(57)【要約】【課題】熱間圧延工場の加熱炉のスキッドパイプの腐食や閉塞を確実かつ安価に防止するのに有効なスキッドパイプ冷却水の水質管理方法を提案する。【解決手段】熱間圧延工場から排出され、排水処理が施された直接系排水に、熱間圧延工場から排出された間接系排水を混合した混合排水を循環して加熱炉のスキッドパイプの冷却水に使用するときの水質管理方法であって、上記直接系排水の排水処理工程の上流側で直接系排水に消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を注入して、上記冷却水のスキッドパイプ入側温度Ｔ１およびスキッドパイプ出側温度Ｔ２におけるランゲリア指数ＬＩを−１〜０の範囲に制御することを特徴とするスキッドパイプ冷却水の水質管理方法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延工場から排出され、排水処理が施された直接系排水に、熱間圧延工場から排出された間接系排水を混合した混合排水を循環して加熱炉のスキッドパイプの冷却水に使用するときの水質管理方法であって、
上記直接系排水の排水処理工程の上流側で直接系排水に消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を注入して、上記冷却水のスキッドパイプ入側温度Ｔ１およびスキッドパイプ出側温度Ｔ２におけるランゲリア指数ＬＩを−１〜０の範囲に制御することを特徴とするスキッドパイプ冷却水の水質管理方法。
【請求項２】
上記消石灰の注入を、直接系排水の排水処理工程の沈殿池より上流で行うことを特徴とする請求項１に記載のスキッドパイプ冷却水の水質管理方法。
【請求項３】
上記冷却水のスキッドパイプ入側温度Ｔ１およびスキッドパイプ出側温度Ｔ２の温度差ΔＴとしたとき、スキッドパイプ入側の冷却水のランゲリア指数ＬＩを（−１＋０．０１６ΔＴ）〜０の範囲に制御することを特徴とする請求項１または２に記載のスキッドパイプ冷却水の水質管理方法。
【請求項４】
上記冷却水のスキッドパイプ入側温度Ｔ１およびスキッドパイプ出側温度Ｔ２の温度差ΔＴとしたとき、スキッドパイプ出側の冷却水のランゲリア指数ＬＩを−１〜−０．０１６ΔＴの範囲に制御することを特徴とする請求項１または２に記載のスキッドパイプ冷却水の水質管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱間圧延に供する鋼素材（鋼片）を加熱する加熱炉のスキッドパイプ冷却水の水質管理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄鋼製造プロセスにおける熱間圧延工程は、連続鋳造あるいは造塊−分塊圧延で製造されたスラブ等の鋼素材（鋼片）を連続式加熱炉に装入して、数百〜千数百℃の所定の温度に再加熱した後、抽出し、高温状態のままで一対または複数対の回転するロールで挟圧して薄く、または、所定の形状に圧延する工程である。
【０００３】
上記連続式加熱炉には、大別して、炉内全部の鋼片をプッシャで装入側から押し込むことにより装入し、抽出するプッシャ式と、炉床が移動炉床と固定炉床に分かれ、移動炉床が上昇→前進→下降→後退という矩形運動を繰り返して鋼片を搬送するウォーキングビーム式とがあり、近年では、すり傷の発生がなく、温度むら（スキッドマーク）が小さく、かつ、生産性にも優れる後者が主流となっている。
【０００４】
ところで、上記加熱炉では、鋼片は、スキッド上に載置されて、通常、１１００℃以上、場合によっては１３００℃以上に加熱される。上記スキッドは、鋼片と直接接触する耐熱製のスキッドボタンまたはスキッドレールが鋼製スキッドパイプ上に設置された構造となっており、炉内の高温雰囲気からスキッドボタン等やスキッドパイプを保護するとともに、重量物である鋼片の荷重に抗し得る強度を確保するため、スキッドパイプの外周を耐火断熱材で覆うとともに、スキッドパイプ内に冷却水を流して冷却している。
