JP4275814B2

JP4275814B2 - 鋼材用酸化防止塗料

Info

Publication number: JP4275814B2
Application number: JP22304399A
Authority: JP
Inventors: 俊樹古林
Original assignee: Asahi Chemical Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-08-05
Filing date: 1999-08-05
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2019-08-05
Also published as: JP2001049334A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル鋼などの鋼材（スラブ）に塗布して、均熱炉などの高温酸化雰囲気中における酸化スケールの発生を防止する鋼材用酸化防止塗料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル鋼などの鋼材は、スラブの形で均熱炉などで１０００〜１３００℃の温度に加熱され、圧延機で圧延されて鋼板とされる。均熱炉などでは窒素を吹込むなどして酸化を防いでいるが、完全に酸素を遮断することができず炉内でスラブ表面が酸化されスケールが発生し、これによって製品歩留りが低下し、またスケールが鋼板に入込み品質が低下するという問題がある。
【０００３】
スラブ表面の酸化およびスケールの発生を防止する方法として、スラブに薄鉄板の保護カバーを被せる方法が考えられるが、この方法は薄鉄板をスラブに取付けるのに手間がかかりまた薄鉄板が消耗品となり材料も嵩み実用的ではない。
【０００４】
スラブ表面の酸化およびスケールの発生を防止する典型的な従来技術として、シリカ、アルミナ、マグネシアなどの耐火性骨材にケイ素バインダを配合した無機の酸化防止塗料をスラブ表面に塗布する方法が特開昭６３−６０８０６に記載されている。
【０００５】
さらにまた、特開昭５８−１３３３２０にはマグネシアを主成分とする耐火骨材にガラス粉末及び耐火性結合剤を加えた鋼材用酸化防止剤が開示されているがクラックによる局部酸化等の問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
耐火性骨材にバインダとして水ガラスを加えた塗料は、均熱炉に投入されて急激に温度が上昇する際に発泡して均一で緻密な保護膜ができず、部分的に酸化防止効果が低下するという問題がある。また、水ガラスやガラスは高温で液相となるため、均熱炉下地の金属相に浸透し、大きなクラックを生じる原因となる。
【０００７】
水ガラスの代りに、急激な温度上昇でも発泡しないシリカゾルを用いることが考えられるが、シリカゾルをバインダとして用いた塗料は、被膜の機械的強度が弱く、スラブに塗布されて均熱炉に投入するまでの間に衝撃などによって微細な剥離（ヘアークラック）が生じやすく、このヘアークラックが発生していると、均熱炉に挿入後、ヘアークラックが発達し部分的に塗膜が剥離するという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、急激な加熱によって発泡せずまた初期段階で密着性が充分あって、多少の衝撃によってヘアークラックの発生がない被膜をスラブ表面に形成でき、均熱炉から取出した後被膜が容易に剥離でき、鋼材に大きなクラックを発生させない鋼材用酸化防止塗料を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、酸化マグネシウムを主成分とする耐火物粉末であって比表面積が０．１〜１０ｍ ^２／ｇである耐火物粉末１００重量部に対し、バインダとしてアンモニウムシリケートをＳｉＯ_２換算で２〜５０重量部を配合したことを特徴とする鋼材酸化防止塗料である。
【００１０】
本発明に従えば、バインダとしてアンモニウムシリケートが用いられる。本発明者らは、種々実験を重ねた結果鋼材の酸化、スケール発生、大クラックの発生を防止する塗料の成分組成を検討した結果、耐火物粉末に高温で液相となるガラス成分を添加せず、バインダー成分として特定の結合材であるアンモニウムシリケートを配合することによって、急激な温度上昇によっても発砲せずまた初期段階の密着性が充分あって、強度の高い被膜を鋼材表面に形成し、均熱炉から取出した後被膜が容易に剥離でき、鋼材に大きなクラックを発生させない鋼材用酸化防止塗料を完成した。
【００１１】
アンモニウムシリケートが好ましい理由は定かではないが、バインダー成分であるＳｉＯ₂が耐火物の主成分である酸化マグネシウム粉末中に均一に分散し、かつ鋼材表面への接着性を向上させていることに起因していると考えることができる。
【００１２】
アンモニウムシリケートの配合割合は、耐火物粉末１００重量部に対し、ＳｉＯ₂として２〜５０重量部である。２重量部未満では密着性が低下し強い被膜ができない。また５０重量部を超えると耐火性が低下し均熱炉中で飛散するおそれがある。
また、耐火物粉末のＢＥＴ比表面積は、０．１〜１０ｍ ^２／ｇ、好ましくは０．５〜３ｍ ^２／ｇである。これが０．５ｍ ^２／ｇ未満では被膜にクラックが生じやすく、また１０ｍ ^２／ｇ以上では被膜中に泡が生じやすく、いずれの場合も酸化防止効果が低下し好ましくない。
【００１３】
