钢板的酸洗处理方法以及酸洗处理装置的制作方法

专利名称：钢板的酸洗处理方法以及酸洗处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来将钢板表面的氧化皮除去的钢板的酸洗处理方法以及酸洗处理直O
背景技术：
在钢板的制造工序中，以各种目的进行钢板表面的清洗。例如，可以举出电镀或涂 装前的钢板的清洗以及用于除去热轧钢板的氧化皮(脱皮)的酸洗等。通常，在将钢板热 处理而轧制的过程中，在钢板的表面上生成氧化皮，该氧化皮在后工序的冷轧时被卷入到 轧辊中而成为钢板表面的损伤原因的情况较多，所以氧化皮除去成为必不可少的工序。关于以往的氧化皮除去，将钢板浸渍在多种酸性溶液中、连续地通板、进行酸洗除 去的情况较多。例如，也有如非专利文献1中记载那样，在箱的酸洗槽中设置提堰，在其中 设置喷流喷嘴，将酸喷吹在钢板上，进行氧化皮除去的方式。作为将氧化皮机械地除去的方法，有非专利文献2中记载那样的轧制法、研磨法、 喷丸法及反复弯曲法等。在实际应用中也有将它们组合起来使用的情况。这些技术是将氧 化皮机械地除去、并且在氧化皮上机械地形成裂纹、使酸洗液浸渍而将氧化皮高效率地溶 解的方法。还有使用盐酸或添加了氯化铁的酸洗液、在液体中对钢板施加电压而流过电流、 提高氧化皮的溶解速度的方法(专利文献1、2、3)。还存在同时采用感应加热装置、通过加热使氧化皮的裂纹进行到基体金属表面、 在其中同时采用用来吹入酸洗液的装置的方法(专利文献4)。还有通过设置在酸洗槽的入侧和出侧用来喷射酸液的喷嘴、并且设置从侧部喷射 酸液的侧部喷嘴、使酸洗处理中的有利于酸洗溶液的确保和反应的酸洗液的流动从层流状 态变为紊流状态、将边界层破坏而提高酸洗效果的方法(专利文献5)。还有在通过电解处理将氧化皮除去后、用辊对钢带施加弯曲、并且对上述弯曲的 凸部表面喷射高压水而促进氧化皮的除去的方法(专利文献6)。作为不锈钢带的脱皮前处理装置，在专利文献7中公开了在将不锈钢带穿过盐浴 槽之后、对上述钢带的表背面用来自空气头的空气进行冷却、然后将上述冷却后的钢带通 到水洗槽中而进行水洗的技术。关于方向性电磁钢板的制造，作为在用激光形成槽后将熔融附着物机械地除去的 方法，例示了与刷子、磨石、刮刀、高压水一起使用压缩空气的方法(专利文献8)。此外，关于钢带的连续酸洗方法及装置，公开了为了将与钢带一起移动的酸液的 层(边界膜层)除去(破坏、减少)、从酸洗槽上方喷吹空气并使分隔带接触的方法和其装 置。通过用上述方法将边界膜层除去，不仅防止将前段槽的酸液带入到后段槽中，还防止在 后段槽中通过边界膜层将新的酸液与钢板的接触隔断(专利文献9)。现有技术文献专利文献
专利文献1 日本特开平10_拟98号公报专利文献2 日本特开昭55-48421号公报专利文献3 日本特开昭58-64400号公报专利文献4 日本特开平9-78273号公报专利文献5 日本特开2001-20086号公报专利文献6 日本特开2001-191108号公报专利文献7 日本特开平9-87871号公报专利文献8 日本特开平10-183251号公报专利文献9 日本特开昭62-243788号公报非专利文献非专利文献1 柴富信博等，三菱重工技法，vol. 129No. 1,24-29(1992)专利文献2 秦和宣等，日立评论，vol. 6 No. 4，41-46 (1985)

发明内容
