WO2016151825A1 - 金属線材のデスケーリング方法及び装置 - Google Patents

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WO2016151825A1
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metal wire
self
nozzles
cleaning
mixture
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PCT/JP2015/059259
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聡志 中野
茂洋 山根
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株式会社神戸製鋼所
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    • B21B45/08—Devices for surface or other treatment of work, specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, metal-rolling mills for de-scaling, e.g. by brushing hydraulically
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
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    • B24C1/086—Descaling; Removing coating films
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24C3/12—Apparatus using nozzles
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    • B24—GRINDING; POLISHING
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    • B24C5/00—Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/02—Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
    • B24C5/04—Nozzles therefor

Definitions

  • the present invention relates to a metal wire descaling method and apparatus.
  • a hot rolling apparatus for producing a metal wire such as a strip steel wire from a slab such as a billet includes, for example, a heating furnace, a rough rolling mill, a finish rolling mill, a pinch roll, and a winder, which are arranged in order from the upstream side.
  • the slab is heated in the heating furnace and continuously rolled, then becomes a wire, and is wound in a coil shape by the winder.
  • An oxide scale such as an oxide film adheres to the surface of the metal wire wound up in this way.
  • the manufactured metal wire may be subjected to drawing using a wire drawing die for the purpose of improving dimensional accuracy and mechanical properties. In this case, it is necessary to perform descaling to remove the oxide scale before the drawing process.
  • pickling is widely used for descaling metal wires.
  • Pickling is a method of descaling a metal wire wound in a coil shape by immersing it in an acid bath, which can efficiently remove various oxide scales by optimizing the type, concentration and temperature of the acid. (For example, see Patent Document 1).
  • a blasting descaling that unwinds a coiled metal wire, stretches it in a straight line, and causes hard particles to collide with the surface of the running metal wire at high speed for descaling. is there.
  • a representative example is shot blasting in which spherical particles are projected onto the surface of a metal wire by centrifugal force of an impeller (see, for example, Patent Document 2).
  • Patent Literature 3 discloses a wet honing device as a device for polishing, in which a mixture (slurry) in which water and hard particles are uniformly mixed is jetted onto a workpiece by compressed air.
  • the descaling by pickling disclosed in Patent Document 1 is not preferable because it involves costs such as disposal of spent acid and contamination of the work environment by evaporation of the acid.
  • the shot blast disclosed in Patent Document 2 has problems such that the oxide scale that is thinly adhered to the ground iron cannot be completely removed, and that broken particles pollute the work environment.
  • JP 2010-222602 A JP 2000-33417 A JP-A-2-167664
  • An object of the present invention is to provide a descaling method and apparatus capable of effectively removing oxide scale while suppressing contamination of the work environment.
  • the present inventors have achieved a technique similar to the technique described in Patent Document 3, that is, a technique for injecting a mixture containing water and hard particles onto the surface of a workpiece (hereinafter referred to as “wet”). It has been conceived to be applied to descaling of metal wires. This technique makes it possible to effectively remove the oxide scale on the surface of the metal wire while suppressing contamination of the work environment due to generation of dust and the like. However, this technique involves the following new problems.
  • the metal wire is transported with at least the slurry and scale debris adhered between the wet blasting process and the cleaning process.
  • slurry or scale debris may be pushed in.
  • a plurality of nozzles capable of injecting water at a plurality of positions different from each other in the circumferential direction of the metal wire around the metal wire, and a mixture containing water and hard particles respectively from the plurality of nozzles Spraying the surface of the metal wire onto the surface of the metal wire.
  • the plurality of nozzles include a plurality of self-cleaning nozzles.
  • Each self-cleaning type nozzle ejects the mixture in a direction in which the injection angle ⁇ is 90 ° or less, thereby removing foreign matters generated by the injection of the mixture and generated on the surface of the metal wire by the injection of the mixture.
  • the jetting angle ⁇ is an angle formed by a central axis of jetting the mixture from the self-cleaning nozzle and a vector indicating the transport direction starting from an intersection of the central axis and the surface of the metal wire. .
  • an apparatus for descaling the surface of a metal wire a transport device for transporting the metal wire in a transport direction along its axis, each spraying a mixture of water and hard particles.
  • a plurality of nozzles each of which is disposed at a plurality of different positions in the circumferential direction of the metal wire around the metal wire, and a mixture containing water and hard particles from each of the plurality of nozzles.
  • the plurality of nozzles include a plurality of self-cleaning nozzles.
  • Each self-cleaning type nozzle ejects the mixture in a direction in which the injection angle ⁇ is 90 ° or less, thereby removing foreign matters generated by the injection of the mixture and generated on the surface of the metal wire by the injection of the mixture.
  • the jetting angle ⁇ is an angle formed by a central axis of jetting the mixture from the self-cleaning nozzle and a vector indicating the transport direction starting from an intersection of the central axis and the surface of the metal wire. .
  • FIG. 19 schematically shows a surface treatment facility 2 to which the descaling method and apparatus are applied.
  • the metal wire W supplied to the surface treatment equipment 2 is produced from a raw material of a billet or other cast slab by a hot rolling apparatus (not shown).
  • the hot rolling apparatus includes, for example, a heating furnace, a rough rolling mill, a finish rolling mill, a pinch roll, and a winder, which are arranged in order from the upstream side in the transport direction of the metal wire W.
  • the slab is heated in the heating furnace and continuously rolled in the rolling mills, then becomes a metal wire W, and is wound in a coil shape by the winder.
  • the metal wire W wound in a coil shape in this way is supplied to the surface treatment facility 2.
  • an appropriate treatment is performed on the metal wire W, and this treatment includes descaling for removing oxide scale on the surface.
  • the surface treatment facility 2 includes a supply stand 3 on which a coil material before wire drawing is disposed, and a descaling unit 1 that performs descaling on a metal wire W unwound from the supply stand 3. And a winding device 5 that winds up the metal wire W from which the oxide scale has been removed by the descaling unit 1.
  • the winding device 5 constitutes a conveying device that conveys the metal wire W in the conveying direction along its axis, and the conveying device and the descaling unit 1 constitute a descaling device.
  • a straightening straightener 6 that straightens the metal wire W may be provided.
  • a coating device 7 for coating the surface of the metal wire W, or the metal wire W is drawn to a desired wire diameter.
  • a wire drawing die 4 or the like may be provided.
  • the descaling unit 1 includes a plurality of nozzles 8.
  • the plurality of nozzles 8 are arranged around the metal wire W transported in the transport direction. Specifically, the plurality of nozzles 8 are respectively disposed at a plurality of different positions in the circumferential direction of the metal wire W.
  • Each nozzle 8 sprays slurry 9, which is a mixture of water and hard particles, onto the surface of the metal wire W, thereby performing descaling to remove oxide scale on the surface of the metal wire W.
  • the nozzles 8 are arranged so as to be aligned along the conveying direction along the axis of the metal wire W, and are equally spaced in the circumferential direction around the axis of the metal wire W, that is, at an equal angle. Is placed.
  • the nozzles 8 are spirally arranged along the transport direction.
  • “spiral arrangement” means that when the number of the plurality of nozzles 8 is four or more, for example, as shown in FIGS. 11 to 15, from the transport direction along the axis of the metal wire W.
  • the arrangement is such that the positions of the nozzles 8 arranged in order from the upstream side proceed along the circumferential direction.
  • the numbers in the circles shown in FIGS. 9 to 18 indicate the order of the nozzles 8 counted from the upstream side in the transport direction.
  • the plurality of nozzles 8 are arranged in a staggered manner along the transport direction.
  • the “staggered arrangement” means that when the number of the plurality of nozzles 8 is four or more, as shown in FIGS. 11 to 15, for example, from the conveying direction along the axis of the metal wire W.
  • the arrangement is such that the positions of the nozzles 8 arranged in order from the upstream side as viewed are alternately distributed to the left and right.
  • the plurality of nozzles 8 are arranged at equal angles in the circumferential direction of the metal wire W at the same position in the transport direction of the metal wire W.
  • the plurality of nozzles 8 include a plurality of self-cleaning nozzles.
