(57)【要約】【課題】高圧水による角部の過度の冷却を防止し、スケール疵及び冷却によるわれ疵やしわ疵の発生を防止すること。【解決手段】横断面が四角形状の鋼材２の表面に高圧水を噴射して前記鋼材表面のスケールを除去する装置４である。鋼材２の表面に高圧水を噴射するノズルを、鋼材２の面部２ａに向けて噴射するもの４ａと、角部２ｂに向けて噴射するもの４ｂの二系統となす。噴射する高圧水の条件を夫々個別に調整できるようにし、面部２ａに向けて噴射する高圧水と、角部２ｂに向けて噴射する高圧水とで、条件を異ならせる。【効果】良好なデスケーリング性を保持しながら、高圧水による角部の過度の冷却を防止しつつ、スケール疵及び冷却によるわれ疵やしわ疵を防止することができ、表面疵の少ない良好な製品が得られるようになる。【選択図】　　　　図２
2004106003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
横断面が四角形状の鋼材の表面に高圧水を噴射して前記鋼材表面のスケールを除去する装置であって、前記鋼材の表面に高圧水を噴射するノズルを、鋼材の面部に向けて噴射するものと、角部に向けて噴射するものの二系統となし、噴射する高圧水の条件を夫々個別に調整できるようにしたことを特徴とするデスケーリング装置。
【請求項２】
横断面が四角形状の鋼材の表面に高圧水を噴射して前記鋼材表面のスケールを除去する方法であって、前記鋼材の表面に噴射する高圧水を、面部に向けて噴射する高圧水と、角部に向けて噴射する高圧水とで、条件を異ならせることを特徴とするデスケーリング方法。
【請求項３】
角部に向けて噴射する高圧水の少なくとも水量を、面部に向けて噴射する高圧水の水量よりも減少させることを特徴とする請求項２記載のデスケーリング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱又は圧延途中にある横断面が四角形状の鋼材、例えば加熱された鋼片などの表面スケールを除去するためのデスケーリング装置及びデスケーリング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱間圧延では、加熱炉における加熱酸化によって発生するスケールを除去する工程と、圧延中に鋼材が空気酸化することによって発生するスケールを除去するデスケーリング工程を設けている。
【０００３】
上記のようなスケールは完全に除去した後に圧延しないと、スケールが圧延鋼材の表面に押し込まれて製品にスケール疵として残ったり、スケールを起因としたしわ疵やわれ疵が発生する。
【０００４】
そこで、上記のようなスケールを除去するため、ブラシ等によるメカニカルデスケーリングや、エアー又は高圧水を用いたデスケーリング、或いは、これらを組合わせたデスケーリングが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６３−１３７１２４号公報（第１〜２頁、第２図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メカニカルデスケーリングは、摩耗によりブラシ等の寿命が短く、また、ブラッシングにより鋼材表面に掻き疵が発生するという問題が懸念される。
また、エアーを用いたデスケーリングでは、エアーだけで十分なデスケーリング能力を確保するためには、大規模な設備が必要になる。
【０００７】
一方、高圧水を用いたデスケーリングは、良好なデスケーリング性を保持しつつも、上記のメカニカルデスケーリングやエアーを用いたデスケーリングのような問題は発生しないが、時には、デスケーリング性を高めるあまり鋼材の温度を低下させ、圧延時にわれ疵やしわ疵を発生させる場合がある。特に横断面が四角形状の鋼材の場合は、四隅に角を有することから当該角部が冷却され易く、過度の冷却となって圧延時にわれ疵やしわ疵を発生させる場合がある。
【０００８】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、高圧水を用いて横断面が四角形状の鋼材をデスケーリングする際に、良好なデスケーリング性を保持しながら、高圧水による角部の過度の冷却を防止しつつ、スケール疵及び冷却によるわれ疵やしわ疵の発生を防止することが可能なデスケーリング装置及びデスケーリング方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明に係るデスケーリング装置は、横断面が四角形状の鋼材表面のスケールを除去すべく、前記鋼材表面に高圧水を噴射するノズルを、鋼材の面部に向けて噴射するものと、角部に向けて噴射するものの二系統となし、噴射する高圧水の条件を夫々個別に調整可能としている。
【００１０】
そして、上記の本発明に係るデスケーリング装置を用い、前記鋼材の表面に噴射する高圧水を、面部に向けて噴射する高圧水と、角部に向けて噴射する高圧水とで、条件を異ならせることで、良好なデスケーリング性を保持しながら、高圧水による角部の過度の冷却を防止できるようになる。これが、本発明に係るデスケーリング方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
