JPH07227763A

JPH07227763A - 表面研削用砥粒材および表面研削処理方法

Info

Publication number: JPH07227763A
Application number: JP2031294A
Authority: JP
Inventors: Tomio Satsunoki; 富美夫札軒; Yoshio Uzuki; 淑夫卯月; Kiwa Ikemoto; 喜和池本; Hirotsuna Kuchiki; 宏綱朽木
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-02-17
Filing date: 1994-02-17
Publication date: 1995-08-29

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、ステンレス鋼帯の表面スケールや
表面疵を除去するに際し、砥粒材入り超高圧水での研削
を適用することにより板の表面品質を向上し、またこれ
に続く処理工程では酸洗処理や表面調整工程の簡略化と
処理作業の高能率化を図ることができる研削用砥粒材と
研削方法を提供することを目的とする。【構成】ステンレス鋼帯の表層部を研削するための表
面研削用砥粒材であって、該砥粒材が丸み形状を有する
表面研削用砥粒材および該砥粒材を混入した超高圧水に
て研削した後、酸洗により鋼帯の表面を１μｍ以上溶削
する。【効果】表面に噛込み砥粒材が残存しない優れた表面
性状を有するステンレス鋼帯を得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステンレス鋼帯の表面
研削処理用砥粒材および表面処理方法に関するものであ
り、更に詳しくは、ステンレス鋼帯、すなわち熱間圧延
や薄肉鋳片連続鋳造にて製造した板或いは焼鈍板や焼鈍
酸洗板等のステンレス鋼帯における表面スケールおよび
疵の除去や表面の平滑化のための研削処理に使用される
表面研削用砥粒材およびその砥粒を用いて研削する方法
に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼帯の製造工程においては、
鋳片の加熱およびその後の熱間圧延や薄肉鋳片連続鋳造
などにより、或いは更に焼鈍や焼鈍酸洗後に表面に酸化
スケールや表面疵が生じるため、これらを除去し、かつ
その表面を仕上げるための工程が必要である。従来これ
らの方法としては、帯状金属体の表面に０．２〜０．６
mm径の鋼球を投射して表層研掃するショットブラストな
どを施してスケールの亀裂や剥離を生じさせ、次いで硝
弗酸、硫酸や塩酸などの酸洗によりデスケールし、その
後に帯状金属体の形状矯正のための冷間圧延を行い、し
かる後別ラインでのベルト研削により帯状金属体の表面
疵を除去することが代表的な方法とされていた。

【０００３】しかしこの従来の方法では、酸洗工程と研
削ラインと圧延ラインは通常別々に配置されているた
め、帯状金属体の酸化スケールと表面疵の除去のために
は複数のラインを通板させる必要があり、能率が極めて
悪いという問題があった。焼鈍酸洗ラインは、デスケー
リングを酸洗により行うものであるため非能率であり、
更に酸洗に伴う多量の廃液発生があるなど、生産性、コ
ストおよび省力の点から種々の問題があった。一方、ベ
ルト研削による表面疵取りを板幅方向に均一に行うに
は、コイルの形状を冷間加工によりフラット矯正する必
要があるが、この矯正作業は通常の冷間圧延ミルを用い
て行う場合が多く、そのために本来のゲージダウン（減
厚）作業以外に形状矯正作業を余分に行わなければなら
ず、従って能率が向上しないばかりかコストアップにつ
ながるという問題があった。更に、研削ラインでは、回
転式エンドレスベルトにより帯状金属体の表面を研削す
る方法が主体であるが、この方法は通板速度が低いと共
に、ベルト寿命が短く頻繁なベルト交換を必要とするた
め作業性が悪い。その上研削前の板形状がフラットでな
いと均一研削できない等の問題があった。ベルト研削の
作業性を改良するために特開平３−８６３１８号公報で
は、弾性砥石研削装置とベルト研削を併用しているが弾
性砥石研削装置でもその砥石の交換頻度は多い。

