JP2018521230A - 高度な高強度炭素鋼合金用のスケールコンディショニングプロセス - Google Patents

Abstract

複数の態様では、少なくとも２重量％の合金を含む高度な高強度金属表面上に形成される酸化鉄及び合金元素酸化物を含むスケール層を処理し、除去する。第１のコンディショニングプロセスは、スケール層内の酸化鉄の構造的完全性を損ねる、又は酸化鉄を除去して、合金酸化物を、配置された溶液中の１つ以上のアルカリ塩を準溶融形態に転換するように加熱された、配置されたアルカリ食塩水との化学的係合にさらす。合金酸化物を、溶液半溶融アルカリ塩及び水との反応により酸化させ、１種以上の水溶性アルカリ合金化合物を形成する。水すすぎは、高度な高強度の鋼生成物表面から水溶性化合物を溶解させて洗い流し、最終の酸洗いプロセスにより除去される表面上に、酸化鉄の膜を残す。

Description

本発明の実施形態は一般に、高強度炭素鋼合金の製造で形成された、酸化鉄及び合金酸化物の表面スケールの化学改変、並びに、合金割合の高い表面金属上で形成されたスケールの全体的コンディショニングに関し、スケールは、酸化鉄及び合金酸化物の混合物で構成される。

典型的な高温ストリップミルの中で、炭素鋼のスラブをまず、再加熱炉の中で約２５００°Ｆ（１３７１℃）まで再加熱して、スラブを一層可鍛性にする。今や高温となったスラブを高圧ウォータージェット脱スケールステーションに運搬し、スラブの再加熱中に形成した重いスケールを除去する。次にスラブを、ひと続きの粗仕上げスタンド及び仕上げスタンドに通す。これらのスタンドは典型的には、場合によっては水スプレーと組み合わせた、スラブの上面及び下面を係合して圧力を加える、垂直に積み重ねられた作動ロールを含み、スラブの厚さ及び温度の低下の向上がもたらされ、かつ、スラブの伸長が増すことにより鋼ストリップが得られる。

一般的には、スラブ材料が前進するにつれて伸長して、ゲージ（及び温度）が低下して、最終のストリップ幅及び厚さ寸法を形成する、例えば、特定の厚さ、ゲージ及び／又は他の寸法を生成するために、粗仕上げスタンド及び仕上げスタンドは一体化して、増加し続けるストリップの速度を相殺する。ランアウトテーブルの最後の圧延スタンドエリアに沿って運搬した後、最終のストリップを、通常は高速（例えば毎時約３０マイル、しかし他の速度で実践されてよい）で巻き取り装置により巻き取る。ストリップの最終巻き取り温度は通常、巻き取り前に、通常水スプレーを使用することでランアウトテーブルの冷却エリアで低下するが、高温、一般的に１１００°Ｆ（５９３℃）〜１４５０°Ｆ（７８８℃）で維持される。

この最終熱間圧延プロセスの間に、大気からの酸素が、鋼の表面に存在する鉄及び合金元素と反応して、酸化鉄及び合金酸化物の混合物でできたストリップ表面上にスケール又はクラストを形成する。鋼の表面上に、この複合酸化物スケールが存在することは通常、後の鋼処理（例えば冷間圧延、溶接、アニーリング、金属コーティング、塗装及び他のコーティングプロセス）において好ましくない。したがって一般に、スケール酸化物は酸洗い等の熱間圧延後プロセスにより、金属ストリップから除去しなければならない。

炭素鋼製品は多くの場合少量の合金元素を含浸して、そのままの炭素鋼と比較して強度が増加し、また、一層良好な機械的特性、又はより高い浸食耐性が付与される。高強度低合金（ＨＳＬＡ）鋼で一般に用いられる合金元素の、非限定的又は排他的でない例示としては、マンガン、ケイ素、銅、ニッケル、ニオビウム、窒素、バナジウム、クロム、モリブデン、チタン、カルシウム、ホウ素、希土類元素、及びジルコニウムが挙げられる。非合金化炭素鋼の典型的なフェライトパーライト凝集炭素鋼微細構造と比較して、合金元素は合金炭化物としてフェライトマトリックス中に分散して、結晶粒径を微細化することにより材料強度を増加させる。

合金鋼は一般に、キャスティング、熱間圧延及び仕上げプロセスにより、鋼製造炉で生成された溶融鋼をシート状の生成物に転換することにより製造される。熱間圧延、又はその後の熱処理プロセスの間に、大気からの酸素が鉄及び合金構成成分と、高強度鋼の表面内部で反応して、鉄及び他の酸化物を含む表面スケールの混合物を形成する。鋼の表面上にこの酸化混合物スケールが存在することは一般に、後の鋼処理において好ましくない。

本発明の一態様では、高度な高強度金属表面上に形成される酸化鉄及び合金元素酸化物を含むスケールの層の処理及び除去方法は、第１のコンディショニングプロセスにより、熱間圧延プロセスの間に酸素と反応させることで、高度な高強度鋼生成物の表面上に形成されたスケール層をコンディショニングすることを含み、高度な高強度鋼生成物は少なくとも２重量％の合金を含み、スケール層は酸化鉄、及び上記合金の酸化により形成した合金酸化物を含む。第１のコンディショニングプロセスでは、スケール層内の酸化鉄の構造的完全性を損ねる、又は、スケール層から酸化鉄構成成分を除去することにより、合金酸化物を配置して化学的係合にさらす。第１のコンディショニングプロセスでコンディショニングしたスケール層上にアルカリ食塩水を塗布することにより、化学的係合にさらした合金酸化物と係合させる。配置したアルカリ食塩水を少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）まで加熱すると、加熱により、配置したアルカリ食塩水中の１つ以上のアルカリ塩が準溶融形態に変化する。合金酸化物は、アルカリ塩の準溶融形態、及び、配置したアルカリ食塩水中の水との反応により酸化し、１種以上の水溶性アルカリ合金化合物を形成する。高度な高強度鋼生成物の表面を水で洗い流すと、水は水溶性アルカリ合金化合物を溶解して、溶解した化合物を高度な高強度鋼生成物の表面から洗い流すことにより、高度な高強度鋼生成物の表面上に酸化鉄の膜を残す。この膜は最終の酸洗いプロセスで除去される。

別の態様においては、システムは、熱間圧延プロセス中での酸素との反応により、高度な高強度鋼生成物の表面上に形成したスケール層をコンディショニングする第１のコンディショニングプロセス装置を有し、高度な高強度鋼生成物は少なくとも２重量％の合金を含み、スケール層は酸化鉄、及び上記合金の酸化により形成した合金酸化物を含む。第１のコンディショニングプロセスでは、スケール層内の酸化鉄の構造的完全性を損ねる、又は、スケール層から酸化鉄構成成分を除去することにより、合金酸化物を配置して化学的係合にさらす。食塩水配置ステーションは、第１のコンディショニングプロセスによりコンディショニングしたスケール層上にアルカリ食塩水を配置することにより、化学的係合にさらした合金酸化物と係合させる。加熱装置は、配置したアルカリ食塩水を少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）まで加熱し、加熱により、配置したアルカリ食塩水中の１種以上のアルカリ塩が準溶融形態に変化し、合金酸化物が準溶融形態のアルカリ塩、及び配置したアルカリ食塩水中の水との反応により酸化され、１種以上の水溶性アルカリ合金化合物を形成する。水すすぎステーションは、高度な高強度鋼生成物の表面を水で洗い流し、水は水溶性アルカリ合金化合物を溶解して、溶解した化合物を高度な高強度鋼生成物の表面から洗い流すことにより、高度な高強度鋼生成物の表面上に酸化鉄の膜が残り、この膜を、最終の酸洗いプロセス装置で実施する最終の酸洗いプロセスにより除去する。

