JP7243668B2

JP7243668B2 - 冷延鋼板および溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Publication number: JP7243668B2
Application number: JP2020047130A
Authority: JP
Inventors: 研二山城; 秀行 ▲高▼橋
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2020-03-18
Filing date: 2020-03-18
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2040-03-18
Also published as: JP2021147648A

Description

本発明は高張力冷延鋼板および高張力溶融亜鉛めっき鋼板製造時の焼鈍方法に関するものである。

近年、環境問題への意識の高まりから、自動車に対する二酸化炭素の排出規制が厳しくなっている。また、自動車の衝突安全性の規制も強化されるなど、従来以上に車体の安全性が求められている。そこで、軽量化と強度向上を両立させるため、自動車メーカー各社は、車体への高張力冷延鋼板および高張力溶融亜鉛めっき鋼板の適用拡大を推進している。

冷延鋼板は冷延後のコイルを連続焼鈍ライン（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｓａｎｎｅａｌｉｎｇｌｉｎｅ：ＣＡＬ）に通板させて製造する。

溶融亜鉛めっき鋼板は、冷延後のコイルを連続式溶融亜鉛めっきライン（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｇａｌｖａｎｉｚｉｎｇｌｉｎｅ：ＣＧＬ）に通板させて製造する。ＣＡＬ、ＣＧＬでは、最初に予熱炉内で母材表面の油分の燃焼除去を行う。その後、酸化性雰囲気または還元性雰囲気で加熱を行い、鋼板を再結晶させる。ＣＧＬではさらに、酸化性雰囲気または還元性雰囲気で、鋼板をめっきに適した温度になるよう冷却を行い、溶融亜鉛めっき浴へと浸漬させる。

鋼板の高張力化には、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ａｌなどの固溶強化元素の添加が行われることが多い。特に、Ｓｉは添加コストが他の元素と比較して低く、かつ鋼の延性を損なわずに高張力化できる利点がある。そのため、Ｓｉ含有鋼は高張力鋼板として有望である。しかし、Ｓｉを鋼中に多量に添加すると、以下の問題が生じる。

高張力鋼板は、還元雰囲気中で、６００～９００℃の温度域で焼鈍される。ＳｉはＦｅと比較して易酸化元素であるため、この時に、Ｓｉが鋼板表面へ濃化する。その結果、鋼板表面にＳｉ酸化物が形成される。

冷延鋼板は一般に塗装されて使用されるが、この塗装前処理として常用されるリン酸塩処理時に、上記のＳｉ酸化物が鋼板とリン酸塩処理液との反応を阻害し、良好なリン酸塩皮膜が形成されにくくなる。

溶融亜鉛めっき鋼板の場合、上記のＳｉ酸化物が亜鉛との濡れ性を著しく悪化させ、不めっきを生じさせる。

さらに、Ｓｉが表面に濃化すると、亜鉛めっきが付着したとしても溶融亜鉛めっき後の合金化過程において、著しい合金化の遅延を生じる。その結果、生産性が悪化する。

このような問題に対して、直火バーナーによって加熱帯で鋼板を加熱し、鋼板表面に酸化膜を形成した後、還元焼鈍で鋼板表面に還元鉄を形成させることによって、冷延鋼板の化成処理性を改善させたり、溶融亜鉛めっき時に亜鉛との濡れ性を改善する手法がよく知られている。加熱帯の酸化膜厚を一定に保つことは非常に重要であり、様々な手法で酸化膜厚を一定にする手法が公開されている。

例えば、特許文献１では直火加熱方式の無酸化炉において、炉を複数のゾーンに分割し、直火バーナーを燃焼させないゾーンを設けることによって、酸化膜厚を均一化させる手法が開示されている。

特許文献２では、直火加熱方式の無酸化炉において、加熱帯の雰囲気の酸化性ガス（Ｏ_２、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ）の成分濃度を規定して、酸化膜厚を均一に保つ手法が開示されている。

特許文献３では、直火加熱方式の無酸化炉において、加熱帯が予熱帯、無酸化帯、酸化帯、還元帯に分割され、還元帯に隣接する酸化帯のバーナーの空気比を高く設定することにより、酸化雰囲気を安定させ、無酸化帯に隣接する酸化帯のバーナーの空気比を低く設定する。これにより酸化帯から流入する残存酸素を含む排気ガスを燃焼させ、無酸化雰囲気を安定させ、鋼板表面に均一な酸化膜を形成させる手法が開示されている。

