(57)【要約】【課題】  高温状態の金属材料の温度低下の抑制を図りつつ酸化を抑制できる方法及びその装置並びにこれを使用する熱間圧延設備を提供する。【解決手段】  圧延機１０１と、圧延機１０１で圧延中の帯板１を加熱保温しながら巻き取り及び送り出しする対をなすファーネスコイラ１０２と、圧延機１０１近傍に配設されたデスケーリング装置１０３と、圧延機１０１で圧延された帯板１を巻き取るダウンコイラ１０７とを備えているステッケル熱間圧延設備において、ファーネスコイラ１０２内に配設されたガスノズル１１と、アルコールガスと窒素ガスとを含む混合ガスをガスノズル１１から送出させる混合ガス送出装置１２と、ファーネスコイラ１０２内の雰囲気中のアルコール濃度を検知するアルコール検知器１３と、アルコール検知器１３からの信号に基づいて混合ガス送出装置１２を制御する制御装置１４とを備えた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温状態の金属材料の酸化を抑制する金属材料の酸化抑制方法であって、
アルコールガスと窒素ガスとを含む雰囲気内に前記金属材料を存在させることを特徴とする金属材料の酸化抑制方法。
【請求項２】
請求項１において、
前記雰囲気の前記アルコールガスの濃度が０．１〜３ｖｏｌ．％であることを特徴とする金属材料の酸化抑制方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
前記雰囲気が２１ｖｏｌ．％以下の酸素ガス濃度であることを特徴とする金属材料の酸化抑制方法。
【請求項４】
請求項３において、
空気を利用して前記雰囲気を生成させることを特徴とする金属材料の酸化抑制方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、
前記金属材料が４００℃以上融点未満であることを特徴とする金属材料の酸化抑制方法。
【請求項６】
金属材料の酸化を抑制する金属材料の酸化抑制方法であって、
前記金属材料の表面に酸化窒素膜を形成することを特徴とする金属材料の酸化抑制方法。
【請求項７】
高温状態の金属材料の酸化を抑制する金属材料の酸化抑制装置であって、
アルコールガスと窒素ガスとを含む雰囲気内に前記金属材料を存在させる雰囲気形成手段を備えていることを特徴とする金属材料の酸化抑制装置。
【請求項８】
請求項７において、
前記雰囲気形成手段が、０．１〜３ｖｏｌ．％のアルコールガス濃度の雰囲気を生成させるものであることを特徴とする金属材料の酸化抑制装置。
【請求項９】
請求項７又は請求項８において、
前記雰囲気形成手段が、２１ｖｏｌ．％以下の酸素ガス濃度の雰囲気を生成させるものであることを特徴とする金属材料の酸化抑制装置。
【請求項１０】
請求項９において、
前記雰囲気形成手段が、空気を利用して雰囲気を生成させるものであることを特徴とする金属材料の酸化抑制装置。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれかにおいて、
前記金属材料が４００℃以上融点未満であることを特徴とする金属材料の酸化抑制装置。
【請求項１２】
金属材料の酸化を抑制する金属材料の酸化抑制装置であって、
前記金属材料の表面に酸化窒素膜を形成する酸化窒素膜形成手段を備えていることを特徴とする金属材料の酸化抑制装置。
【請求項１３】
走行する金属材料の帯板を圧延する圧延機と、
前記帯板に加圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリング装置と、
圧延された前記帯板を巻き取るダウンコイラと
を備えている熱間圧延設備において、
請求項７から請求項１２のいずれかの金属材料の酸化抑制装置を備えている
ことを特徴とする熱間圧延設備。
【請求項１４】
請求項１３において、
前記酸化抑制装置が、
前記圧延機の前記帯板の入側及び出側の少なくとも一方に配設され、走行する当該帯板を包囲するフードと、
前記フード内に配設されたガスノズルと、
前記ガスノズルに連結され、アルコールガスと窒素ガスとを含む混合ガスを送出する混合ガス送出装置と
を備えていることを特徴とする熱間圧延設備。
【請求項１５】
請求項１３において、
前記酸化抑制装置が、
前記ダウンコイラを包囲するフードと、
前記フード内に配設されたガスノズルと、
前記ガスノズルに連結され、アルコールガスと窒素ガスとを含む混合ガスを送出する混合ガス送出装置と
を備えていることを特徴とする熱間圧延設備。
【請求項１６】
請求項１３において、
前記圧延機の前記帯板の入側及び出側にそれぞれ配設されて当該帯板を加熱保温しながら巻き取り及び送り出しする対をなすファーネスコイラをさらに備えているステッケル熱間圧延設備であり、
前記酸化抑制装置が、
前記ファーネスコイラ内に配設されたガスノズルと、
前記ガスノズルに連結され、アルコールガスと窒素ガスとを含む混合ガスを送出する混合ガス送出装置と
