(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理段階において電流密度０．３ないし２．５Ａ／ｃｍ2においてステンレス鋼の帯材材料を連続的に電解的に処理する方法であって、該処理段階において少なくとも１マイクロメートルの厚さの表面酸化物層をこの材料から除去し、
該方法が、鈍い表面と鏡面光輝性表面との間の或る選択された表面精細度が得られることよりなる或る選択された表面処理効果を、その同じ処理段階において達成し、
この方法を、２ないし１２モル／リットルの濃度の硫酸及び２ないし１４モル／リットルの濃度の燐酸を含む電解質を用いて実施し、
そしてその処理段階が、１つ又はそれ以上の、直列に並んだ電解セル（９−１１、１４−１５、１９）の中で行なわれ、その際その材料は直列に並んだ各電極（２０）の間で電解質の中を、一つおきの電極がアノードであり、そして一つおきの電極がカソードであってそれぞれの電極がその材料の反対側で同一の極性の１個の電極と組み合わされているような交互の極性の直流電流の影響のもとに移動され、
ここで、その帯材材料がその全長の少なくとも６０％にわたってアノードにされ、
より早期の段階においてその材料を熱間圧延および焼鈍し、この場合該処理段階における処理時間が３０秒間ないし５分間であり、；または、上記熱間圧延および焼鈍並びに上記表面酸化物層の除去の後でその材料を冷間圧延及び第２の焼鈍にもかけ、この場合該処理段階における処理時間が２秒間ないし２分間である
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
除去される表面酸化物層が主として、少なくとも鉄とクロムとよりなる混合酸化物を含み、そして１ないし１０００マイクロメートルの厚さを有することを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
除去される表面酸化物層が１０ないし５００マイクロメートルの厚さを有することを特徴とする、請求項２記載の方法。
【請求項４】
熱間圧延された材料の場合、前記処理時間が１分間ないし３分間であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記処理時間が２分間であることを特徴とする、請求項４記載の方法。
【請求項６】
冷間圧延された材料の場合、前記処理時間が５ないし９０秒間であることを特徴とする、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記処理時間が１０ないし６０秒間であることを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
その電解質が弗化水素酸又はその塩をも含有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
上記電解質が２ないし１０モル／リットルの濃度で硫酸を、そして４ないし１２モル／リットルの濃度で燐酸を含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
上記電解質が２ないし６モル／リットルの濃度で硫酸を含むことを特徴とする、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
上記電解質が４ないし９モル／リットルの濃度で燐酸を含むことを特徴とする、請求項９または１０記載の方法。
【請求項１２】
電解の間の電流密度が０．５ないし２Ａ／ｃｍ2であることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項記載の方法。
【請求項１３】
電解の間の電流密度が０．７４ないし２Ａ／ｃｍ2であることを特徴とする、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
その帯材材料がその全長の少なくとも２／３にわたってアノードにされることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
処理の間の温度が５０ないし１００℃であることを特徴とする、請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
