JP7151681B2 - Method for descaling Si-containing hot-rolled steel sheet and method for producing Si-containing cold-rolled steel sheet - Google Patents

Method for descaling Si-containing hot-rolled steel sheet and method for producing Si-containing cold-rolled steel sheet Download PDF

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Description

本発明は、電磁鋼板のようにSiを多量に含有する熱延鋼板の脱スケール方法に関し、特に無方向性電磁鋼板や方向性電磁鋼板の素材となる熱延焼鈍後の熱延鋼板の脱スケール方法と、該脱スケール方法を用いたSi含有冷延鋼板の製造方法に関するものである。
The present invention relates to a descaling method for hot-rolled steel sheets containing a large amount of Si, such as electrical steel sheets, and in particular for descaling hot-rolled steel sheets after hot-rolling annealing, which are raw materials for non-oriented electrical steel sheets and grain-oriented electrical steel sheets. and a method for producing a Si-containing cold-rolled steel sheet using the descaling method .

主に電気機器の鉄心材料として用いられる電磁鋼板は、無方向性電磁鋼板と方向性電磁鋼板に大別されるが、いずれも鉄損を低減するため、鋼の固有抵抗を高めるSiやAlを多量に含有しているのが普通である。上記無方向性電磁鋼板は、所定の成分組成に調整した鋼を溶製し、連続鋳造法等で鋼素材(スラブ)とした後、該スラブを熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍し、酸洗し、再結晶させる仕上焼鈍を施すことで、また、方向性電磁鋼板は、所定の成分組成に調整した鋼を溶製し、連続鋳造法等で鋼素材(スラブ)とした後、熱間圧延し、必要に応じて熱延板焼鈍し、酸洗し、冷間圧延し、脱炭焼鈍を兼ねた一次再結晶焼鈍し、焼鈍分離剤を塗布した後、二次再結晶させる仕上焼鈍を施すことで製造するのが一般的である。 Electrical steel sheets, which are mainly used as iron core materials for electrical equipment, are roughly divided into non-oriented electrical steel sheets and grain-oriented electrical steel sheets. It is usually contained in large amounts. The above-mentioned non-oriented electrical steel sheet is produced by melting steel adjusted to a predetermined chemical composition, making it into a steel material (slab) by a continuous casting method or the like, hot-rolling the slab, and hot-rolled sheet if necessary. Annealing, pickling, and final annealing to recrystallize, and the grain-oriented electrical steel sheet is produced by melting steel adjusted to a predetermined chemical composition and made into a steel material (slab) by a continuous casting method or the like. After that, hot rolling is performed, and if necessary, the hot-rolled sheet is annealed, pickled, cold-rolled, subjected to primary recrystallization annealing that also serves as decarburization annealing, and after applying an annealing separator, secondary recrystallization. It is common to manufacture by giving finish annealing to make it.

ここで、上記熱延板焼鈍は、熱間圧延後の鋼板(熱延鋼板)に均一化熱処理を施すことで、熱延板の再結晶不足を解消したり、冷間圧延前の結晶粒を粗大化や整粒化することで、冷間圧延前の鋼板の集合組織を磁気特性に有利なものに改善したり、リジングを防止したりするために行われており、Si添加量が多いいわゆる高級電磁鋼板では、熱延板焼鈍を施すことが通常である。 Here, the hot-rolled sheet annealing is performed by subjecting the hot-rolled steel sheet (hot-rolled steel sheet) to homogenization heat treatment to eliminate insufficient recrystallization of the hot-rolled sheet and to reduce the crystal grains before cold rolling. This is done to improve the texture of the steel sheet before cold rolling to one that is advantageous to the magnetic properties and to prevent ridging by coarsening and regulating the grain size. High-grade electrical steel sheets are usually subjected to hot-rolled sheet annealing.

また、酸洗は、熱間圧延や熱延板焼鈍によって鋼板表面に形成された酸化スケールが残存したままの鋼板を冷間圧延すると、圧延ロールによって酸化スケールが鋼板表面に押し込まれたり、剥離した酸化スケールがロール表面に付着し、転写することで表面欠陥を引き起こしたりして、最終製品の表面品質を著しく損なうため、冷間圧延の前に鋼板表面から酸化スケールを除去する(脱スケール)工程である。上記の酸洗液としては、塩酸や硫酸、弗酸およびそれらの酸を混合した混酸のいずれかの酸が用いられている。 In pickling, when a steel sheet with oxide scale formed on the steel sheet surface by hot rolling or hot-rolled sheet annealing is cold rolled, the oxide scale is pushed into the steel sheet surface by the rolling rolls or peeled off. Oxidized scale adheres to the roll surface and causes surface defects when transferred, which significantly impairs the surface quality of the final product. is. As the pickling solution, any of hydrochloric acid, sulfuric acid, hydrofluoric acid, and a mixed acid of these acids is used.

