(57)【要約】【課題】熱間圧延により鋼材を製造する工程において、鋼材表面にスケール層を備えさせ、且つ鋼材表面における赤スケールの発生を抑制することにより、表面外観が良好な鋼材を製造する方法を提供する。【解決手段】熱間圧延工程により鋼材を製造した後、当該鋼材の表面に形成された粉状のスケールを除去する工程と、前記除去工程終了直後から１０秒以内に、前記鋼材の表面を、酸素濃度が２０％以下の雰囲気に置く工程とを含む鋼材の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間圧延工程により鋼材を製造した後、当該鋼材の表面に形成された粉状のスケールを除去する工程と、
前記除去工程終了直後から１０秒以内に、前記鋼材の表面を、酸素濃度が２０％以下の雰囲気に置く工程と
を含む鋼材の製造方法。
【請求項２】
前記粉状のスケールを除去する前、または前記鋼材の表面を前記雰囲気に置いた後に、前記鋼材を冷却する工程をさらに含む請求項１に記載の鋼材の製造方法。
【請求項３】
前記雰囲気が、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素および水蒸気からなる群から選択される１つ以上を含む請求項１または２に記載の鋼材の製造方法。
【請求項４】
前記熱間圧延工程前の鋼材をデスケーリングする工程をさらに含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱間圧延ラインで鋼材を圧延する場合、スラブの加熱中に１次スケールが生成し、その後の熱間圧延中に２次スケールが生成する。薄く均一な２次スケールを得るために、スラブを加熱炉から抽出した後、熱間圧延前または熱間圧延中に、デスケーリングにより鋼板上の１次スケールの除去が行われている。
【０００３】
デスケーリングで１次スケールを除去することにより、圧延中のスケールを均一に且つ薄く形成し、圧延後のスケールを破壊せずに、鋼材との密着性に優れたスケールを形成する観点から、様々な検討がなされている。
例えば、特許文献１には、スラブを加熱炉から抽出した後、熱間圧延を開始するまでの間にデスケーリング装置のノズルを近接化して脱スケールを行い、圧延工程において、鋼板上に生成する２次スケールの層厚を予測し、その層厚が一定値以下になるように、デスケーリング装置のノズルを近接化して脱スケールを行う方法が提案されている（特許文献１）。
特許文献２には、仕上圧延工程において、少なくとも最終３パスの圧下率でスケールが破壊されないように、スケールの厚さを制御する方法が提案されている（特許文献２）。
【０００４】
特許文献３には、スケールの厚さを低減する、すなわちスケールの生成自体を抑制することを目的として、圧延終了後に、熱延鋼板を不活性ガスまたは還元性ガス雰囲気下で冷却する方法が提案されている。（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特願平４−２５５８７７号公報
【特許文献２】特願平５−２０７８２１号公報
【特許文献３】特開平４−２６６４０１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、特許文献１または２の方法では、デスケーリングが不十分な場合、鋼板上に残った１次スケールが、圧延ロールで鋼板に押し込まれ、鋼板の表面にスケール疵が発生することがある。また、圧延中に成長した２次スケールの表面が、圧延ロールによる圧下等により粉状に粉砕されて、粉砕されたスケールが赤スケール（ヘマタイト）に変化することがある。さらに、圧延後の冷却過程においても、粉砕されたスケールの表面の再酸化が進むことがあり、赤く見える原因となる粉状の赤スケールの発生がさらに酷くなることがある。
【０００７】
また、特許文献３の方法では、スケールの厚さを低減することができても、圧延ロールの圧下によりスケールの粉砕は避けられず、同様に赤スケールが発生することがあるため、赤スケールを低減するという観点からは不十分である。
【０００８】
また、鋼材表面をスケール層で覆うことにより、鋼材表面の外観等を向上させる観点から、スケール層を鋼材表面に有する鋼材が求められることがあるが、上述のように、特許文献１〜３の方法では、赤スケールの発生を十分に抑制することができず、その要求に応えることが難しいことがある。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであって、その目的は、熱間圧延により鋼材を製造する工程において、鋼材表面にスケール層を備えさせ、且つ鋼材表面における赤スケールの発生を抑制することにより、表面外観が良好な鋼材を製造する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る鋼材の製造方法は、熱間圧延工程により鋼材を製造した後、当該鋼材の表面に形成された粉状のスケールを除去する工程と、前記除去工程終了直後から１０秒以内に、前記鋼材の表面を、酸素濃度が２０％以下の雰囲気に置く工程とを含む。
【００１１】
本発明に係る鋼材の製造方法は、前記粉状のスケールを除去する前、または前記鋼材の表面を前記雰囲気に置いた後に、前記鋼材を冷却する工程をさらに含んでよい。
