(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続焼鈍炉内での使用中にハースロール表面層へ取り込まれたマンガンまたは鉄の付着元素の質量％が規定質量％を超えた場合にハースロールを交換し、前記規定質量％が１〜２０％の範囲から決定されることを特徴とするハースロールの管理方法。
【請求項２】
連続焼鈍炉内での使用中にハースロール表面層へ取り込まれたマンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケルのうちの２つ以上の付着元素の質量％が規定質量％を超えた場合にハースロールを交換し、前記付着元素の質量％がこれらの合計の質量％であり、前記規定質量％が１〜４０質量％の範囲から決定されることを特徴とするハースロールの管理方法。
【請求項３】
蛍光Ｘ線装置によりハースロール表面の付着元素の質量％を測定することを特徴とする請求項１または２に記載のハースロールの管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハースロール表面へのビルドアップを抑制した連続焼鈍炉用ハースロールの管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板材の製造設備、特に製鉄プロセスラインの連続焼鈍炉において鋼板を通板する際にはハースロール表面にビルドアップが発生する場合がある。ハースロール表面にビルドアップが発生すると、その形状が鋼板表面に転写されて品質を損ない鋼板のグレードが格落ちとなるだけでなく、定期補修の際にハースロール表面に発生したビルドアップを取り除く手入れ作業が必要となり、生産性が低下していた。
【０００３】
ビルドアップとは、鋼板表面の鉄、鉄酸化物、マンガン酸化物等がハースロール表面に堆積する現象である。ビルドアップ源である鉄、鉄酸化物、マンガン酸化物等がハースロール表面に堆積するのを抑制するため、これまでロール表面に各種溶射被膜を施工している。
例えば、ハースロール表面へのビルドアップを抑制する対策として、ハースロールの表面に、ダル加工を施した後に溶射皮膜を形成する方法（例えば、特許文献１，２）が提案されている。
しかし、例えばビルドアップ源の一つである鉄の付着防止のため表面に酸化物を多く含有する溶射被膜を採用すると、逆に、酸化物として炉内に存在する鉄酸化物、マンガン酸化物が溶射被膜表面に付着し易くなるため、両者の付着を同時に防止する溶射被膜の開発は困難であった。
【特許文献１】特公平７−４７７６６号公報
【特許文献２】特開平９−１５７８２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ハースロール表面へのビルドアップによる鋼板グレード落ちを防止する連続焼鈍炉用ハースロールの管理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は種々調査の結果、操業中にハースロール表面層へ焼鈍される金属中のマンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケル等が取り込まれ、その付着元素量（成分比率）とビルドアップ発生量とに相関関係があることを見いだし、本発明を完成させた。
本発明の要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）  連続焼鈍炉内での使用中にハースロール表面層へ取り込まれたマンガンまたは鉄の付着元素の質量％が規定質量％を超えた場合にハースロールを交換し、前記規定質量％が１〜２０％の範囲から決定されることを特徴とするハースロールの管理方法。
（２）  連続焼鈍炉内での使用中にハースロール表面層へ取り込まれたマンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケルのうちの２つ以上の付着元素の質量％が規定質量％を超えた場合にハースロールを交換し、前記付着元素の質量％がこれらの合計の質量％であり、前記規定質量％が１〜４０質量％の範囲から決定されることを特徴とするハースロールの管理方法。
（３）  蛍光Ｘ線装置によりハースロール表面の付着元素の質量％を測定することを特徴とする（１）または（２）に記載のハースロールの管理方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の連続焼鈍炉用ハースロールの管理方法によれば、ハースロール表面にビルドアップが発生する前にハースロールを交換できる。このためハースロールに起因する鋼板疵によるグレード落ちを防止して鋼板品質の向上を図ることができ、また、ハースロール表面に発生したビルドアップを取り除く手入れ作業が不要となり生産性を向上させることができるなど、産業上の貢献が極めて顕著である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明者は、まず、連続焼鈍炉内に配置されたハースロールについて、一度ビルドアップが生じるとそのビルドアップを除去しても再び同じロールにビルドアップが生じていることに気が付いた。これにより、ロール表面が変質している可能性があると考えた。