を備えていることを特徴とする熱間圧延設備。
【請求項１７】
請求項１３から請求項１６のいずれかにおいて、
前記ガスノズルから噴射される前記混合ガスにより形成される雰囲気中のアルコール濃度を検知するアルコール検知器と、
前記アルコール検知器からの信号に基づいて、前記雰囲気中のアルコール濃度を所定の範囲とするように前記混合ガス送出装置を制御する制御装置と
を備えていることを特徴とする熱間圧延設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、金属材料の酸化抑制方法及びその装置並びにこれを使用する熱間圧延設備に関する。
【背景技術】
【０００２】  一般炭素鋼の帯板を所定の厚さにまで熱間圧延する場合の従来のステッケル熱間圧延設備の概略構成を図７に示す。【０００３】  図７に示すように、圧延機１０１の帯板１のパスライン両側の上方、すなわち、圧延機１０１の帯板１の入側及び出側の上方には、巻取装置を内装した加熱炉（ファーネスコイラ）１０２がそれぞれ配設されている。圧延機１０１と上記ファーネスコイラ１０２との間の当該圧延機１０１近傍には、帯板１に加圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリング装置１０３が当該帯板１のパスラインを挟むようにして上下にそれぞれ設けられている。上記ファーネスコイラ１０２とデスケーリング装置１０３との間には、デフレクタロール１０４及びピンチロール１０５がそれぞれ設けられている。【０００４】  前記圧延機１０１の帯板１のパスライン下流側、すなわち、圧延機１０１の帯板１の出側には、ラミナフロー等の冷却装置１０６が配設されている。冷却装置１０６の帯板１のパスライン下流側、すなわち、冷却装置１０６の帯板１の出側には、当該帯板１を巻き取るダウンコイラ１０７が配設されている。【０００５】  このようなステッケル熱間圧延設備を使用して一般炭素鋼の帯板１を熱間圧延する場合について次に説明する。【０００６】  スラブ加熱炉で加熱されて、粗圧延ミルによってある程度の板厚（２５ｍｍ程度）にまで減厚圧延されて生成した帯板１は、加熱された状態（約１０００℃）で前記圧延機１０１に送給されて圧延され、一方（図中、右側）のファーネスコイラ１０２内に加熱保温（約７００〜８００℃）されながら巻き取られた後、当該ファーネスコイラ１０２内から送り出されて上記圧延機１０１に送給されて再び圧延され、他方（図中、左側）のファーネスコイラ１０２内に加熱保温（約７００〜８００℃）されながら巻き取られた後、当該ファーネスコイラ１０２内から送り出されて上記圧延機１０１に送給されて再び圧延され、上記一方のファーネスコイラ１０２内に加熱保温されながら巻き取られる。このような作動を複数回繰り返されることにより、帯板１は、目的とする板厚にまで圧延される。【０００７】  このようにして一般炭素鋼の帯板１を熱間圧延する際、当該帯板１の表面に空気中の酸素と反応した酸化物の錆（スケール）が生成して、当該帯板１の表面に傷がついてしまう可能性があるため、上記圧延機１０１に送給される帯板１の表面にデスケーリング装置１０３により加圧水を噴射することにより、当該帯板１の表面に生成するスケールの量を少なくしてから上記圧延機１０１で当該帯板１を圧延する。【０００８】  このようにして帯板１が目的とする板厚にまで圧延されると、当該帯板１は、前記冷却装置１０６に送給されて冷却（５００〜６００℃）された後、ダウンコイラ１０７に巻き取られてコイルとなる。【０００９】
【特許文献１】  特開平８−１６８８０７号公報
【特許文献２】  特開昭６３−２７３５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  ところで、前述したようにして一般炭素鋼の帯板１を熱間圧延するにあたっては、帯板１の表面に生成したスケールを除去するために上述したように当該帯板１の表面に加圧水を噴射しているため、帯板１が薄くなると、温度低下が著しくなってしまい、帯板１の圧延が難しくなったり、帯板１の金属組織に問題を生じる可能性があった。【００１１】  このため、例えば、帯板を圧延するに際して、当該帯板にアルコール水溶液を噴射することにより、高温の鋼板（鉄成分）との反応や熱分解により水及びアルコールから水素ガス等を発生させ、帯板の表面を水素ガス等の還元雰囲気とすることにより、帯板表面のスケール発生を抑制し、加圧水噴射によるスケール除去の回数を減らすことが考えられる（例えば上記特許文献１等参照）。【００１２】  しかしながら、アルコール水溶液を高温の帯板に噴射してしまうと、加圧水を噴射する場合よりは抑制できるものの、やはり、帯板が薄くなったときの温度低下幅が大きくなってしまうという問題がある。【００１３】  このような問題は、前述したような帯板を圧延する場合に限らず、高温状態の金属材料の温度低下の抑制を図りつつ酸化を抑制するような場合であれば、上述と同様にして起こり得ることである。【００１４】  このようなことから、本発明は、高温状態の金属材料の温度低下の抑制を図りつつ酸化を抑制することができる金属材料の酸化抑制方法及びその装置並びにこれを使用する熱間圧延設備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】
