JPH0517888A - ステンレス鋼帯の製造方法 - Google Patents

ステンレス鋼帯の製造方法

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JPH0517888A
JPH0517888A JP17126191A JP17126191A JPH0517888A JP H0517888 A JPH0517888 A JP H0517888A JP 17126191 A JP17126191 A JP 17126191A JP 17126191 A JP17126191 A JP 17126191A JP H0517888 A JPH0517888 A JP H0517888A
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源一 石橋
Masaharu Ikeda
雅晴 池田
Kuniaki Sato
邦昭 佐藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】機械的脱スケール処理及び重酸洗処理を排して
脱スケール工程の簡略化を実現し、タンデム圧延機の使
用を可能として、効果的に生産性を向上し、且つ、製品
品質を改善可能なステンレス鋼帯の製造方法を提供する 【構成】バッチ焼鈍後のステンレス鋼帯S表面にアルミ
ニウム、鉄、マンガン及び亜鉛元素のうち少なくとも一
つとハロゲン元素とからなる塩溶液23を塗布して加熱
した後、脱スケール処理を行った後、ステンレス鋼帯S
をタンデム圧延機60にて冷間圧延する

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼帯の製造
方法に係り、特に、熱間圧延及びバッチ焼鈍を施したフ
ェライト系ステンレス鋼帯の脱スケール工程及び冷間圧
延工程の生産性及び表面品質を改善したステンレス鋼帯
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ステンレス鋼帯は普通鋼と比較し
て加工硬化し易く、冷間圧延での負荷を軽減するために
熱間圧延後に焼鈍処理を行っている。特に、フェライト
系ステンレス鋼帯は、オーステナイト系ステンレス鋼帯
の場合と異なり、長時間の焼鈍を必要とするためバッチ
焼鈍が行われる。このバッチ焼鈍は、バッチ式のベル型
焼鈍炉を用いて、前記フェライト系ステンレス鋼帯を、
2 4%,N2 96%の雰囲気中で、60〜80時間焼
鈍する。この時、熱間圧延時に前記ステンレス鋼帯表面
に生じた厚さ5μm程度の酸化スケールは、還元性雰囲
気ガス中に微量に存在するH2 Oにより更に酸化が進行
し、その厚さが10〜15μm程度の緻密な酸化スケー
ル層に成長する。この酸化スケールは、普通鋼帯の表面
に生成する酸化スケールと比べ、その除去が極めて困難
であることから、ショットブラスト等の機械的脱スケー
ルと複数の酸洗槽による酸洗が必要となり、APライン
(Annealing and Pickling L
ine)を利用して酸化スケールの除去を行っている。
【0003】更に、このステンレス鋼帯の脱スケール工
程では、前記酸洗を行う際に、濃度が20wt%程度の
高濃度な硫酸,硝弗酸及び硝酸等の強酸が必要であり、
しかも長時間の処理が要請されているため、脱スケール
工程が律速段階となり、脱スケールに時間がかかり、生
産性を向上することができない等の問題があった。ま
た、ショットブラスト工程では、ショット粒により鋼帯
表面に凹凸が形成され、当該鋼帯の表面粗度が大きくな
り、更に、酸洗工程で硝弗酸を使用すると、当該鋼帯の
表面が肌荒れし、表面粗度が悪化するという問題もあっ
た。
【0004】また、製品として必要な粗度、光沢、板厚
を得るため、脱スケール工程に続いて行われる冷間圧延
工程では、従来一般に、生産性の向上を図ることが困難
なゼンジマー圧延機が用いられているため、生産性が低
