JP2001342522A

JP2001342522A - 表面外観の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2001342522A
Application number: JP2001058084A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ogino; 厚荻野; Yasutaka Uchida; 泰隆内田; Kazuaki Kyono; 一章京野; Kaneharu Okuda; 金晴奥田
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】筋状欠陥の発生を有利に防止することのでき
る表面外観の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提
案する。【解決手段】Ｃ：0.0050mass％以下、Si：0.1 mass％
以下、Mn：0.05〜0.6 mass％、Ti：0.020 〜0.050mass
％、Nb：0.003 〜0.010mass ％、Ｂ：0.0002〜0.0010ma
ss％、Al：0.020 〜0.070 mass％、Ｎ：0.0050mass％以
下を含み、残部は鉄及び不可避的不純物よりなる鋼スラ
ブを熱間圧延する際、熱間仕上圧延終了温度を1000℃な
いしAr₃ 変態点＋20℃の範囲にし、次いで700 〜820 ℃
で巻取り、その後、冷間圧延を行ってから熱処理、次い
で溶融亜鉛めっき処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法に関し、特に表面外観を良好にすること
のできる製造方法を提案しようとするものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融亜鉛めっき鋼板は、表面が亜鉛めっ
き被膜により保護されており、しかも鉄よりも電気化学
的に卑な亜鉛が鉄に優先して腐食溶解する、いわゆる犠
牲防食作用により、優れた耐食性を有する。したがっ
て、溶融亜鉛めっき鋼板は、耐食性が望まれる建築用材
料や自動車用材料をはじめとして幅広く使われている。

【０００３】このような溶融亜鉛めっき鋼板を自動車の
外板に用いる場合には、耐食性に優れることばかりでな
く、鋼板表面の美麗さが強く求められている。というの
は、鋼板表面の美麗さが、自動車の商品価値に直結する
からである。更に、近年では地球環境の保全の機運が高
まり、自動車用鋼板においては高張力化による軽量化が
指向されている。したがって、高張力溶融亜鉛めっき鋼
板が、更には自動車外板用としての表面外観に優れた溶
融亜鉛めっき鋼板が望まれているところである。

【０００４】ところが、従来の溶融亜鉛めっき鋼板で
は、溶融亜鉛めっきや合金化溶融亜鉛めっきが被成され
ている表面に、鋼板の圧延方向に延びる筋状の凹凸が発
生して鋼板の表面外観を劣化させている場合が見られ
た。かかる筋状の表面欠陥に対しては、鋼板の需要家に
おいて溶融亜鉛めっき鋼板の表面に被成させる塗料の膜
厚を厚くすることで、筋状欠陥を目立たなくすることが
行われてきた。しかし、かかる対処法は、筋状欠陥の本
質的な解消法ではないし、近年では生産性の向上及びコ
スト低減を目指して塗膜膜厚を薄くするようになってき
たため、溶融亜鉛めっき鋼板の筋状欠陥そのものをなく
すことが求められるようになってきた。

【０００５】溶融亜鉛めっきの表面の筋状模様の発生を
防止する方法に関して、特開平８−２０８５２号公報に
は、鋼表面から50μｍまでの範囲の表面層に等軸結晶粒
と延伸結晶粒からなる混合結晶粒を面積率で10％以下又
は90％以上にした合金化溶融亜鉛めっき鋼板が提案され
ている。しかしながら、上記特開平８−２０８５２号公
報に開示された合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造法は、
素材の成分組成範囲及び製造工程のいずれも、通常の合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法と変わるところがな
く、そして、かような通常の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の製造方法では、依然として鋼板表面に筋状の欠陥が発
生する場合があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は上
記の問題を有利に解決するもので、製造工程に工夫を加
えることにより、前述した筋状欠陥の発生を有利に防止
することのできる表面外観の良好な溶融亜鉛めっき鋼板
の製造方法を提案することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】発明者らは溶融亜鉛めっ
き鋼板の筋状欠陥を解決すべく鋼板の組織を調査した結
果、筋状欠陥の原因は、鋼板表層の一部が冷間圧延後の
熱処理を施しても部分的に未再結晶組織のままであるた
め、めっき処理時の合金化速度が定常部と異なることに
あることを知見した。そこで、かかる鋼板表層部におけ
る未再結晶組織の発生を防止すべく鋭意研究を重ね、こ
の発明に至った。

