JP3141761B2 - 薄目付け溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

薄目付け溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄目付けの溶融亜
鉛めっき鋼板の製造方法に係わる。
【0002】
【従来の技術】従来、溶融亜鉛めっき鋼板の製造におい
て、めっき皮膜の付着量の制御は、鋼板を亜鉛浴に浸漬
してめっきした直後のガスワイピング(特開平03−1
20348号公報)あるいはワイピングロール(特開平
04−2757号公報)により行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】近年、溶融亜鉛めっき
鋼板に対して、溶接性の向上、加工性の向上および価格
の低廉化への要求が強まったことから、片面当たりの付
着量が40g/m2 以下ないしは30g/m2 以下の溶
融亜鉛めっき鋼板を安定的にかつ生産性高く製造するこ
とが望まれている。しかし、上述のガスワイピング法と
ワイピングロール法は、めっき皮膜の付着量を薄く制御
するには、ライン速度を下げる必要があるり、生産性が
低くなる問題がある。
【0004】本発明は、上記の課題を解決すべくなされ
たもので、薄目付けの溶融亜鉛めっき鋼板を安定的にか
つ生産性高く製造することができる方法を提供すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ための第1の本発明は、重量%で、C:0.001〜
0.0035%、Si:0.10%以下、Mn:0.0
8〜2.50%、P:0.005〜0.15%、S:
0.001〜0.02%、Sol.Al:0.005〜0.
1%、N:0.0035%以下、Nb:0.015〜
0.035%を含有する鋼板を、連続溶融亜鉛めっきラ
イン内で焼鈍後、侵入板温まで冷却する工程と、侵入板
温まで冷却した鋼板を,Al含有亜鉛浴へ浸漬して表面
に亜鉛を付着させる工程と,表面に付着した亜鉛の付着
量を片面あたり40g/m 2 以下に制御する工程とを備
え,亜鉛浴の温度T℃を浴中Al含有量との関係から式
(1)〜(3) の範囲で設定することにより、浴中で形成さ
れる初期合金層を微細ζ相に制御することを特徴とする
薄目付け溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法である。 315+930×Al≦T≦355+930×Al (1) 0.07≦Al≦0.20 (2) 420≦T (3) T:浴の温度(℃)、Al:浴中Al含有量(重量%)
【0006】また、第2の本発明は、鋼板は,さらに
B:0.0035%以下、Ti:0.05%以下の1種
または2種を含有していることを特徴とする請求項1に
記載の薄目付け溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法である。
【0007】第3の発明は、付着量を片面あたり30g
/m2 以下とすることを特徴とする請求項1又は2に記
載の薄目付け溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法である。な
お本発明の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は,鋼板を亜
鉛浴へ浸漬して亜鉛付着量制御した後必要により合金化
処理や調質圧延を行なう方法も含まれ,この方法で得ら
れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板も含まれる。また,微細
ζ相とは、長径が3μm未満のζ結晶からなる相と定義
される。ζ結晶の長径の測定方法は実施例の項で述べ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明、以下に述べるような、溶融亜鉛めっき鋼板に関
する新しい知見に基づいている。
【0009】第1の知見は、鋼板を亜鉛浴中に侵入させ
た時に鋼板と亜鉛浴の界面に形成されるFe−Alおよ
びFe−Zn合金層、いわゆる初期合金層の形態は、亜
鉛浴のAl濃度と温度に依存するというものである。図
1は、請求項1で成分を限定された鋼(Nb−Ti系I
