JPH0657858B2

JPH0657858B2 - ステンレス鋼帯の連続焼鈍・酸洗方法およびその設備

Info

Publication number: JPH0657858B2
Application number: JP61149782A
Authority: JP
Inventors: 範男太田; 章也柳島; 利一貝原; 朗岸田; 邦昭佐藤; 政信落合
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1985-08-08
Filing date: 1986-06-27
Publication date: 1994-08-03
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPS62124232A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、ステンレス鋼帯の連続焼鈍・酸洗方法およ
びその設備に関し、とくにステンレス鋼帯の連続焼鈍・
酸洗処理能力の有利な向上を、処理ラインの効果的な短
縮化に併せ、実現しようとするものである。

（従来の技術）冷間圧延後のステンレス鋼帯は、一般に連続焼鈍・酸洗
設備(Anealing and Pickling Line：APL)によって連続
的な焼鈍酸洗処理が施される。

第６図に従来のAPLの１例を模式的に示す。

図中番号11はペイオフリール、12は入側シャー、13はウ
エルダー、14は入側ルーパ、そして15は焼鈍炉であって
加熱部16と冷却帯17とからなり、さらに加熱部16は予熱
帯、加熱帯および均熱帯に分割されている。18は第１中
性塩電解槽、19は第２中性塩電解槽、20は最終処理槽で
あり、21はスクラバー、22はドライヤー、23は出側ルー
パ、24は出側シャー、そして25はテンションリールであ
る。

上記のAPLにおいて、まずペイオフリール11から巻戻さ
れた鋼帯Ｓは、入側シャー12で先端部または後端部を切
断されたのち、ウエルダー13にて溶接される。次に鋼帯
Ｓは入側ルーパ14を経てから焼鈍炉15へ導かれて、所定
の熱処理が施される。このとき加熱部16では、鋼帯Ｓは
アスベストロール16rにてカテナリー支持されていて、
直火バーナーで熱処理が施されたのち、冷却帯17にて水
または空気あるいは両者によって冷却される。その後、
第１中性塩電解槽18、第２中性塩電解槽19ついで最終処
理槽20において脱スケールおよび不動態化処理が施され
る。ここに中性塩としてはNa₂SO₄が用いられ、また最終
処理槽においては、フエライト系ではHNO₃、一方オース
テナイト系ではHNO₃とHFとの混酸を用いた酸洗が施され
る。かかる酸洗要領をいくつかまとめて第７図に示す。

ついでスクラバー21によって表面が清浄にされ、ドライ
ヤー22にて乾燥されたのち、出側ルーパ23を通って出側
シャー24にて所定の長さに切断されてから、テンション
リール25に巻取られることになる。

ところで上掲第６図に示したように、APLの焼鈍炉とし
ては、通常水平型カテナリー式直火炉が用いられるが、
この型式の炉が一般に採用されるのは次の理由による。

即ち、SUS 430のようなフエライト系ではその焼鈍温度
は780〜850℃と普通鋼より若干高くなる程度にすぎない
が、SUS 304の如きオーステナイト系では1010〜1150℃
と非常に高温にしなければならない。

このためステンレス鋼帯の連続焼鈍では、生産性や保全
性などの点から、加熱手段として、普通鋼の場合に一般
に使用される間接加熱タイプではなく、直火式が採用さ
れている。

しかしながらかかる直火式の加熱方式では、鋼帯表面に
酸化被膜が生成するため、焼鈍後、酸洗による脱スケー
ルが不可欠となる。

ステンレス鋼の生成する酸化被膜は、普通鋼のそれと比
べるとはるかに緻密・強固であり、しかもかかる緻密化
傾向は炉内O₂濃度が零に近づくほと高まることから、従
来は、後段の酸洗工程における脱スケールク処理を容易
にするため、炉内雰囲気はO₂濃度：２〜３％程度の酸化
性雰囲気とされていた。

