JP4854935B2 - 鋼板のスケール除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板表面のスケールを除去するためのスケール除去装置に関するものである。

従来から、圧延ラインにおいて、鋼板のスケールを除去するために、いわゆるデスケーリングが行われている。デスケーリングを行うスケール除去装置は、通常、鋼板の表面にノズルから水を噴射し、その噴射された水の衝撃力によって鋼板のスケールを剥離して除去する。
例えば、特許文献１に記載の技術では、水の噴射圧力から鋼板表面に対する水の衝撃力（以下単に衝撃力という）を推定する式を基にして、スケールを除去するために必要な衝撃力を決定している。

また、例えば特許文献２に記載の技術では、Ｐ（リン）やＳｉ（シリコン）の重量％を基にして、スケールを除去するために必要な衝撃力を決定している。
また、例えば特許文献３に記載の技術では、鋼板表面に達した高圧水の衝突エネルギーを算出して、スケールの除去を行なう装置が提案されている。
特開平６−３１５７１３号公報 特開平６−１９０４３３号公報 特開平６−１１４４３２号公報 特許第３１２９９６７号公報

しかしながら、従来の鋼板のスケール除去装置では、鋼の成分や水の噴射圧力から衝撃力を決定している。すなわち、前述の衝撃力を得るため、圧力源の高圧化や水量を増加させることを主体としている。そのため、設備の改造費用の増大や、鋼板の過冷却等の問題が生じていた。
また、スケールのなかでも、特に赤スケール（Ｓｉ含有量が多い鋼（Ｓｉ＞０．１５重量％）で生成される、ファイアライト（Ｆｅ_２ＳｉＯ_４）を多く含んだ剥離しにくいスケール）は、鋼の成分のみならず加熱条件等の操業因子によってもスケール剥離度が大きく変化する。そのため、成分影響のみ考慮して圧力源の高圧化や水量を増加させるなどの手段によっても、赤スケールを効率良く効果的に除去するために適切な条件を設定してスケール除去を行なうのは容易ではない。

本発明は、このような点に着目してなされたものであって、鋼の成分調整や、圧力源の高圧化によるスプレー圧力の増加や水量を増加させるなどの手段によらず、例えば赤スケールを効率良く効果的に除去するために適切な条件を設定してスケール除去を行なうことができる、鋼板のスケール除去装置を提供することを目的としている。

上記の目的を達成するために、本発明者らは、スケール除去用ノズルから噴射（スプレー）された液滴が鋼板の表面に衝突した際に発生する衝撃力の総和である総衝撃力を衝撃面の面積であるスプレー面積（液滴衝突面積）で除した値である単位衝撃力に基づいてスケール除去能力を定量評価した。
具体的には、特許文献４に開示したように、水を噴射して鋼板のスケールを除去するに際し、噴射された水のスケール除去能力（Ｂ１）、Ｂ１＝ｆ１（Ｆ、Ｓ、Ｔ）として、Ｂ１とスケール剥離難度（Ｂ２）との関係から単位衝撃力Ｓの条件を定める。そして、この単位衝撃力Ｓと経済性とを考慮して、Ｂ１の式に関与するパラメータを一定の条件をもって決定し、水を噴射するようにしている。
ここで、Ｆ：鋼板表面での噴射された水の総衝撃力［Ｎ］
Ｆ＝ｆ３（Ｄ、Ｐ０）…（１）
Ｓ：鋼板表面での噴射された水の単位衝撃力［Ｐａ］
Ｓ＝ｆ４（Ｐ０、Ｄ、Ｈ、β）…（２）
Ｔ：スケール除去時間［ｓｅｃ］

このようにして、鋼板の製造において、安定してスケール除去可能な設備条件を、ＦおよびＳで決定されるスケール除去能力式によって定量的に把握できるようになる。さらに、Ｆ，Ｓの絶対値とスケール除去に係わる各種パラメータ、水の流量Ｑ［ｍ^３／ｓ］，水滴の粒子径Ｄ［ｍ］，スプレー圧力Ｐ０［Ｐａ］，スプレー距離Ｈ［ｍ］，スプレー形状を考慮した係数β［−］等との関係が定量化されるため、スケール除去に係る装置や設定値等の設計を操業の経済性をよりよくしうる条件をもって容易に行なうことができる。

以下、図１に基づき、この単位衝撃力Ｓを用いてスケール除去能力を定量評価する内容について補足説明する。
まず、鋼板の表面へ噴射された水に関し、図１に示す水滴モデルを仮定すると、上記式（１）および式（２）に示された噴射された水の総衝撃力（Ｆ）と単位衝撃力（Ｓ）は、下記式（１）’および式（２）’のように表すことができる。

そして、この式（１）’、式（２）’を用いると、各種パラメータ（例えば、流量、水滴の粒子径、スプレー圧力、スプレー距離、スプレー形状等）に基づいたスケール除去装置のスケール除去能力、つまりＦとＳの定量化が可能となる。なお、式（１）’および式（２）’で用いるパラメータは、図１に示すものの他、ρは水滴密度［ｋｇ／ｍ^３］、αは水滴の粒子が板に当たる時の衝突面積を考慮した係数［−］、ｔは衝撃波が水滴の中を伝わる時間（液滴の直径／音速）であり、Ｃは音速［ｍ／ｓ］である。

次に、噴射された水のスケール除去能力Ｂ１は、高温の鋼板と似た塑性変形を示すアルミ供試材を用いて、予め、Ｆ、Ｓ、Ｔと供試材の単位面積あたりの壊食量（水をスプレーした時の質量減量（スケール除去前板重量−スケール除去後の板重量）Ｂ［１０^−３ｇ／ｍｍ^２］）との関係を定量化し、式（３）を得た。

本スケール除去装置の評価は、この壊食量Ｂを、ノズルから噴射された水のスケール除去能力の評価指数Ｂ１として定めることにした。
そして、上記定量評価による考察から、スプレー厚み（液滴衝突面での厚み）を出来るだけ小さくすることによってスケール除去能力を向上させることができることに注目し、スプレー厚み（液滴衝突面での厚み）を出来るだけ小さくすることによってスケール除去能力を向上させることができることを見出した。

そして、この知見に基づいてさらにノズル内部の整流性の研究を行い、ノズルの形状をスプレー厚みが小さくできる形状にするとともに、鋼板とノズル先端との対向する距離をスケールを除去するうえで最も効果的に設定することによって、ねらいとするスケール除去条件を得るに至った。
すなわち、本発明に係る鋼板のスケール除去装置は、鋼板の表面にノズルから水を噴射し、該噴射された水の衝撃によって前記鋼板のスケールを除去するスケール除去装置であって、前記ノズルは、前記鋼板に対する水の衝撃面における長手方向両端部での衝撃力が、該長手方向略中央部での衝撃力に対してほぼ同等となるように水を噴射可能なノズルであり、その先端部が凹面状に開口した吐出孔と、該吐出孔から所定のテーパ角をもって延びるテーパ部と、該テーパ部に連なって軸方向に連続する径大部とを有し、前記テーパ角は３０°以上８０°以下であり、前記吐出孔の開口形状は、短径に対する長径の割合が１．２〜２．５の楕円であり、その短径に対する径大部の内径の割合が３以上であり、前記鋼板表面と前記ノズルの先端との対向距離を、１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に設定したときに、スプレー厚みが２ｍｍから３ｍｍの薄さになり且つ噴射された水の衝撃面における長手方向の中央部での衝撃力が、該長手方向の両端部での衝撃力に対して９０％〜１１０％の範囲になることを特徴とする。

