JP6868859B2 - 膜厚調整ユニット及び鋼板洗浄装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼板等に付着した油の所定量を除去して、鋼板等を洗浄する為の膜厚調整ユニット及び鋼板洗浄装置に関するものである。

従来から、鋼帯に防錆油を供給した後、油吸引ロールにより、鋼帯に付着している防錆油を絞ると共に、油膜厚を調整する鋼帯の防錆油塗布量の調整方法が知られている（特許文献１）。この特許文献１に記載されている油膜厚を調整する機構は、孔明き中空鉄芯に不織布シートを積層または巻き付けた構造のロールが吸引管に連結され、この吸引管は油分回収器に連結している。さらに、油分回収器が圧力調整弁を介して真空ポンプに連結される構造となっている。そして、ロールの下流側に設置された油膜厚計からの検出信号を圧力調整弁に送り、吸引圧力をコントロールして油膜厚を調整している。

また、ロールの不織布積層体の表面を、湿潤状態又は乾燥状態とすることで、乾燥度を調整し、鋼板に付着している残油量の調整を行う膜厚調整ロールが知られている（特許文献２）。

特公平７−６２２６５号公報 特開２０１４−２３９９８号公報

上記特許文献１に記載された油膜厚を調整する機構は、均一な厚みに加工され、連続的に排出される鋼帯に関するものであることから、油膜厚計を基準位置に設置することは比較的容易であると考えられる。しかしながら、所定長で切断された鋼板の膜厚を計測する油膜厚計を基準位置に設置することは困難であることから、特許文献１に記載された油膜厚を調整する機構を鋼板に適用することは困難であった。

また、上記特許文献２に記載された膜厚調整ロールでは、ロールの不織布積層体の表面を湿潤状態とする為には、不織布積層体の内部を油により飽和状態とする必要があることから、使用する油の量が多く、長時間を必要とし、鋼板の生産性の向上を図ることはできなかった。

ところで、鋼板上の膜厚を調整する理由は、鋼板洗浄工程後のプレス工程の際に、プレス時の凹凸が小さい浅絞りでは膜厚は薄く、凹凸が大きい深絞りでは膜厚は厚くする必要がある為で、浅絞りのプレス時に膜厚が厚すぎると油痕（プレス時に油の痕が付着する現象）が発生しやすく、深絞りのプレス時に膜厚が薄すぎると鋼板に割れが発生する。

膜厚を薄くするには、吸引ロールと連通する真空ポンプの負圧を強くかければ、ロールの表面が乾燥状態となり、極めて容易に鋼板の膜厚を薄くすることができる。一方、膜厚を厚くするには負圧を弱めてロールの表面を湿潤状態とし、鋼板上の油をロール表面で吸収しすぎないようにする必要がある。さらに、通板した鋼板ごとにムラが無く、安定して膜厚を厚くするには、ロール表面の湿潤状態を一定に保つ必要がある。

