(57)【要約】【課題】  Ｓｉを１％（質量％）以上含有する鋼板をアルカリ洗浄液で洗浄する際に効果的に洗浄を行い、かつ泡の発生を抑制することができる洗浄方法を提供すること。【解決手段】  Ｓｉを１％以上含有する鋼板をアルカリ洗浄液を用いてスプレー噴霧、異極対向型スプレー式電解、ブラシ式洗浄、水洗洗浄の順に行って洗浄すること、好ましくは回収した洗浄液を中間タンクにて静置した後、泡を浮遊した状態で循環タンクに流入させ泡を圧縮減容した後分離する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを１％以上含有する鋼板をアルカリ洗浄液を用いて油と鉄分を主成分とする汚れを洗浄する際に、あらかじめアルカリ洗浄液をスプレー噴霧した後、スプレー式電解洗浄を行い、続いてブラシ式洗浄を行い、最後に水洗洗浄することを特徴とする脱脂性、脱鉄粉性に優れた洗浄方法。
【請求項２】
上記洗浄に用いたアルカリ洗浄液を回収し循環利用する際に、中間タンクにて静置して泡を浮遊分離させた後、分離させた状態で循環タンクに流入させて泡を圧縮し減容した後分離することを特徴とする請求項１記載の脱脂性、脱鉄粉性に優れた洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼板、特にＳｉを１％以上含有する鋼板の洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板を連続的に製造する際には、例えば冷間圧延時には圧延油を使用するのが一般的である。しかしながら、圧延油などの油や圧延時の汚れが付着した状態で鋼板を焼鈍すると、油の付着度合いによって表面に模様が付いたり、油が炉中で燃焼することによりすすが発生し、炉内を汚すといった不具合が生じることから、焼鈍前には鋼板を洗浄して脱脂する。
【０００３】
上記鋼板の連続的な脱脂方法としては、アルカリ液に浸漬したり、アルカリ液をスプレーで噴霧したり（以下スプレー噴霧という）、アルカリ液をかけながらブラシにより擦ったり（以下ブラシ式洗浄という）、あるいは電解洗浄などがある。
このような洗浄方法は、求められる洗浄度が高くない場合や比較的軽い汚れの場合には単独で用いられるが、通常は組み合わせて使用されるのが一般的である。このような洗浄方法を組み合わせたものとして、特許文献５にはアルカリ浸漬、ブラシ式洗浄、電解洗浄さらにブラシ式洗浄を組み合わせた方法に関する技術が開示されている。上記公報はこれらの各洗浄方法の組み合わせにより極めて洗浄度の高い金属板を得る方法を示すものである。
【０００４】
しかしながら、各洗浄方式を組み合わせることで鋼板の洗浄度は当然高くなるものの、装置のコストが高くなったり、維持費がかかるようになるといった問題点がある。特許文献４には、アルカリ浸漬やブラシ式洗浄、電解洗浄装置を組み合わせ、さらに電解洗浄装置の電気量密度と電流密度を所定の関係に制御する技術が開示されている。上記公報は、洗浄装置が長大になり高額な建設費となるのは避け、かつランニングコストを削減し、ブラシの磨耗や鋼板表面に疵の無い脱脂方法を開示するものである。
【０００５】
さらに、特許文献３にはスプレー噴霧の噴射ノズルを対向する位置に配置しノズル間に電圧を印加することで、スプレー噴霧と電解洗浄を組み合わせさらにブラシ式洗浄を組み合わせる技術が開示されている。上記公報はスプレー噴霧と電解洗浄の効果を得るとともに洗浄装置の小型化、ランニングコストの低減といった現行方式の問題点を解決しようとするものである。
【０００６】
また、アルカリ洗浄液による鋼板の洗浄メカニズムの１つには、油分が洗浄液中のアルカリとケン化反応をすることで洗浄効果が得られるものであるが、ケン化反応によって生成する石鹸分が発泡するといった問題点がある。泡は連続的に鋼板を洗浄するために発生し続けて洗浄装置から溢れ出るため、洗浄液の減少やその処理コストがかさむといった問題が生じる。そこで、消泡剤を投入するとアルカリ洗浄液の洗浄性が低下したり、液の劣化が速まるといった原因となる。