  • Each self-cleaning nozzle like the nozzle 8 shown in FIGS. 2 and 3, oxidizes the surface of the metal wire W by injecting the mixture in an orientation in which the injection angle ⁇ is 90 ° or less than 90 °.
  • the injection angle ⁇ is a vector indicating the transport direction starting from the central axis X of the injection of the mixture from the self-cleaning nozzle and the intersection P between the central axis X and the surface of the metal wire W. The angle formed by Vt.
  • all of the plurality of nozzles 8 are the self-cleaning nozzles. Furthermore, if these self-cleaning nozzles are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the metal wire W, more uniform descaling can be performed.
  • the plurality of nozzles 8 are not self-cleaning nozzles represented by the nozzles 8 shown in FIGS. 2 and 3, but are non-self-cleaning nozzles, that is, the nozzles 8 shown in FIG. , A nozzle for injecting the mixture at an injection angle ⁇ exceeding 90 ° with respect to the metal wire W may be included.
  • At least one of the plurality of self-cleaning nozzles is disposed downstream of the non-self-cleaning nozzle, and the circumferential direction of the non-self-cleaning nozzle with respect to the surface of the metal wire W At least a part, preferably all, of the injection region with respect to the circumferential direction of the at least one self-cleaning nozzle disposed on the downstream side of the non-self-cleaning nozzle with respect to the surface of the metal wire. It is preferable that they overlap. This is because the foreign matter adhering to the surface of the metal wire W due to the injection of the mixture from the non-self-cleaning nozzle is caused by the mixture from the self-cleaning nozzle located downstream of the non-self-cleaning nozzle. It is possible to remove by jetting.
  • the plurality of nozzles are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Further, in such an arrangement, the plurality of nozzles 8 are respectively arranged at five or more positions arranged in the circumferential direction, and the downstream side of the non-self-cleaning nozzle and the non-self-cleaning nozzle in the transport direction. It is preferable that all the nozzles adjacent in the circumferential direction are the self-cleaning nozzles.
  • the mixture that is, the slurry 9 sprayed from the respective nozzles 8 collides with the surface of the metal wire W transported in the transport direction, and at least part of the mixture repels and scatters.
  • the present inventors have the behavior of the rebound and scattering of the slurry 9 by the injection angle ⁇ , that is, the angle ⁇ formed by the central axis X of the injection from the nozzle 8 and the vector Vt indicating the transport direction.
  • the adhesion / remaining state of the hard particles or scale strips on the metal wire W is different.
  • the nozzle 8 injects the slurry 9 at an injection angle ⁇ exceeding 90 °
  • the slurry 9 scatters as it is in the transport direction of the metal wire W after colliding with the surface of the metal wire W. Therefore, the metal wire W is sent to a subsequent process while the hard particles contained in the slurry 9 and the peeled scale pieces remain attached to the surface of the metal wire W as the deposit 10.
  • the injection angle ⁇ that is, the vector Vt indicating the transport direction of the metal wire W starting from the intersection axis P of the center axis X of the nozzle 8 and the center axis X and the surface of the metal wire W.
  • the lower limit of the injection angle ⁇ needs to be ⁇ > 0 ° so that the slurry 9 injected from the nozzle 8 collides with the metal wire W. Further, ⁇ ⁇ 30 ° is preferable for the slurry 9 to exert a descaling effect.
  • the self-cleaning nozzle on the downstream side removes the deposit 10 generated by the injection of the slurry 9 of the non-self-cleaning nozzle.
  • the spray region of the cleaning nozzle needs to overlap at least a part, preferably all, of the spray region of the non-self-cleaning nozzle. Therefore, when the number of nozzles 8 is small and the circumferential interval between the nozzles 8 is large, it is preferable that all of the nozzles 8 are self-cleaning nozzles.
  • each nozzle 8 is arranged at equal intervals in the circumferential direction around the metal wire W, all the nozzles 8 are It is preferable that the nozzles are self-cleaning nozzles, that is, it is preferable that the injection angles ⁇ of all the nozzles 8 satisfy ⁇ ⁇ 90 °, and more preferably ⁇ ⁇ 85 °.
  • the number of nozzles 8 is large and the circumferential interval between the nozzles 8 is small, at least a part of the deposit 10 generated by the non-self-cleaning nozzle is removed by the downstream self-cleaning nozzle. It is possible. Although it depends on the width of the injection region in the circumferential direction of each nozzle 8, generally, it is a case where five or more nozzles 8 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • a non-self-cleaning type nozzle is included, it is on the downstream side of the non-self-cleaning type nozzle in the transport direction (the side close to the winding device 5 in FIG. 10) and is adjacent to the non-self-cleaning type nozzle in the circumferential direction. If the nozzle 8 is a self-cleaning nozzle, it is possible to remove the deposit 10 resulting from the ejection of the non-self-cleaning nozzle by the slurry 9 ejected by the self-cleaning nozzle.
  • the non-self-cleaning type nozzle Even if hard particles and scale debris contained in the slurry 9 sprayed from above are scattered in the conveying direction of the metal wire W and adhere to the surface of the metal wire W to form the deposit 10, the non-self-cleaning nozzle.
  • the downstream nozzles 8 adjacent to both sides in the circumferential direction are self-cleaning nozzles, that is, the injection angle ⁇ of the nozzles 8 satisfies ⁇ ⁇ 90 ° (preferably ⁇ ⁇ 85 °).
  • both the deposit 10 generated due to the injection of the slurry 9 from the non-self-cleaning nozzle, and further the deposit 10 generated due to the slurry 9 sprayed by the self-cleaning nozzle itself are included.
  • the self It can be washed away by the jet of the slurry 9 from Kiyoshigata nozzle.
  • the central nozzle 8B is a non-self-cleaning nozzle (the injection angle ⁇ is Even if the nozzle is ⁇ > 90 °, the nozzle 8A and the nozzle 8C adjacent to the nozzle 8B on both sides in the circumferential direction are self-cleaning nozzles (the injection angle ⁇ is ⁇ ⁇ 90 °, preferably nozzles satisfying ⁇ ⁇ 85 °) and disposed on the downstream side of the nozzle 8B, such as hard particles or scale debris attached to the surface of the wire due to the injection of the slurry 9 of the nozzle 8B.
  • the deposit 10 can be washed away by the slurry 9 ejected by the nozzles 8A and 8C on the downstream side. This is because the region where the slurry 9 sprayed by each nozzle 8 collides with the metal wire W, that is, the spray region on the surface of the metal wire W has a width in the circumferential direction, and therefore the circumferential interval between the nozzles 8 is small. For example, when the number of the nozzles 8 is 5 or more, the spray area of the nozzles 8A and 8C overlaps with the spray area of the nozzle 8B, and hard particles and scale debris adhered to the surface of the wire due to the nozzle 8B This is because the entire range is washed away.
  • the plurality of nozzles 8 are arranged so that the injection regions of the plurality of nozzles 8 cooperate to occupy the entire 360 ° circumferential direction of the metal wire W so that the surface of the metal wire W can be uniformly descaled. But good. For example, when the six nozzles 8 are arranged at equal intervals, that is, when the six nozzles 8 are arranged at an interval of 60 ° in the circumferential direction, each nozzle 8 sprays on the surface of the metal wire W. If the region is 60 ° or more as the central angle around the axis of the metal wire W, the slurry 9 can be sprayed onto the surface of the metal wire W over the entire range of 360 °. Further, the equally spaced arrangement improves the uniformity of the surface treatment of the metal wire W.
  • FIGS. 4 and 5 illustrate a spiral arrangement and a staggered arrangement for the arrangement of the nozzles 8 that also relate to the position in the transport direction. This does not impair the nozzle removal effect of the nozzle.
  • the number of nozzles 8 is set.
  • it is preferable that all the nozzles 8 are self-cleaning nozzles, that is, the injection angle ⁇ of all the nozzles 8 is ⁇ ⁇ 90 ° (more preferably ⁇ ⁇ 85 °).
