JP2610343B2

JP2610343B2 - 高機能表面粗度調整溶融めっき鋼板の製造設備

Info

Publication number: JP2610343B2
Application number: JP1098086A
Authority: JP
Inventors: 誠今中; 進増井; 俊之加藤; 英夫阿部
Original assignee: 川崎製鉄株式会社
Priority date: 1989-04-18
Filing date: 1989-04-18
Publication date: 1997-05-14
Anticipated expiration: 2012-05-14
Also published as: JPH02274858A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は高機能表面粗度調整溶融めっき鋼板の製造設
備、特に成形性と塗装後鮮映性に優れた合金化溶融めっ
き鋼板の製造設備に関する。

＜従来の技術＞自動車ボディ外板や家庭電気製品ないし板金家具類な
どの外装板のように、塗装後の仕上がり外観が要求され
る薄鋼板は従来冷間圧延鋼板が多用され、成形性との両
立から表面の粗度調整を調質圧延によって行っている。
しかし、特に自動車用鋼板の防錆上の見地から表面処理
鋼板を利用する割合が急速に増加しており、表面処理鋼
板における塗装後鮮映性とプレス成形性の両立が課題と
なっている。電気めっきのように比較的薄目付の表面処
理鋼板の場合、原板である冷延鋼板の表面粗度は表面処
理後も維持されており、表面粗度の管理は従来冷延鋼板
の延長上の技術でほぼ可能である。

しかし、さらなる防錆上の対策が必要な場合、合金化
処理を施した溶融亜鉛めっき鋼板のように、厚目付の表
面処理が必要となり、その場合の表面粗度は原板の表面
粗度とは全く異なってしまうことが問題となっている。
すなわち、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面粗度は、溶
融亜鉛めっき工程および合金化工程の両工程によって原
板の表面粗度から大きく変化してしまう。最終的な合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の表面粗度は、特有の細かな凹凸
によって粗面化し、塗装後鮮映性およびプレス成形性の
両者に悪影響を及ぼすことが知られている。

今日、自動車の塗装表面仕上がり品質は、直接顧客に
自動車の高級感および総合品質の高さを訴えることがで
きることから、重要な品質管理項目として最近注目され
ている。塗装仕上がり品質の一つの指標として鮮映性が
あり、その向上のために主に塗装技術の改善が従来行わ
れてきた。一方、薄鋼板の表面粗度は、従来プレス成形
性のために、ダル目付によって粗面化するのが一般的で
あった。しかし、塗装技術の向上とともに、塗装面の素
地となる薄鋼板の表面粗度と塗装後表面粗度との関係が
明らかとなり、鋼板表面粗度を管理することによって塗
装後鮮映性を向上することが可能であることがしだいに
明らかにされてきた。

冷延鋼板の表面粗度の管理は従来ショットダル加工し
たスキンパスロールを用いて調質圧延することによって
行われてきたが、この主たる目的は、プレス成形性の改
善である。塗装後鮮映性を改善するためには冷延鋼板の
表面粗度を小さくする必要があり、この知見は、例えば
NILANらのSAE（SAE Tech、Paper Ser、No.800208）論文
においても紹介されている。

しかしこの結果をそのまま適用しても成形性の点から
問題が残る。成形性と鮮映性の両立は従来のショットダ
ル加工のようにだいたいの平均あらさの管理では不可能
である。特開昭62−168602号および特開昭62−224405号
では冷延鋼板において塗装後鮮映性と成形性を両立する
ための表面粗度管理技術を開示している。しかし、この
適用鋼種は、冷延鋼板あるいは表面処理鋼板の中でも表
面処理後も原板の表面粗度がそのまま受けつがれる薄目
付の種類に限られていた。

すなわち、溶融亜鉛めっき鋼板のような厚目付の表面
処理であったり、さらに合金化処理することによって表
面が粗面化する場合については、従来、鮮映性のための
表面粗度管理、あるいは成形性との両立のための粗度管
理は不可能とされ、このための研究はほとんど顧みられ
なかった。したがって、このような高機能表面粗度調整
溶融めっき鋼板の製造設備も開発されていない。

＜発明が解決しようとする課題＞上述の先行特許において、対象鋼種はすべて冷延鋼板
および薄目付の表面処理鋼板に限られていた。それは、
表面粗度が原則として調質圧延によって決まる鋼種であ
り、目的とする粗度管理がこの工程で比較的容易にでき
ることがその理由としてあげられる。これに対し、合金
化溶融亜鉛めっき鋼板は、表面に細かな凹凸が存在し、
この凹凸の存在のために冷延鋼板の場合のような粗度管
理の効果は期待できないとされていた。