通常、ノズルからの吐出流は鋼板の表面に対して、図１に示すように、ノズル軸心に対して垂直な面内の一方向（両方向又は幅方向）に広がる衝撃面（同図では、略楕円形状）を形成する。そのため、本発明に係る鋼板のスケール除去装置によれば、前記ノズルは、吐出流の衝撃力分布において、衝撃力の作用している部分での長手方向（幅方向）の両側で衝撃力分布がシャープな立ち上がりを示すだけでなく、長手方向（幅方向）の全体にわたってほぼ均一な衝撃力が得られる。したがって、このノズルによれば、幅方向均一にスケール除去をすることができる。なお、「ほぼ同等」とは、中央部の衝撃力が端部の衝撃力の９０％〜１１０％になることである。

そして、ノズル先端の鋼板に対する距離は、上記関係式による定量的な評価指標に基づいて決定したものである。詳しくは、後述する実施形態および実施例から明らかとなるが、例えば、従来の平均的スケール除去装置（スプレー距離２２０ｍｍ、１００％流量）に対して、前記ノズルを用いた場合には、鋼板表面と前記ノズルの先端との対向距離を、１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に設定したときに、スプレー厚みが２ｍｍから３ｍｍの薄さになり且つ噴射された水の衝撃面における長手方向の中央部での衝撃力が、該長手方向の両端部での衝撃力に対して９０％〜１１０％の範囲になるので、６０％流量まで流量を減らしても、例えば１５０ｍｍまでスプレー距離を接近させれば容易に従来性能を上回るスケール除去性能を達成しつつ６０％流量まで流量を減らすことができる。そのため、前記ノズルを使用し、かつスプレー距離を接近させてスケールの除去を行なうようにすれば、低圧及び／又は低流量であっても、スケール除去性能（アルミニウム壊食量）を大きくしつつ流量を減らして操業することができる。したがって、噴射される水の量を削減しても、従来に比べてスケール除去の能力を維持または向上させることができる。

なお、スプレー距離を１００ｍｍ未満とすることも不可能ではないが、鋼板との距離の変動量を考慮すれば、１００ｍｍ以上とするのが好ましい。また、１７５ｍｍを超えて使用することも可能だが、従来の性能を少なくとも維持しつつ、６０％流量まで流量を減らしても十分なスケール除去性能を達成する上では、１７５ｍｍ以内で使用することが望ましい。

また、本発明に係る鋼板のスケール除去装置によれば、前記ノズルは、その先端部が凹面状に開口した吐出孔と、該吐出孔から所定のテーパ角をもって延びるテーパ部と、該テーパ部に連なって軸方向に連続する径大部とを有するので、前記ノズルは、スプレー厚み（液滴衝突面での厚み）を出来るだけ小さくしうるノズルである。すなわち、ノズル孔が、先端部の凹面で開口した吐出孔と、この吐出孔に至るテーパ部と、径大部とを備えることによって、低い吐出圧や低い吐出流量であってもスプレー厚みを小さくすることで衝撃力を高めることができ、スケール除去性能を改善できる。そのため、鋼板の温度低下も大きく抑制できる。したがって、このノズルによれば、より効果的にスケールを除去することができる。

なお、本明細書において、「径大部」は、吐出孔に連なるテーパ部から上流方向に連なる流路を意味し、テーパ部の上流端から実質的に同じ内径Ｄ１で延びる流路を意味する。そのため、「径大部」は「円筒状流路」と同義に用いることができる。テーパ部の上流端から「実質的に同じ内径」とは傾斜角度０〜３°（特に０〜２°）で延びる流路の平均内径を意味し、傾斜角度３°を超える角度をテーパ角と規定することができる。なお、「実質的に同じ内径で延びる流路」とは、その流路の内径Ｄ１に対する流路長さＬの比（Ｌ／Ｄ１）が１以上である流路を意味する。また、実質的に同じ内径部であっても、流路の内径Ｄ１に対する流路長さＬの比（Ｌ／Ｄ１）が１未満（Ｌ／Ｄ１＜１）の部位は、テーパ部の一部とする。そのため、吐出孔から上流方向に、実質的に同じ内径で延びる円筒状流路と、この円筒状流路から上流方向にテーパ状に延びる円錐状流路とが形成されたノズル又はノズルチップや、吐出孔から上流方向に、テーパ状に延びる円錐状流路と、この円錐状流路から上流方向に実質的に同じ内径で延びる円筒状流路とが形成されたノズルやノズルチップにおいて、前記円筒状の内径Ｄ１に対する流路長さＬの比（Ｌ／Ｄ１）が１未満（Ｌ／Ｄ１＜１）であるとき、これらの円筒状流路はテーパ状流路を構成する。さらに、「吐出孔の短径に対する径大部の内径の割合」とは、「吐出孔の短径に対する径大部の下流端（又はテーパ部の上流端）の内径の割合」を意味する。

さらに、本発明に係る鋼板のスケール除去装置によれば、前記ノズルは、前記テーパ角は３０°以上８０°以下であり、前記吐出孔の開口形状は、短径に対する長径の割合が１．２〜２．５の楕円であり、その短径に対する径大部の内径の割合を３以上としているので、低圧（例えば、圧力５〜３０ＭＰａ）及び／又は低吐出流量（例えば、吐出流量４０〜２００Ｌ／分）で吐出孔から水を噴射させて鋼板のスケールを除去するスケール除去用ノズルとして好適である。特に、鋼板として、例えば低Ｓｉ鋼板の表面のスケールを除去するためのスケール除去用ノズルとして好適である。

本発明によれば、低い吐出流量でも効率よくスケール除去を行なうことができるので、鋼板の冷却を抑制しつつスケール除去性能を維持または向上できるスケール除去装置を提供できる。

以下、本発明に係る鋼板のスケール除去装置の一実施形態について説明する。
図２は本発明に係る鋼板のスケール除去装置の一例を示す概略構成図である。
同図に示すように、鋼板の圧延工程は、圧延材（鋼板）１００を加熱する加熱炉５０と、加熱炉５０から取り出された圧延材１００からスケールを除去するために加熱炉５０出側（ＨＳＢ）に設置された加熱炉出側デスケラ６０と、それに続いて粗圧延を行なう粗圧延機７０と、それに続いて仕上げ圧延を行なう仕上げ圧延機８０とから構成されている。

