JP5742115B2 - 合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
Si、Mn、AlおよびCr等の易酸化性元素を多量に含有する鋼板のスケール除去に関しては、Fe2SiO4が溶融化する温度まで粗バー温度を上昇させることによりスケール除去が促進されることを本発明者らが特許文献5において提案しているが、線状欠陥を抑制するための熱間圧延段階におけるスケール除去には、粗バーを所定の温度にするのみならず当該所定の温度に保持する時間を管理することが重要であることが今回の検討により新たに判明した。
下記工程(A)〜(F)を有することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法:
(A)質量%で、C:0.02%以上0.25%以下、Si:1.01%以上2.5%以下、Mn:0.5%以上3.5%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、sol.Al:1.0%以下およびN:0.01%以下を含有する化学組成を有するスラブの表面温度を1200℃以上1350℃以下に調整するスラブ表面温度調整工程;
(B)前記スラブ表面温度調整工程により得られたスラブに対し、スラブの表面温度の調整後10秒間以内にデスケーリング処理を施し、次いで粗熱間圧延を施して粗バーとする粗熱間圧延工程;
(C)前記粗バーの表面温度を1000℃以上1300℃以下として50秒間以上保持し、前記保持後10秒間以内に前記粗バーにデスケーリング処理を施し、次いで、仕上温度:Ar3点以上960℃以下および巻取温度:400℃以上750℃以下の仕上熱間圧延を施して熱延鋼板とする仕上熱間圧延工程;
(D)前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程;
(E)前記酸洗鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;および
(F)前記冷延鋼板に再結晶焼鈍、溶融亜鉛めっき処理および合金化処理を施す連続溶融亜鉛めっき工程であって、前記再結晶焼鈍における再結晶焼鈍温度はAc1点以上950℃以下、前記合金化処理における合金化処理温度は650℃以下、連続溶融亜鉛めっき工程における雰囲気は、650℃以上950℃以下の温度域における露点が−25℃以上、かつ、溶融亜鉛めっき処理前の550℃以下の温度域における露点が−25℃以下であり、さらに、前記合金化溶融めっきの目付量が10g/m2以上80g/m2以下である連続溶融亜鉛めっき工程。
合金溶融亜鉛めっき冷延鋼板において合金化溶融めっき層は、目付量が10g/m2以上80g/m2以下、合金化度が7質量%以上16質量%以下であり、さらに、めっき厚の分布が下記式(i)を満足する。
dmax/d0≦2.5 (i)
ここで、dmaxは最大めっき厚、d0は平均めっき厚である。
(6)前記化学組成が、質量%で、Ca:0.01%以下、Mg:0.01%以下、REM:0.01%以下およびZr:0.01%以下からなる群から選ばれた1種または2種以上をさらに含有することを特徴とする上記(1)〜上記(5)のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法。
(C:0.02%以上0.25%以下)
Cは、鋼板の強度を高める作用を有する。C含有量が0.02%未満では上記作用による効果を十分に得ることが困難である。したがって、C含有量は0.02%以上とする。好ましくは0.06%以上である。一方、C含有量が0.25%超では、靱性や溶接性の劣化が著しくなる。したがって、C含有量は0.25%が以下とする。好ましくは0.20%以下である。
Siは、鋼板を高強度化する作用を有する。また、フェライトを強化し、鋼組織を均一化し、加工性を改善するのに作用を有する。Si含有量が0.01%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Si含有量は0.01%以上とする。好ましくは0.2%以上、さらに好ましくは0.5%以上である。一方、Si含有量が2.5%超では、冷間圧延後の焼鈍過程でSiの酸化被膜が鋼板表面に形成され、溶融亜鉛めっき時に亜鉛の濡れ性が低下して、不めっきが生じやすい。また、不めっきが生じない場合であっても、合金化処理時において上記酸化被膜が鋼板から溶融亜鉛めっき層への鉄の拡散障壁となるため、合金化処理が著しく困難になる。さらにまた、上記酸化被膜が鋼板表面に不均一に形成されると、合金化速度が異なる部分が不均一に存在するために、合金化処理ムラとして表面性状を害する。したがって、Si含有量は2.5%以下とする。好ましくは2.0%以下である。
