JPS5831247B2 - 熱間圧延鋼板のデスケ−リング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱間圧延鋼板のデスケーリング装置に係り、
スケールの剥離性の向上、水供給用ポンプ動力の低減を
目的とした、特に２次スケール用デスケーリノグ装置の
提供に関する。

従来、熱間圧延中に生成する２次スケールのデスケーリ
ング装置として、一般にスプレィ状の高圧水の噴射が行
なわれている。

この場合、スケールの剥離性を向上させるために、噴射
圧力の増大（初期のミルラインでは１００ ’ｆ／／Ｃ
ｍｓ最近では１５０Ｋｇ／（：ａが一般的である）或い
は、スプレィ帯列数の複数化（最高４列の例もある）が
行なわれているが、２次スケールの剥離に対して如何程
効果的であるか明確ではない。

この状況下で、昨今のエネルギー事情の悪化に伴なって
、省電力を考慮した効率的なデスケーリング装置の必要
性が高まっており、圧力、流量等のポンプおよびノズル
条件の見直しが行なわれつつある。

例えば、生産量２０゛万ｔｏｎ ７月の熱延工場の例を
採ればデスケーリングのためのポンプ電力費は全体（熱
延工場冷却水用ポンプ電力量）の４０％も占める場合が
ある。

第１図は、従来のホットストリップラインのデスケーリ
ング装置を示すもので、加熱炉後の１次スケールを除去
するデスケーリング設備１と、熱間圧延鋼板２の仕上圧
延設備３に到る間での２次スケールを除去するデスケー
リング設備４とが配設され、各デスケーリング設備１，
４に対し、１８０Ｋｇ／ｃｒＡｘ５１０ｒｒｒ／ｈ２（
３０００Ｋｗ）×４台のデスケーリング用ポンプ５〜８
が設けられ、アキュムレータ（１０ｍ２Ｘ １５５Ｋｇ
／ｃ４） ９を介して各デスケーリング設備の夫々ヘッ
ダーＡ〜Ｇに配管接続されている。

上記の如きデスケーリング設備と同種の先願特許として
は、特開昭４８−３８２４２号や特開昭５４−１６２６
３１号が見られるが、いずれもスケールきず対策として
の２次スケールの剥離方法であり、噴出流として多量の
水を使用する従来手段を示すもので、水量に比してスケ
ールの除去効率は低いものである。

即ち、特開昭４８−３８２４２号公報に記載されたもの
は、スケールを浮揚させるために、１０Ｋｑ ／ｃｒＡ
以下の低圧水流ジェット群による低圧スプレィ流を噴射
させるものであるが、これには、かなりの高圧と多量の
水が必要となるため、完全な省力化を達成することがで
きない。

本発明は斯る従来の諸点に鑑み、鋭意創成されたもので
あり、その目的とする所は、スクールの剥離性に対して
現状、あるいは現状以上の効果（能力）を有し、かつポ
ンプ動力は現状以下にするための効率的なデスケーリン
グ装置の実現にある。

上記目的を達成するため、本発明は、スプレィ流にかえ
てラミナー流を用いてスケールを剥離させ、その後、ス
プレィ流により該スケールを噴射清掃する点に特徴を有
する。

本発明においては、スプレィ流とラミナー流は区別して
用いられており、以下のように定義される。

′スプレィ流とは、「水を加圧してノズルから噴出する
とき連続噴流以上の流速では液流は破断し、液滴群とな
って固体面に衝突する。

」このような噴流をスプレィ流という。

ラミナー流とは、「水を加圧してノズルから噴出し、水
噴流を作った時、噴流の出口流速が比較的低い時は平滑
な層流噴流を形成する。

」この噴流をラミナー流という。

以下、本発明の理解を容易とするため、先ず、スケール
の剥離性に及ぼすスプレィ噴流条件の影響を具体的な第
１基礎実験に基づき説明すると、第２−ａ図は、代表的
な鋼種を用い熱間圧延仕上圧延前の２次スケールを想定
し、実験室的に生成したスケールの剥離性に及ぼす各種
フラットノズルＡ−Ｄによるスプレィの噴射圧力Ｐｏと
試験片単位当りの流量ｑＯの関係を調べた結果を示した
ものである。

