JP2013528124A - スケール除去装置 - Google Patents

Abstract

熱延鋼帯（鋼板）の表面に形成されたスケールを効果的に除去するスケール除去装置が提供される。上記スケール除去装置は、その一構成例として、熱延鋼帯の移送経路上に配置される装置ハウジングと、上記装置ハウジングの内部に高圧流体を噴射して供給するように装置ハウジングに提供される高圧流体供給手段と、上記装置ハウジングに研磨材を投入するために装置ハウジングに提供される研磨材投入手段と、上記装置ハウジングの内部で混合された高圧流体と研磨材の研磨スラリーを鋼帯に噴射するために装置ハウジングに提供される研磨スラリー噴射手段とを含んで構成され得る。このような本発明によると、物理的（機械的）方式のスケール除去を具現し、スケール処理工程を簡素化するとともに、表面粗さを適切に保持できるようにすることで、より環境に優しく、高効率のスケール除去を可能にし、特に鋼帯の高速進行にも適用可能な改善された効果が得られる。

Description

本発明は熱延鋼帯（鋼板）の表面に生成されるスケールまたはその他残留異物を除去するためのスケール除去装置に関する。

より詳細には、本発明は既存の化学的処理を排除した環境に優しい物理的（機械的）方式により、鋼帯（鋼板）上のスケールまたはその他異物を除去するとともに、装置構造及びスケール除去工程の簡素化を可能にし、スケール除去後の鋼帯の平均表面粗さの適切な保持及びその調整を可能にすることで、最終的に高効率にスケールを除去する環境に優しいスケール除去装置に関する。

高温で熱間圧延された炭素鋼、高強度鋼、電気モータ用シリコン添加鋼またはステンレス鋼などの熱延鋼板（鋼帯）の表面には、約５〜１５μｍ厚さのスケール層が生成される。

例えば、図１には、このような熱延鋼板の表面に生成されたスケールを除去する公知の設備が示されている。

即ち、図１に示したように、一般的に知られているスケールを除去するための酸洗設備は、スケールブレーカー２３０を利用してスケールに亀裂（クラック）を発生させた後、酸洗槽２４０及び水洗槽２５０を段階的に通過させてスケールを除去した。

上記酸洗槽２４０は、通常、４つの単位酸洗槽２４２、２４４、２４６、２４８で構成され、酸洗槽では主に塩酸や硫酸など高温の強酸を使用し、これを通過する熱延鋼板表面のスケールを化学的に除去した。

このとき、図１で説明していない符号２１０はペイオフリール、２２０は溶接機、２６０はテンションリールで、水洗槽２５０は具体的に図示しなかったが、ブラシ及びリンス洗浄段階に区分されることができる。

しかし、このような図１の既存のスケール処理方式は、複数の酸洗槽と水洗槽の使用による設備長さの増加、酸蒸気発生による作業環境の阻害、廃酸処理による環境有害性誘発、酸回収及び耐酸性設備などによる付随設備の増加、鋼種によるスケール除去能の相違、ライン停止時に酸溶液タンク及び水洗タンクに滞留している鋼板の品質不良発生など、様々な問題点があった。

例えば、図１には概略的に示したが、このような既存の酸洗処理によるスケール除去方式において、実際、酸洗槽２４０と水洗槽２５０の設備長さが約１００メートルに及ぶため、ラインが停止する場合、酸洗槽と水洗槽にかかっている熱延鋼板は過度な酸処理によって表面品質が不良になる。

一方、このような酸溶液による化学的酸洗を媒介にしてスケールを除去する既存の図１の方式の問題を解消するための他のスケール除去方式として、金属のショットボール（Ｓｈｏｔ ｂａｌｌ）やグリット（Ｇｒｉｔ）を鋼板表面に接触させるか、金属ショットボールあるいはグリットを水と混合したスラリー（Ｓｌｕｒｒｙ）形態で遠心力を利用して鋼板表面に接触させて物理的方式により鋼板表面のスケールを除去する技術が知られている。

しかし、このようなショットボールやグリットを利用した物理的なスケール除去方式は、難酸洗性鋼種であるステンレス鋼または電気鋼板のような特殊鋼において、酸洗効率を高めるための酸洗前処理工程として用いられる公知の酸洗工程と並行することが一般的であり、一般炭素鋼に適用した事例はない。

また、既存のショットボールやグリットの代りに、ステンレスビード（ＳＴＳ ｂｅａｄ）を水と混合したスラリーを遠心力を利用して鋼板表面に接触させてスケールを除去する他の物理的方式も知られている。

しかし、金属ショットボールやグリットを利用するか、それともステンレスビードと水を混合したスラリーを遠心力を利用して鋼板表面に接触させるスケール除去方式は、鋼板にめりこむ現象によりスケールを除去した後の鋼板の平均表面粗さ（Ｒａ）が２．３〜３．５μｍ範囲であるため、スケール処理された鋼板表面粗さが全体的に均一でないという問題があった。さらに、ステンレスビードは単価が高い。

一方、その他高圧水噴射によるスケール除去方式や氷粒子を噴射する他の方式のスケール除去技術などが知られているが、スケール除去効率が僅かで、その実用化も難しいという問題があった。

米国特許第５０３５０９０号明細書 韓国公開特許第１０−１９９８−００５１１８１号公報 特開平１０−０５８３２５号公報 特開平０４−１１５８６９号公報

本発明は、上記のような従来問題点を解消するために提案されたもので、その目的は、既存の化学的処理を排除し、物理的（機械的）方式でスケールまたはその他異物を除去し、スケール除去後の鋼帯（鋼板）の平均表面粗さを均一にし、より環境に優しく、高速通板にも適用可能な高効率のスケール除去環境を提供するスケール除去装置を提供することである。

