(57)【要約】【課題】ゴムライニングの劣化による酸漏れまでの鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽の寿命を高い精度で予測することができる、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法を提供することを目的とする。【解決手段】鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽の寿命は、使用開始からゴムライニングの硬化劣化でゴムライニングの亀裂による前記ゴムライニング槽からの酸液漏れ発生までの期間であり、ゴムライニング温度、ゴムライニング熱負荷サイクル数、および酸液濃度の３パラメータに基づき、前記ゴムライニング槽の寿命を予測する。【選択図】図１
2017125794.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板酸洗ラインにおける酸洗用の耐酸ゴムライニング槽の寿命を予測する、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法であって、
前記寿命は、使用開始からゴムライニングの硬化劣化でゴムライニングの亀裂による前記ゴムライニング槽からの酸液漏れ発生までの期間であり、
ゴムライニング温度、ゴムライニング熱負荷サイクル数、および酸液濃度の３パラメータに基づき、前記ゴムライニング槽の寿命を予測することを特徴とする鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法において、
前記３パラメータを用いた以下の（１）式によって、前記ゴムライニング槽の寿命を計算することを特徴とする鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法。
【数１】
2017125794.tif 000007
【請求項３】
鋼板酸洗ラインにおける酸洗用の耐酸ゴムライニング槽のゴムライニングを更新する、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽のゴムライニング更新方法であって、
酸液の主要元素を測定元素として、該測定元素のゴムライニング厚における浸透深さに所定の限界値を設けて、該限界値に達したらゴムライニングを更新することを特徴とする鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽のゴムライニング更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法に関し、特に、鉄・ゴムライニング・レンガから構成される耐塩酸仕様酸洗槽の寿命予測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
酸洗槽のレンガ厚み、ゴムライニング施工の設計は経験によるところが大きく、酸洗槽の寿命設計という観点では官能的な指標しかなかった。とりわけ、酸洗槽の機械強度を優先した構造設計となっていたために、槽構造自体は長期維持が可能であるものの、槽内部のゴムライニングから劣化が進行し、亀裂部から塩酸浸透し、構造部材である外皮の鉄が腐食され酸漏れする状況が多発していた。
【０００３】
これまで、酸洗槽に関する技術としては、例えば、特許文献１に示される技術がある。この技術は、酸洗槽本体をなす金属製の缶体の少なくとも一部の内面に、ゴムライニング層と、モルタルを目地材としたレンガ張り層と、樹脂層とを順次積層した内張り構造を有し、樹脂層により外側のゴムライニング層・レンガ張り層への酸液の漏洩の防止すなわちシール性向上を図ったものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２３３２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
鋼板酸洗ラインにおいて、ライン稼動中（酸液有り）、および停止中（酸液無し）時の高温酸液有無が酸洗槽を構成するゴムライニングに腐食及び熱負荷を及ぼし、結果、ゴムライニングの硬化劣化でゴムライニングの亀裂による酸漏れ発生は、ラインの安定操業および操業環境の安全に大きな障害となっていた。
【０００６】
前述した特許文献１に開示されている技術は、槽内面の酸液接触部に十分な酸液不透過性を付与することができ、樹脂層により外側のゴムライニング層・レンガ張り層へのシール性向上は図られているものの、ゴムライニングの劣化による酸漏れまでの鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命に関しては得るものがなかった。
【０００７】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものであり、ゴムライニングの劣化による酸漏れまでの鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽の寿命を高い精度で予測することができる、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法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】
【０００８】
上記課題は、以下の発明によって解決できる。
【０００９】
［１］  鋼板酸洗ラインにおける酸洗用の耐酸ゴムライニング槽の寿命を予測する、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法であって、
前記寿命は、使用開始からゴムライニングの硬化劣化でゴムライニングの亀裂による前記ゴムライニング槽からの酸液漏れ発生までの期間であり、
ゴムライニング温度、ゴムライニング熱負荷サイクル数、および酸液濃度の３パラメータに基づき、前記ゴムライニング槽の寿命を予測することを特徴とする鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法。
【００１０】
［２］  上記［１］に記載のの鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法において、
前記３パラメータを用いた以下の（１）式によって、前記ゴムライニング槽の寿命を計算することを特徴とする鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽寿命予測方法。
【００１１】
【数１】
2017125794.tif 000003
【００１２】
