JPWO2016002141A1 - 高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

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Abstract

めっき密着性、表面外観に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法を提供する。所定の成分組成からなる鋼板に対して、Ｈ２濃度が０．０５ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が−４５℃以上−１０℃以下の雰囲気中、７５０℃以上８８０℃以下の温度域で２０ｓ以上６００ｓ以下保持する第１加熱工程と、冷却工程と、圧下率が０．３％以上２．０％以下の条件で圧延を施す圧延工程と、酸洗減量がＦｅ換算で０．０２ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２以下となる条件で酸洗する酸洗工程と、Ｈ２濃度が０．０５ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が−１０℃以下の雰囲気中、７２０℃以上８６０℃以下の温度域で２０ｓ以上３００ｓ以下保持する第２加熱工程と、溶融亜鉛めっき処理を施すめっき処理工程を行う。

Description

本発明は、自動車部材用途への適用に好適な、高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。
近年、地球環境の保護意識の高まりから、自動車のＣＯ２排出量削減に向けた燃費改善が強く求められている。これに伴い、車体部品用材料である鋼板を高強度化して、車体部品の薄肉化を図り、車体を軽量化しようとする動きが活発となってきている。
鋼板を高強度化するためには、Ｓｉ、Ｍｎ等の固溶強化元素の添加が行われる。しかし、これらの元素はＦｅよりも酸化しやすい易酸化性元素であるため、これらを多量に含有する高強度鋼板を母材とする溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、以下の問題がある。
通常、溶融亜鉛めっき鋼板を製造するために、非酸化性雰囲気中あるいは還元雰囲気中、６００〜９００℃程度の温度で、鋼板の加熱焼鈍を行った後に、溶融亜鉛めっき処理を行う。鋼中の易酸化性元素は、一般的に用いられる非酸化性雰囲気中あるいは還元雰囲気中でも選択酸化されて、表面に濃化し、鋼板の表面に酸化物を形成する。この酸化物は溶融亜鉛めっき処理時の、鋼板表面と溶融亜鉛との濡れ性を低下させて不めっきを生じさせる。鋼中の易酸化性元素濃度の増加と共に濡れ性が急激に低下し不めっきが多発する。また、不めっきを生じない場合でも、鋼板とめっきの間に酸化物が存在するため、めっき密着性を劣化させる。特にＳｉは少量の添加でも溶融亜鉛との濡れ性を顕著に低下させるため、溶融亜鉛めっき用鋼板では、より濡れ性への影響が小さいＭｎが添加されることが多い。しかし、Ｍｎ酸化物も溶融亜鉛との濡れ性を低下させるため、多量に添加する場合には上記の不めっきの問題が顕著となる。
この問題に対し、特許文献１では、予め酸化性雰囲気中で鋼板を加熱し、所定以上の酸化速度にて表面にＦｅ酸化膜を急速に生成することで鋼板表面での添加元素の酸化を阻止し、その後Ｆｅ酸化膜を還元焼鈍することにより、鋼板表面の溶融亜鉛との濡れ性を改善する方法が提案されている。しかしながら、鋼板の酸化量が多い場合には、炉内ロールに酸化鉄が付着し鋼板に押し疵が発生するという問題が生じる。また、ＭｎはＦｅ酸化膜に固溶するため、還元焼鈍時に鋼板表面でＭｎ酸化物を形成しやすい傾向があり、酸化処理の効果が小さい。
特許文献２では、鋼板を焼鈍後に酸洗を行うことで表面の酸化物を除去し、その後、再び焼鈍し溶融亜鉛めっきを行う方法が提案されている。しかしながら、合金元素の添加量が多い場合には再焼鈍時に表面に再び酸化物が形成されるため、不めっきに至らない場合でもめっき密着性が劣化するという問題がある。
特許第２５８７７２４号公報（特開平４−２０２６３０号公報） 特許第３９５６５５０号公報（特開平２０００−２９０７３０号公報）
本発明は、かかる事情に鑑み、めっき密着性、表面外観に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板を製造する方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、Ｍｎを含有し、かつ、表面外観に優れ、めっき密着性に優れた鋼板を製造するため鋭意検討を重ねたところ、以下のことを見出した。
