JP7157168B2 - METHOD OF MANUFACTURING AND CLEANING METAL PIPE - Google Patents
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Description
本開示は、金属管の製造方法及び洗浄方法に関する。本開示は、特に、化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された素管に冷間引抜加工を施すことによって成形された金属管の洗浄方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a method for manufacturing and cleaning a metal tube. The present disclosure particularly relates to a method for cleaning a metal pipe formed by cold drawing a blank pipe having a chemical conversion coating and a lubricating coating formed on the surface thereof.
金属管の製造工程において冷間引抜加工を実施する際、金属の素管と引抜工具との間に大きな摩擦力が発生する。この摩擦力を低減するため、冷間引抜加工に先立って、素管に潤滑処理が施される。 When cold drawing is performed in the manufacturing process of a metal tube, a large frictional force is generated between the metal tube and the drawing tool. In order to reduce this frictional force, lubricating treatment is applied to the mother tube prior to cold drawing.
冷間引抜加工前の潤滑処理では、例えば、リン酸塩皮膜、シュウ酸塩皮膜、又はクロメート皮膜等といった化成皮膜が素管の表面上に形成される。化成皮膜上には、高級脂肪酸塩(石鹸)等で潤滑皮膜が形成される。化成皮膜は、素管と引抜工具との直接接触を防止して耐焼付性を向上させるとともに、素管と潤滑皮膜との密着性を高めて潤滑性を向上させる。 In the lubrication treatment before cold drawing, a chemical conversion coating such as a phosphate coating, an oxalate coating, or a chromate coating is formed on the surface of the blank pipe. A lubricating film is formed on the chemical conversion film with a higher fatty acid salt (soap) or the like. The chemical conversion coating prevents direct contact between the blank tube and the drawing tool to improve seizure resistance, and also enhances the adhesion between the blank tube and the lubricating coating to improve lubricity.
冷間引抜加工によって素管を所定の寸法の金属管に仕上げた後、当該金属管の洗浄が行われ、化成皮膜及び潤滑皮膜が除去される。これらの皮膜は、金属管の材料と強固に結びついている。このため、金属管からの各皮膜の除去は難しい。 After the blank pipe is finished into a metal pipe having a predetermined size by cold drawing, the metal pipe is washed to remove the chemical conversion film and the lubricating film. These coatings are strongly associated with the material of the metal tube. Therefore, it is difficult to remove each coating from the metal tube.
金属材料等を洗浄する方法のひとつとして、超音波を利用した洗浄方法が知られている。例えば、特許文献1は、酸液中で複数の金属管を相互に擦り合わせつつ、管端部に超音波を照射して金属管を酸洗する方法を開示する。特許文献1によれば、金属管のうち、相互に擦り合わされる部分では、擦り合わせによる減摩作用及び酸液による溶解作用でスケールが除去される。擦り合わせが生じない管端部では、酸液による溶解作用を超音波が促進することでスケールが除去される。 A cleaning method using ultrasonic waves is known as one of the methods for cleaning metal materials and the like. For example, Patent Literature 1 discloses a method of pickling a plurality of metal tubes by rubbing them together in an acid solution and irradiating ultrasonic waves to the ends of the tubes. According to Patent Literature 1, scales are removed from portions of the metal pipes that are rubbed against each other by the friction-reducing effect of the rubbing and the dissolution effect of the acid solution. At the tube ends where rubbing does not occur, the ultrasonic waves accelerate the dissolving action of the acid solution, thereby removing the scale.
特許文献2は、超音波及びマイクロバブルを併用した熱延鋼板の脱スケール方法を開示する。特許文献2によれば、熱延鋼板の超音波印加部位にマイクロバブルを供給することにより、確実にキャビテーションが発生し、脱スケール効果を確実に得ることができる。 Patent Document 2 discloses a descaling method for hot-rolled steel sheets using both ultrasonic waves and microbubbles. According to Patent Document 2, by supplying microbubbles to a portion of a hot-rolled steel sheet to which ultrasonic waves are applied, cavitation is reliably generated, and a descaling effect can be reliably obtained.
特許文献3は、超音波及びマイクロバブルを併用した洗浄装置を開示する。当該洗浄装置において、洗浄槽内の洗浄液には、超音波発生器から超音波が照射される。洗浄槽には循環路が接続されている。洗浄槽内の洗浄液は、循環路を介して脱気装置に導入される。脱気装置は、洗浄液から溶存空気を分離してマイクロバブルを発生させる。マイクロバブルは、循環路を介して洗浄槽に供給され、洗浄液の溶存空気濃度を低下させる。特許文献3によれば、洗浄液の溶存空気濃度を規定値以下とすることで、超音波の音圧が低下せず、効率的で良好な洗浄を行うことができる。 Patent Literature 3 discloses a cleaning device that uses both ultrasonic waves and microbubbles. In the cleaning apparatus, the cleaning liquid in the cleaning tank is irradiated with ultrasonic waves from the ultrasonic generator. A circulation path is connected to the cleaning tank. The cleaning liquid in the cleaning tank is introduced into the degassing device through the circulation path. The deaerator separates dissolved air from the cleaning liquid to generate microbubbles. The microbubbles are supplied to the cleaning tank through the circulation path and reduce the dissolved air concentration of the cleaning liquid. According to Patent Document 3, by setting the dissolved air concentration of the cleaning liquid to a specified value or less, the sound pressure of ultrasonic waves does not decrease, and efficient and good cleaning can be performed.
上述したように、冷間引抜加工の後、金属管を洗浄して化成皮膜及び潤滑皮膜の除去を行う必要がある。化成皮膜及び潤滑皮膜と金属管との密着性は、非常に高い。このため、冷間引抜加工後の金属管の洗浄において、各特許文献の方法又は装置を単純に利用したとしても、金属管から各皮膜を確実に除去することは難しい。 As described above, after cold drawing, it is necessary to clean the metal tube to remove the chemical conversion coating and the lubricating coating. Adhesion between the chemical conversion coating and the lubricating coating and the metal pipe is very high. For this reason, it is difficult to reliably remove each film from the metal pipe by simply using the method or apparatus of each patent document in cleaning the metal pipe after cold drawing.
従来、冷間引抜加工後の金属管には、脱脂処理及び酸洗処理が施されている。すなわち、まず、脱脂処理によって潤滑皮膜が金属管から除去され、その後、酸洗処理によって化成皮膜が金属管から除去される。具体的には、例えば、金属管に対し、70℃以上の高温のアルカリ脱脂液で脱脂処理を施し、その後、酸洗処理を施す。脱脂処理では、潤滑皮膜中の金属石鹸成分が錯体を形成し、その他の石鹸成分が溶解する。十分な錯体形成及び溶解を確保するためには、高温のアルカリ脱脂液を使用する必要がある。しかしながら、アルカリ脱脂液を高温になるまで加熱するには、多大なエネルギーが必要であり、エネルギー使用量(消費量)が増大するという問題、またそれに伴いコストがかさむという問題がある。一方、アルカリ脱脂液を高温(70℃以上)に加熱しなければ、石鹸成分の錯体形成及び溶解が進まず、潤滑皮膜が金属管に残存する。 Conventionally, metal pipes after cold drawing are subjected to degreasing treatment and pickling treatment. That is, first, the lubricating film is removed from the metal pipe by degreasing treatment, and then the chemical conversion film is removed from the metal pipe by pickling treatment. Specifically, for example, the metal pipe is degreased with an alkaline degreasing solution at a temperature of 70° C. or higher, and then pickled. In the degreasing treatment, the metal soap component in the lubricating film forms a complex, and other soap components dissolve. To ensure sufficient complex formation and dissolution, it is necessary to use hot alkaline degreasing solutions. However, a large amount of energy is required to heat the alkaline degreasing liquid to a high temperature, and there is a problem that the amount of energy used (consumed) increases, and the cost increases accordingly. On the other hand, unless the alkaline degreasing solution is heated to a high temperature (70° C. or higher), complex formation and dissolution of the soap component do not proceed, and the lubricating film remains on the metal pipe.
本開示は、化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された金属管の洗浄において、省エネルギー(低コスト)及び良好な洗浄性の双方を実現することを課題とする。 An object of the present disclosure is to realize both energy saving (low cost) and good detergency in cleaning metal pipes having chemical conversion coatings and lubricating coatings formed on their surfaces.
本開示に係る金属管の製造方法は、金属の素管を準備する準備工程と、素管の表面上に化成皮膜を形成し、化成皮膜上に潤滑皮膜を形成する潤滑工程と、化成皮膜及び潤滑皮膜が形成された素管に冷間引抜加工を施して、所定の寸法の金属管に成形する冷間引抜工程と、金属管を洗浄して化成皮膜及び潤滑皮膜を除去する洗浄工程と、を備える。洗浄工程は、アルカリ洗浄槽内の高温加熱されていないアルカリ脱脂液に金属管を浸漬する工程と、超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに洗浄液中にファインバブルを発生させながら、アルカリ脱脂液に浸漬した後の金属管を洗浄液に浸漬する工程と、を含む。 A method for manufacturing a metal pipe according to the present disclosure includes a preparation step of preparing a metal base pipe, a lubrication step of forming a chemical conversion film on the surface of the base pipe, forming a lubricating film on the chemical conversion film, A cold drawing step of cold drawing the blank pipe on which the lubricating film is formed and forming it into a metal pipe of a predetermined size, a washing step of washing the metal pipe to remove the chemical conversion film and the lubricating film, Prepare. The cleaning process includes a step of immersing the metal pipe in an alkaline degreasing solution that is not heated to a high temperature in an alkaline cleaning tank, and a step of irradiating ultrasonic waves into the cleaning solution in an ultrasonic cleaning tank while generating fine bubbles in the cleaning solution. and a step of immersing the metal tube in the cleaning liquid after being immersed in the alkaline degreasing liquid.
本開示によれば、化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された金属管の洗浄において、省エネルギー(低コスト)及び良好な洗浄性の双方を実現することができる。 According to the present disclosure, both energy saving (low cost) and good detergency can be achieved in cleaning a metal pipe having a chemical conversion film and a lubricating film formed on the surface.
実施形態に係る金属管の製造方法は、金属の素管を準備する準備工程と、素管の表面上に化成皮膜を形成し、化成皮膜上に潤滑皮膜を形成する潤滑工程と、化成皮膜及び潤滑皮膜が形成された素管に冷間引抜加工を施して、所定の寸法の金属管に成形する冷間引抜工程と、金属管を洗浄して化成皮膜及び潤滑皮膜を除去する洗浄工程と、を備える。洗浄工程は、アルカリ洗浄槽内の高温加熱されていないアルカリ脱脂液に金属管を浸漬する工程と、超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに洗浄液中にファインバブルを発生させながら、アルカリ脱脂液に浸漬した後の金属管を洗浄液に浸漬する工程と、を含む。 A method for manufacturing a metal pipe according to an embodiment includes a preparation step of preparing a metal pipe, a lubrication step of forming a chemical conversion film on the surface of the metal pipe, forming a lubricating film on the chemical conversion film, a chemical conversion film and A cold drawing step of cold drawing the blank pipe on which the lubricating film is formed and forming it into a metal pipe of a predetermined size, a washing step of washing the metal pipe to remove the chemical conversion film and the lubricating film, Prepare. The cleaning process includes a step of immersing the metal pipe in an alkaline degreasing solution that is not heated to a high temperature in an alkaline cleaning tank, and a step of irradiating ultrasonic waves into the cleaning solution in an ultrasonic cleaning tank while generating fine bubbles in the cleaning solution. and a step of immersing the metal tube in the cleaning liquid after being immersed in the alkaline degreasing liquid.
