JP7360999B2 - 酸洗装置の監視装置及び酸洗設備並びに酸洗装置の監視方法 - Google Patents

Description

本開示は、酸洗装置の監視装置及び酸洗設備並びに酸洗装置の監視方法に関する。

鋼板の製造過程において、例えば熱間圧延工程や冷却工程で鋼板の表面にスケール（酸化被膜）が生成する。このように鋼板表面に生成するスケールを除去するため、酸洗処理が行われている。

鋼板の酸洗処理を行う装置として、例えば、特許文献１には、酸洗液が貯留された複数の酸洗槽が直列に配置された酸洗装置が開示されている。この酸洗装置では、鋼帯を搬送しながら複数の酸洗槽の酸洗液中を次々に通過させることで、鋼帯表面に生成したスケールを酸洗液に溶解させることで除去するようになっている。また、特許文献１には、酸洗の生産性を向上すべく、鋼板の材質等に応じて予め設定される酸濃度の設定値に基づいて、酸洗槽内の酸濃度を制御することが記載されている。

特開２００４－２６９９５７号公報

ところで、鋼板の酸洗において母材が酸洗液に過剰に溶解する過酸洗が生じると、製品の表面が粗くなる等、製品の品質が低下するおそれがある。特許文献１に記載の方法では、鋼種等に応じた酸洗液の温度及び酸濃度の設定値を予め適切に決定することで、過酸洗の発生をある程度予防することができると考えられる。しかしながら、特許文献１の方法では、酸洗中における鋼板の酸洗状態（酸洗度合い等）を評価しているわけではないため、酸洗中の温度変化や酸洗時間の増加による鋼板の過酸洗の発生を防ぐことは困難である。

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、鋼板の酸洗状態を適切に評価可能な酸洗装置の監視装置及び酸洗設備並びに酸洗装置の監視方法を提供することを目的とする。

本発明の少なくとも一実施形態に係る酸洗装置の監視装置は、
鋼板の酸洗装置を監視するための監視装置であって、
前記酸洗装置の酸洗槽からの酸洗液を受け入れるための密閉可能なサンプリング容器と、
密閉された状態の前記サンプリング容器内の気相部における水素濃度を計測可能な水素センサと、
を備える。

また、本発明の少なくとも一実施形態に係る酸洗設備は、
酸洗液を貯留するための酸洗槽を含む酸洗装置と、
前記酸洗装置を監視するための上述の監視装置と、
を備える。

また、本発明の少なくとも一実施形態に係る酸洗装置の監視方法は、
鋼板の酸洗装置を監視する方法であって、
前記酸洗装置の酸洗槽内の酸洗液を密閉可能なサンプリング容器に受け入れるステップと、
前記サンプリング容器が密閉された状態で前記サンプリング容器内の気相部における水素濃度を計測するステップと、
を備える。

本発明の少なくとも一実施形態によれば、鋼板の酸洗状態を適切に評価可能な酸洗装置の監視装置及び酸洗設備並びに酸洗装置の監視方法が提供される。

一実施形態に係る酸洗設備の概略図である。 一実施形態に係る酸洗設備の概略図である。 一実施形態に係る監視装置の概略図である。 一実施形態に係る監視装置の概略図である。 一実施形態に係る監視装置の概略図である。 一実施形態に係る処理装置の概略構成図である。 一実施形態に係る酸洗装置の制御のフローチャートである。 一実施形態に係る酸洗装置の制御のフローチャートである。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

（酸洗設備の構成）
図１及び図２は、それぞれ、一実施形態に係る酸洗設備の概略図である。同図に示すように、酸洗設備１は、酸洗液３を用いて鋼板２の酸洗をするための酸洗装置１０と、酸洗装置１０を監視するための監視装置２０と、を備える。

（酸洗装置の構成）
酸洗装置１０は、酸洗液３を貯留するための酸洗槽１２（１２Ａ～１２Ｃ）と、酸洗液３に浸漬された帯状の鋼板２を搬送するための搬送ロール１６（搬送部）と、を含む。

酸洗液３は、鋼板２の表面に生成したスケール（酸化被膜）を溶解して除去するための酸洗液であり、例えば、塩酸、硫酸、硝酸又はフッ酸等の酸を含む液体である。搬送ロール１６は、鋼板２に張力を与えて、酸洗槽１２の酸洗液中に鋼板２を浸漬させながら搬送するように構成される。搬送ロール１６は、モータによって駆動されるようになっていてもよい。

酸洗装置１０は、１つの酸洗槽１２を含んでいてもよく、あるいは、２以上の酸洗槽１２を含んでいてもよい。図１及び図２に示す酸洗装置１０は、鋼板２の搬送方向において直列に配置された複数の酸洗槽１２（具体的には３つの酸洗槽１２Ａ～１２Ｃ）を含む。複数の酸洗槽１２（１２Ａ～１２Ｃ）は、隔壁によって隔てられている。また、複数の酸洗槽１２（１２Ａ～１２Ｃ）の各々に搬送ロール１６が設けられており、鋼板２は、これらの搬送ロール１６によって、複数の酸洗槽１２内の酸洗液３に順次浸漬されながら搬送されるようになっている。

（監視装置の構成）
図３～図５は、それぞれ、一実施形態に係る監視装置２０の概略図である。図１～図５に示すように、監視装置２０は、酸洗槽１２（１２Ａ～１２Ｃの何れか）からの酸洗液３を受け入れるための密閉可能なサンプリング容器２４（図２では１２Ａ，１２Ｃ）と、サンプリング容器２４内の気相部１０２における水素濃度を計測可能な水素センサ２８（図２では２８Ａ，２８Ｃ）と、を含む。以下、酸洗槽１２Ａ～１２Ｃを酸洗槽１２と総称し、サンプリング容器２４，２４Ａ，２４Ｃをサンプリング容器２４と総称し、水素センサ２８，２８Ａ，２８Ｃを水素センサ２８と総称する。また、他の構成要素についても同様に、‘Ａ’‘Ｂ’‘Ｃ’を省略した符号を用いて総称する。

