JPH0756053B2 - 加工性に優れた亜鉛メッキ熱延鋼板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、加工性、中でも穴拡げ特性が特に優れた亜
鉛メッキ鋼板の製造方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 現在、連続熱間圧延によって製造されるところの所謂
“熱延鋼板”は、比較的安価な構造材料として自動車を
始めとする各種の産業機械類に広く使用されているが、
最近、例えば自動車足回りに使われる部材を中心に、亜
鉛メッキを施して防錆性を強化した熱延鋼板の需要が増
加する傾向を見せてきた。

ところで、このような“亜鉛メッキ熱延鋼板”は、通
常、冷延鋼板の亜鉛メッキラインである連続焼鈍溶融亜
鉛メッキラインをそのまま利用して生産がなされてい
る。この場合、冷延鋼板を対象とするときとは異なって
焼鈍のための加熱は不要であるが、それでも、溶融メッ
キの密着性確保と言う意味合いから溶融亜鉛浴を通す前
に熱延鋼板を亜鉛の溶融温度（約460℃）以上に予熱す
ることが必要とされていた。

しかし、一方で、熱延鋼板を上述のように予熱すると
「鋼板中のセメンタイトが溶けてフェライト中の固溶Ｃ
（炭素）が増加する」と言う現象が起き、その結果とし
て、得られる亜鉛メッキ熱延鋼板の加工性、特にその穴
拡げ性の劣化が目立つようになるとの問題が指摘されて
いた。

そこで、上記問題を回避すべく、亜鉛メッキ熱延鋼板を
製造するに際してＣ含有量を極低域にまで低減した熱延
鋼板を素材とする方法が提案された（例えば特公昭63-1
79024号参照）。しかしながら、素材鋼板のＣ量を制限
するこの方法では、亜鉛メッキ熱延鋼板製品に十分な強
度を確保することが難しい上に経済的にも不利であり、
従ってそれほど好ましい手段とは言い難かった。

このようなことから、本発明の目的は、母材の熱延鋼板
以上の加工性（特に穴拡げ性）を有する溶融亜鉛メッキ
鋼板を、経済的な不利を伴うことなく安定して量産し得
る手段を提供することに置かれた。

〈課題を解決するための手段〉 本発明者等は、上記目的を達成すべく、特に溶融亜鉛メ
ッキラインを或る種の熱処理ラインと見立てて数多くの
亜鉛メッキ熱延鋼板製造実験を繰り返しながら研究を重
ねた結果、「成分組成を適切に調整すると共に、熱間圧
延後の冷却・巻取り条件を規制した熱延鋼板を素材と
し、更に亜鉛浴に通す前の再加熱温度を特定の値に制御
した上で溶融亜鉛メッキを施すと、十分な強度とメッキ
密着性の確保は勿論、母材の穴拡げ特性が著しく改善さ
れた亜鉛メッキ熱延鋼板が安定して実現されるようにな
る」ことを見出すに至った。

即ち、亜鉛メッキラインではマルテンサイトが生じ難い
ようにMn含有量を規制した低Mn鋼を熱間圧延し、続いて
特定温度以下の領域にまで急冷してフェライトとセメン
タイトの微細化を図った熱延鋼板を用いると共に、亜鉛
メッキラインでの溶融亜鉛メッキに先立って該熱延鋼板
を（α＋γ）二相域まで加熱処理すると、粒界に存在し
ていたセメンタイトがマトリックス中に溶けて粒内に細
かく分散すると共に、この状態で再加熱時に生成したオ
ーステナイトからフェライトが生成するため、結果とし
て非常に細粒化されたフェライトとパーライト又はセメ
ンタイトの組織が形成される。そして、これによって十
分な加工性（穴拡げ性）改善効果が得られると同時に、
良好なメッキ密着性や強度も確保できるとの知見が得ら
れたのである。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、 「C:0.003〜0.018％（以降、成分割合を表わす％は重量
％とする）， Si:1.2％以下,Mn:2.0％以下， sol.Al:0.10％以下,S:0.005％以下 を含有するか、或いは更に Nb:0.01〜0.10％,V:0.01〜0.10％， Ti:0.01〜0.10％,REM:0.002〜0.10％， Ca:0.002〜0.01％,Zr:0.01〜0.10％ の１種以上をも含み、残部が実質的にFe及び不可避不純
物から成る鋼片を熱間圧延してAr₃点以上の温度域で仕
上圧延を終了し、続いて冷却速度:10℃/sec以上で急冷
し500℃以下の温度域にて巻取った熱延鋼板を、溶融亜
鉛浴に通す前に（α＋γ）二相域に再加熱してから溶融
亜鉛メッキすることにより、母材鋼板がフェライト・パ
ーライト又はフェライト・セメンタイト組織である加工
性に優れた亜鉛メッキ鋼板を安定して製造し得るように
した点」 を特徴としている。

