WO2009145353A1 - 鋼板の酸洗処理方法、及び酸洗処理装置 - Google Patents

鋼板の酸洗処理方法、及び酸洗処理装置 Download PDF

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steel
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steel sheet
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上村賢一
澤田大助
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新日本製鐵株式会社
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    • C23G3/021Apparatus for cleaning or pickling metallic material for cleaning wires, strips, filaments continuously by dipping

Definitions

  • the present invention relates to a steel plate pickling treatment method and a pickling treatment apparatus for removing oxidized light scale on a steel plate surface.
  • the surface of steel sheets is cleaned for various purposes. For example, washing of the steel plate before plating or painting, pickling for removal of descaling (descaling) of the hot-rolled steel plate and the like can be mentioned.
  • descaling descaling
  • steel plates generate oxide scale on the surface of the steel sheet during heat treatment and rolling, and the oxide scale is often caught in the rolling roll during the subsequent cold rolling process, causing damage to the steel sheet surface. Oxidation scale removal is an indispensable process.
  • Non-Patent Document 1 a weir is provided in the pickling tank of the box.
  • Non-Patent Document 2 As a method for mechanically removing oxide scale, a rolling method, a polishing method, a shot blast method, and a repetitive method described in Non-Patent Document 2 are used. There is a bending method. In practice, these are often used in combination. These technologies are methods that mechanically remove the oxide scale, mechanically form cracks in the oxide scale, and infiltrate the pickling solution to dissolve the oxide scale efficiently.
  • Patent Documents 2 and 3 There is also a method (Patent Documents 2 and 3) that uses a pickling solution to which hydrochloric acid or iron chloride has been added to apply a voltage to the steel sheet in the solution to pass an electric current to improve the dissolution rate of the oxide scale.
  • Patent Document 4 There is also a method in which an induction heating device is used in combination, and an oxide scale crack is advanced to the surface of the base metal by heating, and a device for blowing the pickling solution is used in the crack.
  • Patent Document 6 After removing the oxide scale by electrolytic treatment, the steel strip is bent with a roll, and a method of promoting removal of the oxide scale by injecting high-pressure water onto the bent convex surface (Patent Document 6) is also available. is there.
  • Patent Document 7 discloses a technique of washing with water.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 10-8298
  • Patent Document 2 JP 55-4842 1
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 58-64400
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 9-78273
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-20086
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-191 108
  • Patent Document 7 JP-A-9-87871
  • Patent Document 8 Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-183251
  • Patent Document 9 Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-243788
  • Non-Patent Document 1 Nobuhiro Shibatomi et al., Mitsubishi Heavy Industries Technique, vo l. L 29No. 1, 24-29 (1992)
  • Non-Patent Literature 2 Nobu Kaji et al., Hitachi review, Vol. 6 No. 4, 41-46 (1985) Summary of the Invention
  • the steel plate containing Si typified by high-strength steel, has a slow melting rate when treated by the usual pickling method.
  • the Si oxide layer formed between the oxide scale layer and the base iron may be concentrated in the steel scale side of the oxide scale layer. Need to dissolve and remove the entire oxide scale.
  • the present invention provides a steel plate continuous pickling treatment method and a steel plate continuous pickling treatment device capable of efficiently removing the oxide scale of the steel plate.
  • the purpose is to provide a device.
  • a method of pickling treatment of a steel sheet and pickling of a steel sheet which can efficiently remove Si oxide contained in the oxide scale and greatly improve the dissolution rate of the oxide scale.
  • An object is to provide a processing apparatus. Means for solving the problem
  • the inventors of the present invention temporarily removed the steel plate from the pickling solution in the process of dissolving the oxide scale of the steel plate by the pickling treatment, and at least the steel plate was removed in the air. It was found that by injecting gas onto the surface of the part, the moisture of the acid solution adhering to the steel sheet surface was evaporated, and the acid concentration could be increased locally. As a result, it was confirmed that the robust Si oxide contained in the oxide scale could be removed efficiently. Then, it was found that the rate of dissolution of the oxide scale is remarkably improved by pickling again after that.
  • a pickling treatment method for removing oxide scale wherein step A is for pickling a steel plate, and after step A, gas is injected in air toward at least a part of the steel plate.
  • the angle ⁇ (°) between the gas injection direction and at least a part of the surface of the steel sheet is 1 ° ⁇ 0 ⁇ 75 °, and the pickling of the steel plate according to (2) Processing method.
  • the pickling of the step A is performed in a first pickling tank, and the pickling of the step C is performed in a second pickling tank.
  • a steel plate pickling apparatus comprising: at least one pickling tank; and means for injecting gas toward at least a part of the surface of the steel sheet in the air.
  • the angle 0 (°) between the gas injection direction and at least a part of the surface of the steel sheet is 1 ° ⁇ S ⁇ 75 ° (6) or (7)
  • the oxide scale of the steel sheet can be efficiently removed.
  • the removal rate of oxide scale (pickling rate) of steel sheets containing Si can be significantly improved.
  • the pickled steel plate obtained according to the present invention can provide a clean surface free from descale marks.
  • 0029 Fig. 1 This is an example in which gas is jetted onto the steel plate surface during pickling in one pickling tank, and the subsequent pickling is performed in the same pickling tank.
  • Fig. 2 This is an example of injecting gas onto the surface of the steel sheet after pickling in the first pickling tank and performing the subsequent pickling with the second pickling bath.
  • Fig. 3 is a schematic diagram in which gas is injected from the nozzle of the present invention onto the surface of the steel sheet.
  • Figure 4 An example of pickling equipment equipped with the pickling apparatus of the present invention.
  • Fig. 5 This is an example when the nozzles are arranged in multiple stages.
  • Fig. 6 Top view of nozzle arrangement according to the present invention, showing an example of a slit-shaped nozzle in the width direction of the steel sheet and a case where the nozzle is swung.
  • the above-mentioned effect can be obtained more remarkably when the gas is injected obliquely with respect to the surface of the steel sheet.
  • Patent Document 9 also discloses a method of blowing air to a steel strip.
  • this method was originally intended to remove the acid solution layer (boundary membrane layer) adhering to the steel strip.
