JPS607032B2 - ほうろう薄鋼板のつまとび防止方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は薄鋼板にほうろう掛けするに際して、つまと
びの発生を防止する方法に関し、特にほうろう事由薬や
鋼板の組成とは無関係に、ほうろう焼成後の冷却速度を
制御することによってつまとびの発生を抑制する方法を
提供するものである。

周知のようにほうろう製品に生ずる欠陥のうち最も重大
なものの一つとしてつまとびがある。

つまとびの発生原因は、ほうろう焼成中に鋼板に吸蔵さ
れた水素が、焼成後の冷却中における鋼板の水素吸蔵能
の知下に伴って、鋼板とほうろう被膜の界面にガス状態
で集積れ、次第に高圧となってほうろう被膜を弾き飛ば
すことにある。このようなつまとびが発生るに至るまで
の時間、すなわちほうろう被膜が弾き飛ばされるような
高圧に至るまでの時間は鋼種やほうろう条件等によって
一定せず、そのためつまとびはほうろう焼成直後から１
ケ月後位までの間、いつ発生するか不明あり、またつま
とび発生傾向についての検査方法もなく、したがってつ
まとびの発生はほうろう製品の製造において極めて重大
な問題となっている。従来、上述のような問題に対処す
るため、つまとびが発生し難い鋼板を選んで使用たり、
あるいは酸洗、Ｎｉ浸債等の鋼板前処理を施したり、さ
らにはつまとびが発生し難い紬薬を使用する等の方法が
採られてきた。っまとびが発生し難い鋼板とは、ほうろ
う焼成後鋼中に吸蔵し得る水素量が多い鋼板であり、鋼
中介在物の多いキャッフ。

ド鋼や、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｂ、あるいはい、Ｃｅ等の
希土類元素を添加して鋼中に炭化物、窒化物あるは硫化
物等を含む鋼板とし、これらの介在物等が水素の多量吸
蔵の場となるようにしたものである。しかしながら最近
では省エネルギーの観点から鋼板の製造が大部分達鎌化
され、キャップド鋼は製造されなくなりつつあり、また
特殊元素を添加した鋼板の場合、コスト上昇が避けられ
ないばかりか、表面性が悪く、ほうろう掛け後、泡や筋
状の欠陥が生じる等の欠点があった。一方鋼板の前処理
、特にＮｉ浸債は焼成中に鋼板に吸蔵される水素を低減
するため、つまとび抑制には効果的であることが知らて
いる。

しかしながら介在物や特殊元素を含まないＡＩキルド鋼
等においてはＮｉ浸澄を行ってもつまとびの発生を完全
に抑制することはできず、またほうろう掛けの工程が複
雑となるためにほうろう製品のコスト上昇を招く欠点が
ある。またつまとびが発生し難い紬薬とは、鋼板表面と
ほうろう被膜の界面に水素を吸蔵し得る泡を多数発生す
るような柚薬であり、また比較的低温で焼成し得る紬薬
である。

すなわち前者ではガス状態となった水素が界面の多数の
泡に吸蔵されるためつまとびが抑制され、後者において
は低温焼成によりその焼成中に吸蔵される水素量が少な
くなってつまとび抑制効果が得られる。しかしながら前
者の如く泡の多いほうろうは、ほうろう被膜層自体が脆
く、チッピングすなわち製品の角部等におけるほうろう
剥離などのほうろう欠陥が生じ易く、一方後者の如く焼
成温度の低い紬薬は耐食性が劣るなどの欠点がある。し
たがって種の用途に供されるほうろう製品のすべてにつ
いてこの種の柚薬を使用することはできない。またこの
ほか、ほうろう焼成後の冷却速度を小さくすることによ
りつまとびの発生を抑制し得ることが経験的に知られて
いる。

