JP3810733B2

JP3810733B2 - 熱延鋼帯のディスケーリング装置

Info

Publication number: JP3810733B2
Application number: JP2002365641A
Authority: JP
Inventors: 哲彦岡野; 俊典三喜; 義輝森山; 拓弥橋田; 匠内山; 健治原
Original assignee: Nisshin Steel Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2002-12-17
Publication date: 2006-08-16
Anticipated expiration: 2016-09-20
Also published as: JP2003181521A

Description

【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、予め歪みを与えて熱延鋼帯からのスケール分離を促進させることにより、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水又は圧延油を吹き付けるノズルを備えたレベラーと、該レベラーの下流側に配置され、前記熱延鋼帯を圧下率３０％以上で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、水又は圧延油を吹き付けるノズルを備えたレベラー４又はスキンパスロールを通されることにより張力が付与され、好ましくは１％以上の伸びが付与された後、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、高圧下率圧延によって亀裂，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、急冷された鋼帯ほどＦｅＯ層が厚くなる傾向を示す。スケール層は、弱脱酸鋼では６〜７μｍと比較的薄く、Ｔｉキルド鋼では９〜１０μｍと比較的厚くなっている。
【０００９】
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。本発明では、高圧下圧延される前の熱延鋼帯１を、レベラー４又はスキンパスロールを通すことにより張力を生じさせて予歪みを与えることにより、熱延鋼帯１の表面にあるスケール層に亀裂を発生させている。このとき、水又は圧延油を吹き付けながら熱延鋼帯を圧下すると、吹き付けられた水又は圧延油がスケール層の亀裂で捕捉される。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による圧下は、潤滑性を安定化させ、摩擦係数μを下げる上で有効である。本発明者等の調査・研究によるとき、図３及び後述する実施例でも示されるように、レベラー又はスキンパスによる伸び率１％以上の圧下で摩擦係数μを大幅に下げることができる。これに対し、伸び率が１％に満たないと、潤滑性が安定せず、バラツキが大きくなり、摩擦係数μも大きくなる。
伸び率１％以上の圧下が摩擦係数μの低下に有効な理由は、次のように推察される。たとえば、伸び率０．５％の圧下では、図４（ａ）に示すようにスケール層に僅かのクラックが入っているだけである。他方、２％の伸びを与えた後の鋼板断面を観察すると、図４（ｂ）に示すように多数のクラックがスケール層に入っている。そのため、水又は圧延油が吸収（吸着）され易く、圧延時の潤滑状態が安定化する。
【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／ｃｍ²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１０〜１５μｍ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は、冷間圧延機５の入側でレベラー４により伸び率１．０〜２．０％の圧下が施された。レベラー４としては、圧延油をスプレーしないドライレベラー及びエステル系エマルジョンタイプの圧延油をスプレーしながら圧下するウエットレベラーの２種類を使用した。レベラー４の有無及び種類が高圧下圧延時の摩擦係数に及ぼす影響を図５に示すように、レベラー４なしの場合と比較してレベラー４ありでは、摩擦係数が小さくバラツキも小さく安定している。レベラーの種類では、図５に示すようにドライよりもレベラーに圧延油又は水をスプレーするウエット方式の方が潤滑性がよくなっている。これは、ウエットレベラーでは図６で図解するように、スケール層に生じたクラックが開いた状態で圧延油が供給されるので、スケール層の内部まで圧延油が浸透する結果であると推察される。他方、ドライレベラーでは、このような圧延油の浸透が少なくなる。
【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、予歪み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熱延鋼帯を圧下することにより、鋼帯表面にあるスケール層に亀裂を発生させている。スケール層の亀裂は、水又は水溶性圧延油を効果的に捕捉し、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】スキンパス時の伸び率が摩擦係数に及ぼす影響を表わしたグラフ
【図４】スケール層に入るクラックが伸び率によって異なることを説明する図
【図５】圧下率と摩擦係数との関係を示したグラフ
【図６】クラック層への圧延油侵入状態がドライレベラーとウエットレベラーとで異なることを説明する図
【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

Claims

表面に熱延スケールが付着している熱延鋼帯に水又は圧延油を吹き付けるノズルを備えたレベラーと、該レベラーの下流側に配置され、前記熱延鋼帯を圧下率３０％以上で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。