(57)【要約】【課題】デスケーリング操業時の配管及びタービンポンプの振動を軽減する。【解決手段】タービンポンプ１０と、プランジャーポンプ１１と、金属材料に対し高圧水を噴射する１又は２以上の噴射ノズル１と、噴射ノズル１に高圧水を供給する主供給配管２と、タービンポンプ１０の吐出口と主供給配管２とを接続する第１の供給配管３と、プランジャーポンプ１１の吐出口と主供給配管２とを接続する第２の供給配管４と、貯水装置８とタービンポンプ１０の吸込み口とを接続する第１の吸込み側配管５と、第１の吸込み側配管５に設けた圧力変動吸収用のアキュムレータ２０と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンポンプと、
プランジャーポンプと、
金属材料に対し高圧水を噴射する１又は２以上の噴射ノズルと、
上記噴射ノズルに高圧水を供給する主供給配管と、
上記タービンポンプの吐出口と上記主供給配管とを接続する第１の供給配管と、
上記プランジャーポンプの吐出口と上記主供給配管とを接続する第２の供給配管と、
貯水装置と上記タービンポンプの吸込み口とを接続する第１の吸込み側配管と、
上記第１の吸込み側配管に設けたアキュムレータと、
を備えることを特徴とするデスケーリング装置。
【請求項２】
上記第２の供給配管に設けた第２のアキュムレータを備える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】
噴射ノズルから高圧水を噴射して金属材料に対しデスケーリングを行うデスケーリング方法であって、
上記噴射ノズルに高圧水を供給する高圧ポンプとして、タービンポンプとプランジャーポンプとを並列に接続して使用すると共に、
上記タービンポンプの吸込み口に水を供給する吸込み側配管にアキュムレータを接続して、上記吸込み側配管に負荷される圧力変動を緩和することを特徴とするデスケーリング方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載のデスケーリング装置を備えた鋼材の製造装置。
【請求項５】
請求項３に記載のデスケーリング方法によってデスケーリングを実施する工程を有する、鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板や条鋼などの金属材料表面のデスケーリングを行う技術に関する。特に、デスケーリング用の高圧ポンプとして、タービンポンプとプランジャーポンプを併用するデスケーリング技術に関する。また、このようなデスケーリング技術を適用した鋼材の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼板のデスケーリング処理は、例えばタービンポンプ又はプランジャーポンプからなる高圧ポンプから供給される高圧水を用いる。デスケーリング用のポンプ（デスケーリングポンプとも呼ぶ）のうち、タービンポンプは多量の高圧水を供給するのに適しており、プランジャーポンプは間欠運転による省エネ性が高いという特徴があるため、両者のポンプの特徴を活かした並列運転がなされることがある(特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公昭６３−５１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、プランジャーポンプは、複数のピストンにより水を圧縮することで高圧水を生成する往復動ポンプである。このため、プランジャーポンプでは、吸い込み工程と吐き出し工程が交互に発生するため、脈動が発生しやすい。
本発明者が検討したところ、特許文献１に記載のように、デスケーリングポンプとしてタービンポンプとプランジャーポンプとを並列に接続した場合、プランジャーポンプ吐出側に発生する脈動は、タービンポンプ吐出側配管に伝播する。更に、タービンポンプは吐出側と吸い込み側の間で水が連続して存在しているため、タービンポンプの吐出側に伝搬された脈動は、タービンポンプ吸い込み側へと伝播する。
【０００５】
このような脈動の伝播の結果として、タービンポンプ本体及びタービンポンプ吸い込み側配管に過大な振動が発生して、タービンポンプ及びタービンポンプ吸い込み側の破損に繋がる恐れがあるという課題がある。特に近年ではプランジャーポンプの老朽化に伴い、複数気筒を有するプランジャーポンプにおいて一部の気筒に不具合が生じる事例が発生してきており、この場合、プランジャーポンプ吐出側で発生する脈動がさらに過大となることで、上記課題への改善が求められる。
