JPH11302816A - 表面肌の優れた溶融めっき鋼帯の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スパングル模様が完全に消去された良好な表
面肌をもつ溶融めっき鋼帯を得る。 【構成】 溶融めっきされた鋼帯を冷却後に調質圧延す
る際、電子ビーム加工で形成される多数のクレータ１５
を互いに重ね合わせて梨地処理したワークロール１０で
溶融めっき鋼帯を調質圧延する。電子ビーム加工では、
内径Ｄ＝０．０７〜０．２０ｍｍ，隣接間距離Ｌ＝０．
０６〜０．１８ｍｍでＤ＞Ｌとした密度分布でクレータ
をロール周面に形成することが望ましい。クレータのサ
イズ，パターンや密度分布は、ショットブラストと異な
り、電子ビーム加工時の出力や位置調整によって容易に
制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スパングルがなく均一
な表面肌をもつ溶融めっき鋼帯を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】連続溶融めっきラインでは、図１に概略
を示すように巻出しリール１から巻き戻された鋼帯２を
還元焼鈍炉３で還元して表面を活性化させた後、スナウ
ト４を経て溶融めっき浴５に導入する。溶融めっき浴５
から引き上げられた溶融めっき金属の付着量をワイピン
グ装置６で調整した後、合金化炉等の冷却帯７に送り、
所定条件下で冷却させる。冷却後の溶融めっき鋼帯２
は、スキンパスロール８で調質圧延され、巻取りリール
９に巻き取られる。溶融めっき金属が溶融状態から凝固
する過程で結晶成長が進行するため、鋼帯１の表面に形
成された溶融めっき層にスパングルが発生し易い。特に
高温から冷却される溶融Ａｌめっき層では、スパングル
の発生が顕著にみられる。

【０００３】スパングル模様は、耐食性，加工性等のめ
っき品質に悪影響を及ぼすものではないが、表面外観を
悪くし、商品価値を低下させる原因となる。また、暖房
機器，調理機器等の熱反射板としての用途では、乱反射
を促進させ、反射効率を低下させる。このようなことか
ら、スパングル模様のない均一な表面肌をもつ溶融めっ
き鋼帯が望まれている。スパングル模様は、ワークロー
ルにダルロールを用いた調質圧延ロール８で調質圧延す
ることによって消去される。この方式では、ダルロール
の梨地面を溶融めっき層の表面に転写し、スパングルの
表面に微細な凹凸を形成すると共にスパングル粒界を細
かく分断することにより、スパングル模様を消去してい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ダルロールを用いた調
質圧延では、高荷重をかけるほどスパングル模様が消去
される。しかし、高荷重は、鋼帯１の伸びを大きくし、
プレス成形性，深絞り性等の加工性を低下させる。加工
性を確保するためには調質圧延時の付加荷重に制限が加
わり、結果として圧延荷重を小さくした調質圧延スキン
パスを複数回繰り返すことが余儀なくされる。この対策
として、特公平３−１８９６１号公報は、表面粗さが規
制されたワークロールを使用することにより、圧延荷重
を過度に大きくすることなくスパングル模様が消去され
ることを紹介している。ここで使用するワークロール
は、最大高さＲ_max １０〜３０μｍ，単位長さ当りの山
数１００〜２５０個／インチの表面粗さをもつ梨地肌に
している。この梨地肌は、通常、ショットブラストによ
って仕上げられる。しかし、表面粗さを規制した梨地面
をもつワークロールを使用した調質圧延にあっても、本
発明者等のその後の研究によるとき、スパングル模様を
完全に消去するためには調質圧延の複数回繰返しが必要
であることが判った。この点、１回の調質圧延でスパン
グル模様が消去できるのであれば、設備負担，生産コス
ト，納期対応面等が大幅に軽減され、メンテナンスも容
易になる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような要
求に応えるべく案出されたものであり、電子ビーム加工
によって梨地処理されたワークロールを使用することに
より、スパングル模様を効果的に消去し、調質圧延の付
加を軽減させ、表面肌の良好な溶融めっき鋼帯を得るこ
とを目的とする。本発明の製造方法は、その目的を達成
するため、溶融めっきされた鋼帯を冷却後に調質圧延す
る際、電子ビーム加工で形成される多数のクレータを互
いに重ね合わせて梨地処理したワークロールで溶融めっ
き鋼帯を調質圧延することを特徴とする。電子ビーム加
工では、内径Ｄ＝０．０７〜０．２０ｍｍ，隣接間距離
Ｌ＝０．０６〜０．１８ｍｍでＤ＞Ｌとした密度分布で
クレータをロール周面に形成することが望ましい。クレ
ータのサイズ，パターンや密度分布は、ショットブラス
トと異なり、電子ビーム加工時の出力や位置調整によっ
て容易に制御できる。