まず、Ｍｎを含有する鋼板の表面外観を向上させるためには特許文献２に上げられるような焼鈍後に酸洗を行い、さらに再焼鈍しめっきを施す方法が効果的である。しかしながら、前述したように、Ｍｎを多量に含有する場合には再焼鈍における酸化物の形成を完全に抑制することが困難であるため、めっき密着性が劣る場合がある。したがって、めっき密着性を向上させる手段が必要である。
ここで、めっき密着性を向上させるためには、鋼板表面を荒らして微小な凹凸を付与する手法がある。微小な凹凸を付与する方法としては鋼板表面を研削する方法やショットブラストを行う方法があるが、いずれも製造ラインに新たな設備を設ける必要があり、大幅なコストがかかる。現状の設備を利用して低コストで鋼板表面に微小な凹凸を付与する方法を検討した結果、以下の方法を確立した。まず、Ｍｎを含有した鋼板を焼鈍すると鋼板表面には球状または塊状のＭｎを含む酸化物が形成する。このＭｎを含む酸化物を圧延により鋼板に押し込み、その後、Ｍｎ酸化物を除去すれば、表面に微小な凹凸が形成された鋼板を得ることができる。
本発明は上記知見に基づくものであり、特徴は以下の通りである。
［１］成分組成として、質量％で、Ｃ：０．０４０％以上０．５００％以下、Ｓｉ：０．８０％以下、Ｍｎ：１．８０％以上４．００％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎ：０．０１００％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板に対して、Ｈ２濃度が０．０５ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が−４５℃以上−１０℃以下の雰囲気中、７５０℃以上８８０℃以下の温度域で２０ｓ以上６００ｓ以下保持する第１加熱工程、前記第１加熱工程後の鋼板を冷却する冷却工程と、前記冷却工程後の鋼板を圧下率が０．３％以上２．０％以下の条件で圧延を施す圧延工程と、前記圧延工程後の鋼板を、酸洗減量がＦｅ換算で０．０２ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２以下となる条件で酸洗する酸洗工程と、前記酸洗工程後の鋼板を、Ｈ２濃度が０．０５ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が−１０℃以下の雰囲気中、７２０℃以上８６０℃以下の温度域で２０ｓ以上３００ｓ以下保持する第２加熱工程と、前記第２加熱工程後の鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施すめっき処理工程を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［２］上記［１］において、さらに、成分組成として、質量％で、Ｔｉ：０．０１０％以上０．１００％以下、Ｎｂ：０．０１０％以上０．１００％以下、Ｂ：０．０００１％以上０．００５０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素を含有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［３］上記［１］または［２］において、さらに、成分組成として、質量％で、Ｍｏ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｃｒ：０．３０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｖ：０．５００％以下、Ｓｂ：０．１０％以下、Ｓｎ：０．１０％以下、Ｃａ：０．０１００％以下、ＲＥＭ：０．０１０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素を含有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［４］上記［１］〜［３］のいずれかにおいて、前記第１加熱工程に供される鋼板の製造において、鋼スラブに、熱間圧延を施し、次いで、酸洗によりスケールを除去した後、鋼板表面が雰囲気に暴露されない状態でＨ２濃度１．０ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が１０℃以下の雰囲気中で、６００℃以上の温度で６００ｓ以上２１６００ｓ以下保持する熱処理工程を行う高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
