JP6466757B2 - 鋼線材の表面処理方法及び表面処理ライン - Google Patents

Description

本発明は、鋼線材の表面処理方法に関し、より特定的には、鋼線材表面をデスケーリングした後、鋼線材表面の水分量を調整した上で鋼線材表面に連続的に被膜を形成する方法に関する。

従来から、鋼線材の寸法精度や機械特性の向上を目的として、鋼線材に対して伸線ダイスを用いた引抜き加工が施される。この引抜き加工を円滑に行うために、引抜き加工の前に、鋼線材の表面に付着した酸化スケールを除去する工程（デスケーリング工程）、及び鋼線材の表面に潤滑性を有する被膜を形成する工程（被膜処理工程）を行っている。これらの工程を行うことで、鋼線材の表面に潤滑性が付与され、引抜き加工を円滑に行うことができる。

上記鋼線材の表面加工の一例として、例えば特許文献１には、超高圧ウォータージェットを用いて鋼線材の表面をデスケーリングした後に、リン酸塩化成処理とステアリン酸ナトリウム処理とをこの順に行うことにより、鋼線材の表面に潤滑被膜を形成する技術が開示されている。

特許文献１に開示のように超高圧ウォータージェットを用いることにより、鋼線材の表面に付着した酸化スケールを高速で除去することができ、かつ鋼線材の表面に微細な凹凸を形成することができる。この微細な凹凸により、後の被膜処理工程においてリン酸塩被膜を効率的に形成することができる。

特開平７−８０７７２号公報

上記特許文献１に記載の鋼線材の表面処理方法において、鋼線材のデスケーリング完了から被膜処理工程までの数秒から十数秒の間に、超高圧ウォータージェットによる水分の一部が鋼線材の表面に残ることに起因して鋼線材に大気腐食が生じることがあった。この大気腐食は軽微であっても、加工後の鋼線材の表面に色むら（黄変）が生じたり、後工程の過程で腐食が進行して赤錆が生じたりするし、大気腐食が深刻に進行して赤錆が発生すると、錆そのものや錆による孔食が後工程でも残存し、加工工程での金型焼付き、素材割れ等の不良を引き起こすことがある。

本発明は、上記の現状に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、鋼線材の表面処理の過程で生じやすい大気腐食を抑制し、鋼線材に対して良好な品質の被膜を形成する鋼線材の表面処理方法及び表面処理ラインを提供することである。

本発明者は上記目的を達成するため、鋼線材の表面に付着する水を逆に利用し、当該鋼線材が次工程である被膜処理工程に至るまでの間に、当該鋼線材の表面の水膜を確保することにより、当該表面と大気との接触を阻止し、これにより大気腐食を防ぐことを想到した。ただし、当該鋼線材の表面上での水分量が過多であると次工程である被膜処理工程の実行に影響を与える虞がある。

本発明は、このような視点からなされたものであり、鋼線材をデスケーリングした後の鋼線材の表面の水分に着目することにより、超高圧ウォータージェットによる水分が鋼線材から落下又は自然蒸発して、鋼線材表面の水膜が薄くなりすぎて水膜中で酸素が拡散して大気腐食が生じやすくなるという知見を得た。かかる知見に基づいてさらに検討を重ね、デスケーリング工程と被膜処理工程との間に、鋼線材表面に水膜を形成し得るように水分量を調整することにより、鋼線材の大気腐食を防止しつつ良好な品質の被膜を表面に形成し得ることを見出し、以下に示す本発明を完成した。なお、以下の「湿式ブラスト」は、ウォータージェット及びウェットブラストを含む表面処理を意味する。

すなわち、本発明の鋼線材の表面処理方法は、前記鋼線材の表面に対して湿式ブラストを施すことにより、当該鋼線材の表面に付着したスケールを除去するデスケーリング工程と、前記デスケーリング工程を終えた前記鋼線材の表面に対し被膜を形成する被膜処理工程と、 前記被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を予め定められた水分量の範囲に調整する水分量制御工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、前記水分量制御工程の後でかつ被膜処理工程を行う直前の鋼線材の表面の水分量を予め定められた水分量の範囲に調整することにより、鋼線材の表面全体に形成される水膜が酸素の拡散を抑制し、鋼線材の大気腐食を抑制するとともに、被膜形成工程における被膜の形成を効率的に行うことができる。また、鋼線材の表面を水膜で覆うことにより、鋼線材の一部が大気に露出することによって鋼線材が大気腐食することを防止することができる。

上記構成において、好ましくは、前記水分量制御工程の後でかつ前記被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を測定する水分量測定工程をさらに含む。

この構成によれば、被膜処理工程を行う直前の鋼線材の表面の水分量を測定することにより、被膜処理工程を行う直前の鋼線材の表面の水分量を管理することができ、鋼線材の表面に対して被膜を効率的に形成できるように水分量を調整することができる。

本発明に係る方法において、前記水分量制御工程は、前記被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を５ｇ／ｍ^２以上８０ｇ／ｍ^２以下に調整する。

