JP3271234B2

JP3271234B2 - 合金化特性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JP3271234B2
Application number: JP26311196A
Authority: JP
Inventors: 俊策野出; 清治中村; 恭紀大崎; 淳一稲垣
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1996-10-03
Filing date: 1996-10-03
Publication date: 2002-04-02
Anticipated expiration: 2016-10-03
Also published as: JPH10110250A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はP を含有させた鋼板
を原板として合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、P を含有させた高強度の合金化溶
融亜鉛めっき鋼板は、例えば自動車、家電製品をはじめ
とする耐久消費材の腐食防止、軽量化等の目的に適した
ものとして需要が高まっている。

【０００３】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は一般に、熱間
圧延した後、そのまま、又は冷間圧延して鋼板をめっき
原板として、連続溶融亜鉛めっきライン（以降ＣＧＬと
略称する。）内で焼鈍した後、Al、Feなどを少量含有す
る溶融亜鉛浴内へ短時間浸漬してめっきを施し、気体絞
りなどの方法により付着量を制御した後、合金化処理炉
と呼ばれる加熱炉内でFe-Zn 合金化反応を起こすことに
より製造される。

【０００４】上記 Fe-Zn合金化反応については、これま
でに多くの検討がなされており、鋼中成分、焼鈍条件、
めっき条件、合金化処理条件など様々な要因の影響を受
けることが明らかになっている。

【０００５】特に、P を含有させた鋼板をめっき原板と
した場合はFe-Zn 合金化反応速度（以降合金化速度と略
称する。）が著しく低下することが判明している。

【０００６】合金化反応の進行については、P を含有し
ない鋼板と比較して高温あるいは長時間の合金化処理が
必要となり、その結果めっき皮膜の組成が変化したり合
金化反応が過度に進行し易くなり、耐パウダリング性の
劣化につながる。

【０００７】このようなP を含有させた鋼板の特有の問
題点を回避するためには、P を含有させた鋼板につい
て、上記した鋼中成分、焼鈍条件、めっき条件、合金化
処理条件の幾つかをコイル毎に頻繁に最適化させなけれ
ばならない。そのために、操業上の制約が生じ、製造コ
ストの上昇に繋がっていた。

【０００８】しかし、P は比較的安価な強化元素として
熱延鋼板等の高強度化に利用されており、近年の合金化
溶融亜鉛めっき鋼板の高強度化へのニーズの高まりもあ
って、P を含有させた鋼板をめっき原板とした場合の上
記問題点について多くの検討がなされている。

【０００９】（１）鋼中P 含有量に応じて製造条件を変
化させる技術として、特開昭57-23054号公報、特開平5-
132748号公報には、P との関係において、浴中有効Al濃
度を一定の範囲に調整する技術が開示されている。

【００１０】（２）又、鋼中P 含有量に応じて製造条件
を変化させる技術として、特開平3-191047号公報には、
P 含有量との関係式に基づく溶融亜鉛浴への侵入板温で
亜鉛めっきする技術が開示されている。

【００１１】（３）一方、特開平4-154937号公報には、
P 含有量に応じて鋼中にMnを複合添加してめっき原板と
することが開示されている。

【００１２】（４）更に、特開平4-304389号公報、特開
平5-140714号公報、特開平5-148603号公報には、あらか
じめ、鋼板表面にめっきあるいは水溶液塗布処理を行っ
て鋼板表面を改質してから焼鈍、めっきを行う技術が開
示されている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た（１）〜（４）の技術では以下に示すような問題があ
る。

【００１４】（１）に示す技術は、操業上の制約が生
じ、製造コストの上昇につながる。また、通常の操業の
中で、P 含有量との関係において、浴中有効Al濃度を一
定の範囲に精度よく調整することは困難であり、実用的
ではない。

【００１５】（２）に示す技術では、P 含有量との関係
式に基づく溶融亜鉛浴への侵入板温で亜鉛めっきさせる
ために、ＣＧＬで通常使用されている無酸化炉等を具え
たゼンジマー方式に代わって、露点＋５℃以下の還元性
雰囲気中で、700 〜900 ℃で焼鈍させる等の設備を必要
とする。そのため、操業上の制約が生じ、製造コスト上
昇につながる。

