JP2003027298A - ステンレス鋼帯のデスケーリング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ステンレス熱延鋼帯の表面に形成されている
熱延スケール層を高速でデスケーリングし、美麗な外観
を呈するステンレス鋼帯を得る。 【構成】 ステンレス熱延鋼帯をメカニカルデスケーリ
ングして熱延スケール層２に亀裂４を導入した後、多塩
基酸塩を含む中性水溶液中で陽極電解することにより熱
延スケール層２中のクロム酸化物を可溶性のクロム酸イ
オンに酸化すると共に、亀裂４を拡大する。次いで、硫
酸水溶液で陽極電解すると、中性塩電解では溶解が困難
な熱延スケール層２中の酸化物が溶解し、熱延スケール
層２がポーラスに改質される。そのため、短時間の混酸
浸漬によっても鋼帯表面からスケールが完全に除去され
る。 【効果】 硫酸水溶液中での電解条件を緩和しても熱延
スケール層２が容易に除去されるため、肌荒れ等の欠陥
がない高品質のステンレス鋼帯が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱延スケールが鋼帯表
面に強固に付着しているステンレス鋼帯の酸洗性を改善
し、高速酸洗を可能にしたデスケーリング方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼の熱延鋼帯表面にはクロム
酸化物を含む熱延スケールが強固に付着しており、普通
鋼帯用の酸洗条件では熱延スケールを十分に除去できな
い。そのため、酸浴への導入に先立ってスケールブレー
カ，ショットブラスト等でメカニカルデスケーリングす
る方法が採用されている。メカニカルデスケーリングで
導入された亀裂を介して酸液が熱延スケール層に浸透し
やすくなるため、酸洗反応が促進される。しかし、合金
元素を多量に含むステンレス鋼帯にあってはメカニカル
デスケーリングによっても酸洗性が十分に向上しないこ
とが多く、酸浴の濃度や温度を高めて酸洗能を強化せざ
るを得ない。酸洗能の強化は酸消費量の増大につなが
り、生産性を低下する原因ともなる。

【０００３】そこで、本出願人は、メカニカルデスケー
リング→中性塩電解→硫酸浸漬→混酸浸漬の工程を経て
ステンレス鋼帯から熱延スケールを除去する方法を特公
平５−６５５９４号公報で紹介した。メカニカルデスケ
ーリング後の中性塩電解により熱延スケール層が電気化
学的に溶解し、後工程の硫酸浸漬でデスケーリングが容
易に進行する。鋼帯表面に残留しているスケールは、更
に硝酸−フッ酸の混酸に浸漬することにより完全に除去
される。硝酸−フッ酸を用いた混酸浸漬では、硫酸浸漬
によって荒れた鋼帯表面が平滑化されると共に、不動態
皮膜の形成によって優れた耐食性が付与される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】メカニカルデスケーリ
ングと硫酸浸漬との間で中性塩電解することによって、
ステンレス鋼帯の酸洗性が確かに向上するが、Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔｉ等の合金成分を多量に含む鋼種に
あっては依然として酸洗性に劣り、混酸浸漬後のステン
レス鋼帯を観察すると残存スケールが散見される。この
ような酸洗鋼帯を冷延工程に通板すると、残存スケール
に起因する圧痕が鋼帯表面に生成し、表面性状を著しく
劣化させる。

【０００５】低い酸洗性は、ステンレス鋼帯に含まれて
いるＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔｉ等が酸化物となって
緻密な酸化皮膜が鋼帯表面に強固に付着していることが
原因である。緻密で強固な酸化皮膜は前述した中性塩電
解及び硫酸浸漬によっても完全には除去しがたいため、
生産性や製造コストをある程度犠牲にした長時間処理や
高濃度酸液の使用を余儀なくされている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような問
題を解消すべく案出されたものであり、硫酸浸漬に代え
て硫酸水溶液中での陽極電解を採用することにより、熱
延スケール層の酸洗性を改善し、残存スケールのない美
麗な外観をもち耐食性に優れたステンレス鋼帯を提供す
ることを目的とする。

【０００７】本発明のデスケーリング方法は、その目的
を達成するため、メカニカルデスケーリングによって熱
延スケール層に亀裂を導入した熱延鋼帯を多塩基酸塩を
含む中性水溶液に導入して陽極電解した後、硫酸水溶液
中で更に陽極電解することを特徴とする。

【０００８】中性水溶液としては、硫酸塩，リン酸塩，
クロム酸塩から選ばれた１種又は２種以上の多塩基酸塩
を好ましくは１００〜２００ｇ／ｌの濃度で含み、ｐＨ
４〜８の水溶液が使用される。たとえば、浴温７０〜９
０℃に保持した中性水溶液にメカニカルデスケーリング
後のステンレス鋼帯を浸漬し、電流密度８〜３０Ａ／ｄ
ｍ²で陽極電解する。硫酸水溶液としては、濃度５０〜
２００ｇ／ｌでＨ₂ＳＯ₄を含む水溶液が好ましい。たと
えば、浴温５０〜９０℃に保持した硫酸水溶液に中性塩
電解後のステンレス鋼帯を浸漬し、電流密度８〜３０Ａ
／ｄｍ²で陽極電解する。

