JPH01205976A - ガス混入高圧水による脱スケール法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、普通鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金といった
鋼または合金の脱スケール法に関する。

本発明の脱スケール法はスケールの除去のみならず、表
面疵の除去、腐食生成物や配管内付着物の除去等にも適
用可能である。

〔従来の技術〕

鋼または合金が熱間圧延、熱処理を受けると、その表面
にスケールが生成される。このスケールは熱間圧延後、
熱処理後の材軸がそのまま製品とされる場合は製品品質
を損ない、圧延を受ける場合は圧延の傷害となるので、
熱間圧延、熱処理でスケールが生じた後は脱スケールを
行うのが通例となっている。

ここにおける脱スケール法としては酸洗が一般的であり
、一部ではグラインダ、ブラシ等によるメカニカル脱ス
ケール法、高圧水の吹き付け、高圧水に研磨材を混入さ
せて吹き付けるいわゆる湿式プラスト法等が単独または
酸洗と併用した形で用いられている。

また、脱スケールに類する方法として、圧延ロールの研
削には、高圧水の吹き付けや高圧水に研磨材を混入させ
て吹き付ける方法が用いられ、腐食生成物や配管内付着
物の除去には、酸洗や高圧水の吹き付けが用いられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、これら従来法のうち、酸洗は能率が低く、処
理時間が長くなる上、必然的に設備が大型化し、コスト
が膨大とな・る、その上、高合金のスケールは酸に溶解
しにくいので、このようなスケールに対しては、処理時
間をいくら長くしても、十分な脱スケール効果は得られ
ない、近年、使用環境の苛酷化に伴って今まで以上の高
合金が使用されるようになり、酸洗による脱スケールは
意味を失いつつある。

グラインダ、ブラシ等によるメカニカル脱スケール法は
、脱スケールに手間がかかり、脱スケール後の表面状態
も良好とは言えない。

これらに対し、高圧水の吹き付けは作業が簡単である。

しかし、高圧水だけの場合は十分な脱スケール効果が得
られず、高圧水に研磨材を混入させた湿式ブラスト法の
場合は、脱スケール効果は高いものの脱スケールにより
地肌が損傷し、研磨材の噛込みも生じる。研磨材の噛み
込みが生じると、この部分を起点として局部腐食を生じ
る危険性がある。

最近は熱間圧延、熱処理等でのライン速度が速まり、ま
た最近多用されている高合金に生じるスケールは普通鋼
に生じるスケールと比べて剥離し難いことから、脱スケ
ール効果については湿式ブラスト法と同程度は少なくと
も必要であり、脱スケール後の表面状態についてはスケ
ールのみが除去され、地肌は損傷させないことが求めら
れる。

本発明は斯かる要求に応え、作業能率は高圧水の吹き付
けと同等で、脱スケール効果は高圧水に研磨材を混入し
た湿式ブラスト法と同等もしくはこれを凌ぎ、脱スケー
ル後の表面状態は、湿式ブラスト法と同等の脱スケール
効果を確保したときには地肌の損傷が事実上なく、湿式
ブラスト法を凌ぐ脱スケール効果を確保したときでも湿
式ブラスト法より著しく優れた表面状態が保証される脱
スケール法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

ところで従来の脱スケール法のうち、高圧水の吹き付け
は、キャビテーション・コロ−ジョンを利用して脱スケ
ールを行うものである。

すなわち、ノズルより高圧水を噴出させると、噴出流の
中央部で流速が大きく、周辺部で流速が小さくなる。そ
の結果、強い剪断力が生じるとともに、周辺部が中央部
に追従できなくなってキャビテーションを生じる。高圧
水の吹き付けによる脱スケール法は、このキャビテーシ
ョンの回復力を利用するもので、次の■■の作用によっ
て脱スケールを行う。

■　キャビテーションをなくそうとスケールが持ち上げ
られる。

■　持ち上げられたスケールが剪断力で運びさられる。

この脱スケール法は実施が容易な上、メカニカル脱スケ
ール法や湿式ブラスト法のようにスケールを地肌ごと削
り取るものではないから、脱スケール後の地肌状態が良
好になる。しかし、脱スケール効果は十分と言えない。

本発明者らは、前記目的を達成するためには、高圧水吹
き付けの地肌に対する利点を消失させることなく、脱ス
ケール効果を高めるのが得策と考え、その具体的手段に
ついて種々実験、研究を繰り返した結果、高圧水にガス
を溶は込ませるのが効果的なことを知見した。

すなわち、ガスを混入した高圧水を吹き付けることによ
り、■■の作用に次の■の作用が加わり、脱スケール効
果を高める。

■　ガスを混入した高圧水が対象物に衝突すると、混入
ガスが常圧になり、それまで溶は込んでいたガス成分が
気体に戻り、このときの気泡の膨張力がスケールの剥離
を促進する。

