JP2020521052A - 金属製品のためのクリーニングプラント - Google Patents

Abstract

酸化物の表面層を備えた圧延金属ストリップをクリーニングするためのプラントは、圧延ストリップの少なくとも１つのコイルを巻き戻すための巻き戻し手段と、圧延ストリップを酸洗するための酸洗手段とを含み、前記巻き戻し手段と前記酸洗手段との間に配置され、酸化物の表面層の厚さを測定するための測定手段が設けられる。関連するクリーニング方法も請求される。【選択図】図３

Description

本発明は、酸化した金属製品のためのクリーニングプラントに関する。

従来型のストリップをクリーニングするためのラインは、熱間圧延金属製品上に形成される表面的な酸化物層を除去することを目的とする。実際、熱間圧延中、連続鋳造機によって成形されたスラブは、一般に０．８〜１２ｍｍの厚さの第１のストリップを画定するように、圧延されて、厚さが減少される。

熱間圧延は、通常、２００〜８００℃の高温で行われるため、金属製品の表面は、さまざまな部分で空気や水などの酸化剤にさらされる。実際、不活性雰囲気中で金属ストリップを処理することは常に可能とは限らず、これは製品の表面層の酸化を引き起こし、これは材料の重量損失の決定に加えて、その後の仕上げ工程で解決されなければならない問題でもある。この酸化物層は、通常、金属に最も近い部分、すなわち内側に向かう部分の酸化第一鉄と、そこから離れる際の磁鉄鉱と赤鉄鉱とからなる。

さらに、通常、仕上げ工程は、熱間圧延工程のすぐ下流では実行されない。熱間圧延されたストリップは、通常、所望の重量または直径のコイルに巻かれ（圧延ラインからの出力のストリップ厚さに応じたデータ）、熱間圧延ラインの近くに配置された倉庫内において室温で冷却される。したがって、これは、ストリップ表面のさらなる酸化を引き起こす可能性がありえる。

さらに、時々、熱間圧延と酸洗（ｐｉｃｋｌｉｎｇ）は異なるサイトで発生するので、ストリップコイルは、腐食性の攻撃の観点から非常に攻撃的な条件下、例えば塩けのある空気がある場合でさえ輸送されうる。

しかしながら、一般にスケールとして知られるこの酸化物層が無傷で保たれ、金属ストリップに確実に付着する場合、それは金属ストリップのための保護作用を実行する。しかし、輸送および保管中の大気剤の作用と、スケール自体の必然的な破損との両方に起因して、酸化物層を無傷に保つことは困難である。

さらに、湿気はスリットに浸透し、金属表面に最も近い酸化鉄層（例えば鋼）と反応し、体積の増加により酸化物層のさらなる剥離を引き起こし、したがって金属の別の部分の攻撃を許容する、水酸化第一鉄と水酸化第二鉄を形成する。

その後、生産要件に応じて、熱間圧延されたストリップは、仕上げラインで仕上げられる。

この種のストリップは、完成する前に数日間倉庫にとどまることができ、それにより、冷却して室温に達するまでのすべての時間を有し、例えばストリップの片側あたり５〜２０μｍに達することができる酸化物層を決定する。酸化物の厚さは、ストリップの公称厚さに直接比例するが、ストリップの巻き取り中のストリップの温度にも比例する。

したがって、製品の冷間圧延処理とそれに続くコーティング処理（例えば、亜鉛めっきまたはスズめっき）を実行する前に、材料を酸化物コートからクリーニングする必要がある。この酸化物層またはスケールは、圧延を困難にすることに加えて、最終製品の表面品質を損なう可能性があるので、これは特に重要である。

背景技術のストリップのクリーニングは、通常、冷間圧延に先行する脱スケールおよび酸洗ラインの特別なレイアウトによって実行される。通常、熱間圧延されたストリップ巻き戻しラインが設けられ、その後の処理によってスケールをより簡単に除去することを可能にするように、スケールを破壊するのに適した装置が続く。製品のスケールからのクリーニングは、酸タンクへの製品の導入（酸洗）を提供する連続したステップによって生じる。その後、製品は、すすがれる。

この種のクリーニングが含む問題の中には、確かに、酸の相当な消費とそれに続く酸の廃棄がある。さらに、腐食性液体の管理の観点およびいかなる事故の観点もの両方から、化学的な酸洗がオペレータに関して伴う危険性が考慮されなければならない。

不都合なことに、背景技術では、酸洗する前の製品に存在するスケールの量がアプリオリにわかっていない。

そのため、オペレータは現在、除去される初期スケールの量を経験に基づいて想定している。

上記のように、酸の攻撃により、酸洗システムを通過する製品の重量は減少する。

ただし、失われた製品の量を決定することはできるが、この制御は除去される初期スケールの量を大まかに想定した後に実行されるので、クリーニングパラメータを最適化することはできない。