【０００８】この発明は、Ｃ：0.0050mass％以下、Si：
0.1 mass％以下、Mn：0.05〜0.6 mass％、Ti：0.020 〜
0.050 mass％、Nb：0.003〜0.010 mass％、Ｂ：0.0002
〜0.0010mass％、Al：0.020 〜0.070 mass％、Ｎ：0.00
50mass％以下を含み、残部は鉄及び不可避的不純物より
なる鋼スラブを熱間圧延する際、熱間仕上圧延終了温度
を1000℃ないしAr₃ 変態点＋20℃の範囲にし、次いで70
0 〜820 ℃で巻取り、その後、冷間圧延を行ってから熱
処理、次いで溶融亜鉛めっき処理を施すことを特徴とす
る表面外観の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であ
る。

【０００９】また、この発明は、Ｃ：0.0050mass％以
下、Si：0.1 mass％以下、Mn：0.05〜0.6 mass％、Ti：
0.020 〜0.050 mass％、Nb：0.003 〜0.010 mass％、
Ｂ：0.0002〜0.0010mass％、Al：0.020 〜0.070 mass
％、Ｎ：0.0050mass％以下を含み、更にＰ：0.030 〜0.
060 mass％を含有し、残部は鉄及び不可避的不純物より
なる鋼スラブを熱間圧延する際、熱間仕上圧延終了温度
を1000℃ないしAr₃ 変態点＋20℃の範囲にし、次いで70
0 〜820 ℃で巻取り、その後、冷間圧延を行ってから熱
処理、次いで溶融亜鉛めっき処理を施すことを特徴とす
る表面外観の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であ
る。

【００１０】この発明においては、溶融亜鉛めっき処理
の後に合金化処理を行うことができる。この発明で解決
しようとする筋状欠陥は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
場合に特に生じ易いため、この発明を合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の製造過程に適用すれば、この発明の効果が顕
著に現れる。

【００１１】

【発明の実施の形態】発明者らは、筋状の凹凸欠陥の原
因である鋼板表層の未再結晶組織の発生原因について調
査した末に以下の推論を得た。従来の溶融亜鉛めっき鋼
板の製造過程においては、熱間圧延の仕上圧延終了温度
は、Ar₃ 変態点以上とされていた。これは、フェライト
等の変態相の出現を防止するためなどの理由からであ
る。そして、仕上圧延終了時の結晶粒径を小さくして最
終的な鋼板に良好な加工性を与える観点から、熱間圧延
の仕上圧延終了温度は、Ar₃ 変態点直上とするのが通常
であった。

【００１２】ところが、発明者らの調査による知見によ
れば、圧延中の鋼板は、大気放冷、圧延ロールとの接触
伝熱、冷却水との接触などが原因で鋼板表層が鋼板の厚
み方向中心部よりも優先的に抜熱される。したがって、
従来の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法のように仕上圧延
終了温度をAr₃ 変態点直上にした場合には、この鋼板表
層は仕上圧延終了時にAr₃ 変態点を下回る温度になって
いる場合があった。つまり、従来からいう仕上圧延終了
温度は、厚み方向における平均温度で代表されるため、
Ar₃ 変態点直上の平均温度で仕上圧延を終了しても、実
際には、表層が部分的にAr₃ 変態点を下回る場合があっ
たのである。このように、仕上圧延終了温度がAr₃ 変態
点を下回った場合には、その表層部分が、その後に行わ
れる熱処理（焼鈍）によっても再結晶し難い結晶方位と
なるため、連続焼鈍を行っても未再結晶のまま残存して
しまう。また、このように仕上圧延温度がAr₃ 変態点を
下回った部分は、他の領域と比較すると、その後の冷間
圧延時に加工硬化し易い領域でもある。このように、仕
上圧延終了温度がAr₃ 変態点を下回った部分が、他の部
分とは異なる結晶組織になっていることから、めっき処
理や合金化処理における反応速度に相違が生じ、その結
果、表面に凹凸が生じて筋状欠陥になっていたものと考
えられる。

