JP5817755B2

JP5817755B2 - 電解酸洗設備における電極寿命の評価方法及び電解酸洗設備

Info

Publication number: JP5817755B2
Application number: JP2013037275A
Authority: JP
Inventors: 敏樹磯部
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-02-27
Publication date: 2015-11-18
Anticipated expiration: 2033-02-27
Also published as: JP2014162974A

Description

本発明は、電解酸洗設備における電極寿命の評価方法及び電解酸洗設備に関する。

一般的に、ステンレス鋼板は、電解酸洗により、表面に生成したスケールが除去される（例えば、特許文献１）。電解酸洗設備では、電極（プラス電極）が徐々に溶解して細くなり、自重に耐えられなくなると折損する。電極の折損が発生すれば、電極の破片が製品に接触し、製品に疵が発生したり、製品に板割れが発生する。電極が折損した場合には、電解酸洗設備を停止して、折損した電極の回収や、交換を行わなければならならない。しかしながら、このような復旧作業には、手間がかかり、大きな生産ロスにつながる。

そのため、電極の消耗具合を定期的に確認し、電極の折損を事前に防止する点検を行わなければならない。しかしながら、電解酸洗設備は、通常時において連続稼動されており、電極の消耗度合いを毎日の日常点検において目視により確認することはできない。

これに対し、特許文献２には、電解酸洗設備ではないが、電解イオン水生成装置において、電極の寿命を評価する方法が開示されている。具体的には、特許文献２には、電極間に流れる電解電流もしくは電圧を検出し、この検出信号に基づいて電極の寿命を評価することが開示されている。

特開平８−３２５７９８号公報特開平６−３２８０７１号公報

電解酸洗設備では、ステンレス鋼板の通板方向に隣接して並んだ複数のプラス電極を備えており、それぞれのプラス電極の消耗は、配置によって異なっている。しかしながら、特許文献２に開示された方法では、このような点については何ら考慮されていない。

本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、的確に電極寿命を評価することができる電解酸洗設備の電極寿命の評価方法及び電解酸洗設備を提供することを目的とする。

本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］鋼板の両面側に設けられると共に、通板方向に並んだ複数のプラス電極からなるプラス電極群と、前記プラス電極群に隣接して配され、前記鋼板の両面側に設けられると共に、通板方向に並んだ複数のマイナス電極からなるマイナス電極群を備えた電解洗浄設備において、
前記プラス電極と基準電位との間の電圧と、及び前記プラス電極に流れる電流を検出して、前記プラス電極の抵抗値を求め、前記プラス電極の抵抗値が所定の閾値以上となった場合に、前記プラス電極の寿命であると判定する際に、
前記マイナス電極に隣接している前記プラス電極の第１閾値を、前記マイナス電極に隣接していない前記プラス電極の第２閾値より低くすることを特徴とする電解酸洗設備における電極寿命の評価方法。
［２］［１］に記載の電解酸洗設備における電極寿命の評価方法を用いた鋼板の製造方法。
［３］鋼板の両面側に設けられると共に、通板方向に並んだ複数のプラス電極からなるプラス電極群と、
前記プラス電極群に隣接して配され、前記鋼板の両面側に設けられると共に、通板方向に並んだ複数のマイナス電極からなるマイナス電極群と、
前記プラス電極のそれぞれに流れる電流を検出する個別電流計と、
前記プラス電極と基準電位との間の電圧を検出する電圧計と、
前記個別電流計によって検出された電流と、前記電圧計によって検出された電圧から、前記プラス電極の抵抗値を求め、前記プラス電極の抵抗値が所定の閾値以上となった場合に、前記プラス電極の寿命であると判定する演算装置を備え、
前記演算装置では、前記マイナス電極に隣接している前記プラス電極の第１閾値が、前記マイナス電極に隣接していない前記プラス電極の第２閾値より低く設定されていることを特徴とする電解酸洗設備。