この方法は、耐つまとび性が劣る熱延鋼板の片面にほう
ろう掛けする場合に特に有効であるとされている。すな
わち、焼成中に鋼板中に吸蔵された水素を、冷却中にほ
うろう掛けしていない面から放出させることによりつま
とびの発生を抑制しようとするものである。しかしなが
ら冷却速度を遅くするためには、トンネル型の連続炉で
は炉長を長くする必要があり、またバッチ炉で焼成する
場合は保熱炉の多数設ける必要があり、したがって設備
コストが嵩むとともに生産性も低下する問題がある。こ
の発明は以上の事情に鑑みてなされたもので、上述のよ
うな従来技術の欠点を解決し、特に耐つまとび性が劣る
ためほうろう用鋼板として不適当とされていた連続鋳造
により製造された通常のキルド鋼でもつまとび欠陥のな
いほうろう掛けを可能にすることを目的とするものであ
る。すなわち本発明者等はほうろう製品のつまとび発生
に及ぼすほうろう焼成後の冷却速度の影響を種々検討し
た結果、冷却速度が２℃／秒程度以上、１０ｑｏ／秒未
満の場合につまとびが発生し易く、一方２℃／秒程度以
下の極めて遅い冷却速度の場合のみならず１０００／砂
以上、特に１５００／秒以上の遠い冷却速度の場合にも
つまとびが抑制されることを見出し、この発明をなすに
至ったのである。したがってこの発明のつまとび発生防
止方法は、薄鋼板を平板のまま、あるいは用途に応じた
形状に成形後、ほうろう独薬を施紬し、その紬薬に適し
た９００００以下の温度で焼成した後冷却するにあたり
、焼成温度から３００ｏ０までの平均冷却速度を１００
０／秒以上、好ましくは１５００／秒以上、ｌｏｏｑｏ
／秒以下の冷却速度で冷却することを特徴とするもので
ある。

上述のようにほうろう焼成後の冷却速度を１０℃／秒以
上、特に１５午○／秒以上にすることによってつまとび
の発生が抑制される理由は明らかではないが、冷却速度
が大きくなれば、焼成後のほうろうがより低温まで軟化
した状態で冷却されることが主な原因であると推定され
る。

すなわち、３００ｑｏ以上の温度での水素の鋼中拡散は
充分に早く、１００００／砂以下の冷却速度では鋼中水
素量は平均溶解度に近い値となっているから、ほうろう
が完全に凝固するまでにほうろう被膜との界面に集積す
る水素は、ほうろうが凝固する温度が低いほど多くなり
、逆に鋼中に残る水素は少なくなる。っまとびの原因と
なる水素は、ほうろうが凝固したのちに鋼板一ほうろう
被膜界面に集積する水素と考えられるから、ほうろうが
凝固する温度が低い程、つまとびの原因となる鋼中水素
量が少なくなって、つまとび発生が抑制されると考えら
れる。以下にこの発明のつまとび発生防止方法をさらに
詳細に説明する。

先ずほうろう柚薬の施柚後の焼成温度について説明する
と、通常ほうろう焼成温度はほうろう製品の使用目的に
応じて選ばれた純薬の種類（成分）によって最適な焼成
温度が決定される。

すなわち一般の什器や家庭用電気製品、建材パネル等の
場合は、省エネルギーの観点から、またつまとび発生を
防止するためには焼成温度が低い程好ましいため、Ｓｉ
０２の割合が少なくアルカリ金属酸化物の割合が高い低
温焼成が可能な紬薬が用いられる。一方化学容器や熱交
換器などの如く優た耐薬品耐熱性を要求される製品には
Ｓｉ２の割合が高い紬薬が用いられるため焼成温度をあ
る程度高くせざるを得ない。しかしながら焼成温度が９
００ｑ０を越えれば素地鋼板が全オーステナィト城で焼
成されることになり、水素の吸収量が大幅に増加してっ
まとが発生し易〈る。また９００００を越える高温とな
れば焼成中に製品が自重によって変形し、良好な製品形
状が得られなくなる。そこでこの発明の方法においては
焼成温度の上限を９００つＣとした。次にほうろう焼成
後の冷却速度についての条件を説明する。

