JPH07122101B2

JPH07122101B2 - ステンレス鋼帯の製造方法

Info

Publication number: JPH07122101B2
Application number: JP32450390A
Authority: JP
Inventors: 源一石橋; 泰弘香月; 邦昭佐藤; 博之垣内
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1990-11-27
Filing date: 1990-11-27
Publication date: 1995-12-25
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: JPH04191329A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、熱間圧延後のステンレス鋼帯の焼鈍・酸洗工
程及び冷間圧延工程の生産性，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。

【従来の技術】

ステンレス鋼帯は普通鋼と比較して加工硬化しやすく、
冷間圧延の負荷が大きくなる。そこでこの冷間圧延の負
荷を軽減するため、熱間圧延後のステンレス鋼帯に、AP
ライン（Annealing and Pickling Line）と呼ばれる連
続焼鈍酸洗設備で、連続的に焼鈍と酸洗処理を施し、そ
の後に冷間圧延することが行われている。熱間圧延された後のステンレス鋼帯Ｓを、上記APライン
で焼鈍する際には、焼鈍炉の加熱部において直火バーナ
を用いて焼鈍する。このため、熱間圧延時にステンレス
鋼帯Ｓの表面に生成した厚さ約５μｍ程度の酸化スケー
ルが、直火雰囲気での焼鈍中に、10〜30μｍ程度の緻密
な酸化スケールに成長する。そこで、ステンレス鋼の場
合は焼鈍後にスケールブレーカ，ショットブラストとい
ったような機械的脱スケール手段と、更に複数の酸洗槽
を経る重酸洗手段とにより脱スケールされると共に不働
態化処理が施されていた。しかしながら、ステンレス鋼帯の熱間圧延鋼帯は、普通
鋼帯と比べて酸化スケールの除去が極めて困難である。
従って酸洗についても、酸洗液として濃度が20％前後の
高濃度な硫酸，フッ酸，硝酸等の強酸が用いられ、しか
もなお長時間の処理が必要とされていた。このため、脱
スケールに時間がかかり生産能力を上げることができな
い等の問題があった。更に、スケールブレーカ，ショッ
トブラストといった機械的脱スケール装置を使用してい
るため、鋼帯の表面粗度が悪化し、約25〜30μｍもの凹
凸が項帯表面に生成して表面品質の低下をきたすという
問題があった。更に、酸洗槽として特にHF・HNO₃といっ
た強酸を使用するため、粒界侵食溝が鋼帯表層部に生成
し、製品としての光沢，耐食性，バフ研磨性等に悪影響
を及ぼすという表面品質上の問題もあった。また、焼鈍・酸洗処理後に、製品として必要な粗度，光
沢，板厚を得るために続いて行われる冷間圧延工程で、
従来一般にゼンジマー圧延機が用いられることによる低
生産性という問題があった。すなわち、ゼンジマー圧延
機では、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、リバース
方式で複数回圧延を繰り返す。このような小径ワークロ
ールで冷間圧延するのは、大径ロールでは通常困難とさ
れるステンレス鋼のような硬い材料を美麗な表面を持つ
薄板に圧延することができるためである。しかし反面
で、大径ロールを用いたタンデム圧延機による普通鋼の
場合に比し生産性が悪く、そのためステンレス鋼帯の冷
間圧延工程の生産能力向上が妨げられている。そこで、以上のような問題点を解決するために、従来か
ら種々の提案がなされており、例えば特開昭49−135824
号，特開昭61−153291号，特公平２−14122号，特公平
２−15283号等がある。特開昭49−135824号は、熱間圧
延後の鋼帯にアルカリ金属塩及び、あるいはホウ酸を主
体とした薬剤を塗布し、当該薬剤と当該鋼帯とによる酸
化被膜を触着させ、酸洗性の優れた酸化被膜を持つ鋼帯
を得ることで、酸化スケールの性状による鋼帯の酸洗時
間の変動を小さくし、酸洗時間を短縮するというもので
ある。また、特開昭61−153291号は、熱間圧延後のステンレス
鋼帯の表面にアルカリ金属のハロゲン化物の水溶液を付
着せしめ、焼鈍，冷却したのち酸洗することで、ステン
レス鋼帯の効率の良い脱スケール工程を提供するという
ものである。これに対して、特公平２−15283号は、冷間圧延工程で
ロール径150mm以上300mm以下のワークロールを有する冷
間圧延機により最終厚みまで圧延するようにして、熱間
圧延後の焼鈍を省略するというものである。また、特公平２−14122号は、冷間圧延工程の前段で大
径のワークロールを用い、後段で前段におけるものより
も小径のワークロールを用いるようにすると共に、冷間
圧延工程前段においては、ワークロール直径を150mm以
上とし、更に冷間圧延前段における累計圧下量を、全圧
下量の60％以上とするというものである。

