JP7282179B2 - 圧延材料のスケールを除去するための装置及び方法 - Google Patents

Description

発明は、スケール除去のための装置及び方法、特に、鋼ストリップ又は非鉄金属のストリップを製造するための圧延装置などにおいて、回転ノズルヘッドからスプレーされた液体で表面のスケールを除去するための装置及び方法、に関する。

薄い圧延鋼などの圧延材料（ｒｏｌｌｉｎｇ ｓｔｏｃｋ）のスケールを、回転ノズルから高圧水をそれにスプレーすることにより、除去するためのシステム及び方法は、ＵＳ５，５０２，８８１及びＵＳ２００７／０２７７３５８Ａ１から知られている。そこに記載されている技術において、圧延材料は、圧延材料の幅を横切って延びるノズルヘッドの線形アレイを通過して移動する。アレイにおける各ノズルヘッドは回転用に取り付けられており、ノズルヘッドの外周に沿って配置された複数のノズルを備える。ノズルヘッドの各ノズルは、高圧下の水などの液体を圧延材料にスプレーし、それによって圧延材料上に生じているかもしれないスケールを除去する。

図１は、最新技術によるノズルヘッドにより作られるスプレーパターンの概略上面図である。回転ノズルは各々、圧延材料１００の表面に円形のスプレーパターンを生じさせる。圧延材料１００が回転ノズルヘッドの下で直線方向（図１の矢印Ｆで示される）に移動すると、重ねられたスプレーパターンはスパイラル１０２である。図１からわかるように、それぞれのノズルからのスパイラルは重なり合い、境界領域で重なる。スプレーパターン１０２において、この重なりは、円の周囲での圧延材料１００の移動方向Ｆに沿ったストリップ１０４、１０４’をもたらしうる。

提示を容易にするために、図１は、単一のノズルヘッドのみのスプレーパターン１０２を示しており、当該ノズルヘッドは、１つ又は複数のノズルを備えることができる。しかし、多くの用途で、複数のスプレーヘッドが、（方向Ｆに垂直な）圧延材料１００の幅にわたり一列又はアレイとして配置されることができ、これらのノズルヘッドの全ては、図１に示されているものと同一又は非常に類似しているストリップ１０４、１０４’を境界で有するスパイラルスプレーパターン１０２をもたらす。

ストリップ１０４、１０４’によって示される重なり合う領域において、周囲の領域におけるよりも多くの液体が圧延材料１００に圧力下で作用し、そのことは、圧延材料１００に望ましくない不均一性又はスケール除去マークさえももたらす可能性がある。

したがって、圧延材料のより均質で均一なスケール除去を可能にする装置及び方法の必要性がある。

この目的は、独立請求項１による圧延材料をスケール除去するためのノズルヘッドと、独立請求項１２による圧延材料をスケール除去するための方法とによって、達成される。従属請求項は、好ましい実施形態に言及する。

発明による圧延材料をスケール除去するためのノズルヘッドであって、前記圧延材料が前記ノズルヘッドに対して相対的に移動するノズルヘッドは、前記圧延材料の表面に対する相対的な回転軸周りの回転のために取り付けられるように適応され、前記圧延材料上に液体をスプレーするように適応された複数のノズルを備え、前記ノズルは前記回転軸から様々な異なる半径方向距離に配置される。

前記ノズルを回転ノズルヘッドの外周から遠ざけることは、それが放出される液体の範囲及び角運動量を低減させるので、当業者には直感に反し且つ逆効果に見えるかもしれない。しかしながら、前記回転軸から様々な半径方向距離に配置されたノズルが、圧延材料にわたってより均一でより均質なスプレーパターンをもたらし、それにより改善されたスケール除去結果をもたらしうることが、発明者の洞察である。

特に、スプレーパターンがより均一であることを考えると、圧延材料上における望ましくないスケール除去マークを効果的に回避することができる。

さらに、スプレーパターンがより均一であることを考えると、より少ない量の液体取り込み又はより低い圧力の液体で、したがってより効率的且つ低コストで、所望のスケール除去結果を達成することができる。

本発明の技術は、鋼又は他の鉄金属並びにアルミニウム、真ちゅう又は銅などの非鉄金属を含む多種多様なワークピース又は材料の高温及び低温のスケール除去のために採用されることができる。

本発明の技術は、化学的スケール除去、特にエッチング、又はブラシによるスケール除去などの非鉄金属に関するスケール除去の劣った方法に取って代わりうる。

本発明による技術は用途が広く、任意の形状又は寸法の材料に関して採用されることができる。

材料は、本開示の意味において、様々な材料組成、サイズ又は形状の物体を含むスケール除去を必要とする任意の物体を示しうる。

例えば、材料は、鋼ストリップ又は非鉄金属のストリップ、例えば高温又は低温状態のスラブ、プレート又は他の幅広の鋼製品を、含みうる。さらに、材料は、ブルーム、バー、プロファイル、丸鋼、パイプ又はワイヤー、並びにインゴット及びインゴットモールド鋳造からのブルームを含みうる。

材料は、リングを含むあらゆる種類の形状で鍛造圧延機において形成されうる。

回転は、本開示の意味において、円運動又は楕円運動、或いは前記ノズルヘッドが前記圧延材料の前記表面に対して回転する任意の他の種類の運動に関係しうる。

回転軸は、本開示の意味において、前記回転の面に垂直な軸を指しうる。前記回転の軸は、前記ノズルヘッドの駆動軸と一致しうる。しかしながら、これは任意的であり、前記回転軸はまた、前記ノズルヘッドの前記回転運動によってのみ定められる仮想軸でありうる。

