JP5974749B2

JP5974749B2 - デスケーリング設備及びデスケーリング方法

Info

Publication number: JP5974749B2
Application number: JP2012200042A
Authority: JP
Inventors: 慎也山口; 舘野　純一; 純一舘野; 裕史津山
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2012-09-12
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2016-08-23
Anticipated expiration: 2032-09-12
Also published as: JP2014054648A

Description

本発明は、被圧延材の表面に発生するスケールを、高圧水を噴射することによって除去するデスケーリング設備及びデスケーリング方法に関する。

鋼板などの熱間圧延ラインにおいては、高温の被圧延材表面に酸化スケールが発生し、そのまま圧延するとロール表面や被圧延材表面に疵が入り、品質を低下させる。そこで、圧延機に被圧延材を噛み込ませる前に、被圧延材のスケールを除去する。具体的には、被圧延材の搬送方向の下流から上流に向けて、被圧延材の表面に高圧水を噴射し、スケールの除去を行う。

図９は、従来のデスケーリング設備の構成を示す図である。被圧延材４の搬送方向には、高圧水を噴射するノズルヘッダ１、２が所定の間隔を置いて設置されている。ノズルヘッダ１、２は、ヘッダ１１、２１と、ノズル１２、２２を備えている。ノズル１２、２２は幅方向に複数配され、複数のノズル１２、２２によって、ヘッダ１１、２１が共有されている。

ノズルヘッダ１、２から噴射される高圧水は、被圧延材４の表面に衝突し、反射して飛散する。この飛散水のほとんどは、被圧延材の搬送方向の上流側へ流れる。ここで、搬送方向の下流側のノズルヘッダ２からの飛散水が、搬送方向の上流側に流れると、飛散水が、上流側のノズルヘッダ１から噴出される高圧水と干渉し、デスケーリング効率を低下させる。

そこで、従来から、被圧延材に衝突したあとの飛散水を回収し、デスケーリング効率の低下を防ぐ工夫がなされている。具体的には、水切り手段３をノズルヘッダ２の上流側に設置し、ノズルヘッダ２から噴射された高圧水の反射水が、搬送方向の上流側に飛散するのを防いでいる。

特許文献１では、熱間圧延機の入側に鋼板表面に浮遊するスケールを除去する水ノズルヘッダを設け、水ノズルヘッダの上流側に噴射水を回収するスクレパーを通板表面より若干すきまを設けて配置し、更にスクレパーの上流側に被圧延材と接触する水切りロールを設けた装置が開示されている。この装置では、スクレパーの下端と通板との間に若干すきまを設けることにより、スクレパーの下端が被圧延材の表面と接触して、被圧延材の表面に疵が発生するのを防止している。

特許文献２では、スケールを除去するデスケーリングヘッダより上流側に、デスケーリング水を集めて斜め上方の集水樋にすくい上げる水切りワイパー板を設ける装置が開示されている。水切りワイパーは、上端を支持軸で回転自在に支持し、下端が熱間圧延材の表面に接触するよう設置される。この装置では、圧力センサを介してワイパー板と連結したワイパー板を下流側に押圧する押圧機構と、予め求めた熱間圧延材とワイパー板との接触圧力と圧力センサの圧力との関係に基づいて、熱間圧延材とワイパー板との接触圧力を押圧機構により制御する圧力制御部を有する装置が開示されている。

実開昭６１−１０７４０９号公報特開平８−２４３６２９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された装置では、スクレパーの最下段と被圧延材との隙間から、下流側の飛散水が搬送方向の上流側へ流れてしまう。この結果、隙間を通った飛散水が、上流側に隣接して設けられたノズルヘッダからの噴射水と干渉し、デスケーリング効率を低下させるという問題を有する。

また、特許文献２に開示された装置では、熱間圧延材とワイパー板との接触圧力を検出する圧力センサや、接触圧力を制御する圧力制御部を設ける必要があり、装置が複雑になるといった問題を有する。

