(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム含有亜鉛合金の溶融めっき層で被覆されためっき鋼板において、母材鋼板は、重量％で、Ｃ：０．１〜０．２％,Ｓｉ：０．１％以下,Ｍｎ：０．４〜１．５％,Ｐ：０．０４％以下,Ｓ：０．０２％以下,Ａｌ(Total.Ａｌ)：０．０３％以下,残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる低炭素鋼アルミキルド鋼の熱延鋼板であって、非金属介在物の清浄度(JIS  G0555)：０．０４％以下、表面硬さ(Hv)：１４０以下、伸び値(El)：３５％以上及び加工硬化指数(ｎ値)：０．１５０以下であることを特徴とするベンダー加工性に優れた構造用溶融亜鉛合金めっき鋼板。
【請求項２】
所定の化学組成に調整されレードル内で脱酸処理された低炭素鋼アルミキルド鋼溶湯を連続鋳造に付し、連続鋳造スラブを熱間圧延して所定板厚の熱延鋼板となし、熱延鋼板にスケールを除去するスキンパス圧延及び酸洗処理を施した後、連続溶融めっきラインに導入し、めっき前焼鈍処理を施したうえ、マグネシウム含有亜鉛合金の溶融めっき層を形成する工程からなり、
前記レードル内溶湯の脱酸処理において、脱酸剤の添加に先だって、ライム（ＣａＯ）を添加すると共に、脱酸処理された溶湯の連続鋳造を垂直型連続鋳造方式で行ない、その鋳造スラブを熱間圧延することにより、重量％で、Ｃ：０．１〜０．２％,Ｓｉ：０．１％以下,Ｍｎ：０．４〜１．５％,Ｐ：０．０４％以下,Ｓ：０．０２％以下,Ａｌ(Total.Ａｌ)：０．０３％以下,残部Ｆｅ及び不可避不純物からなり、鋼中の非金属介在物の清浄度（JIS  G0555）が０．０４％以下である低炭素鋼アルミキルド鋼の熱延鋼板を得、熱延鋼板のスキンパス圧延における鋼板伸び率を２〜４％に調節すると共に、前記めっき前焼鈍処理を６９０〜７５０℃で行うことにより、鋼板表面の硬さ（Ｈｖ）：１４０以下、鋼板の伸び値（El）：３５％以上及び加工硬化指数（ｎ値）：０．１５０以下に調整することを特徴とするベンダー加工性に優れた構造用亜鉛合金めっき鋼板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベンダー加工に付される構造用溶融亜鉛合金めっき鋼板及びその製造方法に係り、特にマグネシウム含有亜鉛合金からなる溶融めっきを施された鋼板について、ベンダー加工の曲げ部に発生し易いめっき層の亀裂を防止し、その表面品質・耐食性を向上安定化せしめたものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶融亜鉛又は亜鉛合金めっき鋼板は、耐食性に優れると共に良好な塗装性等を備えていることから、自動車ボディー材，建材等をはじめ各種分野に広く使用されている。熱延鋼板をめっき母材鋼板とする溶融亜鉛めっき鋼板は、連続鋳造スラブを熱間圧延して得られる所定板厚の熱延鋼板に、表面スケール除去処理を施してめっき母材鋼板とし、還元焼鈍処理したうえ、溶融めっき浴に通板することにより製造される。近時は耐食性の改良材として、マグネシウム含有亜鉛合金めっきを施した鋼板が開発されている。この亜鉛合金めっきは、Ｍｇ約１〜５重量％及びＡｌ約３〜１７重％を含有し、残部Ｚｎからなる組成を基本組成とし、必要に応じてＴｉ、Ｂ等の元素を添加された組成を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記マグネシウム含有亜鉛合金めっき層は卓抜した腐食抵抗性を有しているが、著しく硬質・脆性である。このため、ベンダー加工よる９０゜曲げ等の強加工を受けると、図１に示すように、曲げ部のめっき層（２）に亀裂（３）を生じ易い。その亀裂が微小（亀裂長さ約5mm以下）であれば特に品質上の問題はないが、それを超える大きな亀裂は重大な品質欠陥となり、マグネシウム含有亜鉛合金めっきの卓抜した耐食機能を十分に生かすことができなくなる。
【０００４】
本発明者は上記亀裂の発生現象に関する詳細な観察により次の知見を得た。
