JPH0524996B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スケールを高速で酸洗するのに好適
な熱間圧延鋼板のデスケーリング方法に関する。

〔従来の技術〕

熱間圧延鋼板は高温下の圧延時にその表面に酸
化鉄からなるスケールが生じる。このスケールは
後続の冷間圧延工程でスケールの素地への押込み
などによる傷など表面損傷の原因になるため、事
前に除去（デスケーリング）する必要がある。

スケールの除去は機械的な破壊や化学的な溶解
により行うことかできる。従来、行なわれてきた
デイケーリング方法は塩酸溶液に鋼板を連続的に
浸漬してスケールを溶解する、いわゆる連続酸洗
法である。この連続酸洗方式では酸洗速度が遅い
ため酸洗設備が長大になる問題点があつた。

この問題を解決する手段として、鋼板面に砥粒
などを噴射して機械的にスケールを削り取る方法
（特開昭60−187420）、あるいは鋼板に曲げ応力に
加えてスケールに多数のクラツクを発生させた後
に酸洗する方法（特開昭60−213309）、あるいは
酸洗液を強制流動させてスケールの溶解を促進す
る方法などが提案されている。しかし、機械的な
方法ではスケールの完全除去が難しく、完全に除
去するためには素地鉄まで研削されるため鉄の損
失が大となるなど問題点がある。また、鋼板に曲
げ応力を負荷してスケールにクラツクを生じさせ
て、酸洗液とスケールの接触面積を増す方法は、
かなりの酸洗速度向上効果が認められるものの、
必ずしも十分ではない。また、酸洗液を鋼板面上
で強制流動される方法は酸洗速度の重要な支配因
子である酸洗液成分の濃度匂配を減少させるべく
拡散を促進させるため、酸洗速度向上の効果は認
められるが、これとても十分ではない。すなわ
ち、酸洗設備は冷間圧延設備と連結して、一貫設
備とすることにより高い生産性が得られる訳であ
るが、上記の改良の方式でも、なお冷間圧延設備
の処理速度には、もう一歩追いつかない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記、従来技術は、機械的にスケールを削り取
ること、あるいはスケールにクラツクを生ぜしめ
て酸液との接触面積を増すこと、あるいは酸液を
強制流動させることにより酸液成分の拡散を促進
して酸洗時間を短縮させること等の手段を利用す
るものであるが、酸洗の基本となる酸溶液組成に
ついては配慮されていなかつた。すなわち、従来
の改善はスケールを溶解除去すると云う化学反応
にもかかわらず、改善のポイントが機械的な面に
重点が置かれていた。このため改善の効果が必ら
ずしも十分ではなく、圧延設備の処理速度にマツ
プするまでの酸洗速度が得られなかつた。

本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を
解消し、高速酸洗が可能で且つ素地鉄の溶解損失
が少ないデスケーリング用酸洗液を用いる熱間圧
延鋼板のデスケーリング方法を提供することにあ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明による熱間圧
延鋼板のデスケーリング方法は、塩酸溶液に、金
属の酸化反応を促進するための酸化剤として硝酸
ナトリウム、亜硝酸ナトリウムおよび過マンガン
酸カリウムの１種と、金属に吸着してその溶解を
制御するためのインヒビタとして尿素またはチオ
尿素とを添加してなるデスケーリング用酸洗液を
用い、熱間圧延中の鋼板を連続的に高速酸洗する
ことを特徴とするものである。

すなわち、熱間圧延鋼板のデスケーリングにお
いて、酸洗液中におけるスケールの溶解反応は酸
化還元反応であることから、酸洗液の主体である
塩酸溶液に酸化剤あるいは還元剤を添加すること
により、スケールの溶解が促進される。またスケ
ールが部分的に溶解されて一部素地鉄が酸洗液と
接触すれば鉄が溶解するが、これは、素地鉄の損
失につながるため極力、これを抑制してなお且つ
スケールを溶解する必要がある。素地鉄の溶解を
抑制するためには鋼板表面を酸洗液と遮断すれば
よいが、これではスケールの溶解が妨げられる。
したがつて酸化物スケールへの遮蔽効果が小さ
く、活性な鉄への遮蔽効果が大きく且つ酸化鉄の
溶解反応を妨げないインヒビタ物質を酸洗液に添
加するのがよい。この目的のためには、インヒビ
タといて分子中にＮ、Ｏの原子の少なくとも２種
を含む有機化合物である硝酸ナトリウムまたは亜
硝酸ナトリウムを用いるのがよい。

