(57)【要約】【課題】高圧水と低圧水を組合せ複雑に制御することなく、また硬質の砥粒剤を用いることなく、更には比較的低圧の高圧水でもって、異物の噛み込みやスケール疵などの表面疵が発生し難い鋼材のデスケーリング方法を提供する。【解決手段】移動する鋼材表面に高圧水を噴射して表面のデスケーリングを行う方法において、鋼材表面より除去したスケールを収集して粉砕し、その粉砕したスケールを高圧水と共に鋼材表面に投射する。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動する鋼材表面に高圧水を噴射して表面のデスケーリングを行う方法において、鋼材表面より除去したスケールを収集して粉砕し、その粉砕したスケールを高圧水と共に鋼材表面に投射することを特徴とする鋼材のデスケーリング方法。
【請求項２】
移動する鋼材表面に高圧水を噴射して表面のデスケーリングを行うデスケーリング装置において、移動する鋼材の出入り口を備えるスケーラーカバーと、このスケーラーカバーの内部に鋼材の外周面を囲むように且つ高圧水噴射口を向けて配置されている高圧水ノズルと、この高圧水ノズルの高圧水噴射口近傍に投入口を開口して配置されている砥粒投入ノズルと、前記スケーラーカバーの下部に除去されたスケールを収集するスケール収集手段と、このスケール収集手段により収集されたスケールを粉砕するスケール粉砕機と、この粉砕機により粉砕されたスケールを砥粒として前記砥粒投入ノズルに供給する供給手段とを備えてなることを特徴とする鋼材のデスケーリング装置。
【請求項３】
移動する鋼材表面に高圧水を噴射して表面のデスケーリングを行う方法において、氷を高圧水と共に鋼材表面に投射することを特徴とする鋼材のデスケーリング方法。
【請求項４】
移動する鋼材表面に高圧水を噴射して表面のデスケーリングを行うデスケーリング装置において、移動する鋼材の出入り口を備えるスケーラーカバーと、このスケーラーカバーの内部に鋼材の外周面を囲むように且つ高圧水噴射口を向けて配置されている高圧水ノズルと、この高圧水ノズルの高圧水噴射口近傍に投入口を開口して配置されている氷投入ノズルと、この氷投入ノズルに氷を供給する供給手段とを備えてなることを特徴とする鋼材のデスケーリング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼材のデスケーリング技術に方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼材表面のデスケーリングに関しては、鋼材表面に高圧水を噴射し、熱応力と水圧による運動エネルギーによってスケールを除去する方法が広く使われている。しかし、このような高圧水によるデスケーリングによっても密着性の高い酸化皮膜の存在などのため、酸化皮膜を完全に除去することは困難であった。
【０００３】
そこで、デスケーリングの効果を一層発揮させるために、例えば、特開平１０−１２８４２５号公報では、鋼板表面への高圧水の噴射前に鋼板表面に低圧水を噴射してスケールに熱応力を予め与えておくデスケーリング方法が提案されている。また、特開平５−１６９１３０号公報では、高圧水の噴射上流側に砥粒剤の投入孔を設け、先ずその投入孔より砥粒剤を投射して金属材を予備デスケーリングし、引き続いて高速水を噴射してデスケーリングする金属材のスケール除去方法が提案されている。
【０００４】
しかしながら、特開平１０−１２８４２５号公報に提案の高圧水の噴射前に低圧水を噴射する方法では、高圧水のみを噴射する場合に比べるとデスケーリング性能は向上するものの、密着性の高い酸化皮膜の除去には依然として限界がある。
【０００５】
一方、特開平５−１６９１３０号公報に提案の高圧水の噴射上流側で砥粒剤を投射する方法では、砥粒剤にアルミナなどの硬質な砥粒を用いることで、砥粒剤の衝撃によって密着性の高い酸化皮膜の除去が効率的に行われるが、砥粒剤が硬質であるため、砥粒剤が鋼材表面に付着したまま次工程以降に持ち込まれ、鋼材表面への噛み込みを生じることが懸念される。このように鋼材表面に砥粒が噛み込まれ残留した場合，鋼材表面に欠陥が導入されることになり、製品使用時に破壊欠陥として働き破断、破壊するおそれがある。また、異物が表面に残留することにより、鋼材材質の不良となるほか、鋼材と砥粒剤の関係によっては、却ってスケール疵以上に深い疵となるケースも考えられ、鋼材の種類に応じて砥粒剤の種類を適切に選択する必要も出てくる。実際の製造ラインにおいては、必ずしも同一の鋼種ばかりが常に流れている訳ではないので、鋼種が変わる都度、砥粒の変更も必要となり、作業が繁雑になる恐れがある。
