JPH05177542A - 金属材のスケール除去方法 - Google Patents
金属材のスケール除去方法Info
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- JPH05177542A JPH05177542A JP35557591A JP35557591A JPH05177542A JP H05177542 A JPH05177542 A JP H05177542A JP 35557591 A JP35557591 A JP 35557591A JP 35557591 A JP35557591 A JP 35557591A JP H05177542 A JPH05177542 A JP H05177542A
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- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/0064—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by temperature changes
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- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、金属材の密着性の高いスケール
層を、氷結粒によって効率よく除去する金属材のスケー
ル除去方法を提供する。 【構成】 ウォータージェット用液体を超高圧ポンプ９
によって加圧するとともに冷却装置１０によって過冷却
状態に維持し、次いで該液体をウォータージェットノズ
ル１３から噴射し、大気中で急冷凝固させて氷結粒と
し、この氷結粒を金属材に衝突させてスケールを除去す
る金属材のスケール除去方法である。 【効果】 表層スケールは高速で衝突した氷結粒の運動
量により破壊され、さらに過冷却状態の液体噴流によっ
ても冷却されてスケール破壊が容易となり、完全なデス
ケーリングが可能となる。
層を、氷結粒によって効率よく除去する金属材のスケー
ル除去方法を提供する。 【構成】 ウォータージェット用液体を超高圧ポンプ９
によって加圧するとともに冷却装置１０によって過冷却
状態に維持し、次いで該液体をウォータージェットノズ
ル１３から噴射し、大気中で急冷凝固させて氷結粒と
し、この氷結粒を金属材に衝突させてスケールを除去す
る金属材のスケール除去方法である。 【効果】 表層スケールは高速で衝突した氷結粒の運動
量により破壊され、さらに過冷却状態の液体噴流によっ
ても冷却されてスケール破壊が容易となり、完全なデス
ケーリングが可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、熱間圧延や熱処理を施
した金属材の表面に生成する酸化被膜等のスケールを冷
間加工前に除去するスケールの除去方法に関する。
した金属材の表面に生成する酸化被膜等のスケールを冷
間加工前に除去するスケールの除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】金属表面に付着するスケール層は、次工
程での加工に有害となり、例えば線材の引き抜きの場合
にはこれが障害となるので、加工前等に完全に除去する
必要があり、一般にこの除去方法は化学的方法と機械的
方法に大別される。
程での加工に有害となり、例えば線材の引き抜きの場合
にはこれが障害となるので、加工前等に完全に除去する
必要があり、一般にこの除去方法は化学的方法と機械的
方法に大別される。
【０００３】前者には主に硫酸や塩酸が多く使われる
が、酸洗後の金属表面は微細な凹凸が形成されるので、
石灰，硼砂などを強固に保持して良好な被膜を形成し、
伸線時の潤滑剤の引き込みを良好にする働きを有するこ
とから、従来最も広く使用されていた。しかし近年は、
大量の廃酸処理問題がクローズアップされ、公害防止の
観点から廃酸処理およびスラッジ処理等の設備を完備す
る必要があり、その必要のない後者が普及してきてい
る。
が、酸洗後の金属表面は微細な凹凸が形成されるので、
石灰，硼砂などを強固に保持して良好な被膜を形成し、
伸線時の潤滑剤の引き込みを良好にする働きを有するこ