［５］上記［１］〜［４］のいずれかにおいて、前記めっき処理工程後の鋼板に、さらに合金化処理を行う合金化処理工程を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
なお、本発明において、高強度溶融亜鉛めっき鋼板とは、引張強度（TS）が７８０MPa以上の鋼板であり、溶融亜鉛めっき鋼板とは、溶融亜鉛めっき処理後合金化処理を施さないめっき鋼板（以下、ＧＩと称することもある）、合金化処理を施すめっき鋼板（以下、ＧＡと称することもある）のいずれも含むものである。
本発明によれば、表面外観に優れ、めっき密着性に優れた高強度溶融亜鉛めっき鋼板が得られる。本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板を、例えば、自動車構造部材に適用することにより車体軽量化による燃費改善を図ることができる。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。また、成分量を表す「％」は「質量％」を意味する。
まず、成分組成について説明する。
Ｃ：０．０４０％以上０．５００％以下、Ｓｉ：０．８０％以下、Ｍｎ：１．８０％以上４．００％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎ：０．０１００％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。また、上記成分に加えて、さらに、Ｔｉ：０．０１０％以上０．１００％以下、Ｎｂ：０．０１０％以上０．１００％以下、Ｂ：０．０００１％以上０．００５０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素を含有してもよい。また、上記成分に加えて、さらに、Ｍｏ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｃｒ：０．３０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｖ：０．５００％以下、Ｓｂ：０．１０％以下、Ｓｎ：０．１０％以下、Ｃａ：０．０１００％以下、ＲＥＭ：０．０１０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素を含有してもよい。以下、各成分について説明する。
Ｃ：０．０４０％以上０．５００％以下
Ｃはオーステナイト生成元素であり、焼鈍板組織を複合化し、強度と延性の向上に有効な元素である。強度と延性の向上のために、Ｃの含有量は０．０４０％以上とする。一方、Ｃの含有量が０．５００％を超えると、溶接部および熱影響部の硬化が著しく、溶接部の機械的特性が劣化し、スポット溶接性、アーク溶接性等が低下する。よって、Ｃの含有量は０．５００％以下とする。
Ｓｉ：０．８０％以下
Ｓｉはフェライト生成元素であり、焼鈍板のフェライトの固溶強化および加工硬化能の向上に有効な元素でもある。一方、Ｓｉの含有量が０．８０％を超えると、焼鈍中に鋼板表面でＳｉが酸化物を形成してめっき性を劣化させる。したがって、Ｓｉの含有量は０．８０％以下とする。
Ｍｎ：１．８０％以上４．００％以下
Ｍｎは、オーステナイト生成元素であり、焼鈍板の強度確保に有効な元素である。この強度確保のためには、Ｍｎの含有量は１．８０％以上とする。ただし、Ｍｎの含有量が４．００％を超えると、焼鈍中に鋼板表面で多量の酸化物を形成してなる表層が、めっき外観を劣化させる。このため、Ｍｎの含有量は４．００％以下とする。
Ｐ：０．１００％以下
Ｐは、鋼の強化に有効な元素である。鋼の強化の観点から、Ｐの含有量は０．００１％以上であることが好ましい。ただし、Ｐの含有量が０．１００％を超えると、粒界偏析により脆化を引き起こし、耐衝撃性を劣化させる。したがって、Ｐの含有量は０．１００％以下とする。
Ｓ：０．０１００％以下
Ｓは、ＭｎＳなどの介在物となって、耐衝撃性の劣化や溶接部のメタルフローに沿った割れの原因となる。このため、Ｓの含有量は極力低い方がよい。そこで、Ｓの含有量は０．０１００％以下とする。
Ａｌ：０．１００％以下
Ａｌの過剰な添加は、酸化物系介在物の増加による表面性状や成形性の劣化を招く。また、コスト高にもつながる。このため、Ａｌの含有量は０．１００％以下とする。好ましくは０．０５０％以下である。
Ｎ：０．０１００％以下
Ｎは、鋼の耐時効性を劣化させる元素であり、少ないほど好ましく、０．０１００％を超えると耐時効性の劣化が顕著となる。したがって、Ｎの含有量は０．０１００％以下とする。
