JP3546307B2 - ステンレス鋼板の酸洗方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステンレス鋼板の酸洗方法に関し、特に、普通鋼板の酸洗に用いられる塩酸酸洗設備をステンレス鋼板の酸洗に兼用するのに好適な酸洗方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼板は、一般にその製造過程で圧延および焼鈍を繰返されながら製品とされるが、その際に生成する酸化スケールはステンレス鋼の外観および耐食性を阻害する。そのため、焼鈍後の鋼板に対して酸洗処理を施して、酸化スケールを除去（脱スケール）する工程を経て製品とされる。従来、ステンレス鋼板の酸洗処理においては、第１段階として硫酸水溶液に浸漬して大まかなスケールを除去した後、第２段階として硝酸と弗酸の混合溶液（以下、硝弗酸という）に浸漬して、スケール直下の地鉄を溶解するとともに残存するスケールを完全に除去している。脱スケール工程で硝弗酸を用いる理由は、特に、ステンレス鋼板の酸化スケール中に化学的に安定なＣｒ酸化物が存在するため、スケール自身の酸による溶解は望めず、スケール直下にある地鉄の溶解作用および溶解反応に伴って生じる水素ガスによる剥離作用を利用することにある。
【０００３】
一方、クロムを含有しない普通鋼の酸化スケールには、上述したような化学的に安定なＣｒ酸化物が含まれず、酸化スケール自身の溶解とこれにともない生じる水素ガスによってスケール除去が行われる。そして、酸化スケール自身を溶解させるための酸洗液としては、有害なＮＯx ガスや弗化水素ガスが発生しない塩酸が一般に用いられる。
【０００４】
このように、従来のステンレス鋼板の酸洗処理においては、使用する酸洗液が普通鋼のそれとは異なること、また、廃酸中に有害なＣｒ化合物が含まれることから、ステンレス鋼専用の酸洗設備と廃酸処理設備が必要であった。
このため、もしもステンレス鋼を塩酸により酸洗できれば、普通鋼の酸洗設備と兼用できるので、生産工程の選択に幅ができ、特にステンレス鋼専用の酸洗設備の処理能力が上工程の供給量を下回ったとき等には、非常に有効となる。
これまでに提案されたステンレス鋼の塩酸酸洗の技術は、わずかに特開昭５９−５３６８５号公報に開示されている。この方法は、酸洗液の液温Ｔ（℃）と塩酸濃度Ｃ（ｗ／ｖ％）を、６５≦Ｔ≦９０、かつ、−（１／４）Ｔ＋３０≦Ｃ≦−（１／４）Ｔ＋４７．５を満足する条件下で塩酸酸洗するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開昭５９−５３６８５号公報に開示されている、塩酸によるステンレス鋼の酸洗方法を、普通鋼の連続酸洗設備を用いて実施しようとする場合、ステンレス鋼と普通鋼とでは酸洗に必要とされる塩酸濃度が異なっているため、酸洗設備を通板する鋼板を普通鋼からステンレス鋼に、または、ステンレス鋼から普通鋼に変更する前に、全酸洗槽中の酸洗液の交換をしておかなければならない。このように、鋼種の変更を行う度に酸洗槽中の酸洗液を交換を行うと、相当の交換時間を要するので、酸洗設備の稼働率を下げ、設備の兼用化という所期の狙いを損なうことになる。
【０００６】
さらに、ステンレス鋼の酸化スケール中にはクロムが含有されているため、酸洗処理を行った後の酸洗液中には有害なクロム化合物が含有されており、酸洗廃液（以下、単に廃液と言うこともある）は専用の廃液クロム処理設備へ送られ、有害なクロムの除去処理が行われる。ここで、廃液クロム処理設備の負荷軽減の目的で、有害なクロムを有する廃液量を減少させたいという要望がある。
【０００７】
本発明は、これらの間題を解決し、普通鋼とステンレス鋼との両方を１基の酸洗設備を用いて塩酸酸洗する際に、鋼種の変更時におけるの酸洗液交換に必要な時間を短縮するとともに、有害なクロムを含有する廃液の量を減少させることが可能な、ステンレス鋼板の酸洗方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
普通鋼鋼板の酸洗に一般的に用いられている連続酸洗設備は直列配置された複数の酸洗槽から構成されている。そして、酸洗処理は連続酸洗設備の上流側酸洗槽から下流側酸洗槽に向けて液中に順次鋼板を通板させることによって行われる。
