(57)【要約】【課題】酸洗液中において帯板の溶解によって発生する水素の気泡濃度を下げることにより、超音波振動子より帯板に印加される超音波の強度を高くし、酸洗効率の安定した超音波式酸洗方法を提供する。【解決手段】連続酸洗槽１内に走行する帯板２を浸漬して、前記帯板２に超音波を印加しながら酸洗する方法において、前記連続酸洗槽１内の酸洗液３を気泡除去槽１９に吸引し、気泡の除去後、前記連続酸洗槽１に酸洗液３を戻すことを特徴とする超音波式連続酸洗方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続酸洗槽内に走行する帯板を浸漬して、前記帯板に超音波を印加しながら酸洗する方法において、前記連続酸洗槽内の酸洗液を気泡除去槽に吸引し、気泡の除去後、前記連続酸洗槽に酸洗液を戻すことを特徴とする超音波式連続酸洗方法。
【請求項２】
連続酸洗槽内の帯板の出口及び／又は帯板の入口の近傍から酸洗液を気泡除去槽に吸引することを特徴とする請求項１記載の超音波式連続酸洗方法。
【請求項３】
連続酸洗槽内の帯板の出口及び／又は帯板の入口の近傍から吸引する酸洗液の量を、帯板の出口と入口の中間部から吸引する酸洗液の量より多くすることを特徴とする請求項２記載の超音波式連続酸洗方法。
【請求項４】
連続酸洗槽内の帯板の出口と入口の間に帯板を下から支える堰を設け、連続酸洗槽内の帯板の出口、帯板の入口、堰の何れか１以上の近傍から酸洗液を気泡除去槽に吸引することを特徴とする請求項１記載の超音波式連続酸洗方法。
【請求項５】
連続酸洗槽内の帯板の出口、入口、堰の何れか１以上の近傍から吸引する酸洗液の量を、帯板の出口と堰との中間部及び／又は帯板の入口と堰との中間部から吸引する酸洗液の量より多くすることを特徴とする請求項４記載の超音波式連続酸洗方法。
【請求項６】
酸洗液を吸引する位置を移動させて、酸洗液を吸引することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の超音波式連続酸洗方法。
【請求項７】
酸洗浴中の気泡濃度、分布を測定し、その値、帯板の鋼種、板幅、板の位置の何れか１以上をもとに、酸洗液を吸引する位置を制御することを特徴とする請求項６記載の超音波式連続酸洗方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続酸洗槽（酸洗槽という）内において、酸洗液中を走行する金属帯板に超音波を印加し、酸洗処理する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８に示すように帯板２を連続して酸洗処理する装置において酸洗液３中に超音波を印加して、その酸洗効果を向上させる超音波式酸洗装置が特許文献１に開示されている。その装置は酸洗槽１内に充満された酸洗液３中を走行する帯板２に、超音波振動子４から超音波を印加している。
また、酸洗装置は、図９に示すように酸洗槽１内の酸洗液３を循環ポンプ９により酸溶液タンク１０との間で循環しているが、塩酸濃度が一定になるように水を水供給源１１から給水経路１２を通って供給し、塩酸を酸供給源１３から給酸経路１４を通り供給している。特許文献２では、水供給源１１と酸溶液タンク９との間に脱気装置１５を設置し、水中に解けている空気の濃度を下げることにより、超音波印加で発生するキャビテーション衝撃圧力を大きくしている。
【０００３】
しかし、この方法は、酸溶液タンク８に供給される水中に溶解した空気の量を下げるため、９０℃に加熱又は減圧するものである。そのため、操業中に鉄の溶解によって水素が発生して気泡となり、酸洗槽１内において酸洗液３中の気泡濃度が増加するという問題を解決することができなかった。酸洗液３中の気泡濃度が増加すると、超音波が気泡により減衰し、帯板に印加される超音波の強度が低下するため、スケールの除去残り（デスケムラという）が生じた。
図８及び９に模式的に示した酸洗設備は、帯板２が酸洗槽１を通過するとき、帯板２に付着していたスケールを酸洗液により溶解する装置であるが、酸洗液により溶解されるのはスケールのみではなく、スケールが溶解して露出した鉄も酸洗液中に溶解する。酸洗液中において鉄の溶解によって発生した水素は気泡となり、帯板２の移動により、酸洗液と共に酸洗槽１内を循環する。
【０００４】
