JP2007231404A - ステンレス鋼帯の洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 洗浄液中に含まれる固形物の屑除去が可能であり、保守管理が容易で長期間安定して洗浄液を清浄化することのできるステンレス鋼帯の洗浄装置を提供する。
【解決手段】 ステンレス鋼帯を洗浄する洗浄装置２０は、ステンレス鋼帯２１の洗浄に用いられた洗浄液２９を回収する回収手段２２と、回収された洗浄液中に含まれる固形物を除去する除去手段２３と、固形物が除去された洗浄液をステンレス鋼帯２１の表面に供給する供給手段２４とを含む。除去手段２３は、複数の棒状体部材４２が間隔をあけて配置されて形成されるスリット４３を有する格子部４１を備えるように構成される。洗浄液を、棒状体部材４２の延びる方向に対して交差する方向に流過させることによって、洗浄液がスリット４３を通過し、固形物が格子部４１に捕捉されて清浄化される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ステンレス鋼帯の洗浄装置に関する。

ステンレス鋼は、普通鋼のようにめっきまたは塗装などの処理が施されずに使用されることが大半なので、表面の美麗さが要求される。このことから、ステンレス鋼帯は、圧延その他の加工後の巻取り時に、巻締めまたは巻ずれに起因する層間スリップによる表面疵の発生を防止するべく、合紙と呼ばれる紙または不織布を間挿してコイル状に巻取られている。合紙を間挿して巻取られたステンレス鋼帯は、次工程において、巻戻し時に合紙を取除いて工程を通板し、巻取り時には、再度合紙を間挿しながら巻取ることを繰返して製造される。

このようにステンレス鋼帯の製造においては、合紙が用いられるので、合紙から繊維屑の発生することを避けることができない。この合紙から発生する繊維屑は、往々にしてステンレス鋼帯の表面に付着する。繊維屑は、小さくかつ軟質ではあるけれども、固形物であり、加工装置に備わるロールなどによってステンレス鋼帯の表面に押圧されると押込み疵等の発生原因となるので、除去されなければならない。

またステンレス鋼帯に限らず、一般的に鋼帯圧延時には、スリップ疵の発生防止および圧延荷重の軽減を目的として圧延油が用いられる。この圧延油中に含有される油分もステンレス鋼帯の表面に付着しており、ステンレスの製造工程で光輝焼鈍ラインを通板する場合には、着色などの表面欠陥発生の原因となり、表面品質を低下させるので、光輝焼鈍炉に入るまでに除去されなければならない。

従来、ステンレス鋼帯の洗浄には、トリクロロエタンまたはトリクロロエチレンなどの有機溶剤を用いた溶剤洗浄が多用されていたけれども、環境保護に対する配慮および有機溶剤を廃液処理する困難性の問題から、溶剤洗浄に代わり、アルカリ洗浄剤を用いたアルカリ洗浄法が用いられるに至っている。

図５は、従来のステンレス鋼帯の洗浄装置１の構成を簡略化して示す系統図である。図５は、アルカリ洗浄剤を含む洗浄液を用いたステンレス鋼帯の洗浄装置１、いわゆるアルカリ脱脂洗浄装置の構成を示す。

ステンレス鋼帯の洗浄装置１（以後、洗浄装置１と略称する）は、大略洗浄液の供給源２と、供給源２から供給される洗浄液をステンレス鋼帯３の表面に噴射する噴射する噴射手段４と、ステンレス鋼帯３の洗浄に用いられた洗浄液を回収する回収手段５と、供給源２と噴射手段４との間に設けられ、噴射手段４に供給される洗浄液をろ過するろ過手段６とを含む構成である。

供給源２は、洗浄液を貯留する貯留槽７（図５では、脱脂液タンクと表記）と、貯留槽７から排出される洗浄液の流路である第１配管８と、第１配管８に設けられる送給ポンプ９とから構成される。噴射手段４は、ステンレス鋼帯３を介して対向するように設けられ、通板されるステンレス鋼帯３の表面に洗浄液１１を噴射する複数のノズル１０ａ，１０ｂと、複数のノズル１０ａ，１０ｂに接続される第２配管１２とを含む。

回収手段５は、ノズル１０ａ，１０ｂを覆うように設けられ、ノズル１０ａ，１０ｂから噴射され、またステンレス鋼帯３表面で反射されて飛散する洗浄液を回収するケーシング１３と、トレイ状に形成されるケーシング底面１３ａに接続されて、回収した洗浄液を貯留槽７まで流過させる洗浄液流路である第３配管１４とを含む。