この構成によれば、鋼線材表面の水分量が５ｇ／ｍ²以上であることにより、鋼線材の表面全体に形成される水膜が酸素の拡散を抑制し、大気腐食の進行を抑制することができる。しかも、鋼線材の表面を水膜で覆うことができることにより、鋼線材の一部が大気に露出することによって鋼線材が大気腐食することを防止することができる。一方、鋼線材の表面の水分量が８０ｇ／ｍ²以下であることにより、被膜形成工程における被膜の形成を効率的に行うことができる。

上記構成において、好ましくは、前記水分量制御工程は、前記デスケーリング工程後の前記鋼線材の表面の水分量を増加させる保水工程を含む。

この構成によれば、保水工程によってデスケーリング工程から被膜処理工程に至るまでに徐々に減少する鋼線材表面の水分量を補うことができ、鋼線材表面の水分量不足を解消し、鋼線材表面に大気腐食が生じることを抑制することができる。

上記構成において、好ましくは、前記水分量制御工程は、前記デスケーリング工程後の前記鋼線材の表面の水分量を減少させる減水工程を含む。

この構成によれば、減水工程が被膜処理工程に導入される直前の鋼線材の水分量を減らすことができ、鋼線材表面に被膜を効率的に形成することができる。

本発明は、鋼線材の表面を連続的に処理するための表面処理ラインでもあって、前記鋼線材の表面に対して湿式ブラストを施すブラスト処理装置と、前記湿式ブラスト処理を終えた前記鋼線材に対して被膜を形成する被膜形成装置と、前記被膜形成装置に前記鋼線材を導入する直前の前記鋼線材の表面の水分量を予め定められた水分量の範囲に調整する水分制御装置と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、水分制御装置によって被膜形成装置に鋼線材を導入する直前の鋼線材の表面の水分量を調整することができるため、鋼線材表面の水分量不足による大気腐食を抑制するとともに、水分量が過剰になることを抑制し、鋼線材表面に被膜を効率的に形成することができる。

上記構成において、好ましくは、前記被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を測定する水分計をさらに含む。

この構成によれば、水分計によって被膜処理工程を行う直前の鋼線材の表面の水分量を管理することができ、鋼線材の表面に対して効率的に被膜を形成できるように水分量を調整することができる。

本発明に係る表面処理ラインにおいて、前記水分制御装置は、前記鋼線材を導入する直前の前記鋼線材の表面の水分量を５ｇ／ｍ^２以上８０ｇ／ｍ^２以下に調整する。

この構成によれば、鋼線材表面の水分量が５ｇ／ｍ²以上であることにより、鋼線材の表面全体に形成される水膜が酸素の拡散を抑制し、大気腐食の進行を抑制することができる。しかも、鋼線材の表面を水膜で覆うことができることにより、鋼線材の一部が大気に露出することによって鋼線材が大気腐食することを防止することができる。一方、鋼線材の表面の水分量が８０ｇ／ｍ²以下であることにより、被膜形成工程における被膜の形成を効率的に行うことができる。

上記構成において、好ましくは、水分制御装置は、前記鋼線材の表面の水分量を増加させる保水装置を含む。

この構成によれば、保水装置がデスケーリング工程から被膜処理工程に至るまでに徐々に減少する鋼線材表面の水分を補うことにより、鋼線材表面の水分量不足による鋼線材の大気腐食を抑制することができる。

上記構成において、好ましくは、水分制御装置は、前記鋼線材の表面の水分量を減少させる減水装置を含む。

この構成によれば、減水装置が被膜処理工程に導入される直前の鋼線材の水分量を減らすことにより、鋼線材の表面に効率的に被膜を形成することができる。

本発明によれば、鋼線材の表面処理の過程で生じやすい大気腐食を抑制し、鋼線材に対して良好な品質の被膜を形成する鋼線材の表面処理方法及び表面処理ラインを提供することができる。

本発明の実施形態１に係る連続表面処理方法の工程を示した図である。 本発明の実施形態１に係る連続表面処理方法によって処理する表面処理ラインの概略を示した図である。 水分制御装置の構成を示すブロック図である。 水量制御部による鋼線材の表面の水分量の調整方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の実施形態２に係る連続表面処理方法の工程を示した図である。 本発明の実施形態３に係る連続表面処理方法の工程を示した図である。 本発明の実施形態４に係る連続表面処理方法の工程を示した図である。

以下、本発明の連続表面処理方法の実施形態を、図面に基づき詳しく説明する。

＜実施形態１＞
本実施形態の鋼線材の連続表面処理方法は、図１に示すように、鋼線材（条鋼線材）に対して潤滑性を有する被膜を形成する表面処理ライン１にて行われるものである。当該表面処理ライン１では、サプライスタンド２のコイルから鋼線材を巻き出す工程（巻出し工程Ｐ１）と、巻き出した鋼線材の表面に付着するスケールを除去する工程（デスケーリング工程Ｐ２）と、デスケーリング後の鋼線材の表面の水分量を調整する工程（水分量制御工程Ｐ３）と、被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を水分計６によって測定する工程（水分量測定工程Ｐ４）と、所定の水分量を有する鋼線材の表面に潤滑性を有する被膜を形成する工程（被膜処理工程Ｐ５）と、被膜を形成した鋼線材を巻き取り機で巻き取る工程（巻取り工程Ｐ７）と、をこの順に含む。

