JP4720036B2

JP4720036B2 - マルテンサイト系ステンレス鋼板の酸洗方法

Info

Publication number: JP4720036B2
Application number: JP2001213248A
Authority: JP
Inventors: 正浩吉岡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2001-07-13
Filing date: 2001-07-13
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2021-07-13
Also published as: JP2003027294A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷間圧延されたマルテンサイト系ステンレス鋼板に焼鈍を施した後、マルテンサイト系ステンレス鋼板の表面に発生したクロム炭化物を除去する酸洗方法に関する。なお、本発明でいう鋼帯は、鋼板をも含む意味とする。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼板の製造工程において、冷間圧延によってステンレス鋼板を所定の板厚とした後、結晶粒度を調整して所定の機械的性質を得ることを目的として焼鈍（いわゆる仕上げ焼鈍）を施す。ところが仕上げ焼鈍を行なうと、ステンレス鋼板の表面に酸化物（たとえば (CrFe)₂Ｏ₃， Fe₃Ｏ₄等）が生成する。
【０００３】
このときステンレス鋼板の表面に酸化物が付着していると、耐食性が著しく劣化し、またステンレス鋼板特有の金属光沢面が得られないので、ステンレス鋼板の表面の酸化物を除去しなければならない。
ステンレス鋼板表面の酸化物（いわゆるスケール）を除去する技術として、一般に酸洗が知られている。酸洗は酸化物を除去すると同時に、不動態皮膜を形成できるので、従来から広く用いられている。不動態皮膜は、酸洗で用いる硝酸溶液中の硝酸塩の酸化作用によって、ステンレス鋼板表面に形成される。そこでステンレス鋼板の酸洗を行なうにあたって、酸化物の除去効果と不動態皮膜の形成効果を向上するめたに種々の技術が提案されている。
【０００４】
たとえば特開平4-333584号公報には、ステンレス鋼帯の連続焼鈍酸洗設備列が開示されている。この技術は、中性塩電解液や硝酸と弗酸との混酸液を用いてステンレス鋼帯表面のスケールを除去するものである。
しかしながらマルテンサイト系ステンレス鋼板のように、ＣおよびCrの含有量が大きい鋼種を冷間圧延した後、仕上げ焼鈍すると、その表面に酸化物のみならずクロム炭化物（すなわちCr₂₃Ｃ₆）が生成する。そのため、マルテンサイト系ステンレス鋼板に仕上げ焼鈍を施した後、従来から知られている技術で酸洗すると、酸化物は除去できるものの、クロム炭化物は残留する。
【０００５】
このクロム炭化物（Cr₂₃Ｃ₆）は強度が高いので、クロム炭化物が表面に付着した状態でマルテンサイト系ステンレス鋼板を後工程に送給すると、ロール表面の肌荒れが発生しやすい。
また酸化物とクロム炭化物を除去する技術も種々提案されている。たとえば特開平11-172477 号公報には、ステンレス鋼の脱スケール方法が開示されている。この技術は、アルカリ金属塩溶液や弗酸と硫酸との混酸液を用いてステンレス鋼線材表面のスケールとクロム含有炭化物を除去するものである。しかしこの技術では、酸洗を行なう際に硝酸を使用しないので、不動態皮膜が形成され難い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解消し、マルテンサイト系ステンレス鋼板に仕上げ焼鈍を施した後、表面に生成した酸化物およびクロム炭化物を除去でき、しかも不動態皮膜を形成できる酸洗方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マルテンサイト系ステンレス鋼板の酸洗方法において、硫酸ナトリウム濃度が18〜22体積％かつ温度が75〜90℃の硫酸ナトリウム溶液中で電解電気量を20〜40Ｃ／dm²として、Ｃを 0.3〜0.7 質量％およびCrを10〜14質量％含有するマルテンサイト系ステンレス鋼板の電解洗浄を行ない、次いで硝酸濃度が７〜13体積％，鉄濃度が0.12体積％以下かつ温度が40〜60℃の硝酸溶液中で電解電気量を35〜45Ｃ／dm²として電解酸洗を行なうマルテンサイト系ステンレス鋼板の酸洗方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明においては、マルテンサイト系ステンレス鋼板に仕上げ焼鈍を施した後、中性塩すなわち硫酸ナトリウム（すなわちNa₂SO₄）の溶液中で電解洗浄を行なう。 Na₂SO₄溶液中のNa₂SO₄濃度が18体積％未満では、電解反応が十分に進行しないので、クロム炭化物（Cr₂₃Ｃ₆）を除去できない。一方、22体積％を超えると、効果が向上せず、不経済である。したがって、Na₂SO₄溶液中のNa₂SO₄濃度は18〜22体積％の範囲内を満足する必要がある。
【００１０】
また、Na₂SO₄溶液の温度が75℃未満では、電解反応が十分に進行しないので、クロム炭化物を除去できない。一方、90℃を超えると、電解槽の耐久性が劣化するので、設備保全の労力と費用が増大する。したがって、Na₂SO₄溶液の温度は75〜90℃の範囲内を満足する必要がある。
さらに電解洗浄の際の電解電気量が20Ｃ／dm²未満では、電解反応が十分に進行しないので、クロム炭化物を除去できない。一方、40Ｃ／dm²を超えると、発熱が著しく、電解槽の耐久性を劣化させる要因となる。したがって、電解洗浄の際の電解電気量は20〜40Ｃ／dm²の範囲内を満足する必要がある。
【００１１】
このようにして電解洗浄を行なった後、硝酸（すなわちHNO₃）の溶液中で電解酸洗を施す。 HNO₃溶液中のHNO₃濃度が７体積％未満では、電解反応が十分に進行しないので、酸化物を除去できないばかりでなく、不動態皮膜も形成されない。
一方、13体積％を超えても、効果が改善されないので不経済である。したがって、HNO₃溶液中のHNO₃濃度は７〜13体積％の範囲内を満足する必要がある。
【００１２】
HNO₃溶液中の鉄濃度が0.12体積％を超えると、酸化物を除去できない。したがって、HNO₃溶液中の鉄濃度は0.12体積％以下とする。なお鉄濃度は、アセチルアセトン錯体吸光光度法にて測定した値であるとともに、質量％にして２％以下を体積％に換算したものである。
また、HNO₃溶液の温度が40℃未満では、電解反応が十分に進行しないので、酸化物を除去できないばかりでなく、不動態皮膜が形成されない。一方、60℃を超えると、オーバーピックリングとなってマルテンサイト系ステンレス鋼板の表面性状が劣化する。したがって、HNO₃溶液の温度は40〜60℃の範囲内を満足する必要がある。
【００１３】
さらに電解酸洗の際の電解電気量が35Ｃ／dm²未満では、電解反応が十分に進行しないので、酸化物を除去できないばかりでなく、不動態皮膜が形成されない。一方、45Ｃ／dm²を超えると、オーバーピックリングとなってマルテンサイト系ステンレス鋼板の表面性状が劣化する。したがって、電解酸洗の際の電解電気量は35〜45Ｃ／dm²の範囲内を満足する必要がある。
【００１４】
このような方法でマルテンサイト系ステンレス鋼板を酸洗すると、酸化物およびクロム炭化物を除去し、しかも不動態皮膜を十分に形成することができる。
なお、マルテンサイト系ステンレス鋼板に含有されるＣおよびCrの含有量が、各々Ｃ： 0.3〜0.7 質量％，Cr：10〜14質量％である場合には、冷間圧延の後の仕上げ焼鈍によってクロム炭化物（Cr₂₃Ｃ₆）が著しく生成する。したがって、Ｃを 0.3〜0.7 質量％，Crを10〜14質量％含有するマルテンサイト系ステンレス鋼板に、本発明の酸洗方法を適用すると、歩留り向上や生産性向上等の多大な効果が得られる。
【００１５】
【実施例】
マルテイサイト系ステンレス鋼板（ＪＩＳ規格 SUS420J2 相当）を冷間圧延した後、仕上げ焼鈍を施した。次いでNa₂SO₄溶液中で電解洗浄を行ない、さらにHNO₃溶液中で電解酸洗を行なった。この電解洗浄および電解酸洗の条件は表１に示す通りである。
【００１６】
表１において、発明例１〜５は、電解洗浄を行なう際のNa₂SO₄濃度，温度，電解電気量および電解酸洗を行なう際のHNO₃濃度，温度，電解電気量が本発明の範囲を満足する例である。
一方、比較例１，２は電解洗浄を行なう際のNa₂SO₄濃度が本発明の範囲を外れる例であり、比較例３は電解洗浄を行なう際のNa₂SO₄溶液の温度が本発明の範囲を外れる例であり、比較例４は電解洗浄を行なう際のNa₂SO₄溶液の電解電気量が本発明の範囲を外れる例である。
【００１７】
なお発明例１〜５および比較例１〜４の電解酸洗を行なう際の、HNO₃溶液中の鉄濃度は表１に記載していないが、いずれも0.12体積％以下であった。
このようにしてマルテイサイト系ステンレス鋼板の電解洗浄および電解酸洗を行なった後、再度冷間圧延（以下、リロールという）を行なった。このリロールの際に使用したロールの表面を目視で観察して、ロール表面に肌荒れがみられなかった場合は○として評価し、肌荒れが発生した場合は×として評価した。なお、ここでいう肌荒れは、ロールの表面粗度がＪＩＳ B0601に規定される算術平均粗さが 0.4μｍ以上のものを×、それ未満のものを○として評価した。その結果は、表１に示す通りである。
【００１８】
【表１】

