(57)【要約】【課題】スケール（酸化被膜）の除去にかかる経時的な変化を連続的に確認することが非常に簡単にできる酸化被膜除去試験装置を提供する。【解決手段】金属の表面に酸化被膜を形成されたテストピース１の表面に酸液３を流通させて酸化被膜の除去能力を試験する酸化被膜除去試験装置１０であって、テストピース１の表面に酸液２を流通させると共にテストピース１の表面を目視可能な覗き窓１４を有する流通路１１〜１６等を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属の表面に酸化被膜を形成されたテストピースの表面に酸液を流通させて当該酸化被膜の除去能力を試験する酸化被膜除去試験装置であって、
前記テストピースの表面に前記酸液を流通させると共に当該テストピースの表面を目視可能な覗き窓を有する流通路を備えている
ことを特徴とする酸化被膜除去試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の酸化被膜除去試験装置において、
前記テストピースの表面に対して前記液を鉛直方向に沿って接触させるように前記流通路が鉛直方向に沿って設けられている
ことを特徴とする酸化被膜除去試験装置。
【請求項３】
請求項２に記載の酸化被膜除去試験装置において、
前記流通路に下方から上方へ向けて前処理液を流通させる前処理液送給手段と、
前記流通路に下方から上方へ向けて前記酸液を流通させる酸液送給手段と、
前記流通路に下方から上方へ向けて後処理液を流通させる後処理液送給手段と
を備えていることを特徴とする酸化被膜除去試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属の表面に酸化被膜を形成されたテストピースの表面に酸液を流通させて当該酸化被膜の除去能力を試験する酸化被膜除去試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属を空気雰囲気で高温に加熱すると、当該金属の表面が酸化して表面に酸化被膜（スケール）が生成してしまう。このため、空気雰囲気で熱間加工や熱処理等を施された鋼帯は、酸液を内部に蓄えた酸洗槽内を走行させることにより、スケールを除去する酸洗処理が行われている。この酸洗処理においては、鋼帯の材質や加熱温度等の各種条件によって、生成するスケールの種類や厚さ等が大きく異なるため、当該スケールを確実に除去できる条件を予め試験して求めておくようにしている。
【０００３】
このようなスケールを除去する条件を予め求める従来の試験装置としては、例えば、下記特許文献１等に記載されているように、酸液が満たされた酸洗槽内にテストピースを入れ、当該酸液をヒータで加熱保温すると共に、円板を回転させて当該酸液に液流を生じさせることにより、当該酸液と上記テストピースとの間に相対速度差を生じさせることにより、実機の場合と同様な酸洗状態で試験できるようにしたものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−０８１１７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記特許文献１等で提案されている従来の試験装置において、スケールの除去にかかる経時的な変化を連続的に確認するには、上記試験を各種時間毎に行った後、それらの各テストピースのスケールの状態をそれぞれ観察しなければならなかったため、非常に手間がかかっていた。
【０００６】
このようなことから、本発明は、スケール（酸化被膜）の除去にかかる経時的な変化を連続的に確認することが非常に簡単にできる酸化被膜除去試験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】
【０００７】
前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る酸化被膜除去試験装置は、金属の表面に酸化被膜を形成されたテストピースの表面に酸液を流通させて当該酸化被膜の除去能力を試験する酸化被膜除去試験装置であって、前記テストピースの表面に前記酸液を流通させると共に当該テストピースの表面を目視可能な覗き窓を有する流通路を備えていることを特徴とする。
【０００８】
第二番目の発明に係る酸化被膜除去試験装置は、第一番目の発明において、前記テストピースの表面に対して前記液を鉛直方向に沿って接触させるように前記流通路が鉛直方向に沿って設けられていることを特徴とする。
