(57)【要約】【課題】加熱前の鋼材に予め被膜を形成させることにより、加熱中に生成するスケールを抑制するとともに、圧延前のデスケーリングを効率的に行うことを可能とし、スケール起因の疵の抑制および生産性の向上、歩留の向上、操業コストの低減を図ることのできるＳｉ含有鋼の熱間圧延方法を提供する。【解決手段】Ｓｉ含有鋼を加熱するに先立ち、予め鋼材の表面に雲母含有被膜、燐酸塩系被膜、硼酸塩系被膜、黒鉛系被膜、炭酸塩系被膜、水酸化鉄被膜等を形成させた後、加熱を行うことにより、加熱中のスケール生成の抑制およびデスケーリング性の向上を可能とするＳｉ含有鋼の熱間圧延方法。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｉを０．１〜４質量％含有する鋼を熱間圧延する際に、加熱に先立ち、鋼片表面に、水あるいは樹脂バインダー中に雲母粉末を分散あるいは膨潤させた液体を塗布、乾燥させて被膜を形成させた後、加熱を行うことを特徴とするＳｉ含有鋼の熱間圧延方法。
【請求項２】
Ｓｉを０．１〜４質量％含有する鋼を熱間圧延する際に、加熱に先立ち、鋼片表面に、燐酸塩系被膜、硼酸塩系被膜の少なくとも１種類以上で構成された被膜を形成させた後、加熱を行うことを特徴とするＳｉ含有鋼の熱間圧延方法。
【請求項３】
Ｓｉを０．１〜４質量％含有する鋼を熱間圧延する際に、加熱に先立ち、鋼片表面に、形成被膜が水酸化鉄被膜あるいは黒鉛系被膜、炭酸塩系被膜の少なくとも１種類以上で構成された被膜を形成させた後、加熱を行うことを特徴とするＳｉ含有鋼の熱間圧延方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｓｉ含有鋼の熱間圧延方法に関し、特に高張力鋼や電磁鋼等の高Ｓｉ含有鋼の熱間圧延における加熱中のスケール生成を抑制しデスケーリング性を改善することのできるＳｉ含有鋼の熱間圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スラブ等の鋼材を熱間圧延するために加熱すると、鋼材表面が酸化されて、スケールが生成する。このスケールが付着したまま圧延されると部分的に鋼板上にスケールが残存し、押し込み疵等の原因となり、表面品質を著しく低下させるため、圧延に先立ちスケールは除去（デスケーリング）される。
近年、需要が増えつつある高張力鋼等の高Ｓｉ含有鋼の熱間圧延では、耐剥
離性の高いファイアライト（２ＦｅＯ・ＳｉＯ２  ）が生成するため、通常のデスケーリングでは完全に除去できない場合があり、その改善が必須の状況下にある。
【０００３】
デスケーリング性を向上させる方法としては、粗圧延において異周速圧延を行い、圧延後の鋼板表面に研磨剤を投射、もしくはブラシロールでスケールを除去する方法（特許文献１、特許文献２参照）や高水圧ジェットの高圧化や高水圧ジェットに砥粒を混合することにより強力にスケールを除去すること（特許文献３、特許文献４参照）等が行われている。さらに、加熱前にアルミニウム・ペイントを塗布し、そのうえにアルミナ粉の塗膜を形成させ、スケールとアルミナを反応させて、スケールを改質することでデスケーリング性を確保する方法（特許文献５参照）や、鋼材表面に加熱温度以下で溶融する塗布材を加熱前に塗布して加熱中に生成する気孔内に充填させることにより、スケールを緻密化して、冷却時に発生するき裂を母材表面まで到達させてデスケーリング性を向上する方法（特許文献６参照）などが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５５−３４６８８号公報
【特許文献２】
特開昭５６−９９０１０号公報
【特許文献３】
特開平６−２７９９２３号公報
【特許文献４】
特開平７−８０５３５号公報
【特許文献５】
特開昭５２−１４３９２５号公報
【特許文献６】
特開平４−２５９３９０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらの従来技術の方法であっても高Ｓｉ含有高張力鋼等では完全にスケールを除去できていないのが実状といえる。さらに、高圧水ジェットの超高圧化に関しても技術的にも限界があること、また工業的にも莫大な投資が必要となるなど実現には相当困難を伴う。