高度な高強度金属表面上に形成される酸化鉄及び合金元素酸化物を含むスケールの層を処理し除去するための、本発明に従った方法の一実施形態のブロック図である。 高度な高強度金属表面上に形成される酸化鉄及び合金元素酸化物を含むスケールの層を処理し除去するための、本発明に従ったプロセス又はシステムの図面表示である。 本発明に従って、酸洗い酸による第１のコンディショニングプロセスを行った後の複合スケール層の、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）分析プロファイルの図示である。 図３のプロファイルのスケール層上で、本発明に従ってアルカリ食塩水を用いたコンディショニングプロセスを実施した後に残るスケール層の、オージェ電子分光法（ＡＥＳ）分析プロファイルの図示である。

金属ストリップの熱間圧延中に形成される酸化物スケールを、多種多様なプロセスにより金属表面から除去してよい。機械的なスケール破壊プロセスとしては、反応性液体用のマイクロチャネルを形成してスケールまで貫通させることを含む、ストリップの曲げ加工、伸展又は屈曲により、スケール構造の完全性を物理的に破壊することが挙げられる。多種多様な機械的ブラスト装置もまた使用して、酸化膜を研磨して除去する。再び、下にある金属表面への酸化膜の付着を防止するために、化学プロセスがスケール構成成分の化学構造と反応してこの構造を変化させる。化学プロセスとしては酸洗い、酸洗浄及び溶融アルカリ塩化合物の配置が挙げられる。

多種多様な組成物の、そして多種多様な条件下で鉱酸の酸洗い浴を用いることが、合金添加物の存在とは別に、僅かなパーセンテージで控えめな量の他の酸化物もまた混ざっている従来の炭素鋼ストリップから酸化鉄スケールを除去するのに、効果的及び経済的の両方であることが証明されている（例えば、合金添加物は合計で金属ストリップ構成成分の１％未満であってよい）。このような従来等級の熱間圧延の間に、高温ミル上に形成された酸化物スケールは、従来の酸洗いの実施における反応性に関して、合金構成成分が存在することによる著しい影響は受けず、スケールは一般的に、従来の機械的及び／又は化学的（酸洗い）技術により効率的に除去することができる。

高度な高強度鋼は主に鉄であり、従来見出される炭素鋼、及び歴史的に合金化された炭素鋼よりも実質的に高い、合金元素の相対的割合を有する。例えば、合金元素含量の合計は金属ストリップ構成成分の２％より多く、これは将来的な合金開発において著しく高い水準だと想像される。合金の割合が高いと、一層強力な構造的特徴が可能となるが、酸洗いにおいて大きな困難が生じる。

高度な高強度鋼の熱間圧延の間に形成した複合酸化物は相当量（例えば、２％以上）の合金元素を有し、その除去には特有の困難が生じる。酸化物の厚さが、より少量の合金元素を有する従来の炭素鋼で形成された酸化物の厚さよりも実質的に大きいだけでなく、複数の金属酸化物組成物が存在し、それぞれが個別の化学反応性（又は安定性）を有する。塩酸溶液浴等の、単純な鉱酸による酸洗いプロセスに依存して酸化鉄を除去するのではなく、より高度な、そして反応性の酸混合物を提示又は利用するが、これらの酸混合物は実際には問題がある。電解活性化により補完してより高い化学活性を付与して、頑強であり不応性の多量の合金酸化物を一層良好に除去する硫酸溶液及び硝酸溶液等の酸浴を、ステンレス鋼の酸洗い時には一般に使用する。硝酸とフッ化水素酸等の混合酸溶液もまた、頑強なスケールの力を弱めることがスケール除去に必要である場合に使用するが、ここでも通常、多量の合金ステンレス鋼及び超合金に限定される。

硝酸による酸洗いでの窒素酸化物ガスの発生、及び、酸と鉄との反応における発熱の性質による温度調節の難しさ等の都合が悪い結果は、高度な高強度鋼の熱間圧延中に形成される複合酸化物の除去に関して、このような先行技術のアプローチの適応性及び有効性を制限する。一態様では、より強力な酸洗い溶液の効果が、下にある鋼表面に許容できない程度の影響を及ぼし得る。

金属表面からの酸化物スケールの除去における所与のプロセスの有効性もまた、スケール内での特定の酸化物、又は酸化物のブレンドの存在に依存する。熱間圧延プロセス中に大気中の酸素と反応して、ＡＨＳＳの表面に形成した酸化物スケール層は、酸化鉄及び合金酸化物の混合物を含む表面酸化物スケール構造物を生成する。このようなスケールでの酸化鉄及び合金酸化物との反応性の違い、並びに、これらそれぞれの反応性生成物の挙動及び特徴の違いによって、従来の酸洗いラインプロセスは通常、このような酸化物混合物スケールを効率的な方法又は満足のいく方法で除去できない。おおいに低下したラインスピード、及び／又は従来の酸洗いラインを通過する複数のパスが、時々わずかにのみ許容される表面仕上げを生み出すのに必要とされてよい。例えば、酸洗いラインの中には、約２００〜約３００メートル／分のプロセスを通して鋼のシートを進ませて、従来の炭素鋼での満足いくスケールコンディショニングの結果を達成し、同じプロセスにより、高度な高強度鋼を満足して処理するものもあるが、速度は従来のラインスピードの部分で動作させるために下げなければならず、これは、所与の製造プロセスにおいて、許容できるスループットを生み出すには許容されない遅さとなる場合がある。更に、このような従来の酸洗いラインを低速で移動するスチール表面は、外観上きれいで許容されるように見えるものの、残りの酸化物構成成分が、ストリップ表面が実際は、亜鉛及びアルミニウム等のいくつかの金属様コーティングの適用を受け入れられない程度に残っている場合がある。

更に、酸化鉄及び合金酸化物の混合物により形成されるスケール層構造物、並びにスケール層内における酸化鉄及び合金酸化物の相対的分布は、巻き取り温度又は他のパラメーターの関数として多いに変化する場合がある。１つの例示的ＡＨＳＳ配合においては、最初により高温で高温巻き取りをすることで、硬くて明るく、光沢のある金属スケールが形成され、これは通常、層全体にわたり酸化鉄及び合金酸化物が連続的に分布する。異なる第２のより低温において、同じＡＨＳＳ配合物を高温巻き取りすることにより、代わりに多孔質で錆びた、外側の酸化鉄表面層を有するスケール層が製造され、これは合金酸化物と共に主に形成された下にある層の上に配置され、ここでは、高温で製造された金属最上層は存在しない。

異なるスケール構造物の深さ寸法もまた変化してよく、一方が他方より実質的に少ない。したがって、スケールの構造及び組成物の違いにより、高温での熱間圧延により形成したスケールに適用するのが効果的かつ経済的と分かった所与のコンディショニングプロセスは、低温での熱間圧延により、同じＡＨＳＳ上に形成した異なるスケールに対して満足のいく結果をもたらさない場合があり、また他には、低温での熱間圧延によるスケールに適用するのが効果的かつ経済的と分かった別のコンディショニングプロセスは、高温での熱間圧延により同じＡＨＳＳ上に形成されるスケールに対して満足のいく結果をもたらさない場合がある。

