JPH10219350A - 耐めっきふくれ性に優れた直送圧延熱延鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 直送圧延においても耐めっきふくれ性に優れ
た溶融亜鉛めっき下地用熱延鋼板の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 ｍａｓｓ％でＣ≦０．２％、Ｓｉ≦０．
１％、０．０５≦Ｍｎ≦２．０％、０．００３≦Ｓ≦
０．０５０％、Ｐ≦０．０３０％、Ｓｏｌ．Ａｌ≦０．
１％、Ｎ≦０．０１％を含み残部がＦｅ及び不可避不純
物よりなる鋼を連続鋳造後、そのまま、もしくは保熱処
理をして熱間圧延を行う直送圧延において、粗圧延後の
粗バーを毎秒１０℃以上の平均昇温速度で５０℃以上急
速加熱し、かつ急速加熱後の粗バーの温度を１０００℃
以上とした後に仕上げ圧延を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車や家電製
品、さらにはスチールハウス等の建材などに使用される
溶融亜鉛めっき熱延鋼板を製造する際に、製造コストの
低い直送圧延を用いてもめっきふくれなどのめっき欠陥
を発生しない溶融亜鉛めっき下地用熱延鋼板の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、溶融亜鉛めっき鋼板のコストを低
減するため、熱延板に直接めっきした板厚０．８〜１．
８ｍｍ程度の溶融亜鉛めっき熱延鋼板が注目されるよう
になった。この溶融亜鉛めっき熱延鋼板は自動車や家電
製品はもとより、スチールハウス等に代表されるような
土木・建築材料としての使用も拡大しつつある。このめ
っき下地用熱延鋼板には、製造コストが安価であること
から、加熱炉装入による再加熱を行わず、連続鋳造後の
そのまま、熱間圧延を行う直送圧延による製造が最適で
ある。

【０００３】ところが、この直送圧延熱延鋼板に溶融亜
鉛めっきを行った後、数日放置しておくと、ブリスター
と呼ばれるめっきふくれが発生し、外観を損なうばかり
かめっき密着性や耐食性を劣化させるという問題が生じ
る。この原因は以下に示すメカニズムによっている。す
なわち、連続溶融亜鉛めっきラインの酸化膜還元清浄工
程において鋼板は高温に加熱され、雰囲気中の水素を吸
収する。その後、鋼板が常温まで冷却されると、吸収さ
れた水素が鋼中より放出され、めっき層と鋼板界面に集
積し、これがめっきを押し上げふくれ（ブリスター）と
なる。

【０００４】このようなめっきふくれを防止する方法と
して、特開昭５４−０２６９２８号公報にめっき浴中の
Ａｌ濃度を上げ、めっき浴を活性化してブリスターの発
生を低減する方法が開示されている。

【０００５】また、特開平１−３１６４４４号公報に
は、めっき浴中のＡｌ濃度を上げるとともに、浴温度と
めっき前鋼板の温度を低減し、ブリスターの発生を防止
する方法が開示されている。

【０００６】しかし、これらの従来方法はいずれもめっ
き密着性を向上させるためにめっき浴中のＡｌ濃度を上
げており、ブリスター発生頻度が軽減されるもののドロ
スが多量に発生し、めっき表面性状が劣化するという問
題がある。

【０００７】そこで、解決策として鋼板表面の酸化膜還
元に水素を用いないか、もしくは水素を用いて鋼板中に
水素が侵入しても鋼板内にトラップし、常温に冷却後も
鋼板中より放出されないようにすることが考えられる。
ここで、水素を用いずに酸化膜を除去する方法として
は、水溶液による化学的方法や砥石などにより物理的方
法が考えられるが、いずれにしても連続亜鉛めっき設備
の大幅変更を伴ったり、均一な処理が困難であるという
問題がある。