〔作用〕

本発明においては、塩酸を主体とする溶液に酸
化剤として硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウムお
よび過マンガン酸カリウムの１種と、インヒビタ
として尿素またはチオ尿素とを添加してなるデス
ケーリング酸洗液を用い、熱間圧延中の鋼板を連
続的に高速酸洗するものである。上記した酸洗液
成分は各々、次のような作用を有して熱間圧延鋼
板を作用して酸洗速度を向上するものである。

すなわち、酸洗液中の塩酸は以下の反応式によ
り、スケール成分であるFe₂O₃及びFe₃O₄などの
酸化鉄を溶解する。

Fe₂O₃＋6HCl→2FeCl₃＋3H₂O Fe₃O₄＋8HCl→FeCl₂＋2FeCl₃＋4H₂O 塩酸によるスケールの溶解には塩酸濃度を適切に
確保すること、さらに溶解生成物を鋼板表面から
出来るだけ早く除去することが肝要である。しか
し、これらは酸洗液組成の改善には直接な関係は
なく、塩酸の作用は従来と同一である。

次に、酸化剤はスケールの溶解に次のような作
用を及ぼす。前記の酸化鉄の溶解反応では酸化鉄
中の鉄の原子価に着目すれば、溶解前後でその価
数は変らない。すなわち酸化剤を加えても溶解は
促進されない。これに対し鉄の溶解反応は次式の
ように酸化反応である。

Fe→Fe²⁺＋2e したがつて塩酸中に酸化剤が存在すれば上式の
反応は促進される。しかるに熱間圧延鋼板のスケ
ールは無欠陥なものはなく、圧延あるいは鋼板の
巻取り、巻戻し等により鋼板に変形作用がかかる
ためスケールには多少のクラツクが生じており、
そのクラツクは素地面まで達しているのが多い。
塩酸溶液中に酸化剤が存在する酸洗液は、スケー
ル中のクラツクを介して素地面に達する。これに
より上式の反応が上述の如く酸化剤により促進さ
れるため、スケールと素地鉄の界面における鉄が
溶解されてスケールが脱落しやすくなり、その結
果、デスケーリング時間すなわち酸洗時間が短縮
される。

この場合、塩酸溶液中に添加する酸化剤の選択
が肝要である。上述したように酸化剤は鉄の溶解
を促進するため、酸化力が余り強いと素地鉄の溶
解量が増して経済的に不利である。本発明におい
ては、酸化剤として硝化ナトリウム、亜硝酸ナト
リウムおよび過マンガン酸カリウムなどを用い
る。また、反対に酸化力が弱すぎると酸洗時間の
短縮効果が小さい。なお、過酸化水素は第１図に
示すように酸洗時間が短い有利性があるものの、
熱間圧延鋼板の高熱により熱分解してしまうの
で、その管理に難点があり、熱間圧延鋼板の連続
高速酸洗には適当でない。

次にインヒビタの作用であるが、これは金属イ
オンの溶出を抑制する。これは金属あるいは酸化
物表面にインヒビタ化合物が吸着して塩酸溶液と
金属面の障壁となるためである。

インヒビタは従来、非常に多種多用の物質が知
られており、各々金属イオンの溶出抑制作用を有
するが、ここで肝要なことは酸化物の溶解には出
来るだけ影響を及ぼさず、しかも金属の溶解を抑
制する物質を選択することである。さらに、酸溶
液に添加される有機化合物よりなるインヒビタは
長時間の酸洗によりその濃度が低下する。このこ
とから可能な限り添加濃度を高くしておくことが
補充などの手間を考慮すれば経済的に得策であ
る。したがつて、添加濃度の変動による酸洗速度
への影響ができるだけ小さな物質が望しい。

