JP2005054199A - 合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】メッキ層構造を制御して、表面摺動性と耐パウダリング性を両立させ、所定の品質を持ったＡＳ製品の作り分けを安定して行うことができる製造方法を提供する。
【解決手段】亜鉛メッキ浴にてメッキを施した鋼板を加熱して合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法において、前記合金化処理における加熱・冷却中の温度（Ｔ）と時間（ｔ）とを掛け合わせて積算した温度積分値に基づいて、前記合金化処理を行う温度パターンを決定することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【選択図】 図１
【解決手段】亜鉛メッキ浴にてメッキを施した鋼板を加熱して合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法において、前記合金化処理における加熱・冷却中の温度（Ｔ）と時間（ｔ）とを掛け合わせて積算した温度積分値に基づいて、前記合金化処理を行う温度パターンを決定することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、亜鉛メッキ浴にてメッキを施した鋼板を加熱して合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合金化溶融亜鉛メッキ鋼板（以下、ＡＳと云う）は、耐食性、溶接性、塗装性、塗膜密着性に優れているために、家電製品等の種々の用途に使用されており、最近は自動車ボディー用の防錆鋼板としての需要が大きくなっている。
ＡＳは、合金化条件によって、メッキ品質が大きく左右されるため、メッキ構造を制御して摺動性と耐パウダリング性とを兼ね備えた製造条件が不可欠であり、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特開平６−２５６８５７号公報には、鋼板にＡｌを０．１〜０．２％添加した亜鉛メッキ浴にて亜鉛メッキした後、高周波誘導加熱方式で２０℃／ｓ以上の昇温速度で昇温し、鋼板温度が４９０〜５５０℃になった時点で５〜１０ｓ保持した後、室温まで２０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することにより、δ１相単相型の加工性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法が開示されている。
【０００３】
激しい加工がなされる自動車用鋼板などに要求される表面摺動性と耐パウダリング性を両立させたＡＳを製造するためには、メッキ層を制御してζ相、Γ相共に薄いメッキ層構造、つまり、δ単相のメッキ層構造が理想的である。
しかし、例えば、特開平６−２５６８５７号公報に開示されているように、メッキ後の昇温速度や冷却速度を特定範囲にしただけでは、このようなメッキ層構造の制御は実現できなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２５６８５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、メッキ層構造を制御して、表面摺動性と耐パウダリング性を両立させ、所定の品質を持ったＡＳ製品の作り分けを安定して行うことができる製造方法を提供することを課題とする。
具体的には、鋼板の使用用途に応じて合金メッキ中のＦｅ濃度を調整する必要があり、例えば、良摺動性を要する部材では、Ｆｅ濃度を高く設計する必要があり、良パウダリング性が要求される部材では、Ｆｅ濃度を低く設定する必要がある。
例えば、サイドパネル等のプレス性を重視する部材ではＦｅ濃度は１２〜１３％とし、フェンダー等の外観を重視する部材ではパウダリング性が要求されるのでＦｅ濃度は１０％程度とする必要がある。
この、合金メッキ中のＦｅ濃度（平均値）は、メッキ層構造を決める要因であり、かつ、同じ相内でも製品特性を微妙に制御する因子である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために、ＡＳの製造条件について鋭意検討の結果な されたものであり、鋼板の加熱温度と加熱時間を掛け合わせて合計した温度積分値に基 づいて合金化処理の温度パターンを決定することによって、メッキ層構造およびＦｅ濃 度を制御して、表面摺動性と耐パウダリング性を両立させながら所定の品質を持ったＡ Ｓ製品の作り分けを安定して行うことができる製造方法を提供しするものであり、その 要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【０００７】
（１）亜鉛メッキ浴にてメッキを施した鋼板を加熱して合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法において、前記合金化処理における加熱・冷却中の温度（Ｔ）と時間（ｔ）とを掛け合わせて積算した温度積分値に基づいて、前記合金化処理を行う温度パターンを決定することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（２）加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）にて最高到達温度に達した後、保熱炉にて徐冷し、かつ、下記（Ａ）式にて算出される温度積分値（Ｓ）が、５００≦Ｓ≦３０００を満足することを特徴とする（１）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
ここに、Ｔ０ ：４２０（℃）、
Ｔ１１：加熱炉出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ１２：冷却帯入側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２１：冷却帯出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２２：保熱炉出側の鋼板温度（℃）、
ｔ１ ：Ｔ０から加熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ２ ：加熱炉出側から冷却帯入側までの処理時間（ｓｅｃ）、
Δｔ ：冷却帯入側から冷却帯出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ３ ：冷却帯出側から保熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ４ ：急冷帯入側からＴ０までの処理時間（ｓｅｃ）
