JP3879567B2

JP3879567B2 - 冷延鋼板の局部ステイン抑制方法及び洗浄又は水冷設備

Info

Publication number: JP3879567B2
Application number: JP2002103536A
Authority: JP
Inventors: 隆浩高津; 健三高垣; 勇鹿毛; 大輔水野; 邦明岡田; 弘澤田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: JP2003293176A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼鈍後の鋼板を洗浄設備又は水冷設備に通板するときに発生する局部ステインを抑制する方法、及びその実施に好適な洗浄設備又は水冷設備に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷延鋼板は、自動車、家電製品、鋼製家具、装飾品など、多くの用途に使用されている。特に近年は、これらの商品価値および製造歩留を高めるために、冷延鋼板の表面品質の厳格化がますます進んでいる。このため、冷延鋼板の表面性状改善の要求は厳しく、押疵欠陥、スリ疵欠陥などの機械的に発生する欠陥の管理は勿論のこと、鋼板表面の変色、ステインなどのような腐食欠陥に関しても厳しい管理が要求されている。
【０００３】
鋼板表面に発生する変色やステインの防止対策として、従来より様々な検討が行われている。特に、熱延鋼板の酸洗工程におけるリンス槽で発生する変色は以前から大きな問題となっており、リンス水のスプレー方法の工夫や変色防止剤などの薬液を用いる方法など、様々な提案がなされている。
【０００４】
一方、冷間圧延後の鋼板の電解洗浄設備においても、ステインが問題となる。その対策として、特公平２−４１６００号公報には、冷延鋼帯の電解洗浄ラインにおいて、ライン停止時に温水槽内の浸漬ロールを上昇させて鋼帯を液面より引き上げ、鋼帯に防錆剤を塗布し、さらに排気ブロアーにより温水槽内の水蒸気を吸引排気させることにより鋼帯の変色を防止する方法が記載されている。また、特開平９−２９６２８４号公報には、冷間圧延後の鋼帯の洗浄設備のリンス槽内において、鋼帯の搬送速度の減速時又は停止時に、有機カルボン酸化合物及び有機アミン化合物含有水溶液を、鋼帯の表面に散布、塗布する鋼帯の防錆方法が記載されている。
【０００５】
しかし、従来の酸洗工程や電解洗浄工程において問題としている変色やステインは、特にライン停止時又は減速時において、鋼板表面全面に発生するような変色やステインである。したがって、前記の先行文献を含め、これまでに提案されている対策も、鋼板表面全面に発生する変色やステインを防止するためのものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
冷延鋼板の製造において、焼鈍後の鋼板を洗浄設備又は水冷設備へ通板する場合がある。例えば、連続焼鈍ラインの焼鈍炉の出側に水洗設備が設けられている場合などである。従来、このような製造ラインで製造した鋼板表面に、局所的にステインが発生している場合があった。これらの局所的なステインの形状は、ヘゲ等の線状欠陥に類似しているが、水洗設備入側の鋼板表面では確認できない事が多いものであった。
【０００７】
