JP2003181520A - 熱延鋼帯のディスケーリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スケールが付着したままの熱延鋼帯を酸洗に
先立って高圧下冷延し、表面性状の良好な素材を得る。 【解決手段】 スケールが付着している熱延鋼帯１にレ
ベラー４又はスキンパスロールで張力を与えた後、冷間
圧延機５で高圧下冷延し、ブラッシング５及び必要に応
じてスプレー処理６を経て、酸洗槽１１に搬入する。 【効果】 張力が付与された熱延鋼帯１を圧延機５に送
り込むとき、ワークロールによる噛込み時にスケール層
に亀裂が発生し易くなり、圧延油の吸着性が向上し、摩
擦係数が低下する。その結果、熱延鋼帯が安定条件下で
高圧下圧延され、スケールの剥離が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、熱延鋼帯を機械的にデ
ィスケーリングすることにより酸洗負荷を軽減したディ
スケーリング装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】熱間圧延された鋼帯は、酸化物を主体と
するスケールで表面が覆われている。この熱延鋼帯を、
そのまま冷延等の下工程に送ると、熱延スケールに起因
する表面疵やクラック等の欠陥が発生する原因となる。
そこで、通常、酸洗によって熱延スケールを除去し、熱
延鋼帯を下工程に搬送している。この方法では、酸洗設
備，廃酸処理，脱スケール能の調整等の点で問題があ
り、また酸洗時に発生する水素の侵入によって鋼材の特
性が劣化する虞れもある。 【０００３】酸洗に起因する諸問題を解決するため、酸
洗工程に送り込まれる熱延鋼帯のスケールを除去する方
法が種々検討されている。たとえば、スケールが付着し
た熱延鋼帯を高圧下率で冷間圧延すること（以下、黒皮
圧延という）が特公昭５４−１３３４６０号公報，特開
昭５７−４１８２１号公報，特開昭５７−１０９１７号
公報等で紹介されている。高圧下率の冷間圧延により、
スケールに亀裂が発生し、また鋼帯に対する付着力が低
下するので、ショットブラスト，高圧水噴射，ブラッシ
ング，砥粒研削等により冷間圧延後の鋼帯から容易に分
離される。その結果、酸洗槽に搬入される熱延鋼帯に付
着しているスケールが少なくなり、酸洗工程の負荷が軽
減する。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】熱延鋼帯を高圧下率で
黒皮圧延するとき、確かに酸洗工程の負荷が軽減される
ものの、鋼帯表面から剥離したスケールの破片が鋼帯表
面に付着・残存し易い。この場合のスケールは、熱延鋼
帯をテンションレベラーに通板したときに生じるスケー
ルと異なり、鋼帯表面に対する密着性が強い。そのた
め、酸洗槽に送り込まれるスケールが多く、予期したほ
どに酸洗負荷を軽減することができない。しかも、高圧
下圧延で熱延鋼帯から剥離したスケールの破片が鋼帯表
面に圧着され、或いは押し込まれ、酸洗工程での除去が
困難になり、後続する冷間圧延工程で表面疵等の欠陥を
発生させる原因となり易い。そのため、たとえば砥粒研
削等によってスケール破片を除去しているが、依然とし
て鋼帯表面に残留するものがある。 【０００５】このようなことから、黒皮圧延は、酸洗負
荷の軽減に有効であるものの、高品質の表面肌が要求さ
れる冷延鋼帯の製造には適していないものとされてい
た。本発明は、このような問題を解消すべく案出された
ものであり、冷間圧延で熱延鋼帯をディスケーリングす
る際、張力付与状態で熱延鋼帯を圧延機に送り込むこと
により、鋼帯表面にあるスケール層の亀裂発生を促進さ
せて熱延鋼帯からのスケールを効率よく分離し、スケー
ル付着量が大幅に軽減された鋼帯を得、酸洗負荷を大幅
に軽減することを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明のディスケーリン
グ装置は、その目的を達成するため、表面に熱延スケー
ルが付着している熱延鋼帯に張力を付与するレベラー又
はスキンパスロールと、該レベラー又はスキンパスロー