  • the hardness of the hard particles contained in the slurry 9 which is a mixture is not particularly limited, but the use of particles whose hardness is higher than the hardness of the metal wire W to be processed makes it possible to improve descaling efficiency. Further, the shape and size of the hard particles are not particularly limited. However, since the surface properties of the metal wire W after the treatment are affected, it is necessary to select appropriately according to the target surface properties. The hardness, shape, and size of these hard particles do not impair the effects of the present invention and can be freely selected.
  • the type of water contained in the slurry is not limited.
  • the water for example, tap water and industrial water used in general industrial applications can be used.
  • a rust inhibitor or the like may be added to water in order to suppress corrosion of the metal wire W.
  • the concentration of the slurry in other words, the ratio of water and hard particles can be appropriately selected depending on the purpose of the treatment.
  • the driving force for injecting the slurry 9 is not limited.
  • compressed water water jet
  • compressed air can be used.
  • the material of the metal wire W to be processed is not limited.
  • the conveying speed of the metal wire is not limited. However, if the conveying speed is excessively high with respect to the number of nozzles 8, there is a possibility that a sufficient descaling effect cannot be obtained. Therefore, it is preferable that the conveyance speed is appropriately set according to the number of the plurality of nozzles 8, the ratio of the number of self-cleaning nozzles included therein, the arrangement, the jetting ability of each nozzle 8, and the like.
  • the metal wire W used in this experiment is a steel (SCM435) ⁇ 10.0 mm wire.
  • the metal wire W is hot-rolled ( ⁇ transported), then processed in the order of straightening, wet blasting, and water washing while being transported at a speed of 10 m / min, and is descaled.
  • the blasting machine used for descaling is a general-purpose wet blasting machine manufactured by Macau Corporation. This blasting machine is provided with one nozzle 8 for experiment, and this nozzle 8 can inject a slurry 9 in which abrasive grains are suspended at a compressed air pressure of 5 kgf / cm 2 .
  • the slurry 9 contains tap water and alumina # 80 abrasive grains and is suspended by mixing them.
  • the nozzle 8 performs descaling by injecting the slurry 9 toward the metal wire W.
  • the residual amount of the hard particles and scale debris remaining on the metal wire W that has been descaled in this manner was measured by a measuring method including the following (1) to (4).
  • (1) The surface of the steel wire after the treatment is wiped with a clean waste cloth.
  • (2) The waste of the above (1) is ultrasonically washed in distilled water to wash away hard particles adhering to the waste.
  • (3) The distilled water of (2) above is filtered, the filtrate is dried, and the weight is measured.
  • FIG. 8 shows the measurement results of the residual amount of hard particles and scale flakes measured by such a measuring method.
  • the center axis X of the injection of the slurry 9 from the nozzle 8 and the vector Vt indicating the transport direction starting from the intersection P between the center axis X and the surface of the metal wire W by the 90 ° or less angle i.e. the injection angle ⁇ formed by can reduce the hard particles remaining amount W R as much as possible, it can be performed descaling of metal wire W to the subsequent step does not adversely affect It can be seen that it is.
  • Example 1 according to the present invention will be described.
  • the metal wire W a steel (SCM435) ⁇ 10.0 mm wire is used as the metal wire W.
  • the metal wire W is hot-rolled and then processed in the order of straight line straightening ⁇ wetted blasting while being transported at a transport speed of 4 to 30 m / min determined according to the number of nozzles 8 described later. Descaled.
  • a dedicated wet blasting device is used for the descaling.
  • This dedicated wet blasting apparatus includes a plurality of nozzles 8 capable of injecting the slurry 9 onto the surface of the metal wire W at a compressed air pressure of 5 kgf / cm 2 , and these nozzles 8 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Is done.
  • the slurry 9 contains alumina # 80 abrasive grains and tap water, and is suspended by mixing them.
  • the plurality of nozzles 8 are arranged in a spiral shape or a zigzag shape as shown in Table 1, and are arranged so as to surround the wire over the entire circumference of 360 °.
  • the wire drawing is performed on the metal wire W descaled in this way.
  • this wire drawing about 100 kg of the metal wire W, in the presence of a wire drawing powder (Kyoeisha Chemical Co., Ltd. Cosine SH-450, combined with a crimping roll), the wire drawing speed is 35 m / min, and the wire drawing area reduction rate is 5.9. % ( ⁇ 10.0 mm ⁇ ⁇ 9.7 mm).
  • Table 1 shows the results. Legends of the wire drawing results in Table 1 are ⁇ , ⁇ : drawing completed, x: burn-in occurrence.
  • the value of the amount of die wear shown in Table 1 is a difference between values obtained by measuring the inner diameter of the drawing die with a laser measuring instrument before and after drawing, and is a relative value compared with Example 01 as 100. In particular, those with good die wear (50 or less) were marked with ⁇ , and others with ⁇ . The occurrence of seizure was determined by observing the surface of the wire after drawing with the naked eye, a magnifying glass, or palpation, and the presence or absence of rough skin on the surface.
  • the results shown in Table 1 show that, under the above conditions, it is possible that at least one of the plurality of nozzles 8 is a self-cleaning nozzle, which can contribute to good wire drawing, and 1) at equal intervals in the circumferential direction All of the 2 to 4 nozzles 8 to be arranged are self-cleaning type nozzles (that is, the injection angle ⁇ of all the nozzles 8 is 90 ° or less), or 2) they are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
  • the nozzle 8 that injects the slurry 9 at least downstream of the non-self-cleaning nozzle and adjacent to the non-self-cleaning nozzle in the circumferential direction has an injection angle ⁇ of 90 ° or less. It is extremely effective to reduce the amount of residual hard particles remaining on the metal wire W and to implement the descaling of the metal wire W that does not adversely affect the subsequent process. It shows that there is.
  • embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points.
  • matters that are not explicitly disclosed, for example, operating conditions and operating conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that a person skilled in the art normally performs. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.
  • a method for descaling the surface of a metal wire wherein the metal wire is transported in a transport direction along its axis, each capable of injecting a mixture of water and hard particles
  • a plurality of nozzles are arranged at a plurality of positions different from each other in the circumferential direction of the metal wire around the metal wire, and a mixture containing water and hard particles is respectively applied to the surface of the metal wire from the plurality of nozzles.
  • the plurality of nozzles include a plurality of self-cleaning nozzles.
  • Each self-cleaning type nozzle ejects the mixture in a direction in which the injection angle ⁇ is 90 ° or less, thereby removing foreign matters generated by the injection of the mixture and generated on the surface of the metal wire by the injection of the mixture.
  • the jetting angle ⁇ is an angle formed by a central axis of jetting the mixture from the self-cleaning nozzle and a vector indicating the transport direction starting from an intersection of the central axis and the surface of the metal wire. .
  • an apparatus for descaling the surface of a metal wire a transport device for transporting the metal wire in a transport direction along its axis, each spraying a mixture of water and hard particles.
  • a plurality of nozzles each of which is disposed at a plurality of different positions in the circumferential direction of the metal wire around the metal wire, and a mixture containing water and hard particles from each of the plurality of nozzles.
  • the plurality of nozzles include a plurality of self-cleaning nozzles.
  • Each self-cleaning type nozzle ejects the mixture in a direction in which the injection angle ⁇ is 90 ° or less, thereby removing foreign matters generated by the injection of the mixture and generated on the surface of the metal wire by the injection of the mixture.
  • the jetting angle ⁇ is an angle formed by a central axis of jetting the mixture from the self-cleaning nozzle and a vector indicating the transport direction starting from an intersection of the central axis and the surface of the metal wire. .
  • the oxide scale on the surface of the metal wire can be effectively removed by spraying the mixture from the plurality of nozzles onto the surface of the metal wire.
  • the self-cleaning type nozzles included in the plurality of nozzles can remove deposits generated on the surface of the metal wire by the injection of the mixture by the injection of the mixture of the self-cleaning type nozzle itself. Inconveniences such as seizure due to the deposits in subsequent processing (for example, wire drawing) can be effectively suppressed.
  • all of the plurality of nozzles are the self-cleaning nozzles. This is because the deposits on the surface of the metal wire generated due to the injection of the mixture from the plurality of nozzles can be respectively removed by the injection of the mixture of the nozzle itself, and the inconvenience caused by the deposits. Can be suppressed more effectively.
