JP2504219B2

JP2504219B2 - 絞り用合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP2504219B2
Application number: JP25501289A
Authority: JP
Inventors: 修二中居
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-09-29
Filing date: 1989-09-29
Publication date: 1996-06-05
Anticipated expiration: 2011-06-05
Also published as: JPH03120319A

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉この発明は、遅時刻でかつ絞り性の優れた合金化亜鉛
めっき鋼板をコスト安く製造する方法に関するものであ
る。

〈従来技術とその課題〉近年、自動車，電器器具，事務機器類等を中心に軽量
化，耐久性並びに意匠性面等の要求が一段と厳しくなっ
てきたことに呼応して、より優れた耐時効性，絞り性，
防錆性，溶接性等を兼備した合金化亜鉛めっき鋼板に対
する要望が益々強くなっている。

ところで、従来、深絞り用の溶融亜鉛めっき鋼板の製
造法としては、製鋼脱炭によりＣ含有量を50ppm以下と
した極低炭素鋼にTi,Nb等を添加して炭化物，窒化物を
形成することで非時効性，絞り性を確保する手段（特開
昭59-190332号公報）や、低炭素鋼の連続溶融亜鉛めっ
きラインに過時効帯を設けておき、溶融亜鉛めっき後に
過時効処理を施す方法（特開昭56-3907号，特開昭56-39
08号，特開昭56-51531号，特開昭56-116865号）或いは
溶融亜鉛めっきの前に過時効処理を施す方法（特開昭56
-3909号，特開昭56-51531号）等が試みられていた。

しかし、極低炭素鋼を素材とするためには製鋼段階で
RH法やDH法等を適用した強度の脱ガス処理が必要な上、
Ti,Nb等の合金元素添加処理や連続溶融亜鉛めっきライ
ンでの焼鈍温度を750〜850℃程度と高くすることが要求
されるなど製造費用の高騰を余儀なくされ、従って前者
は工業的な量産手段として不適当であると考えられた。

一方、低炭鋼を素材とするものであっても、溶融亜鉛
めっき（浴温：約450℃）後に過時効処理を施す手段で
は、亜鉛めっきがロールに付着するのを防ぐために過時
効処理温度を300〜350℃程度に制限する必要があり、こ
のためＣの析出に３〜10分の長時間保持が必要となって
処理能率の点で大きな不利を伴うものであった。また、
溶融亜鉛めっき前に過時効処理を施す手段では、溶融亜
鉛めっき（浴温：約450℃）時やその後の合金化処理（5
00〜600℃）時に析出した炭化物が過時効処理によって
再び固溶してしまい、時効性の面で要求品質を十分に満
たさなくなるとの問題が指摘されていた。

このようなことから、本発明の目的は、特に合金化亜
鉛めっき鋼板の優れた耐食性能に着目した上で、自動車
用，電器器具用等としても十分に満足できる遅時効性と
優れた絞り性を兼備した合金化亜鉛めっき鋼板を高能率
かつ安価に製造し得る手段を提供することに置かれた。

〈課題を解決するための手段〉そこで、本発明者等は上記目的を達成すべく、合金化
亜鉛めっき鋼板製造に際しての素材鋼組成，製造工程で
の各種処理条件等について詳細な検討を繰り返しながら
研究を重ねたところ、「窒化物の析出を図るためにＢを
添加すると共に他の成分を慎重に調整した低炭素鋼を素
材とし、これに適正な条件での熱間圧延，連続焼鈍及び
めっき前過時効処理を組み合わせて実施した場合には、
優れた延性の確保と共に、炭化物や窒化物の凝集・析出
が円滑に行われて固溶Ｃや固溶Ｎの十分な低減がなさ
れ、しかも、続いて実施されるめっきの後の合金化処理
においても適正な条件を選択することによりＣの再固溶
が最小に抑えられて時効性の十分な抑制ができる。この
結果、優れた絞り性と所望の遅時効性能を備えた成形用
合金化亜鉛めっき鋼板を高い製造能率下にて安定かつ低
コストで製造することが可能になる」との新規な知見が
得られたのである。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであ
り、「C:0.010〜0.040％（以降、成分割合を表わす％は重量
％とする）， Si:0.02％以下,Mn:0.05〜0.30％,P:0.010〜0.100％,S:
0.020％以下,Al:0.010〜0.050％,N:0.0040％以下,B:0.0
003〜0.0030％を含むと共に、残部がFe及び不可避的不純物から成る鋼
を熱間圧延してAr₃点の温度以上で仕上げた後700〜600
℃で巻取り、これを常法により冷間圧延した冷延鋼板
を、まず再結晶温度以上850℃以下の温度域に加熱して
から少なくとも460℃までを冷却速度:5〜80℃/secで冷
却し、その後の350℃までの間で1.5〜3.0分間の徐冷を
行って過時効処理した後、再度440〜460℃に加熱して溶
融亜鉛めっきを施し、続いて合金化処理を15秒以内で行
ってから10℃/sec未満の冷却速度で冷却することによ
り、遅時効性でかつ絞り性の優れた合金化亜鉛めっき鋼
板を安定製造し得るようにした点」に特徴を有している。