【０００４】そこで、デスケーリングの効率向上や熱延
鋼帯の表面品質改善を目的に、テンションレベラーから
成る前処理工程の後に複数の酸洗処理工程を設けると共
に、この複数の酸洗処理工程の間に主に金属残渣やスマ
ットを除去する研削工程を組み合わせたデスケーリング
ラインが特開昭５９−４１４８２号公報に開示されてい
る。しかしながら、該デスケーリングラインは、鋼帯の
表面品質がある程度改善されるがその効果には限度があ
り、デスケーリングの殆どを酸洗処理により行うことか
ら相当大規模な酸洗処理設備が必要であるため、初期投
資が多大であり、かつ大規模酸洗に伴う多量の廃液の処
理が必要となる。また、各酸洗処理工程間に設けられた
研削工程が鋼帯の表面疵を積極的に除去するためのもの
ではないため、該デスケーリングラインを通板した鋼帯
を表面疵除去のための別の研削ラインに通板しなければ
ならないという問題が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、この様な従
来の問題点を解消するものであって、ステンレス鋼帯の
表面スケールや表面疵を除去するに際し、砥粒材入り超
高圧水での研削を適用することにより板の表面品質が向
上し、またこれに続く処理工程では酸洗処理や表面調整
工程の簡略化と処理作業の高能率化を図ることができる
研削用砥粒材および表面処理方法を提供することを目的
とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、表面にスケールを有するステンレス鋼帯の
表層部を研削するための研削用砥粒材であって、該砥粒
材は丸み形状を有するすることを特徴とする。また、こ
の砥粒材は、砥粒材の平均粒半径をｒとした時に、同砥
粒材の表面凸部における最小曲率半径φが（１）式を満
足することを特徴とし、ｒ／１０≦φ≦ｒ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）更に、本発明は、該砥粒材を混入した超高圧水にて研削
した後、酸洗により鋼帯の表面を１μｍ以上溶削するも
のである。

【０００７】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。一般に熱間圧
延あるいはその後の工程の焼鈍や薄肉鋳片連続鋳造で発
生するスケールの厚みや表面疵の深さは少なくとも５〜
１０μｍ程度あるため、スケールや表面疵を除去するた
めには少なくとも１０μｍを超える研削が必要であり、
より確実な研削を行うには２０μｍを超えるのが望まし
い。

【０００８】前述したように従来帯状金属体の表面研削
には回転式ベルトグラインダーによるメカニカルデスケ
ーリングや酸洗処理が主に使用されていたが、耐用寿命
や設備上の問題があり、そのため本発明者等はデスケ−
ルおよび疵除去を効率良く実施でき、かつ上記研削深さ
を容易に達成できる砥粒材を混入した超高圧水研掃に注
目した。

【０００９】砥粒材を混入した超高圧水噴射装置は、所
謂アブレイシブウオータージェットとして金属、石材或
いはセラミックス等の切断に使用されている。この切断
に使用される砥粒材は、例えば川崎重工技報・１０８号
（１９９１年１月）５１〜５８頁にはガーネットを用い
ることが記述されている。以下、角状、偏平状で頂角を
有する形状を角張った形状、明瞭な角がなく丸みを帯び
た形状を丸み形状という。この種ガーネット粒子は、研
削効果を上げるために一般に角のある（角張った）形状
をしている。しかし、表面研削にこの様な角張った形状
の砥粒材を使用すると被研削表面に多数の噛込み砥粒材
が発生し、表面欠陥の原因となる。そこで本発明者等は
種々試験を重ねた結果、丸み形状の砥粒材を超高圧水に
混入すれば、研削量を損なわずに大幅に噛込み砥粒材を
低減できることを確認した。

【００１０】ＳＵＳ３０４の熱延鋼帯を用いて、表面凸
部の最小曲率半径を種々変化させた砥粒材を混入した超
高圧水研削を行った結果、すなわち、研削後の噛込み砥
粒材の数とφ／ｒの関係を図１に示す。ここで、噛込み
砥粒材の数は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて、研削後
の表面について１辺１cmの正方形部分を観察して測定し
た。また、砥粒材の表面凸部の最小曲率半径はＳＥＭ写
真から測定し、砥粒材の平均粒半径は砥粒サイズ分布の
モードを採用した。

【００１１】図１から明らかなように、砥粒材の表面凸
部の最小曲率半径（φ）と平均粒半径（ｒ）との比φ／
ｒが大きいほど、噛込み砥粒材の数が低減する。このφ
／ｒの値が０．１以上を満足することにより、噛込み砥
粒材の数が５００個／cm²以下となり、後述する超高圧
水研削後の酸洗処理により冷間圧延前の噛込み砥粒材の
数を１個／cm²以下とすることが可能である。また、幾
何学的な関係から表面凸部の最小曲率半径の上限は砥粒
材が完全な球状となるφ／ｒ＝１であるので、φ／ｒの
値は０．１以上１．０以下とする。

【００１２】ＳＵＳ３０４の熱延鋼帯を用いて、砥粒材
を混入した超高圧水研削後に溶削量を種々変化させた酸
洗を行った結果を図２に示す。図２から明らかなよう
に、酸洗溶削量が１μｍ未満になると、噛込み砥粒材の
数は急激に増加する。従って、超高圧水研削後の酸洗溶
削量は１μｍ以上とする。

