JPH069687Y2 - ウォータハンマ防止付デスケーリング装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、熱間圧延設備に組み込まれているデスケー
リング装置の改良に関するものである。特にリバーサル
システムをとる圧延設備によって、ステンレススラブを
圧延し、薄板のステンレスを製造するような場合に適し
たウォータハンマ防止付のデスケーリング装置に関する
ものである。

〔従来の技術〕

周知のように圧延設備に組み込まれているデスケーリン
グ装置は、圧延工程から流れてくるスラブ、すなわち圧
延材の上面と下面とに高圧水（１５０〜２００kg／c
m²）を噴射し、デスケーリングを施すためのものであ
る。

したがってデスケーリング装置におけるノズルヘッダ
は、高圧水を供給する送水ラインに、分岐管を介して上
下２本接続され、さらにこの上下２本のノズルヘッダ
に、一定のピッチでデスケーリングノズルと呼ばれる高
圧水の噴射ノズルの複数個を設けた構成となっているの
が普通である。

すなわち、この複数個のデスケーリングノズルを有する
上下それぞれのノズルヘッダ間に、スラブを通し、それ
が通過する過程に、前記デスケーリングノズルから高圧
水をスラブ両面に満遍なく噴射してデスケーリングを施
す仕組みとなっているのが一般である。

ところで、このデスケーリングを施すスラブ、すなわち
圧延材は、通常、圧延ロールを通して間歇的に送り出さ
れてくる。したがって、デスケーリング装置もその圧延
材の流れに対応して間歇的に運転されるように構成され
ている。

そのためノズルヘッダは、高圧水が流れる負荷（オンロ
ード）状態と、高圧水がストップされ無負荷（アンロー
ド）状態との繰り返し作用を受けるようになっている。

その結果、アンロードの状態からオンロードの状態に切
り換えられる時、ノズルヘッダに水撃現象（ウォータハ
ンマリング）を起すという問題点があった。すなわちア
ンロードの時、デスケーリングノズルからノズルヘッダ
内に空気が侵入し、その侵入した空気がオンロードに切
り換えられた瞬間に急激に圧迫され、圧力の急変を起こ
して、いわゆる水撃現象を起こす原因となっていた。

そこで、この水撃現象の発生を抑止する手段として、こ
れまでは次のようなデスケーリングノズルからのノズル
ヘッダへの空気の侵入を遮断する方法がとられてきた。

(1)高圧水バイパス法 この方法は、第６図で示すように複数個のデスケーリン
グノズル１を有する上部ノズルヘッダ２ａと下部ノズル
ヘッダ２ｂへ高圧水を送り込む高圧水の送水ライン３
に、バイパスライン３ａを設け、このバイパスライン３
ａを介して、アンロード時、高圧水の適量、すなわち前
記上部ノズルヘッダ２ａおよび下部ノズルヘッダ２ｂに
空気が侵入することがない程度の水量を常時流しておく
という方法である。

具体的に言うと、アンロード時中、このバイパスライン
３ａを介して上部および下部のノズルヘッダ２ａ，２ｂ
に高圧水を送り込み、各デスケーリングノズル１から高
圧水を放水させて、空気の侵入を抑止するようにしたも
のである。

なお、この図で、前記送水ライン３に設けた４は、電磁
式開閉制御弁で、前記上部ノズルヘッダ２ａおよび下部
ノズルヘッダ２ｂにオンロード、アンロードに応じて高
圧水を切り換え送水するための、いわゆる切り換え制御
弁である。またバイパスライン３ａに設けた５は、アン
ロード時に高圧水の適量を上部ノズルヘッダ２ａおよび
下部ノズルヘッダ２ｂに送るための水量調整を行うオリ
フィスである。

(2)低圧水注水法 この方法は、最も普及されている方法であって、第７図
で示すように、上部ノズルヘッダ２ａおよび下部ノズル
ヘッダ２ｂに低圧水（２〜３kg／cm²）の送水ライン６
を設け、この送水ライン６を介してアンロード時に低圧
水を前記バイパス法と同様に上部ノズルヘッダ２ａおよ
び下部ノズルヘッダ２ｂ側へ送り込み空気の侵入を抑止
するようにしたものである。

なお、この図で送水ライン６に設けたチャッキ弁８は、
オンロード時における高圧水の逆流を防止するバルブで
あり、９は高圧水の仕切弁、１０は安全弁、１１は低圧
水の注水元弁である。

(3)パイロットノズルチャッキバルブ法 この方法は、各デスケーリングノズル１にチャッキバル
ブを内蔵させ、アンロード時に、このチャッキバルブ
（図示略）の作動により空気の侵入を抑止するように構
成したものである。