また、本発明の他の目的は、負圧を形成することによって研磨材の装置投入を具現して装置の構造を簡素化し、効果的なスケール除去により工程や設備の簡素化も可能とするスケール除去装置を提供することである。

上記のような目的を達成するための技術的な一側面として、熱延鋼帯の移送経路上に配置される装置ハウジングと、上記装置ハウジングに高圧流体を供給するために提供される高圧流体供給手段と、上記装置ハウジングに研磨材を投入するために提供される研磨材投入手段と、上記装置ハウジングの内部で混合される高圧流体と研磨材の研磨スラリーを鋼帯に噴射するために上記装置ハウジングに提供される研磨スラリー噴射手段と、を含んで構成されたスケール除去装置を提供する。

上記装置ハウジングに提供された高圧流体供給手段は、高圧流体を装置ハウジング内部で噴射して供給するために提供され、上記高圧流体の噴射圧力を利用して研磨材を装置ハウジングの内部に円滑に投入するように構成されることが好ましい。

上記研磨材は、金属より比重の小さい研磨材で提供されることがより好ましい。

このとき、上記研磨材は１０〜４００μｍ粒径のシリコンオキサイド、シリコンカーバイド、アルミニウムオキサイド、ガラス及びセラミックの何れか一つで形成されてよい。

上記装置ハウジングは、上記高圧流体供給手段が連結される第１連結部と、上記研磨材投入手段が連結される第２連結部と、上記研磨スラリー噴射手段が組み立てられる噴射手段組み立て部と、を含んで構成されることが好ましい。

上記高圧流体供給手段は、上記装置ハウジングに備えられた第１連結部の内部に組み立てられ、高圧流体が供給される高圧流体供給口と、上記高圧流体供給口に組み立てられ、装置ハウジングの内部に高圧流体を噴射するために提供されるノズル孔が形成された高圧流体噴射ノズルと、を含んで構成されることがより好ましい。

このとき、上記高圧流体噴射ノズルの下端の水平線は、上記装置ハウジングに備えられた傾いた第２連結部の出口の中心点と接するように位置調整される。

また、上記高圧流体は上記高圧流体噴射ノズルを通じて１００〜５００ｂａｒの圧力で噴射される高圧水からなり、上記装置ハウジングに備えられる研磨スラリー噴射手段と鋼帯間の距離は１００〜３５０ｍｍ範囲であることができる。

上記研磨材投入手段は、上記装置ハウジングに備えられた第２連結部に連結される研磨材投入ホースを含み、上記装置ハウジングの内部には上記高圧流体の噴射圧力を媒介として研磨材の装置ハウジング内に吸引投入できるようにする負圧空間が形成されることが好ましい。

上記研磨スラリー噴射手段は上記装置ハウジングに備えられた噴射手段組み立て部に組み立てられる噴射手段胴体と、上記噴射手段胴体の上部に形成される陥没部と、上記陥没部から胴体を貫通して形成される研磨スラリー噴射開口と、を含んで構成されることがより好ましい。

上記噴射手段胴体の上部の陥没部は、噴射手段胴体の上端から内側に円錐状に凹んで形成され、上記噴射開口は、上記円錐状の陥没部の中央から胴体下端まで一体に貫通形成されるスリット状に形成されることがより好ましい。

このとき、上記噴射手段胴体の下端の両側には、上記噴射開口と通じる所定角度の切開部がさらに形成される。

上記装置ハウジングの内部に提供され、高圧流体と研磨材が円滑に混合されるように提供される混合手段をさらに含むことが好ましい。

上記混合手段は、上記装置ハウジングの内部の高圧流体供給手段と研磨スラリー噴射手段の間に提供される一つ以上の格子手段及び、上記格子手段の間または独立的に提供される円錐状のコイルの何れか一つ、またはこれらが複合構成される固定型混合手段で提供されることがより好ましい。

上記混合手段は、装置ハウジングの内部の高圧流体供給手段と噴射手段の間に提供される回転軸に備えられ、高圧流体の衝突により回転する回転羽または回転棒を含んで回転型混合手段で構成されることがより好ましい。

このような本発明のスケール除去装置によると、熱延鋼帯（鋼板）のスケールを連続して除去し、特に、高速処理でもスケール除去効率が確保でき、設備の規模を縮小することもできるため、生産性が向上するだけでなく、費用節減も可能にする。

特に、既存の酸洗処理で発生される酸蒸気発生、酸回収及び廃酸処理による環境有害性を除去し、より環境に優しい設備稼動を可能にする。

また、既存の金属ショットボール、グリットまたはビードなどの使用による表面粗さの不均一を除去し、最終的に鋼板の表面品質を向上させるため、後鋼板めっきなどの後工程での品質向上も可能とする。

特に、本発明は低炭素鋼、極低炭素鋼、高強度炭素鋼、高炭素鋼、電気鋼板、ステンレス鋼などの熱延鋼帯の表面スケール除去に有用である。

既存の化学的酸洗によるスケール除去工程を示した概略工程図である。 本発明によるスケール除去装置を含む熱延鋼板の表面処理工程を示した概略工程図である。 本発明によるスケール除去装置を示した全体構成図である。 図３の本発明によるスケール除去装置を示した分解図である。 本発明によるスケール除去装置に係る周辺設備を示した全体構成図である。 本発明によるスケール除去装置に備えられる混合手段の実施例を示した構成図である。 本発明によるスケール除去装置に備えられる混合手段の実施例を示した構成図である。 本発明によるスケール除去装置に備えられる混合手段の実施例を示した構成図である。

以下では、添付の図面により本発明を詳細に説明する。

図２〜図５には、本発明によるスケール除去装置１及びその工程上の使用の様子が示されている。

即ち、図２に示したように、熱延コイルをペイオフリール１３０とテンションリール１８０との間で高速で巻いたり解いたりしながら一次的に上述したスケールブレーカー１５０を通過させ、本発明のスケール除去装置１が進行する鋼帯２（以下、「鋼板」という）の上側と下側に適切に配列されたチャンバー１２０を搬送ロール１２２を媒介として通過しながら、鋼帯２のスケールが除去される。

