(57)【要約】【課題】処理液中の薬剤濃度を測定することなく薬剤濃度のバラツキを小さく抑制し得るようにすると共に、濃度測定に伴うロスタイムをなくして処理能力が低下するのを防止する。【解決手段】処理槽１４に処理液が貯留され、該処理液中にコイル状線材１０が浸漬される。処理槽１４で処理されるコイル状線材１０の第１または第２累積処理表面積が、予め設定された対応する第１または第２閾値に達した際に、シーケンサから対応する第１または第２薬剤供給装置１６,１８の第１または第２コントローラ２０,２２に補充指令が出力される。第１または第２薬剤供給装置１６,１８では、対応する主剤または促進剤を、予め設定された量だけ一定速度で補充する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬剤を含む処理液が処理槽(14)に貯留され、該処理液中に鋼片や鋼線等の鋼材(10)を浸漬することで、その表面処理を行なう表面処理装置の薬剤濃度調整方法であって、
前記処理液中に浸漬される鋼材(10)の累積処理表面積(N1,N2)を算出し、この算出された累積処理表面積(N1,N2)が、予め設定された閾値(M1,M2)に達したときに、薬剤を補充するようにした
ことを特徴とする鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整方法。
【請求項２】
前記薬剤は、主剤と促進剤とからなり、前記処理液中に浸漬される鋼材(10)の主剤に対応する第１累積処理表面積(N1)および促進剤に対応する第２累積処理表面積(N2)を夫々算出し、各累積処理表面積(N1,N2)が予め設定された対応する第１または第２閾値(M1,M2)に達したときに、対応する主剤または促進剤を補充するようにした請求項１記載の鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整方法。
【請求項３】
前記主剤はリン酸亜鉛であり、前記促進剤は亜硝酸根である請求項２記載の鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整方法。
【請求項４】
薬剤を含む処理液が処理槽(14)に貯留され、該処理液中に鋼片や鋼線等の鋼材(10)を浸漬することで、その表面処理を行なう表面処理装置の薬剤濃度調整装置であって、
前記処理液中に浸漬される鋼材(10)の累積処理表面積(N1,N2)を算出する算出部(30,32)と、
前記算出部(30,32)で算出された累積処理表面積(N1,N2)を、予め設定された閾値(M1,M2)と比較する比較部(34,36)と、
前記処理槽(14)内に薬剤を供給可能な薬剤供給装置(16,18)と、
前記比較部(34,36)での比較結果が、前記累積処理表面積(N1,N2)が閾値(M1,M2)に達している場合に、前記薬剤供給装置(16,18)を作動制御して処理槽(14)内に薬剤を補充する制御手段(24)とから構成した
ことを特徴とする鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整装置。
【請求項５】
前記薬剤供給装置(16,18)は、薬剤を一定の供給速度で補充するよう構成される請求項４記載の鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整装置。
【請求項６】
前記処理液は複数の薬剤を含み、各薬剤に対応して算出部(30,32)、比較部(34,36)および薬剤供給装置(16,18)を夫々備え、各比較部(34,36)での比較結果に基づいて、前記制御手段(24)が各薬剤供給装置(16,18)を制御するよう構成される請求項４または５記載の鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼片や鋼線等の鋼材の表面処理を行なう鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼製の線材(鋼材)を伸線加工する前工程として、該線材の表面に付着したスケールを除去する酸洗処理や、線材表面に潤滑性被膜を形成する被膜処理が実施される。この被膜処理は、主剤(薬剤)としてのリン酸亜鉛を主成分とする処理液に結晶促進作用のある促進剤(薬剤)として亜硝酸根を添加し、この処理液中にコイル状の線材を浸漬することで、該線材の表面に潤滑性被膜としてのリン酸亜鉛被膜を析出し、後工程でのダイスによる伸線加工の円滑化を図るようにするものである。
