JP5029084B2 - ステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置 - Google Patents
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Description
本発明は、中性塩溶液中に間隔を隔てて対抗配置した上下の電極の間に、ステンレス鋼帯を通し、電解する電解槽を具備したステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置に関する。
ステンレス鋼帯の表面に形成されたスケールを除去する方法として、中性塩溶液中にステンレス鋼帯を通板しつつ電解する中性塩電解法が一般的に採用されている（非特許文献１）。この中性塩電解法による脱スケールは、中性塩溶液中に対抗配置した上下の電極間にステンレス鋼帯を通板し、ステンレス鋼帯に流す電解電流をコントロールすることで行われる。
中性塩電解法によるステンレス鋼帯の電解設備は、例えば図３に示すように、中性塩溶液８（硫酸ナトリウム溶液）を満たした１つの電解槽７と、ステンレス鋼帯を挟んで対抗配置したアノード反応を起こす上下の陰電極と、カソード反応を起こす上下の陽電極と、電解電流をコントロールする電解用整流器１２、１３を具備している（特許文献１）。この電解用整流器１２、１３によって、経時変化によって生じる電位の非対称性を補償する電解電流の制御を行っている。また、図４に示したように、アノード反応を起こす電解槽７Ａと、カソード反応を起こす電解槽７Ｂとに分けたステンレス鋼帯の電解設備もある（特許文献２）。
ここで、中性塩電解法によりステンレス鋼帯の脱スケールを行う電解槽には普通、図５に示すように、フランジ部を上向きコの字の両側に有する電極１，２が配置されている。このような形状の電極１，２は、電解槽の上部に固定した電極座上に、異極の電極や電解槽に対して電気的に絶縁するため、フランジ部の周りに絶縁ゴムなどの絶縁部材を装着して載せる絶縁構造を有する。
日本鉄鋼協会編、第３版 鉄鋼便覧第III巻（１）、丸善出版、1980年5月15日発行、ｐ704〜705 特開平4-45300号公報
特開2004-300541号公報
日本鉄鋼協会編、第３版 鉄鋼便覧第III巻（１）、丸善出版、1980年5月15日発行、ｐ704〜705
しかし、従来のステンレス鋼帯の電解設備には、経時変化により当該電極とそれを受ける電極座間の絶縁抵抗が低下するという問題点があった。以下、従来のステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁上の問題点について説明する。
図２には、本発明適用前の電極の絶縁装置の構成を示した。図２（ａ）は鋼帯進行方向に対して直角な断面図であり、図２（ｂ）は、使用後の状態を示した要部断面図である。
図２には、本発明適用前の電極の絶縁装置の構成を示した。図２（ａ）は鋼帯進行方向に対して直角な断面図であり、図２（ｂ）は、使用後の状態を示した要部断面図である。
この脱スケールを行うステンレス鋼帯の電解設備では、硫酸ナトリウム溶液の固化を防止し、また脱スケール効率や脱スケール後のステンレス鋼帯の表面性状などを勘案して通常、硫酸ナトリウム溶液の温度を８０℃程度に設定している。このため、電解槽７の上部にカバーを設け、硫酸ナトリウム溶液のヒュームを引く局所排気を行っているが、それでも、電極を受ける電極座の近傍にはヒュームが多少存在する。図２（ｂ）中、５は、上電極１を受ける上電極座を示し、４は電極回りの絶縁部材を示す。下電極２の絶縁構造も同様である（図２（ａ）参照）。
このため、当該上電極１とそれを受ける上電極座５間の絶縁抵抗は、主に槽の隙間を通って、槽内から槽外に出て硫酸ナトリウムのスラッジ９が成長するとともに低下する。すなわち、電極座近傍のヒュームは、主に槽の隙間を通って槽内から槽外に進出し、そこで槽外の外気との接触などにより冷やされ、硫酸ナトリウムの結晶となって、電極回りの絶縁部材４の側面に付着するとともに、周囲の水蒸気を吸収してスラッジとなって堆積する。このスラッジは周囲の水蒸気を吸収して電気的に導電性の物質となっているので、スラッジが成長すると、上電極１とそれを受ける上電極座５とが、上電極１の下部絶縁部材４を乗り越えたスラッジ９で連結されてしまう。この状態では、ステンレス鋼帯の電解に使われるべき電解電流が、以下のようにして上電極座５に接続したアースに流れてしまう。