処理の間の温度が６０ないし９０℃であることを特徴とする、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
処理の間の温度が６５ないし８０℃であることを特徴とする、請求項１５記載の方法。
【請求項１８】
その材料を少なくとも５ｍ／分の線速度で移動させることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに１項記載の方法。
【請求項１９】
前記線速度が少なくとも５０ｍ／分であることを特徴とする、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記線速度が少なくとも６０ｍ／分であることを特徴とする、請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
前記線速度が少なくとも８０ｍ／分であることを特徴とする、請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［技術分野］
本発明は、ステンレス鋼において、熱間加工及び／又は冷間加工された金属材料、特に連続的に形成されたものを連続的に電解的に処理するための方法に関する。この材料の処理の方法は、ステンレス鋼鉄材料の表面に生ずる不動態化層よりも厚い、通常はスピネル型の１つ以上の混合金属酸化物の表面層を、研磨表面が得られるのと同時に１段階で連続的に除去することを含む。本発明によれば、その得られる表面の特性も多数の制御パラメータを変化させることにより選ぶことができる。
【０００２】
［従来の技術］
ステンレス鋼材料から薄い寸法の連続的に形成された金属製品、すなわち主として帯材を製造するに際して一般に熱間圧延が行なわれ、その後で最終段階である冷間圧延が行なわれる。この場合の操作は最初、その材料をこの材料が軟化して約５−２５ｍｍの厚さにロール圧延できるような高い温度において熱間圧延することである。この高い温度のために熱間圧延に際しては約５０−５００マイクロメートルの厚さの酸化物スケールが形成され、このスケールは通常はスピネル型の少なくとも鉄とクロムとを含む混合酸化物よりなる。スピネルは一般的に、ＡＢ2Ｏ4として定義され、その際Ａはマグネシウム、２価鉄、亜鉛又はマンガン、或いはそれらの組み合わせであり、そしてＢはアルミニウム、３価鉄又はクロムである。現在の場合には熱間圧延の間に形成されるスピネルはしばしば、Ｆｅ（ＦｅＣｒxＯy）の形のものであり、その際ｘは１ないし２であり、そしてｙは２ないし４であって、クロムの含有量はしばしば４０％までである。その形成された酸化物スケールの下には１０ないし１２％又は更にそれ以下のクロム含有量を有するクロム欠乏層が存在する。その材料を更に加工するに先立ってその酸化物スケールを除去しなければならない。この目的のために、表面を軟化させる約１０００ないし１２００℃の温度での焼鈍よりなる前処理を行ない、次いで冷却し、その後でその酸化物スケールを破壊するブラストを行なうことができる。これの後で通常、１種以上の鉱酸又は中性溶液よりなる電解質の中での電解的処理段階及び引き続く化学的段階であるピックリング過程が用いられる。そのとき起こるのは、その電解質／酸類が酸化物スケールの亀裂の中へ浸透してゆき、そしてそのクロム欠乏層を溶解すると言うことであり、その際その酸化物スケールは弛緩される。すすぎの後でその材料は鈍い色のいわゆる酸洗いされた表面を有する。より薄い寸法のものを製造するためには、この処理に続いて冷間圧延を行ない、その際その材料はマルテンサイトの形成により硬化して脆くなる。正しい材料特性を回復するためには、引き続いて約１０００ないし１２００℃において歪除去焼鈍を行なうが、その際再びスピネル型の混合酸化物の表面層が、こんどは約１０マイクロメートルの厚さで現われる。この酸化物は適切なステンレス特性を持たないのでこれも前の工程におけると同様に酸洗い除去される。すすぎの後でその材料は鈍い色の酸洗いされた表面を有する。或る場合、例えばもし更にいくつかの成形過程を実施すべきときはその酸洗いされた表面は有利であるけれども、それよりもしばしば光輝表面が望まれ、そのときはこれは或る還元雰囲気の中での光輝焼鈍及び引き続く約２％のみの材料厚さの減少を伴う平滑化ロール圧延によって作り出される。ブラスチングはそれによってその表面が破壊されてしまうので冷間圧延した材料については用いない。代わりに、いわゆるネオライト処理が用いられるが、これは通常、硫酸ナトリウムの中での直流電流による電解的処理を含み、その際３価クロムが溶解性の６価クロムに酸化される。
