JPH03258413A - 薄スケール熱延鋼帯の製造方法 - 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、鋼帯の熱間圧延方法、特に熱間圧延鋼帯の表
面スケールの生成を抑制できる薄スケール熱延鋼帯の製
造方法に関する。

（従来の技術） 鋼帯の熱間圧延では、調帯は仕上圧延された後冷却装置
で所定の材質になるように冷却されて巻取り徐冷される
。

第８図はこの従来の熱間圧延機後の熱延鋼帯冷却ライン
を示す。ｌは圧延機、２は熱延鋼帯、３はテーブルロー
ラ、４は巻取機、５は冷却装置、６はピンチロールを示
す。これによれば、熱延鋼帯２は約７５０〜９５０°Ｃ
で最終仕上げ圧延＠１がら出てホットランテーブルロー
ラー３上で冷却装置５に設けられた一連のノズルからの
冷却剤の吹き付けによって冷却され約５００〜７００″
Ｃで巻取＄４に巻取られる。

これらの工程はすべて大気中で行われるために、鋼帯の
表面には一般にスケールと呼ばれる鉄の酸化膜が生成す
る。このスケールは次工程の冷間圧延工程等において製
品品質の低下、圧延ロールの摩耗、圧延油の汚染等の問
題があるため、冷間圧延に先立って塩酸や硫酸を用いた
酸洗工程において除去されている。しかし、この酸洗工
程は使用する酸や廃酸処理および動力等に多額の費用が
かかり、また過酸洗により鋼帯の歩留り低下があり問題
である。

そこで、これら問題に対処すべく、また脱スケールによ
る歩留り低下を防ぐため熱間圧延中に生成するスケール
を可能な限り少なくすることが望まれている。

従来は、特開昭５８＝５３３２３号公報、特開昭５９−
９７７１０号公報、特開昭６１−１２３４０３号公報等
に見られるごとく、熱間圧延の最終仕上圧延機の出側に
設けられたボックス内を不活性ガスまたは還元ガスの雰
囲気にしてその中を走行する熱延綱板に脱酸処理を施し
た冷却水を吹き付けて４００〜５００°Ｃまで冷却して
スケールを薄くする技術が提案されている。

しかし、上記ボンクス内雰囲気の酸素濃度は可及的に少
なくすることが求められており、これは設備上、熱間圧
延装置が搬送用テーブルや冷却装置等が数多く設置され
ることから、例えば酸素１体積％以下の雰囲気にするに
はそれらも含めて完全にシールされたボックスにする必
要があり、実際は点検や補修等を考えると可動部のシー
ル部、継ぎ目などに隙間が生じ、酸素濃度を１体積％以
下を保持しようとすれば膨大な設備費とメンテナンス費
がかかり実現性に乏しい。

（発明が解決しようとする課題） このように、上記の従来方法ではボックス内の雰囲気は
酸素濃度を１体積％以下にする必要があるため、その実
現は設備的に難しく、実現させるには設備費が膨大とな
る。また、脱酸処理を施した冷却水を用いて熱間鋼帯を
冷却するには多量の脱酸処理水が必要となり製造コスト
が非常に高く実用に供することは難しい。

本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、その目的
は、脱スケール工程そのものを省略するかまたは従来よ
りはるかに能率的で安価な脱スケール方法のみで冷延薄
鋼板を製造することができるようにス与−ルをその生成
段階で抑制し、スケールが全くないかまたはあっても極
めて少ない熱延鋼帯を製造する方法を提供することであ
る。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するため、本発明者らは鋭意研究を重ね
た結果、以下に述べるような諸点の知見を得て、本発明
を完成するに至った。

■熱延鋼帯は雰囲気の酸素濃度を低くすればスケール生
成量は大気中に比べて大幅に減少でき、例えば、酸素濃
度を１０体積％以下にするだけでも大気中での場合と比
較して半減できる。

