TW202038112A - 冷卻速度決定裝置及訊息處理程式 - Google Patents

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TW202038112A
TW202038112A TW109100969A TW109100969A TW202038112A TW 202038112 A TW202038112 A TW 202038112A TW 109100969 A TW109100969 A TW 109100969A TW 109100969 A TW109100969 A TW 109100969A TW 202038112 A TW202038112 A TW 202038112A
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石井康太郎
古川伸也
古賀慎一
服部保徳
派翠克 愛德華 潘德雷頓
山田和弘
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日商日鐵日新製鋼股份有限公司
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Abstract

本發明係防止熔融鍍覆後的熔融鍍覆鋼板表面的變色。冷卻速度決定裝置(1)係具備：係數取得部(12)，其係取得下述式(1)中的對應於上述熔融鍍覆浴的係數α、β、γ及δ，且下述式(1)係顯示熔融鍍覆鋼板表面的變色度YI；速度決定部(13)，其係決定平均冷卻速度A，且上述平均冷卻速度係使下述式(1)中的YI成為預定基準值以下。 YI = (α×[SE]+β)×{(T-ST)/A}1/2 + γ×[SE]+δ･･･式(1)；此處， [SE]：熔融鍍覆浴所含之特定元素的濃度(質量%)； T：熔融鍍覆浴的浴溫(℃)； ST：熔融鍍覆浴凝固的凝固溫度(℃)。

Description

冷卻速度決定裝置及訊息處理程式
本發明係關於一種裝置，其係決定熔融鍍覆附著鋼板的冷卻速度等，前述熔融鍍覆附著鋼板係在製造熔融鍍覆鋼板時，自熔融鍍覆浴取出之熔融鍍覆附著鋼板。更詳細而言，本發明係關於一種決定熔融鍍覆附著鋼板的冷卻速度的裝置，且能夠防止在熔融鍍覆後的熔融鍍覆鋼板的表面產生變色。
一直以來，藉由於鋼板施加各種熔融鍍覆，能夠製造各種熔融鍍覆鋼板。為了提升製造之產品(熔融鍍覆鋼板)的性質，根據熔融鍍覆的種類(即熔融鍍覆浴的組成)，使用了各種技術。
作為熔融鍍覆鋼板的一例，可舉出熔融鋁系鍍覆鋼板(熔融Al系鍍覆鋼板)。為了提升鋼板所具有的耐腐蝕性及耐熱性，熔融Al系鍍覆鋼板係藉由於鋼板之表層鍍覆以鋁作為主成分的熔融法來施作的鋼板。熔融Al系鍍覆鋼板係以汽車排氣構件、燃燒機器構件等之耐熱用途為中心而被廣泛地使用。
然而，熔融Al系鍍覆鋼板於鍍覆層的表面會出現起因為鋁的凝固組織的枝晶(dendrite，樹枝狀晶)的鋅花(spangle)模樣。鋅花模樣係獨特的幾何學模樣或花柄模樣，形成鋅花模樣的各個區域(鋅花)係形成於上述枝晶。
鋅花係於鍍覆後鋁凝固的過程中成長。其成長係首先有鋅花核生成，接著自鋅花核長出一次枝晶臂(dendrite arm)，接著自一次枝晶臂進展發生二次枝晶臂。鄰接的鋅花彼此藉由碰撞而停止枝晶臂的成長，故鍍覆層中的鋅花核越多，則鋅花個數會越多，每一個的鋅花尺寸則變得微細。
此鋅花之存在雖不會對熔融Al系鍍覆鋼板之耐腐蝕性等品質有任何不良影響，但於市場上，具有鋅花尺寸為微細且鋅花模樣不明顯的表面質地的熔融Al系鍍覆鋼板係較佳。
鋅花的微細化程度係可以藉由每單位面積的鋅花數量，即鋅花的密度來進行評價。若鋅花密度越高，則每單位面積的鋅花數量越多，此係意味著鋅花的尺寸越微細。
因此，舉例來說，在鍍覆層為鋁-鋅合金的熔融鋁-鋅鍍覆鋼板中，在以形成微細鋅花作為目的之情況下，為了使作為鋅花核來作用的物質增加，有人提出了一種製造方法，其係於鍍覆浴中添加：Ti、Zr、Nb、B、硼化鋁(AlB2 、AlB12 )等之硼化物；碳化鈦(TiC)；硼化鈦(TiB2 )或三鋁化鈦(TiAl3 )。關於此種製造方法，例如已記載於專利文獻1~3。
[先前技術文獻] [專利文獻] [專利文獻1] 日本國公開專利公報「特開2004-115908號公報(2004年4月15日公開」 [專利文獻2] 日本國公開專利公報「特開2006-22409號公報(2006年1月26日公開)」 [專利文獻3] 日本國公開專利公報「專利第3751879號公報(2005年12月16日發行)」 [專利文獻4] 日本國公開專利公報「專利第5591414號公報(2014年9月17日發行)」 [專利文獻5] 日本國公開專利公報「專利第6069558號公報(2017年2月1日發行)」 [專利文獻6] 日本國公開專利公報「特開2018-104762號公報(2018年7月5日公開)」
[發明所欲解決問題] 然而，將上述方法應用於熔融Al系鍍覆鋼板的情形，有如以下之問題。
即，因為鋁(比重：2.7)係輕量的金屬，相較於作為鋁與鋅(比重：7.1)混合之浴湯的鋁-鋅鍍覆浴，以熔融鋁作為主成分之熔融Al系鍍覆浴的比重較低。因此，Ti、Nb、碳化鈦(TiC)、硼化鈦(TiB2 )、及三鋁化鈦(TiAl3 )等之較熔融Al系鍍覆浴為比重高的物質，向熔融Al系鍍覆浴之底部的沉降性高，而難以均勻地分散於熔融Al系鍍覆浴中。因此，在專利文獻1~3所記載的方法中，在如工業上的連續操作般，連續地製作熔融Al系鍍覆鋼板的情形下，有所謂難以在熔融Al系鍍覆鋼板之表面安定地形成微細的鋅花的問題。
專利文獻4揭示一種熔融Al系鍍覆鋼板，其鍍覆層的B含量為0.002~0.080質量%。然而，於此文獻所揭示的技術中，藉由使B不均勻地存在於熔融Al系鍍覆鋼板的鍍覆層表面，而能夠提升鍍覆層與金屬模具的滑動性，並改善鍍覆層之耐磨損性。但於專利文獻4中，並無任何關於在熔融Al系鍍覆鋼板表面形成微細鋅花的記載，且無法獲得關於鋅花微細化的特別效果。
又，專利文獻5、6揭示了一種技術，其係藉由將鍍覆層中的平均B濃度及平均K濃度兩者調整在特定的範圍內，而在熔融Al系鍍覆鋼板的表面形成微細鋅花。根據此技術，相較於在熔融Al系鍍覆鋼板的鍍覆層單獨添加B及K中的任一者，能夠提高添加元素所帶來之鋅花微細化的效果。在如此之專利文獻5、6中，藉由使作為鋅花核來作用之物質與熔融Al浴之間的比重差值減少，能夠在某種程度上解決作為鋅花核來作用之物質沉降於鍍覆浴底部的問題。
