JPH01246318A - 熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は熱延鋼板の製造に係り、特に１次スケールの剥
離性に優れ、赤スケールの発生を防止し得る熱延鋼板の
製造方法に関する。 （従来の技術） 熱延鋼板の製造に当たっては、熱間圧延前に鋼片（スラ
ブ）を加熱炉で加熱するが、鋼片表面には加熱炉におけ
る長時間加熱の際、多量のスケールが生ずる。 このスケールを除去するため、デスケーリングが行われ
るが、従来より、スケールの剥離性の向上、スケール発
生の防止乃至低減化などを目的として様々な方法が提案
されている。 まず、スラブ表面に酸化防止剤を塗布する方法があり、
例えば、特開昭５３−２３１１号では、珪石粉、カオリ
ンなどと、無水ケイ酸とＣｒ、　Ｖなどの金属粉と、コ
ロイダルシリカ又はアルミナゾルと、水溶性樹脂を含む
酸化防止剤が用いられており、特開昭５６−２５９２１
号では、高温酸化物改質剤としてアルカリ金属の化合物
や金属Ｚｎとその化合物等を含む混合物を塗布する方法
が示されている。また特公昭５１−４１００９号では、
スケール抑制剤を塗布する際に、このスケール抑制剤の
剥離性を向上させるためにＢａ、　Ｃａ。 Ｐ、に、Ｌｉ、Ｎａの単体或いはその酸化物又は炭酸塩
などを水ガラス等の粘結剤と混合して予め塗布する方法
が示されている。 また、２次スケールの剥離性を向上する方法として、特
開昭５３−１２４１２５号では熱間圧延鋼板（５５０〜
９５０℃）にアルカリ金属、アルカリ土類金属、Ｂ、Ａ
Ｑ、Ｍｎなどの化合物を塗布。 し、別ラインにてショツトブラスト等によりスケールを
除去する方法が示されている。 （発明が解決しようとする課題） しかし乍ら、特にＳｉ含有鋼の場合、ＳＬが加熱時に選
択酸化され、それが界面に濃縮し剥離しにくい強固なス
ケールを形成し、このスケールは高圧水によるデスケー
リングを行っても一部残存し、鋼板表面に赤スケールを
発生させる原因になると云われている。このため、この
赤スケールを防止する方法としては、（１）スラブ表面
への酸化防止剤の塗布、（２）　Ｃｒ、Ｂ或いはＳ添加
によるスケールの高温剥離性の改善、（３）高圧水によ
るデスケーリング強化、（４）加熱条件の制御（高温、
低温）等が報告されているが、これらの手段或いは前述
の方法をもってしても、赤スケールの発生を完全に防止
できないでいるのが現状である。 本発明は、か）る事情に鑑みてなされたものであって、
加熱炉等の実機操業に支障を来すことなく、スラブ表面
の酸化生成物を改質して１次スケールの剥離性を向上し
、赤スケールの発生を抑制し得る熱延鋼板の製造方法を
提供することを目的とするものである。 （課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者は、まず、赤スケー
ルの発生防止策として上述の従来法を適用した場合の問
題点の究明に努めた結果、酸化防止剤又はスケール抑制
剤或いは剥離剤にＳｉｏ２が含有していると、却って赤
スケールの発生を助長すること、熱延鋼板に塗布剤を塗
布して２次スケールの剥離性を改善する方法では塗布対
象、塗布ステージが異なり、効果的でないこと等が判明
した。　また、アルカリ金属の化合物（酸化物、炭酸塩
）が含有していると加熱炉内の耐火物を損傷するので、
避けるべきことを考慮する必要があり（「品用技報Ｊ＆
２６（１９８２年１２月）、ｐ、２〜３参照）、更にス
ケールの剥離性は加熱温度に依存することが知られてい
