(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の酸洗槽が直列に配置された連続酸洗設備を用いて、クロムを５質量％以上、１７質量％以下含有する熱延鋼帯を酸洗するにあたり、前記連続酸洗設備の最も上流側の酸洗槽では、塩酸濃度８０ｇ／リットル以下、液温８０℃未満、最も下流側の酸洗槽では、塩酸濃度８０〜２００ｇ／リットル、液温８０〜９５℃の酸洗液を用い、各酸洗槽の塩酸濃度と液温は、下記式（１）および（２）を満たすように調整することを特徴とした、クロム含有熱延鋼帯の塩酸酸洗方法：
Ｄ1 ＜Ｄ2 ＜・・・＜Ｄn-1 ＜Ｄn ・・・ （１）
Ｔ1 ＜Ｔ2 ＜・・・＜Ｔn-1 ＜Ｔn ・・・ （２）
Ｄn ：上流からｎ番目の酸洗槽の塩酸濃度（ｇ／リットル）
Ｔn ：上流からｎ番目の酸洗槽の液温（℃）
ｎ ：２以上の整数。
【請求項２】
以下の関係を満たす、請求項１に記載のクロム含有熱延鋼帯の塩酸酸洗方法。
Ｄn −Ｄn-1 ≧１０（ｇ／リットル）
Ｔn −Ｔn-1 ≧ ５（℃）
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、普通鋼と比べて酸洗によるスケール除去が困難であるクロム（Ｃｒ）含有熱延鋼帯の酸洗方法に関し、廃液コストのかかる硫酸や硝ふっ酸（硝酸とふっ酸の水溶液）を用いず、より低コストの塩酸を用いて効率的に、かつ高い表面品質を得る新規な酸洗方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼の代表的な鋼種であるＳＵＳ３０４（１８質量％Ｃｒ−８質量％Ｎｉ）は酸洗によるスケール除去が難しく、通常、酸洗はスケール溶解能力の高い硝ふっ酸を用いた酸洗設備で行われる。これと同じ酸洗設備を用いて、ステンレス鋼の中でもＣｒ含有量の低い低Ｃｒ鋼であるＳＵＨ４０９Ｌ（１１質量％Ｃｒ）やＳＵＳ４１０Ｌ（１２質量％Ｃｒ）などを酸洗すると、過度に酸洗され、表面品質が劣化する場合があった。また、硝ふっ酸酸洗は有害な窒素酸化物（ＮＯX ）やふっ素化合物を生成するため、廃液コストがかさむという問題があった。
【０００３】
この対策として、従来普通鋼に用いられていた塩酸酸洗を、低Ｃｒ鋼の酸洗に用いる方法が提案された。例えば特公昭６２−６１６７２号公報には、液温に応じて最適な塩酸濃度を規定する酸洗方法が提案されている。しかしながら、この方法では、処理量が増加していくにつれて、溶解したＦｅイオン濃度が高くなった際に、スケール除去の効率が顕著に劣化したり、スマットと呼ばれる溶解したスケールが鋼板表面に吸着して出来る模様が鋼材の外観を悪化させる問題が生じた。また、特開昭６３−２１６９８６号公報には、低Ｃｒ鋼の酸洗方法として、第１鉄イオンを第２鉄イオンに酸化することにより、塩酸のスケール除去の効率を改善する方法が記載されている。しかし、この方法では、第１鉄イオンから第２鉄イオンに酸化させるのに空気の吹き込みあるいは過酸化水素水の注入が必要であり、そのコストがかえって大きくなる場合があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
これら酸洗液中のＦｅイオンの増加による問題は、急激なスケール溶解に伴うものであり、これを解決するためには、急激なスケール溶解を抑えることが必要である。本発明の目的はクロム含有熱延鋼帯の酸洗にあたり、低コストの塩酸を用い、スケール除去の効率を高めることおよびスマットの発生を防止することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、この目的を達成すべく、Ｃｒ含有鋼の塩酸酸洗方法について詳細に調査した結果、複数の酸洗槽を有する設備の場合には、下流側に位置する酸洗槽ほど、塩酸濃度および酸洗液の液温を高くすることにより、スマットを発生することなく、かつ高いスケール除去の効率が得られることが分かった。
【０００６】