そして、本発明のスケール除去装置は、各圧延工程に配置される。すなわち、加熱炉出側デスケラ６０には、加熱炉出側デスケノズル６１が圧延材１００の上下に配置される。同様に、粗圧延機７０の粗圧延入側（ＲＳＢ）にはデスケノズル６２、仕上げ圧延機８０の仕上げ圧延入側（ＦＳＢ）にはデスケノズル６３がそれぞれ圧延材１００の上下に配置される。各デスケノズル６１、６２、６３のそれぞれには、後述するノズル１が装着されている。デスケノズル６１、６２、６３は、ポンプ３０、アキュムレータ４０に配管を通して接続されており、高圧の水を圧延材１００表面に噴射することができる。なお、この設備では、複数台のポンプ３０とアキュムレータ４０とによって、噴射される高圧水の圧力と吐出量とを常に安定して確保することができる。

図３は、上記のスケール除去装置に用いられるノズルの一例を示す概略斜視図であり、図４は図３のＸ−Ｘ線概略断面図、図５は図３のノズル先端部の概略正面図である。
図３〜図５に示すように、本発明のスケール除去装置に用いられるノズル１は、ケーシング２と、ノズルケース１１と、ノズルチップ１２とから主に構成されている。そして、これらの部材によってノズル１の軸線方向に流路（又はノズル孔）が形成されている。

詳しくは、ケーシング２は、略円筒状をなしており内部に流路（又はノズル孔）を備え、ノズル１の上流側となる一端から水が流路内に流入可能になっている。そして、ケーシング２の他端にノズルケース１１が装着される。ノズルケース１１は、略円筒状をなし、ノズルチップ１２がノズル１の先端部側に装着されている。ノズルチップ１２は、超硬合金製であり、ここから吐出流を噴出させる。
なお、この例では、ケーシング２は、ノズルケース１１に対してねじによって固定可能な第１のケーシング２ａと、この第１のケーシング２ａに対してねじによって固定可能な第２のケーシング２ｂとから構成されている。

第２のケーシング２ｂの上流側端部での周面及び端面（平坦面）には、軸方向に延びる複数のスリット（又は流入口）３が周方向に所定の間隔ごとに形成されている。この複数のスリット３は、不純物の流入を規制しつつ水を流入させるためのフィルタとしてはたらくものである。また、第２のケーシング２ｂ内の流路には、整流ユニット（又は整流器若しくはスタビライザ）４が配設されている。整流ユニット４は、スリット３から流入した水をノズル孔に案内するためのものであり、芯体から放射方向に延びる複数の整流板（整流羽根）５と、芯体の上流側及び下流側に同軸に形成され、かつそれぞれ先端部を上下流方向に向けて形成された鋭角な円錐部（上流側又は下流側が先細り状態の円錐部）６ａ、６ｂとを備えている。フィルタを構成し、かつ整流ユニットを備えたケーシング２は、フィルタユニット又は整流ケーシングと称することもできる。

なお、整流ユニット４の整流板５は第２のケーシング２ｂの内壁に当接しているとともに、整流ユニット４は固定手段（例えば、係止、溶着、固着など）により下流側への移動が規制されている。
ケーシング２の流路は、第２のケーシング２ｂの上流側端部（流入口）から整流ユニット４の下流端に至り、かつ実質的に同じ内径の円筒状流路Ｐ１と、前記整流ユニット４の下流端から下流方向に向かって第１のケーシング２ａの途中部に至り、かつ緩やかな傾斜でテーパ状に狭まる傾斜流路（環状傾斜流路）Ｐ２と、この傾斜流路の下流端から下流方向に向かって延び、かつ実質的に同じ内径の円筒状流路Ｐ３とを備えている。この例では、傾斜流路（環状傾斜流路）Ｐ２を形成する傾斜壁（テーパ部）のテーパ角は、例えば５〜１０°程度に形成されている。

ノズルケース１１内には、ノズル１の先端部から上流方向に向かって、超硬合金製のノズルチップ１２と、前記第１のケーシング２ａの下流端と実質的に同じ内径の流路が形成されたブシュ（又は環状側壁）１７とが順次装着されている。ノズルチップ１２は掛止段部１３により先端部方向への抜けが規制されている。そして、ノズルチップ１２の先端面には、断面Ｕ字状の湾曲溝１４が半径方向に形成されるとともに、この湾曲溝１４の湾曲凹面には、楕円形状の吐出孔１５が開口している。なお、湾曲溝１４の底面は、吐出孔１５を最下部として延出方向（又は半径方向）に向かうにつれて両端部が隆起した湾曲状底面であってもよい。

そして、ノズル１の軸線方向に延びるノズル孔は、湾曲溝１４で楕円形状に開口した吐出孔（又は噴射口）１５と、ノズルチップ１２に形成され、かつ吐出孔１５から軸線の上流方向に向かって直線的に拡径して延びるテーパ部（又は円錐状傾斜壁）１６により形成された円錐状流路Ｐ５と、ブシュ１７により形成され、かつテーパ部１６の上流端から軸線方向に沿って実質的に同じ内径で上流方向へ連なる円筒状流路Ｐ４とで構成されている。すなわち、ノズル１の流路（ノズル孔）は、吐出孔１５と、この吐出孔１５からテーパ部１６により所定のテーパ角で上流側に拡がって延びるテーパ状流路（又は円錐状流路）Ｐ５と、このテーパ状流路Ｐ５の上流端からブシュ１７の円筒状流路Ｐ４によりほぼ同じ内径で延びる円筒状径大流路（テーパ状流路Ｐ５の上流端から整流ユニット４の上流端に至るまでの流路）Ｐ４〜Ｐ１とで構成されている。なお、テーパ部１６の上流端から実質的に同じ内径で延びる流路（この例では、テーパ部１６の上流端から緩やかな傾斜流路Ｐ２の下流端までの円筒状流路Ｐ３及びＰ４）を径大部１８とすることができる。

さらに、楕円形状の吐出孔１５の長径／短径比は、１．５〜１．８程度に形成され、吐出孔１５と径大部１８との関係について、吐出孔１５の短径Ｄ２に対する径大部１８（円筒状流路Ｐ３及びＰ４、又は整流ユニットから下流方向に延びる傾斜流路Ｐ２の下流端）の内径Ｄ１の割合（Ｄ１／Ｄ２）は、ノズルを小型化するため、４．５〜６．９程度に設定している。さらに、低圧及び／又は低流量であっても衝撃力を高めるため、テーパ部１６の角度（テーパ角）θは、４５〜５５°程度に設定している。

なお、ノズルケース１１やケーシング２の適所（この例では、ノズルケース２）には、アダプター（図示せず）を利用して導管（図示せず）にノズル１を取り付けるための鍔部（又はフランジ）１９などの取付部を形成できる。また、ノズルケース１１には、位置決め精度を高め、所定方向にフラット又は帯状に吐出流を噴射させるため、導管に対する位置決め用凸部２０を形成してもよい。