その後、鋼板はブラシ槽１６２とリンス槽１６４で構成される水洗槽１６０と乾燥槽（熱風槽）１７０を経る。

従って、図１に比べると、本発明のスケール除去装置１を利用する場合、既存の酸洗槽２４０の設備規模が相当減少する。このように縮小された設備でも本発明のスケール除去装置１は、以下で詳しく説明するように、鋼板２を高速で進行させる状態でも十分にスケールを除去することができ、特に、スケール除去後の鋼板（鋼帯）表面の平均表面粗さ（Ｒａ）が１〜１．５μｍと均一であるという利点がある。

即ち、本発明のスケール除去装置１は、スケール除去効率を確保するとともに、スケール除去後の鋼板の表面粗さを適正にし、その調整も可能にするため、需要者が求める加工特性と、冷延、めっきなどの後続工程時に求められる表面粗さの多様な条件に対応し易い。

このとき、図２で説明していない符号である１４０は、ペイオフリール１３０から解かれる先行する鋼板と後行する鋼板を連続して進行させるために溶接する溶接機である。

次に、図３〜図５では、このような本発明のスケール除去装置１をさらに具体的に示している。但し、図面における研磨材６は拡大して示した。また、以下では、高圧水４を例に挙げて高圧流体を説明する。

即ち、図３及び図４に示したように、本発明のスケール除去装置１は、大きく、（高速で）進行する熱延鋼板２の移送経路上に一つ以上配置される装置ハウジング１０と、上記装置ハウジング１０に高圧水４を供給するために装置ハウジングに備えられる高圧水供給手段３０とを含む。

特に、本発明の装置は、一つの装置ハウジング１０の内部に単に高圧水を供給するのではなく、その内部で噴射する２重噴射方式を採択している。これは次に詳細に説明するように、研磨材を装置内部で噴射される高圧水の噴射圧力で、外部圧力の印加なしに、装置ハウジングに円滑に投入することができるとともに、研磨材、即ち、ガラスビードまたはセラミックビードなどの研磨材と水（高圧水）間の混合が円滑に行われるように内部噴射するためである。

即ち、本発明は、高圧水４の噴射圧力を媒介として装置ハウジング１０に外部圧力を加えなくとも、研磨材６を円滑な吸引で投入できるようにする研磨材投入手段５０と、上記装置ハウジングの内部で高圧水４と研磨材６が混合された研磨スラリー８を鋼板に直接噴射方式で噴射するように装置ハウジングに備えられる研磨スラリー噴射手段７０をさらに含むことができる。

従って、本発明は、高圧水４を装置ハウジング１０の内部で噴射すると、図３のように、負圧空間Ｔが装置ハウジングの内部に形成され、結局、研磨材６は外部圧力を加えなくても装置ハウジングに円滑に吸引投入される。

次に、本発明の装置ハウジング１０の内部で高圧水４と研磨材６が混合され、上記研磨スラリー噴射手段７０を通じて、図５のようにチャンバー１２０内で進行する鋼板２の表面に噴射されるため、鋼板表面のスケール（図３、５の２’）除去効果が極大化される。

結局、本発明のスケール除去装置１は、図３及び図５に示したように、研磨材６を、装置ハウジング１０に別途の外部圧力を加えることなく、投入さえすれば、高圧水４による内部負圧空間Ｔの形成により、非常に均一に装置ハウジングの内部に吸引される。よって、外部圧を加える設備が必要ないため、装置構造の簡素化を可能にする。

このとき、本発明の高圧水と混合されて鋼板表面に接触し、スケールまたはその他残留異物を除去する研磨スラリー８の生成に必要な研磨材６は、金属より比重の小さい研磨材であることが好ましいが、例えば、シリコンオキサイド、シリコンカーバイド、アルミニウムオキサイド、ガラス（ｇｌａｓｓ）またはセラミック（ｃｅｒａｍｉｃ）などであってよい。

粒径が均一なガラスまたはセラミックビードを研磨材として用いることが最も好ましいが、これらガラスまたはセラミックビードのみをパウダー形態（粒径が極めて微細であるため、外部からみると、パウダー形態である）で装置ハウジングに投入されるか、予め水と混合したスラリー（粘性を有する溶液状態）状で提供されることができる。

図３及び図５に拡大して示したが、このようにガラスビードまたはセラミックビードである研磨材６の粒径は１０〜４００μｍであることが好ましく、８０〜２００μｍであることがより好ましい。

このとき、上記研磨材の粒径（直径）が１０μｍ以下では、極めて微細で鋼板表面のスケール２’除去効果が僅かで、研磨材の粒径が４００μｕｍ以上では、スケール除去効率は向上するが、スケール除去後、鋼板２の表面粗さの偏差が酷くなり、鋼板表面の品質を確保することが困難であるため、別途のミル（ＭＩＬＬ）工程などの後続工程が必要となる。

一方、次の表１には、既存の金属ショットボール、グリットまたはステンレスビードの研磨材と本発明のガラスビードの研磨材を比較して示した。

よって、上記表１から分かるように、本発明の研磨材は、スケール除去後の鋼板の平均表面粗さを適正な範囲にしその調整も可能にする金属より比重の小さいガラスまたはセラミックにし、ビード形態である。即ち、本発明は、既存の金属ショットボール、グリットまたはステンレスビードの使用時に発生する問題を解決する。

次に、本発明の高圧水４の噴射圧力は、負圧（空間）を適正に形成してガラスビードなどの研磨材６を装置ハウジング１０の内部に円滑に吸引させ、鋼板表面のスケールの除去も安定的に保持されるように、上述した１０〜４００μｍのガラスビードである研磨材６０の粒径（直径）を前提として、１００〜５００ｂａｒの範囲が適当である。