【００１３】したがって、仕上圧延終了時に、実際の表
面温度がAr₃ 変態点以上になるようにすれば、筋状の表
面欠陥は解消すると考えられるのであり、そのために
は、平均温度で表される仕上圧延終了温度を、従来より
も高い温度にすることが必要であることに想到して、こ
の発明に至ったのである。実際、発明者等の検証によ
り、熱延仕上終了温度を鋼板表層部が十分Ar₃ 変態点以
上になるようにして圧延を行えば、筋状の表面欠陥が格
段に抑制されることを確認している。

【００１４】以下、この発明の構成要件をより具体的に
説明する。素材の成分組成範囲は、以下の理由により限
定している。Ｃ：0.0050mass％以下、Ｃは、加工性を劣化させる成分であり、加工用鋼板とし
て求められる特性のなかでも、最も重要な全伸び(El.)
、ランクフォード値（ｒ値）を向上させるためにはＣ
量は少ないほどよく、0.0050mass％以下とした。

【００１５】Si：0.1 mass％以下、 Siが増加すると、めっきの濡れ性が低下し、表面性状が
劣化するので、0.1 mass％以下とした。

【００１６】Mn：0.05〜0.6mass ％ Mnは、固溶強化により鋼板の強度を向上させる成分であ
る。この発明の製造方法は、軟鋼から高張力鋼まで幅広
く適用でき、所望の強度に応じて必要量のMnを含有させ
る。例えば、強度よりも加工性を重視する場合には、Mn
量を0.05〜0.3mass％程度にすればいいし、340MPa以上
といった高強度鋼板を得ようとする場合には、Mn量を0.
3 〜0.6 mass％の範囲にするのが望ましい。かかるMnの
効果を十分に発揮されるためには、Mnを0.05mass％以上
含有させる。一方、鋼の強度向上のためにMnを多量に含
有させると、ｒ値の低下及びめっき濡れ性の悪化を招く
ので上限は0.6 mass％とする。

【００１７】Ti：0.020 〜0.050 mass％、 Tiは、炭窒化物形成成分であり、鋼中の固溶Ｃ、Ｎなど
を析出物として固定し、よって時効劣化やストレッチャ
ーストレインを有利に防止する。かかる作用を効果的に
発揮させるには、0.020 mass％以上のTiを含有させる
が、過剰の添加では、品質は飽和し、かつ、コストアッ
プになることから、上限を0.050 mass％とする。

【００１８】Nb：0.003 〜0.010 mass％、 NbはTiと同様に炭窒化物形成成分であり、鋼中のＣ、Ｎ
を析出物として固定して鋼を清浄化し、鋼板の加工性を
向上させるのに有効な成分である。かかる効果を十分に
発揮させるためには、0.003mass ％以上のNb量が必要で
ある。しかし、Nbを過剰に含有させると、鋼の再結晶温
度を上昇させてしまうので、Nb量の上限を0.010mass ％
とした。

【００１９】Ｂ：0.0002〜0.0010mass％、Ｂは、結晶粒界に濃化することにより結晶粒界の強度を
高め、脆性を向上させる成分である。特に、この発明の
鋼板において極低炭素Ｐ添加鋼の場合では、Ｐが粒界に
濃化して粒界強度が下がり、二次加工割れが発生するお
それがある。そこで、かような成分系の場合は、Ｂを添
加することにより、Ｂを優先的に粒界に濃化させ、二次
加工脆性を効果的に改善することができる。かかる作用
効果を発揮させるためには、Ｂは0.0002mass％以上が必
要であるが、過剰に添加すると鋼の再結晶温度を上昇さ
せてしまうため、0.0002〜0.0010mass％の範囲とする。

