JP3802830B2 - Steel sheet descaling method and equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間圧延により鋼板を製造する場合に、熱間仕上圧延機の前または後、あるいは熱間矯正機の前または後に行う高圧水噴射によるデスケーリング方法および設備に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
熱間圧延により鋼板を製造する場合、鋼スラブを加熱炉で加熱する過程で1次スケールが発生し、また、粗圧延および仕上げ圧延過程で2次スケールが発生することが知られている。
これらのスケールは、熱間圧延中に噛み込まれ鋼板表面に残留してスケール疵を発生させ、鋼板の表面品質を低下させる原因となることから、例えば特開平7−178436号公報に記載されるように、1次スケールは熱間圧延を開始する直前に、また、2次スケールは粗圧延、仕上げ圧延過程で、高圧水噴射によるデスケーリングによって除去されることが開示され、また、熱間圧延後に矯正機を配置して鋼板の形状を矯正する場合には、矯正機の後でデスケーリングすることも開示されている。
【0003】
一方、均一な材質特性および平坦度を得るために、板幅方向の温度分布が一様となるように冷却制御を行う必要があり、例えば、特開平9−57327号公報には、仕上圧延終了後に熱間矯正を行って強制冷却を行う場合において、仕上圧延の最終パスの直前および直後の少なくともいずれか一方でデスケーリングを行い、仕上圧延終了後の熱間矯正後に成長する2次スケールのデスケーリングを強制冷却の直前に行うことによって、スケールの成長を抑制し、しかもタイトにして矯正冷却時における冷却ムラを防止し、機械的特性および形状、表面性状に優れた鋼板を製造することが開示されている。
【0004】
しかし、上記の従来例による仕上圧延後のデスケーリングの場合では、特に鋼板の上面側において、例えば図7に示すように、デスケーリングした後のスケールを含むデスケーリング水が鋼板上に不均一な流れを形成して広い領域で滞留することになり、デスケーリング水による部分過冷却や冷却ムラの発生があり、材質および形状特性を低下させるという問題がある。
また、デスケーリング水の排出力が十分ではなく、デスケーリングによって一旦除去(剥離)したスケールの排出を効果的に行うことができないため、鋼板上面に付着残留するスケールが多く、後の工程、例えば熱間矯正工程において、残留スケールによる押し込み疵(スケール疵)を発生させ、表面性状に優れた鋼板の製造が難しいという問題もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、熱間仕上げ圧延の直前または直後、または熱間矯正機の直前または直後の鋼板に高圧水噴射によるデスケーリングを行う場合に、デスケーリング水の鋼板上での滞留を抑制することにより過冷却や冷却むらの発生を防止するとともに、デスケーリングで一旦除去(剥離)されたスケールの鋼板表面への付着残留を抑制することにより、表面性状および機械的特性に優れた鋼板の製造を可能にする鋼板のデスケーリング方法および設備を提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基本的には、熱間圧延して鋼板を製造する場合において、熱間仕上圧延機の前または後、あるいは熱間矯正機の前または後に配置される、高圧水噴射によるデスケーリング設備として適用されるものであり、以下の(1)〜(8)を要旨とするものである。
(1) 熱間圧延して鋼板を製造する場合において、仕上圧延機の前または後、あるいは熱間矯正機の前または後で、鋼板に対して高圧水噴射によるデスケーリングを行う際に適用される、デスケーリングおよびデスケーリング水の水切りを行うデスケーリング方法であって、高圧水噴射ノズルから3〜20MPaのデスケーリング水を噴射して鋼板に衝突させるとともに、鋼板上面側においては、このデスケーリング水の鋼板上面との衝突点から500〜4000mmの距離隔てた鋼板上面に低圧水噴射ノズルから0.2〜2MPaの水切り水を噴射して衝突させ、鋼板上面に衝突後のデスケーリング水の流れと水切り水の流れとを衝突させて、この衝突流を鋼板上面の両側端から強制排出させることを特徴とする鋼板のデスケーリング方法。
(2) (1)において、デスケーリング水と水切り水を、鋼板の幅方向で鋼板の進行方向に対して2〜30度外側に向けて衝突させて、鋼板上面に衝突後のデスケーリング水の流れと水切り水の流れとを衝突させることを特徴とする鋼板のデスケーリング方法。
【0007】
(3) 熱間圧延して鋼板を製造する場合において、仕上圧延機の前または後、あるいは熱間矯正機の前または後で、鋼板に対して高圧水噴射によるデスケーリングを行う際に適用されるデスケーリング設備であって、当該デスケーリング設備は、3〜20MPaの圧力の水を噴射する複数の高圧水噴射ノズルを備えたデスケーリング装置及び0.2〜2MPaの水切り水を噴射する複数の低圧水噴射ノズルを備えた鋼板上面側の水切り装置を有し、前記デスケーリング装置のノズルと前記水切り装置のノズルとが通板方向で向き合い、かつ、前記デスケーリング装置及び前記水切り装置を、デスケーリング水の鋼板との衝突点と水切り水と鋼板との衝突点との間隔が500〜4000mmとなるように配置し、前記水切り装置からの鋼板上面との衝突後の水切り水の流れと、前記デスケーリング装置からの鋼板上面との衝突後のデスケーリング水の流れを、前記デスケーリング水の鋼板上面との衝突点から水切り水と鋼板上面との衝突点までの領域内で衝突させて、この衝突流を鋼板上面の両側端から安定排出させることを特徴とする鋼板のデスケーリング設備。
(4) (3)において、デスケーリング装置の複数の高圧水噴射ノズルが、鋼板上面との衝突点で長円形状の水平断面を有する吐出流を形成するものであり、この吐出流が鋼板の幅方向中心線を対称軸として線対称で鋼板の幅方向の外側に向くように、鋼板の進行方向に対して2〜30度(捩じれ角)の角度で配置されており、水切り装置の複数の低圧水噴射ノズルが、鋼板上面との衝突点で長方形状の水平断面を有する吐出流を形成するものであり、この吐出流が鋼板の幅方向中心線を対称軸として線対称で鋼板の幅方向の外側に向くように、鋼板の進行方向に対して2〜30度(捩じれ角)の角度で配置されていることを特徴とする鋼板のデスケーリング設備。
【0008】