（３）前記合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じて、前記温度積分値（Ｓ）を決定することを特徴とする（１）または（２）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（４）前記決定した温度積分値（Ｓ）に基づいて、前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定し、前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を調整することを特徴とする（１）乃至（３）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（５）前記決定した加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を、鋼板の鋼種および／またはメッキ付着量に応じて補正することを特徴とする（４）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【０００８】
（６）前記メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）により、前記温度積分値を補正することを特徴とする（１）乃至（５）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（７）合金化度（Ｆｅ濃度）が一定のときは前記温度積分値（Ｓ）が一定になるように前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定し、目標Ｆｅ濃度が変化するときは該目標Ｆｅ濃度に応じた温度積分値（Ｓ）に基づいて前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定することにより、合金化処理を行う温度パターンを制御することを特徴とする（１）乃至（６）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（８）前記メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの時間（ｔ０）が１５秒以下であることを特徴とする（１）乃至（７）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（９）前記メッキ浴出側の鋼板温度から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの昇温速度が１０℃／ｓｅｃ以上であることを特徴とする（１）乃至（８）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（１０）前記温度積分値（Ｓ）が前記合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じた値になったときに、前記鋼板の冷却を開始することを特徴とする（１）乃至（９）記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（１１） 前記保熱炉から出た鋼板を、４℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷することを特徴とする（１）乃至（１０）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１乃至図５を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明における合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造プロセスを例示する図である。
図１の左から、焼鈍炉にて焼鈍された鋼板は、溶融亜鉛浴（ポット）に浸漬されて表面にメッキが施された後、加熱炉にて最高到達温度まで加熱された後、保熱炉にて徐冷され、冷却帯にて急冷されて、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板（以下、ＡＳと云う）が製造される。この場合、保熱炉で一時、強制的に冷却することもある。
図１の右側は、ＡＳの製造プロセスにおけるヒートパターンを例示したものである。
まず、メッキ浴（ポット）に侵入すると最初にＦｅ−Ａｌ合金相（Ａｌバリアー層）が生成し、これがＦｅとＺｎの合金化反応の障壁となる。メッキ浴（ポット）を出た鋼板はメッキ付着量を制御する過程で冷却された後、加熱炉にて最高到達温度まで加熱される。この加熱過程で、δ相が析出してＦｅ−Ｚｎ合金の初相が決定される。この際、析出したδ相の体積膨張によりＡｌバリアー層を突き破るアウトバースト現象を起こして合金化が開始される。
次に、保熱炉にて徐冷される過程でＦｅ，Ｚｎの拡散が生じて、主として鋼板の結晶粒界上にδ相が成長し、メッキ層構造が決定される。
ＡＳのメッキ層構造は、図３に示すように鋼板側からＦｅ％の高いΓ相、δ相、ζ相となっており、ζ相は軟質で摺動抵抗が大きいため、外力によって箔状に剥離しやすく、Γ相は脆性で剪断応力が働くと粉状に剥離しやすく、いわゆるパウダリングを生じやすい。
Ｆｅ−Ｚｎ合金相とその特性について表１に示す。
【表１】
【００１０】
図２は、本発明における合金化溶融亜鉛メッキ鋼板のヒートパターンの実施形態を例示する図である。
まず、亜鉛メッキ浴へ入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）でメッキ浴に浸漬してメッキを施した鋼板を、加熱炉にて、加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）まで加熱する。
その後、２つに分割された保熱炉内でメッキ鋼板は徐冷され、最初の保熱炉からＴ１２の温度で出た後に冷却装置にてＴ１２からＴ２１の温度に冷却される。
なお、この冷却は後述するように、メッキ構造を高度化するためのものであり、省略することもできる。
続いて、第２の保熱炉内で徐冷されて、Ｔ２２なる温度で出た後に冷却される。
本発明においては、加熱手段および加熱速度は問わないが、設備がコンパクトで急速加熱が可能な誘導加熱装置を用いて、昇温速度を１０℃／ｓ以上にすることが好ましい。
加熱炉における昇温速度を１０℃／ｓ以上とすることにより、低温度域でのＦｅ−Ｚｎ合金化反応によるζ相の生成を抑制することができる。
【００１１】
本発明者らは、本発明における温度積分値（Ｓ）とメッキ層構造との関係を解析した結果、温度積分値（Ｓ）を５００≦Ｓ≦３０００を満足するようにヒートパターンを調整することによって、メッキ層をδ相単相主体の要求される製品特性を有する構造に近づけうることを見出した。
加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）にて鋼板温度が最高到達温度に達した後、保熱炉にて徐冷する。
さらに、本発明においては、下記（Ａ）式にて算出される温度積分値（Ｓ）が、５００≦Ｓ≦３０００を満足することを特徴とする。
Ｓの範囲を５００≦Ｓ≦３０００とするのは、Ｓが５００未満の場合は、δ相が減ってζ相が増加して摺動性が悪くなり、Ｓが３０００を超えるとδ相が減ってΓ１相が増加してパウダリング性が悪くなるからである。
ここに、Ｔ０ ：４２０（℃）、
