(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、ワークピースのスケール除去を簡単な手段で最適化することである。【解決手段】  この課題は、装置（１０）に対して相対的に移動方向（Ｘ）を移動させられるワークピース（１２）、好ましくは熱間圧延品のスケール除去の為の装置（１０）であって、回転軸（Ｒ）を中心として回転可能な少なくとも一つのローターヘッド（１４）を有し、当該ローターヘッドに複数の放射ノズル（１６）が取り付けられ、その際、放射ノズル（１６）から流体（１８）、特に水がワークピース（１２）へと、ワークピース（１２）の表面（２０）上の法線に対して傾斜したアプローチ角度（α）で調達可能であり、制御装置（２２）を有する装置（１０）において、制御装置（２２）がローターヘッド（１４）の駆動手段（Ｍ）と信号技術的に接続され、そして当該制御装置は、ローターヘッド（１４）が、その回転軸（Ｒ）を中心として回転させられる回転数が、ワークピース（１２）がその移動方向に移動させられる送り速度と適合可能であるようプログラム技術的に形成されており、好ましくは、制御装置（２２）が、閉ループ制御サーキットを有し、そしてこれによって、ローターヘッド（１４）の回転数のワークピース（１２）の送り速度への適合が閉ループ制御されて行われることにより解決される。
2019511367.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置（１０）に対して相対的に移動方向（Ｘ）を移動させられるワークピース（１２）、好ましくは熱間圧延品のスケール除去の為の装置（１０）であって、回転軸（Ｒ）を中心として回転可能な少なくとも一つのローターヘッド（１４）を有し、当該ローターヘッドに複数の放射ノズル（１６）が取り付けられ、その際、放射ノズル（１６）から流体（１８）、特に水がワークピース（１２）へと、ワークピース（１２）の表面（２０）上の法線に対して傾斜したアプローチ角度（α）で調達可能であり、制御装置（２２）を有する装置（１０）において、
制御装置（２２）がローターヘッド（１４）の駆動手段（Ｍ）と信号技術的に接続され、そして当該制御装置は、ローターヘッド（１４）が、その回転軸（Ｒ）を中心として回転させられる回転数が、ワークピース（１２）がその移動方向に移動させられる送り速度と適合可能であるようプログラム技術的に形成されており、好ましくは、制御装置（２２）が、閉ループ制御サーキットを有し、そしてこれによって、ローターヘッド（１４）の回転数のワークピース（１２）の送り速度への適合が閉ループ制御されて行われることを特徴とする装置（１０）。
【請求項２】
複数の放射ノズル（１６）が、ローターヘッド（１４）にその回転軸（Ｒ）に対して異なる半径方向の間隔（ｓ１；ｓ２；ｓ３）で取り付けられており、その際、回転軸（Ｒ）に対してより小さな間隔を有する放射ノズルと比較して、回転軸（Ｒ）に対してより大きな間隔を有する放射ノズル（１６．１；１６．２：１６．３）から、より多くの体積流量（Ｖ１；Ｖ２；Ｖ３）の流体（１８）が流出可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置（１０）。
【請求項３】
装置（１０）に対して相対的に移動方向（Ｘ）を移動させられるワークピース（１２）、好ましくは熱間圧延品のスケール除去の為の装置（１０）であって、回転軸（Ｒ）を中心として回転可能な少なくとも一つのローターヘッド（１４）を有し、当該ローターヘッドに複数の放射ノズル（１６）が取り付けられており、その際、放射ノズル（１６）から流体（１８）、特に水がワークピース（１２）へと、ワークピース（１２）の表面（２０）上の法線に対して傾斜したアプローチ角度（α）で調達可能であり、制御装置を有する装置（１０）において、
複数の放射ノズル（１６）が、ローターヘッド（１４）に対して、その回転軸に対する異なる半径方向の間隔（ｓ１；ｓ２；ｓ３）で取り付けられており、その際、回転軸（Ｒ）に対して異なる大きさの半径方向の間隔を有する放射ノズル（１６．１；１６．２；１６．３）から、回転軸（Ｒ）に対してより小さな間隔を有する放射ノズルと比較してより多くの体積流量（Ｖ１；Ｖ２；Ｖ３）の流体（１８）が流出可能であることを特徴とする装置（１０）。
【請求項４】
制御装置（２２）が、ローターヘッド（１４）の駆動手段（Ｍ）と信号技術的に接続され、そして、当該制御装置（２２）は、ローターヘッド（１４）がその回転軸（Ｒ）を中心として回転させられる回転数が、ワークピース（１２）がその移動方向を移動させられる送り速度に適合可能であるようプログラム技術的に形成されており、好ましくは制御装置（２２）が、制御サーキットを有し、そしてこれによってローターヘッド（１４）の回転数のワークピース（１２）の送り速度に対する適合が閉ループ制御されて行われることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
ワークピース（１２）の送り速度（ｖ）が、制御装置（２２）によって制御されて、好ましくは閉ループ制御されて調整可能であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１０）。
【請求項６】
回転軸（Ｒ）を中心として回転可能な少なくとも一つの、複数の放射ノズル（１６）が取り付けられているローターヘッド（１４）を有する装置（１０）に対して相対的に移動方向（Ｘ）を移動させられるワークピース（１２）、好ましくは熱間圧延品のスケール除去の為の方法であって、その際、ローターヘッド（１４）が、その回転軸（Ｒ）を中心として回転させられる間、流体（１８）、特に水がワークピース（１２）へと、ワークピース（１２）の表面（２０）に対して傾斜したアプローチ角度（α）で流出させられる方法において、
少なくとも一つのローターヘッド（１４）がその回転軸（Ｒ）を中心として回転させられる回転数が、制御装置（２２）によってワークピース（１２）がその移動方向（Ｘ）を移動させられる送り速度に合わせられ、好ましくはローターヘッド（１４）の回転数のワークピース（１２）の送り速度に対する当該適合が閉ループ制御されて行われることを特徴とする方法。
【請求項７】