特開２００９－１９２５３号公報特開平６－３０６５６１号公報特開２０１３－１４２１７４号公報

特許文献１において、直火バーナーの燃焼を行っていないゾーンでは酸化が緩やかに進行するとの記述があるが、各ゾーンが繋がっているため、他のゾーンから燃焼ガスが流入し、酸化性ガスの濃度や炉温が不安定となりやすい。そのため、酸化量が不均一になりやすく、溶融亜鉛めっき鋼板では不めっきが発生しやすい。また、冷延鋼板の場合は安定した化成処理性が得られないと考えられる。

特許文献２では、炉内雰囲気を直接制御するために、直火バーナーの燃焼ガスとは別に、ガスを炉内に導入して雰囲気の制御を試みている。酸化性のガスは３種（Ｏ_２、ＣＯ_２、Ｈ_２Ｏ）存在するため、この手法で炉内の酸素ポテンシャルを制御するためには、３種のガス濃度を管理しなければならず、複雑な制御システムを構築する必要があり、実用的でない。

特許文献３において、局所的なバーナーの空気比調整のみでは、加熱帯の雰囲気を一定に保つことができない。それにより、溶融亜鉛めっき鋼板では不めっきが発生する。また、冷延鋼板の場合は安定した化成処理性が得られないと考えられる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、化成処理性に優れた冷延鋼板や、不めっきの無い美麗な表面外観を有する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。

良好な化成処理性やめっき性を得るには、最適な酸化量を確保する必要がある。本発明者らは、直火加熱方式を有する無酸化炉を持つ連続式焼鈍設備や連続式溶融亜鉛めっき設備において、鋼板表面に均一な酸化膜が形成される手法について鋭意検討を行った。その結果、直火炉出側温度鋼板と直火炉の酸化帯の炉温が適正範囲となる距離を制御することにより、鋼板表面に均一な酸化膜が形成されることを明らかにした。

なお、以下、直火炉をＤＦＦ（ＤｉｒｅｃｔＦｉｒｅｄＦｕｒｎａｃｅ）と表記する場合がある。

本発明は、以下の知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］直火炉（ＤＦＦ）である加熱帯と均熱帯と冷却帯とがこの順に配置された焼鈍炉を用いて、Ｓｉの含有量が０．１５質量％以上３．０質量％以下の冷延鋼板を製造する際に、前記加熱帯は鋼板長手方向に燃焼率および空気比を独立に制御可能な複数のバーナー群で構成され、前記加熱帯の鋼板移動方向の上流側は空気比１．００以上で操業されるバーナー群で構成され、続く鋼板移動方向の下流側は空気比１．００未満で操業されるバーナー群に分かれて構成され、前記加熱帯出側鋼板温度を６００～６９０℃とし、空気比１．００以上で操業される最下流側のバーナー群から上流側に向かって加熱帯長手方向距離２５％以上４０％以下を炉温１０００℃以下とすることを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
［２］加熱帯長手方向炉温を、加熱炉内の鋼板移動方向に沿って各バーナー群に配設された炉温計の鋼板移動方向での位置と該炉温計の計測炉温から１次式を用いて近似して決定することを特徴とする上記［１］に記載の冷延鋼板の製造方法。
［３］前記各バーナー群の炉温計の配設位置は、鋼板移動方向は各バーナー群の鋼板移動方向上流側０．２～０．７ｍで、鋼板板幅方向は各バーナー群の配設位置内であり、
更に、前記バーナー群の内で加熱帯が空気比１．００以上で操業されるバーナー群の中で、空気比1．００未満で操業されるバーナー群に最も近いバーナー群には、鋼板移動方向下流側の０．４～１．０ｍにも炉温計を配設したことを特徴とする上記［１］または上記［２］のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
［４］前記直火炉（ＤＦＦ）への不活性ガスの吹込みによって炉温を低下させることを特徴とする上記［１］から上記［３］のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
［５］上記加熱帯の前段に、予熱帯が配置された冷延鋼板製造設備で、加熱帯入側から炉内雰囲気ガスを予熱帯に排出することを特徴とする上記［１］から上記［４］のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
［６］上記焼鈍炉の冷却帯の後段に溶融亜鉛めっき装置を有し、上記［１］から上記［５］のいずれかに記載の焼鈍に続いて溶融亜鉛めっきを行うことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。