下するという問題があった。即ち、ゼンジマー圧延機
は、APライン通板後の鋼帯表面の凹凸を低減し、所定
の光沢を得るために、小径ロールを使用してリバース方
式で複数回圧延を繰り返すため、大径ロールを用いたタ
ンデム圧延機による普通鋼の場合に比べ生産性が悪く、
ステンレス鋼帯の冷間圧延工程の生産能力の向上が妨げ
られているという問題があった。このように効率の悪い
小径ロールで冷間圧延を行う理由は、大径ロールでは、
ステンレス鋼のような硬い材料の表面を美麗に保って薄
板に圧延することは困難だが、小径ロールではこれが可
能なためである。
【0005】そこで、このような問題を解決するため
に、前記問題の主原因となる脱スケール工程の軽減を図
る従来例として、特開昭54−93620号及び特開昭
55−47318号が知られている。特開昭54−93
620号に記載されている従来例は、冷間圧延鋼板コイ
ルを箱型焼鈍する際、当該焼鈍前にアルカリ金属の化合
物、アルカリ土類金属の化合物及びほう酸の酸素化合物
のうち少なくとも1つを主体とする薬剤を前記鋼板コイ
ルに付着してから焼鈍し、酸化スケールと前記化合物を
反応させ、当該酸化スケールを除去し易くすることで脱
スケール工程の軽減を図っている。
【0006】一方、特開昭55−47318号に記載さ
れている従来例は、Crを10%以上含有するCr系ス
テンレス鋼材料を塩化鉄水溶液中に浸漬もしくは塗布し
た後に当該Cr系ステンレス鋼材料を焼鈍することで、
当該Cr系ステンレス鋼の熱処理時に形成される酸化ス
ケールをその後の酸洗工程で容易に除去可能とし、脱ス
ケール工程の軽減を図っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
54−93620号に記載されている従来例は、冷間圧
延鋼板コイルに塗布するアルカリ又はアルカリ土類金属
の化合物は、一般的に融点が高いため、特に、フェライ
ト系ステンレス鋼帯の焼鈍温度(600〜900℃)に
おいては、前記化合物が鋼帯表面上で安定した固体とし
て存在してしまい、酸化スケールとの反応が進行しにく
い。そして、前記化合物が前記鋼帯表面に付着している
だけでは、当該酸化スケールとの反応効率が非常に悪
い。このため、脱スケールの軽減を十分に図ることがで
きないという問題があった。
【0008】また、特開昭55−47318号に記載さ
れている従来例は、Cr系ステンレス鋼材料を塩化鉄水
溶液中に浸漬もしくは塗布した後に焼鈍するため、熱間
圧延後、コイル状のままバッチ焼鈍されるフェライト系
ステンレス鋼帯の表面に、前記溶液をコイル全長に渡り
均等に塗布することは非常に困難であるため、脱スケー
ルが十分出来ないという問題があった。
【0009】さらに、前記特開昭54−93620号及
び特開昭55−47318号に記載されている従来例
は、いずれも脱スケール後の表面品質(特に粗度)に対
する考慮、及び、冷間圧延での考慮がなされておらず、
脱スケールにおけるコストの低減及び品質の改善、冷間
圧延の効率化等、不十分な点があった。本発明は、この
ような問題を解決することを課題とするものであり、従
来の機械的脱スケール処理及び重酸洗処理を排して脱ス
ケール工程の簡略化を実現し、抜本的なステンレス鋼帯
の品質改善を果たすと共に、生産性の悪いゼンジマー圧
延機の使用を不要とし、ステンレス鋼帯の冷間圧延に普
通鋼と同様のタンデム圧延機の使用を可能として、もっ
てAPラインとその後の冷間圧延工程との双方において
効果的に生産性を向上し、且つ、製品品質を改善可能な
ステンレス鋼帯の製造方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明は、バッチ焼鈍後のステンレス鋼帯表面にア
ルミニウム、鉄、マンガン及び亜鉛元素のうち少なくと
も一つとハロゲン元素とからなる塩の溶液を塗布して加
熱した後、脱スケール処理を行い、しかる後当該鋼帯を
タンデム圧延機にて冷間圧延することを特徴とするステ
