JP2001026852A

JP2001026852A - 溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2001026852A
Application number: JP11201548A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ozaki; 純一小崎; Michitaka Sakurai; 理孝櫻井; Junichi Inagaki; 淳一稲垣; Masaru Sagiyama; 勝鷺山
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-07-15
Filing date: 1999-07-15
Publication date: 2001-01-30
Anticipated expiration: 2019-07-15
Also published as: JP3598889B2

Abstract

(57)【要約】【課題】 SiおよびPを含有する鋼板を下地とし、めっ
きの濡れ性と合金化処理性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板
および合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。【解決手段】重量％で、Siを0.1％以上、Pを0.01％以
上のうちの少なくとも一種を含む鋼板を、予熱帯、加熱
帯、ラジアントチューブ方式の還元帯、冷却帯を備える
熱処理炉で熱処理し、その後めっき浴に浸漬して亜鉛め
っきを施す溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、前
記加熱帯を２つ以上の区域に分け、鋼板温度が500℃未
満である区域での空燃比を1.00以上1.3以下、鋼板温度
が570℃以上になる区域での空燃比を0.80以上1.1以下と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融亜鉛めっき鋼
板の製造方法に係わる。より詳細には、鋼板中にSi、P
の少なくとも一方を含み、引張強度が35kg/mm²以上の、
プレス成形性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板および合金化
溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車の燃費向上と排気ガス低減
の必要性から、自動車車体の軽量化が要求されてきた。
一方、自動車の安全性に対するニーズも高まっているこ
とから。車体を軽量化しつつ、高い車体強度を維持する
ことが望まれている。また、車体の部品には高度な耐食
性が要求される場合が多い。以上の背景から、自動車部
品の素材として、高強度溶融亜鉛めっき鋼板の使用が増
加しつつある。

【０００３】他方、自動車用部品は形状が複雑なものが
多く、また、製造に際して高い生産性が要求されること
から、プレス成形により加工される場合が多い。しか
し、高強度鋼板は軟質鋼板と比べて延性や伸びフランジ
性が低いため、プレス成形性に劣るという問題がある。
そこで従来より、高強度と高延性あるいは高伸びフラン
ジ性を兼ね備えた、プレス成形性に優れる高強度溶融亜
鉛めっき鋼板の開発が要望されてきた。

【０００４】溶融めっきを施さない冷延鋼板の場合は、
このような要望を満たす鋼板として、フェライト相とマ
ルテンサイト相からなる複合組織鋼板や残留オーステナ
イト相を含む鋼板が発明されてきた。

【０００５】しかし、一般的にこれらの鋼板は比較的多
量のSiやPを含有するため、これらの鋼板を用いて溶融
亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造
することは困難である。その理由は、鋼板を焼鈍する際
に鋼板表面でSiおよびPの選択酸化が起こり、溶融亜鉛
の濡れ性と、亜鉛と下地鋼板との反応性を低下させ、不
めっきが発生したり、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造
するにあたって、被膜の合金化反応が著しく抑制される
ためである。

【０００６】不めっきの発生は、製品の品質を著しく低
下させるため、実用上重大な問題となる。また、合金化
反応性の低下によって、合金化処理を行うために高温長
時間の熱処理が必要となるため、鋼板の材質に影響を与
えると共に、合金化処理設備の増大を招き、生産性を悪
化させる。

【０００７】従来、これらの問題を解決するために、連
続式溶融亜鉛めっきライン内の予熱帯および加熱帯にお
いて、一旦、鋼板表面にFe酸化物を形成させた後還元帯
において還元し、その後、めっきを施す方法が提案され
てきた。特許第2587724号公報および特許第2587725号公
報には、加熱帯において、火炎バーナーによって鋼板表
面に急速に酸化膜を生成させ、その後、還元炉におい
て、水素雰囲気中で酸化膜を還元する方法が開示されて
いる。また、特許第2792434号公報には、予熱帯および
加熱帯において、雰囲気の露点と鋼板温度を制御するこ
とにより、鋼板表面に酸化膜を形成し、その後還元炉に
おいて還元する方法が開示されている。

