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JPH11343550A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法 - Google Patents

合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法

Info

Publication number
JPH11343550A
JPH11343550A JP10152443A JP15244398A JPH11343550A JP H11343550 A JPH11343550 A JP H11343550A JP 10152443 A JP10152443 A JP 10152443A JP 15244398 A JP15244398 A JP 15244398A JP H11343550 A JPH11343550 A JP H11343550A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steel strip
alloying
surface roughness
content
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10152443A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Arai
信 新井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kawasaki Steel Corp filed Critical Kawasaki Steel Corp
Priority to JP10152443A priority Critical patent/JPH11343550A/ja
Publication of JPH11343550A publication Critical patent/JPH11343550A/ja
Pending legal-status Critical Current

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  • Coating With Molten Metal (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 合金化処理後表面粗さを適正範囲に制御し、
絞り成形性と張り出し成形性が共に優れた合金化溶融亜
鉛めっき鋼帯の製造方法を提供する。 【解決手段】 鋼帯を加熱し、溶融亜鉛めっきし、引き
続いて合金化処理を行って、合金化溶融亜鉛めっき鋼帯
を製造するに当たり、鋼帯が溶融亜鉛浴へ浸入するとき
の鋼帯温度T(℃)と、合金化後のめっき層中のFe含有
率F(重量%)と、の間に下記(1)式が成り立つよう
に、めっき条件および/または合金化処理条件を制御す
る。 記 25≦(900−1.3 T)/F≦30 ・・・(1)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、合金化溶融亜鉛め
っき鋼帯の製造方法に関し、プレス成形性、特に絞り成
形性および張り出し成形性に優れた合金化溶融亜鉛めっ
き鋼帯の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっき鋼帯は、その用途
に応じて表面粗さを調整する必要がある。このため、め
っき後合金化処理を行った後の調質圧延工程の圧延ロー
ルの表面粗さを変更することにより、合金化溶融亜鉛め
っき鋼帯の表面粗さを調整していた。例えば、平滑な鋼
帯面を得ようとする場合はブライトロールを、中程度の
場合には#80ダルロールを、また粗い面を得る場合には
#50ダルロールを用いて、所定の圧下率にて調質圧延し
ていた。しかし、かかる従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼
帯の製造方法では、調質圧延前の表面粗さが大きいた
め、調質圧延によって制御可能な表面粗さが非常に狭範
囲に制限されていた。そのため、自動車用鋼板等に使用
される場合に、絞り成形性あるいは張り出し成形性のい
ずれか一方が劣ることになり、片方の特性を犠牲にしな
ければならないという問題があった。このような状況に
対処する方法として、例えば特開平4−83860 号公報に
は、溶融亜鉛めっき浴へ浸入する鋼帯の温度を調整し、
表面粗さを調整する方法が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術にしたがい、浸入する鋼帯の温度を調整するだけ
では表面粗さを適正範囲に制御することができず、プレ
ス成形性(絞り成形性および張り出し成形性)の問題は
未だ解決されないままであった。なお、絞り成形性につ