第４図は、熱間圧延の最終圧延機出側からの鋼帯が冷却
されて行く過程で酸素濃度の影響を雰囲気ボックスの中
に不活性ガスを入れて調査した結果をグラフで示すもの
で、酸素濃度を１０体積％以下にすることでかなりの改
善が見られる。

■地鉄の新生面に成長する酸化スケールは、熱間圧延に
際して生しるスケールと比較して定量的な取り扱いが可
能であり、その厚み制御が定量的に行える。一般にその
発生初期に生成量が最も多く時間の経過と共に減少する
ほか、温度が低くなるとその生成量がわずかになる。ま
た、鋼帯表面の酸素を低くする程生成量は少なくなる。

■そこで鋼帯の最終圧延機出側直後のスケールの状態を
調査したところ、最終あるいはそれ以前の圧延機の前で
発止したスケールは延ばされ薄くなっているだけで新生
面は出ていないことが判明しこのように熱間圧延に際し
て生じたスケールは制御が困難であるため、−旦生成し
たスケールを除去し、新生面を出した上でその厚みを制
御したほうが、高速での大量生産には適している。

■従って、鋼帯の新生面を得るためには、圧延直後にデ
スケーリングまたはスケールを還元する必要がある。デ
スケーリングは高圧水スプレー等で可能であるがまたス
ケールの還元は直火還元炎を使用すれば可能であること
が判明した。

０次に、水冷による徐冷に比べ急冷の方が鋼帯温度の低
下が大きいためにスケールの生成量は格段に少なく、従
来のように脱酸処理水を使用しないでも水急冷でかなり
のスケール生成量の低減を図ることができる。第５図は
、最終圧延機出側からの鋼帯が冷却されて行く過程での
スケール挙動を示す。水冷による急冷を行うと最初の急
冷効果が大きく大幅にスケール生成量が低減する。

■さらに新生面におけるスケールの生成は、その発生初
期における生成量が最も多いことがわがった。第６図に
示す通りスケール生成量は、時間の経過とともに放物線
状に変化する。このことから熱延鋼帯に発生するスケー
ルは最終圧延機出側の直近で最も多（生成するといえる
。

■次に最終圧延機出側からの鋼帯が冷却されて行く過程
で例えばアルカリ土類金属含有水溶液等のスケール抑制
剤を塗布することによりスケールの生成量を抑制できる
ことが判明した。このようなスケール発生の抑制剤の効
果を第７図にグラフで示す。同一冷却操作を行っても、
スケール抑制剤を塗布した場合には塗布しない場合と比
較してスケール厚はほぼ半減している。

ここに、最も広義には、本発明は、熱延鋼帯の製造方法
において、最終仕上圧延機出側直後に熱延鋼帯の少なく
とも表面を不活性ガスまたは還元性ガスにより酸素濃度
１体積％超１０体積に以下の雰囲気でガスシールしなが
ら巻取温度にまで冷却することを特徴とした薄スケール
熱延鋼帯の製造方法である。

本発明により得られる熱延鋼帯はスケールが全くない場
合もあるが、本明細書においてはスケールがほとんどみ
られない場合も含めて「薄スケール」という。

本発明は、より特定的には、熱延鋼帯の製造方法であっ
て、最終仕上圧延機出側直後に熱延鋼帯の少なくとも表
面を不活性ガスまたは還元性ガスによりガスシールしな
がら巻取温度にまで冷却するに際し、前記最終仕上圧延
機出側直後に直火還元炎を走行鋼帯に当て鋼帯表面を加
熱し、鋼帯表面のスケールを還元することを特徴とした
薄スケール熱延鋼帯の製造方法である。

ここに、直火還元炎は、例えばバーナーによるＣＯカス
の燃焼炎であり、すでに公知のものをそのまま利用すれ
ばよい。

さらに別の面からは、本発明は、熱延鋼帯の製造方法で
あって、最終仕上圧延機出側直後に熱延鋼帯の少なくと
も表面を不活性ガスまたは還元性ガスによりガスシール
しながら巻取温度にまで冷却するに際し、前記最終仕上
圧延機出側で走行鋼帯にアルカリ土類金属を含有する水
溶液のスケール生成抑制剤をスプレーまたはコーティン
グすることを特徴とする薄スケール熱延鋼帯の製造方法
である。

