JPH0211382B2

JPH0211382B2 -

Info

Publication number: JPH0211382B2
Application number: JP20811181A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Mochizuki; Toshiro Ichida; Akira Yasuda; Hideo Kukuminato; Hideo Sekine; Koji Eto
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1981-12-24
Publication date: 1990-03-14
Also published as: JPS58114862A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は機械的脱スケール法に供せられる研掃
材に係り、詳しくは、高圧水を熱間圧延鋼材表面
に噴射することにより、脱スケールする（以下湿
式ブラスト法という。）際に使用される研掃材で
あつて、脱スケール後に冷間圧延、焼鈍、調質圧
延を経てブリキ等の表面処理を行なう場合に表面
処理性を害することのない研掃材に係る。従来、熱間圧延鋼材の黒皮スケールを除去する
方法としては、硫酸あるいは塩酸酸洗による化学
的脱スケール法が用いられる。しかし、近年スキ
ンパス圧延法、研削法、ブラツシング法、湿式ブ
ラスト法などの機械的脱スケール法に関する技術
が発展してきた。その理由は、酸洗いによる化学
的脱スケール法においては、生産量を増すために
は長大な設備が必要であり、それにともなつて、
甚大な廃酸処理設備が必要であるため、生産性の
向上を計ることが困難で生産コストが増大する問
題があるが、機械的脱スケール法ではでは、一般
的に、設備の簡略化および生産性の向上を計るこ
とができ、生産コストを著しく低減できる利点が
あるからである。機械的脱スケール法の中で砂鉄を研掃材として
用いた湿式ブラスト法は、脱スケール性能、生産
性、経済性などの点で最も優れた方法である。砂
鉄を研掃材として使用する理由は、(1)製鉄原料と
して安価で容易に入手可能で、且つ使用後スラツ
ジとして回収し、再び製鉄原料として利用できる
こと、(2)研掃材として脱スケール効果の最も高い
0.1〜0.3mmの粒径に粒度が揃つていること、(3)化
学的に安定であるので使用中に変質せず、粒径の
細くなつたものを分離するのも容易であることな
どである。しかし、砂鉄を研掃材とする湿式ブラ
スト法において、冷間圧延、焼鈍調質圧延を経た
後の表面処理性が酸洗により、脱スケールしたも
のに比べ劣るという問題がある。この原因は、
「湿式ブラスト脱スケールの研究」（石川島播磨技
報18巻５号425頁）に示される如く砂鉄の付着に
起因すると考えられ、表面処理性を改善するため
に砂鉄の付着を僅少にする投射技術が種々検討さ
れている。たとえば、特開昭52−120924号に示さ
れているようにその一つとして、投射角度を低く
して砂鉄の付着（この付着とは、即ち、研掃材の
鋼板への食い込みである。）を少くする方法があ
る。しかし、この方法では、投射角度が低いた
め、脱スケール能率が著しく低下するので生産性
が劣り好ましい方法ではない。また、黒皮スケー
ルが脱離した後の鋼板表面は軟らかく、砂鉄が食
込みやすいので、スケールが脱離後は、過度に砂
鉄を投射しないようにすれば、砂鉄の食込みを少
なくすることができる。この点から、特開昭51−
86029号に示されるように脱スケール率を計測し
ながらオンラインで投射圧力等の投射条件を調整
し、過度な投射を防ぐ方法がある。しかし、この
方法においても、脱スケール性が板巾方向で異な
ることおよび局所的には、スケール脱離後の鋼板
表面にさらに投射することが避けられず、真の意
味で過度の投射を防止し、砂鉄の食込みを防止す
ることはできない。そこで、本発明者等は、脱ス
ケール性能を落さずに砂鉄の付着を最少にできる
投射条件で砂鉄を研掃材として湿式ブラスト法に
より板厚2.3mmの熱延板を脱スケールし、その後、
この熱延材を板厚0.23mmまで冷間圧延し、680℃
で焼鈍、１％の調質圧延後、ハロゲン浴で＃25
（片面Sn付着量2.8％m²）＃50（片面Sn付着量5.6
ｇ／m²）のブリキ板を製造し、そのブリキ板の耐
食性を調べた。その結果、85℃の６％HCl酸洗よ
り、脱スケールしたものに比較し、ISV（鉄溶出
試験値）が表１に示すように３〜10倍のきわめて
高い値を示した。

