钢板的酸洗方法及钢板的连续酸洗装置
技术领域
本发明涉及酸洗移动钢板的方法及钢板的连续酸洗装置,还涉及高效地除去在钢板的制造工序中生成的氧化皮的方法。
背景技术
在钢板制造工序中,以多种目的进行钢板表面的清洗。例如,可列举出镀膜或涂装前的钢板的清洗、利用热轧钢板的酸洗来除去氧化皮(脱氧化皮)等。
这样的清洗的促进或高效率化、清洗能力的提高等大多依赖于清洗液的设计,但是,另外作为清洗时辅助清洗的方法之一,有施加20~100kHz的超声波的方法(日本特开2003-313688号公报、日本特开2000-256886号公报、日本特开平5-125573号公报)。
如果向清洗液中施加超声波,则在钢板表面发生空化现象,从而促进清洗效果。也就是说,通过超声波使得在清洗液中局部压力降低,低于蒸气压,产生水蒸气或溶解的气体膨胀,急速形成小的气泡或空洞并强烈地崩溃,从而促进清洗的化学反应,并提供冲击力,促进清洗效果。因此,施加超声波对于热轧钢板的脱氧化皮酸洗也是有效的(日本特开2000-256886号公报)。
作为脱氧化皮酸洗,可以单独使用硫酸、盐酸、硝酸及氢氟酸等,或者使用将它们中的多种混合而成的酸洗溶液。为了使所述酸洗溶液的酸洗速度提高,尝试了增加酸浓度及提高酸洗温度等,但存在化学试剂及能源成本增大、酸洗后钢材表面出现表面粗糙等的负面影响,因此酸洗速度的提高有界限,一直在并用超声波。
但是,希望降低钢板的制造成本并使钢板高品质化,关于钢板的清洗及脱氧化皮,也需要进一步提高清洗效率、及提高钢板表面的清洁性。
另一方面,在半导体制造及电子设备制造领域,如日本特开平10-172948号公报中记载,在半导体晶片的清洗中,对清洗液施加0.8MHz以上的高频超声波(也称作兆声波,megasonic)来提高异物除去能力。在日本特开平10-172948号公报中,是将半导体晶片浸渍在清洗槽中、通过从清洗槽的底部施加高频超声波进行分批清洗的方式。
此外,在日本特开平8-44074号公报中,作为在液晶显示器用滤色器制造工序中高效率除去抗蚀剂的方法,公开了向曝光后的抗蚀剂上供给施加有高频超声波的液体帘幕状的显影液的方法。
与20~100kHz的超声波(低频超声波,ultrasonic)相比,由于高频超声波的指向性高,因而能够高效率地对清洗对象物的表面进行清洗,而且容易使溶液分子活性化,促进反应的效果大。
因此,不只是在半导体领域,在日本特表2003-533591号公报中还公开了在轧制铜棒的清洗中使用了500~3000kHz的超声波源的脱氧化皮方法。
如上所述,高频超声波在清洗中非常有效地提高清洗能力,因此认为如果取代在钢板清洗中使用的低频超声波而采用高频超声波,则能够更有效地进行钢板的清洗,提高酸洗速度。
可是,实际情况是,与前述的半导体制造及电子设备制造领域相比,由于清洗对象物不同、污浊程度或清洁性的水平大不相同、及清洗对象物的移动速度或装置大小等工艺条件也大不相同,因而在移动钢板的连续清洗中无法应用高频超声波。
其理由之一是因为存在设备可维护性的问题。也就是说,如果与日本特开2003-313688号公报、日本特开2000-256886号公报、日本特开平5-125573号公报中所述的低频超声波振荡器同样地将日本特开平10-172948号公报中所述的高频超声波振荡器设置在钢板的清洗流水线的清洗浴中,则因高频超声波和清洗液而严重腐蚀高频超声波振荡器的容器及电缆,不能长期使用。特别是在酸洗流水线中,所述腐蚀更明显。
在日本特表2003-533591号公报中公开了在轧制铜棒的清洗中使用超声波来脱氧化皮的方法,记载了能够宽范围地使用频率为20~100kHz、100~500kHz及500~3000kHz的超声波。
但是,在棒状的轧制材的情况下,由于因清洗浴小而将超声波振荡器安装在清洗浴的外部、及因清洗对象物小而从清洗浴外部施加超声波也能得到效果等理由,也可以使用500~3000kHz的高频超声波。
但是,在上述使用方法中,虽然在20~500kHz的情况下没有问题,但在500~3000kHz的情况下,与振荡器接触的清洗浴容器材料的腐蚀严重,现实中不耐长期使用。
此外,作为在钢板的清洗液中不设置超声波振荡器的方法,可考虑将日本特开平8-44074号公报中记载的照相胶片用显影液替换成钢板清洗液,向钢板表面供给施加有高频超声波的液体帘幕状的清洗液的方法。
