JP3946290B2

JP3946290B2 - アルカリ塩の補給方法

Info

Publication number: JP3946290B2
Application number: JP26966796A
Authority: JP
Inventors: 滋木谷; 啓松本
Original assignee: Nippon Steel and Sumikin Stainless Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Stainless Steel Corp
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 2007-07-18
Anticipated expiration: 2016-10-11
Also published as: JPH10121278A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属表面に生成した酸化スケールを除去するのに用いるアルカリ溶融塩浴にアルカリ塩を補給する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼板やチタン板の製造工程には、熱間圧延や焼鈍により鋼帯の表面に生成した酸化スケールを除去する工程がある。冷間圧延後に焼鈍した場合には、板厚が０．４〜２ｍｍと薄いため、ショットブラスト等の機械的な脱スケール方法を適用すると表面に凹凸が生じるため、通常はアルカリ溶融塩浸漬法のような化学的な脱スケール方法が適用される。
【０００３】
アルカリ溶融塩は、水酸化ナトリウムや硝酸ナトリウム等を主成分とするもので、古くは米国コーリン社の特公昭４５−１８００１号公報に開示されている金属の表面清浄浴剤等が知られている。アルカリ溶融塩のステンレス鋼の酸化スケールに及ぼす作用は、下記（１）、（２）の通りである。
【０００４】