ここで用いたフラットノズルはデスケーリング用ノズル
として市販されているものと同等である。

実験条件は通板速度１．４ｍ／ｓｅｅ、スケール厚み〜
７０μ扉であり、冷却開始温度は１１００’Ｃとした。

又、図中の○×印はスプレィ流を１回噴射した直後のス
ケールの剥離状態を観察した結果を示し、◎印のある針
線部類域は、十分な剥離状態が得られた範囲を示してい
る。

図からスケールを完全に剥離させるのに必要な最小の噴
射圧力Ｐ Ｏ（’９／ｃｎｉ ）とｑｏ（ｌ／ｍｎ、ｍ
）には、 の関係のあることが解る。

第２−ｂ図は、長円吹ノズルＥ、Ｆによる同様の結果を
示すもので、上記第２−ａ図と第２−ｂ図に於て、ノズ
ルＡとノズルＥ１ノズルＣとノズルＦは噴射圧力Ｐｏ及
び試験片単位当りの流量ｑｏの関係を同等にしである。

従って、夫々のノズル間の相違はスプレィの試験片に対
する直接噴射面積（又は流量密度）が異なっている。

この場合のＰｏとｑｏには、 と表わされる。

たたしＣ１は定数である。即ち、■式の意味するところ
は、剥離限界条件（スケールを完全に剥離させるに必要
な最小０賞射圧と流量）がスプレィ噴流に基づく衝突力
にほぼ依存していることを示している。

更に、実験に用いたフラットスプレィは衝突面積は、は
ぼ同等が条件であるため上述の結果は又、衝突圧カ一定
という関係を示している。

第３図は、上述の関係の実験結果であり、スプレィ噴流
による衝突圧力の実測値と剥離状況を示している。

図から完全剥離に要求される最小の衝突圧としては０．
０４〜０．０６ Ｋｙ／ｃｒＡ程度である。

一般に、水流によるスケールの剥離過程は、水冷時のス
ケール−地鉄界面での熱応力若しくは／及び水流の持つ
力が作用して剥離性を決定している。

上述の実験結果からだけでは、熱応力あるいは機械的応
力のいずれが剥離性を支配しているかは明らかでないが
、２次スケールを１回のスプレィ噴射で完全剥離させる
ための限界の条件は噴流の衝突力で整理されることが解
かる。

第４− ａ図、第４−ｂ図は、上記第１基礎実験に於て
、スプレィ流を２回噴射した直後のスケールの剥離状態
を示し、この場合の噴射時間間隔は約２秒である。

１回の噴射直後の結果に比べてスケールを完全に剥離さ
せるのに必要な最小の噴射圧力・流量は低くなり、次式
で表わされる。

Ｐｏ” 、 ｑ ｏ＝１．５〜２．０７７ ットノズル
ノ場合ｐｏＯ，５、ｑｏ＝２．０〜３．０長円吹ノズル
の場合又、その時の衝突圧Ｐｉｍｐは０．０２〜０．０
３Ｋｇ／ ※※ｃｒＡであった。

即ち、１回目の噴射で残存する２次スケールに、ブリス
タの成長若しくは合体が起るために２回目の噴射での完
全剥離を容易にしていると考えられる。

以上の第１基礎実験結果から、２次スケールの剥離性は
噴流によるスケール表面での衝突圧力に依存しており、
更に完全剥離に必要な最小の衝突圧力はスケールの性状
に影響されることが明らかになった。

スケール性状としては特に水流噴射直前のスケール内で
のブリスタの発生状態が重要となり、ブリスタの成長合
体が進んだスケールの剥離に必要な衝突圧（′！Ｊ」＼
さくなる。