SiやAlを多量に含有する電磁鋼板用の熱延鋼板の酸化スケールは、Feが鋼板内部から外部へ拡散することによって形成されるFeOやFe、Fe等の外部スケールと、酸素が外部から鋼板内部へ拡散することで形成されるSiOやFeSiO等のSi酸化物やAl等からなるサブスケールとで構成されており、脱スケール性が悪く、特にAlを含むサブスケールは、脱スケール性が著しく悪いことが知られている。そのため電磁鋼板用の熱延鋼板の脱スケールでは、酸洗前にショットブラスト等のメカニカルデスケーリングを施すことで、脱スケール性を向上することが行われている。 The oxidized scale of the hot-rolled steel sheet for electrical steel sheet containing a large amount of Si and Al is an external scale such as FeO, Fe 3 O 4 , Fe 2 O 3 formed by the diffusion of Fe from the inside of the steel sheet to the outside. , Si oxides such as SiO 2 and Fe 2 SiO 4 formed by diffusion of oxygen from the outside into the steel sheet, and subscales made of Al 2 O 3 and the like. In particular, subscales containing Al 2 O 3 are known to have remarkably poor descaling properties. Therefore, in the descaling of hot-rolled steel sheets for electrical steel sheets, mechanical descaling such as shot blasting is performed before pickling to improve the descaling performance.

しかしながら、Si含有量が多い高級電磁鋼板では、磁気特性を確保するために熱延板焼鈍を施すと、結晶粒径が大きくなって、鋼板が脆化することが問題となる。特にSi含有量が2.5mass%を超えると、脱スケール性を改善するために行うショットブラストによって、鋼板表面が双晶変形し、この双晶変形を起点にして冷間圧延時に板破断や耳割れ等のトラブルを引き起こし易くなるという問題がある。 However, in a high-grade electrical steel sheet with a high Si content, when hot-rolled sheet annealing is performed to ensure magnetic properties, the crystal grain size increases and the steel sheet becomes embrittled, which is a problem. In particular, when the Si content exceeds 2.5 mass%, the surface of the steel sheet undergoes twinning deformation due to shot blasting performed to improve descaling properties. There is a problem that troubles such as cracking are likely to occur.

上記の問題を解決する方法として、特許文献1には、ショットブラストで投射するショット粒子径を0.35mm未満と小さくし、鋼板表面に衝突する粒子のエネルギーを小さくすることで、鋼板表面に導入されるひずみ量を軽減し、双晶変形を抑制する技術が開示されている。また、特許文献2には、2.5~3.5mass%のSiを含有する電磁鋼板にショットブラストを行うに際して、鋼板温度TをSi含有量に応じて以下の(1)式;
(℃)≧80×Si(mass%)-180 ・・・(1)
を満たすように加熱することで、低温高歪速度条件で発生し易い双晶変形を抑制する技術が開示されている。
As a method for solving the above problem, Patent Document 1 discloses that the diameter of shot particles projected by shot blasting is reduced to less than 0.35 mm, and the energy of the particles that collide with the steel plate surface is reduced. Techniques for reducing the amount of strain applied and suppressing twinning deformation have been disclosed. Further, in Patent Document 2, when shot blasting an electrical steel sheet containing 2.5 to 3.5 mass% Si, the steel sheet temperature T s is changed according to the Si content by the following formula (1);
T s (° C.)≧80×Si (mass%)−180 (1)
A technique for suppressing deformation twinning, which tends to occur under low-temperature, high-strain rate conditions, is disclosed by heating so as to satisfy the following.

特開昭61-126919号公報JP-A-61-126919 特開昭62-048463号公報JP-A-62-048463

しかしながら、上記特許文献1の技術では、ショット粒子径を細粒化し、衝突エネルギーが小さくすることで、双晶変形を抑制することができるが、逆に、脱スケール性が悪化するという問題がある。また、上記特許文献2の技術では、鋼板温度を高めることで双晶変形を抑制することができるが、Si含有量が高いほど必要な鋼板温度は高くなるため、圧延可能限界と言われている4.0mass%のSiを含有する鋼板では、(1)式から得られる加熱温度Tは140℃となり、ショット粒子による粉塵爆発の危険性が高くなるという問題がある。そのため、上記特許文献1および2の技術は、いずれも実生産に適用するのは難しいのが実情である。 However, in the technique of Patent Document 1, deformation twinning can be suppressed by making the shot particle diameter finer and reducing the collision energy. . In addition, in the technique of Patent Document 2, twinning deformation can be suppressed by raising the steel sheet temperature, but the higher the Si content, the higher the required steel sheet temperature, which is said to be the limit of rolling possibilities. A steel sheet containing 4.0 mass % Si has a heating temperature T s of 140° C. obtained from the equation (1), which poses a problem of increased risk of dust explosion due to shot particles. Therefore, the actual situation is that it is difficult to apply the techniques of Patent Documents 1 and 2 to actual production.

そこで、本願発明の目的は、ショットブラストで粉塵爆発を起こすことなく、かつ、脱スケール性を低下することなく、冷間圧延での双晶変形による板破断を防止することができる脱スケール方法と、該脱スケール方法を用いたSi含有冷延鋼板の製造方法を提案することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a descaling method capable of preventing plate breakage due to twinning deformation during cold rolling without causing dust explosion in shot blasting and without deteriorating descaling properties. , to propose a method for producing a Si-containing cold-rolled steel sheet using the descaling method .

