メカニカルデスケーリング装置
【課題】メカニカルデスケーリング装置において、スケール除去部材の磨耗度を小さくする。
【解決手段】メカニカルデスケーリング装置(100)は、回転可能なホィール(152)と、ホィール(152)の半径方向外方にホィール(152)の外周面と間隔を開けて配置されたシャフト(153)と、軸心を中心とする貫通孔(155)を有するデスケーリング用ピース(154)と、からなる。デスケーリング用ピース(154)は貫通孔(155)を介してシャフトに嵌め込まれており、デスケーリング用ピース(154)の貫通孔(155)の直径はシャフト(153)の外径よりも大きい。
【解決手段】メカニカルデスケーリング装置(100)は、回転可能なホィール(152)と、ホィール(152)の半径方向外方にホィール(152)の外周面と間隔を開けて配置されたシャフト(153)と、軸心を中心とする貫通孔(155)を有するデスケーリング用ピース(154)と、からなる。デスケーリング用ピース(154)は貫通孔(155)を介してシャフトに嵌め込まれており、デスケーリング用ピース(154)の貫通孔(155)の直径はシャフト(153)の外径よりも大きい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材、特に、鋼材の表面に発生したスケールを機械的に除去するメカニカルデスケーリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼の製造過程において、例えば、鋳造、加熱、熱間圧延その他の熱処理の際には、鉄鋼は高熱の酸化性雰囲気に晒されるため、その表面にスケールが発生する。このスケールは酸化物層からなるものである。このスケールを放置したまま鉄鋼を加工すると、残存したスケールによって、完成品の品質低下を招来する。このため、スケールを発生させる工程の次工程として、スケールを除去するデスケーリング工程が一般的に行われている。
【０００３】
従来のデスケーリング工程は、高圧水を噴射する高圧水噴射装置を設け、高圧水を鉄鋼の表面に噴射し、高圧水の衝撃力によって、鉄鋼表面のスケールを削ぎ落とすものであった。
【０００４】
しかしながら、スケールと鉄鋼との間の密着性が大きい場合には、高圧水の噴射によっても、鉄鋼表面のスケールを完全に除去することはできないことが多かった。このため、高圧水の圧力を増加し、あるいは、高圧水の流量を増加することが必要となっていたが、高圧水の圧力増加のために高圧水噴射装置の大型化を招くこと、高圧水の流量増加によって鉄鋼の温度低下が生じるため、予め加熱炉での鉄鋼の加熱温度を高くしておく必要があること、という二次的な問題が生じていた。
【０００５】
さらに、高圧水によるスケール除去を実施するためには、スケールを含む排水を処理する排水処理施設が必要となるため、スケール除去のためのコストの増大やスケール除去施設の大型化は避けられなかった。
【０００６】
このような高圧水によるスケール除去の問題点を回避するため、鉄鋼表面に機械的な打撃力を加え、この打撃力によってスケールを除去するメカニカルデスケーリング装置が提案されている。
【０００７】
例えば、特開平９−２７１８３１号公報（特許文献１）は、回転させたチェーンで鉄鋼の表面に衝撃力を与えるメカニカルデスケーリング装置を提案している。
【０００８】
また、特開２００７−４４７２８号公報（特許文献２）は、鉄鋼表面に接触するブラシロールを有しており、鉄鋼表面の凹凸に合わせてブラシロールの位置を制御するメカニカルデスケーリング装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２７１８３１号公報
【特許文献２】特開２００７−４４７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１におけるメカニカルデスケーリング装置においては、チェーンによる打撃力を一定に維持することが困難である、鉄鋼表面への打撃によるチェーンの磨耗度が大きい、という問題点があった。
【００１１】
同様に、特許文献２におけるメカニカルデスケーリング装置においても、ブラシロールを鉄鋼表面に押し付けて回転させるため、ブラシロールの磨耗度が大きい、という問題点があった。
【００１２】
本発明は、このような従来のメカニカルデスケーリング装置における問題点に鑑みてなされたものであり、鉄鋼その他の対象物の表面のスケールを確実に除去することができるとともに、スケール除去に用いる部材の磨耗度を小さくすることを可能にするメカニカルデスケーリング装置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】
【００１３】
以下に、「発明の実施の形態」において使用される参照符号を用いて、上述の課題を解決するための手段を説明する。これらの参照符号は、「特許請求の範囲」の記載と「発明の実施の形態」の記載との間の対応関係を明らかにするためにのみ付加されたものであり、「特許請求の範囲」に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いるべきものではない。
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明は、軸心の周囲に回転可能なホィール（１５２）と、前記ホィール（１５２）を回転させる駆動手段（１６０、１５１）と、前記ホィール（１５２）の半径方向外方に前記ホィール（１５２）の外周面と間隔を開けて配置された少なくとも一つのシャフト（１５３）と、軸心を中心とする貫通孔（１５５）を有する少なくとも一つのデスケーリング用ピース（１５４）と、からなるメカニカルデスケーリング装置（１００）であって、前記デスケーリング用ピース（１５４）は前記貫通孔を介して前記シャフト（１５３）に嵌め込まれており、前記デスケーリング用ピース（１５４）の前記貫通孔（１５５）の直径は前記シャフト（１５３）の外径よりも大きいものであるメカニカルデスケーリング装置（１００）を提供する。
【００１５】
前記デスケーリング用ピース（１５４）は、例えば、円筒形状をなしている。
【００１６】
本発明に係るメカニカルデスケーリング装置は、２個以上の前記シャフト（１５３）と、前記シャフト（１５３）の各々について２個以上の前記デスケーリング用ピース（１５４）とを備えることができ、この場合、前記デスケーリング用ピース（１５４）は、前記ホィール（１５２）の前記軸心の方向において、前記シャフト（１５３）毎に取り付け位置がずらされている。
【００１７】
前記デスケーリング用ピース（１５４）は、デスケーリングの対象物（１７０）の全表面をカバーすることができるように、前記シャフト（１５３）の各々において、取り付け位置がずらされていることが好ましい。
【００１８】
前記ホィール（１５２）の上方及び下方の少なくとも何れか一方には、外周がデスケーリングの対象物（１７０）に接する押し付けローラ（１８０）が前記ホィール（１５２）と同心に配置されていることが好ましい。この場合、前記デスケーリング用ピース（１５４）は前記シャフト（１５３）の周囲にＸ±Ａ［ｍｍ］の範囲内において回転する。
【００１９】
Ｘ：押し付けローラの外周
Ａ：予め定められた正の数
【００２０】
前記ホィール（１５２）の回転速度は、デスケーリングの対象物（１７０）の材質及び表面温度に応じて、制御されるものであることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るメカニカルデスケーリング装置は、前記ホィール（１５２）をデスケーリングの対象物（１７０）に沿って移動させる移動手段（１１０、１２０）をさらに備えることができる。
【００２２】
本発明に係るメカニカルデスケーリング装置は、前記デスケーリング用ピース（１５４）をデスケーリングの対象物（１７０）に押し付ける押し付け手段（１４０）と、前記押し付け手段（１４０）の押し付け力を制御する制御手段と、をさらに備えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るメカニカルデスケーリング装置によれば、各デスケーリング用ピースはホィールとともに回転し、かつ、ホィールの回転により遠心力が付与される。遠心力が付与されることにより、各デスケーリング用ピースはホィールの半径方向外方に変位し、より大きな打撃力をデスケーリングの対象物に加えることができ、より確実にスケールを削ぎ落とすことができる。
【００２４】
また、各デスケーリング用ピースを、例えば、硬鋼製とすることにより、従来のメカニカルデスケーリング装置に使用されていたブラシロールと比較して、耐磨耗性を大きく、交換頻度を小さくすることができ、ひいては、ランニングコストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１（Ａ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置を上方から見た平面図、図１（Ｂ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置を正面から見た正面図、図１（Ｃ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置を側面から見た側面図である。
【図２】図２（Ａ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニットを上方から見た平面図、図２（Ｂ）はデスケーリングユニットを正面から見た正面図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるホィール、シャフト及びデスケーリング用ピースの相互間の位置関係を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるホィール、シャフト及びデスケーリング用ピースの位置関係を示す概略図である。
【図５】図５（Ａ）は本発明の第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニットを上方から見た平面図、図５（Ｂ）はデスケーリングユニットを正面から見た正面図である。