しかし、この方法は、デスケーリングノズル１自体にチ
ャッキバルブを内蔵させるものであるため、すなわち高
圧、高流速の水が通過するノズル内に組み込むものであ
るため、構造的に複雑となり、しかも作動がきわめて過
酷な条件下にさらされる関係もあって、耐久性の維持が
困難で、現在、実装置として普及されるまでには至って
いない。

したがって、現在最も普及されている方法は、第２の低
圧水注水方法と、第１の高圧水バイパス法である。

〔考案が解決しようとする技術課題〕

ところで、前記従来の水撃現象抑止の方法、すなわち前
記第１および第２の方法をとり入れたデスケーリング装
置においては、次のような２つの大きな問題点があっ
た。

(1)装置的問題点 まず、第１の高圧水バイパス法による水撃現象の抑止法
を取り入れたデスケーリング装置においては、デスケー
リング作業が行われていない間、すなわちアンロードの
時間中、バイパスライン３ａを介して１５０〜２００kg
／cm²の高圧水を各ノズルヘッダ２ａ，２ｂのデスケー
リングノズル１……から放水させているため、その間に
消費されるエネルギのロスが大きく、運転コストが高く
なってしまう欠点があった。場合によっては、そのため
に高圧水を造成するポンプをサイズアップしなければな
らないといったケースもあり、装置としての経済性に問
題点があった。

第２の低圧水注水法も、前記高圧水バイパス法と同様、
デスケーリング作業の停止中、すなわちアンロード中、
低圧水を放水させておく方法であるため、水の消費とい
う観点から経済性に欠ける難点があった。

さらに、第７図で示すように高圧水の送水ライン３に低
圧水の送水ライン６を接続した構成としているため、ア
ンロードからオンロードに切り換えた瞬間、すなわちデ
スケーリングを開始した瞬間、高圧水が前記低圧水の送
水ライン６側へ逆流するという問題点があった。そこ
で、この逆流を防止するため前記低圧水の送水ライン６
に第７図で示すようなチャッキ弁８であるとか、高圧水
の仕切弁９であるとか、安全弁１０等を設ける必要が生
じ、装置としてコストアップの要因となっていた。

しかも、これら各種バルブをオンロードおよびアンロー
ドの切り換えに対応してタイミングよく操作しなければ
ならないので、運転制御を厳しくしなければならないと
いった煩わしさがあった。

また、アンロードからオンロードに切り換えられた時、
すなわち高圧水を上部および下部ノズルヘッダ２ａ，２
ｂ側へ送り込み、デスケーリング作業を開始した瞬間、
前記低圧側の送水ライン６の水は、その流れを急激に停
止されることになり、この急激な流れの停止にともなっ
て、前記送水ライン６側で水撃現象を発生するケースも
あった。

(2)リバーサルシステムの圧延設備における問題点 前記したような装置的問題点を抱えたデスケーリング装
置であっても、これが直線ラインの圧延設備に組み込ま
れている場合は、主として用水のロスと、運転上の保安
・保守上からの前記装置的問題点が指摘されているに過
ぎなかった。

ところが、これをリバーサルシステムをとる圧延設備、
とくにステンレスの薄板を製造する圧延設備に装備させ
た場合は、次のような製品品質の維持および運転上から
大きな問題点があった。

周知のようにリバーサルシステムをとる圧延設備におい
ては、一旦圧延ロールを通した圧延材を引きもどし、引
きもどした圧延材を、再度圧延ロール側に送り込むとい
う、送り行程と戻し行程とを繰り返しながら圧延作業を
行うものである。

他方、デスケーリング作業は、圧延材の鋼種によっても
異なるが、最初に圧延ロールを通す直前に一回だけかけ
られるのが基本である。すなわち２回目以降はデスケー
リングなしの圧延工程が継続されるものである。ステン
レス材の薄板を圧延するような場合がその代表例であ
る。

ところが、すでに説明したように、水撃現象を抑止する
ため、高圧水バイパス法や低圧水注水法をとったデスケ
ーリング装置においては、オンロード時はもちろん、ア
ンロード時においても、常に高圧水ないし低圧水がデス
ケーリングノズルから放水された状態にある。

したがって、リバーサルシステムの圧延設備において
は、圧延材の戻し行程時にも、その放出水、とくに上部
ノズルヘッダ２ａ側からの水が、その圧延工程中にある
素材に降りかかることになる。