  • the acid solution was wiped off with air and the end of the partition plate having elasticity. It is essential to wipe off the acid solution by bringing the part into contact with the steel strip.
  • the pickling solution is concentrated on the surface of the steel plate. Therefore, even with the method and apparatus of Patent Document 9, the adhering pickling solution is removed, so the adhering pickling solution cannot be concentrated to increase the acid concentration as described above. Such an effect cannot be obtained. Rather, since the pickling solution is removed, there is a concern that a new spot pattern (a pattern generated on the surface of the steel sheet due to unevenness of the acid solution) may occur.
  • steel plate surface At least a part of the steel plate (hereinafter referred to as “steel plate surface”) may be one side of the steel plate, both sides (front and back) surfaces, side surfaces, or all surfaces. If this is the case, the surface is not particularly limited.
  • the dissolved Si-free Si oxide and the oxide scale having a layer in which the Si oxide is concentrated can be removed by gas injection.
  • the removal of Si oxide and oxide scale has the effect of removing by mechanical action by gas injection, but moreover, as mentioned above, the pickling solution adhering to the surface is concentrated. It is thought that chemical effects are superimposed and removed efficiently.
  • the concentrated pickling solution is considered to concentrate more selectively at the interface between the steel plate and the oxidation scale due to surface tension as the water evaporates. Since there is a concentrated layer of Si oxide at the interface between this steel plate and oxide scale, the removal of Si oxide is promoted, which is considered to further improve the removal efficiency of oxide scale. .
  • the gel-like Si oxide and the interface between the oxide scale and the steel sheet surface are selectively dissolved, and the removal of the Si oxide is promoted. Since the Si oxide, which hinders the removal of oxide scale, is efficiently removed as described above, the oxide scale is also efficiently removed when the steel sheet is immersed again in the pickling solution. . That is, the dissolution rate of the oxide scale is improved. This is very effective when the Si oxide is in a gel form.
  • the effect of improving the pickling efficiency is more remarkable with a steel plate having a Si content of 0.1 to 3.5% by mass.
  • a layer enriched with Si oxide is easily formed.
  • An efficiency improvement effect can be obtained.
  • the Si content in the steel sheet exceeds 3.5 mass%, the pickling efficiency is further improved. Will not be seen, and will be -definite.
  • Fig. 3 schematically shows an enlarged view (only one side is shown) of injecting gas onto the steel plate surface.
  • Fig. 3 schematically shows the case where an oxide scale layer 6 exists on the surface of the steel sheet, and there is a layer 7 in which Si oxide is concentrated between the oxide scale layer 6 and the steel sheet 2. Yes.
  • the Si oxide Since the Si oxide has once passed through the pickling tank, it is being dissolved. At this time, as shown in FIG. 3, if the gas is sprayed at an angle with respect to the steel plate surface, it directly hits the interface between the oxide scale layer and the steel plate, so that a sufficient effect can be obtained. If the angle ⁇ is less than 1 °, the gas hitting the steel plate surface will be dispersed even if the gas injection pressure is increased, so the gas may not hit the steel plate surface at a sufficiently high pressure. When the angle S exceeds 75 °, the injected gas often does not directly hit the interface between the oxide scale layer and the steel sheet, and the above effect may not be obtained sufficiently.
  • any means may be used, for example, a method using a blower or a nozzle.
  • Noz It is preferable to inject the gas by the gas.
  • the angle ⁇ is preferably 10 ° to 60 °, and more preferably the gas injection is concentrated at the interface between the oxide scale layer and the steel plate. Therefore, it is desirable to set the angle ⁇ to 15 ° to 45 °.
  • the width of the injection nozzle port shown in Fig. 3 should be longer than the width of the steel plate surface.
  • the nozzle ports may be slits in the width direction, or independent nozzle ports may be arranged side by side in the width direction. Also, as shown in Fig. 6, the nozzle port may be swung in a plane parallel to the steel plate surface.
  • one gas injection nozzle 1 is shown on each surface of the steel plate, but it is not necessary to limit the number of gas injection nozzles to one on one side of the steel plate.
  • two or more gas injection nozzles may be installed in the moving direction of the steel plate to inject gas in multiple stages. By using the multi-stage gas injection nozzle, it becomes possible to remove oxide scale more efficiently.
  • the gas injection nozzle is preferably installed on both surface sides of the steel sheet, but may be installed only on one side. Of course, there is no necessity to perform gas injection on both sides simultaneously, and gas injection may be performed alternately on each side.
  • the angle 0 between the gas injection direction by the nozzle and the steel plate surface is preferably variable.
  • the angle 0 between the gas injection direction by the nozzle and the steel plate surface is preferably variable.
  • a sufficient gas injection effect can be obtained even if the angle 0 is increased, but when the moving speed of the steel plate is low, the angle 0 is decreased and the sufficient gas injection effect is obtained.
  • the moving speed of the steel plate is large, a sufficient gas injection effect can be obtained even if the angle 0 is increased, but when the moving speed of the steel plate is low, the angle 0 is decreased and the sufficient gas injection effect is obtained.
  • a variable according to the moving speed of the steel plate is preferably variable.
  • the steel plate is pickled in one pickling tank, and pickled. It is conceivable that the steel plate is once taken out of the pickling tank, sprayed with gas, and pickled again in the pickling tank. Or
  • FIG. 2 shows two examples of pickling tanks.
  • the structure to inject may be sufficient.
  • Fig. 4 schematically shows the pickling equipment according to the present invention.
  • the gas used in the present invention is not particularly limited, and examples thereof include gas such as air, nitrogen, and argon. Further, a mixed gas thereof may be used.
  • the effect of the present invention can be exhibited when the pressure of the gas to be injected is 0.5 to 1.0 MPa or more at the injection port. If it is less than 0.5 MPa, the pickling speed may not be improved. In addition, the upper limit is 1.
  • the reason why OMPa is specified is as follows: 1. When a gas exceeding OMPa is injected, the equipment related to the pressurizer becomes large, and the economic effect may not be achieved. .