また、酸洗液中を通過する超音波の減衰率は酸洗液中に含有する気泡濃度に比例して大きくなる。そのため、気泡濃度が増加すると超音波の減衰が大きくなり、帯板に印加される超音波の強度が小さくなり酸洗速度が低下する。このような状態で帯板２に印加される超音波の強度を強くするためには、超音波の出力を大きくする方法や超音波振動子４を帯板２に近づける方法がある。しかし、超音波の出力を大きくするには、振動子のコストが高くなる。また、超音波振動子４を帯板２に近づけると、帯板２の蛇行や振動により帯板２が超音波振動子４と接触し易くなり、品質欠陥が生じる可能性が高くなる。
また、操業時に酸洗槽１を通過する帯板２の鋼種、板幅、通板速度は一定でなく、操業条件により変わるため発生する気泡の量や移動速度は大きく異なり、酸洗槽中の気泡濃度には濃淡が発生する。このような状態で超音波を印加すると、帯板に印加される超音波の強度にムラが発生し、デスケムラ等の品質欠陥となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−７８８７４号公報
【特許文献２】
特開平５−７８８７１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、酸洗液中において帯板の溶解によって発生する水素の気泡濃度を下げることにより、超音波振動子より帯板に印加される超音波の強度を高くし、酸洗効率の安定した酸洗装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の超音波式連続酸洗装置は以下の通りである。
（１）  連続酸洗槽内に走行する帯板を浸漬して、前記帯板に超音波を印加しながら酸洗する方法において、前記連続酸洗槽内の酸洗液を気泡除去槽に吸引し、気泡の除去後、前記連続酸洗槽に酸洗液を戻すことを特徴とする超音波式連続酸洗方法。
（２）  連続酸洗槽内の帯板の出口及び／又は帯板の入口の近傍から酸洗液を気泡除去槽に吸引することを特徴とする（１）記載の超音波式連続酸洗方法。
（３）  連続酸洗槽内の帯板の出口及び／又は帯板の入口の近傍から吸引する酸洗液の量を、帯板の出口と入口の中間部から吸引する酸洗液の量より多くすることを特徴とする（２）記載の超音波式連続酸洗方法。
（４）  連続酸洗槽内の帯板の出口と入口の間に帯板を下から支える堰を設け、連続酸洗槽内の帯板の出口、帯板の入口、堰の何れか１以上の近傍から酸洗液を気泡除去槽に吸引することを特徴とする（１）記載の超音波式連続酸洗方法。
（５）  連続酸洗槽内の帯板の出口、入口、堰の何れか１以上の近傍から吸引する酸洗液の量を、帯板の出口と堰との中間部及び／又は帯板の入口と堰との中間部から吸引する酸洗液の量より多くすることを特徴とする（４）記載の超音波式連続酸洗方法。
（６）  酸洗液を吸引する位置を移動させて、酸洗液を吸引することを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項記載の超音波式連続酸洗方法。
（７）  酸洗浴中の気泡濃度、分布を測定し、その値、帯板の鋼種、板幅、板の位置の何れか１以上をもとに、酸洗液を吸引する位置を制御することを特徴とする（６）記載の超音波式連続酸洗方法。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明は、このような課題を解決するために、酸洗液中の気泡を除去する気泡除去槽を設置し、酸洗液を吸引及び排出配管によって酸洗槽内の酸洗液を気泡除去槽に吸引し、気泡の除去後、酸洗槽に酸洗液を戻す超音波式連続酸洗方法である。
図１に本発明の基本的概要の平面図、図２に通板方向側面図を示す。図２に示したように、超音波振動子４及び酸洗液吸引口１６は、酸洗槽１内に帯板２との間を充分距離を持って設置することにより、帯板２の幅方向の蛇行による超音波振動子４及び酸洗液吸引口１６への接触を防止できる。酸洗液３は循環ポンプ９により酸洗液吸引口１６より吸引され、酸洗液吸引経路１７を通り気泡除去槽１９へ運ばれる。気泡除去槽１９の気泡除去方法の例を図３、図４に示す。
【０００９】
