(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連続酸洗方法を提供する。【解決手段】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、前記連続酸洗槽内に網目状ふるいを設け、酸洗により発生した気泡を除去する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、前記連続酸洗槽内に網目状ふるいを設け、酸洗により発生した気泡を除去する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に網目状ふるいを設け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／又は入口の近傍に設ける網目状ふるいの個数を、帯板の出口と入口の中間部に設ける網目状ふるいの個数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以上の近傍に網目状ふるいを設け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以上の近傍に設ける網目状ふるいの個数を、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に設ける網目状ふるいの個数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】
連続酸洗槽内の網目状ふるいの材質をガラスと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】
連続酸洗槽内に設置する網目状ふるいに負の電圧をかけ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８】
連続酸洗槽内の網目状ふるいを発熱体とし、ふるいを酸洗液よりも高温に加熱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９】
連続酸洗槽内の気泡濃度分布、帯板の鋼種、板幅、板の位置の何れか１以上に応じて、網目状ふるいにかける電圧を制御することを特徴とする請求項７記載の超音波式連続酸洗方法。
【請求項１０】
連続酸洗槽内の気泡濃度分布、帯板の鋼種、板幅、板の位置の何れか１以上に応じて、網目状ふるいの加熱温度を制御することを特徴とする請求項８記載の超音波式連続酸洗装置方法。
【請求項１１】
連続酸洗槽内の網目状ふるいを回転し、気泡を除去することを特徴とする請求項１〜８の何れか１項記載の超音波式連続酸洗方法。
【請求項１２】
連続酸洗槽の上で網目状ふるいに風を当て、ふるいに付着した気泡を除去することを特徴とする請求項１１記載の超音波式連続酸洗方法。
【請求項１３】
請求項１〜１０の何れか１項記載の方法により操業中に気泡を除去した後、操業停止中に連続酸洗槽内の網目状ふるいを振動させて、及び／又は正の電圧をかけて、ふるいに吸着した泡を除去することを特徴とする超音波式連続酸洗方法。
【請求項１４】
請求項１〜１０の何れか１項記載の方法により操業中に気泡を除去した後、操業停止中に連続酸洗槽内の網目状ふるいを他の槽に入れ、網目状ふるいに付着した気泡を除去することを特徴とする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１２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１３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、塩酸が酸供給源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１２及び１３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、前記連続酸洗槽内に網目状ふるいを設け、酸洗により発生した気泡を除去する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に網目状ふるいを設け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／又は入口の近傍に設ける網目状ふるいの個数を、帯板の出口と入口の中間部に設ける網目状ふるいの個数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以上の近傍に網目状ふるいを設け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以上の近傍に設ける網目状ふるいの個数を、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に設ける網目状ふるいの個数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）  連続酸洗槽内の網目状ふるいの材質をガラスと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）  連続酸洗槽内に設置する網目状ふるいに負の電圧をかけ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。
（８）  連続酸洗槽内の網目状ふるいを発熱体とし、ふるいを酸洗液よりも高温に加熱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。
（９）  連続酸洗槽内の気泡濃度分布、帯板の鋼種、板幅、板の位置の何れか１以上に応じて、網目状ふるいにかける電圧を制御することを特徴とする（７）記載の超音波式連続酸洗方法。
