JP4800245B2 - 鋼片のスケール除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、圧延ライン上を搬送される鋼片に向けて高圧水を噴射し、スケールを除去する鋼片のスケール除去装置に関する。

一般に、鋼片を圧延ラインで熱間圧延処理する際には、加熱炉での加熱時又はその後に鋼片の表面に形成されるスケールを除去してから粗圧延、仕上げ圧延を行う。これは、残存するスケールによって、圧延した鋼板の表面に、スケール疵を生じてしまうことを防止するためである。特許文献１には、圧延ラインの上方及び下方に幅方向に沿って複数のノズルを設け、これら複数のノズルから圧延ライン上を搬送される鋼板に向けて高圧水を噴射し、鋼板の上下面のスケールを剥離させて除去する鋼板のスケール除去装置が開示されている。

上記特許文献１に記載のスケール除去装置では、鋼板の仕上げ圧延前の上面のスケール除去を目的に複数のノズルの噴射方向が、搬送方向と逆方向に高圧水を噴射するように、鉛直方向に対して１０〜２０度傾斜されている。また、複数のノズルは、各噴射口から噴射された高圧水が、水平面で見て圧延ラインの中心線（ラインセンター）に対して７５度の角度をなして、圧延ラインの中心線側から外側に扇形状に広がりながら進行するように構成されている。

特開平９−８５３３０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のスケール除去装置では、鋼板の上下面のスケールだけしか除去することができない。圧延ライン上を搬送される鋼片には、上下面だけでなく、両側面にもスケールが存在し、これを除去する必要がある。また、鋼片の両側面のスケールを除去するように、上記特許文献１に記載のスケール除去装置とは別個のスケール除去装置を設置すると、設備費がかかる上に、装置が占める空間が大きくなりすぎてしまう。

特に加熱炉から出た鋼片には表面と側面とにもスケールが生成しており、側面のスケールを十分に除去しないと、引き続く粗圧延の直前に設置されているＶＳＢ（竪型のスケールブレーカ）に鋼片を噛み込んだ際にスケール疵が発生したり、ＶＳＢでスリップを起こす恐れが有った。従来はＶＳＢでスケールを破壊した後に、上下面から高圧水をかけてスケールを除去することは行われていたが、側面のデスケーリング（スケール除去とも呼ぶ）はあまり行われていなかった。その理由は、鋼片の幅は一定では無く、側面のデスケーリングを十分に行おうとすると鋼片とスケール除去の為の高圧水ノズルとの間隔を適正に調整する装置が必要となってしまうためである。

また、ＶＳＢ自体がスケール除去設備であるので、その前に敢えてデスケ−リング装置をつけること自体過剰な設備投資で有った。このＶＳＢ自体熱延コイルのエッジ疵を防止する為の設備である。しかし、ブリキ材や高炭素鋼など鋼種によっては側面にスケールが残存するとエッジ疵が残りやすいことも有り、更なる改善が必要となった。しかし、これらの鋼種は幅が一定では無いので、デスケーリング装置として多様な鋼片幅に対応する必要が有るが、前述したような鋼片幅に応じてノズルと鋼片側面の間隔を一定にするような設備は設備コストから適切でない。また、側面のスケール除去のみでなく上下面のスケールも同時に除去できれば、更に表面疵が低減する。しかし、全ての鋼種で使用することは無いので、過剰な設備投資はできないし、非稼動時にも鋼片からの放射熱で損傷しないような構造である必要もある。更に、鋼片の両縁部は上下面や側面よりも加熱時の温度が高くスケールが成長しやすいが、高圧水を用いた両縁部スケールの除去方法については知見が無かった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、多様の幅（サイズ）の鋼片に対して、圧延ライン上を搬送される鋼片の上下面及び両側面の両方のスケールを一度に除去することができ、設備費用及び設備空間が低減化された鋼片のスケール除去装置を提供することをその目的とする。

上記課題を解決するために、本発明によれば、圧延ライン上を搬送される鋼片に向けて、該圧延ラインの上方及び下方に設けたノズルから流体を噴射し、スケールを除去する鋼片のスケール除去装置であって、鋼片の上方及び下方において、幅方向に１又は２以上の列に設置された、幅方向の中央部に流体をそれぞれ噴射する１又は２以上の中央ノズルと、鋼片の前記中央部の両側及び両側面に流体をそれぞれ噴射する１又は２以上の側面兼用ノズルとを有し、前記側面兼用ノズルの鋼片への噴射方向が、鋼片の搬送方向の上方から見た状態では、鋼片の搬送方向と逆方向に且つ内側に向かって傾斜し、且つ鋼片の搬送方向から見た状態では、内側に傾斜し、且つ鋼片の搬送方向の側方から見た状態では、鋼片の搬送方向と逆方向に傾斜し、前記中央ノズルの鋼片の上下面に対する噴射方向が、鋼片の搬送方向の側方から見た状態では、鋼片の搬送方向と逆方向に傾斜し、且つ前記側面兼用ノズルの鋼片との傾斜角度よりも小さいことを特徴とする、鋼片のスケール除去装置が提供される。

上記鋼片のスケール除去装置において、前記側面兼用ノズルは、鋼片の幅方向において外側に１列に配置された１又は２以上の外側面兼用ノズルと、別の列にそれよりも内側に配置された１又は２以上の内側面兼用ノズルとを有し、前記外側面兼用ノズル及び前記内側面兼用ノズルは、鋼片の幅に応じて、鋼片の上下面の前記中央位置の両側及び両側面に流体を噴射するようにしてもよい。

