(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼帯の脱スケールおよび表面粗度調整を行う方法として、ピーク値を脱スケール可能な電流密度以上としたパルス反転電流を用いて電解し、その電流印加パターンを、正電流の時間比率を８０％以上、かつ１周期における正電流継続時間を、印加してから電気分解による気泡発生に要する時間以上に設定し、かつ前記電解工程を２段階に分けて、その第１段階を間接通電方式とし水平電極の酸洗槽を用い、第２段階を直接通電方式とし垂直電極の酸洗槽を用いることを特徴とするステンレス鋼の高速電解脱スケール方法。
【請求項２】
パルス反転電流の電流印加パターンについて、正電流の時間比率を９０％以上９９％以下とすることを特徴とする請求項１記載のステンレス鋼の高速電解脱スケール方法。
【請求項３】
垂直電極の酸洗槽の槽底および槽側壁にローラーを設置し、鋼板を前記ローラーのエッジのみで支持することを特徴とする請求項１または２記載のステンレス鋼の高速電解脱スケール方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理後表面に酸化スケールが付着したステンレス鋼帯の電解による脱スケール方法および表面仕上げ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼板の、熱間圧延あるいは冷間圧延に引続き行われる熱処理後の脱スケール方法には、大きく分けて浸漬法、電解法があるが、短時間に酸洗をおこなうためには、電解法が適している。
【０００３】
ステンレス鋼の電解脱スケール方法に関しては、特開平２−４７２９９号公報にステンレス鋼の冷延焼鈍鋼帯を硝酸濃度と硝酸に溶存する塩素濃度が特定範囲を満足し、かつ該硝酸液中にＺｎ，Ｓｎなどの特定金属の１種または２種以上を５ｇ／ｌ以上となるように添加した溶液を用い、電解槽でステンレス鋼を少なくとも１度陽陰両極性とし、電解槽出側での最終極性を陰極として電解処理を行うことを特徴とするステンレス鋼の脱スケール方法が開示されている。
【０００４】
また、特開平２−４７３００号公報には、ステンレス鋼の冷延焼鈍鋼帯を硫酸濃度９００〜１２５０ｇ／ｌでかつＺｎ，Ｓｎなどの特定金属の１種または２種以上を１０ｇ／ｌ以上となるように添加した溶液を用い、電解槽でステンレス鋼を少なくとも１度陽陰両極性とし、電解槽出側での最終極性を陰極として電解処理を行うことを特徴とするステンレス鋼の脱スケール方法が開示されている。これらの発明における陽陰の連続電解時間は、実施例をみても少なくとも１秒以上としている。
【０００５】
また、特公昭６３−４５４８０号公報には、電解酸洗法の極性は、普通は鋼板を陽極に配して行うが、鋼種目的によってはまず、陰極酸洗を短時間行い、引き続き陽極酸洗を配す等その選択は自由である交番電解酸洗法が開示されている。
【０００６】
電流パターンを変化させて電解研磨を行う技術については、特公昭６３−４５４８０号公報に被研磨金属および不溶性対極をそれぞれ電解研磨液中に浸漬し、被処理金属と対極との間に正及び負の電圧を交互に印加するとともに、その周波数、および正負の反転比率を変化させることにより金属の表面研磨をおこなうことを特徴とする電流反転電解による電解研磨方法が開示されている。しかし、これは、表面処理を行う前工程として鏡面光沢を得るため素材を電気化学的に溶解する方法であり、表面のスケール層の溶解、脱離を目的とする脱スケールとは全く異なる技術である。
【０００７】
