(57)【要約】【課題】本発明方法は、極低炭素鋼で発生するめっき密着性のばらつきを、熱延時の巻き取り温度のパタン制御にて、解決する手段を提供する。【解決手段】極低炭素鋼を母材とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、母材の熱延時の巻き取り温度を、コイルのフロント部およびテール部をミドル部より１０℃以上高めて巻き取って冷間圧延し、引き続き連続溶融亜鉛めっき設備の前処理炉で熱処理した後、溶融亜鉛めっきを施し、次いで加熱合金化処理することを特徴とする極低炭素鋼を母材とするめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛鋼板の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
極低炭素鋼を母材とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、母材の熱延時の巻き取り温度を、コイルのフロント部およびテール部をミドル部より１０℃以上高めて巻き取って冷間圧延し、引き続き連続溶融亜鉛めっき設備の前処理炉で熱処理した後、溶融亜鉛めっきを施し、次いで加熱合金化処理することを特徴とする極低炭素鋼を母材とするめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明方法は、極低炭素鋼を母材とするめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特公昭６１−３２３７５号公報
【特許文献２】特開２０００−３０３１４１号公報
【特許文献３】特開平８−１７０１４７号公報
【特許文献４】特開平５−３３１６１２号公報
【特許文献５】特開平１０−２６５９２５号公報
【０００３】
合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、塗装後耐食性、溶接性等に優れ、自動車用鋼板を中心に、家電、建材等広く利用されている。
最近では、自動車の複雑なデザインに追従するべく、加工性に優れた極低炭素鋼が自動車用内外板の主流である。極低炭素鋼は、ＴｉやＮｂなどで固溶しているＣやＮを炭化物や窒化物として固定することで加工性を高めたものである。ただし、ＴｉやＮｂによるＣ、Ｎの固定のばらつきがコイル内でばらつくといった材質均一性に課題があった。この課題に対し、特公昭６１−３２３７５号公報では、熱延時の巻き取り温度を６２０℃以上にすることで均質化を提案、特開２０００−３０３１４１号公報では、含有Ｃ、Ｎｂの割合を適正化し、固溶Ｃ、固溶Ｎｂを制御する方法で均質化を提案、特開平８−１７０１４７号公報では、含有ＮとＴｉの割合を適正化することで均質化を提案するなど、材質面での提案は数多くなされ、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材としても安定した材質を発揮する。
【０００４】
一方、極低炭素鋼を合金化溶融亜鉛めっき鋼板の母材として用いた場合の材質以外の課題としては、特開平５−３３１６１２号公報で述べられているように、過度な合金化によるパウダリング、フレーキングといっためっき密着性不良が挙げられ、ここでは、鋼中Ｐやめっき浴中の有効Ａｌ濃度を制御することでめっき密着性の良化を測っている。また、特開平１０−２６５９２５号公報では熱延時の巻き取り温度の高温化、合金化時の昇温速度向上、合金化温度を制御にてめっき密着性の向上を提案している。
【０００５】
上記公報では確かに、ラボではめっき密着性の改善の効果が見られるものの、材質で取り組まれてきたような、コイル内でのばらつきを合金化溶融亜鉛めっき鋼板のめっき密着性というめっき品質の観点においては、必ずしも低減できるまでに至っていない。
【０００６】
めっき密着性は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板にとって極めて重要な性能の一つであるため、客先から厳しく評価される。特に、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を大量に使用する分野では、コイルままで納入し、加工を実施する場合も多々あり、コイル内でのめっき密着性の変動は材料の価値を低下せしめる。
この問題に対し、これまで何ら解決がなされてきていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点に鑑み、コイル内でのめっき密着性の変動を無くした、極低炭素鋼を母材とするめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛鋼板の製造方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、めっき密着性のばらつきが発生する状況について、過去の操業データを調査したところ、極低炭素鋼で生じていること、熱延時の巻き取り温度と相関があること、を見出した。
