JPH11293500A

JPH11293500A - 熱延鋼帯の表面疵除去方法

Info

Publication number: JPH11293500A
Application number: JP10095972A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Kitani; 滋木谷; Koichi Takeuchi; 孝一武内
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1998-04-08
Publication date: 1999-10-26

Abstract

(57)【要約】【課題】熱延鋼帯の表面疵を酸類を使用しないで除去
し、歩留まりを改善すると共に、製品の商品価値を高め
る。【解決手段】熱延鋼帯を脱スケールした後、溶媒が水で
溶質の主成分が塩化物である電解液中で陽極電解する熱
延鋼帯の表面疵除去方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱延鋼帯の表面疵を
陽極電解により除去する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】炭素鋼などの熱延鋼帯は、スラブを熱間
圧延することによって製造されるが、熱間圧延時に鋼帯
表面に生成した酸化スケールが圧延ロールによって地金
に押し込まれて、表面疵になることがある。表面疵は、
熱間圧延後の鋼帯を酸洗して酸化スケールを除去するこ
とによって顕在化するので、酸化スケールが付着した状
態では疵の有無は判別できない。

【０００３】酸洗は、鋼帯表面の酸化スケールを除去す
る（脱スケールする）目的で行われるので、通常は酸洗
液にスケールのみが溶解し地金が溶解しないように、イ
ンヒビターを添加した酸洗液が用いられる。そのため、
熱間圧延で表面疵が発生した鋼帯は酸洗後も疵のある表
面となり、製品の商品価値を著しく低下させる。また、
特に表面疵の多い鋼帯は実際には商品として販売するこ
とができないのでスクラップとして処理せざるを得な
い。その結果、製造コストを高騰させることになる。

【０００４】鋼帯の一般的な脱スケール方法としては、
１０％程度の塩酸に浸漬する方法があるが、最近は電解
処理による脱スケール方法も検討されている。

【０００５】例えば、日本鉄鋼協会が編集した鉄と鋼、
第６７巻（１９８１年発行）のＳ３９３およびＳ３９４
ページには、塩化ナトリウムあるいは硫酸ナトリウム水
溶液中で電解する鋼線の脱スケール方法が開示されてい
る。

【０００６】また、同じく日本鉄鋼協会が編集した材料
とプロセス、第７巻（１９９４年発行）の１４２８ペー
ジには、希塩酸水溶液中で電解する熱間圧延鋼鈑の脱ス
ケール方法が開示されている。

【０００７】特開昭５７−１６１０９７号公報には、酸
性の塩化物水溶液中で電解する鋼線の脱スケール方法が
開示されている。

【０００８】しかし、これらの方法はいずれも鋼材表面
のスケールを効率よく除去することを目的とするもので
あり、脱スケール後の鋼帯の表面疵の除去には役立たな
い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、人体
や環境に有害で、危険性の高い酸類を使用しないで、熱
延鋼帯の表面疵を除去することにより歩留まり（直行
率）を高め、製造コストを低減すると共に、製品の商品
価値を高めることができる表面疵の除去方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】熱延鋼帯の表面疵を除去
する方法に係わる本発明の要旨は、以下の通りである。

【００１１】（１）熱延鋼帯を脱スケールした後、溶媒
が水で溶質の主成分が塩化物である電解液中で陽極電解
することを特徴とする熱延鋼帯の表面疵除去方法。

【００１２】（２）負極として金属ニッケルからなる電
極、正極として酸化物を被覆した金属チタンからなる電
極を用いて間接通電法により陽極電解することを特徴と
する請求項１記載の熱延鋼帯の表面疵除去方法。

【００１３】本発明者らは、酸洗後の熱延鋼帯の表面疵
を除去する方法について種々検討した結果、塩化物を主
成分とする水溶液中で陽極電解すると熱延鋼帯の地金が
溶解するとの知見を得て本発明を完成させた。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の表面疵除去方法に
ついて詳細に説明する。

【００１５】本発明の方法が対象とする熱延鋼帯は、炭
素鋼帯が好適であり、他にクロム等の合金元素を約１質
量％以下を含む低合金鋼（構造用合金鋼等）などの鋼帯
にも適用できる。

【００１６】熱延鋼帯に陽極電解を施すのは、鋼帯表面
を溶解して表面疵を小さくしたり、消失させるためであ
る。陰極電解法では、鋼帯表面を溶解することができな
く、表面疵を除去するのには適していない。

【００１７】また、陽極電解の前に熱延鋼帯に脱スケー
ルを施すのは、スケールが付着した熱延鋼帯に陽極電解
を施しても鋼帯の地金を溶解することができないからで
ある。

