JP7485953B2 - Steel - Google Patents

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Description

本発明は鋼材に関する。 The present invention relates to steel materials.

鋼構造物は、各種のインフラに使用され、屋外で使用される鋼構造物は、高い耐食性が要求される。そのため、その素材となる鋼材(例えば形鋼や鋼管等)にも高い耐食性が求められることが多い。 Steel structures are used in various types of infrastructure, and steel structures used outdoors require high corrosion resistance. Therefore, the steel materials used as materials for these structures (such as structural steel and steel pipes) are often required to have high corrosion resistance as well.

一般に、鋼材の耐食性を向上させる方法として、鋼材に表面処理を行うことが有効であることが知られている。
例えば、非特許文献1には、高耐食性建材向け溶融Zn-Al-Mg-Siめっき鋼板が開示されている。非特許文献1では、このめっき鋼板は、屋外曝露環境での裸耐食性が良好であると開示されている。
In general, it is known that surface treatment of steel materials is an effective method for improving the corrosion resistance of steel materials.
For example, Non-Patent Document 1 discloses a hot-dip Zn-Al-Mg-Si plated steel sheet for highly corrosion-resistant building materials. Non-Patent Document 1 discloses that this plated steel sheet has good bare corrosion resistance in outdoor exposure environments.

しかしながら、例えば、住宅・プレハブ構造物の建築構造材などに使用される溶接軽量H形鋼は、熱延コイルから高周波抵抗溶接によって連続的に製造される。このような溶接によって製造される鋼材は、溶接部とそれ以外の部分(母材部)とを有することになるが、素材鋼板としてめっき鋼板を用いた場合、溶接の熱を受けて溶融した部分ではめっき層が消失してしまう場合がある。
例えば、溶接の熱を受けて溶融し、その後凝固することで形成されためっき層のないビード部は、めっき層を有するその他の部分に比べて、耐食性に劣る。そのため、鋼構造物として使用される際には、めっき層のない部分に対し、皮膜の形成(部分的な補修による皮膜形成)が行われる。
However, for example, lightweight welded H-beams used as building structural materials for houses and prefabricated structures are continuously manufactured from hot-rolled coils by high-frequency resistance welding. Steel materials manufactured by such welding have a welded portion and the other portion (base material portion). When a plated steel sheet is used as the base steel sheet, the plated layer may disappear in the portion that is melted by the heat of welding.
For example, a bead portion without a plating layer formed by melting due to the heat of welding and then solidifying has inferior corrosion resistance compared to other parts having a plating layer. Therefore, when the steel is used as a steel structure, a coating is formed on the part without a plating layer (coating formation by partial repair).

例えば、特許文献1には、溶融金属めっき溶接H形鋼及びその製造方法が開示されている。特許文献1では、溶接に伴う溶融金属めっき被膜の剥離部に、溶融金属めっき被膜を構成する金属の溶射被膜を形成する技術が開示されている。
しかしながら、溶接ビード部には、溶接時の高温のため、スケールも生成している。そのため、この技術では、スケール自体の密着性が低いことで、形成した皮膜の性能が低下するという問題があった。
For example, Patent Literature 1 discloses a hot-dip metal plated welded H-section steel and a manufacturing method thereof. Patent Literature 1 discloses a technique for forming a sprayed coating of a metal constituting the hot-dip metal plated coating on a peeled portion of the hot-dip metal plated coating caused by welding.
However, because scale also forms on the weld bead due to the high temperatures during welding, this technique has the problem that the adhesion of the scale itself is low, resulting in a decrease in the performance of the formed coating.

このようなビード部のスケールを除去するため、皮膜形成前にショットブラスト等の物理的なスケール除去が行われることがある。しかしながら、ビード部の形状は複雑かつ、同一形状とはならない。そのため、ショットブラストによるスケールの除去は完全ではない。また、上述したような溶接H形鋼では、溶接部が入り隅になっているなど、数mm幅程度のビード部に集中してショットブラストを行うことが難しい。 To remove scale from such bead parts, physical descaling such as shot blasting is sometimes performed before the coating is formed. However, the shape of the bead part is complex and not uniform. Therefore, the scale cannot be completely removed by shot blasting. Also, with welded H-shaped steel as described above, the weld part is a corner, so it is difficult to concentrate shot blasting on the bead part, which is only a few mm wide.

このような課題に対し、特許文献2では、溶接部に溶接ビードおよびその上のスケールが存在していたとしても、溶接軽量H形鋼の溶接部と密着性が良好な溶射被膜を形成することができる、耐食性(犠牲防食性)に優れた溶接軽量H形鋼およびその製造方法が開示されている。 In response to these issues, Patent Document 2 discloses a welded lightweight H-shaped steel with excellent corrosion resistance (sacrificial corrosion resistance) and a manufacturing method thereof, which is capable of forming a thermal spray coating with good adhesion to the welded portion of the welded lightweight H-shaped steel, even if there is a weld bead and scale on it at the welded portion.

しかしながら、特許文献2の方法では、ショットブラストを行わないことを前提とした場合には、目視による初期密着性は良好であっても、テープ剥離試験によって評価される皮膜密着性がやや劣るという課題があった。 However, the method of Patent Document 2 has the problem that, when shot blasting is not performed, the initial adhesion is good when visually inspected, but the film adhesion evaluated by a tape peel test is somewhat poor.

特開2002-1530号公報JP 2002-1530 A 特開2014-208880号公報JP 2014-208880 A

森本 康秀ら,建材向高耐食性溶融Zn-Al-Mg-Si合金めっき鋼板“スーパーダイマ”,新日鉄技報,日本,2002年,第377号,pp.22-24Yasuhide Morimoto et al., Highly Corrosion-Resistant Hot-Dip Zn-Al-Mg-Si Alloy-Coated Steel Sheet for Construction Materials "Super Dima", Nippon Steel Technical Report, Japan, 2002, No. 377, pp. 22-24

ショットブラストを行わないことを前提とし、溶接部に溶接ビードおよびスケールが存在する場合、めっき鋼板を溶接して得られる鋼材の耐食性の向上には、溶接ビードに形成される補修皮膜の密着性確保と、補修皮膜による耐食性の確保とが求められる。
そのため、本発明は、めっき鋼板を溶接して製造される鋼材であって、溶接部に溶接ビードおよびスケールが存在する場合であっても、補修皮膜の密着性に優れる鋼材を提供することを課題とする。
Assuming that shot blasting is not performed and a weld bead and scale are present in the weld, in order to improve the corrosion resistance of the steel material obtained by welding plated steel sheets, it is necessary to ensure the adhesion of the repair coating formed on the weld bead and to ensure the corrosion resistance provided by the repair coating.
Therefore, an object of the present invention is to provide a steel material that is manufactured by welding plated steel sheets and that has excellent adhesion to a repair coating even when a weld bead and scale are present in the welded portion.

本発明者らは、補修皮膜の密着性について検討を行った。補修皮膜の密着性の向上には、鋼板とスケールとの密着性、並びに、スケールと補修皮膜との密着性を向上させる必要がある。
本発明者らが検討を行った結果、亜鉛めっき皮膜に含有されているAlおよびMgをスケール中に残存させることで、スケールと鋼板との密着性が向上することを見出した。
また、上記スケールの上に、Alを含む補修皮膜を形成することで、スケール中のMg及びAlと補修皮膜中のAlとが相互作用して、スケールと補修皮膜との密着性が向上することを見出した。
The present inventors have investigated the adhesion of the repair coating. To improve the adhesion of the repair coating, it is necessary to improve the adhesion between the steel sheet and the scale, as well as the adhesion between the scale and the repair coating.
As a result of investigations, the present inventors have found that by allowing Al and Mg contained in a zinc plating film to remain in the scale, the adhesion between the scale and the steel sheet is improved.
They also found that by forming a repair coating containing Al on the scale, the Mg and Al in the scale interact with the Al in the repair coating, improving the adhesion between the scale and the repair coating.