ンレス鋼帯の製造方法を提供するものである。
【0011】
【作用】熱間圧延後、バッチ焼鈍したステンレス鋼帯、
例えば、フェライト系ステンレス鋼帯の表面に、Al,
Fe,Mn及びZn元素のうち少なくとも一つとハロゲ
ン元素とからなる塩溶液を塗布することで、前記熱間圧
延及び焼鈍中に当該鋼帯表面に生じた全ての酸化スケー
ル層中に、毛細管現象により鋼帯の地鉄部に至るまで前
記溶液を浸透させることが可能となる。次いで、前記溶
液が塗布された鋼帯を脱スケールする前に、当該溶液に
含有される塩の融点以上の温度(300〜500℃以
上)で前記ステンレス鋼帯を熱処理することにより、酸
化スケールと塩の溶融物との反応効率が向上し脱スケー
ルし易くなる。
【0012】即ち、前記熱処理により、前記酸化スケー
ル層中に浸透した前記溶液中の水分が、先ず100℃で
蒸発して当該溶液は塩の固形物となり、前記固形物の融
点は、アルカリ土類金属等の融点に比べ非常に低いた
め、当該固形物は200〜300℃前後の非常に低い温
度で溶融状態となり、酸化スケール中に密に拡散してい
く。この時塩の溶融温度が低いため、塩溶液浸透後の加
熱に必要なエネルギーを節約でき経済的である。次い
で、前記鋼帯が300〜500℃まで加熱されると、前
記溶融した固形物と前記酸化スケールとの間に固−液反
応が生じる。
【0013】この固−液反応により、前記熱間圧延工程
及びバッチ焼鈍工程中に前記フェライト系ステンレス鋼
帯表面に発生したスピネル構造を有する非常に強固な酸
化スケール、例えば、Cr2 3 、Fe3 4 、FeC
2 4 等は、不定形で非常に機械的強度の弱いCr、
Feのハロゲン化物に変化する。このため、特に、ステ
ンレス鋼帯の脱スケール工程に必要不可欠であったショ
ットブラスト及び硝弗酸による酸洗処理を省略しても簡
単に前記鋼帯表面から前記酸化スケールを除去できる。
この結果、ショットブラスト,硝弗酸での酸洗処理によ
り生じていた鋼帯表面の品質低下を防ぐことができ、特
にステンレス鋼帯に最も重要な表面粗度が大幅に改善さ
れたフェライト系ステンレス鋼帯を提供することができ
る。また、脱スケール効率を向上できるため、生産性が
向上し、さらに、作業環境も改善することができる。
【0014】また、鋼帯への前記溶液の塗布・浸透は、
既設のAPラインを利用すればよく、さらに当該溶液塗
布後の鋼帯の熱処理もAPラインで直火雰囲気で行える
ため、経済的である。ここで、前記溶液を当該鋼帯の地
鉄部に至るまで浸透させているため、前記熱処理中に、
前記溶融状態となった固形物が当該鋼帯の酸化スケール
層中に密に拡散する。このため、前記熱処理中に使用す
る雰囲気ガス中の酸化性成分(O2 ,H2 O,CO2
が当該鋼帯の地鉄部にまで進入することは物理的に不可
能であり、新たに酸化スケールが成長することはない。
【0015】これより、バッチ焼鈍を施した後のフェラ
イト系ステンレス鋼帯表面の酸化スケールを除去する脱
スケール工程において、ショットブラストや硝弗酸のよ
うに、ステンレス鋼の表面品質を著しく低下させる脱ス
ケール設備が不要となり、特に、ステンレス鋼帯にとっ
て最も重要な表面粗度が大幅に改善される。即ち、従来
の脱スケール設備を使用したステンレス鋼帯の表面粗度
は、Ra=4〜6μmであったが、前記脱スケール設備
を使用しないステンレス鋼帯の表面粗度は、Ra=3μ
m以下に低減することができる。従って、次工程の冷間
圧延、調質圧延の負荷も低減することができる。
【0016】ここで、前記ハロゲン化物を除去する方法
としては、ステンレス鋼帯の表面品質に悪影響を及ぼす
ものでなければ、特に限定するものではないが、発明者
等が検討したところ、ブラシ,ベンディング,砥石等を
用いた機械的脱スケール方法、H2 SO4 ,HNO3
HCl等を用いた化学的脱スケール方法等が挙げられ
る。また、前記機械的脱スケール方法と化学的脱スケー
ル方法とを適宜組み合わせることで効率的な脱スケール