▲１▼めっき層の亀裂が発生した部には、必ずその直下の母材鋼板（１）表面に微細亀裂が観察される。その亀裂は鋼板の表層のみに発生し、かつそこには例外なく非金属介在物（４）が存在している。該非金属介在物（４）は主としてアルミナ系非金属介在物であることが特性Ｘ線分析により観察される。
▲２▼亀裂が発生したグループとそうでないグループ（健全グループ）の母材鋼板の金属組織は、表層及び中心部とも両グループ間に実質的な差異はないが、鋼板の表面硬度をみると、亀裂発生グループは健全グループのそれに比べて高い傾向を示す。また、鋼板表面のＸ線回折（１１０面）により得られるピークプロフィルのピーク強度（cps）及び半価幅を比較すると、亀裂発生グループのそれは、健全グループに比べ、低く幅広であることから、表面の格子歪みが大きく延性が低いと推察される。
【０００５】
本発明は、上記知見のもとに更に検討を重ねた結果、母材鋼板の鋼中非金属介在物の清浄度及び表面延性を制御することにより、マグネシウム含有有亜鉛合金めっき鋼板のベンダー加工を高め、めっき層の亀裂発生を効果的に抑制防止することを見出した。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マグネシウム含有亜鉛合金の溶融めっき層で被覆されためっき鋼板において、母材鋼板が、重量％で、Ｃ：０．１〜０．２％,Ｓｉ：０．１％以下,Ｍｎ：０．４〜１．５％,Ｐ：０．０４％以下,Ｓ：０．０２％以下,Ａｌ(Total.Ａｌ)：０．０３％以下,残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる低炭素鋼アルミキルド鋼の熱延鋼板であって、非金属介在物の清浄度(JIS  G0555)：０．０４％以下、表面硬さ(Hv)：１４０以下、伸び値(El)：３５％以上及び加工硬化指数(ｎ値)：０．１５０以下であることを特徴としている。
【０００７】
マグネシウム含有亜鉛合金めっき鋼板のベンダー加工において、母材鋼板の表面に亀裂が発生すると、その亀裂に誘導されてめっき層に亀裂が発生する。母材鋼板の亀裂は鋼中の非金属介在物（主としてアルミナ系非金属介在物）を起点として生じる。すなわちベンダー加工におけるめっき層の亀裂は、母材鋼板の鋼中非金属介在物を起点とする母材鋼板の亀裂に誘発されて生じる欠陥である。その母材鋼板の亀裂は、鋼板の表面硬さが高く延性が低いほど、発生傾向が大きくなる。そこで本発明は、母材鋼板の非金属介在物の鋼中濃度を低減すると共に、鋼板表面に一定の延性をもたせることにより、母材鋼板の亀裂の発生とそれに誘発されるめっき層の亀裂発生を抑制防止している。
【０００８】
本発明において、めっき母材鋼板の清浄度ｄ（JIS  G0555）を０．０４％以下に制限しているのは、非金属介在物量がこれを超えると、ベンダー加工における母材鋼板の表面の亀裂発生を十分に抑制し得なくなるからである。また母材鋼板の表面特性について、硬さ（Ｈｖ）を１４０以下に制限すると共に、伸び値（El）を３５％以上、加工硬化指数（ｎ値）を０．１５０以下に制限しているのは、鋼板表面の亀裂発生の抑止効果を高めるためである。更に、母材鋼板を低炭素鋼組成（Ｃ含有量０．１〜０．２重量％）としているのは、母材鋼板の上記延性の確保を容易化するためである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の溶融亜鉛合金めっき鋼板は、低炭素鋼アルミキルド鋼の熱延鋼板を母材鋼板とし、鋼板表面をマグネシウム含有亜鉛合金の溶融めっき層を被覆した構成を有している。母材鋼板は、低炭素鋼アルミキルド鋼板として一般的な化学組成を有し、重量％で、Ｃ：０．１〜０．２％,Ｓｉ：０．１％以下,Ｍｎ：０．４〜１．５％,Ｐ：０．０４％以下,Ｓ：０．０２％以下,Ａｌ(Total.Ａｌ)：０．０３％以下,残部Ｆｅ及び不可避不純物からなる。所望により、例えばＮｂ,Ｔｉ,Ｍｏ及びＷから選ばれる１種又は２種以上の元素を、前記鋼板の硬度・延性が充足される範囲内で含有する組成とすることができる。
【００１０】