【０００６】
また一方、高圧水のみを使用して従来以上にデスケーリング性を向上させようと思えば、高圧水の圧力を非常に高くするという方法も考えられるが、導水管の耐圧の問題等、設備的な制約もあり、簡単には実施することができない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、高圧水と低圧水を組合せ複雑に制御することなく、また硬質の砥粒剤を用いることなく、更には比較的低圧の高圧水でもって、異物の噛み込みやスケール疵などの表面疵が発生し難い鋼材のデスケーリング方法及び装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明は次の構成からなるものである。すなわち、請求項１に係る発明は、移動する鋼材表面に高圧水を噴射して表面のデスケーリングを行う方法において、鋼材表面より除去したスケールを収集して粉砕し、その粉砕したスケールを高圧水と共に鋼材表面に投射する鋼材のデスケーリング方法である。
【０００９】
そして、請求項２に係る発明は、移動する鋼材表面に高圧水を噴射して表面のデスケーリングを行うデスケーリング装置において、移動する鋼材の出入り口を備えるスケーラーカバーと、このスケーラーカバーの内部に鋼材の外周面を囲むように且つ高圧水噴射口を向けて配置されている高圧水ノズルと、この高圧水ノズルの高圧水噴射口近傍に投入口を開口して配置されている砥粒投入ノズルと、前記スケーラーカバーの下部に除去されたスケールを収集するスケール収集手段と、このスケール収集手段により収集されたスケールを粉砕するスケール粉砕機と、この粉砕機により粉砕されたスケールを砥粒として前記砥粒投入ノズルに供給する供給手段とを備えてなる鋼材のデスケーリング装置である。
【００１０】
上記請求項１及び２の発明では、鋼材表面から除去したスケールを回収、粉砕し、その固形物である微粒スケールを高圧水と共に鋼材表面に投射することにより、高圧水とその高圧水により加えられる運動エネルギーを有する微粒スケールが鋼材表面に衝突し、デスケーリング性能が向上できる。しかも、このように鋼材表面から除去したスケールであれば、仮に上記従来技術の砥粒を用いる場合と同様に表面に付着したまま次工程以降に持ち込まれても、そもそもスケールは鋼材自体から生成したＦｅＯ、Ｆｅ２Ｏ３などの鉄系の酸化物を主体とするものであって、アルミナなどと比べると硬さが低く、「噛み込み」の問題は生じ難い。しかも、残留した微粒スケールによって疵が生じても、スケールが除去できなかった場合に生じるスケール疵の深さとせいぜい同程度であって、上記の砥粒を用いる場合のような鋼種との関係を考える必要性がなく、たとえ、製造ラインにおいて異なる鋼種が流れてきても、請求項２に示したようなデスケーリング装置さえあれば、都度砥粒を変更するような余計な作業を要しない。
【００１１】
また、請求項３に係る発明は、移動する鋼材表面に高圧水を噴射して表面のデスケーリングを行う方法において、氷を高圧水と共に鋼材表面に投射する鋼材のデスケーリング方法である。
【００１２】
更に、請求項４に係る発明は、移動する鋼材表面に高圧水を噴射して表面のデスケーリングを行うデスケーリング装置において、移動する鋼材の出入り口を備えるスケーラーカバーと、このスケラーカバーの内部に鋼材の外周面を囲むように且つ高圧水噴射口を向けて配置されている高圧水ノズルと、この高圧水ノズルの高圧水噴射口近傍に投入口を開口して配置されている氷投入ノズルと、この氷投入ノズルに氷を供給する供給手段とを備えてなる鋼材のデスケーリング装置である。
【００１３】
