JPH0196399A - ステンレス冷延鋼帯の中性塩電解脱スケール方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はステンレス冷延鋼帯表面の酸化スケールを連続
的に除去するための効率のよい脱スケール方法に関する
ものである。

〔従来の技術〕

一般にステンレス冷延鋼帯は酸化性雰囲気で焼鈍や焼入
れなどの熱処理を行った場合、鋼帯表面に酸化スケール
が形成されるので、酸化スケールを除去するための脱ス
ケール処理が行われる。

脱スケール処理には硫酸、塩酸、硝弗酸（硝酸と弗酸の
混合酸）などを用いた酸洗が一般に用いられているが、
ステンレス冷延鋼帯に形成される酸化スケールは緻密で
強固であるため完全に脱スケールするのは仲々困難であ
る。そのため酸洗を容易にする前処理法として、溶融ア
ルカリ塩への浸漬処理（ソルト処理）あるいは特公昭３
８−１２１６２に示される中性塩水溶液中での電解処理
などが開発され実用化されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

中性塩水溶液ｔｐでの電解処理はソルト処理に比べ美麗
な表面性状を得やすいこと、溶液が中性のため作業環境
が優れていることなどの長所がある。しかしながら、脱
スケール能力が優れているソルト処鍾と尚等の効果を得
るためには、電解に多量の電気エネルギーを必要とする
こと、また長時間の電解を要することから長大な電解槽
を必要とすることなどの欠点がある。

本発明は中性塩水溶液中での電解処理の長所を損なうこ
となく、脱スケール効率を上げて所要電気エネルギーを
減少させ、かつ電解時間を短縮することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

一般に第２図の模式図に示すように、ステンレス冷延鋼
帯の中性塩水溶液４中における電解は、ステンレス鋼帯
３を−Ｌ下から挟む形で陽電極ｌと陰電極２を鋼帯進行
方向に配列し、両極間に直流電圧を付加する間接電解方
式が採られている。

ステンレス鋼帯は陰電極間を通過する際、銅帯表面では
アノード反応が生じ、陽電極間を通過する際、銅帯表面
ではカソード反応が生じ、この両者の反応を交互に受け
ながら、脱スケール処理がなされている。

アノード反応では酸化スケールを構成している主な金属
元素であるＣｒおよびＦｅがそれぞれ６価のＣｒイオン
と３価のＦｅイオンに酸化され溶液中に溶出することに
より脱スケールが進行する。

一方、カソード反応は間接電解方式のため必然的に生じ
るものであるが、従来は水素ガスの発生反応のみが生じ
、水素ガス気泡による酸化スケール除去作用が僅かなが
ら期待できるものの脱スケールには殆ど寄与しないもの
と考えられていた。

本発明者らは工業的に中性塩水溶液中での電解を行った
場合のカソード反応に着目し、その反応挙動を詳細に調
査研究した結果、従来実施している電解処理条件のもと
ではカソード反応が脱スケールを大きく阻害していると
いう重大な発見をなすに至った。

すなわち、工業的に脱スケール処理を行っている中性塩
水溶液中には、アノード反応で溶出したＣｒ、Ｆｅなと
の金属イオンが含まれており、このような溶液中におけ
るカソード反応では水素ガス発生反応以外にＣｒ、Ｆｅ
なとの金属イオンが還元され、銅帯表面に析出し、スケ
ール状の物質（Ｃｒ、Ｆｅなどの酸化物あるいは水和酸
化物と思われる）が付着する反応が生じていることを見
い出した。

従って、従来の方法ではアノード反応における脱スケー
ル反応と、カソード反応におけるスケール状の物質の析
出付着反応が交互に生じているため、脱スケールに要す
る電気エネルギーが多大となり、かつ電解時間も長時間
を要していたと言える。

また、カソード反応におけるＣｒ、Ｆｅなどの金属イオ
ンの還元析出はそのほどんどがＣｒイオンによって生じ
ていることも明らかとなった。

本発明者らは前述の新しい知見に基づき、さらに検討し
た結果、従来は銅帯表面がカソード反応を生じる個所の
溶液とアノード反応を生じる個所の溶液は同一溶液であ
るのに対し、それら溶液をに分し、溶液中の６価のＣｒ
イオン濃度と溶液のｐＨ値をそれぞれ特定範囲に限定す
ることにより脱スケール能力が大幅に向上することを見
い出した。

すなわち、本発明はアノード反応、カソード反応を含み
、少なくとも１つのカソード反応に先立つアノード反応
がある組合わせプロセスを用いて、中性塩水溶液中での
間接電解によりステンレス冷延鋼帯の脱スケール処理を
行うに当り、鋼帯表面にカソード反応を生じさせる個所
の中性Ｊｉ！水溶液（カソード反応液）を下記のＡの条
件を満足する溶液とし、銅帯表面にアノード反応を生じ
させる個所の中性・塩水溶液（アノード反応液）を下記
のＢの条件を満足する溶液とし１分割することを特徴と
するステンレス冷延鋼帯の脱スケール方法である。

