JP5781057B2 - 鋼板の表面調整方法および鋼板の表面調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、珪素（Ｓｉ）を含有した高張力鋼板の製造に際して、表面に形成されるＳｉ含有酸化物層を除去でき、化成処理性に優れるとともに型かじり性や曲げ性などの成形性にも優れた高張力鋼板を製造可能な鋼板の表面調整方法および鋼板の表面調整装置に関する。

近年、自動車に関しては、地球環境の保全の観点から燃費の改善が求められている。また、自動車の衝突時における乗員保護の観点から安全性の向上も求められている。そのため、自動車の車体を軽量化および高強度化することが要求され、自動車部品の薄肉化と高強度化とが積極的に進められている。

一方、多くの自動車部品は鋼板をプレス成形することによって製造される。そのため、鋼板には高い強度と高い延性、すなわち優れた強度と延性とのバランス（強度−延性バランス）が求められている。ここで、高い延性を有する高張力冷延鋼板には、強化元素としてＳｉを多量に含有させる場合が多く、焼鈍時に高張力冷延鋼板の表面にＳｉ含有酸化物層が形成される。

そのため、このようなＳｉの含有量が多い高張力冷延鋼板は、焼鈍工程の次工程において化成処理を行ったとしても、化成結晶を均一かつ微細に形成することができず、部分的に欠損した表面状態になってしまう。化成処理が不良になった鋼板は、その表面に電着塗装などの塗装を施したとしても密着性が良好な塗膜を得られず、塗装後の耐食性も満足しなくなる。

そこで、このような問題を解決すべく種々の技術が提案されている。特許文献１には、第１段階としてブラシ研削を行った後、続く第２段階として塩酸酸洗を行って、表層の酸化膜を除去する方法が開示されている。特許文献２には、アルミナ研磨剤入りナイロンブラシにより表層の酸化膜を研磨する技術が開示されている。特許文献３には、ＪＩＳ−Ｒ６００１規格の砥粒番号で＃２００以下の粒度の砥粒入りブラシを用いて、表層の酸化膜を研削する方法が開示されている。

特開平５−３１７９４９号公報 特開平７−７０７２４号公報 特開２００３−２２６９２０号公報

しかしながら、珪素（Ｓｉ）の含有量が０．５質量％以上の高張力鋼板などの鋼板に対して連続焼鈍を行うと、鋼板の表面に非常に強固かつ厚肉な珪素（Ｓｉ）含有酸化物層が形成される。さらに、この珪素（Ｓｉ）含有酸化物層は、鋼板の表面の微小な凹凸形状に対応して不均一に分布する。

そのため、連続焼鈍後に鋼板の表面を研削する際には、強固かつ厚肉な珪素（Ｓｉ）含有酸化物層を除去するために重研削が必要となる。また、特許文献１〜３に記載されているような研削ブラシは、砥粒や研磨材を埋め込んだブラシ毛がロール状に植毛された砥粒入りブラシであり、鋼板の表面とブラシ毛とが接触することで研削が行われる。

そこで、この研削ブラシを用いて重研削を行うためには、砥粒と鋼板との接触圧力を大きくする必要がある。ところが、研削ブラシを鋼板の表面に大きな力で押圧させると、この研削ブラシが曲折してしまって重研削が困難になる問題がある。したがって、従来の研削ブラシを用いても、珪素（Ｓｉ）含有酸化物層を均一かつ十分に除去することは困難であった。

一方、高張力鋼板などの鋼板においては、プレス加工や曲げ加工などを施して最終製品形状を得るために、その成形性も重要となる。ところが、上述したような表面研削を行うと鋼板の表面にスジ状の研削痕が生じてしまう。このスジ状の研削痕の存在によって、プレス加工での型かじりや曲げ加工での表面割れが発生しやすくなる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、鋼板表面に形成された珪素含有酸化物を効率よく除去し、鋼板表面の全面にわたって良好な化成被膜を形成させて、化成処理性および成形性がともに優れた鋼板を得ることができる鋼板の表面調整方法および鋼板の表面調整装置を提供することにある。

上述した課題を解決し、上記目的を達成するために、本発明に係る鋼板の表面調整方法は、焼鈍処理が行われた、珪素（Ｓｉ）を０．５質量％以上含有する鋼板の表面を、弾性砥石によって研削する第１の研削ステップと、第１の研削ステップにおいて研削された鋼板の表面を、砥粒入りブラシによって研削する第２の研削ステップと、研削された鋼板に対して酸洗処理を行う酸洗ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明に係る鋼板の表面調整方法は、上記の発明において、第１の研削ステップ前に、砥粒入りブラシによって鋼板の表面を研削する第３の研削ステップをさらに含むことを特徴とする。

