JP2949642B2

JP2949642B2 - ステンレス鋼の脱スケール処理法と装置

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Publication number: JP2949642B2
Application number: JP28829390A
Authority: JP
Inventors: 菊雄里見
Original assignee: PAAKAA KOOHO REESHON KK
Current assignee: PAAKAA KOOHO REESHON KK
Priority date: 1990-10-29
Filing date: 1990-10-29
Publication date: 1999-09-20
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: JPH04165090A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はステンレス鋼の焼鈍などのための加熱後の脱
スケール処理法と装置に関する。

より具体的には、クローム含有鋼、特に18クロームス
テンレス鋼、18クローム・８ニッケルステンレス鋼を基
本とし、それらに更に各種の改良元素を添加した各種ス
テンレス鋼の帯材、板材の焼鈍などの加熱の後の脱スケ
ール処理に関し、それらの材料を圧延、線引後、固溶化
焼鈍やその他の熱処理のために加熱したことにより生ず
る酸化皮膜を溶融ソルトを使用して除去するに際し、従
来のようにソルトバス中を通過させる代りに、焼鈍炉を
出て移送される鋼材を進行方向に対し斜下向きに傾斜さ
せて走行させる間に、アルカリ溶融塩をノズルから噴射
し処理した後水洗槽に導くことにより、ソルトバス法で
は被処理材料をソルトバスの浴面下の前後に配置された
ロールを通過させて案内するため、被処理材料とロール
との接触により発生が不可避であったスクラッチキズ及
び押し傷などを回避し得る処理方法と装置に関する。

〔従来の技術〕

ステンレス鋼の帯材、線材が建築物、車両、家庭電
器、事務用機器などに多用されるようになったのにに伴
い、それらの鋼材をユーザーの要求する種々の寸法に仕
上げるための圧延、線引も多岐化し、それに伴う焼鈍も
不可欠となるが、焼鈍によって生じた酸化皮膜を除去す
る処理も一貫した連続方式で行う必要がある。

前述した酸化皮膜は、スケールと呼ばれ、以下本明細
書でもスケールと呼ぶが、この種のスケールの除去に
は、大別すると、（１）無機強酸または中性塩を用いる電解方式と、（２）溶融アルカリ塩中に浸漬するソルトバス方式のいずれかにより行われていた。

上記の２種の処理法の中でも、（２）のソルトバス方
式は、溶融塩、いわゆるソルトがスケールのみに選択的
に作用して母材金属であるステンレス鋼には作用しない
こと、温度調節が容易であり処理時間が短く脱スケール
が完全で、しかも良好な仕上がり面が得られるなどの点
から現在でも多用されている。

従来のソルトバス方式は、苛性ソーダ（NaOH）を主剤
として、400〜500℃に保持した混合アルカリ溶融塩浴中
に浸漬するものであって、さらに脱スケール効果を高め
るために、他の添加剤を配合するようになったが、添加
剤の種類によりSodium Hydride法とHooker法に大別され
る。

１）Sodium Hydride法苛性ソーダ（NaOH）に、還元剤として1.5〜２％の水
化ソーダ（NaH）を添加しながら370℃程度のソルトバス
中に浸漬すると、次に示す反応式 FeO・Cr₂O₃＋2NaH→Fe＋2CrO＋2NaOH により、ステンレス鋼表面に生じたスケール成分として
のFeO・Cr₂O₃を、酸に可溶なFeとCrOに変化させ、次に
水洗し、酸中に浸漬することにより脱スケールする。

２）Hooker法苛性ソーダに５〜40％の硝酸ソーダ（NaNO₃）を酸化
剤として添加し、400〜500℃に保持したソルトバス中に
浸漬し、次に示す反応式２（FeO・CrO₃）＋14NaOH＋7NaNO₃ →2Na₃FeO₃＋4Na₂CrO₄＋7NaNO₂＋7H₂O によりスケール成分を可溶性の塩として溶出させ後続す
る酸洗により脱スケールする。