圧延材料は、本開示の意味において、前記ノズルヘッドに対して相対的に移動する材料を指す。例えば、前記ノズルヘッドは静止していてもよく、前記材料は前記ノズルヘッドに対して直線方向に移動してもよい。他の実施形態において、材料は静止していてもよく、前記ノズルヘッドは、前記表面に対する前記ノズルヘッドの前記回転に加えて、前記圧延材料を横切って移動してもよい。他の実施形態において、材料及びノズルヘッドの両方が、静止基準系に対して移動してもよい。

一実施形態において、前記ノズルヘッドは、前記回転軸から第１半径方向距離に配置された第１ノズルと、前記回転軸から第２半径方向距離に配置された第２ノズルとを少なくとも含み、前記第２距離は前記第１距離よりも小さい。

特に、前記第２ノズルは、前記ノズルヘッドの周外縁から離れて配置されている。

発明者は、前記第２ノズルを前記回転軸からより小さな距離に配置することが、より均質なスケール除去につながる可能性があり、スケール除去ストリップを回避する可能性があることを見出した。

隣り合うノズル間の半径方向の距離は、対応するスプレーパターンが圧延材料の表面上でわずかに重なるか又は互いに接触するように選択されることができる。これは、圧延材料の特に均質なスケール除去を実現することを可能にしうる。

一般に、隣り合うノズル間の半径方向の距離は、ノズルヘッドと圧延材料の表面との間の距離と、それぞれのノズルの噴出開口角度又はスプレー角度と、の両方に依存しうる。

一般に、圧延材料の表面の上方でのノズルの高さが大きいほど、及び、ノズルから出るジェットの噴出開口角度が広いほど、隣り合うノズルヘッド間の半径方向の距離をより大きく選択することができる。

非限定的な例において、前記第２半径方向距離は、前記第１半径方向距離の最大で０．９倍、特に前記第１半径方向距離の最大で０．８倍、に達する。

一実施形態において、前記複数のノズルは、様々な半径を有する円又は楕円に沿って配置される。

前記半径は、前記回転軸から測定されることができる。

例えば、前記ノズルヘッドは、第１半径に配置された少なくとも１つのノズルの第１グループと、第２半径に配置された少なくとも１つのノズルの第２グループとを含みうるものであり、前記第２半径は前記第１半径よりも小さい。

一般に、ノズルの前記第１グループ及び／又はノズルの前記第２グループの各々は、任意の数のノズルを含みうる。

一例によれば、ノズルの第１グループにおけるノズル数及び／又はノズルの第２グループにおけるノズル数は、少なくとも２つである。

一実施形態において、ノズルの前記第２グループのノズル数は、ノズルの前記第１グループのノズル数よりも大きくなくてもよく、特に、ノズルの前記第１グループのノズル数よりも小さくてもよい。

より大きな径のノズルは、通常、より大きな表面積の部分を横切ってスイープしてスケール除去する。したがって、径に応じてノズル数を変えることにより、圧延材料の表面全体にわたってより均質なスケール除去が達成されることができる。

一実施形態において、前記第２半径は、前記第１半径の最大で０．９倍でありうるものであり、特に、前記第１半径の最大で０．８倍でありうる。

発明は、２つの円又は楕円に沿って配置されたノズルに限定されず、前記回転軸から任意の数の距離にあるノズルを含みうる。

例えば、前記ノズルヘッドは、第３半径で配置された少なくとも１つのノズルの第３グループを含みうるものであり、前記第３半径は、前記第２半径よりも小さい。

ノズルの第３グループは、任意の数のノズルを含みうる。

ノズルの前記第３グループのノズル数は、ノズルの前記第２グループのノズル数より大きくなくてもよく、特に、ノズルの前記第２グループのノズル数より少なくてもよい。

一例によれば、前記第３グループのノズルのノズル数は、少なくとも２つであってもよい。

一実施形態において、前記第３半径は、前記第１半径の最大で０．８倍であり、特に、前記第１半径の最大で０．７倍である。

一実施形態によれば、前記ノズルは、外向きに半径方向に角度傾斜していてもよい。

発明者は、ノズルの半径方向の傾斜が、スプレーパターンの範囲を拡大しうるものであること及びより均質なスケール除去につながりうることを発見した。

一実施形態において、外向き傾斜角度は、少なくとも１°又は少なくとも５°、特に少なくとも１０°、に達することができる。

一実施形態において、前記外向き傾斜角度は、最大で４０°、又は最大で３０°、又は最大で２０°、又は最大で１５°、特に最大で１０°である。

前記回転軸から異なる半径方向距離にあるノズルは、異なる外向き傾斜角度を有しうる。

一実施形態において、前記ノズルヘッドは、前記回転軸から第１半径方向距離に配置された第１ノズルであって、第１外向き傾斜角度で半径方向に外向きに傾斜する第１ノズルと、前記回転軸から第２半径方向距離に配置された第２ノズルであって、第２外向き傾斜角度で半径方向外向きに傾斜する第２ノズルとを少なくとも含み、前記第２半径方向距離は前記第１半径方向距離よりも小さく、前記第２外向き傾斜角度は、前記第１外向き傾斜角度とは異なる。