図３～図５に示すように、酸洗槽１２とサンプリング容器２４との間には、酸洗槽１２内の酸洗液３をサンプリング容器２４に導入するための導入管２６が設けられている。導入管２６には、導入管２６を介したサンプリング容器２４への酸洗液３の導入とその停止を切替え可能なバルブ２７が設けられている。このバルブ２７の開閉を適切に行うことにより、サンプリング容器２４内に所望の量の酸洗液３を酸洗槽１２から導入することができる。

図３～図５に示すように、導入管２６は、サンプリング容器２４を貫通するように設けられていてもよい。また、導入管２６によるサンプリング容器２４の貫通部に、サンプリング容器２４の内側空間と外側空間との間での貫通部を介した流体の漏れを低減するためのシール（不図示）が設けられてもよい。

上述の構成を有する監視装置２０において、サンプリング容器２４内に酸洗槽１２から酸洗液３を導入後、バルブ２７を閉じてサンプリング容器２４を密閉した状態にすると、サンプリング容器２４内の酸洗液３（液相部１０１）中の溶存水素の一部が気相部１０２に追い出され、やがて、サンプリング容器２４内で気液平衡状態が形成される。そして、この状態で水素センサ２８を用いることで、気液平衡に達したサンプリング容器２４内の気相部１０２における水素濃度を計測することができる。

ヘンリーの法則により、気液平衡状態の気相部の水素濃度と液相部の水素濃度とは比例関係にある。よって、上述のようにして気液平衡状態で計測されたサンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度は、サンプリング容器２４内の液相部１０１の水素濃度の指標である。また、サンプリング容器２４内の液相部１０１の水素濃度は、酸洗槽１２内の酸洗液３中の水素濃度と相関性を有するから、上述のようにして気液平衡状態で計測されたサンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度は、酸洗槽１２内の酸洗液３中の水素濃度の指標でもある。すなわち、酸洗槽１２内の酸洗液３中の水素濃度が高くなるほど、サンプリング容器２４内の気液平衡状態の液相部１０１及び気相部１０２の水素濃度も高くなる。よって、気液平衡状態の気相部１０２の水素濃度に基づいて、酸洗液３中の水素濃度を評価することが可能である。

ここで、酸洗装置１０において鋼板２の酸洗が進行すると、母材が酸洗液に溶解することにより水素が生じる。また、鋼板２の母材が酸洗液３に過度に溶解する事象である過酸洗が生じると、水素の発生速度が大きくなる。この点、上述の実施形態に係る監視装置２０によれば、酸洗槽１２からの酸洗液３を受け入れたサンプリング容器内において気液平衡状態を形成することができるとともに、水素センサ２８を用いて、気液平衡状態におけるサンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度を計測することができる。よって、このように計測された水素濃度に基づいて、酸洗槽１２における鋼板２の酸洗状態（酸洗の度合い等）を適切に評価することができる。したがって、例えば、酸洗槽１２において鋼板２の過酸洗が発生しているか否か等を適切に評価することができる。

水素センサ２８は、気体中の１０００ｐｐｍ以下の水素の濃度を計測可能なものであってもよい。水素センサ２８は、半導体式のセンサ又は熱電式のセンサであってもよい。

酸洗槽１２からの酸洗液３を導入したサンプリング容器２４において気液平衡状態に達していても、サンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度はかなり低い。この点、上述の水素センサ２８は気相部１０２の低濃度の水素を計測可能であるので、この水素センサ２８を用いて計測された水素濃度に基づいて、酸洗槽１２における鋼板２の酸洗状態（酸洗の度合い等）を適切に評価することができる。

幾つかの実施形態では、監視装置２０は、酸洗装置１０を構成する複数の酸洗槽１２のうち２以上の酸洗槽１２からの酸洗液３をそれぞれ受け入れるように構成された２以上のサンプリング容器２４と、各サンプリング容器２４内の気相部１０２における水素濃度をそれぞれ計測するための２以上の水素センサ２８と、を含んでいてもよい。

この場合、複数のサンプリング容器２４及び複数の水素センサ２８を用いて、酸洗装置１０を構成する複数の酸洗槽１２中の酸洗液３の水素濃度をそれぞれ評価可能である。よって、複数の酸洗槽１２の各々における鋼板２の酸洗状態（酸洗の度合い等）を適切に評価することができる。

幾つかの実施形態では、サンプリング容器２４は、鋼板２の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽１２のうち、搬送方向における最下流側に設けられる酸洗槽１２からの酸洗液３を受け入れるように構成される。例えば、図１に示すサンプリング容器２４及び図２に示すサンプリング容器２４Ｃは、それぞれ、複数の酸洗槽１２Ａ～１２Ｃのうち、鋼板２の搬送方向において最下流側に位置する酸洗槽１２Ｃからの酸洗液３を受け入れるように構成されている。

鋼板２の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽１２を含む酸洗装置１０では、搬送方向における最下流に設けられる酸洗槽１２において、母材が酸洗液に過剰に溶解する過酸洗が発生する可能性が高い。この点、上述の実施形態によれば、鋼板２の搬送方向における最下流側に設けられる酸洗槽１２Ｃの酸洗液３をサンプリングして水素濃度を計測するようにしたので、酸洗装置１０における過酸洗の発生を検知しやすくなる。

幾つかの実施形態では、例えば図３に示すように、監視装置２０は、サンプリング容器２４内の気体を水素を実質的に含まない置換ガスに置換するように構成されたガス置換部３０を備える。置換ガスは、水素又は酸洗液中の成分（塩酸等）との反応性が低いガスであることが好ましい。置換ガスは、窒素又は希ガス類（アルゴン等）等の不活性ガスであってもよい。