本発明は、合金化溶融めっき鋼板の塗装後鮮映性と成
形性の両者を冷延鋼板並みに改善するための表面粗度管
理技術を開示するものであり、特に成形性および塗装後
鮮映性がともに優れた合金化溶融めっき鋼板の製造設備
を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞すなわち、本発明は、溶融めっき浴および合金化炉を
含む溶融めっきラインと、この溶融めっきラインの下流
側に設置され、レーザーでダル加工したスキンパスロー
ルを有する直列配置の調質圧延機を２基以上含むスキン
パス手段からなる、溶融めっきラインで製造された溶融
めっき鋼板の表面粗度調整手段とを具えることを特徴と
する高機能表面粗度調整溶融めっき鋼板の製造設備を提
供するものである。

前記表面粗度調整手段の前記スキンパス手段の最初の
調質圧延機は、前記溶融めっき鋼板の粗面を鮮映性が増
すように所定量平滑化して、前記溶融めっき鋼板表面に
平坦部を持たせ、残りの調質圧延機は、前記溶融めっき
鋼板表面に所要の平坦部と凹部とを配置して、鮮映性に
も成形性にも優れるよう表面粗度が調整された溶融めっ
き鋼板を製造するものであるのが好ましい。

また、本発明は、溶融めっき浴および合金化炉を含む
溶融めっきラインと、この溶融めっきラインの下流側に
順次設置された研磨手段およびレーザーでダル加工した
スキンパスロールを有する直列配置の少なくとも１基の
調質圧延機を含むスキンパス手段からなる、溶融めっき
ラインで製造された溶融めっき鋼板の表面粗度調整手段
とを具えることを特徴とする高機能表面粗度調整溶融め
っき鋼板の製造設備を提供するものである。

以下に本発明を更に詳細に説明する。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面粗度は前述のように
めっき後の合金化の段階で形成される細かな凹凸のため
に表面が第２図に示すように全体的に粗面化する。この
状態を前提として、その後の工程で実現可能な範囲で表
面粗度を調整することによって鮮映性および成形性の改
善をはかっている。このためには、従来の平均あらさあ
るいはPPI（１インチ当たりの山数）の管理だけでは不
十分でありさらに細かな表面粗度構造の限定が必要であ
ることが判明した。

そこで、本発明においては、従来の２次元にかわる３
次元粗度パラメータSRa（３次元粗度測定器で求めた平
均あらさ）およびSRmax（最大あらさ）等を用いて表面
粗度を管理することにより、合金化溶融めっき鋼板の成
形性および塗装後鮮映性の両立を図る技術の確立を目的
とした。

合金化溶融めっき鋼板の第２図に示すような粗面を本
願におけるように適切に調整するには、めっき鋼板の各
製造工程において種々対策を施す必要があるが、最終的
にスキンパスによって表面粗度を制御するのが有効であ
る。特にこの際にレーザーダル加工を施したロールを用
いる。ブライトロールにレーザーでダイ加工を施して、
溶融めっき鋼板に与えようとする凹凸パターンを形成す
る。

このダル加工ロールを所望の転写率となるような圧下
率にてめっき鋼板に押し付ける。これにより、転写率が
所望の範囲となった、すなわち成形性および鮮映性が優
れた溶融めっき鋼板が得られる。

このような鋼板を製造するための本発明の溶融めっき
鋼板の製造設備10を第１図に線図的に示す。

冷延鋼板11は入側ルーパー12を経て前処理設備13によ
り、脱脂などの予備処理を受けた後、焼鈍炉14により焼
鈍される。次いで亜鉛などの溶融金属あるいは合金成分
を入った溶融めっき浴15にてめっきされ、合金化炉16に
て合金化処理され、冷却されつつ出側ルーパー17を経て
溶融めっき鋼板18は溶融めっきラインから次の工程に送
られる。このとき得られる合金化溶融めっき鋼板は、第
２図に示すように、合金化の工程での結晶成長により表
面粗度が全体的に粗くなって成形性および鮮映性に悪影
響を与える。第２図に示すのは、SRaが1.3μｍ、SRmax
が14μｍのものの３次元表面粗度測定結果の一例であ
る。ここで定義したSRaおよびSRmaxは３次元粗度測定器
によって得られるもので、従来の２次元での中心線平均
粗さRa、最大粗さRmaxにかわり採用したものである。す
なわちRaは次式で示すように基準距離Ｌ内での中心線平
均粗さ、SRaは基準面SM内での中心面平均粗さである。

