JP2023156878A - 溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】Ａｌの高い耐食性を活かすと共に、シンクロールの溝模様、すなわちグルーブマークの発生を抑えることができる高耐食性溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供する。【解決手段】溶融亜鉛めっきの前工程であるアルカリ電解清浄工程にて、めっき対象の鋼板の表面を90℃以上の温度のアルカリ電解洗浄液で脱脂し、さらに加熱・冷却工程にてかかる鋼板に対しガス燃焼加熱を用いて650℃以上710℃以下の範囲に加熱することで上記鋼板の表面の油分を効果的に除去する。【選択図】図４

Description

本発明は、鋼板の上にＡｌの含有量が0.15質量％超の亜鉛系金属を溶融めっきする高耐食性溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

一般的に、溶融Ａｌ－Ｚｎ系めっき鋼板は、スラブを熱間圧延又は冷間圧延した薄鋼板を下地鋼板として用い、下地鋼板を連続式溶融めっきラインの焼鈍炉にて再結晶焼鈍した後、溶融めっき処理を行うことによって製造される。

かかる溶融Ａｌ－Ｚｎ系めっき鋼板は、Ｚｎの犠牲防食性とＡｌの高い耐食性とが両立できているため、溶融亜鉛めっき鋼板の中でも高い耐食性を示す。
特に近年、溶融Ａｌ－Ｚｎ系めっき鋼板は、建材や電機製品向けに使用されることが多くなってきている。この用途では、とりわけＡｌの高い耐食性が必要になってきている。

特開平４－３６２１６７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されている通り、めっき浴のＡｌの含有量が0.15質量％を超えた場合、シンクロールの溝模様がめっき付着後のめっき面に現れるいわゆるグルーブマークが発生しやすくなるという問題があった。そのため、外観が汚くなって、製品として使用することができなかった。

本発明は、上記の問題を有利に解決するものであって、シンクロールの溝模様が処理後のめっき面に現れるといったいわゆるグルーブマークの発生を抑えることができると共に、Ａｌの高い耐食性を活かした高耐食性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ものである。

図１は、発明者らが考察したグルーブマーク発生の推定機構を示す図である。
従来の操業条件で運転した場合、鋼板は、図１のａに示すように、鋼板表面に防錆油由来の残存物が付着した状態で溶融亜鉛めっき装置の溶融亜鉛浴内に装入される。溶融亜鉛浴内で鋼板表面にシンクロールが接触した際、図１のｂに示すように、シンクロールには溝があるため、溝の部分は鋼板に接触しない。そのため、防錆油由来残存物が隙間を持って筋状に残ってしまう。また、かかる防錆油由来残存物の上面は、浴中のめっき材をはじいてしまう。
すなわち、鋼板表面残存物の有・無の影響でめっき性に違いが生じることになる。

さらに、溶融亜鉛浴から取り出された鋼板には、ワイピングが施されるが、このワイピングで防錆油由来残存物のある部分は、前述のようにめっき材をはじいてしまうため、Znの掻き落とし量に違いが発生する。その結果、図１のｃに示すように、めっき膜に凹凸が形成される。これが、図２に示すような、鋼板の表面に縞状の欠陥が発生する、外観不良の原因となる。

このように、鋼板表面の防錆油は、従来のアルカリ電解清浄装置で十分に除去できない防錆油由来残存物となって、めっきの外観不良の原因になっていたことを新規に見出した。

そこで、発明者らは、鋼板表面の油分を十分に除去するため、アルカリ電解清浄装置で脱脂した後、加えて鋼板表面に残存した油分を燃焼によって除去することを想起した。そして、めっき浴への鋼板浸漬に先立つ、加熱工程のガス燃焼加熱装置を用い、鋼板の雰囲気温度や、板厚による影響を検討した。

この検討の結果、図３に示す通り、板厚が3mm以上になると、グルーブマークが発生しやすいことが分かった。このため、板厚：3mm以上の鋼板では、グルーブマーク発生抑止の対策が特に必要となる。

そこで、アルカリ電解清浄装置で脱脂後、さらに残存した油分を燃焼によって除去するために、鋼板表面の状態を悪化させない加熱雰囲気温度の条件を模索したところ、図４に示す通り、加熱雰囲気温度を650～750℃の範囲にすれば、溶融亜鉛めっき装置でのめっき処理にも影響なくかつグルーブマークも発生しないことが分かった。