即ち、本発明に係る絞り用合金化亜鉛めっき鋼板の製
造法は、低炭素鋼を素材とすると共にめっき前過時効を
実施する工程を採用したものであるが、その際、特に素
材鋼の成分組成，巻取温度，連続焼鈍炉での冷却条件，
過時効温度及び合金化処理条件を適正に組み合わせるこ
とにより製品固溶C,N量をミニマム化して遅時効化し、
かつ優れた絞り性能を確保し得るようにした点を骨子と
していて、それら主たる特徴点を整理すると次の通りに
である。

素材鋼の組成ａ）Ｃ含有量を0.010〜0.040％の低目として加工性の向
上を図る。

ｂ）Ｐ含有量を0.010〜0.100％の高目とし、かつMn含有
量を0.05〜0.30％と低目にすることで、過時効での炭化
物析出の促進を図る。

ｃ）Ｂ添加により窒化物の形成を図る。

熱延後の巻取り巻取温度を600〜700℃とし、フェライト粒の粗大化と
炭化物の粗大化を図る。

連続焼鈍炉での冷却少なくとも460℃に至るまでを５〜80℃/secの適度な
冷却速度として析出炭化物の凝集粗大化を図り、かつ46
0〜350℃間で緩冷却を行って固溶Ｃの析出を図る。

めっき処理めっき温度である450〜460℃の温度域まで急速加熱し
て亜鉛めっきを施し、更に合金化処理は500〜600℃加熱
として15秒以内に完了させる。つまり、加熱開始から合
金化完了までが30秒以内に収まるように図り、Ｃの再固
溶を極力抑制する。

最終冷却（合金化後の冷却）再固溶したＣを析出させるため、10℃/sec未満の冷却
速度で250℃以下に至らしめる。

〈作用〉次いで、本発明において素材鋼の成分組成並びに処理
条件を前記の如き数値にて限定した理由を詳述する。

Ａ）成分組成ＣＣ含有量が0.010％未満では粗大炭化物の形成が困難
となって十分な絞り性が確保できなくなり、一方、0.04
0％を超えて含有させると、延性の劣化を招くようにな
ることから、Ｃ含有量は0.010〜0.040％と定めた。

Si Si含有量が0.02％を超えると固溶硬化による延性劣化
を招くことから、Si含有量は0.02％以下と定めた。

Mn Mn含有量が0.05％未満であると出鋼歩留が悪化する
上、赤熱脆化を招く恐れがあり、一方、0.30％を超えて
含有させると固溶硬化による延性劣化の他、炭化物が微
細化して絞り性の悪化を来たすことから、Mn含有量は0.
05〜0.30％と定めた。

ＰＰ含有量が0.010％未満であると、析出炭化物が微細
化して十分な絞り性を確保できなくなる上、脱Ｐのため
に過度の時間，費用を必要とする。一方、Ｐは鋼を強化
するのに有効であるが、0.100％を超えて含有させると
スポット溶接性の劣化を招く。従って、Ｐ含有量は0.01
0〜0.100％と定めた。

ＳＳ含有量が0.020％を超えると、介在物が過多となっ
て表面疵の原因となることから、Ｓ含有量は0.020％以
下と定めた。

Al Alは脱酸剤として添加される成分であるが、その含有
量が0.010％未満では脱酸不足となり、一方、0.050％を
超えて含有させても、脱酸効果が飽和してしまうことか
ら、Al含有量は0.010〜0.050％と定めた。

ＮＮ含有量が0.0040％を超えるとBNやAlNの析出物が過
剰に発生して延性を低下させたり、Ｎによる時効劣化が
生じるようになることから、Ｎ含有量は0.0040％以下と
限定した。

ＢＢ含有量が0.0003％未満では窒化物の析出不足を招い
て所望の絞り性が得られず、一方、0.0030％を超えて含
有させると逆にＢによる絞り性の低下を招くことから、
Ｂ含有量は0.0003〜0.0030％と限定した。

Ｂ）処理条件熱延仕上温度変態による性能劣化防止のために、通常通りにAr₃点
以上で圧延を仕上げる。

巻取温度 700℃を上回る温度で巻取りを行うと異常な粒成長や
スケール疵を招き、一方、600℃を下回る温度域で巻取
ると粗大炭化物及び窒化物の形成やフェライト粒の粗大
化が不十分なことから、熱延後の巻取温度は700〜600℃
と定めた。