ろ過手段６は、たとえばカートリッジフィルタであり、その入側に第１配管８が接続され、出側に第２配管１２が接続される。なお、洗浄装置１には、カートリッジフィルタ６をバイパスし、第１配管８と第２配管１２とを直接接続するバイパス配管１５が設けられる。また第１および第２配管８，１２ならびにバイパス配管１５には、流路切換時に動作させる流量調整バルブが設けられるけれども、図示を省略する。

噴射手段４からステンレス鋼帯３の表面に噴射され、ステンレス鋼帯３表面の油および繊維屑などの固形物の屑を洗浄した洗浄液が回収手段５によって、貯留槽７へ回収される。貯留槽７中の洗浄液は、送給ポンプ９によってカートリッジフィルタ６へ送給される。洗浄液は、カートリッジフィルタ６を通過することによって、その液中の油および固形物の屑がろ過されて、清浄化される。清浄化された洗浄液は、再び第２配管１２を流過してノズル１０ａ，１０ｂに供給されてステンレス鋼帯３の洗浄に用いられる。なお、バイパス配管１５は、カートリッジフィルタ６の交換の際、供給手段２から直接噴射手段４へ洗浄液を供給するために用いられる。したがって、カートリッジフィルタ６交換の際には、ろ過されていない洗浄液が供給されるけれども、洗浄装置１の操業停止を避けるための措置である。

このように、従来の洗浄装置１では、カートリッジフィルタ６で洗浄液を清浄化することによって、洗浄液の繰返し使用を可能にしている。しかしながら、カートリッジフィルタ６は、油および固形物の屑をろ過することによって、目詰まりを起こし、ろ過能力が低下するので、交換されなければならない。その交換頻度は、たとえば２４時間操業すると１日あたり数回に及ぶので、カートリッジフィルタの消耗費用が多大であるとともに、交換作業の労力負荷が多大になるという問題がある。またカートリッジフィルタの交換作業中は、清浄化されない洗浄液がそのまま供給されるので、ステンレス鋼帯表面の洗浄が充分ではないという問題もある。

このような問題を解決する従来技術の一つに、洗浄液を清浄化するために油水分離する膜分離手段を設け、さらに膜分離手段に洗浄剤を供給する供給路または膜分離手段を通過する洗浄液の循環路へ界面活性剤を注入することによって、膜面の汚染による通液差圧の上昇を防止し、長期に亘り安定な運転を継続するというものがある（特許文献１参照）。

特許文献１に開示される従来技術では、膜分離手段の直近の管路へ界面活性剤が注入されるので、界面活性剤による膜洗浄効果を有効に発現することができ、膜の洗浄液清浄化作用が再生されるとする。しかしながら、特許文献１開示の技術では、膜に付着する油分を除去することはできるけれども、ステンレス鋼帯独自の固形の屑である合紙から発生する繊維屑による膜の目詰まりに対しては、対処することができないという問題がある。

特開２００２−２１２７６８号公報

本発明の目的は、洗浄液中に含まれる固形物の屑除去が可能であり、保守管理が容易で長期間にわたり安定して洗浄液の清浄化をすることのできるステンレス鋼帯の洗浄装置を提供することである。

本発明は、ステンレス鋼帯の表面に洗浄液を供給することによって洗浄する洗浄装置において、
ステンレス鋼帯の洗浄に用いられた洗浄液を回収する回収手段と、回収手段によって回収された洗浄液中に含まれる固形物を除去する除去手段と、固形物が除去された洗浄液をステンレス鋼帯の表面に供給する供給手段とを含み、
除去手段は、複数の棒状体部材が間隔をあけて配置されて形成されるスリットを有する格子部を備え、該格子部が、棒状体部材の延びる方向に対して交差する方向に、洗浄液を流過させるように設けられることを特徴とするステンレス鋼帯の洗浄装置である。

また本発明は、前記除去手段の格子部は、水平面に対して勾配を有するように設けられることを特徴とする。

また本発明は、前記棒状体部材は、長手方向に垂直な断面が略三角形状を有し、複数の棒状体部材によって形成されるスリットの間隔が、洗浄液の流過する面から離反するのに伴って、大きくなるように配置されることを特徴とする。
また本発明は、前記洗浄液は、アルカリ洗浄剤を含むことを特徴とする。