図３に示す例示的な実施形態では、ガス置換部３０は、サンプリング容器２４内に置換ガスを供給するための供給部３１と、サンプリング容器２４内の気体を排出するための排出部３５と、を含む。供給部３１は、常圧よりも高圧の置換ガスが貯留される置換ガス供給源３２（ガスボンベ等）と、置換ガス供給源とサンプリング容器２４との間に設けられる供給管３３と、供給管３３に設けられる供給バルブ３４と、を含む。排出部３５は、サンプリング容器２４に接続される排出管３６と、排出管３６に設けられる排出バルブ３７と、を含む。

サンプリング容器２４内の気体の置換を行うためには、まず、サンプリング容器２４内に酸洗液３が導入されていない状態で、供給バルブ３４を開いて、置換ガス供給源３２からの置換ガスを供給管３３を介してサンプリング容器２４内に導入する。次に、供給バルブ３４を閉じるとともに排出バルブ３７を開いて、サンプリング容器２４内のガスを排出管３６を介して排出する。この手順を複数回繰り返すことで、サンプリング容器２４内の気体を置換ガスで置換することができる。

上述の実施形態によれば、ガス置換部３０によって、サンプリング容器２４内の気体を水素を含まない置換ガスに置換することが可能である。このように、予めサンプリング容器２４内の気体を置換ガスに置換してからサンプリング容器２４内に酸洗液３を導入することで、サンプリング容器２４内の気体による水素濃度計測への影響を低減することができる。よって、酸洗液３中の水素濃度の指標として用いるのに適した気相部１０２の水素濃度を適切に計測することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図３に示すように、監視装置２０は、サンプリング容器２４内の温度を調節するための温度調節部４０と、サンプリング容器２４に導入される酸洗液３の量を調節するための液量調節部４４と、を含む。

温度調節部４０は、サンプリング容器２４内の酸洗液３（液相部１０１）を加熱及び／または冷却可能なヒータ及び／又はクーラを含んでいてもよい。温度調節部４０は、サンプリング容器２４内の温度を計測するための温度センサ４２（図３参照）の計測結果に基づいて、サンプリング容器２４内の温度が所望の温度になるように、サンプリング容器２４内の酸洗液３を加熱又は冷却するように構成されていてもよい。

液量調節部４４は、導入管２６に設けられたバルブ２７を含んでいてもよい。バルブ２７は、導入管２６における酸洗液３の流量を計測するための流量センサ４５（図３参照）の計測結果に基づいて、サンプリング容器２４内に導入される酸洗液３の量が所望の量になるように、開閉又は開度が制御されるように構成されていてもよい。

上述の実施形態によれば、サンプリング容器２４内の温度及びサンプリング容器に導入される酸洗液の量を適切に調節することができるため、サンプリング容器内において所定の気液平衡状態を形成することができる。よって、サンプリング容器内の気相中の水素濃度を計測することにより、酸洗液中の水素濃度を適切に取得することができる。

幾つかの実施形態では、例えば図４及び図５に示すように、監視装置２０は、サンプリング容器２４内の気体と酸洗液３との接触を促進するための気液接触促進部５０を備える。気液接触促進部５０によりサンプリング容器２４内の気体と酸洗液３との接触を促進することで、液相部１０１中の溶存水素の気相部１０２への追い出しを促進することができる。よって、サンプリング容器２４が密閉された状態で上述のように気液接触を促進することにより、サンプリング容器２４内において迅速に気液平衡状態を形成することができる。これにより、酸洗槽１２における鋼板２の酸洗状態の評価を迅速に行うことができる。

図４に示す例示的な実施形態では、気液接触促進部５０は、サンプリング容器２４内の酸洗液３中に混入される気泡を生成するための気泡発生装置５２を含む。気泡発生装置５２には、サンプリング容器２４内の気体をサンプリング容器２４の外に抜き出すとともに、気泡発生装置５２を介してサンプリング容器２４内に戻すためのガス循環路５４が接続されている。また、ガス循環路５４には、加圧部５５（ポンプ等）が設けられている。そして、サンプリング容器２４内の気相部１０２の気体が、ガス循環路５４及び加圧部５５を介して気泡発生装置５２に供給されるようになっている。

気泡発生装置５２は、ガス循環路５４からの気体を、サンプリング容器２４内の液相部１０１（酸洗液３）に吹き込むことにより、サンプリング容器２４内で気泡を発生させるように構成されていてもよい。あるいは、気泡発生装置５２には、不図示の経路を介して、サンプリング容器２４から抜き出された酸洗液３が供給されるとともに、気泡発生装置５２内にて酸洗液３にガス循環路５４からの気体を混入させて、気泡を発生させるように構成されていてもよい。このように気泡発生装置５２により気泡を生成することで、サンプリング容器２４内の気体と酸洗液３との接触面積を増大させることができる。これにより、サンプリング容器２４内の気体と酸洗液３との接触を促進させることができる。

図５に示す例示的な実施形態では、気液接触促進部５０は、サンプリング容器２４からの酸洗液３をサンプリング容器２４内の気相部１０２に噴射して液滴を形成するための噴射部５６を含む。噴射部５６には、サンプリング容器２４内の液体（酸洗液３）をサンプリング容器２４の外に抜き出すとともに、噴射部５６を介してサンプリング容器２４内に戻すための液体循環路５８が接続されている。液体循環路５８には、循環ポンプ５９が設けられている。

噴射部５６によりサンプリング容器２４からの酸洗液３をサンプリング容器２４内の気相部１０２に噴射して液滴を形成することで、サンプリング容器２４内の気体と酸洗液３との接触面積を増大させることができる。これにより、サンプリング容器２４内の気体と酸洗液３との接触を促進させることができる。

また、特に図示しないが、一実施形態では、気液接触促進部５０は、サンプリング容器２４を振盪するための振盪装置を含んでもよい。この場合、振盪装置によってサンプリング容器２４を振盪することで、サンプリング容器２４内の気体と酸洗液３との接触面積を増大させることができる。これにより、サンプリング容器２４内の気体と酸洗液３との接触を促進させることができる。