高圧水を用いたデスケーリングでは、高圧水噴射時の鋼材の温度低下は、高温鋼材の温度低下量（復熱後の温度差）をΔＴ（℃）、ノズル流水量をＶ（リットル／秒）、吐出圧力をＰ（ＭＰａ）、ノズルと鋼材間の距離をＨ（ｃｍ）とした場合、
ΔＴ＝｛２３８×（０．３２・Ｖ・Ｐ０．５　）／Ｈ｝＋５．７６
の実験式で表すことができる。
【００１２】
また、高圧水噴射時の衝突圧（デスケーリング能力）は、衝突圧をｐ（ｋＰａ）とした場合、
ｐ＝｛５．６４・Ｖ・Ｐ／Ｈ２　｝×１０００
で表すことができる（以上、和田ら：鉄と鋼、第７７年（１９９１）第９号、熱間圧延における高圧水脱スケール時の鋼材の温度低下、ｐ７８〜８４　参照）。
【００１３】
以上より、高圧水を用いたデスケーリングにあっては、ノズル流水量Ｖや吐出圧力Ｐを大きくしたり、また、ノズルと鋼材間の距離Ｈを小さくすることで、デスケーリング能力の向上が図れる一方、鋼材の温度低下が大きくなることが判る。
【００１４】
また、単純に同じ面積をデスケーリングする場合、ノズルと鋼材との間隔が同じであると、図６に示すように、面部に向けて噴射するよりも角部に向けて噴射する方がノズルの噴射角度θは狭くてよい。但し、角部に向けて噴射する場合は噴射した高圧水は鋼材に対して斜めに衝突することになるため、ノズル４ａと鋼材２との間隔が同じ場合にはデスケーリング力は弱くなると考えられる。
【００１５】
従って、高圧水を用いて横断面が四角形状の鋼材をデスケーリングする場合は、面部と角部とで、ノズルの噴射角度、噴射水量、噴射圧力、ノズルと鋼材との距離等、最適の条件となるように考慮してデスケーリングしないと、角部が過冷却となって圧延時にわれ疵やしわ疵を発生することになる。
【００１６】
そこで、本発明に係るデスケーリング装置では、横断面が四角形状の鋼材の表面に高圧水を噴射して前記鋼材表面のスケールを除去する装置において、前記鋼材の表面に高圧水を噴射するノズルを、鋼材の面部に向けて噴射するものと、角部に向けて噴射するものの二系統となし、噴射する高圧水の条件を夫々個別に調整できるようにしているのである。
【００１７】
また、本発明に係るデスケーリング方法は、横断面が四角形状の鋼材の表面に高圧水を噴射して前記鋼材表面のスケールを除去する方法において、前記鋼材の表面に噴射する高圧水を、面部に向けて噴射する高圧水と、角部に向けて噴射する高圧水とで、条件を異ならせるもので、詳しくは、角部に向けて噴射する高圧水の少なくとも水量を、面部に向けて噴射する高圧水の水量よりも減少させるのである。
【００１８】
すなわち、本発明では、前記鋼材の表面に高圧水を噴射するノズルを、鋼材の面部に向けて噴射するものと、角部に向けて噴射するものの二系統となし、デスケーリング力が低下しない範囲で、角部に向けて噴射する高圧水の少なくとも水量が、面部に向けて噴射する高圧水の水量よりも減少するように調整することで、良好なデスケーリング性を保持しながら、高圧水による角部の過度の冷却を防止しつつ、スケール疵及び冷却によるわれ疵やしわ疵を防止するのである。
【００１９】
本発明では、面部に向けて噴射する高圧水の水量に対する角部に向けて噴射する高圧水の水量の適正な範囲は特に限定するものではないが、ノズルと鋼材間距離及び吐出圧力が同じ場合には、その比率が８０％を超えると、角部が過冷却となって圧延時にわれ疵やしわ疵を発生し易くなる虞があり、６０％未満では、角部のデスケーリング性が低下する虞がある。
【００２０】
なお、面部に向けて噴射するノズルや角部に向けて噴射するノズルと鋼材間距離及び両ノズルの吐出圧力やノズルの形式が異なれば、面部に向けて噴射する高圧水の水量に対する角部に向けて噴射する高圧水の水量の適正な範囲は変化することは言うまでもない。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明に係るデスケーリング装置を図１〜図３に示す実施例に基づいて説明し、この本発明に係るデスケーリング装置を使用して本発明に係るデスケーリング方法で横断面が四角形状の鋼材をデスケーリングする場合の説明に及ぶ。図１は加熱炉と圧延機間に本発明に係るデスケーリング装置を設置した場合の図、図２は本発明に係るデスケーリング装置の説明図、図３は本発明に係るデスケーリング装置の他の例を示す概略説明図である。
【００２２】
図１において、１は加熱炉であり、この加熱炉１で所定の温度まで加熱された横断面が四角形状の鋼材２は、加熱により生成されたスケールを保持したまま、搬送ローラ３で搬送される途中で、デスケーリング装置４により表面に高圧水を噴射されてスケールを除去され、圧延機５に送られる。
【００２３】