水分量制御工程Ｐ３は、鋼線材の表面の水分量を増加させる保水工程Ｐ３１と、鋼線材の表面の水分量を減少させる減水工程Ｐ３２とを含む。また、被膜処理工程Ｐ５で被膜の形成に用いる潤滑剤が液体の場合、図１に示すように、巻取り工程Ｐ７の前に潤滑剤を乾燥させる工程（乾燥工程Ｐ６）を含んでいてもよい。

以下に、連続表面処理方法で表面処理される鋼線材、当該鋼線材の表面処理方法を構成する各工程、及び鋼線材の表面処理ラインを説明する。

＜鋼線材＞
本実施形態の連続表面処理方法で処理される鋼線材は、鋼やステンレス鋼などを熱間圧延機で長尺の線状に圧延されたものであり、５．０ｍｍ〜５５ｍｍの直径を有する。この鋼線材は、圧延後にコイルとして巻き取られる。圧延後、鋼線材の組織や機械的特性などを調整するために、当該鋼線材にバッチ炉や連続炉にて焼なましなどの熱処理が加えられることもある。なお、鋼線材の材質は上記のものに限られず、一般的な線材を用いることができる。

＜鋼線材の表面処理方法＞
上記鋼線材の表面処理方法は、以下の各工程によって行われる。

（巻出し工程Ｐ１）
巻出し工程Ｐ１では、サプライスタンド２に配置された鋼線材のコイルから鋼線材をライン状に巻き出す。サプライスタンド２は、熱間圧延後の鋼線材のコイルを、その軸心が上下方向または水平方向を向くように支持する設備である。鋼線材の巻出しは、鋼線材をコイルの上方または製造ラインの下流側に向かって引き抜くように巻き解くか、コイル自体を水平面内に回転させながら鋼線材を巻き出すことによって行われる。なお、図１に示すように、巻き出した鋼線材に対して矯正機３を用いて鋼線材の巻き癖を矯正して直線状に矯正してもよい。巻き癖の矯正は、鋼線材を複数の矯正ロール４に通過させることによって行うことができる。

（デスケーリング工程Ｐ２）
デスケーリング工程Ｐ２では、鋼線材の表面に対して湿式ブラスト（ＪＩＳ Ｚ０３１０：２００４）を施すことにより当該表面に付着したスケールを除去する。湿式ブラストは、ウォータージェット及びウェットブラストを含む表面処理を意味し、水単独又は水と硬質粒子とを混合したスラリーを高圧のエアで対象物に向けて複数のノズルから噴射することにより、水又はスラリーを鋼線材の表面に衝突させて当該鋼線材の表面を切削及び打撃することを以って鋼線材の表面に付着した酸化スケールを削りとるとともに当該表面を粗面化する操作である。硬質粒子のサイズなどを適宜設定することにより酸化スケールを効率よく除去できるし、また水によって粒子の飛散を抑えることができるため粉じんが発生しにくいという利点がある。

湿式ブラストの処理条件は適宜選択することができ、湿式ブラストのエアー圧、ノズルと鋼線材の距離、砥粒の形状及び材質、砥粒濃度等を調整することが好ましい。湿式ブラストのエアー圧は０．２ＭＰａ以上０．６ＭＰａ以下が好ましい。湿式ブラスト時のノズルと鋼線材の距離は、２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましい。湿式ブラストの砥粒濃度は、５質量％以上２５質量％以下が好ましい。

湿式ブラストに砥粒を用いる場合は、グリット状の研磨粒子を用いることが好ましい。グリット状の研磨粒子とは、ＪＩＳ Ｚ ０３１１にブラスト処理用金属系研磨材として規定されるグリットを意味し、使用前の状態で稜角を有する角ばった形状であって、その表面のうちの丸い部分がその粒子の全表面に占める割合が１／２未満の粒子を指す。従って、このグリット状の研磨粒子は、ＪＩＳ Ｚ ０３１１で規定されたショット処理用金属系研磨材、すなわち「使用前の状態で稜角、破砕面又は他の鋭い表面欠陥がなく、長径が短径の２倍以内の球形状の粒子」とは、形状が大きく異なるものである。このようなグリット状の研磨粒子を用いることにより、グリット状の研磨粒子の角部による微細な表面切削により鋼線材の表面に加工変質層が形成される。この加工変質層は、後に続く被膜処理工程Ｐ５における被膜形成を促進し、短時間で潤滑性を有する被膜を形成することができる。

グリット状の研磨粒子に用いる金属の種類は問わないが、デスケーリング工程Ｐ２の加工効率の観点からは、処理される鋼線材の硬度よりも硬度の高い粒子を用いることが好ましい。具体的には、グリット状の研磨粒子には、鋼線材表面への刺込み残留を防止する観点などから、靭性に優れる鋼またはステンレス鋼が好ましく用いられる。