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来の提案はいずれも、ステンレス
鋼帯表面に生成した酸化スケール自体の性質の改善によ
り、脱スケールの際の酸化スケールの機械的強度を低下
させることについては、なんらの配慮もなされていな
い。したがって、鋼帯表面に生成された非常に強固な酸
化スケールを除去するために従来必要とされていたヒケ
ールブレーカ，ショットブラストといった機械的脱スケ
ール処理、及びHF・HNO₃による重酸洗処理といったよう
な製品品質に悪影響を及ぼすプロセスの省略までには至
らず、抜本的にステンレス鋼帯の品質を改善し、生産能
力を向上させ得ないという未解決の課題があった。そこで、本発明は、上記従来の未解決の課題に着目して
なされたものであり、熱間圧延後のステンレス鋼帯表面
にアルカリ土類金属塩化物溶液を塗布して焼鈍・酸洗処
理を行うことにより、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、ひ
いては生産性の悪いゼンシ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
せしめ、且つ製品品質を改善できる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。

【課題を解決するための手段】

本発明は、熱間圧延後のステンレス鋼帯表面にアルカリ
土類金属塩化物溶液を塗布して焼鈍・酸洗処理を行い、
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。

【作用】

本発明のステンレス鋼帯の製造方法によれば、熱間圧延
後の鋼帯を焼鈍し、脱スケールする工程において、鋼帯
を焼鈍する前に当該鋼帯の表面にアルカリ土類金属塩化
物溶液を塗布することで、前記熱間圧延中に当該鋼帯表
面に生じた酸化スケール層中に、毛細管現象により当該
溶液を鋼帯の地鉄部に至まで浸透させて、酸化スケール
の機械的強度を低下させることができる。鋼帯を焼鈍炉に導入し焼鈍する工程において、前記酸化
スケール層中に浸透したアルカリ土類金属塩化物溶液中
の水分が100℃において蒸発し、当該溶液は固形状とな
る。この固形物は700〜800℃前後で溶融状態となり、酸
化スケール層中に密に拡散していく。そして、焼鈍工程
中の昇温過程において、その溶融した固形物と酸化スケ
ールとが固−液反応を起こす。この固−液反応により、
熱間圧延工程中でステンレス鋼帯表面に生成したスピネ
ル構造を有する非常に強固な酸化スケール、例えばCr₂O
₃、Fe₃O₄、FeCr₂O₄等は、不定形で非常に機械的強度の
弱いアルカリ土類金属を含有するCr、Feの塩化物に変化
する。この鋼帯表面に生じた非常に機械的強度の弱い前
記塩化物は簡単に鋼帯表面から剥離することができる。
そのため、脱スケール工程での酸洗処理及びショットブ
ラストを省略しても、鋼帯表面から酸化スケールを除去
することが可能になる。これは、炭素鋼に比べて酸化ス
ケールの除去が極めて困難なステンレス鋼帯には、特に
有効である。さらに、焼鈍する前に、鋼帯の酸化スケール層に塗布し
たアルカリ土類金属塩化物溶液を鋼帯の地鉄部に至るま
で浸透させた結果、前記溶融状態なった固形物が、焼鈍
工程中に鋼帯の酸化スケール層中に密に拡散する。この
ため、焼鈍工程中に使用する燃焼ガス中に含まれる酸素
は、鋼帯の地鉄部にまで進入することが物理的に不可能
であり、新たに当該酸素と鋼帯との反応は有り得ない。
かくして、鋼帯表面に酸化スケールが成長することは防
止される。以上の結果、熱間圧延後の鋼帯の焼鈍方法における脱ス
ケール工程において、ショットブラストなどの機械的脱
スケール及びHF・HNO₃といった重酸洗槽を省略すること
ができて、脱スケール工程の簡略化が可能となり、生産
能力を向上させることができる。また、APライン通板後
のステンレス鋼帯の粗度，粒界侵食等の表面品質が大幅
に改善される。更には、脱スケール工程における酸洗処
理に用いられていた酸の購入が不要となり低コスト化が
可能である。加えて、作業環境も改善される。また、鋼帯表面品質が改善されるため、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なり、普通鋼と同様のタ
ンデム圧延機による圧延でステンレス鋼帯に必要とされ
る粗度，光沢を得ることが可能となり、その結果、生産
性が大幅に改善される。なお、アルカリ土類金属塩化物は、高沸点であることか
ら、鋼帯の焼鈍温度において全く蒸気化せず、焼鈍炉内
の耐火物、アスベストロール及び煙道に設置された熱交
換器、煙突といった設備にまったく悪影響を及ぼさない
という利点がある。

