JPH0759759B2 - 焼鈍されたステンレス鋼帯の脱スケール方法及び装置 - Google Patents

焼鈍されたステンレス鋼帯の脱スケール方法及び装置

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JPH0759759B2 JP63271960A JP27196088A JPH0759759B2 JP H0759759 B2 JPH0759759 B2 JP H0759759B2 JP 63271960 A JP63271960 A JP 63271960A JP 27196088 A JP27196088 A JP 27196088A JP H0759759 B2 JPH0759759 B2 JP H0759759B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、焼鈍されたステンレス鋼帯の脱スケールに係
り、特に冷間圧延後の連続焼鈍において生成する酸化ス
ケールを高速除去するに好適な脱スケール方法及び装置
に関する。
〔従来の技術〕
冷間圧延ステンレス鋼帯は加工硬化層除去のために焼鈍
熱処理が施される。この際にステンレス表面に生成する
酸化スケールは商品価値を著しく損なうため、これを除
去する必要がある。除去方法として硫酸の如き強酸中で
電解する方法あるいはアルカリ溶融塩に浸漬する方法が
ある。これらの方法は、表面が粗雑になる、除去時間が
長いあるいは取扱い難いなどの難点がある、上記、難点
を解消する方法として、特公昭38−12162号に記載のよ
うに中性塩水溶液中で電解後、硝酸−弗酸混合水溶液中
に浸漬する方法あるいは特公昭53−13173号に記載のよ
うに中性塩水溶液中で電解後、硝酸イオンを含む溶液中
で電解する方法が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、ステンレス鋼帯表面のスケール除去の
みに着目しており、スケール除去後のステンレス表面の
光沢性及び平滑性についてあるいは脱スケール処理の高
速化や溶融塩アルカリ浸漬処理における高温作業性の改
善等の面については十分な配慮がなされておらず、した
がってスケール除去の速度向上及び作業性向上が困難な
問題があった。
本発明の目的は、高温処理を伴うことなく、光沢性を有
し平滑性の良い脱スケールしたステンレス鋼帯を得るこ
とのできる高速脱スケール方法及び装置を提供すること
にある。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、スケールの生成したステンレス鋼帯を
（ａ）中性塩水溶液中で電解する工程と、（ｂ）アルカ
リ水溶液中で電解する工程の（ａ），（ｂ）の両工程を
（ａ）工程の次に（ｂ）工程の順、又は（ｂ）工程の次
に（ａ）工程の順で実施した後、該両工程で処理したス
テンレス鋼帯を更に硝酸水溶液中で電解する工程を含む
方法と、この方法を実施するための（イ）複数個の正，
負電極を有する中性塩水溶液電解槽と、（ロ）複数個の
正，負電極を有するアルカリ水溶液電解槽の（イ），
（ロ）の両槽を（イ）槽の次に（ロ）槽の順、又は
（ロ）槽に次に（イ）槽の順で具備し、両槽の後方に複
数個の正，負電極を有する硝酸水溶液電解槽を具備した
ステンレス鋼帯の連続脱スケール装置によって達成され
る。
更に上記連続脱スケール装置の各電解槽に有している各
電極は連続して移動するステンレス鋼帯に対向して配設
された不溶性電極であることにより達成される。
そして、該方法を該装置で実施することにより、実質的
にスケールが除去され、かつ表面が優れた光沢性と平滑
性を有するステンレス鋼帯が取扱い良く高速で得られ
る。
〔作 用〕
ステンレス鋼帯表面に焼鈍処理により形成されるスケー
ルはスピネル型酸化物である。通常（800℃以上）の焼
鈍熱処理ではFe3O4を含むFeCr2O3からなる鉄・クロムス
ピネル酸化物が生成する。このスケールの除去に対する
前記処理工程を含む方法に使用する中性塩水溶液、アル
カリ水溶液並びに硝酸水溶液の各液中でのスケールを有
するステンレス鋼帯の電解は各々、次のような作用を有
する。
中性塩電解では主として鉄・クロムスピネル酸化物中の
クロムを溶解する作用を有する。すなわち第２図のCr−
H2O系の電位−pH図（M.Pourbaix:Atlas of Electrochem
ical Equilibria in Aque−ous Solutions（1966）Perg
amon Press）から、クロムは中性〜酸性のpH領域で飽和
カロメル電極基準で＋0.2V以上にアノード分極すること
によりCr2O7 2-として溶解することが示される。通常の
中性塩電解では電解塩としてNa2SO4が用いられる。Na2S
