JPS608289B2 - 加工性のすぐれた溶融めつき鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加工性のすぐた溶融めつき鋼板を高能率で製造
する方法に関するものである。

溶融めつき鋼板として現在一般的に多用されているもの
はＺｎめつき鋼板、合金化Ｚｎめつき鋼板、ＡＩめつき
鋼板などであり、それぞれの特性を生かした用途に使用
されている。

これらの溶融めつき鋼板を製造する方法のうち最も経済
的なものはインライン焼鈍型の連続溶融めつき方法であ
り、その代表的なものはセンジミアー法である。このセ
ンジミアー法は冷延鋼帯を連続炉において無酸化性また
は弱酸化性雰囲気中で加熱して冷間圧延油等の表面付着
物を除去し、引続き還元性雰囲気のもとで表面を還元し
て表面を清浄化したあと、溶融めつき金属中に浸債する
ものであり、加熱過程を焼鈍に利用することができる非
常に経済的かつ合理的な方法である。だがこのセンジミ
アー法によって得られた溶融めつき鋼板は材質が硬質と
なり、加工性の悪いものしか製造できないという問題が
ある。これは溶融めつき金属格でのめつき時に俗温が高
いため、（浴温ＡＩめつきの場合約６８０℃，Ｚｎめつ
きの場合約４５０℃）鋼中の固溶Ｃ％およびＮ％が高く
なるが、めつき後における合金層の成長を回避するため
に採られるめつき後の強制冷却過程において（合金層が
成長すると加工性が著しく劣化する）、この園溶Ｃ，Ｎ
が充分に析出する時間に与えられずに冷却されるので過
飽和固溶Ｃ，Ｎの残存した溶融めつき鋼板となるからで
ある。この硬質となった溶融めつき鋼板を欧質化し成型
加工に耐え得る加工性を付与するためには過時効処理が
有効であり、この適時効処理を行なう方法として、例え
ば特公昭４３−１２９６８号公報および特公報４６−１
０９２２号公報に記載の方法が提案されている。しかし
これら公報記載の方法は、いずれも適時効処理に長時間
を要するために、ライン内での処理は困難であり、溶融
めつき鋼板をコイル状に巻取った後、コイル状態で低温
箱競錨（焼金屯温度は２０４〜４５４ｏ○の範囲内）し
なければならない。このための方法は生産量が少ない段
階では効果的な方法であると言えても、大量生産には多
数の箱型焼鈍炉を増設する必要が生じ、その生産能率に
も限界がある。本発明はこのような従来法に比し飛躍的
に向上した生産能率のもとで加工性にすぐれた溶融めつ
き鋼板を連続的に製造できる方法を開発したもので、そ
の要旨とするところはセンジミアー型装置のごときィン
ラィン競錨型連続溶融めつき装置を通過して熔融めつき
され、そして強制冷却された溶融めつき鋼板を５０００
／ｓｅｃ以上の加熱速度にて、３００〜６００００の温
度まで、急速加熱し、その後２０ｑｏ／ｓｅｃ以下の冷
却速度で緩冷却することを特徴とする加工性のすぐれた
溶融めつき鋼板の製造方法を提供するものである。

このような急速加熱と緩冷却によって過時効が達成され
ることは本願発明者による新発見である。

以下本発明の構成要件について詳細に説明する。

本発明は、より詳細にいえば、ィンラィン競錨型連続熔
融めつき装置を通過して溶融めつきされ、そして強制冷
却された溶融めつき鋼板を５０℃／ｓｅｃ以上の加熱速
度にて、アルミニウムめつき鋼板の場合には３００００
〜６００ｏ０の温度まで、合金化Ｚｎめつき鋼板の場合
には３００ｑ○〜５５０ｏｏの温度まで、Ｚｎめつき鋼
板の場合には３００ｑＣ〜４５０午○の温度まで急速加
熱し、その後２０００／ｓｅｃ以下の冷却速度で緩冷却
することを主要要件としている。

第１図〜第３図は本発明法の上記のような加熱速度、加
熱温度、冷却速度を規定する根拠となった実験結果を示
すもので、第１図は後記実施例記載の鋼種の冷延鋼板（
板厚０．８柳）に６０夕／で（０．０２肌）のアルミニ
ウムめつきを施し、強制冷却した溶融アルミニウムめつ
き鋼板を加熱速度を種々変え、各種の過時効処理温度に
加熱（過時効処理）した場合の伸び率との関係を示すも
の（ただし保持時間なし、冷却速度５００／ｓｅｃ）で
ある。また同図中にベル型焼錨炉法による従来法（加熱
速度５０℃／ｈｒ。３３０００で１曲時間加熱、炉冷）
の適時効処理材の試験値しベルも示されている。