またRmaxは基準距離Ｌ内での最大粗さ、SRmaxは基準
面SM内での最大粗さである。

但し、SM＝Lx×Lyである。

上述した溶融めっき鋼板の表面は粗れているためその
ままプレス成形しても型かじりなどが生じて割れが発生
する場合があり、また全体的に粗れているため塗装して
用いても鮮映性が悪い。本発明はこのような成形性およ
び鮮映性を双方とも解決しようとするものである。

このため、溶融めっきラインの下流に溶融めっき鋼板
の表面粗度を適切にそして多機能を持つように制御する
設備を有する。

第１図には溶融めっきラインの下流側に設置する表面
粗度調整手段の二例20、21を示す。

第１の構成例20はスキンパス手段を複数基直列に配列
した例であり、第１図の例では上流側より第１のスキン
パス手段20a、第２手段20bおよび第３手段20cを設置し
ている。

このように表面粗度調整手段20として、複数の直列配
置スキンパス手段を設ける場合、それぞれのスキンパス
手段は各役割を有する。その一例を挙げると、第１手段
20aでは第２図に示すような粗面の溶融めっき鋼板を鮮
映性が増すようにある程度平滑化して平坦部を有するよ
うにし、次いで第２の手段20bあるいはさらに所要に応
じ第３手段20c以下のスキンパス手段を用いて必要とす
る平坦部と凹部が配置された鮮映性にも成形性にも優れ
るよう表面粗度が調整された溶融めっき鋼板を製造す
る。

このようにして第２図に例示する合金化溶融めっき鋼
板をスキンパスして得られた表面粗度の調整済の溶融め
っき鋼板の例を第３図および第４図に示す。第２図に示
すものは前述したように合金化溶融めっきであり、スキ
ンパスした後の第３図に示すものはSRa（３次元粗度測
定器で求めた平均あらさ）が1.0μｍ、SRmax（最大あら
さ）が11.3μｍ、第４図に示すものはSRaが0.9μｍ、SR
maxが９μｍに調整された鋼板表面の一例である。

第２図に示す表面粗さがランダムなスキンパス前の状
態に比べ、レーザーダルロールでスキンパス圧延して得
られた第３図および第４図に示す鋼板は平坦部と凹部が
規則的に配置されている。この規則性がすぐれた成形
性、および塗装鮮映性をもたらす。

第１図に示す他の構成例である表面粗度調整手段21は
スキンパス手段20aの代りに研摩手段21aを設置したもの
である。この研摩手段21aにより第２図に示す合金化溶
融めっき鋼板の粗面を研摩して所望の表面粗度に予備的
に調整し、次いでこれより下流のスキンパス手段21b、2
1cを用いて第３図および第４図に示すような表面粗度を
調整した溶融めっき鋼板を得る。

なお、スキンパス手段において、スキンパスロールは
レーザーダル加工したものを用い、スキンパスの圧下率
あるいはスキンパス回数などを適切に選択して合金化溶
融めっき鋼板の表面粗度の調整を行う。各スキンパス手
段において対接するロールの表面粗度を異ならせておく
こともできる。

また、研摩手段としては、目の細かいベルト式グライ
ンダーなどを用いるのが好適である。

＜実施例＞次に本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。

（実施例１）厚さ0.7mmの冷延鋼板の原板とし（平均あらさ0.86μ
ｍ）、単一条件で両面に目付量（45/45）g/m²の溶融亜
鉛めっきを施し、540℃×3secの合金化処理を施したと
ころ、第２図に例示するような合金化亜鉛めっき鋼板を
得た。これは表１に示すNo.1に相当する。

このようにして得た溶融亜鉛めっき鋼板にレーザーダ
ル加工を施したロールを含む直列配置の調質圧延機を２
基用い、圧下率を変化させて表１に示すような種々のダ
ル加工鋼板を得た。これらについて表面特性および下記
の試験結果をあわせて表１に示す。

表１には１回目のスキンパスロール（以下、SKロール
と略記する）の表面の粗さRaと材料の伸び率、および２
回目のSKロールの凸部間隔と材料の伸び率を示す。さら
に成形性を支配する摩擦係数、および塗装後の鮮映性
（３コート後のDOI）があわせて示す。摩擦係数は小さ
い方が成形性に優れ、DOIは大きい方が鮮映性に優れ
る。摩擦係数測定方法およびDOIの測定方法については
後述する。

