JPH0320487A - 長尺金属材料の酸洗処理法 - 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］ 本発明は長尺材料の表面処理方法に関し、たとえば鋼板
を酸洗処理して脱スケールを行なう様な場合に、脱スケ
ールを効率良く遂行し得る様に改善された方法に関する
ものであるｉ尚木発明は連続的に走行させながら処理す
ることのできる種々の長尺材料の・表面処理法として広
く活用することができるが、以下の説明では鋼帯を連続
的に酸洗処理して脱スケールを行なう場合を代表的にと
り上げて説明，する。

［従来の技術］ Ｗ４帯の連続生産に当たっては、熱間圧延や玲間圧延工
程あるいは歪取り焼鈍工程等で生成する表面のスケール
を除去して清浄化するため、最終工程で酸洗による脱ス
ケール処理が行なわれる。この脱スケール処理法として
現在汎用されているのは、濃度が１５〜２０％程度の加
熱塩酸（８５〜９５℃程度）を酸洗液とする方法であり
、連ｔＡ処理の具体的な方法としては、■加熱塩酸の装
入された複数の酸洗槽に銅帯を浸漬させながら連続的に
走行させるディピング法（酸洗槽を浅めにしたＳＨＡＬ
ＬＯＷ法もこの方法に含まれる）と、■走行する＃ｆの
両面に加熱塩酸を噴射するスプレー法があるが、この中
でも現在のところは前者の浸漬法が主流となっている。

第２図はこの浸漬法を例示する概念図であり、鋼帯１の
走行方向に沿って酸洗４ｉ２ａ，２ｂ，・・・２ｙ，２
ｚが直列に配置されており、最下流側の酸洗相２Ｚに酸
洗液供給ボンブ３から酸洗液を供給し、該酸洗槽２Ｚか
らオーバーフローした酸洗液は中間槽４を経た後送給ボ
ンプ５によってその上流側の酸洗４１　２　ｙへ送り、
同様にして酸洗液は順次上流側の酸洗槽へ送られた後、
最上流側の酸洗４９　２　ａから排出される。そして鋼
帯１はガイドロール６によって酸洗４１　２　ａ　，　
　２　ｂ　・・・２　ｙ　，　２　ｚの順に浸漬走行し
、この間に銅帯表面の酸化物は熱塩酸により除去される
．最下流側の酸洗槽２ｚを出た鋼ｆ１はリンス装置（図
示せず）により酸洗液を除去した後乾燥して巻取られる
。

［発明が解決しようとする課題］ ところが図示した様なディッピング法は、脱スケール速
度の点で必ずしも満足し得るものではなく、十分な脱ス
ケールを達成するには銅帯の走行速度を落とすか、ある
いは酸洗槽の数を増やしたり個々の酸洗槽を長尺にしな
ければならず、それに伴って生産性が低下し、あるいは
酸洗設備が長くなるという問題が生じてくる。そこでこ
うした問題を回避し脱スケール速度を高める為の手段と
して、■酸洗前の鋼帯を予備加熱しておく方法、あるい
は■鋼帯にメカニカルデスケラー処理、テンション付与
、スキンバス処理等を施してスケールに亀裂を生ぜしめ
、その後の脱スケールを容易にする方法が実施されてい
る。しかしこれらの方法では、銅帯の予熱あるいは脱ス
ケール促進の為の予備処理（デスケラτ処理等）に特別
の設備が必要になるので、設備費が高くなるばかりでな
く、工程管理も煩雑になる。

そこでディッピング法の改善法として後述する様なター
ブランス（Ｔｕｒｂｕｌａｎｃｅ）方式の酸洗法が開発
されたが、この方式でも期待される程の洗浄力向上効果
は得られていない。

本発明はこの様な事情に着目してなされたものであって
、その目的は、簡単な設備および工程で脱スケールを効
率良く行なうことのできる方法を提供し、また脱スケー
ルに限らず他の様々の表面処理にも適用できる様な方法
を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決することのできた本発明に係る表面処理
法の構成は、狭小空間内に処理液を加圧導入し、該狭小
空間内の全域において液圧を形成した状態で任意部位よ
り該処理液を系外へ放出させる様に制御しつつ、該狭小
空間内に長尺材料を高速走行させるところに要旨を有す
るものである。

［作用］ 本発明者らは前述の様な従来技術の問題点に鑑み、ディ
ッピング法による脱スケール処理効率が期待されるほど
上がらない理由を明確にしようとして色々検討を行なっ
た。その結果、酸洗槽における鋼帯の走行状態と酸洗液
の流動状態により酸洗効果（即ち脱スケール効果）に顕
著な違いが生じてくることが確認された．即ち第３図は
、従来のディッピング法を採用したときの１つの酸洗槽
２内における鋼帯１と酸洗液Ｌの流れ状況を示す模式図
であり、鋼帯ｌは酸洗槽２内の酸洗液Ｌ中を白抜き矢印
方向へ高速走行しながら酸洗されるものとする。

