JP2003518197A - 金属表面のスケールのコンディショニング用の処理剤、装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は水性のスプレーにより金属表面のスケールや酸化物をデスケールしあるいは改質する装置及び方法に関する。本発明はステンレスストリップ等のデスケールに用いる事ができるが、他の金属製の棒や不連続な金属部材にも用いる事ができる。水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物の水溶液、あるいは水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの混合物等のアルカリ金属の水酸化物の混合物の水溶液が本発明の水溶液の基本組成である。本発明の水溶液にはデスケール作用を高めるための添加物を更に含有させる事ができる。本発明の液はステンレス鋼のストリップのスケールや表面酸化物のコンディショニングに用いる。この際、鋼ストリップは含有しているアルカリ金属の水酸化物の融点よりも高温でライデンフロスト現象が表れる温度よりも低温にする。溶液をスプレーする１または２以上のノズルを配し、高温の鋼ストリップはノズルの近くを通過し、処理液はスケールあるいは酸化物が存在する鋼ストリップの表面にノズルからスプレーされる。本発明には溶液をスプレーする装置と制御も含まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （技術分野） 本発明は金属の、より詳しくは金属帯の、更に詳しくはステンレス鋼帯の表面
上の酸化物、スケールのコンディショニングに関する。ステンレス鋼は耐食性と
耐酸化性を高めるために約１０％以上のクロムを含有させた鉄合金である。また
ステンレス鋼は、ニッケル、モリブデン、シリコン、マンガン、アルミニウム、
炭化物形成成分その他を含有する。本発明はまたニッケルが主成分の超合金、チ
タン合金、コバルト合金等にも適用できる。この発明は、水溶液のスプレイによ
るコンデショニングに関する。 （背景技術） 金属帯、特にステンレス鋼帯のデスケーリングは、従来は各種の方法で行なわ
れていた。最も簡易な方法は、帯を硫酸、塩酸、弗酸、硝酸、あるいはこれ等の
混合物である鉱酸に浸漬する方法である。この方法はスケールが極めて薄いステ
ンレス鋼種においては効き目があるが、大抵の場合は酸に浸漬するよりも効き目
がある方法が必要である。このため、各種のコンディショニング処理剤や処理方
法を酸に浸漬する前のスケールに施す事が行なわれてきた。

【０００２】 この代表的なスケールのコンディショニングで用いる処理剤は、アルカリ金属
の水酸化物とアルカリ金属の硝酸塩の混合物で、更にアルカリハライド、炭酸塩
、酸化剤等の添加物を含有している。これ等はデスケーリング塩あるいはスケー
ルコンディショニング塩と呼ばれている。即ちこの処理剤は通常は、ポット内で
８００°Ｆ〜１０００°Ｆの高温の溶融状態とし、金属帯はその内を通過させ、
その後酸洗する。

【０００３】 この方法は多くの点で優れているが、しかし下記のような欠点もある。即ち例
えば、溶融塩は高温に保持するためのエネルギーを要する。また苛性溶融塩では
浸漬ロールを用いるが、その保守は難しい。また処理される鋼帯の表面には疵が
つき易い。また鋼帯が溶融塩のポットからでる際に、特に鋼帯が高速度で処理さ
れる場合、鋼帯は溶融塩を持ち出す事になる。更に溶融塩を形成する処理剤は、
高温で長期間に亘り安定な成分に選定する必要がある。

【０００４】 他のデスケーリングの技術としては、１９６４年３月２４日付の米国特許３１
２６３０１に「Molten Salt Spray Process For Descaling Stainless Steel」
の表題で開示され、また１９９３年１２月２８日付の米国特許５２７２７９８に
「Method And Apparatus For Descaling Metal Strip」の表題で開示されている
。これ等の特許はスケールのコンディショニングのために溶融した苛性剤を走行
中の鋼帯にスプレイし、その後スケールをピックリングして除去する方法を開示
している。これ等は溶融物のポットを使用するよりも有利な場合がある。しかし
これ等も高温のノズルを必要とするし、また処理剤を８００°Ｆ〜１０００°Ｆ
の高温に保持しなければならないという問題点を有している。

【０００５】 従って金属表面の、特にステンレス鋼等の表面のスケールのコンディショニン
グのための、比較的低コストで、且つ低温で且つ効果が高い技術が要望されるに
至っている。 （発明の開示） 本発明は金属表面上のスケールあるいは酸化物を水性のスプレーによりデスケ
ーリングする際のあるいはコンディショニングする際の処理剤、装置及び方法に
関する。この発明は特にステンレス鋼帯に用いることができるが、金属バーや不
連続な対象物にも用いる事ができる。本発明では水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、あるいは水酸化ナトリウムと水酸化カリウム等のアルカリ金属の水酸化物
の混合物が基本含有成分である水溶液を用いる。 本発明の水溶液にはデスケーリング性を改善する添加剤を更に含有せしめても
よい。

【０００６】 １つの実施態様として、本発明の溶液はステンレス鋼のスケールや表面酸化物
のコンディショニングに用いる事ができる。本発明ではアルカリ金属の無水水酸
化物の融点と後述するライデンフロスト現象が表れる温度との間の温度の鋼帯を
用いる。１又は２以上のノズルあるいはノズル群を水溶液をスプレーするために
設け、高温の鋼帯はこのノズルあるいはノズル群を通過させる。この通過に際し
て水溶液はスケール又は酸化物を有する鋼帯の表面にスプレーされる。本発明は
この水溶液をスプレーするための装置及びコントロールを提供する。

