【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は鋼材の酸化スケール発生防止剤、特
に、スラブ加熱時における酸化スケール発生防止
に好適な被覆剤に関するものである。
製鋼工程を経て製造されたスラブは、圧延に先
立ち加熱炉で高温に加熱されるが、この加熱の
際、酸化雰囲気のためスラブ表面には酸化スケー
ル層が形成される。この酸化スケールは鉄及び合
金成分の酸化物により形成されるが、Ni、Mo、
Si、Cu等の合金成分が高い鋼の場合、地鉄中に
根をはつたスケールとなり易い。このようなスケ
ールは、圧延前の高圧水等によるデスケーリング
では剥離しにくく、このため残存したスケールに
より圧延後の鋼板表面にスケール疵を生じてしま
う。従来、このようなスケールの生成を減少させ
る方法として、薄鉄板によつてスラブを梱包し、
酸化雰囲気からスラブを遮断して加熱する方法が
あるが、この方法は梱包に手間がかかり、また鉄
板の重ね合せ部のシールが面倒である等という難
点がある。このようなことから最近、スラブに被
覆剤を塗布して被覆するという方法が行われるよ
うになつてきており、この方法は上記鉄板による
場合に較べ作業性が良く、しかも鉄板におけるよ
うな重ね合せ部もないため均一な被覆が可能であ
る利点がある。しかし、従来使用されている被覆
剤はその酸化防止効果があまり十分でなく、被覆
剤成分中の酸化物と鉄とが反応して剥離しにくい
低融点複酸化物を形成し、これがデスケーリング
によつても剥離しないで残存し、圧延後スケール
疵として表面性状を悪化させてしまうという問題
があつた。
本発明はこのような従来の欠点を解消し、優れ
たスケール生成防止効果とデスケーリング工程に
おける良好な剥離性とを備えた被覆剤を提供せん
とするものである。
このため本発明は、MgOを主成分とし、これ
に金属Al粉末を25〜40重量％添加し、且つSiO2
成分を２重量％以下に抑えたことをその基本的特
徴とする。
従来の酸化スケール発生防止剤は、酸化防止用
や粘結用として多量（５％以上）のSiO2が添加
されており、このSiO2が他の酸化物と反応して
低融点化合物を作り、この化合物が加熱時に溶融
ガラス状フイルムを形成し、地鉄への酸素の拡散
を防ぐという作用が期待されていた。しかしなが
ら実際には、このような溶融ガラス状フイルムに
よつても完全には酸素の拡散を防ぐことはでき
ず、鋼表面に鉄酸化物を形成してしまつていた。
そして、この鉄酸化物が前記SiO2と反応し、
2FeO・SiO（フアイヤライト）という低融点酸化
物を作り、地鉄中に深く根をはつた難剥離性のス
ケールとなつて高圧水流ジエツト等によるデスケ
ーリング後でも鋼材面に残存するという欠点があ
つた。
そこで本発明では、従来のように被覆剤を溶融
させるのではなく、被覆剤成分により鋼材表面に
固体状態で、しかも緻密構造の複酸化物を形成せ
しめて酸化防止を図るとともに、脱酸性の金属粉
末を含有せしめることにより、前記複酸化物形成
前の鋼材酸化を防止し、さらに、被覆剤中の
SiO2成分を可及的に抑えることにより難剥離性
のスケールの生成を防止するようにしたものであ
り、このようなメカニズムによつて加熱時におけ
る鋼材表面の酸化スケールの発生を適切に防止
し、しかも鋼材表面に生成する酸化物も後続のデ
スケーリング工程で容易に剥離除去し得るものと
することができる。このような効果は、難剥離性
の酸化スケールを生じ易いNi：１％以上或いは
Cu：0.2％以上等の高合金鋼において特に有効で
ある。
このための本発明の基本成分は以下の通りであ
る。
(1) 1300℃以上の融点を有する複酸化物を形成す
る少なくとも一方の酸化物となり得べき塩基性
酸化物材であMgOを主成分とする。
(2) 脱酸作用のある、即ち酸素との親和力の強い
金属Al粉末を25〜40重量％添加する。
(3) SiO2成分を２重量％以下に抑える。
前記主成分たるMgOは上記(2)の金属Al粉末の
酸化物と複合して融点1300℃以上の複酸化物を形
成する。すなわちMgOはAlの酸化物として生じ
るAl2O3と複合してMg・Al2O3（スピネル）を形
成する。上記MgOの添加量は、通常他の成分
（特に金属粉末）量によつて決まる。
本発明剤は上記(1)〜(3)以外の成分の添加を妨げ
るものではなく、必要に応じて粘結剤等が添加さ
れる。この粘結剤としては、例えばアルギン酸ソ
ーダ、デキストリン等の炭化水素系有機物粘結剤
が用いられる。したがつて通常本発明剤は25〜40
％の金属Al粉末、２％以下のSiO2、その他の若
干の不可避的不純物、必要に応じて添加される２
〜10％の粘結剤、残部が上記MgOという組成と
なる。
前記金属Al粉末は主成分たるMgOにより複酸
化物が形成される前に鋼材表面が酸化されないよ
うにするため、25〜40重量％の範囲で添加され
る。即ち、複酸化物形成前に鋼材表面が酸化され
