JP7028214B2

JP7028214B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備および合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Publication number: JP7028214B2
Application number: JP2019062708A
Authority: JP
Inventors: 直樹井上
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2019-03-28
Publication date: 2022-03-02
Anticipated expiration: 2039-03-28
Also published as: JP2020158875A

Description

本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備および合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。本発明は、特に、自動車、家庭電気製品、建築材等に使用される合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備および前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、自動車、家庭電気製品、建築材等の素材として広く使用されている。かかる合金化溶融亜鉛めっき鋼板において、鋼板表面に凹凸欠陥が存在すると、当該凹凸欠陥は、鋼板のプレス成型時により顕著となり、塗装後にも解消されることがない。そのため、非常に厳格な表面品質が要求される用途、例えば自動車外板などの用途に用いられる場合、鋼板表面の凹凸欠陥が特に問題となる。

このような凹凸欠陥の発生メカニズムとして、主に下記のようなものが挙げられる。
（１）冷間圧延時のワークロール表面の凹みが鋼板へ転写し、冷間圧延後の鋼板表面に凹凸欠陥が発生する（ロール起因の母板凹み）。
（２）めっき、合金化後に、調質圧延を施す際、調質圧延時のワークロール表面の凹みが鋼板へ転写し、調質圧延後の鋼板表面に凹凸欠陥が発生する（ロール起因のめっき・母板凹み）。
（３）熱延性スケールや成分の偏析が存在することにより（図３（ａ））、めっき時に鋼板表面にＡｌ富化層が十分に形成されない箇所が局所的に生じ（図３（ｂ））、当該箇所で激しくＦｅとＺｎが合金化反応するアウトバースト反応が顕著に進んだ結果、めっき厚が厚く付着し（図３（ｃ））、その後、調質圧延時にめっきが押し込まれ、凹凸欠陥が発生する（図３（ｄ））。

図２は、従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備を示す概略構成図である。図２に示す合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備は、亜鉛めっき浴で溶融亜鉛めっきした鋼板に合金化処理を施す合金化炉と、調質圧延機とを備えている。そして、前記調質圧延機で調質圧延した後の鋼板の性状を、前記調質圧延機の下流側に配置した欠陥検査装置、検査室で検査し、製品の合否を判定している。また、上記のような凹凸欠陥を検出する方法として、前記検査室で鋼板に砥石掛けを行い、凹部や平滑部（正常部）に比べて凸部がより砥石で研磨されることで鋼板表面の凹凸を際立たせて凹凸欠陥を検出する方法も併せて行われている。

一方、凹凸欠陥に対する品質対策として、特許文献１では、冷間圧延鋼板に再結晶温度以上で第１焼鈍処理を施し、さらに圧下率０．８～２．０％の圧下を施したのち第２焼鈍処理を施し、ついで溶融亜鉛めっきと合金化処理を施す方法が提案されているが、これは冷間圧延による凹凸欠陥、すなわち上述の（１）のメカニズムによる凹凸欠陥を解決しようとするものである。

また、特許文献２では、熱間圧延時の脱スケール性を改善することで冷間圧延鋼板の表面性状を良好に保ち、均一な合金相を形成する方法が提案されている。これはめっき後のアウトバースト反応起因による凹凸欠陥に対する改善提案、すなわち上述の（３）のメカニズムによる凹凸欠陥を解決しようとするものである。特許文献２に記載の方法は、めっき前の鋼板状態を改善することに注目している。しかし、この方法では局所的な凹凸欠陥の発生を完全に抑制することは困難である。

特開平９－１７６８１４号公報特開２００９－２４１０９０号公報

本発明は、めっきおよび当該めっき後の合金化処理に起因する鋼板表面の凹凸欠陥を解消できる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備および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、前記課題を解決するために、めっきおよび合金化処理後に鋼板表面の凸状欠陥を検出する凸状欠陥検査装置を設け、凸状欠陥を検出した場合、凸状欠陥平滑化装置で凸状欠陥を平滑化処理するものである。これにより、その後の調質圧延による厚めっき部（凸部）の母材への押し込みがなくなる。

本発明は、以下の構成を有する。
［１］溶融亜鉛めっきした鋼帯に合金化処理を施す合金化炉と、前記合金化炉で合金化処理を施した鋼板に調質圧延を施す調質圧延機とを備える合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備であって、
前記合金化炉と前記調質圧延機との間に、
前記合金化炉で合金化処理を施した鋼板表面の凸状欠陥を検出する凸状欠陥検査装置と、前記凸状欠陥検査装置で検出した鋼板表面の凸状欠陥を平滑化処理する凸状欠陥平滑化装置とを配置してなる、合金化溶融亜鉛めっき鋼帯の製造設備。
［２］溶融亜鉛めっきした鋼板に合金化処理を施し、
次いで、前記合金化処理を施した鋼板表面の凸状欠陥を検出し、
前記検出した鋼板表面の凸状欠陥を平滑化処理した後に、調質圧延を行う、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