Ｔ１１：加熱炉出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ１２：冷却帯入側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２１：冷却帯出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２２：保熱炉出側の鋼板温度（℃）、
ｔ１ ：Ｔ０から加熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ２ ：加熱炉出側から冷却帯入側までの処理時間（ｓｅｃ）、
Δｔ ：冷却帯入側から冷却帯出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ３ ：冷却帯出側から保熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ４ ：急冷帯入側からＴ０までの処理時間（ｓｅｃ）
本実施形態においては、Ｆｅ濃度から温度積分値（Ｓ）を求め、通板速度（ＬＳ）から上記ｔ１〜ｔ４ を決定し、（Ｔ１１−Ｔ２２）を保熱炉の条件から決定し、これらの値とΔｔに基づいてＴ１１およびＴ２２を決定する。
なお、本実施形態では、保熱炉の中に冷却帯を設けているが、この冷却帯は必ずしも必要でなく、保熱炉の中に冷却帯を設けない場合には上記（Ａ）式におけるΔｔ＝０とすればよい。
次に、本発明における温度積分値の意味合いを以下に示す。
まず、合金メッキの拡散係数Ｄは下記（Ｂ）式、拡散距離Ｘは下記（Ｃ）式で表される。
Ｄ＝Ｄ０×ｅｘｐ（−Ｑ／Ｒ・Ｔ）・・・（Ｂ）
Ｘ＝√（Ｄ・ｔ）・・・・（Ｃ）
ここに、Ｄ：拡散係数
Ｄ０：定数
Ｑ：拡散の活性化エネルギー
Ｒ：気体定数
Ｔ：温度
Ｘ：拡散距離
ｔ：時間
上記（Ｂ）式をテイラー展開により近似すると、Ｄ∝（Ａ＋Ｂ・Ｔ）となり、これを（Ｃ）式に代入することにより下記（Ｄ）式を得る。
Ｘ∝√（Ａ・ｔ＋Ｂ・Ｔ・ｔ）・・・（Ｄ）
（Ｄ）式から、拡散距離（Ｘ）は合金メッキ中のＦｅ濃度を表すことができるとして、温度（Ｔ）と時間（ｔ）とを掛け合わせて積算した温度積分値は、合金メッキ中のＦｅ濃度と相関があることが分かる。
【００１２】
以下に、本発明における合金化条件の決定手順を例示する。
この合金化条件の決定方法は、前述の温度積分値（Ｓ）とメッキ層中のＦｅ％との関係式を求め、この式と温度積分値（Ｓ）を算出する理論式から、合金化度と加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）の相関式、Ｔ１１＝ｆ（合金化度（Ｆｅ％）、鋼種、付着量、鋼板速度、板厚）を導出し、各パラメータの変化に応じて常に最適な加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を自動計算し、この最適な加熱炉出側の鋼板温度を維持するように加熱炉の入熱量を調整するものである。
【００１３】
＜データ採取＞
１）各種条件（鋼種、付着量、鋼板速度、板厚）毎に未アロイぎりぎり（定合金）になる温度積分値（Ｓ）を求めて、最適な加熱炉出側の鋼板温度に対する鋼種の影響係数を導出する。
２）加熱炉出側の鋼板温度を変化させることによって、温度積分値（Ｓ）とメッキ層中のＦｅ％（合金化度）との相関を求め、Ｓ＝ｆ（メッキ中Ｆｅ％）を導出する。
図４は、本発明に用いる温度積分値（Ｓ）とメッキ中Ｆｅ％との関係を例示する図である。
なお、下記の▲１▼式〜▲６▼式におけるａ〜ｚは定数である。
図４において、目付（メッキ付着量）４０−５０ｍｇ／ｍ２のｓｕｌｃ材の温度積分値（Ｓ）とメッキ中Ｆｅ％は相関があり、これから近似式を求めることによって▲１▼式を導出する。
Ｆｅ％＝ｆ（Ｓ） ・・・・▲１▼
この▲１▼式を用いることによって、合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じて、前記温度積分値（Ｓ）を下記▲１▼´式により決定することができる。
Ｓ＝ｆ（Ｆｅ％） ・・・・▲１▼´
３）実績データより、保熱炉出側の鋼板温度（Ｔ２２）の予測式を導出する。
図４の実績データに基づいて重回帰計算により求めた加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）と保熱炉出側の鋼板温度（Ｔ２２）の差は▲２▼式となった。
Ｔ１１−Ｔ２２＝ｆ（通板速度， 板厚） ・・・▲２▼
尚、保熱炉内での冷却では、通常５〜３０℃程度冷却されるが、この部分の温度降下代Ｔ１２−Ｔ２１は、Ｔ１１−Ｔ２２の中に含めて温度パターンを決めることも可能である。
【００１４】
＜データ解析＞
４）温度積分値（Ｓ）の理論式である前述の（Ａ）式に図４の実績値を代入した下記▲３▼式に、前記▲１▼´式および▲２▼式を代入することによって、Ｓ＝ｆ（加熱炉出側の鋼板温度、通板速度、板厚）を導出し、▲４▼式を得ることができる。
Ｓ＝ｆ（通板速度， Ｔ１１， Ｔ２２） ・・・▲３▼
Ｔ１１＝ｆ （通板速度， 板厚， Ｆｅ％）・・・▲４▼
メッキ浴出側の鋼板温度（Ｔ０）の値によって温度積分値（Ｓ）の値は変わらないが、例えば、メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）が１０℃低い場合には、温度積分値（Ｓ）＋５００〜＋１０００の範囲で高くすることによって、メッキ浴出側の鋼板温度が目標値からずれた場合でも適正な合金メッキ層を生成することができる。
この理由は、侵入する鋼板の表面温度が下がると、生成するアルミバリアー層の厚みが増加するためにバリアー層の消滅が若干遅れ、Ｆｅ濃度が低下する。このため、Ｆｅの拡散を促進させるために温度積分値を高くする必要があるものと考えられる。
【００１５】
５）図５に示すように、目付（メッキ付着量）とＦｅ％には一次式の相関があることから加熱炉出側の鋼板温度に対する付着量の影響項を求めて▲１▼´式のＦｅ％をＦｅ％＋α・Δ目付けと書き直すことにより▲５▼式を得ることができる。
Ｔ１１＝ｆ （通板速度， 板厚， Ｆｅ％， 付着量） ・・・▲５▼
６）▲５▼式に１）で求めた最適な加熱炉出側の鋼板温度に対する鋼種の影響係数を追加することによって、▲６▼式を得ることができる。
Ｔ１１＝ｆ （通板速度， 板厚， Ｆｅ％， 付着量， 鋼種） ・・・▲６▼
この▲６▼式によって、前記決定した温度積分値（Ｓ）に基づいて、前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定し、鋼板の板厚および／または通板速度、目付量、合金化度（Ｆｅ濃度）、鋼種が変化しても該加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を維持するように加熱炉の入熱量を調整することができる。
以下に、本発明を実施する際の制御フローを示す。
まず、計算機１により、鋼種、鋼板サイズ、付着量上下限値、合金化度区分を計算機２へ伝送する。
次に、計算機２により、ＩＨ出側板温制御式にて通板速度（ＬＳ）影響項以外を計算し制御装置に伝送する。
制御装置では、前記通板速度（ＬＳ）影響項を加味してＩＨ出側板温を算出し、ＩＨ出力電力を決定するとともに、ＩＨ入出板温設定値・実績値、電力実績値等を計算機２に伝送する。
次に、計算機２により、ＩＨ出側板温実績値（Ｔ１１）と計算機２の計算によるＩＨ出側板温設定値の差から合金化品質を判定するとともに、ＩＨ入出板温設定値・実績値・電力実績値等を計算機１に伝送する。