本発明によれば、良好な化成処理性を有する冷延鋼板や、不めっきのない美麗な表面外観を有する優れた溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。本発明は、化成処理性が不良となりやすく、溶融亜鉛めっき処理が困難である、高Ｓｉ添加鋼板を母材とする場合に特に有効であり、高Ｓｉ添加冷延鋼板の化成処理性を改善し、溶融亜鉛めっき鋼板の製造におけるめっき品質を改善する方法として有用である。

本発明の一実施形態に係る予熱帯、加熱帯および均熱帯の概略図である。ＤＦＦ酸化帯への炉温計の設置位置を示す図である。ＤＦＦ酸化帯の炉温分布の例である。本発明を着想するに至った操業解析結果である。ＤＦＦ酸化帯において炉温１０００℃以下が占める割合と不めっき欠陥発生率の関係を鋼板温度毎にプロットした図である。バーナー加熱における酸化/還元と鋼板温度および炉温の関係を表す一例である。ＤＦＦへの不活性ガスの吹込みによって炉温を低下させる装置例である。

本発明の実施形態について、溶融亜鉛めっき鋼板の場合について、図１～７に基づき具体的に説明する。なお、冷延鋼板の場合も、焼鈍工程は同様であり、本発明の実施効果は同様に発現する。

図１は、本発明の実施の形態に係る、ＤＦＦを有する連続式溶融亜鉛めっき設備１００における予熱帯１、加熱帯２、３および均熱帯４の概略図である。なお、均熱帯４の下流には、冷却帯、溶融亜鉛めっき装置、合金化処理装置などが配置され（図示しない）、均熱帯には図示しない方法によって、例えば炉の下部から水素と窒素の混合ガスが投入され、冷却帯には図示しない方法によって、冷却ノズルから窒素または水素およびそれらの混合ガスが投入される。予熱帯１、均熱帯４、冷却帯、溶融亜鉛めっき装置、合金化処理装置などは特に限定されず、通常採用されているもので良い。

鋼板Ｓは連続式溶融亜鉛めっき設備１００において、熱処理を施される。炉温を監視するために、ＤＦＦ酸化帯には炉温計５が設置されている。炉温計５は加熱帯２炉内の特定の位置に設置することが好ましい。各酸化帯で測定した炉温を位置に対してプロットし、１次式で近似することによりＤＦＦ酸化帯において炉温１０００℃以下の占める割合を算出できる。

ＤＦＦ出側板温を監視するために、ＤＦＦ還元帯出側には多重反射式温度計６が設置されている。均熱帯及び加熱帯で生じた排ガスは排気配管７を通して予熱帯１に投入され、鋼板の加熱に使用される。

図２に炉温計の設置例を示した。図２の例では、炉温計は各ゾーンのバーナー群の上流側４０ｃｍの位置に配置した。＃３ゾーンのみはバーナー群の下流側７５ｃｍの位置にも設置した。炉温計先端は炉壁から５～１５ｃｍ以内に設置した。炉温計は炉壁の影響を抑制するために炉温計先端が炉壁から５～１５ｃｍの位置に設置するのが好ましい。また、炉温計はバーナー火炎の温度を直接測定することを防止する理由で、バーナー群の中に設置するのは好ましくない。

また、炉温計は図２に示すような炉温計位置を示す図において、バーナー群の上流側２０～７０ｃｍに配置し、その酸化帯の炉温を代表させる。酸化帯最終ゾーンにおいてはバーナー群の下流側４０～１００ｃｍに配置して、酸化帯出側の温度を代表させる。ここで、炉温計は板幅方向に対してバーナー群の内部に設置しなければならない。例えば図２において１１の位置に炉温計を設置するのは適切ではない。これは、バーナー群の外では炉温が均熱帯からのガス流れの影響を受けるためで、加熱帯にＤＦＦを有する炉の温度が適切に管理できないためである。

図３に、ＤＦＦ酸化帯の炉温分布の例を示した。ここで、ＤＦＦ酸化帯はロール室の下流側に配置されたシールロールを開始点とし、＃３出側の炉温計位置を終点とした。

図３からは、炉温１０００℃以下の領域が、最下流側のバーナー群から上流側に向かって長手方向距離１１％であることがわかる。

ここで、図１に示すようなＤＦＦを有する溶融亜鉛めっき設備において、ＤＦＦ製造条件（ＤＦＦ空気比、ＤＦＦ出側鋼板温度）が同一であっても不めっきが発生する場合と、発生しない場合があった。