このとき、上記高圧水圧力が１００ｂａｒ以下では、最終的に装置から噴射される研磨スラリーの噴射圧力が少なくて鋼板表面のスケール除去効率が僅かで、圧力が５００ｂａｒ以上では、研磨材の鋼板表面の衝突圧力が高すぎて鋼板表面の表面粗さ（Ｒａ）の偏差が相対的に高くなり、設備運営の過負荷による電力費などの設備稼動費用が高くなるという問題が発生する。

次いで、このような高圧水の圧力と研磨材条件を満たす本発明によるスケール除去装置１について具体的に説明すると、図３及び図４に示したように、本発明のスケール除去装置１における上記装置ハウジング１０は、次に詳細に説明する上記高圧水供給手段３０が連結される第１連結部１２と、研磨材投入手段５０が連結される第２連結部１４と、研磨スラリー噴射手段７０が組み立てられる噴射手段組み立て部１６を含んで構成されてよい。

このような本発明の装置ハウジング１０は、例えば、鋳物形態に製作され、内部を組み立てるのために分割されて組み立てられることができ、上記第１連結部１２は上側に、第２連結部は中央部分に傾いて一体に形成されている。

また、本発明の装置ハウジング１０の下端部には、研磨スラリー８を噴射するとき、広がるようにするために面取りした形態の開口部１８が形成されている。

そして、図面には具体的に示さなかったが、本発明の装置ハウジング１０は、実際には複数個が設備のヘッド部（不図示）に適正な間隔で配列され、特に、油圧シリンダーなどが上記ヘッド部に連結されて鋼板と装置ハウジング下端との間隔を調整することができ、その他ギア駆動などにより、図３のように進行する鋼板に対して４５°範囲内で傾くように配列されることが好ましい。

例えば、図３及び図５に示したように、本発明の単位スケール装置の装置ハウジング１０が連結されたヘッド部は、進行する熱延鋼板２の幅に合わせてその研磨スラリーの噴射幅を調整しなければならず、特に、鋼板に噴射される研磨スラリー８は熱延鋼板２の上下部に同じ噴射パターンで噴射されることが好ましい。

特に、単位装置で噴射される研磨スラリーストリーム（ｓｔｒｅａｍ）は、両端部分（境界部分）が重なるパターンを有するように調整されることが好ましい。

また、鋼板の進行スピードや鋼板厚さによるスケールの生成厚さも考慮し、研磨スラリーの噴射圧や噴射角度及び、装置の下端から鋼板までの間隔が調整されることが好ましい。

例えば、図３及び図５に示したように、本発明の装置ハウジング１０の下端の研磨スラリー噴射手段７０の出口から鋼板２までの距離は、１００〜３５０ｍｍに調節されることが好ましいが、このような噴射手段の出口から鋼板との距離は、スケール除去性能や除去幅に直接影響を与えることができる。例えば、上記間隔が１００ｍｍ以下では、スケール除去幅が細くなりすぎて、装置ハウジングの設置数が必要以上に増加し、間隔が３５０ｍｍ以上では、スケール除去性能が僅かであるという問題がある。

また、上記装置ハウジング１０の研磨材投入手段５０が連結される第２連結部１４も、装置ハウジング１０に傾いて形成されることが好ましく、例えば、研磨材６の直径がμｍ単位の微細粒径を有するビードで、外部圧力の印加なしに装置ハウジングに投入されることを考慮すると、約４５°傾くようにすることが最も好ましい。

次に、図３〜図５に示したように、本発明のスケール除去装置１の上記高圧水供給手段３０は、上記装置ハウジング１０の第１連結部１２に組み立てられて装置ハウジングの内部に組み立てられ、高圧水供給管４０が連結される高圧水供給口３２と、上記高圧水供給口３２に組み立てられ、ノズル孔３４が形成された高圧水噴射ノズル３６とを含んで構成されてよい。

即ち、図３及び図４に示したように、上記高圧水供給口３２は、装置ハウジング１０の第１連結部１２の上部に組み立てられるロッキングキャップ３８を通過し、その上端の係止突起部分が係止されて支持され、このような高圧水供給口３２の外縁に形成されたねじ部Ｓが装置ハウジング１０の第１連結部１２の内縁に形成されたねじ部Ｓに締結されて組み立てられる。

そして、上記ロッキングキャップ３８には高圧水供給管４０が連結され、供給口３２の内部孔を通じて高圧水４が供給される。

図４のように、上記高圧水供給口３２の下端の噴射ノズル組み立て部３２ａの内縁に形成されたねじ部Ｓに、上記高圧水噴射ノズル３６の上部の外縁に形成されたねじ部Ｓが簡単に組み立てられることができる。

従って、供給された高圧水は高圧水噴射ノズル３６の中央を貫通して形成されたノズル孔３４を通じて装置ハウジング１０の内部で噴射される。

このとき、図３及び図４に示したように、上記高圧水噴射ノズル３６に形成されたノズル孔３４は楕円形に形成することが好ましい。これは、高圧水を装置ハウジング１０の内部で広がるように噴射させるためである。

特に、このように広がって噴射される高圧水４は、図３のように、次に詳細に説明する研磨スラリー噴射手段７０の胴体７２に形成されたスリット状の噴射開口７６に対応し、薄くて幅広く噴射されることができる。

即ち、本発明の装置において、上記高圧水噴射ノズル３６に備えられたノズル孔３４は、上記研磨スラリー噴射手段７０のスリット状の噴射開口７６に対応する方向に長い楕円形で形成されることが最も好ましい。

次に、図３〜図５に示したように、本発明のスケール除去装置１における上記研磨材投入手段５０は、上記装置ハウジング１０の中央部分に傾いて形成された第２連結部１４に連結される研磨材投入ホース５２を含む。