但是,在日本特开平8-44074号公报中清洗对象物是静止的,而在移动的钢板的清洗中清洗对象物是移动的,因此,存在下述问题:即使如日本特开平8-44074号公报那样只向钢板表面供给施加有高频超声波的帘幕状清洗液,也不能进行有效的清洗。
此外,存在下述问题:供给的清洗液因钢板的移动而飞溅,加速超声波振荡器及电缆等的腐蚀,或使清洗环境恶化。
另一方面,作为现行的钢板的清洗液多使用盐酸、硫酸等,在除氧化皮时在酸洗槽内由于钢板与酸反应而产生气泡,该气泡使超声波的传播降低,因此在酸洗槽内采用频率低的所谓的低频超声波(20~500kHz左右)的情况下,存在超声波的效果下降的问题。
因此,在因钢板的制造条件而牢固地附着氧化皮的情况下,即使并用以前的超声波照射,不仅脱氧化皮不充分,而且在清洗液是酸性溶液的情况下,通过利用已有的酸洗槽的清洗方法,还存在一度除去的氧化皮或由其它成分构成的不溶性物质再次附着在钢板表面上的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述状况而完成的,其的目的在于,提供一种将高频超声波用于移动的钢板的清洗、可稳定地提高清洗效果及清洗速度的钢板的清洗方法及钢板的连续清洗装置。
此外,本发明的目的在于,提供能够应用高频超声波将在钢板的制造工序中生成的氧化皮高效地除去的钢板的清洗方法及钢板的连续清洗装置。
本发明者们对解决所述问题的方法进行了深入研究,结果发现,使施加有高频超声波的清洗液以特定的角度照射在移动的钢板的表面上的方法,能够避免超声波振荡器及电缆等的腐蚀,而且能够飞跃地提高清洗能力。也就是说,本发明的要旨如下。
(1)一种钢板的清洗方法,其特征在于,其是清洗移动的钢板的方法,将施加有频率为0.8MHz~3MHz的超声波的清洗液以相对于与钢板表面呈直角的线向与移动方向相反的方向倾斜1~80°的角度供给到钢板表面。
(2)根据上述(1)所述的钢板的清洗方法,其特征在于:所述清洗液向钢板表面的供给为喷淋方式或帘幕流动方式。
(3)根据上述(1)及(2)所述的钢板的清洗方法,其特征在于:所述清洗液为酸洗溶液。
(4)根据上述(1)及(2)所述的钢板的清洗方法,其特征在于:所述钢板为热轧钢板,所述清洗液为酸洗溶液,除去热轧钢板的氧化皮。
(5)一种钢板的连续清洗装置,其特征在于:其是至少具备开卷机、清洗液供给部及卷取机的钢板的连续清洗装置,所述清洗液供给部至少具有清洗液的储存部和超声波振荡器部,所述清洗液的储存部具备清洗液的入口和清洗液出口,所述清洗液出口通过喷淋方式或帘幕流动方式将施加有超声波的清洗液以相对于与钢板表面呈直角的线向与移动方向相反的方向倾斜1~80°的角度供给到钢板表面,所述超声波振荡器部对所述储存部的清洗液施加频率为0.8~3MHz的超声波。
(6)根据上述(5)所述的钢板的连续清洗装置,其特征在于:具备使干燥空气或不活泼性气体在所述超声波振荡器部中流通的机构。
附图说明
图1是表示向钢板表面垂直地供给施加有高频超声波的清洗液时的状况的示意图。
图2是表示向钢板表面倾斜地供给施加有高频超声波的清洗液时的状况的示意图。
图3是表示施加有高频超声波的清洗液的供给部的例子的示意图,(a)是俯视图、(b)是主视图、(c)是侧视图。
图4是表示施加有高频超声波的清洗液的供给部内部结构的例子的剖面示意图。
图5是表示将施加有高频超声波的清洗液向水平移动的钢板供给的例子的图。
图6是表示将施加有高频超声波的清洗液向垂直移动的钢板供给的例子的图。
图7是表示使钢板沿着清洗部水平移动时的钢板的连续清洗装置的例子的示意图。
图8是表示使钢板沿着清洗部垂直移动时的钢板的连续清洗装置的例子的示意图。
具体实施方式
以下对本发明进行详细说明。
本发明者们发现,通过将施加有频率为0.8MHz~3MHz的超声波(高频超声波)的清洗液以喷淋方式或帘幕流动方式、并以使清洗液的供给角度相对于与钢板表面垂直的线向与移动方向相反的方向倾斜1~80°的方式供给到移动的钢板的表面(喷射方向为钢板的移动方向),从而与采用20~100kHz的超声波(低频超声波)的清洗相比,能够有效地清洗钢板的表面,而且对于脱氧化皮也是有效的。