上記実施形態に係る金属管の製造方法では、潤滑皮膜、及び、潤滑皮膜の下地皮膜としての化成皮膜を素管に形成した後、この素管を冷間引抜加工によって所定寸法の金属管に成形する。冷間引抜加工で得られた金属管は、次の方法によって洗浄(アルカリ脱脂)される。すなわち、当該金属管は、まず、高温加熱されていないアルカリ脱脂液に浸漬される。本開示における高温加熱されていないアルカリ脱脂液とは、典型的には、アルカリ脱脂液に対してヒータ(例えば、蒸気ヒータや電気ヒータ)等を用いた積極的な加熱処理を行わない、アルカリ脱脂設備周囲の雰囲気温度(気温や工場建屋内の温度)に応じた自然な液温のアルカリ脱脂液をいう。この場合、アルカリ脱脂液を加熱するために使用(消費)するエネルギーが不要となる。ただし、アルカリ脱脂液の温度が20℃未満である場合は、当該アルカリ脱脂液をその温度が20~40℃程度になるように加熱する。例えば、気温が低い冬季等には、アルカリ脱脂液の温度が20℃未満まで低下することがある。このような場合は、液温が20~40℃程度になるように積極的な加熱処理を行う。この場合はアルカリ脱脂液を加熱するためのエネルギーを使用することになるが、従来のように高温(70℃以上)に加熱する必要がないため、エネルギー使用量を削減できる。 In the method for manufacturing a metal pipe according to the above embodiment, after the lubricating film and the chemical conversion film as the base film for the lubricating film are formed on the blank pipe, the blank pipe is formed into a metal pipe of a predetermined size by cold drawing. do. A metal tube obtained by cold drawing is cleaned (alkaline degreasing) by the following method. That is, the metal pipe is first immersed in an alkaline degreasing liquid that has not been heated to a high temperature. The alkaline degreasing liquid that is not heated to a high temperature in the present disclosure is typically an alkaline degreasing liquid that does not undergo active heat treatment using a heater (for example, a steam heater or an electric heater) for the alkaline degreasing liquid. Alkaline degreasing liquid with a natural liquid temperature corresponding to the ambient temperature around the equipment (air temperature and temperature inside the factory building). In this case, the energy used (consumed) for heating the alkaline degreasing liquid becomes unnecessary. However, when the temperature of the alkaline degreasing liquid is lower than 20.degree. C., the alkaline degreasing liquid is heated to a temperature of about 20.degree. For example, in winter when the air temperature is low, the temperature of the alkaline degreasing liquid may drop below 20°C. In such a case, a positive heat treatment is performed so that the liquid temperature is about 20 to 40.degree. In this case, energy is used for heating the alkaline degreasing liquid, but since there is no need to heat to a high temperature (70° C. or higher) as in the conventional case, the amount of energy used can be reduced.
このような高温加熱されていないアルカリ脱脂液への浸漬により、潤滑皮膜の一部において錯体形成及び溶解が生じ、金属管の表面から潤滑皮膜が部分的に除去される。次に、金属管は、超音波及びファインバブルが付与された洗浄液に浸漬される。金属管の表面の潤滑皮膜は、アルカリ脱脂処理によってその一部が欠損した状態であるため、超音波キャビテーション等の物理的な作用によって金属管から引き剥がすことができる。 Immersion in such an alkaline degreasing solution that has not been heated to a high temperature causes complex formation and dissolution in a part of the lubricating film, thereby partially removing the lubricating film from the surface of the metal pipe. Next, the metal pipe is immersed in a cleaning liquid to which ultrasonic waves and fine bubbles are applied. Since the lubricating film on the surface of the metal pipe is partially deficient due to the alkaline degreasing treatment, it can be peeled off from the metal pipe by physical action such as ultrasonic cavitation.
なお、アルカリ脱脂液の温度は、洗浄処理中に反応熱による影響やアルカリ脱脂液を洗浄装置内で循環させることによる影響を受ける場合があるが、これらの影響によりアルカリ脱脂液が加温されることは、上記した積極的な加熱処理には含まないものとする。 The temperature of the alkaline degreasing solution may be affected by the heat of reaction during the cleaning process or by circulating the alkaline degreasing solution in the cleaning apparatus. This is not included in the active heat treatment described above.
化成皮膜の延性は、非常に小さい。このため、金属管に冷間引抜加工を施したとき、金属管上の化成皮膜には割れが発生すると考えられる。よって、超音波及びファインバブルが付与された洗浄液に金属管を浸漬し、超音波キャビテーション等の物理的作用を金属管に与えることで、化成皮膜も金属管から剥離させることができる。 The ductility of the conversion coating is very small. For this reason, it is thought that cracks occur in the chemical conversion film on the metal pipe when cold drawing is applied to the metal pipe. Therefore, by immersing a metal pipe in a cleaning solution to which ultrasonic waves and fine bubbles are imparted and applying a physical action such as ultrasonic cavitation to the metal pipe, the chemical conversion film can also be peeled off from the metal pipe.
このように、実施形態に係る製造方法によれば、金属管から各皮膜を除去するに際し、従来のように、アルカリ脱脂液を70℃以上の高温に加熱する必要がない。よって、省エネルギー(低コスト)及び良好な洗浄性の双方を実現することができる。 As described above, according to the manufacturing method according to the embodiment, when removing each film from the metal pipe, it is not necessary to heat the alkaline degreasing liquid to a high temperature of 70° C. or higher as in the conventional art. Therefore, both energy saving (low cost) and good washability can be realized.
上記製造方法において、金属管を超音波洗浄槽内の洗浄液に浸漬している間、洗浄液の溶存酸素濃度は、5.2mg/L以下であることが好ましい。 In the manufacturing method described above, it is preferable that the dissolved oxygen concentration of the cleaning liquid is 5.2 mg/L or less while the metal tube is immersed in the cleaning liquid in the ultrasonic cleaning tank.
超音波が照射される洗浄液の溶存酸素濃度を5.2mg/L以下にすることで、良好な超音波洗浄性を確保することができる。 By setting the dissolved oxygen concentration of the cleaning liquid irradiated with ultrasonic waves to 5.2 mg/L or less, it is possible to ensure good ultrasonic cleaning performance.
実施形態に係る金属管の洗浄方法は、化成皮膜及び潤滑皮膜が表面に形成された素管に冷間引抜加工を施すことによって成形された金属管を洗浄するための方法である。当該洗浄方法は、アルカリ洗浄槽内の高温加熱されていないアルカリ脱脂液に金属管を浸漬する工程と、超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに洗浄液中にファインバブルを発生させながら、アルカリ脱脂液に浸漬した後の金属管を洗浄液に浸漬する工程と、を備える。 A method for cleaning a metal pipe according to an embodiment is a method for cleaning a metal pipe formed by cold drawing a blank pipe having a chemical conversion film and a lubricating film formed on the surface thereof. The cleaning method includes a step of immersing the metal pipe in an alkaline degreasing solution that is not heated to a high temperature in an alkaline cleaning tank, and a step of irradiating the cleaning solution in the ultrasonic cleaning tank with ultrasonic waves and generating fine bubbles in the cleaning solution. and a step of immersing the metal pipe in the cleaning liquid after being immersed in the alkaline degreasing liquid.
上記洗浄方法において、金属管を超音波洗浄槽内の洗浄液に浸漬している間、洗浄液の溶存酸素濃度は、5.2mg/L以下であることが好ましい。 In the above cleaning method, it is preferable that the dissolved oxygen concentration of the cleaning liquid is 5.2 mg/L or less while the metal pipe is immersed in the cleaning liquid in the ultrasonic cleaning tank.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。各図において同一又は相当の構成については同一符号を付し、同じ説明を繰り返さない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each figure, the same or corresponding configurations are denoted by the same reference numerals, and the same description will not be repeated.
図1は、本実施形態に係る金属管の製造方法のフローチャートである。図1に示すように、金属管の製造方法は、準備工程S1と、潤滑工程S2と、冷間引抜工程S3と、洗浄工程S4と、を備える。潤滑工程S2は、化成皮膜形成工程S21と、潤滑皮膜形成工程S22と、を含む。洗浄工程S4は、化成皮膜及び潤滑皮膜が形成された金属管のアルカリ脱脂工程であり、アルカリ洗浄工程S41と、超音波洗浄工程S42と、を含む。まず、アルカリ洗浄工程S41で使用されるアルカリ洗浄装置、及び超音波洗浄工程S42で使用される超音波洗浄装置について、それぞれ説明する。 FIG. 1 is a flow chart of a method for manufacturing a metal tube according to this embodiment. As shown in FIG. 1, the metal tube manufacturing method includes a preparation step S1, a lubrication step S2, a cold drawing step S3, and a cleaning step S4. The lubrication step S2 includes a chemical conversion film forming step S21 and a lubricating film forming step S22. The cleaning step S4 is an alkaline degreasing step for the metal pipe on which the chemical conversion coating and the lubricating coating are formed, and includes an alkaline cleaning step S41 and an ultrasonic cleaning step S42. First, the alkali cleaning device used in the alkali cleaning step S41 and the ultrasonic cleaning device used in the ultrasonic cleaning step S42 will be described.
