WO2008084875A1

WO2008084875A1 - 化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法および製造設備

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Publication number: WO2008084875A1
Application number: PCT/JP2008/050471
Authority: WO
Inventors: Kenichiro Matsumura; Kohji Yanaba; Yuuki Yasuda
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-01-09
Filing date: 2008-01-09
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2009-07-09
Also published as: JP5058769B2; KR20090088939A; EP2103715A4; EP3795716C0; EP2103715A1; BRPI0806343A2; JP2008190030A; KR101129104B1; US8834651B2; MX2009006665A; EP3795716A1; CN101583740B; EP3795716B1; RU2424331C2; RU2009130374A; US20090308498A1; EP2103715B1; BRPI0806343B1; CN101583740A

Abstract

再結晶のための加熱に続く６００～２５０℃の鋼板温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式がガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の１種または２種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板／溶融亜鉛めっき鋼板兼用設備にて冷延鋼板を連続焼鈍して、高強度冷延鋼板を製造する方法において、前記鋼板温度範囲内で、鋼板表面を、鉄が酸化する雰囲気にさらし、表面を酸化させ、焼鈍炉出側にて酸洗した後、鉄またはＮｉめっきを１～５０ｍｇ／ｍ2施すことを特徴とする。

Description

明細書化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法および製造設備技術分野

本発明は、高強度化に伴い S iや M nなどの含有量を増大させた場合にも、化成処理性に優れた高強度冷延鋼板を製造することができる製造方法とそれを実現する製造設備に関するものである。背景技術

従来、高強度冷延鋼板を製造する際には、炉内雰囲気に不活性ガスを投入す'る連続焼鈍炉設備（図 1 1、参照）、または、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板 Z溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備（図 1 2、参照） ' が用いられている。

図 1 1 に示す連続焼鈍炉設備では、一般に、その冷却帯に、気水冷却や水ディップ冷却などの水を用いる冷却、冷却した雰囲気ガスを吹き付けるガス冷却、および/または、冷却媒体を内部に通して接触冷却するロール冷却を用いている。

図 1 2に示す、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備では、めっき設備（図中、溶融亜鉛ポット 8、および、パスライン L ₂、参照）をもち.、溶融亜鉛めつき鋼板製造時に、めつき密着性を維持するため、冷却した雰囲気ガスを吹き付けるガス冷却を用いるのが一般的である。

また、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備においては、溶融亜鉛めつきしない冷延鋼板を焼鈍する際は、図 1 2中、点線部で示すように、冷延鋼板は、他の炉と同様に、外気と遮断された着脱式のパスライン！^を通る。上記の設備において、軟質鋼板（例えば、 S i ： 0 . 2 %以下）を焼鈍した場合には、特に、化成処理性は問題とならなかった。

しかし、自動車分野での軽量化のニーズから高強度鋼板化が進むにつれ、強度を向上させるため、強度向上元素である S i 、 M nなどの添加量が増大し、例えば、 1 が 1 . 0 %程度まで増大すると、鋼板表面に、 S iや M nなどの酸化膜が多く残存して化成処理性が悪化し、 S i酸化膜部分に化成処理されない部分、いわゆる、「すけ」と呼ばれる化成処理不良が発生する。

再結晶のための加熱に続く、鋼板温度が 6 0 0 〜 2 5 0 の範囲の一部または全てを含む冷却帯に、気水冷却や水ディップ冷却などの水を用いる冷却方式を用いた連続焼鈍炉設備では、鋼板表面が該鋼板温度で水にさらされるため、鋼板が焼鈍炉を出たところで、鋼板に、酸洗と N i めっきを施している。

このため、 S iや M nが増大した高強度冷延鋼板でも、特に、化成処理性は問題とならなかった。

しかし、上記温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式に、水を用いた冷却方式を用いずに、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却を用いた連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板 Z溶融亜鉛めっき鋼板兼用設備では、炉内が不活性雰囲気ガスで満た.され、酸素濃度も露点も極めて低いものであるため、従来の低 S i 、 M nの材料では、酸化膜の程度が問題とならず、通常、焼鈍炉を出たところに、酸洗や N i めっきを施す設備はない。

その結果、高 S i 、 M nの高強度鋼板化による化成処理性悪化が顕在化した。

尚、ガス冷却とは、炉内にて鋼板温度より低温の雰囲気ガスを鋼板に吹き付けて冷却する冷却方法、放散冷却とは、鋼板温度より低温の雰囲気ガスが供給される炉内を通過して冷却する冷却方法、冷却管冷却とは、炉内に設置され炉内雰囲気ガスとは遮断された配管内に冷却媒体を通し、炉内雰囲気ガスを冷却することで鋼板を冷却する冷却方法である。