【０００５】
しかし、スキッドパイプ内に冷却水を流して冷却すると、冷却水中の溶存酸素と鋼製スキッドパイプ内面との間で酸化反応等が起こり、経時的に腐食が進行するという問題がある。特に、冷却水を排水処理し、繰り返して使用する開放循環系の場合、大気中の酸素が冷却水に吸収されるため、前述した酸化反応とそれに伴う腐食は一層促進される。また、循環式冷却水の場合、水分の蒸発に伴って、冷却水中の塩素イオンや硫酸イオンなどが濃縮されるので、より腐食が助長されることになる。
【０００６】
上記の腐食が進行すると、スキッドパイプに穴あきが生じて水漏れを起こし、著しいエネルギーロスを引き起こしたり、生産性を低下したりする。また、腐食によって生じた錆（錆瘤）によって、熱伝導率の低下を招いたり、スキッドパイプの内径が縮小して冷却水量が低下して冷却能の低下を引き起こしたりし、最悪の場合には、スキッドパイプの閉塞を引き起こしたりする。その結果、スキッドや炉内レンガ等の劣化を促進するので、設備上のダメージは極めて大きい。
【０００７】
上記問題点に対して、従来から幾つかの対応策が提案されている。例えば、スキッドパイプに高耐食性の材料を使用したり、スキッドパイプの内面にライニングを施したりする方法や、冷却水に有機リン酸系や塩素系の薬剤（防食剤）を注入して冷却水の水質を改善する方法、磁力を印加してスケール生成を抑制する方法（例えば、特許文献１参照）等が知られている。しかし、高耐食性材料を使用したり、ライニングを施したりする方法は、材料コストが高く、また、ライニングの場合、熱による劣化が大きく、効果が長続きしない。また、薬剤（防食剤）を注入する方法は、薬剤コストが高いことや、薬剤成分を連続して測定できないことが多いため、適正濃度に安定して管理することが難しい。また、磁力を印加する方法は、それだけでは十分な効果が得られない、という問題がある。
【０００８】
また、冷却水中のカルシウム硬度やｐＨが高い場合、冷却時に熱交換によって冷却水の温度が上昇すると、冷却水中の炭酸イオンとカルシウムイオンが飽和して、炭酸カルシウムとして配管内面に析出することが知られている。この炭酸カルシウムの析出は、適正範囲内であれば防食被膜を形成し、腐食を防止する効果があるが、過剰に析出し、堆積すると、腐食生成物と同様、伝熱障害を引き起こしたり、配管を閉塞したりするという問題を引き起こす。
【０００９】
そこで、上記のような、冷却水の水質に起因して配管の腐食や閉塞が起きるという問題に対しは、冷却水の腐食性や炭酸カルシウム析出性を表わす指標である「ランゲリア指数」を用いて、水質管理を行う方法が提案されている。ここで、上記ランゲリア指数ＬＩは、水の実際のｐＨ値と理論的ｐＨ値（ｐＨｓ：水中の炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にある時のｐＨ値）との差のことで、ＬＩが正の値で絶対値が大きいほど炭酸カルシウムが析出して防食されやすく、一方、ＬＩが負の値で絶対値が大きいほど腐食傾向が強く、ゼロであれば平衡状態にあることを意味しており、水のｐＨ、カルシウムイオン濃度、総アルカリ度（Ｍアルカリ度ともいう）および溶解性物質量（補正値計算に使う）から、下記（１）式によって求められる。
ランゲリア指数（ＬＩ）ａｔ２５℃＝ｐＨ−ｐＨｓ＝ｐＨ−８．３１３＋ｌｏｇ〔Ｃａ２＋〕＋ｌｏｇ〔Ａ〕−Ｓ    ・・・（１）
ここで、ｐＨ：水の実際のｐＨ値
ｐＨｓ：平衡状態にあるときのｐＨ値
ｌｏｇ〔Ｃａ２＋〕：カルシウムイオン濃度の対数
ｌｏｇ〔Ａ］；総アルカリ度（Ｍアルカリ度）の対数
Ｓ：補正値
【００１０】
上記ランゲリア指数を用いて、スキッドパイプに流す冷却水の水質管理を行う方法としては、例えば、特許文献２には、加熱炉のスキッドパイプ内の冷却水の温度を測定して、該温度測定結果に基づいて前記冷却水のＭアルカリ度とｐＨを演算し、該Ｍアルカリ度と該ｐＨの演算結果を用いてスキッドパイプ内のランゲリア指数を演算し、該ランゲリア指数の演算結果に基づいてアルカリ剤投入量を決定する加熱炉のスキッドパイプ冷却方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−０６６９７８号公報