コンディショニングプロセスは、異なる酸化鉄及び合金酸化物に関して、並びに、酸化鉄及び合金酸化物により形成される異なるスケール構造物に関して、その有効性が大きく異なる。このことは、満足のいく程度に複合混合酸化物スケールを効率的かつ効果的に除去するための、適切な酸化物除去工程の選択及び実行において有効性が異なるという問題を呈する。１つの従来のプロセスを別のものに対して選択することにより、エネルギー若しくは化学的必要条件、操作費用、又は生産処理能力への逆効果の著しい増加がもたらされる場合がある。その後でさえも、酸化鉄及び合金酸化物、又は酸化鉄及び合金酸化物により規定されるスケール構造物に関する有効性の差により、選択された従来のプロセスは依然として、表面の質の不十分さ、悪影響のある生産性への制限、又は望ましくない危険な材料の露出を呈する場合がある。

図１は酸化鉄と、１種以上の隣接する合金酸化物とを含み、熱間圧延の間に高度な高強度鋼生成物金属の表面に形成されるスケールの層を処理及び除去するための、本発明に従った方法を示す。より具体的には、高度な高強度鋼生成物は、少なくとも合計で２重量％の合金を含み、合金は複数（２種以上）の異なる合金元素を含んでよい。スケール層は、鋼生成物の熱間圧延の間に、鋼ストリップ内で鉄及び合金が大気の酸素と表面で反応することにより形成した酸化物の層である。前記反応は、スケール層を、鉄の酸化物及び合金元素の混合物として作製する酸化である。

１０２において、第１のコンディショニングプロセスがスケール層をコンディショニングして、スケール層内の酸化鉄の構造的完全性を損ねることにより、酸化鉄の損なわれた構造的完全性を通して、及び／又はスケール層から酸化鉄構成成分を除去するいずれかにより、残りの合金酸化物をスケール層上に配置して化学的に係合させる。

１０４において、第１のコンディショニングプロセスによりコンディショニングしたスケール層上にアルカリ食塩水を配置することにより、（酸化鉄の損なわれた構造的完全性により、又は、スケール層から酸化鉄構成成分を除去して露出されることで）化学的係合にさらした残りの合金酸化物と係合させる。

１０６において、配置したアルカリ食塩水を少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）まで加熱し、加熱により、配置したアルカリ食塩水中の少なくとも１種のアルカリ塩が溶融して準溶融形態となる。用語「準溶融」とは、配置したアルカリ塩の形態の、初期の水溶液状態から非常に濃縮した水溶液状態となり、次いで超水和半溶融状態、そして最終的には無水溶融状態となる移行状態を示すよう理解される。

１０８において、塗布したアルカリ食塩水中の水及び準溶融形態アルカリ塩が、合金酸化物のそれぞれと反応（酸化）し、それぞれの水溶性アルカリ合金化合物を形成する。

１１０において、高度な高強度鋼生成物の表面を水で洗い流し、水は水溶性アルカリ合金化合物を溶解し、溶解した化合物を高度な高強度鋼生成物の表面から洗い流す。洗い流すことにより、高度な高強度鋼生成物の表面上に酸化鉄の膜が残る。

１１２において、高度な高強度鋼生成物の表面を最終のコンディショニング（酸洗い）プロセスにより酸洗いし、高度な高強度鋼生成物の表面から酸化鉄膜層を除去する。

融着塩又は溶融塩の脱スケールコンディショニングにより、酸化クロム、酸化マンガン、二酸化ケイ素、及び同様の酸化物等の頑強な、又は不応性スケールに対する一様式がもたらされる。態様は高反応性アルカリ塩の形成、即ち、１０４（図１）で金属表面に配置され、１０６で加熱される溶液中に存在する水と組み合わさって生じる、溶融塩の処理反応に依存している。本プロセスは表面スケールを素早く除去し、最終の酸洗い工程（例えば１１２における）での十分な酸洗いから適度な酸洗いまでに応答する均一な反応性表面を残す。

溶融塩処理コンディショニング（例えば１０６及び１０８における）は、本質的に２つの工程で実施される反応を含む。第１の工程は合金酸化物の酸化を含み、第２の工程は、価数の大きい酸化物をアルカリ：金属化合物として溶解させる。

酸化物スケールがアルカリ性溶融塩と接触すると、単一工程の反応：表面スケールの酸化のみが生じる。酸化鉄は融着塩又は溶融塩に事実上不溶性である。実際には、溶融塩浴炉は一般に厚いスチールプレートで構成されており、適切に維持されれば、９００°Ｆ（４８２℃）で腐食性アルカリに連続してさらした場合でも、２０〜３０年又はそれ以上の耐用年数を有する。

高度な高強度鋼の熱間圧延の間に形成した複合酸化物では、その除去に固有の課題が生じる。酸化物の厚さが従来の炭素鋼より実質的に大きいだけでなく、複数の金属酸化物組成物が存在し、それぞれが異なる化学反応性又は安定性を有する。従来の高温塩酸酸洗いを使用した、これらの合金の脱スケールの試みは、以下の１つ以上により、成功していない：不十分な洗浄、過度の金属喪失、及び／又は酸洗いラインの低い生産性。いくつかの合金組成物ではいくらか成功したものの、従来の化学スケールコンディショニング反応は通常、著しい酸化鉄又は金属「皮膚」、即ち、ある程度高温巻き取りされた、高度な高強度鋼に存在する最外酸化膜により妨げられる。溶融塩のコンディショニングを効果的にするために、下にある合金元素酸化物へのアクセスが確立されなければならない。

いくつかの態様では、１０２における第１のコンディショニングプロセスは、スケール層、特に酸化鉄構成成分の構造的完全性にひびを入れる、又は別の方法で損ねることにより、合金酸化物を、酸化鉄の損なわれた構造的完全性を通したスケール層への配置を介して化学的係合にさらし、下にある合金酸化物への塩の接触を容易にする機械的スケール破壊プロセスである。広範囲の媒体及び推進技術による研磨ブラスト仕上げを使用してよく、例示的であり、研磨媒体のの非限定的又は非排他的な例示としては、金属ショット及びセラミックスが挙げられる。ストリップのブラッシング、曲げ加工、伸展又は屈曲により、スケール構造物の完全性の物理的破壊を行い、スケール−金属界面に流体経路を提供する、酸化物スケール内への微小のキズを作製してもよい。これは、後の化学的配置を伴う反応による、アンダーカット作用を可能にすることを補助し、ここでは、卑金属溶解を用いて、酸化膜を適切に溶解するのではなく、酸化膜を除去する。

他の態様では、１０２における第１のコンディショニングプロセスは、溶融塩スケールコンディショニングの前に実施する第１の酸洗い前処理であり、合金酸化物を、スケール層からの酸化鉄構成成分の除去によりスケール層上に配置することによって、化学的係合にさらす。酸洗いは通常、従来の酸化鉄スケール構成成分の除去において機械的選択肢よりも選択的であるが、より不応性の合金元素酸化物とは部分的にしか反応しない。酸化鉄膜が酸洗いプロセスにより溶解されると、後の、溶融塩コンディショニングへの曝露は、複合アルカリ化合物の形成と共に進めることができる。