(5) (3)または(4)において、デスケーリング装置の高圧水噴射ノズルが、鉛直線に対して0〜30度(噴射角)の角度で配置されており、この高圧水噴射ノズルに向き合うように配置した水切り装置の低圧水噴射ノズルが、デスケーリング水と水切り水の衝突流を形成可能なように、鉛直線に対して2〜60度(噴射角)の角度で配置されていることを特徴とする鋼板のデスケーリング設備。
(6) (3)〜(5)のいずれかにおいて、複数の低圧水噴射ノズルによる水切り水の鋼板の幅方向の噴射領域が、複数の高圧水噴射ノズルによるデスケーリング水の鋼板の幅方向の噴射領域より短くなるように、デスケーリング装置の高圧水噴射ノズルと水切り装置の低圧水噴射ノズルが配置されていることを特徴とする鋼板のデスケーリング設備。
(7) (3)〜(6)のいずれかが、熱間仕上圧延機の前または後、あるいは熱間矯正機の後または前に配置されるものであることを特徴とする鋼板のデスケーリング設備。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明においては、基本的には、熱間圧延して鋼板を製造する場合において、仕上げ圧延機の前または後、あるいは熱間矯正機の前または後で、鋼板に対して高圧水噴射によるデスケーリングを行う際に適用される、デスケーリングおよびデスケーリング水の水切りを行うデスケーリング方法および設備であって、複数の高圧水噴射ノズルから3〜20MPaのデスケーリング水を、鋼板の幅方向で鋼板の進行方向に対して角度(捩じれ角)2〜30度外側に向けて噴射して鋼板に衝突させるとともに、鋼板の上面側においては、このデスケーリング水の鋼板上面との衝突点から500〜4000mmの距離隔てた鋼板上面に複数の低圧水噴射ノズルから0.2〜2MPaの水切り水を、鋼板の幅方向で鋼板の進行方向に対して角度(捩じれ角)2〜30度外側に向けて噴射して衝突させ、鋼板上面に衝突後のデスケーリング水の流れと水切り水の流れとを衝突させて、この衝突流を鋼板上面の両側端から強制排出させることにより、鋼板上面の一定領域内でデスケーリング水の流れを均一化し、部分過冷却や冷却むらを防止する。
同時に、デスケーリーングによって一旦除去(剥離した)されたスケールを衝突流によって浮遊させ、その排出をより確実にして鋼板上面への付着残留を確実に防止することにより、仕上げ圧延後、あるいは熱間矯正後の鋼板の表面性状および機械的性質の良好な鋼板の製造を可能にするものである。
【0010】
デスケーリング装置の高圧水噴射ノズルからのデスケーリング水およびデスケーリング水の水切り装置の低圧水噴射ノズルからの水切り水の吐出流の基本形状は、ノズルから扇状に広がり、鋼板との衝突点で長円形状の水平断面を有する形状である。本発明でいう長円形状とは、楕円形状を長軸が長くなるように押し潰したような形状や、両端部を弧状に形成した長方形状のような形状またはこれらの形状に類する形状が主体である。
デスケーリングは、鋼板の上面側と下面側で行うものであり、このデスケーリング水は、3〜20MPaの高圧水とすることが好ましい。デスケーリング水の圧力が3MPa未満ではデスケーリング能力が不十分であり、また、20MPa超ではデスケーリング装置が過大になり好ましくない。
このデスケーリング水は、鉛直線に対して角度(噴射角)0〜30度で噴射することが好ましい。角度(噴射角)が30度超では、十分なデスケーリング力が得られない。
【0011】
デスケーリング水の水切りは、鋼板の上面側で行うものであり、この水切り水は、0.2〜2MPaの低圧水とし、この水切り水の流れを、鋼板上面に衝突させた後にデスケーリング水の流れと鋼板上面に衝突させる際に、デスケーリングにより除去(剥離)したスケールを浮遊させ、デスケーリング水を鋼板上から排出するに十分な衝突力を確保するために、鋼板上面に衝突した後のデスケーリング水の流れに向き合うように鉛直線に対して角度(噴射角)2〜60度で噴射することが好ましい。
角度が2度未満では、デスケーリング水の流れに対する衝突力が不十分で、スケールの浮遊作用が不十分になり、また、デスケーリング水を一定領域で安定排出させることができなくなる。角度(噴射角)が60度超では、デスケーリング水の流れと水切り水の流れとの衝突流が不安定になり、一定領域で安定排出させることができなくなる。
水切り水の噴射ノズルからの噴射圧力は、0.2〜2MPa程度にし、総噴射量(容量)は、デスケーリング水の総噴射量の20〜60%程度にすることで十分な効果が得られる。この水切り水の噴射圧力が2MPaを超えるとデスケーリング水によるスケール除去効果が低下しやすくなるので好ましくない。また、0.2MPa未満であると、デスケーリング水の一定領域での安定排出効果が不十分となるので好ましくない。
【0012】
デスケーリング水の鋼板上面との衝突点と、水切り水の鋼板上面との衝突点間の距離については、500〜4000mmが好ましい。衝突点間の距離が500mm未満では、水切り水がデスケーリング能力に影響し、デスケーリング能力が低下する現象が生じる。これは、水切り水とデスケーリング水が形成する滞留水により、デスケーリング水の衝突力が鋼板に衝突前に減衰するためである。また、水切り能力が低下して、デスケーリング水が水切り水の衝突位置を越えて広がってしまい、鋼板冷却の不均一を抑制できない。
衝突点間の距離が4000mmを超えると、デスケーリング水と水切り水によって鋼板が冷却され温度の低下が著しくなる、あるいは冷却むらが発生するため、鋼材としての機械的性質への影響が生じる可能性があり好ましくない。
このように、デスケーリング水の水切りにより、デスケーリング水を鋼板の側端から排出することにより、デスケーリング水が鋼板上面に不均一に滞留することによる鋼板冷却の不均一を抑制することができ、除去したスケールを安定的に浮遊させて除去することができる。
【0013】
本発明では、デスケーリング水と水切り水を、鋼板の幅方向で鋼板の進行方向に対して角度(捩じれ角)2〜30度外側に向けて噴射して鋼板上面に衝突させ、デスケーリング水と水切り水の衝突流を鋼板の両側端から容易にかつ安定的に強制排出できるようにするものであり、そのために、デスケーリング水およびデスケーリング水の水切り水を噴射する複数の噴射ノズルを、吐出流が鋼板の幅方向中心線を対称軸として線対称で鋼板の幅方向の外側に向くように、鋼板の進行方向に対して角度(捩じれ角)2〜30度で配置する。
