JP3742596B2 - 溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板に関し、加工性、耐蝕性さらには加工部耐蝕性に優れた溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特公昭４６−７１６１号公報に記載されているように、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板は、メッキ被膜中に含まれるＡｌが２０重量％以上となると、通常の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板（メッキ被膜中のＡｌが２０重量％未満のもの）と比較して、耐蝕性に優れたものとなる。このような性質に着目して、メッキ被膜中のＡｌが２０重量％以上の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板は、近年では、屋根や壁等を中心とする建材の材料として、需要が急速に伸びている。
【０００３】
一般に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板は、熱間圧延し、さらに酸洗脱スケールした熱延鋼板を、又はさらに冷間圧延した冷延鋼板を、例えば図６に示す連続式の溶融亜鉛メッキ設備に挿入し、以下のような工程で製造される。ここでは、上記いずれかの圧延によって帯状になった鋼板を溶融亜鉛メッキする場合について説明する。
【０００４】
図６に示す従来の溶融亜鉛メッキ設備は、上流側から、コイル状に巻かれた鋼板を送り出すための鋼板給送部１と、鋼板の端部同士を溶接、機械的接続等により接続するための鋼板接続機２と、鋼板接続機２による接続作業時間を確保するための入り側ルーパー３と、鋼板を加熱する無酸化炉等の加熱炉４と、還元性雰囲気に保持され鋼板を焼鈍する焼鈍炉及び冷却帯５と、焼鈍炉及び冷却帯５と連設され下端側がメッキ浴に浸漬されたスナウト６と、ＡｌとＳｉを所定量含んだ溶融亜鉛メッキ浴９を有するポット７と、ポット７内に配置されたシンクロール８と、ポット７の後段に配置され空気や窒素ガス等を噴射する噴射ノズル１０と、鋼帯を冷却するための鋼帯冷却帯１１と、スキンパスミルやレベラー等を有する形状矯正装置１２と、形状矯正装置１２の後段に配置された表面処理装置としての塗布ロール１３及び乾燥炉１４と、鋼板をコイル状に巻き取る鋼板巻取部１６と、鋼板巻取部１６からコイル状の鋼板を取り出す作業時間を確保するための出側ルーパー１５と、を備えている。
【０００５】
一般に、このような溶融亜鉛メッキ設備では、メッキする鋼板として厚さ０．２〜２．０ｍｍの帯状の冷延鋼板や熱延鋼板が用いられ、この鋼板は、予めコイル状に巻かれて鋼板給送部１に取り付けられる。そして、設備稼動時には、鋼板給送部１から鋼板接続機２に送り出される際に鋼板の巻きが解かれ、この鋼板の先端部が鋼板接続機２により先行する鋼板の後端部と接続されることにより鋼帯２３となり、連続して加熱炉４等に供給される。
【０００６】
溶融亜鉛メッキ設備では、加熱炉４等の後工程で鋼帯２３を一定速度で通過させることから、鋼板接続機２と加熱炉４との間に配置された入り側ルーパー３を鋼帯２３が通過することで、鋼板接続機２での鋼板接続処理時に生じた鋼板供給のロスが補償される。
【０００７】
続いて、鋼帯２３は、加熱炉４で加熱された後に、還元性雰囲気の焼鈍炉及び冷却帯５に搬送される。鋼帯２３は、この焼鈍炉及び冷却帯５内で、焼き鈍しと同時に、溶融亜鉛メッキし易くするための表面の清浄化の処理、具体的には、表面に付着する圧延油等の除去や、酸化膜の還元除去の処理が行われることになる。
【０００８】
そして、鋼帯２３は、焼鈍炉及び冷却帯５と同一の還元性雰囲気とされたスナウト６を通過してポット７に入ることで、ポット７内の溶融亜鉛メッキ浴９に浸漬され、さらにシンクロール８で搬送方向を転換されて、溶融亜鉛メッキ浴９の上方に引き上げられて外気に触れる。この際に、鋼帯２３は、後段の噴射ノズル１０によって加圧した気体が噴射されることによって、表面に付着した溶融亜鉛のメッキ量が調整され、所定厚のメッキ被膜となる。
【０００９】
次に、鋼帯２３は、後段の鋼帯冷却帯１１でほぼ常温まで冷却されて、さらに後段の形状矯正装置１２によって形状やメッキ表面性状などが矯正される。鋼帯冷却帯１１は、一般に空冷であるが、圧送空気による強制空冷もある。
【００１０】
溶融亜鉛メッキ設備では、一般に、形状矯正装置１２の後段に簡単な表面処理装置が設置されている場合が多く、この例では、塗布ロール１３と乾燥炉１４が表面処理装置として設けられている。ここで、塗布ロール１３は、鋼帯２３にクロメートや塗料を塗布する塗布装置として機能する。また、乾燥炉１４は、鋼帯２３を加熱して、鋼帯２３上のクロメートや塗料を乾燥させるための加熱乾燥装置として機能する。
【００１１】
なお、プレコートメタル等の原板を製造するための溶融亜鉛メッキ設備では、プレコートメタル製造設備に優れた前処理装置や塗装装置があるため、このような表面処理設備は用いられないことが多い。
【００１２】
そして、鋼帯２３は、出側ルーパー１５を通って、鋼板巻取部１６でコイル状に巻き取られ、所定長さで適宜切断される等により、納入品としての溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品となる。
【００１３】
このように各工程を経て製造された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品は、Ａｌを２０〜９５重量％含有するメッキ層とされることにより、特徴的な被膜構造となり、耐蝕性に優れたものとなる。具体的には、Ａｌを２０〜９５重量％含有することにより、メッキ層は、Ｚｎを過飽和に含有しＡｌが凝固したデンドライト部分と、残りのＺｎを主体とするデンドライト間隙部分と、からなる被膜構造となり、優れた耐蝕性を示す。
【００１４】
また、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品のメッキ層にＳｉを１〜２重量％含ませることにより、メッキ被膜と下地鋼板との界面における合金層の成長を抑制するという優れた性質を示すようになり、合金層の厚さが１〜２μｍ程度に抑えられるメリットがある。すなわち、このような合金層は、一般に、合金層を除くメッキ被膜部分よりも硬く、曲げ等の加工時にクラック起点として働くので、成長するとメッキ鋼板製品全体の加工性の低下を招くことになり、その厚みを出来るだけ抑える必要がある。さらに、合金層が薄ければ相対的に上述のデンドライト組織のある特徴的な部分が多くなるので、合金層の成長が抑制されれば、耐蝕性向上にも寄与することになる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品は、折り曲げ等の加工を行うと、加工の程度によっては外折り側のメッキ被膜にクラックを生じるが、メッキ被膜中にＡｌを２０〜９５重量％含有する上述の製品と、メッキ被膜中のＡｌが２０重量％未満の一般の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板とを同一条件で曲げ加工した場合に、前者のクラックの程度が後者と比較して非常に悪い、という問題点があった。
【００１６】
具体的には、Ａｌを２０〜９５重量％含有する溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品（以下、多Ａｌ含有鋼板製品とも言う。）と、これと同一のメッキ量（メッキ厚さ）及び板厚とし、メッキ被膜におけるＡｌが２０重量％未満の溶融亜鉛メッキ鋼板製品（以下、通常鋼板製品とも言う。）とで、それぞれ同一条件下で折り曲げ加工を行った場合には、多Ａｌ含有鋼板製品は、通常鋼板製品に比べてクラックが大きく開口する傾向がある。
【００１７】
このため、通常鋼板製品では、錆発生までの時間、すなわち錆の発生しやすさが、平面部と被加工部（折り曲げ部）とであまり変わらないのに対して、多Ａｌ含有鋼板製品では、平面部と比較して被加工部における錆の発生しやすさが、著しく高かった。
【００１８】
さらに、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品は、プレコートメタル（ＰＣＭ）の塗装下地鋼板としても大量に使用されており、このような場合にはメッキ層でクラックが発生すると塗膜のクラック発生につながり、塗膜にクラックが発生すると、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板自体の耐蝕性が著しく損われるため、曲げ等の加工時においてクラックを発生させないようにすることが極めて重要な課題となる。
【００１９】
しかしながら、ＰＣＭ用の塗装としてはポリエステル樹脂塗料が一般に用いられていることから、以下のような問題が発生していた。すなわち、ポリエステル樹脂塗膜は、伸びが比較的少ない性質を有することから、メッキ層の上にポリエステル樹脂塗膜が形成された溶融亜鉛メッキ鋼板製品に対して曲げ加工を行い、この際にメッキ層でクラックが発生すると、塗膜の伸びが追従できずに破断してしまい、塗膜にもクラックを生じてしまう問題点があった。また、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品のメッキ層に対して塗膜の伸びが比較的大きい高分子ポリエステル樹脂塗料を塗布した場合でも、クラック発生の程度は小さくなるものの、多くの場合は塗膜にもクラックが発生していた。従って、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品は、ＰＣＭの塗装下地鋼板として用いる場合には、塗膜形成後の高加工成形が出来ず、高加工成形後に塗膜形成を行う必要がある等の問題点を有していた。
【００２０】
このように、Ａｌを２０〜９５重量％含有する溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板は、平面部の耐蝕性については優れているが、加工成形の際に加工部にクラックを生じ、このクラック部分の耐蝕性が劣るために、高加工できないという欠点を有しており、ＰＣＭの塗装下地鋼板として用いる場合にも同様の問題を有していた。
【００２１】
なお、加工部でのクラック発生を防止するための従来技術としては、例えばメッキ付着量を低減させる方法（特開平５−２７１８９５号公報）、メッキ付着量と表面粗さを制御する方法（特開平１１−３４３５６０号公報）、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を固液共存温度域（５００〜５８０℃）に再加熱し１〜１２０秒の保熱処理あるいは冷却速度１０℃／秒以下で５〜１２０秒徐冷処理を行う方法（特開平１１−３４３５５５号公報）、メッキ後の製品に対して９３℃から４２７℃の温度範囲で熱処理を施す方法（特開昭５６−８７６５４号公報）等が提案されている。
【００２２】
本願発明者らは、Ａｌを２０〜９５重量％含有する溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品において曲げ加工時のクラック発生阻止という点での加工性の改善を得るために、上記各種方法を参考として種々の実験等を行った結果、以下のような知見を得るに至った。
【００２３】
上述の問題を解決するため、例えば上記の特開平５−２７１８９５号公報に記載の如く、メッキ付着量を低減させる方法を用いると、メッキ量が低く抑えられてしまうために、Ａｌの重量％が高いにもかかわらず、曲げ等の加工以前の状態において既に十分な耐蝕性が得られなくなってしまう結果となった。また、特開平１１−３４３５５５号公報に記載の如く、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を固液共存温度域（５００〜５８０℃）に再加熱して、１〜１２０秒間の保熱処理を行うこと、あるいは、冷却速度１０℃／秒以下で５〜１２０秒間の徐冷処理を行った場合には、曲げ加工時におけるクラック発生を阻止するものでなく、いわばクラックの発生形態を変えるものであって、０Ｔ等の厳しい曲げ加工時に対応できるものではなかった。
【００２４】
本願発明者らは、鋭意研究の結果、Ａｌを２０〜９５重量％含有する溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板において曲げ加工時のクラック発生阻止という点での加工性の改善を得るためには、メッキ後の鋼板に対して所定条件下での熱処理を行った場合に、メッキ層全体が軟質化し伸びが増大する効果を得られることを見い出し、詳しく検討を加えた。なお、熱処理を行うこと及び熱処理時における処理温度範囲及び処理時間については特開昭５６−８７６５４号公報に記載があるが、本願発明者らは、この処理温度範囲及び処理時間を見直して最適化すると共に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の有効な工業的製造方法を案出するに至った。
【００２５】
本発明の目的は、曲げ等の加工性及び被加工部の耐蝕性に優れた溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法を提供することにある。
【００２６】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明の第１の構成は、Ａｌ：２０〜９５重量％を含む溶融亜鉛メッキ浴に鋼板を接して一定量のメッキを該鋼板に付着させるメッキ工程を具備する、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法であって、メッキ工程後の冷却過程途中で、高温のまま溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を保温箱及び／又は保温室内に入れて溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の温度ｔと保温箱及び／又は保温室内に入れている時間ｈとの関係について下記（１）式を少なくとも１回は満足する状態とする。
【００２７】
【数３】