いては、例えば特開平3−271354号公報などにTiを含有
する鋼帯を酸洗減量を0.2g/m2 とし、還元性雰囲気で加
熱して、めっき浴に浸入する時の鋼帯温度を380 ℃以
上、めっき浴温度以下とする技術が提案されている。確
かに、この技術は、絞り成形性には優れるが、一方で
は、球頭成形試験によって張り出し成形性を評価すると
劣るものであった。このように、通常はこれら両特性を
同時に満足させることはむずかしく、これまで、使用部
位に応じて半経験的に操業条件を変更して合金化溶融亜
鉛めっき鋼帯を製造するのが実情であった。
【0004】そこで、本発明の目的は、従来技術が解決
しえなかった上記問題点を解消することにあり、プレス
成形性、特に、絞り成形性と張り出し成形性が共に優れ
た合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法を提供すること
にある。また本発明の目的は、これら両特性を満足させ
るに必要な適正範囲の表面粗さを得るための合金化溶融
亜鉛めっき鋼帯の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】発明者等は、上記課題を
解決するために、めっき形成時には鋼素地とめっき層界
面にAl富化層が形成され、合金化熱処理時にこのAl富化
層を介して鋼とめっき層の合金化反応が進行するという
合金化めっき層の形成メカニズムに着目し、めっき層中
の成分の観点から検討を加えた。その結果、表面粗さに
影響を与えているのは、浸入鋼帯温度に加えて合金化後
のめっき層中Fe含有率であり、このFe含有率と浸入鋼帯
温度との関係を適正に制御すれば上記目的を達成できる
との知見を得て、本発明を完成させることができた。す
なわち、本発明は、鋼帯を加熱した後、溶融亜鉛めっき
し、引き続いて合金化処理を行って、合金化溶融亜鉛め
っき鋼帯を製造するに当たり、鋼帯が溶融亜鉛浴へ浸入
するときの鋼帯温度T(℃)と、合金化後のめっき層中
のFe含有率F(重量%)との間に下記(1)式が成り立
つように、めっき条件および/または合金化処理条件を
制御することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の
製造方法である。 記 25≦(900−1.3 T)/F≦30 ・・・(1)
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明者ら
の実験により得られた結果を含めて詳細に説明する。図
1は、極低炭素鋼鋼帯に、めっき浴中Al量0.14〜0.16重
量%、めっき付着量45g/m2で溶融亜鉛めっきし、次いで
処理温度460 〜480 ℃で合金化処理したときの、めっき
層中Fe含有率と表面粗さの関係を調べた結果の1例を示
したものである。図1によれば、めっき層中Fe含有率と
表面粗さRaとは極めて強い相関があり、Fe含有率が高く
なるとRaが大きくなることがわかる。
【0007】このような傾向を示す理由として、合金化
反応は鋼素地の結晶粒界より進行し易いため、合金化反
応の進行とともに、粒界と粒内とのFeの拡散移動量の差
が顕著となり、結果的に、合金化反応後の鋼帯表面に凹
凸が生じるようになると考えられる。図2は、このよう
な機構を摸式的に示したものである。図2(a) はめっき
後合金化処理前の鋼帯、図2(b) および図2(c) はいず
れも合金化処理後の鋼帯のそれぞれ断面である。このう
ち、図2(b) は、めっき層中Feの量が低い場合であり、
合金化反応が板面平行方向で比較的均一に進行し、反応
後表面も比較的均一で凹凸が少なくてRaが小さい。一
方、図2(c) は、めっき層中Fe量が高い場合であり、粒
界相当部でのFeの拡散移動量が粒内のそれより顕著に多
くなって、反応後鋼帯表面の凹凸が増し、Raが大きい。
【0008】上述したように、合金化溶融亜鉛めっき鋼
帯の表面粗さを所望の範囲に調整するためには、従来か
ら知られていた浸入鋼帯温度のほかに、合金化後のめっ
き層中のFe含有率をも考慮して制御することが極めて有
効であるといえる。発明者らは、浸入鋼帯温度とめっき
層中のFe含有率が表面粗さに及ぼす影響を定量的に調査
した。
【0009】図3は、鋼帯がめっき浴へ浸入するときの
鋼帯温度と合金化後のめっき層のFe含有率が合金化処理
後の鋼帯の表面粗さに及ぼす影響を示すものである。図
3から、鋼帯の表面粗さRaを精度良く制御するために
は、めっき浴浸入時の鋼帯温度と合金化後のめっき層中
Fe含有率の両方を制御することが必須であることがわか
る。
【0010】さて、本発明が目指す合金化めっき鋼帯の
プレス成形性とくに、絞り成形性および張り出し成形性
は、表面粗さによって大きく影響される。図4は、合金
化めっき鋼帯の表面粗さRaと円筒成形試験による絞り成
形性との関係、図5は、表面粗さRaと球頭成形試験によ
る張り出し成形性との関係を調査した結果である。図4