  • the gas injection nozzle port is 2cn away from the surface of the steel plate by the gas injection path! A distance of ⁇ 80cm is desirable. Therefore, when the gas injection nozzle is tilted, the distance is a value obtained by multiplying the shortest linear distance between the gas injection nozzle port and the steel plate surface by 1 / sin 0. If it is less than 2 cm, the gas injection nozzle may come into contact with the vibration of the running steel plate. If it exceeds 80 cm, the gas injected toward the steel sheet surface may not reach the steel sheet surface sufficiently. Depending on the conditions of the peripheral equipment, etc., a distance of 5 cm to 30 cm can be highly effective. 0046
  • the pickling solution of the pickling tank according to the present invention is a normal pickling solution for removing oxide scale.
  • a hydrochloric acid aqueous solution, a sulfuric acid aqueous solution, a hydrofluoric acid aqueous solution (hydrofluoric acid), or an aqueous solution containing nitric acid, acetic acid, formic acid or the like in these solutions can be used.
  • the concentration of the acid in the pickling solution is not particularly limited, but is in the range of 2% by mass to 20% by mass. If it is less than 2% by mass, the rate of dissolving the oxide scale may not be sufficient. If it exceeds 20% by mass, corrosion of the pickling tank may become significant, or it may be necessary to enlarge the rinse tank.
  • Fe 2+ ions may be added to the pickling solution.
  • the Fe 2+ ion concentration is more preferably 30 to 150 g / L. If it is less than 30 g / L, stable pickling may not be possible. If it exceeds 150 g / L, the pickling speed may become slower. Further, Fe 3 + ions may be added to the pickling solution. 'The temperature of the pickling solution is not particularly limited, but is preferably between room temperature and 97 ° C for reasons such as pickling efficiency and temperature control.
  • the steel plate moving speed in the gas injection section of the present invention is not particularly limited, but is preferably 50 m / min to 400 ni / inin. If it is less than 50 m / min, productivity (pickling efficiency) may be lowered. If it exceeds 400 m / miii, the effect of pickling efficiency improvement by gas injection may not be obtained.
  • the steel plate traveling speed is particularly preferably 100 m / mi]! ⁇ 200m / min.
  • the steel plate is a test strip with a thickness of 4 mm and a width of 100 mm.
  • a pickling tank combined with gas injection shown in Fig. 1 run at a speed of 10 to 100 m / min, change the pressure of the gas to be injected and the supply angle S within the range shown in Table 1 and remove it.
  • the scale effect was examined.
  • the gas pressure at the injection port was measured with a pressure gauge provided on the side wall of the gas injection nozzle.
  • HC1 aqueous solution was used as the pickling solution, and the pH was adjusted and controlled to be within the range of 6-9 mass% hydrochloric acid during operation. Furthermore, FeCl 2 was added so that Fe 2+ in the solution was 80 g / L. Similarly, for Fe 3+ , FeCl 3 was also added so that Fe "in the solution was lg / L. The temperature of the pickling solution was 70 ° C ( ⁇ 5 ° C). Warmed up.
  • the plate pick-up speed (moving speed) of the steel sheet was changed, and the pickling treatment time at which the oxidized scale removal area ratio was 90% or more was measured and evaluated.
  • the ratio of the area of the portion without the oxide scale was examined with reference to 50 mm ⁇ 50 mm on the surface of the steel sheet, and the average of the surface area of the steel sheet was taken as the oxide scale removal area ratio.
  • the pickling treatment time at which the oxide scale removal area ratio is 90% or more exceeds 35 seconds: X, 30 to 35 seconds: ⁇ , 25 to 30 seconds: ⁇ , within 25 seconds In the case of: ⁇ . 0052
  • Table 1 shows the evaluation results. Compared to the case where no gas was injected, the time for pickling treatment could be shortened by injecting gas onto the steel plate surface during the pickling process. Regarding the gas injection angle, it was excellent in improving the pickling efficiency in the range of ⁇ to 75 °. Also, the gas pressure at the injection port However, the pickling efficiency was higher in the range of 0.5 to 1. OMPa. A steel sheet containing 0.1 to 3.6% by mass of Si exhibited a remarkable gas injection effect.
  • Example 1 As in Example 1, using a test steel sheet containing C, Mn, S, and Nb and containing Si shown in Table 2, gas was injected between the two pickling tanks shown in FIG. The pickling was carried out by spraying.
  • the pickling solutions in the two pickling tanks are the same as in Example 1.
  • the temperature of the pickling solution was heated to 75 (soil 5 ° C).
  • the evaluation method is the same as in Example 1.
  • Table 2 shows the evaluation results. Compared to the case where no gas was injected, the time of pickling treatment could be shortened by injecting gas onto the steel plate surface during the pickling process. Regarding the gas injection angle, it was excellent in improving pickling efficiency in the range of ⁇ to 75 °. In addition, the pickling efficiency was higher when the gas pressure at the injection port was in the range of 0.5 to 1. OMPa.
