JPH10265985A - 鋼帯の酸洗方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸洗設備を大型化することなく酸洗効率を高
めることができる酸洗方法と酸洗装置を提供する。 【解決手段】 酸洗液に浸漬した鋼帯（１）の長手方向
に電流を流すと共に、磁界発生装置（７）により鋼帯の
幅方向に磁界を発生させることにより、鋼帯の上下方向
に交番電磁力を発生させて鋼帯を上下方向に振動させな
がら酸洗する方法および装置

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼帯を酸洗液に浸
漬して、鋼帯表面の酸化物（酸化スケール）を除去する
方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延された鋼帯の表面は、酸化スケ
ールで覆われており、酸化スケールが付着したまま冷間
圧延を施すと、酸化スケールが鋼帯表面に押し込まれて
疵が発生し、製品の品質を著しく損なうことになる。し
たがって、通常は熱間圧延工程の後に脱スケール工程が
設けられている。

【０００３】従来より広く採用されている脱スケール方
法としては、酸洗槽内の酸洗液に鋼帯を連続的に浸漬す
る方法がある。図３は、通常使用されている連続酸洗設
備の模式図である。

【０００４】鋼帯１は、図示しない巻出しリールより巻
出された後、酸液槽２内に導入され、酸洗液３に浸漬さ
れた状態で酸洗槽内を通過する。鋼帯表面の酸化スケー
ルは、酸洗槽内を通過中に酸洗液により溶解、剥離され
る。したがって、鋼帯表面に生成した酸化スケールを完
全に除去するためには、鋼帯１が酸洗液３に一定時間浸
漬されていなければならない。炭素鋼の酸洗液としては
ランニングコストや設備の耐久性を考慮して約８０℃、
濃度５〜１５％程度の塩酸あるいは硫酸水溶液が適用さ
れている。

【０００５】しかしながら、このような設備では、鋼帯
表面における酸洗液の拡散は鋼帯の移動に伴う酸洗液と
の相対速度により律速される。したがって、酸洗処理時
間を短縮するためにライン速度を高速化するか、酸洗槽
の長さを長くするか、あるいは、酸洗槽の個数を増やさ
ねばならず、大型の設備となり設備費が嵩むことにな
る。特に、近年需要の伸びているステンレス鋼等の難酸
洗材に対して、酸洗の高速化による生産性向上を図るた
め、効率のよい酸洗方法の開発が望まれている。

【０００６】図４は、特開昭５４−１５４２９号公報に
開示されている酸洗前に使用される鋼帯の繰り返し曲げ
装置の縦断面図である。同公報に開示されている方法
は、図４に示されているように、酸洗前に鋼帯にスケー
ルブレーカー１１により合計の表面歪みが５％以上とな
るように曲げ加工を３回以上施し、次いで矯正部１２で
矯正して送りローラ１３で酸洗槽に送り酸洗液中に所定
時間浸漬してスケールを除去する方法である。

【０００７】また、特開平４−３４１５８９号公報に
は、超音波発信器により鋼帯表面上に収束超音波を放射
することによりキャビテーションおよび板波（板を伝播
する超音波）を発生させることで境界層（酸洗液と鋼帯
との境界に発生する酸洗を阻害すると考えられている
層）の厚さを低減し、酸洗効率を向上させる方法が開示
されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記方法にお
いても以下のような問題点がある。特開昭５４−１５４
２９号公報に開示されている酸洗前に予加工を行う方法
では、既存ラインに図４に示すようなスケールブレーカ
ーや矯正装置等の諸設備を設置する必要があり、設置ス
ペースや設備費が必要となる。

【０００９】鋼帯表面上での酸洗液の拡散反応は、鋼帯
の移動速度に伴う相対速度差のみで支配される。したが
って、上記のようにスケールブレイキングしても鋼帯を
酸洗液内を単に通過させるのみでは、酸洗の際に生じる
酸洗液境界層の存在により反応速度が高くならず、特に
高速通板時においては十分な効果は得られていない。最
近需要が増加している、巻取り温度を６５０℃以上とす
る高温巻取り熱延鋼帯は、表面に生成するスケールの厚
みが極めて厚い。そのため、上記のような酸洗方法によ
り効果を上げるには、より大きな予加工を施さねばなら
ず、設備の大型化を招くことになる。

