JPS6123794A - 化成処理性の優れた冷延鋼板の製造方法及びその設備 - Google Patents

化成処理性の優れた冷延鋼板の製造方法及びその設備

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JPS6123794A
JPS6123794A JP14134584A JP14134584A JPS6123794A JP S6123794 A JPS6123794 A JP S6123794A JP 14134584 A JP14134584 A JP 14134584A JP 14134584 A JP14134584 A JP 14134584A JP S6123794 A JPS6123794 A JP S6123794A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、連続焼鈍工程全経て製造される冷延鋼板の表
面を、化成処理性の優れた表面に改質する方法及びその
設備に関するものである。
(従来技術) 従来、冷延鋼板は酸洗等の工程で、脱スケールした熱延
鋼帯を冷間圧延した後、必要な材質および燐酸塩処理性
、塗装耐食性など実際使用に際して、必要な性質を確保
する理由から、冷間圧延後の銅帯に、電解洗浄などの表
面清浄設備により、表面を清浄にしたのちに1、バッチ
式箱形焼鈍炉により、還元性雰囲気中で再結晶温度以上
に主で加熱・均熱した後、表面が酸化しない温度にまで
還元性雰囲気中で冷却し、焼鈍炉から外に出して、時効
を起さぬ温度に迄放冷した後に、調質圧延を行って仕上
げるのが普通である。
しかし7、このような従来工程は多数の工程全通り、工
程間のハンドリングが煩しいのみならず、箱形焼鈍に際
してコイル状の鋼帯全加熱・均熱・冷却するために、長
時間全必要とする故に必ずしも生産性、経済性の点です
ぐれているとは言えない。
このために、従来から冷間圧延以降の工程の生産性およ
び経済性を向上せしめるために、工程の簡略化および連
続化を目ざし、多くの努力が払われて来た。
近年、%に着目されている試みは、連続化の試みであり
、連続焼鈍法により加工性のすぐれた冷延鋼板を、経済
的に製造する技術が種々提案されている。かかる技術の
基本は焼鈍中に銅帯の受ける熱履歴にあり、基本的には
冷間圧延を施した鋼帯全再結晶温度以上に加熱し、次い
で所定温度まで冷却し、所定温度範囲内で所定時間、過
時効処理金施した後、二次冷却するパターンが採用され
ている。
連続焼鈍法の採用ICより、冷延鋼板の高能率の生産が
可能であるが、残念なことには、本発明者らの知見によ
れば輻射管炉加熱、ジェットクールなど従来の手法によ
り、還元性雰囲気中で連続炉。
鈍した場合にさえ、バッチ式箱型焼鈍により製造される
冷延鋼板に比較すれば、燐酸塩処理性が低下することが
判った。
燐酸塩処理性の問題は、提案されているような直火炉に
よる急速加熱および気水冷却あるいは水冷の如き急速め
却を組合せたときに特に問題となる。直火炉加熱、気水
冷却もしくは水冷は、本質的に酸化性雰囲気であり、加
熱過程および冷却過程で鋼帯表面が酸化するからである
。そのため、連続焼鈍工程のどこかで、鋼帯表面の酸化
層の除去を必要とするが、直火炉で生成した酸化層は、
高温の均熱炉で還元可能であっても、冷却に際して再酸
化し、低温の過時効炉では還元が困難であり、サイクル
短縮効果が期待出来なくなること、および還元が不完全
である場合には、最終的な性能である塗装耐食性を著る
しく劣化せしめるなどの理由から、調質圧延工程の前で
酸洗あるいは研摩、研M等の手段で酸化層を除去せねば
ならず、燐酸塩処理性の低下が起るのである。
上述した連続焼鈍特有の欠点を解消するために、本出願
Aは既(て特公昭58−37391号公報にて提案して
いる。この技術は連続焼鈍全経由した後、Ti、 Mn