【表】また、錫メツキ層をSEM（走査型電子顕微鏡）
により調べたところ、砂鉄を研掃材とした湿式ブ
ラスト法で脱スケールしたブリキ板の表面錫層に
は、ピンホールが多く観察され、合金層は、第１
図ａに示すように隙間の多い地鉄の保護性の低い
ものであつた（なお、第１図ｂは塩酸酸洗の場合
の合金層を示す。）。即ち、砂鉄を研掃材として湿
式ブラストして脱スケールしたブリキ板は、高度
な耐食性を要求される用途に対しては、適用し難
いものであることがわかつた。以上のように、砂鉄を研掃材とする湿式ブラス
ト法において、砂鉄の付着を防ぐ事は、本質的に
不可能であり、投射条件を最適に選択した場合で
も、高度な耐食性を要求される用途に対しては適
用できないという表面処理性に関する問題があ
る。本発明は、上述欠点の解決を目的とし、具体的
には、湿式ブラスト法等により機械的脱スケール
する際に、冷間圧延、焼鈍、調質圧延後の鋼板の
表面処理性が酸洗により脱スケールしたものと同
等かそれ以上に優れた研掃材を提供する。すなわち、本発明は酸化鉄を主成分とし、
（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量が6wt％以下で
あることを特徴とする機械的脱スケール法に供せ
られる研掃材を提供する。以下、本発明について詳しく説明する。まず、本発明者等は、砂鉄等の研掃材の食込み
の表面処理性に及ぼす影響について研究したとこ
ろ、それが全般的に有害であるのではなく、その
中の脈石鉱物として存在するもののみが有害であ
り、砂鉄の如きものでも、酸化鉄を主成分とする
研掃材でも、脈石鉱物量が望ましい範囲であれば
脱スケール性能を損うことなく湿式ブラスト法に
よつて表面処理性のよい原板が製造できることを
知見した。すなわち、酸化鉄を主成分とする研掃材として
代表的な砂鉄や天然に産する酸化鉄は、不避的に
不純物である脈石鉱物を含み、ちなみに一般的な
砂鉄の化学成分を示すとおおむね表２の通りであ
る。