【図６】図６は、本発明の第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置における６個のシャフトの各々におけるデスケーリング用ピースの配置例を示す概略図である。
【図７】図７（Ａ）は本発明の第三の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニットを上方から見た平面図、図７（Ｂ）はデスケーリングユニットを正面から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第一の実施形態）
図１（Ａ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００を上方から見た平面図、図１（Ｂ）はメカニカルデスケーリング装置１００を正面から見た正面図、図１（Ｃ）はメカニカルデスケーリング装置１００を側方から見た側面図である。
【００２７】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００は、デスケーリング装置本体１１０と、スライド台１２０と、スイングアーム１３０と、エアーシリンダ１４０と、デスケーリングユニット１５０と、駆動用モータ１６０と、から構成されている。
【００２８】
デスケーリング装置本体１１０は本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００のベースとして機能する台であり、直方体形状をなしている。
【００２９】
デスケーリング装置本体１１０の後方には、転倒防止用として、縦断面が三角形の支持台１１１が取り付けられている。
【００３０】
スライド台１２０はデスケーリング装置本体１１０の頂面上に取り付けられている。スライド台１２０は、デスケーリング装置本体１１０に対して、デスケーリング装置本体１１０の長さ方向Ａにおいてスライド可能であるように、取り付けられている。
【００３１】
スイングアーム１３０、エアーシリンダ１４０、デスケーリングユニット１５０及び駆動用モータ１６０はスライド台１２０上に取り付けられており、スライド台１２０とともにデスケーリング装置本体１１０の長さ方向Ａにスライドする。
【００３２】
スイングアーム１３０はスライド台１２０上において回転軸を中心として回転可能であるように取り付けられている。
【００３３】
スイングアーム１３０は、回転中心軸の一方に延びる第一アーム１３１と、回転中心軸の他方に第一アーム１３１と鈍角をなして延びる第二アーム１３２と、からなる。第一アーム１３１は第二アーム１３２よりも長い。
【００３４】
駆動用モータ１６０はスイングアーム１３０の上方に取り付けられており、スイングアーム１３０はスライド台１２０及び駆動用モータ１６０の双方に対して回転可能である。
【００３５】
エアーシリンダ１４０の基端はスライド台１２０に取り付けられ、伸縮する側の端部である先端は第二アーム１３２の先端に取り付けられている。このため、エアーシリンダ１４０の伸縮に応じて、スイングアーム１３０はその回転中心軸を中心として回転運動を行う。具体的には、図１（Ａ）において、エアーシリンダ１４０が伸長すれば、スイングアーム１３０はその回転中心軸を中心として反時計方向に回転し、逆に、エアーシリンダ１４０が収縮すれば、スイングアーム１３０はその回転中心軸を中心として時計方向に回転する。
【００３６】
デスケーリングユニット１５０は第二アーム１３２の先端の下側に取り付けられている。デスケーリングユニット１５０は第二アーム１３２に対して回転可能に取り付けられており、駆動用モータ１６０の駆動力を受けて、第二アーム１３２に対して回転するように構成されている。
【００３７】
図２（Ａ）はデスケーリングユニット１５０を上方から見た平面図、図２（Ｂ）はデスケーリングユニット１５０を正面から見た正面図である。
【００３８】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、デスケーリングユニット１５０は、第二アーム１３２に対して回転可能に取り付けられた回転中心軸１５１と、回転中心軸１５１に対して固定的に取り付けられているホィール１５２と、６本のシャフト１５３と、６個のデスケーリング用ピース１５４と、を備えている。
【００３９】
ホィール１５２は、円筒形状の本体部分１５２Ａと、本体部分１５２Ａの両端（図２（Ｂ）においては上端及び下端）において本体部分１５２Ａの外径よりも大きな外径を有して形成されている一対のフランジ部１５２Ｂと、から構成されている。
【００４０】
ホィール１５２は回転中心軸１５１を介して駆動用モータ１６０から駆動力を受けて回転中心軸１５１を中心として回転する。
【００４１】
６本のシャフト１５３の各々は一対のフランジ部１５２Ｂの間に固定的に取り付けられている。すなわち、６本のシャフト１５３の各々は、ホィール１５２の半径方向外方において、本体部分１５２Ａの外周面と間隔を開けた状態で配置されている。具体的には、６本のシャフト１５３の各々は、本体部分１５２Ａの外径よりも大きな直径を有する仮想円の円周上に等円周角に配置されている。
【００４２】
デスケーリング用ピース１５４は円筒形状をなしており、硬鋼材からなる。デスケーリング用ピース１５４には、その軸心を中心として、デスケーリング用ピース１５４の長さ方向に延びる貫通孔１５５が形成されている。
【００４３】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）はホィール１５２、シャフト１５３及びデスケーリング用ピース１５４の相互間の位置関係を示す概略図である。
【００４４】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、デスケーリング用ピース１５４は貫通孔１５５を介してシャフト１５３に嵌め込まれている。
【００４５】
さらに、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、デスケーリング用ピース１５４の貫通孔１５５の直径はシャフト１５３の外径よりも大きく設定されている。このため、デスケーリング用ピース１５４は、シャフト１５３を中心として、貫通孔１５５の内壁の一点がシャフト１５３の外周の一点と接した状態で、回転を行うことが可能である。
【００４６】
以上のような構造を有する本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００は以下のような動作を行う。
【００４７】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００はスラブ１７０（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）に対向して配置されており、スラブ１７０の表面１７０Ａに発生しているスケール（酸化鉄）を除去するものとする。
【００４８】
まず、駆動用モータ１６０を作動させる。駆動用モータ１６０の駆動力は回転中心軸１５１に伝達され、ホィール１５２が回転中心軸１５１を中心として回転を開始する。
【００４９】
ホィール１５２が回転を開始する前の段階においては、図３（Ｂ）に示すように、各デスケーリング用ピース１５４はシャフト１５３と間隔を開けた状態にある。
【００５０】
ホィール１５２が回転を開始すると、各デスケーリング用ピース１５４には遠心力が作用する。すなわち、回転中心軸１５１の軸心を中心として半径方向外方に向かう力が各デスケーリング用ピース１５４に作用する。
【００５１】
このため、図３（Ａ）に示すように、各デスケーリング用ピース１５４は、回転中心軸１５１の軸心を中心とする半径方向上において、各貫通孔１５５の内壁の一点においてシャフト１５３の外周の一点と接した状態で、ホィール１５２とともに回転する。すなわち、各デスケーリング用ピース１５４は回転中心軸１５１から遠ざかる方向に変位した状態でホィール１５２とともに回転する。
【００５２】
このように各デスケーリング用ピース１５４がホィール１５２とともに回転を行うことにより、各デスケーリング用ピース１５４が順番にスラブ１７０の表面１７０Ａに衝突し、スラブ１７０の表面１７０Ａに衝撃力を与える。この結果として、表面１７０Ａのスケールが削ぎ落とされる。
【００５３】
図４は、ホィール１５２、シャフト１５３及びデスケーリング用ピース１５４の位置関係を示す概略図である。
【００５４】
図４に示すように、回転中心軸１５１の中心からシャフト１５３の中心までの距離をＴ、シャフト１５３の半径をＵ、デスケーリング用ピース１５４の直径をＤ、貫通孔１５５の直径をＳとすると、各デスケーリング用ピース１５４がホィール１５２とともに回転を行っている間における各デスケーリング用ピース１５４の外周と回転中心軸１５１の中心との間の最大距離Ｍは次式によって表される。
【００５５】
Ｍ＝Ｔ＋Ｕ＋（Ｓ−２Ｕ）＋（Ｄ−Ｓ）／２
【００５６】
スラブ１７０の表面１７０Ａのスケール除去対象領域（各デスケーリング用ピース１５４が接触する領域）におけるスケールが削ぎ落とされると、スライド台１２０をＡ方向に移動させる。
【００５７】
これにより、ホィール１５２が隣接領域に移動し、各デスケーリング用ピース１５４が上記のように回転することによって、この領域におけるスケールが削ぎ落とされる。
【００５８】
あるいは、スケール除去作業の間においては、スライド台１２０をＡ方向に一定速度で移動させることも可能である。
【００５９】
以下、同様にして、スラブ１７０の表面１７０Ａに沿ってスライド台１２０を移動させることにより、各デスケーリング用ピース１５４が表面１７０Ａの全域に衝撃力を与え、表面１７０Ａの全域におけるスケールを除去することができる。
【００６０】
