JPH0711079B2 - 鋼質金属の高速陰極電解溶解法 - Google Patents
鋼質金属の高速陰極電解溶解法Info
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- JPH0711079B2 JPH0711079B2 JP1243474A JP24347489A JPH0711079B2 JP H0711079 B2 JPH0711079 B2 JP H0711079B2 JP 1243474 A JP1243474 A JP 1243474A JP 24347489 A JP24347489 A JP 24347489A JP H0711079 B2 JPH0711079 B2 JP H0711079B2
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25F—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC REMOVAL OF MATERIALS FROM OBJECTS; APPARATUS THEREFOR
- C25F3/00—Electrolytic etching or polishing
- C25F3/02—Etching
- C25F3/06—Etching of iron or steel
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、鉄と炭素を主成分とする炭素鋼、さらにNi、
Cr、Mo、Mn等の１種または２種以上を含有した低合金鋼
あるいは特殊鋼などの鋼質金属表面の高速陰極電解溶解
法に関するものである。
Cr、Mo、Mn等の１種または２種以上を含有した低合金鋼
あるいは特殊鋼などの鋼質金属表面の高速陰極電解溶解
法に関するものである。
従来の技術 鋼質金属の冷間圧延による薄板製品の製造に際しては、
熱間圧延により得られるホットコイルを熱間圧延ままあ
るいは中間焼純を施した後、熱間圧延中あるいは焼純中
に表面に生成する酸化スケールをショットブラスト等の
メカニカルデスケール処理を施した後、炭素鋼、低合金
鋼およびフェライトステンレス鋼では塩酸あるいは硫酸
水溶液、オーステナイトステンレス鋼では硝酸とふっ酸
との混合水溶液に浸漬して表面に残留するスケールを溶
解除去した後、冷間圧延が行われている。
熱間圧延により得られるホットコイルを熱間圧延ままあ
るいは中間焼純を施した後、熱間圧延中あるいは焼純中
に表面に生成する酸化スケールをショットブラスト等の
メカニカルデスケール処理を施した後、炭素鋼、低合金
鋼およびフェライトステンレス鋼では塩酸あるいは硫酸
水溶液、オーステナイトステンレス鋼では硝酸とふっ酸
との混合水溶液に浸漬して表面に残留するスケールを溶
解除去した後、冷間圧延が行われている。
デスケール酸洗処理は、完全にスケール除去を行うのみ
ならず、鋼質金属の薄板最終製品の表面品質を向上する
観点から、スラブ加熱あるいは熱間圧延中に発生するホ
ットコイルの表面疵を溶解除去するという重要な役割を
有している。
ならず、鋼質金属の薄板最終製品の表面品質を向上する
観点から、スラブ加熱あるいは熱間圧延中に発生するホ
ットコイルの表面疵を溶解除去するという重要な役割を
有している。
したがって、デスケール酸洗能率の向上並びに酸洗表面
の平滑化という観点から高速金属溶解処理法の開発が要
求されている。かかる効率的酸洗方法として、特公昭57
-2800号公報の電解脱スケール法、特開昭64-288号公報
の硫酸と硝酸との混酸中に浸漬する方法などがある。
の平滑化という観点から高速金属溶解処理法の開発が要
求されている。かかる効率的酸洗方法として、特公昭57
-2800号公報の電解脱スケール法、特開昭64-288号公報
の硫酸と硝酸との混酸中に浸漬する方法などがある。
しかしながら、特公昭57-2800号公報の電解脱スケール
法では陰極部より陽極部での金属溶解を主目的とした電
解酸洗および電解処理法であり、特開昭64-288号公報の
硫酸と硝酸との混酸中に浸漬する方法では、溶出金属イ
オンの妨害作用のため、酸洗液が劣化してくると全く金
属溶解が停止する問題点があった。
法では陰極部より陽極部での金属溶解を主目的とした電
解酸洗および電解処理法であり、特開昭64-288号公報の
硫酸と硝酸との混酸中に浸漬する方法では、溶出金属イ
オンの妨害作用のため、酸洗液が劣化してくると全く金
