JPH02173300A - ステンレス冷延鋼帯の中性塩電解脱スケール方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ステンレス冷延鋼帯表面の酸化スケールを連
続的に除去するための効率のよい脱スケール方法に関す
るものである。

〔従来の技術ｊ ステンレス冷延鋼帯は酸化性雰囲気で焼鈍や焼入れなど
の熱処理を行った場合、ｍ帯表面に酸化スケールが形成
されるので、一般に酸化スケールを除去するための脱ス
ケール処理が行われる。

脱スケール処理には、硫酸、塩酸、硝弗酸（硝酸と弗酸
の混合酸）などを用いた酸洗が一般に用いられているが
、ステンレス冷延鋼帯に形成される酸化スケールは緻密
で強固であるので完全に脱スケールするのは仲々困難で
ある・。

そのため酸洗を容易にする前処理法として、溶融アルカ
リ塩への浸漬処理（ソルト処理）、あるいは特公昭３８
−１２１６２に示される中性塩水溶液中での電解処理な
どが開発され実用化されている。

中性塩水溶液中での電解処理はソルト処理に比べ美麗な
表面性状を得やすいこと、溶液が中性のため作業環境が
優れていることなどの長所がある。しかしながら、中性
塩水溶液は長期間の電解の後、脱スケール効果が低下す
る欠点がある。

〔発明が解決しようとする課題１ 本発明は中性塩水溶液中での電解処理において、その長
所を損なうことなく、低下した脱スケール効率を回復し
て所要電気エネルギーを減少させ、かつ電解時間を短縮
させることを目的になされたものである。

［課題を解決するための手段１ 本発明は上記課題を解決するために、中性塩水溶液中で
アノード反応とカソード反応とを順次行う間接電解によ
るステンレス冷延鋼帯の脱スケール処理において、中性
塩水溶液１２に対し１０ｇ以上の３価のＦｅイオンを中
性塩を用いて添加し、間接電解を行うことを特徴とする
ステンレス冷延鋼帯の中性塩電解脱スケール方法を提供
するものである。

〔作用］ 一般に第１図の模式図に示すように、ステンレス冷延鋼
帯３の中性塩水溶液４中における電解は、ステンレス鋼
帯３を上下から挟む形で陽電極１と陰電極２を鋼帯進行
方向に配列し、両極間に直流電圧を付加する間接電解方
式が採られている。

ステンレス鋼帯は陰電極間を通過する際、　ｊｌＱ帯表
面表面アノード反応が生じ、陽電極間を通過する際、銅
帯表面ではカソード反応が生じ、この両者の反応を交互
に受けながら、脱スケール処理がなされている。

アノード反応では酸化スケールを構成している主な金属
元素であるＣｒＪ５よびＦｅがそれぞれ６価のＣｒイオ
ンと３価のＦｅイオンに酸化され溶液中に溶出すること
により脱スケールが進行する。

一方、カソード反応は間接電解方式のために必然的に生
じるものであるが、従来は水素ガスの発生反応のみが生
じ、水素ガス気泡による酸化スケール除去作用が僅かな
がら期待できるものの、脱スケールには殆ど寄与しない
ものと考えられていた。

本発明者らは工業的に中性塩水溶液中での電解を行った
場合のカソード反応に着目し、その反応挙動を詳細に調
査研究した結果、従来実施している電解処理条件のもと
ではカソード反応が脱スケールを大きく阻害していると
いう重大な発見をなすに至った。

すなわち工業的に脱スケール処理を行っている中性塩水
溶液中にはアノード反応で溶出したＣｒ、Ｆｅなとの金
属イオンが含まれており、このような溶液中におけるカ
ソード反応では、水素ガス発生反応以外にＣｒ、Ｆｅな
との金属イオンが還元されて鋼帯表面に析出し、スケー
ル状の物質（Ｃｒ、Ｆｅなとの酸化物あるいは水和酸化
物と思われる）が付着する反応が生じていることを見い
出した６ 従って、従来の方法ではアノード反応における脱スケー
ル反応と、カソード反応におけるスケール状の物質の析
出付着反応が交互に生じているため、脱スケールに要す
る電気エネルギーが多大となり、かつ電解時間も長時間
を要していたと言える。

