JPH02205692A - ステンレス鋼の酸洗方法およびその設備 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、ステンレス鋼の酸洗方法およびその設備に関
するものである。

（ロ）従来の技術 ステンレス鋼は、冷延前に、あるいは表面の美麗さを維
持するために焼鈍後に表面のスケールを除去する必要が
ある。表面の脱スケールには、ショット投射などの機械
的方法のほかに主として酸洗による方法が用いられてい
る。特に酸洗の場合、酸そのものが安価であるとの理由
から硫酸が広く用いられている。しかるに、ステンレス
鋼のスケールは硫酸に溶解しないためにスケール直下の
金属層を溶解し剥離することで脱スケールされている。

このため、酸洗効率の向上のために金属層の溶解を促進
することがポイントである。この点を狙って酸の温度を
高くしたり、酸溶液中にＦｅ１ＪｚやＦｅｔ（ＳＯ４）
　ｘ等を添加する方法（特開昭５７３５６０６号、特開
昭５８−４２７７７号の各公報）が開示されている。ま
た、酸洗時の溶解表面を拡大したリスケールそのものの
除去の促進のために、スケールブレーカ−や軽圧下装置
さらにはブラッシング装置（特開昭５９−４１４８２号
公報）などが提案されている。これらの方法は、相応に
効果が認められるものの、溶解促進に伴う酸溶液の劣化
が激しかったり、工程が繁雑になったりあるいは高価な
設備が必要である等の欠点を有していた。

また、このほかに硝酸と弗酸の混酸を用いる場合や、電
解を行う方法等が提案されているが、高価な酸や電解設
備を必要とする等いずれもコスト的に不利な方法である
。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は、特殊な酸や薬品を使用することなく、かつ複
雑な工程や高価な設備を必要とせずに、簡単な設備で酸
洗効率を向上させる硫酸酸洗方法とそのための設備を提
供することを課題とするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 ステンレス鋼のスケールは前述したとおり硫酸には溶解
しないため、脱スケールはスケール直下の金属層の溶解
によって進行する。このために金属の溶解を促進させる
ことが酸洗効率を向上させることになる。硫酸中では、
次式により金属層の溶解が進行する。

Ｆｅ＋２）１”　−）　　Ｆ３＋ 従って、酸洗の進行に伴ってＨ゛イオン減少すると溶解
速度は低下することになる。

ところで、金属層の溶解は次式の様にｐ　ｅ　３　＋イ
オンによっても進行する。

Ｆｅ＋２Ｆ３＋　　−＋　　３Ｆ３＋ 第１図は、２５０　Ｃｇ／ｌ　）　Ｈ２ＳＯ４溶液（８
０°Ｃ）中での５ＵＳ４３０鋼の溶解速度に及ぼすＰ３
＋イオン添加量の影響を示した図である。Ｆ３＋イオン
添加量の増加によって溶解（溶剤）速度は上昇し、５０
（ｇ／ｆｆ１）の添加で約１．５倍になることが判明し
た。

前述したように、従来の特許文献にもＦｅ：ｌ＋イオン
を添加して溶解速度を向上させる方法は開示されている
。しかし、Ｆ３＋イオンの添加だけでは一旦は溶解速度
が向上するがやはり酸洗進行に伴って酸溶液の劣化が進
む欠点があった。第２図は、４０（ｇ＃りのＦｅを含有
する２　５０　Ｃｇ／１２　）　Ｈ，ＳＯ。

溶液（８０°Ｃ）において、５ＵＳ４３０鋼の溶解の進
行に伴う硫酸中のＦ３＋イオンの変化と溶解速度の変化
を示した図である。図から明らかなとおり、Ｆ３＋イオ
ン無添加の場合より溶解速度は大きいが、溶解進行と共
にＦｅ３＋イオンが減少し溶解速度は低゛下する。さら
に、Ｆｅ３＋イオンがほとんど消滅するレベルになると
逆にＦｅ’＋イオン無添加の溶液よりも溶解速度が低下
する現象が認められた。これは、酸洗進行に伴ってＦ３
＋４オンが減少しＦ３＋イオンが増加するため、逆にＰ
ｅの溶解を抑制する効果が増大しＦ３＋イオンを添加し
ない場合よりも急激に溶液劣化が進行するためである。

