JPH07126747A

JPH07126747A - 溶融亜鉛めっき性に優れたＳｉ含有鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH07126747A
Application number: JP27663493A
Authority: JP
Inventors: Hideo Yamamoto; 秀男山本; Yoshiyuki Kaseda; 良之綛田; Masahiko Hori; 雅彦堀
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】Si含有量が 0.2重量％以上の酸洗処理後の熱延
鋼板または焼鈍処理後の冷延鋼板に対して、ロール１の
研磨目２が平均的にロールの軸方向に分布し、ロール周
方向の中心線平均粗さ (Raθ) が 0.1〜0.6 μm 、ロー
ルの直径が 400mm以上で、かつ、平均山間隔（研磨目の
凸部のロール周方向の平均間隔）θwが下記 (1)式の条
件を満たすワークロールで、圧下率 5.0％以下のスキン
パス圧延を施す。但し、ｒ：圧下率（％）、Δｈ：圧下量（mm）、Ｒ：ワ
ークロールの半径（mm）である。【効果】不めっきがなく、めっき密着性の良好なめっき
を施すことが可能な、溶融亜鉛めっき性ならびに合金化
溶融亜鉛めっき性に優れた熱延鋼板および冷延鋼板を製
造することができる。この鋼板は自動車、建材等の産業
分野で使用される素材鋼板として好適である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、自動車、建材等の産
業分野で使用される溶融亜鉛めっき性および溶融亜鉛め
っき後の合金化処理特性に優れた、珪素含有鋼板の製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、珪素（Si）含有量を 0.2重量％以
上として強度を高め、更に、防錆効果を高めるためにめ
っきや塗装などの表面処理を施した高張力鋼板が自動車
用、あるいは建材用の素材として多用されつつある。

【０００３】めっき方法としては、容易に厚めっきが可
能で、生産性にも優れる溶融めっき法が採用されてい
る。この方法は特開昭55−122865号公報に記載されるよ
うに、母材鋼板を無酸化炉内で加熱して鋼板表面に付着
している油を除去した後、還元炉内で焼鈍し、溶融亜鉛
浴に浸漬して鋼板表面にめっきを施す方法である。母材
鋼板をラジアントチューブにより雰囲気加熱した後、還
元焼鈍し、溶融亜鉛めっきを施す方法も行われている。

【０００４】しかし、Siの含有量が 0.2重量％以上の熱
延鋼板においては、熱間圧延後、酸洗処理を行ってもSi
酸化物がサブスケールとして鋼板表面に残存する。この
サブスケールは、めっきの濡れ不良、めっき密着不良の
原因となるばかりでなく、合金化処理を施す場合、合金
化遅延の原因にもなる。このサブスケールを除去したと
しても、溶融亜鉛めっきラインにおける還元焼鈍の際に
鋼中に含まれるSiが選択酸化され、鋼板表面にSi系の酸
化膜が形成されるため、前述と同様の問題が生じる。

【０００５】無酸化炉での加熱の際に炉内の空気比を高
くして鋼板の表面に鉄（Fe）の酸化物を生成させた後、
還元焼鈍を施すと、良好なめっきが得られることが知ら
れている。しかし、実際のめっきラインにおいては、Si
含有量の多い鋼ではSi量の増加とともにFeの酸化物の形
成が抑制されるので、実用化には問題があった。

【０００６】また、酸洗後の研磨処理により導入される
鋼板表面の残留歪みや残留応力は溶融亜鉛と母材鋼板と
の反応性と相関関係のあることが知られており（例え
ば、鉄と鋼 Vol.79 No.5(1993) 590〜596 頁）、更に、
特開平4-202630号公報では、酸化帯での平均酸化速度を
30Å/sec以上とする急速酸化を行って、鋼板表面に、酸
化され易いSiやMnが拡散、酸化されないうちにFeの酸化
物を形成させ、次いで、水素を含有する雰囲気中で焼鈍
した後溶融亜鉛めっきを行う方法が提案されている。

【０００７】鋼板表面に有効な残留応力を与える具体的
な手段として考えられるのは母材鋼板の表面をブラシ等
を用いて機械的に研削する方法であるが、工程が増える
ほかブラシの消耗も大きく、経済性に問題があり、安定
操業も難しい。また、急速酸化処理を行うためには大が
かりな設備が必要であり、製造コストを高めることにな
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、珪素含有鋼
板を母材として、不めっきがなく、密着性の良好なめっ
きを施すことが可能な、溶融亜鉛めっき性ならびにめっ
き後の合金化処理特性に優れた熱延鋼板または冷延鋼板
の製造方法を提供することを課題としてなされたもので
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、熱間圧延
材を対象として、材料特性を維持したまま鋼板の表面に
残留応力を付与する方法を種々検討した結果、酸洗後の
熱延鋼板に特殊な表面研磨状態のロール、即ち、ロール
軸方向に研磨筋（研磨により生じる表面の凹凸、以下、
研磨目という）を付与した状態のロールをワークロール
として使用してスキンパス圧延を施すと、通常のワーク
ロールを使用したスキンパス圧延に比べ鋼板の表面に高
い残留応力が発生することを見いだした。更に、通常の
圧延ロールを使用する場合に比べて鋼板の表面が研削さ
れやすく、表面に濃化したサブスケールが容易に除去さ
れる。そして、このような鋼板に溶融亜鉛めっきを施す
と、溶融亜鉛の濡れ性がよくなって不めっきがなくな
り、密着性に優れためっきが得られ、また、スキンパス
圧延後の鋼板の表面には鋼板の幅方向に研磨目が転写さ
れているため、溶融亜鉛浴中から鋼板を垂直に引き上げ
る際に亜鉛を保持し易く、鋼板の幅方向にめっきムラが
生じず、めっきの付着性が向上することが判明した。

