JP2014526617A - 酸化電解酸浴中でのステンレス鋼の酸洗い - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、「STAINLESS STEEL PICKLING IN AN OXIDIZING, ELECTROLYTIC ACID BATH」の名称で2011年9月26日に出願された、米国仮特許出願第61/539,259の優先権を主張するものであり、この開示は、参照により本明細書に組み込まれる。
ステンレス鋼ストリップなどの金属ストリップの焼きなましは、結果として、金属ストリップの表面上における酸化物形成を生じ得る。これらの酸化物は、例えば、鉄、クロム、ニッケル、および他の関連する金属酸化物で構成され、ストリップの利用前に除去または低減される。しかしながら、ステンレス鋼の酸化物は、一般的な酸処理に抵抗し得る。さらに、それらの酸化物は、ベースメタルにしっかりと付着するので、ストリップを酸洗いする前にこれらの酸化物を放つか、または酸化物表面をより多孔性にするように、酸洗い(ストリップ表面上の酸化物の除去)前に、鋼ストリップのショットブラスト、ロールベンディング、もしくは平滑化(leveling)といった機械的なスケール破砕、または電解質塩および/もしくは溶融塩浴処理を、必要とし得る。
本発明の特定の実施例に関する以下の説明は、本発明の範囲を限定するために使用されるべきではない。新規な酸洗いプロセスの他の実施例、特徴、態様、実施形態、および利点は、以下の説明から当業者には明らかとなるであろう。認識されるように、本発明は、本発明から逸脱しない、他の異なる明白な態様が可能である。したがって、図面および説明は、性質が例示的なものであるとみなされるべきであり、限定的なものではない。
以下の実施例では、本明細書の教示を鑑みれば当業者には明らかとなるような形で、電解質の多孔性が、少なくとも一度、切り替えられた。
実際のデータを示す第1の実施例では、本開示の電解質酸洗い(「EP」)プロセスは、消費した総化学物質が少なく、より低い温度で動作すると共に、先行技術の酸洗いプロセス(以下では「ベースライン」と呼ぶ)よりも良好な結果に達したことが分かった。
以下の第2の実施例は、適合性材料が電極にぴったり合った(made for)場合に提案される。第2の実施例では、2槽EPプロセスが使用され、このプロセスでは、第2の槽は、単独でHNO3を収容し、実質的に洗浄されたステンレス鋼表面を結果としてもたらす。第2の槽でHFが使用されないので、HNO3およびHFの双方を第2の槽で使用することで知られる既知のプロセスと比較して、酸の総消費量の減少が起こる。グレード316のステンレス鋼は、酸洗いするのがさらに困難なので、第2の槽にHFを加えることは、オプションである。
以下に示し、実際のデータから導き出された第3の実施例は、EPプロセスが、使用される総化学物質の減少を可能にすることを強調している。ここでは、硫酸ナトリウム(Na2SO4)は、ベースラインの場合に使用され、グレード304およびグレード409のステンレス鋼は、ベースラインプロセスおよびEPプロセスで試験された。
以下に示す第4の実施例は、EPプロセスが、使用される化学物質の予測濃度の減少を可能にすることを強調している。ここでは、硫酸ナトリウム(Na2SO4)は、ベースラインの場合に使用され、グレード304およびグレード409のステンレス鋼は、ベースラインプロセスおよびEPプロセスで試験される。
(1) フェライト系ステンレス鋼のストリップを酸洗いするプロセスにおいて、
第1の槽内に配された第1の混合物で前記鋼を処理する工程であって、前記第1の混合物は、H2SO4、過剰の少なくとも1つの酸化剤を含む、工程と、
前記鋼に電流を加える工程と、
を含み、
前記第1の混合物は、HFを含まない、プロセス。
(2) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
前記少なくとも1つの酸化剤は、硫酸第一鉄の総量を、硫酸第二鉄(Fe2(SO4)3)に変換する働きをする、プロセス。
(3) 実施態様2に記載のプロセスにおいて、
Fe2(SO4)3の濃度は、約5g/L〜約100g/Lである、プロセス。
(4) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
前記少なくとも1つの酸化剤は、H2O2である、プロセス。
(5) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
H2SO4の濃度は、約10g/L〜約200g/Lである、プロセス。
前記第1の槽は、酸洗いのプロセスで使用される唯一の槽である、プロセス。
(7) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、連続して酸洗いされる、プロセス。