【０００７】 図１は本発明のスケールコンディショニングユニットを有する焼鈍酸洗ライン
の説明図である。スケールコンディショニングを行なう焼鈍酸洗ラインは公知で
ある。しかし本発明においては、改良されたスケールコンディショニング技術を
焼鈍酸洗ラインにおいて行なう。

【０００８】 １０はアンコイラーで鋼帯１２を支持し巻きほどく。巻きほどかれたコイルは
焼鈍され、また焼鈍で生成したスケールを除去するためにピックリングする。ア
ンコイラー１０はコイル１２を巻きほどいて鋼帯１３にし、鋼帯１３は予熱炉１
４と焼鈍炉１６を通過する。ストリップはその後少なくとも１のファン２０を有
する冷却部１８に入る。冷却の調整には更に図示していない流量調整ダンパーや
排気孔等の他の装置を用いることができる。ファン２０は鋼帯１３を所望の温度
に冷却する。鋼帯１３を冷却するために１以上のファン２０を用いる事もできる
。冷却部１８から出る際の鋼帯１３の温度は例えば赤外線温度センサー２２等の
温度を感知する装置によって測定される。

【０００９】 鋼帯１３は、冷却部１８からスケールコンディショニング部２４に入る。この
部分ではスケールコンディショニング液が鋼帯１３の上面及び下面にスプレーさ
れる。スケールコンディショニング部にはストリップ１３の上面をスプレーする
ための２８で示した上部ノズル群とストリップ１３の下面をスプレーするための
３０で示した下部ノズル群が配されている。上面スプレー用の上部バックアップ
ノズル群３４及び下面スプレー用の下部バックアップノズル群３６は必要に応じ
て設ける事ができる。（このようなバックアップノズル群は鋼帯１３の板幅や走
行速度等により２以上であってもよい）。

【００１０】 ノズル群２８、３０、３４及び３６は溶液を受入れ、溶液を非常に細かい霧化
液滴にして鋼帯１３にスプレーする。このノズルには Spraying Systems Co. 製
の Air Atomize Type VAU を用いる事ができる。空気アトマイズのノズルの例を
述べたが、十分細かい霧化液滴が得られる他のスプレイ形成装置例えば高水圧ノ
ズル等であってもよい。静電電着技術等も塗着効率を高めるために用いてもよい
。

【００１１】 点線で示したリンス部３８はスプレー部２４に隣接して設ける。このリンスは
スプレー式であってもよいし浸漬式であってもよい。浸漬式の場合はストリップ
をリンス用水タンクに浸漬したゴム浸漬ロールの下方を通過させる。またスプレ
ー式の場合は、ストリップを水スプレーノズルの配列帯を通過させる事によりリ
ンシングを行なう。この際水スプレーノズルにはフレッシュな水が供給され、あ
るいはスプレー部分の下方に置かれた水溜めから揚水して供給される。

【００１２】 図中４２はオプションとしてノズル２８に隣接して設けた表面アナライザーで
、ストリップの表面のコンディショニングが不十分な場合をチェックする。この
表面アナライザー４２は赤外線ラインスキャン方式のものやあるいは他の観測方
式のものを用いる事ができる。 Lan Instruments International Inc. 製の Lan
dscan は赤外線方式の適当な例である。

【００１３】 リンス部の後面で、ストリップは１対の通常のトラッキングロールとブライド
ルロール４４により支持されて案内される。このロール対４４はストリップを正
しい道に保持し且つストリップに適当な張力を与えている。

【００１４】 鋼帯１３は次に酸洗部に入る。酸洗には通常は１または２以上の酸洗タンクが
使用される。酸のスプレーも使用する事ができる。ステンレス鋼の鋼種によって
は４８，５０，５２に示した如く複数の酸洗槽が必要である。リンスタンク４９
，５１及び５３は４８，５０，５２のそれぞれの後に設けられる。一般的にはタ
ンク４８には硫酸が、タンク５０及び５２には硝酸と弗酸の混合酸があるいは硝
酸が収納されている。ステンレス鋼の成分、酸化物の厚さ、その他の公知の多く
の要因により一種類のあるいは多種類の酸洗が行なわれる。更に必要に応じて、
公知の他の酸や他の混合酸を用いる事もできる。

【００１５】 酸洗とリンスを出た鋼帯１３は、再巻き取り機５４により再巻き取りされる。
この段階ですべてのスケールコンディショニングと酸洗は完了している。

【００１６】 スケールコンディショニング液は、ノズル２８，３０，３４，３６からスプレ
ーされる。またこれ等のノズルには温度計５７，５９，６１がそれぞれ配された
貯蔵槽５６，５８，６０から処理液が供給される。鋼種が異なるステンレス鋼に
は異なる処理液を用いる事が好ましい場合があり、また基本液に貯蔵している添
加成分を添加混合して好ましい成分に調整する場合があり、これ等のために複数
基の貯蔵槽が配されている。

【００１７】 貯蔵槽５６，５８，６０のそれぞれには排出ポンプ６２，６４，６６が設けら
れ、出側にはそれぞれ流量調節計６８，７０，７２が設けられている。（尚６２
，６４，６６に計量と流量調整を行なう計量ポンプを用いる事ができる。この際
には流量調節計は省略する事ができる。）流量調節計６８，７０，７２を出た処
理液はノズル供給ライン７４に送られるが、この供給ラインには混合器７６が配
され、２以上の貯蔵槽５６，５８，６０からきた処理液を完全に混合する。ライ
ン８０，８２，８４，８６は鋼帯１３にスプレーする処理液をノズル２８，３０
，３４，３６に供給する。それぞれには流量計８７，８８，８９，９０と弁９２
，９４，９６，９８が設けられ、スプレーノズル２８，３０，３４，３６から出
る処理液量を監視し調節する。

