JPH0949091A - オーステナイト系ステンレス鋼帯の酸洗方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーステナイト系ステンレス鋼薄板の製造に
おいて、硫酸酸洗した熱延鋼帯を得ようとした場合の設
備費と酸洗コストの安い酸洗法を可能ならしめるもので
ある。 【解決手段】 オーステナイト系ステンレス鋼熱延鋼帯
にＳＢ等のメカニカルデスケーリングを施し、次いで濃
度が５０〜６００ｇ／ｌの硫酸溶液中で、先行材として
Ｃｒ量１７％以下のフェライト系ステンレス鋼帯もしく
は普通鋼帯に前記鋼帯を溶接し連続して酸洗するか、あ
るいは、Ｃｒ量１７％以下のフェライト系ステンレス鋼
片もしくは普通鋼片を通板中の前記熱延鋼帯に接触させ
酸洗することを特徴とするオーステナイト系ステンレス
鋼帯の酸洗方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は１８％Ｃｒ−８％Ｎ
ｉステンレス鋼を代表とするオーステナイト系ステンレ
ス鋼薄板の製造法に関するものであり、特に本発明は上
記ステンレス鋼薄板の製造にあたり、熱延板焼鈍の省
略、さらには冷間圧延前の熱延鋼帯表面研削工程省略を
狙いにした場合の安価な酸洗法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼薄板は、
従来は熱延板焼鈍を行なって製造されてきたが、近年熱
延板焼鈍の省略についても技術的な可能性が明らかにな
りつつある（特公昭５７−３８６５４号公報、特公昭５
８−３０３７３号公報参照）。こうして熱延板焼鈍工程
が材質上不要になると、従来の熱延板焼鈍酸洗という、
いわゆるＨＡラインにおける生産性はデスケーリング速
度で制約されるようになり、ステンレス鋼熱延板の高速
酸洗法が指向された。例えば、オーステナイト系ステン
レス鋼の熱延板焼鈍省略にともなう酸洗に関しては、特
公昭５８−５６０１３号公報に示されており、熱延後１
０００℃以下の低温熱処理を行なうか、熱処理を行なわ
ない鋼板の酸洗において、塩酸単味の酸洗浴、要すれば
引き続き硝酸浴中で酸洗することが、硝弗酸酸洗よりも
優れていること、即ち、焼鈍を省略すると脱Ｃｒ層が生
ぜず、硝弗酸では酸洗スピードが劣り、粒界腐食を生じ
表面色調が悪化すること、これに対して塩酸酸洗では粒
界腐食が生ぜず、酸洗スピードも優れていることが述べ
られている。

【０００３】しかし、これら塩酸や硝弗酸を酸洗主溶液
として用いる方法は強酸のため酸洗槽および酸洗溶液の
給液や廃液処理のための循環設備に要する初期設備投資
ならびに維持管理費用が高く、また、酸洗液コスト自体
も高いため、設備費と酸洗コストの安い酸洗法の開発が
望まれていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は熱延板焼鈍を
省略し、かつ酸洗時間を短縮するとともに粒界腐食を生
じさせず、加えて、設備費と酸洗コストの安い酸洗法を
可能ならしめるもので、これにより生産性が高く製造コ
ストの安いオーステナイト系ステンレス鋼薄板の製造方
法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、フェライ
ト系ステンレス鋼で用いられている安価な硫酸酸洗法の
オーステナイト系ステンレス熱延鋼帯への適用について
鋭意検討を加えた結果、硫酸で酸洗できない場合があ
り、この原因が酸洗の進行に伴って溶液中に濃化するＦ
ｅイオン、Ｃｒイオン、Ｎｉイオンによって生じている
こと、Ｃｒ量１７％以下のフェライト系ステンレス鋼や
普通鋼のいずれかと接続して通板するか酸洗溶液中で接
触させることで活性溶解をオーステナイト系ステンレス
熱延鋼帯にも開始継続させることができることを見いだ
しその知見に基づいて本発明を完成させるに至った。