残部はＦｅおよび不可避的不純物である。なお、本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、必要に応じて、高強度化等を目的として以下の元素を含有することができる。
Ｔｉ：０．０１０％以上０．１００％以下
Ｔｉは鋼板中でＣまたはＮと微細炭化物や微細窒化物を形成することにより、鋼板の強度向上に寄与する元素である。この効果を得るためには、Ｔｉの含有量は０．０１０％以上であることが好ましい。一方、Ｔｉの含有量が０．１００％を超えるとこの効果が飽和する。このため、Ｔｉの含有量は０．１００％以下が好ましい。
Ｎｂ：０．０１０％以上０．１００％以下
Ｎｂは固溶強化または析出強化により強度向上に寄与する元素である。この効果を得るためには、Ｎｂの含有量は０．０１０％以上であることが好ましい。一方、Ｎｂの含有量が０．１００％を超えると鋼板の延性を低下させ、加工性が劣化する場合がある。このため、Ｎｂの含有量は０．１００％以下が好ましい。
Ｂ：０．０００１％以上０．００５０％以下
Ｂは焼入れ性を高め、鋼板の強度向上に寄与する元素である。この効果を得るためには、Ｂの含有量は０．０００１％以上が好ましい。一方、Ｂを過剰に含有すると延性の低下を招き、加工性が劣化する場合がある。また、Ｂの過剰な含有はコストアップの原因ともなる。このため、Ｂの含有量は０．００５０％以下が好ましい。
Ｍｏ：０．０１％以上０．５０％以下
Ｍｏは、オーステナイト生成元素であり、焼鈍板の強度確保に有効な元素である。強度確保の観点から、Ｍｏの含有量は０．０１％以上が好ましい。しかし、Ｍｏは合金コストが高いため、含有量が多いと、コストアップの要因になる。このため、Ｍｏの含有量は０．５０％以下が好ましい。
Ｃｒ：０．３０％以下
Ｃｒは、オーステナイト生成元素であり、焼鈍板の強度確保に有効な元素である。一方、Ｃｒの含有量が０．３０％を超えると、焼鈍中に鋼板表面で酸化物を形成しめっき外観を劣化させる場合がある。したがって、Ｃｒの含有量は０．３０％以下が好ましい。
Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｖ：０．５００％以下
Ｎｉ、Ｃｕ、Ｖは鋼の強化に有効な元素であり、本発明で規定した範囲内であれば鋼の強化に使用して差し支えない。鋼を強化するためには、Ｎｉの含有量は０．０５％以上が好ましく、Ｃｕの含有量は０．０５％以上が好ましく、Ｖの含有量は０．００５％以上が好ましい。しかしながら、Ｎｉは０．５０％、Ｃｕは１．００％、Ｖは０．５００％をそれぞれ超えて過剰に添加すると、著しい強度上昇による延性の低下の懸念が生じる場合がある。また、これらの元素の過剰な含有は、コストアップの要因にもなる。したがって、これらの元素を添加する場合には、その含有量は、Ｎｉは０．５０％以下、Ｃｕは１．００％以下、Ｖは０．５００％以下が好ましい。
Ｓｂ：０．１０％以下、Ｓｎ：０．１０％以下
ＳｂおよびＳｎは鋼板表面付近の窒化を抑制する作用がある。窒化の抑制のためには、Ｓｂの含有量は０．００５％以上、Ｓｎの含有量は０．００５％以上が好ましい。ただし、上記効果はＳｂの含有量、Ｓｎの含有量がそれぞれ０．１０％を超えると飽和する。したがって、これらの元素を添加する場合には、Ｓｂの含有量は０．１０％以下、Ｓｎの含有量は０．１０％以下が好ましい。
Ｃａ：０．０１００％以下
Ｃａは、ＭｎＳなど硫化物の形状制御によって延性を向上させる効果がある。この効果を得るためには、Ｃａの含有量は０．００１０％以上が好ましい。ただし、上記効果は０．０１００％を超えると飽和する。このため、添加する場合には、Ｃａの含有量は０．０１００％以下が好ましい。
ＲＥＭ：０．０１０％以下
ＲＥＭは、硫化物系介在物の形態を制御し、加工性の向上に寄与する。加工性向上の効果を得るためには、ＲＥＭの含有量は０．００１％以上が好ましい。また、ＲＥＭの含有量が０．０１０％を超えると、介在物の増加を引き起こし加工性を劣化させる場合がある。したがって、添加する場合には、ＲＥＭの含有量は０．０１０％以下が好ましい。
次に、本発明の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法について説明する。