発明者らは、被酸洗材の鋼種を普通鋼からステンレス鋼へ、または、ステンレス鋼から普通鋼へと切り替える際に、酸洗液を交換する酸洗槽の数を減少させることができれば、酸洗液の交換に要する時間が短縮でき、さらに、酸洗液を交換しない酸洗槽に、ステンレス鋼を通板しても酸洗液中にクロムが溶解しない条件とすれば、酸洗液を交換しない酸洗槽の廃液は廃液クロム処理設備へと送る必要がなくなるとの発想に基づき、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、複数の酸洗槽が直列配置された、普通鋼・ステンレス鋼兼用の連続酸洗設備を用いてステンレス鋼板を酸洗するに当たり、前記連続酸洗設備の、上流側の少なくとも１つの酸洗槽では、塩酸濃度が６０ｇ／ｌ以下、液温が４０℃以上６５℃未満の酸洗液を用い、下流側の残りの酸洗槽では、液温が６５℃以上９０℃以下、塩酸濃度が下記（１）式を満たす酸洗液を用いて酸洗することを特徴とするステンレス鋼板の酸洗方法である。
記
−（１０／４）Ｔ＋３００≦Ｃ≦−（１０／４）Ｔ＋４７５ ---（１）
ただし、Ｔ：液温（℃）
Ｃ：塩酸濃度（ｇ／ｌ）
ここで、前記上流側の酸洗槽の使用済み酸洗廃液を、普通鋼酸洗用の廃液処理設備にて処理することが好ましい。
【００１０】
本発明では、連続酸洗設備の上流側の少なくとも１つの酸洗槽では塩酸濃度が６０ｇ／ｌ以下、液温が４０℃以上６５℃未満というクロムの溶解を防止できる酸洗液を用いるので、これらの酸洗槽については廃液を廃液クロム処理設備に送る必要がなくなり、有害なクロムを除去する廃液の量を減少させることが可能となる。また、酸濃度が６０ｇ／ｌ以下という条件は、普通鋼の酸洗条件と同じであるので、処理する鋼板の鋼種を普通鋼からステンレス鋼へ、または、ステンレス鋼から普通鋼へ切り換えるときに、下流側の酸洗槽（前記上流側の酸洗槽を除いた残りの酸洗槽）のみで、普通鋼用の酸洗液とステンレス鋼用の酸洗液とを交換すればよく、交換に要する時間が短縮できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明を実施するのに好適な連続酸洗設備を模式的に示す図である。図１の例では、上流側から５つの酸洗槽１、２、３、４、５が配列されており、鋼板６は上流側から連続してこれら酸洗槽に通板され、酸洗処理が施される。下流側の３つの酸洗槽３、４、５は廃液クロム処理設備７に接続されており、使用済みの廃液中に有害なクロムが含有されている場合には、この廃液クロム処理設備７に廃液を送れるようにされている。さらに、酸洗槽３、４、５は通常の廃液処理設備、すなわち有害なクロムを除去する設備を有していない廃液処理設備８（以下、普通鋼用廃液処理設備８という）にも接続されており、使用済みの廃液にクロムが含有されていない場合には、普通鋼用廃液処理設備８へ廃液を送る。一方、上流側の酸洗槽は、普通鋼用廃液処理設備８にのみ接続されている。
【００１２】
先ず、この連続酸洗設備にて処理する鋼板の鋼種を普通鋼からステンレス鋼に切り替える場合について説明する。普通鋼を酸洗する際には、酸洗槽１、２、３、４、５のすべての酸洗槽が普通鋼専用の酸洗液により充満されている。ここで、普通鋼専用の酸洗液は、塩酸濃度が１０ｇ／ｌ以上６０ｇ／ｌ以下で、液温が６５℃以上の条件を満たすように調整される。また、普通鋼の酸洗においては、過侵食による表面粗度の低下を防止する目的で、酸洗液中に酸洗抑制剤（例えば杉村化学（株）製、ヒビロン）を混入させてもよい。
【００１３】
この状態から、ステンレス鋼の酸洗状態に切り換える場合には、下流側の酸洗槽３、４、５中の酸洗液を、普通鋼用廃液バルブ１０ｃ、１０ｄ、１０ｅを開として普通鋼用廃液処理設備８へ送る。なお、酸洗槽３、４、５中の酸洗液を一旦図示しない普通鋼酸洗液用タンクに戻して、次回の普通鋼の酸洗時に再利用するようにしてもよい。そして、酸洗槽３、４、５中の酸洗液の抜取りが終了した後に、ステンレス鋼専用の酸洗液を図示しないステンレス鋼酸洗液用タンクから該酸洗槽３、４、５に送り、このステンレス鋼専用の酸洗液で酸洗槽３、４、５を充満させる。
【００１４】