【００１８】 複数の貯蔵槽を設ける他の理由としては、第１の貯蔵槽には、添加してはいけ
ない添加剤は含有していない液を収容し、第２の貯蔵槽にはこの添加剤を収容す
る。第１の貯蔵槽は第１列のスプレーに液を供給し、第２の貯蔵槽は下流の第２
列のスプレーに液を供給する。この方法は、溶解度やイオン交換やその他の理由
で十分な混合が行なえない場合や、ノズルが閉塞する場合やフィルターが塞がる
場合に行なう。

【００１９】 本発明ではまた、操業ラインの入力を受け取り操業に必要な出力１１４を放出
する、ダイナミック操業システム１１２を用いる事ができる。またダイナミック
操業システム１１２からの出力を受け取るプロセス制御システム１２０を用いる
事ができる。

【００２０】 操業の詳細を述べる前に、本発明の方法を説明する。本発明の一実施態様にお
いては、アルカリ金属の水酸化物を含有する水溶液を液滴の状態で、該水溶液の
含有物の実質的無水物の融点よりも高温で且つライデンフロスト現象が発生する
よりも低温の温度範囲に保持されているステンレス鋼帯や金属鋼帯にスプレーす
る。尚実質的に無水物の融点としたが、これは水分が蒸発しても含有水分が尚存
在する事があるためである。

【００２１】 またストリップのライデンフロスト現象とは、スケールのコンディショニング
が不十分なストリップの表面に発生する、斑点状あるいは点状のまだらを指す。
これは水溶液がライデンフロスト温度あるいはライデンフロスト点よりも高温の
ストリップにスプレーされた場合に発生する、水溶液のライデンフロスト効果に
より発生したものといわれている。即ちストリップの温度がスプレーされる溶液
のライデンフロスト温度よりも高温の場合は、スプレーされた液の薄膜は金属表
面と液滴の間で蒸気層となり、液滴がストリップの表面に接触する事を妨げまた
水分の蒸発により薬剤が金属表面に沈着するのを妨げる。

【００２２】 このライデンフロスト現象は多くの刊行物に記載されている。即ち “Disk
Model of the Dynamic Leidenfrost Phenomenon(Martin Rein at DFD96 meeting
of American Physical Society)”と“ Miracle Mongers and their Methods
(pages 122〜124 by Harry Houdini, published 1920 by E.D.Dutton)”の２つ
を挙げることができる。

【００２３】 図２は本発明の処理を行なったもので、処理後にライデンフロスト現象がみら
れないタイプ３０４ステンレス鋼の表面の写真である。図３〜図５は本発明の処
理や酸洗を行なわなかったもので、程度の異なるライデンフロスト現象（図５が
最も悪い）が発生した、タイプ３０４ステンレス鋼の表面の写真である。図３〜
図５においては白色又は灰色部として示されたスケールコンディショニングが完
了した部分と暗色部として示されたスケールコンディショニングが未完了の部分
とが存在する事が目立っている。即ち一部の液滴はライデンフロスト現象を発生
させて暗部を形成し、他の液滴はライデンフロスト現象には達しないであるいは
ライデンフロスト現象を克服して白色で明色のスケールコンディショニングが十
分な部分を形成している。

【００２４】 本発明でいう、ライデンフロスト現象が発生するよりも低温とは、従って、ス
ケールコンディショニングとその後の酸洗を行なった際に暗色の部分が発生しな
い温度を指す。図２はライデンフロスト現象が全く発生していない温度の例で、
図３〜５はライデンフロスト現象が発生した温度の例である。

【００２５】 図２〜図５のサンプルやその他のサンプルは下記の処理により作成した。サン
プルは厚さが０．０２５インチの４インチ×６インチの寸法のタイプ３０４ステ
ンレス鋼である。各サンプルは大気雰囲気で１９５０°Ｆに加熱し、その後試験
装置に固定した。各サンプルには熱電対を接触させて所定の温度に冷却した。そ
の後サンプルには水酸化アルカリを含有する水溶液をスプレーし、水洗し、その
後酸洗した。表１に各サンプルに施した処理値とデスケールの結果を示した。

【００２６】 表１にみられる如く、水酸化アルカリを含有する水溶液のスプレーは、スプレ
ーを施すステンレス鋼の温度が、溶液中の成分の融点（NaOH/KOHの共晶塩の場合
は約４５０°Ｆ）以上で、且つライデンフロスト現象が表れるよりも低温であれ
ば、スプレー時間が数秒間の場合には、鋼帯の表面のコンディショニングは好ま
しい結果となる。

【００２７】

【表１】

【００２８】 最終成品の性状はいくつかの要因にも影響される。例えば水溶液中の成分の濃
度は１５〜６５重量％がよい。１５重量％未満では、大量の水を蒸発させるため
に、熱いストリップから大量の熱を取る。このため特に薄いゲージのストリップ
の場合には、沈着したソルトを溶融するためや溶融塩をスケールと反応させるた
めに必要な残ったエネルギーが不足するに至る。一方６５％超では、非常に高濃
度の液であるために、製造や輸送や貯蔵や使用が困難になる。

【００２９】 尚薬剤を溶解させ結晶や沈殿の発生を防止するためには溶液を高温に保つ必要
がある。このため貯蔵槽の加熱や保熱、配管の念入りな調査、溶液の循環等は行
なわなければならない。また槽や配管やノズルは、腐食するために高合金を用い
る必要がある。しかし高温に貯蔵するための補充エネルギーの使用は好ましくな
い。溶液中の塩の濃度が上昇すると、ライデンフロストが発生しない上限温度は
上昇して約７００°Ｆになる。しかし４０重量％以上の場合は添加剤を含有させ
る事が難しくなる。従って濃度は１５〜５０重量％が好ましく、３５〜４５重量
％が更に好ましく、４０重量％が最も好ましい。

