JP2000234189A - ステンレス鋼板の脱スケール方法 - Google Patents
ステンレス鋼板の脱スケール方法Info
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Abstract
た酸化スケールを高速に除去するための脱スケール方法
の提供。 【解決手段】酸化スケールにラックを発生させ、ステン
レス鋼板を走行させながら、その鋼板表面にスプレーノ
ズルから酸洗液を噴射し、次いで酸洗液に十分接触させ
て地金を溶解して脱スケールする方法で、噴射する酸洗
液の温度を50〜90℃とし、酸洗液の噴射量を鋼板表
面1cm2当たり0.05リットル/分以上とし、かつステンレス
鋼板が酸洗液噴射帯を通過する時間を、酸洗液による全
脱スケール時間の20%以上とする脱スケール方法。
Description
製造過程で鋼板表面に生成した酸化スケールを効率よく
除去するための脱スケール方法に関する。
加工や焼鈍処理等の工程で鋼板表面に酸化スケールが生
成する。この酸化スケールを除去する方法には幾つかの
方法があるが、ステンレス鋼帯の仕上げ焼鈍後のように
酸化スケールが薄い場合にはアルカリ溶融塩処理や中性
塩電解法のようにスケール自体を溶解して除去する方法
が一般に採用されている。
にスケールが厚い場合には、酸洗によってスケール直下
の地金を溶解して剥離する方法が採られている。この場
合、酸洗液としては鋼種やスケール付着程度などによっ
て硫酸、塩酸、硝酸および弗酸等を単独あるいは数種類
を混合した酸洗液が用いられている。
液にステンレス鋼板を浸漬して脱スケールする方法が採
られているが、この浸漬する方法では脱スケールに要す
る時間が長くなるためライン速度を速くすることができ
ないので生産性を上げることができない。ライン速度を
速くして生産性を上げるためには、連続酸洗ラインにお
ける酸洗槽の長さを長くしなければならないので、設備
費が嵩むという問題があった。
射して酸洗する場合があるが、この方法では酸洗効率が
高まるという利点はあるものの,単純にスプレー酸洗す
るだけでは多数のスプレーノズルが必要となり、設備費
やメンテナンスの点で問題がある。それを解決するため
の方法も提案されている。
レー酸洗方法として、被酸洗材の上面には被酸洗材の進
行方向と逆向き、下面には進行方向と同じ向きにプレー
ノズルを傾斜させて酸洗液を噴射する方法が開示されて
いる。この方法により比較的少数のスプレーノズルで脱
スケール効率を向上させることができるものの、酸洗ラ
イン全体にスプレーノズルを配置することを前提とした
方法であるためやはり多くのノズルが必要となり、設備
費が嵩む。
酸洗材に酸洗液をスプレー噴射する方法と酸洗液中に浸
漬する方法を併用する連続酸洗方法が開示されている。
この方法では、スプレー噴射する時間を全酸洗時間のう
ち30%以上とすれば酸洗処理時間を最小にすることが
できるとされている。
ケールの付着状態やスプレーノズルからの酸洗液の噴射
条件によっては、逆に酸洗処理時間が長引いてしまう場
合があり、酸洗時間が不安定となり脱スケールを高速化
するのに問題があった。
ンレス鋼板の製造過程で鋼板表面に生成した酸化スケー
ルを高速に除去するための連続酸洗方法を提供すること
にある。
りである。
的手段によりクラックを発生させたステンレス鋼板を走
行させながら、その鋼板表面にスプレーノズルから酸洗
液を噴射し、次いで鋼板を酸洗液に浸漬または浸漬に相
当する状態にして地金を溶解することによって脱スケー
ルする方法であって、酸洗液の温度を50〜90℃と
し、酸洗液の噴射量を鋼板表面1cm2当たり0.05リットル/
分以上とし、かつステンレス鋼板が酸洗液噴射帯を通過
する時間を、酸洗液による全脱スケール時間の20%以