該研磨材投入ホース５２としては剛性を保持するために厚いホースを使用し、以下図５で説明する研磨材供給ホッパー５４と連結され、研磨材、即ち、ガラスまたはセラミックビードの研磨材６がラインＬ２を通じて供給されることができる。

従って、本発明の装置では、図３に示したように、高圧水供給手段３０の高圧水噴射ノズル３６が装置ハウジング１０の内部に延長されている高圧水供給口３２の下部に組み立てられ、適正圧力で高圧水を噴射し、装置ハウジング１０は密閉されているため、高圧水噴射ノズル３６の下部には圧力が急速に低下する負圧空間Ｔが形成される。

結局、上記高圧水噴射ノズル３６に隣接して位置する研磨材投入ホース５２が連結される装置ハウジングの第２連結部１４の内部出口（図６のＣ”）を通じて研磨材が装置ハウジングに投入されると同時に、上記負圧空間に研磨材が外部圧力の印加なしに円滑に投入され、高圧水４と研磨材６が混合されて最終的に鋼板の表面に噴射される研磨スラリー８が生成される。

即ち、本発明の場合、研磨材が外部の別途の加圧機器なしに、装置ハウジングの内部の負圧形成によって装置ハウジングの内部に吸引される構造であるため、全体的な装置構造が簡単であり、装置構造の簡素化を通じて費用が節減され、特に、外部圧力の印加による装置稼動費用の増加も防止する。

一方、図３及び図６に示したように、本発明の装置において、上記高圧水供給手段３０の高圧水噴射ノズル３６の下端の水平線Ｃ’は研磨材投入のための装置ハウジング１０の第２連結部１４の内部中心Ｐ（図６の第２連結部の内部中心線Ｃの中心）と接することが好ましい。

この場合、噴射される高圧水４と投入される研磨材６が最も均一に混合されることができる。

例えば、下表２では、本発明の装置において、上記高圧水供給手段の高圧水噴射ノズルと第２連結部による研磨材投入空間の適正な配列を示している。

上記表２から、本発明の装置において、高圧水供給手段３０の高圧水噴射ノズルの下端の水平線の位置が第２連結部１４の内部中心線と連結部の吐出口の中心となるよう調整することが、スケール除去効率面で最も好ましいことが分かる。

一方、図３に示したように、本発明のスケール除去装置１の装置ハウジングの内部には、上記負圧空間Ｔの下側に噴射された高圧水４と投入されるガラスビードなどの研磨材６が混合される混合空間ＭＸがさらに形成されてよい。

このような本発明の混合空間ＭＸには、図６〜図８で詳細に説明する混合手段が配置されることができる。

例えば、本発明の装置では高圧水と研磨材の混合性が重要であるが、これは、均一に混合されなければ、鋼板表面に水と研磨材が均一に混合された研磨スラリー８が噴射されず、これによって、スケールの除去効率が悪く、スケール除去後の鋼板の表面平均粗さの偏差を大きくなるためである。このような混合手段は図６〜図８において再び詳細に説明する。

次に、図３〜図５には、本発明のスケール除去装置１において、研磨スラリー８の適正な噴射及びこれによる鋼板表面の平均表面粗さを適正な範囲にしながら、実際にスケールの除去が可能な研磨スラリー噴射手段７０が示されている。

即ち、本発明の研磨スラリー噴射手段７０は、上記装置ハウジング１０内の負圧空間Ｔの下側に形成され、凹んで形成された開口部１８を備える噴射手段組み立て部１６に組み立てられる円筒状の噴射手段の胴体７２と、上記噴射手段の胴体の上側に研磨スラリー８の層流を誘導し、研磨スラリーをより均一な状態で噴射させる陥没部７４と、上記陥没部から噴射手段の胴体を垂直に貫通し、研磨スラリーの鋼板噴射を可能にする研磨スラリーの噴射開口７６とを含んで構成されることができる。

このとき、図３及び図４に示したように、上記陥没部７４は噴射手段の胴体７２の上部から凹む円錐状の陥没部で形成されることが好ましい。

また、上記噴射手段の円筒状の胴体７２は、図４に示したように、装置ハウジング１０の噴射手段組み立て部１６側に形成された固定リング挿入溝２０に嵌め込まれて組み立てられる固定リング８２が外縁に結合され、装置ハウジングの外部でねじ形態に締結されるロックピン２２が固定される固定溝８０が外縁に形成されている。

従って、本発明の装置において、上記研磨スラリー噴射手段７０の円筒状の胴体７２は、装置ハウジングの噴射手段組み立て部１６に堅固に組み立てられて固定されることができる。

同時に、本発明の研磨スラリー噴射手段７０における上記研磨スラリーの噴射開口７６は、上記円錐状の陥没部７４の中央部から胴体の下端まで一体に貫通するスリット状に提供されることができる。

従って、図３〜図５に示したように、装置ハウジングの内部で噴射された高圧水４は負圧空間Ｔを形成し、外部圧力を印加しなくても研磨材の吸引力を発生させる。このとき、投入されるガラスビードからなる研磨材６は、高圧水供給手段の高圧水噴射ノズル３６の下側の混合空間ＭＸで均一に混合された後、上記研磨スラリー噴射手段７０の胴体の上部に凹んで形成された円錐状の陥没部７４の中央に層流形態で誘導され、中央のスリット状の噴射開口７６を通じて噴射されるため、表２における単にノズル開口だけが形成されたものに比べて、最終的に鋼板の表面に噴射される研磨スラリー８がより均一に噴射されることができる。

特に、上記研磨スラリー噴射手段７０の凹んだ円錐状の陥没部７４とスリット状の噴射開口７６を通過して噴射される研磨スラリーストリームは、図３に示したように、一定厚さ及び幅を有して噴射されるため、鋼板表面のスケールがより集中的に除去されることができる。