また、明細書でいう連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/ 溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備には、鋼板の連続焼鈍設備の連続焼鈍炉、鋼板の溶融亜鉛めつき処理設備の連続焼鈍炉、冷延鋼板 Z溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備の連続焼鈍炉が含まれる。

このため、前述の温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷'延鋼板 Z溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備においても、図 1 3や図 1 4に示すように、焼鈍炉を出たところで、鋼板に、酸洗と N i めっきを施すことで、「すけ」の発生を回避し、化成処理性を従来レベルに回復させていた。

また、特開 2 0 0 6— 4 5 6 1 5号公報では、鋼板表面を、一旦、酸化し、その後、還元雰囲気中で還元し、焼鈍後に酸洗や N i めつきを施すことなく、化成処理性の劣化を防止する方法が提案されている。発明の開示

ところが、近年、高強度化のニーズはさらに高まり、 S iや M n などの強度向上元素の添加がさらに増加し、例えば、 S i は、 1 . 0〜 2 . 0 %まで添加されるようになった。

すると、前述の温度範囲の一部まは全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備において、焼鈍炉を出たところで、鋼板に、酸洗と N i めつきを施しても、化成処理で「すけ」が発生するようになった。その原因を調査したところ、やはり、 S iや M nの酸化膜が鋼板表面に残存しているためであることがわかった。そこで、残存する S iや M nの酸化膜を除去するため、焼鈍炉を出たところの酸洗を強化し、具体的には、通板速度を l O O m p mから 3 0 m p mに下げ、酸洗温度を 7 0 °Cから 8 0 °Cに上昇させたが、依然として S i や M nの酸化膜が残り、化成処理で「すけ」が残り問題となった。

さらに、酸洗を強化する方法として、通常、焼鈍炉を出たところの酸洗槽は、 1槽程度であるところ、これを、複数槽に増強する手立てが残されているが、既に、 3 0 m p mという極低速まで通板速度を低下させ、酸洗槽浸漬時間を確保しても、「すけ」が残っている状況から通板速度を大きく回復することは望めず、また、設備費用や設置スペース等の課題が大きい。

また、この傾向は、 S iが 1 . 0 %以上、特に、 1 . 1 %超、およびまたは、 M nが 2 . 0 %以上、特に、 2 . 2 %超になると著しくなる。

本発明は、前記のような課題を解決し、再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲内の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2 種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板 Z溶融亜鉛めっき鋼板兼用設備にて連続焼鈍する場合において、鋼板の S iや M nの含有量が高くとも、化成処理性が優れた高強度冷延鋼板の製造が可能な方法、および、その設備を提供することを目的とする。本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、前述のような鋼板温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備において、前記鋼板温度範囲では、通常、鋼板周辺に、極低濃度の酸素（例えば、数十〜数 p p m) および/または極低露点（例えば、 — 2 0〜一 6 0 ）の不活性ガス雰囲気を形成することにより、鋼板の酸化を防止しているところを、逆に、積極的に酸化雰囲気を形成し、 S iおよび M n、さらには、鋼板中の鉄をも酸化させ、焼鈍炉を出たところの酸洗にて、鉄の酸化膜とともに、 S iや M n等の酸化膜を酸洗除去すると、 S i 、 M n等の含有量が高くとも「すけ」のない、化成処理性が良好な高強度冷延鋼板を得ることができることを見出した。

従来技術と本発明による鋼板表面の状態を、模式的に、図 1に示す。

図 1 ( a) 〜（ c ) に、従来の鋼板表面状態を示し、図 1 (d) に、本発明の鋼板表面状態を示す。

図 1 ( a) は、 S iおよび M nが少ない鋼板 Sに化成処理 2 5を施した場合の鋼板表面状態を示す。図 1 ( a) に示すように、鋼板 S中の S i および M nが少ないので、化成処理 2 5により、鋼板 S の表面に、 "すけ" のない化成処理皮膜結晶 2 5 aが形成される。図 ·1 ( b ) は、 S iおよび Mnが多い鋼板 Sに化成処理 2 5を施した場合の鋼板表面状態を示す。図 1 (b ) に示すように、鋼板 S 中の S i および M nが多いので、鋼板 Sの表面には、 S i 、 M nの酸化膜 S aが存在し、化成処理 2 5を施すと、すけ Xのある化成処理皮膜結晶 2 5 aが形成される。

