JPH05247699A - ステンレス鋼帯脱スケール用の中性塩電解処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 焼鈍処理によりステンレス鋼帯表面に生じた
スケールの脱スケールを行う中性塩電解処理に際して、
間接通電方式であってもステンレス鋼帯の陰極電解部で
の浴中溶解金属の電析が少なくして経済的に且つ品質の
優れたステンレス鋼帯を製造する。 【構成】 ステンレス鋼帯Ｓの脱スケールを行う中性塩
電解処理工程に通板されるステンレス鋼帯Ｓの板幅と通
板速度とを板幅検出装置３と通板速度検出装置２とでそ
れぞれ検出し、両検出値とステンレス鋼帯Ｓを電解処理
するための目標電気量とから電解電流値を演算する演算
器９を使用して直流電源装置７を制御して電解電流値を
自動的に調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、焼鈍処理によりステン
レス鋼帯表面に生じたスケールの脱スケールを行う中性
塩電解処理に際して、ステンレス鋼帯の陰極電解部での
浴中溶解金属の電析が少なくして経済的に且つ品質の優
れたステンレス鋼帯を製造することが可能なステンレス
鋼帯脱スケール用の中性塩電解処理方法及びこの方法を
実施するための装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷間圧延後のステンレス鋼帯に対して行
われる焼鈍処理方法の一つとして、大気雰囲気炉内で燃
料をバーナー燃焼させて直火熱処理する大気焼鈍方法が
ある。この大気焼鈍処理においては、大気中の酸素の作
用を受けてステンレス鋼帯の表面に金属酸化物（以下、
単にスケールと言う）が生成するので、これを除去し良
好な品質のステンレス鋼帯を製造するために、焼鈍処理
後に脱スケール処理が行われる。そして一般にステンレ
ス鋼帯の脱スケール処理は、前工程の焼鈍処理と共に一
連のラインにて連続的に行われている。

【０００３】この脱スケール処理方法としては、硫酸ソ
ーダ水溶液中での電解処理（以下、単に中性塩電解処理
と言うことがある）や、苛性ソーダと硝酸ソーダとの混
合溶融塩中での浸漬処理（以下、単にソルト浸漬処理と
言う）等の前処理を行った後に、硝弗酸に浸漬したり硝
酸水溶液中で電解処理を行ったり、更にこれらを組み合
わせることが広く行われている。これらの処理方法のう
ち、中性塩電解処理は特公昭３８−１２１６２号公報に
開示されて以来、近年広く採用されるに至ったものであ
る。

【０００４】この中性塩電解処理の特徴として、ソルト
浸漬処理に比較して美麗な表面性状を得易いこと、水溶
液のｐＨが中性に近いためその取扱いが容易であるこ
と、作業環境が良いことなどが挙げられる。また、中性
塩電解処理における電解は、ステンレス鋼帯の通板方向
に対して非接触に陽極と陰極とを交互に設置してステン
レス鋼帯に陰極電解と陽極電解とを順次施す間接電解が
広く行われている。従来、この中性塩電解処理の作用
は、特公昭３８−１２１６２号公報に開示されて如く、
スケールを有するステンレス鋼帯は陽極電解時にはスケ
ールの溶解作用を受け、陰極電解処理時には特に作用は
受けず水素発生を行うのみであると考えられていたが、
特開昭６３−１６１１９４号公報はステンレス鋼帯の陰
極電解処理時には浴中に溶解したＣｒやＦｅなどの金属
イオンが還元されるのでステンレス鋼帯表面にこれらが
析出してスケール状の物質を生成して後続の硝弗酸浸漬
処理を行ってもその脱スケールが充分でなくなることを
開示し、この析出を防止するために浴中溶解金属濃度に
応じて陰極電解時の電流密度を制限することを提案して
いる。また特開平１−９６３９８号公報には浴中の６価
クロムイオン濃度とｐＨとを制限することを、特開平１
−９６３９９号公報及び特開平１−９６４００号公報に
は陽極電解部と陰極電解部とを分離し且つ分離した各浴
条件を制限することを、特開平２−１７３３００号公報
には浴中に還元剤を添加して６価クロムイオンを還元変
化させることを、それぞれ提案している。しかし、これ
らの方法はいずれも設備的改造を要し、しかも電解処理
に際しての電流密度の調整は作業負荷の増加等があるの
で実際的ではない欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記従来技
術の欠点を解消し、設備的な大改造を必要とせずに、間
接通電方式であるにも拘らずステンレス鋼帯の陰極電解
部での浴中溶解金属の電析が少なく且つ適正な中性塩電
解作用を維持してステンレス鋼帯の脱スケール用の中性
塩電解処理を行うことを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は前記課題を解
決すべく鋭意研究の結果、中性塩電解処理において間接
通電方式の電解装置でのステンレス鋼帯の陰極電解部で
の浴中溶解金属の電析について調査をし、表１に示すよ
うな結果から次の結論を得た。即ち、模擬的に調整した
溶解金属濃度（ここでは６価クロムとしてクロム酸を添
加）の異なる硫酸ソーダ水溶液中に陽極として硬鉛（鉛
アンチモン合金）を使用し、陰極として白金線を浸漬し
てこの電極間を直流電源装置と接続し、電流密度を５Ａ
／dm²一定の下で電解時間を変化させて陰極である白金
線に電析した金属重量を測定し、電析に及ぼす電解電気
量の影響を調査したのである。なお、ｐＨの影響を調査
するため水溶液のｐＨを苛性ソーダで調整した。この調
査結果からは、６価クロム濃度及びｐＨと電析との因果
関係までは明らかにできなかったが、少なくとも電解時
間が２３秒という短い場合は、各条件共に電析は生じな
かった。

