(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スケール除去対象材に生じた表面スケールをデスケーリングノズルから噴射する高圧水により除去するデスケーリング装置であって、
前記デスケーリングノズルは、前記高圧水の噴射角度が２０°以上であり、自身先端から前記スケール除去対象材までの噴射距離が５０ｍｍ以上１００ｍｍ未満に設定されており、
前記デスケーリングノズルから噴射する高圧水が、前記スケール除去対象材の表面に衝突するときには液滴流になり、且つ、その液滴のザウター平均粒子径が１６０μｍ以上になることを特徴とするデスケーリング装置。
但し、前記ザウター平均粒子径は、位相ドップラー方式の液滴径測定装置によって液滴流との判別がされた上で、ｄ３２＝（Σｄ＾３）／（Σｄ＾２）で求められる平均粒子径である。
【請求項２】
スケール除去対象材に生じた表面スケールをデスケーリングノズルから噴射する高圧水により除去するデスケーリング装置であって、
前記デスケーリングノズルは、前記高圧水の噴射角度が１０°以上２０°未満であり、自身先端から前記スケール除去対象材までの噴射距離が１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満に設定されており、
前記デスケーリングノズルから噴射する高圧水が、前記スケール除去対象材の表面に衝突するときには液滴流になり、且つ、その液滴のザウター平均粒子径が１６０μｍ以上になることを特徴とするデスケーリング装置。
但し、前記ザウター平均粒子径は、位相ドップラー方式の液滴径測定装置によって液滴流との判別がされた上で、ｄ３２＝（Σｄ＾３）／（Σｄ＾２）で求められる平均粒子径である。
【請求項３】
スケール除去対象材に生じた表面スケールをデスケーリングノズルから噴射する高圧水により除去するデスケーリング方法であって、
請求項１または２に記載のデスケーリング装置を用い、
前記デスケーリングノズルから噴射する高圧水を、前記スケール除去対象材の表面に衝突するときには液滴流になり、且つ、その液滴のザウター平均粒子径が１６０μｍ以上になるように噴射することを特徴とするデスケーリング方法。
【請求項４】
デスケーリング能力の指標として、以下の（式１）でスケール評価点Ｄを定義するとき、（式１）で得られるスケール評価点Ｄに基づいて、所期のデスケーリング能力を維持するように、前記デスケーリングノズルに供給する高圧水を制御することを特徴とする請求項３に記載のデスケーリング方法。
Ｄ＝∫（Ｗ＊Ｖ＾５＊ｄ＾２）ｄｔ      （式１）
但し、（式１）中のＷは、水量密度（Ｌ／ｍｉｎ・ｍ2）を示し、デスケーリングノズル１本あたりの水量を水の広がり面積で除した値、または噴射する高圧水の厚み方向および幅方向両方の水量密度の分布をとり、それをスケール除去対象材の搬送速度で積分した値であり、また、（式１）中のＶは、噴射する高圧水が、スケール除去対象材表面が存する距離において得られる速度（ｍ／ｓ）であって、位相ドップラー方式の液滴径測定装置による液滴速度測定の結果得られた算術平均速度を用い、また、（式１）中のｄは、液滴径（ｍ）であって、位相ドップラー方式の液滴径測定装置によるザウター平均粒子径であり、また、積分は高圧水が噴射される時間でされるものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱延鋼板、厚板、鋼片などのスケール除去対象材に対し、加熱炉内でまたは圧延中にスケール除去対象材に生じたスケールを、デスケーリングノズルから噴射する高圧水により除去するデスケーリング装置およびデスケーリング方法に係り、特に、高圧水を用いたデスケーリング技術において、スケール除去能力を向上させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧水を用いたデスケーリング技術において、スケール除去対象材に生じたスケールの除去能力を向上させるために、例えば特許文献１ないし２には、スケール除去対象材の表面に噴射する高圧水の圧力及び水量を制御する方法が開示されている。特許文献１ないし２においては、一定の成分を持った鋼片に応じてスケールを除去するために必要な高圧水の圧力及び水量を規定している。
また、スケール除去能力を向上させるために、高圧水の噴射前にスケールに亀裂を導入する目的で、一定の圧下を行う方法（特許文献３参照）や、ブラシロールを通過させる方法（特許文献４参照）、研掃材を打ち付ける方法（特許文献５参照）も提案されている。また、特許文献６には、スケール除去対象材の表面に衝突する液滴径を小さくすることで衝突回数を増やしてデスケーリング能力を向上させ得るとする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平４−１８７３１７号公報
【特許文献２】特開平８−２５７６２７号公報