そこで、不めっきの発生原因を調査するため、２０ｍピッチで１５０コイルの鋼板長手方向不めっき欠陥発生の有無を記録し、１０秒ピッチで採取した操業データと対応させた。

ＤＦＦ出側の温度範囲は６００～６９０℃である
対象のＤＦＦは４つのゾーンに分かれており、上流３ゾーンが空気比１．００以上の酸化ゾーン、最下流のゾーンが空気比１．００未満の還元ゾーンである。操業解析の結果を図４に示す。図４より、ＤＦＦ＃３ゾーン炉温と不めっき発生率には相関があり、＃３ゾーンの炉温が低いほど不めっき発生率が低い傾向にあった。

次に、ＤＦＦ酸化帯において炉温１０００℃以下の占める割合を算出し、ＤＦＦ出側温度ごとに不めっき欠陥発生率を調べた。

結果を図５に示す。凡例のＴはＤＦＦ出側温度である。図５において、欠陥発生率の発生傾向は２種類に分かれた。Ｔ＜６９０℃では、炉温１０００℃以下の占める割合が高くなるに従い欠陥率が低下した。またＴ＜６００℃では、６００℃≦Ｔ＜６９０℃の領域と比較して欠陥発生率が高位であった。ＤＦＦ出側温度６９０℃を超える領域では、炉温１０００℃以下の占める割合が高いほど欠陥発生率が高位であった。

この理由を設備構成の観点から考察した。空気比０．９５における鋼板温度、炉温と酸化／還元反応の関係を実験にて調べたグラフを図６に示す。空気比１．００未満の条件で鋼板が酸化または還元されるかは、図６に示したように鋼板温度と炉温によって決まる。対象のＤＦＦは＃１ゾーンの上部に炉ガスを排気する配管が接続されており、均熱帯と＃４ゾーンの還元性ガスは酸化ゾーンへ流れる。

＃３の設定空気比は１．００以上であるが、空気比が１．００未満で燃焼させる＃４ゾーンと均熱帯の雰囲気ガスが流入するため、バーナーから吐出された燃焼排ガスと未燃ガスが反応する。酸化帯の雰囲気として酸素濃度に着目すると、バーナー空気比１．００以上で想定される値よりも、炉内の酸素濃度が低下する。その結果、＃３ゾーンの酸化／還元反応が図６に近い状態で表されると推定される。

図６では、鋼板の酸化／還元反応が鋼板温度と炉温で整理されており、鋼板温度が低いほど無酸化もしくは還元域になりやすく、鋼板温度が高いほど弱酸化もしくは酸化域となりやすい。図５において、ＤＦＦ出側鋼板温度６００～６９０℃の範囲で、炉温１０００℃以下の占める割合が低い（＝酸化帯の炉温が高い）ほど欠陥率が高くなった原因は、炉温が高い条件では鋼板の酸化／還元反応が還元域もしくは弱酸化域になりやすく、めっき性を担保するために必要な酸化量が確保できなかった結果と考えられる。

図５において、ＤＦＦ出側温度Ｔ＝６９０～７２０℃の範囲で炉温１０００℃以下の占める割合が高い（＝酸化帯の炉温が低い）ほど欠陥率が高くなった原因は、めっき性を担保するために必要な酸化量を超えて酸化膜が形成され、ＤＦＦに続く均熱帯で還元が不十分になり、スナウトで酸化膜を巻込んだ結果、不めっきが発生しやすくなったと推定される。

図５において、ＤＦＦ出側温度Ｔ＝５７０～６００℃の範囲の不めっき欠陥発生率はＤＦＦ出側温度６００～６９０℃に比べて高い。図６から、鋼板温度６００℃未満の範囲で炉温低下すると、鋼板温度６００℃以上の条件より早く弱還元域に到達し、さらにＴ＞６００℃では表れない無酸化域も存在するため、Ｔ＝５７０～６００℃の酸化量は同様の炉温条件でもＴ＞６００℃の酸化量と比較して小さくなると考えられ、めっき性を確保するために必要な酸化量が確保できず、不めっきが発生したと考えられる。

以上の結果から、めっき性を良好とするには、ＤＦＦ出側鋼板温度６００～６９０℃の範囲で、空気比１．００以上で操業される最下流側のバーナー群から上流側に向かって炉温１０００℃以下の長手方向距離の割合がＤＦＦ酸化帯長さの２５％以上とすることが好適であることがわかった。

炉温１０００℃以下の長手方向距離の割合がＤＦＦ酸化帯長さの２５％以上の場合
にめっき性が良好となる理由は、この条件において一般的なＣＧＬのＤＦＦ加熱帯長さおよび通板速度から、めっき性を担保するために必要な酸化量を確保できることによる。