図 1 ( c ) は、 S iおよび M nがさらに多い鋼板 Sに、酸洗 2 6 、次いで、化成処理 2 5を施した場合の鋼板表面状態を示す。図 1 ( c ) に示すように、鋼板 S中の S i および M nがさらに多いので、鋼板 Sの表面には、厚い S i 、 Mnの酸化膜 S aが存在し、酸洗 2 6 を施しても、完全に除去できず、次いで、化成処理 2 5を施すと、すけ Xのある化成処理皮膜結晶 2 5 aが形成される。図 1 ( d) は、本発明による鋼板表面状態を示す。図 1 ( d) に示すように、鋼板 S中の S iおよび Mnがさらに多い場合、鋼板 S の表面には、厚い S i 、 M nの酸化膜 S aが存在するが、酸化雰囲気中で、鋼板表面を積極的に酸化 2 7 し、 S i 、 M nの酸化膜 S a を覆う鉄酸化膜 2 7 aを形成し、酸洗 2 6により、鉄酸化膜 2 7 a とともに S i 、 M nの酸化膜 S aを除去する。同時に、化成処理被膜結晶の析出核となる鋼板表面上の微小酸化物（鉄酸化物等）をも除去して、化成処理被膜の形成が困難な表面状態となるため、次いで、該表面に、鉄または N i めっき 2 8 を施して、鉄または N i めつき皮膜 2 8 aを形成し、その後、化成処理 2 5 を施すと、鉄または N i めっき皮膜 2 8 aの上に、すけ Xのない化成処理皮膜結晶 2 5 aを形成することができる。

本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、請求の範囲 1 の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法は、再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲内の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備にて冷延鋼板を連続焼鈍する場合において、前記鋼板温度範囲内で、鋼板表面を、鉄が酸化する雰囲気にさらして酸化させ、焼鈍炉出側にて酸洗した後、鉄または N i めっきを、 1〜 5 0 mg/m²施すことを特徴とするものであるこの場合、前記酸化状態は、鋼板を、炉外を通板させることにより、形成することができる。

また、請求の範囲 2の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法は、再結晶のための加熱に続く 6 0 0 ~ 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲内の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備にて高強度冷延鋼板を連続焼鈍する場合において、前記鋼板温度範囲内の炉内に酸素または水蒸気を含有した雰囲気ガスを供給し、炉内の酸素濃度または露点を測定し、その測定結果から、酸素または水蒸気を含有した雰囲気ガスの供給量を制御し、焼鈍炉出側にて酸洗した後、鉄または N iめっきを、 1〜 5 OmgZm²施すことを特徵とするものである。

請求の範囲 3の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法は、再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲の一部または全てにおいて、鋼板を、炉外を通板させることにより、鋼板表面を、鉄が酸化する雰囲気にさらし、その後、焼鈍炉出側にて酸洗した後、鉄または N iめっきを、 1〜 5 0 mg/m²施すこと ' を特徴とするものである。

尚、請求の範囲 4に記載するように、 1が 1. 0〜2. 0 %およびまたは Mnは 2. 0〜3. 0 %の場合に、本発明の効果が顕著に現れる。 '

また、請求の範囲 5の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造設備は、再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備において、前記鋼板温度範囲内で、鋼板周辺雰囲気に酸素または水蒸気を供給する設備を備え、焼鈍炉出側には酸洗設備と鉄または N iめっき設備を備えることを特徴とするものである。

ここで、酸素または水蒸気を供給する設備は、鋼板を炉外通板し、外気と接触させる設備とすることができる。さらに、請求の範囲 6の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造設備は、再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉ゃ連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備において、前記鋼板温度範囲内で、炉内に酸素または水蒸気を含有した雰囲気ガスを供給する設備を備え、炉内の酸素濃度または露点を測定する設備を有し、その測定結果から、酸素または水蒸気を含有した雰囲気ガスの供給量を制御する制御装置を備え、焼鈍炉出側には、酸洗設備と鉄または N i めっき設備を備えることを特徴とするものである。本発明は、通常は還元雰囲気に保たれている冷却帯において、鋼板を積極的に酸化雰囲気にさらし、 S iおよび M n、さらには、鋼板表面の F eをも酸化させたうえ、焼鈍炉を出たところで行う酸洗にて、鋼板表面の鉄酸化膜ともに、 S iや M n等の酸化膜を除去するという新規な着想により、再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉ゃ連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備において、鋼板の S iや M n等の含有量が高くとも、化成処理性が優れた高強度'冷延鋼板を製造することを可能とするものである。図面の簡単な説明

図 1 は、従来技術と本発明による鋼板表面の状態を示す図である。（ a ) 〜（ c ) は、従来技術による鋼板表面の状態を示し、（ d ) は、本発明による鋼板表面の状態を示す。

