JP2006274406A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボトムドロスをめっき槽からくみ出すために頻繁な操業停止を必要とせず、かつ、既存の製造設備に対して改造を必要とせずに、表面外観に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造可能にする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供する。
【解決手段】溶融亜鉛浴温を４５０〜４６０℃、鋼板の溶融亜鉛浴への浸入板温を４６０〜４７５℃でかつ溶融亜鉛浴温より１０℃以上高温にして、鋼板を溶融亜鉛浴に浸漬し、浴中のシンクロールにより方向転換させて溶融亜鉛浴から引き上げてワイピング装置によって所定のめっき付着量に調整した後に、合金化処理を行なう。
【選択図】 なし

Description

本発明は、表面外観に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板はプレス成形性、耐食性、溶接性など種々の特性に優れているために、巾広く使用されている。最近では、冷延鋼板や電気めっき鋼板に代わり、自動車車体の外板用途など、美麗な表面外観を必要とする用途に使用されるようになった。

しかしながら、合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、冷延鋼板や電気めっき鋼板と比較し、美麗な表面外観を得ることが困難である。その一因として、溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインにおいて不可避的に発生するドロスと呼ばれる金属間化合物が付着することがある。

通常、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、被めっき鋼板をめっき槽内の溶融亜鉛浴に浸漬し、浴中のシンクロールによって方向転換させて溶融亜鉛浴から引き上げ、ワイピング装置によって所定のめっき付着量に調整した後、合金化処理を行い、さらに、調質圧延を施す。

このような合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法においては、被めっき鋼板や浴中機器から溶出したＦｅと、溶融亜鉛浴中のＺｎやＡｌとの化学反応によってＦｅ−Ｚｎ系および／またはＦｅ−Ａｌ系の金属間化合物が生成することが避けられない。通常、浴中に生成したこれらの金属間化合物をドロスと称している。

生成したドロスは、溶融亜鉛浴が静かな状態であれば、溶融亜鉛との比重差によってめっき槽底部に沈降し、ボトムドロスとして堆積するか、もしくは浴面に浮上する。しかしながら、溶融亜鉛浴は被めっき鋼板の通過やシンクロールなどの浴中ロールの回転により常に撹拌されているので、一部のドロスは溶融亜鉛浴中を浮遊しめっき鋼板に付着する。付着したドロスは、調質圧延時やプレス加工時に押しつぶされ、ドロス欠陥と呼ばれる点状の欠陥の原因となる。

このようなドロス欠陥を軽減するために、一旦操業を停止してボトムドロスをめっき槽からくみ出しているが、ドロス欠陥の防止対策としては不十分であり、また生産性の低下が大きい。そこで、操業停止時間を出来るだけ短くするためにドロス生成速度を低減する技術が提案されている。

浴中ドロス量を低減するためには、ドロス源となる鋼板からの溶出鉄量を低減することが有効であろうことは容易に推定できる。特許文献１には、亜鉛浴温度と亜鉛浴への鋼板浸漬時間との関係を特定して浴中ドロス量を低減する技術が提案されている。特許文献１には、亜鉛浴温が低く、鋼板浸漬時間が短いと、亜鉛浴中の鉄濃度は減少することが示されている。しかしながら、浸漬時間を短くするために鋼板通板速度を早くすると、浴中のドロスの巻上げが大きくなり、鋼板に付着するドロス量は逆に増加するという問題がある。
特開２０００−２１９９４７号公報

本発明は、ボトムドロスをめっき槽からくみ出すために頻繁な操業停止を必要とせず、かつ、既存の製造設備に対して改造を必要とせずに、表面外観に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造可能にする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。

上記課題を解決する本発明の手段は、溶融亜鉛浴温を４５０〜４６０℃、鋼板の溶融亜鉛浴への浸入板温を４６０〜４７５℃でかつ溶融亜鉛浴温より１０℃以上高温にして、鋼板を溶融亜鉛浴に浸漬し、浴中のシンクロールにより方向転換させて溶融亜鉛浴から引き上げてワイピング装置によって所定のめっき付着量に調整した後に、合金化処理を行なう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。