現在、必要最少限の量の酸で酸化物の正確な量を除去するためのプロセスパラメータをアプリオリに特定することはできない。不都合なことに、より多くの量の酸が使用される可能性が非常に高く、したがって、クリーニングの良好な結果について確かであるように、「良好な」製品の一部、すなわちストリップのベース金属の一部も除去される。

これに反して、さらに悪い場合には、代わりに、使用される酸（または酸洗タンクで費やされる時間）が十分ではない可能性があり、したがって、製品が最適にクリーニングされず、したがって、廃棄されなければならないかまたは再び処理されなければならない可能性がある。

要約すると、２種類の欠陥が酸洗タンクで起こることがありえる。
−表面に残留酸化物の染みがあり、通常は酸洗プロセスで除去されない最も永続的な酸化物がある、酸洗が不十分な材料。製品のダウングレードにつながる可能性がある。
−酸溶液がストリップのベース金属も攻撃したため、明らかな厚さの減少と表面粗さの強力な修正が生じた、過剰に酸洗された材料。この欠陥でさえ、製品のダウングレードにつながる可能性がある。

したがって、前述の欠点を克服できる、金属ストリップをクリーニングするための革新的なプラントを提供する必要性が感じられる。

本発明の目的は、オペレータが酸洗の動作パラメータを最適に調整し、酸洗をより正確で、費用効果が高く、生態学的に持続可能かつ安全にするために有用なデータを検出することを可能にする、金属ストリップクリーニングプラントを提供することである。

本発明のさらなる目的は、データを検出および処理して、酸洗の動作パラメータを自動的に調整し、背景技術の解決策に関して酸洗条件をさらに改善することを可能にするプラントを提供することである。

したがって、本発明は、請求項１に記載の酸化物の表面層を備えた金属ストリップをクリーニングするためのクリーニングプラントであって、
−圧延ストリップの少なくとも１つのコイルを巻き戻すための巻き戻し手段と、
−前記圧延ストリップを酸洗するための酸洗手段（５）と、
−前記巻き戻し手段と前記酸洗手段との間に配置され、酸化物の表面層の厚さを測定するための測定手段と、を含み、
前記測定手段は、ＬＩＢＳシステム（レーザー誘起ブレークダウン分光法）を定義する光ファイバ分光計と協働する少なくとも１つのレーザー光源からなり、また酸化物の組成および酸化物の成分の濃度を分析するために適合されることを特徴とするクリーニングプラントによって、上述の目的の少なくとも１つを満たす。

都合のよいことに、前記光ファイバ分光計は、前記レーザー光源のレーザーが非酸化基材（ｂａｓｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）に向かって圧延ストリップを貫通する間に酸素の存在を測定するように適合される。

さらなる利点は、ＬＩＢＳシステムにインストールされ、レーザーによる浸食速度が既知の、前記光ファイバ分光計が酸素の不存在を検出し始める浸食時間ｔで、レーザー光源によって、酸化物の表面層の厚さを計算するように適合された、すなわち浸食された材料の層の深さを計算するように適合されたソフトウェアが設けられるという事実によって表されることができる。好ましくは、前記深さは、前進するストリップによって定義される平面に垂直な方向に沿って計算される。

本発明のさらなる態様は、前述のプラントによって実行可能な金属ストリップをクリーニングする方法であって、前記方法は、請求項１４にしたがって、
−巻き戻し手段によって圧延ストリップの少なくとも１つのコイルを巻き戻すステップと、
−測定手段によって圧延ストリップの酸化物の表面層の厚さを測定するステップと、
−酸洗手段によって前記圧延ストリップを酸洗するステップと、を含み、
ステップｂ）では、酸化物の表面層の厚さを測定することに加えて、酸化物の組成および酸化物の成分の濃度の分析も、ＬＩＢＳシステム（レーザー誘起ブレークダウン分光法）を定義する光ファイバ分光計と関連した少なくとも１つのレーザー光源によって実行され、
そして前記光ファイバ分光計は、前記レーザー光源のレーザーが非酸化基材に向かって圧延ストリップを貫通する間に酸素の存在を測定し、前記光ファイバ分光計が酸素の不存在を検出するとき、酸化物の表面層の厚さは、レーザー光源によって圧延ストリップに掘削された深さに等しい、
方法に関する。

したがって、レーザー光源によって実行される酸化物層の正確なアブレーションの間、光ファイバ分光計は酸素の存在を測定する。浸食時間ｔの後、したがってアブレーション中に分光計が酸素の不存在を検出すると、時間ｔで浸食された材料の層の深さの測定は、酸化物の表面層の厚さに対応する。

換言すれば、酸素ピークの消失については、浸食時間ｔおよび浸食速度が一旦わかれば、ソフトウェアは、酸化物の表面層の厚さに等しい浸食深さを計算する。加えて、ＬＩＢＳシステムは、酸洗条件のさらなる最適化を可能にする酸化物の組成（例えば、Ｏ／Ｆｅ比）に関する情報も提供する。