本発明は上記の知見に鑑みてなされた。本発明の要旨は以下の通りである。
(1)鋼板及び前記鋼板上に形成されためっき層を有する母材部と、溶接ビード及び前記溶接ビード上に形成されたスケールを有する溶接部と、を備える鋼材であって、
前記めっき層が、化学組成として、質量%で、Al:2.0~19.0%、Mg:1.0~10.0%、Si:0~2.0%、及び残部:Zn及び不純物、を含み、
前記スケールが、Al、Mg、Fe、Oを含み、任意に、さらに、Si、Znを含み、前記スケール中の、質量%での、Al、Mg、Fe、O、Si及びZnの合計含有量に占めるAl及びMgの合計含有量の割合が、3.0~25.0%である、鋼材。
(2)前記鋼材が、H形鋼であって、前記鋼板が、ウェブ及びフランジであり、前記溶接部が、前記ウェブと前記フランジとの接合部に存在する、(1)に記載の鋼材。
(3)前記溶接部の、前記スケールの上に、さらに、Alを5.0質量%以上含有する皮膜が存在する(1)または(2)に記載の鋼材。
The present invention has been made in view of the above findings.
(1) A steel material comprising: a base metal portion having a steel plate and a plating layer formed on the steel plate; and a welded portion having a weld bead and a scale formed on the weld bead,
The plating layer has a chemical composition, in mass%, of Al: 2.0 to 19.0%, Mg: 1.0 to 10.0%, Si: 0 to 2.0%, and the balance: Zn and impurities;
The scale contains Al, Mg, Fe, O, and optionally further contains Si and Zn, and the ratio of a total content of Al and Mg to a total content of Al, Mg, Fe, O, Si, and Zn in the scale, in mass%, is 3.0 to 25.0%.
(2) The steel material according to (1), wherein the steel material is an H-shaped steel, the steel plates are a web and a flange, and the weld is present at the joint between the web and the flange.
(3) The steel material according to (1) or (2), further comprising a coating containing 5.0 mass % or more of Al present on the scale of the welded portion.

本発明によれば、めっき鋼板を溶接して製造される鋼材であって、溶接部に溶接ビードおよびスケールが存在する場合であっても、補修皮膜の密着性に優れる鋼材を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a steel material manufactured by welding plated steel sheets, which has excellent adhesion to the repair coating even when weld beads and scale are present in the welded portion.

高周波抵抗溶接によって製造された本実施形態に係る鋼材(鋼材がH形鋼である場合)の接合部を含む部分の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a portion including a joint of a steel material (when the steel material is an H-shaped steel material) according to this embodiment manufactured by high-frequency resistance welding. 突合せ抵抗溶接によって製造された本実施形態に係る鋼材(鋼材が鋼管である場合)の接合部を含む部分の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of a portion including a joint of a steel material (when the steel material is a steel pipe) according to this embodiment manufactured by butt resistance welding. 本実施形態に係る鋼材において、溶接ビードの上にさらに、皮膜を形成した場合の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a case where a coating is further formed on a weld bead in the steel material according to the present embodiment.

以下、本発明の一実施形態に係る鋼材(本実施形態に係る鋼材)について、図面を参照して説明する。
図1または図2に示されるように、本実施形態に係る鋼材1は、母材部と溶接部とを備える。母材部は、鋼板11及び鋼板11上に形成されためっき層12を有し、溶接部は、溶接ビード21、及び溶接ビード21上に形成されたスケール22を有する。
また、図3に示すように、本実施形態に係る鋼材1では、前記溶接部の、前記スケール22の上に、さらに、Alを5.0質量%以上含有する皮膜101が存在してもよい。
Hereinafter, a steel material according to one embodiment of the present invention (steel material according to this embodiment) will be described with reference to the drawings.
1 or 2, the steel material 1 according to this embodiment includes a base material portion and a welded portion. The base material portion includes a steel plate 11 and a plating layer 12 formed on the steel plate 11, and the welded portion includes a weld bead 21 and a scale 22 formed on the weld bead 21.
As shown in FIG. 3, in the steel material 1 according to this embodiment, a coating 101 containing 5.0 mass % or more of Al may be further present on the scale 22 of the weld.

また、本実施形態に係る鋼材1は、例えば、前記鋼板11が、ウェブ及びフランジであり、前記溶接部が、前記ウェブと前記フランジとの接合部に存在する、H形鋼であってもよい。 The steel material 1 according to this embodiment may be, for example, an H-shaped steel in which the steel plate 11 is a web and a flange, and the weld is present at the joint between the web and the flange.

<母材部>
本実施形態に係る鋼材1は、表面にめっき層が形成されためっき鋼板を溶接することによって得られる。本実施形態では、溶接による熱影響を受けていない部分を母材部とする。母材部は、鋼板11及び鋼板11上に形成されためっき層12を有する。
<Base material part>
The steel material 1 according to this embodiment is obtained by welding plated steel sheets each having a plated layer formed on its surface. In this embodiment, a portion that is not affected by heat from welding is referred to as a base material portion. The base material portion includes a steel sheet 11 and a plated layer 12 formed on the steel sheet 11.

[鋼板]
本実施形態に係る鋼材1において、めっき鋼板の原板となる鋼板は、特に限定されない。適用される製品や、要求される強度や板厚等によって決定すればよい。例えば、JIS G3193:2008に記載された熱延鋼板を用いることができる。
[Steel plate]
In the steel material 1 according to the present embodiment, the steel sheet to be the base sheet of the plated steel sheet is not particularly limited. It may be determined depending on the product to which it is applied, the required strength, sheet thickness, etc. For example, a hot-rolled steel sheet described in JIS G3193:2008 can be used.

[めっき層]
本実施形態に係る鋼材1は、母材部において、鋼板11上にめっき層12が形成されている。
めっき層12は、以下の成分を含む。含有量の%は、断りがない限り質量%である。
[Plating layer]
In the steel material 1 according to this embodiment, a plating layer 12 is formed on a steel plate 11 in the base material portion.
The plating layer 12 contains the following components. The percentages of the contents are by mass unless otherwise specified.

Al:2.0~19.0%
Alは、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)を含むめっき層において、耐食性を確保するために有効な元素である。また、本実施形態に係る鋼材では、Alは、めっき層と母材との間の密着性を向上させるとともに、溶接部において形成されるスケールに含まれることによって、スケール上にAlを含む皮膜を形成する場合に、スケールと皮膜との密着性を向上させる元素でもある。
上記効果を十分に得るため、Al含有量を2.0%以上とする。好ましくは5.0%以上、より好ましくは10.0%以上である。
一方、Al含有量が19.0%超では、耐食性向上の効果が認められなくなる場合がある。そのため、Al含有量は19.0%以下とする。好ましくは13.0%以下である。
Al: 2.0 to 19.0%
Al is an element effective for ensuring corrosion resistance in a plating layer containing aluminum (Al), zinc (Zn), and magnesium (Mg). In addition, in the steel material according to the present embodiment, Al improves the adhesion between the plating layer and the base material, and is also an element that, when contained in the scale formed in the weld, improves the adhesion between the scale and a coating containing Al when the coating is formed on the scale.
In order to fully obtain the above effects, the Al content is set to 2.0% or more, preferably 5.0% or more, and more preferably 10.0% or more.
On the other hand, if the Al content exceeds 19.0%, the effect of improving the corrosion resistance may not be observed, so the Al content is set to 19.0% or less, and preferably 13.0% or less.