そして、■の作用は機械的なものでないので、脱スケー
ル後の地肌の状態を悪化させることなく、脱スケール性
のみを湿式ブラスト法と同程度まで向上させる。

また、このとき高圧水に研磨材が混入されていると、研
磨材がスケールを機械的に破壊し、かつスケール面を研
■材が叩くことによってスケールの地肌に対する密着力
を弱め、これらの作用が前記したガス混入高圧水による
スケールの＠離除去作用■〜■を助長する結果、高圧水
に研磨材のみを混合する従来の湿式プラスト法よりも更
に優れた脱スケール効果が生じ、脱スケール後の地肌の
状態についても、ガス混入が脱スケール効果の向上に寄
与するので、脱スケールに対する研磨材の負担が軽減さ
れ、その分、地肌の状態が改善されることになる。

本発明は、斯かる知見に基づきなされたもので、空気、
Ｎｚ　、Ａ　ｒ　ｓ　Ｏｘ　、Ｈｔ　、ＣＯｘの１種ま
たは２種以上を含むガスを０〜１００℃で１気圧以上、
液化圧力以下の圧力で混入した２００気圧以上の高圧水
を、必要に応じ該高圧水に研磨材を混入して鋼または合
金に吹き付けるガス混入高圧水による脱スケール法を要
旨とする。

〔作　　用〕

本発明の脱スケール方法において、高圧水に混入させる
ガスを空気、Ｎｔ　、Ａｒ、Ｏ，、Ｈ，、Ｃｏ２の１種
または２種以上としたのは、いずれのガスも容易に入手
でき、かつ処理対象材である鋼または合金に品質面、表
面性状面で悪影響を与えないためである。なかでもＣＯ
□は水への溶は込み量が多く、特に好適である。

高圧水にガスを混入させる際の温度を０〜１゜０℃とし
たのは、水は常圧で０℃で凍り、１００℃で沸騰するか
らである。また混入圧力を１気圧以上、液化圧力以下と
したのは、ガスの高圧水への溶は込みを容易に行い、か
つ高圧水に溶は込んだガスが処理対象材との衝突時に気
体に回復するのを保証するためである。圧力が１気圧未
満では処理対象材との衝突時にガスの膨張がおこらず、
脱スケール効果の向上が期待できない、脱スケール効果
の点から特に好ましい圧力は５〜５０気圧程度である。

高圧水を吹き付ける際の水圧を２００気圧以上としたの
は、２００気圧未満では十分な脱スケール効果が得られ
ないためである。上限については、水圧を極端に高くす
ると、噴射水そのものが処理対象材を損傷させ、かつ装
置規模も膨大となるので、実用上は５００気圧程度に抑
えるのが合理的と言える。

また吹き付ける水の温度は常温が好ましい、これは作業
が容易であることによる。

研磨材を使用する場合、その種類は、汎用のものが使用
できるので、特に制限を設けないが、脱スケール効果は
硬度５００ビツ力−ス以上、粒度１００μｍ〜１龍の研
磨材を使用するときに特に良好となる。

研磨材の硬度が５００ビツ力−ス未満ではスケールに与
える衝撃が弱く、脱スケール性が低下する。硬度が５０
０ビツ力−ス以上の研磨材としては、けい砂、銅からみ
、鋳鉄グリッド、ガーネット、酸化アルミ等がある。

また研磨材の粒度は細か過ぎると、研磨能力に欠け、粗
過ぎると、高圧水のノズル径を大きくしなければならな
い関係から圧力低下を生じ、やはり研磨能力が低下する
ので、１００μｍ〜１龍の範囲が好ましい。

〔実施例〕

次に本発明の実施結果を、研磨材を使用する場合と使用
しない場合について説明する。

○　研磨材なし 炭素鋼（ＳＳ４１）、　ステアＬ、７，１ｉｉｌ（ＳＵ
Ｓ４１０．５ｔＪＳ３０４）、　二相ステンレス鋼（Ｓ
ＵＳ３２９Ｊ１）、Ｎ＋基合金（Ｉｎｃｏｌｏｙ　８２
５　。

＋１ａｓｔｅｌｌｏｙ　Ｃ２７６）の各材料を９００〜
１０００℃で熱間加工し、スケールをそのまま残して各
材料より１００ｗｘｌＯｔＸ３００ｊ（７）供試材を切
り出した。