従ってスケール生成量が多く、この酸化スケールがハー
スロールに付着、更に成長してステンレス鋼帯にいわゆ
るピックアップ疵を発生させる。このピックアップ疵を
防止するために、ハースロールをアスベスト製ロールと
し、しかもロール本数を極力少なくしてステンレス鋼帯
をカテナリー支持しているのである（特公昭52-26723号
公報）。以上のように、APLの焼鈍炉は水平型カテナリ
ー式直火炉が主流となっている。

ところで上述したように、従来のAPLでは酸化スケール
の発生が免れ得ないが、かかる酸化スケールは、後段の
酸洗処理によって除去される。この酸洗処理は脱スケー
ルだけではなく、耐食性を高めるための不動態化処理も
兼ねており、従来は硫酸電解、硝酸電解、硝酸および硝
酸と弗酸との混酸などを組合わせて使用し、また最近で
はソルトバスや中性塩電解なども用いられている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら上に述べた従来の連続焼鈍・酸洗設備にお
いては、処理ラインを非常に長大なものとなり、しかも
その反面生産能力はさほど高くないというところに問題
を残していた。

たとえば15トン／ｈの生産能力を出すためには、約45m
のカテナリー型直火炉と約50mの酸洗槽つまり約100mに
も及ぶ長大な設備を必要としていたのである。

また炉内のアスベストロールは、ピックアップ疵の発生
を回避するために、毎月１〜２回程度と頻繁に交換しな
ければならず、生産性およびメンテナンスなどの点でも
問題があった。

さらに酸洗部において、異なる酸洗液を有する複数の酸
洗槽と共に、それぞれ給酸装置、酸洗液循環装置などの
付帯設備が必要であり、加えて酸による腐食などの問題
もあり、メンテナンスが極めて厄介であった。その他薬
液管理の繁雑さという問題もあった。

またさらに環境衛生上、酸ヒューム処理設備、廃酸処理
設備および水処理設備なども必要であった。

この発明は、上記の諸問題を有利に解決するもので、生
産性に富むステンレス鋼帯の連続焼鈍・酸洗方法を、コ
ンパクトでしかもメンテナンスが容易な設備と共に提案
することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）すなわちこの発明は、鋼帯を、加熱帯から冷却帯まで順
次に搬送する間に所定の熱処理を施す連続焼鈍設備およ
び酸洗設備によってステンレス鋼帯に焼鈍処理と酸洗処
理とを連続して施すに当り、還元性雰囲気下に焼鈍を施
すと共に、引続く酸洗を少なくとも硝酸電解処理によっ
て行うことから成る、ステンレス鋼帯の連続焼鈍・酸洗
方法（第１発明）である。

またこの発明は、加熱帯ないし冷却帯からなる連続焼鈍
炉と酸洗設備とを併せそなえるステンレス鋼帯の連続焼
鈍・酸洗設備であって、上記焼鈍炉の各帯域がいずれ
も、炉内を還元性雰囲気に保持した堅型炉からなり、か
つ上記酸洗設備が少なくとも硝酸電解槽を有することか
ら成る、ステンレス鋼帯の連続焼鈍・酸洗設備（第２発
明）および、加熱帯ないし冷却帯からなる連続焼鈍炉と酸洗設備とを
併せそなえるステンレス鋼帯の連続焼鈍・酸洗設備であ
って、上記加熱帯および冷却帯をそれぞれ高温部と低温
部とに分割し、低温帯域である低温部加熱帯と低温部冷
却帯とを堅型炉、一方高温帯域である高温部加熱帯ない
し高温部冷却帯を１パス炉にて構成すると共に、炉内を
全て還元性雰囲気に保持し、かつ上記酸洗設備が少なく
とも硝酸電解槽を有することから成る、ステンレス鋼帯
の連続焼鈍・酸洗設備（第３発明）である。