发明要解决的技术问题在以高强度钢为代表的含有Si的钢板的情况下，在经验上已知如果用通常的酸 洗方法处理则溶解速度变慢。在含有Si的钢板的情况下，有在氧化皮层的铁素体层中钢中 的Si作为氧化物而变浓的情况，需要将在氧化皮层与铁素体之间形成的上述Si氧化物层 溶解，将全部的氧化皮除去。此外，一次与氧化皮同时溶解的Si氧化物的溶解度在酸洗溶液中较小，所以可以 看到虽然来自氧化皮的狗离子能够存在于溶液中、但仅能看到Si氧化物再附着。根据酸 洗溶液中的Si离子的浓度，也有在溶液中变化为胶状等的情况，还可以观察到上述胶附着 到钢板的表面上的情况。到目前为止，现状是通过以往的酸洗方法进行溶解除去、但还没有提高到足够的 溶解速度。因而，不能提高酸洗的生产线速度，必定不能进行高效率的酸洗。此外，在不含有Si的钢板中，也没有对应于氧化皮的再附着以及氧化皮的一部分 特殊成分的方法，所以没有完全解决实现高效率的氧化皮除去的问题。本发明为了解决上述问题，目的是提供一种能够将钢板的氧化皮高效率地除去的 钢板的连续酸洗处理方法及钢板的连续酸洗处理装置。特别涉及含有Si的钢板，目的是提 供能够将包含在氧化皮中的Si氧化物高效率地除去、大幅提高氧化皮的溶解速度的钢板 的酸洗处理方法及钢板的酸洗处理装置。解决技术问题的手段本发明者们专心地研究了解决上述问题的手段，结果发现，在通过酸洗处理进行 的钢板的氧化皮的溶解过程中，通过将钢板暂时从酸洗液中取出、在空气中对钢板的至少 一部分的面喷射气体，能够使附着在钢板表面上的酸液的水分蒸发、局部地提高酸浓度。由 此，确认能够将包含在氧化皮中的牢固的Si氧化物也高效率地除去。并且发现，通过其后 再次进行酸洗处理，上述氧化皮的溶解速度显著地提高。进而，发现以对置于钢板的移动方向的方向进行上述气体的喷射、上述效果变得 更显著。还发现，如果在对置于钢板的移动方向的方向上、并且相对于钢板面从倾斜方向进行上述气体的喷射，则上述效果变得更加显著。本发明是基于这些认识而做出的，其主旨如 下。(1) 一种钢板的酸洗处理方法，是将钢板的氧化皮除去的酸洗处理方法，其特征在 于，具有将钢板酸洗的工序A ；在上述工序A之后，在空气中朝向上述钢板的至少一部分的 面喷射气体的工序B ；和在上述工序B之后，将上述钢板酸洗的工序C。(2)如(1)所述的钢板的连续酸洗方法，其特征在于，与钢板的移动方向相对置地 喷射上述气体。(3)如(2)所述的钢板的酸洗处理方法，其特征在于，上述气体的喷射方向与钢板 的至少一部分的面所成的角度θ )是Γ < θ <75°。(4)如(1) (3)中任一项所述的钢板的酸洗处理方法，其特征在于，上述气体的 喷射压力是0. 5 1. OMPa。(5)如(1) (4)中任一项所述的钢板的酸洗处理方法，其特征在于，在第1酸洗 槽中进行上述工序A的酸洗，在第2酸洗槽中进行上述工序C的酸洗。(6) 一种钢板的酸洗处理装置，其特征在于，具有至少一个酸洗槽和在空中朝向钢 板的至少一部分的面喷射气体的机构。(7)如(6)所述的钢板的连续酸洗装置，其特征在于，喷射上述气体的机构是与钢 板的移动方向相对置地进行喷射的机构。(8)如(6)或(7)所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述气体的喷射方向 与钢板的至少一部分的面所成的角度θ )是Γ彡θ彡75°。(9)如(6) (8)中任一项所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，喷射上述气 体的机构是喷嘴。(10)如(9)所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述喷嘴具有角度改变机 构。(11)如(9)或(10)所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述喷嘴的喷射口 处的压力是0. 5 1. OMPa0(12)如(9) (11)中任一项所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述喷嘴 在上述钢板的移动方向上排列有两个以上。(13)如(6)所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述酸洗槽是两槽以上的