が可能となる。
【0017】また、前記鋼帯をタンデム圧延機にて冷間
圧延することで、生産性をさらに向上することができ
る。
【0018】
【実施例】次に、本発明に係る実施例について図面を参
照して説明する。図1は、本発明の実施例に係る脱スケ
ールラインの構成図、図2は、図1に示すラインの途中
に設置された塩溶液塗布・浸透装置の構成図、図3は、
図2に示す塩溶液がステンレス鋼帯の酸化スケール層中
に存在する亀裂のダル目部分にまで浸透した状態を示す
拡大部分断面図、図4は、図1に示すラインの途中に設
置された酸化スケール除去装置の構成図である。
【0019】図1に示す脱スケールラインでは、熱間圧
延後バッチ焼鈍したステンレス鋼帯Sがペイオフリール
1に巻かれている。この巻回されたステンレス鋼帯S
は、巻き戻されて入側シャー2により先端部または後端
部が切断され、次に、ウエルダー3において先端部また
は後端部を溶接される。次いで、ステンレス鋼帯Sは、
入側ルーパ4を経て溶液塗布・浸透装置21に搬送され
る。この溶液塗布・浸透装置21は、図2に示すよう
に、入側案内ロール25Aにより案内されたステンレス
鋼帯Sをタンク22内のAl,Fe,Mn及びZn元素
のうち少なくとも一つとハロゲン元素とからなる塩溶液
(以下、単に「塩溶液」という)23中に浸漬し、ステ
ンレス鋼帯Sの表面に塩溶液23を均一に塗布する。そ
の後、ステンレス鋼帯Sを上下一対の加圧ロール24
A,B間で加圧する。この加圧により、図3に示すよう
に、ステンレス鋼帯Sの地鉄部に至るまで、塩溶液23
を表面酸化スケール50中に拡散・浸透させる。ここ
で、加圧により表面酸化スケール50には亀裂52が生
じ、塩溶液23は、毛細管現象により、この亀裂52を
介してステンレス鋼帯Sの素地のダル目部分51まで浸
透することになる。
【0020】その後、ステンレス鋼帯Sは、出側案内ロ
ール25Bを経て焼鈍炉5を構成する加熱部6に送ら
れ、燃焼ガス雰囲気で塩の融点を越える温度、例えば、
300〜500℃以上の温度で熱処理される。ここで、
酸化スケール50中に浸透している塩溶液23の水分
が、先ず100℃において蒸発し、塩が固形状になる。
さらに加熱温度が上がると固形物は溶融し、酸化スケー
ル50中に密に拡散していき、酸化スケール50との間
で、固−液反応が進行し、機械的強度が弱い反応生成物
(塩化物)33が生じる。次いで、ステンレス鋼帯Sは
冷却部7に送られ、所定温度まで冷却される。
【0021】次いで、ステンレス鋼帯Sは酸化スケール
除去装置31に送られる。この装置31は、図4に示す
ように、ステンレス鋼帯Sの表面に付着している塩溶液
23と酸化スケール50との反応生成物33を除去する
ための研削ブラシ32が上下に対向して配置されてい
る。この研削ブラシ32がステンレス鋼帯Sの進行方向
に対して回転することにより生じる研削ブラシ32の研
削力により、当該ステンレス鋼帯Sから前記反応生成物
33を除去し、除去された反応生成物33は、水スプレ
ーノズル34により洗い流され、除去装置31の下端に
設置された排出配管35から排出される。このように、
反応生成物33を研削ブラシ32の研削力によりステン
レス鋼帯Sから簡単に除去することができる。このた
め、ショットブラストの必要が無い。
【0022】その後、ステンレス鋼帯Sは、酸洗層41
に搬送され、硫酸,塩酸等の硝弗酸以外の酸によりステ
ンレス鋼帯S表面に微量残存する反応生成物33を酸洗
する。次いで、このステンレス鋼帯Sを硝酸槽42に搬
送し、仕上げ酸洗,不動態処理を施す。この時、酸洗層
41でステンレス鋼帯Sを酸洗する際、硝弗酸を使用し
ないため、ステンレス鋼帯Sの地鉄部表面が浸食される
ことはない。
【0023】次に、ステンレス鋼帯Sは、洗浄装置1
2、ドライア13を通過し、出側ルーパ14を経て分割
シャー15にて所定寸法に切断されてテンションリール
16に巻き取られる。このように、本実施例では、ステ