【０００７】

【表１】

【０００８】そして、本出願人会社の中性塩電解処理装
置では、ステンレス鋼帯が陰極電解処理を受ける合計時
間は４〜２０秒であり、これに対応してしかも設備的条
件から必然的に決まる陽極電解時間は１２〜６０秒であ
る。また、中性塩電解処理の目的とするスケール溶解作
用を決定する陽極電流密度は、一般的には２〜６Ａ／dm
²であり、当社でも基本的にはこの電流密度を採用して
いて、代表的な鋼種であるＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４３
０，ＳＵＳ３０４では焼鈍条件にもよるが概ね電流密度
と電解時間との積である電気量を５０〜１００Ｃ／dm²
とすれば中性塩電解処理の脱スケール効果が得られるこ
とを確認し、この電気量を維持するように前述の陽極電
解時間の１２〜６０秒に応じて電流密度を変化させても
脱スケール効果に変化のないことも確認した。以上の結
果より、前記表１に示した調査結果において電析現象が
生じない条件であった鋼帯陰極電流密度５Ａ／dm²で電
解時間の２３秒に相当する電気量１１５Ｃ／dm²以下と
することで、浴中溶解金属のステンレス鋼帯表面への電
析がなく且つ必要な脱スケール効果が得られることを究
明したのである。

【０００９】一般に電解作用は処理対象材へ付与する電
流密度と電解時間との積である電気量により決定される
から、最適電気量が決定できればそれを維持するように
電流密度又は電解時間を調整してやれば良いわけであ
る。一般に、ステンレス鋼帯の焼鈍酸洗工程では、通板
材の板厚と板幅とに応じてその通板速度は変えて操業さ
れている。即ち、板厚と板幅とが共に大きい場合には所
定の材料温度を得るためには遅い速度で通板し、板厚と
板幅とが共に小さい場合には速い速度で通板される。こ
れは、焼鈍炉で供給できる熱エネルギー量に限りがある
ために、或る体積を持つステンレス鋼帯を或る温度まで
加熱するのに足る熱量がほぼ同じであるためである。一
方、酸洗工程は焼鈍工程と連続化しているため、焼鈍工
程と同じ通板速度で通板される。従って、酸洗工程に中
性塩電解装置の如き電解処理装置があると、そこでの通
板速度即ち電解時間が板厚と板幅とによって変わること
になる。従来は主として省エネルギーの観点から少なく
とも目標電流密度を維持するように板幅に応じて電解電
流値を人手により変更していたが、通板速度まで見て電
気量が一定となるよう電解電流値を調整することは作業
負荷の問題から実施できない状況にあった。即ち、工業
的電解処理において、ステンレス鋼帯の幅や通板速度が
変わる状況下で電流密度又は電気量をその都度調整する
ことは、労力のかかる作業であったのである。

【００１０】そこで、本発明者は間接通電方式のステン
レス鋼帯の脱スケール用の中性塩電解処理において、浴
中溶解金属のステンレス鋼帯の陰極電解部での電析を抑
えるため、中性塩電解処理に際して電気量を一定とすれ
ば少なくとも本発明の課題を達成できることを見極め本
発明に至ったのである。即ち、ステンレス鋼帯の脱スケ
ールを行う中性塩電解処理工程に通板されるステンレス
鋼帯の板幅と通板速度とをそれぞれ検出し、両検出値と
該ステンレス鋼帯を電解処理するための目標電気量とか
ら電解電流値を演算する演算器を使用して電解電流値を
自動的に調整すれば、前記本発明の課題を達成できるこ
とを究明したのである。

