JPH10265978A

JPH10265978A - 熱間圧延における鋼材の水性スケール抑制剤

Info

Publication number: JPH10265978A
Application number: JP7167297A
Authority: JP
Inventors: Norio Yasuzawa; 典男安沢; Osamu Hisasue; 治久末; Keiichi Tanigawa; 啓一谷川; Katsuaki Endo; 克昭遠藤
Original assignee: DAIDO KAGAKU KOGYO KK; Nippon Steel Corp
Current assignee: DAIDO KAGAKU KOGYO KK; Nippon Steel Corp
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-06

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼材の熱間圧延工程における鋼材表面のスケー
ル生成を十分に抑制できる水性スケール抑制剤を提供す
ること。【解決手段】脂肪族カルボン酸のアルカノールアミン
塩、アンモニウム塩、アルカリ金属塩及びアルカリ土類
金属塩の少なくとも１種を含有する水溶液であることを
特徴とする熱間圧延における鋼材の水性スケール抑制
剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱間圧延における
鋼材の新規な水性スケール抑制剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱間圧延機による鋼材の熱間圧延では鋼
帯等は、目的とする材質になるように、圧延され、水冷
却され、コイル状に巻き取られる。これらの工程は大気
中で操業されるため、鋼材表面に、一般にスケールと称
する厚さ数μｍ〜１０数μｍの酸化被膜が生成する。こ
のスケールは、通常次工程の塩酸、硫酸、硝酸等を用い
ての酸洗浄処理で除去されるが、スケールが厚くなれば
なる程、この酸洗浄処理が困難になり、又鉄歩留ロスが
大きくなるという問題がある。

【０００３】これに対して、熱間圧延工程でスケール生
成を抑制する種々の技術が提案されているが、いずれも
十分なものではない。例えば、特開昭５３−４３６６１
号には、最終仕上げ圧延機から巻き取り機までの間を非
酸化性ガスのチャンバーで覆って、スケール生成を抑制
する方法が開示されているが、その効果は不十分であ
る。特開昭５２−９３６３５号には、熱間圧延鋼帯の冷
却水中にアルカリ金属化合物等の水溶性化合物を含有さ
せて酸洗浄性の向上によりスケールを抑制する方法が記
述されているが、該化合物の付着性が悪く多量の薬剤が
必要となりコストが高い等の欠点がある。また、熱間圧
延鋼材の油性スケール防止剤として、脂肪酸エステルと
鉱油の混合油剤を用いる方法が特公平７−５３９１６号
に開示されているが、油性であるために熱間圧延時の熱
による発煙や熱分解に伴う臭気等作業環境を低下させる
という欠点がある。更に、特開平８ー１９７１２８号に
は、アミノ酸のグリシン水溶液に起泡剤として界面活性
剤又は水溶性ポリマーを添加し、これに窒素ガスを吹き
込んで生ずる泡沫をノズルから供給して熱間圧延鋼材表
面を包囲し、スケール生成を抑制する方法が開示されて
いるが、この方法でもスケール生成抑制効果は不十分で
ある。

【０００４】他方、冷延鋼板の連続焼鈍工程における焼
き入れ冷却水に有機酸やアミノ酸を添加して、冷延鋼板
表面の酸化を抑制する方法が公知である（例えば特公昭
５７−４７７３８号、特開昭５８−５５５３３号、特公
昭６１−１５１３２号、特公昭６３−４６１０号等）。