計算機１では、計算機２による品質判定ＮＧのコイルを自動保留するとともに、各実績値をデータベースに保存する。
【００１６】
メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの時間（ｔ０）が１５秒以下であることが好ましい。
メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの時間（ｔ０）を１５秒以下とすることによって、メッキ浴中で生成するＡｌバリアー層が残存している状態で加熱炉出側の鋼板温度を４９５℃以上に到達させることができるので、低温域でのＦｅ−Ｚｎ合金化反応によるζ相の生成を抑制することができる。
また、本実施形態においてはＴ０＝４２０（℃）としているが、理想的には、４９５℃以上でＡｌバリアー層が消滅してから温度積分値（Ｓ）の積算を開始することにより、さらに高精度なメッキ構造の制御を行うことができる。
本発明においては、保熱炉から出た鋼板の冷却速度は問わないが、４℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷することが好ましい。
保熱炉から出た鋼板を４℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷することによって、
Γ１相の析出を回避し、耐パウダリング性をさらに向上させることができる。
従来の製造プロセスにおいては、保熱炉における鋼板温度はほぼ一定に保たれていたが、本発明においては、保熱炉にて図２におけるＴ１２からＴ２１まで冷却することにより、鋼板への入熱量を抑制して鋼板からメッキ層へのＦｅの拡散量を抑制させるとともに、Ｔ２１からＴ２２まではメッキ層内だけでＦｅを拡散させることによって、Γ１相成長の抑制およびζ相→δ相化を促進しδ相単相化が可能となる。
また、温度積分値（Ｓ）が、例えば、表２に示すような、前記合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じた値になったときに、前記保熱炉の間に設置した冷却装置により鋼板の冷却を開始することによって、メッキ層構造の制御をさらに高度化することができる。
【表２】
【００１７】
【実施例】
下記の条件にて実施した本発明の実施例を表３〜表５に示す。
＜実施条件＞
・設備構成：亜鉛メッキ浴？スクレーパ？加熱炉（ＩＨ炉）？保熱炉＃１（電気ヒータ） −ＧＣＢ（保熱帯間にあるガス冷却）？保熱炉＃２（電気ヒータ）−気水冷却−付け量測定 器
・鋼種：ＩＦ鋼（Ｃ：３０ｐｐｍ以下＋Ｔｉ＋Ｎｂ）
・板幅：６００〜１８８０ｍｍ
表３は本発明の実施例を示す。温度積分値（Ｓ）の値が本発明範囲である５００≦Ｓ≦３０００の範囲内であるため、パウダリング性および摺動性とも良好であり、Ｆｅ（％）のバラツキは±１％程度であった。
一方、従来は、鋼種、サイズ、目標Ｆｅ％において良好だった条件（ＬＳ、合金化炉温、合金化出側板温）を記録しておき、それと全く同じ条件になるよう手動で条件変更を行っていたため、上記操業条件への移行前後で、Ｆｅ（％）のバラツキは最大±３％程度になることもあったため、本発明によって著しく合金メッキの品質を安定化させることができることが確認された。
表４は、操業中に条件が変化した（異なる鋼板を繋いだ）時に所定の条件に変更する場合における本発明の実施例を示す。
操業中にライン速度や板厚が変化しても目標とするＦｅ％が変わらなければ温度積分値（Ｓ）の値が一定となるように操業することによってパウダリング性と摺動性の双方を良好に保つことができる。
また、操業中に目標とするＦｅ％や目付け量が変化する場合には、温度積分値（Ｓ）の値がそのＦｅ％と目付け量に応じた値になるように合金化処理の温度パターンを変更することによってパウダリング性と摺動性の双方を良好に保つことができる。
表５は、合金化までの時間、加熱速度、冷却速度が本発明の好ましい範囲を満足する発明例と満足しない比較例を示す。
比較例は、入熱量が大き過ぎるとＦｅ濃度が増加しパウダリング性がやや劣っており、加熱速度が好ましい範囲である１０℃／秒未満だとζ相が増えて摺動性がやや悪くなっている。
また、冷却速度が好ましい範囲である４℃／秒未満の場合には、Γ１相が増加してパウダリング性がやや悪くなった。
【表３】
【表４】
【表５】
【００１８】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼板の加熱温度と加熱時間を掛け合わせて合計した温度積分値に基づいて合金化処理の温度パターンを決定することによって、メッキ層構造およびＦｅ濃度を制御して、表面摺動性と耐パウダリング性を両立させ、所定の品質を持ったＡＳ製品の作り分けを安定して行うことができる製造方法を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造プロセスを例示する図である。
【図２】本発明における合金化溶融亜鉛メッキ鋼板のヒートパターンの実施形態を例示する図である。
【図３】溶融亜鉛メッキ鋼板の合金メッキ層の構造を示す図である。
【図４】本発明に用いる温度積分値（Ｓ）とメッキ中Ｆｅ％との関係を例示する図である。
【図５】本発明に用いる目付（メッキ付着量）とＦｅ％との関係を例示する図である。との関係を例示する図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、亜鉛メッキ浴にてメッキを施した鋼板を加熱して合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
合金化溶融亜鉛メッキ鋼板（以下、ＡＳと云う）は、耐食性、溶接性、塗装性、塗膜密着性に優れているために、家電製品等の種々の用途に使用されており、最近は自動車ボディー用の防錆鋼板としての需要が大きくなっている。
ＡＳは、合金化条件によって、メッキ品質が大きく左右されるため、メッキ構造を制御して摺動性と耐パウダリング性とを兼ね備えた製造条件が不可欠であり、従来から種々の提案がなされている。
例えば、特開平６−２５６８５７号公報には、鋼板にＡｌを０．１〜０．２％添加した亜鉛メッキ浴にて亜鉛メッキした後、高周波誘導加熱方式で２０℃／ｓ以上の昇温速度で昇温し、鋼板温度が４９０〜５５０℃になった時点で５〜１０ｓ保持した後、室温まで２０℃／ｓ以上の冷却速度で冷却することにより、δ１相単相型の加工性に優れた合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法が開示されている。
【０００３】
激しい加工がなされる自動車用鋼板などに要求される表面摺動性と耐パウダリング性を両立させたＡＳを製造するためには、メッキ層を制御してζ相、Γ相共に薄いメッキ層構造、つまり、δ単相のメッキ層構造が理想的である。