この発明の場合には「ほうろう焼成後の冷却速度は焼成
温度から３００ｏｏまでの平均冷却速度で規定する。

焼成後のほうろう事由薬は３００ｑｏ程度で固化するが
、固化した状態にある３００℃以下の冷却はつまとび抑
制に全く関係せず、むしろ固化した後の冷却速度が早過
ぎればほうろう被膜と鋼板との熱膨脹係数の差によって
不均一な歪が残り、形状不良を生じ易い。また冷却速度
をこの発明で規定する程度に大きくするためには通常は
後述するように衝風冷却を行う必要があるが、高速冷却
が不要な３００００以下までの衝風冷却することはコス
ト的に不利となる。これらの理由から上述のように３０
０ｑ０までの平均冷却速度で規定した。この発明の方法
では焼成温度からほうろう紬薬が固化する３００００の
温度までの冷却速度を１０ｑｏ／秒以上とすることが最
も重要あり、これによってはじめて鋼板の組成や純薬の
種類と無関係につまびの発生を有効に抑制できる。従釆
の通常のほうろう掛けの場合には、焼成後に自然放冷す
るのが一般的であり、この場合の冷却速度は、ほうろう
製品の大きさ、鋼板の厚みによっても異なるが、通常は
１〜５℃／秒程度である。このような冷却速度ではつま
とびが極めて発生し易い。一方、冷却速度を１０ｑｏ／
秒以上とすることによってつまとび発生を有効に抑制し
得ることは、後述する実施＊例に示すように、本発明者
等の詳細な実験の結果得られた新規な知見である。この
ように１０ｑｏ／秒以上の冷却速度を得るためは、焼成
後の製品に冷風を吹付ける、所謂衝風冷却を行なえば良
い。但し８５０ｑＣ程度以上の高温で焼成した場合には
、吸蔵水素量が増加するから、１０℃／秒以上の冷却速
度をもつまとびが若干発生ることがあり、その場合には
冷却速度を１５ｏ０／秒以上とすればつまとびの発生を
ほぼ完全に防止することができる。したがって通常は１
０ｑｏ／秒以上の冷却速度で充分であるが、特に焼成温
度が高い場合（但し９００ｑｏ以下ではあるが）には１
５ｑｏ／秒以上の冷却速度とすることが望ましい。一方
１００℃／秒程度よりも高い冷却速度を得るためには冷
却のために吹付ける風量を著しく多くしなければならず
、エネルギーコストが高くなり、またつまとび抑制効果
も飽和し、また１００〜１５０ｏｏ／秒以上の冷却速度
となればほうろう被膜にクラックや割れが発生し易くな
り、したがってこの発明では焼成後の冷却速度の上限を
１００００／秒とした。

以下この発明の実施例を記す。

実施例 １ 第１表に示す化学成分を有する２種の鋼Ａ、Ｂについて
、板厚２．３肌の熱延鋼板を１２仇仰角に灘断し、ショ
ットブラストを施した後、市販の下引紬 ′を片面に施
紬し、８２０ｑｏ、８５０ｏ０、８８０ｑｏの３種の温
度によって焼成した。

焼成後、試片を保熱炉に袋入するか、または圧搾空気を
試片に吹付けることにより、焼成温度から３００ｑ０ま
での平均冷却速度を２．５午０／秒から４０ｏｏ／秒の
範囲内で変化させた。Ａ鋼およびＢ鋼につき各焼成条件
ごとに１の父ずつの試料についてつまとび発生の有無を
調べた結果を第１図に示す。第１図に示す結果から、Ａ
鋼、Ｂ鋼ともに焼成温度が高くなるとつまとびが発生し
やすくなる傾向が認められるが、８８０ｑｏで焼成して
も冷却速度が１５００／秒の場合にはつまとび発生が完
全に防止された。

Ｂ鋼を８８０ｑ○で焼成し１０００／秒で冷却した場合
には一部の試片につまとびが発生したが、それ以外の場
合には１０午０／秒以上の冷却速度で完全につまとびの
発生が防止されている。高耐酸性を必要とされる場合を
除き通常のほうろうでは８５０ｑ０以下の焼成温度とす
るのが一般的であるから、冷却速度を１０００／秒以上
とすることにより「介在物が少なくつまとびが発生し易
いＡＩキルド鋼でもつまとびの発生を有効に抑制し得る
ことが明らかである。実施例 ２ 第２表に示す化学成分を有する２種の鋼Ｃ、Ｄの板厚１
．仇吻の冷延鋼板を１２功肋角に灘断し、アルカリ溶液
中で完全に脱脂した後、８０００の１０％硫酸水溶液中
で２分間酸洗し、市販の下引紬を両面に施紬して、８２
０ｏｏ、８５０ｏｏ、８８０００の３種の温度にて焼成
した。