Mnは、変態強化を促進して鋼板を高強度化する作用を有する。Mn含有量が0.5%未満では上記作用による効果を得ることが困難である。したがって、Mn含有量は0.5%以上とする。好ましくは1.0%以上、さらに好ましくは1.5%以上である。一方、Mn含有量が3.5%超では、冷間圧延後の焼鈍過程でMnの酸化被膜が鋼板表面に形成され、溶融亜鉛めっき時に亜鉛の濡れ性が低下して、不めっきが生じやすい。また、不めっきが生じない場合であっても、合金化処理時において上記酸化被膜が鋼板から溶融亜鉛めっき層への鉄の拡散障壁となるため、合金化処理が著しく困難になる。さらにまた、上記酸化被膜が鋼板表面に不均一に形成されると、合金化速度が異なる部分が不均一に存在するために、合金化処理ムラとして表面性状を害する。したがって、Mn含有量は3.5%以下とする。好ましくは3.0%以下である。
Pは、不純物として含有され、靱性や溶接性を劣化させる。したがって、P含有量は0.1%以下とする。好ましくは0.05%以下、さらに好ましくは0.02%以下である。P含有量は低いほど好ましいのでその下限を限定する必要はないが、精錬コストの観点からは0.004%以上とすることが好ましい。
Sは、不純物として含有され、鋼中にMnSを形成して曲げ性や穴拡げ性を劣化させる。したがって、S含有量は0.01%以下とする。好ましくは0.008%以下である。S含有量は低いほど好ましいのでその下限を限定する必要はないが、精錬コストの観点からは0.0003%以上とすることが好ましい。
Alは、鋼中の酸素量を低減して鋼板を健全化する作用を有する。製鋼工程において溶鋼に添加され、鋼中の酸素量低減に用いられたAlは酸化物となり、余剰となったAlはsol.Alとして鋼中に残存する。したがって、上記作用による効果を得るためにsol.Al含有量を0%超とする。好ましくは0.0005%以上である。一方、sol.Al含有量が1.0%超では、冷間圧延後の焼鈍過程でAlの酸化被膜が鋼板表面に形成され、溶融亜鉛めっき時に亜鉛の濡れ性が低下して、不めっきが生じやすい。また、不めっきが生じない場合であっても、合金化処理時において上記酸化被膜が鋼板から溶融亜鉛めっき層への鉄の拡散障壁となるため、合金化処理が著しく困難になる。さらにまた、上記酸化被膜が鋼板表面に不均一に形成されると、合金化速度が異なる部分が不均一に存在するために、合金化処理ムラとして表面性状を害する。したがって、sol.Al含有量は1.0%以下とする。好ましくは0.050%未満、さらに好ましくは0.010%未満である。
Nは、不純物として含有され、連続鋳造過程において鋼中に窒化物を形成してスラブのひび割れを誘発する。したがって、N含有量は0.01%以下とする。さらに好ましくは0.005%以下である。N含有量は低いほど好ましいのでその下限を限定する必要はないが、精錬コストの観点からは0.0005%以上とすることが好ましい。
Ti、NbおよびVは、再結晶を遅らせて結晶粒を微細化させることにより、鋼板の加工性を向上させる作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかしながら、いずれの元素も、その含有量を0.1%超としても上記作用による効果は飽和してしまい、コスト的に不利となる。したがって、Ti、NbおよびVの含有量はそれぞれ0.1%以下とする。好ましくは0.05%以下である。上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素を0.003%以上含有させることが好ましい。
CrおよびMoは、Mnと同様にオ−ステナイトを安定化することで変態強化を促進する働きがあり、鋼板を高強度化する作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種を含有させてもよい。しかしながら、Cr含有量を1%超、または、Mo含有量を1%超とすると、加工性の低下が著しくなる。したがって、CrおよびMoの含有量はいずれも1%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素を0.001%以上含有させることが好ましい。
CuおよびNiは、腐食抑制効果があり、表面に濃化し水素の侵入を抑え、遅れ破壊を抑制する作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種を含有させてもよい。しかしながら、Cu含有量を1%超としても、また、Ni含有量を1%超としても、上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、CuおよびNiの含有量はいずれも1%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素を0.01%以上含有させることが好ましい。
Bは、粒界からの核生成を抑えて焼き入れ性を高めることにより、鋼板を高強度化する作用を有する。したがって、含有させてもよい。しかしながら、B含有量を0.01%超としても上記作用による効果は飽和してしまいコスト的に不利となる。したがって、B含有量は0.01%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、0.0002%以上含有させることが好ましい。
