JPH09174137A

JPH09174137A - デスケール装置およびデスケール方法

Info

Publication number: JPH09174137A
Application number: JP34087895A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kibe; 洋木部; Shinichi Sugita; 進一杉田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 1997-07-08

Abstract

(57)【要約】【課題】隣接するノズル間の干渉を完全に解消し、幅
方向に均一で、高いスケール剥離能力を有するデスケー
ル装置を提供することを目的とする。【解決手段】熱間鋼材４の表面に高圧水を噴射するこ
とにより熱間鋼材４の表面のスケールを除去するデスケ
ール装置に於いて、ラインの幅方向に複数個配列された
高圧水ノズル１の噴射方向が、交互にライン入側方向と
出側方向に傾けて設定されていることを特徴とするデス
ケール装置。更に、高圧水ノズル１のライン入側方向ま
たは出側方向に設定された噴射角αがいずれも5゜以上3
0゜以下であるデスケール装置。ライン入側方向の噴射
角α₁と出側方向の噴射角α₂との差が10゜以下である
デスケール装置。高圧水ノズルのラインの進行軸に対す
る捻り角βが30゜以下であるデスケール装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱間スラブや熱間圧
延鋼板などの熱間鋼材のデスケール装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、熱延鋼板や厚鋼板は加熱炉で10
00℃以上の高温に加熱されたスラブなどの熱間鋼材を、
圧延機によって所定の板厚に圧延して製造される。この
時、加熱炉から出たスラブなどの熱間鋼材の表面にはス
ケール（一次スケール）が生成している。スケールが付
着したまま圧延をすると、圧延過程でロール表面に傷が
つきそれが被圧延材に転写されたり、またはスケールが
被圧延材の内部に噛み込まれ、製品の表面品質を劣化さ
せるばかりか、噛み込みが深い場合は不良品となり、製
品歩留まりを低下させる原因ともなる。

【０００３】また、熱間スラブや熱間圧延鋼板などの被
圧延材の温度は、圧延中でもまだ高温なため、圧延過程
でも再び表面にスケール（二次スケール）が形成され
る。この二次スケールも成長すると一次スケールと同様
にロール疵や、スケール性表面疵の原因になる。その
上、スケール除去即ちデスケールが不均一で、スケール
むらが発生すると、圧延後の冷却過程で、スケールの残
存する部分の熱伝達係数が他の部分と異なるため、冷却
が不均一となる。その結果、冷却後の材質にむらが発生
し、品質の劣化を招くことになる。したがって、圧延前
にスケールを均一にむら無く除去することが必要であ
る。

【０００４】スケールを除去する方法としては、熱間鋼
材表面に高圧水を噴射して、スケールを除去する方法が
数多く提案されている（例えば、特公昭49-37495号公報
など）。

【０００５】図６は従来技術のデスケール装置の一例を
示す配置図である。図中、１は高圧水ノズル、２は高圧
水ヘッダー、３は高圧水スプレー、４は熱間鋼材、５は
高圧水スプレーの噴射領域、６はオーバーラップ幅、α
は噴射角、βは捻り角、θはスプレー角をそれぞれ示
す。

【０００６】一般に、熱間の被圧延材に高圧水を噴射す
る装置としては、図６(a)に示すような高圧水ノズル１
を数十個備えた高圧水ヘッダ２を、熱間鋼材４の幅方向
（矢印Ａ方向）に設置し、高圧水ノズル１より高圧水を
噴射してスケールを除去する装置が使用されている。

【０００７】この装置では、それぞれの高圧水ノズル１
から噴射される高圧水の噴射領域５は、熱間鋼材４の幅
方向Ａに対して15゜程度の捻り角βをもって傾斜してお
り、その両端部は両隣りのノズル1から噴射される高圧
水の噴射領域と直接重ならないようになっている。噴射
領域が直接重ならないようにしてあるのは、高圧水同士
が干渉して衝突力が低下するのを避けるためである。こ
こで、噴射領域をずらして20〜30mm程度のオーバーラッ
プ幅６を有しているのは、幅方向に高圧水が衝突しない
領域をなくし、デスケール能力を幅方向に均一にしよう
とするためである。

