JP4656171B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関し、特に、局部的めっきむらに基づく外観不良を防止することが可能な外観性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。
冷間圧延前の熱延コイルの状態でのコイルハンドリング時などにおいては、鋼板同士の擦れや融着などの現象によって、鋼板表面に、凹凸を有する微小な表面欠陥が発生する場合が多い。
冷間圧延前の微小な凹み欠陥は、熱延コイルの酸洗設備への払出し時、酸洗終了後の鋼板巻取り時および冷間圧延設備へのコイル払出し時に発生する場合があり、また、熱延コイルの状態でのハンドリング時の鋼板同士の擦れなどによる傷は、コイル払出し時もしくは鋼板巻取り時に限らず発生し易い。
冷間圧延前の微小な凹み欠陥は、熱延コイルの酸洗設備への払出し時、酸洗終了後の鋼板巻取り時および冷間圧延設備へのコイル払出し時に発生する場合があり、また、熱延コイルの状態でのハンドリング時の鋼板同士の擦れなどによる傷は、コイル払出し時もしくは鋼板巻取り時に限らず発生し易い。
上記した欠陥の大きさは、大小さまざまでばらつきがあるが、10μｍ程度の凹み深さを有している。
上記した欠陥の凹み傷の部分では、冷間圧延時にロールとの間で圧延油が封じ込まれてしまい、未圧延部として残存し、さらにはオイルピットが生成する。
従来、この程度の凹み傷は冷間圧延においては問題とはならなかったが、冷間圧延鋼板をめっき用素材鋼板とする溶融亜鉛めっき鋼板の局部的めっきむらの原因として、上記した残存表面欠陥の微小な凹凸および該凹凸が拡大したオイルピットが考えられる。
上記した欠陥の凹み傷の部分では、冷間圧延時にロールとの間で圧延油が封じ込まれてしまい、未圧延部として残存し、さらにはオイルピットが生成する。
従来、この程度の凹み傷は冷間圧延においては問題とはならなかったが、冷間圧延鋼板をめっき用素材鋼板とする溶融亜鉛めっき鋼板の局部的めっきむらの原因として、上記した残存表面欠陥の微小な凹凸および該凹凸が拡大したオイルピットが考えられる。
さらには、合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造時の溶融亜鉛めっき鋼板の加熱合金化時に、上記した局部的めっきむらの部分において合金化めっきむらが発生し、模様となって残ってしまうことが考えられる。
本発明は、合金化めっきむらの発生を防止することが可能な外観性に優れた合金化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。
本発明は、熱間圧延鋼板を、酸洗し、冷間圧延を施した後溶融亜鉛めっきを行ない、得られる溶融亜鉛めっき鋼板に加熱合金化処理を施す合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、酸洗液として塩酸含有酸洗液を用い、酸洗液液温を80〜95℃、鋼板の酸洗液への浸漬時間を30〜50sec、酸洗液塩酸濃度を5.0〜7.0質量％とする前記酸洗によって熱間圧延鋼板の表面の平均粗さＲａを0.8μｍ以上とする外観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。
なお、前記した酸洗後の熱間圧延鋼板の表面の平均粗さＲａは、JIS B 0601-1994に規定される算術平均粗さ（Ｒａ）を示す。
本発明によれば、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき付着量むらを低減することによって、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化めっきむらを大幅に低減することが可能となった。
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
溶融亜鉛めっき鋼板製造時において、その表面品質は、めっき素材鋼板の表面品質に大きく依存する。
本発明者は、特に、めっき付着量の差異に起因するめっきむらは、熱間圧延鋼板のハンドリング時における鋼板同士の圧着、密着によって生じる疵に起因すると考えた。
溶融亜鉛めっき鋼板製造時において、その表面品質は、めっき素材鋼板の表面品質に大きく依存する。
本発明者は、特に、めっき付着量の差異に起因するめっきむらは、熱間圧延鋼板のハンドリング時における鋼板同士の圧着、密着によって生じる疵に起因すると考えた。