ローターヘッド（１３）に、その回転軸（Ｒ）に対して異なる半径方向の間隔（ｓ１；ｓ２；ｓ３）で取り付けられている複数の各放射ノズル（１６．１；１６．２；１６．３）から、異なる量の体積流量（Ｖ１；Ｖ２；Ｖ３）の流体（１８）が噴射され、その際、回転軸（Ｒ）に対してより大きな半径方向の間隔を有する放射ノズル（１６．１；１６．２；１６．３）から、回転軸（Ｒ）に対してより小さい半径方向の間隔を有する放射ノズルに比べ、より多くの体積流量（Ｖ１；Ｖ２；Ｖ３）の流体（１８）が噴射されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
回転軸（Ｒ）を中心として回転可能であり、複数の放射ノズル（１６）が取り付けられている少なくとも一つのローターヘッド（１４）を有する装置（１０）に対して相対的に移動方向（Ｘ）を移動させられるワークピース（１２）、好ましくは熱間圧延品のスケール除去のための方法であって、その際、ローターヘッド（１４）がその回転軸（Ｒ）を中心として回転させられる間、流体（１８）、特に水が放射ノズル（１６）からワークピース（１２）へと、ワークピース（１２）の表面に対して傾斜したアプローチ角度（α）で流出される方法において、
それぞれローターヘッド（１４）に、そのの回転軸（Ｒ）に対して異なる半径方向の間隔（ｓ１；ｓ２；ｓ３）でローターヘッド（１４）に取り付けられている複数の放射ノズル（１６．１；１６．２；１６．３）から異なる量の体積流量の流体（１８）が噴射され、その際、回転軸（Ｒ）に対してより大きな半径方向の間隔を有する放射ノズル（１６．１；１６．２；１６．３）から、回転軸（Ｒ）に対してより小さな半径方向の間隔を有する放射ノズルと比較して、より多くの体積流量（Ｖ１；Ｖ２；Ｖ３）の流体（１８）が噴射されることを特徴とする方法。
【請求項９】
少なくとも一つのローターヘッド（１４）がその回転軸（Ｒ）を中心として回転させられる回転数が、制御装置（２２）によって、ワークピース（１２）がその移動方向（Ｘ）を移動させられる送り速度に適合させられ、好ましくは、ローターヘッド（１４）の回転数のワークピース（１２）の送り速度への適合が閉ループ制御されて行われることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ローターヘッド（１４）が、その回転軸（Ｒ）を中心とした回転の際、放射ノズル（１６）から流出する流体（１８）の噴射方向（Ｓ）が、ワークピース（１２）の表面（２０）に対して平行な平面への投影に関してワークピース（１２）の移動方向（Ｘ）に対して永続的に逆、つまり１７０度から１９０度の間の噴射角度（β）、そして特にちょうど１８０度の噴射角度（β）に向けられたままであることを特徴とする請求項６から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
第一のローターヘッド装置（１４．１）と第二の放射ノズル装置（１４．２）が設けられており、これあらがワークピース（１２）の移動方向（Ｘ）に関して相前後して、特に互いに隣接して配置されており、好ましくは、通常運転中、第一のローターヘッド装置（１４．１）の放射ノズル（１６）からのみ流体（１８）がワークピース（１２）へと流出し、その際、特別運転中、第二の放射ノズル装置（１４．２）の放射ノズル（１６）が接続可能、又は接続されるので、流体が、第二の放射ノズル装置（１４．２）の放射ノズル（１６）からもワークピース（１２）へと流出し、そして相応してワークピース（１２）のスケール除去の為、両方のローターヘッド装置、又は放射ノズル装置（１４．１，１４．２）が使用されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置（１０）又は方法。
【請求項１２】
ワークピース（１２）の移動方向（Ｘ）に関してローターヘッド（１４）の下流に配置された表面調査装置（２６）が設けられており、これが、制御装置（２２）と信号技術的に接続されており、その際、表面調査装置（２６）によってワークピース（１２）の表面（２２）に残留するスケールが検出可能であり、又は検出され、その際、表面調査装置（２６）の信号に基づいてワークピース（１２）のスケール除去品質を所定の目標基準と比較し、そしてこれに応じて、ローターヘッド（１４）の放射ノズル（１６）と流体接続している高圧ポンプユニット（２４）が制御され、好ましくは閉ループ制御されるよう、制御装置（２２）がプログラム技術的に形成されていることを特徴とする１から１１のいずれか一項に記載の装置（１０）、又は方法。
【請求項１３】
接続可能なローターヘッド装置（１４．２）の放射ノズル（１０）が、スケール検出装置（３２）の信号に応じて運転される、つまり特別運転されることを特徴とする請求項１１を引用する請求項１２に記載の装置（１０）又は方法。
【請求項１４】
高圧ポンプユニット（２４）の制御駆動によって、放射ノズル（１６）から流体（１８）に噴射される圧力が、表面調査装置（２６）の信号に応じて調整可能であるか、又は調整されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の装置（１０）又は方法。
【請求項１５】
ワークピース（１２）の表面（２０）に対するローターヘッドの間隔（Ａ）が調整可能であるか、又は調整され、つまり表面調査装置（２６）の信号に応じて調整可能、又は調整されることを特徴とする請求項１２から１４のいずれか一項に記載の装置（１０）又は方法。
【請求項１６】
ワークピース（１２）のスケール除去品質が所定の目標値を下回るとき、その移動方向（Ｘ）におけるワークピース（１２）の送り速度（Ｖ）が減少させられる、又はワークピース（１２）のスケール除去品質が所定の目標値を維持する限り、ワークピースの移動方向（Ｘ）における送り速度（ｖ）が高められることを特徴とする請求項１２から１５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも一つのローターヘッド（１４）がワークピース（１２）の上下に其々配置されているローターヘッド対（２９）、又はローターモジュール対（３１）が設けられており、その際、流体（１８）がワークピース（１２）の下に配置されたローターヘッドの放射ノズル（１６）によってワークピース（１２）に流出する圧力が、ワークピース（１２）の上に配置されるローターヘッドの放射ノズルにおけるよりも大きいことを特徴とする請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置（１０）、又は方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置に対して移動方向を移動させられるワークピースのスケール除去の為の装置及び方法に関する。ワークピースは、特に熱間圧延品である。