【特許文献２】特開２００９−０７４１１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところで、上記スキッドパイプの冷却水には、熱延工場内で使用された排水を排水処理した水を循環して使用するのが一般的である（以降、上記のように排水処理して循環使用する水を「循環水」ともいう）。熱延工場から排出される排水は、上記した加熱炉のスキッドパイプや熱交換器の冷却水のように、製品や熱源等と直接接触しない（汚染されることが殆どない）間接系排水と、デスケーラや圧延機の冷却、鋼板の冷却等に用いられる水のように、製品等と直接接触し、スケール（酸化鉄）や油等で汚染される直接系排水とに分けられ、両排水は、別々の設備で排水処理されたり、冷却されたりして、別々に循環使用されるのが一般的である。この場合、直接系排水の排水処理には、スケールや汚染物質を除去するため、凝集剤等の薬剤注入や沈殿処理等、重度の処理が施されるのに対して、間接系排水の排水処理は、行わないか、部分処理で済ませることが多い。なお、間接系排水の排水処理では、腐食防止の為に防食剤を注入することがある。
【００１３】
しかし、排水処理系や給水系の数が多くなると、設備費が高くなる他、運用による水のロスや、ランニングコストが増加する。そのため、熱延工場から排出された直接系排水に汚濁物質等を除去する排水処理を施した後、この処理済み直接系排水に、同じく熱間圧延工場から排出された間接系排水を排水処理することなくそのまま混合して、冷却した混合排水を、直接系給水（製品等と直接接触）および間接系給水（製品等と非接触）として循環使用する場合もある。しかし、上記混合排水を給水として使用する場合、設備費等を低く抑えられる反面、例えば、スキッドパイプの冷却水のような間接系給水中には、直接系排水に由来した汚濁物質が含まれ、これがパイプの腐食や閉塞を促進するおそれがあるという問題がある。また、上記汚濁物質を除去するために、直接系排水の排水処理工程で薬剤を投入すると、薬剤の成分によっては、鉄鋼製品に悪影響を及ぼすおそれが生じる。また、直接系排水と間接系排水を分離して排水処理するように設備改造することは、多大な設備投資が必要とされ、現実的ではない。
【００１４】
この点から特許文献２に開示の技術を見ると、上記技術では、スキッドパイプから排出された冷却水を単独で排水処理しており、直接系排水および間接系排水を混合して冷却水に循環して使用する場合にはそのまま適用することはできない。
また、特許文献２の実施例では、アルカリ剤として水酸化ナトリウムＮａＯＨを用いているが、ＮａＯＨは高価であり、排水処理コストの面で問題がある。また、ＮａＯＨは、ｐＨの調整には有効であっても、ランゲリア指数ＬＩを算出する前述した（１）式の主要要素であるカルシウムイオン濃度（Ｃａ硬度）の調整には有効ではない。さらに、加熱炉の冷却水は、加熱炉を通過する際、加熱炉の熱を受けて温度が上昇する為、入側と出側では温度差を生じるが、（１）式の計算式は２５℃のものであり、温度によってランゲリア指数は変化するため、冷却水の温度をスキッドパイプ内の１点でしか測定していない特許文献２の技術を適用しても、十分な効果が得られないという問題もある。
【００１５】