[アルカリ洗浄装置]
図2は、アルカリ洗浄工程S41で使用されるアルカリ洗浄装置10を模式的に示す側面図である。図3は、図2に示すアルカリ洗浄装置10のIII-III断面図である。[Alkaline cleaning equipment]
FIG. 2 is a side view schematically showing the
図2及び図3を参照して、アルカリ洗浄装置10は、アルカリ洗浄槽11と、貯留タンク12と、循環配管13と、を備える。
Referring to FIGS. 2 and 3,
(アルカリ洗浄槽)
アルカリ洗浄槽11は、槽本体111と、蓋112と、を有する。槽本体111は、その上面に開口を有する。蓋112は、槽本体111の開口を覆うことができるように構成されている。(Alkaline cleaning tank)
The
槽本体111は、金属管Pを収容可能に構成されている。アルカリ洗浄に際し、槽本体111内には、通常、複数の金属管Pが同時に収容される。槽本体111には、アルカリ脱脂液が供給される。アルカリ脱脂液は、一般的なアルカリ脱脂処理で使用される公知のアルカリ溶液であり、例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液、ケイ酸ナトリウム(Na2SiO3)水溶液、炭酸ナトリウム(Na2CO3)水溶液等である。アルカリ脱脂液には、界面活性剤やキレート剤等の添加剤を適宜添加することができる。The tank
槽本体111は、例えば、平面視で矩形状をなす。槽本体111は、底面111aと、底面111aの周縁から上方に延びる周壁111bと、を有する。底面111aは、槽本体111の長手方向の一方の端部111c側から他方の端部111d側に向かって下降する傾斜面である。槽本体111の深さは、端部111cから端部111dに向かって大きくなる。
The tank
槽本体111内には、複数の支持部材113が設けられていてもよい。複数の支持部材113は、槽本体111の長手方向に沿って、間隔を空けて配列される。支持部材113は、金属管Pが底面111aに直接接触しないよう、金属管Pを支持する。各支持部材113は、例えば、概略U字状に形成される。
A plurality of
(貯留タンク)
貯留タンク12は、アルカリ洗浄槽11の下方に配置されている。貯留タンク12は、例えば、中空の直方体状に形成される。貯留タンク12には、アルカリ脱脂液が貯留される。槽本体111の端部111cの近傍において、貯留タンク12は、循環配管13を介して槽本体111と連通する。槽本体111の端部111dの近傍において、貯留タンク12は、連通口14によって槽本体111と連通する。連通口14は、開閉可能に構成されている。(storage tank)
The
(循環配管)
循環配管13は、アルカリ洗浄槽11の槽本体111の端部111cの近傍において、槽本体111と貯留タンク12とを接続する。循環配管13は、貯留タンク12内のアルカリ脱脂液を槽本体111に供給可能なように構成されている。例えば、循環配管13には、アルカリ脱脂液を貯留タンク12から槽本体111に送るためのポンプ131(図3)が設けられている。(Circulation piping)
The
[超音波洗浄装置]
図4は、超音波洗浄工程S42で使用される超音波洗浄装置20の平面図である。図5は、図4に示す超音波洗浄装置20のV-V断面図である。[Ultrasonic cleaning equipment]
FIG. 4 is a plan view of the
図4に示すように、超音波洗浄装置20は、超音波洗浄槽21と、供給機構22と、複数の排出機構23と、複数の超音波照射機構24と、複数のファインバブル発生機構25と、を備える。超音波洗浄装置20は、複数の緩衝部材26をさらに備える。
As shown in FIG. 4, the
(超音波洗浄槽)
超音波洗浄槽21は、金属管Pを収容可能に構成されている。超音波洗浄に際し、超音波洗浄槽21内には、通常、複数の金属管Pが同時に収容される。超音波洗浄槽21には、金属管Pを洗浄するための洗浄液が貯留される。洗浄液の種類は、特に限定されるものではなく、公知の洗浄液から適宜選択して採用することができる。洗浄液は、例えば水(水道水、工業用水)である。(Ultrasonic cleaning tank)
The
超音波洗浄槽21は、例えば、平面視で矩形状をなす。超音波洗浄槽21は、その上面が開口している。超音波洗浄槽21の底面は、長手方向の一端部から他端部に向かって下降する傾斜面である。超音波洗浄槽21の深さは、長手方向の一端部から他端部に向かって大きくなる。
The
超音波洗浄槽21の材料は、特に限定されるものではない。超音波洗浄槽21の材料として、例えば、ステンレス鋼等の金属材料、繊維強化プラスチック(FRP)やポリプロピレン(PP)等のプラスチック樹脂、又は耐酸レンガ等を挙げることができる。上述したアルカリ洗浄槽11及び貯留タンク12(図2)も、超音波洗浄槽21と同様の材料で形成することができる。
The material of the
(供給機構)
供給機構22は、超音波洗浄槽21に洗浄液を供給する。供給機構22は、少なくとも1つの供給管221を有する。本実施形態では、供給機構22は、複数の供給管221を有する。洗浄液は、各供給管221を介して超音波洗浄槽21に供給される。複数の供給管221は、間隔を空けて配置されている。このため、洗浄液は、超音波洗浄槽21に対して分散して供給される。3つ以上の供給管221が存在する場合、新たな洗浄液の均一供給の観点から、供給管221の間隔は、概ね均等であることが好ましい。(supply mechanism)
The
本実施形態において、複数の供給管221は、超音波洗浄槽21の長手方向の一対の側壁のうち、一方の側壁に沿って設けられている。ただし、供給管221の位置及び数は、特に限定されるものではない。超音波洗浄槽21の長手方向の両側壁に、1つ以上の供給管221が設けられていてもよい。また、超音波洗浄槽21の長手方向の側壁に加えて又は代えて、超音波洗浄槽21の短手方向の側壁に、1つ以上の供給管221を設けることもできる。
In this embodiment, the plurality of
(排出機構)
各排出機構23は、超音波洗浄槽21内の洗浄液の量が所定量を超えたときに、超音波洗浄槽21から洗浄液を排出する。複数の排出機構23は、間隔を空けて配置されている。このため、洗浄液は、超音波洗浄槽21から分散して排出される。3つ以上の排出機構23が存在する場合、排出機構23の間隔は、概ね均等であることが好ましい。なお、排出機構23は1つでもよい。(Ejection mechanism)
Each
本実施形態において、複数の排出機構23は、超音波洗浄槽21の長手方向の一対の側壁のうち、供給管221と反対側の側壁に沿って設けられている。ただし、排出機構23の位置及び数は、特に限定されるものではない。超音波洗浄槽21の長手方向の一対の側壁のうち、供給管221側の側壁に、排出機構23を設けることもできる。また、超音波洗浄槽21の長手方向の側壁に加えて又は代えて、超音波洗浄槽21の短手方向の側壁に、1つ以上の排出機構23を設けてもよい。
In this embodiment, the plurality of
図6において、超音波洗浄装置20に採用可能な排出機構23Aを例示する。排出機構23Aは、排出口231と、排出管232と、を含む。
FIG. 6 illustrates a
排出口231は、超音波洗浄槽21の側壁に形成された開口である。排出管232は、超音波洗浄槽21の外側に設けられ、排出口231に接続されている。洗浄液は、排出口231及び排出管232を介して、超音波洗浄槽21から排出される。
The
超音波洗浄装置20では、超音波洗浄槽21内の洗浄液の基準液面Sが設定されている。金属管Pを洗浄するに際し、洗浄液は、その液面が基準液面Sに到達するまで、超音波洗浄槽21に供給される。超音波洗浄槽21の深さ方向において、排出口231の下端の位置は、基準液面Sの位置と実質的に一致する。
In the
図6において二点鎖線で示すように、超音波洗浄槽21内の洗浄液の液面の高さが基準液面Sの高さを超えたとき、基準液面Sを超えた分の洗浄液が排出口231からオーバーフローする。例えば、超音波洗浄槽21内の洗浄液の液面が基準液面Sと一致している状態で、供給機構22が超音波洗浄槽21に新たな洗浄液を供給すると、供給量と実質的に同量の洗浄液が排出口231からオーバーフローする。
As indicated by the two-dot chain line in FIG. 6, when the liquid level of the cleaning liquid in the
このように、排出機構23Aは、超音波洗浄槽21内の洗浄液の量が、基準液面Sに相当する液量(所定量)を超えたときに、超音波洗浄槽21から洗浄液を排出する。
Thus, the
図7において、超音波洗浄装置20に採用可能な別の排出機構23Bを例示する。排出機構23Bは、排出口233と、排出管234と、排出ポンプ235と、液面検出手段(図示せず)と、を含む。なお、液面検出手段としては、市販されている液面レベルセンサ等を用いることができる。
7 illustrates another
排出口233は、超音波洗浄槽21の側壁に形成された開口である。排出口233は、超音波洗浄槽21の側壁において、基準液面Sよりも低い任意の高さに設けられている。排出管234は、超音波洗浄槽21の外側に設けられ、排出口233に接続されている。洗浄液は、排出口233及び排出管234を介して、超音波洗浄槽21から排出される。
The
排出ポンプ235は、排出管234の途中に設けられる。排出ポンプ235は、超音波洗浄槽21内の洗浄液の液面の高さが基準液面Sの高さを超えたとき、基準液面Sを超えた分の洗浄液を超音波洗浄槽21から吸い出すように制御される。例えば、超音波洗浄槽21内に配置された液面検出手段からの信号に応じて、洗浄液の液面が基準液面Sを超えた場合に排出ポンプ235を駆動し、洗浄液の液面の高さが基準液面Sの高さを下回ると排出ポンプ235の駆動を止めるように制御する。
The
このように、排出機構23Bも、排出機構23A(図6)と同様、超音波洗浄槽21内の洗浄液の量が所定量を超えたときに、超音波洗浄槽21から洗浄液を排出する。
Thus, the
(超音波照射機構)
図4に戻り、超音波照射機構24は、超音波洗浄槽21内の洗浄液中に超音波を照射する。超音波照射機構24としては、超音波洗浄において一般に採用されている、公知の超音波振動子を用いることができる。(Ultrasonic irradiation mechanism)
Returning to FIG. 4, the
超音波照射機構24が照射する超音波の周波数は、20kHz~200kHzであることが好ましい。超音波の周波数を20kHz以上とすることにより、金属管Pの表面から発生する大きなサイズの気泡が、洗浄液中での超音波の伝搬を阻害して洗浄性が低下するのを防止することができる。超音波の周波数を200kHz以下とすることにより、超音波の直進性が強くなって洗浄の均一性が低下するのを防止することができる。超音波の周波数は、より好ましくは20kHz~150kHz、さらに好ましくは25kHz~100kHzである。
The frequency of the ultrasonic waves emitted by the ultrasonic
超音波照射機構24は、周波数掃引機能を有することが好ましい。周波数掃引機能は、選択された特定の周波数を中心として±0.1kHz~±10kHzの範囲で周波数を掃引しつつ、洗浄液に超音波を照射する機能である。周波数掃引機能によって超音波の周波数を変化させることにより、後述する周波数共振径が変動し、キャビテーション洗浄に寄与する微小気泡を増加させることができる。
The
超音波の波長が照射物体の厚みに対応する波長の1/4となったとき、超音波は照射物体を透過する。周波数掃引機能によって超音波の周波数を変化させることにより、金属管Pの様々な位置で、超音波の波長が金属管Pの肉厚に対応する波長の1/4であるという条件を満たすことができる。このため、金属管Pの様々な位置で、金属管Pの外側から内側へと超音波を透過させることができる。 When the wavelength of the ultrasonic wave becomes 1/4 of the wavelength corresponding to the thickness of the object to be irradiated, the ultrasonic wave passes through the object to be irradiated. By changing the frequency of the ultrasonic wave with the frequency sweep function, it is possible to satisfy the condition that the wavelength of the ultrasonic wave is 1/4 of the wavelength corresponding to the thickness of the metal pipe P at various positions of the metal pipe P. can. Therefore, ultrasonic waves can be transmitted from the outside to the inside of the metal pipe P at various positions of the metal pipe P.