本発明によれば、格子部では、洗浄液および洗浄液中に含有される微粒子が、格子部のスリットを通過することができるけれども、固形の繊維屑および固形物ばかりでなく乳化不充分な状態で存在する径の大きい油粒子が、スリットを通過することができずに格子部に捕捉される。このようにして、洗浄液中に含まれる固形物の屑である繊維屑の除去が可能になる。さらに、格子部が水平面に対して勾配を有するように設けられることによって、格子部に捕捉された繊維屑と径の大きい油粒子とが堆積し、ある程度の自重を有するようになると、堆積物が重力の作用で格子部からずり落ちる。したがって、除去手段の格子部を定期的に清掃する必要がなくなり、また洗浄液の清浄化機能の再生が自然に行われるので、保守管理が容易で長期間にわたり安定して洗浄液の清浄化をすることのできるステンレス鋼帯の洗浄装置が実現される。

また本発明によれば、棒状体部材は、長手方向に垂直な断面が略三角形状を有し、複数の棒状体部材によって形成されるスリットの間隔が、洗浄液の流過する面から離反するのに伴って大きくなるように配置されるので、格子部を流過する洗浄液の液体成分が毛細管現象によって効率的にスリットを通過し、通過した液体成分が、間隔の大きくなったスリット部分から容易に滴下される。すなわち、格子部による洗浄液の清浄化が効率的に行われる。

また本発明によれば、洗浄液にアルカリ洗浄剤が含まれるので、いわゆるアルカリ脱脂液として用いることができる。このことによって、ステンレス鋼帯のアルカリ脱脂洗浄を行うのに好適なアルカリ脱脂洗浄装置が実現される。

図１は、本発明の実施の一形態であるステンレス鋼帯の洗浄装置２０の構成を簡略化して示す系統図である。本実施の形態では、ステンレス鋼帯の洗浄装置２０（以後、単に洗浄装置２０と略称する）として、ステンレス鋼帯２１の表面にアルカリ洗浄剤を含有する洗浄剤を供給して洗浄するアルカリ脱脂洗浄装置について例示する。

なお、アルカリ洗浄剤を含有する洗浄液とは、たとえばアルカリ洗浄剤として、水酸化アルカリ塩、アルカリ炭酸塩、アルカリリン酸塩、アルカリケイ酸などを含み、その他キレート剤、界面活性剤などが含まれるものである。洗浄液のこれら成分の組成比は、特に限定されるものではなく、配合成分の浸透性、乳化性、分散性、活性アルカリ度、水すすぎ性、排水処理性などを考慮して適宜調整されればよい。

洗浄装置２０は、ステンレス鋼帯２１の洗浄に用いられた洗浄液を回収する回収手段２２と、回収手段２２によって回収された洗浄液中に含まれる固形物を除去する除去手段２３と、固形物が除去された洗浄液をステンレス鋼帯２１の表面に供給する供給手段２４とを含んで構成される。

供給手段２４は、洗浄液を貯留し供給源となる貯留槽２５（図１では、脱脂液タンクと表記）と、貯留槽２５から排出される洗浄液の流路である洗浄液供給配管２６と、洗浄液供給配管２６に設けられて、貯留槽２５の洗浄液を圧送する送給ポンプ２７と、送給ポンプ２７よりも洗浄液流過方向下流側において洗浄液供給配管２６に接続される複数のノズル２８ａ，２８ｂであって、ステンレス鋼帯２１を介して対向するように設けられ、通板されるステンレス鋼帯２１の表面に洗浄液２９を噴射するノズル２８ａ，２８ｂとを含む。

回収手段２２は、ノズル２８ａ，２８ｂを覆うように設けられ、ノズル２８ａ，２８ｂから噴射され、またステンレス鋼帯２１表面で反射されて飛散する洗浄液２９を、天板３０ａおよび側板３０ｂ，３０ｃを伝わらせてトレイ状に形成される底面３０ｄへと回収するケーシング３０と、ケーシング３０の底面３０ｄに接続されて、回収した洗浄液２９を貯留槽２５まで流過させる洗浄液流路である洗浄液回収配管３１とを含む。

図２は除去手段２３の構成を簡略化して示す側面図であり、図３は図２に示す除去手段２３に備わる格子部４１の構成を示す図である。なお図２は、厳密には、除去手段２３の側壁板を除いて内部構成が見通せるようにして示す側面図である。

除去手段２３は、複数の棒状体部材４２が間隔をあけて配置されて形成されるスリット４３を有する格子部４１を備え、格子部４１が、棒状体部材４２の延びる方向に対して交差する方向である矢符４４方向に洗浄液を流過させるように、かつ仮想水平面３２に対して勾配θを有するように設けられる。