本発明は、従来技術における上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱間圧延工場から排出され、排水処理が施された直接系排水に、同じく熱間圧延工場から排出された間接系排水を混合した排水処理済みの混合排水（以降、単に「混合排水」という）を循環して加熱炉のスキッドパイプの冷却水に使用する場合において、スキッドパイプの腐食や閉塞を確実かつ安価に防止するのに有効なスキッドパイプ冷却水の水質管理方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討を重ねた。その結果、排水処理を施した直接系排水に、間接系排水を混合した混合排水をスキッドパイプの冷却水に循環使用する場合において、スキッドパイプの腐食や、錆瘤等の腐食生成物およびＣａ系析出物等による配管詰まりを防止するためには、直接系排水の排水処理工程における沈殿池よりも上流側で、直接系排水に消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を注入し、冷却水のスキッドパイプ入側温度および出側温度のいずれの温度においても、ランゲリア指数ＬＩが−１〜０の範囲となるよう制御することが有効であることを見出し、本発明を開発するに至った。
【００１７】
すなわち、本発明は、熱間圧延工場から排出され、排水処理が施された直接系排水に、熱間圧延工場から排出された間接系排水を混合した混合排水を循環して加熱炉のスキッドパイプの冷却水に使用するときの水質管理方法であって、上記直接系排水の排水処理工程の上流側で直接系排水に消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を注入して、上記冷却水のスキッドパイプ入側温度Ｔ１およびスキッドパイプ出側温度Ｔ２におけるランゲリア指数ＬＩを−１〜０の範囲に制御することを特徴とするスキッドパイプ冷却水の水質管理方法を提案する。
【００１８】
本発明のスキッドパイプ冷却水の水質管理方法は、上記消石灰の注入を、直接系排水の排水処理工程の沈殿池より上流で行うことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のスキッドパイプ冷却水の水質管理方法は、上記冷却水のスキッドパイプ入側温度Ｔ１およびスキッドパイプ出側温度Ｔ２の温度差ΔＴとしたとき、スキッドパイプ入側の冷却水のランゲリア指数ＬＩを（−１＋０．０１６ΔＴ）〜０の範囲に制御することを特徴とする。
【００２０】
また、本発明のスキッドパイプ冷却水の水質管理方法は、上記冷却水のスキッドパイプ入側温度Ｔ１およびスキッドパイプ出側温度Ｔ２の温度差ΔＴとしたとき、スキッドパイプ出側の冷却水のランゲリア指数ＬＩを−１〜−０．０１６ΔＴの範囲に制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、熱間圧延工場から排出され、排水処理が施された直接系排水に、同じく熱間圧延工場から排出された間接系排水を混合した混合排水をスキッドパイプの冷却水に循環して使用する際、直接系排水の排水処理工程の上流側で、安価でかつ製品に対して無害な消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を注入することで、スキッドパイプ冷却水のランゲリア指数ＬＩを適正範囲に安定して制御することができるので、特別な設備投資を必要とすることなく、簡便かつ安価にスキッドパイプの腐食や閉塞を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】排水処理を施した直接系排水に、間接系排水を混合した混合排水を、循環してスキッドパイプの冷却水に用いる場合の循環水のフローを説明する図である。
【図２】消石灰注入後の水溶液のｐＨの経時変化を示すグラフである。
【図３】ランゲリア指数ＬＩが鋼の腐食に及ぼす影響を示すグラフである。
【図４】図１に示した循環水のフロー図に、本発明の水質管理方法を適用した例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、熱間圧延工場において排出され、排水処理が施された直接系排水に、同じく熱間圧延工場から排出された間接系排水を混合した混合排水を、循環してスキッドパイプの冷却水に使用する場合の循環水のフローを説明したものである。図１において、直接系給水１ａは、高架水槽２から熱間圧延機等の圧延設備３に供給され、圧延機の冷却水やホットランテーブルの冷却水、コイラーの冷却水等として使用された後、直接系排水１ａ´となり、汚濁物質を除去する直接系排水処理設備４に送られる。上記排水処理設備４では、上記直接系排水１ａ´に混和池４ａで凝集剤や薬剤等を注入し、撹拌・混合した後、凝集池４ｂで汚濁物質を凝集し、さらに、沈殿池４ｃで汚濁物質を沈殿・除去して清浄化し、接合井４ｄに送る。