【０００７】
特許文献１には、洗浄装置で発生した泡に対し、温度の低い洗浄液を噴射することで消泡する技術が開示されている。
さらに、特許文献２には、発泡したアルカリ洗浄液を貯留槽に貯留して洗浄液の上層部をオーバーフロータンクに導入し霧状水を噴霧することで消泡する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平１−１２３１００号公報
【特許文献２】特開平３−１５３８８７号公報
【特許文献３】特開平１０−２３７７００号公報
【特許文献４】特開２０００−３４５３９９号公報
【特許文献５】特開２００３−３２１７８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、Ｓｉが含有される鋼板ではこれまでの技術では、洗浄性が十分ではなかった。近年、高張力鋼板や電磁鋼板の需要が伸びており、これらの鋼板にはＳｉを含有するものが多いが、一般鋼に比べて圧延性が悪く冷間圧延時に発生する鉄粉が多くなるものである。これは、一般に鋼にＳｉが含有されると強度が上がるものの、脆くなる傾向があるためであり、Ｓｉ含有鋼の表面には非常に微細な凹凸が発生するため、表面が剥離して微細な鉄分となったり、凹部に油がトラップされるため洗浄性が低下する。
【０００９】
したがって、従来の方法では十分洗浄することが困難であった。すなわち、特許文献４に開示された技術では十分な洗浄性が得られず、また、上記特許文献５に開示される技術では洗浄装置のコストが高く、メンテナンス費も高いといった問題点があった。これは上記公報に開示される技術が通常の鋼板を用いて開発されたためであり、さらに、界面活性剤等を増量し洗浄液の洗浄性を上げると発泡が激しく、特許文献１や特許文献２に開示された技術では、発生した泡を抑制できないといった問題点があった。
【００１０】
本発明は上記問題点について詳細な検討を行い、Ｓｉ含有鋼板について効果的な洗浄方法を提供するとともに、発生した泡を効果的に消泡することができる、脱脂性及び脱鉄粉性に優れた方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための本発明の要旨は次の通りである。
（１）Ｓｉを１％以上含有する鋼板をアルカリ洗浄液を用いて油と鉄分を主成分とする汚れを洗浄する際に、あらかじめアルカリ洗浄液をスプレー噴霧した後、スプレー式電解洗浄を行い、続いてブラシ式洗浄を行い、最後に水洗洗浄することを特徴とする脱脂性、脱鉄粉性に優れた洗浄方法。
（２）上記洗浄に用いたアルカリ洗浄液を回収し循環利用する際に、中間タンクにて静置して泡を浮遊分離させた後、分離させた状態で循環タンクに流入させて泡を圧縮し減容した後分離することを特徴とする（１）記載の脱脂性、脱鉄粉性に優れた洗浄方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による洗浄方法を用いることにより、Ｓｉ含有量の高い洗浄の困難な鋼板であっても、効果的に油分、鉄分の除去が可能で良好な洗浄性が得られるとともに、かつ消泡効果も大きいことから長時間にわたり連続して操業することが可能である。しかも、スプレー式電解装置を用いているのでコンパクトな設備でメンテナンス費用も抑制でき、さらに発泡についても周辺に溢れ出したりする問題も無く、泡を減容することから排泡処理も簡単で経済的である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施する具体的形態について説明する。
まず、本発明で使用する鋼板はＳｉの含有量が１％（質量％）以上のものとする。Ｓｉが１％未満の鋼板でも適用可能であるが、従来法による洗浄でも十分効果的であり、本発明が特に経済的に効果を発揮するのはＳｉを１％以上含有する洗浄性の劣化し易い鋼板である。
本発明者等が電子顕微鏡を用いて表面の微細な凹凸について観察した結果、鋼板に洗浄性劣化の原因となる微細な凹凸が出現し、洗浄性が劣化するのはＳｉ含有量が１％以上からである。