【０００３】
多数の酸洗い方法が古くから知られている。そのような比較的最近の方法の１つがスエーデン特許ＳＥ−Ａ−９３０１５９１−５に記述されている。この方法においてはその電解質浴液は、例えば硫酸のよう鉱酸、或いは種々の鉱酸の混合物よりなり、そして電解が交流電流により、又は交代する直流によって１５０−２５０Ａ／ｄｍ2の比較的高い電流密度において行なわれる。この特許は、その方法のために用いられる特別な装置をもカバーしている。このＳＥ−Ａ−９３０１５９１−５に従い酸洗いしたときは全ての公知の酸洗い方法と同様に鈍い外観の酸洗い表面が生じ、この理由のために、引き続いて光輝焼鈍と平滑化ロール圧延よりなる研磨段階を実施しなければならない。
【０００４】
ロール圧延されないか、又は連続的に形成されない、例えばパイプ部材、蛇口コック、ボルト、ねじ或いは容器のような単品の製品をステンレス材料で作る場合には通常、電解研磨と呼ばれる研磨過程が行なわれる。この過程は、例えば硫酸及び燐酸の中で比較的低い電流密度、約１０Ａ／ｄｍ2において直流電流を用いるバッチ式の電解である。この過程はまた、その処理される酸化物層が約１−５ナノメートルと非常に薄いと言うことにもかかわらず、しばしば１０−２０分間までの比較的長時間をも要する。この層は、ステンレス材料の表面の上に常に生ずる不動態化層であって３価クロムの酸化物Ｃｒ2Ｏ3よりなる。この過程においてはその材料はアノードを形成しており、そして次いでその材料の上に粘稠な膜が形成される。この膜は残余の電解質よりも高い比重、粘度及び抵抗を有する。この膜はその材料の平坦でない表面に適合されるので、これは陥凹部においてはその表面の突出部よりも厚さが厚い。陥凹部においては電流の通過に対する抵抗はより高く、また従って電流密度は低い。他方において突出部の上では電流はより大きく、そしてそれら突出部はそれにより溶解されるようになり、それによってその材料の表面の平坦化がもたらされる。
【０００５】
多数の電解研磨の変形態様が、Ｙｔｆｏｒｕｍ  Ｆｏｅｒｌａｇ  刊行のスエーデン国電気メッキ協会の唐lａｎｕａｌ  ｏｆ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ  ａｎｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｔｒｅａｔｅｍｅｎｔ狽フ２６３−２７１頁に記述されている。ステンレス鋼の電解研磨について硫酸、オルト燐酸及び水又はオルト燐酸、グリセロール及び水よりなる電解質があげられている。その電流密度はそれぞれ７−２５Ａ／ｄｍ2及び７−８Ａ／ｄｍ2であり、そしてその時間はそれぞれ、１０分間及び１５分間までである。
【０００６】
日本国特許ＪＰ５７−１０１６９９／８２には６０％Ｎｉ、２３％Ｃｒ、１０％Ｍｏ、３％Ｆｅ及び４％Ｎｂを有する超合金鋼を電解研磨するバッチ式の方法が記述されている。この方法は時計の部品のために用いられ、そして手作業研磨により伝統的に得られるそれと類似の形状化された表面を与えると言っている。用いた電解質は燐酸の水溶液と硫酸の水溶液との、９：１と１：１との間の重量比の混合物である。電解研磨は１−５０Ａ／ｄｍ2の電流密度及び１５−５０℃の温度において１０秒間ないし２０分間にわたり行なわれる。
【０００７】
本方法の発明者が知るかぎりでは連続的に形成されたステンレス材料を同時に酸洗いし、研磨する連続的な方法は知られていない。スピネル型の混合酸化物の表面層を除去するための公知の酸洗い方法の主な欠点は、生じた表面が鈍い酸洗いされた外観のままに留まることであり、この理由のために光輝焼鈍及び平滑化ロール圧延による引き続く段階を高度の光輝性表面を得るために実施しなければならないと言うことである。しかしながら従来は連続的に形成されたステンレス製品の連続的処理において高度に光輝性の表面を酸洗いと同一の段階で得ることが可能であるとは誰も考え及ばなかった。
【０００８】
［解決手段及び効果］
高度に光輝性の表面がステンレツ材料の連続的酸洗いと同一の段階においては得ることができないと言う先入観は本発明によって破かれた。
【０００９】