上記鋼片のスケール除去装置において、前記側面兼用ノズルが有する各々のノズルの鋼片への噴射方向が、鋼片の搬送方向から見た状態では、鉛直方向に対して５〜２０度、内側に傾斜しており、上方から見た状態では、搬送方向と逆方向に１０〜４０度、内側に傾斜していてもよい。

上記鋼片のスケール除去装置は、前記圧延ラインにおいて、鋼片を幅方向に圧下する竪型ロール対又はサイジングプレスの上流に設けられていてもよい。

本発明によれば、圧延ライン上を搬送される鋼片に高圧の流体を噴射することによって、多様な幅（サイズ）の鋼片の上下面、両側面及び両縁部のスケールを一度に除去することができる。また、圧延ラインの設備費及び設備空間を低減化することが可能になる。特に、鋼片の上下面、両側面及び両縁部のスケールの除去を一度に行うことによって、鋼片に噴射する例えば水等の高圧の流体の量を低減することができ、圧延ラインのランニングコストを低減できる上に、噴射する水によって鋼片が過度に冷却されてしてしまうことも防止できる。更に、ＶＳＢを用いてもエッジ疵が発生することがある鋼種でのエッジ疵の発生を防止できる。

発明者らは、加熱炉の中で生成している鋼片表面のスケールを詳細に観察して以下のことを見出した。
１．加熱炉の中で、隣合う鋼片の間隔は加熱炉装入時には殆ど無いので、加熱中に鋼片の幅が熱膨張で大きくなると隣合う鋼片が接触して側面のスケールには亀裂が入ることが多い。
２．ウオーキングビームを用いる加熱炉の場合には移動時に鋼片を上下するのでこの際に鋼片が撓んで側面のスケールに亀裂が入ることがある。
３．連続鋳造で製造された鋼片の場合には、側面はオシレーションマークと呼ばれる縦皺が細かい間隔で残存して有るので、この皺に沿って亀裂が入り易い。
４．亀裂が有る状態で、スケールが高圧水に接すると、亀裂の間から水が入りスケール間もしくはスケールと鉄界面の水が水蒸気になることでスケールの剥離が促進される。この際に鋼片とスケールの界面に水が入り易いのは、上面と比べてスケールが重力方向に平行に付いている側面である。
５．したがって、鋼片側面のスケール除去を行う際には、側面に対して搬送方向に平行な面内（搬送方向をＸ軸、鋼片の幅方向をＹ軸方向とした時のＸ−Ｙ面内）にノズルの軸を置いて鋼片に高圧水を吹き付けるよりも、図１に示すように、高圧水のノズルの軸を鋼片Ｉの上方及び下方で、鋼片Ｉの外側に設置して、側面に対して搬送方向Ｘに垂直な面内（鋼片Ｉの幅方向をＹ軸方向、鋼片Ｉの厚み方向をＺ軸方向とした時のＹ−Ｚ断面内）では、鋼片Ｉに向けて、側面に対して搬送方向Ｘに垂直な面内での角度を地面に下ろした垂線に対して傾けるよう角度α（後述する幅方向傾斜角度）をつけて設置すると、スケールと鋼片鉄界面に水が入りやすく、側面のスケール除去を促進で出来ることを見出した。更にこの角度αは５度から２０度の範囲に傾けることが好ましいことを見出した。５度未満であると水は入りやすいが、スケールと鋼片鉄界面を剥がした後にスケールを吹き飛ばすエネルギーが鋼片側面に伝わり難い。２０度を越えるとスケールを吹き飛ばすエネルギーは増えるが、スケールの亀裂内に水が入り難くなるので側面のスケールが剥がれ難い。

６．更に、鋼片Ｉの側面のスケール除去を行う際には、複数回に亘って、上記の側面スケール除去を行うと、スケールと鋼片鉄界面への水侵入とスケールの吹き飛ばし、が行われるのでスケールの剥離効果が増加する。１回の側面のスケール除去ではスケールが残存することを考えると少なくても２回以上の側面スケール除去が好ましい。この為に、図２に示すように、鋼片Ｉの幅方向Ｙに平行に設置されたパイプ１５上で、且つ、鋼片幅を超える位置に２個以上の上記側面スケール除去を行うノズル２０を設置する際に、側面に対して搬送方向Ｘに平行な面内（搬送方向をＸ軸、鋼片Ｉの幅方向をＹ軸方向とした時のＸ−Ｙ面内）で、側面に向かった角度β（後述する水平面内傾斜角度）をつけることで、側面の異なる位置に高圧水が衝突することになるので、デスケーリング効率が増加する。

また、上記の様に角度βをつけたノズル配列にすると鋼片Ｉの幅が変化した際にも、複数のノズル２０を用いて側面スケール除去を行うことが出来るので好ましい。この際に、この側面に向かった角度βは１０度〜４０度が好ましい。１０度未満では、高圧水の衝突エネルギーが低くなりすぎてスケール剥離が起こりにくい。４０度を越えると、後述するように側面スケール除去を行うノズル２０を鋼片Ｉの上下面に設置する場合に、上下からの高圧水が互いに干渉する事態が生じやすくなり、デスケーリングエネルギーが低下するので好ましくない。