(8) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
前記鋼に電流を加える工程は、陰極または陽極のうちの少なくとも一方により電流を加える工程を含む、プロセス。
(9) 実施態様8に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、前記陰極または陽極のうちの一方を含む、プロセス。
(10) ステンレス鋼の連続ストリップを酸洗いするプロセスにおいて、
第1の槽内に配された第1の混合物で前記鋼を処理する工程であって、前記第1の混合物は、H2SO4、および過剰の少なくとも1つの酸化剤を含む、工程と、
前記鋼に電流を加える工程と、
を含み、
H2SO4の濃度は、約10g/L〜約200g/Lである、プロセス。
前記少なくとも1つの酸化剤は、硫酸第一鉄の総量を、硫酸第二鉄(Fe2(SO4)3)に変換する働きをする、プロセス。
(12) 実施態様11に記載のプロセスにおいて、
Fe2(SO4)3の濃度は、約5g/L〜約100g/Lである、プロセス。
(13) 実施態様10に記載のプロセスにおいて、
前記少なくとも1つの酸化剤は、H2O2である、プロセス。
(14) 実施態様10に記載のプロセスにおいて、
前記第1の混合物は、HFをさらに含む、プロセス。
(15) 実施態様14に記載のプロセスにおいて、
H2SO4の濃度は、約25g/L〜約35g/Lであり、
HFの濃度は、約0g/L〜約100g/Lである、プロセス。
前記鋼に電流を加える工程は、陰極または陽極のうちの少なくとも一方により電流を加える工程を含む、プロセス。
(17) 実施態様16に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、前記陰極または陽極のうちの一方を含む、プロセス。
(18) 実施態様10に記載のプロセスにおいて、
第2の槽内に配された第2の混合物で前記鋼を処理する工程をさらに含み、
前記第2の混合物は、HNO3およびHFのうちの少なくとも一方を含み、
HNO3の濃度は、約10g/L〜約130g/Lであり、
HFの濃度は、約0g/L〜約30g/Lである、プロセス。
(19) 実施態様18に記載のプロセスにおいて、
前記第1の混合物は、HFをさらに含む、プロセス。
(20) 実施態様18に記載のプロセスにおいて、
前記ステンレス鋼は、フェライト系ステンレス鋼を含み、前記第2の混合物は、HNO3を含む、プロセス。
前記ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼を含み、前記第2の混合物は、HNO3およびHFを含み、
前記第2の混合物中のHFの濃度は、約5g/L〜約25g/Lの範囲である、プロセス。
(22) 実施態様18に記載のプロセスにおいて、
第3の槽内に配された第3の混合物で前記鋼を処理する工程をさらに含み、
前記第3の混合物は、HNO3を含み、
HNO3の濃度は、約10g/L〜約130g/Lである、プロセス。
(23) 実施態様10に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、連続して酸洗いされる、プロセス。
(24) 実施態様10に記載のプロセスにおいて、
前記第1の混合物の温度は、約21℃〜約82℃(約70°F〜180°F)の範囲、または、約26℃〜約54℃(約80°F〜130°F)の範囲である、プロセス。
(25) 実施態様10に記載のプロセスにおいて、
前記第1の混合物が前記ストリップを処理した後の、前記第1の混合物中の全溶解金属の量は、約80g/L以下である、プロセス。
前記鋼に電流を加える工程は、電極により電流を加える工程を含み、前記電極は、陰極-陽極-陰極の配列を含み、約1アンペア/dm2〜約100アンペア/dm2の範囲の電流密度で約10クーロン/dm2〜約200クーロン/dm2の範囲の電流を加えるように動作可能である、プロセス。
Claims (26)
- フェライト系ステンレス鋼のストリップを酸洗いするプロセスにおいて、
第1の槽内に配された第1の混合物で前記鋼を処理する工程であって、前記第1の混合物は、H2SO4、過剰の少なくとも1つの酸化剤を含む、工程と、
前記鋼に電流を加える工程と、
を含み、
前記第1の混合物は、HFを含まない、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記少なくとも1つの酸化剤は、硫酸第一鉄の総量を、硫酸第二鉄(Fe2(SO4)3)に変換する働きをする、プロセス。 - 請求項2に記載のプロセスにおいて、