第２図は第１図に示した実験と同じ条件でめつきし、８
０００／ｓｅｃの速度で加熱し、（保持時間なし）、５
℃／ｓｅｃの速度で冷却した鋼板の過時効温度と山一Ｆ
ｅ−Ｓｉ合金層の生長との関係を示す。また第３図は同
様のアルミニウムめつき鋼板試料における過時効温度か
らの冷却速度が伸び率におよぼす影響を調べた結果を示
す。これら第１〜３図の結果から本発明の各工程の処理
条件を規定した範囲において伸び率が従来法（ベル型炉
による競鈍、徐加熱、長時間均熱、炉中徐冷による過時
効処理）と同機の加工性にすぐれたアルミニウムめつき
鋼板が得られることが明らかである。

このように本発明法によれば短時間過時効処理が可能で
あるが、その理由は、急速加熱（５０ｏｏ／ｓｅｃ以上
）によって鋼帯中に導入された多数の転位を介して緩冷
却中に鋼帯中の固溶Ｃ，Ｎが急速に析出するためと考え
られる。

次に各構成要件について個別に説明すると、溶融めつき
後、強制冷却し、ついで過時効温度まで５０００／ｓｅ
ｃ以上の速度で急速加熱するのが本発明の主要な構成要
件の一つであるが、この急速加熱は鋼板（帯）に熱衝撃
を与え、これにより鋼組織に転位が導入される。

この転位は固溶Ｃ，Ｎの析出核となり、転位が多いほど
固溶Ｃ，Ｎの析出速度は早くなる。このためこの加熱速
度は早いほど好ましいが、第１図に示すごとく４０ｏｏ
／ｓｅｃ〜５０００／ｓｅｃの間に遷移城があり、５０
ｑ０／ｓｅｃ以上では極めて多数の転位が導入されるが
、それ以上ではほぼ飽和してしまう傾向がある。これが
加熱速度を５０ｑｏ／ｓｅｃ以上に限定した理由である
過時効温度は３０ぴ０〜６００ｑＣで行なうが、このよ
うに昇温するのは固溶Ｃ，Ｎの拡敵速度を高め、前述の
転位への析出速度を早める効果をねらったものである。
このため過時効温度は高くなるほど良好な加工性が得ら
れる傾向があり、第１図に示すごとく３００℃以下では
析出核となる転位は多数存在しても固溶Ｃ，Ｎの拡散速
度が遅いため十分な伸び率が得られない。一方過時効温
度が６００℃をこえると固溶Ｃ，Ｎの拡散速度は早くな
るものの高温であるため転位の除去とＣ，Ｎの再固溶が
生じ結果的には固溶Ｃ，Ｎが高くなり、第１図に示すご
とく伸び率が低下してくる。しかし伸び率の面からのみ
言えば過時効温度７００℃程度までは従来法の試験値範
囲にとどまり良好な伸び率を示す。本発明法で過時効温
度を３００ｏｏ以下に限定したのは第２図の結果にもと
づくもので６００午０を超える温度ではＡＩ−Ｆｅ−Ｓ
ｉ合金層の生長が無視できなくなり、曲げ加工、プレス
加工等、加工に耐えなくなるためである。

これが過時効温度を３００℃〜６００ｑｏに限定した理
由である。なお過時効温度での保持時間は本発明法では
特に必要ないが、合金層の生長が無視できる範囲内であ
れば保持時間をとることは本発明の趣旨をそこなうもの
ではない。さらに過時効温度からは２０ｏ○／ｓｅｃ以
下の綾冷却速度で冷却することも本発明の主要な要件の
一つである。この緩冷却過程は固溶Ｃ，Ｎが急速加熱に
よって導入された多数の転位に析出する過程に当たる。

それは第３図の３５ぴ０過時効処理材の伸び率の冷却速
度依存性から明らかである。すなわち３５０ｑｏという
温度は平衡状態図からも明らかなように炭素（Ｃ）の溶
解度が常温とほとんど差がなく、急冷しても隣入時効の
生じない温度といわれている。（例えばＡ．Ｆ．ＭＯＨ
ＲＩ：Ｉｒｏｎａｎｄ ＳｔｅｅｌＥｎｇｉｎｅｅｒ，
７（１９５６）１５１，Ｆｉｇ，６）その３５０００過
時効処理材の水冷材の伸び率は第３図によれば徐冷材お
よび緩冷却材にくらべ著しく悪く、過時効処理前の水準
とほとんど変らない。これは３５０００昇温時点では固
溶Ｃ，Ｎの析出（過時効）は生じていないことを意味し
ている。すなわち過時効処理は緩冷却中に生じることが
明らかである。このため緩冷却速度は遅いほど十分な固
熔Ｃ，Ｎの析出が生じ良好な伸び率が得られる。本発明
者らが行なった実験によると第３図に示すごとく適時効
温度からの冷却速度と伸び率との関係は冷却速度２０午
０〜２５℃／ｓｅｃ付近に急激に伸び率の変化する領域
があり、それ以外の領域では変化はゆるやかである。