【００１５】  前述した課題を解決するための、第一番目の発明に係る金属材料の酸化抑制方法は、高温状態の金属材料の酸化を抑制する金属材料の酸化抑制方法であって、アルコールガスと窒素ガスとを含む雰囲気内に前記金属材料を存在させることを特徴とする。【００１６】  第二番目の発明に係る金属材料の酸化抑制方法は、第一番目の発明において、前記雰囲気の前記アルコールガスの濃度が０．１〜３ｖｏｌ．％であることを特徴とする。【００１７】  第三番目の発明に係る金属材料の酸化抑制方法は、第一番目又は第二番目の発明において、前記雰囲気が２１ｖｏｌ．％以下の酸素ガス濃度であることを特徴とする。【００１８】  第四番目の発明に係る金属材料の酸化抑制方法は、第三番目の発明において、空気を利用して前記雰囲気を生成させることを特徴とする。【００１９】  第五番目の発明に係る金属材料の酸化抑制方法は、第一番目から第四番目の発明のいずれかにおいて、前記金属材料が４００℃以上融点未満の温度であることを特徴とする。【００２０】  第六番目の発明に係る金属材料の酸化抑制方法は、金属材料の酸化を抑制する金属材料の酸化抑制方法であって、前記金属材料の表面に酸化窒素膜を形成することを特徴とする。【００２１】  また、前述した課題を解決するための、第七番目の発明に係る金属材料の酸化抑制装置は、高温状態の金属材料の酸化を抑制する金属材料の酸化抑制装置であって、アルコールガスと窒素ガスとを含む雰囲気内に前記金属材料を存在させる雰囲気形成手段を備えていることを特徴とする。【００２２】  第八番目の発明に係る金属材料の酸化抑制装置は、第七番目の発明において、前記雰囲気形成手段が、０．１〜３ｖｏｌ．％のアルコールガス濃度の雰囲気を生成させるものであることを特徴とする。【００２３】  第九番目の発明に係る金属材料の酸化抑制装置は、第七番目又は第八番目の発明において、前記雰囲気形成手段が、２１ｖｏｌ．％以下の酸素ガス濃度の雰囲気を生成させるものであることを特徴とする。【００２４】  第十番目の発明に係る金属材料の酸化抑制装置は、第九番目の発明において、前記雰囲気形成手段が、空気を利用して雰囲気を生成させるものであることを特徴とする。【００２５】  第十一番目の発明に係る金属材料の酸化抑制装置は、第七番目から第十番目の発明のいずれかにおいて、前記金属材料が４００℃以上融点未満であることを特徴とする。【００２６】  第十二番目の発明に係る金属材料の酸化抑制装置は、金属材料の酸化を抑制する金属材料の酸化抑制装置であって、前記金属材料の表面に酸化窒素膜を形成する酸化窒素膜形成手段を備えていることを特徴とする。【００２７】  また、前述した課題を解決するための、第十三番目の発明に係る熱間圧延設備は、走行する金属材料の帯板を圧延する圧延機と、前記帯板に加圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリング装置と、圧延された前記帯板を巻き取るダウンコイラとを備えている熱間圧延設備において、第七番目から第十二番目の発明のいずれかの金属材料の酸化抑制装置を備えていることを特徴とする。【００２８】  第十四番目の発明に係る熱間圧延設備は、第十三番目の発明において、前記酸化抑制装置が、前記圧延機の前記帯板の��側及び出側の少なくとも一方に配設され、走行する当該帯板を包囲するフードと、前記フード内に配設されたガスノズルと、前記ガスノズルに連結され、アルコールガスと窒素ガスとを含む混合ガスを送出する混合ガス送出装置とを備えていることを特徴とする。【００２９】  第十五番目の発明に係る熱間圧延設備は、第十三番目の発明において、前記酸化抑制装置が、前記ダウンコイラを包囲するフードと、前記フード内に配設されたガスノズルと、前記ガスノズルに連結され、アルコールガスと窒素ガスとを含む混合ガスを送出する混合ガス送出装置とを備えていることを特徴とする。【００３０】  第十六番目の発明に係る熱間圧延設備は、第十三番目の発明において、前記圧延機の前記帯板の入側及び出側にそれぞれ配設されて当該帯板を加熱保温しながら巻き取り及び送り出しする対をなすファーネスコイラをさらに備えているステッケル熱間圧延設備であり、前記酸化抑制装置が、前記ファーネスコイラ内に配設されたガスノズルと、前記ガスノズルに連結され、アルコールガスと窒素ガスとを含む混合ガスを送出する混合ガス送出装置とを備えていることを特徴とする。