（水分量制御工程Ｐ３）
水分量制御工程Ｐ３では、保水工程Ｐ３１によって鋼線材のデスケーリング工程Ｐ２を終えてから被膜処理工程Ｐ５に導入するまでの鋼線材表面の水分量を高く保ち、かつ減水工程Ｐ３２によって鋼線材表面の水分量を減らすように調整する。

具体的には、デスケーリング工程Ｐ２後の鋼線材には、湿式ブラストによる水分が残存しているが、当該水分は、デスケーリング工程Ｐ２後から被膜処理工程Ｐ５までの間に鋼線材から自然落下するか又は蒸発することにより、鋼線材表面の水分量は徐々に減少する。そして、鋼線材の表面の水分量が一定量を下回ると、鋼線材の表面が水膜で覆われなくなって外部に露出し、鋼線材表面に大気腐食が生じやすくなる。かかる鋼線材の大気腐食を防止するために鋼線材の表面の水分量を増加させる保水工程Ｐ３１を行う。当該保水工程Ｐ３１により鋼線材の表面に水膜が形成され、大気腐食が生じることを抑制し得る。

一方、鋼線材の表面の水分量を多くするほど、被膜処理工程Ｐ５において水膜が被膜の形成を阻害し、鋼線材の表面に被膜を形成しにくくなる。このため、鋼線材に対して被膜処理工程Ｐ５を行う前に、鋼線材の表面の水分量を減少させる減水工程Ｐ３２を行う。この減水工程Ｐ３２により後の被膜処理工程Ｐ５で鋼線材の表面に被膜を効率的に形成することができる。

水分量制御工程Ｐ３では、被膜処理工程Ｐ５を行う直前の鋼線材表面の水分量を５ｇ／ｍ²以上８０ｇ／ｍ²以下になるように調整する。水分量が５ｇ／ｍ²以上であることにより、鋼線材の表面全体に形成される水膜が酸素の拡散を抑制し、大気腐食が進行しにくくなる。鋼線材の水分量が少ないと鋼線材の表面に形成される水膜が薄くなりすぎて水膜中で酸素が拡散して錆が生じやすくなるし、鋼線材の表面の一部が大気に露出し、局部電池機構が生じて鋼の大気腐食が促進される。一方、鋼線材の表面の水分量が８０ｇ／ｍ²以下であることにより、鋼線材の表面に付着した水分が被膜の形成又は付着を阻害しにくい。好ましくは、鋼線材の表面の水分量を８ｇ／ｍ²以上６０ｇ／ｍ²以下となるように調整する。

（保水工程Ｐ３１）
保水工程Ｐ３１は、デスケーリング工程Ｐ２から被膜処理工程Ｐ５に至るまでに徐々に減少する鋼線材の表面の水分量を補うために行われる。デスケーリング工程Ｐ２から被膜処理工程Ｐ５までの時間又は距離が長くなる場合には、保水工程Ｐ３１を２回以上行ってもよい。なお保水工程Ｐ３１を２回行う形態は、後述の実施形態４において説明する。

保水工程Ｐ３１の具体的手法は、鋼線材に対して水分を供給できる手法であれば特に限定されず、鋼線材に対して水を噴射するシャワーリング、水槽に対する鋼線材の浸漬等の方法を用いることができる。これらのいずれの方法で水分を供給する場合も、鋼線材表面の大気腐食を避けるという観点から、供給する水分は常温から高くても４０℃程度であることが好ましい。なお、上記方法によって鋼線材表面に水分を導入する場合、適量の水分を鋼線材表面に導入することが困難であるため、被膜処理工程Ｐ５の直前には、後述する減水工程Ｐ３２を行うことにより鋼線材表面の水分量を８０ｇ／ｍ²以下に減少させることが好ましい。

（減水工程Ｐ３２）
減水工程Ｐ３２は、被膜処理工程Ｐ５の直前の鋼線材表面の水分量が多い場合に、当該水分量を減少させるために行われる。減水工程Ｐ３２の具体的手法は、鋼線材に対して水分を供給できる手法であれば特に限定されず、エア又はブラシによるワイピング等を用いることができる。エアによるワイピングを行う場合、鋼線材表面の大気腐食を抑制するという観点から、エアの温度は常温から高くとも４０℃程度であることが好ましい。エアの圧力は、エアの吹き出し口と鋼線材との距離によっても適宜変更されるが、例えば０．１ＭＰａ以上０．４ＭＰａ以下とすることが好ましい。エアの圧力の調整は、予め鋼線材表面の水分量とエア圧力との検量線を作成し、水分計で鋼線材表面の水分量を測定しながら、その値をフィードバックしてエアの圧力を増減させることにより行うことが好ましい。エアの圧力の制御については後述する。

（水分量測定工程Ｐ４）
水分量測定工程Ｐ４では、被膜処理工程Ｐ５を行う直前の鋼線材の表面の水分量を水分計６によって測定する。ここで、「被膜処理工程を行う直前の鋼線材の表面の水分量」とは、被膜処理工程Ｐ５において被膜を形成し始める地点から１００ｍｍ上流側（鋼線材の巻出し側）に設置した水分計（株式会社チノー製 赤外線式非接触水分計ＩＲＭＡ６１９４Ｓ）によって、ラインを流れるストランド状態の鋼線材の表面の最上部の水分量を測定した値を意味する。かかる水分計６の設置位置は、被膜処理工程Ｐ５の被膜液が水分計６のセンサ類に付着しないよう配慮したものであるが、被膜処理工程Ｐ５において被膜を形成し始める地点から５０〜３００ｍｍ上流側の範囲内に水分計を設置する限り測定値に大差はないため、この範囲内であれば状況に応じて水分計６の設置位置を前後させることができる。