とから、従来最も広く使用されていた。しかし近年は、
大量の廃酸処理問題がクローズアップされ、公害防止の
観点から廃酸処理およびスラッジ処理等の設備を完備す
る必要があり、その必要のない後者が普及してきてい
る。
【０００４】後者の機械的方法には、リバースベンティ
ング法，ショットブラスティング法の他に、特開昭５０
−５６３２３号，特開昭５４−８５１２５号公報に示さ
れるアランダムやグリッド等の投射剤を圧縮空気により
ノズルで加速し、高速噴霧体として加工物に激突させて
金属表面を研削して脱スケールする技術がある。
ング法，ショットブラスティング法の他に、特開昭５０
−５６３２３号，特開昭５４−８５１２５号公報に示さ
れるアランダムやグリッド等の投射剤を圧縮空気により
ノズルで加速し、高速噴霧体として加工物に激突させて
金属表面を研削して脱スケールする技術がある。
【０００５】また本発明者等は、これらに代わる技術と
して、先に超高圧ウォータージェットの気中水噴流構造
の液滴流領域で生ずる液滴を衝突させてデスケーリング
するジェットデスケーリング法（特願平２−２５７４２
０号）を提案している。
して、先に超高圧ウォータージェットの気中水噴流構造
の液滴流領域で生ずる液滴を衝突させてデスケーリング
するジェットデスケーリング法（特願平２−２５７４２
０号）を提案している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで上記それぞれ
の方法には次のような欠点を有している。即ちリバース
ベンティング法は完全にデスケーリングすることが難し
く、微細なスケールの残留することが多く、従ってその
適用にあたっては、金属材の種類、線径等に限界があ
る。
の方法には次のような欠点を有している。即ちリバース
ベンティング法は完全にデスケーリングすることが難し
く、微細なスケールの残留することが多く、従ってその
適用にあたっては、金属材の種類、線径等に限界があ
る。
【０００７】またショットブラスティング法やエアブラ
スティング法は、赤錆部分が模様となって残ったり、異
物噛込みが生ずる場合がある他、設備費およびランニン
グコストが比較的高価になる問題がある。
スティング法は、赤錆部分が模様となって残ったり、異
物噛込みが生ずる場合がある他、設備費およびランニン
グコストが比較的高価になる問題がある。
【０００８】超高圧ウォータージェットによるデスケー
リング法は、上記の問題点の殆どを解決できる優れた方
法ではあるが、ＣｒやＮｉ等との合金鋼や密着性の高い
酸化被膜はデスケーリングを完了するまでに長時間を要
する問題があり、より効率的な方法の開発が望まれてい
た。
リング法は、上記の問題点の殆どを解決できる優れた方
法ではあるが、ＣｒやＮｉ等との合金鋼や密着性の高い
酸化被膜はデスケーリングを完了するまでに長時間を要
する問題があり、より効率的な方法の開発が望まれてい
た。
【０００９】本発明は上記課題に鑑み、金属材の密着性
の高いスケール層を効率よく除去する金属材のスケール
除去方法を提供する。
の高いスケール層を効率よく除去する金属材のスケール
除去方法を提供する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属材の表面
にウォータージェットの気中高速液体噴流を噴射するス
ケールの除去方法において、ウォータージェット用液体
を加圧するとともに過冷却状態に維持し、次いで該液体
をノズルから大気中に噴射し、減圧凝固させて氷結粒と
し、該氷結粒を金属材に衝突させてスケールを除去する
ことを特徴とする金属材のスケール除去方法である。
にウォータージェットの気中高速液体噴流を噴射するス
ケールの除去方法において、ウォータージェット用液体
を加圧するとともに過冷却状態に維持し、次いで該液体
をノズルから大気中に噴射し、減圧凝固させて氷結粒と
し、該氷結粒を金属材に衝突させてスケールを除去する
ことを特徴とする金属材のスケール除去方法である。
【００１１】
【作用】本発明は、例えば図４の水の状態図に示すよう
に、大気圧の水を加圧すると内部エネルギーの上昇によ
り凝固温度Ｔｓが低下し、約２０００ｋｇ／ｃｍ2 で凝
固温度Ｔｓ＝−２０℃程度になる。更に加圧を続けると
分子間距離が縮まり、分子運動が抑圧されるため凝固温