尚、図３に示すように、側面のスケール除去を行うノズル２０は、鋼片Ｉの幅が広い時には、鋼片Ｉの上面又は下面のスケール除去を行うことが可能である（この理由により後述する実施の形態の説明では、側面のスケール除去を行うノズルを側面兼用ノズルと呼んでいる）。しかし、側面スケール除去を行うノズル２０での高圧水の吐出方向は鋼片Ｉの上面の中央部に向かっているので上面でスケール除去されたスケールはこのままでは上面に残存する。この為に後述する図６の実施の具体的な形態で示す様に、上面（及び下面）のスケール除去を行うノズル２０（２０ａ、２０ｄ）の傾き角度（後述する搬送方向傾斜角度）を、側面スケール除去を行うノズル２０（２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ、２０ｊ）の傾き角度（後述する搬送方向傾斜角度）より小さくすることにより、図３で示すように、側面スケール除去を行うノズル２０から噴射された高圧水が上面（および下面）のスケール除去を行った後に（搬送方向Ｘの下流側で）鋼片Ｉ表面上を流れる上面（及び下面）のスケール除去を行うノズル２０からの高圧水に衝突するようにしている。これにより、側面スケール除去を行うノズル２０でスケール除去された上面（および下面）のスケールを搬送方向Ｘの上流側に流し出すことができる。なお、図３において、ノズル２０から噴射された高圧水の流れを説明するように、鋼片Ｉの上面に到達する前の高圧水の流れを実線矢印で示し、鋼片Ｉの上面に到達した後の鋼片Ｉの上面上での高圧水の流れを点線矢印で示した。

７．加えて、上記の側面スケール除去を行うノズル２０は鋼片Ｉの上下に設置することが好ましい。側面スケール除去を行うノズル２０の軸は、上述したように側面に向けて角度βだけ傾いて設置されているので縁部のスケール除去も同時に出来る。上下の両縁部のスケール除去を兼ねる為には、側面スケール除去を行うノズル２０を鋼片Ｉの上下に設置することが好ましい。上下に設置することで、鋼片幅が非常に広くなり、側面スケール除去を行う複数のノズル２０のうち、例えば鋼片Ｉの上側で１つのノズル２０からの高圧水だけしか（一方の）側面に衝突していない場合でも、上下に設置していると側面スケール除去が少なくても２回以上行われるので好ましい。尚、上下に側面スケール除去を行うノズル２０を設置すると上下から噴出した高圧水がぶつかって互いに干渉する恐れが有るので、図４に示すように、干渉しないような配置をする。図４では、側面スケール除去を行うノズル２０のうち、上側に設置されたものを実線で示し、下側に設置されたものを点線で示している。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について説明をする。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図５は、本発明の実施の形態に係るスケール除去装置１が適用された鋼片の圧延ライン２の構成図である。圧延ライン２では、鋼片Ｉを矢印で示す搬送方向Ｘ（図５中、右向き）に搬送しながら熱間圧延が行われる。圧延ライン２には、搬送方向Ｘに沿って、鋼片Ｉを熱間圧延温度に加熱する加熱炉３、圧延前の鋼片Ｉを幅方向に圧下する竪型ロール（ＶＳＢロールとも呼ぶ）４、鋼片Ｉを粗圧延する粗圧延機５、中間圧延する中間圧延機６及び仕上げ圧延する仕上げ圧延機７が順に配置されている。本実施の形態では、スケール除去装置１を圧延ライン２において竪型ロール４の入側に配置している。

竪型ロール４は、軸の方向が鉛直方向に平行なロールを、圧延ライン２の搬送方向Ｘと直交する幅方向（後述する方向Ｙ）の両側に対で配置した構成を有する。本実施の形態では、竪型ロール４として、表面に縁があるカリバーロールを用いている。竪型ロール４は、圧延ライン２上を搬送される鋼片Ｉを幅方向Ｙの両側から圧下し、鋼片Ｉの上下面のスケールを剥離させることが可能である。このようにして剥離されたスケールは、竪型ロール４の出側に設けた噴射ノズル（図示せず）から鋼片Ｉの上下面に高圧水を噴射することによって除去可能である。

図６は、本発明の実施の形態に係るスケール除去装置１の側面図である。図７は、図６のＡ−Ａ矢視図である。図８は、図６のＢ−Ｂ矢視図である。また、以下の図で、ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆ、２０ｇ、２０ｈ、２０ｉ、２０ｊは上述した側面スケール除去を行う側面兼用ノズルであり、ノズル２０ａは上面スケール除去を行う中央ノズルであり、ノズル２０ｄは下面スケール除去を行う中央ノズルである。

図６及び図７に示すように、スケール除去装置１は、第１の噴射部１１及び第２の噴射部１２を備えた構成を有する。これら第１の噴射部１１及び第２の噴射部１２は、圧延ライン２上を搬送ロール１０によって搬送方向Ｘに搬送される鋼片Ｉに向けて、搬送方向Ｘと逆方向に高圧の流体としての高圧水を噴射する複数のノズル２０を有する。第１の噴射部１１は、圧延ライン２において、第２の噴射部１２よりも下流に配置されている。

第１の噴射部１１は、図７に示すように、搬送方向Ｘと直交する幅方向Ｙに配置した配管１５を、圧延ライン２の上方及び下方に各々備えている。本実施の形態では、図６に示すように、上方の配管１５は、下方の配管１５より下流側に配置されて２列になっている。第１の噴射部１１のノズル２０は、配管１５に設けられており、ノズル２０が鋼片Ｉに向けて噴射する高圧水は、この配管１５から供給される。ノズル２０は、上方の配管１５の下側に下向きに設けたノズル２０ａ〜２０ｃと、下方の配管１５の上側に上向きに設けたノズル２０ｄ〜２０ｆとを有する。本実施の形態では、第１の噴射部１１のノズル２０（即ち、ノズル２０ａ〜２０ｆ）は、圧延ライン２の幅方向Ｙの中心位置Ｏの両側に対称的に配置されている。

本実施の形態では、上方の配管１５に、中央ノズルとしてノズル２０ａが、圧延ライン２を搬送される鋼片Ｉの幅方向Ｙの中央部（即ち、中心位置Ｏ）の上方及び下方に設けられている。ノズル２０ａの両側には、内側面兼用ノズルとしてのノズル２０ｂ及びノズル２０ｃがノズル２０ａを挟むようにして列をなして設けられている。ノズル２０ａ〜２０ｃは、いずれも、幅方向Ｙに互いに所定間隔をあけて配置されたノズルで構成されている。

