JP2003313688A - 超音波式連続洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属帯板を洗浄浴中で超音波照射のもとにお
いて走行させて洗浄処理を行う超音波式連続洗浄装置を
提供する。 【解決手段】 走行する帯板２が浸漬される浸漬型連続
洗浄槽１を備えた超音波式連続洗浄装置において、洗浄
槽１内の側面に超音波振動板４を複数設置し、帯板２に
超音波を印加することを特徴とする超音波式連続洗浄装
置であり、更にこれに加え、帯板２を挟んで、超音波振
動板５を千鳥に配置することを特徴とする超音波式連続
洗浄装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属帯板を洗浄液
中で超音波印加のもとにおいて走行させて洗浄処理する
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４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。その装置は槽内に充満された
酸洗液３中を走行する帯板２に対向して配置した超音波
振動子６によって超音波を照射している。また、帯板２
に対向した超音波振動子６の配置として、図１６、図１
７に示すように、超音波振動子６に対して斜めに板を走
行させる方法や数個の超音波振動子６と帯板２との距離
を変えた方法が検討されている（非特許文献１）。超音
波振動子６から発生した超音波は図１８に示すように周
期的に音圧が高い領域と低い領域が発生するため、常に
帯板２が音圧の低い位置になるのを防ぐためである。酸
洗設備の帯板２は上下方向に振動しており、超音波振動
子６を帯板２に対向しておくと、音圧が低い部分になっ
たり高い部分になったりと音圧が安定せず、帯板２の振
動が大きくなると超音波振動子６に接触して板に疵が発
生する。また、酸洗設備の補修時には、帯板２を液面１
２の上部に昇降して行っており、帯板の上部に設置した
超音波振動子６は帯板と共に昇降させる必要がある。ま
た、帯板の下部に設置した超音波振動子６は不具合が発
生しても補修が困難である。この様に、帯板２に対向し
て超音波振動子を設置すると、装置の大幅な改造を必要
とし、帯板の振動への対応が困難になる。また、図１５
に示すように帯板の側面から超音波を印加する超音波振
動子も提案されているが（特許文献２）、本実用新案
は、詳細な超音波振動子の位置関係についての記載はな
い。

【０００３】

【特許文献１】 特開平５−７８８７４号公報

【特許文献２】 実開平３−１０３２５６号公報

【非特許文献１】 Ｊ．Ｏ．Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，
Ａｐｐｌｉｅｄ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ， ５８， １９
９９， ２１１-２２８

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術は、板
に対向して設置した超音波振動板から超音波を印加する
ため、超音波の効果を十分に発揮できないという問題点
と装置の大幅な改造が必要となるという問題点があっ
た。そこで本発明は、帯板が上下方向に振動しても超音
波振動子との接触を回避し、帯板が振動しても安定した
音圧により超音波式洗浄が可能となり、超音波振動子の
メンテナンスも容易な洗浄装置を提供することを目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の超音波式連続洗
浄装置は以下の通りである。 （１）走行する帯板が浸漬される浸漬型連続洗浄槽を備
えた連続洗浄装置において、洗浄槽内の側面に超音波振
動板を複数設置することを特徴とする超音波式連続洗浄
装置である。 （２）帯板を挟んで、超音波振動板を通板方向に千鳥に
配置することを特徴とする（１）記載の超音波式連続洗
浄装置である。 （３）通板方向の同一側で隣り合う超音波振動板と帯板
の間隔が少なくとも１箇所以上異なることを特徴とする
（２）記載の超音波式連続洗浄装置である。 （４）帯板を挟んで、超音波振動板の対抗面に反射板を
設置することを特徴とする（１）記載の超音波式連続洗
浄装置である。 （５）反射板が回転自在であることを特徴とする（４）
記載の超音波式連続洗浄装置である。 （６）超音波振動板が通板方向に傾斜していることを特
徴とする（１）記載の超音波式連続洗浄装置である。 （７）更に、超音波振動板を帯板の上下に対抗させて設
置することと特徴とする（１）記載の超音波式連続洗浄
装置である。 （８）上下に対抗させて設置する超音波振動板をダムス
キットの支点から通板方向１０ｍ以内に設置したことを
特徴とする（７）記載の超音波式連続洗浄装置である。 （９）更に、帯板の走行する上下に、上下いずれかの面
により多くなるように超音波振動板を設置することを特
徴とする（１）記載の超音波式連続洗浄装置である。 （１０）超音波振動板が上下方向に回転自在であること
を特徴とする（７）又は（９）記載の超音波式連続洗浄
装置である。 （１１）超音波振動板の縁に沿って超音波の進行方向
に、案内板を設置したことを特徴とする（１）記載の超
音波式連続洗浄装置である。 （１２）浸漬型連続洗浄槽内の洗浄液が酸であること特
徴とする（１）〜（１１）のいずれか１項記載の超音波
式連続洗浄装置である。 （１３）浸漬型連続洗浄槽内の洗浄液がアルカリである
こと特徴とする（１）〜（１１）のいずれか１項記載の
超音波式連続洗浄装置である。 （１４）浸漬型連続洗浄槽内の洗浄液が水であること特
徴とする（１）〜（１１）のいずれか１項記載の超音波
式連続洗浄装置である。 （１５）浸漬型連続洗浄槽内の洗浄液が溶剤であること
特徴とする（１）〜（１１）のいずれか１項記載の超音
波式連続洗浄装置である。 （１６）浸漬型連続洗浄槽内に電解装置を設置したこと
を特徴とする（１２）又は（１３）記載の超音波式連続
洗浄装置である。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、酸洗を本発明の一例とし
て、詳細に説明する。図１に、本発明の基本的概要を示
す。超音波振動子４は酸洗槽１内の側面に設置し、超音
波振動子４と帯板２の間は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５
への接触を防止できる。また、超音波振動板５の上端と
下端を帯板２の上下方向振動の上限値と下限値より大き
くすることにより、常時、帯板２への印加が可能とな
る。