O4は電解液を高電導度にする作用をもつ。pHは通常、中
性から弱酸性の領域で電解することからスケールはCr2O
7 2-として溶解させる。
NaOH水溶液やKOH水溶液などのアルカリ水溶液中の電解
処理は次の如き作用を有する。すなわちスケール中のク
ロムをCrO4 2-として溶解する。この場合の電解電位は、
pH13〜14では飽和カロメル電極基準で約−0.35V以上の
貴電位でアノード分極させることにより得られることが
わかる。すなわち、先の中性塩電解に比べて、かなり低
い電位でクロム酸化物をCrO4 2-として溶解することで効
率的に溶解除去できる。
硝酸水溶液電解ではスケール中の鉄を溶解する作用を有
する。この場合、電解はステンレス鋼帯をカソードとし
て行う。すなわち、スピネル型酸化物スケール中の鉄は
２価と３価が混存しているが、通常の酸水溶液中では２
価の鉄は溶解するが３価の鉄は非常に溶解速度が小さ
い。しかし３価の鉄を２価に還元することによって実用
的な溶解速度が得られる。硝酸水溶液中のカソード電解
は、ステンレス鋼帯に電子を供給して次の如く３価の鉄
を２価に還元し、同時に硝酸によりFe2+として溶解除去
する。
Fe3+（oxide）＋e-→Fe2+（ion） 以上の３種類の電解処理によりステンレス鋼帯上に生成
したスピネル型酸化物スケールを、高効率、高作業性、
高速で除去できる。
本発明の３種の電解処理の組合わせにおいて、中性塩水
溶液電解とアルカリ水溶液電解は、どちらが先になって
も効果は変わらない。硝酸水溶液電解は除去しにくいク
ロム酸化物を除去した後の最終工程で用いるのが効果的
である。
本発明では従来のアルカリ溶融塩のような高温処理を伴
わないので作業性が著しく向上する。また、中性塩水溶
液電解→硝酸水溶液電解では中性塩水溶液電解の効率が
若干低いためのスケール溶解速度の問題が、効率の高い
アルカリ電解をすることにより解決され、スケール除去
速度が向上する。
なお、中性塩水溶液電解とアルカリ水溶液電解は陽極電
解を主体とし、硝酸電解は陰極電解を主体とすると、よ
り効果的である。
〔実施例１〕 以下、本発明の実施例を図面により説明する。第１図
は、本発明になるステンレス鋼帯の脱スケール法の一実
施形態である実施例１の装置を示す。
連続焼鈍炉内で表面にスケールが生成したステンレス鋼
帯１は、中性塩水溶液電解処理槽２に導入される。中性
塩水溶液電解処理槽２には、Na2SO420％濃度、pH6の水
溶液が満たされ、ステンレス鋼帯１には非接触で設けら
れた一対の正電極３により正の電圧がかけられ、正電極
の前後両側にそれぞれ非接触で設けられた一対の対極
３′が負電極となり、この組合せによってステンレス鋼
帯に対し陽極電解を主体とするステンレス鋼帯１からNa
2SO4水溶液を介して電流が対極３′に流れる。この電流
にともなってスケール中のクロムがCr2O7 2-となって溶
解する。次いでステンレス鋼帯１は水洗槽４に入って表
面に残留するNa2SO4を洗浄する。次いでリンガロール５
で洗浄水を絞りとったのちアルカリ水溶液電解処理槽６
に導入される。アルカリ水溶液電解処理槽６にはNaOH40
％濃度の水溶液が満たされ、ステンレス鋼帯１には正電
極７により正の電圧が付与され、電流はNaOH水溶液を介
して対極７′に流れ、陽極電解を主体とした電解が行わ
れる。この時に流れる電流により、スケール中のクロム
酸化物がCrO4 2-となって溶解除去される。ステンレス鋼
帯１表面にはクロム酸化物が除去されて、鉄酸化物が残
る。次いで、ステンレス鋼帯１は水洗槽８に入り、表面
に残留するNaOHを水洗除去し、さらにリンガロール９に
より洗浄水を絞りとる。次いでステンレス鋼帯１は硝酸
水溶液電解処理槽10に導入される。硝酸水溶液電解処理
槽10には10％濃度の硝酸水溶液が満たされており、ここ
では正電極11を介してステンレス鋼帯に電流が流れ、対
極11′が負電極となり、前述の陽極電解とは逆の陰極電
解を主体とした電解が行われる。正，負電極11及び11′
は硝酸水溶液中での溶解消耗を防ぐため、チタンパラジ
ウム被覆板あるいはチアン白金被覆板などの不溶性電極
が用いられる。ここではステンレス鋼はカソード電解さ
れるために、前述のようにスケール中のFe（III）はFe
（II）となり、溶液中にFe2+として溶出する。以上の３
種の電解処理によって、ステンレス鋼上の鉄クロムスピ
ネル酸化物からなるスケールが、高効率且つ高速で除去
される。さらにステンレス鋼帯１は水洗槽12で残留HNO3
を水洗除去され、リンガロール13で水切り後、ドライヤ
ー14で乾燥されて、次工程に送られる。
第１表から明らかなように、本発明になる実施例では完
全にスケールが除去され、しかもスケール除去後のステ