本発明によれば、的確に電解酸洗設備のプラス電極の寿命を判断することができる。

本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備の構成を示す図であり、当該電解酸洗設備をステンレス鋼板の長手方向側面から見た断面図である。本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備の構成を示す図であり、当該電解酸洗設備をステンレス鋼板の幅方向正面から見た断面図である。本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備の要部の構成を示す概要図である。本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備におけるマイナス電極に隣接するプラス電極の消耗の様子を示す図である。本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備におけるマイナス電極に隣接しないプラス電極の消耗の様子を示す図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備における電極寿命の評価方法について説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備の構成を示す図である。図１は、本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備をステンレス鋼板の長手方向側面から見た断面図である。

図１に示すように、ステンレス鋼板１０は、電解酸洗設備の電解槽１１に通板される。電解酸洗設備は、プラス電極群１３と、プラス電極群１３の下流に隣接して配されたマイナス電極群１４を備えている。プラス電極群１３及びマイナス電極群１４は、それぞれが上下段により構成されており、ステンレス鋼板１０は、上段の電極と下段の電極との隙間に通板される。

プラス電極群１３は、ステンレス鋼板１０の両面側に配されると共に、通板方向に並んだ複数のプラス電極１３１〜１３８からなる。ステンレス鋼板１０の上方に配されたプラス電極１３１〜１３４は、ステンレス鋼板１０の下方に配されたプラス電極１３５〜１３８のそれぞれに対応する位置に配されている。

同様に、マイナス電極群１４は、ステンレス鋼板１０の両面側に配されると共に、通板方向に並んだ複数のマイナス電極１４１〜１４８からなる。ステンレス鋼板１０の上方に配されたマイナス電極１４１〜１４４は、ステンレス鋼板１０の下方に配されたプラス電極１４５〜１４８のそれぞれに対応する位置に配されている。

プラス電極１３１〜１３８及びマイナス電極１４１〜１４８は、シリコン鋳鉄により構成されている。

図２は、本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備の構成を示す図であり、電解酸洗設備をステンレス鋼板の幅方向正面から見た断面図である。図２では、図１のプラス電極群１３の左端のプラス電極１３４、１３８の断面を一例として示しているが、他のプラス電極やマイナス電極も同一形状を有しているものとする。

上方のプラス電極１３４と、下方のプラス電極１３８は、ほぼ同様の形状を有している。具体的には、プラス電極１３４、１３８は、電解酸洗設備の幅方向中央で、電解槽１１の電解溶液（図示せず）に漬かっており、両端が電解槽１１の側面から外側へ引き出されている。上方のプラス電極１３４と下方のプラス電極１３８は、隙間を介して配されている。ステンレス鋼板１０は、電解槽１１のステンレス鋼板１０の幅方向中央において、プラス電極１３４と下方のプラス電極１３８の間に通板される。

図３は、本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備の要部の構成を示す概要図である。図３に示すように、本発明の実施の形態に係る電解酸洗設備は、整流器１７、電流計１８、電圧計１９、個別電流計１５１〜１５８、１６１〜１６８を有している。

プラス電極１３１〜１３８のそれぞれには、プラス電極１３１〜１３８に流れる電流を検出する個別電流計１５１〜１５８が設けられている。また、マイナス電極１４１〜１４８のそれぞれには、マイナス電極１４１〜１４８に流れる電流を検出する個別電流計１６１〜１６８が設けられている。

ステンレス鋼板１０の上方の電極に接続された電圧計１９は、上方のプラス電極１３１〜１３４と上方のマイナス電極１４１〜１４４間の電圧を検出している。また、ステンレス鋼板１０の下方の電極に接続された電圧計１９は、下方のプラス電極１３５〜１３８と下方のマイナス電極１４５〜１４８間の電圧を検出している。

上方のプラス電極１３１〜１３４と上方のマイナス電極１４１〜１４４間と、下方のプラス電極１３５〜１３８と下方のマイナス電極１４５〜１４８間には、それぞれ整流器１７が設けられている。

また、ステンレス鋼板１０の上方の電極に接続された電流計１８は、上方の電極に接続された整流器１７に流れる電流、すなわち、上方のプラス電極１３１〜１３４から、上方のマイナス電極１４１〜１４４に流れる電流を検出している。同様に、ステンレス鋼板１０の下方の電極に接続された電流計１８は、下方の電極に接続された整流器１７に流れる電流、すなわち、下方のプラス電極１３５〜１３８から、下方のマイナス電極１４５〜１４８に流れる電流を検出している。