【背景技術】
【０００２】
ワークピース、特に熱間圧延品のスケール除去の為、ワークピースの表面に水を高圧で噴射することが先行技術から公知である。ワークピースの表面の抜けの無いスケール除去の為、通常は高圧噴射水が、デスケーラーの複数のノズルから噴射される。これと関連して、熱間圧延設備において、スケール、つまり酸化鉄から成る汚染物を圧延品の表面から除去するために設けられる構造群がデスケーラーと称される。
【０００３】
特許文献１から、デスケーラーが公知である。このデスケーラーによっては、デスケーラーに対して相対的に移動させられる圧延品が、高圧噴射水の放射によってスケール除去される。このデスケーラーは、圧延品幅をカバーする少なくとも一つのノズル列を有する。ノズル列は複数のノズルヘッドを有するものである。その際、各ノズルヘッドは、圧延品表面に対して垂直な回転軸を中心としてモーターにより回転駆動されている。更に、各ノズルヘッドにおいては、回転軸に対して中心を外して配置された少なくとも二つのノズルが設けられている。これらは、構造上、ノズルヘッドの周囲にできる限り近く配置されている。そのようなデスケーラーは、圧延品の幅に亘るエネルギー入力が不均一である可能性があるので温度筋が残るかもしれないというデメリットを有する。更に、ノズルは各ノズルヘッドにおいて、あるアプローチ角度だけ外側に向かって傾けて配置されている。この為、これらノズルの噴射方向はノズルヘッドがその回転軸を中心として回転する際にも、圧延品の送られる方向に向けられることとなる。ノズルから搬出される高圧噴射水の向きは、ここで噴射水の放射が非効率的であり、よって圧延品の表面のスケール除去に貢献しない限り不利である。
【０００４】
特許文献２からは、圧延品のスケール除去の為の方法が公知である。この方法においては、ロータースケール除去装置が設けられている。この装置によって、流体放射が、スケール除去すべき圧延品の表面へと噴射される。圧延品が僅かのみ冷却されるということを保証する為、及び低い運転流体圧力で高い放射圧力を発生させるため、流体放射は間欠的に、つまり時間的に間をあけて形成される。流体放射が一回、又は複数回中断されることに基づいて、圧力ピークが生じる。これは、放射圧力上昇として作用する。これによって、圧延品のスケール除去作用の改善が図られる。この目的の為に設けられる制御ディスク（この制御ディスクは圧力媒体供給部と流体接続状態で設けられている）は、しかし不利益として、このスケール除去技術の為の構造的なコストを拡大する。更に、圧力ピークの形成の際、特にキャビテーションによって材料要求が高くなるという危険性がある。
【０００５】
特許文献３から、装置に対して相対的に移動方向に移動させるワークピースをスケール除去するためのある種の装置、及びある種の方法が公知である。この目的の為、複数の放射ノズルが、ノズルホルダーの形式の回転するローターヘッドに設けられている。その際、流体は、高圧で放射ノズルから、圧延品の表面へと搬出、又は噴射される。その際、搬出、又は噴射は、流体が放射ノズルから噴射される放射方向が、圧延品の移動方向に対して常に傾斜した角度で延びているよう行われる。放射方向のそのような傾斜した向きによって、圧延品の表面から取り除かれるスケールが、圧延品から離れる方へと搬送させる。これによって設備、又はその周囲面の不利な著しい汚染が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００５／０８２５５５  Ａ１号
【特許文献２】国際公開第１９９７／２７９５５  Ａ１号
【特許文献３】ドイツ連邦共和国特許出願公開ＤＥ  １０  ２０１４  １０９  １６０  Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、ワークピースのスケール除去を簡単な手段で最適化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、請求項１及び請求項３に定義される特徴を有する装置によって、及び請求項６及び請求項８に定義される特徴を有する方法によって解決される。本発明の有利な発展形は、従属請求項に定義されている。
【０００９】
本発明に係る装置は、移動方向において装置に対して相対的に移動させられるワークピース、好ましくは熱間圧延品のスケール除去の為に使用され、そして、回転軸を中心として回転可能な少なくとも一つのローターヘッドを有し、ローターヘッドには、複数の放射ノズルが取り付けられており、その際、放射ノズルから流体、特に水がワークピースへと、ワークピースの表面に対して傾斜したアプローチ角度で流出させられることが可能である。更に、装置は制御装置を有する。この制御装置は、ローターヘッドと信号技術的に接続され、そして、ローターヘッドが回転軸を中心として回転させられる回転数が、ワークピースがその移動方向を移動させられる送り速度に適合されることが可能であるよう、前記制御装置はプログラム技術的に形成されている。好ましくは制御装置はこの目的で、制御サーキットを有している。これによって上述したローターヘッドの回転数のワークピースの送り速度に対する適合を行うためである。逆に言うと、ワークピースの送り速度もまたローターヘッドの回転数に適合されることが可能である。
【００１０】
補足的及び／又は代替的に、この装置においては、複数の放射ノズルが、回転軸に対して異なる大きさの半径方向間隔で取り付けられていることが意図されている。その際、回転軸に対してより大きな半径方向の間隔を有する放射ノズルからは、回転軸に対してより小さい半径方向の間隔を有する放射ノズルと比較してより多くの体積流量の流体が流出されることが可能である。
【００１１】
同様に、本発明はワークピース、好ましくは熱間圧延品のスケール除去を行うための方法に関する。ここでワークピースは、装置に対して相対的に移動方向を移動させられ、その際、この装置は、回転軸を中心として回転可能な少なくとも一つのローターヘッドを有する。このローターヘッドには、複数の放射ノズルが取り付けられている。ローターヘッドが回転軸を中心として回転させられる間、流体、特に水が放射ノズルからワークピースへと、ワークピースの表面に対して傾斜したアプローチ角度で流出、又は噴射される。当該方法の為に、少なくとも一つのローターヘッドがその回転軸を中心として回転させられる回転数が、制御装置によって、ワークピースがその移動方向を移動させられる送り速度に適合されるということが意図されている。好ましくは、ローターヘッドの回転数をワークピースの送り速度に適合するのは、閉ループ制御されて、つまり（閉ループ）制御サーキットを使用することにより行われる。この制御サーキットは制御装置に設けられている。すでに装置に対して上述したように、逆に言うとワークピースの送り速度もローターヘッドの回転数に適合されることが可能である。
