JPH03126879A - 化成処理性の優れた冷延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続焼鈍による冷延鋼板の製造方法に関し、
特に化成処理性の優れた冷延＊Ｆｉの製造方法に関する
。

（従来の技術） 鋼板は自然界においては発錆しやすく、その最終使用状
態においては一般的に塗装やめっき等何らかの表面処理
を施して使用される。塗装される場合には、塗装に先立
ち、いわゆる塗装性とともに耐食性を高めるために鋼板
にはリン酸塩処理が施されるのが通例であり、このリン
酸塩処理によって形成されるリン酸塩処理皮膜の品質が
塗装後の塗膜耐久性を大きく支配することは周知である
。

ところで冷間圧延により得られた調帯は従来、箱型焼鈍
法により６５０〜７５０″Ｃに数時間〜１０時間均熱さ
れ焼鈍されていたが、近年では連続焼鈍法の発達により
その多くが連続焼鈍処理されるようになり、均熱時間が
数１０秒程度に短縮されるようになった。しかしながら
かかる短時間焼鈍方式の発展は、鋼板の表面特性を下記
のないし■の如く大きく変化させた。

■焼鈍時間の著しい短縮は、鋼中成分の表面への濃化に
より形成される、リン酸塩処理に有効な表面濃化層の形
成を妨げることになった。

■焼鈍効率を高めるため連続焼鈍法でも採用が拡大しつ
つある直火式加熱法は、雰囲気をいかにコントロールし
ても鋼帯表面にオングストローム単位の厚さの酸化膜の
形成をもたらし、この酸化膜の存在はリン酸塩処理性の
低下をもたらす。

■成形性を付与するために添加されるＴｉやｌ／ｂ、ま
た高抗張力を付与するために添加されるＭｎやＳｉは特
に上記■の伸開が著しい。

したがって連続焼鈍法の普及に伴って、連続焼鈍冷間圧
延鋼板の化成処理性の改善が急務になっている。

他方、連続焼鈍における鋼板の冷却法として、−船釣に
は、ガスジエ・７Ｆ冷却、ロール冷却、気水冷却、水焼
入冷却等の方法が採用されているが、この種の一般的な
冷却方法では、化成処理に適するように鋼板の表面改質
を行うことはできない。

むしろ、気水冷却や水焼入冷却では、綱板表面に数千人
程度の酸化皮膜（Ｆｅｄ、　Ｐｅｚ０２　、Ｆｅｚｅｓ
等）を生じ、逆に著しく化成処理性を填なうものであっ
た。

そこで化成処理性向上対策として連続焼鈍の後処理設備
にて鋼板表面に金属または金属化合物の皮膜を形成させ
る方法が（１）特開昭５６−４３３９２号、（２）特開
昭５８−３７３９１号公報で提案されている。

一方、上記のような特別な後処理設備を設置することな
くＭ板の化成処理性の改善を試みる方法もいくつか提案
されている。すなわち （３）特公昭６１−１５１３２号公報では、ギ酸含有水
により冷却する方法を、 （４）特公昭５９−３８２８５号公報では１０〜９０重
景％のアルコール含有水による冷却方法を、 （５）特開昭６１−２０１７３７号公報では、α−アミ
ノ酸含有水溶液による冷却方法を、 （６）特開昭４９−１２２４３５号公報では塩酸を発生
する種゛類の塩類を接触させる方法を、 （７）特公昭５５−２２５３４号公報および特開昭５６
−１５６７７８号公報では、リン酸塩化合物含有水によ
り冷却する方法を、さらに （８）特開昭６３−１１６２３号公報では溶存酸素濃度
を低減させた冷却水による冷却方法を、 それぞれ提案している。

（発明が解決しようとする！ｌ！り 後処理設備を有し、綱板表面に金属または金属化合物の
皮膜を形成させる（１）、（２）の方法で鋼板の化成処
理性が向上することを本発明者らは確認している。

しかし、これらの方法は通常鋼板表面の酸化皮膜除去の
ための酸洗工程との組合せによって行われる方法である
。酸洗液としては塩酸が用いられるが、塩酸酸洗自体は
鋼板の化成処理性の悪化を招く、改善の余地がある。