酸洗槽。 发明的效果根据本发明，能够将钢板的氧化皮高效率地除去。特别是，能够显著地提高含有Si 的钢板的氧化皮的除去速度(酸洗速度)。此外，通过本发明得到的酸洗后的钢板能够得到 没有脱皮痕迹的清洁的表面。


图1是在1个酸洗槽中酸洗的中途对钢板表面喷射气体、在与上述相同的酸洗槽 中进行其后的酸洗的情况的例子。图2是在第1酸洗槽中酸洗后对钢板表面喷射气体、在第2酸洗槽中进行其后的 酸洗的情况的例子。
图3是从本发明的喷嘴对钢板表面喷射气体的示意图。图4是具备本发明的酸洗处理装置的酸洗设备的例子。图5是将喷嘴多级配置的情况下的例子。图6是从上方 观察本发明的喷嘴的配置的图，是钢板宽度方向的缝隙状的喷嘴的 情况和将喷嘴旋转的情况的例子。
具体实施例方式以下，详细地说明本发明。在将形成在钢板的表面上的氧化皮除去的情况下，在用酸洗液将上述氧化皮溶 解的过程中发现，如果暂时性地在空气中对钢板的至少一部分的面喷射气体，则酸洗效率 (氧化皮的除去效率)提高。S卩，如果先将钢板从酸洗槽取出而将气体喷射到钢板的至少一部分面上，则附着 在喷射部分的钢板的表面上的酸洗液的水分部分蒸发而被浓缩，所以酸浓度变高(PH变 低)。这是因为，在处于正在剥离的氧化皮层与钢板表面的界面上的凹部中，附着酸洗液的 酸浓度局部地变高，所以氧化皮层与钢板的密接部被有选择地溶解，如果再次浸渍到酸洗 液中，则能够容易地进行氧化皮的除去。关于上述气体的喷射，如果将气体对钢板的表面斜 向喷射，则能够更显著地得到上述效果。在专利文献9中也公开了对钢带喷吹空气的方法。但是，原本该方法是以去除附 着在钢带上的酸液的层(边界膜层)为目的的，因此，必须用空气将酸液擦掉、并且使具有 弹性的分隔板的端部接触在钢带上而将酸液擦除。如上述那样将附着酸洗液残留在钢板的 表面上而浓缩的情况既没有记载也没有暗示。由此，即使通过专利文献9的方法及装置，由 于将附着酸洗液除去了，所以也不能如上述那样将附着酸洗液浓缩而提高酸浓度，不能得 到本发明那样的效果。相反，由于将酸洗液除去了，所以担心会发生新的斑图案(因为酸液 的不均勻而在钢板表面上产生的图案)。这里，所谓钢板的至少一部分的面(以下称作“钢板表面”)，既可以是该钢板的单 侧表面、也可以是两侧(表背面)表面、也可以是侧面、也可以是所有的表面，只要是钢板上 的面就可以，对该面并没有特别限定。此外，在含有Si的钢板中，能够得到更显著的效果。详细地调查含有Si的钢板上 的氧化皮溶解到酸洗液中的过程可知，钢板表面上的氧化皮逐渐溶解，在达到氧化皮与钢 板的界面附近的最终阶段，存在Si氧化物浓化的层。可知在该浓化层的部分，剩余的氧化 皮难以从钢板表面脱离。上述Si氧化物的浓化层在通过酸洗液溶解后有成为胶状的情况。 可以观察到这样的胶状Si氧化物为，虽然在氧化皮的溶解过程中从钢板表面游离、但不能 剥离(除去)而存在于氧化皮与铁素体的界面中的状态。在本发明中，能够将上述溶解而游离的胶状的Si氧化物、以及具有Si氧化物浓化 的层的氧化皮通过气体的喷射而除去。Si氧化物及氧化皮的除去也有通过气体的喷射带来 的力学作用除去的效果，在此之上，如上述那样还可以想到由附着在表面上的酸洗液浓缩 带来的化学效果叠加而高效率地进行除去的方法。