本発明に係る鋼板の表面調整方法は、上記の発明において、弾性砥石として、粒度がＪＩＳ−Ｒ６００１規格による砥粒番号で＃１００乃至＃８００、かつ硬度がＪＩＳ−Ｋ６２５３規格による硬度で６０以上９５以下のものを用いることを特徴とする。

本発明に係る鋼板の表面調整装置は、焼鈍処理が行われた、珪素（Ｓｉ）を０．５質量％以上含有する鋼板に対して、鋼板の表面を研削する弾性砥石を有する第１の研削手段と、第１の研削手段に対して鋼板の搬送方向に沿った下流側に設けられ、鋼板の表面を研削する砥粒入りブラシを有する第２の研削手段と、第１の研削手段および第２の研削手段によって研削された鋼板に対して酸洗処理を行う酸洗手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る鋼板の表面調整装置は、上記の発明において、第１の研削手段に対して鋼板の搬送方向に沿った上流側に設けられ、鋼板の表面を研削する砥粒入りブラシを有する第３の研削手段をさらに備えることを特徴とする。

本発明に係る鋼板の表面調整装置は、上記の発明において、第１の研削手段が有する弾性砥石は、粒度がＪＩＳ−Ｒ６００１規格による砥粒番号で＃１００乃至＃８００であり、かつ硬度がＪＩＳ−Ｋ６２５３規格による硬度で６０以上９５以下であることを特徴とする。

本発明に係る鋼板の表面調整方法および鋼板の表面調整装置によれば、鋼板表面に形成された珪素（Ｓｉ）含有酸化物を効率よく除去し、鋼板表面の全面にわたって良好な化成被膜を形成させて、化成処理性および成形性がともに優れた鋼板を得ることが可能となる。

図１は、本発明の第１の実施形態による鋼板の製造装置の構成を示す図である。 図２は、本発明の第１の実施形態による鋼板の表面調整方法を説明するためのフローチャートである。 図３は、本発明の第２の実施形態による鋼板の製造装置の構成を示す図である。 図４は、本発明の第２の実施形態による鋼板の表面調整方法を説明するためのフローチャートである。 図５は、本発明の実施形態による弾性砥石における砥粒番号ごとの研削減量を示すグラフである。 図６は、本発明の実施形態による各砥粒番号の弾性砥石における硬度ごとの研削減量を示すグラフである。 図７は、本発明の実施形態によるスジ状の研削痕の一例を示す平面図である。 図８は、本発明の実施形態による弾性砥石における砥粒番号ごとに鋼板の研削を２通りの方法で行った場合の鋼板の表面粗さを示すグラフである。 図９は、本発明の実施形態による研削減量の使用距離依存性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。また、本発明は以下に説明する実施形態によって限定されるものではない。ここで、本発明の実施形態について説明するにあたり、本発明の理解を容易にするために、本発明者が上述した課題を解決すべく行った鋭意検討について、その概要を説明する。

すなわち、本発明者は、焼鈍時に鋼板の表面に形成された珪素（Ｓｉ）含有酸化物層を効率よく除去する方法について検討を行った。鋼板の表面から珪素（Ｓｉ）含有酸化物層を効率良く除去することができれば、化成処理性に優れた高張力鋼板を得ることが可能となる。

そして、本発明者が種々実験および検討を行った結果、鋼板に強い力で押圧させても従来の研削ブラシのように曲折することなく高張力鋼板（高強度鋼板）のような硬質の鋼板に対しても重研削可能な研削手段として、弾性砥石に着目した。弾性砥石とは、固形弾性体に砥粒を埋め込んでロール状にしたものである。また、本発明者は、主に研削の対象となる高張力鋼板に対して重研削を行う際に好ましい弾性砥石について検討を行ったところ、不織布に砥粒を絡ませてポリビニルアルコールなどの結合剤によって成形した多孔質砥石を適用するのが好ましいことを知見するに至った。弾性砥石による研削においては、弾性砥石を強い力で鋼板に押し付けても砥粒入りブラシのように曲折することがないので、硬質の材料に対しても重研削が可能で、強固でかつ厚肉な珪素（Ｓｉ）含有酸化物層を除去することができる。

以上の検討後、本発明者はさらに従来技術の問題点について検討を行った。具体的に、本発明者の知見によれば、弾性砥石による研削では、高張力鋼板のような硬質な材料に対しても重研削が可能であるものの、表面にスジ状の研削痕が残存する可能性がある。このスジ状の研削痕の状態が悪いと、鋼板をプレス加工する際にプレス金型と鋼板との焼き付きまたは型かじりが発生しやすくなる。また、スジ状の研削痕の状態が悪いと、曲げ加工を施した際に曲げの外周部で割れや亀裂が生じやすくなる。そのため、スジ状の研削痕の程度を軽くして状態を改善する必要がある。