なお、特公昭57-9831号公報には、強度特性の改善のた
めに熱延鋼板を（α＋γ）二相域まで再加熱した後急冷
してフェライト・マルテンサイトの組織とする方法が記
載されているが、このような方法で製造された熱延鋼板
はマルテンサイトが混入するため穴拡げ性が著しく劣化
し、本発明が目的とするような穴拡げ性の優れた亜鉛メ
ッキ熱延鋼板の製造に適用できるものではない。

また、特公昭56-108830号公報には、高Mn熱延鋼板をフ
ェライトとマルテンサイトを含む複合組織とするために
二相温度域で箱焼鈍し、その後溶融亜鉛メッキを施すこ
とから成る亜鉛メッキ鋼板の製造方法が開示されている
が、この場合も製品亜鉛メッキ鋼板の母材組織にマルテ
ンサイトを混入させており、このように母材組織にマル
テンサイトが混入すると低降伏比が実現されはしても鋼
板の穴拡げ性が著しく劣化するため、やはり本発明が目
的とする穴拡げ性の優れた亜鉛メッキ熱延鋼板は実現で
きない。

以下、本発明において素材鋼の化学成分組成並びに処理
条件を前記の如くに限定した理由を、その作用と共に詳
細に説明する。

〈作用〉 Ａ） 化学成分組成 Ｃ Ｃは鋼板の強度を確保する作用を有しているが、その含
有量が0.003％未満では、前記作用による所望の効果が
得られず、一方、0.18％を超えて含有させると溶接性の
劣化を招くことから、Ｃ含有量は0.003〜0.18％と定め
た。

Si Siは固溶強化を通して鋼板の強度と延性を向上させる好
ましい成分である。しかし、1.2％を超えて含有させる
と溶接性の劣化を招くことから、Si含有量は1.2％以下
と定めた。

Mn Mnは固溶強化を通して鋼板の強度と延性を向上させる好
ましい元素である。しかし、2.0％を超えて含有させる
と溶接性の劣化を招く上、二相域加熱によって生成した
オーステナイトが亜鉛浴を通した後も変態せず、最終製
品中にマルテンサイトが存在することとなって穴拡げ性
劣化の原因になる。従って、Mn含有量は2.0％以下と定
めた。

sol.Al Alは鋼の脱酸剤として添加されるが、sol.Alとして0.10
％を超えて含有させるとアルミナ系介在物の量が多くな
って加工性を劣化させる。従ってAlの添加量はsol.Al含
有量で0.10％以下と定めた。

Ｓ ＳはMnS系介在物を形成して加工性を低下させる不純物
元素である。従って、前記弊害を極力回避するため、Ｓ
含有量は0.005以下と定めた。

Nb,V,Ti,REM（希土類元素）,Ca及びZr これらの元素には、鋼板の強度又は加工性を改善する作
用があるので必要に応じて１種又は２種以上含有せしめ
られるが、各々の元素の含有量を限定した理由は次の通
りである。

即ち、Nb,V及びTiにはC,Nと結合して炭窒化物として析
出することにより鋼板を強化する作用がある。しかし、
Nb,V及びTiの含有量が各々0.01％未満では前記作用によ
る所望の効果が得られず、一方、各々0.10％を超えて含
有させても強度上昇効果が飽和してしまい経済的に不利
となる。従って、これら各成分の含有量は各々0.01〜0.
10％と定めた。

また、Ca,Zr,及びREM（希土類元素） これらの成分には、何れも介在物の形状を調整して鋼板
の冷間加工性を改善する作用がある。しかし、その含有
量がCaでは0.002％未満,Zrでは0.01％未満そしてREMで
は0.002％未満であると前記作用による所望の効果が得
られず、一方、Caで0.01％,ZRで0.10％そしてREMで0.10
％を超えてそれぞれ含有させた場合には、逆に鋼中の介
在物が多くなり過ぎて冷間加工性の劣化を招くようにな
ることから、Ca含有量は0.002〜0.01％,Zr含有量は0.01
〜0.10％，そしてREM含有量は0.002〜0.10％とそれぞれ
定めた。

なお、鋼中へ不可避的に混入する元素として知られるＰ
は、固溶強化を通して鋼板の強度と延性を向上する作用
を有しているが、他方で溶接性に悪影響を及ぼすことか
ら、所望の溶接性を確保するためにはＰの含有量を0.07
％以下に抑えるのが好ましい。

Ｂ） 熱延鋼板の製造条件 熱間圧延に際しては、直送スラブを用いるかスラブを再
加熱して用いるかは格別問題はないが、仕上圧延温度が
Ar₃点未満であると変態して生成したフェライト粒に加
工組織が混入してしまい、これは亜鉛メッキ前の再加熱
処理によっても回復しないことから加工性の劣化につな
がる。従って、仕上圧延温度はAr₃点以上と定めた。

また、熱間圧延が終了した後は冷却速度:10℃/sec以上
で急冷し500℃以下で巻取るが、これは次の理由によ
る。即ち、熱間圧延終了後の冷却速度が10℃/sec未満で
あるとフェライトの細粒化が不十分となり、また巻取り
温度が500℃を超えると非常に粗大なセメンタイトが生
成して何れも熱延板での穴拡げ性の劣化につながる。そ
して、これはメッキ後も受け継がれてしまうからであ
る。

