JP2013124384A

JP2013124384A - ステンレス鋼帯の酸洗温度制御装置

Info

Publication number: JP2013124384A
Application number: JP2011272864A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hirano; 正大平野; Yuji Furukawa; 祐治古川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2013-06-24

Abstract

【課題】１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼の連続焼鈍酸洗を行う場合でも、酸洗工程の生産性を上げることができ、ランニングコスト削減も達成できる酸洗方法を提供する。
【解決手段】ステンレス鋼帯１の酸洗温度制御装置であって、ステンレス冷延鋼帯の連続焼鈍酸洗ラインに付設され、硝弗酸酸洗用の酸液４と、熱交換媒体６とされる蒸気６Ａ又は冷却水６Ｂとを熱交換させる不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器８と、該熱交換器へ供給される前記熱交換媒体を蒸気と冷却水の何れか一方から他方に切換える熱交換媒体切替器９とを有する構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ステンレス鋼帯の酸洗温度制御装置に関し、特に、高耐食性フェライト系ステンレス冷延鋼帯を含むステンレス冷延鋼帯の焼鈍酸洗工程に有利に使用される、ステンレス鋼帯の酸洗温度制御装置に関する。

冷間圧延により加工硬化した鋼帯は、連続焼鈍酸洗（Continuous Annealing and Pickling：略号ＣＡＰ）ラインに通されて、先ず再結晶焼鈍され、該焼鈍中に鋼帯表層に生成したスケールが、後続の酸洗によって除去される。酸洗設備には、酸液温度制御機器として、酸液を熱交換媒体と熱交換させる熱交換器が設けられる場合が多い（例えば特許文献１参照）。

酸洗工程では、鋼帯は先ずソルトバス（塩浴槽）又は中性塩電解槽に通され、次いで、酸洗槽に通される。ＣＡＰ対象鋼帯の鋼種がオーステナイト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ３０４）或いは高耐食性フェライト系ステンレス鋼である場合、酸洗槽の酸には硝酸と弗酸との混酸である硝弗酸が使用される。

特開平09-003674号公報

高耐食性フェライト系ステンレス鋼帯のうち特に、質量％でＣ：０．０３０％以下、Ｓｉ：１．５０％以下、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０４０％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ｃｒ：１３．００〜１６．００％、Ｎｂ：０．３０〜０．７０％を含有し残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼である１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼の鋼帯は、自動車用のエキゾーストマニホールド等に使用される為、高加工性（高ｒ値）が要求される。この高加工性を得る為に、ＣＡＰの焼鈍温度を高温化（１０５０℃目標、ＳＵＳ３０４では８５０℃目標）する手法が用いられているが、この高温焼鈍化により、鋼帯表層に生成するスケールが厚くなる為、硝弗酸酸洗時に多くのスケールを除去する必要がある。

一方で、硝弗酸酸洗は、酸液とスケール及び地鉄との発熱反応であり、酸洗時間の経過と共に酸液は温度上昇していく。特に、除去するスケール及び地鉄が多い、１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼の硝弗酸酸洗では、鋼帯を連続して酸洗すると、酸液の温度は、最大２．０℃/Ｈｒ（発熱量＝１９．８×１０^４ｋｃａｌ/Ｈｒ）と大きく上昇し、一度に４００トンほど連続して酸洗を行うと、酸洗設備の耐熱温度（７０℃）を超えてしまう問題がある。因みに、１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼は、「硝酸：４〜８ｍａｓｓ％、弗酸：２．３〜３．５ｍａｓｓ％の水溶液からなる硝弗酸酸液、温度：５０℃以上７０℃未満、浸漬通板時間：２０秒以上」の条件で硝弗酸酸洗を行う事でスケール除去可能である。