また、電解浴が酸性の場合、鋼板表面のエツチング、設
備の腐食等の問題がある。

一方、後処理設備を有することなく化成処理性を改善す
るために提案されている（３）の方法では、必ずしも化
成処理性の改善効果が充分ではない。

（４）の方法では、無酸化冷却には有効であるとしても
、酸を使用する場合のエツチング効果は全くなく、鋼板
の表面改質を行うことはできない、また先に触れたよう
に高抗張力材等のＭｎ５Ｓ、　Ｓｉ。

Ｐ等の成分元素を多く含む鋼板においては、焼鈍時に表
面濃化層の生成を招き、見栄えおよび化成処理性の悪化
を招くが、（４）の方法では鋼板表面のエツチング効果
がないので表面濃化層の除去を行うことができない。

（５）および（６）の方法では、冷却処理後に充分なリ
ンスを行っても、鋼板表面に黄褐色状の錆を生し、化成
処理性が悪化することを本発明者らは確認している。

（７）の方法では、リン酸塩化合物のみでは化成処理性
の改善効果は不充分である。

さらに（８）の方法では、冷却水中の溶存酸素４度をか
なり低く管理する必要があり、実際の製造工程に適用す
ることができない。

ここに本発明の主たる目的は、安価な設備で化成処理性
の優れた連続焼鈍冷延鋼板を製造することのできる方法
を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記の課題を解決するため種々検討を重
ねた結果、連続焼鈍過程で高温の冷間圧延鋼板を冷却処
理する際に、０．１〜２０重看％のホウ酸水溶液を用い
、引き続き好ましくは鋼板温度が１００°Ｃ〜常温で、
Ｎｉおよび／またはＭｎの金属皮膜をアルカリ性水溶液
中で１〜５０Ｂ／−形成させることにより化成処理性が
著しく向上することを見出し本発明を完成させた。

また、Ｎ１および／またはＭｎの金属皮膜の形成はアル
カリ性浴を使って行われるため、鋼板表面のエツチング
がなく、設備の防錆の点でも有利である。

本発明の実施態様にあっては、ホウ酸水溶液中の溶存酸
素濃度を４ｐｐｍ以下にすることが望ましい。

（作用） 以下、本発明をその作用効果とともに詳述する。

なお本明細書において「％」は特にことわりのない限り
、「重量％」を意味するものとする。

本発明においては、冷延鋼板の連続焼鈍プロセスの冷却
過程において、０．１〜２０％のホウ酸水溶液を使った
冷却を行う。この処理を「ホウ酸水溶液冷却」という。

このホウ酸水溶液冷却では、鋼板を冷却すると同時に、
鋼板表面の酸化膜、濃化層を除去し、酸洗工程を兼ねる
ことができる。

また、通常実施されている塩酸酸洗が鋼板表面の化成処
理性を悪化させるのに幻して、ホウ酸水溶液冷却では化
成処理性を向上することができる。

このようなホウ酸水溶液との接触による冷延鋼板の化成
処理性向上に関しては、明白な理由は解明されていない
が、前記のようなリン酸塩処理性の低下をもたらす鋼板
表面の酸化膜および表面濃化層が除去されると同時に、
極微量のホウ素あるいはホウ素化合物が鋼板表面に付着
し、これが鋼板表面の活性化、に有効に働くと推定され
る。すなわち、前記ホウ酸水溶液と接触させた鋼板をリ
ン酸塩処理すると、ｔｇ４板表面に付着したホウ素ある
いはホウ素化合物を核としてリン酸塩結晶の緻密化が図
られ、均一なリン酸塩皮膜を形成させることができると
考えられる。

本発明においては、鋼板に接触させるホウ酸水溶液の濃
度を０，１〜２０重量％とする。ホウ酸水溶液の濃度と
ｐｏとの関係を第１図に示すが、ホウ酸濃度が０．ＩＭ
量％未満ではｐＨ値が５よりも大きくなって、前記のよ
うな鋼板表面の酸化膜、表面濃化層を除去する効果が小
さい、また２０重量％を超えると、ｐＨ値が２よりも小
さくなって酸度が強すぎ、鋼板表面を腐食させる危険性
がある。好ましいホウ酸水溶液の濃度は５〜１５重量％
である。

