JPH04346626A - 生産効率が高く深絞り性に優れる耐蝕性熱延鋼板の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＺｎ，Ａｌ，Ｐｂ等の単
一金属或いはその合金のめっきを生産性良く、かつ経済
的に施す耐蝕性を有するｒ平均値１．４以上の深絞り用
熱延鋼板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱間圧延鋼板等に亜鉛等の金属を
めっきするには、熱間圧延工程後に一旦冷却後、酸洗し
た酸洗板を亜鉛や合金等の金属の溶融浴に浸漬する溶融
めっき法や、該酸洗板をめっきしようとする金属の塩を
含んだ溶液中に浸漬し直流電解する電気めっき法等が用
いられていた。

【０００３】しかし、これらの方法では、酸洗設備及び
大型のめっき装置が必要となり、多大の設備費と広大な
設置場所が必要となり、また、溶融めっきでは鋼板を加
熱するための燃料費がかかり、電気めっきでは電解を行
うための電気代がかかるので、経済性の改善が望まれて
いた。

【０００４】これらの欠点を補う金属めっき方法として
、特開昭５４−１４６２３０号公報において、熱間圧延
工程中或いは精整ライン中を走行する圧延鋼材外表面に
溶融金属を溶射し、鋼材表層面に均一なめっき層を形成
する方法が提案されている。しかし、この方法は熱間圧
延工程中に形成されるスケールの影響を考慮しておらず
、この方法を実施した場合、スケールの上から溶融金属
を溶射することになるためめっき密着性が悪く、製造後
にプレス加工等が行われる薄鋼板の場合、加工後にめっ
きが剥がれて耐蝕性が悪化する。

【０００５】その上これ等の問題を克服するために必要
な溶射金属の種類や溶射する際の鋼板温度、密着性を向
上させるための鋼板表面の適性粗度、溶射を行う熱間圧
延工程中又は精整ライン上での望ましい位置等について
は記載がなく、実用的な密着性を保証するめっき層を得
るための具体的条件について全く開示も示唆もない。

【０００６】さらに特開昭６１−２０４３３２号公報で
は、３００〜８００℃の温度範囲で、歪速度３００Ｓ−
１で仕上げ圧延し、その後４００℃以下で巻取った後連
続溶融めっきラインで再結晶、めっき処理を行う。この
方法はα域圧延で高歪速度が必要なため、現状の連続熱
延ラインとしては非常に圧延負荷が大きい。

【０００７】一方、熱延鋼板の絞り性を向上させる鋼板
としては、温間圧延で潤滑を施す高ｒ平均値熱延鋼板の
製造方法がある（特開昭６１−３８４４号公報等）。こ
れは、通常の熱延工程を利用してｒ平均値を向上させる
方法が使用されている。この方法は析出物の固定を目的
に低温加熱を行い、その後α域で高潤滑圧延を行った後
に自己焼鈍もしくは再結晶処理によって高ｒ平均値熱延
鋼板を得るものであった。この方法では、熱延で高濃度
の潤滑を施さなければ十分摩擦係数を下げることができ
ないため、圧延中のスリップを起こす等の障害を伴って
いた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記に示した温間潤滑
圧延法では、連続的に鋼板を製造している精整ラインで
実施する場合、次記する多大の問題点が生じている。 ■低温加熱の実施：通常の熱延工程の加熱温度は、通常
のホットファイナル材が仕上げ温度をＡｒ３以上確保す
るために１１００℃以上を確保している。このため温間
潤滑圧延法のように加熱炉を低温にして鋼板を製造する
と、通常加熱温度と低温加熱温度の設定温度変更に要す
る時間のロスが生じ、生産効率を悪化させる。

【０００９】■α域圧延：仕上げ温度を低温にするため
、粗圧延から、仕上げ圧延までの間で時間調整が必要と
なり、ここでも時間のロスが生じ、同様に生産効率を悪
化させる。 ■高潤滑：高潤滑の圧延油を用いるために、通常の製品
を製造する場合は濃度を薄く変える必要があり、さらに
ロールに付着した油を取り除く等の手間が必要となり、
作業性、生産効率を悪化させる。

