JPH0445300A - ステンレス鋼帯の中性塩電解処理方法 - 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、焼鈍によりステンレス鋼帯表面に生じたスケ
ールを安定して且つ安価に除去出来るステンレス鋼帯の
中性塩電解処理方法に関するものである。

〔従来の技術〕

冷間圧延後のステンレス鋼帯に対して行われる焼鈍処理
方法の一つとして、大気雰囲気炉内で燃料をバーナー燃
焼させて直火熱処理する大気焼鈍方法がある。この大気
焼鈍においては、大気中の酸素の作用を受けてステンレ
ス鋼帯の表面に金属酸化物（以下、単にスケールと言う
ことがある）が生成するので、これを除去し良好な品質
のステンレス鋼帯を製造するために、焼鈍処理後に脱ス
ケール処理が行われる。そして一般にステンレス鋼帯の
脱スケール処理は、その前工程の焼鈍処理と共に一連の
ラインにて連続的に行わ九でいる。

この脱スケール方法としては従来よりいくつかの方法が
あって、主として硫酸ソーダから成る水溶液中での電解
処理（以下、中性塩電解処理と言う）や苛性ソーダと硝
酸ソーダとの混合溶融塩中での浸漬処理（以下、単にソ
ルト浸漬処理と言うことがある）等の前処理を行った後
、硝弗酸に浸漬（以下、単に混酸浸漬と言うことがある
）したり硝酸水溶液中で電解（以下、単に硝＃電解と言
うことがある）を行う処理方法が広く採用されている。

このうち、中性塩電解処理又はソルト浸漬処理に代表さ
れる前処理は、難溶性のスケール中のクロム酸化物をク
ロム酸イオンとしてその浴中に溶解除去させて、後続の
混酸浸漬又は硝酸電解による脱スケールを容易化するも
のである。特に、この中性塩電解処理は特公昭３８−１
２１６２号で開示されて以来、広く採用されるに至った
方法である。

この中性塩電解処理方法を従来の標準的な電極配置を示
す電解装置の概略構成図である第３図により説明する。

電解槽１には主として硫酸ソーダから成る水溶液の電解
浴２が入れられており、焼鈍処理されたステンレス鋼帯
Ｓは矢印方向に走行して入口及び出口の各デフレクタ−
ロール３，３及び浸漬ロール４，４によって電解浴２中
を通過し、その間に通電されてステンレス鋼帯Ｓの陽極
電解が行われる。陽極電解処理時の通電方法として、一
般に電解浴中に配した陰電極と接触ロールを介してステ
ンレス鋼帯を陽電極として通電する直接通電方法が行わ
れることがある。しかし、焼鈍後のステンレス鋼帯には
非導電性のスケールが表面に存在しているため通電不可
能であり、無理に通電を行おうとするとスパークが発生
してステンレス鋼帯に疵を発生させることになる。この
ため、焼鈍後のスケールを表面に有するステンレス鋼帯
の脱スケールに当っては、電解浴２中に別に陽電極５を
も配して電解浴２中の陽電極５及び陰電極６に通電する
ことにより電解浴２を通してステンレス鋼帯Ｓに通電す
る間接通電方法が広く採用されている。間接通電すると
きの電極５，６の配置は１通常第３図に示すように、ス
テンレス鋼帯Ｓの表裏面に対向して陽電極Ｓと陰電極６
とが交互に並んでそれぞれ複数個配置されて電極列が形
成される。このように配置された陽電極５及び陰電極６
に電解用直流電源７から通電すると、陽電極５及び陰電
極６に対向するステンレス鋼帯Ｓの各部分はそれぞれ陰
極及び陽極に分極されて一連の電気回路を形成する。こ
の結果、陽極に分極された鋼帯部分は陽極電解処理を受
けて主としてスケール中のクロム酸化物が酸化溶解され
る結果、後続の硝酸電解又は混酸浸漬で容易に脱スケー
ルが行われる。また、陰極に分極された鋼帯部分は陰極
電解処理を受けるが、この陰極電解処理は電解浴２のＰ
Ｈが高い場合には電解浴２中に溶解している金属イオン
を水酸化物に変える作用があるが、必ずしも必要とする
作用ではない。