てしまうとMgO・FeOという難剥離性の複酸化
物を生じてしまう。このため本発明は、酸素との
親和力が強い金属Al粉末を含有せしめ、この金
属Al粉末により酸素を吸収して上記難剥離性の
複酸化物の生成を防止する。この金属Al粉末は
25重量％未満ではその効果が期待できず、本発明
の目的とする複酸化物の形成前に望ましくない難
剥離性の複酸化物を生じてしまう。また、40重量
％を超えると、全体に対する割合が高過ぎ、加熱
され焼結状態となる上記複酸化物の緻密性が劣化
する。
前記SiO2成分は、2FeO・SiO2等の形で難剥離
性の複酸化物を形成するため、できるだけ低く抑
えることが好ましい。前述したように、この
SiO2成分は従来の被覆剤においては積極的に多
量に添加されていたものであるが、本発明では、
上記目的のためこの成分をなるべく低く抑えるよ
うにしたものであり、これが本発明の特徴の１つ
である。このSiO2成分は積極的に添加しない場
合においても、原料中に不可避的成分として含ま
れるものであるが、最大でも２重量％以内に抑え
られるべきである。２重量％を超えると、加熱後
のデスケーリングにおいてもこれによる被膜（複
酸化物）が十分に除去できず、この結果圧延によ
るスケール疵を生じてしまう。第１図はSiO2量
と圧延後のスケール疵深さとの関係を示すもの
で、本発明の他の成分を満足させる被覆剤におい
てSiO2の量を変化させ発生するスケール疵の深
さを調べたものである。なおその実験条件として
は、加熱温度1300℃、保持時間8hr、圧延時の圧
下比2.5を採用した。同図で明らかなように
SiO2：２重量％を境にスケール疵深さが著しく
小さくなつており、複酸化物による被脱がほぼ完
全に除去されていることが示されている。
以上の基本成分の外に、必要に応じて上述した
ような粘結剤が２〜10重量％程度添加される場合
がある。また若干の不可避的不純物が含まれる。
以上が本発明の成分系であるが、実際の使用に
当つては、上記成分からなる混合物を水等の溶剤
で溶いてスラリー化し、鋼材に塗布するものであ
る。上記溶剤としては水の他に、有機性溶媒等を
用いることができる。
鋼材の加熱は被覆剤の乾燥後行われる。スラブ
の加熱温度は通常1000〜1300℃であり、この温度
域において、被覆剤中の酸化物が焼結状態となつ
て緻密構造の複酸化物を生成し、また金属Al粉
末の脱酸効果により地鉄への酸素拡散が防止され
る。SiO2成分の制限により、鋼材表面に生成さ
れる被膜はほとんど総て剥離性の良い複酸化物
（MgO・Al2O3）であり、このため後続のデスケ
ーリング工程でほぼ完全に除去される。
実施例 １
The present invention relates to an agent for preventing the formation of oxide scale on steel materials, and particularly to a coating agent suitable for preventing the formation of oxide scale during slab heating. A slab manufactured through a steel manufacturing process is heated to a high temperature in a heating furnace prior to rolling, but during this heating, an oxidized scale layer is formed on the surface of the slab due to the oxidizing atmosphere. This oxide scale is formed by oxides of iron and alloy components, but Ni, Mo,
In the case of steel with high alloy components such as Si and Cu, scales are likely to take root in the steel base. Such scale is difficult to peel off by descaling using high-pressure water or the like before rolling, and therefore, the remaining scale causes scale defects on the surface of the steel sheet after rolling. Traditionally, the method to reduce the formation of such scale is to pack the slab with thin iron plates.