従って、上記噴射開口７６の入口は、円錐状の陥没部７４により「Ｖ」字形となり、噴射開口の出口は別途の符号で示さなかったが、長方形の平坦な開口で提供される。

このとき、図３及び図４に示したように、研磨スラリー噴射手段７０の胴体７２の中央を貫通して形成されるスリット状の噴射開口７６の下端部の両側、即ち、噴射手段胴体の両側には上記噴射開口と通じる所定角度（図４のθ）の切開部７８をさらに形成することが好ましい。

従って、上記切開部７８は、噴射される研磨スラリーストリームが研磨スラリー噴射手段の下端部で適正に広がるようにし、鋼板スケールをより均一、且つ円滑に除去できるようにする。

このとき、上記研磨スラリー噴射手段の胴体の下端部の両側の噴射開口７６の出口と連通する切開部７８は、１５〜３０°の角度（Θ）で形成されることが好ましく、この場合、適正に噴射された研磨スラリー８の鋼板表面の接触面積を適正に拡大させることができる。

結局、本発明の研磨スラリー噴射手段７０は、高圧水４と研磨材６が混合された状態で研磨スラリーを凹状の陥没部７４の中央に誘導され、スリット状の噴射開口７６を通じて噴射されるようにするため、スケール除去効率も高い。従って、鋼板のラインスピードを高めても十分なスケール除去能が確保できる上、水と研磨材の均一な混合性も良好であるため、スケールの除去時、研磨材の実質的な鋼板表面の接触分布が均一であり、スケール除去後の鋼板の平均表面粗さは１〜１．５μｍ範囲で保持される。

即ち、表面粗さの偏差が少なくて鋼板表面の全体のスケールを均一に除去し、鋼板表面の品質を良好に保持させる。

次いで、上述のように、図３の本発明の混合空間ＭＸに設けられ、水と研磨材の混合を円滑にする高圧水と研磨材混合手段の様々な形態を図６〜図８に示した。

即ち、図６〜図８に示したように、本発明の混合手段は、具体的には位置固定型混合手段と回転型混合手段１１０に分けることができる。

例えば、図６及び図７では、上記位置固定型混合手段を示しているが、図６のように、上記装置ハウジング１０の内部の高圧水供給手段３０の下側、即ち、装置ハウジング１０の負圧空間Ｔの下部中央側の混合空間ＭＸに設けられる一つ以上の格子手段９０、または図７のように上記格子手段の間もしくは独立して提供される円錐状のコイル１００で提供されてよい。

このとき、図３及び図６に示したように、本発明の格子手段９０は上下側の第１、２格子手段９０ａ、９０ｂで提供されることがより好ましい。

即ち、図４及び図６に示したように、装置ハウジング１０の下端部の内側に形成される固定溝 に組み立てられる格子手段リング９２の内部に研磨スラリー衝突棒９４、９４’が固定され、上部と下部の格子手段リングの研磨スラリー衝突棒９４、９４’が互いに直角を成すように配列される。

従って、高圧水と研磨材が混合された研磨スラリー８は、上記上下側第１、２格子手段の互いに直角を成す衝突棒９４、９４’を上から下に通過しながら高圧水（水）と研磨材が円滑に混合される。

例えば、第１、２格子手段の衝突棒は互いに直角を成すように配列されるため、衝突棒に研磨スラリー８が衝突すると、互いに違う方向に回転するようになって水と研磨材がより均一に混合される。

次に、図７に示したように、他の形態の位置固定型混合手段は、図３に示した装置ハウジングの内部の混合空間ＭＸに配置される円錐状のコイル（コイルバネ）１００で提供されてよい。

このような位置固定型混合手段である円錐状のコイル１００は、上端または下端のコイル直径が小さく、反対側に向かうほどコイル直径が広くなるため、高圧水と研磨材が混合される研磨スラリー８が円錐状のコイルを通過すると、高圧水と研磨材がより均一に混合される。

一方、このような円錐状のコイル１００の位置固定型混合手段は、上述の第１、２格子手段９０ａ、９０ｂの間に配置されるか、または上部第１格子手段の下部に配置し、円錐状のコイルの下端部が研磨スラリー噴射手段７０の円筒状の胴体７２の上部に形成された円錐状の陥没部７４に載置される構造にすることもできる。

いずれの場合も、噴射される高圧水の圧力で円錐状のコイルを通過する研磨スラリーは、直径の狭い空間から直径が次第に広くなる空間に衝突しながら、高圧水（水）と研磨材が均一に混合される。

次に、図８には本発明の装置における回転型混合手段１１０を示している。

即ち、図６、７の混合手段は、格子または円錐状のコイルのように位置が固定された状態で提供されるが、本発明の回転型混合手段１１０は、研磨スラリーが混合手段を通過しながら衝突して空回転し、高圧水と研磨材の混合性をさらに向上させることにその特徴がある。

例えば、図８の拡大部分から分かるように、本発明の他の形態の回転型混合手段は、装置ハウジングの内部の負圧空間Ｔの下側に配置される回転軸１１２に連結される一つ以上の回転羽１１４、または上記回転軸１１２に連結される傾いた形状の衝突棒１１８であってよい。

このとき、図８と同様に、上記回転軸１１２は、装置ハウジングの内部に組み立てられる固定リング１１６に連結された連結棒１１６ａの中央に固定された軸受１１６ｂに組み立てられてよい。

従って、上記回転軸１１２は軸受を媒介として回転し、上記回転軸に備えられる回転羽１１４は上部と下部が捻られた形態で傾き、該回転羽１１４には研磨材衝突棒１１４ａがさらに備えられることがより好ましい。

結局、高圧で高圧水が装置ハウジングの内部で噴射されると、回転羽は垂直方向に噴射された高圧水が衝突して強制に回転軸を媒介として回転する。これにより、高圧水と研磨材がより効率的に混合される。

