(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼鈍後に調質圧延を施して、表面粗さがＲaで0.5〜1.5μｍである冷延鋼板を製造する方法であって、1〜15％の水溶性有機質を含む調質圧延液を用いて調質圧延を行い、圧延後の鋼板表面に調質圧延液の有機質を20〜80mg／m２付着させることを特徴とする脱脂性および化成処理性にすぐれた冷延鋼板の製造方法。
【請求項２】
焼鈍後に調質圧延を施して、表面粗さがＲaで1.5μｍ以下で、Ｎｉの付着量が15mg／m２以下である冷延鋼板を製造する方法であって、1〜15％の水溶性有機質を含む調質圧延液を用いて調質圧延を行い、圧延後の鋼板表面に調質圧延液の有機質を20〜80mg／m２付着させることを特徴とする脱脂性および化成処理性にすぐれた冷延鋼板の製造方法。
【請求項３】
連続焼鈍後に調質圧延を施して、表面粗さがＲaで1.5μｍ以下である冷延鋼板を製造する方法であって、表面粗さがＲaで8μm以下であるハースロールを用いて連続焼鈍を行い、1〜15％の水溶性有機質を含む調質圧延液を用いて調質圧延を行い、圧延後の鋼板表面に調質圧延液の有機質を20〜80mg／m２付着させることを特徴とする脱脂性および化成処理性にすぐれた冷延鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は表面にめっきや塗装などを施して使用される冷延鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板製品としての冷延鋼板は、製鉄工場から出荷される際、発錆防止のため通常は表面に防錆油が塗布された状態になっている。この鋼板を使用する自動車メーカや家電製品メーカなどでは、所要形状の部品に加工成形後、ほとんどの場合塗装あるいはめっきなど施して表面を被覆し最終製品とする。この鋼板表面に塗装やめっきを施すときに、被覆物ができるだけ十分かつ均一に密着できるよう防錆油などの油脂分を脱脂し、塗装の場合はさらに下地層形成のため化成処理がおこなわれる。
【０００３】
脱脂が十分できたかどうかは、通常表面の水濡れ面積率で評価され、同じ条件で脱脂処理が実施された場合、この水濡れ面積率が高いほど冷延鋼板としては脱脂性、さらには化成処理性が良好であると判断される。同様な防錆油が塗布されているとき、脱脂性は塗布量が少ないほどよいが、塗布量が少なくなると当然のことながら発錆の危険が増してくる。このため、鋼板を出荷する際には発錆を抑止できる最小限の範囲で防錆油が塗布されており、脱脂性改善のための防錆油塗布量低減は困難である。
【０００４】
冷延鋼板は、平坦度修正など形状の改善やストレッチャストレイン発生防止のため、焼鈍後の出荷に際し、調質圧延が施される。調質圧延には多くの場合調質圧延液が使用されるが、調質圧延の直後防錆油の塗布がおこなわれるので、調質圧延液は防錆油に混合してもその防錆性、脱脂性、化成処理性に悪影響をおよぼさないようなものが選定される。
【０００５】
調質圧延に圧延液を使用しないドライ圧延法があり、この場合は防錆油の影響だけを考えればよいが、ロール摩耗の増大や疵発生が多くなり生産能率が低いので特定の用途に限られている。また調質圧延液に防錆性のすぐれたものを適用し、より防錆性を向上させることもおこなわれているが、この場合粘性変化によって異物が混入しやすくなり、表面疵が増加する傾向がある。
【０００６】
