JP4551237B2 - 熱延鋼板の酸洗性向上方法 - Google Patents
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Description
本発明は、熱延鋼板の酸洗性向上方法および酸洗設備に関する。
熱延鋼板の酸洗性向上方法に関しては従来から種々の提案がなされている。
例えば、特開平９−３６７３号公報（特許文献１）には、鋼板を加熱装置と酸洗槽及び酸液の濃度及び温度を制御できる装置で構成された酸洗装置で、鋼板を１００〜３００℃に加熱して３０〜６０度の侵入角度で酸洗槽に浸入させ、鋼板を加熱し酸液に浸漬させることで核沸騰状態にすることにより酸洗時間を短縮する方法に関する発明が開示されている。
例えば、特開平９−３６７３号公報（特許文献１）には、鋼板を加熱装置と酸洗槽及び酸液の濃度及び温度を制御できる装置で構成された酸洗装置で、鋼板を１００〜３００℃に加熱して３０〜６０度の侵入角度で酸洗槽に浸入させ、鋼板を加熱し酸液に浸漬させることで核沸騰状態にすることにより酸洗時間を短縮する方法に関する発明が開示されている。
また、特開２００１−２７１１３９号公報（特許文献２）には、鋼材にＳｉ０．０２〜３．５％含有し、６００〜１４００℃の温度範囲で雰囲気を大気若しくは２％以上の水蒸気を含んだ大気若しくは燃焼排ガスとして製造することでスケール除去が容易なスケール厚み５０μｍ以下の鋼材を得る方法に関する発明が開示されている。
特開平０９−００３６７３号公報
特開２００１−２７１１３９号公報
しかし、特許文献１に記載の発明は、鋼板の酸液浸漬時の核沸騰を利用して酸洗性を向上させるものであり、加熱温度も１００〜３００℃と低いので、本発明が課題とするスケールの改質はできないという問題点があった。
また、特許文献２に記載の発明は、スケールの生成方法に関する発明であり、既に生成されたスケールを改質して酸洗性を向上させる本発明とは技術思想が全く異なるものであった。
そこで、本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、熱延鋼板表層のスケールを改質させることで酸洗性を向上させ、酸洗処理能力を向上させることを課題とするものである。
また、特許文献２に記載の発明は、スケールの生成方法に関する発明であり、既に生成されたスケールを改質して酸洗性を向上させる本発明とは技術思想が全く異なるものであった。
そこで、本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、熱延鋼板表層のスケールを改質させることで酸洗性を向上させ、酸洗処理能力を向上させることを課題とするものである。
本発明は、前述の課題を解決するために鋭意検討の結果、熱間圧延後の鋼板を酸洗してスケールを除去する工程において、熱間圧延後の鋼板を酸洗する前の加熱もしくは保温する雰囲気の露点と鋼板の表層温度を特定範囲にすることにより、熱延鋼板表層のスケールを改質させることで酸洗性を向上させ、酸洗処理能力を向上させるものであり、その要旨とするところは特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
（１）熱間圧延後の鋼板を酸洗してスケールを除去する工程において、
前記熱間圧延後の鋼板を酸洗する前に、露点２０℃以下の雰囲気で加熱もしくは保温して、該鋼板の表層温度を７００℃以上にすることにより、ヘマタイト及びマグネタイトからなるスケールをウスタイトに改質させることを特徴とする、熱延鋼板の酸洗性向上方法。
（２）前記鋼板の鋼種に応じて、前記加熱もしくは保温する雰囲気を、酸化性または非酸化性の雰囲気とすることを特徴とする、（１）に記載の熱延鋼板の酸洗性向上方法。
（１）熱間圧延後の鋼板を酸洗してスケールを除去する工程において、
前記熱間圧延後の鋼板を酸洗する前に、露点２０℃以下の雰囲気で加熱もしくは保温して、該鋼板の表層温度を７００℃以上にすることにより、ヘマタイト及びマグネタイトからなるスケールをウスタイトに改質させることを特徴とする、熱延鋼板の酸洗性向上方法。
（２）前記鋼板の鋼種に応じて、前記加熱もしくは保温する雰囲気を、酸化性または非酸化性の雰囲気とすることを特徴とする、（１）に記載の熱延鋼板の酸洗性向上方法。