Mg:1.0~10.0%
Mgは、めっき層の耐食性を高める効果を有する元素である。また、Mgは、本実施形態に係る鋼材では、溶接部において形成されるスケールに含まれることによって、スケール上にAlを含む皮膜を形成する場合に、スケールと皮膜との密着性を向上させる元素でもある。上記効果を十分に得るため、Mg含有量を1.0%以上とする。好ましくは2.0%以上である。
一方、Mg含有量が10.0%超であると、めっき層が脆くなって母材との間で優れた密着性を実現できない場合がある。そのため、Mg含有量を10.0%以下とする。好ましくは5.0%以下である。
Mg: 1.0 to 10.0%
Mg is an element that has the effect of enhancing the corrosion resistance of the plating layer. In addition, in the steel material according to this embodiment, Mg is also an element that, when contained in the scale formed at the welded portion and a coating containing Al is formed on the scale, improves the adhesion between the scale and the coating. In order to fully obtain the above effect, the Mg content is set to 1.0% or more, and preferably 2.0% or more.
On the other hand, if the Mg content exceeds 10.0%, the plating layer becomes brittle and may not be able to achieve excellent adhesion to the base material, so the Mg content is set to 10.0% or less, preferably 5.0% or less.

Si:0~2.0%
Siは、めっき層と母材との間の密着性の向上に寄与する元素である。Siは必ずしもめっき層に含まれる必要がなく、含有量は0%でもよいが、上記効果を得る場合、Si含有量を0.01%以上とすることが好ましい。より好ましくは0.1%以上である。
一方、Si含有量が2.0%超では、上記密着性の向上効果が認められなくなる場合がある。そのため、含有させる場合、Si含有量は2.0%以下とする。
Si: 0 to 2.0%
Silicon is an element that contributes to improving the adhesion between the plating layer and the base material. Silicon does not necessarily have to be contained in the plating layer, and the content may be 0%, but in order to obtain the above effects, the Si content is preferably 0.01% or more, and more preferably 0.1% or more.
On the other hand, if the Si content exceeds 2.0%, the above-mentioned effect of improving adhesion may not be observed, so if Si is contained, the Si content is set to 2.0% or less.

残部:Zn及び不純物
本実施形態に係る鋼材の母材部のめっき層は、上記の化学組成を有し、残部がZn及び不純物であることを基本とする。不純物の含有量は、合計で5.0%以下であることが好ましく、3.0%以下であることがより好ましい。
しかしながら、本実施形態に係る鋼材の母材部のめっき層は、更にZnの一部に代えて、例えば、La、Ce、In、Bi、Sn、Ca、Be、Ti、Cu、Ni、Co、Cr、Mn、Fe、Srの1種または2種以上を、後述する範囲で含んでもよい。これらの元素は必ずしも含まなくてもよい任意元素であるので下限は0%である。また、これらの元素は不純物レベル(例えば後述する好ましい範囲の下限未満の含有量)で含まれていても、めっき層の特性に実質的な影響を及ぼさない。
The plating layer of the base metal part of the steel material according to this embodiment basically has the above-mentioned chemical composition, with the balance being Zn and impurities. The total content of impurities is preferably 5.0% or less, and more preferably 3.0% or less.
However, the plating layer of the base material of the steel material according to this embodiment may further contain, in place of a portion of Zn, one or more of La, Ce, In, Bi, Sn, Ca, Be, Ti, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Fe, and Sr in the ranges described below. These elements are optional elements that do not necessarily need to be contained, so the lower limit is 0%. Furthermore, even if these elements are contained at the impurity level (for example, a content less than the lower limit of the preferred range described below), they do not substantially affect the properties of the plating layer.

La:0.001~0.50%
Ce:0.001~0.50%
La、Ceは、めっきのアルミニウムに起因する保護作用と亜鉛に起因する犠牲防食作用とを共に強化する元素である。耐食性を更に向上させる場合に、La、Ceの1種または2種を、それぞれ0.001%以上含有させることが好ましい。
一方、La、Ceを0.50%超含有させても、効果は飽和する。そのため、含有させる場合、La、Ceの含有量はそれぞれ0.50%以下とすることが好ましい。
La: 0.001 to 0.50%
Ce: 0.001 to 0.50%
La and Ce are elements that strengthen both the protective action due to aluminum in the plating and the sacrificial corrosion protection action due to zinc. In order to further improve the corrosion resistance, it is preferable to contain at least 0.001% of one or both of La and Ce.
On the other hand, even if La and Ce are contained in an amount exceeding 0.50%, the effect is saturated. Therefore, when La and Ce are contained, the content of each is preferably 0.50% or less.

In:0.01~1.00%
Bi:0.01~1.00%
Sn:1.0~10.0%
In、Bi、Snは耐食性向上に寄与する元素である。この効果を得る場合、In含有量を0.01%以上、Bi含有量を0.01%以上、および/またはSn含有量を1.0%以上とすることが好ましい。
一方、これらの元素の含有量が過度になると、めっき後の外観が粗雑になる場合がある。そのため、含有させる場合、In含有量は1.00%以下、Bi含有量は1.00%以下、Sn含有量は10.0%以下とすることが好ましい。
In: 0.01 to 1.00%
Bi: 0.01 to 1.00%
Sn: 1.0 to 10.0%
In, Bi, and Sn are elements that contribute to improving corrosion resistance. In order to obtain this effect, it is preferable that the In content be 0.01% or more, the Bi content be 0.01% or more, and/or the Sn content be 1.0% or more.
On the other hand, if the contents of these elements are excessive, the appearance after plating may become rough, so when these elements are contained, the In content is preferably 1.00% or less, the Bi content is preferably 1.00% or less, and the Sn content is preferably 10.0% or less.