１０２の第１のコンディショニングプロセスで用いられる酸洗い酸の態様は、塩酸及び硫酸の１つ以上を含む。これらの酸はスケール層内で酸化鉄と反応して第１の反応生成物：元素状炭素、水、硫酸と反応することによる硫酸鉄、及び塩酸と反応することによる塩化鉄を形成する。

態様は、１０４でアルカリ食塩水の配置前に水すすぎ工程もまた組み込んでおり、この工程は水、硫酸鉄及び塩化鉄反応生成物をスケール層から洗い流し、残存する元素状炭素の層を実質的に含む多孔質でスポンジのような、外側にあるスケール表面層構造物を残す。

図３は、１０２にて酸洗い酸による第１のコンディショニングプロセスを実施した後の、ＡＨＳＳサンプルの複合スケール層のオージェ電子分光法（ＡＥＳ）分析プロファイルの結果の、グラフによる図解である。ＡＥＳプロファイルは、８０重量％、より詳細には８２．０重量％を超える表面炭素濃度、ケイ素０．３％、カルシウムなし（０．０％）、塩素０．２％、酸素１２％、及び鉄５．４％を示す。

主に炭素のこの残存表面層は、下にある合金リッチな酸化膜と共に、酸のみの酸洗いにおける、連続した酸洗い進行に対する阻害性、又は物理的バリアを画定する。合金酸化物の耐化学性と組み合わせた炭素の物理的バリアにより、不十分な酸洗い速度、及び、従来の高温バンド塩酸ラインスピードを劇的に低下させて、先行技術のプロセスによる、ＡＨＳＳストリップ上でのスケール層のコンディショニングを成功させる必要性を説明することができる。

しかし、酸洗いプロセスにおける酸化鉄の除去により、残存するこの表面層もまた多孔質であり、１０４にて表面層上に配置されたアルカリ食塩水が、スケール層の外側表面を通過して中に入り、１０２にて酸洗いした後にスケール層内に配置されたままとなる、下にある合金酸化物を係合することが可能となる。

１０２における第１のコンディショニングプロセスが第１の酸洗い前処理である一態様では、１０４におけるアルカリ食塩水の塗布は、水すすぎ工程後に、（様々な濃度の）水溶液を乾燥した予め酸洗いしたスチール表面に塗布することにより実施される。コーティングした金属ストリップを次に、約５００°Ｆ〜６００°Ｆの最終温度まで加熱し、次に水で直接クエンチする。いくつかの態様では、確実にアルカリ食塩水内の過剰の水を取り出し、塩を、合金酸化物を湿潤させる所望のコンディショニングレベルを生み出すのに十分な点まで溶融させるために、６００°Ｆまで到達させる。

いくつかの態様では、乾燥プロセス、及び、いくつかの実施形態では、１０２での第１のコンディショニングプロセスの後、かつ１０４でのアルカリ食塩水の塗布前の、後の加熱プロセスにより、付随する油を鋼表面から除去する。これにより、アルカリ食塩水による良好かつ十分な、表面の湿潤が確実となる。乾燥工程で、付随する油を表面から除去しない強制空気又は他の装置を使用する場合、後の加熱装置が金属表面を加熱して、任意の残留油を揮発する。付随する油の除去は、１０２での第１のコンディショニングプロセスが酸洗いである場合において水洗いによって、いくつかの実施例では、界面活性剤を水に添加することにより、又は、いくつかの他の追加工程により、達成されてもよい。

１０４にて配置したアルカリ食塩水内に界面活性剤を組み込み、表面全体への拡散及び表面の湿潤性を向上させてもよい。

工程１０４〜１０６〜１０８にて、本発明の態様で利用した溶融塩の化学的性質はアルカリ水酸化物に基づき、スケール層内に存在する特定の合金元素に応じて、必要に応じて変化し得る添加剤を用いて、所望の酸化量、溶解量等を促進する。図４は、１０４〜１０６〜１０８にてアルカリ食塩水を用いるコンディショニングプロセスを実施した後、またより具体的には、図３のスケール層プロファイル上で実施した後の、ＡＨＳＳのサンプル上に残っているスケール層のＡＥＳプロファイルの結果のグラフによる図解である。８０％炭素の表面層を酸化して二酸化炭素を生成し、図４のプロファイルに残留物は存在しない（０．０％）。プロファイルはまた、カルシウム１．４５％、カリウム３．９％、酸素６１．１％、及び鉄３３．６％を示す。

オージェ電子分光法は、名目検出限界（例えば約０．１％）内で多くの元素（水素及びヘリウムを除く）を検出することができるが、ここでは、スペクトル干渉が比較的低濃度で、いくつかの元素の検出を妨げる場合があることに注意する。図３及び４に示す測定のサンプリング体積は直径で約１０ナノメートル（ｎｍ）の深さ、及び約５０マイクロメートル（μｍ）の分析面積を有する。定量法は、サンプリング値が均一であることを推定し、ここでは、相対元素組成表が、類似したサンプルを比較して、汚染物質を同定するための手段として提供される。類似した組成物の材料を未知のサンプルに参照することを用いて、データの正確な定量化が達成され、ここでは、組成物のプロファイル（スパッタデプスプロファイル（ＳＤＰ）とも呼ばれる）を、オージェ分析を同時のスパッタエッチング（例えば、４．０ｋｅＶ Ａｒ＋イオンビームを用いる）と組み合わせることにより入手してよい。深さスケールは、異なる速度での元素及び化合物スパッタとして、図３及び図４において相対スケールで報告される。多層プロファイルに示される厚さは、単一のスパッタ速度に基づく。スパッタエッチングは、多元素系において明らかな組成物変化を引き起こす可能性があることに注意する。全ての元素は異なるスパッタ速度を有する。したがって、「異なるスパッタリング」は、構成元素の１つ以上の膜を破壊する可能性がある。

溶融塩での溶融塩の酸化（大気酸素吸収により、若しくは、アルカリ硝酸塩を介しての化学結合した酸素の添加、又は両方により可能となる）は、（１）マンガン及び他の合金化金属からより価数の大きい金属化合物を形成し、次いで（２）ナトリウム及び水酸化カリウム等の溶融アルカリと反応させて、ナトリウム／カリウムマンガン酸塩及びケイ酸塩等の塩及び水溶性アルカリ塩を形成する。アルミニウムが存在する場合、アルカリアルミン酸塩の形成もまた起こりうる。

１０６での加熱法には、従来の放射熱が含まれ、これは、許可される燃焼生成物を制限し、ヒドロキシルイオン（ＯＨ−）を、燃焼中に形成した二酸化炭素（ＣＯ２）からカーボネート（ＣＯ３ ２−）に転換する。いくつかの態様では誘導加熱を使用し、この方法は、放射技術と比較してより急速な第１段階の加熱、続いて、所望のコンディショニング期間の残りに関して、従来の放射第２段階の保持ゾーンを可能にする。ストリップ温度を維持するための加熱ゾーン後の簡単な絶縁チャンバもまた、コンディショニング作用を完了するのに十分であってよい。

