JP2001121205A - 鋼材のスケール除去方法 - Google Patents

鋼材のスケール除去方法

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JP2001121205A
JP2001121205A JP30298599A JP30298599A JP2001121205A JP 2001121205 A JP2001121205 A JP 2001121205A JP 30298599 A JP30298599 A JP 30298599A JP 30298599 A JP30298599 A JP 30298599A JP 2001121205 A JP2001121205 A JP 2001121205A
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Yasumitsu Kondo
泰光 近藤
Toru Akashi
透 明石
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱延鋼板などの熱間加工鋼材や熱処理鋼材の
表面酸化スケールを、従来のような酸洗処理を行わず、
或いは酸洗処理の負荷を著しく軽減して、効率的に除去
する。 【解決手段】 厚さ5μm以上の酸化スケールを有する
鋼材を、Ar3 変態点を10℃/sec以上の冷速で通過させ
冷却する。厚さ1μm以上の酸化スケールを有する鋼材
を、高圧水によるデスケ処理及び/又は曲率半径500
mm以下の曲げ加工を付与しつつ、Ar3 変態点を10℃/s
ec以上の冷速で通過させ冷却する。 【効果】 熱間加工設備や熱処理設備における冷却中に
スケール除去できるので、従来のような酸洗設備が不要
となるか、必要な場合でも従来より著しく簡易なものと
なり、その負荷も著しく軽減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、鋼材の熱間加工や
熱処理過程で生成した表面酸化スケールを、酸洗処理を
行わずに短時間で除去する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、熱間加工鋼材は表面に酸化スケ
ールを有している。例えば熱延鋼板は、熱間圧延ライン
において、スラブ加熱後、粗圧延機および仕上圧延機で
圧延された鋼板ストリップをホットランテーブル上で冷
却し、巻取機でコイルにして製造され、スラブ加熱で生
成したスラブの厚い酸化スケールは、粗圧延前に高圧水
によるデスケーリング処理で除去されるが、その後、巻
取機までの工程で鋼板表面には新たな酸化スケールが生
成する。このほか、熱間圧延により製造される厚板、棒
材、線材、形材、管材、熱間鍛造により製造される形
材、熱間押出により製造される管材、形材など、いずれ
も通常の工程では鋼材表面に酸化スケールが生成してい
る。
【0003】従来、熱間圧延ではオーステナイト域の温
度で鋼材を加工したのち冷却している。熱間圧延は通
常、大気中で施されるため、熱間圧延中は常に鋼材表面
に酸化スケールが生成する。製造された熱延鋼板などの
熱間加工材は、冷延鋼板など冷間加工材の素材となるほ
か、熱間加工製品として各種用途に加工される。いずれ
の場合も鋼材表面に酸化スケールがあると、冷間加工時
あるいは各種用途への加工時に鋼材表面およびロールや
工具等の疵発生の原因となり、また最終製品としての外
観上あるいは耐食性劣化の問題から、スケール除去が行
われている。
【0004】従来の鋼材の熱間加工において、上記のよ
うに高圧水によるデスケ処理が行われている。この処理
は、高温の鋼材表面に生成している厚い酸化スケールに
対し、通常は5〜15MPa 程度、難デスケ材にはそれ以
上の圧の高圧水を噴射し、その衝撃でスケールを除去す
るものである。しかしこのデスケ処理は、その後の熱間
加工において有害となる厚いスケールを除去するために
行われ、熱間加工終了までに新たなスケールが生成す
る。
【0005】そこで従来の熱延鋼板においては、鋼板ス
トリップを連続酸洗ラインに通板し、塩酸や硫酸を使用
する酸洗処理によってスケール除去が行われている。ま