但し、ｔ：１３０℃から１００℃間の鋼板温度 ｈ：４００時間以下
【００２８】
上述の課題を解決するため、本発明の第２の構成は、Ａｌ：２０〜９５重量％を含む溶融亜鉛メッキ浴に鋼板を接して、一定量のメッキを該鋼板に付着させるメッキ工程を具備する、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法であって、メッキ工程後の冷却過程で冷却した溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板又は該鋼板コイルを鋼帯状で加熱する加熱工程を備え、該加熱工程後に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を切り板状あるいはコイル状で保温箱及び／又は保温室に入れて溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の温度ｔと保温箱及び／又は保温室に入れている時間ｈとの関係について下記（１）式を少なくとも１回は満足する状態とする。
【００２９】
【数４】

但し、ｔ：１３０℃から１００℃間の鋼板温度 ｈ：４００時間以下
【００３０】
本発明の第３の構成は、第１又は第２の構成において、保温箱あるいは保温室に、燃焼排ガスを導入して溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を保温することを特徴とする。
【００３１】
本発明の第４の構成は、第２の構成における加熱工程を、誘導加熱装置又は連続加熱炉を用いて加熱する工程とすることを特徴とする。
【００３２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３３】
本願発明者らは、Ａｌ：５５重量％、Ｓｉ：１．５重量％、残部Ｚｎからなる溶融亜鉛メッキ浴で図６で説明した従来の連続式溶融亜鉛設備でメッキした溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板（以下、Ａｌ：５５％溶融亜鉛メッキ鋼板という。）に種々の熱処理を施して、その鋼板の加工性についての試験を行い、表１の結果を得た。
【００３４】
但し、Ａｌ：５５％溶融亜鉛メッキ鋼板として、板厚：０．４ｍｍ、メッキ付着量（両面）：１５０ｇ／ｍ²とし、２００ｍｍ×３００ｍｍに切断したもの（以下、試験片という。）を用いた。各試験片につき、熱処理を行うものについては、一定温度に設定した電気炉に入れて所定時間保持した。加工性の試験については、曲げ角度１８０度、ＯＴ及び２Ｔで曲げ加工を行い、曲げ加工部を肉眼及び写真で観察し、熱処理なしの試験片と対比して、◎，○，△，×，での四段階評価を行った。
【００３５】
◎：熱処理なしの試験片に比べて極めてクラック発生が少なく、ほぼクラックなしに近いもの
○：熱処理なしの試験片に比べてクラック発生の少ないもの
△：熱処理なしの試験片に比べてクラック発生が僅かに改善されたもの
×：熱処理なしの試験片のクラック発生程度と同等のもの
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１から分かるように、この実験結果では、２３５℃から８０℃の範囲である時間以上保持するとメッキ鋼板のクラック発生が改善された。表１の中にメッキ鋼板の加工時のクラックの発生が改善される範囲（△以上の評価が得られた試験片）を太線で囲った。この太線で囲まれた温度範囲では、熱処理時間が長くなるほどクラック発生改善効果が良好になる、という結果が得られた。
【００３８】
また、この実験結果では、▲１▼熱処理時の設定温度を２５０℃以上とすると、保持時間に関わりなく加工時のクラック発生の改善効果が得られなくなること、及び、▲２▼設定温度が２３５℃以下の場合には、温度が低くなるほど加工時のクラック発生改善効果を奏する試験片を得るためには長い熱処理時間が必要となること、が明らかになった。本願発明者らは、▲２▼の結果について、温度と加工時のクラック発生改善に必要な熱処理時間の関係を求め、次の実験式を得た。
【００３９】
【数５】