【００１２】
補足的に、又は代替として、ローターヘッドに其々、その回転軸に対して異なる大きさの半径方向の間隔で取り付けられている複数の放射ノズルから、異なる多さの体積流量の流体が噴射されることが意図されている。その際、回転軸に対してより大きな間隔を有する放射ノズルから、回転軸に対してより小さい間隔を有する放射ノズルと比較してより多くの体積流量の流体が噴射される。
【００１３】
本発明は、以下の本質的知見に基づいている、つまり、ワークピースの表面のつまりこれに高圧で噴射される流体による特有エネルギー入力を最適化し、そして一様にすること、つまりワークピースの移動方向においてローターヘッドの回転数をワークピースの送り速度に適合することによって最適化することは可能であるという知見に基づいている。
【００１４】
高圧でワークピースの表面に噴射される流体の為の特有エネルギー入力の別の最適化は、複数の放射ノズルが、ローターヘッドに、その回転軸に対して其々異なる大きさの半径方向間隔で取り付けられており、その際、回転軸に対してより大きな半径方向の間隔を有する放射ノズルから、回転軸に対してより小さい半径方向間隔をウゆする放射ノズルと比較してより多くの体積流量の流体が流出されることによって達成される。これは、適切なノズルの選択によって簡単に達成されることができるので、更なるノズルはローターヘッドの回転軸から離れて配置され、相応してより多くの量の流体が、つまりより多くの体積流量が噴射される。よって、複数の放射ノズルをローターヘッドに配置するそのような態様によって、流体の為のエネルギー入力は、ワークピースの移動方向に対して横断する方向において、つまりその幅に亘って最適化される。
【００１５】
特有エネルギー入力は、本発明に従い、流体がワークピースの表面にあたる衝突圧力（英語：Ｉｍｐａｃｔ）と、ワークピースの幅毎の特有体積流量、つまりワークピースに噴射される流体の体積流量を、ワークピースの移動方向に関する噴射幅でわったものから求められる。衝突圧力は、流体が放射ノズルに供給される圧力、噴射される体積流量、及びワークピースの表面からの放射ノズルの間隔に依存する。更に、特有エネルギー入力は、ワークピースがその移動方向を移動させられる送り速度に依存する。特有エネルギー入力の変更は、表面調査装置の信号に応じて、上述したパラメーターの適合によって、つまり制御装置によって以下に詳細に説明するように行われる。
【００１６】
本発明の有利な発展形においては、第一のローターヘッド装置と第二の放射ノズル装置が設けられていることが可能である。これらは、ワークピースの移動方向に関して相前後して、特に互いに隣接して配置されている。ローターヘッド装置は、本発明においては、ローターヘッドがワークピースの其々上下に、つまりその上側と下側に設けられているローターヘッド対であるか、又はワークピースの上下に、其々複数のローターヘッドが相並んで、ワークピースの移動方向に対して横断する方向にまとめられているローターモジュール対である。通常運転においては、流体が、第一のローターヘッド装置の放射ノズルのみからワークピース上へと噴射されることが意図されていることが可能である。特別運転においては、第二の放射ノズル装置の放射ノズルが接続されることができるので、流体は、第二の放射ノズル装置からもワークピースへと流出、又は噴射される。この場合、ワークピースのスケール除去の為に放射ノズルは、第一のローターヘッド装置のものも第二の放射ノズル装置のものも使用される。特別運転における両方の装置の使用は、例えばスケール除去が困難である箇所の為や、又は例えば炉ローラー載置面によって発生する可能性があるしつこいスケール残りにおいて推奨される。通常運転において第一のローターヘッド装置の放射ノズルのみが使用されるそのような実施形においては、運転消費が、有利に減少されることが可能である。
【００１７】
これは、複数のローターヘッドが、上述したように一つのローターヘッドモジュールにまとめられている場合にも当てはまる。ここではつまりその際、通常運転中、一つのみのローターモジュール対が使用されており、その際、ワークピースの移動方向において例えば下流に配置されている別の放射ノズル対が、必要に応じて接続される。これは、第一のローターヘッド装置と第二の放射ノズル装置が構造的に異なる、つまり第二の装置がスプラッシュビームとして形成されている場合にも同様に当てはまる。
【００１８】
本発明の有利な発展形においては、制御装置と信号技術的に接続される表面調査装置が設けられている。この表面調査装置は、ワークピースの移動方向に関してローターヘッドの下流に、これに対して近くに設けられており、これにってワークピースの表面に残るスケールを検出することが可能である。この表面調査装置の信号に基づいて、ワークピースのスケール除去品質が、制御装置によって所定の目標基準と比較され、そしてそれに応じて高圧ポンプユニットが適当に制御されるか、又は閉ループ制御される。高圧ポンプユニットはローターヘッドの放射ノズルと流体接続している。ローターヘッドの放射ノズルと流体接続している高圧ポンプユニットの制御駆動は、流体が放射ノズルからワークピースの表面に噴射される圧力が、表面調査装置の信号に応じて調整されるよう行われることが可能である。これは、噴射される流体の圧力は、未だ十分である程度のワークピースのスケール除去品質が達成されるくらいの、まさにそのような高さに調整されるということを意味する。ワークピースの移動方向で見て、少なくとも二つの放射ノズル装置が相前後して配置されている場合、上述した制御駆動は、接続可能な放射ノズル装置が、表面調査装置の信号に応じて適切に接続されること（これは本発明に従う上述した特別運転に相当する）によって達成されることが可能である。ローターヘッド、又はスプラッシュビームの通常の二列の配置と比較して、そのような一列の配置によって、つまり通常運転で使用される唯一のローターヘッド装置、又は放射ノズル装置によって、運転媒体の本質的な節約が達成される。
【００１９】