上記１）と２）の２法を改良した方法も開示されてい
るが、いずれもソルトバス中に浸漬させるという点で軌
を一にしている。

前述したHooker法によるソルトバス方式は、溶融塩を
保持した槽中に被処理システム鋼材を浸漬させる必要
上、帯鋼Ｗをロール状のまま連続移送してソルトバス24
中に浸漬させるためには、第２図に示すようにソルトバ
スの槽24の入口側と出口側で、ソルトバスの浴面下に配
置した一対のテンションロール26を通過させ、さらに絞
りロール27、洗滌設備28、酸洗設備29などを通過させる
必要がある。

これらのテンションロール26は、高温に保持されてい
るソルトバス24中に配置されるため、耐食性と耐熱性を
必要とし、しかも高温浴中で被処理材と連続接触してい
るため表面に酸化被膜やキズが発生し、完全に平滑な表
面を保つことは不可能なことにより、接触の相手となる
ステンレス鋼に対して引掻きによるスクラッチキズや押
し傷などを発生させるという問題があった。

ステンレス鋼の帯材などでは、最近での用途が建築物
や車輛などの内部または外部での表面の装飾的目的に供
されることが多くなったため、スクラッチキズの発生は
重大な品質欠陥とされるようになった。

（３）ソルトバスを使用しない脱スケール法１）スルトバス浸漬によらず脱スケールを行う方法と
して提案されたのが、特公昭52−43766号公報に開示さ
れた脱スケール法である。

この方法は、前述のソルトバス法で脱スケール剤とし
て用いた苛性ソーダ、苛性カリ等のアルカリを水に溶解
させて水溶液とし、ステンレス鋼などの表面を濡らし、
大気中或いは酸素を含む雰囲気中で所定の時間加熱する
ことにより、鋼材表面に適用したアルカリ水溶液皮膜中
の水分を、高温の被処理材表面で蒸発させ、アルカリ溶
融塩皮膜に変化させ、次に大気中や酸素含有雰囲気中の
酸素を利用し、Hookerでの硝酸ソーダに相当する酸化反
応により、従来のソルトバス使用に相当する脱スケール
を行うものである。

この方法により、ソルトバスの設置を必要とすること
なく、スプレー、塗布などにより被処理材の表面を濡ら
すだけでよいので、設備コスト、溶液の濃度調節、スク
ラッチキズの防止に有効であるとされている。

２）上記特公昭52−43766号公報の出願人により、前
記発明の技術思想を基本とし、焼鈍された被処理鋼材が
保有している熱を有効に利用するようにさらに改良され
た方法として、特公昭53−34167号公報による「ステン
レス鋼の処理方法と題する」方法が提案された。

この方法では第３図に示すように被処理材Ｗを焼鈍炉
１で焼鈍した後、空冷あるいは強制空冷などの冷却設備
23′により被処理材を600〜900℃程度まで冷却し、苛性
ソーダなどの苛性アルカリ又はオルソ珪酸、亜硝酸など
のアルカリ塩類の水溶液をストレージタンク34に溜め、
スプレー装置23のノズルの先端からスプレー処理し、ス
テンレス鋼の保有熱を一部利用して、その表面上で前記
のアルカリ塩を溶融点以上の温度で所定時間反応させた
後酸化帯37を経て洗浄設備28により水洗脱スケールする
か、必要に応じ酸洗タンク29により硝酸、硫酸、弗酸等
の無機強酸を用いて脱スケールし洗滌設備31を通過させ
製品とする。上記の２方法は、それまでは不可欠とされ
た脱スケールでのソルトバスが不要になる点を特徴とす
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

１）ソルトバスを使用する脱スケール方式では、温度の
管理が容易である反面、被処理材がソルトバスの浴面下
に設けたテンションロールと接触することにより発生す
るスクラッチキズ等が最大の問題であることは前項で述
べた。