【００２０】Al：0.020 〜0.070mass ％、 Alは脱酸剤の役割を果たし、鋼中の酸素を固定するため
に添加する。もっとも、過剰な添加は効果が飽和するば
かりか、コストアップの要因ともなるため、0.020 〜0.
070mass ％の範囲とする。

【００２１】Ｎ：0.0050mass％以下Ｎは不純物成分であり、また、加工性を劣化させ、時効
劣化やストレッチャーストレインを生じさせる成分であ
るため、できるだけ低減することが望ましい。もっと
も、0.0050mass％以下であれば、過度の悪影響は及ぼさ
ないので、Ｎの低減コストも勘案して、0.0050mass％ま
では許容する。

【００２２】Ｐ：0.030 〜0.060mass ％Ｐは、強度を向上させる成分であり、高張力溶融亜鉛め
っき鋼板を得ようとする場合には、所望の強度に応じて
添加させることができる。Ｐ量が0.030mass ％に満たな
いと、Ｐ添加による強度向上効果が十分には得られず、
一方、Ｐ量が多すぎると、合金化を阻害するため、Ｐは
0.030 〜0.060mass ％の範囲とする。

【００２３】上記の成分組成になる鋼スラブを、熱間圧
延に供する。この発明では、熱間圧延の仕上圧延の終了
温度を、1000℃〜Ar₃ ＋20℃の範囲とすることが肝要で
ある。この発明でいう終了温度は、従来と同様に板厚方
向の平均温度をいう。既に延べたように鋼板は表面から
抜熱し、表層部が板厚中心部に比べて温度降下してい
る。そこで、鋼板表層部についても仕上圧延終了時点で
Ar₃ 変態点以上を確保し、鋼板表面の全面にわたり均一
な結晶組織を得るように、この発明では熱延仕上温度を
1000〜Ar₃ ＋20℃の範囲とする。熱延仕上温度がAr₃ ＋
20℃よりも低い温度では、鋼板表層が部分的にAr₃ 変態
点を下回る場合があり、筋状欠陥が発生し易くなる。一
方、熱延仕上終了温度が1000℃を上回ると、バーニング
スケール等の他の表面欠陥が発生する危険性が高まる。
したがって、仕上圧延終了温度は1000℃〜Ar₃ ＋20℃の
範囲とする。好ましくは950 ℃〜Ar₃ ＋30℃の範囲とす
る。なお、発明者らは、この発明の仕上圧延終了温度で
は、結晶粒径が、仕上圧延をAr₃ 変態点直上で行う従来
の方法と比べて変わりがないことを確認している。

【００２４】巻取り温度は700 〜820 ℃の範囲とする。
この発明では、巻取り温度を比較的高めにすることによ
って、鋼板表層に内部酸化層を形成し、連続溶融亜鉛め
っき処理ライン（ＣＡＬ）での焼鈍時におけるＰ、Mnの
表面濃化を防ぐ。これによりMn濃化による不めっき、Ｐ
濃化による合金化不足を防止することが可能となる。そ
のためには、巻取り温度は、700 ℃以上とすることが必
要である。一方、巻取り温度が高くなり過ぎると、スケ
ール厚が厚くなり、脱スケール性か劣化するので、この
発明では、700 〜820 ℃の範囲とした。巻取り後は、冷
間圧延を行う。この冷間圧延の圧下率は、深絞り性を確
保する観点から、50％以上とすることが望ましい。

【００２５】冷間圧延の後は、焼鈍を目的とする熱処理
を行う。かかる熱処理は、代表的には連続焼鈍ラインに
て行われる。焼鈍温度は、再結晶が十分完了する温度と
して750 ℃程度を下限とするのが望ましい。一方、焼鈍
温度が高過ぎると粒成長が進み過ぎ、必要以上に軟化し
てしまう場合があるので、900 ℃程度を上限とするのが
望ましい。その後のめっき処理や、必要に応じて行われ
る合金化処理は、常法に従って行えばよい。