Ａ：　溶液中の６価のＣｒイオン濃度ｏ、　ｉ　ｇ／文
以下、溶液のｐＨ値１以上６以下 Ｂ＝　溶液中の６価のＣｒイオン濃濃度１０ノ／見以下
溶液のｐＨ値２以−Ｌ６以下〔作用〕 第１図に、銅帯がカソード反応を生じる陽電極ｌの溶液
とアノード反応を生じる陰電極２の溶液を区分する方法
の１例を模式的に示す。

鋼帯３にカソード反応が生じている状態でスケール状の
物質が付着する反応は溶液中の６価のＣｒイオン濃度が
ｏ、１ｇ／ｌ以下で溶液のｐＨ値が６以下の場合は非常
に軽微となり、第３図、第４図に示すように次のアノー
ド反応で容易に除去されるが、これら条件を外れるとス
ケール状の物質の付着が多大となり、次のアノード反応
での除去が困難となる。

■　第３図は後述の実施例第２表Ｎ０５７の条件の内、
カソード反応液の６価Ｃｒイオン濃度を変化させた場合
の脱スケール状況を示したものであり、脱スケール指数
、１，２，３，４．はそれぞれスケール残り大、スケー
ル残り中、スケール残り小、完全に脱スケールしたもの
を表わしている。

また第４図は同じ〈実施例第２表Ｎ０９７の条件の内力
ソード反応液のＰＨ値を変化させた場合の脱スケール状
況を示したものである。

銅帯にアノード反応が生じている個所の溶液中の６価Ｃ
ｒイオン濃度がｌ　Ｏｇ／ｌ以りとなった場合や溶液の
ｐＨ値が６を越えた場合は第５図、第６図に示すように
アノード反応における脱スケール反応が抑制され、脱ス
ケール能力が大幅に低下する。

■　第５図は後述の実施例第２表のＮｏ、７の条件の内
のアノード反応液の６価Ｃｒイオン濃度を変化させた場
合の脱スケール状況を示したものであり、第６図は同じ
〈実施例第２表Ｎｏ、７の条件の内アノード反応液のｐ
Ｈ値を変化させた場合の脱スケール状況を示したもので
ある。

また銅帯にカソード反応液のｐＨ値が１以下となった場
合は均一な脱スケールが困難となり、アノード反応液の
ＰＨ値が２以下となった場合は脱スケール後の表面の美
麗さが阻害されるようになる。

■　アノード反応液とカソード反応液を分割する理由は
上述の如く脱スケール能力を大幅に向上させるためのそ
れぞれの溶液の条件が異るため、両者を分割しない場合
は、両者を満足する範囲、すなわち６価Ｃｒイオン濃度
０．１ｇ／ｌ以下、ｐ　ＨＶｉ２〜６と許容範囲が極端
に狭くなるためである。

また、溶液中の６価Ｃｒイオン濃度を本発明の上限値以
下に調節する方法は自由であるが、例えば脱スケール処
理量の増加により６価Ｃｒイオン量の高くなった溶液の
一部を排出して新液を投入する方法や、還元剤を投入し
て３価Ｃｒイオンに還元し沈殿物を除去する方法などが
適用できる。

なお従来の中性塩水溶液中での電解においては溶液中の
６価のＣｒイオン量の影響が知られていなかったため、
公知の値はないが、本発明者らが測定した所、定常状態
ではほぼ１０　ｇ／見見上上値を示していた。

また溶液のｐＨ値の調節は硫酸および水酸化ナトリウム
を用いて行うのが好ましい。

中性塩水溶液中のＣｒ以外のＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎなどの金
属イオン濃度も低いに越したことはないが溶解かも少な
いため６価のＣｒイオンに比べ影響が軽微であるので特
に限定はしない。

中性塩の種類、中性塩水溶液の濃度と温度、電流密度な
どの他の諸条件は従来の条件が本発明にも適用される。

中性塩は硫酸、硝酸、塩酸などのＮａ１１！、Ｋ塩が単
独および複合して使用できるが、経済性１表面仕上りの
点から硫酸ナトリウムの使用が適している。中性塩水溶
液の濃度と温度はそれぞれ１００〜３００　ｇ／文、７
０〜９０℃が適正である。

電流密度はアノード反応電流密度、カソード反応型ｌｅ
ｔ、密度ともに２〜１５Ａ／ｄｒｎ’が適正である。

比較的脱スケール性の良いステンレス鋼の場合は、中性
塩水溶液中での電解だけで脱スケールが可能であるが、
不十分な場合は引続いて酸洗処理を行うことにより完全
に脱スケールすることが可能となる。

中性塩水溶液中の電解処理後の酸洗は従来と回様の処理
、すなわちフェライト系、マルテンサイト系のステンレ
スに対しては主として硝酸浸漬または硝酸電解がオース
テナイト系ステンレスに対しては主として硝弗酸浸漬が
適用される。

〔実施例〕

酸化性雰囲気で焼鈍を行った板厚０．８　ｍ　ｍの５Ｕ
Ｓ４１０，５ＵＳ４３０および５ＵＳ３０４について、
種々の条件の中性塩水溶液中の電解とそれに引続いた酸
洗処理を脱スケール実験装置を用いて行い、脱スケール
状況の観察を行った。