このように、防錆油および調質圧延液に対しその種類やその組成、それらの組み合わせ等の検討が種々おこなわれてきた。しかし冷延鋼板を使用する出荷先からの脱脂性改善に対する要望は強く、その上、ときには点状の脱脂不良を発生することもあり、防錆性を損なうことのない脱脂性向上に対し、より一層十分な対応が必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、防錆油の塗布量を変えることなく脱脂性および化成処理性を向上させた冷延鋼板の製造方法の提供にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、防錆油塗布量を一定にして、冷延鋼板の脱脂性および化成処理性、すなわち脱脂処理後の水濡れ面積率を向上させるべく種々検討をおこなった。調質圧延液や防錆油の組成変更や添加剤の選定による改善についてはすでに数多くの検討がなされている。そこで本発明者は、主として調質圧延液の使用方法に着目し調査をおこなった。
【０００９】
調質圧延液にはほぼ１００％有機質の油性のものと、水溶性有機質や無機質を混ぜた水溶液のものとがあるが、調質圧延の作業条件、防錆油塗布、出荷先での処理条件等を考えて、水溶性有機質の水溶液を用いることにした。有機質としてはカルボン酸系の有機物にスルフォン酸塩など界面活性剤やアミン塩などの防錆剤が加わったのもである。多くの場合、このような調質圧延液を用いた圧延では、圧延直後に鋼板表面に付着した有機質分は１００ｍｇ／ｍ２を超えている。
【００１０】
有機質の濃度を種々変えた調質圧延液にて、圧延液の供給方法なども変えて調質圧延後の鋼板表面の有機質付着量を変化させ、これらの鋼板に一定量の防錆油を塗布し、脱脂性および化成処理性を調査した。その結果、有機質付着量を少なくすると、ドライ圧延に近づきロールのダル面の摩耗が激しくなるなど圧延の作業性を低下させ、その上脱脂性がよくないことがわかった。しかし、有機質付着量を増していくと、脱脂性が劣化してくるばかりでなく、有機質のガム化が生じやすくなり、ロール表面への異物付着による押し込み疵や鋼板表面の汚れが生じてくる傾向がある。これらの結果から、圧延作業性と脱脂性の点で、最適の有機質付着量があることが明らかになった。
【００１１】
この有機質の付着量は、調質圧延後の鋼板の表面粗さに大きく依存し、粗さの値が大きいほど増加する。冷延鋼板の場合、一般的にダル仕上げといわれる鋼板の表面粗さはＲａにて０．５〜１．５μｍ、ブライト仕上げでは０．１〜０．３μｍであるので、このダル仕上げ面鋼板までの表面粗さを対象に、上述の最適有機質付着量を得るための、調質圧延液の濃度や圧延中における供給方法等を検討した。
【００１２】
冷延鋼板を連続焼鈍法にて処理する場合、化成処理性や防錆性の改善のため、フラッシュめっきと称する微量のＮｉを付着させることがある。このＮｉフラッシュめっきは、出荷先における脱脂処理後の水濡れ面積率に大きく影響することがあるので、上述の調質圧延における最適有機質付着量の範囲での影響を調査した。その結果、Ｎｉ付着量の上限値を設定することにより、脱脂性および化成処理性のすぐれた鋼板になることが確認できた。
【００１３】
さらに、この調質圧延における有機質の付着量を最適の範囲に管理することは、点状脱脂不良の防止にも有効であることがわかった。点状脱脂不良とは、連続焼鈍炉を通過させた後の冷延鋼板製品にて、出荷先での成形品の脱脂後、表面に局所的な脱脂不良部分の散在が検出される現象である。
【００１４】
これは鋼板が連続焼鈍炉内を通過する際、鋼板表面に小さな凹み疵が作られ、この疵は多くの場合調質圧延によって平滑化されるが、疵の状態によってはその内部に調質圧延液が入り込み、それが元になって出荷先での点状脱脂不良が現れるとされている。この対策として、防錆油の塗布量を低減することが有効であるが、鋼板の発錆のため十分には低減できない。
【００１５】