目前為止，本發明人發現，當使用專利文獻5、6中所記載的技術時，會產生以下現象。也就是說，在熔融Al系鍍覆鋼板的鋅花密度不穩定的同時，熔融鍍覆後的熔融Al系鍍覆鋼板的表面產生變色(棕色至金色)。雖然這種變色不會對熔融Al系鍍覆鋼板的性能產生不佳的影響，但是在市場上較佳係要求具有白色表面的熔融Al系鍍覆鋼板。因此，熔融Al系鍍覆鋼板的表面變色降低了熔融Al系鍍覆鋼板的產品價值。
又，上述現象(變色)不僅產生於熔融Al系鍍覆鋼板，亦可能產生於其他種類的熔融鍍覆鋼板。也就是說，根據熔融鍍覆浴的構成成分，會有容易在熔融鍍覆後的熔融鍍覆鋼板表面產生變色的情形。
本發明的一態樣係有鑑於此現狀，且本發明一態樣之目的係防止熔融鍍覆後的熔融鍍覆鋼板表面產生變色。
[解決問題之手段] 為了解決上述課題，本發明一態樣的冷卻速度決定裝置，其係決定自熔融鍍覆浴取出後之熔融鍍覆附著鋼板的冷卻速度，且上述熔融鍍覆附著鋼板係附著有熔融鍍覆物之基材鋼板，上述冷卻速度決定裝置係包含：係數取得部，其係取得下述公式(1)中的對應於上述熔融鍍覆浴的係數α、β、γ及δ，且下述公式(1)係顯示由上述熔融鍍覆附著鋼板冷卻而成之熔融鍍覆鋼板的表面的變色度YI；速度決定部，其係決定平均冷卻速度，且上述平均冷卻速度係指，自上述熔融鍍覆浴取出上述熔融鍍覆附著鋼板後至附著於上述基材鋼板的熔融鍍覆物凝固為止的時間之平均冷卻速度；上述速度決定部係以使將各上述係數代入下述公式(1)後所獲得之式中的YI成為預定基準值以下的方式，來決定上述平均冷卻速度。
YI = (α×[SE]+β)×{(T-ST)/A}1/2 + γ×[SE]+δ･･･公式(1) 此處， [SE]：在上述熔融鍍覆浴的構成元素中預先特定之特定元素的濃度(質量%)； T：上述熔融鍍覆浴的浴溫(℃)； ST：上述熔融鍍覆浴凝固的凝固溫度(℃)； A：上述平均冷卻速度(℃/秒)； α、β、γ及δ：上述係數。
[發明功效] 根據本發明一態樣，能夠防止熔融鍍覆後的熔融鍍覆鋼板表面產生變色。
以下，針對本發明的實施形態進行說明。又，以下的記載僅是用於更容易理解本發明的要旨，只要未特別指定，則並非用於限定本發明。又，在本說明書中，只要未特別指定，「A~B」係指A以上且B以下。又，在本說明書中，只要未特別指定，表示組成時所使用的「%」係指「質量%」。
(1.用語的定義) 在本說明書中，「鋼板」的用語係包含「鋼帶」的意義。又，「熔融鍍覆附著鋼板」係指，將基材鋼板浸漬並通過熔融鍍覆浴並自熔融鍍覆浴取出時，熔融鍍覆浴的一部分以熔融狀態附著於基材鋼板表面之狀態。藉由冷卻熔融鍍覆附著鋼板而使表面物質凝固，在基材鋼板的表面形成熔融鍍覆層。藉此，製作熔融鍍覆鋼板。
又，在本說明書中，將自熔融鍍覆浴取出熔融鍍覆附著鋼板後至該熔融鍍覆附著鋼板的表面物質凝固並形成熔融鍍覆層的時間點為止所需要的時間，稱為「凝固時間」。針對如何判斷形成熔融鍍覆層的時間點之具體方法並未特別限定，舉例來說，能夠基於人的目視所觀測到之表面光澤的變化來判斷。
又，上述「凝固時間」係可如下述般求得。也就是說，在連續式熔融鍍覆設備的生產線中，基於生產線上的熔融鍍覆浴的表面位置與形成熔融鍍覆層的位置，來算出搬送距離。將該搬送距離除以生產線的搬送速度，即可算出上述「凝固時間」。
「平均冷卻速度」係指，自熔融鍍覆浴取出熔融鍍覆附著鋼板後至該熔融鍍覆附著鋼板的表面物質凝固並形成熔融鍍覆層的時間點為止所需要的時間中，熔融鍍覆附著鋼板的冷卻速度的平均值(例如，每1秒的溫度變化)。「平均冷卻速度」係能夠如下述般算出。換言之，將上述熔融鍍覆附著鋼板自熔融鍍覆浴取出後的表面溫度作為第一溫度(可為與熔融鍍覆浴的浴溫近似的溫度)，並將熔融鍍覆浴的構成物質的凝固溫度作為第二溫度。並藉由計算[(上述第一溫度-上述第二溫度)/上述凝固時間]，而能夠求得平均冷卻速度(單位可例如為℃/秒)。
(2.發明知識的概略說明) 針對本發明人們所發明之知識，將其緣由一併於以下概略地說明。
近年來，在關於作為其中一種熔融鍍覆鋼板的熔融Al系鍍覆鋼板中，本發明人們獲得一種製造技術，其藉由在鍍覆浴中共同添加特定濃度範圍內的硼(B)與鉀(K)，來製造具有微細鋅花的熔融Al系鍍覆鋼板(參照專利文獻5)。接著，使用此技術嘗試工業生產的結果，產生了以下的現象。
也就是說，使用共同添加有B與K的熔融Al系鍍覆浴，並藉由使基材鋼板浸漬及通過該熔融Al系鍍覆浴後取出基材鋼板，再進行冷卻，來製造表面形成有熔融Al系鍍覆層的熔融Al系鍍覆鋼板。此時，在經製造之熔融Al系鍍覆鋼板的表面產生變色，例如熔融Al系鍍覆鋼板的表面變色成斑駁模樣狀。另外，亦有熔融Al系鍍覆鋼板的整個表面都產生變色的情形。
本發明人們為了瞭解上述變色產生的原因，使用了輝光放電光發射光譜法(GDS, Glow Discharge Optical Emission Spectrometry)，針對熔融Al系鍍覆鋼板的變色部分及非變色的正常部分進行分析。結果發現，相較於正常部分，在變色部分中，存在於鍍覆層表層中的富氧層(所謂的氧化被膜)形成得較厚。雖然此原因仍不清楚，但是由於在熔融Al系鍍覆浴中添加了B導致氧化被膜的形成速度增加，而產生形成了相對較厚的氧化被膜的現象，且吾人認為因為該現象而產生了變色。
又，熔融Al系鍍覆鋼板表面的變色程度(變色度)係能夠藉由黃色度YI進行評價，針對此黃色度YI的計算，能夠參照JIS K7373的記載並理解之。
本發明人們更進一步探討的結果，發現在黃色度與氧化被膜之間成立下述數學式(2)所表示的比例關係。此係藉由整理關於黃色度YI與氧化被膜的各種實驗資料，並調查其相關關係所導出的結果。 YI = a×x+b･･･(2)； 此處，x：氧化被膜的厚度 a、b：常數。
附著有熔融Al系鍍覆浴之熔融鍍覆附著鋼板的表層中氧化物的形成速度(換言之，熔融Al系鍍覆鋼板的厚度方向中氧化被膜的形成速度)，係藉由穿過氧化被膜中的來自大氣的氧氣之擴散速度來決定。因此，若將基材鋼板從鍍覆浴中取出到在大氣氛圍中形成鍍覆層為止的時間(前述「凝固時間」)作為t，則在x與t之間成立以下的數學式(3)。 x=k×t1/2 ･･･(3)； 此處，k為擴散係數。
因此，針對黃色度YI，上述數學式(2)可轉換成下述數學式(4)。 YI=a×k×t1/2 +b･･･(4)。