【０００７】超音波振動子４の平面的配置は、図２に示
すように千鳥配置にすることにより、他の超音波振動子
の影響をなくし、超音波振動子同士の共鳴による破損を
防止すことが可能となる。超音波振動子４から発生した
超音波は対向する酸洗槽の壁に照射された後に反射して
定在波を作る。定在波は図１８に示すように、音圧の高
い領域と低い領域をもつため、酸洗ムラが発生する。酸
洗ムラの発生を防止するため、図２に示すように通板方
向の同一側で隣り合う超音波振動板５と帯板の間隔Ｘが
少なくとも１箇所以上異なることにより、板に発生する
音圧を一定にすることができる。

【０００８】酸洗ムラを解消する方法としては、図３に
示すように通板方向に対して、超音波振動板５を傾斜さ
せることにより、音圧の高い部分が図１９に示すように
通板方向と角度を持つため、帯板２は通板中に音圧の高
い領域と低い領域を通過し、音圧が平均して酸洗ムラが
無くなる。超音波振動板５は通板方向に対して１゜以上
４５゜以下に設置することが好ましい。１゜より小さい
と、帯板２の通板方向に充分な音圧の強弱が表れず、４
５゜より大きいと角度が大きくなると、デスケの効果が
得にくくなり、更に後述するように超音波振動板５と反
射板１４の距離が長くなり、高い音圧の確保が困難にな
る。

【０００９】また、図３に示すように、帯板を挟んで、
超音波振動板５の対抗面に反射板１４を設置することに
より超音波振動板に平行した高い音圧を確保することが
可能となる。また、帯板２に発生するスケールは材質や
操業条件により、板の中央部に比べて端部のスケールが
デスケリングしにくい場合がある。そのため、反射板１
４を回転自在とすることにより、スケール条件に合った
超音波印加が可能となる。回転手段として、電動モー
タ、油圧ポンプ等を用いればよい。

【００１０】超音波振動子４から印加された超音波は、
対向する壁とのあいだで定在波を作る場合も距離が離れ
るに従い音圧が減少し、帯板２の中央部の音圧が低下す
る。そこで、低下した音圧を補助するために、図４に示
すように帯板２の上下に対向するように超音波振動子６
を設置することにより均一な音圧を確保でき、デスケム
ラを解消できる。対向して設置する超音波振動子６は、
図５に示すようにダムスキット７の支点から１０ｍ以内
に設置することにより、帯板２の振動が小さくなり、帯
板に接近しての設置が可能となる。

【００１１】また、帯板２の片面から印加した超音波は
裏面にも通過して酸洗効率を向上させるため、帯板の走
行する上下に、上下いずれかの面により多くなるように
超音波振動板を設置することが好ましく、図６に示すよ
うに、例えば片面からの印加を主として、裏面からの印
加を従とすることにより、超音波振動子のメンテナンス
が容易な、帯板２の上部に多くの超音波振動板６ａを配
置することができる。