【００１０】前記特開平４−３４１５８９号公報に開示
されている超音波を用いて境界層を低減させる方法は、
超音波エネルギーを酸洗液を介して供給して鋼板を振動
させるので、エネルギーの損失が大きく効率が悪いとい
った問題もある。

【００１１】本発明の課題は、設備を大型化することな
く酸洗効率を高めることができ、難脱スケール鋼帯であ
っても酸洗時間が短縮できる酸洗方法と酸洗装置を提供
することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸洗効率
を上げるには酸洗中に鋼帯表面に酸洗液を速く拡散させ
るのが重要であることに着目し、種々実験、検討を重ね
た結果、電磁力を利用して、酸洗液中の鋼帯自体を振動
させることにより極めて大きな効果が得られるという知
見を得た。本発明はこのような知見に基づきなされたも
ので、その要旨は以下の通りである。

【００１３】（１） 鋼帯を連続的に酸洗液に浸漬し
て、鋼帯の長手方向に電流を流すと共に、鋼帯の幅方向
に磁界を発生させることにより、鋼帯の上下方向に交番
電磁力を発生させて鋼帯を振動させながら酸洗すること
を特徴とする鋼帯の酸洗方法。

【００１４】（２）酸洗槽内を走行する鋼帯に、その長
手方向に電流を流すための上流側ピンチロールと、この
ピンチロールと所定の間隔をおいて設けた下流側ピンチ
ロールと、ピンチロール間の鋼帯の幅方向に磁界を発生
させるための磁界発生装置とを備えていることを特徴と
する鋼帯の酸洗装置。

【００１５】（３）酸洗槽内を走行する鋼帯に、その長
手方向に電流を流すための上流側の非接触型電極と、こ
の電極と所定の間隔をおいて設けた下流側の非接触型電
極と、ピンチロール間の鋼帯の幅方向に磁界を発生させ
るための磁界発生装置とを備えていることを特徴とする
鋼帯の酸洗装置。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の酸洗方法を実施
するのに用いる本発明の酸洗装置の一例を示す図で、図
１（ａ）は縦断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡーＡ断面
図である。

【００１７】この酸洗装置は、酸洗槽２内を走行する鋼
帯に、その長手方向に電流を流すための上流側ピンチロ
ール５−１、６−１と、このピンチロールと所定の間隔
をおいて設けた下流側ピンチロール５−２、６−２と、
これら上流側、下流側のピンチロール間の鋼帯の幅方向
に磁界を発生させるための電源１０に接続された磁界発
生装置７とを備えている。

【００１８】これらのピンチロールは、鋼帯を挟持して
鋼帯を酸洗液に浸漬する機能以外に上流側、下流側のピ
ンチロール間の鋼帯にその長手方向に電流を流す機能お
よび鋼帯を加熱する機能を有している。これらのピンチ
ロールは、上下どちらか一方のロール（図１）または上
下両方のロールを給電ロールとなし、各給電ロールは導
電性に優れた短絡部材８を介して、電源９に接続されて
いる。

【００１９】鋼帯１は、入側デフレクタロール４−１を
介して、酸洗液３中に連続的に浸漬される。そして、鋼
帯１は酸洗液３中に設置された上流側のピンチロールと
下流側ピンチロールを通り、出側デフレクタロール４−
２を介して酸洗槽外に搬出される。鋼帯１が、酸洗液３
中に設置されたピンチロール間を通過する際、鋼帯１に
は長手方向の通電電流が直接供給される。ここで、電流
としては例えば直流電流を供給する。上流側、下流側の
給電ロール間には磁界発生装置７が設置されており、走
行する鋼帯１の幅方向に磁界を発生させる。

【００２０】磁界発生装置としては、一般に磁界発生用
として用いられている電磁石または永久磁石でよい。ま
た、近年になって開発がおこなわれている超伝導磁石を
用いることもできる。