【００１０】上記の特殊な表面研磨状態のロールでスキ
ンパス圧延を行ったSi含有鋼板に、浴中のAl濃度が 0.1
重量％程度のめっき浴を用いて溶融亜鉛めっきを施し、
更に500℃程度で合金化処理を施したところ、母材鋼板
として珪素含有鋼板を使用した場合に特有の合金化遅延
現象がみられず、合金化が著しく促進された。

【００１１】更に、この方法の冷間圧延材への適用を検
討した結果、冷間圧延材にバッチ炉または連続焼鈍炉で
焼鈍処理を施した後、所定の条件でスキンパス圧延を行
い、溶融亜鉛めっき設備内では再結晶温度以下の低温で
還元処理を行った後溶融亜鉛めっきを施すと、めっきの
濡れ不良、めっき密着不良ならびに合金化遅延の問題が
大幅に改善されることを確認した。熱間圧延材を対象と
する場合は、鋼板の表面に厚いスケールが存在している
ので酸洗処理を施した後にスキンパス圧延を行わなけれ
ばならないが、焼鈍後の冷間圧延材を対象とする場合は
酸洗処理を行う必要はなく、直ちにスキンパス圧延を施
せばよい。

【００１２】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は下記のSi含有熱延鋼板の製造方法、
および下記のSi含有冷延鋼板の製造方法にある。

【００１３】 Si含有量が 0.2重量％以上の熱延鋼板
に、酸洗処理を施した後、ロールの研磨目が平均的にロ
ールの軸方向に分布し、ロール周方向の中心線平均粗さ
(以下、ロールの周方向の表面粗さ（Raθ）、あるいは
単に表面粗さ（Raθ）という)が 0.1〜0.6 μm 、ロー
ルの直径が 400mm以上で、かつ、ロール周方向の平均山
間隔θw が下記 (1)式の条件を満たすワークロールで、
圧下率 5.0％以下のスキンパス圧延を施すことを特徴と
する溶融亜鉛めっき性および合金化処理特性に優れたSi
含有熱延鋼板の製造方法。

【００１４】

【数３】

【００１５】但し、ｒ：圧下率（％） Δｈ＝ｈ₁−ｈ₂：圧下量（mm）ｈ₁は圧延前の板厚（mm）ｈ₂は圧延後の板厚（mm）Ｒ：ワークロールの半径（mm）である。

【００１６】 Si含有量が 0.2重量％以上の冷延鋼板
に、予め焼鈍処理を施した後、前記と同じ条件でスキ
ンパス圧延を施すことを特徴とする溶融亜鉛めっき性お
よび合金化処理特性に優れたSi含有冷延鋼板の製造方
法。

【００１７】なお、前記の平均山間隔θw とは、研磨目
の凸部のロール周方向の平均間隔である。

【００１８】

【作用】以下、本発明の構成要件と作用効果について詳
細に説明する。

【００１９】本発明方法で対象とする母材鋼板はSi含有
量が 0.2重量％以上の熱延鋼板または冷延鋼板である。
Si含有量が 0.2重量％未満であれば、従来の技術で対応
が可能であり、敢えて本発明方法を適用する必要がな
い。

【００２０】熱延鋼板は、酸洗処理によって鋼板表面の
スケールが除去されたものであればよく、熱間圧延条件
等については何ら制約はない。また、冷延鋼板は焼鈍処
理が施されたものであればよい。焼鈍処理を施すのは必
要な機械的特性を有する鋼板を得るためであるが、予め
焼鈍するのは、本発明方法で定めるスキンパス圧延を行
った後に焼鈍処理を施すと鋼板表面に付与された残留応
力が緩和され、スキンパス圧延の効果が消失するからで
ある。焼鈍方法については特別の限定はなく、バッチ焼
鈍、連続焼鈍のいずれであってもよい。焼鈍時の雰囲気
は還元性雰囲気であればよく、例えば、水素が 100体積
％の雰囲気であっても、水素が４〜10体積％で残部が窒
素の雰囲気であってもよい。