【００１６】（３）に示す技術では、Mn、P の表面濃化
挙動の相違に基づいて,Mn(重量％）≧１０・P ( 重量
％）に限定して、Mnを優先酸化させ、P の表面濃化を抑
制し、Pの合金化抑制効果を排除するものてある。上記
式からMnの添加量が多くなりやすいので、P を必要とす
る領域内で低い側に調整させるようになる。

【００１７】（４）に示す技術では、ＣＧＬの入側にＮ
ｉめっき等を行う設備を設置することが必要であり、設
備コストの上昇ひいては製造コストの上昇につながる。

【００１８】本発明は上記のような問題点の解決を図っ
たものであり、P を必要な領域の高い側に含有させて
も、その鋼板を原板として操業制約を最小限に抑え、生
産性が高く、実操業上低コストで優れた合金化特性を有
する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することのできる
方法を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる発明
は、重量％で、C:0.007 ％以下、S:0.001 〜0.05％、So
l.Al:0.01 〜0.08％、N:0.0080％以下、P:0.067 〜0.15
％、Ti:0.015〜0.15％、更にB が下記（１）式を満たす
含有量の鋼を熱間圧延した後、そのまま又は冷間圧延し
てめっき原板を製造し、そのめっき原板を溶融亜鉛めっ
きした後、合金化処理時の最高到達板温が下記（２）式
の範囲内で合金化処理を行うことを特徴とする合金化特
性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法であ
る。

【００２０】

【数３】

【００２１】

【数４】

【００２２】（化学成分の限定理由）本発明における合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の成分組成（重量％）を以下に
説明する。

【００２３】P:0.067 〜0.15％ Pは固溶強化元素であり、鋼中にＰを含有させることを
必須とする。下限値を0.067 ％としたのは、0.067 ％未
満では高強度化の要望を満たすことができなくなる。

【００２４】また、上限値を0.15％としたのは、0.15％
を超えると鋼板の脆化( 加工性の低下）が起こることに
よる。

【００２５】B は固溶化元素であり、P と同様に鋼板の
フェライト結晶粒界および表面に偏析する元素である
が、原子半径が大きく異なる（ B<<P ）ためにB のほう
がP よりも速く粒界を埋める。P よりも早く粒界を埋め
てしまったB により、P はフェライト結晶粒界および表
面への偏析がB がない時よりも少ない。

【００２６】またB は合金化反応を遅延させる効果が小
さいため、P を含有させた鋼板でありながら合金化処理
が容易になる。上記のことから、B は Pとの関係により
下記の（１）式を満たす範囲内で含有させることが必要
である。

【００２７】

【数５】

【００２８】即ち、32≦ k・([P]) / ([B] )にしたのは
32未満ではB の高添加となり、鋼板に必要以上の硬さを
与え、熱延負荷が増大し、サイズ制約を生じる場合があ
る。また、k ・([P]) / ([B] )≦120 にしたのは120 を
超えた場合ではB の添加による効果が小さくなることに
よる。

【００２９】鋼板にB を上記範囲内に添加することによ
り、高P 含有鋼板でもP を含有しない鋼板とほぼ同等の
合金化特性を示す。

【００３０】一方、B は窒化物形成傾向があるために、
通常のアルミキルド鋼にB を添加すると、B はBNとして
析出するので、固溶原子として存在させるためには窒素
との当量以上の添加をしなければならない。

【００３１】しかし、本発明では、添加したB を固溶B
として存在させるために、Tiを複合添加することにより
TiN として析出固定して、少量のB でも固溶B として存
在させることができるようにしたものである。

【００３２】Ti:0.015〜0.15％ Tiは上記のようにN をTiN として析出固定させるととも
に、C をTiC として析出固定し、これら不純物元素が鋼
板のプレス成形性に及ぼす悪影響を消滅させる。0.015
％未満では上記機能を発揮することができない。また、
0.15％を超えた場合は効果が飽和状態になり経済的でな
い。

