(57)【要約】【課題】ソルトバスを用いることなく酸洗で、チタン板の表面に生成したスケールの除去を十分に行うことができる方法を提供する。【解決手段】加熱によりチタン板の表面に生成したスケールを除去する酸洗工程において、前記焼鈍されたチタン板を、塩酸を５〜１２重量％およびふっ酸を２〜５重量％含有する混合液を用い、この混合液の温度を２５〜８０℃に保持した酸浴に浸漬することを特徴とするチタン板の脱スケール方法。前記混合液は、硫酸を１２重量％以下含有してもよい。前記混合液の温度は６０℃以下が好ましい。酸浴に浸漬されたチタン板表面の減肉量は、１００ｇ／ｍ2未満であることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱によりチタン板の表面に生成したスケールを除去する酸洗工程において、
前記焼鈍されたチタン板を、塩酸を５〜１２重量％およびふっ酸を２〜５重量％含有する混合液を用い、この混合液の温度を２５℃以上に保持した酸浴に浸漬することを特徴とするチタン板の脱スケール方法。
【請求項２】
前記混合液が硫酸を１２重量％以下含有することを特徴とする請求項１に記載のチタン板の脱スケール方法。
【請求項３】
前記混合液の温度が８０℃以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のチタン板の脱スケール方法。
【請求項４】
前記酸浴に浸漬されたチタン板表面の減肉量が１００ｇ／ｍ2未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のチタン板の脱スケール方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チタン板の脱スケール方法に関し、特に、ソルトバスを用いることなく酸洗でスケール除去を十分に行うことができるチタン板の脱スケール方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
チタンは、鉄鋼に比べて比強度が高く、耐食性に優れているため、純チタンおよびチタン合金を冷間圧延した板（以下、純チタンおよびチタン合金を熱間圧延または冷間圧延した板を「チタン板」と総称する。）が様々な分野で使用されてきている。チタン板は、通常、以下に示す方法で製造される。
【０００３】
まず、スポンジ状のチタンやチタンスクラップを真空加熱炉を用いて溶解し、冷却してインゴットとする。このインゴットを加熱し、鍛造や熱間圧延によって厚さ３〜４ｍｍ程度の熱延板にし、必要に応じさらに熱延板に焼きなまし（焼鈍）を行う。続いて、熱間圧延や焼鈍によって生じた表面の酸化層（スケール）をある程度除去するためのショットブラストを施し、ふっ硝酸（硝酸とふっ酸の混合液）等からなる酸浴に浸漬すること（以下「酸洗」ともいう。）によって完全にスケールの除去（以下「脱スケール」という。）を行う。次に、脱スケールを行った熱延板を、冷間圧延によって厚さ０．４〜２ｍｍ程度の冷延板にする。
【０００４】
冷延板は圧延により加工硬化しているため、冷延板のコイルを製造する際には冷間圧延後に焼鈍を行うことが不可欠である。このとき、チタン板の表面にはスケールが生成して外観を損ねることから、このスケールを除去する必要がある。そのため、冷延板は、焼鈍工程および酸洗工程に供される。
【０００５】
このように、一般にチタン板は、熱延板、冷延板ともに、加熱により表面に生成したスケールを除去するため、以下に説明する酸洗工程に供される（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００６】
図１は、一般的に用いられるチタン板の連続式焼鈍酸洗装置の模式図である。この焼鈍酸洗装置を用いた焼鈍工程および酸洗工程について説明する。熱間圧延されたチタン板１は、焼鈍装置８で必要に応じて焼鈍し、上述のショットブラスト処理を行った後、上下動可能な浸漬ロール４およびロール５によってパスラインを変更され、ソルトバス２に搬送される。ソルトバス２内では、熱間圧延時および焼鈍時にチタン板１の表面に生成したスケールが酸に溶解しやすくなるように改質される。ソルトバス２としては、一般に５００℃前後に加熱して溶融したＮａＯＨやＮａＮＯ3等のアルカリや塩類が用いられる。ソルトバス２でスケールが改質されたチタン板１は、酸洗装置９においてふっ硝酸等からなる酸浴に浸漬する酸洗によって脱スケールが完了する。
【０００７】