【００３１】  第十七番目の発明に係る熱間圧延設備は、第十三番目から第十六番目の発明のいずれかにおいて、前記ガスノズルから噴射される前記混合ガスにより形成される雰囲気中のアルコール濃度を検知するアルコール検知器と、前記アルコール検知器からの信号に基づいて、前記雰囲気中のアルコール濃度を所定の範囲とするように前記混合ガス送出装置を制御する制御装置とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】  本発明に係る金属材料の酸化抑制方法及びその装置によれば、アルコールガスと窒素ガスとを含む雰囲気内に金属材料を存在させて、当該金属材料の表面に酸化窒素膜を形成するので、金属材料にアルコール水溶液等を噴射する必要がなく、高温状態の金属材料の温度低下の抑制を図りつつ酸化を抑制することができる。【００３３】  よって、本発明に係る熱間圧延設備によれば、高温状態の金属材料の帯板の温度低下の抑制を図りつつ酸化を抑制することができるので、帯板の圧延性や金属組織に問題を生じることなく当該帯板を目的とする板圧にまで圧延することが容易にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】  本発明に係る金属材料の酸化抑制方法及びその装置並びにこれを使用する熱間圧延設備の実施形態を図面に基づいて以下に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。【００３５】［第一番目の実施形態］
本発明に係る金属材料の酸化抑制方法及びその装置並びにこれを使用する熱間圧延設備の第一番目の実施形態を図１に基づいて説明する。図１は、ステッケル熱間圧延設備の概略構成図である。【００３６】  図１に示すように、走行する一般炭素鋼の帯板１を圧延する圧延機１０１の当該帯板１のパスライン両側の上方、すなわち、圧延機１０１の帯板１の入側及び出側の上方には、当該帯板１を加熱保温しながら巻き取り及び送り出しするファーネスコイラ１０２が対をなすようにして配設されている。圧延機１０１とファーネスコイラ１０２との間の当該圧延機１０１近傍には、帯板１に加圧水を噴射してスケールを除去するデスケーリング装置１０３が当該帯板１のパスラインを上下に挟むようにしてそれぞれ設けられている。ファーネスコイラ１０２とデスケーリング装置１０３との間には、デフレクタロール１０４及びピンチロール１０５がそれぞれ設けられている。【００３７】  前記圧延機１０１の帯板１のパスライン下流側、すなわち、圧延機１０１の帯板１の出側には、ラミナフロー等の冷却装置１０６が配設されている。冷却装置１０６の帯板１のパスライン下流側、すなわち、冷却装置１０６の帯板１の出側には、当該帯板１を巻き取るダウンコイラ１０７が配設されている。【００３８】  前記ファーネスコイラ１０２の内部には、ガスを送出するガスノズル１１及び雰囲気中のアルコール濃度を検知するアルコール検知器１３がそれぞれ設けられている。ガスノズル１１には、空気とアルコールガス（例えば、メタノールガス、エタノールガス、プロパノールガス等）との混合ガスを送出する混合ガス送出装置１２が連結されている。また、制御装置１４の入力部には、前記アルコール検知器１３が電気的に接続され、制御装置１４の出力部は、前記混合ガス送出装置１２に電気的に接続されており、当該制御装置１４は、ファーネスコイラ１０２内の雰囲気２中のアルコール濃度が常に所定の範囲（０．１〜３ｖｏｌ．％）となるように、アルコール検知器１３からの信号に基づいて混合ガス送出装置１２を制御するようになっている。【００３９】  なお、本実施形態では、ガスノズル１１、混合ガス送出装置１２、アルコール検知器１３、制御装置１４等により、雰囲気形成手段を構成すると共に酸化窒素膜形成手段を構成する金属材料の酸化抑制装置となっている。【００４０】  このような本実施形態に係るステッケル熱間圧延設備を使用して一般炭素鋼の帯板１を熱間圧延する場合について次に説明する。【００４１】  まず、混合ガス送出装置１３を作動して、空気とアルコールガスとの混合ガスをガスノズル１１からファーネスコイラ１０２の内部に送給し、当該ファーネスコイラ１０２の内部を空気とアルコールガスとの混合ガスの雰囲気２とする。このとき、前記制御装置１４は、ファーネスコイラ１０２内の雰囲気２中のアルコール濃度が常に所定の範囲（０．１〜３ｖｏｌ．％）となるように、前記アルコール検知器１３からの信号に基づいて前記混合ガス送出装置１２を制御している。【００４２】  そして、スラブ加熱炉で加熱されて、粗圧延ミルによってある程度の板厚（２５ｍｍ程度）にまで減厚圧延されて生成した帯板１を、加熱された状態（約１０００℃）で前記圧延���１０１に送給して圧延し、一方（図中、右側）のファーネスコイラ１０２内に送給すると、雰囲気２中のアルコール及び空気中の窒素ガスが高温の帯板１（金属材料）と反応して、当該帯板１の表面に酸化窒素（ＮＯ）膜が生成し、当該帯板１の表面がＮＯ膜で覆われながら加熱保温状態（約７００〜８００℃）で巻き取られるようになる。