(57)【要約】【課題】圧延材表面に疵を発生させることがなく、またデスケーリング装置の直近に設置された電気設備等に対する水の飛散や侵入を防止でき、さらに設置スペースを狭くすることのできるデスケーリング噴射水の水切り装置および方法を提供する。【解決手段】圧延材Ｓ１表面のスケールを噴射水１ａで除去するデスケーリング水噴射ノズル１の圧延方向上流側に、デスケーリング後のバウンド水１ｂを回収するために、圧延材の表面と一定の隙間ｇを設けて配置した水切り板２と、水切り板２の圧延方向上流側に、水切り板２の下端と圧延材Ｓ１表面との隙間ｇに水切りスプレー水３ａを噴出させる水切りスプレー３とを設けたデスケーリング噴射水の水切り装置。圧延材Ｓ１表面と隙間ｇを設けて水切り板２と水切りスプレー３を設けたことで、圧延材Ｓ１表面に疵を発生させることがなく、またデスケーリング噴射水が水を嫌う電気設備等側に流れたり飛散したりすることがない。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧延材表面に発生するスケールを噴射水で除去するデスケーリング水噴射ノズルの圧延方向上流側に、デスケーリング後の圧延材から跳ね返るバウンド水を回収するために、圧延材の表面と一定の隙間を設けて配置した水切り板と、
前記水切り板の圧延方向上流側に、前記水切り板の下端と圧延材表面との隙間に向かって水切りスプレー水を噴出させるように設置した水切りスプレーと
を備えたことを特徴とするデスケーリング噴射水の水切り装置。
【請求項２】
前記水切り板は、圧延材の板厚に応じて角度を自動調整する角度調整機構を備えていることを特徴とする請求項１記載のデスケーリング噴射水の水切り装置。
【請求項３】
請求項１に記載されたデスケーリング噴射水の水切り装置を用いた水切り方法であって、水切りスプレー水の流量および噴出圧力の大きさを、圧延材表面を伝うデスケーリング噴射水の板上水が水切り板の下端と圧延材表面との隙間の位置よりも圧延方向上流側に流れることを阻止するような条件に設定することを特徴とするデスケーリング噴射水の水切り方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延材の表面に発生するスケールを除去するためのデスケーリング噴射水の水切り装置および水切り方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱延ラインでは、高温の圧延材表面に酸化スケールが発生し、そのまま圧延すると圧延ロール表面および圧延材表面に疵が入り品質が低下する。そこで圧延機の圧延ロールに圧延材が噛み込む前にスケールを除去するために、圧延材表面に高圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリング設備が圧延機の上流側に設けられている。  
【０００３】
デスケーリング設備の噴射水は、圧延材表面に衝突してスケールを除去した後の挙動が問題となる。その一つは、圧延材の表面で跳ね返るバウンド水であり、もう一つは圧延材の表面を伝って圧延方向の上流側に流れる板上水である。このような水は、圧延材表面上を流れることにより圧延材の温度を低下させる原因となる。  
【０００４】
このため、従来から、板状のスクレーパ（水切り板）を噴射水流方向の下流側（圧延方向から見れば上流側）に、圧延材表面と接触させて設置し、噴射水の水切りを行うと共に噴射水を回収する設備が設置されている。  しかしながら、水切板下端との接触により、圧延材表面に疵を発生させるため、表面品位厳格材ではこのような水切り方法を適用することが難しい課題があった。そのため様々な水切り装置が考案されている。  
【０００５】
例えば、特許文献１には、熱間圧延材の表面に発生するスケールを高圧水を噴射して除去するデスケーリング噴射水噴射ノズルの上流側に、熱間圧延材の表面より若干隙間を設けて噴射水を回収するスクレーパを配置し、このスクレーパのさらに上流側に、熱間圧延材の表面と接触して残りの噴射水を回収するスクレーパを配置したデスケーリング噴射水の水切り装置が開示されている。  
