JPS59593B2 - ステンレス鋼管の脱スケ−ル方法 - Google Patents

ステンレス鋼管の脱スケ−ル方法

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JPS59593B2
JPS59593B2 JP54044605A JP4460579A JPS59593B2 JP S59593 B2 JPS59593 B2 JP S59593B2 JP 54044605 A JP54044605 A JP 54044605A JP 4460579 A JP4460579 A JP 4460579A JP S59593 B2 JPS59593 B2 JP S59593B2
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JP
Japan
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steel pipe
scale
descaling
acid solution
stainless steel
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JP54044605A
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照巳 小田
和仁 倉地
良平 南
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23GCLEANING OR DE-GREASING OF METALLIC MATERIAL BY CHEMICAL METHODS OTHER THAN ELECTROLYSIS
    • C23G1/00Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts
    • C23G1/02Cleaning or pickling metallic material with solutions or molten salts with acid solutions
    • C23G1/08Iron or steel
    • C23G1/086Iron or steel solutions containing HF

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ステンレス鋼管の脱スケール方法に関するも
のであり、脱スケール処理能率を飛躍的に向上させ、特
に脱スケールの際の溶融塩処理や過マンガン処理等、従
来行われていた前処理を省略することを可能とする脱ス
ケール方法に関するものである。
ステン1メス鋼管を製造するに際しては、通常、熱処理
と冷間引抜加工を交互に繰返して所定の寸法に成形する
のであるが、熱処理の際には鋼管の表面にスケールが生
成する。
表面にスケールがついたままの鋼管を冷間引抜加工する
と表面に傷が発生するため、冷間引抜加工前にはスケー
ルを完全に除去しておかなくてはならない。この目的の
ために、一般には鋼管を硝酸と弗酸を含む水溶液すなわ
ち硝弗酸液に浸漬する方法が採られているが、完全な脱
スケールの効果を望むことはほとんど得がたく、強いて
完全に近いものにしようとすると鋼管の表面が過度に侵
食されて肌荒れが生じていた。そこで、これらステンレ
ス鋼管の脱スケールを完全なものとし、前記の悪影響を
与えないようにするために、酸洗する前に水酸化ナトリ
ウムと硝酸ナトリウムとの溶融塩浴に400〜500℃
で浸漬する溶融塩処理や、過マンガン酸カリウム、水酸
化アトリウムの混合水溶液に浸漬する方法のいわゆる過
マンガン処理をすることにより、後に続く硝弗酸の酸洗
による脱スケールを容易にし、きれいな表面肌のステン
レス鋼管を得る方法がとられていた。しかし、前者の方
法は高温処理のため作業上危険を伴うし、温度維持のた
め多量のエネルギーを必要とし、また薬品費が嵩むとい
う欠点があつた。他方、後者の方法は約80℃に保つた
過マンガン酸カリウムを水酸化ナトリウムの混合液に浸
漬するのであるが、この方法には次のような欠点があつ
た。(1)前処理時間は短いときで1時間、長いときに
は4時間にも及ぶた八工程上の時間的ロスが大きい。
(2)廃液には重金属が含まれているので、廃液処理の
ための公害防止設備を必要とする。
(3)約80℃の高温を維持するためにエネルギーコス
トが高くつく他、液ミストが発生して作業環境を著しく
悪化させる。
(4)過マンガン酸カリウへ水酸化ナトリウム等の薬品
費は高価につく。
本発明は、上記の如き従来方法の欠点を解消することを
目的とするものであり、ステンレス鋼管を脱スケールに
あたり、溶融塩処理や過マンガン酸処理を行うことなく
、鋼管をまずストレートナ一にかけ、その表面のスケー
ルに分布密度の高い亀裂を生ぜしめ、その後尿素を添加
した硝弗酸液に浸漬することを要旨とする脱スケール方
法であ二る。
以下に本発明方法を詳細に説明する。
まずステンレス鋼管をストレートナ一にかけて、鋼管表
面のスケール層に分布密度の高い亀裂を生ぜしめ、スケ
ール層から鋼管素地面に対して硝弗c酸溶液が浸透しや