本発明は、上記のような問題に対してなされたものであり、簡易な構成により、デスケーリング効率を向上させることができるデスケーリング設備及びデスケーリング方法を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するため、以下のような特徴を有している。
［１］被圧延材の表面に生成したスケールを、高圧水を噴射することによって除去するノズルヘッダと、前記ノズルヘッダより前記被圧延材の搬送方向の上流側に設置され、前記ノズルヘッダから噴射された水を回収する水切り手段とを備え、
前記水切り手段は、上端の水平方向の位置が下端の水平方向の位置よりも上流側に位置し、平面又は曲面を有する第１水切り板部と、
前記第１水切り板部より下方に配され、上端の水平方向の位置が下端の水平方向の位置よりも下流側に位置し、平面又は曲面を有する第２水切り板部を有することを特徴とするデスケーリング設備。
［２］前記水切り手段の最下端と、前記被圧延材との隙間が１ｍｍ以上４０ｍｍ以下である［１］に記載のデスケーリング設備。
［３］前記第２水切り板部は、前記上端と前記下端を結ぶ線と、鉛直線とのなす角が１０°以上４５°以下であることを特徴とする［１］又は［２］に記載のデスケーリング設備。
［４］前記第２水切り板部は、前記上端と前記下端を結ぶ長さが５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする［１］乃至［３］のうちいずれかに記載のデスケーリング設備。
［５］被圧延材の表面に発生したスケールを、高圧水を噴射することによって除去し、
噴射された前記高圧水が、前記被圧延材の搬送方向の上流側に飛散した飛散水を、上端の水平方向の位置が下端の水平方向の位置よりも下流側に位置し、平面又は曲面を有する水切り手段に当てて下方に反射させることを特徴とするデスケーリング方法。

本発明に係るデスケーリング設備及びデスケーリング方法によれば、水切り手段の下方の隙間を通って上流側に向かう飛散水を遮断することにより、デスケーリング効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係るデスケーリング設備の構成を示す概要図である。本発明の実施の形態１に係るデスケーリング設備の水切り手段を拡大した図である。本発明の実施の形態２に係るデスケーリング設備の構成を示す概要図である。本発明の実施の形態３に係るデスケーリング設備の構成を示す概要図である。本発明の実施の形態４に係るデスケーリング設備の構成を示す概要図である。本発明の実施の形態５に係るデスケーリング設備の構成を示す概要図である。実施例１の従来例と本発明例におけるスケール欠陥発生率を示す図である。実施例２の従来例と本発明例におけるスケール欠陥発生率を示す図である。従来のデスケーリング設備の構成を示す概要図である。

以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るデスケーリング設備の構成を示す概要図である。実施の形態１に係るデスケーリング設備は、被圧延材４の搬送方向に所定の間隔を置いて、複数のノズルヘッダ１、２が設けられている。ノズルヘッダ１、２は、ヘッダ１１、２１と、ノズル１２、２２を備えている。ノズル１２、２２は幅方向に複数配され、複数のノズル１２、２２によって、ヘッダ１１、２１が共有されている。被圧延材４は、紙面左側から右側に搬送される。なお、以下の説明では、搬送方向の上流を単に上流とし、搬送方向を単に下流と省略して示す。

ノズルヘッダ１、２は、鉛直下向きからやや上流側に傾いた噴出口を有している。ノズルヘッダ１、２は、この噴出口から高圧水を被圧延材４に向かって噴射する。噴射された高圧水は、被圧延材４の表面に当たり、被圧延材４の表面に生成したスケールを除去する。

ノズルヘッダ２に対し、被圧延材４の搬送方向の上流側には、ノズルヘッダ２から噴射された水を回収する水切り手段３が設けられている。水切り手段３は、被圧延材４の搬送方向の上流側のノズルヘッダ１と、下流側のノズルヘッダ２の間に配されている。水切り手段３は、下流側のノズルヘッダ２から噴射された水が上流側に流れるのを遮断し、下流側のノズルヘッダ２から噴射された水が、上流側のノズルヘッダ１の噴射する高圧水に干渉しないようにしている。

