JPH10121299A - ステンレス鋼帯の平滑酸洗方法 - Google Patents

ステンレス鋼帯の平滑酸洗方法

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JPH10121299A
JPH10121299A JP27825296A JP27825296A JPH10121299A JP H10121299 A JPH10121299 A JP H10121299A JP 27825296 A JP27825296 A JP 27825296A JP 27825296 A JP27825296 A JP 27825296A JP H10121299 A JPH10121299 A JP H10121299A
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steel strip
pickling
stainless steel
sulfuric acid
alternating current
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JP27825296A
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Masamitsu Tsuchinaga
雅光 槌永
Akihiko Takahashi
明彦 高橋
Seisaburo Abe
征三郎 阿部
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーステナイト系ステンレス鋼薄板の製造に
おいて、熱延鋼帯の酸洗を安価な硫酸でデスケール酸洗
するに際して、熱間圧延方向と平行に発生する溝状の孔
食の発生を防止し、高平滑な酸洗表面を製造できる技術
を提供する。 【解決手段】 溶液温度を70〜120℃に加熱保温し
た硫酸濃度が20〜60%の硫酸溶液中で鋼帯に対向し
て設けられた電極との間に10〜200A/dm2 の電
流密度の交流電流を通電しながらステンレス鋼帯を浸漬
することにより鋼帯の内方向に存在するNi量の変動に
起因する鋼帯の熱問圧延方向と平行に発生する溝状の孔
食発生を防止し、高平滑な酸洗デスケール表面を製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はステンレス熱延鋼帯
表面の酸化スケールを脱スケールする酸洗方法に係わ
り、オーステナイト系ステンレス鋼帯ならびにフェライ
ト系ステンレス鋼帯に対し、酸洗後の表面を平滑になら
しめた酸洗方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ステンレス冷延鋼板および鋼帯は、ま
ず、連続鋳造スラブを熱間圧延し熱延板を製造する。こ
の後、焼鈍を省略もしくは焼鈍を行った後、酸洗により
脱スケールし、さらに冷間圧延して製品板厚にし、光輝
焼鈍により溶体化処理した後、調質圧延することによっ
て得られる。
【0003】熱延板や焼鈍を受けたステンレス鋼板の表
面に生成している高温酸化スケールを除去する方法とし
ては、一般にショットブラストにより機械的に脱スケー
ルを施した後、硫酸溶液中で浸漬酸洗する方法や、硝酸
−弗酸の混酸で酸洗する方法が広く採用されている。
【0004】オーステナイト系ステンレス鋼の場合、通
常硝弗酸が用いられ、この酸濃度は、硝酸が5〜15
%,弗酸が1〜5%である。(「ステンレス鋼便覧」昭
和48年版P.842)硝酸−弗酸の混酸による酸洗法
は表面仕上がり状況が良好であるが、酸洗の進行に伴い
増加する溶液中への溶け込みイオンが、酸洗能率を低下
させるため、頻繁に液を更新する必要が生じ、液コスト
増を招く。また、酸洗時にNOxガスを発生するため、
このガスを処理する高価な設備を必要とする。さらに
は、酸洗槽の材質として硝酸−弗酸特有の高価な耐酸材
料を必要とするし、耐用期間も短いため補修費用も多大
である。これらの要因により、硝酸−弗酸は、酸洗液原
単位や設備費が高い酸洗法であり改善が望まれた。
【0005】一方、フェライト系ステンレス鋼について
は多くの場合、硫酸酸洗法が適用実施されている。この
硫酸溶液については、酸洗の進行に伴い溶液中へ増加す
る溶け込みイオンの酸洗能率への影響が小さく、液の頻
繁な更新が不要で、液コストが安価である。また、酸洗
時にNOxガスを発生せず、ガス処理設備が不要であ
る。さらには、酸洗槽の耐酸材料として安価な材料で充
