(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搬送されてくる金属板に向けて噴射流体を噴射する噴射ノズルを備えたデスケーリング装置において、
前記搬送されてくる金属板に対する前記噴射ノズルの迎え角を１度以上に設定し、
前記金属板と噴射ノズルとの間に、金属板からの跳ね返り水が噴射ノズル側に戻ることを阻止するプロテクタを設け、
そのプロテクタに対し、前記噴射ノズルから金属板に向けて噴射流体を通過させるためのプロテクタ穴を開口し、
金属板の移動方向に沿った方向において、前記噴射ノズルの噴射口の位置から、前記プロテクタ穴の金属板上流側端部位置までの距離を、３０ｍｍ以下としたことを特徴とするデスケーリング装置。
【請求項２】
前記噴射ノズルの迎え角を１度以上６度以下に設定し、
金属板の移動方向に沿った方向において、前記噴射ノズルの噴射口の位置から、前記プロテクタ穴の金属板上流側端部位置までの距離を、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１に記載したデスケーリング装置。
【請求項３】
前記プロテクタ穴の中心を、金属板の移動方向に直交する方向からみて、噴射ノズルの噴射口の位置に一致若しくは略一致させ、且つ前記プロテクタ穴の断面形状を円形若しくは金属板の搬送方向に長径を向けた楕円形状としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載したデスケーリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧延前の金属体に対し搬送中に高圧水等の噴射流体を噴射してデスケーリングを行うためのデスケーリング装置に関する。なお、圧延前の金属体には、スラブなどの未圧延材や粗圧延材（粗バーなど）も含まれる。要は、デスケーリング処理の後の工程で圧延を行う必要のある金属体であれば良い。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に記載のように、デスケーリング装置の噴射ノズルからの高圧水を鋼板に吹き付けることでデスケーリングを行う。
このとき、前記特許文献１では、前記噴射ノズルの迎え角を０〜１０度の範囲に設定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６７７３９号公報
【特許文献２】実開昭６０−６６６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記噴射した高圧水は、鋼材表面に衝突したのち、その一部が跳ね返って跳ね返り水となる。前記のように噴射ノズルの迎え角が小さい場合には、その跳ね返り水の一部が噴射ノズルやヘッダなどのデスケーリング装置に衝突するおそれがある。
ここで、デスケーリング効率を向上させようとする場合には、噴射水の衝突圧を高くすることとなるが、その分、前記ヘッダ等に衝突する跳ね返り水の圧力が高くなり、そのことが、跳ね返り水が衝突するヘッダなどの損傷の原因となる。すなわち、デスケーリング装置を構成するヘッダ等の寿命低下に繋がる。
【０００５】
なお、特許文献２には、本発明のプロテクタに近似した遮蔽板が記載されているが、ノズルの迎え角が０度であり、且つノズルの噴射軸と穴の中心とを同軸としていることから、本発明の効果を奏しない。
本発明は、前記のような点に着目してなされたもので、デスケーリング効率を向上しつつ、デスケーリング装置の寿命低下を抑えることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、搬送されてくる金属板に向けて噴射流体を噴射する噴射ノズルを備えたデスケーリング装置において、
前記搬送されてくる金属板に対する前記噴射ノズルの迎え角を１度以上に設定し、
前記金属板と噴射ノズルとの間に、金属板からの跳ね返り水が噴射ノズル側に戻ることを阻止するプロテクタを設け、
そのプロテクタに対し、前記噴射ノズルから金属板に向けて噴射流体を通過させるためのプロテクタ穴を開口し、