认为提高所述清洗效果的理由如下。如图1所示,即使与日本特开平8-44074号公报同样地向清洗物即钢板4垂直地供给施加有高频超声波1的清洗液,由于高频超声波的指向性比低频超声波高,因此附着物或氧化皮2成为遮蔽物,高频超声波无法有效地打在附着物或氧化皮2与钢板表面的粘结界面3处,因此清洗效果不会提高。
但是,如图2所示,认为通过使高频超声波的照射角度倾斜,高频超声波1打在附着物或氧化皮2与钢板表面的粘结界面3上的比例增加,从而使清洗效果提高。
图3表示本发明的施加有高频超声波的清洗液的供给部13的一例子。此外,图4表示所述供给部的内部结构的一例子。清洗液从入口6进入,通过高频超声波的振荡器9向清洗液11施加高频超声波,施加有高频超声波的清洗液12从出口8出来,供给到钢板的表面。
此外,超声波振荡器部具有高频超声波振荡器9、收容高频超声波振荡器9的收容部和空洞10,如后所述,优选在超声波振荡器部中设置用于向该空洞部供给、排出干燥空气或不活泼性气体的气流的出入口7、和供给电的电缆5。
图5中示出了将本发明的施加有高频超声波的清洗液12供给到水平移动的钢板14上的例子。如前所述,使所述清洗液的供给角度相对于与钢板表面垂直的线向与钢板的移动方向相反的方向倾斜1~80°。将该角度表示为θ。
此外,如图6所示,向垂直移动的钢板14供给施加有高频超声波的清洗液12。图6是向钢板的两面供给的例子,但也可以只向一面供给。所述清洗液的供给角度θ与上述同样,相对于与钢板表面垂直的线向与移动方向相反的方向倾斜1~80°。
在上述角度θ低于1°的情况下,如前所述高频超声波难以达到附着物或氧化皮与钢板表面的粘结界面,无法得到充分的清洗效果。此外,根据上述理由容易引起由清洗液造成的振荡器等的腐蚀。
另一方面,如果角度θ超过80°,则能避免清洗液的飞溅,但不能向钢板表面有效地照射超声波振动(超声波照射密度过低),得不到充分的清洗效果。
上述角度θ可以是固定的,也可以包含上述角度范围内或上述角度范围外地进行变化。作为优选的角度范围,10~80°的范围在经济上、有效地实用上是优选的。
通过如此使清洗液的供给角度向与移动方向相反的方向倾斜,相对于钢板,清洗液的钢板移动方向的相对速度降低,因而清洗液的飞溅降低。
此外,由于即使飞溅也向与超声波振荡器及电缆等相反的方向(钢板移动方向)飞溅,因而不会直接碰到上述装置,因此能够抑制超声波振荡器或电缆等的腐蚀,使设备可维护性显著提高。
再有,冲撞钢板表面的清洗液以原状沿着钢板表面上向钢板移动方向流动,因此剥离的附着物或氧化皮不会滞留,直接向钢板移动方向排出。
如以往所述,在与钢板对置地喷射清洗液的情况下,暂时剥离的附着物等不会通过清洗液的力量而被立即排出,因此有可能通过高指向性、强力的高频超声波的作用再次附着到钢材表面。
因此,根据本发明能够提高附着物等的清洗性能。
清洗液的供给量没有特别的限定,但优选以每钢板单位面积计为0.3L/m2~200L/m2。在低于0.3L/m2的情况下,产生超声波不能传播等问题,有可能无法发挥充分的清洗效果。
另一方面,如果超过200L/m2,则虽然清洗效果提高,但需要大量的清洗液,因而有可能不经济。清洗液的供给量更优选为1L/m2~100L/m2。例如,在以100m/min的速度向移动中的钢板按1m宽供给清洗液而将清洗液的供给量规定为1L/m2时,清洗液的喷出量为100L/min。
在图5及图6中,施加有高频超声波的清洗液的供给在单面或两面为1段,但也可以在钢板的移动方向形成多个供给部,以多段供给。
此外,在各段中也能够变化清洗液的种类。例如,能够将第1~n段规定为酸洗溶液,将其后的最终段(n+1)、n+1~n+2段、或n+1~n+3段规定为冲洗溶液。
本发明中使用的超声波的频率为0.8MHz~3MHz。在上述频率带的情况下,与低频超声波不同,能解除清洗液中的分子或离子的会合,使各个分子或离子的运动更活跃。
其结果是,对钢板表面的污物的分解或牢固地附着的异物与钢板表面的界面施加大的作用,从而提高清洗效果。
如下所述可以认为对于脱氧化皮也是有效的。氧化皮因制造工序的气氛、热处理温度、钢材中包含的添加元素及杂质而变化,氧化皮大致分为3种。
具体而言是FeO、Fe2O3、Fe3O4,在钢材表面存在有作为氧化皮的主成分的且向酸洗溶液的溶解速度慢的磁铁矿(Fe3O4)、及向酸洗溶液的溶解速度非常慢的赤铁矿(Fe2O3)。