また、カソード反応におけるＣｒ、Ｆｅなとの金属イオ
ンの還元析出は、そのほどんどがＣｒイオンによって生
じていることも明らかとなった。

従って、工業的に長時間に亘って中性塩電解脱スケール
を実施するためには、アノード反応でスケールから溶出
したＣｒイオンをカソード反応時にステンレス鋼帯表面
に付着させないことが重要であり、そのため液中Ｃｒイ
オンの管理が効果的であることを、本発明者らは特願昭
６２−２５２３３５〜７で示した。

しかし、そのためには、（１）溶液の一部排出と新液の
投入、（２）還元剤投入による６価Ｃｒイオンの３価へ
の還元と沈殿などが必要であるが、前者は多量の新液の
補充と廃液処理のため経済性が悪く、後者は机上実験で
は概して良好な結果を得るものの、実工程で長期間に亘
って使用すると、複雑な反応を誘発するとみもれ、安定
した特性がなかなか得られない。

発明者らは、長期間の中性塩電解脱スケールで障害とな
るカソード反応でのＣｒ付着物の発生を防止するため、
前記方法に代る新規な方法について検討を行ってきた。

長期間使用したためカソード反応でＣｒが付着する中性
塩液中に、中性塩の形で各種陽イオンを添加してカソー
ド反応への影響を調べた結果、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、２価
のＦｅイオンなどはいずれも著しくカソード反応を促進
してＣｒ以外の付着物も生成し、３価のＦｅイオンを含
有する中性塩の添加のみがＣｒ付着物の生成を抑制する
顕著な効果を有することを見出した。

２価Ｆｅイオンは６価Ｃｒイオンの３価イオンへの還元
をもたらし、Ｃｒ付着物の発生に有効と考＾られたが、
実際にはＦｅを含む付着物の著しい発生を生じ、極めて
有害であった。

一方、３価のＦｅイオンはアノード反応（スケールの溶
解）の際に生じることが考えられているが、長期間実工
程で使用した中性塩電解液中のＦｅイオンを分析すると
１００〜３００ｍｇ／εしか検出されない。

反面、Ｃｒイオンは使用時間とともに単調に増加し、カ
ソード反応で生じるＣｒ付着物もそれとともに増加する
ため脱スケール特性が低下する。

現段階においては、このようなＦｅイオン。

Ｃｒイオンの液中での濃化挙動の差についてのメカニズ
ムは不明であるが、現像的には中性塩脱スケールを長期
間実施しても３価Ｆｅイオンは液中に濃化することがで
きない。

これらの事情により、従来、３価Ｆｅイオンの効果につ
いては十分検討されることがなかったが１．カソード反
応とアノード反応を共に含む間接電解法の長期間実施後
に生じるカソードでのＣｒ付着の防正に対しては、本発
明に示すごとく３価Ｆｅイオン添加が作用機構は詳らか
ではないが極めて有効である。これにより、脱スケール
性の低下した電解液に３価Ｆｅイオンを含有する中性塩
を添加することにより脱スケール能力を回復することが
できる。

本発明における中性塩水溶液に用いられる中性塩の種類
、中性塩水溶液の濃度と温度、電流密度などの他の諸条
件は従来の条件が本発明にも適用され、中性塩は硫酸、
硝酸などのＮａ塩、に塩を単独または複合して使用する
ことができるが、経済性、表面仕上りの点から硫酸ナト
リウムの使用が適している。中性塩水溶液の１度と温度
はそれぞれ１００〜３００ｇ／１２．７０〜９０℃が適
正であり、電流密度はアノード反応電流密度、カソード
反応電流密度ともに２〜１５Ａ／ｄｒｎ’が適正である
。

比較的脱スケール性の良いステンレス鋼の場合は、中性
塩水溶液中での電解だけで脱スケールが可能であるが、
不＋分な場合は引続いて酸洗処理を行うことにより完全
に脱スケールすることが可能となる。