なお、５ＵＳ４１０については酸洗処理を省略した場合
も調査した。

中性塩水溶液中での電解順序は、従来法については第２
図の電極配列、発明法および比較法については第１図の
電極配列を想定してそれぞれ実施した。カソード反応電
流密度は全て１２Ａ／ｄｍ’、アノード反応電流密度は
全て６Ａ／ｄｍ’一定とした。

中性塩水溶液はＮａ２ＳＯ４の水溶液を使用し、中性塩
の濃度は約２００　ｇ／又、溶液温度は８５℃一定とし
、ｐＨの調整にはＨ２ＳＯ４およびＮａＯＨを使用した
。

実施例−１ ＳＵＳ４１０について得られた結果を第１表に示す。

従来法のＮｏ、１は電解時間総合計３６秒、電気量１４
４クーロン／ｄｒｎ’の中性塩水溶液電解と硝酸浸漬処
理で脱スケールが可能であった。それに対し６価Ｃｒイ
オン濃度と溶液のｐＨ値が本発明の範囲内にあるＮｏ、
３は電解時間総合計１２秒。

電気量４８クーロン／ｄｒｎ’の中性塩水溶液電解のみ
で酸洗を必要とすることもなく脱スケールが可能であっ
た。

また本発明法と同一の電解時間総合計と電気量の条件で
従来法で処理したＮｏ、２はかなりのスケール残りが発
生した。

実施例−２ ＳＵＳ４３０について得られた結果を第２表に示す。

従来法のＮ０１４は電解時間総合計４３．２秒、電気量
１７２．８クーロン／ｄｒｒｆの中性塩水溶液電解と硝
酸浸漬処理で脱スケールが可能であった。

それに対し６価のＣｒイオン濃度と溶液のｐＨ値を本発
明の範囲内で種々変化させたＮ００６、Ｎｏ、７、Ｎｏ
、８はいずれも電解時間総合計１６．８秒以内、電気量
６７．２ク一ロン／ｄｒｎ’以内の中性塩水溶液電解と
硝酸浸漬処理で脱スケールが可能であった・ 一方、本発明法Ｎ０８８と同一の電解時間総合計と電気
量の条件で従来法で処理したＮＯ６５はかなりのスケー
ル残りが発生した。

また溶液のｐＨ値が本発明の下限を下回った比較法Ｎｏ
、９はスケール残りは発生しなかったが脱スケール後の
表面光沢が本発明法、従来法に比べて劣っていた。

実施例−３ ＳＵＳ　３０４について得られた結果を第３表に示す。

従来法のＮｏ、１０は電解時間総合計２８．８秒、電気
量１１５．２ク一ロン／ｄｍ″の中性塩水溶液電解と硝
弗酸浸漬で脱スケールが可能であった。

それに対し６価のＣｒイオン濃度と溶液のＰＨ値を本発
明の範囲内としたＮｏ、１２は電解時間総合計１２秒、
電気量４８クーロン／ｄｒｒｆの中性塩水溶液電解と硝
弗酸浸漬で脱スケールが可能であった。

また本発明と同一の電解総時間と電気量の条件で従来法
で処理したＮｏ、１１はスケール残りが発生した。

〔発明の効果〕

本発明のスレンレス冷延鋼帯の脱スケール方法を適用す
ることにより、従来よりも脱スケール処理時間の大幅な
短縮による生産性の大幅な向上と使用電気エネルギーの
大幅な低減による経済効果をｆ：Ｉることが可能となる
。

また本発明の脱スケール方法はフェライト系、マルテン
サイト系、オーステナイト系、２相系のいずれのステン
レス鋼にも適用することができるという汎用性も備えて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の中性塩水溶液電解方法を具現する装置
の例を模式的に示した図、第２図は従来の中性塩水溶液
電解処理装置の代表的な例を模式的に示した図、第３図
および第４図はカソード反応液の６価のＣｒイオン濃度
、ｐＨ値を変化させた場合の脱スケールに対する影響を
示したグラフ、第５図および第６図はアノード反応液の
６価のＣｒイオン濃度、ＰＨ値を変化させた場合の脱ス
ケールに対する影響を示したグラフである。 ■・・・陽電極 ２・・・陰電極 ３・・・ステンレス冷延鋼帯 ４・・・中性塩水溶液 ５・・・電解槽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　アノード反応、カソード反応を含み、少なくとも１
   つのカソード反応に先立つアノード反応を有する組合わ
   せプロセスを用いて、中性塩水溶液中での間接電解によ
   りステンレス冷延鋼帯を脱スケール処理するに当り、当
   該電解の反応液をカソード反応液とアノード反応液とに
   分割し、アノード反応より後行のカソード反応液中の６
   価Ｃｒイオン濃度を０．１ｇ／ｌ以下、ｐＨ値を１〜６
   とし、アノード反応液中の６価Ｃｒイオン濃度を１０ｇ
   ／ｌ以下、ｐＨ値を２〜６とすることを特徴とするステ
   ンレス冷延鋼帯の中性塩電解脱スケール方法。