【０００９】

【作用】本発明のデスケーリング方法は、硫酸水溶液に
浸漬したステンレス鋼帯を陽極電解している点で特公平
５−６５５９４号公報の硫酸浸漬と異なるが、この相違
は酸洗性に大きな影響を及ぼす。具体的には、Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔｉ等を多量に含むステンレス鋼帯を
硫酸浸漬しても相当量のスケールが強固に付着している
が、陽極電解したステンレス鋼帯の表面にある熱延スケ
ール層は酸洗除去しやすいポーラス状態になっている。

【００１０】陽極電解がスケール性状に及ぼす影響は、
次のように推察される。ステンレス熱延鋼帯には、下地
鋼１の表面に熱延スケール層２が厚く成長している。Ｃ
ｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔｉ等が優先酸化して熱延スケ
ール層２に移行するため、下地鋼１の表層にはＣｒ欠乏
層３が生じている。このステンレス熱延鋼帯をメカニカ
ルデスケーリングすると、熱延スケール層２に亀裂４が
導入される（図１ａ）。

【００１１】亀裂４が入った熱延スケール層２は、デス
ケーリング後の中性塩電解によって部分的に溶解し薄膜
化すると共に、亀裂４が拡げられる。その結果、亀裂４
を介して露呈するＣｒ欠乏層３の割合が多くなる（図１
ｂ）。また、熱延スケール層中のクロム酸化物は、可溶
性クロム酸イオンＣｒ⁶⁺に酸化される。なお、メカニカ
ルデスケーリングを経ることなく単に中性塩電解する場
合、スケール層の除去が電気化学的溶解に依存している
ので、薄い焼鈍スケールはともかく、厚い熱延スケール
の除去には長時間の陽極電解や電解条件の強化が必要と
なる。

【００１２】表層が改質されたステンレス熱延鋼帯を硫
酸水溶液に浸漬して陽極電解すると、Ｆｅ、Ｃｒ，Ｍ
ｎ，Ｎｉ，Ｔｉ等の酸化物が溶出し、熱延スケール層２
がポーラスになる。また、熱延スケール層２に比較して
電気伝導度の高い下地鋼１に流れる電流が多くなる。下
地鋼１の中でも、Ｃｒ低下によって電気抵抗が低下した
Ｃｒ欠乏層３を流れる電流が多くなる。その結果、熱延
スケール層２直下のＣｒ欠乏層３に陽極電解反応が集中
し、Ｃｒ欠乏層３が電気化学的に溶解する。Ｃｒ欠乏層
３の部分的な優先溶解は、Ｃｒ欠乏層３の上にある熱延
スケール層２の脱落を意味する。

【００１３】したがって、硫酸電解されたステンレス鋼
帯は、熱延スケール層２がポーラスで、部分的に除去さ
れた表面を呈する（図１ｃ）。しかも、硫酸電解でＣｒ
欠乏層３も部分的に除去されるため、後続する混酸浸漬
工程で下地鋼１からＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔｉ等の
易酸化性元素が十分に補給され、緻密で耐食性に優れた
不動態皮膜５が生成する（図１ｄ）。他方、硫酸浸漬で
熱延スケール層２を除去する方法では、ポーラスな熱延
スケール層２の生成が期待できず、Ｃｒ欠乏層３よりも
耐硫酸性が強い熱延スケール層２の溶解を狙っているた
め、熱延スケール層２の除去に長時間を要し、混酸浸漬
による熱延スケール層２の除去も完全ではない。

【００１４】

【実施の形態】本発明に従ったデスケーリング法による
と、鋼種に特段の制約を受けることなくフェライト系，
オーステナイト系，マルテンサイト系，二相系等、何れ
のステンレス鋼板であっても従来法に比較して高速デス
ケーリングできる。なかでも、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎ
ｉ，Ｔｉ等を多量に含むために強固な酸化皮膜（熱延ス
ケール）が表面に生成しているＳＵＳ４４４，ＳＵＳ４
３０ＬＸ等のステンレス熱延鋼帯に効果を発揮する。