これらを詳細に検討するために、鋼中成分や熱延時の巻き取り温度を変化させたコイルにて検討したところ、熱延時の巻き取り温度そのものよりも、巻き取り温度のパタンによってばらつきの程度が異なること、を見出した。
【０００９】
これらの現象を解明するために、コイルのフロント部、ミドル部、テール部を採取し、ラボにて合金化溶融亜鉛めっき実験を実施したところ、フロント部やテール部と、ミドル部のめっき密着性だけでなく、合金化速度が、鋼中成分、熱延時の巻き取り条件によって異なることが明らかになった。
【００１０】
特開２０００−３０３１４１号公報で述べられているようにコイルのフロント部やテール部では鋼板が冷却されやすいため、Ｃ固定が十分進まない可能性があり、この場合冷却しにくいコイルのミドル部に比べ、フロント部やテール部では、固定されないＣが多く、材質にばらつきを生じさせる。さらには、Ｃに対するＴｉ、Ｎｂの等量比が低い場合に顕著であることが公知であり、材質の均質化においては、熱延時の巻き取り温度を高温化してＣ固定を促進したり、あるいは等量比以上のＣ固定元素（Ｔｉ、Ｎｂなど）を鋼中に添加していくことで材質の均質化を目指せる。
【００１１】
本発明者らは、当初、上記知見に基づき、固定されていないＣが溶融亜鉛と地鉄との相互拡散を局部的にばらつかせることで合金化の速度差を生み出し、めっき密着性をばらつかせるものと推察したが、熱延時の巻き取り温度を高めてＣ固定を一層進めても材質が均質化するだけで、密着性にばらつきは生じること、またＴｉ、Ｎｂの等量比を高めて、Ｃ固定を一層進めるような鋼成分調整を実施しても、ばらつきは生じるなど、材質における従来知見が、めっき密着性改善には当てはまらないことを見出した。
さらに、鋭意検討を重ねた結果、熱延時の巻き取り温度をただ高めるのではなく、フロント部とテール部の巻き取り温度をミドル部より高めることが有効であること、を見出した。
【００１２】
本発明は上記の知見に基づきなされたもので、本発明の要旨とするところは、極低炭素鋼を母材とする合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、母材の熱延時の巻き取り温度を、コイルのフロント部およびテール部をミドル部より１０℃以上高めて巻き取って冷間圧延し、引き続き連続溶融亜鉛めっき設備の前処理炉で熱処理した後、溶融亜鉛めっきを施し、次いで加熱合金化処理することを特徴とする極低炭素鋼を母材とするめっき密着性に優れた合金化溶融亜鉛鋼板の製造方法、である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明において、熱延時の巻き取り温度はフロント部とテール部で、ミドル部に対して１０℃以上高めることで合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造時のめっき密着性のばらつきを安定化せしめることができ、この温度未満では効果が小さい。熱延時の巻き取り温度自身は、めっき密着性のばらつきを抑制するという本発明を何ら妨げるものではなく、通常実施されている温度５５０〜８５０℃で巻き取ることが可能であり、フロント部とテール部の温度を上昇させることが必須で本発明の骨子である。高める温度差の上限は特に定めないが、熱源コストの問題、鋼成分元素の酸化を長手方向で引き起こすことによる、その他の不良要因（スケール剥離不全、不めっきなど）を引き起こす可能性があるため１００℃以下が好ましい。
【００１４】
フロント部とテール部の熱延時の巻き取り温度を高めることでめっき密着性のばらつきを安定化できる理由は明らかではないが、ばらつきの原因は、材質に優劣を与えない程度の微量の固定されていないＣが溶融亜鉛と素地鉄との合金化反応をコイルの長手方向でばらつかせているものと推察しており、フロント部とテール部での熱延時の巻き取り温度上昇が、材質を左右しない程度の微量の未固定Ｃを固定化し、合金化反応のばらつきを抑制することでめっき密着性の長手方向ばらつきを消失せしめたものと考える。
【００１５】
なお、熱延時のフロント部とテール部、ミドル部とは、図１で図示するように、コイルの先頭から５０ｍをフロントと予備、テールとは、コイルの最後尾から５０ｍを指し、ミドル部はコイル長手方向全長の中心部プラスマイナス２５ｍとする。
フロント部、テール部とミドル部の中間部の巻き取り温度は、フロント部からミドル部にかけて徐々に温度を低下せしめ、あるいは、ミドル部からテール部にかけては、徐々に温度を上昇せしめることで密着性のばらつきは生じない。
【００１６】
本発明における極低炭素鋼板は、Ｃ固定元素としてＴｉ、Ｎｂ等を積極的に含有せしめたものであり、その他、Ｆｅとの合金元素としてＣ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ａｌ、Ｖ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｂ、Ｎ、Ｏ、希土類元素、Ｃａ、Ｍｇの１種または２種以上を該鋼板の要求性能に応じて適宜含有し、不可避不純物を含有するものである。また、本発明において鋼板の板厚は効果発現上何ら制約をもたらすものではなく、通常用いられている板厚（例えば０．３mm〜４mm）であれば本発明を適用することができる。