前記第２外向き傾斜角度は、前記第１外向き傾斜角度よりも大きくても小さくてもよい。

前記回転軸からの対応するノズルの半径方向の距離によって外向き傾斜角度を変化させることによって、より均質なスケール除去を達成することができる。

いくつかの例では、前記第２外向き傾斜角度は、ゼロ又は本質的にゼロであってもよい。

これらの例では、最大半径距離に配置されたノズルのみが外側に傾斜されてもよい。

代替的又は追加的に、前記ノズルは、前記ノズルヘッドの周方向に傾斜されてもよい。

一実施形態では、前記ノズルは、前記ノズルヘッドの回転方向に又は当該回転方向に沿って傾斜されてもよい。

或いは、前記ノズルは、前記ノズルヘッドの回転方向に対抗して傾斜していてもよい。

一例では、周傾斜角度は、少なくとも５°、特に少なくとも１０°、であってもよい。いくつかの例では、周傾斜角度は３°～２０°の範囲であってもよく、ノズルヘッドの回転速度に応じて調整されてもよい。

一実施形態では、周傾斜角度は、最大で５０°、特に最大で４０°又は最大で２０°、に達することができる。

再度、前記回転軸からの対応するノズルの半径方向の距離に応じて周傾斜角度を変化させることにより、より均質なスプレーパターンを達成することができる。

一実施形態では、前記ノズルヘッドは、前記回転軸から第１半径方向距離に配置された第１ノズルであって、第１外向き傾斜角度で半径方向に外向きに傾斜する第１ノズルと、前記回転軸から第２半径方向距離に配置された第２ノズルであって、第２外向き傾斜角度で半径方向外向きに傾斜する第２ノズルとを少なくとも含み、前記第２半径方向距離は前記第１半径方向距離よりも小さく、前記第２周傾斜角度は前記第１周傾斜角度とは異なる。

一例では、前記第２周傾斜角度は、前記第１周傾斜角度よりも小さくてもよい。

或いは、前記第２周傾斜角度は、前記第１周傾斜角度よりも大きくてもよい。

またスプレーパターンの均一性は、液圧を変化させること及び／又は前記ノズルのオリフィスサイズを変化させることなどによって、異なる半径方向距離で前記ノズルからスプレーされる液体の量を変化させることによって、向上されうる。

一実施形態では、前記ノズルヘッドは、前記回転軸から第１半径方向距離に配置された第１ノズルであって第１オリフィスサイズを有する前記第１ノズルと、前記回転軸から第２半径方向距離に配置された第２ノズルであって第２オリフィスサイズを有する前記第２のノズルとを少なくとも含み、前記第２半径方向距離は前記第１半径方向距離よりも小さく、前記第２オリフィスサイズは、前記第１オリフィスサイズとは異なり、特に前記第１オリフィスサイズよりも小さい又は大きい。

前記オリフィスサイズは、オリフィス径に関連しうる。

いくつかの実施形態では、前記ノズルの前記オリフィスは、円形の断面を有しうる。他の実施形態では、前記オリフィスの断面は楕円形であってもよい。さらに他の実施形態では、前記オリフィスはスリット形状であってもよい。

発明はまた、上記の特徴のいくつか又は全てを備えたノズルヘッドを含む圧延材料をスケール除去するための装置に関し、前記ノズルヘッドは、前記圧延材料の前記表面に対して前記回転軸の周りを回転するために取り付けられている。

前記装置は、前記ノズルヘッドを前記回転軸の周りで回転させるように適応された駆動ユニットをさらに備えてもよい。

一実施形態では、前記装置は、前記液体を前記ノズルヘッドに供給するように適応された供給ユニットをさらに含む。

発明は、これまで、単一のノズルヘッドに関して説明されてきた。しかしながら、背景のセクションで説明されているように、実際には、スケール除去器はしばしば、前記圧延材料の幅を横断してアレイ状に配置されるような複数のノズルヘッドを含む。

したがって、本発明はまた、上記の特徴のいくつか又は全てを備えた複数のノズルヘッドを含む、圧延材料をスケール除去するための装置に関する。

一例では、前記ノズルヘッドは、前記圧延材料の幅を横断して、特に、前記圧延材料の幅を横断して垂直方向及び／又は水平方向に配置されてもよい。

いくつかの例では、前記ノズルヘッドは、少なくとも１つの列に、特に、複数の互い違いの列に、配置されうる。

ノズルヘッドが前記圧延材料のいくつかの表面側に設けられている場合、噴射された液体の噴流が干渉するのを防ぐために、互い違いの構成は特に有利でありうる。

いくつかの例では、前記ノズルヘッドは、前記圧延材料を横断して円形に配置されている。

圧延材料の種類と形状に応じて、他の形状も同様に使用されうる。

例えば、前記ノズルヘッドは、いくつかの異なる列に配置されてもよく、異なる列は、互いに対してある角度で形成されてもよい。圧延材料がバー（ｂａｒ）又はブルーム（ｂｌｏｏｍ）を含む場合、ノズルヘッドの異なる列は、圧延材料のサイド面をスケール除去するように配置されてもよい。

圧延材料が円形断面のロッド又はチューブを含む場合、前記ノズルヘッドは星型構成で配置されてもよい。

隣り合うノズルヘッドは逆伝搬（ｃｏｕｎｔｅｒ－ｐｒｏｐａｇａｔｉｎｇ）していてもよい。

ノズルヘッドの特徴は、前記回転軸から様々な距離にある複数のノズルを含み、それらのそれぞれの外向き傾斜角度及び周傾斜角度は、特に前記圧延材料の前記幅を横切る前記列の前記ノズルヘッドの位置に応じて、前記複数のノズルヘッド間で変わってもよい。