  • the plurality of self-cleaning nozzles are arranged at equal intervals in the circumferential direction. This arrangement allows uniform descaling in the circumferential direction.
  • the plurality of nozzles may include non-self-cleaning nozzles that inject the mixture in a direction in which the injection angle ⁇ exceeds 90 °, in addition to the plurality of self-cleaning nozzles. Good.
  • At least one self-cleaning nozzle of the plurality of self-cleaning nozzles is disposed downstream of the non-self-cleaning nozzle in the transport direction, and the non-self-cleaning nozzle with respect to the surface of the metal wire At least a portion of the injection region in the circumferential direction overlaps with the injection region in the circumferential direction with respect to the surface of the metal wire of the at least one self-cleaning nozzle disposed on the downstream side of the non-self-cleaning nozzle. It is good to be.
  • This arrangement makes it possible to remove deposits on the surface of the metal wire produced by jetting the mixture from the non-self-cleaning nozzle by jetting the mixture from the self-cleaning nozzle located downstream thereof. .
  • the plurality of nozzles are respectively arranged at five or more positions arranged at equal intervals in the circumferential direction, and the downstream side of the non-self-cleaning type nozzle in the transport direction and the non-self-cleaning type It is preferable that the nozzle and the nozzle adjacent to both sides in the circumferential direction are the self-cleaning nozzles. According to this arrangement, the deposits on the surface of the metal wire resulting from the jetting of the mixture from the non-self-cleaning nozzle are arranged on the downstream side and in the circumferential direction with respect to the non-self-cleaning nozzle. The deposits can be more reliably removed by the nozzles adjacent to both sides.

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Abstract

　金属線材の表面の酸化スケールを有効に除去できるデスケーリング方法及び装置が提供される。デスケーリングは、複数のノズル（８）から水と硬質粒子の混合物（９）を金属線材（Ｗ）の表面に噴射することを、含む。複数のノズル（８）は、金属線材（Ｗ）に対して９０°以下の噴射角（θ）で噴射を行う複数の自己洗浄型ノズルを含む。噴射角（θ）は噴射の中心軸（Ｘ）と、中心軸（Ｘ）と金属線材表面との交点（Ｐ）を起点として搬送方向を示すベクトル（Ｖｔ）と、がなす角度である。

Description

金属線材のデスケーリング方法及び装置
　本発明は、金属線材のデスケーリング方法及び装置に関する。
　ビレットなどの鋳片より、条鋼線材などの金属線材を製造する熱間圧延装置が知られている。この熱間圧延装置は、例えば、加熱炉、粗圧延機、仕上げ圧延機、ピンチロール、巻き取り機を備え、これらが上流側から順番に配設されている。この装置において、鋳片は、前記加熱炉で加熱され、連続的に圧延を施された後、線材となり、前記巻き取り機でコイル状に巻線される。このように巻き取られた金属線材の表面には、酸化皮膜などの酸化スケールが付着している。製造された金属線材は、寸法精度や機械特性の向上を目的として、伸線ダイスを用いた引抜加工が施されることがある。この場合、引抜加工の前に、前記酸化スケールを除去するデスケーリングを行う必要がある。
　金属線材に対するデスケーリングには、一般に酸洗が広く用いられている。酸洗は、コイル状に巻かれた金属線材を酸液槽に浸漬してデスケーリングする方法であり、酸の種類や濃度、温度を最適化することで様々な酸化スケールを効率よく除去できるものとされている（例えば、特許文献１を参照）。
　また、酸洗のほかに、コイル状の金属線材を巻き出して直線状に引き伸ばして走行させ、硬質粒子をその走行中の金属線材表面に高速で衝突させてデスケーリングするブラスト方式のデスケーリングがある。その代表として、羽根車の遠心力により球状の粒子を金属線材の表面に投射するショットブラストが知られている（例えば、特許文献２を参照）。
　一方、特許文献３には、研磨のための装置として、水と硬質粒子を均一に混合した混合物（スラリー）を圧縮空気により被加工物に噴射する湿式ホーニング装置が開示されている。
　前記特許文献１に開示されている酸洗によるデスケーリングは、消耗した酸の廃棄にコストが掛かることや、酸の蒸発により作業環境が汚染されること等の問題を伴うため、好ましくない。また、特許文献２に開示されたショットブラストは、薄く地鉄に密着した酸化スケールを完全に除去できないことや、砕けた粒子が粉じんとなって作業環境を汚染することなどの課題を有する。
特開２０１０－２２２６０２号公報 特開２０００－３３４１７号公報 特開平２－１６７６６４号公報
　本発明は、作業環境の汚染を抑止しながら酸化スケールを有効に除去することが可能なデスケーリング方法及び装置を提供することを目的とする。
　本発明者らは、前記目的を達成するために、特許文献３に記載される技術に類する技術、すなわち、水及び硬質粒子を含む混合物を被加工物の表面に噴射する技術（以下、「ウェットブラスト」と称することがある。）を金属線材のデスケーリングに適用することに想到した。この技術は、粉じん等の発生による作業環境の汚染を抑止しながら、金属線材の表面の酸化スケールを有効に除去することを可能にする。しかし、この技術は下記のような新たな課題を伴う。
　まず、ウェットブラストにて金属線材をデスケーリングする際、飛散したスラリーや除去されたスケールの剥片が金属線材表面に付着する。付着したスラリーおよびスケール剥片を除去するには、ブラストの工程に引き続いて液体で洗浄するのが有効だが、洗浄が不十分でスラリーやスケール剥片が残存したまま後工程で伸線などの加工を加えると、工具焼付きなど加工不良や工具の損耗などが生じるおそれがある。
