JPS5877533A - 連続焼鈍材の乾式調質圧延方法 - 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】 本発明は、ぶりき又はテインフリースチール（以下ＴＦ
Ｓと略す。但しＴＦＳは出願人の第６類登録商標）用原
板のように連続焼鈍後、乾式で調質圧延される場合に乾
式調質圧延時のロール摩耗を軽減させることを目的とし
たものである。

周知の如く、ぶりき又はＴＦＳ用原板は、錫メツキ又は
電解クロム酸処理後美麗な外観吉優れた特性を確保する
ため、又形状の良いメツキ鋼板を得るため等々、種々の
理由から乾式による調質圧延が行なわれている。乾式に
よる調質圧延は、潤滑剤を使用する湿式の調質圧延（通
當の冷延鋼板で実施されている）と違つて、圧延ロール
の摩耗が大きく苦慮していた。前述した如く、ぶりき又
はＴＦＳは表面外観でその商品価値が大きく左右される
ことから、その原板に要求される粗度の範囲も極めて厳
格なものであるため、ロール摩耗が大きい場合、調質圧
延機のロール交換は、かなりの頻度になり、調質圧延の
作業性に大きな影響を与えていた。しかも従来は、この
種のロール摩耗は乾式圧延の場合止むを得ないものとし
て、圧延順位又はロール交換作業の工夫等々により、極
力作業性を損なわないように努力している。

かかる不具合を解消するために先に乾式調質圧延時のロ
ール摩耗を軽減させる方法として、特開昭５５−１２８
３０２及び特開昭５５−１２８３０４の開示がある。こ
の２件の開示技術思想は乾式調質圧延前にあらかじめ、
鋼帯の表面に水和度の高い酸化物層（以下含水鉄酸化物
層と称する）を形成させておけば、圧延ロールと被圧延
鋼帯表面との間の金属−金属間接触を避けロール摩耗の
軽減に有効で、この含水鉄酸化物層の形成手段として特
開昭５５−１２８３０２では連続焼鈍炉側に電解処理タ
ンクを設けて液中で電解処理することにより、又後者の
特開昭５５−１２８３０４では、連続焼鈍炉の炉外で鋼
帯が大気に晒されるときの鋼帯の温度や水蒸気量を制御
することにより所期の目的を達成できると述べている。

しかるに、前者の公開公報では、新たに電解タンク、電
極等の電解処理設備の増設が必要で、当然電力費等ラン
ニングコストの増加をともなう。

一方、後者は、連続焼鈍炉の炉外で水蒸気を直接鋼帯に
吹付ける際、所望の含水鉄酸化物を得んがために、水蒸
気流を、０．０３ｋｇ／ｍ３以上、鋼帯の温度を６０〜
２００℃の低温の狭い温度域に限定して管理しなければ
ならず、又大気中の温度、湿度等の変動に対処した管理
を要し、さらに、水蒸気を均一に吹付けなければ部分的
に過酸化、発錆の原因にもなり、品質安定性に不安が残
る方法である。

本発明者等は、かかる現状に鑑み鋭意検討した結果、焼
鈍炉の炉中に湿潤雰囲気例えば水蒸気を直接吹込み、露
点を上昇させ酸化雰囲気となして炉中で含水秩酸化物層
を有した酸化皮膜を鋼帯につけることによつて、前記２
公開公報の開示技術では得られない効果を有する新規な
方法を見出したのである。

即ち、その要旨とするところは、ぶりき原板又はＴＦＳ
原板を連続焼鈍後冷却し乾式調質圧延を行なうに際し、
該調質圧延時のロール摩耗軽減のため、調質圧延前の鋼
帯表面に、あらかじめ含水鉄酸化物層を形成させる方法
において、前記鋼帯が連続焼鈍炉中の冷却帯にあつて、
鋼帯温度が１００〜５００℃の時、前記冷却帯に直接湿
潤雰囲気を吹き込み、該湿潤雰囲気の圧力、流量等を調
整することにより、冷却帯の露点を＋５〜＋４０℃に調
整し、前記鋼帯の表向に７０〜２５０Å厚の酸化膜を生
成させるものである。かかる方法によれば、炉内雰囲気
の露点制御のみで、鋼帯の酸化膜厚を自由にコントロー
ルできるので、品質及び操業上有益な方法である。

ここで、本発明者等が知見した鋼帯の酸化膜に関して以
下に説明する。金属すべり面の摩擦と表面の損傷（摩耗
）については従来から機械部品を中心に詳しく研究され
ており、金属表面の摩耗に表面酸化物の影響の大きいこ
とが知られている。

今第１表に表面酸化膜厚がそれぞれ異なつた鋼帯の性状
について評価を試みた。

イ）酸化膜厚・・・・・・エリプソメ−ターにて計測し
た。

ロ）Ｆｅ３Ｏ４／ＳｉＯ２・・・酸化膜層中の酸化物Ｆ
ｅＯ４とＳｉＯ２の比 ハ）ロール摩耗・・・・・・乾式による調質圧延ロール
取替数にて評価 ニ）半田性・・・・・・半田付着強度試験（ＵＳ　ｓｔ
ｅｅｌ法）にて半田付け接ぎ手の引 きはがし強度によつて評価し た。