ここで、めっき性を確保しつつピックアップを抑制する鋼板酸化量範囲は０．１～０．３ｇ／ｍ^２である。鋼板酸化量が０．１ｇ／ｍ^２未満ではＳｉ等の強化元素が表面に濃化するため不めっきを誘発し、０．３ｇ／ｍ^２超では酸化量が過剰となり、還元能力が不足することにより、炉内ピックアップが発生する。

酸化ゾーンの空気比を上げれば、炉内の酸素濃度を高く設定できる。しかし、設備スペック的にバーナーに投入可能な空気量が決まっているため、厚物通板時（バーナー最大燃焼時）には空気比を確保できない。そのため、全板厚で不めっきのない鋼板を安定的に製造するためには、酸化ゾーンの炉温を制御することが重要である。

本発明で対象とするＤＦＦ出側温度範囲、ＤＦＦ酸化帯空気比範囲、ＤＦＦ還元帯空気比範囲は必要とされる鋼板酸化量範囲から、ＤＦＦ出側温度：６００～６９０℃とする。ＤＦＦ出側温度が６００℃以下になると、空気比や炉温を調整しても必要な酸化量を確保できない。ＤＦＦ出側温度が６９０℃を超える領域の酸化量はＤＦＦ出側温度に対して急峻に増加する。炉温で酸化量を制御することも可能であると考えられるが、酸化量が急峻に変化する領域のため、制御が非常に難しい。そのため上限は６９０℃とする。また、ＤＦＦ出側温度の制御性の観点から狙い温度として好ましいのは６２０～６６０℃の範囲である。

ＤＦＦ酸化帯空気比：１．０５～１．２５、ＤＦＦ還元帯空気比０．８０～０．９０が好ましい。

ＤＦＦ酸化帯空気比が１．０５未満では酸化量不足となり、１．２５超では酸化量過剰で炉内ピックアップが発生する。ＤＦＦ還元帯空気比が０．８０未満では加熱能力が著しく低下することによる能率悪化、およびスス発生による炉内汚染が懸念され、０．９０超では還元能力が不足する。

また、本発明によって、冷延鋼板の化成処理性を改善することも可能である。これは、ハイテン強化元素であるＳｉが表面濃化によってめっき性を阻害することに加えて化成処理性も悪化させるためである。本発明によって適正な量の酸化膜が加熱帯で形成されれば、前述のようにＳｉの表面濃化が抑制されるため、化成処理性が改善されると考えられる。

ＤＦＦの炉温が低下するとＤＦＦ出側板温を保つために通板速度を下げる必要がある。通板速度が下がると、加熱帯後段の均熱帯でＳｉの表面濃化が顕在化し、不めっきが発生する。通板速度低下で生じるＳｉの表面濃化に起因した不めっきを抑制するために、ＤＦＦ酸化帯の炉温は８５０℃以上が好ましい。同様の理由でＤＦＦ炉温１０００℃以下となる炉の長さがＤＦＦ酸化帯長さに占める割合の上限は４０％が好ましい。

本発明で対象とする高Ｓｉ添加鋼板は、表面酸化に対するスナウト酸素濃度の感受性が高い。鋼板がスナウトで酸化すると鋼板が亜鉛浴表面の酸化膜を巻込みやすくなり、これが原因で不めっきが発生する。そのため、スナウトの酸素濃度は５０ｐｐｍ以下が好ましい。

亜鉛浴面の過剰な酸化と、亜鉛ヒュームによるアッシュ欠陥を抑制するという観点から、スナウトの露点は－４０～－２０℃の範囲が好ましい。

実製造設備のＤＦＦにおいて、炉温を低下させる手法としては下記が挙げられる。
１）炉温を低下させたいゾーンのバーナーに投入する燃料ガス量を抑制する。
２）図７のように加熱帯内に冷却用の不活性ガス（窒素、アルゴン等）を直接吹き込む。
３）炉温は前後ゾーンの燃焼状態に影響を受けることから、酸化最終ゾーンの炉温を低下させるために、酸化最終ゾーンおよび還元帯の燃料ガス量を抑制する。