すなわち、冷間圧延後に残存する上記した熱間圧延鋼板の疵である凹凸およびこれらの凹凸部において圧延油が排出されないことによる局部的な面圧上昇によって生成するオイルピットが、溶融亜鉛めっき工程において局部的なめっき付着量のむらを生じ、さらには、合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造時の溶融亜鉛めっき鋼板の加熱合金化時に、上記めっきむら部において合金化めっきむらが発生し、模様となって残ってしまうと推定した。
この結果、熱間圧延鋼板のハンドリング時に生じる極微小な凹凸欠陥の影響が溶融亜鉛めっき工程でのめっき付着量の均一性に影響を及ぼさないように、鋼板の酸化スケール層除去のための酸洗工程において酸洗条件を適正化し、素材鋼板表面の微小凹凸を均一化することによって、めっき用素材鋼板の冷間圧延後の鋼板表面の局部的凹凸を消失せしめ、溶融亜鉛めっきにおけるめっき付着量むらおよび溶融亜鉛めっきの加熱合金化処理時の合金化めっきむらの発生を抑制する本発明に想到した。
すなわち、本発明は、熱間圧延鋼板を、酸洗し、冷間圧延を施した後溶融亜鉛めっきを行ない、得られる溶融亜鉛めっき鋼板に加熱合金化処理を施す合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、酸洗によって熱間圧延鋼板の表面の平均粗さＲａを0.8μｍ以上とする外観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。
本発明における合金化溶融亜鉛めっき用素材鋼板としては、炭素含有量が0.02質量％以下の普通鋼を素材とする鋼板を用いることが好ましい。
本発明における合金化溶融亜鉛めっき用素材鋼板としては、炭素含有量が0.02質量％以下の普通鋼を素材とする鋼板を用いることが好ましい。
以下、本発明を、I.酸洗方法、II. 溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっきの順に説明する。
〔I.酸洗方法：〕
本発明においては、熱間圧延鋼板の塩酸酸洗時の酸洗液液温、鋼板の酸洗液への浸漬時間、酸洗液塩酸濃度を変えて酸洗後の熱間圧延鋼板の表面の平均粗さＲａを調節し、溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。
〔I.酸洗方法：〕
本発明においては、熱間圧延鋼板の塩酸酸洗時の酸洗液液温、鋼板の酸洗液への浸漬時間、酸洗液塩酸濃度を変えて酸洗後の熱間圧延鋼板の表面の平均粗さＲａを調節し、溶融亜鉛めっき鋼板および合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。
図１に、酸洗後、冷間圧延前の鋼板表面の平均粗さＲａおよび冷間圧延第１スタンドのワークロール表面平均粗さＲａと、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化めっきむら不良発生率との関係を示す。
なお、合金化めっきむら不良発生率は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を目視観察し、合金化めっきむら部分の長さを測定し、1 コイル当たりの合金化めっきむら部分の長さの鋼板全長に対する割合から求めた。
なお、合金化めっきむら不良発生率は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を目視観察し、合金化めっきむら部分の長さを測定し、1 コイル当たりの合金化めっきむら部分の長さの鋼板全長に対する割合から求めた。
図１に示すように、熱間圧延、酸洗後かつ冷間圧延前の鋼板の表面の平均粗さＲａ（以下鋼板表面平均粗さＲａと記す）を0.8μｍ以上とすることによって、合金化めっきむら不良発生率を大幅に低減することができる。
酸洗後の鋼板表面平均粗さＲａは大きいほど合金化溶融亜鉛めっき後の合金化めっきむらの低減に対して効果を発揮するが、酸洗能率および経済性の面から、平均粗さＲａは1.2μｍ以下とすることがより好ましい。
酸洗後の鋼板表面平均粗さＲａは大きいほど合金化溶融亜鉛めっき後の合金化めっきむらの低減に対して効果を発揮するが、酸洗能率および経済性の面から、平均粗さＲａは1.2μｍ以下とすることがより好ましい。
すなわち、本発明における熱間圧延、酸洗後かつ冷間圧延前の鋼板の表面の平均粗さＲａ（鋼板表面平均粗さＲａ）のより好適な範囲は、0.8〜1.2μｍである。
酸洗処理によって鋼板表面を化学的に溶解し、鋼板表面平均粗さＲａを0.8μｍ以上とする方法としては、(1)酸洗液酸濃度の適正化、(2)酸洗時間の適正化、(3)酸洗液液温の適正化などが挙げられる。