No.1は合金化処理時に形成された粗面のままであるた
め摩擦係数が大きくプレス成形性がよくない。また、全
体的に表面が粗面であるため塗装後の鮮映性（DOI値）
も悪い。

これに対し、レーザーダル加工を施したロールを含む
直列配置の調質圧延機を２基以上用いた本発明の製造設
備で表面粗度が調整された鋼No.2〜No.4は、いずれも合
金化処理の粗面のままの鋼No.1に比べ、摩擦係数が小さ
く成形性に優れており、DOI値が大きくことから鮮映性
にも優れていることがわかる。レーザーダルの場合、表
面の規則的な凹部で摩耗粉を捕足しやすいため摩擦係数
が小さく成形性に優れるとともに、一方凹部以外の表面
が平坦なためDOI値が大きく鮮映性に優れる。

ここで、No.2は、特に２回目のSKロール凸部間隔を狭
くすることにより、摩擦係数をより小さくして、成形性
をより重視するようにしたものである。No.3は、特に該
間隔を広くし、平坦部面積を増すことにより、DOI値を
より大きくして、鮮映性をより重視するようにしたもの
である。No.4は、特に表裏面で該間隔を変えたものであ
る。No.4の裏面は、２回目のSKロール凸部間隔を狭くす
ることにより摩擦係数をより小さく抑え、成形性をより
優れたものとするとともに、その表面は、２回目のSKロ
ール凸部間隔を広くし、平坦部面積を増加させることに
よりDOI値をより大きくして、鮮映性をより優れたもの
としたものとし、成形性と鮮映性の両立を図ったもので
ある。

従って、No.4は、裏面によってより優れた成形性が得
られ、さらに鮮映性に優れる表面を例えば自動車のパネ
ルの外面に使用することでより優れた鮮映性が得られ
る。

（実施例２）厚さ0.7mmの冷延鋼板の原板とし（平均あらさ0.87μ
ｍ）、単一条件で両面に目付量（45/45）g/m²の溶融亜
鉛めっきを施し、540℃×3secの合金化処理を施したと
ころ、第２図に例示するような合金化亜鉛めっき鋼板を
得た。これは表２に示すNo.1に相当する。

このようにして得た溶融亜鉛めっき鋼板にベルト式グ
ラインダーを用いて研摩した後、レーザーダル加工を施
したダルロールを用い、表２に示すような種々のダル加
工鋼板を得た。これについて表面特性および下記の試験
結果をあわせて表２に示す。

No.1は合金化処理時に形成された粗面のままであるた
め摩擦係数が大きいので成形性がよくないし、全体的に
表面が粗面であるため塗装後鮮映性（DOI値）が悪い。

これに対し、ベルト式グラインダーとレーザーダル加
工を施したロールを含む直列配置の調質圧延機とを用い
た本発明の製造設備で表面粗度が調整された鋼No.2〜N
o.4は、実施例１と同様にいずれも合金化処理の粗面の
ままの鋼No.1に比べ、摩擦係数が小さく成形性に優れて
おり、DOI値が大きいことから鮮映性に優れていること
がわかる。

ここで、No.2は、特にSKロール凸部間隔を狭くするこ
とにより、摩擦係数をより小さくして、成形性をより重
視するようにしたものである。No.3は、特に該間隔を広
くし、平坦部面積を増すことにより、DOI値をより大き
くして、鮮映性をより重視するようにしたものである。
No.4は、特に表裏面で該間隔を変えたものである。No.4
の裏面は、SKロール凸部間隔を狭くすることにより摩擦
係数をより小さく抑え、成形性をより優れたものとする
とともに、その表面は、SKロール凸部間隔を広くし、平
坦部面積を増加させることによりDOI値をより大きくし
て、鮮映性をより優れたものとしたものとし、成形性と
鮮映性の両立を図ったものである。従って、No.4は、裏
面によってより優れた成形性が得られ、さらに鮮映性に
優れる表面を例えば自動車のパネルの外面に使用するこ
とでより優れた鮮映性が得られる。