均熱帯から加熱帯、ＤＦＦ還元帯からＤＦＦ酸化帯に向けて燃焼ガスの流れが存在する図１のタイプのＣＧＬにおいて、炉温を低下させるために必要な不活性ガス量（２）のケース）は次のように計算される。ここで、ＤＦＦは４つのゾーンに分割されているものとし、上流から＃１ゾーン、＃２ゾーン、＃３ゾーン、＃４ゾーンであり、＃１～＃３ゾーンは酸化ゾーン、＃４ゾーンは還元ゾーンである。酸化ゾーン全体に対する各酸化ゾーンの比率は＃１ゾーン：３４％、＃２ゾーン：３０％、＃３ゾーン：３６％であり、炉温はＤＦＦ＃３ゾーンのみ制御するものとする。ここで、各酸化ゾーンの比率とは鋼板通板方向の酸化ゾーン全長さに対する各ゾーンの長さ比率である。この時、炉温を制御するために＃３ゾーンに投入すべき窒素流量ＱＮ（Ｎｍ^３／ｈ）は式（１）のようになる。
ＱＮ＝λ・｛Ｑｇ・Ｃｇ（Ｔｇ－Ｔ）｝／ＣＮ（Ｔ－ＴＮ）・・・（１）
λ（―）：補正係数
ＱＮ（Ｎｍ^３／ｈ）：＃３ゾーン投入窒素流量
Ｑｇ（Ｎｍ^３／ｈ）：＃３ゾーンに流入する単位時間当たりの燃焼ガス流量
Ｃｇ（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）：＃３ゾーンに流入する単位時間当たりの燃焼ガスの比熱
Ｔｇ（Ｋ）：＃３ゾーン炉温
Ｔ（Ｋ）：窒素投入後の炉温
ＣＮ（Ｊ／ｋｇ・Ｋ）：窒素比熱
ＴＮ（Ｋ）：窒素温度
ここで、λはラインや窒素の投入方法などによって決まる補正係数である。

本発明が対象とする鋼板は、高Ｓｉ鋼であることが好ましく、具体的には、Ｓｉの含有量が０．１５質量％以上３．０質量％以下であることが好ましい。

Ｓｉは、脱酸剤として、あるいは高強度化を図るための固溶強化元素として、または、磁気特性を改善するための元素として含有される。特に、Ｓｉは、高強度化する効果が大きいわりに、加工性等の機械的特性劣化が比較的小さい元素であるため、好ましく用いることができる。しかし、０．１５質量％未満の含有量では、焼鈍時における鋼板表層への濃化は少なく、本発明を適用する必要がない。よって、Ｓｉ含有量は０．１５質量％以上が好ましい。なお、Ｓｉの含有量が３．０質量％を超えると、本手法で形成される酸化膜のみでは、Ｓｉの表層への拡散を抑えきれず、表層濃化してしまう鋼板の割合が多くなってしまうため、上限は３．０質量％以下とするのが好ましい。より好ましいＳｉの範囲は０．８～１．５質量％である。

なお、Ｓｉ以外の元素は、通常の冷延鋼板に含まれる範囲で含有することができる。例えば、Ｃ、Ｍｎ、Ａｌ、ＰおよびＳは、本発明が解決しようとしている炉内ロールへの酸化物付着にほとんど影響しない。従って、機械的強度特性や製造性等から要求される成分範囲であるＣ：０．０５～０．２５質量％、Ｍｎ：０．５～３．０質量％、Ａｌ：０．０１～３．００質量％、Ｐ：０．００１～０．１０質量％、Ｓ：０．２００質量％以下の範囲で含有することができる。

以上、必須成分について説明したが、本発明では必要に応じて以下の元素を適宜含有させることができる。なお、成分の％表示は、特に限定しない限り質量％を意味するものとする。

Ｂ：０．００１～０．００５％
Ｂは、０．００１％以上の含有で焼き入れ促進効果が得られるが、０．００５％超えでは深絞り性の劣化を招く場合がある。よって、含有する場合、Ｂ量は０．００１％以上０．００５％以下とする。

Ｎｂ：０．００５～０．０５０％
Ｎｂは、０．００５％以上の含有で強度調整（強度向上）効果が得られるが、０．０５０％超えではコストアップを招く場合がある。よって、含有する場合、Ｎｂ量は０．００５％以上０．０５０％以下とする。

Ｔｉ：０．００５～０．０８０％
Ｔｉは、０．００５％以上で強度調整（強度向上）効果が得られるが、過剰に添加すると延性が低下しやすくなる。よって、含有する場合、Ｔｉ量は０．００５％以上０．０８０％以下とする。

Ｃｒ：０．００１～１．０００％
Ｃｒは、０．００１％以上で焼き入れ性効果が得られるが、１．０００％超えでは溶接性が劣化する場合がある。よって、含有する場合、Ｃｒ量は０．００１％以上１．０００％以下とする。