上記第３発明において、１パス炉は堅型としても横型と
してもいずれでも良い。

（作用）第１図に、第２発明に従うステンレス鋼帯の連続焼鈍酸
洗設備の好適例を模式で示す。この例は焼鈍炉の各帯域
とも堅型炉で構成した場合である。

図中番号１は予熱帯、２は加熱帯、３は均熱帯、４は冷
却帯、５は最終冷却装置であり、６は硫酸槽、７は硝酸
電解酸洗槽である。なお、８はスプレーやブラシ、スク
ラバーなどからなる清浄装置、９はドライヤーである。

さて上記の好適例では、焼鈍炉の各帯域をいずれも堅型
炉として構成しているので、炉の上下には多数のハース
ロールが配置されて、ステンレス鋼帯Ｓはこれらのハー
スロールに順次巻け掛けられて熱処理が施されることに
なるが、炉内はH₂+N₂などの還元性雰囲気に保持され、
ラジアントチューブなどによる間接加熱を行うので、炉
内で酸化スケールが発生することは殆んどなく、従って
このように多数のハースロールを使用しても酸化スケー
ルのロールへの付着成長に起因したピックアップ疵発生
の恐れは殆んどない。

尚、雰囲気ガスとしてはH₂：３〜15％、N₂：残が適当で
ある。

また、炉内はすべて堅型炉であるため、ステンレス鋼帯
の炉内通過長さを大きくとることができ、従来の直火式
加熱から間接式加熱への変更というマイナス要因をはる
かに上回って、通板速度即ち生産量を著しく向上できる
のみならず、炉長も大幅に短縮できる。

なお、上述したようにラジアントチューブ加熱は、直火
式と比べると熱効率の点では幾分劣るけれども、最近で
はラジアントチューブの材質面で種々の改良がなされて
いて、耐熱合金やセラミックス製などのラジアントチュ
ーブを使用することにより、直火式とそん色のないもの
が得られるようになった。

また、従来のようにアスベストロールのような高価なロ
ールをあえて使用する必要はなく、耐熱鋳鋼SCH 22など
で充分に事足りる。

さらにこの発明によれば、従来のAPLと比べ、はるかに
高速での熱処理が可能であり、従って、高速走行の場合
にはステンレス鋼帯の蛇行が懸念されるが、この点につ
いては適正なクラウンをハースロールに付与することに
より容易に解決できる。

次に第２図および第３図に、第３発明に従う連続焼鈍・
酸洗設備の好適例をそれぞれ模式で示す。

上記好適例はいずれも、加熱帯２と冷却帯４とをそれぞ
れ高温部と低温部とに分割し、低温帯域である低温部加
熱帯2aと低温部冷却帯4aとを堅型炉、一方高温帯域であ
る高温部加熱帯2bと高温部冷却帯4bとを１パス炉10にて
構成したもので、第２図は、かかる１パス炉が横型10a
の場合、また第３図は堅型10bの場合について示したも
のである。なお、第２図および第３図いずれの場合にお
いても、炉内は全て還元性雰囲気に保持されている。

冷延ステンレス鋼帯には、焼鈍前にすでに大気中でわず
かではあるが酸化スケールが発生している場合があり、
また低温部加熱帯ではたとえ還元性雰囲気に保持したと
してもシール部から微量のエアーが侵入してきて酸化さ
れる場合もあり、かような場合には高温部で微細なピッ
クアップ疵の発生が懸念される。この点上記好適例のよ
うに高温帯域についてはいわゆる堅型炉ではなく巻付け
タイプのハースロールを廃した１パス炉とすることによ
って上記の懸念が解消されるのである。

なお１パス炉を横型とした場合に、従来どおり、アスベ
スト製ハースロールによるカテナリー支持タイプとして
ピックアップ疵の発生防止を図っても勿論よいが、鋼帯
の下面側に気体浮揚装置を設けて非接触状態でのカテナ
リー支持とすることが、ピックアップ疵の防止の上で一
層効果的である。

