除氧化皮系统的制作方法

除氧化皮系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种除氧化皮系统，可以更高效地除去氧化皮。除氧化皮系统(1)中的除氧化皮装置(40、50、60)具有除氧化皮喷嘴(41、51、61)，该除氧化皮喷嘴(41、51、61)用于通过向钢板K的表面喷射水来除去在该表面形成的氧化皮。除氧化皮喷嘴(41、51、61)与对来自水供给源(100)的水进行加压的泵(70)连接，而向钢板K的表面喷射被泵(70)加压后的水。在泵(70)的入侧设有脱气装置(90)，该脱气装置(90)使送入到泵(70)的水中的溶解氧浓度比来自水供给源(100)的原水中的溶解氧浓度降低。
【专利说明】除氧化皮系统

【技术领域】
[0001]本发明涉及用于除去钢板表面的氧化皮的除氧化皮系统。

【背景技术】
[0002]在钢材的轧制生产线上，将钢材装入氧化性气氛的加热炉中，并在通常1100?1300°C的温度区域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，则氧化皮侵入作为产品的钢板的表面，形成氧化皮缺陷而残留。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。
[0003]因此，作为解决该问题的方法，提出有如下方案:(I)在钢材表面涂布防氧化材料(例如参照专利文献I)，⑵将钢材的加热温度设为铁橄榄石的熔点(大约1170°c)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)将轧制前的温度、轧制中的温度设为高温(大约1000°C以上)，(5)将生成的氧化皮完全除去(例如参照专利文献4)。
[0004]但是，(I)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制造成本。另外，⑵的方法由于以低温加热钢材，所以轧机的负担增大，并且由于钢材种类的不同，从确保材料特性的观点来看存在无法适用的规格。另外，(3)的方法由于设备成本很大而不现实。另外，(4)的方法由于以高温从加热炉中抽出，所以燃料的原单价增加，氧化皮损耗增大。
[0005]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。进行除氧化皮的除氧化皮系统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。图3中表示现有例的除氧化皮系统。
[0006]图3所示的除氧化皮系统101在钢板的热轧生产线上具备:设置于加热炉110的出侧(HSB)的称为除氧化皮机的第一除氧化皮装置140 ;设置于粗轧机120的入侧(RSB)的第二除氧化皮装置150 ;设置于精轧机130的入侧(FSB)的第三除氧化皮装置160。
[0007]第一除氧化皮装置140具备一对除氧化皮喷嘴141，其对从粗轧机110取出的被轧制材料(钢板)κ的表面和背面喷射水，由此，用于除去在该表面和背面形成的氧化皮。另夕卜，第二除氧化皮装置150具备一对除氧化皮喷嘴151，其对经过了第一除氧化皮装置140的被轧制材料K的表面和背面喷射水，由此，用于除去在该表面和背面形成的氧化皮。另夕卜，第三除氧化皮装置160具备一对除氧化皮喷嘴161，其对经过了粗轧机120的被轧制材料K的表面和背面喷射水，由此，用于除去在该表面和背面形成的氧化皮。
[0008]各除氧化皮喷嘴141、151、161经由配管与多个泵170及蓄能器180连接，多个泵170与水供给源190连接。来自水供给源190的水一边被多个泵170和蓄能器180加压而稳定地保持成高压，一边从各除氧化皮喷嘴141、151、161向被轧制材料K的表面和背面喷射。利用多个泵170和蓄能器180稳定地确保喷射水的喷出量。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:(日本)特开平I — 249214号公报
[0012]专利文献2:(日本)特公昭58 - 1167号公报
[0013]专利文献3:(日本)特公昭60 - 15684号公报
[0014]专利文献4:(日本)专利第4084295号公报