下方の配管１５にも、上方の配管１５と同様に、中央ノズルとしてのノズル２０ｄと、内側面兼用ノズルとしてのノズル２０ｅ及びノズル２０ｆが列をなして設けられている。ノズル２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、各々、上方の配管１５のノズル２０ａ、２０ｂ、２０ｃと幅方向Ｙに関して対向する位置に配置されている。ノズル２０ｄ〜２０ｆは、いずれも、幅方向Ｙに互いに所定間隔で配置されたノズルで構成されている。

ノズル２０ａ〜２０ｆは、圧延ライン２上を搬送される鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さが所定の最小値Ｗ_ｍｉｎから所定の第１の最大値Ｗ_ｍａｘ１までのいずれの値であっても、鋼片Ｉの上下面及び両側面の全域に向けて高圧水を噴射できるように幅方向Ｙに沿って連続的に圧延ライン２の上方及び下方に配置されている。本実施の形態では、所定の最小値Ｗ_ｍｉｎは、圧延ライン２上で搬送可能な鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さの最小値である。また、圧延ライン２上を搬送される鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さが最小値Ｗ_ｍｉｎから第１の最大値Ｗ_ｍａｘ１までのいずれの値であっても、ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆは、鋼片Ｉの上下面の幅方向Ｙの両縁部（即ち、鋼片Ｉの上下面の幅方向Ｙの中央部の両側）及び鋼片Ｉの両側面全域に高圧水を噴射できるように幅方向Ｙに沿って配置されている。本実施の形態では、ノズル２０ａ、２０ｄはいずれも７つのノズルで構成され、ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆはいずれも５つのノズルで構成されている。

図６に示すように、ノズル２０ａ〜２０ｆの各噴射方向は、いずれも搬送方向Ｘの側方から見た状態では、鋼片Ｉの上下面に対して搬送方向Ｘの逆方向に、鉛直方向Ｚに対して所定角度（以下、搬送方向傾斜角度と称する）だけ傾斜している。本実施の形態では、ノズル２０ａ、２０ｄの搬送方向傾斜角度は共に１５度程度であり、ノズル２０ａの両側にあるノズル２０ｂ、２０ｃと、ノズル２０ｄの両側にあるノズル２０ｅ、２０ｆの搬送方向傾斜角度は、いずれも３０度程度であり、ノズル２０ａ、２０ｄの搬送方向傾斜角度よりも大きくなっている。

また、図７に示すように、ノズル２０ａの両側にあるノズル２０ｂ、２０ｃと、ノズル２０ｄの両側にあるノズル２０ｅ、２０ｆの噴射方向は、いずれも搬送方向Ｘから見た状態では、鋼片Ｉの上下面に対して内側に（即ち、圧延ライン２の中心位置Ｏ側に）、鉛直方向Ｚに対して所定角度（以下、幅方向傾斜角度と称する）だけ傾斜している。ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ及び２０ｆの幅方向傾斜角度は１５度である。これに対して、ノズル２０ａ、２０ｄの幅方向傾斜角度は０度である。即ち、ノズル２０ａ、２０ｄの噴射方向は、いずれも搬送方向Ｘから見た状態では、鋼片Ｉの上下面に対して直交している。なお、ノズル２０ａ、２０ｄの噴射方向を、搬送方向Ｘから見た状態で、鋼片Ｉの上下面に対して外側に（即ち、圧延ライン２の外側に向かう方向に）、に傾斜させるように構成してもよい。

さらに、図２を用いて説明したように、ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ及び２０ｆの噴射方向は、上方から見た状態では、水平面内（ＸＹ平面内）で搬送方向と逆方向に所定角度（以下、水平面内傾斜角度と称する）だけ傾斜している。本実施の形態では、ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ及び２０ｆの水平面内傾斜角度は約２５度である。これに対して、ノズル２０ａ、２０ｄの水平面内傾斜角度は０度である。

搬送方向傾斜角度、幅方向傾斜角度α及び水平面内傾斜角度βの３つの角度は、いずれか２つの値が決定すると残りの１つの値が決定する関係にあるので、例えば搬送方向傾斜角度及び幅方向傾斜角度αが分かっている場合には以下の計算により水平面内傾斜角度βの値を算出することが可能である。図９は、ノズル２０ｃの１つを拡大して示した構成図である。図９を用いて搬送方向傾斜角度及び幅方向傾斜角度αから水平面内傾斜角度βを算出する計算方法の一例を説明する。図９において、点ＯはＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸が交わる原点である。

図９において、ノズル２０ｃの中心軸に沿って引かれた一点鎖線は、ノズル２０ｃの噴射方向とみなすことができる。ノズル２０ｃ内の一点鎖線上に設定した点ＦからＺ軸、ＹＺ平面及びＸＺ平面に各々垂線を下ろし、これらの垂線とＺ軸、ＹＺ平面及びＸＺ平面との交点を各々、点Ｄ、点Ｅ及び点Ｇとする。ノズル２０ｃの幅方向傾斜角度αは∠ＤＯＥとなり、その値は１５度である。また、ノズル２０ｃの搬送方向傾斜角度は∠ＤＯＧとなり、その値が３０度である。この場合において求める水平面内傾斜角度βは∠ＤＦＥであるので、∠ＤＦＥの値を求めればよい。四角錐ＯＤＥＦＧの底辺ＤＧの長さをＬと仮定すると、搬送方向傾斜角度（∠ＤＯＧ）が３０度であることから∠ＯＧＤ＝６０度と分かり、ＯＤの長さは、Ｌ×ｔａｎ６０°＝√３×Ｌである。さらに、幅方向傾斜角度α（∠ＤＯＥ）が１５度であることから底辺ＤＥの長さは（ＯＤの長さ）×ｔａｎ１５°＝√３×Ｌ×ｔａｎ１５°と分かる。