【００４３】  このようにして一方のファーネスコイラ１０２に巻き取られた帯板１は、当該ファーネスコイラ１０２内から送り出されて上記圧延機１０１に送給されて再び圧延され、他方（図中、左側）のファーネスコイラ１０２内に送給され、上述の場合と同様に、当該ファーネスコイラ１０２内の雰囲気２中のアルコール及び空気中の窒素ガスと反応して、表面に酸化窒素（ＮＯ）膜が生成し、表面がＮＯ膜で覆われながら加熱保温状態（約７００〜８００℃）で巻き取られる。【００４４】  以下、上述した作動を複数回繰り返されることにより、帯板１は、表面をＮＯ膜で覆われながら目的とする板厚にまで圧延される。【００４５】  この帯板１の圧延の際、空気中の酸素と反応して当該帯板１の表面に酸化物の錆（スケール）が生成するが、上述したように、帯板１の表面にＮＯ膜が形成されるので、当該帯板１の表面に生成するスケールの量が大幅に低減する。このため、帯板１の表面に生成したスケールを除去するために前記デスケーリング装置１０３から噴射する加圧水の量（回数）を削減することができる。【００４６】  このようにして帯板１が目的とする板厚にまで圧延されると、当該帯板１は、前記冷却装置１０６に送給されて冷却（５００〜６００℃）された後、ダウンコイラ１０７に巻き取られてコイルとなる。【００４７】  つまり、ファーネスコイラ１０２内をアルコールガスと窒素ガスとの混合ガスの雰囲気２とする、すなわち、高温状態の帯板１を上記混合ガスの雰囲気内に存在させることにより、帯板１の表面にＮＯ膜を形成して、スケールの発生を抑制するようにしたのである。【００４８】  このため、本実施形態に係る熱間圧延設備では、前述した特許文献１等のように水溶液を帯板１に噴射しなくても、帯板１の表面に生成するスケールの量を大幅に低減させることができるので、前記デスケーリング装置１０３から噴射する加圧水の量（回数）を削減することができ、圧延により帯板１が薄くなった際の、加圧水噴射による著しい温度低下を防ぐことができる。【００４９】  したがって、本実施形態によれば、高温状態の帯板１の温度低下の抑制を図りつつ酸化を抑制することができるので、帯板１の圧延性や金属組織に問題を生じることなく当該帯板１を目的とする板圧にまで圧延することが容易にできる。【００５０】  なお、前記雰囲気２中のアルコール濃度は、０．１〜３ｖｏｌ．％であると好ましい。なぜなら、雰囲気２中のアルコール濃度が０．１ｖｏｌ．％未満であると、帯板１の表面にＮＯ膜を十分に形成することができず、雰囲気２中のアルコール濃度が３ｖｏｌ．％を超えると、爆発燃焼するおそれがあるからである。【００５１】［第二番目の実施形態］
本発明に係る金属材料の酸化抑制方法及びその装置並びにこれを使用する熱間圧延設備の第二番目の実施形態を図２に基づいて説明する。図２は、ステッケル熱間圧延設備の概略構成図である。なお、前述した第一番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一番目の実施形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。【００５２】  図２に示すように、圧延機１０１とファーネスコイラ１０２との間、より詳しくはデスケーリング装置１０３とピンチロール１０５との間には、帯板１を上下方向で包囲するフード２５がそれぞれ設けられている。これらフード２５の内部には、ガスを送出するガスノズル２１及び雰囲気中のアルコール濃度を検知するアルコール検知器２３がそれぞれ設けられている。ガスノズル２１には、空気とアルコールガス（例えば、メタノールガス、エタノールガス、プロパノールガス等）との混合ガスを送出する混合ガス送出装置２２が連結されている。また、制御装置２４の入力部には、前記アルコール検知器２３が電気的に接続され、制御装置２４の出力部は、前記混合ガス送出装置２２に電気的に接続されており、当該制御装置２４は、上記フード２５内の雰囲気２中のアルコール濃度が常に所定の範囲（０．１〜３ｖｏｌ．％）となるように、アルコール検知器２３からの信号に基づいて混合ガス送出装置２２を制御するようになっている。【００５３】  つまり、前述した第一番目の実施形態では、ファーネスコイラ１０２にガスノズル１１及びアルコール検知器１３等を設けたが、本実施形態では、デスケーリング装置１０３とピンチロール１０５との間、すなわち、圧延機１０１の帯板１の出側の近傍にフード２５を新たに設け、当該フード２５にガスノズル２１及びアルコール検知器２３等を設けるようにしたのである。【００５４】  なお、本実施形態では、ガスノズル２１、混合ガス送出装置２２、アルコール検知器２３、制御装置２４、フード２５等により、雰囲気形成手段を構成すると共に酸化窒素膜形成手段を構成する金属材料の酸化抑制装置となっている。