JPH07275920A

JPH07275920A - 金属の連続表面処理装置列

Info

Publication number: JPH07275920A
Application number: JP6975694A
Authority: JP
Inventors: Masuhiro Fukaya; 益啓深谷; Mikio Yamanaka; 幹雄山中; Tadashi Komori; 唯志小森; Kiyoshi Matsuoka; 潔松岡; Masanobu Horie; 正信堀江
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-04-07
Filing date: 1994-04-07
Publication date: 1995-10-24

Abstract

(57)【要約】【目的】真空中における放電アークによるデスケーリ
ングと機械的デスケーリングおよび／あるいは軽酸洗を
組み合わせることにより優れたデスケーリングを行う。【構成】本発明は、被処理材の搬送系に軽圧下ミル、
ベンディング・ロール、ショット・ブラスト、グライン
ダーおよび軽酸洗装置のうち１種以上を配設し、この下
流に前記被処理材のパスラインを挟んで被処理材の幅方
向に配設した多分割電極とコンダクタ・ロールとを対設
した真空処理室を設け、さらにこの下流にコイルグライ
ンダー、軽酸洗装置、ブラッシロールのうち１種以上を
配設したことを特徴とする金属の連続表面処理装置列で
ある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属の連続表面処理装
置列に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、鋼材のデスケーリング法として、
酸によるケミカルなデスケーリング、ショット・ブラス
トまたはブラシあるいは砥石で材料表面を研磨するメカ
ニカルなデスケーリング法が知られている。

【０００３】炭素鋼においては、スケールはＦｅＯ／Ｆ
ｅ₃Ｏ₄／Ｆｅ₂Ｏ₃の３層からなっており、ステンレ
ス鋼においては、スケールはＣｒを含む強固な酸化物か
らなっている。

【０００４】従来、これらの鋼材のデスケーリングは、
酸によって処理することによってなされており、廃酸処
理等公害対策上の工程が不可欠であった。一方、ステン
レス鋼等デスケーリングが困難な鋼材に対しては、硝
酸、弗酸といった強酸を用いる必要があり、デスケーリ
ング処理に伴って発生するガスの処理や廃酸の処理等困
難な処理を余儀なくされていた。

【０００５】また、従来の酸洗によると、スケールが金
属素地に深くかみ込んだいわゆるかみ込みスケールや疵
部等のスケールの除去が特に困難で、酸による重溶削あ
るいはグラインダーによる重研削等による再処理を余儀
なくされており、コストアップの要因となっていた。他
方、ショット・ブラストによって鋼材のデスケーリング
を行う場合、デスケーリングの効率が低くまた、スケー
ル（酸化物）の除去は完全になされておらず、粉塵の発
生や除去が困難な製品表面の砥粒粉残留等の問題があっ
た。

【０００６】特開昭５７−５６１０９号公報には、熱間
圧延された鋼ストリップのデスケーリング法として、電
子ビーム、レーザービーム、放電アークを鋼材表面に適
用して鋼材表面のスケールを溶解し蒸発させる方法が開
示されている。しかしながら、この方法によるときは、
多量の電力を必要とし、省エネルギという観点から問題
があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、真空中にお
ける放電アークによって金属表面のスケールを効率よく
除去することができる省エネルギ型の鋼材の連続表面処
理装置列を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、被処理材の搬送系に軽圧下ミル、ベンディング・
ロール、ショット・ブラスト、グラインダー、および軽
酸洗装置のうち１種以上を配設し、この下流に前記被処
理材のパスラインを挟んで被処理材の幅方向に配設した
多分割電極とコンダクタ・ロールとを対設した真空処理
室を設け、さらにこの下流にコイルグラインダー、軽酸
洗装置、ブラッシロールのうち１種以上を配設したこと
を特徴とする金属の連続表面処理装置列にある。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
よれば、鉄、非鉄金属等のストリップ、ワイヤ、管、型
物（以下、被処理材と称する。）の表面の不純物、酸化
物を連続的かつ効果的に除去することができる。

【００１０】本発明においては、１〜１０^-3Torrの真空
中で被処理材と電極間でアーク放電を行い、被処理材表
面の不純物やスケールを連続的かつ効率よく除去する。
真空アークは、先ずスケール（金属酸化物）のあるとこ
ろから始まり、電撃的な蒸発作用によってスケールが除
去され金属表面が現れると、アークは金属表面には飛ば
ず、仕事関数の小さいスケール部に移り放電が始まる。
大気圧放電や水中放電では、輝点（アークスポット）は
陰極と陽極に１箇しかできないが、真空中では陰極に多
数の、非常に小さいアークスポットが発生し、これらが
激しくランダムに動き回るからスケールの除去が迅速に
なされる。