通过采用本发明的频率为0.8MHz~3MHz的高频超声波,能够将使氧化皮能溶解到酸洗溶液中的成分活性化,能够使其高效率地与氧化皮反应。
此外,通过采用该超声波,能够通过声压对被清洗物或被腐蚀物局部地施加压力。由此还可机械地破坏被清洗物、被腐蚀物,其结果是,氧化皮的溶解速度提高。
在超声波的频率低于0.8MHz的情况下,在上述清洗或脱氧化皮中不能得到高于以往的充分的效果。另一方面,如果超过3MHz,则对被清洗物造成损伤,不能得到光滑的表面。作为超声波的频率更优选为0.8~1.5MHz的频率。
本发明的高频超声波的施加可以是连续的,也可以是间歇的。此外,也可以在本发明的范围的频率内组合使用多个频率的超声波。再有,也可以将以往的低频超声波与本发明的高频超声波并用。
作为本发明的清洗液,可以使用在钢板清洗中所用的以往的清洗液。例如,有酸性溶液、碱性溶液或中性溶液等清洗液。酸性溶液中,作为酸洗溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、氢氟酸溶液(氢氟酸)或这些溶液的包含硝酸、醋酸、蚁酸等的溶液。
酸洗溶液除了用于一般的钢板的清洗以外,还可用于除去热轧钢板的氧化皮。碱性溶液例如是包含氢氧化钠(NaOH)及氢氧化钾(KOH)等的溶液,可用于钢板的脱脂等清洗。
此外,中性溶液例如可作为上述酸清洗或碱清洗后的冲洗液使用。清洗液的温度没有特别的限定,但基于清洗效率及温度管理等理由,更优选为常温至80℃。
本发明的清洗部中的钢板移动速度优选为300m/min以下。如果超过300m/min,则每单位时间内的超声波照射时间缩短,有时不能得到充分的清洗效果。所述移动速度特别优选为20m/min~100m/min。在低于20m/min时,有时生产效率下降。
在通板速度慢时(50m/min以下)还具有使液表面的流动加速的效果,因此优选将角度θ规定为1~29°。另一方面,在通板速度快时(200m/min以上),优选将角度θ规定为46~70°。
在本发明的方法中,不限定钢板的种类,对于从薄板到厚板、以及从5μm到800μm的不锈钢箔的清洗都是有效的。尤其对于以往难以除去氧化皮的钢板类即添加了Ti、Nb、Si的钢板也是有效的。
作为高频超声波的功率,越大效果越好,但需要附加设备等,因此可与钢板的制造工序一致地设计。也可以通过制作巨大的设备来对应,但通过并列地设置多个超声波也能发挥同样的效果。
本发明的清洗液的喷射方式没有特别限定,但一般采用喷淋方式或帘幕流动方式。喷淋方式是指如下类型的方式:具有直径大约为从十毫米到几十毫米左右的孔径,从该孔部分喷射清洗液。
此外,帘幕流动方式是指如下方式:具有宽度大约为从几毫米到几厘米的缝隙,从该部分以带状喷射清洗液。
本发明的钢板的连续清洗装置至少具备开卷机15、清洗部19及卷取机24,所述清洗部将施加有频率为0.8MHz~3MHz的超声波的清洗液以喷淋方式或帘幕流动方式供给到钢板的表面,使所述清洗液的供给角度相对于与钢板表面呈直角的线向与移动方向相反的方向倾斜1~80°。
所述钢板的连续清洗装置还可以具备入侧撑套器17、出侧撑套器22、剪切机、焊接机16、拉伸整平机18、涂油机23、清洗液接收容器20等。此外,在所述清洗部是酸洗或碱性清洗时,还可以在其后具备冲洗槽21。再有,也能够与酸洗槽或碱清洗槽并用。
图7和图8表示本发明的钢板的连续清洗装置的例子。图7是钢板水平移动时的清洗装置的例子,为了清洗钢板的两面而将清洗部(施加了高频超声波的清洗液的供给部)19设置在两处。
图8是钢板垂直移动时的清洗装置的例子,为了清洗钢板的两面,形成为能从两面供给施加了高频超声波的清洗液。两装置的例子的冲洗采用冲洗槽21,但也可以形成与清洗部19同样地供给冲洗溶液的构成。
此外,也可以使干燥空气、或者氮气、氩气、氦气、或二氧化碳气体等不活泼性气体在示出了所述清洗部19的详细构成的图4的收容有高频超声波振荡器的空洞部10中流动。通过使所述气体流动,能够抑制清洗液烟雾及HCl气体等腐蚀物的进入,从而能够进一步提高耐久性。
实施例
以下,通过实施例更具体地对本发明进行说明,但本发明丝毫不受这些实施例的限制。
(实施例1)