そこで、本発明者らは改めて実験および検討を行い、少なくとも異なる研削手段によって２段階で断続的に研削を行う方法を想起した。すなわち、鋼板を、弾性砥石によって研削した後に砥粒入りブラシによって研削すれば、表面に形成されるスジ状の研削痕を著しく低減できることを見出した。

また、本発明者らは、弾性砥石および砥粒入りブラシによる鋼板の研削後に行う後処理の重要性に鑑みて、さらに実験および検討を行った。そして、本発明者らは、鋼板に対して、研削後に後処理として酸洗処理を行うと、研削によって剥離強度が低下した残存酸化物層をさらに効率良く除去できることを知見するに至った。また、残存酸化物層を酸洗処理で除去すると、鋼板表面において部分的にも酸化物層が残存せずに全面にわたって均一な研削表面が得られることが確認された。本発明は、以上の鋭意検討に基づいて案出されたものである。

（第１の実施形態）
次に、以上の鋭意検討により案出された、本発明の第１の実施形態による鋼板の表面調整装置を有する製造装置について説明する。図１は、この第１の実施形態による鋼板の製造装置の概略構成図を示す。

図１に示すように、この第１の実施形態による鋼板の製造装置は、タンデム圧延機によって冷間圧延された例えば高張力鋼板である鋼板１に対して、連続焼鈍、研削、および酸洗の各処理を順次実行可能に構成されている。すなわち、この鋼板の製造装置においては、焼鈍手段としての連続焼鈍設備２と、弾性砥石を有する第１の研削手段としての上面用弾性砥石装置４および下面用弾性砥石装置５と、砥粒入りブラシを有する第２の研削手段としての砥粒入りブラシ装置６と、酸洗手段としての酸洗設備７と、調質圧延機８と、コイラー９とを備える。そして、上面用弾性砥石装置４、下面用弾性砥石装置５、砥粒入りブラシ装置６、および酸洗設備７によって鋼板の表面調整装置が構成されている。

鋼板の表面調整装置を構成する、上面用弾性砥石装置４、下面用弾性砥石装置５、砥粒入りブラシ装置６、および酸洗設備７は、連続焼鈍設備２の出側である鋼板１の搬送方向に沿った下流側に順次配置されている。調質圧延機８およびコイラー９は、酸洗設備７よりさらに下流側に配置され、鋼板１は、調質圧延機８を通過した後に最終的にコイラー９に巻き取られる。

以上のように構成された鋼板の製造装置における上面用弾性砥石装置４、および下面用弾性砥石装置５はそれぞれ、一対のロールから構成されている。これらの弾性砥石装置４，５において、上面用弾性砥石装置４の上ロールおよび下面用弾性砥石装置５の下ロールの大径ロールが弾性砥石である。一方、例えば、上面用弾性砥石装置４の下ロールや下面用弾性砥石装置５の上ロールなどの小径ロールは、鋼板１を支持するバックアップロールである。これによって、上面用弾性砥石装置４は、大径ロールが鋼板１の上面を研削可能に構成されているとともに、下面用弾性砥石装置５は、大径ロールが鋼板１の下面を研削可能に構成されている。すなわち、これらの弾性砥石装置４，５によって、鋼板１の上面および下面の両面を研削することができる。

ここで、この第１の実施形態において、上面用弾性砥石装置４および下面用弾性砥石装置５における弾性砥石の砥粒、すなわち弾性砥石装置４，５の大径ロールの砥粒としては、ＪＩＳ−Ｒ６００１規格（１９９８年）により規定される粒度が砥粒番号で＃１００番乃至＃８００番のものを採用するのが望ましい。砥粒番号で＃１００より粗い、いわゆる番手が＃１００より小さい砥粒では、砥粒の剥離が多くなって弾性砥石の消耗が大きくなる可能性がある。一方、砥粒番号で＃８００番より細かい、いわゆる番手が＃８００より大きい砥粒では、研削量が小さくなって必要な研削量を確保するために大径ロールの回転数を増加させるなど、研削動力負荷を大きくする必要が生じる場合がある。

また、弾性砥石の硬度、すなわち弾性砥石装置４，５の大径ロールの硬度としては、ＪＩＳ−Ｋ６２５３規格（２００６年）により規定される硬度が６０乃至９５（６０以上９５以下）であるものを採用するのが望ましい。なお、この弾性砥石の硬度は、デュロメータと称される硬さ計、この第１の実施形態では中硬さの測定に用いられるデュロメータのタイプＡの規定を用いて測定する。ここで、弾性砥石の硬度が６０未満の柔らかい弾性砥石を採用すると、研削減量によって評価される研削能力が低下する可能性がある。一方、弾性砥石の硬度が９５よりも大きい硬い弾性砥石を採用すると、チャタリングと称される振動が発生しやすくなり、安定な研削状態を維持できない場合がある。これにより、弾性砥石のＪＩＳ−Ｋ６２５３規格により規定される硬度は６０乃至９５にするのが好ましい。なお、採用する弾性砥石における、砥粒番号および硬度に関する好適範囲の詳細については後述する。