ルの下流側に配置され、前記熱延鋼帯を冷間圧延する冷
間圧延機と、該冷間圧延機の出側に配置されたブラシロ
ールと、該ブラシロールの下流側に配置された酸洗槽と
を備えている。 【０００７】 【実施の形態】本発明に従ったラインは、たとえば図１
に示すように構築される。熱延スケールが付着したまま
の熱延鋼帯１は、ペイオフリール２から巻き戻され、入
側ブライドルロール３を経てレベラー４又はスキンパス
ロールで好ましくは５ｋｇｆ／ｍｍ²以上の張力を付与
された後、冷間圧延機５で好ましくは３０％以上（好ま
しくは５０％まで）の圧下率で冷間圧延（以下、「高圧
下圧延」という。）される。熱延スケールは、高圧下圧
延によって亀裂，粉砕され、鋼帯１から剥離される。鋼
帯表面に残留しているスケール粉砕物をブラシロール６
で剥離・除去した後、洗浄ブラシ７で鋼帯表面に残留し
ているスケール粉砕物を除去する。更に出側ブライドル
ロール８を経た後、必要に応じてスプレー装置９に導入
され、スプレーノズル１０から高圧水を吹き付けること
によって鋼帯の表面が清浄化される。洗浄ブラシ７によ
りスケールが効率よく除去されるとき、スプレー装置９
を省略することも可能である。このように処理された鋼
帯は、次いで酸洗槽１１に送り込まれ、表面に僅かに残
っているスケールが酸洗除去され、巻取りリール１２で
巻き取られる。 【０００８】熱延鋼帯１の表面に形成されているスケー
ルは、主としてＦｅ₃Ｏ₄で構成されるが、概念的には図
２に示すように内部から表層に向かって酸素濃度が順次
高くなるＦｅＯ層，Ｆｅ₃Ｏ₄層及びＦｅ₂Ｏ₃層が基地鋼
の表面に積層された構造をもつものと考えられる。実
際、急冷した鋼帯ほどＦｅＯ層が厚くなる傾向を示す。
スケール層は、弱脱酸鋼では９〜１０μｍと比較的厚
く、Ｔｉ脱酸鋼では６〜７μｍと比較的薄くなってい
る。スケール層の大半を占めるＦｅ₃Ｏ₄層及びＦｅ₂Ｏ₃
層は硬質で脆く、比較的低い圧下力でもクラックが入り
易い。 【０００９】熱延スケールが表面にある熱延鋼帯１、す
なわち黒皮材は、表面にうねりがあるものの、酸洗済み
の白皮材と比較して粗度が低く圧延油の吸着性に劣る。
そのため、圧延機５のロールバイト内に圧延油を供給す
ることが困難であり、潤滑性に劣り、圧延荷重が過大に
なり易い。この点、本発明では、高圧下圧延される前の
熱延鋼帯１にレベラー４又はスキンパスロールで好まし
くは５ｋｇｆ／ｍｍ²以上の張力を与えることにより、
圧延機５入側で熱延鋼帯１がワークロールに噛み込まれ
るとき、熱延鋼帯１の表面にあるスケール層に亀裂が発
生し易くなる。発生した亀裂は、圧延油の吸着性を向上
させ、圧延時の潤滑性を改善する。この状態の熱延鋼帯
１を冷間圧延機５で高圧下圧延すると、ロールバイトへ
の水又は圧延油の供給が促進され、適正な潤滑性（摩擦
係数μで０．０５〜０．２０の範囲）を確保しながら高
圧下圧延が安定条件下で行われる。 【００１０】レベラー又はスキンパスで張力を付与し、
圧延前に予歪みを与えると、スケール層にクラックが発
生する。このクラックの中に水又は圧延油が侵入するた
め、ロールバイトへの水又は圧延油の供給が促進され
る。レベラー又はスキンパスでの張力を５ｋｇｆ／ｍｍ
²以上にすると、１．０％以上の伸びが確保され、前述
した効果が顕著になる。また、レベラー又はスキンパス
の効果と同様に、ミル入側の張力を５ｋｇｆ／ｍｍ²以
上にすると、ロールバイトの入口でスケール層にクラッ
クが発生し、水又は圧延油の供給が促進される。この場
合、レベラー又はスキンパスにより伸びを与えることに
より、更に大きな効果が得られる。 【００１１】このようにして、たとえば圧延率が３０％
を超える熱延鋼帯の高圧下圧延が可能となる。圧下率の
上昇に応じて、基地鋼とＦｅＯ層との変形量の差が大き
くなり、基地鋼の伸びに追従できなくなったＦｅＯ層に
クラックが入る。実際、冷間圧延で熱延鋼帯表面から剥
離したスケールの粉砕物を調査してみると、圧下率が低
いときには剥離したスケールが粉粒状であるのに対し、
圧下率の上昇に伴って粉砕物のサイズが大きく鱗片状に
なってくることが観察される。この圧下率に応じた剥離
スケールの状態変化は、高圧下率の圧延になるほどスケ
