JPH0753916B2

JPH0753916B2 - 熱間圧延用油性スケール防止剤と熱間圧延方法

Info

Publication number: JPH0753916B2
Application number: JP2069473A
Authority: JP
Inventors: 行雄松田; 光岡田; 浩一坂本; 清貴堀
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-03-19
Filing date: 1990-03-19
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPH03271381A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は熱間圧延における油性スケール防止剤およびそ
れを用いた熱間圧延方法に関し、特に熱間圧延鋼帯の圧
延中、仕上圧延機出側から巻取りまでの間で、鋼帯表面
に生成する酸化スケールを圧延のままで著しく低減せし
め、また、酸洗し易いように酸化スケールを改質せしめ
る油性スケール防止剤および熱間圧延方法に関するもの
である。

（従来の技術）一般に、熱間圧延機による鉄鋼の熱間圧延では、鋼帯は
仕上スタンドを通過後、ランナウトテーブルで所望する
材質になるよう水冷却され、コイル状に巻取られて放冷
される。

これらの工程は全て大気中で行われるため、高温度とな
っている鋼帯表面にはスケールと呼ばれる鉄の酸化膜が
生成する。これは通常、第２図に模式的に示す如く、厚
さが８〜15μｍあり、母材の鉄表面よりFeO（ウスタイ
ト）、Fe₃O₄（マグネタイト）、Fe₂O₃（ヘマタイト）の
順に３層が積層する構造となっている。

自動車ボディ用などに使用される薄板鋼帯は、上記熱延
鋼帯をさらに冷間圧延することにより製造されるが、酸
化スケールが付着したまゝ圧延すると以下に述べるよう
な問題が生じ、良好な製品が得られない。すなわち剥離
したスケールが鋼帯とロールの接触部に噛み込んで製品
表面品質を低下させ、圧延ロールの摩耗を増加させ、圧
延油を汚染する等の問題をおこす。

そこで従来は、熱延鋼帯に付着したスケールを除去した
後に冷間圧延を行うが、この脱スケール工程には化学的
方法、機械的方法およびそれらを組合わせた方法などが
採用されている。化学的方法としては、硫酸や塩酸によ
る酸洗、機械的方法としてはレベラー、ショットブラス
ト処理などが代表的なものである。

最近では、熱間圧延工程で、酸化スケールの発生を防止
して、上記酸洗処理を簡略化ないし省略する熱間圧延方
法が種々提案されている。

例えば、特開昭53−43661号公報には、仕上圧延最終ス
タンドから巻取機までの区間を非酸化性ガスのトンネル
型隔室で覆い、スケールの生成および成長を防止する方
法が開示されている。

また、特開昭52−93635号公報には、熱間圧延鋼帯の冷
却水中に、アルカリ金属、アルカリ土金属、およびホウ
素の一種以上を含む水溶性化合物を100ppm以上溶解せし
めて鋼帯表面に上記水溶性化合物を0.02g/m²以上付着せ
しめ、酸洗性を向上させる方法が開示されている。

（発明が解決しようとする課題）前述した従来の脱スケール処理は、化学的方法である酸
洗法や、機械的方法であるレベラー、ショットブラスト
のいずれも、脱スケールを行うために設備やランニング
コストの増大が不可避であった。

また、特開昭53−43661号公報の方法では、設備費が非
常に高くつく上、被圧延材の入口および出口部を完全に
シールすることができないため、安全上問題がある。さ
らに、隔室内での圧延ミスロール時の対処の仕方など不
明であり、実施困難である。

一方、特開昭52−93635号公報の方法では、所望の水溶
性化合物の付着効率が悪く、酸化防止あるいは酸洗性向
上効果が少ない。そのため多量の薬剤が必要となり、薬
剤コストが高く、水溶性化合物の濃度が高い場合には、
冷却水のスプレーノズルの詰まり等もあり、円滑な実施
が困難である。

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたもので、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処理のみで冷延薄鋼帯を製
造することができるように、スケールをその発生段階で
抑制し、スケールが極めて少なく、しかも容易に酸洗除
去できるように改質された熱延鋼帯を得るためのスケー
ル防止剤およびそれを用いた熱延方法を提供することを
目的にしている。

（課題を解決するための手段）上記目的を達成するため、本発明者らは種々検討して以
下の知見を得た。

熱間圧延においては、薄板鋼帯がスタンド間を走行中
に、大気中の酸素による酸化反応により、スケールが生
成、成長する。成長したスケールがロールバイト内で延
伸されて一部脱落し、金属新生面に近い状態となり、こ
れらが熱延仕上げミル列において繰り返され、さらに最
終スタンドからランナウトテーブル上および巻取り中に
スケールが成長し、最終的なスケール厚みになる。一般
に、地金の新生面に成長する酸化スケールは、第３図に
示すように、その発生初期における生成量が最も多く、
時間の経過とともに生成量は減少する。