并且，可以想到浓缩的酸洗液的水分越 蒸发则越通过表面张力而集中在氧化皮的界面上、有选择地进行溶解。可以想到，由于在该 钢板与氧化皮的界面上有Si氧化物的浓化层，所以促进了 Si氧化物的除去，因此使氧化皮的除去效率越 来越高。即，上述胶状Si氧化物、以及氧化皮与钢板表面的界面有选择地溶解，促进了 Si 氧化物的除去。由于将成为氧化皮的除去的障碍的Si氧化物如上述那样高效率地除去，所 以如果再次将钢板浸渍到酸洗液中，则将氧化皮也高效率地除去。即，氧化皮的溶解速度提 高。这在Si氧化物为胶状的情况下效果较大。酸洗效率提高的效果在Si的含有量是0. 1 3. 5质量％的钢板中更为显著。如 果钢板中含有的Si的含有量成为0. 1质量％以上，则容易发生Si氧化物浓化的层，所以能 够得到显著的酸洗效率的提高效果。Si的含有量增加，并且酸洗效率的提高效果变大，但如 果钢板中含有的Si的含有量超过3. 5质量％，则不再能看到酸洗效率的进一步的提高而成
为一定。在对钢板表面喷射气体的情况下，如果相对于钢板表面从倾斜方向喷射则更为有 效。在从斜向喷射气体的情况下，如图1或图2所示，更优选的是对置于钢板的移动方向进 行喷射。更优选的是上述喷射方向与钢板表面所成的角度θ )为Γ < θ <75°的 范围的情况。在图3中示意地表示对钢板表面喷射气体的放大图(仅表示了一面)。在图 3中，示意地表示在钢板表面上存在氧化皮层6、在氧化皮层6与钢板2之间有Si氧化物浓 缩的层7的情况。上述Si氧化物由于通过了一次酸洗槽，所以正在溶解。此时，如图3所示那样对 钢板表面斜向进行气体的喷射，由于直接吹在氧化皮层与钢板的界面上，所以能够得到充 分的效果。如果角度θ不到Γ，则即使提高气体的喷射压力，吹到钢板表面上的气体也会 分散，所以有气体没有以足够高的压力吹到钢板表面上的情况。如果角度θ超过75°，则 喷射的气体没有直接吹到氧化皮层与钢板的界面上的情况变多，有不能充分得到上述效果 的情况。关于气体的喷射，其方法是怎样的方法都可以，例如可以举出通过送风机或喷嘴 等的方法。特别优选的是通过喷嘴喷射气体。如果考虑喷嘴的大小、从喷嘴向钢板表面喷射气体的距离等，则角度θ优选的是 10° 60°，更优选的是，为了使气体喷射集中在氧化皮层与钢板的界面上而将角度Θ设 为 15° 45°。图3所示的喷射喷嘴口的宽度优选的是钢板表面的宽度以上的长度。既可以是沿 宽度方向为缝隙状的喷嘴口，也可以将独立的喷嘴口沿宽度方向排列配置。此外，也可以如 图6所示那样，使喷嘴口在与钢板表面平行的面内回转。在图1及图2中，将气体喷射喷嘴1在钢板的两表面上各记载了 1个，但气体喷射 喷嘴并不需要限定为在钢板的单面侧为1个，也可以如图5所示那样，将两个以上的气体喷 射喷嘴沿钢板的移动方向设置、多级地进行气体喷射。通过做成上述多级的气体喷射喷嘴， 能够进行更加有效的氧化皮除去。气体喷射喷嘴优选地设置在钢板的两表面侧，但也可以仅设置在单面侧。当然，并 不是必须使两面的气体喷射同时进行，也可以是每个单面交替地进行气体喷射。喷嘴进行的气体喷射方向与钢板表面所成的角度θ能够改变是优选的。例如，当 钢板的移动速度较大时，即使使角度θ变大也能够得到足够的气体的喷射效果，而当钢板 的移动速度较小时，减小角度θ能够得到足够的气体的喷射效果，所以使得能够对应于钢板的移动速度而改变。