【００１２】
前記雰囲気は、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素および水蒸気からなる群から選択される１つ以上を含んでよい。
【００１３】
本発明に係る鋼材の製造方法は、前記熱間圧延工程前の鋼材をデスケーリングする工程をさらに含んでよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の鋼材の製造方法によれば、鋼材表面への赤スケールの発生が抑制され、スケール層を有する表面外観が良好な鋼材が製造できる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、熱間圧延により形成した、鋼材表面上の粉状のスケールを除去し、当該除去工程から所定時間内に、鋼材表面を所定の雰囲気下に置くことにより、赤スケールの発生を抑制することができ、スケール層を有する表面外観が良好な鋼材が得られることを見出した。
すなわち、本発明に係る鋼材の製造方法は、熱間圧延工程により鋼材を製造した後、当該鋼材の表面に形成された粉状のスケールを除去する工程と、前記除去工程終了直後から１０秒以内に、前記鋼材の表面を、酸素濃度が２０％以下の雰囲気に置く工程とを含む。
以下、各工程ついて詳述する。
【００１６】
＜熱間圧延工程により鋼材を製造した後、当該鋼材の表面に形成された粉状のスケールを除去する工程＞
鋼材の組成としては、Ｆｅを主成分としている限りは特に限定されず、主成分のＦｅおよびＣに加えて、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、ＴｉまたはＶ等を含んでよい。また、製造工程において不可避的に混入されるＰまたはＳ等を含んでもよい。ここで、Ｆｅを主成分としているとは、鋼材中のＦｅの割合が、９７重量％以上であることを意味する。
鋼材の組成により、鋼材表面の赤スケール（ヘマタイト）の発生の程度は異なるが、本発明の鋼材の製造方法は、鋼材の組成によらず、鋼材の赤スケールを抑制することができる。
【００１７】
上記のような組成を有するスラブまたはビレット等を加熱炉で再加熱した後、熱間圧延により、表面にスケール層を有する鋼材を製造する。スケール層の主成分はマグネタイトであり、さらにウスタイト等を含んでいてよい。ここで、主成分がマグネタイトであるとは、スケール層中のマグネタイトの割合が、７０％以上であることを意味し、Ｘ線回折により測定してよい。
なお、スラブまたはビレット等は、熱間圧延工程前に、面削等の処理をされていてもよい。また、ホットスカーフにより、連続鋳造したブルームからビレットを製造する際に、ブルームに存在する表面欠陥が溶削により除去されていてよい。
【００１８】
均一なスケール層を形成させる観点から、スラブまたはビレット等の加熱炉による再加熱により形成した１次スケールを、デスケーリングにより除去してよい。また、熱間圧延中に形成したスケール層の厚さを、デスケーリングにより制御してよい。
【００１９】
熱間圧延工程後の鋼材表面には、熱間圧延によりスケール層が粉砕されて形成した粉状のスケールが存在している。粉状のスケールは、スケール層に比べて、体積に対する表面積の割合が大きいため、熱間圧延工程後に鋼材表面上で赤スケールに変化しやすい。本工程において、鋼材表面上の粉状のスケールを除去することにより、粉状のスケールに由来する赤スケールの発生を抑制する。
【００２０】
粉状のスケールは、鋼材表面（または鋼材全周）から完全に除去されず、わずかに鋼材表面（または鋼材全周）に存在してもよく、鋼材表面（または鋼材全周）に対する粉状のスケールの被覆率が、１０％以下になる程度まで除去されていればよい。赤スケールの発生をさらに抑制する観点から、当該被覆率の上限は、さらに好ましくは７％、よりさらに好ましくは５％である。
【００２１】
粉状のスケールを除去する方法としては、粉状のスケールを鋼材表面から除去することが可能である限りは特に制限されず、例えばエアスプレーを用いてよい。好ましくは、粉状のスケールは、鋼材全周から除去される。あるいは、高圧水で洗い流しても良い。
【００２２】
＜前記除去工程終了直後から１０秒以内に、前記鋼材の表面を、酸素濃度が２０％以下の雰囲気に置く工程＞
前記除去工程後の鋼材表面には、スケール層（およびわずかに存在し得る粉状のスケール）が存在している。本工程においては、前記除去工程終了直後から１０秒以内に、鋼材表面を、酸素濃度が２０体積％以下の雰囲気に置くことにより、スケール層（およびわずかに存在し得る粉状のスケール）に由来する赤スケールの発生を抑制する。
【００２３】
前記除去工程終了直後から１０秒を超えると、赤スケールの発生が顕著になる。赤スケールの発生をさらに抑える観点から、前記除去工程から鋼材表面が当該雰囲気に置かれるまでの時間の上限は、好ましくは７秒、より好ましくは５秒である。また、赤スケールの発生をさらに抑える観点から、酸素濃度の上限は、好ましくは１６体積％である。
【００２４】