【００３０】 本発明のコンデショニングの作用は、従来の溶融酸化塩の作用に匹敵する。そ
の際はスケールを形成している酸化金属は、更に高度に酸化され、その一部は塩
やその後の水のリンスにおいて溶解する。また残余は酸洗に際して極めて容易に
除去される。本発明のコンディショニングは、スプレーした溶液が金属ストリッ
プと接触し、水を蒸発し、ストリップの残余の熱により塩が溶融し、ストリップ
の表面の酸化物と急速に、数秒以内で反応する事により発生する。

【００３１】 本発明では水溶液中に酸化剤が含有していない事もあるが、塩の層は金属表面
の酸化物を酸化し、これを更に高度に酸化する。即ち水溶液のスプレーは大気中
の酸素を吸収し、また／あるいは、大気中の酸素が溶融塩の層を拡散する事によ
り酸化が進行する。尚好ましい実施態様としては、本発明のソルトには過マンガ
ン酸塩のような、触媒酸化を起こすと思われる酸化剤を少量含有させる事が好ま
しい。

【００３２】 本発明におけるコンディショニング用塩の金属の表面への使用はユニークな方
法であり、上記の如く予見ができなかった利点を有する。即ち本発明の重要な利
点は、従来の溶融塩法では使用できなかった処理剤を使用可能にした点にある。
即ち従来は金属の表面をとり巻く溶融塩が多量であるために大気中の酸素が溶融
塩を拡散する事を妨げていた。

【００３３】 また本発明では従来の溶融塩の溶融温度では不安定な添加剤を用いることがで
きる。更に本発明では反応生成物の量が少なく、従って塩と金属表面との化学反
応を十分に制御する事が可能となる。更に本発明では消耗する塩の量を少量に制
御することができる。従来の浸漬法では、金属が溶融塩浴から出る時に金属の表
面に付着して大量の塩を消耗する。

【００３４】 また本発明によると、処理する金属が変わった際にはその金属の処理に好まし
い成分の塩に変更して用いる事ができる。本発明ではこの変更は簡易で且つ効率
的に行なうことができる。一方従来の溶融塩への浸漬法では溶融塩浴槽には大量
の塩が入っているので、この変更を実施する事ができない。

【００３５】 本発明のデスケーリングにおいては、異なる成分の塩を用いることができる。
好ましい組成は水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）と水酸化カリウム（ＫＯＨ）の共
晶組成のものである（即ち４２％が水酸化ナトリウムで５８％が水酸化カリウム
の組成である）。この塩は融点が３３８°Ｆで低温であり、水溶液の水が蒸発す
ると、効率よくスケールをコンディショニングする事ができる。尚溶液や処理剤
の性質を変更するため、他の物質を添加物として溶液に加える事ができる。表２
に、基本成分の溶液に比べて有利に働く添加物、不利に働く添加物及び格別の作
用がない添加物を示した。

【００３６】 添加物あるいはそれ自体のデスケーリング剤にはナトリウムあるいはカリウム
カチオン何れかが含有されている例があるが、コンディショニングに及ぼす効果
は主として含有されているアニオンによって決まる。従って溶解度や入手の容易
性等の他の要因が同じであるならば、いずれのカチオンであっても効果は同じで
ある。例えば表２で硝酸ナトリウムは効力を有する。従って硝酸カリウムも効力
を有する。しかし硝酸カリウムはベースに対する溶解度が小さい。このように、
添加物のカチオンは利用の容易性で決める事ができる。

【００３７】

【表２】 各種の添加物のコンディショニングに及ぼす効果

【００３８】 表２で処理した金属板は板厚が０．０２７ゲージの４インチ×６インチのタイ
プ３１６ステンレス鋼であり、図２〜図５及び表１で既に述べた如くに処理され
ている。表２においてそれ自体をデスケーリング剤として用いた場合は、４０重
量％以下で且つ飽和濃度の、濃厚溶液を用いた。添加物として用いた際の濃度は
、水酸化ナトリウム／水酸化カリウムの共晶組成の混合物を３５重量％含有する
溶液に５重量％添加した。即ち溶液全体における合計固形分は４０重量％であり
、合計固形分中の添加物は１２．５％である。

【００３９】 文献の調査であるいは事前の実験で、水に対する溶解度や苛性アルカリ溶液に
対する溶解度が非常に小さい事が判っている場合には、添加剤は全固形分に対し
て１重量％になるように添加した。塩素酸カリウム、過塩素酸カリウム、過マン
ガン酸カリウムがその例である。即ちこれ等の添加剤の添加量は１重量％である
。

【００４０】 例えば添加剤が塩化ナトリウム、硝酸ナトリウム、硫酸ナトリウムの場合、調
合パーセントの溶液では１回の撹拌あるいは１晩の静置では溶解は不完全であり
、試験のためには濾過あるいは上ずみ採取等が必要であった。また第２りん酸ナ
トリウムは、多量の含水結晶のために凝固し試験を行なうことができなかった。

【００４１】 添加剤それ自体をデスケーリング剤として用いた場合は、添加剤として用いた
際には効果のあるものも、効果がなく、あるいは実質的な効果がなく、何れの場
合にも濃青色の元のスケールのままであった。この評価に用いた試料は図２〜図
５及び表１の如く、その後硫酸で酸洗し更に硝弗酸で酸洗したが元のスケールは
変化する事なく除去されなかった。