また、鋼板洗浄工程では、油が付着した鋼板が断続的にロール間を通板するため、鋼板に付着した油がロール部に吸収されていく。すると、ロールの表面は次第に湿潤な状態となり、通板後の鋼板の膜厚も次第に厚くなっていく。そのため、安定して鋼板の膜厚が厚い状態を保つには、鋼板から吸収した油をロール表面から除去しつつも、ロール部表面を適度な湿潤状態に維持しなければならない。しかし、ロール部表面の湿潤状態を一定に保つには、状況に応じた負圧の細かな調整が必要であり、厚い膜厚を一定に保つのは困難であった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ロールの表面の湿潤状態の調整が容易であり、鋼板等に対する油の残油量を調整して最適な膜厚を確保すると共に、生産性の向上を図ることができる膜厚調整ユニット及び鋼板洗浄装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、請求項１の膜厚調整ユニットの発明は、鋼板又は非鉄金属板に付着した油を除去する為のロール部と中空部を有する台座とを有するロールを備えた洗浄ユニットと、前記ロール部に吸収された油を、前記台座の前記中空部を通過させて配管を介して吸引する真空ポンプを備えた真空吸引ユニットとの間に介在し、且つ、前記洗浄ユニットと前記真空吸引ユニットを連通するよう接続される複数の配管と、該配管を開閉する開閉手段とを備え、前記開閉手段によって、前記複数の配管の開閉を調整して前記鋼板又は前記非鉄金属板に付着した油の前記ロール部への吸収量を調整することで、前記鋼板又は前記非鉄金属板の表面に所定膜厚の油膜を形成することを特徴としている。したがって、複数の配管の開閉手段の開閉を調節することによって、真空吸引ユニットが吸引する吸込空気量及びロール部から排出する油の量を調節できることから、鋼板又は非鉄金属板から吸収される油の吸収量を調節することができ、鋼板等の表面に最適な厚みの油膜を形成すると共に、生産性の向上を図ることができる膜厚調整ユニットを提供することができる。また、既存の鋼板洗浄装置の配管の一部を切断して本発明に係る膜厚調整ユニットを組み込むことで、本発明の効果を奏することが可能であり、既存の設備を有効活用して、コストの低減を図ることができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、洗浄ユニットと真空吸引ユニットを連通するように接続される配管において、真空ポンプからの負圧を遮断するように油が溜まる油溜部を有することを特徴としている。したがって、油溜部に油が一時的に溜まっている間は、真空ユニット側は負圧が高まり、洗浄ユニット側は大気圧に戻る。そのため、真空ユニット側と洗浄ユニット側の間に圧力差が生じることとなる。これにより、断続的にロール部を吸引することでロールの湿潤状態を一定に保つことができる。

請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、真空ポンプからの負圧を減少させる外気導入手段を有することを特徴としている。したがって、真空ユニット側の負圧が高まった場合には、外気導入手段によって、外気を導入することにより、真空ポンプの負荷を軽減することができる。また、外気導入手段による外気を導入する設定負圧を調節することによって、ロール部から排出される油の微調整を行うことができる。

請求項４の発明は、鋼板洗浄装置の発明であって、洗浄ユニットと、真空吸引ユニットと、請求項１〜３のいずれか１項に記載の膜厚調整ユニットとを有することを特徴としている。したがって、鋼板又は非鉄金属板から吸収される油の吸収量を調節することができ、鋼板等の表面に最適な厚みの油膜を形成すると共に、生産性の向上を図ることができる鋼板洗浄装置を提供することができる。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、洗浄ユニットは、ロール部に対して油を供給する油供給装置を有することを特徴としている。したがって、油供給装置によってロール部に油を直接供給することができるので、従来のように、ロール部が湿潤状態となるまでに通板した数十枚の鋼板を膜厚不良として廃棄することが無くなり、製造コストを低減させることができる。また、少量の油でロール部表面を短時間で湿潤状態にできるため、鋼板の生産性の向上を図ることができる。ここで、通板速度は通常、１００ｍ〜１５０ｍ／ｍｉｎ程度であって、１分間に通板させる鋼板の枚数は、おおよそ８枚〜２０枚を想定している。

請求項１の発明は、鋼板等の表面に最適な厚みの油膜を形成すると共に、生産性の向上を図ることができる膜厚調整ユニットを提供することができる。また、請求項２の発明は、断続的にロール部を吸引することでロール部の湿潤状態を一定に保つことができる。また、請求項３の発明は、真空ポンプの負荷を軽減することができると共に、ロール部から排出される油の微調整を行うことができる。また、請求項４の発明は、鋼板等の表面に最適な厚みの油膜を形成すると共に、生産性の向上を図ることができる鋼板洗浄装置を提供することができる。さらに、請求項５の発明は、油供給装置によってロール部に油を直接供給することができ、製造コストを低減させることができる。