ＡＨＳＳは鉄ベースであるため、誘導加熱の使用が十分であり、非炭素鋼を再加熱するために使用する放射及び他のアプローチ（例えばオーブン）において、大幅なエネルギー節約を可能にする。誘導加熱を使用する態様は、必要なコンディショニング温度まで金属表面を加熱するのに数秒しか必要とせず、一実施例では５秒で十分である。高度な誘導システムを用いて、反応が生じる場合において鋼ストリップのまさに表面を加熱することだけが可能であり、ストリップ全体を加熱するのと比較して時間及びエネルギーを節約する。これは、２００〜３００メートル／秒又はそれ以上の、従来の酸洗い速度にて素早くかつ容易に達成されてよく、それ故、本発明の態様は、既存の装置の取り付けの時間パラメータの中にこの工程を組み込むことが可能であり、鋼製造及び仕上げ設備内のスループット必要条件に悪影響を及ぼすことなく、このコンディショニング工程をもたらす。

上記のとおり、１０６にて配置した溶液を加熱することにより、配置したアルカリ塩の形態が最初の水溶液状態から、非常に濃縮された水溶液形態に移行し、その後、超水和半溶融状態となって、最終的に無水溶融状態となる。スケール層上にまた配置される、水溶液の存在下で加熱することによる化学水溶液から縮合塩への移行は、合金元素との反応、及び酸化生成物の溶解を向上させ、先行技術で使用される従来の無水溶融塩浴プロセスによる別の方法では金属表面から除去されない、１１０でのすすぎ工程により、スケール層内のコンディショニング合金元素の除去を可能にする。

工程１０４〜１０６〜１０８の溶融塩スケールコンディショニングプロセスにより、酸化物スケール成分から生成される不応性酸化物反応生成物の、例示的であり、非限定的又は非排他的な例示としては、二酸化ケイ素からのアルカリケイ酸塩、二酸化マンガンからのアルカリマンガン酸塩、酸化アルミニウムからのアルカリアルミン酸塩、酸化モリブデンからのアルカリモリブデン酸塩、及び、酸化クロムからのアルカリクロム酸塩が挙げられる。これらのアルカリ塩反応生成物は溶融塩に可溶性である、後の水すすぎで可溶性である、又は両方である。

しかし、アルカリアルミン酸塩は、例えば従来の無水溶融塩浴での溶融アルカリ塩との反応で速やかに形成されるが、塩可溶性ではない。したがって、アルカリアルミン酸塩は従来の浴には溶解しない代わりにコンディショニングした金属の表面に残り、実質的に不動性（即ち保護）層を形成する。対照的に、本発明の態様では、１０６での加熱により無水状態に移行する間に、配置される溶液中に存在する水は、アルカリアルミン酸塩が溶液中に進行することを可能にし、それにより、コンディショニングプロセスの進行、及び、従来の塩コンディショニング浴に溶解しない他の金属酸化物の溶解を維持する。

塩スケールコンディショニング及び水すすぎの後、薄くて均一な、容易に除去できる酸化鉄が酸洗い酸との良好な反応性、及び、酸洗い酸への速やかな接近性を示す、高度な高強度スチール表面の上に残る。したがって、酸化膜は１１２における塩酸での酸洗いにより容易に除去される。従来の塩酸への物理的及び化学的妨害が、前の工程１０２〜１１０の順番で実施することにより緩和されるため、残留スケールの完全な除去は、いくつかの実施例では、金属生成物表面で酸洗い酸が１０秒とどまった後に、通常の高温バンド酸洗い速度で速やかに達成可能である。

上記態様の適用による実験結果は、アルカリマンガン酸塩及びアルカリケイ酸塩の形成を確認する。試験用パネルを、工程１０２〜１０８により加工した。サンプル上の塩残留物を１１０で洗い流し、すすぎ水を収集した。一例では、アルカリ性マンガン酸塩を示す特徴的な呈色が、すすぎ水の中で発現した。別の試験では、誘導結合プラズマ／光学発光分光法（ＩＣＰ／ＯＥＳ）により収集及び分析したすすぎ水は、ケイ素及びマンガンに対して陽性結果を示した。

一態様では、アルカリ食塩水は、実質的に８５重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ）、７．５重量％の硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）、及び７．５重量％の塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）の、無水溶融化学的性質を有する。用語「本質的に」とはこの文脈において、任意の残留物を減らす構成成分、又は別様において任意の残留物との反応構成成分が、スケール層酸化物、又は下にある金属表面と反応するのに基本的に不十分な量であることを伝えることと理解される。

アルカリ食塩水の一配合物は、９０％水酸化カリウムフレーク３３重量％、硝酸ナトリウム２．６０％、塩化ナトリウム２．６０％、フレーク水酸化カリウムから水３．３０％、及び、追加の水５８．５０％を含み、溶液は約３５重量％の溶解固体を含む。

アルカリ食塩水の他の配合物は、乾燥質量で２９．７重量％の水酸化カリウムを作製するための構成成分として、液体水酸化カリウム４５％、硝酸ナトリウム２．６０％、塩化ナトリウム２．６０％、水３６．４％（４５％液体水酸化カリウムから）を使用し、ここに追加の水２８．６％を加える。本溶液は、約２９．７４９５重量％の、溶解した水酸化カリウム固体（固体の総重量の８５％）、硝酸ナトリウム２．６２５％（固体の総重量の７．５％）、及び、塩化ナトリウム２．６２５％（固体の総重量の７．５％）を含み、固体の総重量は、溶液重量の３４．９９９５％である。

適切なアルカリ安定界面活性剤の分画割合（湿潤水溶液基準で、総重量の０．１％未満）を、上記アルカリ食塩水に添加してよい。例としてはＲｈｏｄｉａ Ｍｉｒａｔａｉｎｅ ＡＳＣ、及びエアプロダクツＳＦ−５界面活性剤が挙げられ、更に他のものは、当業者に明らかであろう。したがって、アルカリ食塩水１００グラムに対して、約０．１グラムの界面活性剤を添加する。

ここまでで論じた実施形態では、アルカリ性の腐食性コンディショニング剤としてナトリウム又はカリウムカチオンを使用しているが、代替の実施形態では異なるカチオンを利用してよく、関連する脱スケールパラメーター及び効果は、存在する特定のアニオンに主に依存することを記しておかなければならない。

脱スケール剤として使用する化合物の性能は、視覚的に容易に判断可能であってよく、ここでは、コンディショニングの無効性が、後で元のスケールが実質的に無変化の形態で存在する、後の酸洗いにより確認されてよい。適切なコンディショニング組成物、及び塗布した理論量を選択するための評価基準としては、例えば色、不透明度、重量喪失及び均一性に関する、コンディショニングした酸化物の外観、機械的曲げ加工、ブラッシング、水洗、ふき取り又は後の酸洗いによる、剥離した酸化膜の容易な除去、並びに、例えば色、輝度、均一性、平滑度及び残留酸化物からの解放に関する、脱スケールした金属表面の最終的な外観を挙げてよい。これらのいくつかの基準は互いに、程度及び方向性が独立して変化する可能性があるため、任意の脱スケール剤又は添加剤類の有害な、又は有益な効果の定量的アサインメントに対する、特定の主観的要素が存在することと理解されなければならない。

本発明の態様は、高温巻き取りした、高度な高強度鋼の表面から、酸化鉄及び合金酸化物の混合物を含むスケールを効率的かつ満足のいくようにコンディショニングし除去する、新規かつ特定の複数工程手順において、３つ以上の異なる、及び区別のつくスケールコンディショニングプロセスを組み合わせ、図２は、上述した図１のプロセス及び方法に従った、スケールコンディショニングセクションに関するプロセス又はシステム４００の、ある程度の概略図解を示す。

