JPS61167000A - 連続焼鈍鋼帯の酸化膜除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は連続焼鈍方法による冷延鋼板の製造において、
その冷却工程（水冷あるいは気水冷却）で生成する着色
酸化皮膜を効率よく除去し、あわせて鋼板の耐錆性と化
成処理性を著しく向上せしめる方法に関するものである
。

（従来技術及びその問題点） 冷延鋼板は、通常需要家においてリン酸塩化成処理後、
塗装して使用される。良好な塗装後件能を得るためには
、まず下地処理であるリン酸塩処理で良好なリン酸塩皮
膜を形成させる必要があり、そのためには前提条件とし
て被処理面が清浄であること、さらにリン醜塩結晶の核
生成や成長を阻害しない活性な表面状態に調整する必要
がある。

一方、近年、連続焼鈍法により、加工性に優れた冷延鋼
板を効率的に製造する技術が種々開発されてきた。たと
えば、加熱に際し、従来の輻射管炉に替えて、熱伝導率
の大きな直火炉を採用し、加熱速度を上げてｐＵ熱時間
を短縮するとともに、冷却に際しては、水冷あるいは気
水冷却による冷却時間の短縮が多く採用されるようにな
った。

これらの採用は、反面、鋼板の表面性状、特に耐錆性と
化成処理性においてその劣化が問題になってきた。すな
わち、直火炉加熱、水冷あるいは気水冷却は基本的に酸
化性雰囲気であり、加熱工程および冷却工程で銅帯表面
は酸化される、特に冷却工程で水ノに気膜を媒体に生成
する酸化膜は、化学的に安定で、かつ厚さが犬で茶褐色
を呈する（以下着色酸化皮膜と称する）ことから、これ
を除去することが必要である。

従来、かかる着色酸化皮膜の除去方法としては、硫酸あ
るいは塩酸等の強酸溶液に浸漬、また場合によって、さ
らに電解により酸洗する方法が効率的であり、多く採用
されてきた。

しかしながら、これら強酸溶液による連続焼鈍鋼帯の酸
洗処理には次のような不可避的欠点があった。

すなわち、連続焼鈍鋼帯の表面は本来パッチ式焼鈍に比
べ清浄であるものの、圧延油残渣や直火燃焼ガスに起因
したカーボン等の外来汚染物は避けられず、このような
酸に対して不溶な汚染物がある場合、汚染部を残して清
浄部のみ溶解が進行する。また、加熱工程での酸洗はＫ
ｎ、　Ｓｉ等の特定元素の選択酸化が主体であり。

酸洗時には　これら元素の濃度分布に従って、選択的に
溶解が進行する。さらに、冷却工程での水蒸気膜による
酸化に際しては、銅帯表面の性状により、たとえば凸部
と凹部の酸化度が異なり、相対的に酸化膜の小さい凹部
が過剰に溶解する現象がみられる。

したがって、これら強酸によって、酸洗された鋼板面は
、色調は回復しても、ミクロ的には溶解面はきわめて不
均一で、ポーラスな状態になり、光沢ある外観は得られ
ない、その程度は強酸であるほど顕著である。

またポーラスであるがゆえに耐洗後、充分に水洗を行な
っても、鋼板面に吸着したアニオンや、酸洗時に鋼板面
より溶出した鉄、あるいは、金属イオンとそれらの塩は
充分には除去できず、さらにアルカリ中和を行なっても
これらは酸洗残渣を除去（清浄化）する効果はほとんど
ない。

このように、従来の強酸溶液による清浄化処理では色調
は回復しても不可視レベルでは、かかる酸洗残渣がほと
んどそのまま残存した状態で仕上げられており、これに
より、塗油状態でもこの残液を起点に早期に錆が発生し
たり、化成処理性を太きく劣化させるなど１品質性能の
回復は望めなかった。

また操業面においても、これら強酸溶液による処理は安
全衛生や、廃液処理上等の問題が゛　　　あった。

そこで、これら強酸を使用することから生じる諸問題を
回避し１強酸ないし中性の溶液による清浄化処理が望ま
れるに至った。

弱酸〜中性溶液の場合、言うまでもなく単なる浸漬処理
では汚染物や酸化皮膜の除去能力は大きく劣るが、電解
処理すれば除去可能となる。

従来、本発明と目的は異なるが１強酸以外の溶液中で電
解処理する方法として、たとえば特開昭５３−７３４２
７号のごとく、被処理用金属材を陽極または陰極として
、これを硫酸塩水溶液中に浸漬した電解する方法があっ
た。

しかしながら、これらの電解処理に使用される溶液には
ＰＨ緩衝能がなく、電解にともなって、ＰＨが急激に上
昇し、これに伴なって、特にＰＨ７以上では、水酸化物
の沈澱がきわめて激しくなり、その除去が困難なばかり
でなく、沈澱物が鋼板面に吸着し、逆に汚染されるなど
の欠点があり、本発明の目的とする清浄でかつ耐錆性や
化成処理性の優れた表面は得られなかった。