発明者らは、従来技術が抱える上記課題を解決するべく、ショットブラストに用いるショット粒子の材質に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、ステンレス鋼製のショット粒子を用いてショットブラストすることで、鋼板温度を150℃以上に高めても粉塵爆発を起こすおそれがなくショットブラストを実施することができ、かつ、脱スケール性を低下することなく、双晶変形による冷間圧延での板破断を防止することができることを見出し、本発明を開発するに至った。 In order to solve the above problems of the prior art, the inventors focused on the material of the shot particles used for shot blasting and conducted extensive studies. As a result, by shot blasting using stainless steel shot particles, shot blasting can be performed without the risk of dust explosion even if the steel plate temperature is raised to 150 ° C. or higher, and descaling can be performed. The inventors have found that it is possible to prevent sheet breakage during cold rolling due to twinning deformation without deterioration, and have developed the present invention.

すなわち、本発明は、Si含有熱延鋼板を脱スケールする方法において、鋼板温度を150℃以上とし、鋼板表面にステンレス鋼製のショット粒子を用いてショットブラストを施し、その後に酸洗することを特徴とするSi含有熱延鋼板の脱スケール方法を提案する。
That is, the present invention provides a method for descaling a Si -containing hot-rolled steel sheet, wherein the steel sheet temperature is set to 150° C. or higher, the steel sheet surface is subjected to shot blasting using stainless steel shot particles, and then pickled. We propose a method for descaling a Si-containing hot-rolled steel sheet characterized by:

本発明のSi含有熱延鋼板の脱スケール方法に用いる上記ショット粒子の平均粒子径は、0.3mm以上0.7mm以下であることを特徴とする。 The average particle diameter of the shot particles used in the descaling method for Si-containing hot-rolled steel sheet of the present invention is characterized by being 0.3 mm or more and 0.7 mm or less.

また、本発明のSi含有熱延鋼板の脱スケール方法における上記Si含有熱延鋼板は、Siを2.5~4.0mass%の範囲で含有することを特徴とする。 Further, the Si-containing hot-rolled steel sheet in the descaling method of the Si-containing hot-rolled steel sheet of the present invention is characterized by containing Si in the range of 2.5 to 4.0 mass%.

また、本発明のSi含有熱延鋼板の脱スケール方法における上記Si含有熱延鋼板は、熱延板焼鈍後の鋼板であることを特徴とする。 Further, the Si-containing hot-rolled steel sheet in the descaling method of the Si-containing hot-rolled steel sheet of the present invention is characterized in that it is a steel sheet after hot-rolled sheet annealing.

また、本発明のSi含有熱延鋼板の脱スケール方法は、上記ステンレス鋼製のショット粒子に替えて代えて、セラミックス製のショット粒子を用いることを特徴とする。
また、本発明は、上記のいずれか記載のSi含有熱延鋼板の脱スケール方法により脱スケール処理した後、冷間圧延することを特徴とするSi含有冷延鋼板の製造方法を提案する。

Further, the descaling method of the Si-containing hot-rolled steel sheet of the present invention is characterized by using ceramic shot particles in place of the stainless steel shot particles.
Further, the present invention proposes a method for producing a Si-containing cold-rolled steel sheet, characterized by descaling the steel sheet by any one of the methods for descaling the Si-containing hot-rolled steel sheet described above, followed by cold rolling.

本発明によれば、電磁鋼板のように多量のSiを含有する熱延鋼板であっても、ステンレス鋼製のショット粒子を用いることで、鋼板温度が高温でも粉塵爆発等の安全性を損なうことなく、ショットブラストを実施することができるので、脱スケール性を低下することなく、ショットブラストで鋼板表層に導入される双晶変形を防止し、次工程の冷間圧延における板破断等の圧延トラブルを防止することが可能となる。 According to the present invention, even in a hot-rolled steel sheet containing a large amount of Si, such as an electrical steel sheet, by using stainless steel shot particles, even if the steel sheet temperature is high, the safety such as dust explosion is not impaired. Since shot blasting can be performed without descaling, deformation twinning introduced into the surface layer of the steel sheet by shot blasting is prevented, and rolling troubles such as plate breakage in the next cold rolling process are prevented. can be prevented.

本発明を適当可能な連続焼鈍-酸洗ラインの設備構成を示す図であるIt is a diagram showing the equipment configuration of a continuous annealing-pickling line to which the present invention can be applied. ショットブラストによる鋼板表層の組織変化に及ぼす鋼板温度の影響を示す写真である。4 is a photograph showing the effect of steel sheet temperature on structural changes in the steel sheet surface layer due to shot blasting. 吹上式粉塵爆発試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of a blow-up type dust explosion test apparatus. ショットブラスト時の鋼板温度と、冷間圧延における板破断発生率との関係を示すグラフである。4 is a graph showing the relationship between the steel sheet temperature during shot blasting and the rate of occurrence of sheet breakage during cold rolling.