本実施形態では、超音波洗浄槽21の各側壁の内面において、少なくとも1つの超音波照射機構24が設けられている。ただし、超音波照射機構24の位置及び数は、特に限定されるものではない。超音波洗浄槽21の底面に、1又は複数の超音波照射機構24を設置することもできる。複数の超音波照射機構24を超音波洗浄槽21に設置する場合、超音波洗浄槽21全体に均一に超音波が伝搬されるように、超音波照射機構24を配置することが好ましい。これにより、個々の超音波照射機構24の発振負荷が一様となるため、発生した超音波間での干渉を防止することができる。
In this embodiment, at least one
(ファインバブル発生機構)
ファインバブル発生機構25は、超音波洗浄槽21内の洗浄液中の溶存気体を気泡化してファインバブルを発生させる。ファインバブル発生機構25は、超音波洗浄槽21の外側に配置されている。超音波洗浄槽21の長手方向の一側壁に沿って、複数のファインバブル発生機構25が配置されている。ただし、ファインバブル発生機構25の位置及び数は、特に限定されるものではない。(Fine bubble generation mechanism)
The fine
各ファインバブル発生機構25は、配管251,252と、ファインバブル発生装置253と、を有する。配管251,252は、超音波洗浄槽21とファインバブル発生装置253とを接続する。超音波洗浄槽21からの洗浄液は、配管251を介してファインバブル発生装置253に導入される。ファインバブル発生装置253は、洗浄液中の溶存気体を利用してファインバブルを発生させる。ファインバブルは、洗浄液とともに、配管252を介して超音波洗浄槽21に戻される。
Each fine
ファインバブル発生装置253は、公知のファインバブル発生装置から適宜選択することができる。公知のファインバブル発生装置として、例えば、気泡のせん断、気泡の微細孔通過、液の減圧(圧力変化)、気体の加圧溶解、超音波、電気分解、又は化学反応等により、ファインバブルを発生させるものが知られている。ファインバブル発生装置253は、ファインバブルの気泡径及び濃度の制御が容易なものであることが好ましい。ファインバブル発生装置253として、例えば、液の循環路中に液の圧力変化を生じさせることでファインバブルを発生させる公知のファインバブル発生装置を採用することができる。
The
ここで、ファインバブルとは、平均気泡径が100μm以下の微細気泡をいう。特に、μmサイズの平均気泡径を有するファインバブルをマイクロバブルと称し、nmサイズの平均気泡径を有するファインバブルをナノバブルと称することがある。平均気泡径とは、ファインバブルの直径に関する個数分布において、標本数が最大となる直径である。 Here, fine bubbles refer to fine bubbles having an average bubble diameter of 100 μm or less. In particular, fine bubbles having an average bubble diameter of μm are sometimes referred to as microbubbles, and fine bubbles having an average bubble diameter of nm are sometimes referred to as nanobubbles. The average bubble diameter is the diameter at which the number of samples is the maximum in the number distribution of the diameters of fine bubbles.
洗浄液中のファインバブルの平均気泡径は、ファインバブル発生機構25の大型化を防止し、気泡径の制御を容易にする観点から、0.01μm以上であることが好ましい。また、ファインバブルの平均気泡径は、ファインバブルの浮上速度の増加及び金属管Pへの超音波の伝搬の阻害を防止する観点から、100μm以下であることが好ましい。より好ましくは、ファインバブルは、1μm~50μmの平均気泡径を有するマイクロバブルである。
The average bubble diameter of the fine bubbles in the cleaning liquid is preferably 0.01 μm or more from the viewpoint of preventing the fine
洗浄液中のファインバブルの少なくとも一部は、周波数共振径以下の気泡径を有することが好ましい。周波数共振径とは、洗浄液中の超音波の周波数に共振する直径をいう。ファインバブル発生機構25は、周波数共振径以下の気泡径を有するファインバブルの個数の、ファインバブルの全個数に対する割合が70%以上となるように、洗浄液中にファインバブルを発生させることが好ましい。ファインバブルの発生の直後に膨張する気泡の存在を考慮すると、上記割合は、80%以上98%以下であることがより好ましい。これにより、洗浄液中での超音波の伝搬効率を向上させることができる。
At least part of the fine bubbles in the cleaning liquid preferably have a bubble diameter equal to or smaller than the frequency resonance diameter. The frequency resonance diameter is the diameter that resonates with the frequency of ultrasonic waves in the cleaning liquid. The fine
洗浄液中のファインバブルの濃度(密度)は、超音波の伝搬性を向上させ、超音波キャビテーションの核の数を確保する観点から、103個/mL以上であることが好ましい。また、洗浄液中に発生させるファインバブルの濃度は、ファインバブル発生機構25の大型化及び台数増加を防止するため、106個/mL以下であることが好ましい。The concentration (density) of the fine bubbles in the cleaning liquid is preferably 10 3 /mL or more from the viewpoint of improving the propagation of ultrasonic waves and securing the number of nuclei for ultrasonic cavitation. Further, the concentration of the fine bubbles generated in the cleaning liquid is preferably 10 6 /mL or less in order to prevent the size and number of the fine
ファインバブルの平均気泡径及び濃度は、液中パーティクルカウンターや気泡径分布計測装置等といった、公知の機器で測定することができる。 The average bubble diameter and concentration of fine bubbles can be measured with a known device such as a liquid particle counter or a bubble diameter distribution measuring device.
(緩衝部材)
緩衝部材26は、超音波洗浄槽21内に配置されている。複数の緩衝部材26は、超音波洗浄槽21の長手方向に並んでいる。(buffer member)
The
図5に示すように、緩衝部材26は、概略U字状をなす。超音波洗浄槽21内の金属管Pは、緩衝部材26上に載置される。緩衝部材26の内表面は、超音波洗浄槽21において、超音波照射機構24よりも内側に位置する。このため、超音波照射機構24に金属管Pが接触することはなく、超音波照射機構24は金属管Pから保護される。
As shown in FIG. 5, the cushioning
[金属管の製造方法]
アルカリ洗浄装置10(図2)及び超音波洗浄装置20(図4)は、金属管Pの製造において、金属管Pを洗浄する際に用いられる。以下、金属管Pの製造方法について説明する。図1を再度参照して、金属管Pの製造方法は、準備工程S1と、潤滑工程S2と、冷間引抜工程S3と、洗浄工程S4と、を備える。[Manufacturing method of metal pipe]
The alkali cleaning device 10 (FIG. 2) and the ultrasonic cleaning device 20 (FIG. 4) are used when cleaning the metal pipe P in manufacturing the metal pipe P. As shown in FIG. A method for manufacturing the metal pipe P will be described below. Referring again to FIG. 1, the method for manufacturing the metal pipe P includes a preparation step S1, a lubrication step S2, a cold drawing step S3, and a cleaning step S4.
(準備工程)
準備工程S1では、熱間加工によって製造された素管を準備する。素管の一端部には、後述の冷間引抜工程S3のため、口絞り加工が施される。すなわち、素管の一端部には、他の部分と比較して細くなるように叩き又は絞り等の加工が施される。(Preparation process)
In the preparation step S1, a blank pipe manufactured by hot working is prepared. One end of the blank tube is subjected to a drawing process for a cold drawing step S3, which will be described later. That is, one end portion of the blank tube is subjected to processing such as hammering or drawing so as to be thinner than the other portion.
準備工程S1で準備される素管は、例えば、ステンレス鋼からなる素管や、Ni基合金からなる素管である。ステンレス鋼からなる素管は、Crを10.5%以上含有する鋼管である。素管がステンレス鋼管の場合、以下に示す化学組成であることが好ましい。質量%で、C:0.01~0.13%、Si:0.75%以下、Mn:2%以下、P:0.045%以下、S:0.030%以下、Ni:7~14%、及びCr:16~20%を含有し、主な残部がFeである(典型的には、残部はFe及び不純物である)。当該化学組成は、残部のFeの一部に換えて、質量%で、Nb:0.2~1.1%、Ti:0.1~0.6%、Mo:0.1~3%、Cu:2.5~3.5%のいずれか1種または2種以上を含有していてもよい。また、残部のFeの一部に換えて、質量%で、Bを0.001~0.1%、Nを0.02~0.12%含有していてもよい。 The base pipe prepared in the preparation step S1 is, for example, a base pipe made of stainless steel or a base pipe made of a Ni-based alloy. A blank tube made of stainless steel is a steel tube containing 10.5% or more of Cr. When the base pipe is a stainless steel pipe, it preferably has the chemical composition shown below. % by mass, C: 0.01 to 0.13%, Si: 0.75% or less, Mn: 2% or less, P: 0.045% or less, S: 0.030% or less, Ni: 7 to 14 %, and Cr: 16-20%, with the main balance being Fe (typically, the balance being Fe and impurities). The chemical composition is, in mass%, replacing part of the remaining Fe, Nb: 0.2 to 1.1%, Ti: 0.1 to 0.6%, Mo: 0.1 to 3%, Cu: Any one or more of 2.5 to 3.5% may be contained. Further, in place of part of the remaining Fe, 0.001 to 0.1% by mass of B and 0.02 to 0.12% of N may be contained.
また、Ni基合金からなる素管は、合金中の各成分においてNiの含有割合が最も高い合金からなる管である。素管がNi基合金管である場合、例えば、以下に示す化学組成である。質量%で、C:0.05%以下、Si:0.5%以下、Mn:1%以下、P:0.030%以下、S:0.030%以下、Cr:19.5~24.0%、Mo:2.5~4.0%、Ti:1.2%以下、及びFe:22%以上を含有し、主な残部がNiである(典型的には、残部はNi及び不純物である)。当該化学組成は、残部のNiの一部に換えて、質量%で、Cu:0.5%以下、Nb:4.5%以下、Al:2.0%以下の1種以上を含有してもよい。 Further, a blank tube made of a Ni-based alloy is a tube made of an alloy having the highest Ni content in each component of the alloy. When the base pipe is a Ni-based alloy pipe, for example, it has the chemical composition shown below. % by mass, C: 0.05% or less, Si: 0.5% or less, Mn: 1% or less, P: 0.030% or less, S: 0.030% or less, Cr: 19.5-24. 0%, Mo: 2.5 to 4.0%, Ti: 1.2% or less, and Fe: 22% or more, and the main balance is Ni (typically, the balance is Ni and impurities is). The chemical composition contains at least one of Cu: 0.5% or less, Nb: 4.5% or less, and Al: 2.0% or less, in mass%, in place of part of the remaining Ni. good too.
(潤滑工程)
オーステナイト系ステンレス鋼管やNi基合金管の素管は、優れた強度を有する反面、冷間引抜加工時の加工負荷(摩擦力)も大きい。そのため、準備工程S1の後、冷間引抜工程S3の前に、潤滑工程S2を実施する。この潤滑工程S2は、化成皮膜形成工程S21及び潤滑皮膜形成工程S22を含んでいる。(Lubrication process)
Austenitic stainless steel pipes and Ni-based alloy pipes have excellent strength, but have a large working load (frictional force) during cold drawing. Therefore, the lubrication step S2 is performed after the preparation step S1 and before the cold drawing step S3. This lubrication step S2 includes a chemical conversion film forming step S21 and a lubricating film forming step S22.
