(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物粉末としてシリカ１００重量部に対し、バインダとしてアンモニウム４級塩で安定化したシリカゾルをＳｉＯ2換算で５〜５０重量部と、硬化促進剤として比表面積０．５〜５０ｍ2／ｇであり、平均粒径１０μｍ以下のＭｇＯを５〜５０重量部とを配合したことを特徴とする鋼材用酸化防止塗料。
【請求項２】
前記耐火物粉末と、バインダと、硬化促進剤とにさらにシランカップリング剤を添加したことを特徴とする請求項１に記載の鋼材用酸化防止塗料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル鋼などの鋼材（スラブ）に塗布して、均熱炉などの高温酸化雰囲気中における酸化スケールの発生を防止する鋼材用酸化防止塗料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル鋼などの鋼材は、スラブの形で均熱炉などで１０００〜１３００℃の温度に加熱され、圧延機で圧延されて鋼板とされる。均熱炉などでは窒素を吹込むなどして酸化を防いでいるが、完全に酸素を遮断することができず炉内でスラブ表面が酸化されスケールが発生し、これによって製品歩留りが低下し、またスケールが鋼板に入込み品質が低下するという問題がある。
【０００３】
スラブ表面の酸化およびスケールの発生を防止する方法として、スラブに薄鉄板の保護カバーを被せる方法が考えられるが、この方法は薄鉄板をスラブに取付けるのに手間がかかりまた薄鉄板が消耗品となり材料も嵩み実用的ではない。
【０００４】
スラブ表面の酸化およびスケールの発生を防止する典型的な従来技術として、シリカ、アルミナ、マグネシアなどの耐火性骨材にケイ素バインダを配合した無機の酸化防止塗料をスラブ表面に塗布する方法が特開昭６３−６０８０６に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
耐火性骨材にバインダとして水ガラスを加えた塗料は、均熱炉に投入されて急激に温度が上昇する際に発泡して均一で緻密な保護膜ができず、部分的に酸化防止効果が低下するという問題がある。水ガラスの代りに、急激な温度上昇でも発泡しないシリカゾルを用いることが考えられるが、シリカゾルをバインダとして用いた塗料は、被膜の機械的強度が弱く、スラブに塗布されて均熱炉に投入するまでの間に衝撃などによって微細な剥離（ヘアークラック）が生じやすく、このヘアークラックが発生していると、均熱炉に挿入後、ヘアークラックが発達し部分的に塗膜が剥離するという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、急激な加熱によって発泡せずまた初期段階で密着性が充分あって、多少の衝撃によってヘアークラックの発生がない被膜をスラブ表面に形成でき、均熱炉から取出した後被膜が容易に剥離できる鋼材用酸化防止塗料を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋼材の酸化、スケール発生を防止する塗料の成分組成を検討した結果、耐火物粉末にバインダとしてシリカゾル、より好ましくは特定のシリカゾルと、硬化促進剤とを配合することによって、急激な温度上昇によっても発砲せずまた初期段階の密着性が充分あって、強度の高い被膜を鋼材表面に形成する塗料を完成した。
【０００８】
本発明は、耐火物粉末としてシリカ１００重量部に対し、バインダとしてアンモニウム４級塩で安定化したシリカゾルをＳｉＯ2換算で５〜５０重量部と、硬化促進剤として比表面積０．５〜５０ｍ2／ｇであり、平均粒径１０μｍ以下のＭｇＯを５〜５０重量部とを配合したことを特徴とする鋼材用酸化防止塗料である。
【０００９】
本発明に従う鋼材用酸化防止塗料は、耐火物粉末にバインダと硬化促進剤とを配合したものである。
【００１０】
耐火物粉末としては、シリカが用いられる。シリカは後述のシリカゾルバインダとの密着性が良好であるためである。耐火物粉末の平均粒径は、０．５〜５０μｍのものが好ましく、さらに好ましくは１〜３０μｍである。粒径が大き過ぎると被膜中に泡ができやすく、粒径が小さ過ぎると被膜にクラックが生じやすく、いずれも酸化防止効果が低下して好ましくない。