ホ）耐食性・・・・・・ＩＳＶ（鉄溶出試験）は、めつ
き前の原板表面およびめつき 層の耐食抵抗がどの程度かを、 缶詰の反応をまねた試験状態 で、ぶりき試片から溶解した Ｆｅの量で示すもの。

評価結果からわかるように、主としてぶりき原板又はＴ
ＦＳを製造する連続焼鈍材のものは、主に冷延鋼板を製
造するバツチ焼鈍材に比し、酸化膜がどうしても薄目に
なり乾式調質圧延の際圧延ロールの摩耗を早める結果と
なつている。バツチ焼鈍材が連続焼鈍材に比し酸化膜厚
が厚く生成することは、前者が後者に比べて長時間加熱
・冷却が原因と思われる。一方、酸化膜の膜厚を厚く形
成させることが圧延ロール摩耗軽減に影響している原因
について、本発明者等は、焼鈍炉中形成された鋼帯の酸
化膜の解析を試みた。

第１図はバツチ焼鈍で製造した鋼帯の表面をＥＰＭＡに
より鋼中に含まれるＳｉ，Ａｌ及びＭｎの表面濃化を調
査したものである。縦軸に各元素のイオン強度、横軸に
表面からの深さく（Å）を示したもので、各元素の最大
濃縮点は最外表面にＳｉが、次にＡｌがさらに内側にＭ
ｎが認められる。なお１２０Åまでが酸化膜で１２０Å
以下が地鉄である。酸化膜中のこれ等の元素は、酸化物
の形態即ちＦｅＯＯＨ，ｒＦｅ２Ｏ３，Ｆｅ３Ｏ４，Ｓ
ｉ０２．Ａｌ２Ｏ３，ＭｎＯ２等であろう。

今、第２図にこれ等酸化物の硬度を実測した結果を示し
ている。縦軸にモース硬度で実測した結果、調質圧延ロ
ールの表面硬度は通常モース硬度６で示されるレベルで
あるが、地鉄及び各種酸化物の硬度はいずれもこのロー
ル硬度よりも低いが、ＳｉＯ，Ａｌ２Ｏ３及びＭｎＯ２
の酸化物自体の硬度はいずれもロール硬度より高い。中
でも、特に鋼帯の最表面に濃縮されるＳｉＯ２及びＡｌ
２Ｏ３の酸化膜自体の硬度に与える影響力が大きく、濃
縮位置も酸化膜厚の大小にかかわらず不変であることが
わかつた。

したがつて、酸化膜自体の硬度は酸化膜の構成に左右さ
れ、酸化膜全体の厚みが薄ければＳｉＯ２及びＡｌ２Ｏ
３の影響力が大となり鋼帯の酸化膜の硬さが高くなり、
酸化膜全体の厚みか増加するにつれ相対的に、鋼帯の酸
化膜の硬さは低くなる。

以上述べた理由で、第１表のＦｅ３Ｏ４／ＳｉＯ２の比
率が小→大に移るにつれロール摩耗評価も×→◎へと良
化する訳が理解されよう。即ち、ロール表面硬度よりも
硬いＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３の酸化物が存在すれば、これ
がロールの研摩を促進させる方向に働き、ストリツプ表
面硬度が低い鉄酸化物の比率の高い酸化膜では、潤滑効
果の働きをなす訳である。

したがつて、本発明における目的である乾式調質圧延ロ
ールの摩耗軽減策の手段として、炉内形成酸化膜の膜厚
を制御してやればよい。以下に本発明の限定理由につい
て述べる。

酸化膜厚を７０Å以下では、酸化膜厚が薄すぎて、目的
とするロール摩耗の軽減に対して効果がない。又２５０
Å以上に厚く酸化膜を付けると半田強度低下をひき起し
、さらに耐食性低下となり好ましくない。連続焼鈍炉冷
却帯で鋼帯の温度が１００℃以下の低温で湿潤雰囲気を
吹付けても所定の酸化膜厚が得られないし、５００℃以
上の高温では過酸化になりやすく、酸化膜のコントロー
ルがむずかしい。

なお湿潤雰囲気に限定した理由は、例えばエアーを直接
吹き込むと過酸化になりやすく、コントロールがむずか
しいし、所望の含水鉄酸化物もできない。冷却帯の露点
が＋５℃から＋４０℃間に限定したのは、酸化域に保つ
ことよつて鋼帯の酸化膜厚を容易にコントロールするこ
とができるためで、＋５℃以下に下がると所定の酸化膜
厚が得られないし、＋４０℃以上に露点が上がると過酸
化になりやすく酸化膜のコントロールがむずかしいから
である。