すくし、脱スケール効果を高めるようにするのである。
ストレートナ一は、胴部が弧状カリバ面となつた対をな
す鼓形ロールを、鋼管の通過線に対して互に反対方向に
傾斜して交叉状に対設した一種の軽圧延ロールであつて
、これに鋼管を送り込み、回転させながら軸線方向に通
過させ、鋼管の表面に軽い回転鍛造作用を付加するもの
である。従つて鋼管をストレートナ一にかけると、その
表面をスケール層に極めて分布密度の高い亀裂を生ぜし
めることとなる。そのため、4硝弗酸溶液は高密度な亀
裂に沿つて鋼材素地面まで極めて効果的に浸透するので
ある。ストレートナ一によりスケール層に亀裂を生ぜし
める場合、クラツシユ率は高い方がよいが、あまり高率
にすると鋼管自体の割れ発生や引張強度上昇などの弊害
が現れるので、7%以下にするのが望ましい。次にスケ
ール層に亀裂が生じた鋼管を尿素を添加した硝弗酸液に
浸漬する。このように尿素を硝弗酸液に添加すると、ス
ケール層の高密度な亀裂とあいまつて脱スケール効果が
飛躍的に上昇する。尿素を添加した硝弗酸液の反応機構
は次の如くである。すなわち硝弗酸とスケールの反応の
うち特に硝酸との反応は次式で示される。2Me+8H
N03→2Me(NO3)3+2HN02(1)+H2
+2H20 この硝弗酸液に尿素が添加されていると(1)式の反応
で生成したHNO2と尿素とが反応して(2)又は(3
)式に示される様にCO2ガスおよびN2ガスを発生す
る。
HNO2+CO(NH2)2→N2+CO2+NH3+
H2O(2)2HN02+CO(NH2)2→2N2+
CO2+3H20(3)この反応ガスの発生は、尿素添
加の硝弗酸溶液がスケール層に生じた高密度な亀裂に沿
つて鋼管の素地面にまで浸透し、スケール層と素地面と
の間で活発に生起し、そのガス圧力でスケールの脱離が
促進されるのである。
従来の脱スケールは、酸液によつてスケールをその表面
から溶解してゆくことによつて除去するものであつたが
、これでは完全にスケールを除去するまでには長時間を
要し、その間の溶解進捗度は鋼管の全表面にわたつて均
一なものとはならず、それは溶解に時間がかかればかか
る程、不均一の度合も顕著になり、全表面について完全
にスケールが除去される頃には肌荒れを招ねく結果にな
つていた。
本発明では、スケールの除去を表面からの除去だけにた
よらず、鋼管の素地面とスケール層との間に前記反応ガ
スを発生せしめて、その圧力によりスケールをその鋼材
素地面に近い内部から脱離せしめるものであつて、既定
の観念を打破した脱スケール方法である。前記の如き脱
スケール作用を発揮せしめるために添加される尿素の添
加量は、0.001乃至20重量%が望ましい。
すなわち0.001重量%以下の尿素添加では濃度がう
すいため(2),(3)式の反応速度が遅く、ガス発生
によるスケールの脱離速度の向上がほとんど期待できな
い。又20重量%以上の尿素添加では、添加量の割りに
はガス発生によるスケール脱離速度を早めることはでき
ず、かえつて不経済になるからである。なお尿素と亜硝
酸の詳細な反応機構を研究した結果、尿素の添加量を(
1)式の反応で生成する亜硝酸に対しモル比で1以下に
すると(3)式の反応割合が増すため尿素の使用効率の
面より有利であることが判明した。ところで、丸鋼材の
材質が高Ni高Cr系のステンレス鋼(SUS3O9,
SUS3lO,BS8O5,DINl4828,DIN
l484l,DINl4845,AISl3O2,AI
Sl309,AISI310,AISI314相当鋼等
)の場合の脱スケールは、以上述べた方法で十分である
が、フエライト系、マルテンサイト系ステンレス鋼(S
US4O3,SUS4O5,SUS4lO,SUS43
O,AISI446,ASTM443,DINl472
4,DINl4742,DIN14762,D1N14
922,DIN14935相当鋼等)の場合の脱スケー
ルは、高Ni高Cr系ステンレス鋼に比してスケールお
よび鋼材素地が硝弗酸特に弗酸に溶解し易く、スケール
に亀裂を生ぜしめた後そのまま硝弗酸に浸漬すると肌荒
れが生じるため、尿素添加の硝弗酸液に浸漬する前に硫
酸液に浸漬することとし、更に必要に応じて硫酸液に浸
漬する工程と尿素添加の硝弗酸液に浸漬する工程を交互
に所定回数繰り返すのである。このようにすることによ
り肌荒れのない脱スケールが可能となる。その反応機構
は以下の如く考えられる。一般に脱スケール反応は、素
地金属の溶解と、スケールのうち素地の組成に近くかつ
反応性の強い酸化物(以下「反応性スケール」と呼ぶ。
)の溶解との両者よりなるものと考えられている。例え
ば、炭素鋼を硫酸浸漬した場合、下記の(4),(5)
式Fe+H2sO4→FeSO4+H2(4)FeO+
H2sO4→FeSO4+H2O(5)に示す反応が生
起し、鋼材素地(Fe)と反応性スケール(FeO)が
溶解するため、表面に近いスケールは鋼管素地面から剥
離される。
この際、酸液がスケール層と鋼材素地面の間隙に充分に
浸透することが必要である。ストレートナ一による高密
度な亀裂は、その浸透を一層促進させるのである。しか
し、フエライト系およびマルテンサイト系ステンレス鋼
の場合は、スケールはCr酸化物に富んでおり反応性が
少ない。したがつて、これらを硫酸液に浸漬した場合に