【０００９】
第三番目の発明に係る酸化被膜除去試験装置は、第二番目の発明において、前記流通路に下方から上方へ向けて前処理液を流通させる前処理液送給手段と、前記流通路に下方から上方へ向けて前記酸液を流通させる酸液送給手段と、前記流通路に下方から上方へ向けて後処理液を流通させる後処理液送給手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る酸化被膜除去試験装置によれば、流通路の覗き窓からテストピースの表面を目視することができるので、酸化被膜の除去にかかる経時的な変化を連続的に確認することが非常に簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る酸化被膜除去試験装置の主な実施形態の概略構成図である。
【図２】図１のII−II線断面矢線視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る酸化被膜除去試験装置の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明は図面に基づいて説明する実施形態のみに限定されるものではない。
【００１３】
［主な実施形態］
本発明に係る酸化被膜除去試験装置の主な実施形態を図１，２に基づいて説明する。
【００１４】
図１，２に示すように、鉛直方向に立設されたベースコラム１１の正面には、切欠溝１１ａが鉛直方向に沿って形成されている。このベースコラム１１の正面の上記切欠溝１１ａの上方寄りの水平方向中央部分には、ホルダ穴１１ｂが形成されている。このホルダ穴１１ｂ内には、テストピース１を保持するホルダ１２が着脱可能に配設されている。
【００１５】
前記ベースコラム１１の前記切欠溝１１ａには、取付板１３が着脱可能に取り付けられている。この取付板１３の前記ベースコラム１１との対面側の水平方向中央部分には、流路溝１３ａが鉛直方向に沿って形成されている。この取付板１３の正面の上方寄りの水平方向中央部分には、前記流路溝１３ａと連通する覗き穴１３ｂが前記ベースコラム１１の前記ホルダ穴１１ｂと対向するようにして形成されている。
【００１６】
前記取付板１３の前記覗き穴１３ｂ内には、透明なガラス板からなる覗き窓１４が当該覗き穴１３ｂと前記流路溝１３ａとを仕切るようにして配設されている。上記取付板１３の上記覗き穴１３ｂには、当該覗き穴１３ｂに上記覗き窓１４を固定する枠型の押さえフレーム１５が着脱可能に取り付けられている。前記覗き窓１４の正面には、移動ステージ２５ａに支承されたマイクロスコープ等の記録手段である撮影装置２５が前記取付板１３の前記流路溝１３ａと対向するようにして配設されている。
【００１７】
前記ベースコラム１１の前記ホルダ穴１１ｂと背面との間には、前記ホルダ１２を前記取付板１３へ押え付ける押さえボルト１６が螺合している。前記ベースコラム１１の下方寄りの水平方向中央部分には、前記取付板１３の前記流路溝１３ａの下端側と当該ベースコラム１１の背面との間を連通する連通穴１１ｃが形成されている。前記ベースコラム１１の上方寄りの水平方向中央部分には、前記取付板１３の前記流路溝１３ａの上端側と当該ベースコラム１１の背面との間を連通する連通穴１１ｄが形成されている。前記ベースコラム１１の上端面と前記連通穴１１ｄとの間には、当該間を連通する逃がし穴１１ｅが形成されている。
【００１８】
前記ベースコラム１１の前記連通穴１１ｃには、防護パン１７の内側に配設された複数（本実施形態では３つ）の貯液槽１８Ａ〜１８Ｃの下方がマグネットポンプ２１Ａ〜２１Ｃ及びボールバルブ２２Ａ〜２２Ｃを有する供給ラインを介してそれぞれ連結されている。前記ベースコラム１１の前記連通穴１１ｄは、ボールバルブ２３Ａ〜２３Ｃ及びストレーナ１９Ａ〜１９Ｃを有する回収ラインを介して前記貯液槽１８Ａ〜１８Ｃの上方にそれぞれ連絡している。前記供給ラインの前記ボールバルブ２２Ａ〜２２Ｃの下流側口近傍と前記回収ラインの前記ボールバルブ２３Ａ〜２３Ｃの上流側口近傍との間は、ボールバルブ２４Ａ〜２４Ｃを有する各バイパスラインを介してそれぞれ連結されている。上記貯液槽１８Ａ〜１８Ｃには、当該貯液槽１８Ａ〜１８Ｃの内部を所定の温度に加熱保温するヒータ２０Ａ〜２０Ｃがそれぞれ設けられている。
【００１９】
また、前記取付板１３の前記流路溝１３ａは、前記ベースコラム１１の前記連通穴１１ｃとの連通部分と、前記ホルダ１２に保持された前記テストピース１の下端との間の長さＣが、以下の式（１），（２）の関係を満たす大きさとなっている。
