JPH04202632A

JPH04202632A - 高Ｓｉ含有鋼の高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH04202632A
Application number: JP32954890A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Kimura; 義孝木村; Nobukatsu Komatsu; 延勝小松; Masaji Aiba; 雅次相場; Yuji Toda; 祐治遠田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-23
Anticipated expiration: 2011-07-03
Also published as: JP2513532B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、高Ｓｉ含有鋼の高張力溶融亜鉛めっき鋼板の
製造方法に関するもので、特に、鋼中Ｓｉ濃度が０．３
％以上の高Ｓｉ含有鋼板に対して亜鉛めっき外観の均一
性、密着性等を確保するための焼鈍条件を制御する方法
にある。

（従来の技術）従来、建材等での構造用部材としての多様される裸鋼材
の高寿命化或いは意匠向上にあたっては一定の成形加工
後に、めっきや塗装と言った何らかの後処理が、需要家
でなされていたが工程省略による使用鋼材の低コスト化
から供給鋼材の表面処理化が強く要求される状況にある
。このなかで、最近では、特に、高張力鋼板の表面処理
化要求が高まりつつある。この高張力鋼板の防錆力向上
を主目的とした表面処理方法としては、生産性の点から
容易に厚めつき化が可能なゼンジマー式溶融亜鉛めっき
法がある。

このゼンジマー式溶融亜鉛めっき法を用いて、酸素を含
む酸化炉中で鋼板表面の圧延油を除去し、適度な酸化膜
を形成せしめた後、水素を含む雰囲気中で、還元焼鈍後
、炉内で板温を調節し、めっきする方法が、既に特開昭
５５−１２２８６５号公報で知られている。すなわち、
酸素を含まない無酸化炉方式では、鋼表面の油を除去す
ることができるが、酸化性雰囲気が弱いため、酸化され
易いＳｉ。

Ｍｎ、Ａｌが表面に拡散酸化されるため、これらの酸化
物が鋼表面を形成する。しかも、これらの酸化物は、還
元炉では、還元されず、めっきの濡れ不良、めっき密着
不良の原因となる。そのために鋼板の表面に酸化膜の厚
み４００〜ｔｏｏｏ人になるように酸化した後、水素を
含む雰囲気で焼鈍し、溶融めっきするというものである
。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、従来技術は上記のように無酸化炉の空気
比を高くして加熱し、Ｆｅ酸化膜を生成した後、還元加
熱すると、良好なめっき性が得られるという知見のみで
あって、実際の操業ラインにおけるラインスピード、炉
温、ヒートサイクル等が常に変化する連続ラインにおい
ては、一定の高空気比においても、めっき性は安定せず
、実用化には問題点があった。そこで、本発明は、高生
産性のラインにあって、従来法とは異なる方法により、
不めっきを伴うことなく、安定した品位で均一外観の優
れためっき密着性の良好な高Ｓｉ含有高張力溶融亜鈴め
っき鋼板を得る方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）上述した問題点を解決し、その目的を達成するために、
本発明の要旨とするところは、鋼中Ｓｉ濃度０．３％以
上の高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、焼
鈍炉の酸化帯での生成鉄酸化膜厚、および、還元帯での
鉄酸化膜還元能力をヒートサイクル、ラインスピード、
還元帯水素濃度。

酸化帯燃焼空気比を用いて計算し、鉄酸化膜厚＋ａ（人）≦還元能力（人）≦鉄酸化膜厚）
＋ｂ×（酸化膜厚）２（人）・　（１）鉄酸化膜厚５１
０００人　　　　　　　・・（２）ａ二酸化膜余裕代ｂ：鋼中Ｓｉ量により決まる定数なる（１）式及び（２）式を満足するように焼鈍条件を
制御することを特徴とする高Ｓｉ含有鋼の高張力溶融亜
鉛めっき鋼板の製造方法にある。

以下本発明について詳細に説明する。本発明において、
鋼中にＳｉ濃度が０．３１以上の高Ｓｉ含有鋼の場合に
は、一般には難めっき材と呼ばれ、鋼中のＳｉ、Ｍｎ、
Ａｌ、Ｐなどが、鋼板表面の加熱によって、酸化物とし
て鋼板表層に拡散されるため、これら酸化物が濃化し、
鋼表面を形成する。