また、この上面用弾性砥石装置４および下面用弾性砥石装置５の下流側に設けられる砥粒入りブラシ装置６における砥粒入りブラシの砥粒、すなわちロールの砥粒としては、ＪＩＳ−Ｒ６００１規格（１９９８年）により規定される粒度が、砥粒番号で＃２００番乃至＃１２００番のものを採用するのが望ましい。砥粒番号で＃２００より粗い、いわゆる番手が＃２００より小さい砥粒では、鋼板１にスジ状の研削痕を生じさせてしまう場合がある。一方、砥粒番号で＃１２００番より細かい、いわゆる番手が＃１２００より大きい砥粒では、十分にスジ状の研削痕を低減できない場合がある。

次に、以上のように構成された第１の実施形態による鋼板の表面調整装置を用いた鋼板の表面調整方法について説明する。図２は、この第１の実施形態による鋼板の表面調整方法を示すフローチャートである。

図２に示すように、この第１の実施形態においては、まず、連続焼鈍設備２において鋼板１に対する連続焼鈍を行う（ステップＳＴ１）。ここで、この第１の実施形態においては、鋼板１として、Ｓｉを０．５質量％以上含有する高Ｓｉ含有高張力鋼板を採用する。鋼板１に含有されるＳｉ量が０．５質量％未満の場合、焼鈍時に鋼板１の表層に濃化するＳｉ量はわずかであり、特別な前処理を要することなく充分な化成処理性を確保できる。そこで、この第１の実施形態においては、鋼板１として、従来技術では充分な化成処理性を確保するのが困難な高張力鋼板を採用する。一方、Ｓｉ量の上限については特に限定されないが、鋼板１に含有されるＳｉ量が３質量％を超えると鋼板１の加工性が劣化する傾向があることを考慮すると、好適には３質量％以下である。なお、鋼板１には、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、リン（Ｐ）、硫黄（Ｓ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、ニオブ（Ｎｂ）、および、ｓｏｌ．Ａｌからなる群より選ばれた少なくとも１種類の元素が適量添加されていてもよい。ステップＳＴ１における連続焼鈍によって、鋼板１の表面には、濃化して生成された表層酸化物として珪素（Ｓｉ）含有酸化物層が形成される。

続いて、表層酸化物を除去するための重研削を行う第１の研削ステップとして、ステップＳＴ２に移行する。ステップＳＴ２においては、連続焼鈍時に形成された鋼板１の両表面に形成された珪素（Ｓｉ）含有酸化物層を、弾性砥石を備えた上面用弾性砥石装置４および下面用弾性砥石装置５からなる弾性砥石装置によって研削する。これにより、主に鋼板１の研削減量を確保する重研削が行われる。ここで、上面用弾性砥石装置４および下面用弾性砥石装置５における弾性砥石である大径ロールの回転数は、鋼板１や大径ロールにおける種々の条件によって決定され、具体的には６００〜１５００ｒｐｍが好ましい。

その後、研削された鋼板１の表面のスジ状の研削痕を除去するための第２の研削ステップとして、ステップＳＴ３に移行する。ステップＳＴ３においては、鋼板１を、砥粒入りブラシを備えた砥粒入りブラシ装置６に搬送して、鋼板１の両表面を研削する。これにより、主に鋼板１の表面粗さを調整するための研削が行われる。ここで、砥粒入りブラシ装置６における砥粒入りブラシであるロールの回転数も、鋼板１やロールにおける種々の条件によって決定され、具体的には６００〜１５００ｒｐｍが好ましい。

このように弾性砥石および砥粒入りブラシによって鋼板１の両表面がともに研削された後、ステップＳＴ４に移行して、鋼板１は酸洗設備７に搬送され酸洗処理が行われる。この酸洗処理後、ステップＳＴ５に移行して、鋼板１は調質圧延機８に搬送されて調質圧延が行われる。そして、鋼板１は、最終的にステップＳＴ６においてコイラー９により巻き取られる。