ステンレス鋼専用の酸洗液としては、塩酸濃度（ｇ／ｌ）をＣ、液温（℃）をＴとしたとき、−（１０／４）Ｔ＋３００≦Ｃ≦−（１０／４）Ｔ＋４７５を満たす塩酸濃度の酸洗液を用いる。このとき、酸洗液の液温は６５〜９０℃の範囲とする。
塩酸濃度が−（１０／４）Ｔ＋３００ｇ／ｌに満たないと、ステンレス鋼を酸洗するには濃度が低すぎ、スケール除去が不十分となってしまう。また、塩酸濃度が−（１０／４）Ｔ＋４７５ｇ／ｌを超えるとスマットと呼ばれる過酸洗による汚れの発生が生じてしまう。また、酸洗液の液温が６５℃未満では酸洗不足が生じ、９０℃以上だと過酸洗によるスマットの発生が生じる。
一方、上流側の酸洗槽１、２については、酸洗液の交換は行わず、普通鋼専用の酸洗液をそのまま、すなわち塩酸濃度６０ｇ／ｌ以下のものを使用する。ただし、酸洗液の温度は４０〜６５℃未満に低下させる。塩酸濃度を６０ｇ／ｌ以下とすることにより、また液温を６５℃未満の低温にすることにより、上流側酸洗槽におけるステンレス鋼スケール層の溶解が抑制される。
【００１５】
この状態で、ステンレス鋼の鋼板６を酸洗槽１、２、３、４、５の順に通板させたときに、上流側の酸洗槽１、２においては、塩酸濃度が６０ｇ／ｌ以下の酸洗液であるので、脱スケールは生じにくく、さらに、酸洗液の液温を６５℃未満とすることにより、クロムの溶解を廃液クロム処理設備に送る必要のないレベルにまで抑制できる。このように、本発明においては、上流側の酸洗槽で脱スケールを行わず、Ｃｒの溶解を防止することにより廃液を廃液クロム処理設備へ送る必要がなくなるのである。
なお、酸洗槽１、２中の酸洗液の液温の下限は脱スケール抑制の上からは規定する必要はないが、液温が低すぎると、酸洗槽２出側における鋼板温度が低くなり、下流側の酸洗槽３、４、５中の酸洗液の液温低下を生じさせて酸洗効率が悪くなるので、酸洗槽１、２の酸洗液の液温は４０℃以上に保っておく必要がある。
【００１６】
次に、ステンレス鋼の酸洗処理から、普通鋼の酸洗処理に切り換える場合には、酸洗槽３、４、５の酸洗液をステンレス鋼用廃液バルブ９を開にして、廃液クロム処理設備７へと送るか、酸洗液が再利用可能な場合には、図示しないステンレス鋼酸洗液用タンクヘと戻す。そして、図示しない普通鋼酸洗液用タンクから酸洗槽３、４、５へ、前述した普通鋼専用酸洗液を送る。そして、酸洗槽１〜５に満たした酸洗液の液温を普通鋼酸洗の条件に調整した後に、普通鋼の鋼板６を通板する。
【００１７】
以上のようにして、被酸洗材の鋼種を普通鋼からステンレス鋼へ、または、ステンレス鋼から普通鋼へと切り換えることにより、切り換え時に交換する酸洗液の量を減らすことができ、交換時間の短縮につながるとともに、廃液クロム処理設備における処理液量を減少させることが可能となる。なお、酸洗槽１、２の酸洗液は、酸濃度や普通鋼の処理可能量を勘案して、普通鋼用廃液バルブ１０ａ、１０ｂを開いて普通鋼用廃液処理設備８へと送れば良い。
【００１８】
上記実施形態においては、酸洗槽数が５である場合の例について説明したが、酸洗槽の数はこれに限定されるものではなく、２つ以上の酸洗槽を有するものであれば、本発明を適用することができる。また、上記実施形態では、上流側の２つの酸洗槽について、ステンレス鋼を酸洗する際にも普通鋼用の酸洗液、すなわち、塩酸濃度が６０ｇ／ｌ以下の酸洗液を用いるようにしたが、本発明はこれに限らず、少なくとも最下流の１つは残して、最上流側の酸洗槽１つのみ、あるいは、上流側の３つ又は４つの酸洗槽について、同様な普通鋼用の酸洗液を充満させてステンレス鋼を通板させるようにしてもよい。
【００１９】
ここで、鋼種切換えにともなう酸洗液交換をしない酸洗槽数が少なければ、廃液クロム処理設備で処理しなければならない廃液量が多くなり、逆に、酸洗液交換をしない酸洗槽数が多ければ、ステンレス鋼板の脱スケール処理を行う酸洗槽数が少なくなる。後者の場合のように、少ない酸洗槽で脱スケールを行なうには、通板速度を遅くしなければならず、酸洗処理能力が低下する。したがって、酸洗液交換をしない酸洗槽数は、ステンレス鋼板の必要酸洗処理能力と普通鋼用廃液処理設備の処理能力とを勘案して適宜決定すればよい。