【００１７】
熱延後の冷延条件は特に限定されるものではなく、従来の冷延率（２０〜９０％）が利用できる。また、冷延に先立ち実施される酸洗条件も特に限定されるものではなく、従来の酸洗浴（例えば、塩酸浴、硫酸浴など）、酸洗温度（例えば５０〜９０℃）が利用でき、過酸洗を防止するために、各種インヒビターを添加しても本発明には何ら影響がない。
【００１８】
合金化溶融亜鉛めっき工程における焼鈍雰囲気は特に限定されるものではなく、従来からの無酸化雰囲気（Ｎ2 ガス下）、還元雰囲気（例えば５％〜２０％Ｈ2 ガス、残りＮ2 ガス）を組みあわせた無酸化炉−還元炉（ＮＯＦ−ＲＦ）型や、還元雰囲気だけのオール還元炉（Ａｌｌ−ＲＴＦ）型のいずれを用いても本発明の効果発現には影響がない。
【００１９】
溶融亜鉛めっき浴の温度は従来から適用されている条件で良く、例えば、４  ４０℃〜４８０℃といった条件が適用できる。また、溶融金属としては、亜鉛主体であれば不可避的にＰｂ、Ｃｄ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｇ、Ｍｎ、等を含んでも良く、さらに、めっき層の品質等を向上するために、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌを所定量添加してもよい。このようにして溶融亜鉛めっきを３０〜２００ｇ／ｍ2 施すことにより、種々の用途に適用することができる。合金化溶融亜鉛めっき鋼板のＦｅ含有率は低すぎると、白色化し、外観が得られず、高すぎるとΓ相が成長して、めっき密着性のばらつき以前に、そもそものめっき密着性が悪化するために、７〜１５ｍａｓｓ％が好ましい。
【００２０】
また、溶融亜鉛めっきを施した後、加熱合金化処理し、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を作製する場合の合金化の加熱温度としては従来から適用されている条件で良く、例えば、４６０℃〜５５０℃といった条件が適用できる。合金化の加熱方式は特に限定されるものではなく、燃焼ガスによる直接加熱や、誘導加熱、直接通電加熱等、従来からの溶融めっき設備に応じた加熱方式を用いることができる。
【００２１】
このようにして得られた合金化溶融亜鉛めっき鋼板表面に塗装性や溶接性、潤滑性、耐食性等を改善する目的で、必要に応じて各種の電気めっきやクロメート処理、潤滑性向上処理、りん酸塩処理、樹脂塗布処理、溶接性向上処理等を施すことができる。
【００２２】
次に、本発明の実施例を比較例とともにあげる。
供試材は表１に示す鋼板を用い、表２に示すように、熱延巻取り温度をフロント部からテール部まで各種変化させて、製造した冷延鋼板（板厚０．８ｍｍ）を用いた。
合金化溶融亜鉛めっき浴の組成は０．１４％Ａｌ残り亜鉛とした。浴温度は４６０℃とした。
溶融めっきは、実施例、比較例ともに浴中の通板時間を３秒とし、Ｎ2 ガスワイパーにて亜鉛の付着量を６０ｇ／ｍ2 に調整した。合金化は誘導加熱方式の加熱設備を用い、５００℃にて行った。
評価は、外観、密着性および密着性ばらつきについて調べた。
評価の外観は、目視にて判断し、コイルフロント（コイルの先端から２５ｍ部分）部、ミドル部、テール（コイルの後ろ端から２５ｍ部分）部で、不めっきやむら等がなく均一外観でその差が認められないもとを◎、実用上差し支えない程度の外観差を○、外観差が明確なものを×で評価した。
評価の密着性は、コイルフロント（コイルの先端から２５ｍ部分）部、ミドル部、テール部（コイルの後ろ端から２５ｍ部分）部について、６０°Ｖ曲げ後の曲げ部分にセロハンテープを付着させ、剥離しためっき粉の剥離幅を測定し、剥離幅の最大値と最小値のばらつきを評価した。剥離幅の差異が２ｍｍ以内と極めて小さく、コイル内で顕著な差が認められないものを◎、剥離幅の差異が４ｍｍ以内と小さく、コイル内でわずかに差が認められるものの実用上問題ないものを○、剥離幅の差異が４ｍｍを超え、コイル内の差が顕著なものを×で評価した。評価結果を表２に示した。
表２の実施例では、いずれも外観、密着性のコイル内ばらつき性に優れた。一方、比較例は、いずれも熱延時の巻き取り温度差が小さいために、めっき密着性にばらつきが見られた。
【００２３】
【表１】
2004190110.tif 000002
【００２４】
【表２】
2004190110.tif 000003
【００２５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明は、極低炭素鋼で発生するめっき密着性のばらつきを、熱延時の巻き取り温度のパタン制御といった容易な操業方法にて、安定した品質を確保せしめるとともに、歩留まりをも高めることができる等の優れた効果が得られ、産業への貢献はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるコイルのフロント部、ミドル部、テール部の説明図である。
【図１】
2004190110.tif 000004