【００１１】本発明者らは、種々の実験を伴う研究を重
ねた結果、真空アーク放電を行うと、被処理物の表層だ
けでなく、表層から金属素地へ深くかみ込んでいる金属
酸化物あるいは表層疵部の一般に除去の困難なスケール
等を効率的かつ優先的に除去できることを知見した。被
処理材は、優れた表面性状を有するのでこのまま製品と
することも可能であるが、多電極処理を施すことにより
自在に粗度等の表面性状を調整することもできる。

【００１２】次に真空アーク放電に先だって、２〜多段
ロール等による軽圧下圧延および／またはベンディング
・ロールによる繰り返し曲げを被処理材に加えて積極的
に微小なクラックを付与し、および／またはショット・
ブラストおよび／またはグラインダーによる粗デスケー
リングを行い、さらに必要に応じ軽酸洗すると、真空ア
ーク放電の仕事関係が下がり、真空アーク放電がより少
ない電力で効果的に行われることを知見した。

【００１３】さらに、真空アーク放電に引き続き、コイ
ルグラインダーによる表面コンディショニングおよび／
または比較的濃度の低い硫酸または塩酸等で数分以内の
軽酸洗処理を施すと、真空アーク放電により形成される
ことのあるスケール除去部のクレーター状凹凸あるいは
耐食性の悪いＣｒ濃度の低い溶融凝固層や同様の粒等を
除去するとともに、表面粗度も小さくなり、優れたデス
ケーリングが可能であることを知見した。

【００１４】なお、軽圧下圧延を被処理材に加えるに際
しては、ロールは２〜多段のいずれでもよいが、ワーク
ロールの径は可及的に小さいものの方がより効果的であ
る。また、ベンディング・ロールはローラ・レベラとも
呼ばれ、ロールを上下間でジグザグに４〜９本配設し
た、上下ロール間隔を調整できる構造となっている。ベ
ンディング・ロールによって被処理材に繰り返し曲げを
与えるに際しては、被処理材表面のスケールに有効にク
ラックが入るようにすべく、板厚に応じて上下ロール間
隔を変化させる。

【００１５】一方、ショット・ブラストはカット・ワイ
ヤあるいはスチール・ショットをインペラーの遠心力で
５０〜６０ｍ/secの高速で鋼材表面に投射し、表面のス
ケールを除去するものである。勿論湿式ショット・ブラ
ストも用いることができる。

【００１６】グラインディングは高速で回転する砥石に
より、被処理材の表面スケールあるいは凹凸を除去する
方法である。グラインダーとして、回転する砥石部分は
油圧によって前後左右どちらにも動かして、材料表面の
どこでも手入れできるようになっており、局部的な疵手
入れに使用される。

【００１７】本発明においては、コイルグラインダー
は、ベルトサンダー等を用いて真空アークデスケール
（真空アーク放電によるデスケーリング）まま材の表面
粗度を小さくし、かつステンレス鋼の場合、真空アーク
デスケーリングにより鋼材表面に形成されることもある
Ｃｒ濃度が低く耐食性に劣る溶融凝固層を効果的に除去
することにも適用可能である。

【００１８】酸洗は、硫酸、塩酸、硝酸、燐酸、弗酸等
の酸液に浸漬して行う。一般には安価な硫酸が広く用い
られるが、塩酸は常温で迅速にスケールを除去できる利
点がある。酸液の寿命増大と製品の過酸洗を防止するた
め酸洗い液には抑制剤が添加される。

【００１９】酸洗あるいは電気清浄ラインの出口に設け
られ、汚物を擦り落とすロールとして、刷毛あるいは繊
維質のブラシの輪を組ませたブラッシロールが知られて
いる。実験によるとブラッシロールを本発明の装置列に
組み入れて併用するとステンレス鋼等の高級品種の表面
粗度調整に有効で、例えば鏡面仕上げを得ることができ
る。

【００２０】

【実施例】

（実施例１）図１および図５において、真空処理室１２
には入側および出側にそれぞれ真空調整室１３−１およ
び１３−２が配設され、常時１〜１０^-3Torrの圧力（真
空度）に維持される。また、真空処理室１２には、電極
２１とコンダクタ・ロール２２とが被処理材のパスライ
ンを挟んで対設され、電極およびコンダクタ・ロールは
被処理材の走行方向に交互に配設される。電極２１は、
図２に示すように多分割された電極が被処理材の幅方向
に延在する構造となっており、各単位電極には個別にか
つ選択的に放電モードが付与される。放電モードは、電
流、電圧、磁界の強さ、方向、被処理材と電極との電位
差等からなり、予め被処理材毎に計算機から付与され
る。