表１に示す化学成分の５０ｋｇ鋼塊（供試材記号Ａ〜Ｅ）を高周波真空溶解炉で溶製し、燃焼ガス雰囲気で１２００℃×３０分間加熱した後、熱間圧延により板厚３ｍｍの熱延鋼帯とした。これに通常の焼なまし熱処理を施した後、６０ｍｍ×８０ｍｍのサンプルを多数切り出した。これらを、表２に示す条件の塩酸濃度、液温の３つの酸洗槽（実験開始時の酸洗液量各１リットル）１〜３に酸洗槽１から順に３０秒間ずつ浸漬した。各条件とも２０枚のサンプルを酸洗し、最後の２０枚目の酸洗減量（酸洗によるサンプルの質量減少）と表面性状を調べた。なお、スケール除去の効率が著しく低下した場合は塩酸を追加した。また、実験後各槽の酸洗液のＦｅイオン濃度を測定した。酸洗減量と追加の塩酸使用量の比で、酸洗効率を示した。その結果を表２に示す。
【０００７】
【表１】
0004857502.tif 000002
【０００８】
【表２】
0004857502.tif 000003
【０００９】
この結果、複数の塩酸槽で酸洗を行う場合には、鋼板が浸漬される順に塩酸濃度および液温を上げていくと、スマットのない良好な表面性状が得られ、かつ酸洗効率が高く追加して使用する塩酸の量も少なくて済んだ。最後の酸洗槽の塩酸濃度あるいは液温が低い場合には、酸洗減量が低く、スケール残りが生じた。また、Ｃｒ含有量が低い供試材Ｄは、どの酸洗槽でも酸洗液中のＦｅイオン濃度が高くなり、スマットが発生した。Ｃｒ含有量が高い供試材Ｅは、酸洗減量が小さく、スケール残りを生じた。
【００１０】
本発明は、これらの知見に基づくものであり、複数の酸洗槽が直列に配置された連続酸洗設備を用いて、クロムを５質量％以上、１７質量％以下含有する熱延鋼帯を酸洗するにあたり、前記連続酸洗設備の最も上流側の酸洗槽では、塩酸濃度８０ｇ／リットル以下、液温８０℃未満、最も下流側の酸洗槽では、塩酸濃度８０〜２００ｇ／リットル、液温８０〜９５℃の酸洗液を用い、各酸洗槽の塩酸濃度と液温は、下記式（１）および（２）を満たすように調整することを特徴とした、クロム含有熱延鋼帯の塩酸酸洗方法：
Ｄ1 ＜Ｄ2 ＜・・・＜Ｄn-1 ＜Ｄn             ・・・ （１）
Ｔ1 ＜Ｔ2 ＜・・・＜Ｔn-1 ＜Ｔn             ・・・ （２）
Ｄn ：上流からｎ番目の酸洗槽の塩酸濃度（ｇ／リットル）
Ｔn ：上流からｎ番目の酸洗槽の液温（℃）
ｎ  ：２以上の整数
である。
【００１１】
通常ステンレス鋼では、熱延鋼帯の酸洗前に焼なまし熱処理が施されるが、本発明では、焼なまし熱処理の有無によらず、顕著な効果が得られる。また、酸洗前に、一般的に行われているショットブラスト等の機械的なスケール除去処理を施しても全く問題ない。
本発明を用いて製造される酸洗処理を施した熱延鋼帯は、そのまま製品として出荷し、諸用途に使うことが出来る。もちろん、冷延鋼帯向けの素材として用いることも可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における諸条件の限定理由について詳細に説明する。
鋼中のＣｒ含有量は、１７質量％を超えるとスケール除去効率が顕著に劣化し、塩酸酸洗ではスケール除去が困難となるため、これを上限とする。スケール除去効率の点からは、Ｃｒ含有量は１３質量％以下が望ましい。また、５質量％未満では、金属鉄の溶解量が大きくなり過ぎ、スマットの発生などにより表面性状が劣化するため、これを下限とする。スマット防止の点からは、Ｃｒ含有量が１０質量％以上が望ましい。
本願発明に用いられる熱延鋼帯は、Ｃｒ以外の鋼成分としては、Ｃ，Ｓｉ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｐ，Ｓ，Ｎ，Ｎｂ，Ａｌよりなる群から選択される少なくとも１種を、その求める特性に応じて含有することができ、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる熱延鋼帯である。