　また、洗浄を十分に行うためには複数回の洗浄工程が必要となるため、コストが増大し、また求められるスペースが大きいという課題がある。
　さらに、洗浄工程で十分な洗浄を行うとしても、少なくともウェットブラスト工程と洗浄工程との間でスラリーやスケール剥片が付着したままの状態で金属線材が搬送されるために、ガイドやローラーなどに金属線材が接触した際、スラリーやスケール剥片が押し込まれる場合がある。
　提供されるのは、前記不都合を抑止しながら金属線材の表面をデスケーリングする方法であって、前記金属線材をその軸線に沿った搬送方向に搬送することと、それぞれが水と硬質粒子の混合物を噴射することが可能な複数のノズルを、前記金属線材の周囲において当該金属線材の周方向について互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置することと、前記複数のノズルからそれぞれ水及び硬質粒子を含む混合物を金属線材の表面に噴射することにより当該金属線材の表面をスケーリングすることと、を含む。前記複数のノズルは、複数の自己洗浄型ノズルを含む。各自己洗浄型ノズルは、噴射角θが９０°以下となる向きで前記混合物を噴射することにより、当該混合物の噴射により生じて当該金属線材の表面上に生じた異物を当該混合物の噴射によって除去する。前記噴射角θは、前記自己洗浄型ノズルからの前記混合物の噴射の中心軸と、この中心軸と前記金属線材の表面との交点を起点として前記搬送方向を示すベクトルと、のなす角度である。
　また、提供されるのは、金属線材の表面をデスケーリングする装置であって、前記金属線材をその軸線に沿った搬送方向に搬送する搬送装置と、それぞれが水と硬質粒子の混合物を噴射することが可能な複数のノズルであって、前記金属線材の周囲において当該金属線材の周方向について互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置され、前記複数のノズルからそれぞれ水及び硬質粒子を含む混合物を金属線材の表面に噴射することにより当該金属線材の表面をスケーリングするものと、を含む。前記複数のノズルは、複数の自己洗浄型ノズルを含む。各自己洗浄型ノズルは、噴射角θが９０°以下となる向きで前記混合物を噴射することにより、当該混合物の噴射により生じて当該金属線材の表面上に生じた異物を当該混合物の噴射によって除去する。前記噴射角θは、前記自己洗浄型ノズルからの前記混合物の噴射の中心軸と、この中心軸と前記金属線材の表面との交点を起点として前記搬送方向を示すベクトルと、のなす角度である。
金属線材と非自己洗浄型ノズルとの関係を示した図である。 金属線材と噴射角θが９０°である自己洗浄型ノズルとの関係を示した図である。 金属線材と噴射角θが９０°未満である自己洗浄型ノズルとの関係を示した図である。 搬送方向に沿った金属線材に対して複数のノズルが螺旋状に配置された例を示した側面図である。 搬送方向に沿った金属線材に対して複数のノズルが千鳥状に配置された例を示した図である。 搬送方向に沿った金属線材に対して複数のノズルが当該搬送方向について同一の位置に配置された例を示した図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示した断面正面図である。 金属線材に対するノズルの噴射角θと、当該金属線材の表面上での硬質粒子残存量との関係を示した図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 周方向についての金属線材に対する複数のノズルの配置の例を示す断面正面図である。 金属線材に対してデスケーリングを含む表面処理を行うための設備の概略を示した図である。
　以下、図を参照しながら、本発明の実施の形態に係る金属線材Ｗのデスケーリング方法及び装置について、説明する。
　図１９は、前記デスケーリング方法及び装置が適用される表面処理設備２を模式的に示したものである。
　この表面処理設備２に供給される金属線材Ｗは、ビレット等の鋳片を原料から図示されない熱間圧延装置により製造されたものである。前記熱間圧延装置は、例えば、前記金属線材Ｗの搬送方向の上流側から順に並ぶ、加熱炉、粗圧延機、仕上げ圧延機、ピンチロール、巻き取り機を備える。前記鋳片は、前記加熱炉で加熱され、前記各圧延機で連続的に圧延を施された後、金属線材Ｗとなり、前記巻き取り機でコイル状に巻回される。このようにコイル状に巻回された金属線材Ｗが前記表面処理設備２に供給される。この表面処理設備２では、前記金属線材Ｗに対する適当な処理が行われ、この処理は、当該表面上の酸化スケールを除去するデスケーリングを含む。
　図１９に示すように、前記表面処理設備２は、伸線前のコイル材が配備されるサプライスタンド３と、サプライスタンド３から巻き出された金属線材Ｗに対してデスケーリングを行うデスケール部１と、デスケール部１により酸化スケールが除去された金属線材Ｗを巻き取る巻取装置５と、を含む。前記巻取装置５は前記金属線材Ｗをその軸線に沿った搬送方向に搬送する搬送装置を構成し、当該搬送装置と前記デスケール部１とがデスケーリング装置を構成する。前記デスケール装置１とサプライスタンド３との間には、例えば図１９に示すように、金属線材Ｗを直線状に矯正する直線矯正機６などが設けられていてもよい。また、デスケール装置１と巻取装置５との間には、例えば図１０に示すように、金属線材Ｗの表面に被膜を施す被膜装置７や、金属線材Ｗを所望の線径に引抜き加工する伸線ダイス４などが設けられていてもよい。
　前記デスケール部１は、複数のノズル８を備える。当該複数のノズル８は、前記搬送方向に搬送される前記金属線材Ｗの周囲に配置される。詳しくは、当該複数のノズル８は、前記金属線材Ｗの周方向に互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置される。各ノズル８は、水と硬質粒子の混合物であるスラリー９を前記金属線材Ｗの表面に噴射し、これにより、当該金属線材Ｗの表面上の酸化スケールを除去するデスケーリングを行う。
　この実施の形態では、前記各ノズル８は、金属線材Ｗの軸心に沿う搬送方向に沿って並ぶように配置され、前記金属線材Ｗの軸心回りの周方向に等間隔で、すなわち均等角度をおいて、配置されている。
　当該配置については、様々な例が存在する。図４に示す例では、前記搬送方向に沿って、ノズル８が螺旋状に配置されている。ここでいう「螺旋状の配置」とは、前記複数のノズル８の数が４以上である場合において、例えば図１１～図１５に示すように、金属線材Ｗの軸心に沿う前記搬送方向から見て、上流側から順に並ぶノズル８の位置が周方向に沿って進行するような配置をいう。
　なお、図９～図１８に示される円内の数字は、前記搬送方向の上流側から数えた各ノズル８の順番を示す。
　図５に示す例では、前記複数のノズル８が前記搬送方向に沿って千鳥状に配置されている。ここでいう「千鳥状の配置」とは、前記複数のノズル８の数が４以上である場合において、例えば図１１～図１５に示すように、金属線材Ｗの軸心に沿う前記搬送方向から見て上流側から順に並ぶノズル８の位置が左右交互に振り分けられるような配置をいう。
　図６では、前記複数のノズル８が、金属線材Ｗの搬送方向について同一位置に、金属線材Ｗの周方向に均等角度で配置されている。
　前記デスケール部１の特徴として、前記複数のノズル８は、複数の自己洗浄型ノズルを含む。各自己洗浄型ノズルは、図２及び図３に示すノズル８のように、噴射角θが９０°または９０°未満となる向きで前記混合物を噴射することにより、金属線材Ｗの表面上の酸化スケールを除去するのに加え、当該混合物の噴射により生じて当該金属線材Ｗの表面上に生じた異物を当該混合物の噴射によって除去する機能を有する。ここで、前記噴射角θは、前記自己洗浄型ノズルからの前記混合物の噴射の中心軸Ｘと、この中心軸Ｘと前記金属線材Ｗの表面との交点Ｐを起点として前記搬送方向を示すベクトルＶｔと、のなす角度である。
　前記複数のノズル８の全てが前記自己洗浄型ノズルであることが好ましい。さらに、これらの自己洗浄型ノズルが前記金属線材Ｗの周方向について等間隔で配置されていれば、より均等なデスケーリングを行うことが可能である。