また、他に特開平８−３３７８９８号公報には、整流波形を所定のスイッチングタイムで極性反転させるとともにその反転部分に所定時間幅を持たせて整流波形にパルスを形成することにより電解研磨用波形を生成し、その電解研磨用波形を、被処理金属を一方の電極とし電解質溶液を媒体として形成した通電回路に通電し、その通電によって被処理金属の電解研磨を行うことを特徴とする金属表面の電解研磨方法が開示されている。この発明においては、パルスによる瞬間的な逆極性がスケール除去に有効であり、そのパルスの条件としては、プラス側のパルス幅に対するマイナス側のパルス幅の割合（極性反転割合）が１０〜４０％、パルス数が２００〜１５００ヘルツであることを特徴としている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ステンレス鋼板製造の脱スケール工程において、前述のような従来の電解脱スケール方法では、約５秒以上の電解時間が必要とされている。この脱スケール所要時間によって製造ラインスピ−ドが大きく制約される。例えば現状６０ｍ／ｍｉｎのラインスピ−ドにおいて３０％電解時間が短縮されれば、約１．７倍（１００ｍ／ｍｉｎ）のラインスピ−ドが可能となる。
本発明は、これら従来の電解脱スケール方法よりもさらに短時間で脱スケールおよび表面粗度調整をおこなう具体的な方法を提供することを目的とする。
【０００９】
また、電解方法には直接通電方式と間接通電方式があるが、ステンレス鋼板の連続電解脱スケール設備については、電力ロスを抑制し省スペ−スを実現しながら電解処理の最適設備を選択する必要がある。
そこで本発明の方法を具現化する最適な設備配列についても提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を要旨とする。
（１）ステンレス鋼帯の脱スケールおよび表面粗度調整を行う方法として、ピーク値を脱スケール可能な電流密度以上としたパルス反転電流を用いて電解し、その電流印加パターンを、正電流の時間比率を８０％以上、かつ１周期における正電流継続時間を、印加してから電気分解による気泡発生に要する時間以上に設定し、かつ前記電解工程を２段階に分けて、その第１段階を間接通電方式とし水平電極の酸洗槽を用い、第２段階を直接通電方式とし垂直電極の酸洗槽を用いることを特徴とするステンレス鋼の高速電解脱スケール方法。
（２）パルス反転電流の電流印加パターンで、正電流の時間比率を９０％以上９９％以下とすることを特徴とする前記（１）記載のステンレス鋼の高速電解脱スケール方法。
（３）垂直電極の酸洗槽の槽底および槽側壁にローラーを設置し、鋼板を前記ローラーのエッジのみで支持することを特徴とする前記（１）又は（２）記載のステンレス鋼の高速電解脱スケール方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、電解酸洗法によりステンレス鋼帯の脱スケールおよび表面粗度調整を行う方法におけるパルス反転電流の効果について、さまざまな調査を行った。その結果、電流印加パターンにおける正電流の時間比率を従来よりも高くしたときに、酸洗時間の短縮が図れることを知見したものである。
【００１２】
図１に、電流密度４０Ａ／ｄｍ2 ｍ2 の間接通電方式で、パルス反転電流の１周期を０．１sec としたときの、正電流時間比率と脱スケール完了時間との関係を示す。正電流時間比率が８０％以上の場合に、脱スケール完了時間が定電流電解の場合（正電流時間比率１００％）よりも短くなっており、９０〜９９％で特に短縮されている。
【００１３】
この結果から、本発明における正電流時間比率を８０％以上、さらに好ましい範囲として９０〜９９％と規定した。このように正電流時間比率を規定することで酸洗時間が短縮されるのは、以下の理由によると考えられる。電解酸洗によるスケ−ルおよび鋼板の溶解は正電流のときに主として発生する。しかしながらその溶解は一般には鋼板の表面に均一に発生せず、不規則に分布する。そして通電中は発生部位の移動は少ないため、均一な溶解を行うには、適当な間隔で電流を反転してやる必要がある、しかしながら負電流の間は溶解量が少ないため、その時間は短い方が望ましいのである。
【００１４】
また図２に、正電流比率を９５％固定とした時の、１周期の正電流時間と脱スケール完了時間との関係を示す。正電流時間がおよそ０．００８秒以上で気泡が発生するようになり、かつこの条件において、脱スケール完了時間が大きく短縮されている。