２）一方、前記３の１）と２）によるスプレー処理方式
では、焼鈍炉から出た被処理材を所定の温度を下回らぬ
ように調整する必要があるが、板の厚さや幅により冷却
速度も異なり特に薄板では温度が低くなりやすいなど温
度調節が困難である。

３）ステンレス鋼には、オーステナイト系、フェライト
系、マルテンサイト系、析出硬化系などの多くの鋼種が
ある。

そのため、熱処理も多岐にわたり、JIS鉄鋼規格によ
り、オーステナイト系については固溶化処理後急冷、フ
ェライト系では焼きなまし後急冷または徐冷、マルテン
サイト系では焼きなまし後は急冷または徐冷であるが、
焼き入れの際は加熱後急冷、析出硬化系では固溶化処理
の際には所定温度に保持された炉中から急冷し、その後
の析出硬化熱処理では所定の冷却速度で冷却するなど細
部にわたり規定されている。

このような鋼種によって異なる冷却条件により保持温
度から急冷を要する熱処理に対しては、前記の特公昭53
−34167号による焼鈍材の保有熱を利用する方法は適用
できないという問題があった。

４）また、前記公報の請求項２のようにアルカリ水溶液
スプレー後に、さらに酸化帯を設け脱スケールする方法
では、処理ラインの長さの増大を伴うという難点があっ
た。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、前項で述べたソルトバスによる場合にテ
ンションロールとの接触によるスクラッチキズや押し傷
の発生、アルカリ水溶液スプレーによる場合に、被処理
材の温度を所定範囲に保持することの困難性、溶体化処
理など加熱後の急冷を必要とする鋼種への適用不能など
の種々の課題を解決する手段として、焼鈍炉などから出
された被処理材を、進行方向に下向に傾斜した経路に沿
ってソルトスプレーゾーン内を進行させ、その間に350
〜480℃に保持したソルト供給タンクから、溶融ソルト
をパイプで送り、330〜460℃に保持されたスプレーノズ
ルから溶融ソルトとしてスプレーした後、少なくとも１
回水洗槽を通過させて、脱スケールするという手段を採
用して課題を解決した。

〔作用〕

焼鈍炉から出された被処理材は、ソルトスプレーゾー
ンに送られ鋼材の温度の低下の程度に関係なく、ほぼ33
0〜460℃の温度でスプレーされる溶融ソルトによって該
ソルトと同一温度にされ、被処理材の表面が溶融ソルト
に十分濡らされた状態で、所定の時間移送される間に脱
スケールに必要な反応物質が形成され、余剰のソルトは
表面から下方に落下し、被処理材の表面に付着した反応
物質は水洗槽、スチーム、水などのスプレー処理により
被処理材の表面から脱落し脱スケールが完了する。

［実施例］第１図を参照して本発明の実施例を説明する。

符号Ｗは被処理材で、この実施例ではJISG4307のSUS4
30ステンレス鋼帯を使用した。

被処理材を焼鈍炉１を通過させ820℃に加熱した後、
炉外で大気中冷却しながらソルトスプレーゾーン２に送
り、この中では矢印Ａで示す進行方向に約30度の角度に
傾斜した経路に沿って進行させ、その間被処理材の上下
両面を挟んで被処理材に平行に配置され420℃に保持さ
れたソルトスプレーノズル５から溶融状態のソルトＳを
被処理材Ｗの上下両面に吹き付けた。

この溶融ソルトＳは、450℃に保持されたソルト供給
タンク７から配管７′を経て、ポンプP2により圧送され
る。

ソルトスプレーノズル５は、ソルトスプレーゾーン２
の入り口近くにスプレーゾーン２の全長の約４分の１長
さで傾斜して延在し、その直下の床11は被処理材の経路
と同じ方向に、かつ、より緩い角度で傾斜し、被処理材
の表面から落下したソルトＳが温度の低下に伴って一時
的に凝固し集積することもあるが、後述する第１水洗槽
３からポンプP1により汲み上げられてスプレーゾーン２
の入り口直下の床面11の高い部分に加えられるソルト水
溶液により溶解され、傾斜した床面の低い方（図で右
側）へ移動するようになっている。