ところで高温帯域における加熱手段としては、ガスジェ
ット加熱およびラジアントチューブによる加熱が好適で
ある。

また高温部冷却帯における冷却手段としては、ピックア
ップ疵防止の点からガスジェットによる冷却が好まし
く、一方低温冷却帯ではガスジェット冷却、ロール冷却
などいずれを用いてもよい。

なお、前述したように、ステンレス鋼帯の蛇行を防止す
るためにハースロールにクラウンを付与することが好ま
しいが、高温帯域ではステンレス鋼帯の強度が低下する
ために、逆にロールクラウンによりバックリングが発生
するおそれがある。この場合には、高温帯域ではハース
ロールのクラウンを小さくする必要が生じるが、第２，
３図の焼鈍炉であれば、高温帯域は巻付けタイプのハー
スロールを廃しているのでヒートバックルの発生するお
それはない。

以上のようにして、加熱、均熱、ついで冷却してテンパ
ーカラーの発生しない温度（約250℃）まで冷却したあ
とは、鋼帯を炉外に導き、冷却水による浸漬冷却を施す
ことが有利である。

次にこの発明に従う酸洗処理について述べる。第４図
に、硝酸電解によって酸洗処理した場合の所要時間と電
流密度との関係について調べた結果の一例を実線で示
す。SUS 430では濃度10％、温度50℃のHNO₃液を、一方S
US 304では濃度15％、温度55℃のHNO₃液を用いた。

同図に示したところにおいて、各曲線の上方が酸洗が良
好な領域であり、一方下方は酸洗不足領域である。

同図から明らかなように、電流密度が比較的高い場合に
は２〜３秒で、また電流密度が低い場合でも10〜20秒で
酸洗処理を完了できた。

また一点鎖線は濃度20％、温度70℃のH₂SO₄液に15秒浸
漬させた後に、上述のHNO₃液で電解酸洗を行った場合の
電流密度と酸洗時間との関係を示したもので、その効果
がはっきり表われることがわかる。

次に第５図ａ，ｂにはそれぞれ、HNO₃濃度が５％および
10％の場合において良好な酸洗を達成し得る電流密度と
液温との関係について調べた結果を示す。なお電解時間
はいずれも２秒間とした。

同図より、電流密度を低めにした場合には液温を幾分上
昇させることが、酸洗性の向上に有効であることがわか
る。

これに対し、従来法に従い酸洗を施して良好な表面性状
を得るには、処理条件の一例を次表１に示すとおり、酸
液が異なる複数の酸洗槽が必要なだけでなく、硝酸電解
処理においては高い電流密度を必要とし、しかも酸洗処
理に要する時間も長かった。

勿論、更に硝酸電解酸洗における酸洗時の電流密度を下
げたい場合には、第４図に一点鎖線で示したように別の
酸洗と組合わせることもできる。

上述したように、この発明では、連続焼鈍を還元性雰囲
気中で行うので、その後の酸洗処理は硝酸電解処理だけ
でも充分であり、しかも電流密度は10A/dm²以下でかつ1
5秒以下程度の短い酸洗時間で良好な酸洗面が得られる
のである。

尚、以上述べたことから明らかなように、この発明によ
る焼鈍炉は一般冷延鋼帯用としてもそのまま使用するこ
とができるので、ステンレス鋼帯と一般鋼帯の兼用ライ
ンとして大きな威力を発揮できる。

（実施例）第１図に示した設備を用いて、厚み：0.8mm、幅：1015m
mのSUS 430冷延鋼帯に、下表２の条件で連続焼鈍・酸洗
処理した。

ここで表中Ａは硝酸電解酸洗のみ、Ｂは硫酸酸洗と硝酸
電解酸洗の両方を施した場合である。

また、第２図に示した設備を用いて、厚み：0.8mm、
幅：1015mmのSUS 304冷延鋼帯に表３の条件で連続焼鈍
・酸洗処理を施した。

かくして、得られた鋼帯には、ピックアップ疵やテンパ
ーカラーの発生ならびに酸洗残りは全くなく、良好な表
面性状を呈していた。また所定の機械的性質も得られて
いた。