本発明に係る鋼板洗浄装置を構成する洗浄ユニットのロールを示す断面図。 本発明に係る鋼板洗浄装置の構成を示す概念図。 油溜部近傍を拡大した断面図。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明に係る鋼板洗浄装置を構成する洗浄ユニットのロールを示す断面図である。図１に示すように、ロール２１ａは、台座２３、止め金具２５、プレート２６、及び複数のロール片２４ａ、２４ｂからなるロール部２２ａより構成されている。台座２３は、鉄、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属材料からなり、外周にロール部２２ａが形成されていると共に、開口部３０を有する本体部２７、及び本体部２７の一方の端部に連接され中空部３１を有する回転支持部２８、及び本体部２７の他方の端部に連接される中実状の回転支持部２８から形成されている。ロール部２２ａは、複数のロール片２４ａ、２４ｂが台座２３を構成する本体部２７の外周に積層されると共に、重ね合わされて形成されており、両側から止め金具２５、及びプレート２６にて挟み付けられて形成されている。止め金具２５は、ネジ止めのロックナットが使用されている。なお、本実施例では、一方の回転支持部２８が中空状、他方の回転支持部２８が中実状としたが、両方の回転支持部２８が共に中空状であっても構わない。尚、符号２４ｄ又は２４ｃは、ロール片２４ａ、２４ａの間、又はロール片２４ｂ、２４ｂの間に設置されている補強板である。

台座２３を構成する本体部２７の外周には、複数の円形の孔部３３が千鳥状に開設されている。孔部３３は、本体部２７の有する開口部３０に連通している。また、一方の回転支持部２８は、中空部３１が設けられていると共に、一端には、ロータリージョイント（図示せず）が接続される接続部３２が形成されている。接続部３２には、ネジ部３６が設けられている。回転支持部２８の他端は本体部２７の端部に、溶接による接合部３５を介して連接されている。他方の回転支持部２８は中実状で、一端が本体部２７の端部に、溶接による接合部３５を介して連接されている。尚、本実施例では一方の回転支持部２８の接続部でロータリージョイントを接続する構成としたが、両方の回転支持部２８を共に中空状とし、両方の回転支持部２８にロータリージョイント（図示せず）を接続しても構わない。

また、本体部２７と、一方の回転支持部２８の接合部３５の近傍には、傾斜面を有して徐変部２９が形成されている。従って、本体部２７と一方の回転支持部２８の近傍は、開口部３０の開口面積が、本体部２７の略中央部の開口面積より小さくなる徐変部２９が形成されていることから、ロール２１ａを後述する膜厚調整ユニット及び真空ポンプユニットと接続すると、ロール部２２ａに吸収された油は、吸引力により、流体導入溝部３４及び孔部３３を介して開口部３０に流れ込み、接合部３５の近傍で滞留することなく中空部３１を通過してロール２１ａの外部に排出される。

ロール部２２ａの両端部に固定されるプレート２６、及び止め金具２５は鉄、ＳＵＳ、アルミニウム等の金属材料からなると共に、概円環状に形成されており、止め金具２５の内周に形成されたネジ切り部Ｂ３８は、回転支持部２８の外周に形成されたネジ切り部Ａ３７に嵌合され、固定される。

尚、上記実施形態においては、ロール片２４ｂと補強板２４ｃの内周に切欠きを設けて流体導入溝部３４を形成しているが、切欠きを設けていないロール片２４ａと補強板２４ｄのみを使用して流体導入溝部３４を設けない構成とすることもでき、この形態も本発明に含まれる。また、ロール部２２ａを積層して形成する際に、補強板２４ｃ、２４ｄを使用せず、ロール片２４ａ、２４ｂのみで形成することもでき、この形態も本発明に含まれる。

図２は、本発明に係る鋼板洗浄装置の構成を示す概念図であり、図３は、油溜部近傍を拡大した断面図である。図２及び図３に基づいて、本発明に係る鋼板洗浄装置の構成の概要を説明する。本発明に係る鋼板洗浄装置１０は、鋼板又は非鉄金属板に付着した油を除去する為のロール部２２ａを有する上ロール２１ａと、ロール部２２ｂを有する下ロール２１ｂを備えた洗浄ユニット１と、ロール部２２ａ、２２ｂに吸収された油を、配管を介して吸引する真空ポンプ１７を備えた真空吸引ユニット３と、洗浄ユニット１と真空吸引ユニット３との間に介在し、且つ、洗浄ユニットと真空吸引ユニットを連通するよう接続される複数の配管４、５ａ、５ｂ、５ｃと、配管４を開閉する開閉バルブ６とを備え、鋼板又は非鉄金属板に付着した油の吸収量を調整する膜厚調整ユニット２とを有している。