るが、実機操業においては加熱温度は大きく変更できな
いことも考慮する必要がある。 そこで、本発明者は、スラブ表面の酸化状態を改良して
１次スケールの剥離性を向上させるために、前述の点を
考慮すると共に、以下の観点から塗布剤の開発選定を試
みた。 すなわち、■ファイアライト及びウスタイトの高融点化
（低温加熱類似効果）、■ファイアライト及びウスタイ
トの低融点化（高温加熱類似効果）、■ファイアライト
以外の低融点酸化物の生成（高温加熱類似効果）、■フ
ァイライトの均一生成（高温加熱類似効果）、■雰囲気
調整、■市販の酸化防止剤の検討。 まず、第１表に示す化学成分を有するＳＬ含有高炭素鋼
を供試材として、この表面に予め秤量、調整した種々の
塗布剤（第２表）を１．５ｋｇ／ｍ”の割合で刷毛塗り
した。次いで、この試材を実機ベースの加熱炉雰囲気中
（０，：１ｖｏｕ％、ＣＯ２：８ｖｏＱ％、Ｎ２０：２
０ｖｏＱ％、Ｎ２ニア１ｖｏＱ％）、加熱温度１１５０
℃、１２００℃、１２５０℃でそれぞれ２時間加熱し、
炉外で空冷した。 そのうち、一部の試材（加熱温度１２５０℃−定、加熱
時間２　ｈｒ）については、抽出後、デスケーラ実験に
供した。抽出からデスケ−ＩＩうまでの時間は２０〜３
０秒、アキュームレーター圧力は１５０〜１７０　ｋｇ
ｆ／ｃｍ２で、デスケーラ吐出時のスラブ搬送速さは７
５ｍ／ｗｉｎの実機と同速度とした。 塗布剤としては第２表中のＮα３．６．７，１３〜１５
を選定し、塗布量は１．５ｋｇ／ｍ”とした。

【以下余白】

以上の加熱実験及びデスケーラ実験の結果は、以下（１
）〜（８）のとおりである。 （１）スケール生成機構 第１図はベース材（非塗布）及び１００％ＭｇＯ塗布材
Ｎα３についての加熱実験により得られた地鉄界面を示
す顕微鏡写真である。ベース材の場合、１１５０℃で既
にファイアライトとウスタイトが生成しており（ａ）、
ファイアライトは地鉄に浸入している。１２５０℃では
その程度が大きくなっている（ｂ）。これらのことから
、スケールの生成は以下のように考えられる。 すなわち、鋼中の元素がＳｉ、Ｍｎ、Ｃ，Ｆｅの順に雰
囲気中の酸素と結合するが、表面と内部間に濃度勾配が
つくため、各原子は表面へ結晶粒界を通って拡散してく
る。その後、第２図（ＦｅＯ−Ｆｅ２０．−８ｉＯ，系
状態図）のＡ点の組成で融液が生成する。加熱温度が１
１５０℃の場合、ＦｅＯが大量に存在するため、融液の
組成は共晶線上をＢ点まで変化する。雰囲気と接してい
る融液表面は酸素分圧が高いためにウスタイトを析出す
る。 その時、融液中のＦｅ２＋が不足するため、融液と接し
ている鉄が酸化され、融液中に溶出する。こうして融液
は結晶粒界を進んで行くものと考えられる。更に温度が
上がると融液組成は０点まで変化し、この傾向が助長さ
れる。 （２）スケール生成に及ぼすＭｇＯの影響１００％Ｍｇ
Ｏを塗布した試材では、第１図に示すように１１５０℃
の場合（ｃ）及び１２５０℃の場合（ｄ）とも殆どファ
イアライトは認められない、この試材についての１２５
０℃に加熱後のサブスケール層のＥＰＭＡによる面分析
結果を第３図に、またスケール各層のＥＰＭＡによる点
分析結果を第３表に示す。 第３図において、Ｓｃ像の白色部はファイアライトにＭ
ｇＯが固溶したオリビンであり、第４図の状態図（２Ｆ
　ｅ　Ｏ−８ｘ　Ｏｚ　　２　Ｍ　ｇｏ・ＳｉＯ，系）
によると、固溶線はＭｇＯ４％固溶で１２３０℃、Ｍｇ
０７％固溶で１２６０℃になる。これよりスケール生成