Ｍｏ：０．０５～１．００％
Ｍｏは、０．０５％以上で強度調整（強度向上）効果が得られるが、１．００％超えではコストアップを招く場合がある。よって、含有する場合、Ｍｏ量は０．０５％以上１．００％以下とする。

Ｎｉ：０．０５～１．００％
Ｎｉは、０．０５％以上で残留γ相形成促進効果により、強度の改善に寄与するが、得られるが、１．００％超えではコストアップを招く場合がある。よって、含有する場合、Ｎｉ量は０．０５％以上１．００％以下とする。

Ｓｂ：０．００１～０．２００％
Ｓｂは、鋼板表面の窒化、酸化、さらには酸化により生じる鋼板表面の数十ミクロン領域の脱炭を抑制する観点から含有することができる。窒化や酸化を抑制することで鋼板表面においてマルテンサイトの生成量が減少するのを防止し、疲労特性や表面品質が改善する。このような効果は、０．００１％以上で得られるが、０．２００％を超えると靭性が劣化する場合がある。よって、含有する場合、Ｓｂ量は０．００１％以上０．２００％以下とする。

本発明を実施例により更に詳細に説明する。

図１に示すように、加熱帯がＤＦＦのＣＧＬにおいて、ＤＦＦ酸化帯の炉温を変化させてめっき性を評価する試験を行った。なお、炉温はコークス炉ガス投入量の調整、ＤＦＦ＃３ゾーンへの窒素、空気および酸素の吹込みによって変化させた。加熱帯は４つのゾーンに分割し、鋼板入側の３ゾーンを酸化帯（空気比１．００以上）、最終ゾーンを還元帯（空気比１．００未満）に設定した。各ゾーンでは直火バーナーが鋼板に対向するように配置され、バーナー数は各ゾーン７２本（３６本（片面：６段６列）×２）である。ＤＦＦ酸化帯の各ゾーン出側には熱電対を差し込み、炉温が測定できるようにした。ＤＦＦ＃３ゾーンのみは入側にも炉温計を設置した。酸化域で炉温１０００℃以下が占める割合はＤＦＦ酸化帯の炉温計で測定された値を炉温計位置に対してプロットし、一次式で近似することによりＤＦＦ酸化帯内の炉温分布を予測して求めた。

また、一部のコイルは加熱帯にＤＦＦ帯を持つ連続焼鈍設備（ＣＡＬ）に投入し、化成処理性を評価した。

試験に用いた鋼板の化学成分を表１に示す。

製造条件を表２に示す。なお、焼鈍温度は８３０℃、めっき浴温は４６０℃、めっき浴中のＡｌ濃度は０．１３０質量％、付着量はガスワイピングにより、片面あたり４５ｇ／ｍ^２に調整した。また、溶融亜鉛めっきを施した後に合金化温度５３０℃で合金化処理を行った。

得られためっき鋼板について、めっき外観を不めっきの有無に基づいて下記のように評価した。１、２が合格である。
１：不めっきの発生無し
２：不めっきの発生した領域が鋼板の長手方向１％未満
３：不めっきの発生した領域が鋼板の長手方向１％以上
また、化成処理性は下記のように評価した。

化成処理液は日本パーカライジング（株）製の化成処理液（パルボンドＬ３０８０（登録商標））を用い、下記方法で化成処理を施した。

日本パーカライジング（株）製の脱脂液ファインクリーナー（登録商標）で脱脂したのち、水洗し、次に日本パーカライジング（株）製の表面調整液プレパレンＺ（登録商標）で３０秒表面調整を行い、４３℃の化成処理液（パルボンドＬ３０８０）に１２０秒浸漬した後、水洗し、温風乾燥した。化成処理後の供試材を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて、倍率５００倍で無作為に５視野を観察し、化成処理皮膜が形成されていないスケ部の面積率を画像処理により測定し、スケ部の面積率によって以下の評価を行った。〇が合格レベルである。
〇：スケ部の面積率が１０％以下
×：スケ部の面積率が１０％超

