JPH0336286A - 脱スケール法及びこれを用いたメッキ鋼板製造法 - 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】 （産業上の利用分町］ 本発明は鋳片、鋼片、鋼線、＠造材、熱延鋼材などの鋼
材表面に生成しているスケールを除去する調相の脱スケ
ール法およびこれを用いたメツキ鋼板製造法に関する。

（従来の技術） 例えば、熱間圧延にて製造された熱延鋼板の表面には鉄
の酸化皮膜であるスケールが生成している。このスケー
ルは、熱延鋼板に冷間圧延を施す場合には完全に除去し
て」３（必要がある。熱延鋼板に適用される脱スケール
法としては、周知のように酸洗方式とメカニカルデスケ
ーリング方式とがあり、両者を組合せた脱スケール法も
一部では用いられている。また、特開昭６１−９５７１
８号公報には、鋼材の表面を火炎により局部加熱した後
に、酸洗やメカニカルデスケーリングを行なう脱スケー
ル法も開示されている。

（発明が解決しようとする課題） これらの脱スケール法のうち、酸洗方式では長大な酸洗
槽と大規模の廃酸処理設備が必要であり、必要スペース
が大きく設備費もかさむ。また、酸を大量に使用するの
で経済的でなく、作業環境も悪い欠点がある。更に、こ
の力弐では酸液中を通板させるたりでは脱スケール性が
悪い。そこで、スキンバス、スケールブＩ／−カ、コイ
ル急冷といった前処理でスケール層に予めクラックを入
れるとか、酸洗中にブラシによりデスケーリングを行う
といったことも一部では試行、実施されている。

しかし、これらの改良によっても装置占有スペース等の
問題は依然として解決されていない。

一方、メカニカルデスケーリング方式は、酸洗方式のよ
うに均一に脱スケールすることができない木質的欠陥を
有している。従って、酸洗方式の前処理や、」二記ブラ
シのように酸洗処理中の補助手段としてしか使用されて
いないのが現状である。

他方、火炎による局部加熱も基本的には上記スキンパス
等と同様、鋼材表面のスケールを剥離させやすい状態に
することが目的であり、酸洗方式やメカニカルデスケー
リング方式との併用が前提であるために、上記問題を解
決するには至っていな本発明は、バーナの直火還元作用
を利用して上記問題の解決を図った小スペースで均一か
つ能率的にスケール除去を行ない得る鋼材の脱スケール
法を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、上記脱スケール法を利用した経済
的なメツキ鋼板製造法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） バーナの直火還元作用自体は、既によく知られており、
冷延鋼板の連続焼鈍設備や溶融亜鉛メンキラインにおけ
る連続焼鈍設備等に用いられる直火無酸化炉はこの作用
を利用したものである。溶融亜鉛メツキラインの直火無
酸化炉における直火還元作用は次のとおりである。

溶融亜鉛メツキラインでは、被メツキ材料として主に冷
延鋼板が用いられる。このａ板は、熱延鋼板を酸洗によ
り脱スケールして冷間圧延することにより製造されてい
る。無酸化炉を有する無酸化炉予熱方式のラインでは、
冷延鋼板はまず前処理として清浄化され、次に無酸化炉
のバーナによる直火加熱及び加熱帯でのラジアン［・チ
ューブによる間接加熱を受の、引き続き冷却帯を通過し
て亜鉛ポットに通板される。

無酸化炉の中では鋼板は両側から直火式バーナにより無
酸化加熱され、表面に付着した圧延柚は燃焼により除去
される。直火加熱の特徴は、ラジアントチューブなどに
よる間接力ｌ熱に比べてｗＡ板の加熱速度が著しく速い
点にある。無酸化炉ではバーナの燃焼は空気比０．９前
後で行われ、雰囲気を無酸化または弱酸化性に留め、鋼
板の過度の酸化を防止しながら５００〜６００　’Ｃま
で加温される。