一方、ブリスタの生成、成長は鋼板表面の冷却性に依存
すると考えられることから、次に、スプレィ流よりも局
所的な冷却能の大きなラミナー流によるスケール剥離の
第２基礎実験を行なった。

その結果を表１として下記する。

ラミナー流としては円柱状ラミナー及び平板状ラミナー
を用いた。

円柱状ラミナー流では噴流の衝突点及びその周辺で明瞭
なスケールの浮揚あるいは剥離がみられる。

その影響部としてはう□ナー噴射径りの約４倍であった
。

一方、スリットラミナー流の場合には、スリット巾に対
応する試験片の表面で、容易にスケールの剥離が行なえ
た。

以上の結果から、う□す一流は、スプレィ流ニ比べ、ノ
ズルの噴射圧（若しくは噴射速度）が小さいにも拘らず
衝突点近傍での２次スケールの浮揚あるいは剥離が容易
に行なえることが明らかになった。

更にラミナー流の優位性を、第１４図に基づき詳述する
。

第１４図は、スプレィ流とう□す一流の剥離限界を示す
前記基礎実験の結果をグラフにしたものであるが、これ
によれば、ラミナー流の浮揚剥離限界は、スプレィ流に
比べ飛躍的に低圧、低水流側に移行していることが判る
。

従って、本発明は、スプレィ流よりもすぐれたラミナー
流を用いることにより首記目的を達成せんとする。

以上説明した第１・第２基礎実験結果をもとに本発明を
実機デスケーリング装置へ適用した場合を説明すると、
先ず第５図と第５− ａ図を参照すれば、圧延機１０人
側から、圧延鋼板１１の進行方向（図中矢印方向）後方
（前段）にラミナー流供給装置１２が設けられ、該供給
装置１２は０．１’ｆ／ｃｒＡ以下の円柱状ラミナー流
１３を供給するものである。

又、上記圧延機１０と該ラミナー流供給装置１２間には
スプレィ噴射装置１４が設げられ、該噴射装置１４はラ
ミナー流１３を供給された圧延鋼板１１上にＩＫｔｉ／
ｃｄ以上のスプレィ流１５を噴射する。

そして、ラミナー流１３により、圧延鋼板１１上面に生
成した２６次スケールをその地鉄から浮き上がらせ剥離
状態にし、その後のスプレィ流１５ではこの剥離状態の
スケールを吹き飛ばすのである。

次に、第６−ｂ図に示すデスケーリング装置を参照すれ
ば、圧延機１０人側の前段に二種のラミナー流供給装置
が設けられ、夫々円柱状ラミナー流１３ａと、平板状ラ
ミナー流１３ｂを供給する。

又、これらラミナー流供給装置１２の後段に図外スプレ
ィ噴射装置１４が設けられる。

上記円板状ラミナー流の場合、飯山方向に対する配列ピ
ッチは単一流の基礎実験のスケール浮揚影響部を考慮し
て、ノズル口径りの４倍以下が好ましい。

又、ノズル径り及びノズル高さＨはラミナー流の安定し
た流れの得られる条件のレイノズＤ ル数（Ｒｅ ＝ −Ｖ ：流速、シ：動粘性係数）がν １．５Ｘ１０’〜２．０Ｘ１０’ の範囲で、Ｈ＝５０
Ｄ＋４９０ （闘） 以下となることが好ましい。

圧延鋼板の進行方向に対するノズル配置は一列（−ヘッ
ダー）で十分であるが、剥離ムラの発生を防ぐ意味から
複数列の配置としてもよい。

平板状ラミナー流の場合には、スリットの長手方向は圧
延鋼板１１の進行方向と略直交するように配置される。

一方、スプレィ噴射装置１４からのスプレィ流１５の条
件としては、前段のラミナー流１３によって浮揚あるい
は剥離した２次スケールを吹きとばす力が必要となる。

その為の噴流による衝突圧力は、４〜６ Ｘ １０−２
に９／ｃｒｔｔ以上が好ましく市販のデスク−リング用
フラットノズルでは、ＰＯｏ・５Ｘｑｏ＝３〜４、長円
吹ノズルでは、ＰＯｏ・５×ｑＯ−５〜６の条件で実現
し得る。

