JPS6049720B2 - Ｓｕｓ３０４ステンレス鋼のスケ−ル除去方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ＳＵＳ３０４ステンレス鋼（１８Ｃｒ−８Ｎ
１ステンレス鋼）の焼鈍スケールを中性塩の電解液中に
おける電解作用により除去する方法に関するものである
。

ＳＵＳ３０４ステンレス鋼は、冷間圧延の際に生じたひ
すみ等を除去するために約８８０〜１１０００Ｃで焼鈍
され、その際に表面にスケールが生成する。

このスケールは、そのままにしておくとその後の作業に
支障を生じるため、除去しなければならな、、現在、こ
の脱スケール法としては、主に、苛性ソーダの溶融塩中
で前処理した後、硫酸、硝酸、及び硝−弗酸混合液中で
の酸洗を行つている。

また、中性塩の電解液中における電解説スケール法とし
て、硫酸ナトリウム水溶液中での電解説スケール後に、
硝−弗酸混合水溶液中で処理する脱スケール法もある。
しかるに、いずれの方法も酸を使用するため、酸洗廃液
及び水洗廃液の完全な処理が必要となる。

また、Ｃｒ６＊が溶出するため、その処理も重要な問題
である。一方、本発明者らの研究によれば、ＳＵＳ３０
４ステンレス鋼の焼鈍スケールは、焼鈍温度、焼鈍雰ヨ
囲気、焼鈍時間等の焼鈍条件によつてそのスケールの組
成が異り、スケールの種類によつては、通常の酸洗では
脱スケール時間が増大し、脱スケール損失が大きくなる
。

さらに具体的に説明すると、ＳＵＳ３０４ステンレ・ス
鋼を約８８０〜１１００’Ｃで焼鈍したとき、焼鈍条件
に応じてその表面には少なくとも２種類のスケールが生
成される。

その一つ（スケールＡ）は、灰色がかつた黒味を帯び、
第１図イ，口に示すように、比較的大きな結晶粒がみら
れ、結晶粒界も明らかで、比較的厚いスケール層が生成
されているものと考えられる。

また、他方（スケールＢ）は茶色を帯び、第２図イ，口
に示すように、素地金属の圧延疵がみられるほど薄いス
ケール層をもち、その表面には欠陥も少なく、非常に小
さな結晶で緻密に構成されている。さらに、スケールＡ
の方がスケールＢよりも表面にミクロな凹凸があり、結
晶粒界近傍に欠陥が存在しているように見受けられる。
これらのスケール層は、それをＸ線回折（ＣＬｌＫａｌ
４ＯｋＶｌｌＯＯｒＴｌＡｌモノクロメータ使用）及び
電子線回折（反射法）で固定した結果、スケールＡはコ
ランダム型（Ｍｅ２Ｏ３）及びスピネル型（Ｍｅ３Ｏ４
）の酸化物で構成され、内層にコランダム型酸化物、外
層にスピネル型酸化物のある二層構造をなし、これらの
酸化物はＣｒ２Ｏ３、（Ｃｒ・Ｆｅ）２０３，Ｆｅ３０
４，ＮｉＣｒ２０４，ＮｉＦｅ２０４と考えられる。

一方、スケールＢは大部分がスピネル型酸化物（Ｍｅ３
Ｏ４）で、その酸化物の大部分はＮｌＦｅ２Ｏ４及びＮ
ｉＣｒ２Ｏ４で構成されていると考えられる。

このようなＳＵＳ３Ｏ４ステンレス鋼の脱スケールにつ
いては、各種焼鈍条件に伴つて発生するスケールに応じ
て適切な脱スケール法を適用することが必要である。ま
た、その脱スケールに際しては酸を一切使用せず、Ｃｒ
６＋の溶出をできるだけ抑．制すると共に、スケール層
のみの溶解による脱スケール損失を少なくすることも必
要である。本発明は、このような必要性に鑑み、ＳＵＳ
３Ｏ４ステンレス鋼の焼鈍により生成される上記スケー
ルＡを除去するのに有効な方法を提供しようとす！るも
のであり、また特に廃液の処理が容易で、スケール層の
みの溶解により脱スケール損失も少ないスケール除去方
法を提供しようとするものである。即ち、本発明のスケ
ール除去方法は、ＳＵＳ３Ｏ４・ステンレス鋼における
スケールであつて、内層にコランダム型酸化物、外層に
スピネル型酸化物のある二層構造のスケールを除去する
にあたり、塩化ナトリウムまたは塩化カリウム水溶液か
らなる電解液中で上記ステンレス鋼を陽極にすると共に
電極を陰極として表面にビットの生成がみられない程度
の低電流密度て電解説スケールを行い、次いで硝酸ナト
リウム水溶液を電解液として同様の電解説スケールを行
うことを特徴とし、または上記スケールを除去するにあ
たり、沃化ナトリウムまたは沃化カリウム水溶液からな
る電解液中で上記ステンレス鋼を陽極にすると共に電極
を陰極として電解説スケールを行い、次いで硫酸ナトリ
ウノム水溶液を電解液として同様の電解説スケールを行
うことを特徴とするものである。