次に、脱スケールを行った熱延板を冷間圧延によって冷延板とした後、前記図１に示すものと同様の連続式焼鈍酸洗装置を用いて、焼鈍、ソルトバスによるスケール改質、およびふっ硝酸からなる酸浴に浸漬する酸洗を行って、脱スケールを完了した後、製品として出荷される。
【０００８】
このような焼鈍工程および酸洗工程を適用した焼鈍方法は、他の焼鈍方法に比べて費用が安く、またステンレスと設備を共用できるというメリットがある。
【０００９】
しかし、上述のように、この方法ではスケールの改質のためにソルトバスを用いる。このソルトバスは、５００℃前後の高温であるために作業環境が悪く、またスパーク疵や押し込み疵を誘発する。このスパーク疵とは、チタン板を溶融アルカリソルトに浸漬するロールがチタン板と接触した際に、チタン地金とロールとの間に局部電池が形成され、これにより発生するスパークに起因してチタン板に発生する疵である。一方、押し込み疵は、改質したスケールがチタン板から剥離し、それが浸漬ロール４およびロール５に堆積してチタン板を押し込むことにより生成する疵である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−３０４７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述のように、加熱によりチタン板の表面に生成したスケールの除去に関して、劣悪な作業環境や製品への疵の発生という問題があった。本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、ソルトバスを用いることなく酸洗で、チタン板の表面に生成したスケールの除去を十分に行うことができる方法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】
【００１２】
本発明者らは、上記目的を達成するため、ソルトバスを用いることなく酸洗でスケールの除去を行うことに着目し、酸洗に用いる酸浴について検討した。その結果、塩酸およびふっ酸、ならびに必要に応じて硫酸の混合液を所定の温度範囲に保持して酸浴として用いることにより、ソルトバスを用いることなく酸洗でスケールを十分に除去できることを知見した。一方、従来から、チタン板の酸洗工程で酸浴として用いられるふっ硝酸で酸洗した場合には、ソルトバスを用いなくては、チタン板のスケールを全く除去できないことも確認した。このことから、硫酸、塩酸およびふっ酸の混合液がチタン板の脱スケール能力に優れていることも知見した。
【００１３】
本発明は、この知見に基づいて完成されたものであり、下記（１）〜（４）のチタン板の脱スケール方法を要旨としている。
【００１４】
（１）加熱によりチタン板の表面に生成したスケールを除去する酸洗工程において、前記焼鈍されたチタン板を、塩酸を５〜１２重量％およびふっ酸を２〜５重量％含有する混合液を用い、この混合液の温度を２５℃以上に保持した酸浴に浸漬することを特徴とするチタン板の脱スケール方法。
【００１５】
（２）前記混合液が硫酸を１２重量％以下含有することを特徴とする前記（１）に記載のチタン板の脱スケール方法。
【００１６】
（３）前記混合液の温度が８０℃以下であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載のチタン板の脱スケール方法。
【００１７】
（４）前記酸浴に浸漬されたチタン板表面の減肉量が１００ｇ／ｍ2未満であることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のチタン板の脱スケール方法。
【００１８】
以下の説明では、酸の混合液の組成、濃度についての「重量％」を単に「％」と表記する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のチタン板の脱スケール方法によれば、ソルトバスを用いることなく酸洗で、冷延板の焼鈍時にチタン板の表面に生成したスケールを十分に除去することができる。
【００２０】
また、インゴットの熱間圧延時および熱延板の焼鈍時にチタン板の表面に生成したスケールも、ソルトバスを用いることなく酸洗で十分に除去することができ、チタン板の表面品質の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】一般的に用いられるチタン板の連続式焼鈍酸洗装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