There is a method of heating the slab while insulating it from the oxidizing atmosphere, but this method has drawbacks such as requiring time and effort for packaging and troublesome sealing of the overlapped portions of the iron plates. For this reason, recently, a method of coating the slab by coating it with a coating agent has been used.This method is easier to work with than the method using iron plates mentioned above, and it is also easier to layer the slabs than with iron plates. It has the advantage that uniform coating is possible because there is no surface area. However, the anti-oxidation effect of conventionally used coating materials is not very sufficient, and the oxides in the coating components react with iron to form low-melting point double oxides that are difficult to peel off, resulting in descaling. There was a problem in that it remained without peeling even after rolling, and the surface quality deteriorated as scale flaws after rolling. The present invention aims to eliminate these conventional drawbacks and provide a coating material that has excellent scale formation prevention effects and good removability in the descaling process. Therefore, in the present invention, MgO is the main component, 25 to 40% by weight of metal Al powder is added thereto, and SiO 2
Its basic feature is that the amount of ingredients is kept to 2% by weight or less. Conventional oxide scale generation inhibitors have a large amount (5% or more) of SiO 2 added for oxidation prevention and caking purposes, and this SiO 2 reacts with other oxides to create low melting point compounds. It was expected that this compound would form a molten glass-like film when heated and prevent oxygen from diffusing into the steel base. However, in reality, even such a molten glass film could not completely prevent oxygen from diffusing, and iron oxides were formed on the steel surface.
Then, this iron oxide reacts with the SiO 2 ,
It has the disadvantage that it produces a low melting point oxide called 2FeO・SiO (fireite), which becomes a difficult-to-remove scale with deep roots in the steel base and remains on the steel surface even after descaling with high-pressure water jets, etc. . Therefore, in the present invention, instead of melting the coating material as in the past, the coating material components form a solid and densely structured double oxide on the surface of the steel material to prevent oxidation, and also to prevent oxidation of the metal. By containing the powder, oxidation of the steel material before the formation of the above-mentioned double oxide is prevented, and furthermore, the inclusion of powder in the coating material
By suppressing the SiO 2 component as much as possible, the formation of difficult-to-remove scale is prevented, and this mechanism appropriately prevents the formation of oxidized scale on the steel surface during heating. Furthermore, oxides generated on the surface of the steel material can be easily peeled off and removed in the subsequent descaling step. Such an effect is caused by Ni: 1% or more or
It is particularly effective for high alloy steels with Cu: 0.2% or more. The basic components of the present invention for this purpose are as follows. (1) A basic oxide material that can be at least one of the oxides forming a double oxide with a melting point of 1300°C or higher, and has MgO as its main component. (2) Add 25 to 40% by weight of metal Al powder that has a deoxidizing effect, that is, has a strong affinity for oxygen. (3) Keep the SiO 2 component below 2% by weight. The main component, MgO, is combined with the oxide of the metal Al powder (2) to form a double oxide having a melting point of 1300° C. or higher. That is, MgO is combined with Al 2 O 3 produced as an oxide of Al to form Mg.Al 2 O 3 (spinel). The amount of MgO added is usually determined by the amount of other components (particularly metal powder). The agent of the present invention does not prevent the addition of components other than the above (1) to (3), and a binder and the like may be added as necessary. As this binder, for example, a hydrocarbon-based organic binder such as sodium alginate or dextrin is used. Therefore, the agent of the present invention usually has a concentration of 25 to 40
% metal Al powder, 2% or less SiO 2 , some other unavoidable impurities, added as necessary 2
The composition is ~10% binder and the remainder is MgO. The metal Al powder is added in an amount of 25 to 40% by weight in order to prevent the surface of the steel material from being oxidized before a double oxide is formed by MgO, which is the main component. That is, if the surface of the steel material is oxidized before the formation of a double oxide, difficult-to-peel double oxides such as MgO and FeO will be produced. Therefore, in the present invention, a metal Al powder having a strong affinity for oxygen is contained, and this metal Al powder absorbs oxygen to prevent the formation of the above-mentioned difficult-to-peel-off double oxide. This metallic Al powder is