【０００５】しかしながら、これらの技術はいずれも連
続焼鈍工程における冷延鋼板表面の酸化防止を目的とし
たもので、１００オングストローム（０．０１μｍ）前
後の極薄い酸化膜層を対象としたもので鋼板表面の変色
防止の技術に過ぎないものである。即ち、通常、窒素ガ
ス等の無酸化雰囲気である焼鈍炉における冷延鋼板表面
の酸化防止を目的とするもので、大気中という酸化雰囲
気の熱間圧延で生成する鋼板表面の厚さ数μｍ〜１０数
μｍのスケールの生成を抑制することとは、全く異なる
技術でありその目的も異とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、鋼材
の熱間圧延工程における鋼材表面のスケール生成を十分
に抑制できる新規な水性スケール抑制剤を提供すること
にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のスケ
ール抑制剤が有する諸欠点が解消され、熱間圧延におけ
る鋼材表面のスケールを十分に抑制できる水性抑制剤を
開発するために研究を重ねた。その結果、脂肪族カルボ
ン酸のアルカノールアミン塩、アンモニウム塩、アルカ
リ金属塩又はアルカリ土類金属塩の水溶液は、従来のス
ケール抑制剤に比して極めて優れた熱間圧延における鋼
材のスケール生成抑制効果を有することを見出し、本発
明を完成するに至った。

【０００８】即ち本発明は、脂肪族カルボン酸のアルカ
ノールアミン塩、アンモニウム塩、アルカリ金属塩及び
アルカリ土類金属塩の少なくとも１種を含有する水溶液
であることを特徴とする熱間圧延における鋼材の水性ス
ケール抑制剤に係る。

【０００９】上記本発明の水性スケール抑制剤は、熱間
圧延工程の圧延スタンド間乃至最終仕上げ圧延機後にお
いて、熱間圧延鋼材を当該水溶液に浸漬するか鋼材表面
にノズル等から供給し接触させること等により適用さ
れ、有効成分の上記カルボン酸塩は鋼材から放射される
熱で容易に熱分解し、Ｈ₂やＣＯ等の還元性ガスを生成
しそのガス雰囲気が鋼材表面を包囲して表面スケールの
生成を抑制するものである。また、これにより、表面の
スケールが薄くなり、次工程での酸洗浄処理が容易にな
るため酸洗浄処理の生産性が著しく向上し、且つ酸化に
よる鉄歩留ロスの少ない鋼材を製造することができるも
のである。

【００１０】

【発明の実施の態様】本発明のスケール抑制剤における
脂肪族カルボン酸としては、例えばギ酸、酢酸、プロピ
オン酸、酪酸、ピバリン酸、ヘキサン酸、オクタン酸、
デカン酸、テトラデカン酸、ヘキサデカン酸、イソステ
アリン酸等の炭素数１〜１８の脂肪族飽和カルボン酸を
用いることが好ましい。これらの内、特に、炭素数１〜
６のモノカルボン酸を用いるのが、熱分解によりＨ₂や
ＣＯ等の還元性ガスを容易に生成し鋼材の熱間圧延で生
ずるスケールの抑制効果が大きい点からより好ましい。
なお、これらの脂肪族カルボン酸に限定されるものでは
ない。

【００１１】また、脂肪族カルボン酸として、１〜２個
のヒドロキシル基を有する炭素数２〜６の飽和カルボン
酸、例えばグリコール酸、乳酸、グリセリン酸、２−ヒ
ドロキシ酪酸、グルコン酸、リンゴ酸、酒石酸、クエン
酸、ラクチル乳酸等を用いるのが、熱分解によりＨ₂や
ＣＯ等の還元性ガスを容易に生成するので熱延鋼材の表
面スケールを抑制する効果が大きい点から、より好まし
い。なお、これらのヒドロキシ基含有脂肪族飽和カルボ
ン酸に限定されるものではない。

【００１２】また、脂肪族カルボン酸として、炭素数４
〜１８のイミノカルボン酸、例えばイミノ二酢酸、ヒド
ロキシエチルイミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸、ヒドロキ
シエチルエチレンジアミン三酢酸、エチレンジアミン四
酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、トリエチレンテト
ラミン六酢酸等を用いるのが、熱分解によりＨ₂、ＣＯ
等の還元性ガスを容易に発生し熱延鋼材の圧延で生成す
るスケールの抑制効果が大きい点から、より好ましい。
なお、これらのイミノカルボン酸に限定されるものでは
ない。