今、鋼帯１が酸洗液Ｌ中を高速で走行すると、開放され
た酸洗楢２内の粘性を持った酸洗液Ｌは、鋼帯１の走行
に伴なって随伴流を形成し、鋼帯１の走行方向に沿って
流動する。その結果、酸洗液Ｌは層流に近い流動状態を
示すことになる。

モして鋼帯１に近接して流動する酸洗液Ｌは、脱スケー
ル反応（Ｆ６２０３　”　６｝ＩＣＩ＝　２ＦｅＣ１３
　”　３｝＋２０またはＦｅＯ　＋　２ＨＣｌ４　Ｆｅ
Ｃ１２　＋　｝１，０）により洗浄活性が低下し、ある
いは洗浄活性を失った後もそのまま鋼帯１付近を流動す
ることになり、ｗＩ％Ｆ１から離れた位置に存在する新
鮮な（洗浄活性を持った）洗浄液が鋼帯ｌ付近へ流入し
てくるのを妨げることになり、脱スケール効果が徐々に
低下してくるものと思われる。またこの様に新鮮な洗浄
液が鋼帯１付近へ移行しにくくなるということは、加熱
された洗浄液により鋼帯１の表面を加熱して洗浄力を高
めようとする場合の熱伝達も阻害されることになり、洗
浄効率は更に低下してくる。

これに対しターブランス（Ｔｕｒｂｕｌａｎｃｅ）方式
の酸洗法は、たとえば第４図に略示する如く酸洗槽２を
浅めに構成すると共に、上Ｍ７によって酸洗［２の上部
を封鎖したものであり、この場合酸洗液Ｌは第３図で説
明したのと同様の随伴流を形成するが、上Ｍ７により随
伴流が乱されるため、第２図の例に比べると酸洗液Ｌが
拡散し易くなり、酸洗効果は若干高められる。即ち木例
では酸洗槽２が浅めに構成されており、上Ｍ７が鋼帯１
からあまり離れておらず、また高速走行する鋼帯１に対
し上Ｍ７は静止している。その為、上Ｍ７付近の随伴流
は該上Ｍ７の壁面抵抗を受けて鋼帯１付近の随伴流より
も遅くなり、それにより随伴流が乱されて乱流気味の流
れを生ずるためと考えられる。

ところがこのターブランス方式でも当初期待したほどの
洗浄効果は得られず、その原因として次の様な事実が確
認された．即ちこの方式では比較的狭い酸洗槽２内を通
して鋼帯１を高速走行させるため、酸洗液Ｌは随伴流に
よって鋼帯１の走行方向へ押しやられ、たとえば第５図
に示す如く酸洗槽２における鋼帯１の走行方向上流側に
空陳Ｓができる．そしてこの空陳Ｓに面した酸洗液Ｌの
液面は上Ｍ７の壁面抵抗を受けないので、この部分にお
ける酸洗液Ｌの随伴流はあまり乱されず、この部分は準
層流状態となって酸洗液Ｌの拡散が不十分となり、第３
図で説明したのと同様の理由で洗浄効果が上がらなくな
るものと思われた。

そこで本発明者らはターブランス方式に見られる上記空
ＭＳができない様にすれば、酸洗４！２の長手方向全域
で酸洗液Ｌの拡散が十分に行なわれ、酸洗効果が高めら
れるという確信を持って更に研究を進めた結果、前記本
発明の構成に想到したものである。

即ち本発明では、前述の如く狭小な空間（即ち酸洗槽）
内に酸洗液を加圧導入し、該酸洗槽内の全域に液圧を形
成することによって、前記第５図に示゛した様な空隙Ｓ
ができない様にし、それにより酸洗槽内の長手方向全体
に酸洗液の随伴流に対する壁面抵抗を作用させることに
よって乱流状態とする。その結果、酸洗液しは酸洗槽の
長手方向全域で酸洗液Ｌの拡散が十分に進行し、また熱
伝達も効率良く進行することとなり、酸洗効率は大幅に
高められる。

第１図（Ａ）〜（Ｃ）は本発明で使用する酸洗装置を例
示する概略説明図であり、第１図（Ａ）は縦断面図、第
１図（Ｂ）は上Ｍ７を取り外した状態の平面図、第１図
（Ｃ）は第１図（Ａ）のｃ−ｃ線縦断面相当図であり、
この装置はたとえば３〜８ｍ程度の長尺なものとして製
作される。図中１は鋼帯、２は酸洗槽、７は上蓋、８ａ
，８ｂは酸洗液Ｌ圧入用スリットノズル、９は排液口、
１０は千鳥状に配置されたスキットを夫々示す。