水切り手段３の最下端と被圧延材４との間には、水切り手段３が被圧延材４に接触して被圧延材４に疵がつかないよう所定の隙間が設けられている。被圧延材４と水切り手段３の最下端と隙間は、１ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。

水切り手段３は、多段の平面及び／又は曲面部を有している。具体的には、図１の例では、水切り手段３は、上段と下段の平面状の板状部材を有している。上段の板状部材を、第１水切り板部３１とする。下段の板状部材を、第２水切り板部３２とする。例えば、水切り手段３は、一枚の鋼板を折り曲げて第１水切り板部３１と第２水切り板部３２を形成してもよく、若しくは、第１水切り板部３１に別部材の第２水切り板部３２を接合して形成してもよい。

第１水切り板部３１は、ノズルヘッダ２から噴射された水を斜め上方にすくい上げ、図示しない回収部に回収するよう構成されている。第２水切り板部３２は、水切り手段３の下方から上流側に流れる飛散水を、下方に反射させてウォーターウォール５を形成する。第２水切り板部３２は、このウォーターウォール５により、水切り手段３の下の隙間から上流側に流れる飛散水を遮断する。ウォーターウォール５は、高圧水を飛散水に衝突させて、飛散水の水圧を低減させると共に、飛散水の飛散方向を制御する堰である。

図２を用いて、水切り手段３の構成をさらに説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係るデスケーリング設備の水切り手段を拡大した図である。なお、図２の点線は、鉛直線を示している。第１水切り板部３１と第２水切り板部３２は一体形成されている。第１水切り板部３１の下方には、第２水切り板部３２が配されている。

第１水切り板部３１と第２水切り板部３２は、逆向きに傾斜した状態で配されている。具体的には、第１水切り板部３１は、鉛直線に対し、上端３１ａが上流側に傾斜した状態で設置される。換言すれば、第１水切り板部３１の上端３１ａの水平方向の位置Ｘ１は、下端３１ｂの水平方向の位置Ｘ２よりも上流側に配されている。

一方、第２水切り板部３２は、鉛直線に対し、上端３２ａが下流側に傾斜した状態で設置される。換言すれば、第２水切り板部３２は、上端３２ａの水平方向の位置Ｘ３が、下端３２ｂの水平方向の位置Ｘ４よりも下流側に配されている。なお、実施の形態１では、第２水切り板部３２の上端３２ａの水平方向の位置Ｘ３は、第１水切り板部３１の下端３１ｂの水平方向の位置Ｘ２と同一である。

第１水切り板部３１は、上端３１ａと下端３１ｂを結んだ直線と鉛直線とのなす角をαとすると、αが３０°以上６０°以下に設定されている。αが３０°以上で、飛散水を効率よく回収することができる。また、αが６０°以下で、設備の省スペース化を図ることができる。一方、第２水切り板部３２は、上端３２ａと下端３２ｂを結んだ直線と鉛直線とのなす角をβとすると、βが１０°以上４５°以下に設定されている。βが４５°以上では、第２水切り板部３２に衝突した飛散水が、上流側へ流出し、水切りの効果を発揮できないためである。また、βを１０°より小さいと、第２水切り板部３２に衝突した飛散水が、被圧延材４の表面に滞留し、過冷却の原因となるためである。

また、第２水切り板部３２の上端３２ａと下端３２ｂを結んだ直線の長さＬ（図１参照）は、５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に設定されている。長さＬが５０ｍｍ以下では、第２水切り板部３２に衝突する水量が小さく水切りの効果が小さいためである。また、長さLを１００ｍｍより大きくすると、第１水切り板部３１に衝突した水を回収できる水量が少なくなり、被圧延材４の表面に、飛散水が滞留し、過冷却の原因となるためである。