又，本發明人們將上述t固定，並調查黃色度YI與浴中B濃度的關係。結果，發現此等之間成立下述數學式(5)所表示的比例關係。 YI=X1 ×[B]+X2 ･･･(5)； 此處，[B]：熔融Al系鍍覆浴中的B濃度(質量%) X1 、X2 ：常數。
上述數學式(5)中的X1 及X2 的值，係根據t而唯一地確定。因此，上述數學式(5)可以概括為下述數學式(6)，其中，X1 和X2 係作為t的函數，並以X1 (t)及X2 (t)來表示。
YI=X1 (t)×[B]+X2 (t)･･･(6)。
如上述數學式(4)所示，YI係t1/2 的函數。因此，X1 (t)及X2 (t)係能夠表示成下述數學式(7)及數學式(8)。
X1 (t)=α×t1/2 +γ･･･(7)； X2 (t)=β×t1/2 +δ･･･(8)； 此處，α、β、γ、δ係分別為常數。
若將上述數學式(7)及數學式(8)帶入上述數學式(6)，則黃色度YI係能夠以下述數學式(9)來表示。上述α、β、γ、δ係為下述數學式(9)的係數。
YI=(α×[B]+β)×t1/2 +γ×[B]+δ･･･(9) 本發明人們使用含有9%Si-2%Fe之Al浴作為熔融Al系鍍覆浴，並將藉由在不同條件下製造熔融Al系鍍覆鋼板所獲得之各種結果帶入上述數學式(9)，且使用所獲得之複數數學式進行數值解析。結果，作為上述係數，α = 275.45；β = 1.98；γ = -656.57；δ = -9.76。
又，關於上述t，如下所述。也就是說，將熔融Al系鍍覆浴的鍍覆浴的溫度(浴溫)設為T(℃)，並將自上述熔融鍍覆浴取出上述熔融鍍覆附著鋼板後至附著於上述基材鋼板的熔融鍍覆物凝固為止的時間之平均冷卻速度設為A(℃/秒)。接著，在上述熔融鍍覆浴為含有9%Si-2%Fe之Al浴的情況下，能夠確定其凝固溫度為577℃。結果，能夠以t={(T-577)/A}來表示，且上述數學式(9)能夠改寫成下述數學式(10)。
YI=(α×[B]+β)×{(T-577)/A}1/2 +γ×[B]+δ･･･(10)。
若黃色度YI的值大於10，則在目視下觀察到顯著的變色。因此，為了防止變色，平均冷卻速度A係使黃色度YI成為10以下，且能夠調整上述數學式(10)，並以下述數學式(11)來表示。 A≧{(α×[B]+β)/(10-γ×[B]-δ)}2 ×(T-577)･･･(11)。
(關於概括) 使用基於以上之本發明人們所發明的知識來決定的平均冷卻速度A，藉由冷卻熔融鍍覆附著鋼板，能夠防止熔融鍍覆後的熔融鍍覆鋼板表面的變色。又，基於上述知識，上述數學式(10)能夠概括並以下述數學式(12)來表示。
YI=(α×[SE]+β)×{(T-ST)/A}1/2 + γ×[SE]+δ･･･式(12) [SE]：在上述熔融鍍覆浴的構成元素中預先特定之特定元素的濃度(質量%)； T：上述熔融鍍覆浴的浴溫(℃)； ST：上述熔融鍍覆浴凝固的凝固溫度(℃)； A：上述平均冷卻速度(℃/秒)； α、β、γ及δ：上述係數。
上述特定的元素係例如上述的硼般，在熔融鍍覆浴中該元素的濃度係與黃色度YI之間具有比例關係。
針對所欲種類之熔融鍍覆浴，使用上述數學式(12)，並與上述相同地，求得對應於該熔融鍍覆浴及上述特定元素之上述係數α、β、γ及δ。接著，使用將該係數帶入上述數學式(12)後所獲得之數學式，能夠決定冷卻速度A，且前述冷卻速度A係能夠防止熔融鍍覆鋼板表面的變色。
(3.一實施形態的冷卻速度決定裝置) 以下，針對本發明一實施形態的冷卻速度決定裝置，使用圖1進行說明，且前述冷卻速度決定裝置係使用上述數學式(12)來決定自熔融鍍覆浴取出附著有熔融鍍覆物的熔融鍍覆附著鋼板的平均冷卻速度A。圖1係顯示本發明一實施形態之冷卻速度決定裝置的概略構成之方塊圖。
如圖1所示，冷卻速度決定裝置1係包含控制部10及儲存部20。控制部10係包括：係數算出部11、係數取得部12及速度決定部13。儲存部20係儲存條件數據21、實驗結果數據22及係數數據23。
控制部10係控制冷卻速度決定裝置1整體的動作，其係例如為中央處理器(CPU, Central Processing Unit)。控制部10所具備的各部分，係可作為由CPU而動作之軟體來實現。儲存部20係為可儲存用於控制部10中之各種數據的暫時性或非暫時性儲存裝置(例如硬碟、快閃記憶體等)。
條件數據21係關於熔融鍍覆的各種條件之數據，例如，其係包含熔融鍍覆浴的基本組成、該熔融鍍覆浴的凝固溫度、上述特定元素的種類等條件。
實驗結果數據22係指，使用某種熔融鍍覆浴，並藉由在不同條件下製造熔融鍍覆鋼板所獲得之實驗結果的數據，例如，其係包含平均冷卻速度A、上述特定元素的濃度[SE]、黃色度YI等。
係數數據23係使上述數學式(12)所使用之上述係數α、β、γ及δ對應於熔融鍍覆浴的基本組成及上述特定元素的種類並儲存之數據。被儲存至係數數據23的上述係數係可藉由上述係數算出部11來算出。
在本發明一實施形態中，首先，藉由上述係數算出部11，算出對應於所使用的熔融鍍覆浴的基本組成及上述特定元素的種類之上述係數α、β、γ及δ，並將經算出後之上述係數作為係數數據23而儲存於儲存部20。接著，係數取得部12係從儲存部20讀取係數數據23並將其傳送至速度決定部13。速度決定部13係使用將自係數取得部12所接收到的上述係數代入上述數學式(12)所獲得之數學式，並利用特定元素的濃度、熔融鍍覆的浴溫及特定的黃色度YI的基準值，來決定平均冷卻速度A。就特定的黃色度YI的基準值而言，可例如為10。
又，於以下的情況，亦可不需要係數算出部11的處理。換言之，在過去已經算出對應於所使用的熔融鍍覆浴的基本組成及上述特定元素的種類之上述係數α、β、γ及δ，且該係數α、β、γ及δ已經被儲存於係數數據23的情況下，係數取得部12可從儲存部20取得該係數α、β、γ及δ。
(熔融鍍覆浴及特定元素) 能夠使用習知的各種熔融鍍覆浴。又，特定元素係指添加至熔融鍍覆浴的元素，且在熔融鍍覆浴中該元素的濃度係與黃色度YI之間具有比例關係。舉例來說，熔融鍍覆浴係含有9%Si-2%Fe之Al浴，此時，上述特定元素可為硼。在其他種類的熔融鍍覆浴中，亦可存在此種特定元素。
(基材鋼板) 能夠從適合作為熔融鍍覆鋼板的鍍覆底板之鋼種中，因應用途而從各種鋼種中選擇基材鋼板。舉例來說，在重視耐腐蝕性用途的情況下，可適用不銹鋼鋼板。基材鋼板的厚度並未限定，可例如為0.4~3.2mm。
(設備) 本發明的一態樣係能夠適用連續式熔融鍍覆設備。又，本發明的一態樣亦能夠適用浸鍍法。