前記問題を解決する為に、従来は、以下の対策を実施していたが、ＣＡＰの生産性低下を招く為、抜本的な解決方法となり得てはいなかった。
（従来の対策）
（ア）硝弗酸酸洗設備の耐熱温度（７０℃）に達する前に、抜熱用材として、硝弗酸酸洗を必要としない材料（例えばフェライト系ステンレス鋼ＳＵＳ４３０）を通板し、その間、硝弗酸酸洗槽を冷却する。
（イ）１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼の連続通板を中断し、硝弗酸酸洗による発熱反応が起り難い材料（例えばオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４）をダミー鋼帯として割り込ませることで、硝弗酸酸液のダミー鋼帯による抜熱を図る。

尚、前記硝弗酸酸洗ではステンレス鋼パイプで構成した熱交換器を用いて酸液温度制御を行っていたが、熱交換器が早期劣化して、酸液温度が設備の耐熱温度超となる事が多い為、前記（ア）或いは（イ）の対策を実施せざるを得なかった。又、前記早期劣化の所為で熱交換器の交換頻度が高い事による生産性の低下及びランニングコストの増大といった不利をも招いていた。

つまり従来は、１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼の連続焼鈍酸洗を行うと、酸洗工程の生産性が上がらずランニングコスト削減も阻害されるという課題があった。

発明者らは前記課題を解決する為に鋭意検討した結果、硝弗酸酸洗の酸液温度制御用の熱交換器として、不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器を用い、該熱交換器に供給する熱交換媒体として熱媒である蒸気と冷媒である冷却水とを交番的に使用する事に想到し、本発明を成した。
即ち本発明は以下の通りである。
（１）ステンレス鋼帯の酸洗温度制御装置であって、ステンレス冷延鋼帯の連続焼鈍酸洗ラインに付設され、硝弗酸酸洗用の酸液と、熱交換媒体とされる蒸気又は冷却水とを熱交換させる不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器と、該熱交換器へ供給される前記熱交換媒体を蒸気と冷却水の何れか一方から他方に切換える熱交換媒体切替器とを有することを特徴とするステンレス鋼帯の酸洗温度制御装置。

本発明によれば、硝弗酸酸洗用の酸液に熱交換をさせる手段として採用した不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器へ熱交換媒体として蒸気と水蒸気とが交番的に供給されるから、１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼の連続焼鈍酸洗の際の硝弗酸酸液の温度上昇を長期に亘って防止する事ができ、酸洗工程の生産性向上とランニングコスト削減とを一挙に達成できる。

本発明に係る酸洗温度制御装置の一例を示す概略図である。

図１は、本発明に係る酸洗温度制御装置の一例を示す概略図であり、この図を用いて本発明の実施形態を説明する。
冷間圧延されたステンレス鋼帯１は、図示しない連続焼鈍炉で焼鈍された後、ロール２で搬送されて硝弗酸酸洗槽３内の酸液（硝弗酸酸液）中に浸漬通板される事により、硝弗酸酸洗を施される。

一方、酸洗温度制御は、硝弗酸酸洗槽３内から酸液４を一部抜き取って酸貯槽５に一旦貯留し、そこから酸液４をポンプ２０等で酸液温度制御機器に供給して所望の温度に調整した後、硝弗酸酸洗槽３へ戻す構成とされた酸液循環系によって行われる。この酸液循環系における酸液及び熱交換媒体の輸送手段には配管が使用される。
本発明の実施形態において、上述したところまでの技術的事項は従来技術と共通するものである。

本発明が従来と異なるところは、前記酸液温度制御機器の構成を、硝弗酸酸洗用の酸液４と、熱交換媒体６とされる蒸気６Ａ又は冷却水６Ｂとを熱交換させる不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器８と、該熱交換器へ供給される前記熱交換媒体６を蒸気６Ａと冷却水６Ｂの何れか一方から他方に切換える熱交換媒体切替器９とを有する構成とした点にある。従来は、前記酸液温度制御機器としてステンレス鋼パイプで構成した熱交換器が用いられ、該熱交換器へは単一の熱交換媒体が供給されていた。