具体的な鋼種としては、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ４２０などのマルテンサイト系ステンレス鋼、ＳＵＳ４１０Ｌ、ＳＵＳ４３０などのフェライト系ステンレス鋼、ＳＵＨ４０９ＬなどのＣｒ含有耐熱鋼などがある。
【００１３】
最も上流側の酸洗槽については、塩酸濃度および液温は高いほどスケール除去効率が向上するが、高くなりすぎると、この槽のみ塩酸消耗量が顕著に大きくなりスケール除去効率が低下するばかりでなく、スマットが発生するため、塩酸濃度８０ｇ／リットル以下、液温８０℃未満とする。なお、スマット発生の点からは、液温は６５℃未満とすることが望ましい。スケール除去効率の点からは、塩酸濃度６０ｇ／リットル以上、液温４０℃以上が望ましい。
【００１４】
最も下流側の酸洗槽については、塩酸濃度および液温は高いほどスケール除去効率が向上するが、液温が高くなりすぎると塵芥が発生するばかりでなく、酸消耗量（塩酸使用量）が大きくなり効率が低下するため、それぞれの上限を塩酸濃度２００ｇ／リットル、液温９５℃とする。スケール除去効率の点からは、塩酸濃度は１５０ｇ／リットル以下にすることが望ましい。目的とするスケール除去効率を得るためには、塩酸濃度８０ｇ／リットル以上、液温８０℃以上が必要であり、これを下限とする。
【００１５】
最も上流と最も下流の槽の中間の酸洗槽がある場合については、先に実験結果を述べたように、下流側のものほど塩酸濃度および液温が高くなると、スケール除去効率が向上し、かつスマットが防止できるため、下記式（１）および（２）を満たすように調整する：
Ｄ1 ＜Ｄ2 ＜・・・＜Ｄn-1 ＜Ｄn             ・・・ （１）
Ｔ1 ＜Ｔ2 ＜・・・＜Ｔn-1 ＜Ｔn             ・・・ （２）
Ｄn ：上流からｎ番目の酸洗槽の塩酸濃度（ｇ／リットル）
Ｔn ：上流からｎ番目の酸洗槽の液温（℃）
ｎ  ：２以上の整数。
【００１６】
酸洗槽数ｎは、好ましくは３〜６である。３より少ないと各酸洗槽のスケール除去量を多くする必要があり、酸洗液の調整頻度が高くなり作業効率が低下する。６より多いと、各酸洗槽の負担は少ないが、設備の管理コストが高くなる。より好ましくは４〜５である。これらの酸洗槽間には、必要に応じて水洗、乾燥等の工程を入れることもできる。
また、スケール除去効率が向上し、スマットの発生を防止できることから、
Ｄn −Ｄn-1 ≧１０（ｇ／リットル）
Ｔn −Ｔn-1 ≧  ５（℃）
を満たすように各酸洗槽の塩酸濃度および液温を調整することが好ましい。
【００１７】
また、酸洗時間は、長いほど高い酸洗減量が得られるが、長すぎるとスケール除去効率は飽和するばかりか、粒界侵食により表面性状を劣化させるため、１槽あたり６０秒以下が望ましい。また、スケール除去を完全に行うという点からは、１槽あたり１０秒以上とするのが望ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。
板厚３ｍｍのＳＵＨ４０９Ｌ（０．０１質量％Ｃ−１１質量％Ｃｒ−０．２５質量％Ｔｉ鋼）熱延コイル（質量１３トン／コイル）を通常の方法に従って製造し、バッチ式炉で焼なまし熱処理を施して熱延鋼帯を得た。次に、５つの直列酸洗槽を有する連続酸洗設備で、表３に示す種々の条件で酸洗槽１から５の順に前記熱延鋼帯を２０秒間ずつ浸漬して酸洗を行った。連続して１０コイルの塩酸酸洗を行い、最後の１０コイル目の酸洗後の表面性状（スケール残りおよびスマットの有無）を調べた。なお、塩酸の補充は行わなかった。
表３に示したように、本発明に従った場合、スケール残りおよびスマットのない表面性状が良好な酸洗処理を施した熱延鋼帯が得られた。
【００１９】
【表３】
0004857502.tif 000004
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、廃液コストのかかる硫酸や硝ふっ酸を用いずに、より低コストの塩酸を用い、効率的に、かつスマットの発生を抑えながらクロム含有熱延鋼帯を酸洗することが可能である。