【００１３】上記脂肪族カルボン酸は、アルカノールア
ミン塩、アンモニウム塩、アルカリ金属塩又はアルカリ
土類金属塩として、使用する。アルカノールアミン塩と
する場合のアルカノールアミンとしては、例えばモノエ
タノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノール
アミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノ
ールアミン、トリイソプロパノールアミン等が、アルカ
リ金属塩とする場合のアルカリ金属としては、例えばナ
トリウム、カリウム、リチウム等が、又アルカリ土類金
属塩とする場合のアルカリ土類金属としては、例えばカ
ルシウム、バリウム、マグネシウム等が、それぞれ使用
できるが、これらに限定されるものではない。また、こ
れらのアルカノールアミン、アンモニア、アルカリ金属
又はアルカリ土類金属は、通常、脂肪族カルボン酸と当
量用いられる。

【００１４】上記脂肪族カルボン酸塩の内、アルカノー
ルアミン塩及びアンモニウム塩が、液状を呈するものが
多いことから好ましい。その理由は、脂肪族カルボン酸
塩の水溶液が圧延設備周りへ飛び散ったときに、付着し
た水分が蒸発した後で結晶状を呈する場合は、白色状の
付着物が堆積して設備環境を汚すことになるのに対し
て、脂肪族カルボン酸塩が液状である場合は、該水溶液
が圧延設備周辺に飛散して汚れを引き起こすことが無い
からである。

【００１５】本発明のスケール抑制剤として用いる脂肪
族カルボン酸のアルカノールアミン塩、アンモニウム
塩、アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩の少なくと
も１種を含有する水溶液の濃度は、通常、０．０５〜２
０重量％程度であるのが好ましく、０．１〜５．０重量
％程度であるのがより好ましい。

【００１６】本発明のスケール抑制剤には、該スケール
抑制剤を泡沫状にして、熱間圧延する鋼材表面に対する
その付着性をより大きくする目的で、起泡剤である界面
活性剤及び水溶性ポリマーの少なくとも１種を添加する
ことができる。

【００１７】起泡剤を添加した場合は、例えば窒素ガス
等の不活性ガスを吹き込み泡沫を形成させノズル等から
供給する。このように泡沫にすることで、脂肪族カルボ
ン酸塩の熱分解で生ずるＨ₂やＣＯ等の還元性ガスを泡
で包み込むことにより、還元性ガスが大気中に直接放散
されにくくしてスケール抑制効果に寄与することができ
る。この場合、熱間圧延後の鋼材表面を泡沫で包囲した
後泡は熱分解により壊れ、脂肪族カルボン酸塩の熱分解
で生成したＨ₂やＣＯ等の還元性ガスと不活性ガスによ
り鋼材表面に生成するスケールを効率良く抑制すること
ができる。泡沫はガス遮断性に優れるという特長を利用
するもので、脂肪族カルボン酸塩の分解ガス成分が大気
中へ気散するのを防止するためである。

【００１８】本発明水性スケール抑制剤に用いられる起
泡剤である界面活性剤としては、例えば脂肪酸塩類、高
級アルコール硫酸エステル塩類、脂肪族アミンや脂肪族
アマイドの硫酸塩類等の公知のアニオン系界面活性剤、
脂肪酸アミン塩類、第４級アンモニウム塩類、アルキル
ピリジニウム塩類等の公知のカチオン系界面活性剤、又
ポリオキシエチレンアルキルエーテル類、ポリオキシエ
チレンアルキルフェノールエーテル類、ソルビタンアル
キルエーテル類等の公知のノニオン系界面活性剤、或い
はアルキルベタイン、アルキルジメチルアミンオキサイ
ド等の公知の両性界面活性剤を使用することができる。
勿論、これらに限定されるものではない。