如上所述，在通过酸洗进行的氧化皮溶解的中途，将气体喷射到钢板表面上，所以 例如如图1所示，可以考虑用1个酸洗槽将钢板酸洗、将酸洗后的钢板暂时从酸洗槽取出而 喷射气体、再用该酸洗槽再次酸洗。或者，也可以是将多个酸洗槽串联排列的酸洗设备(图 2是酸洗槽为两个的例子)，是在槽与槽之间将酸洗后的钢板暂时从酸洗槽取出而喷射气 体的构造。在图4中示意地表示本发明的酸洗处理设备。在本发明中使用的气体没有特别限定，可以举出例如空气、氮气、氩气等的气体。 此外，也可以是它们的混合气体。喷射的气体的压力通过在喷射口设为0. 5 1. OMPa以 上，能够发挥本发明的效果。如果不到0.5MPa，则有不能提高酸洗速度的情况。此外，作为 上限而规定1. OMPa的理由是因为，在喷射超过1. OMPa的气体的情况下，与加压装置相关的 设备变得大型，有不能发挥经济性的效果的情况。此外，气体喷射喷嘴口在从钢板表面到气体的喷射路径的距离方面优选的是 2cm 80cm的距离。因而，在将气体喷射喷嘴口倾斜的情况下，上述距离为对气体喷射喷嘴 口与钢板表面的最短直线距离乘以Ι/sin θ的值。如果不到2cm，则有通过行进中的钢板 的振动而气体喷射喷嘴口接触的情况。如果超过80cm，则有朝向钢板表面喷射的气体不能 充分达到该钢板表面的情况。虽然也取决于周边设备的状况等，但只要是5cm 30cm的距 离，就能够得到较高的效果。有关本发明的酸洗槽的酸洗液是通常的氧化皮除去用的酸洗液。例如，可以含有 使用盐酸水溶液、硫酸水溶液、氢氟酸水溶液(氢氟酸)或在这些溶液中包含硝酸、醋酸、蚁 酸等的水溶液。酸溶液的酸的浓度没有特别限定，是2质量％ 20质量％的范围。如果不 到2质量％，则有不能充分得到溶解氧化皮的速度的情况。如果超过20质量％，则有酸洗 槽的腐蚀变得显著的情况，或有需要增大冲洗槽的情况。此外，在上述酸洗液中也可以添加Fe2+离子。Fe2+离子的浓度更优选的是30 150g/L。如果不到30g/L，则有不能进行稳定的酸洗的情况。如果超过150g/L，则有酸洗速 度变慢的情况。此外，在上述酸洗液中也可以添加Fe3+离子。酸洗液的温度并没有特别限定，但因为酸洗效率及温度管理等的理由而优选的是 从常温到97°C之间。本发明的气体的喷射部中的钢板移动速度并没有特别限定，但优选的是50m/ min 400m/min。如果不到50m/min，则有生产性(酸洗效率)变低的情况。如果超过400m/ min,则有不能得到通过气体的喷射带来的酸洗效率提高的效果的情况。上述钢板行进速度 特别优选的是100m/min 200m/min。实施例1 以下，通过实施例具体地说明本发明，但本发明丝毫不受这些实施例限定。
使用钢材实施了氧化皮的除去试验。作为钢材而使用热轧钢板，调节为C 0. 002 质量％、Mn 0. 53质量％、S :0. Ol质量％、Nb 0. 006质量％、Si为表1所示的质量％、其余 为Fe及不可避免的杂质。钢板形状是厚度4mm、宽度IOOmm的试验钢带。使用组合了图1 所示的气体的喷射的酸洗槽，使其以10 lOOm/min的速度行进，使喷射的气体的压力和供 给角度θ在表1的范围内变化，调查脱皮效果。喷射口的气体的压力用设在气体喷射喷嘴 侧壁上的压力计测量。
作为酸洗液而使用HC1，在工作中进行调节、控制，以使其成为盐酸6 9质量％的 范围内。还添加了 FeCl2,以使溶液中的Fe2+成为80g/L。此外，关于Fe3+也同样添加FeCl3, 以使溶液中的Fe3+成为lg/L。酸洗液的温度加温到70°C (士 5°C)。作为评价方法，使钢板的通板速度(移动速度)变化，测量氧化皮除去面积率为 90%以上的酸洗处理时间，进行评价。这里，以钢板表面的50mmX 50mm为基准，调查没有氧 化皮的部分的面积的比例，在钢板的表背两面进行平均，作为氧化皮除去面积率。上述氧 化皮除去面积率为90%以上的酸洗处理时间超过35秒的情况X，30 35秒的情况Δ， 25 30秒的情况〇，25秒以内的情况◎。在表1中表示评价结果。与不喷射气体的情况相比，在酸洗过程之间对钢板表面 喷射气体能够使酸洗处理时间更短。关于气体的喷射角度，在1° 75°的范围，酸洗效率 的提高更好。此外，在喷射口的气体的压力为0. 5 1. OMPa的范围中，是更高的酸洗效率。 在包括0. 1 3.6质量％的钢板中，气体的喷射效果显著地呈现。表 权利要求