なお第１図および第２図に示した処理設備の長さはそれ
ぞれ約60ｍ、50ｍであり、従来設備と比較するとライン
長を約1/2〜2/3に短縮できた。

（発明の効果）この発明の効果は、次のとおりに要約される。

(1)処理能力が格段に向上すると共に、設備長さを大幅
に短縮できる。

(2)焼鈍炉の炉内雰囲気を還元性雰囲気にすると共に、
高温帯域を非接触状態とすることにより、ピックアップ
疵の発生を皆無にすることができる。

(3)アスベストロールを使用する必要がないので、ロー
ルの交換作業が不要となり、またコスト低減にも役立
つ。

(4)酸化スケールがほとんどなくなるので、スケールロ
スによる歩留りの低下を防止できる。

(5)酸洗槽が少なくて済むので、薬液管理が極めて簡便
になり、薬品代も削減できる。

(6)給酸、廃酸、循環、ヒューム処理および水処理設備
など、酸洗付帯設備を大幅に削減でき、作業環境を向上
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は、この発明に従うステンレス鋼帯の連続焼
鈍・酸洗設備の模式図、第４図は、この発明に従う硝酸電解処理における処理時
間と電流密度との関係を示したグラフ、第５図ａ，ｂはそれぞれ、HNO₃濃度が５％、10％の場合
において良好な酸洗面を得るための電流密度と液温との
関係を示したグラフ、第６図は、従来設備の模式図、第７図は、従来法に従う酸洗要領を示したブロック図で
ある。１…予熱帯、２…加熱帯 2a…低温部加熱帯、2b…高温部加熱帯３…均熱帯、４…冷却帯 4a…低温部冷却帯、4b…高温部冷却帯５…最終冷却装置、６…硫酸槽７…硝酸電解酸洗槽、８…清浄装置９…ドライヤー、10…１パス炉 10a…横型１パス炉、10b…堅型１パス炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岸田朗千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者佐藤邦昭千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内 (72)発明者落合政信千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼帯を、加熱帯から冷却帯まで順次に搬送
する間に所定の熱処理を施す連続焼鈍設備および酸洗設
備によってステンレス鋼帯に焼鈍処理と酸洗処理とを連
続して施すに当り、還元性雰囲気下に焼鈍を施すと共
に、引続く酸洗を少なくとも硝酸電解処理によって行う
ことを特徴とするステンレス鋼帯の連続焼鈍・酸洗方
法。
【請求項２】加熱帯ないし冷却帯からなる連続焼鈍炉と
酸洗設備とを併せそなえるステンレス鋼帯の連続焼鈍・
酸洗設備であって、上記焼鈍炉の各帯域がいずれも、炉
内を還元性雰囲気に保持した堅型炉からなり、かつ上記
酸洗設備が少なくとも硝酸電解槽を有することを特徴と
するステンレス鋼帯の連続焼鈍・酸洗設備。
【請求項３】加熱帯ないし冷却帯からなる連続焼鈍炉と
酸洗設備とを併せそなえるステンレス鋼帯の連続焼鈍・
酸洗設備であって、上記加熱帯および冷却帯をそれぞれ
高温部と低温部とに分割し、低温帯域である低温部加熱
帯と低温部冷却帯とを堅型炉、一方高温帯域である高温
部加熱帯ないし高温部冷却帯を１パス炉にて構成すると
共に、炉内を全て還元性雰囲気に保持し、かつ上記酸洗
設備が少なくとも硝酸電解槽を有することを特徴とする
ステンレス鋼帯の連続焼鈍・酸洗設備。