このように構成されたデスケーリング設備では、図１に示すように、ノズルヘッダ２から噴射された高圧水が、被圧延材４に当たる。ここで、ノズルヘッダ２は、前述したように鉛直下方よりも上流側に噴出口が傾いて設置されている。高圧水が被圧延材４に当たると、約３割程度は下流側に反射して飛散し、約７割程度が上流側に反射して飛散する。上流側に反射した約７割程度の飛散水は、水切り手段３に到達する。水切り手段３に到達した飛散水は、大部分が第１水切り板部３１の壁面に沿って上方に移動し、図示しない回収部に回収される。

一方、残りの飛散水は、第１水切り板部３１の下方の第２水切り板部３２に当たる。ここで、第２水切り板部３２は、上端３２ａの水平方向の位置Ｘ３が、下端３２ｂの水平方向の位置Ｘ４よりも下流側に配されており、上端３２ａと下端３２ｂの間で、飛散水を下方に反射させる面を作る。そのため、第２水切り板部３２に当たった飛散水は、下方に反射することになる。第２水切り板部３２によって反射した飛散水は、下方に向かい、ウォーターウォール５を形成する。この飛散水のウォーターウォール５により、水切り手段３の下方を通り抜けて上流側に流れる飛散水を遮断する。これにより、下流側から水切り手段３の下方を通り抜けて上流側に流れる飛散水を低減させることができる。

つまり、本実施の形態１では、第２水切り板部３２に衝突した飛散水自身が、ウォーターウォール５を形成し、水切りの効果を発揮することで、上流側への干渉を防止し、デスケーリング効率低下の問題を解消することができる。

なお、本実施の形態１では、従来の水切り手段３の先端形状を変更させるだけで実現することができ、特許文献１や２に記載の方法に比べ、設置スペースが小さくてすむといった効果も奏する。

［実施の形態２］
図３は、本発明の実施の形態２に係るデスケーリング装置の構成を示す図である。この水切り手段３は、実施の形態１と同様に、水切り手段３が第１水切り板部３１と第２水切り板部３２を有している。第１水切り板部３１は、実施の形態１と同様であり、平面状の板部材により構成されている。

一方、実施の形態２では、第２水切り板部３２が曲面を有する板部材により構成されている。第２水切り板部３２の曲面は、凹面が下流側に、凸面が上流側になるよう配される。第１水切り板部３１は、上端３１ａの水平方向の位置Ｘ１が下端３１ｂの水平方向の位置Ｘ２よりも上流に配されている。また、第２水切り板部３２は、上端３２ａの水平方向の位置Ｘ３が下端３２ｂの水平方向の位置Ｘ４よりも下流側に配されている。また、第２水切り板部３２の上端３２ａと下端３２ｂを結んだ直線と鉛直線とのなす角β（図示せず）は、第１の実施の形態と同様に１０°以上４５°以下に設定することが好ましい。

このように構成された水切り手段３では、第２水切り板部３２は、上端３２ａの水平方向の位置Ｘ３が下端３２ｂの水平方向の位置Ｘ４よりも下流側に配されているため、第２水切り板部３２は、飛散水を下方に反射させる面を有する。そのため、第２水切り板部３２の凹面に当たった下流側からの飛散水は、凹面によりこの飛散水が下方に反射される。下方に反射された飛散水は、ウォーターウォールを形成する。

これにより、水切り手段３の下方の隙間から上流側に流れる飛散水を、ウォーターウォールにより遮断することができる。このように、第２水切り板部３２は、実施の形態２のように、曲面を有する板部材により構成してもよい。なお、第１水切り板部３１も同様に、曲面を有する板部材により構成してもよい。

［実施の形態３］
図４は、本発明の実施の形態３に係るデスケーリング設備の構成を示す図である。実施の形態３では、第１水切り板部３１と第２水切り板部３２が分離された板部材により構成されている。