金属板の移動方向に沿った方向において、前記噴射ノズルの噴射口の位置から、前記プロテクタ穴の金属板上流側端部位置までの距離を、３０ｍｍ以下としたことを特徴とするものである。
【０００７】
次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、前記噴射ノズルの迎え角を１度以上６度以下に設定し、
金属板の移動方向に沿った方向において、前記噴射ノズルの噴射口の位置から、前記プロテクタ穴の金属板上流側端部位置までの距離を、１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下としたことを特徴とするものである。
【０００８】
次に、請求項３に記載した発明は、請求項１又は請求項２に記載した構成に対し、  前記プロテクタ穴の中心を、金属板の移動方向に直交する方向からみて、噴射ノズルの噴射口の位置に一致若しくは略一致させ、且つ前記プロテクタ穴の断面形状を円形若しくは金属板の搬送方向に長径を向けた楕円形状としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、デスケーリング効率を向上しつつ、デスケーリング装置の寿命低下を抑えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に基づく実施形態に係るデスケーリング装置の配置位置を示す模式図である。
【図２】噴射ノズルの配置を示す模式図である。
【図３】本発明に基づく実施形態に係るプロテクタを示す側面図である。
【図４】本発明に基づく実施形態に係るプロテクタ穴を示す平面図である。
【図５】ψ′を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。
本実施形態では、金属板として熱間圧延前の鋼板１を例に挙げて説明する。
すなわち、図１に示すように、パスラインＰＬに沿って搬送される鋼板１を挟んで、上下ほぼ対称な位置に配置にそれぞれデスケーリング装置のヘッダ２が配置されている。各ヘッダ２は、鋼板１の幅方向に軸を向けて配置され、そのヘッダ２には、その軸方向に沿って複数の噴射ノズル３が設けられている。
【００１２】
各噴射ノズル３は、噴射流体としての高圧水を鋼板１に向けて噴射可能となっている。各噴射ノズル３には、模式図である図２に示すように、それぞれ迎え角θ、ねじり角ψ及び広がり角φが設定されている。
各噴射ノズル３の迎え角θは、例えば１度以上１１度以下、好ましくは１度以上６度以下の範囲に設定されている。デスケーリング効率を向上させるためには、前記迎え角θは小さい方が好ましい。迎え角θは、噴射ノズル３の噴射口３ａに対し、鋼板１の搬送方向に直交する方向を０度として、鋼板１の上流側に傾けた角度を正に取った傾斜角度である。
【００１３】
また、前記ヘッダ２及び噴射ノズル３と鋼板１との間に、図３のように、板状のプロテクタ４を介装している。プロテクタ４は、少なくとも鋼板１からの跳ね返り水が噴射ノズル３側に戻ることを阻止するだけの大きさを有する。なおこのプロテクタ４は、ヘッダ２等を支持する支持部材（不図示）に支持させればよい。
そのプロテクタ４に対し、噴射ノズル３に対応して、図４にように、各噴射ノズル３から鋼板１に向けて噴射流体を通過させるためのプロテクタ穴５を複数開口している。本実施形態では、各プロテクタ穴５の断面を円形形状とし、そのプロテクタ穴５の中心を、鋼板１の移動方向に直交する方向からみて、噴射ノズル３の噴射口３ａの位置に一致若しくは略一致させている。図４中、穴５の並び方向がヘッダ２の軸方向に沿った方向である。
【００１４】
また各プロテクタ穴５の直径Ｄｐを３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下に設定している。迎え角θを１度以上として噴射ノズル３からの噴射水が通過させるには、３０ｍｍ以上は必要と思われるため、３０ｍｍ以上とした。また、後述のように６０ｍｍ以下に設定することで、跳ね返り水がプロテクタ穴５を通過することを防止出来る。
前記構成によって、鋼板１の移動方向に沿った方向において、前記噴射ノズル３の噴射口３ａの位置から、前記プロテクタ穴５の金属板上流側端部位置までの距離を、３０ｍｍ以下に設定することが可能となる。
