JP2002371395A - ステンレス鋼の高速デスケーリング処理法 - Google Patents
ステンレス鋼の高速デスケーリング処理法Info
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Abstract
の後の表面調整を従来にない高速度で可能とするデスケ
ール方法を提供する。 【解決手段】 50m/min 以上で搬送される焼鈍した
ステンレス鋼板の温度を500℃〜200℃に制御しな
がら、当該鋼板上に、第一段階でアルカリ塩水溶液を噴
霧処理し更に第二段階の電解処理工程、あるいは酸浸漬
する工程を行なう。第一段階のアルカリ塩水溶液は、N
aOH/KOHが1/4〜4/1の混合アルカリを95
〜99.95重量%含有し、且つ炭酸塩、過塩素酸塩、
過マンガン酸塩、ヨウ素酸塩、過硫酸塩の1または2種
以上を0.05〜5重量%含有するアルカリ塩を用い
て、該アルカリ塩濃度を10〜50%に調整した水溶液
を用いる。
Description
速(50m/min以上)で焼鈍されるステンレス鋼の表
面に生成するスケールを処理炉後面において、連続的に
効率的に且つ高速で除去すること、及び環境上問題とな
る硝酸イオンを含まない処理液を用いることを特徴とす
る高速デスケール方法に関する。
は、通常連続炉で焼鈍される。このとき生成した酸化ス
ケールは、表面の平滑さ、美麗さ、さらにその後の加工
時の問題から、完全に除去することが必須となってい
る。この焼鈍皮膜の除去方法については、必要に応じ
て、硝酸とふっ酸、硫酸と硝酸とふっ酸などを組み合わ
せた混酸が適用されている。しかし、効率的に高速で処
理する方法については明確にされていない。
のCr含有鋼板を20〜400g/Lの硫酸溶液をベー
スにフルオロケイ酸塩、又はフルオロホウ酸塩を添加
し、更に硝酸塩、硫酸塩の1種、又は2種混合した溶液
中で電解酸洗することを提案している。
ル方法でデスケールが5秒程度で完了できるように、組
成として硫酸、ふっ酸塩、硝酸塩を添加する。又処理温
度も50〜80℃で高く、電流密度最大60A/dm2
を規定している。また、高速処理するため従来の酸浸漬
法との組み合わせの有効性を指摘している。しかし、焼
鈍を含む連続処理についての方策は提案されていない。
性塩水溶液中での電解法(ルスナー法)が提案されてい
る。この方法は、適用される鋼種に制限があり、又高速
処理のため電解槽が長くなるという問題がある。
〜480℃に保持した溶融アルカリ塩浴中に浸漬し、水
洗後酸洗によりデスケールを行なう方法が行なわれてい
る。この方法は、鋼種に制限がなく、また短時間処理が
可能で、処理槽も短い。しかし、ロールを介してステン
レス鋼板を溶融塩槽に浸漬するため、処理速度は、せい
ぜい50m/minが最大である。更に溶融塩を400〜4
80℃に保持するための耐熱性、耐食性に優れた装置が
必要で、且つ加熱のための燃料コストが必要となる。ま
た、持ち出しによる溶融アルカリ塩の消費量が多く操業
コストが高くなる。
処理を施し、引き続く高温状態にあるステンレス鋼板表
面にアルカリ水溶液を微細粒子に霧化させて噴霧する方
法を提案している。噴霧後アルカリ水溶液中の水分が蒸
発すると、ステンレス鋼の表面に溶融ソルトバスの浸漬
法と同様に溶融アルカリ層が形成され、この溶融アルカ
リ層と反応してデスケーリングの前処理として好ましい
効果を発揮する。さらに特開昭59−200774号公
報では、処理開始時のステンレス鋼の上限温度は700
℃で、下限温度は、噴霧後水分の蒸発後に溶融アルカリ
が形成される600℃以上にすることを述べている。ま
た上記溶融アルカリには、環境上問題となる硝酸イオン
が含まれている。
ケールのデスケール法であって、その第1段階処理の装
置や操業コストが従来のソルトバス法に比べ簡易で且つ
高速での酸化スケール改質が可能であり、また中性塩水
溶液での電解処理法の処理速度に比べこれを超える高速
処理を可能とする処理方法を提供することを課題として
いる。また本発明はアルカリ水溶液の噴霧を第一段階と
して、これに第二段階の高電流密度電解酸洗または酸浸