上記成分組成からなる鋼スラブを、熱間圧延工程において、粗圧延、仕上げ圧延を施し、その後、酸洗工程で熱延板表層のスケールを除去し、冷間圧延する。ここで、熱間圧延工程の条件、酸洗工程の条件、冷間圧延工程の条件は特に限定されず、適宜条件を設定すればよい。また、薄手鋳造などにより熱延工程の一部もしくは全部を省略して製造してもよい。なお、必要に応じて、前記酸洗工程後前記冷間圧延工程前において、鋼板表面が雰囲気に暴露されない状態（例えば、タイトコイルの状態）でＨ２濃度１．０ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点１０℃以下の雰囲気中で６００℃以上の温度で６００ｓ以上２１６００ｓ以下保持する熱処理工程を行ってもよい。ここで、保持時間の単位「ｓ」は「秒」を意味する。
以下、上記熱処理工程について、詳細に説明する。
熱処理工程とは、酸洗工程後の鋼板を、鋼板表面が雰囲気に暴露されない状態でＨ２濃度が１．０ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が１０℃以下の雰囲気中で６００℃以上の温度で、６００ｓ以上２１６００ｓ以下の時間保持する工程である。
この熱処理工程は熱間圧延後の鋼板中のオーステナイト相にＭｎを濃化させるために行なう。一般的に熱間圧延後の鋼板組織はフェライト相、オーステナイト相、パーライト相、ベイナイト相、セメンタイト相などの複数の相からなり、このうちオーステナイト相にＭｎを濃化させることにより、最終製品である溶融亜鉛めっき鋼板の延性の向上が見込まれる。
熱処理工程の温度が６００℃未満または保持時間が６００ｓ未満ではオーステナイト相へのＭｎ濃化が進行しないおそれがある。温度の上限は特に設けないが、８５０℃を超えるとオーステナイト相へのＭｎ濃化が飽和するだけでなく、コストアップにつながる。よって、温度は８５０℃以下が好ましい。一方、２１６００ｓを超えて保持する場合、オーステナイト相へのＭｎ濃化が飽和し、最終製品の延性への効き代が小さくなるだけでなく、コストアップにつながる。したがって、熱処理は６００℃以上の温度で、６００ｓ以上２１６００ｓ以下の保持時間とすることが好ましい。
この熱処理工程では、熱処理工程後の第１加熱工程および第２加熱工程への影響を避けるため、長時間の熱処理においても鋼板表面の酸化を抑制する。そのために、鋼板表面を雰囲気に暴露しないことが好ましい。「鋼板表面を雰囲気に暴露しない」とは、鋼板の両表面が雰囲気に暴露しない状態のみならず、鋼板の一方の表面が雰囲気に暴露しない状態をも含む。鋼板の厚さ面は端面であり、前記表面には該当しない。鋼板表面を雰囲気に暴露しない状態とするため、例えば真空炉焼鈍など完全に雰囲気を遮断する方法が上げられるが、該方法ではコスト面での課題が大きい。通常工程を前提とすると、鋼板コイルをきつく巻き、いわゆるタイトコイルとすることにより、鋼板と鋼板の間に雰囲気が侵入することを抑制することができる。なお、コイル最外周面は、後工程の加熱時には通常溶接部近傍となり、製品としては切除される。加熱を連続設備で行わない場合は、最外周面は切除して製品とする。
また、上記のタイトコイルとした場合でも、Ｆｅが酸化する雰囲気ではコイル端面が酸化し、コイル内部まで侵食して、最終製品のめっき外観を損なうおそれがある。したがって、長時間の熱処理においてもＦｅ酸化を抑制するため、Ｈ２濃度は十分な量である１．０ｖｏｌ％以上が好ましい。Ｈ２濃度２５．０ｖｏｌ％超ではコストアップにつながる。したがって、Ｈ２濃度は１．０ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下が好ましい。Ｈ２以外の残部はＮ２、Ｈ２Ｏおよび不可避的不純物である。
また同様に、露点が１０℃を超えるとコイル端面のＦｅが酸化されるおそれがあるので、露点は１０℃以下が好ましい。
次いで、本発明の重要な要件である下記の工程を行う。
Ｈ２濃度が０．０５ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が−４５℃以上−１０℃以下の雰囲気中、７５０℃以上８８０℃以下の温度域で２０ｓ以上６００ｓ以下保持する第１加熱工程と、前記第１加熱工程後の鋼板を冷却する冷却工程と、前記冷却工程後の鋼板を圧下率が０．３％以上２．０％以下の条件で圧延を施す圧延工程と、前記圧延工程後の鋼板を、酸洗減量がＦｅ換算で０．０２ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２以下となる条件で酸洗する酸洗工程と、前記酸洗工程後の鋼板を、Ｈ２濃度が０．０５ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が−１０℃以下の雰囲気中、７２０℃以上８６０℃以下における任意の温度又は温度域で２０ｓ以上３００ｓ以下保持する第２加熱工程と、前記第２加熱工程後の鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施すめっき処理工程を行う。なお、第１加熱工程及び第２加熱工程における保持時間の単位「ｓ」は「秒」を意味する。これらの第１加熱工程、冷却工程、圧延工程、酸洗工程、第２加熱工程およびめっき処理工程は連続設備で行っても、別々の設備で行っても構わない。