上とすることを特徴とするステンレス鋼板の脱スケール
方法。
て、扇形ノズルを用いる上記(1)記載のステンレス鋼
板の脱スケール方法。
鋼板が、スプレーノズルからの酸洗液の噴射帯を通過す
る時間と、脱スケールする目的で浸漬する区間または浸
漬に相当する状態にした区間(以下、浸漬帯と記す)を
通過する時間との合計した時間をいう。後述するが実際
の酸洗ラインでは、第2、第3酸洗槽が設けられて脱ス
ケール後のステンレス鋼板を浸漬して酸洗する場合もあ
るが、これらは脱スケールを主目的としたものでないか
ら、これらの酸洗時間は含まないものとする。
が酸洗液に十分接触している状態をいう。
を噴射して酸洗する方法(以下、スプレー酸洗と記す)
に着目し、ステンレス鋼板の酸洗速度を高速化する方法
について鋭意実験、検討した結果、以下の知見を得て本
発明を完成するに至った。
ケールは非常に強固であるため、酸化スケールに向け
て、酸洗液を単にスプレーノズルから噴射しても地金が
溶解し始めるまでに長時間を必要とし、脱スケールの高
速化はできない。しかし、噴射前に酸化スケールに微細
なクラックを発生させておけば、クラック内に酸洗液が
よく浸透して噴射中にも地金が溶解し始め酸洗時間の短
縮化が可能となる。
に進行させる必要はなく、連続的にステンレス鋼板を酸
洗液に浸漬した状態にすることにより、地金の溶解が進
み脱スケール時間が大幅に短縮され、またスプレーノズ
ル数を少なくすることができる。
ステンレス鋼板に酸洗液を噴射する場合に必要なスプレ
ーノズルからの酸洗液の噴射量は、鋼板1cm2当たり
0.05リットル/分以上である。
させる時間は、全脱スケールに要する時間の20%以上
であれば、酸洗液の噴射効果が得られる。
である。
を実施するのに用いる装置例を示す縦断面図である。
ール11により、ショトブラスト装置1、第1酸洗槽
2、ブラッシングおよび水洗装置3、さらに第2酸洗槽
4内を順次連続的に搬送されて脱スケールされる。
上面と下面に酸洗液を噴射するためのスプレーノズル6
が設置されており、酸洗液噴射帯9が形成されている。
その下流には浸漬ロール7により鋼板が酸洗液8a内に
浸漬される浸漬帯10が形成されている。
定した各条件について説明する。
手段 ステンレス鋼板表面に生成した酸化スケールにクラック
(割れ目)を発生させるのは、酸洗液を噴射したときに
酸化スケールへの酸洗液の浸透を容易にするためで、浸
透した酸洗液により地金を溶解することができる。した
がって、クラックはできるだけ微細なものが好ましい。
クラックのない酸化スケールに酸洗液を噴射したのでは
酸洗時間を短縮することができない。
したのは、この手段であれば、強固な酸化スケールに簡
単にクラックを発生させることができるからである。機
械的手段としては、千鳥状に配置した複数のロール間を
ステンレス鋼板を通過させて、繰り返し曲げ加工を施す
方法、金属ワイヤにおよるブラッシングおよびショット
ブラスト等でよい。
酸洗液を酸化スケールのクラック内に供給するため、お
よび酸洗液の衝突力でスケールクラック内への酸洗液の
浸透を加速するためである。クラック内に浸透した酸洗
液が地金を溶解し始めて脱スケールが速く進行する。
90℃とした理由は以下の通りである。
好適な温度は50〜70℃、またフェライト系ステンレ
ス鋼板の場合の好適温度は70〜90℃である。これら
の下限温度以下では、ステンレス鋼板と酸洗液との化学
反応が緩慢となり、脱スケールの高速化が図れない。一
方、双方の上限の温度を超えると、酸洗液の蒸発が激し
くなると共に、鋼板の肌荒れを引き起こすことから、酸
洗液の温度は50〜90℃とした。
5リットル/分以上の量で、クラックへの酸洗液の供給が顕著
となり、優れた脱スケール効果が得られるので下限を0.