（１０）  連続酸洗槽内の気泡濃度分布、帯板の鋼種、板幅、板の位置の何れか１以上に応じて、網目状ふるいの加熱温度を制御することを特徴とする（８）記載の超音波式連続酸洗装置方法。
（１１）  連続酸洗槽内の網目状ふるいを回転し、気泡を除去することを特徴とする（１）〜（８）の何れか１項記載の超音波式連続酸洗方法。
（１２）  連続酸洗槽の上で網目状ふるいに風を当て、ふるいに付着した気泡を除去することを特徴とする（１１）記載の超音波式連続酸洗方法。
（１３）  （１）〜（１０）の何れか１項記載の方法により操業中に気泡を除去した後、操業停止中に連続酸洗槽内の網目状ふるいを振動させて、及び／又は正の電圧をかけて、ふるいに吸着した泡を除去することを特徴とする超音波式連続酸洗方法。
（１４）  （１）〜（１０）の何れか１項記載の方法により操業中に気泡を除去した後、操業停止中に連続酸洗槽内の網目状ふるいを他の槽に入れ、網目状ふるいに付着した気泡を除去することを特徴とする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、酸洗液中の水素からなる気泡を網目状ふるい１６により除去するものである。気泡を含んだ酸洗液3中に網目状ふるい１６を設置すると気泡がふるいの線に吸着し、気泡の含まない酸洗液３はふるいを通過し、液中の気泡は除去される。
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。超音波振動子４及び網目状ふるい１６は酸洗槽１内の側面に配置し、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及び網目状ふるい１６への接触を防止できる。
【０００９】
網目状ふるい１６は、図３に示すように酸洗槽の側面に配置している。また、図３のＣを拡大した正面図及び側面図をそれぞれ図４及び図５に示すが、網目状ふるい１６は、線１９を直角状に配置したものであり、酸洗液３は線１９と線１９の間を通り抜けるが、気泡は線１９に吸着して捕集される。
なお、網目状ふるい１６の線１９には、耐熱及び耐酸性があるフッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂単体、カーボン、白金、ニクロム線を樹脂やゴムでコーティングした複合材を使用することができる。気泡の線１９への吸着を促進するには、線１９の材質をガラスにすることが好ましい。これは、ガラスは酸洗液３中で正の電気を帯び、気泡はプラスの電気を帯びているため、線と気泡が電気的に引き合うためである。
網目状ふるい１６の線１９の太さは、太すぎると液の流れの抵抗になり気泡との接近の確率が減少し、細すぎると気泡との吸着が困難になるため、１μｍから５ｍｍの間であることが好ましく、線１９は単線である必要はなく数本の線を編んだものでもよい。線１９と線１９の間隔も狭くすると液の流れの抵抗になり、広くしすぎると気泡が通過するため吸着が困難になるため、１０μｍから５ｍｍの間であることが好ましい。
【００１０】
図６に示すように、外部電源２０により網目状ふるい１６を負極、対極２１を正極に電圧をかけると、気泡はプラスの電気を帯びているため線１９と電気的に引き合い、気泡を効率的に網目状ふるい１６に吸着させることができる。網目状ふるい１６に電圧をかけるには導電性が必要であり、カーボン、白金などを使用することが好ましい。網目状ふるい１９にかける電圧は、吸着効率を増すために−０．０１Ｖ以下にすることが好ましい。また、−１０．０Ｖよりも低すぎると酸洗液を電気分解する。そのため−０．０１Ｖから−１０．０Ｖの範囲に設定することが好ましい。
【００１１】
また、網目状ふるい１６を加熱することにより気泡の凝集が加速されて大きな気泡となり液中から除される。加熱の方法は、図７に示すように網目状ふるい１６を外部電源２０により通電加熱する方法や、線１９をチューブ状にして中に蒸気を通す方法がある。また、網目状ふるい１６を加熱する場合は、ふるいの温度を１０〜１００℃の範囲内で酸洗液３の温度よりも高くすることが好ましい。これは、網目状ふるいの温度を高くすると気泡の凝集は促進するものの、コストがかかるためである。網目状ふるい１６を通電加熱する場合はニクロム線を樹脂やゴムでコーティングした複合材を使用することが好ましい。対極の材料として、カーボン、白金などを使用することができる。
【００１２】
なお、操業停止中に網目状ふるい１６に吸着した気泡を除去することにより、操業中の気泡の吸着の効率を上げることができる。気泡を除去する方法としては、網目状ふるい１６に正の電圧をかける方法、バイブレーターにより振動する方法、水を入れた他の槽に入れる方法がある。網目状ふるい１６に正の電圧をかける方法は、図６に示すように、外部電源２０により網目状ふるい１６を正極、対極２１を負極として電圧をかける方法である。
【００１３】
また、図８、図９、図１０に示すように、網目状ふるい１６を回転することにより、酸洗液３と網目状ふるい１６の接触が促進するため、気泡の除去を促進することができる。図８及び９は、それぞれ、網目状ふるいを羽根車２２の形状した通板方向側面図及び平面図である。
また、図１０は、網目状ふるいをベルト２４の形状にする方法である。羽根車２２及びベルト２４は、回転軸に直結したモーター２３により回転している。網目状ふるい１６、羽根車２２の軸、ベルト２３のロールは耐熱及び耐酸性があるフッ素樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂単体、ガラス繊維などを使用できる。
なお、網目状ふるい１６を羽根車として回転する場合は、回転速度が１００ｒｐｍより速いと吸着した気泡が分離するため、回転速度を０．１〜１００ｒｐｍの範囲とすることが好ましい。また、網目状ふるい１６をベルトとして移動する場合は、ベルトの移動速度が１ｍ／ｓより速いと吸着した気泡が分離するため、１ｍｍ／ｓから１ｍ／ｓの間であることが好ましい。