以下、詳細に説明する。
第１加熱工程
第１加熱工程とは、上記鋼板を、Ｈ２濃度が０．０５〜２５．０ｖｏｌ％、露点が−４５〜−１０℃の雰囲気中、７５０〜８８０℃の温度域で、２０ｓ以上６００ｓ以下保持する工程である。第１加熱工程では、Ｆｅが酸化しない範囲で、Ｍｎを鋼板表面で酸化させる。
Ｈ２濃度はＦｅの酸化を抑制するのに充分な量が必要であり、０．０５ｖｏｌ％以上とする。一方、Ｈ２濃度が２５．０ｖｏｌ％を超えるとコストアップにつながるため、Ｈ２濃度は２５．０ｖｏｌ％以下とする。残部はＮ２、Ｈ２Ｏおよび不可避的不純物である。
また、露点が−４５℃未満となるとＭｎの酸化が抑制される。また、露点が−１０℃を超えるとＦｅが酸化する。したがって、露点は−４５℃以上−１０℃以下とする。
鋼板温度が７５０℃未満ではＭｎが十分酸化せず、８８０℃を超えると加熱コストがかかる。したがって、保持する鋼板の加熱温度（鋼板温度）は７５０℃以上８８０℃以下の温度域とする。第１加熱工程での保持は、鋼板を一定の温度に保った状態で保持してもよいし、７５０℃以上８８０℃以下の温度域で鋼板の温度を変化させながら保持してもよい。
保持時間が２０ｓ未満では表面に十分なＭｎ酸化物が形成されず、６００ｓ超えでは過度のＭｎ酸化物形成により酸洗の効率が低下し、製造効率が低下する。したがって、保持時間は２０ｓ以上６００ｓ以下とする。
冷却工程
上記鋼板を、圧延可能な温度まで冷却する。
圧延工程
冷却後の鋼板を圧下率が０．３％以上２．０％以下の条件で圧延を施す。この工程は第１加熱工程後の鋼板を、軽度に圧延することで、鋼板表面に形成した酸化物を鋼板表面に押し込み、鋼板表面に微小な凹凸を付与することで、めっき密着性を向上させるために行うものである。圧下率が０．３％未満では、鋼板表面に十分な凹凸を付与できない場合がある。また、圧下率が２．０％を超えると鋼板に歪が多く導入され、次の酸洗工程で酸洗が促進され、圧延工程で形成した凹凸が消滅する場合がある。したがって、圧下率は０．３％以上２．０％以下とする。
酸洗工程
圧延工程後の鋼板表面を、酸洗減量がＦｅ換算で０．０２ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２以下となる条件で酸洗する。この工程は、鋼板の表面を清浄化すると共に第１加熱工程において鋼板の表面に形成した酸に可溶な酸化物を除去するために行うものである。
酸洗減量がＦｅ換算で０．０２ｇ／ｍ２未満では酸化物が充分除去されない場合がある。また、酸洗減量が５ｇ／ｍ２を超えると鋼板表層の酸化物のみならずＭｎ濃度が低下した鋼板内部まで溶解する場合があり、第２加熱工程でのＭｎ酸化物形成を抑制できない場合がある。したがって、酸洗減量はＦｅ換算で０．０２ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２以下とする。
酸洗減量のＦｅ換算値は通板前後の酸洗液中のＦｅ濃度変化と通板材の面積から求めた。
第２加熱工程
酸洗処理後の鋼板を、Ｈ２濃度が０．０５ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が−１０℃以下の雰囲気中、７２０℃以上８６０℃以下の温度域で２０ｓ以上３００ｓ以下保持する。第２加熱工程は、鋼板表面を活性化し鋼板にめっきを施すために行うものである。
Ｈ２濃度はＦｅ酸化を抑制するのに充分な量が必要であり０．０５ｖｏｌ％以上とする。また、Ｈ２濃度が２５．０ｖｏｌ％を超えるとコストアップにつながるため２５．０ｖｏｌ％以下とする。残部はＮ２、Ｈ２Ｏおよび不可避的不純物である。
また、露点が−１０℃を超えるとＦｅが酸化するため、露点は−１０℃以下とする。
鋼板温度が７２０℃未満では鋼板表面が活性化せず、溶融亜鉛との濡れ性が低下する。一方、鋼板温度が８６０℃を超えるとＭｎが焼鈍中に表面で酸化物を形成することで、Ｍｎ酸化物を含む表層を形成し、鋼板と溶融亜鉛との濡れ性を低下させる。したがって、保持する鋼板の加熱温度（鋼板温度）は７２０℃以上８６０℃以下の温度域とする。第２加熱工程での保持は、鋼板を一定の温度に保った状態で保持してもよいし、鋼板の温度を変化させながら保持してもよい。