従って、底辺ＤＧ及び底辺ＤＥの値が分かったので、水平面内傾斜角度βに対して、ｔａｎβ＝（底辺ＤＥの長さ）／（底辺ＤＧの長さ）＝（√３×Ｌ×ｔａｎ１５°）／Ｌ＝√３×ｔａｎ１５°の関係が成り立ち、β＝約２５°と算出することができる。なお、上述した計算では、側面兼用ノズル２０ｃの搬送方向傾斜角度及び幅方向傾斜角度αが決定されていると仮定し、水平面内傾斜角度βの値を求める場合について説明したが、実際にノズル２０ｃを配置する場合には、幅方向傾斜角度α及び水平面内傾斜角度βを決定するように配置する等、搬送方向傾斜角度、幅方向傾斜角度α及び水平面内傾斜角度βの３つの角度のうちの任意の２つの角度を決定するように配置してよい。

図９に示すように、ノズル２０ａ〜２０ｆは、いずれも、狭く細長い直線形状の噴射口Ｊを備えている。これにより、ノズル２０ａ〜２０ｆが噴射する高圧水は、鋼片Ｉに向かって同一平面内を左右対称的な扇状に広がるように進行する。従って、ノズル２０ａ〜２０ｆから噴射される流体は直線状になっていないが、ノズル２０ａ〜２０ｆから噴射される扇状の流体の中心を流れる流体の噴射方向（即ち、ノズル２０ａ〜２０ｆの中心軸方向）を上述した議論における噴射方向として考えて適用することができる。本実施の形態では、圧延ライン２の幅方向Ｙの中心位置Ｏの上方にあるノズル２０ａと、下方にあるノズル２０ｄだけが、幅方向Ｙに水平な噴射口Ｊを備えている。ノズル２０ａ、２０ｄの残りと、ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆの噴射口Ｊは、噴射した高圧水が互いに阻害し合わないように、幅方向Ｙに対して所定角度（以下、ねじれ角度と称する）だけ傾けた構成を有する。

第２の噴射部１２は、図８に示すように、搬送方向Ｘと直交する幅方向Ｙに配置した配管３５を、圧延ライン２の上方及び下方に各々備えている。本実施の形態では、上方の配管３５は、下方の配管３５より下流側に配置されて２列になっている。第２の噴射部１２のノズル２０は、配管３５に設けられており、ノズル２０が鋼片Ｉに向けて噴射する高圧水は、この配管３５から供給される。ノズル２０は、上方の配管３５の下側に下向きに設けたノズル２０ｇ、２０ｈと、下方の配管３５の上側に上向きに設けたノズル２０ｉ、２０ｊとを有する。本実施の形態では、第２の噴射部１２のノズル２０（即ち、ノズル２０ｇ〜２０ｊ）は、圧延ライン２の幅方向Ｙの中心位置Ｏの両側に対称的に配置されている。

本実施の形態では、上方の配管３５に、外側面兼用ノズルとしてのノズル２０ｇ及びノズル２０ｈが、圧延ライン２の幅方向Ｙの中心位置Ｏから見て、別の列にある第１の噴射部１１のノズル２０ｂ、２０ｃ（即ち、内側面兼用ノズル）よりも幅方向Ｙの外側に各々設けられている。ノズル２０ｇ、２０ｈは、いずれも、幅方向Ｙに互いに所定間隔で配置されたノズルで構成されている。

下方の配管３５にも、上方の配管３５と同様に、外側面兼用ノズルとしてのノズル２０ｉ、２０ｊが設けられている。ノズル２０ｉ、２０ｊは、各々、上方の配管３５のノズル２０ｇ、２０ｈと幅方向Ｙに関して対向する位置に配置されている。ノズル２０ｉ、２０ｊは、いずれも、幅方向Ｙに互いに所定間隔で配置されたノズルで構成されている。

ノズル２０ｇ〜２０ｊは、第１の噴射部１１のノズル２０ａ〜２０ｆと共に、圧延ライン２上を搬送される鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さが最小値Ｗ_ｍｉｎから所定の第２の最大値Ｗ_ｍａｘ２までのいずれの値であっても、鋼片Ｉの上下面及び両側面の全域に向けて高圧水を噴射できるように幅方向Ｙに沿って圧延ライン２の上方及び下方に連続的に配置されている。本実施の形態では、所定の第２の最大値Ｗ_ｍａｘ２は、圧延ライン２上で搬送可能な鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さの最大値である。また、圧延ライン２上を搬送される鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さが第１の最大値Ｗ_ｍａｘ１から第２の最大値Ｗ_ｍａｘ２までのいずれの値であっても、ノズル２０ｇ〜２０ｊは、鋼片Ｉの上下面の幅方向Ｙの両縁部及び鋼片Ｉの両側面全域に高圧水を噴射できるように幅方向Ｙに沿って配置されている。本実施の形態では、ノズル２０ｇ〜２０ｊはいずれも５つのノズルで構成されている。

図６に示すように、本実施の形態では、ノズル２０ｇ〜２０ｊの搬送方向傾斜角度は２７．６度である。また、図８に示すように、ノズル２０ｇ〜２０ｊの幅方向傾斜角度は、第１の噴射部１１が備えるノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆの幅方向傾斜角度と同じ１５度である。さらに、ノズル２０ｇ〜２０ｊの水平面内傾斜角度は、第１の噴射部１１が備えるノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆの水平面内傾斜角度と同じ約２５度である。