上述のように、一般的にチタン板の製造は以下の工程で行われる。すなわち、スポンジ状のチタン等からインゴットを製造する工程、インゴットを鍛造や熱間圧延によって熱延板にする工程、熱延板にショットブラストを施す工程、熱延板を酸洗する工程、酸洗により脱スケールした熱延板を冷間圧延によって冷延板にする工程、ならびに冷延板を焼鈍および酸洗する工程で行われる。インゴットを熱延板にする工程と、熱延板にショットブラストを施す工程との間に、焼鈍する工程を必要に応じて設けてもよい。
【００２３】
本発明のチタン板の脱スケール方法では、上記工程と同様の工程からなるチタン板の製造工程において、冷延板を焼鈍および酸洗する工程での脱スケールを、ソルトバスを用いることなく酸洗だけで完了することができる。
【００２４】
また、熱延板を焼鈍する工程を設ける場合であっても、設けない場合であっても、熱延板を酸洗する工程での脱スケールを、ソルトバスを用いることなく酸洗だけで完了することができる。いずれの場合とも、酸洗だけで十分に脱スケールを行うことができるため、チタン板の表面品質の向上を図ることができる。
【００２５】
本発明の方法では、熱間圧延または焼鈍時の加熱によってチタン板の表面に生成したスケールを除去する酸洗工程において、表面にスケールが生成したチタン板を、塩酸を５〜１２％およびふっ酸を２〜５％含有する混合液を用い、この混合液の温度を２５℃以上に保持した酸浴に浸漬する。この混合液には、必要に応じて硫酸を１２％以下含有させてもよい。この酸浴に、加熱によってスケールが生じたチタン板を浸漬することによって、スケールを改質することなくスケール直下の地金とともにスケールも溶解させることができる。本発明はこの点で、スケールを改質する従来のソルトバス法とは異なる。
【００２６】
塩酸は、混合液中の含有率が５％未満では、スケールの溶解反応およびチタン地金の溶解反応（以下総称して単に「反応」ともいう。）が生じず、逆に含有率が高すぎるとかえって反応しなくなる。そのため、塩酸の含有率は５〜１２％とする。
【００２７】
ふっ酸は、混合液中の含有率が２％未満では反応が進行せず、１０％を超えると効果が飽和する上に過酸洗状態となり、酸洗反応の制御が困難となる。そのため、ふっ酸の含有率は２〜１０％とする。酸洗反応の制御をより確実に行う観点から、ふっ酸の含有率は５％以下が好ましい。
【００２８】
硫酸は、反応を促進させるために１２％以下で含有させてもよい。含有率が１２％を超えるとかえって反応しなくなる。そのため、硫酸を含有させる場合の含有率は１２％以下とする。
【００２９】
混合液は、温度が２５℃未満では反応が生じないため、混合液の温度は２５℃以上とする。また、８０℃を超えると反応が過剰となり過酸洗状態となり、酸洗反応の制御が困難となる。酸洗反応の制御をより確実に行う観点から、混合液の温度は８０℃以下が好ましく、６０℃以下がより好ましい。
【００３０】
酸浴に浸漬されたチタン板表面の減肉量は、多すぎるとチタン板の歩留まりが悪くなり、また、酸の混合液の消費量が多くなり、コスト的に高価となるため、１００ｇ／ｍ2未満であることが好ましい。
【実施例】
【００３１】
本発明のチタン板の脱スケール方法の効果を確認するため、以下の試験を実施して、その結果を評価した。
【００３２】
１．試験条件
冷間圧延によって作製した厚さ０．５ｍｍの純チタン（ＪＩＳ  Ｈ  ４６００  ２種相当）の板を試験片として準備した。各試験片を８００℃で大気雰囲気中で１分間熱処理して表面にスケールを生成させた。スケールを生成させた試験片を、表１に示す組成の混合液を同表に示す温度に調整した酸浴に５分間浸漬した。混合液を構成する酸としては、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）、ふっ酸（ＨＦ）および硝酸（ＨＮＯ3）を使用した。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
試験番号２〜７、９〜１１、１３、１４および１６〜１８は混合液の組成および温度がいずれも本発明の規定を満たす本発明例である。試験番号１、８、１２、１５、１９および２０は混合液の組成および温度の少なくとも一方が本発明の規定を満たさない比較例である。表１に試験番号３および４が複数記載されているのは、比較を容易とするためである。
【００３５】
２．試験結果
評価項目は、減肉量および脱スケールの程度とし、前記表１に混合液の組成と併せて示した。減肉量は、浸漬の前後に測定した試験片の重量から算出した。脱スケールの程度は、目視および光学顕微鏡により確認し、脱スケールが進行してスケールが認められないものを○、脱スケールがほとんど進行せずスケールが認められるものを×とした。