(化成皮膜形成工程)
化成皮膜形成工程S21では、素管の表面上に化成皮膜を形成する。化成皮膜形成工程S21では、熱間加工時等に生成されたスケールを公知の酸洗処理によって素管から除去した後、この素管を化成処理液に所定時間浸漬する。これにより、素管の表面上に化成皮膜が形成される。(Chemical film forming process)
In the chemical conversion coating forming step S21, a chemical conversion coating is formed on the surface of the blank pipe. In the chemical conversion film forming step S21, scales generated during hot working or the like are removed from the blank pipe by a known pickling treatment, and then the blank pipe is immersed in a chemical conversion treatment solution for a predetermined period of time. Thereby, a chemical conversion film is formed on the surface of the blank tube.
化成皮膜形成工程S21で使用する化成処理液は、特に限定されるものではないが、例えばシュウ酸塩処理液である。この場合、素管の表面上には、主としてシュウ酸鉄(II)からなるシュウ酸塩皮膜が形成される。 Although the chemical conversion treatment liquid used in the chemical conversion film forming step S21 is not particularly limited, it is, for example, an oxalate treatment liquid. In this case, an oxalate film consisting mainly of iron (II) oxalate is formed on the surface of the blank tube.
(潤滑皮膜形成工程)
化成皮膜形成工程S21の後、素管に水洗及び中和処理を施し、潤滑皮膜形成工程S22を実施する。潤滑皮膜形成工程S22では、化成皮膜形成工程S21で素管に形成した化成皮膜上に潤滑皮膜を形成する。潤滑皮膜形成工程S22では、化成皮膜が形成された素管を潤滑処理液に所定時間浸漬する。その後、素管を潤滑処理液から取り出し、十分に乾燥させる。これにより、化成皮膜上に潤滑皮膜が形成される。(Lubricating film forming process)
After the chemical conversion coating forming step S21, the blank tube is subjected to water washing and neutralization treatment, and the lubricating coating forming step S22 is performed. In the lubricating film forming step S22, a lubricating film is formed on the chemical conversion film formed on the blank tube in the chemical conversion film forming step S21. In the lubricating film forming step S22, the blank tube on which the chemical conversion film is formed is immersed in the lubricating treatment liquid for a predetermined period of time. After that, the blank pipe is taken out from the lubricating treatment liquid and dried sufficiently. Thereby, a lubricating film is formed on the chemical conversion film.
潤滑処理液としては、高級脂肪酸塩(石鹸)を使用することができる。この場合、潤滑処理液が化成皮膜と反応して金属石鹸を形成する。すなわち、潤滑皮膜は、化成皮膜上の金属石鹸層と、金属石鹸層上の石鹸層と、を含むことになる。例えば、化成皮膜がシュウ酸塩皮膜であり、潤滑処理液がステアリン酸ソーダである場合、金属石鹸層の主成分はステアリン酸鉄となり、石鹸層の主成分はステアリン酸ナトリウムとなる。 A higher fatty acid salt (soap) can be used as the lubricating treatment liquid. In this case, the lubricating treatment liquid reacts with the chemical conversion film to form a metal soap. That is, the lubricating coating includes a metal soap layer on the chemical conversion coating and a soap layer on the metal soap layer. For example, when the chemical conversion film is an oxalate film and the lubricating treatment liquid is sodium stearate, the main component of the metal soap layer is iron stearate, and the main component of the soap layer is sodium stearate.
(冷間引抜工程)
潤滑工程S2によって素管に化成皮膜及び潤滑皮膜を形成した後、冷間引抜工程S3を実施する。冷間引抜工程S3では、素管に対して公知の冷間引抜加工を施すことにより、素管を所定の寸法の金属管に成形する。例えば、口絞り加工が施された素管の端部をダイス(図示略)に通してグリッパ(図示略)で把持し、グリッパを移動させてダイスから素管を引き抜く。これにより、素管の外径が所定の外径に仕上げられる。素管の肉厚を調整する場合には、素管にマンドレルを挿入した状態で引抜きが実施される。(Cold drawing process)
After the chemical conversion film and the lubricating film are formed on the blank pipe by the lubrication step S2, the cold drawing step S3 is performed. In the cold drawing step S3, the blank tube is formed into a metal tube having a predetermined size by subjecting the blank tube to a known cold drawing process. For example, the end portion of the raw pipe subjected to the drawing process is passed through a die (not shown) and gripped by a gripper (not shown), and the gripper is moved to pull out the raw pipe from the die. As a result, the outer diameter of the blank tube is finished to a predetermined outer diameter. When adjusting the wall thickness of the blank pipe, the blank pipe is drawn with the mandrel inserted.
(洗浄工程)
冷間引抜工程S3を経て得られた所定寸法の金属管は、化成皮膜及び潤滑皮膜を除去するため、洗浄工程S4で洗浄される。洗浄工程S4は、アルカリ洗浄工程S41と、超音波洗浄工程S42、とを含む。(Washing process)
A metal pipe having a predetermined size obtained through the cold drawing step S3 is washed in a washing step S4 to remove the chemical conversion film and the lubricating film. The cleaning step S4 includes an alkali cleaning step S41 and an ultrasonic cleaning step S42.
(アルカリ洗浄工程)
図2及び図3を再度参照して、アルカリ洗浄工程S41は、アルカリ洗浄装置10において、アルカリ洗浄槽11内のアルカリ脱脂液に金属管Pを浸漬する工程である。アルカリ洗浄工程S41では、まず、槽本体111内に金属管Pを配置する。通常、複数の金属管Pを槽本体111内に配置するが、1つの金属管Pを槽本体111内に配置してもよい。金属管Pは、クレーン等によってアルカリ洗浄槽11内に配置される。具体的には、金属管Pは、支持部材113上に載置される。これにより、金属管Pと槽本体111の底面111aとの間に隙間が生じる。(Alkaline cleaning process)
Referring to FIGS. 2 and 3 again, the alkali cleaning step S41 is a step of immersing the metal pipe P in the alkali degreasing liquid in the
金属管Pを槽本体111内に配置する時点では、槽本体111にアルカリ脱脂液は供給されていない。金属管Pを空の槽本体111内に収容した後、槽本体111の上面を蓋112で覆う。
The alkaline degreasing liquid is not supplied to the tank
続いて、貯留タンク12のアルカリ脱脂液を、循環配管13を介してアルカリ洗浄槽11に供給する。貯留タンク12内のアルカリ脱脂液は、ポンプ131が駆動されることにより、上方のアルカリ洗浄槽11へと送られる。アルカリ脱脂液は、端部111c側から槽本体111内に流入し、端部111d側へと流れる。アルカリ脱脂液は、金属管Pの内部、金属管Pと底面111aとの間、及び金属管Pと周壁111bとの間等を通過する。
Subsequently, the alkaline degreasing liquid in the
槽本体111にアルカリ脱脂液を供給している間、下流側の端部111d近傍の連通口14は閉じた状態である。よって、槽本体111にアルカリ脱脂液が貯留される。
While the alkaline degreasing liquid is being supplied to the
貯留タンク12内には、高温加熱されていないアルカリ脱脂液が貯留されている。このため、槽本体111には、高温加熱されていないアルカリ脱脂液が供給される。ここで、高温加熱されていないアルカリ脱脂液とは、前述したとおり、典型的には、アルカリ脱脂液に対してヒータ(例えば、蒸気ヒータや電気ヒータ)等を用いた積極的な加熱処理を行わない、アルカリ洗浄装置10の周辺温度に応じた液温のアルカリ脱脂液をいう。ただし、例えば、気温が低い冬季等には、アルカリ洗浄装置10の周辺温度が低下し、アルカリ脱脂液の温度が20℃未満まで低下した場合、液温が20℃~40℃程度となるように、アルカリ脱脂液を加熱することができる。しかしながら、気温が低い冬季等であっても、貯留タンク12からアルカリ洗浄槽11へとアルカリ脱脂液を送るポンプ131の発熱により、通常、アルカリ脱脂液の温度は20℃以上となっている。一方、気温が高い夏季等には、アルカリ脱脂液の温度が40℃を超えることがある。このような場合は、アルカリ脱脂液を冷却して40℃以下にする必要はない。積極的な加熱処理によらずに(アルカリ脱脂液に対して加熱用のエネルギーを消費することなく)、アルカリ脱脂液の温度が、自然に高温(40℃よりも高い温度)になっても、省エネルギー(低コスト)及び良好な洗浄性の双方を実現することができるためである。なお、アルカリ脱脂液に対して積極的な加熱処理を行わない場合は、アルカリ脱脂液の温度に特に上限はないが、一般的には、積極的な加熱処理を行わずに上昇する温度はせいぜい60℃程度と考えられる。このように、槽本体111(アルカリ洗浄槽11)には、典型的には、アルカリ洗浄装置10の周辺温度に応じた温度のアルカリ脱脂液(すなわち、加熱処理されていないアルカリ脱脂液)が供給され、貯留される。ただし、アルカリ脱脂液の温度が20℃未満に低下した場合は、40℃以下に加熱されたアルカリ脱脂液が槽本体111(アルカリ洗浄槽11)に供給され、貯留される。
An alkaline degreasing liquid that has not been heated to a high temperature is stored in the
アルカリ洗浄槽11が高温加熱されていないアルカリ脱脂液で満たされたら、槽本体111に対するアルカリ脱脂液の供給を停止する。金属管Pは、アルカリ洗浄槽11内に満たされた高温加熱されていないアルカリ脱脂液中に、所定時間保持される。金属管Pを保持する時間は、適宜決定すればよいが、例えば、1~5分間である。
When the
次に、連通口14を開放し、槽本体111から貯留タンク12にアルカリ脱脂液を排出する。これにより、槽本体111では、端部111c側から端部111d側に向かってアルカリ脱脂液が流れる。アルカリ脱脂液は、金属管Pの内部及び周囲を通過する。槽本体111内のアルカリ脱脂液は、全て貯留タンク12に回収される。
Next, the
貯留タンク12からアルカリ洗浄槽11へのアルカリ脱脂液の供給、アルカリ脱脂液中での金属管Pの保持、及びアルカリ洗浄槽11から貯留タンク12へのアルカリ脱脂液の排出を1サイクルとして、このサイクルを所定回数実施する。当該サイクルの実施回数が増加するほど洗浄性も向上するが、洗浄性と操業性とのバランスを考慮して実施回数を決定することが好ましい。当該サイクルの実施回数は、例えば、2~5回とすることができる。1サイクル当たりの所要時間は、アルカリ洗浄槽11の容量等にもよるが、例えば、5~15分程度とすることができる。
Supplying the alkaline degreasing solution from the
上記サイクルを所定回数実施した後、槽本体111から蓋112を取り外し、クレーン等を使用して、槽本体111から金属管Pを引き上げる。これにより、アルカリ洗浄工程S41が終了する。
After performing the above cycle a predetermined number of times, the