【００１２】帯板２に発生するスケールは材質や操業条
件により、板の中央部に比べて端部のスケールがデスケ
リングしにくい場合がある。そのため、図７に示すよう
に、超音波振動板６ａを上下方向に回転自在とすること
により、スケール条件に合った超音波印加が可能とな
る。回転手段として、電動モータ、油圧ポンプ等を用い
ればよい。

【００１３】超音波振動板６ａは上下方向に対して１゜
以上４５゜以下に回転するようにすることが好ましい。
１゜より小さいと、帯板２の通板方向に充分な音圧の強
弱が表れず、４５゜より大きいと角度が大きくなると、
デスケの効果が得にくくなり、高い音圧の確保が困難に
なる。超音波振動子４、６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を使用できる。

【００１４】また、反射板１４は弾性が必要でないた
め、アルミナ、炭化珪素などのセラミックス、あるいは
現状酸洗槽１で使用している耐酸レンガを使用できる。
超音波振動子４、６から照射する超音波の音圧は、音圧
の最大値を１０ｋＰａ以上とすることが好ましいが、音
圧を高くしすぎると超音波振動子４、６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、図８、図９に示すような案内板１６を設置すること
により、超音波の拡散が防止されて、超音波の進行方向
において音圧を増加させることができる。図８は、案内
板を設置した超音波振動板の断面図である。案内板１６
は、図に示すように、超音波振動板５の縁に沿って超音
波の進行方向に設置することが好ましい。なお、図９
は、案内板を設置した超音波振動板のＡＡ‘面から見た
断面図であるが、このように超音波振動板５の４辺に４
枚の案内板１６を設置しても良い。また、帯板２に沿っ
て超音波が拡散しても、その超音波が酸洗の向上に寄与
する場合は水平方向の案内板１６ｂ、１６ｄを除去し、
案内板１６ａ、１６ｃの２枚のみを設置しても良い。案
内板１６の長さを長くすると超音波の指向性が向上する
ため、１０ｍｍ以上にすることが好ましい。一方、１０
００ｍｍを超えると、帯板２の上下方向振動のため音圧
が減少し、また帯板２と衝突する等の問題が発生するこ
とがある。したがって、案内板１６の長さは、１０ｍｍ
から１０００ｍｍの間で最適値を取ることが好ましい。
なお、案内板１６の材質は、反射板１４と同じアルミ
ナ、炭化珪素などのセラミックス、あるいは耐酸レンガ
を使用できる。

【００１５】また、酸洗の場合、洗浄液として、塩酸、
硫酸、硝酸、消弗酸、リン酸などの酸を４０℃から９０
℃で用いることが好ましい。以上、本発明の一例として
酸洗について説明した。なお、本発明において、種々の
洗浄液としてアルカリ、水、溶剤を用いても良く、電解
を施しても良い。アルカリを洗浄液として用いる際に
は、洗浄液は水酸化ナトリウム溶液、炭酸ナトリウム溶
液、ケイ酸ナトリウム溶液、リン酸ナトリウム溶液、シ
アン化ナトリウム溶液を４０℃から９０℃で用いてい
る。また、酸洗やアルカリ洗浄の溶液を製品から落とす
ために、リンス工程として、２０℃から７０℃の水を用
いる。油などの汚れを取る洗浄では、アルコール、アセ
トン、ベンゼン、トルエン、四塩化炭素、フロン、エチ
レンなどの溶剤を常温で使用している。なお、塩酸、硫
酸などの酸を用いる場合、水酸化ナトリウム、炭酸ナト
リウムなどのアルカリ溶液を用いる場合には、電解装置
を設置して、電解洗浄しても良い。電解洗浄の概念図を
図１３に示す。洗浄槽１７内に電極２１を設置し、電極
２１と帯板２の間に直流電源２１から電気を流し、帯板
２に発生する気体の物理的作用により汚れを取る洗浄方
法である。帯板２をマイナスにした場合は水素が発生
し、プラスにした場合は酸素が発生する。電極２１の材
料としてはカーボンを使用することが好ましい。以上の
ように、本発明の超音波洗浄は、洗浄液に依存しないた
め、酸洗、アルカリ洗浄、リンス、電解洗浄、溶剤によ
る洗浄へ適用可能である。