この装置を用いて酸洗を行なうに当たっては、狭小な酸
洗！Ｍ２内にスリットノズル８ａ，８ｂ６ｘら酸洗液Ｌ
を加圧導入し、酸洗禮２の全域に液圧を形成することに
よって、酸洗槽２内に第５図で説明した様な空隙Ｓが形
成されるのを防止しつつ、鋼帯１を高速走行させる。そ
うすると、酸洗液Ｌは鋼帯１の走行方向に随伴流を形戊
するが、酸洗槽２は狭小に構成されており、鋼帯１の走
行位置に対し壁面が近い位置に存在するので、壁面側の
随伴流は抵抗を受けて流速が抑えられ、前記第４図で説
明したのと同様の理由で酸洗液Ｌは乱流状態となる。そ
の結果、鋼１ｌ：１付近の酸洗液Ｌは常に新鮮なものと
置き代えられことになり、酸洗による前述の脱スケール
反応は効率良く進行する。しかも本発明では、酸洗液Ｌ
の加圧導入により酸洗槽２内全域に液圧が加えられるの
で、前記第５図で説明した様な空隙Ｓが酸洗禮２内にで
きることもなく、酸洗槽２内の全域に乱流状態が与えら
れることになり、全長に亘って酸洗を効率良く進めるこ
とが可能になる。尚、図示例では酸洗液Ｌを酸洗糟２の
前後端に設けたスリットノズル８ａ．８ｂから圧入する
例を示したが、圧入位置は勿論この例に限定される訳で
はなく、上Ｍ７や底面の適所から圧入することも可能で
あり、要は酸洗禮２全域に液圧を作用させて空隙を作ら
ない限りどの様な圧人手段を採用してもよい。また酸洗
液Ｌは底面や側壁の適所に設けた排液口９から、随時排
出することにより、酸洗液Ｌの酸洗力を高位に保持する
。尚上蓋７には、酸洗液Ｌの流れを阻害しない程度で邪
魔板を取り付けて酸洗液の乱流を促進することも有効で
ある。尚酸洗槽内の酸洗液に生ずる液圧は銅帯の走行速
度によって変わってくるので、この圧力に打ち勝つだけ
の圧力で酸洗液を導入することにより酸洗槽内に前述の
様な空隙Ｓができるのを防止することができる。

第１図（Ａ）〜（Ｃ）に示した装置は本発明で使用され
る好ましい装置の１例を示しただけのものであって、も
とより本発明を制限する性格のものではなく、要は狭小
な酸洗槽内の全域に酸洗液の液圧が作用する様に酸洗？
１ｔ　Ｌを加圧導入しつつ、鋼帯１を高速走行させ得る
ものであれば、装置の具体的な構成は任意に設計変更す
ることができる。

［実施例］ 次に本発明の効果を確認するため次の様な実験を行なっ
た。

即ち第１図（Ａ）〜（Ｃ）に示した様な酸洗４！（幅：
３００ｍｍ．銅帯走行位置と上蓋下面間のギャップ：１
５０ａ＋ｍ）を使用し、幅２００ｍｍＸ厚み２ｍｍの鋼
帯（ＣＡＬ材二連続焼鈍向け材）を脱スケールすること
とし、そのときの塩酸濃度．酸洗時問，温度等を変えた
場合の脱スケール効果を、従来のディッピング方式を採
用したときの脱スケール効果と比較した。

まず第６図（Ａ）〜（Ｄ）は、酸洗温度を８５℃に設定
し、脱スケール促進のためテンションレベラーによって
銅帯に加えられる伸び率をＯ％，１％．３％．５％に変
えた場合について、酸洗時間および塩酸濃度と脱スケー
ル所要時間（＆ｉＡ−ＩＩＦ表面の黒いスケールが肉眼
観察できなくなるまでの時間）の関係を示したものであ
る。

第６図（Ａ）〜（Ｄ）からも明らかな様に、本発明法と
従来のディッピング法を比較すると、本発明法は特に塩
酸濃度の低い領域で優れた脱スケール効果を示しており
、塩酸濃度をかなり下げた場合でも十分な脱スケール効
果を享受し得ることが分かる． 次に第７図（Ａ＞　．　　（Ｂ）は上記方法に準拠し、
脱スケール促進のためテンションレベラーにより酸洗前
の鋼帯に与えられる伸び率を変えた場合の効果を、本発
明法と従来のディッピング法につき対比して示したグラ
フである。

このグラフからも明らかである様に、本発明法［第７図
（Ａ）］では伸び率を変えた場合でも脱スケール所要時
間は殆ど変わっていないの（対じ、従来のディッピング
法［第７図（Ｂ）］の場合は伸び率によって脱スケール
所要時間はかなり異ってきており、この傾向は塩酸濃度
を下げたときに顕著に表われている。即ちこれらの結果
より、本発明を採用すれば、脱スケール促進の為の予ｍ
処理（スケール膜に亀裂を与える為の処理）を省略した
場合でも優れた脱スケール効果を享受し得ることが分か
る。