た酸洗速度を向上させるため、曲げやブラスト処理など
の機械的処理を併用すること、さらには酸洗時に電気化
学処理を施すことも行われる。そのほか、厚板、棒材、
線材、形材、管材などのスケール除去も、酸洗を主とす
る処理により行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の熱
間加工鋼材のスケール除去は、鋼材製造メーカーや一部
の鋼材ユーザーで行われるが、酸洗処理を伴うため、酸
洗槽およびその周辺設備や関連設備の保全、酸洗廃液の
処理などに要するコストが増大している。今後、環境問
題などにより廃酸処理はますます厳しく、その処理コス
トの高騰は避け難い問題となっている。
【0007】一方、近年における素材の品質向上や熱間
加工技術の向上に伴って、材質および表面性状の優れた
熱間加工鋼材が製造できるようになり、従来は冷間加工
材が使用されていた分野にも熱間加工材が使用され始
め、その用途はますます拡大することが予想される。し
たがって従来の製造工程では、熱間加工材のスケール除
去処理、特に酸洗処理に対する負担が、今後ますます増
大すると予想される。また酸洗処理は、鋼材の熱処理時
に生成する酸化スケールを除去するためにも行われてい
る。
【0008】そこで本発明が解決しようとする課題は、
熱延鋼板などの熱間加工鋼材、あるいは熱処理鋼材の表
面酸化スケールを、従来のような酸洗処理を行わず、あ
るいは酸洗処理の負荷を著しく軽減して、効率的に除去
することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の第1発明は、表面に厚さ5μm以上の酸化ス
ケールを有する鋼材を、該鋼材のAr3 変態点より高い温
度から冷却し、該Ar3変態点を10℃/sec以上の冷却速
度で通過させることを特徴とする鋼材のスケール除去方
法である。第2発明は、表面に厚さ1μm以上の酸化ス
ケールを有する鋼材を、該鋼材のAr3 変態点より高い温
度から冷却し、該Ar3 変態点通過時の鋼材に高圧水によ
るデスケ処理を施すとともに、該Ar3 変態点を10℃/s
ec以上の冷却速度で通過させることを特徴とする鋼材の
スケール除去方法である。
【0010】第3発明は、表面に厚さ1μm以上の酸化
スケールを有する鋼材を、該鋼材のAr3 変態点より高い
温度から冷却し、該Ar3 変態点通過時の鋼材に曲率半径
500mm以下の曲げ加工を付与するとともに、該Ar3
態点を10℃/sec以上の冷却速度で通過させることを特
徴とする鋼材のスケール除去方法である。そして第3発
明において、前記Ar3 変態点通過時の鋼材に、高圧水に
よるデスケ処理を施すことが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明法は、鋼材の熱間加工や熱
処理によって生成する表面の酸化スケールを、鋼材のAr
3 変態を利用して除去するものである。表面に酸化スケ
ールを有する鋼材が冷却されてAr3 変態点を通過すると
き、地鉄は、オーステナイト相からフェライト相への変
態に伴い体積膨脹するのに対し、スケールは体積膨脹し
ないため、スケールには引張り応力が付加される。低炭
素鋼ではAr3 変態に伴い鋼が約1%膨脹する。この膨脹
量は、鋼材を変態させることなく室温から1000℃ま
で加熱したときの熱膨張量よりも大きい。
【0012】本発明の第1発明法は、表面に厚さ5μm
以上の酸化スケールを有する鋼材を冷却して、Ar3 変態
点を10℃/sec以上の冷却速度で通過させる。スケール
が薄い場合は、変態時の地鉄の膨脹による引張り応力が
付加されても、スケールが変形して応力が緩和される。
しかしスケールの厚さが5μm以上になると、スケール
は延性限界を超え、スケールと地鉄の間に応力が集中し
て、スケールは全面にわたって剥離する。また変態時の
冷却速度が10℃/sec未満のときは、変態と同時に起き
るスケール生成の量が多くなってスケールにかかる応力
が緩和され、スケール剥離の効果が得られ難い。
【0013】鋼材の熱間加工では、スケールも同時に圧
下されるためスケールの厚さは薄くなるので、従来の熱
間圧延直後の酸化スケールの厚さは1〜3μm程度であ