　その一方、前記複数のノズル８は、図２及び図３に示されるノズル８に代表される前記自己洗浄型ノズル以外に、非自己洗浄型ノズル、すなわち、図１に示されるノズル８のように、金属線材Ｗに対して９０°を超える噴射角θで混合物を噴射するノズル、を含んでいてもよい。この場合、前記非自己洗浄型ノズルの下流側に前記複数の自己洗浄型ノズルのうちの少なくとも一つの自己洗浄型ノズルが配置され、前記金属線材Ｗの表面に対する前記非自己洗浄型ノズルの周方向についての噴射領域の少なくとも一部、好ましくは全部、が、当該非自己洗浄型ノズルの下流側に配置された前記少なくとも一つの自己洗浄型ノズルの前記金属線材の表面に対する周方向についての噴射領域と重なっていることが、好ましい。このことは、前記非自己洗浄型ノズルからの混合物の噴射に起因して金属線材Ｗの表面上に付着した異物をその非自己洗浄型ノズルの下流側に位置する自己洗浄型ノズルからの混合物の噴射によって除去することを、可能にする。
　この場合も、前記複数のノズルが前記周方向に等間隔に並ぶことが好ましい。さらに、このような配置において、前記複数のノズル８が前記周方向に並ぶ５つ以上の位置にそれぞれ配置され、前記搬送方向について前記非自己洗浄型ノズルの下流側でかつ当該非自己洗浄型ノズルと周方向に隣接するノズルが全て前記自己洗浄型ノズルであることが、好ましい。
　以上示した配置が好ましい理由は以下の通りであり、この点は、本発明者らが鋭意研究を行うことで知見した事項である。
　前記デスケール装置１において、それぞれのノズル８から噴射された混合物すなわちスラリー９は、前記搬送方向に搬送されている金属線材Ｗの表面に衝突し、少なくともその一部が撥ね返って飛散する。本発明者らは、その際、前記噴射角θ、すなわち、ノズル８からの噴射の中心軸Ｘと前記搬送方向を示すベクトルＶｔとが成す角度θ、によってスラリー９の撥ね返り及び飛散の挙動が異なり、これによって、硬質粒子やスケール剥片の金属線材Ｗへの付着・残存状態が異なることを見出した。
　例えば、図１に示す如く、ノズル８が９０°を超える噴射角θでスラリー９を噴射する場合、当該スラリー９は金属線材Ｗの表面に衝突した後に当該金属線材Ｗの搬送方向にそのまま飛散するため、当該スラリー９に含まれる硬質粒子や、剥離したスケール剥片が、当該金属線材Ｗの表面に付着物１０として付着し残存したまま、当該金属線材Ｗは後工程に送られることになる。
　一方、図２に示す如く、ノズル８が９０°に等しい噴射角θでスラリー９を噴射する場合、金属線材Ｗの搬送方向および搬送方向と逆方向へのスラリー９の撥ね返りは発生せず、硬質粒子やスラリー９の剥片の飛散がほとんど起こらない。当該飛散が生じても、その硬質粒子やスラリー９の剥片はその位置にさらに噴射される後続のスラリー９によって洗い流される可能性が比較的高い。従って、θ＝９０°の場合での前記付着物１０の残存量はθ＞９０°のときに比べて少なくなる。さらに、図３に示す如く、ノズル８が９０°未満の噴射角θでスラリー９を噴射する場合、すなわち、金属線材Ｗの搬送方向と逆方向に噴射する場合、硬質粒子やスケール剥片は当該搬送方向と逆方向に飛散するため、当該硬質粒子やスケール剥片は、金属線材Ｗの表面に付着物１０として付着しても、その後に前記金属線材Ｗの搬送に伴って前記スラリー９が噴射される位置に移動させられるために、当該スラリー９の噴射によって洗い流されやすい。このようにして、当該付着物１０の残存が十分に抑制される。
　図８は、１本のノズル８について、その噴射角θと、金属線材Ｗの表面における硬質粒子およびスケール剥片の残存量ＷＲと、の関係を測定した結果を示す。図８に示されるように、θ≧９５°の領域では付着物１０の残存量ＷＲが多いのに対し、θ＝９０°の近傍では当該残存量ＷＲが顕著に低下している。さらに、３０°≦θ≦８５°の領域ではほとんど残存がない。このことは、前記噴射角θ、すなわち、ノズル８の噴射の中心軸Ｘと、この中心軸Ｘと金属線材Ｗの表面との交点Ｐを起点として当該金属線材Ｗの搬送方向を示すベクトルＶｔと、が成す角度θ、を９０°以下、好ましくは８５°以下とすることにより、金属線材Ｗの表面に付着し残存する硬質粒子およびスケール剥片の量を低減することができ、後工程への悪影響を抑制することができることを、教示する。
　なお、前記噴射角θの下限については、ノズル８から噴射されたスラリー９が金属線材Ｗに衝突するためにはθ＞０°であることが必要である。更に、スラリー９がデスケーリングの効果を発揮するのに好ましくはθ≧３０°である。
　複数のノズル８が非自己洗浄型ノズルを含む場合、その非自己洗浄型ノズルのスラリー９の噴射により生じた前記付着物１０をその下流側の自己洗浄型ノズルによって除去するためには、当該自己洗浄型ノズルの噴射領域が前記非自己洗浄型ノズルの噴射領域の少なくとも一部、好ましくは全部、と重なる必要がある。従って、ノズル８の本数が少なくてノズル８同士の周方向の間隔が大きい場合は、ノズル８の全てが自己洗浄型ノズルであることが、好ましい。具体的には、各ノズル８の噴射領域の大きさにもよるが、一般に、金属線材Ｗの周囲に４本以下のノズル８が周方向に等間隔で配置される場合、全てのノズル８が自己洗浄型ノズルであること、すなわち、全てのノズル８の噴射角θがθ≦９０°を満たすことが好ましく、さらにはθ≦８５°であることが、好ましい。
　一方、ノズル８の本数が多くてノズル８同士の周方向の間隔が小さい場合は、非自己洗浄型ノズルが発生させた付着物１０の少なくとも一部をその下流側の自己洗浄型ノズルによって除去することが可能である。各ノズル８の周方向についての噴射領域の広さにもよるが、一般には、５本以上のノズル８が周方向に等間隔で配置される場合であって、当該５本以上のノズル８が非自己洗浄型ノズルを含む場合、前記搬送方向について当該非自己洗浄型ノズルの下流側（図１０では巻取装置５に近い側）にあって当該非自己洗浄型ノズルに対して周方向に隣接するノズル８が自己洗浄型ノズルであれば、当該自己洗浄型ノズルが噴射するスラリー９によって、前記非自己洗浄型ノズルの噴射に起因する付着物１０を除去することが可能である。
　具体的な例として、ノズル８の本数が５本以上であり、かつ、ある１本のノズル８が非自己洗浄型ノズル、つまりその噴射角θが９０°を超える場合、当該非自己洗浄型ノズルから噴射したスラリー９に含まれる硬質粒子やスケール剥片が金属線材Ｗの搬送方向に飛散して当該金属線材Ｗの表面に付着して付着物１０を構成したとしても、その非自己洗浄型ノズルに対して周方向の両側にそれぞれ隣接する下流側のノズル８が自己洗浄型ノズルであれば、つまり、当該ノズル８の噴射角θがθ≦９０°（好ましくはθ≦８５°）を満たすものであれば、前記非自己洗浄型ノズルからのスラリー９の噴射に起因して発生した付着物１０、さらには前記自己洗浄型ノズル自身が噴射するスラリー９に起因して発生した付着物１０の双方を、当該自己洗浄型ノズルからのスラリー９の噴射によって洗い流すことが可能である。
　例えば、図７に示すように金属線材Ｗの周方向に約６０°の間隔でノズル８Ａ，８Ｂ及び８Ｃが配置されている場合、その中央のノズル８Ｂが非自己洗浄型ノズル（噴射角θがθ＞９０°であるノズル）であっても、このノズル８Ｂに対して周方向の両側でそれぞれ隣り合うノズル８Ａ及びノズル８Ｃがそれぞれ自己洗浄型ノズル（噴射角θがθ≦９０°、好ましくはθ≦８５°であるノズル）であってかつ当該ノズル８Ｂの下流側に配置されるものであれば、ノズル８Ｂのスラリー９の噴射に起因して線材表面に付着した硬質粒子やスケール剥片等の付着物１０は、その下流側のノズル８Ａとノズル８Ｃがそれぞれ噴射するスラリー９により洗い流されることが可能である。これは、各ノズル８が噴射するスラリー９が金属線材Ｗと衝突する領域つまり金属線材Ｗの表面上における噴射領域、は周方向について幅をもつため、ノズル８同士の周方向の間隔が小さい場合、例えばノズル８の本数が５本以上の場合、はノズル８Ａとノズル８Ｃの噴射領域がノズル８Ｂの噴射領域と重複し、ノズル８Ｂに起因して線材表面に付着した硬質粒子およびスケール剥片の付着する範囲を全て洗い流すからである。
　前記複数のノズル８は、金属線材Ｗの表面を均一にデスケーリングできるよう、前記複数のノズル８の噴射領域が協働して金属線材Ｗの周方向３６０°全域を占めるように配置されるのが、よい。例えば、６本のノズル８が等間隔で配置される場合、すなわち、６本のノズル８が周方向に６０°の間隔で配置される場合、それぞれのノズル８の金属線材Ｗの表面上の噴射領域が当該金属線材Ｗの軸線まわりの中心角にして６０°以上であれば、３６０°の全範囲にわたって金属線材Ｗの表面にスラリー９を噴射することができる。さらに、当該等間隔の配置は前記金属線材Ｗの表面の処理の均一性を高める。