ンレス鋼帯Sをバッチ焼鈍した後、巻き戻しながら塩溶
液23を塗布しているため、表裏面の酸化スケール50
の全面に塩溶液23を十分塗布することができる結果、
脱スケール効率を大幅に向上することができる。
【0024】前記脱スケール方法において得られるステ
ンレス鋼帯Sは、表面品質、特に、粗度が優れており、
従来のゼンジマー圧延機等の小径ロールによるリバース
圧延の必要がなく、普通鋼と同じタンデム圧延機による
圧延が可能となる。このため、冷間圧延においても生産
能力の向上が図れる。次に、本発明の具体的な実施例に
ついて説明する。
【0025】図1に示すAPラインを使用して、ステン
レス鋼帯(SUS430;板厚4.0mm,板幅1500
mm)の脱スケールを表1に記載の塩溶液23を使用して
行った。また、表2に示す各設備の出側で、脱スケール
状況を調査し面積率で表現した。この結果を表2に示
す。
【0026】
【表1】
【0027】熱間圧延後、バッチ焼鈍したステンレス鋼
帯を溶液塗布・浸透装置21に搬送し、表1に示す成分
の塩溶液23をバッチ焼鈍後のステンレス鋼帯表面に塗
布した後、加熱部6に搬送した(鋼帯A〜E)。尚、加
熱部6の温度は、塩が溶融して前記ステンレス鋼帯Sの
酸化スケール50と固−液反応を促進するために、前記
表1に示すような温度とした。
【0028】次いで、加熱部6を出た鋼帯は、冷却部7
に搬送され、その後、酸化スケール除去装置31に至
り、研削ブラシ32を2パス通過させた後、酸洗槽41
に搬送されてH2 SO4 (15%)で酸洗処理された。
その後、ステンレス鋼帯は、硝酸槽42に搬送され、不
動態処理が施された後、洗浄装置12、ドライア13を
通過し、出側ルーパ14を経て分割シャー15にて所定
寸法に切断されてテンションリール16に巻き取られ、
鋼帯A〜Eが得られた。
【0029】次に、比較として、前記と同じステンレス
鋼帯(SUS430;板厚4.0mm,板幅1500mm)
を使用し、従来の脱スケール方法である以下の方法で比
較品を作製した。熱間圧延後、バッチ焼鈍されたステン
レス鋼帯に前記表1に示す塩溶液23を塗布せずに加熱
部6に搬送し、次いで冷却部7を経た後、ショットブラ
スト、機械的脱スケールを施した。次いで、鋼帯は酸洗
槽41に搬送されてH2 SO4 (15%)で酸洗処理さ
れた後、さらに硝弗酸槽(HF−HNO3 ;15%)で
酸洗処理が施された。
【0030】その後、ステンレス鋼帯は、硝酸槽42に
搬送され、不動態処理が施された後、洗浄装置12、ド
ライア13を通過し、出側ルーパ14を経て分割シャー
15にて所定寸法に切断されてテンションリール16に
巻き取られた(比較品)。
【0031】
【表2】
【0032】表2より、表1に示す成分の溶液をステン
レス鋼帯に塗布した後、脱スケール工程を行った鋼帯
(鋼帯A〜E)は、ショットブラスト,機械的脱スケー
ル及び硝弗酸処理を行わなくても、前記溶液を塗布しな
かった比較品に比べ、十分に脱スケールされることが実
証された。これより、ステンレス鋼帯の脱スケール工程
で、ショットブラスト等の機械的脱スケール及び硝弗酸
による酸洗槽を省略することができる結果、脱スケール
工程の簡略化が可能となり、生産能力を向上することが
できる。また、前記酸洗処理に使用していた酸を購入す
る必要がないため、低コスト化も実現できる。
【0033】次に、鋼帯A〜E及び比較品の表面粗度
(Ra:μm)を測定した。この結果を表3に示す。
【0034】
【表3】
【0035】表3より、ショットブラスト,機械的脱ス
ケール及び硝弗酸処理を行わなかった鋼帯A〜Eは比較
品に比べ、表面粗度が1〜2μmと低減することが実証
された。この結果、脱スケール後の表面粗度が大幅に改
善されたことがわかる。次に、脱スケール処理を施した
鋼帯A〜Eに、タンデム圧延機60により冷間圧延を施
した後の表面粗度(Ra:μm)を測定した。この時、
板厚が4mmの鋼帯A〜Eを1mmまで圧延した。ま
