JP4045006B2 - ステンレス鋼のデスケール用処理液及びその使用方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱間加工の際に、あるいは熱処理の際にステンレス鋼の表面にできたスケールを除去するための処理液とその使用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステンレス鋼のスケールを除去するためには、通常は硝酸−弗酸の酸洗液が用いられている。しかし近年、廃棄された硝酸あるいは硝酸塩は環境汚染を起こすために規制が強化される趨勢にある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、硝酸、硝酸塩の廃棄量を十分に低減する事ができ、かつ従来よりも高能率でスケールを除去する事が可能な、ステンレス鋼のデスケール処理液とその使用方法の提供を課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は（１）硫酸を２５〜８０ｇ／Ｌ，塩酸を１〜１０ｇ／Ｌ，弗酸を１〜１５ｇ／Ｌ含有し且つＦｅ³⁺を５ｇ／Ｌ以上含有する事を特徴とする、フェライト系、マルテンサイト系ステンレス鋼のデスケール用処理液である。
【０００５】
また（２）硫酸を６０〜２５０ｇ／Ｌ，塩酸を１〜２５ｇ／Ｌ，弗酸を１０〜５０ｇ／Ｌ含有し且つＦｅ³⁺を５ｇ／Ｌ以上含有する事を特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼のデスケール用処理液である。
【０００６】
また（３）３０〜７０℃の前記（１）の処理液を用いて、過酸化水素水を継続あるいは断続的に添加し、同時に空気を１０ｍ³／ｈｒ／ｍ³以上継続吹き込むことによりＦｅ³⁺を５ｇ／Ｌ以上に維持して、フェライト系、マルテンサイト系ステンレス鋼のデスケーリングを行うことを特徴とする、前記（１）記載のデスケール用処理液の使用方法である。
【０００７】
また（４）３０〜７０℃の前記（２）の処理液を用いて、過酸化水素水を継続あるいは断続的に添加し、同時に空気を１０ｍ³／ｈｒ／ｍ³以上継続吹き込むことによりＦｅ³⁺を５ｇ／Ｌ以上に維持して、オーステナイト系ステンレス鋼のデスケーリングを行うことを特徴とする、前記（２）記載のデスケール用処理液の使用方法である。
【０００８】
本発明の処理液は、単一の処理槽を用いるバッチ式デスケーリングに使用してもよいが、連続式デスケーリング装置において、２以上の処理槽のそれぞれに収納して使用してもよい。この場合、浸漬型、スプレイ型両方式に適用可能である。またソルトバスを有する連続式デスケーリングにおいても使用する事ができる。尚本発明の処理液によるデスケーリングの前段階に、必要に応じて公知の予備洗浄を行い、また後段階で必要に応じて公知のデスマット、中和、水洗等を行う事はいうまでもない。また、公知の安定化剤を用いた過酸化水素を用いて添加する。
【０００９】
【発明の実施形態及び実施例】
本発明者等は、JIS SUS430ステンレス鋼（フェライト系ステンレス鋼）の熱延線材を焼鈍後、表１に示した各処理液に５分間浸漬し、デスケーリング状況を調査した。尚表１のＦｅ³⁺の濃度はＦｅ₂(ＳＯ₄)₃の添加により調整した。表１でデスケールは目視観察の結果で、×：極めて不十分、△：不十分、○：良好である。また過酸洗は酸洗肌荒れの程度を拡大鏡を用いて観察した結果で、×：肌荒れ甚だしい、△：稍肌荒れ、○：良好である。
【００１０】
【表１】

【００１１】
表１で番号１および２はＨＣｌ、ＨＦを含有していない比較例である。Ｆｅ³⁺が２ｇ／Ｌの場合も、７ｇ／Ｌの場合もデスケールは極めて不十分である。