(處理流程) 若更具體說明針對冷卻速度決定裝置1所實行的處理，則如下所述。
作為本發明的知識概要，係數算出部11係如前述般，如以下般地求得上述係數α、β、γ及δ。
首先，係數算出部11係將下述(i)及(ii)代入上述數學式(12)：(i)根據使用之熔融鍍覆浴的種類(基本組成)所決定之上述凝固溫度ST；及(ii)使用上述熔融鍍覆浴，在不同條件下製造熔融鍍覆鋼板所獲得之平均冷卻速度A、特定元素的濃度[SE]及變色度YI。此處，係數算出部11係從儲存部20讀取並使用上述條件數據21及實驗結果數據22，或者，使用圖未示的輸入部並使用經過輸入的數據。藉此，能夠獲得將上述係數α、β、γ及δ作為變數之複數數學式(聯立方程式)。
接著，係數算出部11使用獲得之複數數學式，並藉由進行求得聯立方程式的解之演算處理或數值解析，能夠算出對應於使用之熔融鍍覆浴的種類(基本組成)及特定元素的種類之上述係數α、β、γ及δ。若考慮實驗誤差等，係數算出部11較佳係藉由數值解析來算出上述係數α、β、γ及δ。係數算出部11係將經算出之上述係數α、β、γ及δ對應於熔融鍍覆浴的種類(基本組成)及特定元素的種類，並作為係數數據23而儲存於儲存部20。
係數取得部12係從儲存部20取得對應於使用之熔融鍍覆浴(即，熔融鍍覆浴的基本組成及特定元素的種類)的係數α、β、γ及δ。舉例來說，如前述般，在熔融鍍覆浴係含有9%Si-2%Fe之Al浴且特定元素為硼的情況下，作為上述係數α、β、γ及δ，取得α = 275.45；β = 1.98；γ = -656.57；δ = -9.76之結果。
接著，速度決定部13係以使各上述係數代入上述數學式(12)後之數學式中的黃色度YI成為特定基準值以下的方式，來決定自上述熔融鍍覆浴取出熔融鍍覆附著鋼板後至附著於基材鋼板的熔融鍍覆物凝固為止的時間之平均冷卻速度A。
藉此，能夠有效地抑制熔融鍍覆後的熔融鍍覆鋼板表面所產生之氧化被膜的厚度增加。因此，能夠防止熔融鍍覆鋼板的表面產生變色。又，若使用冷卻速度決定裝置1來決定平均冷卻速度A，則不需要非必要地提高平均冷卻速度A，也能夠獲得上述效果。
又，一直以來，舉例來說，藉由進行預備實驗，雖然可以得到能夠防止熔融鍍覆鋼板的表面產生變色的平均冷卻速度A，但在這種情況下，必須在每次改變熔融鍍覆的各種條件時，進行如此之預備實驗，而會在熔融鍍覆鋼板的生產中造成很大的負擔。相對於此，在冷卻速度決定裝置1中，藉由求得上述係數α、β、γ及δ，並使用上述數學式(12)來對應各種熔融鍍覆條件，能夠迅速地算出平均冷卻速度A。
(實施例1) 藉由使用2次鍍覆法製作測試材料。具體而言，作為鍍覆底板，使用下述表1所示的Al-Si系鍍覆鋼板。將該鍍覆底板在下述表2所示的條件下，浸漬於熔融鍍覆浴中；接著，將熔融鍍覆附著鋼板取出，然後在大氣氛圍下進行空氣冷卻或自然冷卻，以製作測試材料。作為熔融鍍覆浴，使用了下述表3所示的熔融Al系鍍覆浴。在本實施例中使用的熔融鍍覆浴係含有9%Si-2%Fe之Al浴，且作為代入上述數學式(12)之係數α、β、γ及δ，係分別使用前述之α = 275.45；β = 1.98；γ = -656.57；δ = -9.76。
[表1]
鍍覆底板 含有9%Si之熔融Al鍍覆鋼板
每單面的鍍覆附著量 約60g/m2
尺寸 200mm×70mm
板厚 0.8mm、1.6mm
[表2]
鍍覆浴浸漬時間 40秒(sec)
冷卻氛圍 大氣
每單面的鍍覆附著量 約120g/m2
此處，在使用2次鍍覆法的情況下，形成在浸漬於鍍覆浴前的Al-Si系鍍覆鋼板之鍍覆層，係浸漬於鍍覆浴中而被熔解。因此，取出後之鍍覆層的組成係幾乎與熔融鍍覆浴的組成相同。
在本實施例中，使用藉由2次鍍覆法所製作之測試材料並評價變色度(黃色度YI)。此係因為，在測試設備(resca製的鍍覆試驗模擬器)的結構上，要同時進行氣體的還原加熱與大氣氛圍中的冷卻係非常困難的。
針對獲得之測試材料，進行以下的調查。
使用分光式色差計(東京電色製)，測定各測試材料的黃色度YI值。接著，基於以下基準評價變色度，並且○以上的評價為合格。
◎：YI值為5以下；○：YI值為大於5且10以下；×：YI值大於10。
整理結果並顯示於下述表3。
[表3]
區分 No 鍍覆浴組成(質量%) 鍍覆浴溫 (℃) 實際平均冷卻速度 (℃/s) 藉由數學式所得之防止變色冷卻速度(℃/s) YI值 外觀評價
Si B Ti V K
本發明例 1 8.8 0.005 0.002 0.001 >0.0001* 660 11.6 1.8 -2.12 ◎
2 8.8 0.005 0.002 0.001 >0.0001* 660 4.0 1.8 -1.65 ◎
3 8.8 0.005 0.002 0.001 >0.0001* 660 2.0 1.8 8.56 ○
4 8.7 0.010 0.001 0.002 0.0004 660 11.6 2.7 -1.77 ◎
5 8.7 0.010 0.001 0.002 0.0004 660 4.0 2.7 -0.79 ◎
6 9.2 0.015 0.002 0.004 0.0008 660 11.6 3.5 -0.93 ◎
7 9.2 0.015 0.002 0.004 0.0008 660 4.0 3.5 9.88 ○
8 9.1 0.020 0.002 0.002 >0.0001* 660 11.6 4.3 -0.59 ◎
9 9.1 0.020 0.002 0.002 >0.0001* 660 6.2 4.3 3.05 ◎
10 9.1 0.020 0.002 0.002 >0.0001* 680 11.6 5.3 -1.07 ◎
11 9.1 0.020 0.002 0.002 >0.0001* 680 6.2 5.3 9.50 ○
12 9.5 0.035 0.014 0.015 0.0019 660 11.6 6.1 2.40 ◎
比較例 13 8.7 0.010 0.001 0.002 0.0004 660 1.3 2.7 20.59 ×
14 9.2 0.015 0.002 0.004 0.0008 660 2.0 3.5 18.56 ×
15 9.1 0.020 0.002 0.002 >0.0001* 660 4.0 4.3 10.34 ×
16 9.1 0.020 0.002 0.002 >0.0001* 680 4.0 5.3 17.73 ×