本願発明に係る鋼板洗浄装置１０は、上述の概要で構成されており、まず、洗浄ユニット１について詳述する。洗浄ユニット１は、ロール部２２ａを有する上ロール２１ａと、ロール部２２ｂを有する下ロール２１ｂとを備えている。また、上ロール２１ａと下ロール２１ｂの通板上流にはブラシロール（図示せず）を備えている。また、上ロール２１ａの上方には、上ロール２１ａに対して油を供給する油供給装置９を有している。油供給装置９は、通板した鋼板の膜厚を厚くしたい時、即ちロール部２２ａ、２２ｂの表面を湿潤状態にしたい時に使用する。例えば、鋼板洗浄工程で浅絞りの鋼板から深絞りの鋼板に切り替える際に使用し、上ロール２１ａと下ロール２１ｂを回転させながら油をロール部２２ａにスプレーして表面を湿潤状態にする。そして、十分にロール部２２ａ、２２ｂの表面が湿潤状態になったら油供給装置を止め、鋼板の通板を開始する。このようにすることで、通板１枚目から最適な膜厚とすることができ、従来のように通板開始直後の鋼板を膜厚不良として廃棄することなく、ロール部を湿潤状態にすることができる。

上ロール２１ａ及び下ロール２１ｂの一方の端部は、ロータリージョイント１１ａ、１１ｂに接続されており、このロータリージョイント１１ａ、１１ｂは、フレキシブルホース１２ａ、１２ｂを介してヘッダー１３に連結されている。

次に、膜厚調整ユニット２について詳述する。膜厚調整ユニット２は、油溜部１４と、主管４と、細管５ａ、５ｂ、５ｃと、開閉バルブ６と、真空破壊弁１５とを有している。ここで、主管４の断面積は、細管５ａ、５ｂ、５ｃの断面積よりも大きくなるように形成されている。尚、細管５ｃには、開閉バルブ１８ａが設置されており、細管５ｂには、開閉バルブ１８ｂが設置されている。

そして、油溜部１４は、洗浄ユニット１のヘッダー１３と連結されている。また、細管５ａ、５ｂ、５ｃの一方の端部は油溜部１４と接続され、主管４の一方の端部は油溜部１４上部の配管と接続されており、主管４及び細管５ａ、５ｂ、５ｃの他方の端部は、配管に接続されている。また、主管４には、主管４の開閉を行う開閉バルブ６が設置されている。油溜部１４は、ロール部２２ａ、２２ｂから排出された油が溜まった際に、後述する真空ポンプ１７からの吸引を一時的に遮断することができる。また、主管４及び細管５ａ、５ｂ、５ｃの他方の端部と真空吸引ユニット３のセパレータ１６との間の配管に真空破壊弁１５を設置している。ここで、真空破壊弁１５は、真空ポンプ１７からの負圧を減少させる外気導入手段として機能する装置である。

開閉バルブ６によって主管４が開状態となっている場合には、主に主管４で油を吸引することとなり、膜厚は薄くなる。一方、開閉バルブ６によって主管４が閉状態となっている場合には、３本の細管５ａ、５ｂ、５ｃのみで油を吸引することとなり、膜厚は厚くなる。したがって、主管４と、３本の細管５ａ、５ｂ、５ｃとを開閉バルブ６で切り替えることによって、真空ポンプ１７からの負圧及び吸引空気量が弱まり、ロール部２２ａ、２２ｂからの油の吸引量を減少させることができるので、鋼板等の表面に最適な厚みの油膜を形成することができる。また、細管５ｃに設置されている開閉バルブ１８ａと、細管５ｂに設置されている開閉バルブ１８ｂとを操作することによって、負圧及び吸引空気量を調整し、ロール部２２ａ、２２ｂからの油の吸引量を３段階で調整することができる。尚、上記実施形態においては、膜厚調整ユニット２における配管を、主管４と細管５ａ、５ｂ、５ｃとにより構成しているが、主管４を設けずに、多数の細管を設けた細管のみの構成とすることもでき、この形態も本発明に含まれるものである。また、上記実施形態においては、開閉バルブ１８ａ、１８ｂを、細管５ｃと細管５ｂとに設置する構成としているが、細管５ａにも開閉バルブを設置する構成、即ち、全ての細管に開閉バルブを設置する構成とすることもでき、この形態も本発明に含まれるものである。また、上記実施形態においては、開閉手段としてバルブを用いているが、配管を開閉できるものであるならバルブ以外の手段でも本発明に含まれる。