【００２１】本発明方法の特徴は、酸洗処理後の熱延鋼
板または焼鈍処理後の冷延鋼板に、表面を特殊な研磨状
態としたワークロールを用いてスキンパス圧延を施し、
鋼板の表面に高い残留応力を付与する点にある。

【００２２】一般に、残留応力を付与する方法として、
曲げ加工、表面研削加工、ブラシ加工およびショット加
工が知られているが、これらの方法を実施するにはそれ
ぞれ専用の設備を別に必要とするとともに、工程が増え
るので、生産性の向上ならびに製造コストの削減という
要請に応えることができない。従って、最も望ましいの
は、従来の製造工程の中で母材鋼板の表面に残留応力を
付与する方法であり、本発明方法ではスキンパス圧延で
それを行うのである。

【００２３】図１は、従来のスキンパス圧延に用いるワ
ークロール（以下、単にロールともいう）および本発明
方法で用いるスキンパス圧延のワークロールの研磨目の
方向についての説明図で、(a) はロールの研磨目の方向
を一般的に示す図、(b) は従来のロールの研磨目の方向
を示す図、(c) は本発明方法で用いるロールの研磨目の
方向を示す図である。

【００２４】図１の(a) に示すように、ロール１の研磨
目２はロール周方向（ロール軸に直角の方向）に対して
いくらかの角度（α）を有している。しかし、従来のロ
ールでは、(b) に示すようにαはほぼ０°で、ロールの
研磨目２がロールの周方向に平行である。一方、本発明
方法で用いるロールでは、(c) に示すようにαをほぼ90
°、即ち、ロールの研磨目２をロール軸方向に実質的に
平行とする。この状態を本発明では「ロールの研磨目が
平均的にロール軸方向に分布している」と定義する。な
お、「平均的に」というのは、一部の研磨目の方向が多
少乱れていても、研磨目が全体として実質的にロール軸
に平行であればよい、ということである。上記αで定義
すれば、αがおよそ70°〜110 °の範囲であればよい。

【００２５】図２は、スキンパス圧延におけるロールの
表面と鋼板の表面との間の滑り（ずれ）についての説明
図で、(a) はロールバイト部の縦断面図、(b) はロール
の表面上のある一点の鋼板表面上への転写パターンを示
す図である。

【００２６】図２の(a) は、鋼板Ｓをワークロール１に
よってＸの方向へ、厚さt₁からt₂へ圧延する場合で、鋼
板Ｓの圧延速度ｖがロールの周速Ｖと同じになる点が中
立点（Ｎ点）であり、Ｎ点から前方（ロール出側）が先
進域、Ｎ点から後方（ロール入側）が後進域である。ま
た、ロール入側（Ａ点）での鋼板Ｓの圧延速度をｖ₁、
ロール出側（Ｂ点）での圧延速度をｖ₂とすれば、ｖ₁
＜ｖ₂となる。

【００２７】今、ロール１の表面上のある一点に注目す
ると、その一点がＡ点→Ｎ点→Ｂ点の順に回転すると、
その点の鋼板Ｓの表面での軌跡は、(b) に示すようにＡ
点→Ｎ点→Ｂ点となる。即ち、Ａ点→Ｎ点の間では圧延
方向、即ちロールの回転方向と同方向、Ｎ点→Ｂ点の間
で圧延方向と逆方向になる。これは、上述の先進域と後
進域とで鋼板Ｓの圧延速度に差があり、ロールの周速Ｖ
と鋼板Ｓの圧延速度ｖ₁、ｖ₂との関係がｖ₁＜Ｖ＜ｖ
₂となるからである。その結果、ロールの表面上のある
一点の鋼板表面上への転写（以下、転写パターンとい
う）は、(b) に斜線部で示すように、ＡからＮまでのず
れが生じたものとなる。つまり、後述するように、ロー
ルの表面上の凸部が鋼板の表面上に強調されて転写され
る。

【００２８】図３は、ロールの研磨目がロールの周方向
に平行な、図１の(b) に示した従来のロールを用いてス
キンパス圧延を行ったときのロールの研磨目の鋼板表面
上への転写の状況を示す図で、(a) は圧延の状態を示す
平面図、(b) はロールの研磨目の鋼板表面上への転写パ
ターンを示す図、(c) はロールと鋼板の幅方向における
接触状況を示す縦断面図である。

【００２９】図３の(a) に示すようにロールの研磨目２
がロールの周方向に平行な従来のロールにより鋼板Ｓを
Ｘの方向に圧延すると、ロールの研磨目２は、図２で説
明したように鋼板Ｓの表面上に転写される際にずれ（滑
り）が生じるので、(b) に示すようにＡ点→Ｎ点→Ｂ点
までのずれが生じた転写パターンになる。一つの研磨目
２が鋼板Ｓの表面を滑った面積は斜線を施したＳ₁であ
る。図３の(c) は鋼板Ｓの表面近傍の縦断面で、ロール
の研磨目の凸部３が鋼板側にくい込んだ状態で圧延方向
（紙面に垂直の方向）にずれるので、ロールの周方向の
滑りによる疵と、ロールの研磨目の転写による疵の両者
が重なりあった状態でロールの研磨目が鋼板に強調され
て転写され、微小な凹凸疵となる。