電流計１８、電圧計１９、個別電流計１５１〜１５８、１６１〜１６８によって検出された電流や電圧は、図示しない演算装置に出力される。

ここで、電解酸洗設備では、プラス電極１３が徐々に溶解して細くなり、自重に耐えられなくなると折損する。そこで、演算装置では、プラス電極の寿命の評価を行っている。具体的に、演算装置は、電圧計１９によって取得された上方のプラス電極１３１〜１３４と上方のマイナス電極１４１〜１４４間の電圧、及び下方のプラス電極１３５〜１３８と下方のマイナス電極１４５〜１４８間の電圧と、個別電流計１５１〜１５８によって検出されたプラス電極１３１〜１３８のそれぞれに流れる電流から、プラス電極１３１〜１３８の抵抗値を求めている。プラス電極１３１〜１３８は、消耗が進めば進むほど、電極面積が小さくなって電流が流れにくくなり、抵抗値が大きくなる。そこで、演算装置では、プラス電極１３１〜１３８の抵抗値が所定の閾値以上となった場合に、プラス電極１３１〜１３８の寿命であると判定し、判定結果を出力している。

ここで、電解酸洗設備のプラス電極は、配置に応じて、溶解による消耗の仕方が異なる。これを図４及び図５を用いて説明する。図４及び図５は、配置に応じたプラス電極の消耗の様子を示す図である。図４及び図５は、ステンレス鋼板１０の上方に設けられた一部の電極を、上から見た図（平面図）である。図４は、マイナス電極に隣接するプラス電極の消耗の様子を示す図であり、図５は、マイナス電極に隣接していないプラス電極の消耗の様子を示す図である。

図４に示すように、マイナス電極１４１に隣接しているプラス電極１３４では、マイナス電極１４１側の側面からマイナス電極１４１に電流が流れやすい。そのため、マイナス電極１４１側の側面の方が、プラス電極１３３側の側面よりも、電極の消耗が激しいという特徴がある。そのため、マイナス電極１４１に隣接するプラス電極１３４では、図４に示すように、紙面上で左右非対称となっているように電極が消耗し、幅方向中央が、マイナス電極１４１側から抉られるように消耗していく。なお、マイナス電極１４５に隣接するプラス電極１３８についても同様に消耗していく。

一方、図５に示すように、マイナス電極に隣接していないプラス電極１３３は、マイナス電極１４１に隣接しているプラス電極１３４に比べて、ほぼ左右対称となるように電極が消耗していく。

このように、プラス電極１３１〜１３８は、配置によって、溶解による消耗の仕方が異なっている。

個別電流計１５１〜１５８によって検出されたプラス電極１３１〜１３８のそれぞれに流れる電流は、プラス電極１３１〜１３８それぞれの電極面積に比例している。マイナス電極に隣接しているプラス電極１３４と、マイナス電極に隣接していないプラス電極１３３が消耗していく場合を比較すると、両者が同じ電極面積（Ｓ１＝Ｓ２）、すなわち、同じ抵抗値を有している状態では、折損が発生する可能性が異なっている。

つまり、マイナス電極に隣接しているプラス電極１３４は、マイナス電極側から大きく抉られるように溶解していくため、幅方向の中央で断面積が急激に小さくなり、この部分において折損しやすくなっている。そのため、マイナス電極に隣接しているプラス電極１３４の電極面積Ｓ１と、マイナス電極に隣接していないプラス電極１３３の電極面積Ｓ２が等しい場合では、マイナス電極１４１に隣接しているプラス電極１３４が折損する可能性が高い。

そこで、本発明では、プラス電極１３１〜１３８の抵抗値が所定の閾値以上となった場合に、プラス電極１３５〜１３８の電極寿命であると判定する際に、マイナス電極に隣接しているプラス電極の寿命判定を行う第１閾値を、マイナス電極に隣接していないプラス電極の寿命判定を行う第２閾値に比べて低く設定している。

