JPH1150281A - オーステナイト系ステンレス鋼帯の平滑酸洗方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーステナイト系ステンレス鋼の酸洗方法と
して、安価な硫酸酸洗法で高品位な酸洗表面を得ること
を目的とする。 【解決手段】 オーステナイト系ステンレス鋼帯を硫酸
溶液で酸洗した後に塩酸・硝酸溶液で白色化する酸洗法
において、塩酸・硝酸溶液として、塩酸を１１０〜３０
０ｇ／ｌ、硝酸を６０〜１１０ｇ／ｌ、鉄イオンを２０
ｇ／ｌ以上含有した溶液を用いて酸洗処理を行うことを
特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼帯の平滑酸洗
方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オーステナイト系
ステンレス熱延鋼帯の酸化スケールを、硫酸溶液による
酸洗法により脱スケールする方法であって、安定した酸
洗と酸洗後の表面性状を良好ならしめるデスケール方法
である。尚、本発明において、溶液に含有する各組成の
濃度はｇ／ｌ（グラム／リットル）で表示する。

【０００２】

【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼熱延板の
表面に生成したスケールを除去する方法としては、一般
にショットブラストにより機械的に脱スケールを施した
後、硝酸−弗酸の混酸で酸洗することにより酸洗する方
法が広く採用されている。通常用いられる酸濃度はオー
ステナイト系ステンレス鋼の場合、硝酸が５〜１５％、
弗酸が１〜５％である。（「ステンレス鋼便覧」昭和４
８年版Ｐ．８４２参照）

【０００３】この硝酸−弗酸の混酸による酸洗法は表面
仕上がり状況が良好であるが、ＮＯ_x ガスを発生する
ため、このガスを処理する高価な設備を必要とする。
また、この混酸は酸洗の進行に伴う溶液中への溶け込み
イオンの影響が大きく、溶け込みイオンの増加で能力不
足になるため、頻繁に液を更新することが必要になり、
液コストや廃酸処理にコストがかかるという欠点を有す
る。さらには酸洗槽の材質として硝酸−弗酸特有の高
価な耐酸材料を必要とし、設備を設置する費用ならびに
維持管理する費用の点からも高価な酸洗法である。

【０００４】一方、フェライト系ステンレス鋼などに適
用実施されている硫酸酸洗法はＮＯ_x ガスを発生せ
ず、ガス処理設備が不要で、酸洗の進行に伴う溶液中
への溶け込みイオンの影響が小さく、液コストや廃酸処
理が安価である。さらには酸洗槽の耐酸材料として安
価な材料で充分である。このことから、オーステナイト
系ステンレス鋼においても、硝酸−弗酸の混酸に代わる
酸洗法として、硫酸を基本酸洗溶液とする酸洗方法が切
望されている。

【０００５】このような有用な特性を持つ硫酸酸洗法を
工業的な酸洗法として活用するには次の様な４つの問題
があった。第１には、硫酸溶液中でオーステナイト系ス
テンレス鋼は不動態化し易く安定した酸洗を持続させに
くい。第２には、硫酸酸洗後の酸洗表面に付着している
酸洗生成物であるスマットはフェライト系ステンレス鋼
と異なり除去しにくい。第３には、硫酸の性質としてＣ
ｒ欠乏を選択的に溶解しないため、スケールと地鉄との
界面に存在するＣｒ欠乏層を選択溶解することなく、メ
カニカルデスケールの充分な部分と不充分な部分の溶解
差がデスケール完了までの酸洗の間に大きくなり、結果
として、表面凹凸が大きくなる。第４には、続く冷延に
て修復され難い孔食が生じる問題がある。これは硫酸溶
液が不動態化し易いことと、メカニカルデスケーリング
された鋼帯表面の局所的変化に対応して程度の異なる孔
食が生じてしまう。この孔食の違いは、冷延後には肉眼
でも判別可能な肌荒れ疵となる。

【０００６】従来の硫酸溶液を使ったオーステナイト系
ステンレス熱延鋼帯の酸洗法としては、例えば特公昭６
１−２５７８３号公報では、ステンレス熱延鋼帯にショ
ットブラスト処理を行い、その後に硫酸処理し、硫酸第
二鉄−硫酸溶液で主酸洗を行い、さらに後処理として硝
酸中で酸洗するか、あるいは塩酸後硝酸中で酸洗する方
法が開示されている。しかしながら、この酸洗法を適用
しても、硫酸第二鉄−硫酸の操業濃度範囲が狭いため、
範囲外になることが多く、酸洗が全く不能な状態になる
ことが頻発した。また、酸洗が充分に行われた場合も、
スマット除去が不充分であったり、酸洗後の表面粗さが
従来に比べ大であったり、引き続きおこなわれる冷延で
修復することなく製品板で肌荒れ疵として残存する孔食
が生じる問題があった。