以上より、ロールバイト近傍でのスケール抑制が最も効
果的である。すなわち、従来の冷却水中に水溶性化合物
を溶解させて、これを圧延後の鋼帯に噴射することによ
りスケール抑制を図る方法は、この意味で効果が小さ
い。

ロールバイト近傍でのスケール抑制を図るには、この区
間での酸化反応を阻止すればよいが、この区間を非酸化
性雰囲気のトンネル型隔室で覆うことは前記のように現
実的ではない。

こられの知見に基づいてさらに検討した結果、圧延ロー
ルおよび／または圧延鋼帯に特定の油性材料を塗布する
という簡単な操作により、熱間圧延におけるスケール抑
制やスケール改質が可能であることを見出した。従来、
スケール抑制のために油性材料を塗布することは行われ
ていなかった。

ここに、本発明は、エステル20〜80重量部と鉱油80〜20
重量部とから成る基油を必須成分とし、場合により、基
油100重量部に対してポリオール、ジッピングポリマー
および酸化防止剤の少なくとも１種を１〜40重量部、お
よび／または油溶性カルシウム化合物および油溶性ホウ
素化合物の少なくとも１種を１〜40重量部の量で含有さ
せた、薄板鋼帯熱間圧延用の油性スケール防止剤、なら
びに薄板鋼帯熱間圧延において、少なくとも最終ミルスタン
ドの圧延ロールおよび／もしくは圧延鋼帯、ならびに／
またはコイラー前の走行コイルに対して、上記油性スケ
ール防止剤を塗布することを特徴とする薄板鋼帯の熱間
圧延方法、を要旨とするものである。

（作用）本発明の構成と作用について説明する。

本発明のスケール防止剤は、エステル20〜80重量部と鉱
油80〜20重量部とから成る基油を必須成分とする油性材
料である。

かかる油性材料を熱間圧延ロールまたは圧延鋼帯に塗布
すると、熱間圧延が高温作業（鋼帯温度は圧延時で1000
℃以上、コイル巻取り時で約550℃）であるため、油性
材料が熱分解し、一酸化炭素（CO）や水素（H₂）などの
還元性ガスを発生する。そのため、鋼帯表面の近傍雰囲
気が還元性雰囲気となり、酸化スケールの生成を抑制す
ることができると推測される。

本発明で用いるエステルとは、脂肪酸と一価もしくは多
価アルコールとから合成される合成エステルの他に、動
植物油脂のような天然のエステルも包含するものであ
る。これらを１種または２種以上使用することができ
る。

合成エステルの製造に用いる脂肪酸としては、カプリル
酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチ
ン酸、ステアリン酸、オレイン酸、牛脂脂肪酸等の一塩
基酸；およびコハク酸、アジピン酸、セバシン酸、ダイ
マー酸等の二塩基酸が挙げられる。

合成エステルの製造に用いるアルコールとしては、メタ
ノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、ペン
タノール、ヘキサノール、ヘプタノール、オクタノー
ル、ノニルアルコール、ラウリルアルコール、ミリスチ
ルアルコール、セチルアルコール、ステアリルアルコー
ル、オレイルアルコール等の１価のアルコール；エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオー
ル、ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、ヘキ
サンジオール、ヘプタンジオール、オクタンジオール等
の２価のアルコール；およびグリセリン、トリメチロー
ルプロパン、ペンタエリスリトール、アラビット、ソル
ビタン等の３価以上の多価アルコールが挙げられる。

天然エステルである動植物油脂の例としては、牛脂、豚
脂、パーム油、ヤシ油、ナタネ油、大豆油等が挙げられ
る。

鉱油としては、40℃での粘度が10〜1200cstのスピンド
ル油、マシン油、モーター油、タービン油、シリンダー
油などを１種または２種以上使用できる。

本発明のスケール防止剤は、エステル20〜80重量部と鉱
油80〜20重量部との混合物を基油とする。基油がエステ
ルのみでは粘度が高いか固体であるため、塗布が困難で
ある。一方、基油が鉱油のみではロールまたは鋼帯への
油膜の付着性が低く、十分な脱スケール効果が得られな
い。エステルと鉱油とを上記割合で混合すると、塗布作
業が容易で、油膜の付着性も良好な基油が得られる。

