JP2530939B2 - 高Si含有高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
高Si含有高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法Info
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Description
製造方法に関するもので、特に、鋼中Si濃度が0.3%以
上の高Si含有鋼板に対して亜鉛めっき外観の均一性、密
着性等を確保するための焼鈍条件を制御する方法にあ
る。
材の高寿命化或いは意匠向上にあたっては一定の成形加
工後に、めっきや塗装と言った何らかの後処理が、需要
家でなされていたが工程省略による使用鋼材の低コスト
化から供給鋼材の表面処理化が強く要求される状況にあ
る。このなかで、最近では、特に、高張力鋼板の表面処
理化要求が高まりつつある。この高張力鋼板の防錆力向
上を主目的とした表面処理方法としては、生産性の点か
ら容易に厚めっき化が可能なゼンジマー式溶融亜鉛めっ
き法がある。
含む酸化炉中で鋼板表面の圧延油を除去し、適度な酸化
膜を形成せしめた後、水素を含む雰囲気中で、還元焼鈍
後、炉内で板温を調節し、めっきする方法が、既に特開
昭55−122865号公報で知られている。すなわち、酸素を
含まない無酸化炉方式では、鋼表面の油を除去すること
ができるが、酸化性雰囲気が弱いため、酸化され易いS
i,Mn,Alが表面に拡散酸化されるため、これらの酸化物
が鋼表面を形成する。しかも、これらの酸化物は、還元
炉では、還元されず、めっきの濡れ不良、めっき密着不
良の原因となる。そのために鋼板の表面に酸化膜の厚み
400〜10000Åになるように酸化した後、水素を含む雰囲
気で焼鈍し、溶融めっきするというものである。
気比を高くして加熱し、Fe酸化膜を生成した後、還元加
熱すると、良好なめっき性が得られるという知見のみで
あって、実際の操業ラインにおけるラインスピード、炉
温、ヒートサイクル等が常に変化する連続ラインにおい
ては、一定の高空気比においても、めっき性は安定せ
ず、実用化には問題点があった。そこで、本発明は、高
生産性のラインにあって、従来法とは異なり、連続ライ
ンに制御システムを採用することにより、不めっきを伴
うことなく、安定した品位で均一外観の優れためっき密
着性の良好な高Si含有高張力溶融亜鉛めっき鋼板を得る
方法を提供することにある。
に、本発明の要旨とするところは、 (1)鋼中Si濃度0.3%以上の高張力溶融亜鉛めっき鋼
板の製造方法において、焼鈍炉の酸化帯での生成した鉄
酸化膜厚を酸化膜厚計にて実測し、一方還元帯での鉄酸
化膜還元能力をヒートサイクル、ラインスピード、還元
帯水素濃度を用いて計算し、該酸化帯での実測した生成
した鉄酸化膜厚に基づいて、 鉄酸化膜厚+a(Å)≦還元能力(Å)≦鉄酸化膜厚+
b≦(鉄酸化膜厚)2(Å) 鉄酸化膜厚≦1000Å a:鉄酸化膜余裕代 b:鋼中Si量により決まる定数 なるように焼鈍条件を制御することを特徴とする高Si含
有高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
板の製造方法において、焼鈍炉の酸化帯での生成した鉄
酸化膜厚を酸化膜厚計にて実測し、一方還元帯での鉄酸
化膜還元能力をヒートサイクル、ラインスピード、還元
帯水素濃度を用いて計算し、該酸化帯での実測した生成
した鉄酸化膜厚に基づいて、 入側鉄酸化膜厚+a(Å)≦還元能力(Å)≦入側鉄酸
化膜厚+b×(入側鉄酸化膜厚)2(Å) 入側鉄酸化膜厚≦1000Å a:鉄酸化膜余裕代 b:鋼中Si量により決まる定数 になるように焼鈍条件を制御すると共に、めっき前の生
成した鉄酸化膜厚を酸化膜厚計にて実測し、還元帯出側
での鉄酸化膜厚d≦50Åに保持するための焼鈍条件をフ
ィードバック制御することを特徴とする高Si含有高張力
溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法にある。
て、鋼中にSi濃度が0.3%以上の高Si含有鋼の場合に
は、一般には難めっき材の呼ばれ、鋼中のSi,Mn,Al,Pな
どが、鋼板表面の加熱によって、酸化物として鋼板表層
に拡散されるため、これら酸化物が濃化し、鋼表面を形
成する。そのため、これらの酸化物は、還元炉中でも還