17 9.0 >0.001* 0.002 0.001 >0.0001* 660 11.6 1.0 -2.15 ◎
18 9.0 >0.001* 0.002 0.001 >0.0001* 660 1.3 1.0 7.92 ○
19 9.5 0.035 0.014 0.015 0.0019 660 5.8 6.1 12.10 ×
B中的「*」係指小於ICP-AES法的分析界限值；K中的「*」係指小於ICP-MS法的分析界限值。
此處，將使用上述數學式(12)所求得之平均冷卻速度範圍的下限值稱為防止變色的冷卻速度。此亦適用於本說明書以下的記載。又，表中所記載之鍍覆浴的組成係藉由感應耦合電漿(ICP, Inductively Coupled Plasma)分析來求得(參照後述的實施例2)。
如表3的No.1~12所示，實際的平均冷卻速度A係為使用上述數學式(12)所求得之冷卻速度(防止變色的冷卻速度)以上之本發明實施例中，熔融Al系鍍覆鋼板表面的黃色度YI為10以下，能夠有效地防止變色的產生。
另一方面，在實際的平均冷卻速度A係低於防止變色的冷卻速度之比較例No.13~16及No.19中，熔融Al系鍍覆鋼板表面的黃色度YI係大於10(換言之，產生變色)。
又，在No.17及No.18的例子中，雖然熔融Al系鍍覆鋼板表面的黃色度YI係10以下，但其係因為熔融Al系鍍覆浴中的B濃度小於0.001質量%，此係非常低，且此本來就屬於難以產生變色的熔融鍍覆條件。因此，No.17及No.18屬於比較例。
(4.本發明的另一態樣) 以下，針對本發明的另一態樣進行說明。又，為了方便說明，針對上述所說明過的內容不進行重複說明，在下述的態樣中，亦可使用上述冷卻速度決定裝置1所決定之平均冷卻速度A。
本發明人們使用專利文獻5所記載的技術嘗試工業生產的結果，除了前述現象(變色)之外，還發現到以下的現象。
也就是說，即使在鍍覆浴中的添加元素濃度及設備中的製造條件相同的情況下，在不同位置(電鍍生產線)所製造的熔融Al系鍍覆鋼板也可能具有不同的鋅花密度。因此，在使用在特定範圍的濃度內共同添加B及K的鍍覆浴來製造熔融Al系鍍覆鋼板的情況下，該熔融Al系鍍覆鋼板係難以具有所欲的鋅花密度。
本發明人們使用感應耦合電漿原子發射光譜法(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES法)，針對被含於熔融Al系鍍覆浴的元素濃度進行分析。結果，發現鋁鍋內的熔融Al系鍍覆浴的各部分中的B濃度不均勻，或者熔融Al系鍍覆浴的底部的B濃度相對較高。又，吾人發現，對於複數個鍍覆設備而言，熔融Al系鍍覆浴的雜質濃度可以彼此不同，且在熔融Al系鍍覆浴可能包含的各種雜質中，特別是鈦(Ti)及釩(V)的濃度，對鋅花密度有很大影響。
在未刻意添加鈦(Ti)及釩(V)的情況下，其大部分是被含於作為熔融Al系鍍覆浴之基底的鋁碇中的雜質。又，Ti及V在熔融Al系鍍覆浴中與B結合並形成例如TiB2 及VB2 等的化合物。TiB2 及VB2 等的化合物沉澱到鍍覆浴的底部，並使鍍覆層中所含的B濃度降低。當鍍覆層中所含的B減少時，因為鋁的凝固過程中所產生的鋅花核減少，故鋅花的尺寸增加。結果，鋅花密度降低。又，雖然例如TiB2 及VB2 等的化合物作為鋅花凝固核，但另一方面，它們的作用係較單獨使用B或使用硼化鋁還差。
因此，不論是何種鍍覆設備，為了穩定地獲得微細鋅花，本發明人發明了以下兩種方法。(i)將具有低濃度的Ti及V之高品質鋁碇用於熔融Al系鍍覆浴；或者(ii)考慮到Ti及V所消耗之B的量，來決定添加之B的量。
接著，本發明人們獲得以下知識，並完成了本發明一態樣的熔融Al系鍍覆鋼板及其製造方法。
關於(i)，只要[Ti]及[V]的合計量在0.03質量%以下，[B]添加0.005質量%以上，能夠得到鋅花的微細化效果。
關於(ii)，TiB2 中B質量的比例為0.45，VB2 中B質量的比例為0.43。因此，如果將熔融Al系鍍覆浴的B濃度(質量%)設定為[B]≧0.017+ 0.45×[Ti]+0.43×[V]，則能夠獲得鋅花密度為500個/cm2 以上的微細鋅花。
針對本發明一態樣的熔融Al系鍍覆鋼板及其製造方法進行說明。
(熔融Al系鍍覆鋼板) 圖2係顯示針對本實施形態的熔融Al系鍍覆鋼板的鍍覆層的最表面研磨並觀察到枝晶組織後的光學顯微鏡照片之圖。
概略地說，能夠將基材鋼板浸漬並通過於以鋁作為主成分的熔融Al系鍍覆浴，於基材鋼板的表面形成熔融Al系鍍覆層，來製造熔融Al系鍍覆鋼板。在熔融Al系鍍覆層的表面，如圖2所示，具有由鋅花結晶核2成長的枝晶。針對熔融Al系鍍覆層表面的鋅花結晶核的密度係如後述。
(基材鋼板) 能夠從適合作為熔融Al系鍍覆鋼板的鍍覆底板之鋼種中，因應用途而從各種鋼種中選擇基材鋼板。舉例來說，在重視耐腐蝕性用途的情況下，可適用不銹鋼鋼板。基材鋼板的厚度並未限定，可例如為0.4~3.2mm。
(Al-Fe合金層) 在上述基材鋼板的鋼基底與熔融Al系鍍覆層之間(界面)，藉由Al與Fe的相互擴散，亦形成Al-Fe合金層。
Al-Fe合金層係以Al-Fe系金屬間化合物作為主體者。此處，於上述熔融Al系鍍覆浴中添加Si者為較佳，在通過含有Si的熔融Al系鍍覆浴所形成的Al-Fe系合金層中含有許多Si。於本說明書，將不含有Si的Al-Fe系合金層與含有Si的所謂Al-Fe-Si系合金層一併稱為Al-Fe系合金層。因為Al-Fe系合金層係以脆的金屬間化合物所構成，故其厚度增加時，鍍覆層之密著性會降低，並成為阻礙沖壓加工性的原因。從沖壓加工性的觀點來看，雖然Al-Fe系合金層之厚度係越薄越佳，但過薄時則使製程的負荷增加而變得不經濟。通常，Al-Fe系合金層之平均厚度係0.5μm以上的範圍即可。
(熔融Al系鍍覆層的組成) 熔融Al系鍍覆層之化學組成係與鍍覆浴的組成約略相同。因此，鍍覆層的組成係可藉由控制鍍覆浴的組成來調整。
熔融Al系鍍覆層係指，在基材鋼板之表面所形成的鍍覆層，且包含Al-Fe系合金層。針對熔融Al系鍍覆鋼板之最表面的氧化鋁層，因為是非常薄的層，故並未特別成為問題，而其被當作包含於熔融Al系鍍覆層。又，於熔融Al系鍍覆鋼板之表面，例如，在進行作為後處理之形成有機被膜等之被膜層的情形下，該被膜層當然不被包含於熔融Al系鍍覆層。
