JP2005298937A

JP2005298937A - 酸洗設備

Info

Publication number: JP2005298937A
Application number: JP2004119749A
Authority: JP
Inventors: Yukio Baba; 幸雄馬場; Shizuo Iida; 静男飯田; Jun Sakamoto; 潤坂本; Toshiyuki Ota; 利行大田
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Metals Machinery Inc
Current assignee: Primetals Technologies Holdings Ltd
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-10-27
Also published as: KR100646145B1; KR20060045550A; CN1683593A; CN100378247C

Abstract

【課題】各種珪素鋼板の酸洗時に発生する酸洗液中のＳｉＯ２粒子を減少させ、長時間の操業及びメンテナンスの周期を長くすることができる生産性の高い酸洗設備を提供すること。
【解決手段】珪素を含む鋼板１が順次通過して鋼板１の酸洗を行う酸洗槽３と、酸洗槽３内の酸洗液を循環させる循環経路５とを備えた酸洗設備であって、循環経路５を循環する酸洗液に異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の超音波を発振する超音波振動子１０，１４，１８を分離槽９，１３，１７に設け、各周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３ごとに異なる粒径のＳｉＯ２粒子を凝集、沈殿除去させるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、酸洗液を循環使用して鋼板を酸洗する酸洗設備に関する。

鋼板の製造工程においては、熱間圧延等の工程後の鋼板を一旦巻き取った後、それを屋外等で冷却を行い、その後それを解いて冷間圧延等を行っている。この冷却工程において、鋼板表面には酸化物である酸化スケールが発生する。このため、冷間圧延等の前にこの酸化スケールを取り除く目的で酸洗処理が行われている。酸洗処理とは、鋼板、例えば冷延鋼板や熱延鋼板といった処理鋼板の鋼板表面に形成された酸化スケールを、塩酸や硝酸等の酸洗液と化学反応させて、酸化スケールを除去するものである。鋼板の製造工程における酸洗設備は、この酸洗処理を行うために設けられた設備である。

従来の酸洗設備での酸洗方法は、複数の酸洗槽内に鋼板を連続的に通板させ、酸洗槽内に貯留した酸洗液に鋼板を浸漬させて酸化スケールを除去するものや、複数の酸洗槽内に鋼板を連続的に通板させ、酸洗槽内で鋼板の表面に酸先液を噴出させて酸化スケールを除去するものがある。

このような従来の酸洗設備は、例えば、特許文献１乃至３に開示されている。

特許第３０６４０８０号公報特許第３３２２９６５号公報特開平５−１９５２６８号公報

近年の鋼板の生産においては、普通鋼板のほか珪素含有量の異なる各種珪素鋼板及び珪素を多く含む特殊鋼板、例えば、電磁鋼板やＴｒｉｐ鋼板等が生産されるようになってきている。このような珪素鋼板及び珪素を多く含む特殊鋼板を酸洗する場合には、珪素Ｓｉが酸洗液中に鋼板の表面から溶出し、また、除去した酸化スケールからも珪素Ｓｉが溶出することが解っている。

珪素鋼板及び珪素を多く含む特殊鋼板を酸洗すると、溶出した珪素Ｓｉは酸洗液中の酸素Ｏ₂と反応して、酸洗液中に二酸化珪素ＳｉＯ₂となって発生する。この微粒子からなるＳｉＯ₂成分を含んだ酸洗液を酸洗設備内に循環させていると、ＳｉＯ₂粒子はゲル状と化し、設備中のタンクや配管等に滞留してしまう。また、酸洗設備には酸洗液を適温に保持する熱交換器が備えられており、ゲル状のＳｉＯ₂粒子は、特に、細い管を有するこの熱交換器で目詰まりを起こすと共に、伝熱面に強固に付着する。これにより、酸洗液を循環不良させるだけでなく、熱交換器の伝熱性能の低下や閉塞等を発生させ、機能不全に陥らせてしまう。

ＳｉＯ₂粒子は緻密で化学的に安定したスケールを形成するので、設備中に滞留したり、熱交換器等の機器に付着したりすると、その除去は機械的な作業に頼らざるを得ない。このようなゲル状のＳｉＯ₂粒子を除去する場合には、長時間にわたり設備の運転を停止し、設備の清掃を行うなど、操業及びメンテナンスに多大な悪影響を及ぼし、生産性を低下させる要因ともなっている。