属溶解が停止する問題点があった。
発明が解決しようとする課題 本発明者らは溶出金属イオンによる溶解速度の低下を防
止して、長時間の連続酸洗操業を安定的に行う陰極電解
溶解処理法を開発する目的で多くの実験と検討を重ねた
結果、硝酸を添加した硫酸水溶液中で陰極電解処理する
ことによって所期の目的が達成されることを知見した。
止して、長時間の連続酸洗操業を安定的に行う陰極電解
溶解処理法を開発する目的で多くの実験と検討を重ねた
結果、硝酸を添加した硫酸水溶液中で陰極電解処理する
ことによって所期の目的が達成されることを知見した。
本発明は、この知見に基づいて完成したものである。
課題を解決するための手段および作用 本発明は、温度が50〜100℃で且つ５〜120g/lのNO3 -イ
オンを含有する110〜600g/lの濃度の硫酸水溶液中で、
鋼質金属を陰極とし、該陰極に対向して設けられた陽極
との間に電流密度５〜200A/dm2を通電して、陰極溶解す
ることを特徴とする鋼質金属の高速陰極電解溶解法であ
る。
オンを含有する110〜600g/lの濃度の硫酸水溶液中で、
鋼質金属を陰極とし、該陰極に対向して設けられた陽極
との間に電流密度５〜200A/dm2を通電して、陰極溶解す
ることを特徴とする鋼質金属の高速陰極電解溶解法であ
る。
以下、本発明について詳細に説明する。
鋼質金属の酸溶液中における溶解は、自然浸漬（ドブ漬
け）状態では、陽極反応として金属のイオン化（Ｍ→M
n+）と、陰極反応として水素イオンの還元（2H+＋2e-→
H2）の両反応が同時に進行する活性溶解により進行す
る。この場合、金属の溶解は自然電位で進行するため、
溶け出した金属イオンあるいはNO3 -イオンは腐食電位を
活性溶解電位域から不働態電位域に上昇させ、その溶解
速度を著しく低下させる。これに対して、直流電流の通
電下では、陽極での金属の溶解は従来の電気化学理論通
りファラディーの法則に従って進行するが、NO3 -イオン
を含有する硫酸水溶液中では、陰極部の溶解速度が陽極
部のそれの数倍に達する。
け）状態では、陽極反応として金属のイオン化（Ｍ→M
n+）と、陰極反応として水素イオンの還元（2H+＋2e-→
H2）の両反応が同時に進行する活性溶解により進行す
る。この場合、金属の溶解は自然電位で進行するため、
溶け出した金属イオンあるいはNO3 -イオンは腐食電位を
活性溶解電位域から不働態電位域に上昇させ、その溶解
速度を著しく低下させる。これに対して、直流電流の通
電下では、陽極での金属の溶解は従来の電気化学理論通
りファラディーの法則に従って進行するが、NO3 -イオン
を含有する硫酸水溶液中では、陰極部の溶解速度が陽極
部のそれの数倍に達する。
第１図は25g/lのSUS430を溶解した300g/lの硫酸水溶液
中（90℃）で、SUS430鋼の自然浸漬条件下と60A/dm2の
電流密度で電解酸洗処理を行った場合における、該鋼の
１分間当りの陽極部と陰極部とにおける溶解深さの硝酸
含有量依存性を測定した結果を示すものである。自然浸
漬条件下においては金属の溶解は全く観察されない。一
方、陽極部における溶解深さは硝酸含有量に全く依存し
ないが、陰極部では、硝酸含有量とともに上昇し、約75
g/lの硝酸含有量では陽極部のそれのほぼ４倍に達した
後、急速に低下し、約120g/lの硝酸含有量のところで陽
極部のそれと同程度となる。このような陰極部における
溶解速度の著しい上昇に対しては、硝酸のみならず硝酸
ナトリウムのような硝酸塩を添加しても全く同様な効果
が得られる。
中（90℃）で、SUS430鋼の自然浸漬条件下と60A/dm2の
電流密度で電解酸洗処理を行った場合における、該鋼の
１分間当りの陽極部と陰極部とにおける溶解深さの硝酸
含有量依存性を測定した結果を示すものである。自然浸
漬条件下においては金属の溶解は全く観察されない。一
方、陽極部における溶解深さは硝酸含有量に全く依存し
ないが、陰極部では、硝酸含有量とともに上昇し、約75
g/lの硝酸含有量では陽極部のそれのほぼ４倍に達した
後、急速に低下し、約120g/lの硝酸含有量のところで陽
極部のそれと同程度となる。このような陰極部における
溶解速度の著しい上昇に対しては、硝酸のみならず硝酸
ナトリウムのような硝酸塩を添加しても全く同様な効果
が得られる。
一方、かかる陰極電解溶解法を実用プロセスとするため
には、初期の溶解速度を長時間保持することが必須であ