【００３３】また、TiN は極めて高温から安定な析出物
であり、熱延加熱炉中ですでに析出しており、以後の熱
間圧延、及び焼鈍の工程において何ら変化するものでは
なく、従ってかかる製造工程の影響によって材質は影響
を受けない。

【００３４】C:0.007 ％以下、 C はTiと炭化物を形成して延性を低下させるために、0.
007 wt％以下とした。

【００３５】S:0.001 〜0.05％、 Sはこれが多いと介在物が増加し、鋼板の加工性に悪影
響を及ぼすので、上限を0.05％とした。又、0.001 ％未
満では熱間圧延での脱スケール性の低下を招くので0.00
1 ％を下限値とした。

【００３６】Sol.Al:0.01 〜0.08％、 Sol.Alは鋼の脱酸を目的として添加されるが、Sol.Alと
して0.01％未満ではSiO ₂系介在物が生じ鋼板の加工性
を害する。しかし、0.08％を超えると、表面疵が生じ易
くなり、また、めっき密着性にも悪影響を及ぼす。

【００３７】N:0.0080％以下、 N は不可避的不純物として鋼中に含有され、鋼板のプレ
ス成形性に悪影響を及ぼす。そのためにTiを添加してTi
N として固定するが、コストアップになるので、0.0080
％以下とした。

【００３８】上記の外にSi、Nbを含有させ、残部をFe及
び不可避的不純物としてもよい。Siは固溶強化元素で、
鋼板の強化に有効であるが、0.1 ％を超えるとめっき密
着性を劣化させるためにこれを上限とする。

【００３９】NbはTiと同様に炭化物を形成して組織を微
細化し材質を向上させる。しかし、0.040 ％を超える
と、その効果が飽和するので、これを上限とする。

【００４０】（製造条件の特定理由）本発明では、上記
のような成分調整した鋼板を熱間圧延してめっき原板を
製造する。めっき原板は連続溶融亜鉛めっきラインで溶
融亜鉛めっきした後、合金化処理時の最高到達板温が下
記（２）式の範囲内で合金化処理を行う。

【００４１】

【数６】

【００４２】前述したように、高P 含有鋼板は合金化反
応を遅延させるが、B を添加することによって、B がP
よりも先に粒界および鋼板表面に偏析し、P が含有して
も合金化反応を遅延させない。k ・([P]) / ([B] )が12
0 以下ならばB の効果がみられ合金化は遅延しにくくな
る。

【００４３】しかし、B が添加されたとはいえ、高P に
なるほど、合金化は遅延する傾向にあるため、合金化処
理時の温度を一定の範囲に調整することが必要である。

【００４４】本発明では k・([P]) / ([B] )と適正な合
金化処理温度との相関を調査した結果、510 ℃＜最高到
達板温の温度領域で合金化処理を行うことによって、優
れた合金化が可能である。

【００４５】最高到達板温度 > 510℃にしたのは、510
℃以下では皮膜中のFe％が低くなり、フレーキングを起
こし易くなることによる。

【００４６】最高到達板温度≦550 ℃にしたのは550 ℃
を超えた場合耐パウダリング性が低下することによる。

【００４７】合金化炉方式は誘導加熱方式、ガス炉いず
れの方式でも本発明の効果を発揮することができる。特
に、ガス炉加熱方式が皮膜の外側から熱が加えられるた
め加熱が不均一となり易いが、誘導加熱方式は鋼板側か
らの加熱であり均一加熱に優れているので望ましい。浴
中Al濃度が高い場合、合金化しにくくなることが知られ
ている。そこで、本発明では浴中Al濃度は0.2 重量％以
下、更には好ましくは0.１８重量％以下とする。

【００４８】

【実施例】本発明の実施例を以下に詳述する。表１に本
発明に用いるめっき原板の成分組成（重量％）を示す。

【００４９】表１において、本実施例の供試料をANo.1
〜ANo.12とした。また、表2 に比較例に用いるめっき原
板の成分組成（重量％）を示す。比較例の供試料をBNo.
1 〜BNo.8 とした。BNo.1〜BNo.8 の場合は本発明の要
件とするk・([P]) / ([B] )の範囲が外れたものであ
る。