例えば、圧延材料の境界又は縁部のノズルヘッドは、中央のノズルヘッドよりも少数のノズル、特にそれぞれのノズルヘッドの最外周に沿ったより少数のノズル、を含みうる。

一例では、前記装置は、特に前記圧延材料の幅を横切って列に配置された、第１ノズルヘッド及び第２ノズルヘッドを含み、前記第１ノズルヘッド及び前記第２ノズルヘッドは、上述の特徴のいくつか又は全てを有するノズルヘッドであり、前記第１ノズルヘッドは、前記圧延材料の表面に対する第１回転軸の周りでの回転のために取り付けられ、前記第１ノズルヘッドは、前記液体を前記圧延材料にスプレーするように適応された複数の第１ノズルを含み、前記複数の第１ノズルは、第１半径に配置された少なくとも１つのノズルの第１グループと、第２半径に配置された少なくとも１つのノズルの第２グループとを含み、前記第２半径は前記第１半径よりも小さい。

同様に、前記第２ノズルヘッドは、前記圧延材料の表面に対する第２回転軸の周りでの回転のために取り付けられてもよく、前記第２ノズルヘッドは、前記液体を前記圧延材料にスプレーするように適応された複数の第２ノズルを含む。前記複数の第２ノズルは、第１半径に配置された少なくとも１つのノズルの第１グループと、第２半径に配置された少なくとも１つのノズルの第２グループとを含み、前記第２半径は前記第１半径よりも小さい。

前記第１ノズルヘッドは、前記第２ノズルヘッドよりも前記圧延材料の境界又は縁の近くに配置されてもよく、それにおいて、前記第１ノズルヘッドのノズルの前記第１グループは、前記第２ノズルヘッドのノズルの前記第１グループよりも少ないノズルを含み、及び／又は、前記第１ノズルヘッドのノズルの前記第１グループは、前記第２ノズルヘッドのノズルの前記第１グループよりも小さいオリフィスサイズのノズルを含む。

前記第１ノズルヘッドが前記圧延材料の境界又は縁の近くでスケール除去する必要がある前記圧延材料の表面積は、ノズルヘッドによって圧延材料の中央に向かってスケール除去される表面積よりも小さくてもよい。それに応じてノズルのサイズ又はそれらの数を適応させることにより、より均質なスケール除去を達成することができ、スケール除去液又は他の資源の浪費を回避することができる。

発明はさらに、前記圧延材料の表面に対して回転軸の周りでノズルヘッドを回転させるステップであって、前記ノズルヘッドが複数のノズルを含むステップと、前記ノズルから前記圧延材料に加圧された液体をスプレーするステップとを含み、前記ノズルが前記回転軸から異なる半径方向距離に配置されている、圧延材料をスケール除去するための方法に関する。

前記方法は、前記圧延材料と前記ノズルヘッドを互いに対して移動させるステップをさらに含みうる。

前記ノズルヘッドは、上記の特徴のいくつか又は全てを備えたノズルヘッドでありうる。

前記圧延材料は、加熱された又は加熱されていない金属の材料、特に非鉄金属の材料でありうる。

一実施形態では、前記方法は、前記液体を前記ノズルに供給するステップをさらに含む。

前記液体は、スケール除去に適した任意の液体でありうる。一実施形態では、前記液体は水を含むか、又は水である。

前記複数のノズルは、前記回転軸から第１半径方向距離に配置された第１ノズルと、前記回転軸から第２半径方向距離に配置された第２ノズルとを少なくとも含みうるものであり、前記第２半径方向距離が前記第１半径方向距離よりも小さく、前記方法は、前記第１ノズルからとは異なる量の液体、特に前記ノズルヘッドの回転ごとに異なる量の液体、をスプレーするステップを含む。

前記回転軸からの距離で回転ごとにスプレーされる液体の量を変えることにより、より均質なスケール除去及びスケール除去液体のより効率的な使用を達成することができる。

より小さな半径方向距離のノズルは、前記圧延材料の前記表面のより小さな領域を横切って掃引することができ、したがって、より少ない液体を必要とするか、又はより低い圧力の液体であることができる。

一実施形態において、方法は、前記第１ノズルからよりも前記第２ノズルからより少量の液体を、特に前記ノズルヘッドの回転ごとのより少量の液体を、スプレーするステップを含む。

発明はさらに、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能指示を含むコンピュータプログラムプロダクトに関するものであり、前記指示は、前記コンピュータ上で読み取られると、前記コンピュータに機能的に接続された圧延材料をスケール除去するための装置上で、上述の特徴のいくつか又は全てを有する方法を実行するように適応される。

いくつかの例では、コンピュータプログラム又はコンピュータプログラムプロダクトは、流量、圧力、回転速度、材料とノズルヘッドのノズルとの間の距離及び／又はノズルスプレー角度などの操作パラメータを登録するための指示を含んでいてもよい。コンピュータプログラム又はコンピュータプログラムプロダクトは、これらのパラメータに基づいて圧延材料の表面への影響を計算及び／又は表示するように適応されてもよい。

圧延材料をスケール除去するための装置及び方法の特徴及び多くの利点は、以下の図面を参照して実施形態の詳細な説明から最もよく明らかになるであろう：
図１は、最新技術によるスプレーパターンの上面図である。 図２は、本発明による装置及び方法が採用されうるスケール除去装置の概略図である。 図３は、発明の一実施形態によるスケール除去装置の概略斜視図である。 図４は、発明の一実施形態による異なる半径方向距離にあるノズルを備えたノズルヘッドの概略斜視図である。 図５は、発明の一実施形態による、異なる円上のノズルの位置を示すノズルヘッドの概略下面図である。 図６は、一実施形態による、隣り合うノズルの噴出開口角度と半径方向距離との間の関係の概略図である。 図７は、発明の一実施形態によるノズルヘッドで得られることができるスプレーパターンを概略的に示す。 図８は、発明の一実施形態による方法を示す流れ図である。