しかしながら、上述した従来の酸洗設備においては、酸洗処理後の酸洗液中に発生し、設備の運転に悪影響を及ぼすような微粒子に関しては、何ら対策が講じられていない。また、酸洗液中に浮遊する酸化スケール中の微粒子は、酸洗液の寿命を短くし、鋼板の品質を低下させる原因にもなっている。

従って、本発明は、上記課題を解決するものであり、酸洗中の酸洗設備において、酸洗液中に含まれる微粒子を減少させ、特に各種珪素鋼板の酸洗時に発生する酸洗液中のＳｉＯ₂粒子を減少させ、長時間の操業及びメンテナンスの周期を長くすることができる生産性の高い酸洗設備を提供することを目的とする。

上記課題を解決する第１の本発明に係る酸洗設備は、
鋼板材が順次通過して該鋼板材の酸洗を行う酸洗槽と、
前記酸洗槽内の酸洗液を循環させる循環経路とを備えた酸洗設備であって、
前記循環経路を循環する酸洗液に異なる周波数の超音波を多段に複数照射させ、
各周波数ごとに異なる粒径の微粒子を凝集、沈殿させる
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第２の本発明に係る酸洗設備は、
第１の発明に係る酸洗設備において、
前記循環経路に酸洗液から微粒子を分離する分離槽を設け、
前記分離槽に異なる周波数の超音波を発振する超音波振動子を備えた
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第３の本発明に係る酸洗設備は、
第２の発明に係る酸洗設備において、
前記分離槽の側壁に反射板を設け、
前記反射板と前記超音波振動子とを、前記超音波振動子に設定された周波数の半波長の整数倍の距離に配置し、かつ前記分離槽の側壁を低密度材料で形成した
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第４の本発明に係る酸洗設備は、
第１乃至３のいずれかの発明に係る酸洗設備において、
前記超音波は前記循環経路の上流側から下流側に向けて、低周波から高周波へと段階的に設定される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第５の本発明に係る酸洗設備は、
第１乃至３のいずれかの発明に係る酸洗設備において、
前記超音波は前記循環経路の上流側から下流側に向けて、高周波から低周波へと段階的に設定される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第６の本発明に係る酸洗設備は、
第４または５の発明に係る酸洗設備において、
前記各超音波振動子に設定された周波数の凝集域は酸洗液中から凝集、沈殿する微粒子の粒径域を網羅するように設定される
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第７の本発明に係る酸洗設備は、
第１乃至６のいずれかの発明に係る酸洗設備において、
酸洗を行う前記酸洗槽を順次通過する前記鋼板材は珪素を含む鋼板材であって、
各超音波が凝集、沈殿させる酸洗液中の微粒子はＳｉＯ₂粒子である
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第８の本発明に係る酸洗設備は、
第１乃至７のいずれかの発明に係る酸洗設備において、
凝集、沈殿した微粒子を回収する
ことを特徴とする。

第１の発明に係る酸洗設備によれば、鋼板材が順次通過して該鋼板材の酸洗を行う酸洗槽と、前記酸洗槽内の酸洗液を循環させる循環経路とを備えた酸洗設備であって、前記循環経路を循環する酸洗液に異なる周波数の超音波を多段に複数照射させ、各周波数ごとに異なる粒径の微粒子を凝集、沈殿させることにより、前記鋼板材の酸洗時に発生する酸洗液中の微粒子が減少するので、長時間の操業及びメンテナンスの周期を長くすることができる。また、酸洗設備を停止させることなく微粒子を除去できるので、高い生産性を得ることができる。

第２の発明に係る酸洗設備によれば、第１の発明に係る酸洗設備において、前記循環経路に酸洗液から微粒子を分離する分離槽を設け、前記分離槽に異なる周波数の超音波を発振する超音波振動子を備えたことにより、確実に、酸洗液中から微粒子を凝集、沈殿することができる。

第３の発明に係る酸洗設備によれば、第２の発明に係る酸洗設備において、前記分離槽の側壁に反射板を設け、前記反射板と前記超音波振動子とを、前記超音波振動子に設定された周波数の半波長の整数倍の距離に配置し、かつ前記分離槽の側壁を低密度材料で形成したことにより、超音波が前記分離槽の側壁に透過して減衰することを防止できるので、微粒子の凝集、沈殿を高率的に行うことができる。