保持時間が２０ｓ未満では鋼板表面が十分に活性化しない。３００ｓ超えではＭｎが再度表面で酸化物を形成することで、Ｍｎ酸化物を含む表層を形成し、溶融亜鉛との濡れ性が低下する。したがって、保持時間は２０ｓ以上３００ｓ以下とする。
めっき処理工程
めっき処理工程は、上記の処理を施した後に鋼板を冷却し、鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して溶融亜鉛めっきを施す工程である。
溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、浴温が４４０〜５５０℃、浴中Ａｌ濃度が０．１４〜０．２４％の亜鉛めっき浴の使用が好ましい。
浴温が４４０℃未満では浴内における温度変動により低温部でＺｎの凝固が生じる可能性があるため不適になる場合がある。５５０℃を超えると浴の蒸発が激しく、気化したＺｎが炉内へ付着するため操業上問題を生じる場合がある。さらに、めっき時に合金化が進行するため過合金になりやすい。
溶融亜鉛めっき鋼板を製造する時に浴中Ａｌ濃度が０．１４％未満になるとＦｅ−Ｚｎ合金化が進みめっき密着性が悪化する場合がある。０．２４％超えになるとＡｌ酸化物による欠陥が発生する場合がある。
めっき処理後、合金化処理を行う場合は、浴中Ａｌ濃度が０．１０〜０．２０％の亜鉛めっき浴の使用が好ましい。浴中Ａｌ濃度が０．１０％未満になるとΓ相が多量に生成しパウダリング性が悪化する場合がある。０．２０％超になるとＦｅ−Ｚｎ合金化が進まない場合がある。
合金化処理工程
必要に応じて、めっき処理工程後の鋼板に、さらに合金化処理を行う。合金化処理の条件は特に限定されないが、合金化処理温度は４６０℃超え５８０℃未満が好ましい。４６０℃以下では合金化進行が遅く、５８０℃以上では過合金により地鉄界面に生成する硬くて脆いＺｎ−Ｆｅ合金層が生成し過ぎてめっき密着性が劣化する場合がある。
表１に示す成分組成を有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を転炉にて溶製し、連続鋳造法にてスラブとした。得られたスラブを１２００℃に加熱後、２．３〜４．５ｍｍの各板厚まで熱間圧延を行い、巻き取りを行った。次いで、得られた熱延板を酸洗し、必要に応じて熱処理を行なった後、冷間圧延を施した。その後、雰囲気調整が可能な炉において表２〜表６に示す条件にて第１加熱工程、冷却工程、圧延工程、酸洗工程および第２加熱工程を行った。なお、冷却は１００℃以下まで行った。引き続き、めっき処理工程を行った。表２〜表６に示す条件にて、０．１４〜０．２４％のＡｌを含有したＺｎ浴にて溶融亜鉛めっき処理を施し、溶融亜鉛めっき鋼板を得た。
また、一部の鋼板は、０．１０〜２．０％のＡｌを含有したＺｎ浴にてめっき処理を行い、次いで、表２〜表６に示す条件で合金化処理を行った。
以上より得られた溶融亜鉛めっき鋼板に対して、下記に示す方法にて、強度、全伸び、表面外観、めっき密着性を調査した。
＜引張強度および全伸び＞
引張試験は、引張方向が鋼板の圧延方向と直角方向となるようにサンプルを採取したＪＩＳ５号試験片を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４１に準拠して行い、ＴＳ（引張強度）およびＥＬ（全伸び）を測定した。
＜表面外観＞
不めっきやピンホールなどの外観不良の有無を目視にて判断し、外観不良がない場合には良好（○）、外観不良がわずかにあるが概ね良好である場合には概ね良好（△）、外観不良がある場合には（×）と判定した。
＜めっき密着性＞
合金化溶融亜鉛鍍金鋼板（ＧＡ）のめっき密着性は、耐パウダリング性を評価することで評価した。具体的には、合金化溶融亜鉛めっき鋼板にセロハンテープを貼り、テープ面を９０度曲げ、曲げ戻しをし、加工部の内側（圧縮加工側）に、曲げ加工部と平行に巾２４ｍｍのセロハンテープを押し当てて引き離し、セロハンテープの長さ４０ｍｍの部分に付着した亜鉛量を蛍光Ｘ線によるＺｎカウント数として測定し、Ｚｎカウント数を単位長さ（１ｍ）当たりに換算した量を、下記基準に照らしてランク２以下のものを特に良好（○）、ランク３のものを良好（△）、４以上のものを不良（×）として評価した。
蛍光Ｘ線カウント数 ランク
０以上〜２０００未満 ：１ （良）
２０００以上〜５０００未満 ：２
５０００以上〜８０００未満 ：３
８０００以上〜１００００未満：４
１００００以上 ：５ （劣）