また、異周速圧延による方法では、異周速圧延で鋼板の先後端で反りが発生し、その後の通板が困難になるなどの問題を有しており、圧延性の観点からも実現は難しい。
【０００６】
加熱前に塗布し、鉄スケールとアルミナとの複合酸化物にした場合は、高融点物質のため、スケールが強固化し、却ってデスケーリング性を阻害することになる。また、生成スケールの気孔に低融点物質を充填して緻密化する場合も
、低融点な為にデスケーリング時も溶融状態あるいは変形し易い状態にあり、さほど気孔を強固化するには至らず、デスケーリング性の大きな改善は望めない。
【０００７】
そこで、本発明は、これらの従来技術では困難であった高Ｓｉ含有高張力鋼や電磁鋼等に生成する耐剥離性の高いスケールを容易に除去できるＳｉ含有鋼の熱間圧延方法を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題に関して鋭意研究を行った結果、以下に記述する構成によって課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
（１）Ｓｉを０．１質量％から４質量％含有する鋼を熱間圧延する際に、加熱に先立ち、鋼片表面に、水あるいは樹脂バインダー中に雲母粉末を分散あるいは膨潤させた液体を塗布、乾燥させて被膜を形成させた後、加熱を行うことを特徴とするＳｉ含有鋼の熱間圧延方法。
【０００９】
（２）Ｓｉを０．１質量％から４質量％含有する鋼を熱間圧延する際に、加熱に先立ち、鋼片表面に、燐酸塩系被膜と、硼酸塩系被膜のうちの少なくとも１種類以上で構成された被膜を形成させた後、加熱を行うことを特徴とするＳｉ含有鋼の熱間圧延方法。
【００１０】
（３）Ｓｉを０．１質量％から４質量％含有する鋼を熱間圧延する際に、加熱に先立ち、鋼片表面に、形成被膜が水酸化鉄被膜あるいは黒鉛系被膜、炭酸塩系被膜の少なくとも１種類以上で構成された被膜を形成させた後、加熱を行うことを特徴とするＳｉ含有鋼の熱間圧延方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
加熱中の鋼材（スラブ、ビレット、ブルーム等の鋼片）のスケール生成を抑制する方法としては、一つには鋼材表面（界面）での酸素あるいはＦｅやＳｉ等の合金元素の拡散を防止することが考えられる。これを可能とするには加熱に先立ち鋼材表面に拡散を防止する被膜を形成させたのち、加熱する方法が考えられる。
【００１２】
本発明者らは、このような拡散防止被膜を種々検討した結果、耐熱性に優れ、被膜を形成し易い雲母含有被膜が、塗布加熱後のスケール剥離性が高いことを明らかにした。このような被膜の塗布方法としては、樹脂バインダー中に雲母粒子を分散させた溶液ないしは水に膨潤する膨潤雲母溶液を塗布乾燥すればよい。あるいは８０〜１５０℃程度に予熱した鋼材へスプレーあるいは刷毛等で塗布すれば素早く被膜を形成させることができる。雲母は主成分がＭｇＯ，ＳｉＯ２  であり、高融点で耐熱性を有し、酸素や合金元素の拡散を抑制するとともに、冷却時に基地からの剥離性を高める効果を有する。ジルコニア被膜でも同様な効果が期待できる。また、膨潤雲母の場合、水に分散しやすく、より簡便な塗布が可能となる。なお、その他に溶射にても被膜を形成することができる。
【００１３】
また、本発明者らは、加熱中の鋼材のスケール生成を抑制する他の方法を検討した結果、表層に塗布し形成した被膜と本来生成するスケールとを反応させ、低融点の複合スケールとなすことで、デスケーリング時に溶融に近い条件からのデスケーリングによる急冷効果でデスケーリング性を高めることができることを明らかにした。低融点の複合スケールとするためには、予め鋼材表面に少なくとも燐酸塩系あるいは硼酸塩系被膜の１種類以上を形成させることで達成することができる。この場合も被膜形成にはこれらを含有する溶液を塗布乾燥させることで行うことができる。
【００１４】
燐酸塩系溶液としては、燐酸、燐酸ナトリウム、燐酸水素ナトリウム、燐酸カリ、燐酸カリシウム等を溶解あるいは分散させて使用することができる。一方、硼酸塩系溶液としては、硼酸、硼酸ナトリウム、硼酸カリ、硼酸カルシウム等を溶解もしくは分散させて使用することができる。燐酸塩系被膜と硼酸塩系被膜とを交互に形成させても同様な効果が得られる。