焼鈍温度冷延後の鋼板は通常の如く再結晶温度以上で連続炉焼
鈍を行うが、焼鈍温度が850℃を超えると異常な粒成長
が生じることから、該温度の上限を850℃と定めた。

焼鈍後の冷却焼鈍終了の後、少なくとも460℃に至るまでの冷却速
度が５℃/sec未満であると過大なライン長を必要とする
だけでなく、後述の過時効処理に要する時間も長時間必
要となる。一方、80℃/secを超える速度で冷却すると析
出炭化物の微細化が起きてその後のめっきや合金化処理
で炭素の再固溶が生じると共に、却って延性の低下を招
くようになることから、少なくとも460℃に至るまでの
冷却速度を５〜80℃/secと定めた。

上記少なくとも460℃までの冷却の後は350℃までの間
で緩冷却を行って過時効処理を実施するが、この温度域
での過時効処理時間（緩冷却時間）が1.5分を下回ると
析出炭化物の粗大化が困難となり、一方、3.0分を上回
る過時効処理時間にした場合にはライン長が過大となる
ことから、350℃に至るまでの時間を1.5〜3.0分と限定
した。

再加熱温度焼鈍・過時効処理の後は溶融亜鉛めっき処理を施すた
めに鋼板の予熱を行うが、この加熱温度が440℃未満で
は良好な亜鉛めっき作業が確保できず、一方、460℃を
超える温度に加熱するとＣの再固溶が目立つことから、
上記再加熱温度を440〜460℃と定めた。

合金化処理時間溶融亜鉛めっき後の合金化処理では、処理時間が15秒
を超えるとやはりＣの再固溶が起きることから、合金化
処理は15秒以内に終了する必要がある。なお、この合金
化に際しての加熱温度は500〜600℃が適当である。

また、加熱開始から合金化を終えるまでの全体の処理
時間も30秒以内とし、Ｃの再固溶が起きるのを防止する
のが良い。

合金化処理後の冷却合金化処理を終了した後の最終冷却は、めっき処理や
合金化処理の際にわずかながらも再固溶したＣを再び析
出させるために徐冷とする必要があるが、冷却速度が10
℃/secよりも速いとＣの再析出が十分に行われず、従っ
て合金化処理の終了後は10℃/sec未満の冷却速度で冷却
することと定めた。

次に、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。

〈実施例〉まず、常法通りに第１表に示す如き成分組成の連続鋳
造スラブを製造し、次いで第２表に示す条件の熱間圧延及び冷間圧延を施した後、ゼンジミア型連
続溶融亜鉛めっきラインにて同じく第２表に示す条件の
焼鈍，過時効処理，溶融亜鉛めっき処理及び合金化処理
をそれぞれ施して合金化亜鉛めっき鋼板を製造した。

続いて、このようにして製造された合金化亜鉛めっき
鋼板の製品性能を調査し、その結果を第３表に併せて示
した。

第３表に示される結果からも明らかなように、本発明
で規定する条件通りに製造された合金化亜鉛めっき鋼板
は優れた絞り性と遅時効性を示すのに対して、製造条件
が本発明で規定する条件から外れたものは、自動車や電
器部品等に適用される“遅時効性絞り用合金化亜鉛めっ
き鋼板”の要求性能を十分に満たしていないことが分か
る。

〈効果の総括〉以上に説明した如く、この発明によれば、自動車，電
器器具，事務機器類等として好適な優れた“絞り性",
“遅時効性”並びに“耐食性”を兼備する絞り用合金化
亜鉛めっき鋼板をコスト安く高能率で量産することが可
能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたらされ
る。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重合割合にてC:0.010〜0.04％,Si:0.02％
以下,Mn:0.05〜0.30％,P:0.010〜0.100％,S:0.020％以
下,Al:0.010〜0.050％,N:0.0040％以下,B:0.0003〜0.00
30％を含むと共に、残部がFe及び不可避的不純物から成る鋼
を熱間圧延してAr₃点の温度以上で仕上げた後700〜600
℃で巻取り、これを常法により冷間圧延した冷延鋼板
を、まず再結晶温度以上850℃以下の温度域に加熱して
から少なくとも460℃までを冷却速度:5〜80℃/secで冷
却し、その後の350℃までの間で1.5〜3.0分間の徐冷を
行って過時効処理した後、再度440〜460℃に加熱して溶
融亜鉛めっきを施し、続いて合金化処理を15秒以内で行
ってから10℃/sec未満の冷却速度で冷却することを特徴
とする、絞り用合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法。