幾つかの実施形態では、図１及び図２に示すように、監視装置２０は、水素センサ２８による計測結果に基づいて酸洗装置１０における鋼板２の酸洗の状態を判定及び／又は酸洗装置１０の動作を制御するための処理装置６０を含んでいてもよい。図６は、一実施形態に係る処理装置６０の概略構成図である。図６に示すように、一実施形態では、処理装置６０は、判定部６２と、制御部６４と、を含む。

処理装置６０は、プロセッサ（ＣＰＵ等）、記憶装置（メモリデバイス；ＲＡＭ等）、補助記憶部及びインターフェース等を備えた計算機を含む。処理装置６０は、インターフェースを介して、水素センサ２８からの計測結果を示す信号を受け取るようになっている。プロセッサは、このようにして受け取った信号を処理するように構成される。また、プロセッサは、記憶装置に展開されるプログラムを処理するように構成される。これにより、上述の判定部６２及び制御部６４の機能が実現される。

処理装置６０での処理内容は、プロセッサにより実行されるプログラムとして実装される。プログラムは、補助記憶部に記憶されていてもよい。プログラム実行時には、これらのプログラムは記憶装置に展開される。プロセッサは、記憶装置からプログラムを読み出し、プログラムに含まれる命令を実行するようになっている。

判定部６２は、水素センサ２８により計測された水素濃度に基づいて、鋼板２の過酸洗の発生を判定するように構成される。なお、本明細書において、鋼板２の過酸洗の発生を判定するとは、鋼板２の過酸洗が発生しているか否か、あるいは、鋼板２の過酸洗が発生しそうであるか否か（すなわち、過酸洗の予兆が現れているか否か）を判定することを意味する。

幾つかの実施形態では、判定部６２は、水素センサ２８により計測された水素濃度と、予め設定された閾値との比較に基づいて、鋼板２の過酸洗の発生を判定するように構成される。例えば、判定部６２は、水素センサ２８により計測された水素濃度が閾値以上であるときに、過酸洗が発生している又は発生しそうであると判定するように構成されていてもよい。

なお、上述の閾値は、酸洗装置１０における健全な酸洗運転時（即ち、鋼板２の酸洗において過酸洗が発生していないとき）に計測される水素濃度に基づいて決定されたものであってもよい。閾値は、例えば、健全な酸洗運転時の規定期間（例えば１時間）に計測される水素濃度の時間平均のｊ倍（ただしｊ＞１）であってもよい。また、上述の閾値は、酸洗装置１０の運転実績に基づいて、適宜変更されてもよい。

幾つかの実施形態では、判定部６２は、水素センサ２８により計測された水素濃度の経時変化に基づいて、鋼板２の過酸洗の発生を判定するように構成される。

一実施形態では、判定部６２は、水素センサ２８により計測された水素濃度の上昇量又は上昇速度が規定値以上であるときに、過酸洗が発生している又は発生しそうであると判定するように構成されていてもよい。例えば、判定部６２は、規定のサンプリング間隔Ｔ毎にサンプリング容器２４に酸洗液３を導入して気相部１０２の水素濃度を計測する場合、今回のサンプリング時の水素濃度Ｃ_１と前回のサンプリング時の水素濃度Ｃ_０との差（Ｃ_１－Ｃ_０；水素濃度の上昇量）、又は、水素濃度の上昇速度の時間平均（（Ｃ_１－Ｃ_０）／Ｔ）が規定値以上であるときに、過酸洗が発生している又は発生しそうであると判定するように構成されていてもよい。

幾つかの実施形態では、判定部６２は、鋼板２の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽１２のうち、２以上の酸洗槽１２の酸洗液３をそれぞれ受け入れるように構成された２以上のサンプリング容器２４（図２参照）の気相部１０２の水素濃度の比較に基づいて、鋼板２の過酸洗の発生を判定するように構成される。この場合、２以上の水素濃度の計測値の比較に基づいて、予め閾値を設定しなくても、酸洗槽１２における鋼板２の過酸洗の発生を適切に判定することができる。

一実施形態では、図２に示すように、監視装置２０は、鋼板２の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽１２Ａ～１２Ｃのうち、酸洗槽１２Ｃと、該酸洗槽１２Ｃよりも搬送方向において上流側に位置する酸洗槽１２Ａと、を含む２つの酸洗槽１２Ａ，１２Ｃからの酸洗液３をそれぞれ受け入れるための２つのサンプリング容器２４Ａ，２４Ｃを含む。また、監視装置２０は、各サンプリング容器２４Ａ，２４Ｃ内の気相部１０２における水素濃度をそれぞれ計測するための２つの水素センサ２８Ａ，２８Ｃを含む。そして、判定部６２は、水素センサ２８Ａ，２８Ｃによりそれぞれ計測される水素濃度の比較に基づいて鋼板２の過酸洗の発生を判定するように構成される。

例えば、判定部６２は、複数の酸洗槽１２Ａ，１２Ｃのうち、下流側の酸洗槽１２Ｃに対応するサンプリング容器２４Ｃの気相部１０２の水素濃度Ｃ_Ｃが、上流側の酸洗槽１２Ａに対応するサンプリング容器２４Ａの気相部１０２の水素濃度Ｃ_Ａのｋ倍（ただしｋ＞１）以上であるときに、過酸洗が発生している又は発生しそうであると判定するように構成されていてもよい。

あるいは、一実施形態では、特に図示しないが、監視装置２０は、鋼板２の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽１２（例えば３つの酸洗槽１２Ａ～１２Ｃ）の各々の酸洗槽１２からの酸洗液３をそれぞれ受け入れるための複数のサンプリング容器２４（例えば３つのサンプリング容器２４Ａ～２４Ｃ）と、各サンプリング容器２４内の気相部１０２における水素濃度をそれぞれ計測するための複数の水素センサ２８（例えば３つの水素センサ２８Ａ～２８Ｃ）と、を含む。そして、判定部６２は、複数の水素センサ２８（例えば水素センサ２８Ａ～２８Ｃ）によりそれぞれ計測される水素濃度の比較に基づいて鋼板２の過酸洗の発生を判定するように構成される。なお、図２において、酸洗槽１２Ｂに対応するサンプリング容器２４Ｂや水素センサ２８Ｂは図示されていない。