【００１４】
次に本発明では、スプレー噴霧、スプレー式電解洗浄、ブラシ式洗浄、最後に水洗洗浄の順に連続的に処理することにより、鋼板表面の油分と鉄粉を効果的に除去するものである。この順番に鋼板を洗浄することにより、本発明の効果が得られるものであり、洗浄の順番を入れ替えると洗浄性は低下する。
【００１５】
本発明者等は、本発明の検討に当たり、各洗浄方式の最適配置について試験を行った。まず、供試材として、Ｓｉを１．５％含有する板厚２．０ｍｍの鋼板を０．５ｍｍまで冷間圧延したものを用い、表１に示す方式に従って洗浄を行い、その清浄度を白色度（Ｌ値）を用いて比較検討した。Ｌ値測定はコニカ−ミノルタ社製色差計ＤＰ３００を用いて各サンプルについて５回測定を行いその平均値をＬ値とした。鋼板の洗浄度としてＬ値を用いる場合、鋼板の成分や表面粗度によって差が見られるものの、同一素材であればＬ値が高いほど洗浄度が高い傾向が見られる。なお、各洗浄に用いるアルカリ液は４．０重量％水酸化ナトリウム溶液を用い、液温は７０℃に設定した。ブラシ式洗浄のブラシには毛足長４０ｍｍのナイロンブラシを用いブラシ数は２本とした。スプレー電解装置はノズルが１対のものを用い、スプレー噴霧はノズル数７対のものを用いた。試験の結果、本発明の配置が最も清浄度が高くなることが判明し、本発明に至ったものである。
【００１６】
なお、表１の各洗浄の前に温水噴霧を加えたり、温水によるブラシ式洗浄を加えても変化は見られず、アルカリ成分を落とすために洗浄後のみ温水噴霧を行った。
各洗浄方式を２つだけ選択した場合には、いずれの組合せでも十分な洗浄効果は得られなかった。
さらに、表１中のＮｏ．７およびＮｏ．９にてブラシ式洗浄後のスプレー噴霧を２倍に強化しても顕著な改善効果は見られず、Ｎｏ．６およびＮｏ．９でブラシ式洗浄後のスプレー電解またはスプレー噴霧を強化しても効果は見られなかった。
これらの結果から、ブラシ式洗浄は一番最後に設置した場合のみ効果が見られるものであり、Ｎｏ．９およびＮｏ．１２の比較からスプレー噴霧を一番最初に設置することで洗浄効果が向上することが判明したものである。
【００１７】
また、当然のことながら各洗浄方式にはメリットとデメリットがあり、ブラシ式洗浄のデメリットとしては、ブラシの磨耗が激しいこと、発泡が激しいこと、スプレー噴霧のデメリットとしては、完全洗浄するにはノズル数を増やす必要があり設備が大型化すること、スプレー式電解洗浄のデメリットとしては、電力消費が発生したり比較的短期間でのメンテナンス等が必要でコスト高になることがある。
したがって、単独の洗浄方式だけでなく、各洗浄方式をバランス良く組み合わせることによりコンパクトな装置でかつ高い洗浄効果が得られるものである。
以上より、本発明ではＮｏ１１の各洗浄配置を採用することとした。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
次に、それぞれの洗浄の役割と効果について説明する。
まず、本発明では洗浄する鋼板に対し、スプレーによるアルカリ洗浄液の噴霧を行う。これは、鋼板表面の微細な凹凸部に油が入り込んだ場合、浸漬やブラシ式洗浄では凹凸部を覆う空気の気泡を除去できないため、本来の効果が発揮できない。すなわち、スプレー噴霧により鋼板の表面を隙間無くアルカリ洗浄液で濡らし、油分を浮き上がらせるとともに油分が大量に付着した部分では噴射の勢いで油分を弾き飛ばすために最初にスプレー噴霧を行うものである。なお、本発明で用いられるアルカリ洗浄液とは、２〜６％の化成ソーダ水溶液で界面活性剤や消泡剤等の添加物を含有するものが代表的であるが、純粋な水酸化ナトリウム水溶液でも何ら支障はない。
【００２０】