【００１０】■熱延鋼板にＺｎめっきを施す工程では、
酸による洗浄のため鋼板温度は一旦１００℃未満に低下
するため、巻取り後の所要日数を短縮できないばかりか
、コイルの保有熱を利用できず、めっき前の加熱工程で
依然として膨大なエネルギー・長大な加熱炉を必要とす
るため操業コスト低減効果は低い。

【００１１】本発明は、現状ではエネルギーロスが大き
い高ｒ平均値熱延鋼板に、亜鉛等の単一金属或いはその
合金からなるめっき密着性のよいめっき層を有する耐蝕
性に優れた熱間圧延鋼板を上記の問題を伴わずに、生産
性良く、経済的に製造する方法を提供することを課題と
しており、低コストの商品を提供すると同時にさらに２
つの付加価値、すなわち高ｒ平均値とめっき層による高
耐蝕性を熱延鋼板に付与する技術を提供するものである
。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を達
成するために、重量％で、Ｃ：０．０５％以下，Ｎ：０
．０１％以下で、Ｃ及びＮの含有量と、Ｔｉ及びＮｂの
一方或いは両方の含有量が、０．４（Ｔｉ／４８＋Ｎｂ
／９３）≦Ｃ／１２＋Ｎ／１４≦１．２（Ｔｉ／４８＋
Ｎｂ／９３）の関係にある熱延鋼板用鋼を、、Ａｒ３変
態点以上で熱間圧延を終了した後、７００〜８００℃で
巻取りを行い、引続き６００〜８００℃で圧延を行った
後に鋼板を巻取るまでの間に、該鋼板表面のスケールを
ドライデスケーリングまたは高圧水デスケーリングを用
いて除去し、引続き、亜鉛、アルミニウム、鉛等の単一
金属或いはその合金等の金属粉末を前記鋼板の所要の面
に前記金属粉末の融点よりも３０℃以上２００℃以下の
範囲に高い鋼板温度において噴射して該鋼板の所要の面
に溶融めっき層を形成することを特徴とする耐蝕性熱間
圧延鋼板の製造方法であり、又重量％で、Ｃ：０．０５
％以下，Ｎ：０．０１％以下で、Ｃ及びＮの含有量と、
Ｔｉ及びＮｂの一方或いは両方の含有量が０．４（Ｔｉ
／４８＋Ｎｂ／９３）≦Ｃ／１２＋Ｎ／１４≦１．２（
Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３）の関係にある熱延鋼板用鋼を
、Ａｒ３変態点以上で熱間圧延を終了した後、７００〜
８００℃で巻取りを行い、引続き６００〜８００℃で圧
延を行った後に鋼板を巻取るまでの間に、該鋼板表面の
スケールをドライデスケーリングまたは高圧水デスケー
リングを用いて除去すると共に、表面粗度をＲａ値で０
．５μｍ以上とし、引続き亜鉛、アルミニウム、鉛等の
単一金属或いはその合金等の粒度１５０メッシュ以上の
金属粉末を前記鋼板の所要の面に前記金属粉末の融点よ
りも３０℃以上２００℃以下の範囲に高い鋼板温度にお
いて噴射して該鋼板の所要の面に溶融めっき層を形成す
ることを特徴とする耐蝕性熱間圧延鋼板の製造方法であ
る。なお、本発明で言う熱延鋼板とは以下に示すＣ，Ｎ
，Ｎｂ，Ｔｉの限定を満たし、その他はＪＩＳ　　Ｇ３
１３１の規程を満たすＰ，Ｓ含有量である鋼を示す。

【００１３】

【作用】耐蝕性熱延鋼板のｒ平均値を向上させることは
、鋼板の材質特性向上と共に、同様な用途の冷延鋼板の
代替材として使用可能になるために、多大のメリットが
ある。その方法の一つである、潤滑圧延法は、高いｒ平
均値が得られ、絞り性も冷延鋼板と比較しても高い部類
にある。しかし、この鋼板の製造には、低温加熱、α域
圧延、高潤滑等、これまでのラインに対し多大の負荷を
かけることになり、生産効率を悪化させる原因になって
いた。

