、その滞留水６が鋼板１の
進行に伴い順次，出側噴射スプレー５ｂの位置に移動す
るためである。

【００２０】以上のような知見に基づき、本願発明で
は、上記滞留水６による悪影響を除去すべく、正の噴射
角を持つノズル群又は負の噴射角を持つノズル群のうち
の一方のノズル群の各ノズルのスプレー幅を相対的に狭
くすることで、当該スプレー幅を狭くした側における隣
接するスプレー幅間の隙間を広くすると同時に、スプレ
ー幅が狭くなることで、反射した流れ水の上記隙間から
の流出水の流出を阻止する力が小さくなり、この結果、
上記広い隙間から滞留水６が流出し易くなり、出側噴射
スプレー５ｂの位置に移動する滞留水６の量が減少す
る。これによって、該出側噴射スプレー５ｂによる衝撃
力が直接，鋼板１に伝播し易くなる。

【００２１】ここで、従来と同様に、鋼板搬送方向Ｐか
ら見て、隣合うノズルからの高圧水同士をオーバラップ
させるという条件から、一方のノズル群の各ノズルのス
プレー幅を従来よりも相対的に狭くするということは、
他方のノズル群の各ノズルのスプレー幅は従来よりも広
くなり、また、スプレー幅を狭くした側の隣接するスプ
レー幅間の隙間は、従来よりも広くなる。

【００２２】また、上記スプレー幅を狭くすることで、
衝突して反射した流れ水によって上記隙間から流出する
滞留水６を阻止する力が弱くなることについて補足する
と、図３に示すように、スプレー幅Ａ４を狭くするほ
ど、上記隙間Ｂ４に近い位置で反射した流れ水Ｆ１はほ
ぼ鋼板搬送方向に沿った方向に向かい、もって当該隙間
Ｂ４側に向かう分力が小さくなるためである。ここで、
図３では、（ａ）がスプレー幅Ａ４が広い場合、（ｂ）
がスプレー幅Ａ４が狭い場合を示す。

【００２３】次に、請求項２の発明は、請求項１に記載
した構成に対して、正の噴射角を持つノズルのスプレー
幅よりも負の噴射角を持つノズルのスプレー幅を狭く設
定したことを特徴とするものである。

【００２４】上記滞留空間にある滞留水は、鋼板の移動
に伴い出側噴射スプレー側（負の噴射角を持つノズルつ
まり追い噴射側のスプレー位置側）に移動しやすいが、
負の噴射角を持つノズルのスプレー幅を狭くすること
で、移動してきた滞留水は、上記広い隙間側に流れ易く
なり、より有効に滞留水の流出が促進される。さらに、
スプレー幅を狭くすることは噴射圧が大きくなり鋼板へ
の衝突力が大きくなって、脱スケール能が向上する。

【００２５】次に、請求項３に記載の発明は、請求項１
又は２に記載の構成に対して、負の噴射角を持つノズル
の当該噴射角の絶対値を、正の噴射角を持つノズルの当
該噴射角よりも小さく設定したことを特徴とするもので
ある。

【００２６】本発明によれば、上記作用に加えて、従
来，滞留水がスプレーと鋼板との衝突力を緩和してデス
ケーリング能力が低下するおそれのある側、つまり、負
の噴射角を持つ側のノズルの当該噴射角の絶対値を小さ
くすることで、当該負の噴射角を持つ側のノズルから噴
射された高圧水による、つまり出側噴射スプレーの鋼板
表面への衝撃力を大きくして、上記滞留水の影響を小さ
くする。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
を参照しつつ説明する。本実施形態のデスケーリング装
置は、図１に示すように、搬送される鋼板１の上側及び
下側にそれぞれヘッダ２が配置され、その各ヘッダ２に
高圧水供給装置３から高圧水が供給されている。

【００２８】各ヘッダ２は、図２に示すように、鋼板１
の幅方向Ｗに延在していると共に、該ヘッダ２には、鋼
板幅方向Ｗに沿って等間隔に複数のノズル４が設けられ
ている。