漬処理を組み合わせたことにより高速処理を可能にした
方法を提供する。
発明は、Cr含有ステンレス鋼の冷延後の連続焼鈍にお
いて、焼鈍炉出口で50m/min以上で搬送される鋼板
の温度を500℃〜200℃に制御し、当該鋼板に、第
一段階で重量比でNaOH/KOHが1/4〜4/1の
混合アルカリを95〜99.9重量%含有し、且つ、ア
ルカリ金属の炭酸塩、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、ヨ
ウ素酸塩、過硫酸塩の1または2種以上を0.05〜5
重量%含有するアルカリ塩を用いて、当該アルカリ塩濃
度を10〜50%に調整した水溶液を焼鈍炉から出た5
0m/min以上で搬送されるステンレス鋼板が、500
℃〜200℃に冷却された段階でそのステンレス鋼表面
に噴霧処理後、シャワー水洗する。
段階の50m/min以上で処理されたステンレス鋼板を
硫酸:50〜250g/L,HF:1〜40g/L、三
価のFeイオン:5g/L以上を含む溶液を用いて、5
0A/dm2以上の高電流密度で5秒以内の電解酸洗す
ること、又は第二段階が酸浸漬工程においては、第一段
階の50m/min以上で処理されたステンレス鋼板を硫
酸:50〜250g/Lの溶液1と硫酸:50〜250
g/L,HF:1〜40g/L,三価のFeイオン:5
g/L以上を含む溶液2の両方に溶液1、溶液2の順に
常温〜60℃で10秒以内浸漬し、あるいは溶液2のみ
に常温〜60℃で5〜10秒浸漬することを特徴として
いる。本発明はまた硝酸イオンを含まない薬剤を用いる
ことを特徴とするステンレス鋼の高速デスケーリング処
理法である。
4/1の混合アルカリを95〜99.9重量%含有する
アルカリ塩を用い、これを水溶液にして焼鈍後の所定の
温度に設定されたステンレス鋼板に噴霧する。微細なア
ルカリ塩水溶液を表面温度500〜200℃の範囲にあ
る鋼板表面に噴霧すると、瞬時に水分が蒸発し、同時に
焼鈍で発生した酸化スケールの改質が完了する。噴霧幅
200mmとして搬送速度50m/minで噴霧時間0.
24秒で表面の酸化スケールは、青紫色から従来通常の
ソルト浸漬処理により形成されていたと同じ黄茶色に変
化し、部分的にスケールが除去され、更にその後のシャ
ワー水洗により、更に改質スケールは部分的に除去され
る。
とスケールの反応を示す式である。本発明における50
0〜200℃の範囲にある鋼板表面に本発明のアルカリ
水溶液が微細噴霧された場合の反応は、下記(1)式に
示した通常の反応よりも活性であり、水分の衝撃的な蒸
発反応、及び薄膜化した水分の高温状態での酸化反応の
促進と含有アルカリ塩による改質反応が同時に短時間に
生じるものと考えられる。
して、5モルの溶融アルカリ塩が必要であるが、本発明
での必要アルカリ塩量は、通常の必要溶融アルカリ塩量
に比べ、約1/3以下であり、上記の改質に必要な等量
関係よりも大幅に少なくなっていることが明らかになっ
ている。本発明においても反応の効果的な促進のために
は、(1)式の4(O)に相当する酸化剤が重要であ
る。これには、硝酸塩以外の炭酸塩、過塩素酸塩、過マ
ンガン酸塩、ヨウ素酸塩、過硫酸塩の1または2種以上
を0.05〜5重量%含有させる。0.05%以下では
効果がなく、5%以上では効果が飽和する。更に必要に
応じて過酸化水素を0.05〜10重量%、更に酸素、
空気、オゾンの1または2以上を酸化剤として第一段階
のアルカリ塩水溶液に飽和量含有させることができる。
なく、10%以上では効果が飽和する。空気は、アルカ
リ塩水溶液1m3当たり1〜10L/分を、酸素は、酸
素ボンベから1〜10L/分を吹き込む。オゾンはオゾ
ン発生装置により0.01〜0.1ppmオゾンを含有す
る空気を1〜10L/分を吹き込む。
されたステンレス鋼板表面に前述のアルカリ塩水溶液を
微細噴霧する工程のあと、引き続き酸洗を行なうことを
特徴としている。第一段階のアルカリ塩水溶液噴霧にお
いて改質された酸化スケールは、薄い酸性溶液において
容易に除去されるが、微細な酸化スケールが残留した
り、改質スケール下部の薄いCr欠乏層の除去は不完全