、 Ni、 Co、 Cu、 Mo、 Wの1種又は2
種以上金倉む金属塩浴中で、短時間陰極電解処理金施し
、上記金属を0.001〜0.5P/m2析出させるこ
とにより、燐酸塩処理性の優れた冷延鋼板を得るもので
ある。
確かに本技術によれば、燐酸塩処理性向上の目的は達せ
られるが、陰極電解処理の事前処理として、連続焼鈍炉
や気水冷却や、水冷却時に鋼板表面に生ずる酸化膜を除
去する必要から、酸洗処理装置を設けなければならない
ため、設備の腐食の問題、付着金属の句着量管理の問題
等があった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、上述したごとく特に連続焼鈍プロセス全使用
して製造した冷延鋼板を、従来の箱型焼鈍プロセス製造
材と同等乃至それ以上の化成処理性を有した表面に改質
する方法及びその設備全提供することを目的とするもの
である。
(問題点を解決するための手段) 本発明者等は、上述した問題点全解決する手段全種々研
究調査した結果、連続節°鈍炉や冷却過程鋼板表面に形
成された不定形酸化物を、アノード電解処理によって先
ず除去した後、このアノード電解処理にて新たに形成さ
れた不働態酸化膜を、一部還元除去する条件にて、カソ
ード電解処理を施こせば、従来の箱型焼鈍プロセスにょ
シ冷延鋼板と同等乃至それ以上の化成処理性の優れた冷
延鋼板を得ることが判った。
上述した本発明の技術思想、即ち鋼板表面にアノード電
解処理で生じた不働態酸化膜全、カソード電解処理にて
一部還元除去する点については、本発明者等が既に特願
昭58−131584号(以下先願発明という)にて、
片面亜鉛メッキ鋼板の非メッキ面(以下S面と称する)
を対象に出願済である。本発明者等は、この先願発明を
さらに研究調査を重ねて、本技術が連続焼鈍プロセスを
使用した冷延鋼板にも適用できることを知見したので、
本発明を提案するものである。
以下に本発明の詳細な説明する。
連続焼鈍プロセスを経て製造される冷延鋼板は極く短時
間のうちに、ヒートサイクルを完了しなければならない
ため、例えば気水冷却などの方法によって、極く短時間
のうちに冷却を行なわなければならない。
このような方法で冷却すると、第3図の如く地鉄1の表
面に多量の酸化物2(スケール)が形成されるため、連
続焼鈍プロセスの最終工程では、酸洗処理工程を加えて
これら酸化物を除去している。また、ロール冷却などの
方法を採用した場合には、表面に形成される酸化物は箱
型焼鈍材に比べきわめて少ない。
いずれにしても、連続焼鈍プロセスを経て、最終的に製
造された冷延鋼板の表面に存在する酸化物の量は、箱型
焼鈍プロセス1(よって製造された冷延鋼板の場合とか
なシ異なり、きわめて少なく第4図のような状態になっ
ている。従ってこれら冷延鋼板を用いて化成処理全実施
すると、化成被膜の核となるために必要な酸化膜がほと
んど存在しないため、化成被膜は形成しにくい。
これに対し、本発明を連続焼鈍プロセス金経て製造した
冷延鋼板に適用しても、電気メツキ鋼板のS面と同様、
表面改質されて化成処理性が著しく向上する。
すなわち、連続焼鈍プロセスを経て製造した冷延鋼板の
表面は、第4図の状態になっているが、これに対して電
導性の液で、アノード電解処理を行なうと、先願(特願
昭58−131584号)の片面メッキ鋼板のS面につ
いて説明したように、緻密な酸化膜が全面に形成される
。この状態では化成処理性は悪いが、その後カソード電
解還元を行なうと、酸化膜(不働態被膜)の1部が還元
され、酸化膜は第1図に示される状態となる。この状態
になると、残存した酸化膜が起点となり、核となって化
成被膜は容易に成長し、優れた化成被   □膜が形成
される。すなわち連続焼鈍プロセスを経て製造した冷延
鋼板に対し、電導性の液でアノード電解処理し、その後
カンード電解還元を行ない酸化膜量: 0.05〜4.