る。一般的に鋼質金属の酸洗プロセスでは、金属の溶解
に伴い酸洗溶液中の酸濃度の低下にその溶解能力を低下
するため酸濃度の制御を厳密に行っているが、溶出金属
イオンの妨害作用による溶解速度の低下は回避し難い。
には、初期の溶解速度を長時間保持することが必須であ
る。一般的に鋼質金属の酸洗プロセスでは、金属の溶解
に伴い酸洗溶液中の酸濃度の低下にその溶解能力を低下
するため酸濃度の制御を厳密に行っているが、溶出金属
イオンの妨害作用による溶解速度の低下は回避し難い。
これに対して、本発明による硝酸イオンを含有する硝酸
水溶液中における陰極電解溶解法では、通常硫酸酸洗溶
液を更新する溶出金属量の目安とされている溶出金属量
85g/lにおいても、新液の80％以上の溶解能力を保持す
ることが出来る。
水溶液中における陰極電解溶解法では、通常硫酸酸洗溶
液を更新する溶出金属量の目安とされている溶出金属量
85g/lにおいても、新液の80％以上の溶解能力を保持す
ることが出来る。
第２図は90℃の60g/lの硝酸を含有する300g/lの濃度の
硫酸水溶液中における、60A/dm2の電流密度で電解酸洗
を行った場合のSUS430鋼の溶液中金属イオン量と60sec
当りの溶解深さとの関係を測定したものである。陽極部
における高い溶解速度は、85g/lの金属イオンを含有し
ても20％程度の能力低下に止まっている。第２図には直
流電流を通電しない自然浸漬（ドブ漬け）条件下の溶解
深さも併示しているが、新液では陰極部のそれより若干
高い溶解性を示しているが、わずか数g/lの金属イオン
の溶け込みにより該金属の溶解は完全に停止する。
硫酸水溶液中における、60A/dm2の電流密度で電解酸洗
を行った場合のSUS430鋼の溶液中金属イオン量と60sec
当りの溶解深さとの関係を測定したものである。陽極部
における高い溶解速度は、85g/lの金属イオンを含有し
ても20％程度の能力低下に止まっている。第２図には直
流電流を通電しない自然浸漬（ドブ漬け）条件下の溶解
深さも併示しているが、新液では陰極部のそれより若干
高い溶解性を示しているが、わずか数g/lの金属イオン
の溶け込みにより該金属の溶解は完全に停止する。
なお本発明における陰極部での金属の溶解反応は以下の
ごとくである。
ごとくである。
金属の溶解反応 Ｍ→Mn+＋ne- 電子の消費反応 2H+＋2e-→H2 および NO3 -＋2H+＋e- →NO2＋H2O 硝酸イオンの添加により金属の溶解が促進される理由と
して、NO3 -が還元されNO2ガスが発生するが、その還元
反応で電子を消費することにより金属が金属イオンとな
る溶解反応を促進するものと考えられる。すなわち、NO
3 -イオンは還元反応の結果NO2ガスとして浴外に放出さ
れ、妨害イオンとして残留しない特徴を有する。
して、NO3 -が還元されNO2ガスが発生するが、その還元
反応で電子を消費することにより金属が金属イオンとな
る溶解反応を促進するものと考えられる。すなわち、NO
3 -イオンは還元反応の結果NO2ガスとして浴外に放出さ
れ、妨害イオンとして残留しない特徴を有する。
なお、本発明において電解溶解溶液の温度は、50℃以下
では陰極電解溶解速度が陽極におけるそれと同レベルで
あり、溶液温度は高いほど溶解速度は上昇するが、100
℃以上ではタンクあるいは配管材料の劣化が著しいこと
から、実用的観点から50〜100℃とした。
では陰極電解溶解速度が陽極におけるそれと同レベルで
あり、溶液温度は高いほど溶解速度は上昇するが、100
℃以上ではタンクあるいは配管材料の劣化が著しいこと
から、実用的観点から50〜100℃とした。
さらに、NO3 -イオン濃度については、第１図から明らか
なごとく、40〜90g/lの濃度で陰極電解溶解速度は最大
となるが、5g/l未満の濃度ではその添加効果が十分でな
く、120g/l超の濃度では陰極電解溶解速度が陽極におけ
るそれと同レベルとなることから、５〜120g/lの濃度範
囲とした。
なごとく、40〜90g/lの濃度で陰極電解溶解速度は最大
となるが、5g/l未満の濃度ではその添加効果が十分でな
く、120g/l超の濃度では陰極電解溶解速度が陽極におけ
るそれと同レベルとなることから、５〜120g/lの濃度範
囲とした。
この場合の硫酸水溶液濃度については110g/l未満の薄い
濃度では陰極電解処理部が陽極電解処理部を越える溶解
深さが得られず、しかも安定した溶解能力を持続させる
ことができず、また600g/lを越える濃度では過度に溶解