【０００６】
また、特許文献２には、噴射ノズルから噴射圧が１０ＭＰａ以上の高圧水を噴射して圧延材の表面に生成したスケールを除去し、噴射ノズルの圧延材搬送ライン上流側に設置されるスクレーパによって高圧水を回収するデスケーリング方法であって、前記スクレーパ位置において圧延材からの距離と高圧水が上方に飛散する量との関係を予め求めておき、その関係に基づいて高圧水の回収率が８０％以上となるようにスクレーパの下端と圧延材の表面との隙間を調整するデスケーリング方法が開示されている。  
【０００７】
さらに、特許文献３には、熱間圧延機の入側に、圧延材表面に浮遊するスケールを除去するデスケーリング噴射水噴射ノズルを設け、該デスケーリング噴射水噴射ノズルの上流側に噴射水を回収するスクレーパを通板表面より若干隙間を設けて配置し、更に該スクレーパの上流側に通板表面と接触する水切りロールを設けたデスケーリング噴射水の水切り装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開平５−４４３０４号公報
【特許文献２】特開２００６−３５２７５号公報
【特許文献３】実開昭６１−１０７４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前掲の特許文献１に開示された水切り装置では、２段目の水切り板は、圧延材と接触していることに変わりはなく、表面疵が発生する可能性が高く、特に表面品位厳格材では適用が困難となる。  
【００１０】
前掲の特許文献２に開示されたデスケーリング方法では、水切り板の設置位置および角度を最適化しているが、水切り板と圧延材との間に隙間があるかぎり完全に水切りすることはできない。  
【００１１】
またいずれの水切り装置においても、１段目の水切り板と圧延材の表面との間の隙間を通して２段目以降の水切りロールや水切り板側へ板上水が流れ、圧延材の温度低下を招いたり、デスケーリング設備近傍に設置されている電気設備等に飛散水が侵入し故障を引き起こす原因となったりする可能性がある。  
【００１２】
前掲の特許文献３に開示された水切り装置においては、圧延材と水切り板との隙間から圧延方向の上流側に流れ込む板上水を水切りするために、２段目の水切りロール、３段目の水切りスプレーを配置しており、水切り性に関しては十分と考えられるものの、大きな設置スペースを必要とする。例えば、仕上圧延機の入側で粗圧延機から出てきた圧延材を再度加熱するエッジヒータが設置される場合、エッジヒータと仕上圧延機との間の制約されたスペース内に設置されるため、設置スペースが大きいと設置が困難となるという問題がある。またこの水切り装置では、水切りロール入口に水が滞留し、圧延材の温度の低下が避けられない。  
【００１３】
また、デスケーリング設備近傍に設置されている温度センサ等の計装設備やエッジヒータ等の電気設備（以下、これらを「電気設備等」と総称することがある。）に飛散水が掛かったり板上水が侵入したりして故障を引き起こす原因となったりするため、このような板上水および飛散水を速やかに回収する必要がある。  
【００１４】
そこで本発明は、圧延材表面に疵を発生させることがなく、また水を嫌う電気設備等がデスケーリング装置の直近にある場合にも水の飛散や侵入を防止でき、さらに設置スペースを狭くすることのできるデスケーリング噴射水の水切り装置および水切り方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、本発明の第１の構成は、圧延材表面に発生するスケールを噴射水で除去するデスケーリング水噴射ノズルの圧延方向上流側に、デスケーリング後の圧延材から跳ね返るバウンド水を回収するために、圧延材の表面と一定の隙間を設けて配置した水切り板と、前記水切り板の圧延方向上流側に、前記水切り板の下端と圧延材表面との隙間に向かって水切りスプレー水を噴出させるように設置した水切りスプレーとを備えたことを特徴とするデスケーリング噴射水の水切り装置である。  
【００１６】