度は上昇し始めるが、約７０００ｋｇ／ｃｍ2 までは零
度以下である。本発明はこの点に着目し、昇圧した液体
をノズル出口において凝固温度以下の過冷却状態に維持
し、大気圧またはそれ以下の圧力の雰囲気中に噴射する
ものである。
に、大気圧の水を加圧すると内部エネルギーの上昇によ
り凝固温度Ｔｓが低下し、約２０００ｋｇ／ｃｍ2 で凝
固温度Ｔｓ＝−２０℃程度になる。更に加圧を続けると
分子間距離が縮まり、分子運動が抑圧されるため凝固温
度は上昇し始めるが、約７０００ｋｇ／ｃｍ2 までは零
度以下である。本発明はこの点に着目し、昇圧した液体
をノズル出口において凝固温度以下の過冷却状態に維持
し、大気圧またはそれ以下の圧力の雰囲気中に噴射する
ものである。
【００１２】過冷却状態の液体は、大気圧またはそれ以
下の圧力の雰囲気中に噴射されることにより、断熱膨張
によりさらに冷却して殆ど瞬時に氷結凝固する。過冷却
状態の液体はウォータージェットノズル通過中から凝固
が始まり、氷結した微細な固体と液体が混合した噴流と
なって金属材に衝突する。
下の圧力の雰囲気中に噴射されることにより、断熱膨張
によりさらに冷却して殆ど瞬時に氷結凝固する。過冷却
状態の液体はウォータージェットノズル通過中から凝固
が始まり、氷結した微細な固体と液体が混合した噴流と
なって金属材に衝突する。
【００１３】金属材の表層スケールは、高速で衝突した
氷結粒の運動量により大部分が破壊される。この場合金
属体は、同時に氷結しない過冷却状態の液体噴流によっ
ても冷却され、表層スケールは粘性が落ち硬化して強度
が低下する。そのために常温時よりスケール破壊が容易
になる利点も併せ有する。
氷結粒の運動量により大部分が破壊される。この場合金
属体は、同時に氷結しない過冷却状態の液体噴流によっ
ても冷却され、表層スケールは粘性が落ち硬化して強度
が低下する。そのために常温時よりスケール破壊が容易
になる利点も併せ有する。
【００１４】続いて衝突してくる氷結体の研掃作用によ
り僅かに残留したスケールも除去され、完全なデスケー
リングが可能となる。もちろんこの場合、高速の液体噴
流による水撃作用による破壊力も加わるので、従来のデ
スケーリング方法に比べスケールの除去効率は大幅に向
上する。
り僅かに残留したスケールも除去され、完全なデスケー
リングが可能となる。もちろんこの場合、高速の液体噴
流による水撃作用による破壊力も加わるので、従来のデ
スケーリング方法に比べスケールの除去効率は大幅に向
上する。
【００１５】
【実施例】以下本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。本実施例においては金属材として線材のスケール除
去を行う場合について説明する。
る。本実施例においては金属材として線材のスケール除
去を行う場合について説明する。
【００１６】図１は本発明のスケール除去方法を適用す
る線材のデスケーリングおよび伸線加工を行うラインの
一例を示す図面である。
る線材のデスケーリングおよび伸線加工を行うラインの
一例を示す図面である。
【００１７】図１において、被伸線材１は先ずサプライ
スタンド２から矯正機３を介してデスケーリング装置４
に供給され、高圧水噴射により脱スケールされる。次い
で石灰等の潤滑剤を塗布したのち、第１段および第２段
のダイス５，６で高圧供給された潤滑剤による強制潤滑
引き抜きにより引抜加工が行われ、巻取機７にて同心円
状コイルとして巻き取られる。なお８は潤滑のための高
圧液体の加圧供給源である。
スタンド２から矯正機３を介してデスケーリング装置４
に供給され、高圧水噴射により脱スケールされる。次い
で石灰等の潤滑剤を塗布したのち、第１段および第２段
のダイス５，６で高圧供給された潤滑剤による強制潤滑
引き抜きにより引抜加工が行われ、巻取機７にて同心円
状コイルとして巻き取られる。なお８は潤滑のための高
圧液体の加圧供給源である。
【００１８】本発明のスケール除去方法は、上記のデス
ケーリング装置４に適用される方法であり、デスケーリ
ング装置４のジェットノズルから気中高速液体噴流とし
て噴射する液体は、超高圧ポンプ９で圧縮されたのち冷
却装置１０に送られ、ここで冷媒ポンプ１２により冷媒
タンク１１からの送られた冷媒により所定の過冷却状態
に冷却され、デスケーリング装置４に送られる。