【００１５】
なお、プロテクタ穴５の開口断面は、円形である必要はなく、鋼板１の移動方向に沿った方向に長径を向けた楕円形や、多角形形状の穴などであっても良い。また、必ずしも、各プロテクタ穴５の断面を円形形状とし、そのプロテクタ穴５の中心を、鋼板１の移動方向に直交する方向からみて、噴射ノズル３の噴射口３ａの位置に一致若しくは略一致させる必要もない。
【００１６】
ただし、隣り合う噴射ノズル３の各プロテクタ穴５は連通していないことが好ましい。隣の噴射ノズル３の噴射水による跳ね返り水が通過することをできるだけ抑えるためである。
前記構成によって、噴射ノズル３の迎え角θを低角化してデスケーリング効率を向上出来ると共に、跳ね返り水からヘッダ２等を保護出来る結果、デスケーリング装置の寿命低下を抑えることが出来る。
【００１７】
（前記諸元についての説明）
迎え角θについて検討したところ、１つの噴射ノズル３から噴射された噴射水は、前記迎え角θを挟んで、鋼板１の搬送方向に沿って所定の角度範囲を持って噴射される。
【００１８】
そして、隣り合う噴射水同士は鋼板１に衝突後に互いに干渉し、衝突力を弱めあう欠点がある。これに対し、本願発明者らが検討したところ、迎え角θを小さくすればするほど、この干渉域における衝突力低減を回避ことができることを見いだした。
また、噴射水は、鋼板１との衝突により跳ね返るが、その跳ね返り水の最小反射角は入射角と等しい。このため、迎え角θをゼロに近づけるほど跳ね返り水がヘッダ２等に接触するおそれがある。
【００１９】
ここで、迎え角θ低角化における設備制約（条件）について、図３を参照して、考察する。
鋼板１に衝突した後の噴射水の跳ね返り水がプロテクタ穴５の中に入らないことが、迎え角θの低角化における設備条件である。すなわち、上述のように噴射水は幅を持っており、噴射幅のうち最も下流側にある噴射流線がプロテクタ穴５の中に入ってはならない。
【００２０】
ここで、噴射幅のうち最も下流側にある噴射流線による跳ね返り水がプロテクタ４の穴に入らない条件は、下記（１）式となる。
Ｙ  ＞  Ｚ    ・・・（１）
ここで、Ｙは、ヘッダ２の中心から、噴射幅のうち最も下流側にある噴射流線による跳ね返り水がプロテクタ４に当接する位置までの距離である。また、Ｚは、ヘッダ２の中心から、プロテクタ穴５の鋼板１上流側端部位置までの距離である。
【００２１】
そして、前記図３に示す幾何学的配置から、Ｙ及びＺは、下記式で表すことが出来る。
【００２２】
【数１】
0005482375.tif 000002
【００２３】
【数２】
0005482375.tif 000003
【００２４】
ここで、
Ｒ：ヘッダ２の半径（ｍｍ）
ｒn：ヘッダ２からのノズル突出量（ｍｍ）
Ｌ：パスレベルＰＬからのノズルレベル（ｍｍ）
ｔ：鋼板１の板厚（ｍｍ）
θ：迎え角（ｒａｄ）
φ：ノズル３噴射広がり角（ｒａｄ）
ψ：平面でみたときのノズルねじれ角（ｒａｄ）
Ｄｐ：プロテクタ穴５の直径
である。
【００２５】
ここで、プロテクタ穴５の中心は、鋼板１の搬送方向に直交する方向からみてノズル３の噴射口３ａと同じ位置に設定してある。
（１）式に（２）式及び（３）式を代入すると、下記（４）式となる。
【００２６】
【数３】
0005482375.tif 000004
【００２７】
また、図５を参照してφ′を求める。
図５から、φ′は、下記のように計算できる。
【００２８】
【数４】
0005482375.tif 000005
【００２９】
そして、（５）式及び（６）式からφ′は、下記式で表すことが出来る。
【００３０】
【数５】
0005482375.tif 000006
【００３１】
そして、迎え角θは小さければ小さいほど良いが、鋼板１からの跳ね返り水がプロテクタ穴５に入ってヘッダ２を損傷しないためには、迎え角θは、前記（４）式及び（７）式を満足する必要がある。
【００３２】
ここで、デスケーリング装置の一般的な仕様は、下記のようになっている。
Ｌ  ＝１００〜３００ｍｍ
Ｒ  ＝５０〜１３０ｍｍ
ｒn＝７５〜１５０ｍｍ