図 2は、鉄の酸化領域を示す図である。

図 3は、ガス供給設備を示す図である。図 4は、炉外通板設備を示す図である。

図 5は、冷延鋼板 Z溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備の要部を示す図である。

図 6は、連続焼鈍炉に、ガス供給設備を組み込んだ設備全体の構成を示す図である。

図 7は、冷延鋼板/溶融亜鉛めつき準板兼用設備に、ガス供給設備を組み込んだ設備全体の構成を示す図である。

図 8は、連続焼鈍炉に、炉外通板部を組み込んだ設備全体の構成を示す図である。

図 9は、冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備に、パイパスラィンを組み込んだ設備全体の構成を示す図である。

図 1 0は、実施例および比較例の酸化条件を示す図である。

図 1 1は、従来の連続焼鈍炉設備を示す図である。

図 1 2は、従来の連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備を示す図である。

図 1 3は、従来の焼鈍炉の出側で酸洗と N i めっきを施す設備を示す図である。

図 1 4は、従来の冷延鋼板:/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備の出側で酸洗と N i めっきを施す設備を示す図である。明を実施するための最.良の形態

本発明では、鋼板を積極的に酸化雰囲にさらし、 S i 、 M nに

<わえ、鋼板表面の鉄も酸化させ、焼鈍炉を出たところの酸洗にて

、鋼板表面の鉄酸化膜とともに S iや M n等の酸化膜を除去するだめに、焼鈍の加熱から均熱の後、 ^却帯にて、鋼板を酸化させる旦ヽ体的には、再結晶のための加熱に続く却途中で、鋼板温度が 2

5 0 〜 6 0 0 °Cの範囲で、鋼板表面を、 F eが酸化する雰囲気にさらす。

本発明では、冷却帯、特に、再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲内の一部または全てを含む冷却帯において、水を用いない冷却方式であるガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上を適用することが大きな特徴である。

気水冷却や水ディップ冷却では、. 鋼板が、水に、直接、さらされてしまい、一方、ガス冷却、放散冷却、および、冷却管冷却の場合は、鋼板表面が酸素や露点の高い雰囲気ガスまたは外気にさらされないことが常識であるところ、本発明では、鋼板表面を、敢えて、酸素や露点の高い雰囲気にさらす点が重要である。

' 鉄が酸化する雰囲気とは、鋼板の前記温度範囲において、熱力学的に定められた平衡状態図（例えば、材料環境学入門、腐食防食協会編、 p 2 0 3、丸善、 1 9 9 3 ) に基づいて、鉄が酸化するような状態にある雰囲気をいう。

図 2において、例えば、 3 %水素一残窒素、露点— 5 0 °Cの雰囲気下の酸素ポテンシャルは、破線上にある。ある元素の酸素ポテンシャルが、この破線より上部に位置している場合は、その元素は還元状態を維持し、また、この破線より下部に位置している場合は、その元素は酸化状態を維持する。

具体的には、鉄酸化鉄平衡線は、約 5 0 °C以上の領域において、破線より上に位置しているから、この範囲において、還元状態、すなわち、金属鉄として存在する。

また、 S i は、図 2に示すように、温度範囲の全域で、上記破線より下部に位置しており、この条件下では、酸化状態、すなわち、 S i 0 ₂として存在する。

鉄を酸化する雰囲気下に鋼板をさらす方法としては、例えば、図 3 に示すように、急冷炉 1 にガス供給設備 2を設置し、冷却用雰囲気ガス A t とともに、酸素やエアー O aを供給するか、または、露点を上げるべく水蒸気 H oを供給すればよい。この場合には、炉内から酸素濃度計または露点計 3でサンプルガスを採取し、の測定結果を制御装置 4に送信し、ガス投入設備 2の弁 5を操作して、酸素分圧、水分庄、また、水素分圧を管理して、鉄の酸化状態を維持することが好ましい。

鉄を酸化させるための鋼板温度が 2 5 0 °C未満であると、酸化が進まず、また、 6 0 0 °Cを超えると、鉄の酸化が進みすぎて、酸化鉄を除去する酸洗での負荷が大きくなるとともに、酸化鉄が脱落し、炉内の搬送ロールに固着して鋼板表面の品質欠陥につながる。それ故、鉄を酸化させるための鋼板温度は、 2 5 0 °C〜 6 0 0 °Cが好ましく、操業上の温度管理から、 3 0 0 °C〜 5 ひ 0 °Cが、さらに好ましい。

尚、本発明の冷却帯において、冷却速度は、 l °C / s以上であれば、特に規定する必要はなく、過時効炉における「保温」や「保持」と称する緩冷却や放散冷却でも構わない。