分である。このようなことから、硝酸−弗酸の混酸に代
わる酸洗法として硫酸を基本酸洗溶液としたオーステナ
イト系ステンレス鋼の酸洗方法が切望されていた。
【0006】このような硫酸溶液を使ったオーステナイ
ト系ステンレス熱延鋼帯への酸洗法としては、例えば特
公昭61−25783号公報において、ショットブラス
ト後に硫酸処理し、酸洗主溶液として硫酸第二鉄−硫酸
溶液による酸洗を行い、後処理として硝酸中で酸洗する
かあるいは塩酸後硝酸中で酸洗する方法がある。しかし
ながら、この酸洗法を適用しても、硫酸第二鉄−硫酸の
操業濃度範囲が狭いため、範囲外になることが頻発し、
酸洗が全く不能な状態になりやすい欠点があった。ま
た、操業範囲内の場合でも、酸洗後の表面に3〜7μm
程度の径で深さも同様程度の孔食が酸洗板全面に生じ、
引き続きおこなわれる冷延途中で修復することなく製品
板まで疵として残存し、マクロ的な商品価値を害する白
濁化した鋼板となる問題があった。
【0007】また、酸洗時に通電する電解酸洗法も硫酸
酸洗溶液について検討されており、例えば特開平1−3
16500号公報においては、硫酸およびCr6+イオン
を含有する溶液中で、熱延鋼帯を陰極に通電することに
よって高速溶解を得て酸洗する方法が開示されている。
しかしながら、この酸洗法においては、Cr6+イオンを
溶液中に含有させるための高価な化合物を添加する必要
があるため、溶液コストを増大させる問題があり、安価
な酸洗法の開発が望まれていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明はオーステナイ
ト系ステンレス熱延板の安価な酸洗方法として、硫酸溶
液を用い、安定した酸洗操業と酸洗後の表面性状を良好
にする酸洗法を可能ならしめるもので、これにより酸液
コストおよび設備費が安価で高品質なオーステナイト系
ステンレス鋼薄板製造を可能にすることを目的とするも
のである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、硫酸溶液
を用いオーステナイト系ステンレス熱延鋼帯を酸洗する
方法について鋭意検討を加えた結果、硫酸溶液を用いて
酸洗すると、酸洗後の表面に特有の溝状孔食が発生し、
この孔食の発生が、熱延鋼帯自体に存在するNi量の不
均一偏析を原因としていることを確かめ、さらに、交流
電流を作用させることで、酸洗時に溶解性の低下するN
i量富化部の溶解性を増加させ、酸洗後の表面を平滑化
できることを見いだし、その知見に基づいて本発明を完
成させるに至った。
【0010】本発明の要旨とするところは、以下の通り
である。 (1)ステンレス鋼帯を硫酸溶液中に浸漬して酸洗する
にあたり、鋼帯に対向して設けた電極との間に交流電流
を通電することを特徴とするステンレス鋼帯の平滑酸洗
方法。 (2)交流電流の密度が10A/dm2 以上、好ましく
は30A/dm2 以上であることを特徴とする(1)記
載のステンレス鋼帯の平滑酸洗方法。 (3)交流電流の密度が10〜200A/dm2 、好ま
しくは30〜60A/dm2 であることを特徴とする
(1)記載のステンレス鋼帯の平滑酸洗方法。 (4)硫酸濃度を20〜60%とすることを特徴とする
(1)記載のステンレス鋼帯の平滑酸洗方法。 (5)硫酸溶液の温度を70〜120℃とすることを特
徴とする(1)記載のステンレス鋼帯の平滑酸洗方法。 (6)ステンレス鋼帯がオーステナイト系ステンレス熱
延鋼帯であることを特徴とする(1)に記載のステンレ
ス鋼帯の平滑酸洗方法。
【0011】
【発明の実施の形態】SUS304熱延鋼帯をショット
ブラストと砥粒ブラシで研削する方法を組み合わせて処
理し、浸漬により硫酸酸洗すると表面に3〜7μm程度
の径で深さも同様程度の孔食が酸洗板全面に生じた。こ
の酸洗後の表面は、従来法の硝弗酸酸洗で得られる表面
とは著しく異なるため、引き続き冷延焼鈍して製品板を
製造したところ、マクロ的には白濁化した鋼板となり、
ミクロ的には微少な凹み疵が多く残存した鋼板となっ
た。これらは商品価値を著しく低下させるため検討が必
要となった。
【0012】硫酸酸洗で生じた酸洗板表面の乳食は、製
造途中を追跡してその変化を調べると、冷延途中で修復
することなく製品板まで凹み疵として残存することが判
明した。さらに素材の影響を明確にするため#600の
エメリーペーパーで研磨し、硫酸中に浸漬し酸洗すると
熱間圧延方向と平行の著しい溝状の孔食を発生するとい
