(57)【要約】【課題】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を提供する。【解決手段】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。【選択図】図３
2019166573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【０００４】
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）。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２２２６０２号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４１７号公報
【特許文献３】特開平２−１６７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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。
【図５】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。
【図６】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。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【図１４】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。
【図１５】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。
【図１６】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。
【図１７】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。
【図１８】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。
【図１９】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。 
【００５５】
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。
【実施例１】
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
【表１】
2019166573.tif 000003
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【図１】
2019166573.tif 000004
【図２】
2019166573.tif 000005
【図３】
2019166573.tif 000006
【図４】
2019166573.tif 000007
【図５】
2019166573.tif 000008
【図６】
2019166573.tif 000009
【図７】
2019166573.tif 000010
【図８】
2019166573.tif 000011
【図９】
2019166573.tif 000012
【図１０】
2019166573.tif 000013
【図１１】
2019166573.tif 000014
【図１２】
2019166573.tif 000015
【図１３】
2019166573.tif 000016
【図１４】
2019166573.tif 000017
【図１５】
2019166573.tif 000018
【図１６】
2019166573.tif 000019
【図１７】
2019166573.tif 000020
【図１８】
2019166573.tif 000021
【図１９】
2019166573.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月26日(2019.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
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とともに、前記複数のノズルが前記搬送方向に沿って螺旋状または千鳥状に並ぶように配置することと、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デ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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
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るとともに、前記複数のノズルが前記搬送方向に沿って螺旋状または千鳥状に並ぶように配置され、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。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
【表１】
2019166573.tif 000023
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
表１は、その結果を示す。表１における伸線結果は、焼付き発生または焼付き発生無しである。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。
【手続補正５】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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とともに、前記複数のノズルが前記搬送方向に沿って螺旋状または千鳥状に並ぶように配置することと、
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デ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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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るとともに、前記複数のノズルが前記搬送方向に沿って螺旋状または千鳥状に並ぶように配置され、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デ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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。