本発明のスケール防止剤は、上記の基油のみからなるも
のでも顕著な脱スケール効果があるが、これにポリオー
ル、ジッピングポリマーおよび酸化防止剤から選ばれた
少なくとも１種の成分を、基油100重量部に対して合計
１〜40重量部の割合で添加すると、スケール抑制効果が
一層向上する。

ポリオールは、鉱油やエステルと同様に、熱間圧延温度
で熱分解し、COやH₂などの還元性ガスを発生し、鋼帯近
傍の還元性雰囲気を増強する。一方、酸化防止剤やジッ
ピングポリマーは、上と同様に熱間圧延温度で熱分解
し、還元性雰囲気を増強すると同時に、鋼板表面および
近傍大気より酸素を捕捉し、酸化スケールを抑制する効
果もある。

本発明で有用なポリオールの例としては、グリセリン、
トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、アラ
ビット、ソルビタン等の３価以上の多価アルコール、お
よびその２以上のOH基を残した部分エステルが挙げられ
る。

酸化防止剤としては、ヒンダードフェノール系酸化防止
剤が最も一般的である。かかる酸化防止剤としては、te
rt−ブチルヒドロキシトルエン、tert−ブチルヒドロキ
シアニソール、4,4′−メチレンビス（2,6−tert−ブチ
ルフェノール）などが例示される。

ジッピングポリマーは、いわゆるジップ反応により安定
な共役二重結合を生ずるポリマーのことで、その例とし
てはポリアクリル酸エステル、ポリブテン、ポリプロピ
レンなどがある。ポリアクリル酸エステルの具体例には
分子量１万〜10万のポリアクリル酸ラウリルもしくはポ
リメタクリル酸ラウリルがある。その他の高級脂肪酸エ
ステルも使用できる。ポリブテンは分子量500〜5000程
度のものが使用可能である。ポリプロピレンは分子量20
00以下の低分子量のものが好ましい。

また、本発明のスケール防止剤は、油溶性ホウ素化合物
および油溶性カルシウム化合物の少なくとも１種を、基
油100重量部に対して合計１〜40重量部の割合で含有し
ていてもよい。このような油溶性ホウ素もしくはカルシ
ウム化合物は、スケールが生成しても、生成した酸化ス
ケールの組成を、酸洗による脱スケールが容易なFeO
（ウスタイト）の多い組成に改質させる作用があり、熱
間圧延後の酸洗工程が容易となる。

本発明で有用な油溶性カルシウム化合物としては、アル
キルもしくはアリールスルホン酸カルシウム塩、カルシ
ウム石鹸、ｎ−パラフィンもしくはα−オレフィンの酸
化物のカルシウム塩などが例示される。油溶性ホウ素化
合物の例は、各種のホウ酸エステル類である。ホウ酸エ
ステルとしては、一般式（式中、R₁〜R₃は同一または異なる炭素数４〜18の直鎖
もしくは分岐のアルキル基である）で示されるもの、並
びにホウ酸１モルとジオール１モルと１価アルコール１
モルとのエステルが挙げられる。ジオールとしては、プ
ロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、２−メチ
ル−2,4−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール
等が、１価アルコールとしては炭素数４〜18の直鎖もし
くは分岐アルキルアルコールが使用できる。

本発明のスケール防止剤は、薄板鋼帯の熱間圧延におい
て、少なくとも最終ミルスタンドの圧延ロールおよび
／または圧延鋼帯、あるいはコイラー前の走行コイ
ル、の一方または両方に塗布することにより、酸化スケ
ールを抑制および改質することができる。

圧延中に塗布する場合には、上述したように最終ミルス
タンドで最後に地金新生面に近い状態になってスケール
生成が起こるため、最終ミルスタンド近傍を還元性雰囲
気にすることがスケール抑制にとって重要である。従っ
て、少なくとも最終ミルスタンドを含む１または２以上
にミルスタンドでスケール防止剤を適用する。スケール
防止剤の塗布は、圧延ロールとその前後の圧延鋼帯のい
ずれか一方または両方に行うことができるが、特にロー
ルバイトから出た直後（ロール出側直後）の圧延鋼帯に
塗布することが最も有利である。

最終ミルスタンドを出た鋼帯は、コイラーでの巻取り時
でも500℃を超える高温下にあるので、コイラー前の走
行中でもスケール生成が起こる。この時のスケール生成
は、コイラー前の走行コイルに本発明のスケール防止剤
を塗布することにより抑制することができる。

塗布の方法は、スプレーが簡便であるが、ブラシやフェ
ルトなどで直接塗布するなど、他の方法も採用できる。
塗布量は、成分の種類や被塗布物の温度などにより異な
り、熱分解によりスケールが効果的に抑制されるように
実験的に決定すればよい。