【００４０】
変数は下記の通りである。
ｔ：２３５℃から８０℃までの任意の摂氏温度
ｈ：ｔ℃で保持されたメッキ鋼板の加工時のクラックが改善されるまでの時間（ｈｒ）
【００４１】
この実験式（１）によれば、例えば、１８０℃で熱処理するとすれば、０．７３時間（４４分）以上の熱処理時間が必要であることが導かれる。なお、変数ｔの上限を２３５℃とするのは、表１から分かるように、２３５℃を超えた温度での熱処理では加工時のクラック発生の改善が認められないためである。一方、変数ｔの下限を８０℃とするのは、８０℃未満の温度での熱処理では必要な熱処理時間が極端に長くなってしまい、実用性がないためである。
【００４２】
後述の実施例でも言及するが、本願発明者らは、種々の実験を行った結果、加工時のクラック発生の改善効果を備えた溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を得るためには、熱処理時において、この温度範囲すなわち２３５℃から８０℃の温度範囲をどのように通過（冷却又は加熱）させるか或いは保持させるかが重要であるという知見を得た。
【００４３】
具体的には、熱処理時においては、一定温度、例えば２２０℃一定で１５分以上保持する必要はなく、２２０℃で７分、２００℃で７分、１８０℃で５０分保持しても良い。この場合には、１８０℃以上２３５℃以下の状態が６４分保持されたので、上述の四段階評価において○の結果が得られる。
【００４４】
すなわち、２３５℃〜８０℃の範囲内でのある任意の温度をｔ℃とするとき、２３５℃からｔ℃の温度範囲にある時間がｔ℃でクラック発生改善に必要な時間以上であれば良く、さらには、このような温度：ｔが１回以上あれば良い。前述した例の場合、１８０℃で４４分の熱処理を行った後に、急冷してもクラック発生は改善される。但し、後述のように、２３５℃を超えた温度にメッキ鋼板を加熱すると、クラック発生改善効果はリセットされてしまう。
【００４５】
最も好ましい熱処理時間は、表１に示すように、２２０℃で１時間以上、２００℃で１時間以上、１８０℃で２時間以上、１６５℃で５時間以上、１５０℃で１０時間以上、１３０℃で２４時間以上、１００℃で９６時間以上保持する（熱処理する）と、極めて優れた特性を示すことが分かる。
【００４６】
本願発明者らは、４００℃で熱処理してもクラック発生が改善されなかったメッキ鋼板をさらに２００℃で３０分以上保持してみたところ、クラックの発生は少なくなり、上述の四段階評価で○の結果が得られた。
【００４７】
このことから、メッキ鋼板の前歴に関わりなく２３５℃〜８０℃間の温度で保持される時間でクラック発生の大小が決まるということを見い出した。
【００４８】
さらに、本願発明者らは、２００℃で２時間保持されて、クラック発生が著しく改善されたメッキ鋼板を４００℃で２時間保持してみたところ、クラック発生の程度は熱処理なしのメッキ鋼板と変わりなかった。すなわち、２３５℃超の熱処理では熱処理によるメッキ層の軟質化はリセットされてしまう。このことから、２３５℃以上に加熱されたメッキ鋼板は、２３５℃を過ぎて低温側になった時点から一定の時間が保持されなければならないことが分かる。このように、本願発明者らの実験結果では、Ａｌ：５５％溶融亜鉛メッキ鋼板の熱処理の最終過程において２３５℃〜８０℃をいかに通過したかで、加工部のクラック発生程度が決定されることが分かった。
さらに、本発明では、（１）式におけるｔを１３０℃から１００℃間の鋼板温度とし、ｈを４００時間以下とするものである。
【００４９】
さらに、本願発明者らは、Ａｌ：５５％溶融亜鉛メッキ鋼板を２００℃で各時間熱処理し、研磨用樹脂に埋め込んで研磨した後に、メッキ層断面をマイクロビッカース硬度計で測定したところ、熱処理時間の経過と共にメッキ層の硬度が下がる（すなわちメッキ層が柔らかくなる）現象が起きることを確認した。
【００５０】
この現象が起きる理由について、本願発明者らは次のように理解した。一般に、微細析出粒子はメッキ層内転位の移動を妨げてメッキ層を硬くする性質があるのに対して、粗大析出粒子はその効力が小さくメッキ層を柔らかくする性質がある。このことから、メッキ層中、Ａｌの多いデンドライト組織中に微細粒子として相分離して析出したＺｎは、本発明の熱処理が行われると、熱処理時間の経過と共に粗大粒子に成長（オストワルド成長）するために、メッキ層の硬度が下がるものと考えた。
【００５１】
さらに、発明者らは、塗装下地鋼板を想定して、Ａｌ：５５％溶融亜鉛メッキ鋼板に対して、一般ポリエステル樹脂塗装及び高分子ポリエステル樹脂塗装を行った。すなわち、これらの熱処理したＡｌ：５５％溶融亜鉛メッキ鋼板と熱処理なしのＡｌ：５５％溶融亜鉛メッキ鋼板をオルソ珪酸ソーダを主体とする脱脂剤で脱脂し、塗布型クロメート処理し、塗装した。塗装は、一般ポリエステル樹脂及び高分子ポリエステル樹脂で２コート、２ベーク方式とした。
【００５２】
そして、このように塗装を行ったＡｌ：５５％溶融亜鉛メッキ鋼板に対して、曲げ角度１８０度、ＯＴ及び２Ｔで曲げ加工を行い、曲げ加工部を肉眼及び写真で観察して加工性の試験を行い、熱処理なしの材料と対比し、ほぼ表１と同様の結果を得た。従って、この結果から、本発明の熱処理が行われたＡｌ：５５％溶融亜鉛メッキ鋼板は、プレコートメタル（ＰＣＭ）用の原板とした場合でも、加工部の耐蝕性が優れていることが明らかになった。
【００５３】
本発明の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板は、メッキ被膜中にＡｌを２０〜９５重量％含有されるもので、５５％Ａｌ−Ｚｎ合金メッキ鋼板に代表されるメッキ鋼板である。この溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板のメッキ被膜中には、通常は、Ａｌ，Ｚｎ以外にＳｉが含まれ、また、これ以外に、Ｆｅ，Ｔｉ，Ｓｒ，Ｖ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｍｎ等の１種類以上、及び不可避的不純物が含まれる。
【００５４】
前述したように、メッキ層の軟化はＡｌの多いデンドライト組織の軟質化であるから、その軟質の程度はＡｌの多いデンドライト組織のメッキ層中の量で左右され、該デンドライト組織の多い程効果は大きい。なお、Ｚｎ−Ａｌ状態図で明らかなように、Ａｌの多いデンドライト組織はメッキ層中のＡｌ含有量に比例する。
【００５５】
また、一般に溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板のメッキ被膜中にはＳｉが１〜２重量％添加されるが、これはＳｉの働きによってメッキ被膜／下地鋼板界面の合金層を１〜２μｍの厚さに抑えるためである。すなわち、一般にメッキ被膜／下地鋼板界面の合金層は硬いため、Ｓｉを１〜２重量％含有させることによって、この合金層の厚さが抑えられることにより、加工時に合金層がクラックの起点となることによるクラック発生を減少し、加工性向上に効果をもたらす。また、クラック部は、下地鋼板が露出していて耐蝕性が劣るので、クラック発生を抑えることは加工部耐蝕性を向上させる効果もある。さらに、Ｓｉを１〜２重量％含有させることによって、優れた耐蝕性を示すＡｌを多く含むデンドライト構造を骨格とした被膜組織を多くして、耐蝕性の向上をもたらす。
【００５６】
本発明の熱処理を施すための熱源には、大きく分けて、通常の連続式溶融亜鉛メッキ設備による熱源を利用する場合と、連続式加熱炉や誘導加熱装置などの新たな熱源を追加する場合、という２つの形態がある。前者の場合は、通常の連続式溶融亜鉛メッキ設備でメッキ浴に浸漬させた高温のメッキ鋼板自体の熱を保持及び制御する方法が考えられ、後者の場合は、一旦冷却したメッキ鋼板を鋼帯状として、連続式加熱炉や誘導加熱装置を用いて再加熱する方法が考えられる。
【００５７】
しかしながら、いずれの方法でも、たとえ高温のメッキ鋼板が得られても、メッキ鋼板を鋼帯状としたままで長時間の高温保持を行うことは容易でない。また、通常の連続式溶融亜鉛メッキ設備に連続式加熱炉を追加しようとすると、設備が大きくなり過ぎて工業的実現が困難である。
【００５８】
発明者らは種々の検討を加えた結果、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板について長時間の高温保持を図るためには、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を鋼帯状とするのではなく、コイル状に巻き取った状態あるいは切り板状に切断し各切り板を積層した状態とすること、さらには、このような状態の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を保温箱及び／又は保温室を用いて保温することが、設備面及び作業面で簡易であり、かつ、熱効率が良いことを見い出した。
【００５９】
以下、本発明の具体的な実施形態について、図６で上述した通常の連続式溶融亜鉛メッキ設備を適宜参照して説明する。
【００６０】
本発明の具体的な実施形態としては、連続式溶融亜鉛メッキ設備にて、鋼板（鋼帯２３）をメッキ浴９に浸漬させた後、メッキ浴９の上方に引き上げ、次いでメッキ浴９の上方に配置された噴射ノズル１０から鋼帯２３に向かって加圧した気体を噴射してメッキ量を調整し、Ａｌ：２０〜９５重量％及びＳｉ：１．０〜２．０重量％となった高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板とする。そして、この溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を、高温の状態のままで、コイル状に巻き取るか切り板状に切断した後に保温箱あるいは保温室に入れて、上述した温度範囲での熱処理を施すことで実現可能である。この場合には、通常の連続式溶融亜鉛メッキ設備に保温箱あるいは保温室を導入するだけで良いため、設備面での低コスト化が図られる。
【００６１】
このような設備の構成例については、図２を参照して第１の実施の形態として後述する。
【００６２】
なお、上述したように、連続式溶融亜鉛メッキ設備には、クロメートや塗料の塗布装置（塗布ロール１３）とその加熱乾燥装置（乾燥炉１４）等が設置されている場合が多い。この場合には、メッキ鋼板は、塗布装置の前段で一次冷却された後に、加熱乾燥装置で再度加熱されて、一般には８０℃未満の温度でコイル状に巻き取られることになる。
【００６３】
従って、これら各装置を有する設備の場合には、加熱乾燥装置によって本発明の温度範囲である１３０℃〜１００℃までメッキ鋼板の温度を上昇させて、コイル状に巻き取るか、切り板状としてから、保温箱あるいは保温室で保温すれば良い。この場合には、保温箱あるいは保温室を導入すること、及び加熱乾燥装置の加熱温度を強化することで実現可能であり、加熱乾燥装置の加熱温度を強化すること自体は比較的容易である。このような設備の構成例については、図３を参照して第２の実施の形態として後述する。
【００６４】
一方、連続式溶融亜鉛メッキ設備に加熱乾燥装置等（図６の塗布ロール１３や乾燥炉１４等）がない場合には、鋼板巻取部１６の前段に何らかの加熱手段を設置すれば良い。特に、熱効率や設備スペースの面からは、誘導加熱装置が有利である。すなわち、誘導加熱装置は、加熱用コイルのみを鋼板の流れ内に設置すれば良いので、極めて小さな設置スペースで済むというメリットがある。
【００６５】