このような中性塩電解処理における電極の材質としでは
、寿命が長くて比較的安価なものが無かったために、以
前から普通鋼を基材としてその表面に鉛−アンチモン合
金をライニング又は肉盛り溶接したもの（以下、単に鉛
電極と言うことがある）が陽電極５に使用されてきた。

しかしながらこの鉛電極は使用に伴いひび割れしたり、
ライニングの剥離が起こりその寿命は６力月程度であっ
た。この原因は、通電時間の経過と共に鉛−アンチモン
合金が伸びる結果、基材との伸び量に差異が生じるため
と推察される。更に、この鉛電極は重く、電極交換に要
する作業負荷が多大のものであった。また、加電圧も高
いために電解電力コストも嵩み、更に鉛−アンチモン合
金は少なからず溶解するために浴の汚染を来すという問
題もあった。なお、陰電極６は高度な耐食性を必要とし
ないことから、安価な５Ｏ５４１０が使用されてきたが
、交換するまでには至らないが多少の腐食は生じていた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、前記従来技術の欠点を解消し、焼鈍後のステ
ンレス鋼帯の中性塩電解処理を陽電極の破損が殆んど無
く高能率で経済的に行い得ることを課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は種々検討した結果、アルミニウム等の金属を
有機酸やその塩を含む溶液中で電解処理して酸化皮膜の
形成、電解エツチング等の表面処理を行う場合に使用さ
れるイリジウム酸化物を主体とした電極被膜を有する不
溶性電極（以下、イリジウム系不溶性電極と言う）を陽
電極に、またステンレス鋼又はチタンから成る電極を陰
電極に用いてこれらを特殊に配列した電極列を形成させ
ることによって、前記課題を達成出来ることを究明して
本発明を完成した。

以下に、本発明に係るステンレス鋼帯の中性塩電解処理
方法をそれぞれ電極の配置例を示す電解装置の概略構成
図である第１図及び第２図により詳細に説明する。

本発明方法においては陽電極５として特公昭６３−３０
９９６号公報に記載されているような、イリジウム酸化
物と、チタン、タンタル、ニオブ、コバルト及びマンガ
ンから選ばれた金属の酸化物とから成る電極被覆を有す
るイリジウム系不溶性電極を使用する。このイリジウム
系不溶性電極は、前記したようにアルミニウム等の金属
を有機酸やその塩を含む溶液中で酸化処理して酸化被膜
の形成。

電解エツチング等の表面処理を間接通電法で連続的に行
う場合の長期安定使用に耐える陽電極として開発された
ものであるが、主として硫酸ソーダから成る水溶液中で
ステンレス鋼帯Ｓの電解を行う場合も充分に有効である
ことを本発明者は究明したのである。

また１本発明においては陰電極６としてステンレス鋼か
チタンを使用する。ステンレス鋼は好ましくは５ＵＳ３
０４．　Ｓ［ＪＳ３１６．５ｔｌＳ４３０．５ＵＳ４２
０．５ＵＳ４１０等から選ばれ、チタンはＪＩＳＨ４６
００に規定する第１種、第２種及び第３種から選ばれる
。これらは主として硫酸ソーダから成る水溶液の電解浴
２中で陰極としての充分な機能を有するばかりでなく、
軽くて強く且つかなりの耐食性を有し、更に量産され汎
用されているため比較的安価な素材である。

