JP3808239B2 - 鋼帯の脱脂方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷間圧延後の鋼帯に付着した圧延油等を除去するに際して、電解洗浄を利用する鋼帯の脱脂方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に冷間圧延後の鋼帯を脱脂する際に、アルカリ浸漬，電解洗浄およびこれらに付随するブラシによる洗浄（以下、ブラシ洗浄という）や高圧水による洗浄（以下、高圧水洗浄という）を用いて脱脂を行なう。電解洗浄を行なう装置としては、電解液槽内の鋼帯の上下両側に電極を配設して電解洗浄を行なう装置（以下、浸漬式電解洗浄装置という）と、鋼帯の上下両側に配設されたスプレーノズルに電極を装着してそのスプレーノズルから電解液を鋼帯へ噴射しながら電解洗浄を行なう装置（以下、スプレー式電解洗浄装置という）がある。
【０００３】
図６は一般的な鋼帯の脱脂装置を示す概略図である。なお図中の矢印は鋼帯の進行方向を示す。鋼帯１はアルカリ浸漬タンク３を通った後、ブラシロール６によってブラシ洗浄を施される。さらに電解洗浄装置７で電解洗浄が行なわれ、再びブラシロール６によるブラシ洗浄の後、リンス装置９およびドライヤー12を通って一連の脱脂処理が行なわれる。
【０００４】
例えば特開平8-174042号公報には、浸漬式電解洗浄と高圧水洗浄とを用いて脱脂を行なう方法および装置が開示されている。また特開平10-237700 号公報には、鋼帯の上下両側に配設された１対のスプレーノズルに電圧を印加したスプレー式電解洗浄とブラシ洗浄とを用いて脱脂を行なう方法および装置が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に鋼帯は走行中に鋼帯の厚さ方向にも振動するので、走行中の鋼帯が浸漬式電解洗浄装置の電極に接触あるいは衝突するのを防止する必要がある。そのためには電解洗浄装置の電極を鋼帯から離隔して配設しなければならない。つまり従来の電解洗浄は、電極と鋼帯との距離が大きいので、電解洗浄を行なうために多大な電力を必要とするという問題があった。
【０００６】
ブラシ洗浄を用いる方法では、ブラシに洗浄機能を持たせるため、ブラシの磨耗が顕著であり、さらにブラシによって鋼帯の表面に疵が生じる等の問題があった。
また従来の脱脂処理は一連のプロセスが複雑であるため、装置が長大になり高額な建設費が必要であった。
【０００７】
本発明は上記のような問題を解消するべく、安価な費用で建設でき、しかもランニングコスト（すなわち電解洗浄に必要な電力）も削減でき、かつブラシの磨耗や鋼帯の表面疵の問題のない鋼帯の脱脂方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、脱脂装置における電解洗浄のメカニズムを解明するうちに、電気量密度と電流密度の関係を適正範囲に維持することによって、低電力で電解洗浄が可能であることを見出し、本発明を成すに至った。
本発明は、電解洗浄とブラシ洗浄または高圧水洗浄とを連続して行なう鋼帯の脱脂方法であって、鋼帯の両側に対をなして配設されかつ鋼帯進行方向の長さＬ ₁ （ mm ）が
500 ×（Ｓ×Ｘ）／（ 60 ×Ｙ×Ｃ）≦Ｌ ₁ ≦ 1100 ×（Ｓ×Ｘ）／（ 60 ×Ｙ×Ｃ）
Ｓ：鋼帯の搬送速度（ｍ／分）
Ｘ：電気量密度（Ｃ／ dm ² ）
Ｙ：電流密度（Ａ／ dm ² ）
Ｃ：電極の数（対）
を満足する電極を用い、電解洗浄の電気量密度Ｘ（C/dm²)と電流密度Ｙ（A/dm²)との関係が