そのため、これらの酸化物は、還元炉中でも還元されず
、めっきの濡れ性を阻害し、めっき密着性を悪くする。

従ってこれら難めっき材を対象とした鋼材への溶融亜鉛
めっきを高生産性のラインにおいて、不めっきのない、
しかも均一外観の優れためっきを可能としたことにある
。そのための焼鈍条件として、第１は鉄酸化膜厚＋ａ≦
還元能力（人）であること。すなわち、この条件はめっ
き浴に浸漬する際に、めっき性を阻害するＦｅｅ化膜が
残存していないことを示すものである。ここで、鉄酸化
膜厚は、酸化帯出側での鉄酸化膜厚であり、定数ａは、
鋼板の幅方向でのＦｅ酸化膜のばらつきの余裕代で、通
常は１００人程入為値を入れる必要がある。また還元能
力とは、鉄酸化膜厚が十分に多いときに還元帯全体で還
元する能力を示し、通常は１０００人程度入為る。従っ
て鉄酸化膜厚＋ａが還元能力より少なければ、めっき前
には。

鉄酸化膜はないので良好なめっき密着性が得られる。更
に還元能力（人）≦酸化膜厚＋ｂｘ（鉄酸化膜厚）２（
人）なる条件は、めっき浴に浸漬する際に、めっきを阻
害するＳｉ酸化膜が表面濃化していないことを示すもの
である。定数すは、鋼中Ｓｉ濃度、鋼板温度、ラインス
ピードに依存する定数である。従って鋼中Ｓｉの表面濃
化が起こらないことがめっ密着性不良、不めっきの発生
を防止する理由であり、そのための前提条件及び濃化現
象について、第１に表層３００人までのＳｉ濃化量を１
．５Ｂ／ｎ＋”以下に抑えれば、良好なめつき性が得ら
れること。第２にＳｉの表面濃化は鉄酸化膜がなくなっ
た時点から開始すること。第３はＳｌの表面濃化は、鉄
酸化膜が還元された後の純鉄層を、Ｓｉ［子が拡散する
過程で律速となり、時間の平方根に比例して、表面Ｓｉ
量は増加するものである。これらの現象を発明者らは種
々の実験の結果見出し、次の関係を式で示すことができ
る。

すなわち、Ｓｉの表面濃化量は、鋼中Ｓｉ濃度Ｃｓｉに
比例し、鉄酸化膜厚○Ｘに反比例し、時間の平方根ｆＴ
：ゴ了に比例する故、Ｓｉ濃化量＝　Ａ−Ｃｓ　ｉ　／　Ｏｘ−ｆＴ：ゴ・・
・・・・・・（１）ここで、Ｓｉ濃化量：　　［ｍｇ／ｍ２］Ａ　　：定数
［ｍ　ｇ／　ｍ　２　・入’ｓｅｅ’″ム〕Ｃｓｉ　　
：鋼中Ｓｉ濃度〔％〕ＯＸ　：鉄酸化膜厚〔人〕ｔ　　：還元帯滞在時間〔Ｓｅ０〕ｔエ　　：還元帯に入ってから鉄酸化膜厚が還元される
までの時間［ｓ　ｅ　ｃ）このＳｉ濃化量が１．５ｍｇ／ｍ２を超えると、表面全
体がＳｉＯｘ皮膜で被われるので、良好なめつき密着性
を得るための条件は、Ｓｉ濃化量≦１．５ｍ　ｇ　／　ｍ”−・・・・・（２
）Ａ−Ｃ３ｉ１０ｘ−ｆＴ−ボア≦１．５ｍ　ｇ　／　
ｍ２＝・・・（３）両辺を２乗してＡ２・　（Ｃｓｉｌｏｘ）２・　（ｔ−ｔｉ）≦２．２
５・（４）ここで還元速度をＶｒ（人／ＳｅＣ〕、還元
能力をＲ〔人〕とすると、還元能力はｔ（ｓｅＣ）間で
の還元量であるから、Ｒ＝ｖｒ−ｔ　　　　　　　　　・・・・・・・・（５
）また、ｔ工［５ｅｃ）間でＯｘＣ人〕の酸化膜を還元
するから、 ○ｘ＝■ｒ　−ｔｔ　　　　　　　　　・・・・・・・
・・（６）これより、ｔ＝Ｒ／Ｖｒ、ｔ、＝：Ｏｘ　／　Ｖ　ｒ　−−・−（
７）この２式を（４）式に代入してＡ２・　（Ｃｓｉｌｏｘ）　２・１／Ｖ　ｒ　・　（Ｒ
−Ｏｘ）≦２．２５　　　　　　　　　　　　　　・・
・・・・・（８）これを整理して、Ｒ≦○Ｘ＋２．２５・ｖｒ／Ａ・１／Ｃ５１２・○Ｘ′
定数Ａと還元速度Ｖｒは実験的に求められ、還元帯での
鋼板の平均温度である６００℃では、Ａ＝１２７　（ｒ
ｎｇ／ｍ２・人°５ｅｃ−７）Ｖ　ｒ　＝１１．６（人
／　ｓ　ｅ　ｃ　）よって、条件はＲ≦Ｏｘ　＋１．６Ｘ１０−３／Ｃｓ　ｉ”　・Ｏｘ２
従って、Ｓｉの表面濃化によるめっき密着性不良を防止
する条件は、還元能力≦鉄酸化膜厚＋１．６　Ｘ　１０−３／Ｃｓ１
２・　（鉄酸化膜厚）２すなわち、定数すは、１．６　
Ｘ　１０−’／Ｃｓ１２で表すことができる。