図６に、ノズル内部の整流性の見直しを行った結果、スプレー厚みが小さくなったノズル１および従来のノズル（図１２に示す）のスプレー距離Ｈ（図１参照）とスプレー厚み（図１参照）との関係を示す。
図６から判るように、ノズル１では、従来のノズルに比べて約３４％スプレー厚みが薄くなっている。そのため、同一の条件で鋼板のスケール除去を行なえば、上述した単位衝撃力Ｓを用いてスケール除去能力を定量評価する関係式から判るように、スプレー厚みが薄くなれば、衝突面積Ａを小さくすることができる。そのため、単位衝撃力Ｓを大きくすることができる。したがって、このノズル１は、水を吐出させ、熱間圧延などの鋼板表面のスケールを除去するためのスケール除去用ノズルとして好適に使用することができる。

具体的には、低圧、例えば、吐出圧又は噴出圧５〜３０ＭＰａ（好ましくは８〜２５ＭＰａ、さらに好ましくは１０〜２０ＭＰａ、特に１２〜１８ＭＰａ）程度でノズル１から水を噴射させることにより、鋼板のスケールを除去できる。また、水の流量が低流量であっても、ノズル１から水を噴射させて鋼板のスケールを除去できる。そのため、スケール除去過程での鋼板の冷却を抑制でき、圧延を円滑に行なうことができる。具体的な水の吐出流量（又は噴射流量）としては、例えば２０〜２００Ｌ／分程度の範囲から選択でき、通常、２５〜１５０Ｌ／分、好ましくは３０〜１００Ｌ／分程度であってもよい。

さらに、ノズル１のスプレー距離は、２００ｍｍ以下（好ましくは１００〜１７５ｍｍ、さらに好ましくは１２５〜１５０ｍｍ）程度とするのがよい。なお、スプレー距離を１００ｍｍ未満とすることも不可能ではないが、鋼板との距離の変動量を考慮すれば、１００ｍｍ以上とするのが好ましい。また、１７５ｍｍを超えて使用することも可能だが、従来の性能を少なくとも維持しつつ、６０％流量まで流量を減らしても十分なスケール除去性能を達成する上では、１７５ｍｍ以内で使用することが望ましい。

ところで、通常、ノズルからの吐出流は鋼板の表面に対して、図１に示すように、ノズル軸心に対して垂直な面内の一方向（両方向又は幅方向）に広がる衝撃面（同図では、略楕円形状）を形成する。このようなノズル（フラットスプレーノズル）は、通常、前記長手方向（幅方向）に対して垂直な方向（厚み方向）に、壊食厚み角度φを備えており、所定の壊食厚み角度φで水が吐出又は噴出される。壊食厚み角度φはスケール除去効率を損なわない限り特に制限されず、例えば、１．５〜３°（好ましくは２〜２．５°）程度である。なお、壊食厚み角度φは下記式に従って算出できる。
φ：２ｔａｎ^−１［（ｔ−ｄ）／２Ｈ］
（式中、ｔ（ｍｍ）は壊食厚み、ｄ（ｍｍ）はノズル吐出孔の短径、Ｈ（ｍｍ）はスプレー距離又は噴射距離を示す。）

このように設定されたノズル１では、衝撃面においてシャープでしかも均一な衝突力分布をより好適に実現できる。すなわち、ノズル１は、吐出流の衝撃力分布において、衝撃面の長手方向（幅方向）での両側ではシャープな立ち上がりを示すだけでなく、長手方向（幅方向）の全体にわたってほぼ均一な衝撃力を示す。また、ノズル１は、衝撃力分布において、吐出流の長手方向（幅方向）の広範囲にわたり均一で高い衝撃力が得られる。この点、長手方向（幅方向）の中央部の衝撃力が強く、側部にいくにつれて衝撃力が小さくなる山形状の衝撃力分布を示す従来のノズルとは、衝撃力分布の点で大きく異なる。

上述の構成によるスケール除去装置において、圧延工程でのスケール除去は次のように行われる。
圧延に先立って圧延材１００を加熱炉５０にて、１１００〜１４００℃の高温に加熱する。このとき、加熱炉５０内は、一般に酸化雰囲気であるため、圧延材１００の表面にはスケールが生成する。スケールは、酸化鉄を主体とし、加熱炉５０から取り出された時点での圧延材１００表面のスケール厚みは１〜２ｍｍ程度になる。そのため、スケールが鋼片１００表面に付着したままで圧延を行なうと、圧延材１００の表面にスケールが食い込み、スケール疵と呼ばれる表面欠陥を生じてしまう。そこで、圧延前にまず、加熱炉出側デスケラ６０での加熱炉出側デスケノズル６１にて、高圧水を鋼片１００表面に噴射してスケールを除去する。続いて、粗圧延、さらに仕上げ圧延が行われるが、それぞれの工程での粗圧延入側（ＲＳＢ）、仕上げ圧延入側（ＦＳＢ）においてもデスケノズル６１、６２によって、スケールの除去をおこなうことができる。
そして、本発明に係る鋼板のスケール除去装置では、上述したノズル１を使用するとともに、鋼板の表面に対するノズル１先端の吐出孔を適切な距離（１００ｍｍ〜１７５ｍｍ）に設定している。そのため、経済的かつ効果的にスケール除去を行なうことができる。

以上説明したように、本発明に係る鋼板のスケール除去装置によれば、ノズル１は、スプレー厚み（液滴衝突面での厚み）を出来るだけ小さくしうるノズルである。すなわち、ノズル孔が、先端部の凹面で開口した吐出孔１５と、この吐出孔１５に至るテーパ部１６と、径大部１８とを有しているため、低い吐出圧や低い吐出流量であっても衝撃力を高めることができ、スケール除去効率を改善できる。

また、鋼板の表面に衝撃力が加わる部分の長手方向での少なくとも一端部の衝撃力が、その長手方向での略中央部の衝撃力に対してほぼ同等となるノズルでもある。そのため、このノズルは、吐出流の衝撃力分布において、幅方向の両側ではシャープな立ち上がりを示すだけでなく、幅方向の全体にわたってほぼ均一な衝撃力が得られる。したがって、このノズルによれば、より効果的にスケール除去をすることができる。

さらに、ノズル１の先端部の鋼板に対する距離は、定量的な評価指標に基づいて、鋼板表面とノズル１の先端との対向する距離を１００ｍｍ以上１７５ｍｍ以下に設定している。
すなわち、吐出孔１５と鋼板との距離を１００ｍｍ以上１７５ｍｍ以下で、ノズル１から水を吐出させて鋼板（例えば、低Ｓｉ鋼板又は普通鋼板）表面のスケールを除去すれば、効果的にスケール除去をすることができる。そのため、スケール除去に必要な水の量を削減しても従来に比べてスケール除去の能力を維持または向上させることができる。また、鋼板の温度低下も大きく抑制できる。
なお、本発明は種々の鋼板表面のスケール除去に利用でき、鋼板の種類は特に制限されない。例えば鋼板はＳｉ含有量の多い高Ｓｉ鋼板であってもよいが、Ｓｉ含有量の少ない低Ｓｉ鋼（例えば、Ｓｉ０．５重量％以下（０．２〜０．５重量％程度）の普通鋼など）のスケール除去にも有効に利用できる。