すなわちＰ３＋イオン添加による溶解速度向上効果は、
極少量のステンレス鋼を酸洗する場合にのみ享受するこ
とができる方法である。

本発明者らは、ｐ　ｅ　″＋イオンの添加をより効率的
にかつ安価に行う方法を検討した結果本発明を完成させ
た。すなわち、酸洗進行に伴って増加するＦ３＋＋イオ
ンを空気により酸化することで、新たにＦｅ＋！＋イオ
ンを添加することな（Ｆ３＋イオンの効果を活用できる
方法を発明した。Ｆ３＋イオンの酸化方法としては、各
種の酸化剤の添加も有効である。

しかし、その酸化剤の減少によるＦｅ’“イオン低下は
免れることができない上に、コスト上昇の原因ともなる
ことから本発明では考慮しなかった。

空気による酸化は、酸溶液中に空気を通気することで達
せられる。第３図は、Ｐ３＋イオン４０Ｃｇ／ｊ’ｌを
含有する硫酸溶液中に５　ｓｉｎ通気した際のＦ３＋・
イオン比率と通気速度との関係を示した図である。通気
速度に応じてＦ３＋イオン比率の増加が早く、すなわち
酸化速度が早いが、酸洗によって生成するＰ３＋イオン
の量との関係から、硫酸溶液１〔！〕当り１００　（ｍ
Ｌ／ｗｉｎ）の空気を通気することでほぼ一定のＦｅ’
＋イオン濃度を維持できることが認められた。

次に、本発明の限定条件について説明する。

硫酸溶液中にＦＣ２＋ないしＦ３＋イオンが存在しない
場合、たとえ空気を通気してもＦ３＋イオンが生成せず
それによる溶解促進効果は期待できない。

この効果が認められるのは、全Ｆｅで１０（ｇ＃）以上
存在する場合であるので、Ｆｅイオンの含有量の下限を
全Ｐｅで１０（ｇ＃りとした。この際Ｆ３＋イオンでな
く全Ｆｅとしたのはたとえｐ　ｅ　２　＋イオンであっ
ても空気を通気すれば直ちにＰ３＋イオンとなり実用上
なんら差し支えないため全Ｆｅで限定した。

空気によるＰ３＋イオンの酸化は、通気量が多いほど短
時間で酸化されるが、生成するＦ３＋イオンとの関係か
ら硫酸溶液１〔２〕あたり１００（ｓ＋ｃ／ｍｆｎ　）
以上の空気を通気することでＦｅ！＋イオンが確保でき
るため、これを通気量の下限とした。

本発明の酸洗設備は、硫酸溶液中への通気が可能である
ことが必要なため、酸洗槽に空気を通気することができ
る構造であることを必須とする。

あるいは、酸を循環し酸洗槽外で空気を通気し酸化させ
ることも可能であるので、酸洗槽との間で硫酸溶液を循
環させかつ循環の途中で硫酸溶液中に空気を通気するこ
とのできる構造を有することを必須とする。

本発明の酸洗設備の一実施例を、第４図および第５図に
示すが、これらを用いてさらに本発明を説明する。これ
らの図において、１は酸洗槽であり、この中に被酸洗材
であるステンレス帯ｆｉ９が導入される。当然、酸洗槽
には被酸洗材９を導入するためのローラ７や駆動装置、
加熱装置、酸導入排出に必要な配管ポンプ（図示してい
ない）等が必要に応じて設置される。しかし本発明にお
いては、これらの付帯装置も含めた酸洗槽そのものは従
来公知のいかなるものでもなんら問題なく使用が可能で
あるので特に限定はしない。２は空気を挿入するための
空気ポンプ、６は空気を導く配管、３は空気を酸中に噴
出するためのノズル、４は空気を通気させる通気槽、５
は酸溶液を酸洗槽と通気槽との間を循環させるための循
環ポンプであり、８はその酸溶液を循環する導管である
。

本発明において、必要に応じて硫酸酸洗工程の前に機械
的脱スケールを実施することはスケールに亀裂を入れる
等有利であるので推奨されこそすれ、本発明の効果をな
んら損ねるものではない。

また硫酸酸洗工程の後に、必要に応じて硝酸および弗酸
の混酸あるいは硝酸中で酸洗する工程や硝酸中で電解酸
洗する工程を経ることは、本発明の効果をなんら損うも
のではない。むしろ、酸洗時に生ずるスマットを除去す
る観点からは望ましいプロセスであるということができ
る。

（ホ）作用 以上示したとおり、硫酸酸洗において硫酸中に空気を通
気することで、特別にＦ３＋イオンを添加することなく
酸洗に伴って生成したＦ３＋イオンをＦｅ’°イオンに
酸化させ、安定して溶解速度を向上させることが可能と
なる。このための酸洗設備は、空気を硫酸中に通気する
ことが可能な構造にするだけであり、設備的にも非常に
容易でコスト的にも安価な設備である。