【０００８】一方、鋼板中に侵入した水素を冷却後でも
鋼板中にトラップしたままとするには、ほうろう用鋼板
に見られる鋼中の粗大析出物が有効である。例えば、
（社）日本琺瑯工業会発行の『連鋳鋼のほうろう性の研
究』第９７頁には、ＭｎＯ、ＴｉＮ、ＴｉＳ、ＢＮなど
の析出物やその周りの空隙が主な水素吸蔵源になるとの
記述がある。しかしながら、直送圧延においては、析出
物はほとんど固溶した状態で圧延工程に入り、歪み誘起
析出により微細析出するため、通常のスラブ加熱による
圧延材のように析出物を粗大化することは困難である。
また、ほうろう性やめっきふくれとの関連性は言及され
ていないが、直送圧延熱延鋼板の析出物を粗大化する方
法として、特開平４−２５３５０１号公報に連続鋳造後
に表層の温度のみを７００〜１０００℃に一度冷却し、
ＭｎＳを微細析出させ、鋳片内部の熱により復熱するこ
とにより復熱過程でＭｎＳを粗大化させる方法が開示さ
れている。ただし、この方法では、表層のＭｎＳを粗大
化させることは可能であるが、鋼板内部のＭｎＳは相変
わらず微細であるため、水素の吸蔵能力は十分ではな
く、製造条件や成分によってはめっきふくれが発生し、
安定製造ができないと言う問題点があった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の直送圧延では微細析出していたＭｎＳを粗大化させ、
水素吸蔵サイトとすることにより、直送圧延においても
耐めっきふくれ性に優れた溶融亜鉛めっき下地用熱延鋼
板の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る耐めっきふ
くれ性に優れた直送圧延熱延鋼板の製造方法は、ｍａｓ
ｓ％でＣ≦０．２％、Ｓｉ≦０．１％、０．０５≦Ｍｎ
≦２．０％、０．００３≦Ｓ≦０．０５０％、Ｐ≦０．
０３０％、Ｓｏｌ．Ａｌ≦０．１％、Ｎ≦０．０１％を
含み残部がＦｅ及び不可避不純物よりなる鋼を連続鋳造
後、そのまま、もしくは保熱処理をして熱間圧延を行う
直送圧延において、粗圧延後の粗バーを毎秒１０℃以上
の平均昇温速度で５０℃以上急速加熱し、かつ急速加熱
後の粗バーの温度を１０００℃以上とした後に仕上げ圧
延を行うことを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、以下の知見に基づきな
されたものである。直送圧延においては、ほとんどの析
出物は固溶した状態で圧延が開始されるため、粗圧延の
大圧下による歪みエネルギーにより、析出物は微細に析
出してしまう。さらに、これらの析出物は、高温巻取を
行ったとしても、水素の吸蔵量が増加するほどには著し
くは粗大化しない。

【００１２】そこで、発明者らは鋭意研究を重ねた結
果、Ｍｎ及びＳを含有する鋼において直送圧延の粗圧延
後、粗バーを毎秒１０℃以上の平均昇温速度で５０℃以
上急速加熱して１０００℃以上とすることにより水素吸
蔵の能力のある析出物のうちＭｎＳのみが粗大化し、そ
の粗大化したＭｎＳの周囲に水素がトラップされ耐めっ
きふくれ性が向上することを見出した。これにより、直
送圧延においても耐めっきふくれ性に優れた溶融亜鉛め
っき下地用熱延鋼板を製造することがはじめて可能とな
った。

【００１３】以下にその基礎となった実験結果について
説明する。ｍａｓｓ％でＣ＝０．０３％、Ｓｉ＝０．０
１％、Ｍｎ＝０．１８％、Ｓ＝０．０１０％、Ｐ＝０．
０１２％、Ｓｏｌ．Ａｌ＝０．０３５％、Ｎ＝０．００
３０％含む鋼を鋳造し、その後冷却することなくそのま
ま熱間圧延を行った。粗圧延後、粗バー温度が９００℃
となったところで誘導加熱炉により昇温速度を変えて１
０５０℃まで加熱し、仕上げ圧延を行った。その後、６
５０℃で巻取り熱延板とした。