【００１９】
比較例１〜４では、仕上げ焼鈍によって生成したクロム炭化物（Cr₂₃Ｃ₆）がマルテイサイト系ステンレス鋼板に残留するので、リロールの際に使用したロール表面が肌荒れして継続使用できない状態になった。
発明例１〜５では、仕上げ焼鈍によって生成したクロム炭化物（Cr₂₃Ｃ₆）が十分に除去されるので、リロールの際に使用したロール表面が美麗であり、使用を中止することはなかった。
【００２０】
【発明の効果】
本発明では、マルテンサイト系ステンレス鋼板に仕上げ焼鈍を施した後、表面に生成した酸化物およびクロム炭化物を除去し、しかも不動態皮膜を十分に形成することができる。

Claims

マルテンサイト系ステンレス鋼板の酸洗方法において、硫酸ナトリウム濃度が18〜22体積％かつ温度が75〜90℃の硫酸ナトリウム溶液中で電解電気量を20〜40Ｃ／dm²として、Ｃを 0.3〜0.7 質量％およびCrを10〜14質量％含有するマルテンサイト系ステンレス鋼板の電解洗浄を行ない、次いで硝酸濃度が７〜13体積％、鉄濃度が0.12体積％以下かつ温度が40〜60℃の硝酸溶液中で電解電気量を35〜45Ｃ／dm²として電解酸洗を行なうことを特徴とするマルテンサイト系ステンレス鋼板の酸洗方法。