ここで、薄い鋼の高温圧延材料の、高圧下で水をそれにスプレーすることによる、スケール除去の例に関し、発明の実施形態が説明される。しかしながら、本発明は用途が広く、鉄又は非鉄金属の高温又は低温のスケール除去を含む、多種多様な材料のスケール除去のために適用されることができる。

図２は、幅広鋼ストリップを製造するための圧延装置１０の概略図である。鋼は焼鈍炉１２でアニールされ、被駆動ローラーを含むローラートレイン１６によって（矢印で示される）方向Ｆに沿って輸送される圧延材料１４として、粗圧延装置セクションに入る。

圧延装置１０は、圧延材料１４の経路に沿って複数の粗圧延装置を備える。図２は、圧延材料１４の進行方向Ｆに沿って水平粗圧延装置２０を挟む２つの垂直粗圧延装置１８、１８’を示している。しかしながら、これは単なる一例であり、実際の用途では、圧延装置１０は、圧延材料１４を形作るために、より多くの垂直及び水平の粗圧延装置及び／又は仕上げミルを含みうる。

図１からさらに理解できるように、２つのスケール除去装置２２、２２’が、それぞれ粗圧延装置１８、２０及び２０、１８の間に配置されている。これらのスケール除去装置２２、２２’は、圧延材料１４の４つの側面全てに高圧下で水をスプレーして、圧延材料１４の下面及び上面並びに側面からスケール層を除去するように適応されている。例えば、９００ｍｍの幅で、矢印Ｆの方向に毎秒約１メートルの速度で移動する圧延材料１４に関し、スケール除去装置２２、２２’は、約１０００から１２００バールの圧力で、各々毎分約３００～６，０００リットルの水の流量で、作動しうる。ラウンド、バー、パイプ（内側及び外側）、鍛造ブロック、その他の材料のスケール除去は、同様のパラメータを採用しうる。

図３は、スケール除去装置２２の配置及び設計を更に詳細に示している。スケール除去装置２２’は、ほぼ同一でありうる。

スケール除去装置２２は、圧延材料１４の幅を横切って直線的配列に配置された複数のノズルヘッド２４を備える。図３は、圧延材料１４の上側に５つのノズルヘッド２４のアレイを示し、その下側に４つのノズルヘッド２４を示している。しかしながら、任意のスケール除去装置２２におけるノズルヘッド２４の数は、圧延材料１４のサイズ及び幅及び形状、その材料組成、及び動作パラメータに応じて変わりうる。いくつかの例では、スケール除去装置２２は、圧延材料１４の４つのサイド全てに、すなわち圧延材料１４の上面及び下面並びに側面に、スプレーすることができる。

ノズルヘッド２４の各々は、回転の中心軸Ｚの周りを回転するように取り付けられている。わかりやすくするために、図３には１つの軸Ｚのみが示されている。しかしながら、ノズルヘッド２４の各々は、同様に、それら自身の回転軸を有し、一般に全て平行であり、駆動ユニットによってそれらのそれぞれの回転軸Ｚの周りを回転するように駆動される。駆動ユニットは、提示の容易さのために図３には示されていないが、図４を参照して以下に説明される。駆動ユニットは、油圧、空気圧、又は電気の駆動モーターを備えうる。ノズルヘッド２４の各々には、それら自身の駆動ユニットが設けられていてもよい。或いは、単一の統合された駆動ユニットが複数のノズルヘッド２４のために使用されることができる。いくつかの例では、駆動ユニットは、２００～１２００ｒｐｍの回転数で圧延材料１４の表面に対してノズルヘッド２４を回転させるように適応された電気モーターを備えうる。

図３から更に理解できるように、各ノズルヘッド２４は管２６を介して圧力発生供給ユニット２８に接続され、当該圧力発生供給ユニット２８は、圧延材料１４にスプレーされる液体をノズルヘッド２４に供給するように適応される。例えば、供給ユニット２８は、液体リザーバ３０から液体を受け取ってもよく、複数の遠心ポンプ又は置換ポンプ３２を含んでもよく、当該複数の遠心ポンプ又は置換ポンプ３２は、それぞれのモーター３４により駆動され且つ逆止弁３６及び管２６を介して前記ノズルヘッド２４に加圧された液体を供給するように適応される。

図４は、ノズルヘッド２４のより詳細な概略斜視図である。

図４からわかるように、ノズルヘッド２４は、概して円筒形であり、その中心円筒軸Ｚの周りで管２６及び圧延材料１４の表面に対して回転可能に取り付けられている。図４はまた、回転軸Ｚの周りを回転するようにノズルヘッド２４を駆動する電気モーター又は油圧モーター又は空気モーターなどの駆動ユニット３８を示している。