しかし、例えば、特開平６−２５６８５７号公報に開示されているように、メッキ後の昇温速度や冷却速度を特定範囲にしただけでは、このようなメッキ層構造の制御は実現できなかった。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２５６８５７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、メッキ層構造を制御して、表面摺動性と耐パウダリング性を両立させ、所定の品質を持ったＡＳ製品の作り分けを安定して行うことができる製造方法を提供することを課題とする。
具体的には、鋼板の使用用途に応じて合金メッキ中のＦｅ濃度を調整する必要があり、例えば、良摺動性を要する部材では、Ｆｅ濃度を高く設計する必要があり、良パウダリング性が要求される部材では、Ｆｅ濃度を低く設定する必要がある。
例えば、サイドパネル等のプレス性を重視する部材ではＦｅ濃度は１２〜１３％とし、フェンダー等の外観を重視する部材ではパウダリング性が要求されるのでＦｅ濃度は１０％程度とする必要がある。
この、合金メッキ中のＦｅ濃度（平均値）は、メッキ層構造を決める要因であり、かつ、同じ相内でも製品特性を微妙に制御する因子である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の課題を解決するために、ＡＳの製造条件について鋭意検討の結果な されたものであり、鋼板の加熱温度と加熱時間を掛け合わせて合計した温度積分値に基 づいて合金化処理の温度パターンを決定することによって、メッキ層構造およびＦｅ濃 度を制御して、表面摺動性と耐パウダリング性を両立させながら所定の品質を持ったＡ Ｓ製品の作り分けを安定して行うことができる製造方法を提供しするものであり、その 要旨とするところは、特許請求の範囲に記載した通りの下記内容である。
【０００７】
（１）亜鉛メッキ浴にてメッキを施した鋼板を加熱して合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法において、前記合金化処理における加熱・冷却中の温度（Ｔ）と時間（ｔ）とを掛け合わせて積算した温度積分値に基づいて、前記合金化処理を行う温度パターンを決定することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（２）加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）にて最高到達温度に達した後、保熱炉にて徐冷し、かつ、下記（Ａ）式にて算出される温度積分値（Ｓ）が、５００≦Ｓ≦３０００を満足することを特徴とする（１）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
Ｔ１１：加熱炉出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ１２：冷却帯入側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２１：冷却帯出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２２：保熱炉出側の鋼板温度（℃）、
ｔ１ ：Ｔ０から加熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ２ ：加熱炉出側から冷却帯入側までの処理時間（ｓｅｃ）、
Δｔ ：冷却帯入側から冷却帯出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ３ ：冷却帯出側から保熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ４ ：急冷帯入側からＴ０までの処理時間（ｓｅｃ）
（３）前記合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じて、前記温度積分値（Ｓ）を決定することを特徴とする（１）または（２）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（４）前記決定した温度積分値（Ｓ）に基づいて、前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定し、前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を調整することを特徴とする（１）乃至（３）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（５）前記決定した加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を、鋼板の鋼種および／またはメッキ付着量に応じて補正することを特徴とする（４）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【０００８】
（６）前記メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）により、前記温度積分値を補正することを特徴とする（１）乃至（５）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（７）合金化度（Ｆｅ濃度）が一定のときは前記温度積分値（Ｓ）が一定になるように前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定し、目標Ｆｅ濃度が変化するときは該目標Ｆｅ濃度に応じた温度積分値（Ｓ）に基づいて前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定することにより、合金化処理を行う温度パターンを制御することを特徴とする（１）乃至（６）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（８）前記メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの時間（ｔ０）が１５秒以下であることを特徴とする（１）乃至（７）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（９）前記メッキ浴出側の鋼板温度から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの昇温速度が１０℃／ｓｅｃ以上であることを特徴とする（１）乃至（８）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（１０）前記温度積分値（Ｓ）が前記合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じた値になったときに、前記鋼板の冷却を開始することを特徴とする（１）乃至（９）記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
（１１） 前記保熱炉から出た鋼板を、４℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷することを特徴とする（１）乃至（１０）に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について、図１乃至図５を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明における合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造プロセスを例示する図である。