さて、本発明は、以上説明して来たように、炉内で所定
の酸化膜（７０〜２５０Å）を付けさえすれば乾式調質
圧延ロールの摩耗軽減に効果があり、しかも炉内の露点
管理を中心に操業できるため、例えば水蒸気吹込め量及
び圧力の調整により露点を自由にコントロール可能であ
る。露点調整のために上記水蒸気吹込みが最もやりやす
い手段であるが、水蒸気に限定するのではなく、温水バ
ブリング中に雰囲気ガスを引き込んでから炉中に送気す
る方法等湿潤雰囲気吹込みが利用できる。

以下に、本発明の実施例を述べ、さらに具体的に本発明
の詳細な説明する。

〔実施例〕

０．２３ｍ／ｍの冷延鋼帯を常法に従つて連続焼鈍した
鋼帯に本発明の処理を施したものと処理することなく、
従来通り、連続焼鈍された鋼帯とをそわそれ調質圧延し
た場合のロール摩耗と、調質圧延後電気錫メツキした場
合の従来の光沢を確保するのに必要な錫目付量及び半田
性を第２表に示した。

尚、ロール摩粍の尺度としては圧延ロール交換までの総
圧延重量を採用した。また、錫目付量はテストに使用し
たブライト，＃２５目付材の場合光沢さえ確保できれば
最低２．８ｇ／ｍ２メツキすれば良い。また半田性につ
いては半田強度、半田上昇値で代表させ、従来と同レベ
ルのものを○、若干劣るが許容値内のものを△、許容値
を下回るものを×で表わした。

なお、本実施例に供した鋼帯の焼鈍炉中の条件を以下に
示す。

Ａ：鋼帯温度が１５０〜３５０℃なるゾーンに１．８Ｋ
ｇ／ｃｍ２に減圧した蒸気を直接吹き込め、このゾーン
の雰囲気ガスの露点を＋３０℃もコントロールした鋼帯
。

Ｂ：鋼帯温度が１５０〜３５０℃なるゾーンの雰囲気ガ
スの一部を８０℃の温水にバブリングしてこのゾーンの
雰囲気ガスの露点を＋Ｉ０℃にコントロールした鋼帯。

Ｃ：鋼帯温度が１５０〜３５０℃なるゾーンの雰囲気ガ
スの一部を６０℃の温水にバブリングしてこのゾーンの
雰囲気ガスの露点０℃にコントロールした鋼帯。

Ｄ、鋼帯温度が１５０〜３５０℃なるゾーンに２．５Ｋ
ｇ／ｃｍ２に減圧した蒸気を直接吹き込み、このゾーン
の雰囲気ガスの露点を＋５０℃にコントロールした鋼帯
。

Ｅ：鋼帯温度が５００〜６００℃なるゾーンに１．２Ｋ
ｇ／ｃｍ２に減圧した蒸気を直接吹き込み、このゾーン
の雰囲気ガスの露点を＋２０℃にコントロールした鋼帯
。

Ｆ：鋼帯温度が５０〜１００℃なるゾーンに１．２Ｋｇ
／ｃｍ２に減圧した蒸気を直接吹き込み、このゾーンの
雰囲気ガスの露点を＋２０℃にコントロールした鋼帯。

Ｇ：鋼帯温度が３５０〜５５０℃なるゾーンに空気を１
ｍ３／Ｈ投入した鋼帯。

Ｈ：鋼帯温度が１５０〜５５０℃なるゾーンの雰囲気ガ
スの露点を−２５℃に保つた鋼帯。

第２表から明らかな様に本発明法によれば、ロール摩耗
を著しく軽減でき、圧延重量が大巾に向上する。また、
メツキした場合の光沢も非常に良好で錫原単位低減の効
果も大きい。尚、Ｄ、Ｅはロール摩耗は軽減できるが、
過酸化の為半田性がやや劣つている。またＧではブルー
シートに近いテンパーカラーが発生し半田性が著しく劣
化している。

以上述べた様に本発明法によれば、ロール寿命の大巾延
長と錫原単位の低減をはかることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は鋼帯の表面酸化膜中のＳｉ，Ｍｎ及びＡｌ各元
素の濃度分布を調査した分布図、第２図は酸化物の種類
別の硬度と調質圧延ロール標準硬度との関係を示す説明
図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ぶりき原板又はＴＦＳテインフリースチール原板を連続
   焼鈍後冷却し乾式調質圧延を行なうに際し、該調質圧延
   時のロール摩耗軽減のため調質圧延前の鋼帯表面にあら
   かじめ含水鉄酸化物層を形成させる方法において、前記
   鋼帯が連続焼鈍炉中の冷却帯にあつて鋼帯温度が１００
   〜５００℃の時、前記冷却帯に直接湿潤雰囲気を吹き込
   み冷却帯の露点を＋５〜＋４０℃に調整し、前記鋼帯の
   表面に７０〜２５０Å厚の酸化膜を生成させることを特
   徴とする連続焼鈍材の乾式調質圧延方法。