条件１～７では酸化帯の炉温が１０００℃以下を占める割合が１５％を下回り、不合格レベルの欠陥が発生した。条件１～４は炉温１０００℃以下の占める割合がほぼ同じ（９～１０％）で、ＤＦＦ出側温度を６００～６９０℃まで変化させた例である。ＤＦＦ出側温度が高温であっても、不合格となっている。条件２、５、６、７はＤＦＦ出側温度を６３０℃近傍に設定し、炉温１０００℃以下の占める割合を変化させた条件であるあり、２５％以下のため不めっきが閾値以上発生し不合格となっている。これに対し、条件８～１１は炉温１０００℃以下の占める割合が２５％以上の条件であり、不めっき発生率が閾値を下回り合格となった。条件１２はＤＦＦ出側温度が６００℃を下回り不めっき発生率が閾値を超え、不合格となった。条件１３はＤＦＦ出側温度が７００℃を超え、不めっき発生率が閾値を超え不合格となった。

＃３ゾーンに窒素ガスを導入して炉温を低下させた条件１４では、他の発明例と比較して美麗な鋼板の製造が可能となった。これは、窒素を吹き込むことで炉温が＃３ゾーン全体で一様となり、酸化膜が均一化されたことに起因するものと考えられる。

鋼種が異なる条件１５～２０でも、条件１６、１８、２０は炉温１０００℃以下の占める割合が２５％以上の条件であり、不めっき発生率が閾値を下回り合格となった。一方、条件１５、１７、１９は炉温１０００℃以下の占める割合が２５％未満の条件であり、不めっき発生率が閾値を上回り不合格となった。

また、コイルをＣＡＬに投入して化成処理性を調べた結果、酸化域で炉温１０００℃以下の占める割合が２５％未満であった条件２１で×、２５％を上回った条件２２で〇となった。これは、適正な量の酸化膜がＤＦＦ帯で形成されたことにより、Ｓｉの表面濃化が抑制され、化成処理が改善された結果と考えられる。

本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法では、焼鈍炉出側の鋼板表面に均一な酸化膜を形成できるため、Ｓｉを含む鋼の溶融亜鉛めっき時に、不めっきの発生しない良好な外観のめっきが可能となる。また、同様に、Ｓｉを含む鋼の化成処理時に、スケ部の面積率が低い良好な化成処理が可能となる。

１予熱帯
２加熱帯（ＤＦＦ酸化帯）
３加熱帯（ＤＦＦ還元帯）
４均熱帯
５炉温計
６多重反射式温度計
７排気配管
８直火バーナー
９直火バーナー群
１０炉壁
１１Ｎ_２配管
１２流量計
１３ノズル
１４Ｈ_２Ｏ配管
１００連続式溶融亜鉛めっき設備
Ｓ鋼板

Claims

直火炉（ＤＦＦ）である加熱帯と均熱帯と冷却帯とがこの順に配置された焼鈍炉を用いて、Ｓｉの含有量が０．１５質量％以上３．０質量％以下の冷延鋼板を製造する際に、
前記加熱帯は鋼板長手方向に燃焼率および空気比を独立に制御可能な複数のバーナー群で構成され、前記加熱帯の鋼板移動方向の上流側は空気比１．００以上で操業されるバーナー群で構成され、続く鋼板移動方向の下流側は空気比１．００未満で操業されるバーナー群に分かれて構成され、前記加熱帯出側鋼板温度を６００～６９０℃とし、空気比１．００以上で操業される最下流側のバーナー群から上流側に向かって加熱帯長手方向距離２５％以上４０％以下を炉温１０００℃以下とすることを特徴とする冷延鋼板の製造方法。
加熱帯長手方向炉温を、加熱炉内の鋼板移動方向に沿って各バーナー群に配設された炉温計の鋼板移動方向での位置と該炉温計の計測炉温から１次式を用いて近似して決定することを特徴とする請求項１に記載の冷延鋼板の製造方法。
前記各バーナー群の炉温計の配設位置は、鋼板移動方向は各バーナー群の鋼板移動方向上流側０．２～０．７ｍで、鋼板板幅方向は各バーナー群の配設位置内であり、
更に、前記バーナー群の内で加熱帯が空気比１．００以上で操業されるバーナー群の中で、空気比1．００未満で操業されるバーナー群に最も近いバーナー群には、鋼板移動方向下流側の０．４～１．０ｍにも炉温計を配設したことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
前記直火炉（ＤＦＦ）への不活性ガスの吹込みによって炉温を低下させることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
上記加熱帯の前段に、予熱帯が配置された冷延鋼板製造設備で、加熱帯入側から炉内雰囲気ガスを予熱帯に排出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の冷延鋼板の製造方法。
上記焼鈍炉の冷却帯の後段に溶融亜鉛めっき装置を有し、請求項１から５のいずれかに記載の焼鈍に続いて溶融亜鉛めっきを行うことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。