【００４２】 添加剤の効果は、共晶のＮａＯＨ／ＫＯＨを４０重量％含有する溶液と比較し
て評価したが、試験条件の範囲（即ちスプレーの流量：３５ｍＬ／分、金属温度
：５００°Ｆ、移行速度１００ｆ．ｐ．ｍ）では優れたデスケーリングの挙動を
示した。

【００４３】 コンディショニングした酸化物は色彩、透明性、均一性、リンスした際や拭っ
た際や酸洗した際の除去の容易性で評価した。また最終の外観であるデスケーリ
ングされた金属表面の色彩、光沢度、均一性、残留酸化物の有無等で評価した。
これ等の多数の評価結果は相互に独立した無関係な結果をそれぞれ示した。従っ
て表２の不利、ニュートラル、有利の区分には主観的要素が入っている。尚ニュ
ートラルの評価は、ＮａＯＨ／ＫＯＨの共晶を４０％含有する場合と明瞭な相違
がなかった事を示している。

【００４４】 ナトリウムグルコネート、酢酸ナトリウム及びショ糖の如く顕著に不利と記載
した添加物は、デスケーリングを完全に阻止する。これ等の３種類の添加物はい
ずれも有機物であり還元作用があるために、スケールのコンディショニングに必
要な酸化を阻止する。弗化カリウムも顕著に不利であるが、これは酸洗後の金属
の表面にスポット状の腐食部を形成する。不利と記載されているその他の添加剤
は不均一をもたらし、あるいはコンディショニング効果を阻害する。即ち極端な
場合には酸洗した後の金属の表面にスケールが残留している。また軽度な場合に
はそのようなスケールは、温度が低い金属板の端部に表われるが、処理する際の
鋼板の温度の範囲が狭くなるために好ましくない。

【００４５】 表２に有利と記載した添加物は、明色でほぼ透明で金色がかった緑色の薄い均
一なスケールを作るが、その後の硫酸酸洗のみで光沢のあるクリーンな金属の表
面となる。比較例である、ＮａＯＨ／ＫＯＨの共晶を４０％含有するのみの溶液
は、コンディショニングにより鈍い、厚い、褐色の酸化物を作るが、この際に十
分にクリーンな金属表面を得るためには硫酸酸洗と硝弗酸酸洗の双方を行なう必
要がある。最も有利な添加物は過マンガン酸ナトリウム及び過マンガン酸カリウ
ムである。

【００４６】 図１に戻るが、本発明のスケールのコンディショニングの方法は下記の如くで
ある。予熱炉１４と焼鈍炉１６の温度及び鋼帯１３の走行速度はダイナミック操
業システム１１２によって制御されている。ラインの操業者は、鋼帯の材質、ス
トリップの厚さ、ストリップの幅、及び他の特別な処理条件を変動因子としてダ
イナミック操業システム１１２に入力する。１１２はその鋼帯に合った焼鈍条件
を公知の方法で決定する。この結果、鋼帯１３は所定の温度で且つ所定の速度で
焼鈍炉１６及び冷却部１８から出てくる。

【００４７】 ダイナミック操業システム１１２はまたストリップの厚さ、幅、材質等の変動
因子をプロセス制御システム１２０に入力する。コイルをスタートさせる時間も
また、ダイナミック操業システム１１２からプロセス制御システム１２０に入力
される。温度センサー２２及び表面アナライザー４２はプロセス制御システム１
２０への入力を行なう。これ等の他に、プロセス制御システム１２０には、図示
しない貯蔵タンクのレベルセンサーや、流量調節計６８，７０，７２や個々の流
量計８７，８８，８９，９０や貯蔵槽の温度計５７，５９，６１の情報が入力さ
れる。

【００４８】 プロセス制御システム１２０は、スケールコンディショニングのすべての分野
を制御するための出力を行なう。即ちスケールコンディショニング部２４に入っ
た時の鋼帯の温度を４５０°Ｆ以上の所望の温度とするために、ファン２０や他
の冷却制御装置をコントロールする。また貯蔵槽５６，５８，６０の選択及び貯
蔵槽５６，５８，６０からの排出速度をコントロールし、またノズル２８，３０
，３４，３６や弁９２，９４，９６，９８を制御する。

【００４９】 また貯蔵槽５６，５８，６０からの溶液の流れは流量調節計６８，７０，７２
により監視されている。このように貯蔵槽５６，５８，６０からの溶液の流量は
、それぞれ独立に監視され制御されている。この結果、貯蔵槽５６，５８，６０
は異なる方法で使用することができる。第１の使用方法では５６，５８，６０の
それぞれには異なる溶液あるいは濃度が異なる溶液を収容しておく事が考えられ
る。他の使用方法としては、例えば貯蔵槽５６には共晶成分となるＮａＯＨ／Ｋ
ＯＨを含有する溶液を貯蔵し、貯蔵槽５８には混合器７６で混合して添加物とす
る過マンガン酸カリを含有する溶液を貯蔵し、貯蔵槽６０には混合器７６で混合
する事により所望の濃度の処理液を得るための水を貯蔵する。５６，５８，６０
の使用例を上記した。しかし処理溶液が１種類で濃度も１種類の場合は貯蔵槽５
６の１槽のみを設置すればよく、又場合によっては５６，５８，６０の３槽より
も多くの貯蔵槽を設置してもよい。