【００２９】この配列した各ノズル４の噴射軸は、隣合
うノズル４同士が、噴射角αを互いに正負反転させて交
互に反対方向に傾けることで、一方のノズル４からの噴
射を迎え噴射としたら他方のノズル４からの噴射が追い
噴射となるように交互に設定してある。ここで、ノズル
４の噴射方向が、上記鋼板搬送方向Ｐと反対方向に傾く
場合を正の噴射角とすると、迎え噴射側が正の噴射角と
なり追い噴射側が負の噴射角となる。

【００３０】また、各ノズル４から噴射された高圧水５
は、板幅方向Ｗに所定のスプレー幅Ａ１，Ａ２を持って
鋼板１表面に衝突すると共に、鋼板搬送方向Ｐからみ
て、隣合うノズル４から噴射された各高圧水５は、板幅
方向Ｗで互いにオーバラップするように設定されている
（図２中、δがオーバラップ部分である）。

【００３１】このとき、本実施形態では、各ノズル４か
らの高圧水のの広がり角をそれぞれ調整することで、追
い噴射側のノズル４のスプレー幅Ａ２を、迎え噴射側の
ノズル４のスプレー幅Ａ１よりも狭く設定する。これに
よって、追い噴射側の隣接するスプレー幅Ａ２間の隙間
Ｂ２が、迎え噴射側の隣接するスプレー幅Ａ１間の隙間
Ｂ１よりも広く設定されることになる。

【００３２】そして、上記構成のデスケーリング装置を
使用した場合には、各ノズル４から噴射された高圧水５
が鋼板１に衝突して滞留空間Ｄ側に反射した流れ水は、
上記スプレー幅Ａ１，Ａ２の向きと直交する方向Ｅに沿
ってほぼ流れ、もって滞留空間Ｄで滞留水６となるが、
その滞留水６は、追い噴射側の隣接するスプレー幅Ａ２
間の隙間Ｂ２が十分広いために、その隙間Ｂ２から流出
し易くなる。この結果、出側噴射スプレー５ｂと入側噴
射スプレー５ａとの間の滞留空間Ｄにある滞留水６の量
が減少する。

【００３３】また、追い噴射側のスプレー幅Ａ２が狭い
ということは、出側噴射スプレー５ｂにおける鋼板１表
面で反射して滞留空間Ｄに向かう流れ水によって生じ
る、上記隙間Ｂ２からの滞留水６の流出阻止が小さく抑
えられる。符号Ｅ１が、流出を阻止する部分の流れ水の
流れ方向を示している。

【００３４】これにより、出側噴射スプレー５ｂは、滞
留水６の悪影響が大幅に軽減され、直接鋼板１表面に衝
突し易くなって鋼板１表面の酸化スケールが衝撃により
除去される。

【００３５】このとき、上述のように、隣接するスプレ
ー幅Ａ２間の隙間Ｂ２の広い側を、追い噴射側に設定し
ているために、鋼板１の搬送に従い上記滞留水６はその
スプレー幅Ａ２間の隙間Ｂ２が広い側に移動し易くなっ
て、より有効に上記広い隙間Ｂ２から滞留水６が流出さ
れる。

【００３６】また、全ノズル４からの噴射圧が等しいか
ら、追い噴射側のスプレー幅Ａ２が狭いということは、
出側噴射スプレー５ｂの鋼板１表面に衝突する力が相対
的に強くなって、当該反射した流れ水の滞留空間Ｄに向
かう力の方が、迎えスプレーの鋼板１と衝突後の流れ水
の滞留空間Ｄに向かう力よりも強くなり、図２に示すよ
うに、滞留水６は、上記広い隙間Ｂ２位置に寄せられ、
この作用によっても上記隙間Ｂ２からの滞留水６の流出
が促進される。

【００３７】なお、上記実施形態では、追い噴射側のノ
ズル４のスプレー幅Ａ２を狭く設定した場合を例に説明
しているが、迎え噴射側のノズル４のスプレー幅Ａ１を
狭く設定してもよい。但し、上記実施形態のように追い
噴射側のノズル４のスプレー幅Ａ２を狭く設定した場合
の方が有効に滞留空間Ｄからの滞留水６の流出が促進さ
れる。