また、本発明の冷却帯は、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1 種または 2種以上による冷却帯であって、再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲内の一部または全てを含んでおればよく、. かつ、該鋼板温度範囲内で、前述の鋼板を酸化雰囲気にさらすことができれば、本発明の効果が得られる。

さらに、加熱に続く冷却の途中に鋼板の再加熱があっても、鋼板の再加熱温度が 6 0 0〜 2 5 0 °Cの範囲内であるか、不活性ガス雰囲気内での再加熱であれば構わない。

焼鈍炉を出たところで、鋼板表面の鉄酸化膜とともに、 S iや M n等の酸化膜を酸洗して除去するための酸洗条件について、酸の種類は特に限定されないが、塩酸または硫酸が好ましい。酸の濃度は 1〜 2 0 w t %が好ましく、 1 w t %未満では、酸洗効果に乏しく、特に、焼鈍炉を出たところの酸洗設備に用いられている酸洗槽が 1槽程度では、酸化膜を落としきれない。

また、酸の濃度が 2 0 w t %超では、酸洗効果が飽和してしまい、コスト増の影響が大きくなるため、好ましくない。

酸洗槽の液温は 6 0〜 9 5 °Cが好ましく、 6 0 °C未満では、濃度の場合と同様に、酸化膜を落としきれず、 9 5 °C超では、酸洗効果が飽和してしまい、昇温に用いるエネルギーコスト増の影響が大きくなるため、好ましくない。

酸洗後には、鉄または N i めっきを 1〜 5 0 m g Zm²施す。これは、酸洗により鋼板表面が美麗化されすぎて、化成処理結晶が析出するための核が失われ、化成処理性が劣化するためである。

化成.処理性の劣化は、皮膜が一部付着しない "すけ" と呼ばれる場所が生じる現象や、鋼板素地に結晶析出するフォスフオフイラィト（ Z n ₂ F e ( P O) ₂ · 4 H ₂ O ) が析出しないなどの現象として現れる。

前者の現象は、電子顕微鏡による観察にて確認することができる。鉄または N i めっきは、全面に、均一に付着していることが重要である。

後者の現象は、 X線回折強度から、フォスフオフイライトの結晶割合を示す P比を算出して確認する。一般的には、比≥ 0. 8 0 であることが、耐食性能や塗装性能を満たすために求められ、また、融雪塩散布地域などの厳しい腐食環境下においては、比≥ 0. 8 5であることが求められる。 - 化成処理に好ましい表面を形成するための鉄または N i めっき量は、 l〜 5 0 m g /m²である。鉄または N i めっき量が l m g / m²未満では少なすぎて、化成処理結晶のばらつきが発生し、一方、 5 0 m g Z m ²を超えると、鉄または N i めっき効果が飽和して、コスト増の影響が大きくなり、好ましくない。

尚、酸洗と鉄または N i めっきの間、および Zまたは、鉄または N i めっきの後に、鋼板の表面を洗浄することが、鋼板表面に薬液を残さず表面品位を悪化させないために好ましい。

尚、酸洗設備と、鉄または N i めっき設備は、連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板ノ溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備の焼鈍炉出側に連接されていることが、工程短縮とコストの点で好ましいが、連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板 Z溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備とは別の設備で、酸洗と、鉄または N i めっきを行っても構わない。

別の設備で、酸洗と、鉄または N i めっきを行う場合、連続焼鈍炉ゃ、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備で調質圧延を行うと、酸化膜が調質圧延により碎かれて異物となり、鋼板の光沢不良や押疵などの品質欠陥につながるので、別の設備で、酸洗と、鉄または N i めっきを行った後に、調質圧延を行うことが好ましい。

ガス冷却時に、鋼板表面を、鉄が酸化する雰囲気にさらすための簡易な手段として、図 4に示すように、冷却帯途中に、鋼板温度が 2 5 0〜 & 0 0 °Cの間で、炉外通板部 6を設けることができる。このようにして、鋼板を、急冷炉 1の炉外にさらせば、より確実に、鋼板表面の鉄を酸化し、後の酸洗で、 S iや M n等の酸化膜とともに除去されるに十分な鉄の酸化膜を形成することができる。

尚、鋼板が、急冷炉 1の炉外に出る部分や、炉内に戻る部分には、シールロールなどのシール装置 7 を設置して、炉内雰囲気を、外部から遮断することが好ましい。

図 3および図 4には図示していないが、焼鈍炉を出たところで酸洗を行い、 S iや M n等の酸化膜を、鉄の酸化膜とともに酸洗、除去し、引き続き、鉄または N i めっきを行うことで、化成処理性に優れた高強度冷延鋼板を得ることができる。