ＡＨＳＳ鋼４０６のストリップを、その上に（機械的又は酸洗いプロセスにより）形成される複合スケール層をコンディショニングする第１のコンディショニングプロセス装置４０８に通して延伸し、複合スケール層内の酸化鉄の構造的完全性を損ね、これにより、酸化鉄の損なわれた構造的完全性を通して、及び／又はスケール層から酸化鉄構成成分を除去するいずれかにより、残留する合金酸化物をスケール層への配置により化学的係合にさらす。ストリップ４０６は、上部表面及び下部表面の両方に形成されたスケールを有してよい。したがって、プロセス／システム４００の本実施例は、上部表面及び下部表面の両方のコンディショニングを実施する部材を示すがこれは任意選択的であり、いくつかの実施例では、上部表面及び下部表面の一方のみがコンディショニングされる。

第１のコンディショニングプロセス装置４０８が酸洗いプロセスである場合、水すすぎステーション４１０は、酸洗いプロセスの後でストリップ４０６の表面を洗い流し、乾燥装置４１１がスチール表面から水分及び付随する油を除去する。いくつかの実施形態において、乾燥装置４１１は、表面から水分を抜く吸収性材料で表面を拭き取る。いくつかの実施形態において、乾燥装置４１１は、例えば、乾燥装置４１１が、任意の付随する油もまた除去することなく、表面から水分を除去することにより金属ストリップ４０６を乾燥させる強制空気又は他の要素を組み込む場合、金属ストリップ表面４０６を加熱して、すすぎ４１０及び乾燥プロセス工程後に残る任意の付随する油を揮発させる分離した加熱装置（図示せず）を備える。

食塩水配置ステーション４１２は、上述した、本発明に従ったアルカリ食塩水の層４１４を、第１のコンディショニングプロセスによりコンディショニングされたストリップ４０６の表面上のスケール層の上に配置し、ここでは、配置されたアルカリ食塩水層４１４が、損なわれた酸化鉄の構造的完全性を通して、又は、スケール層から酸化鉄構成成分を除去することにより露出されることで、化学的係合にさらされた残留合金酸化物と係合する。配置ステーション４１２による、アルカリ食塩水の層４１４の形成は、即ち、コンディショニング溶液を用いて、ＡＨＳＳストリップ４０６の表面の均一なコーティング、又は完全な湿潤を形成する任意の方法又はシステムにより、多種多様な方法により達成されてよい。配置ステーション４１２の要素及び装置の、例示的であり非排他的な例としては、ダンカーローラー又はロール／ローラーコーター及びスプレーノズル、カーテンコーター及びアプリケーター、浸漬法及びシステム、又はこれらの組み合わせが挙げられる。

図面は、水平面におけるプロセスラインを示すが、これは、ライン構成を単一面に限定することを意図するものではない。水すすぎヘッド４１０又は溶液アプリケーター４１２を含む特定の要素は、垂直面に容易に構成されてよく、続いて、プロセスを実施し、かつ／又は物理的ラインの制約を調節するために必要に応じて、他の垂直又は水平又は傾斜要素に、構成されてよい。

加熱ステーション又は装置４１６は、ストリップ４０６の表面を加熱して、配置したアルカリ食塩水４１４を少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）とし、配置したアルカリ食塩水中のアルカリ塩を溶融させて準溶融形態にする。ここでは、配置したアルカリ食塩水中の水及び準溶融形態のアルカリ塩が、合金酸化物のそれぞれと反応（酸化）し、上述したそれぞれの水溶性アルカリ合金化合物を形成する。

水すすぎステーション４１８は次に、水でＡＨＳＳストリップ４０６生成物の表面を洗い流し、水が水溶性アルカリ合金化合物を溶解させ、ＡＨＳＳストリップ４０６の表面から、得られた層４１７（加熱プロセスを介するアルカリコンディショニングにより製造）内の溶解化合物（複数）を洗い流し、ＡＨＳＳストリップ４０６の表面上に、酸化鉄の膜４１９を残す。

最終の酸洗いプロセス４２０が酸洗いをすることにより、ＡＨＳＳストリップ４０６の表面から酸化鉄膜層４１９を除去する。

図２内に示す順序のプロセス構成要素のそれぞれは、異なる場所で、かつ、互いに遠く離れてよい、異なる適合鋼製造、酸洗いライン及びアルカリ塩コンディショニング装置ライン及び場所の中で、個別に実装されてよいことが理解されよう。例えば、第１のコンディショニングプロセス４０８を実装した後で、鋼ストリップ４０６は巻き取り装置（図示せず）により巻き取られ、別の場所に輸送されてよい。この場所では、鋼ストリップ４０６は巻き出し装置（図示せず）により巻き出され、装置４１２によりアルカリコンディショニング溶液の堆積、及び加熱ステーション４１６による加熱に通される。ここでは、鋼ストリップ４０６は、更に別の異なる位置で遠隔に位置しうるステーション４２０による最終コンディショニングの前に再び、同様に巻き取り、輸送、巻き出しされてよい。

したがって、順序４００の異なるプロセスのそれぞれを、構成的な方法で多種多様の異なる、そして既存の鋼製造、酸洗い及びアルカリ塩コンディショニングラインに統合してよい、又は未稼働状態で、異なるスケールコンディショニングプロセスに実装してよい。各プロセス又は統合ラインもまた、複合酸化物スケールの性質に応じて適切に選択し、上述の通り、異なる形成温度及び合金組成物に応じて形成され得る、異なる種類及び形態の複合酸化物スケールの反応性係合を提供してよい。それ故態様は、既存の酸洗い及びアルカリ塩コンディショニングラインとの完全な適合性を可能にし、これにより、既存の基盤投資、酸洗いプロセス、酸管理構造等を高める。

本発明は、本発明の実施形態の記載により説明されているものの、そして、これらの実施形態はかなり詳細に記載されているものの、これは、添付の特許請求の範囲の範囲をこのような詳細に制限する、又はいかなる方法で制限することを意図するものではない。例えば、上の議論は、ストリップ形態の金属に主に焦点を当てている場合があるものの、本発明の適応性及び価値は、種々の形状、幾何学的配置、又は金属ストリップ以外のアセンブリの酸化物の表面又はスケールをコンディショニングするのに有用であってよく、利点を金属ストリップのみに限定することを意図するものではない。更なる利点及び変更が速やかに、当業者に明らかになってよい。したがって、最も広い態様において、本発明は、図示及び説明する特定の詳細、対応する装置、又は例示的実施例に限定されない。したがって、出願人の一般的な発明概念の精神又は範囲を逸脱することなく、このような詳細からの離脱が行われてよい。

本明細書中で使用され、メートル法に従っていない単位を、以下の式を使用してメートル法に変換してもよい：１℃＝（°Ｆ−３２）５／９；１インチ＝２．５４×１０^−２ｍ；及び１Ｆ．ｐ．ｍ（フィート／分）＝５．０８×１０^−２ｍ／秒。

Claims (27)