また、本発明に適用する場合には、鋼板の温度が比較的低いために、鋼板の放熱を防止したり、誘導加熱装置の加熱コイルを熱保護するための保温材や断熱材等も簡単で良い。なお、誘導加熱装置は、帯状の鋼板を上昇させることができる装置であれば良く、特に新たな機能等は必要とされない。このような誘導加熱装置を備えた連続式溶融亜鉛メッキ設備によれば、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板が鋼帯状で加熱されるので、早く加熱でき、また熱効率も良い。発明者らの行った誘導加熱装置による加熱試験では、保温箱への挿入時点での電力効率は、４０％にも達した。このような設備の構成例については、図４を参照して第３の実施の形態として後述する。
【００６６】
さらには、連続式溶融亜鉛メッキ設備とは別の設備で、帯状のまま冷却されたＡｌ：２０〜９５重量％を含む溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を加熱しても良い。
【００６７】
この場合の加熱手段としては、上述の誘導加熱装置や、或いは連続式ガス加熱設備を用いることが可能であるが、特にこれらに限定されるものでなく、鋼帯が連続して所定の温度に加熱できれば良い。すなわち、加熱手段としては、鋼帯を巻き取るか切り板にする工程の前段に設置すれば良く、特に熱効率や設備スペースの面からは、上述した誘導加熱装置が有利である。このような設備の構成例については、図５を参照して第４の実施の形態として後述する。
【００６８】
一般に、鋼板を鋼帯状で加熱することは、コイル状で加熱するのに比べて加熱が均一で、早く、さらに熱効率が良いというメリットがある。すなわち、コイル状の鋼板を加熱する場合、コイルへの熱入力はコイル表面（コイルの外巻き表面、内巻き表面、鋼板エッジ）からのみであるため、鋼板重量に対して熱入力できる表面積が極めて小さい。従って、これらの熱入力部位が高温に曝されるのに反して、コイル内部は上述のコイル表面からの熱伝導に頼ることになり、コイル内部とコイル表面の温度差は大きくなる、すなわち不均一な加熱となるので、コイルの各部の熱を均熱化するには長時間を要するというデメリットが生じる。
【００６９】
高温で巻き取られたコイルあるいは切り板は、高温のまま保温箱あるいは保温室（以下、保温箱／室とも言う。）で一定時間保持される。保温箱／室は、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を一定温度を保持するための保温設備であり、断熱材が装着されるのが一般的であるが、断熱材や形状について特に限定されるものでなく、コイル状あるいは切り板状の加熱された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の温度が降下しにくい機能が備わっていれば良い。
【００７０】
なお、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を切り板状として保温する場合には、切り板状部材は比較的放熱しやすくなるため、この放熱を防止するために、各切り板状部材を積層して保温箱／室に入れることが必要となる。
【００７１】
このような保温箱／室は、対象となる溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板のコイルが大きくなるほど、或いは同時熱処理する切り板が多量になるほど、簡易な構成で足りるようになる。すなわち、大きなコイルや多量の切り板を同時に熱処理する場合には、メッキ鋼板全体の有する熱量が大きくなるので、温度低下が遅くなり、本発明の熱処理条件を容易に確保できる。
【００７２】
ここで、大量のメッキ鋼板を同時に熱処理する場合には、保温室等の大型の設備が、熱効率上及び作業上有効である。また、温度低下を防ぐためには、保温箱／室に電熱ヒーターや燃焼バーナーを設置することが極めて有効となる。
【００７３】
なお、保温箱と保温室については、一方のみを単独で用いても、或いは双方を併用しても良い。双方を併用する形態としては、例えば保温室内にさらに保温箱を配置して保温箱内にメッキ鋼板を入れること、或いは、メッキ鋼板を所定時間保温室に入れた直後又は所定時間経過後に、さらに所定時間保温箱に入れること、あるいはこの逆、などの形態が挙げられる。
【００７４】
（保温箱の構成例）
発明者らが用いた保温箱の例を、図１に模式的に示す。図１に示す保温箱３０は、その前後左右の側面及び天井面について、厚さ０．８ｍｍの鉄板を内壁及び外壁として配し、両鉄板間には厚さ５０ｍｍのセラミックファイバーの断熱材が設けられ、低部が開口となった箱状の構成となっている。
【００７５】
ここで、図１に示すように、保温箱３０の一の側面には、燃焼ガス導入口３１及びガス排出口３２が形成されている。これら燃焼ガス導入口３１及びガス排出口３２は、開閉可能な蓋部が取り付けられており、燃焼ガスの導入がない場合には、各蓋部を閉めて当該ガスの流通を止めることが可能となる。このため、保温箱３０内にはヒーター、バーナー等の加熱手段は設けなかった。
【００７６】
なお、保温箱３０の寸法については、幅ＡＢ及び高さＡＣをそれぞれ２０００ｍｍ、奥行きＡＤを１５００ｍｍ、燃焼ガス導入口３１及びガス排出口３２の径をそれぞれ２８０ｍｍとした。
【００７７】
メッキ鋼板コイルの熱処理の場合、工場の床には厚さ５０ｍｍのセラミックファイバーの断熱材を敷き、その上に鋼製のコイル置台（図示せず）を設置し、さらにその上に所定温度に加熱されたメッキ鋼板コイルを置いた。そして、上述した保温箱３０を釣り上げ用フック３３を介してクレーンで釣り上げてメッキ鋼板コイルにかぶせ、所定時間保温した。これら各作業は、極めて容易に行うことが可能である。
【００７８】
なお、図１では、保温箱の一例を模式的に示すものであって、具体的な材質、形状、大きさ等についてこの例に限定されるものではない。使用される保温箱は、加熱されたメッキ鋼板コイルの温度低下を防ぐことができる箱であれば良く、容易かつ低コストで作成することが可能である。
【００７９】
一方、保温室は、固定された壁、床及び天井からなり、各面には断熱材が設けられた構成とする。さらに、保温室の場合には、例えば開閉扉を設ける等により、加熱されたメッキ鋼板コイル或いは積層した切り板の搬入及び搬出ができるようになっていなければならない。
【００８０】
保温室の各面に設けられる断熱材としては、一般に、例えば発泡スチロール等の有機系断熱材や、煉瓦、上述のセラミックファイバー、耐火ボード等の無機系断熱材があるが、この場合には燃焼ガスが直接触れることもあるので、有機系断熱材は不適であり、無機系断熱材を用いる必要がある。
【００８１】
本発明では、目的とする保温域が比較的低いことから、保温箱／室に設ける断熱材としては、各種の煉瓦や各種の耐火ボード等を使用するのは重量と効果の面からあまり好ましくなく、セラミックファイバー等の繊維状の断熱材を用いるのが最適である。
【００８２】
断熱材としてセラミックファイバーを用いた図１の保温箱３０では、熱伝達係数が１．０６ｋｃａｌ／ｍ²・ｈ・℃であった。これは、約６Ｔのメッキ鋼板コイルが１８０℃付近で約５℃／ｈ下がることになり、２時間保持しても約１０℃しか降下せず、保温による熱処理には十分である。保温室の場合には、使用する断熱材について、その厚さを１０ｍｍ以上とし、かつ、保温室の全面に対して配置することが望ましい。
【００８３】
なお、メッキ鋼板のうちの加熱されたコイル或いは積層した切り板の直接外気と接触する表面（コイルの場合には、上述の外巻き部分、内巻き部分、板巾のエッジ部分）は、温度の降下が早くなる。このため、本実施の形態ではメッキ鋼板の温度降下防止を図るために、保温箱／室内に、何らかの加熱された気体を導入することが好ましい。具体的には、保温箱／室内に、石油や天然ガス等の燃焼排ガスを導入することが極めて有効となる。すなわち、通常の生産工場では、石油や天然ガス等を燃料とする種々の加熱設備が存在しており、その排気ガスは比較的高温で、大量に排出されるので、こうした燃焼排ガスを保温箱あるいは保温室内に導入することで、排気ガスの有効利用がなされ、熱エネルギーの有効利用及びエネルギーコストの低減に大きく寄与する。
【００８４】
通常の連続式溶融亜鉛メッキ設備では、鋼板の加熱炉、均熱炉が設置されており、その排気ガスは９００℃程度に達する。この排気ガスは、前記加熱炉、均熱炉の燃焼用空気の予熱のために熱交換器で熱交換され最終的には温度が下がるが、それでも最終排気ガス温度として、３５０〜４５０℃はある。
【００８５】
したがって、このような排気ガスを保温箱や保温室に導入すれば、熱エネルギーの有効利用及びエネルギーコストの低減につながり、極めて好ましい効果が得られる。
【００８６】
さらには、内燃機関による発電装置とその排熱回収の蒸気発生装置の複合設備の場合には、例えば、出力７２００ＫＷの発電出力の設備で、１６０℃の水蒸気３Ｔ／Ｈを発生するとともに、約２００℃で５２０００Ｎｍ³／Ｈの排気ガスを放出している。そして、このような約２００℃以下の排気ガスの熱は、一般に工業的な回収が難しいことから低級熱源と呼ばれており、従来はそのまま排出されていた実状にある。これに対して、本発明で用いられる熱処理は、１３０℃〜１００℃と低いため、このような低級熱源の排気ガスであっても十分利用することができ、さらには上述のような常温空気との混合処理を経なくても済むため、排気ガスを直接そのまま保温箱や保温室に導入することが可能である。
【００８７】
このように、本発明では、比較的低温で熱処理がなされるため、生産工場に設置されている加熱設備の燃焼排ガスを十二分に利用できるメリットがある。
【００８８】
（溶融亜鉛メッキ設備及び工程の実施形態）
次に、本発明の熱処理条件により溶融亜鉛メッキ鋼板を製造するための溶融亜鉛メッキ設備及び工程の実施形態を、図２乃至図５を参照して説明する。なお、本願発明は、以下の各設備例のみに限定されず、これら以外にも種々の設備によって実現可能である。また、図６で上述した従来例と同一機能の部分には同一符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００８９】
（第１の実施の形態）
図２には、第１の実施の形態として、溶融亜鉛メッキ時の鋼板の熱を利用して熱処理する溶融亜鉛メッキ設備及び工程の例を示している。本実施の形態では、鋼板給送部１から噴射ノズル１０までの工程と、形状矯正装置１２以降の工程との間に上述した熱処理を行う工程を加えている。
【００９０】
本実施の形態の溶融亜鉛メッキ設備は、上流側から、コイル状に巻かれた鋼板を送り出すための鋼板給送部１と、鋼板の端部同士を溶接、機械的接続等により接続するための鋼板接続機２と、鋼板接続機２による接続作業時間を確保するための入り側ルーパー３と、鋼板を加熱する無酸化炉等の加熱炉４と、還元性雰囲気に保持され鋼板を焼鈍する焼鈍炉及び冷却帯５と、焼鈍炉５と連設され下端側がメッキ浴に浸漬されたスナウト６と、ＡｌとＳｉを所定量含んだ溶融亜鉛メッキ浴９を有するポット７と、ポット７内に配置されたシンクロール８と、ポット７の後段に配置され空気や窒素ガス等を噴射する噴射ノズル１０とを備えている。
【００９１】
すなわち、この溶融亜鉛メッキ設備は、鋼板給送部１から噴射ノズル１０までは、図６に示す通常の溶融亜鉛メッキ設備と同様の構成及び製造工程となっている。そして、本実施の形態では、図６と比較して分かるように、噴射ノズル１０の下流側の形状矯正装置１２、塗布ロール１３、及び乾燥炉１４が除かれ、鋼板巻取部１６の後段に設けられた構成となっている。
【００９２】
この溶融亜鉛メッキ設備では、噴射ノズル１０で所定のメッキ付着量に制御された溶融亜鉛メッキ鋼帯を鋼帯冷却帯１１で十分に冷却させることなく、熱処理に必要な高温のままで通過させ、出側ルーパー１５を通して、高温の溶融亜鉛メッキ鋼帯２４は、鋼板巻取部１６でコイル状に巻き取られ、高温の溶融亜鉛メッキ鋼板コイル１７となる。
【００９３】