本発明の電解装置の態様としては、第１図に示すように
主として硫酸ソーダから成る水溶液が電解液２として建
浴されている一つの電解槽１内に陽電極５及び陰電極６
を配置する構造とする場合と、第２図に示すように主と
して硫酸ソーダから成る水溶液が電解液２として建浴さ
れている電解槽１内に陰電極６を配置しその電解槽１の
前後に配されている導電性の電解液９が建浴されている
給電槽８内に陽電極５を配置する構造とする場合とがあ
るが、いずれの態様においても本発明の大きな特徴とし
て、陰電極６の数を陽電極５よりも多くそれも１個又は
２個程度の差ではなく大幅に例えば１：４〜８位の比と
なるようにすると共に、電解装置の中央部より上流域と
下流域（本発明で上流、下流とは、ステンレス鋼帯Ｓの
走行方向に基づいて言う）とにおける陽電極５と陰電極
６との配置が対称となるように電極配置し、陽電極５と
陰電極６とを電解用直流電源７に接続する。そして、一
つの電解槽１内に陽電極５及び陰電極６を配置する構造
の場合には、陰電極６を複数個順次並べて形成させた陰
電極群と陽電極５を複数個順次並べて形成させた陽電極
群とを交互に配置する場合と、第１図に示すようにすべ
ての陽電極５を順次並べて即ち隣接する陽電極５，５間
に陰電極６を介在させることなく並べて形成させた陽電
極群を電極列の中央に配置する場合とがある。このよう
に陽電極５と陰電極６との配置が対称になるように配置
する理由は、上流域と下流域におけるステンレス鋼帯Ｓ
に電位差を極力生じさせないためであり、もし陽電極５
又は陰電極６を電解装置内に偏って配置した場合には上
流域と下流域におけるステンレス鋼帯Ｓに大きな電位差
が生じ、その結果焼鈍処理と酸洗処理等を含む一連のラ
インが電気的に絶縁されない限り電気抵抗の低い部分で
スパークが生じて設備の破損やステンレス鋼帯Ｓに疵を
付けることになる。また、高電流密度での中性塩電解処
理や長い電解時間で中性塩電解処理する必要がある場合
には広い電極面積の陰電極６又は陽電極５が必要となる
が、このような広ぃ電極面積を有する電極の製作が困難
な場合にしばしば同一極性となる電極を並べた電極群が
使用されることもあるが、単体の電極であっても電極群
であってもその考え方は上述の通りである。

電解浴２としては従来通り主として硫酸ソーダから成る
水溶液を使用するが、イリジウム系不溶性電極の活性を
長期に亘り維持するためには、次の濃度及び液温か好ま
しい。硫酸ソーダの濃度は５０〜３００　ｇ　／　Ｑ、
更に好ましくは１００〜２００　ｇ　／　Ｑで、液温が
４０〜８０℃更に好ましくは５５〜６５℃である。

また第２図に示すように、主として硫酸ソーダから成る
水溶液が電解液２として建浴されている電解槽１内に複
数個の陰電極６を配置し、その電解槽１の前後に配され
ている導電性の電解液９が建浴されている給電槽８内に
複数個の陽電極５を配置し、陽電極５と陰電極６とを電
解用直流電源７に接続する構造とする場合において、ス
テンレス鋼帯Ｓを陽極電解するその電解槽１の前後にス
テンレス鋼帯Ｓを陰極電解する給電槽８を設ける理由は
、前記と同じく上流域と下流域におけるステンレス鋼帯
Ｓに電位差が極力生じさせないためであり、電解浴２と
しては従来通り主として硫酸ソーダから成る水溶液を使
用するが、給電槽８においてはイリジウム系不溶性電極
の活性を長期に亘り維持するために、次の浴条件が望ま
しい。即ち、導電性の電解液９として硫酸を使用し、そ
の濃度は１００〜２００　ｇ　／　ｆｌ、更に好ましく
は１４０〜１６０ｇＩＱで、液温が４０〜８０℃更に好
ましくは４５〜５５℃である。本来、イリジウム系不溶
性電極の活性を長期に亘り維持するためには電解液の液
温は極力低い方が望ましいので、電解に伴うジュール熱
での液温上昇を防ぐこと、更に主として硫酸ソーダから
成る水溶液の電解液２中に配置した場合に硫酸ソーダの
作用は液温か高い方が強いこと等のため、この第２図に
示したような陽電極５と陰電極６とをそれぞれ別の槽に
配置した構造を採ることが好ましいのである。