【００１２】
番号３はＨＣｌを含有しない比較例でありデスケールは不十分である。しかし番号３にＨＣｌを２ｇ／Ｌ添加した番号４（本発明例）ではデスケール性は顕著に改善されている。また番号４には過酸洗も発生していない。尚番号４はＨＣｌが２ｇ／ＬでＨＦが５ｇ／Ｌの例であるが、それぞれが１ｇ／Ｌ以上であれば、同様に良好な結果が得られる。また番号４はＨ₂ＳＯ₄が３０ｇ／Ｌの例であるが、２５ｇ／Ｌ以上であれば同様に良好な結果が得られる。
【００１３】
番号５はＦｅ³⁺が少ない比較例である。デスケールは良好であるが、過酸洗に起因する肌荒れがみられる。
【００１４】
番号６は比較例で、Ｈ₂ＳＯ₄及びＨＦは高濃度に含有するが、ＨＣｌを含有していない。この際はデスケールが不十分である。
【００１５】
番号７は番号６にＨＣｌを含有させた処理液で、Ｈ₂ＳＯ₄，ＨＣｌ，ＨＦの何れもが高濃度の本発明の処理液であるが、デスケールも良好で肌荒れもない。番号８はＦｅ³⁺濃度が低い比較例であるが、Ｆｅ³⁺の濃度が５ｇ／Ｌ以下になると肌荒れが発生する。
【００１６】
番号９はＨＣｌの濃度が１０ｇ／Ｌ超の高過ぎる比較例で、Ｎｏ１０はＨＦの濃度が１５ｇ／Ｌ超の高過ぎる比較例である。何れもデスケール性は良好であるが、本発明よりも濃度が高い場合には過酸洗が発生する。尚Ｈ₂ＳＯ₄の濃度が８０ｇ／Ｌを超えても格別の支障はないが、格別の効果もない。このため８０ｇ／Ｌ以下が経済的に好ましい。
【００１７】
これ等の結果に基づいて、本発明では硫酸：２５〜８０ｇ／Ｌ，塩酸：１〜１０ｇ／Ｌ，弗酸：１０〜１５ｇ／Ｌ，Ｆｅ³⁺：５ｇ／Ｌ以上とする。本発明の処理液を用いると、５分以内の短時間で、過酸洗を発生させる事なく、フェライト系ステンレス鋼をデスケール処理する事ができる。尚本発明者等は JIS 403ステンレス鋼（マルテンサイト系ステンレス鋼）についても同様のデスケール試験を行ったが、本発明の処理液を用いると、この際にも、５分以内の短時間で、過酸洗を発生させることなくデスケール処理することができた。
【００１８】
硝酸−弗酸系の従来の処理液を用いた場合は、フェライト系ステンレス鋼マルテンサイト系ステンレス鋼のデスケールは、５分の浸漬では不十分であり、このため、操業としては１０分間の浸漬が行われていた。本発明によると上記の如くこの浸漬時間を５分間に短縮する事ができた。
【００１９】
本発明の処理液は、３０〜７０℃にして用いる事が好ましい。３０℃未満では作業条件によりデスケール結果に変動が発生し易い。しかし７０℃以下で十分であり、これ以上の高温加熱は、熱経済的に好ましくない。
【００２０】
本発明でＦｅ³⁺は、ステンレス鋼のマトリックスと反応しＦｅ²⁺となるために、処理中にその濃度が低減する。過酸化水素水を継続添加すると、Ｆｅ²⁺は酸化されてＦｅ³⁺の濃度を維持する事ができる。この際には処理液の酸化還元電位を＋２５０ｍＶ以上とする量添加する事が好ましい。また処理液に空気を吹き込むと、Ｆｅ²⁺は酸化されてＦｅ³⁺の濃度を維持する事ができる。この際には継続して１０ｍ³／ｈｒ／ｍ³以上の割合で吹き込む事が好ましい。
【００２１】
本発明者等はまた、JIS SUS 304 ステンレス鋼（オーステナイト系ステンレス鋼）の熱延線材を溶体化熱処理後、表２に示した各処理液に５分間浸漬し、デスケーリング状況を調査した。尚Ｆｅ³⁺の濃度の調整、デスケールの評価基準、過酸洗の評価基準は表１と同じである。
【００２２】
【表２】

【００２３】
番号１１はＨＣｌを含有しない比較例でデスケールが極めて不十分である。ＨＣｌを５％含有する番号１２はデスケールは十分であるが、Ｆｅ³⁺が少ないために過酸洗となる。
【００２４】