【００３０】図４は、炭素（Ｃ）含有量が0.05重量％、
Si含有量が 0.5重量％、板厚 1.0mmの冷間圧延を施した
高張力鋼板（JIS に規定される SPFC 780Y）の焼鈍処理
材を前記の図３の(a) に示した研磨目を有する従来のロ
ール（直径 500mm、α≒０°、表面粗さRaθ：0.07μ
ｍ、表面粗さ RaL：0.30μｍ、なお、表面粗さ RaLはロ
ール軸方向におけるロール表面の中心線平均粗さを意味
する）で圧下率２％のスキンパス圧延を行った後の鋼板
の表面状態と、圧延方向および板幅方向における粗さの
断面曲線を示す図である。板幅方向における断面曲線の
凹凸が激しくなっているが、これは、ロールの周方向に
平行なロールの研磨目が鋼板表面に転写されたことによ
るものである。

【００３１】図５は、ロールの研磨目がロールの軸方向
に平行な、図１の(c) に示した本発明方法で規定するロ
ールを用いてスキンパス圧延を行ったときのロールの研
磨目の鋼板表面上への転写の状況を示す図で、(a) は圧
延の状態を示す平面図、(b)はロールの研磨目の鋼板表
面上への転写パターンを示す図、(c) はロールと鋼板の
幅方向における接触状況を示す縦断面図である。

【００３２】図５の(a) に示すように、本発明方法で規
定するロールにより鋼板ＳをＸの方向に圧延すると、
(b) に示すようにＡ点→Ｎ点→Ｂ点までのずれが生じた
転写パターンになる。一つの研磨目２が鋼板Ｓの表面を
滑った滑り長さはＳL 、滑り面積はＳ₂であり、図３の
(b) に示した従来のロールによる圧延の場合の滑り面積
Ｓ₁に比べるとかなり大きい。なお、平均山間隔θw
は、研磨目の凸部のロール周方向距離の平均値であるか
ら、図５(b) に示す隣り合う二つの研磨目間の長さであ
る。この滑りは鋼板の表面層にせん断力として作用する
ため残留応力として残り、Ｓ₂とＳ₁の差が表面の残留
応力の差となって現れる。(c) は鋼板Ｓの表面近傍の縦
断面で、ロールの研磨目の凸部３が図に示した圧延方向
に滑るので、この凸部３に押されて鋼板の一部がロール
研磨目の凹部に沿って盛り上がり、板幅方向（紙面に垂
直の方向）に連なる微小な凸部４が形成される。

【００３３】図６は、前記の図４の場合に用いた鋼板と
同じ鋼板に対して前記の図５(a) に示した研磨目を有す
る本発明方法で規定するロール（直径 500mm、α≒90°
±５°、表面粗さRaθ：0.30μｍ、 RaL：0.08μｍ、平
均山間隔θw ：35μｍ）で圧下率２％のスキンパス圧延
を行った後の鋼板の表面状態と、圧延方向および板幅方
向における粗さの断面曲線を示す図である。鋼板の表面
状態を示す図で板幅方向に見られる黒い筋は、ロールの
研磨目の凸部に押されて生じた盛り上がり（図５の微小
な凸部４）である。また、圧延方向の粗さの断面曲線に
おける山の部分はこの盛り上がりによるものである。

【００３４】本発明方法において、ロールの研磨目が平
均的にロールの軸方向に分布し、ロール周方向の表面粗
さ（Raθ）が 0.1〜0.6 μm 、ロールの直径が 400mm以
上で、かつ、ロール周方向の平均山間隔θw が前記 (1)
式の条件を満たすワークロールを用いるのは、以下の理
由による。

【００３５】ロールの研磨目の方向がロールの周方向か
ら軸方向にわずかでも傾けば、圧延を行った後に鋼板の
表面にロールの研磨目の滑りによる残留応力が発生する
が、傾きが小さいと発生する残留応力は小さい。また、
傾き（α）が30°以上になると十分な残留応力が発生す
るが、せん断力の板幅方向の成分が大きく、圧延時に蛇
行したり、鋼板に捻れが発生し、次工程での通板性を阻
害するので好ましくない。従って、ロールの研磨目の方
向は、板幅方向のせん断力の発生が少ないロール軸方向
とする。