【０００８】しかし、実際の連続式溶融亜鉛めっきライ
ンにこれらの方法を適用しようとすると、ライン内での
ピックアップの問題が発生する。すなわち、鋼板が表面
に酸化物を生成させた状態でロールに接触するため、ロ
ールに酸化物が付着する。その付着物が蓄積し、設備内
部を汚したり、後に続く鋼板に押し込まれ、押し疵等の
原因になる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の事情
を鑑みてなされたものである。すなわち、SiおよびPを
含有する鋼板を下地とし、めっきの濡れ性と合金化処理
性に優れた溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題を解決するために、連続式溶融亜鉛めっきラインにお
ける製造方法について検討を重ね、本発明を完成した。

【００１１】前記課題を解決するための本発明の手段は
次のとおりである。 (1)第１発明は、重量％で、Siを0.1％以上、Pを0.01％
以上のうちの少なくとも一種を含む鋼板を、予熱帯、加
熱帯、ラジアントチューブ方式の還元帯、冷却帯を備え
る熱処理炉で熱処理し、その後めっき浴に浸漬して亜鉛
めっきを施す溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、
前記加熱帯を２つ以上の区域に分け、鋼板温度が500℃
未満である区域での空燃比を1.00以上1.3以下、鋼板温
度が570℃以上になる区域での空燃比を0.80以上1.1以下
とすることを特徴とする、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
法である。

【００１２】(2)第２発明は、加熱帯において、鋼板を
加熱する手段として直火還元加熱方式を用いることを特
徴とする、第１発明に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造
方法である。

【００１３】(3)第３発明は、加熱帯において、鋼板温
度が400℃以上650℃以下である間に、鋼板とロールが連
続して接触する時間が0.5sec未満であることを特徴とす
る、第１発明、第２発明に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の
製造方法である。

【００１４】(4)第４発明は、第１発明〜第３発明の製
造方法によって亜鉛めっきを施した後、更に合金化炉で
めっき被膜の合金化処理を施すことを特徴とする合金化
溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
まず、本発明の鋼板成分の限定理由について述べる。

【００１６】(1)Si：0.1％以上。 Siは鋼板を高強度化し、かつ材質を安定化させるために
添加する。上記の目的のためには、0.1％以上のSiが必
要である。

【００１７】(2)P：0.01％以上。 PもSiと同様、鋼板を高強度化するために添加するが、
上記効果を得るためには0.01％以上の添加が必要であ
る。

【００１８】次に、連続式溶融亜鉛めっきラインにおけ
る製造方法の限定理由について述べる。

【００１９】(3)加熱帯を２つ以上の区域に分け、それ
ぞれの区域における空燃比を制御する。

【００２０】Siが0.1％以上またはPが0.01％以上添加さ
れている鋼板は、［従来技術］の項で述べたとおり、鋼
板表面でSiおよびＰの選択酸化が起こり、亜鉛めっきの
濡れ性および合金化処理性が低下する。そこで、還元工
程の前に鋼板表面にFe酸化物を形成し、SiおよびＰの拡
散を抑制することによって、これらの成分の選択酸化を
抑制することが必要となる。しかし、予熱帯および加熱
帯で酸化物を形成し、還元帯でその酸化物を還元する従
来の方法では、ロールによるピックアップの問題が発生
する。

【００２１】そこで、本発明者らは、加熱帯を２つ以上
の区域に分け、それぞれの区域における空燃比を制御す
ることによって、加熱帯の中で酸化＋還元工程を完了し
て、ロールへのピックアップを防止する方法を考えだし
た。本発明者らは、実験室での検討と実際の連続式溶融
亜鉛めっきラインでの検討を重ね、加熱帯における鋼板
温度と空燃比の適正範囲を求め、本発明を完成した。そ
の内容は以下のとおりである。

【００２２】(4)加熱帯において、鋼板温度が500℃未満
である区域での空燃比を1.00以上1.3以下、鋼板温度が5
70℃以上になる区域での空燃比を0.80以上1.1以下とす
る。