本発明によれば、熱間圧延後の鋼板を酸洗してスケールを除去する工程において、熱間圧延後の鋼板を酸洗する前の加熱もしくは保温する雰囲気の露点と鋼板の表層温度を特定範囲にすることにより、熱延鋼板表層のスケールを改質させることで酸洗性を向上させ、酸洗処理能力を向上させて酸洗設備での酸洗処理時間を短縮し、既設設備で低速処理を余儀なくされている難デスケーリング材の処理能力の向上と、設備新設での経済的仕様を提供することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。
発明を実施するための最良の形態について、図１乃至図４を用いて詳細に説明する。
熱間圧延された直後の熱延鋼板には、表層よりＦｅ2Ｏ3（ヘマタイト），Ｆｅ3Ｏ4（マグネタイト），ＦｅＯ（ウスタイト）の３層構造となっているが、熱延後の鋼板温度が５７０℃以下になるとウスタイトは不安定となり４ＦｅＯ→Ｆｅ3Ｏ4＋Ｆｅの共析変態が進み、マグネタイト中に鉄粒子が析出したスケール構造となる。
また、ヘマタイト、マグネタイト、ウスタイトを塩酸液中に浸漬した場合の溶解速度は、ウスタイト≫マグネタイト＞ヘマタイトの順位であり、スケール組成でウスタイトが占める比率が大きい程、塩酸による酸洗時間が短くなることが知られている。
本発明者等は、熱延処理後、冷却され数時間経過すると熱延鋼板のスケール中のウスタイトは分解し減少しているが、７００℃以上に加熱すると数秒で逆変態を生じてウスタイトに変わるため、酸洗前に熱延鋼板表層を７００℃以上数秒間加熱保持しウスタイトの生成を促がして酸洗すると酸洗時間が８割程に短縮できることを見出した。
熱間圧延された直後の熱延鋼板には、表層よりＦｅ2Ｏ3（ヘマタイト），Ｆｅ3Ｏ4（マグネタイト），ＦｅＯ（ウスタイト）の３層構造となっているが、熱延後の鋼板温度が５７０℃以下になるとウスタイトは不安定となり４ＦｅＯ→Ｆｅ3Ｏ4＋Ｆｅの共析変態が進み、マグネタイト中に鉄粒子が析出したスケール構造となる。
また、ヘマタイト、マグネタイト、ウスタイトを塩酸液中に浸漬した場合の溶解速度は、ウスタイト≫マグネタイト＞ヘマタイトの順位であり、スケール組成でウスタイトが占める比率が大きい程、塩酸による酸洗時間が短くなることが知られている。
本発明者等は、熱延処理後、冷却され数時間経過すると熱延鋼板のスケール中のウスタイトは分解し減少しているが、７００℃以上に加熱すると数秒で逆変態を生じてウスタイトに変わるため、酸洗前に熱延鋼板表層を７００℃以上数秒間加熱保持しウスタイトの生成を促がして酸洗すると酸洗時間が８割程に短縮できることを見出した。
本発明の熱延鋼板の酸洗性向上方法は、熱間圧延後の鋼板を酸洗してスケールを除去する工程において、前記熱間圧延後の鋼板を酸洗する前に、露点２０℃以下の雰囲気で加熱もしくは保温して、該鋼板の表層温度を７００℃以上にすることにより、前記スケールの組成を改質させることを特徴とする。
加熱もしくは保温する雰囲気の露点を２０℃以下とするのは、露点２０℃超では、スケールと母材との境界に析出する鋼中成分が分散され密着度が強固となってスケールが剥離しにくくなるからである。
また、鋼板の表層温度を７００℃以上にするのは、７００℃未満では、マグネタイトのウスタイトへの変態に時間がかかり、装置が長大となり非経済的だからである。
なお、本発明においては、鋼板の表層温度を７００℃以上とすればよいが、スケール層と母材との境界面から５０μｍ程の深さまでの温度を７００℃以上とすることでも十分である。
加熱もしくは保温する雰囲気の露点を２０℃以下とするのは、露点２０℃超では、スケールと母材との境界に析出する鋼中成分が分散され密着度が強固となってスケールが剥離しにくくなるからである。
また、鋼板の表層温度を７００℃以上にするのは、７００℃未満では、マグネタイトのウスタイトへの変態に時間がかかり、装置が長大となり非経済的だからである。
なお、本発明においては、鋼板の表層温度を７００℃以上とすればよいが、スケール層と母材との境界面から５０μｍ程の深さまでの温度を７００℃以上とすることでも十分である。
また、前記鋼板の鋼種に応じて、前記加熱もしくは保温する雰囲気を、酸化性または非酸化性の雰囲気とすることが好ましい。
すなわち、極低炭素鋼（いわゆるＩＦ鋼）などの一般材では加熱雰囲気ガスがＮ2ガスなどの非酸化性雰囲気でウスタイトの生成が顕著であり、酸洗時間が短縮される。
