(57)【要約】【課題】酸洗液に気泡を導入することで酸洗槽での鋼板の酸洗を促進する方法として、鋼帯の上面と下面の両面について良好な酸洗促進効果が得られ、安全上の問題がなく、酸洗温度が８０〜９５℃であっても適用できる方法を提供する。【解決手段】酸洗槽内の酸洗液中に鋼板を配置し、酸洗槽の底側から鋼板の下面に向けて、酸洗液に１ｍ3 当たり１０００Ｌ／ｍｉｎ以上の気泡を吹き込みながら、鋼板を酸洗する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸洗槽内の酸洗液中に鋼板を配置し、酸洗槽の底側から鋼板の下面に向けて、酸洗液１ｍ3 当たり１０００Ｌ／ｍｉｎ以上の気泡を酸洗液に吹き込みながら、鋼板を酸洗することを特徴とする鋼板の脱スケール方法。
【請求項２】
鋼板の上面を、酸洗液の液面から３００ｍｍの深さとなる位置か、この位置より浅い位置に配置することを特徴とする請求項１記載の鋼板の脱スケール方法。
【請求項３】
酸洗槽内の酸洗液中に鋼板を、幅方向が上下方向となるように配置し、酸洗液に気泡を吹き込みながら鋼板を酸洗することを特徴とする鋼板の脱スケール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は鋼板の脱スケール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延された鋼板は、表面にスケール層を有する。その後の熱処理等によってもさらにスケール層が追加され、一般的に表面処理前のステンレス鋼板は、表層に１〜２０μｍ程度の厚みのスケール層を有する。そのスケール層を剥離・除去するために、熱間圧延鋼板には酸洗等の脱スケール処理が施される。
鋼板の酸洗は酸洗液を入れた酸洗槽内で行われるが、通常、前処理を行った後に酸洗槽に向かわせたり、酸洗槽内での処理に工夫を施したりすることで、酸洗槽での酸洗を促進している。
【０００３】
前処理として行う酸洗促進方法には、鋼板に曲げ歪みや圧延歪みを付与したり、ショットブラストを施したりする方法がある。酸洗槽内での処理の工夫としては、酸洗液に気泡を導入したり、酸洗槽内に堰を設けたり、酸洗促進添加剤を加えたり、電解を作用させたりする方法がある。
近年の鋼材の高強度化に伴って、通常材とは異なる合金元素の添加や複雑な熱処理が行われるため、鋼張力材の酸洗には時間がかかる。このような難酸洗材に対する酸洗と通常の酸洗で問題のない通常酸洗材とで同じ設備を使用できることが、設備コストや作業性などの点で好ましい。この点、酸洗液に気泡を導入する方法は、通常酸洗材の酸洗時には気泡の導入をしないことで対応できるため、好適である。
【０００４】
酸洗液に気泡を導入することで酸洗槽での酸洗を促進する方法の従来例としては、下記の特許文献１〜４に記載された方法が挙げられる。
特許文献１には、鋼帯面上の酸液に気体を吹き込んで攪乱しながら連続的に酸処理することが記載されている。この方法では、鋼帯の下面に対する酸洗促進効果が期待できない。
【０００５】
特許文献２には、酸洗液に酸素ガスまたは空気等の酸素を含有するガスを吹き込んで酸洗を実施することが記載されている。この文献の実施例では、１５０ｃｃの酸洗液を入れたビーカーの底部に微細泡発生装置を置き、ここから１００ｃｃ／ｓｅｃの微細な空気泡を発生させて、酸洗液中を浮上させている。この気泡発生速度を酸洗液１ｍ3 当たりに換算すると４００００Ｌ／ｍｉｎである。
【０００６】
特許文献３には、酸洗槽の下部からエアーを吹き込み、バブリングにより鋼帯下面の境膜層（鋼帯とともに移動する酸液の層）の破壊・減少および層内の攪拌を行い、酸洗槽上方からエアーを吹き付けるとともに仕切り体を接触させることにより、鋼帯上面の破壊・減少を行うことが記載されている。この方法では、鋼帯上方からエアーを吹き付けるために、酸液に含まれる塩化水素ガスが飛散することが問題となる。また、この飛散を防止するための安全上の対応（液面を覆う等）が必要となって、設備コストがかかる。
【０００７】
特許文献４には、鋼板の走行方向と逆方向に、酸液中でノズルから酸液を噴射させてキャビテーション気泡を生じさせることで、これに伴う衝撃圧や超音波により酸化スケールに微細なクラックを発生させるとともに、噴射による酸液の内部への浸透やスケール剥離を促進させることが記載されている。近年、酸洗温度は８０〜９５℃の高温で行われるようになっており、この温度ではキャビテーションが発生し難いため、この方法は近年の酸洗条件に適応していない。
