JPH0794704B2 - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、特に合金化処理
後の外観品質にすぐれた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造方法に関する。

（従来の技術） 合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき鋼板をめ
っき後加熱処理し素地鋼板の鉄を亜鉛層に相互拡散させ
合金化させて得ためっき鋼板である。合金化溶融亜鉛め
っき鋼板は、合金化を行わない溶融亜鉛めっき鋼板に比
べ塗装耐食性、溶接性に優れているため、近年自動車
用、建材、家電製品等に広く使用されている。

特に、自動車用においては、自動車の高級化に伴って外
装用等の外観品質が重要視される用途への使用が増大し
ており、したがって、合金化溶融亜鉛めっき鋼板にも外
観品質の向上が求められている。

外観品質の中で問題となるのが合金化処理によって顕著
になる表面凹凸であり、塗装によっても解消されず製品
の外観品質を劣化させている。これは現象的には微細な
マクロ的凹みもしくは凸欠陥が合金化処理に際して集合
して目視可能な程度にまで大きくなって凹みもしくは凸
欠陥として現れてくることである。このような欠陥は塗
装によっても解消できず、上述のように自動車などの用
途の高級化に伴う今日の厳しい仕様をも満足しない。

かかるめっき鋼板の外観劣化は、溶融亜鉛めっき処理後
に、合金化処理を行うと生じるが、その原因は明らかで
はない。そのため、従来にあっても熱間圧延工程、めっ
き工程等において種々の改善を施しているが決め手はな
く対策に苦慮しているところである。

（発明が解決しようとする課題） よって、本発明の目的は、合金化処理時に起こる目視で
きる凹凸欠陥の発生を防止した合金化溶融亜鉛めっき鋼
板の製造方法を提供することにある。

（課題を解決するための手段） そこで、本発明者らは、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表
面は、本来ミクロ的には凹凸が多く存在するが、このミ
クロ的凹凸が集合体となり目視できるマクロ的な凹凸に
なるところに問題があることに着目した。

まず、この凹凸欠陥発生の原因は、鋼板と亜鉛の不均一
反応により起こると考えて、鋼板と亜鉛層の反応に着目
し種々検討を重ねた結果、溶融亜鉛めっきに先立って行
われる焼鈍工程において鋼板表面にわずかな歪を均一に
導入することにより、つまり具体的には連続焼鈍炉の均
熱帯または加熱帯において鋼板温度が500℃以上で、外
径50mmφ以上500mmφ以下の２本以上のロールに接触角
各々30°以上で接しながら通板することにより、溶融亜
鉛めっき処理に続く合金化処理に際して均一な合金層を
形成させ得ることを知り、本発明を完成した。

これの詳細なメカニズムは分かってないが、小径ロール
にて鋼板表層に歪を加えながら焼鈍することによって、
鋼板最表層の粒成長を促し、結晶粒形を整えることがで
き、亜鉛めっき浴中での固液反応およびその後に続くFe
-Zn合金化反応を均一に進ませることができるのではな
いかと推測している。

すなわち、通常鋼板表面では表層の歪エネルギーが表面
へ逃げやすく、連続焼鈍後も粒成長が十分進まず、亜粒
界や欠陥の多い組織になりやすい。一般にこのような組
織は、不均一に起こり、また粒界が多くまた歪エネルギ
ーが残存しZnとの反応性が高くなる傾向にあり、合金化
反応後に表面に凹凸が生ずるものと考えられる。

それに対し、最表層に歪を与えながら焼鈍を行うと、鋼
板の内部に存在する歪エネルギーに加え、新たに表面に
も歪エネルギーが加えられるため、最表層部も粒成長が
均一に進み、均一な粒径の再結晶組織とすることがで
き、合金化反応が均一に進み、目視できる不均一性（凹
凸）を減少させていると推測される。