【００１４】得られた熱延板を酸洗し、連続溶融亜鉛め
っきを行い、ブリスターの発生状況を調査した。めっき
条件は、Ａｌ濃度を０．１３％、浴温を４７０℃とし
た。評価については、めっき表面１０ｃｍ×１０ｃｍ当
たりに存在するブリスターの個数で行った。

【００１５】その結果を図１に示す。図１は横軸に粗バ
ー加熱昇温速度（℃／秒）をとり、縦軸にめっき表面１
０ｃｍ×１０ｃｍ当たりに発生したブリスターの個数を
とって、両者の関係について調べた結果を示すグラフ図
である。図から明らかなように、昇温速度が上昇するに
つれてブリスターの発生個数が少なくなり、昇温速度が
毎秒１０℃以上になるとブリスターがまったく発生しな
くなった。すなわち、急速加熱することにより、ブリス
ターの発生が抑制されることが判明した。

【００１６】次に、粗バー加熱温度の下限について調査
した。上記成分の鋼を鋳造し、その後冷却することなく
そのまま熱間圧延を行った。粗圧延後、粗バー温度が９
００℃となったところで誘導加熱炉により毎秒２０℃で
各温度まで昇温し、仕上げ圧延を行った。その後、６０
０℃で巻取り熱延板とした。

【００１７】得られた熱延板を酸洗し、連続溶融亜鉛め
っきを行い、ブリスターの発生状況をめっき表面１０ｃ
ｍ×１０ｃｍ当たりに存在する個数で評価した。その結
果を図２に示す。図２は横軸に粗バー加熱温度（℃／
秒）をとり、縦軸にめっき表面１０ｃｍ×１０ｃｍ当た
りに発生したブリスターの個数をとって、両者の関係に
ついて調べた結果を示すグラフ図である。図から明らか
なように、粗バーの加熱温度が１０００℃以上になると
ブリスターが発生しなくなった。

【００１８】これらの現象は未だ完全には明らかとなっ
ていないが、以下に上記実験結果について、析出物の状
態を絡めて説明する。ＭｎＳは粗圧延中から析出を開始
し、粗圧延終了時には微細に析出しているが、この状態
から急速加熱を行うと、微細ＭｎＳのうちより微細なＭ
ｎＳが再固溶する。この原因は定かではないが、急速加
熱により急激に固溶限が上昇し、固溶への駆動力が非常
に大きい状態においては、界面エネルギーの比較的大き
いより微細なＭｎＳが優先的に固溶するためと考えられ
る。従って、粗バー加熱後は、粗バー加熱時に選択残留
した微細析出物の中でもやや大きいＭｎＳを核として再
固溶ＭｎＳが再析出するため、熱延板中のＭｎＳの数は
少なくなり、粗大析出物となる。このように、粗バーの
急速加熱を行うことにより直送圧延においてもＭｎＳを
粗大化することが可能であり、この粗大ＭｎＳが鋼中水
素のトラップサイトとなることにより、耐めっきふくれ
性に優れた溶融亜鉛めっき下地用直送圧延熱延鋼板を製
造することが可能となる。

