JPH08241B2 - 固体金属の酸化を防止する方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は圧延工程中に固体金属の酸化を防止する方法
及び装置に関する。

加熱した固体金属で空気中の酸素と接触して行なわれ
るある治金学的な処理は、仕上げた製品の表面の品質に
思い影響を及ぼす酸化物の層が形成される結果となる。
この問題は、窒素、アルゴン又はこれらのガスと活性ガ
ス（炭化水素）を付加し得る水素との混合物のような担
体ガスによつて構成される制御した還元雰囲気が用いら
れる熱処理の場合に良く知られる。これらの雰囲気は、
金属の表面状態の制御、又は金属を浸炭することにより
その表面組成の変更を可能にするが、これらの雰囲気は
いずれの場合も酸化を防止する。

熱処理の場合、これらの処理を受ける固体金属の酸化
の問題は、炉による雰囲気の制限の存在により解決され
る。しかしながらこの制限は圧延のような他の治金学的
な処理の場合には存在しない。

圧延の特別な場合に、酸化の問題及び圧延ラインにおい
て必要とされる脱スケールの問題は極めて大きい。事実
次のような操作がこのような圧延ラインにおいて引き続
き現われる。

a/ 炉と荒仕上げトレインとの間で、脱スケールが機械
的に行なわれ、かつそれは形成される表面酸化物と金属
との間の可塑性の相違に基く。

b/ 荒仕上げの中途で、脱スケールは100ないし150パー
ルのオーダーの高圧の水により作用する介在した脱スケ
ールケージにより行なわれる。

c/ 荒仕上げスタンドの下流側部に、新たな流体圧脱ス
ケールが仕上げスタンドの前に行わわれて、待機テーブ
ル上に形成されるスケールを除去する。

d/ 最後に酸洗いが表面の欠陥を除去するよう冷却器で
続いて行なわれる。

これらの多工程の操作は次のような多くの欠点を有す
る。即ち酸化による金属の損失、及び圧力下の水による
脱スケールによる動力の消費、水による脱スケールに基
く金属温度の実質的な低下及び酸洗いに起因する硫酸鉄
と塩化鉄を用いる機会の検出である。

このような状況に直面して、現在圧延操作のあり得る
発展が認められる。例えば熱間圧延の場合に、一回の通
過で多きな厚さの低減を可能にするプラネタリー圧延機
が好ましい。この技術はプラネタリー圧延機に金属を極
めて小さな速度で導入することを要し、従つて出力端部
で過度に高い速度に達するのを排除する。しかしなが
ら、これは金属がプラネタリー圧延機に入る前に金属の
再酸化を促進する。更にシヨツトブラストによる機械的
脱スケールは、それか作業条件、装置の配置及び金属へ
の外被形成の問題を引き起こすので好ましくない。

本発明の目的は、極めて簡単な手段により圧延作業中
に固体金属を酸化から保護するための方法を提供するこ
とにより、これらの欠点を克服することである。

上記目的を達成するために本発明に係る固体金属の酸
化を防止する方法は、圧延すべき処理対象物に、一つ若
しは複数の圧延スタンドの上流に位置決めされ、不活性
雰囲気を形成するために絶えず不活性ガスが注入される
少なくとも一つの囲いを通過させるストリップ圧延装置
又はプラネタリ圧延装置による圧延工程の間に固体金属
が酸化するのを防止する方法において、前記不活性ガス
を、圧延すべき処理対象物が移動する軌跡に沿って位置
決めされた多数のノズルを通して囲いの中に注入し、多
数のノズルからの前記不活性ガスの注入速度を、囲いの
中の処理対象物の進行方向で累進的に上げ、かつ最後の
ノズルからの最高注入速度を0.5m/s以下にすることを特
徴とするものである。