この第１の構成においては、圧延材表面と一定の隙間を設けて水切り板を設けたことで、圧延材表面に疵を発生させることがなく、また水切りスプレーから水切りスプレー水を水切り板の下端と圧延材表面との間の隙間に向けて噴出させるため、水を嫌う電気設備等が設置されている圧延方向上流側に板上水が飛散したり流れ込むことがない。さらに、水切りスプレーは水切り板の近傍に設置できるため、水切り装置全体の設置スペースを小さくでき、エッジヒータと仕上圧延機入り側との間の狭いスペースにも設置が容易である。なお、本明細書において「圧延方向上流側」とは、圧延材の進行方向の上流側を意味する。  
【００１７】
本発明の第２の構成は、前記水切り板は、圧延材の板厚に応じて角度を自動調整する角度調整機構を備えていることを特徴とするデスケーリング噴射水の水切り装置である。圧延材の厚さは毎回変わるため、水切り板と圧延材表面との隙間が一定に確保されるように、水切り板の角度を調整し、水切り板が圧延材に接しないようにすることで、圧延材の厚さに拘わらず、板表面に疵を発生させることなく、水切り性を確保することができる。  
【００１８】
本発明の第３の構成は、前記のデスケーリング噴射水の水切り装置を用いた水切り方法であって、水切りスプレー水の流量および噴出圧力の大きさを、圧延材表面を伝うデスケーリング噴射水の板上水が水切り板の下端と圧延材表面との隙間の位置よりも圧延方向上流側に流れることを阻止するような条件に設定することを特徴とするデスケーリング噴射水の水切り方法である。  
【００１９】
この第３の構成においては、デスケーリング噴射水の一部である板上水が圧延材の表面を伝って圧延材の圧延方向上流側に流れ込むことを水切りスプレー水で阻止する際に、板上水と水切りスプレー水の衝突点を水切り板の下端と圧延材表面との隙間の位置よりも下流側（デスケーリング噴射水噴射ノズル側）に設定することにより、水切り板が障壁となって飛散水が電気設備側に進入することを効果的に防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、水切り板が圧延材と非接触であるため圧延材表面疵を防止することができる。また、水切りスプレーにより、圧延方向上流側へ圧延材表面を伝う板上水を遮断するため、水切り板の直近に設置される水を嫌う計装センサもしくは誘導加熱炉等の電気設備への水の侵入を防ぐことができる。さらに、水切り板と水切りスプレーとで構成されるため、設置スペースを狭くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態に係るデスケーリング噴射水の水切り装置の配置を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るデスケーリング噴射水の水切り装置部分の拡大図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るデスケーリング噴射水の水切り装置の水切りスプレーの圧力による衝突点の位置を示す拡大図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るデスケーリング噴射水の水切り装置の水切りスプレーの圧力による衝突点の位置を示す拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態に係るデスケーリング噴射水の水切り装置の水切りスプレーの圧力による衝突点の位置を示す拡大図である。
【図６】実験１による水切りスプレー圧力と衝突点位置の関係を示すグラフである。
【図７】実験１による水切りスプレー流量と圧力との関係を示すグラフである。
【図８】実験２による水切り性確保条件を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。  図１に示すように、本実施の形態のデスケーリング噴射水の水切り装置は、圧延スタンドＦ１〜Ｆ７からなる仕上圧延機１０の圧延方向上流側に設置されたデスケーリング水噴射ノズル１のさらに圧延方向上流側であって、誘導加熱装置（エッジヒータ）１１の下流側に設けられ、デスケーリング水噴射ノズル１から噴射される噴射水を回収する水切り板２と、水切り板２の下端部と圧延材Ｓ１表面との間の隙間近傍を指向して水切りスプレー水を噴出させる水切りスプレー３とによって構成される。  