また、本発明に係るノズル１では、径大部１８から所定のテーパ部１６を経て吐出孔１５に至るノズル孔を有し、かつフラットスプレーノズルを構成できる限り、吐出孔１５を含めてノズル孔の形状は特に制限されず、種々のノズル孔が利用できる。
例えば、ノズル先端部の凹面は、前記断面Ｕ字状溝（断面湾曲面）に限らず、湾曲凹面（開口部側が広がり、上流部側が狭まった湾曲面、例えば、球面状の凹部面、楕円面状の凹部面、茶碗状凹部面、ラッパ状凹部などの湾曲凹面など）であってもよい。さらに、ノズル先端部の凹面は、湾曲状又は直線状に傾斜した側壁を有する凹部で形成してもよい。また、その他の部分についても本発明の要旨を逸脱しなければ、適宜変更可能である。

以下、本発明に係るスケール除去装置に適用可能なノズル先端部の他の例を示す。
図７は本発明におけるスケール除去装置に使用されるノズル先端部の他の例を示す部分概略斜視図であり、図８は図７のノズルの先端部を示す概略断面図である。この例では、ノズルケース２１に装着された超硬合金製のノズルチップ２２の先端部には、楕円形状の凹部２４（又は環状凹部）が形成され、この凹部２４は、ノズルの先端部から上流側にいくにつれて半径方向の内方へ直線状又は湾曲して傾斜した（又は狭まる）傾斜側壁２４ａと、この傾斜側壁の上流端から軸線方向に延びる周壁２４ｂとを備えている。そして、このような凹部２４の中央部には、前記楕円形状凹部２４の長軸と軸線を同じくして楕円形状の吐出孔２５が開口している。この吐出孔（又は前記周壁の上流端）２５から上流方向には、前記と同様に、テーパ状環状側壁（又はテーパ側壁）２６により所定のテーパ角で拡がるテーパ状流路（又は円錐状流路）Ｐ５と、ブシュ又は環状側壁２７によりほぼ同じ内径で延びる流路（径大流路又は径大部）Ｐ４（又はＰ４〜Ｐ１）とが形成されている。

このようなノズルでも、前記径大部及びテーパ部を経て吐出孔から水を噴出できるので、低圧及び／又は低流量であってもスケール除去効率を向上できる。
さらに、吐出孔の全周にわたって、周壁により所定の厚みを確保できるとともに、テーパ部（又はテーパ側壁）と傾斜側壁との角度を大きく形成でき厚肉化できるので、吐出孔を含めてノズル孔の耐摩耗性を改善できる。また、吐出孔の全周にわたって傾斜側壁が形成され、吐出孔が深部に位置するので、ノズルからの吐出流が鋼板などから跳ね返っても、吐出孔やその周辺に衝突するおそれが少なくなる。そのため、ノズルの耐久性を改善できる。

なお、前記凹部の周壁がなくても、吐出孔の全周にわたって厚肉化でき、ノズルの耐摩耗性を向上できるので、前記凹部の周壁は特に必要はなく、前記傾斜側壁で吐出孔が開口していてもよい。また、周壁の壁面は軸線方向に延びる平坦面である必要はなく、アール状の湾曲面であってもよい。前記傾斜側壁は、吐出水と接触可能であってもよいが、吐出部での耐摩耗性を改善するとともに、吐出孔からのスプレーパターンを維持するためには、傾斜側壁に対して吐出水が非接触であるのが好ましい。そのため、前記傾斜側壁は、吐出水と非接触な角度、例えば４５〜８０°、特に５０〜７０°程度に傾斜角を調整してもよい。

ノズル孔は、通常、先端部の凹面又は凹部で開口した吐出孔と、吐出孔から延びるテーパ部と、このテーパ部に連なる径大部とで構成すればよく、前記吐出孔とチップ端面との間には、通常、傾斜壁が形成されている。
吐出孔は、前記特定の楕円形状に限らず、扇平状など種々の形状の吐出孔が採用できるが、通常、楕円形状である。例えば、楕円形状の吐出孔において、長径と短径との割合は、例えば、長径／短径＝１．２〜３、好ましくは１．２〜２．５、さらに好ましくは１．４〜２程度であってもよい。
前記テーパ部は、所定の角度で直線状に傾斜していてもよく、異なる複数の傾斜角で傾斜していてもよく、また、湾曲して傾斜していてもよい。

図９はテーパ部の他の例を示す概略断面図である。
この例では、ノズルケース３１に装着されたノズルチップ３２には、吐出孔から上流方向に延びるテーパ部（テーパ側壁）３６が形成されており、このテーパ部は、２つのテーパ部、例えば、テーパ角（傾斜角度）θ１の大きな第１のテーパ部（円錐状側壁）３６ａと、この第１のテーパ部の上流端に連なって第１のテーパ部３６ａよりもテーパ角（傾斜角度）θ２が小さな第２のテーパ部（円錐台状側壁）３６ｂとで構成されている。なお、第１のテーパ部３６ａのテーパ角θ１は５０〜９０°（例えば５０〜８０°）程度、第２のテーパ部３６ｂのテーパ角θ２は２０〜５５°（例えば３０〜５０°）程度に形成してもよい。また、第２のテーパ部３６ｂの上流端からは、ブシュ又は環状壁３７で形成された円筒状流路が連なっている。

前記テーパ部は、角度の異なる複数のテーパ部（例えば３以上のテーパ部）で構成された多段テーパ部であってもよい。複数のテーパ部のテーパ角は、上流方向に向かって、順次、大きく形成してもよく、小さく形成してもよい。なお、複数のテーパ部は、先端部のテーパ部から上流方向に離れて形成されていてもよいが、通常、先端部のテーパ部に対して隣接又は連続して形成されている。さらに、吐出孔から軸線方向の上流側に向かって内径が連続的に大きくなるテーパ部が形成されている限り、紡錘状の湾曲面（湾曲テーパ面）によりテーパ面を形成してもよい。

前記テーパ部の角度（テーパ角）θは、特に制限されず、２０〜８０°程度の範囲から選択してもよく、通常、例えば３０〜８０°、好ましくは３５〜７５°（例えば３５〜６０°）、さらに好ましくは４０〜７０°、特に４０〜６０°程度の範囲から選択できる。なお、テーパ部が複数のテーパ部や湾曲部で構成されている場合、前記テーパ角θは、吐出側（下流側）に位置する最小の孔部（吐出孔）と、上流側に位置する径大部の始端部とを結ぶ線で形成される角度を意味する。