【特許文献３】特開平７−７０７７６号公報
【特許文献４】特開平５−２７７５４３号公報
【特許文献５】特表２０１１−５２６５４３号公報
【特許文献６】特開２００５−３４９０８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】アトマイゼーションテクノロジー  微粒化の基礎と基本用語辞典、２０１１年、森北出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１ないし２記載の技術においては、スケールを除去するために必要な高圧水の圧力及び水量を制御する事項は開示されるものの、これらの技術においては、一定の成分を持った鋼片に応じてスケールを除去するために必要なエネルギー使用量を規定するものなので、スケール除去能力を維持または向上させつつ高圧水のポンプ動力を低減させることはできない。
【０００６】
また、特許文献３ないし５に開示されるような、高圧水以外の方法を用いて鋼片の表面に生じたスケールを除去する技術にあっては、スケールに亀裂を発生させて高圧水噴射時の動力を低減させるものなので、ロール圧下によるスケール押し込み（特許文献３）、ブラシロールの押し付け（特許文献４）、残留する研掃材が圧延ロールに巻き込まれる（特許文献５）など、いずれの技術においても鋼片に疵をつける可能性があるため品質上の問題がある。
また、特許文献６記載の技術は、本発明者らの実験によれば、実際には、液滴径が小さくなることでデスケーリング能力が低下することが判明しており、実際の現象を正しく現していないと考えられる。
【０００７】
そこで、本発明では、このような問題点に着目してなされたものであって、高圧水を用いたデスケーリング技術において、所期のデスケーリング能力に要する高圧水のポンプ動力を低減して省エネルギー化を図ることができるデスケーリング装置およびデスケーリング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】
【０００８】
本発明者らは、デスケーリング能力の判断指標となるパラメータについて調査を実施し、パラメータとして液滴径に着目したところ、高圧水がデスケーリング対象材と衝突する時の液滴径とデスケーリング能力とは正の相関を持っているとの知見を得た。
一方、本発明者らの実験によれば、液滴径は、噴射するために必要な高圧水のポンプ動力とは直接関係しておらず、液滴径は、デスケーリングノズルからの噴射条件や、噴射されてからデスケーリング対象材に衝突するまでの液滴状態により変化するものであり、これらの条件（噴射条件、液滴状態）を所定に管理することによって、所期のデスケーリング能力を保ちつつも、ポンプ動力を削減できるという知見を得た。
【０００９】
さらに、本発明者らは、デスケーリング能力は、デスケーリングノズル先端からスケール除去対象材表面までの噴射距離に応じて変わり、噴射距離は、例えば５０ｍｍ〜１００ｍｍにおいてピークを迎え、その後、大きく低下するという実験結果をヒントに、噴射距離と液滴状態の変化について仔細に調査を行った。その結果、ノズル先端から噴射された高圧水は、噴射直後においては液膜の状態となっており、デスケーリング能力がピークを迎える条件においては、液滴流の状態となって液滴が生成され、その後、デスケーリング能力が大きく低下する条件においては液滴径が小さくなっていることが判明した。
【００１０】
ここで、高圧水が液膜の状態から液滴流の状態に遷移する領域において、高圧水は空気との摩擦によりその速度が低下していくものの、その速度低下量は、デスケーリング能力に対する有意差を示すほどには大きくなく、高圧水の速度低下量との相関からデスケーリング能力の変化を説明することは困難であった。このことは、高圧水の圧力を変化させることにより噴射速度を変化させた実験において、液滴速度の変化に対するデスケーリング能力の変化の関係から説明することができる。
【００１１】
本発明者らは、以上のような知見に基づき、ノズル先端からスケール除去対象材表面までの噴射距離の変化によるデスケーリング能力の変化は、空気摩擦による高圧水の速度低下が主要な要因ではなく、液滴径の違いがもたらすものであり、液滴径を所定よりも大きくすることにより、デスケーリング能力を向上させつつも、省エネルギー化を図ることができるという結論を得て本発明をするに至った。
【００１２】
すなわち、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るデスケーリング装置は、スケール除去対象材に生じた表面スケールをデスケーリングノズルから噴射する高圧水により除去するデスケーリング装置であって、前記デスケーリングノズルから噴射する高圧水が、前記スケール除去対象材の表面に衝突するときには液滴流になり、且つ、その液滴のザウター平均粒子径が１６０μｍ以上になることを特徴とする。ここで、液滴のザウター平均粒子径が２５０μｍ以上になればより好ましく、液滴のザウター平均粒子径が３００μｍ以上になればより一層好ましい。