0 mC/1yn2自動還元時間:1.0〜200秒 とすればよい。
このようにすることにより、存在する酸化膜が化成被膜
形成の際の核となシ、先願発明の電気メツキ鋼板のS面
と同様、優れた化成被膜が容易に形成されるのである。
上述した酸化膜の限定理由は、先願発明の片面メッキ鋼
板のS面とをく同様である。
ここで酸化膜量及び自動還元時間の測定方法は、ボレー
ト液に試料を浸漬し、5μA/an2電流を流し、電位
の変化を求め、Feの電位を示すまでの電気量を測定し
たものである。
0、05 m C7cm”以下では化成被膜は十分形成
されず、付着量がかなり少ない。また4、0mC/cm
2以上になると化成被膜にいわゆる黄銅やスケなどが生
じ、化成処理は悪くなる。従って酸化膜量は0、05〜
4.0 mC/1m”でなければならない。
次に、自動還元時間の測定方法は、ボレート液に試料を
浸漬し、電流を流さない状態で電位の変化全求め、Fe
の電位を流すまでの時間を測定した。自動還元時間が1
秒以下では化成被膜は十分形成されず、付着量はかなり
少ない。まだ、200秒以上にな2と、化成被膜は十分
形成されないとともに、黄銅やスケなどが生じ、化成処
理性は悪くなる。従って自動還元時間は1.0〜200
秒でなければならない。
上述したように、化成処理性に適した酸化膜の形態が存
在するのであるが、酸化゛膜量及び自動還元時間一方の
条件を満たしても、目的とする化成処理性は満足しない
のである。以下にこの点について詳述する。
自動還元時間は、鋼材表面が酸化膜でおおわれている場
合、酸化膜の1部が溶解して地鉄があられれやすいかど
うかを示す目安である。酸化膜にも種々のタイプが存在
し、同じ酸化膜量でも、第2図(イ)のような場合は酸
化膜の1部が溶解し、第2図(ロ)の如く地鉄表面があ
られれやすく、残存した酸化膜を起点とし核が成長し、
化成被膜結晶は容易に成長していく(第2図参照)。な
お、点線3は溶解前の酸化膜の表面金子す。
これに対し、同じ酸化膜量でも第5図(イ)に示すよう
に、均一で緻密な酸化膜が形成されている場合には、第
5図(ロ)の如く1部酸化膜が溶解しても、いぜんとし
て鋼板表面は、均一に酸化膜でおおわれているため、化
成被膜結晶成長時に必要なFe++の溶出が生じ難く、
かつ、核成長に必要な酸化膜の点在もないため、化成被
膜結晶は形成され難い(第5図参照)。以上の理由によ
り、自動還元時間の最適範囲が存在する。
また、酸化膜にそれぞれ異なった形態が存在するため、
酸化膜量と自動還元時間の両者を同時に満足する必要が
あり、両者を同時に満足1.てはじめてスプレータイプ
、ディップタイプいずれの組成の化成処理浴においても
、また、いずれの鋼雷においても、きわめて容易に優れ
た化成被膜結晶を得ることができる。
次に、一般に高純度鋼は、化成被膜が形成されずらく、
Ti、 Nb、 Bの添加された鋼種の化成処理性は、
さらに悪くなるといわれている。これは、高純度鋼(極
低炭素鋼)は緻密な酸化膜を形成I2やすく、Ti、 
Nb、 Bなどが添加される古、溶解しずらい緻密な酸
化膜の形成全助長するからである。
これに対し、本発明者等の検討の結果、これらTi、 
Nb、 B添加鋼;(おいても、前述した酸化膜量及び
自動還元時間全維持すれば、容易にきわめて優れた化成
被膜結晶を得ることができることが判った。
上述したように、地鉄表面に特定形態の酸化膜全生成さ
せれば、先願発明の片面メッキ鋼板の8面と同様、連続
焼鈍プロセスにより製造される冷延鋼板にも適用できる
ことが判明した。但し、先願発明と相違する点は、先願
発明は片面メッキ鋼板の8面全メッキ後、アノード電解
処理全行い、カソード電解処理するのに対し、本発明で
は連続焼鈍炉出側でアノード電解処理を行い、カソード
