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発明の名称 熱延鋼帯の高粗度、高能率脱スケール方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−136469(P2007−136469A)
公開日 平成19年6月7日(2007.6.7)
出願番号 特願2005−330376(P2005−330376)
出願日 平成17年11月15日(2005.11.15)
代理人 【識別番号】100099531
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 英一
発明者 松原 行宏 / 蛭田 敏樹 / 冨田 省吾 / 高野 圭 / 古川 義章 / 小野 一哉
要約 課題
熱延鋼帯の脱スケールにおいて、高粗度の熱延鋼帯を製造する場合も、高い脱スケールの生産性を確保できる、熱延鋼帯の高粗度、高能率脱スケール方法を提供する。

解決手段
熱延鋼帯10に、平均粒径0.30mm未満のショット粒を用いてショットブラスト処理を施し、続いて平均粒径0.40mm以上のショット粒を用いてショットブラスト処理を施す。あるいはさらにその後、酸洗を施す。
特許請求の範囲
【請求項1】
熱延鋼帯に、平均粒径0.30mm未満のショット粒を用いてショットブラスト処理を施し、続いて平均粒径0.40mm以上のショット粒を用いてショットブラスト処理を施すことを特徴とする熱延鋼帯の高粗度、高能率脱スケール方法。
【請求項2】
前記平均粒径0.40mm以上のショット粒子を用いてショットブラスト処理を施した後、酸洗を施すことを特徴とする請求項1記載の熱延鋼帯の高粗度、高能率脱スケール方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱延鋼帯を高粗度、高能率にて脱スケールする方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
鋼種、用途により、表面粗度の高い熱延鋼帯の需要がある。このような場合、熱延鋼帯にショットブラスト処理を施すことにより、高粗度の熱延鋼帯を製造するのが一般的である。すなわち、鋼帯表面にショット粒を投射し、鋼帯表面にショット痕を転写させることにより、鋼帯表面を粗くするのである。衝突時の転写効果を大きくするため、ショット粒には、平均粒径0.4mm以上の、グリットと呼ばれるショット粒を用いるのが一般的である。グリットとは、鋼球を粉砕することにより得られる角材である。ショット粒は大きい方が、衝突エネルギーが大きく、また、角材の方が鋼帯表面にショット痕が転写し易いため、容易に高粗度の鋼帯表面を得ることが可能である。
【0003】
ところで、ショットブラスト処理には、熱延鋼帯の酸洗における脱スケール促進というもう一つの重要な目的がある。すなわち、熱延鋼帯、特にスケールが緻密なため脱スケールが極めて困難なステンレス熱延鋼帯では、ショットブラスト処理を施した後、酸洗することにより、熱延鋼帯のスケールを除去するのが一般的である。ショットブラスト処理により、スケールに予めクラックを入れ、酸洗の際に、スケール中のクラックに酸を浸透し易くし、地鉄とスケールの界面からスケールを剥離、除去し易くするのである。このように、ショットブラスト処理は、酸洗の生産性向上を図る上で重要な処理である。
【0004】
以上のような、酸洗、あるいは、ショットブラスト(併せて脱スケールとも言う)の生産性向上のため、発明者らは、特許文献1(但し、本発明の出願時には未公開)において、平均粒径0.30mm未満の鋼球のショット粒を用いてショットブラスト処理を施すことにより、脱スケールの生産性を向上する方法を提案した。冷延後の光沢度が要求されるような場合、ショット粒径は小さい方が好ましく、表面品質の観点からも特許文献1で提案した方法は有効である。
【0005】
なお、金属製品の疲労強度を向上する方法として、ショットピーニング法が知られており、その中でも、例えば、特許文献2、特許文献3には、大径のショット粒を投射した後、小径のショット粒を投射することにより、金属製品の疲労強度の向上を図る技術が提案されている。これらによれば、大径のショット粒を投射した後、小径のショット粒を投射することにより、深さ方向の広範囲にわたり高い圧縮残留応力を付与でき、疲労強度を向上することができ、小径のショット粒を投射した後、大径のショット粒を投射した場合、その効果は小さいと記載されている。
【特許文献1】特願2005−218397号
【特許文献2】特開昭63−256362号公報
【特許文献3】特開平4−193478号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述したような、高粗度の熱延鋼帯が必要な場合、粒径0.30mm未満の鋼球のショット粒を投射する特許文献1の方法では、熱延鋼帯表面の高粗度化に限界があった。すなわち、高粗度の熱延鋼帯として要求される表面粗度は、Ra=5μm以上であるのに対し、粒径0.30mm未満の鋼球のショット粒を用いるのでは、投射速度を高くしても、投射密度を大きくしても、得られる表面粗度はRa=2〜3μm程度が限界であった。ここで、表面粗度の指標であるRaは、後述するように、JIS B 0601−2001、JIS B 0651−2001に準拠して測定できる。なお、特許文献2、3には、高粗度化について、何ら記載されていない。
【0007】
本発明の目的は、上述の限界を打破し、熱延鋼帯の脱スケールにおいて、高粗度の熱延鋼帯を製造する場合も、高い脱スケールの生産性を確保できる、熱延鋼帯の高粗度、高能率脱スケール方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
発明者らは、高い脱スケールの生産性と熱延鋼帯表面の高粗度化の両立について鋭意検討し、粒径の小さいショット粒を投射した後、粒径の大きいショット粒を投射することにより、上記の二つを両立できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、熱延鋼帯に、平均粒径0.30mm未満のショット粒を用いてショットブラスト処理を施し、続いて平均粒径0.40mm以上のショット粒を用いてショットブラスト処理を施すこと、あるいはさらにその後、酸洗を施すこと、を特徴とする熱延鋼帯の高粗度、高能率脱スケール方法である。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、熱延鋼帯を脱スケールして高粗度の熱延鋼帯を製造する際、従来に比べ、脱スケールの生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明を完成させるに至った実験について述べる。実験には、熱間圧延後、箱型の焼鈍炉にて焼鈍したSUH409熱延鋼帯より切り出した、2mm厚×50mm幅×50mm長さのサンプルを用いた。SUH409の化学成分は表1に示す通りである。
【0011】
【表1】


