[发明专利]钢板的氧化皮除去用喷嘴及钢板的氧化皮除去装置以及钢板的氧化皮除去方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于将钢板表面的氧化皮(scale)除去的氧化皮除去用喷嘴及钢板的氧化皮除去装置以及钢板的氧化皮除去方法。

背景技术

在钢材的轧制线上，将钢材装入到氧化性气氛的加热炉中，并在通常1100～1300℃的温度范围内加热数小时后进行热轧。在热轧时，产生在加热时生成的一次氧化皮及在从加热炉抽出后生成的二次氧化皮。若不除去这样的氧化皮就轧制钢材，则氧化皮侵入产品即钢板表面，形成并留下氧化皮缺陷。该氧化皮缺陷显著地损伤钢板的表面性状，并且在弯曲加工时成为裂纹产生的起点，因此对产品品质有重大的影响。

因此，作为解决该问题的方法，提出有：(1)在钢材表面涂布防氧化材料(例如参照专利文献1)，(2)使钢材的加热温度为铁橄榄石(fayalite)的熔点(大约1170℃)以下(例如参照专利文献2)，(3)以完全无氧化状态进行轧制(例如参照专利文献3)，(4)使轧制前的温度、轧制中的温度为高温(大约1000℃以上)，(5)将生成的氧化皮完全除去(例如参照专利文献4)等。

但是，(1)的方法不仅增加了繁杂的涂布作业，也由于花费处理剂的费用而提高了生产成本。另外，(2)由于以低温加热钢材，所以轧制机的负担增大，而且因钢材种类的不同，从确保材料特性的观点来看有的钢材种类无法适用该方法。另外，(3)由于设备成本很大而不现实。另外，(4)由于以高温从加热炉中抽出，所以燃料的单位消耗率增加，氧化皮损耗增大。

因此，作为接下来的解决方法，(5)将生成的氧化皮完全除去这一所谓的进行除氧化皮的对策是有效的。在进行除氧化皮的氧化皮除去装置中使用的氧化皮除去用喷嘴通常向钢板的表面喷射高压的水，通过该喷射的水的冲击力将钢板的氧化皮剥离并除去。

专利文献1：日本特开平1-249214号公报

专利文献2：日本特公昭58-1167号公报

专利文献3：日本特公昭60-15684号公报

专利文献4：日本专利第4084295号公报

专利文献5：日本专利第3129967号公报

发明内容

在此，关于(5)的解决方法，专利文献4所记载的技术重新研究氧化皮除去用喷嘴的内部构造，公开了如下的喷嘴：形成具有喷嘴前端部的孔口(喷出孔)、从该孔口以锥角30～80°延伸的锥部、和与该锥部相连的大径部的结构，并使大径部的内径D1相对于孔口的短径D2的比例(D1/D2)为3以上。

但是，专利文献4所记载的技术是将以往的氧化皮除去用喷嘴的内部构造最优化后的技术，因此在大幅提高除氧化皮能力方面存在极限。

因此，本发明人关注这样的问题点，为了提供能够更为高效率地除去氧化皮的、钢板的氧化皮除去用喷嘴及钢板的氧化皮除去装置以及钢板的氧化皮除去方法，使用以前提出的除氧化皮能力评价模型(参照专利文献5)进行了反复研究。

即，除氧化皮能力能够通过喷射水冲击钢材表面时产生的总冲击力(F)及单位冲击力(S)进行评价。图1是表示利用喷射水除去氧化皮时的水滴向钢板的冲击模型的图。在该图中，总冲击力(F)及单位冲击力(S)能够用以下的公式表示。

F＝P0×a×C×(3/d)×α×t

S＝F/A

其中，F：钢板表面上被喷射的水的总冲击力[N]，S：钢板表面上被喷射的水的单位冲击力[Pa]，P0：喷射压力[Pa]，a：孔口面积[m²]，C：声速[m/s]，d：水滴的粒子直径[m]，α：系数，t：冲击波在液滴中传播的时间[s]。

本发明人在基于上述除氧化皮能力评价模型进行反复研究后，关注液滴的粒子直径d[m]。而且，得到了如下新见解：若能够使液滴细微化，则总冲击力(F)及单位冲击力(S)增加，从而能够提高除氧化皮能力。因此，本发明人试制了各种喷嘴，进一步进行了锐意研究。其结果是，发现若在除氧化皮喷嘴前端的孔口的临近后方设置规定容量的共振室，并在该共振室的后方(喷出侧)形成同样的孔口，则液滴细微化，并且液滴的乱流动能增大，除氧化皮能力大幅提高，从而发明了更加优异的氧化皮除去用喷嘴及钢板的氧化皮除去装置以及钢板的氧化皮除去方法。

即，为了解决上述课题，本发明的一个方案的钢板的氧化皮除去用喷嘴向钢板的表面喷射水，通过该喷射的水的冲击将钢板的氧化皮除去，该氧化皮除去用喷嘴的特征在于，喷嘴前端的喷出部具有：与形成圆筒状流路的大径部连续地设置的锥部；形成在该锥部出侧的第一孔口；与第一孔口出侧连续且径向尺寸设置得比该第一孔口的长径大的共振室；以及形成在该共振室的出侧的第二孔口。