酸洗処理によって鋼板表面を化学的に溶解し、鋼板表面平均粗さＲａを0.8μｍ以上とする方法としては、(1)酸洗液酸濃度の適正化、(2)酸洗時間の適正化、(3)酸洗液液温の適正化などが挙げられる。
図２、図３、図４に、熱間圧延後の鋼板〔板厚：3.5mm、極低炭素鋼（炭素含有量：0.005質量％）〕から寸法：40mm×40mmのサンプルを切出し、塩酸酸洗液の塩酸濃度、塩酸酸洗液への浸漬時間、塩酸酸洗液液温を変化させて塩酸酸洗液中に浸漬した後の鋼板表面平均粗さＲａを測定した結果を示す。
図２、図３、図４に示されるように、本発明においては、酸洗後の鋼板表面平均粗さＲａ≧0.8μｍを確保するために、酸洗液として塩酸含有酸洗液を使用し、塩酸濃度を5.0質量％以上、鋼板の酸洗液への浸漬時間を30sec以上、酸洗液液温を80℃以上とすることが好ましい。
図２、図３、図４に示されるように、本発明においては、酸洗後の鋼板表面平均粗さＲａ≧0.8μｍを確保するために、酸洗液として塩酸含有酸洗液を使用し、塩酸濃度を5.0質量％以上、鋼板の酸洗液への浸漬時間を30sec以上、酸洗液液温を80℃以上とすることが好ましい。
また、酸洗液液温は90℃以上とすることがさらに好ましい。
なお、本発明においては、酸洗液として塩酸含有酸洗液を使用し、塩酸濃度5.0〜7.0質量％、鋼板の酸洗液への浸漬時間を30〜50sec、酸洗液液温を80〜95℃とすることが、より好ましい。
これは、塩酸濃度が7.0質量％を超える場合、鋼板の酸洗液への浸漬時間が50secを超える場合、いずれの場合も、酸洗後の鋼板表面平均粗さＲａの増加効果が実用上飽和し、経済性、生産性の面から好ましくないためである。
なお、本発明においては、酸洗液として塩酸含有酸洗液を使用し、塩酸濃度5.0〜7.0質量％、鋼板の酸洗液への浸漬時間を30〜50sec、酸洗液液温を80〜95℃とすることが、より好ましい。
これは、塩酸濃度が7.0質量％を超える場合、鋼板の酸洗液への浸漬時間が50secを超える場合、いずれの場合も、酸洗後の鋼板表面平均粗さＲａの増加効果が実用上飽和し、経済性、生産性の面から好ましくないためである。
また、酸洗液液温が95℃を超える場合、酸洗槽における水の蒸発が急激となり、酸洗槽において発生する蒸気の冷却、回収のための設備上の負荷が大きくなる。
また、本発明においては、上記したと同様の理由で、酸洗液として塩酸含有酸洗液を使用し、塩酸濃度を5.0〜7.0質量％、鋼板の酸洗液への浸漬時間を30〜50sec、酸洗液液温を90〜95℃とすることが、さらに好ましい。
また、本発明においては、上記したと同様の理由で、酸洗液として塩酸含有酸洗液を使用し、塩酸濃度を5.0〜7.0質量％、鋼板の酸洗液への浸漬時間を30〜50sec、酸洗液液温を90〜95℃とすることが、さらに好ましい。
〔II. 溶融亜鉛めっき、合金化溶融亜鉛めっき：〕
本発明においては、好ましくは前記した酸洗方法によって酸洗後の熱間圧延鋼板の鋼板表面平均粗さＲａを0.8μｍ以上とした後、冷間圧延を施す。
次に、得られためっき素材鋼板に溶融亜鉛めっきを施し溶融亜鉛めっき鋼板を製造し、さらには溶融亜鉛めっき鋼板に加熱合金化処理を施し合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。
本発明においては、好ましくは前記した酸洗方法によって酸洗後の熱間圧延鋼板の鋼板表面平均粗さＲａを0.8μｍ以上とした後、冷間圧延を施す。
次に、得られためっき素材鋼板に溶融亜鉛めっきを施し溶融亜鉛めっき鋼板を製造し、さらには溶融亜鉛めっき鋼板に加熱合金化処理を施し合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。
すなわち、上記しためっき素材鋼板を、例えば連続溶融亜鉛めっきラインに配設された加熱炉において、還元性雰囲気下で加熱した後、溶融亜鉛めっきを施す。
溶融亜鉛めっき浴は、Alを0.08〜0.2質量％含有するめっき浴が適切であり、浴温は450〜500℃が適切である。
次に、溶融亜鉛めっき浴から引き上げた溶融亜鉛めっき鋼板に対してガスワイピング法によるめっき付着量制御を行い溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。
溶融亜鉛めっき浴は、Alを0.08〜0.2質量％含有するめっき浴が適切であり、浴温は450〜500℃が適切である。
次に、溶融亜鉛めっき浴から引き上げた溶融亜鉛めっき鋼板に対してガスワイピング法によるめっき付着量制御を行い溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造時は、上記で得られた溶融亜鉛めっき鋼板を、合金化炉において、好ましくは最高到達板温：460〜530℃の条件下で加熱合金化する。