【００１４】まず第１に、本発明者らは、これらの問題
点を解決するため、■通常の熱延工程を高ｒ平均値熱延
鋼板製造のための前工程（準備工程）に位置づけし、生
産障害を出さない条件の製造方法の検討。■負荷の大き
いα域潤滑圧延は後工程として位置づけ、専用のライン
としての生産方法の検討。■■と■の分化を最大に生か
して生産効率の向上と製品の特性向上を計る検討。■さ
らに、熱延鋼板用めっきラインとの連続化を考え、熱的
に省エネ、省工程が可能な連続ラインの検討を重ね、通
常の熱延工程を生産障害なく稼働するためには、加熱温
度を１１００〜１２００℃の範囲とし、仕上げ圧延温度
はＡｒ３変態点以上で完了した後巻取る必要がある等の
知見を得た。

【００１５】第２に、本発明者等は、高ｒ平均値熱延鋼
板を熱延仕上げ工程で作り込んだ後、熱延から巻取り後
の高い鋼板温度に着目し、その熱を利用してめっき用金
属を粉末で該鋼板に吹き付けて溶融させ、そこにみられ
る合金反応を活用してめっき層を形成することを前提に
以下の実験を行い、後述する知見を得た。

【００１６】以下に条件限定について詳細に記す。 （１）鋼板化学成分 本発明において、鋼板化学成分の限定は、熱延材質すな
わち深絞り性（ｒ平均値）を高くするために規制される
。本発明で適用するα域圧延法で、深絞り性を向上させ
るためには、深絞り性に有効な結晶方位、｛１１１｝面
強度比を増加し、有害な｛１００｝面強度比を低減する
ため、熱延前の鋼板中の固溶Ｃ，Ｎを低減する必要があ
る。そのためには、Ｃ≦０．０５％，Ｎ≦０．０１％と
する必要がある。しかし、工業的に可能な下限は略１０
ｐｐｍ　程度である。更にＣ，Ｎを極微量まで低減させ
ることは不可避的にコストが増大する。

【００１７】このコストの増大を防止するため、本発明
ではＮｂ，Ｔｉを添加してＣ，Ｎを析出物の形で固定す
る。しかし、このＮｂ，Ｔｉの添加もコストを増大する
ためＣ，Ｎ量とのバランスを取る必要がある。従って、
本発明では、Ｃ／１２＋Ｎ／１４≦１．２（Ｔｉ／４８
＋Ｎｂ／９３）の式によって上記のバランスを取り、固
溶ＣとＮを炭窒化物として十分固定し、固溶Ｃ，Ｎを減
少させて｛１１１｝／｛１００｝比を向上させ、深絞り
性を向上させている。

【００１８】また、０．４（Ｔｉ／４８＋Ｎｂ／９３）
≦Ｃ／１２＋Ｎ／１４の条件を設け、｛１１１｝／｛１
００｝比の向上が飽和して以降のＮｂ，Ｔｉの過剰な添
加を防ぎ、無用なコスト上昇を防止している。また、Ｐ
，Ｓ，Ｍｎについては多すぎると軟質化及び延性の劣化
を起こすため、Ｐ≦０．０３％，Ｓ≦０．０３５％，Ｍ
ｎ≦０．５％とする。

【００１９】（２）圧延素材 従来の温間潤滑圧延法では圧延素材は熱延鋼板中の固溶
Ｃ，Ｎを減少するためにＴｉ，Ｎｂとの炭窒化物を析出
させた方がよく、析出しやすいように低温加熱で行う方
がよい。しかし、本発明では、それに伴う生産効率の悪
化をさけ、巻取り工程で析出を狙うため、圧延素材条件
の限定はなく、通常の連続鋳造スラブ、薄肉の連続鋳造
スラブ、ダイレクトローリング法等の適用も可能である
。

【００２０】（３）熱間圧延条件 細粒のフェライトを得るには、仕上げ圧延温度を８５０
〜９５０℃とするのが望ましい。圧下率については特に
限定しないが、仕上げ全体の圧下率及び後半の圧下率を
高めることで更に細粒を得られることは言うまでもない
。