うことが判明した。この熱間圧延方向と平行の著しい溝
状の孔食を発生した部位における成分の偏析を調査した
結果、Ni量が他の部分に比して約1%低いことが判明
した。
【0013】硫酸水溶液中におけるステンレス鋼の酸洗
処理は、下記(l)式と(2)式に示す金属の活性溶解
反応によって進行する。
【0014】
【式1】
【0015】(1)式に示した金属のイオン化(溶解)
反応は可逆反応であり、(2)式に示した水素イオンの
還元反応(水素ガスの発生)によって金属のイオン化
(溶解)が進行する。したがって、(2)式の反応速度
が大きいほど(1)式の金属溶解速度は大きくなる。ス
テンレス鋼中のNiは、(2)式の水素イオンの還元反
応速度を低減する元素である。熱間圧延鋼帯のNi量の
低い部位における(2)式に示した水素イオンの還元反
応の上昇すなわち活性溶解の促進が、溝状の孔食発生の
原因であると結論される。
【0016】本発明者らは、上述した溝状の孔食発生機
構の解明に基づき、鋼帯表面で発生する反応を巾方向で
如何に均一に進行させるかを鋭意検討した結果、交流電
流を通電することによって溝状の孔食発生を防止し、高
平滑な酸洗表面を製造できることを見いだしたものであ
る。
【0017】図1に、SUS304の熱延鋼帯の表層を
エメリーペーパーで#600研磨し、39%H2 SO4
でFeイオン,Crイオン,Niイオンの溶け込み総量
を50g/lとした90℃の溶液中で、鋼片に対向して
設けられた電極との間に50サイクルの交流電流を付与
した場合の溶解速度と、3分間の酸洗処理を施した場合
の溝状孔食深さの交流電流密度依存性を示す。電流密度
が10A/dm2 未満では、浸漬し酸洗した場合と同様
に深い孔食が発生しているが、10A/dm2以上の電
流密度にすることにより実用的に問題のない孔食深さに
できる。このような孔食の軽減効果は、熱延鋼帯にショ
ットブラスト処理や、さらに砥粒ブラシで研削した処理
や、砂鉄粒を含んだ高圧水吹き付けによるメカニカルデ
スケーリング処理をした鋼帯を酸洗する場合にも同じ条
件で有効に作用することがわかった。
【0018】また、10A/dm2 以上の電流密度の交
流を通電しながら得られた酸洗板を、3mm厚から0.7
mm厚まで冷間圧延した後に光輝焼鈍し調質圧延した後、
製品としての表面性状を調べた結果、光沢の良い鋼板が
製造できることがわかった。
【0019】このような交流を作用させて平滑な酸洗表
面が得られる理由については、通電酸洗した場合、酸洗
進行中の表面の凸部(Ni濃度が高く浸漬のみでは溶解
の遅延する部分)の電流密度が高くなり、凸部が陽極に
なった場合には金属の溶解反応が、凸部が陰極になった
場合には水素イオンの還元反応が電流密度の低い凹部に
比してより進行するため孔食の発生が防止される。ま
た、極性の短時間内の変更により、溶解反応が局所化す
ることなく最凸部を溶解することで、結果として平滑な
酸洗表面をうることができるため、と考えられる。
【0020】また、クロム系ステンレス鋼については、
硫酸中で浸漬酸洗してもオーステナイト系ステンレス鋼
のように孔食は発生せず、比較的平滑な酸洗表面が得ら
れるが、さらに交流電流を付与することで、より平滑な
表面を得ることができる。
【0021】次に本発明の限定理由について説明する。
交流の電流密度については電流密度が10A/dm2
満では、通電せずに浸漬酸洗した場合と同様に深い孔食
の発生が観察されるが、10A/dm2 以上の電流密度
になると実用的に問題のない孔食深さとなる。好ましく
は30A/dm2 以上とするのがよい。電流密度は高く
なるほど孔食深さを軽減し、平滑性は向上するが、20
0A/dm2 を超えて作用させると液温の急激な上昇が
生じ、温度管理がむつかしく表面も過酸洗状態となるの
で、200A/dm2 以下とすることが好ましい。実用
的には鋼帯の長手方向と巾方向の電流密度の不均一性を
考慮すると30〜60A/dm2 の電流密度の採用が好
ましい。
【0022】通電方法は鋼板と溶液中で対向して平行に
設けられたコイル巾と同じ電極巾で、長さ300〜50
0mmの一対の電極間、あるいは複数対の電極間に交流電
源を接続して間接通電により電流を流すことによって得
られる。また、片方の電極をコンダクターロールを用い
ることによって直接鋼帯表面に通電することによっても
得られる。
【0023】H2 SO4 溶液について、交流電流を作用
させ孔食のない平滑な表面を得るにはH2 SO4 濃度2