本発明記載の方法は特許請求の範囲の独立請求項１に定義されており、そして好ましくは連続的に、中でも帯状に形成されたステンレス鋼の材料を連続的に処理し、その際少なくとも１マイクロメートルの厚さの表面酸化物層がその材料から除去され、そしてこの方法がその同じ段階においてその材料の表面上の研磨効果を達成することを意味する。この研磨と組み合わされた酸洗いは更に、従来の酸洗い段階よりも著しく短い時間で行なわれる。
【００１０】
本発明は、主として連続的に形成されたステンレス材料、特には帯材、しかし線材やパイプも含む、に対して連続的に適用されるように考え出された。
【００１１】
本発明のアスペクトの１つによれば、除去される表面層は少なくとも鉄とクロムとを含むスピネル型の混合酸化物であり、そして５ないし１０００マイクロメートル、好ましくは１０ないし５００マイクロメートルの厚さを有する。処理される材料が熱間圧延して焼鈍されているけれども冷間圧延されていないときはその酸化物層は３０−１０００マイクロメートル、好ましくは５０−５００マイクロメートルの厚さを有する。もしその材料が冷間圧延をも受けているときは新しく生じた酸化物層は１−３０マイクロメートル、好ましくは１０−２０マイクロメートルの厚さを有する。本発明によれば、それら若干厚い、熱間圧延と焼鈍とに際して生ずるスピネル型の酸化物層と、冷間圧延及び焼鈍に際して生ずる同じ型の若干薄い酸化物層との両方を除去するのにこの同じ方法を使用することができる。両方の場合共に表面の研磨はその同じ段階において行なわれる。
【００１２】
本発明のもう一つのアスペクトによれば、その方法は直流電流による電解によって行なわれ、その際硫酸もしくはその塩、及び／又は燐酸及び、場合により弗化水素酸又はその塩を含む電解質が用いられる。純粋に燐酸よりなる電解質の中で酸洗いと研磨効果とが同時にもたらされるけれども、その電解質が或る量の硫酸、をも含むのが好ましく、好適な範囲は０−９５容積％の硫酸と５−１００容積％の燐酸である。それらの濃度は非常に好適には、硫酸について２ないし１２モル／ｌ、好ましくは２ないし１０モル／ｌ、そして更になお好ましくは２ないし６モル／ｌであり、そして燐酸について２ないし１４モル／ｌ、好ましくは４ないし１２モル／ｌ、そして更になお好ましくは４ないし９モル／ｌであるが、弗化水素酸又はその塩が用いられる場合にはこれは１ないし８モル／ｌ、好ましくは２ないし７モル／ｌ、そして更になお好ましくは３ないし６モル／ｌの濃度で加えられる。通常は鉄も、例えば３０−４０ｇ／ｌの量でその電解質の１部を構成する。鉄は電解に際してその材料から放出され、その際これはその電解質の中で濃縮され、従って通常は添加する必要はない。その他のものについてはそれらの関与イオンは主として伝導度を与える（硫酸の水素イオン）か、又は鉄のための錯塩結合剤（弗素イオン、燐酸イオン）を提供する役目を有する。既にあげた電解質の変形態様に加えて、ある電解質、例えば主として硫酸ナトリウムと弗化ナトリウムとを含む電解質を用いることができ、その際これらの含有量は好適には硫酸ナトリウムについて１００−２００ｇ／ｌ、好ましくは１２０−１８０ｇ／ｌ、そして更になお好ましくは１３５−１６５ｇ／ｌであり、そして弗化ナトリウムについて１０−７０ｇ／ｌ、好ましくは２０−６０ｇ／ｌ、そして更になお好ましくは３０−５０ｇ／ｌである。もう一つの変形態様は、硫酸と弗化ナトリウムとであり、その際好適な含有量はこれらの薬品について前に示したものと同じである。最後にあげた２つの電解質を組み合わせることも可能であり、その際その含有物は前に示したそれぞれの量に従い、主として硫酸、硫酸ナトリウム及び弗化ナトリウムである。もう一つの変形態様は硫酸と弗化水素酸とであり、その際それらの濃度は、非常に好適には、硫酸について、２−１５モル／ｌ、好ましくは４−１０モル／ｌ、そして更になお好ましくは６−９モル／ｌであり、そして弗化水素酸については１−１０モル／ｌ、好ましくは２−７モル／ｌ、そして更になお好ましくは３−６モル／ｌである。本発明によればその電解質はまた主として硝酸を含むこともできるが、しかしながらこれは環境に対して望ましくないマイナスの影響を意味する。必要の場合は水を加えることができるけれども、これはそれら濃厚酸類の１部を形成する量で存在すればよく、そしてこれは大気中の湿分の吸収によりもたらされる。当業者は電解質の組成の種々の変形態様が更に多くの別な態様に変化できることは容易に理解されるであろうし、これはその当業者が各濃度を最適化させるための裁量の一つである。