なお、塩酸によるステンレス鋼の酸洗では、前述の硝弗酸酸洗に比較して酸洗後の表面光沢性が劣るという欠点を有する。従って、表面光沢性をさほど要求されないステンレス熱延鋼板製品や、冷板圧延用素材となるステンレス熱延鋼板を酸洗する際に本発明を適用することが好ましい。
また、ステンレス熱延鋼板は焼鈍の後に酸洗が施され、普通鋼熱延鋼板は熱延まま鋼板に酸洗が施される。したがって、普通鋼専用の塩酸酸洗設備を、ステンレス鋼と普通鋼との兼用として本発明を適用する場合、普通鋼専用の塩酸酸洗設備は焼鈍設備を有していないので、ＳＵＳ３０４等の通常は連続焼鈍酸洗が施されるステンレス熱延鋼板の酸洗に本発明を適用するよりも、焼鈍としてバッチ焼鈍が採用されているフェライト系ステンレス熱延鋼板またはマルテンサイト系ステンレス熱延鋼板の酸洗にあたって、本発明を適用することが特に好ましい。
また、上記実施形態においては、下流側の酸洗槽が廃液クロム処理設備に接続されており、ステンレス鋼を酸洗した後の酸洗液はステンレス鋼用廃液バルブ９を開くことにより廃液クロム処理設備に送られるようになっているが、下流側酸洗槽と廃液クロム処理設備とは必ずしも直接接続されている必要はなく、ステンレス鋼を酸洗した後の酸洗液をローリー車で廃液クロム処理設備へ輸送するようにしてもよい。
【００２０】
【実施例】
図１に示した連続酸洗設備を用いて、１１．５質量％Ｃｒ−０．１５質量％Ｔｉフェライト系ステンレス鋼の熱延焼鈍板を、酸洗槽１〜５の酸洗液の塩酸濃度、液温条件を表１に示す条件に調整して酸洗した。この場合、各酸洗槽における浸漬時間はいずれも２０秒（合計浸漬時間で１００秒）とした。
以上の各酸洗条件により、それぞれ熱延焼鈍板７５ton を酸洗処理し、スケール残りなどの不良発生の程度を、不良率（％）＝不良発生量(ton) ×１００／７５(ton) により求めた。また、それぞれの条件で熱延焼鈍板７５ton を処理した後に、酸洗槽１、２の酸洗液中のＣｒ濃度（ｐｐｍ）および酸洗槽３，４，５の酸洗液中のＣｒ濃度（ｐｐｍ）を測定した。得られた結果を合わせて表１に示す。
【００２１】
【表１】

【００２２】
表１から、本発明例であるＮｏ．１〜Ｎｏ．３の例では、酸洗槽１、２のＣｒ濃度は１０ｐｐｍ以下であり、廃液クロム処理設備にてＣｒの除去を行わなくても間題ないレベルであった。これに対して、Ｎｏ．４、Ｎｏ．７、Ｎｏ．８では、酸洗槽３，４，５における酸洗液の条件が本発明の条件を外れるため、スケールの残りまたはスマットが発生してしまい、不良率が高くなった。また、Ｎｏ．５では、酸洗槽１，２の酸洗液の液温が低すぎるため、スケール残りが発生し、Ｎｏ．６では、酸洗槽１，２の酸洗液の塩酸濃度が高すぎるため、処理後の酸洗液中Ｃｒ濃度が３０ｐｐｍとなってしまい、廃液クロム処理設備にて酸洗液を処理する必要があった。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、普通鋼とステンレス鋼との両方を１基の連続酸洗設備を用いて塩酸酸洗する際に、鋼種の変更時の酸洗液交換に要する時間を短縮でき、有害なクロムを含有する廃液の量を減少させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】連続酸洗設備の模式図である。
【符号の説明】
１〜５ 酸洗槽
６ 鋼板
７ 廃液クロム処理設備
８ 普通鋼用廃液処理設備

Claims (2)

1. 複数の酸洗槽が直列配置された、普通鋼・ステンレス鋼兼用の連続酸洗設備を用いてステンレス鋼板を酸洗するに当たり、前記連続酸洗設備の、上流側の少なくとも１つの酸洗槽では、塩酸濃度が６０ｇ／ｌ以下、液温が４０℃以上６５℃未満の酸洗液を用い、下流側の残りの酸洗槽では、液温が６５℃以上９０℃以下、塩酸濃度が下記（１）式を満たす酸洗液を用いて酸洗することを特徴とするステンレス鋼板の酸洗方法。
   記
   −（１０／４）Ｔ＋３００≦Ｃ≦−（１０／４）Ｔ＋４７５ ---（１）
   ただし、Ｔ：液温（℃）
   Ｃ：塩酸濃度（ｇ／ｌ）
2. 前記上流側の酸洗槽の使用済み酸洗廃液を、普通鋼酸洗用の廃液処理設備にて処理することを特徴とする請求項１に記載のステンレス鋼板の酸洗方法。

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