に及ぼすＭｇＯの影響は以下のように考えられる。 すなわち、ベース材（非塗布）の場合と同様に雰囲気中
で酸化され、Ｓｉｎ、、ＦｅＯ等が生成する。 大部分のＦｅＯはＭｇＯと反応して高融点のマグネシオ
ウスタイトになり、一部のＦｅＯはＳｉｏ２と反応して
ファイアライト系融液が生成する。この融液中にＭｇＯ
或いはマグネシオウスタイトが溶は込み、オリビン或い
はオリビン系融液となる。 Ｍ２Ｏが７％以上溶は込むと固相となるため、地鉄中へ
のサブスケール層の発達は遅くなる。また融液であって
も同相線温度が上昇し、融液の粘度が上がるため、地鉄
結晶粒界への液の侵入はベース材と比べると相対的に抑
えられる。第３表のＮα３とＮα５を比較するとＭｇＯ
量に大きな差があるが、これはＭｇＯが表面からスケー
ル層を同相拡散しているためである。また基質の鉄中に
あって表面から侵入しているオリビン系融液と連結して
いない部分のオリビンにもＭｇＯが含まれているのは、
Ｍｇ２”が鉄の結晶粒界を拡散していったものと考えら
れる。 なお、ＭｇＯにＣを添加した効果は特に認められなかっ
た。しかし、Ｃ添加の場合、Ｃの酸化により多孔質層の
幅が大きくなった。このため、スケール層が脆弱になり
、デスケーラによる剥離性は悪くなるものと考えられる
。 （３）スケール生成に及ぼすＳｉｏ２の影響第５図に示
すように、１２００℃以上になるとウスタイトとファイ
アライト系融液がスラブ全表面に生成し、地鉄界面に鋭
く食い込んでいる。またスケール層の厚さも１２５０℃
で２．２ＩＤｍに達しており、ベース材の１．２＋＋ｍ
に比べると約１．８倍になっている。 Ｍ　ｇ　Ｏとの複合効果を狙った実験（第２表のＮα１
゜２）においても、Ｓｉｎ、添加の影響は１２００℃で
顕著になり、５ｉｎ２ａ度の高いほどファイアライト系
融液の生成も多くなり、ＭｇＯの効果は薄れる。市販品
Ａの場合（第２表のＮα１２）も、地鉄界面は第２表の
Ｎα２とほぼ同じ組織をしており、５ｉｎ２は悪影響を
及ぼしている。 （４）スケール生成に及ぼすＮ　ａ　２　ＣＯ３の影響
Ｎ　ａ−ＣＯＪを塗布すると（第２表のＨａ　６　）、
１２５０℃でのスケール厚さは２．０５ｍｍとなる。界
面の状況を第５図と第６図に、また鉱物相の点分析結果
を第４表に示す。第７図の状態図によるとＮａ、Ｏはウ
スタイトとファイアライトに固溶して各々の融点を著し
く下げる。しかし、本実験では分析値が示しているよう
にスケール外表面においてもＮａ２Ｏの固重量は少ない
。こ九は、試材を設定温度に加熱した炉に装入した際、
Ｎａ２ＣＯ３が８２５°Ｃの融点以上に急速に加熱され
、試材表面から流出したか、或いはＮａ２Ｏに分解する
時にＣｏ２ガスと共に飛散し、反応に関与する量が少な
かったことが推定される。 （５）スケール生成に及ぼすＣａＯの影響ＣａＯ塗布の
加熱実験の場合（第２表のＨａ　７．９）における界面
状況を第８図に、またＥＰＭＡによる面分析結果を第９
図に示す。また鉱物相の点分析結果を第５表に示す。 第１０図のＣａＯ−”ＦｅＯ”−５ｉｏ、系状態図では
オリビン系とＣａＯ−ＦｅＯ２元系の２つの低融点領域
が存在するが、生成した酸化物はウスタイトとオリビン
であり、第５表に示すように、ＣａＯはオリビンのみに
分配される。ＣａＯ３％固溶のオリビンの融点は状態図
より約１１６５℃であるが、ＭｎＯなどの固溶により融
点は更に低下しているものと考えられる。そのため、１
１５０゜℃で既に融液を介しての酸化が始まっている。 このようにＣａＯ添加は、ファイアライト以外の低融点