【００１１】

【作用】以下、本発明に係るステンレス鋼帯脱スケール
用の中性塩電解処理方法及び装置の詳細について図１に
より説明する。図１は本発明に係るステンレス鋼帯脱ス
ケール用の中性塩電解処理装置の構成を説明する概略説
明図である。図中、Ｓは焼鈍処理（中性塩電解装置以外
の焼鈍装置等は本発明と直接関係ないためその記載を省
略する）されたステンレス鋼帯であり、ブライドルロー
ル１からデフレクタロールを経て中性塩電解槽４の電解
浴５内に入側の浸漬ロール８を経て導入され、中性塩電
解槽４内で陰極電極板6a及び陽極電極板6bにより陽極電
解及び陰極電解の間接電解が順次施されて出側の浸漬ロ
ール８を経て中性塩電解槽４の電解浴５内から導出さ
れ、デフレクタロールを経て硝弗酸混酸槽又は硝酸電解
槽10内に導入されて酸洗処理を施されるのである。この
際、ステンレス鋼帯Ｓは中性塩電解槽４へ通板前に板幅
検出装置３でその板幅が検出される。この板幅検出装置
３としては、一般に使用される板幅方向のステンレス鋼
帯Ｓの下面に設置された光源と上面に設置された受光源
（ＣｄＳ素子，フォトダイオード等）を利用したもの
や、リニヤーセンサーカメラ（ＣＣＤ）を使用すること
ができる。また、通板速度検出装置２でステンレス鋼帯
Ｓの通板速度も検出される。この通板速度検出装置２と
しては、ブライドルロール１に付設された回転ロールの
回転数を検出するパルスゼネレーターの出力を元に計算
されるものでも良いし、超音波やレーザー光のドップラ
ー効果を利用したものでも良い。かくして板幅検出装置
３で検出された板幅の検出値と通板速度検出装置２で検
出された通板速度の検出値とは、設定変更可能な電気量
設定機能を有する演算器９へ入力され、下記式より陽極
電極板6aと陰極電極板6bとに供給される電解電流値を演
算された電解電流値に維持するように直流電源装置７の
電流が制御される。

【００１２】Ｌ＝（Ｑ×Ｗ×Ｐ×１００）／（Ｐ×６０
／Ｖ） ここで Ｌ：電解電流値（Ａ） Ｑ：電気量（Ｃ／dm²＝Ａ・秒／dm²） Ｗ：通板材板幅（ｍ） Ｐ：陰極電極長（ｍ） Ｖ：通板材速度（ｍ／分）

【００１３】前記した式は、電流密度をＤ(Ａ／dm²)は
電解電流値Ｌ(Ａ)をステンレス鋼帯への陰極投影総面積
(dm²)で除したものであるから Ｄ＝Ｌ／（１０Ｗ×１０Ｐ）＝Ｌ／（Ｗ×Ｐ×１００） で表され、ステンレス鋼帯が陰極を通過する電解時間Ｔ
(sec)は陰極電極長Ｐ(ｍ)を通板速度(ｍ／min)で除した
ものであるから Ｔ＝Ｐ／（Ｖ／６０） で表され、電気量Ｑ(Ｃ／dm²)はＤ(Ａ／dm²)と電解時間
Ｔ(sec)との積であるから Ｑ＝Ｄ×Ｔ で表されるから、これら３つの式から導出できるのであ
る。

【００１４】なお、電気量を１１５Ｃ／dm²に設定した
としても、仮に陽極電解時間１秒で電流密度１１５Ａ／
dm²とする条件では、中性塩電解処理の脱スケール作用
は得難い。これは浴中での種々のイオンの電気泳動に関
係するからである。本発明者の調査では適正な中性塩電
解処理の脱スケール作用を得るためには、少なくとも陽
極電解時間は電流密度とは別に４秒は必要であることを
確認している。また、本発明方法の如く鋼帯を電解処理
するための目標電気量が一定となるように電解電流値を
自動的に調整する方法は他の電解酸洗方法である硫酸電
解や硝酸電解の電解電流値設定にも利用できるが、これ
らの電解酸洗方法では通常の高珪素鋳鉄に代表される溶
性電極を陽極電極として使用されることが多く、溶性電
極使用下では電極面積が徐々に減少して行くため電流密
度と電解時間とが変化して電気量の一定付与が難しいの
でその採用が難しい。この場合、不溶性電極を採用すれ
ば本発明方法と同様な方法の実施は可能であり、ステン
レス鋼帯の陰極部での浴中溶解金属の電析も抑えられる
と思われる。