不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器８は、黒鉛成形体にテフロン（ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）のデュポン社商品名）樹脂を含浸させ、且つ酸液通孔１２と熱交換媒体通孔１３とを複数ずつ立体交差状に内蔵させた不浸透性有孔黒鉛ブロック１０が、酸液入口４１、酸液出口４２、熱交換媒体入口６１、熱交換媒体出口６２を設けた殻１１内に実装されて、酸液入口４１、酸液出口４２と酸液通孔１２の入口、出口とが夫々接続し、且つ熱交換媒体入口６１、熱交換媒体出口６２と熱交換媒体通孔１３の入口、出口とが夫々接続する構成とされている。

不浸透性有孔黒鉛ブロック１０は、熱の良導体であり、且つ、酸液４に対して優れた耐食性を有するものである為、不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器８は、熱交換効率が高く、且つ酸液４に対する耐用寿命が長い。耐用寿命が長いから、交換頻度が減り、その交換に伴う生産時間ロスと新品購入量とを削減できる。
熱交換媒体切替器９は、蒸気６Ａと冷却水６Ｂの双方を受け入れ、これらの何れか一方の流通路を閉鎖して他方の流通路のみを開放する構成とされ、前記開放と閉鎖とを弁の開閉操作（手動、自動の何れであってもよい）で実行する事で、不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器８へ供給される熱交換媒体６を蒸気６Ａと冷却水６Ｂの何れか一方から他方に切替える事ができる。

これにより、不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器８へ、熱媒（蒸気６Ａ）と冷媒（冷却水６Ｂ）とを随時切り替えて交番的に供給できる為、酸洗温度をより精細に変更できて、その制御精度が格段に向上し、例えば１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼に対する適正酸洗温度である５０℃以上７０℃未満のような狭い酸洗温度範囲への温度制御が必要な場合でも、確実に対応する事ができ、前述の異材乃至ダミー材割り込み通板といった酸洗温度上昇防止対策が不要となって、酸洗工程の生産性が向上する。

１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼の冷延鋼帯を連続焼鈍酸洗するＣＡＰラインに、図１に示した実施形態で本発明を適用した。このＣＡＰラインでは、従来は、前記酸液温度制御機器としてステンレス鋼パイプで構成した熱交換器が用いられ、該熱交換器への熱交換媒体としては蒸気のみが供給されていた。
従来は、年に１回程度の頻度で熱交換器の交換が必要であったのに対し、本発明適用後は、まる３年を経過しても、不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器８には顕著な劣化はみられず、交換の必要性は未だ生じていない。

又、従来は、前記対策（ア）或いは（イ）の実行が、かなりの頻度で必要であったのに対し、本発明適用後は、それが全く不要となり、その結果、ＣＡＰラインでの１５Ｃｒ−１Ｓｉ−０．５Ｎｂ−低Ｃ鋼の月間生産量が対従来比で約１．２倍に向上した。

１ステンレス鋼帯
２ロール
３硝弗酸酸洗槽
４酸液
５酸貯槽
６熱交換媒体（蒸気又は冷却水）
６Ａ蒸気
６Ｂ冷却水
８不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器
９熱交換媒体切替器
１０不浸透性有孔黒鉛ブロック
１１殻
１２酸液通孔
１３熱交換媒体通孔
４１酸液入口
４２酸液出口
６１熱交換媒体入口
６２熱交換媒体出口

Claims

ステンレス鋼帯の酸洗温度制御装置であって、ステンレス冷延鋼帯の連続焼鈍酸洗ラインに付設され、硝弗酸酸洗用の酸液と、熱交換媒体とされる蒸気又は冷却水とを熱交換させる不浸透性黒鉛のブロック式熱交換器と、該熱交換器へ供給される前記熱交換媒体を蒸気と冷却水の何れか一方から他方に切換える熱交換媒体切替器とを有することを特徴とするステンレス鋼帯の酸洗温度制御装置。