本発明によれば、頻繁なライン停止によるドロス除去作業を必要とせず、また、既存の製造設備に対して改造を必要とすることなく、優れた表面外観を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。

本発明者らは、上述した従来技術の問題を解決すべく、製造条件の中で比較的容易に制御可能な温度に着目して鋭意検討を重ねた結果、以下の知見を得た。
（１）溶融亜鉛浴温を低下させるとドロスの生成速度が低下する。
（２）溶融亜鉛浴への鋼板の浸入板温度を低下させるとドロスの生成速度が低下する。
（３）溶融亜鉛浴温の低下と鋼板の浸入板温度の低下を同時に行なうとシンクロールへの亜鉛付着が顕著になって鋼板に押疵が発生し連続操業性に支障があり、この亜鉛付着の問題は、鋼板の浸入板温を溶融亜鉛浴温よりも高くすることで緩和される。
（４）溶融亜鉛浴温が低くなるとシンクロールに起因する筋状の表面欠陥が発生しやすくなる。
（５）ドロスは溶融亜鉛浴中で経時的に成長するため、溶融亜鉛浴中には大きさの異なるドロスが存在する。最大径１００μｍ未満のドロスはめっき鋼板に付着しても外観等に重大な悪影響を及ぼす可能性は低いが、最大径１００μｍ以上のドロスはドロス欠陥と呼ばれる点状の欠陥を発生しやすい。

そこで、本発明者らは、溶融亜鉛浴中で最大径１００μｍ未満のドロスの生成を防止することをさらに検討した。その結果、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに際して、溶融亜鉛浴温を４５０〜４６０℃、鋼板の溶融亜鉛浴への浸入板温を４６０〜４７５℃でかつ溶融亜鉛浴温より１０℃以上高温にして、鋼板を溶融亜鉛浴に浸漬し、浴中のシンクロールにより方向転換させてめっき浴から引き上げてワイピング装置によって所定のめっき付着量に調整した後に、合金化処理を行なうことで、本発明の課題が解決されることを見出した。

以下、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法の限定理由を説明する。

本発明では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに際して、鋼板を溶融亜鉛浴に浸漬し、浴中のシンクロールにより方向転換させて溶融亜鉛浴から引き上げる。溶融亜鉛浴への鋼板浸入板温は４６０〜４７５℃の範囲内に限定する。溶融亜鉛浴への鋼板浸入板温が４６０℃未満ではシンクロールへの亜鉛付着によって鋼板に押疵が発生しやすくなり、４７５℃超ではドロス生成を抑制する効果が不十分となる。

溶融亜鉛浴温は４５０〜４６０℃の範囲内に限定する必要がある。溶融亜鉛浴温が４５０℃未満になるとシンクロールに起因する筋状の表面欠陥が発生しやすくなる。溶融亜鉛浴温が４６０℃超になるとドロス生成を抑制する効果が不十分となる。溶融亜鉛浴温が４５０℃未満になるとシンクロール起因の筋状の表面欠陥が発生しやすくなるのは、溶融亜鉛浴温が低すぎるため、シンクロール表面で亜鉛が固化付着しやすくなり、シンクロール表面に形成されている溝部と非溝部で鋼板−めっき界面の初期合金層に差が生じ、合金化処理後にシンクロールの溝に起因する筋状の表面欠陥が発生するものと考えられる。

溶融亜鉛浴への鋼板浸入板温が溶融亜鉛浴温よりも１０℃以上高温にしないとシンクロールへの亜鉛付着の問題が起こるため、溶融亜鉛浴への鋼板浸入板温は溶融亜鉛浴温よりも１０℃以上高温にする必要がある。鋼板浸入板温が溶融亜鉛浴温よりも１０℃以上高くないとシンクロールへの亜鉛付着の問題が顕著となる理由は明らかではないが、溶融亜鉛浴温が亜鉛融点に近いためにシンクロール表面で亜鉛が固化付着しやすいのに加えて、浸入板温を低くしているために、固化付着した亜鉛が再溶解しにくくなるためと考えられる。