図１の左から、焼鈍炉にて焼鈍された鋼板は、溶融亜鉛浴（ポット）に浸漬されて表面にメッキが施された後、加熱炉にて最高到達温度まで加熱された後、保熱炉にて徐冷され、冷却帯にて急冷されて、合金化溶融亜鉛メッキ鋼板（以下、ＡＳと云う）が製造される。この場合、保熱炉で一時、強制的に冷却することもある。
図１の右側は、ＡＳの製造プロセスにおけるヒートパターンを例示したものである。
まず、メッキ浴（ポット）に侵入すると最初にＦｅ−Ａｌ合金相（Ａｌバリアー層）が生成し、これがＦｅとＺｎの合金化反応の障壁となる。メッキ浴（ポット）を出た鋼板はメッキ付着量を制御する過程で冷却された後、加熱炉にて最高到達温度まで加熱される。この加熱過程で、δ相が析出してＦｅ−Ｚｎ合金の初相が決定される。この際、析出したδ相の体積膨張によりＡｌバリアー層を突き破るアウトバースト現象を起こして合金化が開始される。
次に、保熱炉にて徐冷される過程でＦｅ，Ｚｎの拡散が生じて、主として鋼板の結晶粒界上にδ相が成長し、メッキ層構造が決定される。
ＡＳのメッキ層構造は、図３に示すように鋼板側からＦｅ％の高いΓ相、δ相、ζ相となっており、ζ相は軟質で摺動抵抗が大きいため、外力によって箔状に剥離しやすく、Γ相は脆性で剪断応力が働くと粉状に剥離しやすく、いわゆるパウダリングを生じやすい。
Ｆｅ−Ｚｎ合金相とその特性について表１に示す。
【表１】
図２は、本発明における合金化溶融亜鉛メッキ鋼板のヒートパターンの実施形態を例示する図である。
まず、亜鉛メッキ浴へ入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）でメッキ浴に浸漬してメッキを施した鋼板を、加熱炉にて、加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）まで加熱する。
その後、２つに分割された保熱炉内でメッキ鋼板は徐冷され、最初の保熱炉からＴ１２の温度で出た後に冷却装置にてＴ１２からＴ２１の温度に冷却される。
なお、この冷却は後述するように、メッキ構造を高度化するためのものであり、省略することもできる。
続いて、第２の保熱炉内で徐冷されて、Ｔ２２なる温度で出た後に冷却される。
本発明においては、加熱手段および加熱速度は問わないが、設備がコンパクトで急速加熱が可能な誘導加熱装置を用いて、昇温速度を１０℃／ｓ以上にすることが好ましい。
加熱炉における昇温速度を１０℃／ｓ以上とすることにより、低温度域でのＦｅ−Ｚｎ合金化反応によるζ相の生成を抑制することができる。
【００１１】
本発明者らは、本発明における温度積分値（Ｓ）とメッキ層構造との関係を解析した結果、温度積分値（Ｓ）を５００≦Ｓ≦３０００を満足するようにヒートパターンを調整することによって、メッキ層をδ相単相主体の要求される製品特性を有する構造に近づけうることを見出した。
加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）にて鋼板温度が最高到達温度に達した後、保熱炉にて徐冷する。
さらに、本発明においては、下記（Ａ）式にて算出される温度積分値（Ｓ）が、５００≦Ｓ≦３０００を満足することを特徴とする。
Ｓの範囲を５００≦Ｓ≦３０００とするのは、Ｓが５００未満の場合は、δ相が減ってζ相が増加して摺動性が悪くなり、Ｓが３０００を超えるとδ相が減ってΓ１相が増加してパウダリング性が悪くなるからである。
Ｔ１１：加熱炉出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ１２：冷却帯入側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２１：冷却帯出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２２：保熱炉出側の鋼板温度（℃）、
ｔ１ ：Ｔ０から加熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ２ ：加熱炉出側から冷却帯入側までの処理時間（ｓｅｃ）、
Δｔ ：冷却帯入側から冷却帯出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ３ ：冷却帯出側から保熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ４ ：急冷帯入側からＴ０までの処理時間（ｓｅｃ）
本実施形態においては、Ｆｅ濃度から温度積分値（Ｓ）を求め、通板速度（ＬＳ）から上記ｔ１〜ｔ４ を決定し、（Ｔ１１−Ｔ２２）を保熱炉の条件から決定し、これらの値とΔｔに基づいてＴ１１およびＴ２２を決定する。
なお、本実施形態では、保熱炉の中に冷却帯を設けているが、この冷却帯は必ずしも必要でなく、保熱炉の中に冷却帯を設けない場合には上記（Ａ）式におけるΔｔ＝０とすればよい。
次に、本発明における温度積分値の意味合いを以下に示す。
まず、合金メッキの拡散係数Ｄは下記（Ｂ）式、拡散距離Ｘは下記（Ｃ）式で表される。
Ｄ＝Ｄ０×ｅｘｐ（−Ｑ／Ｒ・Ｔ）・・・（Ｂ）
Ｘ＝√（Ｄ・ｔ）・・・・（Ｃ）
ここに、Ｄ：拡散係数
Ｄ０：定数
Ｑ：拡散の活性化エネルギー
Ｒ：気体定数
Ｔ：温度
Ｘ：拡散距離
ｔ：時間
上記（Ｂ）式をテイラー展開により近似すると、Ｄ∝（Ａ＋Ｂ・Ｔ）となり、これを（Ｃ）式に代入することにより下記（Ｄ）式を得る。
Ｘ∝√（Ａ・ｔ＋Ｂ・Ｔ・ｔ）・・・（Ｄ）
（Ｄ）式から、拡散距離（Ｘ）は合金メッキ中のＦｅ濃度を表すことができるとして、温度（Ｔ）と時間（ｔ）とを掛け合わせて積算した温度積分値は、合金メッキ中のＦｅ濃度と相関があることが分かる。
【００１２】
以下に、本発明における合金化条件の決定手順を例示する。
この合金化条件の決定方法は、前述の温度積分値（Ｓ）とメッキ層中のＦｅ％との関係式を求め、この式と温度積分値（Ｓ）を算出する理論式から、合金化度と加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）の相関式、Ｔ１１＝ｆ（合金化度（Ｆｅ％）、鋼種、付着量、鋼板速度、板厚）を導出し、各パラメータの変化に応じて常に最適な加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を自動計算し、この最適な加熱炉出側の鋼板温度を維持するように加熱炉の入熱量を調整するものである。
【００１３】
＜データ採取＞
１）各種条件（鋼種、付着量、鋼板速度、板厚）毎に未アロイぎりぎり（定合金）になる温度積分値（Ｓ）を求めて、最適な加熱炉出側の鋼板温度に対する鋼種の影響係数を導出する。
２）加熱炉出側の鋼板温度を変化させることによって、温度積分値（Ｓ）とメッキ層中のＦｅ％（合金化度）との相関を求め、Ｓ＝ｆ（メッキ中Ｆｅ％）を導出する。
図４は、本発明に用いる温度積分値（Ｓ）とメッキ中Ｆｅ％との関係を例示する図である。
なお、下記の▲１▼式〜▲６▼式におけるａ〜ｚは定数である。