  • the present invention can be used in the steel manufacturing industry. According to the present invention, it is possible to efficiently remove the oxidation scale of the steel sheet. In particular, the oxide scale removal rate (pickling rate) of Si-containing steel plates represented by high-strength steel can be significantly improved. Moreover, the pickled steel plate obtained according to the present invention can obtain a clean surface without descaling marks. As a result, the productivity of hot-rolled steel sheets, especially high-tensile steel sheets such as automobile steel sheets, can be dramatically improved, and we are convinced that this will contribute to the supply of high-quality and low-cost steel sheets. Explanation of symbols

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Abstract

 本発明は、鋼板の酸化スケールを効率良く除去できる鋼板の酸洗処理方法及び鋼板の酸洗処理装置を提供する。即ち、鋼板を酸洗槽で酸洗する工程Aと、前記工程Aの後に、空気中で前記鋼板の少なくとも一部の面に気体を噴射する工程Bと、前記工程Bの後に、前記鋼板を酸洗槽で酸洗する工程Cとを有する鋼板の連続酸洗処理方法であって、工程Bにおいて鋼板を一時的に酸洗液から出し、空気中で鋼板の少なくとも一部の面に気体を噴射することで、鋼板表面に付着している酸液の水分を蒸発させ、局部的に酸濃度を高めることにより酸化スケールに含まれる頑強なSi酸化物をも効率的に除去。

Description

発明の名称 鋼板の酸洗処理方法、 及び酸洗処理装置
技術分野
000 1
本発明は、 鋼板表面の酸化明スケールを除去するための、 鋼板の酸 洗処理方法及び酸洗処理装置に関するものである。
田 背景技術
0002
鋼板の製造工程においては、 種々の目的で鋼板表面の洗浄が行わ れている。 例えば、 めっきや塗装前の鋼板の洗浄や、 熱延鋼板の酸 化スケール除去(脱スケール)のための酸洗等が挙げられる。 通常、 鋼板は熱処理されて圧延される過程で鋼板の表面に酸化スケールが 生成し、 その酸化スケールが、 後工程の冷間圧延時に圧延ロールに 巻き込まれ鋼板表面の損傷原因になることが多いため、 酸化スケー ル除去は必要不可欠な工程となっている。
0003
従来の酸化スケール除去に関しては、 複数の酸性溶液中に鋼板を 浸漬し、 連続で通板させて、 酸洗除去することが多い。 例えば、 非 特許文献 1に記載されているように、 ボックスの酸洗槽に堰を設け
、 その中に噴流ノズルを設置して酸を鋼板に吹き付けることによる 酸化スケール除去を行う方式のものがある。
0004
機械的に酸化スケールを除去する方法として、 非特許文献 2に記 載しているような圧延法、 研磨法、 ショ ッ トブラス ト法及び繰り返 し曲げ法等がある。 実用上はこれらを組み合わせて使用する場合も 多い。 これらの技術は機械的に酸化スケールを除去すると共に、 酸 化スケールにクラックを機械的に形成し、 酸洗液を浸透させて酸化 スケールを効率良く溶解する方法である。
塩酸や塩化鉄を添加した酸洗液を用いて、 液中で鋼板に電圧を印 加して電流を流し、 酸化スケールの溶解速度を向上する方法(特許 文献 2、 3)もある。
0005
誘導加熱装置を併用して、 加熱により酸化スケールのクラックを 地金表面にまで進行させ、 その中に酸洗液を吹き込むための装置を 併用した方法も存在する (特許文献 4)。
酸洗槽の入側と出側で酸液を噴射するノズルを設けると共に、 側 部から酸液を噴射する側部ノズルを設けることで、 酸洗処理中の酸 洗溶液の確保と反応に寄与する酸洗液の流れを層流状態から乱流状 態にし、 境界層を破壊して酸洗効率を高める方法(特許文献 5)もあ る。
0006
電解処理で酸化スケールを除去した後に、 鋼帯にロールで曲げを 与えると共に、 前記曲げられている凸部表面に高圧水を噴射して酸 化スケールの除去を促進する方法(特許文献 6)もある。
ステンレス鋼帯の脱スケール前処理装置として、 塩浴槽にステン レス鋼帯を通した後、 前記鋼帯の表裏面を空気ヘッダからの空気で 冷却し、 その後、 前記冷却された鋼帯を水洗槽に通して水洗すると いう技術が、 特許文献 7に開示されている。
0007
方向性電磁鋼板の製造に関し、 レーザー光で溝形成後に溶融付着 物を機械的に除去する方法として、 ブラシ、 砥石、 ワイパー、 高圧 水と共に、 圧搾空気を利用する方法が例示されている (特許文献 8) また、 鋼帯の連続酸洗方法及び装置に関し、 鋼帯とともに移動す る酸液の層 (境膜層) を除去 (破壊 · 減少) するために、 酸洗槽上 方からエアーを吹き付けるとともに仕切帯を接触させる方法とその 装置が開示されている。 前記方法で境膜層を除去することによって 、 前段の槽の酸液を後段の槽に持ち込むのを防止するだけでなく、 後段の槽で、 境膜層によって、 新たな酸液が鋼板との接触が遮断さ れるのを防止するというものである。 (特許文献 9) 先行技術文献
特許文献
0008
特許文献 1 特開平 10- 8298号公報
特許文献 2 特開昭 55-4842 1号公報
特許文献 3 特開昭 58- 64400号公報
特許文献 4 特開平 9- 78273号公報
特許文献 5 特開 2001-20086号公報