ソルトスプレーノズル５を通過した被処理材Ｗは、さ
らに送られて前記の床11に隣接して配置された第１水洗
槽３に導かれて水中に浸漬され、付着しているソルトを
脱落させるが、水中に浸漬される直前にスチームノズル
６から高温の蒸気が吹き付けられ水中に浸漬される以前
にソルトが脱落しやすいようにされている。

第１水洗槽３の床面13は、前記のソルトスプレーゾー
ン２の床11の傾斜よりも傾斜がやや急にされ、更に床11
の床面13の近い部分には仕切り12が設けられている。

第１水洗槽３内で水中に浸漬されてソルトが除去され
た被処理材Ｗは、ローラ14により送り方向が上向きに変
えられて水面から離れ、第１水洗槽３の出口部に向う
が、中間に第２のスチーム（または水）ノズル６′が設
けられている。

第１水洗槽３から出された被処理材Ｗは、更に第２水
洗槽４に導かれるが第１水洗槽３と第２のスチーム（ま
たは水）ノズル６′によるソルトの脱落が十分な場合は
第２水洗槽４は省略できる。

第１水洗槽３内の水には、被処理材Ｗから脱落あるい
は除去されたソルト成分が溶解されて、ソルトの水溶液
になっているので、ポンプP4により水溶液をソルト回収
タンク８まで汲み上げ、補充用ソルトとして貯留してお
き、ソルト供給タンク７内のソルトが消耗して不足した
場合にポンプP3によりソルト供給タンク７まで汲み上げ
水溶液の状態で補給する。

［効果］１）本発明では、焼鈍炉などを出た被処理材にはは330
〜460℃に保持されたソルトスプレーノズルから溶融状
態のソルトが被処理材の上下両面に吹き付けられるの
で、被処理材が室温程度にまで冷却された状態でも、又
ある程度高温に保持されている状態でも適用できるの
で、ステンレス鋼の各種の鋼種や各種熱処理のための加
熱後の脱スケールに対しても広く適用可能である。

２）また、ソルトの水溶液でなく溶融状態のソルトを使
用する方法でありながら、ソルトバスを使用せず、被処
理材を傾斜した経路に沿って移送する間に330〜460℃に
保持されたソルトスプレーノズルから溶融状態のソルト
をスプレーするため、ソルトバスの浴面下をロールで案
内する必要がなく、ロールと被処理材の接触摩擦による
スクラッチキズや押し傷等の発生を回避できる。

３）溶融状態のソルトを供給するため450〜480℃に保持
したソルト供給タンクを使用するので、ソルト回収タン
ク内のソルト水溶液をそのままの状態でソルト供給タン
クに少量ずつ滴下して補充することができる。