た、比較として、従来の脱スケール工程後、ゼンジマー
圧延機を使用して冷間圧延した鋼帯(比較品)について
も測定した。この結果を表4に示す。
【0036】
【表4】
【0037】表4より、鋼帯A〜Eの冷間圧延後の粗度
は、従来品と比べ何ら劣ってないことが確認された。こ
れより、冷間圧延において、従来のゼンジマー圧延機の
ような小径ロールによるリバース圧延を施す必要はな
く、普通鋼と同様のタンデム圧延機による圧延で、鋼帯
に必要な粗度、光沢を得ることができるため、生産性を
大幅に向上することができる。
【0038】本実施例では、陽イオン及び陰イオンとし
て、表1に示すイオンを使用した塩溶液を鋼帯に塗布し
たが、これに限らず、Al,Fe,Mn及びZn元素を
2つ以上組み合わせて、陽イオン群としても良く、ハロ
ゲン元素を2つ以上組み合わせて陰イオン群としても良
い。また、本実施例では鋼帯として、SUS430を使
用したが、これに限らず、他の鋼帯でも効果を上げるこ
とができる。
【0039】そして、本実施例では、溶液塗布・浸透装
置21は、図2に示すような構造のものを使用したが、
これに限定されるものではなく、スプレー式,ファウン
テン式,バーコート式等でも良い。また、酸化スケール
除去装置31では、研削ブラシ32による機械的脱スケ
ールを行ったが、べンディングロール,砥石,研削ブラ
シとベンディングロールを兼用したもの等、鋼帯の表面
品質に悪影響を与えないものであれば良い。
【0040】また、酸洗槽41では、硫酸を使用した
が、塩酸、硝酸等を使用しても良く、また前記機械的脱
スケールと組み合わせることで、より効率良く脱スケー
ルを行うことが可能となる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バッチ焼鈍を施した後のフェライト系ステンレス鋼帯表
面に形成された酸化スケール中にAl,Fe,Mn及び
Zn元素のうち少なくとも一つとハロゲン元素とからな
る塩の溶液を浸透させ、次いで加熱した後、脱スケール
することで、鋼帯の酸化を防止し、酸化スケールの機械
的強度を低下することができる。このため、ショットブ
ラスト、強酸による酸洗処理を省略して脱スケール工程
を簡略化することができる結果、生産性を向上すること
ができ、且つ、脱スケール後の鋼帯の表面品質を極めて
良好にすることができる。
【0042】また、前記鋼帯をタンデム圧延機にて冷間
圧延することで、生産性をさらに向上することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る脱スケールラインの構成
図である。
【図2】図1における溶液塗布浸透装置の拡大構成図で
ある。
【図3】鋼帯表面に構成された酸化スケール層中に塩溶
液が浸透する状態を示す拡大断面図である。
【図4】図1における酸化スケール除去装置の拡大構成
図である。
【符号の説明】
5 焼鈍炉 6 加熱部 7 冷却部 21 溶液塗布浸透装置 22 タンク 23 塩溶液 24 加圧ロール 31 酸化スケール除去装置 32 研削ブラシ 33 反応生成物 41 酸洗槽 50 酸化スケール 51 ダル目部分 52 亀裂 60 タンデム圧延機

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 バッチ焼鈍後のステンレス鋼帯表面にア
    ルミニウム、鉄、マンガン及び亜鉛元素のうち少なくと
    も一つとハロゲン元素とからなる塩の溶液を塗布して加
    熱した後、脱スケール処理を行い、しかる後当該鋼帯を
    タンデム圧延機にて冷間圧延することを特徴とするステ
    ンレス鋼帯の製造方法。
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JP2583366B2 (ja) 1997-02-19

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