【００３６】
２−１．硫酸含有率の影響
試験番号１〜７の結果に基づいて、硫酸含有率の影響について説明する。これらの試験によって、混合液の塩酸含有率を１０％、ふっ酸含有率を３％、温度を４０℃に統一した場合についての硫酸含有率の影響について検討できる。
【００３７】
試験番号１の比較例では硫酸含有率が高すぎたため反応が進行しなかった。そのため、いずれも脱スケールがほとんど進行せず、減肉量が０であった。
【００３８】
これに対して、試験番号２〜７の本発明例では、脱スケールが進行し、かつ減肉量は１０〜５３ｇ／ｍ2と好ましい範囲であった。
【００３９】
２−２．塩酸含有率の影響
試験番号３および８〜１２の結果に基づいて、塩酸含有率の影響について説明する。これらの試験によって、混合液の硫酸含有率を１０％、ふっ酸含有率を３％、温度を４０℃に統一した場合についての塩酸含有率の影響について検討できる。
【００４０】
試験番号１２の比較例では、塩酸含有率が低すぎたため反応が生じなかった。また、試験番号８の比較例では塩酸含有率が高すぎたため、かえって反応が進行しなかった。そのため、いずれも脱スケールがほとんど進行せず、減肉量が０であった。
【００４１】
これに対して、試験番号３および９〜１１の本発明例では、脱スケールが進行し、かつ減肉量は５〜１６ｇ／ｍ2と適正な範囲であった。
【００４２】
２−３．ふっ酸含有率の影響
試験番号３および１３〜１５の結果に基づいて、ふっ酸含有率の影響について説明する。これらの試験によって、混合液の硫酸含有率を１０％、塩酸含有率を１０％、温度を４０℃に統一した場合についてのふっ酸含有率の影響について検討できる。
【００４３】
試験番号１５の比較例では、ふっ酸含有率が低すぎたためスケールの溶解反応およびチタン地金の溶解反応が生じなかった。そのため脱スケールがほとんど進行せず、減肉量が０であった。また、試験番号１３の比較例ではふっ酸含有率が高かったため、反応が過剰に進行した。そのため、脱スケールは進行したものの、減肉量が１２５ｇ／ｍ2と多く、コスト的に高価となった。
【００４４】
これに対して、試験番号３および１４の本発明例では、脱スケールが進行し、かつ減肉量は１５ｇ／ｍ2および４３ｇ／ｍ2と好ましい範囲であった。
【００４５】
２−４．混合液の温度の影響
試験番号４および１６〜１９の結果に基づいて、混合液の温度の影響について説明する。これらの試験によって、硫酸含有率が１０％、塩酸含有率が１０％、ふっ酸含有率が３％である混合液を統一して使用した場合の混合液の温度の影響について検討できる。
【００４６】
試験番号１９の比較例では、混合液の温度が２０℃と低かったため、反応は全く生じなかった。そのため、脱スケールがほとんど進行せず、減肉量が０であった。逆に、試験番号１６の比較例では、混合液の温度が６５℃と高かったため、反応が過剰に進行した。そのため、脱スケールは進行したものの、減肉量が１０３ｇ／ｍ2と多かった。
【００４７】
これに対して、試験番号４、１７および１８では混合液の温度が本発明で規定する２５〜６０℃を満足しており、脱スケールが進行し、かつ減肉量は１２〜６５ｇ／ｍ2と好ましい範囲であった。
【００４８】
２−５．ふっ硝酸の場合
試験番号２０の比較例では、チタン板の酸洗工程において一般的に酸浴として使用されるふっ硝酸を、温度を４０℃として使用した。この場合、ソルトバスでスケールを改質していなかったため、反応は全く生じなかった。そのため、脱スケールがほとんど進行せず、減肉量が０であった。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明のチタン板の脱スケール方法によれば、ソルトバスを用いることなく酸洗で、冷延板の焼鈍時にチタン板の表面に生成したスケールを十分に除去することができる。
【００５０】
また、インゴットの熱間圧延時および熱延板の焼鈍時にチタン板の表面に生成したスケールも、ソルトバスを用いることなく酸洗で十分に除去することができ、チタン板の表面品質の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００５１】
１：チタン板、  ２：ソルトバス、  ４：浸漬ロール、  ５：ロール、  ８：焼鈍装置、  
９：酸洗装置
【図１】
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