【００２１】この磁界発生装置による磁界は、例えば図
１（ｂ）に示すように鋼帯両エッジに対向させて電磁石
７を設け、図中点線で示すように鋼帯幅方向に発生させ
る。なお、磁力線の矢印の方向は、交番により極が変わ
ると逆方向となる。ここで、電磁石に供給する交番電流
の周波数は商用周波数でもよいが、インバータ等を用い
て、数十ｋＨｚ程度の範囲で可変とするのが望ましい。

【００２２】走行する鋼帯１の長手方向に流れる直流電
流ｉが供給された状態で、磁界発生装置７の交流電磁石
による磁界を鋼帯幅方向に発生させると、いわゆるフレ
ミングの左手の法則により鋼帯１の上下方向に交番電磁
力Ｆが発生する。

【００２３】すなわち、例えば図１に示すように左から
右へと走行する鋼帯１の紙面手前のエッジから他方のエ
ッジへと鋼帯幅方向に磁界が貫通する場合には、鋼帯１
の下から上方向に電磁力が発生し、また磁界が逆方向に
貫通する場合には鋼帯１の上から下方向へと電磁力が発
生する。

【００２４】この場合の磁界の変化のタイミングは電磁
石に供給する交番電流の周波数により支配されるため、
鋼帯にかかる上下方向の振動力も同じ周期で変化する。
このような方法により、走行する鋼帯１に電磁力を発生
させることで、鋼帯１の上下方向に直接振動力を付与す
ることが可能となるため、極めて高いエネルギー効率が
得られる。

【００２５】また、振動力の大きさについては、交流電
磁石へ供給する電流の周波数と通電量を、前述したよう
なインバータ制御等と共に用いることで任意に設定可能
である。したがって、走行する鋼帯のライン速度、寸
法、スケールの厚さや酸洗液の濃度等の諸条件により最
適の周波数と通電量を選択すればよい。

【００２６】このように、鋼帯の上下方向に任意の大き
さの振動力を付与することで、酸洗液の拡散を飛躍的に
促進することが可能となる。その理由は、鋼帯表面に生
成する境界層が鋼帯の振動により破壊されるためと推察
される。

【００２７】また、スケール厚さが厚い鋼帯や難脱スケ
ール材には、酸洗前にスケールにクラックを入れておく
と、クラック部への酸洗液の浸透性がより向上するの
で、酸洗処理時間がさらに短縮できる。

【００２８】図２は、本発明の他の態様の酸洗装置の縦
断面図である。この装置は、図１に示した装置とほぼ同
じであり、電極がロールでなく板状であり、鋼帯に接触
していない点が異なる。

【００２９】電極としては、ＳＵＳ３０４等の耐酸性の
ステンレス鋼や白金の金属板を用いるとよい。酸洗液中
で上流側の非接触型電極１４−１とこの電極に所定の間
隔をおいて、下流側の非接触型電極１４−２を鋼帯に接
近、対面させて設ける。このように非接触の電極により
鋼帯長手方向に電流を流す。

【００３０】この装置は、非接触で電極と鋼帯との摩
擦がないため鋼帯表面に疵が発生しない、鋼板表面に
厚いスケールが生成していてもスパークが発生すること
なく通電可能となる、という利点がある。

【００３１】ところで、図１に示したようにロールを介
して通電する装置では、約５μｍ以下のスケールであれ
ばスパークが発生することなく通電できるが、それ以上
の厚さになるとスパークが発生する恐れがあり、ロール
および鋼帯にスパーク疵が発生する場合がある。そのよ
うな場合には、図２に示した装置を用いるのがよい。上
記図１および図２に示した酸洗装置は、鋼帯に直接通電
するので電気抵抗により鋼帯の温度が上がる。その結
果、酸洗が促進されるという効果もある。鋼帯の温度
は、８０℃〜酸洗液の沸点未満にするのが好ましく、あ
まり高くすると酸洗液が劣化する。また、上流側電極と
下流側電極との間隔は、鋼板への通電電流量と鋼板寸法
やライン速度から決めればよく、通常の酸洗槽では０．
２〜１０ｍ程度となる。