本発明者等は、上記のような局所的なステインの発生原因について種々検討を重ねた。その結果、このような局所的なステインは、通常では目立たない微小な凹凸欠陥部（軽度のヘゲ等の線状疵やスリ疵）と水洗設備内における水中の溶存酸素との間で局部電池が形成され、凹凸欠陥部が局所的に腐食されて、ステインとして明瞭に浮き立っているものと推測した。例えば連続焼鈍ラインの焼鈍炉直後に洗浄工程又は水冷工程を有する場合、炉出側の鋼板表面温度は約１００℃と高温であり、鋼板が水槽内に浸漬されると水中における鋼板界面の温度が上昇する。したがって、鋼板表面の腐食反応に対する活性度が高くなり、腐食が進行する。さらにこれらの工程に水槽を複数有する場合には、水槽間において水槽から引き上げられた鋼板は空気中の酸素と接触し、腐食反応はより促進される。一方、ステインは電気化学的な腐食により発生するものであり、特にヘゲのような凹凸欠陥部には水中の溶存酸素の影響で局部電池が形成されやすく、局部的な腐食（ステインの発生）が生じやすい。したがって、前述のような腐食反応が起こりやすい環境において、凹凸欠陥部を有する鋼板を通板すると、正常部ではステインが発生しないような条件であっても、凹凸欠陥部に局所的なステインが発生するものと考えられる。
【０００８】
従来から提案されている変色やステイン防止対策は、前述したように、ライン停止時又は減速時において鋼板表面の全面に発生するような程度の悪い変色やステインを防止するための方法であった。したがって、本発明が課題とする局所的な腐食まで十分に抑制できるものではない。さらに、焼鈍前の鋼板に発生した変色やステインであれば、その後の焼鈍炉内における還元反応により変色やステインを解消することもできるが、本発明は焼鈍後の鋼板に発生するステインを問題としており、より一層の厳しい管理が求められる。また、従来の薬剤を使用する方法ではその設備の設置や管理にコストがかかるだけでなく、本発明が対象とする焼鈍後の鋼板へ薬剤を使用することは、例えば食料品用途や化成処理用途に対しては品質上の問題から望ましくない場合がある。
【０００９】
本発明の目的は、焼鈍後の鋼板を洗浄設備又は水洗設備へ通板する際に、特殊な薬剤処理を施すことなく、洗浄設備や水洗設備内で鋼板表面に発生する局所的なステインを抑制する方法を提供すること、またそのような方法の実施に好適な洗浄設備又は水洗設備を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前述のような局部腐食について検討を行うため、まず実験室においてサンプルによる局部腐食の再現試験を行った。試験は、表面に凹凸欠陥として微小な線状疵を有する鋼板サンプルを用意し、前記サンプルを一定温度で管理された水槽内へ一定時間浸漬した後に引き上げて大気中に放置し、その直後の表面性状を評価した。なお、腐食の程度の定量的な評価として、実験前後での凹凸欠陥部でのハンターの色差計における明度指数差を用いた。この明度指数差が大きいほど、凹凸欠陥部の色調が変化した事を示し、すなわち腐食されたことを意味する。図２は、上記の実験により得られたサンプルの大気放置時間と実験前後での凹凸欠陥部の明度指数差の関係を示したものであるが、本実験により以下のことが明らかとなった。
▲１▼水槽内の水温が高い場合に腐食が発生しやすい。
▲２▼水槽から引き上げた直後の放置時間（大気との接触時間）が長いほど腐食は進行する。
▲３▼腐食反応は、線状疵のような凹凸欠陥部に局部腐食として発生しやすい。
【００１１】
本発明者等は、以上のような実験結果により得られた知見に基づき、鋼板の洗浄設備や水冷設備において局部腐食の発生を抑制する方法についてさらに検討を重ね、本発明を完成させた。その特徴とするところは、以下の通りである。
【００１２】
（１）焼鈍後に鋼板表面温度が約１００℃の鋼板を洗浄設備又は水冷設備の複数の水槽を通板させる際、前記複数の水槽間の大気に触れる領域を通板する鋼板表面に、水温３０℃以下の水を噴射することを特徴とする冷延鋼板の局部ステイン抑制方法。
【００１３】
（２）前記複数の水槽間の大気に触れる領域を通板する時間を１５秒以下とすることを特徴とする上記（１）に記載の冷延鋼板の局部ステイン抑制方法。
【００１４】
（３）洗浄設備又は水冷設備の水槽内の水温を３０℃以下とすることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の冷延鋼板の局部ステイン抑制方法。