一方、図８のように、上記回転羽の代りに、回転軸１１２に沿って垂直方向に傾いた研磨材衝突棒１１８を設ける場合も、水と研磨材が上記衝突棒に衝突して十分に混合される。

このとき、上記衝突棒１１８も傾けて回転軸に設けると、これを通過する高圧水の衝突圧により回転軸１１２が軸受の間で回転する。

結局、本発明の回転型混合手段１１０の回転軸１１２に備えられる回転羽１１４または衝突棒１１８は、水と研磨材を最大限均一に混合した後、研磨スラリー噴射手段７０を通じて鋼板の表面に噴出させる。

即ち、本発明の混合手段９０、１００、１１０は、装置で噴射される研磨スラリー８の水と研磨材を均一に混合して、鋼板表面に研磨スラリーが衝突する場合、鋼板の全表面から効果的、かつ均一にスケールが除去できるようにする。特に、スケール除去後の鋼板の平均表面粗さの偏差を小さくし、上述した適正な表面粗さの範囲を保持させる。これにより、鋼板表面の後処理工程が円滑に行われるようにし品質を向上させる。

次に、図５には、上述の本発明のスケール除去装置１、及び実質的に装置に高圧水と研磨材が供給及び噴射された後に除去されたスケール２’と破損されたガラスビードの研磨材６’の処理を可能にし、特に、研磨材の再循環使用を可能にする周辺設備が示されている。

まず、図２及び図５に示したように、本発明のスケール除去装置１は、鋼板の上下部に適当な数で配置される。本発明のスケール除去装置１が設けられる区間には、噴射された研磨スラリー８の飛散を防止するために、装置及び進行する鋼板を取り囲む形状のチャンバー１２０が配置され、該チャンバーの内側には鋼板の進行のための鋼板搬送ロール１２２が配置されることができる。

そして、図面には概略的に示したが、上記チャンバー１２０の下側には噴射された研磨スラリー８の水４と研磨材６を収集する収集ホッパー１２４が設けられる。該収集ホッパー１２４に収集された水と研磨材は、ポンプＰＰとバルブＶを通じてサイクロン１２６に伝達され、上記サイクロン１２６の下部には収集されたスケール２’及び破損された研磨材６’を分離する分離槽１２８が連結される。

従って、分離槽１２８の内部スクリーン部材（符号なし）を通じて、水は下の水供給槽１３２に集まり、研磨材６は上述した装置ハウジングの第２連結部に連結される研磨材投入手段５０の投入ホース５２とラインＬ２で連結される研磨材供給ホッパー５４に供給される。

このとき、図５のように、上記供給ホッパーには、新しい研磨材６ａが移送手段を通じて定期的に供給され、上記供給ホッパー５４の下側には排出のためのスクリュー５４ａが設けられている。

一方、水収集槽１３２の水はポンプ機器ＰＰとラインＬ１を通じて高圧水供給手段３０の高圧水供給管４０に供給されることができる。

このとき、上記分離槽１２８では、オーバーフローができるようにして水上に浮かんだ除去されたスケール２’と割れた研磨材６’が処理槽１３０に入るようにし、上記処理槽を通過したスケール２’と割れたガラスビードの研磨材６’はマグネットセパレーター１３４でそれぞれ分離されて最終的に処理されることができる。

結局、図５に示したように、本発明のスケール除去装置１は、周辺設備と連携して除去されたスケール２’と研磨材６の収集を通じて研磨材のリサイクルを可能にする。

一方、図５において、研磨材分離槽で収去された研磨材は、乾燥器（符号なし−点線部分）を通過し乾燥した状態で研磨材供給ホッパー５４に供給されることができる。

または、図５で収集された水と研磨材をポンプ機器を介してラインＬ２に供給し、研磨材投入手段５０の投入ホース５２に水と研磨材が混合されたスラリー状で供給することもできる。

以下に、上述した本発明のスケール除去装置を通じたスケール除去段階を整理する。

まず、図３〜図５に示したように、本発明のスケール除去工程は、スケール除去装置１の内部で噴射された高圧水４を通じて形成された負圧空間Ｔを媒介にして外部圧力の印加なしに、金属より比重の小さい研磨材６を装置に投入する。

次に、高圧水４と研磨材６が混合空間ＭＸで混合された研磨スラリー８を鋼板表面に噴射し、鋼板表面のスケールまたはその他残留異物を除去する。

このとき、上述のように、高圧水の圧力を１００〜５００ｂａｒに調整し、金属より比重の小さい研磨材は、スケール除去後の鋼板の平均表面粗さが１〜１．５μｍの範囲を保持するように１０〜４００μｍ粒径のガラスビード（微細なボール）、またはセラミックビードで提供されることが好ましい。

一方、上述した本発明のスケール除去装置による実施例について説明する。

（実施例１）
低炭素熱延鋼板（厚さ２．０ｍｍ×幅１２００ｍｍ）を、図２で説明した工程に基づき、ラインスピードを５０ｍｐｍとし、下表３の条件で鋼板を連続通板させてスケールを処理した結果、既存の酸洗処理した熱延鋼板に比べて、残留スケールは類似する水準で１％未満、鋼板の平均表面粗さは１．２μｍで、表面の光沢度も優れていた。

（実施例２）
炭素０．１％、シリコン１．２％、マンガン１．２％を含む高強度熱延鋼板（厚さ４．０ｍｍＸ幅１２００ｍｍ）を、図２の工程に基づき、ラインスピードを５０ｍｐｍにし、下表４の条件でスケールを処理した結果、既存の酸洗処理した同じ鋼種の熱延鋼板と比べて、残留スケールは類似する水準で２％未満、平均表面粗さは１．５μｍで、表面の光沢度に優れ、赤スケールによる表面欠陥が減少した。