【００２１】被処理材２０（鋼ストリップ）は、プリン
グ・ロール９−１から４段ロール１４に供給され、そこ
で軽圧下圧延された後、真空処理室１２に導入される。
前記４段ロール１４によってなされる軽圧下圧延におけ
る圧下率は、０．５％以上とするのが望ましい。しかし
ながら、５％で軽圧下圧延の効果は飽和する。

【００２２】図１および図５において、２６は真空アー
ク制御器、２７は計算機である。計算機２７において
は、被処理材２０の材質や表面の酸化膜の厚さ、汚れの
程度、被処理材２０の断面寸法等の情報に基づいて、電
極における電流値、電圧、磁界の強さ、方向等が演算算
出され、複数個の電極個別に前記各設定値が与えられ
る。これらの設定値は、その値を維持すべく制御器２６
によって制御される。

【００２３】この真空処理室１２で処理された被処理材
２０は、そのまま製品とすることも可能である。また、
多電極とすることによって、真空処理室１２で処理され
た被処理材２０の表面粗度を調整することも可能であ
る。さらに、真空処理室１２での処理に加えて、軽酸洗
槽で酸洗を施した。軽酸洗槽２９−１においては、比較
的濃度の低い硫酸液（硫酸３００ｇ／リットル）で５分
以内の酸処理を行った。

【００２４】図３〜図４は、本発明の連続表面処理装置
列によって処理される被処理材の平滑化の過程を示す。
図３，４（ａ）の被処理材２０のスケール２３は、４段
ロールおよび／またはベンディング・ロールによってク
ラック２４を生ぜしめられ、かつ／またはショット・ブ
ラスト等により粗デスケーリングを施された後（図３，
４（ｂ））、真空処理室１２において放電アークを照射
され、一次処理を受ける。スケール２３は除去され、放
電アーク２５の粗密によって表面性状レベルＬ１を形成
する（図３，４（ｃ））。次いで、二次処理を受け、デ
スケール後の凸部を溶融しレベルＬ２に平滑化される
（図３，４（ｄ））。さらに軽酸洗によってレベルＬ３
を形成し、優れた表面粗度を得る。

【００２５】４段ロール１４による軽圧下圧延において
は０．２％の圧下率を適用した。被処理材２０がステン
レス鋼（１９Ｃｒ−０．６Ｎｂ鋼熱延板）の場合、処理
速度は１０〜５０mpm であるが、本発明においては、投
入電力を１kW・Hr・ｍ²に設定することによりデスケー
ルは完全に行われた。表面疵部等の一般に除去が困難な
部位のデスケーリングも完全になされていることが確認
された。表面粗度は、Ｒmax ＝１２μｍ、Ｒａ＝１．５
μｍのごとくであり、非常に優れた表面性状を得ること
ができた。Ｃｒ濃度の低い耐食性の悪い槽も完全に除去
できている。

【００２６】比較例として、図５に示すプロセスにおい
て、４段ロールによる軽圧下圧延を施すことなく、直接
被処理材２０を真空処理室１２に供給してデスケーリン
グを試みたところ、被処理材２０がステンレス鋼（１９
Ｃｒ−０．４Ｎｂ鋼熱延板）である場合、完全にデスケ
ーリングするに要した投入電力は２．２kW・Hr／ｍ²の
投入電力であった。

【００２７】また、図５において被処理材２０を真空処
理室１２を通さずに軽酸洗槽２９に直接通板したとこ
ろ、前記ステンレス鋼（１９Ｃｒ−０．６Ｎｂ鋼熱延
板）の場合、デスケールは完全には行われなかった。

【００２８】図５において被処理材２０を軽酸洗槽２９
を通さない場合には前記ステンレス鋼の表面粗度はＲma
x ＝１３μｍ、Ｒａ＝１．６μｍであり、実施例と同程
度であるが、凹凸が急峻であり冷延したときに表面ムラ
となることがあるため、表面性状は実施例に劣る。

【００２９】（実施例２）図６に示す装置列を用いて、
被処理材２０をベンディング・ロール１５を経て真空処
理室１２に供給してデスケーリング処理を施し、さらに
軽酸洗槽２９に通板した。