そこで、本発明者は、ハースロール表面層の付着量推移を定量的に把握するために、使用開始時期が異なる複数本のハースロール表面について携帯型の蛍光Ｘ線測定装置により、マンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケル等の付着量を１年間測定した。この結果、ハースロール表面には使用中にマンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケル等が反応、拡散、付着といった形態で取り込まれること、また、これらの付着量とビルドアップ発生量とに相関関係があることを見いだした。
【０００８】
測定調査結果の一例として、ハースロール使用期間とマンガン付着量の関係を図１に示す。図１の横軸はハースロール使用開始からの経過月数であり、縦軸はマンガン付着量（質量％）である。これ以降で特に断りのない場合、付着量と表記するものは表面層に取り込まれた元素量であり、ビルドアップ中にある元素量は含まない。
これらのハースロールでは使用開始１０ヶ月でマンガン付着量が１質量％に達し、その後１５ヶ月後で５質量％に付着量が急増し、使用開始２０ヶ月後には２０質量％に達した。
【０００９】
同時に、マンガン付着量を測定したハースロール表面を詳細に観察し、ビルドアップの発生状況を調査した。
マンガン付着量とビルドアップ発生個数の関係を図２に示す。図２の横軸はマンガン付着量（質量％）であり、縦軸はハースロールに発生したビルドアップの個数（個）である。
このように、ビルドアップはマンガン付着量が１質量％を超えた時点で発生しはじめ、マンガン付着量が２０質量％を超えるとビルドアップ発生量が急増した。
【００１０】
結果の２つめの例として、ハースロール使用期間と鉄付着量の関係を図３に示す。図３の横軸はハースロール使用開始からの経過月数であり、縦軸は鉄付着量（質量％）である。
これらのハースロールでは使用開始１２ヶ月で鉄付着量が１質量％に達し、その後１８ヶ月後で５質量％に付着量が急増し、使用開始２２ヶ月後には２０質量％に達した。
【００１１】
同時に、鉄付着量を測定したハースロール表面を詳細に観察し、ビルドアップの発生状況を調査した。
鉄付着量とビルドアップ発生個数の関係を図４に示す。図４の横軸は鉄付着量（質量％）であり、縦軸はハースロールに発生したビルドアップの個数（個）である。
このように、ビルドアップは鉄付着量が１質量％を超えた時点で発生しはじめ、２０質量％を超えるとビルドアップ発生量が急増した。
【００１２】
結果の３つめの例として、ハースロール使用期間と付着元素の合計の付着量との関係を図５に示す。この付着元素とはマンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケルである。ここでも図１のときと同様に、付着量と表記するものは表面層に取り込まれた元素量であり、ビルドアップ中にある元素量は含まない。
図５の横軸はハースロール使用開始からの経過月数であり、縦軸は上記付着元素の合計の付着量（質量％）である。
これらのハースロールでは使用開始７ヶ月で付着量が１質量％に、１０ヶ月で付着量が２質量％に達し、その後１５ヶ月後で１０質量％に付着量が急増し、使用開始２０ヶ月後には４０質量％に達した。
【００１３】
同時に、付着量を測定したハースロール表面を詳細に観察し、ビルドアップの発生状況を調査した。
図６の横軸は上記付着元素の付着量（質量％）であり、縦軸はハースロールに発生したビルドアップの個数（個）である。
このように、ビルドアップは付着量が２質量％を超えた時点で発生しはじめ、４０質量％を超えるとビルドアップ発生量が急増した。
【００１４】
本発明者らはこの知見に鑑み、上記ハースロールのビルドアップ発生メカニズムを調査し、本発明を完成することができた。
すなわち、ハースロール表面にマンガン酸化物が付着すると高温炉内に保持される間にハースロール表面成分とマンガン酸化物とが反応し、マンガン複合酸化物が形成される。このマンガン複合酸化物は、ビルドアップ源である鉄、マンガン、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケルおよびその酸化物等が付着または反応しやすく、このためマンガン酸化物が一旦ハースロールに付着し、複合酸化物を形成するとビルドアップが急増するのである。
【００１５】
更に詳細な調査の結果、マンガン付着量が１質量％を超えた場合には、ハースロールのほぼ全面にマンガン複合酸化物被膜が形成されるためビルドアップが発生し易い状態になる。また、マンガン付着量が２０質量％を超えた場合には脆性なマンガン複合酸化物被膜の厚みが厚くなるためビルドアップが噛み込み易くなる。
このため、マンガンの付着量が１質量％を超えたハースロールを交換対象とし、２０質量％を超えた場合には早急に交換することが好ましい。
また、マンガンの付着量が５質量％の段階で交換するように管理すれば、ビルドアップによる鋼板品質の低下が起きにくく、またハースロール寿命も長くできるため、交換基準として最も適していることを見いだした。
【００１６】
また、マンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケルのうちのいずれかまたは２つ以上の付着量合計が１質量％を超えた場合にも、ハースロールのほぼ全面に反応性の高い複合酸化物が形成されビルドアップが発生し易い状態になること、また、上記付着元素の付着量合計が４０質量％を超えた場合には、脆性な複合酸化物被膜の厚みが厚くなりビルドアップが噛み込みやすくなることを見いだした。