（実施例３）
低炭素熱延鋼板（厚さ２．３ｍｍＸ幅１０００ｍｍ）を、図２の工程に基づき、ラインスピード５０ｍｐｍにし、下表５の条件で連続的に鋼板を通板させてスケールを除去した結果、既存の酸洗処理した熱延鋼板と比べて、残留スケールは類似する水準で１％未満、平均表面粗さは１．５μｍ水準で、表面光沢度は優れていた。

（実施例４）
低炭素熱延鋼板（厚さ２．３ｍｍ×幅１０００ｍｍ）を、図２の工程に基づき、ラインスピード５０ｍｐｍにし、下表６のような条件で鋼板を連続的に通板させてスケールを除去した結果、既存の酸洗処理した熱延鋼板と比べて、残留スケールは類似する水準で１％未満、平均表面粗さは１．５μｍ水準で、表面光沢度に優れていた。

以上、上記した本発明によると、既存の化学的処理を排除した物理的（機械的）方式のスケール除去を具現し、装置構造及びスケール除去工程の簡素化を可能とし、スケール除去後の鋼帯の平均表面粗さの適切な保持及びその調整ができるようにすることで、最終的に高効率にスケールを除去する環境に優しい装置を提供する。

本発明は特定の実施例に関して図示し説明したが、添付の特許請求の範囲による本発明の精神や分野から外れない範囲内で、本発明を多様に改造及び変化できるということは、当業界で通常の知識を有する者には自明である。

Claims (15)

1. 熱延鋼帯の移送経路上に配置される装置ハウジングと、
   前記装置ハウジングに高圧流体を供給するために提供される高圧流体供給手段と、
   前記装置ハウジングに研磨材を投入するために提供される研磨材投入手段と、
   前記装置ハウジングの内部で混合される高圧流体と研磨材の研磨スラリーを鋼帯に噴射するために前記装置ハウジングに提供される研磨スラリー噴射手段と、
   を含んで構成されたスケール除去装置。
2. 前記装置ハウジングに提供された高圧流体供給手段は、高圧流体を装置ハウジング内部で噴射して供給するために提供され、前記高圧流体の噴射圧力を利用して研磨材を装置ハウジングの内部に円滑に投入するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスケール除去装置。
3. 前記研磨材は、金属より比重の小さい研磨材で提供されることを特徴とする請求項１に記載のスケール除去装置。
4. 前記研磨材は１０〜４００μｍ粒径のシリコンオキサイド、シリコンカーバイド、アルミニウムオキサイド、ガラス及びセラミックの何れか一つで形成されることを特徴とする請求項３に記載のスケール除去装置。
5. 前記装置ハウジングは、前記高圧流体供給手段が連結される第１連結部と、
   前記研磨材投入手段が連結される第２連結部と、
   前記研磨スラリー噴射手段が組み立てられる噴射手段組み立て部と、
   を含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載のスケール除去装置。
6. 前記高圧流体供給手段は、前記装置ハウジングに備えられた第１連結部の内部に組み立てられ、高圧流体が供給される高圧流体供給口と、
   前記高圧流体供給口に組み立てられ、装置ハウジングの内部に高圧流体を噴射するために提供されるノズル孔が形成された高圧流体噴射ノズルと、
   を含んで構成されたことを特徴とする請求項１または５に記載のスケール除去装置。
7. 前記高圧流体噴射ノズルの下端の水平線は、前記装置ハウジングに備えられた傾いた第２連結部の出口の中心点と接するように位置調整されることを特徴とする請求項６に記載のスケール除去装置。
8. 前記高圧流体は前記高圧流体噴射ノズルを通じて１００〜５００ｂａｒの圧力で噴射される高圧水からなり、前記装置ハウジングに備えられる研磨スラリー噴射手段と鋼帯間の距離は１００〜３５０ｍｍ範囲であることを特徴とする請求項６に記載のスケール除去装置。
9. 前記研磨材投入手段は、前記装置ハウジングに備えられた第２連結部に連結される研磨材投入ホースを含み、
   前記装置ハウジングの内部には前記高圧流体の噴射圧力を媒介として研磨材の装置ハウジング内に吸引投入できるようにする負圧空間が形成されることを特徴とする請求項２または５に記載のスケール除去装置。
10. 前記研磨スラリー噴射手段は前記装置ハウジングに備えられた噴射手段組み立て部に組み立てられる噴射手段胴体と、
    前記噴射手段胴体の上部に形成される陥没部と、
    前記陥没部から胴体を貫通して形成される研磨スラリー噴射開口と、
    を含んで構成されたことを特徴とする請求項１または５に記載のスケール除去装置。
11. 前記噴射手段胴体の上部の陥没部は、噴射手段胴体の上端から内側に円錐状に凹んで形成され、
    前記噴射開口は、前記円錐状の陥没部の中央から胴体下端まで一体に貫通形成されるスリット状に形成されたことを特徴とする請求項１０に記載のスケール除去装置。
12. 前記噴射手段胴体の下端の両側には、前記噴射開口と通じる所定角度の切開部がさらに形成されることを特徴とする請求項１１に記載のスケール除去装置。
13. 前記装置ハウジングの内部に提供され、高圧流体と研磨材が円滑に混合されるように提供される混合手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のスケール除去装置。
14. 前記混合手段は、前記装置ハウジングの内部の高圧流体供給手段と研磨スラリー噴射手段の間に提供される一つ以上の格子手段及び、前記格子手段の間または独立的に提供される円錐状のコイルの何れか一つ、またはこれらが複合構成される固定型混合手段で提供されることを特徴とする請求項１３に記載のスケール除去装置。
15. 前記混合手段は、装置ハウジングの内部の高圧流体供給手段と噴射手段の間に提供される回転軸に備えられ、高圧流体の衝突により回転する回転羽または回転棒を含んで回転型混合手段で構成されることを特徴とする請求項１３に記載のスケール除去装置。

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