05リットル/分とした。この流量は多い程よいので上限はと
くに規定しないが、設備費を下げる観点から、0.2リッ
トル/分以下程度が好ましい。それ以上増加させても脱ス
ケールの効果はほとんど上がらない。
分)とすると、鋼板表面1cm2当たりに噴射される流
量v(リットル/分)は下記式で求められる。
当たる面積とする。
プレー液の形状を示す図で、図2(a1)〜(c1)
は、スプレーノズル6からの酸洗液の噴射状態の側面
図、(a2)〜(c2)は噴射部の断面形状を示す。図
2(a1)、(a2)は扇形ノズルの線状型、同図(b
1)、(b2)は扁平型を示す。また、同図(c1)、
(c2)は充円錐広がり型ノズルの場合である。
広範囲に広がるため単位面積当たりの噴射流量は少なく
なってしまうので、鋼板表面1cm2当たり0.05リット
ル/分以上の噴射量にするのは困難である。それに対し
て、扇形ノズルは噴射の広がりが絞り込まれるので、同
じ流量の液体を噴射した場合に充円錐広がり型ノズルに
比べて単位面積当たりの噴射量を多くすることができる
という利点があるので、扇形ノズルを用いるのが好まし
い。
る。
で、図7(a)は平面図、同図(b)は側面図である。
いる場合は、ノズルからの酸洗液が鋼板の幅W方向に広
がるように配置し、鋼板の幅方向におけるノズルとノズ
ルとの間隔wは下記式で示す範囲内にするのが好まし
い。
(mm)を示す。
と、多数のノズルが必要となる。逆にwが大きくなり過
ぎると酸洗液の当たらない部分がおおくなる。ノズルを
鋼板5の進行方向(矢符方向L)への配置は、図7
(a)に示すようにノズルを千鳥状に配置するのが好ま
しい。このような配置により、少ないノズルで鋼板の幅
方向全面に酸洗液を噴射することができる。
aは、ノズル噴射角度をθ(図2参照)、鋼板からノズ
ルまでの高さをhとすると、下記式で求めることができ
る。
下記式で示す範囲にするのが好ましい。
スプレー噴射すると、ノズル直下の酸洗液が直接当たる
部分の鋼板は酸洗液と同じ温度にまで昇温されるが、酸
洗液の当たらない部分の鋼板温度は低下する。鋼板の走
行方向に複数配列したスプレーノズルから酸洗液を噴射
する場合は、鋼板に繰り返し酸洗液が噴射されることに
なる。スプレー噴射される間隔が5秒以上になると、そ
の間に鋼板の温度が大幅に低下して十分な脱スケール効
果が得られない。下限を0.5秒とするのは、ノズルの
配列数が多くなりすぎ設備費が高くなるためである。
板への衝突力等から100〜300mm程度が好適であ
る。
時間を、全脱スケール時間の20%以上としたのは、2
0%未満では、スプレー酸洗の効果が十分に得られず、
脱スケール時間は浸漬酸洗方式に比べてほとんど改善さ
れないからである。酸洗液噴射帯は長い程よいので上限
は特に限定しないが、連続酸洗ラインの全体をスプレー
噴射方式にすることは、スプレーノズル数を増やしたり
ポンプ設置数の増加など、多大な設備投資が必要にな
る。このような理由から、ステンレス鋼板が酸洗液噴射
帯を通過する時間は全脱スケール時間の50%以下にと
どめておくことが望ましい。
イト系ステンレス鋼では硝酸と弗酸の混酸(以下、弗硝
酸と表記)を、SUS430などのフェライト系ステンレス鋼
の場合には弗硝酸あるいは硫酸を用いることができる。
態での脱スケール スプレー酸洗のみにより脱スケールするには、多数のス
プレーノズル、ポンプ等が必要となり、設備費が高くな
るので、適当なスプレー酸洗を施した後は酸洗液に浸漬
した状態にして地金を溶解する。
する方法としては、図1に示すように浸漬ロール7によ
り鋼板を酸洗液中に連続的に浸漬させる方法が最もよ
い。
ように酸洗液に十分に接触している状態が維持されてい
ればよい。
帯9、酸洗液に浸漬した状態にした浸漬帯10を示す。