【０００６】すなわち本発明は（１）オーステナイト系
ステンレス鋼スラブを熱間圧延して得られた熱延鋼帯
を、Ｃｒ量１７％以下のフェライト系ステンレス鋼帯あ
るいは普通鋼のいずれかを先行材として接続し、硫酸濃
度が５０〜６００ｇ／ｌ、温度５０〜１２０℃の硫酸溶
液中で酸洗することを特徴とするオーステナイト系ステ
ンレス鋼帯の酸洗方法であり、（２）オーステナイト系
ステンレス鋼スラブを熱間圧延して得られた熱延鋼帯
を、硫酸濃度が５０〜６００ｇ／ｌ、温度５０〜１２０
℃の硫酸溶液中で、Ｃｒ量１７％以下のフェライト系ス
テンレス鋼あるいは普通鋼のいずれかと接触させ、酸洗
することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼帯
の酸洗方法である。

【０００７】

【発明の実施の形態】オーステナイト系ステンレス熱延
鋼帯への硫酸酸洗法適用を検討するために、１８％Ｃ
ｒ、８％Ｎｉ含有のオーステナイト系ステンレス熱延鋼
帯について、ショットブラストでメカニカルデスケーリ
ングした鋼板の硫酸中での酸洗性を調査した結果、硫酸
で酸洗ができない場合があり、この原因が酸洗の進行に
伴って溶液中に濃化するＦｅイオン、ＣｒイオンやＮｉ
イオンによって生じることが判明した。すなわち、Ｆｅ
イオン、ＣｒイオンやＮｉイオンを５０ｇ／ｌ程度溶け
込ませた３０ｇ／ｌ、９０℃硫酸溶液中での酸洗実験に
おいて、鋼板を浸漬した場合に浸漬後１２０秒後あるい
は２４０秒後でも反応は開始せず、メカニカルデスケー
リング後のままのスケールの残存した鋼板になった。一
方、Ｆｅイオン、ＣｒイオンやＮｉイオンを溶け込まな
い３００ｇ／ｌ、９０℃、硫酸溶液中では浸漬直後に酸
洗反応が開始し１８０秒で完了した。

【０００８】こうして浸漬酸洗をする場合、Ｆｅイオ
ン、ＣｒイオンやＮｉイオン濃度を低減するとその効果
が顕著に現れ、酸洗が可能になることを見いだした。こ
の酸洗を可能にする（Ｆｅイオン＋Ｃｒイオン＋Ｎｉイ
オン）の限界濃度は１０ｇ／ｌ以下であることが判明し
たが、実操業を考えた場合、１０ｇ／ｌ以下にコントロ
ールすることは難しい。低濃度化は、酸洗によるＦｅイ
オン、ＣｒイオンやＮｉイオンの増加に見合ってＨ₂ Ｓ
Ｏ₄ および水を多く添加することでこれを保つことがで
きるが、そのためにはＨ₂ ＳＯ₄ の必要量を５〜７倍程
度増加させるとともに、酸洗後の廃液量も多くなりコス
ト的に高くなる。また、Ｈ₂ ＳＯ₄ 溶液中より、Ｆｅイ
オン、ＣｒイオンやＮｉイオンを回収し、Ｆｅイオン、
ＣｒイオンやＮｉイオン濃度を低く保つことも可能であ
るが、このためには液膜分離装置等の新たな設備が必要
となり、経済的でない。

【０００９】さらにこのような、Ｆｅイオン、Ｃｒイオ
ンやＮｉイオン増加により酸洗が困難になる理由は酸洗
初期の溶解反応の開始に関連しているものと考えた。そ
こでショットブラストや高圧水中に砂鉄粒を混入させて
吹き付けるメカニカルデスケーリング、テンションレベ
ラーによりメカニカルデスケーリングした熱延鋼板のＦ
ｅイオン、ＣｒイオンやＮｉイオンを多く含むＨ₂ ＳＯ
₄ 中での酸洗開始について研究した結果、酸洗反応開始
には鋼帯中のＮｉ濃度およびＣｒ濃度の影響が大きいこ
とが判明した。すなわち、（Ｆｅイオン＋Ｃｒイオン＋
Ｎｉイオン）を５０ｇ／ｌ程度含有した３００ｇ／ｌ、
９０℃Ｈ₂ ＳＯ₄ 溶液中での酸洗実験において１８％Ｃ
ｒ−８％Ｎｉ鋼、１７％Ｃｒ−１２％Ｎｉ鋼の熱延鋼帯
を通常通りメカニカルデスケーリングした後浸漬した場
合、１２０秒後あるいは２４０秒後でも反応が開始しな
かった。また、Ｃｒ濃度１７％を超える鋼帯では浸漬し
ても酸洗反応は開始しなかった。