【００１９】以下に各成分の限定理由をのべる。 １）Ｃ：０．２％以下 Ｃは０．２％を越えると炭化物が多量に析出し、延性を
低下させ、成形性を阻害することから０．２％以下とし
た。 ２）Ｓｉ：０．１％以下 Ｓｉは過剰に添加すると、めっき性を劣化させると同時
に強度が上がり成形性を劣化させることから、０．１％
以下とした。 ３）Ｍｎ：０．０５％〜２．０％ Ｍｎは本発明で重要なはたらきをする、粗大ＭｎＳとし
て水素のトラップサイトとなるため、０．０５％以上添
加する必要がある。ただし、過剰な添加は鋼の硬質化を
もたらし、成形性を劣化させるため、上限を２．０％と
した。 ４）Ｓ：０．００３％〜０．０５０％ ＳもＭｎと同様にＭｎＳとして水素のトラップサイトと
なる。あまり少ないとＭｎＳが十分成長しないことか
ら、０．００３％以上添加する必要がある。但し、過剰
に添加されるとＭｎＳ量が過剰となり成形性が劣化する
ことから、上限を０．０５０％とした。 ５）Ｐ：０．０３０％以下 Ｐは固溶強化元素であり、過剰な添加は鋼の硬質化をも
たらすことから上限を０．０３０％とした。 ６）Ｓｏｌ．Ａｌ：０．１％以下 Ａｌは脱酸剤ならびにＮをＡｌＮの形で固定するため、
必要不可欠な元素である。しかし、過剰のＡｌの添加は
鋼中の微細析出物を多量に発生させ、加工性を劣化させ
ることから、その上限を０．１％とした。脱酸およびＡ
ｌＮを固定する効果が十分に発揮されるには、０．００
５％以上添加することが望ましい。 ７）Ｎ：０．０１％以下 Ｎは極力低減することが望ましいが、コストの面から必
ずしも０とはできない。しかし、Ｎは過剰に存在する
と、結晶粒が微細になり加工性が低下するので、その上
限を０．０１％とした。 ８）その他の任意添加成分 本発明においては、以上の元素の他に目的に応じて、Ｃ
ａ、Ｚｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ等を添加するこ
とができる。また、スクラップ再利用時に混入する元
素、特にＳｎやＣｕ等が添加されても発明の効果に変わ
りはなく、まったく問題はない。

【００２０】さらに、鋼中にＢが添加されてもＢＮが水
素のトラップサイトとなることにより、ブリスターの発
生率は低下する。よって、本発明鋼にＢを添加してもよ
い。さらに、製造条件について、以下に述べる。

【００２１】本発明において、各工程の温度は重要な意
味を持っており、このどれか一つでも欠けた場合、本発
明の効果は得られない。 ９）粗バー昇温速度 本発明において、粗バー昇温速度は重要である。平均昇
温速度が毎秒１０℃以上では、粗圧延後に一度微細析出
したＭｎＳのうちより微細なものが選択的に溶解し、粗
バー加熱後のＭｎＳの析出核が減少することにより、熱
延板中のＭｎＳの粗大化が促進される。これに対して、
平均昇温速度が毎秒１０℃未満では、粗圧延時に析出し
た微細ＭｎＳがすべて均等に解けてしまうため、ＭｎＳ
の粗大化効果が得られない。よって、平均昇温速度の下
限を毎秒１０℃とした。 １０）粗バー加熱温度差 粗バー加熱温度差も本発明において重要な役割を示す。
粗バー加熱後に残留したＭｎＳを再析出によって粗大化
するには、ある程度のＭｎＳを粗バー加熱中に固溶させ
なければならない。よって、加熱前後の温度差の下限を
５０℃とした。 １１）粗バー加熱温度 粗バー加熱は一度微細に析出したＭｎＳを溶かし込むた
めに十分な温度とする必要がある。１０００℃未満では
ＭｎＳの再固溶量が少なく、ＭｎＳの粗大化を図れなく
なることから、下限を１０００℃とした。 １２）仕上温度 仕上温度については、加工性を確保するためにＡｒ₃ 以
上が望ましいが、α域圧延またはα域圧延後焼鈍しても
本発明の効果に変わりはない。その際の焼鈍方法は、連
続溶融亜鉛めっきラインにおける連続焼鈍が好ましい。
ただし、箱焼鈍を行ってもなんら問題は生じない。巻取
温度についてはＭｎＳの形態に影響を与えないことか
ら、巻取温度についての規定は特にない。さらに、調質
圧延の条件についての制限はないが、あまり高いと延性
の低下が激しいことから、２％以下が望ましい。なお、
本発明鋼の成分調整には、転炉と電気炉のどちらも使用
可能である。直送圧延については、従来の加熱炉を使用
しない温度補償を目的としたエッジヒーターなどによる
加熱を行ってもよい。