特許文献 6 特開 2001- 191 108号公報
特許文献 7 特開平 9- 87871号公報
特許文献 8 特開平 10- 183251号公報
特許文献 9 特開昭 62- 243788号公報
非特許文献
0009
非特許文献 1 : 柴富信博他、 三菱重工技法, vo l . l 29No. 1, 24-29 ( 1992)
非特許文献 2 : 秦和宣他、 日立評論, Vo l . 6 No. 4, 41-46 ( 1985) 発明の概要
発明が解決しょうとする課題
00 10
高張力鋼に代表される S iを含有する鋼板の場合、 通常の酸洗の方 法にて処理すると溶解速度が遅くなることが経験的に知られている 。 S iを含む鋼板の場合、 酸化スケール層の地鉄側に鋼中の S iが酸化 物として濃化することがあり、 酸化スケール層と地鉄との間にでき る前記 S i酸化物層を溶解して、 全体の酸化スケールを除去する必要 が出てくる。
また、 一度、 酸化スケールと同時に溶解した S i酸化物の溶解度が 酸洗溶液では小さいため、 酸化スケールからの F eィオンは溶液中に 存在し得るが、 S i酸化物のみが再付着することが見られる。 酸洗溶 液中の S iイオンの濃度によっては溶液中でゲル状に変わったりする こともあり、 前記ゲルが鋼板の表面に付着していることも観察され ている。
00 1 1
これまでは、 従来の酸洗の方法にて溶解除去しているが、 十分な 溶解速度が向上していないのが現状である。 したがって、 酸洗のラ インスピードが上げられず、 必ずしも効率の良い酸洗が行われてい なかった。
また、 S iを含有しない鋼板においても、 酸化スケールの再付着、 及ぴ酸化スケールの一部の特異成分において対応した方策がないた め、 効率の良い酸化スケール除去を達成するという問題は完全に解 決しきれていない。
0012
本発明は、 上記問題を解決するべく、 鋼板の酸化スケールを効率 良く除去できる鋼板の連続酸洗処理方法及び鋼板の連続酸洗処理装 置を提供することを目的とする。 特に、 S iを含有する鋼板に関し、 酸化スケールに含まれる S i酸化物を効率的に除去し、 前記酸化スケ ールの溶解速度を大幅に向上できる鋼板の酸洗処理方法及び鋼板の 酸洗処理装置を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
00 13
本発明者らは、 前記課題を解決する手段を鋭意検討した結果、 酸 洗処理による鋼板の酸化スケールの溶解過程において、 鋼板を一時 的に酸洗液から出し、 空気中で鋼板の少なく とも一部の面に気体を 噴射することで、 鋼板表面に付着している酸液の水分を蒸発させ、 局部的に酸濃度を高められることを見出した。 これにより、 酸化ス ケールに含まれる頑強な S i酸化物をも効率的に除去することが可能 となることを確認した。 そして、 その後再度酸洗処理することによ り、 前記酸化スケールの溶解速度が著しく向上することを見出した
00 14
更に、 前記気体の噴射を、 鋼板の移動方向に対向する方向で、 前 記効果がより顕著になること見出した。 更に、 前記気体の噴射を、 鋼板の移動方向に対向する方向で、 且つ鋼板面対して斜め方向から 行うと、 前記効果がより一層顕著になることを見出した。 本発明は 、 これら知見を基に成されたものであり、 その要旨は次の通りであ る。
00 15
( 1 ) 酸化スケールを除去する酸洗処理方法であって、 鋼板を酸 洗する工程 Aと、 前記工程 Aの後に、 空気中で前記鋼板の少なく とも 一部の面に向けて気体を噴射する工程 Bと、 前記工程 Bの後に、 前記 鋼板を酸洗する工程 と、 を有することを特徴とする鋼板の酸洗処 理方法。
0016
( 2 ) 前記気体を鋼板の移動方向に対向して噴射することを特徴 とする ( 1 ) 記載の鋼板の連続酸洗方法。
0017
( 3 ) 前記気体の噴射方向と鋼板の少なく とも一部の面とのなす 角度 Θ (° )が、 1° ≤ 0 ≤75° であることを特徴とする ( 2 ) 記載 の鋼板の酸洗処理方法。
0018
( 4 ) 前記気体の噴射圧力が、 0. 5〜 1. OMPaであることを特徴と する ( 1 ) 〜 ( 3 ) のいずれ力 項に記載の鋼板の酸洗処理方法。 0019
( 5 ) 前記工程 Aの酸洗を第 1の酸洗槽で行い、 前記工程 Cの酸洗 を第 2の酸洗槽で行うことを特徴とする ( 1 ) 〜 ( 4 ) のいずれか 1 項に記載の鋼板の酸洗処理方法。
0020
( 6 ) 少なく とも一つの酸洗槽と、 空中で鋼板の少なく とも一部 の面に向けて気体を噴射する手段と、 を有することを特徴とする鋼 板の酸洗処理装置。
0021
( 7 ) 前記気体を噴射する手段が、 鋼板の移動方向に対向して噴 射する手段であることを特徴とする ( 6 ) 記載の鋼板の連続酸洗装
0022
( 8 ) 前記気体の噴射方向と鋼板の少なく とも一部の面とのなす 角度 0 (° )が、 1° ≤ S≤75° であることを特徴とする ( 6 ) 又は ( 7 ) に記載の鋼板の酸洗処理装置。
0023
( 9 ) 前記気体を噴射する手段が、 ノズルであることを特徴とす る ( 6 ) 〜'( 8 ) のいずれか 1項に記載の鋼板の酸洗処理装置。 0024
( 1 0) 前記ノズルが、 角度可変手段を有することを特徴とする ( 9 ) に記載の鋼板の酸洗処理装置。
0025
( 1 1 ) 前記ノズルの噴射口での圧力が、 0.5〜 1. OMPaであるこ とを特徴とする ( 9) 又は ( 1 0) に記載の鋼板の酸洗処理装置。 0026
( 1 2 ) 前記ノズルが、 前記鋼板の移動方向に 2つ以上並んでい ることを特徴とする ( 9) 〜 ( 1 1 ) のいずれか 1項に記載の鋼板 の酸洗処理装置。
0027
( 1 3 ) 前記酸洗槽が、 2槽以上の酸洗槽であることを特徴とす る ( 6 ) 記載の鋼板の酸洗処理装置。 発明の効果
0028
本発明によれば、 鋼板の酸化スケールを効率よく除去できる。 特 に、 Siを含有する鋼板の酸化スケールの除去速度(酸洗速度)を著し く向上できる。 また、 本発明により得られる酸洗後の鋼板は、 脱ス ケール痕のない清浄な表面を得ることができる。 図面の簡単な説明