以上のようにして、上面用弾性砥石装置４、下面用弾性砥石装置５、および砥粒入りブラシ装置６によって鋼板１に対する機械的研削が行われると、鋼板１の質量は減少する。このとき、鋼板１の質量の減少量が鉄（Ｆｅ）換算で４．０ｇ／ｍ^２未満の場合、鋼板１の珪素（Ｓｉ）含有酸化物層は全面にわたって均一に除去されず、化成結晶が欠損した表面状態になる可能性がある。そこで、上面用弾性砥石装置４、下面用弾性砥石装置５、および砥粒入りブラシ装置６は、鋼板１の質量の減少量がＦｅ換算で４．０ｇ／ｍ^２以上になるように制御される。一方、鋼板１の質量の減少量の上限は特に規定されないが、鋼板１の質量の減少量がＦｅ換算で１５．０ｇ／ｍ^２を超えると、材料歩留まりが悪化するのみならず作業能率も悪くなる傾向がある。したがって、上面用弾性砥石装置４、下面用弾性砥石装置５、および砥粒入りブラシ装置６を、鋼板１の質量の減少量がＦｅ換算で１５．０ｇ／ｍ^２以下になるように制御するのが好ましい。

ここで、鋼板１の質量の減少量は、以下のように求められる。すなわち、まず、同一鋼種かつ同一製造条件の鋼板１を２体準備する。そして、一方の鋼板１に対しては、研削、酸洗、および調質圧延を行う。他方の鋼板１に対しては、研削も酸洗も行うことなく調質圧延のみを行う。その後、前者の鋼板１、すなわち研削、酸洗、および調質圧延を行った一方の鋼板１から所定面積分を切り出して質量を測定する。また、後者の鋼板１、すなわち研削も酸洗も行っていない他方の鋼板１から所定面積分を切り出して質量を測定する。そして、前者の鋼板１の質量を所定面積で除することで前者の鋼板１の単位面積当たりの質量を算出するとともに、後者の鋼板１の質量を所定面積で除することで後者の鋼板１の単位面積当たりの質量を算出する。これらの算出後、前者の鋼板１の単位面積当たりの質量から、後者の鋼板１の単位面積当たりの質量を減算して差分を算出すると、鋼板１の単位面積当たりの研削および酸洗処理による質量の減少量が求められる。

図５は、Ｓｉを１．５質量％含有する高張力鋼板（引張強度９８０ＭＰａ）を弾性砥石装置４，５によって研削した場合の研削減量を示す。ここで、弾性砥石装置４，５における弾性砥石の硬度は８０とし、回転数を１２００ｒｐｍとした。図５から、弾性砥石の砥粒番号が＃８００以下であれば、いずれも研削減量は４．０ｇ／ｍ^２以上であることが分かる。この場合、鋼板１の表面のＳｉ含有酸化物層を全面にわたって均一に除去可能である。また、砥粒番号＃１０００の弾性砥石の場合、研削減量は４．０ｇ／ｍ^２弱と小さいが、本発明者は、弾性砥石の回転数を１２００ｒｐｍから１５００ｒｐｍに増加させることによって、研削減量を５．０ｇ／ｍ^２以上に増加できることを確認した。

図６は、この高張力鋼板（引張強度９８０ＭＰａ）に対して、砥粒番号を＃１００、＃３２０、＃８００とし、その硬度を１０から１００までの範囲で製造した弾性砥石を用いて研削したときの研削減量を示すグラフである。図６から、研削砥石の硬度が６０よりも小さくなると研削減量が低下し、安定した研削が困難になる可能性があることが分かる。また、本発明者が確認したところ、弾性砥石の硬度が９５よりも大きい場合、すなわち硬い弾性砥石では、チャタリングと称されるような振動が発生しやすくなり、安定な研削状態が阻害される可能性があることが分かった。

また、図７は、研削が行われた鋼板１の通板方向である弾性砥石の回転方向に沿って生じる研削痕を示す模式図である。図７に示すように、上述した弾性砥石装置４，５の弾性砥石による機械的研削では、通板方向に沿って、スジ状の研削痕が生じやすい。このようなスジ状の研削痕を評価する指標として、スジ状の研削痕と交差する方向に沿って粗さを測定した場合のＪＩＳ−Ｂ０６０１（２００１年）により規定された最大粗さＲｚを用いる。最大粗さＲｚが１０μｍ以上になると、プレス加工時でのプレス金型と鋼板での焼き付き、すなわち型かじりが生じやすくなる。そこで、上述した第１の実施形態においては、弾性砥石装置４，５に対して鋼板１の搬送方向に沿った下流側に砥粒入りブラシ装置６を設け、弾性砥石装置４，５による研削に続いて砥粒入りブラシ装置６での研削を行った。砥粒入りブラシ装置６としては、砥粒番号で＃２２０の砥粒をナイロンブラシに埋め込んだ砥粒入りブラシを採用し、ロールの回転数を１０００ｒｐｍとした。

