JPS6237384A - 鋼線材コイルの脱スケ−ル処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はｔｌｌ線材コイルの脱スケール処理方法に係り
、特に軟化焼純時に付着する酸化スケールの効果的な脱
スケール処理方法に関し、鋼線材製造分野に広く利用さ
れる。

〔従来の技術〕

熱間圧延された＃１線材は、伸線、冷間鍛造等の工程を
経て製品化されるものが多いが、高炭素鋼、合金鋼、ス
テンレス鋼等の線材は熱間圧延のままでは硬く、冷間加
工が困難なため、多くの場合軟化焼鈍により軟質化し加
工性を向上させている。

ｘｉ材の冷間加工に際しては、加工工具との摩擦抵抗を
減じ工具寿命を延ばす目的で軟化し焼鈍時に線材表面に
付着した酸化スケールを除去した後、表面皮膜生成等の
処理が施される。上記脱スケール処理方法としては機械
的方法と酸洗方法に大別されるが、従来方法ではいずれ
も線材製造時の生産性の低下と、製造コストの上昇要因
となっているので、特に高度な表面性状が要求される場
合には、生産性向上のため通常コイル状にて酸洗するの
が一般的である。

鋼線材の酸洗には硫酸、塩酸、硝酸、弗酸などが単独も
しくは混酸状態で使用されているが、これらは、いずれ
もスケールおよび地鉄の酸による溶解と、発生ガスによ
る機械的な剥離作用により脱スケールされるものと解釈
されている。従って鋼線材の酸洗性はスケールの溶解と
地鉄への酸の浸透速度に大きく依存することから、酸洗
前に酸洗性を向上させる前処理の改善対策が講じられて
いる。例えば、軟化焼鈍雰囲気組成を制−することによ
り酸洗性を向上させたり、ロールベンディングラインを
通過させ、スケールにクラックを導入してスケールの溶
解と、地鉄への酸の浸透速度を大とする等の方向のほか
、ステンレス鋼線材では溶融処理にてスケール組成を変
化させるなどの方法が行われている。これらの方法によ
り多少酸洗時間の短縮や酸消費量の低減が図られたもの
の、いずれも生産性の低下をもたらし、最終的な製造コ
ストの低減対策となっていないばかりでなく、ロールベ
ンディング法などでは表面疵の発生や材質の変化など品
質上にも問題が多い。このため酸消費量の増大、酸洗時
間の延長等の犠牲を沸っても生産の向上を図るためコイ
ル状で酸洗処理する場合が多い。

上記コイル状での酸洗処理を有効に行うため使用する酸
の種類、温度の適性化や、酸洗装置に振動の付加等の種
々の改良が提案されているが、これらの従来技術はいず
れも酸洗装置の改善にかかるもので、鋼線材自体に関す
るものは全くなく鋼種および処理条件等により効果が必
ずしも一定でなく、安定した脱スケール処理方法てして
はなお極めて不満足なものであった。また溶融塩処理等
においては、処理槽もしくは洗浄槽への有害物質の混入
など環境保全の点でも問題が多い。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明の目的は、鋼線材コイルの軟化焼鈍時に付着する
酸化スケールの脱スケール処理におけろ上記従来技術の
問題点を解決し、酸化スケールの剥離性を著しく向上さ
せ、その後の脱スケール処理を大幅に簡易化することが
可能な鋼線材コイルの脱スケール処理方法を提供するに
ある。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明の要
旨とするところは次の如くである。

すなわち、熱間圧延されたｆｌ！１線材コイルの軟化焼
鈍時に付着する酸化スケールの脱スケール処理方法にお
いて、前記鋼線材コイルの軟化焼鈍温度コイルの表面温
度が６５０′ｃ、ｌｕ下に達した時点で超音波を印加し
た冷却槽に浸漬して急冷する工程と、前記急冷工程後前
記コイルを仕上酸洗する工程と、を有して成ることを特
徴とする鋼線材コイルの脱スケール処理方法である。