また、吐出孔の短径Ｄ２に対する径大部の内径Ｄ１の割合（Ｄ１／Ｄ２）は、特に制限されず、２〜１０程度であってもよい。ノズルを小型化するためには、割合（Ｄ１／Ｄ２）は、３以上（特に、３以上７未満）、例えば３〜６．９（例えば３〜６）、好ましくは３．５〜６．９（例えば３．５〜６）、さらに好ましくは４〜６．５（例えば４〜６）程度であり、４．５〜６（例えば４．５〜５．５）程度であってもよい。なお、径大部の内径Ｄ１は８〜２０ｍｍ（例えば８〜１５ｍｍ、好ましくは９〜１５ｍｍ）程度であってもよい。

径大部は、通常、実質的に同じ内径に形成する場合が多いものの、スケール除去効率を損なわない限り、前記傾斜部のように、上流方向に向かって内径が若干拡大して傾斜していてもよい。筒状ケーシングの傾斜流路（環状傾斜流路）のテーパ角は、例えば３〜２５°（好ましくは５〜１５°）程度に形成してもよい。径大部（円筒状径大部又は径大流路部）の全体の長さは、特に制限されず、例えば３０〜３００ｍｍ（例えば５０〜２００ｍｍ）、好ましくは５０〜１５０ｍｍ（例えば７５〜１５０ｍｍ）程度である。なお、テーパ部の上流端から実質的に同じ内径で延びる径大部の長さ（例えば、前記図４に示す例では、第１のケーシングの途中部まで延びる流路の長さ）は、例えば２５〜２００ｍｍ（例えば３０〜１５０ｍｍ）、好ましくは３５〜１５０ｍｍ（例えば４０〜１２５ｍｍ）程度であってもよい。

なお、本発明のスケール除去装置に用いられるノズルは、前記吐出孔から上流方向に延びるテーパ部と、このテーパ部からほぼ同じ内径で延びる径大部とを備えていればよく、前記筒状ケーシングは必ずしも必要ではない。また、筒状ケーシングは第１のケーシングと第２のケーシングとで構成する必要はなく、単一のケーシングで構成してもよい。

さらに、ノズルの上流側において整流ユニットは必ずしも必要ではないが、通常、整流手段、例えば前記スタビライザ（又は整流ユニット）が配設されている。なおさらに、前記スタビライザは、径大部（又は径大流路）の上流側に配設すればよく、前記のように、実質的にほぼ同じ内径の径大部又は円筒部の上流側に、内径が漸次緩やかに増大する傾斜部（又は傾斜流路）を形成し、この傾斜部（又は傾斜流路）の上流側のケーシング内にスタビライザを配設してもよく、実質的にほぼ同径の径大部の上流側の所定位置に固定して配設してもよい。前記スタビライザの構造は特に制限されず、放射状に延びる複数の羽根（整流板又は翼）や格子状又はハニカム状流路で構成してもよく、前記のように、ノズルと同軸に延びる軸部又は芯体から周方向の所定間隔毎に放射状に延びる複数の羽根で構成してもよい。さらには、スタビライザの上流側及び／又は下流側には、円錐部は必ずしも必要ではないが、水を案内するための整流案内部材（例えば、前記円錐部や円錐状又はノーズ状案内部材）を取付又は配設する場合が多い。なお、整流板の数は特に制限されず、例えば４〜１６枚程度であってもよい。
さらにまた、筒状ケーシングの上流側端部は、前記平坦な端面に限らず、湾曲端面又は膨出状端面を形成してもよい。

図１０はケーシングの上流側端部での他の例を示す概略図である。
この例では、筒状ケーシング４２の上流側の端部はノーズ状又は頭部状の湾曲端部として形成されており、筒状ケーシング４２の端部の周面及び湾曲面には、軸方向に延びる複数のスリット４３が所定間隔をおいて周方向に形成されている。このようなケーシングのスリットでも、円滑に水を流入させ、吐出孔から均一で高い衝突力分布で吐出流を噴出できる。

なお、前記フィルタを構成する流入口は、軸方向に延びるスリットに限らず、周方向に延びるスリット、ランダム方向に延びるスリットで形成してもよく、複数の孔で形成してもよい。また、流入口は、周面及び端面の双方に限らず、筒状ケーシングの周面に形成してもよく、上流側端面に形成してもよい。さらに、前記フィルタを構成する流入口を筒状ケーシングに形成することなく、筒状ケーシングの上流側端部内に、ケーシング上流側端部が開口した状態で、整流ユニットを配設してもよい。

さらにまた、前記ノズル１は、高圧及び／又は高流量で鋼板（例えば、Ｓｉ含有量が０．５重量％以上、特にＳｉ含有量が１重量％以上の高Ｓｉ含有鋼板）のスケールを除去するためにも有用である。このような装置では、３０ＭＰａを越える圧力（例えば、３５〜８０ＭＰａ、好ましくは３７〜６０ＭＰａ、さらに好ましくは４０〜５０ＭＰａ程度）の高圧で水を吐出又は噴出させてもよい。また、吐出孔からは、大きな吐出流量、例えば、８０Ｌ／分以上の流量（例えば、８０〜３００Ｌ／分、好ましくは８０〜２５０Ｌ／分、さらに好ましくは８０〜１５０Ｌ／分程度）で水を噴出させてもよい。

また、本発明の鋼板のスケール除去装置では、鋼板（被処理基材）に対する吐出孔からのスプレー距離（吐出距離）はスケールの除去効率を損なわない限り、例えば６００ｍｍ以下（例えば、５０〜５００ｍｍ程度）の範囲から適当に選択できる。しかし、特に効率的にスケールを除去するためには、鋼板に対してノズルを適切な距離に近接させて使用することが望ましい。
具体的には、上述したように、前記スプレー距離は、２００ｍｍ以下（好ましくは１００〜１７５ｍｍ、さらに好ましくは１２５〜１５０ｍｍ）とするのが好適である。また、吐出流量は、小さな吐出流量、例えば２０〜１００Ｌ／分（例えば、５０〜８０Ｌ／分）程度であっても高いスケール除去性能を実現できる。

以下、さらに、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。
実際に本発明に係るノズルおよび比較のために従来のノズルをそれぞれスケール除去装置に組み込んだ。そして、それぞれのノズルについて表１に示す３条件を設定し、単位衝撃力と単位アルミ壊食量との関係を調べた。結果を表１および図１１に実施例（ａ）〜（ｃ）および比較例（ｐ）〜（ｑ）として示す。