このため良好な伸び率を得るには２０ｑｏ／ｓｅｃ以下
の冷却速度が必要である。これが冷却速度を２０℃／ｓ
ｅｃ以下に限定した理由である。以上一例として溶融ア
ルミニウムめつき鋼板の場合について述べてきたが合金
化Ｚｎめつき鋼板、Ｚｎめつき鋼板の場合についても基
本的には全く同じことである。

ただめつき種類の相違により合金層の成長温度が異なる
ため過時効温度の上限が変わってくる。すなわち合金イ
ゼｎめつき鋼板の場合は適時効温度の上限は５５ぴ○で
あり、Ｚｎめつき鋼板の場合は４５０ｏｏである。第４
，５図はこの過時効温度の上限を決定する根拠となった
実験結果を示す図である。

即ち、第４図は０．８側の後記実施例に記載の組成の鋼
板に４５夕／れの合金化亜鉛めつきを施した試料を８０
℃／ｓｅｃ．でそれぞれの温度まで加熱し、直ちに５℃
／ｓｅｃの冷却速度で冷却して得ためつき鋼板のめつき
層中のＦｅ含有量を示す。第５図は同じ鋼板に６０夕／
あの亜鉛めつきを施した試料を上言己と同様に処理した
時のめつき層中のＦｅ含有量を示す。前記の上限温度以
上では合金層中Ｆｅ％が急激に増加をはじめ、合金層の
加工性が劣化し、成形加工に耐えなくなる。なお各めつ
き鋼板とも過時効温度より２０℃／ｓｅｃ以下の緩冷却
を行ない、固漆Ｃ，Ｎの析出をはかるが、固溶Ｃ，Ｎの
析出が実用上十分行なわれた後、焼入時効の生じない温
度約３８０００といわれている）以下から急冷を行なう
ことはライン長短縮のため好ましいことであり推奨され
る。このように連続熔融めつき法によって得た熔融めつ
き鋼板（帯）を各過時効温度まで５０００／ｓｅｃ以上
の加熱速度で急速加熱し、その後２０００／ｓｅｃ以下
の冷却速度で緩冷却するという熱サイクルを履歴するこ
とによって溶融めつき鋼板の加工性をベル型焼錨炉によ
る過時効処理なみに向上させることができるがこの熱サ
イクルはライン内処理に好適な要件を備えており、本方
法は連続ライン処理によって実施することが可能となる
。

また本発明法は過時効温度まで５０００／ｓｅｃ以上の
加熱速度で急速加熱することが必須条件であるが本発明
法が対象としている溶融めつき鋼板のごとき韓射能が小
さい鋼板（帯）に対してこのような急速加熱を得るには
通常の鋼帯加熱のように鋼帯表面に対して外部加熱方式
で加熱しても、本発明法のごとき短時間での急速加熱を
行なうことは困難である。

このため抵抗加熱または譲導加熱もしくは両者の組合せ
などの内部加熱方式とするのがよい。特に誘導加熱は被
加熱物の周囲に巻いた加熱コイルへの交流電流で被加熱
物に誘導電流を発生させ、そのジュール熱で加熱するも
のであるが、この誘導加熱方式によると溶融めつき鋼板
の内部に熱が直接発生し、本発明法にしたがって急速加
熱が好適に、非接触で実施でき加熱温度の制御性も良好
で加熱効率も非常に良好となる。

次に本発明の実施例を述べる。

実施例 １ ９０トン転炉で溶製したＣＯ．０７％、Ｓｉｏ．０１％
、Ｍｎｏ．３０％、ＰＯ．０１５％、ＳＯ．０１６％の
ＩＪムド鋼を通常方法で熱延および冷延し、０．８側厚
に仕上げた後、センジミアー型熔融アルミニゥムめつき
装置に通常条件で通板した。

得られたアルミニウムめつき鋼板（めつき６０夕／め）
に対し、表１に示した熱サイクルを高周波誘導加熱装置
（周波数１０ｋＨＺ）で付与し、そのあと１．０％の調
質圧延を行なって各種試験に供した。その結果は表１に
示すとおりである。表１から明らかなように本発明法に
よるときは短時間過時効処理にもかかわらず、ベル型暁
鈍炉で長時間過時効処理したものに比べてまさるとも劣
らない良好な特性値を示しており、本発明で規定する要
件を１つでもはずれる場合には本発明法による場合に比
べて特性値が劣るようになることがわかる。実施例 ２ ９０トン転炉で溶製したＣＯ．０５％、Ｓｉｏ．０１％
、Ｍｎｏ．３２％、ＰＯ．０１５％、ＳＯ．０１８％の
りムド鋼を通常方法で熱延および冷延し、０．８側厚に
仕上げた後センジミアー型溶扇虫Ｚｎめつき装置に通常
条件で通板し、めつき４５夕／あのＺｎめつき鋼板とし
た後、引きつづきライン内で合金化処理を行ない冷却す
る。