【００５５】  このような本実施形態に係るステッケル熱間圧延設備においては、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に、混合ガス送出装置２３を作動して、空気とアルコールガスとの混合ガスをガスノズル２１からフード２５の内部に送給し、当該フード２５内を空気とアルコールガスとの混合ガスの雰囲気２とする。このとき、前記制御装置２４は、フード２５内の雰囲気２中のアルコール濃度が常に所定の範囲（０．１〜３ｖｏｌ．％）となるように、前記アルコール検知器２３からの信号に基づいて前記混合ガス送出装置２２を制御している。【００５６】  そして、帯板１が加熱された状態（約１０００℃）で前記圧延機１０１に送給されて圧延され、当該圧延機１０１から送出されると、当該帯板１は、一方（図中、右側）のフード２５内において、雰囲気２中のアルコール及び空気中の窒素ガスと反応して、表面に酸化窒素（ＮＯ）膜が生成し、表面がＮＯ膜で覆われてから、一方のファーネスコイラ１０２内で加熱保温されながら巻き取られる。【００５７】  このようにして一方のファーネスコイラ１０２に巻き取られた帯板１は、当該ファーネスコイラ１０２内から送り出されて上記圧延機１０１に送給されて再び圧延された後、他方（図中、左側）のフード２５内において、上述と同様に、雰囲気２中のアルコール及び空気中の窒素ガスと反応して、表面に酸化窒素（ＮＯ）膜が生成し、表面がＮＯ膜で覆われてから、他方のファーネスコイラ１０２内で加熱保温されながら巻き取られる。【００５８】  以下、上述した作動を複数回繰り返されることにより、帯板１は、表面をＮＯ膜で覆われながら目的とする板厚にまで圧延される。【００５９】  つまり、前述した第一番目の実施形態では、ファーネスコイラ１０２内で帯板１の表面にＮＯ膜を形成するようにしたが、本実施形態では、圧延機１０１の帯板１の出側の近傍、すなわち、圧延直後の帯板１の表面にＮＯ膜を形成するようにしたのである。【００６０】  このため、本実施形態では、前述した第一番目の実施形態の場合よりも、帯板１の表面をＮＯ膜で覆う時間を長くすることができるので、帯板１の表面に生成するスケールの量をさらに低減することができる。【００６１】  したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、デスケーリング装置１０３から噴射する加圧水量をさらに削減することができる。【００６２】［第三番目の実施形態］
本発明に係る金属材料の酸化抑制方法及びその装置並びにこれを使用する熱間圧延設備の第三番目の実施形態を図３に基づいて説明する。図３は、ステッケル熱間圧延設備の概略構成図である。なお、前述した第一，二番目の実施形態と同様な部分については、前述した第一，二番目の実施形態の説明で用いた符号と同一の符号を用いることにより、前述した第一，二番目の実施形態での説明と重複する説明を省略する。【００６３】  図３に示すように、ダウンコイラ１０７は、フード３５で包囲されており、当該フード３５内で帯板１を巻き取ってコイルを形成するようになっている。フード３５の内部には、ガスを送出するガスノズル３１及び雰囲気中のアルコール濃度を検知するアルコール検知器３３がそれぞれ設けられている。ガスノズル３１には、空気とアルコールガス（例えば、メタノールガス、エタノールガス、プロパノールガス等）との混合ガスを送出する混合ガス送出装置３２が連結されている。また、制御装置３４の入力部には、前記アルコール検知器３３が電気的に接続され、制御装置３４の出力部は、前記混合ガス送出装置３２に電気的に接続されており、当該制御装置３４は、上記フード３５内の雰囲気２中のアルコール濃度が常に所定の範囲（０．１〜３ｖｏｌ．％）となるように、アルコール検知器３３からの信号に基づいて混合ガス送出装置３２を制御するようになっている。【００６４】  つまり、本実施形態は、前述した第一番目の実施形態において、ダウンコイラ１０７をフード３５で包囲すると共に、当該フード３５にガスノズル３１及びアルコール検知器３３等を設けるようにしたのである。【００６５】  なお、本実施形態では、ガスノズル１１，３１、混合ガス送出装置１２，３２、アルコール検知器１３，３３、制御装置１４，３４、フード３５等により、雰囲気形成手段を構成すると共に酸化窒素膜形成手段を構成する金属材料の酸化抑制装置となっている。【００６６】  このような本実施形態に係るステッケル熱間圧延設備においては、前述した第一番目の実施形態の場合と同様に操作すると共に、混合ガス送出装置３３を作動して、空気とアルコールガスとの混合ガスをガスノズル３１からフード３５の内部に送給し、当該フード３５内を空気とアルコールガスとの混合ガスの雰囲気２とする。このとき、前記制御装置３４は、フード３５内の雰囲気２中のアルコール濃度が常に所定の範囲（０．１〜３ｖｏｌ．