清洗的钢材采用不锈钢板。为了实施异物除去评价,在钢板表面上涂布日本合成橡胶(JSR)制的聚苯乙烯胶乳(PSL)标准粒子(0.1μm、0.35μm、0.5μm、1μm、2μm),并使其干燥,作为附有模拟粒子的钢板。采用这些钢板实施除去附着粒子的评价。
使用图3及图4所示的施加了超声波的清洗液的供给部,如图5所示,将清洗液以80m/min的速度供给到移动的钢板的表面,调查了采用各种液体清洗液在使超声波频率和图5的供给角度θ变化的各条件下的清洗效果。
以1m宽的喷淋方式供给所述清洗液,将喷出量规定为100L/min,将清洗液供给量规定为1.25L/m2。表1中示出了超声波的频率、清洗液的供给角度θ及清洗效果。其中,表1中的实施例1-28~1-30是用帘幕流动方式在与上述相同的条件下进行的。
作为清洗溶液,分别使用酸洗溶液、碱性清洗溶液及冲洗液。酸洗溶液按以下调制。
HCl系为5mass%的HCl水溶液,分别添加了0.1mass%的FeCl2和FeCl3。H2SO4系为5mass%的H2SO4水溶液,分别添加了0.1mass%的FeCl2和FeCl3。
碱性清洗溶液为典型碱性的NaOH系(氢氧化钠),在1wt%的NaOH水溶液中共存0.1mass%的Fe离子。作为冲洗液,使用没有添加上述酸或碱的纯水。
此外,在酸洗溶液的情况下,将溶液的温度加热到60℃~90℃,然后保温,碱性清洗溶液和冲洗液保持在常温~40℃之间来实施。
作为评价方法,对钢板表面照射10000勒左右的强光(称为聚光灯),描绘粒子的状态,清洗后在聚光灯照射的条件下实施残留粒子的描绘。算出其除去率,评价表面的粒子的除去率。
表1的清洗效果是通过准备在任何情况下都没有照射超声波的试样,将其与在表1的各种条件下进行了除去率的评价的试样进行比较而判定的。除去的提高比例低于30%的情况表示为×,除去的提高比例为30%以上且低于40%的情况表示为△,除去的提高比例为40%以上且低于60%的情况表示为○,除去的提高比例为60%以上的情况表示为◎。对于模拟粒子除去后的试样的一部分,通过用光学显微镜或扫描式电子显微镜观察残留粒子的状态来确认除去部分。其结果是,没有观察到0.2μm以上的粒子。
表1
No. |
频率 (MHz) |
角度θ (°) |
清洗液 |
清洗效果 |
备注 |
1-1 |
0.80 |
10 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-2 |
0.95 |
1 |
HCl系 |
○ |
实施例 |
1-3 |
0.95 |
28 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-4 |
0.80 |
38 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-5 |
0.95 |
80 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-6 |
0.95 |
46 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-7 |
0.95 |
52 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-8 |
0.95 |
58 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-9 |
0.95 |
62 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-10 |
0.95 |
60 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-11 |
0.95 |
30 |
H2SO4系 |
◎ |
实施例 |
1-12 |
0.95 |
10 |
H2SO4系 |
◎ |
实施例 |
1-13 |
0.95 |
10 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-14 |
3.0 |
30 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-15 |
