JP2019077933A - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
熱間圧延工程S1では、スラブを熱間圧延し、母材となる鋼板を得る。
上記母材鋼板は、Siを含有する。Siは、鋼材の強度を発現しつつ、延性や加工性を確保できる元素である。Si含有量の下限としては、0.2質量%であり、0.5質量%がより好ましく、1.0質量%がさらに好ましい。一方、Si含有量の上限としては、3.0質量%が好ましく、2.5質量%がより好ましい。Si含有量が上記下限未満であると、強度及び加工性を両立させるために他の合金元素が必要となり、製造コストが増大するおそれがある。逆に、Si含有量が上記上限を超えると、後述する焼鈍工程S3の酸化工程S31で、鉄酸化層の形成が抑制されるため、Si酸化物によりめっき密着性が低下するおそれがある。
冷間圧延工程S2では、熱間圧延工程S1後の鋼板を冷間圧延する。
焼鈍工程S3では、鋼板をロールにより送給しながら連続焼鈍する。当該溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法では、焼鈍工程S3として、図2に示すように酸化工程S31と、還元工程S32とを主に備える。
酸化工程S31では、酸化加熱帯1で、鋼板Mの表面を酸化する。この酸化により鋼板Mの表面に鉄酸化層を形成する。
還元工程S32では、還元加熱帯2で、酸化工程S31で形成された鉄酸化層を還元する。この還元により、鉄酸化層が還元され、鋼板Mの表面に還元鉄層が形成される。一方、還元により鉄酸化層から供給される酸素は、鋼板Mの内部でSi等の元素を酸化する。このため、Si等の酸化物は鋼板Mの内部に留まり、鋼板Mの表面でのSi等の酸化物の生成が抑制される。従って、Si等の元素によるめっき密着性の低下を抑止できる。なお、還元工程S32は、鉄酸化層の還元が完了した後も継続され、鋼板Mが800℃以上の高温に曝されても鉄の酸化が起こらないように焼鈍される。
亜鉛めっき層形成工程S4では、焼鈍工程S3後に鋼板Mの表面に亜鉛めっき層を形成する。
合金化工程S5では、亜鉛めっき層形成工程S4後に鋼板Mの合金化処理を行う。
当該溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法では、酸化還元法を用いるので、めっき密着性に優れる。当該溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法では、酸化工程S31においてはロールピックアップが発生しない温度、すなわち鉄の酸化物どうしが焼結し難い温度で酸化層の形成を行うことで、ロールピックアップを抑制する。また、当該溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法では、還元工程S32において鉄酸化層を最初のロールまでに還元するので、還元加熱帯2の最初のロールに至るまでにロールピックアップの原因となる鉄酸化物が鋼板Mから取り除かれる。従って、当該溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を用いることで、優れためっき密着性を維持しつつ、ロールピックアップを抑制できる。
なお、本発明の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、上記実施形態に限定されるものではない。
酸化工程で形成される鉄酸化層の組成の確認を行った。
鉄以外の化学成分が表1に示す鋼を溶成して得た鋳片を熱間圧延工程及び冷間圧延工程を行い、平均厚さ1.8mmの母材鋼板を得た。なお、冷間圧延工程での酸洗条件を調整し、平均厚み10μmの粒界酸化層を残存させた。
得られたNo.1〜No.4の試料に対しX線回折法により鋼板表面の酸化層の相組成分析を行った。結果を表2に示す。
本発明者らは、ロールピックアップ発生のメカニズムとして、鋼板の表面に生成された粉末状の酸化物のロール表面への初期付着が生じ、その後に付着した酸化物(付着物)どうしが接触及び焼結することで成長し、この成長した付着物が鋼板に押し疵を生じさせると考えている。そこで、Fe3O4粉末体(高純度化学研究所製の「酸化鉄(II III)」、純度98%、粒径1μm以下)を、焼鈍炉のロール(トーカロ社製の「溶射皮膜付ロール」、ZrO2系、皮膜膜厚100〜300μm、表面粗さRa=3μm)の表面に相互接触させる試験を行った。
焼鈍工程として、表2のNo.1の条件(酸化温度T0=600℃、ロールピックアップが発生しない温度)で酸化工程を行った後、表4に示す実施例1〜7及び比較例1〜5の条件で還元工程を、5時間継続して行った。なお、還元雰囲気としては、水素濃度を5体積%、窒素との混合ガスの露点を−20℃とした。また、還元工程は還元加熱帯の最初のロール(第1ロール)まで行い、速やかに常温まで冷却した。
実施例1〜7及び比較例1〜5の還元工程後の鋼板について、オージェ電子分光分析により鋼板表層の鉄(還元鉄)と、FeXOY(未還元鉄)との比率を算出した。表面のコンタミネーションを除外するためC成分が検出されない深さまでスパッターにより表層を除去した面を最表面とし、分析は深さ3nmまで行った。分析結果は、Feピークを波形分離し定量化した。得られた数値から、鋼板表層の還元鉄の比率が90%以上である場合、還元が「完了」していると判断し、上記比率が90%未満である場合、還元が「未完了」であると判断した。結果を表4の「還元完了判定」欄に示す。
1a 酸化加熱帯入口
1b 酸化加熱帯出口
11 ロール
12 直火バーナー
2 還元加熱帯
2a 還元加熱帯入口
2b 還元加熱帯出口
21 ロール
21a 第1ロール
3 搬送路
31 ロール
M 鋼板
Claims (4)
- 酸化加熱帯及び還元加熱帯をこの順に有する焼鈍炉を用い、Si含有量が0.2質量%以上の帯状の鋼板をロールにより送給しながら連続焼鈍する焼鈍工程を備える溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、
上記焼鈍工程として、
上記酸化加熱帯で、上記鋼板の表面をロールピックアップが発生しない温度で酸化する酸化工程と、
上記還元加熱帯で、上記酸化工程で形成された鉄酸化層を上記還元加熱帯の最初のロールまでに還元する還元工程と
を備える溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 上記酸化工程で、鋼板の酸化温度を740℃以下とする請求項1に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 上記還元工程で、還元加熱帯の最初のロールにおける鉄酸化層の還元温度を750℃以上とし、還元加熱帯入口から還元加熱帯の最初のロールまでの区間で鉄酸化層の還元温度が700℃以上である還元時間を20秒以上とする請求項1又は請求項2に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
- 上記酸化加熱帯の加熱手段として、直火バーナーを用いる請求項1、請求項2又は請求項3に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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