次の加熱帯では鋼板はラジアントチ１−ブにより表裏両
面から間接力１１熱され、焼鈍のトンプ温度まで力Ｕ熱
される。加熱帯では炉内はスナウト部および冷却帯より
送られた還元性の雰囲気ガスで保たれているため、無酸
化炉で発生した鋼板表面の数百大の薄い酸化膜は還元さ
れる。加熱帯の雰囲気はＮ７を１０〜７５％含み残りＮ
２の混合ガスである。加熱帯を通過した鋼板は冷却帯で
還元性の雰囲気ガスにより還元と冷却を同時に受（Ｊ亜
鉛浴に入る。

以上のよ・うな工程で冷延鋼板に熱処理及びメツキ作業
が行われ、無酸化炉内ではバーナによる直火還元加熱が
行われている。しかし、鋼板は通常は５００〜６００℃
の状態で無酸化炉から加熱帯に運ばれてしまうため、無
酸化炉での直火還元作用は弱く、鋼板表面に薄い酸化膜
が残る。また、加熱帯及び冷却帯の還元性の雰囲気ガス
では数百大の薄い酸化膜が還元されるだけである。

このよ・うに従来は、直火還元作用とＮ２＋Ｈ２混合ガ
ス雰囲気との組合せで０１μｍ以下の非常に薄い酸化膜
を還元し、その後の酸化を防止することは行われている
が、熱延鋼板、鋳片、銅片、鋼線、鍛造材等の表面に生
成する５〜１０μｍの厚いスケールに対しては、直火還
元は適用されておらず、また適用しても十分な脱スケー
ル効果は得られないとされていた。

らなみに、鋼板の直火加熱方法については、加熱炉の燃
焼系を制御し、鋼板に当たる燃焼ガスを確実に還元状態
にして、鋼板を酸化さ・ｌることなく大きな力■熱速度
で加熱できるようにした鋼板の直火力ｎ熱力法が特開昭
６０−１．２１２３０号公報により提案されている。し
かしながら、この方法では、酸化膜厚さ約６００Åの鋼
板を加熱して、板温７００℃で酸化膜厚が２０λになる
までの還元しか行われない。従って、熱延鋼板等のスゲ
ール厚が５〜ｔｏμｍに達する材料を完全に還元するの
は不可能である。

本発明者らは、このような状況下で熱延Ｓ＋板等の表面
に生成するｊフいスケールに対する直火還元作用の影響
について研究を続＋）でおり、その過程で今回、バーナ
の火炎還元域で直火加熱を行・う際の鋼材温度を６００
℃以上にすること、直火加熱後の冷却では鋼板が酸化し
ないように雰囲気の０２量に応じてその還元力を調整す
ることにより、５〜１０μｍの厚いスケールも除去でき
ることを知見した。また、直火加熱の段階で残スケール
が生し）でも、冷却雰囲気の還元力を強化することによ
り、冷却時に残スケールを除去できることも知見した。

本発明は、斯かる知見に基づきなされたもので、表面に
スケールが生成している鋼材を６００℃以上の温度でバ
ーナの火炎還元域内に保持または通過させ、しかる後、
該鋼材を、最終的にスケールが残らないように雰囲気中
の○、Ｎおよび上記鋼材の温度Ｇこ応じて還元力を調整
した雰囲気中で冷却することを特徴とする鋼材の脱スケ
ール法を要旨とする。

また、本発明のメツキ鋼板製造法は、上記脱スケール法
の利用により熱延銅板を被メノキ材として直接使用して
、しかもその酸洗を行うことなく溶融メツキ鋼板を製造
する極めて低コストなメツキ鋼板製造法であり、その特
徴とするところは、スケール付の熱延鋼板を直火力１１
熱炉に通板し、該直火加熱炉中で熱延鋼板を６００℃以
」二の温度でバーナの火炎還元域内に通過させ、引き続
き該熱延′ＩＩＡ板を、最終的にスケールが残らないよ
うに雰囲気中の０２量および上記銅相の温度に応じて還
元力を調整した雰囲気Ｌ［ｉで冷却した後、該熱延鋼板
をメンキ浴に通板する点にある。