【００１５】
この結果から本発明の請求範囲として、パルス電流の最大電流密度を脱スケール可能な値とし、かつ１周期における正電流継続時間を、印加してから電気分解による気泡発生に要する時間以上に設定することを要件とした。気泡発生に必要な電流密度および時間は酸洗液の組成などにより異なるが、おおよそ１ｍＡ／ｄｍ2 ｍ2 ｍ以上および０．００１秒以上である。
【００１６】
電解方法には直接通電方式と間接通電方式がある。直接通電方式は、系外からコンダクタロ−ルを経由して鋼板へ直接入電する方式であり、間接通電方式は、電解液中に浸漬した一対の正負電極の正極側から電解液を介して鋼板へ入電し、鋼板中を導電した電流を再び電解液を介して負極側から出電する方式である。
【００１７】
直接通電方式における問題点は、通電面積が大面積となるので電気抵抗が大きくなり、大電圧を要することである。パターンを変えて電流を印可する場合、間接電解では、通板中の極間距離の変動によって、電極面上の位置により電流密度が変動する要因が加わるため、高周波の正負電流においては、直接通電より正負反転の効果が小さくなる。低周波数の場合は、極間距離が十分小さければ、直接通電でも間接通電でも、正負反転の効果はほぼ同等である。
【００１８】
この正負反転の効果が変わらなくなる周波数の境界は、階段状の波形を用いて調査した結果１Ｈｚであることが分かった。周波数がこれより小さくなると全電解時間に対し、反転回数が減少し正負反転効果が小さくなるので、下限を０．１Ｈｚとした。０．１Ｈｚから１Ｈｚの間では間接電解の場合、定電流電解で、電極配置を変えることで、正負極の切換えが可能である。しかも、間接電解では、鋼板に直接電流が流れ込まないので低電圧で電解可能である。直接通電では、周波数が１００Ｈｚを超えると脱スケール時間短縮の効果が小さくなったので、上限を１００Ｈｚとした。
【００１９】
以上より、脱スケールに必要な電気量を少なくし、電源におけるト−タル電気出力を最小化し、電解槽の大きさをできるだけ小さくし、しかも処理速度＝通板速度を増大させる方法としては、前工程にて間接電解により大部分のスケールを溶解し、後工程にて直接電解高周波反転電流により、残スケールを溶解する方法が最適であることが判明した。
【００２０】
また、水平電極酸洗槽（横型）と垂直電極酸洗槽（縦型）には以下の特徴がある。横型では表面品質において表面脱スケールむらが発生する。これは電解反応で大量に発生するＨ2 、Ｏ2 ガスが鋼板−電極間に滞留してひきおこされるものと考えられている。また横型においては通板速度に応じて槽を長くする必要があり、広い設備スペ−スが必要となる。
【００２１】
縦型では、電解反応で大量に発生するＨ2 、Ｏ2 ガスが抜けやすいので、ガス滞留に起因する脱スケールむらの発生は抑制される。また、上下方向に通板されるので、設備スペ−スも小さくて済む。しかし、縦型においては、シンクロ−ルと鋼帯の隙間への、スケール溶解物から生成されるスラッジ等異物巻き込みにより、鋼帯表面疵発生の懸念がある。従って、シンクロ−ルをスラッジ滞留層にかかる程深く設置できないため鋼帯の浸漬長さが短くなり、電解時間を確保するためには、複数個の電解槽を通板せざるを得なくなる。従って縦型（一槽）では、短時間の電解脱スケールにしか適用できない。
【００２２】
そこで上記電流パターンと電解槽の組合せとして、前工程の間接電解により鋼帯表面の大部分のスケールを溶解せしめるには横型を用い、後工程の直接電解高周波正負電流により、残スケールを溶解せしめるには縦型を用いる組合せが最適であるとの結論に達した。さらに、縦型電解槽においては、スケール溶解物から生成されるスラッジ等異物巻き込みによる表面疵発生防止のために、新たに、槽中で鋼帯を９０゜回転して鋼板上にスラッジが滞留しない構造、および槽中で、従来のシンクロ−ルを撤廃し、エッジで鋼帯をガイドすることにより異物巻き込みによる表面疵発生を防止した構造を考案した。
【００２３】