【发明内容】

[0015]发明所要解决的课题
[0016]但是，关于上述(5)的解决方法，专利文献4所记载的技术重新研究除氧化皮装置所使用的除氧化皮喷嘴的内部构造，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，并将大径部的内径相对于孔口的短径D2的比例(D1/D2)设为3以上。
[0017]但是，专利文献4所记载的技术是将以往的除氧化皮喷嘴的内部构造最适化后的技术，因此在大幅度提高除氧化皮能力方面存在极限。
[0018]本发明是鉴于上述问题而研发的，其目的在于，提供一种可以更高效地除去氧化皮的除氧化皮系统。
[0019]用于解决课题的方案
[0020]本发明人等关注这样的问题，为了提供可以更高效地除去氧化皮的钢板的除氧化皮系统而进行反复研究后，注意到从除氧化皮喷嘴喷出的水喷流成为液滴、在钢板氧化皮表面产生的气蚀(参照图4)。而且本发明人等发现如下情况，如图5所示，根据条件，存在由气蚀产生的气泡消失时产生的压力比与该液滴碰撞时产生的冲击力大很多这一现象，考虑若可以积极地对所述水喷流赋予气蚀，则可以提高除氧化皮能力。因此，在各种除氧化皮系统(图3中，由标号101表示)中，实施试验并进行了锐意研究，结果发现，如果降低从除氧化皮喷嘴141、151、161喷射的喷射水所包含的溶解氧浓度，则阻碍冲击波的传播的气体性气蚀(气泡难以消失，产生压力较小的气蚀)减少，且蒸气性气蚀(重复进行生成和消失，产生压力较大的气蚀)增大。
[0021]因此，本发明人等将喷射通常的喷射水(原水，溶解氧浓度5X l(T3g/l)时的除氧化皮能力设为1，并评价喷射了使喷射水中所含有的溶解氧浓度变化的喷射水时的除氧化皮能力的变化。图6中表示评价结果。如从图6可知，在喷射使喷射水中所含有的溶解氧浓度变化到7X 10_3g/l?0.5 X 1Vl的喷射水时，将喷射原水时的除氧化皮能力设为1，除氧化皮能力从0.9倍程度变化到2.5倍程度。即，如果喷射在喷射水中所含有的溶解氧浓度比原水低的喷射水，则除氧化皮能力比使喷射水为原水时变大。
[0022]因此，本发明人等通过在泵170的入侧设置脱气装置，使喷射水所含有的溶解氧浓度比原水中所含有的溶解氧浓度低，而发明完成了提高除氧化皮能力且可以更高效地除去氧化皮的除氧化皮系统。
[0023](I)本发明涉及的一种除氧化皮系统中，在钢板的热轧生产线上具备设置于加热炉的出侧、粗轧机的入侧及精轧机的入侧中的至少一个位置的除氧化皮装置，该除氧化皮装置具有除氧化皮喷嘴，该除氧化皮喷嘴用于通过对所述钢板的表面喷射水来除去在该表面形成的氧化皮，该除氧化皮喷嘴与对来自水供给源的水进行加压的泵连接，对所述钢板的表面喷射由该泵加压后的水，所述除氧化皮系统的特征在于，在所述泵的入侧设置脱气装置，该脱气装置使送入到该泵的水中的溶解氧浓度比来自所述水供给源的原水中的溶解氧浓度低。
[0024](2)另外，本发明的除氧化皮系统在(I)的除氧化皮系统的基础上，其特征在于，所述脱气装置使送入到所述泵的水中的溶解氧浓度从来自所述水供给源的原水中的溶解氧浓度降低至比Og/I大且为lX10_3g/l以下。
[0025](3)另外，本发明的除氧化皮系统在⑴或(2)的除氧化皮系统的基础上，其特征在于，所述脱气装置以真空脱气方式降低送入到所述泵的水中的溶解氧浓度。
[0026](4)另外，本发明的除氧化皮系统在⑴或(2)的除氧化皮系统的基础上，其特征在于，所述脱气装置以加热脱气方式降低送入到所述泵的水中的溶解氧浓度。
[0027](5)另外，本发明的除氧化皮系统在⑴或(2)的除氧化皮系统的基础上，其特征在于，所述脱气装置以氮气吹扫方式降低送入到所述泵的水中的溶解氧浓度。
[0028]发明效果
[0029]根据(I)的除氧化皮系统，在泵的入侧设置脱气装置，该脱气装置使送入到泵的水中的溶解氧浓度比来自水供给源的原水中的溶解氧浓度降低。由此，可以降低从除氧化皮喷嘴向钢板的表面喷射的喷射水中的溶解氧浓度，可以提高除氧化皮能力，并可以更高效地除去氧化皮。
[0030]另外，根据(2)的除氧化皮系统，在第一方面记载的除氧化皮系统的基础上，所述脱气装置使送入到所述泵的水中的溶解氧浓度从来自所述水供给源的原水中的溶解氧浓度降低至比Og/Ι大且为lX10_3g/l以下。由此，可以使从除氧化皮喷嘴向钢板的表面喷射的喷射水中的溶解氧浓度降低至适当范围，且可以大幅度提高除氧化皮能力，并可以更高效地除去氧化皮。技术上难以使该溶解氧浓度为Og/Ι，因此,该溶解氧浓度优选比Og/1大。另一方面，当该溶解氧浓度比IX10_3g/1高时，除氧化皮能力的提高程度变小，因此，优选将该溶解氧浓度设为ix1_3g/i以下。
[0031]另外，根据(3)、(4)及(5)的除氧化皮系统，分别在(I)的除氧化皮系统的基础上，所述脱气装置能够以真空脱气方式、加热脱气方式、氮气吹扫方式降低送入到泵的水中的溶解氧浓度。