【００２４】
なお、上記凝集剤としては、ポリ塩化アルミニウム（Ａｌ２（ＯＨ）ｎＣｌ６−ｎ］ｍ：ＰＡＣ）や硫酸アルミニウム（Ａｌ２（ＳＯ４）３・１６Ｈ２Ｏ：硫酸バンド）が一般に用いられているが、上記排水処理工程においてもそれらを好適に用いることができる。また、混和池４ａで添加する薬剤としては、高分子凝集剤があるが、製品に及ぼす影響を確認した上で、使用の可否を判断するのが好ましい。
【００２５】
一方、間接系給水１ｂは、高架水槽２から熱間圧延工場内の加熱炉５に供給され、スキッドパイプ６の冷却水として使用された後、排出され、間接系排水１ｂ´となる。この間接系排水１ｂ´は、汚染されていないため、そのまま、接合井４ｄに送られ、前述した清浄化後の直接系排水１ａ´と混合される。なお、間接系排水１ｂ´の量は、直接系排水１ａ´の量と比較して少なく、また、循環使用されることによって、直接系配水１ａ´と同様の特性を示すようになる。
【００２６】
次いで、上記排水処理後の直接系排水１ａ´に、間接系排水１ｂ´を混合した混合排水１´は、冷却塔７に送られ、３０℃前後の温度まで冷却された後、貯水池８に送られ、その後、揚水ポンプ９で高架水槽２に揚水され、再度、給水１として熱間圧延工場に供給される。
【００２７】
ところで、加熱炉のスキッドパイプの冷却に用いる冷却水は、前述した（１）式で定義されるランゲリア指数ＬＩを適正範囲に制御することが重要となる。
上記ランゲリア指数ＬＩ計算法については、種々提案されているが、本発明では、水の実際のｐＨ値、水温、蒸発残留物の濃度、カルシウム硬度および総アルカリ度から、下記（２）式で簡便に求めることができるノーデル法を採用する。
ランゲリア指数ＬＩ＝ｐＨ−ｐＨｓ＝ｐＨ−（ｐＨｓ＝９．３＋（Ａ値＋Ｂ値）−（Ｃ値＋Ｄ値））    ・・・（２）
ただし、ｐＨ：水の実際のｐＨ値
ｐＨｓ：理論的ｐＨ値
Ａ値：蒸発残留物の濃度により定まる値
Ｂ値：水温により定まる値
Ｃ値：カルシウム硬度により定まる値
Ｄ値：総アルカリ度（Ｍアルカリ度）により定まる値
であり、上記Ａ値〜Ｄ値は、表１から求めることができる。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
上記（２）式から、冷却水のランゲリア指数ＬＩを求めるには、冷却水の実際のｐＨ値、蒸発残留物の濃度、温度、カルシウム硬度および総アルカリ度（Ｍアルカリ度）を測定すればよいことがわかる。しかし、本発明では、以下に説明する理由から、主に冷却水の温度、ｐＨおよびカルシウム硬度を測定する。
【００３０】
まず、（２）式中の蒸発残留物の濃度により定まるＡ値は、表１からわかるように、ランゲリア指数ＬＩに及ぼす影響は小さい。そこで、制御対象とする循環水系の蒸発残留物の濃度を予め求めておくことにより、Ａ値は定数化することができる。
【００３１】
次に、（２）式中の総アルカリ度（Ｍアルカリ度）により定まるＤ値は、発明者らの知見によれば、循環水の系列によって変わるものの、カルシウム硬度により定まるＣ値との間で良い相関があることがわかっている。そこで、制御対象とする循環水系のＣ値とＤ値の関係式を予め求めておけば、Ｃ値からＤ値を推定することができる。
【００３２】
したがって、スキッドパイプ冷却水の上記（２）式で定義されるランゲリア指数ＬＩは、蒸発残留物の濃度およびＣ値とＤ値の関係式を予め求めておけば、冷却水の温度、ｐＨ値およびカルシウム硬度を測定することで求めることができる。
【００３３】