（実施例）本発明の実施例を説明する。

第１図に示すような実験装置を用いて、熱間圧延仕上げ
７スタンドミル列の最終スタンドミル出側直後におて、
本発明のスケール防止剤を鋼板に噴霧し、次工程の酸洗
前でサンプリングし、スケール厚の測定を行った。スケ
ール防止剤の噴霧量は１/minであった。スケール厚の
測定方法は、スケール付鋼板試験片の断面表層を電子顕
微鏡にて観察する方法で行った。

第１表に熱間圧延条件、第２表に実施例に用いたスケー
ル防止剤の組成、第３表に酸洗前の鋼板スケール厚をそ
れぞれ示す。なお、本発明のスケール防止剤の噴霧を行
わない通常の熱間圧延の場合のスケール厚は８〜15μｍ
である。

実施例で用いたスケール防止剤の成分は次の通りであっ
た。

1.合成エステル：トリメチロールプロパンとラウリン酸とのエステルであ
るトリメチロールプロパンラウリルエステル 2.油脂：豚脂（ラード） 3.鉱油：モーター油（40℃での粘度150cst） 4.ポリオール：ソルビタンモノオレエート 5.酸化防止剤： 4,4′−メチレンビス−（2,6−tert−ブチルフェノー
ル） 6.ジッピングポリマー：（ａ）分子量1350のポリブテン（ｂ）ポリアクリル酸ラウリル 7.油溶性Ca化合物： Witco Chemical社製スルホン酸Ca塩SACI−200 8.油溶性Ｂ化合物：ネオペンチルグリコールとブタノールとのホウ酸エステ
ルであるネオペンチルグリコールブチルホウ酸エステ
ル。

実施例１は基油のみからなるスケール防止剤の例であ
る。鉱油と合成エステルからなる基油の熱分解ガスがス
ケール厚の低減に効いており、スケール厚が通常の８〜
15μｍから少なくとも半減している。スケールの構造は
第２図に示すような３層の積層構造となっていた。

実施例２はさらに酸化防止剤を添加したもので、その添
加効果が見られる。

実施例３〜５はさらにポリオールまたはジッピングポリ
マーを添加したものであるが、実施例２以上にスケール
抑制効果が現われている。実施例５では合成エステルの
代わりに油脂を用いたが、同程度のスケール抑制効果が
得られた。

実施例６および７は、実施例２に油溶性Ca化合物または
油溶性Ｂ化合物を添加したものであり、スケール厚が一
層薄くなっている。

実施例８はポリオールとジッピングポリマーを併用し、
実施例９は油溶性Ca化合物と油溶性Ｂ化合物とを併用し
たものであるが、相乗効果が認められる。

実施例10は全添加剤を添加したものであるが、スケール
抑制効果が非常に大であった。

このように、本発明のスケール防止剤はスケール抑制に
効果があることが確認された。とりわけ、ジッピングポ
リマー、油溶性Ca、Ｂ化合物の添加効果が大であった。

（発明の効果）本発明のよりスケール厚みを半減以下に抑制でき、酸洗
コストを従来の1/3に低減することができる。また、酸
洗ラインを新設する場合には、ライン長が従来の1/3に
短縮され、コンパクトになり、酸洗スピードは３倍にな
る。また、スケールが少ないと、酸洗工程での酸の使用
量や副生するスラッジの量も低減する等、多大の効果が
奏され、産業上きわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で用いたスケール防止剤噴霧設備の概要
を示す説明図、第２図はスケールの構造を示す模式図、および第３図はスケール生成と時間の関係を示す模式的グラフ
である。 1:熱延仕上げNo.7スタンド 2:スケール防止剤噴霧装置 3:走行コイル 4:コイラー

フロントページの続き (72)発明者堀清貴大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内 (56)参考文献特開平１−311194（ＪＰ，Ａ) 特開昭56−112481（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エステル20〜80重量部と鉱油80〜20重量部
とから成る、薄板鋼帯熱間圧延用の油性スケール防止
剤。
【請求項２】エステル20〜80重量部と鉱油80〜20重量部
とから成る基油100重量部に、ポリオール、ジッピング
ポリマーおよび酸化防止剤の少なくとも１種を１〜40重
量部、および／または油溶性カルシウム化合物および油
溶性ホウ素化合物の少なくとも１種を１〜40重量部の量
で含有させた、油性スケール防止剤。
【請求項３】薄板鋼帯熱間圧延において、少なくとも最
終ミルスタンドの圧延ロールおよび／もしくは圧延鋼
帯、ならびに／またはコイラー前の走行コイルに対し
て、請求項１または２記載の油性スケール防止剤を塗布
することを特徴とする薄板鋼帯の熱間圧延方法。