（問題点を解決するための手段） 木発明者等は１弱酸〜中性溶液による電解処理法に焦点
を絞り、かかる欠点である電解にともなってのＰＨ変化
と沈澱生成の抑制方法について鋭意検討を重ねた結果、
オキシ・カルボン酸とその塩との混合溶液において、Ｐ
Ｈ２以上７未満の範囲で電解を行なった場合、これらの
諸問題は完全に解決され、これを連続焼鈍鋼帯に適用し
たところ、適性な電解条件の選択により。

きわめて美麗な外観が得られ、あわせて耐錆性ならびに
化成処理性が飛躍的に向上することを見出し、本発明を
完成するに至ったものである。

本発明による効果の詳細なメカニズムは明らかではない
が、まず、弱酸〜中性溶液による電解により、弱酸溶液
を使用した場合のように不均一で過剰な溶解が避けられ
、均一に、かつ平滑に表面が溶解されること、そして、
本発明の電解溶液であるオキシ・カルボン酸と、その塩
との混合溶液が、いずれも優れたＰ）Ｉ緩衝作用を有し
、金属イオンと容易に水溶性のキレート化合物を生成す
る性質を有することによる結果と考えられる。

すなわち、本電解処理液においては、電解により急激に
変化する処理液も被処理鋼板の界面のＰＨを安定に維持
し、これにより安定に均一な酸浴解が促され、同時に界
面に溶出した金属イオンが、水酸化物その他の塩として
沈澱することなく、直ちに水溶性キレート化合物を形成
することにより、平滑な表面であることも手伝って、水
洗できわめて容易に鋼板面から除去されるためと推定し
ている。

ただし、　ＰＨ７以上では酸洗能力が減少し、また沈澱
生成を充分に抑制しきれず、またＰＨ２未満では鋼板の
不均一な過剰溶解が急激に進行し、充分な清浄効果が得
られない、したがって、処理液のＰＨは、２以上７未満
の範囲に調整する必要がある。

また、本電解処理の浴組成や温度、電解電流密度、極性
、処理時間等の諸条件は、上記ＰＨの範囲であれば、被
処理鋼板の表面清浄に応じて、外観を整えるに必要な条
件に調整すれば。

あらゆる条件において、充分にその効果が発揮されるこ
とが判明している。もっとも１本発明の目的とする連続
焼鈍鋼帯の表面調整に際しては、対象とする着色酸化皮
膜が化学的に安定で、かつ厚く生成し・ていることから
、単時間に、より強力に酸化皮膜を除去し、清浄な表面
にｙＲ整する工夫が必要である。

そこでつぎに、本電解処理液による連続焼鈍鋼帯の表面
調整において、最適な電解条件の検討を行なった。

その結果、本電解処理液による酸化膜除去作用において
は、電解時の被処理鋼板の極性の影響が最も大であり、
被処理鋼板を陽極として電解後、つづいて陽極として処
理、あるいはその逆で、すなわち陽極と陰極、両方の組
み合わせで電解した場合、陽極あるいは陰極単独で電解
した場合より格段に速く酸化膜が除去され、より効率よ
く所望の表面に調整できることを見出した。これは連続
焼鈍の高速操業に充分適合するのみならず、電解に際し
ての電流密度や温度をより低位にし、コスト低減を可能
ならしめるものである。

陽極と陰極の両方の電解の組み合わせで、酸化膜除去速
度が格段に向上する詳細な理由は明らかでないが、陽極
電解の場合の鋼板面の７ノ一ド溶解作用と、陰極電解の
場合の界面における強烈な水素ガスの発生による物理的
除去作用が相乗効果を生むものと推定している。

なお、陽極電解と陰極電解の順で差は認められず、また
、両者を連続して交互に繰り返して本同様の優れた効果
が得られることが判明している。

また、本発明の処理の後、洗浄性を向上する上で、後処
理として、アルカリ中和を行なってもよい。

本発明の実施に際し、上記限定のＰＨならびに通電態様
（極性）以外の諸条件は、経済的には次の範囲が望まし
い。

浴組成ニオキシ・カルボン酸塩の濃度を０．１〜１．５
モル／１とする。

オキシ・カルボン酸は解離度が小であり、比墾電導度が
きわめて小さく、一方、混合するオキシカルボン酸塩は
解離度が大であり、したがって、オキシ・カルボン酸塩
の混合効果はＰＨ緩衝能以外に、ＴＬ導度補助剤として
の効果もになっている。

０．１モル／１未満ではＰＨ緩衝能が充分発揮されず、
連続通電において早期にその作用が劣化し、かつ電導度
が小さいため、酸化膜除去に要する電力コストが大とな
る。

また、その濃度が大になるにつれ主導度が上昇する傾向
にあり、高濃度の方が有利となるか、０．１モル／ｌを
超えると、しだいに上昇度が小となり、１．５モル／１
以上では、それ以上の主導度の上昇は認められず、１．
５モル／１以上の混合は効果上無意味である。