F鋼)について、亜鉛浴のAl濃度と温度と初期合金層
との関係を調査した結果である。図1に示す通り、亜鉛
浴のAl濃度が低く温度が高いほど、下地鋼板の結晶粒
界を起点にδ1相が形成されたアウトバースト組織が形
成される。アウトバースト組織の発生領域よりも高Al
濃度・低温側の領域では、微細なζ相が形成される。更
に高Al濃度・低温側の領域では、粗大なζ相が形成さ
れ、更に高Al濃度・低温側の領域になると再び微細な
ζ相およびFeAl合金組織が出現する。
【0010】第2の知見は、溶融亜鉛めっき鋼板のめっ
き付着量は、初期合金層の形態に依存するというもので
ある。粗大化したζ相から成る初期合金層が生成する場
合と、アウトバースト組織が生成する場合は、鋼板によ
る溶融亜鉛の持ち上げ量が増し、ワイピング後のめっき
付着量が増加する。これは、初期合金層が溶融亜鉛を引
き留めるアンカーの役割をしているためと推定される。
一方、微細なζ相から成る初期合金層が生成されれば、
付着量は少なくなる。
【0011】以上の知見から、本発明者らは亜鉛浴のA
l濃度と温度を任意の値に設定することによって、初期
合金層を制御し、ひいては付着量を制御することができ
る。特に(1),(2),(3)式を満たす範囲に浴の
Al濃度と温度を設定すれば、初期合金層が微細なζ相
になり、付着量を安定的かつ効果的に小さくすることが
できることを見出だした。
【0012】初期合金層の形態の亜鉛浴のAl濃度およ
び温度への依存性は、下地の鋼種成分により異なるた
め、本発明では、下地鋼板を上記成分に限定した。本発
明の鋼は、Nb−TiIF鋼であり、深絞り性に優れる
ことを特徴としている。以下各成分の添加理由及び限定
理由をそれぞれ説明する。
【0013】C:0.001〜0.0035%;Cは銑
鉄中に含有され、深絞り性に悪影響を与える成分である
が、含有量を下限未満にするためには、高度な脱炭処理
が必要が必要となり製造コストが上昇し、上限を越える
と深絞り性が悪化するため、いずれも不適当である。上
限を越える場合は、Cを固定するために多量のTiが必
要となるが、これも製造コストを上昇させる。
【0014】Si:0.10%以下;Siは上限を越え
ると皮膜のめっき性を劣化させるため、不適当である。 Mn:0.08〜2.50%;Mnは熱間加工性を確保
するための成分であるが、下限未満では熱間脆性による
表面キズを完全に防止できず、上限を越えると深絞り性
が劣化し、いずれも不適当である。
【0015】P:0.005〜0.15%;Pは鋼板の
強度を確保するための成分であるが、下限未満では所望
の効果が得られず、上限を越えると深絞り性が劣化し、
いずれも不適当である。
【0016】S:0.001〜0.02%;Sは鋼中に
不可避不純物として含有され、熱間脆性の原因となる。
Tiを添加することによってTiSとして固定され、か
かる悪影響は抑制されるが、Ti添加量を減らす溜めに
は、S含有量も低い方が望ましい。上限を越えると加工
性が悪化し、下限未満にするためには高度な脱硫処理が
必要となり、製造コストが上昇するため、いずれも不適
当である。
【0017】Sol.Al:0.005〜0.1%;Sol.A
lは鋼の脱酸のための成分であるが、下限未満では所望
の効果が得られず、上限を越えると効果が飽和するた
め、いずれも不適当である。
【0018】N:0.0035%以下;Nは上限を越え
ると加工性が劣化するため不適当である。 Nb:0.015〜0.035% Nbは鋼中のCをNbCとして固定し、鋼の熱間脆性を
防ぐと共に、深絞り性を向上させるための成分である。
下限未満では所望の効果が得られず、上限を越える場合
には製造コストが上昇するため、いずれも不適当であ
る。
【0019】Ti:0.05%以下;Tiは鋼中のN,
S,CをそれぞれTiN,TiS,TiCとして固定
し、鋼の熱間脆性を防ぐと共に、深絞り性を向上させる
ための成分である。上限を越えると、鋼板フェライト粒
界の清浄度が向上し、アウトバースト反応が容易に起こ
るようになるため、0.05%、好ましくは0.03%
とする。
【0020】B:0.0035%以下 BはTiと同様に鋼中のN,S,Cを固定し、鋼の熱間
脆性を防ぐと共に、深絞り性を向上させるための成分で
ある。Tiを補うために添加するが、上限を越えると効