【実施例１】次に、本発明について図面を参照して説明する。図１に、本発明のステンレス鋼帯の製造方法に用いるAP
ラインの一実施例を示す。熱間圧延後の鋼帯Ｓがペイオ
フリール１に巻かれている。このステンレス鋼帯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を
切断され、次にウエルダー３において先行コイル又は後
行コイルと溶接される。そして、入側ルーパ４を経て、
アルカリ土類金属塩化物溶液塗布装置21に搬送される。
このアルカリ土類金属塩化物溶液塗布装置21内におい
て、図２に示すように、ロール25により導かれた鋼帯Ｓ
を、溶液タンク22内のアルカリ土類金属塩化物水溶液23
中に浸漬し、鋼帯Ｓの表面に当該アルカリ土類金属塩化
物水溶液23を均一に塗布する。その後、鋼帯Ｓを加圧ロ
ール24で加圧し、図３に示すように鋼帯Ｓの地鉄部に至
るまで、アルカリ土類金属塩化物水溶液23を鋼帯Ｓの酸
化スケール50中に浸透させる。図３は、ステンレス鋼帯Ｓの表面に形成された酸化スケ
ール50の層に、アルカリ土類金属塩化物水溶液23が、ス
テンレス鋼帯Ｓの酸化スケール50中に存在する亀裂52を
介して、毛細管現象により、ダル目部分51まで浸透した
状態を示したものである。その後、ステンレス鋼帯Ｓはロール25を経て焼鈍炉５を
構成している加熱部６に送られ、所定温度で熱処理され
た。ここで、酸化スケール50中に浸透しているアルカリ
土類金属塩化物水溶液23は水分の蒸発で固形状になり、
次いで溶融状態となって酸化スケール50中に密に拡散し
ていき、アルカリ土類金属塩化物水溶液23と酸化スケー
ル50との間で固−液反応が進行する。続いてステンレス
鋼帯Ｓは焼鈍炉５を構成している冷却部７に送られ、所
定温度で冷却処理された。その後、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アルカリ土類金属塩化物と
酸化スケールとの反応生成物33を除去するために直列に
上下２組の研削ブラシ32が対向配置されている。この研
削ブラシ32が、ステンレス鋼帯Ｓの進行方向に対向して
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
する。除去された反応生成物33は、水スプレーノズル34
に洗い流され、酸化スケール除去装置31の下端に設けら
れた排出配管35から排出される。このように、前記反応
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ない。次に表面が金属光沢及び白色度を呈するステンレス鋼帯
Ｓを得るための表面処理を行う目的で、ステンレス鋼帯
Ｓを酸洗槽41に送り、その表面を軽度な酸で酸洗した。
この酸としては、低濃度な酸、例えば硝酸，硫酸等があ
る。次に、前記ステンレス鋼帯Ｓは洗浄装置12,ドライア13
を通過し、出側ルーパ14を経て分割シヤー15により所定
長さに切断されて、テンションリール16に巻き取られ
る。このようにして得られたステンレス鋼帯Ｓは、表面品質
特に表面粗度，粒界侵食が優れており、従来の小径ロー
ルによる圧延は必要ではなく、図１の下段に示すような
バックアップロール61と比較的大径のワークロール62と
を備えたタンデム圧延機60により、普通鋼と同じく圧延
が可能で、冷間圧延においても生産能力の向上がはかれ
る。上記図１に示すAPラインによる、ステンレス鋼帯の連続
焼鈍の条件を表１に示す。また、この熱間圧延後のステンレス鋼帯Ｓを焼鈍炉５に
導入する前に、アルカリ土類金属塩化物水溶液に浸漬し
た場合（本発明法）と、アルカリ土類金属塩化物水溶液
への浸漬をしない従来法の場合とについて、APライン通
板後のステンレス鋼帯Ｓの表面粗度，粒界侵食溝深さを
比較した結果を表２に示す。表２より、本発明を使用した場合は、従来法における機
械的な脱スケール，重酸洗層処理が省かれているため、
表面粗度，粒界侵食いずれの点においても従来法の場合
より顕著に改善されていることが明らかである。また、
普通鋼と同様にタンデム圧延機60で冷間圧延を実施して
も、品質上の問題は全く無かった。