アルカリ洗浄工程S41では、アルカリ洗浄槽11内においてアルカリ脱脂液の流れを発生させることが好ましい。これにより、アルカリ脱脂液自体の化学的な作用に加え、アルカリ脱脂液の流れによる物理的な作用で、金属管Pのアルカリ洗浄を行うことができる。本実施形態では、アルカリ脱脂液の供給及び排出の過程で、アルカリ洗浄槽11内にアルカリ脱脂液の流れが発生する。本実施形態では、アルカリ洗浄槽11内にアルカリ脱脂液が満たされると、アルカリ脱脂液の流れを一旦停止させるが、アルカリ洗浄槽11内においてアルカリ脱脂液を流し続けてもよい。ただし、アルカリ洗浄槽11内でアルカリ脱脂液の流れを発生させることなく、アルカリ脱脂液を常に静止させた状態で、アルカリ洗浄工程S41を実施することもできる。
In the alkaline cleaning step S41, it is preferable to generate a flow of the alkaline degreasing liquid in the
(超音波洗浄工程)
アルカリ洗浄工程S41が実施された後、超音波洗浄工程S42が実施される。超音波洗浄工程S42は、超音波及びファインバブルが付与された洗浄液に、アルカリ脱脂液に浸漬した後の金属管Pを浸漬する工程である。超音波洗浄工程S42では、アルカリ洗浄工程S41で使用したアルカリ洗浄装置10(図2)とは別の装置である超音波洗浄装置20(図4)が使用される。すなわち、アルカリ洗浄工程S41が終了した後、金属管Pは、アルカリ洗浄装置10から超音波洗浄装置20へと運ばれる。アルカリ洗浄工程S41後の金属管Pは、超音波洗浄工程S42の前に水洗されてもよい。これにより、金属管Pに付着したアルカリ脱脂液を洗い流すことができる。(Ultrasonic cleaning process)
After the alkali cleaning step S41 is performed, the ultrasonic cleaning step S42 is performed. The ultrasonic cleaning step S42 is a step of immersing the metal pipe P, which has been immersed in the alkaline degreasing liquid, in a cleaning liquid to which ultrasonic waves and fine bubbles have been applied. In the ultrasonic cleaning step S42, an ultrasonic cleaning device 20 (FIG. 4), which is a device different from the alkaline cleaning device 10 (FIG. 2) used in the alkaline cleaning step S41, is used. That is, after the alkali cleaning step S41 is completed, the metal pipe P is transported from the
図4を再度参照し、金属管Pの超音波洗浄に先立って、超音波洗浄槽21に洗浄液を貯留する。超音波洗浄槽21には、供給機構22によって洗浄液が供給される。ただし、空の超音波洗浄槽21に洗浄液を供給する段階では、供給機構22以外の手段で洗浄液を超音波洗浄槽21に供給してもよい。超音波洗浄槽21に供給される洗浄液は、7mg/L~11mg/L程度の溶存酸素濃度を有していることが好ましい。洗浄液は、典型的には水(水道水又は工業用水)である。洗浄液が水温10~35℃の水(水道水又は工業用水)の場合、洗浄液の溶存酸素濃度は、7mg/L~11mg/Lとなる。超音波洗浄槽21に供給される洗浄液は、8mg/L~10mg/L程度の溶存酸素濃度を有していることがより好ましい。洗浄液が水温15~25℃の水(水道水又は工業用水)の場合、洗浄液の溶存酸素濃度は、8mg/L~10mg/Lとなる。溶存酸素濃度は、洗浄液中の溶存気体量の指標となる。
Referring to FIG. 4 again, prior to the ultrasonic cleaning of the metal pipe P, the cleaning liquid is stored in the
超音波洗浄槽21内の洗浄液の液面が基準液面S(図6又は図7)を超えると、排出機構23による洗浄液の排出が開始される。供給機構22は、洗浄液の液面が基準液面Sに到達した後も、継続して洗浄液を超音波洗浄槽21に供給する。これにより、超音波洗浄槽21では、洗浄液の供給と同時に洗浄液の排出が行われることになる。このときの洗浄液の排出量は、洗浄液の供給量と実質的に等しい。
When the liquid level of the cleaning liquid in the
アルカリ洗浄装置10(図2及び図3)から超音波洗浄装置20に運ばれてきた金属管Pは、超音波洗浄槽21に貯留された洗浄液に、所定時間浸漬される。金属管Pは、クレーン等を使用して、超音波洗浄槽21内の洗浄液中に浸漬させることができる。通常、複数の金属管Pを同時に洗浄液中に浸漬させるが、金属管Pを1本ずつ洗浄液中に浸漬させてもよい。
The metal pipe P transported from the alkali cleaning device 10 (FIGS. 2 and 3) to the
金属管Pを洗浄液に浸漬している間、超音波洗浄槽21には、供給機構22により、新たな洗浄液が連続して供給される。この洗浄液は、典型的には水(水道水又は工業用水)である。一方、排出機構23により、基準液面Sを超えた分の洗浄液が超音波洗浄槽21から連続して排出される。これにより、超音波洗浄槽21内の洗浄液の過度の汚れによる洗浄力の低下を抑制できる。供給機構22が超音波洗浄槽21に供給する洗浄液の量(単位時間当たり)は、超音波洗浄槽21の洗浄液の貯留量や洗浄液の汚れ度合を考慮して、決定することができる。排出機構23によって超音波洗浄槽21から排出された洗浄液は、所定の排水処理を経て廃棄される。
While the metal pipe P is immersed in the cleaning liquid, new cleaning liquid is continuously supplied to the
また、金属管Pを洗浄液に浸漬している間、洗浄液には、超音波照射機構24によって超音波が照射され、ファインバブル発生機構25によってファインバブルが供給される。
Further, while the metal pipe P is immersed in the cleaning liquid, the cleaning liquid is irradiated with ultrasonic waves by the
超音波洗浄工程S42では、ファインバブル発生機構25が洗浄液中の溶存気体を気泡化することにより、洗浄液の溶存酸素濃度が低下する。ファインバブル発生機構25は、超音波洗浄槽21内の洗浄液の溶存酸素濃度を5.2mg/L以下に低下させる。ファインバブル発生機構25は、超音波洗浄槽21内の洗浄液の溶存酸素濃度をより好ましくは4.5mg/L以下、さらに好ましくは4.2mg/L以下に低下させる。
In the ultrasonic cleaning step S42, the fine
具体的には、供給機構22は、7mg/L~11mg/L程度、好ましくは8mg/L~10mg/L程度の溶存酸素濃度を有する洗浄液を超音波洗浄槽21に供給する。この洗浄液がファインバブル発生機構25のファインバブル発生装置253を通過したとき、洗浄液中の溶存気体がファインバブル化されて、洗浄液の溶存酸素濃度が低下する。超音波洗浄槽21とファインバブル発生機構25との間で洗浄液が循環することにより、超音波洗浄槽21内の洗浄液の溶存酸素濃度は、5.2mg/L以下、より好ましくは4.5mg/L以下、さらに好ましくは4.2mg/L以下となる。これにより、幅広い超音波の音圧領域で良好な洗浄性を確保することが可能となる。このような溶存酸素濃度下において、良好な洗浄性を確実に確保するためには、超音波の音圧は120mV以上であることが好ましい。
Specifically, the
なお、超音波洗浄槽21内の洗浄液の溶存酸素濃度は、通常、2.0mg/L以上である。ただし、超音波洗浄槽21内の洗浄液の溶存酸素濃度の下限は、特に管理又は制御しなくてもよい。
The dissolved oxygen concentration of the cleaning liquid in the
溶存酸素濃度[mg/L]は、市販の溶存酸素濃度計((株)堀場製作所製、LAQUA OM-71)で測定した値である。音圧[mV]は、市販の超音波音圧計((株)カイジョー製音圧レベルモニタ 19001D型)を用いて、5秒間の平均測定値を測定する測定モードで、プローブ(圧電素子が付けられた振動伝達棒)を洗浄液の液面から100mm水中に入れて測定したときの値である。これらの測定値を、それぞれ、本開示における溶存酸素濃度及び音圧とする。 The dissolved oxygen concentration [mg/L] is a value measured with a commercially available dissolved oxygen concentration meter (LAQUA OM-71, manufactured by Horiba, Ltd.). The sound pressure [mV] was measured using a commercially available ultrasonic sound pressure meter (sound pressure level monitor 19001D manufactured by Kaijo Co., Ltd.) in a measurement mode in which the average measured value for 5 seconds was measured. This is the value when the vibration transmission rod (vibration transmission rod) is immersed in water 100 mm from the liquid surface of the cleaning liquid and measured. These measured values are respectively defined as the dissolved oxygen concentration and the sound pressure in the present disclosure.
金属管Pを超音波洗浄槽21内の洗浄液中にしばらく保持した後、超音波洗浄槽21から当該金属管Pを引き上げる。超音波洗浄工程S42では、超音波洗浄槽21内への金属管Pの配置、洗浄液中での金属管Pの保持、及び超音波洗浄槽21からの金属管Pの引き上げを1サイクルとして、このサイクルを所定回数実施する。当該サイクルにおける金属管Pの保持時間、及びサイクルの実施回数は、洗浄液への金属管Pの合計浸漬時間が所定時間以上となるように決定することができる。金属管Pの合計浸漬時間は、金属管Pに付着している皮膜の量等に応じて、適宜設定すればよい。金属管Pの合計浸漬時間は、例えば、30秒以上であり、より好ましくは1分間以上である。
After holding the metal pipe P in the cleaning liquid in the
金属管Pを超音波洗浄槽21から引き上げる際には、金属管Pを水平面に対して傾けることが好ましい。これにより、金属管P内の液切りを行うことができる。上記サイクルを複数回実施する場合には、サイクルごとに傾ける方向を変更することが好ましい。
When pulling up the metal pipe P from the
予め設定された合計浸漬時間以上、洗浄液に金属管Pを浸漬したら、クレーン等を使用して、超音波洗浄槽21から金属管Pを回収する。この際も、金属管Pを傾けながら引き上げることが好ましい。これにより、金属管Pの内部に洗浄液が残存するのを防止することができる。
After the metal pipe P is immersed in the cleaning liquid for a preset total immersion time or more, the metal pipe P is recovered from the
金属管Pを回収することにより、超音波洗浄工程S42が完了する。超音波洗浄槽21では、継続して、超音波及びファインバブルが洗浄液に付与され、洗浄液の供給及び排出が行われている。このため、引き続き、別の金属管Pの超音波洗浄を実施することができる。
By recovering the metal pipe P, the ultrasonic cleaning step S42 is completed. In the
金属管Pの超音波洗浄を連続して実施する場合、ファインバブルを含まないアルカリ脱脂液又は水等を金属管Pが超音波洗浄槽21内に持ち込むことにより、超音波洗浄槽21内の洗浄液の溶存酸素濃度が高くなる可能性がある。洗浄液の溶存酸素濃度が高くなった場合、ファインバブル発生機構25が溶存酸素濃度を十分に低下させるまで、金属管Pの超音波洗浄を停止することが好ましい。洗浄液の溶存酸素濃度が5.2mg/L以下、4.5mg/L以下、又は4.2mg/L以下になった段階で、アルカリ洗浄工程S41後の金属管Pの超音波洗浄を再開すればよい。
When the ultrasonic cleaning of the metal pipe P is carried out continuously, the cleaning liquid in the
本実施形態では、超音波洗浄槽21に洗浄液を貯留した後、超音波洗浄槽21内に金属管Pを配置している。しかしながら、空の超音波洗浄槽21内に金属管Pを配置した後、超音波洗浄槽21に洗浄液を貯留することもできる。
In this embodiment, the metal pipe P is arranged in the
[実施形態の効果]
本実施形態では、冷間引抜加工後の金属管Pを高温加熱されていないアルカリ脱脂液に浸漬した後、超音波及びファインバブルが付与された洗浄液に浸漬する。これにより、高温のアルカリ脱脂液を使用しなくても、金属管Pに形成された化成皮膜及び潤滑皮膜を除去することができる。[Effects of Embodiment]
In this embodiment, the metal pipe P after cold drawing is immersed in an alkaline degreasing liquid that has not been heated to a high temperature, and then immersed in a cleaning liquid to which ultrasonic waves and fine bubbles are applied. As a result, the chemical conversion film and lubricating film formed on the metal pipe P can be removed without using a high-temperature alkaline degreasing liquid.