った。したがって、その後の冷却過程におけるAr3 変態
で地鉄が膨脹しても、スケール厚さが1〜3μmと薄い
ため、スケールが塑性変形することでスケールと地鉄の
間の応力が緩和され、スケールは剥離し難く付着してい
る。
【0014】第1発明法では、上記のように厚さ5μm
以上の厚いスケールを有する鋼材を、10℃/sec以上の
冷却速度でAr3 変態点を通過させるので、スケールを全
面にわたって剥離することができる。なおスケール厚さ
を5μm以上とするには、薄鋼板の熱間圧延工程では最
終仕上圧延後、水冷開始まで2秒程度の放冷を行えばよ
い。また酸素を含む酸化雰囲気で加熱する場合は、80
0℃では4秒以上、900℃では1秒以上、1000℃
では0.3秒以上の加熱を行えばよい。
【0015】10℃/sec以上の冷却速度で冷却する温度
範囲は、Ar3 変態点よりも高い温度から、酸化スケール
が生成し難い570℃以下までとするのが望ましい。こ
の間の冷却速度が10℃/sec未満だと、スケールが剥離
した鋼材表面に新たな酸化スケールが生成し、その除去
が必要になる場合が生じる。冷却手段としては水噴射、
気体噴射などを採用することができる。なお、非酸化性
雰囲気で冷却する場合は、Ar3 変態による鋼の膨脹が鋼
材中心部まで完了する温度までとすればよく、低炭素熱
延鋼板の場合は700℃程度まででよい。
【0016】第2発明法は、厚さ1μm以上の酸化スケ
ールを有する鋼材を冷却し、Ar3 変態点通過時の鋼材に
高圧水によるデスケ処理を施すとともに、10℃/sec以
上の冷却速度でAr3 変態点を通過させる。高圧水による
デスケ処理は、鋼材の従来の熱間加工において行われて
いるのと同様の設備で行うことができ、高圧水の噴射圧
は高いほどよいが、10MPa 以上とすればよい。この高
圧水によるデスケ処理と、Ar3 変態による鋼材の体積膨
脹との相乗作用によって、鋼材の地鉄とスケールの界面
に働く応力が高まり、厚さ5μm未満のスケールでも全
面にわたって剥離することができる。
【0017】第3発明法は、厚さ1μm以上の酸化スケ
ールを有する鋼材を冷却し、Ar3 変態点通過時の鋼材に
曲率半径500mm以下の曲げ加工を付与するとともに、
10℃/sec以上の冷却速度でAr3 変態点を通過させる。
曲げ加工は、スケール除去すべき鋼材表面が凸となる場
合、凹となる場合のいずれでもよく、また繰り返し曲げ
により凸および凹の双方を行ってもよい。曲率半径は小
さいほどよいが、500mm以下とすればよい。この曲げ
加工と、Ar3 変態による鋼材の体積膨脹との相乗作用に
よって、鋼材の地鉄とスケールの界面に働く応力が高ま
り、厚さ5μm未満のスケールでも全面にわたって剥離
することができる。さらに第3発明法において、Ar3
態点通過時の鋼材に、高圧水によるデスケ処理を施し、
かつ曲率半径500mm以下の曲げ加工を付与すること
で、より効果的に全面にわたってスケールを剥離するこ
とができる。
【0018】このほか、本発明法は熱処理により生成し
た酸化スケールに対しても有効であり、上記熱間加工の
場合と同様、Ar3 変態点より高い温度からの冷却中にス
ケール除去することができる。そして、熱間加工設備あ
るいは熱処理設備での冷却中にスケール除去できるの
で、従来必要であった酸洗設備が不要となる。なお本発
明法において、冷却途中で新たに酸化スケールが生成す
る場合があっても軽度の酸洗で除去可能であり、そのた
めの酸洗設備は従来よりも著しく簡易なものとなり、そ
の負荷も著しく軽減される。
【0019】
【実施例】厚さ5.5mmの低炭素鋼板を1000℃に加
熱し、加熱時間を変えて生成するスケール厚を変え、1
000℃から500℃までの冷却速度を変えて冷却し、
スケールの剥離状況を観察した。冷却はN2 ガスを吹き
付けて行い、冷却速度は吹き付けるガス量により制御し
た。また、冷却時に圧力10MPa の高圧水によるデスケ
処理と、曲率半径500mmの曲げ加工を行ったものにつ
いても、スケールの剥離状況を観察した。結果を表1に
示す。
【0020】No.1は冷却速度を5℃/secとした比較
例であり、スケール厚0.8μm〜15.3μmのいず
れもスケールが全面に残存した。またNo.2〜No.