さらに具体的に説明すると、本発明によるＳＵＳ３Ｏ４
ステンレス鋼の脱スケールにおいては、上述したように
、内層にコランダム型酸化物、外・層にスピネル型酸化
物のある二層構造のスケールを対象とする。

このスケールを除去する第１の方法では、まず、塩化ナ
トリウムまたは塩化カリウムの水溶液からなる電解液中
において、脱スケール処理すべ゛きＳＵＳ３Ｏ４ステン
レス鋼を陽極にすると共に電極を陰極として直流電流を
流し、電解作用によつて上記スケールがほとんどなくな
るまで脱スケールを行う。

この場合の電流密度は一部分にスケールが残つていても
ビットの生成がほとんどみられない程度の脱スケールが
可能な低電流密度であることが必要であり、従つて０．
０５Ａ／ｄ程度が最も望ましく、０．０２５Ａ／ｄより
も小さい電流密度ではその後の処理による脱スケールが
困難になる。また、０．１Ａ／Ｃｌｔ以上ではビットの
生成が増大し、その傾向は温度が高くなるほど著しい。
ごく一部に残つたスケールは、硝酸ナトリウム水溶液を
電解液として上記と同様の電解によつて除去するが、こ
の場合、高温液中では脱スケールに寄与する電流が小さ
くなるため、液温度が８０℃よりも５０℃以下の場合に
低電流密度で脱スケールを行うことができる。前述した
スケールＡは、表面のスケール層の粒界近傍に欠陥が多
いため、ＮａＣｌ水溶液はビットが発生しない電流密度
でスケール層の欠陥を通して素地金属の一部を溶解し、
その後のＮａＮＯ３水溶液Ｋでのスケール層の除去を容
易にするが、上述したように、ＮａＣｌ水溶液中での電
解でスケール層をかなり除去しておかないと、その後の
ＮａｃＯ３水溶液中での完全な脱スケールが困難になる
。

また、ＳＵＳ３Ｏ４ステンレス鋼は、ＮａＮＯ３水溶液
中で不働態化し、特に高温液中において脱スケールに寄
与する電流が小さくなるため、低温度領域で良好な脱ス
ケール結果が得られることになる。

上記スケールを除去する第２の方法では、上記第１の方
法と同様に２段階の電解スケール除去を行うが、最初の
電解には沃化ナトリウムまたは沃化カリウムを電解液と
して使用し、第２の段階では硫酸ナトリウム水溶液を電
解液として使用する。第１の方法において用いたＣトイ
オンは、金属酸化物の破壊作用が著しく大きいため、脱
スケール条件によつては電解説スケール中に表面にビッ
トが生成することが多く、最適な脱スケール範囲が狭い
。

従つて、同じハロゲンイオンで表面酸化物皮膜の破壊作
用がＣｌ−イオンよりも小さいトイオンを脱スケール電
解液に用いることにより、脱スケール条件を緩和するこ
とができる。沃化ナトリウム水溶液の濃度は５０ダ／Ｄ
ｄ以上、液温度は常温ないし６０′Ｃが適し、その電解
液中における電解の電流密度は、０．２Ａ／ｃ！ｌ以上
が適当で、ＮａＣｌ水溶液の場合よりも酸化皮膜に対す
る破壊作用が小さいため、第２段階て用いる電解液はＮ
ａＮＯ３水溶液よりもＳＵＳ３Ｏ４ステンレス鋼に対し
て活性溶解するＮａ２ｓＯ４水溶液が適している。

この場合の電流密度も０．２Ａ／ｄ以上が適当である。
次に、本発明に関連する実験結果について説明する。

第３図は実験に用いた装置の概要を示し、１は電解液３
を所定の温度に保つための恒温槽、２は上記電解液３を
満したビーカ、４はスケールを有するＳＵＳ３Ｏ４ステ
ンレス鋼試験片、６は電極で、上記試験片４が＋、電極
６が一となるように電源７に接続し、この間に直流電流
を流すことによつて試験片４の表面スケール除去を行つ
た。