都合のよいことに、本発明の解決策は、わずか１５秒〜２０秒（１５ｓ÷２０ｓ）で、酸化物の表面層の厚さ、および場合によってはＯ／Ｆｅ比も、の測定を実行することを可能にする。

都合のよいことに、酸洗手段の上流に設けられた、圧延ストリップ上に存在する酸化物層の厚さの正確な測定により、オペレータは、酸洗手段の動作パラメータを適切に調整することができる。実際、好ましくはしかし必然的にではなく酸洗の直前に、酸化物層の厚さ、またはクリーニングされる製品上に形成されたスケールの厚さ、ならびにその特徴を正確に検出することによって、クリーニング装置の動作パラメータおよびクリーニング剤の量を推定することは、非常により容易でありかつより安全である。

本発明の変形例において、酸化物層の厚さの測定データは、酸洗手段の動作パラメータを自動的に調整するようにプログラムされた処理ユニットによって処理されることができる。

すべての変形例において、前記酸洗手段の下流に配置された、ストリップクリーニングレベルに関するデータを検出するための光学検出手段を設けることが可能である。

処理ユニットを備えた変形例では、処理ユニットは、ストリップクリーニングレベルデータも処理し、場合によっては酸洗の動作パラメータをさらに調整するように構成されることができる。実際、酸洗手段の下流の光学検出手段から受け取るフィードバックによって、得られるクリーニングの品質を制御することができて、所望のクリーニング目標に達するまでパラメータをさらに最適化することができる。クリーニングプロセスが経験により口述され、既知の酸洗動力学である酸化物開始データを知ることによって、十分な結果を確保するために必要以上のクリーニングを実行するように一般に較正される背景技術で起こることとは異なり、最適なプロセス条件を事前に設定することができる。酸洗からの出力の結果の分析については、酸洗の動作パラメータが最適か、十分か、または不十分かを理解することができる。

したがって、本発明の解決策によって、酸洗される実際の製品に関して酸洗の管理パラメータを最適化することができて、したがって、機械のサイズを縮小して、酸を用いるクリーニングシステムを削減または排除さえして、クリーニング終了時の金属製品の基材を節約する。

汚染物質およびシステムのエネルギーコストを削減することに加えて、オペレータの健康に対するリスクの削減がさらに得られる。

従属請求項は、本発明の好ましい実施形態を記載する。

本発明のさらなる特徴および利点は、添付図面を用いて、限定ではなく説明のために示される、金属ストリップをクリーニングするためのプラントの好ましいが排他的ではない実施形態の詳細な説明に照らしてより明らかになるであろう。

図１は、本発明によるプラントの第１実施形態の概略図を示す。 図２は、本発明によるプラントの第２実施形態の概略図を示す。 図３は、本発明によるプラントの第３実施形態の概略図を示す。

破線で囲まれた要素はオプションである。

図を参照すると、酸化した金属ストリップをクリーニングするためのプラントのいくつかの例示的な実施形態が示される。

本発明によるプラントは、そのすべての実施形態において、
−酸化物の表面層を有する圧延ストリップの少なくとも１つのコイルを巻き戻すための巻き戻し手段１と、
−酸化物の表面層の厚さを測定するための測定手段４、４’と、
−前記圧延ストリップを酸洗するための酸洗手段５と、
を順に含む。

巻き戻し手段１は、第１の変形例では、圧延ストリップの単一の巻き戻しライン、好ましくは単一の巻き戻しリールを含む。

巻き戻し手段１の第２の変形例では、圧延ストリップ用の二重巻き戻しラインが設けられ、その後、酸洗されるストリップに連続性を与えるように切断および溶接機が続く。

特に、少なくとも２つの巻き戻しリールおよび溶接機（好ましくはレーザー溶接機）が設けられることができ、巻き戻しリールによって巻き戻されたストリップ間に接合部を生成することができ、したがって、連続ストリップを画定し、すなわち、巻き戻し手段の下流での金属ストリップの供給連続性を可能にする。任意には、ストリップの張力を調整するための張力装置が設けられることができる。

好ましくは、巻き戻し手段１と酸洗手段５との間に、少なくとも１つのスケール破壊装置３が都合よく設けられることができ、前記スケール破壊装置は、後続の酸洗手段によって酸化物層をより除去し易いように、例えば酸化物層を破壊するための機械システムを使用する。

第１実施形態（図２）では、酸化物層の厚さを測定するための測定手段４’は、入力スケール厚さを検出し、したがって、スケール破壊装置３および続いて酸洗手段５を較正するように、巻き戻し手段１とスケール破壊装置３との間に配置される。好ましくは、重量センサ２は、スケール破壊装置３の作用によりストリップから分離されたスケールの量を計量するために都合よく設けられることができる。測定手段４’によって検出されたデータに基づいて、および重量センサ２によって検出されたスケールの重量に基づいて、オペレータは、酸洗動作パラメータをより良く推定することができる。