４）以上の特徴に加え、装置全体を比較的狭いスペース
内に効率よく配置できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の脱スケール装置を示す概略側面図、
第２図は、従来技術のソルトバス脱スケール装置を示す
概略側面図、第３図は、従来技術の水溶液ソルトによる
脱スケール装置を示す概略側面図である。図面中の符号 1:焼鈍炉、2:ソルトスプレーゾーン、 3:第１水洗槽、4:第２水洗槽、 5:ソルトスプレーノズル、 6:スチームノズル、６′：スチーム（水）ノズル 7:ソルト供給タンク、8:ソルト回収タンク、 11:床面、12:仕切り、13:第１水洗槽の床面、 14:ロール、S:ソルト、W:被処理材、 P1,P2,P3,P4:ポンプ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロール状に巻かれた状態で焼鈍炉などの冶
金炉を通過して加熱され、表面に酸化被膜が形成された
帯状のステンレス鋼の被処理処材を溶融状態のアルカリ
性の塩により前記の酸化被膜を除去する脱スケール処理
法において、供給タンク内に溶融塩を350〜480℃に保持し、前記被処理材を進行方向に対し下向きに傾斜した状態で
移送している間に、前記供給タンクから溶融ソルトを送
り330〜460℃の温度で、ノズルから前記被処理材の表面
にスプレーして溶融塩の膜を形成して所定の時間反応さ
せ、反応の終った被処理材を少なくとも一つの水洗槽を通過
させて急冷し、脱スケールすることを特徴とするステン
レス鋼の脱スケール方法。
【請求項２】請求項１記載の方法において、前記被処理
材の表面に溶融塩の膜が形成された後、水洗槽を通過さ
せる前に空気、スチームまたは水により予冷させること
を特徴とするステンレス鋼の脱スケール方法。
【請求項３】請求項１または２記載の方法において、前
記被処理材が溶融塩の膜による所定の反応の終った後、
第１の水洗槽を通過させ、さらに前記被処理材を第２の
水洗槽を通過させ脱スケールすることを特徴とするステ
ンレス鋼の脱スケール方法。
【請求項４】請求項１から３までのいずれかに記載の方
法において、被処理材にスプレーされた溶融塩の余剰分
をノズルの下方に落下させ、前記水洗槽内の水に、前記
水洗槽でのスケール除去処理により除去した成分と、前
記ノズルの下方に落下した溶融塩の余剰分とを溶解さ
せ、前記の溶融塩を溶解した水洗槽内の水溶液を供給タ
ンク内に補給することを特徴とするステンレス鋼の脱ス
ケール方法。
【請求項５】ロール状に巻かれた状態で焼鈍炉などの冶
金炉を通過して加熱され、表面に酸化被膜が形成された
帯状のステンレス鋼の被処理処材をアルカリ性の溶融塩
により前記の酸化被膜を除去する脱スケール処理装置に
おいて、前記帯状のステンレス鋼の被処理処材を進行方向に対し
下向きに傾斜した状態で移送する移送ラインと、前記溶融塩を350〜480℃に保持するタンクと、前記供給タンクから溶融ソルトを供給されて、330〜460
℃の温度に保持し、前記被処理材が前記移送ライン内を
下向きに傾斜して移送されている間に、前記被処理材の
表面に溶融塩をスプレーして溶融塩の膜を形成させるノ
ズルと、反応の終った被処理材を通過させて、スチーム又は水に
より予冷する予冷装置と、脱スケールのための少くとも一つの水洗槽と、を備えて成ることを特徴とするステンレス鋼の脱スケー
ル装置。
【請求項６】請求項５記載の脱スケール装置において、前記の移送ラインと、スプレーノズルと、一つの水洗槽
とが１つのスプレーゾーン内に配置されて、前記スプレ
ーノズルは前記スプレーゾーンの入り口近くに、下向き
に傾斜して移送される被処理材に平行に、その上下両面
に溶融塩を所定量だけスプレー可能な長さに配置され、前記スプレーゾーン内の前記スプレーノズルよりも下流
側には、被処理材が水洗槽の浴面中に浸漬される位置の
前、または後の少なくとも一方の位置に、被処理材にス
チームまたは水をスプレーするノズルが設けられ、前記スプレーゾーンの前記スプレーノズルの下方の床面
は、前記被処理材の表面にスプレーされた後、被処理材
の表面から落下した余剰の溶融塩を貯留するとともに、
水洗槽から加えられる溶融塩の水溶液に溶解されて前記
水洗槽内に流入可能な緩い傾斜面にされ、前記スプレーゾーンの前記スプレーノズルより下流側の
床面は、前記スプレーノズルの下方の緩い傾斜の床面に
連続してさらに一層傾斜されて前記水洗槽の床面を形成
し、前記水洗槽と保持タンクとの間には、水洗槽内の溶融塩
の水溶液を前記保持タンク内に水溶液の状態で補給する
ための配管などの輸送手段が設けられていることを特徴
とするステンレス鋼の脱スケール装置。