【００２１】（４）巻取り温度条件 本発明の手段の中で最も重要な巻取り温度は８００〜７
００℃の温度とする。従来は、圧延前に炭窒化物を析出
させるためには加熱工程での析出を利用していた。その
ためには低温加熱が必要となり、上述したように不可避
的に生産効率が悪化していた。本発明では炭窒化物の析
出を最も早い高温巻取り工程で行うので、低温加熱は不
要となり、生産性の悪化は生じない。

【００２２】（５）温間圧延条件 これに続く温間圧延工程は、高温巻取りの顕熱を利用す
るため、従来のようにα域圧延を行うための仕上げ圧延
前での待ちによる時間ロスは生じない。巻取り後にその
まま圧延を行うことも可能であり、また所定温度になっ
たコイルを選択して圧延を行うことも可能である。

【００２３】一般に圧延前に、鋼板中の固溶Ｃ，Ｎがな
い状態でフェライト域で圧延を行うとｒ平均値を向上さ
せる｛１１１｝面強度が増加する。しかし、通常の圧延
では板厚の中心相の｛１１１｝は発達するが、表層は、
剪断歪の影響によって｛１１０｝が発達し、ｒ平均値の
向上を阻害する。したがって、それを防止するために、
高ｒ平均値熱延鋼板を製造する場合は、低温で潤滑を施
しつつ圧延を行う。

【００２４】この時、圧延仕上げ温度が低いほど中心層
の｛１１１｝の発達は大きくなるが低すぎると圧延負荷
が大きくなり、圧延に支障を来すことになる。圧延温度
がα域の高温領域では回復が早く、歪の蓄積が少なくな
り、｛１１１｝面強度は低下する。従って仕上げ圧延工
程でのα域の歪を多く蓄積させるために最終仕上げ温度
の上限は８００℃とした。以上より熱延仕上げ圧延温度
範囲は圧延温度６００〜８００℃とした。

【００２５】また、本発明者らは、引続く金属粉噴射に
よるめっきを行うと、熱延工程で潤滑圧延を施さなくと
も高いｒ平均値を得られることを発見した。この原因は
、明確ではないが、表面への溶射めっき処理によって表
層に合金層ができる際に、ｒ平均値向上に悪影響を及ぼ
す｛１１０｝の多い剪断層が消失してしまうためと考え
られる。従って、温間圧延材にめっき処理を施す場合に
は、潤滑は施さなくともよい。 （６）ドライデスケーリング条件 また、めっきの前処理としては、めっき層と地鉄との間
にスケールがあるとその部分で剥がれ易くなり、めっき
密着性が悪化するのでそれを防止するためにスケール除
去することと、地鉄とめっき層との接触面積を拡大して
合金化反応を促進するための鋼板表面の粗度の適性化と
を同時に行うことが良い。

【００２６】それには高圧水デスケーリングや液体を用
いないドライデスケーリングが良く、ドライデスケーリ
ングについて具体的なドライデスケーリングの方法とし
ては真空アーク（１０−４〜１０−６Ｔｏｒｒ）、プラ
ズマ、還元反応、磁性研磨（数十ミクロン〜数百ミクロ
ンの磁性粉を使用）、ショットブラスト、サンドブラス
ト、グリットブラスト、ワイヤーブラシ、グラインダー
等を単独ないしは組合せて利用することができる。ただ
し、高圧水デスケーリングの場合、デスケーリング後に
鋼板上に水が残っていると新たなスケールの発生を促進
し、更に粉末噴射時の合金化反応を妨げるので、デスケ
ーリング直後に高圧水または高圧ガスにより、十分な水
切りを行う必要がある。

【００２７】デスケーリング時に形成する鋼板の表面粗
度については、表面粗度が粗い方が表面積が大きくなり
合金化反応を起こし易いので、めっき密着性向上のため
に好ましい。鋼板の表面粗度がめっき密着性に与える影
響を調べるため、粒度１５０メッシュ以上のＺｎ粉末ま
たはＡｌ粉末を、該金属の融点よりも３０〜２００℃高
い温度に加熱した粗度調整済みの鋼板に噴射する実験を
行った。