【0012】
遠心式投射装置を用いて、表2に示す各条件でショットブラストを施した。ショットブラストは2回に分けて施した。投射速度はJIS B 6614(1989)に準拠し、ホイール径と回転速度より算出した。投射距離は、遠心投射装置とサンプルとの垂直距離であり、350mmとした。ショット粒には、平均粒径0.60mmのスチールグリット(角材)(表2では0.60グリットと略記)、および、平均粒径0.25mm、0.40mmのスチールショット(球形)(表2では0.25ショット、0.40ショットと略記)の3種を用いた。ショット粒の材質は炭素鋼である。平均粒径は、JIS Z 8801に準拠した、公称目開きが710、500、425、355、300、250、212、180、150、100、75、53μmの各標準ふるいを用いて粒径選別を行い、重量平均により求めた。
【0013】
ショットブラスト処理後、濃度10mass%、温度80℃の塩酸槽中にて60、90秒の各時間、浸漬酸洗を施した。
得られたサンプルにつき、スケール残りの有無を確認した。さらに、スケール残りのないサンプルについては、JIS B 0601−2001、JIS B 0651−2001に準拠し、触針式表面粗さ測定器をサンプル表面に当てて長さ方向に移動させ、粗さ曲線用の基準長さlr(λc)を0.8mm、うねり曲線用の基準長さlw(λf)を8mm、断面曲線用の基準長さ、すなわち、評価長さlp(λn)を40mmとしてRa(算術平均粗さ)を測定した。
【0014】
得られた結果を表2に併せて示す。いずれもラボでの実験データであるが、実機のショットブラストラインにおけるショットブラスト条件においては、投射密度がショットブラストライン通帯速度に相当し、投射密度0.5倍が通帯速度2倍に相当する。酸洗条件において、酸洗時間が酸洗ライン通帯速度に相当するものであり、酸洗時間0.5倍が通帯速度2倍に相当する。
【0015】
【表2】