【００１０】一方、１７％Ｃｒフェライト系ステンレス
鋼、１１％Ｃｒフェライト系ステンレス鋼、７％Ｃｒ
鋼、３％Ｃｒ鋼等の普通鋼を酸洗液に浸漬すると浸漬直
後に酸洗が開始した。しかも１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼、
１７％Ｃｒ−１２％Ｎｉ鋼に、先行材として３〜１７％
Ｃｒのフェライト系ステンレス鋼あるいは普通鋼を溶接
にて接続させ酸洗した場合には１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ
鋼、１７％Ｃｒ−１２％Ｎｉ鋼においても浸漬直後に酸
洗反応が開始することがわかった。さらに、酸洗溶液中
の１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼、１７％Ｃｒ−１２％Ｎｉ鋼
に３〜１７％Ｃｒのフェライト系ステンレス鋼あるいは
普通鋼の鋼片を接触させても酸洗が開始する。このよう
にして、特にＨ₂ ＳＯ₄ 溶液中のＦｅイオン、Ｃｒイオ
ンやＮｉイオン濃度が高い溶液において、オーステナイ
ト系ステンレス鋼帯を酸洗しようとする場合に、１７％
Ｃｒ以下のフェライト系ステンレス鋼帯もしくは普通鋼
帯を接続あるいは接触させ酸洗することで酸洗反応を開
始させることができる。

【００１１】もちろん酸洗が浸漬の場合に限らずスプレ
ー酸洗においても、フェライト系ステンレス鋼帯もしく
は普通鋼帯を先行材とし接続した作用効果あるいは接触
させた効果は顕著で１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼、１７％Ｃ
ｒ−１２％Ｎｉ鋼の酸洗が可能になった。しかも、一旦
反応が始まると１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼、１７％Ｃｒ−
１２％Ｎｉ鋼に続く鋼帯が数コイルにわたってオーステ
ナイト系ステンレス鋼であっても引き続き酸洗が可能と
なることが判明した。

【００１２】また、（Ｆｅイオン＋Ｃｒイオン＋Ｎｉイ
オン）濃度が６０ｇ／ｌを超える場合はメカニカルデス
ケーリング不足やムラの影響や、通板のためのサポート
ロールの影響で反応が停止することがあり、このような
場合には再度Ｃｒ濃度１７％以下のフェライト系ステン
レス鋼片もしくは普通鋼片を先行材とし接続し通板させ
るかあるいは接触させることで酸洗反応を再び開始させ
ることができる。

【００１３】コイルの接続法については活性溶解を継続
させてオーステナイト系ステンレス鋼帯に導入できれば
良く、溶接あるいは連結でも良い。また、接触法として
は通板コイルの端に、棒状の鋼片、板状の鋼片あるいは
ローラー状の鋼塊を用いて追随しながら接触させる。

【００１４】このような（Ｆｅイオン＋Ｃｒイオン＋Ｎ
ｉイオン）の増加に伴い酸洗反応が開始しない原因は
（Ｆｅイオン＋Ｃｒイオン＋Ｎｉイオン）が増えること
で硫酸溶液中でオーステナイト系ステンレス鋼が不動態
化するためであり、鋼帯に活性溶解している鋼片を接触
させることで活性溶解電位にいたらしめ活性溶解を継続
することが可能になるためであると推定される。