（被膜処理工程Ｐ５）
被膜処理工程Ｐ５では、水分量を調整した鋼線材に対して潤滑性を有する被膜を形成する。このような被膜を形成することにより鋼線材を引抜き加工するときの鋼線材に加工性を付与することができる。被膜処理工程Ｐ５としては、化学反応型の被膜処理又は物理付着型の被膜処理のいずれを用いてもよい。

化学反応型の被膜処理は、鋼線材をリン酸塩含有溶液に浸漬又はスプレー噴射することにより下地層（リン酸塩被膜）を形成した後に、当該下地層の表面に石灰石けんやステアリン酸ナトリウム等の潤滑剤を塗布することにより行われる。物理付着型の被膜処理は、石灰石けん等の潤滑剤を浸漬又はスプレー噴射によって鋼線材に塗布することにより行われる。

（乾燥工程Ｐ６）
上記被膜処理工程Ｐ５で用いる潤滑剤が液体の場合、当該潤滑剤を乾燥させるための乾燥工程Ｐ６を含むことが好ましい。乾燥工程Ｐ６における乾燥はドライヤー等の乾燥機１６により熱風を吹き付ける等の方法を挙げることができる。乾燥温度は６０℃以上２５０℃以下に設定し、乾燥時間は１秒以上６０秒以下が好ましい。

（巻取り工程Ｐ７）
巻取り工程Ｐ７では、上記の被膜を形成した鋼線材を巻取機１７で巻き取る。巻取り方法は特に限定されることなく用いることができる。

＜表面処理ライン＞
実施形態１の鋼線材の表面処理方法に用いる表面処理ライン１１は、図２に示すように鋼線材の表面に対して湿式ブラスト処理を施すブラスト処理装置１２と、湿式ブラストを終えた鋼線材に対して被膜を形成する被膜形成装置１５と、被膜形成装置１５に鋼線材を導入する直前の鋼線材表面の水分量を５ｇ／ｍ²以上８０ｇ／ｍ²以下に調整する水分制御装置１３と、を含む。

ブラスト処理装置１２は、鋼線材に対して湿式ブラストを行うための装置であり、具体的には、鋼線材の表面に対して、水と硬質粒子とを混合したスラリーを高圧のエアで対象物に向けて複数のノズルから噴射する。これにより鋼線材表面に付着した酸化スケールを削りとるとともに当該表面を粗面化することができる。

被膜形成装置１５は、化学反応型装置又は物理付着型装置のいずれを用いてもよい。化学反応型装置としては、鋼線材をリン酸塩含有溶液に浸漬するための浸漬槽と、石灰石けん、ステアリン酸ナトリウム等を含む潤滑溶液に浸漬するための浸漬槽とをこの順に設置したものが挙げられる。物理付着型装置としては、鋼線材に対して、石灰石けん等の潤滑剤をスプレー噴射する装置が挙げられる。

水分制御装置１３は、鋼線材の表面の水分量を増加させる保水装置３１と、鋼線材の表面の水分量を減少させる減水装置３２と、保水装置３１及び減水装置３２の条件を変更することにより鋼線材表面の水分量の調整を制御する水量制御部１８とを含む。保水装置３１としては、鋼線材に対して水を噴射するシャワーリング装置、鋼線材を浸漬させるための水槽等が挙げられる。減水装置３２としては、エア又はブラシによるワイピング装置等が挙げられる。水量制御部１８は、保水装置３１の駆動若しくは停止又は減水装置３２のエア圧等の条件を制御する。

図３を参照して、水量制御部１８による鋼線材表面の水分量の制御方法を説明する。水量制御部１８は、判定部１８Ａ、制御部１８Ｂ及び記憶部１８Ｃから主に構成されている。判定部１８Ａには、水分量測定部（水分計６）による鋼線材表面の水分量の測定結果が入力される。また記憶部１８Ｃには、鋼線材表面の水分量の規定の数値範囲のデータが格納されている。判定部１８Ａは、水分計６から入力された測定結果と記憶部１８Ｃに格納された規定の数値範囲（例えば５ｇ／ｍ²以上８０ｇ／ｍ²以下）との比較を行い、当該比較結果に基づいて鋼線材表面の水分量を変更する必要があるか否かを判定する。より具体的には、水分量の測定値が規定の数値範囲の下限を下回る場合には保水装置３１により鋼線材の水分量を増やす必要があると判定し、一方で測定値が規定の数値範囲の上限を上回る場合には減水装置３２により鋼線材の水分量を減らす必要があると判定する。また、水分計６による水分量の測定値が規定の数値範囲内にあれば鋼線材表面の水分量を変更する必要はないと判定する。