〔作　用〕

第１図に示すように、電解槽１の陽電極５．陰電極６及
びそれらの電極列を前述の如く構成し、電解浴２として
主として硫酸ソーダから成る水溶液の電解液２を使用し
、ステンレス鋼帯Ｓを通板させながら間接通電する。こ
の場合陽電Ｉ！ｉ５としてイリジウム系不溶性電極を使
用しているため、従来技術で使用していた釦−アンチモ
ン合金の陽電極５に比べて高い電流密度で通電しても破
損が少なく、従って陽電極５よりも数の多い陰電極６に
対して電流密度を通常の状態に保って通電することが出
来る。従って従来技術に比べて総電極数が同じでも陰電
極６の数を多くすることが出来、陽電極５の数が同じな
ら陰電極６の数をもっと多くすることが出来る。従って
、例えば既設の電解槽１を利用する場合でも陽陰各電極
５，６を数及び配置を変更して電極列を前記のように構
成することにより、ステンレス鋼帯Ｓが電解浴２中を走
行するときに、多くなった陰電極６に対向する位置を通
過する時間、即ち陽極電解を受ける時間はそれだけ多く
なって充分な電解処理が行われるのである。

また第２図に示すように、陽電極５と陰電極６とを別の
槽１と８，８とに配置しても、その作用は第１図の場合
と同様である。ただし、この第２図に示した態様の場合
には、陰電極６と陽電極５との距離が長くなるため、第
１図に示した装置構成と比較して電解電圧が上昇する。

更に第１図及び第２図に示す態様において、非電解時に
おける陽電極５と陰電極６との間の電池形成による陽電
極５の表面活性の低下を防止するため、非電解時には陽
電極５と陰電極６との間に２ボルト以上の電圧を付加し
ておくか、又は電解浴２を別の槽に移送して電解槽１を
空にしておくのが好ましい。

〔実施例〕

実施例１．比較例１ 焼鈍後のステンレス鋼帯Ｓ　（ＳＵＳ３０４．板厚１．
０閣、板幅１０３０■）を以下に説明する条件下で通板
して電解酸洗することを６カ月間続けた。即ち、実施例
１では陽電極５としてイリジウム系不溶性電極を、また
陰電極６として５ＵＳ３０４ステンレス鋼の材質から成
る電極をそれぞれ第１図と同様に配置して電極列を形成
した電解装置（各電極の電極面積は２６ｄｍ２）を併用
し、濃度１５０ｇ／Ωの硫酸ソーダ水溶液を電解浴２と
した。電解条件は、全負荷電流を５，０ＯＯＡとし、浴
温は６０℃であった。

また比較例１では、陽電極５として鉛−アンチモン合金
から成る電極を、陰電極６として５ＵＳ４１０から成る
電極を使用して第３図と同様に配置して電極列を形成し
た電解装置を使用した以外は実施例１と同様であった。

実施例１と比較例１とでは通板速度は同じであったが、
陽電極５及び陰電極６の数の相違から、比較例１におい
ては電流密度は陽電極５では２４Ａ／ｄ＋ｎ”　、陰電
極６では１６Ａ／ｄｍ２であり、合計電解時間は陽電極
５では４秒間、陰電極６では６秒間であるのに対し、実
施例１では電流密度は陽電極５では４８Ａ／ｄｍ２．陰
電極６では１２Ａ／ｄｍ２であり、合計電解時間は陽電
極５では２秒間、陰電極６では８秒間であった。即ち、
ステンレス鋼帯Ｓに対する陽極電解の負荷は両側共に９
６ク一ロン／ｄｍ２と同じであった。

実施例１．比較例１いずれの場合も、電解装置の使用開
始時では各電極は新品であり、そのまま全期間使用した
。また、電解浴２は通常通りに時々更新した。

このようにして焼鈍後のステンレス鋼帯Ｓの電解酸洗を
６カ月間行って脱スケール状態と各電極の破損状態を観
察した。酸洗開始時と６力月後との結果を第１表に示す
。なお、表に示した結果は、いずれも建浴直後のもので
あり、脱スケール状態は条件の大きな変化のない混酸浴
中で浸漬処理したものである。

注 目１：完全にスケールが除去された状態★２ニスケール
が部分的に残存している状態１１３：目視で破損が確認
された状態 実施例２ 実施例２では陰電極６として第１種チタソから成る電極
を、陽電極５としてイリジウム系電極を使用し、第２図
と同様の電極列を形成し、電解浴２として濃度２００　
ｇ　／　ｆｌの硝酸ソーダ水溶液を、給電槽８の電解液
９として濃度１５０ｇ／Ｑの硫酸を液温５０℃で使用し
たこと以外は、実施例１と同様であり、焼鈍後のステン
レス鋼帯Ｓの電解酸洗を６カ月間行ったところ、第２表
に示す結果を得た。