【００５０】 プロセス制御システム１２０には、処理液を各種の鋼にスプレーするのに必要
な全てのパラメーターを収納している図示しないコンピューターを配する事がで
きる。即ちストリップの成分、板厚、板幅、及び走行速度等のパラメーターであ
る。尚走行速度は、在炉時間が変わるためスケールの性状に影響を及ぼす。この
ようにパラメーターを収納しておくと、ダイナミック操業システム１１２からの
出力がプロセス制御システム１２０に入力され、プロセス制御システム１２０は
、ファン２０の回転速度を調節し、ストリップの温度を溶融塩の融点よりも高温
で且つライデンフロスト現象が発生する温度よりも低温の温度域に冷却し、適正
なスプレーパターンを得るためにノズル２８，３０，３４，３６の選択を必要に
応じて行ない、プログラムされた成分と濃度の処理液を得るために貯蔵槽５６，
５８，６０の選択を行ない、必要な場合は新しいタイプのストリップが冷却部１
８やスプレー部２４に入る時間を設定する。

【００５１】 このように行なうと、タンク４８，５０，５２で酸洗を行なって、スケールコ
ンディショニング処理を円滑に行なうことができる。尚表面アナライザー４２は
常にストリップの状態を監視している。また表面状態が予め定めたパラメーター
から外れる場合は、ストリップの表面状態が所望のパラメーターに戻るように、
コンピューターの関連する変動因子を調整する。

【００５２】 操業においては、バックアップノズル群３４及び３６は下記１）及び２）の場
合に限って用いる事が好ましい。１）流量計８７及び８８が少ない流量をあるい
は流量がない事を示した場合、２）表面アナライザー４２がコンディショニング
不良部をストリップの表面に見つけた時。コンディショニング不良部を検出は先
ず流量計８７及び８８で行ない、オプションとして設けた表面アナライザー４２
は重複したチェックポイント用に用いるのがよい。

【００５３】 プロセス制御システム１２０は、流量計８７及び８８から受けた入力により、
また表面アナライザー４２から受けた入力により、バックアップスプレイノズル
群３４及び３６を開く事となる。流量計８９と９０はバックアップノズル群３４
及び３６の個々のノズルの流れを監視する。ノズルへの水が不足している場合は
、警告の状態であり、そのような状態の通告はダイナミック操業システム１１２
に伝えられる。

【００５４】 本発明を実施態様で説明し、また実施態様は極めて詳細に述べたが、これ等は
本発明のクレームの範囲を限定するものではない。追加の利益と追加の変更は当
業者は容易に行なうことができる。従って本発明は、特定された詳細や、代表的
な装置や記載したサンプルに限定されるものではなく、広義に解するべきである
。従ってそのような詳細な点での相違点があっても本発明の範疇に含まれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明のコンディションニング装置を有する焼鈍ラインの説明図。

【図２】は本発明の方法で処理され、酸洗されたステンレス鋼の表面写真の図
。

【図３】は本発明よりも高温で処理してライデンフロスト現象が発生したステ
ンレス鋼の表面の写真の図。

【図４】は本発明よりも高温で処理してライデンフロスト現象が発生したステ
ンレス鋼の表面の他の写真の図。

【図５】は本発明よりも高温で処理してライデンフロスト現象が発生したステ
ンレス鋼の表面の更に異なる他の写真の図。

【符号の説明】

１０：アンコイラー、 １２：コイル（鋼帯）、 １３：鋼帯（コイル）、
１４：予熱炉、 １６：焼鈍炉、 １８：冷却部、 ２０：ファン、 ２２：赤
外線温度センサー、２４：スケールコンディショニング部、 ２８：上部ノズル
群、 ３０：下部ノズル群、 ３４：上部バックアップノズル群、 ３６：下部
バックアップノズル群、 ３８：リンス部、 ４２：表面アナライザー、 ４４
：トラッキングロール、ブライドルロール、 ４８：酸洗槽、 ４９：リンスタ
ンク、 ５０：酸洗槽、 ５１：リンスタンク、 ５２：酸洗槽、 ５３：リン
スタンク、 ５４：再巻取機、 ５７，５９，６１：温度計、 ５６，５８，６
０：貯蔵槽、 ６２，６４，６６：排出ポンプ、 ６８，７０，７２：流量調節
計、 ７４：ノズル強給ライン、 ７６：混合器、 ８０，８２，８４，８６：
処理液のライン、 ８７，８８，８９，９０：流量計、 ９２，９４，９６，９
８：弁、 １１２：ダイナミック操業システム、 １１４：操業に必要な出力、
１２０：プロセス制御システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＢＺ，Ｃ Ａ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ， ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，Ｋ Ｅ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ， ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，Ｒ Ｕ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ピルツニエンスキー，ジョン エフ． アメリカ合衆国，ミシガン48127，ディア ボーン ハイツ 5967 ウエヴァリー (72)発明者 ウッド，ウイリアム ジー． アメリカ合衆国，ミシガン48167，ノース ヴィル 428 メインセンター Ｆターム(参考） 4K053 PA03 PA12 QA01 RA06 RA12 RA21 RA22 RA23 RA25 RA26 SA04 TA04 TA14 TA16 XA11 XA22 XA38 YA02 YA03

