JPH09314202A

JPH09314202A - 高強度めっき鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH09314202A
Application number: JP13787496A
Authority: JP
Inventors: Makoto Isobe; 誠磯部; Chiaki Kato; 千昭加藤; Kazuhiro Seto; 一洋瀬戸
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1996-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1997-12-09

Abstract

(57)【要約】【課題】冷間圧延および酸洗を省略しても、加工性お
よびめっき密着性に優れるめっき鋼板を、低コストで製
造し得る方法について提案する。【解決手段】Ｃ：0.02〜0.5 wt％を含有する鋼スラブ
を、Ac₃変態点以上の温度域に加熱し熱間粗圧延を施
し、次いで吐出圧が300 kg／cm²以上の高圧水によるデ
スケーリング処理を行った後、仕上げ圧延を張力の付与
下に行って500 〜780 ℃の温度域で終了し、巻き取り
後、連続式めっき設備の焼鈍炉にて750 〜850℃の雰囲
気で鋼板表面の酸化鉄層の50％以上を還元したのち、め
っきを施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、高い耐食性およ
び高強度が要求される、建築資材、冷暖房・給湯機器用
鋼板および自動車用鋼板等に供するめっき鋼板、とりわ
け建築用資材の用途に適した、引張り強さが400 MPa 以
上の高強度めっき鋼板の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】めっき鋼板の製造は、めっき鋼板用の素
材を熱間圧延後に、鋼板表面を覆う酸化鉄層を酸洗設備
で除去し、必要によっては冷間圧延を行った後に連続式
溶融めっき装置や電気めっき装置等にてめっきを行うの
が、一般的である。ここで、熱間圧延のみでは、とくに
高強度鋼板において、要求により薄鋼板化することが困
難であり、美麗な表面形状が得られないため、冷間圧延
を行うことにより、要求形状の鋼板とする必要がある。
また、酸化鉄層の除去を必須とするのは、冷延時に酸化
鉄の噛み込みを回避するためである。一方熱延鋼板を酸
洗せずにめっきを行った場合、酸化鉄層がめっきを阻害
し、また、めっき層が剥離起点となる結果、めっきの密
着性を劣化させるためである。

【０００３】上記のめっき鋼板の一般的製造に対して特
開平６−145937号および同６−279967号各公報には、主
にコストの低減を目的として、酸洗工程や冷間圧延工程
を省略する技術が開示されている。すなわち、熱延板表
面の酸化鉄層を除去することなく還元雰囲気ガス中で還
元処理を行った後、溶融亜鉛めっきを行うことが提案さ
れている。

【０００４】しかしながら、上記の公報には、冷間圧延
の省略によって懸念される形状の劣化について触れると
ころはなく、また、例えば曲げ加工時の様な変形によっ
て被るめっきの損傷（剥離）については解決されていな
い。なお、特開平６−145937号公報では、メッキ密着性
については触れられていない。一方、特開平６−279967
号公報では、1.1 〜4.6 μm の比較的薄い酸化鉄層の付
いた熱延鋼板を用いてめっき密着性の改善を行っている
が、その薄い酸化鉄層を達成するための手段については
何ら触れられていない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明で
は、冷間圧延および酸洗を省略しても、めっき密着性に
優れる高強度めっき鋼板を、低コストで製造し得る方法
について提案することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、熱間仕上げ
圧延前のデスケーリング条件および仕上げ圧延温度と熱
延鋼板の酸化鉄層厚、さらに鋼中成分と熱延鋼板形状と
鋼板材質とを鋭意検討し、さらに、酸化鉄層が生成した
鋼板を種々の条件で還元した後にめっきを行って、その
めっき特性を調査した。その結果、粗圧延後に鋼板或い
はスラブを接合して連続して仕上げ圧延を行い、仕上げ
圧延中に張力を均一に付与することおよび仕上げ圧延前
に高圧水によるデスケーリングを行うことによって、冷
間圧延を省略しても高強度の薄鋼板の板面形状が確保で
きること、また酸化鉄層の厚みが十分に薄い熱延鋼板を
得ることによって、酸化鉄層を除去することなくめっき
の密着性を確保できること、を見出した。