もつともこれは市販のノズルを用いようとしたためであ
り、実際は、もつと低い衝突圧力でスケールを吹きとば
すことができる。

第８図乃至第１３図は、ラミナー流供給装置１２の一実
施例を示すもので、ホットストリップライン上の圧延鋼
板１１上方で、該鋼板１１の進行方向に直交する軸心水
平の主管１６と、倒立Ｕ字状に折曲され一端が上記主管
１６の頂部に内通状に固着され他端が主管１６の径方向
側方に位置せしめられたラミナー流用供給ノズル１７群
とで主構成され、図例では相隣るノズル１７のラミナー
流供給孔１８は、主管１６の異側方に交互に配設され、
圧延鋼板１１の巾方向に二列の円柱状ラミナー流とされ
ている。

又、上記主管１６は固定側の水供給源配管１９と水量調
整弁２０、開閉弁２１及びフレキシブル管２２を介して
連結され、主管１６は固定側のサポート体２３に縦軸回
り回動自在に枢支されると共に、上記した圧延鋼板１１
上方のラミナー流供給位置と、圧延鋼板１１側方位置に
固定自在とされている。

２４は下部スプレィ噴射装置で、圧延鋼板１１下方で、
該鋼板１１の進行方向に直交する軸心水平のスプレィ主
管２５と、該主管２５の頂部から傾斜方向上方へ突設さ
れたスプレィノズル２６群とで主構成され該スプレィ主
管２５も上記水供給源配管１９に連結されている。

上記実施例によれば、まず生成した２次スケールをラミ
ナー流により地鉄から浮き上がらせ剥離状態とし、その
後のスプレィ流で剥離状態のスケールを吹きとばす構成
とした。

これに対し、従来の方法はすべてにわたってスプレィ流
を用いてスケールの剥離・清掃を行なうものであり、こ
の点において本発明は、従来のものと異なる。

これハ単なる構成上の相違にとどまらず、ラミナー流と
スプレィ流とでは、スケールの剥離のメカニズムが異な
る点において大きな差異を呈する。

即ち、スプレィ流では、スケールの部分的な浮上りを生
じさせ、次にその部分を水流ジェットによって破壊させ
て剥離を行なうものである。

これに対し、ラミナー流においては、スクールを地鉄か
ら完全に浮揚状とし、かつ内力により破壊に至らしめる
ものであり、噴流による外力によす破壊させるものでは
ない。

ラミナー流においては、その熱伝達係数が、スプレィ流
に比べ約３０〜４０％太きいため、スケールの冷却速度
勾配は極めて大きく、従ってスケールと地鉄との収縮率
の差により、スケールは地鉄より完全に剥離し、この完
全剥離は少量のラミナー流において達成できる。

しかし、スプレィ流では、熱伝達係数が小さいため多量
の冷却水を必要とし、それによっても完全剥離に至るに
充分な収縮率の差を生じず、従って破壊させるために、
高圧かつ多量のスプレィ流を必要とする。

このことは、第１４図からも推認される。

従って、う□す一流を用いた上記実施例は、従来スプレ
ィ流で多量の水を消費していたことに比し、第１に効率
よくスケール除去が達成され、かつ、第２にポンプ動力
の低減がなされて省電力の効果が発揮されたのである。

この第２効果をより具体的に説明すれば、いまデスケー
リング能力をＦ１ポンプ電力費をＷとして夫々次式で表
わされるものとする。

Ｆ＝Ｐｏ０°５ 、ｑ 。

Ｗ＝Ｃ２（Ｐｏ−ｑｏ） 従来のデスケーリングのスプレィ流による噴流条件では
、前記第２−ａ図に示したフラットノズルＣを例に採れ
ば、噴射圧力ＰＯ及び流量ｑｏ間に第７図の如き関係が
ある。