【００１８】次に陽極電解について説明する。

【００１９】電解液は、溶質としては塩化物を主成分と
する水溶液を用いる。塩化物としては塩化ナトリウムが
推奨されるが、特にこれに限定されるものではなく、塩
化カリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウムなどで
もよい。

【００２０】水溶液中の塩化物の濃度は特に厳密に管理
する必要はないが、１質量％未満では鋼帯の溶解速度が
小さくなると同時に電気抵抗が大きくなって、電解に伴
う電力ロスが大きくなるので１％以上が望ましい。濃度
が大きいほど鋼帯の溶解速度は大きくなり、電気抵抗は
小さくなるが、飽和濃度以上では過飽和の塩化物が析出
して、鋼帯表面の溶解が不均一になりやすいので、上限
は３０質量％程度にするのがよい。なお、塩化物３０質
量％とは、塩化物３０質量％、水７０質量％を意味し、
電解液の濃度は以下同様とする。また、電解液の溶媒、
溶質は全て質量％とする。

【００２１】塩化物以外に硫酸塩、硝酸塩などの塩類を
１％未満の量で共存させてもよいが、塩化物濃度を高め
るためには、塩化物単味を含む水溶液が望ましい。

【００２２】塩化物水溶液のｐＨは、１未満および１０
以上では電極の溶損や劣化が起こりやすいので１〜１０
の範囲とするのがよい。なお、ｐＨ３以上では電解によ
って溶解した鉄が水酸化物として沈殿し、鋼帯表面に付
着することがあるので、電解後に希塩酸や希硫酸などで
沈殿物を溶解した後、水洗することが望ましい。

【００２３】塩化物水溶液の温度は、１０℃未満では溶
解速度が遅く、塩化物の析出が起こり易い。また、温度
が高いほど溶解速度が速いが、９０℃を超えると電解槽
のライニングが劣化しやすくなるので１０〜９０℃の範
囲とするのが好ましい。

【００２４】図１は、直接通電による陽極電解方法を模
式的に示す図である。直流電源１から通電ロール２を介
して正の電気を鋼帯４に給電しつつ、電解槽５の中の塩
化物水溶液６中の対極（負極）３との間で陽極電解する
方法が推奨される。

【００２５】図２は、間接通電による陽極電解方法を模
式的に示す図である。陽極電解は、通電ロールを使用せ
ず、電解槽５の中の塩化物水溶液６中で間接通電法によ
って電解する方法でもよい。ただし、この場合には鋼帯
が負極３近傍を通過する時のみに陽極電解がおこなわれ
て鋼帯表面が溶解するが、正極７近傍や正極と負極の間
を通過する鋼帯表面は溶解しないので、その分だけ電解
槽を長くする必要がある。

【００２６】電解時の電流密度は鋼帯表面の溶解速度に
大きな影響を及ぼし、電流密度が大きいほど溶解速度が
大きくなる。その値が２０Ａ／ｍ²未満では溶解速度が
小さいため、疵除去に比較的長時間を要し、１００００
Ａ／ｍ²を超えると塩素ガスの発生が著しくなるので、
電流密度としては２０〜１００００Ａ／ｍ²程度が推奨
されるが、必ずしもこれに限定されるものではない。

【００２７】塩化物水溶液中で使用する負電極としては
金属ニッケル製電極が推奨される。金属ニッケルは、塩
化物水溶液中での陰極電解による溶製損がほとんどな
く、電解しない時でも腐食し難いからである。

【００２８】ステンレス鋼や金属チタンも使用できる
が、前者の場合には非電解時に孔食が発生することがあ
るので、数Ａ／ｍ²程度の負電流を流して孔食の発生を
防止するのが望ましい。また、金属チタンを使用する場
合には、塩化物水溶液のｐＨが３以下であるとチタンの
水素化物が生成して脆化し、電極が破損する恐れがある
ので、ｐＨ３以上で使用することが望ましい。

【００２９】一方、正電極としてはイリジウム等の酸化
物を被覆した金属チタンからなる電極が推奨される。被
覆する酸化物としてはイリジウム以外に白金やオスミウ
ム等の貴金属の酸化物やチタンの酸化物を混合したもの
も使用できる。酸化物は、チタン表面の陽極酸化による
電気抵抗の増大を防止する効果がある。

【００３０】酸洗後に鋼帯の表面疵の程度を検査する方
法としては、鋼帯の通板速度が比較的遅い場合には目視
による判定が適用できるが、通板速度が速い場合や省力
化のためにはＣＣＤカメラや画像処理装置等を応用した
疵検査装置を使用するのが望ましい。電解処理コストを
削減するためには、酸洗後に鋼帯の表面疵の程度を検査
し、その程度に応じて電解条件を制御するのがよい。制
御可能な電解条件は、電解液の濃度、温度および浸漬時
間等であり、これらにより溶解速度を容易に調整するこ
とができる。