次にスプレー式電解洗浄を行う。スプレー式電解洗浄は例えば特許文献３に詳細な記載がなされているが、鋼板を挟んで対向する上下位置にアルカリ洗浄液の噴霧ノズルを配置し、一方を陽極、他方を陰極としてノズル間に電圧を印加することで電解洗浄効果が得られるものである。あらかじめスプレー噴霧で微細表面まで濡れていることで付着した油分が鋼板表面から遊離し、スプレー式電解洗浄を効果的に行うことが可能である。電解洗浄としては鋼板を浸漬して行うのが、一般的であるが、浸漬による電解洗浄では連続的に鋼板を処理する場合、設備が長大で費用が高くなる問題がある。本発明では電解洗浄にスプレー式電解を用いることにより小型の設備で初期費用も安く、メンテナンスも簡単で済む。
【００２１】
通常、スプレー式電解装置では、２対以上の電極ノズルを設置する場合、同極同士を鋼板を挟んで対向するように設置する（同極配置と表記する）が、本発明では＋極と−極が鋼板を挟んで対向するように設置する（異極対向と表記する）ことが更に好ましい。このような配置を採用することで、より洗浄効率が高まり少ないノズル数ですむメリットがある。ノズル数については２対以上で偶数対設置する。
【００２２】
表２はスプレー式電解装置において、２対の電極ノズルを同極配置と異極対向で試験したときの洗浄結果である。スプレー噴霧後、スプレー電解を行い、ブラシ式洗浄を行う試験を実施した。供試材として２．６％Ｓｉを含有し、板圧０．５ｍｍの無方向性電磁鋼板の冷延板をサンプルサイズ２００ｍｍ幅×３００ｍｍ長さに切断したものを用い、６０℃の４％水酸化Ｎａ水溶液をアルカリ洗浄液とした。
２対の電極ノズルの配置を異極対向とすることで、更に高い洗浄効果が得られる。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
次に本発明では、ブラシ式洗浄を行う。油分が浮遊・除去されることで鉄粉も大部分除去されるが、完全では無い。Ｓｉを１％以上含有する鋼板では、表面に非常に微細なクラック状の凹凸があり、それが剥れて鉄粉となるためである。
図１はＳｉを２％含有する鋼板を冷延した後、実験室にてアルカリ洗浄を行ったサンプルの走査型電子顕微鏡写真である。表面に容易に剥離すると思われる鉄粉が付着しているのがわかる。このような鉄粉はスプレー式噴霧あるいは、スプレー式電解洗浄では除去不可能である。このような鉄粉を除去するためには、あらかじめ油分を取り除いた上で、ブラシ式洗浄によって物理的に擦り落とすことで初めて除去することが可能である。
【００２５】
なお、本発明で使用するアルカリ洗浄液とは、２％〜１０％の水酸化ナトリウム水溶液が代表的であるが、好ましくは３％〜５％水酸化ナトリウム水溶液で、界面活性剤、消泡剤、分散剤等の添加剤を数％含有したもので、水酸化ナトリウムの代わりにケイ酸ナトリウムや炭酸ナトリウム、リン酸ナトリウムを用いても良い。また、液温は５０℃〜８５℃の範囲が良好で、好ましくは６５℃〜７５℃の範囲である。
【００２６】
最後に鋼板に付着したアルカリ洗浄液を取り除くため、水洗洗浄を行いドライヤー等で乾燥させる。水洗洗浄は、水温５０℃以上が適当で、設置数等は特に限定するものではないが、鋼板に付着したアルカリ洗浄液を洗い流すだけの水量は必要である。
【００２７】
次に、本発明者等は洗浄液に発生する泡の除去方式について検討した。
まず、発生した泡は、本来アルカリ洗浄液成分に空気が混入し体積が膨張したものであるが、いわゆる石鹸成分を多く含むものである。すなわち、アルカリ洗浄液には主成分のアルカリ成分だけでなく、界面活性剤や消泡剤等も添加されているが、Ｓｉを含有する鋼板では微細な凹凸のため油分の付着量も比較的多く、したがってケン化反応により油分とアルカリから生成する石鹸成分も多く含まれ、泡発生の原因となっている。なお、鉱物油の場合にはケン化作用は受け難いものの、アルカリの乳化作用により洗浄液中に分散することから同様に発泡の原因となる。
【００２８】