好適態様によれば、前記スケール生成抑制剤はスプレー
またはコーティングするに先立って、熱間での最終仕上
圧延機出側直後に直火還元炎を走行鋼帯に当て鋼帯表面
を加熱し、鋼帯表面のスケールを還元するようにしても
よい。

前記のガスシールは、最終仕上圧延機出側近傍に熱延鋼
帯が通過・冷却されるボックスを設け、その中に不活性
ガスまたは還元性ガスを充填することにより調帯表面を
ガスシールするか、或いは最終仕上圧延機出側近傍で走
行鋼帯に不活性ガスまたは還元性ガスを吹き付けること
により鋼帯表面をガスシールするようにしてもよい。

（作用） 本発明の構成および作用について第１図を参照して以下
図面に基づき詳細に説明する。

本発明によれば、第１図に示すように最終仕上圧延機１
の直後にガスシール手段として不活性ガスまたは還元ガ
スでシールしたボックス１０を設けてテーブルローラー
３上に熱延鋼帯２を通し、このボックス内で直火還元炎
１２を当てて鋼帯表面のスケールを還元する。その後ボ
ックス１０内で冷却装置５で水吹付けにより冷却し５５
０°Ｃ以下にまで冷却してピンチロール６を経て巻取機
４に巻取る。

また鋼種によって、５５０°Ｃ以下まで冷却すると弊害
があるものは、ボックス１０内でスケール生成抑制剤を
塗布装置１４によってスプレーまたはコーティングした
後、約５５０〜？００″Ｃで巻取る。

第１図の例は、ボックスｌＯ内で直火還元炎１２および
スケール生成抑制剤の塗布装２１４を併用する場合を示
すが、ガスシールとして最終仕上圧延機出側近傍で走行
鋼帯に不活性ガスまたは還元性ガスを吹き付ける場合に
は、一連のガス吹き付はノズルを連接して前述のボック
スに代えてもよい。

しかし、通常はボックス１０と併用してその上流側であ
って最終仕上圧延機出側近傍に上記吹き付はノズルを設
けるだけでもよい。

かくして、本発明によって薄スケール熱延鋼帯の製造が
可能となる。

なお、前記ボックス１０内の酸素濃度は好ましくは１体
積％超１０体積％以下であるが、直火還元炎あるいはス
ケール抑制剤を併用する場合には、そのような酸素濃度
の制限はなく、単に不活性ガス（例：　Ａｒ、　Ｎｚ）
あるいは還元性ガス（例：Ｈ２、ＣＯ）による熱延鋼板
表面へのガスシールを行えばよい。

上記直火還元炎により鋼帯表面のスケール温度は上昇す
るが、これは例えば７５０〜１０００°Ｃまで上昇させ
ることで、その還元反応が促進される。また、スケール
生成抑制剤は、代表的には酸化物、炭酸塩、水酸化物の
水溶液などのアルカリ土類金属を含有する水溶液である
が、その他、硫酸アルミニウムと燐酸アンモニウムの混
合液であってもよい。

ここで、ガスシールとして内部雰囲気を調整したボック
スを採用した場合に、好適範囲として酸素濃度を１体積
％超１０体積％以下に限定した理由は、１０体積％超で
あるとスケール生成抑制効果が十分でないためであり、
一方、設備上、熱間圧延装置は搬送用テーブルや冷却装
置等が数多く設置されることから、１体積％以下の酸素
量の雰囲気にすることは実用的ではないからである。換
言すれば、酸素量１体積％超の雰囲気の調整維持は実用
上容易である。

また、直火還元炎による処理手段を設ける場合、鋼帯表
面のスケール温度を好ましくは７５０〜１０００°Ｃに
した理由は、７５０°Ｃより低い温度では還元能力が著
しく低下し、また１０００°Ｃ超では投下エネルギーが
大きくコスト高となるためである。