果が飽和するため、不適当である。
【0021】次に製造条件の限定理由を説明する。鋼板
の焼鈍温度は常法に従い、AC3点以下である。浴の温度
が(1)式の範囲よりも高い場合は、初期合金層がアウ
トバースト組織になり付着量が増大する。また(1)式
の範囲よりも低い場合は、初期合金層か粗大なζ相にな
り、やはり付着量が増大する。さらに浴の温度が低くな
れば、再び微細なζ相が出現するが、同時に不均一なF
e−Al合金層も形成されるため、皮膜の密着性の劣化
と合金化のムラを招く。したがって、浴の温度は(1)
式の範囲に限定した。
【0022】また、浴の温度を亜鉛の融点である420
℃よりも下げることは不可能である。したがって、浴の
温度は420℃以上に限定した。ただし、安定的に製造
するためには430℃以上が望ましい。
【0023】亜鉛浴中のAl濃度が0.20重量%を越
える場合は、Fe−Znの合金化反応が起こり難く合金
化処理が困難になるとともに、製造コストが増大する。
したがって、亜鉛浴中のAl濃度は0.20重量%以下
に限定した。0.07重量%未満の場合は、図1に示す
ように、浴の温度420℃以上で微細ζ相を形成するこ
とがないので、亜鉛浴中のAl濃度は0.07重量%以
上に限定した。
【0024】なお,本発明では亜鉛浴温度を限定してい
るので侵入板温の温度は特に限定されず,常法に従って
460℃〜500℃とする。浸漬処理した後,鋼板表面
に付着した亜鉛の付着量を制御する。その制御方法は,
鋼板を亜鉛浴に浸漬してめっきした直後のガスワイピン
グあるいはワイピングロールなど公知の方法を適用でき
る。なお、付着量を片面当たり40g/m2以下と限定
した理由は、その範囲で本発明の効果が発揮されるため
であり、30g/m2 ではさらに顕著となる。
【0025】このようにして、ワイピング時に鋼板とめ
っき皮膜の界面に形成されている初期合金層を、微細な
ζ相になるように制御することにより、ワインピングを
より効果的に行えるようにし、結果として、片面当たり
の付着量が40g/m2 以下ないしは30g/m2 以下
の薄目付け溶融亜鉛めっき鋼板を、安定にかつ生産性高
く製造することが可能となる。
【0026】
【実施例】以下に本発明の実施例を示す。 (1)製造条件 表1に、本願の実施例および比較例に使用した下地鋼板
の成分を示す。表1に記載した鋼種を溶製後、熱延し、
巻き取り後に酸洗し、冷間圧延を施した後、溶融亜鉛め
っきライン内で焼鈍し、溶融亜鉛に浸漬することにより
亜鉛をめっきし、ガスワイピングを施した。その後、一
部は合金化処理を施し合金化溶融亜鉛めっき鋼板とし、
残りは合金化処理を施さずに溶融亜鉛めっき鋼板とし
た。実施例および比較例に共通の製造条件を表2に示
す。本発明の実施例を表3に示す。また、比較例を表
4、表5に示す。ここで、表3〜表5の初期合金層の相
の欄に記載の微細ζは微細ζ相(結晶の長径が3μm未
満),粗大ζは粗大ζ相(結晶の長径が3μm以上)、
OBはアウトバースト組織を示している。
【0027】表1に記載した鋼板成分の分析値はICP
による分析値である。表3および表4、表5に記載した
浴中Al濃度は、浴から採取した試験片をICPで分析
した値である。
【0028】(2)初期合金層の観察 表3および表4、表5に記載した実施例および比較例の
うち、合金化処理を施さないものについては、初期合金
層の観察を行った。初期合金層の観察は、SEMにより
行われた。作製した溶融亜鉛めっき鋼板の、幅方向に端
から4分の1、中央、4分の3の位置のそれぞれ表裏、
合計6ケ所から試験片を切り出し、めっき皮膜を塩酸で
溶解させて初期合金層を露出させた後、SEMで真上か
ら1500倍の倍率で観察し、最も大きな面積を占める
相をこのめっき鋼板の初期合金層とした。また、観察さ
れた範囲で最も大きな結晶の長径を初期合金層の結晶粒
径とした。
【0029】(3)付着量の測定 付着量の測定は、皮膜を塩酸で溶解させ、その前後の重
量差を測定することによって行われた。表3および表
4、表5に記載した付着量の値は、試験片の幅方向に端
から4分の1、中央、4分の3の位置のそれぞれ表裏、
合計6ケ所の平均値である。
【0030】(4)比較例 比較例のNo.9,12,13,16,17,21,2