合金化処理時のめっき層中へのFe拡散量は、得られるめっき層中のFe含有量として８〜11質量％であることが好ましい。
合金化処理時のめっき層中へのFe拡散量は、得られるめっき層中のFe含有量として８〜11質量％であることが好ましい。
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
炭素含有量が0.005質量％の普通鋼を熱間圧延後、塩酸酸洗における酸洗条件（酸洗液液温、酸洗液塩酸濃度、酸洗時間）を変化させ、所定の鋼板表面平均粗さＲａとした熱間圧延鋼板を、５スタンドの冷間圧延タンデムミルを用いて冷間圧延した。
なお、冷間圧延タンデムミルの第１スタンドのワークロールとしては、ロール表面粗さＲａ＝0.4μｍ、3.0μｍの２種類のワークロールを使用し、ロール表面粗さＲａの影響も調べた。
炭素含有量が0.005質量％の普通鋼を熱間圧延後、塩酸酸洗における酸洗条件（酸洗液液温、酸洗液塩酸濃度、酸洗時間）を変化させ、所定の鋼板表面平均粗さＲａとした熱間圧延鋼板を、５スタンドの冷間圧延タンデムミルを用いて冷間圧延した。
なお、冷間圧延タンデムミルの第１スタンドのワークロールとしては、ロール表面粗さＲａ＝0.4μｍ、3.0μｍの２種類のワークロールを使用し、ロール表面粗さＲａの影響も調べた。
次に、冷間圧延後のそれぞれのめっき素材鋼板を、連続溶融亜鉛めっきラインに通板し、加熱還元焼鈍、溶融亜鉛めっき、合金化処理を行った。
溶融亜鉛めっきおよび合金化処理は、下記条件下で行った。
〔溶融亜鉛めっき：〕
浴温：465℃
浴中Al濃度：0.13質量％
〔合金化処理：〕
最高到達板温：490℃
なお、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき付着量は、両面共60g/ｍ2とし、合金化度（めっき層中のFe含有量）は10質量％とした。
溶融亜鉛めっきおよび合金化処理は、下記条件下で行った。
〔溶融亜鉛めっき：〕
浴温：465℃
浴中Al濃度：0.13質量％
〔合金化処理：〕
最高到達板温：490℃
なお、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき付着量は、両面共60g/ｍ2とし、合金化度（めっき層中のFe含有量）は10質量％とした。
得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板を目視観察し、合金化めっきむら部分の長さを測定し、1 コイル当たりの合金化めっきむら部分の長さの鋼板全長に対する割合から合金化めっきむら不良発生率を求めた。
得られた結果を実験条件と共に、表１に示す。
表１に示されるように、本発明によれば、従来の酸洗後の熱間圧延鋼板の鋼板表面平均粗さＲａ＝0.6μｍを0.8μｍ以上、さらに好ましくは1.0μｍ以上とすることによって、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき付着量むらを低減し、その結果、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化めっきむらを大幅に低減することが可能となった。
得られた結果を実験条件と共に、表１に示す。
表１に示されるように、本発明によれば、従来の酸洗後の熱間圧延鋼板の鋼板表面平均粗さＲａ＝0.6μｍを0.8μｍ以上、さらに好ましくは1.0μｍ以上とすることによって、溶融亜鉛めっき鋼板のめっき付着量むらを低減し、その結果、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化めっきむらを大幅に低減することが可能となった。
Claims (1)
- 熱間圧延鋼板を、酸洗し、冷間圧延を施した後溶融亜鉛めっきを行ない、得られる溶融亜鉛めっき鋼板に加熱合金化処理を施す合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、酸洗液として塩酸含有酸洗液を用い、酸洗液液温を80〜95℃、鋼板の酸洗液への浸漬時間を30〜50sec、酸洗液塩酸濃度を5.0〜7.0質量％とする前記酸洗によって熱間圧延鋼板の表面の平均粗さＲａを0.8μｍ以上とすることを特徴とする外観性に優れた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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