鋼板の凹み疵の多くは、加熱帯や均熱帯など鋼板の温度が最も高くなる部位における、鋼板通過と共に堆積してくるハースロール表面のビルドアップといわれる突起物によると考えられている。ビルドアップの形成は炉の操業上避け難いが、ハースロールの表面粗さにより、形成のされ方が変わるとされている。そこで、加熱帯、均熱帯および徐冷帯のハースロールの表面粗さを変えてみると、調質圧延前の鋼板表面で検出される凹み疵の大きさが変化した。そして凹み疵の大きさが小さくなると、点状脱脂不良が減少することがわかった。このことから、ハースロールの表面粗さを低下させ、その上で前述の調質圧延における有機質の付着量を最適の範囲とすると、上記の点状脱脂不良が大幅に低減できることも確認できた。
【００１６】
以上のように、出荷の際に塗布する防錆油の量は変えずに調質圧延による圧延液の残存量を管理することによって、鋼板の脱脂性および化成処理性を大幅に改善できることが明らかになった。そこで、この効果を再現性よく実現するための諸条件についてさらに検討を進め、本発明を完成させることができた。本発明の要旨は次のとおりである。
【００１７】
(1) 焼鈍後に調質圧延を施して、表面粗さがＲaで0.5〜1.5μｍである冷延鋼板を製造する方法であって、1〜15％の水溶性有機質を含む調質圧延液を用いて調質圧延を行い、圧延後の鋼板表面に調質圧延液の有機質を20〜80mg／m２付着させることを特徴とする脱脂性および化成処理性にすぐれた冷延鋼板の製造方法。
【００１８】
(2) 焼鈍後に調質圧延を施して、表面粗さがＲaで1.5μｍ以下で、Ｎｉの付着量が15mg／m２以下である冷延鋼板を製造する方法であって、1〜15％の水溶性有機質を含む調質圧延液を用いて調質圧延を行い、圧延後の鋼板表面に調質圧延液の有機質を20〜80mg／m２付着させることを特徴とする脱脂性および化成処理性にすぐれた冷延鋼板の製造方法。
【００１９】
(3) 連続焼鈍後に調質圧延を施して、表面粗さがＲaで1.5μｍ以下である冷延鋼板を製造する方法であって、表面粗さがＲaで8μm以下であるハースロールを用いて連続焼鈍を行い、1〜15％の水溶性有機質を含む調質圧延液を用いて調質圧延を行い、圧延後の鋼板表面に調質圧延液の有機質を20〜80mg／m２付着させることを特徴とする脱脂性および化成処理性にすぐれた冷延鋼板の製造方法。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の製造方法は、表面粗さがＲａ１．５μｍ以下である冷延鋼板に適用する。一般にダル仕上げといわれる冷延鋼板の表面粗さは、Ｒａ０．５〜１．５μｍ、ブライト仕上げでは０．１〜０．３μｍであり、これらの鋼板を対象とするからであるが、表面粗さＲａが１．５μｍを超えるようになると、調質圧延液の付着量が増し、鋼板の脱脂性が低下する傾向を示すためでもある。
【００２１】
この表面粗さの製品鋼板を調質圧延するときに、調質圧延液として水溶性の有機質を１〜１５％（重量％）含む水溶液を使用し、調質圧延後の鋼板表面にこの調質圧延液に含まれていた有機質が、２０〜８０ｍｇ／ｍ２付着しているものとする。
【００２２】
調質圧延液に含まれる有機質は、たとえば潤滑効果のある脂肪族や芳香族のカルボン酸、アルキルアリールスルフォン酸などの界面活性剤、防錆効果のあるアミン系化合物などである。これらの有機質の調質圧延液中の濃度が１％未満では、潤滑効果がなくロールのダルの摩耗が増し再々研磨する必要が生じてくる。しかし１５％を超える含有量になると、圧延後の鋼板表面への有機質付着量が増し、出荷先での脱脂性を悪くする。
【００２３】