【００１３】図３は本発明に使用する超高圧水研削装置
の概要図の一例を示すものであり、超高圧水発生装置１
から高圧水がウォーターノズル２へ供給され、ウォータ
ージェットを形成する。砥粒材供給装置３から砥粒材が
ウォータージェット部へ供給、吸引され、アブレイシブ
ノズル４により形成されたアブレイシブウォータージェ
ット５をステンレス鋼帯６の表面を斜めより板幅方向に
走査しながら投射し、表面の研削を行う。ウォーターノ
ズル、アブレイシブノズルからなる研削装置７はステン
レス鋼帯６の長さ方向または板幅方向に複数個配置さ
れ、鋼帯の表面を均一に研削するために板幅方向に往復
移動する。ステンレス鋼帯６は長さ方向の一方向に連続
的に通板する。ステンレス鋼帯の板幅より外れたアブレ
イシブウォータージェットは水を張ったキャッチャー９
で制止する。研削ムラの制御には吐出角度８を小さくす
ると鋼帯表面でのアブレイシブウォータージェット投射
面積が大きくなるため効果が大きい。試験の結果、研削
量および投射面積から見た吐出角度の範囲は１５〜６０
°が望ましい事が分かった。また、鋼帯表面の研削量は
吐出圧力が増加すると大きくなり、鋼帯表面のスケール
や疵取りには吐出圧力１５００kgf/cm²以上が望まし
い。また、研削量は砥粒材の大きさに影響され、平均粒
半径約５０〜１００μｍのサイズで研削量が大きい。

【００１４】また、研削面の粗さは砥粒材の大きさに影
響され、サイズが大きくなると粗くなり、砥粒材の形状
の影響は小さい。しかし、ステンレス鋼帯表面品質へは
砥粒材の形状の影響が顕著で、ガーネット、アルミナ、
ジルコニア等の角張った形状の砥粒材を使用すると被研
削表面に多数の噛込み砥粒材が発生し、表面欠陥の原因
となる。これに対し、丸み形状の砥粒材では噛込み砥粒
材の低減が可能である。砥粒材の丸み形状化は、砥粒材
を同一容器内にいれて回転させ、砥粒材同士の摩耗によ
り簡便に達成でき、砂鉄、鋳鉄ブリッドなどは同方法に
より安価に丸み形状化される。アブレイシブウォーター
ジェット投射条件が同一でほぼ同程度の研削量が得られ
るガーネットと砂鉄を比較すると後者の丸み形状の砥粒
材では前者の角張った形状の砥粒材を使用した場合に比
べて約１／１０の噛込み量となる。上記研削処理をした
ステンレス鋼帯には酸洗による鋼帯の表面を溶削するこ
とにより噛込み砥粒材を除去し、また発生している研削
目ならしを行うことができる。この場合、その鋼帯表面
の溶削量が１μｍ以上となるような酸洗を行うとよい。

【００１５】この酸洗の前に、砥粒材を混入しない超高
圧水のみによってステンレス鋼帯表面を走査することに
より処理効率を著しく向上させることができる。すなわ
ち、これにより浅い噛込み砥粒材を吹き飛ばし、深い噛
込み砥粒材を脱落し易い状態にできるからである。この
処理を行った鋼帯表面を軽酸洗により１μｍ以上溶削す
ると、噛込み砥粒材の除去をより確実に達成できる。

【００１６】本発明はステンレス鋼帯表面のスケールの
除去と鋼帯表面の疵の除去を同時または別々に処理を行
ってもよい。鋼帯表面に傾斜を持って投射されたアブレ
イシブウォータージェットの個々の砥粒材は鋼帯表面を
研削する。鋼帯表面にスケールが覆っていても、金属面
でも表面の研削除去ができる。従ってスケール厚さや疵
の深さに相当する研削量を得ることで鋼帯表面のデスケ
ールおよび疵の除去が達成される。以下に本発明を実施
例に基づいて説明する。