なお、スケール除去後においても、スラブ１７０の表面１７０Ａから削ぎ落とされたスケールが静電気力により表面１７０Ａに付着していることがある。このため、スケール除去後において、高圧空気をスラブ１７０の表面１７０Ａに噴射することにより、表面１７０Ａに付着しているスケールを吹き飛ばす工程を実施することも可能である。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００によれば、各デスケーリング用ピース１５４はホィール１５２とともに回転し、かつ、ホィール１５２の回転により遠心力が付与される。遠心力が付与されることにより、各デスケーリング用ピース１５４はホィール１５２の半径方向外方に変位する。このため、各デスケーリング用ピース１５４は、ホィール１５２の半径方向外方に変位しない場合と比較して、より大きな衝撃力をスラブ１７０の表面１７０Ａに加えることができ、より確実にスラブ１７０の表面１７０Ａのスケールを削ぎ落とすことができる。
【００６２】
また、各デスケーリング用ピース１５４は硬鋼製であるため、従来のメカニカルデスケーリング装置に使用されていたブラシロールと比較して、耐磨耗性が大きく、交換頻度を小さくすることができ、ひいては、ランニングコストを低減させることができる。
【００６３】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００は以上の構成に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【００６４】
ホィール１５２を回転させる駆動用モータ１６０に制御装置（図示せず）を設けることにより、例えば、スラブ１７０の材質、スラブ１７０の表面１７０Ａの温度、スケールの発生量などの種々のファクターに応じて、ホィール１５２の回転速度を調節することができる。
【００６５】
例えば、スラブ１７０の硬度が大きい場合には、スラブ１７０の硬度に応じて、ホィール１５２の回転速度を大きくすることが可能である。また、スラブ１７０の表面１７０Ａの温度が高い場合には、ホィール１５２の回転速度を大きくし、各デスケーリング用ピース１５４が、スラブ１７０の表面１７０Ａと接触する時間を短くすることにより、デスケーリング用ピース１５４の磨耗度を抑えることが可能である。
【００６６】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、エアーシリンダ１４０は各デスケーリング用ピース１５４をスラブ１７０の表面１７０Ａに押し付ける押し付け手段として作用する。各デスケーリング用ピース１５４がスラブ１７０の表面１７０Ａのスケールを除去する際に、各デスケーリング用ピース１５４は、衝撃力の反作用として、スラブ１７０の表面１７０Ａから反力を受ける。この反力によって、各デスケーリング用ピース１５４がスラブ１７０の表面１７０Ａから浮き上がるおそれがあるが、エアーシリンダ１４０を用いて各デスケーリング用ピース１５４をスラブ１７０の表面１７０Ａに押し付けることによって、各デスケーリング用ピース１５４の浮き上がりを防止することができる。
【００６７】
また、エアーシリンダ１４０の伸縮の度合いを制御する制御装置（図示せず）を設け、スラブ１７０の硬度、スラブ１７０の表面１７０Ａの温度、デスケーリング用ピース１５４のサイズまたは硬度、発生するスケールの硬さその他のファクターに応じて、エアーシリンダ１４０の伸縮の度合い、すなわち、各デスケーリング用ピース１５４をスラブ１７０の表面１７０Ａに押し付ける押し付け力を制御することが可能である。
【００６８】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００は６本のシャフト１５３を備えるものとして構成されているが、シャフト１５３の本数は６には限定されない。１以上の任意の数を選択することができる。
【００６９】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、６本のシャフト１５３の各々には１個のデスケーリング用ピース１５４が取り付けられているが、各シャフト１５３に取り付けるデスケーリング用ピース１５４の個数は１には限定されない。１以上の任意の数を選択することができる（後述する第二の実施形態参照）。
【００７０】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、各デスケーリング用ピース１５４は円筒形状を有するものとして構成されているが、デスケーリング用ピース１５４の形状は円筒形には限定されない。貫通孔１５５を形成することができるものである限りにおいて、多角形、楕円形、直線または曲線を組み合わせた形状その他任意の形状の横断面を有する形状を採用することができる。
【００７１】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、各デスケーリング用ピース１５４の表面は平坦であるが、各デスケーリング用ピース１５４の表面には、縦方向、横方向、縦横両方向または斜め方向に溝を設け、ローレット状に形成することも可能である。各デスケーリング用ピース１５４の表面に溝を設けることにより、スケールの除去能力を高めることができる。
【００７２】
（第二の実施形態）
図５（Ａ）は本発明の第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ａを上方から見た平面図、図５（Ｂ）はデスケーリングユニット１５０Ａを正面から見た正面図である。
【００７３】
第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、各シャフト１５３には１個のデスケーリング用ピース１５４が取り付けられているのに対して、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、各シャフト１５３に３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃが取り付けられている。
【００７４】
すなわち、図５（Ｂ）に示すように、各シャフト１５３には３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃが上からこの順にそれぞれ取り付けられている。
【００７５】
なお、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃに対応して、ホィール１５２には４個のフランジ部１５２Ｂが形成されており、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの各々は４個のフランジ部１５２Ｂの間にそれぞれ配置されている。
【００７６】
また、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃのうち、デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂは相互に同一の長さを有しているが、デスケーリング用ピース１５４Ｃの長さはデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂの長さよりも短く設定されている。
【００７７】
例えば、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの長さの比率は４：４：１に設定されている。
【００７８】
本実施形態のように、各シャフト１５３に複数個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃを配置する場合、各シャフト１５３における高さ方向の各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの位置を揃えてしまうと、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの間のスペースにおいては、スラブ１７０の表面１７０Ａにデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの何れもが接しないこととなり、表面１７０Ａの全域においてスケールの除去を行うことができない。
【００７９】
このため、図６に示すように、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、高さ方向におけるデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの位置を６本のシャフト１５３のそれぞれについてずらし、６本のシャフト１５３のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃによって、スラブ１７０の表面１７０Ａの全域をカバーすることができるようになっている。
【００８０】
図６は、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置における６個のシャフト１５３−１、１５３−２、１５３−３、１５３−４、１５３−５、１５３−６（例えば、上方から見て時計方向にこの順番に並んでいる）の各々におけるデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの配置例を示す概略図である。
【００８１】
例えば、シャフト１５３−２、１５３−４、１５３−６においては、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃが上からこの順番に配置されている。
【００８２】
例えば、回転中心軸１５１の軸心方向におけるデスケーリング用ピース１５４Ａ及び１５４Ｂの長さは４０ｍｍに設定されており、デスケーリング用ピース１５４Ｃの長さは１０ｍｍに設定されている。各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの間のスペースは２０ｍｍに設定されている。
【００８３】
シャフト１５３−４におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂはシャフト１５３−２におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂよりも１．２ｍｍ（デスケーリング用ピース１５４Ｂの長さの３％）高く配置されており、同様に、シャフト１５３−６におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂはシャフト１５３−４におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂよりも１．２ｍｍ高く配置されている。