Ca、Mg、REM、Zrは、鋼中の介在物を微細に分散させることにより、曲げ性を向上させる作用を有する。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかしながら、いずれの元素も、その含有量を0.01%超としても上記作用による効果は飽和してしまい、コスト的に不利となる。したがって、Ca、Mg、REM、Zrの含有量はそれぞれ0.01%以下とする。上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素を0.0001%以上含有させることが好ましい。
Bi、SbおよびSnは、融点が亜鉛よりも低いために、溶融亜鉛めっき工程において溶融亜鉛めっき浴に溶解する傾向にあり、これにより鋼板に対する溶融亜鉛めっきの濡れ性を向上させる作用を有する。さらに、連続鋳造工程において凝固界面に濃化してデンドライト間隔を狭くして凝固偏析を小さくするので、めっき基材である鋼板の曲げ性を向上させる作用を有する。さらにめっき基材である鋼板の曲げ性が向上される結果、加工時におけるめっき基材である鋼板の割れが抑制され、鋼板の割れを起点としためっき剥離が抑制されるので、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の耐パウダリング性が向上される。したがって、これらの元素の1種または2種以上を含有させてもよい。しかしながら、いずれの元素も、その含有量を0.05%超とすると、溶融亜鉛めっき工程において結晶粒界に存在する各元素が溶融することに起因する粒界脆化が顕著となる。したがって、Bi、SbおよびSnの含有量は、それぞれ0.05%以下とする。好ましくは0.01%以下、さらに好ましくは0.005%以下である。上記作用による効果をより確実に得るには、いずれかの元素を0.0001%以上含有させることが好ましい。いずれかの元素を0.0003%以上含有させることがさらに好ましい。
(1)目付量
目付け量は10g/m2以上80g/m2以下とする。
一方、目付量が10g/m2未満では、十分な耐食性を確保することが困難になる場合がある。したがって、目付け量は10g/m2以上とする。
合金化度、すなわちめっき層におけるFe濃度は7質量%以上16質量%以下とする。
めっき厚の分布は下記式(1)を満足するものとする。
dmax/d0≦2.5 (1)
ここで、dmaxは最大めっき厚、d0は平均めっき厚である。
以下、合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の好適な製造方法について以下に詳述する。
(1)スラブ表面温度調整工程
上記化学組成を有するスラブの表面温度を1200℃以上1350℃以下とする。
スラブの表面温度1200℃以上とすることにより、基材とスケールとの界面(以下、基材/スケール界面)という。)におけるFe2SiO4の溶融を促進し、後述する粗熱間圧延工程におけるデスケーリング処理によるスケールの剥離性を高めることができる。スラブの表面温度が1200℃未満ではスケールの剥離性が十分でない場合がある。一方、スラブ表面温度が1350℃超では、スケール厚が厚くなりすぎてスケールの剥離性が顕著に低下する場合がある。したがって、粗熱間圧延工程に供するスラブの表面温度は1200℃以上1350℃以下とする。スラブの表面温度を1200℃以上1350℃以下の温度域に保持する時間は1時間以上5時間以下とすることが好ましい。
上記スラブ表面温度調整工程により得られたスラブに対し、スラブの表面温度の調整後10秒間以内にデスケーリング処理を施し、次いで粗熱間圧延を施して粗バーとする。
粗熱間圧延は常法によればよい。
上記粗熱間圧延工程により得られた粗バーの表面温度を1000℃以上1300℃以下として50秒間以上保持し、上記保持後10秒間以内に上記粗バーにデスケーリング処理を施し、次いで、仕上温度:Ar3点以上960℃以下および巻取温度:400℃以上750℃以下の仕上熱間圧延を施して熱延鋼板とする。
粗バーの表面温度を1000℃以上1300℃以下として50秒間以上保持し、上記保持後10秒間以内に上記粗バーにデスケーリング処理を施すことにより、仕上熱間圧延前のスケールをより確実に除去することができる。
上記仕上熱間圧延工程により得られた熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする。
酸洗は常法によればよく、例えば、塩酸浴や硫酸浴に浸漬する方法によればよい。なお、酸洗の前後において平坦矯正のためにスキンパス圧延を施してもよい。特に酸洗前のスキンパス圧延は酸洗におけるスケール剥離性を高める作用も有するので、より良好な表面性状を確保するうえで好ましい。