上記請求項３及び４の発明では、氷を高圧水と共に鋼材表面に投射することにより、上述した請求項１及ぶ２の発明と同様の効果が得られる。加えて、氷は鋼材に衝突した後溶けてしまうので、次工程へ持ち込まれる恐れもなく、一層好ましい。なお、氷は製氷機で製造され、一辺が５〜５０ｍｍ程度（好ましくは５〜３０ｍｍ、より好ましくは８〜２０ｍｍ）の球状、立方体、直方体などの形状のものが使用される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明（請求項２）に係る鋼材のデスケーリング装置の概要模式図である。
【００１５】
スケーラーカバー１は、中空の略立方形をなし、その１つの対向面に鋼材（本例では線材）Ｓが挿通する孔が設けられるとともに、下面はスケールを収集するように漏斗状下面２に形成されている。漏斗状下面２には収集管３を介してスケール粉砕機４が、また更にこのスケール粉砕機４に管路５を介して給粉ポンプ６が設けられている。
【００１６】
高圧水ノズル７は、鋼材Ｓの外周より所定の間隔を設けてスケーラーカバー１内に設置された高圧水ヘッダ８に、ノズル先を鋼材Ｓに向けて取り付けられている。なお、９は高圧水ヘッダ８に連結された高圧水の供給管で、他端は図示省略する給水ポンプに連結されている。
【００１７】
砥粒投入ノズル１０は、そのノズル先端を高圧水ノズル７の先端に向けて、高圧水ノズル７の前後（鋼材Ｓの走行方向上流側を前とする）に設けられるとともに、後端に連結された供給管１１を上記給粉ポンプ６の出側の出口管１２に連結されている。なお、スケール破砕機４には別設のスケールホッパと給水管を連結し、別に収集したスケールを投入するように構成してもよい。
【００１８】
上記構成の鋼材のデスケーリング装置では、鋼材Ｓの表面より除去したスケールを収集してスケール粉砕機４で粉砕し、その粉砕したスケールを給粉ポンプ６を介して砥粒投入ノズル１０より高圧水ノズル７より噴射される高圧水と共に鋼材Ｓの表面に投射することができる。これにより、高圧水とその高圧水により加えられる運動エネルギーを有する微粒スケールが鋼材表面に衝突し、デスケーリング性能が向上される。また、このように鋼材表面から除去したスケールであれば、鋼材Ｓの表面に付着したまま次工程以降に持ち込まれても、従来の砥粒であるアルミナなどと比べると硬さが低く、「噛み込み」の問題は生じ難い。また、残留した微粒スケールによって疵が生じても、スケールが除去できなかった場合に生じるスケール疵の深さとせいぜい同程度である。また、上記デスケーリング装置であれば、従来の砥粒を用いる場合のような鋼種との関係を考える必要性がなく、たとえ、製造ラインにおいて異なる鋼種が流れてきても、都度砥粒を変更するような余計な作業を要しない。
【００１９】
因みに、上記構成の鋼材のデスケーリング装置を試作し、その試作装置を用いて鋼材Ｓ（ＳＣＭ４３５材の線材）のデスケーリングを、高圧水の圧力：７００ｋＰａ、鋼材温度：１１００℃、デスケーリング時間：１分の条件の下で行った。また、比較のため試作装置を用い、回収したスケールに代えてアルミナ（砥粒径：０．０５μｍ）を用いて同条件でデスケーリングを行った。更に、比較のため高圧水（圧力：７００ｋＰａ）のみの場合のデスケーリングも行った。これらの結果を表１に示す。
【００２０】
【表１】
2004181507.tif 000002
【００２１】
表１から分かるように、高圧水のみでは、まだ圧力が弱いためか十分にスケール除去がなされず、これに伴いスケール疵深さの深い疵、及びスケールの噛み込みがあった。またアルミナを用いた場合にはスケール除去は十分であったが、アルミナの付着による異物の噛み込みが多く認められた。これに対して、本発明の方法によれば、スケール疵やスケールの噛み込みがわずかに認められたが、前二者よりは製品にして問題のない程度に軽減されたものであった。
【００２２】
図２は、本発明（請求項４）に係る鋼材のデスケーリング装置の概要模式図である。
【００２３】
スケーラーカバー２１は、中空の略立方形をなし、その１つの対向面に鋼材（本例では線材）Ｓが挿通する孔が設けられている。また、下面には、図示省略するが、除去されたスケールと高圧水等の水を収集するとともに、両者を分別する分別装置へと送る管路が設けられている。