本発明において重要な点は、表面にスｂ−ルが生成して
いる鋼板を６００　’Ｃ以上の温度域でバーナ火炎の還
元域内に保持または通過さ・已る点にある。第３図はバ
ーナの燃焼ガス温度と鋼材温度との関係を示したグラフ
である。現在実操業で処理されている燃焼ガス流度と鋼
材温度との関係からみると、燃焼ガス温度１２００〜１
３００′Ｃでは鋼材温度が５００〜６００℃の場合に鋼
材は還元領域におかれる。連続溶融メツキ設備では、前
述したよ・うに冷延鋼板は直火力１１熱後に、；ｌＪＩ
’ｌ熱帯でラジアントチューブによる間接加熱を受ける
。この力１１熱帯での熱処理温度は７００〜８００℃で
あり、この面からも前段階の直火力ＩＩ熱温度は５００
〜６００℃で充分とされていた。しかし、１−１２等に
よる還元力は鋼材温度が高いほど強くなる。本発明は鋼
材の直火加熱時の温度を高め、直火力Ｈ熱後に続く冷却
でも鋼材に充分な還元力を作用させるものである。すな
わち、直火加熱時の鋼材温度を高くすることにより、バ
ーナの直火還元力と冷却時の雰囲気還元力の両方により
鋼板を強力に脱スケールするのである。

直火加熱用のバーナとしては、鋼材温度が高い領域でも
充分な還元力を示すものがよく、そのようなバーナとし
ては例えば実願昭６２−１６８６６８号にて提案された
ものを挙げることができる。

このバーナでは後でも述べるが、第３図に・で示すよう
に９５０℃の銅材温度まで還元領域が広がっており、従
来のバーナでは還元領域外であった７５０℃以上の鋼材
温度でも充分な還元力が得られる。

（作　　用） 次に、本発明の脱スケール法およびメツキ鋼板製造法に
おける処理条件を説明する。

本発明法では、被処理鋼材を６００℃以」二で直火還元
ｊＪ１１熱する。そのために、通常は鋼材を６００℃以
上に予熱する。鋼材の直火加熱時の温度が６００　’Ｃ
未満では、バーナーの直火還元作用による脱スケールが
促進されない。この直火還元作用を高めるためには鋼材
の直火力ｎ熱時の温度を８００℃以上どするのが望まし
い。鋼材の直火加熱時の温度の上限については９５０℃
が望ましい。これを超える温度に鋼材を加熱すると、撚
焼ガス中の未燃ＣＯやＨ２濃度、更には活性な還元イオ
ン濃度が低くなり、還元作用は低下し始める。

鋼材に対する直火加熱時間はその温度及び鋼材のスケー
ル厚さ等に基づいて適宜調節し、熱延鋼板の場合にはｌ
０秒が適当である。つまり、鋼材を１０秒間火炎還元域
に保持するか１０秒間で火炎還元域を通過さ・ｌｑるの
である。バーナーによる直火加熱を受ける過程でスケー
ルは、燃焼ガス中の未燃ＣＯやＨ４及び活性な還元イオ
ンの還元作用により除去される。燃焼用ガスとしては、
丁ｌ−クス炉ガス、転炉ガス、高炉ガス等を使用するこ
とが可能である。

バーナーどしては、例えば＠焼用空気噴出管と燃料噴出
管の間に旋回羽根を介設し、燃料流に燃焼用空気を旋回
流として混合させるものが望ましい（実願昭６２−１６
８６６ｆ３号にて出願）。こ■ のバーナーを使用することにより１秒あたり約１０μｍ
厚のスケールを除去することができる。

直火加熱の後ｌ、１鋼材を冷却する。この冷却（１こお
いては、鋼材表面を酸化させないことが重要である。そ
の条件は、雰囲気中の０２量によって２坤頻に分かれる
。雰囲気中の０２Ｎが１１００ｐｐ未満の場合は、Ｎ２
またはＡｒ等の不活性ガス（１００％）中で冷却を行な
えば、鋼材表面の酸化は防止される。０２Ｎが１１００
ｐｐ以上の場合は、上記ガスとトＩ２等の還元性ガスど
の混合ガス中で鋼材表面の酸化防止を図りながら冷却を
行ない、０２量が多いほど還元性ガスの混合比を高める
。