【００２３】本発明者らの検討の結果、570℃未満の温
度域で生成した鋼板表面上の酸化物は、570℃以上の温
度域で生成した酸化物と比較して、鋼板から剥離しにく
いことが明らかになった。したがって、ピックアップ性
の観点から、酸化物の生成は570℃未満、好ましくは500
℃未満の温度域で行われることが好ましい。一方、加熱
帯において、鋼板上に酸化物を安定して生成するために
は、1.00以上1.3以下の空燃比が必要であることも判明
した。その理由は、空燃比1.00未満では酸化物を安定し
て形成させることが困難であり、1.3より大きいと、酸
化物が急速に生成しすぎて加熱炉内で還元しきれなくな
り、ロールのピックアップが発生するためである。

【００２４】このようにして生成させた酸化物を、加熱
帯の後半部分で還元する。そのためには、この区域の空
燃比を0.80以上1.1以下とすることが好ましい。その理
由は、空燃比が1.1より大きいと加熱帯で還元が十分に
行われずにピックアップが発生し、0.80未満では燃焼の
効率が低下し、製造コストが増大するためである。

【００２５】(5)加熱帯で鋼板を加熱する手段として直
火還元加熱方式を用いる。本発明は、加熱帯において、
鋼板表面の酸化と還元を両方行うことを特徴としてい
る。したがって、炎が還元炎と酸火炎からなり、空燃比
を変えることによりその比率を任意に制御できる直火還
元加熱方式が、本発明に適している。

【００２６】(6)加熱帯において、鋼板温度が400℃以上
650℃以下である間に、鋼板とロールが連続して接触す
る時間が0.5sec未満である。

【００２７】酸化物がロールによってピックアップされ
ることを防止するためには、鋼板上に酸化物が形成され
ている間は、鋼板がロールに接触する機会をなるべく少
なくすることが必要である。このため、本発明では、酸
化物は加熱帯の中で形成され還元されることを基本とし
ているが、加熱帯の内部においても、なるべく鋼板とロ
ールの接触時間を短くする方が好ましい。検討の結果、
ロールによるピックアップ量は、ロールと鋼板の温度、
接触圧力、接触時間に依存し、鋼板とロールが連続して
接触する時間が0.5sec未満であれば、ピックアップ量は
無視できる程度に小さくなることが判明した。また、本
発明において、酸化物が厚く生成されるのは鋼板温度が
400℃以上650℃以下の範囲である。そこで、この温度域
において、鋼板とロールが連続して接触する時間の上限
を0.5secとする。

【００２８】本発明は、連続式溶融亜鉛めっきラインで
溶融亜鉛めっき鋼板あるいは合金化溶融亜鉛めっき鋼板
を製造する場合を対象としている。本発明において、前
記で規定しない鋼板の成分、鋼の溶製、熱間圧延、酸
洗、冷間圧延、前記で規定しない溶融亜鉛めっき条件お
よび合金化処理条件等は特に限定されず、通常行われて
いる方法でよい。

【００２９】溶融亜鉛めっきの前にFeあるいはNiを主成
分としたプレめっきを施し、めっきの濡れ性や密着性、
および合金化処理性を更に改善する方法も、本発明の範
囲内に含まれる。

【００３０】また、溶融亜鉛めっきあるいは合金化処理
の後に、FeあるいはNiを主成分とした上層めっきを施
し、プレス成形性を改善する方法も、本発明の範囲内に
含まれる。

【００３１】

【実施例】本発明の実施例を以下に示す。表１に示す鋼
を溶製し、鋳造して得られたスラブを板厚3.0mmに熱間
圧延した。熱間圧延は、仕上げ温度を900℃とし、仕上
げ圧延後650℃で巻き取った。その後、酸洗し、更に冷
間圧延して板厚1.0mmの鋼板を得た。

【００３２】

【表１】

【００３３】次いで、前記で得た鋼板を用い、予熱帯、
加熱帯、ラジアントチューブ方式の還元帯、冷却帯、め
っき浴、合金化炉の設備を備えた連続式溶融亜鉛めっき
ラインで溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板を製造した。加熱帯を２つの区域に分け、それぞ
れの区域における空燃比を制御した。それぞれの区域に
おける空燃比と２つの区域の境界における鋼板温度を表
２に示した。鋼板の加熱には直火還元加熱バーナーを使
用した。加熱帯における鋼板表面の酸化および還元に引
き続き、焼鈍、冷却、両面への溶融めっき、ガスワイピ
ングを行った。めっき付着量は片面あたり45〜55g/m²に
なるようにした。製造した鋼板の一部は、合金化処理を
施さずに溶融亜鉛めっき鋼板とし、残りは引き続き合金
化処理を施し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板とした。