但し、前記ザウター平均粒子径は、位相ドップラー方式の液滴径測定装置によって液滴流との判別がされた上で、ｄ３２＝（Σｄ＾３）／（Σｄ＾２）で求められる平均粒子径である。なお、位相ドップラー方式の液滴径測定装置によって液滴流であるとの判別が不能なときは、高圧水は連続流（水膜）になっているものと判断する。
【００１３】
本発明の一態様に係るデスケーリング装置によれば、デスケーリングノズルから噴射する高圧水が、スケール除去対象材の表面に衝突するときには液滴流になり、その液滴のザウター平均粒子径が１６０μｍ以上（好ましくは２５０μｍ以上、より好ましくは３００μｍ以上）となるので、後述する実験結果からも明らかにするように、デスケーリングに必要な高圧水のポンプ動力を同等に維持した状態であってもデスケーリング能力を向上させることができる。換言すれば、所期のデスケーリング能力に要する高圧水のポンプ動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。また、デスケーリング能力の向上により、スケールを除去しにくい材質のデスケーリング対象材においてもスケールを除去することができる。
【００１４】
さらに、本発明者らは、種々の実験結果から、デスケーリングノズルからの高圧水の噴射角度を調整することによっても液滴径を変えることができ、また、噴射距離に合わせた適切な噴射角度を設定することにより、液滴径を所定よりも大きくすることができるという知見を得た。これは、液滴の水量を一定に保って噴射角度を大きくすると、高圧水は、噴射直後は連続流の状態となるものの、この連続流が噴射角度に応じて薄く引き延ばされるからである。
【００１５】
つまり、本発明のデスケーリングノズルから噴射される高圧水は、その噴射横断面の形状が略楕円形状となるところ、噴射角度が広いときには厚み（楕円形状の短軸方向寸法）が小さく幅（楕円形状の長軸方向寸法）が広い形状となり、噴射角度が狭いときには厚みが大きく幅が狭い形状となる。そのため、噴射角度が広いときは狭いときに比べて周囲空気との接触が一層増え、空気摩擦によって液滴が微細化しやすくなるため液滴径が小さくなると推定される。非特許文献１に記載のエアアシストアトマイザーによる微粒化方法によれば、高速気体との接触による液体の微細化方法が示されるところ、高圧水の噴射角度を調整する場合、高圧水が高速であるのに対しその周囲気体が低速のため、相互の接触面積が大きいと液滴径がより小さくなると推定される。よって、噴射角度を小さく（狭く）することにより液滴径を大きくでき、また、噴射角度を大きく（広く）することにより液滴径を小さくできる。
【００１６】
すなわち、本発明の一態様に係るデスケーリング装置において、上記構成に加え、前記デスケーリングノズルは、前記高圧水の噴射角度が２０°以上であり、自身先端から前記スケール除去対象材までの噴射距離が５０ｍｍ以上１００ｍｍ未満に設定されている。
また、本発明の他の一態様に係るデスケーリング装置において、上記構成に加え、前記デスケーリングノズルは、前記高圧水の噴射角度が１０°以上２０°未満であり、自身先端から前記スケール除去対象材までの噴射距離が１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満に設定されている。
このような構成であれば、液滴のザウター平均粒子径を１６０μｍ以上（好ましくは２５０μｍ以上、より好ましくは３００μｍ以上）とするデスケーリングを行う上で、噴射距離に合わせた適切な噴射角度が設定されるので、液滴径を、本発明に規定する所定のザウター平均粒子径よりも大きくする構成として好適である。
【００１７】
また、本発明の一態様に係るデスケーリング装置において、前記デスケーリングノズルから噴射する高圧水に沿って高圧水を覆う気流をつくるように気体を噴射する気流噴射装置を更に備え、前記デスケーリングノズルは、自身先端から前記スケール除去対象材までの噴射距離が１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下に設定されていることは好ましい。
このような構成であれば、高圧水を覆う気流がつくる周囲気体も高速移動するため、空気摩擦による液滴微細化作用が緩和され、噴射距離が１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下と比較的長い場合であっても、液滴径が小さくなることが抑制されるので、液滴径を、本発明に規定する所定のザウター平均粒子径よりも大きくする上で好適である。
【００１８】