第２実施形態（図１）では、酸化物層の厚さを測定するための測定手段４は、スケール破壊装置３と酸洗手段５との間に配置される。この場合、酸洗手段５への入力における酸化物層の厚さが検出され、したがって、測定手段４によって検出されたデータに基づいて、前記酸洗手段のみが較正される。したがって、スケール破壊装置３は、オペレータの経験にしたがって設定され、その作業パラメータを、クリーニングプラントに提供される熱間圧延ストリップの厚さと比較する。

第３実施形態（図３）では、巻き戻し手段とスケール破壊装置３との間に配置された第１測定手段４’、およびスケール破壊装置３と酸洗手段５との間に配置された第２測定手段４が代わりに設けられる。これにより、スケール破壊装置３への入力および酸洗手段５への入力の両方のデータを正確に知ることにより、両方のユニットの最適な較正を得ることが可能である。また、この第３実施形態では、スケール破壊装置３の作用によってストリップから分離されたスケールの量を計量する重量センサ２を設けることができる。測定手段４’および測定手段４によって検出されたデータに基づいて、および重量センサ２によって検出されたスケールの重量に基づいて、オペレータは、酸洗動作パラメータをより良く推定することができる。

都合のよいことに、酸化物層の厚さを測定するための測定手段４、４’は、ＬＩＢＳシステム（レーザー誘起ブレークダウン分光法）を定義する光ファイバ分光計に関連する少なくとも１つのレーザー光源を含む。

ＬＩＢＳシステムは、それ自体は既知のシステムであるため、本明細書では詳述しない。

分光計は、酸化物層の正確なアブレーションのためにレーザー光源を使用する。レーザー光源は、その厚さに沿ってアブレーションにより除去される酸化物層に属する種をプラズマ状態にするために必要なエネルギーを提供する。プラズマを構成するイオンの脱励起は、分光器の使用によって、存在する種およびその濃度の識別を可能にする。酸素信号の消失は、酸化物層の厚さを簡単に発見することを可能にする。

実際、分光法は、製品の外面から出発して、酸化していない基材に向かって浸透するさまざまな元素の存在を測定する。酸素の存在が検出されなくなったときに、酸化物層の底部に到達したことを、したがって掘削深さが酸化物の厚さの測定値に対応することを意味する。したがって、分光測定により、酸化物層の厚さおよびその組成、ならびに酸化物の成分の濃度の両方を知ることが可能である。したがって、これらのデータにより、酸洗動作パラメータを最適な方法で定義することが可能になる。ＬＩＢＳ技術を使用するさらなる利点は、その破壊が最少限であり、微小破壊技術であることに起因する。なぜなら、生じる損傷は材料のアブレーションであり、焦束されるレーザーのスポットに依存するサイズの穴を作成するからである。

有利な変形例では、ストリップの上面と下面の両方で酸化物層の厚さ、およびストリップのエッジと中央との差を計算するように、圧延ストリップ供給ラインの上下に配置された２つ以上の測定手段４、４’が設けられる。

特に、前述の測定手段が設けられているプラントの各領域には、圧延ストリップ供給ラインの上方に配置された少なくとも１つの測定手段と、圧延ストリップ供給ラインの下方に配置された少なくとも１つの測定手段とが設けられる。

巻き戻し手段とスケール破壊装置３との間に配置された２つ以上の測定手段４’、および／または、スケール破壊装置３と酸洗手段５との間に配置された２つ以上の測定手段４が設けられる場合、４つ以上のＬＩＢＳシステムを定義する光ファイバ分光計にそれぞれ関連付けられた、少なくとも４つ以上のレーザー光源が設けられる。

これらのＬＩＢＳシステムは、圧延ストリップ供給ラインに関して固定または可動の方法で配置されることができる。

酸化物層の厚さの測定は、さまざまな方法で実行されることができる。

例えば、静的な方法で測定を実行することができ、クリーニングプラントへの材料の流れを一時的に中断し（例えば、ストリップの溶接中）、データを取得したら再開することができる。

あるいは、例えば、金属ストリップと一緒に移動するように適合されたキャリッジ上に測定手段を配置することにより、連続的に測定を実行することが可能である。

上記のすべての実施形態において、事前に設定された酸洗動作パラメータの有効性に関する情報をオペレータに提供するように、酸洗手段５の下流に、ストリップクリーニングレベルを検出するための光学検出手段６を設けることが可能である。

好ましくは、酸洗されたストリップをすすぐためのすすぎ手段が、酸洗手段５と光学検出手段６との間に配置される。

測定手段４および／または４’から生じる測定データを処理し、酸洗手段５および／またはスケール破壊装置３の動作パラメータを調整するように構成された処理ユニット７を提供することも可能である。