また、加熱雰囲気温度が750℃を超えると、鋼板表面性状を悪化させ、めっき処理に適さなくなることを知見した。なお、操業時の温度変動を考慮すると、650℃以上710℃以下で加熱することがより望ましいことを併せて知見した。

したがって、特に板厚が3mm以上の鋼板をめっき処理する場合は、加熱雰囲気温度を650～750℃の範囲内、望ましくは650～710℃の範囲内にすることで、鋼板表面の油分を除去しグルーブマーク欠陥の発生を効果的に抑止することができる。

以上の知見に基づき、さらに検討を重ね、本発明を完成させた。すなわち、本発明の構成要旨は以下の通りである。
１．Ａｌを0.15質量％超含む亜鉛系金属をめっきする工程であって、アルカリ電解清浄工程、加熱工程、溶融亜鉛めっき工程を有する溶融亜鉛めっき鋼板の製造工程に、鋼板を通板して溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに際し、上記アルカリ電解清浄工程にてアルカリ電解洗浄液を90℃以上の温度にして上記鋼板の表面を脱脂し、さらに上記加熱工程にてガス燃焼加熱を用い650℃以上750℃以下の範囲に上記鋼板を加熱して、上記鋼板の表面の油分を除去する溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

２．前記加熱工程がガス燃焼加熱装置、間接加熱装置、冷却装置を経ることからなる前記１に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

３．前記ガス燃焼加熱による加熱温度を、650℃以上710℃以下の範囲にする前記１または２に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

この発明によれば、いわゆるグルーブマークの発生を抑えつつ、Ａｌの高い耐食性を活かすことができ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。

グルーブマーク発生の推定機構を示す図である。 めっき処理後のグルーブマークが発生している鋼板を示す図である。 本発明の板厚に依存したグルーブマークが発生する領域を示す図である。 本発明の加熱雰囲気温度に依存したグルーブマークの発生抑止領域を示す図である。 本発明に用いる連続溶融亜鉛めっき設備の一例を示す図である。

本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であって、鋼板を、アルカリ電解清浄工程、加熱工程、溶融亜鉛めっき工程からなる溶融亜鉛めっき鋼板の製造工程に通板するに際し、上記アルカリ電解清浄工程にてアルカリ電解洗浄液の温度を90℃以上として上記鋼板の表面を脱脂し、さらに加熱工程にて上記鋼板に対しガス燃焼加熱を用い650℃以上750℃以下の範囲に加熱して、上記鋼板の表面の油分を除去する。また、前記加熱工程は、ガス燃焼加熱装置、間接加熱装置、冷却装置を経る、ガス燃焼加熱工程、間接加熱工程、冷却工程からなることが好ましい。

以下、本発明について図５を用いて説明する。
図５は、本発明の一実施形態にかかる溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に用いる設備を示す概略構成図である。
なお、本発明に用いる鋼板は、亜鉛系金属のめっきを施される公知の熱間圧延又は冷間圧延した板厚が3mm以上の薄鋼板であれば、特に限定されない。

図５に示すように、溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備は、通常、鋼板の通板方向に従い、上流側から下流側に向かって鋼板が移動する。その際、冷延コイルを払い出すためのペイオフリール（ＰＯＲ）から前コイルの払出しが完了すると、かかる前コイルの終端と次コイルの先端とを溶接すべく、次コイルの先端が溶接機まで送られてかかる部位に溶接が施されることで、連続的に鋼板は搬送される。

かように溶接接合された鋼板は、図５に記載のアルカリ電解清浄工程におけるアルカリ電解清浄装置で表面を脱脂される。
なお、本発明におけるアルカリ電解清浄装置は、汚れや防錆を除去する為に使用される、90℃以上に熱せられたアルカリ電解洗浄液を用いるものであれば、特に限定されず、公知のものを使用することができる。
また、上記アルカリ電解洗浄液の温度は、90℃以上とする。かかる温度範囲とすることで、以下の加熱工程で、効果的に防錆油由来残存物が除去されるからである。なお、かかるアルカリ電解洗浄液の温度の上限は特に限定しないが、アルカリ電解洗浄液の温度の上昇に使用する蒸気使用量削減の観点等から、95℃程度が好ましい。

次いで、加熱工程において、ガス燃焼加熱を用い、650℃以上750℃以下、好ましくは650℃以上710℃以下の範囲に加熱する。具体的には、直下炉（ＤＦＦ）のガス燃焼加熱装置で650℃以上750℃以下に加熱して鋼板表面の清浄化を行うことが肝要である。また、材質確保のために、さらに間接加熱装置（ＲＴ）でラジアントチューブを用い還元焼鈍で加熱することが好ましい。

