砂ろ過装置、方法、及び、これを用いた鋼板の熱間圧延方法

【課題】砂ろ過装置における逆洗時のろ砂の流出を防ぎ、ろ砂の洗浄効果を向上させる。
【解決手段】砂ろ過装置１において、水の流入口１４に、網３０を設置する。この砂ろ過装置１を用いて、熱間圧延で発生するスケールをろ過して、水から分離する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砂ろ過装置、方法、及び、これを用いた鋼板の熱間圧延方法に係り、特に、熱間圧延でスケールをろ過して水から分離する際に用いるのに好適な、砂ろ過装置、方法、及び、これを用いた鋼板の熱間圧延方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工業用水は、主として、冷却用や洗浄用として、様々な工場で循環使用されている。
【０００３】
例えば、製鉄業では、水を様々な製造工程で循環使用しており、更に具体的な例を述べれば、図１２に示すように、熱間圧延の工程１００においては、鋼板２１の表面に生成する酸化鉄（以下、スケールという）を取り除くのに、スプレーノズル１８などを介して、圧力を加えた水を、鋼板２１に直接噴射して使用したり、圧延機のワークロール２０を冷却するのに、同じくスプレーノズル１９などを介して、水を供給したりするなどしている。
【０００４】
ここで、前者のスケールを取り除く方の話であるが、取り除かれたスケールは、水とともに、スルース２２を通ってピット２３に回収され、沈殿池２４を通る。沈殿池２４では、スケールを沈殿させ水と分離するが、分離しきれなかったスケールは、水とともに、砂ろ過装置１を通過することで、スケールを水から完全に分離し、水を再使用、すなわち循環使用するようにしている。ちなみに、図中、４、２５、２６で示したのは、いずれも、ポンプである。
【０００５】
このように、循環させて使用する水のことを環水ともいうが、環水（以下、単に水）の方は何度でも再使用される一方で、砂ろ過装置１の方には、分離されたスケールがたまっていく。このため、複数機存在する砂ろ過装置１のうち１台（例えば、砂ろ過装置１、６台中１台）を、砂ろ過装置１にてスケールを水から分離する際に水を流すのとは逆の方向に水を流すようにすることで、定期的にスケールを取り除く作業（以下、逆洗という）が、それぞれの砂ろ過装置１に対して順番に行われる。
【０００６】
砂ろ過装置に関する技術としては、例えば、特許文献１のように、微細気泡を発生する微細気泡発生水を注入して、ろ砂の流出を防ぎながら、逆洗を行なう技術がある。
【０００７】
ろ過及び逆洗の仕方について、図１３乃至図１６を用いて説明する。砂ろ過とは、細かい粒子のろ砂１６の間に水を通すことにより、水に含まれる不純物を、ろ砂１６により、ろ過して除去し、水の方を再び利用するための、いわば洗浄処理ともいえる。ろ過は、通水→１次逆洗→２次逆洗→満水→通水という一連の処理の繰り返しにて行われる。以下、各処理について説明する。
【０００８】
図１３は、工場から排出される工業用水を処理してスケールを水から分離し再使用する、砂ろ過装置１の本来の運転、すなわち、通水（ろ過）の処理のようすを示す。通水時は、原水弁５、処理水弁７が開いており、その他の弁は閉じている。ろ過送水ポンプ４により、ろ砂１６の表面よりも上方にある、流入口１４から砂ろ過装置１に流入した水は、ろ砂１６を通過する間に不純物が除去される。その後、水は、砂利１７を通過し、排水口１５を通り、再度工場に向け供給されることで、再使用される。
【０００９】
図１４は、１次逆洗処理の様子を示す。砂ろ過装置１では、ろ砂１６に付着した不純物を洗浄するための、逆洗処理を行うことができる。１次逆洗時は、吸排気弁２、排水弁６、逆洗弁８、空気弁１２が開いており、その他の弁は閉じている。逆洗水ポンプ１１により排水口１５より、砂ろ過装置１内に逆洗水を送水する。逆洗水は、砂利１７、ろ砂１６を洗浄し、流入口１４を通って排水される。あわせて、特許文献１に記載されているように、ブロワ１３より空気を送ることにより、洗浄効果を向上している。なお、吸排気弁２を開いておくことにより、逆洗水が大量に送り込まれても、砂ろ過装置１の内部の圧力が極端に上昇してしまうことがないようにしている。