冷却帯途中で、鋼板温度が 2 5 0〜 6 0 0 °Cの間で、鋼板を炉外にさらす方法を、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備で実施する場合を図 5に示す。 8は、急冷炉 1の出口に設置された溶融亜鉛ポット、 9は、ゥォ一タークェンチ槽、 1 0は、酸洗設備、 1 1は、めっき設備（例えば、 N i めっき設備）である溶融亜鉛めつきを行う場合には、実線で示す亜鉛めつき鋼板パスライン ₂に沿って鋼板を走行させるが、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板 Z溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備で冷延鋼板を焼鈍する場合は、破線で示すように、急冷炉 1の後段で、溶融亜鉛ポット 8をバイパスさせて、鋼板を、鋼板パスラインを走行させる。

従来は、このバイパス部も、鋼板の酸化を防止するために、焼鈍炉と同じ炉内雰囲気ガスで満たされ、外気と遮断されているが、本発明では、図 5に示すように、バイパス部で、鋼板を、炉外を通すことで、後の酸洗で、 S iや M n等の酸化膜とともに除去されるに十分な鉄の酸化膜を形成する。

図 6に、連続焼鈍炉に、図 2に示すガス供給設備 2を組み込んだ設備全体の構成を示す。ペイオフリール 1 2から引き出された鋼板は、溶接機 1 3、入側洗浄装置 1 4、入側ル一パー 1 5を経由して、連続焼鈍炉 1 6 に入る。

連続焼鈍炉 1 6は、加熱炉 1 7、均熱炉 1 8、徐冷炉（例えば、ガス冷却） 1 9、ガス冷却式の急冷炉 1、過時効炉 2 0、最終冷却炉 2 1から構成されているが、過時効炉 2 0がない場合もある。

さらに、連続焼鈍炉 1 6の出側には、ウォータークェンチ槽 9、酸洗設備 1 0、めつき設備 1 1、出側ルーパ一 2 2、調質圧延機 2 3、テンションリール 2 4が順に配置されている。

なお、めっき設備として、 N i めっき設備を用いてもよいし、また、鉄めつき設備を用いてもよい。そして、図 3に示すガス供給設備 2が、急冷炉 1 に設けられている。

図 7 に、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板 Z溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備に、図 3に示すガス供給設備 2を組み込んだ設備全体の構成を示す。急冷炉 1 の後段で、破線で示すように、鋼板を、溶融亜鉛ポット 8 をバイパスさせて通板し、鋼板温度が 6 0 0〜 2 5 0 °Cの範囲で、鋼板周辺雰囲気に、酸素、エアー〇 aまたは水蒸気 H aを供給する。、.

図 6および図 7に示す設備の何れの場合にも、炉内の酸素濃度または露点を測定する設備 Pを備え、その測定結果から、酸素または水蒸気を含有する雰囲気ガスの供給量を制御する制御装置 4を備えることが好ましい。

図 8に、連続焼鈍炉に、図 4に示す炉外通板部 6 を組み込んだ設備全体の構成を示す。

図 9に、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備に、図 5に示すパイパスラインを組み込んだ設備全体の構成を示す。

急冷炉 1の後段で、破線で示すように、鋼板を、溶融亜鉛ポット 8 をバイパスさせて、鋼板パスラインを通板させ、鋼板温度が 6 0 0〜 2 5 0 °Cの範囲で、鋼板を外気と接触させて、後の酸洗で、 S iや M n等の酸化膜とともに除去するに十分な鉄の酸化膜を形成する。

上記したように、鋼板温度 2 5 0〜 6 0 0 °Cの範囲で鋼板を酸化させる装置には、様々な態様が存在する。しかし、何れの場合にも、上記温度で鋼板を積極的に酸化雰囲気にさらし、 S i 、 M nは勿論、鋼板表層部の鉄も酸化させ、焼鈍炉を出たところの酸洗にて、鋼板表面の鉄酸化膜ともに、 S iや M n 等の酸化膜を酸洗除去することにより、 S i 、 M n等の含有量が高くとも、「すけ」のない、化成処理性が良好な高強度冷延鋼板を得ることができる。

本発明は、特に、質量％で、 S i が 1 . 0〜 2， 0 %、およびまたは、 M nが 2. 0〜 3. 0 %と、高い含有量の場合に効果がある。 S i が 1 . 0 %未満、および Zまたは、 M nが 2 · 0 %未満でも、もちろん効果を発現するが、過剰な効果である。