本発明は、上記のような点に着目したもので、デスケーリング操業時の配管及びタービンポンプの振動を軽減することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、脈動に起因して発生する配管の振動現象について検討した。その結果、プランジャーポンプ吐出側からの圧力変動の伝達がタービンポンプ吸い込み側の配管振動の主原因であることを知見した。そして、「水源」とタービンポンプとの間の圧力変動の軽減を行うことで、配管及びタービンポンプの振動を軽減できることを見出した。
そして、課題を解決するために、本発明の一態様のデスケーリング装置は、タービンポンプと、プランジャーポンプと、金属材料に対し高圧水を噴射する１又は２以上の噴射ノズルと、上記噴射ノズルに高圧水を供給する主供給配管と、上記タービンポンプの吐出口と上記主供給配管とを接続する第１の供給配管と、上記プランジャーポンプの吐出口と上記主供給配管とを接続する第２の供給配管と、貯水装置と上記タービンポンプの吸込み口とを接続する第１の吸込み側配管と、上記第１の吸込み側配管に設けたアキュムレータと、を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の他の態様は、噴射ノズルから高圧水を噴射して金属材料に対しデスケーリングを行うデスケーリング方法であって、上記噴射ノズルに高圧水を供給する高圧ポンプとして、タービンポンプとプランジャーポンプとを並列に接続して使用すると共に、上記タービンポンプの吸込み口に水を供給する吸込み側配管にアキュムレータを接続して、上記吸込み側配管に負荷される圧力変動を緩和することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の他の態様は、鋼材の製造装置であって、上記のデスケーリング装置を備えることを特徴とする。
また、本発明の他の態様は、鋼材の製造方法であって、上記のデスケーリング方法によってデスケーリングを実施する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、プランジャーポンプの吐出側から伝播するタービンポンプ吸い込み側の脈動を低減することで、デスケーリング用の配管及びタービンポンプの振動を軽減可能となる。この結果、本発明の一態様によれば、安定的なデスケーリング処理の操業が出来るようになる。
【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用の回路構成を説明する概略図である。
【図２】プランジャーポンプ正常時の圧力変動（アキュムレータ無し）の例を示す図である。
【図３】プランジャーポンプ異常時の圧力変動（アキュムレータ無し）の例を示す図である。
【図４】プランジャーポンプ異常時の圧力変動（アキュムレータ有り）の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明に基づく実施形態について図面を参照して説明する。
なお、本発明は、以下に記載する実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識を基に設計の変更等の変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も、本発明の範囲に含まれるものである。また、各図面は、理解を容易にするため適宜省略及び誇張して表現している。
【００１２】
(構成)
本実施形態のデスケーリング装置は、図１に示すように、噴射ノズル１とデスケーリングポンプとを備える。
噴射ノズル１は、デスケーリングを行う複数の設備箇所、例えば仕上げ圧延設備やスケールブレーカー設備などに個別に配置されている。各噴射ノズル１は、デスケーリング処理を行う鋼板などの金属材料(不図示)の表面に向けて高圧水を噴射可能な位置に配置されている。
【００１３】
本実施形態は、デスケーリングポンプとして、タービンポンプ１０及びプランジャーポンプ１１を有する。
噴射ノズル１には、高圧水を供給する主供給配管２の一端部が接続する。その主供給配管２に対し、第１の供給配管３を介してタービンポンプ１０の吐出口が接続すると共に、第２の供給配管４を介してプランジャーポンプ１１の吐出口が接続する。これによって、噴射ノズル１に高圧水を供給する高圧ポンプ（デスケーリングポンプ）として、タービンポンプ１０とプランジャーポンプ１１とを並列に接続して使用が可能となり、例えばタービンポンプ１０とプランジャーポンプ１１とを並列運転することが可能となる。
【００１４】
また、タービンポンプ１０の吸込み口は、第１の吸込み側配管５を介して貯水装置８に接続する。プランジャーポンプ１１の吸込み口は、第２の吸込み側配管６を介して貯水装置８に接続する。貯水装置８は例えば貯水タンクなどからなる。なお、タービンポンプ１０用の貯水装置とプランジャーポンプ１１用の貯水装置とは別の貯水装置であっても良い。
【００１５】