【００１５】さらに本発明者らは、フェライト系ステン
レス鋼や普通鋼を、オーステナイト系ステンレス鋼の熱
延板に先行材として溶接したり接続して、酸洗する場合
の液組成について検討した結果、次の事実が明らかにさ
れた。すなわち、Ｆｅイオン、ＣｒイオンやＮｉイオン
を含有するＨ₂ ＳＯ₄ 液中でも酸洗はきわめてよく進行
し、熱延板焼鈍がある場合に比較してＨ₂ ＳＯ₄ 濃度が
５０〜６００ｇ／ｌの範囲と低い条件でも有効である。
このようにして得られた酸洗後の表面に粒界腐食は認め
られなく平滑な酸洗面が得られる。Ｈ₂ ＳＯ₄ の濃度増
は高速酸洗には有効で５０ｇ／ｌ以上で効果を発揮する
が６００ｇ／ｌを超えると効果が飽和する。特に、有効
な範囲は１００ｇ／ｌ以上４００ｇ／ｌ以下である。な
お、酸洗温度は沸点以下の温度（１２０℃）でよく、温
度高化で高速酸洗が可能であるが、実操業の安定高速酸
洗を狙う都合上５０〜１２０℃が望ましい。

【００１６】Ｈ₂ ＳＯ₄ 酸洗直後の表面には黒い酸洗生
成物があり、デスケの判定を困難にするため、１０〜１
５０ｇ／ｌＨＮＯ₃ および１０〜４００ｇ／ｌＨＣｌ、
５０〜１００℃の混合溶液中に浸漬あるいはスプレー
し、白色化する必要がある。白色化にはＨＮＯ₃ 量は１
０ｇ／ｌ未満では不足し、１５０ｇ／ｌを超えると表面
粗さを増大させる。又ＨＮＯ₃ に共存するＨＣｌ量は高
速白色化には有効で、１０ｇ／ｌ以上で効果を発揮する
が４００ｇ／ｌを超えると効果が飽和する。温度はｌ０
０℃を超えると表面の肌あれを生じ、５０℃未満では白
色化効果が小さい。高速白色化の点と操業上の観点から
は８０〜９０℃が望ましい。

【００１７】また、白色化には５０〜２００ｇ／ｌＨＮ
Ｏ₃ および１０〜２５０ｇ／ｌＨＦ、４０〜１００℃の
混合溶液中に浸漬あるいはスプレーし、白色化すること
も有用である。白色化にはＨＮＯ₃ 量は５０ｇ／ｌ未満
では不足し、２００ｇ／ｌを超えると表面粗さを増大さ
せる。又ＨＮＯ₃ に共存するＨＦ量は高速白色化には有
効で、１０ｇ／ｌ以上で効果を発揮するが２５０ｇ／ｌ
を超えると効果が飽和する。温度はｌ００℃を超えると
表面の肌あれを生じ、４０℃未満では白色化効果が小さ
い。高速白色化の点と操業上の観点からは７０〜９０℃
が望ましい。

【００１８】これらの酸洗法においてもメカニカルデス
ケーリングの作用は重要で、不充分な場合は酸洗開始に
悪影響を及ぼすので充分なメカニカルデスケーリングを
必要とする。ショットブラスト、砂鉄粒を含有した高圧
水吹き付け法、テンションレベラー等が有効である。

【００１９】熱間圧延条件としては１４０〜２５０mm
厚、９００〜１２５０mm巾、５０００〜７０００mm長の
スラブを１１００〜１３００℃に加熱した後、２０〜３
０mm厚まで１０５０℃以上で粗圧延を終了し、２〜５mm
厚に５〜８パスで仕上げ、仕上熱延の終了温度を９５０
℃以上とする熱延後の巻取り条件が重要であり、巻取り
温度が６５０℃以下の場合、スケール厚さの薄いメカニ
カルデスケーリングしやすいスケールが得られる。巻取
り温度が６５０℃を超える場合は緻密なスケールが生成
しメカニカルデスケーリングによるデスケ性を著しく阻
害し、メカニカルデスケーリングムラを生じ反応停止を
引き起こし易くなる。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）次に本発明の実施例を説明する。１２５０
℃に加熱した２３０mm厚、１０００mm巾、６０００mm長
のスラブを圧延し、板厚３０mm、１１００℃で粗圧延を
終了し、引き続き５パスで４mm厚まで仕上げ圧延した。
仕上圧延終了温度は１０００℃であり、５８０℃で巻取
った。このようにして圧延した１８％Ｃｒ−８％Ｎｉ鋼
（ＳＵＳ３０４）オーステナイト系ステンレス鋼のホッ
トコイルを、焼鈍を施すことなくこれを省略し、通常条
件でショットブラストあるいは砂鉄粒を含んだ高圧水吹
き付けによりメカニカルデスケーリングを実施した。