続いて、この溶融亜鉛メッキ鋼板コイル１７は、クレーンや台車等で移動され、上述した熱処理を行うために、保温箱あるいは保温室１８内に所定時間保持される。ここで所定時間高温に保持された後、熱処理済みの溶融亜鉛メッキ鋼板コイル１７は、保温箱あるいは保温室１８から取り出され、冷却される。
【００９４】
さらに、溶融亜鉛メッキ鋼板コイル１７は、必要に応じて、鋼板の形状の矯正や簡単表面処理が施される。この実施の形態では、図２に示すように、熱処理済みの溶融亜鉛メッキ鋼板コイル１７は、第２の鋼板給送部１’から送り出され、鋼板接続機２で次々に接続されて形状矯正装置１２を通過し、さらに、塗布ロール１３で塗布型クロメートが塗布されて、乾燥炉１４で乾燥された後、第２の鋼板巻取部１６’でコイル状に巻き取られ、所定長さで適宜切断される等により、納入品としての溶融亜鉛メッキ鋼板製品となる。
【００９５】
（第２の実施の形態）
図３に示す実施の形態では、通常の溶融亜鉛メッキ設備に設置されている乾燥炉で溶融亜鉛メッキ鋼板を加熱して熱処理する設備及び工程の例である。
【００９６】
本実施の形態の溶融亜鉛メッキ設備は、上流側から、鋼板給送部１、鋼板接続機２、入り側ルーパー３、加熱炉４、焼鈍炉及び冷却帯５、スナウト６、シンクロール８及び溶融亜鉛メッキ浴９を有するポット７、噴射ノズル１０、鋼帯冷却帯１１、形状矯正機１２、簡単な表面処理装置としての塗布ロール１３及び乾燥炉１４’、出側ルーパー１５、及び鋼板巻取部１６を備えており、図６に示す通常の溶融亜鉛メッキ設備とほぼ同様の構成及び製造工程となっている。
【００９７】
但し、本実施の形態では、乾燥炉１４’として、加熱能力の大きいものが用いられている。すなわち、簡単な表面処理を行うための乾燥炉は一般に加熱能力が小さいので、本実施の形態では、加熱能力の大きい乾燥炉１４’を用いることにより、鋼帯の温度を上述した熱処理に必要な温度まで上昇させることが可能となる。
【００９８】
従って、本実施の形態の溶融亜鉛メッキ設備では、乾燥炉１４’を出て出側ルーパー１５を通った高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼帯２４は、鋼板巻取部１６により高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル１７として巻き取られる。高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル１７は、クレーン、台車等で移動し保温箱あるいは保温室１８内に所定時間保持される。所定時間高温に保持された後、熱処理中の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル１７は、保温箱あるいは保温室１８から取り出され、冷却されて、コイル状態のまま或いは必要に応じて所定長さで適宜切断される等により、納入品としての溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品となる。
【００９９】
（第３の実施の形態）
図４は通常の溶融亜鉛メッキ設備の鋼板巻取部１６の前段に加熱設備を設置して溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を加熱して熱処理する設備及び工程の例である。工程は、鋼板コイル１、鋼板接続機２、入り側ルーパー３、加熱炉４、焼鈍炉及び冷却帯５、スナウト６、ポット７、噴射ノズル１０、鋼帯冷却帯１１、形状矯正機１２、塗布ロール１３、乾燥炉１４、出側ルーパー１５までは、図６で説明した通常の溶融亜鉛メッキ製造工程と同じである。
【０１００】
上述のように、乾燥炉１４では溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の熱処理のために必要な温度までの加熱には能力不足である場合が一般的なので、本実施の形態では、新たに誘導加熱装置等の加熱装置２１を出側ルーパー１５の後段かつ鋼板巻取部１６の前段に設置して高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼帯２４を得て、鋼板巻取部１６により高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル１７として巻き取るようにする。
【０１０１】
そして、鋼板巻取部１６で巻き取られた高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル１７は、クレーン、台車等で移動し保温箱あるいは保温室１８内に所定時間保持される。所定時間高温に保持された後、熱処理中の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル１７は、保温箱あるいは保温室１８から取り出され、冷却されて溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品となる。
【０１０２】
（第４の実施の形態）
図５は通常の溶融亜鉛メッキ設備で溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を製造し、さらに加熱装置を有する設備で溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を加熱して、熱処理する設備及び工程の例である。工程は鋼板コイル１、鋼板接続機２、入り側ルーパー３、加熱炉４、焼鈍炉及び冷却帯５、スナウト６、ポット７、噴射ノズル１０、鋼帯冷却帯１１、形状矯正機１２、塗布ロール１３、乾燥炉１４、出側ルーパー１５、鋼板巻取部１６までは図６に示す通常の溶融亜鉛メッキ製造工程と同じであり、ここで低温の熱処理前の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル２２を得る。本実施の形態では、この鋼板巻取部１６の後段に、第２の鋼板給送部１’、鋼板接続機２、加熱装置２１、第２の鋼板巻取部１６’を備えた加熱設備を設ける構成とする。
【０１０３】
そして、熱処理前の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル２２は、第２の鋼板給送部１’から送り出された後に、鋼板接続機２で次々に接続されて、誘導加熱装置等の加熱装置２１で加熱されて、高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼帯２４となり、第２の鋼板巻取部１６’によって高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル１７として巻き取られる。高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル１７は、クレーン、台車等で移動し保温箱あるいは保温室１８内に所定時間保持される。所定時間高温に保持された後、熱処理中の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル１７は、保温箱あるいは保温室１８から取り出され、冷却されて溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板製品となる。
【０１０４】
【実施例】
以下に、本発明者が試験し、得られた結果についての参考例を説明する。各参考例では、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板のコイル寸法、加熱条件、加熱温度（保温開始時の鋼板の温度）等について種々の値に設定し、かつ、保温箱又は保温室のいずれかを用いて保温した。
【０１０５】
なお、以下の参考例では、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造及び保温等について、上述した第４の実施の形態の設備を用いて実施した。
【０１０６】
（参考例１）
参考例１では、通常の連続式溶融メッキ設備で製造したＡｌ：５５重量％、Ｓｉ：１．５重量％及び残部Ｚｎからなる溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを、加熱装置２１（誘導加熱装置、周波数：２０ｋHｚ、定格出力：２００ｋW）を有する連続式加熱設備に３０ｍｐｍで通板して鋼帯状で加熱し、第２の鋼板巻取部１６’にてコイル状に巻き取った。この溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルは、板厚：０．３５ｍｍ、板巾：１０００ｍｍ、メッキ付着量（両面）：１５０ｇ／ｍ²の１３Ｔｏｎコイルとした。また、誘導加熱装置の出力は、２００ＫＷであった。さらに、第２の鋼板巻取部１６’による巻き取り時に、鋼板の内巻き部及び外巻き部の鋼板間にシース熱電対を入れて温度を測定したところ、巻き取り時における鋼板の内巻き部及び外巻き部の温度は、２００℃〜２２０℃の範囲であった。
【０１０７】
そして、参考１では、工場内の床面に厚さ５０ｍｍのセラミックファイバー断熱材を敷き、さらに鋼製のコイル置き台を設置し、その上に加熱された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを、図１に示す燃焼ガス導入口３１及びガス排出口３２を備えた保温箱３０で覆った。ここで、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを保温箱３０で覆うと同時に鋼板コイルの温度測定用の熱電対を記録温度計に接続し、該コイル温度を観察・記録し続けた。
【０１０８】
なお、第２の鋼板巻取部１６’による巻き取り時における鋼板の内巻き部及び外巻き部の温度は、上述のように２００℃〜２２０℃の範囲であったが、保温箱３０内での保温開始時には、内巻き部は第２の鋼板巻取部１６’の巻き取りリールに抜熱されたため１７０℃を示し、外巻き部は２１８℃であった。
【０１０９】
本参考例では、保温にあたり、３００００ｋｃａｌ／Ｈの灯油ヒーターの燃焼ガスを燃焼ガス導入口３１から保温箱３０内に導入した。そして、保温開始から２時間後に、灯油ヒーターの燃焼ガス導入を中止し、保温箱３０の燃焼ガス導入口３１及びガス排出口３２を閉じた。この時の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルの温度は、内巻き部が２０３℃、外巻き部が２１７℃を示した。
【０１１０】
続いて、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルをさらに１時間保温箱３０内に保持し続け、内巻き部の温度が２０２℃、外巻き部の温度が２０８℃を示したところで保温箱３０をメッキ鋼板コイルから外し、自然放冷とした。ここでは、少なくともメッキ鋼板コイル全体が１７０℃以上の温度で３時間以上保持し続けられたので、（１）式の条件を満足し得た。保温開始時から２４時間経過後にメッキ鋼板コイルの温度を測定したところ、内巻き部が８５℃、外巻き部が８０℃であった。
【０１１１】
その後、完全に冷却した後に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルの内巻き部及び外巻き部からそれぞれサンプルとしての試験片（本参考品）を採取し、熱処理前の同じ材料の試験片（比較材）とで、同一条件下での曲げ加工を行って、以下の各種特性について比較した。
【０１１２】
（１）溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の加工性
ここでは、本参考品及び比較材について、それぞれ曲げ角度１８０度、ＯＴ及び２Ｔで曲げ加工を行い、曲げ加工部を肉眼及び写真で観察して両者を対比し、上述した指標での評価を行った。この評価結果を表２に示す。
【０１１３】
【表２】