酸化物を作るということには効果がなかったが、ファイ
アライトの低融点化には有効であることが判明した。 【以下余白１ （６）スケール生成に及ぼすＢ２０．の影響Ｂ２０．単
体は融点が４５０℃で、種々の酸化物に対し共晶点を下
げる働きを有している。ＣａＯ：３０、Ｂ、○□ニア０
の混合物塗布の場合（第２表のＨａ　９　）を第８図に
示すが、１１５０℃で融液が大量に生成している。Ｂは
軽元素であるためＥＰＭＡによる分析が困難であり、ま
たＢ２０．−ＦｅＯ系状態図がないために鉱物相の同定
は難しい。しかし、第１１図の面分析結果から判断する
と、オリビン融液とウスタイトが生成しており、Ｂ２０
゜はその反応を助長する役割を果たしている。 Ｂ２Ｏ３をＳ　ｉｏ２、ＭｇＯに添加した場合（第２表
のＮα１０．１１）も同様に１１５０℃で融液生成が認
められ、Ｂ２０．は反応助剤として有効であることが明
らかになった。しかし、５ｉｎ２に添加した場合には、
１２５０℃以上で５ｉｎ２添加による悪影Ｗ（ウスタイ
トとファイアライト系融液の生成）が顕著になるので、
好ましくない。 （７）スケール生成に及ぼす酸化防止剤の影響市販の酸
化防止剤を用いた実験（第２表のＮα１３〜１５）の結
果を第１２図に、また市販品Ｃと市販品りを用いた場合
の地鉄界面のＥＰＭＡによる面分析結果を第１３＠′、
第１４図に示す。 ３種類の酸化防止剤の化学成分はそれぞれ異なるものの
、ＡＱ２０．とＳｉＯ□が基本的な役割を、果たしてい
る。すなわち、第１５図の状態図に示すように、ＡＱ２
０□はファイアライトの融点を著しく下げる。したがっ
て、第１３図、第１４図に示すように、界面にはウスタ
イトと大量のファイアライトがｗｔ祭される。炉１１２
５０℃でのスケール層厚は何れもベース剤の１〜１．２
倍であった。 炉温１１５０℃と１２００℃での実験は市販品Ｂを用い
て行ったが、この時のスケール層厚もベース材と比べて
同程度であり、酸化防止には効果がないことがわかった
。 （８）デスケーラ実験 第１６図にデスケーラ後の地鉄界面状態を示す。 ＭｇＯ塗布の場合（第２表のＮα３）がファイアライト
の生成が全くなく、ウスタイトの剥離状態も良い。Ｎａ
、Ｃ○３塗布の場合（第２表のＮα６）とＣａＯ塗布の
場合（第２表のＮＯ３）は、ファイアライトの生成は認
められるものの、比較的ウスタイトの剥離状態は良い。 市販品Ｃ，Ｄの塗布の場合（第２表のＮα１４）は、界
面全体にくさび状のファイアライト組織が残存しており
、赤スケール発生につながることが考えられる。 以上（１）〜（８）の加熱実験及びデスケーラ実験の結
果より、ファイアライトを主体として起因する赤スケー
ル発生を防止するには、塗布剤としてＭｇｏ単体、Ｃａ
Ｏ単体或いはＮａ、Ｃｏ、単体の酸化物を用いると効果
的であることが判明した。しかし、これらのうちのＮａ
２Ｃｏ、は、前述の如く加熱炉の耐火物に対して悪影響
が懸念されるので、好ましくない。 したがって、本発明に係る熱延鋼板の製造方法は、Ｓｉ
含有鋼のスラブ加熱に先立って、該スラブ表面にＣａＯ
及びＭｇＯの１種からなる酸化物単体、或いは該酸化物
単体に反応助剤としてＢ２０゜を添加した混合物を０．
５ｋｇ／ｍ”以上塗布し、生成する酸化物層の性状を変
えることにより、ファイアライトを主体として起因する
赤スケールの発性を抑制することを特徴とするものであ
る。 この場合、反応助剤として添加するＢ２Ｏ３の量は特に
制限されないが、１０〜９０％の範囲が好ましい。また