Ｘ≦ 0.12 の場合は Ｙ≧0.01×Ｘ^-2、
0.12 ＜Ｘ≦1.0 の場合は Ｙ≧0.7
を満足する鋼帯の脱脂方法である。
【００１０】
また本発明の脱脂方法においては、電解洗浄をスプレー式電解洗浄で行なうことが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、脱脂装置における電解洗浄のメカニズムを解明するうちに、電気量密度と電流密度の関係を適正範囲に維持することによって低電力で電解洗浄が可能であることを見出した。そこで本発明の装置を用いて一連の脱脂処理を行なうにあたって、種々の電気量密度と電流密度で鋼帯の電解洗浄を行ない、一連の脱脂処理が終了した後、鋼帯表面の油脂分（すなわち水濡れ性，油分残存量）等を調査して、脱脂の可否を以下の通り判定した。その結果を図４に示す。
【００１２】
なお水濡れ性は、45°の傾斜で立てかけた供試材に温水をかけ、水に濡れた面積率を目視にて判定する。油分残存量は、有機溶剤に供試材を浸漬し、浸漬前の供試材の重量に対する浸漬後の供試材の重量の減量を油分残存量（mg／ｍ² ）として求めた。こうして求めた水濡れ性が90％以上、かつ油分残存量が３mg／ｍ² 以下になった場合に、脱脂が充分にできたと判定した。
【００１３】
電流密度が 0.7A/dm² 未満では、鋼帯表面に油脂分が残存し、脱脂は不十分であった。また電気量密度が 1.0C/dm² を超えると電力の消費量が大きくなる。電解量が 1.0C/dm² 以下であっても、電流密度との関係を適正範囲に維持すると十分に脱脂が可能であることが分かった。つまり、
Ｘ（C/dm²)≦ 0.12 の場合は Ｙ（A/dm²)≧0.01×Ｘ^-2、
0.12 ＜Ｘ（C/dm²)≦1.0 の場合は Ｙ（A/dm²)≧0.7
で囲まれた範囲（すなわち図４中のハッチング部）が最適条件である。
【００１４】
図４中のハッチング部の条件では完全に脱脂できたが、ハッチング部を外れる条件では脱脂不良が発生した。なお電気量密度Ｘの上限は 1.0C/dm² であるが、 0.5＜Ｘ（C/dm²)≦1.0 の範囲では電気量がやや大きくなる。そのため電極に電流が集中し、電蝕によって電極寿命が短くなる。したがって電気量密度Ｘは 0.5C/dm² 以下に設定することが望ましい。
【００１５】
図１は、本発明を適用する浸漬式電解洗浄装置を用いる脱脂装置の例を示す概略図である。図中の矢印は鋼帯１の進行方向を示す。鋼帯１は、まずピンチロール２を経て浸漬式電解洗浄装置７へ搬送される。浸漬式電解洗浄装置７の電解液槽には電極８およびシンクロール４が配設される。電極８は鋼帯１の上下両側に１対または２対以上配設される。
【００１６】
浸漬式電解洗浄装置７で洗浄された鋼帯１は、ブラシ洗浄装置５に配設されたブラシロール６によってブラシ洗浄を施される。次いで鋼帯１は、温水スプレーノズル10およびリンガーロール11が配設されたリンス装置９を通り、さらにドライヤー12を通って一連の脱脂処理が終了する。
図６に示した従来の装置と比較すると、本発明の装置は浸漬式電解洗浄装置７の前のブラシ洗浄装置５およびアルカリ浸漬タンク３は必要ないので、図６に示した従来の装置に比較して、簡素なプロセスで脱脂できる。
【００１７】
しかも本発明によると電解洗浄の効率が向上し、電解洗浄に要する時間の短縮および電力消費量の削減が可能である。また洗浄効率が向上することによって電極８の長さ（Ｌ₁ ）も短縮できる。