【００１９】また、同様に、起泡剤である水溶性ポリマ
ーとしては、例えばメチルセルロース、エチルセルロー
ス、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセ
ルロース、ポリビニルアルコール、ポリアルキレングリ
コール等の公知の水溶性ポリマーをいずれも使用するこ
とができる。勿論、これらに限定されるものではない。

【００２０】起泡剤を含有する水溶液に不活性ガスを吹
き込み泡沫を形成させるに必要とする起泡剤の濃度は、
水に対し０．０５〜１０重量％程度が好ましく、泡沫の
保持性等の点から０．１〜５重量％程度の範囲にするの
がより好ましい。従って、この範囲の濃度となるよう
に、起泡剤を脂肪族カルボン酸塩の水溶液に添加すれば
良い。

【００２１】泡沫の形成は送気法、攪拌法、振とう法、
沸騰法、減圧法、溶解度減少法等による。送気法では起
泡剤を含む水溶液中に窒素ガス、アルゴンガス等の不活
性ガスを吹き込むのがスケール抑制の点から好ましい。
熱間圧延鋼材へ泡沫を供給するには、例えば噴射ノズル
が用いられるが、冷水供給ノズルを兼用してもよい。

【００２２】起泡倍率は、起泡剤の種類とそれを含む水
溶液濃度又は水溶液に吹き込むガス量等によって適宜調
整される。また泡沫供給量の調整は泡沫噴射ノズルに加
えるガス圧を調整することによって行なわれる。

【００２３】本発明スケール抑制剤が適用される鋼材と
しては、例えば熱延鋼帯、熱延線材、熱間絞りコイル状
鋼管等が挙げられる。また、該鋼材の材質としては、通
常の鋼及び鋼合金、例えば、各種炭素鋼、マンガン鋼、
マンガンクロム鋼、クロム鋼、クロムモリブデン鋼、ニ
ッケルクロム鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼等の鋼合
金を挙げることができる。

【００２４】本発明の水性スケール抑制剤は、例えば、
図１に示す熱延薄板鋼帯の熱間圧延において、少なくと
も最終仕上げ圧延ロール４の出側からコイル巻取り５の
間及びコイル巻取り走行中に当該スケール抑制剤を塗布
することにより、又図２に示す線材熱間圧延において、
クーリングトラフ９で約８５０℃まで水冷し、レーイン
グヘッド１０で非同心円状にしたルーズコイルを、調整
冷却装置１１ａ又は１１ｂにおいて当該スケール抑制剤
の泡沫７又は熱水浴１４を適用することにより、熱間圧
延で生成するスケール被膜を改質し、又スケールを効果
的に抑制することができる。スケール被膜の改質は、ス
ケール即ち鉄酸化物の組成が、酸に溶解し易い組成に変
化するものと考えられる。

【００２５】本発明水性スケール抑制剤は、例えば、熱
延鋼材表面にノズルから自然落下させるかスプレーにて
噴霧塗布する等の方法により、適用される。また、熱延
線材等については水溶液中に浸漬する方法もとられる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明のスケール抑制剤を調製する実
施例、比較抑制剤を調製する比較例、及びこれらの抑制
剤を用いての試験例を示すが、これらの各例は本発明を
制限するものではない。

【００２７】実施例１グリコール酸モノエタノールアミン塩の１．０重量％水
溶液を調製し、本発明のスケール抑制剤を得た。

【００２８】実施例２グリコール酸と酢酸の当重量混合物のジエタノールアミ
ン塩の０．７重量％水溶液を調製し、本発明のスケール
抑制剤を得た。

【００２９】実施例３乳酸モノエタノールアミン塩の０．５重量％水溶液を調
製し、本発明のスケール抑制剤を得た。

【００３０】実施例４乳酸モノエタノールアミン塩が０．５重量％で、且つ起
泡剤のアルキルエーテルサルフェート系アニオン界面活
性剤（商品名「パーソフトＳＦＴ」、日本油脂（株）
製）が０．３重量％の水溶液を調製し、本発明の泡沫状
用スケール抑制剤を得た。