Ca:0.01~0.50%
Be:0.01~0.20%
Ti:0.01~0.50%
Cu:0.1~1.0%
Ni:0.01~1.00%
Co:0.01~0.30%
Cr:0.01~0.20%
Mn:0.01~0.50%
Fe:0.01~3.00%
Sr:0.01~0.50%
Ca、Be、Ti、Cu、Ni、Co、Cr、Mn、Fe、Srは、塗装後耐食性の向上に寄与する元素である。この効果を得る場合、Ca:0.01%以上、Be:0.01%以上、Ti:0.01%以上、Cu:0.1%以上、Ni:0.01%以上、Co:0.01%以上、Cr:0.01%以上、Mn:0.01%以上、Fe:0.01%以上、Sr:0.01%以上の1種または2種以上を含有させることが好ましい。
一方、これらの元素の含有量が過度になると、めっき後の外観が粗雑になる場合がある。そのため、含有させる場合、それぞれ、Ca含有量は0.50%以下、Be含有量は0.20%以下、Ti含有量は0.50%以下、Cu含有量は1.0%以下、Ni含有量は1.00%以下、Co含有量は0.30%以下、Cr含有量は0.20%以下、Mn含有量は0.50%以下、Fe含有量は3.00%以下、Sr含有量は0.50%以下とすることが好ましい。
Ca: 0.01 to 0.50%
Be: 0.01 to 0.20%
Ti: 0.01 to 0.50%
Cu: 0.1 to 1.0%
Ni: 0.01 to 1.00%
Co: 0.01 to 0.30%
Cr: 0.01 to 0.20%
Mn: 0.01 to 0.50%
Fe: 0.01 to 3.00%
Sr: 0.01 to 0.50%
Ca, Be, Ti, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Fe, and Sr are elements that contribute to improving corrosion resistance after painting. To obtain this effect, it is preferable to contain one or more of the following: Ca: 0.01% or more, Be: 0.01% or more, Ti: 0.01% or more, Cu: 0.1% or more, Ni: 0.01% or more, Co: 0.01% or more, Cr: 0.01% or more, Mn: 0.01% or more, Fe: 0.01% or more, and Sr: 0.01% or more.
On the other hand, if the contents of these elements are excessive, the appearance after plating may become rough, and therefore, when these elements are contained, it is preferable that the Ca content is 0.50% or less, the Be content is 0.20% or less, the Ti content is 0.50% or less, the Cu content is 1.0% or less, the Ni content is 1.00% or less, the Co content is 0.30% or less, the Cr content is 0.20% or less, the Mn content is 0.50% or less, the Fe content is 3.00% or less, and the Sr content is 0.50% or less.

めっき層の化学組成は、次の方法により測定する。
まず、地鉄(鋼材)の腐食を抑制するインヒビターを含有した酸でめっき層を剥離溶解した酸液を得る。次に、得られた酸液をICP分析で測定することで、めっき層の化学組成を得ることができる。酸種は、めっき層を溶解できる酸であれば、特に制限はない。化学組成は、平均化学組成として測定される。
The chemical composition of the plating layer is measured by the following method.
First, the plating layer is stripped and dissolved with an acid containing an inhibitor that suppresses corrosion of the base steel (steel material) to obtain an acid solution. The obtained acid solution is then measured by ICP analysis to obtain the chemical composition of the plating layer. There are no particular limitations on the type of acid as long as it is an acid that can dissolve the plating layer. The chemical composition is measured as an average chemical composition.

<溶接部>
[溶接ビード]
上述した通り、本実施形態に係る鋼材1は、表面にめっき層が形成されためっき鋼板を溶接することによって得られる。溶接の方法については限定されないが、めっき鋼板を当接させた状態で(例えば、溶接H形鋼であれば、ウェブの板厚方向に相当する面を、フランジの表面に当接させた状態で、また、鋼管であれば、円筒状に加工した鋼板の端部同士を当接させた状態で)、高周波抵抗溶接などによって溶接することが例示される。
溶接部では、当接された材料同士が溶融するとともに、当接圧力により鋼材が押し出されることで、鋼板11上にめっき層の存在しない溶接ビード21が形成される。
<Welded parts>
[Weld bead]
As described above, the steel material 1 according to the present embodiment is obtained by welding plated steel sheets having a plating layer formed on the surface. Although there is no limitation on the welding method, examples include welding by high-frequency resistance welding or the like in a state where the plated steel sheets are in contact with each other (for example, in the case of a welded H-shaped steel, a surface corresponding to the plate thickness direction of the web is in contact with a surface of a flange, and in the case of a steel pipe, ends of steel sheets processed into a cylindrical shape are in contact with each other).
At the welded portion, the abutting materials melt together and the steel material is pushed out by the contact pressure, forming a weld bead 21 on the steel sheet 11 where no plating layer is present.

[スケール]
溶接ビード21は、高温になるので、溶接ビード21上にはスケール22(Fe、Oを含む酸化スケール)が生成する。上記スケール22中には、さらに、めっき層由来のZnやSiが含有される場合がある。
従来、このようなスケールは、スケール自体の密着性が低く、形成した皮膜の性能を低下させてしまうという問題があった。しかしながら、本実施形態に係る鋼材1は、溶接に供されるめっき鋼板のめっき層の化学組成を所定の範囲に制御するとともに、後述のように溶接条件を制御することで、スケール22中に、Fe、Oに加えてAl、Mgを含有させ、スケール22中の質量%での、Al、Mg、Fe、O、Si及びZnの合計含有量に占めるAl含有量とMg含有量との合計含有量の割合を3.0%以上としている。その結果、溶接ビード21とスケール22との密着性が向上する。また、スケール22中に、3.0%以上のMg、Alを含む場合、スケール22の上に、Alを含む皮膜(補修皮膜)101を形成した場合、スケール22中のAl及びMgと皮膜101中のAlとの相互作用によって、スケール22と皮膜101との密着性が向上する。
スケール22中のAl、Mg、Fe、O、Si及びZnの合計含有量に占めるAl、Mgの合計含有量の割合が、3.0%未満であると、皮膜密着性が劣る。また、スケール22中のAl、Mgの合計含有量の上記割合が、25.0%を超えると、Feの量が相対的に減り、スケール22の強度が低下したり、脆くなったりして部分的に割れやすくなる。
上記スケール22中には、さらに、Mn、Ti、Crなど、母材部由来の元素が0.1~10%程度含有されてもよい。
[scale]
Since the weld bead 21 reaches a high temperature, a scale 22 (oxide scale containing Fe and O) is formed on the weld bead 21. The scale 22 may further contain Zn and Si derived from the plating layer.
Conventionally, such scale has a problem that the adhesion of the scale itself is low, and the performance of the formed coating is deteriorated. However, in the steel material 1 according to the present embodiment, the chemical composition of the plating layer of the plated steel sheet to be welded is controlled within a predetermined range, and the welding conditions are controlled as described below, so that the scale 22 contains Al and Mg in addition to Fe and O, and the ratio of the total content of Al and Mg to the total content of Al, Mg, Fe, O, Si, and Zn in the scale 22 in mass % is set to 3.0% or more. As a result, the adhesion between the weld bead 21 and the scale 22 is improved. In addition, when the scale 22 contains 3.0% or more of Mg and Al, when a coating (repair coating) 101 containing Al is formed on the scale 22, the adhesion between the scale 22 and the coating 101 is improved due to the interaction between the Al and Mg in the scale 22 and the Al in the coating 101.
If the ratio of the total content of Al and Mg to the total content of Al, Mg, Fe, O, Si, and Zn in the scale 22 is less than 3.0%, the coating adhesion is poor. If the ratio of the total content of Al and Mg in the scale 22 exceeds 25.0%, the amount of Fe is relatively reduced, and the strength of the scale 22 decreases or the scale becomes brittle, making it more susceptible to partial cracking.
The scale 22 may further contain about 0.1 to 10% of elements derived from the base material, such as Mn, Ti, and Cr.