【００２３】
この水切り装置部分の拡大図を図２に示す。デスケーリング水噴射ノズル１から５°〜１５°の角度で圧延材Ｓ１に照射された高圧（例えば１５ＭＰａ）の噴射水１ａは、圧延材Ｓ１表面のスケールを除去し、そのバウンド水１ｂは傾斜状態に設置された水切り板２の表面を伝って樋（図示せず）を介して側部に排出される。水切り板２は圧延材Ｓ１の表面を疵付けないように一定の隙間ｇ（例えば１０〜１５ｍｍ）を持たせて設置されている。この隙間ｇは、圧延材Ｓ１の厚みが変わると変化するため、圧延材Ｓ１の厚みが変わっても一定の隙間ｇが確保できるように、角度調整機構（図示せず）が設けられている。すなわち、プロセスコンピュータから圧延材Ｓ１の厚みが出力されると、予め設定された隙間ｇが確保できるように角度調整機構を作動させて自動的に水切り板２の角度を調整する。  
【００２４】
さて、デスケーリング水噴射ノズル１からの噴射水１ａは、一部は圧延材Ｓ１の表面で跳ね返るバウンド水１ｂとして水切り板２で遮断されるが、他の一部は圧延材Ｓ１の表面を伝う板上水１ｃとして圧延方向とは逆方向に流れ込む。その板上水１ｃが、水切り板２の下端部と圧延材Ｓ１の表面との間の隙間ｇを通過して水切り板２よりも圧延方向上流側に流れ込む。これを阻止するために、水切りスプレー３から噴出する水切りスプレー水３ａを用いる。  
【００２５】
仕上圧延機１０の圧延方向上流側に設置されている誘導加熱装置１１等の電気設備を保護するためには、板上水１ｃが水切り板２よりも圧延方向上流側に流れ込まないことが必要である。そのため、水切りスプレー水３ａと板上水１ｃの衝突点Ｐが水切り板２の下端よりも下流側（圧延方向より見て）となるように、水切りスプレー３から噴出する水切りスプレー水３ａの圧力、流量を、以下に示す実験により求めた。  
【００２６】
＜実験１＞目的：衝突点Ｐが水切り板２よりもデスケーリング側（仕上圧延機側）となる水切りスプレー条件範囲を、実機設備を模擬した実験結果から定式化する。条件：図
２における水切り板２の取付軸２ａと水切りスプレー３との間隔Ｌ１を１２０ｍｍとし、デスケーリング水噴射ノズル１と水切りスプレー３との間隔Ｌ２を１７５０ｍｍとし、水切り板２の下端と圧延材Ｓ１の表面との間の隙間ｇを１０〜１５ｍｍとし、デスケーリング水噴射ノズル１から噴射する噴射水１ａの圧力を１５ＭＰａとした。また、デスケーリング水噴射ノズル１の角度θ１を１５°、圧延材Ｓ１からの高さＨ１を０．２５ｍ、水切りスプレー３の角度θ２を２５°、圧延材Ｓ１からノズルまでの高さＨ２を０．１７ｍとした。実験方法：水切りスプレー３からのスプレー水３ａの流量を２０Ｌ／ｍｉｎ（０．３ＭＰａ時）とし、噴出圧を１ＭＰａ，３ＭＰａ，５ＭＰａとしたときの衝突点Ｐの位置を測定した。  衝突点Ｐの位置は、デスケーリング噴射水と水切りスプレー衝突部を撮影し、デスケーリング噴射水が押し戻され、滞留する位置を画像上で測定した。なお、デスケーリング噴射水と水切りスプレー水両者の流れを見やすくするために、水切りスプレーを水性インクで着色した水を用いた。  
【００２７】
実験結果：水切りスプレー３からのスプレー水３ａの噴出圧が１ＭＰａでは、図３に示すように衝突点Ｐは隙間ｇの位置から圧延方向上流側へ１３０ｍｍの位置（−１３０ｍｍ）であった。噴出圧が３ＭＰａのときは、図４に示すように、衝突点Ｐはちょうど隙間ｇの位置（０ｍｍ）であった。噴出圧が５ＭＰａのときは、図５に示すように衝突点Ｐは隙間ｇの位置から下流側へ１００ｍｍ（＋１００ｍｍ）であった。  水切りスプレー３からのスプレー水３ａの流量を８Ｌ／ｍｉｎ（０．３ＭＰａ時）としたときについても衝突点Ｐの位置を測定したところ、噴出圧が１ＭＰａのときは−１８０ｍｍ、３ＭＰａのときは−５０ｍｍ、５ＭＰａのときは＋５０ｍｍであった。  
【００２８】