また、直火加熱を受けた鋼材には、直火力■１熱温度に
よっては２次的スケールが生じる場合がある。

その場合には冷ｊＪＩ雰囲気中の還元性ガスの屯合比を
高めることにより２次的スケールが除去される。

還元性ガスの混合比は直火加熱温度が低いほど高くする
。鋼材の直火加熱時の温度ど還元性ガスの混合比との関
係を第４図に示す。還元良好領域はＩ（２濃度１％、直
火）Ｊ１１熱温度６００℃の両直綿に漸近している。

（実施例］ 以下に本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の脱スケール性を実施するのに適した装
置を示している。

該装置は、予熱帯１１、直火還元帯１２、冷却帯１３を
順番に連結した構造の炉体１０を備えている。被処理鋼
材である例えば熱延鋼板２０は、炉体１０内を予熱帯１
１、直火還元帯１２、冷却帯１３の１昭で進行する。予
熱帯１１には熱延鍍板２０を６００℃以上に予熱するた
めに熱交換設備が設りられ、直火還元帯１２には熱延鋼
板２０両面に火炎還元域をあて得るように、複数のバー
ナー３０が設けられている。また、冷却帯１３では、冷
却後の熱延綱板２０に残スケールが生しないように０２
量および予熱温度に応じて雰囲気ガス組成が決定される
。

上記装置を使用して熱延鋼板の脱スケールを行った結果
は、以下のとおりである。

熱延鋼板は低炭素鋼、厚ａ１．６　ｍｍで、脱スケール
前は表面に５〜８μｍのスケールを生成していた。炉体
の全長は６０ｍ、熱延鋼板の進行速度は１２０ｍ／ｍｉ
ｎであり、熱延鋼板の帯域通過時間ｊ、よ、予熱帯が８
秒、直火還元帯が１０秒、冷却帯が１２秒である。熱延
鋼板の予熱温度は５５０〜９００度の間で種々変更し、
冷却帯の雰囲気はＮ。

（１００％）、Ｎ、−）１１゜（５％）、Ｎ２＋８２（
１０％）　、Ｎ２＋Ｈｚ　　（２０％）の４種類とした
。なお、燃焼用ガスはコークス炉ガス、雰囲気中の○、
量は０．５％である。脱スケール結果を第１表に示す。

脱スケール状況は表面にスケール層が残らない状態を○
、０４５〜１．０μｍ程度のスケール層が残った状態を
△、１．０μｍ以上のスケール層が残った状態を×で表
わしている。

第１表に示すように、予熱温度すなわら鋼材の直火加熱
時の温度が６００　’Ｃ未満では冷却ガス組成に関係な
く脱スケール性が悪い。また、冷却ガスＩＪ１戒がＮ２
　（１００％）の場合は、冷却帯に○。

（５００ｐｐｍ）が含まれるために、予熱温度に関係な
く脱スケール性が悪い。これに対し、予熱温度が６００
℃１６５０℃ては冷却ガス組成がＮ２＋１４２　（２０
％）の場合にやや良好な脱スケール性が得らる。７００
′Ｃ以上ではＮ７＋１−１２　（２０％）の場合に脱ス
ケール性が非常に良好になり、Ｎ２−Ｉ−１−１２（１
０％）でも非常に良好な脱スケールが得られ、８００℃
以上ではＮ、（１，００％）の場合を除けば全てのガス
′Ｍｌ戒で良好な脱スケール性が得られている。ちなみ
に、これと同程度の脱スケール性を酸洗で得よ・うとす
ると、槽長は１００ｍ程度が必要になる。

次に、本発明の溶融メツキ鋼板製造法について説明する
。

連続溶融メツキ鋼板の製造設備としては、酸化炉方式、
無酸化予熱炉方式、Ｕ、　　Ｓスチール方式、６ シーラス方式、ホイーリング方式が代表的である。

このうら、酸化炉方式、無酸化予熱炉方式、ＵＳスチー
ル方法はライン内に焼鈍設備を有し、シーラス方式には
ラインの内・外で焼鈍する２タイプがある。また、ホイ
ーリング方式はライン外焼鈍タイプである。