以上のように構成された鋼片の圧延ライン２において、本発明の実施の形態に係るスケール除去装置１を用いて、鋼片Ｉをスケール除去する方法について説明する。

図５に示すように、圧延ライン２において、鋼片Ｉを加熱炉３で熱間圧延温度まで加熱してから下流に搬送し、本発明の実施の形態に係るスケール除去装置１に進入させる。

まず、鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さが、最小値Ｗ_ｍｉｎと第１の最大値Ｗ_ｍａｘ１の間の範囲にある場合について説明する。この場合には、第１の噴射部１１だけを用いて鋼片Ｉのスケール除去を行う。この場合、図８に示す噴射部１２は用いないが、鋼片Ｉの側面に位置して、鋼片Ｉからの放射熱は小さいので焼損防止用に僅かの冷却水を流しておけば良く、また、この冷却水が鋼片Ｉに流れ込むことは無い。

鋼片Ｉを加熱炉３から搬送方向Ｘに搬送し、第２の噴射部１２はそのまま通過させ、下流の第１の噴射部１１に進入させる。図７に示すように、鋼片Ｉを搬送方向Ｘに搬送し、第１の噴射部１１を通過させながら、ノズル２０ａ〜２０ｆを用いて鋼片Ｉの上下面及び両側面に高圧水を噴射し、上下面及び両側面のスケールを一度に剥離させる。以下、ノズル２０ａ〜２０ｆを用いて鋼片Ｉの上下面及び両側面に高圧水を噴射する手順を説明する。

ノズル２０ａを用いて鋼片Ｉの上面に、上方から搬送方向Ｘと逆方向且つ鉛直方向下向きに高圧水を噴射する。また、ノズル２０ｂ、２０ｃを用いて、ノズル２０ａによる高圧水の噴射が届かない鋼片Ｉの上面と、鋼片Ｉの上面の幅方向Ｙの両縁部とに向けて、上方から搬送方向Ｘと逆方向且つ圧延ライン２の中心位置Ｏ側に向かう方向に下向きに高圧水を噴射する。これにより、鋼片Ｉの上面全体のスケールを剥離し除去する。

ノズル２０ｄを用いて鋼片Ｉの下面に、下方から搬送方向Ｘと逆方向且つ鉛直方向上向きに高圧水を噴射する。また、ノズル２０ｅ、２０ｆを用いて、ノズル２０ｄによる高圧水の噴射が届かない鋼片Ｉの下面と、鋼片Ｉの下面の幅方向Ｙの両縁部とに向けて、下方から搬送方向Ｘと逆方向且つ圧延ライン２の中心位置Ｏ側に向かう方向に上向きに高圧水を噴射する。これにより、鋼片Ｉの下面全体のスケールを剥離し除去する。

ノズル２０ｂ、２０ｃを用いて、鋼片Ｉの両側面に、上方から搬送方向Ｘと逆方向且つ圧延ライン２の中心位置Ｏ側に向かう方向に下向きに高圧水を噴射する。同様にして、ノズル２０ｅ、２０ｆを用いて鋼片Ｉの両側面に、下方から搬送方向Ｘと逆方向且つ圧延ライン２の中心位置Ｏ側に向かう方向に上向きに高圧水を噴射する。これにより、鋼片Ｉの両側面全体のスケールを剥離し除去する。

次に、鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さが、第１の最大値Ｗ_ｍａｘ１と第１の最大値Ｗ_ｍａｘ２との間の範囲にある場合について説明する。この場合には、第１の噴射部１１及び第２の噴射部１２の両方を用いて鋼片Ｉのスケール除去を行う。

鋼片Ｉを加熱炉３から搬送方向Ｘに搬送し、第２の噴射部１２に進入させる。図８に示すように、鋼片Ｉを搬送方向Ｘに搬送し、第２の噴射部１２を通過させながら、ノズル２０ｇ〜２０ｊを用いて鋼片Ｉの上下面及び両側面に高圧水を噴射し、上下面及び両側面のスケールを一度に剥離させる。以下、ノズル２０ｇ〜２０ｊを用いて鋼片Ｉの上下面及び両側面に高圧水を噴射する手順を説明する。

ノズル２０ｇ、２０ｈを用いて、第１の噴射部１１のノズル２０ａ〜２０ｃによる高圧水の噴射が届かない鋼片Ｉの上面と、鋼片Ｉの上面の幅方向Ｙの両縁部とに向けて、上方から搬送方向Ｘと逆方向且つ圧延ライン２の中心位置Ｏ側に向かう方向に下向きに高圧水を噴射する。これにより、下流にある第１の噴射部１１のノズル２０ａ〜２０ｃではスケール除去できない範囲にある鋼片Ｉの上面のスケールを剥離し除去する。

ノズル２０ｉ、２０ｊを用いて、第１の噴射部１１のノズル２０ｄ〜２０ｆによる高圧水の噴射が届かない鋼片Ｉの下面と、鋼片Ｉの下面の幅方向Ｙの両縁部とに向けて、下方から搬送方向Ｘと逆方向且つ圧延ライン２の中心位置Ｏ側に向かう方向に上向きに高圧水を噴射する。これにより、下流にある第１の噴射部１１のノズル２０ｄ〜２０ｆではスケール除去できない範囲にある鋼片Ｉの下面のスケールを剥離し除去する。

ノズル２０ｇ、２０ｈを用いて、鋼片Ｉの両側面に、上方から搬送方向Ｘと逆方向且つ圧延ライン２の中心位置Ｏ側に向かう方向に下向きに高圧水を噴射する。同様にして、ノズル２０ｉ、２０ｊを用いて鋼片Ｉの両側面に、下方から搬送方向Ｘと逆方向且つ圧延ライン２の中心位置Ｏ側に向かう方向に上向きに高圧水を噴射する。これにより、鋼片Ｉの両側面全体のスケールを剥離し除去する。