【００３１】鋼帯表面を溶解する方法として、例えば塩
酸水溶液に浸漬する方法が考えられる。しかし、本発明
の方法による塩化物水溶液中での陽極電解法の方が疵を
除去する効果が大きい。この理由は定かではないが、電
解の場合には電流が鋼帯表面の凹凸の凸部に多く流れて
溶解が進み、表面の平滑化が速やかに起きるためと推測
される。また、溶解速度自体も塩酸水溶液への浸漬処理
に比べてかなり速いので、処理時間を短縮したり処理槽
の長さを短くすることができるという利点もある。本発
明の方法で使用する塩化物は中性塩であるため、塩酸等
の酸類に比べて人体や環境に対する有害性や危険性が低
いだけでなく、廃液処理に要するアルカリ量が少なく、
スラジ発生量も少なくいという長所がある。

【００３２】

【実施例】（実施例１）表１に示す化学組成の２種類の
構造用炭素鋼と２種類の構造用低合金鋼の熱延鋼帯（板
厚３〜５ｍｍ）から縦１００、横１５０ｍｍの大きさの
試験片を作製した。これらを朝日化学工業(株)製のイン
ヒビター（商品名：イビット）を０．１質量％含む１０
質量％塩酸（温度：８０℃）に２〜５分間浸漬して完全
に脱スケールした。この段階で試験片の表面疵の程度を
目視で５段階評価した。評価は、１が最も表面疵が多い
ものであり、５が目視では表面疵が全く認められないも
ので、２〜４は１と５の間の表面疵の程度であり、数値
が大きいほど表面疵が少ないことを示す。

【００３３】疵を評価した後、塩化ナトリウム等の塩化
物を含む水溶液中で金属ニッケル板を対極（負極）とし
て陽極電解した。

【００３４】

【表１】

【００３５】図３は、用いた実験用の電解装置の模式図
である。電解液６中に直流電源１に接続した上記寸法の
試験片を浸漬し、試験片の両側面に負極として金属ニッ
ケル板８を対面させて電解した。

【００３６】電解液は、表２に示す８種類とした。ま
た、電解条件を表３に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】表２、表３に示すように、比較例として
塩化物を含む水溶液中で陰極電解した場合、硫酸塩お
よび硝酸塩水溶液中で電解した場合およびインヒビタ
ーを含まない８０℃の１０％塩酸に浸漬した場合の表面
疵の程度も調べた。

【００４０】電解した後、試験片を水洗、乾燥し、再び
上記と同じ評価基準で表面疵の程度を目視で５段階評価
した。

【００４１】電解による溶解減量および表面疵の程度を
まとめて表２に示した。

【００４２】表２から明らかなように、塩化物を主成分
とする電解液中で陽極電解した本発明例（試験 No.１〜
１４）では電解後の表面疵が全く認められなかった。一
方、比較例のうち塩化物の電解液中で陰極電解したもの
（試験 NO.１５および１６：電流密度が負の値であるこ
とは陰極電解したことを示す）はほとんど鋼帯表面が溶
解しておらず、表面疵の程度も脱スケール後と全く差が
無かった（すなわち、表面疵が全く除去されなかっ
た）。

【００４３】また、比較例のうち、電解液に塩化物が含
まれていない場合（試験 NO.１７〜２０）も、表面がほ
とんど溶解しておらず、表面疵は全く除去されなかっ
た。さらに、脱スケール後にインヒビターを含まない８
０℃、１０％塩酸に６０秒間浸漬した場合（試験 NO.２
１〜２４）には、ある程度表面が溶解して表面疵が減少
したが、本発明例には及ばなかった。

【００４４】（実施例２）表１に示したＡおよびＤの鋼
帯より、幅３００ｍｍの鋼帯を切り出し、試験用連続酸
洗−電解装置を用いて、脱スケール処理および電解を連
続的におこなった。

【００４５】図４は、使用した４種の装置を模式的に示
した側面図である。

【００４６】図４（ａ）は、脱スケール用の塩酸浸漬槽
１２の後に塩化物水溶液の電解液を入れた図１のタイプ
の電解槽１３（通電ロールと電解液中金属ニッケルから
なる負極を有する）を配置した装置である。