ケーリング装置４に適用される方法であり、デスケーリ
ング装置４のジェットノズルから気中高速液体噴流とし
て噴射する液体は、超高圧ポンプ９で圧縮されたのち冷
却装置１０に送られ、ここで冷媒ポンプ１２により冷媒
タンク１１からの送られた冷媒により所定の過冷却状態
に冷却され、デスケーリング装置４に送られる。
【００１９】図２は、本発明に使用するウォータージェ
ットノズル１３の噴射ノズルの一例を示す図面であり、
ノズルボディ１４の先端に超硬製のリング１５を嵌め込
み、さらにその先端に噴射孔１７を穿孔したダイヤモン
ドチップ１６を嵌着して構成される。また超硬リング１
５には、電熱線１８を配置してリングの温度を制御し、
チップ１６内で凝固した液体がノズルに詰まるのを防止
する。
ットノズル１３の噴射ノズルの一例を示す図面であり、
ノズルボディ１４の先端に超硬製のリング１５を嵌め込
み、さらにその先端に噴射孔１７を穿孔したダイヤモン
ドチップ１６を嵌着して構成される。また超硬リング１
５には、電熱線１８を配置してリングの温度を制御し、
チップ１６内で凝固した液体がノズルに詰まるのを防止
する。
【００２０】デスケーリング装置４としては、例えば図
３に示すように、円筒状のケーシング１９の周辺上に複
数の超高圧ウォータージェットノズル１３が、その噴射
方向がケーシング１９の中心を指向するように挿着さ
れ、内部にスケール除去する被伸線材１が通過する噴射
区画２０を形成する。
３に示すように、円筒状のケーシング１９の周辺上に複
数の超高圧ウォータージェットノズル１３が、その噴射
方向がケーシング１９の中心を指向するように挿着さ
れ、内部にスケール除去する被伸線材１が通過する噴射
区画２０を形成する。
【００２１】２１は高圧ホースであり、超高圧ポンプ９
により例えば供給圧力１０００〜１００００ｋｇ／ｃｍ
2 に圧縮されたのち冷却装置１０に送られ、過冷却状態
に冷却された液体がジェットノズル１３に送られる。ウ
ォータージェットノズル１３は、超高圧液体を気中高速
噴流として減圧凝固させ、氷結した微細な固体と液体が
混合した連続噴流として噴射区画２０に噴射する。
により例えば供給圧力１０００〜１００００ｋｇ／ｃｍ
2 に圧縮されたのち冷却装置１０に送られ、過冷却状態
に冷却された液体がジェットノズル１３に送られる。ウ
ォータージェットノズル１３は、超高圧液体を気中高速
噴流として減圧凝固させ、氷結した微細な固体と液体が
混合した連続噴流として噴射区画２０に噴射する。
【００２２】ウォータージェット用として使用する液体
としては、水，アルコール，ポリマー水溶液などが適用
できるが、大気圧以下の一定圧力範囲内で凝固温度が低
下する液体であれば特に限定するものではない。また冷
却方法としては、冷媒に浸漬させる方法，放射冷却によ
る方法などがあるが、これらも特に限定するものではな
い。
としては、水，アルコール，ポリマー水溶液などが適用
できるが、大気圧以下の一定圧力範囲内で凝固温度が低
下する液体であれば特に限定するものではない。また冷
却方法としては、冷媒に浸漬させる方法，放射冷却によ
る方法などがあるが、これらも特に限定するものではな
い。
【００２３】本発明においては、液体の供給圧力は噴流
を形成可能な圧力以上とする必要があるが、実用上は大
気圧下での使用が殆どであることから、大気圧以上，特
に金属材の材質が鉄鋼の場合には、スケールの除去に充
分な衝突エネルギーを付与できる１０００Ｋｇ／ｃｍ2
以上とすべきである。
を形成可能な圧力以上とする必要があるが、実用上は大
気圧下での使用が殆どであることから、大気圧以上，特
に金属材の材質が鉄鋼の場合には、スケールの除去に充
分な衝突エネルギーを付与できる１０００Ｋｇ／ｃｍ2
以上とすべきである。
【００２４】また上限は特に限定しないが、ウォーター
ジェット液体が水の場合には、７０００Ｋｇ／ｃｍ2 を
越えると凝固温度が零度より高くなるために、ウォータ
ージェット液体を氷結凝固させるのが難しくなる。従っ
て、実用上は７０００Ｋｇ／ｃｍ2 以下の条件で使用す
るのが望ましい。
ジェット液体が水の場合には、７０００Ｋｇ／ｃｍ2 を
越えると凝固温度が零度より高くなるために、ウォータ
ージェット液体を氷結凝固させるのが難しくなる。従っ
て、実用上は７０００Ｋｇ／ｃｍ2 以下の条件で使用す