上電極１に関する電解電流の漏洩回路：電解用整流器→上電極１→上電極１の下部絶縁部材４を乗り越えたスラッジ９→上電極座５→それに接続したアース
ただし、図２（ｂ）の状態で、上電極座５と下電極２とは、絶縁部材４（下電極２用絶縁部材）を乗り越えたスラッジ９で連結されている。通常、整流器は、上下それぞれ独立であるため、電解電流制御に悪影響を及ぼす原因となる。下電極２とそれを受ける下電極座６とについても同様であるので説明を省略する。
ただし、図２（ｂ）の状態で、上電極座５と下電極２とは、絶縁部材４（下電極２用絶縁部材）を乗り越えたスラッジ９で連結されている。通常、整流器は、上下それぞれ独立であるため、電解電流制御に悪影響を及ぼす原因となる。下電極２とそれを受ける下電極座６とについても同様であるので説明を省略する。
このように、経時変化により当該電極とそれを受ける電極座間の絶縁抵抗が低下すると、脱スケール効率が低下するとともに、電極座等で異常過熱が生じることから、従来、電極周りに配置される絶縁部材を早期に交換していた。
そこで、この絶縁部材の交換周期を延長して保守作業の頻度を少なくしたいという要求があった。だが、電極を受ける電極座近傍の槽の隙間をなくし、硫酸ナトリウム溶液のヒュームが槽内から槽外に出てスラッジが形成されること自体を皆無とすることは、電解槽の構造上難しい。
そこで、この絶縁部材の交換周期を延長して保守作業の頻度を少なくしたいという要求があった。だが、電極を受ける電極座近傍の槽の隙間をなくし、硫酸ナトリウム溶液のヒュームが槽内から槽外に出てスラッジが形成されること自体を皆無とすることは、電解槽の構造上難しい。
本発明は上記に鑑み、電極の下部絶縁部材の側面に堆積する中性塩のスラッジに起因して、当該電極とそれを受ける電極座間の絶縁抵抗が下がるのを効果的に阻止することができ、電極周りに配置される絶縁部材の交換周期を延長できるステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置を提供することを目的とする。
本発明は、以下のとおりである。
１．中性塩溶液中に間隔を隔てて対抗配置した上下の電極の間に、ステンレス鋼帯を通し、電解する電解槽を具備し、鋼帯幅方向を設備幅方向としたステンレス鋼帯の電解設備において、前記電解槽に固定した電極座上に電極周りの絶縁部材を介して電極を載せる絶縁構造と、設備幅方向での寸法が前記電極を受ける電極座のそれよりも大きい非導電性の仕切り板を有し、この非導電性の仕切り板をその設備幅方向での外側端部が前記電極座の設備幅方向での外側端部よりも外側に延在するように前記電極の下部絶縁部材の下面に配置して絶縁装置としてなることを特徴とするステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置。
１．中性塩溶液中に間隔を隔てて対抗配置した上下の電極の間に、ステンレス鋼帯を通し、電解する電解槽を具備し、鋼帯幅方向を設備幅方向としたステンレス鋼帯の電解設備において、前記電解槽に固定した電極座上に電極周りの絶縁部材を介して電極を載せる絶縁構造と、設備幅方向での寸法が前記電極を受ける電極座のそれよりも大きい非導電性の仕切り板を有し、この非導電性の仕切り板をその設備幅方向での外側端部が前記電極座の設備幅方向での外側端部よりも外側に延在するように前記電極の下部絶縁部材の下面に配置して絶縁装置としてなることを特徴とするステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置。
２．前記仕切り板がポリプロピレン製の絶縁体であることを特徴とする上記１に記載のステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置。