元されず、めっきの濡れ性を阻害し、めっき密着性を悪
くする。従ってこれら難めっき材を対象とした鋼材への
溶融亜鉛めっきを高生産性のラインにおいて、不めっき
のない、しかも均一外観の優れためっきを可能としたこ
とにある。そのための焼鈍条件として、第1は鉄酸化膜
厚+a≦還元能力(Å)であること。すなわち、この条
件はめっき浴に浸漬する際に、めっき性を阻害するFe酸
化膜が残存していないことを示すものである。ここで、
鉄酸化膜厚は、酸化帯出側での生成した鉄酸化膜厚を酸
化膜計で実測した値であり、定数aは、鋼板の幅方向で
のFe酸化膜のばらつきの余裕代で、通常は100Å程度の
値を入れる必要がある。また還元能力とは、鉄酸化膜厚
が十分に多いときな還元帯全体で還元する能力を示し、
通常は1000Å程度である。従って鉄酸化膜厚+aが還元
能力より少なければ、めっき前には、鉄酸化膜はないの
で、良好なめっき密着性が得られる。更に還元能力
(Å)≦鉄酸化膜厚+b+(鉄酸化膜厚)2(Å)なる
条件は、めっき浴に浸漬する際に、めっき密着性を阻害
するSi酸化膜が表面濃化していないことを示すものであ
る。定数bは、鋼中Si濃度、鋼板温度、ラインスピード
に依存する定数である。従って鋼中Siの表面濃度が起こ
らないことがめっき密着性不良、不めっきの発生を防止
する理由であり、そのための前提条件及び濃化現象につ
いて、第1に表層300ÅまでのSi濃化量を1.5mg/m2以下
に抑えれば、良好なめっき性が得られること。第2にSi
表面濃化は鉄酸化膜がなくなった時点から開始するこ
と。第3はSiの表面濃化は、鉄酸化膜が還元された後の
純鉄層を、Si原子が拡散する過程で律速となり、時間の
平方根に比例して、表面Si量は増加するものである。こ
れらの現象を発明者らは種々の実験の結果見出し、次の
関係を式で示すことができる。すなわち、Siの表面濃化
量は鋼中Si濃度Csiに比例し、鉄酸化膜厚Oxに反比例
し、時間の平方根 に比例する故、 ここで、Si濃化量:〔mg/m2〕 A:定数〔mg/m2・Å・sec−1/2〕 Csi:鋼中Si濃度〔%〕 Ox:鉄酸化膜厚〔Å〕 t:還元帯滞在時間〔sec〕 t1:還元帯に入ってから鉄酸化膜厚が還元されるまでの
時間〔sec〕 このSi濃化量が1.5mg/m2を超えると、表面全体がSiOX皮
膜で被われるので、良好なめっき密着性を得るための条
件は、 Si濃化量≦1.5mg/m2 ……(2) 両辺を2乗して A2・(Csi/OX)2・(t−t1)≦2.25…(4)ここで還
元速度をVr〔Å/sec〕,還元能力をR〔Å〕とすると、
還元能力はt〔sec〕間での還元量であるから、 R=Vr・t ……(5) また、t1〔sec〕間でOx〔Å〕の酸化膜を還元するか
ら、 Ox=Vr・t1 ……(6) これより、 t=R/Vr、t1=Ox/Vr ……(7) この2式を(4)式に代入して A2・(Csi/OX)2・1/Vr・(R−Ox)≦2.25……{8) これを整理して、 R≦Ox+2.25・Vr/A・1/Csi2・Ox2 定数Aと還元速度Vrは実験的に求められ、還元帯での鋼
板の平均温度である600℃では、 A=127〔mg/m2・Å・sec−1/2〕 Vr=11.6〔Å/sec〕 よって、条件は R≦Ox+1.6×103/Csi2Ox2 従って、Siの表面濃化によるめっき密着性不良を防止す
る条件は、 還元能力≦鉄酸化膜厚+1.6×10-3/Csi2・(鉄酸化膜
厚)2すなわち、定数bは、1.6×10-3/Csi2で表すこと
ができる。
式図である。すなわち、第1図は酸化、還元バランスを
時間の変化として表したもので、鉄酸化膜厚は酸化帯に
おいて増加し、その後還元帯で、酸化膜は還元され、t1
後にFeO還元は完了し、引続きSi濃化が開始されt−t1
時間内でSiの濃化が進むと共に、還元能力の許容範囲ま
で還元が行われる状態を示している。また第2図は酸
化、還元バランスの軌跡を模式的に示したもので、酸化
・還元過程は亜鉛浴中に入る際、未だ酸化膜が残って
いるため、合金化特性は不良状態を示す。次に酸化・還
元過程は鉄酸化膜が残存する限界を示す。さらに酸化
・還元過程は本発明に係るもので、適正操業範囲に属
する。またはSiの表面濃化の限界点を示し、Si原子が
鈍鉄層(酸化膜が還元された後の鉄の層)の表層まで到
達していない状態であ、は亜鉛浴に入り合金化する