　前記搬送方向の位置も関連する前記各ノズル８の配置について、前記のように、図４及び図５はそれぞれ螺旋状の配置及び千鳥状の配置を例示するが、いずれの配置も前記自己洗浄型ノズルの付着物除去効果を損なうものではない。ただし、図６に示すように、搬送方向について全てのノズル８が同一の位置に配置される場合、つまり、当該搬送方向についてノズル８同士の相対位置のずれがない場合は、ノズル８の本数に関わらず全てのノズル８が自己洗浄型ノズルであること、つまり、全てのノズル８の噴射角θがθ≦９０°（より好ましくはθ≦８５°）であることが好ましい。
　混合物である前記スラリー９に含まれる硬質粒子の硬度は特に問わないが、処理される金属線材Ｗの硬度よりも硬度の高い粒子の使用がデスケーリングの効率の向上を可能にする。また硬質粒子の形状、サイズも特に問わないが、金属線材Ｗの処理後の表面性状に影響を与えるため、狙いの表面性状に応じて適宜選択する必要がある。これら硬質粒子の硬度、形状、サイズは、本発明の効果を阻害するものではなく自由に選択することができる。
　スラリーに含まれる水の種類も限定されない。当該水には、例えば、一般の工業用途で用いられる水道水、工業用水などの使用が可能である。あるいは、金属線材Ｗの腐食を抑制するため水に防錆剤などが添加されてもよい。
　また、スラリーの濃度、換言すれば、水と硬質粒子との割合、も、処理の目的によって適宜選択されることが可能である。
　スラリー９を噴射するための駆動力も限定されない。当該噴射には、例えば圧縮水（ウォータージェット）や圧縮空気の利用が可能である。
　処理対象となる金属線材Ｗの材質も限定されない。金属線材の搬送速度も限定されない。ただし、ノズル８の本数に対して搬送速度が過度に高いと、十分なデスケーリングの効果が得られない可能性がある。従って、当該搬送速度は前記複数のノズル８の本数やこれに含まれる自己洗浄型ノズルの本数の割合、配置、各ノズル８の噴射能力、などに応じて適宜設定されることが好ましい。
　なお、図８に示される結果は、下記の実験により得られたものである。
　この実験において用いられる金属線材Ｗは、鋼製（ＳＣＭ４３５）のφ１０．０ｍｍの線材である。この金属線材Ｗは、熱間圧延（→運搬）されたのち、１０ｍ／分の速度で搬送されながら直線矯正 → ウェットブラスト → 水洗の順番に処理され、デスケーリングされる。デスケーリングに用いられるブラスト機は、マコー（株）製 汎用ウェットブラスト装置である。このブラスト機は、実験用の１本のノズル８を備え、このノズル８は、砥粒を懸濁したスラリー９を圧縮空気圧５ｋｇｆ／ｃｍ２で噴射可能である。前記スラリー９は、水道水とアルミナ＃８０の砥粒と、を含み、両者の混合により懸濁したものである。前記ノズル８は、このスラリー９を前記金属線材Ｗに向かって噴射することにより、デスケーリングを行う。
　このようにしてデスケーリングを行った金属線材Ｗに残留する硬質粒子およびスケール剥片の残留量を、以下の（１）～（４）を含む測定方法で測定した。
（１）処理後の鋼線材の表面を清浄なウェスで拭う。
（２）上記（１）のウェスを蒸留水中で超音波洗浄し、ウェスに付着した硬質粒子を洗い流す。
（３）上記（２）の蒸留水をろ過し、ろ過物を乾燥させたのち、重量を測定する。
（４）上記（３）で測定した重量をウェスで拭った金属線材Ｗの表面積で除して、単位表面積あたりの残留量を求める。 
　図８は、このような測定方法で測定した硬質粒子およびスケール剥片の残留量の測定結果を示したものである。前記のように、この図８によれば、ノズル８からのスラリー９の噴射の中心軸Ｘと、この中心軸Ｘと金属線材Ｗの表面との交点Ｐを起点として搬送方向を示すベクトルＶｔと、がなす角度すなわち前記噴射角θを９０°以下にすることにより、硬質粒子残留量ＷＲを可及的に少なくでき、後工程に悪影響を与えない金属線材Ｗのデスケールを実施することが可能であることが、わかる。
　次に、本発明に係る実施例１を示す。この実施例１では、金属線材Ｗとして、鋼製（ＳＣＭ４３５）のφ１０．０ｍｍの線材が用いられる。この金属線材Ｗは、熱間圧延されたのち、後述のノズル８の本数に応じて定められる４～３０ｍ／分の搬送速度で搬送されながら、直線矯正→ ウェットブラストの順番に処理され、これによりデスケーリングされる。
　前記デスケーリングに用いられるのは、専用ウェットブラスト装置である。この専用ウェットブラスト装置は、金属線材Ｗの表面に対してスラリー９を圧縮空気圧５ｋｇｆ／ｃｍ２で噴射可能な複数のノズル８を備えており、これらのノズル８は、周方向に等間隔で配置される。前記スラリー９は、アルミナ♯８０の砥粒と、水道水と、を含み、両者の混合によって懸濁している。前記複数のノズル８は、表１に示すようにらせん状または千鳥状に配置されており、線材を全周３６０°に亘って囲むように配置されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　このようにしてデスケーリングされた金属線材Ｗに対して伸線が行われる。この伸線は、前記金属線材Ｗの約１００ｋｇに対し、伸線パウダー （共栄社化学 コーシンＳＨ－４５０、圧着ロールを併用）の存在下、伸線速度３５ｍ／分、伸線減面率５．９％（φ１０．０ｍｍ →φ９．７ｍｍ）の条件で行われたものである。
　表１は、その結果を示す。表１における伸線結果の凡例は、◎、○：伸線完了、×：焼き付き発生である。表１に示されるダイス摩耗量の値は、伸線前後に伸線ダイスの内径をレーザー測定器で測定した値の差であり、発明例０１を１００として比較した相対値である。特にダイス摩耗が少なく良好なもの（５０以下のもの）を◎、それ以外を○とした。焼付きの発生は、伸線後の線材表面を肉眼、拡大鏡または触診にて観察し、表面の疵肌荒れの有無から判断した。
　表１が示す結果は、前記条件下では、複数のノズル８の少なくとも一つが自己洗浄型ノズルであることが良好な伸線加工に貢献し得ること、さらには、１）周方向に等間隔で配置される２～４本のノズル８の全てを自己洗浄型ノズルにする（つまり全てのノズル８の噴射角θを９０°以下にする）こと、又は、２）周方向に等間隔に配置される５本以上のノズル８のうち少なくとも非自己洗浄型ノズルの下流側でかつ当該非自己洗浄型に対して周方向に隣接する位置でスラリー９を噴射するノズル８が９０°以下の噴射角θをもつ自己洗浄型ノズルにすること、が特に、金属線材Ｗ上に残存する硬質粒子残留量の低減、及び、後工程に悪影響を与えない金属線材Ｗのデスケーリングの実施の実現にきわめて有効であることを示している。
　なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
　以上のように、作業環境の汚染を抑止しながら酸化スケールを有効に除去することが可能なデスケーリング方法及び装置が提供される。
　提供されるのは、金属線材の表面をデスケーリングする方法であって、前記金属線材をその軸線に沿った搬送方向に搬送することと、それぞれが水と硬質粒子の混合物を噴射することが可能な複数のノズルを、前記金属線材の周囲において当該金属線材の周方向について互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置することと、前記複数のノズルからそれぞれ水及び硬質粒子を含む混合物を金属線材の表面に噴射することにより当該金属線材の表面をスケーリングすることと、を含む。前記複数のノズルは、複数の自己洗浄型ノズルを含む。各自己洗浄型ノズルは、噴射角θが９０°以下となる向きで前記混合物を噴射することにより、当該混合物の噴射により生じて当該金属線材の表面上に生じた異物を当該混合物の噴射によって除去する。前記噴射角θは、前記自己洗浄型ノズルからの前記混合物の噴射の中心軸と、この中心軸と前記金属線材の表面との交点を起点として前記搬送方向を示すベクトルと、のなす角度である。
