(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱間粗圧延後の鋼板表面を覆う酸化鉄層を、酸洗を行うことなく除去するめっき鋼板の製造方法において、
鋼スラブを、Ac3 変態点以上の温度域に加熱し熱間粗圧延を施し、次いで高圧水によるデスケーリング処理を行った後、仕上げ圧延を 500℃以上Ar3 変態点以下の温度域で施し、直ちに冷却そして巻き取りを行って、鋼板表面の酸化鉄層の厚みを５μｍ以下に抑制し、次いで圧下率が 0.5〜５％の調質圧延を行った後、連続式めっき設備の焼鈍にて、鋼板温度が750 ℃以上で還元性雰囲気に５秒以上晒して鋼板表面の酸化物を還元し、その後鋼板を冷却してめっきを施すことを特徴とする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】
この発明は、高い耐食性が要求される、建築資材、冷暖房・給湯機器用鋼板および自動車用鋼板等に供するめっき鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
めっき鋼板の製造は、めっき鋼板用の素材を熱間圧延後に、鋼板表面を覆う酸化鉄層を酸洗設備で除去し、冷間圧延を行った後に連続式溶融めっき装置や電気めっき装置等にてめっきを行うのが、一般的である。ここで、酸化鉄層の除去を必須とするのは、酸化鉄層がめっきを阻害し、めっき層の剥離起点となる結果、めっきの密着性を劣化させるためである。
【０００３】
上記のめっき鋼板の一般的製造に対して特開平６−145937号および同６−279967号各公報には、主にコストの低減を目的として、酸洗工程を省略する技術が開示されている。すなわち、熱延板表面の酸化鉄層を除去することなく還元雰囲気ガス中で還元処理を行った後、溶融亜鉛めっきを行うことが提案され、具体的には、75％の高濃度Ｈ2 雰囲気にて還元処理を実施している。
【０００４】
しかしながら、上記手法では、高濃度Ｈ2 雰囲気にて焼鈍を行うため、焼鈍中に発生する水蒸気で炉内の露点が上昇する結果、還元能力が低下して、めっき密着性が劣化することが問題であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明では、酸洗を省略してもめっき密着性に優れるめっき鋼板を、焼鈍炉の露点を上昇させることのない手法にて提供し得る方法について提案することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、この発明は、熱間粗圧延後の鋼板表面を覆う酸化鉄層を、酸洗を行うことなく除去するめっき鋼板の製造方法において、鋼スラブを、Ac3 変態点以上の温度域に加熱し熱間粗圧延を施し、次いで高圧水によるデスケーリング処理を行った後、仕上げ圧延を 500℃以上Ar3 変態点以下の温度域で施し、直ちに冷却そして巻き取りを行って、鋼板表面の酸化鉄層の厚みを５μｍ以下に抑制し、次いで圧下率が 0.5〜５％の調質圧延を行った後、連続式めっき設備の焼鈍にて、鋼板温度が750 ℃以上で還元性雰囲気に５秒以上晒して鋼板表面の酸化物を還元し、その後鋼板を冷却してめっきを施すことを特徴とするめっき鋼板の製造方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の手順を具体的に説明する。
まず、熱間圧延工程では、粗圧延に先立ち、めっき鋼板用の成分に調整した鋼スラブを、Ａｃ3 変態点以上に加熱する。具体的には、スラブを1200℃前後に加熱して、続く粗圧延での鋼板の変形抵抗を小さくする。なお、スラブを再度加熱することなく、連続鋳造等で鋳込んだスラブをそのまま冷却前に粗圧延工程に供しても良い。その後、粗圧延を行ってから、仕上げ圧延に先立ち、高圧水によるデスケーリングを行う。これによって、粗圧延までに生成した酸化鉄層を除去する。
【０００８】