因此，於本說明書中，熔融Al系鍍覆層之「平均濃度」係指，在熔融Al系鍍覆鋼板中，將自基材鋼板之表面至熔融Al系鍍覆層之外表面為止的深度方向進行平均的濃度。具體而言，如後述般，平均濃度係可藉由將熔融Al系鍍覆層全部熔解的溶液來作為測定溶液，而藉由濃度分析所測定者。
藉由將鍍覆層中不均勻存在的濃度平均化，而求得被含於熔融Al系鍍覆層之B、Ti、V的濃度。又，不論係以何種化合物等來存在的態樣下，皆可測得此等濃度。
本實施形態的熔融Al系鍍覆鋼板所具有的熔融Al系鍍覆層係以Al作為主成分，且至少含有B，亦可含有此等以外的元素。
形成硼化物的元素係會降低有效的B濃度。因此，會使鋅花微細化效果降低。因此，熔融Al系鍍覆層的組成較佳係期望在Ti：0~0.02%、V：0~0.02%、Cr：0~0.2%、Mn：0~0.01%、Zr：0~0.001%的範圍內。
特別是，本實施形態的熔融Al系鍍覆鋼板係於熔融Al系鍍覆浴的基礎浴中，使用高純度的鋁碇，故Ti及V的合計濃度成為0.03質量%以下。藉此，可以提高有效的B濃度，並且顯示出優良的鋅花微細化效果。
又，Ti及V的合計濃度較佳係0.005質量%以下。此時，能夠更進一步提升B的鋅花微細化效果。
Si係為了抑制Al凝固時之Al-Fe合金層的成長的有效添加元素。又，若於Al系鍍覆浴中添加Si，則因為該鍍覆浴的熔點下降，故對鍍覆溫度的降低係有效的。在鍍覆浴中的Si含量為小於1.0質量%之情況下，進行熔融鍍覆時由於Al與Fe之相互擴散而生成厚的Al-Fe系合金層，故於沖壓成形等之加工時成為鍍覆剝離發生的原因。另一方面，於Si含量大於12.0質量%的情況下，鍍覆層硬化而變得無法抑制彎曲加工部之鍍覆裂痕，彎曲加工部之耐腐蝕性會降低。因此，鍍覆浴中之Si含量較佳係1.0~12.0質量%。特別是，當Si含量小於3.0質量%時，於鍍覆層之凝固時生成的Si相之量減少，且初晶Al相為軟質化，在重視彎曲加工性的用途上係為更有效果的。
又，Fe係自基材鋼板或熔融鍍覆槽之構成構件等混入，且通常，熔融Al系鍍覆層之Fe含量成為0.05質量%以上。Fe的含量雖可容許至3.0質量%，但更佳係2.5質量%以下。
熔融Al系鍍覆鋼板亦可含有K。鍍覆浴中之K含量較佳係0.03質量%以下。若鍍覆浴中之K含量大於0.03質量%，則熔融Al系鍍覆鋼板的耐腐蝕性降低。
作為上述元素以外的元素，可因應必要，在熔融Al系鍍覆浴中有意地添加Sr、Na、Ca、Sb、P、Mg等元素，又有時亦自原料等混入上述元素。即使於本實施形態的熔融Al鍍覆鋼板中，亦可含有歷來一般可容許的上述元素。具體而言，以質量%計，上述元素可例示例如具有以下的含量範圍：Sr：0~0.2%、Na：0~0.1%、Ca：0~0.1%、Sb：0~0.6%、P：0~0.2%、Mg：0~5.0%。
以上元素以外之剩餘部分可為Al及不可避免的雜質。
本發明一態樣的熔融Al系鍍覆鋼板的製造方法係能夠整理如下。也就是說，將以鋁作為主成分之熔融Al系鍍覆浴中的B濃度(質量%)設為[B]，將Ti濃度(質量%)設為[Ti]，將V濃度(質量%)設為[V]。本製造方法係包含以下步驟：鍍覆浴製備步驟，其係製備熔融Al系鍍覆浴，且前述熔融Al系鍍覆浴係滿足下述數學式(13)及/或數學式(14)；鍍覆步驟，將基材鋼板浸漬並通過經製備之熔融Al系鍍覆浴。 [B]≧0.005且[Ti]+[V]≦0.003･･･(13)； [B]≧0.017+0.45×[Ti]+0.42×[V]･･･(14)。
接著，在本製造方法的鍍覆浴製備步驟中，其特徵在於：以使浴中的B濃度滿足上述數學式(13)及/或數學式(14)的方式，在使用鋁碇所製作的Al浴中添加B的供給源。
就此B的供給源而言，較佳係使用高品質的鋁錠。
(實施例2) 將具有表4所示化學組成之板厚0.8mm的冷軋鋼板作為基材鋼板。使用resca製的鍍覆試驗模擬器，針對基材鋼板進行氫還原加熱後，如以下所說明般，將基材鋼板浸漬於準備完成的熔融Al系鍍覆浴，之後取出基材鋼板，並以預定的冷卻速度使鍍覆層凝固。藉此，在實驗生產線上製作熔融Al系鍍覆鋼板(測試材料)。又，將熔融Al系鍍覆鋼板的製作條件顯示於表5。
[表4]
化學組成(質量%)
C Si Mn P S Al O N
0.033 >0.01 0.23 >0.01 0.013 0.01 0.0027 0.0025
[表5]
鍍覆浴溫 650℃
鍍覆浴浸漬時間 2sec
平均冷卻速度 11℃/s
每單面的鍍覆附著量 約80g/m2
上述表5所示之平均冷卻速度係在使用冷卻速度決定裝置1所求得之平均冷卻速度A的範圍內。
使用下述表6所示的鋁錠A~G，進行鍍覆浴成分的調整。以鋁錠A(高純度鋁錠)及鋁錠B(9%Si-鋁錠)為主成分製作熔融Al。使用鋁錠C(20%Si-鋁錠)來調整Si濃度，並使用鋁錠D(1%B-鋁錠)及鋁錠E(4%B-鋁錠)，來調整B濃度。使用鋁錠F(5%Ti-鋁錠)來調整Ti濃度，並使用鋁錠G(5%V-鋁錠)，來調整V濃度。使用與基材鋼板相同的冷軋鋼板，來調整Fe濃度。
藉由改變鋁錠A~G的摻合比例，來將鍍覆浴的組成調整至矽(Si)濃度為0~15質量%、鐵(Fe)濃度為2.0質量%、硼(B)濃度為0~0.5質量%、鈦(Ti)濃度為0.0001~0.1質量%、釩(V)濃度為0.0002~0.1質量%的範圍內。又，鉀(K)係自鋁錠E~G混入。
[表6]
化學組成(質量%)
錠塊 B Si K Ti V Cr Mn Fe Zr Al
鋁錠A >0.001 0.043 >0.001 0.003 0.005 >0.001 0.001 0.12 >0.001 bal.
鋁錠B >0.001 9.2 >0.001 0.001 0.002 >0.001 0.003 0.14 >0.001 bal.
鋁錠C >0.001 20.1 >0.001 0.002 0.001 >0.001 0.004 0.13 >0.001 bal.
鋁錠D 1.0 0.09 0.001 0.001 0.001 >0.001 0.001 0.14 >0.001 bal.
鋁錠E 4.2 0.13 0.19 0.12 0.006 >0.001 0.001 0.14 0.001 bal.
鋁錠F >0.001 0.071 0.20 4.8 0.011 0.002 0.003 0.19 >0.001 bal.
鋁錠G >0.001 0.12 0.11 0.010 4.9 0.003 0.003 0.16 >0.001 bal.