るのが望ましい。
【００２５】施工例として、熱間圧延後の直径５．５ｍ
ｍの鋼線材（Ｓ４５Ｃ）を、前記図３に示すデスケーリ
ング装置４と同様な装置を使用し、内径０．２ｍｍの噴
射孔１７を有するウォータージェットノズル１３，８本
を被伸線材１の周方向に向け、放射状に配置した。
ｍの鋼線材（Ｓ４５Ｃ）を、前記図３に示すデスケーリ
ング装置４と同様な装置を使用し、内径０．２ｍｍの噴
射孔１７を有するウォータージェットノズル１３，８本
を被伸線材１の周方向に向け、放射状に配置した。
【００２６】ウォータージェット液体として水道水を用
い、供給圧力３０００Ｋｇ／ｃｍ2 ，流量１６１／ｍｉ
ｎ，温度−１６℃の条件で被伸線材１に衝突させた。こ
の時のノズル距離は１００ｍｍとした。
い、供給圧力３０００Ｋｇ／ｃｍ2 ，流量１６１／ｍｉ
ｎ，温度−１６℃の条件で被伸線材１に衝突させた。こ
の時のノズル距離は１００ｍｍとした。
【００２７】以上の条件で試験を行った結果、鋼線材表
面のスケールを完全に除去するに必要な時間を従来法と
比較すればショットブラスト法と比較して約１／３．５
となり、また１０℃の超高圧水を噴射するウォータージ
ェット法に比べ約１／１．５に短縮することができた。
その結果、処理速度の向上やデスケーリング装置の小型
化が可能となる等、効率的なスケール除去方法であるこ
とが判った。
面のスケールを完全に除去するに必要な時間を従来法と
比較すればショットブラスト法と比較して約１／３．５
となり、また１０℃の超高圧水を噴射するウォータージ
ェット法に比べ約１／１．５に短縮することができた。
その結果、処理速度の向上やデスケーリング装置の小型
化が可能となる等、効率的なスケール除去方法であるこ
とが判った。
【００２８】以上の実施例は、金属材として線材のデス
ケーリングを行う場合について説明したが、本発明は例
えば噴射区画を形成するケーシングを偏平な凾状として
形成し、上下にウォータージェットノズルを設けること
により、線材のみならず平板等に対しても適用可能であ
る。
ケーリングを行う場合について説明したが、本発明は例
えば噴射区画を形成するケーシングを偏平な凾状として
形成し、上下にウォータージェットノズルを設けること
により、線材のみならず平板等に対しても適用可能であ
る。
【００２９】
【発明の効果】以上説明した如く本発明は、金属材の表
層スケールは、高速で衝突した氷結粒の運動量により破
壊され、さらに氷結しない過冷却状態の液体噴流によっ
ても金属材が冷却されて常温時よりスケール破壊が容易
になり、僅かに残留したスケールもこのウォータージェ
ットによって除去され、完全なデスケーリングが可能と
なる。
層スケールは、高速で衝突した氷結粒の運動量により破
壊され、さらに氷結しない過冷却状態の液体噴流によっ
ても金属材が冷却されて常温時よりスケール破壊が容易
になり、僅かに残留したスケールもこのウォータージェ
ットによって除去され、完全なデスケーリングが可能と
なる。
【００３０】また金属材の種類や寸法に制限されること
なく、短時間でかつ簡易にデスケーリングされるので、
設備費やランニングコストが比較的廉価であり、経済的
にも利得が大きい。
なく、短時間でかつ簡易にデスケーリングされるので、
設備費やランニングコストが比較的廉価であり、経済的
にも利得が大きい。
【図１】本発明のスケール除去方法を適用する線材のデ
スケーリングおよび伸線加工を行うラインの一例を示す
図面である。
スケーリングおよび伸線加工を行うラインの一例を示す
図面である。
【図２】本発明に使用する噴射ノズルの一例を示す断面
図である。
図である。
【図３】デスケーリング装置の噴射ノズル配置例を示す
正面図である。
正面図である。
【図４】水の状態図を示す図面である。
１ 被伸線材 ２ サプライスタンド ３ 矯正機 ４ デスケーリング装置 ５，６ ダイス ７ 巻取機 ８ 高圧液体の加圧供給源 ９ 超高圧ポンプ １０ 冷却装置 １１ 冷媒タンク １２ 冷媒ポンプ １３ ウォータージェットノズル １４ ノズルボディ １５ 超硬リング １６ ダイヤモンドチップ １７ 噴射孔 １８ 電熱線 １９ ケーシング ２０ 噴射区画 ２１ 高圧ホース
Claims (1)
- 【請求項１】 金属材の表面にウォータージェットの気
中高速液体噴流を噴射するスケールの除去方法におい