従来技術でも、 S i 、 M nの酸化膜を除去して化成処理性に優れた高強度冷延鋼板を得ることが可能であるので、本発明では、 S i は 1 . 0 %を下限とし、 M nは 2. 0 %を下限とする。

S iおよび M nの上限については、強度が向上しても、延性その他の材質条件とのパランスが悪くなるので、 S i は 2. 0 %を上限とし、 M nは 3. 0 %を上限とする。

S i と M n以外の元素は、表面品位、内部欠陥、引張強度、伸び、局部延性、穴拡げ性、耐衝撃性、溶接性、溶接部の材質劣化防止、焼付硬化性、時効性、温間プレス性など、ユーザーからの要求に応じて調整する。

例えば、 S i 、 M n以外で、質量％で、 C : 0. 0 1〜 0. 3 % 、 P ： 0. 0 0 0 1〜 0. 1 5 %、 S ： 0. 0 0 0 1〜 0. 0 2 % 、 A 1 : 0. 0 0 1 〜 0. 4 %、 N : 0. 0 0 0 2〜 0. 0 2 %を含有し、残部 F eおよび不可避的不純物からなり、要求特性に応じて、 T i 、 N b、 V、 Z r、 W、 M o、 C r、 N i 、 C u、 C a、 R E M, B、 M gや L a、 C eなどのランタノイド系元素の 1種または 2種以上を、それぞれ、 0 . 0 0 0 1〜 1 %の範囲で含有するものでも構わない。

尚、連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備においては、通常は、鋼板の酸化を防ぐために、炉内を、窒素などを主成分とする不活性ガスで満たし、炉をシール密閉し、外気を遮断している。

こ-のシール手段として、高温域からの冷却方式が、気水冷却、水ディップ冷却、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却、ロール冷却に限らず、従来より、焼鈍炉出口に、ウォータークェンチと呼ばれる最終冷却を兼ねた水によるシール装置を設置することが知られているここでの最終冷却は、鋼板温度を 2 5 0 °C程度から、 '常温〜 8 0 °C程度まで水によって冷却する。水によって冷却するので、鋼板表面の鉄も酸化され、鉄の酸化膜が形成されるが、本発明の場合でも、従来技術でも、このウォータークェンチによる鉄の酸化膜形成が化成処理性を左右することはない。

この理由は、本発明の場合と異なり、ウォータークェンチでは、鋼板温度が 2 5 0で未満であるために、鉄の酸化膜形成が非常に小さなものであり、本発明のように、 S iや M n等の酸化膜とともに除去されるような厚い鉄酸化膜ではないためであると思われる。実施例

鋼種が下記 A〜Dの 4種類の高強度鋼板を用い、実験を行った。焼鈍は、全て、連続焼鈍炉を用い、焼鈍条件（ 8 5 0 °C— 6 0秒、 1 0 %水素一残窒素、露点一 4 0 °C ) 、ガス冷却条件（ 5 %水素— 残窒素、露点— 6 0 t ) の共通条件である。また、酸化条件、酸洗条件、めっき条件を、表 1 にまとめた。

鋼種 A : S i : 0 . 7 % , M n ： 2 . 8 % 鋼種 B ： S i ： 1. 0 %、 M n ： 1. 8 %

鋼種 C ： S i ： 1. 3 %、 M n ： 1. 2 %

鋼種 D ： S i ： 1. 8 % , n ： 1. 5 %

表ェ

酸化条件酸洗条件めつ含実施例 1 3%水素—残窒素、露点

30°C

2 0. 1 %水素—残窒素、 80°C N iめつぎ露点 50 °C

3 大気下、露点 5°C 5 %塩酸酸洗

比較例 4 3%水素一残窒素、露点

⁵秒浸漬

- 5 Ot:

5 10 %水素一残窒素、露

点— 20°C なお、実施例および比較例の酸化条件の位置は、図 1 0において、それぞれ破線で示した。この破線と、温度（ 2 5 0〜 6 0 0 °C) との交点が鉄 Z酸化鉄平衡線より上にあれば、鉄は酸化し、下にあれば、鉄は還元される。

実施例 1から実施例 3は、 2 5 0 °Cから 6 0 0 °Cの範囲において、上記交点が、すべて、鉄/酸化鉄平衡線より上部に位置しているので、この条件下では、酸化が生じ、酸化鉄が生成する。

また、比較例 4および比較例 5においては、逆に、上記交点が、鉄ノ酸化鉄平衡線より下部に位置しているので、この条件下では、酸化鉄は還元され、鉄が単体鉄として存在する。