【００３４】このようにして作製したサンプルを、以下
に示す方法で評価した。溶融亜鉛めっき鋼板について
は、不めっきの有無を評価した。目視観察を行った結
果、不めっきが認められなかったものを合格（○）、認
められたものを不合格（×）とした。

【００３５】合金化処理性については、連続式溶融亜鉛
めっきラインにおけるラインスピードと合金化温度を一
定とし、合金化処理後のめっき被膜中のFe濃度によって
評価した。このとき、ラインスピードは75mpmとし、合
金化処理温度は550℃とした。めっき被膜の付着量およ
びFe濃度は、被膜を塩酸で溶解し、ICPによって測定し
た。

【００３６】また、ピックアップ性については、上記の
鋼板を通板させた後、酸化物のピックアップが認められ
た場合は不合格（×）、認められなかった場合は合格
（○）とした。

【００３７】評価結果を、表２に併せて記載した。

【００３８】

【表２】

【００３９】以下、表２に示した実施例について述べ
る。実験No.1〜4は本発明例である。鋼板は予熱帯を通
過した後、加熱帯区域１を通過するが、ここでの空燃比
は1.06〜1.25の範囲にあった。その後、鋼板は加熱帯区
域２に進入するが、２つの区域の境界における鋼板温度
は525〜540℃であった。加熱帯区域２での空燃比は0.87
〜1.01の範囲であった。このようにして製造された鋼板
は、ピックアップを起こすことがなく、めっきの濡れ性
も良好であった。また、合金化処理性にも優れていた。

【００４０】実験No.5〜12は比較例である。実験No.5、
7、8は、加熱帯区域２の空燃比が高すぎたため、めっき
の濡れ性と合金化処理性は良好であるが、ロールによる
ピックアップが認められた。

【００４１】実験No.6は、加熱帯区域１の空燃比が高す
ぎたため、めっきの濡れ性と合金化処理性は良好である
が、ロールによるピックアップが認められた。

【００４２】実験No.9〜12は、加熱帯区域１の空燃比が
低すぎたため、めっきの濡れ性と合金化処理性が劣っ
た。

【００４３】

【発明の効果】以上示したように、本発明によれば、従
来製造が困難であった、Si、P含有鋼板を下地とした溶
融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板を、
連続式溶融亜鉛めっきラインを用いて、低コストで生産
性良く製造することができる。下地鋼板にSi、Pを添加す
ることにより、鋼板組織をマルテンサイト相を含む複合
組織や残留オーステナイト相を含む組織にすることがで
き、引張強度が35kg/mm²以上の高強度で、かつプレス成
形性に優れた材質を得ることができる。

【００４４】本発明によって製造された鋼板は、表面に
溶融亜鉛めっき皮膜を有しているために耐食性に優れ、
高強度でかつプレス成形性に優れているため、自動車部
品をはじめ多くの用途に使用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲垣淳一東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者鷺山勝東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4K027 AA02 AA23 AB02 AB28 AB42 AC12 AC73 AD25 AE12 AE18 AE33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Siを0.1％以上、Pを0.01％以
上のうちの少なくとも一種を含む鋼板を、予熱帯、加熱
帯、ラジアントチューブ方式の還元帯、冷却帯を備える
熱処理炉で熱処理し、その後めっき浴に浸漬して亜鉛め
っきを施す溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、前
記加熱帯を２つ以上の区域に分け、鋼板温度が500℃未
満である区域での空燃比を1.00以上1.3以下、鋼板温度
が570℃以上になる区域での空燃比を0.80以上1.1以下と
することを特徴とする、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方
法。
【請求項２】加熱帯において、鋼板を加熱する手段と
して直火還元加熱方式を用いることを特徴とする、請求
項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】加熱帯において、鋼板温度が400℃以上6
50℃以下である間に、鋼板とロールが連続して接触する
時間が0.5sec未満であることを特徴とする、請求項１、
請求項２に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項４】請求項１〜３の製造方法によって亜鉛め
っきを施した後、更に合金化炉でめっき被膜の合金化処
理を施すことを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
製造方法。