第４の発明に係る酸洗設備によれば、第１乃至３のいずれかの発明に係る酸洗設備において、前記超音波は前記循環経路の上流側から下流側に向けて、低周波から高周波へと段階的に設定されることにより、大きい粒径のものから小さい粒径のものへと段階的に効率よく凝集、沈殿することができる。

第５の発明に係る酸洗設備によれば、第１乃至３のいずれかの発明に係る酸洗設備において、前記超音波は前記循環経路の上流側から下流側に向けて、高周波から低周波へと段階的に設定されることにより、小さい粒径のものから大きい粒径のものへと段階的に効率よく凝集、沈殿することができる。

第６の発明に係る酸洗設備によれば、第４または５の発明に係る酸洗設備において、前記各超音波振動子に設定された周波数の凝集域は酸洗液中から凝集、沈殿する微粒子の粒径域を網羅するように設定されることにより、更に、酸洗液中に浮遊する微粒子を減少させることができる。

第７の発明に係る酸洗設備によれば、第１乃至６のいずれかの発明に係る酸洗設備において、酸洗を行う前記酸洗槽を順次通過する前記鋼板材は珪素を含む鋼板材であって、各超音波が凝集、沈殿させる酸洗液中の微粒子はＳｉＯ₂粒子であっても、酸洗中の酸洗設備において、各種珪素鋼板の酸洗時に発生する酸洗液中のＳｉＯ₂粒子が減少するので、長時間の操業及びメンテナンスの周期を長くすることができる。また、酸洗設備を停止させることなくＳｉＯ₂粒子を除去できるので、高い生産性を得ることができる。

第８の発明に係る酸洗設備によれば、第１乃至７のいずれかの発明に係る酸洗設備において、凝集、沈殿した微粒子を回収することにより、酸洗液中から微粒子を除去することができる。

本発明に係る酸洗設備を実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本発明の実施例１に係る酸洗設備の概略図である。図２は超音波周波数と微粒子の粒径との関係を示す凝集・分散図である。図３は本発明の実施例１における酸洗液中のＳｉＯ₂粒子の除去率を示すグラフである。

図１に示すように、珪素を含む鋼板材である鋼板１は同図に示す矢印方向Ａに供給され、鋼板酸洗装置２の内部を通板している。鋼板酸洗装置２は、鋼板１を酸洗処理する酸洗液が貯留する酸洗槽３と、酸洗液切りのためのローラ４とを備えている。酸洗槽３は酸洗液を循環させる循環経路５と連通し、酸洗液はこの循環通路５内を鋼板１の供給方向と逆方向に流れている。このとき酸洗槽は鋼板１から溶出したＳｉＯ₂粒子が含まれており、酸洗液の循環方向を同図の矢印Ｂ１〜Ｂ４で示す。

循環経路５には酸洗液が循環する上流側から分離装置６，７，８が設置されている。分離装置６は、酸洗液からＳｉＯ₂粒子を分離するための分離槽９と、分離槽９内に貯留する酸洗液に浸され、周波数ｆ１の超音波を発振する超音波振動子１０とを備えている。分離槽９は円筒状に形成する側壁９ａと、側壁９ａの下部に形成する略円錐状の傾斜部９ｂと、傾斜部９ｂの下部に形成する排出口９ｃとを有している。

側壁９ａは低密度材料である、例えば、発砲スチロール等で形成されており、その内側には、反射板１１が設けられている。超音波振動子１０は側壁９ａの中心部に配置され、この反射板１１と超音波振動子１０との距離は、超音波振動子１０に設定された周波数ｆ１の半波長の整数倍に保たれている。また、排出口９ｃには開閉弁１２が設けられている。

同様に、分離装置７は分離槽１３と、周波数ｆ２の超音波を発振する超音波振動子１４とを備えると共に、分離槽１３は側壁１３ａ，傾斜部１３ｂ及び排出口１３ｃを有している。側壁１３ａは低密度材料である、例えば、発砲スチロール等で形成されており、その内側には、反射板１５が設けられている。超音波振動子１４は側壁１３ａの中心部に配置され、この反射板１５と超音波振動子１４との距離は、超音波振動子１４に設定された周波数ｆ２の半波長の整数倍に保たれている。また、排出口１３ｃには開閉弁１６が設けられている。