図８は、弾性砥石装置４，５による研削を行った場合、および弾性砥石装置４，５による研削後にさらに砥粒入りブラシ装置６による研削を行った場合における、鋼板１の表面の最大粗さＲｚを示すグラフである。図８から、弾性砥石の砥粒番号が＃８００以下の弾性砥石装置４，５を用いた場合、研削後の鋼板１の表面粗さＲｚが、いずれも１０．０μｍＲｚ以上の大きな値になっていることが分かる。また、弾性砥石の砥粒番号が＃１０００の弾性砥石装置４，５を用いた場合、研削後の鋼板１の表面粗さＲｚが、１０．０μｍＲｚをやや下回る程度であることが分かる。なお、弾性砥石の砥粒番号が＃１０００の弾性砥石装置４，５を用いた場合には、図５に示すように、研削減量が小さく、研削減量を確保するためには弾性砥石の回転数を１５００ｒｐｍと大きくする必要がある。

また、図８から、弾性砥石装置４，５による研削後にさらに砥粒入りブラシ装置６による研削を行った後の鋼板１による研削を行った場合の鋼板１の表面の最大粗さＲｚは、いずれも５μｍＲｚ程度で１０．０μｍＲｚより小さいことが分かる。これは、弾性砥石装置４，５による研削で生じたスジ状の研削痕が、砥粒入りブラシ装置６による研削で平滑化されたためであると考えられる。すなわち、鋼板１に対して、弾性砥石装置４，５による研削に続いて砥粒入りブラシ装置６による研削を行うことによって、その表面のスジ状の研削痕を低減して平滑化できる。これにより、鋼板１として、プレス加工時においてプレス金型と鋼板１との焼き付き（型かじり）が生じない高張力鋼板を得ることができる。

以上説明したこの第１の実施形態によれば、珪素（Ｓｉ）含有量の高い高張力鋼板などの鋼板１であっても、連続焼鈍などによって生じる表層酸化物を効率的かつ適切に除去することができるので、鋼板１の全表面にわたって良好な化成被膜を形成させることが可能となる。また、プレス加工での型かじりや曲げ加工での割れ発生を招来しない平滑な表面性状を維持して、鋼板１において良好な化成処理性と成形性とを確保することができるので、高張力鋼板などの鋼板１の表面粗さに起因するプレス時のプレス金型や鋼板の焼き付き、すなわちプレス型かじりや曲げ加工での割れが生じにくい鋼板１を製造することが可能になる。

（第２の実施形態）
さて、連続焼鈍後の鋼板１の表面には、酸化鉄（ＦｅＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３）などからなる酸化膜が全体にわたって形成されている。そのため、焼鈍後の鋼板１の表面を弾性砥石装置４，５の弾性砥石によって研削すると、酸化膜の研削粉が弾性砥石の表面に付着して、弾性砥石の研削能力が徐々に低下する場合がある。そこで、本発明者らは、このような場合を考慮して、弾性砥石による研削の前に砥粒入りブラシによって軽研削を実行して、比較的除去が容易なＦｅＯやＦｅ_２Ｏ_３などからなる酸化膜を除去する方法を想起した。すなわち、本発明者らは、弾性砥石の研削能力の低下を抑制する観点から、鋼板１の表面に対して弾性砥石による研削前に砥粒入りブラシによる軽研削を施して、ＦｅＯやＦｅ_２Ｏ_３などの酸化膜を除去することが好ましいことを想起するに至った。本発明の第２の実施形態は、以上の鋭意検討に基づいて案出されたものである。

以上の鋭意検討により案出された、本発明の第２の実施形態による鋼板の表面調整装置を有する製造装置について説明する。図３は、この第２の実施形態による鋼板の製造装置の概略構成図を示す。また、図４は、この第２の実施形態による鋼板の表面調整方法を示すフローチャートである。

図３に示すように、この第２の実施形態による鋼板の製造装置においては、第１の実施形態と異なり、鋼板１の搬送方向に沿って、連続焼鈍設備２の下流側で上面用弾性砥石装置４の上流側に、第３の研削手段としての砥粒入りブラシ装置３が備えられている。この砥粒入りブラシ装置３における砥粒入りブラシ、すなわちロールの砥粒としては、ＪＩＳ−Ｒ６００１規格により規定された粒度が、砥粒番号で＃１００番乃至＃８００番のものを採用するのが望ましい。また、砥粒入りブラシ装置３のロールの回転数としては、６００〜１５００ｒｐｍが望ましい。なお、鋼板１の表面において、砥粒入りブラシ装置３によって除去された研削粉は冷却水によって流され、砥粒入りブラシ装置３のロールの表面や鋼板１の表面から除去される。そして、砥粒入りブラシ装置３、上面用弾性砥石装置４、下面用弾性砥石装置５、砥粒入りブラシを有する砥粒入りブラシ装置６、および酸洗設備７により鋼板の表面調整装置が構成されている。その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。