以上、述べた如く、本発明になる酸洗液では、
塩酸の溶解作用を酸化剤が促進して酸洗時間を短
縮し、同時に添加されているインヒビタが鉄素地
の溶解による損失を最小限に抑えるため、経済的
で且つ高速酸洗ができる。この目的を達成するた
めの酸化剤としては過マンガン酸塩、塩化第２
鉄、過酸化水素、硝酸、硝酸塩、亜硝酸塩、クロ
ム酸、過酸素酸塩、塩素酸塩、次亜塩素酸塩など
があるが、この中で経済性、危険性、公害、価格
などの実用上の問題を考慮すると硝酸塩として硝
酸ナトリウムあるいは亜硝酸塩として亜硝酸ナト
リウムか適当である。また、インヒビタとしては
水溶性で且つ分子構造中にＮ、Ｓ、Ｏの原子の少
なくとも２種以上を含有する有機化合物が適当で
ある。この中で酸洗速度に対する濃度依存性の小
さい尿素あるいはチオ尿素が最も実用的である。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について説明する。

実験例 １ 塩酸溶液に酸化剤を添加した酸洗液により熱間
圧延鋼板スケールが完全に除去されるまでの酸洗
時間を調べた。酸洗条件は次の如くである。

１ 試験片：30mm×30mm×2.5mmの熱間圧延炭素
鋼（スケール量50ｇ／m²） ２ 酸洗液温度：40℃ ３ 酸洗液の撹拌：なし ４ 酸洗液の塩酸濃度：４％ 第１図に結果を示す。図から明らかなように、
塩酸のみの酸洗液すなわち比較例では酸洗時間が
91秒であるのに対し、本発明により酸化剤を添加
した酸洗液では酸洗時間が38〜50秒であり、中で
も硝酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、過マンガ
ン酸カリウム、過酸化水素などは50秒以下であ
り、酸洗時間短縮率は約46％になり効果が顕著で
あることがわかる。

実験例 ２ 実験例１の条件から、４％塩酸に酸化剤として
硝酸ナトリウムを添加した酸洗液を用い、これに
本発明の実施例としてチオ尿素、尿素によりなる
インヒビタを添加し、また比較例として市販のア
ミン系インヒビタＡ、Ｂを添加して、酸洗終了時
までの酸洗時間における素地鉄の溶解による損失
量を調べた。酸洗条件は次の如くである。

酸洗液：４％HCl＋１％NaNO₃ 酸洗液温度：40℃ 酸洗時間：50秒 試験片寸法：30mm×30mm×2.5mm 第２図に結果を示す。図から明らかなように比
較例であるアミン系インヒビタＡ、Ｂを添加した
場合に比らべて、チオ尿素、尿素を添加した場合
では素地鉄からの鉄溶出量は1/2〜1/3以下と小さ
く、素地鉄の溶解抑制効果の高いことがわかる。

実験例 ３ 実験例２の条件から比較例としてインヒビタＡ
を用い、これと本発明の実施例になるチオ尿素、
尿素よりなるインヒビタのスケール溶解速度に対
する濃度依存性を調べた。酸洗条件は実施例２と
同じである。

第３図に結果を示す。図から明らかなように、
比較例の市販インヒビタＡを用いた場合ではイン
ヒビタ添加濃度が増すに従つてスケールの溶解速
度が急激に低下するのに対し、本発明実施例にな
るチオ尿素、尿素よりなるインヒビタを用いた場
合では、濃度を増してスケール溶解速度の低下は
著しく小さい。すなわち、初期濃度を高くして酸
洗の継続に伴う途中の補充が少なくて済む効果が
ある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、塩酸溶液に、酸化剤として硝
酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウムおよび過マンガ
ン酸カリウムの１種と、インヒビタとして尿素ま
たはチオ尿素とを添加してなるデスケーリング用
酸洗液を用いることにより熱間圧延鋼板のスケー
ル溶解速度を向上させ高速酸洗ができるので、酸
洗設備の小形化あるいは高速酸洗設備ができる。
これにより、デスケール設備と冷間圧延設備を直
結でき、薄板の一貫生産設備ができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化剤無添加酸洗液および酸化剤添加
酸洗液によるスケールの酸洗時間を示す図、第２
図はインヒビタの種類と素地鉄の溶解量の関係を
示す図、第３図はスケールの溶解速度とインヒビ
タ濃度の関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 塩酸溶液に、酸化剤として硝酸ナトリウム、
   亜硝酸ナトリウムおよび過マンガン酸カリウムの
   １種と、インヒビタとして尿素またはチオ尿素と
   を添加してなるデスケーリング用酸洗液を用い、
   熱間圧延中の鋼板を連続的に高速酸洗することを
   特徴とする熱間圧延鋼板のデスケーリング方法。