【００３６】ロールの周方向の表面粗さ（Raθ）が 0.1
μm 未満では、油膜厚及び鋼板表面の粗さに対してロー
ルの粗さが小さ過ぎるため、ロールの研磨目の凸部（表
面の凹凸部の頂部）が鋼板の表面に十分届かず、残留応
力が発生しない。一方、ロールの周方向の表面粗さ（Ra
θ）が 0.6μm を超えると、圧延の際、ロール研磨目の
凸部が鋼板の表面に深く入り込んで、圧延時の摩擦係数
が高くなり、圧延が不安定になる。更に、摩耗粉の発生
が多く、局部的な焼き付き疵や鋼板の摩耗粉による押込
疵等の新たな疵が発生する。従って、ロール周方向にお
ける表面粗さ（Raθ）は 0.1〜0.6 μm とする。

【００３７】研磨目のロール周方向の平均山間隔 (θw)
は、ロールと鋼板表面との相対滑り距離との関係で限定
される。即ち、平均山間隔 (θw)とは研磨目の凸部の平
均間隔であり、一つの研磨目の凸部が鋼板上で滑る長さ
(ＳL)は、中立点 (Ｎ点) が出側近傍にあるとすると圧
下率と接触弧長 (図５のＡ点からＢ点までの長さ) から
近似的に下記 (2)式で示される。この滑り長さ (ＳL)に
対し、ロール周方向の平均山間隔 (θw)が大きいと鋼板
表面の一部にしか剪断作用を与えることができないが、
平均山間隔 (θw)が滑り長さ (ＳL)と同等、もしくはこ
れより小さければ鋼板の全表面に剪断作用を与えること
ができる。従って、ロール周方向の平均山間隔 (θw)
は、前記の (1)式の条件を満たしていることが必要であ
る。

【００３８】

【数４】

【００３９】但し、ｒ：圧下率（％） Δｈ＝ｈ₁−ｈ₂：圧下量（mm）ｈ₁は圧延前の板厚（mm）ｈ₂は圧延後の板厚（mm）Ｒ：ワークロールの半径（mm）である。

【００４０】直径が 400mm以上のワークロールを用いる
のは、 400mm未満の小径のロールでは十分な滑り長さ
(ＳL)が得られず、従って、鋼板表面に十分な残留応力
が発生しないからである。

【００４１】スキンパス圧延の際の圧下率 (ｒ＝Δｈ／
ｈ₁)は５％以下とする。前記の (2)式に示したように、
ロール研磨目の凸部の鋼板表面上での滑り長さ (ＳL)
は、圧下率 (ｒ）が大きいほど長くなる。しかし、圧下
率を大きくとると加工硬化により鋼板の機械的性質が変
化するので、スキンパス圧延では圧下率に限度があり、
通常５％以下である。

【００４２】なお、ワークロールの直径および圧下率は
上記のような規定に加えて、更に平均山間隔 (θw)との
関係を示す (1)式によっても限定されることは言うまで
もない。

【００４３】次に、鋼板の表面に付与される残留応力と
焼鈍時の酸化・還元挙動、溶融亜鉛の密着性および付着
性について説明する。

【００４４】図７は、Ｃ含有量が0.01重量％未満、Si含
有量が0.25〜1.5 重量％の高張力鋼板の表面に圧延条件
を変えて種々の残留応力を付与した後、酸素濃度が500p
pmの弱酸化性の窒素（N₂）雰囲気中で 550℃まで加熱
し、引き続き水素を10体積％含有する還元性の窒素雰囲
気中で 700℃×60秒の焼鈍処理を施した際の鋼板の表面
におけるFeの含有率（図中の実線）と、SiおよびMnの合
計の含有率（破線）を、残留応力に対して示した図であ
る。なお、残留応力（σ）は付与できるレベルが鋼板の
降伏応力(YP)により異なるため、鋼板にスキンパス圧延
を施した状態における降伏応力に対する比率で示した。
また、鋼板表面の元素量は、鋼板の表面を５秒間アルゴ
ン（Ar）エッチングした後、ＥＳＣＡにより測定した。

【００４５】図８は、上記の焼鈍処理を行った鋼板に浴
温が 460℃の溶融亜鉛浴（Al含有量： 0.1重量％）中で
めっきを施した後、 500℃で20秒間合金化処理を行った
際の溶融亜鉛の密着性の調査結果を残留応力に対して示
した図である。溶融亜鉛の密着性は、試験面に半球頭を
有する 500ｇのおもりを 500mm離れた高さから落下さ
せ、亀裂や剥離の発生の有無を調べるボールインパクト
法で評価し、剥離が多い場合を評点１、一部が剥離した
場合を評点２、亀裂が発生した場合を評点３、亀裂・剥
離ともに認められない場合を評点４として表した。

【００４６】図７および図８に示されるように、残留応
力が増すにつれて焼鈍後の鋼板の表面におけるFeの含有
率が徐々に増加し、降伏応力の50％前後で増加割合が急
激に大きくなる。そして、このFeの含有率の増加に伴っ
て溶融亜鉛の密着性が向上する。本発明方法では、鋼板
表面の残留応力は特に規定しないが、上記の所定の条件
でスキンパス圧延を行えば、鋼板表面の残留応力は鋼板
にスキンパス圧延を施した状態における降伏応力に対し
て概ね50％以上になる。