ｔ  ＝３０〜５５ｍｍ
φ  ＝３４〜５０度
ψ  ＝１０〜１５度
ここで、ノズルレベルＬは、低いと鋼板１がノズルに衝突するが、高いと衝突圧が小さくなる。この観点から設定される。ヘッダ２の半径Ｒは、デスケーリングの水圧及び水量に依存する。ヘッダ２からのノズル突出量ｒnは、ノズル３の仕様によって決定される。
【００３３】
前記のような一般的な仕様の範囲内で、前記（４）式及び（７）式を満足するプロテクタ穴５の径Ｄｐを求めると、径Ｄｐは３０ｍｍ以上６０ｍｍ以下の範囲となった。
ここで、ヘッダ２からのノズル３の突出量として２０ｍｍの余裕代を見込んで、プロテクタ４レベルｈｐを（Ｌ−２０）以下に設定した。
【００３４】
また、迎え角θはデスケーリング効率を向上するためには０度に近い方がよい。これを考慮して、迎え角θを小さく且つ跳ね返り水がヘッダ２に衝突する可能性がある角度として、１度以上６度以下に設定した。なお、迎え角θが０度では、プロテクタ穴５に跳ね返り水が戻ってしまうので、迎え角θの下限値を１度とした。
【００３５】
また、プロテクタ穴５として断面円形で、平面視でノズル３噴射口３ａ中心にプロテクタ穴５を一致させた場合であるので、平面視で、ノズル３噴射口３ａ中心から上流側の最端位置が、（Ｄｐ／２）となる。従って、プロテクタ穴５における、ノズル３噴射口３ａ中心から上流側端部位置が、（３０／２）〜（６０／２）の範囲、つまり１５ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように設定すればよい。
【００３６】
以上のようにプロテクタ穴５を設定すれば、迎え角θを１度以上６度以下などの小さい角度としてデスケーリング効率を向上させても、跳ね返り水によるヘッダ２等の損傷が防止される。なお、迎え角θを６度よりも大きく設定しても良い。
【００３７】
すなわち、前記の使用範囲において、プロテクタ穴５径Ｄｐがφ３０〜６０ｍｍ、プロテクタ４レベルｈｐ≦Ｌ−２０であるプロテクタ４を備えることで、噴射水の跳ね返り水を防御することができるため、迎え角θを確実に低角化を図ることが可能となる。
【実施例１】
【００３８】
以下の条件にて実験を実施した。
なお、鋼板１のパスラインＰＬに対し上下にノズル３を配置した場合である。
デスケーリング圧力：５００ｋｇｆ／ｃｍ2
ヘッダ水量（デスケーリング水量）：５．９ｍ3／ｍｉｎ
隣り合うノズルピッチ：６５ｍｍ
ノズル数：上２７本、下２７本、
ヘッダ幅：１７５５ｍｍ
ノズルレベル：上１６６ｍｉｎ、下１１１ｍｍ（パスレベル基準）
ノズル突出し量：７７．６ｍｍ、ヘッダ：１２７ｍｍ（φ２５４÷２）
材料条件  鋼板の厚さ：３０ｍｍ〜５５ｍｍ、通板速度：約４０ｍ／ｍｉｎ
噴射水広がり角：３４度  、  ノズル３ねじり角：１０度
プロテクタ穴５  上：６０ｍｍ、下：３０ｍｍ、ノズル３噴射口３ａの中心にプロテクタ穴５の中心を一致させている。
ブロテクターレベルｈｐ  上：１４１ｍｍ、下：６０ｍｍ
そして、迎え角θとして１５度、１１度、５度で実験した。
【００３９】
（結果）
どの迎え角θにあっても、跳ね返り水によるヘッダ２の損傷は無かった。
また、それぞれの迎え角θにおける衝突圧力を求めてみた。その結果を示す。
迎え角θ＝１５度：衝突圧力＝２．８ＭＰａ
迎え角θ＝１１度：衝突圧力＝３．５ＭＰａ
迎え角θ＝５度  ：衝突圧力＝４．７ＭＰａ
このように、迎え角θを低角化することで、噴射圧を変えることなく衝突圧力を増大させることができることが分かった。
【符号の説明】
【００４０】
１     鋼板
２     ヘッダ
３     噴射ノズル
３ａ   噴射口
４     プロテクタ
５     プロテクタ穴
Ｄｐ   プロテクタ穴の直径
ｈｐ   ブロテクターレベル
Ｌ     ノズルレベル
ＰＬ   パスライン
θ     迎え角
【図１】
0005482375.tif 000007
【図２】
0005482375.tif 000008
【図３】
0005482375.tif 000009
【図４】
0005482375.tif 000010
【図５】
0005482375.tif 000011