例えば、判定部６２は、複数の酸洗槽１２（例えば酸洗槽１２Ａ～１２Ｃ）のうち、最下流側の酸洗槽１２（例えば酸洗槽１２Ｃ）に対応するサンプリング容器２４（例えばサンプリング容器２４Ｃ）の気相部１０２の水素濃度（例えばＣ_Ｃ）が、上流側の酸洗槽１２（例えば酸洗槽１２Ａ，１２Ｂ）に対応するサンプリング容器２４（例えばサンプリング容器２４Ａ，２４Ｂ）の気相部１０２の水素濃度（例えばＣ_Ａ及びＣ_Ｂ）の平均のｌ倍（ただしｌ＞１）以上であるときに、過酸洗が発生している又は発生しそうであると判定するように構成されていてもよい。

このように、判定部６２を含む監視装置２０によれば、水素センサ２８を用いて計測されるサンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度に基づいて、酸洗槽１２（酸洗装置１０）における鋼板２の過酸洗の発生を適切に判定することができる。

制御部６４は、水素センサ２８により計測される水素濃度に基づいて、搬送ロール１６（搬送部）による鋼板２の搬送速度を変更するように構成される。制御部６４は、水素濃度に基づいて搬送ロール１６（搬送部）による鋼板２の搬送速度を決定し、決定した搬送速度が実現されるように、搬送ロール１６を駆動するモータに対して適切な指令値を送るように構成されていてもよい。

制御部６４は、判定部６２による判定の結果、酸洗装置１０において鋼板２の過酸洗が発生している又は発生しそうであると判定されたときに、搬送ロール１６（搬送部）による鋼板２の搬送速度を上昇させるように構成されていてもよい。これにより、鋼板２の過酸洗の発生又は進行を抑制することができる。

（酸洗装置の制御のフロー）
以下、処理装置６０による酸洗装置１０の制御のフローについて説明する。図７及び図８は、それぞれ、一実施形態に係る酸洗装置１０の制御のフローチャートである。

図７に示す実施形態では、まず、予め、後続するステップＳ１０２で計測されるサンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度（又はその上昇速度等）との比較対象となる基準値（閾値等）を決定する（Ｓ１０１）。この基準値は、酸洗装置１０における健全な酸洗運転時に計測される水素濃度に基づいて決定される。

次に、サンプリング容器２４に酸洗槽１２からの酸洗液３を導入し、サンプリング容器２４を密閉して気液平衡状態を形成し、水素センサ２８を用いて気相部１０２の水素濃度を計測する（Ｓ１０２）。ステップＳ１０２では、規定のサンプリング間隔毎に、サンプリング容器２４への酸洗液３の採取、及び、水素センサ２８による気相部１０２の水素濃度の計測を複数回繰り返し行ってもよい。

次に、ステップＳ１０２で計測した水素濃度と基準値と比較する（Ｓ１０４）。例えば、該水素濃度と基準値（閾値）とを比較する。あるいは、該水素濃度の上昇速度と、基準値とを比較する。

ステップＳ１０４にて、ステップＳ１０２で計測した水素濃度又はその上昇量が基準値以上である場合（ステップＳ１０４でＹｅｓ）、酸洗槽１２にて過酸洗が生じている又は過酸洗が生じそうであると判定し、搬送ロール１６（搬送部）による鋼板２の搬送速度（ライン速度）を上昇させて（Ｓ１０６）、ステップＳ１０２に戻る。一方、ステップＳ１０４にて、水素濃度又はその上昇量が基準値未満である場合（ステップＳ１０４でＮｏ）、酸洗槽１２にて過酸洗は生じていない又は過酸洗が生じそうではないと判定し、搬送ロール１６（搬送部）による鋼板２の搬送速度（ライン速度）を現状のまま維持し、ステップＳ１０２に戻る。

図８に示す例示的な実施形態では、酸洗装置１０を構成する複数の酸洗槽１２（鋼板２の搬送方向において直列に設けられた複数の酸洗槽１２）のうち、２以上の酸洗槽１２の酸洗液３を、２以上のサンプリング容器２４に導入し、各サンプリング容器２４を密閉して気液平衡状態を形成し、各サンプリング容器２４に設けられた水素センサ２８を用いて、各サンプリング容器２４の気相部１０２の水素濃度を計測する（Ｓ２０２）。ステップＳ２０２では、規定のサンプリング間隔毎に、各サンプリング容器２４への酸洗液３の採取、及び、各水素センサ２８による気相部１０２の水素濃度の計測を複数回繰り返し行ってもよい。

次に、ステップＳ２０２で計測した複数の水素濃度のうち、最も下流側に位置する酸洗槽１２に対応するサンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度と、基準値とを比較する（Ｓ２０４）。ステップＳ２０４における基準値は、ステップＳ２０２で計測した複数の水素濃度のうち、最も下流側に位置する酸洗槽１２以外の酸洗槽に対応するサンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度に基づく値であり、例えば、これらの水素濃度の平均値であってもよい。

ステップＳ２０４にて、最も下流側に位置する酸洗槽１２に対応する水素濃度が上述の基準値以上である場合（ステップＳ２０４でＹｅｓ）、酸洗槽１２にて過酸洗が生じている又は過酸洗が生じそうであると判定し、搬送ロール１６（搬送部）による鋼板２の搬送速度（ライン速度）を上昇させて（Ｓ２０６）、ステップＳ２０２に戻る。一方、ステップＳ２０４にて、最も下流側に位置する酸洗槽１２に対応する水素濃度が上述の基準値未満である場合（ステップＳ２０４でＮｏ）、酸洗槽１２にて過酸洗は生じていない又は過酸洗が生じそうではないと判定し、搬送ロール１６（搬送部）による鋼板２の搬送速度（ライン速度）を現状のまま維持し、ステップＳ２０２に戻る。