[スケール中のAl、Mg、Fe、O、Si及びZnの合計含有量に占めるAlおよびMg含有量の割合の測定方法]
スケール中のAlおよびMgの含有量の割合は次の方法で測定する。
鋼材から溶接ビードを含む試験片を切り出す。試験片を樹脂に包埋後、研磨して断面観察試料を作成する。溶接ビードの断面に対して、走査型電子顕微鏡を用いて観察を行い、エネルギー分散型X線検出器を用いた元素定量を行い、AlおよびMgの含有量を測定する。本実施形態では、O、Mg、Al、Si、Fe、Znの6元素の合計含有量を100質量%として、Al含有量およびMg含有量(質量%)を算出し、スケール中の質量%でのFe、O、Al、Mg、Si、Znの含有量に占める、Al及びMgの合計含有量の割合とする。
[Method for measuring the proportion of Al and Mg content in the total content of Al, Mg, Fe, O, Si and Zn in scale]
The proportions of Al and Mg in the scale are measured by the following method.
A test piece including a weld bead is cut out from the steel material. The test piece is embedded in resin and then polished to prepare a cross-sectional observation sample. The cross-section of the weld bead is observed using a scanning electron microscope, and elemental quantification is performed using an energy dispersive X-ray detector to measure the content of Al and Mg. In this embodiment, the total content of the six elements O, Mg, Al, Si, Fe, and Zn is taken as 100 mass%, and the Al content and Mg content (mass%) are calculated, and the ratio of the total content of Al and Mg to the content of Fe, O, Al, Mg, Si, and Zn in the scale in mass% is taken as the ratio.

上述の通り、溶接ビードは、鋼板の上に形成される。本実施形態において、溶接部は、鋼板のうち、溶接による熱影響を受けた部分も含んでもよい。 As described above, the weld bead is formed on the steel plate. In this embodiment, the weld may also include the portion of the steel plate that is thermally affected by the welding.

<皮膜>
溶接ビード21は、溶接によってめっき層が消失するので、めっき層12を有するその他の部分に比べて、耐食性に劣る。そのため、鋼構造物として使用される際には、めっき層のない部分に対し、皮膜が形成される(部分的な補修による皮膜形成)。
本実施形態に係る鋼材1では、補修皮膜として、溶接部のスケール22上に、質量%で、Alを5.0%以上含有する皮膜101が形成されていてもよい。
皮膜101のAl含有量を、5.0質量%以上とすることで、スケール22との密着性に優れるので、鋼材の耐食性が向上する。皮膜101は、Al以外に、10質量%以下のMgを含有してもよい。また、Al、Mg以外の残部が、Zn及び不純物であってもよい。
皮膜101は、その形成方法は限定されないが、Alを含む金属を溶射することによって形成される金属溶射層であってもよい。
<Coating>
Since the plating layer of the weld bead 21 disappears due to welding, the weld bead 21 has inferior corrosion resistance compared to other portions having the plating layer 12. Therefore, when the weld bead 21 is used as a steel structure, a coating is formed on the portion without the plating layer (coating formation by partial repair).
In the steel material 1 according to this embodiment, a coating 101 containing, by mass %, 5.0% or more of Al may be formed as a repair coating on the scale 22 of the weld.
By setting the Al content of the coating 101 to 5.0 mass% or more, adhesion to the scale 22 is excellent, and therefore the corrosion resistance of the steel material is improved. The coating 101 may contain 10 mass% or less of Mg in addition to Al. Furthermore, the balance other than Al and Mg may be Zn and impurities.
The method for forming the coating 101 is not limited, and it may be a metal sprayed layer formed by spraying a metal containing Al.

皮膜のAl含有量は、前述したスケール中のAlおよびMg含有量の割合の測定方法と同様に、作成した断面観察試料を用いて測定する。溶接ビードの断面に対して、走査型電子顕微鏡を用いて観察を行い、エネルギー分散型X線検出器を用いた元素定量を行い、皮膜中のAl含有量を測定する。本実施形態では、金属成分の割合としてMg、Al、Znの3元素の合計含有量を100質量%として、Al含有量を求める。 The Al content of the coating is measured using a cross-sectional observation sample prepared in the same manner as the method for measuring the proportions of Al and Mg content in the scale described above. The cross section of the weld bead is observed using a scanning electron microscope, and elemental quantification is performed using an energy dispersive X-ray detector to measure the Al content in the coating. In this embodiment, the Al content is calculated by taking the total content of the three elements Mg, Al, and Zn as 100 mass% as the proportion of the metal components.

上述した本実施形態に係る鋼材では、ショットブラストをすることなく溶射した場合の、溶射皮膜の密着性、特にテープ剥離試験によって評価される皮膜密着性が向上する。 In the steel material according to the present embodiment described above, when thermal spraying is performed without shot blasting, the adhesion of the thermal spray coating is improved, particularly the coating adhesion evaluated by a tape peel test.

<製造方法>
次に、本実施形態に係る鋼材の好ましい製造方法について説明する。本実施形態に係る鋼材は、製造方法によらず上記の特徴を有していればその効果は得られる。しかしながら、以下の方法によれば安定して製造できるので好ましい。
<Production Method>
Next, a preferred method for manufacturing the steel material according to this embodiment will be described. The steel material according to this embodiment can obtain the effects as long as it has the above-mentioned characteristics regardless of the manufacturing method. However, the following method is preferable because it can be manufactured stably.

具体的には、本実施形態に係る鋼材は、以下の工程(I)~(II)を含む製造方法によって製造可能である。
(I)鋼板にめっきを行ってめっき鋼板を得る、めっき工程
(II)めっき鋼板を、溶接し、母材部と溶接部とを含む所定の形状の鋼材を得る、溶接工程
また、溶接ビード上にさらに皮膜を形成する場合には、溶接工程後に、以下の工程を含むことが好ましい。
(III)溶接ビード上に皮膜を形成する、皮膜形成工程
以下、各工程の好ましい条件について説明する。説明しない条件については、公知の条件を適用することができる。
Specifically, the steel material according to this embodiment can be manufactured by a manufacturing method including the following steps (I) to (II).
(I) A plating step in which a steel sheet is plated to obtain a plated steel sheet; and (II) A welding step in which the plated steel sheet is welded to obtain a steel material of a predetermined shape including a base material portion and a weld portion. In addition, when a coating is further formed on the weld bead, it is preferable to include the following steps after the welding step.
(III) Coating formation step of forming a coating on the weld bead Preferred conditions for each step are described below. For conditions not described, known conditions can be applied.

[めっき工程]
めっき工程では、めっき浴に鋼板を浸漬してめっき鋼板を得る。めっき方法は限定されず、公知の溶融めっき法を採用すればよい。上述の通り、鋼板については限定されない。
また、めっき浴の組成は、上述した化学組成のめっき層が得られるように調整すればよい。
[Plating process]
In the plating step, a steel sheet is immersed in a plating bath to obtain a plated steel sheet. The plating method is not limited, and a known hot-dip plating method may be adopted. As described above, the steel sheet is not limited.
The composition of the plating bath may be adjusted so as to obtain a plating layer having the above-mentioned chemical composition.