また、図４に示すように、第２の実施形態による鋼板の表面調整方法においては、まずステップＳＴ１１において高張力鋼板である鋼板１に対して連続焼鈍を行った後、ステップＳＴ１２に移行して、砥粒入りブラシ装置３による鋼板１の表面の研削が行われる。これにより、鋼板１の表面の酸化鉄などからなる酸化膜が除去される。そして、この表面の酸化膜が除去された鋼板１に対して、ステップＳＴ１３〜ＳＴ１７のそれぞれの処理が順次行われる。これらのステップＳＴ１３〜ＳＴ１７についてはそれぞれ、図２に示す第１の実施形態によるステップＳＴ２〜ＳＴ６と同様であるので、説明を省略する。

図９は、鋼板１の研削減量について、第１の実施形態による鋼板の表面調整装置を用いた場合と第２の実施形態による鋼板の表面調整装置を用いた場合とで、表面を研削した長さである使用距離に応じて計測した結果を示すグラフである。ここで、弾性砥石装置４，５における弾性砥石は、その砥粒番号が＃３２０、硬度が８０である。図９から、第１の実施形態による鋼板の表面調整装置を用いた場合、使用距離が増加するに従って研削減量が低下していることが分かる。これに対し、弾性砥石装置４，５の上流側に砥粒入りブラシ装置３を設けた第２の実施形態による鋼板の表面調整装置によれば、使用距離が増加しても研削減量がほとんど変化せず、連続的に安定して鋼板１の表面を研削可能であることが分かる。

以上説明した第２の実施形態によれば、鋼板の表面調整装置が、弾性砥石装置４，５および砥粒入りブラシ装置６を備えていることにより第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、上面用弾性砥石装置４の上流側に砥粒入りブラシ装置３を設けていることにより、鋼板１の表面を連続的に安定して研削することができる。

（実施例および比較例）
次に、以上説明した第１の実施形態および第２の実施形態に基づいた実施例、および実施例と比較するための比較例について説明する。

まず、図１および図３に示す鋼板の製造装置によって処理する鋼板１として、Ｓｉ濃度が０．５〜１．５質量％、板厚が１．２ｍｍ、および板幅が９５０ｍｍの高張力鋼板を採用する。そして、鋼板の製造装置の連続焼鈍設備２において鋼板１を９０ｍｐｍのラインスピードで連続焼鈍する。その後、鋼板１に対して、弾性砥石装置４，５および砥粒入りブラシ装置６による研削と酸洗処理とを組み合わせてＳｉ含有酸化物層を除去した後、調質圧延を行った。なお、酸洗条件としては、６０℃の温度で濃度が１０体積％の硫酸を用い、酸洗時間はラインスピードから換算して１０秒間であった。

ここで、弾性砥石装置４，５より鋼板１の搬送方向上流側に設けられた砥粒入りブラシ装置３に関しては、砥粒番号が＃１００の砥粒をナイロンブラシに埋め込んだブラシを用い、回転数を１０００ｒｐｍとした。また、弾性砥石装置４，５による研削においては、ＪＩＳ−Ｒ６００１規格による砥粒番号で＃１００〜＃１２００、ＪＩＳ−Ｋ６２５３規格による硬度が５０〜９０の弾性砥石を用いた。これらの弾性砥石装置４，５の大径ロールからなる弾性砥石において、その回転方向を鋼板１の搬送方向とは逆の回転向きであるアップカットとし、回転数を１２００〜２０００ｒｐｍとした。また、弾性砥石装置４，５より鋼板１の搬送方向に沿って下流側に設けられた砥粒入りブラシ装置６に関しては、粒度が砥粒番号で＃２２０〜＃４００である砥粒をナイロンブラシに埋め込んだブラシを用い、回転数を１２００ｒｐｍとした。

また、鋼板１の化成処理性については、調質圧延機８による調質圧延を行った後の鋼板１について、コイルからサンプルを採取して以下の方法により評価した。すなわち、化成処理においては、脱脂、水洗、および表面調整工程を経た後、市販の化成処理薬剤（日本パーカライジング株式会社製パルボンド：ＰＢ−Ｌ３０２０）を用いて化成処理を行う。そして、鋼板１の化成処理を行った後、その表面を、走査型電子顕微鏡によって５００倍の倍率で５視野の領域にわたって観察する。この観察によって、面積率が９５％以上の均一な化成結晶が５視野の全てにおいて生成しているものを「〇」（良好）、面積率が５％を超えた隙間が１視野だけ認められた場合を「△」（やや良好）、面積率が５％を超えた隙間が２視野以上認められた場合を「×」（不良）と評価した。

また、鋼板１の質量の減少量は、上述した方法によって求められる。すなわち、同一鋼種、同一製造条件の鋼板１を２つ準備し、前者の鋼板１に対しては研削、酸洗、調質圧延を行い、後者の鋼板１に対しては調質圧延のみを行う。そして、これらの前者および後者の鋼板１に基づいて、研削および酸洗による鋼板１の単位面積当たりの質量の減少量を算出する。