1.一种钢板的酸洗处理方法，将钢板的氧化皮除去，其特征在于，具有将钢板酸洗的 工序A ；在上述工序A之后，在空气中朝向上述钢板的至少一部分的面喷射气体的工序B; 和在上述工序B之后，将上述钢板酸洗的工序C。
2.如权利要求1所述的钢板的连续酸洗方法，其特征在于，与钢板的移动方向相对置 地喷射上述气体。
3.如权利要求2所述的钢板的酸洗处理方法，其特征在于，上述气体的喷射方向与钢 板的至少一部分的面所成的角度θ )是Γ彡θ彡75°。
4.如权利要求1 3中任一项所述的钢板的酸洗处理方法，其特征在于，上述气体的喷 射压力是0. 5 1. OMPa0
5.如权利要求1 4中任一项所述的钢板的酸洗处理方法，其特征在于，在第1酸洗槽 中进行上述工序A的酸洗，在第2酸洗槽中进行上述工序C的酸洗。
6.一种钢板的酸洗处理装置，其特征在于，具有至少一个酸洗槽和在空中朝向钢板的 至少一部分的面喷射气体的机构。
7.如权利要求6所述的钢板的连续酸洗装置，其特征在于，喷射上述气体的机构是与 钢板的移动方向相对置地进行喷射的机构。
8.如权利要求6或7所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述气体的喷射方向与 钢板的至少一部分的面所成的角度θ )是Γ彡θ彡75°。
9.如权利要求6 8中任一项所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，喷射上述气体 的机构是喷嘴。
10.如权利要求9所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述喷嘴具有角度改变机构。
11.如权利要求9或10所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述喷嘴的喷射口处 的压力是0.5 1. OMPa0
12.如权利要求9 11中任一项所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述喷嘴在 上述钢板的移动方向上排列有两个以上。
13.如权利要求6所述的钢板的酸洗处理装置，其特征在于，上述酸洗槽是两个以上的 酸洗槽。
全文摘要
本发明提供一种能够将钢板的氧化皮高效率地除去的钢板的酸洗处理方法及钢板的酸洗处理装置。即，是具有将钢板在酸洗槽中酸洗的工序A、在上述工序A之后、在空气中朝向上述钢板的至少一部分的面喷射气体的工序B、和在上述工序B之后、将上述钢板在酸洗槽中酸洗的工序C的钢板的连续酸洗处理方法，通过在工序B中将钢板暂时从酸洗液中取出、在空气中对钢板的至少一部分的喷射气体，使附着在钢板表面上的酸液的水分增发，局部地提高酸浓度，由此将包含在氧化皮中的牢固的Si氧化物也高效率地除去。
文档编号C23G3/02GK102046850SQ20098011947
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月28日 优先权日2008年5月30日
发明者上村贤一, 泽田大助 申请人:新日本制铁株式会社