【００１６】

【実施例】本発明の酸洗の例として、超音波振動板５を
酸洗槽１内に通板方向に対し１０゜傾斜させて通板方向
に千鳥に設置し、その対向面に反射板１４を設置した
（図３）。通板方向の同一側で隣り合う超音波振動板と
帯板との距離Ｘを最短距離でそれぞれ２００ｍｍ、１７
０ｍｍとなるように交互に配置した。反射板１４と帯板
との距離は最短距離で全て２００ｍｍとした。更に、帯
板の上下に上下方向に１゜以上４５゜以下回転自在な超
音波振動板６ａを対向して設置した（図７）。超音波振
動板６ａの回転は電動モータにより行った。超音波振動
板５，６ａの材質は、チタン合金を使用した。また、反
射板１４はアルミナを使用した。超音波振動板５、６ａ
の大きさは、何れも幅３００ｍｍ、高さ３００ｍｍと
し、反射板１４の大きさは幅４００ｍｍ、高さ４００ｍ
ｍとした。超音波振動子４から照射する超音波の音圧
は、音圧の最大値を１００ｋＰａとした。案内板１６は
アルミナを使用し、超音波振動板５の縁に沿って超音波
の進行方向に４枚設置し、その長さは３００ｍｍとし
た。一方、比較例は本発明例と同一の装置のうち、帯板
の上下に設けた同じ超音波振動板のみとした。その結
果、本発明例では帯板全面にわたりスケールが除去され
たが、比較例はスケールの除去残り（デスケムラ）があ
った。次ぎに、アルカリ洗浄の実施例を図１０、図１
１、図１２に示す。帯板２は、洗浄液１８に浸漬し、液
中のロール１９を通り液中より出る。その間に帯板２に
付着した油分と汚れは洗浄液の乳化作用により帯板３よ
りとれる。図１２に示すように、振動子４を板の側面に
１０°傾斜して設置する。振動子の材質はステンレス鋼
を用い、その大きさは幅３００ｍｍ、高さ３００ｍｍと
し、帯板３を挟むように対向して設置した。一方、比較
例は帯板に平行に超音波振動板を設置した。その結果、
本発明例では帯板全面にわたり油分と汚れが除去された
が、比較例は油分の除去残りがあり、製品欠陥となっ
た。

【００１７】

【発明の効果】本発明に係る超音波振動子を洗浄槽の側
面に設置することにより、洗浄槽の大幅な改造を必要と
せず、超音波式洗浄が可能となる。また、帯板の上下方
向の振動による振動子との接触を回避可能であり、超音
波振動子の大きさを上下振動の上限及び下限にあわせる
ことにより、帯板が振動しても安定した音圧により超音
波式洗浄が可能となる。また、洗浄槽の側面に設置する
ことにより、超音波振動子のメンテナンスも容易にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸洗槽内の側面に超音波振動板を配置した超音
波式酸洗装置の幅方向断面図である。

【図２】酸洗槽内の側面に超音波振動板を配置した超音
波式酸洗装置の平面図である。

【図３】超音波振動板を酸洗槽内に傾斜して配置し、更
にその対向面に反射板を設置した超音波式酸洗装置の平
面図である。

【図４】酸洗槽内の側面と帯板に対向して超音波振動板
を配置した超音波式酸洗装置の幅方向断面図である。

【図５】帯板の上下に対向して配置した振動子をダムス
ッキト近傍に設置した超音波式酸洗装置の通板方向断面
図である。

【図６】帯板の上下に配置した振動子を帯板の上面に多
く設置した超音波式酸洗装置の通板方向断面図である。

【図７】帯板の上下に対向して配置した振動子が上下に
回転自在である超音波式酸洗装置の幅方向断面図であ
る。

【図８】案内板を設置した超音波振動板の断面図であ
る。

【図９】案内板を設置した超音波振動板のＡＡ’面から
の断面図である。

【図１０】アルカリ酸洗装置に超音波振動子を設置した
平面図である。

【図１１】アルカリ酸洗装置に超音波振動子を設置した
ＢＢ’面からの断面図である。

【図１２】アルカリ酸洗装置に超音波振動子を設置した
ＣＣ’面からの断面図である。

【図１３】電解洗浄装置に超音波振動子を設置した断面
図である。

【図１４】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１５】超音波振動子を酸洗槽内の側面に配置した従
来の超音波式酸洗装置の概要図である。