【０００７】すなわち、この発明は、Ｃ：0.02〜0.5 wt
％を含有する鋼スラブを、Ac₃変態点以上の温度域に加
熱し熱間粗圧延を施し、次いで吐出圧が300 kg／cm²以
上の高圧水によるデスケーリング処理を行った後、仕上
げ圧延を張力の付与下に行って500 〜780 ℃の温度域で
終了し、巻き取り後、連続式めっき設備の焼鈍炉にて75
0 〜850 ℃の雰囲気で鋼板表面の酸化鉄層の50％以上を
還元したのち、めっきを施すことを特徴とする絞り加工
用高強度めっき鋼板の製造方法である。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、この発明の手順を具体的に
説明する。まず、めっき鋼板用の素材としては、Ｃ：0.
02〜0.5 wt％を含有する鋼スラブを用いる。すなわち、
Ｃは、侵入型の固溶元素であって、鋼板の高強度化に有
効であり、この発明で対象とする引張り強さが400 MPa
以上の高強度めっき鋼板を得るには、0.02wt％以上は必
要である。一方、0.5 wt％をこえると、熱間圧延を阻害
する上、伸びやｒ値に代表される加工性を低下させるた
め、0.5 wt％以下とする。

【０００９】さらに、高強度化をはかるために、Si、Mn
およびＰを添加することもできる。すなわち、Si、Mnお
よびＰは、加工性を阻害することなしに、鋼板の高強度
化を可能にする成分であり、それぞれ２wt％、３wt％お
よび0.2 wt％を上限に添加することができる。なお、上
限をこえると、熱間加工時に鋼板エッヂ部に割れが入り
やすくなり、またスケールが異状に発生して、綺麗な鋼
板表面が得られない。

【００１０】次に、熱間圧延工程では、粗圧延に先立
ち、上記の成分に調整した鋼スラブを、Ａｃ₃変態点以
上に加熱する。具体的には、スラブを1200℃前後に加熱
して、続く粗圧延での鋼板の変形抵抗を小さくする。な
お、スラブを再度加熱することなく、連続鋳造等で鋳込
んだスラブをそのまま冷却前に粗圧延工程に供しても良
い。その後、粗圧延を行ってから、仕上げ圧延に先立
ち、高圧水によるデスケーリングを行う。これによっ
て、粗圧延までに生成したスケールを除去する。

【００１１】ここで、高圧水によるデスケーリングを用
いるのは、粗圧延までに生成成長した酸化鉄層（スケー
ル）を、ほぼ完全に取除くためである。高圧水を用いる
のは、鋼板面に疵を入れずに効率良くスケールが除去で
きるからである。そして、高圧水の吐出圧は300 kgf ／
cm² 以上にする必要がある。なぜなら、300kgf/cm²未満
ではスケール除去が完全ではなく、仕上げ圧延、巻き取
り後の熱延鋼板上のスケール( 酸化鉄層）が、厚くなっ
てしまい、また不均一になってしまうためである。

【００１２】従って、高圧水によるデスケーリングを行
って酸化鉄層厚を小さくすることおよび鋼板表面を美麗
にすることによって、この発明で課題とした酸洗による
デスケーリングを改めて行わずに、連続式溶融めっき装
置の加熱炉にて還元することでめっき密着性の良い美麗
なめっき鋼板を製造することが可能になる。一方、高圧
水によるデスケーリングを用いずに製造した酸化鉄層
（スケール)の厚い、板面性状の劣った熱延鋼板から
は、酸洗によるデスケーリングなしにめっき密着性の良
い美麗なめっき鋼板を製造することは困難である。

【００１３】次の仕上げ圧延工程では、最終仕上げ圧延
温度を780 ℃以下にすることによって、酸化鉄層が熱間
圧延直後に成長するのを抑制し、具体的には熱延板にお
ける酸化鉄層厚を４μm 以下程度に抑制する。さらに、
仕上げ圧延は、鋼板またはスラブを予め溶接または圧接
により連結することにより、仕上げ圧延中の鋼板に均一
に張力を付与することによって、比較的小さい負荷で均
一な圧延を実現することが肝要である。すなわち、この
発明では、Ｃ含有量の高い鋼板を低温度で仕上げ圧延す
るから、鋼板の変形抵抗が大きく、そして圧下力が過大
となって圧延が不均一になり、絞りなどの形状不良をま
ねく。そこで、仕上げ圧延中の鋼板に均一に張力を付与
して、均一な圧延を実現することが有利である。そのた
めの張力としては、10MPa 以上が好ましい。