角度(捩じれ角)が2度未満では、デスケーリング水および水切り水の衝突流に対して、鋼板両側端からの排出特性を十分に付与することができず、排出が不安定になる。また、角度(捩じれ角)が30度超では、鋼板全域をデスケーリングするためのデスケーリングノズル数が増加し、経済的に不利である。
角度(捩じれ角)を適正範囲にすることにより、デスケーリング水と水切り水の衝突流を鋼板の両側端から、より容易に、かつ、安定的に強制排出することができ、デスケーリング水による冷却の不均一をより確実に抑制することができる。
【0014】
鋼板の幅方向における水切り水の噴射ノズルの配置領域の長さは、水切り水を効率的に使用して、デスケーリング水との衝突流の排出効率を高めるために、鋼板の幅方向で中心を一致させてデスケーリング水の噴射ノズルの配置領域の長さの10%以上の長さにすることが有効である。10%未満では、デスケーリング水の全量を一定領域で排出することが難しくなるので10%超にすることが好ましい。
デスケーリング装置の各高圧水噴射ノズルは、高圧水の噴射密度を十分に確保しデスケーリング効果を十分に確保するために、鋼板の幅方向で隣接する高圧水噴射ノズルからの吐出流が、鋼板との衝突点で、吐出方向から見て5〜10%程度の重なり部dが生じるように配置することが好ましい。
【0015】
なお、デスケーリング水および水切り水としては、軟水、硬水、またはこれらの混合水などによる一般の工業用水を用いることができるが、これらの工業用水に例えば酸化抑制剤などの水質調整剤を添加することも考慮する。水切り水の場合には、冷却が進みすぎる場合、気体を混合して用いてもよい。
上記のようなデスケーリングおよびデスケーリング水の水切りを行うことによって、鋼板表面にデスケーリングで一旦除去(剥離)したスケールの付着残留を防止して、後工程でのスケール疵の発生を防止することができ、また、デスケーリング水による冷却むらを防止して、表面性状および機械的性質の良好な鋼板の製造が可能になる。
【0016】
以下に本発明のデスケーリング方法例および設備例について、図1〜図5に基づいて詳細に説明する。
この例では、図1に示すように、熱間仕上圧延機1の後に熱間矯正機2を配置して、熱間圧延した鋼板3の形状矯正を行う場合において、熱間矯正機2の前段に水切り装置4とデスケーリング装置5からなる本発明のデスケーリング設備を配置して、熱間圧延した鋼板3表面のスケールを除去して、スケールを除去した鋼板3を熱間矯正機2に導入して熱間矯正する場合を例にして説明する。
この例では、鋼板3の上面側において、デスケーリング装置5の上流側に距離Lをおいて水切り装置4を配置し、図2に示すように、デスケーリング装置5からのデスケーリング水6と水切り装置4からの水切り水7を鋼板3上面に衝突させた後に距離Lsの領域内で衝突させて、衝突流67を鋼板3の両側端から強制排出するようにしている。
鋼板3の下面側においては、デスケーリング水6はデスケーリング後に自重で落下するため、デスケーリング水による部分過冷却や冷却むら、一旦除去(剥離)されたスケールの付着残留の問題もないので、デスケーリング装置5のみを配置している。
【0017】
デスケーリング装置5の高圧水噴射ノズル8および水切り装置4の低圧水噴射ノズル11は、図3(a)、(d)に示すように、吐出流6、7が鋼板3との衝突点で長円形状の水平断面を有し、図3(b)、(c)に示すように、鋼板3の進行方向から見て扇状になるように形成したものであり、高圧水ヘッダー9または低圧水ヘッダー10に複数配置されている。
デスケーリング装置5の各高圧水噴射ノズル8は、高圧水の噴射密度を十分に確保しデスケーリング効果を安定確保するために、図3(b)、(c)、(d)に示すように、鋼板3の幅方向で隣接する高圧水噴射ノズル8の吐出流6が吐出方向から見て重なり部d、daが生じるように配置する。
【0018】
デスケーリング装置5の複数の高圧水噴射ノズル8を高圧水ヘッダー9に配置する場合には、図4に示すように、吐出孔が鋼板3の幅方向中心線CLを対称軸として線対称で鋼板3の幅方向の外側に向くように、鋼板3の長さ方向に対して捩じれ角(α)2〜30度で傾斜させて配置し、水切り装置4の低圧水噴射ノズル11を圧力流体ヘッダー10に配置する場合には、吐出孔が鋼板3の幅方向中心線CLを対称軸として線対称で鋼板3の幅方向の外側に向くように、吐出孔を鋼板3の長さ方向に対して捩じれ角(β)2〜30度で傾斜させて配置する。
また、図5に示すように、デスケーリング装置5の複数の高圧水噴射ノズル8からの吐出流6の鋼板3に対する噴射角(γ)は0〜30度、水切り装置4の高圧水噴射ノズル8からの吐出流6の鋼板3に対する噴射角(θ)は2〜60度になるように傾斜配置する。
【0019】
本発明において、デスケーリング装置5の複数の高圧水噴射ノズル8を、吐出孔が鋼板3の幅方向中心線CLを対称軸として線対称で鋼板3の幅方向の外側に向くように、鋼板3の長さ方向に対して捩じれ角(α)2〜30度で傾斜配置するのは、デスケーリング水を均一噴射するとともにスケールが混在したデスケーリング水を外向きに流動させ、鋼板3の両側端から効率的に排出させるためである。
捩じれ角αが30度を超える場合には、鋼板全域をデスケーリングするためのデスケーリングノズル数が増加し経済的に不利である。また、捩じれ角αが2度未満の場合には、スケールが混在したデスケーリング水6の鋼板3の両側端からの排出効果が不十分になる。
【0020】
また、鋼板3上で、デスケーリング装置5の複数の高圧水噴射ノズル8と所定の距離Lをおいて向き合うように配置する、水切り装置4の複数の低圧水噴射ノズル11を、吐出孔が鋼板3の幅方向中心線CLを対称軸として線対称で鋼板3の幅方向の外側に向くように、鋼板3の長さ方向に対して捩じれ角(β)2〜30度で傾斜配置するのは、水切り水を均一噴射するとともに、吐出流7をスケールが混在したデスケーリング水の吐出流6に衝突させた際に、衝突流67を定領域(Lの範囲内)で鋼板3の両側端に円滑に流動させ、鋼板3の両側端から効率的に排出させるためである。
捩じれ角(β)が30度を超える場合には、特に中心部領域でのデスケーリング水の吐出流6との衝突エネルギーが不十分で、スケールの浮遊効果が不十分になりスケールの排出効率が不十分である。また、捩じれ角(β)が2度未満の場合には、スケールが混在したデスケーリング水との衝突流67を両側端に円滑に流動させることができず、鋼板3の両側端からの効率的な排出が難しくなる。
【0021】