Claims (45)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 苛性水溶液の液滴をスプレーする少なくとも１のノズルと、 該苛性水溶液を収納し且つ該少なくとも１のノズルに連結した少なくとも１の
   貯蔵槽と、 処理する金属を少なくとも該１のノズルに対して移動させる駆動装置と、 処理する金属が該少なくとも１のノズルを通過する前に該処理する金属の表面
   温度を測定する温度センサーと、 該温度センサーに隣接して配された冷却装置と、 該測定した金属の表面温度に応答して該冷却装置を制御運転する制御装置とを
   有することを特徴とする、金属表面のスケールのコンディショニングシステム。
2. 【請求項２】該少なくとも１のノズルに連結し且つ該制御機構に連結した、溶
   液の少なくとも第２の貯蔵槽を有する、請求項１のコンディショニングシステム
   。
3. 【請求項３】該貯蔵槽に連結し且つ該制御機構に連結して、溶液の液滴をスプ
   レーする事ができる少なくとも第２のノズルを有する、請求項１のコンディショ
   ニングシステム。
4. 【請求項４】該制御機構が、各貯蔵槽から該ノズルに流れる流量をそれぞれ独
   立に制御する流量制御装置を有する、請求項１のコンディショニングシステム。
5. 【請求項５】該処理する金属が金属ストリップである、請求項１のコンディシ
   ョニングシステム。
6. 【請求項６】該金属ストリップの表面、裏面のそれぞれに少なくとも１のノズ
   ルが配されている、請求項５のコンディショニングシステム。
7. 【請求項７】酸洗場所を有する、請求項１のコンディショニングシステム。
8. 【請求項８】該制御運転が、該処理する金属の温度が、該苛性水溶液の含有物
   の融点よりも高温であり且つライデンフロスト現象が表れる温度よりも低温の温
   度範囲内になるように、冷却装置を制御する制御運転である、請求項１のコンデ
   ィショニングシステム。
9. 【請求項９】該少なくとも１のノズルに隣接して表面カバレージアナライザー
   が配されている、請求項５のコンディショニングシステム。
10. 【請求項１０】該処理する金属の移動速度を測定する速度計を有し、該流量制
    御装置が該処理する金属の測定した移動速度に応答して該苛性水溶液の流量を調
    整することを特徴とする、、請求項１のコンディショニングシステム。
11. 【請求項１１】下記のａ）〜ｄ）のステップを有する事を特徴とする、金属表
    面のスケールの処理方法。 ａ）スケールを有する処理する金属の作成。 ｂ）アルカリ金属の水酸化物又はアルカリ金属の水酸化物の混合物を含有する 苛性水溶液の作成。 ｃ）該処理する金属の表面温度を、該アルカリ金属の水酸物の又はアルカリ金 属の水酸化物の該混合物の無水物の融点よりも高温で且つライデンフロス ト現象が表れる温度よりも低温の温度範囲内に制御する温度制御。 ｄ）該処理する金属の表面への該苛性水溶液のスプレー。
12. 【請求項１２】該苛性水溶液が水酸化ナトリウム又は水酸化カリウム又はこれ
    等の混合物を含有している、請求項１１の処理方法。
13. 【請求項１３】該苛性水溶液をスプレーした後該処理する金属は酸洗される、
    請求項１１の処理方法。
14. 【請求項１４】該苛性水溶液の含有物の濃度が固形物で１５重量％〜６５重量
    ％である、請求項１１の処理方法。
15. 【請求項１５】該苛性水溶液の含有物の濃度が固形物で３５重量％〜４５重量
    ％である、請求項１１の処理方法。
16. 【請求項１６】該苛性水溶液の含有物の濃度が固形物で約４０重量％である、
    請求項１１の処理方法。
17. 【請求項１７】該処理する金属の表面温度が４５０°Ｆ以上で且つ７００°Ｆ
    未満である、請求項１１の処理方法。
18. 【請求項１８】該処理する金属の表面温度が４５０°Ｆ以上で且つ６００°Ｆ
    未満である、請求項１４の処理方法。
19. 【請求項１９】該処理する金属がステンレス鋼ストリップである、請求項１１
    の処理方法。
20. 【請求項２０】該苛性水溶液が、アルカリ金属の炭酸塩、アルカリ金属の塩素
    酸塩、アルカリ金属の硝酸塩、アルカリ金属の過マンガン酸塩及びこれ等の混合
    物から選ばれる添加物を、有効量更に含有している、請求項１１の処理方法。
21. 【請求項２１】添加物がアルカリ金属の過マンガン酸塩である、請求項２０の
    処理方法。
22. 【請求項２２】該苛性水溶液が、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムを共晶と
    なる混合量で含有している、請求項１２の処理方法。
23. 【請求項２３】水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの混合物を含有する該苛性
    水溶液が、該苛性水溶液の含有物の濃度が固形物で１５重量％〜６５重量％であ
    る、請求項１２の処理方法。
24. 【請求項２４】該苛性水溶液の含有物の濃度が固形物で３５〜４５重量％であ
    る、請求項２３の処理方法。
25. 【請求項２５】該苛性水溶液の含有物の濃度が固形物で約４０重量％である、
    請求項２３の処理方法。
26. 【請求項２６】水酸化ナトリウムと水酸化カリウムの混合物が、共晶となる混
    合量の混合物である、請求項２３の処理方法。
27. 【請求項２７】該苛性水溶液が、更に固形物で１重量％以下のアルカリ金属の
    過マンガン酸塩を含有している、請求項２３の処理方法。
28. 【請求項２８】アルカリ金属の過マンガン酸塩が過マンガン酸カリウムである
    、請求項２７の処理方法。
29. 【請求項２９】処理する金属の表面への該苛性水溶液のスプレーのステップが
    酸化性雰囲気下で行なわれる、請求項１１の処理方法。
30. 【請求項３０】 請求項４において、 ａ）処理する金属がコンポジションとディメンジョンスを有し、 ｂ）流量制御装置、制御機構がコンポジションとディメンジョンスよりなる少 なくとも１のグループに応答して該流量を制御することを特徴とする、請求 項４のコンディショニングシステム。