図1は、本発明を適用することができる設備の一例として、熱延鋼帯の連続焼鈍-酸洗ラインの設備構成を示したものである。このラインは、入側で熱延鋼帯のコイルを巻き戻して鋼帯1を払い出すペイオフリール2、先行鋼帯と後行鋼帯を溶接する溶接機3、鋼帯を加熱する加熱帯4、鋼帯を所定の温度に保持する均熱帯5、鋼帯を冷却する冷却帯6、焼鈍後の鋼帯にメカニカルデスケーリングを施すショットブラスト装置7、酸液により脱スケールする酸洗槽8、および、鋼帯をコイルに巻き取るテンションリール9から構成されている。 FIG. 1 shows the configuration of a continuous annealing-pickling line for hot rolled steel strips as an example of equipment to which the present invention can be applied. This line includes a payoff reel 2 for unwinding a coil of hot-rolled steel strip and paying out a steel strip 1 on the entry side, a welding machine 3 for welding preceding and following steel strips, and a heating strip 4 for heating the steel strip. , a soaking zone 5 for holding the steel strip at a predetermined temperature, a cooling zone 6 for cooling the steel strip, a shot blasting device 7 for performing mechanical descaling on the steel strip after annealing, a pickling bath 8 for descaling with an acid solution, and a tension reel 9 for winding the steel strip into a coil.

通常、ペイオフリール2から払い出された電磁鋼板用熱延鋼帯1は、加熱帯4の後半から均熱帯5において900~1100℃程度の温度で均質化焼鈍が施された後、冷却帯6で水冷あるいは空冷によって100℃以下の温度まで冷却され、その後、ショットブラスト装置7でショットブラストが施される。ショットブラストによって機械的に脱スケールされた鋼帯1は、その後、酸洗槽8における酸洗によって完全に脱スケールされた後、テンションリール9でコイルに巻き取られ、次の冷間圧延工程へと送られる。 Usually, the hot-rolled steel strip 1 for electromagnetic steel sheet discharged from the payoff reel 2 is homogenized and annealed at a temperature of about 900 to 1100° C. in the soaking zone 5 from the latter half of the heating zone 4, and then the cooling zone 6. is cooled to a temperature of 100.degree. The steel strip 1 mechanically descaled by shot blasting is then completely descaled by pickling in a pickling tank 8, wound into a coil by a tension reel 9, and sent to the next cold rolling process. and sent.

ショットブラストは、一般に遠心ローター式の機械式投射装置を用いて行われており、ローターの回転数を調整することで、鋼板表面に投射するショット粒子のエネルギーを制御している。また、ライン速度や鋼帯幅の変化に応じて、単位時間あたりに投射するショット粒子の質量を調整することで、鋼帯表面に対する投射密度が一定になるよう制御している。鋼板表面に投射するショット粒子は、一般に、安価なFe系(炭素鋼系)で、平均粒子径が0.5~1.0mmのものが多く用いられている。 Shot blasting is generally performed using a centrifugal rotor-type mechanical projection device, and the energy of shot particles projected onto the steel plate surface is controlled by adjusting the rotation speed of the rotor. In addition, by adjusting the mass of the shot particles projected per unit time according to changes in the line speed and the width of the steel strip, the projection density on the surface of the steel strip is controlled to be constant. The shot particles to be projected onto the steel plate surface are generally inexpensive Fe-based (carbon steel-based) shot particles having an average particle diameter of 0.5 to 1.0 mm.

ここで、本発明は、上記ショットブラストを行うときに、鋼板温度を150℃以上とすること、および、ショット粒子としてステンレス鋼製のものを用いることに特徴がある。以下、その理由について具体的に説明する。 Here, the present invention is characterized in that the temperature of the steel plate is set to 150° C. or higher and shot particles made of stainless steel are used when performing the shot blasting. The reason for this will be specifically described below.

図2は、Siを3.4mass%含有する電磁鋼板用の熱延鋼板に920℃×30secの熱延板焼鈍を施した鋼板から試験片を採取し、この試験片表面に、平均粒子径が0.45mmのスチール粒子をショット粒子に用いて、投射速度60m/sec、投射密度12.5kg/mの条件でショットブラストを施したときの鋼板表層近傍の断面組織を観察した写真である。この際、鋼板温度を20℃、100℃および150℃の3水準に変化させた。ここで、上記平均粒子径とは、JIS Z 8819-2:2001で規定された、レーザー回折式粒度分布測定装置で測定した体積基準頻度のヒストグラムから計算したものである。この図から、鋼板温度が20℃と100℃の条件では、表層部分に双晶変形が起こっているのに対し、鋼板温度を150℃の条件では、双晶変形の発生が抑制されていることがわかる。 In FIG. 2, a test piece was obtained from a hot-rolled steel sheet for electromagnetic steel containing 3.4 mass% of Si and subjected to hot-rolled sheet annealing at 920 ° C. for 30 sec. 1 is a photograph of a cross-sectional structure in the vicinity of a surface layer of a steel sheet when shot blasting is performed using steel particles of 0.45 mm as shot particles at a blasting speed of 60 m/sec and a blasting density of 12.5 kg/m 2 . At this time, the steel plate temperature was changed to three levels of 20°C, 100°C and 150°C. Here, the average particle size is calculated from a histogram of volume-based frequencies measured with a laser diffraction particle size distribution measuring device, as specified in JIS Z 8819-2:2001. From this figure, it can be seen that deformation twinning occurs in the surface layer portion when the steel plate temperature is 20°C and 100°C, whereas deformation twinning is suppressed when the steel plate temperature is 150°C. I understand.