【００１７】

【実施例】ＳＵＳ３０４およびＳＵＳ４３０系の成分を
有する熱延鋼帯または薄鋳片鋼帯を供試材とし、この供
試材の表面をアブレイシブウォータージェット（砥粒材
混入超高圧水）を走査しながら投射し、表面を研削し
た。混入した砥粒材は図４の（ａ）に示すように角張っ
た形状のガーネットと、同図（ｂ）に示すように丸み形
状の砂鉄の砥粒材を用いた。次いで一部の供試材につい
て、水のみ投射するウォタージェット（超高圧水）を前
記研削面に走査しながら投射し、コンディショニングを
行った。その後、全供試材について軽酸洗処理を施し
た。上記の投射条件と酸洗による溶削条件を表１に示
す。これらの各処理後の供試材表面への噛込み砥粒材の
数を元素分析装置を備えた走査型電子顕微鏡を用いて調
査した。その結果は表１に併記した通りである。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】表１の結果から次のことが分かる。すなわ
ち、アブレイシブウォータージェット研削面において、
丸み形状の砥粒材を用いた研削面では、角張った形状の
砥粒材を用いた研削面よりも噛込み砥粒材の数が大幅に
低減している。ウォータージェット投射面においても噛
込み砥粒材の数は半減し、ウォータージェットの投射効
果が大きいことが分かる。酸洗による１μｍ以上の軽溶
削をした表面において、丸み形状の砥粒材を用いたもの
は噛込み砥粒材は殆ど除去され無くなるが、酸洗前にウ
ォータージェットを投射したものはその除去がより確実
に達成されている。一方、角張った形状の砥粒材を用い
たもののアブレイシブウォータージェット研削面は丸み
形状の砥粒材を用いたものより噛込み砥粒材の数が約１
０倍と多い。軽酸洗による軽溶削した表面には噛込み砥
粒材が残留している。

【００２２】以上のことから鋼帯表面の研削によって生
じた噛込み砥粒材の数は、丸み形状の砥粒材を用いるア
ブレイシブウォータージェット投射による表面研削にお
いて、角張った形状の砥粒材を用いた研削面より大幅な
低減が達成され、その後の酸洗により鋼帯の表面を１μ
ｍ以上溶削することによって噛込み砥粒材の殆どを除去
することができる。またアブレイシブウォータージェッ
ト投射による研削面にウォータージェット投射した面で
は、噛込み砥粒材の数が半減し、さらに酸洗を組み合わ
せることによってその除去は確実となり、しかも酸洗効
率が著しく向上する。

【００２３】以上の様に本発明方法により処理されたス
テンレス鋼帯には噛込み砥粒材が殆ど残留することな
く、またスケールや表面疵を除去して優れた表面性状の
鋼帯とすることができる。

【００２４】

【発明の効果】以上のことから明らかな如く、本発明で
はステンレス鋼帯のスケールや表面疵を除去するに際し
て、丸み形状の砥粒材を混入した超高圧水で研掃、研削
することにより、噛込み砥粒材の数を低減した研削面を
得、酸洗による表面の軽溶削によって噛込み砥粒材を殆
ど残留させることのない表面品質の向上した鋼帯とする
ことができ、また、酸洗前に超高圧水で研掃する処理を
付加することより確実な表面品質とすることができる。

【００２５】更にメカニカルなコンディショニングや酸
洗を連続化することによって、一層表面品質を向上せし
めると共に処理工程を簡略化し高能率化する。これによ
って製造コストの減少や作業環境の改善を図ることがで
きる等工業的効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＳＵＳ３０４の熱延鋼帯を用いて、表面凸部の
最小曲率半径φを種々変化させた砥粒材を混入した超高
圧水研削を行い、研削後の噛込み砥粒材の数とφ／ｒの
関係を示した図。ここで、ｒは砥粒材の平均粒半径であ
る。

【図２】超高圧水研削後に溶削量を種々変化させた酸洗
を行った後の噛込み砥粒材の数との関係を示す図。

【図３】本発明の砥粒材を混入する超高圧水投射装置の
概略図。

【図４】砥粒材の粒子構造を示す拡大写真であり、
（ａ）は角張った形状の砥粒、（ｂ）は丸み形状の砥粒
である。

【符号の説明】

１：超高圧水発生装置２：ウォーターノズル３：砥粒材供給装置４：アブレイシブノズル５：アブレイシブウォータージェット６：ステンレス鋼帯７：研削装置８：吐出角度９：キャッチャー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者卯月淑夫神奈川県川崎市中原区井田1618番地新日本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者池本喜和兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者朽木宏綱兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１号川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面にスケールを有するステンレス鋼帯
の表層部を研削するための表面研削用砥粒材であって、
該砥粒材が丸み形状を有することを特徴とする表面研削
用砥粒材。
【請求項２】請求項１記載の砥粒材において、丸み形
状の砥粒材の平均粒半径をｒとした時、同砥粒材の表面
凸部における最小曲率半径φが（１）式を満足すること
を特徴とする表面研削用砥粒。ｒ／１０≦φ≦ｒ ‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥‥（１）
【請求項３】請求項１，２記載の砥粒材を混入した超
高圧水にて鋼帯の表層部を研削した後、酸洗により鋼帯
の表面を１μｍ以上溶削することを特徴とする表面研削
処理方法。