温度＝２０〜８０℃とする。

概して温度が高くなる程、酸洗力が大きくなる傾向があ
る。２０℃未満では酸化膜除去能力が劣り、６０℃以上
では蒸発が大きく、浴組成の変動があり、また加温、保
温コストが大で経済的でない。

電流密度二０．５〜５０Ａ／ｄ♂とする。

０．５　Ａ／ｄ♂未満では酸化膜除去力が劣るが、５０
Ａ＃＋ｗ″を超えてもその効果はほとんど変らない上記
諸条件は、連続焼鈍鋼帯の外観（着色酸化膜の程度）な
らびに操業速度（電解処理時間）に多しで調整するもの
である。

（実施例） 第１図は水焼入れ方式による連続焼鈍設備のフローを示
したものである。

冷ｔｍ板の焼鈍に際しては、まず、ペイオフリール１か
ら巻き戻されたストリップをクリーニング装置２および
入側ルーパ３を介して連続焼鈍炉に導き、加熱炉４およ
び均熱帯５において６５０〜８５０℃で３０〜８０秒間
加熱、均熱する。

ついで、−次冷却帯６において５００〜８５０℃に冷却
した後、水焼入れ装置７に導入する。この水焼入れによ
り鋼板表面には茶褐色の酸化膜が形成される。

その後、ストリップは１００〜４００℃で３０〜８０秒
間、過時効処理帯８を通過し、最終冷却帯９を通過後、
水焼入れ時に生成した茶褐色酸化皮膜を電解処理装置ｌ
Ｏにて除去し、後処理設備１１、出側ルーパ１２．テン
パーロール１３を通過し、オイラ１４を経由して１５に
巻き取られるものである。１１ この連続焼鈍設備における電解処理装置１０において、
次の条件で連続処理を行ない、本発明の係る電解清浄化
処理を従来技術と比較した。

ＩＴｉ、解処理（本発明） 処理条件は第２表に示す。

ＩＩ水洗（後処理） 常温、流水条件で１秒 ■アルカリ中和処理（ｌ／） ２ｚカセイソーダ、５０℃＋　１ｓｅｃ■水洗（／ｌ　
） 常温、流水　１ｓｅｃ ■湯洗（ｌ／） ５０℃、　１ｓｅｃ 彊乾燥 ■塗油 処理条件と被処理鋼板の外観と耐錆性、化成処理性、の
試験結果を下記第１表に示す。

第１表から明らかなように、本発明によるＰＨ２以上７
未満に調整したオキシ・カルボン酸とその塩との混合溶
液中で、陽極電解と陰極電解を組み合わせて電解処理す
ることにより、２秒という単時間処理で、茶褐色に変色
していた連続焼鈍鋼帯の酸化皮膜は完全に除去され、被
処理面の外観は従来方法以上に金属光沢を有した良好な
外観を呈し、かつ耐錆性、リン酸塩化成処理性が著しく
良好になった。

なお、比較例として■ＯにＰＨが２以上７未満の範囲か
らはずれた場合の結果を示した。　ＰＨ２未満では着色
酸化皮膜は除去されるが、酸洗残渣より外観ならびに耐
錆性、化成処理性がやや劣化し、ＰＨ７以上では、酸洗
能力の低下で着色酸化皮膜を完全に除去することができ
なかった。■に陽極電解だけで処理した例を示したが、
このように単一電解では酸化膜除去力が劣り、２秒処理
では着色酸化皮膜を完全に除去することができなかった
。

（効果） 以上の実施例に示すように１本発明によれば、連続焼鈍
法による冷却鋼板の製造においてその冷却工程で生成す
る着色酸化皮膜を効率よく除去し、かつ鋼板の耐錆性と
化成処理性を著しく向上することができる等の効果が得
られる。

第　　　１　　　表　（２） １）ｌＨｋｉＩＡｌ　　　ｆ−Ｊ＋　ｉ　Ｉヂｎ１ＯＡ
／ｒ１ｍ　　Ｌ＋ｐｒ：　　−＋（’Ｔｈ１ｎＡ／ｒｉ
ｍ　　Ｉｅ＋ａｒ：１＠シた。

【図面の簡単な説明】

第１ １図面は本発明が実施される連続焼鈍処理設備のフロー
を示した概略図である。 図中、１はペイオフリール、２はクリーニング装置、３
は入側ルーパ、４は加熱帯、５は均熱帯、６は一次冷却
帯、７は水焼入れ装置、８は過時効処理帯、９は最終処
理帯、１０は電解処理装置、１１は後処理設備、１２は
出側ルーパ、１３はテンパーロール、１４はオイラ。 １５は巻き取り装置である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 連続焼鈍による冷延鋼板の製造において、その加熱過程
   ならびに冷却過程で生成する酸化膜を、ＰＨ２以上７未
   満に調整したオキシ・カルボン酸と、オキシ・カルボン
   酸塩との混合液中で、陽極電解と陰極電解の両方を含む
   組み合わせにより電解処理し、除去することを特徴とす
   る連続焼鈍鋼帯の酸化膜除去方法。