【００１３】
本発明の更に別なアスペクトの１つによれば、その出発材料が熱間圧延して焼鈍されているときはその処理時間は３０秒間ないし５分間、好ましくは１分間ないし３分間、そして更になお好ましくは約２分間であり、或いは、その出発材料が冷間圧延して焼鈍されているときは２秒間ないし２分間、好ましくは５ないし９０秒間、更になお好ましくは１０ないし６０秒間であるが、その処理は１段階で実施してもよく、又は２段階以上に分けて実施することもできる。電解の間のアノードの電流密度は０．１−３Ａ／ｃｍ2、好ましくは０．３ないし２．５Ａ／ｃｍ2、そして更になお好ましくは０．５ないし２Ａ／ｃｍ2であり、そしてその温度は５０ないし１００℃、好ましくは６０ないし９０℃、そして更になお好ましくは６５ないし８０℃である。
【００１４】
本発明のもう一つのアスペクトによれば、この方法は時間、電流密度、温度、電解質の型、装置の型、材料の型及び所望の表面の各パラメータによって制御することができる。ステンレス型のこの材料は、例えばクロム、ニッケル又はモリブデンと合金させることができる。それらは例えばフェライト型、マルテンサイト型、デュプレックス型、オーステナイト型又はスーパーオーステナイト型であることができる。これらの型のステンレス鋼の組成は、Ａｖｅｓｔａ  Ｓｈｅｆｆｉｅｌｄ  からの１９９７−０２の唐rｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｓｔｅｅｌ，ＴｈｅＮｅｗ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ煤A第２版の中に定義されているが、他の型のステンレス鋼も、おそらくこれまでまだ開発されていないようなものでさえ、本発明に従って処理することができる。通常の鈍い、すなわち通常の酸洗いにより得られると同じ特性の表面のものから鏡面光輝性に、又は更に光輝性であるが粒界浮出し状に所望の表面性状に変化させることができる。処理される材料及び所望の表面に依存してその時間及び電流密度の各パラメータは所望の結果が得られるように選ばれる。一般にファラデーの法則が当てはまり、これはもし時間掛ける電流密度の因子が一定に保たれた場合に、その結果は同一に留まることを意味する。この理論は実際においては常には正しくはないけれども、時間掛ける電流密度の因子がガイトラインとして下記の表に種々異なった材料及び異なった所望の表面についてＡｓ／ｃｍ2の単位であげてある。ここでは５モル／ｌの硫酸と８モル／ｌの燐酸とを含む好ましい電解質が７０℃の温度における直流電流による電解のために用いられることが仮定されている。
【００１５】
【表１】
0004348464.tif 000002
本発明のもう一つのアスペクトによれば、その処理の段階は１つ又は直列に並んだいくつかの電解セルの中で行なわれるが、その際その材料は接触のもとにアノードに分極されており、そして或る直流電流の影響のもとに各カソード電極の間で電解質の中を移動してゆく。ここで、そして以下において「電極」の語は単一の電極又はいくつかの電極の束を意味し、その際この後者のものは工業において一般的であって、電極の各束が実際において１つの電極として機能することを意味し、その際１つの電極束は固定された１つの極性（カソード又はアノード）に保たれる。更に、それら電極又は電極の束は、例えば比較的大きなアノード電極全長又は比較的大きなカソード電極全長のように、異なった長さのものであることができる。
【００１６】
本発明の更にもう一つの別なアスペクトによれば、その処理の段階は１つ又は直列に並んだいくつかの電解セルの中で行なわれ、その際その材料は直列に並んだ各電極の間で、交替する極性を有する直流電流の影響のもとに電解質の中を移動し、その際一つおきの電極はアノードであって一つおきのものがカソードであり、そして各電極がその材料の反対側で同一の極性の電極と組み合わされている。
【００１７】
本発明のもう一つのアスペクトによれば、本発明に従う処理に先立って、及び／又は引き続いて１つ又はそれ以上のセルの中で混合酸、好ましくは硝酸と弗化水素酸とを用いて化学的な表面処理を行なうことができる。
【００１８】