【００２０】
Ｃ＞５ｄｅ      （１）
ｄｅ＝４Ｓ／Ｌ    （２）
ただし、ｄｅは前記流路溝１３ａの水力直径（前記流路溝１３ａの断面の相当直径）、Ｓは前記流路溝１３ａの流れ方向と直角な方向の断面積、Ｌは前記流路溝１３ａの濡れ縁長さ（流体が前記流路溝１３ａで流れ方向に接する長さ）である。
【００２１】
なお、本実施形態においては、前記ベースコラム１１、前記ホルダ１２、前記取付板１３、前記覗き窓１４、前記押さえフレーム１５、前記押さえボルト１６等により、流通路を構成し、前記貯液槽１８Ａ、前記ストレーナ１９Ａ、前記ヒータ２０Ａ、前記マグネットポンプ２１Ａ、前記ボールバルブ２２Ａ〜２４Ａ等により、前処理液送給手段を構成し、前記貯液槽１８Ｂ、前記ストレーナ１９Ｂ、前記ヒータ２０Ｂ、前記マグネットポンプ２１Ｂ、前記ボールバルブ２２Ｂ〜２４Ｂ等により、酸液送給手段を構成し、前記貯液槽１８Ｃ、前記ストレーナ１９Ｃ、前記ヒータ２０Ｃ、前記マグネットポンプ２１Ｃ、前記ボールバルブ２２Ｃ〜２４Ｃ等により、後処理液送給手段を構成している。
【００２２】
このような本実施形態に係る酸化被膜除去試験装置１０を使用した酸化被膜除去試験方法の一例を次に説明する。
【００２３】
まず、テストピース１を前記ホルダ１２に取り付けた後、前記取付板１３を前記ベースコラム１１の前記切欠溝１１ａ内に取り付けてから、前記押さえボルト１６を調整して前記ホルダ１２を前記取付板１３に向けて押し付けることにより、前記テストピース１を当該ホルダ１２と当該取付板１３との間で確実に挟持する。
【００２４】
続いて、前記覗き窓１４を前記取付板１３の前記覗き穴１３ｂ内に嵌め込んだ後、当該取付板１３の当該覗き穴１３ｂに前記押さえフレーム１５を嵌め込んで、当該覗き窓１４を当該取付板１３の当該覗き穴１３ｂに固定する。
【００２５】
次に、前記貯液槽１８Ａに前処理液である温調水２を入れると共に、前記貯液槽１８Ｂに塩酸水溶液や硫酸水溶液等の規定濃度の酸液３を入れ、さらに、前記貯液槽１８Ｃに後処理液である規定組成のリンス液４を入れた後、前記ヒータ２０Ａ〜２０Ｃを作動させることにより、上記液１〜３をそれぞれ規定の温度に加熱したら、前記マグネットポンプ２１Ａを作動すると共に前記ボールバルブ２２Ａ，２３Ａを開放する一方、前記ボールバルブ２４Ａを閉鎖すると、上記温調水２が前記ベースコラム１１の前記連通穴１１ｃを介して前記取付板１３の前記流路溝１３ａ内を下方から上方へ向って流通して前記テストピース１等を規定の温度に予熱した後、前記連通穴１１ｄを介して前記貯液槽１８Ａに回収されて再び利用される。
【００２６】
このようにして前記テストピース１等が規定の温度に予熱されたら、前記ボールバルブ２２Ａを閉鎖すると共に前記マグネットポンプ２１Ａの作動を停止する一方、前記ボールバルブ２４Ａを開放することにより、前記取付板１３の前記流路溝１３ａ内の前記温調水２を前記貯液槽１８Ａ内に回収した後、前記ボールバルブ２３Ａ，２４Ａを閉鎖する。
【００２７】
続いて、前記撮影装置２５を作動して撮影を開始し、前記マグネットポンプ２１Ｂを作動すると共に前記ボールバルブ２２Ｂ，２３Ｂを開放する一方、前記ボールバルブ２４Ｂを閉鎖すると、上記酸液３が前記ベースコラム１１の前記連通穴１１ｃを介して前記取付板１３の前記流路溝１３ａ内を下方から上方へ向かって流通して前記テストピース１の表面に接触し、当該テストピース１の表面を酸洗処理した後、前記連通穴１１ｄを介して前記貯液槽１８Ｂに回収されて再び利用される。
【００２８】
これにより、前記テストピース１の表面は、前記酸液３で酸洗されている状態を前記撮影装置２５により前記取付板１３の前記覗き穴１３ｂから前記覗き窓１４を通じて撮影され、酸化被膜（スケール）の除去にかかる経時的な変化を連続的に記録することができる。
【００２９】
このようにして前記テストピース１の表面を規定時間酸洗処理したら、前記ボールバルブ２２Ｂを閉鎖すると共に前記マグネットポンプ２１Ｂの作動を停止する一方、前記ボールバルブ２４Ｂを開放することにより、前記取付板１３の前記流路溝１３ａ内の前記酸液３を前記貯液槽１８Ｂに回収した後、前記ボールバルブ２３Ｂ，２４Ｂを閉鎖する。
【００３０】
続いて、前記マグネットポンプ２１Ｃを作動すると共に前記ボールバルブ２２Ｃ，２３Ｃを開放する一方、前記ボールバルブ２４Ｃを閉鎖すると、上記リンス液４が前記ベースコラム１１の前記連通穴１１ｃを介して前記取付板１３の前記流路溝１３ａ内を下方から上方へ向かって流通して前記テストピース１の表面をリンス処理（後処理）した後、前記連通穴１１ｄを介して前記貯液槽１８Ｃに回収されて再び利用される。