【図１６】帯板に対向して配置した超音波振動子に対し
斜めに帯板を通板する従来の超音波式洗浄装置の通板方
向断面図である。

【図１７】帯板に対向して配置した超音波振動子と帯板
との距離を変えた従来の超音波式洗浄装置の通板方向断
面図である。

【図１８】超音波振動板から印加した音圧と振動板から
の距離の関係を示したグラフである。

【図１９】超音波振動板を斜めに設置した場合の音圧分
布の概念図である。

【符号の説明】

１ ：酸洗槽 ２ ：帯板 ３ ：酸洗液 ４ ：垂直配置の投込み式超音波振動子 ５ ：超音波振動板 ６ ：対向配置の投込み式超音波振動子 ６ａ：超音波振動板 ７ ：ダムスキット ８ ：超音波発振子 ９ ：リード線 １０：給水管 １１：配水管 １２：液面 １３：超音波発振器 １４：反射板 １５：音圧の高い領域 １６：案内板 １６ａ：振動子上部の案内板 １６ｂ、１６ｄ：振動子側部の案内板 １６ｃ：振動子下部の案内板 １７：洗浄槽 １８：洗浄液 １９：ロール ２０：直流電源 ２１：電極 Ｘ ：超音波振動板と帯板の距離

フロントページの続き (72)発明者 橋本 格 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 (72)発明者 山村 和人 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内 Ｆターム(参考） 3B201 AA01 AB14 BB02 BB85 BB86 BB92 BB94 BC01 4K053 PA02 PA07 PA10 PA12 QA01 QA04 RA14 RA21 SA06 SA18 TA10 TA16 XA38 XA50 5D107 AA14 BB01 CC10 FF01 FF08

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行する帯板が浸漬される浸漬型連続洗浄
   槽を備えた連続洗浄装置において、洗浄槽内の側面に超
   音波振動板を複数設置することを特徴とする超音波式連
   続洗浄装置。
2. 【請求項２】帯板を挟んで、超音波振動板を千鳥に配置
   することを特徴とする請求項１記載の超音波式連続洗浄
   装置。
3. 【請求項３】通板方向に向かって同一側で隣り合う超音
   波振動板と帯板の間隔が少なくとも１箇所以上異なるこ
   とを特徴とする請求項２記載の超音波式連続洗浄装置。
4. 【請求項４】帯板を挟んで、超音波振動板の対抗面に反
   射板を設置することを特徴とする請求項１記載の超音波
   式連続洗浄装置。
5. 【請求項５】反射板が回転自在であることを特徴とする
   請求項４記載の超音波式連続洗浄装置。
6. 【請求項６】超音波振動板が通板方向に対し傾斜してい
   ることを特徴とする請求項１記載の超音波式連続洗浄装
   置。
7. 【請求項７】更に、超音波振動板を帯板の上下に対抗さ
   せて設置することを特徴とする請求項１記載の超音波式
   連続洗浄装置。
8. 【請求項８】上下に対抗させて設置する超音波振動板を
   ダムスキットの支点から通板方向１０ｍ以内に設置する
   ことを特徴とする請求項７記載の超音波式連続洗浄装
   置。
9. 【請求項９】更に、帯板の走行する上下に、上下いずれ
   かの面により多くなるように超音波振動板を設置するこ
   とを特徴とする請求項１記載の超音波式連続洗浄装置。
10. 【請求項１０】帯板の上下に設置する超音波振動板が上
    下方向に回転自在であることを特徴とする請求項７又は
    ９記載の超音波式連続洗浄装置。
11. 【請求項１１】超音波振動板の縁に沿って超音波の進行
    方向に、案内板を設置したことを特徴とする請求項１記
    載の超音波式連続洗浄装置。
12. 【請求項１２】浸漬型連続洗浄槽内の洗浄液が酸である
    こと特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の超
    音波式連続洗浄装置。
13. 【請求項１３】浸漬型連続洗浄槽内の洗浄液がアルカリ
    であること特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記
    載の超音波式連続洗浄装置。
14. 【請求項１４】浸漬型連続洗浄槽内の洗浄液が水である
    こと特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の超
    音波式連続洗浄装置。
15. 【請求項１５】浸漬型連続洗浄槽内の洗浄液が溶剤であ
    ること特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項記載の
    超音波式連続洗浄装置。
16. 【請求項１６】浸漬型連続洗浄槽内に電解装置を設置し
    たことを特徴とする請求項１２又は１３記載の超音波式
    連続洗浄装置。