圧延がストリップトレインによつて行なわれる場合
に、仕上げスタンドの上流で待機テーブルの全体が不活
性にされる。

圧延がプラネタリー圧延機によつて行なわれる場合
に、作業ロールの上流に配置される加圧ロールのそれぞ
れ上流と下流に位置される囲い内の不活性ガスが供給さ
れる。

本発明の他の目的は、加圧スタンドの一方の上流に位
置決めされ、不活性ガスが絶えず注入される少なくとも
一つの囲いに処理対象物を通すストリップ式圧延装置又
はプラネタリ式圧延装置による圧延工程中に固体金属が
酸化するのを防止する装置において、前記装置が、不活
性処理用の囲いを備え、前記囲いが、ストリップ式圧延
装置によって圧延作業が成される場合、不活性ガスが供
給され、待機テーブルを収納し、また、プラネタリ圧延
装置によって圧延作業が成される時には、圧延すべき処
理対象物の周りの加圧シリンダの両側に位置決めされ、
かつ、各不活性処理用の囲いを待機テーブルの上に設
け、少なくとも二つの不活性ガス用の分配室を不活性処
理用の囲いの上部に設け、この分配室で、不活性ガスの
流速を個々に又は全体的に制御して、待機テーブル上に
ある処理対象物に向けて不活性ガス流を指向し、これら
分配室をパイプで不活性ガス源に連結したことを特徴と
する固体金属の酸化を防止する装置を提供することにあ
る。

本発明のいくつかの実施例を以下添付図面を参照して
限定しない例示として説明する。

第１図は、処理対象物である圧延すべきスラブ６を通
す炉１、荒仕上げスタンド２、待機テーブル３、仕上げ
スタンド４及び冷却器５を連続して備えている板金圧延
設備を示す。

本発明によれば、待機テーブル３の全体は、不活性雰
囲気の囲い７で囲まれ、この囲いはテーブル３自体の上
に多数の不活性ガス分配室８を備え、これらの分配室は
不活性雰囲気の囲い７の上方部に位置されかつ待機テー
ブル３上のスラブ６に向かつて不活性ガスの流れを向
け、その流れは個々に又は相互に調整し得る。分配室８
はパイプ９を介して窒素であり得る不活性ガス源10に互
に連結される。

本発明による方法は、スラブ６が仕上げスタンド４に
通る前に、待機テーブル３上のスラブ上のスケールの形
成を制限する。

第２図に示す実施例において、本発明による方法はプ
ラネタリー圧延機により圧延されるスラブを不活性にす
るのに適用される。この圧延機、機械的脱スケール装置
11の出力端部に、加圧ロール12の第１の組立体を備え、
これに作業ロール13の集合体が続く。スラブ14が圧延さ
れるのを防止するために、不活性雰囲気の囲い７とそれ
らの操作原理において同様な不活性雰囲気の囲い15と16
も設けられ、囲い15は脱スケール装置11と加圧ロール12
との間に配置され、一方他の不活性雰囲気の囲い16は加
圧ロール12と作業ロール13の集合体との間に配置され
る。ここで更に不活性雰囲気の囲い15はスラブ上に配置
されかつ対応するガス源10からくる不活性ガスの流れを
指向する多数の分配室８を有する。

驚くべきことに、第２図に示すようなプラネタリート
レインの場合に本発明の方法の適用は、最終酸洗い工程
の前に圧延した製品の表面荒さを低減するのみならず、
酸荒い荒さを明確に低減し、またストリツプトレインて
製造される同じ製品として得られるものと酷似した表面
荒さを（それらを不活性にすることなく）与える。

次の表は得られた比較結果を示す。

第3A図と第3B図は、本発明による分配室８の実施例の
図式図である。この室はパイプ９を介して不活性ガス源
に連結されかつ鋼製スラブ上の横に平行な方向に延びて
いる平行六面体である。パイプ９は、室８の上側部109
に連結される垂直隔壁18によつて限定される膨張室108
に導びかれる。この隔壁は加圧不活性ガス入口の前に配
置されかつこのガスを膨張する機能を有し、従つて室10
8内の圧力P1は大気圧よりも低い。この隔壁の幅（スロ
ツト21に平行なその寸法）は、パイプ９の直径Ｄの５倍
以下であるのが望ましく、パイプはスロツト21に垂直で
ある室８の垂直対称面内に開放し、従つて前記室内の不
活性ガスの対称的な分配を確保する。隔壁18とパイプ９
との間の距離d3は、室108とパイプ９との間の圧力変化
が0.4パール以下又は0.4パールと等しい。隔壁18の下縁
部は、壁110と111及び隔壁19により隔壁19により、ガス
圧が均等化される不活性ガス分配室を限定する。この隔
壁19は室８の長さ全体に亘つて室の側部111に連結され
る。隔壁18と19は、それらの相対位置と寸法により（隔
壁19は隔壁18の下縁部上の距離d1で水平縁部に終端す
る）、不活性ガスの通過のための第１バツフルを限定す
る。