また、デスケーリング装置5の複数の高圧水噴射ノズル8からの吐出流6と、水切り装置4の複数の低圧水噴射ノズル11の吐出流7の鋼板に対する迎え角(γ)を0〜30度、(θ)を2〜60度にするのは、デスケーリングに必要な衝突力を確保するとともに、デスケーリング水と水切り水を鋼板3上の一定領域(Lの範囲内)で衝突させる際に十分な衝突エネルギーを確保し、デスケーリングにより除去(剥離)したスケールの浮遊を活発化させ、このスケールが混在した衝突流の排出をさらに促進させるためである。
このように、デスケーリング装置5の複数の高圧水噴射ノズル8と、水切り装置4の複数の低圧水噴射ノズル11を配置することにより、デスケーリング装置5の高圧水の吐出流6と水切り装置4の低圧水の吐出流7を鋼板3上の一定領域(Lの範囲内)で衝突させ、この衝突流67によって、デスケーリングで除去(剥離)したスケールを十分に浮遊させ、衝突流67とともに鋼板3の両側端から効果的に排出することができる。
このとき、デスケーリング装置5の複数の高圧水噴射ノズル8の吐出孔と、水切り装置4の低圧水噴射ノズル11の吐出孔が鋼板3の幅方向の外側に向いているため、衝突流67は鋼板3の側端により円滑に流動して容易に排出される。
【0022】
また、デスケーリング水と水切り水の衝突流を一定領域(Lの範囲内)で均一流とすることができるので、部分過冷却や冷却むらを解消して、鋼板3の幅方向および長さ方向の温度分布を均一にして、熱間矯正機2に送り込むことができ、熱間矯正して、スケール疵のない形状の良好な鋼板3を得ることができる。
図6は、熱間矯正して得られた鋼板3の長さ方向の温度変化を示したものであり、本発明によるデスケーリング方法および設備によってデスケーリングとデスケーリング水の水切りを行った場合には、デスケーケーリングのみで水切りを行わない場合に比較して、格段に安定した温度分布が得られることを示している。
【0023】
【実施例】
[実施例1]
以下に本発明の鋼板のデスケーリング設備の実施例について説明する。
この実施例では、図1に示した設備配置例において、加熱炉で加熱したスラブを熱間圧延し、仕上圧延して得られた厚み30mm、幅3000mmの鋼板3に対して、図4、図5に示すようなデスケーリング装置5と水切り装置4からなる本発明の鋼板のデスケーリング設備によってデスケーリング後の鋼板3を熱間矯正機2に導入して形状矯正を行った。
この実施例でのデスケーリング装置5では、高圧水ヘッダー9に配設した複数の高圧水噴射ノズル8の捩じれ角αを15度、高圧水噴射ノズル8の噴射角γを15度にし、鋼板3表面から高圧水噴射ノズル8の先端までの高さhを120mmとした。このデスケーリング装置5の各高圧水噴射ノズル8からデスケーリング水として、14MPaの高圧水をノズル1本当たり28リットル/分の水量で噴射してデスケーリングを行った。
【0024】
一方、デスケーリング水の水切り装置4では、複数の低圧水噴射ノズル11を配設した低圧水ヘッダー10を、その中心位置が高圧水ヘッダー9の中心位置から距離L 2.3m離れた位置に配置し、水切り水の鋼板表面との衝突位置をデスケーリング水の鋼板表面との衝突位置から距離(衝突点間距離)Ls 1.6m離れた位置になるように、複数の低圧水噴射ノズル11を配置した。デスケーリング水および水切り水としては、一般の工業用水を用いた。複数の低圧水噴射ノズル11の捩じれ角βは15度にし、鋼板3表面から低圧水噴射ノズル11の先端までの高さhを600mmとした。
この水切り装置4では、各低圧水噴射ノズル11から水切り水として、0.5MPaの低圧水を、ノズル1本当たり76〜110リットル/分の水量で噴射し、鋼板3の上面に衝突させた後の水切り水を、鋼板の幅方向の外向きに流動させて、鋼板3の上面に衝突して鋼板の幅方向の外向きに流動してきたデスケーリング水に、距離(衝突点間距離)Ls(1.6m)の一定領域内で衝突させ、この衝突流を鋼板3の両側端から強制排出する、デスケーリング水の水切りを行った後、この鋼板3を熱間矯正機2に導入して熱間矯正した。
【0025】
この熱間矯正後の鋼板3について、鋼板の長さ方向および幅方向の温度分布を調査するとともに、常温まで温度降下した段階で、表面性状と表層組織を調査し、デスケーリングとデスケーリング水の水切り効果を評価した。
その結果、熱間矯正後の鋼板の長さ方向および幅方向の温度は、±10℃の範囲にあり、デスケーリング水(および水切り水)による冷却の不均一性が解消され、表層の組織は均一性の高いものであり、機械的性質の低下要素は全く認められなかった。このことはデスケーリング水および水切り水による冷却が均一性の高いものであったことを意味している。また、鋼板3の形状は良好であり、スケール疵の発生は全く認められず、表面品質は良好であった。このことは、デスケーリングにより一旦除去されたスケールの付着残留が全くなかったことを意味している。
【0026】
[実施例2]
実施例1の場合において、高圧水噴射ノズル8および低圧水噴射ノズル11の捩じれ角α、βを5度にした場合には、熱間矯正後の鋼板の長さ方向および幅方向の温度は、±20℃の範囲にあり、デスケーリング水(および水切り水)による冷却の不均一性が解消され、表層の組織も概ね均一であり、機械的性質の低下要因は認められなかった。このことはデスケーリング水と水切り水による冷却が概ね均一であったことを意味している。
鋼板3の形状特性は概ね良好であったが、極く軽微ながらスケール疵の発生が認められた。これは、デスケーリング後のデスケーリング水および水切り水の排出がやや不安定で、極く軽微ながらデスケーリングにより一旦除去されたスケールの付着残留があったことに起因するものである。
【0027】
[比較例1]
実施例1の場合において、水切り水として、5MPaの低圧水を噴射した場合、熱間矯正後の鋼板の長さ方向および幅方向の温度は、±15℃の範囲にあり、デスケーリング水と水切り水による冷却は均一になり、表層の組織の均一性は充分で、機械的性質の低下要因はなかった。しかし、スケール疵あるいは剥離むらの発生が認められ、品質上、問題であった。これは、水切り水の過剰供給によって、上面の滞留水の増加により、デスケーリング効果が低下し、鋼板表面のスケールの除去(剥離)が不十分になったことに起因するものである。
[比較例2]