各供試材に対し、第１図に示す装置により水に空気、Ｎ
２、Ｏｘ、Ｈｘ、Ｈｅ、Ｃｏｔ（Ｄ各ガスを常温で１！
々圧力で混入した後、各ガス混入水を常温で１５０〜２
０００気圧に加圧して吹き付けた。吹き付けに使用した
ノズルは、内径２鶴で、供試材に対し直角にセットし、
供試材からの距離を１００　鳳ｍとして、１００ｍｍ／
ｍ　ｉ　ｎの速度で移動させた。

このときの脱スケール性を、ガスを混入しなかった場合
と比較して第１表に示す、肌スケール性は非常に良好（
◎）、良好（Ｏ）、まばらに脱スケールされている（Δ
）、はとんど脱スケールされていない（×）の４段階で
評価した。

第　　１　　表 阻ｌ〜６はＳＳ４１，５ＵＳ４１０．’５ＵＳ３０４、
　５ＵＳ３２９Ｊ１．　　Ｉｎ’８２５．　　Ｃ２７６
に対し、空気を５気圧で混入した水を２００気圧に加圧
して吹き付けたときの結果を、空気混入を行わなかった
場合と比較して示したものである。

空気混入を行った場合は脱−スケール性が良好であるが
、空気混入を行わなかった場合は脱スケール性が不良で
ある。

Ｉｈ７〜９は５Ｓ４１．５ＵＳ４１０，５ＵＳ３０４に
対し、水の加圧力を１５０気圧としたときの結果である
。水の加圧力が１５０気圧では、水にガスを混入しても
良好な脱スケール性が得られない。

隘１０〜１７は水の加圧力を５００．１０００゜２００
０気圧としたときの結果である。水の加圧力が５００気
圧のときは、水に空気を混入することにより良好な脱ス
ケール性が得られ、空気混入なしでは脱スケール性が不
良である。１０００気圧、２０００気圧のときは、空気
混入で脱スケール性が非常に良好となり、空気混入なし
では良好な脱スケール性が得られない。

阻１８〜２６は５ＵＳ３０４に対し、種々のガスを種々
の圧力で混入した水を２００気圧で吹き付けたときの結
果である。Ｎ２、Ａｒ、Ｏｘ、Ｈｚ　、Ｈｅを混入した
ときは混入圧５気圧で良好な脱スケール性が得られ、Ｃ
Ｏｌを混入したときは混入圧力５気圧で非常に良好な脱
スケール性が得られそいる。また、Ａｒを５０気圧で混
入したとき、ＮｔとＣＯｚをそれぞれ１気圧で混入した
ときも非常に良好な脱スケールが得られ、Ａｒを１気圧
で混入したときは良好な脱スケール性が得られている。

脱スケール後の供試材の表面状態は、脱スケール性が非
常に良好（◎）、良好（０）であったものについてはい
ずれも良好であった。

第２表は、以上の結果を参考にして種々の脱スケール法
を脱スケール速度、表面状態について比較したものであ
る。

第２表 水にガスを混入して吹き付ける本発明の方法は、脱スケ
ール速度、表面状態のいずれについても良好であるが、
高圧水のみを吹き付ける従来の方法は脱スケール速度は
それほど良好とは言えず、表面状態も一部スケール残存
することから良好とは言えない、また、高圧水に研磨材
を混入する従来の湿式プラスト法は、脱スケール性が良
好なものの、地肌を削り取ることから表面状態は悪い、
酸洗は脱スケール速度が本来的に低く、グランダによる
メカニカル脱スケール法は、脱スケール性、表面＆態の
いずれについても悪い。

○　研磨材併用 炭素鋼（ＳＳ４１）、ステンレス鋼（ＳＵＳ４１０．５
ｍ−５３ｏ４）、二相ステンＬ’７，１１８１（ＳＵＳ
３２９Ｊ１）、Ｎｉ基合金（Ｉｎｃｏｌｏｙ　８２５　
。

１１ａｓｔｅｌｌｏｙ　Ｃ２７６）の各材料を９００〜
１ｏＯＯ℃で熱間加工し、スケールをそのまま残して各
材料より１００ｗｘｌＯｔｘ３００ｆｆ（７）供試材を
切り出した。

各供試材に対し、第２図に示す装置により水に空気、Ｎ
ｚ　、Ｏｘ　％　Ｈｚ　、Ｈ６％　ＣＯＨの各ガスを常
温で種々圧力で混入した後、各ガス混入水を常温で１５
０〜２０００気圧に加圧し、種々の研磨材を混入して吹
き付けた。吹き付けに使用したノズルは、内径２龍で、
供試材に対し直角にセントし、供試材からの距離を１０
０龍として、１゜Ｑ　＠ｓ／ｍ　ｉ　ｎの速度で移動さ
せた。

このときの脱スケール性を、ガスを混入しなかった場合
、すなわち研磨材のみを混入した場合と比較して第３表
に示す、脱スケール性は非常に良好（◎）、良好（○）
、まばらに脱スケールされている（△）、はとんど脱ス
ケールされていない（×）の４段階で評価した。