同様に、分離装置８は分離槽１７と、周波数ｆ３の超音波を発振する超音波振動子１８とを備えると共に、分離槽１７は側壁１７ａ，傾斜部１７ｂ及び排出口１７ｃを有している。側壁１７ａは低密度材料である、例えば、発砲スチロール等で形成されており、その内側には、反射板１９が設けられている。超音波振動子１８は側壁１７ａの中心部に配置され、この反射板１９と超音波振動子１８との距離は、超音波振動子１８に設定された周波数ｆ３の半波長の整数倍に保たれている。また、排出口１７ｃには開閉弁２０が設けられている。各超音波振動子１０，１４，１８の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３は、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３に設定されている。

ここで、液中に浮遊する粒子の周りには、液中に介在するマイナスイオンが付着する。マイナスイオン同士は反発しあうので、粒子同士も反発してしまう。しかし、粒子同士は、これとは別に、万有引力の法則に従い引力で引き合う。つまり、液中の粒子においては、反発力と引力とのバランスの強い方に従い、反発したり引き合って合体（凝集）したりする場合がある。

図２に示すように、更に液中の微粒子に超音波を流すと、微粒子は粒径の大きさにより超音波の周波数に応答してよく振動する粒径域（凝集域）と、振動しにくい粒径域（分散域）とがあり、周波数により凝集する粒径範囲は異なることがわかっている。周波数に共応した粒径のものは激しく振動して、粒子間で遠離，近接，遠離，近接を繰り返す中で、ある距離内まで粒子同士が近づくと引き付けあって凝集する。このことから、凝集させたい液中の粒径域が解っていれば、凝集を行うための超音波周波数領域を選べることができる。つまり、周波数は粒径に応じて設定することになる。

この特性を利用し、本発明に係る酸洗設備は、超音波の周波数を適正に与えることにより、酸洗液中に浮遊する対象微粒子であるＳｉＯ₂粒子の粒径域で加振し、激しく粒子同士を振動、衝突させるものである。その結果、粒子同士が凝集し、凝集した微粒子径が沈殿可能粒径域まで大きくなり、ＳｉＯ₂粒子を沈殿させることができる。

酸洗液中に溶出したＳｉＯ₂粒子の粒径域が、例えば、１．０〜１０．０μｍとすると、最低でも３種類の周波数を照射すれば、ＳｉＯ₂粒子の粒径域を凝集させるように網羅できると予測可能である。従って、本発明に係る酸洗設備は、３つの超音波振動子１０，１４，１８を備えているので、ＳｉＯ₂粒子の凝集、沈殿除去を３段階にて行うことになる。

例えば、超音波振動子１０の周波数ｆ１を１０ｋHz，超音波振動子１４の周波数ｆ２を７０ｋHz及び超音波振動子１８の周波数ｆ３を５００ｋHzに設定する。周波数１０ｋHzでの凝集域は粒径がおよそ６．５〜１６．０μｍ，周波数７０ｋHzでの凝集域は粒径がおよそ２．５〜６．５μｍ及び周波数５００ｋHzでの凝集域は粒径がおよそ０．９〜２．５μｍである。つまり、超音波振動子１０，１４，１８に設定された各周波数の凝集域は、ＳｉＯ₂粒子の粒径域である１．０〜１０．０μｍを網羅することができる。

従って、上述した構成をなすことにより、鋼板１が鋼板酸洗装置２に供給され、酸洗槽３内で酸洗液によって酸洗処理される。その後、酸洗処理された酸洗液は循環経路５に流出し、分離装置６の分離槽９に流入する。分離槽９に貯留した酸洗液は、超音波振動子１０により１０ｋHzの周波数が数秒から数十秒間照射される。このとき、反射板１１と超音波振動子１０とは、超音波振動子１０に設定される周波数１０ｋHzの半波長の整数倍の距離に配置され、かつ側壁９ａは低密度材料の発砲スチロール等で形成されているので、超音波が分離槽９の側壁９ａに透過して減衰することを防止している。