して鋼表面は孔食状の不均一溶解が進行し、均質な表面
品質を得ることが困難になるとともにコストアップ要因
ともなる。したがって、本発明において鋼質金属表面を
溶削し、孔食状の不均一溶解を防止して均質な表面性状
を得るために硫酸水溶液の濃度を110〜600g/lとした。
濃度では陰極電解処理部が陽極電解処理部を越える溶解
深さが得られず、しかも安定した溶解能力を持続させる
ことができず、また600g/lを越える濃度では過度に溶解
して鋼表面は孔食状の不均一溶解が進行し、均質な表面
品質を得ることが困難になるとともにコストアップ要因
ともなる。したがって、本発明において鋼質金属表面を
溶削し、孔食状の不均一溶解を防止して均質な表面性状
を得るために硫酸水溶液の濃度を110〜600g/lとした。
さらにこの場合の電流密度については、5A/dm2未満の小
電流密度では十分な陰極溶削効果を得ることができず、
また200A/dm2を越える過剰な大電流密度では溶液抵抗の
ため液温急上昇を生起するとともに、陰極溶削量も飽和
してくる。したがって、陰極電解処理を効果的に行うと
ともに電解溶液の温度制御を行う上から電流密度を５〜
200A/dm2とした。
電流密度では十分な陰極溶削効果を得ることができず、
また200A/dm2を越える過剰な大電流密度では溶液抵抗の
ため液温急上昇を生起するとともに、陰極溶削量も飽和
してくる。したがって、陰極電解処理を効果的に行うと
ともに電解溶液の温度制御を行う上から電流密度を５〜
200A/dm2とした。
上記のような本発明の鋼質金属の陰極電解溶解法は、溶
け込み金属イオンの妨害作用を最低限にすることが出
来、長時間の連続高速酸洗を工業的規模で安価に達成さ
れる。
け込み金属イオンの妨害作用を最低限にすることが出
来、長時間の連続高速酸洗を工業的規模で安価に達成さ
れる。
実施例 炭素鋼、Crを約17％含有するSUS430、Crを約23％含有す
る高Crフェライトステンレス鋼およびオーステナイトス
テンレス鋼のSUS304のそれぞれについて、90℃で60秒間
陰極溶解を行った場合の溶解深さを、50g/lのSUS430鋼
を溶解した8g/lNO3 -イオン−150g/l硫酸、20g/lNO3 -イ
オン−150g/l硫酸について第１表と第２表、80g/lのSUS
430鋼を溶解した8g/lNO3 -イオン−300g/l硫酸、35g/lNO
3 -イオン−300g/l硫酸、60g/lNO3 -イオン−300g/l硫酸
について第３表、第４表と第５表および50g/lのSUS304
鋼を溶解した15g/lNO3 -イオン−550g/l硫酸、85g/lNO3 -
イオン−550g/l硫酸について第６表と第７表に示す。
る高Crフェライトステンレス鋼およびオーステナイトス
テンレス鋼のSUS304のそれぞれについて、90℃で60秒間
陰極溶解を行った場合の溶解深さを、50g/lのSUS430鋼
を溶解した8g/lNO3 -イオン−150g/l硫酸、20g/lNO3 -イ
オン−150g/l硫酸について第１表と第２表、80g/lのSUS
430鋼を溶解した8g/lNO3 -イオン−300g/l硫酸、35g/lNO
3 -イオン−300g/l硫酸、60g/lNO3 -イオン−300g/l硫酸
について第３表、第４表と第５表および50g/lのSUS304
鋼を溶解した15g/lNO3 -イオン−550g/l硫酸、85g/lNO3 -
イオン−550g/l硫酸について第６表と第７表に示す。
従来の陰極通電を施さない単純浸漬では、使用中劣化に
より相当量の溶け込み金属イオンが共存する場合、炭素
鋼以外のステンレス鋼では金属の溶解速度は著しく小さ
いが、本発明法によればいずれの鋼種とも高い溶解速度
を示す。
より相当量の溶け込み金属イオンが共存する場合、炭素
鋼以外のステンレス鋼では金属の溶解速度は著しく小さ
いが、本発明法によればいずれの鋼種とも高い溶解速度
を示す。
発明の効果 本発明によれば、炭素鋼からフェライトステンレス鋼お
よびオーステナイトステンレス鋼まですべての鋼質金属
の脱スケール処理を、同一酸洗槽、同一酸洗浴で実施す
ることが出来るとともに、単純浸漬処理に比して３〜５
倍の高速溶削が可能なことから、酸洗の前工程で発生し
た各種の表面疵の除去を溶削量制御条件で行うことが出
来る。
よびオーステナイトステンレス鋼まですべての鋼質金属
の脱スケール処理を、同一酸洗槽、同一酸洗浴で実施す