都合のよいことに、処理ユニット７は、光学検出手段６から生じるストリップクリーニングレベルデータを処理し、場合によっては酸洗手段５の動作パラメータをさらに調整するように構成することもできる。

酸化物層の厚さ、その組成、および酸化物の成分の濃度の値を含む、測定手段４、４’から生じるデータは、処理ユニット７に保存されて処理され、処理ユニット７は次いで、特に、酸洗手段５および／またはスケール破壊装置３の動作パラメータを決定し、次いで、光学検出手段６による酸洗結果に関するフィードバックを受信する。

この種の光学検出手段６は、例えば、酸洗の下流のストリップのビデオ分析のための少なくとも１つのシステムを含み、これにより、例えば、ストリップの色または輝度を、処理ユニット７のメモリに以前にロードされた製品の異なるクリーニング度を示す色彩スケールと比較することができる。例えば、高ピクセル密度のデジタルカメラを使用して、ストリップの各平方メートルの欠陥領域と酸洗領域との関係、欠陥領域の最小および最大サイズ、ストリップ上のその位置（上面／下面、中央／エッジ、頭／尾またはコイル本体、すなわち、頭と尾との間のストリップの部分）を定義することが可能である。

酸洗手段に関して、これらは、少なくとも１つの化学酸洗タンク、または乾式酸洗システム、または乾式酸洗システムとそれに続く少なくとも１つの化学酸洗タンク、または第１の乾式酸洗システムとそれに続く第２の乾式酸洗システムを含むことができる。

１つ以上の酸洗タンクのみで酸洗を行う場合、腐食性液体（一般に酸）の流れは、測定手段４によって提供されるデータに照らしてオペレータにより最適に調整されるか、または処理ユニット７によって直接最適に調整される。

好ましいプロセスの変形例では、巻き戻しユニットまたは巻き戻しリールから来て、スケール破壊装置３によって場合によっては処理された、以前に熱間圧延および酸化されたストリップは、酸洗タンクの上流で、好ましくはＬＩＢＳ手段によってスケールの厚さの測定を受ける。オペレータまたは処理ユニット７は、ストリップの両側上およびエッジ上で検出された厚さに関するデータを受け取り、除去がより困難な酸化物層の完全な酸洗に関するプロセス条件を設定する。これは、ストリップの正しいクリーニングを確実にする。

さらに、オペレータおよび／または処理ユニットは、熱間圧延ラインの端部でのストリップの巻き厚さに対応する、巻き戻しユニット上に装填されたストリップの厚さも知ることができる。実際、除去される酸化物の量を知ることにより、酸化物層を完全に除去するように実行される化学反応の物質収支を事前に設定することができる。したがって、測定手段４、４’によって検出されるデータおよび熱間圧延後の巻き取り時のストリップの厚さは、オペレータまたは処理ユニットがこの種のストリップの厚さに適合し、そして酸化物／スケールの相対的な厚さおよびタイプであるが、場合によっては酸洗タンクにおけるストリップの移動速度にも適合した酸洗酸の量を確立できるようにするために重要である。実際、非常に酸化された製品にとって、より小さい移動速度を提供する（酸と製品との接触時間をより長くする）ことがより良好であり、逆に、十分に酸化していない製品にとって、より大きい移動速度を提供することがより良好である。

酸が酸化物を攻撃し、製品からスケールを分離させると、使い果たされた前記酸は、塩の形に酸化物と結合し、収集手段によって酸洗タンクの底部に集められる。

新しいまたは再生された液体酸洗溶液の入口ライン、および排出された溶液の出口ラインに位置する、鉄Ｆｅおよび酸の濃度を測定するシステムによって、除去されるスケールの量は、正確なプロセス制御を実行することにより算出されることができる。

したがって、ストリップは、すすぎを受けて、酸洗エリアを出る。

一旦出ると、ストリップは、以前の酸洗の実際の結果を検証する光学検出手段６によって検査される。不十分なクリーニングが検出された場合、オペレータまたは処理ユニット７は、一般的に酸性のクリーニング液の量を増やすか、またはストリップの移動速度を下げることができ、逆に、クリーニングが過剰な場合には、移動速度を上げるか、またはクリーニング液の量を減らすことができる。

乾式酸洗装置のみを用いた酸洗の場合、米国特許第５７３６７０９号に開示されているような、レーザーパルスの集中ビームを放出するように適合された１つ以上のレーザークリーニング装置が提供され、そのレーザークリーニング装置は、測定手段４により提供されるデータからみてオペレータによって最適に調整されるか、または処理装置７によって直接最適に調整される。

この技術を酸洗システムとして使用すると、酸の使用をなくすことができ、一方ではプラントの大幅な簡素化が可能になり、他方では環境をより簡単により尊重する管理が可能になる。