その結果、ステンレスの薄板を圧延するような場合は、
その水の影響により工程中の素材が冷却されることにな
る。しかも、片冷却されるかたちとなる。

片冷却される結果、製品品質のバラツキはもとより、温
度変化による反り現象を生じたり、最悪の場合はミスロ
ールを誘導するといった不都合が生じる問題点があっ
た。

いずれにしても、従来の圧延設備におけるデスケーリン
グ装置は、高圧水を扱うとともに、間歇的にオンロー
ド、アンロードの切り換え運転で使用されるものである
ため、水撃現象を発生しないこと、しかもアンロード時
には、工程中を流れる圧延材に用水が降りかかるような
ことがない構造のものであることが要求されるものであ
る。とくにステンレスの薄板厚延の場合は絶対必要事項
である。

この考案は、このような要求に対応できるデスケーリン
グ装置を提供することを目的として考案したものであ
る。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成する手段として、この考案は、一定のピ
ッチでデスケーリングノズルを取りつけた上部ノズルヘ
ッダと下部ノズルヘッダとを高圧送水ラインに接続し、
前記上部ノズルヘッダと下部ノズルヘッダとの間にスラ
ブを挿通し、そのスラブの通過時に前記デスケーリング
ノズルから高圧水を噴射して前記スラブ両面にデスケー
リングを施すように構成したデスケーリング装置におい
て、 前記上部ノズルヘッダに取り付けたデスケーリングノズ
ルを、上部ノズルヘッダを構成するヘッダパイプに対
し、ヘッダパイプに内挿されるインナーパイプを介して
取り付けるとともに、前記上部ノズルヘッダと高圧水の
送水ラインとを結ぶ立ち上がり管には、復帰ばねを内蔵
した逆止弁を設けた構成としたことにある。

また、前記ヘッダパイプに内挿されるインナーパイプの
上端開口部とヘッダパイプの内周壁との間隙l₂は、圧損
を考慮して出来るだけ狭く設定したことにある。

さらに、前記ヘッダパイプにインナーパイプを介して取
り付けたデスケーリングノズルとノズルとの間のヘッダ
パイプ内周壁の天井に相当する壁面には、三月状のスペ
ーサを内張りし、ヘッダパイプ内におけるエアスペース
を最小に設定した構成としたことにある。

〔作用〕

この考案によるウォータハンマ防止付デスケーリング装
置は、以上説明したように構成しているため、通常オン
ロードの時、すなわち高圧水を噴射してデスケーリング
作業を行っている間は、上部ノズルヘッダと高圧水の送
水ラインとを結ぶ立ち上がり管に設けた復帰ばねを内蔵
した逆止弁を通って高圧水がヘッダ側に送り込まれる。

そして、その上部ノズルヘッダに取り付けたデスケーリ
ングノズルより高圧水が噴射され、しかるべきデスケー
リング作業が行われる。

そこで、デスケーリング作業を停止し、高圧水の噴射が
停止された時、すなわちオンロードからアンロードに切
り換えられた時、上部ノズルヘッダ内の用水すなわちノ
ズル，インナーパイプ，三日月状のスペーサ内の一部用
水は、外部へ放水され、その分空気に置換される。しか
し前記立ち上がり管に設けた逆止弁によって残部の用水
は上部ノズルヘッダを構成するヘッダパイプ内に保留さ
れた状態になる。その結果、アンロードの間に、外部の
空気が前記デスケーリングノズルを介してヘッダパイプ
内へ侵入するようなことはない。

外部の空気が侵入しないため、オンロードに切り換えら
れた時点で、ウォータハンマを発生することはない。

〔実施例〕

さらに、この考案の構成を実施例を示す図面に基づい
て、具体的に説明する。

まず、第１図はデスケーリング装置における上部ノズル
ヘッダＡと下部ノズルヘッダＢとの取り付け部を示す一
部破断正面図である。上部ノズルヘッダＡおよび下部ノ
ズルヘッダＢには、それぞれ一定のピッチでデスケーリ
ングノズル２０が取り付けられている。

そして、この上部ノズルヘッダＡと下部ノズルヘッダＢ
との間を通過するスラブＣに対して、高圧水を噴射し、
しかるべきデスケーリングを行うように構成されてい
る。上部ノズルヘッダＡに対する高圧水は、第２図の配
管系統図で示すように高圧水の送水用ライン２１に接続
された分岐管２２における立ち上がり管２２ａを介して
送り込まれるようになっている。そして、この立ち上が
り管２２ａの中間に逆止弁２３が設けてある。