一実施形態では、上述のステップＳ２０４に代えて、ステップＳ２０２で計測した複数の水素濃度のうち、最も下流側に位置する酸洗槽１２に対応するサンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度の、最も下流側に位置する酸洗槽１２以外の酸洗槽に対応するサンプリング容器２４内の気相部１０２の水素濃度（又はその平均値）に対する比率と、基準値とを比較するようにしてもよい。例えば、上述の比率が基準値以上である場合、酸洗槽１２にて過酸洗が生じている又は過酸洗が生じそうであると判定し、搬送ロール１６（搬送部）による鋼板２の搬送速度（ライン速度）を上昇させて（Ｓ２０６）、ステップＳ２０２に戻るようにしてもよい。一方、上述の比率が基準値未満である場合、酸洗槽１２にて過酸洗は生じていない又は過酸洗が生じそうではないと判定し、搬送ロール１６（搬送部）による鋼板２の搬送速度（ライン速度）を現状のまま維持し、ステップＳ２０２に戻るようにしてもよい。

このように、水素センサ２８により計測される水素濃度に基づいて、該水素濃度に基づいて把握される鋼板の酸洗状態（酸洗の度合い等）を考慮して、鋼板２の搬送速度を適切に変更することができる。例えば、水素センサ２８により計測される水素濃度に基づいて酸洗槽１２において過酸洗が発生していると判定された場合に、鋼板２の搬送速度を上昇させることで、過酸洗の発生又は進行を抑制することができる。

なお、例えば上述のステップＳ１０４やＳ２０４において、水素センサ２８による水素濃度の計測値が想定範囲（正常な範囲）を超えたときには、水素センサ２８又は他の計器等の異常が発生したと見做して、酸洗装置１０の運転を停止するようにしてもよい。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る酸洗装置（１０）の監視装置（２０）は、
鋼板（２）の酸洗装置を監視するための監視装置であって、
前記酸洗装置の酸洗槽（１２）からの酸洗液（３）を受け入れるための密閉可能なサンプリング容器（２４）と、
密閉された状態の前記サンプリング容器内の気相部（１０２）における水素濃度を計測可能な水素センサ（２８）と、
を備える。

鋼板の酸洗が進行すると、母材が酸洗液に溶解することにより水素が生じる。また、気液平衡状態において、液相中に溶解したガス成分の濃度と、気相中のガス成分の濃度とは相関性を有することから、気液平衡状態の気相中のガス成分の濃度は、液相中に溶存するガス成分の濃度の指標となり得る。この点、上記（１）の構成によれば、酸洗槽からの酸洗液を受け入れたサンプリング容器内において気液平衡状態を形成することができるとともに、水素センサを用いて、気液平衡状態におけるサンプリング容器内の気相部の水素濃度を計測することができる。よって、このように計測された水素濃度に基づいて、酸洗槽における鋼板の酸洗状態（酸洗の度合い等）を適切に評価することができる。したがって、例えば、酸洗槽において鋼板の過酸洗が発生しているか否か等を適切に評価することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記酸洗装置の監視装置は、
前記サンプリング容器内の気体を水素を含まない置換ガスに置換するように構成されたガス置換部（３０）を備える。

上記（２）の構成によれば、ガス置換部によって、サンプリング容器内の気体を水素を含まない置換ガスに置換することが可能である。このようにサンプリング容器内の気体を置換してからサンプリング容器内に酸洗液を導入することで、サンプリング容器内の気体による水素濃度計測への影響を低減することができる。よって、酸洗液中の水素濃度の指標として用いるのに適した気相部の水素濃度を適切に計測することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、
前記酸洗装置の監視装置は、
前記サンプリング容器内の温度を調節するための温度調節部（４０）と、
前記サンプリング容器に導入される前記酸洗液の量を調節するための液量調節部（４４）と、
を備える。

上記（３）の構成によれば、サンプリング容器内の温度及びサンプリング容器に導入される酸洗液の量を適切に調節することができるため、サンプリング容器内において所定の気液平衡状態を形成することができる。よって、サンプリング容器内の気相部の水素濃度を計測することにより、酸洗液中の水素濃度を適切に取得することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかの構成において、
前記酸洗装置の監視装置は、
前記サンプリング容器内の気体と前記酸洗液との接触を促進するための気液接触促進部（５０）を備える。

上記（４）の構成によれば、気液接触促進部によりサンプリング容器内の気体と酸洗液との接触を促進することで、液相中の溶存水素の気相部への追い出しを促進することができる。これにより、サンプリング容器内において迅速に気液平衡状態を形成することができ、よって、酸洗槽における鋼板の酸洗状態の評価を迅速に行うことができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（４）の何れかの構成において、
前記酸洗装置は、前記鋼板の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽（例えば上述の酸洗槽１２Ａ～１２Ｃ）を含み、
前記サンプリング容器は、前記複数の酸洗槽のうち、前記鋼板の搬送方向における最下流側に設けられる酸洗槽（例えば上述の酸洗槽１２Ｃ）からの酸洗液を受け入れるように構成される。

鋼板の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽を含む酸洗装置では、搬送方向における最下流に設けられる酸洗槽において、母材が酸洗液に過剰に溶解する過酸洗が発生する可能性が高い。この点、上記（５）の構成によれば、搬送方向における最下流側に設けられる酸洗槽の酸洗液をサンプリングして水素濃度を計測するようにしたので、酸洗装置における過酸洗の発生を検知しやすくなる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかの構成において、
前記酸洗装置の監視装置は、
前記水素センサにより計測される前記水素濃度に基づいて、前記鋼板の過酸洗の発生を判定するための判定部（６２）を備える。