望ましくは、膨張室の垂直面内の断面積（即ちd3×d
4）は第１バツフルの断面積（即ちd2×d1）と実質的に
等しく、従つて任意のガス加速現象を排除する。

壁109,112及び隔壁19は、スロツト21を通つて排出さ
れねばならないこのガスの浴中に第２バツフルを作り出
すガス分配室102を限定し、前記スロツトは調整し得る
幅を有しかつ室８の下側部111に配置される。このスロ
ツトは室８の縁部と平行な方向に室の幅全体に亘つて延
びる。この室内に行きわたつている圧力P2は、圧力差
（P1−P2）がスロツト21を通る0.5m/sよりも低いガスの
噴出速度を発生するように決定される。このスロットの
多少大きな幅は、流量が一定ガス速度に対応して変化さ
れるのを可能にする。このために、スロツトの開口を制
御するフラツプ22は以下説明するスラブの付近の酸素を
測定する回路と都合良く共働し得る。例えば所定の時間
間隔で酸素濃度の測定値を採取するだけで充分であり、
また測定値と設定値あるいは所定の値との間の差が予じ
め定めた値を超えるとき、所定の距離でフラツプを一方
向に進める。このようにして、流れは存在する酸素の作
用として自動的に制御される。

不活性ガス、例えば窒素の流れの調整は、スラブ付近
の酸素の局部圧力の作用として自動的に達成し得る。こ
のため、スラブ付近の酸素の濃度はセンサによつて測定
され、その信号は所望の設定値と比較される。測定値が
設定値よりも高いとき、これはセンサによつて測定され
た値が再度設定値よりも低くなるまで対応する室の不活
性ガスの流れ（又は流量の増大）を惹起する。この調整
は、（単一のセンサによつて）同じ不活性雰囲気の囲い
内の総ての分配室８に対し、またこれらの室８の各々に
対し個々に行なうことができる。この場合、これは各酸
素センサによつて測定された値を各室毎に異なる設定値
との比較を可能にする。例えば、待機テーブルの端部で
その中央部よりも多い酸素が大目に見られる。

さて第４図と第５図を参照すると、ある場合にスラブ
６がそれらの前端部で上方にわん曲した形状で炉から到
達するという事実に考慮に入れた設備の変更例が示され
る。これによれば、これらのスラブ６は各不活性雰囲気
の囲い７の上流端で、前方横壁7aに出会うだろう。この
欠点を克服するために、本発明の一実施例において、不
活性雰囲気の囲い７の上部は待機テーブル３の一側部に
沿つて延びている水平長手方向軸23の周りに旋回するよ
う据付けられ、また囲い７の上方部はジヤツキ24のよう
な昇降装置が連結される。従つて、スラブがそのわん曲
部により前壁7aに突き当るならば、ジヤツキ24によつて
降活性雰囲気の囲い７の上部を長手方向軸23の周りに旋
回して上昇するだけでスラブを通過させることができ
る。

前述の欠点を排除するために、他の手段、例えば不活
性雰囲気の囲い７の上部全体を垂直運動の並進運動で上
昇する手段を設けることもできる。

第６図に示す実施例において、不活性雰囲気の囲い７
は多数の分配室25を備え、これらの室はそれらの下方部
で開放する筒形の箱により構成されかつ不活性雰囲気の
囲い７の水平上壁7bに結合され、この室に沿つて不活性
ガス吸入口用のオリフイス26が上壁7bに形成される。分
配室25の各々は上部に膨張室27が設けられ、この膨張室
27も又筒形であるが直径が小さく、またパイプ９を介し
て不活性ガス源10に連結される。この膨張室27にはバツ
フルを形成している水平スクリーン28が取付けられる。
分配室即ち分配箱25は、不活性雰囲気の囲いに導入され
る不活性ガスの気流の流れ及び適当な分配を確保するよ
うな要領で、不活性雰囲気の囲い７の上流部に配置され
る。これらの高い流れの気流は、スラブが不活性雰囲気
の囲い７に入るときこの囲い内に排出される酸素の量を
高度に薄める。

第６図に示されるように、不活性雰囲気の囲い７は、
待機テーブル３の下方に、孔をあけたブーム即ちシステ
ム29を備えても良く、このシステムは不活性ガスを拡散
しかつこのガスの流れを待機テーブル３のローラーに向
かつて上方に向け、従つて待機テーブル３のロールに沿
つて運ばれる酸素をこの区域で薄める。