そして、酸洗中の粒径がおよそ６．５〜１６．０μｍのＳｉＯ₂粒子同士だけが、激しく振動、衝突を繰り返しながら凝集する。凝集したＳｉＯ₂粒子がある一定の粒径にまで大きくなると沈殿する。沈殿するＳｉＯ₂粒子は、分離槽９が傾斜部９ｂを有することにより、排出口９ｃに向かってスムーズに沈殿し、排出口９ｃから除去される。排出口９ｃから排出されたＳｉＯ₂粒子は、図示しない微粒子回収装置等に送られる。同図の矢印Ｃ１は回収されるＳｉＯ₂粒子の流れを示す。このとき、開放弁１２は常に開弁状態でもよく、また、閉弁状態からある程度排出口９ｃ付近にＳｉＯ₂粒子が溜まってから開弁状態にしても構わない。

次に、図示しないポンプ等の駆動により、分離槽９の上澄みの酸洗液を循環経路５に通して、分離装置７の分離槽１３に流入させる。分離槽１３に貯留した酸洗液は、超音波振動子１４により７０ｋHzの周波数が数秒から数十秒間照射され、酸洗中の粒径がおよそ２．５〜６．５μｍのＳｉＯ₂粒子同士だけが、激しく振動、衝突を繰り返しながら凝集する。そして、凝集したＳｉＯ₂粒子はある一定の粒径にまで大きくなると沈殿除去される。同図の矢印Ｃ２は回収されるＳｉＯ₂粒子の流れを示す。

更に、図示しないポンプ等の駆動により、分離槽１３の上澄みの酸洗液を循環経路５に通して、分離装置８の分離槽１７に流入させる。分離槽１７に貯留した酸洗液は、超音波振動子１８により５００ｋHzの周波数が数秒から数十秒間照射され、酸洗中の粒径がおよそ０．９〜２．５μｍのＳｉＯ₂粒子同士だけが、激しく振動、衝突を繰り返しながら凝集する。そして、凝集したＳｉＯ₂粒子はある一定の粒径にまで大きくなると沈殿除去される。同図の矢印Ｃ３は回収されるＳｉＯ₂粒子の流れを示す。

その後、ＳｉＯ₂粒子が除去された酸洗液は再び鋼板酸洗装置２に送られ、鋼板１を酸洗するために使用される。

図３に示すように、分離装置６では酸洗液中のＳｉＯ₂粒子がおよそ２９％まで減少し、分離装置７ではおよそ６２％まで減少し、分離装置８ではおよそ９１％まで減少した。このように、酸洗液中のＳｉＯ₂粒子の凝集範囲を網羅するように低周波から高周波へと多段に照射させることにより、ＳｉＯ₂粒子の中でも、大きい粒径のものから小さい粒径のものへと段階的に効率よく、凝集、沈殿除去することができる。この図３に示す除去率ηは一例であり、各周波数でのＳｉＯ₂粒子の除去率はこれに限定されるものではない。

なお、本発明に係る実施例１では、微粒子の種類はＳｉＯ₂粒子であったが、その他の微粒子にも適用可能であり、粒径分布範囲を考慮して、設定する周波数や超音波振動子の数量を適宜変更しても構わない。

また、周波数を低周波から高周波へと多段に照射するだけではなく、高周波から低周波へと多段に設定し、小さい粒径のものから大きい粒径のものへと段階的に凝集、沈殿除去させても構わない。例えば、超音波振動子１０に周波数ｆ４，超音波振動子１４に周波数ｆ５及び超音波振動子１８に周波数ｆ６を設定する。周波数ｆ４，ｆ５，ｆ６の凝集域はＳｉＯ₂粒子の粒径域を網羅するような周波数で、かつｆ６＜ｆ５＜ｆ４に設定される。このように高周波から低周波へと多段に設定することで、小さい粒径のものから大きい粒径のものへと段階的に効率よく凝集、沈殿除去することができる。

従って、本発明によれば、珪素を含む鋼板１が順次通過して鋼板１の酸洗を行う酸洗槽３と、酸洗槽３内の酸洗液を循環させる循環経路５とを備えた酸洗設備であって、循環経路５を循環する酸洗液に異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の超音波を多段に複数照射させ、各周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３ごとに異なる粒径のＳｉＯ₂粒子を凝集、沈殿させることにより、各種珪素鋼板の酸洗時に発生する酸洗液中のＳｉＯ₂粒子が減少するので、長時間の操業及びメンテナンスの周期を長くすることができる。また、酸洗設備を停止させることなくＳｉＯ₂粒子を除去できるので、高い生産性を得ることができる。