本発明によれば、めっきおよび当該めっき後の合金化処理に起因する鋼板表面の凹凸欠陥を解消できる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備および合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することができる。
すなわち、本発明によれば、上述の（３）のメカニズムにより発生する鋼板表面の凹凸欠陥を解消することが可能となる。

本発明によれば、合金化処理後に鋼板表面に局所的に発生した凹凸欠陥を、調質圧延前に解消することができる。そして、凹凸欠陥が解消された鋼板を調質圧延することで、表面品質に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を生産性高く製造することができる。

図１は、本発明の一実施形態にかかる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備を示す概略構成図である。図２は、従来の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備を示す概略構成図である。図３は、めっきおよび合金化処理に起因して発生する凹凸欠陥の発生メカニズムを説明する説明図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備を示す概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備は、鋼板の通板方向で上流側から下流側に向かって、亜鉛めっき浴、合金化炉、調質圧延機をこの順に備え、さらに、前記合金化炉と前記調質圧延機との間に、凸状欠陥検査装置と凸状欠陥平滑化装置とを備える。なお、本実施形態では、上流側から、凸状欠陥検査装置と凸状欠陥平滑化装置がこの順に個別に配置されているが、これに限定されず、例えば凸状欠陥検査装置と凸状欠陥平滑化装置とが一体化されていてもよい。

また、図１に示す製造設備のように、本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備は、亜鉛めっき浴の上流側に焼鈍炉、調質圧延機の下流側に欠陥検査装置、検査室を備えてもよく、さらにこれら以外の付帯装置を備えてもよい。

本発明の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備に供される鋼板（母材）としては、冷延鋼板が挙げられる。前記冷延鋼板としては、特に限定されないが、本発明の効果をより享受できる点から、自動車外板用の冷延鋼板が好ましい。特に、引張強さ（ＴＳ）が２７０～４４０ＭＰａ級の冷延鋼板が好ましい。また、板厚０．５～１．０ｍｍの冷延鋼板が好ましい。

本実施形態の製造設備により、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際には、上記のような鋼板（母材）を入側から通板し、焼鈍炉で適宜に焼鈍を施した後、亜鉛めっき浴中に浸漬して溶融亜鉛めっきを施し、次いで、溶融亜鉛めっきした鋼板に、合金化炉で合金化処理を施す。

この際、上述したように、めっき時に鋼板表面にＡｌ富化層が十分に形成されない箇所が生じると、合金化処理時に当該箇所でアウトバースト反応が進行し、鋼板表面に局所的に凹凸欠陥が発生する。この状態で、調質圧延機による調質圧延を施すと、厚めっき部（凸部）が母材に押し込まれ、凹凸欠陥発生の原因となる。

本発明では、合金化炉と調質圧延機との間に、鋼板表面の凸状欠陥を検出する凸状欠陥検査装置と、鋼板表面の凸状欠陥を平滑化処理する凸状欠陥平滑化装置とを配置している。そして、めっきおよび当該めっき後の合金化処理に起因して鋼板表面に局所的に発生した凹凸欠陥を、前記凸状欠陥検査装置により検出し、検出した凸状欠陥を前記凸状欠陥平滑化装置で平滑化処理する。これにより、調質圧延前に、めっきおよび当該めっき後の合金化処理に起因して鋼板表面に局所的に発生した凹凸欠陥を解消できる。そして、前記凹凸欠陥が解消された鋼板を調質圧延することで、厚めっき部が母材へ押し込まれることがなくなり、凹凸欠陥の発生が抑制された表面品質に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。

なお、凸状欠陥平滑化装置による鋼板表面の平滑化処理は、鋼板表面の全体に施す必要はなく、凸状欠陥検査装置で検出した凸状欠陥が存在する領域のみを平滑化処理すればよい。すなわち、本発明によれば、凹凸欠陥が存在する領域のみを局所的に平滑化処理することができる。これにより、合金化処理後に発生した鋼板表面の凹凸欠陥を効率的に解消することができ、その結果、凹凸欠陥の発生が抑制された表面品質に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を生産性高く製造することができる。

上記凸状欠陥検査装置としては、特に限定されず、鋼板表面の凸状欠陥を検出可能な表面検査装置を用いることができる。なお、凸状欠陥検査装置としては、例えば鋼板への光源と鋼板からの反射光を観察するＣＣＤカメラを用いて、観察される明暗および明暗の形状等の特徴量から凹凸を判別する検査装置や、鋼板近傍で磁力を流し、磁気抵抗が増える鋼板凹凸部で磁束が鋼板外部へ漏洩し、その漏洩磁束を検出する検査装置などが例示される。また、上記凸状欠陥平滑化装置も、特に限定されず、鋼板表面の凸状欠陥を平滑化可能な平滑化装置を用いることができる。このような凸状欠陥平滑化装置としては、例えば、グラインダー、レーザー等が挙げられる。

本発明において、凸状欠陥とはめっき層表面が周囲（正常部）に比べて凸状に盛り上がった欠陥部を指す。なお、前記凸状欠陥の高さが鋼板粗さ（約０．５～２．０μｍ）より高い３μｍ以上であるとプレス成形後、あるいは塗装後の表面品質に悪影響をおよぼす。