Ｃ） 溶融亜鉛メッキ時の熱延板の処理条件 本発明においては、上記条件で製造された熱延鋼板は冷
間圧延されることなしに溶融亜鉛メッキされる。その
際、熱延鋼板は溶融亜鉛浴に通す前に（α＋γ）二相域
まで際加熱される。そして、この再加熱によりフェライ
トの細粒化とセメンタイトの微細分散により強度−穴拡
げバランスが向上し、またメッキ密着性も改善される。

続いて、本発明の効果を実施例によって更に具体的に説
明する。

〈実施例〉 第１表に示す化学成分組成の鋼を50kg真空溶解炉で溶製
し、鋳型に鋳込んで直接的に又は熱間鍛造にて60mm厚の
スラブとした。

次に、この各スラブを第２表に示す条件で熱間圧延して
2mm厚の熱延鋼板となし、更に溶融亜鉛浴を通す前に第
２表に示す温度に再加熱してから溶融亜鉛メッキ処理す
ることによって亜鉛メッキ熱延鋼板を製造した。

第２表に、このときのメッキ処理前の熱延鋼板とメッキ
処理後の亜鉛メッキ熱延鋼板との機械的特性を併せて示
した。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明で
規定する条件通りに製造された亜鉛メッキ熱延鋼板は優
れた強度−穴拡げバランスを有しているのに対して、熱
延仕上温度が本発明で規定する下限値から外れている試
験番号６の条件では、鋼板の強度が高くなり、熱延のま
ま並びにメッキ後の鋼板の強度−穴拡げバランス（引張
強さ×穴拡げ率）が悪くなっていることが分かる。

また、圧延後の冷却速度が本発明で規定する下限値から
外れた試験番号７、及び巻取り温度が本発明で規定する
上限値から外れた試験番号８では、粗大なセメンタイト
が生じ、やはり熱延のまま及 びメッキ後の鋼板の強度−穴拡げバランスが悪くなって
いる。

更に、溶融亜鉛浴に通す前の再加熱温度が本発明で規定
する上限値から外れた試験番号９ではフェライトの粗大
化により鋼板の穴拡げ性が低下しており、また溶融亜鉛
浴に通す前の再加熱温度が本発明で規定する下限値から
外れた試験番号10では鋼板の組織変化が小さく、固溶Ｃ
の増加に伴う穴拡げ性の劣化のみ生じていることが分か
る。

一方、鋼板のC,Si含有量が本発明で規定する上限値を超
えている試験番号21,22で得られた亜鉛メッキ熱延鋼板
はアーク溶接不良を生じることが確認された。また、鋼
板のMn含有量が本発明の規定値を超えている試験番号23
では、最終製品中（亜鉛メッキ熱延鋼板中）にマルテン
サイトが存在し、フェライト・マルテンサイトの二相組
織鋼板になっているために降伏比（YR）は低いものの強
度−穴拡げバランスが悪くなることが分かる。

〈効果の総括〉 以上に説明した如く、この発明によれば、十分な強度，
メッキ密着性を有すると共に、穴拡げ性を始めとする加
工性に優れた亜鉛メッキ熱延鋼板を安定して生産するこ
とが可能となるなど、産業上極めて有用な効果がもたら
される。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量割合にて C:0.003〜0.18％,Si:1.2％以下， Mn:2.0％以下,sol.Al:0.10％以下， S:0.005％以下 で、残部が実質的にFe及び不可避不純物から成る鋼片を
   熱間圧延してAr₃点以上の温度域で仕上圧延を終了し、
   続いて冷却速度:10℃/sec以上で急冷し500℃以下の温度
   域にて巻取った熱延鋼板を、溶融亜鉛浴に通す前に（α
   ＋γ）二相域に再加熱してから溶融亜鉛メッキすること
   を特徴とする、母材鋼板がフェライト・パーライト又は
   フェライト・セメンタイト組織である加工性に優れた亜
   鉛メッキ鋼板の製造方法。
2. 【請求項２】重量割合にて C:0.003〜0.18％,Si:1.2％以下， Mn:2.0％以下,sol.Al:0.10％以下， S:0.005％以下 で、かつ Nb:0.01〜0.10％,V:0.01〜0.10％， Ti:0.01〜0.10％,REM:0.002〜0.10％， Ca:0.002〜0.01％,Zr:0.01〜0.10％ の１種以上を含み、残部が実質的にFe及び不可避不純物
   から成る鋼片を熱間圧延してAr₃点以上の温度域で仕上
   圧延を終了し、続いて冷却速度:10℃/sec以上で急冷し5
   00℃以下の温度域にて巻取った熱延鋼板を、溶融亜鉛浴
   に通す前に（α＋γ）二相域に再加熱してから溶融亜鉛
   メッキすることを特徴とする、母材鋼板がフェライト・
   パーライト又はフェライト・セメンタイト組織である加
   工性に優れた亜鉛メッキ鋼板の製造方法。