母材鋼板を被覆するマグネシウム含有亜鉛合金めっきは、Ｍｇ約１〜５重量％及びＡｌ約３〜１７重％を含有し、残部Ｚｎからなる組成を基本組成とする合金であるが、この他にめっき品質の改善を目的として、例えば０．００２〜０．１重量％のＴｉ，０．００１〜０．０４５重量％のＢ等を添加された組成を有するものも包含される。
【００１１】
次に本発明のめっき鋼板の製造工程について説明する。
めっき母材鋼板となる熱延鋼板は、所定の化学組成に調整されレードル内で脱酸調整された低炭素鋼アルミキルド鋼溶湯を連続鋳造に付し、連続鋳造片（スラブ）を熱間圧延して所定板圧の熱延鋼板となし、ついで熱延鋼板の表面スケールを除去するスキンパス圧延および酸洗処理を施す工程を経て得られる。
【００１２】
レードル内の溶湯の脱酸処理は、常法に従って適宜の脱酸剤（アルミニウム,フェロシリコン等）を添加することにより行なわれるが、本発明では脱酸剤に先だって、ライム（ＣａＯ）を添加することを要する。予めライムを添加することにより、アルミナ等の脱酸生成物の滓化が助長され、溶湯中の非金属介在物を浮上分離させ易くなる。ライムの添加量は、アルミニウム等の脱酸剤の添加量に応じて適宜設定される。ライムの好ましい添加量は、アルミニウムの添加量の３〜４倍（重量比）である。なお、溶湯中の非金属介在物を低減させる補助的措置として、例えば真空脱ガス処理等が必要に応じて施される。
【００１３】
連続鋳造は垂直型の連続鋳造方式により行なう。これは溶湯中の非金属介在物の浮上分離を促進するためである。全湾曲方式（所謂Ｓ型）（モールドから引抜かれるスラブは円弧状に湾曲し水平姿勢でスプレー帯・放冷帯を通過する）と異なって、垂直型におけるスラブは垂直姿勢を保持してスプレー帯・放冷帯を通過しピンチロールに到る。モールドから引抜かれた直後のスラブの内側部はなお溶融状態のままであり、垂直姿勢を保たせることにより、溶湯中の非金属介在物を凝固界面に付着させず浮上分離を促進させることができる。
【００１４】
上記のように溶湯（レードル内）の脱酸処理にライムを併用して非金属介在物の流動性を高めると共に垂直型の連続鋳造方式を適用することにより、鋳造スラブの凝固に到るまでの間、溶湯中の非金属介在物の浮上分離が行なわれる。これによりめっき母材鋼板の非金属介在物量は効果的に減少し、所要の清浄度（ｄ：０．０４％以下）を確保することが可能となる。
【００１５】
連続鋳造スラブを熱間圧延に付し所定板圧の熱延鋼板を得る。この熱間圧延はＡｒ３変態点以上（オーステナイト単相域）で行なわれる。これより低い温度域（フェライト+オーステナイト混相域）で行なうと、混粒組織が生じ鋼板の材質（加工性等）のムラを生じる。熱延終了後の鋼板巻取りは、約４５０〜７００℃（板温）の温度域で行なうのがよい。これより低い温度では鋼組織の一部にベイナイト変態が生じ鋼板の加工性を損なうおそれがあり、他方これを超える高温巻取りを行なうと、鋼板表面のスケール生成が顕著化しスケール除去性が悪くなる。
【００１６】
熱延鋼板のスケール除去は、スキンパス圧延（ロール・オン・デスケーリング）により効果的に行なうことができる。このスキンパス圧延における鋼板伸び率（スキンパス伸び率）は２〜４％の範囲に調整することを要する。２％に満たないとスケール除去効果が不足する。他方４％を超える高い伸び率のスキンパス圧延を行なうと、鋼板表面の加工歪みが大きく、めっき前焼鈍（後記）においても延性を十分に回復することが困難となり、結果としてめっき母材鋼板の表面延性の不足を招くことになる。スキンパス圧延のパス回数は、上記伸び率の範囲内で１回又は適宜複数回（例えば２〜３回）に設定すればよい。
【００１７】
スキンパス圧延の後、常法に従って酸洗処理を施し鋼板表面を清浄化する。これをめっき母材鋼板として、めっきラインに導入し、めっき前焼鈍処理を施して鋼板の歪みを除去する。焼鈍温度は６９０〜７５０℃の範囲に調整される。処理温度が６９０℃に満たないと、歪み除去（延性回復）効果が不足する。他方７５０℃を超える高温処理を行なっても、機械的特性（Ｅｌ等）の向上効果は少ないのでこれを上限とする。なお、焼鈍温度からの冷却速度は一般的な緩徐の冷却（約５ ℃/秒以下）とすればよい。