中性塩水溶液中の電解処理後の酸洗は従来と同様の処理
、すなわちフェライト系、マルテンサイト系のステンレ
スに対しては主として硝酸浸漬または硝酸電解が、オー
ステナイト系ステンレスに対しては主として硝弗酸浸漬
が適用される。

本発明において添加される３価のＦｅイオンは、中性塩
水溶液１２に対し１０ｇ以上であれば効果を発揮し、そ
の上限は特に限定されるものではなく操業条件等を勘案
して適宜選定される。

３価のＦｅイオンを生ずる中性塩としては、硫酸第２鉄
、硝酸第２鉄等が用いられ、硫酸第２鉄は入手が容易で
、かつ安価なため好適である。

〔実施例１ 以下、本発明の実施例について述べる。酸化性雰囲気で
焼鈍を行った板厚０．８　ｍ　ｍの５ＵＳ４３０を使用
し、中性塩電解脱スケールにおける電解液への３価Ｆｅ
イオン添加の効果を脱スケール実験装置で調査した。

使用した中性塩電解液は２００　ｇ／Ｉ２のＮａ２ＳＯ
４水溶液を約６カ月はど焼鈍酸洗設備で電解液として使
用した液で、６価Ｃｒイオンを９．２ｇ／βとＦｅイオ
ンを２３０　ｍ　ｇ　／　にｌ含んでいた。

この電解液に第２表に示すように２〜５０ｇ／βの３価
のＦｅイオンを硫酸第２鉄を用いて添加して６種の電解
液を調合し、第１表に示すカソード反応とアノード反応
とからなる３種の電解条件で電解脱スケール実験に供し
た。

電解条件Ａは、脱スケールに有害なカソード反応を先に
行い、しかるのちアノード反応（脱スケール反応）を行
い、電解液による脱スケール性を比較している。その結
果は第２表に示すごとく、採取したままの電解液ならび
に３価Ｆｅイオンを２および５ｇ／２添加した電解液で
はスケール残りを生じていたのが、３価Ｆｅイオンを１
０ｇ／Ｉ２以上添加することにより完全に脱スケール可
能になった。

また、電解条件ＢとＣでは、アノード反応で脱スケール
したのち、カソード反応によるＣｒ付着物の発生状況を
比較しており、特に条件Ｃではカソード反応を長時間実
施してそのＣｒ付着反応を強調させて観察している。

試験結果は第２表のごとく、条件Ｂでは、採取電解液の
ままと３価Ｆｅイオン２ｇ／２の添加液では目視で黄色
のＣｒ付着物が生じていた。また、条件Ｃでは、さらに
５ｇ／ｇの３価Ｆｅイオンの添加でも同様の付着物を生
じた。

他のより多く３価Ｆｅイオンを添加した場合には、付着
物がな（良好な脱スケール面が得られた。

試料表面を測色した結果を同じく第２表にＬａｂ系のｂ
値で示したが、目視観察と同じ結果を示しており、Ｃｒ
付着物を生じなかった場合にバー　１．９〜−２．２の
低い値を示している。

〔発明の効果〕

本発明により、中性塩水溶液中での間接電解によるステ
ンレス冷延鋼帯の脱スケール処理において、脱スケール
性の低下した中性塩水溶液の脱スケール能力を回復する
ことができ、所要電気エネルギーの減少および電解時間
の短縮が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は中性塩水溶液電解処理装置の代表的な例の模式
図である。 １・・・陽電極 ２・・・陰電極 ３・・・ステンレス冷延鋼帯 ４・・・中性塩水溶液 ５・−・電解槽

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　中性塩水溶液中でアノード反応とカソード反応とを
   順次行う間接電解によるステンレス冷延鋼帯の脱スケー
   ル処理において、中性塩水溶液１ｌに対し１０ｇ以上の
   ３価のＦｅイオンを中性塩を用いて添加し、間接電解を
   行うことを特徴とするステンレス冷延鋼帯の中性塩電解
   脱スケール方法。