【００８４】
また、シャフト１５３−１、１５３−３、１５３−５においては、３個のデスケーリング用ピース１５４Ｃ、１５４Ａ、１５４Ｂが上からこの順番に配置されている。
【００８５】
シャフト１５３−３におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂはシャフト１５３−１におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂよりも１．２ｍｍ高く配置されており、同様に、シャフト１５３−５におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂはシャフト１５３−３におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂよりも１．２ｍｍ高く配置されている。
【００８６】
６本のシャフト１５３について各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃを図６に示すように配置することにより、計１８個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃによって、スラブ１７０の表面１７０Ａの全域をカバーすることができる。
【００８７】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、各シャフト１５３に対して３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃを配置しているが、デスケーリング用ピースの個数は３には限定されない。２以上の任意の数を選択することが可能である。
【００８８】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃのうち、デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂの長さとデスケーリング用１５４Ｃの長さが異なっているが、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの長さを同一に設定することも可能であり、あるいは、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの全ての長さを相互に異なる長さに設定することも可能である。
【００８９】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、３個のシャフト１５３−１、１５３−３、１５３−５または３個のシャフト１５３−２、１５３−４、１５３−６におけるデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの配置をそれぞれ同一にしているが、各シャフト１５３−１乃至１５３−６における各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの配置は任意である。全てのシャフト１５３において各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの配置を異なるものにすることも可能である。
【００９０】
（第三の実施形態）
図７（Ａ）は本発明の第三の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ｂを上方から見た平面図、図７（Ｂ）はデスケーリングユニット１５０Ｂを正面から見た正面図である。
【００９１】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ｂは、第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ａ（図５（Ａ）及び図５（Ｂ））と比較して、押し付けローラ１８０を追加的に備えている点において異なる。押し付けローラ１８０を備える点を除いて、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ｂは、第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ａと同一の構造を有している。
【００９２】
押し付けローラ１８０は円筒形状をなし、硬鋼製である。押し付けローラ１８０には、その軸心を中心とする貫通孔１８１が形成されている。押し付けローラ１８０は、貫通孔１８１を介して、ホィール１５２の直上において、回転中心軸１５１に回転可能に、かつ、同心に取り付けられている。
【００９３】
押し付けローラ１８０は、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃがスラブ１７０の表面１７０Ａに接触する際に、同様に、その外周面１８２においてスラブ１７０の表面１７０Ａに接触する。
【００９４】
押し付けローラ１８０の外周をＸ［ｍｍ］とすると、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４ＣはＸ±Ａ［ｍｍ］の範囲内において回転する。
【００９５】
例えば、押し付けローラ１８０の外周を１６８ｍｍに設定した場合、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃは１６８±５ｍｍの範囲内において回転の軌道を描く。±５ｍｍの数字はシャフト１５３の直径、デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの外径、貫通孔１５５の内径その他のファクターにより一義的に決定される数字である。
【００９６】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置によれば、押し付けローラ１８０をスラブ１７０の表面１７０Ａに接触させることにより、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃとスラブ１７０の表面１７０Ａとの間の距離を一定に維持することが可能となり、デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃによるスケールの除去を一様に行うことができる。
【００９７】
なお、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、押し付けローラ１８０はホィール１５２の直上に配置されているが、ホィール１５２の直下に配置することも可能であり、あるいは、ホィール１５２の直上及び直下の双方に配置することも可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１００ 本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置
１１０ デスケーリング装置本体
１２０ スライド台
１３０ スイングアーム
１３１ 第一アーム
１３２ 第二アーム
１４０ エアーシリンダ
１５０ デスケーリングユニット
１５０Ａ 本発明の第二の実施形態におけるデスケーリングユニット
１５０Ｂ 本発明の第三の実施形態におけるデスケーリングユニット
１５１ 回転中心軸
１５２ ホィール
１５２Ａ 本体部分
１５２Ｂ フランジ部
１５３ シャフト
１５４ デスケーリング用ピース
１５５ 貫通孔
１６０ 駆動用モータ
１７０ スラブ
１７０Ａ スラブ表面
１８０ 押し付けローラ
１８１ 貫通孔
１８２ 外周面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材、特に、鋼材の表面に発生したスケールを機械的に除去するメカニカルデスケーリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼の製造過程において、例えば、鋳造、加熱、熱間圧延その他の熱処理の際には、鉄鋼は高熱の酸化性雰囲気に晒されるため、その表面にスケールが発生する。このスケールは酸化物層からなるものである。このスケールを放置したまま鉄鋼を加工すると、残存したスケールによって、完成品の品質低下を招来する。このため、スケールを発生させる工程の次工程として、スケールを除去するデスケーリング工程が一般的に行われている。
【０００３】
従来のデスケーリング工程は、高圧水を噴射する高圧水噴射装置を設け、高圧水を鉄鋼の表面に噴射し、高圧水の衝撃力によって、鉄鋼表面のスケールを削ぎ落とすものであった。
【０００４】
しかしながら、スケールと鉄鋼との間の密着性が大きい場合には、高圧水の噴射によっても、鉄鋼表面のスケールを完全に除去することはできないことが多かった。このため、高圧水の圧力を増加し、あるいは、高圧水の流量を増加することが必要となっていたが、高圧水の圧力増加のために高圧水噴射装置の大型化を招くこと、高圧水の流量増加によって鉄鋼の温度低下が生じるため、予め加熱炉での鉄鋼の加熱温度を高くしておく必要があること、という二次的な問題が生じていた。
【０００５】
さらに、高圧水によるスケール除去を実施するためには、スケールを含む排水を処理する排水処理施設が必要となるため、スケール除去のためのコストの増大やスケール除去施設の大型化は避けられなかった。
【０００６】
このような高圧水によるスケール除去の問題点を回避するため、鉄鋼表面に機械的な打撃力を加え、この打撃力によってスケールを除去するメカニカルデスケーリング装置が提案されている。
【０００７】
例えば、特開平９−２７１８３１号公報（特許文献１）は、回転させたチェーンで鉄鋼の表面に衝撃力を与えるメカニカルデスケーリング装置を提案している。
【０００８】
また、特開２００７−４４７２８号公報（特許文献２）は、鉄鋼表面に接触するブラシロールを有しており、鉄鋼表面の凹凸に合わせてブラシロールの位置を制御するメカニカルデスケーリング装置を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平９−２７１８３１号公報