【０００７】特開平７−３３１４６９号公報では、スケ
ール直下にＣｒ欠乏層のないことが特徴である同期式連
続鋳造法により製造されたオーステナイト系ステンレス
鋼の薄帯状鋳片や焼鈍を省略したオーステナイト系ステ
ンレス鋼熱延板のデスケール方法として、硫酸溶液を使
った酸洗法が開示されている。上記の薄帯状鋳片や熱延
板に、機械的手段の予備デスケールを行い（ショットブ
ラストあるいは砂鉄＋高圧水噴射）、不動態皮膜を表面
活性化処理を行い（スクラバーブラシによる軽研削や、
硫酸中で陰極にし直流電解する）、硫酸溶液で酸洗処理
し、続いて硝酸溶液でスマット処理する方法が開示され
ている。硫酸中での安定した酸洗は前処理により達成す
るものの、硝酸溶液では充分なスマット除去ができずに
残存し、予備デスケールとしてショットブラストを適用
した場合には、メカニカルデスケーリングが不充分なた
め、酸洗後の表面凹凸はＲｍａｘ５０μｍ程度の大きな
粗さになり、しかも孔食も発生した。

【０００８】特開平８−３５０８６号公報では、Ｎｉ系
ステンレスにおいてメカニカルデスケーリング（ショッ
トブラスト等）後に硫酸処理し、白色化処理（塩酸−硝
酸−界面活性剤）で処理する方法が開示されている。こ
の方法ではスマットは除去されるが、メカニカルデスケ
ーリングが不充分なため表面粗さがＲｍａｘ４０〜５０
μｍにもなり、孔食も多発した表面となった。

【０００９】特開平８−２６０１７３号公報では、熱間
圧延したＮｉ系ステンレス鋼帯のスケールを機械的手段
（ショットブラストと重研ブラシ）により、全表面の３
０％以上除去し、硫酸酸洗する方法が開示されている。
機械的脱スケール量を多くすることで酸洗後の凹凸は小
さな酸洗表面が得られるものの、孔食は生成してしまう
問題があった。

【００１０】特開昭５９−１２９７３１号公報、特開昭
６１−４９７０６号公報には、塩酸−硝酸−第２鉄塩に
よる酸洗法について開示されている。これらの酸洗法
は、塩酸−硝酸−第２鉄塩の酸洗溶液のみによる酸洗法
であり、オーステナイト系ステンレス鋼に対して硫酸を
酸洗主溶液として行うことを目的とした場合に問題とな
る前記４つの問題については何等考慮されていないし、
単なる硫酸酸洗との組み合わせでは問題が発生してい
た。

【００１１】また、特開昭５８−４２７７７号公報、特
開昭５８−１９９８７９号公報では、ショットブラスト
し、硫酸槽での予備酸洗、塩酸−硝酸−第２鉄塩の酸洗
を行う酸洗法の開示がある。この発明でも前記４つの問
題についての考慮は何等なされていないため、表面凹凸
が大きくなり、孔食原因の肌荒れ疵が発生する問題が発
生した、

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、オーステナ
イト系ステンレス鋼帯を硫酸酸洗する場合に、問題とな
る４つの問題の内、従来のどの硫酸酸洗法を適用しても
達成できなかった酸洗後の孔食をなくし、加えて安定し
た酸洗操業、スマット除去、酸洗後の表面粗さを良好に
する酸洗法を可能ならしめるもので、これにより酸液コ
ストおよび設備費が安価で高晶質なオーステナイト系ス
テンレス鋼薄板製造を可能にするものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、オーステ
ナイト系ステンレス鋼帯の硫酸酸洗適用について鋭意検
討を加えた結果、硫酸後に生じる孔食の程度を軽減する
ためには、硫酸濃度や温度を一定限界値以下に保って孔
食生成の程度を軽減するか、硫酸酸洗後のホワイトニン
グ溶液の溶解性を増やし孔食を無害化することで達成で
きるという知見を得た。