【００１５】ステンレス熱延鋼帯の表面を覆っている熱
延スケール層は、膜厚５〜２０μｍと厚く、普通鋼の鋼
帯表面に形成されている熱延スケール層に比較して緻密
で強固な皮膜である。そこで、ステンレス熱延鋼帯をメ
カニカルデスケーリングすることによって熱延スケール
層に亀裂を導入し、後続する中性塩電解，硫酸電解工程
における反応性を向上させる。メカニカルデスケーリン
グとしては、熱延スケール層に亀裂が導入される限り種
々の方法を採用できる。たとえば、下地鋼を塑性変形さ
せる高圧下圧延，曲げ加工，引張り加工や、熱延スケー
ル自体を破壊するショットブラスト，サンドブラスト等
のブラスト加工がある。

【００１６】メカニカルデスケーリングされたステンレ
ス熱延鋼帯は、中性水溶液中で陽極電解される。中性水
溶液としては、硫酸塩，リン酸塩，クロム酸塩等の多塩
基酸塩を含む水溶液が使用される。多塩基酸塩は一種の
緩衝作用を呈し、鋼帯表面全域にわたって陽極電解反応
を均一化させる。これに対し、塩酸塩，硝酸塩等の一塩
基酸塩では陽極電解反応が表面一部に集中しやすく、陽
極電解後の鋼帯が肌荒れしやすい。

【００１７】多塩基酸塩は、陽極電解による熱延スケー
ル層の溶解及び亀裂の拡大を促進させるため１００〜２
００ｇ／ｌの濃度で添加することが好ましい。１００ｇ
／ｌ未満の濃度では多塩基酸塩の効果が不足し、逆に２
００ｇ／ｌを超える濃度では中性水溶液の安定性が低下
する。多塩基酸塩を添加した中性水溶液は、熱延スケー
ル層２中の可溶性クロム酸イオンＣｒ⁶⁺が最も溶解しや
すいｐＨ４〜８に調整し、電解反応を効果的に促進させ
るため浴温７０〜９０℃に保持することが好ましい。

【００１８】中性水溶液に浸漬されたステンレス鋼帯
は、電流密度８〜３０Ａ／ｄｍ²で陽極電解される。８
Ａ／ｄｍ²未満の電流密度では長時間の電解処理を要
し、生産的でない。逆に３０Ａ／ｄｍ²を超える電流密
度では、電解反応が過度に進行し、荒れた表面状態にな
りやすい。過剰な電流密度は、電解条件を不安定化させ
る原因にもなる。

【００１９】中性塩電解されたステンレス鋼帯は、次い
で硫酸水溶液中で陽極電解される。中性塩電解では溶解
しきれなかった強固な酸化物が陽極電解によって除去さ
れ、熱延スケール層が一層ポーラスに改質される。ま
た、中性塩電解によって熱延スケール層中のクロム酸化
物が可溶性のクロム酸イオンＣｒ⁶⁺に酸化されているの
で、高濃度の硫酸水溶液を必要とせず、５０〜２００ｇ
／ｌと比較的低濃度の硫酸水溶液を使用しても熱延スケ
ールの改質が促進される。熱延スケールをポーラスに改
質する上で、硫酸水溶液の浴温を５０〜９０℃、電流密
度を８〜３０Ａ／ｄｍ²に設定することが効果的であ
る。更には、電気抵抗の低いクロム欠乏層に陽極電解反
応が集中し、クロム欠乏層が部分的に優先溶解すること
も、熱延スケール層のポーラス化，剥落を促進させる要
因の一つであると推察される。

【００２０】硫酸電解されたステンレス鋼帯の表面にあ
る熱延スケールがポーラスになっているので、仕上げ酸
洗工程でステンレス鋼帯を混酸浸漬すると熱延スケール
が短時間に除去され、スケールフリーの鋼帯表面が現出
する。しかも、下地鋼からＣｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔ
ｉ等が補給され、緻密で強固な不動態皮膜が形成され、
優れた耐食性がステンレス鋼帯に付与される。仕上げ酸
洗は、硝酸−フッ酸，フッ酸−硫酸等の混酸を用い、硫
酸浸漬後又は冷間圧延後のステンレス鋼帯に施される。
仕上げ酸洗自体には、通常の条件を採用できる。

【００２１】

【実施例】難デスケーリング性のＳＵＳ４４４ステンレ
ス鋼帯を例に採って本発明を具体的に説明するが、他の
鋼種に対しても本発明が同様に適用されることは勿論で
ある。平均厚み１０μｍの熱延スケール層が付着したま
ま板厚３．５ｍｍのステンレス熱延鋼帯を用い、ステン
レス熱延鋼帯の表面にある熱延スケール層に亀裂を導入
した後、鋼帯表面から剥離したスケール片をブラッシン
グ除去した。メカニカルデスケーリングされたステンレ
ス鋼帯の表面層を顕微鏡観察したところ、熱延スケール
層２は厚みが５〜１０μｍの範囲にあり、下地鋼１に向
かって無数の亀裂４が熱延スケール層２に入っていた。