　また、提供されるのは、金属線材の表面をデスケーリングする装置であって、前記金属線材をその軸線に沿った搬送方向に搬送する搬送装置と、それぞれが水と硬質粒子の混合物を噴射することが可能な複数のノズルであって、前記金属線材の周囲において当該金属線材の周方向について互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置され、前記複数のノズルからそれぞれ水及び硬質粒子を含む混合物を金属線材の表面に噴射することにより当該金属線材の表面をスケーリングするものと、を含む。前記複数のノズルは、複数の自己洗浄型ノズルを含む。各自己洗浄型ノズルは、噴射角θが９０°以下となる向きで前記混合物を噴射することにより、当該混合物の噴射により生じて当該金属線材の表面上に生じた異物を当該混合物の噴射によって除去する。前記噴射角θは、前記自己洗浄型ノズルからの前記混合物の噴射の中心軸と、この中心軸と前記金属線材の表面との交点を起点として前記搬送方向を示すベクトルと、のなす角度である。
　前記方法及び装置では、前記複数のノズルから金属線材の表面への前記混合物の噴射によって、当該金属線材の表面上の酸化スケールを有効に除去することができる。さらに、当該複数のノズルに含まれる自己洗浄型ノズルは、前記混合物の噴射によって金属線材の表面に発生した付着物を当該自己洗浄型ノズル自身の前記混合物の噴射によって除去することができ、これにより、後段の加工（例えば伸線加工）における前記付着物に起因する焼付き等の不都合を有効に抑止することができる。
　前記方法及び装置では、前記複数のノズルの全てが前記自己洗浄型ノズルであることが、好ましい。このことは、前記複数のノズルからの混合物の噴射に起因して発生する金属線材の表面上の付着物をそのノズル自身の混合物の噴射によってそれぞれ除去することができ、当該付着物に起因する不都合をより有効に抑止することができる。
　この場合、前記複数の自己洗浄型ノズルが前記周方向に等間隔で配置されることが、好ましい。この配置は、周方向について均一なデスケーリングの実施を可能にする。
　一方、前記方法及び装置では、前記複数のノズルが、前記複数の自己洗浄型ノズルの他、前記噴射角θが９０°を超える向きで前記混合物を噴射する非自己洗浄型ノズルを含んでいてもよい。この場合、前記搬送方向について前記非自己洗浄型ノズルの下流側に前記複数の自己洗浄型ノズルのうちの少なくとも一つの自己洗浄型ノズルが配置され、前記金属線材の表面に対する前記非自己洗浄型ノズルの周方向についての噴射領域の少なくとも一部が、当該非自己洗浄型ノズルの下流側に配置された前記少なくとも一つの自己洗浄型ノズルの前記金属線材の表面に対する周方向についての噴射領域と重なっているのがよい。この配置は、前記非自己洗浄型ノズルからの混合物の噴射により生じた金属線材の表面上の付着物をその下流側に位置する自己洗浄型ノズルからの混合物の噴射によって除去することを可能にする。
　具体的には、例えば、前記複数のノズルが前記周方向に等間隔に並ぶ５つ以上の位置にそれぞれ配置され、前記搬送方向について前記非自己洗浄型ノズルの下流側でかつ当該非自己洗浄型ノズルと周方向の両側に隣接するノズルが前記自己洗浄型ノズルであることが、好ましい。この配置によれば、前記非自己洗浄型ノズルからの混合物の噴射に起因して生じた金属線材の表面上の付着物を、その下流側でかつ当該非自己洗浄型ノズルに対して周方向の両側に隣接するノズルによって当該付着物をより確実に除去することができる。

Claims (10)

  1. 　金属線材の表面をデスケーリングする方法であって、
    　前記金属線材をその軸線に沿った搬送方向に搬送することと、
    　それぞれが水と硬質粒子の混合物を噴射することが可能な複数のノズルを、前記金属線材の周囲において当該金属線材の周方向について互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置することと、
    　前記複数のノズルからそれぞれ水と硬質粒子の混合物を金属線材の表面に噴射することにより当該金属線材の表面をスケーリングすることと、を含み、
    　前記複数のノズルは、複数の自己洗浄型ノズルを含み、各自己洗浄型ノズルは、噴射角θが９０°以下となる向きで前記混合物を噴射することにより、当該混合物の噴射により生じて当該金属表面上に生じた異物を当該混合物の噴射によって除去し、前記噴射角θは、前記自己洗浄型ノズルからの前記混合物の噴射の中心軸と、この中心軸と前記金属線材の表面との交点を起点として前記搬送方向を示すベクトルと、のなす角度である、金属線材のデスケーリング方法。
  2. 　請求項１記載の金属線材のデスケーリング方法であって、前記複数のノズルの全てが前記自己洗浄型ノズルである、金属線材のデスケーリング方法。
  3. 　請求項２記載の金属線材のデスケーリング方法であって、前記複数の自己洗浄型ノズルが前記周方向に等間隔で配置される、金属線材のデスケーリング方法。
  4. 　請求項１記載の金属線材のデスケーリング方法であって、前記複数のノズルは、前記複数の自己洗浄型ノズルと、前記噴射角θが９０°を超える向きで前記混合物を噴射する非自己洗浄型ノズルと、を含み、前記搬送方向について前記非自己洗浄型ノズルの下流側に前記複数の自己洗浄型ノズルのうちの少なくとも一つの自己洗浄型ノズルが配置され、前記金属線材の表面に対する前記非自己洗浄型ノズルの周方向についての噴射領域の少なくとも一部が、当該非自己洗浄型ノズルの下流側に配置された前記少なくとも一つの自己洗浄型ノズルの前記金属線材の表面に対する周方向についての噴射領域と重なっている、金属線材のデスケーリング方法。
  5. 　請求項４記載の金属線材のデスケーリング方法であって、前記複数のノズルが前記周方向に等間隔に並ぶ５つ以上の位置にそれぞれ配置され、前記搬送方向について前記非自己洗浄型ノズルの下流側でかつ当該非自己洗浄型ノズルと周方向の両側にそれぞれ隣接するノズルが前記自己洗浄型ノズルである、金属線材のデスケーリング方法。
  6. 　金属線材の表面をデスケーリングする装置であって、
    　前記金属線材をその軸線に沿った搬送方向に搬送する搬送装置と、
    　それぞれが水と硬質粒子の混合物を噴射することが可能な複数のノズルであって、前記金属線材の周囲において当該金属線材の周方向について互いに異なる複数の位置にそれぞれ配置され、当該複数のノズルからそれぞれ水と硬質粒子の混合物を金属線材の表面に噴射することにより当該金属線材の表面をスケーリングするものと、を備え、
    　前記複数のノズルは、複数の自己洗浄型ノズルを含み、各自己洗浄型ノズルは、噴射角θが９０°以下となる向きで前記混合物を噴射することにより、当該混合物の噴射により生じて当該金属表面上に生じた異物を当該混合物の噴射によって除去し、前記噴射角θは、前記自己洗浄型ノズルからの前記混合物の噴射の中心軸と、この中心軸と前記金属線材の表面との交点を起点として前記搬送方向を示すベクトルと、のなす角度である、金属線材のデスケーリング装置。
  7. 　請求項６記載の金属線材のデスケーリング装置であって、前記複数のノズルの全てが前記自己洗浄型ノズルである、金属線材のデスケーリング装置。
  8. 　請求項７記載の金属線材のデスケーリング装置であって、前記複数の自己洗浄型ノズルが前記周方向に等間隔で配置されている、金属線材のデスケーリング装置。
  9. 　請求項６記載の金属線材のデスケーリング装置であって、前記複数のノズルは、前記複数の自己洗浄型ノズルと、前記噴射角θが９０°を超える向きで前記混合物を噴射する非自己洗浄型ノズルを含み、前記搬送方向について前記非自己洗浄型ノズルの下流側に前記複数の自己洗浄型ノズルのうちの少なくとも一つの自己洗浄型ノズルが配置され、前記金属線材の表面に対する前記非自己洗浄型ノズルの周方向についての噴射領域の少なくとも一部が、当該非自己洗浄型ノズルの下流側に配置された前記少なくとも一つの自己洗浄型ノズルの前記金属線材の表面に対する周方向についての噴射領域と重なっている、金属線材のデスケーリング装置。
  10. 　請求項９記載の金属線材のデスケーリング装置であって、前記複数のノズルが前記周方向に等間隔に並ぶ５以上の位置にそれぞれ配置され、前記搬送方向について前記非自己洗浄型ノズルの下流側でかつ当該非自己洗浄型ノズルと周方向の両側にそれぞれ隣接するノズルが前記自己洗浄型ノズルである、金属線材のデスケーリング装置。
     
     
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