好ましいプロセスの変形例では、巻き戻しユニットまたは巻き戻しリールから来て、スケール破壊装置３によって場合によっては処理された、以前に熱間圧延および酸化されたストリップは、乾式酸洗装置の上流で、好ましくはＬＩＢＳ手段によってスケールの厚さの測定を受ける。オペレータまたは処理ユニット７は、ストリップの両側上およびエッジ上で検出された厚さに関するデータを受け取り、ストリップの正しいクリーニングを確実にするように、例えば、ストリップの異なる領域上のレーザーパルスエネルギーなどの乾式酸洗装置の動作パラメータを設定する。

非常に正確なクリーニングのために、複数のレーザークリーニング装置の場合、さらなる測定手段、好ましくは、各々がレーザークリーニング装置と次の１つとの間に配置される、それぞれの光ファイバ分光計に関連したレーザー光源を提供することが可能である。これにより、ストリップは、単一のクリーニング装置のすぐ上流で検出された酸化物層の測定データにしたがって、処理ユニットにより、またはオペレータにより設定されたパラメータで動作する単一のレーザークリーニング装置によってスケール除去される。

乾式酸洗作業が完了すると、ストリップは、クリーニングの品質を検査する光学検出手段６によって検証される。

酸化物層に向けられた高出力レーザーパルスはしばらくの間維持され、高温により表面を急速に変形させ、前のステップですでに弱体化したスケールを分離させる。さらに、最酸化物の表面層は昇華する傾向がある一方、内側の層は瞬間的な加熱を受けて、２つの成分の結晶微細構造が異なると、下層の金属に関して異なる方法で変形する。この熱衝撃は、材料を通過する音波と同様に、スケールをストリップのベース材料から分離させる。

除去された酸化物の重量を計量し、それを酸化物層厚の高さに関する初期データとおよび除去されると予想される初期データと比較するように、場合によってはブラッシング装置の助けを借りて、除去された酸化物を収集するために、吸引装置が設けられる。

さらに、この乾式酸洗装置は、他の材料からの汚れではなく純粋な酸化物を収集することにより、他の用途（例えば溶解炉への送付またはスクラップ補助剤として市場での販売）においてその回収を可能にする利点がある。

酸化物層の厚さ測定手段とレーザー乾式酸洗装置とを組み合わせて使用する利点は、ストリップの移動速度を低下させなければならないことなしに、酸化がより大きいとして検出された領域においてより大きい効率で作用するように、ストリップのさまざまな部分（例えばエッジ）でのレーザーエネルギーを変調する可能性である。

乾式酸洗装置と、それに続く少なくとも１つの化学酸洗タンクとによる混合酸洗の場合、少なくとも１つの化学酸洗タンクが続く、例えば、米国特許第５７３６７０９号に開示されているような、レーザーパルスの集束ビームを放出するのに適した１つ以上のレーザークリーニング装置が提供される。

オペレータおよび／または処理ユニット７は、ストリップの両側上およびエッジ上で検出された酸化物の厚さに関するデータを受け取り、例えば、ストリップの異なる領域上のレーザーパルスエネルギーなどの両方の乾式酸洗装置の動作パラメータ、およびクリーニング液（一般に酸）の量および／またはストリップの移動速度などの化学酸洗装置の動作パラメータを設定する。

都合のよいことに、レーザー乾式酸洗を使用してほとんどの酸化物層を除去し、酸による軽い腐食攻撃で作業を完了すると、製品の粗さに作用して、最適な表面を得ることができ、これは亜鉛めっきおよび／または塗装処理に特に適している。

実際、酸化物層の大部分はレーザー処理によって除去されるが、いかなる表面のピークも変化せず、酸洗の腐食作用によって、表面を均一にし、その形態を成立させることが可能である。

この場合、腐食性液体の量は限られているので、その管理ははるかに単純であり、より簡単に処理でき、また生態学的により持続可能になる。

最後に、第１の乾式酸洗装置とそれに続く第２の乾式酸洗装置とによる混合酸洗の場合、米国特許第５７３６７０９号に開示されているような、レーザーパルスの集束ビームを放出するのに適した１つ以上のレーザークリーニング装置が提供され、それに、好ましくは、ストリップの上面および下面の両方に配置された回転研磨ブラシを備える少なくとも１つの機械的酸洗装置が続く。

オペレータまたは処理ユニット７は、ストリップの両側上およびエッジ上で検出された酸化物の厚さに関するデータを受け取り、例えば、ストリップの異なる領域上のレーザーパルスエネルギーなどの第１の乾式酸洗装置の両方の動作パラメータ、およびブラシの接触圧力、ストリップに対するブラシの相対速度、ブラシモータートルクなどの第２の乾式酸洗装置の動作パラメータを設定する。

都合のよいことに、レーザー乾式酸洗を使用してほとんどの大部分を除去し、回転ブラシを使用して材料の表面層を軽く除去して作業を完了すると、製品の表面的態様を修正することができ、その表面的な粗さを制御する。