本発明に従う方法の利点の一つは、処理が非常に迅速に行なわれると言うことである。この処理は従来の酸洗いよりも２ないし１０倍速く、そして従来の電解研磨よりも１０ないし２０倍迅速である。このことは、例えば存在する焼鈍炉により、そしてまた他方においてすすぎのための存在するすすぎ装置により空間が限定されている現存の装置を、その限定された空間にもかかわらず、高められた線速度にすることができることを意味する。それによりその材料を、少なくとも５ｍ／分、好ましくは少なくとも５０ｍ／分、更になお好ましくは少なくとも６０ｍ／分、そして最も好ましくは少なくとも８０ｍ／分の線速度で移動させることができる。
【００１９】
本発明は従来の酸洗いに比して少なくとも下記の種々の利点を有する。この方法は同一の段階において２つの技術手段、すなわち酸化物の除去と光輝表面の達成とをもたらすが、同時により迅速である。表面削落は従来の酸洗いにおけると等価であるか又は若干少なく、この理由のためにより高い歩留まりが得られる。この方法は高レベルのプロセス制御を容易にし、そして少なくとも硝酸を避けた場合には外界環境に対する比較的僅かな影響しか持たない。電解質の薬品は、中でも硫酸のみならず燐酸も比較的安価であり、これは硝酸の価格の約半値である。光輝性焼鈍及び平滑化ロール圧延に比してこの方法は投資コストが半減化することを意味する。
【００２０】
以下に、図と例によって本発明を説明する。
【００２１】
第１図はステンレス鋼の熱間圧延又は冷間圧延された帯材を処理するための製造ラインの１つを示す。以下の図面の説明において出発材料は熱間圧延された帯材であって、従って前に述べたものに従うスピネル型の酸化物層を有することが仮定されている。熱間圧延された帯材１は、まずいわゆる巻き出しキャプスタン２の上に置かれ、その後でこれは裁断機３及び溶接装置４まで進行するが、これは１枚の帯材をその末端において新しい帯材の発端に溶接し、それによって製造は帯材の交換のための大きな休止を含むことなく連続させることができる働きを有する。次にこれに後続して、その帯材を引き伸ばしてその線速度を好ましくは高い線速度、少なくとも５ｍ／分、好ましくは少なくとも５０ｍ／分、更になお好ましくは少なくとも６０ｍ／分、そして最も好ましくは少なくとも８０ｍ／分に調節するための、引き伸ばし及びセット機構５が設けられている。次の段階においてこの帯材を、或る炉を通して約１０５０ないし１１５０℃の温度において通過させるが、その機能はこの帯材の表面の上の酸化物を軟化させることである。次に後続して冷却段階７及びブラスト装置８が設けられているが、このものの目的はその酸化物スケールを破壊して後の段階において電解質がこの酸化物スケールの内側に存在するクロム欠乏層まで浸透できるようにすることである。ブラスト装置８に続いて、本発明によりカバーされる段階、すなわち酸洗いと研磨とが組み合わされた段階に達するが、これは点線Ａ及びＢの内側に存在する。第１図においてこの段階は３つのセル９、１０、１１に分かれている。これらのセルの中に、前の記述に従う最も好ましい５モル／ｌの硫酸、８−８．５モル／ｌの燐酸、及び鉄（溶解している）の組成を有する電解質が存在する。これらのセルの中での電解は好ましい０．５ないし２Ａ／ｃｍ2の電流密度、７０℃の温度及び約２分間の合計時間において直流電流を用いて行なわれ、その際その帯材の表面に光輝表面が得られる。それら電解セルがどのように構成されることができるかの原理は第４及び５図から、より詳細に明らかである。それらのセル９、１０、１１の中での本発明に従う処理に続いて、その帯材をすすぐためのすすぎ装置１２と、その次に、いわゆるコイル巻きキャプスタン１３とが後続している。その帯材は次に冷間圧延へ送ってもよい。
【００２２】
この装置は、いくつかの異なった型の材料を同一のラインの中で処理できるように好適に適合化されている。もしその区間が長く、そしていくつかの電解セルを含んでいる場合でも、例えば低い電流密度のような他の制御パラメータを変化させることによって容易に処理される材料を搬送することができる。
【００２３】
第２図にはそれらセルの別な実施態様が示されているが、ここでは最初の２つのセル１４、１５のみが本発明に従う電解セルであり、一方、セル１６は混合酸セルであって、これは例えばその帯材の上にスプレー散布される硝酸と弗化水素酸とを含むことができ、その際電解は行なわれずに純粋な酸処理が行なわれる。第２図に従う最終の混合酸段階１６によって鈍い外観の表面が得られ、そして粒界がその帯材の上に現れるが、これは更にいくつかの成形操作を後続させるべきときに望ましい場合がある。本発明に従う導入段階１４、１５における速度の利点がこれにより得られる。第３図に、考え得るもう一つの実施態様が示されているがここでは最初の２つのセル１７、１８が第２図におけるセル１６と類似の混合酸セルであり、そして最終のセル１９が本発明に従う酸洗い研磨の段階である。