焼成温度から３００ｑｏまでの冷却速度を実施例１と同
様に２．５００／秒から４０ｑｏ／秒の間で変化させた
。Ｃ鋼およびＤ鋼につき各焼成条件ごとに１の女ずつの
試料についてつまとびの発生有無を調べた結果を第２表
に示す。第２表；実施例２の鋼の化学成分（ｗｔ※第２
表に示すように、Ｃ鋼の場合、８５０ｏｏ以上の焼成温
度では冷却速度が１５こＣ／秒以上の場合にっまとびが
発生せず、８２０００の焼成温度では１０℃／秒以上の
冷却速度でつまとびが発生しなかった。

一方Ｄ鋼の場合、焼成温度８８０℃では冷却速度４０ｏ
ｏ／秒以上、焼成温度８５０ｑ０では１５℃／秒以上、
焼成温度８２０００では冷却速度１０００／秒以上でそ
れそれつまとびが発生しなかった。冷延鋼板を用いたほ
うろう製品は主して家庭用電気器具、建材パネル等であ
、高耐酸性が要求されるものは少ないから、焼成温度が
８５０℃以下の低温焼成紬を使用するのが通常であり、
したがって焼成後１５℃／秒以上の冷却速度で冷却すれ
ばつまとびの発生を充分に防止することができる。また
特に８２０℃以下の温度で焼成し得る柚薬を用いれば１
ｏｏｏ／秒以上の冷却速度でも充分につまとびの発生を
防止することができる。以上の実施例に示すように、熱
延鋼板の片面ほうろう（実施例１）および冷延板の両面
ほうろう（実施例２）のいずれの場合におし、も、冷却
速度１０ｑ０／秒以上とすればつまとびを抑制する効果
が認められる。

すなわち、もちろん高温で焼成する紬薬を用いる場合に
は、１５００／秒以上の冷却速度することが望ましいが
、通常の８００〜８５０ｏｏで焼成する純薬を用いる場
合には、１０００／秒の冷却速度でも充分につまとび抑
制の効果が得られるのである。特に実施例のＢ鋼、Ｄ鋼
は、従来つまとび発生のためにほうろう用として不適当
とされていたＮキルド鋼であるが、この場合にもつまと
びを有効に抑制でき、したがってほうろう用として特殊
な鋼板を用いる必要性がなくなり、そのためほうろう製
品の大幅なコストダウンが可能となった。

なおこの発明の方法は、前処理時にＮｉ浸債を行うなど
、他のっまとび抑制方法と併用しても良く、その場合に
はより一層優れたつまとび抑制効果を得ることができる
。

以上の説明で明らかなようにこの発明の方法によれば、
焼成後の冷却速度を制御するだけで鋼種や紬薬の種類に
かかわらず有効につまとびの発生を防止することができ
、したがって従釆のつまとび抑制方法の如く高コスト化
したりあるいは他のほうろう欠陥が発生したりすること
なく、低コストで欠陥の少ないほうろう製品を得ること
ができ、特に従来ほうろう製品に適用不適当とされてい
た。

連続鋳造性のＡＩキルド鋼がほうろう製品に適用可能と
なる等、工業上有益な各種の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１におけるほうろう焼成温度と焼成後の
冷却速度がっまとび発生に及ぼす影響を示す相関図、第
２図は実施例２におけるほうろう焼成温度と焼成後の冷
却速度がつまとび発生に及ぼす影響を示す相関図である
。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 薄鋼板の表面にほうろう釉薬を施釉し、その釉薬に
   した９００℃以下の温度で焼成した後冷却するあたり、
   焼成温度から３００℃までの平均冷却速度を１０℃／秒
   上、１００℃／秒以下とすることを特徴とするほうろう
   薄鋼板のつまとび発生防止方法。 ２ 前記平均冷却速度を１５℃／秒以上、１００℃／秒
   以下とする特許求の範囲第１項記載のつまとび発生防止
   方法。