【００３１】実施例５ヘキサン酸アンモニウム塩の１．０重量％水溶液を調製
し、本発明のスケール抑制剤を得た。

【００３２】実施例６ニトリロ三酢酸ジエタノールアミン塩の０．５重量％水
溶液を調製し、本発明のスケール抑制剤を得た。

【００３３】実施例７ヒドロキシエチル二酢酸モノエタノールアミン塩の１．
０重量％水溶液を調製し、本発明のスケール抑制剤を得
た。

【００３４】実施例８ヒドロキシエチルイミノ二酢酸モノエタノールアミン塩
が１．０重量％で、且つ起泡剤のアルキルエーテルサル
フェート系アニオン界面活性剤（商品名「パーソフトＳ
ＦＴ」、日本油脂（株）製）が０．３重量％の水溶液を
調製し、本発明の泡沫状用スケール抑制剤を得た。

【００３５】実施例９エチレンジアミン四酢酸モノイソプロパノールアミン塩
の０．７重量％水溶液を調製し、本発明のスケール抑制
剤を得た。

【００３６】比較例１グリシンモノエタノールアミン塩の０．５重量％水溶液
を調製し、比較のスケール抑制剤を得た。

【００３７】比較例２グリシンモノエタノールアミン塩が０．５重量％で、且
つ起泡剤のアルキルエーテルサルフェート系アニオン界
面活性剤（商品名「パーソフトＳＦＴ」、日本油脂
（株）製）が０．３重量％の水溶液を調製し、比較の泡
沫状用スケール抑制剤を得た。

【００３８】試験例１熱間圧延鋼板（ＳＰＣＣ材：低炭素鋼）の製造工程にお
いて、本発明又は比較のスケール抑制剤を用いて、スケ
ール抑制効果を調べた。

【００３９】図１に示すように、熱間圧延機の最終仕上
げ圧延ロール４の出側のコイラー手前の走行熱間圧延鋼
帯１に、本発明又は比較の水性スケール抑制剤を、冷却
水供給ノズル２から該鋼帯両面に噴霧し、更にコイラー
で巻取る直前の冷却水噴霧ノズル３で該鋼帯両面に噴霧
処理し、コイル巻き取り５に供給した。

【００４０】仕上げ圧延された幅１，２００ｍｍの熱延
鋼帯は、温度が８００℃で、厚さが約３．５ｍｍであっ
た。次に、コイルに巻き取られた後の熱延鋼帯につい
て、表面スケール被膜の厚さ（μｍ）を電子顕微鏡を用
いて測定し、又濃度１５重量％の塩酸を用いて７０℃で
酸洗浄したときに要する時間（秒）を調べた。結果を、
表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１から明らかなように、本発明抑制剤を
適用した場合には、長手方向に均一な薄スケールとな
り、又後工程での酸洗浄における処理時間が大幅に短縮
された。

【００４３】試験例２各種材質の鋼材の熱間圧延線材の製造工程において、本
発明又は比較のスケール抑制剤を用いて、スケール抑制
効果を調べた。

【００４４】試験抑制剤が水溶液の場合（実施例２、実
施例５、実施例９、比較例１及び熱水）は、図２に示す
ように、最終仕上げ圧延ロール８で直径１０ｍｍまで熱
間圧延した線材６を、クーリングトラフ９で約８５０℃
まで水冷し、その後レーイングヘッド１０で非同心円状
のルーズコイルにし、調整冷却装置１１ｂに貯留してい
る９０〜１００℃の熱水浴１４としてのスケール抑制剤
の水溶液中にルーズコイル線材を浸漬させながら冷却速
度約１０℃／secで２００℃まで（実施例９のみ４００
℃まで）冷却し、集束タブ１２を得た。また、抑制剤を
使用せず、大気中で冷却する場合は、冷却速度約１℃／
secで４００℃まで冷却する以外は、水溶液の場合と同
様にして、集束タブ１２を得た。