得られた合金化Ｚｎめつき鋼板に対し表２に示した熱サ
イクルを高周波誘導加熱装置（周波数１肌ＨＺ）で付与
し、そのあと１．０％の調質圧延を行なって各種試験に
供した。その結果は表２に示すおりである。表２より明
らかなように本発明法によるときは短時間過時効処理に
もかかわらず、ベル型暁鈍炉で長時間過時効処理したも
のに比べて優るとも劣らない良好な特性値を示しており
、本発明で規定する要件を１つでもはずれる場合には本
発明法による場合に比べて特性値が劣るようになること
がわかる。

実施例 ３ ９０トン転炉で溶製したＣＯ．０５％、Ｓｉｏ．０１％
、Ｍｎｏ．３２％、ＰＯ．０１５％、ＳＯ．０１８％の
りムド鋼を通常方法で熱延および袷延し、０．８肋厚に
仕上げた後、センジミアー型溶融Ｚｎめつき装置に通常
条件で通板し、めつき３０５夕／あのＺｎめつき鋼板を
製造した。

得られたＺｎめつき鋼板に対し表３に示した熱サイクル
を高周波誘導加熱装置（１０ｋＨＺ）で付与し、そのあ
と１．０％の調質圧延を行なって各種試験に供した。そ
の結果は表３に示すとおりである。表３より明らかなよ
うに本発明法によるときは短時間適時効処理にもかかわ
らず、ベル型嘘錨炉で長時間過時効処理したものに比べ
て優るとも劣らない良好な特性値を示しており、本発明
で規定する要件を１つでもはずれる場合には本発明法に
よる場合に比べて特性値が劣るようになることがわかる
。表１ 洋 機械試験値は圧延方向の試験値を示す。

ＹＰ：降り５点ＴＳ：引っ張り強度 Ｅ必：伸び 表２ 庄 機械試験値は圧延方向の試験値を示す。

ＹＰ：降伏点ＴＳ：引っ張り強度 Ｅ仏：伸び ３ 注 機械試験値は圧延方向の試験値を示す。

ＹＰ：降伏点ＴＳ：引っ張り強度 耳汐：伸び

【図面の簡単な説明】

第１図はアルミニワムめつき鋼板の伸び率におよぼす加
熱速度と過時効処理温度との関係を示す試験結果図であ
る。 第２図はアルミニウムめつき鋼板の合金層厚みにおよぼ
す過時効温度の影響を示す試験結果図である。第３図は
アルミニウムめつき鋼板の伸び率におよぼす過時効温度
からの冷却速度の影響を示す試験結果図である。第４図
は合金イゼｎめつき鋼板のめつき層中Ｆｅ（％）におよ
ぼす過時効温度の影響を示す試験結果図である。第５図
はＺｎめつき鋼板のめつき層中Ｆｅ（％）におよぼす過
時効温度の影響を示す試験結果図である。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ インライン焼鈍型連続溶融めつき装置を通過して溶
   融めつきされ、そして強制冷却された溶融めつき鋼板を
   ５０℃／ｓｅｃ以上の加熱速度にて３００〜６００℃の
   温度まで急速加熱し、その後２０℃／ｓｅｃ以下の冷却
   速度で緩冷却することを特徴とする加工性のすぐれた溶
   融めつき鋼板の製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の加工性のすぐれた溶融
   めつき鋼板の製造方法であつて、該溶融めつき鋼板がア
   ルミニウムめつき鋼板であることを特徴とする方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の加工性のすぐれた溶融
   めつき鋼板の製造方法であつて、該溶融めつき鋼板が合
   金化亜鉛めつき鋼板であり、該加熱温度が３００〜５５
   ０℃であることを特徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の加工性のすぐれた溶融
   めつき鋼板の製造方法であつて、該溶融めつき鋼板が亜
   鉛めつき鋼板であり、該加熱温度が３００〜４５０℃で
   あることを特徴とする方法。 ５ 特許請求範囲第２項ないし第４項のいずれかに記載
   の加工性のすぐれた溶融めつき鋼板の製造方法であつて
   、急速加熱の加熱手段として高周波誘導加熱を用いるこ
   とを特徴とする方法。