、塗布量が０．５ｋｇ／＋ｎ”未満では上述の塗布効果
が得られない。 なお、本発明法は、Ｓｉを含有する全鋼種を対象とし、
Ｓｉの含有量の多少によらず上述の効果がある。また、
スラブ加熱温度も通常採用される温度及び時間（例、加
熱温度１２００〜１３００℃、在炉時間：３時間程度）
でよく、更にデスケーリング条件や熱間圧延条件も制限
されず、要は本発明法の実施のために特別に実機操業条
件を変更する必要はない。 次に本発明の実施例を示す。なお、前述の加熱実験及び
デスケーラ実験の結果も実施例たり得ることは云うまで
もない。 （実施例） 本発明を実機に適応した場合の効果を調べるため、以下
の実験を実施した。 供試材として第１表に示した高炭素鋼８５０Ｃを用い、
このスラブの表裏面及び側面にそれぞれＭｇＯ単体、Ｃ
ａＯ単体からなる酸化物を塗布剤として１．５ｋｇ／ｍ
”の割合で水で混練して塗布し、それぞれ５本を準備し
た。また、比較のために、塗布剤を塗布しないスラブ（
通常材）も５本準備した。 次いで、加熱温度１２５０℃、在炉時間３時間の条件で
加熱した後抽出し、アキュームレーター圧力１６０　ｋ
ｇｆ／　ｃｍ”、スラブ搬送速度７５Ｉｌ／ｍｉｎでデ
スケーリングし、常法により熱間圧延してコイルとした
。 得られた各コイルについて、スラブのトップ部（４０％
）、ミドル部（２０％）及びボトム部（４０％）に区分
したそれぞれのコイル位置で赤スケール占有面積比を調
べた。その結果を第１７図に示す。 なお、赤スケール占有面積比は、各コイルＲ祭部の総表
面積に占める、目視による赤スケール模様の面積比率で
ある。 第１７図より明らかなとおり、通常材は全面に赤スケー
ルが散在しているのに対し、ＭｇＯ，ＣａＯの酸化物単
体をスラブ表面に塗布した本発明例では、約１／１０ま
でに赤スケールの発生が抑制されている。特にＭｇＯを
スラブ表面に塗布した場合は約３〜４％しか赤スケール
が発生しておらず、室内実験を再現している。また、・
発生箇所はコイル両端面より約２０履履程度までに集中
しており、後工程のスリッターラインで削除できる範囲
であって、実機操業上大きな問題とはならない。 （発明の効果） 以上詳述したように、本発明によれば、Ｓｉ含有鋼のス
ラブにつき、加熱前にスラブ表面に特性の酸化物単体又
は混合物を適当量塗布するので、加熱によるスラブ表面
の酸化状態が改質されて１次スケールの剥離性が向上し
、更に赤スケールの発生を効果的に抑制することができ
、たとえ赤スケールが僅か発生しても後工程で簡単に除
去でき歩留りの低下をもたらすことがない程度であり。 優れた性状の熱延鋼板を得ることができる。しかもスラ
ブ加熱、デスケーリング等々の実機操業条件を特に変更
する必要がない。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は加熱後の地鉄界面の構造を示す
顕微鏡写真であり、（ａ）はベース材（非塗布）を１１
５０℃に加熱した場合、（ｂ）は同じく１２５０℃に加
熱した場合を示し、（Ｃ）はＭｇ０１００％の塗布剤を
塗布して１１５０℃に加熱した場合、（ｄ）は同じ（１
２５０℃に加熱した場合を示し、第２図はＦｅ０−Ｆｅ
２Ｏ，−８ｉｎ□系状態図、第３図（ａ）〜（ｄ）はＭ
ｇ０１００％の塗布剤を塗布して１２５０℃に加熱した
場合のサブスケール層のＥＰＭＡによる点分析結果を示
すＸ線イメージ図、 第４図は２Ｆｅ（）Ｓｉｎ２−２Ｍｇｏ・ＳｉＯ２系状
態図、 第５図は加熱後の地鉄界面の構造を示す顕微鏡写真であ