【００１５】

【実施例】実ラインで代表的な鋼種のステンレス鋼帯で
あるＳＵＳ４１０，ＳＵＳ４３０及びＳＵＳ３０４を対
象に本発明方法を実施した結果を比較例と共に表２から
表４に示す。焼鈍条件（炉温，残存酸素濃度等）や通板
速度は通常条件と変えることなく、脱スケール処理は前
処理として中性塩電解処理のみを行い、最終処理は鋼種
ＳＵＳ４１０及びＳＵＳ４３０については硝酸電解処理
とし、ＳＵＳ３０４については硝弗酸浸漬処理を行っ
た。なお、本発明方法を実施するに際して最終処理とし
ての硝酸電解処理や硝弗酸浸漬処理の条件をその作用の
低下する方向に変更した。この表２〜４の結果から、本
発明方法の実施により脱スケール処理が容易となること
が判る。

【００１６】

【表２】

【００１７】

【表３】

【００１８】

【表４】

【００１９】

【発明の効果】以上に詳述した如く、本発明に係るステ
ンレス鋼帯脱スケール用の中性塩電解処理方法及び装置
は、以下に列挙するような種々の効果を有しており、そ
の工業的価値は大きなものである。 （１）ステンレス鋼帯の陰極部での浴中溶解金属の電析
を回避してしかも中性塩電解処理本来の脱スケール作用
を付与できる設定電解電気量を維持するように、ステン
レス鋼帯の板幅と通板速度とに応じて電解電流値を自動
的に変えることが可能となったことから、特に電解時間
の長くなり易い板厚の厚いステンレス鋼帯に対して品質
の向上と電解電力コストの低減が容易に実施できるよう
になった。 （２）電解電流値の調整が自動化されたことから、その
調整に要する労力が軽減された。 （３）中性塩電解処理装置におけるステンレス鋼帯の陰
極部での浴中溶解金属の電析が少なくなったことから、
後続の硝弗酸処理による脱スケールが容易となり酸使用
量が低減した。これにより、製造コストの低減と廃酸処
理コストの低減が図られた。この廃酸発生量の低減は地
球環境上も好ましいものである。 （４）従来の中性塩電解処理装置に大掛かりな改造を行
うことなく容易に実施できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るステンレス鋼帯脱スケール用の中
性塩電解処理装置の構成を説明する概略説明図である。

【符号の説明】

Ｓ ステンレス鋼帯 １ ブライドルロール ２ 通板速度検出装置 ３ 板幅検出装置 ４ 中性塩電解槽 ５ 電解浴 6a 陰極電極板 6b 陽極電極板 ７ 直流電源装置 ８ 浸漬ロール ９ 演算器 10 硝弗酸混酸槽又は硝酸電解槽

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステンレス鋼帯の脱スケールを行う中性
   塩電解処理工程に通板されるステンレス鋼帯の板幅と通
   板速度とをそれぞれ検出し、両検出値と該ステンレス鋼
   帯を電解処理するための目標電気量とから電解電流値を
   演算する演算器を使用して電解電流値を自動的に調整す
   ることを特徴とするステンレス鋼帯脱スケール用の中性
   塩電解処理方法。
2. 【請求項２】 目標電気量を５０〜１１５Ｃ／dm²とす
   る請求項１に記載のステンレス鋼帯脱スケール用の中性
   塩電解処理方法。
3. 【請求項３】 焼鈍処理されたステンレス鋼帯(Ｓ)を中
   性塩電解槽(４)の電解浴(５)内に導入し、中性塩電解槽
   (４)内で陽極電極板(6a)及び陰極電極板(6b)により陰極
   電解及び陽極電解の間接電解を順次施す中性塩電解処理
   装置において、中性塩電解槽(４)への通板前にステンレ
   ス鋼帯(Ｓ)の板幅を検出する板幅検出装置(３)とステン
   レス鋼帯(Ｓ)の通板速度を検出する通板速度検出装置
   (２)とが設けられており、この板幅検出装置(３)で検出
   された板幅の検出値と通板速度検出装置(２)で検出され
   た通板速度の検出値とが入力される設定変更可能な電気
   量設定機能を有する演算器(９)により陽極電極板(6a)と
   陰極電極板(6b)とに供給される電解電流値を下式により
   演算された電解電流値に維持するように直流電源装置
   (７)の電流が制御される構成であることを特徴とするス
   テンレス鋼帯脱スケール用の中性塩電解処理装置。 Ｌ＝（Ｑ×Ｗ×Ｐ×１００）／（Ｐ×６０／Ｖ） ここで Ｌ：電解電流値（Ａ） Ｑ：電気量（Ｃ／dm²＝Ａ・秒／dm²） Ｗ：通板材板幅（ｍ） Ｐ：陰極電極長（ｍ） Ｖ：通板材速度（ｍ／分）