は、上述した式(4)に相当する鋼管素地の溶解反応は
おきるが、式(5)に相当する反応はおきにくい。従つ
て、硫酸液のみでは完全な脱スケールを望むことはでき
ない。もつとも、この場合素地の溶解反応は緩慢である
ため、酸荒れがおきないという利点がある。他方、硝弗
酸液に浸漬した場合には、(4)式,(5)式に相当す
る反応がいずれもおきるが、前者の速度が速すぎるため
、後者の反応が終了するまでに鋼管素地面は肌荒れをお
こすこととなる。そこで、上記両酸により交互繰返し浸
漬を行うことにより、それぞれの短所を補つて両者の反
応が均衡を保つて推進されるのである。すなわち、まず
硫酸液に漬けて鋼管の素地を溶解し、スケール層と鋼管
素地間に酸が浸透しやすくしておき、次に、硝弗酸液に
漬けて、硫酸で溶解しきれなかつた部分を溶解するよう
にするのである。この際、単なる硝弗酸液だと脱スケー
ルするには比較的長い時間がかかり、どうしても肌荒れ
が生じやすいから、尿素を添加して反応を速くし、浸漬
時間を短縮し、鋼管素地面の肌荒れを防止するのである
。そしてこの処理を繰り返すことにより、一層均衡を保
つた脱スケール反応が進行し、肌荒れをおこすことなく
脱スケールすることができるのである。以下に本発明の
方法の実施例について述べる。
なおこの実施例では、この種の鋼管で最も普通とされて
いる寸法、即ち内径10〜20TWL1肉厚2〜5wm
のものを用いた。実施例1・・・鋼管の材質が高Ni高
Crステンレス鋼の場合表1の成分を有するA,B2種
の鋼管を下記1〜の方法で脱スケールを行つた。
I,の方法は比較対照例であり、lは本発明方法の実施
例である。脱スケール状態の判定は目視観察によつてな
し、その結果は下表2に示す如くであつた。
表2中の各記号は下記の如き意味を有する。×・・・ス
ケールに少し亀裂が入つている。
△・・・スケールが半分ほど落ちている。○・・・スケ
ールが班点状に少しだけ残つている。
◎・・・スケールがきれいに除かれている。表2から容
易に分るように、本発明方法によるものは、A鋼種にお
いてIやのものに比して浸漬時間が1/4に短縮され、
B鋼種のものでは実に1/6に短縮されている。実施例
2・・・鋼管がフエライト系、マルテンサイト系のステ
ンレス鋼の場合表3に示す如き成分を有するA,B2種
の鋼管を、下記〜の方法で脱スケールを行つた。
,は比較対照例であり、は本発明方法の実施例である。
脱スケール状態および肌荒れ状態は目視観察によつてな
し、その結果は下表4に示す如くであつた。
表4中の各記号は下記の如き意味を有する。×・・・ス
ケールが残存している。△・・・スケールは落ちている
が肌荒れが残つている。
○・・・スケールも落ち肌荒れもない。
表4から容易に分るように、やの処理方法に比べて本発
明方法によるものの方がはるかに短時間で肌荒れなく脱
スケールできる。
本発明方法は、上述の如くステンレス鋼管の脱スケール
にあたり、まずこれをストレートナ一にかけて表面のス
ケール層に高密度な亀裂を生ぜしめ、その後尿素添加の
硝弗酸液に浸漬するか又は硫酸液浸漬工程と尿素添加の
硝弗酸液浸漬工程を繰返すことによつて肌荒れのない脱
スケールを行う方法であり、その能率を大幅に向上せし
めるだけでなく、溶融塩処理や過マンガン処理等の前処
理を省くことができるため、温温で脱スケールを行う必
要がなく作業上の危険が伴わず、高温維持のために多量
のエネルギーを消費することもない。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ステンレス鋼管を脱スケールするに際し、該鋼管を
    あらかじめクラッシュ率が7%以下になるようにストレ
    ートナーにかけて表面のスケール層に分布密度の高い亀
    裂を生ぜしめ、その後、これを尿素を0.001乃至2
    0重量%添加した硝弗酸液に浸漬して前記亀裂から浸透
    する酸液によつてスケール層と鋼管素地面との間に生起
    する反応ガスの圧力によりスケールを離脱せしめること
    を特徴とするステンレス鋼管の脱スケール方法。 2 ステンレス鋼管を脱スケールするに際し、該鋼管を
    あらかじめクラッシュ率が7%以下になるようにストレ
    ートナーにかけて表面のスケール層に分布密度の高い亀
    裂を生ぜしめ、その後、これを先に硫酸液に浸漬する工
    程と後に尿素を0.001乃至20重量%添加した硝弗
    酸液に浸漬する工程とを1回又は2回以上交互に繰返し
    て行い、前記亀裂から浸透する酸液によつてスケール層
    と鋼管素地面との間に生起する反応ガスの圧力によりス
    ケールを離脱せしめることを特徴とするステンレス鋼管
    の脱スケール方法。
JP54044605A 1979-04-11 1979-04-11 ステンレス鋼管の脱スケ−ル方法 Expired JPS59593B2 (ja)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0596492U (ja) * 1992-06-02 1993-12-27 株式会社栗本鐵工所 渦巻きポンプの軸封装置

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