番号１３は、本発明例でデスケールも十分で過酸洗もない。尚Ｈ₂ＳＯ₄は６０ｇ／Ｌ以上であれば、またＨＣｌは１ｇ／Ｌ以上であれば、またＨＦは１０ｇ／Ｌ以上であれば、またＦｅ³⁺は５ｇ／Ｌ以上であれば、番号１３と同様の好ましい結果が得られる。
【００２５】
番号１４は比較例で、Ｈ₂ＳＯ₄及びＨＦは高濃度に含有するが、ＨＣｌを含有していない。この際はデスケールが不十分となる。
【００２６】
番号１５は番号１４にＨＣｌを含有させた処理液で、Ｈ₂ＳＯ₄，ＨＣｌ，ＨＦの何れもが高濃度の本発明の処理液であるが、デスケールも良好で肌荒れもない。番号１６はＦｅ³⁺が少ない比較例であるが、Ｆｅ³⁺が５ｇ／Ｌ未満となると過酸洗が発生する。
【００２７】
番号１７はＨＦが過剰な比較例で、番号１８はＨＣｌが過剰な比較例であるが、何れの場合にも顕著な肌荒れが観察された。
【００２８】
尚Ｈ₂ＳＯ₄の濃度が２５０ｇ／Ｌを超えても格別の支障はないが、格別の効果もない。このため２５０ｇ／Ｌ以下が経済的に好ましい。
【００２９】
これ等の結果に基づいて、本発明では、硫酸：６０〜２５０ｇ／Ｌ，塩酸：１〜２５ｇ／Ｌ，弗酸：１０〜１５ｇ／Ｌ，Ｆｅ³⁺：５ｇ／Ｌ以上とする。本発明の処理液を用いると、５分以内の短時間内で、過酸洗を発生させることなく、オーステナイト系ステンレス鋼をデスケール処理する事ができる。
【００３０】
硝酸−弗酸系の従来の処理液を用いた場合は、オーステナイト系ステンレス鋼のデスケールは、５分間の浸漬では不十分であり、このため操業としては１０分間の浸漬が行われていた。本発明によると、上記の如く、この浸漬時間を５分間に短縮する事ができた。
【００３１】
表２の本発明の処理液も、表１で述べたと同様に、３０〜７０℃にして用いる事が好ましく、また表１で述べたと同じ理由で処理中には過酸化水素水を処理液の酸化還元電位が＋２５０ｍＶとなる量継続添加し、あるいは空気を１０ｍ³／ｈｒ／ｍ³以上継続して吹き込む事が好ましい。
【００３２】
本発明では短時間内にデスケールができるが、これは本発明の処理液中の塩酸が、高温時にステンレス鋼の表面に形成されたクロム欠乏層の優先的な溶失に大きく寄与したことによるものと想考される。また本発明では過酸洗が発生しないが、これは、本発明の処理液中のＦｅ³⁺が、クロム欠乏層が溶失した後のステンレス鋼の表面の溶失の防止に寄与したことによるものと想考される。
【００３３】
【発明の効果】
本発明では、硝酸を使用しないために、硝酸あるいは硝酸塩の廃棄による環境汚染を防止する事ができる。本発明によると従来よりも高能率でスケールを除去する事ができる。

Claims (4)

1. 硫酸を２５〜８０ｇ／Ｌ，塩酸を１〜１０ｇ／Ｌ，弗酸を１〜１５ｇ／Ｌ含有しかつＦｅ³⁺を５ｇ／Ｌ以上含有する事を特徴とする、フェライト系、マルテンサイト系ステンレス鋼のデスケール用処理液。
2. 硫酸を６０〜２５０ｇ／Ｌ，塩酸を１〜２５ｇ／Ｌ，弗酸を１０〜５０ｇ／Ｌ含有し且つＦｅ³⁺を５ｇ／Ｌ以上含有する事を特徴とする、オーステナイト系ステンレス鋼のデスケール用処理液。
3. ３０〜７０℃の請求項１の処理液を用いて、過酸化水素水を継続あるいは断続的に添加し、同時に空気を１０ｍ³／ｈｒ／ｍ³以上継続吹き込むことによりＦｅ³⁺を５ｇ／Ｌ以上に維持して、フェライト系、マルテンサイト系ステンレス鋼のデスケーリングを行うことを特徴とする、請求項１記載のデスケール用処理液の使用方法。
4. ３０〜７０℃の請求項２の処理液を用いて、過酸化水素水を継続あるいは断続的に添加し、同時に空気を１０ｍ³／ｈｒ／ｍ³以上継続吹き込むことによりＦｅ³⁺を５ｇ／Ｌ以上に維持して、オーステナイト系ステンレス鋼のデスケーリングを行うことを特徴とする、請求項２記載のデスケール用処理液の使用方法。