制御部１８Ｂは、判定部１８Ａによる上記判定結果が入力され、これに基づいて保水装置３１及び減水装置３２の動作を制御する。より具体的には、制御部１８Ｂは、判定部１８Ａにより鋼線材表面の水分量を増やす必要があると判定された場合には、保水装置３１を起動するか又は減水装置３２のエア圧力を下げることによって鋼線材表面の水分量を増加させる。一方で、判定部１８Ａにより鋼線材表面の水分量を減らす必要があると判定された場合には、保水装置３１の起動を停止するか減水装置３２のエア圧力を上げることによって鋼線材の水分量を減少させる。このようにして鋼線材表面の水分量を測定し、その結果をフィードバックしながら鋼線材表面の水分量を調整することにより、鋼線材表面の水分量を規定の数値範囲内に調整することができる。

なお、本実施形態のように保水装置３１及び減水装置３２を用いて鋼線材表面の水分量を自動調整する場合に限られず、水量制御部１８の構成が省略され、水分計６による測定結果に基づいてユーザの手動により保水装置３１及び減水装置３２の駆動又は停止、並びに減水装置３２のエアの圧力等の調整を行ってもよい。

＜水分量制御装置による鋼線材表面の水分量の調整＞
次に、上記表面処理ライン１における鋼線材表面の水分量の調整方法について、図４に示すフローチャートに沿って説明する。

まず、判定部１８Ａは、一定の周期（例えば１０分ごと）に被膜処理工程Ｐ５の直前の鋼線材表面の水分量を水分計６に測定させる（Ｓ１）。ここで取得した測定データは、判定部１８Ａに入力される。

次に、判定部１８Ａは、入力された測定データと記憶部１８Ｃに格納された規定の数値範囲データとの比較を行い、当該測定データが規定の数値範囲内であるか否か（例えば、５ｇ／ｍ²以上８０ｇ／ｍ²以下の範囲内であるか否か）を判定する（Ｓ２）。そして、測定データが規定の数値範囲外であると判定されると（Ｓ２：ＮＯ）、その判定結果が制御部１８Ｂに入力される。そして、制御部１８Ｂは、水分量が規定の数値範囲内となるように保水装置３１又は減水装置３２の駆動又は停止を行う（Ｓ３）。

より具体的には、測定データが規定の数値範囲の下限よりも低く、水分量を増やす必要がある場合には、保水装置３１を駆動するか又は減水装置３２を停止するか、又は減水装置３２のエア圧力を下げる。一方、測定データが規定の数値範囲の上限を上回り、水分量を減らす必要がある場合には、保水装置３１を停止するか又は減水装置３２を駆動するか、又は減水装置３２のエア圧力を上げる。このようにして、鋼線材表面の水分量が規定の数値範囲内となるように保水装置３１又は減水装置３２の駆動又は停止、若しくは減水装置３２のエア圧力が調整される。また、水分量の測定データが規定の数値範囲内であると判定されると（Ｓ２：ＹＥＳ）、上述のような保水装置３１及び減水装置３２の条件は変更されず、そのまま維持される。

＜実施形態２＞
実施形態２の鋼線材の表面処理方法は、図５に示すように実施形態１のそれに対して保水工程Ｐ３１を行わないことが異なる他は実施形態１と同様である。つまり、実施形態２では、水分量制御工程Ｐ３において減水工程Ｐ３２を行うのみで保水工程Ｐ３１を行わない。実施形態２は、例えばデスケーリング工程Ｐ２から被膜処理工程Ｐ５までの時間（距離）が短い場合に有効である。この時間（距離）が短い場合、デスケーリング工程Ｐ２での湿式ブラストによる水分が鋼線材の表面に残存したまま被膜処理工程Ｐ５に導入されるため、保水工程Ｐ３１によって別途水分を確保する必要がなく、減水工程Ｐ３２によって被膜処理工程Ｐ５に導入される直前に鋼線材表面の水分量を減少させるのみでよい。

＜実施形態３＞
実施形態３の鋼線材の表面処理方法は、図６に示すように実施形態１のそれに対して減水工程Ｐ３２を行わないことが異なる他は実施形態１と同様である。つまり、実施形態３では、水分量制御工程Ｐ３において保水工程Ｐ３１を行うのみで減水工程Ｐ３２を行わない。実施形態３は、例えばデスケーリング工程Ｐ２から被膜処理工程Ｐ５までの時間（距離）が長い場合に有効である。この時間（距離）が長い場合、デスケーリング工程Ｐ２での湿式ブラストによる水分が鋼線材から自然落下するか又は蒸発し、鋼線材の表面の水分量が不足しがちになるため、保水工程Ｐ３１によって別途水分を補給する。保水工程Ｐ３１は、鋼線材の表面の水分量が不足したタイミング（例えば水分量が５ｇ／ｍ²以下となるタイミング）で行うことが好ましく、被膜処理工程Ｐ５に鋼線材が導入される直前における鋼線材表面の水分量が８０ｇ／ｍ²以下となるように行う。