【０００６】

【作用】従来のショットブラストによる梨地処理では、
微粒状のショットをロール周面に高速で吹き付け、ショ
ットが衝突した痕跡が凹部として形成される。そのた
め、梨地処理されたワークロール１０の周面は、図２で
図解するように多数の凹部１１からなる梨地肌となる。
しかし、ショットの衝撃により凹部１１が形成されるこ
とから、凹部１１のサイズや分布を制御することは困難
である。また、ショットの衝撃を受けない初期表面１２
がショットブラスト後にも残りがちである。本発明者等
は、スパングル模様が安定して効率よく消去されないこ
とについて、ショットブラストによるこのような梨地面
に原因があるものと推察した。

【０００７】そこで、ショットブラストに替えて電子ビ
ーム加工で梨地処理することを検討した。電子ビーム加
工は、エネルギ密度の高い電子ビームでロール周面を照
射して表面加工する方法であり、加工精度，均一性及び
再現性に優れている。電子ビームが衝突した箇所には、
図３（ａ）に示すように電子ビームで材料がえぐられた
クレータ１３が生じる。クレータ１３の周囲には、えぐ
り取られた材料が移動したリム１４が生じている。クレ
ータ１３及びリム１４は、電子ビームで瞬時に加熱冷却
されるため、硬質のマルテンサイト組織になる。

【０００８】電子ビーム加工では、照射部分を高精度に
調整できるため、クレータ１３の分布制御も容易であ
る。そこで、図３（ｂ）に示すように一つの電子ビーム
で形成されるクレータ１３と他の電子ビームで形成され
るクレータとを重ね合わせるとき、両者が複合されたク
レータ１５となる。複合クレータ１５は、クレータ１３
と比較するとリム１４が尖鋭になっている点で異なって
おり、初期表面１２（図２）が完全に破壊されている。
隣接するクレータは、電子ビーム加工時にロール周面に
結ぶスポットの相対移動距離を調整することにより容易
に重ね合わされる。すなわち、一つの電子ビームで形成
されるクレータ１３の内径をクレータ隣接間隔よりも大
きく設定する。その結果、図４に示すように、多数の複
合クレータ１５が表面に形成されたロール周面となり、
個々の複合クレータ１５の周囲にあるリム１４も大半が
尖鋭化される。

【０００９】一回の電子ビーム照射で形成されるクレー
タ１３は、電子銃の出力制御により、内径０．０７〜
０．２０ｍｍの範囲に調整できる。そこで、この内径よ
りも小さな隣接間距離（具体的には０．０６〜０．１８
ｍｍ）で隣接クレータ１３を重ね合わせ、内径０．０７
〜０．２０複合クレータ１５とする。スパングル粒界の
ヒケを考慮すると、内径が０．０７ｍｍ未満のクレータ
ではヒケを消すことができず、逆に０．２０ｍｍを超え
る大きな内径ではロールに対する鋼帯の接触面積が少な
くなり、スパングル模様を効率よく消せなくなる。複合
クレータ１５は、溶融めっき鋼帯に接触するワークロー
ルの凸部面積率が３０％以上となる密度で形成すること
が好ましい。換言すると、ワークロールの凹部面積率が
７０％を超えるとロールに対する鋼帯の接触面積が少な
くなり、スパングル模様の消去が十分でなくなる。

【００１０】ショットブラスト及び電子ビーム加工がス
パングル模様の消去に及ぼす影響は、梨地処理されたロ
ール周面如何によって大幅に異なる。ショットブラスト
で梨地処理されたワークロールを用いて調質圧延すると
き、凹部１１及び初期表面１２のあるロール周面（図
２）が溶融めっき層に転写される。すなわち、調質圧延
された溶融めっき層は、凹部１１に対応する箇所が隆起
し、初期表面１２に対応する箇所が圧下された平坦部と
なる。隆起部と平坦部とでは光沢差が大きく、結果とし
て溶融めっき鋼帯に光沢ムラを発生させることになる。
多段階の調質圧延により光沢差が小さくなるものの、こ
れでは生産性や設備負担の面で改善されない。これに対
し、複合クレータ１５及び尖鋭なリム１４が形成された
ワークロール（図４）を用いて調質圧延した場合、複合
クレータ１５及び尖鋭なリム１４にそれぞれ対応する隆
起部及び溝部が溶融めっき層表面に形成される。隆起部
は溶融めっき層の基準面から立上がった形状となり、そ
の周囲にある溝部は環状で独立した形状になる。また、
リム１４の高さを広範囲で制御でき、初期表面１２（図
２）で圧下される部分がない。そのため、１回の調質圧
延であっても、調質圧延後の溶融めっき鋼帯は光沢ムラ
がなく、スパングル模様が完全に消去された高品質の表
面肌を呈する。