３．前記仕切り板と前記電極の下部絶縁部材とを密着させ、その隅部を溶接で塞いだことを特徴とする上記１または２に記載のステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置。
３．前記仕切り板と前記電極の下部絶縁部材とを密着させ、その隅部を溶接で塞いだことを特徴とする上記１または２に記載のステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置。
本発明によれば、当該電極の下部絶縁部材の下面に配置してなる非導電性の仕切り板により、当該電極の下部絶縁部材を乗り越え、当該電極を受ける電極座に到達しようとする中性塩のスラッジを分断することができる。したがって、当該電極の下部絶縁部材の側面に堆積する中性塩のスラッジに起因して、当該電極とそれを受ける電極座間の絶縁抵抗が下がるのを効果的に阻止することができ、電極周りに配置される絶縁部材の交換周期を延長できる。
また、前記電解槽に固定した電極座上に電極周りの絶縁部材を介して電極を載せる絶縁構造としたから、電極の交換や電解槽の各種保守作業も容易に行うことができる。
以下、図を用い、本発明に係る電極の絶縁装置について詳細に説明する。図１（ａ），（ｂ）は、本発明に係る電極の絶縁装置の構成を示す断面図である。なお図１（ａ）は、鋼帯進行方向に対して直角な断面図であり、図１（ｂ）は、その使用後の状態を示した要部断面図である。図１（ｂ）中、矢印は、硫酸ナトリウム溶液のヒュームの進行方向を示す。
この電解槽７に固定した電極座上に電極周りの絶縁部材４を介して電極を載せる絶縁構造では、電極を受ける電極座近傍の槽の隙間から硫酸ナトリウム溶液のヒュームが槽内から槽外に出て、スラッジが形成されること自体を皆無とすることは、電解槽７の構造上難しい。
そこで本発明は、電解槽を具備したステンレス鋼帯の電解設備において、上電極１を受ける上電極座５よりも大きい非導電性の仕切り板１０を有し、この非導電性の仕切り板１０を上電極１の下部絶縁部材４の下面に配置して絶縁装置としてなる。
そこで本発明は、電解槽を具備したステンレス鋼帯の電解設備において、上電極１を受ける上電極座５よりも大きい非導電性の仕切り板１０を有し、この非導電性の仕切り板１０を上電極１の下部絶縁部材４の下面に配置して絶縁装置としてなる。
その際、非導電性の仕切り板１０は、図１（ｂ）に示したように、その外側端部が上電極座５の外側端部よりも外側に延在させ、上電極１の下部絶縁部材４の下面に配置する。この下部絶縁部材４の下面に配置した非導電性の仕切り板１０によって、経時変化により、上電極１の下部絶縁部材４の側面を乗り越え、電極座５に到達しようとする中性塩のスラッジ９を分断することができる。
以上の説明は、上電極１とそれを受ける上電極座５について説明したが、下電極２についても同様に、非導電性の仕切り板１１を配置して絶縁装置としてなる（図１（ａ）参照）。
この非導電性の仕切り板１０、１１の材料は、例えば絶縁部材４と同じであるポリプロピレン製の絶縁体とし、仕切り板１０、１１を、当該電極の下部絶縁部材４の下面に密着させ、その隅部を溶接で塞いだ絶縁装置としてなるのが、仕切り板１０、１１上に堆積する中性塩のスラッジ９を少なくでき、電極周りに配置される絶縁部材４の交換周期をより延長できるので好ましい。
この非導電性の仕切り板１０、１１の材料は、例えば絶縁部材４と同じであるポリプロピレン製の絶縁体とし、仕切り板１０、１１を、当該電極の下部絶縁部材４の下面に密着させ、その隅部を溶接で塞いだ絶縁装置としてなるのが、仕切り板１０、１１上に堆積する中性塩のスラッジ９を少なくでき、電極周りに配置される絶縁部材４の交換周期をより延長できるので好ましい。
この非導電性の仕切り板１０、１１の作用は、それがない場合に、当該電極の下部絶縁部材の側面に堆積する中性塩のスラッジ９に起因して、当該電極とそれを受ける電極座間の絶縁抵抗が下がるのを阻止することである。つまり、仕切り板１０、１１がない場合には、以下の漏洩回路が早期に形成される。