【０１１４】
表２に示すように、本参考品は、熱処理なしの比較材に比べて加工部のクラック発生回避という点で極めて良好な結果が得られ、上述の熱処理に基づく著しい改善効果が得られたことが分かる。
【０１１５】
（２）溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の耐蝕性
これらのメッキ鋼板の平面部、ＯＴ折り曲げ部及び２Ｔ折り曲げ部についての耐蝕性を、スガ試験機株式会社の湿潤試験機（ＣＴ−３型）を用いて、５０℃、相対湿度９８％で１０００時間試験した。この結果を表３に示す。なお、鋼板の切断端面はシールして試験に供した。
【０１１６】
白錆及び赤錆の評価は目視による錆面積とし、下記の評価とした。
◎：錆発生なし
○：錆発生面積〜２５％未満
△：錆発生面積２５％超〜５０％未満
×：錆発生面積５０％以上
【０１１７】
【表３】

【０１１８】
表３に示すように、本参考品は、熱処理なしの比較材に比べて加工部の耐蝕性という点においても極めて良好な結果が得られ、上述の熱処理に基づく著しい改善効果が得られたことが分かる。
【０１１９】
さらに、本参考品及び熱処理なしの比較材をそれぞれ脱脂し、塗布型クロメート処理を施し、Ｃｒ付着量が５０ｍｇ／ｍ²のクロメート被膜を得て、下塗り塗料としてポリエステル樹脂系塗料を乾燥重量が５ｇ／ｍ²になるように塗装し、炉温２１０℃の焼き付け乾燥炉で４３秒焼き付け、さらに高分子ポリエステル系塗料を乾燥重量が３４ｇ／ｍ²になるように塗装し、炉温２３５℃の焼き付け乾燥炉で５４秒焼き付け、引き続き水冷して、塗装鋼板を得た。
【０１２０】
これらの塗装鋼板についての加工性及び加工部耐蝕性を、下記のように試験して評価した。
【０１２１】
（３）塗膜鋼板の加工性
これらの塗装鋼板の加工性能を下記の試験方法で評価して、表４に示す結果を得た。ここでは、本発明品及び比較材の各試験片についての１８０度の折り曲げを行い、その折り曲げ加工部を２０倍のルーペで観察してクラックの生じていない最小の板はさみ枚数で下記のように評価した。
◎：０Ｔでもクラックが生じない
○：１Ｔまでならクラックが生じない
△：２Ｔまでならクラックが生じない
×：３Ｔ以上でクラックが生じてしまう
【０１２２】
【表４】