【特許文献２】特開２００７−４４７２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１におけるメカニカルデスケーリング装置においては、チェーンによる打撃力を一定に維持することが困難である、鉄鋼表面への打撃によるチェーンの磨耗度が大きい、という問題点があった。
【００１１】
同様に、特許文献２におけるメカニカルデスケーリング装置においても、ブラシロールを鉄鋼表面に押し付けて回転させるため、ブラシロールの磨耗度が大きい、という問題点があった。
【００１２】
本発明は、このような従来のメカニカルデスケーリング装置における問題点に鑑みてなされたものであり、鉄鋼その他の対象物の表面のスケールを確実に除去することができるとともに、スケール除去に用いる部材の磨耗度を小さくすることを可能にするメカニカルデスケーリング装置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】
【００１３】
以下に、「発明の実施の形態」において使用される参照符号を用いて、上述の課題を解決するための手段を説明する。これらの参照符号は、「特許請求の範囲」の記載と「発明の実施の形態」の記載との間の対応関係を明らかにするためにのみ付加されたものであり、「特許請求の範囲」に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いるべきものではない。
【００１４】
上記の目的を達成するため、本発明は、軸心の周囲に回転可能なホィール（１５２）と、前記ホィール（１５２）を回転させる駆動手段（１６０、１５１）と、前記ホィール（１５２）の半径方向外方に前記ホィール（１５２）の外周面と間隔を開けて配置された少なくとも一つのシャフト（１５３）と、軸心を中心とする貫通孔（１５５）を有する少なくとも一つのデスケーリング用ピース（１５４）と、からなるメカニカルデスケーリング装置（１００）であって、前記デスケーリング用ピース（１５４）は前記貫通孔を介して前記シャフト（１５３）に嵌め込まれており、前記デスケーリング用ピース（１５４）の前記貫通孔（１５５）の直径は前記シャフト（１５３）の外径よりも大きいものであるメカニカルデスケーリング装置（１００）を提供する。
【００１５】
前記デスケーリング用ピース（１５４）は、例えば、円筒形状をなしている。
【００１６】
本発明に係るメカニカルデスケーリング装置は、２個以上の前記シャフト（１５３）と、前記シャフト（１５３）の各々について２個以上の前記デスケーリング用ピース（１５４）とを備えることができ、この場合、前記デスケーリング用ピース（１５４）は、前記ホィール（１５２）の前記軸心の方向において、前記シャフト（１５３）毎に取り付け位置がずらされている。
【００１７】
前記デスケーリング用ピース（１５４）は、デスケーリングの対象物（１７０）の全表面をカバーすることができるように、前記シャフト（１５３）の各々において、取り付け位置がずらされていることが好ましい。
【００１８】
前記ホィール（１５２）の上方及び下方の少なくとも何れか一方には、外周がデスケーリングの対象物（１７０）に接する押し付けローラ（１８０）が前記ホィール（１５２）と同心に配置されていることが好ましい。この場合、前記デスケーリング用ピース（１５４）は前記シャフト（１５３）の周囲にＸ±Ａ［ｍｍ］の範囲内において回転する。
【００１９】
Ｘ：押し付けローラの外周
Ａ：予め定められた正の数
【００２０】
前記ホィール（１５２）の回転速度は、デスケーリングの対象物（１７０）の材質及び表面温度に応じて、制御されるものであることが好ましい。
【００２１】
本発明に係るメカニカルデスケーリング装置は、前記ホィール（１５２）をデスケーリングの対象物（１７０）に沿って移動させる移動手段（１１０、１２０）をさらに備えることができる。
【００２２】
本発明に係るメカニカルデスケーリング装置は、前記デスケーリング用ピース（１５４）をデスケーリングの対象物（１７０）に押し付ける押し付け手段（１４０）と、前記押し付け手段（１４０）の押し付け力を制御する制御手段と、をさらに備えることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係るメカニカルデスケーリング装置によれば、各デスケーリング用ピースはホィールとともに回転し、かつ、ホィールの回転により遠心力が付与される。遠心力が付与されることにより、各デスケーリング用ピースはホィールの半径方向外方に変位し、より大きな打撃力をデスケーリングの対象物に加えることができ、より確実にスケールを削ぎ落とすことができる。
【００２４】
また、各デスケーリング用ピースを、例えば、硬鋼製とすることにより、従来のメカニカルデスケーリング装置に使用されていたブラシロールと比較して、耐磨耗性を大きく、交換頻度を小さくすることができ、ひいては、ランニングコストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１（Ａ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置を上方から見た平面図、図１（Ｂ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置を正面から見た正面図、図１（Ｃ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置を側面から見た側面図である。
【図２】図２（Ａ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニットを上方から見た平面図、図２（Ｂ）はデスケーリングユニットを正面から見た正面図である。
【図３】図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるホィール、シャフト及びデスケーリング用ピースの相互間の位置関係を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるホィール、シャフト及びデスケーリング用ピースの位置関係を示す概略図である。
【図５】図５（Ａ）は本発明の第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニットを上方から見た平面図、図５（Ｂ）はデスケーリングユニットを正面から見た正面図である。
【図６】図６は、本発明の第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置における６個のシャフトの各々におけるデスケーリング用ピースの配置例を示す概略図である。
【図７】図７（Ａ）は本発明の第三の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニットを上方から見た平面図、図７（Ｂ）はデスケーリングユニットを正面から見た正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（第一の実施形態）
図１（Ａ）は本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００を上方から見た平面図、図１（Ｂ）はメカニカルデスケーリング装置１００を正面から見た正面図、図１（Ｃ）はメカニカルデスケーリング装置１００を側方から見た側面図である。
【００２７】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図１（Ｃ）に示すように、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００は、デスケーリング装置本体１１０と、スライド台１２０と、スイングアーム１３０と、エアーシリンダ１４０と、デスケーリングユニット１５０と、駆動用モータ１６０と、から構成されている。
【００２８】
デスケーリング装置本体１１０は本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００のベースとして機能する台であり、直方体形状をなしている。
【００２９】
デスケーリング装置本体１１０の後方には、転倒防止用として、縦断面が三角形の支持台１１１が取り付けられている。
【００３０】
スライド台１２０はデスケーリング装置本体１１０の頂面上に取り付けられている。スライド台１２０は、デスケーリング装置本体１１０に対して、デスケーリング装置本体１１０の長さ方向Ａにおいてスライド可能であるように、取り付けられている。
【００３１】
スイングアーム１３０、エアーシリンダ１４０、デスケーリングユニット１５０及び駆動用モータ１６０はスライド台１２０上に取り付けられており、スライド台１２０とともにデスケーリング装置本体１１０の長さ方向Ａにスライドする。
【００３２】
スイングアーム１３０はスライド台１２０上において回転軸を中心として回転可能であるように取り付けられている。
【００３３】
スイングアーム１３０は、回転中心軸の一方に延びる第一アーム１３１と、回転中心軸の他方に第一アーム１３１と鈍角をなして延びる第二アーム１３２と、からなる。第一アーム１３１は第二アーム１３２よりも長い。
【００３４】
駆動用モータ１６０はスイングアーム１３０の上方に取り付けられており、スイングアーム１３０はスライド台１２０及び駆動用モータ１６０の双方に対して回転可能である。
【００３５】
エアーシリンダ１４０の基端はスライド台１２０に取り付けられ、伸縮する側の端部である先端は第二アーム１３２の先端に取り付けられている。このため、エアーシリンダ１４０の伸縮に応じて、スイングアーム１３０はその回転中心軸を中心として回転運動を行う。具体的には、図１（Ａ）において、エアーシリンダ１４０が伸長すれば、スイングアーム１３０はその回転中心軸を中心として反時計方向に回転し、逆に、エアーシリンダ１４０が収縮すれば、スイングアーム１３０はその回転中心軸を中心として時計方向に回転する。
【００３６】
デスケーリングユニット１５０は第二アーム１３２の先端の下側に取り付けられている。デスケーリングユニット１５０は第二アーム１３２に対して回転可能に取り付けられており、駆動用モータ１６０の駆動力を受けて、第二アーム１３２に対して回転するように構成されている。