また、循環経路５に酸洗液からＳｉＯ₂粒子を分離する複数の分離槽９，１３，１７を設け、各分離槽９，１３，１７に異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の超音波を発振する各超音波振動子１０，１４，１８を備えたことにより、確実に、酸洗液中からＳｉＯ₂粒子を凝集、沈殿することができる。

また、分離槽９，１３，１７の側壁９ａ，１３ａ，１７ａに反射板１１，１５，１９を設け、反射板１１，１５，１９と超音波振動子１０，１４，１８とを、各超音波振動子１０，１４，１８に設定された周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の半波長の整数倍の距離に配置し、かつ分離槽９，１３，１７の側壁９ａ，１３ａ，１７ａを低密度材料で形成したことにより、超音波が分離槽９，１３，１７の側壁９ａ，１３ａ，１７ａに透過して減衰することを防止できるので、ＳｉＯ₂粒子の凝集、沈殿を高率的に行うことができる。

また、各超音波振動子１０，１４，１８から発振する超音波は循環経路５の上流側から下流側に向けて、低周波から高周波へと段階的に設定されることにより、大きい粒径のものから小さい粒径のものへと段階的に効率よく凝集、沈殿することができる。

また、各超音波振動子１０，１４，１８から発振する超音波は循環経路５の上流側から下流側に向けて、高周波から低周波へと段階的に設定されることにより、小さい粒径のものから大きい粒径のものへと段階的に効率よく凝集、沈殿することができる。

また、各超音波振動子１０，１４，１８に設定された超音波の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の凝集域または周波数ｆ４，ｆ５，ｆ６の凝集域は酸洗液中から凝集、沈殿するＳｉＯ₂粒子の粒径域を網羅するように設定されることにより、更に、酸洗液中に浮遊する微粒子を減少させることができる。

更に、凝集、沈殿したＳｉＯ₂粒子を排出口９ｃ，１３ｃ，１７ｃから回収することにより、酸洗液中から微粒子を除去することができる。

図４は本発明の実施例２における分離装置の斜視図である。図中の矢印Ｂ５，Ｂ６は酸洗液の流れを示している。

図４に示した分離装置２１は、実施例１で記載した図１に示した酸洗設備の循環経路５に配置した分離装置６，７，８に変えて設置したものであるので、同じ符号や記号の説明は省略する。

分離装置２１は、酸洗液からＳｉＯ₂粒子を分離するための分離槽２２、分離槽２２内に貯留する酸洗液に浸され、周波数ｆ１の超音波を発振する超音波振動子２３，周波数ｆ２の超音波を発振する超音波振動子２４，周波数ｆ３の超音波を発振する超音波振動子２５及びこれら各超音波振動子２３，２４，２５に対向するように設置された反射板２６，２７，２８を備えている。ここで、各超音波振動子２３，２４，２５の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３は、ｆ１＜ｆ２＜ｆ３に設定されている。この反射板２６，２７，２８と超音波振動子２３，２４，２５との距離は、各超音波振動子２３，２４，２５に設定された各周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の半波長の整数倍に保たれている。また、分離槽２２は循環経路５に連通すると共に側壁２２ａに開口し、酸洗液が流入する流入口２９と、循環経路５に連通すると共に側壁２２ｂに開口し、酸洗液が流出する流出口３０とを備えている。

分離槽２２の側壁２２ｃには上流側から超音波振動子２３，２４，２５が設置され、側壁２２ｄには反射板２６，２７，２８が設置されている。側壁２２ｃ，２２ｄは低密度材料である、例えば、発砲スチロール等で形成されている。そして、分離槽２２は、側壁２２ａ〜２２ｄの下部に形成する傾斜部２２ｅと、傾斜部２２ｅの下部に形成する排出口２２ｆとを有している。更に、傾斜部２２ｅの上部には仕切板３１，３２と格子３３とが設置されている。

ここで、側壁２２ａ，超音波振動子２３，反射板２６及び仕切り板３１で囲まれた空間をＡ、超音波振動子２４，反射板２７及び仕切り板３１，３２で囲まれた空間をＢ、超音波振動子２５，反射板２８，仕切り板２９及び側壁２２ｂで囲まれた空間をＣとする。また、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の具体的な数値は、実施例１と同様のものとする。