本発明の製造法に適する製造設備は、酸洗槽を有しない
で直火還元バーナを有する酸化炉方式と無酸化予熱炉方
式であり、なかでも後者の無酸化予熱炉方式の設備が好
適である。第２図に無酸化予熱か方式の設備構造および
ヒートパターンを示す。鋼板は無酸化炉４１、加熱帯４
２、徐冷帯４３、Ｎｏ、　１ジｙ−ットクーラ４４、調
整冷却帯４５、Ｎｏ、　２ジエノトクーラ４６を順番に
通過し、スナウト４７より亜鉛ボソト４８内に進入する
。

従来は鋼板として主に冷延鋼板を使用し、そのｆｉｌ板
は第２図のグラフに実線で示される如く無酸化炉４１に
おいて直火ハ・−すにて５００〜６００℃まで加熱され
、加熱帯４２で更に７００℃程度まで力■熱された後、
冷却帯４３、ジエ’）トクーラ４４で冷却される。

このよ・うな従来法に対し、本発明の製造法では鋼１板
としてスケールが付着したままの熱延鋼板を使用する。

そして、この銅板を例えば無酸化炉４１において従来よ
り高温の例えば８００〜９００℃まで加熱する。これに
より、鋼板は６００’Ｃ以上の温度で直火還元される。

そして、次の加熱帯４２および冷却帯４３の雰囲気を前
述したよ・うに雰囲気中のｏｚＮおよび鋼材の直火ｊＪ
Ｉ熱時の温度に応じて還元力を調整した雰囲気に保持し
ておいて、上記＠板を通板させろ。これル２二より、鋼
板表面のスケールが除去され、スケールのない熱延銅板
に亜鉛メツキが施される。

［発明の効果］ 本発明の脱スケール法は、酸を使用しないので、廃酸処
理の必要がなく、設備を簡素化し得る。更に設備等の腐
食や作業環境上の問題も生しない−Ｌに、酸洗と比べて
処理スペースが節減できる。主た、メカニカルデスケー
リングで問題となる脱スケールむらも抑制でき、他の脱
スケール法との併用を必須としない利点もイ「する。

本発明のメツキ鋼板製造法は、被メツキ月としてスケー
ルが４１着したままの熱延鋼板を使用し、熱処理工程で
スケールを除去してメツキ浴に供給するので、従来の製
造法と比較して熱延ＩＩ板の酸洗工程および冷間圧延工
程が省略され、メソコｌ−鍬１板の著しいコストダウン
を可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脱スケール法を実施するのに適した装
置の断面図、第２図は本発明のメツキ鋼板製造法の実、
ｌｉｔ！ｉに適しまた設備の模式図、第３図はバーナの
燃焼ガス温度と銅材の直火加熱温度との関係を示すグラ
フ、第ｄ図１ま還元良好領域を示すグラフである。 図中、１０：炉体、１１；予熱帯、１１直火還元・１１
シ、１３：冷却帯、２０：鋼＋４．３０；バーナ、４１
・無酸化炉、４２．加熱４ｊ）、４３、冷加４１１．４
　８　　：　　（ＩＥ？、ｉ　Ｘ１ミ　・）　ｌ−。 １つ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）表面にスケールが生成している鋼材を６００℃以
   上の温度でバーナの火炎還元域内に保持または通過させ
   、しかる後、該鋼材を、最終的にスケールが残らないよ
   うに雰囲気中のＯ＿２量および上記鋼材の温度に応じて
   還元力を調整した雰囲気中で冷却することを特徴とする
   脱スケール法。
2. （２）スケール付の熱延鋼板を直火加熱炉に通板し、該
   直火加熱炉中で熱延鋼板を６００℃以上の温度でバーナ
   の火炎還元域内に通過させ、引き続き該熱延鋼板を、最
   終的にスケールが残らないように雰囲気中のＯ＿２量お
   よび上記鋼材の温度に応じて還元力を調整した雰囲気中
   で冷却した後、該熱延鋼板をメッキ浴に通板することを
   特徴とするメッキ鋼板製造法。