このため、マンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケル等のうちのいずれかまたは２つ以上の付着量合計が１質量％を超えたハースロールを交換対象とし、４０質量％を超えた場合には早急に交換することが好ましい。
また、マンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケル等のうちのいずれかまたは２つ以上の付着量が１０質量％の段階で交換するように管理すれば、ビルドアップによる鋼板品質の低下が起きにくく、またハースロール寿命も長くできるため、交換基準として最も適していることを見いだした。
【００１７】
本発明ではマンガン付着量の測定には蛍光Ｘ線測定装置を用いることとしている。蛍光Ｘ線測定装置は携帯用のものがあり、連続焼鈍炉内ハースロール設置場所のように狭いところでもその表面成分の測定が短時間でできる長所がある。この場合、使用中のハースロールから試料を切り出して測定することができないので、カントバックやＥＰＭＡのような測定方法は精度は高いかもしれないがこの測定に向いていない。さらに、定期補修の時間は限られており、その場で測定値が出るものでなければこの測定に用いることができない。
【００１８】
本発明で上記のように検討した連続焼鈍炉用のハースロールは耐熱鋳鋼製のハースロール基体の上に、ＣｏＮｉＣｒＡｉＹ系のサーメットやＺｒＯ2系のセラミック溶射を施工したものである。例えば、溶射被膜に付着物と同一成分（Ｎｉ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｕ）が含まれる場合には、溶射被膜の使用前の成分重量％と使用中の成分重量％との差を比較することで付着量を算定することができる。
一方、この炉を通過した鋼は普通鋼、高張力鋼など多岐にわたるが、全体的にマンガンを含む鋼が多かった。ハースロール表面の溶射材質によってビルドアップの発生メカニズムは多少異なるが、焼鈍・加熱する対象にマンガンを含む鋼が多い場合、ハースロール表面にマンガン酸化物が付着、高温炉内で反応し、マンガン複合酸化物を形成、このマンガン複合酸化物にビルドアップ源である鉄、マンガン、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケルおよびその酸化物等が付着または反応しビルドアップが発生するメカニズムから考えて、共通してこのようなビルドアップの管理方法が有効である。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
実機の連続焼鈍炉において、１年間、定修時に均熱帯のハースロール５本について、ロールセンターの位置で蛍光Ｘ線測定装置を３０秒間押し付けて、金属成分量を測定した。この蛍光Ｘ線測定装置は市販の携帯型であり、誤差は０．２質量％以内のものである。
【００２０】
測定結果からマンガン及び鉄の成分量（質量％）を算出した。
結果を表１に示す。マンガン及び鉄の質量％が２０％程度までに達していない各ロールについては多くても２個までのビルドアップしか生じておらず、これらによる問題は生じてなかった。一方、２０％程度にまで達したＮｏ．１ロールとＮｏ．５ロールに７〜８個のビルドアップが生じ、これに起因する鋼板への形状の転写によるグレード落ちが発生しはじめた。しかし、これらのロールでも表面のマンガン及び鉄の質量％が２０％に達する前の５％を越えた時点ではまだ１〜２個のビルドアップしかなく、まだ特に問題はなかった。このことより、Ｎｏ．１ロールは測定開始３ヶ月後、Ｎｏ．５ロールは６ヵ月後に交換すべきであったということがわかる。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表２は、マンガンまたは鉄の付着量５質量％を基準としてロールを交換する前後のビルドアップ発生個数の推移を示したものである。
表２のように、本発明の管理方法の適用の以降はビルドアップが生成せず、これに起因する鋼板への形状の転写によるグレード落ちはなくなった。したがって、本発明の管理方法によればハースロール表面にビルドアップが発生する前にハースロールを交換できるため、ビルドアップによる鋼板グレード落ちを防止する連続焼鈍炉用ハースロールの管理方法の提供が可能になる。
マンガン、鉄、シリコン、アルミ、銅、クロム、ニッケルのうちのいずれかまたは２つ以上の合計の付着量を用い、これらの付着量合計１０質量％を基準としても、マンガンまたは鉄の場合と付着量増加のタイミングがほぼ一致するので、表２と同じ結果が得られる。
【００２３】
【表２】
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【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】ハースロール使用期間とマンガン付着量の関係を示す概略図である。
【図２】マンガン付着量とビルドアップ発生個数の関係を示す概略図である。
【図３】ハースロール使用期間と鉄付着量の関係を示す概略図である。
【図４】鉄付着量とビルドアップ発生個数の関係を示す概略図である。
【図５】ハースロール使用期間と付着元素合計の付着量の関係を示す概略図である。
【図６】付着元素合計の付着量とビルドアップ発生個数の関係を示す概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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