上記酸洗工程により得られた酸洗鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする。
冷間圧延は常法によればよい。
上記冷延鋼板に再結晶焼鈍、溶融亜鉛めっき処理および合金化処理を施して合金化溶融亜鉛めっき鋼板とする。
表1に示す化学組成の鋼を転炉で溶製し、270mm厚のスラブを製造した。得られたスラブを再加熱した後、表2に示す条件で製造を行った。得られた熱間圧延鋼板を酸洗によりスケール除去した後、1.6mm厚まで冷間圧延を施した。この冷間圧延鋼板を焼鈍し、焼鈍後の冷却途中で浴温460℃の溶融亜鉛めっきを施し、めっき後に表2に示される温度まで加熱して合金化処理を行った。その後、スキンパス圧延を0.4%で行い、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を得た。
No.11は合金化処理温度が高すぎたため、合金化が過剰に進行してしまい、本来問題にならない冷延鋼板におけるわずかな反応ムラが助長され、線状欠陥が発生した。
Claims (8)
- 下記工程(A)〜(F)を有することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法:
(A)質量%で、C:0.02%以上0.25%以下、Si:1.01%以上2.5%以下、Mn:0.5%以上3.5%以下、P:0.1%以下、S:0.01%以下、sol.Al:1.0%以下およびN:0.01%以下を含有する化学組成を有するスラブの表面温度を1200℃以上1350℃以下に調整するスラブ表面温度調整工程;
(B)前記スラブ表面温度調整工程により得られたスラブに対し、スラブの表面温度の調整後10秒間以内にデスケーリング処理を施し、次いで粗熱間圧延を施して粗バーとする粗熱間圧延工程;
(C)前記粗バーの表面温度を1000℃以上1300℃以下として50秒間以上保持し、前記保持後10秒間以内に前記粗バーにデスケーリング処理を施し、次いで、仕上温度:Ar3点以上960℃以下および巻取温度:400℃以上750℃以下の仕上熱間圧延を施して熱延鋼板とする仕上熱間圧延工程;
(D)前記熱延鋼板に酸洗を施して酸洗鋼板とする酸洗工程;
(E)前記酸洗鋼板に冷間圧延を施して冷延鋼板とする冷間圧延工程;および
(F)前記冷延鋼板に再結晶焼鈍、溶融亜鉛めっき処理および合金化処理を施す連続溶融亜鉛めっき工程であって、前記再結晶焼鈍における再結晶焼鈍温度はAc1点以上950℃以下、前記合金化処理における合金化処理温度は650℃以下、連続溶融亜鉛めっき工程における雰囲気は、650℃以上950℃以下の温度域における露点が−25℃以上、かつ、溶融亜鉛めっき処理前の550℃以下の温度域における露点が−25℃以下であり、さらに、前記合金化溶融めっきの目付量が10g/m2以上80g/m2以下である連続溶融亜鉛めっき工程。 - 前記化学組成が、質量%で、Ti:0.1%以下、Nb:0.1%以下およびV:0.1%以下からなる群から選ばれた1種または2種以上をさらに含有することを特徴とする請求項1に記載の合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法。
- 前記化学組成が、質量%で、Cr:2%以下およびMo:2%以下からなる群から選ばれた1種または2種をさらに含有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法。
- 前記化学組成が、質量%で、Cu:1%以下およびNi:1%以下からなる群から選ばれた1種または2種をさらに含有することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法。
- 前記化学組成が、質量%で、B:0.01%以下をさらに含有することを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法。
- 前記化学組成が、質量%で、Ca:0.01%以下、Mg:0.01%以下、REM:0.01%以下およびZr:0.01%以下からなる群から選ばれた1種または2種以上をさらに含有することを特徴とする請求項1〜請求項5のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法。
- 前記化学組成が、質量%で、Bi:0.05%以下、Sb:0.05%以下およびSn:0.05%以下からなる群から選ばれた1種または2種以上をさらに含有することを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法。
- 前記粗バーの厚みを35mm以上とし、さらに、前記熱延鋼板の厚みを3.0mm以下とすることを特徴とする、請求項1〜請求項7のいずれかに記載の合金化溶融亜鉛めっき冷延鋼板の製造方法。
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