図3(a)は、噴射ノズル6が並んだ噴射帯9を通過し
た後の鋼板に噴射面積の広い充円錐型ノズル6aを並べ
た場合である。また、同図(b)は酸洗液をシャワー状
に供給できるノズル6aを並べた場合を示す。
ケールのクラック内に酸洗液を噴射した後、鋼板表面に
酸洗液が存在するようにノズルから酸洗液を供給するこ
とにより鋼板温度の低下を防止して地金の溶解を促進さ
せる方法でもよい。
を溶解するのに用いる酸洗液は、スプレーノズルから噴
射する酸洗液と同じ温度および組成でよく、供給量は鋼
板表面1cm2当たり0.05リットル/分以下でよい。
ッシングおよび水洗装置3により鋼板表面がブラッシン
グされ鋼板表面に残存している酸化スケールが除去され
水洗される。必要により第2酸洗槽内に搬送され酸洗液
8bに再度浸漬される場合がある。第1酸洗槽を通過し
た時点で、酸化スケールはほぼ鋼板表面から分離してお
り、ブラッシングすることによりほぼ完全に脱スケール
が完了する。しかし、製造工程中で発生する表面欠陥を
溶解除去する必要があれば、上述のブラッシング装置3
の後段に1〜2槽の酸洗ゾーン4を設けて地金に残った
表面欠陥を溶解除去してしまうことが望ましい。
ルクラックへの酸洗液の浸透が十分進行した段階で、ス
テンレス鋼板を酸洗液に十分に接触させながら鋼板の温
度低下が生じないような状態を維持しておくことでスケ
ール直下の地金が溶解して脱スケール時間が短縮され
る。
4のオーステナイト系ステンレス熱延鋼板に、下記の条
件でショットブラスト処理を施し、鋼板表面の酸化スケ
ールに微細なクラックを発生させた。この熱延鋼板か
ら、酸洗試験片(幅60mm、長さ60mm)を切り出
し、以下に示す酸洗試験をおこなった。
チール製ショットを投射密度100kg/m2で投射図
2(a2)に示す噴射形状が線状である扇形ノズル、図
2(b2)に示す噴射形状が扁平型である扇形ノズル、
および図2(c)に示す噴射形状が円状の充円錐形ノズ
ルを用い、60℃の弗硝酸酸洗液(2%弗酸+8%硝酸
水溶液)を0秒間試験片表面に向けてスプレーノズルか
ら噴射量1〜8リットル/分・cm2で種々変化させて試験
した。使用した各スプレーノズルの使用は以下の通りあ
った。試験片表面とノズル先端間はいずれも150mm
とした。
度80度、噴射幅(図2(a2)のb)10mm 噴射形状が扁平広がり型である扇形ノズル:噴射角度8
0度、噴射幅(図2(a2)のa)24mm 噴射形状が円状の充円錐形ノズル:噴射角60度噴射終
了後、試験片を水洗してスケールの残存状況を目視およ
び光学顕微鏡を用いて観察した。なお、比較のためショ
ットブラス処理を施していない熱圧鋼板から切り出した
試験片を上記と同じ酸洗液に30秒間浸漬し、水洗後表
面の残存スケールを観察した。
評価した。この場合に、脱スケール判定点が4以上(す
なわち脱スケール面積率が90%以上)であれば、次工
程以降で表面品質としても問題の生じないレベルであ
る。
ール面積率が100%) 4:30倍で観察して僅かにスケール残りあり(90%
以上、100%未満) 3:目視で観察して僅かにスケール残りあり(80%以
上、90%未満) 2:目視で観察してスケール残りあり(50%以上、8
0%未満) 1:目視で観察して著しいスケール残りあり(50%未
満) 図4は、評価結果を示す図である。スプレー噴射量が0
は、浸漬酸洗の場合である。同図から明らかなように、
浸漬酸洗の場合および噴射量が試験片1cm2当たり0.0
5リットル/分に満たない場合は、ほとんど脱スケールされて
いない。一方、本発明例である噴射量が0.05リットル/分以
上の場合にはいずれも脱スケール判定点が4点以上であ
った。
テナイト系ステンレス鋼の酸洗試験片を用意し、扁平広
がり型の扇形ノズルから実施例1と同様の酸洗液を試験