のままである。
な金属組織の表面を確保するには、電解酸洗が効果的で
ある。即ち本発明では第二段階として、硝酸を用いない
で、硫酸とフッ酸をベースにして、酸化ポテンシャルを
250mV以上に維持した溶液中で、50A/dm2以
上の高電流密度で陽極電解処理する。ベース溶液は硫
酸:50〜250g/L,HF:1〜40g/Lと三価
のFeイオンを5g/L以上含み、50A/dm2以上
の高電流密度で全5秒以内の電解処理を施すことにより
完全なデスケールと美麗な表面を得ることができる。
が重要で、Fe3+/Fe2+の割合が常に1以上になるよ
うに、過酸化水素で連続的に調整する。その他の硫酸、
HFも必要に応じて連続的に追酸して調整する。
液を噴霧処理後、硫酸が5〜250g/Lの溶液1に浸
漬し、短時間で改質スケールを除去し、更に除去後の表
面を調整するため硫酸+HF+三価のFeイオンを含む
溶液2に浸漬する。一般に硫酸浸漬のみでは、改質スケ
ール直下のクロム欠乏層は除去されない。その後の硫酸
+HFをベースとした溶液2に短時間浸漬することによ
って安定した表面が得られる。硫酸:50〜250g/
L,HF:1〜40g/Lで、Fe3+イオンを5g/L
以上含み溶液の酸化ポテンシャル>250mVに保持し
た溶液2に浸漬すると、Cr欠乏層を除去し安定した素
地表面を得ることができる。この液管理は、前述の第二
段階の電解酸洗の溶液と同じで、必要に応じて硫酸、ふ
っ酸、過酸化水素を連続的又は間欠的にて添加し調整す
る。処理温度は、50〜60℃程度で10秒以内の浸漬
が効果的である。
液を噴霧する工程において、重量比でNaOH/KOH
が1/1の混合アルカリを99.97〜93.5重量%
含有し、これに酸化剤としてKMnO4を0.03〜
6.5重量%含むアルカリ塩を用いて、その濃度が8%
から55%までのアルカリ塩水溶液を作成した。これを
用いて焼鈍後の表面温度の異なるステンレス鋼板に噴霧
した。噴霧条件は、搬送速度80m/min、噴霧時間
(噴霧幅200mm)0.15秒を基準に評価した。こ
の場合の処理結果の評価は、噴霧直後にスプレイ水洗を
行ない、その後の表面酸化スケールの色の変化とスケー
ルの脱落状況を目視で評価した。表1にその結果を示し
た。
が黄茶色に変化し、部分的にスケールの脱落も生じ良好
なスケールの改質が生じていたことを示す。△は、改質
が十分に行なわれず、薄青紫色のスケールが残留した状
態又は、部分的に点状に青色スケールが残留した状態で
改質が不十分であったことを示す。
は、水分の急激な蒸発(ライデンフロスト反応)によ
り、酸化スケールの未改質部分が生じる。そのため、そ
の後の第二段階での電解酸洗、又は酸浸漬処理によって
も良好な表面が得られない。また温度が適正範囲にあっ
てもNo1,No3,No11,No13の如く、アルカリ塩水溶
液の濃度が適切な範囲にないと酸化スケールの改質が均
質に進まない。又酸化剤(添加剤)の濃度も0.05〜
5%の適正範囲が有効である。
記の結果から効果的に酸化スケールを改質するには、適
切な鋼板表面温度と適切なアルカリ塩水溶液濃度、及び
適切な酸化剤濃度範囲が存在することを示している。本
発明の第一段階のアルカリ塩水溶液を噴霧スプレイされ
たステンレス鋼は、この段階で表面酸化スケールは、全
体的に改質されるが、焼鈍によって形成された酸化スケ
ール直下のクロム欠乏層までを除去するには格別の工夫
が必要である。
レス鋼の酸化スケールを除去しかつ積極的にクロム欠乏
層を溶解除去するため、電解酸洗を行なう。この場合の
処理時間は、5秒以内の短時間であり、従って処理スピ
ードを向上することができる。
乏層の溶解を高速で行なうため、硫酸:50〜250g
/L,HF:1〜40g/Lで三価のFeイオンを5g
/L以上を含む電解液を用いて、50A/dm2以上の
高電流密度で5秒以内の電解処理を施すことにより完全
なデスケールと美麗な表面を得ることができる。尚5秒
以上にしても格別の利益はない。従って5秒以内にす
る。
0g/Lは含有するがFe3+イオンを含まない電解液で
はデスケールは不十分である。この溶液にFe3+イオン