図４において、目付（メッキ付着量）４０−５０ｍｇ／ｍ２のｓｕｌｃ材の温度積分値（Ｓ）とメッキ中Ｆｅ％は相関があり、これから近似式を求めることによって▲１▼式を導出する。
Ｆｅ％＝ｆ（Ｓ） ・・・・▲１▼
この▲１▼式を用いることによって、合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じて、前記温度積分値（Ｓ）を下記▲１▼´式により決定することができる。
Ｓ＝ｆ（Ｆｅ％） ・・・・▲１▼´
３）実績データより、保熱炉出側の鋼板温度（Ｔ２２）の予測式を導出する。
図４の実績データに基づいて重回帰計算により求めた加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）と保熱炉出側の鋼板温度（Ｔ２２）の差は▲２▼式となった。
Ｔ１１−Ｔ２２＝ｆ（通板速度， 板厚） ・・・▲２▼
尚、保熱炉内での冷却では、通常５〜３０℃程度冷却されるが、この部分の温度降下代Ｔ１２−Ｔ２１は、Ｔ１１−Ｔ２２の中に含めて温度パターンを決めることも可能である。
【００１４】
＜データ解析＞
４）温度積分値（Ｓ）の理論式である前述の（Ａ）式に図４の実績値を代入した下記▲３▼式に、前記▲１▼´式および▲２▼式を代入することによって、Ｓ＝ｆ（加熱炉出側の鋼板温度、通板速度、板厚）を導出し、▲４▼式を得ることができる。
Ｓ＝ｆ（通板速度， Ｔ１１， Ｔ２２） ・・・▲３▼
Ｔ１１＝ｆ （通板速度， 板厚， Ｆｅ％）・・・▲４▼
メッキ浴出側の鋼板温度（Ｔ０）の値によって温度積分値（Ｓ）の値は変わらないが、例えば、メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）が１０℃低い場合には、温度積分値（Ｓ）＋５００〜＋１０００の範囲で高くすることによって、メッキ浴出側の鋼板温度が目標値からずれた場合でも適正な合金メッキ層を生成することができる。
この理由は、侵入する鋼板の表面温度が下がると、生成するアルミバリアー層の厚みが増加するためにバリアー層の消滅が若干遅れ、Ｆｅ濃度が低下する。このため、Ｆｅの拡散を促進させるために温度積分値を高くする必要があるものと考えられる。
【００１５】
５）図５に示すように、目付（メッキ付着量）とＦｅ％には一次式の相関があることから加熱炉出側の鋼板温度に対する付着量の影響項を求めて▲１▼´式のＦｅ％をＦｅ％＋α・Δ目付けと書き直すことにより▲５▼式を得ることができる。
Ｔ１１＝ｆ （通板速度， 板厚， Ｆｅ％， 付着量） ・・・▲５▼
６）▲５▼式に１）で求めた最適な加熱炉出側の鋼板温度に対する鋼種の影響係数を追加することによって、▲６▼式を得ることができる。
Ｔ１１＝ｆ （通板速度， 板厚， Ｆｅ％， 付着量， 鋼種） ・・・▲６▼
この▲６▼式によって、前記決定した温度積分値（Ｓ）に基づいて、前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定し、鋼板の板厚および／または通板速度、目付量、合金化度（Ｆｅ濃度）、鋼種が変化しても該加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を維持するように加熱炉の入熱量を調整することができる。
以下に、本発明を実施する際の制御フローを示す。
まず、計算機１により、鋼種、鋼板サイズ、付着量上下限値、合金化度区分を計算機２へ伝送する。
次に、計算機２により、ＩＨ出側板温制御式にて通板速度（ＬＳ）影響項以外を計算し制御装置に伝送する。
制御装置では、前記通板速度（ＬＳ）影響項を加味してＩＨ出側板温を算出し、ＩＨ出力電力を決定するとともに、ＩＨ入出板温設定値・実績値、電力実績値等を計算機２に伝送する。
次に、計算機２により、ＩＨ出側板温実績値（Ｔ１１）と計算機２の計算によるＩＨ出側板温設定値の差から合金化品質を判定するとともに、ＩＨ入出板温設定値・実績値・電力実績値等を計算機１に伝送する。
計算機１では、計算機２による品質判定ＮＧのコイルを自動保留するとともに、各実績値をデータベースに保存する。
【００１６】
メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの時間（ｔ０）が１５秒以下であることが好ましい。
メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの時間（ｔ０）を１５秒以下とすることによって、メッキ浴中で生成するＡｌバリアー層が残存している状態で加熱炉出側の鋼板温度を４９５℃以上に到達させることができるので、低温域でのＦｅ−Ｚｎ合金化反応によるζ相の生成を抑制することができる。
また、本実施形態においてはＴ０＝４２０（℃）としているが、理想的には、４９５℃以上でＡｌバリアー層が消滅してから温度積分値（Ｓ）の積算を開始することにより、さらに高精度なメッキ構造の制御を行うことができる。
本発明においては、保熱炉から出た鋼板の冷却速度は問わないが、４℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷することが好ましい。
保熱炉から出た鋼板を４℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷することによって、
Γ１相の析出を回避し、耐パウダリング性をさらに向上させることができる。
従来の製造プロセスにおいては、保熱炉における鋼板温度はほぼ一定に保たれていたが、本発明においては、保熱炉にて図２におけるＴ１２からＴ２１まで冷却することにより、鋼板への入熱量を抑制して鋼板からメッキ層へのＦｅの拡散量を抑制させるとともに、Ｔ２１からＴ２２まではメッキ層内だけでＦｅを拡散させることによって、Γ１相成長の抑制およびζ相→δ相化を促進しδ相単相化が可能となる。
また、温度積分値（Ｓ）が、例えば、表２に示すような、前記合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じた値になったときに、前記保熱炉の間に設置した冷却装置により鋼板の冷却を開始することによって、メッキ層構造の制御をさらに高度化することができる。
【表２】
【実施例】
下記の条件にて実施した本発明の実施例を表３〜表５に示す。
＜実施条件＞
・設備構成：亜鉛メッキ浴？スクレーパ？加熱炉（ＩＨ炉）？保熱炉＃１（電気ヒータ） −ＧＣＢ（保熱帯間にあるガス冷却）？保熱炉＃２（電気ヒータ）−気水冷却−付け量測定 器
・鋼種：ＩＦ鋼（Ｃ：３０ｐｐｍ以下＋Ｔｉ＋Ｎｂ）
・板幅：６００〜１８８０ｍｍ
表３は本発明の実施例を示す。温度積分値（Ｓ）の値が本発明範囲である５００≦Ｓ≦３０００の範囲内であるため、パウダリング性および摺動性とも良好であり、Ｆｅ（％）のバラツキは±１％程度であった。
一方、従来は、鋼種、サイズ、目標Ｆｅ％において良好だった条件（ＬＳ、合金化炉温、合金化出側板温）を記録しておき、それと全く同じ条件になるよう手動で条件変更を行っていたため、上記操業条件への移行前後で、Ｆｅ（％）のバラツキは最大±３％程度になることもあったため、本発明によって著しく合金メッキの品質を安定化させることができることが確認された。