第２表 注 会１：完全にスケールが除去された状態第１表及び第２
表から、実施例１，２ではいずれもＰＩｈＩｈ陰極電極
５は６力月使用後も破損なく、脱スケールも良好であっ
た。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く、本発明に係るステンレス鋼帯の中性
塩電解処理方法は、陽電極としてイリジウム系不溶性電
極を、また陰電極としてステンレス鋼又はチタンから成
る電極をそれぞれ使用して特殊に配置した電解装置を使
用するように構成したことにより、陽電極の破損も少な
く、また陰電極の数を増して効率良くステンレス鋼帯を
陽極電解することが可能となり、下記のような効果が得
られる。

■　陽電極交換頻度が低減されたことから、生産能力の
向上及び製造費用の低減が図られる。

■　陽電極として使用するイリジウム系不溶性電極は、
従来の鉛−アンチモン合金に比較して加電圧が低く比較
的低い電解電圧で電解処理を行えるため、電解電力コス
トの低減が図られる。

■　陰電極の数を増加させることが可能となったため、
全負荷電流を同じにした場合に陰電極１本当りの電流密
度が低下することになり、陰電極の寿命が延びる。

■　陰電極として使用するステンレス鋼や第１種。

第２種、第３種チタンが軽量且つ安価であるため、電極
が軽量化されて電極交換に要する労力が軽減されると共
に陰電極代が安くつく。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図はそれぞれ本発明に係るステンレス鋼
帯の電解酸洗方法における電極の配置例を示す電解装置
の概略構成図、第３図は従来の標準的な電極配置を示す
電解装置の概略構成図である。 図面中 １・・・・電解槽 ２・・・・電解浴 ３・・・・デフレクタ−ロール ４・・・・浸漬ロール ５・・・・陽電極 ６・・・・陰電極 ７・・・・電解用直流電源 ８・・・・給電槽 ・・・電解液 Ｓ・・・・ステンレス鋼帯 特 許 出 願 人 日新製鋼株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　複数個の陽電極とこの陽電極に電解用直流電源を介
   して接続されている複数個の陰電極とをステンレス鋼帯
   の走行路面に対向して配置した電極列を備えた電解装置
   を使用して焼鈍後のステンレス鋼帯を主として硫酸ソー
   ダから成る水溶液中を走行させながら間接通電法により
   中性塩電解処理するに当り、陽電極としてイリジウム酸
   化物とチタン、タンタル、ニオブ、コバルト及びマンガ
   ンから選ばれた金属の酸化物とから成る電極被覆を有す
   る不溶性電極を用い、陰電極としてステンレス鋼及び第
   １種、第２種及び第３種の各チタンから選ばれる金属の
   電極を用い、陰電極の数を陽電極よりも多く、しかも電
   解装置の中央部より上流域と下流域とにおける陽電極と
   陰電極との配置が対称となるように電極配置して電解す
   ることを特徴とするステンレス鋼帯の中性塩電解処理方
   法。 ２　電解装置として、陽電極と陰電極とから成る電極列
   が主として硫酸ソーダから成る水溶液が電解液として建
   浴されている一つの電解槽内に配置されているものを使
   用する請求項１に記載のステンレス鋼帯の中性塩電解処
   理方法。 ３　電解装置として、陰電極を複数個順次並べて形成さ
   せた陰電極群と陽電極を複数個順次並べて形成させた陽
   電極群とを交互に配置されているものを使用する請求項
   ２に記載のステンレス鋼帯の中性塩電解処理方法。 ４　電解装置として、すべての陽電極を順次並べて形成
   させた陽電極群を電極列の中央に配置されているものを
   使用する請求項２に記載のステンレス鋼帯の中性塩電解
   処理方法。 ５　電解装置として、複数個の陰電極から成る電極列が
   主として硫酸ソーダから成る水溶液が電解液として建浴
   されている電解槽内に配置されており、複数個の陽電極
   から成る電極列が前記陰電極から成る電極列が配置され
   ている電解槽の前後に配されている導電性の電解液が建
   浴されている給電槽内に配置されている請求項１に記載
   のステンレス鋼帯の中性塩電解処理方法。