このように、本発明に係る電解酸洗設備における電極寿命の評価方法では、配置に応じてプラス電極の消耗の仕方が異なることに着目し、マイナス電極に隣接しているプラス電極の第１閾値を、マイナス電極に隣接していないプラス電極の第２閾値に比べて低く設定することで、それぞれの配置におけるプラス電極に応じた電極寿命の判断を行うことができる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限られず、種々の設計変更を適用することができる。

例えば、マイナス電極に隣接していないプラス電極１３１〜１３３、１３５〜１３７についても、マイナス電極側の方が、他方の側面よりも消耗しやすい傾向がある。そのため、マイナス電極に隣接していないプラス電極１３１〜１３３、１３５〜１３７についても、マイナス電極側になるにしたがって、プラス電極の寿命であると判定する抵抗値の閾値を、次第に小さくするように構成してもよい。

また、図１の例では、プラス電極群１３やマイナス電極群１４は、水平方向の上下に配されているが、プラス電極群１３やマイナス電極群１４は、ステンレス鋼板１０の両面側に設けられていれば、一部又は全部が鉛直方向に並んで配されていても良い。

また、図３の例では、ステンレス鋼板１０の上方のプラス電極とマイナス電極間の電圧と、ステンレス鋼板１０の下方のプラス電極とマイナス電極間の電圧を、それぞれ電圧計１９により検出しているが、電圧計は、プラス電極と基準電位との間の電圧を検出することができれば、マイナス電極以外の電位を基準電位としてもよい。

また、図２では、マイナス電極側にも個別電流計１６１〜１６８が設けられているが、マイナス電極の個別電流計１６１〜１６８は設けていなくても良い。

なお、本発明は、ステンレス鋼板以外の鋼板の電解洗浄設備についても適用することができる。また、本願発明は、上記のような電解洗浄設備に限られず、種々の電気めっきラインに対しても適用することができる。

また、上記の説明では、プラス電極群１３の下流にマイナス電極群１４が配されているとして説明したが、マイナス電極群１４の下流にプラス電極群１３が配されていても良い。

１０ステンレス鋼板
１１電解槽
１３プラス電極群
１４マイナス電極群
１７整流器
１８電流計
１９電圧計
１３１〜１３８プラス電極
１４１〜１４８マイナス電極
１５１〜１５８、１６１〜１６８個別電流計

Claims

鋼板の両面側に設けられると共に、通板方向に並んだ複数のプラス電極からなるプラス電極群と、前記プラス電極群に隣接して配され、前記鋼板の両面側に設けられると共に、通板方向に並んだ複数のマイナス電極からなるマイナス電極群を備えた電解洗浄設備において、
前記プラス電極と前記マイナス電極との間の電圧と、及び前記プラス電極に流れる電流を検出して、前記プラス電極の抵抗値を求め、前記プラス電極の抵抗値が所定の閾値以上となった場合に、前記プラス電極の寿命であると判定する際に、
前記マイナス電極に隣接している前記プラス電極の第１閾値を、前記マイナス電極に隣接していない前記プラス電極の第２閾値より低くすることを特徴とする電解酸洗設備における電極寿命の評価方法。
請求項１に記載の電解酸洗設備における電極寿命の評価方法を用いたステンレス鋼板の製造方法。
鋼板の両面側に設けられると共に、通板方向に並んだ複数のプラス電極からなるプラス電極群と、
前記プラス電極群に隣接して配され、前記鋼板の両面側に設けられると共に、通板方向に並んだ複数のマイナス電極からなるマイナス電極群と、
前記プラス電極のそれぞれに流れる電流を検出する個別電流計と、
前記プラス電極と前記マイナス電極との間の電圧を検出する電圧計と、
前記個別電流計によって検出された電流と、前記電圧計によって検出された電圧から、
前記プラス電極の抵抗値を求め、前記プラス電極の抵抗値が所定の閾値以上となった場合に、前記プラス電極の寿命であると判定する演算装置を備え、
前記演算装置では、前記マイナス電極に隣接している前記プラス電極の第１閾値が、前記マイナス電極に隣接していない前記プラス電極の第２閾値より低く設定されていることを特徴とする電解酸洗設備。