JP2018521230A5

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Publication number: JP2018521230A5
Application number: JP2018523373A
Authority: JP
Filing date: 2016-07-22
Publication date: 2019-08-15
Anticipated expiration: 2036-07-22

Claims

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の調整プロセスにより、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調整する調整工程であって、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の調整プロセスによる前記調製工程は、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を経由して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工程、並びに、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を経由して、前記合金酸化物を化学的係合にさらす工程の少なくとも１つを含み、
前記第１の調整プロセスにより調整された前記スケール層上にアルカリ食塩水を配置する工程であって、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、配置工程と、
前記配置されたアルカリ食塩水を少なくとも２８８℃（５５０°Ｆ）まで加熱する工程であって、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、加熱工程と、
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工程で、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、酸化工程と、
水で前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を洗い流す工程であって、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、前記洗い流す工程により、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、洗い流す工程と、
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工程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、酸洗いする工程と
を含む、方法。
前記第１の調整プロセスは、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工程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。
前記第１の調整プロセスは、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工程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。
前記第１の調整プロセスは、第１の酸洗いプロセスであり、
前記第１の酸洗いプロセスは、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を経由して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工程を含み、
前記第１の酸洗いプロセスは、
前記スケール層上に第１の酸洗い酸を配置する工程と、
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工程であって、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つを含む、反応する工程と、
前記高度な高強度鋼生成物の前記表面を水で洗い流す工程により、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、水で洗い流す工程
と、
を含み、
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工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
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工程と、
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工程と
を更に含む、請求項４に記載の方法。
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工程と、
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の調整プロセスの後に、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工程と、
を含む、請求項５に記載の方法。
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。
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工程を含む、請求項５に記載の方法。
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工程を更に含む、請求項８に記載の方法。
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工程を更に含む、請求項９に記載の方法。
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。
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。
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。
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の調整プロセス装置（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の調整プロセス装置は、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の調整プロセス装置（４０８）と、
前記第１の調整プロセス装置（４０８）により調整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、
を含み、
前記第１の調整プロセス装置（４０８）は、次の群から選択された少なくとも一の装置であり、その群は、
機械的スケール破壊プロセス装置（４０８）であって、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装置、
機械研磨スケール除去プロセス装置（４０８）であって、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装置、および
第１の酸洗いプロセス装置（４０８）であって、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の酸洗いプロセス装置であり、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つを含む、
システム（４００）。
前記システムは、さらに、
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の酸洗いプロセスで生成される前記第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
を更に含み、
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、前記付随する油を揮発させる、
、請求項１４に記載のシステム。