【００２２】メカニカルデスケーリングされたステンレ
ス熱延鋼帯をＮａ₂ＳＯ₄水溶液（中性水溶液）中で陽極
電解した後、更に硫酸水溶液中で陽極電解し、硝酸１０
ｇ／ｌ−フッ酸４０ｇ／ｌの混酸を用いて仕上げ酸洗し
た。このときの処理条件を表１に示す。仕上げ酸洗で
は、本発明例１，２，５，６，９，１１で６０秒，本発
明例３，４，７，８，１０，１２で４０秒，比較例１〜
１２で８０秒に処理時間を設定した。比較のため、硫酸
電解に代えて硫酸浸漬した場合の処理条件を表１に併せ
示す。

【００２３】

【００２４】中性塩電解したステンレス鋼帯は、４５秒
又は３５秒の硫酸電解及び６０秒又は４０秒の混酸浸漬
によって残存スケールがなくなり、美麗な表面形態を呈
していた。混酸浸漬処理後の鋼帯表面には、Ｃｒ濃度が
１８質量％以上と高く緻密で耐食性に優れた不動態皮膜
が形成されていた。ただし、高濃度の硫酸水溶液中で陽
極電解した本発明例３，４，８，１０，１２では、陽極
電解時に溶解反応が加速されたことから脱スケール性に
若干劣っていた。

【００２５】他方、中性塩電解後に混酸浸漬した比較例
１〜６では、８０秒と長時間の混酸浸漬を施した後でも
鋼帯表面にスケール片が残存しており表面の肌荒れも観
察された。硫酸浸漬後に混酸浸漬した比較例７〜１２で
は、８０秒の混酸浸漬により残存スケールは若干少なく
なったが、依然としてスケール片の残存及び肌荒れが散
見された。比較例１〜１２で混酸浸漬後に鋼帯表面に形
成された不動態皮膜は、最高でもＣｒ濃度が１０質量％
に留まっており、鉄酸化物の濃度も高いため、本発明例
１〜１２に比較して耐食性に劣る皮膜であった。

【００２６】デスケーリングされた各ステンレス鋼帯を
以下の条件で評価した。 〔脱スケール性〕鋼帯表面の観察結果から、１０倍の視
野内にスケール残渣がないものを○，１０点以下のスケ
ールが観察されたものを△，１１点以上を×として脱ス
ケール性を評価した。

【００２７】〔経済性〕従来の製造法に比較して製造コ
ストが安価になる場合を○，同等レベルを△，高価にな
る場合を×として経済性を評価した。 〔取扱い性〕使用される溶液が配管やタンク内で凝固堆
積する量や、老廃液として処理する場合の時間や費用を
現状と比較し、現状より良好な場合を○，現状と同レベ
ルを△，現状より悪化する場合を×として取扱い性を評
価した。

【００２８】表２の評価結果にみられるように、本発明
例１〜１２のステンレス鋼帯は、脱スケール性，経済
性，取扱い性の何れにも優れていた。また、混酸浸漬後
に鋼帯表面に生成する不動態皮膜のＣｒ濃度が高く緻密
であることから、耐食性の改善も期待される。

【００２９】

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、メカニカルデスケーリングで亀裂が導入されたステ
ンレス熱延鋼帯を中性塩電解することにより、熱延スケ
ール層に含まれているクロム酸化物を可溶性のクロム酸
イオンに酸化すると共に亀裂を拡大した後、硫酸水溶液
を用いた陽極電解で熱延スケール層を溶解しやすいポー
ラス状態に改質している。改質された熱延スケール層は
混酸浸漬により鋼帯表面から容易に溶解除去されるた
め、Ｃｒ，Ｍｎ，Ｍｏ，Ｎｉ，Ｔｉ等を含む難酸洗材で
あっても高速酸洗が可能となり、スケールフリーの美麗
な表面をもつ酸洗材が得られる。しかも、熱延スケール
層と共にクロム欠乏層が除去されるため、混酸浸漬によ
って強固で緻密な不動態皮膜を形成でき、耐食性に優れ
たステンレス鋼板として建材，構造材，機械部品等の広
範な分野で使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従ってデスケーリングしたステンレ
ス熱延鋼帯の表面状態を工程を追って示す模式図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 メカニカルデスケーリングによって熱延
   スケール層に亀裂を導入した熱延鋼帯を多塩基酸塩を含
   む中性水溶液に導入して陽極電解した後、更に硫酸水溶
   液中で陽極電解することを特徴とするステンレス鋼帯の
   デスケーリング方法。
2. 【請求項２】 中性水溶液が硫酸塩，リン酸塩，クロム
   酸塩から選ばれた１種又は２種以上の多塩基酸塩を含
   み、ｐＨ４〜８に調整されている請求項１記載のデスケ
   ーリング方法。
3. 【請求項３】 硫酸水溶液がＨ₂ＳＯ₄を５０〜２００ｇ
   ／ｌ含む請求項１記載のデスケーリング方法。