また、設置する細管５ａ、５ｂ、５ｃの本数と長さの両方又は一方を調節することによって、負圧及び吸引空気量を調整し、単位時間当たりの油の吸引量の設定を行うことができ、鋼板等の表面に最適な厚みの油膜を形成することができる。

ここで、細管５ａ、５ｂ、５ｃのみを使用する場合の油溜部１４の機能について説明する。細管５ａ、５ｂ、５ｃの断面積は、主管４の断面積と比較して小さいことから、主管４の開閉バルブ６を閉状態とした場合に、ロール部から短時間に多量の油が排出されると、油溜部１４に一時的に油１９が溜まることとなる。この状態では、細管５ａ、５ｂ、５ｃの油溜部に接続された側の端部が油１９によって蓋をされた状態となる。即ち、真空ポンプ１７からの負圧を遮断するように油１９が溜まるので、溜まった油１９を境にして真空吸引ユニット３側の負圧が高まり、洗浄ユニット１側は大気圧に戻って行く。そして、油溜部１４の油１９が細管５ａ、５ｂ、５ｃを通って真空吸引ユニット３側に排出されると、真空ポンプ１７の吸引力がロール部２２ａ、２２ｂまで及ぶこととなり、ロール部２２ａ、２２ｂから油の排出が再開されることとなる。このように、ロール部２２ａ、２２ｂからの油の排出と、油溜部１４による負圧の遮断とを繰り返すことで、断続的にロール部２２ａ、２２ｂから油が排出される。

もし、真空ポンプ１７の負圧を遮断しない構造、即ち負圧がロール２１ａ、２１ｂに常にかかる構成とした場合、断続的に鋼板が通板しているにも関わらず、通板しはじめはロール部２２ａ、２２ｂからの油の排出量が多く、時間が経つにつれロール部２２ａ、２２ｂからの油の排出量は次第に減少していく。つまり、鋼板の通板による油の供給量と、吸引による油の排出量が一致していないため、ロール部２２ａ、２２ｂの表面の湿潤状態が一定に維持できない。そのため、油溜部１４によって真空ポンプ１７の負圧を断続的に遮断することで、通板を続けるうちに鋼板の膜厚が次第に厚くなることを防ぐことができる。

次に、真空吸引ユニット３について詳述する。真空吸引ユニット３は、セパレータ１６と、真空ポンプ１７とを有しており、セパレータ１６は、配管を介して膜厚調整ユニット２の主管４及び細管５ａ、５ｂ、５ｃと連結している。そして、セパレータによって、油と気体とに分離されて外部に排出される構造となっている。

以上述べてきたとおり、本発明に係る鋼板洗浄装置１０は、膜厚調整ユニット２の主管４の断面積を細管５ａ、５ｂ、５ｃの断面積よりも大きくすると共に、主管４の開閉を行う開閉バルブ６を主管４に設置したことによって、容易に真空吸引ユニット３が吸引する吸込空気量及びロール部から排出する油の量の調節を行うことができるようにしている。

また、主管４及び細管５ａ、５ｂ、５ｃ他方の端部とセパレータ１６との間の配管に真空破壊弁１５を設置することによって、細管５ａ、５ｂ、５ｃの使用時に、配管の高真空状態を抑制し、真空ポンプ１７の負荷の低減を図ることができる。また、真空破壊弁１５は、予め設定した所定の負圧に達すると外気が導入される構造となっているが、この所定の負圧の設定値を変更することによって、油溜部１４に溜まった油を排出する時間を調節することが可能となる。つまり、真空破壊弁１５によって、細管５ａ、５ｂ、５ｃに作用するロール側とポンプ側の圧力差の上限が一定となることで、細管５ａ、５ｂ、５ｃ内の流速を一定にすることができるので、油溜部１４に溜まった油１９の排出に要する時間を真空破壊弁１５の設定値で長くしたり、短くしたりできる。