特許文献2の(1)式から求められるSiを3.4mass%含有する鋼板の双晶変形防止可能な温度は92℃であるが、上記実験では、100℃の温度でも双晶変形が生じている。これは、特許文献2にはショットブラスト条件(投射速度や投射密度)が明示されていないため断定はできないが、特許文献2は、上記実験より小さい投射エネルギーでショットブラストを行っていたためと考えられる。これから、脱スケール性を向上するためにショット粒子の投射エネルギーを大きくした場合、特許文献2の(1)式を満たすだけでは双晶変形防止に十分な効果が得られない可能性があることがわかった。 The temperature at which twinning deformation can be prevented for a steel sheet containing 3.4 mass% Si, which is obtained from the formula (1) of Patent Document 2, is 92°C. there is This cannot be determined because the shot blasting conditions (projection speed and projection density) are not specified in Patent Document 2, but it is considered that Patent Document 2 performed shot blasting with a smaller projection energy than the above experiment. . From this, it can be seen that when the shot particle projection energy is increased in order to improve the descaling property, sufficient effect for preventing deformation twinning may not be obtained simply by satisfying the formula (1) of Patent Document 2. all right.

次に、表1は、Si含有量を2.5~4.0mass%の範囲で6水準に変化させた熱延鋼板の試験片を150℃の温度に加熱した後、図1に示した実験と同じ投射条件でショットブラストを実施し、鋼板表層部近傍の断面を観察して、双晶変形の発生状況を調査した結果を示したものである。この表から、鋼板温度を150℃とすることで、Si含有量が2.5~4.0mass%の全範囲で双晶変形の発生を抑止できていることがわかった。そこで、本発明は、上記の実験結果に基づき、Si含有量が2.5~4.0mass%の熱延鋼板を対象とし、ショットブラストを行う際の鋼板温度の下限を150℃とした。なお、鋼板温度の上限は、後述するように、ショットブラストでの粉塵爆発を防止するため、250℃に設定することとした。 Next, Table 1 shows the test pieces of hot-rolled steel sheets with the Si content changed to 6 levels in the range of 2.5 to 4.0 mass% after heating to a temperature of 150 ° C. The experiment shown in FIG. Shot blasting was performed under the same blasting conditions as in , and the cross section near the surface layer of the steel sheet was observed to investigate the occurrence of twinning deformation. From this table, it was found that by setting the steel sheet temperature to 150° C., the occurrence of deformation twinning could be suppressed in the entire Si content range of 2.5 to 4.0 mass %. Therefore, based on the above experimental results, the present invention targets hot-rolled steel sheets having a Si content of 2.5 to 4.0 mass%, and sets the lower limit of the steel sheet temperature to 150° C. when performing shot blasting. The upper limit of the steel plate temperature was set to 250° C. in order to prevent dust explosion during shot blasting, as will be described later.

Figure 0007151681000001
Figure 0007151681000001

次に、本発明のもう一つの特徴であるショットブラストに使用するショット粒子の材質をステンレス鋼とする理由について説明する。
通常のショットブラストでは、鋼板温度を100℃以下に制限している場合が多い。これは、ショットブラストでの粉塵爆発を防止するという防災上の制約によるものである。すなわち、特許文献2の技術は、鋼板温度を高くすることで、双晶変形を抑制しているが、粉塵爆発を起こすリスクを抱えている。
Next, the reason why the material of the shot particles used in shot blasting, which is another feature of the present invention, is stainless steel will be described.
In normal shot blasting, the steel sheet temperature is often limited to 100° C. or less. This is due to the disaster prevention constraint of preventing dust explosions in shot blasting. That is, the technique of Patent Document 2 suppresses deformation twinning by increasing the temperature of the steel sheet, but has the risk of causing a dust explosion.

そこで、発明者らは、ショット粒子の材質が粉塵の爆発性に及ぼす影響を調査する実験を行った。
図3は、粉体の粉塵爆発の可能性を評価する吹上式粉塵爆発試験(JIS Z 8818)の試験装置の模式図である。この試験装置は、透明のガラス容器の下部に設置された試験粉体をコンプレッサーから供給されるエアーによってガラス容器内で飛散させ、ガラス容器内に設置されたスパーク電極で着火したときに認められる爆発による閃光が所定の高さ以上になったときに、その粉体に爆発性があると判定するものであり、粉体の粒子径や設置する粉体の質量を変えることで、ガラス容器内の粉塵濃度を種々に変更することが可能である。
Therefore, the inventors conducted an experiment to investigate the influence of the material of shot particles on the explosiveness of dust.
FIG. 3 is a schematic diagram of a test apparatus for a blowing dust explosion test (JIS Z 8818) for evaluating the possibility of powder dust explosion. In this test device, test powder placed at the bottom of a transparent glass container is scattered inside the glass container by air supplied from a compressor, and an explosion is observed when it is ignited by a spark electrode installed inside the glass container. The powder is judged to be explosive when the flash of light from the glass container reaches a predetermined height or higher. Various variations in dust concentration are possible.