前述のプラントによって実行可能な本発明の金属ストリップをクリーニングする方法に関して、かかる方法は、
ａ）巻き戻し手段１によって圧延ストリップの少なくとも１つのコイルを巻き戻すステップと、
ｂ）定手段４、４’によって圧延ストリップの酸化物の表面層の厚さを測定するステップと、
ｃ）酸洗手段５によって前記圧延ストリップを酸洗するステップと、を含み、
ステップｂ）では、酸化物の表面層の厚さの測定は、ＬＩＢＳシステム（レーザー誘起ブレークダウン分光法）を定義する光ファイバ分光計に関連した少なくとも１つのレーザー光源によって、酸化物の組成および酸化物の成分の濃度の分析とともに実行される。

プラントの実施形態において、
−巻き戻し手段１と酸洗手段５との間の少なくとも１つのスケール破壊装置３と、
−巻き戻し手段１と少なくとも１つのスケール破壊装置３との間に配置された第１の測定手段４’と、
−少なくとも１つのスケール破壊装置３と酸洗手段５との間に配置された第２の測定手段４と、
−前記酸洗手段５の下流に配置された、ストリップクリーニングレベルを検出するための光学検出手段６と、
−前記第１の測定手段４’および前記第２の測定手段４から生じる測定データと、前記光学検出手段６から生じるストリップクリーニングレベルデータとを処理するための処理ユニット７と、が設けられ、
方法は、ステップａ）の後、
−第１の測定手段４’によって圧延ストリップの酸化物の表面層の厚さを測定するステップと、
−処理ユニット７によって、前記第１の測定手段４’から生じる測定データを処理し、前記少なくとも１つのスケール破壊装置３の動作パラメータを調整するステップと、
−前記少なくとも１つのスケール破壊装置３によって圧延ストリップを脱スケールするステップと、
−第２の測定手段４によって、圧延ストリップの酸化物の表面層の厚さを測定するステップと、
−処理ユニット７によって、前記第２の測定手段４から生じる測定データを処理し、前記酸洗手段５の動作パラメータを調整するステップと、
−酸洗手段５によって前記圧延ストリップを酸洗するステップと、
−光学検出手段６によって圧延ストリップのクリーニングレベルを検出するステップと、
−処理ユニット７によって、前記光学検出手段６から発生するストリップクリーニングレベルデータを処理し、場合によっては前記動作パラメータをさらに調整するステップと、
を提供する。

Claims (16)