また、第１の吸込み側配管５の途中にはアキュムレータ２０が接続されている。アキュムレータ２０は、第１の吸込み側配管５に生じる脈動の吸収や衝撃圧力の緩衝用に使用され、公知のアキュムレータが使用できる。アキュムレータ２０の設置位置は、出来るだけタービンポンプ１０の吸込み口に近い位置(例えば１ｍ以内)で第１の吸込み側配管５へ接続することが好ましい。なお、アキュムレータ２０の容量は、例えば５ｍ３程度とする。
【００１６】
また、第２の供給配管４の途中にも第２のアキュムレータを構成するアキュムレータ２１が接続している。この第２のアキュムレータ２１も、第２の供給配管４に生じる脈動の吸収や衝撃圧力の緩衝用に使用され、公知のアキュムレータが使用できる。
以上のような本実施形態のデスケーリング装置は、例えば、鋼板などの鋼材の製造設備（製造装置）に設けられる。例えば、鋼材の製造設備（製造装置）における上述の仕上げ圧延設備やスケールブレーカー設備などに個別に配置されて、搬送されてきた鋼材表面に対しデスケーリング処理(デスケーリング工程)が施される。
【００１７】
(作用その他)
本実施形態では、デスケーリングポンプとして、タービンポンプ１０及びプランジャーポンプ１１とを並列に接続して使用することで、間欠的に多量の高圧水を噴射するデスケーリング操業において、無噴射時の消費電力が低減するなど省エネ性を高めることが出来る。
【００１８】
また、プランジャーポンプ１１の稼働によるプランジャーポンプ１１の吐出側に発生する脈動は、第２の供給配管４及び第１の供給配管３を通じてタービンポンプ１０の吐出側の配管に伝播する。更に、タービンポンプ１０は吐出側と吸い込み側の間で水が連続して存在しているため、タービンポンプ１０の吐出側に伝搬された脈動は、タービンポンプ１０吸い込み側へと伝播する。
【００１９】
このとき、本実施形態では、タービンポンプ１０の吸い込み側へ伝播する脈動（圧力変動及び衝撃）がアキュムレータ２０に吸収される結果、タービンポンプ１０本体及び第１の吸込み側配管５での過大な振動の発生が抑制される。このようにタービンポンプ１０の吸い込み側での脈動が低減されることで、安定したデスケーリング操業が出来るようになる。特に、プランジャーポンプ１１の老朽化に伴い、仮に複数気筒を有するプランジャーポンプ１１において一部の気筒に不具合が生じしても、タービンポンプ１０吸い込み側での脈動を低減できる。
【００２０】
ここで、アキュムレータ２０をタービンポンプ１０吸込み口に近づけるほど、タービンポンプ１０吸い込み側へ伝播した脈動を効果的に吸収することが可能となる。例えば、タービンポンプ１０吸込み口から１ｍ以内の範囲の第１の吸込み側配管５部分に、アキュムレータ２０を接続することが好ましい。
また、本実施形態では、第２のアキュムレータ２１を設けることで、更にプランジャーポンプ１１の吐出側に発生する脈動を低減できて、更にタービンポンプ１０吸い込み側脈動が低減される。
【００２１】
また、以上で説明したデスケーリング装置を備えた鋼材の製造装置であれば、鋼材のデスケーリング処理が安定して行われるので、製造安定性の向上に寄与する。
また、以上で説明したデスケーリング方法を持ちして鋼材のデスケーリングを実施すれば、鋼材を製造する際に無噴射時の消費電力が低減するなど省エネ性を高めることが出来る。
【実施例】
【００２２】
現実の設備（上記のアキュムレータ２１を備えていない設備）にて確認したところ、上記のアキュムレータ２０を設けない場合、図２及び図３に示すように、プランジャーポンプ１１の複数気筒が正常な状態（図２参照）から、プランジャーポンプ１１の複数気筒のうちいくつかの気筒が故障すると、プランジャーポンプ１１に接続する第２の供給配管４の脈動変動がプランジャーポンプ１１正常時に比べて２倍以上となり、その脈動がタービンポンプ１０の吸い込み側に伝播してタービンポンプ吸い込み側脈動がプランジャーポンプ１１正常時の５倍程度となる場合(図３参照)となった。
【００２３】
これに対し、本実施形態のアキュムレータ２０を設置した場合には、図４に示すように、たとえプランジャーポンプ１１の複数気筒のうちいくつかの気筒が故障した状態となっても、圧力変動をプランジャーポンプ１１正常時の１．１〜１．２倍程度に抑えることができていることを確認した。
【符号の説明】
【００２４】
１     噴射ノズル
２     主供給配管
３     第１の供給配管
４     第２の供給配管
５     第１の吸込み側配管
６     第２の吸込み側配管
８     貯水装置
１０   タービンポンプ
１１   プランジャーポンプ
２０   アキュムレータ
２１   第２のアキュムレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2019098348.tif 000006