なお、ブラシ洗浄装置５の代替として高圧水洗浄装置15を用いても良い。高圧水洗浄装置15を用いる例を図２に示す。図中の矢印は鋼帯１の進行方向を示す。高圧水洗浄装置15は、高圧水スプレーノズル16およびリンガーロール11が配設されており、鋼帯１に高圧水を噴射して洗浄する装置である。
【００１８】
図３は、本発明を適用するスプレー式電解洗浄装置を用いる例を示す概略図である。図中の矢印は鋼帯１の進行方向を示す。鋼帯１は、まずピンチロール２を経てスプレー式電解洗浄装置13へ搬送される。スプレー式電解洗浄装置13には電極を装着された電解液スプレーノズル14が鋼帯１の上下両側に１対または２対以上配設され、電解液スプレーノズル14から鋼帯１へ電解液が噴射される。スプレー式電解洗浄装置13で洗浄された鋼帯１は、次いで高圧水洗浄装置15で高圧水洗浄を施される。次いで鋼帯１は温水スプレーノズル10およびリンガーロール11が配設されたリンス装置９を通り、さらに鋼帯１は、ドライヤー12を通って一連の脱脂処理が終了する。
【００１９】
この装置では、スプレー式電解装置13や高圧水洗浄装置15が順次配設されており、ブラシ洗浄装置のようなブラシの磨耗や鋼帯の表面疵の問題は全く発生しない。
電解液スプレーノズル14のノズルの構成は特定の形態に限定されないが、スリットノズルを使用するのが望ましく、スリットノズルは鋼帯１の進行方向の長さ（Ｌ₂ ）が１〜10mmのスリット開口部を有するのが望ましい。
【００２０】
【実施例】
（実施例１）
図１に示した本発明の浸漬式電解洗浄装置７およびブラシ洗浄装置５を配設した装置を用いて脱脂を行なった。その一連の脱脂処理の操業条件の発明例を操業条件１および操業条件２として表１に示す。図６に示した従来の装置を用いて脱脂処理を行なう場合の操業条件の例を比較例１（すなわち操業条件３）として表１に示す。鋼帯の厚さ（ＴＳ），鋼帯の幅（ＷＳ），電極の幅（Ｗ₁ ）および電極の長さ（Ｌ₁ ）を図示したのが図５(a) である。
【００２１】
【表１】

【００２２】
本発明を適用する装置は、電極の長さＬ₁ （mm）が
500×（Ｓ×Ｘ）／（60×Ｙ×Ｃ）≦Ｌ₁ ≦1100×（Ｓ×Ｘ）／（60×Ｙ×Ｃ）
Ｓ：鋼帯の搬送速度（ｍ／分）
Ｘ：電気量密度（Ｃ／dm² ）
Ｙ：電流密度（Ａ／dm² ）
Ｃ：電極の数（対）
を満足することが必要である。操業条件１はＬ₁ ＝300mm 、操業条件２はＬ₁ ＝20mmである電極を用いて脱脂を行なった。
【００２３】
特に操業条件２で用いた電極は、鋼帯の進行方向の長さＬ₁ が20mmであり、この電極は直径20mmのロッド状の電極を用いても十分に脱脂できる。
操業条件１および操業条件２で脱脂を行なった後、鋼帯表面の油脂分（すなわち水濡れ性，油分残存量）を調査した。その結果、いずれも十分に脱脂が可能であることが分かった。
【００２４】
操業条件３は電極の長さＬ₁ ，投入電流Ｉ，電気量密度Ｘが大きいため、電力の消費量が大きいことが分かった。
（実施例２）
図３に示した本発明のスプレー式電解洗浄装置13および高圧水洗浄装置10を配設した装置を用いて脱脂を行なった。その一連の脱脂処理の操業条件の発明例を操業条件４として表２に示す。鋼帯の厚さ（ＴＳ），鋼帯の幅（ＷＳ），電解液スプレーのスリットノズルの幅（Ｗ₂ ）および電解液スプレーのスリットノズルの長さ（Ｌ₂ ）を図示したのが図５(b) である。なお、電気量密度と電流密度の関係が本発明の範囲ではない場合の操業条件の例を比較例２（すなわち操業条件５）として表２に示す。
【００２５】
【表２】