1. 高度な高強度金属表面上に形成される酸化鉄及び合金元素酸化物を含むスケール層の処理及び除去方法であって、
   第１のコンディショニングプロセスにより、熱間圧延プロセスの間に酸素を用いる反応によって、高度な高強度鋼生成物の表面上に形成されるスケール層をコンディショニングすることであって、前記高度な高強度鋼生成物は少なくとも２重量％の合金を含み、前記スケール層は酸化鉄及び前記合金の酸化により形成される合金酸化物を含み、前記第１のコンディショニングプロセスによる前記コンディショニングは、前記スケール層内の前記酸化鉄の構造的完全性を損ねることによって、前記スケール層への配置により、及び前記酸化鉄の前記損なわれた構造的完全性を通して、前記合金酸化物を化学的係合にさらすこと、並びに、前記合金酸化物を、前記スケール層からの酸化鉄構成成分の除去による前記スケール層への配置により化学的係合にさらすことの少なくとも１つを損ねる、コンディショニングすることと、
   前記第１のコンディショニングプロセスによりコンディショニングされた前記スケール層上にアルカリ食塩水を配置することであって、これにより化学的係合にさらされた前記合金酸化物と係合させる、配置することと、
   前記配置されたアルカリ食塩水を少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）まで加熱することにより、前記配置されたアルカリ食塩水内の少なくとも１つのアルカリ塩を準溶融形態に転換させる、加熱することと、
   前記配置されたアルカリ食塩水中の前記少なくとも１つのアルカリ塩の前記準溶融形態及び水との反応により前記合金酸化物を酸化させることで、少なくとも１種の水溶性アルカリ合金化合物を形成する、酸化させることと、
   水で前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を洗い流すことであって、前記水は、前記少なくとも１種の水溶性アルカリ合金化合物を溶解させ、前記溶解した少なくとも１種の水溶性アルカリ合金化合物を前記高度な高強度鋼生成物の前記表面から洗い流し、前記洗い流すことにより、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面上に酸化鉄の膜を残す、洗い流すことと、
   最終の酸洗いプロセスにより、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を酸洗いすることにより前記高度な高強度鋼生成物の前記表面から前記酸化鉄膜層を除去する、酸洗いすることと
   を含む、方法。
2. 前記第１のコンディショニングプロセスは、前記酸化物スケール内に微小のキズを作製して、スケール−金属界面への流体経路を設け、前記合金酸化物を前記スケール層上へ配置することにより化学的係合に効率的にさらす機械的スケール破壊プロセスである、請求項１に記載の方法。
3. 前記第１のコンディショニングプロセスは、前記合金酸化物を、前記スケール層からの酸化鉄構成成分の除去により前記スケール層上に配置することで化学的係合にさらす機械研磨スケール除去プロセスである、請求項１に記載の方法。
4. 前記第１のコンディショニングプロセスは、
   前記スケール層上に第１の酸洗い酸を配置すること、
   前記配置した第１の酸洗い酸が前記スケール層内の前記酸化鉄と反応することで水、元素状炭素の層、並びに硫酸鉄及び塩化鉄の少なくとも１つを含む第１の反応生成物を形成し、前記第１の酸洗い酸は塩酸及び硫酸の少なくとも１つを含む、反応すること、
   前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を水で洗い流すことにより、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面から、前記水、並びに、前記第１の反応生成物の硫酸鉄及び塩化鉄の少なくとも１つを除去し、これにより、前記スケール層の外側表面上に、前記スケール層の前記外側表面上に配置された前記アルカリ食塩水が前記スケール層の前記外側表面を通過して、前記スケール層内に配置された下にある合金酸化物を係合することを可能にする、元素状炭素を含む多孔質外側層を形成する、水で洗い流すこと
   により、前記スケール層内の前記酸化鉄の前記構造的完全性を損ねることで、前記スケール層への配置により、及び前記酸化鉄の前記損なわれた構造的完全性を通して、前記合金酸化物を化学的係合にさらすことを含む第１の酸洗いプロセスであり、
   前記方法は、前記加熱して配置されたアルカリ食塩水が前記元素状炭素の前記多孔質外側層を酸化して二酸化炭素を生成することを更に含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記配置されたアルカリ食塩水を少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）まで加熱する工程の間に、前記配置されたアルカリ食塩水が、最初の水溶液状態から非常に濃縮した水溶液状態、次に超水和半溶融状態、そして最後に無水溶融状態に移行することと、
   前記配置されたアルカリ食塩水中の前記水が、前記配置されたアルカリ食塩水が前記無水溶融状態に移行する間に、前記スケール層内の前記合金酸化物を酸化する前記工程により形成された、前記少なくとも１種の水溶性アルカリ合金化合物を溶解することと
   を更に含む、請求項４に記載の方法。
6. 前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を酸洗いして、前記酸化鉄膜層を除去する工程は、
   第２の酸洗い酸を前記高度な高強度鋼生成物の前記表面に配置することと、
   前記第２の酸洗い酸が、前記高度な高強度鋼の前記表面での第１のコンディショニングプロセスの後に、前記高度な高強度鋼の前記表面上に残っている前記酸化鉄の層を溶解することと、
   を含む、請求項５に記載の方法。
7. 前記高度な高強度鋼生成物は複数の異なる合金元素を含み、前記複数の異なる合金元素は、ケイ素、マンガン、アルミニウム、モリブデン及びクロムの少なくとも２つを含み、
   前記高度な高強度鋼生成物の前記表面上で形成された前記スケール層は複数の異なる合金酸化物を含み、前記複数の異なる合金酸化物は、二酸化ケイ素、二酸化マンガン、酸化アルミニウム、酸化モリブデン及び酸化クロムの少なくとも２つを含み、
   前記少なくとも１つの水溶性アルカリ合金化合物は複数の異なるアルカリ合金化合物を含み、前記複数のアルカリ合金化合物は、前記二酸化ケイ素から形成されるアルカリケイ酸塩、前記二酸化マンガンから形成されるアルカリマンガン酸塩、前記酸化アルミニウムから形成されるアルカリアルミン酸塩、前記酸化モリブデンから形成されるアルカリモリブデン酸塩、及び前記酸化クロムから形成されるアルカリクロム酸塩の少なくとも２つを含む、
   請求項５に記載の方法。
8. 前記配置されたアルカリ食塩水を加熱して、前記配置されたアルカリ食塩水中の少なくとも１種のアルカリ塩を溶融して溶融形態に変化させる工程は、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を加熱することを含む、請求項５に記載の方法。
9. 前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を少なくとも５秒間、少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）の温度まで加熱することを更に含む、請求項８に記載の方法。
10. 前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を少なくとも５秒間、６００°Ｆ（３１５℃）の温度まで加熱することを更に含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記溶融した少なくとも１種のアルカリ塩の無水形態は、
    水酸化カリウム（ＫＯＨ）を８５重量％、
    硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）を７．５重量％、及び
    塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を７．５重量％
    を含む、請求項８に記載の方法。
12. 前記アルカリ食塩水は、溶解した固体を約３５重量％、並びに、
    ９０％水酸化カリウムフレークを３３重量％、
    硝酸ナトリウムを２．６０重量％、
    塩化ナトリウムを２．６０重量％、
    前記フレーク水酸化カリウムからの水を３．３０重量％、及び
    追加の水を５８．５０重量％
    を含む、請求項１１に記載の方法。
13. アルカリ安定性界面活性剤を前記アルカリ食塩水に添加し、前記添加される界面活性剤の重量は、前記アルカリ食塩水の総重量の０．０１〜１％を占める、請求項１２に記載の方法。