【０００８】また、図６(b)で高圧水ノズル１の向き
は、熱間鋼材４の進行方向（矢印Ｂ方向）に対して、図
のように傾斜させて設けられて、その噴射角αは、高圧
水ノズル１から熱間鋼材４に下した垂線から10〜15゜ぐ
らいとなっている。これは、熱間鋼材４に衝突した高圧
水スプレー３によって剥離したスケールを、高圧水と共
に横方向に流し、熱間鋼材４の表面から除去するためで
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年鋼材の
材質を向上させるためにＳｉ、Ｃｒ、Ｎｉなどの元素を
添加した鋼材の場合、スケールが剥離しにくくなってき
ている。これら難剥離性のスケールが残存する状況を観
察すると、多くの場合、ライン進行方向に伸びた筋状の
スケールが幅方向に複数残っており、これは現状のデス
ケール装置の幅方向の均一性が不十分であることを示し
ている。

【００１０】これを解決する方法として、特開平7-1784
40号公報には、各デスケーリングパスにおいて、鋼板を
幅方向にシフトさせる方法が開示されている。この方法
によれば、デスケーリングを複数パス行うことによっ
て、スケールむらは減少するが、当該ノズル配置では図
８に示すように、元々１パス当たりのデスケール能力が
低いため、デスケーリング性の向上は期待できない。ま
た、この方法は均一性維持のため複数パスが必要なた
め、HSB（ホットスケールブレーカー）等の単方向のパ
スには適用出来ないといった問題があった。

【００１１】そこで、前述の図６に示す現状のノズル配
置で、実際に高圧水を噴射し、その状況を調べた。図７
は横流れ水の状況を示す模式図である。図中、７は横流
れ水を示し、その他の符号は図６に同じである。この図
に示すように、ノズルから噴射された高圧水スプレー３
の大部分は、対象材に衝突した後、ノズルの噴射角αの
方向に、スプレー角θの広がりをもって、対象材表面に
沿って横流れ水７として流れていき、残りの一部８は反
対方向に流れていた。噴射角α方向にノズル１ａから噴
射された高圧水は、横流れ水７ａとして隣のノズル１ｂ
の噴射領域５ｂを横切って流れていき、更にその一部７
ｄは噴射領域５ｂに沿って横方向に流れていた。

【００１２】ノズル１ｂから噴射角αと反対方向に流れ
る横流れ水８ｂは、噴射部５ａと５ｂの干渉部において
は、ノズル１ａからの横流れ水７ａの水量が圧倒的に多
いため、ほとんど認められなかった。

【００１３】本発明者らは、この横流れ水の影響を調べ
るために、実ラインの高圧水デスケール装置のデスケー
ル能力と実験室での高圧水による鉛板の壊食試験結果が
良い相関を持っているという報告（材料とプロセス、Vo
l.5, 1992, p.1510）を元に、図６に示す現状のノズル
配置で、鉛板の壊食試験を行い、壊食深さからデスケー
ル能力を調べた。

【００１４】図８は、図６に示すノズル配置の幅方向の
デスケール能力を示す図であり、図９は、単一ノズルの
デスケール能力をを示す図である。これらの図で、縦軸
は単一ノズルの値を１として評価したデスケール能力、
横軸は幅方向の位置をそれぞれ示す。

【００１５】図８から、現状のノズル配置はノズル間の
干渉部のデスケール能力が極めて劣化している上、ノズ
ル直下でも図９の単一ノズルに比べるとデスケール能力
が低下している。ここで、ノズル間の干渉部は、図７の
横流れ水７ａが隣接するノズル１ｂの噴射部５ｂを横切
る部分に対応している。また、ノズル直下のデスケール
能力が低下しているのは、図７に示す横流れ水７ｄの影
響と考えられる。

【００１６】以上のことから、図６に示される従来技術
のノズル配置は、高圧水の横流れ水が、隣接するノズル
から噴射された高圧水のデスケール能力を劣化させてい
るため、幅方向に不均一で、高圧水ノズルが持つ本来の
デスケール能力が発揮できていないことが明らかとなっ
た。

【００１７】また、実開平5-84406号公報には、幅方向
に隣接するノズルの噴射角を変える方法が開示されてい
る。この方法は、例えば図１０に示すように、ノズル１
ａの噴射角を0゜、ノズル１ｂの噴射角を15゜程度にす
ることにより、ノズル１ａから噴出された高圧水のう
ち、ノズル１ｂの噴射領域５ｂ方向に流れる横流れ水７
ａの流量を減少させることによって、噴射領域５ｂに及
ぼす影響を減じようとするものである。

【００１８】これは、図７の現状の配置方法において、
ノズル１ａの噴射角を変えて、横流れ水７ａの流量を減
じようとすることと同じである。図１１は、図７に示す
ノズル配置の幅方向のデスケール能力をを示す図であ
る。図中の符号等は図８に同じである。この図から、前
記従来技術（図７）の配置方法によるデスケール能力
（図８）に比べれば、干渉部のデスケーリング能力の劣
化は減じられているものの、幅方向の均一性はまだ不十
分である。