調質圧延後の鋼板表面に付着する有機質は、２０〜８０ｍｇ／ｍ２とする。これは付着量が２０ｍｇ／ｍ２を下回るようになると圧延の潤滑性の低下や、製品鋼板の防錆性が低下するからであり、８０ｍｇ／ｍ２を超えると出荷先での脱脂性が低下するばかりでなく、ロール表面に粘着物が堆積し押し込み疵などが増加してくるからである。
【００２４】
調質圧延液の有機質としてＭＫ−５５（出光興産社製調質圧延剤）を用い、濃度と圧延ロールへの供給方法とを変えて圧延後の鋼板表面への有機質付着量を変え、防錆油はＳＫ（出光興産社製防錆油）を用いて塗布量を１．０〜１．５ｇ／ｍ２のほぼ一定として、鋼板の脱脂性と防錆性とを調査した。
【００２５】
脱脂性については脱脂剤ＦＣ−４４８０（日本パーカライズ社製鋼板洗浄剤）を２０ｇ／Ｌ溶解した４５℃の水溶液にて３０秒間のスプレイ洗浄をおこない、水洗してから３０秒放置後、水濡れ面積率を測定した。結果の例を図１（ａ）に示すが、水濡れ面積率は調質圧延液の有機質付着が多くても少なくても悪くなる傾向を示した。
【００２６】
防錆性については、防錆油塗布後表面にＣｌイオンを２０ｐｐｍ含む水滴を垂らした後、６週間室内に放置し、発生した錆の観察から錆の発生の小さいものほど大きい値となるよう１〜４の評点を付した。結果の例を図１（ｂ）に示す。
【００２７】
図１（ａ）および図１（ｂ）からわかるように、水濡れ面積率が十分高くかつ防錆評価点の高い調質圧延液の有機質の付着量範囲は、２０〜８０ｍｇ／ｍ２の範囲である。
【００２８】
製品鋼板の表面粗さＲａと、調質圧延液の濃度および有機質付着量との関係を調べた結果を図２に示す。表面粗さＲａが大きくなるほど、そして調質圧延液の濃度が高くなるほど、有機質の付着量は増加の傾向を示している。表面粗さＲａが１．５μｍ以下である鋼板にて、付着量を２０〜８０ｍｇ／ｍ２とするためには、調質圧延液の濃度は１〜１５％とするのが望ましいことがわかる。
【００２９】
Ｎｉのフラッシュめっきをおこなった鋼板の場合、Ｎｉの付着量は１５ｍｇ／ｍ２以下とする。これは、１５ｍｇ／ｍ２以下とすれば、上述の表面粗さがＲａで１．５μｍ以下である鋼板にて、圧延後の鋼板表面に調質圧延液の有機質を２０〜８０ｍｇ／ｍ２付着させることによって、すぐれた脱脂性と防錆性とを有する鋼板にすることができるからである。
【００３０】
フラッシュめっきにより付着したＮｉは、蛍光Ｘ線分析法（ＸＰＳ）にて調べてみると、鋼板表面にて金属ＮｉとＮｉ−Ｏ（酸化Ｎｉまたは水酸化Ｎｉ）とが混在する状態になっている。防錆油塗布後の脱脂性について検討の結果、図３に示すようにＮｉ−ＯとなっているＮｉの原子比率（以下Ｎｉ−Ｏ比率とする）が増すと、脱脂性すなわち水濡れ性が低下することがわかった。良好な水濡れ性を得るためには、Ｎｉ−Ｏ比率が、７．５原子％以下である必要がある。
【００３１】
一方、Ｎｉの付着量とＮｉ−Ｏ比率との関係を調べてみると、図４に示すようにＮｉの付着量がが増すとＮｉ−Ｏ比率が大きくばらつくようになることがわかった。これから、安定してＮｉ−Ｏ比率を低くし、そして７．５原子％以下とするためには、Ｎｉの付着量を１５ｍｇ／ｍ２以下とするのがよいことが明らかである。ただし、Ｎｉのフラッシュめっきをおこなうことにより得られる化成処理性や防錆性の改善効果は、Ｎｉがほとんど検出されない場合でも認められるが、望ましいのは付着量が少なくとも３ｍｇ／ｍ２以上である。フラッシュめっきでのＮｉ付着量については、めっき電流を増減することにより容易に制御できる。
【００３２】
表面粗さＲａが１．５μｍ以下である鋼板にて、付着量を２０〜８０ｍｇ／ｍ２とすることは、点状脱脂不良の低減にも有効である。とくに連続焼鈍炉の加熱帯、均熱帯、徐冷帯等の高温部分にて用いられるハースロールの表面粗さは、Ｒａで８μｍ以下とすることによって、より一層この点状脱脂不良を抑止することができる。