（へ）実施例 ５ＵＳ４３０熱延鋼板を９６０°Ｃ２ｍ１ｎ空冷の焼鈍
を実施し、ショットを投射して機械的脱スケールを行っ
た後、硫酸酸洗し、次いで１５　Ｃｇ／１２　）　）Ｉ
Ｐ＋　４０　Ｃｇ／ｌ　）　ｌｌＮ０ｊの混酸（４０°
Ｃ）浸漬１　ｍｉｎのスマット取り酸洗を行った。第１
表に、硫酸酸洗条件と脱スケールの完了する硫酸槽浸漬
時間を示した。第１表から明らかなとおり、本発明方法
による脱スケール完了時間は、比較方法に比べて短時間
で完了しており、酸洗効率が明らかに向上していた。さ
らに、２００　Ｃｇ／ｉ、　）　Ｈ２ＳＯ４＋　２０Ｃ
ｇ／ｌ〕全Ｆｅの溶液（８０°Ｃ）で通板量で０．３〔
イ・ｗｉｎ／ｆ）の酸洗を実施した後の酸洗能力を比較
した場合、空気を通気しない酸洗の場合は溶解速度が約
３０％まで劣化したが、空気を通気した酸洗では溶解速
度の低下は約２０％であった。

空気の通気で初期の溶解速度は約２倍になっているので
、劣化状態での溶解速度の比は通気しない場合に比較し
て５倍以上となった。酸洗表面などは、空気を通気しな
い場合となんら変らなかった。

（ト）発明の効果 本発明により、酸洗溶液中に空気を通気するだけで溶解
速度が向上し、かつ酸洗溶液の寿命が格段に伸びること
になった。このため、ステンレス鋼の酸洗速度は著しく
向上し生産性が向上するだけでなく、酸洗溶液の寿命が
伸びた結果、空気の通気のためのコスト増加にもかかわ
らす酸洗コストを低下することができ、工業的な利益は
大きいものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は、硫酸中での溶解速度に及ぼすＦ３＋イオン添
加量の影響を示した図、第２図は、溶解の進行に伴う硫
酸中のＦ３＋イオンの変化と溶解速度の変化を示した図
、第３図は、Ｆ３＋イオンを含有する硫酸溶液中のＦ３
＋イオン比率と通気量との関係を示した図、第４図およ
び第５図は、本発明にがかる酸洗設備の説明図である。 特許出願人　新日本製鐵株式会社 第１図 Ｆ６お添加量ＣＶｌ　） 第３図 ＯＯ ２θ０ ５ＯＤ　１０００２０００ ｔ１通久速膚 〔ルｔ／Ｌ　） 第４ＵＩＪ 第５図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステンレス鋼熱延材および焼鈍材をＦ＾３＾＋イ
   オンないしＦｅ＾２＾＋イオンが存在する硫酸溶液中で
   酸洗する工程において、前記硫酸溶液中に全Ｆｅで１０
   〔ｇ／ｌ〕以上存在せしめかつ硫酸溶液１〔ｌ〕あたり
   １００〔ｍｌ／ｍｉｎ〕以上の空気を通気しつつ硫酸酸
   洗することを特徴とするステンレス鋼の酸洗方法。
2. （２）ステンレス鋼熱延材および焼鈍材を機械的に脱ス
   ケールしたのち、Ｆｅ＾＋＾３イオンないしＦｅ＾２＾
   ＋イオンが存在する硫酸溶液中で酸洗し次いで硝酸およ
   び弗酸の混酸あるいは硝酸中で酸洗するか硝酸中で電解
   酸洗する工程において、請求項１記載の硫酸酸洗を行う
   ステンレス鋼の酸洗方法。
3. （３）請求項１または２記載の酸洗方法の実施に際し、
   酸洗槽中に空気を噴出させるノズルを設けた配管と該配
   管へ空気を挿入する空気ポンプから構成した装置を前記
   酸洗槽に配設してなるステンレス鋼の酸洗設備。
4. （４）請求項１または２記載の酸洗方法の実施に際し、
   酸洗槽中に循環して空気を通気させる２本の導管を介し
   て連結した通気槽と、該導管のいずれか一方に設けた、
   酸溶液を該酸洗槽と該通気槽の間を循環促進させる循環
   ポンプと、該通気槽へ空気を噴出させるノズルを設けた
   配管と、該配管へ空気を挿入する空気ポンプとから構成
   した装置を前記酸洗槽に配設してなるステンレス鋼の酸
   洗設備。