従って、表面欠陥を抑制しつつ、ドロス生成量を低減するには溶融亜鉛浴温と浸入板温を上記範囲に制御することが必要である。

溶融亜鉛浴中のＡｌ濃度は、通常合金化溶融亜鉛めっきを行なう場合の濃度である、０．０５〜０．２５質量％の範囲であればよい。

溶融亜鉛浴から引き上げた後、ワイピング装置によって所定のめっき付着量に調整した後に合金化処理を行なう。めっき付着量、合金化処理温度、合金化処理時間、合金化処理装置の種類等の合金化処理条件などにもなんら制限はない。

また、本発明に供される合金化溶融亜鉛めっき鋼板の下地鋼板もなんら制限はない。

本発明によれば、外観品質等に重大な悪影響を及ぼす最大径１００μｍ以上のドロスの生成が抑制されるために、合金化溶融亜鉛めっき鋼板のドロス欠陥の発生が少なくでき、また浴中ドロス除去を行うための操業停止の頻度を低減できる。

板厚０．７〜１．２ｍｍ、板幅１２００〜１６５０ｍｍの冷延鋼板を被めっき鋼板として用い、通常の連続合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造ラインで、溶融亜鉛浴温度と溶融亜鉛浴浸入時の鋼板温度を調整して合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。調整した条件で３時間製造後に溶融亜鉛浴を一定量サンプリングし、溶融亜鉛浴中のドロス量を測定した。溶融亜鉛浴のＡｌ濃度は０．１４質量％であった。

溶融亜鉛浴中のドロス量は、サンプリングした溶融亜鉛浴が凝固後に５０ｇを切断採取してるつぼに入れ、大気中４６０℃で１時間加熱静置してドロスを沈降させ、るつぼから取り出して断面を観察してドロス面積率を求めて判定した。るつぼ内のドロスは底部に沈降して固化するため、るつぼ底面に垂直な断面を、光学顕微鏡を用いて１０倍の倍率で観察し、ドロス欠陥を発生しやすい最大径１００μｍ以上のドロスの面積率を断面全体にわたって求めた。

表１に溶融亜鉛浴温と溶融亜鉛浴への浸入板温度およびドロス面積率を示した。併せて、シンクロールへの亜鉛付着の有無とシンクロール起因の筋状の表面欠陥の有無も示した。

表１からわかるように、溶融亜鉛浴温度と浸入板温度が本発明の範囲外である比較例１ではドロス面積率が０．３３９％であったのに対して、溶融亜鉛浴温度と浸入板温度が本発明の範囲内である実施例１〜３はドロス面積率が０．１％未満であり、顕著なドロス生成速度の抑制が認められた。

一方、溶融亜鉛浴温度と浸入板温度が本発明の範囲内であるが、溶融亜鉛浴温度と浸入板温度との差が１０℃未満の比較例２ではドロスの生成速度の抑制は認められるものの、シンクロールへの亜鉛付着が認められた。

また、溶融亜鉛浴温が本発明の範囲外である４５０℃未満である比較例３ではドロスの生成速度の抑制は認められるものの、シンクロール起因の筋状の表面欠陥が認められた。

本発明は、自動車車体の外板などの美麗な表面外観が必要な用途に使用される合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法として利用することができる。

Claims (1)

1. 溶融亜鉛浴温を４５０〜４６０℃、鋼板の溶融亜鉛浴への浸入板温を４６０〜４７５℃でかつ溶融亜鉛浴温より１０℃以上高温にして、鋼板を溶融亜鉛浴に浸漬し、浴中のシンクロールにより方向転換させて溶融亜鉛浴から引き上げてワイピング装置によって所定のめっき付着量に調整した後に、合金化処理を行なう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。