【００１１】
バインダとして用いられるシリカゾルは、アンモニウム４級塩で安定化したシリカゾルである。一般にシリカゾルは、少量のＮａ2Ｏで安定化されている。本発明に従うシリカゾルは、Ｎａ2Ｏの代わりに４級アンモニウム塩で安定化されている。塗布時の密着性は、４級アンモニウム塩で安定化されたものが他のものに比べて高い。特に、硬化促進剤にＭｇＯを用いたときは、ＭｇＯとの反応性がマイルドであり、硬化促進剤混合後の可使用時間を長くすることができる。
シリカゾルの配合割合は、耐火物粉末１００重量部に対し、ＳｉＯ2として５〜５０重量部である。５重量部未満では密着性が低下し強い被膜ができない。また５０重量部を超えると耐火性が低下し均熱炉中で飛散するおそれがある。シリカゾルの市販品は、粒径が０．００２〜０．１μｍであり、市販品をそのまま用いてもよいが、０．０１〜０．０２μｍのものが好ましい。粒径が小さ過ぎると塗料の安定性に問題がありまた大きすぎると接着強度が低下する。
【００１２】
硬化促進剤としては、ＭｇＯが用いられる。硬化促進剤の配合割合は、耐火物粉末１００重量部に対し、５〜５０重量部である。これが５重量部未満では硬化促進剤としての効果がなく、また５０重量部を超えると反応性が高くなり、可使用時間が極端に短くなり、作業性が悪く均一な塗膜が得られない。なお硬化促進剤の配合割合は、ＭｇＯなどの比表面積と関係する。
【００１３】
また本発明は、前記硬化促進剤が比表面積０．５〜５０ｍ2／ｇであり、平均粒径１０μｍ以下のＭｇＯであることを特徴とする。
【００１４】
本発明に従う硬化促進剤は、比表面積、平均粒径および物質が前記のように特定される。平均粒径が１０μｍを超えると、硬化促進剤としての作用が劣り、耐酸化性に悪影響を及ぼすおそれがある。特に平均粒径の前記範囲は、硬化促進剤にＭｇＯを用いたときに重要である。
【００１５】
前記酸化促進剤中では、ＭｇＯが安定性に優れ、可使用時間が長いことが本発明者らによって確認されている。ＭｇＯが硬化促進剤として機能するためには、その粒径が１０μｍ以下であり、ＢＥＴ比表面積が０．５〜５０ｍ2／ｇ好ましくは５〜５０ｍ2／ｇであることが必要である。比表面積が０．５ｍ2／ｇ以下では、硬化促進剤として機能せず、またこれが５０ｍ2／ｇを超えると反応性が高くなり可使用時間が短くなる。硬化促進剤の配合割合と比表面積とは関係があり、可使用時間を長くするために配合割合を多くして比表面積を３０ｍ2／ｇ以下、好ましくは１０ｍ2／ｇ以下とすることも可能である。
【００１８】
また本発明は、前記耐火物粉末と、バインダと、硬化促進剤とにさらにシランカップリング剤を添加したことを特徴とする。
【００１９】
本発明に従う塗料は、さらにシランカップリング剤を含む。シランカップリング剤は、シリカゾルのバインダとしての密着性を補うものであり、その添加量は、固形分換算でシリカゾル中のＳｉＯ2の０．１〜５重量％が好ましい。
【００２０】
本発明の塗料の塗布方法は、スプレー塗布、刷毛塗りなど通常の塗布方法を使用することができる。塗膜厚みは通常３０〜５００μｍが好ましい。３０μｍを下回ると酸化防止効果が充分に発揮されず、５００μｍ以上では熱伝導に影響し、コスト的にも好ましくない。
【００２１】
本発明の塗料は鋼材として普通鋼、ＳＵＳ、ニッケル鋼等のスラブ用として適応できる。また酸化防止剤を塗布された鋼材は均一炉で加熱され炉から取出され圧延工程に入る。圧延工程で酸化防止剤が残留していると圧延後の鋼板に酸化防止剤が噛込み製品を駄目にするので、特に熱処理後の塗布物の完全剥離が重要となるが、本発明の酸化防止剤はこの点での適応に充分なものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例によってより詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２３】
（実施例１）