実施例1の場合において、水切り水の鋼板表面との衝突位置をデスケーリング水の鋼板表面との衝突位置から距離(衝突点間距離)Ls 4.5m離れた位置になるように、複数の低圧水噴射ノズル11を配置した場合、熱間矯正後の鋼板の長さ方向および幅方向の温度は、±40℃の範囲にあり、デスケーリング水による冷却の不均一性が顕著になり、表層の組織の均一性に若干不満があり、機械的性質の低下要因になる懸念があった。これは、デスケーリング後のデスケーリング水と水切り水が長い領域で流動したため、排出が不安定になり、デスケーリング水と水切り水による冷却が不均一になったことに起因するものである。
また、鋼板3の形状がやや不安定であり、軽微ながらスケール疵の発生が認められた。これは、デスケーリング水と水切り水の衝突力が低下し、スケールの排出力が十分でなく、鋼板表面に軽微ながらスケールの付着残留があったことに起因するものである。
[比較例3]
実施例1の場合において、デスケーリング水の水切り装置を作動させない場合には、熱間矯正後の鋼板の長さ方向および幅方向の温度は、±60℃の範囲にあり、デスケーリング水による冷却の不均一性が顕著であった。これは、デスケーリング後のデスケーリング水の排出が不安定で、デスケーリング水が鋼板上で幅広い領域で不均一な分布で滞留したことに起因するものである。
また、鋼板3の形状がやや不安定であり、明らかなスケール疵の発生が認められた。これは、デスケーリングにより一旦除去されたスケールの付着残留があったことに起因するものである。
【0028】
なお、本発明は、上記の各実施例の内容に限定されるものではない。例えば、デスケーリング装置と水切り装置の配置条件、デスケーリング条件、水切り切り条件などについては、圧延対象鋼材(特に材質)、鋼板のサイズ(特に板厚)、圧延条件(特に温度)、鋼板に要求される表面品質、形状、機械的性質などに応じて、上記請求項を満足する範囲内で変更のあるものである。
【0029】
【発明の効果】
本発明では、熱間圧延後の鋼板に対して、高圧水噴射によるデスケーリングを行う場合において、一定の領域内で低圧水噴射によるデスケーリング水の水切りを同時に行うものであり、これによって、鋼板上面に衝突後のデスケーリング水を安定排出して、デスケーリング水による鋼板の冷却むらを防止するとともに、デスケーリングにより除去(剥離)したスケールの浮遊排出を促進させることにより、スケールの排出効果を向上させ、制御冷却時の冷却の均一性も確保でき、鋼板の表面品質、形状、機械的性質を安定確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鋼板の製造方法を実施する設備配置例を示す概念説明図。
【図2】図1におけるデスケーリング装置と水切り装置の配置例と水切り状態例を示す概念説明図。
【図3】図2におけるデスケーリング装置と水切り装置におけるノズル配置例とデスケーリング水噴射ノズルおよび水切り水噴射ノズルからの吐出状態と吐出流の形状例を示す説明図で、(a)図は、デスケーリング水と水切り水の吐出状態例を示す側面説明図、(b)図は、水切り水の吐出状態例を示す背面説明図、(c)図は、デスケーリング水切り水の吐出状態例を示す背面説明図、(d)図は、(a)図〜(c)図におけるデスケーリング水と水切り水の吐出流の厚鋼板との平面衝突形状例を示す平面概念説明図。
【図4】図2におけるデスケーリング装置と水切り装置におけるノズル配置例と吐出流の形成状態例を示す平面説明図。
【図5】図4の側面説明図。
【図6】デスケーリングおよびデスケーリング水の水切りを行った場合と、デスケーリングのみ行った場合と、デスケーリングを行わなかった場合の熱間矯正後の厚鋼板の進行方向の温度分布を示す説明図。
【図7】デスケーリングのみ行った場合の鋼板上のデスケーリング水の滞留状態例を示す平面説明図。
【符号の説明】
1 熱間仕上圧延機 2 熱間矯正機
3 鋼板 4 水切り装置
5 デスケーリング装置 6 デスケーリング水の吐出流
7 水切り水の吐出流 8 高圧水噴射ノズル
9 高圧水ヘッダー 10 低圧水ヘッダー
11 低圧水噴射ノズル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a descaling method and equipment by high-pressure water injection performed before or after a hot finish rolling mill or before or after a hot straightening machine when manufacturing a steel sheet by hot rolling.
[0002]
[Prior art]
When manufacturing a steel plate by hot rolling, it is known that a primary scale is generated in the process of heating a steel slab in a heating furnace, and a secondary scale is generated in the course of rough rolling and finish rolling.
Since these scales are bitten during hot rolling and remain on the surface of the steel sheet to generate scale wrinkles and reduce the surface quality of the steel sheet, they are described, for example, in JP-A-7-178436. As described above, it is disclosed that the primary scale is removed immediately before the start of hot rolling, and the secondary scale is removed by descaling by high-pressure water injection in the course of rough rolling and finish rolling. In the case where a straightening machine is arranged later to straighten the shape of the steel sheet, descaling is also disclosed after the straightening machine.