【００３３】
連続焼鈍設備にて調質圧延直前の鋼板表面に見出される凹み疵欠陥のうち、径が０．１ｍｍ以上で深さ１０μｍ以上の欠陥について、径と深さとの積の値でその大きさを表すこととし、この凹み欠陥の大きさと調質圧延および防錆油塗布後の鋼板の点状脱脂不良との関係を調査した。結果を図５に示すが、凹み疵が大きくなると点状脱脂不良の発生頻度が急激に増加する。この場合、調質圧延後の鋼板表面における調質圧延液の有機質の付着量を２０〜８０ｍｇ／ｍ２とすると、凹み疵の径と深さとの積が、４０×１０００μｍ２以下であれば、点状脱脂不良の発生率はほぼ零にすることができた。
【００３４】
そこで、炉内の高温部分のハースロールの粗さと、焼鈍後の鋼板に見出される凹み疵の径と深さとの積の関係を調べてみると、図６の結果が得られた。この図から、凹み疵の径と深さとの積を、４０×１０００μｍ２以下とするには、ハースロールの表面粗さＲａを８μｍ以下にすればよいことがわかる。
【００３５】
このように、炉内の高温部分のハースロールの表面粗さをＲａにて８μｍ以下とし、前述のように圧延後鋼板表面の調質圧延液の有機分の付着量を２０〜８０ｍｇ／ｍ２とすれば、表面粗さがＲａで１．５μｍ以下の鋼板の、点状脱脂不良をほぼ完全に抑止することができる。
【００３６】
調質圧延後鋼板表面における調質圧延液の有機分付着量を２０〜８０ｍｇ／ｍ２とすることができるのであれば、その方法はとくには限定しないが、例えば図７に模式的に示すように、圧延ロールの出側から圧延液溜まり受けに調質圧延液を供給すれば、バックアップロールとの接触によってワークロールに面に付着する調質圧延液が絞られ、鋼板表面への有機分の付着量を上記範囲に制御することが可能である。
【００３７】
【実施例】
〔実施例１〕
表１に示すようにＮｉのフラッシュめっきの有無、製品の表面粗さ、調質圧延液等を変え、冷延鋼板製品を製造した。この場合、調質圧延の圧下率を０．６％の一定とし、圧延後の防錆油はＳＫ（出光興産社製）を用い塗布量は１．０〜１．５ｇ／ｍ２のほぼ一定とした。製品の表面粗さは調質圧延ロールにて調整し、調質圧延液の有機質はＭＫ−５５（出光興産社製）を用い、無機調質圧延液の場合はＲＳ２１０（出光興産社製）とした。調質圧延液は図７に示した圧延ロールの出側から圧延液溜まり受けに供給する方法とし、圧延液の濃度を変えることにより、鋼板表面の有機質の付着量を変えた。
【００３８】
【表１】
0003617477.tif 000002
【００３９】
鋼板表面の有機質付着量は、イオン交換水と濾紙を用いて鋼板表面を洗浄し、ごみを除去した洗浄液について吸光度を測定して、あらかじめ作成しておいた有機質による検量線との比較から洗浄液の濃度を測定し、洗浄液量と被測定鋼板表面積とから付着量を求めた。
【００４０】
防錆油塗布後の脱脂性は、脱脂剤ＦＣ−４４８０（日本パーカライジング社製鋼板洗浄剤）を２０ｇ／Ｌ溶解した４５℃の水溶液にて３０秒間のスプレイ洗浄をおこない、水洗してから３０秒放置後、水濡れ面積率を測定した。化成処理性は、ＰＢＬ３０２０（日本パーカライジング社製化成処理剤）を用い、所定の温度、時間にて処理をおこない、化成結晶状態のＳＥＭによる観察および被膜付着量から良否を判断した。
【００４１】
調査した結果を合わせて表１に示す。本発明にて定めるの鋼板表面粗さがＲａにて１．５μｍ以下で、調質圧延液の有機質の付着量が２０〜８０ｍｇ／ｍ２である試番２および試番１２はすぐれた脱脂性を有していることが明らかである。試番５は本発明範囲ではあるが、Ｎｉの付着量が多すぎたためか脱脂性がやや劣る結果になった。なお化成処理性については、脱脂性が良好である場合は、いずれも良好な結果を示していた。