実施の形態１と同様に、第１水切り板部３１は、上端３１ａの水平方向の位置Ｘ１が下端３１ｂの水平方向の位置Ｘ２よりも上流に配されている。また、第２水切り板部３２は、上端３２ａの水平方向の位置Ｘ３が下端３２ｂの水平方向の位置Ｘ４よりも下流側に配されている。また、第２水切り板部３２の上端３２ａと下端３２ｂを結んだ直線と鉛直線とのなす角β（図示せず）は、第１の実施の形態と同様に１０°以上４５°以下に設定することが好ましい。

このように水切り手段３を、分離された複数の部材により構成しても、第２水切り板部３２により、飛散水によるウォーターウォールを形成し、水切り手段３の下方から上流に通り抜ける飛散水を遮断することができる。

［実施の形態４］
図５は、本発明の実施の形態４に係るデスケーリング設備の構成を示す図である。実施の形態４では、第１水切り板部３１と第２水切り板部３２の間に、第３水切り板部３３が設けられている。

なお、図５の例では、第３水切り板部３３は、上端が上流側に傾いた平面状の板部材としているが、第３水切り板部３３の構成は、図５に限られない。すなわち、第３水切り板部３３は、曲面を有する板部材により構成してもよい。また、第３水切り板３３は、飛散水をすくい上げることができるよう配置すれば、どのような形状であってもよい。

このように構成された水切り手段３では、上記の実施の形態１乃至３と同様に、第２水切り板部３２の作用により、飛散水によるウォーターウォールを形成し、水切り手段３の下方から上流側に通り抜ける飛散水を遮断する。このように、水切り手段３は、上端３２ａの水平方向の位置Ｘ３が下端３２ｂの水平方向の位置Ｘ４よりも下流側に配されている第２水切り板部３２を設ければ、３以上の多段の平面又は曲面の板部材を組み合わせて構成してもよい。

［実施の形態５］
図６は、本発明の実施の形態５に係るデスケーリング設備の構成を示す図である。実施の形態５に係る水切り手段３は、第１水切り板部３１と第２水切り板部３２が、下流側に突出する曲面を有する一連の部材として構成されている。水切り手段３の上部は、第１水切り板部３１として機能し、下部が第２水切り板部３２として機能する。

なお、第１水切り板部３１及び第２水切り板部３２は、上記の通り一連の部材として構成されるが、図６では、第１水切り板部３１と第２水切り板部３２が明確になるよう、第１水切り板部３１と第２水切り板部３２の傾斜角α、βが０°となった位置を、第１水切り板部３１と第２水切り板部３２の境界線として点線で示している。

このように、第１水切り板部３１と第２水切り板部３２は、実施の形態１乃至４のように明確に区切られる必要はなく、実施の形態５に示すように、一連の部材のそれぞれの部分として構成することができる。

なお、本発明を実施の形態１乃至５を用いて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。例えば、実施の形態１乃至５では、第２水切り板部３２は、水切り手段３の最下段に配されているが、第２水切り板部３２のさらに下方に、さらに水切り板部を設けるよう構成してもよい。なお、上記の実施の形態１乃至４は、組合せて実施することも勿論できる。

次に、実施の形態１を適用した本発明例と図９の従来例を用いて、本発明例の検証を行った。この検証では、仕上げ圧延機の入側に、２列のノズルヘッダが配置されている熱間圧延ラインを用いた。検証を実施したデスケーリング設備の仕様を表１に示す。表１は、１列目と２列目のノズルヘッダの噴射圧力と噴射流量をそれぞれ示している。なお、ノズルヘッダの間隔は、９００ｍｍである。

第２水切り板部の鉛直線とのなす角β（図２参照）は４５°、長さＬ（図２参照）は８０ｍｍとした。板厚１．８〜４．０ｍｍ、板幅８００〜１６００ｍｍの軟鋼の熱延板を熱間圧延し、得られた熱延コイルの表面スケール疵の発生率を調査した。