なお、従来のロール径は、例えば横型炉の場合炉内ロー
ルとしてハースロール炉ではロール径200〜300mmのもの
が使用されているが、その場合には当然接触角度はゼロ
である。また、縦型の場合には800mm以上の径のロール
が通常であって、特殊の専用炉の場合にあってもロール
径は500mm超、一般には600mm以上である。

ここに、本発明の要旨とするところは、連続焼鈍、溶融
亜鉛めっき、および合金化処理の各工程を経て行う合金
化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、連続焼鈍工
程を構成する均熱帯および／または加熱帯における鋼板
温度が500℃以上の領域で外径50mm以上500mm以下の２本
以上のロールに接触角それぞれ30度以上で接しながら通
板することを特徴とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
造方法である。

このように本発明によれば、合金化処理後の表面凹凸欠
陥の発生は一部母材鋼板表層の結晶粒径に依存すること
から、焼鈍処理に際して小径ロールで歪みを加えながら
焼鈍することによって予め粒径を整えているのである。

本発明における通板の態様は前述の条件を満足する限り
特に制限されないが、好ましくは対に設けた２本の小径
ロールのそれぞれに鋼板両面が接するように通板する。
もちろん、これらの小径ロールの間あるいは上下流側に
本発明の範囲外のロールを設けることも可能である。

（作用） 次に、添付図面を参照して本発明をさらに具体的に説明
する。

第１図は、本発明を実施する溶融亜鉛めっき装置の概略
説明図であり、図中、鋼板１は加熱帯２、均熱帯３およ
び冷却帯４から成る連続焼鈍装置５に送られ、焼鈍処理
を行ってからスナウト６を経て溶融亜鉛めっき浴７を収
容する亜鉛ポット８に送られ、溶融亜鉛めっきが行われ
る。合金化処理は、溶融亜鉛めっき浴７を出てから加熱
装置９を経て行われる。

本発明は必ずしもそれに制限されるのではないが、１つ
の製造条件を示せば連続焼鈍工程においては750〜870℃
に10〜60秒間非酸化性雰囲気下で加熱され、450〜480℃
に保持された溶融亜鉛めっき浴において溶融亜鉛めっき
工程が行われてからは、合金化工程において450〜600℃
に20〜60秒間加熱される。

本発明によれば、連続焼鈍工程に際して、鋼板表面に所
定の歪みを付与すべく処理される。図示例にあっては、
加熱帯２において搬送用の上下ロールの間に対になった
小径ロール10、12を設け、その間を通板させることによ
って歪付与を行う。

このとき具体的処理条件は、外径50mmφ以上500mmφ以
下の相対するロールを１対以上つまり２本以上使用しそ
れに接触角各々30°以上で接しながら通板するのであ
る。

外径が50mmφ未満だと鋼板内部に大きな歪みが残るた
め、降伏応力が上昇するが、特に伸びの低下が大きい。
このように鋼板の伸びが低下すると、プレス成形性など
の材料特性が劣化する。また500mmφ超だと効果が小さ
い。よって、ロール径を50〜500mmφとした。

接触角が30°未満だと鋼板表面への歪付与効果が小さい
ため、30°以上とした。また２本以上としたのは１本の
ロールで通板した場合は鋼板の表面と裏面で亜鉛との反
応性が異なるためである。ロール本数の上限は特に規定
しないが、多すぎると材料特性を劣化するために、３対
（合計６本）以下が望ましい。

第２図（ａ）〜（ｃ）は、本発明における鋼板の通板形
態を例示するものであり、例えば第２図（ａ）は、第１
図に示すと同じ態様を示すものであって、鋼板表裏面を
同時に処理するには対になった２本のロールにそれぞれ
表裏面が接するように巻回させて通板させるのが好まし
い。第２図（ｂ）は小径ロールを２対設けたものであ
る。第２図（ｃ）は別の態様を示すもので、対になって
設けた小径ロールの上下流側に大径ロールを設けたもの
である。