【００２４】
高圧水ノズル２２は、鋼材Ｓの外周より所定の間隔を設けてスケーラーカバー２１内に設置された高圧水ヘッダ２３に、ノズル先を鋼材Ｓに向けて取り付けられている。なお、２４は高圧水ヘッダ２３に連結された高圧水の供給管で、他端は図示省略する給水ポンプに連結されている。
【００２５】
氷投入ノズル２５は、そのノズル先端を高圧水ノズル２２の先端に向けて、高圧水ノズル２２の前後（鋼材Ｓの走行方向上流側を前とする）に設けられるとともに、後端に連結された氷供給管２６と製氷機２７を備える氷供給手段２８に連結されている。なお、製氷機２７に冷蔵タンクを隣接し、スクリュー供給機などにより供給するように構成してもよい。
【００２６】
上記構成の鋼材のデスケーリング装置では、製氷した氷を供給管２６を介して氷投入ノズル２５より高圧水ノズル２２より噴射される高圧水と共に鋼材Ｓの表面に投射することができる。これにより、高圧水とその高圧水により加えられる運動エネルギーを有する氷が鋼材表面に衝突し、デスケーリング性能が向上される。また、氷であれば、鋼材Ｓの表面に付着したまま次工程以降に持ち込まれることはなく、「噛み込み」の問題は生じない。また、上記デスケーリング装置であれば、従来の砥粒を用いる場合のような鋼種との関係を考える必要性がなく、たとえ、製造ラインにおいて異なる鋼種が流れてきても、都度砥粒を変更するような余計な作業を要しない。
【００２７】
因みに、上記構成（図２）の鋼材のデスケーリング装置を試作し、その試作装置を用いて、上述した図１に示した装置の実施例と同じ条件（高圧水の圧力：７００ｋＰａ、鋼材温度：１１００℃、デスケーリング時間：１分）の下で、氷（形状：略球状、寸法：直径約１０ｍｍ）により鋼材Ｓ（ＳＣＭ４３５材の線材）のデスケーリングを行った。その結果を表１に併せて示す。
【００２８】
表１から分かるように、氷を用いた本発明の方法が、スケール疵やスケールの噛み込みを低減するのに有効な方法であることが分かる。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明（請求項１、２の発明）によれば、鋼材表面から除去したスケールを回収、粉砕し、その微粒スケールを高圧水と共に鋼材表面に投射することにより、デスケーリング性能を向上させることができる。しかも、このように鋼材表面から除去したスケールであれば、アルミナなどと比べると硬さが低く「噛み込み」の問題は生じ難い。しかも、鋼材表面に残留した微粒スケールによって疵が生じても、スケールが除去できなかった場合に生じるスケール疵の深さとせいぜい同程度である。また、アルミナなどの砥粒を用いる場合のような鋼種との関係を考える必要性がない。
【００３０】
また、本発明（請求項３、４の発明）によれば、製氷した氷を高圧水と共に鋼材表面に投射することにより、デスケーリング性能を向上させることができる。しかも、氷は溶けて無くなるので「噛み込み」の問題は生じない。また、アルミナなどの砥粒を用いる場合のような鋼種との関係を考える必要性がない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る鋼材のデスケーリング装置の概要模式図である。
【図２】本発明に係る鋼材のデスケーリング装置の別の実施形態を示す概要模式図である。
【符号の説明】
１：スケーラーカバー    ２：漏斗状下面          ３：収集管
４：スケール粉砕機      ５：管路                ６：給粉ポンプ
７：高圧水ノズル        ８：高圧水ヘッダ        ９：供給管
１０：砥粒投入ノズル    １１：供給管            １２：出口管
Ｓ：鋼材（線材）      ２１：スケーラーカバー  ２２：高圧水ノズル
２３：高圧水ヘッダ      ２４：供給管            ２５：氷投入ノズル
２６：氷供給管          ２７：製氷機            ２８：氷供給手段
【図１】
2004181507.tif 000003
【図２】
2004181507.tif 000004