よって、泡には油分や石鹸分が多く含まれることから、泡を消すのでは無く、泡を減容して排出することにより、洗浄液の劣化を積極的に防止することが可能である。本発明では、スプレー噴霧、スプレー式電解洗浄、あるいはブラシ式洗浄のそれぞれのセクションから回収された洗浄液を中間タンクに一時的に静置することで泡の浮遊分離を促進し、さらにその状態を維持しながら循環タンクに流入させて泡を圧縮して減容させる。循環タンク入り口には泡を減容するために入り口を狭くする押さえ板が設置してあり、流入時に泡が洗浄液の流れに板面に押し付けられて体積が減少する。なお、泡を圧縮する方法としては押さえ板でなくとも良く、流入する洗浄液をシロッコファンのような加圧できる装置を通過させて圧力を加える方法でも良い。減容した泡は排出タンクに吸引あるいはオーバーフローにより洗浄液から分離し、排出タンクに投入する。
循環タンクには油分除去装置や鉄分除去装置等の付属装置を接続可能で、洗浄液中の油分や鉄分を除去するが、これらは従来の装置を用いることができる。
【実施例】
【００２９】
図２は本発明の実施形態の模式図である。図面では洗浄液供給配管、およびアルカリ洗浄後のリンズ装置、鋼板を乾燥させるドライヤー装置、また洗浄液中の油分除去装置、鉄分除去装置等の付属装置は省略している。
【００３０】
洗浄される鋼板７にはＳｉ含有量２．６％（質量％）で板厚０．３５ｍｍを用いた。鋼板７は、まず第一にスプレー式洗浄装置１において、スプレー噴霧ノズル２より噴霧されるアルカリ洗浄液によって微細表面に至るまで表面が濡れるとともに比較的分厚く付着した油分は吹き飛ばされる。次に、スプレー式電解洗浄装置３のノズル４から洗浄液が噴射されるとともにノズル間に印加された電圧により表面に付着した油分が浮遊する。この時、あらかじめ微細な凹部まで洗浄液で濡れているので効果的に油分が遊離する。大部分の鉄粉は油分とともに洗浄されるが、スプレー噴霧等では剥離していない鉄粉は残存している。鋼板７はブラシ式洗浄装置５において、ブラシ６によって擦り洗浄され鉄粉が除去される。
【００３１】
なお、使用したスプレー電解の電極数は２、スプレーノズルの間隔は５ｍｍ、幅は１３００ｍｍであり、電極間距離は２００ｍｍで異極対向に設定した。加圧電圧は４０Ｖ、電流量は３０Ａで処理時間２秒で通板した結果、Ｌ値は８８であった。
【００３２】
洗浄後のアルカリ洗浄液はそれぞれの装置から回収配管８を通じてまず中間タンク９に集められる。中間タンク９で発生した泡は浮遊分離し、洗浄液の上側に浮遊する。中間タンク９は循環タンク１１と大口径配管１０で接続されており、泡を浮遊させた状態で循環タンク１１に送液される。循環タンク入り口には泡押さえ板１２が設置されており、泡は循環タンクに流れ込む洗浄液と押さえ板１２とに圧縮され減容する。循環タンク１１には液面近くに泡を排出する配管が設けられており、排出タンク１３に泡のみが排出される。効果的に泡とアルカリ洗浄液は分離され、泡は押さえ板１２によって減容できたため、極少量の消泡剤を使用しただけで長時間にわたり有効に鋼板を洗浄することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】Ｓｉを２％含有する鋼板を冷延した後、実験室にて洗浄を行った鋼板表面の電子顕微鏡写真。
【図２】本発明の実施冷を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：スプレー噴霧装置              ２：スプレー噴霧ノズル
３：スプレー式電解装置            ４：スプレー式電解装置のノズル
５：ブラシ式洗浄装置              ６：ブラシ
７：洗浄される鋼板（矢印は進行方向を示す）
８：洗浄液回収配管                ９：中間タンク
１０：中間タンクと循環タンクを結合し泡と洗浄液を分離した状態で移送する大口径          配管
１１：循環タンク                  １２：泡圧縮用押さえ板
１３：泡排出タンク
【図２】
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【図１】
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