【００４２】
〔実施例２〕
連続焼鈍炉の加熱帯、均熱帯および徐冷帯のハースロールに対して、その表面粗さを同時に変え、その際の調質圧延直前における鋼板の凹み疵を観察し、調質圧延後の鋼板表面における調質圧延液の有機質の付着量、防錆油塗布後の脱脂性を評価した。この場合ハースロールの表面粗さはＲａで０．１、２、８および１０μｍの４種とした。凹み疵は調質圧延前にて鋼板から１００ｍｍ角の試片を切り出して、凹み疵の存在を確認した後、ＳＥＭ観察および３次元粗さ計を用いて、凹み疵の大きさと深さを測定した。
【００４３】
製品の表面粗さはＲａで１．０μｍとし、調質圧延条件は実施例１と同じで、圧延後の表面の有機質付着量は実施例１と同様圧延液の有機質濃度の変更にて変え、その他の調質圧延条件、防錆油塗布および脱脂性の評価方法等はすべて実施例１と同様にした。
【００４４】
表２にハースロールの表面粗さ、調質圧延後の有機質付着量、凹み疵、製品の脱脂性評価をまとめて示す。ここで、凹み疵は大きさが０．１ｍｍから１．５ｍｍ程度のものであり、明確な形を示さないものもあるが、その場合は円形に近似して直径を求めた。深さは１０〜５０μｍのものが大半であった。この凹み疵については、採取試片において観察された凹み疵の中で、最大のものの大きさと大きさが０．１ｍｍ以上で深さが１０μｍ以上のものの個数を示した。脱脂性評価については、点状脱脂不良の評価を示した。
【００４５】
【表２】
0003617477.tif 000003
【００４６】
この表２の結果から、ハースロールの表面粗さがＲａで８μｍ以下であれば、凹み疵の大きさおよび数は共に相対的に小さく、同様な大きさや数の凹み疵であれば、調質圧延液の有機質付着量が本発明範囲の３０〜５０ｍｇ／ｍ２である試番１５、１８および２１は点状脱脂不良が抑止されることがわかる。ただし、試番２４は本発明範囲の例であるが、ハースロールの表面粗さが粗かったため、点状脱脂不良を十分抑止できなかった。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、工場出荷から部品への成形使用までの間の、発錆を抑止するための防錆油を低減することなく、成形部品の脱脂性を向上させた冷延鋼板を製造することができる。このように防錆と脱脂とを両立させることは、冷延鋼板製品使用時の品質の信頼性を大きく向上させる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】調質圧延液の有機質の鋼板面付着量と、防錆油塗布後の鋼板の脱脂後水濡れ面積率および防錆性との関係を示す図である。
【図２】鋼板表面粗さおよび調質圧延液の濃度と、有機質の鋼板表面付着量との関係を示す図である。
【図３】Ｎｉフラッシュめっき中のＮｉ−Ｏ比率と、調質圧延後防錆油塗布した鋼板の水濡れ率との関係を示す図である。
【図４】Ｎｉ付着量とＮｉ−Ｏ比率との関係を示す図である。
【図５】鋼板表面の凹み疵の大きさと、調質圧延後防錆油塗布した鋼板の点状脱脂不良発生率との関係を示す図である。
【図６】連続焼鈍炉のハースロールの表面粗さと、凹み疵の大きさとの関係を示す図である。
【図７】調質圧延時の圧延液の供給方法の例を示す模式図である。
【符号の説明】
１  鋼板
２  ワークロール
３  バックアップロール
４  圧延液
５  圧延液供給用ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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