次に、過剰酸化によるめっき密着性不良を防止する条件
としては、酸化帯での生成酸化膜が１０００人を超える
と、この酸化膜が還元されたとき、非常に多孔質で活性
な表面性状となり、亜鉛浴中でのＦｅ−Ｚｎ界面に脆い
合金層が形成され、めっき密着性不良となる。従って、
これを防止するための条件として、酸化膜厚５１０００
人が必要である。

以上のことを模式的に説明したものが第１図に示す模式
図である。すなわち、第１図は酸化、還元バランスを時
間の変化として表したもので、鉄酸化膜厚は酸化帯にお
いて増加し、その後還元帯で、酸化膜は還元され、ｔ□
後にＦｅＯ還元は完了し、引続きＳ１濃化が開始され、
１−１．時間内で、Ｓｌの濃化が進むと共に、還元能力
の許容範囲まで還元が行われる状態を示している。また
第２図は酸化、還元バランスの軌跡を模式的に示したも
ので、酸化・還元過程■は亜鉛浴中に入る際、未だ酸化
膜が残っているため、めっき密着性は不良状態を示す。

次に酸化・還元過程■は鉄酸化膜が残存する限界を示す
。さらに酸化・還元過程■は本発明に係るもので、適正
操業範囲に属する。

また■はＳｉの表面濃化の限界点を示し、Ｓｌ原子が純
鉄層（酸化膜が還元された後の鉄の層）の表層まで到達
していない状態であり、■は亜鉛浴に入る際、ＳｉＯｘ
皮膜が表面にあり、鋼板と浴との反応を阻害するため、
めっき密着性は不良の結果を生ずる。従って■、■、■
は従来における酸化・還元過程を経るものであり、本発
明は■及び■に該当するも、■は本発明の限界点に当た
るまた第３図は還元能力と鉄酸化膜厚とに関係を示す図
であって、Ｓｉ濃度１．Ｏｘのときの本発明の操業範囲
を定めている。Ａ線は鉄酸化膜残留限界曲線を示し、下
部に当たる鉄酸化膜残留領域では、めっき密着性は不良
となる。また、８曲線はＳｉ濃化限界線であって、該Ｂ
＃線上部はＳｉの表面濃化によるめっき密着性不良を起
こす領域に該当する。従って、鉄酸化膜残留限界曲線へ
の上部で、かつＳｉ濃化限界曲線Ｂの下部に当たる８部
の範囲内に保持できるように、ラインスピード及び還元
帯水素濃度を調節する必要がある。更に鉄酸化膜はＣ垂
直線以下、すなわち１０００Å以下を必要とする。これ
を超えるとＦｅ−Ｚｎ反応が過剰に起こり、Ｆｅ−Ｚｎ
界面に脆い合金層が形成し、（過剰合金層成長領域Ｄ）
めっき密着性不良になる。