前記加熱工程を詳述すると、図５に記載のように、ガス燃焼加熱装置、間接加熱装置、冷却装置を経ることが好ましい。
上記ガス燃焼加熱装置（ＤＦＦ）は、燃焼ガスを鋼板に直接吹き付けて還元しながら急速に加熱する設備であり、800℃程度に加熱する機能を有している。
また、上記間接加熱装置（ＲＴ）は、ＤＦＦで加熱された鋼板をＲＴ出口で目標温度である700℃程度まで昇温するとともに水素を含む雰囲気ガスによって鋼板表面を還元し、めっきの密着性を確保する設備である。
さらに、上記冷却装置（ＧＪＣ）は、ＲＴで加熱された鋼板をガスクーラーで冷却された雰囲気ガスを直接吹き付けることで急冷し、目標板温である５００℃程度になるように冷却する設備である。

なお、本発明では、溶融亜鉛装置の溶融亜鉛浴に浸漬させる前にガス冷却装置（ＧＪＣ）で温度調整する。鋼板の酸化を防止するために冷却が必要だからである。

引き続いて、溶融亜鉛めっき工程を行う。具体的には、溶融亜鉛めっき装置のＡｌを0.15質量％超含む溶融亜鉛浴中で、一定間隔のピッチでロール表面に溝を持つシンクロールで鋼板の搬送方向を下方から上方へ方向を変更してめっきを施されることで本発明の効果が得られる。

なお、本発明に従う製造方法において、本明細書に記載のない項目は、いずれも常法を用いることができる。

以下、本発明の実施例を説明する。
板厚:3.2mmとし、成分組成を、質量％で、C:1.46～1.74％、Mn:0.65～0.75％、P:0.27％以下およびN:0.25～0.70％とし、残部はFeおよび不可避的不純物とした鋼板を用いた。
また、本実施例は、直火型加熱炉を有したタイプの溶融亜鉛めっきラインを用い、まず、アルカリ電解洗浄液の温度を、発明例では90℃とし、比較例では75℃とした脱脂を行った。

ついで、発明例では、加熱工程において、燃焼加熱装置（ＤＦＦ）では650℃以上710℃以下に昇温し、間接加熱装置（ＲＴ）は700℃程度まで昇温した。冷却工程では冷却装置（ＧＪＣ）にて、目標板温である500℃程度になるように冷却した。
一方、比較例では、加熱工程において、燃焼加熱装置（ＤＦＦ）では550 ℃以上600℃以下に昇温し、間接加熱装置（ＲＴ）は700℃程度まで昇温した。冷却工程では冷却装置（ＧＪＣ）にて、目標板温である500℃程度になるように冷却した。

かくして得られた実施例用の鋼板は、発明例・比較例共、溶融亜鉛浴の浴温を465～470℃としてワイピングガス圧を3kpaとしてめっきをおこなった。なお、溶融亜鉛浴中のＡｌの含有量は、4.5～4.7質量％とした。

めっき後、ワイピングエアにて付着量を制御し、圧下率：0.7％で調質圧延を施した。
これらの方法で製造されためっき鋼板のグルーブマークの発生の有無をライン出側のコイル巻取り前に鋼板の表裏を目視で確認した。

それぞれのグルーブマークの発生率の確認結果は以下の通りである。
・グルーブマークの発生率：0.06％（発明例）
・グルーブマークの発生率：0.15％（比較例）
以上から、本発明に従うことで、グルーブマークの発生率が効果的に抑えられていることが分かる。

Claims (3)

1. Ａｌを0.15質量％超含む亜鉛系金属をめっきする工程であって、アルカリ電解清浄工程、加熱工程、溶融亜鉛めっき工程を有する溶融亜鉛めっき鋼板の製造工程に、鋼板を通板して溶融亜鉛めっき鋼板を製造するに際し、
   上記アルカリ電解清浄工程にてアルカリ電解洗浄液を90℃以上の温度にして上記鋼板の表面を脱脂し、さらに上記加熱工程にてガス燃焼加熱を用い650℃以上750℃以下の範囲に上記鋼板を加熱して、上記鋼板の表面の油分を除去する溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
2. 前記加熱工程がガス燃焼加熱装置、間接加熱装置、冷却装置を経ることからなる請求項１に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
3. 前記ガス燃焼加熱による加熱温度を、650℃以上710℃以下の範囲にする請求項１または２に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

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