【表】表２から明らかな通り、砂鉄中には、Si、Al、
Tiを主成分とする脈石鉱物が多量に含まれてい
るにも拘らず、研掃材として用いている砂鉄で
は、その中の脈石鉱物含有量については全くその
挙動が考慮されていなかつた。一般的に、これら
の脈石鉱物は、硬度が高く、酸あるいはアルカリ
性溶液に溶解せず、焼鈍などの熱処理で還元され
ることもないが、本発明者等が砂鉄を研掃材とし
て用いて湿式ブラストを行なつて、鋼板の表面残
渣を詳細に研究したところ調質圧延後の鋼板表面
には、第２図に示すように、Si、Al、Ti等の成
分が富化しており（第２図でイがSi、ロがAl、
ハがTiを示す。）、これが、砂鉄中からの成分の
付着に因るものであることが明らかになつた。ま
た、これらの富化したSi、Al、Tiは、脱脂、酸
洗等のめつき、前処理によつても殆んど除去でき
ず、後の表面処理性を害している原因となつてい
ることが判明した。なお、主成分の酸化鉄は、鋼
板に食込むが焼鈍によつて還元され、調質圧延に
よつて圧着し、表面処理性を害さないことも供せ
て分つた。要するに、砂鉄等を研掃材として用い
る場合には、その投射条件を従来例の如く、限定
することなく砂鉄の食込みが生じても、Si、Al、
Ti等の成分をある範囲に限定すれば、これらの
食込みは、最小限におさえることが可能である。従つて、上記知見事実から本発明に係る研掃材
では、その主成分は、酸化鉄とする。この酸化鉄
の種類は何如なるものでもよく、これら酸化鉄の
１種類あるいは、複数種類で構成されていても良
く、例えば、代表的なものとしてヘマタイト
（Fe₂O₃）、マグネタイト（Fe₃O₄）、ウスタイト
（FeO）が好ましいが、これらのいずれも砂鉄と
同様に脱スケール効果が生じる。粒径は0.1〜0.3
mmに調整することが好ましく、塊鉱は、ボールミ
ル等で粒度調整することが好ましい。なお、鋼板
表面に付着した酸化鉄は、焼鈍により還元され調
質圧延で圧着されるが焼鈍条件は、600℃以上の
還元雰囲気で行なえば良く、調質圧延は0.2％以
上で十分である。また、酸化鉄のほかに、砂鉄の
脈石鉱物等もある程度含まれるが、この際、
（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量が6wt％（以下
単に％という）に等しいか若しくは、それ以下に
制限する。すなわち、砂鉄を用いる場合、その中の脈石鉱
物は、Si、Al、Ti、Mg、Ca等の酸化物、炭酸
塩、硫酸塩であるが、炭酸塩、硫酸塩は、モース
硬度３〜４と低いのでブラスト時に鋼板に食込む
ことがない。これに対し、酸化物は、大部分が酸
化鉄と同等かそれ以上の硬度を有するので鋼板に
食込みやすく、ちなみに、石英は、モース硬度
７、長石は６、酸化鉄は５〜６程度である。従つ
て、食込みやすい酸化物の量は制限されるべきで
あつて、砂鉄を使用した場合に脈石鉱物の食込み
を防ぐのに効果的である。そこで、脈石鉱物中の
酸化物を吟味すると、まず、Siは石英等の単独の
酸化物あるいは、輝石類、長石類、リヨクレン
石、リヨクデイ石、カツ石、ジヤモン石などに
は、SiO₂の形として他の元素とともに含まれて
いる。次に、Alは多くの場合、シヤ長石、カリ
長石などのようなケイ酸塩中にAl₂O₃として存在
するが、ダイアスポアの如き、水酸化アルミニウ
ムとして単独でも存在する。次に、Tiはチタン
鉄鉱あるいは酸化チタンとしてFe以外の他の元
素と独立して存在する。次に、Mgは主にケイ酸
塩中に酸化物として含まれている。それ以外は、
ドロマイトのような炭酸塩であり、硬度が低く問
題とならない。次に、Caはシヤ長石、リヨクレ
ン石などのケイ酸塩に含まれ、それ以外は、炭酸
塩、フツ化物として存在するが、硬度が低いので
問題とならない。このように、酸化物中のMg、
CaはSiあるいはAlと必ず共に存在する。従つて、
酸化物としては、Si、Al、Ti等の酸化物を対象
とすれば十分であり、SiO₂、Al₂O₃、TiO₂等の
総重量を問題にすれば足りることになる。なお、Si、Al、Ti等の酸化物は、あまり含ま
れないのが好ましいが、砂鉄を利用する場合に
は、どうしても脈石鉱物が附随し、この脈石鉱物
を減じて、上記組成の範囲内に調整するのが好ま
しい。この調整法としては、脈石鉱物が酸化鉄よ
り比重が小さいことを利用した精選法で十分であ
る。そこで、（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量の限
定理由を示すと次の通りである。まず、主成分の酸化鉄に対し、SiO₂、Al₂O₃、
TiO₂を配合し（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量
を変化させて、これを研掃材として投射圧力55Kg
ｔ／cm²、投射角度35゜で黒皮スケールを湿式ブラ
スト法により100％脱スケール、この熱延板を冷
延後において表層に食込んだ（SiO₂＋Al₂O₃＋
TiO₂）の総重量を求めて、この結果を示すと、
第３図に示す通りであつた。第３図において横軸
の（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量は鋼板表層
300Åの平均濃度として示したものであり、
（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量が６％以下で
は、（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量の食込み
は、著しく少なくなり、酸洗により、脱スケール
したものと同一の水準であつた。比較のため、研
削材として通常の砂鉄の場合は、鋼板表層に食込
んだ（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量が約12wt
％であつた。更に進んで主成分の酸化鉄に配合す
る（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量を変化させ
た研掃材を投射圧力60Kgｔ／cm²、投射角度30゜で
熱延板上の黒皮スケールを湿式ブラストし、100
％脱スケールし、これを冷間圧延、焼鈍、調質圧
延後、ハロゲン浴で＃25ブリキ板と＃50ブリキ板
を製造し、各ブリキ板の耐食性を示すISVを調
べ、研掃材中の（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）総重量
とISVの関係を求めたところ、第４図に示す通り
であつた。第４図から（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）
の総重量が６％を境にし、これ以上ではISVが著
しく高くなるが、これ以下では、酸洗により脱ス
ケールしたものと同一又は優れたISVを示す。こ
こで、ISVは、ブリキの実缶での耐食性を最も良
く示す指標であり、一定面積（2581mm²）のブリキ
試片に対し試験液（硫酸2.18N 23ml、ロダンア
ンモニウム40ｇ／ 25ml、過酸化水素水３％
２ml）を密閉容器中で27℃、２時間接触させた
後、試験液中に溶出したFe量により示されるも
のであつて、めつき層の不均一、ピンホール、地
鉄とめつき層の密着性不良がある場合、高い値を
示す。ISVの劣る原板を用いた場合、ブリキ板の
みでなく他の表面処理たとえば亜鉛めつき、リン
酸塩処理においては、同様の原因による耐食性劣
化の問題を生ずるものである。また、本発明の研
掃材を用いて脱スケールした場合、研掃材の食込
みを抑制する必要がないので、投射条件を自由に
選ぶことができ、脱スケール性能は極めて優れて
いる。その上表面処理性が酸洗材と同一の水準に
維持することが可能であるので、従来の酸洗法に
置き換わり、極めて卓越した脱スケール法となる
ものである。また、上記酸化物の中でSiO₂≦３％に限定す
るのがとくに好ましい。その理由は、SiO₂は、
めつき前処理の脱脂、酸洗でも全く除去できず、
表面処理性に特に有害であるが、３％以下であれ
ば硬度な表面処理性を完全に得ることができるか
らである。また、この研掃材を用いると、脱スケ
ールを行なつた鋼板から＃50以下の目付で、高い
耐食性を示すブリキ板を得ることが出来る。な
お、本発明に係る研掃材を用いると、湿式ブラス
ト法のみで100％脱スケールできるが、このよう
に100％脱スケールする場合のみならず、スキン
パス圧延、酸洗等の他の脱スケール法と組合せて
行つた場合でも効果を有し、このため、熱延鋼材
の種類、履歴、経済性を考慮し、他の脱スケール
法と組合せて上記研掃材による脱スケール法を用
いることができる。次に実施例について説明する。実施例１種類の異なる鉄鉱石をボールミルで0.1〜0.3mm
に粉砕した後、比重選鉱して不純物を減少させ
た。この研掃材として投射圧力50Kgｆ／cm²、投射
角度35゜で湿式ブラスト法によりAlキルド熱延鋼
材（Ｃ＝0.037％、Si＝0.020％、Mn＝0.26％、Ｐ
＝0.014％、Ｓ＝0.07％、Al＝0.046％、Ｎ＝
0.0056％、Ｏ＝0.0042％）の黒皮スケールを除去
した。90％の冷間圧延を行ない、HNX（７％H₂
＋93％N₂）ガス雰囲気中で700℃、20秒焼鈍を行
つた後、１％の調質圧延を行つた。電解脱脂、酸
洗後、ハロゲン浴で＃50のブリキを製造し、ISV
およびATC値（合金−錫カツプル電流値）を調
べ表３に示した。