上述したような圧力の適合によって、つまり圧力を減少させることによって、あらゆる周囲材料、又は設備部材において流体の摩耗作用が減少するということとなる。これによってメンテナンスコストは下がりるし、放射ノズル自体の摩耗も減らされる。
【００２０】
表面調査装置の設けることと、制御装置、又は閉ループ制御装置へとこれを結びつけることよって、ワークピースの完全なスケール除去のために必要な水量が、圧力及び／又は体積流量の変更によって適切に減少されることが可能である。これは、高圧水の提供の為に必要なエネルギーの節約に通じるし、ワークピースに噴射される流体の量が減少する結果、ワークピースの冷却が行われにくくなることにも同様に通じる。
【００２１】
補足的に、ワークピースの表面に対するローターヘッドの間隔が調整されることが可能であることが付言されよう。これによって、異なる高さを有するワークピースの異なるチャージに適合するということが可能である。補足的に、ワークピースの表面に対するローターヘッドのこの間隔を、表面調査装置の信号に応じて調整することも可能である。例えば、このようにして、不十分なスケール除去品質の場合に、ワークピースの表面に対するローターヘッドの間隔が減少させられるので、これによってワークピースの表面により大きな衝突圧力が、これに対して噴射される流体に関して生ずるということが意図されることが可能である。逆に言うと、これは反対に、ワークピースの表面に対するローターヘッドの間隔は、スケール除去品質が所定の目標値を上回っている場合、少なくともわずかに拡大されることが可能であると言える。
【００２２】
本発明の有利な発展形においては、流体が、ワークピースの下に配置されているローターヘッド装置への圧力が、ワークピースの上に配置されているローターヘッド装置の為よりも高く選択されていることが可能である。これによって、ワークピースの下側からもしつこいスケール（そこで例えばガイドローラーの接触によって形成されたもの）が確実に除去されることが可能である。相応して、ワークピースのスケールの無い完全な表面が、比較的低い水量消費で達成され、これによって、高圧水の発生の為の膨大なエネルギーが節約される。
【００２３】
ワークピースのスケール除去の為に使用される特有水量が減少されることによって、炉の為、及び／又は誘導加熱部の為に必要な加熱エネルギー、又はワークピースの引き続いての圧延の為に必要な圧延エネルギーが相当量減少されることが可能である。温度節約に基づいて、よってより薄い最終厚さがワークピース、又は熱間圧延品に対して達成されることが可能であるので、プロダクトミックス（独語：Ｐｒｏｄｕｋｔｍｉｘ）は拡大されることができる。この為、減少された炉温度において、炉ローラーの寿命も著しく延長されることとなる。
【００２４】
以下に本発明を下略的な図面に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】原理的に簡略化された本発明に係る装置の側面図
【図２】別の実施形に従う本発明に係る装置の原理的に簡略化された上面図
【図３ａ】図１又は図２の装置の放射ノズルの噴射方向と、ワークピースがこの装置を通過させられる移動方向の間の原理的な各関係の図
【図３ｂ】図１又は図２の装置の放射ノズルの噴射方向と、ワークピースがこの装置を通過させられる移動方向の間の原理的な各関係の図
【図３ｃ】図１又は図２の装置の放射ノズルの噴射方向と、ワークピースがこの装置を通過させられる移動方向の間の原理的な各関係の図
【図４】図２の装置の部分であることが可能であるローターモジュール対の簡略正面図
【図５】図１または図２の装置における使用の為のローターヘッドの放射ノズルの可能な配置の図
【図６】本発明の実施のためのフローチャート
【図７ａ】ワークピースの表面にワークピースに噴射された流体によって形成される各噴射図
【図７ｂ】ワークピースの表面にワークピースに噴射された流体によって形成される各噴射図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に図１から６を参照しつつ本発明の異なる実施形を説明する。図では、同じ技術的特徴は其々同じ参照符号が付されている。更に、図の表現は、原理的に簡易化されており、特にスケール無しで示されている点、注意されたい。幾つかの図には、カルテシアン座標系が記入されている。スケール除去すべき、かつ移動されるワークピースに関して発明に係る装置のために空間的な方向付けをする目的である。
【００２７】
発明に係る装置１０は、ワークピース１２のスケール除去の為に使用される。ワークピースは装置１０に対して移動方向Ｘを移動させられるものである。ワークピースは熱間圧延品であることが可能である。これは装置１０を通過する。
【００２８】
発明に係る装置１０は、複数の放射ノズルを有する放射ノズル装置を有する。放射ノズルからは流体、特に水がワークピースの表面に高圧で噴射される。放射ノズル装置は、回転軸Ｒを中心として回転可能なローターヘッド１４（図１）から形成されている。回転軸Ｒを中心としたローターヘッド１４の回転は、駆動手段によって行われる。この駆動手段は図１においては「Ｍ」と称されており、例えば電気モーターから形成されていることが可能である。ワークピース１２の方に向けられているローターヘッド１４の正面には、放射ノズル１６が取り付けられている。放射ノズル１６から流体１８（図１においては簡略化されて破線で表されている）が高圧でワークピース１２の表面２０に噴射され、ワークピース１２を適切にスケール除去する。
【００２９】
放射ノズル１６は、図１の実施形においてローターヘッド１４に堅固に取り付けられている。ここで放射ノズル１６の長手方向Ｌはローターヘッド１４の回転軸Ｒに対して平行に向けられている。相応して、流体が放射ノズル１６から噴射される噴射方向Ｓは、ローターヘッドの回転軸Ｒに対して平行に延びている。回転軸Ｒは、ワークピースの表面２０上の法線に対して角度γだけ傾けられて配置されている。これより放射ノズル１６に対してアプローチ角度αが生ずる。このアプローチ角度でもって放射ノズル１６から噴射される流体１８がワークピース１２の表面２０にあたる。回転軸Ｒに対して長手方向軸Ｌが平行であることによって、示された例においては、アプローチ角度αは回転軸Ｒの傾斜角度γと同じであり、その際、アプローチ角度αは、ローターヘッド１４がその回転軸Ｒを中心として回転する間、一定で同じままである。この実施形は、本発明の機能を特別有利な方法でサポートする。しかしまた、ローターヘッド・放射ノズル装置の他の構造も使用可能である。