【００１９】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたもので、熱間スラブや熱間圧延鋼板などの熱間鋼
材の高圧水デスケーリングに於いて、隣接するノズル間
の干渉を完全に解消し、幅方向に均一で、高いスケール
剥離能力を有するデスケール装置を提供することを目的
とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、熱間
鋼材の表面に高圧水を噴射することにより熱間鋼材の表
面のスケールを除去するデスケール装置に於いて、ライ
ンの幅方向に複数個配列された高圧水ノズルの噴射方向
が、交互にライン入側方向と出側方向に傾けて設定され
ていることを特徴とするデスケール装置である。

【００２１】高圧水ノズルの噴射方向を、１本置きにラ
インの進行方向と反対方向に交互に配置することによっ
て、高圧水スプレーが熱間鋼材に衝突した後の横流れ水
が、隣接するノズルから噴射された高圧水スプレーの噴
射領域に干渉することが抑制される。これによって、隣
接するノズルのデスケール能力の劣化を防ぎ、幅方向に
均一で、高いデスケール能力が得られる。

【００２２】これは、隣接するノズルの噴射された高圧
水スプレーが、各々ラインの入側方向と出側方向に傾い
ていることによって、大部分の横流れ水が隣接する高圧
水スプレーの噴射領域とは反対の方向に流れ、互いに干
渉しないためである。

【００２３】それでも、横流れ水の一部は噴射方向を傾
けた方向とは反対の方向にも流れており、この水流が隣
接するノズルの噴射部に干渉する恐れがある。これは噴
射角α₁、α₂をほぼ同じに設定しておくことにより、こ
れら両者の水流が打ち消し合い、噴射領域への干渉がな
くなる。

【００２４】図４は、本発明の横流れ水の状況を示す模
式図である。図中、１は高圧水ノズル、２は高圧水ヘッ
ダー、３は高圧水スプレー、４は熱間鋼材、５ａは噴射
部、７は横流れ水、αは噴射角をそれぞれ示す。

【００２５】噴射角α₁とα₂の差が小さい場合は、この
図に示すように噴射部５ａと噴射部５ｂの間に水流の干
渉膜が形成され、水流は各ノズル間の隙間を通って、ラ
インの入側方向と出側方向の各々の方向に流出する。従
って、高圧水の噴射部５ａ、５ｂは、高圧水の横流れ水
７の影響を受けず、幅方向に渡って均一で高いデスケー
ル能力を得ることが可能となる。

【００２６】請求項２の発明は、高圧水ノズルのライン
入側方向または出側方向に設定された噴射角がいずれも
5゜以上30゜以下であることを特徴とする請求項１記載
のデスケール装置である。

【００２７】噴射角α₁、α₂の設定範囲は、剥離したス
ケールを横方向に流し、熱間鋼材の表面から除去するた
めに設定されている。噴射角αが5゜未満では剥離スケ
ールの除去効果が不十分である。また、噴射角αが30゜
を越えるとデスケール効果が極端に低下する。

【００２８】請求項３の発明は、ライン入側方向の噴射
角と出側方向の噴射角との差が10゜以下であることを特
徴とする請求項１記載のデスケール装置である。

【００２９】前述の隣接するノズルによる横流れ水の干
渉について更に検討した結果、隣接するノズルにより発
生する反対方向の水流の影響は、噴射角α₁とα₂の差が
小さい場合は無視できることを見いだした。

【００３０】前述の横流れ水７の挙動に対する噴射角の
影響について検討すると、噴射角α ₁とα₂の差を10゜以
内にすることにより、横流れ水の影響が完全に除去され
ることがわかった。この場合、隣接するノズルの噴射領
域の間に上記の干渉膜が形成され、一方の横流れ水が他
方の噴射部に影響を及ぼさせないためである。

【００３１】噴射角α₁とα₂の差が10゜よりも大きい場
合は、それぞれの噴射領域の間において干渉膜が不安定
となる傾向が見られた。これは、噴射角α₁とα₂の差が
大きくなると双方のノズルの横流れ水の強さが不均衡と
なり、干渉膜が十分に形成されないためと考えられる。
その結果、噴射角の小さなノズルから噴出される横流れ
水の水量が支配的となり、噴射角の大きなノズルの噴射
部に流れ込み、干渉部が発生するので、デスケール能力
を劣化させることになる。