表2は、上記試験装置を用いて、平均粒子径が0.3mmで、素材が炭素鋼、SUS304およびSUS430と異なる3種類のショット粒子について、粉塵濃度を段階的に500~6000g/mの範囲で変化させて、粉塵爆発性を評価した結果を示したものである。なお、粉塵爆発性の評価は、粉塵濃度が小さな条件から開始し、同一条件で2回連続して粉塵爆発が発生しないときは「粉塵爆発性無し」と判定した。この表から、炭素鋼を素材としたショット粒子では粉塵濃度が1500g/m以上で粉塵爆発を起こすが、代表的なステンレス鋼であるSUS304とSUS430では、粉塵濃度が6000g/mでも爆発性は無いこと、したがって、ショット粒子としてステンレス鋼製のものを用いることで、鋼板温度を高めても粉塵爆発の危険性を大きく低減できることがわかった。 Table 2 shows that three types of shot particles with an average particle diameter of 0.3 mm and made of carbon steel, SUS304, and SUS430, which are made of carbon steel, SUS304, and SUS430, were tested using the above-described test equipment, and the dust concentration was changed stepwise from 500 to 6,000 g/m 3 . It shows the results of evaluating the dust explosiveness by changing the range. The evaluation of dust explosiveness was started from a condition where the dust concentration was low, and when dust explosions did not occur twice consecutively under the same conditions, it was determined as "no dust explosiveness". From this table, shot particles made of carbon steel cause dust explosions at dust concentrations of 1,500 g/m 3 or more, but typical stainless steels SUS304 and SUS 430 are explosive even at dust concentrations of 6,000 g/m 3 . Therefore, it was found that by using stainless steel shot particles, the risk of dust explosion can be greatly reduced even if the temperature of the steel plate is increased.

Figure 0007151681000002
Figure 0007151681000002

ステンレス鋼製のショット粒子を用いてショットブラストすることで粉塵爆発を抑止できる理由は、ショット粒子の温度が上昇しても、ステンレス鋼中に含まれるCr成分によって、粒子表面に緻密で極めて薄いクロム酸化物が形成され、それが保護被膜となってその後の酸化を抑制するので酸化による発熱が小さく抑えられるためと考えられる。 The reason why dust explosions can be suppressed by shot blasting using stainless steel shot particles is that even if the temperature of the shot particles rises, the Cr component contained in the stainless steel creates a dense and extremely thin chromium on the particle surface. It is believed that the oxide is formed and serves as a protective film to suppress subsequent oxidation, thereby suppressing heat generation due to oxidation.

したがって、上記ショット粒子の素材となるステンレス鋼は、Crを10mass%以上含有するものであれば、JISに規定されたSUS304に代表されるフェライト系ステンレス鋼、SUS430に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼の他に、オーステナイト・フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼等、いずれであってもよい。より好ましいCrの含有量は16mass%以上である。 Therefore, the stainless steel used as the raw material for the shot particles should be ferritic stainless steel typified by JIS SUS304 and austenitic stainless steel typified by SUS430 as long as it contains 10% by mass or more of Cr. In addition, austenitic/ferritic stainless steel, martensitic stainless steel, and the like may be used. A more preferable Cr content is 16 mass % or more.

さらに、本発明で用いるショット粒子は、ステンレス鋼製であることに加えて、平均粒子径が0.3mm以上0.7mm以下のものであることが好ましい。0.3mm未満では、衝突エネルギーが小さ過ぎて、十分な脱スケール性が得られない。一方、0.7mmを超えると、逆に衝突エネルギーが大きくなり過ぎるため、鋼板温度を150℃以上にしても鋼板表層への双晶変形の導入を抑止することができず、冷間圧延での板破断を防止できなくなるからである。好ましい平均粒子径は、0.3~0.5mmの範囲である。 Furthermore, the shot particles used in the present invention are preferably made of stainless steel and have an average particle diameter of 0.3 mm or more and 0.7 mm or less. If it is less than 0.3 mm, the collision energy is too small to obtain sufficient descaling properties. On the other hand, if it exceeds 0.7 mm, the collision energy becomes too large, so even if the steel plate temperature is 150 ° C. or higher, the introduction of twinning deformation to the steel plate surface layer cannot be suppressed, and cold rolling is difficult. This is because it becomes impossible to prevent plate breakage. A preferred average particle size is in the range of 0.3 to 0.5 mm.

なお、本発明の上記説明では、ショットブラストに使用するショット粒子としてステンレス鋼製のものを用いているが、粉塵爆発の抑止効果を奏する材質であれば、他の材質であってもよく、例えば、Ni基超合金や、アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)などのセラミックス製のものを用いてよい。ただし、コスト面で最も優れるのは汎用ステンレス鋼製のショット粒子である。 In the above description of the present invention, the shot particles used for shot blasting are made of stainless steel. , Ni-based superalloys, and ceramics such as alumina (Al 2 O 3 ) and zirconia (ZrO 2 ) may be used. However, shot particles made of general-purpose stainless steel are the most cost-effective.

なお、発明者らは、セラミックス製のショット粒子を用いてショットブラストを行う場合であっても、鋼板温度を150℃以上の温度に加熱し、かつ、平均粒子径が0.3~0.7mmのセラミックス製のショット粒子を用いることで、ステンレス鋼製のショット粒子と同様、粉塵爆発を起こすことなく、かつ、脱スケール性を低下することなく、冷間圧延時の板破断を防止することができることを確認している。 In addition, even when shot blasting is performed using ceramic shot particles, the inventors heated the steel sheet temperature to a temperature of 150 ° C. or higher, and the average particle diameter was 0.3 to 0.7 mm. By using the ceramic shot particles, it is possible to prevent plate breakage during cold rolling without causing dust explosions and descaling performance, as with stainless steel shot particles. I am sure it can be done.