％）となるように、前記アルコール検知器３３からの信号に基づいて前記混合ガス送出装置３２を制御している。【００６７】  そして、前述した第一番目の実施形態と同様にして目的とする板厚にまで帯板１が圧延されると、当該帯板１は、前記冷却装置１０６で冷却（５００〜６００℃）された後、前記フード３５内に送給され、雰囲気２中のアルコール及び空気中の窒素ガスと反応して、表面に酸化窒素（ＮＯ）膜が生成し、表面がＮＯ膜で覆われながら巻き取られてコイルとなる。【００６８】  つまり、本実施形態においては、コイルとして最終的に巻き取る帯板１に対してもＮＯ膜をさらに形成するようにしたのである。【００６９】  このため、本実施形態では、コイルとして保管する際に帯板１の表面に生じるスケールの生成量も削減することが���きる。【００７０】  したがって、本実施形態によれば、前述した第一番目の実施形態の場合と同様な効果を得ることができるのはもちろんのこと、保管時に帯板１に生じるスケールもより確実に抑制することができる。【００７１】［他の実施形態］
なお、本発明に係る熱間圧延設備は、その他、例えば、前述した第一〜三番目の実施形態における、ガスノズル１１，２１，３１、混合ガス送出装置１２，２２，３２、アルコール検知器１３，２３，３３、制御装置１４，２４，３４、フード２５，３５等を適宜組み合わせて構成した金属材料の酸化抑制装置を適用することも可能である。【００７２】  さらに、前記冷却装置１０６の帯板１のパスライン上流側近傍及び下流側近傍の少なくとも一方、すなわち、冷却装置１０６の帯板の入側及び出側の少なくとも一方に、帯板１を上下方向で包囲するフードを設け、当該フードの内部にガスノズル及びアルコール検知器をそれぞれ設け、当該ガスノズルに混合ガス送出装置を連結すると共に、アルコール検知器及び混合ガス送出装置を制御装置に接続することにより、冷却装置１０６の近傍に金属材料の酸化抑制装置を設けることも可能である。【００７３】  また、前述した第一〜三番目の実施形態では、アルコール検知器１３，２３，３３及び制御装置１４，２４，３４等を設け、雰囲気２中のアルコール濃度が常に所定の範囲（０．１〜３ｖｏｌ．％）となるように、アルコール検知器１３，２３，３３からの信号に基づいて前記混合ガス送出装置１２，２２，３２を制御装置１４，２４，３４で制御するようにしたが、各種条件によっては、アルコール検知器及び制御装置等を省略することも可能である。【００７４】  また、前述した第一〜三番目の実施形態では、アルコールガスと空気との混合ガスにより雰囲気２を形成するようにしたが、他の実施形態として、例えば、アルコールガス及び窒素ガスのみからなる混合ガスにより雰囲気を形成することや、アルコールガスと窒素ガスとアルゴン等の希ガスとからなる混合ガスにより雰囲気を形成することも可能であり、少なくとも、アルコールガスと窒素ガスとを含む雰囲気であればよい。【００７５】  ここで、上記雰囲気中に、酸素ガスが空気の組成割合（約２１ｖｏｌ．％）程度含まれていても何等問題を生じることはないが、当該割合を超えて酸素ガスが含まれると、酸化抑制効果が大きく低下してしまうため好ましくはない。しかしながら、雰囲気中に含まれる酸素ガス濃度が３０ｖｏｌ．％を越えなければ、短時間（１分程度）ではあるものの、十分な酸化抑制効果を得ることができる。【００７６】  また、本発明を適用可能な金属材料としては、前述した第一〜三番目の実施形態で適用した一般炭素鋼を始めとして、他の実施形態として、銅合金、マグネシウム合金、アルミニウム合金等を挙げることができる。【００７７】  また、前述した第一〜三番目の実施形態では、ステッケル熱間圧延設備に適用した場合について説明したが、他の実施形態として、例えば、図４に示すように、複数配設された圧延機１０１と、デスケーリング装置１０３と、冷却装置１０６と、ダウンコイラ１０７とを備えているホットストリップミル熱間圧延設備において、例えば、圧延機１０１の帯板１の入側及び出側の少なくとも一方や、冷却装置１０６の帯板１の入側及び出側の少なくとも一方に前記フード２５、前記ガスノズル２１、混合ガス送出装置２２等を設けたり、ダウンコイラ１０７に前記フード３５、前記ガスノズル３１、混合ガス送出装置３２等を設けたりすることも可能である。【００７８】  また、前述した第一〜三番目の実施形態では、本発明に係る金属材料の酸化抑制方法及びその装置を熱間圧延設備に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、金属材料の酸化を抑制する場合であれば、前述した第一〜三番目の実施形態の場合と同様にして適用することができる。【００７９】  また、前述した第一〜三番目の実施形態では、熱間圧延設備に適用した場合であったため、金属材料（帯板１）の温度が６００〜１０００℃の状態であったが、本発明は、金属材料が４００℃以上（４００℃未満では酸化抑制効果が小さくなってしまう）融点未満であれば、前述した第一〜三番目の実施形態の場合と同様に適用することができる。