【００２１】続いて、表１の通り先行熱延鋼帯の鋼種を
変え、（Ｆｅイオン＋Ｃｒイオン＋Ｎｉイオン）濃度の
異なるＨ₂ ＳＯ₄ 溶液の浸漬酸洗、スプレー酸洗を実施
し、酸洗完了までの時間を測定し、更に酸洗後鋼板表面
の粒界腐食を調査した。比較法としては先行材なしで酸
洗した結果を示している。なお、すべての条件はＨ₂ Ｓ
Ｏ₄ 後１２０ｇ／ｌＨＮＯ₃ 、５０ｇ／ｌＨＣｌ、７０
℃、３０秒浸漬し白色化した後酸洗完了を評価した。こ
うして、フェライト系ステンレス鋼帯もしくは普通鋼帯
の先行材がない場合と比較して３〜８分程度で酸洗が完
了し、しかも粒界腐食が発生しないことが判明し、本発
明の酸洗法が確認された。

【００２２】

【表１】

【００２３】（実施例２）１２００℃に加熱した１４０
mm厚、１２５０mm巾、５０００mm長のスラブを圧延し、
板厚２０mm、１０５０℃で粗圧延を終了し、引き続き５
パスで３mm厚まで仕上げ圧延した。その後終了温度を９
６０℃とし、６５０℃で巻取った。このようにして圧延
した１７％Ｃｒ−１２％Ｎｉオーステナイト系ステンレ
ス鋼のホットコイルを、焼鈍を省略し、通常条件でショ
ットブラスト、砂鉄粒を含んだ高圧水吹き付けあるいは
テンションレベラーによりメカニカルデスケーリングを
実施した。

【００２４】続いて、表２に示す（Ｆｅイオン＋Ｃｒイ
オン＋Ｎｉイオン）濃度の異なるＨ₂ ＳＯ₄ 溶液に浸漬
し、Ｃｒ濃度の異なる５〜１０mm径の鋼片を接触させて
活性溶解を開始させることで酸洗し、酸洗完了までの時
間を測定した。更に酸洗後鋼板表面の粒界腐食を調査し
た。比較法としては接触鋼片なしで酸洗した結果を示し
ている。なお、すべての条件はＨ₂ ＳＯ₄ 後１５０ｇ／
ｌＨＮＯ₃ 、１１０ｇ／ｌＨＦ、７０℃、１０秒浸漬し
白色化した後酸洗完了を評価した。鋼片接触材は酸洗反
応が確実に開始し、３〜１１分程度で酸洗が完了し、し
かも粒界腐食が発生しないことが判明した。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】本発明はオーステナイト系ステンレス鋼
薄板を製造するに際し、熱延板焼鈍省略工程で粒界腐食
のない安価な酸洗処理を可能ならしめたもので、生産性
が高く、かつ優れた製品を提供できるので、その工業的
効果は甚大である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オーステナイト系ステンレス鋼スラブを
   熱間圧延して得られた熱延鋼帯を、Ｃｒ量１７％以下の
   フェライト系ステンレス鋼帯あるいは普通鋼のいずれか
   を先行材として前記先行材に接続し、硫酸濃度が５０〜
   ６００ｇ／ｌ、温度５０〜１２０℃の硫酸溶液中で酸洗
   することを特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼帯
   の酸洗方法。
2. 【請求項２】 オーステナイト系ステンレス鋼スラブを
   熱間圧延して得られた熱延鋼帯を、硫酸濃度が５０〜６
   ００ｇ／ｌ、温度５０〜１２０℃の硫酸溶液中で、Ｃｒ
   量１７％以下のフェライト系ステンレス鋼あるいは普通
   鋼のいずれかと接触させ、酸洗することを特徴とするオ
   ーステナイト系ステンレス鋼帯の酸洗方法。