際、SiOx皮膜が表面にあり、鋼板と浴との反応を阻害す
るため、めっき密着性は不良の結果を生ずる。従って
,,は従来における酸化・還元過程を経るもので
あり、本発明は及びに該当するも、は本発明の限
界点に当たる。また第3図は還元能力と鉄酸化膜厚とに
関係を示す図であって、Si濃度1.0%のときの本発明の
操業範囲を定めている。A線は鉄酸化膜残留限界曲線を
示し、下部に当たる鉄酸化膜残留領域では、めっき密着
性は不良となる。また、B曲線はSi濃化限界線であっ
て、該B曲線上部はSiの表面濃化によるめっき密着性不
良を起こす領域に該当する。従って、鉄酸化膜残留限界
曲線Aの上部で、かつSi濃化限界曲線Bの下部に当たる
S部の範囲内に保持できるように、調節する必要があ
る。更に鉄酸化膜はC垂直線以下、すなわち1000Å以下
を必要とする。これを超えるとFe−Zn反応が過剰に起こ
り、Fe−Zn界面に脆い合金層が形成し、(過剰合金層成
長領域D)めっき密着性不良になる。これらを、実操業
連続ラインに採用する。第4図は本発明に係る設備帯概
略図であって、冷間圧延後の鋼帯1を予熱炉2で予め加
熱した後、鋼板に対して垂直に火炎を噴射するバーナー
を用いた加熱炉3で鋼帯の表面生成酸化膜量を1000Åを
超えない範囲で制御しながら、加熱した後、次の還元帯
である均熱炉4及び焼鈍炉5に入る前に、加熱炉での、
表面生成酸化膜量を酸化膜厚計6を用いて実測し、この
実測値に基づいて、前記還元能力をヒートサイクル、ラ
インスピード、還元帯水素濃度を用いて計算し、最適範
囲(S領域)になるように焼鈍炉5で還元をし、引続き
徐冷帯7および急冷帯8にて、最高850℃の鋼帯温度を4
50〜500℃に急冷する。その後の鋼帯は、ホットブライ
ドル、スナウトを経て、還元雰囲気状態で亜鉛浴10に浸
漬され、ワイピング装置で付着量が調整され、溶融亜鉛
めっき鋼板が得られる。第5図は、本発明の制御システ
ムを示す図であって、鋼帯1は、直火加熱炉3の燃焼廃
ガス廃熱を利用した予熱炉2で予熱された後、直火加熱
炉3で最高約700℃まで鋼帯表面を加熱し、その場合に
鋼板に対して垂直に火炎を噴射するバーナー11を千鳥状
に配設し、酸化膜量を最大1000Åを超えない範囲で急速
加熱する。その結果を酸化膜厚計6からの指令に基づ
き、目標酸化膜比較演算機によって、酸化膜厚検出値と
別に設定した目標値とを比較し、その差信号によって、
直火加熱炉をフイードバック制御する。一方、設定され
た酸化膜厚目標値は還元指令装置に指示され、還元帯で
ある焼鈍炉5に指令され、酸化膜厚を最大50Å以下に保
持するように制御する。この結果を還元帯出速酸化膜厚
計9によって再確認し、もし仮に目標酸化膜厚を超える
場合には、還元指令装置を介して焼鈍炉における還元能
力をフイードバック制御することによって最適目標の酸
化膜厚とするものである。その最適酸化膜厚の状態で徐
冷、急冷して、亜鉛浴10に浸漬され、溶融亜鉛めっき鋼
板が得られる。
る鋼成分を有する高張力60K残留rハイテンを、予熱炉
にて約350℃に加熱し、その後、直火加熱炉にて約700℃
まで加熱をする。この加熱された鋼帯を酸化膜厚計を用
いて生成酸化膜実測し、この実測値が目標酸化膜比較演
算機に送られ、その検出値と別に設定した目標値とを比
較し、その差信号によって、もし仮に1000Åを超す酸化
膜厚の場合には直火加熱炉にフイードバック制御する。
目標酸化膜厚であれば還元指令装置に送られ、焼鈍炉に
て約850℃に加熱される。この加熱された鋼板は均熱、
焼鈍され、徐冷の後450〜500℃に急冷され、亜鉛浴中を
通過させ、エア−ワイピングでめっき量を40g/m2とし
た。その結果を第1表に示すような評価によれば全く亀
裂、剥離が見られなかった。
る鋼成分を有する高張力80K残留rハイテンを、予熱炉
にて約300℃に加熱し、その後、直火加熱炉にて約700℃
まで加熱をする。この加熱された鋼帯を酸化膜厚計を用
いて生成酸化膜を実測し、この実測値が目標酸化比較演
算機に送られ、その検出値と別に設定した目標値とを比
較し、その差信号によって、もし仮に1200Åの酸化膜厚
の場合には直火加熱炉にフイードバック制御して、空気
比を下げる。目標酸化膜厚であれば還元指令装置に送ら
れ、焼鈍炉にて約850℃に加熱される。この加熱された
鋼板を還元帯である焼鈍炉出側の酸化膜厚計で再確認