固形分濃度２０％の４級アンモニウム塩安定化シリカゾル１００ｇに中心粒径５μｍのシリカ粉を１３５ｇ、固形分濃度１０％のシランカップリング剤１ｇを添加しスリーワンモーターで３０分撹拌し、酸化防止剤の主剤を得た。使用の直前に主剤に硬化剤として中心粒径１０μｍ、ＢＥＴ比表面積３０ｍ2／ｇのＭｇＯを１５ｇ添加し、ペイントシェーカーで混合した。混合後１時間以内に得られた酸化防止剤を厚み１ｍｍのニッケル鋼板の表面に乾燥時の厚みが２００μｍになるように塗布した。約１時間で乾燥し、３時間後に表面にセロテープを貼り、はがした際の塗料の剥離を調べたが、剥離していなかった。
【００２４】
１日風乾した後、６００℃の炉に入れ、１１００℃まで１時間で昇温した後、１時間保持した。塗布面はほとんど酸化されておらず、断面の酸化層厚みは５０μｍ以下であった。また、熱膨張の差によって冷却後塗膜は塗布面から完全に剥離していた。
【００２５】
（実施例２）
固形分濃度２０％の４級アンモニウム塩安定化シリカゾル１００ｇに中心粒径５μｍのシリカ粉を１３５ｇ添加しスリーワンモーターで３０分撹拌し、酸化防止剤の主剤を得た。使用の直前に主剤に硬化剤として中心粒径１０μｍ、ＢＥＴ比表面積３０ｍ2／ｇのＭｇＯを１５ｇ添加し、ペイントシェーカーで混合した。混合後１時間以内に得られた酸化防止剤を厚み１ｍｍのニッケル鋼板の表面に乾燥時の厚みが２００μｍになるように塗布した。約１時間で乾燥し、３時間後に表面にセロテープを貼り、はがした際の塗料の剥離を調べたが、粉末がテープにわずかに付着しただけで塗膜は剥離していなかった。
【００２６】
１日風乾した後、６００℃の炉に入れ、１１００℃まで１時間で昇温した後、１時間保持した。塗布面はほとんど酸化されておらず、断面の酸化層厚みは５０μｍ以下であった。また、熱膨張の差によって冷却後塗膜は塗布面から完全に剥離していた。
【００３５】
（比較例１）
固形分濃度２０％の４級アンモニウム塩安定化シリカゾル１００ｇに中心粒径７μｍのシリカ粉を１５０ｇ、固形分濃度１０％のシランカップリング剤１ｇを添加しスリーワンモーターで３０分撹拌し、酸化防止剤とした。混合後１時間以内に得られた酸化防止剤を厚み１ｍｍのニッケル鋼板の表面に乾燥時の厚みが２００μｍになるように塗布した。約１時間で乾燥し、３時間後に表面にセロテープを貼り、はがした際の塗料の剥離を調べたが、部分的に剥離が見られた。
【００３６】
１日風乾した後、６００℃の炉に入れ、１１００℃まで１時間で昇温した後、１時間保持した。剥離のなかった部分はほとんど酸化されておらず、断面の酸化層厚みは５０μ以下であったが、塗膜が剥離した部分は５００μｍ程度の酸化層を持っていた。
【００３７】
（比較例２）
固形分濃度２０％の４級アンモニウム塩安定化シリカゾル１００ｇに中心粒径７μｍのシリカ粉１５０ｇを添加しスリーワンモーターで３０分撹拌し、酸化防止剤とした。混合後１時間以内に得られた酸化防止剤を厚み１ｍｍのニッケル鋼板の表面に乾燥時の厚みが２００μｍになるように塗布した。約１時間で乾燥し、３時間後に表面にセロテープを貼り、はがした際の塗料の剥離を調べたが、鋼板の端部が完全に剥離していた。
【００３８】
１日風乾した後、６００℃の炉に入れ、１１００℃まで１時間で昇温した後、１時間保持した。剥離のなかった部分はほとんど酸化されておらず、断面の酸化層厚みは５０μ以下であったが、塗膜が剥離した部分は５００μｍ程度の酸化層を持っていた。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、耐火物粉末としてシリカとバインダとして４級アンモニウム塩で安定化したシリカゾルとに硬化促進剤として比表面積０．５〜５０ｍ2／ｇであり、平均粒径１０μｍ以下のＭｇＯを配合した酸化防止塗料を鋼材スラブに塗布すると、鋼材スラブ表面に密着性が大きい被膜を形成し、鋼材スラブを均熱炉で加熱する際に酸化を防止し、酸化ロスを防ぐことによって鋼材の歩留りを向上することができる。また本発明の塗料による被膜は、均熱炉から取出した後、容易に剥離でき、圧延時に被膜が鋼板中に噛込むことがない。また本発明に従うシリカゾルは、Ｎａ2Ｏの代わりに４級アンモニウム塩で安定化されている。塗布時の密着性は、４級アンモニウム塩で安定化されたものが他のものに比べて高い。特に、硬化促進剤にＭｇＯを用いたときは、ＭｇＯとの反応性がマイルドであり、硬化促進剤混合後の可使用時間を長くすることができる。