ここで、高圧水によるデスケーリングを用いるのは、粗圧延までに生成成長した酸化鉄層（スケール）をほぼ完全に取り除くためである。高圧水を用いるのは、鋼板面に疵を入れずに効率良くスケールが除去出来るからである。なお、高圧水の吐出圧は300 kgf ／cm2 以上にすることが好ましい。なぜなら、300 kgf ／cm2 未満では、スケール除去が完全ではなく、仕上げ圧延後の熱延鋼板上の酸化鉄層が厚くなってしまい、また不均一になってしまうためである。
【０００９】
従って、高圧水によるデスケーリングを行って酸化鉄層厚を小さくすることおよび鋼板板面を美麗にすることによって、この発明で課題とした酸洗によるデスケーリングを改めて行わずに、（圧下率0.5 〜５％の調質圧延を行った後に、）連続式溶融めっき装置の加熱炉にて還元することで、めっき密着性の良い美麗なめっき鋼板を製造することが可能になる。
一方、高圧水によるデスケーリングを用いずに製造した酸化鉄層の厚い板面性状の劣った熱延鋼板からは、めっき密着性の良い美麗なめっき鋼板を製造することは困難である。
【００１０】
次の仕上げ圧延は、 500℃以上Ar3 変態点以下の温度域で行う。なぜなら、 500℃未満では、変形抵抗が大きくなり過ぎて、所定厚の薄鋼板までの圧延が不可能になる。一方Ar3 変態点をこえると、とくに要求材質として、高加工性が求められる場合に、Ar3 変態点を超えたα−γ二相域での圧延は、加工歪を熱延後の鋼板に内蔵させる上で不利であり、その後のめっきに先立つ還元時の再結晶において、高加工性を付与する上で不利となる。また、酸化鉄層が熱間圧延後に成長するのを抑制するためにも、仕上げ圧延をAr3 変態点以下の低い温度で行うことが好ましい。
【００１１】
その後、直ちに冷却そして巻き取りを行って、鋼板表面の酸化鉄層の厚みを５μｍ以下に抑制することが、肝要である。すなわち、仕上げ圧延後直ちに冷却そして巻き取りを行うことによって、酸化鉄層の成長を極力抑えて、その厚みが５μｍをこえない範囲に制御する。ここで、酸化鉄層厚の上限を５μｍとしたのは、この発明の目的である、酸化鉄層を還元してめっきを行う上で露点の上昇を抑制するには、還元されるべき酸化鉄層が少ないことが必要であり、軽度（0.5 〜５％）の調質圧延と組み合せてめっき密着性を改善する上で５μｍが上限と考えられる。それより酸化鉄層が厚くなると、それに従って、還元量を増やす必要が生じ露点の増加、ひいては生産量の増加によってめっき密着性の劣化を招来する。
【００１２】
巻取り後の鋼板には、圧下率が 0.5〜５％の調質圧延を行う。ここで、調質圧延圧下率が 0.5％未満では、次工程での焼鈍において所期した還元が得られずにめっき密着性が劣化し、一方５％をこえると焼鈍において部分的に酸化鉄層が剥離し、さらに剥離した酸化鉄が鋼板に再付着し、表面欠陥の原因になる。
【００１３】
なお、調質圧延の圧下率を 0.5％以上にすることで、めっき密着性が向上する理由については必ずしも明確ではないが、調質圧延によって生じる酸化鉄層中のクラックが焼鈍時の還元路として作用し、還元した鉄が鋼板表面およびクラック内に発生し、このクラック内の還元鉄が、めっき後にめっき層と鋼板との連結を確保するため、めっき層の剥離が抑止されるものと考えられる。
【００１４】
次いで、連続式めっき設備の焼鈍炉にて、鋼板温度が750 ℃以上で還元性雰囲気に５秒以上晒して鋼板表面の酸化物を還元したのち、鋼板を冷却してめっきを施す。ここで、鋼板温度が750 ℃以上で還元性雰囲気に５秒以上晒すことによって、酸化鉄層の全表面が還元されめっきの濡れ性が確保されて、不めっきの発生がなくなる。同時に調質圧延によって生じたクラック表面も還元されて、酸化鉄層下の素地鋼に達するものと考えられる。
【００１５】
なお、雰囲気には一般的還元ガスである３％以上のH2を含有するN2を使用できるが、効率的に還元を行うにはH2濃度を７％以上とすることが好ましい。
【００１６】