＜実施形態４＞
実施形態４の鋼線材の表面処理方法は、図７に示すように実施形態１のそれに対して保水工程Ｐ３１をさらに行うことが異なる他は実施形態１と同様である。つまり、実施形態４では、水分量制御工程Ｐ３において保水工程Ｐ３１を２回行った後に減水工程Ｐ３２を行う。実施形態４は、例えばデスケーリング工程Ｐ２から被膜処理工程Ｐ５までの時間（距離）が、実施形態３の場合よりもさらに長い場合に有効である。この時間（距離）が長い場合、保水工程Ｐ３１で一旦水分量を増やした後でも再び鋼線材から水分が自然落下するか又は蒸発することにより、鋼線材の表面の水分量が不足することになるが、このときに２回目の保水工程Ｐ３１によって水分を再度補給する。保水工程Ｐ３１を行う好ましいタイミングは、上述の実施形態３の説明で述べたタイミングと同一である。

なお、実施形態４においては、保水工程Ｐ３１を２回行う場合を説明したが、デスケーリング工程Ｐ２から被膜処理工程Ｐ５までの時間（距離）がさらに長くなる場合は３回以上の保水工程Ｐ３１を行ってもよい。

次に、実施例を参照することにより、本発明の表面処理方法の作用効果を詳述する。

＜実施例１＞
本実施例では、サプライスタンド２に固定されたコイルから直径１２．５ｍｍの熱間圧延線材（機械構造用合金鋼鋼材ＳＣＭ４３５：ＪＩＳ Ｇ４０５３：２００８）を搬送速度１０ｍ／分で巻き出して、デスケーリング工程Ｐ２、水分量制御工程Ｐ３（保水工程Ｐ３１及び減水工程Ｐ３２）、被膜処理工程Ｐ５、乾燥工程Ｐ６及び巻取り工程Ｐ７をこの順に行った。実験条件の詳細は以下の通りである。なお、デスケーリング工程Ｐ２におけるウェットブラストを終えてから被膜処理工程Ｐ５において被膜形成を開始するまでの距離は５ｍであった。このため、ウェットブラスト終了から被膜形成までの時間は３０秒であった。

（デスケーリング工程Ｐ２）
使用する装置：マコー（株）製汎用ウェットブラスト装置
エア圧力：０．４〜０．６ＭＰａ
鋼線材とノズルの距離：１００〜１５０ｍｍ
砥粒：ＶＵＬＫＡＮ ＩＮＯＸ ＧｍｂＨ．製 ＧＲＩＴＴＡＬ ＧＨ１０
スラリー中の砥粒濃度：１５％〜２５％
スラリーに用いる溶媒：工業用水
（水分量制御工程Ｐ３）
（減水工程Ｐ３２）
各実施例の鋼線材に対して下記の条件でエアワイピングを行うことにより鋼線材の水分量を減少させた。

エアワイピング（株式会社ブレス製 エアワイパーＷＫ−２５）
エア圧力：０．０５ＭＰａ〜０．４５ＭＰａ（各実施例の表１の「ワイピングエア圧力」の項に示すエア圧力で行った）
エア温度：常温（約２０℃）
エアワイピングの位置：ウェットブラスト装置の終点から２５０ｍｍの位置
（被膜処理工程Ｐ５）
使用される潤滑剤：固形分濃度２０±１重量％に調整した石灰石けん（井上石灰工業株式会社製 ＭＡＣ−Ａ２０）
被膜処理装置（宮崎機械システム株式会社製 ボラックス塗布装置Ｂ−ＫＭ）
（乾燥工程Ｐ６）
乾燥温度：１５０秒
乾燥時間：１０秒

表１中の「水分量」は、鋼線材が被膜液に接液する直前の位置（接液から巻出し方向の手前側に１００ｍｍ戻った位置）に設置した水分計による鋼線材表面の最上部の水分量の測定値である。当該測定値は、水分計（株式会社チノー製 赤外線式非接触水分計ＩＲＭＡ６１９４Ｓ）のファイバセンサの赤外線を鋼線材の最上部に照射して鋼線材の全長に亘って測定サンプリングレート１Ｈｚで赤外線の吸光度を測定し、当該吸光度の値を、ＪＩＳ Ｚ８４６１に基づいて赤外線の吸光度と水分量で作成した検量線に基づいて水分量ｗｔに換算することにより得た値である。

表１中の「被膜付着量」は、各実施例で作製した鋼線材のそれぞれからランダムに長さ１００ｍｍの試験片を３本ずつ切り出し、各試験片を１００℃で５重量％のクロム酸水溶液に２０分間浸漬することにより鋼線材の被膜を溶解するか又は剥離した上で、当該試験片の重量変化を試験片の表面積で除した値を３回平均することによって得た値である。

表１中の「発錆時間」は、各実施例で作製した鋼線材からランダムに長さ１００ｍｍの試験片を３本ずつ切り出し、各試験片を恒温恒湿環境（温度３０℃、湿度７０％ スガ試験機株式会社製 複合サイクル試験機ＣＹＰ−９０Ａ）にセットした上で、１時間おきに目視で点錆の発生の有無を確認し、点錆が生じるまでの時間を３回平均することによって得た値である。当該発錆時間を以下の基準で評価し、同表中の「評価」の欄に記載した。