第８図は、塩酸濃度を３．０％、温度を８５℃、テンシ
ョンレベラーによって加えられる伸び率を５％、酸洗槽
のギャップを６０ｍｍ、槽内における塩酸の流速を１．
０ｍ／ｓｅｃに設定した他は前述の方法と同様にして、
鋼帯を予備加熱（８５℃）した場合と予備加熱しなかっ
た場合について酸洗時間と脱スケール率の関係を調べた
結果を示したものである。

この図からも明らかである様に、本発明法を採用した場
合でも、酸洗時間の短いとき（即ち脱スケールの初期段
階）には、予備加熱により脱スケール率が若干高くなっ
ているが、酸洗時間の末期（脱スケールの後半）になる
と予備加熱の有無をによる脱スケール率の差は全くなく
なっている。即ちこの図より、本発明によれば、通常の
酸洗時間を採用する限る銅帯の予熱をせずども十分な脱
スケール効果が得られることを確認できる。

次に第９図は、塩酸濃度を３．０％，温度を８５℃、テ
ンションレベラーによる伸び率を３％、鋼帯の予熱なし
、の条件を設定し、塩酸の導入圧力を調整して酸洗槽内
を満水状態にした場合（本発明法）と、第５図に示した
様に酸性槽の上流側に空隙Ｓを形成した場合（比較例）
について、酸洗時間を脱スケール率の関係を調べた結果
を示したものである。

この図からも明らかである様に、酸洗槽内に空隙Ｓがで
きるか否かによって脱スケール効果は著しく変わり、酸
洗槽内の液圧を略大気圧状態にして空陣Ｓができる様な
条件（比較例）の場合の脱スケール効果はかなり低いの
に対し、酸洗槽内の液圧を高めて空隙Ｓができない様に
したとき（本発明）の脱スケール効果は非常に優れたも
のであることが分かる。

［発明の効果］ 本発明は以上の様に構成されており、狭小な酸洗禮内に
酸洗液を加圧導入し、該槽内に空隙かで＼ない様な条件
で銅帯を高速走行させて酸洗を行なうことにより、脱ス
ケールを極めて効率良く遂行することができる。しかも
この方法を採用すれば、脱スケール促進の為の予備処理
（テンションレベラーによる延伸やデスケラー処理等）
が不要になるばかりでなく、鋼帯の予熱も不要となり、
更には酸洗の為の酸濃度も下げることができ、工程を簡
潔化すると共に酸消費量も少なくすることができる． また本発明は、先に説明した様に洗浄槽内に生ずる洗浄
液の随伴流を乱して乱流状態とし、槽内における洗浄液
の拡散をよくすることによって前述の様な効果を発揮さ
せるものであり、こうした作用効果からも容易に理解で
きる様に、本発明は図示した様な銅帯の脱スケール処理
に限定されず、種々の長尺金属材の脱脂、アルカリ処理
等の表面処理をはじめ、プラスチック材等様々の表面処
理にも広く応用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（＾）〜（Ｃ）は本発明で使用される酸洗装置を
例示するもので、第１図（Ａ）は概略縦断面図、第１図
（Ｂ）は上蓋を開放して示す概略平面図、第１図（Ｃ）
は第１図（Ａ）におけるＣ−Ｃ線縦断面相当図である。 第２図は従来のディッピング式酸洗法を示す概念図、第
３図は該ディッピング式酸洗法を採用したときの酸洗状
況を示す説明図、第４．５図はターブランス方式の酸洗
状況を示す説明図、第６図（Ａ）〜（Ｄ）は本発明法と
ディッピイング法を採用した場合の塩酸濃度と酸洗時間
の関係を対比して示すグラフ、第７図（Ａ）　，　（Ｂ
）は本発明法とディッピング法を採用したときの伸び率
と酸洗時間の関係を示すグラフ、第８図は酸洗前の予備
加熱の有無と脱スケール率の関係を示すグラフ、第９図
は酸洗禮内における空隙Ｓの有無が脱スケール率に及ぼ
す影響を示すグラフである。 １・・・鋼帯　　　　　２・・・酸洗槽７・・・上ｉｉ
　　　　　　８ａ，　８ｂ・・・スリットノズル９・・
・排液口　　　　ｌＯ・・・スキットＬ・・・酸洗液 第６茜（Ａ） 第６図（Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）狭小空間内に処理液を加圧導入し、該狭小空間内
   の全域において液圧を形成した状態で任意部位より該処
   理液を系外へ放出させる様に制御しつつ、該狭小空間内
   に長尺材料を高速走行させることを特徴とする長尺材料
   の表面処理方法。