この場合のＦと前記第２図の実験による完全剥離限界Ｆ
米（衝突圧力０、０４〜０．０６ Ｋｆ／ｃｒＡの場合
）の比Ｆ／Ｆ米は２７〜３７となり、かなりの安全係数
がみこまれている。

Ｆを一定として省電力を図るためには、第７図の■の方
向（ｐＯ・’Ｘｑｏ＝１１０の噴射圧力減少方向）で達
成されるア１、流量が増加するために、ポンプ能力か或
は水処理設備等の制約を考慮する必要があり、実質的な
省電力、省エネルギーは実現し難い。

一方、第７図の＠の方向（Ｐ”ｘｑ。

Ｃｏｎ５ｔの噴射圧力減少方向）で流量の減少もなされ
、容易に省電力は達成されるが、Ｆが低下しＦ／Ｆ米も
低下することとなる。

しかし、上記実施例においては、前段においてラミナー
流を用いるため、後段のスプレィ流の完全剥離限界は衝
突圧力０．０２〜０．０３ Ｋｑ／ｃｒＡとなるためＦ
米を低下させることができ、よってスプレィ流のＦを低
下させてもＦ／Ｆ米を従来と同等にすることが可能であ
り、容易に省電力が達成される。

−例として、従来と本発明の各種数値を比較すれば、次
の如くである。

而して、上記表２の電力費Ｗを比較すれば、６４％の省
電力が達成されたのである。

尚、ラミネー流では低圧ポンプを使用するか、又は単に
水道配管に接続するために、消費電力としては後段のス
プレィ流に比べ無視し得る程度となる。

尚本発明は、上記実施例に限定されるものではない。

以上詳述した如く、本発明によれば、前段においてラミ
ナー流を用いることにより、スプレィ流を用いるものに
比して、低圧かつ少量の冷却水により、スケールを完全
剥離させることができ、従って後段のスプレィ流は、ス
ケールを噴射清掃するだけの容量とすることで足り、省
エネルギ化が達成され、全体として効率的なデスケーリ
ング装置となるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のデスケーリング装置を示す説明線図；以
下は本発明の実施例を示し、第２−ａ・２−ｂ図は１回
スプレィ噴射によるスプレィ条件とスケール剥離の関係
を示す説明図、第３図はスプレィ噴流による衝突圧力と
２次スケールの完全剥離限界の関係を示す説明図、第４
− ａ・４−ｂ図は２回スプレィ噴射によるスプレィ条
件とスケール剥離の関係を示す説明図、第５図はデスケ
ーリング装置の全体簡略図、第６−ａ・６−ｂ図はラミ
ナー流とスプレィ流を夫々供給する異種の組合せを示す
平面簡略図、第７図はデスケーリング装置と従来装置と
の効果比較説明図、第８図はラミナー流供給装置を示す
正面図、第９図は第８図の平面図、第１０図は第８図の
Ｘ−Ｘ線矢視側面図、第１１図は第８図のＸＩ−ＸＩ線
矢視断面図、第１２図は第８図の■−■線矢視断面図、
第１３図は第８図のｘｍ−ｘｍ線矢視断面図、第１４図
はスプレィ流とラミナー流の比較を示す説明図である。 １１・・・圧延鋼板、 １２・・・ラミナー流供給装置、 １３・・・ラミナー流、１４・・・スプレィ噴射装置、
１５・・・スプレィ流。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 圧延鋼板上面に、噴射圧００ｌＫり／ｃｄ以下で層
   流噴流を形成するラミナー流を供給し、スケールを地鉄
   から剥離状にするラミナー流供給装置を設けると共に、
   該ラミナー流供給装置から圧延鋼板の進行方向前方で、
   上記ラミナー流により剥離した圧延鋼板上のスケールを
   、衝突圧力０．０６に９／ｃｄ以下で液滴群を形成する
   スプレィ流により噴射清掃するスプレィ噴掃装置を設け
   たことを特徴とする熱間圧延鋼板のデスケーリング装置
   。