If the amount is less than 25% by weight, no such effect can be expected, and an undesirable and difficult-to-peel-off double oxide is produced before the formation of the target double oxide of the present invention. Moreover, if it exceeds 40% by weight, the proportion to the whole will be too high, and the compactness of the above-mentioned double oxide, which will be heated and sintered, will deteriorate. The SiO 2 component forms a difficult-to-peel-off double oxide in the form of 2FeO.SiO 2 or the like, so it is preferable to keep it as low as possible. As mentioned above, this
The SiO2 component was actively added in large amounts in conventional coating materials, but in the present invention,
For the above purpose, this component is kept as low as possible, and this is one of the characteristics of the present invention. This SiO 2 component is included as an unavoidable component in the raw material even if it is not actively added, but it should be kept within 2% by weight at the most. If it exceeds 2% by weight, the resulting film (double oxide) cannot be sufficiently removed even during descaling after heating, resulting in scale defects due to rolling. Figure 1 shows the relationship between the amount of SiO 2 and the depth of scale flaws after rolling, and the depth of scale flaws that occur was investigated by varying the amount of SiO 2 in a coating material that satisfies the other ingredients of the present invention. It is something that The experimental conditions were a heating temperature of 1300°C, a holding time of 8 hours, and a rolling reduction ratio of 2.5. As is clear from the figure
The scale flaw depth became significantly smaller when SiO 2 was 2% by weight, indicating that desorption due to the double oxide was almost completely removed. In addition to the above-mentioned basic components, about 2 to 10% by weight of a binder as described above may be added as necessary. It also contains some unavoidable impurities. The above is the component system of the present invention, but in actual use, a mixture consisting of the above components is dissolved in a solvent such as water to form a slurry, and the slurry is applied to a steel material. As the above-mentioned solvent, an organic solvent or the like can be used in addition to water. The steel material is heated after the coating has dried. The heating temperature of the slab is usually 1000 to 1300℃, and in this temperature range, the oxide in the coating material becomes sintered to form a double oxide with a dense structure, and due to the deoxidizing effect of the metal Al powder. Oxygen diffusion into the substructure is prevented. Due to the limitation of SiO 2 components, almost all the coatings generated on the steel surface are double oxides (MgO・Al 2 O 3 ) with good peelability, and therefore are almost completely removed in the subsequent descaling process. . Example 1
【表】【table】
【表】
第１表の組成の鋼材に第２表の組成の本発明被
覆剤及び比較剤をそれぞれ表面に塗布し乾燥させ
た。そして、無塗布の鋼材を含め空気中で1300℃
に加熱し、保熱時間を２時間、４時間、６時間と
して酸化減量を調べた。なお、この酸化減量は次
のようにして求められたものである。
酸化減量
＝（加熱後重量）−（加熱前重量）／加熱前重量×100
(%)
※加熱後重量は、塗布剤、スケールを完全に除
去した後の重量
第２図はその結果を示すもので、Ａは無塗布鋼
材、Ｂは本発明剤塗布鋼材、Ｃは比較剤塗布鋼材
を示している。同図から明らかなように、６時間
経過後の酸化減量が無塗布鋼材で７％、比較剤塗
布鋼材で３％であるのに対し、本発明剤塗布鋼材
では0.6％程度であり、酸化スケールの発生が従
来に較べ大幅に抑えられていることが判る。
また、上記加熱後の各鋼材の表面生成酸化物
（酸化スケール等）の剥離性をみるため、加熱後、
各鋼材に対して高圧水ジエツトによりデスケーリ
ングを行い、冷却したものの表面拡大写真を第３
図に示す。図において、イは無塗布鋼材、ロは本
発明剤塗布鋼材、ハは比較剤塗布鋼材であり、イ
の無塗布鋼材、さらにはハの比較剤塗布鋼材では
未だ酸化スケール等が残存し、表面に凹凸が目立
つのに対し、ロの本発明剤塗布鋼材では、表面酸
化物がほとんど除去され、平坦な表面状態となつ
ている。
実施例 ２
上記第１表の組成の鋼をスラブとし、この表面
に第２表の組成の被覆剤を塗布し、乾燥させた。
そして無塗布のスラブを含め３本同時に1300℃
（酸素濃度２〜５％）の温度に加熱して８時間保
持し、その後130Kg／cm2の高圧水流ジエツトでデ
スケーリングした後、圧延（圧下比2.5）した。
そして、この圧延後シヨツトブラストをかけ、表
面を観察した。第４図イないしハは各鋼材の表面
拡大写真である。この写真によれば、イの無塗布
鋼材、ハの比較剤塗布鋼材では、表面に酸化スケ
ール残存に起因したスケール疵を生じており、そ
のスケール疵は無塗布鋼材では深さ1.6mm、また
比較剤塗布鋼材でも深さ0.5mm程度に及んでいる。
これに対してロに示す本発明剤塗布鋼材では、ス
ケール疵の発生がほとんど見られず、表面に生成
した複酸化物が適切に剥離していることが判る。
以上述べた本発明によれば、スラブ等の鋼材加
熱時における酸化スケールの発生を適切に防止す
るとともに、生じる表面酸化物もデスケール工程
で良好な剥離性を有するものとすることができ、
このため圧延によるスケール疵の発生が防止さ
れ、従来スケール疵発生によつて必要とされてい
たグラインダー等による表面手入れが不要要とな
るとともに、鋼材歩留の向上と板厚精度の向上を
図ることができる等の効果があり、特にこのよう
な効果を、難剥離性の酸化スケールを生じてスケ
ール疵を生じ易かつた高合金鋼において適切に得
さしめるものであるからその効果の大きい発明で
ある。[Table] The coating agent of the present invention and the comparative agent having the composition shown in Table 2 were applied to the surface of a steel material having the composition shown in Table 1 and dried. and 1300℃ in air, including uncoated steel.