【００２２】なお、めっき条件については特に条件はな
く、めっき前の加熱温度、浴温度、めっき浴のＡｌ濃度
などについても特に指定はない。さらに、めっき前の熱
延板については、熱延ままの黒皮材でも酸洗材でも発明
の効果に変わりはない。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の種々の実施例について説明す
る。 （実施例１）表１に示す成分の鋼を鋳造し、その後直ち
に熱間圧延を行った。仕上温度を８６０℃、巻取温度を
６５０℃とした。得られた熱延鋼板を酸洗し、水素−窒
素雰囲気にて７００℃に加熱後、浴温度４７０℃でＡｌ
濃度０．１２％の亜鉛めっきに浸漬し、亜鉛めっき鋼板
とした。めっき後、数日した後にブリスターの有無を目
視調査した。評価は、ブリスターの発生しなかったもの
を記号マル（サークルマーク）で表示し、ブリスターの
発生していたものを記号バツ（クロスマーク）で表示し
た。

【００２４】表１より、各実施例の条件下ではブリスタ
ーが発生しないことが判明した。一方、粗バー加熱前後
の温度差、粗バー昇温速度、粗バー加熱温度のどれか１
つでも欠けた条件下（比較例）では、本発明の効果は得
られないことが判明した。 （実施例２）表２に示す成分の鋼を鋳造し、その後直ち
に熱間圧延を行った。仕上温度を８５０℃、巻取温度を
６００℃とした。得られた熱延板を酸洗することなく、
黒皮のままで溶融亜鉛めっきを行った。８５０℃に加熱
後、浴温度４８０℃でＡｌ濃度０．１４％の亜鉛めっき
に浸漬し、亜鉛めっき鋼板とした。めっき後数日した後
にブリスターの有無を目視調査した。評価は、ブリスタ
ーの発生しなかったものを記号マル（サークルマーク）
で表示し、ブリスターの発生していたものを記号バツ
（クロスマーク）で表示した。

【００２５】表２より各実施例の条件下ではブリスター
が発生しないことが判明した。一方、粗バー加熱前後の
温度差、粗バー昇温速度、粗バー加熱温度のどれか１つ
でも欠けた条件下（比較例）では、本発明の効果は得ら
れないことが判明した。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】本発明によって得られる直送圧延により
製造した熱延鋼板を用いれば、溶融亜鉛めっきを施して
もブリスターが発生せず、安価に溶融亜鉛めっき鋼板を
製造することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】粗バー加熱昇温速度（℃／秒）とめっき表面１
０ｃｍ×１０ｃｍ当たりに発生したブリスターの個数と
の関係について調べた結果を示すグラフ図。

【図２】粗バー加熱温度（℃）とめっき表面１０ｃｍ×
１０ｃｍ当たりに発生したブリスターの個数との関係に
ついて調べた結果を示すグラフ図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中原 健 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 谷合 潤 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 寺内 琢雅 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｍａｓｓ％でＣ≦０．２％、Ｓｉ≦０．
   １％、０．０５≦Ｍｎ≦２．０％、０．００３≦Ｓ≦
   ０．０５０％、Ｐ≦０．０３０％、Ｓｏｌ．Ａｌ≦０．
   １％、Ｎ≦０．０１％を含み残部がＦｅ及び不可避不純
   物よりなる鋼を連続鋳造後、そのまま、もしくは保熱処
   理をして熱間圧延を行う直送圧延において、粗圧延後の
   粗バーを毎秒１０℃以上の平均昇温速度で５０℃以上急
   速加熱し、かつ急速加熱後の粗バーの温度を１０００℃
   以上とした後に仕上げ圧延を行うことを特徴とする耐め
   っきふくれ性に優れた直送圧延熱延鋼板の製造方法。