【００４７】図９は、ロールの研磨目の転写により生じ
た鋼板表面の疵（研磨目疵）の方向とめっき性（不めっ
きの発生状況）の関係を示す図である。Ｃ含有量が 0.0
07重量％、Si含有量が 0.8重量％の焼鈍済みの高張力鋼
板に、図１(a) に示したロールの研磨目のロール周方向
（圧延方向）に対する角度αを０°から90°の範囲で変
えたロールによりスキンパス圧延を施して、圧延方向に
対して種々の角度を有する研磨目疵を生じさせた後、溶
融亜鉛めっきを行ってめっき性を調査した結果である。
めっき性の評価は目視観察により行い、鋼板の表面に溶
融亜鉛がほとんど付着しない場合を評点１とし、不めっ
きがひどい場合を評点２、わずかに不めっきが有る場合
を評点３、全く不めっきがない場合を評点４とした。

【００４８】この図に示されるように、研磨目疵の方向
が圧延方向に対して90°の場合、即ち、微小な凸部が板
幅方向に平行に存在している場合の方が鋼板の長手方向
に微小な凹凸疵が存在している場合よりもめっき性が良
好である。すなわち、ロール軸方向に研磨目を付与した
ワークロールでスキンパス圧延する本発明方法は、珪素
含有鋼板の不めっきをなくしてめっき性を改善する効果
が大きい。

【００４９】上記の本発明方法により製造される珪素含
有鋼板に溶融亜鉛めっき、または更に合金化処理を施す
に際しては、溶融亜鉛めっき設備内で、酸化性雰囲気で
予備加熱して表面を酸化し、引き続き還元性雰囲気で加
熱して焼鈍した後、溶融亜鉛めっきを施し、あるいは更
に合金化処理を行う。予備加熱（酸化）、焼鈍（還
元）、溶融亜鉛めっきおよび合金化処理の各工程におけ
る条件については特に限定されないが、次の条件で行う
のが好ましい。

【００５０】＜予備加熱（酸化）条件＞予備加熱条件と
しては、酸素(O₂)、水分(H₂O) 、二酸化炭素(CO₂) 、一
酸化炭素(CO)などを含有する酸化性雰囲気中で 300〜65
0 ℃程度の温度で加熱するか、または、バーナの空燃比
を 0.8〜1.3 程度に調整し、その酸化炎を鋼板に当てて
加熱するのが好ましい。加熱温度の下限は酸化鉄の形成
に十分な酸化速度が得られる温度とし、上限は酸化速度
が速くなり過ぎ、酸化鉄層が厚くなり過ぎない温度とす
るのが好ましい。酸化鉄量でFeに換算して0.5g/mm²以上
であれば不めっき防止効果が一層高められるとともに合
金化反応の促進に効果があるが、酸化鉄層が厚くなり過
ぎると還元時に酸化鉄が還元されずに残りその部分が不
めっきとなる。好ましい酸化鉄量は、Feに換算して 0.5
〜5.0g/mm²であり、この範囲内の酸化鉄量であれば次工
程での還元が可能である。

【００５１】なお、焼鈍処理を施した冷延鋼板に溶融亜
鉛めっきを行う場合は、前述のように再結晶温度以下の
低温で還元処理を行うが、この場合は、後述するよう
に、残留応力が鋼板表面に残存して反応性を高めるの
で、予備加熱（酸化）は必ずしも必要とされない。

【００５２】＜焼鈍（還元）条件＞還元は通常の溶融亜
鉛めっきラインで用いられている雰囲気で行えばよく、
雰囲気ガスとしては、例えば、水素(H₂)濃度が２〜10体
積％で露点が−20℃〜−60℃の窒素と水素の混合ガスを
用いればよい。還元温度は、 450〜800 ℃とすることが
可能であるが、ある程度の還元速度を確保するとともに
Siの選択酸化を防止する上から、 500〜650 ℃とするの
が望ましい。処理時間は30〜180 秒で十分である。

【００５３】＜めっきおよび合金化処理条件＞めっき条
件は、浴温を 460℃とし、めっき後に合金化処理を行う
場合はAl含有量が 0.1±0.02重量％程度のめっき浴を、
合金化処理を行わない場合にはAl含有量が0.12〜0.2 重
量％のめっき浴を用いる。めっき浴中におけるドロスの
生成などを無視すれば、Al含有量が0.03重量％以上であ
ればめっき付着量の制御が可能である。