本発明の詳細について以下説明する。先ず本発明では軟
化焼鈍時の冷却に際して、鋼線材コイルの表面温度が６
５０℃以下になった時にコイルを急冷する。一般に鋼線
材の軟化焼鈍後の冷却は徐冷もしくは空冷である。しか
しかかる従来方法による場合は、製造された鋼線材コイ
ルの表面に熱処理中およびその冷却過程において強固な
スケールが生成され、その後の酸洗工程においても剥離
せず脱スケールが極めて困難である。これは冷却速度が
遅い場合には付着スケールと地鉄との熱膨張率の相違に
よる応力の発生が少く、スケールの密着性が高い。また
たとえスケールにクラックが発生し地鉄が露出しても再
酸化されて再びスケールとなる。

本発明では軟化焼！４Ｉ後の冷却時に、コイルの表面温
度が６５０℃以下に達した時点で急冷する。急冷時点を
コイルの表面温度が６５０℃以下になった時点に限定し
た理由は次の如くである。すなわち、鋼線材の材質は軟
化焼鈍温度、保持時間および冷却時の６５０℃までの冷
却パターンに依存し、６５０℃以下での冷却過程は軟化
に対してほとんど影響しない。むしろ６５０℃以下を徐
冷すると、ステンレス鋼の４７５℃脆性の如く材質を劣
化させる場合がある。

従って！線材の軟化に対して影響のない上限を６５０℃
とし、６５０℃以下に達した時点で急冷する。

コイルが急冷されると、表面に付着したスケールと地鉄
との間に大きな温度差を生じ、熱膨張率の差により大き
な応力が発生し、その結果スケールに多数のクラックが
導入される。この際、冷媒の沸騰や対流作用が起こるが
、これらの冷媒の機械的攪拌作用によりスケールへのク
ラックの導入およびスケールの剥離が助長されると共に
、剥離した地鉄の再酸化が冷媒によって防止される副次
的効果がある。

次に本発明ではコイルを急冷する冷媒に超音波を印加し
た冷却槽を使用する。超音波はコイルを急冷中に起る冷
媒の沸騰や対流によるクラックの導入、スケールの剥離
等の機械的作用を著しく増大する効果があり、特にクラ
ックの入ったスケールの剥離作用に対して極めて有効で
あることを見出した。超音波は従来も超音波洗浄に利用
される如く、溶液のいわゆるキャビテーション現象を起
し微細部の異物を除去する効果があることは公知である
。本発明Ｌ９よりコイルを急冷する冷媒に超音波を同時
に印加することにより、それぞれを別個に処理する場合
に比しスケールのクラック発生および剥離の頻度が相乗
的に著しく増大することを見出した。

この現象の詳細な理由は明らかではないが、通常気泡が
存在する液体に超音波が印加されると超音波が気泡に散
乱吸収されて効果が減殺されるとされている。本発明に
おける効果も冷媒の沸騰中は比較的少く、高温での膜沸
騰から核ＳＳへの遷移を早めることにより熱応力の増大
に起因するクラックの導入数の増加と、これを核とした
対流冷却域でのクラックの伸展、増加に基づくものど考
えられる。本発明におけろ上記超音波による効果は、超
音波の特性上コイル内部の線材が相互に密に接触する部
分においても有効である。

かくの如き超音波を印加した冷媒中にコイルを浸漬して
急冷した後、核コイルに仕上酸洗を実施する。すなわち
、本発明によりコイル全長にわたってスケールに多数の
クラックが発生し、一部のスケールに剥離が起っている
状態のコイルが酸洗されると、酸洗浸透が極めて速やか
に進行するため、仕上酸洗時間は大幅に短縮される。

〔実施例〕

実施例１ 供試材としてフェライト系ステンレスｎ４線材Ｓ　Ｕ　
Ｓ　４３０を用い、これを熱間圧延にて５５關φの１０
００ｋｇコイルとした後７８０℃で６時間大気中にて軟
化焼鈍を施した。