2.0 |
30 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-16 |
0.95 |
80 |
NaOH系 |
◎ |
实施例 |
1-17 |
0.95 |
34 |
NaOH系 |
◎ |
实施例 |
1-18 |
0.95 |
10 |
NaOH系 |
◎ |
实施例 |
1-19 |
0.95 |
10 |
纯水冲洗液 |
○ |
实施例 |
1-20 |
0.95 |
60 |
纯水冲洗液 |
○ |
实施例 |
1-21 |
0.028 |
30 |
HCl系 |
× |
比较例 |
1-22 |
0.10 |
30 |
HCl系 |
× |
比较例 |
1-23 |
0.40 |
30 |
HCl系 |
△ |
比较例 |
1-24 |
0.60 |
30 |
HCl系 |
× |
比较例 |
1-25 |
0.95 |
0 |
HCl系 |
△ |
比较例 |
1-26 |
0.95 |
85 |
HCl系 |
× |
比较例 |
1-27 |
3.5 |
30 |
HCl系 |
基材腐蚀 |
比较例 |
1-28 |
0.95 |
5 |
H2SO4系 |
◎ |
实施例 |
1-29 |
0.95 |
5 |
HCl系 |
◎ |
实施例 |
1-30 |
0.95 |
5 |
纯水冲洗液 |
○ |
实施例 |
1-31 |
0.95 |
-5 ※1 |
HCl系 |
× 清洗液附着在振荡 器上。发生腐蚀。 |
比较例 |
※1:负号所示的角度表示向钢板移动方向的倾斜。
如实施例1-1~1-18所示,采用酸性及碱性的清洗溶液,以1~80°的供给角度θ供给施加了频率为0.8~3MHz的超声波振动的清洗液,显示出高的清洗效果。
如实施例1-19~1-20所示,采用冲洗液也可得到充分的清洗效果。如实施例1-28~1-30所示,采用帘幕流动方式也分别得到了充分的清洗效果。
另一方面,在比较例1-21~1-22的超声波频率低时,没有得到充分的清洗效果。如果比较例1-27的超声波频率过高,虽能完全除去聚苯乙烯胶乳粒子,但基材不锈钢板的表面的腐蚀严重,无法得到平坦的表面。
如果与钢板垂直(θ=0°)地供给比较例1-25的施加了超声波振动的清洗液,则无法得到充分的清洗效果,而且清洗液的飞溅液滴附着在清洗液供给部(超声波振荡器)上。
如果比较例1-26的施加了超声波振动的清洗液的供给角度θ过大,则无法得到充分的清洗效果。
在比较例1-31中示出了使清洗液供给部向钢板移动方向侧倾斜时的结果。确认了不仅清洗效果恶化,而且清洗液附着在振荡器或电缆等上,发生腐蚀。
(实施例2)
作为钢材选择使用氧化皮溶解速度慢的热轧板。钢材为以wt%计含有C:0.002、Si:0.006、Mn:0.13、S:0.01、Nb:0.02、Ti:0.02,余量为Fe及不可避免的杂质的钢板。
使用图3及图4所示的施加了超声波的清洗液的供给部,如图6及图8所示,将清洗液以5~310m/min的速度供给到移动的钢板的表面,通过使超声波频率和图6的供给角度θ在表2的范围内变化,调查了脱氧化皮效果。以1m宽的喷淋方式供给上述清洗液,喷出量及清洗液供给量如表2所示。
以喷淋方式供给上述清洗液。作为酸洗溶液,使用HCl系和H2SO4系。HCl系为8mass%的HCl水溶液,分别添加了0.2mass%的FeCl2和FeCl3。H2SO4系为10mass%的H2SO4水溶液,分别添加了0.2mass%的FeCl2和FeCl3。将清洗液的温度加热到70℃(±10℃)。
作为评价方法,预先测定钢板的质量,按表2所示的条件进行规定的清洗处理,然后进行冲洗、干燥,再次进行质量测定,算出腐蚀量。
评价是从表面的氧化皮的溶解速度判断的。分别准备在任何情况下都没有按表2照射超声波的试样,然后通过与分别在表2所示的各种条件下进行了评价的试样比较来进行判定。关于上述溶解速度的提高比例,将低于10%的情况表示为×、将10%以上且低于20%的情况表示为△、将20%以上且低于30%的情况表示为○、将30%以上的情况表示为◎,如此判断清洗效果。
表2中示出了其结果。
表2
No. |
频率 (MHz) |
角度θ (°) |
溶液 |