上記の還元処理を含む焼鈍が完了した鋼板は、めっき浴温程度に冷却し、その後めっき浴に導入してめっきを施す。例えば、亜鉛系のめっき浴としては、ZnおよびFeの他に、種々の性能向上を目的として、Al、Mg、Mn、Ni、Co、Cr、Si、Pb、Sb、BiおよびSn等を単独或いは複合して含有することが可能である。
【００１７】
最後に、浸漬によりめっきされた鋼板は、ガスワイピング等により20〜250 ｇ／m2の間の必要目付量に調整した後、放冷、空冷または水冷などの冷却を行ってから、必要によりレベラーや調質圧延を施して、製品となる。また、耐食性等の向上のために、冷却後或いは調質圧延後に、クロメート処理やりん酸塩処理等を行うことも可能であり、さらに塗装を行うことも有効である。同様に、後処理として潤滑処理を行うことも可能である。
【００１８】
一方、スポット抵抗溶接等により鋼板を組立てて用いる使途では、Alを0.1 〜0.2 wt％含有した溶融Zn浴でめっきを行い、目付量調整を行った後、加熱合金化を行うことが有効である。ここでの目付量は、20ｇ／m3未満で耐食性が不十分になり、80ｇ／m3をこえると曲げや絞りの加工時にめっきが剥離しやすくなるため、20〜80ｇ／m3の範囲とすることが好ましい。同様に、めっき中のFe含有量は７〜12wt％とする。なぜなら、７wt％未満ではめっき表面に未合金化の純Zn層が残存してスポット抵抗溶接性を阻害し、また塗装後に疵部等からこの純Zn層が溶出しやすく、一方12wt％をこえると、めっき層が急激に脆化し、加工時にめっきの剥離が著しくなるためである。
【００１９】
以上、溶融亜鉛めっき鋼板を主に説明を行ったが、この発明は、溶融亜鉛めっき鋼板に限らず、他の溶融めっき鋼板または電気めっき鋼板にも同様に適用可能である。例えば、55％Al-Zn めっき、Alめっき、Pbめっき、SnめっきまたはZn-Ni めっきなどのめっき鋼板が適合する。いずれにしても還元処理後にめっきすれば良く、めっき形式に捕われずに優れためっき特性の鋼板が得られる。連続式溶融亜鉛めっき装置では、焼鈍炉に連続してめっき槽が配されるのが普通であるから、この発明に特に好適である。
【００２０】
【実施例】
表１に示す鋼組成のスラブを1200℃に加熱後、表２に示す条件にて、粗圧延後に高水圧デスケーリングを行ってから仕上げ圧延を施し、0.8 mm厚の熱延板とした。熱延板における酸化鉄層の厚みは、表２に併記する通りである。次いで、表３に示す各条件に従って、調質圧延、還元処理を含む焼鈍、次いでめっきを施した。かくして得られためっき鋼板について、めっき密着性について評価した結果を、表３に併記する。
【００２１】
なお、めっき密着性は、デュポン衝撃試験により評価した。すなわち、１／２インチ直径の半球状凸面の撃芯を供試面の裏側に当て、供試面には半球状凹形の受け皿をあてがって２kgの重りを70 cm の高さから落下させて撃芯を叩き、突き出された供試面にセロハン粘着テープを貼り付けてから引き剥して、めっき鋼板の表面とテープとを観察した。
【００２２】
【表１】
0004131577.tif 000002
【００２３】
【表２】
0004131577.tif 000003
【００２４】
【表３】
0004131577.tif 000004
【００２５】
表３から、この発明に従って製造すると、還元度の小さい条件下での還元処理によっても、良好なめっき密着性が得られることがわかる。すなわち、この発明に従って、高圧水デスケーリングを行い、熱延仕上げ圧延およびめっき設備での還元処理前に行う調質圧延を、所定の条件下で行うことにより、還元の負荷が少なくてもめっき密着性の良好なめっき鋼板が製造できることが明らかである。
【００２６】
【発明の効果】
この発明によれば、酸化鉄層の酸洗除去を行うことなく、しかも焼鈍炉の露点を上昇させることない手法にて、優れためっき密着性のめっき鋼板を製造することができ、めっき鋼板を低コストにて提供し得る。