【０１２３】
表４から分かるように、塗装鋼板についても、本参考品では高加工性を有する結果が得られた。
【０１２４】
（４）塗装鋼板の加工部耐蝕性
これらの塗装鋼板の平面部、ＯＴ折り曲げ部及び２Ｔ折り曲げ部についての耐蝕性を調べるため、ＪＩＳ Ｚ−２３７１に従い塩水噴霧を行って１０００時間試験した。この結果を表５に示す。なお、鋼板の切断端面はシールして試験に供した。
【０１２５】
白錆及び赤錆の評価は目視による錆面積とし、下記のように評価した。
◎：錆発生なし
○：錆発生面積〜２５％未満
△：錆発生面積２５％超〜５０％未満
×：錆発生面積５０％以上
さらに、膨れについては、ＡＳＴＭ ＳＴＡＮＤＡＲＤ Ｄ７１４−５６の評価方法に従った。
【０１２６】
【表５】

【０１２７】
表５に示すように、本参考品は、加工部における耐蝕性の点でも、比較材に比べて優れたものとなっていることが分かる。
【０１２８】
（参考例２）
参考例２では、通常の連続式溶融メッキ設備で製造したＡｌ：５５重量％、Ｓｉ：１．５重量％及び残部Ｚｎからなる溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを、インナーチューブ内で天然ガスを燃焼させて加熱する方式の連続式ガス加熱設備に３０ｍｐｍで通板して鋼帯状で加熱し、第２の鋼板巻取部１６’にてコイル状に巻き取った。
【０１２９】
本参考例での溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板は、板厚：０．２７ｍｍ、板巾：９１４ｍｍ、メッキ付着量（両面）：１５０ｇ／ｍ²で６Ｔｏｎコイルとし、参考例１よりも板厚が薄く板巾も短いものとした。
【０１３０】
また、参考例１と同様に、第２の鋼板巻取部１６’による巻き取り時に、鋼板の内巻き部及び外巻き部の鋼板間にシース熱電対を入れて温度を測定したところ、巻き取り時における鋼板の内巻き部及び外巻き部の温度は、２１０℃〜２３０℃の範囲であった。
【０１３１】
なお、参考例２では、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルについて、工場内床面に厚さ５０ｍｍのセラミックファイバー断熱材を敷き、さらに鋼製のコイル置き台を設置して、その上に加熱された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを、参考例１と同じ保温箱３０で覆った。また、参考例１と同様に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを保温箱３０で覆うと同時に鋼板コイルの温度測定用の熱電対を記録温度計に接続し、該コイル温度を観察・記録し続けた。
【０１３２】
なお、本参考例では、保温箱３０の燃焼ガス導入口３１及びガス排出口３２を閉じた状態として、ガスの導入は行わなかった点で参考例１とは異なる。また、本参考例では、第２の鋼板巻取部１６’による巻き取り時における鋼板の内巻き部及び外巻き部の温度は、上述のように２１０℃〜２３０℃の範囲であり、保温箱３０内での保温開始時には、内巻き部は巻き取りリールに抜熱されたため１８０℃を示し、外巻き部は２２２℃を示した。
【０１３３】
そして、参考例２では、保温箱３０による保温開始から２時間後、内巻き部の温度が２１１℃、外巻き部の温度が１７０℃を示したところで保温箱３０を溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルから外し、自然放冷とした。ここでは、少なくとも溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル全体が１７０℃以上の温度で２時間以上保持し続けられたので、（１）式の条件を満足し得た。保温開始時から２４時間後に溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルの温度を測定したところ、内巻き部の温度が８０℃、外巻き部の温度が７５℃であった。
【０１３４】
そして、完全に冷却した後に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルの内巻き部及び外巻き部からそれぞれサンプルとしての試験片（本参考品）を採取し、熱処理前の同じ材料の試験片（比較材）とで、同一条件下での曲げ加工を行って、各種特性について比較した。
【０１３５】
本参考例では、参考例１と同様に、本参考品及び比較材について、それぞれ曲げ角度１８０度、ＯＴ及び２Ｔで曲げ加工を行い、曲げ加工部を肉眼及び写真で観察して両者を対比し、上述した指標での評価を行った。この評価結果を表６に示す。
【０１３６】
【表６】

【０１３７】
表６に示すように、本参考品は、熱処理なしの比較材に比べて加工部のクラック発生回避という点で極めて良好な結果が得られ、上述の熱処理に基づく著しい改善効果が得られたことが分かる。
【０１３８】
（参考例３）
参考例３では、通常の連続式溶融メッキ設備で製造したＡｌ：５５重量％、Ｓｉ：１．５重量％及び残部Ｚｎからなる溶融亜鉛メッキ鋼板コイルを、インナーチューブ内で天然ガスを燃焼させて加熱する方式の連続式ガス加熱設備に３０ｍｐｍで通板して鋼帯状で加熱し、第２の鋼板巻取部１６’にてコイル状に巻き取った。
【０１３９】
本参考例での溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板は、板厚：０．３５ｍｍ、板巾：１０００ｍｍ、メッキ付着量（両面）：１５０ｇ／ｍ²で１０Ｔｏｎコイルとした。また、第２の鋼板巻取部１６’による巻き取り時に、鋼板の内巻き部及び外巻き部の鋼板間にシース熱電対を入れて温度を測定したところ、巻き取り時における鋼板の内巻き部及び外巻き部の温度は、２００℃〜２１０℃の範囲であった。
【０１４０】
なお、参考例３では、参考例１，２とは異なり、加熱された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを以下のような保温室に入れて保温した。すなわち、参考例３で用いた保温室は、内寸で、高さ３．０ｍ、奥行き３．０ｍ、巾２．５ｍであり、巾方向の壁部に可動式の扉を設けた構成とした。また、保温室の内面は、扉及び床面を含めて厚さ１５０ｍｍのセラミックファイバーで覆った。さらには、保温室の内外の床面には、コイルの移動用に２本のレールを敷設し、このレール上に台車を乗せ、加熱された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを台車の上に乗せて、保温室の内外に出し入れした。
【０１４１】
参考例３では、加熱された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルが保温室に入室した後に、扉を閉じて保温状態に入った。ここで、保温室は、あらかじめ天然ガスの燃焼バーナーで加温しており、鋼板コイルの入室時には室内温度が約２００℃を示した。そして、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを保温室に入れると同時に鋼板コイル温度測定用熱電対を記録温度計に接続し、該コイル温度を観察・記録し続けた。
【０１４２】
なお、第２の鋼板巻取部１６’による巻き取り時における鋼板の内巻き部及び外巻き部の温度は、上述のように２００℃〜２１０℃の範囲であったが、保温室への入室時には、内巻き部は巻き取りリールに抜熱されたため１９０℃を示し、外巻き部は２０５℃であった。入室から２時間後、内巻き部の温度が２０１℃、外巻き部の温度が１８９℃を示したところで、メッキ鋼板コイルを保温室外に出し、自然放冷とした。
【０１４３】
ここでは、少なくとも溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル全体が１８９℃以上の温度で２時間以上保持し続けられたので、（１）式の条件を満足し得た。入室から２４時間後の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルの温度は、内巻き部が８５℃、外巻き部が７９℃であった。
【０１４４】
そして、完全に冷却した後に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルの内巻き部及び外巻き部からそれぞれサンプルとしての試験片（本参考品）を採取し、熱処理前の同じ材料の試験片（比較材）とで、同一条件下での曲げ加工を行って各種特性を比較した。
【０１４５】
本参考例では、参考例１と同様に、本参考品及び比較材について、それぞれ曲げ角度１８０度、ＯＴ及び２Ｔで曲げ加工を行い、曲げ加工部を肉眼及び写真で観察して両者を対比し、上述した指標での評価を行った。この評価結果を表７に示す。
【０１４６】
【表７】