【特許文献１】特開昭６０−６１１１２号公報
【特許文献２】特開昭６２−７７４８９号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４３７８８号公報
【特許文献４】特開２０００−２９０７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、酸洗液に気泡を導入することで酸洗槽での鋼板の酸洗を促進する方法として、鋼帯の上面と下面の両面について良好な酸洗促進効果が得られ、安全上の問題がなく、酸洗温度が８０〜９５℃であっても適用できる方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は、酸洗槽内の酸洗液中に鋼板を配置し、酸洗槽の底側から鋼板の下面に向けて、酸洗液１ｍ3 当たり１０００Ｌ／ｍｉｎ以上の気泡を酸洗液に吹き込みながら、鋼板を酸洗することを特徴とする鋼板の脱スケール方法を提供する。
本発明の方法によれば、気泡の吹き込み量を酸洗液１ｍ3 当たり１０００Ｌ／ｍｉｎ以上とすることで、酸洗促進効果が著しく高くなる。ただし、気泡を大量に吹き込むと酸洗液温が低下し、吹き込みに使用するブロア等の運転費用が高くなるため、気泡の吹き込み量の上限値を３０００Ｌ／ｍｉｎとする。また、気泡の吹き込み量の好ましい範囲は１０００〜２０００Ｌ／ｍｉｎであり、より好ましい範囲は１０００〜１２００Ｌ／ｍｉｎである。
【００１０】
また、本発明の方法では、鋼板の上面に対する酸洗促進効果は、鋼板の下面に向けて吹き込んだ気泡が上昇して回り込むことで得られるため、上方からエアーを吹き付ける方法と比較して、酸洗液の飛散等の問題がない。また、キャビテーションを発生させる方法と比較して、酸洗温度が８０〜９５℃であっても適用できる。
本発明の方法において、鋼板の上面を、酸洗液の液面から３００ｍｍの深さとなる位置か、この位置より浅い位置に配置することが好ましい。鋼板の上面と酸洗液の液面との距離を３００ｍｍ以下とすることで、鋼帯の上面と下面とで同程度の良好な酸洗促進効果が得られる。この距離の下限値は１００ｍｍである。
本発明は、また、酸洗槽内の酸洗液中に鋼板を、幅方向が上下方向となるように配置し、酸洗液に気泡を吹き込みながら鋼板を酸洗することを特徴とする鋼板の脱スケール方法を提供する。この方法によれば、鋼帯の両面で同程度の良好な酸洗促進効果が得られる。
【００１１】
本発明の方法は下記の知見に基づいて得られた。
図１に示す方法で、酸洗液に対する気泡の吹き込み量を変化させて、酸洗促進効果の違いを調べたところ、図２のグラフに示す結果が得られた。
具体的には、内寸が１．５ｍ（高さ）×１ｍ（幅）×１ｍ（奥行き）のアクリル水槽１の底部に、気泡吹き出し管２を設置し、この気泡吹き出し管２を外部に配置したブロワー３に接続した。この水槽１内に８０℃の塩酸（濃度５質量％）４を高さ１ｍまで入れ、酸化膜が付いた高張力鋼板の試験片５を、試験片５の板面が水平になるように配置した。この試験片５の寸法は、厚さ２．３ｍｍ×長さ１ｍ×幅０．５ｍであり、酸洗液の液面と試験片５の板面との距離Ｌが３００ｍｍになるように配置した。
【００１２】
この状態で、ブロワー３から気泡吹き出し管２に空気を供給することで、気泡吹き出し管２から酸洗液に気泡を吹き込みながら、５秒間保持した。これにより、試験片５の酸洗を行って、酸洗前後の試験片５の質量の変化から「平均酸洗減量」を算出した。また、この酸洗は、ブロワー３からの空気の供給速度を変化させることで、気泡吹き出し管２からの気泡吹き込み量を、酸洗液１ｍ3 当たり２００、４００、７００、１０００、１５００、２０００Ｌ／ｍｉｎの各値に変化させて行った。その結果を図２にグラフで示す。
【００１３】
この結果から分かるように、平均酸洗減量は酸洗液１ｍ3 当たりの気泡の吹き込み量が多くなるほど増加するが、１分間に１０００Ｌ以上になると飽和しており、酸洗液１ｍ3 当たりの気泡の吹き込み量を１０００Ｌ／ｍｉｎ以上にして酸洗を行うことにより、酸洗減量を、気泡を吹き込まないで酸洗した場合の２倍以上にすることができる。
【００１４】