次に、スキッドパイプ冷却水のランゲリア指数ＬＩを制御する本発明の水質管理方法について説明する。前述したように、冷却水のランゲリア指数ＬＩは、冷却水のｐＨ値、温度およびカルシウム硬度から求めることができる、言い換えれば、冷却水のランゲリア指数ＬＩは、冷却水のｐＨ値、温度およびカルシウム硬度で制御することができる。しかし、冷却水の温度（特に出側温度）は、加熱炉の操業状況によって変化するので、排水処理工程で調整することは不可能である。
【００３４】
また、冷却水のｐＨ値をランゲリア指数ＬＩの制御に用いることは、下記の理由から好ましくない。
図２は、ｐＨ：８．０の間接系排水に消石灰Ｃａ（Ｈ）２を添加してｐＨ値が異なる５種類の水溶液を作製し、マグネットスターラーで０．２ｍ／ｓで撹拌しつつ、該水溶液のｐＨの経時変化を測定した結果を示したものである。この図から、Ｃａ（Ｈ）２を添加してｐＨを変化させても、ほぼ４日後には、元のｐＨ（８．０）に戻っていることがわかる。これは、空気中のＣＯ２を吸収して中和されたためと考えられる。この結果から、ｐＨを調整してランゲリア指数ＬＩを制御する方法は、開放系で循環使用するスキッドパイプの冷却水に適用するには、ＬＩ制御効果および安定性の面で好ましくない。
そこで、本発明は、スキッドパイプ冷却水のランゲリア指数ＬＩの制御を、主にカルシウム硬度を調整することにより行うこととした。
【００３５】
上記スキッドパイプ冷却水のカルシウム硬度の調整は、図１に示したフロー図の直接系排水処理設備４の上流側、具体的には、沈殿池４ｃよりも上流の凝集池４ｂおよび／または混和池４ａで、Ｃａ含有物質を添加することにより行うのが好ましい。
ここで、上記Ｃａ含有物質としては、本発明では消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を用いる。その理由は、カルシウム硬度の調整に用いることができるＣａ含有物質としては、消石灰Ｃａ（ＯＨ）２の他に、生石灰ＣａＯや炭酸カルシウムＣａＣＯ３等があるが、消石灰Ｃａ（ＯＨ）２であれば、製品と接触しても無害であることや、入手容易性、保管時の安全性および原料コストの面から消石灰Ｃａ（ＯＨ）２が最も好適であるからである。
【００３６】
また、消石灰Ｃａ（ＯＨ）２の注入を直接系排水の排水処理設備４の上流側で行う理由は、直接系排水の排水処理設備４の混和池４ａには、通常、凝集剤を混ぜるための撹拌設備が備えられているので、既存設備をそのまま活用できること、また、消石灰に含まれる不溶性物質は、混和池４ａ以降に設置されている凝集池４ｂや沈殿池４ｃで除去することができるので、不純物が多い低品質（安価）の消石灰でも使用できるからである。
【００３７】
次に、スキッドパイプ冷却水のランゲリア指数ＬＩの制御範囲について説明する。
図３は、表２に示した、製鉄所内の異なる環水系から採取したＡ〜Ｆ６種類の循環水と、上記循環水Ｃに消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を添加してランゲリア指数を調整したＧ〜Ｉの３種類の循環水（合計９種類）を試験液に用いて、鋼板の腐食速度を測定した実験結果を示したものである。上記実験では、表２に示したＡ〜Ｉの循環水をビーカーに入れて５０℃の温度に保持し、冷延鋼板ＳＰＣＣを７日間浸漬し、試験前後の質量差から、腐食速度を求めた。なお、上記試験液は、補給したり、排水したりして、実機の水バランスと同様になるように管理した。また、試験期間中、マグネットスターラーで０．２ｍ／ｓで撹拌した。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
表２および図３から、消石灰の注入によりランゲリア指数ＬＩを−１以上に制御することによって、スキッドパイプの腐食を大幅に低減できることがわかる。ただし、０を超えると、炭酸カルシウムがスキッドパイプ内面に析出し、スキッドパイプが閉塞するおそれがある。そこで、本発明では、加熱炉のスキッドパイプの冷却水のランゲリア指数ＬＩを−１〜０の範囲に制御することとした。より好ましいランゲリア指数ＬＩは−０．５〜０の範囲である。