【0016】
1回目ショット、2回目ショットとも、ショット粒を平均粒径0.60mmのスチールグリットとした場合(条件A;従来例)、Ra=5μm以上と、高粗度の熱延鋼帯を得ることは可能であるが、ショット粒投射密度を低くした場合、あるいは、酸洗時間を短くした場合、スケールを完全に除去することはできない。一方、1回目ショット、2回目ショットとも、ショット粒を平均粒径0.25mmのスチールショットとした場合(条件B;特許文献1相当の従来例)、さらにショット粒の投射密度を低くした場合、あるいは、酸洗時間を短くした場合とも、スケールを完全に除去することはできるものの、表面粗度はRa=2μm程度と、高粗度の熱延鋼板を得ることはできない。
【0017】
これに対し、1回目ショットのショット粒を平均粒径0.25mmのスチールショット、2回目ショットのショット粒を平均粒径0.60mmのスチールグリットとした場合(条件C;本発明例)、ショット粒の投射密度低減、酸洗時間の短縮、および、熱延鋼帯の表面の高粗度化をいずれも実現できることが分かる。
一方、1回目ショットのショット粒を平均粒径0.60mmのスチールグリット、2回目ショットのショット粒を平均粒径0.25mmのスチールショットとした場合(条件D;比較例)、表面粗度がわずかに低く、目標とするRa=5μm以上の高粗度の熱延鋼帯を得ることはできない。
【0018】
また、1回目ショット、2回目ショットとも、ショット粒を平均粒径0.40mmのスチールショットを用いた場合(条件E;従来例)は、Ra=3μm程度と、高粗度の熱延鋼帯を得ることはできず、さらに、ショット粒の投射密度を低くし、酸洗時間を短くした場合、スケールを完全に除去することもできない。
図1に一般的なショットブラストラインを示すが、鋼帯の通帯方向に2基のショットブラスト11、21を有している。以下に、2基のショットブラストで異なるショット粒を使用する場合を考える。ショット粒は、投射回数とともに摩耗するため、粒径は小さくなり、ある一定値より小さくなると廃棄される。このため、大径のショット粒の中には、小径のショット粒も数多く含まれている。すなわち、大径のショット粒の中に、少量の小径のショット粒が混入していてもその影響は少ない。一方、通常、小径のショット粒の中には、大径のショット粒は含まれておらず、混入は好ましくない。なぜなら、大径のショット粒は重量が大きいため、小径のショット粒の個数比が大きく低下するからである。小径のショット粒を投射した場合、ショットブラスト、酸洗の生産性を向上できるのは、大径のショット粒の場合に比べ、同一重量では粒子個数が多く、スケールを効率的に破壊できるからであり、大径のショット粒が混入すると、その効果が低下するのである。
【0019】
ところで、当然のことではあるが、上流側のショットブラストのショット粒は、下流側のショットブラストのショット粒に混入し易いのに対し、下流側のショットブラストのショット粒は、上流側のショットブラストのショット粒には混入しにくい。ショット粒の混入は、エアーブローなどにより、ある程度抑制することは可能であるが、完全に防止することは困難である。
【0020】
以上の表面高粗度化、さらには、ショット粒の混入を考慮することにより、本発明においては、最初に小径のショット粒を投射し(これにより、ショットブラスト、酸洗の生産性の向上を図り)、続いて、大径のショット粒を投射する(これにより、熱延鋼帯表面の高粗度化を図る)。
以上は、ショットブラストラインに2基のショットブラストがある場合について述べたが、本発明は、これに限定するものではなく、ショットブラストが1基の場合、ショットブラストのショット粒を交換し、2回通帯することにより、同様の効果を得てもよい。
【0021】
本発明において、ショット粒の平均粒径を規定した理由を以下に示す。最初に投射するショット粒は、ショットブラスト、酸洗の生産性向上のため、特許文献1で提案したように、平均粒径を0.30mm未満に規定する。ショット粒径の下限は特に規定するものではないが、ショット粒径が小さくなると、ショット粒と、発生するスケール微粉、ショット粒摩耗粉、の分別が困難になり、実質的に実現困難となるため、平均粒径0.05mm以上が好ましい。
【0022】
続いて投射するショット粒は、熱延鋼帯表面の高粗度化のため、平均粒径を0.40mm以上に規定する。ショット粒径の上限は特に規定するものではないが、ショット粒径が大きくなり過ぎると、ショット粒が摩耗、破壊し易くなるため、平均粒径0.80mm以下が好ましい。また、熱延鋼帯表面の高粗度化のためには、スチールグリットの使用が好ましいが、スチールショットを使用してもよく、特に限定するものではない。
【0023】
なお、本発明に用いるスチールグリットおよびスチールショットの材質については、炭素鋼、高張力鋼、ステンレス鋼等が好ましい。
また、本発明において、ショットブラスト後、酸洗を施す場合、酸の種類は、塩酸、硫酸、硝酸、硝酸と弗酸の混酸などいずれの酸を用いてもよく、特に限定するものではない。例えば、酸洗後の熱延鋼帯表面の品質として、白色度や耐食性が重要である場合は、硫酸や硝酸と弗酸の混酸などを用いればよく、上記白色度や耐食性を特に必要としない場合、塩酸を用いればよい。
【実施例】
【0024】
表1に示す化学成分の鋼片を、熱間圧延後、箱型の焼鈍炉にて焼鈍してなる、板厚4mm、板幅1400mmのSUH409熱延鋼帯を用いた。これを、図1に示すショットブラストラインに、種々の速度で通帯しながらショットブラスト処理を施した。ショットブラストラインは、No.1ショットブラスト11とNo.2ショットブラスト21、払出し機31、巻取り機41により構成され、上記SUH409熱延鋼帯の通帯方向に沿う流れの上流側に位置するショットブラストをNo.1ショットブラスト、下流側に位置するショットブラストをNo.2ショットブラストとする。ショットブラストは、1基につき、OP側(操作側)上面、DR側(駆動側)上面、OP側下面、DR側下面の各位置にそれぞれ1台の遠心式投射装置12、13、14、15(あるいは22、23、24、25)を備え、ショットブラスト1基につき、それぞれ、回収装置16(あるいは26)、循環装置17(あるいは27)を有している。本実施例では、各遠心投射装置の投射重量を1000kg/分、投射速度を70m/秒、投射距離を1200mmとした。投射密度は、通帯速度が10m/分のとき、ショットブラスト1基につき100kg/m2である。
【0025】
従来例では、No.1ショットブラスト、No.2ショットブラストともに、平均粒径0.60mmのスチールグリットを用い、本発明例では、No.1ショットブラストに平均粒径0.25mmのスチールショット、No.2ショットブラストに平均粒径0.60mmのスチールグリットを用いた。ショット粒の材質は、スチールショット、スチールグリットとも炭素鋼である。
【0026】
ショットブラスト後、図2に示す酸洗ラインにて、酸温度80℃、酸濃度5mass%、10mass%、15mass%の各濃度の塩酸を満たした各酸洗槽71中に、熱延鋼帯10が浸漬するようにして種々の速度で通帯した。得られた熱延鋼帯について、鋼帯表裏面のスケール残りを調査し、脱スケール性の良否を判定した。また、脱スケール性の良かった鋼帯については、同鋼帯の長手方向中央部、幅方向中央部よりサンプルを採取し、前述同様に表面粗度Raを測定した。
【0027】
なお、図1、図2に示したショットブラストライン、酸洗ラインは、一般的なライン構成を示したものであり、本発明を適用できる対象は、これに限るものではなく、ショットブラストラインと酸洗ラインは連続ラインでもよく、また、焼鈍ラインや圧延ラインとの連続ラインであってもよい。また、形状矯正のためのテンションレベラーや、スケールへのクラック導入のためのメカニカルスケールブレーカなどを併設しても良い。
【0028】
得られた結果を、ショットブラストライン、酸洗ラインの各々における通帯速度とともに表3に示す。
【0029】
【表3】


【0030】
表3より、No.1、No.2ショットブラストともに平均粒径0.60mmのスチールグリット(表3では0.60グリットと略記)を用いた条件F(従来例)の場合、高粗度の熱延鋼帯を得ることはできるものの、例えば、ショットブラストラインの通帯速度を20m/分以上とした場合、酸洗ラインの通帯速度を60m/分とすると、スケールを完全には除去できない場合がある。これに対し、No.1ショットブラストに平均粒径0.25mmのスチールショット(表3では0.25ショットと略記)、No.2ショットブラストに平均粒径0.60mmのスチールグリットを用いた条件G(本発明例)では、従来例と同程度の高粗度の熱延鋼帯を得ることができるとともに、例えば、ショットブラストラインの通帯速度を30m/分、酸洗ラインの通帯速度を60m/分とした場合も、スケールを完全に除去できることが分かる。
【0031】
以上のように、本発明によれば、熱延鋼帯の表面を高粗度とし、かつ、高い生産性で脱スケールできることが分かる。
なお、本発明において、ショットブラスト間のショット粒の混入は特に問題とならなかった。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】本発明に用いられる熱延鋼帯のショットブラストラインの1例を示す概略図である。
【図2】本発明に用いられる熱延鋼帯の酸洗ラインの1例を示す概略図である。
【符号の説明】
【0033】
10 鋼帯(熱延鋼帯)
11 ショットブラスト(No.1ショットブラスト)
21 ショットブラスト(No.2ショットブラスト)
31 払出し機
41 巻取り機
12、13、14、15、22、23、24、25 遠心投射機
16、26 回収装置
17、27 循環装置
51 溶接機
61 入側ルーパー
71 酸洗槽
81 出側ルーパー




 

 


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