除去手段２３の外殻は、鋼製の直方体形状を有するハウジング４５によって構成される。ハウジング４５の背面４６の上部には、ケーシング３０の底面３０ｄに連なる洗浄液回収配管３１（３１ａ）が接続されて、洗浄液をハウジング４５内へ流入させる流入口部材４７が設けられる。流入口部材４７は、略管状の部材であり、一端部４８が洗浄液回収配管３１に接続され、他端部４９がハウジング４５の内部空間へ挿入するように、ハウジング４５に装着される。流入口部材４７からハウジング４５内へ流入した洗浄液は、ハウジング４５内の流入口部材４７の他端部４９につらなるようにして設けられる仕切板５０に沿って流過し、仕切板５０から立設し、かつ流入口部材４７の他端部４９に臨んで設けられる堰５１をオーバーフローして、前述の格子部４１へと流れる。

格子部４１を構成する棒状体部材４２は、長手方向に垂直な断面が略三角形状を有し、複数の棒状体部材４２によって形成されるスリット４３の間隔Ｇが、洗浄液の流過する面では間隔Ｇ１になるように、洗浄液の流過する面から離反するのに伴って大きくなるように配置され、洗浄液の流過する面から最も離反した位置の間隔Ｇ２は、前述の間隔Ｇ１よりも大きい（Ｇ２＞Ｇ１）。このように構成される格子部４１によれば、格子部４１を流過する洗浄液の液体成分が毛細管現象によって効率的にスリット４３を通過し、通過した液体成分が、間隔の大きくなったスリット部分から容易に滴下される。すなわち、格子部４１による洗浄液の清浄化が効率的に行われる。

また格子部４１は、仮想水平面３２に対して勾配θを有するように設けられ、この勾配θは、３０〜６０度であることが好ましい。勾配θが３０度未満では、流過速度が遅すぎるので、洗浄液の清浄化処理速度が低下する。逆に６０度を超えると、洗浄液の流過速度が速すぎるので、洗浄液を充分に清浄化することができないまま流過させてしまう。したがって、勾配θを３０〜６０度とした。

図３は、格子部４１の面上を、固形物５２ａ，５２ｂを含む洗浄液が流過する状態を示し、図３（ａ）が斜視図であり、図３（ｂ）が棒状体部材４２の切断端面図である。前述の堰５１をオーバーフローして、格子部４１へと流れ来た洗浄液は、格子部４１の面上を流過する過程において、液体成分とその液中に含まれる微粒子状の固形物５２ｂとが、スリット４３を通過し、大きい固形物５２ａが、格子部４１に捕捉される。なお、格子部４１においては、固形物５２ａのみでなく、液体成分であっても、乳化不充分で径の大きな油粒子も、棒状体部材４２に付着するようにして捕捉される。

ただし、除去手段２３の格子部４１は、洗浄液中に含まれるすべての固形物を除去するものではなく、前述のように微粒子状の固形物５２ｂはスリット４３を通過する。本実施の形態の格子部４１、たとえば間隔Ｇ１＝０．２ｍｍ、間隔Ｇ２＝１．０ｍｍに形成される格子部４１では、スリット間隔Ｇ１のおおよそ１／２未満の大きさの微粒子状固形物５２ｂは、除去できずに通過する。

微粒子状固形物５２ｂは、スリット４３を通過し、次のステンレス鋼帯２１の洗浄に供給されるけれども、大きさが小さいので、ステンレス鋼帯２１の表面に付着して押圧された場合でも、微細疵の発生にとどまるので、表面品質に対して大きな影響を及ぼすことがない。格子部４１のスリット４３を通過した微粒子状固形物５２ｂを含む洗浄液が、繰返しステンレス鋼帯２１の洗浄に用いられ、固形物であるたとえば繊維屑がからまるなどして、表面品質に影響を及ぼす程度に肥大化した場合には、格子部４１を流過する際に捕捉除去されるので問題がない。

図４は、除去手段２３の格子部４１における洗浄液の清浄化の状態を示す模式図である。ステンレス鋼帯２１の洗浄に用いられて回収された洗浄液は、固形物５２ａ，５２ｂを懸濁させたスラリー状態で、除去手段２３に流入され、さらに矢符４４方向に格子部４１の面上を流過される。スラリー状の洗浄液に含まれる固形物５２ａおよび径の大きい油粒子が、格子部４１で捕捉され、洗浄液の液体成分と微粒子状の固形物５２ｂのみがスリット４３を通過する。このようにして、洗浄液からは固形物５２ａが除去されて清浄化される。