表４は、操業中に条件が変化した（異なる鋼板を繋いだ）時に所定の条件に変更する場合における本発明の実施例を示す。
操業中にライン速度や板厚が変化しても目標とするＦｅ％が変わらなければ温度積分値（Ｓ）の値が一定となるように操業することによってパウダリング性と摺動性の双方を良好に保つことができる。
また、操業中に目標とするＦｅ％や目付け量が変化する場合には、温度積分値（Ｓ）の値がそのＦｅ％と目付け量に応じた値になるように合金化処理の温度パターンを変更することによってパウダリング性と摺動性の双方を良好に保つことができる。
表５は、合金化までの時間、加熱速度、冷却速度が本発明の好ましい範囲を満足する発明例と満足しない比較例を示す。
比較例は、入熱量が大き過ぎるとＦｅ濃度が増加しパウダリング性がやや劣っており、加熱速度が好ましい範囲である１０℃／秒未満だとζ相が増えて摺動性がやや悪くなっている。
また、冷却速度が好ましい範囲である４℃／秒未満の場合には、Γ１相が増加してパウダリング性がやや悪くなった。
【表３】
【発明の効果】
本発明によれば、鋼板の加熱温度と加熱時間を掛け合わせて合計した温度積分値に基づいて合金化処理の温度パターンを決定することによって、メッキ層構造およびＦｅ濃度を制御して、表面摺動性と耐パウダリング性を両立させ、所定の品質を持ったＡＳ製品の作り分けを安定して行うことができる製造方法を提供することができ、産業上有用な著しい効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造プロセスを例示する図である。
【図２】本発明における合金化溶融亜鉛メッキ鋼板のヒートパターンの実施形態を例示する図である。
【図３】溶融亜鉛メッキ鋼板の合金メッキ層の構造を示す図である。
【図４】本発明に用いる温度積分値（Ｓ）とメッキ中Ｆｅ％との関係を例示する図である。
【図５】本発明に用いる目付（メッキ付着量）とＦｅ％との関係を例示する図である。との関係を例示する図である。
Claims (11)
- 亜鉛メッキ浴にてメッキを施した鋼板を加熱して合金化処理を行う合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法において、前記合金化処理における加熱・冷却中の温度（Ｔ）と時間（ｔ）とを掛け合わせて積算した温度積分値に基づいて、前記合金化処理を行う温度パターンを決定することを特徴とする合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
- 加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）にて最高到達温度に達した後、保熱炉にて徐冷し、かつ、下記（Ａ）式にて算出される温度積分値（Ｓ）が、５００≦Ｓ≦３０００を満足することを特徴とする請求項１に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
ここに、Ｔ０ ：４２０（℃）、
Ｔ１１：加熱炉出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ１２：冷却帯入側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２１：冷却帯出側の鋼板温度（℃）、
Ｔ２２：保熱炉出側の鋼板温度（℃）、
ｔ１ ：Ｔ０から加熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ２ ：加熱炉出側から冷却帯入側までの処理時間（ｓｅｃ）、
Δｔ ：冷却帯入側から冷却帯出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ３ ：冷却帯出側から保熱炉出側までの処理時間（ｓｅｃ）、
ｔ４ ：急冷帯入側からＴ０までの処理時間（ｓｅｃ） - 前記合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じて、前記温度積分値（Ｓ）を決定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
- 前記決定した温度積分値（Ｓ）に基づいて、前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定し、前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
- 前記決定した加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を、鋼板の鋼種および／またはメッキ付着量に応じて補正することを特徴とする請求項４に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
- 前記メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）により、前記温度積分値を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
- 合金化度（Ｆｅ濃度）が一定のときは前記温度積分値（Ｓ）が一定になるように前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定し、目標Ｆｅ濃度が変化するときは該目標Ｆｅ濃度に応じた温度積分値（Ｓ）に基づいて前記加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）を決定することにより、合金化処理を行う温度パターンを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項６に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
- 前記メッキ浴入側の鋼板温度（Ｔｉｎ）から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの時間（ｔ０）が１５秒以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項７に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
- 前記メッキ浴出側の鋼板温度から加熱炉出側の鋼板温度（Ｔ１１）までの昇温速度が１０℃／ｓｅｃ以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項８に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
- 前記温度積分値（Ｓ）が前記合金メッキ中の目標Ｆｅ濃度に応じた値になったときに、前記鋼板の冷却を開始することを特徴とする請求項１乃至請求項９に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
- 前記保熱炉から出た鋼板を、４℃／ｓｅｃ以上の冷却速度で急冷することを特徴とする請求項１乃至請求項１０に記載の合金化溶融亜鉛メッキ鋼板の製造方法。
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