【００３０】
例えば高さ調整可能なホルダーにとる付けられることによって、ローターヘッド１４は高さ調整可能に形成されている。これは、図１では簡略的に両矢印「Ｈ」によって表されている。ホルダーＨは、調整駆動部を有する（図示されていない）。これによって回転軸Ｒとローターヘッド１４の正面の交差点がワークピース１２の表面２０に対して有する間隔が、必要な場合、調整駆動部の制御駆動によって調整されることが可能である。本発明の意味において、この間隔Ａは噴射間隔として解されよう。この間隔Ａが減少すると、ワークピース１２の表面２０に対して流体１８があたると生じる衝突圧力は増加する。
【００３１】
装置１０は、制御装置２２と高圧ポンプユニット２４を有する。高圧ポンプユニットは制御装置２２と信号技術的に接続されている。ローターヘッド１４は、接続配管を介して高圧ポンプユニット２４に接続されている。接続は、放射ノズル１６が高圧ポンプユニット２４と流体接続し、それによって高圧ポンプユニット２４から流体を高圧で供給されるように行われている。放射ノズル１６からワークピースに高圧で噴射される流体１８は、好ましくは水であるが、当該媒体、つまり水のみに限定されることは無いと解される。
【００３２】
高圧ポンプユニット２４の少なくとも一つのポンプには、周波数コントローラー２５が設けられている。これによって、高圧ポンプユニット２４を制御装置２２によって可能な限り無段階に制御駆動することが可能である。放射ノズル１６に流体１８を供給する圧力をも小さな段階で変化させることが可能とするためである。そのような高圧ポンプユニット２４の制御駆動の更なる詳細は、以下に詳細に説明される。
【００３３】
装置１０は、表面調査装置２６を有する。この装置は、ワークピース１２の移動方向Ｘにおいてローターヘッド１４の下流に配置され、そしてこれの近くに配置されている。表面調査装置２６は、光学的な測定原理に基づいていることが可能である。この原理では、ワークピース１２の表面２０に対して３Ｄ測定が行われ、そしてそれからワークピース１２の表面２０の高さプロフィールが導出される。代替として表面調査装置２６によって、ワークピース１２の表面２０のスペクトル分析が実施される。表面調査装置２６は、信号技術的に制御装置２２と接続されている。よって、表面調査装置２６によって、及び相応する制御装置２２内の評価によって、ワークピース１２の表面２０上のスケール、又は残留スケールが検出されることが可能である。よって表面調査装置２６はスケール検出装置に相当する。この目的の為、表面調査装置２６は、ワークピース１２の上面も下面も監視されるように形成されている。
【００３４】
ローターヘッド１４の駆動手段Ｍは、制御装置２２と信号技術的に接続されている。これによって、ローターヘッド１４がその回転軸１４を中心として回転する回転数を調整することが可能である。同様に、（図示されていない）手段（この手段によってワークピース１２の送り速度が調整される、又は変更されることが可能である）と、高さ調整可能なホルダーＨが、以下に更に詳細に説明されるように、其々制御装置と制御技術的に接続されている。
【００３５】
図２は、発明に係る装置１０の別の実施形を示す。これはつまり簡略上面図で示している。この実施形においては、二つの放射ノズル装置、又はローターヘッド１４．１及び１４．２が、ワークピース１２の移動方向Ｘにおいて相前後して配置されている。これらローターヘッド１４．１および１４．２の何れも、図１を参照しつつ説明されるように、高圧ポンプユニット２４に接続されている。図２の実施形においては、表面調査装置２６は、ローターヘッド１４．２の下流に位置決めされている。明瞭性の為、図２においてはワークピース１２の幅は、ｙ方向に延びており、その際、ローターヘッド１４．１及び１４．２の回転軸Ｒは其々、図平面に対して垂直に延びている点、付言されよう。下流に位置決めされた第二の放射ノズル装置に対してもまた、他の実施形、例えばスプラッシュビームが使用可能である。
【００３６】
一方で制御装置２２及び他方で装置１０の個々のコンポーネントの間の信号技術的な接続は、図１及び図２において其々点線で図示されている。これに対する詳細は、制御装置２２と高圧ポンプユニット２４の間の信号技術的な接続が、参照符号２３．１によって表されている。制御装置２２と表面調査装置２６の間の信号技術的な接続は、参照符号２３．２で表されている。制御装置２２とローターヘッド１４の駆動手段Ｍの間の信号技術的な接続は参照符号２３．３で表されている。制御装置２２と高さ調整部Ｈの間の信号技術的な接続は、参照符号２３．４で表されている。制御装置２２と、ワークピース１２の送り速度ｖを調整する、又は変更することが可能である（図示されない）装置の間の信号技術的な接続は、参照符号２３．５で表されている。この接続２３．１−２３．５は、物理的なライン、又は適当な無線経路等で有り得る。
【００３７】
図３は、流体１８が放射ノズル１６から噴射される噴射方向Ｓと、ワークピースが装置１０又はそのローターヘッド１４を通過する移動方向Ｘの間の関係を明らかにする。詳細には、図３は、ワークピース１２の表面２０に平行な平面への噴射方向Ｓの投影を明らかにする。図３ａ、図３ｂ、及び図３ｃの例においては、流体１８が放射ノズル１６のノズル開口部１７から流出する噴射方向Ｓが、移動方向Ｘに対して逆、つまり移動方向Ｘに対して約１７０度から１９０度の噴射角度βに向けられている。これは、流体の噴射方向１８は、これがワークピース１２上に高圧で噴射されるとき、ワークピース１２の側方の縁部の方向における成分を有さない、又は僅かな成分のみを有するということに通ずる。この作用は、特に本発明の効果を合目的的にサポートする。
【００３８】
本発明の特別良好な作用は、噴射方向Ｓの上述した向きが、図３ａ、３ｂ及び３ｃに見て取れるように、ローターヘッド１４の回転軸Ｒを中心とした回転の間、不変、又は一定のままであることから生じる。同じことはアプローチ角度αにも言える。
【００３９】
以下に図４を参照しつつ、ローターヘッド１４の可能な配置を示し、そして説明する。これは、図２の実施形において使用することができる。
【００４０】