片1cm2 当たり0.05リットル/分の流量で、噴射時間を種
々変化させながら酸洗し、次いで直ちに噴射した酸洗液
と同じ組成および温度の酸洗液に浸漬して酸洗処理をお
こなった。この場合、酸洗による全脱スケール時間を2
8秒、42秒および56秒の3種とし、酸洗液の噴射時
間を種々変化させることにより、酸洗液による全脱スケ
ール時間に対する酸洗液噴射による酸洗時間の比率を変
えた。
にクラックを入れた板厚が3.2mmのSUS430の
フェライト系ステンレス熱延鋼板からも同様に試験片を
切り出し、上記オーステナイト系ステンレス鋼による試
験と同じ条件で酸洗試験をおこなった。ただし、この場
合酸洗による全脱スケール時間は56秒のみとした。
し、実施例1と同じ基準で脱スケール状態を評価した。
はオーステナイト系ステンレス鋼の試験結果、図5
(b)はフェライト系ステンレス鋼の試験結果である。
ナイト系およびスフェライト系ステンレス鋼帯とも本発
明例であるスプレー酸洗時間の比率が20%を超える場
合には、脱スケール判定が4点以上に達している。
漬酸洗を併用することで酸洗時間が28秒間であって
も、56秒間浸漬酸洗した場合(スプレー酸洗比率が0
の場合)と同等以上の脱スケール効果が得られ、脱スケ
ール時間の短縮がはかられた。
30のフェライト系ステンレス熱延鋼板に、実施例1と
同じ条件でショットブラスと処理を施し、鋼板表面の酸
化スケールに微細なクラックを発生させた。この熱延鋼
板から、酸洗試験片(幅60m、長さ60mm)を切り
出し、下記の酸洗試験をおこなった。
型ノズルから噴射量を種々変化させ噴射した場合に脱ス
ケール面積率が90%に達したときの時間を測定した。
射量と90%スケールが除去されるのに要した時間との
関係を示す。同図から明らかなように、本発明例である
噴射量が0.05リットル/分以上でほぼ50秒間の噴射で脱ス
ケール面積率が90%に達しており、0.05リットル/分以下
の場合に比べて脱スケール時間が短縮されている。
ンレス鋼板に対してスプレーノズルから高流量の酸洗液
を噴射してスケールクラック内への酸洗液の浸透を十分
おこない、次いで鋼板全面を酸洗液に十分に接触させて
地金の溶解を促進してスケールを剥離することで脱スケ
ールを高速化することができ、生産性が高まるばかりで
なく、ライン長を短くすることができ設備的にも有利で
ある。
を示した縦断面図である。
示す図である。
図である。
比率と脱スケール性との関係を示す図である。
するに要する時間との関係を示す図である。
平面図、(b)は側面図である。
Claims (2)
- 【請求項1】表面に生成した酸化スケールに機械的手段
によりクラックを発生させたステンレス鋼板を走行させ
ながら、その鋼板表面にスプレーノズルから酸洗液を噴
射し、次いで鋼板を酸洗液に浸漬または浸漬に相当する
状態にして地金を溶解することによって脱スケールする
方法であって、酸洗液の温度を50〜90℃とし、酸洗
液の噴射量を鋼板表面1cm2当たり0.05リットル/分以上と
し、かつステンレス鋼板が酸洗液噴射帯を通過する時間
を、酸洗液による全脱スケール時間の20%以上とする
ことを特徴とするステンレス鋼板の脱スケール方法。 - 【請求項2】酸洗液噴射用のスプレーノズルとして、扇
形ノズルを用いる請求項1記載のステンレス鋼板の脱ス
ケール方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03329099A JP3551809B2 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | ステンレス鋼板の脱スケール方法 |
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