JP5757745B2 - ステンレス鋼帯の脱スケール用電解酸洗法 - Google Patents
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Description
本発明は、焼鈍処理によってステンレス鋼帯表面に生じた酸化スケールを、中性塩水溶液または酸性水溶液中において間接通電法による陽極電解によって脱デスケールする際に、通電した電流を効率よくストリップへ流すための電解酸洗法に関するものである。
冷間圧延後のステンレス鋼帯に対して行われる焼鈍処理方法の１つとして、大気雰囲気炉内で燃料をバーナー燃焼させて熱処理を行う大気焼鈍方法がある。この焼鈍方法では、大気中の酸素および燃焼によって生じた水蒸気により、ステンレス鋼帯の表面に金属酸化物が生成するので、これを除去し、良好な品質のステンレス鋼帯を製造するために、焼鈍処理後に脱スケール処理が行われる。
脱スケール処理方法として、酸性水溶液中に浸漬する方法、中性塩水溶液あるいは酸性水溶液中で陽極電解を行う方法（以下、単に電解酸洗と言う）、苛性ソーダと硝酸ソーダとの混合溶融塩中での浸漬処理を行う方法があり、これらを組み合わせてステンレス鋼帯の脱スケールが行われている。
電解酸洗においては、ステンレス鋼帯の通枚方向に対して非接触に陰極と陽極を交互に配置し、ステンレス鋼帯に陽極電解と陰極電解を順次施す間接通電法が広く行われている。間接通電法ではステンレス鋼帯に通電ロールを接触させる必要がないため、通電ロールとの接触による表面キズ発生などの問題がない。しかし、ステンレス鋼帯に接触していないために、通電し電流の一部が陽極から陰極へ直接流れ、ステンレス鋼帯へ流れる電流効率が低下するという問題がある。
陽極から陰極へ直接流れる電極間電流をなくすためには、陽極電解を行う槽と陰極電解を行う槽を独立させることが最も有効である。このような技術に関しては、特許文献１に記載されている。しかし槽を分けた場合、それぞれの槽について液の管理が必要になること、槽間にロールが必要になるため、ロールコストが生じ、さらにロールとの接触によるキズの発生が懸念されるなど、デメリットも存在する。
１槽内に陽極と陰極を配置する場合においては、陽極と陰極間の距離を広くとることが、電流効率を向上させるのに有効な対策である。槽を分けることに比べて電流効率では劣るものの、液の管理やロールなどの設備管理面も考慮するとメリットは大きい。
総合的なメリットが大きいことから、１槽内に陽極と陰極を配置する電解酸洗方法は広く利用されている。しかしながら、電極配置と電流効率の関係についての詳細な検討が行われておらず、電極間距離を広く取りすぎて槽が大型化し管理面での負荷が大きくなる場合や、設置場所等の関係から電極間距離を狭くして電流効率が低下する場合があった。したがって、電極配置と電流効率の関係について検討し、最適な槽構成を把握する必要があった。
発明者らは、電流効率の低下は図２に示すように電流が陽極から陰極へ直接流れることによって起こるものであり、陽極と陰極間の電気抵抗を大きくすることによって電流効率を高めることが出来るとの考えのもと、種々の実験を行った。その結果、電流効率と槽の構成の関係を把握し、本発明をなした。
請求項１に記載の発明は、焼鈍後のステンレス鋼帯を中性塩水溶液または酸性水溶液中において、間接通電法による陽極電解によって脱スケールを行う設備（以下、単に電解酸洗設備と言う）について、陽極と陰極間の距離をＬ（ｍｍ）、電極間を通電する電流をＩ（Ａ）、陽極と陰極間における酸洗槽の実質幅をＷ（ｍｍ）、実質深さをＤ（ｍｍ）としたとき、以下の式を満たす電解酸洗法である。
Ｌ＞０．６ＤＷ／Ｉ・・・・・・（１）
ここで実質幅Ｗ、実質深さＤとは、絶縁物の寸法を差し引いた、酸洗槽中の酸洗液の実質的寸法を言う。
請求項２に記載の発明は、ステンレス鋼帯と電極間の距離を２０ｍｍ以上、１５０ｍｍ
以下とする請求項１に記載の電解酸洗法である。