【专利附图】

【附图说明】
[0032]图1是将本发明的除氧化皮系统的一例与热轧生产线一起表示的概略结构图；
[0033]图2是表示由喷射水进行的氧化皮除去中的水滴向钢板的碰撞模型的说明图；
[0034]图3是将现有例的除氧化皮系统与热轧生产线一起表示的概略结构图；
[0035]图4是表示从除氧化皮喷嘴喷出的水喷流成为液滴且与钢板氧化皮表面碰撞时产生气蚀的情况的图像的示意图；
[0036]图5是一并表示在通过图4所示的气蚀产生的气泡消失时产生压力的情况的图像和消失时气泡半径/产生时气泡半径与气泡附近产生压力之间的关系的图；
[0037]图6是表示将喷射通常的喷射水(原水，溶解氧浓度5 X 10_3g/l)时的除氧化皮能力设为I且评价喷射使喷射水中所含有的溶解氧浓度变化的喷射水时的除氧化皮能力的变化的结果的曲线图。

【具体实施方式】
[0038]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。图1是将本发明的除氧化皮系统的一例与热轧生产线一起表不的概略结构图。
[0039]图1所示的除氧化皮系统I设置于钢板的热轧生产线上。热轧生产线中，从上游侧向下游侧具备:加热被轧制材料(钢板)κ的加热炉10 ;对从加热炉10取出的被轧制材料K进行粗轧的粗轧机20 ;及对粗轧后的被轧制材料K进行精轧的精轧机30。
[0040]在此，除氧化皮系统I在钢板的热轧生产线上具备:设置于加热炉10的出侧(HSB)的称为除氧化皮机的第一除氧化皮装置40 ;设置于粗轧机20的入侧(RSB)的第二除氧化皮装置50 ;设置于精轧机30的入侧(FSB)的第三除氧化皮装置60。
[0041]第一除氧化皮装置40具备一对除氧化皮喷嘴41，该一对除氧化皮喷嘴41用于通过向从加热炉10取出的被轧制材料K的表面和背面喷射水来除去在该表面和背面形成的氧化皮。另外，第二除氧化皮装置50具备一对除氧化皮喷嘴51，该一对除氧化皮喷嘴51用于通过向经过了第一除氧化皮装置40的被轧制材料K的表面和背面喷射水来除去在该表面和背面形成的氧化皮。另外，第三除氧化皮装置60具备一对除氧化皮喷嘴61，该一对除氧化皮喷嘴61用于通过向经过了粗轧机20的被轧制材料K的表面和背面喷射水来除去在该表面和背面形成的氧化皮。
[0042]各除氧化皮喷嘴41、51、61经由配管与对来自水供给源100的水进行加压的多个泵70及蓄能器80连接。来自水供给源100的水一边被多个泵70和蓄能器80加压而稳定地保持成高压，一边从各除氧化皮喷嘴41、51、61向被轧制材料K的表面和背面喷射。利用多个泵170和蓄能器180稳定地确保喷射水的喷出量。
[0043]在此，在多个泵70的入侧即水供给源100的出侧设有脱气装置90，该脱气装置90使送入多个泵70的水中的溶解氧浓度比来自水供给源100的原水中的溶解氧浓度降低。作为脱气装置90，可使用真空脱气方式，但也可以使用加热脱气方式、氮气吹扫方式来降低送入多个泵70的水中的溶解氧浓度。在脱气装置90的出侧设置有溶解氧仪91。
[0044]这样，在多个泵70的入侧设置降低送入到多个泵70的水中的溶解氧浓度的脱气装置90，因此，利用脱气装置90降低从水供给源100输送来的原水中的溶解氧浓度，并降低送入到多个泵70的水中的溶解氧浓度。由此，可以降低从各泵70到各除氧化皮喷嘴41、51、61、从各除氧化皮喷嘴41、51、61向被轧制材料K的表面和背面的表面喷射的喷射水中的溶解氧浓度，因此，可以提高除氧化皮能力，并可以更高效地除去氧化皮。即，降低从各除氧化皮喷嘴41、51、61向被轧制材料K的表面和背面的表面喷射的喷射水中的溶解氧浓度。由此，可以减少阻碍冲击波(参照图4)的传播的气体性气蚀(气泡难以消失，产生压力较小的气蚀)，增大蒸气性气蚀(重复进行生成和消失，产生压力较大的气蚀)，且增大在气泡消失产生时产生的压力。由此，可以提高除氧化皮能力。