【００３１】
このようにして前記テストピース１の表面のリンス処理を規定時間行ったら、前記撮影装置２５の作動を停止して撮影を終え、前記ボールバルブ２２Ｃを閉鎖すると共に前記マグネットポンプ２１Ｃの作動を停止する一方、前記ボールバルブ２４Ｃを開放することにより、前記取付板１３の前記流路溝１３ａ内の前記リンス液４を前記貯液槽１８Ｃに回収した後、前記ボールバルブ２３Ｃ，２４Ｃを閉鎖する。
【００３２】
そして、前記押さえフレーム１５を前記取付板１３から取り外して前記覗き窓１４を当該取付板１３の前記覗き穴１３ｂから取り外すと共に、前記押さえボルト１６を調整して前記ホルダ１２を当該取付板１３から引き離した後、当該取付板１３を前記ベースコラム１１から取り外して、上記ホルダ１２から前記テストピース１を取り外すことにより、酸化被膜除去試験を終了する。
【００３３】
したがって、本実施形態に係る酸化被膜除去試験装置１０によれば、以下のような効果を得ることができる。
【００３４】
（１）テストピース１の表面を目視可能な覗き窓１４を設けたので、スケールの除去にかかる経時的な変化を連続的に確認することが非常に簡単にできる。
【００３５】
（２）取付板１３の流路溝１３ａを鉛直方向に沿って設けて、テストピース１の表面に対して前記液２〜４を鉛直方向に沿って下方から上方へ向けて接触させるように流通させるようにしたので、当該流路溝１３ａ内に気泡が発生しても、当該気泡をベースコラム１１の逃がし穴１１ｅから外部へ容易に抜き出すことができ、試験精度の向上を図ることができる。
【００３６】
（３）取付板１３の流路溝１３ａの前記長さＣが前記式（１），（２）の関係を満たす大きさとなっているので、当該流路溝１３ａ内を流通する前記液２〜４の境界層を十分に発達させることができ、試験精度の向上を図ることができる。
【００３７】
（４）温調水２を流通させてテストピース１等を規定の温度に予熱してから酸液３を流通させることができるので、試験精度の向上を図ることができる。
【００３８】
（５）酸液３を流通させた後に引き続いてリンス液４を流通させることができるので、実際の酸洗設備と同様な条件で酸洗処理を行うことができ、試験結果をより実際に近似させることができる。
【００３９】
なお、少なくとも前記酸液３と接触する部分（覗き窓１４を除く）は、ポリプロピレンやフッ素樹脂等のような耐酸性を有する材料で構成又はコーティングしておくとよい。
【００４０】
［他の実施形態］
なお、前述した実施形態においては、温調水２、酸液３、リンス液４を流通させてスケールの除去試験を行うようにしたが、本発明はこれに限らず、他の実施形態として、例えば、取付板１３の流路溝１３ａに複数種の酸液を順次流通させることができるように、前記酸液送給手段を複数設けることや、温調水２に代えてその他の各種の前処理液を取付板１３の流路溝１３ａに流通させることにより、テストピース１等の予熱と併せて当該テストピース１に各種の前処理を施すことや、さらに、リンス液４に代えてその他の各種の後処理液を取付板１３の流路溝１３ａに流通させることにより、テストピース１のリンス処理と併せて当該テストピース１に各種の後処理を施すことも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明に係る酸化被膜除去試験装置は、酸化被膜の除去にかかる経時的な変化を連続的に確認することが非常に簡単にできることから、産業上、極めて有益に利用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  テストピース
２  温調水
３  酸液
４  リンス液
１０  酸化被膜除去試験装置
１１  ベースコラム
１１ａ  切欠溝
１１ｂ  ホルダ穴
１１ｃ，１１ｄ  連通穴
１１ｅ  逃がし穴
１２  ホルダ
１３  取付板
１３ａ  流路溝
１３ｂ  覗き穴
１４  覗き窓
１５  押さえフレーム
１６  押さえボルト
１７  防護パン
１８Ａ〜１８Ｃ  貯液槽
１９Ａ〜１９Ｃ  ストレーナ
２０Ａ〜２０Ｃ  ヒータ
２１Ａ〜２１Ｃ  マグネットポンプ
２２Ａ〜２２Ｃ，２３Ａ〜２３Ｃ，２４Ａ〜２４Ｃ  ボールバルブ
２５  撮影装置
２５ａ  移動ステージ
【図１】
2011231372.tif 000003
【図２】
2011231372.tif 000004