ンレス表面は平滑で光沢があり美麗な鏡面を呈してい
た。これに対し、第１表に比較例として示す従来法で
は、スケールの除去が不完全あるいは除去後のステンレ
ス表面がくもり、表面粗れが生じた。
スケール除去状況の評価は、400倍の光学顕微鏡で観察
し、視野内にスケールの残存痕がゼロの場合を100と
し、100からスケールの残存痕数を差し引いた値で行う
ことができる。ここでは、その値がおおよそ95以上を
◎、70〜95未満を○、50〜70未満を△、50未満を×とし
て評価した。ステンレス表面状態の評価のうち「光
沢」、「僅かにくもり」及び「くもり」の評価は、「JI
S Ｚ 8741」の方法５によって行った。すなわち、入
射角及び受光角が20゜での光沢度が150以上の時を「光
沢」、100〜150の時を「僅かにくもり」、50〜100の時
を「くもり」とした。なお、脱スケール処理前の焼鈍材
は、表面に約0.1μｍの厚さのスケールがあって青紫色
を呈し、光沢度は50以下であった。「平滑」か「表面粗
さ大」かの判定は、表面粗さ計で測定し、平均粗さがお
およそ0.4μｍ以下の場合を平滑とし、それを越える場
合に表面粗さ大とした。
なお、本実施例における電解処理では、電解液の温度を
高くすることにより、スケール除去が容易になることは
当然である。
第１表には実施例１で処理したステンレス鋼帯の脱スケ
ール状況と比較のため従来法（中性塩水溶液電解＋硝酸
水溶液電解、中性塩水溶液電解＋硝酸−弗酸混合水溶液
浸漬）の場合も比較例１、比較例２として示す。使用し
たステンレス鋼帯はフェライト系SUS430の0.5mm厚さの
板である。なお、電解条件は、 中性塩水溶液電解：アノード電解、電流密度6A/dm2 アルカリ水溶液電解：アノード電解、電流密度3A/dm2 硝酸水溶液電解電解：カソード電解、電流密度2A/dm2 である。
〔実施例２〕 第２図Cr−H2O素の電位−pH線図（25℃）に示す実施例
１の脱スケール方法で、工程順を中性塩水溶液電解槽２
とアルカリ水溶液電解槽６の順序を入れ替えた脱スケー
ル方法を用いた場合を実施例２とする。すなわち、ステ
ンレス鋼帯を先ずアルカリ水溶液電解槽中で正電圧をス
テンレス鋼帯に印加してアルカリ水溶液電解した。次い
で、中性塩水溶液電解槽中で正電圧をステンレス鋼帯に
印加し中性塩水溶液電解した。しかる後硝酸水溶液電解
槽中でステンレス鋼帯に負電圧を印加して電解処理をし
た。各電解処理間及び硝酸水溶液電解後の洗浄処理及び
水切りは、いずれも実施例１と同じである。この方法に
よりスケールが完全に除去され平滑で光沢のある表面を
有するステンレス鋼帯を得た。第１表にその処理条件及
び処理結果を示す。
〔発明の効果〕 本発明によれば、取扱いの難しい高温の溶融塩浴を用い
ることなくステンレス鋼帯のスケールを迅速に除去でき
る効果がある。さらに、従来の電解処理では得られなか
った美麗で且つ極めて表面状態の良好な高品質のステン
レス鋼板が得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例になる脱スケールプロセスの
工程を示し、第２図は本発明の作用を説明するためのCr
−H2O系の電位−pH図を示す図である。 １……ステンレス鋼帯、２……中性塩水溶液電解処理
槽、３……正電極、３′……負電極、４……水洗槽、５
……リンガロール、６……濃厚アルカリ水溶液電解処理
槽、7,7′……電極、８……水洗槽、９……リンガロー
ル、10……硝酸水溶液電解処理槽、11,11′……電極、1
2……水洗槽、13……リンガロール、14……ドライヤー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 輝雄 茨城県日立市幸町３丁目１番地１号 株式 会社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特開 昭49−123936（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−59899（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−228700（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−60900（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】焼鈍されたステンレス鋼帯の脱スケール方
    法において、該ステンレス鋼帯をアルカリ水溶液中で電
    解する工程、中性塩水溶液中で電解する工程、及び硝酸
    水溶液中で電解する工程を順次行うことを特徴とする焼
    鈍されたステンレス鋼帯の脱スケール方法。