【００１０】
図１５は、２次逆洗処理の様子を示す。２次逆洗時は、排水弁６、逆洗弁８が開いており、その他の弁は閉じている。逆洗水ポンプ１１により、排水口１５から砂ろ過装置１内に逆洗水を送水する。逆洗水は砂利１７、ろ砂１６を洗浄し、流入口１４を通って排水される。ブロワ１３より空気を送るのは停止する。
【００１１】
図１６は、満水処理の様子を示す。逆洗終了後の砂ろ過装置１は、再び通水を行う前に満水の状態にしておく必要がある。満水時は、満水弁３、逆洗弁８は開いており、その他の弁は閉じている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００１−１４９７１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、発明者が検討したところによれば、以下のような問題があることがわかった。
【００１４】
熱間圧延では、図１２に示したように、鋼板２１とワークロール２０の間に油を含んだ潤滑剤を供給して圧延しているが、ろ砂１６に油分が付着し、ろ砂１６が粗大化してしまうと、体積が大きくなり、見かけ上、比重が軽くなるため、図１７に示すように、逆洗処理中に流入口１４より、ろ砂１６が、砂ろ過装置１の外に流出し、排水に混入してしまう。これにより、（１）砂ろ過装置１内のろ砂１６が少なくなるために、所望の水質が得られなくなる、（２）流出したろ砂１６を回収・廃棄しなければならない、（３）砂ろ過装置１内のろ砂１６および砂利１７を新規に補充しなければならなくなる、といった問題がある。
【００１５】
これを解決するために、例えば、（１）ろ砂１６に油分が多く付着している場合には、薬品タンク９から薬品注入ポンプ１０により逆洗水に薬品を注入し、ろ砂１６に付着した油分を分離する方法、更に、（２）１次に逆洗時に薬品を用いた場合に、再使用しようとする水への薬品の混入を避けるべく、２次逆洗時に、砂ろ過装置１内の薬品を完全に洗浄するため、洗浄時間を通常より長くする、といった方法がとられているが、ろ砂１６の流出には効果が無く、また、薬品が、再使用しようとする水に混入し、鋼板の所望の品質や表面性状が得られないという問題があった。
【００１６】
本発明は、従来技術のかかる問題を解決するためになされたものであり、砂ろ過装置における逆洗時のろ砂の流出を防ぎ、ろ砂の洗浄効果を向上させるための砂ろ過装置、方法、及び、これを用いた鋼板の熱間圧延方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
かかる目的を達成するための本発明は、以下の通りである。すなわち、
（１）砂ろ過装置において、水の流入口に、網を設置したことを特徴とする砂ろ過装置。
（２）前記（１）の網を着脱可能としたことを特徴とする請求項１に記載の砂ろ過装置。
（３）砂ろ過装置を用いたろ過方法において、水の流入口に、網を設置することを特徴とする砂ろ過方法。
（４）（３）の方法を用いて、スケールをろ過して水から分離することを特徴とする鋼板の熱間圧延方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明により、砂ろ過装置における逆洗時のろ砂の流出を防ぎ、ろ砂の洗浄効果を向上させることができるようになった。そして、安定した水質を得ることができ、鋼板の所望の品質や表面性状を確保しつつ、砂ろ過装置の維持費の低減も図ることができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態の一例を、適宜図を参照しつつ説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の砂ろ過装置１の一つの実施の形態を示したものである。符号は、先述の図１３乃至図１６のものと共通である。ろ砂１６の表面よりも上方にある流入口１４に、網３０を設置している。
【００２１】