【００１１】

【実施例】径６６０ｍｍ，胴長１４００ｍｍの５％Ｃｒ
鍛鋼製ワークロールの周面を電子ビーム加工によって梨
地処理した。本発明に従った電子ビーム加工では、図５
に示すようにロール周面上でクレータ１３が一辺０．１
１ｍｍ六角形の頂点及び中心を占めるように照射位置を
設定し、内径０．１３ｍｍ，深さ０．０１１ｍｍのクレ
ータ１３が形成されるように照射条件を設定した。この
条件下では隣接するクレータ１３が互いに重なり合い、
内径０．０５ｍｍ，深さ０．０１１ｍｍの複合クレータ
１５となった。また、複合クレータ１５の形成に伴っ
て、平坦な初期表面１２（図２）は完全になくなった。
目付け量６０ｇ／ｍ² で溶融Ａｌめっきされた板厚０．
８ｍｍの鋼帯を冷却した後、梨地処理されたワークロー
ルを組み込んだ調質圧延ロール８により伸び率０．８％
で調質圧延した。

【００１２】調質圧延された溶融Ａｌめっき鋼帯の表面
を観察し、スパングル模様の有無を調査した。調査結果
を、比較のため、ショットブラストでＲ_max ２４．０μ
ｍ，山数６０個／ｃｍの表面粗さに梨地処理されたワー
クロールを用いて調質圧延した場合（比較例）と併せて
表１に示す。表１にみられるように、ショットブラスト
で梨地処理したワークロールを用いた比較例では、若干
ではあるがスパングル模様が残っていた。また、ワーク
ロールによる圧下によって光沢度が局部的に高くなった
部分も検出された。スパングル模様を完全に消去するた
めには調質圧延を２回以上繰り返す必要があった。

【００１３】これに対し、本発明に従った内径Ｄ及び隣
接間距離Ｌをもつ多数のクレータを電子ビーム加工によ
り形成したワークロールを用いて調質圧延した試験番号
１，２では、１回の調質圧延でスパングル模様が完全に
消去されており、光沢ムラも検出されなかった。この場
合に得られた表面肌は、調質圧延を２回繰り返した試験
番号６の表面肌と同程度であり、工程数が半減されるこ
とが判る。しかし、内径Ｄ及び隣接間距離Ｌが本発明で
規定する条件を満足しない場合、同様な圧延条件であっ
ても、試験番号３，４にみられるようにスパングルの消
去が十分でなかった。この対比から明らかなように、内
径Ｄ及び隣接間距離Ｌが規制された多数のクレータを電
子ビーム加工で形成したワークロールを組み込んだ調質
圧延ロールを使用すると、ロール周面の凹凸模様が効果
的に溶融めっき層に転写され、スパングル模様のない良
好な表面肌をもつ溶融めっき鋼帯が能率よく製造され
る。

【００１４】

【００１５】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、電子ビーム加工で高精度に梨地処理されたワークロ
ールを用いて溶融めっき鋼帯を調質圧延している。ワー
クロールの周面は多数のクレータが重ね合わされた凹凸
面となっており、このロール周面が溶融めっき層に転写
されるため、スパングル模様が効率よく消去され、均一
で高品質の表面肌をもつ溶融めっき鋼帯が容易に製造さ
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 連続溶融めっき設備の概略図

【図２】 ショットブラストで梨地処理されたワークロ
ールの周面

【図３】 電子ビーム照射によりロール周面に形成され
たクレータ（ａ）及び隣接クレータを重ね合わせたロー
ル周面（ｂ）を示す模式図

【図４】 本発明に従って梨地処理されたワークロール
の周面を示す模式図

【図５】 本発明に従って梨地処理されたワークロール
の周面におけるクレータの配置図

【符号の説明】

１：巻出しリール ２：鋼帯 ３：還元焼鈍炉
４：スナウト ５：溶融めっき浴 ６：ワイピング装置 ７：冷却
帯 ８：調質圧延ロール ９：巻取りリール １
０：ワークロール １１：凹部 １２：初期表面
１３：クレータ １４：リム １５：複合クレー
タ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融めっきされた鋼帯を冷却後にスキン
   パス圧延する際、電子ビーム加工で形成される多数のク
   レータを互いに重ね合わせて梨地処理したワークロール
   で溶融めっき鋼帯を調質圧延することを特徴とする表面
   肌の優れた溶融めっき鋼帯の製造方法。
2. 【請求項２】 内径Ｄ＝０．０７〜０．２０ｍｍ，隣接
   間距離Ｌ＝０．０６〜０．１８ｍｍでＤ＞Ｌとした密度
   分布でクレータを形成したワークロールを使用する請求
   項１記載の溶融めっき鋼帯の製造方法。