(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】表面にスケール層を有する鋼材を製造する熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後、前記鋼材表面が４００℃以上６００℃以下になるまで冷却する工程と、前記冷却工程後、４００℃以上６００℃以下の前記鋼材表面に、水溶性糖類および水溶性ビタミンの少なくとも１つを含む水溶液を接触させる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】
表面にスケール層を有する鋼材を製造する熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程後、前記鋼材表面が４００℃以上６００℃以下になるまで冷却する工程と、
前記冷却工程後、４００℃以上６００℃以下の前記鋼材表面に、水溶性糖類および水溶性ビタミンの少なくとも１つを含む水溶液を接触させる工程と
を含む鋼材の製造方法。
【請求項２】
前記水溶液中の前記水溶性糖類の濃度および前記水溶性ビタミンの濃度の合計が、０．１重量％〜１０重量％である請求項１に記載の鋼材の製造方法。
【請求項３】
前記水溶液が、単糖および二糖の少なくとも１つを含む前記水溶性糖類を含む請求項１または２に記載の鋼材の製造方法。
【請求項４】
前記水溶液が、前記水溶性ビタミンを含む請求項１または２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製造する場合、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。
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。
【０００３】
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）。
特許文献３には、熱間圧延して製造した地鉄の表面に、糖化合物を含有する皮膜を形成し、その後、６００℃以上９００℃以下で５時間以上２４時間以上の軟質化焼鈍を行うことにより、スケール層を還元して消失させ、脱スケール処理を省略することができ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】
【０００４】
【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２０１４−２３１６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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、特許文献３に記載の製造方法では、スケール層が完全に還元して消失する。
【０００７】
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】
【０００８】
本発明に係る鋼材の製造方法は、表面にスケール層を有する鋼材を製造する熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後、前記鋼材表面が４００℃以上６００℃以下になるまで冷却する工程と、前記冷却工程後、４００℃以上６００℃以下の前記鋼材表面に、水溶性糖類および水溶性ビタミンの少なくとも１つを含む水溶液を接触させる工程とを含む。
【０００９】
前記水溶液中の前記水溶性糖類の濃度および前記水溶性ビタミンの濃度の合計は、０．１重量％〜１０重量％であってよい。
【００１０】
前記水溶液は、単糖および二糖の少なくとも１つを含む前記水溶性糖類を含んでよい。
【００１１】
前記水溶液は、前記水溶性ビタミンを含んでよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の鋼材の製造方法によれば、鋼材表面への粉状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】
【００１３】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、熱間圧延後の鋼材の表面を所定の温度範囲まで冷却し、当該温度範囲において、還元性を有する所定の糖類またはビタミンを含有する水溶液を鋼材表面に接触させることにより、熱間圧延によりスケール層が粉砕されて形成した、鋼材表面上の粉状スケールが赤スケールに変化すること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製造できることを見出した。
すなわち、本発明に係る鋼材の製造方法は、表面にスケール層を有する鋼材を製造する熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後、前記鋼材表面が４００℃以上６００℃以下になるまで冷却する工程と、前記冷却工程後、４００℃以上６００℃以下の前記鋼材表面に、水溶性糖類および水溶性ビタミンの少なくとも１つを含む水溶液を接触させる工程とを含む。
以下、各工程ついて詳述する。
【００１４】
＜表面にスケール層を有する鋼材を製造する熱間圧延工程＞
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
熱間圧延直後の鋼材の温度は、鋼材の冷却を開始する前の鋼材の温度が４００℃未満にならない限りは特に限定されず、例えば９００℃であってよく、鋼材がそのような温度になるように、熱間圧延の温度を適宜調整してよい。
熱間圧延中に形成した２次スケールの厚さは、デスケーリングにより制御してよい。
【００１８】
＜前記鋼材表面が４００℃以上６００℃以下になるまで冷却する工程＞
熱間圧延後、鋼材表面の温度が４００℃以上６００℃以下になるまで、鋼材を冷却する。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。
【００１９】
本明細書において、鋼材表面の温度とは、放射温度計を用いて測定した値である。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。
【００２０】
＜４００℃以上６００℃以下の前記鋼材表面に、水溶性糖類および水溶性ビタミンの少なくとも１つを含む水溶液を接触させる工程＞
鋼材表面の温度が４００℃以上６００℃以下の範囲内のときに、前記水溶液を接触させる。この温度範囲で接触させることにより、スケール層の表面のヘマタイトが還元されて、マグネタイトになるため、赤スケールが消失して、美麗な黒色のマグネタイトスケールに覆われた鋼材が得られる。
