JPH0196400A - ステンレス冷延鋼帯の脱スケール方法 - 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耐化性雰囲気で焼鈍や焼入
れなどの熱処理を行うと鋼帯表面に酸化スケールが形成
されるため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ｎｌ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
で強固であるので完全に脱スケールするのは仲々困難で
ある。これに対し酸洗を容易にするための前処理法とし
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３８−１２１６２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
液中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理と同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について、その長
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させること
を目的になされたものである。

〔問題点を解決するための手段〕

一般に：５２図に模式的に示すように、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、電解槽５中の
ステンレス鋼帯３を上下から挟む形で陽電極ｌとｌ１３
電極２と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用されている。ステンレス鋼
帯３は陰電極２間を通過する際、鋼帯表面では７ノ一ド
反応が生じ、陽電極１間を通過する際、鋼帯表面ではカ
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に必然的に生
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などの金
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など
の金属イオンが還元され、鋼帯表面に析出し、スケール
状の物質（ＣＴ、ＦＢ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７ノ一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なとの金属イオ
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。

そこで本発明者らはカソード反応における脱スケール阻
害反応を軽減させる方法について研究した結果、特定の
電解順序とじ鋼帯が７ノ一ド反応を生ずる個所の中性塩
水溶液とカソード反応を生ずる個所の溶液とを分割し、
またさらにそれぞれの溶液の６価のＣｒイオン濃度とＰ
Ｈ値を特定範囲に限定することにより、大幅に脱スケー
ル能力が向上することを見い出した。

本発明は前述の新たに得られた知見に基づいて構成され
たものである。

即ち、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、カソード反応液
と７ノ一ド反応液とを分割した上、最初に鋼帯表面にカ
ソード反応のみを１回または複数回生じさせ、次いで鋼
帯表面に７ノ一ド反応のみを１回または複数回生じさせ
る電解順序をとり、かつ鋼帯表面にカソード反応を生じ
させる個所の中性塩水溶液（カソード反応液）を下記の
Ａの条件を満足する溶液とし、鋼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８ｇ／Ｊｌ以下、溶
液のｐＨ１１１以上６以下 Ｂ：溶液中の６価のＣｒイオン濃度１０ｇ／ｌ以下、溶
液のｐＨ値２以丑６以下 （作用〕 電解順序を本発明のようにした理由は、表面がｗ＆密な
酸化スケールで覆われた状体でカソード反応を受け、Ｃ
ｒを主体とした金属イオンが還元され酸化スケールの上
にスケール状の物質が析出付着した場合は次のアノード
反応で比較的容易に酸化スケールとともに除去されるが
、アノード反応を受けて酸化スケールがかなり除去され
、酸化スケール下の地鉄の一部が露出した状ｆＥでカソ
ード反応を受け、地鉄表面にスケール状の物質が析出付
着した場合は次のアノード反応で除去が非常に困難にな
るという新しい知見によるものである。

すなわち−旦アノード反応を受けた後にはカソード反応
を受けさせないことが本発明の重要なポイントである０
本発明の電解順序を実現する電極配列の一例を模式的に
第１図に示す。

陰電極２および陽電極１の寸法、本数は本発明では特に
限定しない、それらは脱スケール設備の生産規模、対象
鋼種、通板速度、電解回路抵抗などを考慮して適切に設
定すれば良い、要は酸化スケールの付いたステンレスｍ
　？ｉＦ　３に対し、まずカソード反応を生じさせ、次
いでアノード反応を生じさせ、７ノ一ド反応の後にはカ
ソード反応を生じさせないことが重要である。

鋼帯表面にカソード反応を生じる個所の中性塩溶液中の
６価のＣｒイオン濃度を８　ｇ／ｕ以下にしたのは８ｇ
／ｌを越えるとスケール状の物質の析出が過大となって
、次のアノード反応での除去が困難となり、第３図のよ
うに脱スケールｆと力が急激に低下するためである。ま
た溶液のｐＨ値を１以−Ｌ６以下に限定したのは６を越
えるとスケール状ぼ物質の析出が過大となり、第４図の
ように脱スケール能力が急激に低下し、１以下になると
均一な脱スケールが困難となるためである。

第３図は後述の実施例第２表Ｎｏ、７の条件の内、カソ
ード反応液中の６価Ｃｒイオンｅ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、完全に脱スケールを表わしている
。　・また第４図は後述の実施例第２表Ｎｏ、７の条件
の内方ソード反応液の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。