なお、本発明に係るノズルとしては、図４に示すノズルを用いた。詳しくは、このノズルは、ノズルチップの吐出孔（長径３．８ｍｍ、長径／短径＝１．６の楕円形状）、テーパ部のテーパ角θ＝５０°、ノズルケース及び第１のケーシングの途中部まで延びる内径１１ｍｍ（直径）及び長さ４３．４ｍｍ円筒状流路（径大部）、この円筒状流路（径大部）の上流端からテーパ角７．５°で延びる傾斜部傾斜流路（長さ３６．１ｍｍ）、この傾斜流路の上流端から内径１６ｍｍ（直径）で延び、且つスタビライザ（羽根の軸方向の長さ１６ｍｍ、軸部から放射状に延出た羽根の数８枚）が装着された円筒状流路、第２のケーシングの上流側端部に形成された複数のスリットを有している。
なお、吐出孔の短径Ｄ２に対して第１のケーシングの途中部まで延びる円筒状流路（径大部）の内径Ｄ１の割合（Ｄ１／Ｄ２）は４．８である。前記スタビライザは、上流側及び下流側にそれぞれ先端部が上流側及び下流側に向いた円錐状部材を備えている。

また、比較のために用意した従来のノズルとしては、図１２に示すノズルを用いた。このノズルは、ノズルチップの断面Ｕ字状溝の凹面で開口した吐出孔（長径３．８ｍｍ、長径／短径＝１．６の楕円形状）５５、この吐出孔から上流方向に向かって内径５ｍｍ（直径）で延びる流路（長さ１０ｍｍ）Ｐ１５、この流路の上流端から上流方向に向かって所定のテーパ角で緩やかに拡がって延び、かつ上流端の内径が７．６ｍｍ（直径）の傾斜流路（長さ２２ｍｍ）Ｐ１４、この傾斜流路の上流端から上流方向に向かってテーパ角θ＝７．５°で緩やかに傾斜して拡がり、かつ上流端の内径が１３ｍｍ（直径）である絞り流路（長さ５４ｍｍ）Ｐ１３、この絞り流路の上流端と同じ内径を有し、かつ実施例と同様のスタビライザ５４が装着されているとともに、上流側端部の流入口５３と連なる円筒状流路Ｐ１２を有している。

表１に示す結果から判るように、同一条件で比較した場合、いずれの条件においても、ノズル１は従来のノズルに比べて、単位衝撃力Ｓが高く、また単位アルミ壊食量が多い。このように、従来のノズルをノズル１に単に交換するだけでもノズル１の効果は得られる。しかし、ノズル以外のスケール除去装置における各パラメータを依然従来のままとし、操業することも可能ではあるが、操業をより経済的に行なうためには、パラメータの見直しが有効であり、特にノズル１の性能を最大限に引き出すうえでは、鋼板（被処理基材）に対する吐出孔からのスプレー距離（吐出距離）を、鋼板に対してノズルを適切な距離に近接させて使用することが望ましい。

図１３に上記本発明に係るノズル１および従来のノズルの単位衝撃力とスプレー距離との関係を示す。なお、同図中、上側の曲線は、実施例（ｂ）の条件において、スプレー距離のみを変化させた場合の単位衝撃力を示している。また、下側の曲線は、比較例（ｑ）の条件において、スプレー距離のみを変化させた場合の単位衝撃力を示している。なお、同図は、上述した単位衝撃力Ｓを用いてスケール除去能力を定量評価する関係式に各パラメータを代入して作成したものである。また、同図中の符号（ｐ）は、従来のノズルを通常使用している平均的スケール除去装置のレベルとして例示したものであり、このレベルとしては、表１に示した比較例（ｐ）の条件を選んだ。すなわち、流量は１１１Ｌ／分、スプレー距離は２２０ｍｍの条件を示している。

同図から判るように、例示レベルを１００％とした流量に対して、ノズル１を用いた場合には、６０％流量まで流量を減らしても、スプレー距離を１７５ｍｍに設定すれば、従来と同等の性能を得ることができることが判る。さらに１５０ｍｍまでスプレー距離を接近させれば容易に従来性能を上回るスケール除去性能を達成しつつ６０％流量まで流量を減らすことができる。したがって、ノズル１を使用し、かつスプレー距離を接近させてスケールの除去を行なうようにすれば、低圧及び／又は低流量であっても、スケール除去性能（アルミニウム壊食量）を大きくしつつ流量を減らして操業することができることが判る。

なお、スケール除去性能（アルミニウム壊食量）は、例えば、アルミニウムＪＩＳ−５０５０について、圧力１５ＭＰａ及び吐出流量６６Ｌ／分の条件で水をスプレーしたとき、スプレー距離（吐出孔と鋼板との距離）１５０ｍｍでは０．０１〜０．０１５ｇ／３０ｓ程度、スプレー距離１３０ｍｍでは０．０２〜０．０２５ｇ／３０ｓ程度、スプレー距離１００ｍｍでは０．０２８〜０．０３３ｇ／３０ｓ程度である。

次に、本発明に係るスケール除去装置のスケール除去性能をオフラインにて評価（アルミニウム壊食量によるスケール除去性能評価）した結果を実施例（ｄ）〜（ｆ）に示す。
実施例（ｄ）〜（ｆ）では、上記の実施例１にて使用した本発明に係るノズルを使用した。そして、スプレーの噴出圧１５ＭＰａ及び吐出流量６６Ｌ／分に設定するとともに、スプレー距離１５０ｍｍ及びアルミニウム（Ａｌ）壊食時間９００秒（実施例（ｄ））、スプレー距離１３０ｍｍ及びアルミニウム壊食時間９００秒（実施例（ｅ））、スプレー距離１００ｍｍ及びアルミニウム壊食時間６００秒（実施例（ｆ））の条件で、アルミニウムＪＩＳ−５０５０について、アルミニウム壊食量（３０秒当たりの換算値）と衝突力分布を調べた。

比較例（ｓ）〜（ｕ）として、上記の実施例１にて使用した従来のノズルを使用した。そして、実施例（ｄ）〜（ｆ）と同様にしてアルミニウム壊食量（３０秒当たりの換算値）と衝突力分布を調べた。
結果を表２に示すとともに、実施例（ｄ）〜（ｆ）における吐出流の幅方向の衝突力分布を図１４〜１６にそれぞれ示し、比較例（ｓ）〜（ｕ）における吐出流の幅方向の衝突力分布を図１７〜１９にそれぞれ示す。

表２及び図（図１４〜１９）から判るように、実施例（ｄ）〜（ｆ）では、対応する比較例（ｓ）〜（ｕ）に比べて高いスケール除去性が得られている。
特に実施例（ｄ）〜（ｆ）（ノズル１）では、シャープでしかも均一な衝突力分布を実現している。すなわち、ノズル１は、吐出流の衝撃力分布において、長手方向（幅方向）の両側ではシャープな立ち上がりを示しており、さらに、長手方向（幅方向）の全体にわたってほぼ均一な衝撃力を示している。したがって、ノズル１は、衝撃力分布において、吐出流の長手方向（幅方向）の広範囲にわたり均一で高い衝撃力が得られることが判る。この点、比較例（ｓ）〜（ｕ）（従来のノズル）では、長手方向（幅方向）の中央部の衝撃力は高いものの、側部にいくにつれて衝撃力が小さくなる山形状の衝撃力分布を示しており、衝撃力分布の点で大きく異なることが判る。