ール層の深くまで、換言すればＦｅＯ層まで入ったクラ
ックを起点としてスケール剥離が生じ、スケール剥離量
が多くなる原因であると推察される。その結果、圧延後
の鋼帯表面に残存するスケールが大幅に少なくなる。高
圧下圧延された熱延鋼帯は、次いでブラシロール６によ
りブラッシングされる。スケール層に発生している亀裂
にブラシ毛が入り込み、下地鋼に対する付着力が弱くな
ったスケール層が鋼帯表面から除去される。このとき、
砥粒入りのブラシを使用すると、スケールの除去が一層
促進される。ブラッシングにより大半のスケールが鋼帯
表面から除去される。 【００１２】ブラッシング中又はブラッシング後に、ス
プレー処理しても良い。スプレー処理では、８０℃以上
の保持された温水をたとえば１０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ
²程度の高圧で鋼帯表面に噴射させることが好ましい。
ブラッシング後にも残留しているスケールは、高圧水の
吹付けにより、基地鋼を傷付けることなく除去される。
高圧水は、ブラシ毛を洗浄するためブラシロール６，７
の内部から噴射させてもよい。また、図１に示すように
ブラシロール６，７を多段に配置するとき、上段側６を
ディスケーリング用に、下段側７を洗浄用に使用するこ
とができる。 【００１３】このようにして、高圧下圧延及びブラッシ
ングにより、大半のスケールが鋼帯表面から除去される
ので、酸洗槽１１で取り除くべきスケールは極く僅かな
ものとなる。そのため、酸洗負荷が大幅に軽減される。
また、ブラッシング後のスプレーで使用する高圧水とし
て、８０〜９５℃に保持された温水を使用するとき、高
圧下冷延に起因する加工熱で昇温した鋼帯を降温させる
ことなく酸洗槽１１に搬入できる。したがって、酸洗浴
の温度低下が抑制され、一定した酸洗条件下での処理が
可能になると共に、酸洗浴の温度補償に必要なエネルギ
ーも節減される。しかし、温水の温度が高くなりすぎる
と、ブラシロールの損傷を促進させるので、温度８０℃
以下の温水を使用することが好ましい。 【００１４】冷間圧延機としては、ポリッシャー，スプ
レーノズル又はスクレーパを周面に対向させたワークロ
ールを備えたものが好ましい。この場合、熱延鋼帯から
ワークロールの周面に転写された熱延スケールの粉砕物
は、圧延ロールの表面に対向配置したポリッシャー，ス
プレーノズル，スクレーパ等によってロール表面から除
去され、系外に排出される。ポリッシャー，スプレーノ
ズル，スクレーパ等は、回転方向に関して圧下点よりも
下流側の位置でワークロールの周面に対向配置すること
が好ましい。また、ワークロールに接して回転するバッ
クアップロールに対しても、同様なポリッシャー，スプ
レーノズル，スクレーパ等を設けてもよい。 【００１５】 【実施例】板厚２．７ｍｍの熱延鋼帯を、図１に示すデ
ィスケーリングラインで酸洗に先立って圧下率５０％で
冷間圧延した。熱延鋼帯としては、表１に示す成分・組
成を持ち、表面に平均厚み６〜１５μｍの熱延スケール
が付着したままの熱延鋼帯を使用した。熱延鋼帯１に、
冷間圧延機５の入側でレベラー４により５ｋｇｆ／ｍｍ
²以上の張力を付与し、圧延機５により圧下率５０％で
圧延した。鋼種Ａを高圧下圧延したときの摩擦係数は、
付与した張力に応じて図３に示すように変化した。すな
わち、５ｋｇｆ／ｍｍ²以上の張力を付与すると、摩擦
係数が０．２を下回り、過大な圧延荷重が圧延機に負荷
されることなく、熱延鋼帯１を圧延することができた。
これに対し、５ｋｇｆ／ｍｍ²未満の張力を付与した熱
延鋼帯１を圧延したときには、摩擦係数が２以上に高く
なり、大きな圧延荷重が発生した。張力付与が摩擦係数
の低下に及ぼす影響は、鋼種Ｂについても同様にみられ
た。この結果から、５ｋｇｆ／ｍｍ²以上の張力を付与
することにより、安定条件下で熱延鋼帯１を高圧下圧延
できることが判る。 【００１６】 【００１７】高圧下圧延後、砥粒入りのナイロンブラシ
ロール６で熱延鋼帯１をブラッシングした。そして、適
宜スプレー処理を施した鋼帯を酸洗槽に搬入し、各鋼帯
の酸洗状況を調査した。なお、酸液には１０％ＨＣｌ＋