また、鋼板１の表面の最大粗さＲｚも、上述した方法によって求めた。すなわち、ＪＩＳ−Ｂ０６０１（２００１年）に準拠した方法に基づき、鋼板１の長手方向で生じるスジ状の研削痕の方向に対して交差する方向に沿って、接触式の粗さ計を用いて測定した。そして、成形性に関して、最大粗さＲｚが１０μｍ未満であれば「〇」（良好）、１０μｍ以上であれば型かじりまたは曲げ加工での割れの可能性があるとして「×」（不良）と判断した。さらに、使用距離が３０００ｋｍとなった後にも同様の評価を行い、化成処理性および成形性とも当初の性能を維持している場合に良好と評価した。

以上の条件および評価方法に基づいて、第２の実施形態に基づく実施例１〜５、第１の実施形態に基づく実施例６〜１０、および比較例１，２をそれぞれ行った。表１に、これらの実施例１〜１０および比較例１，２における、研削する鋼板１のＳｉ濃度、第１の砥粒入りブラシとしての砥粒入りブラシ装置３の有無、弾性砥石装置４，５の研削条件、第２の砥粒入りブラシとしての砥粒入りブラシ装置６の研削条件、研削減量、最大表面粗さＲｚ、および化成処理性と成形性との評価結果の一覧を示す。

表１に示すように、実施例１〜１０においては、弾性砥石装置４，５による研削および砥粒入りブラシ装置６による研削を行っている。そして、実施例１〜１０においてはいずれも、研削減量が４．０ｇ／ｍ^２以上であって化成処理性は「○」（良好）であった。また、実施例１〜１０においてはいずれも、最大表面粗さＲｚが１０μｍ未満であり、成形性も「○」（良好）であった。

また、弾性砥石装置４，５による研削前に砥粒入りブラシ装置３による研削を行った実施例１〜５は、鋼板１を３０００ｋｍ研削した後であっても、化成処理性および成形性において、良好な性能が維持されることが確認された。一方、比較例１，２においては、化成処理性と成形性とのうちのいずれかの性能が低下していることが分かる。

これにより、実施例１〜１０においては、いずれの鋼板１においても、連続的に安定して良好な化成被膜が得られ、かつプレス加工での型かじりや曲げ加工での割れ発生を招来しない平滑な表面性状が得られ、化成処理性および成形性に優れた高張力鋼板を得られることが確認された。

以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた、回転数、ラインスピード、および酸洗条件などの数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

１ 鋼板
２ 連続焼鈍設備
３，６ 砥粒入りブラシ装置
４ 上面用弾性砥石装置
５ 下面用弾性砥石装置
７ 酸洗設備
８ 調質圧延機
９ コイラー

Claims (4)

1. 焼鈍処理が行われた、珪素を０．５質量％以上含有する鋼板の表面を、弾性砥石によって研削する第１の研削ステップと、
   前記第１の研削ステップにおいて研削された鋼板の表面を、砥粒入りブラシによって研削する第２の研削ステップと、
   研削された前記鋼板に対して酸洗処理を行う酸洗ステップと、
   前記第１の研削ステップ前に、砥粒入りブラシによって前記鋼板の表面を研削する第３の研削ステップと、
   を含むことを特徴とする鋼板の表面調整方法。
2. 前記弾性砥石として、粒度がＪＩＳ−Ｒ６００１規格による砥粒番号で＃１００乃至＃８００、かつ硬度がＪＩＳ−Ｋ６２５３規格による硬度で６０以上９５以下のものを用いることを特徴とする請求項１に記載の鋼板の表面調整方法。
3. 焼鈍処理が行われた、珪素を０．５質量％以上含有する鋼板に対して、前記鋼板の表面を研削する弾性砥石を有する第１の研削手段と、
   前記第１の研削手段に対して前記鋼板の搬送方向に沿った下流側に設けられ、前記鋼板の表面を研削する砥粒入りブラシを有する第２の研削手段と、
   前記第１の研削手段および前記第２の研削手段によって研削された前記鋼板に対して酸洗処理を行う酸洗手段と、
   前記第１の研削手段に対して前記鋼板の搬送方向に沿った上流側に設けられ、前記鋼板の表面を研削する砥粒入りブラシを有する第３の研削手段と、
   を備えることを特徴とする鋼板の表面調整装置。
4. 前記第１の研削手段が有する弾性砥石は、粒度がＪＩＳ−Ｒ６００１規格による砥粒番号で＃１００乃至＃８００であり、かつ硬度がＪＩＳ−Ｋ６２５３規格による硬度で６０以上９５以下であることを特徴とする請求項３に記載の鋼板の表面調整装置。

Images