鋼板の酸洗中に過酸洗が生じると、母材の酸洗液への溶解に伴う水素発生量が増加する。この点、上記（６）の構成によれば、上記（１）で述べたように水素センサを用いて計測される水素濃度に基づいて、酸洗槽における鋼板の過酸洗の発生を適切に判定することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記判定部は、前記水素濃度と閾値との比較に基づいて前記鋼板の過酸洗の発生を判定するように構成される。

上記（７）の構成によれば、上記（１）で述べたように水素センサを用いて計測される水素濃度と閾値との比較に基づいて、酸洗槽における鋼板の過酸洗の発生を適切に判定することができる。

（８）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記判定部は、前記水素濃度の経時変化に基づいて前記鋼板の過酸洗の発生を判定するように構成される。

上記（８）の構成によれば、上記（１）で述べたように水素センサを用いて計測される水素濃度の経時変化に基づいて、酸洗槽における鋼板の過酸洗の発生を適切に判定することができる。

（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記判定部は、前記水素濃度の上昇速度が規定値以上であるときに、前記鋼板の過酸洗が発生したと判定するように構成される。

上記（９）の構成によれば、上記（１）で述べたように水素センサを用いて計測される水素濃度の上昇速度が規定値以上であることに基づいて、酸洗槽における鋼板の過酸洗の発生を適切に判定することができる。

（１０）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、
前記酸洗装置は、前記鋼板の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽を含み、
前記酸洗装置の監視装置は、
前記複数の酸洗槽のうち２以上の酸洗槽（例えば上述の酸洗槽１２Ａ，１２Ｃ）からの酸洗液をそれぞれ受け入れるように構成された２以上の前記サンプリング容器（例えば上述のサンプリング容器２４Ａ，２４Ｃ）と、
前記２以上のサンプリング容器内の気相部における水素濃度をそれぞれ計測するための２以上の前記水素センサ（例えば上述の水素センサ２８Ａ，２８Ｃ）と、を備え、
前記判定部は、前記２以上の水素センサによりそれぞれ計測される２以上の水素濃度の比較に基づいて前記鋼板の過酸洗の発生を判定するように構成される。

鋼板の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽を含む酸洗装置では、搬送方向における下流側に設けられる酸洗槽において、母材が酸洗液に過剰に溶解する過酸洗が発生しやすく、酸洗液中の水素濃度が高くなりやすい。この点、上記（１０）の構成によれば、鋼板の搬送方向において直列に設けられる２以上の酸洗槽の酸洗液をサンプリングしてそれぞれの水素濃度を計測するようにしたので、このようにして得られる２以上の水素濃度の比較に基づいて、酸洗槽における鋼板の過酸洗の発生を適切に判定することができる。

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１０）の構成において、
前記判定部は、前記２以上の水素センサによりそれぞれ計測される２以上の水素濃度の差又は比率が規定値以上であるときに、前記鋼板の過酸洗が発生したと判定するように構成される。

上記（１１）の構成によれば、上記（１０）で述べたように得られる２以上の水素濃度の差又は比率が規定値以上であることに基づいて、酸洗槽における鋼板の過酸洗の発生を適切に判定することができる。

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れかの構成において、
前記水素センサは、気体中の１０００ｐｐｍ以下の水素の濃度を計測可能である。

酸洗槽の酸洗液を導入したサンプリング容器において気液平衡が形成された状態において、サンプリング容器内の気相中の水素濃度はかなり低い。この点、上記（１２）の構成によれば、水素センサは気相中の低濃度の水素を計測可能であるので、この水素センサを用いて計測された水素濃度に基づいて、酸洗槽における鋼板の酸洗状態（酸洗の度合い等）を適切に評価することができる。

（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係る酸洗設備は、
酸洗液を貯留するための酸洗槽を含む酸洗装置と、
前記酸洗装置を監視するための上記（１）乃至（１２）の何れか一項に記載の監視装置と、
を備える。

上記（１３）の構成によれば、酸洗槽からの酸洗液を受け入れた密閉可能なサンプリング容器内において気液平衡状態を形成することができるとともに、水素センサを用いて、気液平衡状態におけるサンプリング容器内の気相部の水素濃度を計測することができる。よって、このように計測された水素濃度に基づいて、酸洗槽における鋼板の酸洗状態（酸洗の度合い等）を適切に評価することができる。したがって、例えば、酸洗槽において鋼板の過酸洗が発生しているか否か等を適切に評価することができる。

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１３）の構成において、
前記酸洗装置は、前記酸洗槽内の前記酸洗液に浸漬された鋼板を搬送するための搬送部（例えば上述の搬送ロール１６）を含み、
前記酸洗設備は、
前記水素センサにより計測される前記水素濃度に基づいて、前記搬送部による前記鋼板の搬送速度を変更するように構成された制御部（６４）を備える。

上記（１４）の構成によれば、水素センサにより計測される水素濃度に基づいて鋼板の搬送速度を変更することができる。このため、上述の水素濃度に基づいて把握される鋼板の酸洗状態（酸洗の度合い等）に基づいて、鋼板の搬送速度を適切に変更することができる。例えば、水素センサにより計測される水素濃度に基づいて酸洗槽において過酸洗が発生していると判定された場合に、鋼板の搬送速度を上昇させることで、過酸洗の発生又は進行を抑制することができる。

（１５）本発明の少なくとも一実施形態に係る酸洗装置の監視方法は、
鋼板の酸洗装置を監視する方法であって、
前記酸洗装置の酸洗槽内の酸洗液を密閉可能なサンプリング容器に受け入れるステップ（例えば上述のステップＳ１０２，Ｓ２０２）と、
前記サンプリング容器が密閉された状態で前記サンプリング容器内の気相部における水素濃度を計測するステップ（例えば上述のステップＳ１０２，Ｓ２０２）と、
を備える。