【００３２】請求項４の発明は、高圧水ノズルのライン
の進行軸に対する捻り角βが30゜以下であることを特徴
とする請求項１記載のデスケール装置である。

【００３３】高圧水ノズルのラインの進行軸に対する捻
り角βは30゜以下であることが望ましい。これは、捻り
角βに角度を持たせるとラインの幅方向にスケールを飛
ばすことができ、剥離スケールの除去効果が大きくなる
ものの、βが30゜を越えると１本のノズルの幅方向の噴
射幅が短くなり、幅方向全長をカバーするためにノズル
の数を多くすることが必要になり、非経済的だからであ
る。

【００３４】請求項５の発明は、請求項１ないし請求項
４記載のデスケール装置を用いて、熱間鋼材の表面のス
ケールを除去するデスケール方法である。

【００３５】この発明により熱間鋼材の表面のスケール
が、幅方向に均一に除去できる。詳細な作用は、前述の
請求項１ないし請求項４の説明に記載したとおりであ
る。

【００３６】

【実施の形態】図１は本発明の実施の形態の一例を示す
配置図である。図中、１は高圧水ノズル、２は高圧水ヘ
ッダー、３は高圧水スプレー、４は熱間鋼材、５は高圧
水スプレーの噴射領域、６はオーバーラップ幅、７、８
は横流れ水、αは噴射角、θはスプレー角をそれぞれ示
す。

【００３７】高圧水ノズル１は、高圧水ヘッダー２に取
り付けられ、その方向は一個置きにラインの入側方向１
ａと出側方向１ｃに傾けて交互に設置されている。高圧
水スプレー１の噴射領域５ａと５ｃは、オーバーラップ
幅６で一部オーバーラップしており、熱間鋼材４の幅方
向に噴射領域が連続するようになっている。

【００３８】この例の場合、横流れ水８ａ、８ｃはそれ
ぞれノズルの噴射角αに応じて、一個置きに交互に反対
方向に飛んでいくため、隣接するノズルの噴射領域５
ｃ、５ａに影響を及ぼすことはない。なお、この図の高
圧水ノズル１は、フラットスプレーノズルを用いた例で
あり、実施にあたってはこの型のノズルを用いることが
望ましいが、同様の機能を持つ別の型のノズルでも差支
えないことは言うまでもない。

【００３９】なお、高圧水ノズルとしてスリットノズル
を用い、ラインの進行方向に向いたノズルの噴射領域
と、反対方向に向いたノズルの噴射領域の両方を合わせ
て熱間鋼材の幅方向全体をカバーすることにより、少な
いノズルで熱間鋼材の幅方向全体に渡ってむらの無いデ
スケール能力が得られることはいうまでもない。

【００４０】また、高圧水の噴射圧力は100kg/cm²以上
が必要で、可能な限り高い方がよい。ノズルの先端と熱
間鋼材の距離は出来るだけ近づけた方がデスケール能力
は向上する。

【００４１】

【実施例】以下、本発明を実施例を参照して説明する。
図２は本発明と比較例による鉛板の壊食試験結果を示す
平面図である。図中、５は高圧水スプレーの噴射領域、
６はオーバーラップ幅、７は横流れ水、１０は非壊食部
分をそれぞれ示す。

【００４２】壊食試験の条件は、本発明によるノズル配
置にした２本のノズルを用いて、板厚5mmの純鉛板を壊
食させた結果である。鉛板はノズルの噴射位置を0.6mpm
の速度で10回往復移動させて、壊食深さを評価した。こ
の時の条件は、ノズルのスプレー角θ=25゜、水量1.0 l
/sec、噴射圧力170kg/cm²、ノズル高さ300mm、噴射角α
₁=15゜、α₂=15゜、捻り角β=0゜であった。

【００４３】ノズルの間隔を変化させて、オーバーラッ
プ幅６の影響を調べた。実験条件は、(a)は噴射部分が2
0mm オーバーラップしている場合、(b)は噴射部分のオ
ーバーラップがゼロの場合、(c)は噴射部分が20mm離れ
ている場合、の３条件である。実験の結果、(c)の条件
では、高圧水スプレーが噴射されていない領域に非壊食
部分１０が残ったが、(a)、(b)の条件では幅方向にむら
無く鉛板は壊食されていた。

【００４４】図３は本発明のデスケール能力の分布図で
ある。幅方向のデスケール能力は完全に均一で、その値
は単一ノズルの値と同等であった。したがって、本発明
によれば横流れ水の影響はなく、噴射部分のオーバーラ
ップ部分がゼロ以上であれば、幅方向にむら無く均一な
壊食能力が得られることが確かめられた。