図４は、ローターモジュールの正面図を示す。その際、ローターモジュール３０．１はワークピース１２の上に、ローターモジュール３０．２は下に設けられ、そしてこれによってローターモジュール対３２が形成される。詳細には、ローターモジュール３０．１及び３０．２はそれぞれ複数のローターヘッド１４から成る。これらは、相並んで、及びワークピースの移動方向Ｘに対して横切る方向（つまり図４においてｙ軸の方向）に配置されている。一様な特有エネルギー入力の為に、個々のローターの間隔は、外側の放射ノズルの噴射軌跡が、噴射図においてオーバーラップし、そのような第二のノズルの放射が、しかし同時にはワークピースの同じ箇所にあたらないよう決定される比必要がある。図４においてと異なり、３より少ない、又は多いローターヘッド１４が一つのローターモジュール３０．１、３０．２にまとめられていることが可能である。
【００４１】
図４の実施形に関して、個々のローターヘッド１４は、一つの共通の高圧水配管Ｄに接続されていることが可能である。この高圧水配管は、高圧ポンプユニット２４に接続されている。これによって、ローターヘッド１４に取り付けられた放射ノズル１６に高圧水が供給されることが保証される。
【００４２】
図５は、ローターヘッド１４の下側の正面に複数の放射ノズル１６が取り付けられるのが表されている。図５の例では、三つの放射ノズル１６．１、１６．２及び１６．３が設けられている。これらは其々、ローターヘッド１４の回転軸Ｒに対して異なる間隔を有している。図５においては、回転軸Ｒは図平面に対して直角に延びている。
【００４３】
各放射ノズル１６．１、１６．２及び１６．３の異なる間隔は、図５においてはｓ１、ｓ２及びｓ３で、ｓ１＞ｓ２＞ｓ３という条件のもと表されている。ローター軸Ｒに対して其々異なる半径方向間隔の放射ノズルのそのような配置においては、回転軸Ｒに対してより大きな半径方向間隔の放射ノズルから、回転軸に対してより小さい間隔の放射ノズルに比べてより多くの体積流量の流体が噴射されることが意図されている。図５の三つのノズル１６．１、１６．２及び１６．３に関して、これらノズルから流出する体積流量は、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３の関係を満たす。ここで放射ノズル１６．１からは体積流量Ｖ１、放射ノズル１６．２からは体積流量Ｖ２、及び放射ノズル１６．３からは体積流量Ｖ３が搬出、又は噴射される。これによって、放射ノズル１６．１、１６．２及び１６．３から流出する流体にとって、一様なエネルギー入力がワークピース１２の表面２０に、その移動方向Ｘを横断する方向において図られる。
【００４４】
上記図５に関して説明された関係は、３より多くの、又は少なくの数量の放射ノズルが設けられている場合にも、つまりローターヘッド１４の回転軸Ｒに対して其々異なる間隔を有する複数の放射ノズルにも当てはまる。更に、図５の例は、図１−４に示されており、そして説明されている全てのローターヘッド１４にも当てはまることが付言される。
【００４５】
上述した全ての実施形において、ワークピース１２は装置１０を通りすぎる。つまり、相応する図においてそれぞれ「ｖ」で表されている送り速度で通りすぎる。
【００４６】
高圧で水を噴射することにより、ワークピース１２の表面２０は、特有エネルギー入力Ｅ（又は「スプレーエネルギー」、“Ｓｐｒａｙ  Ｅｎｅｒｇｙ”）でもって付勢される。これは、以下のように決定される。
【数１】
2019511367.tif 000003
【００４７】
ここで、
Ｅ：特有エネルギー入力［ｋＪ／ｍ２］
Ｉ：衝突圧力［Ｎ／ｍｍ２］
Ｖｓｐｅｚ：ワークピースの幅毎の特有体積流量［Ｉ／Ｓ・ｍ］
ｖ：ワークピースの送り速度［ｍ／ｓ］
である。
【００４８】
ここで流体１８がワークピース１２の表面２０にあたる衝突圧力（英語：Ｉｍｐａｃｔ）は、流体が放射ノズル１６から噴射される圧力及び体積にも依存するし、ワークピースの表面３０からの放射ノズル１６の間隔にも依存する。
【００４９】
送り速度ｖを考慮せず、スケール除去結果の制御の為に不十分である衝突圧力Ｉを静的に観察することのみが行われる。
【００５０】
更に、特有体積流量Ｖｓｐｅｚが決定される。
【数２】
2019511367.tif 000004
【００５１】
ここで、
Ｖｓｐｅｚ：ワークピースの幅毎の特有体積流量［ｉ／ｓ・ｍ］
Ｖ：噴射される流体の体積流量［Ｉ／Ｓ］
ｂ：移動方向Ｘを横切る方向の噴射幅［ｍ］
である。
【００５２】
本発明は、以下のように機能する。
【００５３】
ワークピース１２の表面２０の所望のスケール除去の為、これは発明に係る装置１０に対して相対的に移動方向Ｘを移動させられる。ここで放射ノズル１６から流体１８が高圧でワークピース１２の表面２０に噴射、つまりその上面にも下面にも噴射される。
【００５４】
図６は、発明に係る装置１０の運転様式、又は発明に係る方法の実施を見せるためのフローチャートを示す。
【００５５】
ワークピース１２が装置１０において移動方向Ｘを通過する間、そしてその際スケール除去される間、表面調査装置２６によって連続的にスケール除去品質が監視される。これによって、ワークピース１２の為の所望の表面品質が、所定の目標値を達成しているかどうかが、放射ノズル装置の近傍で、及び／又は直接これに隣接して確認されることが可能である。そうでないとき、所望の表面品質を可能な限り低いエネルギー入力で達成するため、又は達成された品質においてエネルギー入力を徐々に減らすため、できる限り低いエネルギー入力に対して許容可能で品質を達成するために、適合を行う為の様々な調整要素がある。
【００５６】
相応して、高圧ポンプユニット２４、又はその為に設けられる一又は複数の周波数コントローラー２５を制御装置２２によって適当に制御駆動することによって、流体１８が放射ノズル１６に供給される圧力が高められ、その際、場合によっては高圧ポンプユニット２４の別のポンプも接続されることができる。
【００５７】
既に上述した圧力の適合に対して補足的、又は代替的に、追加的な放射ノズル装置を接続する、又は切り離すことも可能である。図２の実施形は、放射ノズル装置１４．２である。これは、例えばローターヘッド対２８の形式、又はローターモジュール対３２の形式であり、これは放射ノズル装置１４．１の下流に設けられている。これは、ワークピース１２の所望の表面品質が維持されるとき、本発明に係る通常運転に従い、唯一の放射ノズル装置が使用されることを意味する。ワークピース１２の表面品質が、所定の目標値を下回る場合に対してのみ、本発明に係る特別運転に従い、第二の放射ノズル装置（図２の１４．２参照）が接続される。その際、その後、接続されたこの第二の放射ノズル装置の放射ノズル１６からワークピースの表面２０に同様に高圧で流体が噴射される。もはや必要なくなると、第二の放射ノズル装置１４．２の接続は再び逆戻りさせられる。本発明の通常運転においては、唯一の放射ノズル装置のみが使用されるという事実は、エネルギー及び高圧水の節約に貢献する。