【００３２】上記した２つの装置では、磁界発生装置と
して電磁石を用いた例を示したが、強力な永久磁石を用
いて、鋼帯に交流の電流を流してもよい。鋼帯に流す電
流と磁界発生装置に流す電流は、どちらかを直流にし、
他方を交流にすれば交番電磁力が得られる。また、鋼帯
に流す電流と磁界発生装置に流す電流の両者とも交流に
して周波数をかえれば交番の電磁力が得られる。すなわ
ち、本発明の方法では、鋼帯を振動させるための交番電
磁力を発生させることができればよく、その発生手段は
特に限定するものではない。

【００３３】なお、本発明の方法は、表面に酸化スケー
ルを有する鋼帯をそのまま酸洗しても効果を発揮する
が、酸洗の前に繰り返し曲げなどを施し酸化スケールに
クラックを入れておけば、より大きい効果が得られる。

【００３４】

【実施例】次に、本発明に係る酸洗方法による効果を、
実施例に基づき説明する。炭素鋼の高温巻取りしたスケ
ール厚が比較的厚い熱延鋼帯に、下記条件の繰返し曲げ
を施して酸化スケールにクラックを入れた後、図１に示
した本発明の酸洗装置と、比較例として図３に示した酸
洗装置を用いて下記する条件で酸洗をおこなった。

【００３５】１）熱延鋼帯 材質：低炭素アルミキルド鋼（ＧＢ０４Ｅ１Ｃ） 寸法： 厚さ:２．３ｍｍ、幅:１００ｍｍ 巻取り温度：７５０℃ ２）酸化スケール厚さ：７μｍ 繰返し曲げ条件 ：テンションレベラーにて引張より２
％付与 ３）通電装置 ピンチロール直径：１５０ｍｍ 上流側と下流側のピンチロール間距離：５００ｍｍ 鋼帯長手方向の電流：２０００Ａ ４）磁界発生装置 交流電磁石使用 インバータ電源で周波数２０〜５０ｋＨｚに可変 ５）酸洗液 ８０℃の１０％塩酸水溶液 以上の条件のもとで、酸洗速度を種々変化させて酸化ス
ケールが完全に除去できる時間を求めた。結果を表１に
示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】同表より明らかなように、鋼帯に直接振動
力を付与した場合、従来方法に比べて、酸洗時間が大幅
に短縮された。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、酸洗設備を大型化する
ことなく酸洗効率を高めることができ、難脱スケール鋼
帯であっても酸洗時間が短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の酸洗装置の縦断面図である。

【図２】本発明の他の酸洗装置の縦断面図である。

【図３】従来の酸洗装置の縦断面の模式図である。

【図４】従来の酸洗前に用いる曲げ加工装置の縦断面図
である。

【符号の説明】

１ 鋼帯 ２ 酸洗槽 ３ 酸洗液 ４ デフレクタロール ５ 給電ロール ６ 押えロール ７ 磁界発生装置 ８ 短絡部材 ９ 電源 10 磁界発生用電源 11 スケールブレーカー部 12 矯正部 13 送りローラ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼帯を連続的に酸洗液に浸漬して、鋼帯
   の長手方向に電流を流すと共に、鋼帯の幅方向に磁界を
   発生させることにより、鋼帯の上下方向に交番電磁力を
   発生させて鋼帯を振動させながら酸洗することを特徴と
   する鋼帯の酸洗方法。
2. 【請求項２】 酸洗槽内を走行する鋼帯に、その長手方
   向に電流を流すための上流側ピンチロールと、このピン
   チロールと所定の間隔をおいて設けた下流側ピンチロー
   ルと、ピンチロール間の鋼帯の幅方向に磁界を発生させ
   るための磁界発生装置とを備えていることを特徴とする
   鋼帯の酸洗装置。
3. 【請求項３】 酸洗槽内を走行する鋼帯に、その長手方
   向に電流を流すための上流側の非接触型電極と、この電
   極と所定の間隔をおいて設けた下流側の非接触型電極
   と、ピンチロール間の鋼帯の幅方向に磁界を発生させる
   ための磁界発生装置とを備えていることを特徴とする鋼
   帯の酸洗装置。