【００２８】図１はその結果の一例で、Ｚｎ粉末をその
融点より１００℃高い鋼板に噴射した場合の実験結果を
示したものであるが、このようにＲａ値で０．５μｍ以
上あればＢＩ評点（ボールインパクトテストによる評点
）で１が得られ、充分なめっき密着性が得られ０．３〜
０．４μｍでも２が得られ、実用上問題ないことが判明
した。上記したＢＩ評点は１が最もめっき密着性の良い
ことを示し、値が大きくなるほどめっき密着性が悪いこ
とを示す。加工用途の耐蝕性熱延鋼板としては、このＢ
Ｉ評点で１を得ることが最も望ましい。

【００２９】デスケーリング後の新たなスケールの生成
を防ぐために、デスケーリング直後に粉末を噴射する必
要がある。デスケーリングと粉末噴射との間をアルゴン
、窒素等の不活性ガス雰囲気、不活性ガスと水素の混合
雰囲気、水素雰囲気等の非酸化性もしくは還元性雰囲気
中に維持すれば更に望ましい。この場合、非酸化性もし
くは還元性雰囲気中でデスケーリング或いは粉末噴射を
実施してもよいことは言うまでもない。

【００３０】（７）めっき溶射条件 発明者等は、種々の温度まで加熱した熱延鋼板のスケー
ルを除去した後、純亜鉛粉末、純アルミニウム粉末、亜
鉛とアルミニウムの合金粉末など種々の金属粉末を噴射
する実験を行い、鋼板の温度が噴射する金属粉末の融点
よりも３０℃以上高い場合に、密着性の良いめっき層を
形成することが可能であり、また鋼板の温度が該融点よ
りも２００℃を超える温度になると酸化層が発達して外
観を損ない、まためっき量を制御できなくなることを見
出した。

【００３１】これ等の知見から、金属粉末の噴射を受け
る鋼板の温度を粉末の融点よりも３０〜２００℃の範囲
に高くすると、粉末を溶かす融解熱と、合金反応を起こ
すために十分な時間溶融状態を維持する熱が供給され酸
化層の発達も防止できることが判明した。

【００３２】耐蝕用途のめっき層を形成する金属として
は、亜鉛、アルミニウム、鉛、亜鉛とアルミニウムの合
金、鉄の含有量が５重量％以下程度の亜鉛と鉄の合金等
がある。これらの金属の融点は３２７℃以上で約７００
℃以下程度の温度範囲にあり、これ等の融点よりも３０
〜２００℃高い温度範囲は、熱間圧延工程では仕上げ圧
延終了から巻取りまでの間にあり、その間で噴射に使用
する金属の融点を基に生産性と経済性の良い位置を噴射
位置とすれば良い。

【００３３】また、吹き付ける金属粉末の粒度について
は、あまり粉末が大きいと熱伝導が悪く溶融し難くなる
ため、飛散消耗せず、多大の微粉化費を要しない範囲で
小さい粉末の方が良い。金属粉末の粒度がめっき密着性
に与える影響を調べるため、Ｚｎ粉末またはＡｌ粉末を
、該金属の融点よりも３０〜２００℃高い温度に加熱し
た表面粗度をＲａ値で０．５μｍ以上に調整済みの鋼板
に噴射する実験を行った。

【００３４】図２はその結果の一例で、Ｚｎ粉末をその
融点より１００℃高い鋼板に噴射した場合の実験結果を
示したものであるが、このように粉末の粒度が１５０メ
ッシュ以上あれば迅速的確に溶融して、ＢＩ評点で１が
得られめっき密着性が良好となり５０以上１５０メッシ
ュ未満でもＢＩ評点で２が得られ、実用上問題とならな
い密着性が得られることが判明した。

【００３５】

【実施例】表１に供試材の化学成分と熱延条件を示す。 表１の各材料は、熱間圧延−巻取り後に温間圧延を実施
し、その温間圧延機とその後の巻取り機との間に種々の
ドライデスケーリング装置と粉末噴射装置を隣接し、そ
の間は各種の雰囲気として、温間圧延後の鋼板に種々の
ドライデスケーリング装置でスケール除去と粗度調整を
行った後、粉末噴射装置で金属粉末を噴射してから巻取
った。その際の各条件とめっき密着性、耐蝕性及びめっ
き後のｒ平均値を表２に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】