鋼板の酸洗が進行すると、母材が酸洗液に溶解することにより水素が生じる。また、気液平衡状態において、液相中に溶解したガス成分の濃度と、気相中のガス成分の濃度とは相関性を有することから、気液平衡状態の気相中のガス成分の濃度は、液相中に溶存するガス成分の濃度の指標となり得る。この点、上記（１５）の方法によれば、酸洗槽からの酸洗液を受け入れた密閉可能なサンプリング容器内において気液平衡状態を形成することができるとともに、水素センサを用いて、気液平衡状態におけるサンプリング容器内の気相部の水素濃度を計測することができる。よって、このように計測された水素濃度に基づいて、酸洗槽における鋼板の酸洗状態（酸洗の度合い等）を適切に評価することができる。したがって、例えば、酸洗槽において鋼板の過酸洗が発生しているか否か等を適切に評価することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

本明細書において、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
また、本明細書において、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
また、本明細書において、一の構成要素を「備える」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

１ 酸洗設備
２ 鋼板
３ 酸洗液
１０ 酸洗装置
１２，１２Ａ～１２Ｃ 酸洗槽
１６ 搬送ロール
２０ 監視装置
２４，２４Ａ～２４Ｃ サンプリング容器
２６ 導入管
２７ バルブ
２８，２８Ａ～２８Ｃ 水素センサ
３０ ガス置換部
３１ 供給部
３２ 置換ガス供給源
３３ 供給管
３４ 供給バルブ
３５ 排出部
３６ 排出管
３７ 排出バルブ
４０ 温度調節部
４２ 温度センサ
４４ 液量調節部
４５ 流量センサ
５０ 気液接触促進部
５２ 気泡発生装置
５４ ガス循環路
５５ 加圧部
５６ 噴射部
５８ 液体循環路
５９ 循環ポンプ
６０ 処理装置
６２ 判定部
６４ 制御部
１０１ 液相部
１０２ 気相部

Claims (15)

1. 鋼板の酸洗装置を監視するための監視装置であって、
   前記酸洗装置の酸洗槽からの酸洗液を受け入れるための密閉可能なサンプリング容器と、
   密閉された状態の前記サンプリング容器内の気相部における水素濃度を計測可能な水素センサと、
   を備える酸洗装置の監視装置。
2. 前記サンプリング容器内の気体を水素を含まない置換ガスに置換するように構成されたガス置換部を備える
   請求項１に記載の酸洗装置の監視装置。
3. 前記サンプリング容器内の温度を調節するための温度調節部と、
   前記サンプリング容器に導入される前記酸洗液の量を調節するための液量調節部と、
   を備える
   請求項１又は２に記載の酸洗装置の監視装置。
4. 前記サンプリング容器内の気体と前記酸洗液との接触を促進するための気液接触促進部を備える
   請求項１乃至３の何れか一項に記載の酸洗装置の監視装置。
5. 前記酸洗装置は、前記鋼板の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽を含み、
   前記サンプリング容器は、前記複数の酸洗槽のうち、前記搬送方向における最下流側に設けられる酸洗槽からの酸洗液を受け入れるように構成された
   請求項１乃至４の何れか一項に記載の酸洗装置の監視装置。
6. 前記水素センサにより計測される前記水素濃度に基づいて、前記鋼板の過酸洗の発生を判定するための判定部を備える
   請求項１乃至５の何れか一項に記載の酸洗装置の監視装置。
7. 前記判定部は、前記水素濃度と閾値との比較に基づいて前記鋼板の過酸洗の発生を判定するように構成された
   請求項６に記載の酸洗装置の監視装置。
8. 前記判定部は、前記水素濃度の経時変化に基づいて前記鋼板の過酸洗の発生を判定するように構成された
   請求項６に記載の酸洗装置の監視装置。
9. 前記判定部は、前記水素濃度の上昇速度が規定値以上であるときに、前記鋼板の過酸洗が発生したと判定するように構成された
   請求項８に記載の酸洗装置の監視装置。
10. 前記酸洗装置は、前記鋼板の搬送方向において直列に設けられる複数の酸洗槽を含み、
    前記複数の酸洗槽のうち２以上の酸洗槽からの酸洗液をそれぞれ受け入れるように構成された２以上の前記サンプリング容器と、
    前記２以上のサンプリング容器内の気相部における水素濃度をそれぞれ計測するための２以上の前記水素センサと、を備え、
    前記判定部は、前記２以上の水素センサによりそれぞれ計測される２以上の水素濃度の比較に基づいて前記鋼板の過酸洗の発生を判定するように構成された
    請求項６に記載の酸洗装置の監視装置。
11. 前記判定部は、前記２以上の水素センサによりそれぞれ計測される２以上の水素濃度の差あるいは比率が規定値以上であるときに、前記鋼板の過酸洗が発生したと判定するように構成された
    請求項１０に記載の酸洗装置の監視装置。
12. 前記水素センサは、気体中の１０００ｐｐｍ以下の水素の濃度を計測可能である
    請求項１乃至１１の何れか一項に記載の酸洗装置の監視装置。
13. 酸洗液を貯留するための酸洗槽を含む酸洗装置と、
    前記酸洗装置を監視するための請求項１乃至１２の何れか一項に記載の監視装置と、
    を備える酸洗設備。
14. 前記酸洗装置は、前記酸洗槽内の前記酸洗液に浸漬された鋼板を搬送するための搬送部を含み、
    前記水素センサにより計測される前記水素濃度に基づいて、前記搬送部による前記鋼板の搬送速度を変更するように構成された制御部を備える
    請求項１３に記載の酸洗設備。
15. 鋼板の酸洗装置を監視する方法であって、
    前記酸洗装置の酸洗槽内の酸洗液を密閉可能なサンプリング容器に受け入れるステップと、
    前記サンプリング容器が密閉された状態で前記サンプリング容器内の気相部における水素濃度を計測するステップと、
    を備える酸洗装置の監視方法。

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