【００１５】
（４）連続焼鈍炉出側に設けられた焼鈍後の鋼板を通板する鋼板の洗浄設備又は水冷設備であって、鋼板表面温度が約１００℃の鋼板を浸漬する複数の水槽と、該水槽間の大気に触れる領域を通板する鋼板表面に水を噴射する水噴射装置と、前記水槽及び水噴射装置に供給する水を冷却する冷却装置とを備えたことを特徴とする冷延鋼板の洗浄設備又は水冷設備。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態である洗浄設備を模式的に示す縦断面図である。本図において、洗浄設備は連続焼鈍炉１の出側に設けられており、洗浄設備には複数の水槽２と、各水槽２間の鋼板通板部に面して設けられ、ライン上流側の水槽２を出た鋼板の両面に冷却水を噴射する水噴射装置４ａ，４ｂと、前記水洗槽２および水噴射装置４ａ，４ｂへ供給する水を冷却する冷却設備（冷却塔３）とを備えている。また、各水槽間の上方及び各水槽２の内部には、搬送ロール６ａ，６ｂが設けられている。
【００１８】
前記複数の水槽２は、通板ライン方向で隣接して設けられている。前記水噴射装置４ａ，４ｂは、水槽２間の上方に設けられる各搬送ロール６ａの上方位置及び下方位置に設置される。このうち上部の水噴射装置４ａは各搬送ロール６ａを通過する鋼板部分の外側面に冷却水を噴射し、また下部の水噴射装置４ｂは搬送ロール６ａの入側及び出側の鋼板部分の内側面に冷却水を噴射するようになっている。なお、水噴射装置４ａ，４ｂの設置位置は図１に示した位置に限定されるものではないが、噴射された冷却水や噴射された後に鋼板面を伝って流れ落ちる冷却水により、鋼板両面を常に水膜で覆うことができる位置に設置する。特に、搬送ロール６ａ出側の内側面は、搬送ロール６ａにより鋼板面の水が絞られているため、水噴射装置４ｂによる冷却水の噴射が必須である。
【００１９】
連続焼鈍炉１から出た鋼板Ｓは、水槽２へ浸漬され、搬送ロール６ｂに巻き掛けられて上方へ方向転換し、水槽２から引き上げられた後、水槽２間上方の搬送ロール６ａに巻き掛けられて下方へ方向転換し、次の水槽２へ浸漬される。このようにして、鋼板Ｓは複数の水槽２へ次々と順に浸漬される。ここで、各水槽２の間にあって水面上に出ている鋼板Ｓが大気に触れる領域においては、水噴射装置４ａ，４ｂにより鋼板Ｓの両面へ水を噴射し、鋼板表面が直接大気には触れないようにする。そして、全ての水槽２を通った鋼板Ｓは、洗浄設備の出側に設けられた鋼板乾燥設備５により乾燥される。
【００２０】
ここで、連続焼鈍炉１から出た直後の鋼板Ｓの温度は約１００℃であり、このような温度の鋼板Ｓを水槽２へ連続的に供給すると、水槽２の水温は上昇していく。したがって、本発明では、水槽２中の水は冷却塔３との間を常時循環するようになっており、水槽２中の水温を常に３０℃以下に保つようにする。また、水噴射装置４から噴射する水も、冷却塔３から供給される冷却水を使用する。その水温は、水槽２中の水温と同様に３０℃以下であることが好ましい。
【００２１】
これらの水温を３０℃以下としたのは、以下の理由による。洗浄装置の設備構成や鋼板Ｓの搬送速度にもよるが、一般的な洗浄設備の場合は鋼板Ｓが各水槽の間にあって水面上に出ている時間は約１５秒以下である。図２より、水温が３０℃程度であれば、１５秒程度大気中に放置されても変色の程度は品質限界レベル内であることがわかる。３０℃を超えると、腐食反応の活性度が高くなり、局部腐食により変色が品質限界レベルを超えてしまう。なお、より好ましくは２０℃以下とする。
【００２２】
以上のように、水槽の温度を低温に保ち、また水槽間では冷却水を鋼板に噴射することにより、水中の溶存酸素による腐食反応の活性度も低く抑えることができ、かつ鋼板が大気中の酸素と接触することを回避し、鋼板の凹凸欠陥部の局部腐食を抑制することができる。
【００２３】