【００３８】ここで、追い噴射側の噴射角の絶対値を小
さく設定しておくとよい。例えば、迎え噴射側の噴射角
を５〜２０度とし、追い噴射側の噴射角を−１０〜０度
の範囲で、その絶対値が迎え噴射側の噴射角よりも小さ
くなるように設定する。

【００３９】このようにすると、出側噴射スプレー５ｂ
が鋼板１表面に衝突する際の衝突力が大きくなって、当
該出側噴射スプレー５ｂの鋼板１表面への衝突部に上記
滞留水６が入り込まないようになる。この結果、追い噴
射によるデスケーリング能力が十分に行われると共に、
上記広い隙間Ｂ２からの滞留水６の流出がより促進され
るようになる。

【００４０】

【実施例】ノズル４のピッチを８０mmとし、鋼板１表面
からノズル４までの鉛直距離を１５０mmとし、迎え噴射
側のノズル４の噴出角を２０度，広がり角度を２５度と
し、一方、追い噴射側のノズル４の噴射角を−５度，広
がり角度を１０度と設定して、確認を行った。

【００４１】上記設定では、追い噴射側の隣接するノズ
ル４によるスプレー幅Ａ２間の間隙は、約５２mmとなっ
た。この設定状態でデスケーリングを実施したところ、
出側噴射スプレー５ｂが滞留水６の影響を受けずに十分
デスケーリングが行われ、且つ搬送方向下流側に滞留空
間Ｄから十分に滞留水６が流出されることを確認した。

【００４２】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明のデス
ケーリング装置では、隣接するスプレー幅の隙間から滞
留水が流出し易くなって、当該滞留水による悪影響が低
減し、もって、難剥離性の酸化スケールであっても確実
に除去ができるようになり、難剥離性のスケールを生じ
るような鋼種の鋼板であっても赤スケールの発生を防止
できるようになるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係るデスケーリング装置
を示す側面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係るデスケーリング装置
を示す平面図である。

【図３】スプレー幅の広さに対する反射した流れ水の状
態を説明するための図であり、（ａ）はスプレー幅が広
い場合を、（ｂ）はスプレー幅が狭い場合をそれぞれ示
している。

【図４】従来のデスケーリング装置を示す側面図であ
る。

【図５】従来のデスケーリング装置を示す正面図であ
る。

【図６】スケール疵（赤スケール）の発生を示す図であ
る。

【図７】従来のデスケーリング装置を示す斜視図であ
る。

【図８】従来のデスケーリング装置の問題を説明するた
めの図である。

【符号の説明】

Ｐ 搬送方向 α 噴射角 Ａ１，Ａ２ スプレー幅 Ｂ２ 隙間 Ｅ 反射した流れ水の流れ方向 Ｐ 鋼板搬送方向 １ 鋼板 ２ ヘッダ ４ ノズル ５ 噴射された高圧水 ６ 滞留水

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21B 45/08 C23G 3/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 搬送される鋼板の幅方向に沿って配列し
   た複数のノズルから、それぞれ鋼板搬送方向に所定の噴
   射角を持つと共に鋼板幅方向に所定のスプレー幅の広が
   りを持って、鋼板表面に高圧水を噴射するデスケーリン
   グ装置において、 ノズルの噴射方向が上記鋼板搬送方向と反対方向に傾く
   場合の当該噴射角を正の噴射角と定義した場合に、隣合
   うノズルの上記噴射角を互いに正負反転させて、かつ、
   鋼板搬送方向から見て隣合うノズルからの高圧水同士を
   オーバラップさせると共に、正の噴射角を持つノズル群
   又は負の噴射角を持つノズル群のうちの一方のノズル群
   の各ノズルのスプレー幅を、他方のノズル群の各ノズル
   のスプレー幅よりも狭く設定したことを特徴とするデス
   ケーリング装置。
2. 【請求項２】 上記正の噴射角を持つノズルのスプレー
   幅よりも上記負の噴射角を持つノズルのスプレー幅を狭
   く設定したことを特徴とする請求項１に記載したデスケ
   ーリング装置。
3. 【請求項３】 上記負の噴射角を持つノズルの当該噴射
   角の絶対値を、上記正の噴射角を持つノズルの当該噴射
   角よりも小さく設定したことを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載したデスケーリング装置。