【００１４】熱間圧延された鋼板は、巻き取り後、連続
溶融めっき装置の焼鈍炉において酸化鉄層を還元され、
次いでめっきが施される。この反応を迅速に行うため
に、雰囲気温度を750 ℃以上に調整することが肝要であ
り、一方850 ℃をこえると、必要以上の還元反応になっ
てコスト増をまねくことになる。

【００１５】また、酸化鉄層の還元は50％以上は行う必
要があり、100 ％未満にすることが好ましい。なぜな
ら、還元率が50％未満では、めっき鋼板が衝撃または曲
げ加工を受けたときに、酸化鉄層の内部から剥離が起こ
り、十分なめっき密着性が得られないためである。な
お、還元率が50％以上であれば、必要とするめっき密着
性が得られるから、還元率を100 ％にする必要はなく、
コスト低減の観点からは、100 ％未満とすることが、好
ましい。特に、SiやMnを高濃度で含有する場合は、100
％還元すると、SiやMnの酸化による表面濃化が起こるた
め、引き続くめっき工程での濡れ性が阻害されて不めっ
き欠陥を誘発することになる。

【００１６】なお、雰囲気には一般的還元ガスである３
％以上のH₂を含有するN₂を使用できるが、効率的に還元
を行うにはH₂濃度を７％以上とすることが好ましい。

【００１７】所定の還元および再結晶焼鈍が完了した鋼
板は、めっき浴温程度に冷却し、その後めっき浴に導入
してめっきを施す。例えば、亜鉛系のめっき浴として
は、ZnおよびFeの他に、種々の性能向上を目的として、
Al、Mg、Mn、Ni、Co、Cr、Si、Pb、Sb、BiおよびSn等を
単独或いは複合して含有することが可能である。

【００１８】最後に、浸漬によりめっきされた鋼板は、
ガスワイピング等により20〜250 ｇ／m²の間の必要目付
量に調整した後、放冷、空冷または水冷などの冷却を行
ってから、必要によりレベラーや調質圧延を施して、製
品となる。また、耐食性等の向上のために、冷却後或い
は調質圧延後に、クロメート処理やりん酸塩処理等を行
うことも可能であり、さらに塗装を行うことも有効であ
る。同様に、後処理として潤滑処理を行うことも可能で
ある。

【００１９】一方、スポット抵抗溶接等により鋼板を組
立てて用いる使途では、Alを0.1 〜0.2 wt％含有した溶
融Zn浴でめっきを行い、目付量調整を行った後、加熱合
金化を行うことが有効である。ここでの目付量は、20ｇ
／m³未満で耐食性が不十分になり、80ｇ／m³をこえると
曲げや絞りの加工時にめっきが剥離しやすくなるため、
20〜80ｇ／m³の範囲とすることが好ましい。同様に、め
っき中のFe含有量は７〜12wt％とする。なぜなら、７wt
％未満ではめっき表面に未合金化の純Zn層が残存してス
ポット抵抗溶接性を阻害し、また塗装後に疵部等からこ
の純Zn層が溶出しやすく、一方12wt％をこえると、めっ
き層が急激に脆化し、加工時にめっきの剥離が著しくな
るためである。

【００２０】以上、溶融亜鉛めっき鋼板を主に説明を行
ったが、この発明は、溶融亜鉛めっき鋼板に限らず、他
の溶融めっき鋼板または電気めっき鋼板にも同様に適用
可能である。例えば、55％Al-Zu めっき、Alめっき、Pb
めっき、SnめっきおよびZu-Ni めっきなどのめっき鋼板
が適合する。いずれにしても、50％以上100 ％未満の還
元処理後に、めっきすればよく、めっき形式に捕らわれ
ずに、優れためっき特性の鋼板が得られるのである。連
続式溶融亜鉛めっき装置では、焼鈍炉に連続してめっき
槽が配されるのが普通であるから、この発明に特に好適
である。