濃度5g/L以上含有させると、これを含まない電解液
に比べ、処理後の表面光沢が一段と向上する。表2にそ
の結果を示した。
ルが残留したものである。第二段階の電解酸洗により、
デスケールされることを期待したが、第一段階で十分に
酸化スケールの改質が行なわれないとその後の処理でも
デスケールが困難であることを示している。
を第二段階の電解酸洗を行なったもので、電解液中にF
e3+イオンを含有させた場合、表面の光沢が一段と向上
することが認められた。また処理時間も5秒以内の短時
間処理が可能であることが明らかとなった。
霧後、第二段階で電解を行なわない場合は下記の如くに
酸浸漬を第二段階で行なう。即ち硫酸:50〜250g
/Lの常温〜60℃の溶液1と10秒以内接触させた後
更に硫酸:50〜250g/L,HF:1〜40g/
L,Fe3+イオン:5g/L以上を含有し常温〜60℃
の溶液2と10秒以内接触させ、あるいは溶液1には接
触させないで溶液2と5〜10秒接触させる。表3は、
第一段階でのアルカリ水溶液噴霧後、第二段階で電解は
行なわないで表3の酸に浸漬した結果を示す。表3にみ
られる如く、第二段階が本発明の酸浸漬の場合は、電解
を行なわなくても、ステンレス鋼の表面を十分に健全な
デスケール後の表面とする事ができる。
酸洗槽の長さ、酸洗槽の基数、電解処理設備の有無によ
り、電解酸洗法、処理液1と2を用いる酸浸漬法、処理
液2のみの酸浸漬法の何れかを選択すればよい。
いてJIS SUS430,409 の冷延コイルの焼鈍酸洗を行なう
に際して、デスケール方法の試験を行なった。
SUS430,SUS409で若干異なるが、800〜850℃の範
囲にある。焼鈍炉の出口に設けられた冷却装置により、
800〜850℃に加熱されたステンレス鋼板を500
〜200℃まで冷却した。本発明では焼鈍炉から出たス
テンレス鋼板を冷却装置により500℃〜200℃の温
度に冷却調整し、その後第一段階のアルカリ塩水溶液を
噴霧する。
化処理を行なって噴霧粒子が50μm以下の微粒子に調
整したものを用いた。鋼板温度を450,300,20
0℃にしたステンレス鋼板表面に、均一に且つ十分濡れ
る程度にアルカリ塩水溶液を噴霧した。その直後スプレ
ーで水洗し、鋼板温度が70〜40℃程度まで低下した
鋼板をラインに沿って移動し、引き続き本発明の第二段
階の電解酸洗槽に連続的に浸漬して短時間の電解処理を
行ない、あるいは本発明の第二段階の酸浸漬槽に連続的
に浸漬し、その後水洗、乾燥してその表面を目視観察し
た。
要を表4に示した。その処理条件は下記の如くである。 第一段階の処理条件 アルカリ塩の組成、鋼板表面温度、アルカリ塩水溶液の
濃度は表4の通り。 第二段階の処理条件 電解処理……硫酸:150g/L,HF:20g/L,
Fe3+:15g/L,50℃の電解液で65A/dm2
で4秒間電解。 (溶液1+溶液2)の酸浸漬処理……硫酸150g/
L,50℃に5秒間浸漬後更に硫酸:150g/L,H
F:20g/L,Fe3+:15g/L,50℃に5秒間
浸漬。 溶液2のみの酸浸漬処理……硫酸:150g/L,H
F:20g/L,Fe3+:15g/L,50℃に8秒間
浸漬。
が本発明よりも少ない例で、且つアルカリ塩水溶液の濃
度が低く、十分に酸化スケールが改質されていない。そ
のため第二段階での電解処理で十分なデスケールが出来
ていない。No2は、酸化剤の濃度だけが所定量より少な
い例であるが、この場合もスケールの改質が十分でな
く、その後の電解処理での十分なデスケールが難しい。
第一段階のアルカリ塩水溶液噴霧の条件が適切であって
酸化スケールの改質が十分に進行しており、その後の電
解処理、酸浸漬処理のいずれにおいても表面の優れた状
態が得られている。
条件は適正であるがステンレス鋼板の表面温度が、55
0℃で本発明処理範囲より高温域にあり、微小なスケー
ルが残存した例である。第二段階での電解処理、酸浸漬
処理の何れによっても完全にデスケールされず、表面に
スケールが残存した。
板表面温度、酸化剤濃度、更にアルカリ水溶液濃度の上
限下限についての影響をみたもので第二段階の電解処