次に、本発明に係るスケール除去装置のスケール除去性能を実ライン（図２参照）にて評価した実施例（ｇ）の結果を表３に示す。

図２に示した鋼板１００の適用材としては、標準板幅１．２ｍ、標準板厚は、加熱炉５０出側（ＨＳＢ）２２０ｍｍ、粗圧延入側（ＲＳＢ）２２０〜７０ｍｍ、仕上げ圧延入側（ＦＳＢ）６０〜４０ｍｍにおいて評価した。
そして、各圧延工程に配置されるスケール除去装置に実施例１にて使用したノズル１を用いて、デスケーリング圧力を１５ＭＰａ、デスケーリング水量がそれぞれ１１１Ｌ／分（ＨＳＢ）、６６Ｌ／分（ＲＳＢ）、３４〜６６Ｌ／分（ＦＳＢ）、またスプレー距離は、１２５〜１５０ｍｍ（ＨＳＢ）、２５０〜３７０ｍｍ（ＲＳＢ）、１１０〜１４５ｍｍ（ＦＳＢ）にて操業した。なお、比較例（ｖ）としては、実施例１にて使用した従来のノズルを用意し、流量は５６Ｌ／分〜１１１Ｌ／分、スプレー距離は１１０〜５３５ｍｍの条件（図１３にて例示した従来の一般的な条件）にて比較をした。

表３から判るように、デスケーリング能力はいずれの工程においても従来比で１．３〜１．５倍であり、デスケーリングのポンプでの電力源は従来比６０％、またデスケーリング能力に起因する品質不良発生率も、従来比５０％未満となり、デスケーリングの性能、効率ともに大幅に改善されたことが判る。

スプレー水によるスケール除去における水滴の鋼板への衝突モデルを示す説明図である。 本発明に係る鋼板のスケール除去装置の一例を示す概略構成図である。 本発明のスケール除去用ノズルの一例を示す概略斜視図である。 図３のＸ−Ｘ線概略断面図である。 図３のノズル先端部の概略正面図である。 スプレー距離とスプレー厚みとの関係を示すグラフである。 本発明のスケール除去装置に使用されるノズル先端部の他の例を示す部分概略斜視図である。 図７のノズルの先端部を示す概略断面図である。 テーパ部の他の例を示す概略断面図である。 ケーシング上流側端部の他の例を示す概略図である。 単位衝撃力と単位アルミ壊食量との関係を示すグラフである。 比較例で用いた従来のノズルを示す概略縦断面図である。 単位衝撃力とスプレー距離との関係を示すグラフである。 実施例（ｆ）における吐出流の幅方向の衝突力分布を示すグラフである。 実施例（ｅ）における吐出流の幅方向の衝突力分布を示すグラフである。 実施例（ｄ）における吐出流の幅方向の衝突力分布を示すグラフである。 比較例（ｕ）における吐出流の幅方向の衝突力分布を示すグラフである。 比較例（ｔ）における吐出流の幅方向の衝突力分布を示すグラフである。 比較例（ｓ）における吐出流の幅方向の衝突力分布を示すグラフである。

符号の説明

１ （スケール除去用）ノズル
２ ケーシング
４ 整流ユニット
１１、２１、３１ ノズルケース
１２、２２、３２ ノズルチップ
１４ 湾曲溝
１５、２５ 吐出孔
１６、２６ テーパ部（又は円錐状傾斜壁）
３６ａ、３６ｂ テーパ部
１７、２７、３７ ブシュ（又は環状側壁）
１８ 径大部
２４ 凹部
３０ ポンプ
４０ アキュムレータ
５０ 加熱炉
６０ 加熱路出側デスケラ
６１、６２、６３ デスケノズル
７０ 粗圧延機
８０ 仕上げ圧延機
１００ 圧延材（鋼板）
Ｐ１ 円筒状流路
Ｐ２ 傾斜流路
Ｐ３ 円筒状流路
Ｐ４ 円筒状流路
Ｐ５ 円錐状流路

Claims (2)

1. 鋼板の表面にノズルから水を噴射し、該噴射された水の衝撃によって前記鋼板のスケールを除去するスケール除去装置であって、
   前記ノズルは、前記鋼板に対する水の衝撃面における長手方向両端部での衝撃力が、該長手方向略中央部での衝撃力に対してほぼ同等となるように水を噴射可能なノズルであり、その先端部が凹面状に開口した吐出孔と、該吐出孔から所定のテーパ角をもって延びるテーパ部と、該テーパ部に連なって軸方向に連続する径大部とを有し、前記テーパ角は３０°以上８０°以下であり、前記吐出孔の開口形状は、短径に対する長径の割合が１．２〜２．５の楕円であり、その短径に対する径大部の内径の割合が３以上であり、前記鋼板表面と前記ノズルの先端との対向距離を、１００ｍｍ以上１５０ｍｍ以下に設定したときに、スプレー厚みが２ｍｍから３ｍｍの薄さになり且つ噴射された水の衝撃面における長手方向の中央部での衝撃力が、該長手方向の両端部での衝撃力に対して９０％〜１１０％の範囲になることを特徴とする鋼板のスケール除去装置。
2. 前記対向距離は、定量的な評価指数に基づいて設定されたものであり、前記対向距離をスプレー距離Ｈ［ｍ］とするとき、当該スプレー距離Ｈ［ｍ］が、前記定量的な評価指数として、下記式（１）’および式（２）’のスケール除去能力式に基づいて設定したものであることを特徴とする請求項１に記載の鋼板のスケール除去装置。
   但し、下記式（１）’および式（２）’中、Ｆ：鋼板表面での噴射された水の総衝撃力［Ｎ］、
   Ｓ：鋼板表面での噴射された水の単位衝撃力［Ｐａ］、
   ｎ：水滴の粒子数［−／ｓ］、
   ρ・ｃ・ｕ：水滴の粒子一個の衝撃力［Ｐａ］、
   Ｅ：水滴の粒子一個の衝突面積［ｍ ^２ ］、
   ｔ：衝撃波が水滴の中を伝わる時間（液滴の直径／音速）、
   Ｃ：音速［ｍ／ｓ］、
   Ｄ：水滴の粒子径［ｍ］、
   Ｑ：水の流量［ｍ ^３ ／ｓ］、
   α：水滴の粒子が板に当たる時の衝突面積を考慮した係数［−］、
   ρ：水滴密度［ｋｇ／ｍ ^３ ］、
   ａ：ノズル開口面積［ｍ ^２ ］、
   Ｐ _０ ：噴射圧力［Ｐａ］、
   Ａ：衝突面積［ｍ ^２ ］、
   Ｕ：水滴の粒子速度［ｍ／ｓ］、
   Ｈ _０ ：ノズルの開口面からスプレー角の基点までの距離［ｍ］、である。
   

   

   

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