上記の鋼種-、酸化条件、酸化板温度、 N i めっき量を変化させて高強度冷延鋼板を製造し、化成処理後の外観評価と、 P比の測定を行い、その結果を表 2にまとめた。ここで、化成処理後の外観評価は、 "すけ" がなく、粒がそろつたものを〇、 "すけ" ありのものを Xとした。

P比は、フォスフオフイライト（ 1 0 0 ) 面 Pとホパイト（ 0 2 0 ) 面 Hの X線回折強度比 P Z (P +H) を指標とし、 0. 8 5以上を◎、 0. 8 0以上 0. 8 5未満を〇、 0. 8 0未満を Xとした実施例 1〜 1 1は本発明例であり、いずれも、化成処理性は良好である。一方、比較例 1 2、 1 3、 1 5、 1 6、および、 1 8では、積極的な鉄の酸化を行わなかったため、 ≤ 1ゃ^：11の残存酸化物による化成不良が発生した。

比較例 1 4では、積極的な酸化を実施したものの、酸化板温度が高すぎて、酸化物が極端に厚くなつたことで、その後の酸洗処理で、酸化膜が除去されずに残存して、 '化成不良が発生した。

比較例 1 7では、脱炉温度が低すぎたために、酸化が進まず、結果として、 S i や Mnの酸化物が除去されずに残存して、化成不良が発生した。

比較例 1 9および 2 0では、酸洗後に N i めつきを実施しなかつたため、化成皮膜自体は、フォスフオフイライトが析出するものの、 "すけ" が多く発生し、化成処理性は不良であった。

表 2

上記のデ一夕に示されるように、本発明によれば、高強度化のために、鋼中の S iや M nなどの含有量を増大させた場合にも、化成処理性に、優れた高強度冷延鋼板を製造することができる。産業上の利用可能性

本発明は、前述したように、鋼板の S iや M n等の含有量が高くとも、化成処理性が優れた高強度冷延鋼板の製造を可能としたものである。したがって、特に、自動車分野への、高強度鋼板の適用拡大に大きく貢献するものである。

Claims

1. 再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲内の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備にて冷延鋼板を請

連続焼鈍して、高強度冷延鋼板を製造する方法において、前記鋼板温度範囲内で、鋼板表面を、鉄が酸化する雰囲気にさらして酸化させ、焼鈍炉出側にて酸洗した後、鉄または N i めっきを、 1〜 5 0 m gZm²施すことを特徴とする化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。囲

2. 再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備にて冷延鋼板を連続焼鈍して、高強度冷延鋼板を製造する方法において、前記鋼板温度範囲内の炉内に、酸素または水蒸気を含有した雰囲気ガスを供給し、炉内の酸素濃度または露点を測定し、その測定結果から、酸素または水蒸気を含有した雰囲気ガスの供給量を制御し、焼鈍炉出側にて酸洗した後、鉄または N i めっきを、 l〜 5 0 mg /m²施すことを特徴とする化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。

3. 前記再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲の一部または全てにおいて、鋼板を、炉外を通板させることにより、鋼板表面を、鉄が酸化する雰囲気にさらすことを特徴とする請求の範囲 1 に記載の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。

4. 前記高強度冷延鋼板が、質量％で、 S i ： 1. 0〜 2. 0 % および Zまたは、 M n ： 2 . 0〜 3 . 0 %を含有することを特徴とする請求の範囲 1 ~ 3のいずれかに記載の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造方法。

5 . 再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 の鋼板温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板 Z溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備において、前記鋼板温度範囲内で、鋼板周辺雰囲気に酸素または水蒸気を供給する設備を備え、焼鈍炉出側には、酸洗設備と、鉄または N i めっき設備を備えることを特徴とする化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造設備。

6 . 再結晶のための加熱に続く 6 0 0〜 2 5 0 °Cの鋼板温度範囲の一部または全てを含む冷却帯の冷却方式が、ガス冷却、放散冷却、冷却管冷却の 1種または 2種以上である連続焼鈍炉や、連続焼鈍炉をもつ冷延鋼板/溶融亜鉛めつき鋼板兼用設備において、前記鋼板温度範囲内で、炉内に酸素または水蒸気を含有した雰囲気ガスを供給する設備を備え、炉内の酸素濃度または露点を測定する設備を有し、その測定結果から、酸素または水蒸気を含有した雰囲気ガスの供給量を制御する制御装置を備え、焼鈍炉出側には、酸洗設備と、鉄または N i めっき設備を備えることを特徴とする化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造設備。

7 . 前記酸素または水蒸気を供給する設備は、鋼板を炉外通板し、外気と接触させる設備であることを特徴とする請求の範囲 5に記載の化成処理性に優れた高強度冷延鋼板の製造設備。