図２へ戻って、格子部４１を通過することによって清浄化された洗浄液は、ハウジング４５の下部であって、格子部４１の下方に設けられる容器である洗浄液滞留部５３に貯留される。洗浄液滞留部５３に貯留された洗浄液は、ハウジング４５の背面４６を挿通し、洗浄液滞留部５３の底部５３ａ付近に他端部５４が接続され、一端部５５が貯留槽２５に連なる洗浄液回収配管３１（３１ｂ）に接続される管状部材である排出口部材５６を通じ、貯留槽２５へ向けて排出される。

一方、格子部４１で捕捉された固形物５２ａ等は、ある程度の量が堆積し、堆積層の自重が大きくなると、格子部４１が仮想水平面３２に対して勾配θを有するように設けられているので、重力の作用によって格子部４１の面から剥離し、勾配に沿って下方に落下する。落下した固形物５２ａ等は、格子部４１の下方に設けられる固形物回収パレット５７に受容される。

除去手段２３によって清浄化されて貯留槽２５に貯留された洗浄液は、送給ポンプ２７によって、ノズル２８ａ，２８ｂへ送給され、ノズル２８ａ，２８ｂからステンレス鋼帯２１の表面に噴射供給されることによって、ステンレス鋼帯２１を洗浄する。ステンレス鋼帯２１の洗浄に使用された洗浄液は、回収手段２２によって回収され、除去手段２３で清浄化されて、繰返しステンレス鋼帯２１の洗浄に用いられる。

洗浄液の繰返し使用に際し、除去手段２３の格子部４１で捕捉される固形物５２ａ等の堆積層は、重力の作用によって自重で剥離落下し、格子部４１の清浄化機能が再生されるので、格子部４１の清掃作業が不要になり、また格子部４１を交換する必要もない。したがって、洗浄液中に含まれる固形物の屑除去が可能であり、保守管理が容易で長期間にわたり安定して洗浄液の清浄化をすることのできる洗浄装置が実現される。

本発明の実施の一形態であるステンレス鋼帯の洗浄装置２０の構成を簡略化して示す系統図である。 除去手段２３の構成を簡略化して示す側面図である。 図２に示す除去手段２３に備わる格子部４１の構成を示す図である。 除去手段２３の格子部４１における洗浄液の清浄化の状態を示す模式図である。 従来のステンレス鋼帯の洗浄装置１の構成を簡略化して示す系統図である。

符号の説明

２０ 洗浄装置
２１ ステンレス鋼帯
２２ 回収手段
２３ 除去手段
２４ 供給手段
２５ 貯留槽
２６ 洗浄液供給配管
２７ 送給ポンプ
２８ａ，２８ｂ ノズル
２９ 洗浄液
３０ ケーシング
３１ 洗浄液回収配管
４１ 格子部
４２ 棒状体部材
４３ スリット
４５ ハウジング
４７ 流入口部材
５３ 洗浄液滞留部
５６ 排出口部材
５７ 固形物回収パレット

Claims (4)

1. ステンレス鋼帯の表面に洗浄液を供給することによって洗浄する洗浄装置において、
   ステンレス鋼帯の洗浄に用いられた洗浄液を回収する回収手段と、
   回収手段によって回収された洗浄液中に含まれる固形物を除去する除去手段と、
   固形物が除去された洗浄液をステンレス鋼帯の表面に供給する供給手段とを含み、
   除去手段は、
   複数の棒状体部材が間隔をあけて配置されて形成されるスリットを有する格子部を備え、該格子部が、棒状体部材の延びる方向に対して交差する方向に、洗浄液を流過させるように設けられることを特徴とするステンレス鋼帯の洗浄装置。
2. 前記除去手段の格子部は、
   水平面に対して勾配を有するように設けられることを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼帯の洗浄装置。
3. 前記棒状体部材は、
   長手方向に垂直な断面が略三角形状を有し、
   複数の棒状体部材によって形成されるスリットの間隔が、洗浄液の流過する面から離反するのに伴って、大きくなるように配置されることを特徴とする請求項１または２記載のステンレス鋼帯の洗浄装置。
4. 前記洗浄液は、
   アルカリ洗浄剤を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のステンレス鋼帯の洗浄装置。

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