【０００３】
前記酸洗処理や被膜処理を連続的に行なう連続酸洗・被膜ラインにおいて、各処理における処理液中の薬剤の濃度管理は、定期的な分析に基づいて必要な薬剤を補充することで濃度調整を行なうのが一般的である。
【０００４】
なお、前記線材の酸洗処理方法および装置としては、例えば特許文献１が存在する。
【特許文献１】特開２０００−１９２３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記酸洗処理や被膜処理における処理液中の薬剤の濃度低下は、線材の処理量に伴って低下するため、一定周期の分析では濃度のバラツキが大きく、製品品質にバラツキを生ずる問題がある。従って、分析→濃度調整の周期を短かくし、調整頻度を上げることで、薬剤濃度のバラツキを許容範囲内に収めることは可能である。
【０００６】
この場合において、前記酸洗処理においては、自動濃度測定機を用いて薬剤濃度を連続的に測定し、この測定値に基づいて薬剤を補充することで前記問題に対応し得る。しかるに、前記被膜処理において促進剤として用いられている亜硝酸根は、処理液中の酸によるエッチング作用により線材表面から放出される鉄イオンと結合してスラッジ化し易く、自動濃度測定機を用いた場合は、その機器内にスラッジが付着して詰まり等を発生して濃度測定が不能となり、連続的な濃度測定を行なうことは極めて困難である。すなわち、被膜処理における処理液の分析は、作業者がビーカに処理液を取分け、この処理液を外部で分析しているのが実状であり、分析→濃度調整の周期を短かくして調整頻度を上げることは、作業工数の増加を招くと共に、極めて低能率であった。
【０００７】
ここで、前記亜硝酸根の濃度を高目に設定し、促進剤の濃度が許容範囲外まで低下するのに要する時間が長くなるようにすることで、分析→濃度調整の周期を長くすることが考えられる。しかるに、前述したように亜硝酸根は鉄イオンと結合してスラッジ化し易いため、該亜硝酸根の濃度を高くしても、余分な部分が鉄イオンと結合してスラッジ化して亜硝酸根の濃度は低下してしまい、分析→濃度調整の周期を長くすることには寄与し得ない。また、多量に発生したスラッジが処理槽の内底面に堆積すると、このスラッジが線材に付着し、後処理での不具合を招く問題も指摘される。例えば、従来の被膜処理においては、１ケ月で処理槽の１／３程度までスラッジが堆積するため、３週間に１度の割合でスラッジを除去している。このスラッジ除去には、約６時間掛かるため、その間はラインの全体を停止させなければならず、処理能力が低下する問題もあった。
【０００８】
そこで、本願の発明者は、前記課題の解決策を求めて種々模索したところ、処理液中における各種薬剤の濃度低下は、処理される鋼材の表面積に対応し、その累積処理表面積に基づいて各種薬剤を補充することで、薬剤濃度のバラツキを許容範囲内に収めることができることを知見した。
【０００９】
すなわち本発明は、前述した従来の技術に内在している前記課題に鑑み、これを好適に解決するべく提案されたものであって、前述した知見に基づいて処理液中の薬剤濃度を測定することなく薬剤濃度のバラツキを小さく抑制し得るようにすると共に、濃度測定に伴うロスタイムをなくして処理能力が低下するのを防止し得る鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整方法および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】
【００１０】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本発明に係る鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整方法は、
薬剤を含む処理液が処理槽に貯留され、該処理液中に鋼片や鋼線等の鋼材を浸漬することで、その表面処理を行なう表面処理装置の薬剤濃度調整方法であって、
前記処理液中に浸漬される鋼材の累積処理表面積を算出し、この算出された累積処理表面積が、予め設定された閾値に達したときに、薬剤を補充するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