14. 熱間圧延プロセス中での酸素との反応により、高度な高強度鋼生成物の表面上に形成されるスケール層内の酸化鉄の構造的完全性を損ねる第１のコンディショニングプロセス装置（４０８）であって、前記高度な高強度鋼生成物は少なくとも２重量％の合金を含み、前記スケール層は、前記合金の酸化により形成される合金酸化物及び前記酸化鉄を含み、前記第１のコンディショニングプロセス装置は、前記スケール層内の酸化鉄の前記構造的完全性を損ねて、前記スケール層への配置により、及び前記酸化鉄の前記損なわれた構造的完全性を通して、前記合金酸化物を化学的係合にさらす、第１のコンディショニングプロセス装置（４０８）と、
    前記第１のコンディショニングプロセス装置（４０８）によりコンディショニングした前記スケール層上にアルカリ食塩水の層を配置することで、化学的係合にさらされる前記合金酸化物と係合させる食塩水配置ステーション（４１２）と、
    前記配置したアルカリ食塩水を少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）まで加熱する加熱装置（４１６）であって、前記加熱は、配置したアルカリ食塩水の前記層内の少なくとも１種のアルカリ塩を準溶融形態に変化させ、前記配置されたアルカリ食塩水中の前記少なくとも１種のアルカリ塩の前記準溶融形態及び水は、前記合金酸化物を酸化して、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面上に少なくとも１種の水溶性アルカリ合金化合物を含む、得られる層を形成する、加熱装置（４１６）と、
    前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を洗い流す水すすぎステーション（４１８）であって、前記水が、前記得られる層内の前記少なくとも１種の水溶性アルカリ合金化合物を溶解し、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面から前記溶解した前記少なくとも１種の水溶性アルカリ合金化合物を洗い流し、前記洗い流すことにより、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面上に酸化鉄の膜を残す、水すすぎステーション（４１８）と、
    最終の酸洗いプロセスにより前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を酸洗いし、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面から酸化鉄膜層を除去する、最終の酸洗いプロセス装置（４２０）と、
    を含むシステム（４００）。
15. 前記第１のコンディショニングプロセス装置（４０８）は、前記酸化物スケール内に微小のキズを作製して、スケール−金属界面への流体経路を設け、前記合金酸化物を前記スケール層上へ配置することにより化学的係合に効率的にさらす、機械的スケール破壊プロセスである、請求項１４に記載のシステム。
16. 前記第１のコンディショニングプロセス装置（４０８）は、前記合金酸化物を、前記スケール層からの酸化鉄構成成分の除去により前記スケール層上に配置することで化学的係合にさらす、機械研磨スケール除去プロセスである、請求項１４に記載のシステム。
17. 前記第１のコンディショニングプロセス装置（４０８）は、前記スケール層内の前記酸化鉄の前記構造的完全性を損ねることで、前記スケール層上に第１の酸洗い酸を配置することにより、前記スケール層への配置により、及び前記酸化鉄の前記損なわれた構造的完全性を通して、前記合金酸化物を化学的係合にさらすことを含む第１の酸洗いプロセスであり、前記配置された第１の酸洗い酸は、前記スケール層内の前記酸化鉄と反応して、水、元素状炭素の層、並びに硫酸鉄及び塩化鉄の少なくとも１つを含む第１の反応生成物を形成し、前記第１の酸洗い酸は塩酸及び硫酸の少なくとも１つを含み、
    前記システムは、
    前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を洗い流し、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面から水、並びに、前記第１の反応生成物の硫酸鉄及び塩化鉄の少なくとも１つを除去する、別の水すすぎ装置（４１０）と、
    前記高度な高強度鋼生成物の前記表面から水分及び付随する油を除去することにより、前記スケール層の外側表面上に前記元素状炭素を含み、前記スケール層の前記外側表面上に配置された前記アルカリ食塩水が、前記スケール層の前記外側表面を通過して、前記スケール層内に配置された下にある合金酸化物に係合することを可能にする多孔質外側層を形成する乾燥装置（４１１）であって、前記加熱して配置されたアルカリ食塩水は前記元素状炭素の前記多孔質外側層を酸化して二酸化炭素を生成する、乾燥装置（４１１）と
    を更に含む、請求項１４に記載のシステム。
18. 前記乾燥装置（４１１）は、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を加熱して、前記付随する油を揮発させる、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記加熱装置（４１６）により、前記配置されたアルカリ食塩水を少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）まで加熱する間に、前記配置されたアルカリ食塩水が、最初の水溶液状態から非常に濃縮した水溶液状態、次に超水和半溶融状態、そして最後に無水溶融状態に移行し、
    前記配置されたアルカリ食塩水中の前記水は、前記配置されたアルカリ食塩水の無水溶融状態への移行中に、前記スケール層内の前記合金酸化物を酸化する工程により形成された前記少なくとも１種の水溶性アルカリ合金化合物を溶解する、
    請求項１７に記載のシステム。
20. 前記最終の酸洗いプロセス装置（４２０）は、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面上に第２の酸洗い酸を配置し、前記配置された第２の酸洗い酸は、前記高度な高強度鋼の前記表面から、前記第１のコンディショニングプロセス後に残る前記酸化鉄を溶解させて除去する、請求項１９に記載のシステム。
21. 前記高度な高強度鋼生成物は複数の異なる合金元素を含み、前記複数の異なる合金元素は、ケイ素、マンガン、アルミニウム、モリブデン及びクロムの少なくとも２つを含み、
    前記高度な高強度鋼生成物の前記表面上で形成された前記スケール層は複数の異なる合金酸化物を含み、前記複数の異なる合金酸化物は、二酸化ケイ素、二酸化マンガン、酸化アルミニウム、酸化モリブデン及び酸化クロムの少なくとも２つを含み、
    前記少なくとも１つの水溶性アルカリ合金化合物は複数の異なるアルカリ合金化合物を含み、前記複数のアルカリ合金化合物は、前記二酸化ケイ素から形成されるアルカリケイ酸塩、前記二酸化マンガンから形成されるアルカリマンガン酸塩、前記酸化アルミニウムから形成されるアルカリアルミン酸塩、前記酸化モリブデンから形成されるアルカリモリブデン酸塩、及び前記酸化クロムから形成されるアルカリクロム酸塩の少なくとも２つを含む、
    請求項１９に記載のシステム。
22. 前記加熱装置（４１６）は、前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を加熱することにより、前記配置されたアルカリ食塩水を加熱して、前記配置されたアルカリ食塩水中の少なくとも１つのアルカリ塩を溶融して溶融形態にする、請求項１９に記載のシステム。
23. 前記加熱装置（４１６）は前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を少なくとも５秒間、少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）の温度まで加熱する、請求項２２に記載のシステム。
24. 前記加熱装置（４１６）は前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を、少なくとも５秒間、６００°Ｆ（３１５℃）の温度まで加熱する、請求項２２に記載のシステム。
25. 前記溶融した少なくとも１つのアルカリ塩の無水形態は、
    水酸化カリウム（ＫＯＨ）を８５重量％、
    硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ_３）を７．５重量％、及び
    塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を７．５重量％
    を含む、請求項２２に記載のシステム。
26. 前記アルカリ食塩水は、溶解した固体を約３５重量％、並びに、
    ９０％水酸化カリウムフレークを３３重量％、
    硝酸ナトリウムを２．６０重量％、
    塩化ナトリウムを２．６０重量％、
    前記フレーク水酸化カリウムからの水を３．３０重量％、及び
    追加の水を５８．５０重量％
    を含む、請項２５に記載のシステム。
27. アルカリ安定性界面活性剤を前記アルカリ食塩水に添加し、前記添加される界面活性剤の重量は、前記アルカリ食塩水の総重量の０．０１〜１％を占める、請求項２６に記載のシステム。

Images