本発明に係るデスケーリング装置４は、例えば図２（ａ）に示したように、前記鋼材２の表面に高圧水を噴射するノズルを、面部２ａに向けて噴射するノズル４ａと、角部２ｂに向けて噴射するノズル４ｂから噴射する高圧水の圧力や流量等の条件を変更可能なように、両ノズル４ａ，４ｂを別の配管に連通したり、両ノズル４ａ，４ｂの形式を変更する等して、面部２ａと角部２ｂに噴射する高圧水を最適範囲に調整できるように構成しているのである。
【００２４】
また、前記鋼材２の面部２ａに向けて噴射するノズル４ａと、角部２ｂに向けて噴射するノズル４ｂから噴射する高圧水の条件を変更可能なものであれば、図２（ａ）のように夫々のノズル４ａ，４ｂを別の配管に連通するのに代えて、図３に示したように、面部２ａに向けて噴射するノズル４ａと、角部２ｂに向けて噴射するノズル４ｂを別々に設置したものでも良い。
【００２５】
上記の構成の本発明に係るデスケーリング装置４では、前記鋼材２の角部２ｂに向けて噴射する高圧水の水量を、面部２ａに向けて噴射する高圧水の水量の例えば６０％と少なくするように調整するのである。これが本発明に係るデスケーリング方法である。
【００２６】
次に、本発明の効果を確認するために行った実施結果について説明する。
実験は図２（ａ）に示した本発明装置を用いて、下記表１に示した条件で、本発明方法を実施することにより行った。比較として、鋼材２の面部２ａにのみ向けて高圧水を噴射する図４（ａ）に示した従来のデスケーリング装置を用いて、同様に下記表１に示した条件で、デスケーリングした結果も併せて示す。
【００２７】
【表１】
2004106003.tif 000003
【００２８】
上記表１に示した条件で、鋼材のデスケーリングを行った際の、時間の経過に伴う鋼材温度を図２（ｂ）及び図４（ｂ）に示したが、本発明装置を用いた本発明方法では、鋼材の面部と角部の夫々に向けて高圧水を噴射し、かつ、角部に向けて噴射する高圧水の水量をノズル１個当たり毎分１８．９リットルと、面部に向けて噴射する高圧水の水量（ノズル１個当たり毎分３１．５リットル）よりも少なく（６０％）してデスケーリングを行ったので、図２（ｂ）及び図５（ｂ）より明らかなように、実線で示した面部と、同じく破線で示した角部の温度は略同程度であった。
【００２９】
一方、従来装置を用いた従来方法では、面部に向けて高圧水を噴射し、かつ、角部に当たる高圧水の水量と面部に当たる高圧水の水量は共にノズル１個当たり毎分２５．２リットルと同じ水量でデスケーリングを行ったので、図４（ｂ）及び図５（ｂ）より明らかなように、実線で示した面部に対して同じく破線で示した角部の温度は大幅に低下しており、角部が過冷却であったことが判る。
【００３０】
本発明と従来の衝突圧の比較を図５（ａ）に示すが、本発明では、ノズル水量を従来よりも増加した面部は当然のこと、ノズル水量を従来よりも減少させた角部においても、ノズルと鋼材との間隔を短くすることで大きな衝突圧を得、従来よりもデスケーリング能力が向上していることが判る。
【００３１】
また、本発明と従来の品質調査結果を図５（ｃ）に示すが、上記したように、本発明では、角部の過冷却がなく、かつ、デスケーリング能力も向上しているので、渦流探傷による検出結果においては、炭素鋼の場合も、合金鋼の場合も、良好な探傷結果が得られた。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鋼材の表面に高圧水を噴射するノズルを、鋼材の面部に向けて噴射するものと、角部に向けて噴射するものの二系統となし、デスケーリング力が低下しない範囲で、角部に向けて噴射する高圧水の少なくとも水量が、面部に向けて噴射する高圧水の水量よりも減少するように調整することで、良好なデスケーリング性を保持しながら、高圧水による角部の過度の冷却を防止しつつ、スケール疵及び冷却によるわれ疵やしわ疵を防止することができ、表面疵の少ない良好な製品が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】加熱炉と圧延機間に本発明に係るデスケーリング装置を設置した場合の図である。
【図２】（ａ）は本発明に係るデスケーリング装置の説明図、（ｂ）は（ａ）の装置を適用した場合の鋼材温度と時間の関係を示した図である。
【図３】本発明に係るデスケーリング装置の他の例を示す概略説明図である。
【図４】（ａ）は従来のデスケーリング装置の説明図、（ｂ）は（ａ）の装置を適用した場合の鋼材温度と時間の関係を示した図である。
【図５】本発明と従来の比較図で、（ａ）は衝突圧、（ｂ）は温度低下量、（ｃ）は渦流探傷による検出疵指数である。
【図６】デスケーリングの範囲を示した図で、（ａ）は面部、（ｂ）は角部である。
【符号の説明】
２　　鋼材
２ａ　面部
２ｂ　角部
４　　デスケーリング装置
４ａ　ノズル
４ｂ　ノズル
【図１】
2004106003.tif 000004
【図２】
2004106003.tif 000005
【図３】
2004106003.tif 000006
【図４】
2004106003.tif 000007
【図５】
2004106003.tif 000008
【図６】
2004106003.tif 000009