【００５４】合金化処理は通常の条件で十分であり、 5
00℃前後の温度で20〜30秒加熱する処理を行えばよい。

【００５５】本発明方法によってめっき濡れ性不良が改
善され、めっき後の合金化の遅延が抑制される機構の詳
細は不明であるが、還元焼鈍が母材鋼板の再結晶温度以
下の低温で行われる場合（冷延鋼板を対象とする場合）
は、スキンパス圧延によって付与された残留応力がその
まま鋼板表面に残存して鋼板表面の反応性を高めるの
で、その部分を起点としてFe−Zn反応（浴中Al濃度が高
い場合はFe−Al反応）が進行する。また、還元焼鈍が母
材鋼板の再結晶温度よりも高い通常の温度で行われる場
合（熱延鋼板を対象とする場合）は、酸化時の鋼板表面
の変形形態、残留応力の分布により、酸化鉄が還元焼鈍
時のSiの拡散を防ぐような状態に形成され、還元焼鈍時
にこの酸化鉄が還元鉄になってSi酸化物の生成を妨げる
ので、鋼板表面のSi酸化物の被覆率が低下する。その結
果、溶融亜鉛めっき時の鋼板表面はSiが添加されていな
い普通鋼の場合と同等の反応性を示すようになるものと
考えられる。

【００５６】以上述べたように、本発明方法では、ロー
ルの研磨目がロール軸に平行で、所定の表面粗さと直径
を有するワークロールを用いて、Siを含有する酸洗後の
熱延鋼板、あるいは焼鈍処理後の冷延鋼板にスキンパス
圧延を施す。この方法により製造される珪素含有鋼板に
溶融亜鉛めっき、あるいは更に合金化処理を施す場合は
通常の方法に準じて加熱（酸化）、焼鈍（還元）した後
めっき処理を行えばよいので、大がかりな設備を必要と
せず、工程が増すこともなく、溶融亜鉛めっき鋼板およ
び合金化溶融亜鉛めっき鋼板を高能率で製造することが
可能である。なお、本発明方法により製造される鋼板
は、通称の溶融亜鉛めっきだけではなく、４％Al−Zn浴
を用いるガルファンや、55％Al−Zn浴を用いるガルバリ
ウムなど、溶融Al−Zn合金めっきに対する母材鋼板とし
ても適用することができる。

【００５７】

【実施例】表１に示す板厚が 3.0mm、板幅が 300mmの熱
延高張力鋼板、および冷間圧延を施した後予め焼鈍 (プ
レ焼鈍) した板厚が 1.0mm、板幅が 300mmの高張力鋼板
を供試材 (記号Ａ〜Ｅ) とし、これらの供試材に、表２
に示す直径、研磨目方向および表面粗さを有するワーク
ロール（記号 No.１〜11、ロール幅はいずれも 400mm）
を装備できる４Ｈi 圧延機を用いて、表３に示す圧下率
ならびに圧延速度（記号〜）でスキンパス圧延を行
った。表４に、供試材、使用ロールおよび圧下率の組み
合わせを示す。なお、表４の供試材、ロールおよび圧下
率の各欄の記号は、それぞれ、表１、表２および表３の
記号に対応する。

【００５８】スキンパス圧延を施した後、鋼板の形状を
調査し、残留応力を測定した。結果を表４に併せて示
す。鋼板の形状については捻れ度合いで評価し、捻れの
ない場合を○、軽度の捻れのある場合を△、捻れのかな
り大きい場合を×とした。また、残留応力は、スキンパ
ス圧延を施した後の状態での降伏応力の50％以上の場合
を○、30％以上50％未満の場合を△、30％未満の場合を
×とした。各供試材の降伏応力は表１に併せて示した。

【００５９】表４に示されるように、本発明例(No.１〜
12）では形状、残留応力の何れについても良好な結果が
得られた。しかし、本発明方法で定める条件から外れる
比較例(No.13〜19）では、形状、残留応力の少なくとも
一方が△または×の評価となった。なお、比較例の No.
13はロールの表面粗さが本発明で定める規定の下限外
れ、 No.14および17はロールの研磨方向が規定外、 No.
15はロールの直径が下限外れ、 No.16はロールの表面粗
さが本発明で定める規定の上限外れ、 No.18および19は
研磨目のロール周方向の平均山間隔θw が本発明で規定
する (1)式の範囲外である。

【００６０】次に、上記のスキンパス圧延を施した供試
材に、表５に示す条件で加熱して鋼板の表面を酸化させ
（但し、記号ｆでは加熱処理なし）、更に表６に示す条
件で焼鈍した後、表７に示す条件で溶融亜鉛めっきおよ
び合金化処理を行った（但し、記号Ｉでは合金化処理な
し）。スキンパス圧延、酸化、焼鈍、めっきおよび合金
化処理の各条件を表８に示す。なお、表８の供試材、ロ
ール、酸化条件、焼鈍条件、ならびにめっき及び合金化
の条件の各欄の記号は、それぞれ、表１、表２、表５、
表６ならびに表７の記号に対応する。