軟化焼鈍工程を終了したコイルを第１表にて示す如く本
発明法による冷却のほか、本発明法以外の種々の条件で
冷却した後、液温７ｏ℃の１０％硫酸槽に浸漬し脱スケ
ールを行い、その後１０％硝酸＋１％沸酸の混酸中に５
分１［浸漬し仕上酸洗を行った。酸洗性については硫酸
槽での浸漬時間を変化させ、目視にてほぼ完全に脱スケ
ールできるまでの処要時間で評価した。結果は第１表に
示すとおりである。超音波を印加する本発明法において
は、超音波として５０　ＫＨｚｉｎＨ振動子にて印加し
たが、本発明法の実施に当って使用した超音波装置およ
びこれを使用する作業手順を第１図を参照して説明する
。

焼鈍炉２内でトレー４に積載されたまま７８０℃６時間
加熱された供試材Ｓ　ＩＪ　Ｓ　４３０．％＠材６は、
ローラ８によって炉外に送り出され、本発明法で規定す
る表面温度が６５０℃以下になるまで空冷された後、コ
イル搬送用クレーン１０で冷却槽１２中に入れられ急冷
される。冷却槽１２には水等の冷媒１４が入れられてお
り、冷却槽１２の底部および側部に取付けられた超音波
印加用磁歪振動子１６にて超音波が付与される。なお、
本実験では冷却槽１２中に入れられたコイル６の内側に
も十分超音波が印加されるようシζ昇降装置付き振動子
１６Ａをコイル６の内側に挿入した。

超音波発生の振動子としてこの実験では５０　Ｋｌ（ｚ
ａｉ歪振動子を使用したが、本発明において使用する超
音波用振動子の形式は特に規制の要がないが、実用性、
経済性の観点から１０〜１０００ＫＨｚ程度のものが好
ましい。

上記比較試験の内容は第１表に示す如く、供試材Ｎｏ、
１〜４は軟化焼鈍工程温まで空冷した場合の比較例であ
り、これらのうちＮｏ、２およびＮ　ｏ、　３は室温に
冷却後、本発明法と同一の冷却槽１２に入れ超音波の印
加時間のみを１０分、３０分と異ならしめた例である。

また、供試材Ｎｏ、４はステンレス鋼線材コイルの酸洗
に先立って一段的には行われないが、溶融塩処理を施し
た例であって、この場合は４５０℃の（ＮａＯＨ＋　Ｎ
ａＮ０　）のソルトパスを使用した。この場合には仕上
げ酸洗時間は１０分と著しく短いのに対し、供試材Ｎｏ
、１では著しく長く５０分を要している。供試材Ｎｏ、
２．３では超音波印加の効果が認められるものの、特殊
な従来法であるＮｏ、４には及ばない。

次に供試材Ｎｏ、５〜９はいずれも冷却方法は水冷であ
って、Ｎｏ、５のみは超音波を印加しない比較法で、そ
の他のＮｏ、６．７，８．９ぼ印加時間を異にするも、
いずれも本発明法にて規制する処理要件を満足する本発
明例である。

第１表にて示す仕上酸洗時間の評価から明らかな如（、
供試材Ｎｏ、５では水冷条件は本発明と同一であるが、
超音波印加を行わなかったために酸洗性の向上効果が少
いのに対し、本発明例のＮ。

６．７，８，９．では印加時間の差に拘らず、いずれも
仕上酸洗時間は約１０分とほぼ同等であす、酸洗性が著
しく向上されていることが判明した。

なお、上記本発明例のＮｏ、６．７，８．９の結果はほ
ぼ同等であって、印加時間は５分以上、好ましくは１０
分以上の印加で十分であり、溶融塩処理をしたＮ０１５
と同等の酸洗性を有していることが判明した。従って本
発明により従来の溶融塩処理工程を省略し得る可能性が
ある。

上記比較試験結果より明らかな初り、本発明による脱ス
ケール処理方法によれば、その他のいずれの比較法、従
来法よりも格段に酸洗性が向上することが明らかとなっ
た。

実施例２ 供試材として炭素鋼線材３４５Ｃを用い、これを熱間圧
延で９１１１１１φの１８００ｋｇのコイルとした後６
８０℃にて６時間雰囲気ガス中にて軟化焼鈍を施した後
、炉外に搬出し６００℃まで空冷した。