また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るデスケーリング方法は、スケール除去対象材に生じた表面スケールをデスケーリングノズルから噴射する高圧水により除去するデスケーリング方法であって、本発明の一態様に係るデスケーリング装置を用い、前記デスケーリングノズルから噴射する高圧水を、前記スケール除去対象材の表面に衝突するときには液滴流になり、且つ、その液滴のザウター平均粒子径が１６０μｍ以上になるように噴射することを特徴とする。なお、前記ザウター平均粒子径が２５０μｍ以上になるように噴射することがより好ましく、前記ザウター平均粒子径が３００μｍ以上になるように噴射することがより一層好ましい。
【００１９】
本発明の一態様に係るデスケーリング方法によれば、本発明の一態様に係るデスケーリング装置を用い、デスケーリングノズルから噴射する高圧水を、スケール除去対象材の表面に衝突するときには液滴流になり、且つ、その液滴のザウター平均粒子径が１６０μｍ以上（好ましくは２５０μｍ以上、より好ましくは３００μｍ以上）になるように噴射するので、上述のように、デスケーリングに必要な高圧水のポンプ動力を同等に維持した状態であってもデスケーリング能力を向上させることができる。また、所期のデスケーリング能力に要する高圧水のポンプ動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。
【００２０】
ここで、本発明の一態様に係るデスケーリング方法において、デスケーリング能力の指標として、以下の（式１）でスケール評価点Ｄを定義するとき、（式１）で得られるスケール評価点Ｄに基づいて、所期のデスケーリング能力を維持するように、前記デスケーリングノズルに供給する高圧水を制御することは好ましい。
Ｄ＝∫（Ｗ＊Ｖ＾５＊ｄ＾２）ｄｔ      （式１）
【００２１】
但し、（式１）中のＷは、水量密度（Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２）を示し、デスケーリングノズル１本あたりの水量を水の広がり面積で除した値、または噴射する高圧水の厚み方向および幅方向両方の水量密度の分布をとり、それをスケール除去対象材の搬送速度で積分した値であり、また、（式１）中のＶは、噴射する高圧水が、スケール除去対象材表面が存する距離において得られる速度（ｍ／ｓ）であって、位相ドップラー方式の液滴径測定装置による液滴速度測定の結果得られた算術平均速度を用い、また、（式１）中のｄは、液滴径（ｍ）であって、位相ドップラー方式の液滴径測定装置によるザウター平均粒子径であり、また、積分は高圧水が噴射される時間でされるものとする。
このような構成であれば、デスケーリング能力を判断する上で、各パラメータを定量的に定めた指標に基づき判断することができるので、適宜のデスケーリング条件に応じて所期のデスケーリング能力を発揮させつつ省エネルギー化を図る上で好適である。
【発明の効果】
【００２２】
上述のように、本発明によれば、所期のデスケーリング能力に要する高圧水のポンプ動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一態様に係るデスケーリング方法を実施する本発明の一態様に係るデスケーリング装置の第一の実施形態を説明する模式図である。
【図２】噴射距離を変化させた場合における、噴射距離とデスケーリング能力との関係を示したグラフである。
【図３】噴射距離を変化させた場合における、噴射距離と高圧水の液滴径との関係を示したグラフである。
【図４】本発明の一態様に係るデスケーリング方法を実施する本発明の一態様に係るデスケーリング装置の第二の実施形態を説明する模式図である。
【図５】デスケーリングノズルから噴射される高圧水の周囲に気体を噴射することで液滴の微細化を阻止した場合における、噴射距離とデスケーリング能力との関係を示したグラフである。
【図６】デスケーリングノズルから噴射される高圧水の周囲に気体を噴射することで液滴の微細化を阻止した場合における、噴射距離と高圧水の液滴径との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について図面を適宜参照しつつ説明する。なお、本発明の実施形態のデスケーリング装置は、加熱炉内でまたは圧延中にスケール除去対象材に生じたスケールをデスケーリングノズルから噴射する高圧水により除去するものである。
図１に第一の実施形態のデスケーリング装置を示す。同図に示すデスケーリング装置１０は、不図示の圧延機等の設備に付設され、同図の例では、設備側には複数の搬送ロール７が配置されており、搬送ロール７上に載置されたスケール除去対象材Ｈを搬送方向Ｆに沿って搬送可能とされている。そして、搬送されるスケール除去対象材Ｈの上方に、デスケーリング装置１０が設けられている。
【００２５】