一方、高張力鋼板といったＳｉ、Ａｌ、Ｍｎの比較的多い材料では、顕著ではないが同じ傾向はみられるものの、酸洗時間短縮への寄与度は少ない。
しかし、空気などの酸化雰囲気で行うと、一般材、高張力鋼板とも、スケールが母材から容易に剥離され機械的にプレデスケ−リングをして酸洗すると、酸洗時間を５割程度に短縮できる。ただ、露点２０℃以上の雰囲気ではスケールの剥離性に変化はみられなかった。
以上のように、本発明によれば、酸洗前に露点２０℃以下で鋼板表層を７００℃以上にすることにより、スケールを改質して酸洗性を向上させることによって熱間圧延後の鋼板の酸洗時間を短縮することができる。
すなわち、極低炭素鋼（いわゆるＩＦ鋼）などの一般材では加熱雰囲気ガスがＮ2ガスなどの非酸化性雰囲気でウスタイトの生成が顕著であり、酸洗時間が短縮される。
一方、高張力鋼板といったＳｉ、Ａｌ、Ｍｎの比較的多い材料では、顕著ではないが同じ傾向はみられるものの、酸洗時間短縮への寄与度は少ない。
しかし、空気などの酸化雰囲気で行うと、一般材、高張力鋼板とも、スケールが母材から容易に剥離され機械的にプレデスケ−リングをして酸洗すると、酸洗時間を５割程度に短縮できる。ただ、露点２０℃以上の雰囲気ではスケールの剥離性に変化はみられなかった。
以上のように、本発明によれば、酸洗前に露点２０℃以下で鋼板表層を７００℃以上にすることにより、スケールを改質して酸洗性を向上させることによって熱間圧延後の鋼板の酸洗時間を短縮することができる。
図１は、本発明の熱延鋼板の酸洗性向上方法の実施例を示す図である。
鋼種はＩＦ鋼を用いて、酸液条件は８０℃、８％ＨＣｌとした。
図１の（１）は酸洗前処理無しの場合、（２）は露点１０℃、非酸化雰囲気で鋼板表層を８００℃に加熱した後に酸洗した場合、（３）は露点１０℃、酸化雰囲気で鋼板表層を８００℃に加熱し、０．２％曲げ加工を行った後に酸洗した場合を示す。
図１の横軸は、酸洗前処理無しの場合を１００％とする酸洗時間比を示し、縦軸は鋼板全表面を１００％とするデスケーリング面積比を示す。
図１に示すように、（１）に比べて本発明の酸洗前処理を行った（２）は酸洗時間が約２０％短縮されており、さらに曲げ加工を行った（３）は酸洗時間が約５０％短縮されていることにより、本発明の酸洗性向上効果が確認された。
鋼種はＩＦ鋼を用いて、酸液条件は８０℃、８％ＨＣｌとした。
図１の（１）は酸洗前処理無しの場合、（２）は露点１０℃、非酸化雰囲気で鋼板表層を８００℃に加熱した後に酸洗した場合、（３）は露点１０℃、酸化雰囲気で鋼板表層を８００℃に加熱し、０．２％曲げ加工を行った後に酸洗した場合を示す。
図１の横軸は、酸洗前処理無しの場合を１００％とする酸洗時間比を示し、縦軸は鋼板全表面を１００％とするデスケーリング面積比を示す。
図１に示すように、（１）に比べて本発明の酸洗前処理を行った（２）は酸洗時間が約２０％短縮されており、さらに曲げ加工を行った（３）は酸洗時間が約５０％短縮されていることにより、本発明の酸洗性向上効果が確認された。
図２は、本発明における直火バーナーを用いて酸洗前に加熱する酸洗設備の実施形態を例示する図である。
本実施形態は、連続酸洗設備における酸洗槽の上流に、直火バーナー加熱方式の加熱装置と、加熱後の雰囲気を非酸化性もしくは酸化性雰囲気に制御し鋼板表層温度を７００℃以上に保持する保温室もしくは加熱室とを設けて鋼板を通過させることにより、熱延鋼板表層のスケールを改質させて酸洗性を向上させることを特徴とする。
図２に示すように加熱室には、鋼板表層温度を７００℃以上にするために例えば電気加熱装置を設けているが、鋼板が直火バーナーで十分加熱される場合は、雰囲気制御室には加熱装置は不用であり保温室でよい。
また、直火バーナーと加熱室との境界には、シール装置を設けることによって、加熱室内の雰囲気を一定に制御することができる。
本実施形態は、連続酸洗設備における酸洗槽の上流に、直火バーナー加熱方式の加熱装置と、加熱後の雰囲気を非酸化性もしくは酸化性雰囲気に制御し鋼板表層温度を７００℃以上に保持する保温室もしくは加熱室とを設けて鋼板を通過させることにより、熱延鋼板表層のスケールを改質させて酸洗性を向上させることを特徴とする。
図２に示すように加熱室には、鋼板表層温度を７００℃以上にするために例えば電気加熱装置を設けているが、鋼板が直火バーナーで十分加熱される場合は、雰囲気制御室には加熱装置は不用であり保温室でよい。