請求項３に記載の発明は、中性塩電解水溶液として１００〜２５０ｇ／ｌのＮａ２ＳＯ４を含む水溶液、酸性水溶液として５０〜２００ｇ／ｌのＨ２ＳＯ４またはＨＮＯ３を含む水溶液を用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の電解酸洗法である。
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ここで実質幅Ｗ、実質深さＤとは、絶縁物の寸法を差し引いた、酸洗槽中の酸洗液の実質的寸法を言う。
請求項２に記載の発明は、ステンレス鋼帯と電極間の距離を２０ｍｍ以上、１５０ｍｍ
以下とする請求項１に記載の電解酸洗法である。
請求項３に記載の発明は、中性塩電解水溶液として１００〜２５０ｇ／ｌのＮａ２ＳＯ４を含む水溶液、酸性水溶液として５０〜２００ｇ／ｌのＨ２ＳＯ４またはＨＮＯ３を含む水溶液を用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の電解酸洗法である。
本発明により、酸洗設備の規模に応じた適切な槽の構成を設計し、電流効率９０％以上を得ることができる。
本発明の実施形態に係る脱スケール設備を図１に示す。通板するステンレス鋼帯の上下に、鋼帯から一定の距離を取った位置に陽極および陰極を配置する。電解電圧とコストを考慮すると、陽極は白金族金属あるいは白金属酸化物を被覆した電極を使用し、陰極はステンレス鋼などの鉄系合金を使用することが好ましい。このとき、陽極と陰極の最も近い距離を電極間距離Ｌとする。なお電流効率の点からは鋼帯と電極間の距離は近いほどよいが、近づけすぎると鋼帯と電極が接触してキズの原因となるので、鋼帯と電極間の距離は２０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下とすることが好ましい。
図１のような電極配置を１組として、１槽内に２組以上設置しても良い。陽極として白金族金属あるいは白金属酸化物を被覆した電極を使用し、陰極としてステンレス鋼などの鉄系合金が使用できる。
酸洗液には、ステンレス鋼の脱スケールに用いられる一般的な酸洗液を用いることができる。本発明では、中性塩水溶液として、１００〜２５０ｇ／ｌのＮａ２ＳＯ４を含む水溶液、酸性水溶液として、５０〜２００ｇ／ｌのＨ２ＳＯ４またはＨＮＯ３を含む水溶液を想定している。
総通電量は酸洗設備の規模に応じて定めるものであり、電極表面の電流密度として１００〜５０００Ａ／ｍ２となるように電流および電極形状を調整すればよい。
表１に示す組成の中性塩水溶液、硫酸水溶液、硝酸水溶液を用い、ＳＵＳ３０４の脱スケールを行った。脱スケール中に鋼帯中を流れる電流Ｉｄを測定し、通電電流１０００Ａに対する比率を電流効率とした。図３に示すように、電極間距離を変えた場合あるいは、槽内に絶縁物を設置することで酸洗槽の実質幅、実質深さを変えた場合の電流効率を求めた。
図４に各条件での電流効率をまとめて示す。酸洗槽の形状および電極配置を本発明範囲設計することにより、酸洗液の種類によらず９０％以上の電流効率を得ることができた。
Claims (3)
- 焼鈍後のステンレス鋼帯を中性塩水溶液または酸性水溶液中において、間接通電法による陽極電解によって脱スケールを行う設備（以下、単に電解酸洗設備と言う）について、陽極と陰極間の距離をＬ（ｍｍ）、電極間を通電する電流をＩ（Ａ）、陽極と陰極間における酸洗槽の実質幅をＷ（ｍｍ）、実質深さをＤ（ｍｍ）としたとき、以下の式を満たす電解酸洗法。
Ｌ＞０．６ＤＷ／Ｉ・・・・・・（１）
ここで実質幅Ｗ、実質深さＤとは、絶縁物の寸法を差し引いた、酸洗槽中の酸洗液の実質的寸法を言う。 - ステンレス鋼帯と電極間の距離を２０ｍｍ以上、１５０ｍｍ以下とする請求項１に記載の電解酸洗法。
- 中性塩電解水溶液として１００〜２５０ｇ／ｌのＮａ２ＳＯ４を含む水溶液、酸性水溶液として５０〜２００ｇ／ｌのＨ２ＳＯ４またはＨＮＯ３を含む水溶液を用いることを特徴とする、請求項１または２に記載の電解酸洗法。
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