第３図は、前記立ち上り管２２ａに接続される上部ノズ
ルヘッダＡの一部を破断して示す正面図である。

この上部ノズルヘッダＡは、図示の通り、ヘッダパイプ
２４と、このヘッダパイプ２４に一定のピッチで取り付
けた前記デスケーリングノズル２０……をもって構成さ
れ、その左側を前記第２図の配管系統図で示したように
高圧水の送水用ライン２１に接続された分岐管２２の立
ち上がり管２２ａと接続されている。

次に前記ヘッダパイプ２４に対するデスケーリングノズ
ル２０は、下向きに取り付けられ、実施例では第３図で
示すように３Ｂサイズのヘッダパイプ２４にピッチ１３
６mmの間隔をもって、６本取り付けてある。

第４図はヘッダパイプ２４に対するデスケーリングノズ
ル２０の取り付け部を拡大して示す縦断側面図である。

図示の通り、デスケーリングノズル２０は、ヘッダパイ
プ２４に挿入されたインナーパイプ２５を介してヘッダ
パイプ２４の下面外周に溶接手段をもって固着されてい
る。なお、その際デスケーリングノズル２０の噴射角
は、前記ヘッダパイプ２４の軸心に直交する鉛直線に対
し、約１５度下向きに傾斜させた状態に設定して取り付
けてある。

インナーパイプ２５は、その上端開口部２５ａがヘッダ
パイプ２４の内周壁２４ａに鉛直に対応するようにして
取り付けてある。すなわちヘッダパイプ２４の内周壁２
４ａの天井側を向くようにして取り付けてある。

そして、インナーパイプ２５の上端開口部２５ａとヘッ
ダパイプ２４の内周壁２４ａとの間隙l₂は、高圧水が通
過する際の圧損を考慮して出来るだけ狭く設定してあ
る。

ちなみに実施例においては、先に説明したように３Ｂサ
イズのヘッダパイプ２４を使用し、l₂は６mmに設定して
いる。したがって用水は、この６mmの間隙を通ってデス
ケーリングノズル２０より下向きに１５°の角度をもっ
て噴射されるようになっている。

第５図は上部ノズルヘッダＡを構成するヘッダパイプ２
４に一定のピッチをもって取り付けたデスケーリングノ
ズル２０と２０との間のヘッダパイプ２４の内周壁２４
ａに内張りした三月状のスペーサ２６の取り付け要領を
示す要部の斜視図である。

すでに説明したように、この三月状のスペーサ２６は、
ヘッダパイプ２４内におけるエアースペースを最小に維
持しておくためのもので、実施例では第３図で示すよう
にピッチ１３６mmの間隔で取り付けたデスケーリングノ
ズル２０と２０との間にl₂≒５６mmの間隔を設けて内張
りする要領で取り付けている。

次に、上部ノズルヘッダＡと高圧水の送水用ライン２２
とを結ぶ立ち上がり管２２ａの中間に設けた逆止弁２３
は、第１図で示すようにスプリング２３ａと、このスプ
リング２３ａによって弁体２３ｂを下向きに圧接してな
る復帰ばねを内蔵した逆止弁を用いている。２３ｃはス
プリングリテーナである。

この考案によるウォータハンマ防止付デスケーリング装
置は、以上実施例に基づいて具体的に説明したように構
成してあるため、デスケーリングの作業中、すなわちオ
ンロードの間は、第１図に示すように高圧水は立ち上が
り管２２ａの中間に設けた逆止弁２３を介して上部ノズ
ルヘッダＡに供給される。同時に下部ノズルヘッダＢへ
も高圧水が供給される。

そして、供給された高圧水は、それぞれ上部ノズルヘッ
ダＡおよび下部ノズルヘッダＢに取り付けられているデ
スケーリングノズル２０……より、その間を通過するス
ラブＣに噴射され、しかるべきデスケーリング作業を施
すことになる。

ついで高圧水の供給を停止し、運転がアンロードに切り
換えられると、上部ノズルヘッダＡ側に送り込まれた用
水は、立ち上がり管２２ａに設けた逆止弁２３の働きに
より逆流することも、また上部ノズルヘッダＡに取り付
けられているデスケーリングノズル２０……からも外部
へ放出されることはない。

すなわち上部ノズルヘッダＡを構成するヘッダパイプ２
４内に用水は留保された状態にある。とくに逆止弁２３
の弁体２３ｂは、スプリング２３ａからなる復帰ばねに
より押圧される構成となっているため、第２図で示すよ
うに高圧水の送水ライン２１に設けた電磁式開閉制御弁
が長期使用期間中に老化し、閉状態において高圧水を多
少リークするようなことになっても、上部ノズルヘッダ
Ａから用水をたれ流すようなことはない。