【００５０】CNo.1 〜CNo.4 の場合は本発明の要件とす
る最高到達板温度の範囲が外れたものである。

【００５１】

【表１】

【００５２】

【表２】

【００５３】上記めっき原板をＣＧＬに通板し、再結晶
焼鈍した後、所定のめっき浴中でめっきを施し、各供試
料の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造し、合金化特性即
ち皮膜中Fe％、外観（めっきむら）、耐パウダリング性
について調査し、更にめっき原板製造の際の熱間圧延工
程での熱延負荷も加味して総合評価を行った。総合評価
は各特性について、一つでも悪い特性があれば、×とし
た。

【００５４】なお、本発明では実操業に適する方法を対
象としたので、熱間圧延負荷も評価の対象とし、通常の
鋼板の熱間圧延負荷を小にし、それを基準として、熱間
圧延負荷の大きいものを中、大で評価し、これらは総合
評価で△、×に該当するものとした。外観評価（めっき
むら）は目視により以下の３段階の評価を行った。

【００５５】 ◎：めっきむら無し ○：ややめっきむら有り ×：めっきむら大その結果を表３、表４に示す。耐パウダリング性試験法
はドロービード試験機を使用し、ドロービード後、評価
対象面にテーピングし、セロテープ剥離状況により以下
の５段階による評価を行った。

【００５６】各工程での主な製造条件を以下に示す。めっき原板はス
ラブ加熱温度１０５０〜１３００℃、仕上げＡｒ₃〜Ａ
ｒ₃＋１００℃、巻き取り５２０〜７００℃の範囲で熱
間圧延し、酸洗後１．２ｍｍまで冷間圧延して製造し、
そのめっき原板をＣＧＬで処理したものである。ＣＧＬ
焼鈍温度は７５０〜８８０℃であり、めっき浴浸漬時の
鋼板温度は４４０〜５５０℃、めっき浴温は４５２〜４
８２℃、めっき付着量は片面当たり６０±２ｇ／ｍ²に
制御した。ライン速度（ＬＳ）は１２０ｍｐｍであっ
た。

【００５７】

【表３】

【００５８】

【表４】

【００５９】表３、表４から明らかなように、本実施例
のANo.1 〜ANo.12は強度が所定の値を満足し、皮膜Fe％
が目標値（Fe％：８〜１２％）を満足しており、外観、
耐パウダリング性が良好であり、総合評価が◎であっ
た。

【００６０】これに対して、比較例のBNo.1 、BNo.5 、
CNo.1 、CNo.3 の場合は外観が不良てあり、合金化が未
発達に起因するものであった。

【００６１】比較例のBNo.2 、BNo.6 の場合は合金化が
未発達のため、外観不良であり、また、最高到達温度が
高いため、局部的に過合金となり耐パウダリング性も悪
かった。CNo.2 、BNo.4 の場合は最高到達板温度が高く
なり過ぎて、耐パウダリング性が悪かった。

【００６２】比較例のBNo.3 、BNo.4 、CNo.7 、BNo.8
の場合は熱間圧延負荷が大きくなり、実操業方法上総合
評価が△であった。

【００６３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、めっき
原板としてP を必要な領域の高い側に含有させても、優
れた合金化特性を有する合金化溶融亜鉛めっき鋼板を操
業制約を最小限に抑え、生産性が高く、実操業上低コス
トで製造することができる。

フロントページの続き (72)発明者稲垣淳一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７−268584（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40 C21D 9/46 C21D 9/52 101

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、C:0.007 ％以下、S:0.001 〜
0.05％、Sol.Al:0.01 〜0.08％、N:0.0080％以下、P:0.
067 〜0.15％、Ti:0.015〜0.15％、更にBが下記（１）
式を満たす含有量の鋼を熱間圧延した後、そのまま又は
冷間圧延してめっき原板を製造し、そのめっき原板を溶
融亜鉛めっきした後、合金化処理時の最高到達板温が下
記（２）式の範囲内で合金化処理を行うことを特徴とす
る合金化特性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造
方法。【数１】【数２】