【００４５】表１は、本発明によるノズル配置と従来の
ノズル配置で、高圧水による鉛板の壊食試験を行い、壊
食むらの有無を調べた結果である。この時の条件は、ノ
ズルのスプレー角θ=40゜、ノズル高さ150mm、水量1.1l
/sec、噴射圧力200kg/cm²であった。

【００４６】

【表１】

【００４７】この表より、本発明例はいずれの条件でも
壊食にむらはなく、幅方向に均一であることが確かめら
れた。これに対して、比較例のNo.11、12のように、ノ
ズルは交互に配置しても、オーバーラップしていない場
合はむらが発生した。また、図６に示したような従来の
配置方法Bでは、いずれの条件でもむらが発生した。

【００４８】図５は、図１に示した本発明によるノズル
配置によって、厚板の製造ラインのＨＳＢノズルを設置
したときと、図６に示した従来の設置方法との比較をス
ケール疵の手入れ率により示したものである。このとき
の条件は、ノズルのスプレー角θ36°、水量1.8l/s、噴
射圧力170kg/cm²、ノズル高さ150mm、ノズルピッチ100m
m、噴射角α₁=15°、α₂=15゜、捻り角β=0°であっ
た。

【００４９】この結果、スケール疵の手入れ率は、本発
明は従来法の１／３以下に減少し、残存スケールによる
表面疵の発生が減少したことが分かった。特に従来観察
された筋状の残存スケールは認められなかった。これ
は、本発明のノズル配置が従来法に比べ、デスケール能
力にむらが無く、向上していることを示している。

【００５０】なお、ここに示した実施例は、本発明の一
例に過ぎず、この実施例によって本発明の範囲を限定す
るものではない。また、高圧水を利用したデスケール装
置であれば、熱間鋼材以外の他の分野にも適用できるこ
とは言うまでもない。

【００５１】

【発明の効果】本発明により、デスケール装置に於い
て、高圧水スプレーが熱間スラブや熱間圧延鋼板などの
熱間鋼材に衝突した後の横流れ水が、隣接するノズルか
ら噴射された高圧水スプレーの噴射領域に干渉すること
がなくなる。従って、隣接する高圧水スプレーのデスケ
ール能力が劣化することを回避でき、幅方向に均一でか
つ高いデスケール効果が得られる。その結果、スケール
性表面疵の発生を防止すると同時に、スケールむらに起
因する材質むらも防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態の一例を示す配置図である。

【図２】鉛板の壊食試験結果を示す平面図である。

【図３】本発明のデスケール能力の分布図である。

【図４】本発明における横流れ水の状況を示す模式図で
ある。

【図５】厚板のスケール疵手入れ率を比較した図であ
る。

【図６】従来技術のデスケール装置の一例を示す配置図
である。

【図７】従来技術のノズル配置での横流れ水の状況を示
す模式図である。

【図８】従来技術のノズル配置でのデスケール能力分布
を示す図である。

【図９】単一ノズルのデスケール能力分布を示す図であ
る。

【図１０】別の従来技術の横流れ水の状況を示す模式図
である。

【図１１】従来技術によるノズル配置のデスケール能力
分布を示す図である。

【符号の説明】

１高圧水ノズル２高圧水ヘッダー３高圧水スプレー４熱間鋼材５高圧水スプレーの噴射領域６オーバーラップ幅７、８横流れ水 α 噴射角

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間鋼材の表面に高圧水を噴射すること
により熱間鋼材の表面のスケールを除去するデスケール
装置に於いて、ラインの幅方向に複数個配列された高圧
水ノズルの噴射方向が、交互にライン入側方向と出側方
向に傾けて設定されていることを特徴とするデスケール
装置。
【請求項２】高圧水ノズルのライン入側方向または出
側方向に設定された噴射角がいずれも5゜以上30゜以下
であることを特徴とする請求項１記載のデスケール装
置。
【請求項３】ライン入側方向の噴射角と出側方向の噴
射角との差が10゜以下であることを特徴とする請求項１
記載のデスケール装置。
【請求項４】高圧水ノズルのラインの進行軸に対する
捻り角βが30゜以下であることを特徴とする請求項１記
載のデスケール装置。
【請求項５】請求項１ないし請求項４記載のデスケー
ル装置を用いて、熱間鋼材の表面のスケールを除去する
デスケール方法。