1. 酸化物の表面層を備えた圧延金属ストリップをクリーニングするためのクリーニングプラントであって、
   −圧延ストリップの少なくとも１つのコイルを巻き戻すための巻き戻し手段（１）と、
   −前記圧延ストリップを酸洗するための酸洗手段（５）と、
   −前記巻き戻し手段（１）と前記酸洗手段（５）との間に配置され、酸化物の表面層の厚さを測定するための測定手段（４、４’）と、を含み、
   前記測定手段（４、４’）は、ＬＩＢＳシステム（レーザー誘起ブレークダウン分光法）を定義する光ファイバ分光計と協働する少なくとも１つのレーザー光源からなり、また酸化物の組成および酸化物の成分の濃度を分析するために適合されることを特徴とするクリーニングプラント。
2. 前記巻き戻し手段（１）と前記酸洗手段（５）との間に少なくとも１つのスケール破壊装置（３）が設けられる、請求項１に記載のクリーニングプラント。
3. 前記測定手段（４、４’）は、前記少なくとも１つのスケール破壊装置（３）と前記酸洗手段（５）との間、または前記巻き戻し手段（１）と前記少なくとも１つのスケール破壊装置（３）との間に配置される、請求項２に記載のクリーニングプラント。
4. 前記巻き戻し手段（１）と前記少なくとも１つのスケール破壊装置（３）との間に配置される第１の測定手段（４’）、および、前記少なくとも１つのスケール破壊装置（３）と前記酸洗手段（５）との間に配置される第２の測定手段（４）が設けられる、請求項２に記載のクリーニングプラント。
5. 前記少なくとも１つのスケール破壊装置（３）によって前記ストリップから分離されたスケールの量を計量する重量センサ（２）が設けられ、および好ましくは、場合によってはブラッシング装置によって補助されて、分離された酸化物を計量するように前記分離された酸化物を収集するための吸引装置が設けられる、請求項２〜４のいずれか１項に記載のクリーニングプラント。
6. 前記測定手段（４’、４）が設けられる前記プラントの各領域において、少なくとも１つの測定手段（４’、４）は圧延ストリップ供給ラインの上に配置され、少なくとも１つのさらなる測定手段（４’、４）は圧延ストリップ供給ラインの下に配置される、請求項１〜５のいずれか１項に記載のクリーニングプラント。
7. 前記測定手段（４）から生じる測定データを処理して、前記酸洗手段（５）の動作パラメータを調整するための処理ユニット（７）が設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のクリーニングプラント。
8. 前記酸洗手段（５）の下流に配置され、ストリップクリーニングレベルを検出するための光学検出手段（６）が設けられる、請求項１〜７のいずれか１項に記載のクリーニングプラント。
9. 前記処理ユニット（７）は、前記光学検出手段（６）から生じるストリップクリーニングレベルデータを処理し、場合によっては前記動作パラメータをさらに調整するように構成される、請求項８に記載のクリーニングプラント。
10. 前記酸洗手段（５）は、少なくとも１つの化学酸洗タンク、または乾式酸洗システム、または乾式酸洗システムとそれに続く少なくとも１つの化学酸洗タンク、または第１の乾式酸洗システムとそれに続く第２の乾式酸洗システムを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載のクリーニングプラント。
11. 前記乾式酸洗システムは、レーザー酸洗装置および／または機械的酸洗装置、好ましくは回転研磨ブラシである、請求項１０に記載のクリーニングプラント。
12. 前記光ファイバ分光計は、前記レーザー光源のレーザーが非酸化基材に向かって前記圧延ストリップを貫通する間に酸素の存在を測定するように適合される、請求項１〜１１のいずれか１項に記載のクリーニングプラント。
13. ＬＩＢＳシステムにインストールされ、レーザーによる浸食速度が既知の、前記光ファイバ分光計が酸素の不存在を検出し始める浸食時間ｔで、レーザー光源によって、浸食された材料の層の深さによって定義される表面酸化層の厚さを計算するように適合されたソフトウェアが設けられる、請求項１２に記載のクリーニングプラント。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のプラントによって実行可能な金属ストリップをクリーニングする方法であって、
    ａ）前記巻き戻し手段（１）によって圧延ストリップの少なくとも１つのコイルを巻き戻すステップと、
    ｂ）前記測定手段（４、４’）によって前記圧延ストリップの酸化物の表面層の厚さを測定するステップと、
    ｃ）前記酸洗手段（５）によって前記圧延ストリップを酸洗するステップと、を含み、
    ステップｂ）において、酸化物の表面層の厚さの測定は、ＬＩＢＳシステム（レーザー誘起ブレークダウン分光法）を定義する光ファイバ分光計と関連した少なくとも１つのレーザー光源によって、酸化物の組成および酸化物の成分の濃度の分析とともに実行され、
    そして前記光ファイバ分光計は、前記レーザー光源のレーザーが非酸化基材に向かって前記圧延ストリップを貫通する間に酸素の存在を測定し、前記光ファイバ分光計が酸素の不存在を検出するとき、酸化物の表面層の厚さは、前記レーザー光源によって前記圧延ストリップに掘削された深さに等しい、
    方法。
15. 請求項１４に記載の方法であって、
    −前記巻き戻し手段（１）と前記酸洗手段（５）との間に配置される少なくとも１つのスケール破壊装置（３）と、
    −前記巻き戻し手段（１）と前記少なくとも１つのスケール破壊装置（３）との間に配置される第１の測定手段（４’）と、
    −前記少なくとも１つのスケール破壊装置（３）と前記酸洗手段（５）との間に配置される第２の測定手段（４）と、
    −前記酸洗手段（５）の下流に配置され、ストリップクリーニングレベルを検出するための光学検出手段（６）と、
    −前記第１の測定手段（４’）および前記第２の測定手段（４）から生じる測定データ、および前記光学検出手段（６）から生じるストリップクリーニングレベルデータを処理するための処理ユニット（７）と、が設けられるときに、
    前記方法は、ステップａ）の後、
    −前記第１の測定手段（４’）によって前記圧延ストリップの酸化物の表面層の厚さを測定するステップと、
    −前記処理ユニット（７）によって、前記第１の測定手段（４’）から生じる測定データを処理して、前記少なくとも１つのスケール破壊装置（３）の動作パラメータを調整するステップと、
    −前記少なくとも１つのスケール破壊装置（３）によって前記圧延ストリップのスケールを除去するステップと、
    −前記第２の測定手段（４）によって前記圧延ストリップの酸化物の表面層の厚さを測定するステップと、
    −前記処理ユニット（７）によって、前記第２の測定手段（４）から生じる測定データを処理して、前記酸洗手段（５）の動作パラメータを調整するステップと、
    −前記酸洗手段（５）によって前記圧延ストリップを酸洗するステップと、
    −前記光学検出手段（６）によって前記圧延ストリップのクリーニングレベルを検出するステップと、
    −前記処理ユニット（７）によって、前記光学検出手段（６）から生じる前記圧延ストリップのクリーニングレベルデータを処理して、場合によっては前記動作パラメータをさらに調整するステップと、
    を提供する、請求項１４に記載の方法。
16. 酸化物の表面層の厚さの測定は１５秒〜２０秒で実行される、請求項１４または１５に記載の方法。

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