0029 図 1 : 1つの酸洗槽で酸洗途中に鋼板表面に気体を噴射し、 その 後の酸洗を前記と同じ酸洗槽で行う場合の例である。
図 2 : 第 1の酸洗槽で酸洗後に鋼板表面に気体を噴射し、 その後 の酸洗を第 2の酸洗櫓で行う場合の例である。
図 3 : 本発明のノズルから鋼板表面に気体を噴射する模式図であ る。
図 4 : 本発明の酸洗処理装置を備えた酸洗設備の例である。
図 5 : ノズルを多段に配置した場合の例である。
図 6 : 本発明によるノズルの配置を上から見た図であり、 鋼板幅 方向のスリ ッ 卜状のノズルの場合とノズルを旋回した場合の例であ る。 発明を実施するための形態
0 0 3 0
以下に本発明を詳しく説明する。
鋼板の表面に形成される酸化スケールを除去する場合、 酸洗液で 前記酸化スケールを溶解する過程において、 一時的に、 空気中で鋼 板の少なく とも一部の面に対して気体を噴射すると、 酸洗効率(酸 化スケールの除去効率)が向上することを見出した。
0 0 3 1
つまり、 一旦鋼板を酸洗槽から出して気体を鋼板の少なく とも一 部の面に噴射すると、 噴射部分の鋼板の表面に付着している酸洗液 の水分が一部蒸発して濃縮されるため、 酸濃度が高くなる (PHが低 くなる)。 剥離しかけている酸化スケール層と鋼板表面との界面に ある凹部で、 付着酸洗液の酸濃度が局所的に高くなるので、 酸化ス ケール層と鋼板との密着部が選択的に溶解され、 再度酸洗液に浸さ れると容易に酸化スケールの除去が行われるからである。 前記気体 の噴射に関し、 鋼板の表面に対して気体を斜めから噴射すると前記 効果がより顕著に得られる。
0032
特許文献 9にも、 鋼帯にエアーを吹き付ける方法が開示されてい る。 しかし、 もともとこの方法は、 鋼帯に付着する酸液の層 (境膜 層) の除去を目的としており、 そのために、 エアーで酸液を拭き落 とすとともに、 弾力性を有する仕切板の端部を鋼帯に接触させて酸 液を拭き取ることを必須としている。 上述のように付着酸洗液を鋼 板の表面に残して濃縮するという ことは記載も示唆もされていない 。 よって、 特許文献 9の方法や装置をもってしても、 付着酸洗液を 除去してしまうので、 上述のように付着酸洗液を濃縮して酸濃度を 高くすることはできず、 本発明のような効果は得られないものであ る。 むしろ、 酸洗液を除去してしまうので、 新たな斑模様 (酸液の ムラにより鋼板表面に生じる模様) が発生が懸念される。
ここで、 鋼板の少なく とも一部の面(以下、 「鋼板表面」 と称す る)とは、 該鋼板の片側表面でも、 両側(裏表)表面でも、 側面でも 、 全ての表面でもよく、 鋼板上の面であれば特にその面は限定しな い。
0033
また、 S iを含有する鋼板においては、 さらに著しい効果が得られ る。 S iを含有する鋼板における酸化スケールが酸洗液に溶解する過 程を詳細に調べてみると、 鋼板表面上の酸化スケールが徐々に溶解 し、 酸化スケールと鋼板との界面付近に達する最終段階において、 S i酸化物が濃化している層が存在していることが分かった。 この濃 化層の部分で、 残りの酸化スケールが鋼板表面より離脱しにくいこ とが分かった。 前記 S i酸化物の濃化層は、 酸洗液により溶解後、 ゲ ル状になっている場合がある。 そうしたゲル状 S i酸化物は、 酸化ス ケールの溶解過程において鋼板表面からは遊離しているものの、 酸 化スケールと地鉄の界面に剥離 (除去) できずに、 存在している状 態が観察された。
0034
本発明においては、 前記溶解して遊離しているゲル状 S i酸化物や 、 S i酸化物が濃化している層を有する酸化スケールを、 気体の噴射 で除去できる。 S i酸化物や酸化スケールの除去は、 気体の噴射によ る力学的作用によって除去する効果もあるが、 それ以上に、 前述し たように、 表面に付着した酸洗液が濃縮することによる化学的効果 が重畳して効率的に除去されるものと考えられる。 そして、 濃縮し た酸洗液は、 水分が蒸発すればするほど、 表面張力により鋼板と酸 化スケールの界面に集中し、 選択的に溶解するものと考えられる。 この鋼板と酸化スケールの界面に、 S i酸化物の濃化層があるため、 S i酸化物の除去が促進され、 それがため、 酸化スケールの除去効率 をますます向上させていると考えられる。
0035
つまり、 前記ゲル状 S i酸化物や、 酸化スケールと鋼板表面との界 面が選択的に溶解し、 S i酸化物の除去が促進される。 酸化スケール の除去の妨げになっている S i酸化物が、 前述のように効率良く除去 されるので、 再度、 鋼板が酸洗液に浸されると酸化スケールも効率 良く除去されることになる。 即ち、 酸化スケールの溶解速度が向上 することになる。 これは、 S i酸化物がゲル状になっている場合にお いては効果が大きい。
0036
酸洗効率向上の効果は、 S iの含有量が、 0. 1〜3. 5質量%である鋼 板で、 より著しい。 鋼板中に含まれる S iの含有量が 0. 1質量%以上に なると、 S i酸化物が濃化している層が生成し易いため、 顕著な酸洗 効率の向上効果が得られる。 S iの含有量が増加すると共に、 酸洗効 率の向上効果が大きくなるが、 鋼板中に含まれる S iの含有量が 3· 5 質量%を超えると、 それ以上の酸洗効率の向上は見られなくなり、 —定となる。
0037
鋼板表面に気体を噴射する場合、 鋼板表面に対して斜め方向から 噴射すると、 より効果的である。 気体を斜めから噴射する場合、 図 1又は図 2に示しているように、 鋼板の移動方向に対向して噴射する のがより好ましい。 更に好ましいのは、 前記噴射方向と鋼板表面と なす角度 S ( ° )が、 1 ° ≤ Θ≤75 ° の範囲となる場合である。 図 3に は、 鋼板表面に気体を噴射する拡大図(片面のみを示す)を模式的に 示す。 図 3には、 鋼板表面に、 酸化スケール層 6が存在し、 酸化スケ ール層 6と鋼板 2の間に S i酸化物が濃縮している層 7がある場合を模 式的に示している。
0038