鋼片Ｉを搬送方向Ｘに搬送し、第２の噴射部１２から退出させ、下流にある第１の噴射部１１に進入させる。第１の噴射部１１では、上述した鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さが、最小値Ｗ_ｍｉｎと第１の最大値Ｗ_ｍａｘ１の間の範囲にある場合と同様の手順で、ノズル２０ａ〜２０ｆを用いて、第２の噴射部１１のノズル２０ｇ〜２０ｉでスケール除去していない鋼片Ｉの上下面の残りのスケールを剥離し除去する。以上で、スケール除去装置１を用いた鋼片Ｉのスケール除去は完了する。

スケール除去装置１を用いて下面及び両側面のスケールを除去した鋼片Ｉを、搬送方向Ｘに沿って搬送し、スケール除去装置１を退出させる。鋼片Ｉをスケール除去装置１の下流の竪型ロール４に進入させる。竪型ロール４を用いて鋼片Ｉを幅方向Ｙに圧下し、鋼片Ｉの上下面のスケールを剥離させる。次いで、鋼片Ｉを竪型ロール４から退出させ、竪型ロール４の出側に設けた噴射ノズルから鋼片Ｉの上下面に高圧水を噴射し、剥離させたスケールを除去する。

スケール除去装置１及び竪型ロール４を用いてスケール除去した鋼片Ｉを、竪型ロール４の下流に搬送し、粗圧延機５による粗圧延、中間圧延機６による中間圧延、及び仕上げ圧延機７による仕上げ圧延を順に行う。

以上の実施の形態によれば、スケール除去装置１は、鋼片Ｉの上下面の中央部に高圧水を噴射するノズル２０ａ、２０ｄと、噴射方向が鋼片Ｉの上下面に対して内側に傾斜し、鋼片Ｉの上下面だけでなく、鋼片Ｉの両側面に対しても高圧水を噴射することが可能なノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆとを備えるようにしたことによって、鋼片Ｉの上下面及び両側面のスケールを一度に除去することができる。これにより、上下面用のスケール除去装置と、両側面用のスケール除去装置を別個に設ける必要がなくなり、設備費用及び設備費用を低減化することが可能である。

また、ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆ及び２０ｇ〜２０ｊを、圧延ライン２の幅方向Ｙにおいて、搬送される鋼片Ｉの幅方向Ｙの両端部が通過し得る範囲全域に高圧水を噴射できるように幅方向Ｙに沿って配置したことによって、鋼片Ｉの幅方向Ｙの長さが所定の範囲（即ち、最小値Ｗ_ｍｉｎから最大値Ｗ_ｍａｘ２）で変化した場合にも、鋼片Ｉの上下面の両縁部及び両側面のスケールを除去することができる。

さらに、ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆ及び２０ｇ〜２０ｊの幅方向傾斜角度を５〜２０度に設定したことによって、鋼片Ｉの上下面の両縁部及び両側面のスケール除去を従来よりも均一して行うことができる。これにより、スケール除去装置１の下流で竪型ロール４等のように鋼片Ｉを幅方向Ｙに圧下する装置を用いる場合に、鋼片Ｉがスリップすることを防止し,鋼片Ｉを確実に圧下できるようになる。

さらに、ノズル２０ｂ、２０ｃ、２０ｅ、２０ｆ及び２０ｇ〜２０ｊの水平面内傾斜角度を１０〜４０度に設定したことによって、側面に対して最適なスケール除去を行うことができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上述した実施形態においては、スケール除去装置１が第１の噴射部１１と第２の噴射部１２を有する場合について説明したが、スケール除去装置１は、第１の噴射部１１だけで構成される等、その他の構成であってもよい。

上述した実施形態においては、鋼片Ｉの上方又は下方において、ノズル２０が幅方向に２列設置された構成を有する第１の噴射部１１について説明したが、第１の噴射部１１は、ノズル２０が幅方向に１列又は３列以上設置されている構成であってもよい。また、第２の噴射部１２についてもノズル２０が幅方向に任意の数の列だけ設置されている構成であってよい。

上述した実施形態においては、鋼片Ｉを幅方向Ｙに圧下する竪型ロール４として、表面が平坦な円筒形状のフラットロールを用いる場合について説明したが、カリバーロール等、その他の形状のロールを用いてもよい。

上述した実施形態においては、鋼片Ｉを幅方向Ｙに圧下する装置として竪型ロール４を用いる場合について説明したが、サイジングプレス等その他の装置を用いてもよい。

ノズル２０ｃの幅方向傾斜角度を種々の値に設定し、本発明のスケール除去装置１を用いた鋼片Ｉのスケール除去を行った。図１０は、本発明のスケール除去装置１を用いてスケール除去を行う際に、鋼片Ｉの一方の側面に向けてノズル２０ｃから高圧水を噴射している状態を示す構成図である。なお、図１０では、鋼片Ｉを搬送方向Ｘに視ている。

本実施例では、Ｗ_ｍｉｎが５５０ｍｍ、Ｗ_ｍａｘ１が１３３０ｍｍ、Ｗ_ｍａｘ２が１６５０ｍｍである。鋼片Ｉとしては、厚さが２５０ｍｍのスラブを用いた。ノズル２０ｃの噴射口の高さを搬送ロール１０から４００ｍｍ、ノズル２０ｃから噴射する高圧水の流量を２８Ｌ／ｍｉｎ、デスケーリング圧を１４．７ＭＰａ（＝１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）、ノズル２０ｃのねじれ角度を１５度とした。また、ノズル２０ｃから噴射する高圧水の面内での広がり角度は３５度とした。デスケーリング圧は１４．７ＭＰａ（＝１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度が設備として経済的であるが更に高い圧力を用いても良い。また、９．８ＭＰａ（＝１００ｋｇｆ／ｃｍ^２）程度の圧力でも良い。