このデスケーリング装置１０は、同図に示すように、スケール除去対象材Ｈの幅方向（同図の紙面方向）に沿って配置されたヘッダ２を有し、このヘッダ２に複数のデスケーリングノズル１が固定されている。各デスケーリングノズル１は、高圧水Ｐを噴射する略楕円形状の噴射口１ｆをノズル先端に有し、噴射される高圧水の噴射横断面の形状が略楕円形状となるように構成されている。
複数のデスケーリングノズル１は、ヘッダ２の長手方向（スケール除去対象材Ｈの幅方向）に所定距離だけ相互に離隔して配置されるとともに、スケール除去対象材Ｈの表面に対し、所定の噴射距離Ｓおよび噴射角度θをもって装着されている。そして、各デスケーリングノズル１は、高圧水供給路３にそれぞれ接続されており、この高圧水供給路３から供給された高圧水を、上記噴射口１ｆからスケール除去対象材Ｈの表面に向けて噴射し、複数のデスケーリングノズル１の協働により、スケール除去対象材Ｈの表面に対し、その全幅に亘ってスケールを除去可能になっている。
【００２６】
この例では、高圧水供給路３の途中部分には電磁弁４が介装され、電磁弁４よりも上流側には流量計５が設けられている。電磁弁４および流量計５は、マイクロコンピュータを含む制御装置２０に信号線を介して接続されている。電磁弁４は、制御装置２０からの指令によって高圧水供給路３の流路を適宜開閉し、デスケーリングノズル１に供給する高圧水を制御可能になっている。なお、高圧水の噴射圧力は１５ＭＰａ以上であることが好ましい。本実施形態では、高圧水の噴射圧力は１５〜２０ＭＰａの範囲に設定されている。
【００２７】
また、このデスケーリング装置１０には、スケール除去対象材Ｈおよび設備と干渉しない位置に、位相ドップラー方式の液滴径測定装置６が設けられている。この液滴径測定装置６によってスケール除去対象材Ｈの表面近傍での高圧水の液滴速度および液滴の粒子径が測定可能とされている。液滴径測定装置６によって取得された液滴速度および液滴の粒子径の情報は、信号線を介して制御装置２０に入力されるようになっている。なお、上記搬送ロール７で搬送されるスケール除去対象材Ｈの搬送速度の情報も制御装置２０に入力される。
【００２８】
そして、制御装置２０は、所定の高圧水制御処理のプログラムを実行して、所期のデスケーリング能力が維持されるように、デスケーリングノズル１に供給する高圧水を制御する。
詳しくは、制御装置２０は、高圧水制御処理の実行において、デスケーリング能力の指標として、以下の（式１）でスケール評価点Ｄが定義されており、この（式１）で得られるスケール評価点Ｄに基づいて、所期のデスケーリング能力が維持される（スケール評価点Ｄが一定となる）ように、デスケーリングノズル１に供給する高圧水を電磁弁４で制御している。なお、スケール評価点Ｄを維持するための電磁弁４の弁開度のデータは、後述する実験結果等に基づいた所定の関係式による演算や、予め記憶された所定のテーブルデータを参照することにより設定している。
【００２９】
Ｄ＝∫（Ｗ＊Ｖ＾５＊ｄ＾２）ｄｔ      （式１）
但し、（式１）中のＷは、水量密度（Ｌ／ｍｉｎ・ｍ２）を示し、デスケーリングノズル１本あたりの水量を水の広がり面積で除した値、または噴射する高圧水の噴射横断面形状の厚み方向および幅方向両方の水量密度の分布をとり、それをスケール除去対象材Ｈの搬送速度で積分した値である。水量は上記流量計５から取得し、水の広がり面積は、使用するデスケーリングノズル１がわかっているため、初期設定値として既知とされている。また、（式１）中のＶは、噴射する高圧水が、スケール除去対象材表面が存する噴射距離において得られる速度（ｍ／ｓ）であって、上記滴径測定装置６によって位相ドップラー方式により測定された液滴速度の結果から得られた算術平均速度を用い、また、（式１）中のｄは、液滴径（ｍ）であって、位相ドップラー方式の液滴径測定装置６によるザウター平均粒子径であり、また、積分は高圧水が噴射される時間でされるものとする。但し、ザウター平均粒子径は、位相ドップラー方式の液滴径測定装置６によって液滴流との判別がされた上で、ｄ３２＝（Σｄ＾３）／（Σｄ＾２）で求められる平均粒子径である。
【００３０】
ここで、本実施形態のデスケーリング装置１０を用いて予め行ったデスケーリング実験の結果であって、デスケーリングノズル１の先端からスケール除去対象材Ｈの表面までの噴射距離Ｓを変化させた場合における、噴射距離Ｓとデスケーリング能力（スケール評価点Ｄ）との関係を図２に示す。また、図３は、図２に示す条件にて、噴射距離Ｓを変化させた場合における、噴射距離Ｓと高圧水の液滴径ｄ（μｍ）との関係を示したグラフである。なお、本実験結果は、デスケーリングノズル１として、その噴射角度θを２５°としたものを使用し、デスケーリングノズル１本あたりの水量を１００Ｌ／ｍｉｎとしたときの結果である。なお、スケール評価点Ｄは、少なくとも必要なデスケーリング能力が得られているときを基準（１．０）としている。
【００３１】