[溶接工程]
本実施形態に係る鋼材は、複数のめっき鋼板を、またはめっき鋼板の複数の端面を、当接させた状態で高周波抵抗溶接、突合せ抵抗溶接などによって連続的に溶接して製造される。
溶接に際しては、上述のようにAl、Mg、Znを含むめっき層を有するめっき鋼板に対し、溶接を実施し、形成された溶接ビードを圧潰ローラによって成形(圧潰)し、その後、水冷を行う。その際、本実施形態に係る鋼材の製造方法では、スケール中に所定量のAlやMgを存在させるために、加熱温度(最高到達温度)が1500℃以上となる溶接を行った後、圧潰時の温度を800~1100℃、水冷開始温度を800℃以上とすることが好ましい。
圧潰時の温度が1100℃超であると、圧潰ローラへの蓄熱が大きくなり、圧潰ローラが軟化し溶接ビードの成形性が劣る。また、圧潰時の温度が800℃未満であると、溶接ビードが固くなり、同様に溶接ビードの成形性に劣る。また、水冷開始温度が800℃未満となると、生成するスケールへのめっき成分の拡散が少なくなり、結果として皮膜密着性に劣る。
上記以外の条件は特に限定されず、製造される鋼材の形状、サイズ、用途等に応じて設定すればよい。
例えば、本実施形態に係る鋼材として、高周波抵抗溶接によって軽量H形鋼を製造する場合、以下の溶接条件が例示される。
すなわち、板厚が1.6~9.0mmのめっき鋼帯から切り出した、ウェブに用いる鋼板とフランジに用いる鋼板とを、H形鋼の形状となるように当接させ、当接部の加熱温度が1500℃以上となるように、高周波抵抗溶接する。高周波抵抗溶接は、銅製の給電子を用い、高周波電源の周波数を200~400kHzとし、給電子と鋼帯とを接触させて行う。高周波抵抗溶接後は、溶接ビードを圧壊温度(Tf)が800~1100℃となるように圧潰ローラによって成形し、その後、800℃以上の温度域から水冷を行ってもよい。
[Welding process]
The steel material according to this embodiment is produced by continuously welding a plurality of plated steel sheets or a plurality of end faces of plated steel sheets in contact with each other by high-frequency resistance welding, butt resistance welding, or the like.
During welding, as described above, welding is performed on a plated steel sheet having a plating layer containing Al, Mg, and Zn, and the formed weld bead is formed (crushed) by a crushing roller, and then water-cooled. In this case, in the manufacturing method of a steel material according to this embodiment, in order to cause a predetermined amount of Al and Mg to exist in the scale, it is preferable to perform welding with a heating temperature (maximum temperature reached) of 1500°C or higher, and then set the temperature during crushing to 800 to 1100°C and the water-cooling start temperature to 800°C or higher.
If the temperature during crushing exceeds 1100°C, the heat stored in the crushing roller increases, the crushing roller softens, and the formability of the weld bead is poor. If the temperature during crushing is less than 800°C, the weld bead becomes hard, and similarly the formability of the weld bead is poor. If the water cooling start temperature is less than 800°C, the diffusion of plating components into the generated scale is reduced, resulting in poor coating adhesion.
The conditions other than those mentioned above are not particularly limited, and may be set depending on the shape, size, application, etc. of the steel material to be produced.
For example, when a lightweight H-section steel is manufactured by high-frequency resistance welding as the steel material according to this embodiment, the following welding conditions are exemplified.
That is, a steel sheet for the web and a steel sheet for the flange, both cut from a plated steel strip with a thickness of 1.6 to 9.0 mm, are brought into contact with each other to form the shape of an H-beam, and high-frequency resistance welding is performed so that the heating temperature of the contact portion is 1500°C or higher. High-frequency resistance welding is performed by using a copper power supply, setting the frequency of the high-frequency power source to 200 to 400 kHz, and bringing the power supply and the steel strip into contact. After high-frequency resistance welding, the weld bead is formed by a crushing roller so that the crushing temperature (Tf) is 800 to 1100°C, and then water cooling may be performed from a temperature range of 800°C or higher.

本実施形態に係る鋼材は、ショットブラストを行わないことを前提としている。上記の条件で溶接した鋼材にショットブラストを行った場合、スケールがなくなる、またはスケールが部分的に残存した場合でも、スケール中のMg、Al含有量が入らなくなる。
上記の条件で溶接した鋼材にショットブラストを行い、スケールを完全に除去した場合には、テープ剥離試験等での皮膜密着性は優れるが、完全な除去は容易ではなく、完全に除去する場合には、生産性が著しく低下する。また、スケールが存在しないので、ショットブラストを行わないことを前提とした本実施形態とは異なる。
The steel material according to the present embodiment is based on the premise that shot blasting is not performed. If shot blasting is performed on the steel material welded under the above conditions, the scale will be removed, or even if the scale partially remains, the Mg and Al contents in the scale will not be absorbed.
When shot blasting is performed on steel materials welded under the above conditions and the scale is completely removed, the coating adhesion is excellent in tape peeling tests, etc., but complete removal is not easy, and if complete removal is performed, productivity will drop significantly. Also, since there is no scale, this is different from the present embodiment, which is based on the premise that shot blasting is not performed.

[皮膜形成工程]
皮膜形成の方法は限定されないが、溶射によって行うことが好ましい。溶射方法としては、アーク溶射、フレーム溶射、プラズマ溶射などのいずれの方法でもよい。一例として、アーク溶射の場合は、以下の条件で行うことが好ましい。
すなわち、溶射金属ワイヤとして、Alを含み、必要に応じてさらにMg、Znを含むワイヤを用意する。溶射ガンの溶射口と被溶射部であるめっき溶接H形鋼の溶接ビードとの間隔を50~100mmとし、前進角を0~マイナス20度に設定し、めっき溶接H形鋼の移動速度を1分あたり30~200mとする。この際、皮膜のAl含有量が5.0質量%以上になるように、溶射金属ワイヤを選択することが好ましい。
皮膜形成は、溶接工程後、鋼材の温度が室温まで低下する前に行ってもよく(連続)、一旦鋼材の温度が室温に低下してから別途行ってもよい(別工程)。また、溶接工程後、一旦鋼材の温度が室温に低下した後、鋼材を所定の温度に加熱した後に、行ってもよい(別工程・予熱)。
工程省略の観点からは、連続(鋼材の温度が室温まで低下する前に皮膜形成を行うこと)が好ましい。また、皮膜形成時の鋼材の温度は、特に定めないが、密着性の観点からは、100℃以上が望ましい。上限温度は、特に規定するものではないが、熱効率の観点から400℃以下が望ましい。
[Film formation process]
The method for forming the coating is not limited, but it is preferably performed by thermal spraying. The thermal spraying method may be any method such as arc spraying, flame spraying, plasma spraying, etc. As an example, in the case of arc spraying, it is preferable to perform it under the following conditions.
That is, a wire containing Al and, if necessary, Mg and Zn is prepared as the spray metal wire. The distance between the spray nozzle of the spray gun and the weld bead of the plated and welded H-shaped steel, which is the part to be sprayed, is set to 50 to 100 mm, the advance angle is set to 0 to -20 degrees, and the moving speed of the plated and welded H-shaped steel is set to 30 to 200 m per minute. In this case, it is preferable to select the spray metal wire so that the Al content of the coating is 5.0 mass% or more.
The coating may be formed before the temperature of the steel material is lowered to room temperature after the welding process (continuous), or may be formed separately after the temperature of the steel material is lowered to room temperature (separate process). Also, the coating may be formed after the temperature of the steel material is lowered to room temperature after the welding process and the steel material is heated to a predetermined temperature (separate process/preheating).
From the viewpoint of process omission, continuous (forming the coating before the temperature of the steel material drops to room temperature) is preferable. The temperature of the steel material during coating formation is not particularly specified, but from the viewpoint of adhesion, 100°C or higher is preferable. The upper limit temperature is not particularly specified, but from the viewpoint of thermal efficiency, 400°C or lower is preferable.