【０１４７】
表７に示すように、本参考品は、熱処理なしの比較材に比べて加工部のクラック発生回避という点で極めて良好な結果が得られ、上述の熱処理に基づく著しい改善効果が得られたことが分かる。
【０１４８】
（参考例４）
参考例４では、通常の連続式溶融メッキ設備で製造したＡｌ：５５重量％、Ｓｉ：１．５重量％及び残部Ｚｎからなる溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを、参考例１と同様に加熱装置２１（誘導加熱装置）を有する連続式加熱設備に３０ｍｐｍで通板して鋼帯状で加熱し、第２の鋼板巻取部１６’にてコイル状に巻き取った。
【０１４９】
但し、本参考例での溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルは、板厚：０．２７ｍｍ、板巾：１０００ｍｍ、メッキ付着量（両面）：１５０ｇ／ｍ²の７Ｔｏｎコイルとした。また、誘導加熱装置の出力については、１６０ＫＷ／Ｈと、参考例１よりもやや弱く設定した。さらに、第２の鋼板巻取部１６’による巻き取り時に、鋼板の内巻き部及び外巻き部の鋼板間にシース熱電対を入れて温度を測定したところ、巻き取り時における鋼板の内巻き部及び外巻き部の温度は、１５５℃〜１６５℃の範囲であった。
【０１５０】
そして、参考例４では、工場内の床面に厚さ５０ｍｍのセラミックファイバー断熱材を敷き、さらに鋼製のコイル置き台を設置し、その上に加熱された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを、図１に示す燃焼ガス導入口３１及びガス排出口３２を備えた保温箱３０で覆った。また、ここでも参考例１と同様に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルを保温箱３０で覆うと同時に鋼板コイルの温度測定用の熱電対を記録温度計に接続し、該コイル温度を観察・記録し続けた。
【０１５１】
なお、第２の鋼板巻取部１６’による巻き取り時における鋼板の内巻き部及び外巻き部の温度は、上述のように１５５℃〜１６５℃の範囲であったが、保温箱３０内での保温開始時には、内巻き部は第２の鋼板巻取部１６’の巻き取りリールに抜熱されたため１３５℃を示し、外巻き部も１３５℃であった。本参考例では、保温にあたり、参考例１と同様に３００００ｋｃａｌ／Ｈの灯油ヒーターの燃焼ガスを燃焼ガス導入口３１から保温箱３０内に導入した。そして、保温開始から１．５時間後に鋼板温度を測定したところ、内巻き部が１５６℃、外巻き部が１６１℃を示した。
【０１５２】
さらに、灯油ヒーターの燃焼ガスをさらに保温箱３０内に導入し続け、導入開始時から１１．５時間経過した時点で、内巻き部の温度が１６８℃、外巻き部の温度が１６４℃を示した。本参考例では、この時点で燃焼ガスの導入を中止して、保温箱３０をメッキ鋼板コイルから外し、自然放冷とした。ここでは、少なくともメッキ鋼板コイル全体が１５０℃以上の温度で１０時間以上保持し続けられたので、（１）式の条件を満足し得た。なお、保温開始時から４８時間経過後に溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルの温度を測定したところ、内巻き部及び外巻き部とも６０℃前後であった。
【０１５３】
その後、完全に冷却した後に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイルの内巻き部及び外巻き部からそれぞれサンプルとしての試験片（本参考品）を採取し、熱処理前の同じ材料の試験片（比較材）とで、同一条件下での曲げ加工を行って、以下の各種特性について比較した。
【０１５４】
ここでは、本参考品及び比較材について、それぞれ曲げ角度１８０度、ＯＴ及び２Ｔで曲げ加工を行い、曲げ加工部を肉眼及び写真で観察して両者を対比し、上述した指標での評価を行った。この評価結果を表８に示す。
【０１５５】
【表８】

【０１５６】
表８に示すように、本参考品は、熱処理なしの比較材に比べて加工部のクラック発生回避という点で極めて良好な結果が得られ、上述の熱処理に基づく著しい改善効果が得られたことが分かる。
【０１５７】
さらに、上述した各参考例における各時間毎の温度測定結果から、灯油ヒーターの燃焼ガス導入によるメッキ鋼板の温度上昇は極めて小さく、コイル状の鋼板を加熱して温度上昇させることの困難さが分かる。すなわち、メッキ鋼板の温度を上昇させるには鋼帯状として加熱することが極めて有効であり、また、コイル状とした鋼板が加熱しにくいことは、同時に温度低下しにくいことでもあるため、保温時には溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板をコイル状とすることが極めて有効であることが分かる。
【０１５８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明により製造された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板は、従来法により製造された溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板に比べて、加工時のクラック発生が少なく、かつ加工部の耐蝕性が優れている。また、本発明の製造方法は、熱効率が極めて良く、かつ簡易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】保温箱の一例を示す図である。
【図２】溶融亜鉛メッキ設備の第１の実施の形態を示す図であり、溶融亜鉛メッキ時の鋼板の熱を利用して、熱処理する設備及び工程の例を説明する図である。
【図３】溶融亜鉛メッキ設備の第２の実施の形態を示す図であり、通常の溶融亜鉛メッキ設備に設置されている乾燥炉で溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を加熱して熱処理する設備及び工程の例を説明する図である。
【図４】溶融亜鉛メッキ設備の第３の実施の形態を示す図であり、通常の溶融亜鉛メッキ設備の巻き取り機前に加熱設備を設置して溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を加熱して熱処理する設備及び工程の例を説明する図である。
【図５】溶融亜鉛メッキ設備の第４の実施の形態を示す図であり、通常の溶融亜鉛メッキ設備で溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を製造し、さらに加熱装置を有する設備で溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を加熱して、熱処理する設備及び工程の例を説明する図である。
【図６】通常の溶融亜鉛メッキ設備の従来例を説明する図である。
【符号の説明】
１ 鋼板給送部
１’ 第２の鋼板給送部
２ 鋼板接続機
３ 入り側ルーパー
４ 加熱炉
５ 焼鈍炉及び冷却帯
６ スナウト
７ ポット
８ シンクロール
９ 溶融亜鉛メッキ浴
１０ 噴射ノズル
１１ 鋼帯冷却帯
１２ 形状矯正装置
１３ 塗布ロール
１４ 乾燥炉
１４’ 加熱能力の大きい乾燥炉
１５ 出側ルーパー
１６ 鋼板巻取部
１６’ 第２の鋼板巻取部
１７ 溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル
１８ 保温箱あるいは保温室
２１ 加熱装置
２２ 熱処理前の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板コイル
２３ 鋼帯
２４ 高温の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼帯
３０ 保温箱
３１ 燃焼ガス導入口
３２ ガス排出口
３３ 釣り上げ用フック

Claims (4)

1. Ａｌ：２０〜９５重量％を含む溶融亜鉛メッキ浴に鋼板を接して一定量のメッキを該鋼板に付着させるメッキ工程を具備する、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法であって、前記メッキ工程後の冷却過程中、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を１００℃以上で、切り板状あるいはコイル状となし保温箱及び／又は保温室に入れて溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の温度ｔと保温箱及び／又は保温室に入れている時間ｈとの関係について下記（１）式を少なくとも１回は満足することを特徴とする溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法。
   

   

   但し、ｔ：１３０℃から１００℃間の鋼板温度 ｈ：４００時間以下
2. Ａｌ：２０〜９５重量％を含む溶融亜鉛メッキ浴に鋼板を接して一定量のメッキを該鋼板に付着させるメッキ工程を具備する、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法であって、前記メッキ工程後の冷却過程で冷却した溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板又は該鋼板コイルを鋼帯状で加熱する加熱工程を備え、該加熱工程後に、溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を切り板状あるいはコイル状で保温箱及び／又は保温室に入れて溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の温度ｔと保温箱及び／又は保温室に入れている時間ｈとの関係について下記（１）式を少なくとも１回は満足することを特徴とする溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法。
   

   

   但し、ｔ：１３０℃から１００℃間の鋼板温度 ｈ：４００時間以下
3. 前記保温箱あるいは前記保温室に、燃焼排ガスを導入し溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板を保温することを特徴とする請求項１又は２記載の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法。
4. 前記加熱工程では、誘導加熱装置あるいは連続加熱炉を用いて加熱することを特徴とする請求項２記載の溶融亜鉛−アルミ合金メッキ鋼板の製造方法。

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