において、絞り成形に必要な破断成形高さを40mm以上に
設定すると、適正表面粗さ範囲はほぼ0.8 〜1.1 とな
る。また、図5において、張り出し成形に必要な成形高
さを35mmに設定すると、表面粗さ適正範囲は1.1 以下と
なる。
【0011】以上得られた結果をもとに、絞り成形性と
張り出し成形性とを備えた合金化溶融亜鉛めっき鋼帯に
必要な、浴浸入鋼帯温度とめっき層中Fe含有率の適正範
囲を定めることとした。図3に示したように、浴浸入鋼
帯温度とめっき層中Fe含有率は表面粗さRaに密接に影響
を及ぼす。図3の関係から、表面粗さ、めっき層中Fe含
有率および浴浸入鋼帯温度の関係を解析すると次式とな
った。FをTの一次式として回帰させ、表面粗さによっ
て決定される定数Xを導入した。 F=−(1.3 /X)×T(℃)+(900 /X) ただし、F:めっき層中Fe含有率(重量%) T:浴浸入鋼帯温度(℃) X:表面粗さによって決定される定数 例えば、Ra=1.1 の場合、図3より回帰式を求めると、
y切片が36、傾きが−0.052 となり、X=25である。こ
のようにして求めた表面粗さRaとXの関係を図6に示
す。また図4、図5から、絞り成形性と張り出し成形性
が共に良好な表面粗度Ra=0.8 〜1.1 であるXの適正範
囲は25≦X≦30となる。この適正範囲と上式とから下記
(1)式が求まる。 25≦(900−1.3 T)/F≦30 ・・・(1) (1)式にしたがって浸入時の鋼帯温度T(℃)と合金
化処理後のめっき層中Fe含有率F(重量%)を制御する
ことにより表面粗さRaを適正化し、ひいては優れた絞り
成形性と張り出し成形性を兼備した合金化溶融亜鉛めっ
き鋼帯を製造することができる。また、合金化処理した
鋼帯の表面粗度Raを0.8 〜1.1 の範囲に調整するように
適用すると特に有効である。
【0012】次に、本発明に従う合金化溶融亜鉛めっき
鋼帯の製造方法を具体的に実施する際の好ましい態様に
ついて説明する。通常行われているように、用途によっ
て定まる所定成分の冷延鋼帯を、連続式溶融亜鉛めっき
設備を用いて、加熱−めっき−加熱合金化の各処理工程
を経て合金化溶融亜鉛めっき鋼帯とする。母材鋼帯を加
熱処理する前に、脱脂および酸洗を行う。脱脂方法とし
ては、アルカリ脱脂、電解脱脂、トリクレン等の溶剤脱
脂のいずれの方法を用いてもよい。また、酸洗は、鋼帯
表面の錆等を除去し、同時に、Ti等の元素の表面濃化層
も除去するために行うものであり、酸洗浴としては、硫
酸浴、塩酸浴のいずれを用いてもよい。脱脂、酸洗を終
えた鋼帯を加熱処理する。加熱処理には、無酸化炉、還
元性ガス雰囲気炉などいずれも公知の方法でよい。
【0013】加熱処理を行った母材鋼帯を溶融亜鉛めっ
き浴に浸漬してめっきする。このとき、めっき浴に浸入
する時の鋼帯温度Tを、後述する合金化後のめっき層中
Fe含有率Fとともに、(1)式を満足するように制御し
なければならない。めっき浴の温度は、ワイピングによ
る目付け量調整の容易さとZnの蒸散防止の観点から通常
の溶融亜鉛めっき浴と同様の440 〜500 ℃とするのがよ
い。めっき浴に浸入する時の鋼帯温度は、380 ℃未満で
は、鋼帯と亜鉛めっき浴のなじみが悪く不めっきを起こ
しやすく、また、鋼帯付近の浴温が下がりすぎてワイピ
ング不良となりやすいため、380 ℃以上とすることが好
ましい。
【0014】また、通常、溶融亜鉛めっきを行うめっき
浴には0.12重量%以上、0.20重量%以下のAlを含有させ
ることが好ましい。浴中のAlを0.12重量%以上とするこ
とにより、溶融めっき時ならびに加熱合金化処理時に、
合金化溶融亜鉛めっき鋼帯のパウダリング性を劣化させ
るΓ相の生成を低値に止めることができる。一方、Alを
0.20重量%を超えて含有させると、めっき層と鋼帯の合
金化が著しく遅くなるので、生産性を損ない好ましくな
い。めっき浴から引き上げられた鋼帯は、ガスワイピン
グなどの付着量制御手段により付着量が制御される。そ
の後、加熱合金化処理が行われる。めっき後の加熱合金
化処理において、めっき層中へのFeの拡散を促進させ、
目標とするFe含有率Fとする。その後、必要に応じて、
所定粗さのロールを使用してスキンパスなどの軽圧下に
よる調質圧延を行うことができる。
【0015】ここで、合金化処理後のめっき層中Fe含有
量は、例えば、塩酸溶解後ICPによって分析すればよ
い。また、得られた分析値が(1)式を満足しなくな
り、目標範囲から外れる場合には、浸入時の鋼帯温度の
ほか、めっき層中Fe含有量を支配する合金化炉燃料流
量、鋼帯搬送速度、浴中Al濃度などの製造条件を操作す
ることによって(1)式を満たすように調整する。めっ
き層中Fe含有量を制御するための具体的な方法は、例え
ば、鋼中成分、鋼帯搬送速度、浴中Al濃度などの条件に
よって予めめっき層中Fe含有量と合金化炉加熱帯出側板
温との関係を求めておき、合金化炉加熱帯出側鋼帯温度