(実施例1)
JIS G3193:2008に相当する鋼板に表2の化学組成を有するめっき層が形成された、板厚4.5mmのめっき鋼帯を準備した。このめっき鋼帯を、ウェブ及びフランジとなるように溶接し、図1に示すような接合部を有する溶接H形鋼を製造した。溶接に際しては、高周波抵抗溶接は銅製の給電子を用いて、接合部の加熱温度(溶接温度)が1500℃以上となるように、高周波電源の周波数を360kHzとして行った。高周波抵抗溶接後、表1、表2に示すように、溶接ビードを圧壊温度Tf(℃)で圧潰ローラによって成形し、その後Tc(℃)から水冷を行った。表2のめっき層の化学組成において「-」は添加していないことを示す。
その後、鋼材の温度が表2に示す温度で、アーク溶射を行って、図3のように皮膜を形成した。アーク溶射に用いる溶射金属ワイヤとして、直径1.6mmの純Al、Al-5%Mg、Zn-15%Alおよび純Znを用意し、これらを表2に示す組み合わせで用いた。溶射装置はユテクジャパン株式会社製のプッシュタイプのワイヤ供給を行うBP-400型を用いた。溶射ガンの溶射口と被溶射部であるめっき溶接H形鋼の溶接ビードとの間隔を50mmとし、前進角をマイナス10度に設定し、めっき溶接H形鋼の移動速度を1分あたり45mとした。この際、前述の水冷条件を変更し、高周波抵抗溶接後の材料温度を調整することで、温間で溶射を行った。
Example 1
A plated steel strip having a thickness of 4.5 mm was prepared, in which a plated layer having the chemical composition shown in Table 2 was formed on a steel sheet corresponding to JIS G3193:2008. This plated steel strip was welded to form a web and a flange, and a welded H-shaped steel having a joint as shown in FIG. 1 was manufactured. During welding, high-frequency resistance welding was performed using a copper power supply, and the frequency of the high-frequency power source was set to 360 kHz so that the heating temperature (welding temperature) of the joint was 1500°C or higher. After high-frequency resistance welding, as shown in Tables 1 and 2, the weld bead was formed by a crushing roller at a crushing temperature Tf (°C), and then water-cooled from Tc (°C). In the chemical composition of the plated layer in Table 2, "-" indicates that no additive was added.
Thereafter, arc spraying was performed at the temperature of the steel material shown in Table 2 to form a coating as shown in FIG. 3. Pure Al, Al-5% Mg, Zn-15% Al, and pure Zn, each having a diameter of 1.6 mm, were prepared as the spray metal wires used in the arc spraying, and these were used in the combinations shown in Table 2. The spraying device used was a BP-400 model with push-type wire supply manufactured by U-Tech Japan Co., Ltd. The distance between the spray nozzle of the spray gun and the weld bead of the plated welded H-shaped steel, which was the part to be sprayed, was 50 mm, the forward angle was set to minus 10 degrees, and the moving speed of the plated welded H-shaped steel was 45 m per minute. At this time, the water cooling conditions described above were changed, and the material temperature after high-frequency resistance welding was adjusted to perform warm spraying.

得られた鋼材について、上述した方法で、溶接ビードの断面に対して、走査型電子顕微鏡を用いて観察を行い、エネルギー分散型X線検出器を用いた元素定量を行い、質量%でのスケール中のFe、O、Al、Mg、Si、Znの合計含有量に占める各元素の割合、及びその他に含まれる元素の有無を、測定した。
また、上述した方法で、皮膜中のAl含有量も求めた。
結果を表2、表3に示す。
For the obtained steel material, the cross section of the weld bead was observed using a scanning electron microscope using the method described above, and elemental quantification was performed using an energy dispersive X-ray detector to measure the proportion of each element in the total content of Fe, O, Al, Mg, Si, and Zn in the scale in mass %, and the presence or absence of other elements contained.
The Al content in the coating was also determined by the method described above.
The results are shown in Tables 2 and 3.

また、得られた鋼材について、皮膜密着性として、以下の方法で、初期密着性及びテープ剥離性について評価した。 The resulting steel materials were also evaluated for film adhesion, in terms of initial adhesion and tape peelability, using the following methods.

[初期密着性の評価方法]
得られた試験材について、溶接ままで目視による溶接部に形成された皮膜の剥離状況観察を行い、剥離がなかったものを「○」、周辺部が剥離したものを「△」、全面が剥離したものを「×」として評価した。
[Method for evaluating initial adhesion]
The obtained test materials were visually inspected for peeling of the coating formed on the welded parts while still welded, and were rated as "○" for no peeling, "△" for peeling only on the periphery, and "×" for peeling over the entire surface.

[テープ剥離性の評価方法]
得られた試験材について、ポリエステルテープを用いて剥離により評価を行った。具体的には、溶接部に形成された皮膜に対し、JIS K5600 5-6に準じて(ただし、クロスカットを行わずに)、ポリエステルテープを貼り、剥がした後に、皮膜の剥離が全くなかったものを「◎」、剥離の面積率が5%以下のものを「○」とした。目視観察による評価(初期密着性)において、「×」になったものについては、「テープ剥離」の評価は行わなかった。
初期密着性が〇、かつテープ剥離性が◎であれば、皮膜密着性に優れると判断した。
[Method for evaluating tape peelability]
The obtained test materials were evaluated by peeling using polyester tape. Specifically, polyester tape was applied to the coating formed on the welded part in accordance with JIS K5600 5-6 (but without cross-cutting) and peeled off. If no peeling of the coating occurred at all, it was evaluated as "◎", and if the peeling area rate was 5% or less, it was evaluated as "◯". For those that were evaluated as "×" in the evaluation by visual observation (initial adhesion), the evaluation of "tape peeling" was not performed.
If the initial adhesion was ◯ and the tape peelability was ⊚, it was determined that the film adhesion was excellent.

Figure 0007485953000001
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Figure 0007485953000002
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Figure 0007485953000003
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本発明例である試験No.1~5、12~15、19~22、25~32は、所定の化学組成を有するめっき層を有するめっき鋼板に対し、好ましいスケール制御を行う溶接条件(A法)で製造したことで、所定のAl,Mgを含有するスケールを有する鋼材が得られた。また、その結果、溶接後、ショットブラストすることなく、溶射皮膜を形成した場合に、目視による密着性もテープ剥離による密着性も合格であった。
一方、溶接条件がスケール制御に対して好ましい条件ではなかった試験No.6~9、16~18、23、24では、スケール中のAl、Mgの割合が十分ではなかった。また、これらの例では、皮膜に密着性において、テープ剥離性が不十分であった。
また、めっき層の化学組成が本発明範囲を外れる試験No.10、11でも、スケール中のAl、Mgの割合が十分ではなかった。また、これらの例では、皮膜に密着性において、テープ剥離性が不十分であった。
Test Nos. 1 to 5, 12 to 15, 19 to 22, and 25 to 32, which are examples of the present invention, were produced under welding conditions (Method A) that performed favorable scale control on plated steel sheets having a plating layer with a predetermined chemical composition, and steel materials having scale containing predetermined Al and Mg were obtained. As a result, when a thermal spray coating was formed after welding without shot blasting, the adhesion was acceptable both visually and by tape peeling.
On the other hand, in Test Nos. 6 to 9, 16 to 18, 23, and 24, in which the welding conditions were not favorable for scale control, the proportions of Al and Mg in the scale were insufficient. Also, in these examples, the tape peelability in terms of adhesion to the coating was insufficient.
In addition, in Test Nos. 10 and 11, in which the chemical composition of the plating layer was outside the range of the present invention, the proportions of Al and Mg in the scale were insufficient. In addition, in these examples, the tape peelability in terms of adhesion to the coating was insufficient.