て、ウォータージェット用液体を加圧するとともに過冷
却状態に維持し、次いで該液体をノズルから大気中に噴
射し、減圧凝固させて氷結粒とし、該氷結粒を金属材に
衝突させてスケールを除去することを特徴とする金属材
のスケール除去方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35557591A JPH05177542A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 金属材のスケール除去方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35557591A JPH05177542A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 金属材のスケール除去方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05177542A true JPH05177542A (ja) | 1993-07-20 |
Family
ID=18444690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35557591A Withdrawn JPH05177542A (ja) | 1991-12-24 | 1991-12-24 | 金属材のスケール除去方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05177542A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0628358A1 (fr) * | 1993-06-08 | 1994-12-14 | Entreprise Gagneraud Pere Et Fils | Procédé et dispositif de décapage de matériaux solides thermorésistants |
| US6639962B2 (en) * | 1998-08-12 | 2003-10-28 | Hitachi, Ltd. | Preventive maintenance method and apparatus of a structural member in a reactor pressure vessel |
| US7628129B2 (en) | 2003-12-12 | 2009-12-08 | Honda Motor Co., Ltd. | Camshaft, method of manufacturing cam for camshaft, and method of manufacturing shaft for camshaft |
| US20130319468A1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-12-05 | Denso Corporation | Washing method and apparatus for removing contaminations from article |
-
1991
- 1991-12-24 JP JP35557591A patent/JPH05177542A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0628358A1 (fr) * | 1993-06-08 | 1994-12-14 | Entreprise Gagneraud Pere Et Fils | Procédé et dispositif de décapage de matériaux solides thermorésistants |
| FR2706138A1 (fr) * | 1993-06-08 | 1994-12-16 | Gagneraud Pere Fils Entr | Procédé et dispositif de décapage de matériaux solides thermorésistants. |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |