(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造で鋼製スラブを製造する際の前記鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法であって、連続鋳造設備の曲げ部および矯正部の少なくともいずれか１つの箇所で用いる冷却水に糖化合物を含み、
前記糖化合物が、トレハロース、イソトレハロース、コージビオース、ソホロース、ニゲロース、ラミナリビオース、マルトース、セロビオース、イソマルトース、ゲンチオビオース、ラクトース及びスクロースからなる群から選択される少なくとも１種であることを特徴とする鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法。
【請求項２】
前記糖化合物の濃度が０．１質量％〜１０質量％であることを特徴とする請求項１に記載の鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法。
【請求項３】
連続鋳造で製造された鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵に糖化合物を塗布した後、前記糖化合物が塗布された鋼製スラブを段積みして、前記段積みされた鋼製スラブ間の糖化合物を密閉し、
前記糖化合物を塗布する鋼製スラブの表面温度が、６００〜１１００℃であることを特徴とする鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続鋳造で製造される鋼製のスラブ（以下、「鋼製スラブ」と称す）の酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼材の表面に発生する疵は、その表面品質を劣化させ、鋼材の製造歩留りを低下させるため、この表面疵の発生を極力抑制する必要がある。とりわけ、表面品質が厳しく要求される熱延鋼板、冷延鋼板、表面処理鋼板などの鋼板においては、その表面に形成されるヘゲ疵が大きな問題となっている。このヘゲ疵は、連続鋳造で製造した鋼製スラブの表面疵が原因であることが知られている。
【０００３】
この鋼製スラブの表面疵の除去方法として、鋼製スラブの表面を研削する技術が従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、他の方法として、鋼製スラブの表面疵となる鋳造欠陥を加熱炉に投入した水分で、スケールとして除去（スケールオフ）する技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２７７１４６０号公報
【特許文献２】特開平６−１８４６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術では、鋼製スラブ１本あたりの製造コストが増加するため、量産に適した方法とは言えないという課題を有していた。
【０００７】
また、上記特許文献２に開示された技術の場合では、鋼製スラブの表面にスケールが厚く生成されてしまうため、スケール量が増加し、製造歩留りが低下する問題があった。
【０００８】
本発明は、連続鋳造で製造される鋼製スラブにおいて、後工程でヘゲ疵に繋がる鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵を抑制し、良好な表面品質の鋼板を生産性を阻害することなく、かつ、高い歩留りで製造することを可能にする鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するために、第１発明に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法は、
連続鋳造で鋼製スラブを製造する際の前記鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法であって、連続鋳造設備の曲げ部および矯正部の少なくともいずれか１つの箇所で用いる冷却水に糖化合物を含むことを特徴とする鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法である。    
【００１０】
第２発明に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法は、第１発明に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法において、前記糖化合物の濃度が０．１質量％〜１０質量％であることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法は、
連続鋳造で製造された鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵に糖化合物を塗布した後、前記糖化合物が塗布された鋼製スラブを段積みして、前記段積みされた鋼製スラブ間の糖化合物を密閉することを特徴とする鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法である。
【００１２】
第４発明に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法は、第３発明に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法において、前記糖化合物を塗布する鋼製スラブの表面温度が、６００〜１１００℃であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、第１発明に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法は、
連続鋳造で鋼製スラブを製造する際の前記鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法であって、連続鋳造設備の曲げ部および矯正部の少なくともいずれか１つの箇所で用いる冷却水に糖化合物を含むため、
連続鋳造中の曲げ／曲げ戻し加工で、前記鋼製スラブの表面に割れが発生しても、前記糖化合物が優先して酸素と反応し、割れ内部に酸化スケールを形成するに至らない。このように、そもそも連続鋳造中の段階で、事前に鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵が抑制されるため、例えば後工程の熱間圧延を経ても、表面にヘゲ疵を生ずるようなことがない。
【００１４】
また、第３発明に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法は、
連続鋳造で製造された鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵に糖化合物を塗布した後、前記糖化合物が塗布された鋼製スラブを段積みして、前記段積みされた鋼製スラブ間の糖化合物を密閉する構成であるため、
連続鋳造中の鋼製スラブに酸化スケールを伴う表面疵が発生したとしても、前記鋼製スラブの表面の割れ内部の酸化スケールが前記糖化合物で還元され、母材金属に戻り、この母材金属で前記割れ内部が埋められた状態になる（すなわち、鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵が抑制される）。したがって、例えば後工程の熱間圧延を経ても、表面にヘゲ疵を生ずるようなことがない。
【００１５】
上述した何れの発明とも、連続鋳造で製造される鋼製スラブにおいて、後工程でヘゲ疵に繋がる鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵を抑制し、良好な表面品質の鋼板を生産性を阻害することなく、かつ、高い歩留りで製造することを可能にする鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
以下、本発明の実施形態１に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法について、連続鋳造で製造される鋼製スラブを例にして、詳細に説明する。
【００１７】
通常、精錬を終えた溶鋼は、連続鋳造工程へ運ばれ、タンディッシュから鋳型に注がれる。そして、鋳型で溶鋼を凝固させて一定の形の半製品である鋳片が作られる。連続鋳造設備では、鋳型に対して垂直に注がれた溶鋼が、冷却水により冷され固まって水平方向に引き抜かれる。この引き抜かれた鋳片は、所定の長さにガスでカットされ、熱間圧延に供する鋼片（鋼製スラブ）となる。この鋼製スラブは熱間圧延に運ばれ、加熱炉で再加熱されて、１０００〜１２００℃で粗圧延、９００〜１１００℃で仕上圧延、３００〜７００℃で巻き取られて熱延鋼板となる。熱延鋼板は、その後、酸洗、冷間圧延されることで冷延鋼板となる場合、酸洗、冷延、亜鉛めっき等が施されて表面処理鋼板となる場合もある。
【００１８】
問題とされる「ヘゲ疵」は、上述した熱延鋼板、冷延鋼板、表面処理鋼板のすべてで認められる疵であり、「介在物に起因するもの」と「鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵に起因するもの」に大別される。本発明では、後者の「鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵に起因するもの」を対象とする。主な「鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵」の発生メカニズムについては、以下の２点が指摘されている。
【００１９】
１点目の「鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵」の発生メカニズムは、鋳型内の冷却が不均一になり、凝固収縮のムラによる応力不均一で、鋼製スラブの表面に縦方向の割れが発生し、この割れの内部に酸化スケールが生成されるというものである。
【００２０】
２点目の「鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵」の発生メカニズムは、連続鋳造の圧延工程中に鋼製スラブの表面にかかる曲げ／曲げ戻し加工によって、鋼製スラブの表面に横方向の割れが発生し、この割れの内部に酸化スケールが生成されるというものである。
【００２１】
上述した鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵が後工程の熱間圧延で延ばされ、鋼板表面に被さるような「ヘゲ疵」を形成することになる。
【００２２】
本発明者らは、如何にすれば、連続鋳造で製造される鋼製スラブにおいて、後工程の熱間圧延で延ばされ、鋼板表面に被さるような「ヘゲ疵」を形成することに繋がる、鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵を抑制し、良好な表面品質の鋼板を生産性を阻害することなく、かつ、高い歩留りで製造することが可能か鋭意検討した。
【００２３】
その結果、連続鋳造で鋼製スラブを製造する際の前記鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法であって、連続鋳造設備の曲げ部および矯正部の少なくともいずれか１つの箇所で用いる冷却水に糖化合物を含むように構成することにより、連続鋳造中の曲げ／曲げ戻し加工で、前記鋼製スラブの表面に割れが発生しても、前記糖化合物が優先して酸素と反応し、割れ内部に酸化スケールを形成するに至らないことを見出した。この詳細なメカニズムは、前記糖化合物が優先して酸素と反応するため、割れ周辺の酸素分圧が十分に低くなり、割れが発生しても、割れの内部に酸化スケールを発生させないものであると考えている。
【００２４】
このように、そもそも連続鋳造中の段階で、事前に鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵が抑制されるため、例えば後工程の熱間圧延を経ても、「鋼板表面にヘゲ疵を生ずるようなことがない」という本発明に特有の作用効果を奏する。また、本発明は、上述した構成を採用しているため、連続鋳造で製造される鋼製スラブにおいて、後工程でヘゲ疵に繋がる鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵を抑制し、良好な表面品質の鋼板を生産性を阻害することなく、かつ、高い歩留りで製造することができる。
【００２５】
上述した糖化合物としては、下記の物が適用可能である。
【００２６】
(糖化合物)
グリセルアルデヒド、エリトロース、トレオース、リボース、リキソース、キシロース、アラビノース、アピオース、アロース、タロース、グロース、グルコース、アルトロース、マンノース、ガラクトース、イドース、ジヒドロキシアセトン、エリトルロース、リブロース、キシルロース、プシコース、フルクトース、ソルボース、タガトース、セドヘプツロース、コリオース、トレハロース、イソトレハロース、コージビオース、ソホロース、ニゲロース、ラミナリビオース、マルトース、セロビオース、イソマルトース、ゲンチオビオース、ラクトース、スクロース、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖、乳果オリゴ糖、デオキシリボース、フコース、ラムノース、グルクロン酸、ガラクツロン酸、グルコサミン、ガラクトサミン、グリセリン、キシリトール、ソルビトール、グルクロノラクトン、グルコノラクトン、デンプン、アミロース、アミロペクチン、グリコーゲン、セルロース、ペクチン、グルコマンナン、デキストリン、フルクタン、グルカン、キシログルカン、ヒアルロン酸、ヘパリン、カラギーナン、アガロースおよびキチンからなる群の内の少なくともいずれか１つが適用可能である。
【００２７】
なお、冷却水中の糖化合物の濃度は、０．１質量％〜１０質量％が好ましい。また、０．１質量％未満であれば、糖化合物の添加による効果が見られず、１０質量％超だと、冷却水の粘性が増し冷却能力の低下およびメンテナンス性の劣化を招く。好ましくは、０．５質量％〜８質量％以下であり、より好ましくは、１質量％〜６質量％である。
【００２８】
なお、本実施形態においては、連続鋳造で製造されるスラブの材質として鋼を例に説明したが、この鋼に関しても、本発明の原理に照らして、当然に、様々な鋼種に適用可能である。
【実施例１】
【００２９】
まず初めに、１．２質量％Ｓｉ−２．０質量％Ｍｎ−残部Ｆｅからなる組成の鋼を真空誘導溶解炉（ＶＩＦ）で溶製した。この溶製した鋳塊について、高温引張試験を行ったところ、８００℃付近で絞りが極小となることが分かった。これは、８００℃付近で曲げ／曲げ伸ばし加工を加えた場合に、割れが発生しやすいことを示す。上記溶製した鋳塊から６ｍｍ×１００ｍｍ×１０ｍｍの短冊状のサンプル（本発明で言う「鋼製スラブ」を模した物）を作製した。このサンプルに熱電対を取り付け、電気ヒータで加熱する管状炉において、サンプルの温度を１０００℃、３分間の条件に設定し、大気中において酸化を行なった。この酸化後のサンプルを管状炉から取り出し、サンプルの温度が８００℃になったタイミングで９０°の曲げ加工を加えた後、曲げ伸ばした。そして、サンプルが冷却した後、断面観察を行い、この操作によりサンプルの表面に割れが生じ、その内部に酸化スケールが生成していることを確認した。このサンプルの酸化スケールを伴う表面の割れ（本発明で言う「鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵」に相当）が熱間圧延で延ばされ、鋼板表面に被さるような「ヘゲ疵」を形成することになる。
【００３０】
次に、本発明の実施形態１に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法の効果を検証するための実験を行なった。上記同様の熱処理を施した（１０００℃、３分間の条件に設定し、大気中において酸化を行なった）短冊状のサンプルを１０００℃で管状炉から取り出し、このサンプルに糖化合物としてのスクロースを種々の濃度に薄めた冷却水を滴下し、８００℃に冷却された段階で上記同様の曲げ／曲げ戻し操作を行った。
【００３１】
曲げ／曲げ戻し操作後の冷却したサンプルの表面の割れた箇所の断面観察を実施した。その結果、糖化合物（スクロース）の濃度が０．１質量％〜１０質量％の冷却水を塗布したものは、割れの内部に酸化スケールが存在していないことを確認した。一方、スクロースの濃度が０．１質量％未満の冷却水の場合は、割れの内部に発生する酸化スケールを抑制する効果が認められず、スクロースの濃度が１０質量％超の冷却水の場合は、割れの内部に酸化スケールが発生するのを抑制する効果は認められるものの、以下のような問題があり、本発明には適さない。すなわち、スクロースの濃度が１０質量％超の冷却水の場合は、冷却水としては粘性が増し過ぎ冷却能力の低下を招くばかりか、冷却水の塗布後に残滓が多いため、メンテナンス性の劣化を招き、適さない。
【００３２】
なお、本実施例においては、糖化合物としてスクロースを用いた例について説明したが、これに限定されるものではなく、上述した様々な糖化合物を用いることが可能である。
【００３３】
（実施形態２）
本発明者らは、上記実施形態１に記載した検討の中で、別の方法によっても、連続鋳造で製造される鋼製スラブにおいて、後工程でヘゲ疵に繋がる鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵を抑制し、良好な表面品質の鋼板を生産性を阻害することなく、かつ、高い歩留りで製造することができることを見出したので、以下に詳述する。なお、本実施形態においては、上記実施形態１に記載した内容と共通する箇所が多いため、差異のある箇所について詳述する。
【００３４】
上記検討の結果、連続鋳造で製造された鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵に上述したような糖化合物を塗布した後、この糖化合物が塗布された鋼製スラブを段積みして、この段積みされた鋼製スラブ間の糖化合物を密閉するように構成することにより、連続鋳造中の鋼製スラブに酸化スケールを伴う表面疵（割れ）が発生したとしても、前記鋼製スラブの表面の割れ内部の酸化スケールが前記糖化合物で還元され、母材金属の鉄に戻り、この鉄で前記割れ内部が埋められた状態になる（すなわち、鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵が抑制される）ことを見出した。具体的には、連続鋳造で製造された、酸化スケールを伴う表面疵（割れ）が既に発生している高温の鋼製スラブを熱間圧延を行なうための加熱炉に運び入れ、段積みする（何段かに重ねる）。この時、段積みされた鋼製スラブ間には糖化合物が挟み込まれているため、前記鋼製スラブの表面の割れ内部の酸化スケールが前記糖化合物で還元され、母材金属の鉄に戻り、この鉄で前記割れ内部が埋められた状態になる。したがって、引き続いて、熱間圧延を行なっても、表面にヘゲ疵を生ずるようなことがない。また、本実施形態で用いる糖化合物は、上記実施形態１に記載した種類の糖化合物が適当である。しかし、この糖化合物の形態は、必ずしも上記実施形態１のように溶液状態にする必要はなく、粉末状態で塗布しても構わない。
【００３５】
このように、連続鋳造で製造された段階で、既に鋼製スラブに酸化スケールを伴う表面疵（割れ）が発生していても、例えば後工程の熱間圧延を開始する前に、鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵が抑制されるため、熱間圧延を経ても、「鋼板表面にヘゲ疵を生ずるようなことがない」という本発明に特有の作用効果を奏する。また、本発明は、上述した構成を採用しているため、上記実施形態１の場合と同様に、連続鋳造で製造される鋼製スラブにおいて、後工程でヘゲ疵に繋がる鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵を抑制し、良好な表面品質の鋼板を生産性を阻害することなく、かつ、高い歩留りで製造することができる。
【００３６】
なお、糖化合物が塗布される鋼製スラブの表面温度は、６００℃〜１１００℃が好ましい。また、６００℃未満では十分な還元効果が得られないため、好ましくは、６５０℃、より好ましくは、７００℃である。また、１１００℃超では糖化合物が速やかに燃えて十分な効果を発揮しにくいため、好ましくは、１０５０℃、より好ましくは、１０００℃である。
【００３７】
また、上述したように、糖化合物が塗布された鋼製スラブを段積みして、この段積みされた鋼製スラブ間の糖化合物を密閉するように構成する。これは、糖化合物が外気に放置された場合、糖化合物が気化して十分な還元効果が得られないためである。
【００３８】
なお、本実施形態においても、上記実施形態１の場合と同様に、連続鋳造で製造される鋼製スラブを例に説明したが、この鋼に関しても、本発明の原理に照らして、当然に、様々な鋼種に適用可能である。
【実施例２】
【００３９】
本発明の実施形態２に係る鋼製スラブの酸化スケールを伴う表面疵の抑制方法の効果を検証するための実験を行なった。ここで用いるサンプルは、上記実施例１で述べた熱処理と曲げ／曲げ戻し操作を行ったサンプルである。すなわち、１０００℃、３分間の条件に設定し、大気中において酸化を行なった短冊状のサンプルを１０００℃で管状炉から取り出し、このサンプルを８００℃に冷却された段階で曲げ／曲げ戻し操作を行ったものである。
【００４０】
この曲げ／曲げ戻し操作を８００℃で行った後、冷却あるいは炉への再投入によりサンプルの温度を種々調整し、サンプルの表面の割れた箇所とその周辺に糖化合物としてのデンプン粉末およびスクロース粉末をそれぞれ大さじ１杯程度塗布した後、これらの糖化合物が塗布されたサンプルと同じ温度に加熱したサンプルを前記サンプルの表面の割れた箇所を密閉するように載せた（すなわち、本発明に言う「鋼製スラブの段積み」を模擬した形態である）。
【００４１】
上記段積みされたサンプルが冷却した後、上記サンプルの表面の割れた箇所の断面観察を実施した。その結果、糖化合物が塗布されたサンプルの表面温度が、６００℃〜１１００℃の場合は、上記熱処理と曲げ／曲げ戻し操作を行った結果生じたサンプルの表面の割れ内部の酸化スケールと表面の酸化スケールが前記糖化合物で還元され、共に母材金属の鉄に戻った。また、これにより、割れ内部が前記鉄で埋まっていることも確認された。一方、６００℃未満では十分な還元効果が得られず、１１００℃超では糖化合物が速やかに燃えて十分な効果を発揮しにくい。
【００４２】
なお、本実施例においては、糖化合物としてデンプン粉末およびスクロース粉末を用いた例について説明したが、これに限定されるものではなく、上述した様々な糖化合物を用いることが可能である。また、糖化合物の形態も粉末にのみ限定されるものではなく、上記実施例１のように溶液状態にすることも可能である。