【００５８】
図６のフローチャートに従い、装置１０の運転パラメーターの適合も行われることが可能である。制御装置２２による高圧ポンプユニット２４の適当な制御駆動によって、流体が放射ノズル１６に供給される圧力は、検出可能な残留スケールが、最小の特有エネルギー入力を示すまで下げられることが可能である、そしてその後、この圧力が再び少し上げられる必要がある。ここで放射ノズル１６に供給される流体１８の為の圧力は、表面品質が所定の目標値を達成する十分大きな値に調整される。換言すると、流体１８が放射ノズル１６に供給される圧力は、ワークピース１２の表面品質、又はスケール除去品質が所定の目標値を維持している限り下げられる。
【００５９】
補足的に、及び／又は代替的に、衝突圧力、又はスケール除去圧力の変更が、ローターヘッド装置の高さ調整によって行われることが可能である。この高さ調整は、図１においては矢印「Ｈ」で表されており、そして、高さ調整可能なホルダーＨ（これに放射ノズル装置が取り付けられている）の調整駆動部が、制御装置２２によって適切に制御駆動されることによって行われる。
【００６０】
図６のフローチャートは、制御ループを示す。これによって、ワークピース１２がスケール除去される所望の特有エネルギー入力Ｅを決定する、又は調整するためのものである。ここで上述した可能性は、ワークピースの表面品質が、所定の目標値（図６において「目標結果」と称されている）を達成する限り実施される、又は適用される。
【００６１】
（図示されていない）手段が設けられている。この手段によって制御装置２２が、ワークピース１２のその移動方向Ｘにおける現在の送り速度ｖに関する情報を得る。同じことは、送り速度ｖが適合された場合、又は変更された場合にも当てはまる。このことは、上述した手段によって、その後同様に制御装置２２に知らされる。それに基づいて、制御装置２２によってローターヘッド１４の為の所望の回転数が調整されることが可能である、つまり、ワークピース１２の送り速度への適合において調整されることが可能である。そのような適合は、動いているプロダクション運転中にも可能である。ワークピース１２の送り速度ｖが振動したときや、この送り速度がスケール除去品質の適合の為の必要な調整要素として変更される。制御装置２２は、プログラム技術的に、ローターヘッド１４の回転数のそのような適合が閉ループ制御されて行われるよう形成されていることが可能である。
【００６２】
上述したように、ローターヘッド１４の回転数を、ワークピース１２の移動方向Ｘにおける送り速度ｖに適合させることによって、ワークピース１２の表面２０に噴射される流体１８の為の最適化されたエネルギー入力が、つまり移動方向Ｘに沿って達成される。そのようなワークピース１２の送り速度ｖに対するローターヘッド１４の回転数の最適な適合は、図７ａの噴射図に表されている。この噴射図は、ワークピース１２の表面２０の一部を上面図として示している。これに対して図７ｂはローターヘッド１４の回転がワークピース１２の送り速度ｖに最適に適合されていないものを示す。本発明によって、図７ｂに表されているような噴射図を避けることが可能である。
【００６３】
上に図５と関連して既に説明したように、回転軸Ｒに対してより大きな半径方向の間隔を有する放射ノズル１６から、より多くの体積流量Ｖの流体１８がワークピース１２に噴射されることによって、ワークピース１２の移動方向Ｘに対する横断方向、つまりｙ方向でのエネルギー入力の最適化が図られる。それぞれ回転軸Ｒに対して異なる大きさの間隔を有する複数の放射ノズル１６の異なる大きさの体積流量のそのような調整は、発明に係る装置１０の製造において異なるノズルタイプが適切に選択されることによって保証される。
【００６４】
補足的に、及び／又は代替的に、ワークピースがその移動方向Ｘを動かされる送り速度ｖもまた、制御されて、好ましくは閉ループ制御されて、例えば、ワークピース１２の検出された表面、又はスケール除去品質に応じて、及び／又は制御装置２２の要求に応じて調整されることが可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０          装置
１２          ワークピース
１４          ローターヘッド
１４．１              ローターヘッド装置
１４．２              ローターヘッド装置
１６          放射ノズル
１６．１              放射ノズル
１６．２              放射ノズル
１６．３              放射ノズル
１８          流体
２０          表面
２２          制御装置
２４          高圧ポンプユニット
２６          表面調査装置
２９          ローターヘッド対
３２          スケール検出装置
α            アプローチ角度
β            噴射角度
Ｍ            駆動手段
Ｒ            回転軸
Ｓ            噴射方向
Ｓ１          間隔
Ｓ２          間隔
Ｓ３          間隔
Ｖ１          体積流量
Ｖ２          体積流量
Ｖ３          体積流量
ｖ            送り速度
Ｘ            移動方向
【図１】
2019511367.tif 000005
【図２】
2019511367.tif 000006
【図３ａ】
2019511367.tif 000007
【図３ｂ】
2019511367.tif 000008
【図３ｃ】
2019511367.tif 000009
【図４】
2019511367.tif 000010
【図５】
2019511367.tif 000011
【図６】
2019511367.tif 000012
【図７ａ−７ｂ】
2019511367.tif 000013
【国際調査報告】
2019511367.tif 000014
2019511367.tif 000015
2019511367.tif 000016
2019511367.tif 000017