上述したように、本発明は、ステンレス鋼製のショット粒子を用いることで、高温でのショットブラストが可能となるので、鋼板表層の双晶変形を抑止することができ、冷間圧延における板破断等を効果的に防止することできる。本発明が対象とする熱延鋼板には、熱間圧延ままの鋼板と、上記鋼板に熱延板焼鈍を施した鋼板とがあるが、前述したように、熱延板焼鈍後の鋼板の方が、脆性破断を起こし易く、また、鋼板表面の酸化スケールも強固である。そのため、本発明は、上記効果を十分に発現させるため、熱延板焼鈍後の鋼板に適用することが好ましい。 As described above, in the present invention, shot blasting at a high temperature is possible by using stainless steel shot particles, so that twinning deformation of the surface layer of the steel sheet can be suppressed, and sheet breakage in cold rolling can be prevented. etc. can be effectively prevented. The hot-rolled steel sheets targeted by the present invention include as-hot-rolled steel sheets and steel sheets obtained by subjecting the above steel sheets to hot-rolled sheet annealing. However, brittle fracture is likely to occur, and the oxide scale on the surface of the steel sheet is also strong. Therefore, the present invention is preferably applied to a steel sheet after hot-rolled sheet annealing in order to sufficiently exhibit the above effects.

図1に示した電磁鋼板用熱延鋼帯の連続焼鈍-酸洗ラインにおいて、C:0.002mass%、Si:3.7mass%、Mn:0.5mass%を含有し、板厚が2.2mmのSi含有熱延鋼板に、均熱条件が920℃×30sの熱延板焼鈍を施した。この際、均熱処理後の熱延鋼帯は、冷却帯において冷却ガスの流量を制御することで、ショットブラスト前の鋼板温度を80℃から250℃間の種々の温度に変化させた。その後、上記鋼板表面に、高温での粉塵爆発を防止するため、SUS304製のショット粒子を用い、粒子速度55m/sec、投射密度12.5kg/mの条件でショットブラストを施した。この際、ショット粒子の平均粒子径を0.1mm、0.3mm、0.7mmおよび1.0mmの4種類のものを用いた。なお、このショットブラストでは、鋼板温度が250℃の高温でも、粉塵爆発を起こすことなく安定して操業することができることを確認した。
次いで、上記ショットブラスト後の鋼板を、温度85℃の塩酸水溶液(5mass%HCl)に10sec間浸漬する条件で酸洗し、酸洗後鋼板表面のスケール残りの有無を光学顕微鏡を用いて確認した。
次いで、上記酸洗後の鋼板を、各条件について30コイルずつ、タンデム式冷間圧延機を用いて0.3mmの最終板厚まで冷間圧延し、冷間圧延における板破断の発生有無を調査した。
In the continuous annealing-pickling line for hot-rolled steel strips for electrical steel sheets shown in FIG. A 2 mm Si-containing hot-rolled steel sheet was subjected to hot-rolled steel annealing under soaking conditions of 920°C for 30 seconds. At this time, the temperature of the hot-rolled steel strip after soaking was varied from 80° C. to 250° C. before shot blasting by controlling the flow rate of the cooling gas in the cooling zone. After that, in order to prevent dust explosion at high temperature, the surface of the steel plate was shot-blasted with shot particles made of SUS304 under the conditions of a particle velocity of 55 m/sec and a projection density of 12.5 kg/m 2 . At this time, shot particles having an average particle size of 0.1 mm, 0.3 mm, 0.7 mm and 1.0 mm were used. In addition, it was confirmed that this shot blasting can be stably operated without causing a dust explosion even when the temperature of the steel plate is as high as 250°C.
Next, the steel plate after the shot blasting was pickled under the condition of being immersed in a hydrochloric acid aqueous solution (5 mass% HCl) at a temperature of 85°C for 10 seconds, and the presence or absence of scale remaining on the surface of the steel plate after pickling was confirmed using an optical microscope. .
Next, 30 coils of the pickled steel sheet for each condition were cold-rolled to a final sheet thickness of 0.3 mm using a tandem cold rolling mill, and the presence or absence of sheet breakage during cold rolling was investigated. did.