【表】本発明の研掃材では、酸洗により、脱スケール
した場合と同等かそれ以上の耐食性を示してい
る。実施例２種類の異なる鉄鉱石を粒度調整後、比重選鉱
し、これを研掃材として投射圧力60Kgｆ／cm²、投
射角度30゜でリムド鋼熱延鋼材（Ｃ＝0.052％、Si
＝tra、Mn＝0.32％、Ｐ＝0.015％、Ｓ＝0.008％、
Al＝tra、Ｎ＝0.0021％、Ｏ＝0.0352％）の黒皮
スケールを60％脱スケールした。連続して２％
HCl（85℃）で残スケールを全て除去した。冷間
圧延後、還元雰囲気中で650℃×30秒の焼鈍を行
なつたのち、15％の調質圧延を行つた。10×20cm
の板についてリン酸塩処理をスプレー法により、
120秒行い、カチオン電着塗装を20μ行つた。塗
装鋼板は、クロスカツトし、SST（塩水噴霧試
験）により、耐食性試験を行ない、クロスカツト
部の周辺の塗膜のふくれを観察した。1000時間後
の0.3mmφ以上のふくれの数を測定し、表４に示
した。表４に示すように本発明による研掃材を用
いた場合、通常の塩酸酸洗に比較し、優れた性能
を示した。

【表】実施例３種類の異なる鉄鉱石および砂鉄を0.1〜0.3mmに
粒度調整後、比重選鉱した研掃材（Ｃ＝0.048％、
Si＝0.010％、Mn＝0.28％、Ｐ＝0.012％、Ｓ＝
0.018％、Al＝0.044％、Ｎ＝0.0052％、Ｏ＝
0.0053％）を投射圧力40Kgｆ／cm²、投射角度35゜
で100％脱スケールした。冷間圧延後、10％H₂＋
90％N₂雰囲気中で680℃×20秒の焼鈍を行い、
1.2％の調質圧延を行つた。電気亜鉛めつきを20
ｇ／cm²行いSSTにより赤錆発生時間を表５に示
した。本発明による研掃材は、いずれも塩酸酸洗
材と同等かそれ以上の優れた耐食性を示した。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図ａならびにｂは砂鉄による湿式ブラスト
法と塩酸酸洗で脱スケールした場合とのブリキ合
金層の組織を示す写真、第２図は砂鉄による湿式
ブラスト法によつて脱スケールしてから冷延、焼
鈍、調整した後のSi、Al、Tiの鋼板表面からの
深さ方向の濃度分布を示すグラフ、第３図は研掃
材中の（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重量と冷延
鋼板に食込んだ（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重
量の食込み量との関係を示すグラフ、第４図は研
掃材に含まれる（SiO₂＋Al₂O₃＋TiO₂）の総重
量とISVの関係を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

１酸化鉄を主成分とし、（SiO₂＋Al₂O₃＋
TiO₂）の総重量が6wt％以下であることを特徴と
する機械的脱スケール法に供せられる研掃材。