鋼帯表面にアノード反応を生じさせる個所の中性塩水溶
液中の６価Ｃｒイオンを１０　ｇ／又以下にしたのはＬ
ｏｇ／ｌを越えると第５図のように脱スケール能力が大
幅に低下するためである。また溶液ｐＨを２以上６以下
に限定したのは６を越えると第６図のように脱スケール
能力が大幅に低下し、２以下になると脱スケール後の表
面の美麗さが損れるためである。

第５図は後述の実施例：５２表のＮ０９７の条件の内の
アノード反応液中の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表わしたものであり、第６図は同
じ〈実施例第２表Ｎ０１７の条件の内アノード反応液の
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。

アノード反応溶液とカソード反応溶液を分割する理由は
Ｌ述の如く脱スケール能力を大幅に向上させるためのそ
れぞれの溶液条件が異るため、両者を分；１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
８ｇ／ｌ以下、ｐＨ値２〜６と許容範囲が狭くなるため
である。

なお、溶液中の６価ＣｒイオンＣ度を本発明の上限値以
下に調節する方杖は自由であるが１例えば脱スケール処
理驕の増加により６価ＣｒイオンＧ３．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価のＣｒイオンに還元し沈殿物を除去する方法
などを適用することができる。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ｌＯｇＺ又以」−
０値を示していた・ また溶液のｐＨ値の調節は硫酸または水酸化ナトリウム
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、Ｎｔ、Ｍｎなどの金
属イオン濃度も低いに越したことはないが濱解賃も少な
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。

中性塩水溶液中での電解処理において上記の電解順序、
水溶液中の６価のＣｒイオン濃度、溶液のｐＨ値の限定
により、カソード反応における脱スケール抑制作用を大
幅に軽減させ、アノード反応における脱スケール反応を
促進させる効果が発揮され脱スケール能力が大きく向上
する。

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Ｎａ塩、に塩を単独ま
たは複合して使用することができるが、経済性、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／
ｌ、７０〜９０℃が適正である。

電流密度は７ノ一ド反応電流密度、カソード反応電流密
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同様の処理
、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適用さ
れ、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１
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、従来例については第２
図の電極配列とし、実施例および比較例については第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／ｄｒｎ’−定とした。

中性塩水溶液としてはＮａ２ＳＯ４の水溶液を使用し、
中性塩の濃度は約２００　ｇ７ｆｔ、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 ＳＵＳ　４１０について得られた結果を第１表に示す。

従来例のＮｏ、１は電解時間総合計３６秒、電気７６、
　ｔ　４４ク一ロン／ｄｍ″の中性塩水溶液電解と硝酸
浸漬処理で脱スケールが回部であった。それに対し本発
明の電解順序で６価Ｃｒイオン濃度と溶液のｐＨ値を本
発明の範囲内にある実施例のＮｏ、３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
従来法で処理した比較例ＮＯ１２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。

従来例のＮｏ、４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。

それに対し本発明の電解順序で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実施例
Ｎｏ、６、Ｎ０９７、Ｎｏ、８はいずれも電解時間総合
計１４．４秒以内、電気量５７．６ク一ロンｌｄｄ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、実施例Ｎｏ−８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比較例のＮｏ、５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例Ｎ０
９９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 ＳＵＳ３０４について得られた結果を第３表に示す。

従来例のＮｏ、１０はいずれも電解時間総合計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。

それに対し本発明の電解順序で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実施例のＮｏ、１
２は電解時間総合計１２秒、電気量４８クーロン／ｄｒ
ｒｆ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
で処理した比較例の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得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、十−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図は本発明の電解順序でカソード反応液の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イオン濃度とｐＨ値を変
化させた場合の脱スケールに対する！Ｊｅ？！！を示し
たグラフである。 ｌ・・・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　中性塩水溶液中での間接電解によりステンレス冷延
   鋼帯を脱スケールする際に、該電解の反応液を６価Ｃｒ
   イオン濃度を８ｇ／ｌ以下、ｐＨ値１〜６のカソード反
   応液と、６価Ｃｒイオン濃度１０ｇ／ｌ以下、ｐＨ値２
   〜６のアノード反応液とに分割し、鋼帯表面での反応を
   カソード反応、次いでアノード反応の順に行うことを特
   徴とするステンレス冷延鋼帯の脱スケール方法。