図３、図４の方法は壁２２をラビリンス構造にしたものである。気泡除去槽１９に注入された酸洗液３は下部のみを切り欠いた壁２２のため下部から次の区間に流されるが、次の区間の壁２２は上部のみを切り欠いているため、酸洗液３は上部まで流れて次の区間に移る。この様に、壁２２は交互に上部と下部を切り欠いているため酸洗液３は上下に流れて平均滞留時間が長くなり、酸洗液３中に含まれる気泡が除去される。また、気泡濃度は下の方が低いため、上下のラビリンス構造にすることにより気泡濃度が低い液が次の区間に流れていき効率的に気泡を除去することができる。壁の数を増やすと除去の効果が上がるが、設置コストが増加するため２個から２０個の間で設置することが望ましい。
【００１０】
図５、図６の方法は、気泡除去槽１９内に羽根車２３を設置して攪拌することにより、気泡を気泡除去槽中央部に集めて除去する方法である。酸洗液３を羽根車２３で攪拌し渦を作成すると、比重が高いものは渦の外側に集まり、比重が低いものは渦の中心部に集まる。気泡は酸洗液３に比べて比重が低いため渦の中心に集まる。集まった気泡は凝集が促進されて大きな泡となり、上昇速度が速くなり、酸洗液中から除去される。渦の外側の酸洗液は気泡が除去され、循環ポンプ９により吸引される。
【００１１】
図３、図４、図５及び図６の気泡除去槽において、気泡が除去された酸洗液３は循環ポンプ９により吸引され、酸洗液供給経路１８を通り酸洗槽１へ戻される。
帯板２の溶解で発生した気泡は帯板２の移動と共に酸洗槽の出口１ｂの方向へ運ばれて、帯板の出口１ｂに多く溜まる。また、気泡は、酸洗槽１の側面に沿った通板方向と逆方向の酸洗液の流れにより帯板の入口１aの方へ運ばれて帯板の入口１ａに溜まる。
したがって、帯板の出口１ｂ及び／又は帯板の入口１ａの１０ｍ以内に、帯板の出口１ｂと帯板の入口１ａの中間部よりも、酸洗液吸引口１６を多く設置し、帯板の出口１ｂ及び／又は帯板の入口１ａの１０ｍ以内から吸引される酸洗液の量を、中間部から吸引される酸洗液の量よりも多くすれば、気泡濃度の高い液が気泡除去槽１９に運ばれて酸洗液中から多くの気泡を除去することができる。
【００１２】
また、図７に示すように、酸洗槽１の中に堰２４が設置されている設備においては、帯板２と共に運ばれた気泡の移動が、堰２４により遮られ、堰２４の近傍にも多く溜まる。そのため、堰２４と酸洗槽の出入り口の中間部よりも、堰２４近傍５ｍ以内に、酸洗液吸引口１６を多く配置して、堰２４と酸洗槽の出入り口との中間部から吸引する酸洗液の量よりも、堰２４近傍５ｍ以内から吸引する酸洗液の量を多くすることが効率的である。
【００１３】
帯板２より発生する気泡の量は、鋼種、板幅により異なり、酸洗槽内に発生する液の流れは、板幅、板厚、通板速度により異なる。したがって、酸洗槽１内あるいは上部に設置した気泡センサー２０及び気泡可視装置２１により気泡濃度の分布を測定し、酸洗液吸引口１６を可動として、気泡濃度が高い部分の酸洗液３を吸引することにより、効率的に気泡を除去することができる。また、吸引流量を可変とし、気泡濃度が高いときは吸引速度を増やすことにより酸洗槽３内の気泡濃度の増加を防止することができる。
【００１４】
また、酸洗液吸引口１６の位置の移動には電動モータや油圧駆動装置を使用でき、深さ方向の位置移動は液面から酸洗槽の底部まで、幅方向は酸洗槽の側面から２ｍまで、通板方向は酸洗槽の堰、酸洗槽出口１ｂ又は酸洗槽入口１ａから１０ｍまでの間とすることが好ましいが、装置コストが増大するので可動範囲はできるだけ小さくすることが好ましい。
【００１５】
気泡センサーとしては光学式気泡センサー、電磁式気泡センサー、超音波式気泡センサー、ビデオマイクロスコープの映像を処理する方法などがあり、可視化装置としてはビデオカメラ、ＣＣＤカメラ、デジタルカメラなどがある。
【００１６】
吸引による気泡除去の効果を気泡センサー２０及び気泡可視化装置２１により再度測定することにより吸引条件を最適化することが可能であり、帯板の鋼種、板幅、板厚、通板速度等の酸洗設備の操業条件による吸引の最適印加条件を求めることにより、気泡測定の測定時間を省略することも可能である。
また、気泡濃度を連続的に測定せず、定期的に測定することが可能になる。そのため、測定操作の省略、画像解析、データー処理のための装置の省略が可能になる。さらに、気泡濃度を測定しないときには、センサーを酸洗槽から引き上げることができる。