り、（ａ）はＳｉ０□１００％の塗布剤を塗布して１２
００℃に加熱した場合、（ｂ）は同じく１２５０℃に加
熱した場合を示し、（ｃ）はＮａ、ＣＯ３１００％の塗
布剤を塗布して１２００℃に加熱した場合、（ｄ）は同
じ＜１２５０℃に加熱した場合を示し、 第６図（ａ）〜（ｄ）はＮａ、Ｃｏ３１００％の塗布剤
を塗布して１２５０℃に加熱した場合のサブスケール層
のＥＰＭＡによる点分析結果を示すＸ線イメージ図、 第７図はＮａ２０−ＦｅＯ−８ｉ○２系状態図。 第８図（ａ）〜（ｄ）は加熱後の地鉄界面の構造を示す
顕微鏡写真であり、（ａ）はＣａ０１００％の塗布剤を
塗布して１１５０℃に加熱した場合、（ｂ）は同じ＜１
２５０℃に加熱した場合を示し、（ｃ）はＣａｂ：３０
、Ｂ、０．；７０の塗布剤を１１５０℃に加熱した場合
、（ｄ）は同じ＜、１２５０℃に加熱した場合を示し、 第９図（ａ）〜（ｄ）はＣａＯ１００％の塗布剤を塗布
して１２５０℃に加熱した場合のサブスケール層のＥＰ
ＭＡによる点分析結果を示すＸ線イメージ図。 第１０図はＣａＯ−“ＦａＯ”−８ｉｏ、系状態図、第
１１図（ａ）〜（ｄ）はＣａＯ：３０−Ｂ２Ｏ３ニア　
０の塗布剤を塗布して１２５０℃に加熱した場合のサブ
スケール層のＥＰＭＡによる点分析結果を示すＸ線イメ
ージ図、 第１２図（ａ）〜（Ｃ）は加熱後の地鉄界面の構造を示
す顕微鏡写真であり、塗布剤として、（ａ）は市販品Ｂ
を、（ｂ）は市販品Ｃを、（ｃ）は市販品りをそれぞれ
使用した場合を示し。 第１３図（ａ）〜（ｄ）は市販品Ｃを塗布剤として塗布
して１２５０℃に加熱した場合のサブスケール層のＥＰ
ＭＡによる点分析結果を示すＸ線イメージ図。 第１４図（ａ）〜（ｄ）は、第１３図と同様、市販品り
をした場合のＸ線イメージ図。 第１５図は“ＦａＯ”−ＡＱｚＯ，−５ｉｎ２系状態図
、 第１６図（ａ）〜（ｆ）は加熱後の地鉄界面の構造を示
す顕微鏡写真であり、塗布剤として、（ａ）はＭｇＯを
使用した場合、（ｂ）はＮａ２Ｃｏ、を使用した場合、
（ｃ）はＣａ　Ｏを使用した場合、（ｄ）は市販品Ｃを
使用した場合、（６）は市販品りを使用した場合、（ｆ
）は塗布剤を使用しなかった場合を示し、第１７図は赤
スケール発生状況をコイル位置と赤スケール占有面積比
の関係で示した図である。 特許出願人　　株式会社神戸製鋼所 代理人弁理士　中　　村　　　尚 第４図 ←Ｆξ、０（ン一） 第６図 ξ親＞　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　＜Ｃ
ｌ４ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
（４、第７図 ｅＯ ］ 第９図 ＋６）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（、ｄ
ｉ第１１図 篩）（ｄ） 第１２図 第１３図 第１．ど↓；でｉ ■・ 第１７図 コイルイｌｆｆｉ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｓｉ含有鋼のスラブ加熱に先立って、該スラブ表
   面にＣａＯ及びＭｇＯの１種からなる酸化物単体を０．
   ５ｋｇ／ｍ＾２以上塗布し、生成する酸化物層の性状を
   変えることにより、ファイアライトを主体として起因す
   る赤スケールの発生を抑制することを特徴とする熱延鋼
   板の製造方法。
2. （２）前記酸化物単体に反応助剤としてＢａＯ＿３を添
   加した混合酸化物を塗布する請求項１記載の方法。