[0003]
On the other hand, in order to obtain uniform material properties and flatness, it is necessary to perform cooling control so that the temperature distribution in the sheet width direction is uniform. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-57327 discloses the completion of finish rolling. In the case of performing forced correction after hot straightening, descaling is performed at least one of immediately before and after the final pass of finish rolling, and the secondary scale is grown after hot straightening after finish rolling. Disclosed is to manufacture steel sheets with excellent mechanical properties, shape, and surface properties by performing scaling immediately before forced cooling to suppress scale growth and prevent uneven cooling during straightening cooling. Has been.
[0004]
However, in the case of descaling after finish rolling according to the above-described conventional example, particularly on the upper surface side of the steel plate, for example, as shown in FIG. 7, the descaling water including the scale after descaling is not uniform on the steel plate. There is a problem that a flow is formed and stays in a wide area, and partial supercooling and uneven cooling occur due to descaling water, resulting in deterioration of material and shape characteristics.
Moreover, since the discharging power of descaling water is not sufficient, and the scale once removed (peeled) by descaling cannot be effectively discharged, there are many scales remaining on the upper surface of the steel sheet, In the hot straightening process, there is also a problem that it is difficult to produce a steel sheet having excellent surface properties by generating indentation wrinkles (scale wrinkles) due to residual scale.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention suppresses retention of descaling water on a steel sheet when performing descaling by high-pressure water injection on a steel sheet immediately before or immediately after hot finish rolling, or immediately before or after a hot straightening machine. It is possible to manufacture steel sheets with excellent surface properties and mechanical properties by preventing the occurrence of overcooling and uneven cooling, and suppressing the adhesion of the scale once removed (peeled) by descaling to the steel sheet surface. The present invention provides a method and equipment for descaling steel sheets.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention basically relates to descaling by high-pressure water jet arranged before or after a hot finish rolling mill or before or after a hot straightening machine in the case of producing a steel sheet by hot rolling. The present invention is applied as equipment, and the following (1) to (8) are summarized.
(1) In the case of producing a steel sheet by hot rolling, it is applied when descaling by high-pressure water jet to the steel sheet before or after the finish rolling mill or before or after the hot straightening machine. A descaling method for performing descaling and draining of descaling water, in which 3 to 20 MPa of descaling water is injected from a high pressure water injection nozzle to collide with the steel plate, and the descaling is performed on the upper surface side of the steel plate. Flow of descaling water after collision with the upper surface of the steel sheet, with 0.2 to 2 MPa draining water injected from the low pressure water injection nozzle onto the upper surface of the steel sheet at a distance of 500 to 4000 mm from the collision point with the upper surface of the steel sheet. The steel sheet descaling method is characterized in that the collision flow is forcedly discharged from both side edges of the upper surface of the steel sheet.
(2) In (1), descaling water and draining water are collided 2 to 30 degrees outward in the width direction of the steel sheet with respect to the traveling direction of the steel sheet, and the descaling water after the collision on the steel sheet upper surface A method for descaling a steel sheet, characterized by causing a flow and a flow of drained water to collide with each other.
[0007]
(3) In the case of producing a steel sheet by hot rolling, it is applied when descaling by high-pressure water injection to the steel sheet before or after the finish rolling mill or before or after the hot straightening machine. Descaling equipment The descaling equipment injects water with a pressure of 3 to 20 MPa. Descaling device with multiple high-pressure water jet nozzles And 0.2 to 2 MPa drained water is injected. A water draining device on the upper surface side of a steel plate provided with a plurality of low pressure water injection nozzles And the nozzle of the descaling device and the nozzle of the draining device face each other in the sheet passing direction, and the descaling device and the draining device are connected to a point of collision with the steel plate of the descaling water, the draining water, and the steel plate. So that the distance from the collision point is 500-4000mm Place and Said From drainer After collision with the upper surface of the steel plate Draining water The flow of , Said From descaling equipment After collision with the top surface of the steel plate The flow of descaling water, From the collision point between the descaling water and the steel plate upper surface to the collision point between the drain water and the steel plate upper surface A steel sheet descaling facility characterized in that the collision flow is caused to collide within an area and the collision flow is stably discharged from both ends of the upper surface of the steel sheet.
(4) In (3), the plurality of high-pressure water injection nozzles of the descaling device is a steel plate Top In order to form a discharge flow having an oval horizontal cross section at the point of collision with the steel plate, this discharge flow is symmetrical with respect to the width direction center line of the steel sheet and is directed to the outside in the width direction of the steel sheet. It is arranged at an angle of 2 to 30 degrees (twisting angle) with respect to the traveling direction of the steel plate, and the plurality of low pressure water injection nozzles of the water draining device are steel plates. Top The steel sheet is formed so as to form a discharge flow having a rectangular horizontal cross section at the point of collision with the steel sheet, and the discharge flow is symmetric with respect to the width direction center line of the steel plate and is directed to the outside in the width direction of the steel plate. The steel sheet descaling equipment is arranged at an angle of 2 to 30 degrees (twisting angle) with respect to the traveling direction of the steel sheet.
[0008]
(5) In (3) or (4), the high-pressure water injection nozzle of the descaling device is disposed at an angle of 0 to 30 degrees (injection angle) with respect to the vertical line, and faces this high-pressure water injection nozzle. The low-pressure water injection nozzle of the draining device arranged as described above is arranged at an angle of 2 to 60 degrees (injection angle) with respect to the vertical line so as to form a collision flow of descaling water and draining water Steel sheet descaling equipment.
(6) In any one of (3) to (5), the width-wise injection region of the steel plate for drained water by the plurality of low-pressure water injection nozzles is a steel plate for descaling water by the plurality of high-pressure water injection nozzles. of A descaling equipment for a steel sheet, wherein a high-pressure water injection nozzle of a descaling device and a low-pressure water injection nozzle of a draining device are arranged so as to be shorter than the injection region in the width direction.