【００２６】

【実施例】Ｃ：0.0018mass％、Si：0.002 mass％、Mn：
0.35mass％、Ｐ：0.043 mass％、Ｓ：0.005mass ％、A
l：0.028mass ％、Ti：0.028mass ％、Nb：0.006 mass
％、Ｂ：0.0006mass％及びＮ：0.0020mass％を含有し、
残部は鉄及び不可避的不純物よりなる鋼スラブＡ（Ar₃
変態点は900 ℃）及び、Ｃ：0.0016mass％、Si：0.003
mass％、Mn：0.08mass％、Ｓ：0.006 mass％、Al：0.03
0 mass％、Ti：0.028mass％、Nb：0.005 mass％、Ｂ：
0.0003mass％及びＮ：0.0020mass％を含有し、残部は鉄
及び不可避的不純物よりなる鋼スラブＢ（Ar₃ 変態点は
900 ℃）をそれぞれ、表１に示す熱延条件で熱間圧延工
程を行った後、圧下率80％の冷間圧延、引き続き、連続
溶融亜鉛めっきラインにて860 ℃で60秒の焼鈍を行って
から、目付45g/m²の溶融亜鉛めっき処理、引き続き合金
化処理を行った。かくして得られた合金化溶融亜鉛めっ
き鋼板の表面について、筋状欠陥の有無、焼けむらの有
無、スケール欠陥の有無を目視により観察した結果を表
１に併記する。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１より、熱間圧延終了温度がこの発明の
範囲を外れる鋼板は、未再結晶が見られ、筋状欠陥が発
生した。一方、この発明に従う製造条件に従う鋼板は、
筋状欠陥、焼けむら、スケール性欠陥のない、表面外観
の良好な製品であった。

【００２９】

【発明の効果】かくしてこの発明によれば、自動車外板
などのように良好な外観を要求される溶融亜鉛めっき鋼
板に関して、筋状欠陥のない、優れた表面外観を有する
溶融亜鉛めっき鋼板を安定して製造することができるよ
うになった。その結果、歩留りは50％程度から90％強に
まで格段に向上した。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者京野一章千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内 (72)発明者奥田金晴千葉県千葉市中央区川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究所内Ｆターム(参考） 4K037 EA01 EA02 EA04 EA15 EA18 EA19 EA23 EA27 EA31 EB01 EB02 EB08 FC04 FC07 FE03 FE05 FH01 FJ05 FJ06 GA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.0050mass％以下、Si：0.1 mass％以
下、Mn：0.05〜0.6 mass％、Ti：0.020 〜0.050 mass
％、Nb：0.003 〜0.010 mass％、Ｂ：0.0002〜0.0010ma
ss％、Al：0.020 〜0.070 mass％、Ｎ：0.0050mass％以
下を含み、残部は鉄及び不可避的不純物よりなる鋼スラ
ブを熱間圧延する際、熱間仕上圧延終了温度を1000℃な
いしAr₃ 変態点＋20℃の範囲にし、次いで700 〜820 ℃
で巻取り、その後、冷間圧延を行ってから熱処理、次い
で溶融亜鉛めっき処理を施すことを特徴とする表面外観
の良好な溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】Ｃ：0.0050mass％以下、Si：0.1 mass％以
下、Mn：0.05〜0.6 mass％、Ti：0.020 〜0.050mass
％、Nb：0.003 〜0.010 mass％、Ｂ：0.0002〜0.0010ma
ss％、Al：0.020 〜0.070 mass％、Ｎ：0.0050mass％以
下を含み、更にＰ：0.030 〜0.060mass ％を含有し、残
部は鉄及び不可避的不純物よりなる鋼スラブを熱間圧延
する際、熱間仕上圧延終了温度を1000℃なしいAr₃ 変態
点＋20℃の範囲にし、次いで700 〜820 ℃で巻取り、そ
の後、冷間圧延を行ってから熱処理、次いで溶融亜鉛め
っき処理を施すことを特徴とする表面外観の良好な溶融
亜鉛めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】前記溶融亜鉛めっき処理の後、合金化処
理を行う請求項１又は２記載の表面外観の良好な溶融亜
鉛めっき鋼板の製造方法。