(実施例2)
JIS G3193:2008に相当する鋼板に表4に示す化学組成を有するめっき層を形成した板厚4.5mmのめっき鋼帯を準備した。このめっき鋼帯を、ロールフォーミング加工にて、管形状に加工し、突合せ部に高周波抵抗溶接を行って、溶接丸管を製造した。高周波抵抗溶接は銅製の給電子を用いて、接合部の加熱温度が1500℃以上、圧壊温度、水冷開始温度が表1、表4の通りとなるように、高周波電源の周波数を320kHzとして行った。高周波抵抗溶接後、図2に示すように、菅外面の溶接ビードはビードカット機により研削除去したが、内面についてはビードカットしなかった。
その後、鋼材の温度が表5に示す温度で、アーク溶射を行って皮膜を形成した。アーク溶射に用いる溶射金属ワイヤとして、直径1.6mmの純Alのワイヤを用いた。溶射装置はユテクジャパン株式会社製のプッシュタイプのワイヤ供給を行うBP-400型を用いた。溶射ガンの溶射口と被溶射部であるめっき溶接H形鋼の溶接ビードとの間隔を40mmとし、前進角をマイナス10度に設定し、めっき溶接H形鋼の移動速度を1分あたり20mとした。この際、前述の水冷条件を変更し、高周波抵抗溶接後の材料温度を調整することで、温間で溶射を行った。
Example 2
A plated steel strip having a thickness of 4.5 mm was prepared by forming a plating layer having the chemical composition shown in Table 4 on a steel plate corresponding to JIS G3193:2008. The plated steel strip was roll-formed into a tube shape, and high-frequency resistance welding was performed on the butt joint to manufacture a welded round tube. High-frequency resistance welding was performed using a copper power supply and the frequency of the high-frequency power source was set to 320 kHz so that the heating temperature of the joint was 1500°C or higher, and the crushing temperature and water cooling start temperature were as shown in Tables 1 and 4. After high-frequency resistance welding, the weld bead on the outer surface of the tube was ground and removed by a bead cutter as shown in Figure 2, but the bead was not cut on the inner surface.
Thereafter, arc spraying was performed to form a coating at the temperature of the steel material shown in Table 5. A pure Al wire with a diameter of 1.6 mm was used as the spray metal wire used in the arc spraying. A BP-400 model with push-type wire supply manufactured by U-Tech Japan Co., Ltd. was used as the spraying device. The distance between the spray nozzle of the spray gun and the weld bead of the plated-welded H-shaped steel, which was the part to be sprayed, was 40 mm, the forward angle was set to minus 10 degrees, and the moving speed of the plated-welded H-shaped steel was 20 m per minute. At this time, the water cooling conditions described above were changed and the material temperature after high-frequency resistance welding was adjusted to perform warm spraying.

得られた鋼材について、実施例1と同様に、質量%でのスケール中のFe、O、Al、Mg、Si、Znの合計含有量に占める、各元素の割合を、上述した方法で測定した。
また、上記の元素以外に含まれる元素についても測定した。また、皮膜のAl含有量についても測定した。
結果を表4、表5に示す。
For the obtained steel material, in the same manner as in Example 1, the proportion of each element in the total content of Fe, O, Al, Mg, Si, and Zn in the scale in mass % was measured by the method described above.
In addition, the amounts of elements contained in the coating other than the above elements were also measured. The Al content of the coating was also measured.
The results are shown in Tables 4 and 5.

また、得られた鋼材について、皮膜密着性として、鋼管内面側に対し、実施例1と同じ要領で、初期密着及びテープ剥離性について評価した。結果を表5に示す。 The obtained steel material was also evaluated for the initial adhesion and tape peelability on the inner surface of the steel pipe in the same manner as in Example 1 to determine the coating adhesion. The results are shown in Table 5.

Figure 0007485953000004
Figure 0007485953000004

Figure 0007485953000005
Figure 0007485953000005

本発明例である試験No.101、104、105は、所定の化学組成を有するめっき層を有するめっき鋼板に対し、好ましいスケール制御を行う溶接条件(A法)で製造したことで、所定のAl,Mgを含有するスケールを有する鋼材が得られた。また、その結果、溶接後、ショットブラストすることなく、溶射皮膜を形成した場合に、目視による密着性もテープ剥離による密着性も合格であった。
一方、溶接条件がスケール制御に対して好ましい条件ではなかった試験No.102、めっき層の化学組成が本発明範囲を外れる試験No.103では、スケール中のAl、Mgの割合が十分ではなかった。また、これらの例では、皮膜に密着性において、テープ剥離性が不十分であった。
Test Nos. 101, 104, and 105, which are examples of the present invention, were produced by welding steel sheets having a plating layer with a predetermined chemical composition under welding conditions (Method A) that performed preferable scale control, and thus steel materials having scales containing predetermined Al and Mg were obtained. As a result, when a thermal spray coating was formed after welding without shot blasting, the adhesion was acceptable both visually and by tape peeling.
On the other hand, in Test No. 102, in which the welding conditions were not favorable for scale control, and Test No. 103, in which the chemical composition of the plating layer was outside the range of the present invention, the proportions of Al and Mg in the scale were insufficient. Also, in these examples, the tape peelability in terms of adhesion to the coating was insufficient.

1 鋼材
11 鋼板
12 めっき層
21 溶接ビード
22 スケール
101 皮膜(補修皮膜)
REFERENCE SIGNS LIST 1 Steel material 11 Steel plate 12 Plating layer 21 Weld bead 22 Scale 101 Coating (repair coating)

Claims (3)

鋼板及び前記鋼板上に形成されためっき層を有する母材部と、
溶接ビード及び前記溶接ビード上に形成されたスケールを有する溶接部と、
を備える鋼材であって、
前記めっき層が、化学組成として、質量%で、
Al:2.0~19.0%、
Mg:1.0~10.0%、
Si:0~2.0%、及び
残部:Zn及び不純物、
を含み、
前記スケールが、Al、Mg、Fe、Oを含み、任意に、さらに、Si、Znを含み、前記スケール中の、質量%での、Al、Mg、Fe、O、Si及びZnの合計含有量に占めるAl及びMgの合計含有量の割合が、3.0~25.0%である
鋼材。
A base material portion having a steel plate and a plating layer formed on the steel plate;
a weld having a weld bead and a scale formed on the weld bead;
A steel material comprising:
The plating layer has a chemical composition, in mass%,
Al: 2.0 to 19.0%,
Mg: 1.0 to 10.0%,
Si: 0 to 2.0%, and the balance: Zn and impurities.
Including,
The scale contains Al, Mg, Fe, O, and optionally further contains Si and Zn, and the ratio of the total content of Al and Mg to the total content of Al, Mg, Fe, O, Si, and Zn in the scale, in mass%, is 3.0 to 25.0%.
前記鋼材が、H形鋼であって、
前記鋼板が、ウェブ及びフランジであり、
前記溶接部が、前記ウェブと前記フランジとの接合部に存在する、
請求項1に記載の鋼材。
The steel material is an H-shaped steel,
The steel plate is a web and a flange,
the weld is at the joint between the web and the flange;
The steel material according to claim 1.
前記溶接部の、前記スケールの上に、さらに、Alを5.0質量%以上含有する皮膜が存在する
請求項1または2に記載の鋼材。
The steel material according to claim 1 or 2, further comprising a coating containing 5.0 mass % or more of Al present on the scale of the welded portion.
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