【００１８】
めっき前焼鈍を施されためっき母材鋼板は、マグネシウム含有亜鉛合金の溶融めっき浴に通板されてめっき層で被覆され、めっき浴上でめっき付着量を調整される。溶融めっき後、形状矯正等のための一般的なスキンパス圧延（スキンパス伸び率：約０．５〜１％）を施して製品めっき鋼を得る。溶融めっき及びそれにつづく処理工程は特別の条件や制限を必要とせず常法に従って行えばよい。
こうして得られるマグネシウム含有亜鉛合金めっき鋼板は、母材鋼板の材質（清浄度及び表面延性）に基づく効果として改良されたベンダー加工性を有し、亀裂等のない健全な表面品質を備えた成形加工品に仕上げられると共に、表面の健全性によりマグネシウム含有亜鉛合金本来の卓抜した高耐食性が確保される。
【００１９】
【実施例】
[１]供試めっき鋼の製造
低炭素鋼アルミキルド鋼溶湯（転炉溶製）をレードル内で脱酸処理し、垂直型連続鋳造に付してスラブとなし、熱間圧延により所定板厚の熱延鋼板を得る。熱延鋼板をスキンパス圧延及び酸洗処理に付してめっき母材鋼板とする。これを連続溶融めっきラインに導入し、焼鈍処理につづいて溶融めっき浴に通板しめっき層を形成する。
【００２０】
レードル内溶湯の脱酸処理及び連続鋳造スラブの熱延条件、並びに溶融亜鉛合金めっき条件は次のとおりである。その他の製造条件は表１に示す。
（レードル内の溶湯脱酸）
アルミニウムの添加量:１kg/ｔ(steel)
ライムの添加量:３〜４kg/ｔ(steel)
（熱間圧延）
Ａｒ３変態点以上で熱間圧延を行ない、熱延鋼板の巻取りは５００〜６５０℃で行なった。
（溶融亜鉛合金めっき）
めっき浴組成：Mg2.9%,Al6.2%,Zn残  (wt%)
めっき付着量：100〜200(g/m２両面)
【００２１】
[２]ベンダー加工試験
供試めっき鋼板から切り出した試験片（幅3mm×長さ15mm）をベンダー加工（曲げ角度90゜）に付し、曲げ部表面の亀裂の有無を目視検査し、割れが観察される場合はその亀裂長さを測定した。表１に、各供試めっき鋼の製造条件、母材鋼板の諸特性と併せてベンダー加工試験結果を示す。なお、比較例No.11〜13は、発明例と同じ低炭素鋼アルミキルド鋼板及びめっき条件であるが、鋼板の清浄度、スキンパス条件等（下線付き）が本発明の規定から外れている例である。
表中、「ベンダー加工性」欄の記号はつぎのとおりである。
◎…亀裂なし  〇…軽微の亀裂（長さ≦5mm）  ×…亀裂顕著（長さ＞5mm）
【００２２】
【表１】
0003894433.tif 000002
【００２３】
発明例No.１〜４はいずれも良好なベンダー加工性を有し、９０゜曲げの強加工を受けても亀裂がなく又は極く軽微であり、健全なめっき表面を保持している。他方、比較例No.11及びNo.12のいずれもベンダー加工性の改善効果が乏しく大きな亀裂が発生している。前者（No.11）は母材鋼板の清浄度(ｄ)が悪く、後者（No.12）はスキンパス伸び率が過大であることによる。No.13は、スキンパス伸び率が高く焼鈍温度が低いたベンダー加工による亀裂が発生している。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のマグネシウム含有亜鉛合金めっき鋼板は、母材鋼板の材質調整効果による改良されたベンダー加工性を有し、加工成形品に亀裂等のない健全な表面品質を保証すると共に、マグネシウム含有亜鉛合金の卓抜した耐食性を確保することができる。従って自動車ボｈディー，建材等をはじめとし、高度の耐食性を要求される各種構造部材としてマグネシウム含有亜鉛合金めっき鋼板の有用性を高め、用途の拡大多様化を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベンダー加工による曲げ加工部の亀裂発生状況を模式的に示す斜視説明図である。
【図２】母材鋼板の表層の亀裂発生部を模式的に示す平面説明図である。
【符号の説明】
１：母材鋼板
２：亜鉛合金めっき層
３：亀裂
４：非金属介在物
【図１】
0003894433.tif 000003
【図２】
0003894433.tif 000004