前記課題を克服し、所期の目的を好適に達成するため、本願の別の発明に係る鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整装置は、
薬剤を含む処理液が処理槽に貯留され、該処理液中に鋼片や鋼線等の鋼材を浸漬することで、その表面処理を行なう表面処理装置の薬剤濃度調整装置であって、
前記処理液中に浸漬される鋼材の累積処理表面積を算出する算出部と、
前記算出部で算出された算出値を、予め設定された閾値と比較する比較部と、
前記処理槽内に薬剤を供給可能な薬剤供給装置と、
前記比較部での比較結果が、前記累積処理表面積が閾値に達している場合に、前記薬剤供給装置を作動制御して処理槽内に薬剤を補充する制御手段とから構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整方法および装置によれば、処理液中に浸漬される鋼材の累積処理表面積に基づいて薬剤を補充するようにしたから、薬剤濃度を実際に測定する必要はなく、該測定に伴うロスタイムをなくして処理能力の低下を抑制し得る。また、複数の薬剤毎に対応する累積処理表面積を算出し、その算出された累積処理表面積に基づいて対応する薬剤の補充を行ない得るから、各薬剤の濃度のバラツキを小さく抑えることができる。特に、処理液中の他の成分と結合してスラッジ化し易い薬剤を用いる場合に、薬剤濃度を測定することなく濃度調整を行ない得るから、調整頻度を上げることで作業工数の増加を招いたり低能率となるのを防止できる。
【００１３】
また、薬剤を一定の供給速度で補充するよう構成した薬剤供給装置によれば、薬剤のスラッジ化を抑制することができる。従って、多量のスラッジが発生することで、該スラッジの除去サイクルが短くなって処理能力が低下するのを抑制し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明に係る鋼材の表面処理装置における薬剤濃度調整方法および装置につき、好適な実施例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。なお、実施例では、表面処理装置として、線材表面に潤滑性被膜を形成する被膜処理を行なう被膜処理装置の場合で説明する。
【実施例】
【００１５】
図１は、実施例に係る薬剤濃度調整装置を採用した被膜処理装置の概略構成を示すものであって、該被膜処理装置は、熱処理された鋼材としてのコイル状の線材(以後、コイル状線材と云う)１０の酸洗処理および被膜処理を連続して行ない得る連続酸洗・被膜ラインに設置されている。前記コイル状線材１０は、ライン上方に移動自在に設けられた搬送機のフック１２に吊下げられた状態でラインに沿って移送され、ライン上に設置された各槽の上方で停止されるよう構成される。またフック１２は、搬送機に設けられた昇降装置により昇降自在に構成され、各槽の上方で移動位置から処理位置まで下降することで、吊下げているコイル状線材１０を槽内の各処理液中に浸漬し得るようになっている。
【００１６】
前記被膜処理装置における処理槽１４には、主剤(薬剤)としてのリン酸亜鉛を主成分とし、促進剤(薬剤)としての亜硝酸根を添加した処理液が所定量で貯留され、該処理液中に前記コイル状線材１０を所定時間に亘って浸漬することで、その表面に潤滑性被膜としてリン酸亜鉛被膜を析出するよう構成される。
【００１７】
前記処理槽１４には、主剤用の第１薬剤供給装置１６と、促進剤用の第２薬剤供給装置１８とが設けられ、各供給装置１６,１８からリン酸亜鉛の容液または亜硝酸根の容液を処理槽１４内に自動的に補充し得るよう構成される。第１および第２薬剤供給装置１６,１８は、リン酸亜鉛や亜硝酸根の供給量および供給速度を制御する第１および第２コントローラ２０,２２を対応して備え、各コントローラ２０,２２に、後述するライン全体を制御する制御手段としてのシーケンサ２４からの補充信号が入力されるようになっている。また前記処理槽１４には、撹拌スクリュー２６を備えた撹拌装置２８が付設され、該撹拌スクリュー２６を回転して処理液を撹拌することで濃度分布を均一化し得るよう構成される。
【００１８】