その後第１図にて示す冷却槽１２に浸漬急冷した。

その後５０℃の１５％塩酸槽に浸漬して脱スケールを行
った。

この試験においても実施例１と同様に冷却槽１２内で本
発明により超音波の印加を行う場合と、行わない場合の
ほか、超音波を印加する場合については更にその周波数
の効果を調査する目的で５０ＫＨｚｇ１歪振動子を使用
する場合と、７００ＫＨｚチタン酸バリウム振動子を使
用する場合とに区分した。また酸洗性の評価については
１５％塩酸槽における浸漬時間を変化させ、目視によっ
てほぼ完全に脱スケールできるまでの時間で評価する比
較試験を行った。結果は第２表に示すとおりである。

第２表から明らかな如く、供試材Ｎｏ、１０は水冷のみ
で超音波を印加しない比較例であって、この場合は酸洗
時間は２５分と長く酸洗性向上の効果は少い。

供試材Ｎｏ、　１１〜１４およびＮｏ、１５．１６はい
ずれも本発明例であって、Ｎ　ｏ、　１１〜１４は５０
ＫＨｚの超音波を印加し５分〜６０分と印加時間を変化
させた例であり、Ｎｏ、１５．１６は７００ＫＨｚの超
音波を印加し、かつ印加時間を５分、２０分と変化させ
た例である。

上記比較試験の結果は酸洗時間による評価より明らかな
如く、本発明による場合はＮｏ、１０の比較例に比し著
しく酸洗時間が短縮されることが判明した。また、印加
周波数の変化によっても効果はほとんど影響されず、ま
た印加時間の延長についても効果がほぼ同一であり、５
分間以上、好適には１０分間の印加にてきわめてすぐれ
た酸洗を付与できることが判明した。

〔発明の効果〕

上記実施例より明らかな如く、本発明による鋼線材コイ
ルの脱スケール処理方法は、＃４間圧延された鋼線材コ
イルの軟化焼鈍後空冷して、コイル表面温度が６５０℃
以下に達した時点で超音波を印加した冷却槽に浸漬して
急冷し、その後仕上酸洗する方法をとったので次の如き
効果は敗めることができた。

（イ）　本発明によれば、ｗ４線材コイルに対し、急冷
と超音波印加を同時に施すので、軟化焼鈍時に付着した
酸化スケールに対する応力発生によるクラック導入と冷
媒の沸騰、対流等の機械的作用に対し超音波による攪拌
洗浄作用が加ゎ９、その相乗効果により、スケールの剥
離が容易となり、その後の仕上酸洗工程において酸洗性
を著しく向上させることが可能となった。

（ロ）　本発明において印加する超音波の特性から、鋼
線材コイルが相互に密に接触する部分においても均等に
効果を挙げ得るので、１１線材コイルの生産性を著しく
向上することができるようになり、製造コストの低減に
大きく寄与できた。

（ハ）　酸洗性の著しい向上により鋼線材の品質向上が
可能となったほか、６５０℃以下での急冷処理であるの
で軟化焼純の目的を阻害しない。

（ニ）本発明法は鋼線・材の鋼種の如何を問わず有効に
適用され、特に高炭素鋼、合金鋼およびステンレス鋼等
の高級ｍｓ材に有効に適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による＃ｌ線材コイルを超音波を印加し
た冷却槽憾浸漬急冷する工程を示す模式断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱間圧延された鋼線材コイルの軟化焼鈍時に付着
   する酸化スケールの鋭スケール処理方法において、前記
   鋼線材コイルの軟化焼鈍後該コイルの表面温度が６５０
   ℃以下に達した時点で超音波を印加した冷却槽に浸漬し
   て急冷する工程と、前記急冷工程後前記コイルを仕上酸
   洗する工程と、を有して成ることを特徴とする鋼線材コ
   イルの脱スケール処理方法。