JP2012508820A - 第二鉄イオンを含有する酸性酸洗溶液でケイ素鋼を酸洗いするプロセス - Google Patents
第二鉄イオンを含有する酸性酸洗溶液でケイ素鋼を酸洗いするプロセス Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、本出願と同じ名称の仮特許出願第61/114,660号(2008年11月14日出願)の利益を主張するものであり、この仮特許出願の開示は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
ケイ素含有電気鋼(Silicon-containing electrical steels)は、通常約0.5%〜約3.5%のケイ素を含有する、低炭素の(約0.1%以下〜)特殊鋼である。これらの鋼には、結晶粒配向性および非配向性の鋼(grain oriented and non-oriented steels)が含まれる。ケイ素含有電気鋼の熱間加工により、結果として、鋼ストリップ表面に酸化物が形成され得る。これらの酸化物は、鉄、ケイ素、および他の関連する金属で主に構成され、これらは冷間還元および続く他の加工の前に除去されなければならない。伝統的には、これらの酸化物は、ショットブラストなどの最初の機械処理により除去されており、これに続いて、硝酸、または塩酸およびフッ化水素酸と組み合わせられた硝酸による酸洗いなどの化学処理が続く。
鋼を酸洗いするプロセスは、HCl、Fe2+、およびFe3+の混合物、ならびに低濃度のHFで、鋼を処理することを含む。
Si鋼の酸洗いでは、鉄(Fe)およびSi双方の酸化物が除去されなければならない。ショットブラストなどの初期の機械処理により、表面酸化物のほとんどが除去される。次に、酸洗溶液からの酸性化学物質が、残りの固まった酸化物を溶かすことができる。HCl、窒素(HNO3)、および/または硫酸(H2SO4)などの酸は、Feに富む酸化物を優先的に溶かすよう作用するが、HFは、Siに富む酸化物を溶かすように作用することができる。先のプロセスで、経済的に有益な速度で酸洗反応を引き起こすため、必要とされるHF濃度は、概して3%超、好ましくは5%超であった。HFは高価な化学物質である。説明したプロセスは、Siに富む酸化物の周りのFeを積極的に攻撃するためFe+3の追加の酸洗力(pickling power)を使用し、ゆえに、Si鋼の母材(base metal)から酸化物を離す/持ち上げることにより、生産速度に悪影響を与えずに、必要なHF濃度を減少させる。
FeO(ウスタイト(wustite))+2HCl→FeCl2+H2O
Fe2O3(磁鉄鉱)+8HCl→FeCl2+2FeCl3+4H2O
Fe2O3(赤鉄鉱)+6HCl→2FeCl3+3H2O
Fe0(金属鉄)+2HCl→FeCl2+H2
2FeCl3+Fe0→3FeCl2
2FeCl2+2HCl+H2O2→2FeCl3+2H2O(式1)
実施例1−第一鉄の酸洗
ケイ素鋼(1.6% Si)を、25.4mm×50.8mm(1インチx2インチ)のサイズのサンプルクーポンに切り分けた。クーポンに切り分ける前に、この鋼にはアニーリングおよびショットブラストが行われた。各クーポンは、連続した酸洗ライン処理を模倣するように、18秒間それぞれのビーカーの中に浸された。各ビーカーにクーポンを浸すことの間には、スプレーを模倣するように、クーポンが3秒間、中間ビーカーの中に浸された。各スキームは、3回繰り返されて、平均重量損失が計算されて、1トン当たりで外挿された。表1は、金属クーポンの酸洗条件、および対応する金属損失を示す。
熱間圧延ケイ素鋼(トライアルAでは1.8% Si、および3.25% Si)、(トライアルBでは、1.8% Si、3% Si、および3.25% Si)、ならびに(トライアルCでは3% Si)が、連続酸洗ラインで3回、トライアル処理された。ケイ素鋼は、3つの容器で酸洗された。各容器には、表2に示す試薬が満たされた。
Siのレベルが様々である熱間圧延ケイ素鋼を、連続焼鈍酸洗ラインで処理した。ケイ素鋼を3つの容器中で酸洗した。各容器における各Si鋼のための酸洗化学作用(pickling chemistries)を表4に示す。必要な化学薬品中に少しずつ流し、酸洗流体を容器1から容器2へ、そして容器3へと順送りし、その後流体を再循環させて容器1に戻すことによって、容器濃度を維持した。制御された量の過酸化水素を、再循環パイプに注入し、第一鉄イオンを第二鉄イオンに変換した。処理中の容器1および容器2の平均条件を、表4に示す。
(1) ケイ素鋼を酸洗いするプロセスにおいて、
HCl、HF、Fe3+、およびFe2+を含む混合物で、前記ケイ素鋼を処理することを含み、
HFの濃度は、3%未満であり、
Fe3+の濃度は、約2%以上である、プロセス。
(2) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
前記Fe3+の濃度は、約2%〜約8%である、プロセス。
(3) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
HClの濃度は、約6%〜約15%である、プロセス。
(4) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
HFの濃度は、1〜2%である、プロセス。
(5) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
HFの濃度は、約1.5%である、プロセス。
Fe2+の濃度は、約6%未満である、プロセス。
(7) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
過酸化水素が、前記鋼にスプレーされない、プロセス。
(8) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、連続して酸洗いされる、プロセス。
(9) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
前記混合物の温度は、約140°F(約60℃)以上である、プロセス。
(10) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
前記混合物の温度は、約150°F(約65.56℃)以上である、プロセス。
前記ケイ素鋼は、2%未満のケイ素を含む、プロセス。
(12) 実施態様1に記載のプロセスにおいて、
前記ケイ素鋼は、約3%のケイ素を含む、プロセス。
(13) ケイ素含有電気鋼の酸洗プロセスにおいて、
約165°F〜約180°F(約73.89℃〜約82.22℃)の範囲の温度に保たれた、Fe3+、HF、およびHClを含む混合物を含有する酸洗容器内に、処理されるべき材料を置く工程を含み、
前記容器は、攪拌され、前記混合物は、連続して、または定期的に、酸化剤、HF、およびHClを与えられる、プロセス。
Claims (13)
- ケイ素鋼を酸洗いするプロセスにおいて、
HCl、HF、Fe3+、およびFe2+を含む混合物で、前記ケイ素鋼を処理することを含み、
HFの濃度は、3%未満であり、
Fe3+の濃度は、約2%以上である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記Fe3+の濃度は、約2%〜約8%である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
HClの濃度は、約6%〜約15%である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
HFの濃度は、1〜2%である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
HFの濃度は、約1.5%である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
Fe2+の濃度は、約6%未満である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
過酸化水素が、前記鋼にスプレーされない、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記鋼は、連続して酸洗いされる、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記混合物の温度は、約140°F(約60℃)以上である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記混合物の温度は、約150°F(約65.56℃)以上である、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記ケイ素鋼は、2%未満のケイ素を含む、プロセス。 - 請求項1に記載のプロセスにおいて、
前記ケイ素鋼は、約3%のケイ素を含む、プロセス。 - ケイ素含有電気鋼の酸洗プロセスにおいて、
約165°F〜約180°F(約73.89℃〜約82.22℃)の範囲の温度に保たれた、Fe3+、HF、およびHClを含む混合物を含有する酸洗容器内に、処理されるべき材料を置く工程を含み、
前記容器は、攪拌され、前記混合物は、連続して、または定期的に、酸化剤、HF、およびHClを与えられる、プロセス。
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