さらにスケール生成抑制剤を用いる場合にそのスケール
生成抑制剤をアルカリ土類金属の混合水溶液にした理由
は、例えば炭酸塩の水溶液を用いると鋼帯に付着させた
とき鋼帯の温度で炭化して鋼帯表面上に炭化被膜を形成
してしまう。その結果、鋼帯の表面に酸素の侵入を阻止
してスケールの生成を抑制できるためである。

なお、本発明において水冷による急冷装置は必ずしも必
要ではないが、補助手段として急冷装置を使用すること
は好ましい。しかし、その場合にあっても従来のように
脱酸処理水を使用する必要はなく、通常の冷却水で十分
である。また、装置そのものは慣用のものを使用すれば
よい。

このように、本発明によればスケール生成量は可及的小
に抑制され、そのすぐれた作用効果が認められるが、そ
のうえ、第１回に示した本発明において使用する装置と
前述の第８図に示す従来の酸素濃度１体積％以下の雰囲
気を使用した完全シール方式の装置と比較して設備費は
本発明の場合、従来例の約４割の費用でよく、しかも雰
囲気酸素濃度の調整費用などのメンテナンス費も考慮す
ると、本発明のほうがはるかに安価な手段といえる。

次に、本発明の詳細な説明するが、これによって本発明
が限定されるものではない。

参考例 熱間圧延機で厚さ２．５　ｍｍＸ幅１２００ｍｍ、低炭
素鋼帯を８５０°Ｃで圧延し、第１図に示す装置により
圧延機出側直後にＮ２雰囲気に調整したボックスを設け
、そのＮ２雰囲気ゾーンで水冷装置を使って５００℃以
下まで熱延鋼帯を２．冷して巻取り常温まで自然放冷さ
せた。このときのＮ２雰囲気の酸素濃度は３体積％に調
整した。巻取後の調帯のスケール厚さを測定した。

実施例１ 熱間圧延機で厚さ２．５　ｍｍＸ幅１２００Ｉ＊！１１
、低炭素鋼帯を８５０°Ｃで圧延し、第１図に示す装置
により圧延機出側直後にＮ２雰囲気中でＣＯガスの燃焼
炎である直火還元炎を当ててスケールを還元後、Ｎ２雰
囲気ゾーンで水冷装置によって５００°Ｃ以下まで急冷
して巻取り常温まで自然放冷させた。Ｎ２雰囲気の酸素
濃度は、３体積％であった。この調帯のスケール厚さを
測定した結果１〜１．５１Ｊｎと薄スケールであってこ
のまま鋼帯を冷間圧延しても操業や品質上何ら支障はな
かった。

また、従来の方法で５００°Ｃ以下まで急冷して巻取り
常温まで自然放冷して製造したコイルではスケールが４
〜８μｍと厚く生成しており、冷間圧延に供するには酸
洗などの脱スケール処理を十分に施す必要があった。

実施例２ 熱間圧延機で厚さ２．３ｍｍ　Ｘ幅１２００＋ｗ＋＋、
低炭素鋼帯を８５０°Ｃで圧延し、実施例１と同様にし
て、圧延機出側直後にＮ２雰囲気中で直火還元炎を当て
てスケールを還元、その後Ｎ２雰囲気ゾーンで冷却しな
がらスケール生成抑制剤を塗布して７００°Ｃで巻取っ
て常温まで自然放冷させた。Ｎ２雰囲気の酸素濃度は、
３体積％であった。この鋼帯のスケール厚さを測定した
結果２〜４ｐと薄スケールであったので簡易酸洗した。

酸の使用が従来の１／３、さらに酸洗速度が２５０〜３
０抛／ｓ＋ｉｎと従来より２０〜６０％向上できた。そ
の後冷間圧延した。

なお、平均１０％塩酸濃度の酸洗浴を用いる従来の方法
では、スケールが８〜１３．Ｊと厚く生成しており、冷
間圧延に供するには酸洗速度１５０〜２５０−／ｗｉｎ
で脱スケールを行う必要があった。