【００１４】本発明は、上記知見に基づくものであっ
て、その要旨は以下の通りである。 （１）オーステナイト系ステンレス鋼帯を硫酸溶液で酸
洗した後に塩酸・硝酸溶液で白色化する酸洗法におい
て、塩酸・硝酸溶液として、塩酸を１１０〜３００ｇ／
ｌ、硝酸を６０〜１１０ｇ／ｌ、鉄イオンを２０ｇ／ｌ
以上含有した溶液を用いて酸洗処理を行うことを特徴と
するオーステナイト系ステンレス鋼帯の平滑酸洗方法。 （２）オーステナイト系ステンレス鋼帯を硫酸溶液で酸
洗した後に塩酸・硝酸溶液で白色化する酸洗法におい
て、硫酸溶液として硫酸を３００ｇ／ｌ以下含有する溶
液を用いて酸洗処理を行い、次いで塩酸・硝酸溶液とし
て、塩酸を１１０〜３００ｇ／ｌ、硝酸を６０〜１１０
ｇ／ｌ、鉄イオンを２０ｇ／ｌ以上含有する溶液を用い
て酸洗処理を行うことを特徴とするオーステナイト系ス
テンレス鋼帯の平滑酸洗方法。

【００１５】

【発明の実施の形態】従来法として開示されている特開
平８−３５０８６号公報ならびに特開平８−２６０１７
３号公報の条件を適用して、Ｎｉ系ステンレス熱延鋼帯
にショットブラストと重研ブラシの組み合わせによるメ
カニカルデスケーリングを行い表面スケールを全表面の
３０％以上除去した後、３００ｇ／ｌ硫酸−鉄分５０ｇ
／ｌ，９０℃，２１０ｓｅｃの硫酸条件で酸洗し、次い
で４０ｇ／ｌ塩酸−１３０ｇ／ｌ硝酸−界面活性剤５
％，７０℃，３０ｓｅｃの条件で白色化処理を行った。

【００１６】その結果、硫酸中での安定した酸洗がで
き、スマット除去は充分であり、表面粗さもＲｍａｘ２
０μｍ以下の従来硝弗酸なみの表面が得られた。しか
し、この鋼帯を引き続き冷延して光輝焼鈍し製品板を製
造したところ、従来の硝弗酸酸洗時には見られない肌荒
れ疵が発生した。

【００１７】この疵は冷延率が進んで表面光沢が良好に
なると明確化する疵であり、工程をさかのぼって検討し
た結果、酸洗表面に生じた粗さ計で捕らえられない孔食
があり、サイズは３〜７μｍ程度の径で深さも同様程度
であるが、局所的に程度の異なる孔食が生じていること
が判明した。この局所的に程度の異なる孔食が冷延の進
行により７０％以上の冷延率で肉眼でも違いとして認識
できる肌荒れ疵となる。

【００１８】Ｒｍａｘ２０μｍ程度の従来の硝弗酸酸洗
板に見られた通常の凹凸は冷延の進行にともない消滅す
るが、上記孔食は冷延の進行にともなって消滅しにく
い。

【００１９】この孔食の発生原因を明らかにするため、
白色化処理時間を変化させて冷延後の肌荒れ疵を調査し
たところ、白色化処理時間を短時間化すると肌荒れ疵が
より明確化し、長時間化すると軽減することが分かっ
た。このことから硫酸溶液中で孔食が発生し、白色化処
理で改善すると考えることができる。しかし、実ライン
では白色化処理槽長は制限されるため、白色化処理の長
時間化を図ることは難しい。そこで、本発明者らは、一
定時間の白色化処理でより効率的に肌荒れ疵を軽減化す
る方法について検討するべく以下の条件で実験を行った
結果、白色化処理に用いる塩酸−硝酸溶液中のＦｅイオ
ン濃度を増加することが有効であることを見出だした。

【００２０】すなわち、前述のように、Ｎｉ系ステンレ
ス熱延鋼帯にショットブラストと重研ブラシの組み合わ
せによるメカニカルデスケーリングを行い表面スケール
を全表面の３０％以上除去した。その後、硫酸２５０〜
３７０ｇ／ｌ−Ｆｅイオン５０ｇ／ｌ，９０℃，２１０
sec の条件で硫酸酸洗し、次いで白色化溶液として塩酸
４０ｇ／ｌ−硝酸１３０ｇ／ｌ−界面活性剤５％、７０
℃、３０sec の条件で白色化処理を行う際に、白色化溶
液中にＦｅイオンを変化して添加した白色化処理を行っ
た。得られた３mmの鋼帯を引き続き０．７mmに冷延し、
肌荒れ疵ランクを評価した。図１に、白色化溶液中のＦ
ｅイオン濃度と、肌荒れ疵ランクとの相関を示す。図１
より、白色化溶液中にＦｅイオンを２０ｇ／ｌ以上添加
することで、肌荒れ疵が軽減化されることが分かる。