理、あるいは酸浸漬処理を組み合わせることで表面性状
の優れたステンレス鋼が得られることを示した。
温度が所定領域から外れた場合の例で、良好な表面が得
られなかった。No12は、鋼板表面温度、酸化剤濃度、
アルカリ塩水溶液濃度が本発明の領域の略中央で処理し
たもので、光沢の優れた均質な表面が得られた。No13
は、酸化剤の上限を超えた添加のために良好な結果が得
られないことを示した例である。
た実施例を述べた。本発明者等は更にニッケル−クロム
系ステンレス鋼に対しても同様の試験を行ったが、クロ
ム系ステンレス鋼で得られたと同様の高速デスケーリン
グ性を有する事が確認された。
塩の水溶液を噴霧する。しかしアルカリ塩の水溶液の成
分や濃度やステンレス鋼の温度が本発明のように特定さ
れていない。このため、スケールは短時間で改質されな
い。従って噴霧の後でスケールとアルカリを反応させる
ために所定時間保持することが必要な方法である。この
ため50m/min以上の高速処理は困難である。また溶
融ソルトバスに浸漬する方法では、鋼板の走行速度は5
0m/minが最大でこれ以上の高速処理は困難である。
濃度を特定し、且つ噴霧処理するステンレス鋼の温度を
500℃〜200℃に特定したため、噴霧後1秒以下の
短時間でステンレス鋼の焼鈍時の青紫色の酸化スケール
は十分に改質された黄茶色になる。更に第二段階の5秒
以内の短時間の電解処理を組み合わせると、あるいは1
0以内の短時間の酸浸漬処理と組み合わせると、連続焼
鈍酸洗でのステンレス鋼の処理を、従来は困難であった
50m/min 以上の高速で行なう事が可能となり、且つ
改質スケールの除去と素地表面調整を均一に行なうこと
が可能となる。
全く使用していない。このため酸の排出に際しても高価
な前処理等が不必要である。
Claims (4)
- 【請求項1】Cr含有ステンレス鋼の冷延後の連続焼鈍
酸洗において、焼鈍炉出口で50m/min以上で搬送さ
れる鋼板の温度を500℃〜200℃に制御し、当該鋼
板に第一段階でアルカリ塩水溶液を噴霧し更に第二段階
で電解処理工程あるいは酸浸漬工程を行なうことを特徴
とするステンレス鋼の高速デスケーリング処理法。 - 【請求項2】請求項1の第一段階のアルカリ塩水溶液を
噴霧する工程においては、重量比でNaOH/KOHが
1/4〜4/1の混合アルカリを95〜99.9重量%
含有し且つ炭酸塩、過塩素酸塩、過マンガン酸塩、ヨウ
素酸塩、過硫酸塩の1または2種以上を0.05〜5重
量%含有するアルカリ塩を用いて、当該アルカリ塩の濃
度を10〜50%に調整したアルカリ塩水溶液を、焼鈍
炉から出た50m/min以上で搬送されるステンレス鋼
板が500℃〜200℃に冷却された段階でそのステン
レス鋼表面に噴霧後水洗すること、又第二段階の電解処
理工程が第一段階の50m/min以上で処理されたステ
ンレス鋼板を硫酸:50〜250g/L、HF:1〜4
0g/L、三価のFeイオン:5g/L以上を含む溶液
を用いて、50A/dm2以上の高電流密度で全5秒以
内の電解酸洗すること、又第二段階の酸浸漬工程が第1
段階の50m/min以上で処理されたステンレス鋼を硫
酸:50〜250g/Lの常温〜60℃の溶液1と10
秒以内接触させた後更に硫酸:50〜250g/L、H
F:1〜40g/L、三価のFeイオン:5g/L以上
を含有する常温〜60℃の溶液2と10秒以内接触させ
ること、あるいは溶液1には接触させないで溶液2と5
〜10秒接触させることである、請求項1に記載のステ
ンレス鋼の高速デスケーリング処理法。 - 【請求項3】アルカリ塩水溶液が、更に過酸化水素を
0.05〜10重量%含有し、且つ酸素、空気、オゾン
の1または2以上を常温で飽和量含有せしめたアルカリ
塩水溶液であることを特徴とする請求項2に記載のステ
ンレス鋼の高速デスケーリング処理法。 - 【請求項4】アルカリ塩水溶液の噴霧が、粒径50μm
以下の均質な粒子からなる噴霧であることを特徴とする
請求項2または3に記載のステンレス鋼の高速デスケー
リング処理法。
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