図２に示すグラフから看取されるように、噴射距離Ｓに応じてデスケーリング能力（スケール評価点Ｄ）が大きく変化することが容易に理解できる。また、所期のデスケーリング能力を維持またはそれ以上となるように管理する上では、上記スケール評価点Ｄが基準値＝１．０を維持またはそれ以上とする必要があることから、図２に看取されるように、噴射距離Ｓは、５０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲で設定することが好適である。特に、同図に示すように、噴射距離Ｓが５０ｍｍ〜１００ｍｍのときにデスケーリング能力が最も高くなっている。このことから、本実験結果からは、デスケーリングに最適な噴射距離Ｓが５０ｍｍ〜１００ｍｍであることがわかる。
【００３２】
本実施形態では、上記（式１）からも明らかなように、液滴径をデスケーリング能力の評価指標（パラメータ）の一つとして扱う。図３に示すように、液滴径を所定よりも大きくすることによりデスケーリング能力を向上させられる。同図に示す結果によれば、所定よりも大きくする液滴の粒子径として、そのザウター平均粒子径が１６０μｍ以上であれば、スケール評価点Ｄを基準値＝１．０を維持またはそれ以上とすることができることがわかる。換言すれば、本実験の条件下では、噴射距離Ｓが５０〜２００ｍｍのときは、液滴のザウター平均粒子径を１６０μｍ以上とすることができる。また、図３に示すように、ザウター平均粒子径を２５０μｍ以上とすることがより好ましく、さらに、同図のグラフの変化率に鑑みれば、ザウター平均粒子径を３００μｍ以上とすることがより一層好ましい。
【００３３】
そこで、本実施形態のデスケーリング装置１０では、デスケーリングノズル１から噴射する高圧水が、スケール除去対象材Ｈの表面に衝突するときには液滴流になり、且つ、その液滴のザウター平均粒子径が３００μｍ以上になるように、高圧水の噴射角度θや噴射距離Ｓを含む条件設定がなされている。そして、本実施形態の高圧水制御処理では、（式１）のパラメータとなる液滴の粒子径として、そのザウター平均粒子径が３００μｍ以上となるように、デスケーリングノズル１に供給する高圧水を制御している。
【００３４】
ここで、液滴径を大きくするためには、周囲気体に対し、噴射する高圧水の摩擦を低減する必要がある。そのためには、高圧水の噴射速度を低減させることでも液滴径を大きくできるものの、上記（式１）では、液滴速度も評価指標としており、（式１）からも明らかなように、液滴径の変化よりも液滴速度の変化の方がデスケーリング能力の変化に対する影響度合いが高く、噴射速度を低減させることはデスケーリング能力を大きく低下させてしまう。そこで、液滴速度を一定またはそれ以上に保ちつつ、液滴が微細化する前にスケール除去対象材に所定よりも大きな液滴を衝突させることが肝要である。そのための条件設定としては、デスケーリング能力の高い、噴射距離Ｓが５０〜１００ｍｍにおいてスケール除去を行うことが望ましい。
【００３５】
また、液滴径を所定よりも大きくするためには、デスケーリングノズル１の噴射角度θの条件設定も重要である。そこで、上述の実施形態のデスケーリング装置１０を用い、デスケーリングノズル１の噴射角度θおよび噴射距離Ｓを変更した場合に、その噴射角度θに応じた噴射距離Ｓにおけるデスケーリング能力（スケール評価点Ｄ）および液滴径を測定した実験結果を表１に示す。
【表１】
0006608748.tif 000002
【００３６】
表１に示す実験結果によれば、噴射角度θに応じて、デスケーリング能力が最も高くなる噴射距離Ｓが変化していることがわかる。すなわち、噴射角度θが２０°以上の場合には、噴射距離Ｓが５０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲でザウター平均粒子径が３００μｍ以上になり、高いデスケーリング能力（スケール評価点Ｄ＝７．０以上）が得られる。
また、同表に示すように、噴射距離Ｓが１００ｍｍ〜２００ｍｍにおいては、噴射角度θが１０〜２０°であることが望ましい。このときには、同表に示すように、ザウター平均粒子径が２５０μｍ以上になり、スケール評価点Ｄ＝２．５以上となる高いデスケーリング能力が得られる。特に、加熱炉や圧延機に付設されるデスケーリング装置で実際に使用されるデスケーリングノズル１は、スケール除去対象材Ｈに対する噴射距離Ｓが１００〜２００ｍｍ程度に設定されることが多いところ、スケール除去対象材Ｈの反りや変位の大きさにより、スケール除去対象材Ｈにノズル先端を近接化することが困難な場合には、噴射角度θを１０〜２０°の範囲で変更することにより液滴径を大きくすることが好ましい。
【００３７】
しかし、デスケーリングノズル１の噴射角度θを２０°を超える広さにすると液滴が微細化しやすくなるため、ザウター平均粒子径を最適な３００μｍ以上とする条件設定が困難となる。そこで、噴射距離Ｓが１００〜２００ｍｍのときにザウター平均粒子径を３００μｍ以上とする上では、噴射角度θを２０°以下に設定することが好ましい。また、噴射角度θを１０°未満の狭さにすると、スケール除去対象材Ｈの表面全幅に亘ってスケールを除去するためには、より多くのノズルを配置する必要が生じる。そのため、設備導入費用の観点から噴射角度Ｓの最小角度は１０°以上とすることが好ましい。