（Ａ）上電極１に関する電解電流の漏洩回路：電解用整流器→上電極１→上電極１の下部絶縁部材４を乗り越えたスラッジ→上電極座５→それに接続したアース
（Ｂ）下電極２に関する電解電流の漏洩回路：電解用整流器→下電極２→下電極２の下部絶縁部材４を乗り越えたスラッジ→下電極座６→それに接続したアース
なお図１（ｂ）の状態で、上電極座５と下電極２とは、絶縁部材４（下電極２用絶縁部材）を乗り越えたスラッジ９で連結されている。通常、整流器は、上下それぞれ独立であるため、電解電流制御に悪影響を及ぼす原因となる。
（Ａ）上電極１に関する電解電流の漏洩回路：電解用整流器→上電極１→上電極１の下部絶縁部材４を乗り越えたスラッジ→上電極座５→それに接続したアース
（Ｂ）下電極２に関する電解電流の漏洩回路：電解用整流器→下電極２→下電極２の下部絶縁部材４を乗り越えたスラッジ→下電極座６→それに接続したアース
なお図１（ｂ）の状態で、上電極座５と下電極２とは、絶縁部材４（下電極２用絶縁部材）を乗り越えたスラッジ９で連結されている。通常、整流器は、上下それぞれ独立であるため、電解電流制御に悪影響を及ぼす原因となる。
本発明を、図３に示したステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置に適用した。
本発明適用前は、電解槽の電極周りに配置される絶縁部材の交換周期は約１ヶ月であった。これに対して本発明を適用したことにより、電極周りに配置される絶縁部材を交換した後、約半年の間、電極座等での異常過熱のトラブルもなく、安定して中性塩電解法によりステンレス鋼帯の脱スケールを実施できている。なお、ステンレス鋼帯の脱スケールを行うのに、中性塩溶液として硫酸ナトリウム溶液（濃度：１８mass％、温度：８０℃）を使用した。
本発明適用前は、電解槽の電極周りに配置される絶縁部材の交換周期は約１ヶ月であった。これに対して本発明を適用したことにより、電極周りに配置される絶縁部材を交換した後、約半年の間、電極座等での異常過熱のトラブルもなく、安定して中性塩電解法によりステンレス鋼帯の脱スケールを実施できている。なお、ステンレス鋼帯の脱スケールを行うのに、中性塩溶液として硫酸ナトリウム溶液（濃度：１８mass％、温度：８０℃）を使用した。
１ 上電極
２ 下電極
３ ステンレス鋼帯
４ 絶縁部材
５ 上電極座
６ 下電極座
７、７Ａ、７Ｂ 電解槽
８ 中性塩溶液（硫酸ナトリウム溶液）
９ スラッジ
１０、１１ 非導電性の仕切り板
１２、１３ 電解用整流器
２ 下電極
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４ 絶縁部材
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１２、１３ 電解用整流器
Claims (3)
- 中性塩溶液中に間隔を隔てて対抗配置した上下の電極の間に、ステンレス鋼帯を通し、電解する電解槽を具備し、鋼帯幅方向を設備幅方向としたステンレス鋼帯の電解設備において、
前記電解槽に固定した電極座上に電極周りの絶縁部材を介して電極を載せる絶縁構造と、設備幅方向での寸法が前記電極を受ける電極座のそれよりも大きい非導電性の仕切り板を有し、この非導電性の仕切り板をその設備幅方向での外側端部が前記電極座の設備幅方向での外側端部よりも外側に延在するように前記電極の下部絶縁部材の下面に配置して絶縁装置としてなることを特徴とするステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置。 - 前記仕切り板がポリプロピレン製の絶縁体であることを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置。
- 前記仕切り板と前記電極の下部絶縁部材とを密着させ、その隅部を溶接で塞いだことを特徴とする請求項１または２に記載のステンレス鋼帯の電解設備における電極の絶縁装置。
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