通板速度 (m/mim) |
清洗液 喷出量
(L/min) |
清洗液 供给量 (L/m2)
|
清洗效果 |
备注 |
2-1 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
100 |
20 |
0.2 |
○ |
实施例 |
2-2 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
100 |
30 |
0.3 |
◎ |
实施例 |
2-3 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
100 |
100 |
1.0 |
◎ |
实施例 |
2-4 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
100 |
200 |
2.0 |
◎ |
实施例 |
2-5 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
5 |
500 |
100 |
◎ |
实施例 |
2-6 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
5 |
1000 |
200 |
◎ |
实施例 |
2-7 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
5 |
1100 |
220 |
◎ |
实施例 |
2-8 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
20 |
200 |
10 |
◎ |
实施例 |
2-9 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
300 |
300 |
1.0 |
◎ |
实施例 |
2-10 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
310 |
90 |
0.29 |
○ |
实施例 |
2-10 |
0.8 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-11 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-12 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
160 |
160 |
1 |
◎ |
实施例 |
2-13 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
120 |
160 |
1.33 |
◎ |
实施例 |
2-14 |
0.95 |
30 |
HCl系 |
40 |
160 |
4 |
◎ |
实施例 |
2-15 |
0.95 |
80 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
○ |
实施例 |
2-16 |
0.95 |
75 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-17 |
0.95 |
60 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-18 |
0.95 |
32 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-19 |
0.95 |
1 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
○ |
实施例 |
2-20 |
0.95 |
30 |
H2SO4系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-21 |
0.95 |
60 |
H2SO4系 |
60 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-22 |