[0045]对于利用脱气装置90使送入到多个泵70的水中的溶解氧浓度降低多少，优选使送入多个泵70的水中的溶解氧浓度从来自水供给源100的原水中的溶解氧浓度(通常为5X10_3g/l程度)降低至比Og/Ι大且为lX10_3g/l以下。当使该溶解氧浓度降低至lX10_3g/l时，相对于完全未脱气的状态(通常为5X10_3g/l程度)的除氧化皮能力，除氧化皮能力成为2倍。因此，通过使该溶解氧浓度减低至上述范围，可以使从各除氧化皮喷嘴41、51、61向被轧制材料K的表面和背面喷射的喷射水中的溶解氧浓度降低至适当范围，而可以大幅度提高除氧化皮能力，并可以更高效地除去氧化皮。技术上难以使该溶解氧浓度为Og/Ι，因此，优选该溶解氧浓度比Og/Ι大。另一方面，当该溶解氧浓度比lX10_3g/l高时，除氧化皮能力的提高程度变小，因此，优选将该溶解氧浓度设为lX10_3g/l以下。
[0046]以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于此，可以进行各种变更、改良。
[0047]例如，对于使送入到多个泵70的水中的溶解氧浓度降低多少，只要使送入到多个泵70的水中的溶解氧浓度相对于来自水供给源100的原水中的状态的溶解氧浓度稍降低即可，也可以不必使送入到多个泵70的水中的溶解氧浓度从来自水供给源100的原水中的状态的溶解氧浓度(通常为5X10_3g/l程度)降低至比Og/Ι大且为lX10_3g/l以下。
[0048]另外，在钢板的热轧生产线上，除氧化皮装置只要设置于加热炉10的出侧、粗轧机20的入侧及精轧机30的入侧中的至少一个位置即可，也可以不必设置于所有的位置。
[0049]另外，泵70的台数不需要为多台，也可以为I台。
[0050]另外，溶解氧仪91也可以不设置于脱气装置90的出侧，为了管理脱气前的溶解氧浓度，也可以设置于脱气装置90的入侧。
[0051]实施例
[0052]为了验证本发明的效果，使用图1所示的本发明例的除氧化皮系统I及图3所示的比较例的除氧化皮系统101来对被轧制材料K喷射水，并对此时的除氧化皮能力进行评价。
[0053]本发明例中，脱气装置90使用应用了气体分离膜的膜式真空脱气装置，在该脱气装置90的出侧设置有溶解氧仪(D0仪)91。而且，利用脱气装置90从原水中的溶解氧浓度(5 X 1VD 降低至 I X 1Vl ο
[0054]另一方面，在比较例中，未设置脱气装置90，因此，将具有原水状态的溶解氧浓度(5 X 1VD的水输送至多个泵70中。
[0055]作为被轧制材料K的钢材，使用如下钢材:标准板宽为1.2m,标准板厚是加热炉10的出侧(HSB)为220mm，粗轧机20的入侧(RSB)为220?70mm，精轧机30的入侧(FSB)为60 ?40mm。
[0056]作为评价方法，使用以前提出的除氧化皮能力评价模型(参照专利第3129967号公报)进行了评价。即，作为评价结果的除氧化皮能力可以通过喷射水与钢材表面碰撞时产生的总冲击力(F)及单位冲击力(S)进行评价。图2是表示由喷射水进行的氧化皮除去中的水滴向钢材碰撞的碰撞模型的图。在该图中，总冲击力(F)及单位冲击力⑶可以用以下的式子表示。
[0057]F = POXaXCX (3/d) X a Xt
[0058]S = F/A
[0059]其中，F:钢板表面上的被喷射的水的总冲击力[N]，S:钢板表面上的被喷射的水的单位冲击力[Pa]，PO:喷射压力[Pa]，a:孔口面积[m2]，C:音速[m/s]，d:水滴的粒径[m], α:系数，t:冲击波在液滴中传播的时间[S]。
[0060]表I中表示评价结果。
[0061][表 I]
[0062]评价指标__比较例的成绩实施例的成绩
除氧化皮水,,