凸状欠陥検査装置の検出結果を受けて、凸状欠陥平滑化装置で平滑化処理する方法は、特に限定されないが、例えば、グラインダーを用いる場合には、凸状欠陥検査装置で検出した凸状欠陥の存在する板幅方向位置にグラインダーを移動させ、前記凸状欠陥を研削可能となったところで、前記凸状欠陥にグラインダーの研削部（研削砥石）を接触させて前記凸状欠陥を研削する方法が挙げられる。また、複数のグラインダーを鋼板の板幅方向に配置しておき、前記凸状欠陥の存在する板幅方向位置に対応する位置に配置したグラインダーの研削部を、前記凸状欠陥を研削可能となったところで、前記凸状欠陥に接触させて前記凸状欠陥を研削する方法としてもよい。凸状欠陥平滑化装置としてレーザーを用いる場合も同様とすることができる。なお、レーザーを用いる場合、凸状欠陥にレーザー光を照射することで、前記凸状欠陥を溶融平滑化処理する。また、凸状欠陥検査装置による凸状欠陥の検出と、凸状欠陥平滑化装置による凸状欠陥の平滑化処理は、鋼板を通板しながら実施することが好ましいが、鋼板の通板速度を低下させて実施したり、通板を一時的に停止して実施することも任意である。

また、予め、鋼板の材質、機械的特性、用途や、調質圧延の圧下率等に応じて、合金化処理後に鋼板表面に存在する凸状欠陥の高さと、最終製品の表面品質との関係を把握しておくこと等により、凸状欠陥検査装置で検出した凸状欠陥について、平滑化処理を実施するものと、平滑化処理を実施しなくてよいものとを判別することもできる。例えば、凸状欠陥検査装置で凸状欠陥を検出した場合であっても、当該凸状欠陥の高さが予め設定した高さ未満であり、当該凸状欠陥に対し平滑化処理を施さずにそのまま調質圧延しても最終製品の製品規格を満たし合格となるものであれば、当該凸状欠陥に対し平滑化処理を施さずにそのまま調質圧延を行ってもよい。このような製造方法とすれば、鋼板表面の平滑化処理をより効率的に実施することができ、最終製品（合金化溶融亜鉛めっき鋼板）の生産性がより高められる。

上記のような平滑化処理が施された鋼板に対して、その後、調質圧延を施す。調質圧延は、従来と同様の条件で実施すればよく、一例として、圧下率０．５～２．０％程度の調質圧延を施すことができる。調質圧延後の鋼板は、欠陥検査装置、検査室で最終の検査が行われ合否の判定が行われる。

以上、説明したとおり、本発明によれば、めっきおよび当該めっき後の合金化処理に起因する鋼板表面の凹凸欠陥を解消できる合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備および合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することができる。
本発明によれば、合金化処理後に鋼板表面に局所的に発生した凹凸欠陥を、調質圧延前に、より確実に解消することができる。そして、凹凸欠陥が解消された鋼板を調質圧延することで、表面品質に優れる合金化溶融亜鉛めっき鋼板を生産性高く製造することができる。特に、厳格な表面品質が求められる自動車外板用の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際に本発明を適用することが好ましい。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図２に示す合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備により、自動車外板用の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を１００００ｔｏｎ製造したところ、製品歩留まりは９０％であった（従来例）。

上記において不合格となった製品を検査し、母材に対するめっきの押込みの高さから、合金化処理後に発生する凸状欠陥のうち３μｍ以上の高さの凸状欠陥を平滑化処理するように設定し、図１に示す合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備により、自動車外板用の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。

すなわち、本実施例では、図１に示した製造設備により、溶融亜鉛めっきした鋼帯に合金化炉で合金化処理を施した後、鋼板表面を凸状欠陥検査装置で検査し、検出した凸状欠陥のうち高さが３μｍ以上の凸状欠陥を、凸状欠陥平滑化装置で平滑化処理した後に、調質圧延を行い、自動車外板用の合金化溶融亜鉛めっき鋼板を１００００ｔｏｎ製造した。その結果、製品歩留りは９１％となった。なお、本実施例では凸状欠陥平滑化装置としてグラインダーを用いた。

Claims

溶融亜鉛めっきした鋼板に合金化処理を施す合金化炉と、前記合金化炉で合金化処理を施した鋼板に調質圧延を施す調質圧延機とを備える合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備であって、
前記合金化炉と前記調質圧延機との間に、
前記合金化炉で合金化処理を施した鋼板表面の凸状欠陥を検出する凸状欠陥検査装置と、
前記凸状欠陥検査装置で検出した鋼板表面の凸状欠陥を平滑化処理する凸状欠陥平滑化装置とを配置してなり、
前記凸状欠陥平滑化装置が、グラインダーまたはレーザーである、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備。
溶融亜鉛めっきした鋼板に合金化処理を施し、
次いで、前記合金化処理を施した鋼板表面の凸状欠陥を検出し、
前記検出した鋼板表面の凸状欠陥をグラインダーまたはレーザーを用いて平滑化処理した後に、調質圧延を行う、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。