針對獲得之熔融Al系鍍覆浴，進行以下調查。
(鍍覆浴中成分的ICP分析) 將熔融Al系鍍覆浴中的一部分冷卻凝固之鍍覆浴片狀物，使用混酸(硝酸40ml與鹽酸10ml之混合溶液)加熱溶解，之後再添加超純水而固定容積為250ml。將來自上述鍍覆浴片狀物所獲得的固定容積後之溶液，作為鍍覆浴中之成分的定量分析溶液。之後，針對上述定量分析溶液，各自進行如下2種定量分析而求得鍍覆浴中的成分之組成。
藉由感應耦合電漿原子發射光譜法(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES法)，進行Si、B、Fe、Ti、V之定量分析。又，藉由感應耦合電漿質量分析法(ICP-MS法)，進行K之定量分析。
(鍍覆層表面的鋅花結晶核之個數) 將各測試材料的表面拋光研磨，藉由將自鍍覆層之表面至深度5μm為止的最表層加以平滑化，而能夠觀察枝晶組織。接著，藉由光學顯微鏡，算出存在於鍍覆層之每1cm2 表面積的鋅花結晶核之個數。使用以下基準來評價表面的外觀，◎及○的評價判定為合格。
◎：存在於鍍覆層之每1cm2 表面積的鋅花結晶核為500個以上； ○：同上述，100個以上且小於500個； ×：同上述，50個以上且小於100個； ××：同上述，小於50個。
(鍍覆層的耐腐蝕性) 針對各測試材料的未處理之熔融Al系鍍覆層，進行JIS Z2371：2000所規定之中性鹽水噴霧試驗(NSS試驗)，並測定白銹產生面積率。使用以下基準來評價鍍覆層之耐腐蝕性，將○的評價判定為合格。
○：白銹產生面積率為0%以上且小於5%； ×：同上述，5%以上。
將以上的結果顯示於表7。
[表7]
區分 No 鍍覆浴中的成分含量(質量%) 鋅花密度 (個/cm2 ) 表面外觀評價 耐腐蝕性
Si B K Ti V Ti+ V
本發明例 21 8.8 0.005 >0.0001* 0.001 0.002 0.003 120 ○ ○
22 0 0.01 0.0004 0.001 0.01 0.011 120 ○ ○
23 8.7 0.008 0.0008 0.008 0.001 0.009 100 ○ ○
24 0 0.009 >0.0001* 0.001 0.002 0.003 200 ○ ○
25 2.0 0.015 0.0004 0.005 0.002 0.007 400 ○ ○
26 9.0 0.017 0.002 0.002 0.001 0.003 700 ◎ ○
27 2.2 0.018 0.001 0.005 0.005 0.01 450 ○ ○
28 0.5 0.02 0.0005 0.006 0.002 0.008 500 ◎ ○
29 5.0 0.02 0.0008 0.02 0.001 0.021 300 ○ ○
30 9.1 0.021 0.0001 0.006 0.014 0.02 400 ○ ○
31 9 0.022 0.035 0.001 0.001 0.002 900 ◎ ×
32 2.5 0.022 >0.0001* 0.001 0.003 0.004 800 ◎ ○
33 9.2 0.023 0.0015 0.016 0.012 0.028 400 ○ ○
34 9.2 0.026 0.0003 0.001 0.002 0.003 1100 ◎ ○
35 13.6 0.031 0.02 0.001 0.021 0.022 700 ◎ ○
36 9.2 0.023 0.05 0.01 0.015 0.025 1000 ◎ ×
37 9.2 0.034 0.002 0.006 0.019 0.025 1500 ◎ ○
38 9.0 0.014 0.0001 0.003 0.002 0.005 1800 ◎ ○
比較例 39 0.5 >0.001* >0.0001* 0.001 0.002 0.003 5 ×× ○
40 12 >0.001* >0.0001* 0.1 0.05 0.15 5 ×× ○
41 5 0.002 0.0004 0.001 0.002 0.003 5 ×× ○
42 9.2 0.002 0.0001 0.05 0.06 0.11 5 ×× ○
43 9.5 0.01 0.0005 0.02 0.014 0.034 80 × ○
44 9.5 0.015 0.0001 0.015 0.023 0.038 70 × ○
45 8.8 0.017 0.0001 0.03 0.05 0.08 60 × ○
46 8.7 0.02 0.0003 0.05 0.006 0.056 80 × ○
47 9 0.022 >0.0001* 0.02 0.016 0.036 50 × ○
48 9 0.022 0.0008 0.02 0.05 0.07 50 × ○
49 8.9 0.028 0.0012 0.021 0.015 0.036 60 × ○
50 12.1 0.05 0.02 0.05 0.02 0.25 80 × ○
B中的「*」係指小於ICP-AES法的分析界限值；K中的「*」係指小於ICP-MS法的分析界限值。
如表7之No.21~38所示，在熔融Al系鍍覆浴的組成為本發明一態樣之範圍內的實施例中，存在於鍍覆層之每1cm2 表面積的鋅花結晶核(鋅花密度)為100個以上。從本實施例能夠得知，藉由本發明可獲得一種具有美麗的表面外觀之熔融Al系鍍覆鋼板，其係在鍍覆層表面穩定且充分地形成微細鋅花。又，若鍍覆浴的平均Ti + V濃度為0.03質量%以下，則平均B濃度越高而具有鋅花密度增加的傾向。因此，藉由控制鍍覆浴中的平均B濃度，能夠輕易地調整鋅花密度，且能夠使鋅花尺寸更進一步地微細化。
在No.31及No.36的實施例中，吾人認為，因為鍍覆浴中的K濃度過高，故使鹽水噴霧試驗(SST, SALT SPRAY TEST)的白銹產生面積成為5%以上。
另一方面，在比較例No.39及No.41中，雖然Ti及V的合計濃度為0.03質量%以下，但因為B的濃度低於0.005質量%，故無法獲得鋅花的微細化效果。
針對比較例No.40、No.42，因為Ti及V的合計濃度為0.03質量%以上，且B的濃度低於0.005質量%，故無法獲得鋅花的微細化效果。在比較例No.43~No.50中，雖然B的濃度為0.005質量%以上，但因為Ti及V的合計濃度為0.03質量%以上，故無法獲得鋅花的微細化效果。
如表7的No.21~50所示，鍍覆浴中的平均Si濃度係對本發明的效果沒有特別影響。
(實施例3) 將具有前述實施例2的表4所示化學組成之板厚0.8mm的冷軋鋼板作為基材鋼板，並在前述實施例2的表5所記載的條件下，製作熔融Al系鍍覆鋼板(測試材料)。
又，使用前述實施例2的表6所記載的鋁錠A~G，來調整鍍覆浴的成分。又，針對獲得之熔融Al系鍍覆鋼板，與前述實施例2相同地進行調查。
將其結果顯示於表8。
[表8]
區分 No 鍍覆浴中的成分含量(質量%) 鋅花密度 (個/cm2 ) 表面外觀評價 耐腐蝕性
Si B K Ti V Ti+ V
本發明例 61 0.5 0.02 0.0001 0.001 0.002 0.003 800 ◎ ○
62 9.0 0.025 >0.0001* 0.003 0.004 0.007 1100 ◎ ○
63 5.0 0.034 0.0004 0.02 0.005 0.025 1500 ◎ ○
64 8.6 0.038 0.0006 0.011 0.022 0.033 2000 ◎ ○
65 12.1 0.05 0.0002 0.02 0.045 0.065 1200 ◎ ○
66 9.1 0.05 0.0009 0.02 0.02 0.04 2100 ◎ ○
67 9.0 0.042 0.0003 0.006 0.031 0.037 2000 ◎ ○
68 8.8 0.044 0.005 0.04 0.006 0.046 1000 ◎ ○
69 9.1 0.048 0.012 0.019 0.016 0.035 2400 ◎ ○
70 11.9 0.38 >0.0001* 0.08 0.09 0.17 2500 ◎ ○
71 8.7 0.42 0.008 0.004 0.002 0.006 2200 ◎ ○
比較例 72 9.1 >0.001* >0.0001* 0.001 0.002 0.003 5 ×× ○
73 9.0 0.002 0.0001 0.006 0.009 0.015 5 ×× ○
74 5.0 0.005 0.0001 0.001 0.001 0.002 5 ×× ○
75 0.5 0.008 0.0004 0.006 0.011 0.017 5 ×× ○
76 8.7 0.017 0.0004 0.006 0.019 0.025 50 × ○
77 8.8 0.028 >0.0001* 0.04 0.005 0.045 120 ○ ○
78 9.0 0.031 >0.0001* 0.01 0.05 0.06 100 ○ ○
79 14.6 0.042 0.001 0.001 0.1 0.101 5 × ○
80 14.6 0.05 0.02 0.1 0.005 0.105 50 × ○
B中的「*」係指小於ICP-AES法的分析界限值；K中的「*」係指小於ICP-MS法的分析界限值。
如表8之No.61~71所示，在鍍覆浴的組成為本發明之範圍內的實施例中，存在於鍍覆層之每1cm2 表面積的鋅花結晶核(鋅花密度)為500個以上。從本實施例能夠得知，藉由本發明可獲得一種具有美麗的表面外觀之熔融Al系鍍覆鋼板，其係在鍍覆層表面穩定且充分地形成微細鋅花。又，與前述實施例2相同地，若鍍覆浴中的平均B濃度越高，則因為B的有效濃度增加，而具有鋅花密度增加的傾向。因此，藉由控制鍍覆浴中的平均B濃度，能夠輕易地調整鋅花密度，且能夠使鋅花尺寸更進一步地微細化。