図４から更に理解できるように、ノズルヘッド２４は複数のノズルを備え、当該複数のノズルは、ノズルヘッド２４の下側面に取り付けられ、ノズルヘッド２４と共に回転し、管２６を通して提供される液体を圧延材料１４の表面にスプレーするように適応される。これらのノズルのいくつかは、参照番号４０ｅ～４０ｄによって示され、ノズル４０ａ及び４０ｂは、円筒軸Ｚから第１半径方向距離に配置され、ノズル４０ｃ及び４０ｄは、円筒軸Ｚから第２半径距離に配置され、第２半径距離は第１半径方向距離よりも小さい。図４はまた、圧延材料１４の表面上のそれぞれのノズル４０ａ～４０ｄの対応するスプレーパターン４２ａ～４２ｄを示している。

ノズル４０ａ～４０ｄのいくつか又は全ては、例えば約１０°の範囲の外向き傾斜角度で、わずかに外向きに傾斜させられることができる。

更に、ノズル４０ａ～４０ｄの各々は、前方円周方向に、すなわちスプレーヘッド２４の回転方向に、傾斜させられてもよい。例えば、ノズルの周傾斜角度は、約２０°の範囲であってもよい。

ノズルヘッド２４が回転してノズル４０ａ～４０ｄが外向き傾斜角度及び前向き傾斜角度の下で圧延材料１４の表面に液体をスプレーすると、圧延中に又は圧延ステップ間において圧延材料１４の表面に形成されうるスケール層が、効率的且つ徹底的に除去される。

ノズルヘッド１４の設計及び内部動作は、ＵＳ５，５０２，８８１及びＵＳ２００７／０２７７３５８Ａ１に記載されているものと概ね類似していてもよく、これらの文書が完全に参照される。

しかしながら、従来技術とは異なり、ノズルは、全てが、ノズルヘッド２４の最も外側の周囲に配置されているというわけではない。むしろ、ノズルは、回転軸Ｚから異なる半径方向距離に配置されており、図５を参照してここで更に詳細に説明される。

図５は、一実施形態によるノズルヘッド２４の概略下面図であり、複数のノズル４０ａ～４０ｅがノズルヘッド２４においてどのように配置されるかを示している。

図５からわかるように、ノズルヘッド２４のノズル４０ａ～４０ｅは、異なる半径ｒ１、ｒ２、ｒ３を有する３つの同心円４４_１、４４_２、４４_３に沿って配置されることができ、円４４_１、４４_２、４４_３の中心は回転軸Ｚに対応する。したがって、半径ｒ１、ｒ２、ｒ３は、それぞれの円４４_１、４４_２、４４_３上に配置されたそれぞれのノズル４０ａ～４０ｅの半径方向の距離を表す。図５の構成では、第２（中央）円４４_２は、第１（最外側）円４４_１よりも小さく、半径ｒ２＝０．７×ｒ１を有する。第３（最内側）円４４_３は最小で、半径ｒ３＝０．７×ｒ２を有する。

一般に、それぞれの円４４_１、４４_２、４４_３の各々は、任意の数のノズルを含みうる。いくつかの例では、円４４_１、４４_２、４４_３のいずれかは、少なくとも２つのノズルを含む。

いくつかの例では、円４４_１、４４_２、４４_３ごとにノズル数は、最大で６つであってもよい。

図５の例では、２つのノズル４０ａ、４０ｂが、回転軸Ｚから半径方向距離ｒ１で最も外側の円４４_１上で直径方向に正反対に配置されている。２つのノズル４０ｃ、４０ｄが、回転軸Ｚから半径方向距離ｒ２で中央の円４４_２上で直径方向に正反対に配置されている。図５の構成では、一対のノズル４０ｃ、４０ｄは、一対のノズル４０ａ、４０ｂに対し、円周方向（回転方向）に９０°回転される。単一のノズル４０ｅが、回転軸Ｚから半径方向距離ｒ３で最も内側の円４４_３上に配置されている。他の例では、最も内側の円４４_３は２つのノズルを含み、当該２つのノズルは、最も外側の円４４_１及び中央の円４４_２と同様に、直径方向に正反対に配置される。

異なる半径のノズル間の半径方向距離Ｒは、隣り合うノズルのスプレーパターンが、材料１４に衝突する際に、接触するか又はわずかに重なるように、圧延材料１４の上方のノズルの高さＨに応じて及びノズルの噴出開口角度αに応じて選択されてもよい。

隣り合うノズル４０ｂ、４０ｃに対応する構成が図６に示され、図６では、Ｒ＝ｒ１－ｒ２である。Ｒ＝ｒ２－ｒ３の場合にも、同様の考慮事項が適用される。幾何学的な考慮事項に基づいて、我々は、以下を有する

この関係から理解されるように、噴出開口角度α、隣り合うノズル間の半径方向距離Ｒ、及び圧延材料１４の表面の上方のノズルの高さＨは、相互に依存しうる。

回転軸Ｚからの様々な半径方向距離でのノズル４０ａ～４０ｅの分布は、圧延材料１４の表面にわたって、より均質で、より均一なスプレーパターンをもたらす。対応するスプレーパターン４６が図７に概略的に示されている。図７と図１との比較から得られるように、発明によるノズルヘッド２４は、スプレーパターンにおけるストリップ１０４、１０４’の形成を回避するのに役立つ。結果として、圧延材料１４の表面は、より徹底的に、より均一にスケール除去されうる。更に、所与のレベルの所望のスケール除去は、より少ない量の液体で、したがってより低いコストで、達成されることができる。

図４及び図５の例は、３つの異なる円４４_１、４４_２、４４_３上に配置された５つのノズル４０ａ～４０ｅを示している。しかしながら、これは単なる一例であり、より多くの数の又はより少ない数の円上に配置されたより多くの数の又はより少ない数のノズルが採用されてもよい。