不活性雰囲気の囲い７の前方上流壁7aは勿論スラブ６
の通過を可能にするに充分な寸法の開口を有する。この
開口は、この開口を横切つて流れるガス状のカーテン
（不活性ガス）によつて、外部酸素の侵入を防止するた
め永久に閉鎖し得る。この開口は垂直に摺動して密封さ
れるドア31によつて閉鎖しても良く、このドアはスラブ
６が囲い７に導入されないとき、前壁7aの開口を閉じる
よう下降し得る。

第７図は、本発明の方法を特に良好に達成する方法の
一実施例を示す。

スラブB1,B2は不活性ガスを充満している囲いＨ内の
コンベヤベルトＴ上に待機される。不活性ガスはそれぞ
れガス注入速度V1,V2及びV3を有しかつそれぞれ距離L1,
L2及びL3隔てて連続した配置される室H1,H2及びH3を通
つて注入される。スラブの供給の識別は矢印F4によつて
示される。この状況のもとで、前に考えられていた如く
囲いＨ、即ち室H1の入口で高い速度（従つて大きな流
量）を達成することによるのではなく、室H1,H2及びH3
からのガスの注入速度を次第に増大することによつて、
スラブ上にはスケール（酸化）が僅かしか発生しないと
いうことがわかつた。注入の速度は勿論0.5m/s以下に留
めねばらならない。

例示として、室Ｈは20メートルの長さを有し、その中
でスラブが1150℃の温度で待機され、また３つの室はそ
れぞれ距離L1＝３メートール、L2＝６メートル及びL3＝
６メートル隔てて配置された。速度V1,V2及びV3はそれ
ぞれ0.16m/sec,0.33m/sec及び0.5m/secであつた。前記
した表の不活性ガス有の場合の脱スケール前のμｍ（試
験番号3,4,5及び６）の部分に記載した荒さの品質を表
しているスラブが得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、ストリツプ圧延トレインの場合の本発明によ
る方法を用いている圧延設備の図式的な垂直縦断面図で
ある。 第２図は、プラネタリー圧延設備の図式的な垂直断面図
である。 第3A図は、不活性ガス用の分配室の部分斜視図である。 第3B図は、第3A図に示す分配室の図式的な横断面図であ
る。 第４図は、ストリツプ圧延トレインの待機テーブルを取
り囲んでいる不活性雰囲気の囲いの上流部の図式的な縦
断面図である。 第５図は、第４図のＶ−Ｖ線に沿う図式的な垂直横断面
図である。 第６図は、不活性雰囲気の囲いの変形例の図式的な部分
垂直縦断面図である。 第７図は、不活性雰囲気の囲いを示す斜視図である。 １……炉、２……荒仕上げスタンド、３……待機テーブ
ル、４……仕上げスタンド、５……冷却器、６……スラ
ブ、７……不活性雰囲気の囲い、８……不活性ガス分配
室、９……パイプ、10……ガス源、11……脱スケール装
置、12……加圧ロール、13……作業ロール、14……スラ
ブ、15,16……不活性雰囲気の囲い、18,19……隔壁、21
……スロツト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルベル・ギルベル・グールサ フランス国．ヴオワサン・ル・ブルトノー クス．リユ・セザンヌ．17 (72)発明者 ブリユノー・ヴアーネ フランス国．メツス．アブニユ・ド・ラル ゴーヌ．８ (56)参考文献 特開 昭56−119615（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−142702（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−77702（ＪＰ，Ａ)