【００４５】また、試験抑制剤が泡沫状用の場合（実施
例４、実施例８及び比較例２）は、図２に示すように、
最終仕上げ圧延ロール８で直径１０ｍｍまで熱間圧延し
た線材６を、クーリングトラフ９で約８５０℃まで水冷
し、その後レーイングヘッド１０で非同心円状のルーズ
コイルにして、調整冷却装置１１ａで発泡液である泡沫
状用スケール抑制剤と窒素ガスとから発泡器１３で形成
させた発泡倍率（液／泡：体積）が４０倍の泡沫７で、
ルーズコイル線材を包囲して冷却速度約１℃／secで４
００℃まで冷却し、集束タブ１２を得た。

【００４６】次に、得られた熱延線材について、表面ス
ケール被膜の厚さ（μｍ）を電子顕微鏡を用いて測定
し、又濃度１５重量％の塩酸を用いて７０℃で酸洗浄し
たときに要する時間（秒）を調べた。結果を、線材の材
質と共に、表２に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】表２の線材の材質において、ＳＣＭ４３５
はクロムモリブデン鋼を、Ｓ４５Ｃは機械構造用炭素鋼
を、それぞれ示す。

【００４９】表２から明らかなように、本発明抑制剤を
使用した場合は、優れたスケール抑制効果を発揮し、又
後工程での酸洗浄における処理時間が大幅に短縮でき
た。例えば、大気中での冷却法と比較して、スケール厚
みが約６５％以上、さらに後工程で行なう酸洗浄処理時
間が約８０％以上短縮できた。

【００５０】

【発明の効果】本発明水性スケール抑制剤によれば、熱
間圧延鋼材表面に生成するスケールの厚さに対して、通
常５０〜９０％程度抑制する効果が発揮される。従っ
て、本発明スケール抑制剤を使用すれば、熱間圧延鋼材
表面のスケールを抑制することによって、圧延工程での
製造歩留りが高く且つ次工程での酸洗浄処理が容易にな
る薄スケール鋼材を、生産性良く製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明スケール抑制剤を適用する鋼板
熱間圧延工程の概略図を示すものである。

【図２】図２は、本発明スケール抑制剤を適用する線材
熱間圧延工程の概略図を示すものである。

【符号の説明】

１熱間圧延鋼帯２冷却水供給ノズル３冷却水噴霧ノズル４最終仕上げ圧延ロール５コイル巻取り６熱間圧延線材７泡沫８最終仕上げ圧延ロール９クーリングトラフ１０レーイングヘッド１１ａ調整冷却装置１１ｂ調整冷却装置１２集束タブ１３発泡器１４熱水浴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者久末治北海道室蘭市仲町12番地新日本製鐵株式会社室蘭製鐵所内 (72)発明者谷川啓一大阪府大阪市北区梅田１丁目２番２−1400 号大同化学工業株式会社内 (72)発明者遠藤克昭大阪府大阪市北区梅田１丁目２番２−1400 号大同化学工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】脂肪族カルボン酸のアルカノールアミン
塩、アンモニウム塩、アルカリ金属塩及びアルカリ土類
金属塩の少なくとも１種を含有する水溶液であることを
特徴とする熱間圧延における鋼材の水性スケール抑制
剤。
【請求項２】起泡剤である界面活性剤及び水溶性ポリマ
ーの少なくとも１種を添加した請求項１に記載のスケー
ル抑制剤。
【請求項３】脂肪族カルボン酸が、炭素数１〜１８の飽
和カルボン酸である請求項１又は２に記載のスケール抑
制剤。
【請求項４】脂肪族カルボン酸が、１〜２個のヒドロキ
シル基を有する炭素数２〜６の飽和カルボン酸である請
求項１又は２に記載のスケール抑制剤。
【請求項５】脂肪族カルボン酸が、炭素数４〜１８のイ
ミノカルボン酸である請求項１又は２に記載のスケール
抑制剤。