表１に、搬送方向Ｘから見た状態での鉛直方向Ｚに対してのノズル２０ｃの傾斜角度（即ち、既述した幅方向傾斜角度）αに対する１回のスケール除去でのスケール除去率を示す。表１で鋼片Ｉを上方から見た状態でのノズル２０ｃの傾斜角度（即ち、既述した水平面内傾斜角度）βは２０度としている。

表１の結果から、幅方向傾斜角度αが５度から２０度の範囲にある場合に、１回のスケール除去で５０％以上の側面スケールが除去されており、２回以上の側面スケール除去で側面のスケールが除去されていることが分かる。

表２に、水平面内傾斜角度βと１回のスケール除去でのスケール除去率を示す。表２では幅方向傾斜角度αは１５度としている。

表２の結果から、水平面内傾斜角度βが１０度以上の範囲で、１回のスケール除去で５０％以上の側面スケールが除去されており、２回以上の側面スケール除去で側面のスケールが除去されていることが分かる。

尚、ノズル２０ｃの幅方向傾斜角度αが５〜２０度であり、水平面内傾斜角度βが１０度以上の場合に、上面のスケール除去率は、ノズル２０ａの上面スケール除去ノズルでのスケール除去率と同等であった。また、縁部のスケール除去率も側面、上面のスケール除去率と同等であった。

本発明は、圧延ライン上において、竪型ロールの入側に配置され、鋼片のスケールを除去するスケール除去装置に特に有用であるが、その他の位置に配置されたスケール除去装置にも有用である。

本発明を説明する説明図である。 本発明を説明する説明図である。 本発明を説明する説明図である。 本発明を説明する説明図である。 本発明の実施の形態に係るスケール除去装置１が適用された鋼片の圧延ライン２の構成図である。 本発明の実施の形態に係るスケール除去装置１の側面図である。 図６のＡ−Ａ矢視図である。 図６のＢ−Ｂ矢視図である。 ノズル２０ｃの１つを拡大して示した構成図である。 本発明のスケール除去装置１を用いてスケール除去を行う際の、鋼片Ｉの一方の側の側面での様子を説明するように、鋼片Ｉを搬送方向Ｘに視た構成図である。

符号の説明

１ スケール除去装置
２ 圧延ライン
３ 加熱炉
４ 竪型ロール
５ 粗圧延機
６ 中間圧延機
７ 仕上げ圧延機
１０ 搬送ロール
１１ 第１の噴射部
１２ 第２の噴射部
１５、３５ 配管
２０、２０ａ〜２０ｊ ノズル
Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｏ ノズルの角度を説明する点
Ｉ 鋼片
Ｊ 噴射口
Ｗ_ｍｉｎ 鋼片Ｉの幅方向の長さの最小値
Ｗ_ｍａｘ１ 鋼片Ｉの幅方向の長さの第１の最大値
Ｗ_ｍａｘ２ 鋼片Ｉの幅方向の長さの第２の最大値
Ｘ 搬送方向
Ｙ 幅方向
Ｚ 鉛直方向
α ノズルの噴射方向の幅方向傾斜角度
β ノズルの噴射方向の水平面内傾斜角度

Claims (4)

1. 圧延ライン上を搬送される鋼片に向けて、該圧延ラインの上方及び下方に設けたノズルから流体を噴射し、スケールを除去する鋼片のスケール除去装置であって、
   鋼片の上方及び下方において、幅方向に１又は２以上の列に設置された、幅方向の中央部に流体をそれぞれ噴射する１又は２以上の中央ノズルと、鋼片の前記中央部の両側及び両側面に流体をそれぞれ噴射する１又は２以上の側面兼用ノズルとを有し、
   前記側面兼用ノズルの鋼片への噴射方向が、鋼片の搬送方向の上方から見た状態では、鋼片の搬送方向と逆方向に且つ内側に向かって傾斜し、且つ鋼片の搬送方向から見た状態では、内側に傾斜し、且つ鋼片の搬送方向の側方から見た状態では、鋼片の搬送方向と逆方向に傾斜し、
   前記中央ノズルの鋼片の上下面に対する噴射方向が、鋼片の搬送方向の側方から見た状態では、鋼片の搬送方向と逆方向に傾斜し、且つ前記側面兼用ノズルの鋼片との傾斜角度よりも小さいことを特徴とする、鋼片のスケール除去装置。
2. 前記側面兼用ノズルは、鋼片の幅方向において外側に１列に配置された１又は２以上の外側面兼用ノズルと、別の列にそれよりも内側に配置された１又は２以上の内側面兼用ノズルとを有し、前記外側面兼用ノズル及び前記内側面兼用ノズルは、鋼片の幅に応じて、鋼片の上下面の前記中央位置の両側及び両側面に流体を噴射することを特徴とする、請求項１に記載の鋼片のスケール除去装置。
3. 前記側面兼用ノズルが有する各ノズルの鋼片への噴射方向が、鋼片の搬送方向から見た状態では、鉛直方向に対して５〜２０度、内側に傾斜しており、上方から見た状態では、搬送方向と逆方向に１０〜４０度、内側に傾斜していることを特徴とする、請求項１又は２に記載の鋼片のスケール除去装置。
4. 前記圧延ラインにおいて、鋼片を幅方向に圧下する竪型ロール又はサイジングプレスの上流に設けられていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の鋼片のスケール除去装置。

Images