5χ1(Γ’--/11.()χ I (Γ^/1
溶解氧浓度___
除氧化皮能力比__LO__ZO_
除氧化皮能力引起的，
—1.0小 Γ 0.1
不良品质广生率指标
[0063]如从表I可知，利用脱气装置90从原水的状态的溶解氧浓度(5X 10_3g/l)降低至IX 10_3g/l，由此，相对于使喷射水为原水的情况，除氧化皮能力提高至2倍，相对于比较例，本发明例中除氧化皮能力引起的不良品质的产生率也可以降低至小于10%。
[0064]此外，当参照图6时可知，如发明的第一方面，当利用脱气装置90从原水的状态的溶解氧浓度(5X 10_3g/l)降低溶解氧浓度时，除氧化皮能力比使喷射水为原水的情况变大。
[0065]另外，当参照图6时可知，如发明的第二方面，当使喷射水中的溶解氧浓度从原水中的溶解氧浓度(5X10_3g/l)降低至比Og/Ι大且为lX10_3g/l以下时，相对于使喷射水为原水的情况，除氧化皮能力成为2倍以上。
[0066]标号说明
[0067]I 除氧化皮系统
[0068]10 加热炉
[0069]20 粗轧机
[0070]30 精轧机
[0071]40 第一除氧化皮装置
[0072]41 除氧化皮喷嘴
[0073]50 第二除氧化皮装置
[0074]51 除氧化皮喷嘴
[0075]60 第三除氧化皮装置
[0076]61 除氧化皮喷嘴
[0077]70 泵
[0078]80 蓄能器
[0079]90 脱气装置
[0080]100水供给源
[0081]K 被轧制材料(钢板)
【权利要求】
1.一种除氧化皮系统，在钢板的热轧生产线上具备设置于加热炉的出侧、粗轧机的入侧及精轧机的入侧中的至少一个位置的除氧化皮装置，该除氧化皮装置具有除氧化皮喷嘴，该除氧化皮喷嘴用于通过对所述钢板的表面喷射水来除去在该表面形成的氧化皮，该除氧化皮喷嘴与对来自水供给源的水进行加压的泵连接，对所述钢板的表面喷射由该泵加压后的水，所述除氧化皮系统的特征在于，在所述泵的入侧设置脱气装置，该脱气装置使送入到该泵的水中的溶解氧浓度比来自所述水供给源的原水中的溶解氧浓度低。
2.根据权利要求1所述的除氧化皮系统，其特征在于，所述脱气装置使送入到所述泵的水中的溶解氧浓度从来自所述水供给源的原水中的溶解氧浓度降低至比Og/Ι大且为I X lCT3g/l 以下。
3.根据权利要求1或2所述的除氧化皮系统，其特征在于，所述脱气装置以真空脱气方式降低送入到所述泵的水中的溶解氧浓度。
4.根据权利要求1或2所述的除氧化皮系统，其特征在于，所述脱气装置以加热脱气方式降低送入到所述泵的水中的溶解氧浓度。
5.根据权利要求1或2所述的除氧化皮系统，其特征在于，所述脱气装置以氮气吹扫方式降低送入到所述泵的水中的溶解氧浓度。
【文档编号】B21B45/08GK104169014SQ201380013987
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年3月7日 优先权日:2012年3月12日
【发明者】苅部建太, 西山贵史, 谷垣明彦 申请人:杰富意钢铁株式会社