【実施例】
【００８０】  本発明の効果を確認するため、以下のような試験を行った。【００８１】［試験Ａ］
〈試験方法〉
ガラス製の試験容器の内部に金属材料の試料を吊支し、当該試験容器の内部に雰囲気生成用のガスを供給すると共に、当該試験容器を加熱装置で加熱して、上記雰囲気に試料を高温状態で存在させ、所定時間毎に当該試料を試験容器から取り出して、当該試料の表面の目視確認及び重量変化を調べた。【００８２】〈試験条件〉
下記の表１に示す条件で試験Ａ１〜Ａ５を行った。
【表１】
2005342785.tif 000003
【００８３】〈試験結果〉
上記試験Ａ１〜Ａ５の試験結果を図５に示す。
図５からわかるように、試験Ａ１（アルコールなし、酸素１０％）では、試料の重量が増加し、酸化によるスケール（錆）の発生が試料の表面に認められた。これに対し、試験Ａ２（エタノール含有、酸素１０％）及び試験Ａ３（エタノール含有、酸素２１％）では、試料の重量がほとんど増加せず、酸化によるスケール（錆）の発生が試料の表面にほとんど認められなかった。しかしながら、試験Ａ４（エタノール含有、酸素２５％）では、試験Ａ１と同程度に試料の重量が増加し、酸化によるスケール（錆）の発生が試験Ａ１と同程度に試料の表面に認められ、さらに、試験Ａ５（エタノール含有、酸素５０％）では、試験Ａ１，Ａ４よりも試料の重量が急激に増加し、酸化によるスケール（錆）の発生が試験Ａ１，Ａ４よりも試料の表面に著しく認められた。このことから、雰囲気中の酸素濃度が２１％（空気中の酸素割合）以下であれば、金属材料の酸化抑制を何等問題なく実施できるといえる。【００８４】［試験Ｂ］
〈試験方法〉
ガラス製の試験容器の内部に金属材料の試料を吊支し、当該試験容器を加熱装置で加熱すると共に、酸素濃度を各種変更した雰囲気生成用のガスを当該試験容器の内部に供給して、当該雰囲気に試料を高温状態で存在させ、所定時間後に当該試料を試験容器から取り出して、当該試料の表面の目視確認及び重量変化を調べた。【００８５】〈試験条件〉
下記の表２に示す条件で試験Ｂ１，Ｂ２を行った。
【表２】
2005342785.tif 000004
【００８６】〈試験結果）
上記試験Ｂ１，Ｂ２の試験結果を図６に示す。
図６からわかるように、試験Ｂ１（アルコールなし）では、雰囲気中の酸素濃度が増えるにしたがって試料の重量が増加し、酸化によるスケール（錆）の発生が試料の表面に認められた。これに対し、試験Ｂ２（アルコールあり）では、雰囲気中の酸素濃度が３０％以下であると試料の重量がほとんど増加せず、酸化によるスケール（錆）の発生が試料の表面にほとんど認められなかった。しかしながら、雰囲気中の酸素濃度が３０％を超えると試料の重量が急激に増加し、酸化によるスケール（錆）の発生が試験Ａ１と同程度に認められた。このことから、雰囲気中の酸素濃度が３０％以下であると、短時間（１分程度）であれば金属材料の酸化抑制を何等問題なく実施できるといえる。
【産業上の利用可能性】
【００８７】  本発明に係る金属材料の酸化抑制方法及びその装置並びにこれを使用する熱間圧延設備は、製鉄産業を始めとする金属産業において極めて有益に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】  本発明に係る熱間圧延設備の第一番目の実施形態のステッケル熱間圧延設備の概略構成図である。
【図２】  本発明に係る熱間圧延設備の第二番目の実施形態のステッケル熱間圧延設備の概略構成図である。
【図３】  本発明に係る熱間圧延設備の第三番目の実施形態のステッケル熱間圧延設備の概略構成図である。
【図４】  本発明に係る熱間圧延設備の他の実施形態のホットストリップミル熱間圧延設備の概略構成図である。
【図５】  試験Ａの試験結果を表わすグラフである。
【図６】  試験Ｂの試験結果を表わすグラフである。
【図７】  従来の熱間圧延設備の一例のステッケル熱間圧延設備の概略構成図である。
【符号の説明】
【００８８】１  帯板
１１，２１，３１  ガスノズル
１２，２２，３２  混合ガス送出装置
１３，２３，３３  アルコール検知器
１４，２４，３４  制御装置
２５，３５  フード
１０１  圧延機
１０２  ファーネスコイラ
１０３  デスケーリング装置
１０４  デフレクタロール
１０５  ピンチロール
１０６  冷却装置
１０７  ダウンコイラ
【図１】
2005342785.tif 000005
【図２】
2005342785.tif 000006
【図３】
2005342785.tif 000007
【図４】
2005342785.tif 000008
【図５】
2005342785.tif 000009
【図６】
2005342785.tif 000010
【図７】
2005342785.tif 000011