図３及び図４は本発明の実施例であって、水平電極電（横型）解槽Ａと垂直電極（縦型）電解槽Ｂを連結した電解スケール装置の例を示している。図において１は入側ロール、２は電極、３は直流電源、４はガイドロール、５はコンダクタホイール（ロール）６は反転電流電源、７はエッジガイド、８はガイドロールである。
【００２４】
図３は、槽中で鋼帯を９０゜回転して鋼板上にスラッジが滞留しない構造賭しており、垂直電解槽Ｂに導入された鋼帯ｓは、ガイドロ−ル４によって、進行方向を回転軸として、右または左回りに９０゜まで回転しながら進行する。９０゜回転したところで、回転式コンダクタホイ−ル５が鋼帯のエッジに接触し、鋼帯に平行に配置された対極との間で、鋼帯は電解脱スケールされる。従来のようなコンダクタロールが鋼帯表面に直接接触するものでないこと、およびスラッジ、ガスが鋼帯上に滞留しないことにより、表面疵発生が防止される。
【００２５】
図４には、槽中で、鋼帯ｓの上下進行方向を変えるための従来のシンクロ−ルを撤廃し、槽中にエッジガイド７を設けエッジで鋼帯の進行方向をガイドする構造を示す。この方法により従来法で見られるようなシンクロ−ルと鋼帯間の異物巻き込みによる表面疵発生が防止される。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
４３０系、４１０系のステンレス鋼板（板厚１．０ｍｍ）を連続焼鈍ラインで焼鈍した後、表１に示すように、酸洗条件として１サイクル中の陽極／陰極時間を変えて、脱スケールを行った。表１に示すように本発明の条件で電解処理すれば、いずれも従来法より短時間で脱スケールできることが明らかである。
【００２７】
【表１】
0004189053.tif 000002
【００２８】
（実施例２）
３０４系、３１６系のステンレス鋼板（板厚１．０ｍｍ）を連続焼鈍ラインで焼鈍した後、表２に示すように、酸洗条件として１サイクル中の陽極／陰極時間を変えて、脱スケールおよび表面粗度調整を行った。表２に示すように本発明の条件で電解処理すれば、いずれも従来法より短時間で脱スケールできることが明らかである。
【００２９】
【表２】
0004189053.tif 000003
【００３０】
（実施例３）
１７％Ｃｒ−1.２％Ｍｏを含むステンレス鋼板（板厚１．０ｍｍ）を連続焼鈍ラインで焼鈍した後、表３に示すように、２段階の電解酸洗設備の各段階の条件を変更して、脱スケールを行った。表３に示すように、従来法であるＮｏ．４と比べ、本発明の条件であるＮｏ．２、３ではより短時間で脱スケールでき、さらに本発明例である第２段階で直接通電法を用いたＮｏ．１の場合、さらに酸洗時間が短縮されている。
【００３１】
【表３】
0004189053.tif 000004
【００３２】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明はステンレス鋼板の脱スケール時間を一定電流密度で電解する場合に比べ３０〜４０％短縮でき、ラインスピ−ドを大幅に上昇させることを可能とするものであり、その工業的価値は極めて高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ステンレス鋼板の脱スケール完了時間の正電流時間比率依存性を示す図。
【図２】ステンレス鋼板の脱スケール完了時間の正電流時間依存性を示す図。
【図３】本発明の、水平電極電解槽と垂直電極電解槽を連結した電解脱スケール装置の一例を示す概要図。
【図４】本発明の、水平電極電解槽と垂直電極電解槽を連結した電解脱スケール装置の別の例を示す概要図。
【符号の説明】
１：入側ロール
２：電極（対極）板
３：直流電源
４：ガイドロール
５：コンダクタホイール
６：反転電流電源
７：エッジガイド
８：ガイドロール
【図１】
0004189053.tif 000005
【図２】
0004189053.tif 000006
【図３】
0004189053.tif 000007
【図４】
0004189053.tif 000008