【００３８】
次に、上記デスケーリング装置１０での条件設定およびこれを用いたデスケーリング方法、並びにその作用効果について説明する。
上記デスケーリング装置１０でデスケーリングを行うに際しては、当該デスケの対象となるスケール除去対象材Ｈの材質や板厚、圧延に応じて変わる噴射距離などを考慮して、デスケーリングノズル１から噴射する高圧水が、スケール除去対象材の表面に衝突するときには液滴流になり、且つ、その液滴のザウター平均粒子径が１６０μｍ以上（好ましくは２５０μｍ以上、より好ましくは３００μｍ以上）になるための条件設定を行う。
つまり、デスケーリング装置１０のハードウエア関係の条件設定としては、例えば、デスケーリングノズル１の噴射角度θが２０°以上の場合には、噴射距離Ｓを５０ｍｍ以上１００ｍｍ未満に設定する。また、例えば、デスケーリングノズル１の噴射角度θが１０°以上２０°未満の場合には、噴射距離Ｓを１００ｍｍ以上２００ｍｍ未満に設定する。
【００３９】
デスケーリング装置１０のハードウエア関係の条件設定後、デスケーリング装置１０のソフトウエア関係の条件設定を行う。上記デスケーリング装置１０の例では、（式１）でのスケール評価点Ｄに基づき、当該デスケの対象となるスケール除去対象材Ｈの材質等に鑑みて、必要十分となる所期のデスケーリング能力を得られるスケール評価点Ｄを設定する。そして、上記制御装置２０で所定の高圧水制御処理のプログラムを実行して、液滴のザウター平均粒子径を１６０μｍ以上（好ましくは２５０μｍ以上、より好ましくは３００μｍ以上）としつつ、設定したスケール評価点Ｄが維持されるように、デスケーリングノズル１に供給する高圧水を電磁弁４で制御する。
【００４０】
本実施形態の例においては、このようにして、デスケーリング装置１０のハードおよびソフト関係の条件設定を行った後、搬送ロール７上に載置されたスケール除去対象材Ｈを搬送方向Ｆに沿って搬送しつつ、デスケーリングノズル１から噴射する高圧水を、スケール除去対象材Ｈの表面に衝突するときには液滴流になり、その液滴のザウター平均粒子径が３００μｍ以上となるように噴射し、スケール除去対象材Ｈの表面に生じたスケールを除去した。
【００４１】
本実施形態のデスケーリング装置１０およびこれを用いたデスケーリング方法によれば、デスケーリングノズル１から噴射する高圧水が、スケール除去対象材Ｈの表面に衝突するときには液滴流になり、その液滴のザウター平均粒子径が３００μｍ以上となるので、デスケーリングに必要な高圧水のポンプ動力を同等に維持した状態であってもデスケーリング能力を向上させることができる。換言すれば、所期のデスケーリング能力に要する高圧水のポンプ動力を低減して省エネルギー化を図ることができる。また、デスケーリング能力の向上により、スケールを除去しにくい材質のデスケーリング対象材においてもスケールを除去することができる。
【００４２】
また、上述の条件設定に際し、噴射距離Ｓと噴射角度θとの関係についても、デスケーリングノズル１の噴射角度θが２０°以上の場合は、噴射距離Ｓを５０ｍｍ〜１００ｍｍに設定し、また、噴射角度θが１０〜２０°の場合は、噴射距離Ｓを１００〜２００ｍｍに設定すれば、噴射距離に合わせた適切な噴射角度を設定でき、液滴のザウター平均粒子径を１６０μｍ以上（好ましくは２５０μｍ以上、より好ましくは３００μｍ以上）とするデスケーリングを行うことができるので、所期のデスケーリング能力に要する高圧水のポンプ動力を低減して省エネルギー化を図る上で好適である。
なお、本発明に係るデスケーリング装置およびデスケーリング方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能であることは勿論である。
【００４３】
例えば上記第一の実施形態では、高圧水に沿った気体噴射を行わない例で説明したが、これに限定されない。例えば他の実施形態として、以下に、高圧水に沿って気体噴射を行う第二の実施形態について説明する。
図４に示すように、この第二の実施形態のデスケーリング装置１０は、各デスケーリングノズル１から噴射する高圧水に沿って高圧水を覆う気流をつくるように気体を噴射する気流噴射装置３０を更に備えている点が上記第一の実施形態と異なっている。なお、この例では、噴射する気体として空気を用いた例であるが、その他の気体として例えば不活性ガスを使用することもできる。
【００４４】