なお、以上は水槽２が複数ある場合について説明したが、水槽２が一つのみの場合には水槽間の領域はないため、水噴射装置４は設置しなくてよい。ただし、水槽２と鋼板乾燥装置５の間での腐食を抑制するためには、この間に水噴射装置４を設置してもよい。水槽２が複数ある場合も同様である。
【００２４】
また、上記の説明では洗浄装置が連続焼鈍炉出側に設置された場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。焼鈍後の鋼板では凹凸欠陥部に発生する局所的なステインが同様に問題となることから、焼鈍後の鋼板を水槽内を通板する工程を含む製造ラインであれば、どのようなラインにおいても、本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。
【００２５】
【実施例】
図１に示す洗浄設備を備えた連続焼鈍ラインを用いて、冷延鋼板の製造を行った。用いた鋼板は、板厚１．５〜２．７ｍｍの炭素鋼である。また、鋼板Ｓの搬送速度は約１２０ｍｐｍとし、連続焼鈍炉１出側における鋼板Ｓの板温は、約１００℃であった。
【００２６】
洗浄設備の水槽２の水温及び水噴射装置４の使用条件は、以下の３通りで行った。
１）従来例：水槽内水温４０〜４５℃、水噴射装置不使用
２）参考例１：水槽内水温２５〜３０℃、水噴射装置不使用
３）本発明例１：水槽内水温２５〜３０℃、水噴射装置使用（噴射水温約２５〜３０℃）
なお、水噴射装置４による冷却水の噴射圧力は、５ｋｇ／ｃｍ²とした。
【００２７】
以上の条件により、それぞれ一定期間の冷延鋼板の製造を行い、局部腐食の発生率を比較した。なお、局部腐食の発生率は、局部腐食により浮き出る代表的な凹凸欠陥である幅０．５ｍｍ程度以上の微小な線状疵の発生率を指標とした。
【００２８】
図３に各条件毎の局部腐食発生率を示す。従来例では局部腐食発生率が１２％と高位であるが、水槽内温度を２５〜３０℃とすることにより、発生率は約１／３へ大幅に低下した（参考例１）。さらに加えて水噴射装置により水温約２５〜３０℃の水を水槽間の鋼板に噴射することにより、局部腐食発生率はさらに低下し、比較例の約１／４となった（本発明例１）。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、焼鈍後の鋼板を洗浄設備又は水洗設備へ通板する際に、これらの設備内で鋼板表面の微小欠陥部に発生する局部腐食（ステイン）の発生を抑え、表面性状の良好な冷延鋼板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である洗浄装置を模式的に示す縦断面図
【図２】腐食再現実験の結果を示す説明図
【図３】実施例における局部腐食発生率を示す説明図
【符号の説明】
１連続焼鈍炉
２水槽
３冷却装置（冷却塔）
４ａ水噴射装置（外側面用）
４ｂ水噴射装置（内側面用）
５鋼板乾燥装置
６ａ搬送ロール（水槽間上方）
６ｂ搬送ロール（水槽内）
Ｓ鋼帯

Claims

焼鈍後に鋼板表面温度が約１００℃の鋼板を洗浄設備又は水冷設備の複数の水槽を通板させる際、前記複数の水槽間の大気に触れる領域を通板する鋼板表面に、水温３０℃以下の水を噴射することを特徴とする冷延鋼板の局部ステイン抑制方法。
前記複数の水槽間の大気に触れる領域を通板する時間を１５秒以下とすることを特徴とする請求項１に記載の冷延鋼板の局部ステイン抑制方法。
洗浄設備又は水冷設備の水槽内の水温を３０℃以下とすることを特徴とする請求項１または２に記載の冷延鋼板の局部ステイン抑制方法。
連続焼鈍炉出側に設けられた焼鈍後の鋼板を通板する鋼板の洗浄設備又は水冷設備であって、鋼板表面温度が約１００℃の鋼板を浸漬する複数の水槽と、該水槽間の大気に触れる領域を通板する鋼板表面に水を噴射する水噴射装置と、前記水槽及び水噴射装置に供給する水を冷却する冷却装置とを備えたことを特徴とする冷延鋼板の洗浄設備又は水冷設備。