0〜60%の範囲が有効である。H2 SO4 の濃度増は
高速酸洗には有効で20%以上で効果を発揮するが60
%を越えると飽和する。この濃度範囲の内、特に45〜
60%の高濃度範囲では一層の平滑化作用がある。ま
た、Feイオン,Crイオン,Niイオンを多く含有す
る場合も問題なく酸洗が進行する。なお、酸洗温度は沸
点(120℃)までの範囲で高温ほど高速酸洗が可能で
あるが70℃未満では、溶解能力が小さくなるので70
〜120℃とした。
【0024】この酸洗法においてもメカニカルデスケー
リングの作用は重要で、不充分な場合は酸洗後の表面に
悪影響を及ぼすので充分なメカニカルデスケーリングを
必要とする。ショットブラスト、砂鉄粒を含有した高圧
水吹き付け法、砥粒ブラシにより研削する方法、テンシ
ョンレベラー等を用い行う。
【0025】
【実施例】本発明の実施例を次に説明する。表面に熱間
で生成したスケ−ルのある18%Cr−8.9%Ni鋼
(SUS304)の3〜4.5mm厚さの熱延鋼帯を、砂
鉄粒を含んだ高圧水吹き付け法、ショットブラスト後に
砥粒ブラシにより研削する方法によりメカニカルデスケ
ーリングし、各種硫酸水溶液中で鋼帯に対向して設けら
れた表裏一対の電極間に交流電流を付与し3分間酸洗処
理した場合の孔食深さと溶解速度の評価結果を比較法と
ともに表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】交流電流を通電して酸洗することで、酸洗
後の表面に発生する孔食をなくすことが可能になった。
さらに、0.4〜0.7mm厚まで冷延し光輝焼鈍して調
質圧延した後の製品表面性状についても、マクロ的な白
濁化を生じず、ミクロ的には微少凹み疵が残存しない良
好な表面の冷延鋼板が得られることを確認した。
【0028】
【発明の効果】本発明はオーステナイト系ステンレス鋼
薄板を製造するに際し、安価な硫酸酸洗において酸洗後
の表面性状を良好にする酸洗法を可能にし、冷延焼鈍後
に良好な製品板表面を得ることを可能ならしめたもの
で、その工業的効果は甚大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】交流電流密度と、溶解速度及び溝状孔食深さと
の関係を示す図である。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステンレス鋼帯を硫酸溶液中に浸漬して
    酸洗するにあたり、鋼帯に対向して設けた電極との間に
    交流電流を通電することを特徴とするステンレス鋼帯の
    平滑酸洗方法。
  2. 【請求項2】 交流電流の密度が10A/dm2 以上で
    あることを特徴とする請求項1記載のステンレス鋼帯の
    平滑酸洗方法。
  3. 【請求項3】 交流電流の密度が30A/dm2 以上で
    あることを特徴とする請求項2記載のステンレス鋼帯の
    平滑酸洗方法。
  4. 【請求項4】 交流電流の密度が10〜200A/dm
    2 であることを特徴とする請求項1記載のステンレス鋼
    帯の平滑酸洗方法。
  5. 【請求項5】 交流電流の密度が30〜60A/dm2
    であることを特徴とする請求項4記載のステンレス鋼帯
    の平滑酸洗方法。
  6. 【請求項6】 硫酸濃度を20〜60%とすることを特
    徴とする請求項1記載のステンレス鋼帯の平滑酸洗方
    法。
  7. 【請求項7】 硫酸溶液の温度を70〜120℃とする
    ことを特徴とする請求項1記載のステンレス鋼帯の平滑
    酸洗方法。
  8. 【請求項8】 ステンレス鋼帯がオーステナイト系ステ
    ンレス熱延鋼帯であることを特徴とする請求項1記載の
    ステンレス鋼帯の平滑酸洗方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003027298A (ja) * 2001-07-18 2003-01-29 Nisshin Steel Co Ltd ステンレス鋼帯のデスケーリング方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003027298A (ja) * 2001-07-18 2003-01-29 Nisshin Steel Co Ltd ステンレス鋼帯のデスケーリング方法

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