【００２１】しかし、Ｆｅイオン濃度を２０ｇ／ｌ以上
にコントロールした状態で酸洗を継続しても、数コイル
に一本の割合で鋼帯表面にスマットが部分的に残存し雲
型の模様となる酸洗板が発生することが判明した。スマ
ットが残存した部分には孔食も多く残存しており、この
ような酸洗板を製品板厚まで冷延すると、肌荒れ疵が酸
洗後の雲形模様と同じ形態で発生した。

【００２２】このため本発明者らは、さらに安定して白
色化処理可能な液条件を検討するべく以下の条件で実験
を行った結果、塩酸と硝酸の液組成として塩酸を多目に
設定した組成にコントロールすることで、スマットの残
存しない均一な白色鋼帯を得ることができることを見出
だした。

【００２３】すなわち、前述のように、Ｎｉ系ステンレ
ス熱延鋼帯にショットブラストと重研ブラシの組み合わ
せによるメカニカルデスケーリングを行い表面スケール
を全表面の３０％以上除去した。その後、硫酸３００ｇ
／ｌ−Ｆｅイオン５０ｇ／ｌ，９０℃，２１０sec の条
件で硫酸酸洗し、次いで白色化溶液として塩酸−硝酸−
界面活性剤５％にＦｅイオンを２０ｇ／ｌ以上添加し、
７０℃、３０sec の条件で白色化処理を行った際のスマ
ットの残存状況を雲型模様の有無で評価し、また引き続
き白色化処理後の３mmの酸洗鋼帯を０．７mmに冷延した
後の肌荒れ疵発生状況を評価した。図２に、白色化溶液
中の硝酸濃度及び塩酸濃度と、スマットの残存状況及び
肌荒れ疵発生状況との関係を示す。図２より、塩酸濃度
を１１０〜３００ｇ／ｌかつ硝酸濃度を６０〜１１０ｇ
／ｌにすることで、良好な表面が得ることが分かる。

【００２４】また、硫酸溶液について孔食の発生しにく
い条件としては、図１に示されるように、硫酸濃度を３
００ｇ／ｌ以下にすることが有効である。

【００２５】肌荒れ疵発生原因である酸洗板の孔食が発
生するのは、硫酸溶液中にＦｅイオン，Ｃｒイオン，Ｎ
ｉイオンが溶け込むことによって、液自体が不動態化し
易い状態になっていることと、浸漬前のメカニカルデス
ケーリング後の表面がミクロ的には不均一であり、酸洗
が進行する場所が局在化するためであると考えられる。

【００２６】本発明において、塩酸と硝酸の白色化溶液
中にＦｅイオンを増加させることで孔食を軽減し、肌荒
れ疵を軽減する理由は、硫酸溶液中で生じた孔食の大き
な急峻度を白色化溶液での溶解を増やすことで良好なミ
クロ形状に変化させることができるためだと考えられ
る。

【００２７】次に本発明の液組成の限定理由について説
明する。白色化溶液は浸漬あるいはスプレーのいずれで
適用しても良いが、硫酸酸洗で生じたスマットを除去
し白色化する作用、硫酸酸洗で生じた孔食を軽減し冷
延後の肌荒れ疵を発生させない作用、雲形模様の発生
しない均一な白色鋼帯を得る作用が必要である。

【００２８】白色化溶液中の塩酸は、硝酸およびＦｅイ
オンと共存して上記〜の作用を強める作用があり、
１１０〜３００ｇ／ｌが必要である。また白色化溶液中
の硝酸は、塩酸およびＦｅイオンと共存して上記〜
の作用を強める作用があり、６０ｇ／ｌ以上添加する必
要がある。一方、硝酸は、添加量を増加するほど白色化
作用は強くなるが、１１０ｇ／ｌを超えて添加した場
合、不動態化作用が大きくなり白色化が中断し、雲形模
様が頻発するようになる。白色化溶液中のＦｅイオン
は、塩酸および硝酸と共存して孔食軽減作用があり２０
ｇ／ｌ以上、望ましくは４０ｇ／ｌ以上が、さらに望ま
しくは９０ｇ／ｌを超えての添加が必要である。白色化
処理を行う温度は、１００℃を越えると表面の肌あれを
生じ、５０℃未満では白色化効果が小さい。高速白色化
と安定操業上の観点から６０〜９０℃が望ましい。ま
た、この溶液には、尿素化合物と有機酸からなるＮＯ_x
発生防止の界面活性剤を１〜５重量％含有させても同様
な効果を生じる。