ここで、例えば１つの圧延機にて複数パスの圧延を実施する際は、デスケーリングノズル１先端とデスケーリング対象材Ｈとの噴射距離Ｓは、圧延が進行するごとに遠ざかるのでデスケーリング能力は次第に低下する。そのため、デスケーリング能力としては不利となる、３００ｍｍ〜４００ｍｍの噴射距離Ｓにおいてもスケール除去を実施しなければならない場合がある。このような場合に、デスケーリング能力を向上させるために、例えば、複数配置する各デスケーリングノズル１の噴射角度θを１０°未満にまで小さくする（例えば、噴射角度θを略ゼロにしたストレート形のノズルを使用する）ことも考えられる。しかし、実際には、スケール除去対象材Ｈの表面全幅に亘ってスケールを除去するためには、ストレート形のデスケーリングノズル１ではその配置が困難であり、噴射角度θを狭くすることによるデスケーリング能力の向上は難しい。
【００４５】
そこで、この第二の実施形態のデスケーリング装置１０は、液滴の分裂を阻止するために、高速な高圧水に比べて低速な周囲空気に速度を与えることによって液滴径を大きな状態に維持し、デスケーリング能力を向上させる方法を用いる。この方法は、例えば特開２０１２−１８３４９７号公報に開示されるように、噴射する高圧水に沿って高圧水を覆う気流をつくるように気体を噴射するものである。
詳しくは、図４に示すように、第二の実施形態のデスケーリング装置１０は、気流噴射装置３０を備え、この気流噴射装置３０は、各デスケーリングノズル１に装着された気流噴射ノズル３１と、気流噴射ノズル３１の基端部に接続された圧縮気体供給路３２とを有する。本実施形態の例では、気流噴射ノズル３１は、噴射口１ｆの上下に一対をなす気体噴射口（不図示）を有し、一対の気体噴射口は、略楕円形状の噴射口１ｆの長軸軸線を上下から挟むように対向して配置されている。
【００４６】
この気流噴射装置３０を用いた気流噴射方法では、デスケーリングノズル１からスケール除去対象材Ｈまでの噴射距離Ｓが１５０ｍｍ未満においては顕著なデスケーリング能力向上が見られないものの、噴射距離Ｓが離れた場合において有効である。
具体的には、本実施形態では、噴射距離Ｓが１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の場合に、気流噴射装置３０を用いることとし、その気流噴射ノズル３１から、デスケーリングノズル１から噴射する高圧水Ｐに沿って高圧水Ｐを覆う気流をつくるように気体Ａを噴射している。なお、例えばデスケーリングノズル１から水量１２０Ｌ／ｍｉｎの水噴射を行う場合、これに対して気流噴射ノズル３１からは０．８Ｎｍ３／ｍｉｎの気体噴射が必要となる。そのため、本実施形態の例では、デスケーリングノズル１からの高圧水の噴射と同時に、気体噴射装置３０の気流噴射ノズル３１からは水量に対して体積比で７倍の気体を噴射した。また、高圧水に沿って気体を噴射する気流噴射装置３０の気流噴射ノズル３１は、デスケーリングノズル１の中心軸に対して高圧水側に５°傾けた方向に気体を噴射した。なお、気流噴射を併用する点以外の条件設定は、図２、図３に示した上記第一の実施形態と同じ条件設定である。
【００４７】
この第二の実施形態のデスケーリング装置１０を用いたときの、噴射距離Ｓとデスケーリング能力（スケール評価点Ｄ）との関係を図５に示す。また、図６は、図５に示す条件にて、噴射距離Ｓと高圧水の液滴径ｄ（μｍ）との関係を示したグラフである。なお、図５および図６に実線で示すグラフは、図２、図３に示したグラフの再掲であり、気流噴射ノズル４を使用しておらず、高圧水に沿って気体を全く噴射していない状態を示し、図５および図６に破線で示すグラフは気体噴射を行った場合を示している。
図５および図６に示すように、気流噴射装置３０を併せて用いたデスケーリング方法によれば、デスケーリングノズル１からの高圧水の噴射距離Ｓが大きい場合において、液滴の微細化を阻止する効果が発現していることがわかる。特に、噴射距離Ｓが１５０ｍｍ以上４００ｍｍ以下の領域においてデスケーリング能力の向上が期待できる。
【符号の説明】
【００４８】
１    デスケーリングノズル
２    ヘッダ
３    高圧水供給路
４    電磁弁
５    流量計
６    液滴径測定装置
７    搬送ロール
１０    デスケーリング装置
２０    制御装置
３０    気流噴射装置
３１    気流噴射ノズル
３２    圧縮気体供給路
Ａ    噴射気体
Ｄ    スケール評価点（デスケーリング能力）
Ｈ    スケール除去対象材
Ｆ    搬送方向
Ｐ    高圧水
Ｓ    噴射距離
θ    噴射角度
【図１】
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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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【図６】
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