ることが出来るとともに、単純浸漬処理に比して３〜５
倍の高速溶削が可能なことから、酸洗の前工程で発生し
た各種の表面疵の除去を溶削量制御条件で行うことが出
来る。
さらに、脱スケール酸洗時に酸洗溶液中に溶け込んで酸
洗能力を低下させる妨害金属イオンの悪影響も20％以下
にし、安定的に効能率な酸洗作業を継続することが出来
る。なお、酸洗表面性状も極めて平滑である。
洗能力を低下させる妨害金属イオンの悪影響も20％以下
にし、安定的に効能率な酸洗作業を継続することが出来
る。なお、酸洗表面性状も極めて平滑である。
第１図はSUS430鋼の90℃の25g/lの金属イオンを含有す
る300g/lの濃度の硫酸水溶液中における、自然浸漬およ
び直流電流密度60A/dm2の通電下の陽極および陰極にお
ける60秒当りの金属溶解深さの硝酸濃度依存性を示す図
である。 第２図はSUS430鋼の90℃の60g/lお硝酸を含有する300g/
lの濃度の硫酸水溶液中における自然浸漬および直流電
流密度60A/dm2の通電下の陽極および陰極における60秒
当りの金属溶解深さの溶出金属イオン濃度依存性を示す
図である。
る300g/lの濃度の硫酸水溶液中における、自然浸漬およ
び直流電流密度60A/dm2の通電下の陽極および陰極にお
ける60秒当りの金属溶解深さの硝酸濃度依存性を示す図
である。 第２図はSUS430鋼の90℃の60g/lお硝酸を含有する300g/
lの濃度の硫酸水溶液中における自然浸漬および直流電
流密度60A/dm2の通電下の陽極および陰極における60秒
当りの金属溶解深さの溶出金属イオン濃度依存性を示す
図である。
Claims (1)
- 【請求項１】温度が50〜100℃で且つ５〜120g/lのNO3 -
イオンを含有する110〜600g/lの濃度の硫酸水溶液中
で、鋼質金属を陰極とし、該陰極に対向して設けられた
陽極との間に電流密度５〜200A/dm2を通電して、陰極溶
解することを特徴とする鋼質金属の高速陰極電解溶解
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243474A JPH0711079B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 鋼質金属の高速陰極電解溶解法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243474A JPH0711079B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 鋼質金属の高速陰極電解溶解法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03107498A JPH03107498A (ja) | 1991-05-07 |
| JPH0711079B2 true JPH0711079B2 (ja) | 1995-02-08 |
Family
ID=17104427
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1243474A Expired - Lifetime JPH0711079B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | 鋼質金属の高速陰極電解溶解法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0711079B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5959899A (ja) * | 1982-09-29 | 1984-04-05 | Kawasaki Steel Corp | ステンレス鋼帯の電解脱スケ−ル方法 |
| JPH01165800A (ja) * | 1987-12-23 | 1989-06-29 | Nippon Steel Corp | 高速電解酸洗研磨法 |
-
1989
- 1989-09-21 JP JP1243474A patent/JPH0711079B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03107498A (ja) | 1991-05-07 |
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