患１〜６は５Ｓ４１，５ＵＳ４１０．５ＵＳ３０４．　
５ＵＳ３２９Ｊ１．　　Ｉｎ８２５．　　Ｃ２７６に対
し、研磨材とともに空気を５気圧で混入した２００気圧
の高圧水を吹き付けたときの結果を、空気混入を行わな
かった場合と比較して示したものである。空気混入を行
った場合は脱スケール性が良好であるが、空気混入を行
わなかった場合、すなわち研磨材のみを混入する従来の
湿式ブラスト法の場合は脱スケール性が不良である。

隘７〜９は３３４１，５ＵＳ４１０，５ＵＳ３０４に対
し、高圧水の加圧力を１５０気圧としたときの結果であ
る。高圧水の加圧力が１５０気圧では、高圧水にガスお
よび研磨材を混入しても良好な脱スケール性が得られな
い。

Ｎａ１０〜１７は高圧水の加圧力を５００．１０００．
２０００気圧としたときの結果である。高圧水の加圧力
が５００気圧のときは、高圧水に空気および研磨材を混
入することにより良好な脱スケール性が得られ、空気混
入なしく研磨材のみ混入）では脱スケール性が不良であ
る。１０’００気圧、２０００気圧のときは、空気およ
び研磨材混入で脱スケール性が非常に良好となり、空気
混入なしく研磨材のみ混入）では非常に良好な脱スケー
ル性は得られていない。

阻１８〜２６は５ＵＳ３０４に対し、研磨材とともに種
々のガスを種々の圧力で混入した２００気圧の高圧水を
吹き付けたときの結果である。Ｎ２．０□、Ｈｚ　、Ｈ
ｅを混入したときは混入圧５気圧で良好な脱スケール性
が得られ、Ａｒを混入したときは混入圧１，５．５０気
圧で良好な耐スケール性が得られ、ＣＯｔを混入したと
きは混入圧力５気圧で非常に良好な脱スケール性が得ら
れている。また、Ｎ２とＣ’　Ｏｚをそれぞれ１気圧で
混入したときは良好な脱スケールが得られている。

これらに対し、ガス混入なしく研磨材のみ混入）の場合
はいずれも脱スケール性が悪い。

−２７〜３１は、高圧力に混入する研磨材の特性を種々
変更した場合である。高圧水の圧力、ガス混入条件は一
定としである。嵐２７では研磨材の粒度が２００８ｍ１
硬度が５００ビツカースといずれも適正なため、脱スケ
ール性は良好であるが、１１ｈ２８では研磨材の粒度が
細かすぎ、患２９では逆に粒度が粗すぎることからノズ
ル圧力の低下をきたし、いずれの場合も脱スケール性は
やや不良となっている。また、Ｎ１３０．３１では研磨
材の硬度が低いために脱スケール性がやや不良となって
いる。しかし、ガス混入なしのときはいずれも脱スケー
ル性が悪く、ガス混入なしのときと比べれば良好な脱ス
ケール性が確保されている。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明の脱スケール法
は基本的には高圧水を吹き付けるものであるから、作業
が簡単で実施容易であり、脱スケール性については研磨
材のみを混入する従来の湿式プラスト法と同等もしくは
これよりも優れた脱スケール性を保証する。しかも、ガ
ス混入による脱スケール性の向上は、一方で研磨材の負
担を軽減す°ることから、研磨材を併用した場合でも地
肌への１１撃の少ない研磨材が使用できるようになり、
研■材の使用による地肌の損傷を効果的に抑制する。し
たがって本発明法は、例えばステンレス鋼、Ｎｉ基合金
等の工業的脱スケール法として優れた適性を示し、更に
腐食生成物、配管内付着物の除去、表面疵の除去等に適
用でき、また任意の形状の物にも適用できるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の脱スケール法を実施する
ための装置例を示す模式図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）空気、Ｎ＿２、Ａｒ、Ｏ＿２、Ｈ＿２、ＣＯ＿２
   の１種または２種以上を含むガスを０〜１００℃で１気
   圧以上、液化圧力以下の圧力で混入した２００気圧以上
   の高圧水を鋼または合金に吹き付けることを特徴とする
   ガス混入高圧水による脱スケール法。
2. （２）研磨材とともに空気、Ｎ＿２、Ａｒ、Ｏ＿２、Ｈ
   ＿２、ＣＯ＿２の１種または２種以上を含むガスを０〜
   １００℃で１気圧以上、液化圧力以下の圧力で混入した
   ２００気圧以上の高圧水を鋼または合金に吹き付けるこ
   とを特徴とするガス混入高圧水による脱スケール法。