更に、ノズル４０ａ～４０ｅは、必ずしも二つをペアにして配置されたり円形に配置されたりする必要はないが、ノズルヘッド２４の下側で回転軸Ｚからの異なる半径方向距離で異なって分布されうる。

ノズル４０ａ～４０ｅの外向き傾斜角度及び周傾斜角度は、ノズル４０ａ～４０ｅの各々に関して同一又は異なって選択されてもよい。

同様に、ノズル４０ａ～４０ｅのオリフィス直径などのオリフィスサイズは、回転軸Ｚからのそれぞれのノズルの距離に応じて、変化しうる。例えば、円４４_１上の最も外側のノズル４０ａ、４０ｂは、円４４_３上の最も内側のノズル４０ｅよりも大きなサイズのオリフィスを有してもよく、したがって、それらがスイープして横断する圧延材料１４のより大きな表面領域に応じて、回転ごとにより多くの液体をスプレーしうる。

図３に示すように、複数のノズルヘッド２４が、圧延材料１４の幅を横切って、一列に配置されている場合又は他の方法で配置されている場合、全てのノズルヘッド２４は同一であってもよく、図４及び図５を参照した上記のノズルヘッド２４に対応してもよい。

しかしながら、他の実施形態では、ノズルの構成及び位置が、スケール除去装置２２におけるノズルヘッド２４の位置に応じて異なってもよい。例えば、圧延材料１４の縁部又は境界にあるノズルヘッドは、最も外側の円上のより小さなオリフィスサイズを有するノズルを又はより少ない数のノズルを、有しうる。一実施形態では、そのようなノズルヘッドは、図５に示されるノズルヘッドに対応しうるが、ノズル４０ｂが取り除かれている。

一般に、ノズルヘッドの数、ノズルヘッドの異なる半径上のノズルの数、及び、隣り合うノズルヘッド間の距離、圧延材料の表面の上方のノズルの高さＨ、及び流体圧力は、所望の衝突を実現するように、圧延材料の種類と表面特性に応じて選択されうる。

発明の一実施形態による方法は、図８の流れ図に概略的に示されている。

第１ステップＳ１０において、ノズルヘッド２４は、圧延材料１４の表面に対して回転軸Ｚを中心に回転される。前記ノズルヘッド２４は、複数のノズル４０ａ～４０ｅを備える。

第２ステップＳ１２において、水などの加圧された液体が、前記ノズル４０ａ～４０ｅから前記圧延材料１４の前記表面にスプレーされ、前記ノズル４０ａ～４０ｅは、前記回転軸Ｚから異なる半径方向距離ｒ１、ｒ２、ｒ３に配置される。

上記の実施形態及び図は、単に発明を説明するのに役立つが、何かの限定を意味するものと解釈されるべきではない。発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。

１０ 圧延装置
１２ 焼鈍炉
１４ 圧延材料
１６ ローラートレイン
１８、１８’ 垂直粗圧延装置
２０ 水平粗圧延装置
２２、２２’ スケール除去装置
２４ ノズルヘッド
２６ 管
２８ 供給ユニット
３０ 液体リザーバ
３２ 遠心ポンプ
３４ 遠心ポンプのモーター
３６ 逆止弁
３８ 駆動ユニット
４０ａ～４０ｅ ノズルヘッド２４のノズル
４２ａ～４２ｄ ノズル４０ａ～４０ｄのスプレーパターン
４４_１、４４_２、４４_３ ノズルヘッド２４の円
４６ スプレーパターン
１００ 圧延材料
１０２ スパイラルスプレーパターン
１０４、１０４’ スパイラルスプレーパターン１０２におけるストリップ

Claims (14)