以下、図8Aから図8Cを参照して、本実施形態の金属管Pの製造方法における洗浄工程S4の作用を説明する。図8Aは、冷間引抜加工後の金属管Pの表面を模式的に示す図である。図8Bは、アルカリ洗浄工程S41後の金属管Pの表面を模式的に示す図である。図8Cは、超音波洗浄工程S42中の金属管Pの表面を模式的に示す図である。 Hereinafter, with reference to FIGS. 8A to 8C, the action of the cleaning step S4 in the method for manufacturing the metal pipe P of this embodiment will be described. FIG. 8A is a diagram schematically showing the surface of the metal pipe P after cold drawing. FIG. 8B is a diagram schematically showing the surface of the metal pipe P after the alkali cleaning step S41. FIG. 8C is a diagram schematically showing the surface of the metal pipe P during the ultrasonic cleaning step S42.
図8Aに示すように、冷間引抜加工後の金属管Pの表面上には、化成皮膜31が形成されている。化成皮膜31上には、潤滑皮膜32が形成されている。潤滑皮膜32は、金属石鹸層321と、石鹸層322と、を含む。例えば、化成皮膜31として、シュウ酸鉄(II)皮膜が1~100μm、好ましくは5~40μm、潤滑皮膜32として、金属石鹸(ステアリン酸鉄)層321と石鹸(ステアリン酸ナトリウム)層322とが合わせて10~1000μm、好ましくは50~200μm形成されている。
As shown in FIG. 8A, a
冷間引抜加工後の金属管Pにおいて、化成皮膜31には割れが発生している。これは、化成皮膜31の延性が非常に小さいことから、冷間引抜加工時に化成皮膜31が延びずに破断するためと考えられる。一方、潤滑皮膜32は、冷間引抜加工時の加工発熱によって延び、割れが生じた化成皮膜31を被覆する。
Cracks occur in the
図8Bに示すように、冷間引抜加工後の金属管Pを高温加熱されていないアルカリ脱脂液に浸漬した場合、化成皮膜31を覆っていた潤滑皮膜32が部分的に除去される。具体的には、金属石鹸層321の一部がアルカリ脱脂液と反応して錯体を形成し、石鹸層322の一部がアルカリ脱脂液に溶解する。これにより、アルカリ洗浄工程S41後は、金属管Pにおいて、潤滑皮膜32の一部が欠けた状態になる。
As shown in FIG. 8B, when the cold-drawn metal pipe P is immersed in an alkaline degreasing solution that has not been heated to a high temperature, the lubricating
潤滑皮膜32が部分的に除去された金属管Pに対して超音波洗浄を実施すると、図8Cに示すように、潤滑皮膜32は、欠けた部分を起点に金属管Pから剥離する。化成皮膜31を覆う潤滑皮膜32が剥離すると、化成皮膜31も、冷間引抜加工時に生じた割れを起点に金属管Pから剥離する。化成皮膜31及び潤滑皮膜32は、超音波キャビテーション等の物理的作用により、金属管Pから引き剥がされる。
When the metal pipe P from which the
このように、本実施形態の金属管Pの製造方法におけるに洗浄工程S4によれば、高温のアルカリ脱脂液を使用することなく、冷間引抜加工後の金属管Pから化成皮膜31及び潤滑皮膜32を除去することができる。よって、省エネルギー(低コスト)及び良好な洗浄性を実現することができる。
As described above, according to the cleaning step S4 in the method for manufacturing the metal pipe P of the present embodiment, the
化成皮膜31は、化学結合によって金属管Pの材料と結びついているため、従来、酸洗処理によって金属管Pから除去する必要があった。すなわち、高温のアルカリ脱脂液によって金属管Pから潤滑皮膜32を除去した後、化成皮膜31を除去するために金属管Pを酸洗する必要があった。しかしながら、本実施形態に係る洗浄方法によれば、アルカリ洗浄及び超音波洗浄だけで、潤滑皮膜32に加え、化成皮膜31も除去することができる。よって、化成皮膜31を除去するための酸洗処理が不要となり、金属管Pの洗浄工程を簡素化することができる。
Since the
本実施形態では、超音波洗浄工程S42において、洗浄液にファインバブルを発生させる。これにより、洗浄液中の超音波を散乱させ、3次元的に伝搬させることができる。このため、金属管Pの洗浄性が向上する。また、超音波洗浄工程S42において、洗浄液中の溶存気体がファインバブル化されることで、洗浄液の溶存酸素濃度が5.2mg/L以下、より好ましくは4.5mg/L以下、さらに好ましくは4.2mg/L以下となる。よって、幅広い音圧領域において良好な超音波洗浄性を確保することができる。 In this embodiment, fine bubbles are generated in the cleaning liquid in the ultrasonic cleaning step S42. As a result, the ultrasonic waves in the cleaning liquid can be scattered and propagated three-dimensionally. Therefore, the cleanability of the metal pipe P is improved. Further, in the ultrasonic cleaning step S42, the dissolved gas in the cleaning liquid is fine-bubbled, so that the dissolved oxygen concentration of the cleaning liquid is 5.2 mg/L or less, more preferably 4.5 mg/L or less, and still more preferably 4.5 mg/L or less. .2 mg/L or less. Therefore, it is possible to ensure good ultrasonic cleaning performance in a wide sound pressure range.
以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 Although the embodiments according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the present disclosure.
例えば、上記実施形態によれば、化成皮膜31を除去するための酸洗処理を省略することが可能であるが、酸洗処理を排除するものではなく、超音波洗浄の後に酸洗処理を行ってもよい。洗浄後の金属管Pを超音波洗浄槽21から引き上げる際に、超音波洗浄槽21内に浮遊しているごみ(洗浄により除去された皮膜の一部等)が金属管Pに付着する可能性がある。このように、金属管表面に再付着してしまう汚れを除去するため、酸洗処理を施してもよい。なお、この場合であっても、従来に比べて短時間の酸洗処理で金属管表面の汚れを除去することが可能である。
For example, according to the above-described embodiment, it is possible to omit the pickling treatment for removing the
以下、実施例によって本開示をさらに詳しく説明する。ただし、本開示は、以下の実施例に限定されるものではない。 The present disclosure will be described in more detail below by way of examples. However, the present disclosure is not limited to the following examples.
[実施例]
本開示による金属管の洗浄効果を確認するため、図2に示すアルカリ洗浄装置10と、図4に示す超音波洗浄装置20を使用して、冷間引抜加工後の金属管Pの洗浄試験を実施した。すなわち、アルカリ洗浄装置10において、高温加熱されていないアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄工程を実施した後、超音波洗浄装置20において、超音波及びファインバブルを付与した洗浄液による超音波洗浄工程を実施した。本実施例において、アルカリ洗浄工程で用いたアルカリ脱脂液の温度は、アルカリ洗浄装置10の周辺温度に応じた温度で、具体的には約25℃であった。本実施例では、アルカリ洗浄工程を実施した後、超音波洗浄工程を実施する前に、金属管Pの水洗を行った。[Example]
In order to confirm the effect of cleaning a metal pipe according to the present disclosure, a cleaning test was conducted on a metal pipe P after cold drawing using an
[比較例1]
比較例1として、冷間引抜加工後の金属管Pに対し、高温のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄工程を実施した。高温アルカリ洗浄工程の後、金属管Pの水洗を行った。比較例1でも、実施例と同様のアルカリ洗浄装置10を使用した。比較例1では、アルカリ洗浄処理後の超音波洗浄工程を実施しなかった。[Comparative Example 1]
As Comparative Example 1, the metal pipe P after cold drawing was subjected to an alkali cleaning step using a high-temperature alkaline degreasing liquid. After the high-temperature alkali washing step, the metal pipe P was washed with water. Also in Comparative Example 1, an
[比較例2]
比較例2として、冷間引抜加工後の金属管Pに対し、超音波及びファインバブルを付与した洗浄液による洗浄工程(超音波洗浄工程)を実施した。比較例2では、超音波洗浄工程前のアルカリ洗浄工程を実施しなかった。[Comparative Example 2]
As Comparative Example 2, a cleaning process (ultrasonic cleaning process) using a cleaning liquid imparted with ultrasonic waves and fine bubbles was performed on the metal pipe P after cold drawing. In Comparative Example 2, the alkali cleaning step before the ultrasonic cleaning step was not performed.