しかし、接触させる際の鋼材表面の温度（以下、接触温度ということがある）が６００℃を超えると、ヘマタイトを含むスケール層全体が強還元されて、スケールが完全に消失し、還元鉄が生成する。そのため、美麗な黒色のマグネタイトスケールの外観が損なわれ、またスケールによる鋼材表面の保護機能が失われて、保管時に鋼材に錆が発生する。一方、接触させる際の鋼材表面の温度が４００℃未満になると、ヘマタイトの還元が不十分となり、赤スケールの抑制効果が得られない。
【００２１】
前記水溶液の接触時間および接触量は、鋼材表面の温度が４００℃以上６００℃以下のときに鋼材表面に水溶液が接触する限りは特に限定されない。好ましくは、鋼材全周に水溶液が接触する。
【００２２】
鋼材表面に水溶液を接触させた後は、水溶液を接触させ続けてもよく、接触させるのを止めてもよい。
【００２３】
前記水溶液は、鋼材表面の温度と相まって、鋼材表面の赤スケールを速やかに還元することができるため、鋼材表面に接触後、直ちに蒸発してもよい。
【００２４】
前記水溶液を前記鋼材表面に接触させる方法としては、特に限定されず、鋼材表面への前記水溶液の噴射（噴霧）、または鋼材表面の前記水溶液への浸漬等により行ってよく、例えば、加速冷却装置において、熱間圧延した鋼材の上部および下部に配置されたノズルから水溶液を噴射することにより、接触させてよい。
【００２５】
また、前記水溶液を接触させた後は、水洗等により鋼材を洗浄しなくてもよい。前記水溶液が鋼材表面に付着した状態で保管しても、残渣の発生等の問題は起こらない。
【００２６】
鋼材としては、特に限定されず、鋼板（厚板および薄板）および条鋼であってよい。
【００２７】
水溶性糖類としては、単糖、二糖およびオリゴ糖を用いてよい。
【００２８】
単糖の例としては、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、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およびグルコノラクトン等が挙げられる。
【００２９】
二糖の例としては、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、ラクトースおよびスクロース等が挙げられる。
【００３０】
オリゴ糖の例としては、フラクトオリゴ糖、ガラクトオリゴ糖および乳果オリゴ糖等が挙げられる。
【００３１】
水溶性糖類を容易に水に溶解させる観点から、水溶性糖類は、単糖または二糖であることが好ましい。単糖または二糖を用いることにより、ノズル詰まりがより起こりにくく、また温度が低い水への溶解も容易であるため、より製造プロセスに適した水溶液を得ることができる。
【００３２】
水溶性ビタミンの例としては、ビタミンＣ（アスコルビン酸）並びにビタミンＢ１（チアミン）、ビタミンＢ２（リボフラビン）およびビタミンＢ３（ナイアシン）等のビタミンＢ群等であってよい。
【００３３】
より良好な還元作用を得る観点から、水溶液中の水溶性糖類の濃度および水溶性ビタミンの濃度の合計の好ましい下限は０．１重量％、より好ましくは０．５重量％、よりさらに好ましくは１．０重量％である。
また、水溶液のノズル詰まりを防止し、メンテナンス性を向上させる観点から、水溶液中の水溶性糖類の濃度および水溶性ビタミンの濃度の合計の好ましい上限は１０．０重量％、より好ましくは８．０重量％、よりさらに好ましくは６．０重量％である。
【００３４】
水溶性糖類および水溶性ビタミンを溶解する水としては、特に限定されることはなく、例えば水道水であってよい。
【００３５】
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、鋼材表面に発生する赤色の粉状スケールを抑制し、且つ鋼材表面にスケール層（マグネタイト）を備えることにより、表面外観の良好な鋼材が製造でき、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、鋼材表面に粉状の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】
【００３６】
＜実施例１＞
加熱炉で再加熱したスラブ（組成：Ｃ  ０．１１％、Ｓｉ  ０．１９％、Ｍｎ  １．１０％、Ｆｅ  残部、寸法：厚さ１５０ｍｍ×幅３００ｍｍ×長さ５００ｍｍ）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、厚さ７５ｍｍまで粗圧延を行った。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。仕上圧延が終了した後、加速冷却装置で冷却を行った。
【００３７】
冷却工程において、放射温度計により鋼材表面の温度を測定し、鋼材表面の温度が４１０℃のときに、０．５重量％のトレオース水溶液を、噴霧ノズルにより、鋼材表面に接触させた。その後、鋼材を冷却床で徐冷した。
【００３８】
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。
【００３９】
＜実施例２〜５７および比較例１〜４＞
表１のように、水溶性糖類および水溶性ビタミンの種類、水溶液の濃度並びに水溶液を接触させる際の鋼材表面の温度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。
【００４０】
【表１】
2017200700.tif 000002
【００４１】
実施例１〜５７は全て、表面にスケール層を有する鋼材を製造する熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後、前記鋼材表面が４００℃以上６００℃以下になるまで冷却する工程と、前記冷却工程後、４００℃以上６００℃以下の前記鋼材表面に、水溶性糖類および水溶性ビタミンの少なくとも１つを含む水溶液を接触させる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、接触温度が３９５℃と低いため、鋼材を還元する効果が弱く、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および３は、接触温度がそれぞれ６３４℃および７００℃と高いため、鋼材が強還元され、スケールが完全に消失した。
比較例４は、本発明に規定の水溶液を接触させなかったため、鋼材表面に赤スケールが顕著に発生した。