（実施例）Ｃ：０．１１％　Ｓｉ：１．０％　Ｍ　ｎ　：　１．５
０％　　Ａ　ｌ　：０００２％　残Ｆｅから成る鋼成分
を有する高張力６０に残留ｒハイテンを、鋼板に対して
垂直に火炎を噴射するバーナーを用いて６００℃まで加
熱をする。

この時空気比は０．９５〜１．１０に変えることによっ
て加熱能力を損なわず、最適表面特性を得る。すなわち
、色差計を用いて生成酸化膜を測定し、この酸化膜厚は
第３図（還元能力と鉄酸化膜厚との関係を示す図）に示
す８部の範囲内に保持出来るように、ラインスピード及
び還元帯水素濃度をｙＡ節した。その後溶融亜鉛洛中を
通過させ、エアーワイピングでめっき量を８０／８０ｇ
／ｍ２とし、得た溶融めっき鋼板のめっき密着性を調べ
た。なお、めっき密着性はボールインパクト試験で評価
した。

その結果は第２表に示すように、Ｓｉ濃化限界線を越す
もの、及び鉄酸化膜残留領域でのものと比較すると、第
１表に示すような評価によれば一部剥離ないし剥離が多
く見られた。これに対し本発明によれば、全く亀裂、剥
離が見られない優れた制御が可能とされた。

第　　１　　表（発明の効果）以上述べたように、本発明による鉄酸化膜厚を１０００
Å以下にし、かつ鉄酸化膜厚と還元能力との関係を満た
す条件にて操業範囲を定めることにより、高Ｓｉ含有高
張力鋼板であっても、溶融亜鉛めっき条件をいたずらに
変更することなく、普通鋼と同様の亜鉛めっきの外観の
均−性及び密着性等溶融亜鉛めっき鋼板として具備すべ
き性能を効率的に得られる実用上極めて有利な効果がも
たらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は酸化、還元バランスを時間の変化として表した
模式図。第２図は酸化、還元バランスの軌跡を模式的に
示した図。第３図は還元能力と酸化帯での生成鉄酸化膜
厚との関係を示す図である。Ａ・・・・・鉄酸化膜残留限界ｇＢ・・・・・Ｓ１濃化
限界曲線　Ｃ・・・・・・鉄酸化膜厚１０００人垂直線
Ｄ・・・・・過剰合金層成長領域　Ｓ・・・・・・本発
明領域ａ・・・・・余裕代代理人　弁理士　　椎　　名　　　彊第　１　図第２図 φ鉛浴第３図駿化膜厚×１０３人

Claims

【特許請求の範囲】

（１）鋼中Ｓｉ濃度０．３％以上の高張力溶融亜鉛めっ
き鋼板の製造方法において、焼鈍炉の酸化帯での生成鉄
酸化膜厚、および、還元帯での鉄酸化膜還元能力をヒー
トサイクル．ラインスピード．還元帯水素濃度．酸化帯
燃焼空気比を用いて計算し、鉄酸化膜厚＋ａ（Å）≦還元能力（Å）≦鉄酸化膜厚）
＋ｂ×（酸化膜厚）＾２（Å）・・・（１）鉄酸化膜厚
≦１０００Å・・・（２）ａ：酸化膜余裕代ｂ：鋼中Ｓｉ量により決まる定数なる（１）式及び（２）式を満足するように焼鈍条件を
制御することを特徴とする高Ｓｉ含有鋼の高張力溶融亜
鉛めっき鋼板の製造方法。
（２）酸化帯の加熱を、鋼板に対して垂直に火炎を噴出
するバーナーを用いて行うことを特徴とする請求項第１
項記載の高Ｓｉ含有鋼の高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製
造方法。