The weight loss due to oxidation was examined by heating to 2 hours, 4 hours, and 6 hours. Note that this oxidation loss was determined as follows. Oxidation loss = (weight after heating) - (weight before heating) / weight before heating x 100
(%) *The weight after heating is the weight after completely removing the coating agent and scale. Figure 2 shows the results. A is uncoated steel, B is steel coated with the present invention agent, and C is the comparative steel. Shows coated steel. As is clear from the figure, the oxidation loss after 6 hours was 7% for the uncoated steel and 3% for the steel coated with the comparative agent, while it was about 0.6% for the steel coated with the present invention agent, and the oxidation scale It can be seen that the occurrence of this is significantly suppressed compared to the conventional method. In addition, in order to examine the removability of oxides (oxidized scale, etc.) generated on the surface of each steel material after heating,
Descaling was performed on each steel material using a high-pressure water jet, and the enlarged surface photograph of the cooled material is shown in Figure 3.
As shown in the figure. In the figure, A is uncoated steel, B is steel coated with the present invention agent, and C is steel coated with comparison agent. Oxidized scale etc. still remain on the uncoated steel (A) and steel coated with comparison agent (C). In contrast to the steel material coated with the present invention agent (b), most of the surface oxides were removed and the surface was flat. Example 2 Steel having the composition shown in Table 1 above was used as a slab, and a coating material having the composition shown in Table 2 was applied to the surface of the slab and dried.
Three slabs including the uncoated slab were heated to 1300℃ at the same time.
The sample was heated to a temperature of (oxygen concentration 2 to 5%) and maintained for 8 hours, then descaled with a high pressure water jet of 130 kg/cm 2 and then rolled (reduction ratio 2.5).
After this rolling, shot blasting was applied and the surface was observed. Figures 4A to 4C are enlarged photographs of the surfaces of each steel material. According to this photo, the uncoated steel material (A) and the steel material coated with the comparative agent (C) have scale flaws on the surface due to residual oxide scale, and the scale flaws are 1.6 mm deep on the uncoated steel material, and the comparative steel material is 1.6 mm deep. Even with chemical-coated steel, the depth is about 0.5mm.
On the other hand, in the steel material coated with the present invention agent shown in (b), almost no scale flaws were observed, and it was found that the double oxide formed on the surface was appropriately exfoliated. According to the present invention described above, the generation of oxide scale during heating of steel materials such as slabs can be appropriately prevented, and the generated surface oxide can also be made to have good removability in the descaling process,
This prevents the occurrence of scale flaws due to rolling, eliminates the need for surface care using a grinder, etc. that was previously required due to the occurrence of scale flaws, and improves steel material yield and plate thickness accuracy. This invention is particularly effective because it can appropriately achieve this effect in high-alloy steel, which is susceptible to scale defects due to the formation of difficult-to-peel oxide scales. be.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は被覆剤中のSiO2量と疵深さとの関係
を示すものである。第２図は実施例１における各
鋼材の酸化減量を示すものである。第３図イない
しハは実施例１におけるデスケーリング後の鋼材
表面拡大写真であり、このうちイは無塗布鋼材、
ロは本発明剤塗布鋼材、ハは比較剤塗布鋼材であ
る。第４図イないしハは実施例２におけるデスケ
ーリング及びシヨツトブラスト処理後のスラブ表
面拡大写真であり、このうち、イは無塗布鋼材、
ロは本発明剤塗布鋼材、ハは比較剤塗布鋼材であ
る。
FIG. 1 shows the relationship between the amount of SiO 2 in the coating material and the flaw depth. FIG. 2 shows the oxidation loss of each steel material in Example 1. Figures 3A to 3C are enlarged photographs of the surface of the steel material after descaling in Example 1, of which A is the uncoated steel material;
B is a steel material coated with the present invention agent, and C is a steel material coated with a comparative agent. Figures 4A to 4C are enlarged photographs of the slab surface after descaling and shot blasting in Example 2, of which A is uncoated steel;
B is a steel material coated with the present invention agent, and C is a steel material coated with a comparative agent.