1. 圧延材料（１４）からスケールを除去するためのノズルヘッド（２４）であって、当該圧延材料（１４）は前記ノズルヘッド（２４）に対して相対的に移動し、
   前記ノズルヘッド（２４）は、前記圧延材料（１４）の表面に対する相対的な回転軸（Ｚ）周りでの回転のために取り付けられるように適応され、
   前記ノズルヘッド（２４）は、前記圧延材料（１４）に液体をスプレーするように適応される複数のノズル（４０ａ～４０ｅ）を含み、
   前記ノズルヘッド（２４）は、前記回転軸（Ｚ）から第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）のうちの少なくとも３つの第１グループと、前記回転軸（Ｚ）から第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）のうちの少なくとも２つの第２グループと、を含み、前記第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は前記第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）よりも小さく、前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）の前記第２グループにおけるノズルの数は、前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）の前記第１グループにおけるノズルの数よりも少ない、ノズルヘッド（２４）。
2. 前記第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は、前記第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）の最大で０．９倍である、請求項１に記載のノズルヘッド（２４）。
3. 前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）は、異なる半径（ｒ１、ｒ２、ｒ３）を有する複数の円（４４１、４４２、４４３）又は複数の楕円に沿って配置される、請求項１又は２に記載のノズルヘッド（２４）。
4. 前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）は半径方向外向きに傾斜する、請求項１～３のいずれかに記載のノズルヘッド（２４）。
5. 前記回転軸（Ｚ）から第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）であって、第１外向き傾斜角度で半径方向に外向きに傾斜する第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）と、前記回転軸（Ｚ）から第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）であって、第２外向き傾斜角度で半径方向に外向きに傾斜する第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）と、を少なくとも備え、
   前記第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は前記第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）よりも小さく、前記第２外向き傾斜角度は前記第１外向き傾斜角度とは異なる、請求項１～４のいずれかに記載のノズルヘッド（２４）。
6. 前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）は、前記ノズルヘッド（２４）の周方向に傾斜する、請求項１～５のいずれかに記載のノズルヘッド（２４）。
7. 前記回転軸（Ｚ）から第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）であって、第１周傾斜角度で周方向に傾斜する第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）と、前記回転軸（Ｚ）から第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）であって、第２周傾斜角度で周方向に傾斜する第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）と、を少なくとも備え、
   前記第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は前記第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）よりも小さく、前記第２周傾斜角度は前記第１周傾斜角度とは異なる、請求項１～６のいずれかに記載のノズルヘッド（２４）。
8. 前記回転軸（Ｚ）から第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）であって、第１オリフィスサイズを有する第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）と、前記回転軸（Ｚ）から第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）であって、第２オリフィスサイズを有する第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）と、を少なくとも備え、
   前記第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は前記第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）よりも小さく、前記第２オリフィスサイズは前記第１オリフィスサイズとは異なる、請求項１～７のいずれかに記載のノズルヘッド（２４）。
9. 圧延材料（１４）のスケールを除去するための装置（２２、２２’）であって、請求項１～８のいずれかに記載のノズルヘッド（２４）を複数備え、前記ノズルヘッド（２４）は、前記圧延材料（１４）の幅にわたって垂直に及び／又は水平に配置され、及び／又は、前記圧延材料（１４）を横断して円形に配置される、装置（２２、２２’）。
10. 請求項９に記載の装置（２２、２２’）であって；
    前記複数のノズルヘッド（２４）の一部が第１ノズルヘッド（２４）であり；
    前記第１ノズルヘッド（２４）は、前記圧延材料（１４）の表面に対する相対的な第１回転軸（Ｚ）周りの回転のために取り付けられ；前記第１ノズルヘッド（２４）は、前記圧延材料（１４）に前記液体をスプレーするように適応される複数の第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）を備え；
    前記複数の第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）は、第１半径（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される少なくとも１つのノズル（４０ａ～４０ｅ）の第１グループと、第２半径（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される少なくとも１つのノズル（４０ａ～４０ｅ）の第２グループと、を含み、前記第２半径（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は前記第１半径（ｒ１、ｒ２、ｒ３）よりも小さく；
    前記複数のノズルヘッド（２４）の一部が第２ノズルヘッド（２４）であり；
    前記第２ノズルヘッド（２４）は、前記圧延材料（１４）の表面に対する相対的な第２回転軸（Ｚ）周りの回転のために取り付けられ；前記第２ノズルヘッド（２４）は、前記圧延材料（１４）に前記液体をスプレーするように適応される複数の第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）を備え；
    前記複数の第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）は、第１半径（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される少なくとも１つのノズル（４０ａ～４０ｅ）の第１グループと、第２半径（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される少なくとも１つのノズル（４０ａ～４０ｅ）の第２グループと、を含み、前記第２半径（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は前記第１半径（ｒ１、ｒ２、ｒ３）よりも小さく；
    前記第１ノズルヘッド（２４）は、前記第２ノズルヘッド（２４）よりも、前記圧延材料（１４）の境界又は縁の近くに配置され；
    前記第１ノズルヘッド（２４）のノズル（４０ａ～４０ｅ）の前記第１グループは、前記第２ノズルヘッド（２４）のノズル（４０ａ～４０ｅ）の前記第１グループよりも少ないノズルを含み；及び／又は
    前記第１ノズルヘッド（２４）のノズル（４０ａ～４０ｅ）の前記第１グループは、前記第２ノズルヘッド（２４）のノズル（４０ａ～４０ｅ）の前記第１グループよりも小さいオリフィスサイズのノズル（４０ａ～４０ｅ）を含む、請求項９に記載の装置（２２、２２’）。
11. 圧延材料（１４）のスケールを除去するための方法であって、
    前記圧延材料（１４）の表面に対して相対的に回転軸（Ｚ）の周りでノズルヘッド（２４）を回転させ、前記ノズルヘッド（２４）は複数のノズル（４０ａ～４０ｅ）を備え；
    前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）から前記圧延材料（１４）に加圧された液体をスプレーし；
    前記ノズルヘッド（２４）は、前記回転軸（Ｚ）から第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）のうちの少なくとも３つの第１グループと、前記回転軸（Ｚ）から第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）のうちの少なくとも２つの第２グループと、を含み、前記第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は前記第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）よりも小さく、前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）の前記第２グループにおけるノズルの数は、前記ノズル（４０ａ～４０ｅ）の前記第１グループにおけるノズルの数よりも少ない、方法。
12. 前記圧延材料（１４）は、金属の加熱された材料又は加熱されていない材料である、請求項１１に記載の方法。
13. 前記複数のノズル（４０ａ～４０ｅ）は、前記回転軸（Ｚ）から第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）と、前記回転軸（Ｚ）から第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）に配置される第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）と、を少なくとも含み、前記第２半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）は前記第１半径方向距離（ｒ１、ｒ２、ｒ３）よりも小さく、前記方法は、前記第１ノズル（４０ａ～４０ｅ）からとは異なる量の液体を、前記第２ノズル（４０ａ～４０ｅ）からスプレーする、工程を含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
14. コンピュータ読取可能指示を含むコンピュータプログラムであって、前記指示は、前記コンピュータに読み取られると、前記コンピュータに機能的に接続される圧延材料（１４）のスケールを除去するための装置（２２、２２’）において、請求項１１～１３のいずれかに記載の方法を実行するように適応される、方法。

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