図２は、本発明の作用を示したものである。図１７と比較してみてもわかるとおり、逆洗時に、網３０により、ろ砂１６がせき止められ、流入口１４から排水される水と一緒にろ砂１６が流出してしまうのを防止することができる。
【００２２】
ろ砂１６は、補足しようとする対象に合わせてその大きさが決まるが、スケールを補足するためには一般に平均粒径２ｍｍのものを用いる。網３０の目開きは、無数のろ砂１６のうち最小のものの粒径よりも小さいことが望ましいが、あまりに小さくすると、排水時の抵抗になって排水がスムーズにいかなくなるため、油分とスケールの付着により見かけ上の比重が軽くなったろ砂１６を通さない程度の大きさ、平均粒径２ｍｍのろ砂１６であれば目開きは３．３５ｍｍとすることができる。
【００２３】
なお、発明者らの調査によれば、網３０の目開きを、ろ砂１６の平均粒径よりも１．５ｍｍ大きくするのを限度として、８５％のろ砂１６は流出しないで済むことがわかっている。
【００２４】
なお、平均粒径は、２ｍｍのものであれば、ＪＩＳＺ８８０１：２０００に規定する公称目開きＷ＝４ｍｍのものを通過し、Ｗ＝１ｍｍのものを通過しなかったものについて、ろ砂１６の顕微鏡写真を画像処理し、視野内に全体が写っているろ砂について、その画像上の面積を一つ一つ求め、同面積の円の直径を、ろ砂の数で除して平均したもので規定した値にて評価している。
【００２５】
また、スケールの粒は、概して、ろ砂１６よりも小さいため、網３０があっても、十分に流入口１４から排水される水と一緒に排出される。
【００２６】
中には大きな粒のスケールがあったりして、砂ろ過装置１から排出されなくなったりするが、そのような大きな粒のスケールの割合は極めて小さいため、砂ろ過装置１内に残存したとしても、実際上問題はない。
【００２７】
次に、本発明の砂ろ過装置を用いた逆洗の動作について、以下、順を追って説明する。
【００２８】
図３は、通水（ろ過）の処理の様子を示す。通水時は、原水弁５、処理水弁７が開いており、その他の弁は閉じている。ろ過送水ポンプ４により流入口１４から砂ろ過装置１に流入した水は、ろ砂１６を通過する間に不純物が除去される。その後、水は、砂利１７を通過し、排水口１５を通り、再度工場に向け供給されることで、再使用される。
【００２９】
図４は、１次逆洗処理の様子を示す。砂ろ過装置１では、ろ砂１６に付着した不純物を洗浄するための、逆洗処理を行うことができる。１次逆洗時は、吸排気弁２、排水弁６、逆洗弁８、空気弁１２が開いており、その他の弁は閉じている。逆洗水ポンプ１１により排水口１５から砂ろ過装置１内に逆洗水を送水する。逆洗水は、砂利１７、ろ砂１６を洗浄し、流入口１４を通って排水される。あわせて、ブロワ１３より空気を送ることにより、洗浄効果を向上している。
【００３０】
また、ろ砂１６に油分が多く付着している場合には、薬品タンク９から薬品注入ポンプ１０により逆洗水に薬品を注入して、ろ砂１６に付着した油分を分離するようにしてもよい。
【００３１】
網３０の目開きは、ろ砂１６の平均粒径より小さいことが望ましいのは先にも述べたが、これにより、ろ砂１６の流入口１４からの流出を防止することができるとともに、ろ砂１６を砂ろ過装置１内にとどめておくことで、水とろ砂１６との接触回数が増え、これにより、ろ砂１６に付着した不純物の分離を促進することができる。
【００３２】
図５は、２次逆洗処理の様子を示す。２次逆洗時は、排水弁６、逆洗弁８が開いており、その他の弁は閉じている。逆洗ポンプ１１により排水口１５から砂ろ過装置１内に逆洗水を送水する。逆洗水は、砂利１７、ろ砂１６を洗浄し、流入口１４を通って排水される。ブロワ１３より空気を送るのは停止する。また、１次逆洗時に薬品を使用する場合には、再使用しようとする水への薬品の混入を避けるべく、２次逆洗時に砂ろ過装置１内の薬品を完全に洗浄するため、洗浄時間を通常より長くするのが好ましい。
【００３３】
図６は、ろ砂１６の流出防止を目的として、網３０を設置した、本発明を適用した場合の、２次逆洗時の砂ろ過装置１内の様子を示す。１次逆洗時と同様に、ろ砂１６は、網３０により、流入口１４からの流出を防止できるとともに、ろ砂１６を砂ろ過装置１内にとどめておくことで、水とろ砂１６との接触により、不純物の分離を促進することができる。