【００４０】
ただし、（２）式中のＢ値は、前述したように水温により変化する値であるため、ランゲリア指数ＬＩも温度によって変化する。したがって、スキッドパイプの腐食と閉塞を確実に防止するためには、スキッドパイプ内を流れるときの冷却水のすべての温度、すなわち、冷却水のスキッドパイプ入側温度Ｔ１および出側温度Ｔ２としたとき、Ｔ１およびＴ２のいずれの温度においても、ランゲリア指数ＬＩが−１〜０の範囲内となるように制御することが必要となる。したがって、本発明では、冷却水の温度を、スキッドパイプ入側および出側の２ヶ所で測定することが必要となる。
【００４１】
ただし、スキッドパイプ入側温度Ｔ１および出側温度Ｔ２との差ΔＴに大きな変動がない場合には、スキッドパイプ入側および出側のいずれかの温度測定を省略することができる。例えば、スキッドパイプ入側温度Ｔ１の測定のみで、スキッドパイプ内を流れる冷却水のすべての温度でのランゲリア指数ＬＩを−１〜０の範囲に制御する場合には、スキッドパイプ内を通過する際の昇温ΔＴを考慮し、スキッドパイプ入側温度Ｔ１におけるランゲリア指数ＬＩを（−１＋０．０１６ΔＴ）〜０の範囲に制御することが必要となる。逆に、スキッドパイプ出側温度Ｔ２の測定のみで、スキッドパイプ内を流れる冷却水のすべての温度でのランゲリア指数ＬＩを−１〜０の範囲に制御する場合には、スキッドパイプ内を通過する際の昇温ΔＴを考慮し、スキッドパイプ出側温度Ｔ２におけるランゲリア指数ＬＩを−１〜−０．０１６ΔＴの範囲に制御することが必要となる。
【００４２】
次に、本発明のスキッドパイプ冷却水の水質管理方法、すなわち、スキッドパイプ冷却水のランゲリア指数ＬＩ制御方法について説明する。
前述したように、ランゲリア指数ＬＩを求めるためには、（２）式に用いられたＡ〜Ｄ値のすべてを常に測定する必要はなく、蒸発残留物の濃度により定まるＡ値は、蒸発残留物のＡ値に及ぼす影響は小さいので、事前に蒸発残留物を測定しておくことでＡ値を固定値とすることができる。また、総アルカリ度（Ｍアルカリ度）により定まるＤ値は、Ｃ値を測定すれば、予め測定しておいたＣ値−Ｄ値の関係式から求めることができる。したがって、本発明において、スキッドパイプ冷却水のランゲリア指数ＬＩの算出に必要なデータは、消石灰注入後の直接系排水のｐＨ値とカルシウム硬度およびスキッドパイプにおける冷却水の温度となる。ここで、上記ｐＨや水温、カルシウム硬度の測定装置としては、特殊なものである必要はなく、市販のものでよく、例えば、カルシウム硬度の測定には、ＨＯＲＩＢＡ社製カルシウムイオン電極計（本体規格：Ｄ５３、電極：６５８３−１０Ｃ）等を用い、予め作成しておいた検量線より算出することができる。
【００４３】
図４は、図１に示した循環水のフロー図に、本発明の水質管理方法を適用した例を示したものである。上述したように、カルシウム硬度の調整は、直接系排水の排水処理設備４の上流側、具体的には、沈殿池４ｃよりも上流の混和池４ａおよび／または凝集池４ｂで、消石灰Ｃａ（ＯＨ）２を直接系排水中に注入することにより行うが、その注入量は、以下のようにして算出する。
【００４４】
まず、図４に示した直接系排水の排水処理設備４の凝集池４ｂ以降において、消石灰注入後の直接系排水のｐＨおよびカルシウム硬度を測定すると同時に、スキッドパイプ入側の冷却水温度Ｔ１および出側の冷却水温度Ｔ２を測定し、これらの測定値から、（２）式に基いて、スキッドパイプ入側の冷却水温度Ｔ１および出側の冷却水温度Ｔ２におけるランゲリア指数ＬＩの推定値を算出する。
次いで、上記算出した温度Ｔ１および温度Ｔ２における推定ランゲリア指数ＬＩと、制御目標のランゲリア指数ＬＩ（−１〜０）とを対比し、温度Ｔ１および温度Ｔ２における推定ランゲリア指数ＬＩがいずれも制御目標の範囲内となるために必要なカルシウム硬度を算出し、この必要カルシウム硬度と上記凝集池４ｂ以降において測定したカルシウム硬度の実測値との差分から、消石灰の注入量を算出する。