另一方面，No.72~80係比較例，鍍覆浴中的B濃度係未滿足下述數學式。 [B]≧0.017 + 0.45×[Ti] + 0.42×[V]。
因此，上述比較例的鋅花密度係小於500個/cm2 。又，前述實施例2的表7所記載之No.31~32、No.34~38也在本實施例的範圍內。
[藉由軟體的實現例] 冷卻速度決定裝置1的控制方塊(特別是控制部10)係可藉由形成於積體電路(積體電路晶片)等的邏輯電路(硬體)實現，亦可藉由軟體實現。
於藉由軟體實現的情況下，冷卻速度決定裝置1係包含執行含有實現各種功能軟體程式的命令之電腦。該電腦係例如包括一個以上的處理器以及儲存上述程序的電腦可讀記錄媒體。接著，在上述電腦中，上述處理器能夠藉由讀取並執行來自上述記錄媒體的上述程式，來達成本發明的目的。就上述處理器而言，可使用例如中央處理器(CPU, Central Processing Unit)。就上述記錄媒體而言，可為「非暫時性有形媒體」，且除了唯讀記憶體(ROM, Read-Only Memory)等之外，例如可使用磁帶、磁盤、磁卡、半導體記憶體、可程式化的邏輯電路等。又，亦可具有展開上述程式的隨機存取記憶體(RAM, Random Access Memory)等。又，上述程式亦可透過可傳輸的任意的傳輸媒體(通訊網路或廣播波等)供給至上述電腦。再者，本發明的一態樣係藉由電子傳輸來具現化上述程式，即使是嵌入載波的數據訊號的形態也能實現。
本發明並不限於上述的實施形態，只要是利用請求項所示的範圍之各種可能的變更或者適宜地組合上述說明所揭示之技術手段而能得到的實施形態，亦包含在本發明的技術範圍內。
1:冷卻速度決定裝置 2:鋅花結晶核 10:控制部 11:係數算出部 12:係數取得部 13:速度決定部 20:儲存部 21:條件數據 22:實驗結果數據 23:係數數據
[圖1]係顯示本發明一實施形態之冷卻速度決定裝置的概略構成之方塊圖。 [圖2]係顯示將熔融Al系鍍覆鋼板的鍍覆層的最表面研磨並觀察到枝晶組織後的光學顯微鏡照片之圖。
1:冷卻速度決定裝置
10:控制部
11:係數算出部
12:係數取得部
13:速度決定部
20:儲存部
21:條件數據
22:實驗結果數據
23:係數數據

Claims (6)

  1. 一種冷卻速度決定裝置，其係決定自熔融鍍覆浴取出後之熔融鍍覆附著鋼板的冷卻速度，且上述熔融鍍覆附著鋼板係附著有熔融鍍覆物之基材鋼板，上述冷卻速度決定裝置係包含： 係數取得部，其係取得下述公式(1)中的對應於上述熔融鍍覆浴的係數α、β、γ及δ，且下述公式(1)係顯示由上述熔融鍍覆附著鋼板冷卻而成之熔融鍍覆鋼板的表面的變色度YI； 速度決定部，其係決定平均冷卻速度，且上述平均冷卻速度係指，自上述熔融鍍覆浴取出上述熔融鍍覆附著鋼板後至附著於上述基材鋼板的熔融鍍覆物凝固為止的時間之平均冷卻速度； 上述速度決定部係以使將各上述係數代入下述公式(1)後所獲得之公式中的YI成為預定基準值以下的方式，來決定上述平均冷卻速度；其中， YI = (α×[SE]+β)×{(T-ST)/A}1/2 + γ×[SE]+δ･･･公式(1)；此處， [SE]：在上述熔融鍍覆浴的構成元素中預先特定之特定元素的濃度(質量%)； T：上述熔融鍍覆浴的浴溫(℃)； ST：上述熔融鍍覆浴凝固的凝固溫度(℃)； A：上述平均冷卻速度(℃/秒)； α、β、γ及δ：上述係數。
  2. 如請求項1所述之冷卻速度決定裝置，上述係數α、β、γ及δ係下述公式(2)及公式(3)的係數；其中， X1 (t) = α×t1/2 +γ･･･公式(2)； X2 (t) = β×t1/2 +δ･･･公式(3)；此處， 上述t係附著於上述基材鋼板的熔融鍍覆物在大氣氛圍下至凝固為止的時間； 上述X1 (t)及X2 (t)係下述公式(4)所含之上述t的函數； YI = X1 (t)×[SE]+X2 (t)･･･公式(4)。
  3. 如請求項2所述之冷卻速度決定裝置，其中，上述係數α、β、γ及δ係指，使用藉由將下述(i)及(ii)代入上述公式(1)所獲得之複數公式，進行數值解析所獲得之係數； (i)根據使用之上述熔融鍍覆浴所決定之上述凝固溫度ST；及 (ii)使用上述熔融鍍覆浴，在不同條件下製造上述熔融鍍覆鋼板所獲得之上述平均冷卻速度A、上述特定元素的濃度[SE]及上述變色度YI。
  4. 如請求項1~3中任一項所述之冷卻速度決定裝置，其中，上述係數中，α = 275.45；β = 1.98；γ = -656.57；δ = -9.76。
  5. 如請求項4所述之冷卻速度決定裝置，其中，上述熔融鍍覆浴為含有9%Si-2%Fe之Al浴； 上述特定元素係硼； 上述熔融鍍覆浴凝固的凝固溫度ST係577℃；及 上述預定基準值係10。
  6. 一種訊息處理程式，其係用於使電腦作為如請求項1~5中任一項所述之冷卻速度決定裝置來產生作用。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112580224B (zh) * 2020-12-29 2022-07-26 桂林电子科技大学 一种Nd-Fe-B永磁合金合成工艺用计算机辅助设计的方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU696546B2 (en) * 1995-02-24 1998-09-10 Nisshin Steel Company, Ltd. Hot-dip aluminized sheet, process for producing the sheet, and alloy layer control device
US20070181314A1 (en) 1999-10-07 2007-08-09 Mckinlay Ian H Horseshoe impact pad and method
US20070068682A1 (en) 2005-09-28 2007-03-29 Mckinlay Hoof Care L.L.C. Impact absorbing composite hoof pad and method
US7238430B2 (en) 1999-10-07 2007-07-03 Isg Technologies Inc. Composition for controlling spangle size, a coated steel product, and a coating method
US6689489B2 (en) 1999-10-07 2004-02-10 Isg Technologies, Inc. Composition for controlling spangle size, a coated steel product, and a coating method
WO2001027343A1 (en) 1999-10-07 2001-04-19 Bethlehem Steel Corporation A coating composition for steel product, a coated steel product, and a steel product coating method
JP4409007B2 (ja) 1999-10-12 2010-02-03 日新製鋼株式会社 表面性状に優れる高耐食性溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板の製造方法
JP2002180228A (ja) 2000-12-14 2002-06-26 Sumitomo Metal Ind Ltd 溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼材およびその製造方法
CN1215194C (zh) * 2001-01-31 2005-08-17 杰富意钢铁株式会社 表面处理钢板及其制造方法
JP3760901B2 (ja) 2002-08-06 2006-03-29 Ｊｆｅスチール株式会社 加工性および耐食性に優れた溶融Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板およびその製造方法
CA2413521C (en) 2002-09-27 2007-12-04 Bethlehem Steel Corporation Composition for controlling spangle size, a coated steel product, and a coating method
JP4468718B2 (ja) 2004-03-10 2010-05-26 日新製鋼株式会社 溶融めっき鋼板の表面外観調整方法および表面外観調整装置
JP5591414B1 (ja) 2014-05-26 2014-09-17 日新製鋼株式会社 加工性に優れた溶融Ａｌ系めっき鋼板
JP6069558B1 (ja) 2016-03-11 2017-02-01 日新製鋼株式会社 溶融Ａｌ系めっき鋼板およびその製造方法
JP6389864B2 (ja) 2016-12-26 2018-09-12 日新製鋼株式会社 溶融Ａｌ系めっき鋼板の製造方法、および溶融Ａｌ系めっき鋼板

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