【００６１】めっきおよび合金化処理後、板幅方向にお
けるめっき性（不めっきの発生状況）ならびに、めっき
皮膜の密着性を評価した。めっき性の評価は目視観察に
より行い、鋼板の表面に溶融亜鉛が付着していない場合
を×、付着しているがムラがある場合を△、ムラがない
場合を○とした。めっき皮膜の密着性は、合金化処理後
（記号Ｉについてはめっき後）にボールインパクト法に
より評価し、めっき皮膜の亀裂・剥離ともにない場合を
○、亀裂・一部剥離がある場合を△、剥離が多い場合を
×とした。なお、めっき後の鋼板の総合評価として、め
っき性、めっき皮膜の密着性のいずれも○の場合を◎、
△と○の場合は△、少なくとも一方が×であれば×、と
した。結果を表８に併せて示す。

【００６２】表８の結果から明らかなように、本発明例
ではめっき性、めっき皮膜の密着性の何れについても良
好であったが、本発明方法で定める条件から外れる比較
例では、それらの何れについても欠陥が認められた。

【００６３】

【表１】

【００６４】

【表２】

【００６５】

【表３】

【００６６】

【表４】

【００６７】

【表５】

【００６８】

【表６】

【００６９】

【表７】

【００７０】

【表８】

【００７１】

【発明の効果】本発明方法によれば、珪素含有鋼板を母
材として、不めっきがなく、めっき密着性の良好なめっ
きを施すことが可能な、溶融亜鉛めっき性ならびに合金
化溶融亜鉛めっき性に優れた熱延鋼板および冷延鋼板を
製造することができる。この鋼板は自動車、建材等の産
業分野で使用される素材鋼板として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のロールおよび本発明方法で用いるロール
の研磨目の方向についての説明図である。

【図２】スキンパス圧延におけるロールの表面と金属板
の表面との間の滑り（ずれ）についての説明図である。

【図３】ロールの研磨目がロールの周方向に平行な従来
のロールを用いてスキンパス圧延を行ったときのロール
の研磨目の金属板表面上への転写の状況を示す図であ
る。

【図４】従来のロールでスキンパス圧延を行った後の金
属板の表面状態と、圧延方向および板幅方向における粗
さの断面曲線を示す図である。

【図５】ロールの研磨目がロールの軸方向に平行な本発
明方法で規定するロールを用いてスキンパス圧延を行っ
たときのロールの研磨目の金属板表面上への転写の状況
を示す図である。

【図６】本発明方法で規定するロールでスキンパス圧延
を行った後の金属板の表面状態と、圧延方向および板幅
方向における粗さの断面曲線を示す図である。

【図７】鋼板の表面におけるFeならびに、SiおよびMnの
含有率と残留応力との関係を示す図である。

【図８】溶融亜鉛の密着性と鋼板表面の残留応力の関係
を示す図である。

【図９】ロールの研磨目の転写により生じた鋼板表面の
疵（研磨目疵）の方向とめっき性の関係を示す図であ
る。

【符号の説明】

１：ロール、２：ロール研磨目、３：ロール研磨目の凸
部、４：微小な凸部、Ｓ：鋼板、Ｘ：圧延方向。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ２２Ｃ 38/02 Ｃ２３Ｃ 2/02 2/06 2/28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Si含有量が 0.2重量％以上の熱延鋼板に、
酸洗処理を施した後、ロールの研磨目が平均的にロール
の軸方向に分布し、ロール周方向の中心線平均粗さ (Ra
θ)が 0.1〜0.6 μm 、ロールの直径が 400mm以上で、
かつ、ロール周方向の平均山間隔θw が下記 (1)式の条
件を満たすワークロールで、圧下率 5.0％以下のスキン
パス圧延を施すことを特徴とする溶融亜鉛めっき性およ
び合金化処理特性に優れたSi含有熱延鋼板の製造方法。【数１】但し、ｒ：圧下率（％） Δｈ＝ｈ₁−ｈ₂：圧下量（mm）ｈ₁は圧延前の板厚（mm）ｈ₂は圧延後の板厚（mm）Ｒ：ワークロールの半径（mm）である。
【請求項２】Si含有量が 0.2重量％以上の冷延鋼板に、
予め焼鈍処理を施した後、ロールの研磨目が平均的にロ
ールの軸方向に分布し、ロール周方向の中心線平均粗さ
(Raθ) が 0.1〜0.6 μm 、ロールの直径が 400mm以上
で、かつ、ロール周方向の平均山間隔θw が下記 (1)式
の条件を満たすワークロールで、圧下率 5.0％以下のス
キンパス圧延を施すことを特徴とする溶融亜鉛めっき性
および合金化処理特性に優れたSi含有冷延鋼板の製造方
法。【数２】但し、ｒ：圧下率（％） Δｈ＝ｈ₁−ｈ₂：圧下量（mm）ｈ₁は圧延前の板厚（mm）ｈ₂は圧延後の板厚（mm）Ｒ：ワークロールの半径（mm）である。