2.0 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-23 |
3.0 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-24 |
1.5 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-25 |
2.0 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
◎ |
实施例 |
2-26 |
0.028 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
× |
比较例 |
2-27 |
0.1 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
× |
比较例 |
2-28 |
0.4 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
△ |
比较例 |
2-29 |
0.95 |
0 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
△ |
比较例 |
2-30 |
0.95 |
85 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
× |
比较例 |
2-31 |
3.5 |
30 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
基材腐蚀 |
比较例 |
2-32 |
0.95 |
-30 ※1 |
HCl系 |
80 |
160 |
2 |
× 清洗液附着在振荡 器上。发生腐蚀。 |
比较例 |
※1:负号所示的角度表示向钢板移动方向的倾斜。
本发明的实施例No.2-1~2-25的超声波频率在0.8~3MHz的范围,清洗液的供给角度θ为1~80°,在此条件下酸洗速度提高,其结果是,清洗效果提高。
此外,没有发现酸洗后的钢材的表面品质受损的状况。尤其是在清洗液的供给量为0.3L/m2以上时,清洗效果更高。
再有,如果分两段供给施加了超声波的清洗液,则清洗效果好、效率高。
相对于此,在比较例No.2-26~2-28的超声波频率低的情况下,氧化皮的溶解速度慢,处处都没有完全除去氧化皮、或发生斑点。
如果比较例1-31的超声波频率过高,则虽能够完全除去氧化皮,但基材不锈钢板的表面的腐蚀严重,无法得到平坦的表面。
此外,如果与钢板垂直(θ=0°)地供给比较例No.2-29的施加了超声波振动的清洗液,则无法得到充分的清洗效果,而且清洗液的飞溅液滴附着在清洗液供给部(超声波振荡器)上。
如果比较例2-30的施加了超声波振动的清洗液的供给角度θ过大,则无法得到充分的清洗效果。
比较例2-32中示出了使清洗液供给部向钢板移动方向侧倾斜的结果。确认了不仅清洗效果恶化,而且清洗液附着在振荡器或电缆等上,发生腐蚀。
(实施例3)
用与实施例2-11同样的方法,使干燥空气、或氮气在收容有超声波振荡器的空洞部(图4的空洞部10)中流动,进行100小时的连续酸洗。然后,调查了存在于所述空洞部中的氯、或腐蚀程度。清洗效果的评价方法与实施例2相同。
表3中示出其结果。如实施例No.3-1及3-2所示,通过使干燥空气或氮气在振荡器部中流动,能够有效地防止氯等腐蚀物的进入。
表3
No. |
振荡器部的气体流入 |
清洗效果 |
振荡器部位的腐蚀等 |
备注 |
3-1 |
干燥空气 |
◎ |
无腐蚀 |
实施例 |
3-2 |
氮气 |
◎ |
无腐蚀 |
实施例 |
3-3 |
无 |
◎ |
有微量氯痕迹,但无腐蚀 |
实施例 |
根据本发明的钢板的清洗方法及钢板的连续清洗装置,可实现下述的显著的作用效果:即使在钢板的连续清洗中采用高频超声波也能抑制装置的腐蚀,因而具有能够提高设备可维护性,并且能够提高钢板的清洗效果及清洗速度,改进清洗效率,而且清洗后的钢板表面的清洁性优异。还能实现下述的非常显著的作用效果:对于除去热轧钢板的氧化皮也是有效的,具有提高脱氧化皮的效率,且能形成没有脱氧化皮痕迹的清洁的表面。
因此,本发明在钢铁工业中具有非常高的利用可能性。