【００３０】ベンディング・ロール１５は、被処理材２
０に４回の繰り返し曲げを与えるものであり、被処理材
２０（３．８mm厚さの１９Ｃｒ−０．６Ｎｂステンレス
鋼熱延板）に対し、２００ｍＲの曲げを繰り返し与え
た。その他の処理条件は、実施例１におけるのと同じで
あったが、完全にデスケーリングするのに要した投入電
力は、０．９kW・Hr／ｍ²であった。軽酸洗条件は硫酸
３００ｇ／リットルで５分以内の処理である。表面粗度
は、Ｒmax ＝１１μｍであり、非常に優れた表面性状を
得ることができた。

【００３１】（実施例３）各々図７〜１５に示す装置列
を用い、被処理材２０を４段ロール１４、ベンディング
・ロ−ル１５、ショット・ブラスト１７、グラインダー
１６あるいは酸洗装置１８の少なくとも１つを経て真空
処理室１２に供給してデスケーリング処理を施した。さ
らに後処理として軽酸洗槽２９、コイルグラインダー２
８あるいはブラッシロール３０の少なくとも１つに通板
した。試験条件、試験結果を表１にまとめて示す。

【００３２】ショット・ブラスト１７においては、スチ
ール・ショットを５０ｍ/secの高速で被処理材に投射し
た。コイルグラインダー１６，２８はベルト状サンダー
を用いた。ブラッシ・ロール３０は刷毛状のものを用い
た。その他の条件は実施例１、実施例２と同じであっ
た。

【００３３】完全にデスケーリングするに要した投入電
力は、本発明のいずれの装置列においても１kW・Hr／ｍ
²以下であり、極めて効果的にデスケーリングがなされ
た。表面粗度はＲmax で評価し、表１において、１０μ
ｍ以上１５μｍを○で、１０μｍ未満を◎で示してい
る。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明は、被処理材表面のスケールに予
めクラックを入れた後あるいはメカニカルデスケによる
粗デスケーリングを行った後に真空処理室１２で放電ア
ークを適用する処理を施すようにしたから、投入電力を
小さなものとすることができ、製造コストを安くするこ
とができる。本発明は、真空アーク放電により全体的な
デスケーリングを行い、さらにコイルグラインディング
または／および軽酸洗処理による表面コンディショニン
グを行うので、非常に優れた表面性状の製品を得ること
ができる。

【００３６】本発明は、被処理材の表面に部分的に埋ま
り込んだスケール、疵部のスケールあるいはメカニカル
デスケによる残存スケールを放電アークにより効果的に
除去できるので、極めて優れたデスケーリングが可能で
あり、歩留まりが飛躍的に向上し、製造コストを低くす
ることができる。また酸洗によるデスケーリングに比較
し、設備建設コストを低くすることができる他、処理時
間の大幅短縮、廃酸処理の負荷を大幅に軽減できる等工
業的に大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の全体説明図である。

【図２】図１の要部拡大図である。

【図３】本発明のフローである。

【図４】本発明のフローである。

【図５】本発明の実施様態列の説明図である。

【図６】本発明の実施様態列の説明図である。

【図７】本発明の実施様態列の説明図である。

【図８】本発明の実施様態列の説明図である。

【図９】本発明の実施様態列の説明図である。

【図１０】本発明の実施様態列の説明図である。

【図１１】本発明の実施様態列の説明図である。

【図１２】本発明の実施様態列の説明図である。

【図１３】本発明の実施様態列の説明図である。

【図１４】本発明の実施様態列の説明図である。

【図１５】本発明の実施様態列の説明図である。

【符号の説明】

９−１プリングロール９−２プリングロール９−３プリングロール１０ペイオフリール１２真空処理室１３真空調整室１４４段ロール１５ベンディング・ロール１６グラインダー１７ショット・ブラスト１８酸洗装置２０被処理材２１電極２２コンダクタ・ロール２３スケール２４クラック２５放電アーク２６真空アーク制御器２８コイルグラインダー２９軽酸洗槽３０ブラッシロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松岡潔千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内 (72)発明者堀江正信東京都千代田区大手町２−６−３新日本製鐵株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被処理材の搬送系に軽圧下ミル、ベンデ
ィング・ロール、ショット・ブラスト、グラインダー、
および軽酸洗装置のうち１種以上を配設し、この下流に
前記被処理材のパスラインを挟んで被処理材の幅方向に
配設した多分割電極とコンダクタ・ロールとを対設した
真空処理室を設け、さらにこの下流にコイルグラインダ
ー、軽酸洗装置、ブラッシロールのうち１種以上を配設
したことを特徴とする金属の連続表面処理装置列。