従って、上述した構成をなすことにより、鋼板１が鋼板酸洗装置２に供給され、酸洗槽３内で酸洗液によって酸洗処理される。その後、酸洗処理された酸洗液は循環経路５に流出し、分離装置２１の分離槽２２に流入する。分離槽２２に貯留した酸洗液は、空間Ａにおいて、超音波振動子２３により１０ｋHzの周波数が数秒から数十秒間照射される。このとき、反射板２６と超音波振動子２３とは、超音波振動子２３に設定された周波数１０ｋHzの半波長の整数倍の距離に配置され、かつ側壁２２ｃ，２２ｄは低密度材料の発砲スチロール等で形成されているので、超音波が分離槽２２の側壁２２ｃ，２２ｄに透過して減衰することを防止している。

そして、酸洗中の粒径がおよそ６．５〜１６．０μｍのＳｉＯ₂粒子同士だけが、激しく振動、衝突を繰り返しながら凝集する。凝集したＳｉＯ₂粒子がある一定の粒径にまで大きくなると沈殿する。沈殿するＳｉＯ₂粒子は、分離槽２２が傾斜部２２ｅを有することにより、排出口２２ｆに向かってスムーズに沈殿し、排出口２２ｆから除去される。排出口２２ｆから排出されたＳｉＯ₂粒子は、図示しない微粒子回収装置等に送られる。同図の矢印Ｃ４は回収されるＳｉＯ₂粒子の流れを示す。

次に、酸洗液は空間Ｂに送られ、超音波振動子２４により７０ｋHzの周波数が数秒から数十秒間照射され、酸洗中の粒径がおよそ２．５〜６．５μｍのＳｉＯ₂粒子同士だけが、激しく振動、衝突を繰り返しながら凝集する。そして、凝集したＳｉＯ₂粒子はある一定の粒径にまで大きくなると沈殿除去される。

更に、酸洗液は空間Ｃに送られ、超音波振動子２５により５００ｋHzの周波数が数秒から数十秒間照射され、酸洗中の粒径がおよそ０．９〜２．５μｍのＳｉＯ₂粒子同士だけが、激しく振動、衝突を繰り返しながら凝集する。そして、凝集したＳｉＯ₂粒子はある一定の粒径にまで大きくなると沈殿除去される。

その後、ＳｉＯ₂粒子が除去された酸洗液は再び鋼板酸洗装置２に送られ、鋼板１を酸洗するために使用される。そして、このように酸洗液中のＳｉＯ₂粒子を除去する場合においても、図３のような結果が得られる。

なお、本発明に係る実施例２においても、微粒子の種類はＳｉＯ₂粒子であったが、その他の微粒子にも適用可能であり、粒径分布範囲を考慮して、設定する周波数や超音波振動子の数量を適宜変更しても構わない。

更に、循環経路５に分離装置２１を複数設け、それぞれに設けた超音波振動子から発振される超音波の周波数を、全て異なった周波数に設定することも可能である。

また、循環経路５に酸洗液からＳｉＯ₂粒子を分離する分離槽２２を設け、分離槽２２に異なる周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の超音波を発振する超音波振動子２３，２４，２５を備えたことにより、確実に、酸洗液中からＳｉＯ₂粒子を凝集、沈殿することができる。

また、分離槽２２の側壁２２ｄに反射板２６，２７，２８を設け、反射板２６，２７，２８と超音波振動子２３，２４，２５とを、各超音波振動子２３，２４，２５に設定された周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の半波長の整数倍の距離に配置し、かつ分離槽２２の側壁２２ｄを低密度材料で形成したことにより、超音波が分離槽２２の側壁２２ｄに透過して減衰することを防止できるので、ＳｉＯ₂粒子の凝集、沈殿を高率的に行うことができる。

また、各超音波振動子２３，２４，２５から発振する超音波は循環経路５の上流側から下流側に向けて、低周波から高周波へと段階的に設定されることにより、大きい粒径のものから小さい粒径のものへと段階的に効率よく凝集、沈殿することができる。

また、各超音波振動子２３，２４，２５から発振する超音波は循環経路５の上流側から下流側に向けて、高周波から低周波へと段階的に設定されることにより、小さい粒径のものから大きい粒径のものへと段階的に効率よく凝集、沈殿することができる。