5は冷却速度を10℃/secとしているが、スケール厚
0.8μmは比較例であり、スケールが全面に残存し
た。冷却速度を10℃/secとしたNo.2は、曲げ加工
も高圧水デスケも行わなかったものであり、スケール厚
1.0μmおよび4.0μmの比較例はスケールが部分
的に残存したが、スケール厚5.0μm以上の第1発明
例は全面剥離した。
【0021】No.3は曲率半径500mmの曲げ加工を
行ったものであり、スケール厚1.0μm以上の第3発
明例は全面剥離した。No.4は10MPa の高圧水デス
ケ処理を行ったものであり、スケール厚1.0μm以上
の第2発明例は全面剥離した。No.5は同様の曲げ加
工と同様の高圧水デスケ処理を行ったものであり、スケ
ール厚1.0μm以上の第3発明例の好ましい態様は全
面剥離した。
【0022】
【表1】
【0023】
【発明の効果】本発明法により、熱延鋼板などの熱間加
工鋼材、あるいは熱処理鋼材の表面酸化スケールを、従
来のような酸洗処理を行わず、あるいは酸洗処理の負荷
を著しく軽減して、効率的に除去することができる。し
かも熱間加工設備や熱処理設備における冷却中にスケー
ルを剥離することができるので、従来のような酸洗設備
が不要となる。本発明法の冷却途中で新たに酸化スケー
ルが生成する場合があっても、軽度の酸洗で除去可能で
あり、そのための酸洗設備は従来よりも著しく簡易なも
のとなり、その負荷も著しく軽減される。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表面に厚さ5μm以上の酸化スケールを
    有する鋼材を、該鋼材のAr3 変態点より高い温度から冷
    却し、該Ar3 変態点を10℃/sec以上の冷却速度で通過
    させることを特徴とする鋼材のスケール除去方法。
  2. 【請求項2】 表面に厚さ1μm以上の酸化スケールを
    有する鋼材を、該鋼材のAr3 変態点より高い温度から冷
    却し、該Ar3 変態点通過時の鋼材に高圧水によるデスケ
    処理を施すとともに、該Ar3 変態点を10℃/sec以上の
    冷却速度で通過させることを特徴とする鋼材のスケール
    除去方法。
  3. 【請求項3】 表面に厚さ1μm以上の酸化スケールを
    有する鋼材を、該鋼材のAr3 変態点より高い温度から冷
    却し、該Ar3 変態点通過時の鋼材に曲率半径500mm以
    下の曲げ加工を付与するとともに、該Ar3 変態点を10
    ℃/sec以上の冷却速度で通過させることを特徴とする鋼
    材のスケール除去方法。
  4. 【請求項4】 前記Ar3 変態点通過時の鋼材に、高圧水
    によるデスケーリング処理を施すことを特徴とする請求
    項3記載の鋼材のスケール除去方法。
JP30298599A 1999-10-25 1999-10-25 鋼材のスケール除去方法 Withdrawn JP2001121205A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013216961A (ja) * 2012-04-12 2013-10-24 Kobe Steel Ltd 酸洗性と加工性を兼備する熱延鋼板の製造方法
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Effective date: 20070109