目標値を、鋼中成分、鋼帯搬送速度、浴中Al濃度および
目標Fe含有率より算出し、該鋼帯温度目標値をもって合
金化炉燃料流量制御を行うものである。
【0016】
【実施例】厚み0.7 mmのAlキルド鋼 (0.03wt%C,0.02
wt% solAl) からなる冷延鋼帯を、アルカリ脱脂、酸洗
処理(5%HCl,50℃,10 秒)した。次いで、連続式溶融
亜鉛めっき設備を用いて 830℃に加熱して還元焼鈍し、
表1に示す各条件で溶融亜鉛めっきを行い、さらに加熱
合金化処理を行い合金化溶融亜鉛めっき鋼帯を製造し
た。なお、めっき付着量はガスワイピングにより45g/m2
に調整し、溶融亜鉛めっき浴温度は470 ℃、浴中Al濃度
は0.15重量%とした。合金化処理温度は480 ℃とした。
【0017】得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼帯につい
て、東京精密製サーフコム300Bを用いて表面粗さRa
を測定するとともに、円筒成形試験(ポンチ径75mm、ブ
ランク径143 mm)による絞り成形性、球頭成形試験(ポ
ンチ径100 mm)による張り出し成形性を調査した。これ
ら試験の後、円筒成形試験における破断成形高さ40mm以
上、球頭成形試験における成形高さ35mmを合格範囲とし
た。試験結果を表1に示す。式(1)を満たしている発
明例はすべて、表面粗さRaが好ましい範囲に制御されお
り、絞り成形性、張り出し成形性とも良好な結果が得ら
れた。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、表面粗さがプレス成形
に好適な範囲に調整され、絞り成形性と張り出し成形性
の両特性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼帯を製造する
ことが可能となる。このため、高度なプレス成形性が要
求される自動車などの用途に好適な品質の高い合金化溶
融亜鉛めっき鋼帯を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】合金化後めっき層中Fe含有率と表面粗さRaの関
係を示す図である。
【図2】合金化後めっき層中Fe含有率と表面粗さRaとの
関連を示す模式図である。
【図3】表面粗さRaに及ぼす、浴へ浸入するときの鋼帯
の温度と合金化後めっき層中Fe含有率との関係を示す図
である。
【図4】合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の表面粗さRaと円筒
成形試験における破断成形高さとの関係を示す図であ
る。
【図5】合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の表面粗さRaと球頭
成形試験における成形高さとの関係を示す図である。
【図6】定数Xと表面粗さRaの関係を示す図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼帯を加熱した後、溶融亜鉛めっきし、
    引き続いて合金化処理を行って、合金化溶融亜鉛めっき
    鋼帯を製造する方法において、鋼帯が溶融亜鉛浴へ浸入
    するときの鋼帯温度T(℃)と、合金化後のめっき層中
    のFe含有率F(重量%)との間に下記(1)式が成り立
    つように、めっき条件および/または合金化処理条件を
    制御することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の
    製造方法。 記 25≦(900−1.3 T)/F≦30 ・・・(1)
JP10152443A 1998-06-02 1998-06-02 合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造方法 Pending JPH11343550A (ja)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05230613A (ja) * 1992-02-18 1993-09-07 Sumitomo Metal Ind Ltd 塗装用合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法
JPH05331606A (ja) * 1992-05-27 1993-12-14 Nkk Corp 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面粗さの調整方法
JPH05331609A (ja) * 1992-05-28 1993-12-14 Nkk Corp 塗装後鮮映性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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