31. 【請求項３１】 請求項１０において、 ａ）処理する金属がコンポジションとディメンジョンスを有し、 ｂ）流量制御装置、制御機構が、コンポジションとディメンジョンスよりなる 少なくとも１のグループに応答して該流量を制御することを特徴とする、請 求項１０のコンディショニングシステム。
32. 【請求項３２】 苛性水溶液を収納する第１の貯蔵槽と、 第２の液を収納する第２の貯蔵槽と、 該第１の貯蔵槽と該第２の貯蔵槽とに連結し、該苛性水溶液と第２の液の混合
    処理液をアトマイズしたミストをスプレーして処理する金属の表面に該苛性水溶
    液の濃度と第２の液の濃度を有する混合処理液を施す少なくとも１のノズルと、 該処理金属を該少なくとも１のノズルに対して移動させ通過させる駆動装置と 、 該少なくとも１のノズルと連結し、アトマイズしたミストとしてスプレーされ
    る該混合処理液の該少なくとも１のノズルからの流量を調整する制御機構 とを有する、金属表面のスケールコンディショニングシステム。
33. 【請求項３３】 請求項３２が更に、 該処理する金属が該少なくとも一のノズルを通過する前の該処理金属の表面温
    度を測定する、制御機構に連結した温度センサーと、 該制御機構の指示に応答して、該少なくとも一のノズルを通過する前の該処理
    する金属の表面温度を上昇させあるいは降下させる温度制御システムとを備え、 該制御機構は、温度制御システムに対して、該アトマイズしたミストを施す前
    の該処理する金属の表面温度を、温度センサーに応答して上昇させあるいは降下
    させる、請求項３２のコンディショニングシステム。
34. 【請求項３４】アトマイズする混合処理液が融点を有する少なくとも１の塩を
    含有し、制御機構は温度制御システムに対して、アトマイズしたミストが施され
    る前の該処理する金属の表面温度を、該少なくとも１の塩の融点よりも高温に、
    且つ該処理する金属の表面にライデンフロスト現象が発生するよりも低温になる
    ように、上昇させあるいは降下させる構造である、請求項３３のコンディショニ
    ングシステム。
35. 【請求項３５】該処理する金属の表面へのアトマイズされた混合ミストの使用
    が酸化雰囲気下で行なわれる請求項３４のコンディショニングシステム。
36. 【請求項３６】制御機構に連結して、混合処理液のアトマイズしたミストによ
    り処理された後の該処理する金属の表面性状を観察するための表面アナライザー
    を有し、制御機構は表面アナライザーで観測した表面状況に応答して、該少なく
    とも１のノズルからの混合処理液の流量を制御する、請求項３５のコンディショ
    ニングシステム。
37. 【請求項３７】制御機構に連結して、該処理する金属の表面が該少なくとも１
    のノズルを通過する速度を測定する速度センサーを有し、制御機構は速度センサ
    ーに応答して、該少なくとも１のノズルからの混合処理液の流量を制御する、請
    求項３６のコンディショニングシステム。
38. 【請求項３８】ノズルを通る混合処理液の流れを監視するための流量モニター
    が少なくとも１のノズルと直列に連結され、且つ該モニターは制御機構に連結さ
    れ、 また、該制御機構と第１及び第２の貯蔵槽とに連結され、該苛性水溶液と該第
    ２の液の混合処理液のアトマイズしたミストを該処理金属の表面にスプレーする
    少なくとも第２のノズルを有し、 該制御機構は流量モニターに応答して第２のノズルを操作する、請求項３２の
    コンディショニングシステム。
39. 【請求項３９】制御機構が、更に表面アナライザーで測定された表面状況の程
    度に応答して第２のノズルを操作する、請求項３８のコンディショニングシステ
    ム。
40. 【請求項４０】請求項５が更に、スプレー液滴を作用させた後の該金属ストリ
    ップの表面の状況の程度を測定する、該制御装置に連結した表面アナライザーを
    有し、制御機構は表面アナライザーが測定した表面状況の程度に応答して該少な
    くとも１のノズルへ流れる該苛性水溶液の流量を制御することを特徴とする、請
    求項５のスケールコンディショニングシステム。
41. 【請求項４１】請求項１１が更に、 ａ）処理する金属に対してコンポジションとディメンジョンスを与えるステッ
    プ、及び ｂ）処理する金属の表面に加えるスプレーの量を制御するステップとを有し、
    スプレーされる溶液の量を制御するステップは、処理する金属の少なくとも１の
    コンポジションとディメンジョンスに応答して行なう事を特徴とする、請求項１
    １の処理方法。
42. 【請求項４２】請求項４１が更に、処理する金属の表面性状の程度を測定する
    事によりスプレイ処理された金属表面を分析するステップを有し、スプレー量を
    制御するステップはスプレイ処理された金属の表面の分析ステップに応答して行
    なうことを特徴とする、請求項４１の処理方法。
43. 【請求項４３】請求項８が更に、温度センサーを通過する前の処理する金属の
    表面を該苛性水溶液の含有物の融点よりも高温に加熱する加熱メカニズムを有す
    る事を特徴とする、請求項８のコンディショニングシステム。
44. 【請求項４４】請求項３２において、処理する金属がコンポジションを有して
    おり、また制御機構は更に処理する金属のコンポジションに応答して、該混合処
    理液における第１の苛性水溶液の濃度と第２の溶液の濃度を変更することを特徴
    とする、請求項３２のコンディショニングシステム。
45. 【請求項４５】請求項３６において、処理する金属はコンポジションとディメ
    ンジョンスを有し、且つ制御機構は更に、該処理する金属のコンポジションとデ
    ィメンジョンスからなる少なくとも１のグループに応答して、また表面アナライ
    ザーで測定した表面状況に応答して、混合処理液における第１の苛性水溶液の濃
    度と第２の溶液の濃度を変更することを特徴とする、請求項３６のコンディショ
    ニングシステム。