  2. 【請求項２】焼鈍されたステンレス鋼帯の脱スケール方
    法において、該ステンレス鋼帯を中性塩水溶液中で電解
    する工程、アルカリ水溶液中で電解する工程、及び硝酸
    水溶液中で電解する工程を順次行うことを特徴とする焼
    鈍されたステンレス鋼帯の脱スケール方法。
  3. 【請求項３】前記アルカリ水溶液中での電解及び前記中
    性塩水溶液中での電解が陽極電解を主にした電解であ
    り、前記硝酸水溶液中での電解が陰極電解を主にした電
    解であることを特徴とする請求項１又は２記載の焼鈍さ
    れたステンレス鋼帯の脱スケール方法。
  4. 【請求項４】焼鈍されたステンレス鋼帯の脱スケール方
    法において、該ステンレス鋼帯を水酸化ナトリウム含有
    水溶液中で電解する工程、硫酸ナトリウム含有水溶液中
    で電解する工程、及び硝酸含有水溶液中で電解する工程
    を順次行うことを特徴とする焼鈍されたステンレス鋼帯
    の脱スケール方法。
  5. 【請求項５】焼鈍されたステンレス鋼帯の脱スケール方
    法において、該ステンレス鋼帯を硫酸ナトリウム含有水
    溶液中で電解する工程、水酸化ナトリウム含有水溶液中
    で電解する工程、及び硝酸含有水溶液中で電解する工程
    を順次行うことを特徴とする焼鈍されたステンレス鋼帯
    の脱スケール方法。
  6. 【請求項６】前記水酸化ナトリウム含有水溶液中での電
    解及び前記硫酸ナトリウム含有水溶液中での電解が陽極
    電解を主にした電解であり、前記硝酸含有水溶液中での
    電解が陰極電解を主にした電解であることを特徴とする
    請求項４又は５記載の焼鈍されたステンレス鋼帯の脱ス
    ケール方法。
  7. 【請求項７】正，負電極を有する中性塩水溶液電解槽、
    正，負電極を有するアルカリ水溶液電解槽、及び正，負
    電極を有する硝酸水溶液電解槽を連続的に移動するステ
    ンレス鋼帯の上流側から順次具備してなることを特徴と
    する焼鈍されたステンレス鋼帯の連続脱スケール装置。
  8. 【請求項８】正，負電極を有するアルカリ水溶液電解
    槽、正，負電極を有する中性塩水溶液電解槽、及び正，
    負電極を有する硝酸水溶液電解槽を連続的に移動するス
    テンレス鋼帯の上流側から順次具備してなることを特徴
    とする焼鈍されたステンレス鋼帯の連続脱スケール装
    置。
  9. 【請求項９】前記中性塩水溶液電解槽及び前記アルカリ
    水溶液電解槽では陽極電解を主にした電解を行い、前記
    硝酸水溶液電解層では陰極電解を主にした電解を行うよ
    うに、前記正，負電極の配置が調整されていることを特
    徴とする請求項７又は８記載の焼鈍されたスケール鋼帯
    の連続脱スケール装置。
  10. 【請求項１０】正，負電極を有する硫酸ナトリウム含有
    水溶液電解槽、正，負電極を有する水酸化ナトリウム含
    有水溶液電解槽、及び正，負電極を有する硝酸含有水溶
    液電解槽を連続的に移動するステンレス鋼帯の上流側か
    ら順次具備してなることを特徴とする焼鈍されたステン
    レス鋼帯の連続脱スケール装置。
  11. 【請求項１１】正，負電極を有する水酸化ナトリウム含
    有水溶液電解槽、正，負電極を有する硫酸ナトリウム含
    有水溶液電解槽、及び正，負電極を有する硝酸含有水溶
    液電解槽を連続的に移動するステンレス鋼帯の上流側か
    ら順次具備してなることを特徴とする焼鈍されたステン
    レス鋼帯の連続脱スケール装置。
  12. 【請求項１２】前記硫酸ナトリウム含有水溶液電解槽及
    び前記水酸化ナトリウム含有水溶液電解槽では陽極電解
    を主にした電解を行い、前記硝酸含有水溶液電解層では
    陰極電解を主にした電解を行うように、前記正，負電極
    の配置が調整されていることを特徴とする請求項10又は
    11記載の焼鈍されたスケール鋼帯の連続脱スケール装
    置。
  13. 【請求項１３】前記各電解槽の正，負電極は、連続して
    移動するステンレス鋼帯に対向して該ステンレス鋼帯に
    対し非接触で配設された不溶性電極であることを特徴と
    する請求項７〜12のいずれか１項記載の焼鈍されたステ
    ンレス鋼帯の連続脱スケール装置。
  14. 【請求項１４】前記正，負電極は、各々複数個設けられ
    ていることを特徴とする請求項７〜13のいずれか１項記
    載の焼鈍されたステンレス鋼帯の連続脱スケール装置。
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