【００２６】
操業条件４および操業条件５で脱脂を行なった後、鋼帯表面の油脂分（すなわち水濡れ性，油分残存量）を調査した。その結果、操業条件４は十分に脱脂が可能であるが、操業条件５は油脂分が除去されておらず脱脂が不十分であることが分かった。
なお図３に示した本発明の装置において、高圧水洗浄装置10およびリンス装置９の機能を単一の装置で行なうと、プロセスをさらに簡素化できる。
【００２７】
以上のように、種々の電気量密度Ｘと電流密度Ｙで鋼帯の脱脂を行なった後、脱脂の可否を判定した結果を図４に示す。つまり、
Ｘ（C/dm²)≦ 0.12 の場合は Ｙ（A/dm²)≧0.01×Ｘ^-2、
0.12 ＜Ｘ（C/dm²)≦1.0 の場合は Ｙ（A/dm²)≧0.7
で囲まれた範囲（すなわち図４中のハッチング部）が本発明の範囲である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明では低電気量密度で洗浄が可能であるため、電解洗浄に必要な電力は、従来の電解洗浄の約２％程度の電力で電解洗浄が可能であり、電力を大幅に削減できる。また本発明の装置は簡素であるため、建設費は従来の装置の約20％程度の費用で建設できる。さらにブラシの磨耗や鋼帯の表面疵の問題も生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の浸漬式電解洗浄装置を用いる脱脂装置の例を示す概略図である。
【図２】本発明の浸漬式電解洗浄装置を用いる脱脂装置の例を示す概略図である。
【図３】本発明のスプレー式電解洗浄装置を用いる脱脂装置の例を示す概略図である。
【図４】電気量密度と電流密度と脱脂状況との関係を示すグラフである。
【図５】鋼帯および電極，スリットノズルの寸法を示す概略図であり、(a) は浸漬式電解洗浄装置の電極、(b) はスプレー式電解洗浄装置に配設される電解液スプレーのスリットノズルである。
【図６】従来の浸漬式電解洗浄装置を用いる脱脂装置の例を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 鋼帯
２ ピンチロール
３ アルカリ浸漬タンク
４ シンクロール
５ ブラシ洗浄装置
６ ブラシロール
７ 浸漬式電解洗浄装置
８ 電極
９ リンス装置
10 温水スプレーノズル
11 リンガーロール
12 ドライヤー
13 スプレー式電解洗浄装置
14 電解液スプレーノズル
15 高圧水洗浄装置
16 高圧水スプレーノズル

Claims (2)

1. 電解洗浄とブラシ洗浄または高圧水洗浄とを連続して行なう鋼帯の脱脂方法であって、前記鋼帯の両側に対をなして配設されかつ鋼帯進行方向の長さＬ ₁ （ mm ）が
   500 ×（Ｓ×Ｘ）／（ 60 ×Ｙ×Ｃ）≦Ｌ ₁ ≦ 1100 ×（Ｓ×Ｘ）／（ 60 ×Ｙ×Ｃ）
   Ｓ：鋼帯の搬送速度（ｍ／分）
   Ｘ：電気量密度（Ｃ／ dm ² ）
   Ｙ：電流密度（Ａ／ dm ² ）
   Ｃ：電極の数（対）
   を満足する電極を用い、前記電解洗浄の電気量密度Ｘ（C/dm²)と電流密度Ｙ（A/dm²)との関係が
   Ｘ≦ 0.12 の場合は Ｙ≧0.01×Ｘ^-2、
   0.12 ＜Ｘ≦1.0 の場合は Ｙ≧0.7
   を満足することを特徴とする鋼帯の脱脂方法。
2. 前記電解洗浄がスプレー式電解洗浄であることを特徴とする請求項１に記載の鋼帯の脱脂方法。

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