＜発錆時間の評価基準＞
◎：４８時間（２日）以上
○：２４時間以上４８時間未満
△：発錆時間が２４時間（１日）未満
＜効果＞
上記各実施例の発錆時間の評価結果から、被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を５ｇ／ｍ²以上８０ｇ／ｍ²以下に調整することにより、鋼線材の表面に十分な重量の被膜を形成することができ、また被膜の発錆時間を長く確保することができることが明らかとなった。

実施例１〜４の「水分量」及び「被膜付着量」のデータの対比により、鋼線材の表面の水分量が多くなるほど被膜が形成されにくくなる傾向があることが明らかとなった。これは鋼線材の表面の水分は被膜形成を阻害することを示唆している。

実施例１〜４の「水分量」及び「発錆時間」のデータの対比により、鋼線材の表面の水分量が多くても少なくても発錆時間が短くなる傾向が見られる。鋼線材表面の水分量が少ない場合は、鋼線材の一部が露出してその部分で大気腐食が進行したことによるものと考えられる。逆に鋼線材表面の水分量が多い場合は、鋼線材表面に被膜が形成されにくいことにより発錆時間が短くなった。これらの結果から、被膜処理工程Ｐ５の直前の鋼線材表面の水分量は８ｇ／ｍ²以上６０ｇ／ｍ²以下が好ましいことが明らかとなった。

実施例５では、鋼線材表面の水分量が５ｇ／ｍ²未満であったため（４．１ｇ／ｍ²）、鋼線材表面に十分量の被膜を形成できているにもかかわらず、発錆時間が短くなっていた。このように発錆時間が短くなった理由は、デスケーリング工程Ｐ２から被膜処理工程Ｐ５までの間で鋼線材表面の水分量が少なかったことにより鋼線材の一部が露出してその部分で大気腐食が進行したことによるものと考えられる。

実施例６では、鋼線材表面の水分量が８０ｇ／ｍ²を超えるため（９１．５ｇ／ｍ²）、当該水分が後の被膜処理工程Ｐ５における被膜形成を阻害し、十分量の被膜を形成することができなかったことにより発錆時間が短くなったものと考えられる。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。

１，１１ 表面処理ライン
２ サプライスタンド
３ 矯正機
４ 矯正ロール
６ 水分計
１２ ブラスト処理装置
１３ 水分制御装置
１５ 被膜形成装置
１６ 乾燥機
１７ 巻取機
１８ 水量制御部
３１ 保水装置
３２ 減水装置

Claims (8)

1. 鋼線材の表面を連続的に処理するための方法であって、
   前記鋼線材の表面に対して前記鋼線材の表面に対して湿式ブラストを施すことにより、当該鋼線材の表面に付着したスケールを除去するデスケーリング工程と、
   前記デスケーリング工程を終えた前記鋼線材の表面に対し被膜を形成する被膜処理工程と、
   前記被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を予め定められた水分量の範囲に調整する水分量制御工程と、を含み、
   前記水分量制御工程は、前記被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を５ｇ／ｍ ^２ 以上８０ｇ／ｍ ^２ 以下に調整する、鋼線材の表面処理方法。
2. 請求項１に記載の鋼線材の表面処理方法であって、
   前記水分量制御工程の後でかつ前記被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を測定する水分量測定工程をさらに含む、鋼線材の表面処理方法。
3. 請求項１または２記載の鋼線材の表面処理方法であって、
   前記水分量制御工程は、前記デスケーリング工程後の前記鋼線材の表面の水分量を増加させる保水工程を含む、鋼線材の表面処理方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の鋼線材の表面処理方法であって、
   前記水分量制御工程は、前記デスケーリング工程後の前記鋼線材の表面の水分量を減少させる減水工程を含む、鋼線材の表面処理方法。
5. 鋼線材の表面を連続的に処理するための表面処理ラインであって、
   前記鋼線材の表面に対して湿式ブラストを施すブラスト処理装置と、
   前記湿式ブラスト処理を終えた前記鋼線材に対して被膜を形成する被膜形成装置と、
   前記被膜形成装置に前記鋼線材を導入する直前の前記鋼線材の表面の水分量を予め定められた水分量の範囲に調整する水分制御装置と、を含み、
   前記水分制御装置は、前記鋼線材を導入する直前の前記鋼線材の表面の水分量を５ｇ／ｍ ^２ 以上８０ｇ／ｍ ^２ 以下に調整する、鋼線材の表面処理ライン。
6. 請求項５に記載の鋼線材の表面処理ラインであって、
   前記被膜処理工程を行う直前の前記鋼線材の表面の水分量を測定する水分計をさらに含む、鋼線材の表面処理ライン。
7. 請求項５または６記載の鋼線材の表面処理ラインであって、
   前記水分制御装置は、前記鋼線材の表面の水分量を増加させる保水装置を含む、鋼線材の表面処理ライン。
8. 請求項５〜７のいずれか一項に記載の鋼線材の表面処理ラインであって、
   前記水分制御装置は、前記鋼線材の表面の水分量を減少させる減水装置を含む、鋼線材の表面処理ライン。

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