なお、各特性の測定および試験は下記のようにして行
った。

（１）ロールおよび鋼板の粗度ロール表面のレプリカあるいは鋼板試料の表面粗度は
小坂製作所製三次元粗さ測定器SE−3FKで測定した。

（２）成形性成形性は鋼板試料と型材との摩擦係数に密接な関係が
ある。このため、短冊状に切断した溶融めっき鋼板を、
工具鋼SKD11（JIS規格）で作製した幅2cmのブロック
で、板厚方向に押さえ荷重100kgで挟持し、その状態で
鋼板試料を引抜き、引抜き荷重を200kg（両面のため）
で除して摩擦係数を求めた。なお、鋼板試料の裏面の摩
擦係数は、２枚の鋼板試料の表面同志を向き合わせて重
ね合わせた状態で上述と同様にして引き抜くことによっ
て求めた。

（３）塗装後鮮映性試料に３コート（電着は関西ペイント製エレクロン94
00を20μｍ、中塗りはTP−26シーラ、上塗りはアミラッ
クTM−13＃202（黒）を50μｍ塗布）を施した後DOI値を
測定した。

DOI値は、ハンター社製DORIGONメータで測定し、試料
法線の30゜の方向から光を照射した時の正反射光量をR
s、正反射より±0.3゜ずれた角度に反射してくる光の量
をＲ_0.3としたとき、 DOI＝（Rs−Ｒ_0.3）/Rs×100 として与えられる。この評価法は、直接試料表面を見て
評価する目視判定方法や、試料表面に大きさの違うテス
トパタンを投与し、どこまで目視で認識できるかで表面
の鮮映性を評価するPGD法等の従来の評価方法と良い相
関を示す。

＜発明の効果＞本発明の表面粗度調整溶融めっき鋼板の製造設備は合
金化溶融めっきラインの下流に合金化溶融めっき鋼板の
表面粗度を成形性および鮮映性とともに優れるようにす
る表面粗度調整手段を有し、連続的に成形性と鮮映性の
すぐれた鋼板を製造することができる。表面粗度調整手
段を適切に選択すれば用途に応じて効果を得ることがで
きる。また、本発明設備は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の
みならず、さらに２層めっきの場合においても有効であ
ることは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の表面粗度調整溶融めっき鋼板の製造設
備の線図である。第２図は合金化溶融亜鉛めっき鋼板、第３図および第４
図は本発明の製造設備で表面粗度が調整された溶融亜鉛
めっき鋼板の３次元粗度プロファイル測定結果である。
なお、倍率は、縦横（X,Y軸）それぞれ100倍、あらさ
（垂直Ｚ軸）方向500倍である。符号の説明 10……製造設備、 11……冷延鋼板、 12……入側ルーパー、 13……前処理設備、 14……焼鈍炉、 15……溶融めっき浴、 16……合金化炉、 17……出側ルーパー、 18……溶融めっき鋼板、 20……表面粗度調整手段、 20a……スキンパス手段（第１）、 20b……スキンパス手段（第２）、 20c……スキンパス手段（第３）、 21……表面粗度調整手段、 21a……研磨手段、 21b……スキンパス手段（第１）、 21b……スキンパス手段（第２）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤俊之千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (72)発明者阿部英夫千葉県千葉市川崎町１番地川崎製鉄株式会社技術研究本部内 (56)参考文献特開昭60−86257（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融めっき浴および合金化炉を含む溶融め
っきラインと、この溶融めっきラインの下流側に設置さ
れ、レーザーでダル加工したスキンパスロールを有する
直列配置の調質圧延機を２基以上含むスキンパス手段か
らなる、溶融めっきラインで製造された溶融めっき鋼板
の表面粗度調整手段とを具えることを特徴とする高機能
表面粗度調整溶融めっき鋼板の製造設備。
【請求項２】前記表面粗度調整手段の前記スキンパス手
段の最初の調質圧延機は、前記溶融めっき鋼板の粗面を
鮮映性が増すように所定量平滑化して、前記溶融めっき
鋼板表面に平坦部を持たせ、残りの調質圧延機は、前記
溶融めっき鋼板表面に所要の平坦部と凹部とを配置し
て、鮮映性にも成形性にも優れるよう表面粗度が調整さ
れた溶融めっき鋼板を製造するものである請求項１に記
載の高機能表面粗度調整溶融めっき鋼板の製造設備。
【請求項３】溶融めっき浴および合金化炉を含む溶融め
っきラインと、この溶融めっきラインの下流側に順次設
置された研磨手段およびレーザーでダル加工したスキン
パスロールを有する直列配置の少なくとも１基の調質圧
延機を含むスキンパス手段からなる、溶融めっきライン
で製造された溶融めっき鋼板の表面粗度調整手段とを具
えることを特徴とする高機能表面粗度調整溶融めっき鋼
板の製造設備。