【００１５】
さらに、本発明者らは、加熱中の鋼材のスケール生成を抑制する方法として、冷却時にスケール中に発生するき裂がスケール中に存在する気孔を伝播することに着目し、検討を重ねた結果、加熱中にガスを発生させ、生成スケールの母材近傍に沢山の気孔を形成させることにより、スケールの剥離性を高めることが可能なことを見出した。この場合、鋼材表面に予め黒鉛系被膜あるいは炭酸塩被膜、水酸化鉄被膜の少なくとも１種類以上の被膜を形成することにより、黒鉛系被膜および炭酸塩被膜では炭酸ガスが、水酸化鉄被膜では、水素および酸素が発生し、気孔となる。この場合、気孔は、母材直上の約１００μｍまでの断面でみた状態で面積率３０％以上存在することが好ましい。
【００１６】
黒鉛系被膜は、黒鉛粉末を水溶性樹脂バインダーに分散させた液体を塗布乾燥させて得ることができ、炭酸塩被膜は炭酸カリ、炭酸ナトリウム等を溶解あるいは分散させた溶液を塗布乾燥して得ることができる。一方、水酸化鉄被膜は、タンニン酸溶液を塗布することで得られ、そのまま乾燥させることで黒色に近いタンニン酸鉄被膜が形成される。各々の被膜を重ね合わせても同様の効果が得られる。
【００１７】
形成被膜の厚みは厚いほど効果が得られるが、スケール生成抑制およびデスケーリング効果を得るためには５μｍ以上必要である。上限は被膜処理のためのコスト、作業性から決めればよく、通常１ｍｍ以下で十分である。
【００１８】
粗圧延前の鋼材に上記の被膜を加熱前に形成させ、加熱を行った後、粗圧延
前および仕上圧延前でデスケーリングを行い、粗圧延あるいは仕上圧延を行うことにより、スケール残存の少ない鋼材を得ることができる。この場合、デスケーリングはブラシロールあるいは高圧水ジェットにて可能である。高圧水ジェットの場合はＳｉ含有量により耐剥離性が異なるため必要水圧も異なるが、５ＭＰａ以上あればよい。
【００１９】
【実施例】
加熱炉から抽出された鋼材（スラブ）を粗圧延の第１スタンドで圧延する場合をシミュレーションしたモデルミル実験（加熱−圧延一貫実験）を行い、加熱前に被膜形成した場合の評価を行った。
2004183087.tif 000002
【００２０】
モデルミルの概要を模式的に図１に示す。図中１は圧延ロール、２は熱延鋼板（被圧延材）、３はスケール除去用ブラシ、４は圧延前のスケール層、５は圧延後のスケール層、６は破片状スケール除去用ブラシをかけた後のスケール層である。
なお、圧延実験は、加熱炉挿入から、圧延、冷却、取り出しまで、真空下（１０−３Ｐａ以下）で行われ、実験中にスケールが生成しないようにした。
試料を取り出した後、ブラシにより破片状のスケールを除去し、その材料の断面観察を行って残存スケール層厚を調査し、被膜塗布無しの比較材と比較した。
【００２１】
【表１】
2004183087.tif 000003
【００２２】
表２に、圧延前のスケール厚みと、圧延後ブラシでデスケーリングを行った後の表面スケール残存量を示す。
【００２３】
【表２】
2004183087.tif 000004
【００２４】
本発明による加熱前予塗布材では、圧延前のスケール生成が比較材に比べ少なく、加熱中のスケール生成量を抑制するとともに、圧延後の残留スケール厚みも予塗布無しの比較材に比べて、大幅に削減できることが判る。
【００２５】
【発明の効果】
上記本発明によるスケール生成の抑制およびデスケーリング性の向上により、超高圧水によるデスケーリングの必要はなくなり、かつ加熱条件等の制約もなく高Ｓｉ鋼特有の難剥離性スケールを既存の設備で簡便に除去可能となり、生産性の向上、歩留の向上、操業コストの低減が可能となるなどその産業上のメリットは大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】スケール残存性を評価するための試験機の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１  圧延ロール
２  熱延鋼板（被圧延材）
３  スケール除去用ブラシ
４  圧延前のスケール層
５  圧延後のスケール層
６  破片状スケール除去用ブラシをかけた後のスケール層
【図１】
2004183087.tif 000005