酸素濃度が２０体積％以下の雰囲気の組成としては、酸素濃度が２０体積％以下になる限りは特に限定されず、当該雰囲気中の他の成分としては、酸化抑制の観点から、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素および水蒸気を含むことが好ましい。
【００２５】
鋼材表面を酸素濃度が２０体積％以下の雰囲気に置く方法としては、当該雰囲気の組成を制御することができれば特に限定されず、例えば、酸素、窒素、アルゴン、水素、二酸化炭素および水蒸気等の流量を制御するための装置が取り付けられた雰囲気制御室を用いてよい。
【００２６】
赤スケールの発生をさらに抑える観点から、鋼材表面を、酸素濃度が２０体積％以下の雰囲気に置く際の鋼材表面の温度の上限は、好ましくは６００℃、さらに好ましくは５５０℃、下限は、好ましくは３００℃、さらに好ましくは３５０℃である。鋼材表面の温度は、放射温度計を用いて測定してよい。また、製造ライン等において、サーモグラフィにより温度分布を２次元的に計測することにより、鋼材表面の温度を測定してよい。
【００２７】
熱間圧延工程後、鋼材の表面に形成された粉状のスケールを除去する前に、鋼材を冷却する工程を経てもよい。粉状のスケールを除去する前に冷却する工程を経ない場合には、鋼材の表面を、酸素濃度が２０％以下の雰囲気に置いた後に、鋼材を冷却してもよい。冷却方法については、特に限定されず、例えば、加速冷却装置を用いてよい。
【００２８】
熱間圧延工程後、または粉状のスケールを除去する前に冷却する工程を経る場合には冷却工程後、鋼材表面から粉状のスケールを除去するまでの時間は、特に制限されないが、スケール層が赤スケールに変化することを防ぐ観点から、好ましくは１０秒以下、より好ましくは７秒以下であることが好ましい。
【００２９】
本発明の鋼材の製造方法により、熱間圧延により鋼材を製造する工程において、鋼材表面への赤スケールの発生が抑制され、スケール層を有する表面外観が良好な鋼材を製造でき、鋼材表面品質に関する厳しい要求（美麗さ）に応えることができる。また、鋼材表面に赤スケールが発生しにくいため、その後の加工工程において、作業環境の汚れ等が少なく、作業性が損なわれにくい。さらに、加工時のレーザ切断機において、鋼材の切断性が害されにくい。
【実施例】
【００３０】
＜実施例１＞
加熱炉で再加熱したスラブ（Ｃ：０．１１％、Ｓｉ：１．５％、Ｍｎ：１．８％、Ｆｅ：残部）を加熱炉から抽出した後、高圧水によるデスケーリング装置により、１次スケールを除去し、粗圧延を行った。仕上圧延開始直後、圧延機に設置した高圧水によるデスケーリング装置でデスケーリングを行った。
【００３１】
熱間圧延工程後、エアスプレーを用いて、鋼材表面の粉状のスケールを除去した。除去工程から８秒で、酸素：１０体積％および窒素：残部に制御した雰囲気制御室に鋼材を移動させ、鋼材をそのまま放冷し冷却した。雰囲気制御室に移動する際、放射温度計により鋼材表面の温度を測定したところ、５５０℃であった。
【００３２】
得られた鋼材の長手方向の３か所から鋼片を採取し、その幅方向の中央部（１箇所）、両端部（２箇所）および中央部と各端部との間（２箇所）の合計５箇所において、日本分光社製紫外可視近赤外分光光度計「Ｖ−５７０」を用いて、ＪＩＳ  Ｚ  ８７３０：２００９にしたがって、鋼材表面を測色し、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系の色座標ａ＊を得た。
５箇所の測定で得られた色座標ａ＊（鋼材の赤さを示す）の平均を求め、赤スケールの発生の程度を評価した。色座標ａ＊が大きくなるほど鋼材表面の色が赤くなり、色座標ａ＊が０．５以上の場合には、赤スケールが発生したと判定した。評価結果を表１に示す。
【００３３】
＜実施例２〜７および比較例１〜３＞
表１のように、粉状のスケールを除去する工程の有無、粉状のスケールを除去する工程終了直後から鋼材表面を表１に示す雰囲気に置くまでの時間、および鋼材表面の雰囲気の組成を変更したこと以外は、実施例１と同様に鋼材を製造して、赤スケールの発生の程度を評価した。評価結果を表１に示す。
なお、表１において、下線が付されたものは本発明の規定から外れていることを意味する。
【００３４】
【表１】
2017200701.tif 000002
【００３５】
実施例１〜５７は全て、熱間圧延工程により鋼材を製造した後、当該鋼材の表面に形成された粉状のスケールを除去する工程と、前記除去工程終了直後から１０秒以内に、前記鋼材の表面を、酸素濃度が２０％以下の雰囲気に置く工程とを含んでおり、得られた鋼材は全て、マグネタイトを主成分とするスケール層を有しており、赤スケールの発生も少なく、表面外観が良好だった。
一方、比較例１は、粉状のスケールを除去する工程直後から、鋼材表面を酸素濃度が１０体積％である雰囲気に置くまでの時間が１１秒と遅いため、鋼材表面の赤スケールを十分に抑制できなかった。
比較例２は、粉状のスケールを除去する工程がないため、鋼材表面を酸素濃度が１０ｐｐｍである雰囲気に置いても、紛状の赤スケールが鋼材表面に残存した。
比較例３は、鋼材表面を酸素濃度が２１体積％と高い雰囲気（大気）に置いたため、鋼材表面に赤スケールが顕著に発生した。