【００４７】図４（ｂ）は、脱スケール用の塩酸浸漬槽
１２の後に塩化物水溶液の電解液を入れた図２のタイプ
の電解槽１４（電解液中に酸化イリジウム被覆金属チタ
ンからなる正極と金属ニッケル製負極を有する）を配置
した装置である。

【００４８】図４（ｃ）は、脱スケール用の塩酸浸漬槽
１２の後に表面疵除去のための塩酸浸漬槽１５を配置し
た装置である。

【００４９】図４（ｄ）は、脱スケール用の塩酸浸漬槽
１２の後に表面疵除去のための処理槽を配置しない装置
である。

【００５０】図４（ａ）〜図４（ｃ）に示した装置は、
脱スケールの後および電解の後に水洗用のスプレー１６
が設けられている。各装置とも、コイル１８が巻戻さ
れ、鋼帯１１が各処理槽内を連続的に通過し、巻取られ
てコイル１９となる。

【００５１】脱スケール条件、脱スケール後の電解条件
および処理後の表面疵の程度を表４にまとめて示す。な
お、表面疵の評価基準は表２の場合と同じである。

【００５２】

【表４】

【００５３】試験 NO.１および２は、図４（ａ）のタイ
プの装置を用いた場合であり、疵除去用電解槽の長さが
約３ｍ、電解がおこなわれる正味長さは１．５ｍであ
る。従って、通板速度が４．５ｍ／ｍｉｎの場合は２０
秒間、１．５ｍ／ｍｉｎの場合は６０秒間の陽極電解が
おこなわれる。また、電解の総電流が９００Ａ、電解面
積が０．４５ｍ²なので、電流密度は２０００Ａ／ｍ²と
なる。

【００５４】試験 NO.３および４は、図４（ｂ）のタイ
プの装置を用いた場合であり、疵除去用電解槽の長さが
約５ｍ、陽極電解が行われる正味長さは１．５ｍなの
で、試験NO.１および２の場合と同じく通板速度が４．
５ｍ／ｍｉｎの場合は２０秒間、１．５ｍ／ｍｉｎの場
合は６０秒間の陽極電解（電流密度：２０００Ａ／
ｍ²）がおこなわれる。

【００５５】試験NO.5および６は、図４（ｃ）のタイプ
の装置を用いた場合であり、疵除去用浸漬槽の長さが約
５ｍ、正味浸漬長さが４．５ｍなので、通板速度が４．
５ｍ／ｍｉｎの場合は６０秒間、１．５ｍ／ｍｉｎの場
合は１８０秒間の浸漬処理がおこなわれる。

【００５６】試験 NO.７および８は、図４（ｄ）のタイ
プの装置を用いた場合であり、疵除去用処理はおこなわ
なかった。また、脱スケール用浸漬槽の長さは図４
（ａ）〜（ｄ）の試験装置共１０ｍであり、正味浸漬長
さは９ｍなので、通板速度が４．５ｍ／ｍｉｎの場合は
１２０秒間、１．５ｍ／ｍｉｎの場合は３６０秒間の浸
漬処理が行われる。表４の実験結果から明らかなよう
に、試験 NO.５〜８の比較例では表面疵の程度が１〜３
であるのに対して、試験 NO.１〜４の本発明例では表面
疵の程度が全て５であり、全く表面疵を無くすることが
できた。

【００５７】

【発明の効果】本発明の方法によれば、人体や環境に有
害で危険性の高い酸類を使用することなく、熱間圧延で
発生した鋼帯の表面疵を容易に除去することができ、製
品の商品価値を高めることができるのみならず、鋼帯製
造の歩留まり（直行率）を高め、製造コストを低減する
ことができるなど産業上大きな利益がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】通電ロールおよび電解液中負極を用いた鋼帯の
陽極電解装置の模式図である

【図２】電解液中の間接通電用負極と正極を用いた鋼帯
の電解装置の模式図である。

【図３】切り板試験片の直接通電による電解実験装置の
模式図である。

【図４】連続脱スケール−表面疵除去実験装置の構成を
示す模式図である。

【符号の簡単な説明】

１直流電源１２脱スケール用塩酸
槽２通電ロール１３、１４電解槽３負極１５塩酸槽４、１１鋼帯１６スプレー水洗槽５電解槽６電解液７正極９試験片

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱延鋼帯を脱スケールした後、溶媒が水で
溶質の主成分が塩化物である電解液中で陽極電解するこ
とを特徴とする熱延鋼帯の表面疵除去方法。
【請求項２】負極として金属ニッケルからなる電極、正
極として酸化物を被覆した金属チタンからなる電極を用
いて間接通電法により陽極電解することを特徴とする請
求項１記載の熱延鋼帯の表面疵除去方法。