なお、ホウ酸水溶液を使って冷却する方法としては、ス
プレーによる吹付、浸漬等の方法がある。

ホウ酸水溶液冷却の開始は、連続焼鈍プロセスの冷却過
程、つまり時効処理終了後の冷却過程であればいずれの
時点で行ってもよいが、通常は時効終了後４５０°Ｃ以
下の範囲で開始するのが好ましい。冷却終了はもはや大
気での酸化が進行しない温度まで鋼板が冷却されるとき
である。一般には１００°Ｃ以下である。

ホウ酸水溶液冷却に引き続き、Ｎｉおよび／またはＭｎ
の金属皮膜をアルカリ性水溶液中で例えば電解処理によ
って鋼板表面に形成させる。

皮膜重量は１〜５０ｍｇ／Ｍ”であり、この範囲で化成
処理性改善にもっとも効果がある。この重量基準は、電
解析出金属量に基づく。

かかる金属皮膜形成により冷延鋼板の化成処理性向上を
目的に鋼板をリン酸塩処理した場合、鋼板表面のＮｉあ
るいはＭｎが核としてリン酸塩結晶の緻密化が図られ、
均一なリン酸塩皮膜を形成させることができるためであ
る。

また、金属皮膜形成を行う際の鋼板温度については、好
ましくはホウ酸水溶液冷却後大気中においても酸化しな
い１００°Ｃ〜常温の範囲である。

ホウ酸水溶液中の溶存酸素濃度の影響を第２図にグラフ
で示す、これは、（Ｎ１９５％＋Ｈ２５％）の雰囲気中
で４５０℃に鋼板を加熱後純水で冷却した場合の、ホウ
酸水溶液中の溶存酸素濃度と綱板表面の酸化膜厚さとの
関係を示す、第２図から明らかなように溶存酸素量を４
ｐｐＩＩ以下とすることにより、原板と同程度の４００
大の酸化膜厚さを確保できる。

したがって、本発明の実施態様にあたってはホウ酸水溶
液の溶存酸素濃度を４１１９−にすることが望ましい。

なお、実際の製造工程において、冷却水中の溶存酸素濃
度を４　ｐｐＨ以下にするには、■薬剤を添加する方法 Ｎ！＋１４　（ヒドラジン）　　＋Ｃｈ＝Ｎｚ　＋２１
１□Ｏ■脱酸素樹脂を触媒として、溶解させた水素ガス
と反応させる方法 ２Ｈｚ　＋−ＯＲ＝２Ｈ２０ 等があるが、特に制限を要するものではない。

（実施例） 仮ｒ￥０．８　ｗａ、板幅１０００ｍｇの冷間圧延され
た極低炭素鋼Ｆｉ（Ｃ：０．０Ｏ１５％）をストリップ
走行速度１５０ｍｐｍの連続焼鈍ラインにて、通常の焼
鈍工程である加熱および均熱処理を行った。

すなわち、まず前記鋼板を８５０°Ｃまで加熱後均熱保
持し、その後ガスジェット冷却により４５０　”Ｃまで
冷却し、次いで３分間の過時効処理を行った。

試料Ａ〜Ｆはその後の冷却過程にあって本発明にかかる
方法を適用し、１．０％ホウ酸水溶液にて１００°Ｃま
で冷却した。この内、試料Ｂ、Ｄ、Ｆはヒドラジンを０
．１％添加し、液中の溶存酸素濃度を４　ｐｐｍ　とし
た。

続いて試料Ａ−Ｄともリンスを兼ねて常温まで水冷を行
った。

引き続き試料Δ、ＢにはＮａ０ＩＩ　１０　ｇ／　ｌ　
、　ＮｉＳＯ４１５ｇ／　ｌ　（ＮＨ，）　２Ｓ０４２
５ｇ／　１．を水に希釈したアルカリ性の電解浴中にて
電流密度Ｉ　Ａ／ｄ−でＩ板表面に１０ｍｇ／ｍ２のＮ
ｉ金属皮膜を析出させた。