このような鋼板表面への歪付与のための小径ロールは冷
却帯以降に設置しても材料特性が劣化するだけで、めっ
き反応の均一性を改善することはできない。また、均熱
帯および加熱帯においても鋼板温度が500℃未満のとき
に行っても改善効果は認められない。そこで鋼板温度が
500℃以上の均熱帯または加熱帯に設置することとし
た。

ここに、本発明の好適態様によれば、溶融亜鉛めっきを
施すに先立って鋼板を連続焼鈍するに際して、均熱帯
（連続炉において再結晶温度以上で鋼板を保熱するゾー
ン）および／または加熱帯（鋼板を昇温するゾーン）に
おいて鋼板温度が500℃以上のときに、外径50mmφ以上5
00mmφ以下の相対するロール１対以上（２本以上）にそ
れぞれ鋼板表裏面への接触角各々30°以上で接しながら
通板し、鋼板表面の結晶粒形を整え、次いで溶融亜鉛め
っき、そして合金化処理を行うのである。

次に、実施例によって本発明をさらに具体的に説明す
る。

実施例１ 本例では第１図に示す装置を使用し、対になったロール
10、12のロール外径を20〜1200mmφ変化させ接触角60°
で通板させた、460℃の溶融亜鉛めっき浴に送り、めっ
き終了後450〜500℃で40秒間合金化処理を行った。ロー
ル対は連続炉の加熱帯に設置し、この領域での鋼板温度
は600℃であった。

得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板について特性評価を
行った。結果を第３図にグラフで示す。

ロール外径が500mmφを超えると合金化溶融亜鉛めっき
鋼板表面の均一性（凹凸感）が劣化する。この均一性
は、蛍光灯の光を鋼板に反射させ表面の凹凸の評価を目
視で１〜５のランク分けして評価した。各場合共に10箇
所測定しその平均を示しており、4.0以上が合格レベル
であった。

ロール外径が50mm未満となると伸びが急激に低下する。

実施例２ ロール外径を100mmφ、接触角を10〜180°に変化させ
た。設置場所、鋼板温度およびその他の製造条件は実施
例１と同様であった。

結果を同様に第４図にグラフで示すが、接触角が30°未
満の場合、均一性が劣化しているのが分かる。

実施例３ ロール外径を100mmφ、接触角を60°にそれぞれ設定
し、ロール設置場所を種々変化させ、実施例１を繰り返
した。得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板（GA板）につ
いて表面均一性を調べた。結果を第１表に示す。鋼板温
度が500℃未満の場所に設置しても効果がなく、また冷
却帯に設置しても同様に効果が認められない。500℃未
満の場所に設置しても再結晶反応は進まず効果がないた
めであり、また冷却帯においては500℃以上であっても
鋼板内部の再結晶は完了し、鋼板内部の歪エネルギーが
ほとんど無く、小径ロールで表面に歪付加を行ってもも
う表面の粒成長をさせるだけの駆動力を有しないためと
考えられる。

（発明の効果） 本発明を使用することによって、外観品質に優れた合金
化溶融亜鉛めっき鋼板が製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施する装置の概要を示す略式説明
図； 第２図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明におけるロー
ル配置の説明図；および 第３図および第４図は、実施例の結果を示すグラフであ
る。 1:鋼板、2:加熱帯 3:均熱帯、4:冷却帯 5:連続焼鈍炉、6:スナウト 7:溶融亜鉛メッキ浴、8:亜鉛ポット 9:加熱装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】連続焼鈍、溶融亜鉛めっき、および合金化
   処理の各工程を経て行う合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製
   造方法において、連続焼鈍工程を構成する均熱帯および
   ／または加熱帯における鋼板温度が500℃以上の領域で
   外径50mm以上500mm以下の２本以上のロールに接触角そ
   れぞれ30度以上で接しながら通板することを特徴とする
   合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。