ＧＩについては、ボールインパクト試験を行い、加工部をセロハンテープ剥離し、めっき層剥離の有無を目視判定することでめっき密着性を評価した。なお、ボールインパクト試験は、ボール質量１．８ｋｇ、落下高さ１００ｃｍで行なった。
○：めっき層の剥離なし
×：めっき層が剥離
以上の評価について、得られた結果を条件と併せて表２〜表６に示す。
Figure 2016002141
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本発明例の高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、ＴＳが７８０ＭＰａ以上であり、いずれも表面外観および密着性に優れている。一方、比較例では、表面外観、めっき密着性のいずれか一つ以上が劣っている。
本発明例の高強度溶融亜鉛めっき鋼板は、熱処理工程を行うことにより全伸びが向上している。例えば、Ａ鋼を使用したＮｏ．１〜１０とＮｏ．１０５〜１１１の全伸びを対比すると、熱処理工程を行ったＮｏ．１０５〜１１１で全伸びが向上している。また、Ｕ鋼を使用したＮｏ．１４１〜１４７においても、熱処理工程を行ったＮｏ．１４２〜１４７で全伸びが向上している。

Claims (5)

  1. 成分組成として、質量％で、Ｃ：０．０４０％以上０．５００％以下、Ｓｉ：０．８０％以下、Ｍｎ：１．８０％以上４．００％以下、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎ：０．０１００％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼板に対して、
    Ｈ２濃度が０．０５ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が−４５℃以上−１０℃以下の雰囲気中、７５０℃以上８８０℃以下の温度域で２０ｓ以上６００ｓ以下保持する第１加熱工程、
    前記第１加熱工程後の鋼板を冷却する冷却工程と、
    前記冷却工程後の鋼板を圧下率が０．３％以上２．０％以下の条件で圧延を施す圧延工程と、
    前記圧延工程後の鋼板を、酸洗減量がＦｅ換算で０．０２ｇ／ｍ２以上５ｇ／ｍ２以下となる条件で酸洗する酸洗工程と、
    前記酸洗工程後の鋼板を、Ｈ２濃度が０．０５ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が−１０℃以下の雰囲気中、７２０℃以上８６０℃以下の温度域で２０ｓ以上３００ｓ以下保持する第２加熱工程と、
    前記第２加熱工程後の鋼板に、溶融亜鉛めっき処理を施すめっき処理工程を有する高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  2. さらに、成分組成として、質量％で、Ｔｉ：０．０１０％以上０．１００％以下、Ｎｂ：０．０１０％以上０．１００％以下、Ｂ：０．０００１％以上０．００５０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素を含有する請求項１に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  3. さらに、成分組成として、質量％で、Ｍｏ：０．０１％以上０．５０％以下、Ｃｒ：０．３０％以下、Ｎｉ：０．５０％以下、Ｃｕ：１．００％以下、Ｖ：０．５００％以下、Ｓｂ：０．１０％以下、Ｓｎ：０．１０％以下、Ｃａ：０．０１００％以下、ＲＥＭ：０．０１０％以下のうちから選ばれる少なくとも１種の元素を含有する請求項１または２に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  4. 前記第１加熱工程に供される鋼板の製造において、鋼スラブに、熱間圧延を施し、次いで、酸洗によりスケールを除去した後、鋼板表面が雰囲気に暴露されない状態でＨ２濃度１．０ｖｏｌ％以上２５．０ｖｏｌ％以下、露点が１０℃以下の雰囲気中で、６００℃以上の温度で６００ｓ以上２１６００ｓ以下保持する熱処理工程を行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  5. 前記めっき処理工程後の鋼板に、さらに合金化処理を行う合金化処理工程を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の高強度溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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