前記 S i酸化物は、 一度酸洗槽を通過しているので、 溶解しつつあ る。 この時に図 3に示しているように、 鋼板表面に対して傾けて気 体の噴射を行った方が、 酸化スケール層と鋼板との界面に直接当る ので、 十分な効果が得られる。 角度 Θが、 1 ° 未満では、 気体の噴 射圧を高く しても、 鋼板表面に当る気体が分散するので、 気体が十 分高い圧力で鋼板表面に当らない場合がある。 角度 Sが、 75 ° を超 えると、 噴射された気体が、 酸化スケール層と鋼板との界面に直接 当らなくなることが多くなり、 上述の効果が十分得られない場合が ある。
0039
気体の噴射に関し、 その手段はどのような方法であっても良いが 、 例えば、 送風機やノズル等による方法が挙げられる。 特に、 ノズ ルによって気体を噴射するのが好ましい。
ノズルの大きさ、 ノズルから鋼板表面へ気体が噴射される距離等 を考慮すると、 角度 Θは、 10 ° 〜60 ° が好ましく、 更に好ましくは 、 酸化スケール層と鋼板との界面に気体噴射を集中させるため、 角 度 Θ を 15 ° 〜45 ° にすることが望ましい。
0040
図 3示した噴射ノズル口の幅は、 鋼板表面の幅以上の長さが望ま しい。 幅方向にスリッ ト状となったノズル口であっても良いし、 独 立したノズル口が幅方向に並んで配置されていても良い。 また、 図 6に示すようにノズル口を鋼板表面と平行な面内で旋回させてもよ い。
0041
図 1及び図 2には、 気体噴射ノズル 1が、 鋼板の両表面に 1つずつ記 載されているが、 気体噴射ノズルは、 鋼板の片面側に 1つに限定す る必要はなく、 図 5に示すように 2つ以上の気体噴射ノズルを鋼板の 移動方向に設置し、 多段階に気体噴射しても良い。 前記多段階の気 体噴射ノズルとすることで、 より効率的な酸化スケール除去ができ るようになる。
0042
気体噴射ノズルは、 鋼板の両表面側に設置することが望ましいが 、 片面側のみに設置してもよい。 もちろん、 両面の気体噴射を同時 にする必然性はなく、 片面ずつ交互に気体噴射しても構わない。
ノズルによる気体噴射方向と鋼板表面のなす角度 0は、 可変でき る方が好ましい。 例えば、 鋼板の移動速度が大きい時は角度 0 を大 きく しても十分な気体の噴射効果が得られるが、 鋼板の移動速度が 小さい時は角度 0を小さく して、 十分な気体の噴射効果を得るため 、 鋼板の移動速度に対応して可変するようにする。 0043
上述のように、 酸洗による酸化スケール溶解の途中で、 気体を鋼 板表面に噴射するため、 例えば、 図 1に示したように、 1つの酸洗槽 で、 鋼板を酸洗し、 酸洗した鋼板を一旦酸洗槽から出して気体を噴 射し、 更に、 同酸洗槽で再び酸洗することが考えられる。 若しくは
、 複数の酸洗槽を直列に配列した酸洗設備(図 2は酸洗槽が 2つの例) であって、 槽と槽の間で酸洗した鋼板を一旦酸洗槽から出して気体 を噴射する構造でも良い。 図 4に、 本発明による酸洗処理設備を模 式的に示した。
0044
本発明で使用する気体は、 特に限定しないが、 例えば、 空気、 窒 素、 アルゴン等のガスが挙げられる。 また、 それらの混合ガスであ つてもよい。 噴射する気体の圧力は、 噴射口で、 0. 5〜 1. 0MPa以上 とすることで、 本発明の効果が発揮できる。 0. 5MPa未満では、 酸洗 速度を向上することができない場合がある。 また、 上限として、 1. OMPaを規定した理由としては、 1. OMPa超の気体を噴射する場合、 加 圧装置に関する設備が大型になり、 経済的な効果が発揮できない場 合があるからである。
0045
また、 気体噴射ノズル口は、 鋼板表面から気体の噴射経路の距離 で 2cn!〜 80cmの距離であるのが望ましい。 したがって、 気体噴射ノ ズルロを傾けている場合には、 前記距離は、 気体噴射ノズル口と鋼 板表面との最短直線距離に 1/s i n 0を乗じた値となる。 2cm未満では 、 走行中の鋼板の振動によって気体噴射ノズル口が接触する場合が ある。 80cmを超えると、 鋼板表面に向けて噴射した気体が、 該鋼板 表面に十分届かない場合がある。 周辺設備の状況等によるが、 5cm 〜30cmの距離であれば、 高い効果が得られる。 0046
本発明に係る酸洗槽の酸洗液は、 通常の酸化スケール除去用の酸 洗液である。 例えば、 塩酸水溶液、 硫酸水溶液、 フッ酸水溶液(フ ッ化水素酸)あるいはこれらの溶液に硝酸、 酢酸、 蟻酸等が含まれ る水溶液が使用できる。 酸洗液の酸の濃度は、 特に限定されないが 、 2質量%〜20質量%の範囲である。 2質量%未満では、 酸化スケール を溶解する速度が十分得られない場合がある。 20質量%を超えると 、 酸洗槽の腐食が著しくなる場合があったり、 リンス槽を大きくす る必要が出てきたりする場合がある。
0047
また、 前記酸洗液に、 Fe2 +イオンを添加しても良い。 Fe2 +イオン 濃度は、 30〜 150g/Lがより好ましい。 30g/L未満では、 安定した酸 洗ができない場合がある。 150g/Lを超えると、 酸洗速度が遅くなる 場合がある。 また、 前記酸洗液に、 Fe3 +イオンを添加してもよい。' 酸洗液の温度は、 特に限定されないが、 酸洗効率や温度管理等の 理由で常温から 97°Cの間であることが好ましい。
0048
本発明の気体の噴射部における鋼板移動速度は、 特に限定しない が、 50m/min〜400ni/ininが好ましい。 50m/min未満であると、 生産性 (酸洗効率)が低くなる場合がある。 400m/miiiを超えると、 気体の噴 射による酸洗効率向上の効果が得られなくなる場合がある。 前記鋼 板走行速度は、 特に好ましくは、 100m/mi]!〜 200m/minである。 実施例 1
0049
以下、 本発明を実施例により具体的に説明するが、 本発明はこれ らの実施例によって何ら制限されるものではない。 鋼材を用いて酸化スケールの除去試験を実施した。 鋼材としては
、 熱延鋼板を用い、 C:0.002質量%、 Mn:0.53質量%、 S:0.01質量%、 N b:0.006質量%で、 Siが表 1に示した質量%、 残部 Fe及び不可避的不純 物に調整した。 鋼板形状は、 厚さ 4mm、 幅 100mmの試験鋼帯である。 図 1に示した気体の噴射を組み合わせた酸洗槽を使用して、 10〜100 m/minの速度で走行させ、 噴射する気体の圧力と供給角度 Sを表 1の 範囲で変化させて脱スケール効果を調べた。 噴射口の気体の圧力は 、 気体噴射ノズル側壁に設けた圧力計で測定した。