調査したコイル数は３０２３コイルである。図７は、実施例１の従来例と本発明例におけるスケール欠陥発生率を示す図である。なお、本検証では、１つのコイルの全長に、１箇所でも欠陥があった場合に、スケール欠陥があると判断した。図７の通り、スケール疵の発生率は、従来例の１．０％に対し、本発明ではほぼ皆無とすることができた。なお、スケール疵の発生率は、コイルの本数比率である。

さらに、実施の形態１を適用した本発明例と図９の従来例を用いて、本発明例の検証を行った。この検証では、仕上げ圧延機の搬送方向上流側に、３列のノズルヘッダが配置されている熱間圧延ラインを用いた。実施例２におけるデスケーリング設備を表２に示す。表２は、１〜３列目のノズルヘッダの噴射圧力と噴射流量をそれぞれ示している。なお、ノズルヘッダの間隔は、９００ｍｍである。

第２水切り板部の鉛直線とのなす角β（図２参照）は３０°、長さＬ（図２参照）は９０ｍｍとした。板厚１．２〜４．０ｍｍ、板幅１２００〜１５００ｍｍの軟鋼の熱延板を熱間圧延し、得られた熱延コイルの表面スケール疵の発生率を調査した。調査したコイル数は８０２４コイルである。図８は、実施例２の従来例と本発明例におけるスケール欠陥発生率を示す図である。図８に示すとおり、スケール疵の発生率は従来例の１．３％に対し、本発明ではほぼ皆無とすることができた。なお、スケール欠陥発生率は、コイルの本数比率である。

以上のように、実施例１及び２から、本発明例は、従来例に比べデスケーリング効率を向上させることができたことが分った。

１、２ノズルヘッダ
３水切り手段
３１第１水切り板部
３１ａ上端
３２ｂ下端
３２第２水切り板部
３２ａ上端
３２ｂ下端
３３第３水切り板部
４被圧延材
５ウォーターウォール

Claims

被圧延材の搬送方向の上流側および下流側に設置され、被圧延材の表面に生成したスケールを、高圧水を噴射することによって除去する上流側の噴射ノズルおよび下流側の噴射ノズルと、前記上流側の噴射ノズルと前記下流側の噴射ノズルとの間に設置され、前記噴射ノズルから噴射された水を回収する水切り手段とを備え、
前記水切り手段は、上端の水平方向の位置が下端の水平方向の位置よりも上流側に位置し、平面又は曲面を有する第１水切り板部と、
前記第１水切り板部より下方に配され、上端の水平方向の位置が下端の水平方向の位置よりも下流側に位置し、平面又は曲面を有する第２水切り板部を有することを特徴とするデスケーリング設備。
前記水切り手段の最下端と、前記被圧延材との隙間が１ｍｍ以上４０ｍｍ以下である請求項１に記載のデスケーリング設備。
前記第２水切り板部は、前記上端と前記下端を結ぶ線と、鉛直線とのなす角が１０°以上４５°以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のデスケーリング設備。
前記第２水切り板部は、前記上端と前記下端を結ぶ長さが５０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれかに記載のデスケーリング設備。
被圧延材の搬送方向の上流側および下流側に設置された上流側の噴射ノズルおよび下流側の噴射ノズルによって被圧延材の表面に生成したスケールを、高圧水を噴射することによって除去するに際し、
前記下流側の噴射ノズルから噴射された前記高圧水が、前記被圧延材の搬送方向の上流側に飛散した飛散水を、前記上流側の噴射ノズルと前記下流側の噴射ノズルとの間に設置され、上端の水平方向の位置が下端の水平方向の位置よりも下流側に位置し、平面又は曲面を有する水切り手段に当てて下方に反射させることを特徴とするデスケーリング方法。