前記シーケンサ２４は、連続酸洗・被膜ラインに供給される各コイル状線材１０に関する各種情報(処理パターン、線径、重量等)を設定記憶しており、該情報から各コイル状線材１０の表面積を演算し得るよう構成される。またシーケンサ２４は、図２に示す如く、前記処理槽１４で浸漬処理されるコイル状線材１０のリン酸亜鉛(主剤)に対応する第１累積処理表面積Ｎ１および亜硝酸根(促進剤)に対応する第２累積処理表面積Ｎ２を算出する第１算出部３０および第２算出部３２を備えている。更にシーケンサ２４は、第１累積処理表面積Ｎ１に対応して予め設定された第１閾値Ｍ１と、前記第１算出部３０で算出された第１累積処理表面積Ｎ１とを比較する第１比較部３４および第２累積処理表面積Ｎ２に対応して予め設定された第２閾値Ｍ２と、前記第２算出部３２で算出された第２累積処理表面積Ｎ２とを比較する第２比較部３６を備える。そして、各比較部３４,３６での比較結果が、第１または第２累積処理表面積Ｎ１,Ｎ２が第１または第２閾値Ｍ１,Ｍ２に達していた場合は、シーケンサ２４は、前記対応する各薬剤供給装置１６,１８のコントローラ２０,２２に対して補充指令を出力するよう設定されている。なお、シーケンサ２４から補充指令が入力された各コントローラ２０,２２では、予め設定された量のリン酸亜鉛(主剤)または亜硝酸根(促進剤)を、夫々一定速度で補充するよう設定される。この場合における前記第２薬剤供給装置１８による亜硝酸根の供給速度としては、例えば８〜１２ｍｌ／ｍｉｎが好ましい。
【００１９】
ここで、前述したように、処理液中におけるリン酸亜鉛(主剤)および亜硝酸根(促進剤)の濃度は、処理したコイル状線材１０の表面積に応じて低下し、その低下量は処理表面積によって予測し得るものであって、実験により求めることができる。すなわち、リン酸亜鉛および亜硝酸根に求められる濃度範囲と、前記処理表面積に対応する濃度の低下量から、前記第１または第２累積処理表面積Ｎ１,Ｎ２が第１または第２閾値Ｍ１,Ｍ２に達したときに補充するリン酸亜鉛および亜硝酸根の補充量を設定することができる。
【００２０】
〔実施例の作用〕
次に、前述した実施例に係る薬剤濃度調整装置の作用につき、図３および図４のフローチャートを参照して、薬剤濃度調整方法との関係で説明する。
【００２１】
連続酸洗・被膜ラインにおいて、前工程から到来した搬送機に吊下げられているコイル状線材１０の各種情報は、前記シーケンサ２４で管理されており、そのコイル状線材１０に応じた処理パターンで搬送機が移動制御されることで、当該のコイル状線材１０には酸洗処理や被膜処理が実施される。なお、コイル状線材１０の種類によっては、被膜処理を行なわないものもある。
【００２２】
前記シーケンサ２４では、前記第１および第２算出部３０,３２において、被膜処理が施されるコイル状線材１０の処理表面積が累積され、第１および第２累積処理表面積Ｎ１,Ｎ２が算出される(Ｓ１０,Ｓ２０)。また、前記第１および第２比較部３４,３６では、対応する第１および第２算出部３０,３２で算出された第１または第２累積処理表面積Ｎ１,Ｎ２と、第１または第２閾値Ｍ１,Ｍ２とが比較され、各処理表面積Ｎ１,Ｎ２が閾値Ｍ１,Ｍ２に達していなければ(Ｓ１１,Ｓ２１でＮＯ)、シーケンサ２４は前記第１および第２薬剤供給装置１６,１８の第１および第２コントローラ２０,２２に対して補充指令を出力しない。
【００２３】
前記処理槽１４の上方に到来した搬送機では、前記フック１２を移動位置から下降位置まで下降することでコイル状線材１０を処理液中に浸漬し、所定時間の経過後に処理液から引上げて、次の処理工程に向けて移動する。この被膜処理において、前記コイル状線材１０の表面にはリン酸亜鉛被膜が析出する。そして、前記処理液におけるリン酸亜鉛および亜硝酸根の濃度は、前記処理槽１４でコイル状線材１０の表面処理が繰返されることで低下する。
【００２４】
前記シーケンサ２４では、連続酸洗・被膜ラインに被膜処理を行なう新なたコイル状線材１０が到来する毎に、前記第１および第２算出部３０,３２において第１および第２累積処理表面積Ｎ１,Ｎ２を算出しており、前記第１または第２比較部３４,３６での比較結果が、第１または第２累積処理表面積Ｎ１,Ｎ２が対応する第１または第２閾値Ｍ１,Ｍ２に達した場合は(Ｓ１１,Ｓ２１でＹＥＳ)、対応する前記薬剤供給装置１６,１８のコントローラ２０,２２に対して補充指令を出力する。すなわち、第１累積処理表面積Ｎ１が第１閾値Ｍ１に達した場合は、第１薬剤供給装置１６の第１コントローラ２０に補充指令が出力され、該第１薬剤供給装置１６から所定量のリン酸亜鉛が処理液中に一定速度で補充される(Ｓ１２)。また、第２累積処理表面積Ｎ２が第２閾値Ｍ２に達した場合は、第２薬剤供給装置１８の第２コントローラ２２に補充指令が出力され、該第２薬剤供給装置１８から所定量の亜硝酸根が処理液中に一定速度で補充される(Ｓ２２)。