また、直火バーナーと加熱室との境界には、シール装置を設けることによって、加熱室内の雰囲気を一定に制御することができる。
図３は、本発明における加熱装置を用いて酸洗前に加熱する酸洗設備の実施形態を例示する図である。
本実施形態は、連続酸洗設備における酸洗槽の上流に、雰囲気を所定の露点とし酸化性もしくは非酸化雰囲気に調整できる機能を備え、かつ、鋼板表層温度を７００℃以上にする加熱装置もしくは保温装置を配することにより、熱延鋼板表層のスケールを改質させて酸洗性を向上させることを特徴とする。
図３に示すように、酸洗槽の上流に加熱装置を設けており、この加熱装置は、雰囲気制御ができれば、ラジアントチューブ加熱方式、電気加熱方式、誘導加熱方式のいずれでもかまわない。また、焼鈍酸洗設備のように焼鈍プロセスで既に鋼板温度が十分に高い場合には、雰囲気制御室は加熱装置を設けない保温室とすればよい。
なお、図３に示す冷却装置は、鋼板温度が高くなり過ぎて鋼板が酸洗槽へ浸入する際の温度が酸洗液の沸点以上にならないように鋼板を冷却するために用いる。
本実施形態は、連続酸洗設備における酸洗槽の上流に、雰囲気を所定の露点とし酸化性もしくは非酸化雰囲気に調整できる機能を備え、かつ、鋼板表層温度を７００℃以上にする加熱装置もしくは保温装置を配することにより、熱延鋼板表層のスケールを改質させて酸洗性を向上させることを特徴とする。
図３に示すように、酸洗槽の上流に加熱装置を設けており、この加熱装置は、雰囲気制御ができれば、ラジアントチューブ加熱方式、電気加熱方式、誘導加熱方式のいずれでもかまわない。また、焼鈍酸洗設備のように焼鈍プロセスで既に鋼板温度が十分に高い場合には、雰囲気制御室は加熱装置を設けない保温室とすればよい。
なお、図３に示す冷却装置は、鋼板温度が高くなり過ぎて鋼板が酸洗槽へ浸入する際の温度が酸洗液の沸点以上にならないように鋼板を冷却するために用いる。
図４は、本発明におけるメカニカルデスケーラーを用いてスケールを機械的に剥離させる酸洗設備の実施形態を例示する図である。
本実施形態は、図３の酸洗設備の酸洗槽と該加熱装置の間に機械的にスケールを剥離させるテンションレベラー、ショットブラスト装置、圧延機のうちいずれかのメカニカルデスケーラーを配することにより、熱延鋼板表層のスケールを機械的に剥離させることを特徴とする。
図４はメカニカルデスケーラーとしてテンションレベラーを設けており、メカニカルデスケーラーとしてはショットブラスト装置や圧延機でもよい。
本実施形態は、酸洗槽と該加熱装置の間にメカニカルデスケーラーを配することによって、前述の加熱装置で熱延帯板を加熱し表層スケールの母材境界面との密着性を弱めたうえ、さらにテンションレベラーによって鋼板に０．２％程度の曲げ加工を施すことによってスケールの機械的な剥離を容易ならしめて酸洗前のプレデスケーリング性を促進させた酸洗設備を提供することができる。
本実施形態は、図３の酸洗設備の酸洗槽と該加熱装置の間に機械的にスケールを剥離させるテンションレベラー、ショットブラスト装置、圧延機のうちいずれかのメカニカルデスケーラーを配することにより、熱延鋼板表層のスケールを機械的に剥離させることを特徴とする。
図４はメカニカルデスケーラーとしてテンションレベラーを設けており、メカニカルデスケーラーとしてはショットブラスト装置や圧延機でもよい。
本実施形態は、酸洗槽と該加熱装置の間にメカニカルデスケーラーを配することによって、前述の加熱装置で熱延帯板を加熱し表層スケールの母材境界面との密着性を弱めたうえ、さらにテンションレベラーによって鋼板に０．２％程度の曲げ加工を施すことによってスケールの機械的な剥離を容易ならしめて酸洗前のプレデスケーリング性を促進させた酸洗設備を提供することができる。
Claims (2)
- 熱間圧延後の鋼板を酸洗してスケールを除去する工程において、
前記熱間圧延後の鋼板を酸洗する前に、露点２０℃以下の雰囲気で加熱もしくは保温して、該鋼板の表層温度を７００℃以上にすることにより、ヘマタイト及びマグネタイトからなるスケールをウスタイトに改質させることを特徴とする、熱延鋼板の酸洗性向上方法。 - 前記鋼板の鋼種に応じて、前記加熱もしくは保温する雰囲気を、酸化性または非酸化性の雰囲気とすることを特徴とする、請求項１に記載の熱延鋼板の酸洗性向上方法。
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