試験片４は、その大きさが２×２ｃｍ１厚さが１瓢のも
ので、電極６には２×２ＣＴｆ１（７）ＳＵＳ３Ｏ４ス
テンレス鋼板を用いた。

第４図は、２００ｙ／ＤｄＮａＣｌ水溶液中での電解説
スケール結果を示す。

脱スケール面は、４００倍の金属顕微鏡で観察してスケ
ールの有無を調べ、次のように区分してプロットした。
０：完全に脱スケール ×：ー部分脱スケール Ａ：半分程度脱スケール ロニ大部分脱スケール 同図によれば、高電流密度及び高い液温度で完全に脱ス
ケールされているが、脱スケール面にはＣトイオンによ
るビットの生成がみられる。

そこで、ＮａＣｌ水溶液中では、完全に脱スケールされ
ないがビットの発生もほとんど見られない低電流密度で
電解を行う必要がある。残つたスケールは硝酸ナトリウ
ム水溶液中で電解説スケールするが、その結果を第５図
に示す。

同図は、２００ｙ／ＤｒｒｌＮａＣＩ水溶液中において
電流密度０．０５Ａ／Ｃ７ｌｆで６０秒間電解後、２０
０ｙ／Ｄ７７ｆＮａＮＯ３水溶液中で０．０２５〜０．
８Ａ／Ｃｆｌで６０秒間電解説スケールを行つた結果を
示している。なお、図中９は完全な脱スケール面に明ら
かなビットの生成が認められた場合を示す。第５図から
明らかなように、ＮａＣｌ水溶液中のみの電解の場合に
比べて脱スケール範囲は広くなる。

しかしＮａＣｌ水溶液ては脱スケールされなかつた低電
流密度、低温電解液領域において、完全に脱スケールさ
れる。高温液中では、脱スケールに寄与する電流が小さ
くなるため、液温度が８０℃よりも５０℃の場合に、０
．０２Ａ／ＣＴｌという小さい電流密度で脱スケールが
行われる。一方、表面酸化物皮膜の破壊作用がＣｌ−イ
オンよりも小さいＩ−イオンを脱スケール電解液として
用いた場合も第６図に示す。

同図は、１００ｑ／ＤｄＮａＩ水溶液中において電流密
度０．２５Ａ／ｄで６中間電解を行つた後、２００ｙ／
ＤｄＮａ２ＳＯ４の水溶液中において電流密度０．２５
Ａ／ｄで１０〜６囲２間電解した場合の結果を示してい
る。

Ｎａｅ溶液の濃度については、５〜１００ｙ／Ｄ７Ｔｌ
について検討したが、５０ｙ／ＤＴｒｌ以上の濃度で好
ましい結果が得られた。

ＮａＣｌ水溶液に比べて酸化被膜の破壊作用が小さいた
め、ビットの発生がいずれの液温度の場合においても抑
制できるが、ノその後に用いるＮａ２ｓＯ４水溶液によ
つて液温度８０゜Ｃ１６叩２以上になるビットが発生し
た。これらの結果から、液温度２０〜５０゜Ｃ１脱スケ
ール時間は２００Ｃの場合に３０〜６＠、５０ＣＣの場
合に３０〜４叩′が最適な脱スケール条件である。なお
、上記実験例は、静止電解液中での実験結果であり、そ
のため液を流動させることにより試料表面から発生する
ガス及び電解生成物をすばやく除去すれば、さらに低電
流密度領域及び短時間で脱スケールできることが期待さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，口及び第２図イ，Ｃ］！まＳＵＳ３Ｏ４ステ
ンレス鋼における異なる組成のスチールを示す図面代用
顕微鏡写真、第３図は電解説スケールの実験に供した装
置の構成図、第４図ないし第６図は実験の結果を示すグ
ラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ＳＵＳ３０４ステンレス鋼におけるスケールであつ
   て、内層にコランダム型酸化物、外層にスピネル型酸化
   物のある二層構造のスケールを除去するにあたり、塩化
   ナトリウムまたは塩化カリウム水溶液からなる電解液中
   で上記ステンレス鋼を陽極にすると共に電極を陰極とし
   て表面にピットの生成がみられない程度の低電流密度で
   電解脱スケールを行い、次いで硝酸ナトリウム水溶液を
   電解液として同様の電解脱スケールを行うことを特徴と
   するＳＵＳ３０４ステンレス鋼のスケール除去方法。 ２ ＳＵＳ３０４ステンレス鋼におけるスケールであつ
   て、内層にコランダム型酸化物、外層にスピネル型酸化
   物のある二層構造のスケールを除去するにあたり、沃化
   ナトリウムまたは沃化カリウム水溶液からなる電解液中
   で上記ステンレス鋼を陽極にすると共に電極を陰極とし
   て電解脱スケールを行い、次いで硫酸ナトリウム水溶液
   を電解液として同様の電解脱スケールを行うことを特徴
   とするＳＵＳ３０４ステンレス鋼のスケール除去方法。