７％Ｆｅ²⁺＋１ｇ／ｌＦｅ³⁺の割合で調合した液を使用
し、この酸液を９０℃に保持した状態で撹拌し、酸液に
各試験片を２〜２０秒間浸漬した。この酸洗条件は、通
常の酸洗条件にほぼ同等なものである。酸洗によるディ
スケーリング時間を比較した結果、レベラー後に３０％
以上の圧下率で高圧下圧延しブラッシングした鋼帯で
は、２〜５秒の酸洗でディスケーリングが完了し、良好
な肌が得られた。他方、レベラーを施すことなく３０％
以上の圧下率で高圧下圧延しブラッシングした鋼帯で
は、ディスケーリング性にバラツキがあり、ブラッシン
グによるディスケーリング性も劣る傾向が示され、酸洗
時間にもバラツキが発生した。 【００１８】以上の結果から、５ｋｇｆ／ｍｍ²以上の
張力を与えることにより３０％以上の高圧下率で熱延鋼
帯を安定条件下に高圧下圧延でき、下地鋼からスケール
が効果的に剥離され、この熱延鋼帯をブラッシングする
ことによって大半のスケールが除去され、酸洗条件が大
幅に緩和されることが確認された。したがって、酸洗負
荷の軽減が可能になり、小型化された酸洗槽を使用して
短時間で酸洗仕上げすること，廃液処理の負荷が軽減さ
れる低濃度の酸液を使用すること等の種々の利点が得ら
れることが判る。また、酸洗浴へのＦｅ分の持込みが激
減するため、酸液自体の寿命も長くなる。しかも、高圧
下圧延によって所定の特性を酸洗ままの鋼帯に作り込む
ことができる。 【００１９】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、高圧下冷間圧延で熱延鋼帯をディスケーリングする
際、レベラー又はスキンパスロールで張力を付与した熱
延鋼帯を圧延機に送り込んで冷間圧延することにより、
鋼帯表面にあるスケール層に亀裂発生を促進させてい
る。スケール層の亀裂は、水又は水溶性圧延油を供給し
た場合に、それを効果的に捕捉し、安定条件下での高圧
下圧延を可能にする。その結果、下地鋼からスケールの
剥離が促進され、ブラッシングを施すことにより、酸洗
槽に搬入される鋼帯のスケール付着量が大幅に軽減す
る。そのため、酸洗負荷が減少し、酸洗時間の短縮，酸
洗設備の小規模化や低濃度酸液の使用等が可能となり、
また酸洗に起因する欠陥が素材に持ち込まれることも抑
制される。更には、酸洗浴の長寿命化も図られる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明に従った熱延鋼帯のディスケーリング
ライン 【図２】 熱延鋼帯表面に形成されているスケールの層
構成 【図３】 張力付与が摩擦係数に及ぼす影響 【符号の説明】 １：熱延鋼帯 ２：ペイオフリール ３：入側ブラ
イドルロール ４：レベラー ５：冷間圧延機 ６：ディスケーリ
ング用のブラシロール ７：洗浄用のブラシロール ８：出側ブライドルロー
ル ９：スプレー装置 １０：スプレーノズル １１：酸洗槽 １２：巻取
りリール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森山 義輝 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内 (72)発明者 橋田 拓弥 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内 (72)発明者 内山 匠 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株式 会社堺製造所内 (72)発明者 原 健治 兵庫県尼崎市鶴町１番地 日新製鋼株式会 社技術研究所内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 表面に熱延スケールが付着している熱延
   鋼帯に張力を付与するレベラー又はスキンパスロール
   と、該レベラー又はスキンパスロールの下流側に配置さ
   れ、前記熱延鋼帯を冷間圧延する冷間圧延機と、該冷間
   圧延機の出側に配置されたブラシロールと、該ブラシロ
   ールの下流側に配置された酸洗槽とを備えている熱延鋼
   帯のディスケーリング装置。