【００４５】
ここで、図４は、スキッドパイプ入側の冷却水温度Ｔ１および出側の冷却水温度Ｔ２の測定結果に基いて、ランゲリア指数ＬＩを制御する例を説明しているが、ΔＴに大きな変動がない場合には、スキッドパイプ入側の冷却水温度Ｔ１または出側の冷却水温度Ｔ２の測定結果に基いて、ランゲリア指数ＬＩを制御してもよく、例えば、スキッドパイプ入側温度Ｔ１に基いてランゲリア指数ＬＩを制御する場合には、スキッドパイプ入側温度Ｔ１におけるランゲリア指数ＬＩを（−１＋０．０１６ΔＴ）〜０の範囲に、逆に、スキッドパイプ出側温度Ｔ２に基いてランゲリア指数ＬＩを制御する場合には、スキッドパイプ出側温度Ｔ２におけるランゲリア指数ＬＩを−１〜−０．０１６ΔＴの範囲に制御すればよい。
【実施例】
【００４６】
図１に示した、熱間圧延工場から排出され、排水処理を施した直接系排水に、同じく熱間圧延工場から排出された間接系排水を混合して混合排水とし、これを加熱炉のスキッドパイプの冷却水として循環使用する熱間圧延工場の排水処理系に、図４に示した、本発明の水質管理方法を適用した工程実験を６ヶ月間に亘って行った。
なお、上記工程実験においては、スキッドパイプ内の冷却水のランゲリア指数ＬＩを、スキッドパイプ入側の冷却水温度Ｔ１および出側冷却水温度Ｔ２と、消石灰投入後の凝集池における直接系排水のｐＨおよびカルシウム硬度を測定し、これらの実測値と（２）式から、上記Ｔ１およびＴ２の温度におけるランゲリア指数ＬＩを算出するとともに、上記Ｔ１およびＴ２のいずれの温度においてもランゲリア指数が−１〜０の範囲となるカルシウム硬度を算出し、そのカルシウム硬度の算出値と上記カルシウム硬度の実測値の差分がゼロとなる量の消石灰を混和池の入側で添加した。
【００４７】
次いで、上記工程実験終了後、スキッドパイプを取り外し、スキッドパイプ内面の腐食速度、閉塞の有無およびＣａＣＯ３の析出の有無を調査し、その結果を、本発明を適用する前後を対比して表３に示した。なお、表３中に示した腐食速度は、６ヶ月間のスキッドパイプの管厚変化を、１年当りの腐食速度に換算したものである。
表３から、本発明を適用することで、スキッドパイプ内面への錆瘤の発生やＣａＣＯ３の析出を招くことなく、腐食速度を大幅に低減できることが確認された。
【００４８】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の技術は、熱間圧延工場から排出され、排水処理が施された直接系排水と、同じく熱間圧延工場から排出された間接系排水を混合した混合排水を加熱炉のスキッドパイプの冷却水に循環して使用する場合のみならず、直接系排水、間接系排水をそれぞれ別個に排水処理してスキッドパイプの冷却水に使用する場合の水質管理方法としても適用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１：給水                              １´：（排水処理済）混合排水
１ａ：直接系給水                      １ａ´：直接系排水
１ｂ：間接系給水                      １ｂ´：間接系排水
２：高架水槽                          ３：圧延設備
４：直接系排水処理設備                ４ａ：混和池
４ｂ：凝集池                          ４ｃ：沈殿池
４ｄ：接合井                          ５：加熱炉
６：スキッドパイプ                    ７：冷却塔
８：貯水池                            ９：揚水ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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