【００２５】
なお、リン酸亜鉛(主剤)あるいは亜硝酸根(促進剤)が補充されると、対応する第１または第２累積処理表面積Ｎ１,Ｎ２はリセットされ(Ｓ１３,Ｓ２３)、前述したフローが繰返される。
【００２６】
実施例の薬剤濃度調整装置では、処理液中の薬剤濃度を実際に測定する必要はないから、調整頻度を上げることで処理能力が低下することはない。すなわち、実施例のように促進剤として亜硝酸根を用いる処理液では、該亜硝酸根が鉄イオンと結合してスラッジ化するため、自動濃度測定が極めて困難であり、手作業による分析には時間が掛かるが、実施例の薬剤濃度調整装置であれば分析は不要となるから、分析に伴うロスタイムをなくして処理能力が向上する。また、実施例ではコイル状線材１０が連続酸洗・被膜ラインに到来する毎に、処理液中に薬剤を補充する必要があるのか否かを判断して補充するようにしたから、コイル状線材１０が実際に処理液中に浸漬する前に、該処理液中の薬剤濃度を調整することができ、当該コイル状線材１０を常に最的な条件で表面処理し得る。
【００２７】
また、前記第１および第２閾値Ｍ１,Ｍ２を設定変更することで、処理液中の薬剤濃度を変更し得る。従って、濃度が高くなることでスラッジが多量に発生する亜硝酸根に対応する第２閾値Ｍ２を、該亜硝酸根に許容される濃度範囲内での下限値付近の濃度となるよう設定しておけば、スラッジの発生量を低減することが可能となる。そして、スラッジの発生量が低減することで、該スラッジの除去作業を行なう周期を長く設定することが可能となり、該除去作業に伴うロスタイムを低減して処理能力を向上することができる。更に、特に亜硝酸根を一定の供給速度で補充することで、該亜硝酸根がリン酸亜鉛被膜の析出を促進するために作用することなく鉄イオンに結合してスラッジ化するのは抑制される。
【００２８】
ここで、スラッジが有してる鉄イオンが亜硝酸根と反応して、該亜硝酸根の濃度が低下するため、スラッジが多量に発生することで更に亜硝酸根の濃度が低下し、補充間隔が短かくなることでより多くの亜硝酸根が必要となる。しかるに、前述したように亜硝酸根の濃度を下限値付近に設定することで、スラッジの低減と相俟って亜硝酸根の濃度低下を抑制することができ、その原単位を低減することが可能となる。
【００２９】
実施例では、被膜処理に用いられる処理液における薬剤濃度の調整を行なう場合で説明したが、自動濃度測定機による自動測定が困難な薬剤を含む処理液における薬剤濃度の調整に適用し得る。また、処理液に含まれる薬剤は複数種類(２種類以上)である必要はなく、１種類であってもよい。なお、実施例では酸洗・被膜ラインに設けた被膜処理装置を対象として説明したが、被膜処理装置が単独で設けられているものであってもよい。更に、処理する鋼材としては、コイル状線材でなく、棒状あるはブロック状のものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例に係る薬剤濃度調整装置を採用した被膜処理装置を示す概略構成図である。
【図２】実施例に係る薬剤濃度調整装置の制御系を示すブロック図である。
【図３】実施例に係る薬剤濃度調整装置により主剤の濃度調整を行なう場合のフローチャート図である。
【図４】実施例に係る薬剤濃度調整装置により促進剤の濃度調整を行なう場合のフローチャート図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０ コイル状線材(鋼材)，１４ 処理槽，１６ 第１薬剤供給装置
１８ 第２薬剤供給装置，２４ シーケンサ(制御手段)，３０ 第１算出部
３２ 第２算出部，３４ 第１比較部，３６ 第２比較部，Ｎ１ 第１累積処理表面積
Ｎ２ 第２累積処理表面積，Ｍ１ 第１閾値，Ｍ２ 第２閾値
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005213625.tif 000005
【図４】
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