【００３７】
図２（Ａ）はデスケーリングユニット１５０を上方から見た平面図、図２（Ｂ）はデスケーリングユニット１５０を正面から見た正面図である。
【００３８】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、デスケーリングユニット１５０は、第二アーム１３２に対して回転可能に取り付けられた回転中心軸１５１と、回転中心軸１５１に対して固定的に取り付けられているホィール１５２と、６本のシャフト１５３と、６個のデスケーリング用ピース１５４と、を備えている。
【００３９】
ホィール１５２は、円筒形状の本体部分１５２Ａと、本体部分１５２Ａの両端（図２（Ｂ）においては上端及び下端）において本体部分１５２Ａの外径よりも大きな外径を有して形成されている一対のフランジ部１５２Ｂと、から構成されている。
【００４０】
ホィール１５２は回転中心軸１５１を介して駆動用モータ１６０から駆動力を受けて回転中心軸１５１を中心として回転する。
【００４１】
６本のシャフト１５３の各々は一対のフランジ部１５２Ｂの間に固定的に取り付けられている。すなわち、６本のシャフト１５３の各々は、ホィール１５２の半径方向外方において、本体部分１５２Ａの外周面と間隔を開けた状態で配置されている。具体的には、６本のシャフト１５３の各々は、本体部分１５２Ａの外径よりも大きな直径を有する仮想円の円周上に等円周角に配置されている。
【００４２】
デスケーリング用ピース１５４は円筒形状をなしており、硬鋼材からなる。デスケーリング用ピース１５４には、その軸心を中心として、デスケーリング用ピース１５４の長さ方向に延びる貫通孔１５５が形成されている。
【００４３】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）はホィール１５２、シャフト１５３及びデスケーリング用ピース１５４の相互間の位置関係を示す概略図である。
【００４４】
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、デスケーリング用ピース１５４は貫通孔１５５を介してシャフト１５３に嵌め込まれている。
【００４５】
さらに、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、デスケーリング用ピース１５４の貫通孔１５５の直径はシャフト１５３の外径よりも大きく設定されている。このため、デスケーリング用ピース１５４は、シャフト１５３を中心として、貫通孔１５５の内壁の一点がシャフト１５３の外周の一点と接した状態で、回転を行うことが可能である。
【００４６】
以上のような構造を有する本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００は以下のような動作を行う。
【００４７】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００はスラブ１７０（図３（Ａ）及び図３（Ｂ）参照）に対向して配置されており、スラブ１７０の表面１７０Ａに発生しているスケール（酸化鉄）を除去するものとする。
【００４８】
まず、駆動用モータ１６０を作動させる。駆動用モータ１６０の駆動力は回転中心軸１５１に伝達され、ホィール１５２が回転中心軸１５１を中心として回転を開始する。
【００４９】
ホィール１５２が回転を開始する前の段階においては、図３（Ｂ）に示すように、各デスケーリング用ピース１５４はシャフト１５３と間隔を開けた状態にある。
【００５０】
ホィール１５２が回転を開始すると、各デスケーリング用ピース１５４には遠心力が作用する。すなわち、回転中心軸１５１の軸心を中心として半径方向外方に向かう力が各デスケーリング用ピース１５４に作用する。
【００５１】
このため、図３（Ａ）に示すように、各デスケーリング用ピース１５４は、回転中心軸１５１の軸心を中心とする半径方向上において、各貫通孔１５５の内壁の一点においてシャフト１５３の外周の一点と接した状態で、ホィール１５２とともに回転する。すなわち、各デスケーリング用ピース１５４は回転中心軸１５１から遠ざかる方向に変位した状態でホィール１５２とともに回転する。
【００５２】
このように各デスケーリング用ピース１５４がホィール１５２とともに回転を行うことにより、各デスケーリング用ピース１５４が順番にスラブ１７０の表面１７０Ａに衝突し、スラブ１７０の表面１７０Ａに衝撃力を与える。この結果として、表面１７０Ａのスケールが削ぎ落とされる。
【００５３】
図４は、ホィール１５２、シャフト１５３及びデスケーリング用ピース１５４の位置関係を示す概略図である。
【００５４】
図４に示すように、回転中心軸１５１の中心からシャフト１５３の中心までの距離をＴ、シャフト１５３の半径をＵ、デスケーリング用ピース１５４の直径をＤ、貫通孔１５５の直径をＳとすると、各デスケーリング用ピース１５４がホィール１５２とともに回転を行っている間における各デスケーリング用ピース１５４の外周と回転中心軸１５１の中心との間の最大距離Ｍは次式によって表される。
【００５５】
Ｍ＝Ｔ＋Ｕ＋（Ｓ−２Ｕ）＋（Ｄ−Ｓ）／２
【００５６】
スラブ１７０の表面１７０Ａのスケール除去対象領域（各デスケーリング用ピース１５４が接触する領域）におけるスケールが削ぎ落とされると、スライド台１２０をＡ方向に移動させる。
【００５７】
これにより、ホィール１５２が隣接領域に移動し、各デスケーリング用ピース１５４が上記のように回転することによって、この領域におけるスケールが削ぎ落とされる。
【００５８】
あるいは、スケール除去作業の間においては、スライド台１２０をＡ方向に一定速度で移動させることも可能である。
【００５９】
以下、同様にして、スラブ１７０の表面１７０Ａに沿ってスライド台１２０を移動させることにより、各デスケーリング用ピース１５４が表面１７０Ａの全域に衝撃力を与え、表面１７０Ａの全域におけるスケールを除去することができる。
【００６０】
なお、スケール除去後においても、スラブ１７０の表面１７０Ａから削ぎ落とされたスケールが静電気力により表面１７０Ａに付着していることがある。このため、スケール除去後において、高圧空気をスラブ１７０の表面１７０Ａに噴射することにより、表面１７０Ａに付着しているスケールを吹き飛ばす工程を実施することも可能である。
【００６１】
以上のように、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００によれば、各デスケーリング用ピース１５４はホィール１５２とともに回転し、かつ、ホィール１５２の回転により遠心力が付与される。遠心力が付与されることにより、各デスケーリング用ピース１５４はホィール１５２の半径方向外方に変位する。このため、各デスケーリング用ピース１５４は、ホィール１５２の半径方向外方に変位しない場合と比較して、より大きな衝撃力をスラブ１７０の表面１７０Ａに加えることができ、より確実にスラブ１７０の表面１７０Ａのスケールを削ぎ落とすことができる。
【００６２】
また、各デスケーリング用ピース１５４は硬鋼製であるため、従来のメカニカルデスケーリング装置に使用されていたブラシロールと比較して、耐磨耗性が大きく、交換頻度を小さくすることができ、ひいては、ランニングコストを低減させることができる。
【００６３】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００は以上の構成に限定されるものではなく、種々の改変が可能である。
【００６４】
ホィール１５２を回転させる駆動用モータ１６０に制御装置（図示せず）を設けることにより、例えば、スラブ１７０の材質、スラブ１７０の表面１７０Ａの温度、スケールの発生量などの種々のファクターに応じて、ホィール１５２の回転速度を調節することができる。
【００６５】
例えば、スラブ１７０の硬度が大きい場合には、スラブ１７０の硬度に応じて、ホィール１５２の回転速度を大きくすることが可能である。また、スラブ１７０の表面１７０Ａの温度が高い場合には、ホィール１５２の回転速度を大きくし、各デスケーリング用ピース１５４が、スラブ１７０の表面１７０Ａと接触する時間を短くすることにより、デスケーリング用ピース１５４の磨耗度を抑えることが可能である。
【００６６】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、エアーシリンダ１４０は各デスケーリング用ピース１５４をスラブ１７０の表面１７０Ａに押し付ける押し付け手段として作用する。各デスケーリング用ピース１５４がスラブ１７０の表面１７０Ａのスケールを除去する際に、各デスケーリング用ピース１５４は、衝撃力の反作用として、スラブ１７０の表面１７０Ａから反力を受ける。この反力によって、各デスケーリング用ピース１５４がスラブ１７０の表面１７０Ａから浮き上がるおそれがあるが、エアーシリンダ１４０を用いて各デスケーリング用ピース１５４をスラブ１７０の表面１７０Ａに押し付けることによって、各デスケーリング用ピース１５４の浮き上がりを防止することができる。
【００６７】
また、エアーシリンダ１４０の伸縮の度合いを制御する制御装置（図示せず）を設け、スラブ１７０の硬度、スラブ１７０の表面１７０Ａの温度、デスケーリング用ピース１５４のサイズまたは硬度、発生するスケールの硬さその他のファクターに応じて、エアーシリンダ１４０の伸縮の度合い、すなわち、各デスケーリング用ピース１５４をスラブ１７０の表面１７０Ａに押し付ける押し付け力を制御することが可能である。
【００６８】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００は６本のシャフト１５３を備えるものとして構成されているが、シャフト１５３の本数は６には限定されない。１以上の任意の数を選択することができる。
【００６９】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、６本のシャフト１５３の各々には１個のデスケーリング用ピース１５４が取り付けられているが、各シャフト１５３に取り付けるデスケーリング用ピース１５４の個数は１には限定されない。１以上の任意の数を選択することができる（後述する第二の実施形態参照）。