【００２１】

【実施例】表１に示す鋼組成のスラブを1200℃に加熱
後、熱間圧延を行って0.8 mm厚の熱延板とした。仕上げ
圧延の最終ロールでは20MPa の張力を付与した。また、
比較として、従来法に従って、熱間圧延後に酸洗、次い
で冷間圧延を、表３に示す条件下で行って、冷延板も作
製した。次いで、この熱延板を60×200 mmの試験片に切
断し、アセトンで洗浄後、縦型の溶融金属めっきシミュ
レータで還元処理および再結晶焼鈍を施し、その後亜鉛
系めっきを行った。表２に、熱間圧延、焼鈍の各条件お
よび熱延板の酸化鉄層厚を、また表４にめっきの条件
を、それぞれ示す。かくして得られためっき鋼板につい
て、酸化鉄層の還元率を測定するとともに、機械的特性
およびめっき密着性を評価した。酸化鉄層の還元率およ
び機械的特性を表２に、そしてめっき密着性の評価結果
を表４に、それぞれ示す。ここに、酸化鉄層の還元率
は、予め酸洗で溶解除去される酸化鉄量を別途求めてお
き、還元焼鈍により減少した重量から還元酸化鉄量を算
出し、その比として求めた。

【００２２】なお、めっき密着性は、ボールインパクト
試験および180 度外曲げ試験により評価した。すなわ
ち、ボールインパクト試験は、１／２インチ直径の半球
状凸面を持つ撃芯を供試面の裏側に当て、供試面側には
半球状凹形の受け皿をあてがって、２kgの重りを70cmの
高さから落下させて撃芯を叩き、突き出された供試面に
セロハン粘着テープを貼り付けてから引き剥がして、め
っき鋼板の表面を観察した。また、180 度外曲げ試験
は、予めビニール粘着テープを供試面に貼り、スペーサ
ーに0.9 mmの鋼板を入れ油圧プレス機で供試面を外側に
して180 度曲げてから、再度平坦な状態に曲げ戻したの
ち、ビニールテープを引き剥がし、めっき鋼板の表面を
観察した。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】

【表４】

【００２７】また、合金化溶融Znめっきについても、同
様に評価した。すなわち、表１に示した鋼組成のスラブ
を用いて、上記と同様の試験片を作製した。ここで、熱
間圧延条件およびめっき前の焼鈍条件は表５に、また従
来法に従う酸洗および冷間圧延条件は表６に、そして合
金化亜鉛めっき条件は表７に、それぞれ示す通りであ
る。かくして得られためっき鋼板について、機械的特性
およびめっき密着性を評価した。各評価結果を表５ない
し７に、それぞれ併記する。

【００２８】なお、めっき密着性は、90度内曲げ試験お
よび 180度外曲げ試験にて行った。すなわち、予め供試
面にビニール粘着テープを張り、90度内曲げ試験では、
１mm半径のダイに沿って供試面を内側にして90度曲げて
から、再び平坦な状態に曲げ戻したのち、一方 180度外
曲げ試験では、スペーサーに0.8 mmの鋼板を入れ油圧プ
レス機で供試面を外側にして180 度曲げてから、再度平
坦な状態に曲げ戻したのち、ビニールテープを引き剥が
し、めっき鋼板の表面を観察した。

【００２９】

【表５】

【００３０】

【表６】

【００３１】

【表７】

【００３２】

【発明の効果】この発明によれば、酸化鉄層を除去する
ことなくめっきを施して得ためっき鋼板において、高強
度およびめっき密着性を共に与えることができ、めっき
鋼板を低コストにて提供し得る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃ：0.02〜0.5 wt％を含有する鋼スラブ
を、Ac₃変態点以上の温度域に加熱し熱間粗圧延を施
し、次いで吐出圧が300 kg／cm²以上の高圧水によるデ
スケーリング処理を行った後、仕上げ圧延を張力の付与
下に行って500〜780 ℃の温度域で終了し、巻き取り
後、連続式めっき設備の焼鈍炉にて750 〜850 ℃の雰囲
気で鋼板表面の酸化鉄層の50％以上を還元したのち、め
っきを施すことを特徴とする絞り加工用高強度めっき鋼
板の製造方法。