一方、試料Ｃ，ＤにはＮａＯＨ１０ｇ／　ｊ２　、　Ｍ
ｎ５Ｏ＜　］、５ｇ／　１　（Ｎ１１４）　ｚＳＯ−２
５ｇ／　ｌを水に希釈した電解浴中にて電２Ｉｔ密度２
　Ａ／ｄｍ”で鋼板表面に１０ｍｇ／ｍ”のＭｎ金属皮
膜を析出させた。

試料Ｇ−１は４５０　’Ｃから常温まで水冷した。

その後、試料Ｇ、Ｈは２％塩酸水溶液にて酸洗、リンス
した。しかる後試料Ｇは上記電解条件と同一条件で試料
にＮｉ金属皮膜を析出させた。

また試料ＨはＮ１５Ｏ，Ｌｏｇ／ｊＬ　ＮｉＣ２ｚ　２
ｇ＃！、１１３ＢＯｓ１ｇ／／！を水に希釈した酸性の
電解浴中にて電流密度１０＾／ｄａ”で鋼板表面に１０
ｍｇ／ｍ”のＮｉ金属皮膜を析出させた。

試料Ａ−１とも圧下率１．０％で調質圧延を行い、最終
製品を得、サンプリングし化成処理性を調査した。その
結果を第１表に示す。

ただし、化成処理条件は次の通りであった。

（１）脱脂：　「ファインクリーナー４８２６Ｔ１　（
商品名）を用い、５０゛Ｃで２分間処理した。

（２）表面調整：　「バーコレンＺｔｌ　（商品名〉を
用い、２０秒間処理した。

（３）リン酸塩処理：　「ボンデライト３０３０Ｊ　（
商品名）を用い、５０°Ｃで２分間浸漬処理した。

また化成処理性については、次の（イ〉ないしくハ）に
より評価した。

（イ）化成皮膜のフォス・フォフィライト（Ｐ）　とホ
バイト（■）との比、Ｐ／　（Ｐ＋Ｈ）をＸ線回折から
求めた。

（ロ）走査型電子顕＠鏡により、結晶の大きさを求めた
。

（ハ）化成被膜の付着量を重量法により求めた。

ここで、Ｐ／（Ｐ＋１１）は値が大きいほど、化成結晶
の大きさは小さいほど、化成皮膜の付着量は多いほど、
化成処理性は良好であると判断される。また具体的に第
１表の試料の化成処理性を判断するに当たっては、 Ｐ／（Ｐ＋Ｈ） ≧９５、結晶の大きさ≦５ 一１付着量≧２．５　ｇ／ｌｄの場合を良好とした。

（以下余白） 第 １ 表 第１表の結果から明らかなように本発明にかかる試料Ａ
−Ｄは上記の良好な化成処理性に関する基準を全て満足
していることがわかる。

これに対してホウ酸冷却のみの試料Ｅ、Ｆまたは塩酸酸
洗後、酸性浴、アルカリ浴でそれぞれＮｉを析出させた
試料Ｇ、Ｈも良好な化成処理性を示しているが、全ての
基準を満足しているわけで味ない。

（発明の効果） 以上詳述してきた本発明にかかる連続焼鈍冷間圧延鋼板
の製造方法によれば、化成処理性の優れたｍ板を安価に
・、しかも確実に提供することができる。

【図面の簡単な説明】

蛸】図は、ホウ酸濃度とｐｌ＋との関係を表わすグラフ
；および 第２図は、Ｎ２９５％＋１Ｉｉ５％雰囲気で鋼板を４５
０°Ｃに加熱後純水で冷却した場合の純水中の溶存酸素
濃度と鋼板表面の酸化膜厚さとの関係を表わすグラフで
ある。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷延鋼板を連続焼鈍する際の冷却過程において、
   ０．１〜２０重量％のホウ酸水溶液冷却を行い、引き続
   き、Ｎｉおよび／またはＭｎの金属皮膜をアルカリ性水
   溶液中で１〜５０ｍｇ／ｍ＾２形成させることを特徴と
   する化成処理性の優れた冷延鋼板の製造方法。
2. （２）前記ホウ酸水溶液冷却で用いるホウ酸水溶液の溶
   存酸素濃度を４ｐｐｍ以下としたことを特徴とする請求
   項１記載の冷延鋼板の製造方法。