網目状ふるい１６に吸着した気泡は、回転により槽の上部に移動した際に、網目状ふるいにファンなどにより風を当て、除去することができる。この方法によれば、操業中に網目状ふるい１６に吸着した気泡を除去することができるため、酸洗液中の気泡濃度を効率良く低下させることが可能である。
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、網目状ふるい１６を、帯板の出口１ｂ、帯板の入口１ａの１０ｍ以内に、帯板の出口１ｂと帯板の入口１ａの中間部よりも多く設置することにより多くの気泡が網目状ふるい１６に吸着し、気泡の除去が効率的に行われる。
【００１４】
また、図１１に示すように、酸洗槽１の中に堰２５が設置されている設備がある。帯板２と共に運ばれた気泡は、堰２５により移動が遮られ、堰２５の近傍にも多く溜まる。そのため、網目状ふるい１６を堰２５近傍５ｍ以内に、堰２２と酸洗槽の出入り口の中間部よりも多く配置することが気泡の除去に効率的である。
【００１５】
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ため、酸洗槽内あるいは上部に設置した気泡センサー１７及び気泡可視装置１８により気泡濃度分布、気泡径を測定する。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】
網目状ふるい１６に負の電圧をかける際又は網目状ふるい１６を加熱する際に、効率的に気泡を除去するには、気泡センサー１７及び気泡可視化装置１８により測定した気泡濃度が高いときに、電圧や温度を上げることが好ましい。また、網目状ふるい１６による気泡除去の効果を気泡センサー１７及び気泡可視化装置１８により再度測定することにより、網目状ふるい１６の通電条件を最適化することが可能である。さらに、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網目状ふるい１６の最適通電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。
【００１７】
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。
【００１８】
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或いはエポキシ樹脂、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。
【００１９】
【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温部に設置し、酸洗槽出口１ｂと入口１ａから１ｍ、槽側面から５００ｍｍ、液面から３００ｍｍの場所に、ガラス繊維製網目状ふるい１６を各４枚設置した。超音波振動子４の材質は、チタン合金をエポキシ樹脂にてコーティングした複合材料を採用した。
超音波振動板４の大きさは、何れも幅３００ｍｍ、高さ３００ｍｍとし、網目状ふるい１６は幅４００ｍｍ、長さ１５００ｍｍとし、下端を槽の底部に固定した。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１７及び気泡可視化装置１８として、それぞれ光学式気泡センサー及び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、網目状ふるい１６、気泡センサー１７、気泡可視化装置１８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生じた。
【００２０】
【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網目状ふるいを酸洗槽に設置することにより、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、網目状ふるい、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、網目状ふるい、気泡センサー、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】酸洗槽内に網目状ふるいを配置した超音波式酸洗装置のＢＢ’断面図である
【図４】Ｃ部を拡大した網目状ふるいの正面図である
【図５】Ｃ部を拡大した網目状ふるいの側面図である
【図６】網目状ふるいを帯電する方法の断面図である
【図７】網目状ふるいを通電加熱する方法の断面図である。
【図８】羽根車方式を用いた酸洗槽の断面図である。
【図９】羽根車方式を用いた酸洗槽の平面図である。
【図１０】ベルト方式を用いた酸洗槽の断面図である。
【図１１】堰がある酸洗槽に超音波振動子、網目状ふるいを設置した超音波式酸洗装置の通販方向断面図である。
【図１２】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１３】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：酸洗槽入口
２ｂ：酸洗槽出口
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：網目状ふるい
１７：気泡センサー
１８：気泡可視化装置
１９：線
２０：外部電源
２１：対極
２２：羽根車
２３：モーター
２４：ベルト
２５：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】
2004204270.tif 000011
【図１０】
2004204270.tif 000012
【図１１】
2004204270.tif 000013
【図１２】
2004204270.tif 000014
【図１３】
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