また本発明は、耐火物粉末が酸化マグネシウムを９０％以上含有する耐火物であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従えば、耐火物粉末中における酸化マグネシウムの含有量は９０％以上、好ましくは９５％以上である。酸化マグネシウムの含有量が９０％未満ではクラックが入りやすくなり好ましくない。
【００１７】
水は使用時の作業の難易度と関連させて必要に応じて適量加えてもよい。なお、以上のほかに鋼材本体に化学的な支障をきたさずに塗布性を向上させられるものとして、デキストリン、ＣＭＣ、リグニンスルフォン酸、ポリ酢酸ビニルエマルジョン、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、イソブチレンマレイン酸等の水溶性有機高分子化合物を少量加えても良い。
【００１８】
本発明の塗料の塗布方法は、スプレー塗布、刷毛塗りなど通常の塗布方法を使用することができる。塗膜厚みは通常３０〜５００μｍが好ましい。３０μｍを下回ると酸化防止効果が充分に発揮されず、５００μｍ以上では熱伝導に影響し、コスト的にも好ましくない。また塗布に際しては水の添加量を調整し、粘度を調整することにより塗布膜の状態をコントロールすることができる。
【００１９】
本発明の塗料は鋼材として普通鋼、ＳＵＳ、ニッケル鋼等のスラブ用として適応できる。また酸化防止剤を塗布された鋼材は均一炉で加熱され炉から取出され圧延工程に入る。圧延工程で酸化防止剤が残留していると圧延後の鋼板に酸化防止剤が噛込み製品を駄目にするので、特に熱処理後の塗布物の完全剥離が重要となるが、本発明の酸化防止剤はこの点での適応に充分なものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例によってより詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２１】
（実施例１）
耐火物粉末として中心粒径５μｍ、ＢＥＴ比表面積１ｍ²／ｇのＭｇＯ（化学純度９７％以上）を１００ｇｒに固形分濃度２０％のアンモニウムシリケート３４ｇを添加し、スリーワンモーターで３０分撹拌し、本発明の酸化防止剤を得た。混合後１時間以内に得られた酸化防止剤を厚み１ｍｍのニッケル鋼板の表面に乾燥時の厚みが２００μｍになるように塗布した。約１時間で乾燥し、３時間後に表面にセロテープを貼り、はがした際の塗料の剥離を調べたが、剥離していなかった。
【００２２】
１日風乾した後、６００℃の炉に入れ、１１００℃まで１時間で昇温した後、１時間保持した。塗布面はほとんど酸化されておらず、断面の酸化層厚みは５０μｍ以下であった。また、熱膨張の差によって冷却後塗膜は塗布面から完全に剥離していた。
【００２３】
（比較例１）
耐火物粉末として中心粒径５μｍ、ＢＥＴ比表面積１ｍ²／ｇのＭｇＯ（化学純度９７％以上）を１００ｇｒに固形分濃度２０％のアンモニア安定化シリカゾル３４ｇを添加しスリーワンモーターで３０分撹拌し、酸化防止剤を得た。混合後１時間以内に得られた酸化防止剤を厚み１ｍｍのニッケル鋼板の表面に乾燥時の厚みが２００μｍになるように塗布した。
【００２４】
約１時間で乾燥し、３時間後に表面にセロテープを貼りはがした際の塗料の剥離を調べたが、部分的に剥離が見られた。
【００２５】
１日風乾した後、６００℃の炉に入れ、１１００℃まで１時間で昇温した後、１時間保持した。剥離のなかった部分はほとんど酸化されておらず、断面の酸化層厚みは５０μ以下であったが、塗膜が剥離した部分は５００μｍ程度の酸化層を持っていた。
【００２６】
（比較例２）
耐火物粉末として中心粒径５μｍ、ＢＥＴ比表面積１ｍ²／ｇのＭｇＯ（化学純度９７％以上）に９０ｇｒとガラス粉を１０ｇｒと固形分濃度２０％のアンモニウムシリケート３４ｇとを一緒に添加し、スリーワンモーターで３０分撹拌し、酸化防止剤を得た。混合後１時間以内に得られた酸化防止剤を厚み１ｍｍのニッケル鋼板の表面に乾燥時の厚みが２００μｍになるように塗布した。約１時間で乾燥し、３時間後に表面にセロテープを貼り、はがした際の塗料の剥離を調べたが、剥離していなかった。
【００２７】
１日風乾した後、６００℃の炉に入れ、１１００℃まで１時間で昇温した後、１時間保持した。塗布面はほとんど酸化されておらず、断面の酸化層厚みは５０μｍ以下であったが部分的に１００μｍ以上の大きなクラックが発生していた。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、酸化マグネシウムを主成分とする耐火物粉末であって比表面積が０．１〜１０ｍ ^２／ｇである耐火物粉末１００重量部とバインダとしてアンモニウムシリケート２〜５０重量部とを配合した酸化防止塗料を鋼材スラブに塗布すると、鋼材スラブ表面に密着性が大きい被膜を形成し、鋼材スラブを均熱炉で加熱する際に酸化を防止し、酸化ロスを防ぐことによって鋼材の歩留りを向上することができる。また本発明の塗料による被膜は、均熱炉から取出した後、容易に剥離でき、圧延時に被膜が鋼板中に噛込むことがない。

Claims

酸化マグネシウムを主成分とする耐火物粉末であって比表面積が０．１〜１０ｍ ^２／ｇである耐火物粉末１００重量部に対し、バインダとしてアンモニウムシリケートをＳｉＯ_２換算で２〜５０重量部を配合したことを特徴とする鋼材酸化防止塗料。
耐火物粉末が酸化マグネシウムを９０％以上含有する耐火物であることを特徴とする請求項１記載の鋼材酸化防止塗料。