【００２４】
第１図に従うセル組成９、１０、１１、第２図に従うセル１４、１５、１６又は第３図に従うセル１７、１８、１９の選択は、存在する出発材料及び所望の表面に従い制御される。熱間圧延された材料のためには第１又は第２図が最も好ましいが、一方冷間圧延された帯材のために最も好ましいのは第１又は第３図である。第２又は３図に従う実施態様はこの点において、その混合酸セルを閉鎖しておくことができると言う利点を有し、この場合に本発明に従う酸洗い及び研磨のみが行なわれる。
【００２５】
冷間圧延された材料の処理の原理は第１、２及び３図を参照して示したそれと同じである。違いは、冷間圧延された材料が、その帯材の表面が破壊されるのでブラスト処理されないと言うことだけであり、その代わりにこの場合にはいわゆるネオライト段階を酸洗い及び研磨の段階に先立って予備処理として用いることができる。このネオライト段階は僅かな攪拌と共に、例えば硫酸ナトリウムよりなる電解質を含む電解セルにより構成することができる。このネオライト段階は約１ないし１０Ａ／ｄｍ2の電流密度において直流電流を用いて行なわれる。冷間圧延された帯材を処理する場合にはその炉も若干異なった、すなわちその材料を歪み除去焼鈍するための機能を有する。
【００２６】
熱間圧延された、又は冷間圧延された材料の処理において存在する大きな類似性より見て、第１、２又は３図により示されるラインは、いわゆる組み合わせミルとしての利点のために実施することができ、その際その帯材はそのラインを２回、まず最初は熱間圧延された状態で、そして次に冷間圧延された状態で通過させる。しかしながらその帯材は必ずしも常に冷間圧延される必要はない。本発明に従い処理された熱間圧延帯材は非常に魅力的な表面状態を有し、従って、例えば構造用鋼材として直接有利に使用することができる。
【００２７】
第４図は本発明に従う方法を実施するための電解セルの好ましい実施態様の１つを示す。その原理は、交代する極性を用いる直流と呼ばれ、そしてそれ自身は公知である。これは帯材１を引き伸ばしたままに保持して直列に並んだ多数の対の電極の間を電解質の中で走らせることより出発する。１つの対のそれぞれの電極２０は同じ極性を有し、そして一つおきの電極対はカソードであり、そして一つおきのものはアノードである。それによって間に存在するその帯材の中に電流が引き起こされ、その際その極性は、その帯材がアノード電極対の間にあるときにこれがカソードの極性を有し、そしてカソード電極対の間にあるときにアノードの極性を有するように交替するようになる。その帯材は好ましくはその全長の少なくとも５０％にわたりアノードに分極されるべきである。各電極は有利には、カソード電極がアノード電極よりも大きな全長を有するように配置され、それによってその帯材は少なくともその全長の６０％にわたり、好ましくはその全長の少なくとも２／３にわたりアノードに分極される。第５図においてはその帯材がいくつかのローラ対２１を介してアノードに接触分極される別な実施態様が示されている。ここで各電極対はカソードに分極されている。図示のいくつかの実施態様に加えて、他の、例えば第４図におけるそれと類似の変形態様のような従来の原理を用いることができ、その際１つの電極対の中の２つの電極は反対の極性のものであるが、その帯材の一つの側の上の一つおきの電極はカソードに分極され、そして一つおきのものはアノードに分極される。
【００２８】
それら電極は例えば鉛、チタン、ステンレス鋼又はグラファイトでできていることができる。
【００２９】
その材料の表面の上に、電解研磨において現れるのと同様、膜が現れるのを促進するために、その電解セルの中では温和な攪拌のみを行なうのが好ましい。好ましいセルの一つは乱流について公知のネオライトセルに類似する。或る攪拌がその帯材の移動と電解質の循環とのために常に生じている。酸洗いと研磨との効果はそのセルの中で作り出すことのできる乱流によって故意に制御することもできる。
【００３０】
［例１］