2は、浴温が(1)式の設定よりも低いため、初期合金
層が粗大なζ相になり、付着量が増大する。
【0031】No.34,41,42,45,46,4
9,50も、めっき後に合金化しているため初期合金層
は観察できないが、同じ理由で付着量が増大すると考え
られる。
【0032】No.1〜8,10,11,14,15,
18,19,22,23は、浴温が(1)式の設定より
も高いため、初期合金層がアウトバースト組織になり付
着量が増大する。
【0033】No.30〜37,39,40,43,4
4,47,48,51,52も、めっき後に合金化して
いるため初期合金層は観察できないが、同じ理由で付着
量が増大すると考えられる。No.24〜27,53〜
58は、下地鋼板の成分が本発明の限定範囲を外れてい
るため付着量が増大する。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】
【0037】
【表4】
【0038】
【表5】
【0039】
【発明の効果】実験の結果から、溶融亜鉛めっきライン
における浴の温度を、浴中のAl濃度に応じて制御する
ことにより、初期合金層を制御し、ひいては付着量を制
御することができる。特に、浴中Al濃度と浴の温度を
(1),(2),(3)式を満たす範囲に設定した場合
は、ワイピング条件が同じであれば、浴中Al濃度と浴
の温度を他の範囲に設定した場合に比べて、めっきの付
着量を少なくすることができる。したがって、本発明に
より薄目付けの溶融亜鉛めっき鋼板を安定的にかつ生産
性高く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の亜鉛浴のAl濃度と浴の温度の範囲を
示す図。横軸が浴中Al含有量(重量%)、縦軸が浴の
温度(℃)で、斜線部が請求範囲である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C23C 2/06 C23C 2/06 (72)発明者 山下 敬士 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−103749(JP,A) 特開 平7−216526(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C23C 2/00 - 2/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、C:0.001〜0.003
    5%、Si:0.10%以下、Mn:0.08〜2.5
    0%、P:0.005〜0.15%、S:0.001〜
    0.02%、Sol.Al:0.005〜0.1%、N:
    0.0035%以下、Nb:0.015〜0.035%
    を含有する鋼板を、連続溶融亜鉛めっきライン内で焼鈍
    後、侵入板温まで冷却する工程と、侵入板温まで冷却し
    た鋼板を,Al含有亜鉛浴へ浸漬して表面に亜鉛を付着
    させる工程と,表面に付着した亜鉛の付着量を片面あた
    り40g/m 2 以下に制御する工程とを備え,亜鉛浴の
    温度T℃を浴中Al含有量との関係から式(1)〜(3) の
    範囲で設定することにより、浴中で形成される初期合金
    層を微細ζ相に制御することを特徴とする薄目付け溶融
    亜鉛めっき鋼板の製造方法。 315+930×Al≦T≦355+930×Al (1) 0.07≦Al≦0.20 (2) 420≦T (3) T:浴の温度(℃)、Al:浴中Al含有量(重量%)
  2. 【請求項2】 鋼板は,さらにB:0.0035%以
    下、Ti:0.05%以下の1種または2種を含有して
    いることを特徴とする請求項1に記載の薄目付け溶融亜
    鉛めっき鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 付着量を片面あたり30g/m2 以下と
    することを特徴とする請求項1又は2に記載の薄目付け
    溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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