これらの噴出圧力と衝突点Ｐの位置を、流量を変えてプロットしたものが図６のグラフである。  各流量における噴出圧力ｘと衝突点位置ｙの３点を直線で結ぶと、その直線は次の関係を持つことが分かる。  流量２０Ｌ／ｍｉｎのとき、ｙ＝５７．５ｘ−１８２．５・・・（１）式  流量８Ｌ／ｍｉｎのとき、ｙ＝５７．５ｘ−２３２．５・・・（２）式  （１）式と（２）式を流量ａの関数として統合すると次の（３）式のようになる。  ｙ＝５７．５ｘ＋４．１７ａ−２６５．８３・・・（３）式  
【００２９】
（１）式から、衝突点Ｐの位置が０となるｘ（噴出圧力）を求めると、ｘ＝３．１７４（流量２０Ｌ／ｍｉｎ時）となる。また（２）式から、衝突点位置が０となるｘ（噴出圧力）を求めると、ｘ＝４．０４３（流量８Ｌ／ｍｉｎ時）となる。  この関係より、衝突点位置が０となる流量（新たなｘ）と噴出圧力（新たなｙ）の関係を表すと、図７に示すグラフの直線のように、  ｙ＝−０．０７３ｘ＋４．６２・・・（４）式で表される。  水切りスプレー３からのスプレー水３ａの流量と圧力は、衝突点Ｐの位置が≧０となることが要件であるので、図７に示した直線よりも上側の領域の流量と圧力であれば、条件を満たすことになる。  
【００３０】
＜実験２＞目的：実機設備を模擬した実験１の結果から定式化された（４）式の関係が一般的に成立するかどうかの確認。条件：実験１と同様実験方法：圧力と流量を変えた下記の水切りスプレー条件（検証例１〜６）について実験を実施し、スプレー条件範囲の妥当性を検証した。  
【００３１】
【表１】
2011230144.tif 000003
【００３２】
この実験２の結果を流量と圧力の関係としてプロットしたのが図８である。衝突点がマイナスであるのを×（不適）、０以上であるのを○と評価した。検証例１〜３は（４）式の直線よりも下の領域にあるが、検証例４〜６は（４）式の直線よりも上の領域にあり、（４）式の関係が適正であることが立証できた。  
【００３３】
なお、（４）式の関係は、実験１における前記の条件を前提としたものであり、その条件が変われば、その条件下で実験を行い、衝突点が０以上になる流量と圧力の関係を求めることにより、（４）式と同様な関係式を求めることができる。  
【００３４】
以上、本実施の形態に係る装置は、バウンド水は水切り板で止め、板上水は水切り板の圧延方向上流側直近に設けた水切りスプレーからのスプレー水の流量と圧力を最適化することにより圧延方向上流側に流れることを阻止することができる。また本実施の形態の水切り装置は、水切り板とスプレー水のみで構成できるため設置スペースが小さく、エッジヒータと仕上圧延機間のスペースがあまり余裕がない場合でも問題なく設置することができる。  
【００３５】
なお、本実施の形態に係るデスケーリング噴射水の水切り装置とデスケーリング水噴射ノズル１は、圧延スタンドＦ１〜Ｆ７からなる仕上圧延機１０の圧延方向上流側に設置した例を示したが、この設置位置に限定されることなく、熱延ラインの他の場所に設置することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、圧延材表面に疵を発生させることがなく、また水を嫌う電気設備等がデスケーリング装置の直近にある場合にも水の飛散や侵入を防止でき、さらに設置スペースを狭くすることのできるデスケーリング噴射水の水切り装置および水切り方法として、特に表面品位厳格材の圧延に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  デスケーリング水噴射ノズル  １ａ  噴射水  １ｂ  バウンド水  １ｃ  板上水  ２  水切り板  ２ａ  取付軸  ３  水切りスプレー  ３ａ  スプレー水  １０  仕上圧延機  １１  誘導加熱装置（エッジヒータ）  Ｓ１  圧延材  ｇ  隙間
【図１】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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