0050
酸洗液として、 HC1水溶液を用い、 稼動中、 塩酸 6〜9質量%の範囲 内になるように調整、 制御した。 更に、 溶液中の Fe2 +が 80g/Lにな るように、 FeCl2を添加した。 また、 Fe3+に関しても同様に、 溶液 中の Fe"が lg/Lになるように、 FeCl3も添加した。 酸洗液の温度は 、 70°C (±5°C)になるように加温した。
0051
評価方法としては、 鋼板の通板速度(移動速度)を変化させて、 酸 化スケール除去面積率が 90%以上となる酸洗処理時間を測定して評 価した。 ここで、 鋼板表面の 50mmX50mmを基準として、 酸化スケー ルのない部分の面積の割合を調べ、 鋼板の表裏両面で平均して酸化 スケール除去面積率とした。 前記酸化スケール除去面積率が 90%以 上になる酸洗処理時間が、 35秒を超える場合: X、 30〜35秒である 場合:△、 25〜30秒である場合:〇、 25秒以内の場合:◎とした。 0052
表 1に、 評価結果を示す。 気体を噴射しない場合に比べて、 酸洗 過程の間で、 鋼板表面に気体を噴射した方が、 酸洗処理時間を短く することができた。 気体の噴射角度に関しては、 Γ 〜75° の範囲 で、 酸洗効率の向上により優れていた。 また、 噴射口の気体の圧力 が、 0. 5〜 1. OMP aの範囲では、 より高い酸洗効率であった。 0. 1〜3. 6質量%の S iを含む鋼板で、 気体の噴射効果が顕著に現れた。
0053
表 1
Figure imgf000018_0001
実施例 2
0054 実施例 1と同じように C、 Mn、 S、 Nbを含有し、 表 2に示した S iを含 有する試験鋼板を使用して、 図 2に示す 2つの酸洗槽の間で気体の噴 射を行って酸洗を行った。 2つの酸洗槽の酸洗液は、 実施例 1と同じ である。 酸洗液の温度は、 75 (土 5 °C )になるように加温した。 評価方法は、 実施例 1と同じである。 表 2に、 評価結果を示す。 気 体を噴射しない場合に比べて、 酸洗過程の間で、 鋼板表面に気体を 噴射した方が、 酸洗処理時間を短くすることができた。 気体の噴射 角度に関しては、 Γ 〜75 ° の範囲で、 酸洗効率の向上により優れ ていた。 また、 噴射口の気体の圧力が、 0. 5〜 1. OMP aの範囲では、 より高い酸洗効率であった。
0055
表 2
Figure imgf000019_0001
産業上の利用可能性
0056 本発明は、 鉄鋼製造業に利用できる。 本発明によれば、 鋼板の酸 化スケールを効率よく除去することが可能となる。 特に、 高張力鋼 に代表される、 S i含有鋼板の酸化スケール除去速度(酸洗速度)を著 しく向上できる。 また、 本発明により得られる酸洗後の鋼板は、 脱 スケール痕のない清浄な表面を得ることが可能となる。 これにより 、 熱延鋼板、 とりわけ自動車鋼板等の高張力鋼板の生産性を飛躍的 に向上することができ、 良質で低コス トな鋼板の供給に貢献できる ものと確信する。 符号の説明
0057
1、 Γ 気体噴射ノズル
2 走行する鋼板
3 酸洗槽
4 第 1の酸洗槽
5 第 2の酸洗槽
6 酸化スケール層
7 S i酸化物層
8 気体噴射ノズル口
9 酸洗部
9 ' 気体噴射部
10 リ ンス槽
11 巻戻機
1 溶接機
13 入側ル一パ一
14 テンショ ンレベラ一
15 出側ルーパー 塗油機 巻取機

Claims

請 求 の 範 囲 請求項 1
鋼板の酸化スケールを除去する酸洗処理方法であって、 鋼板を酸 洗する工程 Aと、 前記工程 Aの後に、 空気中で前記鋼板の少なく とも 一部の面に向けて気体を噴射する工程 Bと、 前記工程 Bの後に、 前記 鋼板を酸洗する工程 Cと、 を有することを特徴とする鋼板の酸洗処 理方法。 請求項 2
前記気体を鋼板の移動方向に対向して噴射することを特徴とする 請求項 1記載の鋼板の連続酸洗方法。 請求項 3
前記気体の噴射方向と鋼板の少なく とも一部の面とのなす角度 0 ( ° )が、 1 ° ≤ 0 ≤75 ° であることを特徴とする請求項 2記載の鋼板 の酸洗処理方法。 請求項 4
前記気体の噴射圧力が、 0. 5〜 1. OMP aであることを特徴とする請 求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の鋼板の酸洗処理方法。 請求項 5
前記工程 Aの酸洗を第 1の酸洗槽で行い、 前記工程 Cの酸洗を第 2の 酸洗槽で行う ことを特徴とする請求項 1 〜 4のいずれか 1項に記載 の鋼板の酸洗処理方法。 少なく とも一つの酸洗槽と、 空中で鋼板の少なく とも一部の面に 向けて気体を噴射する手段と、 を有することを特徴とする鋼板の酸 洗処理装置。 請求項 7
前記気体を噴射する手段が、 鋼板の移動方向に対向して噴射する 手段であることを特徴とする請求項 6記載の鋼板の連続酸洗装置。 請求項 8
前記気体の噴射方向と鋼板の少なく とも一部の面とのなす角度 0 ( ° ) が、 Γ ≤ θ≤75 ° であることを特徴とする請求項 6又は 7 に 記載の鋼板の酸洗処理装置。 請求項 9
前記気体を噴射する手段が、 ノズルであることを特徴とする請求 項 6〜 8のいずれか 1項に記載の鋼板の酸洗処理装置。 請求項 1 0
前記ノズルが、 角度可変手段を有することを特徴とする請求項 9 に記載の鋼板の酸洗処理装置。 請求項 1 1
前記ノズルの噴射口での圧力が、 0. 5〜 1. OMP aであることを特徴 とする請求項 9又は 1 0 に記載の鋼板の酸洗処理装置。 請求項 1 2 前記ノズルが、 前記鋼板の移動方向に 2つ以上並んでいることを 特徴とする請求項 9〜 1 1のいずれか 1項に記載の鋼板の酸洗処理 装置。 請求項 1 3
前記酸洗槽が、 2槽以上の酸洗槽であることを特徴とする請求項 6記載の鋼板の酸洗処理装置。
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