また、各超音波振動子２３，２４，２５に設定された超音波の周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３の凝集域または周波数ｆ４，ｆ５，ｆ６の凝集域は酸洗液中から凝集、沈殿する微粒子の粒径域を網羅するように設定されることにより、更に、酸洗液中に浮遊する微粒子を減少させることができる。

更に、凝集、沈殿したＳｉＯ₂粒子を排出口２２ｆから回収することにより、酸洗液中から微粒子を除去することができる。

また、図５に示すように、実施例１または２の循環経路５に超音波振動子３４を設け、矢印Ｂ７からＢ８に循環する酸洗液に超音波を照射することも可能である。凝集したＳｉＯ₂粒子は矢印Ｃ５に向けて流れ、循環経路５に形成された排出口５ａから開閉弁３５の開閉により除去される。このように、循環経路５を循環する酸洗液に直接超音波を照射することにより、更に、酸液中のＳｉＯ₂粒子を減少させることができる。

酸洗液でＳｉＯ₂成分を除去する装置に適用可能であり、特に、珪素含有量の異なる各種珪素鋼板及び珪素を多く含む特殊鋼板を連続的に酸洗液で酸洗処理する連続酸洗設備に適用すると有効である。

本発明の実施例１に係る酸洗設備の概略図である。超音波周波数と微粒子の粒径との関係を示す凝集・分散図である。本発明の実施例１における酸洗液中のＳｉＯ₂粒子の除去率を示すグラフである。本発明の実施例２における分離装置の斜視図である。本発明の他の実施例に係るＳｉＯ₂粒子除去方法を示す概略図である。

符号の説明

１鋼板
２鋼板酸洗装置
３酸洗槽
４ローラ
５循環経路
５ａ排出口
６，７，８，２１分離装置
９，１３，１７，２２分離槽
９ａ，１３ａ，１７ａ，２２ａ〜２２ｄ側壁
９ｂ，１３ｂ，１７ｂ，２２ｅ傾斜部
９ｃ，１３ｃ，１７ｃ，２２ｆ排出口
１０，１４，１８，２３，２４，２５超音波振動子
１１，１５，１９，２６，２７，２８反射板
１２，１６，２０，開放弁
２９流入口
３０流出口
３１，３２仕切板
３３格子
３４超音波振動子
３５排出口
ｆ１〜ｆ６周波数

Claims

鋼板材が順次通過して該鋼板材の酸洗を行う酸洗槽と、
前記酸洗槽内の酸洗液を循環させる循環経路とを備えた酸洗設備であって、
前記循環経路を循環する酸洗液に異なる周波数の超音波を多段に複数照射させ、
各周波数ごとに異なる粒径の微粒子を凝集、沈殿させる
ことを特徴とする酸洗設備。
請求項１に記載の酸洗設備において、
前記循環経路に酸洗液から微粒子を分離する分離槽を設け、
前記分離槽に異なる周波数の超音波を発振する超音波振動子を備えた
ことを特徴とする酸洗設備。
請求項２に記載の酸洗設備において、
前記分離槽の側壁に反射板を設け、
前記反射板と前記超音波振動子とを、前記超音波振動子に設定された周波数の半波長の整数倍の距離に配置し、かつ前記分離槽の側壁を低密度材料で形成した
ことを特徴とする酸洗設備。
請求項１乃至３のいずれかに記載の酸洗設備において、
前記超音波は前記循環経路の上流側から下流側に向けて、低周波から高周波へと段階的に設定される
ことを特徴とする酸洗設備。
請求項１乃至３のいずれかに記載の酸洗設備において、
前記超音波は前記循環経路の上流側から下流側に向けて、高周波から低周波へと段階的に設定される
ことを特徴とする酸洗設備。
請求項４または５に記載の酸洗設備において、
前記各超音波振動子に設定された周波数の凝集域は酸洗液中から凝集、沈殿する微粒子の粒径域を網羅するように設定される
ことを特徴とする酸洗設備。
請求項１乃至６のいずれかに記載の酸洗設備において、
酸洗を行う前記酸洗槽を順次通過する前記鋼板材は珪素を含む鋼板材であって、
各超音波が凝集、沈殿させる酸洗液中の微粒子はＳｉＯ₂粒子である
ことを特徴とする酸洗設備。
請求項１乃至７のいずれかに記載の酸洗設備において、
凝集、沈殿した微粒子を回収する
ことを特徴とする酸洗設備。