【００３４】
図７は、満水処理の様子を示す。逆洗終了後の砂ろ過装置１は、再び通水を行う前に満水の状態にしておく必要がある。満水時は、満水弁３、逆洗弁８は開いており、その他の弁は閉じている。
【００３５】
図８は、通水（ろ過）の処理の様子を示す。水が流入口１４を通る際に網３０の網目を洗浄することになり、網３０の目詰まりによる、ろ過および逆洗効果の低減を防止できる。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図９及び図１０は、網３０の着脱が可能な砂ろ過装置１を示す。このようにすれば、網３０を外した状態にして洗浄を行うことができるようになる。よって、砂ろ過装置１の使用に影響を与えることなく、網３０の洗浄が可能になる。また、網３０の目詰まりによる、ろ過および逆洗効果の低減を防止できる。
【００３７】
これにより、ろ砂１６の長寿命化及び砂ろ過装置１の維持費の低減が図れる。なお、着脱は手動で行ってもよいし、油圧、空気圧などの流体圧を用いたシリンダや、電動機ほかのアクチュエータを遠隔で操作するように自動で行ってもよい。
【００３８】
以上の説明の通り、本発明によれば、上記したいずれの実施形態、あるいは、別の実施の形態によっても、砂ろ過装置において、ろ砂で補足したスケールを、ろ砂の流出を防止しつつ、逆流水により水の流入口から排出することができる。
【実施例】
【００３９】
本実施例は、次に述べる本発明例、比較例とも、ろ砂として、平均粒径２ｍｍのものを用い、網として、ＪＩＳＺ８８０１：２０００に規定する公称目開きＷ＝３．３５ｍｍを用いた場合のものである。
【００４０】
図１１は、本発明を適用した場合（本発明例）とそうでない場合（比較例）の、ろ砂１６の流出量を比較したものである。本発明の適用により、ろ砂１６の流出量が大幅に低減されていることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施の形態について説明するための管路図
【図２】同じく作用について説明するための管路図
【図３】同じく通水（ろ過）処理の様子を示す管路図
【図４】同じく１次逆洗処理の様子を示す管路図
【図５】同じく２次逆洗処理の様子を示す管路図
【図６】同じく２次逆洗処理時の砂ろ過装置内の様子を示す断面図
【図７】同じく満水処理の様子を示す管路図
【図８】同じく通水（ろ過）処理の様子を示す断面図
【図９】本発明の第２の実施の形態について説明するための要部断面図
【図１０】同じく１次逆洗処理の様子を示す断面図
【図１１】本発明の効果について説明するための線図
【図１２】背景技術について説明するための管路図
【図１３】同じく通水（ろ過）処理の様子を示す管路図
【図１４】同じく１次逆洗処理の様子を示す管路図
【図１５】同じく２次逆洗処理の様子を示す管路図
【図１６】同じく満水処理の様子を示す管路図
【図１７】従来技術の問題について説明するための断面図
【符号の説明】
【００４２】
１…砂ろ過装置
２…吸排気弁
３…満水弁
４…ろ過送水ポンプ
５…原水弁
６…排水弁
７…処理水弁
８…逆洗弁
９…薬品タンク
１０…薬品注入ポンプ
１１…逆洗水ポンプ
１２…空気弁
１３…ブロワ
１４…流入口
１５…排水口
１６…ろ砂
１７…砂利
１８、１９…スプレーノズル
２０…圧延機のワークロール
２１…鋼板
２２…スルース
２３…ピット
２４…沈殿池
３０…網
１００…熱間圧延の工程

【特許請求の範囲】
【請求項１】
砂ろ過装置において、
水の流入口に、網を設置したことを特徴とする砂ろ過装置。
【請求項２】
前記網を着脱可能としたことを特徴とする請求項１に記載の砂ろ過装置。
【請求項３】
砂ろ過装置を用いたろ過方法において、
水の流入口に、網を設置することを特徴とする砂ろ過方法。
【請求項４】
請求項３に記載の方法を用いて、スケールをろ過して水から分離することを特徴とする鋼板の熱間圧延方法。

【図１】