[試験条件]
実施例、比較例1、及び比較例2では、それぞれ20本の金属管Pを使用した。金属管Pの化学組成は、質量%で、C:0.08%、Si:0.2%、Mn:0.8%、Cu:3.0%、Ni:8.8%、Cr:18.5%、Nb:0.5%、残部:Fe及び不純物である。金属管Pの寸法は、外径:50.8mm、厚さ:7.2mm、長さ:8000mmである。金属管Pの表面には化成皮膜31としてシュウ酸鉄(II)皮膜を10μm、そのシュウ酸鉄(II)皮膜上に潤滑皮膜32として金属石鹸(ステアリン酸鉄)層321と石鹸(ステアリン酸ナトリウム)層322とを合わせて100μm形成した。その他の試験条件を表1に示す。[Test conditions]
In Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2, 20 metal pipes P were used, respectively. The chemical composition of the metal tube P is C: 0.08%, Si: 0.2%, Mn: 0.8%, Cu: 3.0%, Ni: 8.8%, Cr: 18% by mass. .5%, Nb: 0.5%, balance: Fe and impurities. The dimensions of the metal tube P are outer diameter: 50.8 mm, thickness: 7.2 mm, and length: 8000 mm. On the surface of the metal pipe P, an iron (II) oxalate film of 10 μm is formed as a
表1において、10分間の流動サイクルとは、アルカリ洗浄槽11へのアルカリ脱脂液の供給、アルカリ脱脂液中での金属管Pの保持、及びアルカリ洗浄槽11からのアルカリ脱脂液の排出からなるサイクルを、10分間かけて実施したことを意味する。実施例及び比較例1では、アルカリ洗浄工程において、10分間の流動サイクルを3回繰り返している。
In Table 1, the 10-minute flow cycle consists of supplying the alkaline degreasing liquid to the
[評価]
実施例、比較例1、及び比較例2のそれぞれについて、金属管Pの洗浄性を評価した。図9は、実施例、比較例1、及び比較例2について、金属管Pの内面に付着している炭素(C)量[mg/m2]の変化を示すグラフである。炭素量は、市販の測定装置(LECOジャパン合同会社製、形態別炭素・水素/水分分析装置RC612型)を使用して測定した。[evaluation]
The washability of the metal pipe P was evaluated for each of Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. FIG. 9 is a graph showing changes in carbon (C) amount [mg/m 2 ] adhering to the inner surface of the metal pipe P in Example, Comparative Example 1, and Comparative Example 2. As shown in FIG. The amount of carbon was measured using a commercially available measurement device (manufactured by LECO Japan LLC, type carbon/hydrogen/moisture analyzer RC612).
図9に示すように、超音波洗浄のみを実施した比較例2の場合、炭素量が洗浄前からほぼ減少しない。よって、超音波洗浄のみでは、金属管Pから化成皮膜及び潤滑皮膜を除去できないことがわかる。 As shown in FIG. 9, in the case of Comparative Example 2 in which only ultrasonic cleaning was performed, the amount of carbon hardly decreased from before cleaning. Therefore, it can be seen that the chemical conversion film and the lubricating film cannot be removed from the metal pipe P only by ultrasonic cleaning.
比較例1の場合、高温のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄を行うことにより、炭素量が減少している。これは、高温のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄により、潤滑皮膜の大部分が除去できたことを示している。しかしながら、化成皮膜は除去されておらず、また、後述するように潤滑皮膜の一部も残存していると考えられる。このため、高温アルカリ洗浄後に金属管Pを酸洗し、残存石鹸成分及び化成皮膜を除去する必要がある。 In the case of Comparative Example 1, the carbon content is reduced by performing alkaline cleaning with a high-temperature alkaline degreasing liquid. This indicates that most of the lubricating film could be removed by alkaline cleaning with a high-temperature alkaline degreasing solution. However, the chemical conversion coating is not removed, and it is considered that part of the lubricating coating remains as described later. Therefore, it is necessary to pickle the metal pipe P after high-temperature alkali cleaning to remove the residual soap component and the chemical conversion film.
実施例では、約25℃のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄を行うことにより、炭素量が洗浄前から若干減少する。これは、図8Bを用いて説明したように、化成皮膜を覆っていた潤滑皮膜が部分的に除去されたことによる。約25℃のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄が終了した段階の実施例の炭素量は、比較例1における高温アルカリ洗浄後の炭素量よりも多い。これは、約25℃のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄では、潤滑皮膜を部分的にしか除去できないからと考えられる。しかしながら、その後、超音波洗浄を行うことにより、炭素量が比較例1の場合よりも大幅に(数十mg/m2程度まで)減少する。比較例1の場合、潤滑皮膜の大部分は除去できていると考えられるため、約25℃という低温のアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄であっても、その後に超音波洗浄を行うことで、金属管Pから潤滑皮膜だけでなく、化成皮膜も除去できることがわかる。実施例の場合、比較例1と異なり、その後の酸洗処理を省略することが可能である。なお、より確実に化成皮膜を除去するために酸洗処理を行ってもよい。In the examples, the amount of carbon slightly decreases from before cleaning by performing alkaline cleaning with an alkaline degreasing liquid at about 25°C. This is because the lubricating film covering the chemical conversion film was partially removed, as described with reference to FIG. 8B. The amount of carbon in the example at the stage where alkaline cleaning with an alkaline degreasing liquid at about 25° C. is completed is greater than the amount of carbon after high-temperature alkaline cleaning in Comparative Example 1. It is believed that this is because the lubricating film can only be partially removed by alkaline cleaning with an alkaline degreasing solution at about 25°C. However, by performing ultrasonic cleaning thereafter, the amount of carbon is significantly reduced (to about several tens of mg/m 2 ) as compared with the case of Comparative Example 1. In the case of Comparative Example 1, it is considered that most of the lubricating film has been removed. It can be seen from P that not only the lubricating film but also the chemical conversion film can be removed. In the case of the example, unlike the comparative example 1, it is possible to omit the subsequent pickling treatment. In addition, in order to more reliably remove the chemical conversion film, a pickling treatment may be performed.
図10は、実施例及び比較例1の洗浄方法で洗浄された各金属管Pの内面の走査電子顕微鏡(SEM)画像である。図10に示すように、比較例1の洗浄方法で洗浄された金属管Pでは、白い残存石鹸成分が確認される。すなわち、比較例1では、洗浄後の金属管Pは、潤滑皮膜を概ね除去することができているが、一部残存していることが分かる。一方、実施例の洗浄方法で洗浄された金属管Pでは、残存石鹸成分が確認されない。よって、実施例では、洗浄後の金属管Pから潤滑皮膜が除去されている。また、図9に示すように、実施例の場合、洗浄後の炭素量が比較例1に較べ大幅に減少していることから、潤滑皮膜だけでなく、化成皮膜も金属管Pから除去されているといえる。 FIG. 10 is a scanning electron microscope (SEM) image of the inner surface of each metal tube P cleaned by the cleaning methods of Example and Comparative Example 1. FIG. As shown in FIG. 10, in the metal pipe P cleaned by the cleaning method of Comparative Example 1, a white remaining soap component is confirmed. That is, in Comparative Example 1, it can be seen that the lubricating film was mostly removed from the cleaned metal pipe P, but partly remained. On the other hand, no residual soap component was observed in the metal pipe P washed by the washing method of the embodiment. Therefore, in the embodiment, the lubricating film is removed from the metal pipe P after cleaning. In addition, as shown in FIG. 9, in the case of the example, the amount of carbon after washing is significantly reduced compared to the comparative example 1, so not only the lubricating film but also the chemical conversion film is removed from the metal pipe P. It can be said that there is
以上より、高温加熱されていないアルカリ脱脂液によるアルカリ洗浄を実施した後、超音波及びファインバブルを併用した洗浄を実施することで、良好な洗浄性が得られることが確認された。 From the above, it was confirmed that good detergency can be obtained by performing cleaning using both ultrasonic waves and fine bubbles after performing alkaline cleaning with an alkaline degreasing solution that has not been heated to a high temperature.
10:アルカリ洗浄装置
11:アルカリ洗浄槽
20:超音波洗浄装置
21:超音波洗浄槽
P:金属管10: Alkali cleaning device 11: Alkali cleaning tank 20: Ultrasonic cleaning device 21: Ultrasonic cleaning tank P: Metal pipe
Claims (4)
金属の素管を準備する準備工程と、
前記素管の表面上に化成皮膜を形成し、前記化成皮膜上に潤滑皮膜を形成する潤滑工程と、
前記化成皮膜及び前記潤滑皮膜が形成された前記素管に冷間引抜加工を施して、所定の寸法の金属管に成形する冷間引抜工程と、
前記金属管を洗浄して前記化成皮膜及び前記潤滑皮膜を除去する洗浄工程と、
を備え、
前記洗浄工程は、
アルカリ洗浄槽内の積極的な加熱処理が行われていないアルカリ脱脂液(ただし、前記アルカリ脱脂液の温度が20℃未満である場合は、前記アルカリ脱脂液の温度が20~40℃になるように積極的な加熱処理が行われたアルカリ脱脂液を含む。)に前記金属管を浸漬する工程と、
超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに前記洗浄液中にファインバブルを発生させながら、前記アルカリ脱脂液に浸漬した後の前記金属管を前記洗浄液に浸漬する工程と、
を含む、製造方法。 A method for manufacturing a metal tube,
A preparatory step of preparing a metal tube;
a lubrication step of forming a chemical conversion film on the surface of the base pipe and forming a lubricating film on the chemical conversion film;
a cold drawing step of cold drawing the blank tube on which the chemical conversion coating and the lubricating coating are formed to form a metal tube having a predetermined size;
a cleaning step of cleaning the metal pipe to remove the chemical conversion coating and the lubricating coating;
with
The washing step includes
Alkaline degreasing solution that is not actively heat-treated in the alkaline cleaning tank (However, if the temperature of the alkaline degreasing solution is less than 20°C, a step of immersing the metal pipe in an alkaline degreasing solution that has been actively heat-treated in the
a step of immersing the metal pipe after being immersed in the alkaline degreasing solution in the cleaning solution while irradiating the cleaning solution in the ultrasonic cleaning tank with ultrasonic waves and generating fine bubbles in the cleaning solution;
A manufacturing method, including:
前記金属管を前記洗浄液に浸漬している間、前記洗浄液の溶存酸素濃度は、5.2mg/L以下である、製造方法。 The manufacturing method according to claim 1,
The manufacturing method, wherein the dissolved oxygen concentration of the cleaning liquid is 5.2 mg/L or less while the metal pipe is immersed in the cleaning liquid.
アルカリ洗浄槽内の積極的な加熱処理が行われていないアルカリ脱脂液(ただし、前記アルカリ脱脂液の温度が20℃未満である場合は、前記アルカリ脱脂液の温度が20~40℃になるように積極的な加熱処理が行われたアルカリ脱脂液を含む。)に前記金属管を浸漬する工程と、
超音波洗浄槽内の洗浄液中に超音波を照射するとともに前記洗浄液中にファインバブルを発生させながら、前記アルカリ脱脂液に浸漬した後の前記金属管を前記洗浄液に浸漬する工程と、
を備える、洗浄方法。 A method for cleaning a metal pipe formed by cold drawing a blank pipe having a chemical conversion film and a lubricating film formed on the surface thereof, the method comprising the steps of:
Alkaline degreasing solution that is not actively heat-treated in the alkaline cleaning tank (However, if the temperature of the alkaline degreasing solution is less than 20°C, a step of immersing the metal pipe in an alkaline degreasing solution that has been actively heat-treated in the
a step of immersing the metal pipe after being immersed in the alkaline degreasing solution in the cleaning solution while irradiating the cleaning solution in the ultrasonic cleaning tank with ultrasonic waves and generating fine bubbles in the cleaning solution;
A cleaning method comprising:
前記金属管を前記洗浄液に浸漬している間、前記洗浄液の溶存酸素濃度は、5.2mg/L以下である、洗浄方法。
The cleaning method according to claim 3,
The cleaning method, wherein the dissolved oxygen concentration of the cleaning liquid is 5.2 mg/L or less while the metal pipe is immersed in the cleaning liquid.
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