し、もし仮に50Å超える酸化膜厚のときは、還元指令装
置を介して、超える分だけを焼鈍炉の水素濃度を上げる
ことによって、目標酸化膜厚の調整をした。その調節後
の酸化膜厚の状態で、450〜500℃に急冷して、亜鉛浴中
を通過させ、エア−ワイピングでめっき量を40g/m2とし
た。その結果を第1表に示す評価によれば4点を得た。
ンに制御システムを採用し、かつ鉄酸化膜厚と還元能力
との関係を満たすため、酸化帯出側ないしは還元帯出側
をも検出器を設けて酸化膜厚を修正するようにしたの
で、Si含有高張力鋼板であっても、溶融亜鉛めっき条件
をいたずらに変更することなく、普通鋼と同様のめっき
密着性が得られ、亀裂、剥離等を伴うことなく、安定し
た品位で均一な外観の溶融亜鉛めっき鋼板を実用上極め
て有利な高効率適、かつ高生産性を可能ならしめる。
模式図。第2図は酸化、還元バランスの軌跡を模式的に
示した図。第3図は還元能力と酸化帯での生成鉄酸化膜
厚との関係を示す図。第4図は本発明に係る設備概略
図、第5図は本発明の制御システムを示す図である。 A……鉄酸化膜残留限界線、B……Si濃化限界曲線、C
……鉄酸化膜厚1000Å垂直線、D……過剰合金層成長領
域、S……本発明領域、a……余裕代 1……鋼帯、2……予熱炉、3……直火加熱炉 4……均熱炉、5……焼鈍炉、6……酸化膜厚計 7……徐冷、8……急冷、9……還元帯出側酸化膜厚
計、10……亜鉛浴、11……バーナー
Claims (2)
- 【請求項1】鋼中Si濃度0.3%以上の高張力溶融亜鉛め
っき鋼板の製造方法において、焼鈍炉の酸化帯での生成
した鉄酸化膜厚を酸化膜厚計にて実測し、一方還元帯で
の鉄酸化膜還元能力をヒートサイクル、ラインスピー
ド、還元帯水素濃度を用いて計算し、該酸化帯での実測
した生成した鉄酸化膜厚に基づいて、 鉄酸化膜厚+a(Å)≦還元能力(Å)≦鉄酸化膜厚+
b×(鉄酸化膜厚)2(Å) 鉄酸化膜厚≦1000Å a:鉄酸化膜余裕代 b:鋼中Si量により決まる定数 になるように焼鈍条件を制御することを特徴とする高Si
含有高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 【請求項2】鋼中Si濃度0.3%以上の高張力溶融亜鉛め
っき鋼板の製造方法において、焼鈍炉の酸化帯での生成
した鉄酸化膜厚を酸化膜厚計にて実測し、一方還元帯で
の鉄酸化膜還元能力をヒートサイクル、ラインスピー
ド、還元帯水素濃度を用いて計算し、該酸化帯での実測
した生成した鉄酸化膜厚に基づいて、 入側鉄酸化膜厚+a(Å)≦還元能力(Å)≦入側鉄酸
化膜厚+b×(入側鉄酸化膜厚)2(Å) 入側鉄酸化膜厚≦1000Å a:鉄酸化膜余裕代 b:鋼中Si量により決まる定数 なるように焼鈍条件を制御すると共に、めっき前の鉄酸
化膜厚を酸化膜厚計にて実測し、還元帯出側での鉄酸化
膜厚d≦50Åに保持するための焼鈍条件をフィードバッ
ク制御することを特徴とする高Si含有高張力溶融亜鉛め
っき鋼板の製造方法。
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JP2329549A JP2530939B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 高Si含有高張力溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 |
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Publications (2)
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JPH04202633A JPH04202633A (ja) | 1992-07-23 |
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Cited By (1)
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1990
- 1990-11-30 JP JP2329549A patent/JP2530939B2/ja not_active Expired - Lifetime
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