Fe2(SO4)3の濃度は、約5g/L〜約100g/Lである、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記少なくとも1つの酸化剤は、H2O2である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
H2SO4の濃度は、約10g/L〜約200g/Lである、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記第1の槽は、酸洗いのプロセスで使用される唯一の槽である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、連続して酸洗いされる、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記鋼に電流を加える工程は、陰極または陽極のうちの少なくとも一方により電流を加える工程を含む、プロセス。 - 請求項8に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、前記陰極または陽極のうちの一方を含む、プロセス。 - ステンレス鋼の連続ストリップを酸洗いするプロセスにおいて、
第1の槽内に配された第1の混合物で前記鋼を処理する工程であって、前記第1の混合物は、H2SO4、および過剰の少なくとも1つの酸化剤を含む、工程と、
前記鋼に電流を加える工程と、
を含み、
H2SO4の濃度は、約10g/L〜約200g/Lである、プロセス。 - 請求項10に記載のプロセスにおいて、
前記少なくとも1つの酸化剤は、硫酸第一鉄の総量を、硫酸第二鉄(Fe2(SO4)3)に変換する働きをする、プロセス。 - 請求項11に記載のプロセスにおいて、
Fe2(SO4)3の濃度は、約5g/L〜約100g/Lである、プロセス。 - 請求項10に記載のプロセスにおいて、
前記少なくとも1つの酸化剤は、H2O2である、プロセス。 - 請求項10に記載のプロセスにおいて、
前記第1の混合物は、HFをさらに含む、プロセス。 - 請求項14に記載のプロセスにおいて、
H2SO4の濃度は、約25g/L〜約35g/Lであり、
HFの濃度は、約0g/L〜約100g/Lである、プロセス。 - 請求項10に記載のプロセスにおいて、
前記鋼に電流を加える工程は、陰極または陽極のうちの少なくとも一方により電流を加える工程を含む、プロセス。 - 請求項16に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、前記陰極または陽極のうちの一方を含む、プロセス。 - 請求項10に記載のプロセスにおいて、
第2の槽内に配された第2の混合物で前記鋼を処理する工程をさらに含み、
前記第2の混合物は、HNO3およびHFのうちの少なくとも一方を含み、
HNO3の濃度は、約10g/L〜約130g/Lであり、
HFの濃度は、約0g/L〜約30g/Lである、プロセス。 - 請求項18に記載のプロセスにおいて、
前記第1の混合物は、HFをさらに含む、プロセス。 - 請求項18に記載のプロセスにおいて、
前記ステンレス鋼は、フェライト系ステンレス鋼を含み、前記第2の混合物は、HNO3を含む、プロセス。 - 請求項18に記載のプロセスにおいて、
前記ステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼を含み、前記第2の混合物は、HNO3およびHFを含み、
前記第2の混合物中のHFの濃度は、約5g/L〜約25g/Lの範囲である、プロセス。 - 請求項18に記載のプロセスにおいて、
第3の槽内に配された第3の混合物で前記鋼を処理する工程をさらに含み、
前記第3の混合物は、HNO3を含み、
HNO3の濃度は、約10g/L〜約130g/Lである、プロセス。 - 請求項10に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、連続して酸洗いされる、プロセス。 - 請求項10に記載のプロセスにおいて、
前記第1の混合物の温度は、約21℃〜約82℃(約70°F〜180°F)の範囲、または、約26℃〜約54℃(約80°F〜130°F)の範囲である、プロセス。 - 請求項10に記載のプロセスにおいて、
前記第1の混合物が前記ストリップを処理した後の、前記第1の混合物中の全溶解金属の量は、約80g/L以下である、プロセス。 - 請求項10に記載のプロセスにおいて、
前記鋼に電流を加える工程は、電極により電流を加える工程を含み、前記電極は、陰極-陽極-陰極の配列を含み、約1アンペア/dm2〜約100アンペア/dm2の範囲の電流密度で約10クーロン/dm2〜約200クーロン/dm2の範囲の電流を加えるように動作可能である、プロセス。
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