【００２９】硫酸溶液については、肌荒れ疵を軽減する
ため硫酸濃度を３００ｇ／ｌ以下にすると、一層の効果
がある。この液温は９５℃を超えると酸洗後の孔食発生
程度が悪化するため９５℃以下で操業する必要がある。

【００３０】被処理材については、スラブを熱間圧延し
て得られた熱延鋼帯、さらに連続焼鈍した熱延鋼帯、鋳
片と鋳型内壁面の間に相対速度差のない同期式連続鋳造
法により製造された薄鋼帯状鋳片のいずれでも有効であ
る。特にスケール厚みの薄い熱延板焼鈍省略材や熱延を
省略して溶鋼から直接に製造した薄鋼帯状鋳片において
は、軽度のメカニカルデスケーリングでよい。

【００３１】このメカニカルデスケーリングについて
は、酸洗後の表面凹凸を従来の硝弗酸酸洗の表面凹凸と
同程度にするためには、通常のショットブラストでは不
十分であり、ショットブラスト痕で全表面を覆うように
するか、特開平８−２６０１７３号公報に示されている
ように、ショットブラストと重研ブラシを用いてメカニ
カルデスケーリングを行い全表面の３０％以上を除去し
ておくことは本発明においても良好な酸洗表面を得るた
めに有効である。

【００３２】

【実施例】ＳＵＳ３０４で板厚３mmの熱延鋼帯をショッ
トブラストと重研ブラシによる機械的な脱スケールを施
した後、硫酸酸洗槽で酸洗し、次いで白色化槽で一連の
酸洗処理を実施した。それぞれの処理工程における条件
は表１に示す通りであり、その結果得られたショットブ
ラストと重研ブラシによる機械的な脱スケール後のスケ
ールの表面除去率、酸洗後の表面粒度、酸洗板の孔食、
８０％冷延後の肌荒れ疵の有無を調査し結果を示した。

【００３３】

【表１】

【００３４】比較法に比べ本発明法によれば、白色化溶
液中の塩酸濃度、硝酸濃度、Ｆｅイオン濃度と硫酸濃度
をコントロールすることで、雲形模様のない充分な白色
化と孔食の軽減が出来、冷延後の肌荒れ疵の発生を防止
出来ることが判明した。また、硫酸中の安定した酸洗、
スマット除去、酸洗後の凹凸も充分良好であった、

【００３５】

【発明の効果】本発明はオーステナイト系ステンレス鋼
帯を酸洗するに際し、安価な硫酸酸洗法で、良好な酸洗
表面性状を可能ならしめたもので、すぐれた製品を提供
でき生産性も高いので工業的効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】白色化溶液中のＦｅイオン量と、冷延後の肌荒
れ疵との関係を示す図表である。

【図２】白色化処理後の雲形模様の発生状況及び冷延後
の肌荒れ疵発生状況と、白色化溶液中の塩酸濃度及び硝
酸濃度との関係を示した図表である。

フロントページの続き (72)発明者 下村 良一 北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製 鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者 西村 基 北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製 鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 オーステナイト系ステンレス鋼帯を硫酸
   溶液で酸洗した後に塩酸・硝酸溶液で白色化する酸洗法
   において、塩酸・硝酸溶液として、塩酸を１１０〜３０
   ０ｇ／ｌ、硝酸を６０〜１１０ｇ／ｌ、鉄イオンを２０
   ｇ／ｌ以上含有した溶液を用いて酸洗処理を行うことを
   特徴とするオーステナイト系ステンレス鋼帯の平滑酸洗
   方法。
2. 【請求項２】 オーステナイト系ステンレス鋼帯を硫酸
   溶液で酸洗した後に塩酸・硝酸溶液で白色化する酸洗法
   において、硫酸溶液として硫酸を３００ｇ／ｌ以下含有
   する溶液を用いて酸洗処理を行い、次いで塩酸・硝酸溶
   液として、塩酸を１１０〜３００ｇ／ｌ、硝酸を６０〜
   １１０ｇ／ｌ、鉄イオンを２０ｇ／ｌ以上含有する溶液
   を用いて酸洗処理を行うことを特徴とするオーステナイ
   ト系ステンレス鋼帯の平滑酸洗方法。