異なった型の鋼材の表面仕上げがどのようにしてその研磨時間と共に変化し得るかを調べる目的で一連の試験を実施した。これらの試験は電解的処理のために通常的に用いられる槽の中で実施した。この槽は、一連の試験において比較的高い電流密度及びそれほど強くない攪拌のような、研磨のための好ましい条件を促進するように用いた。各カソードは３１６Ｌのステンレス材でできており、その厚さは２ｍｍであった。酸洗いして研磨されるべき試料は２枚のカソードの間に置かれ、そしてそれにより両側が研磨されるに至った。カソードと試料との間の距離は５．５ｃｍであった。電解質は硫酸、燐酸及び鉄よりなっていた。本発明に従う酸洗いと研磨との組み合わせに続いてそれらの各試料は水ですすぎ、そしてその後で高圧洗浄で洗浄した。各試料を次に下記の表示基準に従って肉眼判定した。
【００３１】
酸化物  ：表面に残留酸化物が目視できる
00      ：研磨痕跡
-1      ：むしろ鈍い外観の研磨表面
-2      ：研磨された表面
-3      ：鏡面光輝性研磨表面
註：-3- は -3 よりも光輝性の高い表面を表わす。
【００３２】
試験条件及び結果は第２表に示す。全ての材料は特に言及しない限り冷間圧延されている。
【００３３】
【表２】
0004348464.tif 000003
第２表から少なくとも下記の結論を導くことができる。
【００３４】
試料１−３  ：３０秒の後にその表面は研磨痕跡しか示さないが、１２０秒後にはこれは鏡面光輝性で研磨されている。
【００３５】
試料４−５  ：丁度７秒後にその表面は鏡面光輝性で研磨されている。１５秒後にはこれは高度に光輝性である。このことはそれらの型の鋼材がこの方法を用いて非常に容易に研磨されることを示している。
【００３６】
試料６及び１３：丁度５秒後にその表面は高度に光輝性である。このことはそれらの型の鋼材がこの方法を用いて非常に容易に研磨されることを示す。
【００３７】
試料７−１０、１１−１２、１４−１５、１７−１９：これらのものは種々の型の鋼材についての明瞭な時間依存性及び或る型の鋼（例えば３０４）は他のもの（例えば３１６Ｔｉ）よりも著しく迅速に処理されることを示す。試料１１−１２も、より緻密な酸化物を有するフェライト型材料がより迅速に処理されることを示す。
【００３８】
試料１６    ：この型の鋼材に対してはより長時間、又はより高い電流密度が必要であることを示す。
【００３９】
試料２０及び２１：線材も本発明に従う方法により満足に処理できることを示す。
【００４０】
［例２］
好ましい電解質の中での硫酸と燐酸との好適な比率を調べる目的で一連の試験を行なった。各電解質は水や鉄の添加を行なうことなく濃厚酸のみからなっていた。各試験は室温において磁石攪拌機による温和な攪拌と共にビーカーの中で小規模に実施した。表面状態は例１におけると同じ方法で判定した。
【００４１】
電解質組成及び結果を第３表に示す。
【００４２】
【表３】
0004348464.tif 000004
この一連の試験は、硫酸のみの中での同時的な酸洗い及び研磨が良好な結果を与えず、そして燐酸のみの中では結果が比較的良好であることを示している。最もよい結果は７０／３０ないし３０／７０の範囲において達成される。
【００４３】
本発明は上にあげた各実施態様及び実施例に示したものに限定されるものではなく、その特許請求の範囲の範囲内で変化することができる。例えば本発明に従う処理段階のための各パラメータを最適化させることは当業者の裁量であると考えるべきである。中でも、変形態様は、本発明に従う２つ以上の電解セルが直列に配置されていて、各セルを当然、隣接のものと異なる態様で最適化させることができる場合に数え切れないものとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に従う１段階での酸洗いと研磨とを伴う焼鈍のための好ましいラインの１つを示す。
【図２】  酸洗い研磨に続いて混合酸段階が行なわれる別な実施態様を示す。
【図３】  酸洗い研磨に先立って混合酸段階を行なう別な実施態様を示す。
【図４】  本発明の方法を実施するための好ましい電解セルを図式的に示す。
【図５】  本発明の方法を実施するための別な電解セルを図式的に示す。
【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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