具体的には、真空破壊弁１５の初期設定値が−６０ｋＰａであった場合、設定値を−４０ｋＰａに変更すると油溜部１４からの油の排出に要する時間が、設定値−６０ｋＰａの時よりも長く掛かるため、真空ポンプ１７の負圧が遮断されている時間が長くなり、ロール部２２ａ、２２ｂの湿潤状態が高まって膜厚が厚くなる。逆に設定値を−６０ｋＰａから−８０ｋＰａに変更すると、油溜部１４からの油の排出に要する時間が、設定値−６０ｋＰａの時よりも短くなるため、真空ポンプ１７の負圧が遮断されている時間が短くなり、ロール部２２ａ、２２ｂの湿潤状態が低くなって膜厚が薄くなる。

したがって、前述した細管５ａ、５ｂ、５ｃの開閉による調整と組み合わせることによって、さらに細分化した微調整を行うことができる。主管４や細管５ａ、５ｂ、５ｃの開閉での調整だけでは、どの配管を開けるかという段階的な膜厚調整しかできないが、真空破壊弁１５の設定値による微調整を組み合わせることで、例えば、細管１本を開けた時の膜厚と、細管２本を開けた時の膜厚の中間の厚みの膜厚を設定する等の細かな調整が可能となる。そのため、鋼板又は非鉄金属板に所望の膜厚の油膜を形成させることが可能となる。

尚、上記実施形態においては、真空破壊弁１５を配管に１つ設け、その設定値を変更しているが、真空破壊弁１５を配管に複数設け、異なる設定値にして電動バルブでどの真空破壊弁１５を開閉するか管理することもでき、この形態も本発明に含まれる。具体的には、真空破壊弁１５を配管に３つ設け、各設定値を−４０ｋＰａ、−６０ｋＰａ、−８０ｋＰａとする。そして、各真空破壊弁に接続された電動バルブのうち、どの電動バルブを開閉するかをスイッチによって管理することもできる。こうすることで、使用者は真空破壊弁１５の設定値の変更作業をすることなく、スイッチで簡単に設定値を切り替えて膜厚を調整できる。

本発明に係る膜厚調整ユニット及び鋼板洗浄装置は、鋼板等に付着した油の所定量を除去して、鋼板等を洗浄する為に利用される。

１ 洗浄ユニット
２ 膜厚調整ユニット
３ 真空吸引ユニット
４ 主管（配管）
５ａ、５ｂ、５ｃ 細管（配管）
６ 開閉バルブ
９ 油供給装置
１０ 鋼板洗浄装置
１１ａ、１１ｂ ロータリージョイント
１２ａ、１２ｂ フレキシブルホース
１３ ヘッダー
１４ 油溜部
１５ 真空破壊弁
１６ セパレータ
１７ 真空ポンプ
１８ａ、１８ｂ 開閉バルブ
２１ａ 上ロール
２１ｂ 下ロール
２２ａ、２２ｂ ロール部

Claims (5)

1. 鋼板又は非鉄金属板に付着した油を除去する為のロール部と中空部を有する台座とを有するロールを備えた洗浄ユニットと、
   前記ロール部に吸収された油を、前記台座の前記中空部を通過させて配管を介して吸引する真空ポンプを備えた真空吸引ユニットとの間に介在し、
   且つ、前記洗浄ユニットと前記真空吸引ユニットを連通するよう接続される複数の配管と、該配管を開閉する開閉手段とを備え、前記開閉手段によって、前記複数の配管の開閉を調整して前記鋼板又は前記非鉄金属板に付着した油の前記ロール部への吸収量を調整することで、前記鋼板又は前記非鉄金属板の表面に所定膜厚の油膜を形成することを特徴とする膜厚調整ユニット。
2. 洗浄ユニットと真空吸引ユニットを連通するように接続される配管において、真空ポンプからの負圧を遮断するように油が溜まる油溜部を有することを特徴とする請求項１に記載の膜厚調整ユニット。
3. 真空ポンプからの負圧を減少させる外気導入手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の膜厚調整ユニット。
4. 洗浄ユニットと、真空吸引ユニットと、請求項１〜３のいずれか１項に記載の膜厚調整ユニットとを有することを特徴とする鋼板洗浄装置。
5. 洗浄ユニットは、ロール部に対して油を供給する油供給装置を有することを特徴とする請求項４に記載の鋼板洗浄装置。

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