ステンレス鋼のスケールは酸化クロム（Ｃr₂Ｏ₃）を主成分とし、化学的に安定しており、緻密な構造を有するため、酸洗のみでは脱スケールすることができない。そこで、焼鈍後のステンレス鋼板をアルカリ溶融塩に浸漬すると、スケール中の酸化クロム（Ｃr₂Ｏ₃）がアルカリ溶融塩（通常４８０℃程度）中の水酸化ナトリウムや硝酸ナトリウムと反応して水溶性のクロム酸ナトリウムとなるので、これを水洗して除去すれば、スケールの緻密さは失われ、鉄を主成分とする、酸洗の容易なものに変化する。
【０００５】
図２は、工業的に利用されているアルカリ溶融塩によるステンレス鋼帯の脱スケール方法を説明するための図である。アルカリ溶融塩を入れた槽１の中に連続的に鋼帯１０を送り、浸漬ロール１１により溶融塩浴に浸漬させながら通過させる。その際、溶融塩が鋼帯に付着して槽外へ持ち出されるので、それを防ぐためにワイパーロール１２が設けられている。しかし、鋼帯に付着した溶融塩は少しずつ槽外に持ち出されて槽中の溶融塩が減少するのでアルカリ塩を補給する必要がある。
【０００６】
従来は、人手によって固形（粒状、結晶状、粉末状、フレーク状など）の水酸化ナトリウムや硝酸ナトリウムを補給していた。アルカリ溶融塩の主成分の一つである水酸化ナトリウムは吸湿性が強いため、空気中の水分を吸収しやすい。水分を含んだアルカリ塩を高温の溶融塩浴に補給すると、水蒸気爆発を起こし溶融塩が飛散するので、人手による補給作業は危険である。
【０００７】
最近は、アルカリ塩を自動的に補給する装置も開発されている。しかし、上記のようにアルカリ溶融塩の成分の一つである水酸化ナトリウムは吸湿性が強く、空気中の水分を吸って潮解し易く、自動補給装置では安定した補給ができないという問題がある。
【０００８】
このような問題を解決するための「酸化性アルカリ溶融塩補給用脱スケール剤水溶液」が特開昭５９−１１８８９０号公報に開示されている。これは、アルカリ塩を水溶液にして補給するもので、水溶液はアルカリ金属水酸化物と硝酸塩や塩化物を水溶液にし、溶質濃度を１０〜５６．９％にしたものである。しかし、この水溶液は、約４３％が水であるため、水が溶融塩中に入って蒸発する際に、大量の気化熱が塩浴から奪われので、浴温を所定の温度に維持するために余分なエネルギーを必要とする。また、水溶液補給に伴って溶融塩を含むミストが発生するので、これを除去するための装置も必要となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、アルカリ塩を水溶液として補給するのに伴う気化熱によるエネルギーロスをできるだけ小さくすること、および人手による作業を省略し、補給装置で自動的に安定供給できる方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、アルカリ溶融塩浴にアルカリ塩を水溶液にして補給する方法において、塩浴での補給水溶液の水の気化熱によるエネルギーロスを小さくする方法につき、鋭意検討をおこなった。その結果、下記の知見を得るに至った。
【００１１】
１）アルカリ塩浴の成分のうち吸湿性の大きいアルカリ金属水酸化物のみを水溶液にすることにより、溶質濃度を高くすることができ、水分を少なくすることができる。
【００１２】
２）その他の成分である硝酸塩、塩化物および硫酸塩については吸湿性が小さく、水への溶解度が小さいので、固体のままで供給するのがよく、これらを粉砕して、自動補給装置により補給しても潮解しないので安定な補給ができる。
【００１３】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、その要旨は、
「金属表面の酸化スケールを除去するためのアルカリ溶融塩浴にアルカリ塩を補給する方法であって、アルカリ金属水酸化物を重量％で濃度が６０％以上の水溶液にして供給すると共に、硝酸塩、塩化物、硫酸塩の１種以上を固体状で自動補給装置により補給することを特徴とする、アルカリ塩の補給方法」
にある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の方法を実施するための補給装置の一例を模式的に示した図である。アルカリ溶融塩槽１には、図示しない燃焼ガス等の加熱手段により溶解された５００℃前後の溶融塩が入っており、図２に示すように金属帯が連続的に浴に浸漬されながら通過する。補給槽２には、アルカリ金属水酸化物の水溶液が入っており、その液をポンプ３によりスプレーノズル４に送り補給される。一方、硝酸塩、塩化物および硫酸塩の１種以上が固体でミキサー５に供給、粉砕されてスクリュウフィーダ６によりアルカリ溶融塩槽１上に搬送され、スライドゲートを通って溶融塩浴に供給される。
溶融塩の消費状態は、レベル計８によりアルカリ溶融塩の浴面位置を測定することにより行われ、測定値は制御盤９に入力される。制御盤により溶融塩の消費量を補給するのに必要なアルカリ金属水酸化物量とその他の成分量が演算されて溶融塩浴に補給される。
【００１５】
本発明の方法に用いるアルカリ金属水酸化物は主成分であり、酸化スケールを改質し、酸洗で除去し易いスケールに変える作用があり、水酸化ナトリウムと水酸化カリウムが最も適しており、特に前者がコスト面などから好ましい。例えば、水酸化ナトリウムは、ステンレス鋼の酸化スケール中の酸化クロムと反応して水溶性のクロム酸ナトリウムに変える。また、アルカリ金属水酸化物の水に対する溶解度は、温度が上昇するにつれて大きくなり、例えば１００℃においては、水酸化ナトリウムが７８重量％（以下％は重量％とする）、水酸化カリウムが６４％まで溶解する。工業的に本発明を実施するには、工場の廃熱を利用して１００℃程度の濃厚水溶液を作り、これを用いて補給することによって、水の蒸発潜熱によるエネルギーロスは最小限に抑えることができる。
【００１６】
しかし、アルカリ金属水酸化物の濃度は、６０％未満になると水の蒸発潜熱によるエネルギロスをあまり小さくすることができないので、下限濃度を６０％とした。
【００１７】
一方、その他の成分、すなわち硝酸塩、塩化物、硫酸塩は吸湿性が低いので、一般に使用されている固形物の自動補給装置を用いても安定供給が可能となる。
自動補給装置としては、どのような装置でもよく、例えば、図１に示したようなミキサーにより固体のアルカリ塩を粉砕して粒状にし、スクリュウフィーダーにて溶融塩浴に補給づる方式の装置が望ましい。
【００１８】
硝酸塩は、アルカリ金属水酸化物と共存することにより、ステンレス鋼の酸化スケールを改質し、酸洗で除去し易いスケールに変える作用がある。また、塩化物および硫酸塩は共に、塩浴からの溶融塩の持ち出し量を少なくする作用があり、１種または２以上用いる。
なお、アルカリ溶融塩の浴組成は、一般に用いられているものでよく、アルカリ金属水酸化物は、５０〜８０％、その他の成分が１５〜３０％程度である。したがって、アルカリ塩の補給は前記の組成になるようにおこなう。
【００１９】
【実施例】
図１に示す装置を用い、アルカリ溶融塩槽に下記組成のアルカリ溶融塩を満たし、焼鈍後のオーステナイト系ステンレス鋼ＳＵＳ３０４の冷延鋼帯（板厚０．８ｍｍ）の脱スケール処理を実施した。最初に溶解したアルカリ溶融塩の量は２４ｍ³ で、溶融塩槽を天然液化ガス（ＬＰＧ）により加熱してアルカリ溶融塩浴を４８０℃に保持した。
【００２０】
水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）：５９％
硝酸ナトリウム（ＮａＮＯ₃）：３０％
硫酸ナトリウム（Ｎａ₂ＳＯ₄）：１％
このアルカリ溶融塩浴により、１ヶ月間で前記ステンレス鋼帯６０００トンの脱スケール処理をおこなった。脱スケール中常時超音波レベル計により溶融塩浴面を測定し、浴面が一定のレベルを維持するように、表１に示す三方法によりアルカリ塩を上記溶融塩浴組成になるように補給した。補給は、図１に示すようにアルカリ金属水酸化物はスプレーノズルから、その他の固体状の塩は、ミキサーで粉砕して粒状にし、スクリュウフィーダによりおこなった。
【００２１】
各補給方法でそれぞれ６０００トンの脱スケールを終了した後で、溶融塩浴の保温に要したＬＰＧの量を求めた。その結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】