また、気泡吹き出し管２からの気泡吹き込み量を酸洗液１ｍ3 当たり１０００Ｌ／ｍｉｎとし、酸洗液の液面と試験片５の板面との距離Ｌを１００、３００、５００、７００ｍｍの各値に変化させて、上記と同じ方法により酸洗を行った。なお、Ｌ＝３００ｍｍの場合には気泡を吹き込まない条件でも行った。そして、酸洗前後の試験片５の質量の変化から、上面と下面でのそれぞれの酸洗減量を算出した。その結果を図３にグラフで示す。
この結果から分かるように、鋼板の上面を、酸洗液の液面から３００ｍｍの深さとなる位置か、この位置より浅い位置に配置して酸洗を行うことにより、鋼帯の上面と下面とで同程度の良好な酸洗促進効果が得られる。
【００１５】
また、図４に示すように、アクリル水槽１内に、試験片５を幅方向が上下方向となるように配置し、気泡吹き出し管２からの気泡吹き込み量を酸洗液１ｍ3 当たり１０００Ｌ／ｍｉｎとするか、吹き込みを行わないで、酸洗液の液面と試験片５の上側端面との距離Ｌ’を２００ｍｍとして、上記と同じ方法により酸洗を行った。そして、酸洗前後の試験片５の質量の変化から、試験片５の第１の面と第２の面でのそれぞれの酸洗減量を算出した。その結果を図５にグラフで示す。
この結果から分かるように、酸洗槽内の酸洗液中に鋼板を、幅方向が上下方向となるように配置し、酸洗液に気泡を吹き込みながら鋼板を酸洗することで、鋼帯の両面で同程度の良好な酸洗促進効果が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、酸洗液に気泡を導入することで酸洗槽での鋼板の酸洗を促進する方法として、鋼帯の上面と下面の両面について良好な酸洗促進効果が得られ、安全上の問題がなく、酸洗温度が８０〜９５℃であっても適用できる方法が提供される。
よって、本発明の方法で難酸洗材の脱スケールを行うことで、難酸洗材の酸洗が効果的に促進されるとともに、通常酸洗材の酸洗時には同じ設備を用いて気泡の導入をしないことで対応できるため、設備コストの上昇を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
＜第１の実施の形態＞
図６に示す酸洗ラインで、本発明の方法を実施した。
この酸洗ラインは、ペイオフリール１１、溶接機１２、冷間圧延機１３、入側ルーパー１４、テンションレベラー１５、第１の酸洗槽１６、第２の酸洗槽１７、第３の酸洗槽１８、表面検査装置１９、出側ルーパー２０、およびコイラー２１からなる。また、各酸洗槽１６〜１８には、酸洗液の液面から鋼帯５１の上面までの距離を変化させるシンクロール２３が設置されている。
【００１８】
各酸洗槽１６〜１８（１槽あたり長さ２５ｍ×幅２ｍ×深さ１．５ｍ）の底面に、気泡吹き出し管２を設置し、隣り合う気泡吹き出し管２同士を配管３２で接続し、外部に配置したブロワー３と第１の酸洗槽１６に配置した気泡吹き出し管２を配管３３で接続した。気泡吹き出し管２は、塩化ビニール製で、長さ２０ｍ、外径１６５ｍｍ、厚さ９．５ｍｍの管の半周面に、５０ｍｍ間隔で直径３ｍｍの穴を設けたものであり、管の穴を有する側を上にして各酸洗槽１６〜１８に配置されている。
【００１９】
第１の酸洗槽１６には濃度５．０（±０．２）質量％の塩酸を、第２の酸洗槽１７には濃度７．５（±０．２）質量％の塩酸を、第３の酸洗槽１８には濃度１０．０（±０．２）質量％の塩酸を、それぞれ深さ１ｍまで入れた。これにより、各酸洗槽１６〜１８内の酸洗液の体積は２５ｍ×２ｍ×１ｍ＝５０ｍ3 となる。そして、各酸洗槽１６〜１８内の液温を外部熱交換器により８５（±２）℃に保持した。
【００２０】
また、ブロワー３を稼働させて、各酸洗槽１６〜１８内の気泡吹き出し管２から気泡を５００００Ｌ／ｍｉｎの速度で吹き出すことにより、酸洗液への気泡吹き込み量を酸洗液１ｍ3 当たり１０００Ｌ／ｍｉｎとした。
そして、この酸洗ラインのペイオフリール１１に、厚さ３．２ｍｍ、幅１．２ｍ、長さ６２０ｍの５９０ＭＰａ級ハイテン熱延コイルを取り付け、このコイルから巻き戻された鋼帯５１を、板面を水平に保持しながら通板させた。このラインにおいて鋼帯５１は、酸洗液に気泡を吹き込まない場合には、酸洗液の液面から鋼帯５１の上面までの距離に関わらず、通板速度を１３０ｍ／ｍｉｎ以下にしないと脱スケールが不十分になった。
【００２１】
このラインにおいて鋼帯５１を、酸洗液の液面から鋼帯５１の上面までの距離を２５０ｍｍとして通板させると、酸洗液に前記条件で気泡を吹き込んだ場合には、通板速度を２８０ｍ／ｍｉｎとしても、上下両面で良好な脱スケール性能が得られた。