(7) Any of (3) to (6) Is arranged before or after the hot finishing mill, or after or before the hot straightening machine Steel sheet descaling equipment.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, basically, in the case of producing a steel sheet by hot rolling, before or after the finish rolling mill or before or after the hot straightening machine, the steel sheet is subjected to high pressure water injection. A descaling method and equipment for performing descaling and descaling water draining applied when performing scaling, wherein 3 to 20 MPa descaling water is supplied from a plurality of high pressure water injection nozzles in the width direction of the steel plate. The angle (twisting angle) is 2 to 30 degrees with respect to the direction of travel of the steel plate, and is injected to collide with the steel plate. On the upper surface side of the steel plate, 500 to 4000 mm from the collision point with the steel plate upper surface of the descaling water. A 0.2 to 2 MPa drain water from a plurality of low-pressure water jet nozzles on the upper surface of the steel plate separated by a distance of 2 to 3 in the width direction of the steel plate with respect to the traveling direction of the steel plate (twist angle) The steel sheet is ejected toward the outside to make it collide, and the flow of the descaling water and the drained water after the collision are made to collide with the upper surface of the steel sheet, and this collision flow is forcedly discharged from both ends of the upper surface of the steel sheet. The descaling water flow is made uniform in a certain area on the upper surface to prevent partial overcooling and uneven cooling.
At the same time, the scale once removed (peeled) by descaling is floated by the collision flow, and it is more reliably discharged to prevent adhesion residue on the upper surface of the steel sheet. This makes it possible to produce a steel sheet with good surface properties and mechanical properties after straightening.
[0010]
The basic shape of the discharge flow of descaling water from the high pressure water injection nozzle of the descaling device and the draining water from the low pressure water injection nozzle of the descaling water draining device spreads in a fan shape from the nozzle and is long at the point of collision with the steel plate. It is a shape having a circular horizontal cross section. The oval shape referred to in the present invention is mainly a shape obtained by crushing an elliptical shape so that the long axis is long, a rectangular shape in which both ends are formed in an arc shape, or a shape similar to these shapes. It is.
The descaling is performed on the upper surface side and the lower surface side of the steel plate, and the descaling water is preferably high pressure water of 3 to 20 MPa. If the pressure of the descaling water is less than 3 MPa, the descaling capability is insufficient, and if it exceeds 20 MPa, the descaling device becomes excessive, which is not preferable.
The descaling water is preferably jetted at an angle (spray angle) of 0 to 30 degrees with respect to the vertical line. If the angle (injection angle) exceeds 30 degrees, sufficient descaling force cannot be obtained.
[0011]
The descaling water is drained on the upper surface side of the steel sheet. The draining water is a low pressure water of 0.2 to 2 MPa. When colliding with the upper surface of the steel plate, the scale removed (peeled) by descaling is floated, and in order to ensure sufficient impact force to discharge the descaling water from the steel plate, It is preferable to inject at an angle (injection angle) of 2 to 60 degrees with respect to the vertical line so as to face the flow of descaling water.
If the angle is less than 2 degrees, the impact force against the flow of the descaling water is insufficient, the scale floating action becomes insufficient, and the descaling water cannot be discharged stably in a certain region. If the angle (injection angle) exceeds 60 degrees, the collision flow between the descaling water flow and the draining water flow becomes unstable, and stable discharge cannot be performed in a certain region.
A sufficient effect can be obtained by setting the injection pressure from the injection nozzle of the drained water to about 0.2 to 2 MPa and the total injection amount (capacity) to about 20 to 60% of the total injection amount of the descaling water. . If the spray pressure of the drained water exceeds 2 MPa, the descaling effect by the descaling water tends to decrease, which is not preferable. On the other hand, if it is less than 0.2 MPa, the stable discharging effect in a certain area of descaling water becomes insufficient, which is not preferable.
[0012]
About the distance between the collision point with the steel plate upper surface of descaling water, and the collision point with the steel plate upper surface of draining water, 500-4000 mm is preferable. When the distance between the collision points is less than 500 mm, the draining water affects the descaling ability, and a phenomenon that the descaling ability is reduced occurs. This is because the colliding force of the descaling water is attenuated by the stagnant water formed by the draining water and the descaling water before the collision with the steel plate. Further, the draining ability is reduced, and the descaling water spreads beyond the collision position of the draining water, and the unevenness of the steel sheet cooling cannot be suppressed.
If the distance between the collision points exceeds 4000 mm, the steel plate will be cooled by descaling water and draining water, and the temperature will decrease significantly, or cooling unevenness will occur, which may affect the mechanical properties of the steel material. Is not preferable.
In this way, by draining the descaling water from the side edges of the steel sheet by draining the descaling water, it is possible to suppress non-uniformity of the steel sheet cooling caused by non-scaling of the descaling water on the top surface of the steel sheet. The removed scale can be stably suspended and removed.
[0013]
In the present invention, the descaling water and draining water are jetted toward the outside of the steel sheet in the width direction of the steel sheet by an angle (twisting angle) of 2 to 30 degrees with respect to the traveling direction of the steel sheet and collide with the upper surface of the steel sheet. The collision flow of drained water can be easily and stably forcibly discharged from both ends of the steel sheet. To that end, multiple spray nozzles that eject descaling water and descaling water are discharged. It arrange | positions at an angle (twisting angle) 2-30 degree | times with respect to the advancing direction of a steel plate so that a flow may be line-symmetrically set to the width direction centerline of a steel plate, and may face the outer side of the width direction of a steel plate.
If the angle (twist angle) is less than 2 degrees, the discharge characteristics from both sides of the steel sheet cannot be sufficiently applied to the collision flow of descaling water and draining water, and the discharge But It becomes unstable. On the other hand, if the angle (twist angle) exceeds 30 degrees, the number of descaling nozzles for descaling the entire steel sheet increases, which is economically disadvantageous.
By making the angle (twist angle) within the appropriate range, the collision flow of descaling water and draining water can be forced and discharged from both ends of the steel plate more easily and stably. Can be more reliably suppressed.
[0014]
The length of the area where the spray nozzles are arranged in the width direction of the steel sheet is centered in the width direction of the steel sheet in order to efficiently use the drain water and increase the discharge efficiency of the collision flow with descaling water. It is effective to make the length equal to or more than 10% of the length of the arrangement area of the descaling water injection nozzle. If it is less than 10%, it becomes difficult to discharge the entire amount of descaling water in a certain region.
Each high-pressure water injection nozzle of the descaling device has a discharge flow from the high-pressure water injection nozzle adjacent in the width direction of the steel plate in order to ensure a sufficient injection density of the high-pressure water and a sufficient descaling effect. It is preferable to arrange so that an overlapping portion d of about 5 to 10% is generated at the collision point with respect to the discharge direction.