【００７０】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、各デスケーリング用ピース１５４は円筒形状を有するものとして構成されているが、デスケーリング用ピース１５４の形状は円筒形には限定されない。貫通孔１５５を形成することができるものである限りにおいて、多角形、楕円形、直線または曲線を組み合わせた形状その他任意の形状の横断面を有する形状を採用することができる。
【００７１】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、各デスケーリング用ピース１５４の表面は平坦であるが、各デスケーリング用ピース１５４の表面には、縦方向、横方向、縦横両方向または斜め方向に溝を設け、ローレット状に形成することも可能である。各デスケーリング用ピース１５４の表面に溝を設けることにより、スケールの除去能力を高めることができる。
【００７２】
（第二の実施形態）
図５（Ａ）は本発明の第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ａを上方から見た平面図、図５（Ｂ）はデスケーリングユニット１５０Ａを正面から見た正面図である。
【００７３】
第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置１００においては、各シャフト１５３には１個のデスケーリング用ピース１５４が取り付けられているのに対して、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、各シャフト１５３に３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃが取り付けられている。
【００７４】
すなわち、図５（Ｂ）に示すように、各シャフト１５３には３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃが上からこの順にそれぞれ取り付けられている。
【００７５】
なお、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃに対応して、ホィール１５２には４個のフランジ部１５２Ｂが形成されており、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの各々は４個のフランジ部１５２Ｂの間にそれぞれ配置されている。
【００７６】
また、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃのうち、デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂは相互に同一の長さを有しているが、デスケーリング用ピース１５４Ｃの長さはデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂの長さよりも短く設定されている。
【００７７】
例えば、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの長さの比率は４：４：１に設定されている。
【００７８】
本実施形態のように、各シャフト１５３に複数個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃを配置する場合、各シャフト１５３における高さ方向の各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの位置を揃えてしまうと、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの間のスペースにおいては、スラブ１７０の表面１７０Ａにデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの何れもが接しないこととなり、表面１７０Ａの全域においてスケールの除去を行うことができない。
【００７９】
このため、図６に示すように、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、高さ方向におけるデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの位置を６本のシャフト１５３のそれぞれについてずらし、６本のシャフト１５３のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃによって、スラブ１７０の表面１７０Ａの全域をカバーすることができるようになっている。
【００８０】
図６は、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置における６個のシャフト１５３−１、１５３−２、１５３−３、１５３−４、１５３−５、１５３−６（例えば、上方から見て時計方向にこの順番に並んでいる）の各々におけるデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの配置例を示す概略図である。
【００８１】
例えば、シャフト１５３−２、１５３−４、１５３−６においては、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃが上からこの順番に配置されている。
【００８２】
例えば、回転中心軸１５１の軸心方向におけるデスケーリング用ピース１５４Ａ及び１５４Ｂの長さは４０ｍｍに設定されており、デスケーリング用ピース１５４Ｃの長さは１０ｍｍに設定されている。各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの間のスペースは２０ｍｍに設定されている。
【００８３】
シャフト１５３−４におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂはシャフト１５３−２におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂよりも１．２ｍｍ（デスケーリング用ピース１５４Ｂの長さの３％）高く配置されており、同様に、シャフト１５３−６におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂはシャフト１５３−４におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂよりも１．２ｍｍ高く配置されている。
【００８４】
また、シャフト１５３−１、１５３−３、１５３−５においては、３個のデスケーリング用ピース１５４Ｃ、１５４Ａ、１５４Ｂが上からこの順番に配置されている。
【００８５】
シャフト１５３−３におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂはシャフト１５３−１におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂよりも１．２ｍｍ高く配置されており、同様に、シャフト１５３−５におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂはシャフト１５３−３におけるデスケーリング用ピース１５４Ｂよりも１．２ｍｍ高く配置されている。
【００８６】
６本のシャフト１５３について各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃを図６に示すように配置することにより、計１８個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃによって、スラブ１７０の表面１７０Ａの全域をカバーすることができる。
【００８７】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、各シャフト１５３に対して３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃを配置しているが、デスケーリング用ピースの個数は３には限定されない。２以上の任意の数を選択することが可能である。
【００８８】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃのうち、デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂの長さとデスケーリング用１５４Ｃの長さが異なっているが、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの長さを同一に設定することも可能であり、あるいは、３個のデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの全ての長さを相互に異なる長さに設定することも可能である。
【００８９】
また、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、３個のシャフト１５３−１、１５３−３、１５３−５または３個のシャフト１５３−２、１５３−４、１５３−６におけるデスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの配置をそれぞれ同一にしているが、各シャフト１５３−１乃至１５３−６における各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの配置は任意である。全てのシャフト１５３において各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの配置を異なるものにすることも可能である。
【００９０】
（第三の実施形態）
図７（Ａ）は本発明の第三の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ｂを上方から見た平面図、図７（Ｂ）はデスケーリングユニット１５０Ｂを正面から見た正面図である。