なお、このラインにおいて、酸洗液に前記条件で気泡を吹き込んだ場合であっても、鋼帯５１を、酸洗液の液面から鋼帯５１の上面までの距離を５００ｍｍとして通板させた場合、通板速度２８０ｍ／ｍｉｎでは、鋼帯５１の上面では良好な脱スケール性能が得られたものの、上面の脱スケール性能は不十分であった。
【００２２】
＜第２の実施の形態＞
図７に示す酸洗ラインで、本発明の方法を実施した。
この酸洗ラインは、ペイオフリール１１、溶接機１２、冷間圧延機１３、入側ルーパー１４、テンションレベラー１５、第１の酸洗槽１６、第２の酸洗槽１７、第３の酸洗槽１８、表面検査装置１９、出側ルーパー２０、コイラー２１、ターナー２５、および封水ロール２６からなる。
各酸洗槽１６〜１８（１槽あたり長さ２５ｍ×幅２ｍ×深さ１．５ｍ）の底面に、気泡吹き出し管２を設置し、隣り合う気泡吹き出し管２同士を配管３２で接続し、外部に配置したブロワー３と第１の酸洗槽１６に配置した気泡吹き出し管２を配管３３で接続した。気泡吹き出し管２は、塩化ビニール製で、長さ２０ｍ、外径１８０ｍｍ、厚さ９．５ｍｍの管の半周面に、５０ｍｍ間隔で直径３ｍｍの穴を設けたものであり、管の穴を有する側を上にして各酸洗槽１６〜１８に配置されている。
【００２３】
第１の酸洗槽１６には濃度５．０（±０．２）質量％の塩酸を、第２の酸洗槽１７には濃度７．５（±０．２）質量％の塩酸を、第３の酸洗槽１８には濃度１０．０（±０．２）質量％の塩酸を、それぞれ深さ１ｍまで入れた。これにより、各酸洗槽１６〜１８内の酸洗液の体積は２５ｍ×２ｍ×１ｍ＝５０ｍ3 となる。そして、各酸洗槽１６〜１８内の液温を外部熱交換器により８５（±２）℃に保持した。
また、ブロワー３を稼働させて、各酸洗槽１６〜１８内の気泡吹き出し管２から気泡を６００００Ｌ／ｍｉｎの速度で吹き出すことにより、酸洗液への気泡吹き込み量を酸洗液１ｍ3 当たり１２００Ｌ／ｍｉｎとした。
【００２４】
そして、この酸洗ラインのペイオフリール１１に、厚さ３．２ｍｍ、幅０．８ｍ、長さ６２０ｍの５９０ＭＰａ級ハイテン熱延コイルを取り付け、このコイルから巻き戻された鋼帯５１を、テンションレベラー１５を出た後にターナー２５で向きを変えることで、各酸洗槽１６〜１８内では、幅方向を鉛直方向に沿わせた状態で通板させた。このラインにおいて鋼帯５１は、酸洗液に気泡を吹き込まない場合には、通板速度を１６０ｍ／ｍｉｎ以下にしないと脱スケールが不十分になった。
このラインにおいて鋼帯５１を、酸洗液に前記条件で気泡を吹き込んだ場合には、通板速度を２８０ｍ／ｍｉｎとしても、両面で良好な脱スケール性能が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】酸洗液に対する気泡の吹き込み量および寸法Ｌを変化させて、酸洗促進効果の違いを調べる試験で使用した装置を示す図である。
【図２】図１に示す装置を用いて得られた、酸洗液１ｍ3 当たりの気泡吹き込み量と平均酸洗減量との関係を示すグラフである。
【図３】図１に示す装置を用いて得られた、酸洗液の液面と試験片の板面との距離Ｌと酸洗減量との関係を示すグラフである。
【図４】鋼帯を幅方向が上下方向となるように配置して酸洗を行う試験で使用した装置を示す図である。
【図５】図４に示す装置を用いて得られた、気泡吹き込みありの場合と無しの場合の結果を示すグラフである。
【図６】第１の実施の形態で使用した酸洗ラインを示す図である。
【図７】第２の実施の形態で使用した酸洗ラインを示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  アクリル水槽
２  気泡吹き出し管
３  ブロワー
４  塩酸（酸洗液）
５  鋼板の試験片
５１  鋼帯
１１  ペイオフリール
１２  溶接機
１３  冷間圧延機
１４  入側ルーパー
１５  テンションレベラー
１６  第１の酸洗槽
１７  第２の酸洗槽
１８  第３の酸洗槽
１９  表面検査装置
２０  出側ルーパー
２１  コイラー
２３  シンクロール
２５  ターナー
２６  封水ロール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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