【００２３】
表１から明かなように、アルカリ金属水酸化物の濃度が６０％以上と高濃度の液体として補給したNo.１、２の場合は、ＰＬＧの使用量が少なくなっている。
【００２４】
それに対し、アルカリ金属水酸化物の濃度が５０％と低い場合は、多量の気化熱による塩浴からの抜熱でＬＰＧの使用量が多い。
【００２５】
No.１〜３の方法では、ＮａＮＯ₃とＮａ₂ＳＯ₄はアルカリ金属水酸化物とは別にして固体状で自動補給装置により補給したので、空気中の吸湿が少なく安定供給ができた。
【００２６】
なお、アルカリ金属水酸化物を固体で補給したＮo.４の場合は、ＬＰＧの使用量が最も少ないが、人手によるものであり、省力化や危険性の観点から好ましくない。
【００２７】
【発明の効果】
本発明の方法は、補給用アルカリ塩の溶解に必要なエネルギーが大幅に節約でき、かつ人手による作業も省くことが可能となるなど工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】アルカリ溶融塩槽と溶融塩の補給装置を模式的に示す図である。
【図２】ステンレス鋼帯を連続的にアルカリ溶融塩浸漬処理する方法を模式的に示す図である。
【符号の説明】
１アルカリ溶融塩槽
２補給液槽
３ポンプ
４スプレーノズル
５ミキサー
６スクリュウフィーダー
７スライドゲイト
８レベル計
９制御盤
10 鋼帯
11 浸漬ロール
12 ワイパーロール

Claims

金属表面の酸化スケールを除去するためのアルカリ溶融塩浴にアルカリ塩を補給する方法であって、アルカリ金属水酸化物を重量％で濃度が６０％以上の水溶液にして補給すると共に、硝酸塩、塩化物、硫酸塩の１種以上を固体状で自動補給装置により補給することを特徴とするアルカリ塩の補給方法。