[0015]
In addition, as descaling water and draining water, general industrial water such as soft water, hard water, or a mixed water thereof can be used, and a water quality adjusting agent such as an oxidation inhibitor is added to these industrial waters. Also consider. In the case of drained water, when cooling proceeds too much, a mixture of gases may be used.
By performing descaling and draining of descaling water as described above, it is possible to prevent scale residue once removed (peeled) by descaling on the steel sheet surface and prevent generation of scale flaws in the subsequent process. Can also be descaled water Therefore, it is possible to manufacture a steel sheet having good surface properties and mechanical properties.
[0016]
Below, the example of the descaling method of this invention and the example of an installation are demonstrated in detail based on FIGS.
In this example, as shown in FIG. 1, when the
In this example, on the upper surface side of the
On the lower surface side of the
[0017]
The high pressure
As shown in FIGS. 3B, 3C, and 3D, each high-pressure
[0018]
When a plurality of high-pressure
As shown in FIG. 5, the injection angle (γ) of the
[0019]
In the present invention, the plurality of high-pressure
When the twist angle α exceeds 30 degrees, the number of descaling nozzles for descaling the entire steel sheet increases, which is economically disadvantageous. Further, when the twist angle α is less than 2 degrees, the effect of discharging the
[0020]
Further, a plurality of low-pressure
When the twist angle (β) exceeds 30 degrees, the collision energy with the
[0021]
Further, the angle of attack (γ) of the
Thus, by disposing the plurality of high-pressure
At this time, since the discharge holes of the plurality of high-pressure
[0022]
Further, since the collision flow of descaling water and draining water can be made uniform in a constant region (within L), partial supercooling and cooling unevenness are eliminated, and the width direction and length direction of the
FIG. 6 shows the temperature change in the length direction of the
[0023]
【Example】
[Example 1]
Examples of the descaling equipment for steel sheets according to the present invention will be described below.
In this example, the slab heated in the heating furnace in the example of the equipment arrangement shown in FIG. 1 is hot-rolled and finish-rolled to a
In the
[0024]
On the other hand, in the descaling
In this
[0025]
Regarding the
As a result, the temperature in the length direction and width direction of the steel sheet after hot straightening is in the range of ± 10 ° C, the non-uniformity of cooling due to descaling water (and draining water) is eliminated, and the surface layer structure is It was highly uniform and no deterioration factor of mechanical properties was observed. This means that the cooling by descaling water and draining water was highly uniform. Further, the shape of the
[0026]
[Example 2]
In the case of Example 1, when the twist angles α and β of the high-pressure
Although the shape characteristics of the
[0027]
[Comparative Example 1]
In the case of Example 1, when low-pressure water of 5 MPa is injected as draining water, the temperature in the length direction and width direction of the steel sheet after hot straightening is in the range of ± 15 ° C., and descaling water and draining are performed. Cooling with water became uniform, the uniformity of the surface layer structure was sufficient, and there was no cause for the deterioration of the mechanical properties. However, generation of scale wrinkles or peeling unevenness was observed, which was a problem in terms of quality. This is due to the fact that the descaling effect is reduced due to the excessive supply of drain water, and the removal (peeling) of the scale on the surface of the steel sheet becomes insufficient due to an increase in the accumulated water on the upper surface.
[Comparative Example 2]
In the case of Example 1, a plurality of low pressures are set such that the collision position with the steel sheet surface of drained water is a distance (distance between collision points) Ls 4.5 m from the collision position with the steel sheet surface of descaling water. When the
Moreover, the shape of the
[Comparative Example 3]
In the case of Example 1, when the descaling water draining device is not operated, the temperature in the length direction and the width direction of the steel sheet after hot correction is in the range of ± 60 ° C., and cooling with descaling water is performed. The non-uniformity of was remarkable. This is because the descaling water discharge after descaling is unstable, and the descaling water stays in a wide area on the steel plate in a non-uniform distribution.
Moreover, the shape of the
[0028]
In addition, this invention is not limited to the content of said each Example. For example, regarding the arrangement conditions, descaling conditions, draining conditions, etc. of descaling equipment and draining equipment, the steel material to be rolled (especially the material), the size of the steel plate (especially the plate thickness), the rolling conditions (especially temperature), and the requirements for the steel plate Depending on the surface quality, shape, mechanical properties, etc. to be applied, there are variations within the scope of the above claims.
[0029]
【The invention's effect】
In the present invention, when performing descaling by high-pressure water injection on a steel sheet after hot rolling, the descaling water is drained simultaneously by low-pressure water injection within a certain region. By stably discharging the descaling water after it collides with the upper surface, preventing uneven cooling of the steel plate due to the descaling water, and promoting floating discharge of the scale removed (peeled) by descaling, scale As a result, the uniformity of cooling during controlled cooling can be secured, and the surface quality, shape and mechanical properties of the steel sheet can be secured stably.
[Brief description of the drawings]
BRIEF DESCRIPTION OF DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual explanatory diagram showing an example of equipment arrangement for carrying out a method for producing a steel sheet according to the present invention.
FIG. 2 is a conceptual explanatory view showing an example of arrangement and an example of a draining state of the descaling device and draining device in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of nozzle arrangement in the descaling device and draining device in FIG. 2, a discharge state from the descaling water injection nozzle and the draining water injection nozzle, and an example of the shape of the discharge flow; Side explanatory view showing an example of discharge state of descaling water and drained water, (b) Figure is a back side explanatory view showing an example of discharge state of drain water, (c) Figure shows an example of discharge state of descaling water Back surface explanatory drawing and (d) figure are plane conceptual explanatory drawings which show the plane collision shape example with the thick steel plate of the discharge flow of descaling water and draining water in (a) figure-(c) figure.
FIG. 4 is an explanatory plan view showing an example of nozzle arrangement and an example of a discharge flow formation state in the descaling device and draining device in FIG. 2;
FIG. 5 is an explanatory side view of FIG. 4;
FIG. 6 illustrates temperature distribution in the direction of travel of a thick steel plate after hot straightening when descaling and draining of descaling water are performed, when only descaling is performed, and when descaling is not performed Figure.
FIG. 7 is an explanatory plan view showing an example of a descaled water retention state on a steel plate when only descaling is performed.
[Explanation of symbols]
1
3
5
7 Discharge
9 High
11 Low pressure water injection nozzle
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