［３］  鋼板酸洗ラインにおける酸洗用の耐酸ゴムライニング槽のゴムライニングを更新する、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽のゴムライニング更新方法であって、
酸液の主要元素を測定元素として、該測定元素のゴムライニング厚における浸透深さに所定の限界値を設けて、該限界値に達したらゴムライニングを更新することを特徴とする鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽のゴムライニング更新方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽の寿命予測に必要なパラメータを、ゴムライニング温度、ゴムライニング熱負荷サイクル数、および酸液濃度に特定し、予測式を提示したので、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽の寿命を高い精度で予測することができるようになった。また、これにより、鋼板酸洗ラインの安定操業ができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用する酸洗槽の断面模式図を示す図である。
【図２】本実施例で用いたゴムライニングの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明を適用する酸洗槽の断面模式図を示す図である。図１中、１は酸洗槽、２は酸液、３は鋼板、４はレンガ、５はモルタル、６はゴムライニング、および７は鉄皮を、それぞれ表す。
【００１６】
酸洗槽１では、酸液２で満たされた槽内で鋼板３を酸洗処理する。槽内は酸液２で満たされる。槽本体は鉄皮７であり、鉄皮７の少なくとも一部（保護対象とした部位）の内面に、耐熱性、耐酸性を有するゴムライニング６、モルタル５を目地材としたレンガ４を、この順に積層した内張り構造を有する。
【００１７】
本発明は、上記酸洗槽１中の酸液２が漏れ出すまでの寿命を予測するものである。なお、前述の特許文献１では、樹脂層をレンガ４の内側に設置し、シール性向上を図っている。
【００１８】
本発明者は、定量的な寿命予測を行うために、使用開始から酸液の漏れ出しまでの酸洗槽使用期間などこれまでの酸洗処理における実績データの分析を行った。その結果、寿命予測に必要なパラメータを見つけ出し、それらによる寿命予測式を確立して本発明に想到した。
【００１９】
寿命予測に必要なパラメータとして、ゴムライニング温度（℃）、ゴムライニング熱負荷サイクル数（回/年）、および酸液濃度（％）を特定した。
【００２０】
先ず、ゴムライニング温度については、高温の酸液から熱伝達したゴムライニング自身の温度であり、直接測定出来ないため、酸液温度と外皮の鉄皮温度を用いて算出することとする。例えば、酸洗槽の酸液温度の測定値と放射温度計で測った鉄皮温度を境界条件として熱伝達式を解いて推定するようにすると良い。
【００２１】
また、ゴムライニング熱負荷サイクル数とは、鋼板酸洗ライン稼動中（酸液有り）、および停止中（酸液無し）の熱負荷繰返しによるゴムライニングの応力負荷サイクルに注目したものであり、酸洗槽の操業実績より求める。
【００２２】
さらに、酸液濃度については、酸液濃度の違いによる寿命への影響に注目したものであり、酸洗槽内に設置した濃度計で測定する。
【００２３】
以上、上記３つのパラメータを用いたゴムライニング槽寿命予測式として、以下に示す（１）式を確立した。
【００２４】
【数１】
2017125794.tif 000004
【００２５】
以上の式を用いて、鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽の寿命が高い精度で予測できる。しかしながら、実際の操業にあっては、ゴムライニング槽の寿命を迎える、すなわちゴムライニングの亀裂による酸漏れ発生してしまう事態は避けたいところである。
【００２６】
そこで、本発明では、ゴムライニングの亀裂深さに注目し、ゴムライニングの亀裂深さに限界値を設けて、この限界値に達したらゴムライニングを更新して、酸漏れ発生という事態を未然に防止している。
【００２７】
ゴムライニングの亀裂深さに関しては、ゴムライニング酸液浸透深さを測定する。例えば、後述する塩酸液槽の場合は、ゴムライニング塩素浸透深さをEPMA(Electron Probe Micro Analysis)マッピング分析法を用い、測定元素を塩素とすることで、ゴムライニング厚における塩素浸透範囲を実測する。
【００２８】
EPMAは、電子線により励起された試料表面付近の特性X線を結晶で分光し、局所領域の元素分析を行う手法であり、電界放出型の高輝度電子銃を搭載し、鮮明な元素マッピングが可能である。
【００２９】
酸液の主要元素を測定元素として、測定元素のゴムライニング厚における浸透深さに所定の限界値(例えば、ゴムライニング厚の50%など)を設けて、この限界値に達したらゴムライニングを更新する。
【００３０】
但し、ゴム及び接着剤に測定元素を含む場合は、その影響を十分考慮する必要がある。例えば、実施例で示す３層からなるゴムでは、３層を接着する接着剤に塩化物が含まれていることがあるため、接着部分に塩素が測定されたからといって浸透深さの判断を誤らないようにしなければならない。
【実施例】
【００３１】
本発明を適用した実施例について以下に示す。図２は、本実施例で用いたゴムライニングの構成を示す図である。
【００３２】
酸液は温度８５℃の塩酸であり、ゴムライニングは、酸液側から鉄皮側へ軟質ゴム、硬質ゴム、軟質ゴムの順で厚さそれぞれ２ｍｍという３層構造をとっている。３層のゴムは、軟質ゴム（耐衝撃・耐磨耗）、硬質ゴム（耐薬性・耐熱性）、軟質ゴム （接着性、耐衝撃性）とそれぞれの特性の他に、高温の塩酸を扱うために、硬質ゴムは耐酸性を、両軟質ゴムは熱膨張吸収性をもたせている。
【００３３】
対象とした鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽に対して、上記（１）式における定数を以下の（２）式のように求めた。
【００３４】
【数２】
2017125794.tif 000005
【００３５】
上記（２）式を用いて、Ａ・Ｂラインの鋼板酸洗用耐酸ゴムライニング槽に適用した結果を、以下の表に示す。予測と実績寿命が良くあっていることが分り、本発明の有用性を確認することができた。
【００３６】
【表１】
2017125794.tif 000006
【符号の説明】
【００３７】
１    酸洗槽
２    酸液
３    鋼板
４    レンガ
５    モルタル
６    ゴムライニング
７    鉄皮
【図１】
2017125794.tif 000008
【図２】
2017125794.tif 000009