【００９１】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ｂは、第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ａ（図５（Ａ）及び図５（Ｂ））と比較して、押し付けローラ１８０を追加的に備えている点において異なる。押し付けローラ１８０を備える点を除いて、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ｂは、第二の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置におけるデスケーリングユニット１５０Ａと同一の構造を有している。
【００９２】
押し付けローラ１８０は円筒形状をなし、硬鋼製である。押し付けローラ１８０には、その軸心を中心とする貫通孔１８１が形成されている。押し付けローラ１８０は、貫通孔１８１を介して、ホィール１５２の直上において、回転中心軸１５１に回転可能に、かつ、同心に取り付けられている。
【００９３】
押し付けローラ１８０は、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃがスラブ１７０の表面１７０Ａに接触する際に、同様に、その外周面１８２においてスラブ１７０の表面１７０Ａに接触する。
【００９４】
押し付けローラ１８０の外周をＸ［ｍｍ］とすると、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４ＣはＸ±Ａ［ｍｍ］の範囲内において回転する。
【００９５】
例えば、押し付けローラ１８０の外周を１６８ｍｍに設定した場合、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃは１６８±５ｍｍの範囲内において回転の軌道を描く。±５ｍｍの数字はシャフト１５３の直径、デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃの外径、貫通孔１５５の内径その他のファクターにより一義的に決定される数字である。
【００９６】
本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置によれば、押し付けローラ１８０をスラブ１７０の表面１７０Ａに接触させることにより、各デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃとスラブ１７０の表面１７０Ａとの間の距離を一定に維持することが可能となり、デスケーリング用ピース１５４Ａ、１５４Ｂ、１５４Ｃによるスケールの除去を一様に行うことができる。
【００９７】
なお、本実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置においては、押し付けローラ１８０はホィール１５２の直上に配置されているが、ホィール１５２の直下に配置することも可能であり、あるいは、ホィール１５２の直上及び直下の双方に配置することも可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１００ 本発明の第一の実施形態に係るメカニカルデスケーリング装置
１１０ デスケーリング装置本体
１２０ スライド台
１３０ スイングアーム
１３１ 第一アーム
１３２ 第二アーム
１４０ エアーシリンダ
１５０ デスケーリングユニット
１５０Ａ 本発明の第二の実施形態におけるデスケーリングユニット
１５０Ｂ 本発明の第三の実施形態におけるデスケーリングユニット
１５１ 回転中心軸
１５２ ホィール
１５２Ａ 本体部分
１５２Ｂ フランジ部
１５３ シャフト
１５４ デスケーリング用ピース
１５５ 貫通孔
１６０ 駆動用モータ
１７０ スラブ
１７０Ａ スラブ表面
１８０ 押し付けローラ
１８１ 貫通孔
１８２ 外周面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸心の周囲に回転可能なホィールと、
前記ホィールを回転させる駆動手段と、
前記ホィールの半径方向外方に前記ホィールの外周面と間隔を開けて配置された少なくとも一つのシャフトと、
軸心を中心とする貫通孔を有する少なくとも一つのデスケーリング用ピースと、
からなるメカニカルデスケーリング装置であって、
前記デスケーリング用ピースは前記貫通孔を介して前記シャフトに嵌め込まれており、
前記デスケーリング用ピースの前記貫通孔の直径は前記シャフトの外径よりも大きいものであるメカニカルデスケーリング装置。
【請求項２】
前記デスケーリング用ピースは円筒形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項３】
２個以上の前記シャフトと、前記シャフトの各々について２個以上の前記デスケーリング用ピースとを備えており、
前記デスケーリング用ピースは、前記ホィールの前記軸心の方向において、前記シャフト毎に取り付け位置がずらされていることを特徴とする請求項１または２に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項４】
前記デスケーリング用ピースは、デスケーリングの対象物の全表面をカバーすることができるように、前記シャフトの各々において、取り付け位置がずらされていることを特徴とする請求項３に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項５】
前記ホィールの上方及び下方の少なくとも何れか一方には、外周がデスケーリングの対象物に接する押し付けローラが前記ホィールと同心に配置されており、
前記デスケーリング用ピースは前記シャフトの周囲にＸ±Ａ［ｍｍ］の範囲内において回転するものであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のメカニカルデスケーリング装置。
Ｘ：押し付けローラの外周
Ａ：予め定められた正の数
【請求項６】
前記ホィールの回転速度は、デスケーリングの対象物の材質及び表面温度に応じて、制御されるものであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項７】
前記ホィールをデスケーリングの対象物に沿って移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項８】
前記デスケーリング用ピースをデスケーリングの対象物に押し付ける押し付け手段と、
前記押し付け手段の押し付け力を制御する制御手段と、
をさらに備えている請求項１乃至７の何れか一項に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項１】
軸心の周囲に回転可能なホィールと、
前記ホィールを回転させる駆動手段と、
前記ホィールの半径方向外方に前記ホィールの外周面と間隔を開けて配置された少なくとも一つのシャフトと、
軸心を中心とする貫通孔を有する少なくとも一つのデスケーリング用ピースと、
からなるメカニカルデスケーリング装置であって、
前記デスケーリング用ピースは前記貫通孔を介して前記シャフトに嵌め込まれており、
前記デスケーリング用ピースの前記貫通孔の直径は前記シャフトの外径よりも大きいものであるメカニカルデスケーリング装置。
【請求項２】
前記デスケーリング用ピースは円筒形状をなしていることを特徴とする請求項１に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項３】
２個以上の前記シャフトと、前記シャフトの各々について２個以上の前記デスケーリング用ピースとを備えており、
前記デスケーリング用ピースは、前記ホィールの前記軸心の方向において、前記シャフト毎に取り付け位置がずらされていることを特徴とする請求項１または２に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項４】
前記デスケーリング用ピースは、デスケーリングの対象物の全表面をカバーすることができるように、前記シャフトの各々において、取り付け位置がずらされていることを特徴とする請求項３に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項５】
前記ホィールの上方及び下方の少なくとも何れか一方には、外周がデスケーリングの対象物に接する押し付けローラが前記ホィールと同心に配置されており、
前記デスケーリング用ピースは前記シャフトの周囲にＸ±Ａ［ｍｍ］の範囲内において回転するものであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載のメカニカルデスケーリング装置。
Ｘ：押し付けローラの外周
Ａ：予め定められた正の数
【請求項６】
前記ホィールの回転速度は、デスケーリングの対象物の材質及び表面温度に応じて、制御されるものであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項７】
前記ホィールをデスケーリングの対象物に沿って移動させる移動手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【請求項８】
前記デスケーリング用ピースをデスケーリングの対象物に押し付ける押し付け手段と、
前記押し付け手段の押し付け力を制御する制御手段と、
をさらに備えている請求項１乃至７の何れか一項に記載のメカニカルデスケーリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−２２４６２９（Ｐ２０１１−２２４６２９Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９８１６８（Ｐ２０１０−９８１６８）
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００１３５２５４）株式会社ニレコ (41)
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２１日（２０１０．４．２１）
【出願人】（０００１３５２５４）株式会社ニレコ (41)
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