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧延すべき処理対象物に、一つ若しくは複
   数の圧延スタンドの上流に位置決めされ、不活性雰囲気
   を形成するために絶えず不活性ガスが注入される少なく
   とも一つの囲いを通過させるストリップ圧延装置又はプ
   ラネタリ圧延装置による圧延工程の間に固体金属が酸化
   するのを防止する方法において、 前記不活性ガスを、圧延すべき処理対象物が移動する軌
   跡に沿って位置決めされた多数のノズルを通して囲いの
   中に注入し、 多数のノズルからの前記不活性ガスの注入速度を、囲い
   の中の処理対象物の進行方向で累進的に上げ、かつ 最後のノズルからの最高注入速度を0.5m/s以下にする ことを特徴とする固体金属の酸化を防止する方法。
2. 【請求項２】待機テーブルを、内部が不活性雰囲気にさ
   れた囲いの中に置き、 処理対象物を荒仕上げスタンド、待機テーブル及び仕上
   スタンドに順次通すストリップ圧延装置によって、処理
   対象物の圧延を行うことを特徴とする請求項１に記載の
   固体金属の酸化を防止する方法。
3. 【請求項３】内部が不活性雰囲気にされ、各々加圧ロー
   ルの上流及び下流で、作業ロールの上流に位置決めされ
   た二つ囲いに圧延すべき処理対象物を通し、 処理対象物を加圧ロールの第一の組立体及び作業ロール
   の第二の組立体に順次通すプラネタリ圧延装置によっ
   て、処理対象物の圧延を行うことを特徴とする請求項１
   に記載の固体金属の酸化を防止する方法。
4. 【請求項４】不活性ガスを処理対象物の上方に注入する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の固
   体金属の酸化を防止する方法。
5. 【請求項５】不活性ガスを処理対象物の下方にも注入す
   ることを特徴とする請求項４に記載の固体金属の酸化を
   防止する方法。
6. 【請求項６】加圧スタンド（2,4）の一方の上流に位置
   決めされ、不活性ガスが絶えず注入される少なくとも一
   つの囲い（7,15,16）に処理対象物を通すストリップ式
   圧延装置又はプラネタリ式圧延装置による圧延工程中に
   固体金属が酸化するのを防止する装置において、 前記装置が、不活性処理用の囲い（7,15,16）を備え、 前記囲い（7,15,16）が、 ストリップ式圧延装置によって圧延作業が成される場
   合、不活性ガスが供給され、待機テーブル（３）を収納
   し、また、 プラネタリ圧延装置によって圧延作業が成される時に
   は、圧延すべき処理対象物（14）の周りの加圧シリンダ
   （12）の両側に位置決めされ、 かつ、各不活性処理用の囲い（7,15,16）を待機テーブ
   ル（３）の上に設け、 少なくとも二つの不活性ガス用の分配室（8,25）を不活
   性処理用の囲い（7,15,16）の上部に設け、この分配室
   で、不活性ガスの流速を個々に又は全体的に制御して、
   待機テーブル（３）上にある処理対象物に向けて不活性
   ガス流を指向し、 これら分配室（8,25）をパイプ（９）で不活性ガス源
   （10）に連結した ことを特徴とする固体金属の酸化を防止する装置。
7. 【請求項７】各不活性処理用の囲い（７）の上側部分を
   上昇させるための手段を備えていることを特徴とする請
   求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】不活性処理用の囲い（７）の上側部分を垂
   直に移動可能に配置し、この不活性処理用の囲い（７）
   の上側部分を垂直ジャッキ（24）のような上昇手段に連
   結したことを特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】不活性処理用の囲い内へ不活性ガスを拡散
   させる各分配室を、処理対象物の上方で横方向に伸びる
   平行六面体の箱体の形状にし、 相互に離間された二つの垂直かつ横方向に伸びる隔壁、
   即ち上部隔壁（18）及び下部隔壁（19）で箱体の内部を
   膨張室（17）とその残りの部分とに分離し、前記膨張室
   （17）にパイプ（９）を連通させ、 これら二つの隔壁の間で横方向の間隙（20）を画定し、
   また、前記箱体内部の残り部分でガス分配室を形成し、 ガス分配室は、その底壁に水平にかつ横方向に伸びる幅
   方向に調整可能なスロット（21）を備え、 スロット（21）を通過する不活性ガスの流速を変化させ
   ることができるように、分配室（８）の底壁に長手方向
   に調節可能に設けられたプレート（22）によってスロッ
   ト（22）を画定した ことを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の装
   置。
10. 【請求項１０】不活性処理用の囲いの中へ不活性ガスを
    拡散させる各分配室（25）を円筒形箱体（25）の形状に
    し、 分配室（25）で、不活性処理用の囲い（７）の上側水平
    壁（7b）に設けられたオリフィス（26）を覆い、 また前記分配室（25）を、分配室（25）より直径の小さ
    い筒形である膨張室（27）で覆い、 膨張室（27）をパイプ（９）を介して不活性ガス源（1
    0）に連結した ことを特徴とする請求項６〜８の何れか一項に記載の装
    置。
11. 【請求項１１】不活性処理用の囲い（７）の上流側（7
    a）に、処理対象物が移動するための開口を設け、 前記開口を、ガスカーテン又はシールされた摺動式ドア
    （31）で閉鎖する ことを特徴とする請求項６〜10の何れか一項に記載の装
    置。
12. 【請求項１２】不活性処理用の囲い（７）が、処理対象
    物（６）を支持するロールの下側に位置決めされた、不
    活性ガス用の有孔拡散ブーム（29）を備えている ことを特徴とする請求項６〜11の何れか一項に記載の装
    置。