【表３】

【００３９】

【表４】

【００４０】表２に示したように本発明例のＮｏ．１〜
１４は、めっき密着性がよく、耐蝕性も良好で、ｒ平均
値も１．４以上を有する深絞り性に優れる耐蝕性熱延鋼
板を得ることができた。これに対し本発明の要件である
粉末の粒度が外れたＮｏ．１６、鋼板の表面粗度が外れ
たＮｏ．１７、鋼板の下限温度が外れたＮｏ．１８，２
１、鋼板の上限温度が外れたＮｏ．１９，２３の各比較
例は共にめっき密着性が悪く、所要の耐蝕性を有する耐
蝕性熱延鋼板を得ることはできなかった。また、Ｎｏ．
２２は温間圧延温度が８００℃以上のために｛１１１｝
面強度の発達が妨げられ、Ｎｏ．２０は、巻取り温度が
低かったために、炭窒化物の析出が不十分で固溶Ｃ，Ｎ
が固着できなかったため、Ｎｏ．１５は溶射等の条件は
満たしているので、めっき密着性、耐蝕性は良好なもの
のＴｉ，Ｎｂ無添加のため、固溶Ｃ，Ｎが固着できない
ためいずれも１．４以上の高いｒ平均値は得られなかっ
た。

【００４１】なおＮｏ．４，５は圧延時の潤滑の必要性
を見るために、高潤滑油使用の有無を除き、いずれもほ
ぼ同じ条件で製造したものであるが、ほぼ同じ値のｒ平
均値が得られ、溶射めっき鋼板では無潤滑圧延材でも高
いｒ平均値が得られた。

【００４２】

【発明の効果】本発明によると、通常熱延工程ラインの
生産性を下げることなく亜鉛、アルミニウム、鉛等の単
一金属或いはその合金等のめっき層を有し、さらに高い
絞り性を有する耐蝕性熱間圧延鋼板を、小規模の設備で
円滑、安定してめっき密着性よく生産性よく、経済的に
製造することが可能となるので、当業分野にもたらす工
業的効果は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】めっき金属の粉末を吹き付ける前の鋼板の表面
粗度をＲａ値とＢＩ評点で示しためっき密着性の関係を
２水準の粉末粒度で示す図表である。

【図２】めっき金属の粉末の粒度とＢＩ評点で示しため
っき密着性の関係を２水準の表面粗度Ｒａ値で示す図表
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　重量％で、Ｃ：０．０５％以下、Ｎ：
   ０．０１％以下、Ｃ及びＮの含有量と、Ｔｉ及びＮｂの
   一方或いは両方の含有量が、０．４（Ｔｉ／４８＋Ｎｂ
   ／９３）≦Ｃ／１２＋Ｎ／１４≦１．２（Ｔｉ／４８＋
   Ｎｂ／９３）の関係にある熱延鋼板用鋼を、Ａｒ３変態
   点以上で熱間圧延を終了した後、７００〜８００℃で巻
   取りを行い、引続き６００〜８００℃で圧延を行った後
   に鋼板を巻取るまでの間に、該鋼板表面のスケールをド
   ライデスケーリングまたは高圧水デスケーリングを用い
   て除去し、引続き、亜鉛、アルミニウム、鉛等の単一金
   属或いはその合金等の金属粉末を前記鋼板の所要の面に
   前記金属粉末の融点よりも３０℃以上２００℃以下の範
   囲に高い鋼板温度において噴射して、該鋼板の所要の面
   に溶融めっき層を形成することを特徴とする耐蝕性熱間
   圧延鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】　　鋼板表面のスケールをドライデスケー
   リングまたは高圧水デスケーリングを用いて除去すると
   共に、表面粗度をＲａ値で０．５μｍ以上とし、引続き
   亜鉛、アルミニウム、鉛等の単一金属或いはその合金等
   の粒度１５０メッシュ以上の金属粉末を前記鋼板の所要
   の面に前記金属粉末の融点よりも３０℃以上２００℃以
   下の範囲に高い鋼板温度において噴射して、該鋼板の所
   要の面に溶融めっき層を形成することを特徴とする請求
   項１に記載する耐蝕性熱間圧延鋼板の製造方法。