実施例３ 実施例１および実施例２に準じて一連の実験を繰り返し
、そのときの生成スケール量を決定し、従来例のそれと
比較した。

第２図および第３図は、それらの結果をグラフにまとめ
て示すもので、第２図は水冷装置による急冷可の鋼帯の
場合を、第３図は急冷不可の鋼帯の場合をそれぞれ示す
。従来例の大気中とあるのは大気中で放冷した場合に相
当するものであって、完全シールとあるのは不活性ガス
の酸素濃度を０゜５体積％以下に制限する雰囲気中で冷
却を行った場合である。なお、本例では不活性雰囲気と
直火還元炎とスケール抑制剤とを王者併用した例につい
てもその効果を本発明例として示す。

ここに、急冷可の鋼帯というのは、例えば低炭素アルミ
キルド鋼であって、一方急冷不可の鋼帯とは極低炭素網
である。

（発明の効果） 本発明は以上説明した通りに構成されているから、従来
不可能とされていた熱延鋼帯のスケール生成を熱延鋼帯
製造ラインで防止あるいは生成を抑制することによって
酸洗省略あるいはＭｌ酸洗が可能となり製造コストの低
減や生産性の向上に大きく貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する装置の概要説明図；第２図
および第３図は、実施例の結果をまとめて示すグラフ； 第４図は、スケール厚と、時間の相互関係を雰囲気中の
酸素濃度を変えて示すグラフ：第５図は、冷却速度と、
スケール厚の相互間係を示すグラフ： 第６圀は、冷却開始温度とスケール厚との相互関係を示
すグラフ； 第７閏は、温度、スケール抑制剤、時間とスケール厚の
相互関係を示すグラフ；および第８図は、従来の熱間圧
延後の鋼帯冷却ラインを示している概要説明図である。 １：圧延機、　　　　　２：熱延鋼帯、３：テーブルロ
ーラ、　４：巻取機、 ５：冷却装置、　　　　６：ビンチロール、１０：ボッ
クス、　　　　１２：直火還元炎、１４二抑制荊塗布装
置 ７ 圓 第 凹 第 図 吋 Ｖｉ　靜） 図 第 図 詩 Ｍ　（什）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱延鋼帯の製造方法であって、最終仕上圧延機出
   側直後に熱延鋼帯の少なくとも表面を不活性ガスまたは
   還元性ガスによりガスシールしながら巻取温度にまで冷
   却するに際し、前記最終仕上圧延機出側直後に直火還元
   炎を走行鋼帯に当て鋼帯表面を加熱し、鋼帯表面のスケ
   ールを還元することを特徴とした薄スケール熱延鋼帯の
   製造方法。
2. （２）熱延鋼帯の製造方法であって、最終仕上圧延機出
   側直後に熱延鋼帯の少なくとも表面を不活性ガスまたは
   還元性ガスによりガスシールしながら巻取温度にまで冷
   却するに際し、前記最終仕上圧延機出側で走行鋼帯にア
   ルカリ土類金属を含有する水溶液のスケール生成抑制剤
   をスプレーまたはコーティングすることを特徴とする薄
   スケール熱延鋼帯の製造方法。
3. （３）前記スケール生成抑制剤をスプレーまたはコーテ
   ィングするに先立って、前記最終仕上圧延機出側直後に
   直火還元炎を走行鋼帯に当て鋼帯表面を加熱し、鋼帯表
   面のスケールを還元する、請求項２記載の方法。
4. （４）最終仕上圧延機出側以降に熱延鋼帯が通過・冷却
   されるボックスを設け、その中に不活性ガスまたは還元
   性ガスを充填することにより鋼帯表面をガスシールする
   か、或いは最終仕上圧延機出側近傍で走行鋼帯に不活性
   ガスまたは還元性ガスを吹き付けることにより鋼帯表面
   をガスシールする、請求項１ないし３のいずれかに記載
   の方法。