【実施例２】上記実施例１における図１と同じAPラインを用い、アル
カリ土類金属塩化物水溶液（CaCl₂）の濃度を種々変化
させ、研削ブラシ32並びに酸洗層41を通過後のステンレ
ス鋼帯Ｓの酸化スケールの存在率（％）を調査した。そ
の試験条件と試験結果を、表３に示す。表３における評価は、次の通りである。 ◎酸化スケールは全く無く良好 ○酸化スケールは僅かで良好 △酸化スケールは多少ある ×酸化スケールがムラ状にかなり残る以上の結果より明らかなように、CaCl₂の濃度が10％以
上であると、熱間圧延中に生成した酸化スケールの機械
的強度を低下させ、容易に研削ブラシ32で除去できた。
そして、CaCl₂の濃度が15％以上であると、研削ブラシ3
2通過後の酸化スケールの存在が全く無く、更に、表面
処理用の酸として低濃度の硝酸（15％）を使用しても、
美麗な金属光沢，白色度を有するステンレス鋼帯を得
た。なお、CaCl₂水溶液は約40％で飽和する。以上により、CaCl₂の濃度は10％以上、好ましくは15％
以上あれば十分に酸化スケールの改質、特に、酸化スケ
ールの機械的強度を低下させる効果を発揮させることが
可能である。上記実施例によれば、ステンレス鋼帯の焼鈍工程におけ
る脱スケール工程を簡略化し、生産能力を向上させ、低
コスト化することができ、更に作業環境が改善された。なお、上記実施例では、ステンレス鋼帯としてSUS304を
用いたが、これに限らず他の鋼帯でも効果をあげること
ができる。また、アルカリ土類金属塩化物溶液として、CaCl₂水溶
液を用いたが、MgCl₂，BaCl₂，ZnCl₂等、他のアルカリ
土類金属塩化物溶液を用いても良い。また、アルカリ土類金属塩化物溶液塗布装置21は、図２
に示すような構造のものに限定されず、スプレー方式，
ロールコータ方式等でも良い。また、酸化スケール除去装置31は、図４に示すような構
造のものに限定されず、研削ブラシとベンディングロー
ルを兼用したもの、ピンチロール等で加圧し反応生成物
33を圧力により破壊する方法等を採用してもよい。更にまた、上記実施例ではアルカリ土類金属塩化物の水
溶液を使用したが、これに限らず、アルカリ土類金属塩
化物を溶解可能な他の極性溶液とすることもできる。

【発明の効果】

以上説明したように本発明のステンレス鋼帯の製造方法
は、熱間圧延後のステンレス鋼帯表面にアルカリ土類金
属塩化物溶液を塗布し、当該鋼帯表面の酸化スケールに
当該溶液を浸透せしめることで、酸化スケールの機械的
強度を低下させることができ、更に鋼帯の焼鈍中に、新
たな鋼帯表面に酸化スケールが生成しないため、脱スケ
ール工程において酸洗処理及びショットブラストを省略
しても鋼帯表面の酸化スケールを簡単に除去することが
でき、そのため脱スケール工程の簡略化が可能となり、
処理速度が上がり生産能力を向上させることができると
共に鋼帯の表面粗度，粒界侵食が大幅に改善でき、これ
に伴ってその後の冷間圧延を普通鋼と同じくタンデム圧
延機にて行うことにより、冷間圧延工程においても生産
能力の大幅な向上を果たすという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のステンレス鋼帯の製造方法を適用した
APライン及び冷間圧延工程の一実施例の概略図、第２図
は第１図におけるアルカリ土類金属塩化物溶液塗布装置
の拡大断面図、第３図はステンレス鋼帯表面に形成され
た酸化スケール層中にアルカリ土類金属塩化物溶液が浸
透する状態を示す断面図、第４図は第１図における酸化
スケール除去装置の拡大断面図である。図中、Ｓ……ステンレス鋼帯、５……焼鈍炉、21……ア
ルカリ土類金属塩化物溶液塗布装置、23……アルカリ土
類金属塩化物水溶液、31……酸化スケール除去装置、32
……研削ブラシ、41……酸洗槽、60……タンデム圧延
機。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者垣内博之千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱間圧延後のステンレス鋼帯表面にアルカ
リ土類金属塩化物溶液を塗布して焼鈍・酸洗処理を行
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。