これにより、８０℃の酸洗槽の場合、連続測定を行うには、冷却等の装置も大がかりとなるという問題が、定期的測定では簡易な冷却で十分であるため、解決できる。さらに、冷却を行ってもセンサーは精密機器のため酸洗雰囲気で長時間使用すると寿命の点で問題となるが、これについても、定期的測定を行うことにより解決できる。
【００１７】
超音波振動子４の材質は、耐食性かつ弾性があるチタン合金やステンレスエポキシ樹脂、塩化ビニル樹脂、エチレン樹脂、フッ素樹脂などの樹脂や塩化ゴム、軟質ゴムなどのゴムをコーティングした物を使用でき、酸洗液吸引口１６及び酸洗液吸引経路１７、酸洗液供給経路１８、気泡除去槽１９、壁２２、羽根車は耐熱及び耐酸性があるフッ素樹脂、塩化ビニル、エポキシ樹脂などの樹脂単体や金属に樹脂やゴムをコーティングした複合材も使用できる。
超音波振動子４から印加する超音波の強度は、最大値を１００Ｐａ以上とすることが好ましいが、超音波の強度を高くしすぎると超音波振動子のコストが増大するので、１５０ｋＰａ以下とすることが好ましい。また、印加する周波数も１０ｋHzから２００ｋHzの範囲内の機器が性能及び装置コストの点から好ましい。
【００１８】
【実施例】
本発明の実施例として、図１に示したように超音波振動子４を酸洗槽の側面の中央部に設置し、酸洗槽出口１ｂと入口１ａから１ｍ、酸洗槽側面から５００ｍｍ、液面から３００ｍｍの場所に、酸洗液吸引口１６、気泡除去槽１９を設置した。可動範囲は、通板方向５００ｍｍ、板幅方向２００ｍｍ、上下方向３００ｍｍとし、可動は電動モータにて行った。
気泡除去槽１９の材質はフッ素樹脂にし、高さ１０００ｍｍ、幅１０００ｍｍ、奥行き１０００ｍｍの大きさにし、図３に示すように中に２００ｍｍピッチにフッ素樹脂製の壁２２を４枚設置した。
超音波振動板４の大きさは、何れも幅３００ｍｍ、高さ３００ｍｍとした。超音波振動子４から印加する超音波の周波数は２８ｋＨｚ、音圧の最大値を１００ｋＰａとした。
気泡センサー２０としては光学式気泡センサーを用い、気泡可視化装置２１にはビデオカメラを用いた。
一方、比較例は超音波振動子４のみとし、吸引による気泡除去設備、気泡センサー２０、気泡可視化装置２１を除いた方法とした。
その結果、本発明例では高い音圧の超音波が安定して帯板に印加されて帯板全面にわたりスケールが除去されたが、比較例はデスケムラがあった
【００１９】
【発明の効果】
操業中に酸洗槽内に発生する気泡を除去することにより、高い音圧の超音波を安定して帯板に印加することが可能となり、デスケムラ等の欠陥の発生を抑制することができるため、産業上の貢献が極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸洗槽内の側面に超音波振動子、吸引による気泡除去設備、気泡センサーを配置した超音波式酸洗装置の平面図である。
【図２】酸洗槽内の側面に超音波振動板、吸引による気泡除去設備、気泡可視化装置を配置した超音波式酸洗装置のＡＡ’面からの通板方向断面図である。
【図３】壁を用いた気泡除去槽の断面図である。
【図４】壁を用いた気泡除去槽の平面図である。
【図５】羽根車を用いた気泡除去槽の断面図である。
【図６】羽根車を用いた気泡除去槽の平面図である。
【図７】堰がある酸洗槽に超音波振動子、吸引による気泡除去設備を配置した超音波式酸洗装置の通板方向断面図である。
【図８】超音波振動子を帯板の上下に対向して配置した従来の超音波式酸洗装置の幅方向断面図である。
【図９】超音波振動子を帯板の上下に対向して配置し、酸溶液タンクに供給する水を脱気した従来の超音波式酸洗装置の通板方向断面図である。
【符号の説明】
１  ：酸洗槽
１ａ：帯板の入口
２ｂ：帯板の出口
２  ：帯板
３  ：酸洗液
４  ：超音波振動子
５  ：超音波振動板
６  ：超音波発振子
７  ：超音波発振器
８  ：シールロール
９  ：循環ポンプ
１０：酸溶液タンク
１１：水供給源
１２：給水経路
１３：酸供給源
１４：給酸経路
１５：脱気装置
１６：酸洗液吸引口
１７：酸洗液吸引経路
１８：酸洗液供給経路
１９：気泡除去槽
２０：気泡センサー
２１：気泡可視化装置
２２：壁
２３：羽根車
２４：堰
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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