しかも、ヘッダパイプ２４に取り付けられたデスケーリ
ングノズル２０……は、インナーパイプ２５を介して取
り付けてあり、さらにデスケーリングノズル２０と２０
との間のヘッダパイプ２４の内周壁天井部には、三月状
のスペーサ２６を内張りした形で取り付け、ヘッダパイ
プ２４内にエアスペースが形成されることがないように
してあるため、次の作動、すなわちオンロードの状態に
切り換え、瞬間的に高圧水をヘッダパイプ２４内へ送り
込んでも、いわゆるウォータハンマは発生しない。

〔考案の効果〕

この考案は、以上説明したようにオンロードからアンロ
ードに切り換えた時、用水が上部ノズルヘッダ内部に逆
止弁を介してロックされた状態で留保され、しかも留保
された状態においてヘッダ内部に空気溜り等ができるこ
とがないよう工夫してあるため、従来の高圧水バイパス
法や低圧水注水法等を取り入れたデスケーリング装置に
比較し、次のような効果を発揮することができる。

(1)ウォータハンマを防止するためのアンロード時に水
を流す必要がない。したがって装置自体に特別なバイパ
スラインを設けるとか、低圧水の送水ラインを設けると
か、その他安全保守のための附属部品を組み込む等の必
要がない。その結果、装置としてのコストが軽減され、
かつ省エネルギ効果が生まれる。

(2)アンロード時に用水が放出されることがないため、
リバーサルシステムをとる圧延設備に対しても装備でき
る。すなわち圧延材の引き戻し行程時に素材に水が降り
かかることはない。その結果、ステンレスのような圧延
時における温度管理の厳しい素材からなる薄板材の製造
も可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案に係るウォータハンマ防止付デスケーリン
グ装置の実施例を示すもので、第１図は上部ノズルヘッ
ダと下部ノズルヘッダとの取り付け部を示す一部破断正
面図、第２図は同じくその配管系統図である。第３図は
上部ノズルヘッダの一部破断正面図、第４図は上部ノズ
ルヘッダを構成するヘッダパイプに対するデスケーリン
グノズルの取り付け部を拡大して示す縦断側面図、第５
図は、ヘッダパイプに対するスペーサの取り付け要領を
示す要部の斜視図である。 なお、第６図は高圧水バイパス法によるウォータハンマ
防止を行う従来のデスケーリング装置の配管系統図、第
７図は同じく低圧水注水法をとる配管系統図である。 Ａ…上部ノズルヘッダ Ｂ…下部ノズルヘッダ ２０…デスケーリングノズル ２１…高圧水の送水用ライン ２２…分岐管 ２２ａ…立ち上がり管 ２３…逆止弁、２３ａ…スプリング ２３ｂ…弁体 ２３ｃ…スプリングリテーナ ２４…ヘッダパイプ ２４ａ…ヘッダパイプの内周壁 ２５…インナーパイプ ２５ａ…インナーパイプの上端開口部 ２６…三月状のスペーサ

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一定のピッチでデスケーリングノズルを取
   り付けた上部ノズルヘッダと下部ノズルヘッダとを高圧
   送水ラインに接続し、前記上部ノズルヘッダと下部ノズ
   ルヘッダとの間にスラブを挿通し、そのスラブの通過時
   に、前記デスケーリングノズルから高圧水を噴射して前
   記スラブ両面にデスケーリングを施すように構成したデ
   スケーリング装置において、 前記上部ノズルヘッダに取り付けたデスケーリングノズ
   ルは、上部ノズルヘッダを構成するヘッダパイプに対
   し、ヘッダパイプに内挿されるインナーパイプを介して
   取り付けるとともに、 前記上部ノズルヘッダと高圧水の送水ラインとを結ぶ立
   ち上がり管には、逆止弁を設けたことを特徴とするウォ
   ータハンマ防止付デスケーリング装置。
2. 【請求項２】前記ヘッダパイプに内挿されるインナーパ
   イプの上端開口部とヘッダパイプの内周壁との間隙_２
   は、圧損を考慮して出来るだけ狭く設定したことを特徴
   とする請求項(1)記載のウォータハンマ防止付デスケー
   リング装置。
3. 【請求項３】前記ヘッダパイプに、インナーパイプを介
   して取り付けたデスケーリングノズルとノズルとの間の
   ヘッダパイプの内周壁の天井に相当する壁面には、三月
   状のスペーサを内張りし、ヘッダパイプ内におけるエア
   ースペースを最小に設定したことを特徴とする請求項
   (1)および(2)記載のウォータハンマ防止付デスケーリン
   グ装置。