図4は、ショットブラスト前の鋼板温度とショット粒子の平均粒子径が冷間圧延における板破断の発生率に及ぼす影響を示したグラフである。この図から、通常の操業条件である鋼板温度80℃(比較例1)では、いずれの粒子径でも板破断の発生率が10%以上と高くなっていること、また、鋼板温度の上昇に伴い板破断の発生率が低下しているものの、鋼板温度が120℃(比較例2)では、特許文献2記載の(1)式から求められるSi含有量が3.7mass%の双晶変形防止可能な鋼板温度116℃より高いにも拘わらず、冷間圧延での板破断を完全に防止できていないことがわかる。また、鋼板温度が150℃以上(発明例)であれば、ショット粒子の平均粒子径が0.1mm、0.3mmおよび0.7mmでは、板破断を防止できているが、鋼板温度を150℃以上としても、板破断を完全には抑止できないことがわかる。これは、ショット粒子径が1.0mmでは、投射エネルギーが大きいため、鋼板表層の双晶変形を抑止できなかったためと考えられる。 FIG. 4 is a graph showing the effects of the steel sheet temperature before shot blasting and the average particle size of shot particles on the rate of occurrence of sheet breakage in cold rolling. From this figure, it can be seen that at a steel plate temperature of 80°C (Comparative Example 1), which is the normal operating condition, the incidence of plate breakage is as high as 10% or more for any particle size. Although the rate of occurrence of plate breakage has decreased, at a steel plate temperature of 120°C (Comparative Example 2), twinning deformation can be prevented with a Si content of 3.7 mass%, which is obtained from the formula (1) described in Patent Document 2. It can be seen that although the steel sheet temperature is higher than 116° C., it is not possible to completely prevent sheet breakage during cold rolling. Further, when the steel plate temperature is 150°C or higher (invention example), plate breakage can be prevented when the shot particles have an average particle size of 0.1 mm, 0.3 mm, and 0.7 mm. It can be seen that even with the above, plate breakage cannot be completely suppressed. This is presumably because when the shot particle diameter was 1.0 mm, the twinning deformation of the surface layer of the steel sheet could not be suppressed due to the large projection energy.

また、表3は、酸洗後鋼板表面のスケール残りの有無を調査した結果を示したものであるが、ショット粒子径が0.1mmではスケール残りが観察されており、ショット粒子の小径化によって脱スケール能が低下していることがわかる。 Table 3 shows the results of investigating the presence or absence of scale residue on the surface of the steel plate after pickling. It can be seen that the descaling ability is lowered.

Figure 0007151681000003
Figure 0007151681000003

上記の実験結果から、鋼板温度を150℃以上の温度に加熱し、かつ、平均粒子径が0.3~0.7mmのステンレス製のショット粒子を用いてショットブラストを行うことで、粉塵爆発を起こすことなく、かつ、脱スケール性を低下することなく、冷間圧延時の板破断を防止することができることが確認された。 From the above experimental results, the steel plate temperature is heated to a temperature of 150 ° C. or higher, and shot blasting is performed using stainless steel shot particles having an average particle diameter of 0.3 to 0.7 mm. It was confirmed that sheet breakage during cold rolling can be prevented without causing descaling and without deteriorating descaling properties.

本発明の技術は、Si含有熱延鋼板の脱スケールだけでなく、冷間圧延時に脆性による板破断が問題となっている、例えば、ステンレス鋼や高炭素鋼、高強度鋼板等に好ましく適用することができる。 The technology of the present invention is preferably applied not only to descaling of Si-containing hot-rolled steel sheets, but also to steel sheets, such as stainless steel, high-carbon steel, and high-strength steel sheets, for which sheet breakage due to brittleness is a problem during cold rolling. be able to.

1:熱延鋼帯
2:ペイオフリール
3:溶接機
4:加熱帯
5:均熱帯
6:冷却帯
7:ショットブラスト装置
8:酸洗槽
9:テンションリール
1: hot rolled steel strip 2: payoff reel 3: welding machine 4: heating zone 5: soaking zone 6: cooling zone 7: shot blasting device 8: pickling tank 9: tension reel

Claims (5)

Si含有熱延鋼板を脱スケールする方法において、
鋼板温度を150℃以上とし、鋼板表面に平均粒子径が0.3mm以上0.5mm以下のステンレス鋼製のショット粒子を用いてショットブラストを施し、その後に酸洗することを特徴とするSi含有熱延鋼板の脱スケール方法。
In a method for descaling a Si-containing hot-rolled steel sheet,
The steel sheet temperature is set to 150 ° C. or higher, and the steel sheet surface is subjected to shot blasting using stainless steel shot particles having an average particle size of 0.3 mm or more and 0.5 mm or less , and then pickled. A descaling method for hot-rolled steel sheets.
上記Si含有熱延鋼板は、Siを2.5~4.0mass%の範囲で含有することを特徴とする請求項に記載のSi含有熱延鋼板の脱スケール方法。 The method for descaling a Si-containing hot-rolled steel sheet according to claim 1 , wherein the Si-containing hot-rolled steel sheet contains Si in a range of 2.5 to 4.0 mass%. 上記Si含有熱延鋼板は、熱延板焼鈍後の鋼板であることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載のSi含有熱延鋼板の脱スケール方法。 The method for descaling a Si-containing hot-rolled steel sheet according to any one of claims 1 and 2 , wherein the Si-containing hot-rolled steel sheet is a steel sheet after hot-rolled sheet annealing. 上記ステンレス鋼製のショット粒子に替えて代えて、セラミックス製のショット粒子を用いることを特徴とする請求項1~のいずれか1項に記載のSi含有熱延鋼板の脱スケール方法。 The method for descaling a Si-containing hot-rolled steel sheet according to any one of claims 1 to 3 , wherein ceramic shot particles are used in place of the stainless steel shot particles. 請求項1~のいずれか1項に記載のSi含有熱延鋼板の脱スケール方法により脱スケール処理した後、冷間圧延することを特徴とするSi含有冷延鋼板の製造方法。
A method for producing a Si-containing cold-rolled steel sheet, comprising descaling by the method for descaling a Si-containing hot-rolled steel sheet according to any one of claims 1 to 4 , followed by cold rolling.
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