電解処理する点にある。要するに、アノード電解処理と
カソード電解処理を挿設する場所にあって、各電解処理
条件は先願条件と変るところがない。
先ず、アノード電解処理について、電解浴はpH4〜1
0の中性領域で行なうことが望ましい。これi−1:p
H3以下の強酸性域又はpH11以上の強アルカリ域で
アノード電解処理すると、連続焼鈍炉で形成された不定
形の酸化物や水酸化物は除去されると同時に、母材の地
鉄が溶解し、表面がエツチングするとともに、Fe+4
−の溶出によって電解液が劣化するからである。
上記中性領域で電解すれば、母材のFeの表面は不働態
化(酸化膜の形成)し、Fe++の溶出はほとんどおこ
らず、地鉄表面がエツチングされることもなく、また、
液が劣化することもほとんどない。なおアノード処理浴
は、導電性の液であれば良< 1、Na’・2Sp’:
iτNa+2 C”331 K−2・So 4 + K
 2.、CO”31J N2H4PO4+Na3HPO
4,Na3PO4,H3PO4等が使用できる。
次に、本発明ではアノード電解処理にて形成された不働
態酸化膜を、第1図に示す如く、化成処理時の核として
利用すべく、一部残留せしめるようにカソード電解還元
処理を行うのである。このカソード電解処理浴の条件は
、前述したア゛゛ノード電解処理と同一処理条件で行っ
てもよい。
浴のpHは4〜10の中性領域が望ましい。pHが4以
下だと強い酸性領域のため、カソード還元処理後表面が
発生しやすくなり適当ではない。pHが10以上だと強
アルカリ領域のため、カソード還元処理後表面に水酸化
物ができやすいためである。
電流密度’fi I A/ dm” 〜1 ’20.A
/ dm2の範囲が最適で、I A/d m 2以下の
場合はあまり効果は認められない。これはI A/d 
m 2以下の弱電流密度領域では、不働態被膜の還元が
十分行なわれないものと思われる。120A/dm2以
上の高電流密度領域では、H2ガスの発生が主体となり
、還元は行なわれるものの効率的に適当とは言えず、の
ぞましくは120A/dm2以下が望ましい。
電、気量(クーロン量:674m2)は0. I C/
d m 2〜150C/dm2が最適である。0.10
76m2以下では不働態被膜の還元には不充分であり、
150C/ d m 2 以上では不働態被膜は完全に
還元され、鋼材表面は酸化膜のまったくない状態になる
ここで鋼材表面に酸化膜などがまったくなくなると、前
述したように化成処理時、化成被膜が形成されるにあた
り、結晶の核になるものがないため、化成被膜の結晶が
形成しずらくなる(第4図参照)。これに対し、第1図
に示すように、酸化膜(不働態被膜)が適当に点在する
と、これら点在する酸化膜全起点として核が形成され、
核を中心に化成被膜は成長していく(第1図参照)。従
って鋼材表面から酸化膜を完全に除去してはならない。
以上の視点から、カンード還元に必要な電気量は、0.
1〜150 C/dm 2 である。
以上の結果から、本発明でも先願発明の片面メッキ鋼板
の8面と同様、連続焼鈍プロセスを経由して製造される
冷延鋼板の表面に対して、焼鈍後アー′ンード電解処理
後、電流密度I A/d m 2〜120A/dm2、
電気量0.5 C/dm” 〜150 C/dm2の領
域で、カソード電解還元処理を行なうことを特徴とする
冷延鋼板の製造方法を提案するものである。
次に本発明の技術思想を組込んだ設備列をl〜2例示し
よう。
第6図は連続焼鈍プロセスの代表的な設備列である。4
はペイオフリール、5はウェルター、6は脱脂装置、7
7−1:入側アキュムレーター、8は連続焼鈍炉を示し
、連続焼鈍炉は加熱帯9、均熱帯10、令却帯11及び
過時効帯12から構成される。13は酸洗槽、14は洗
浄槽、15はドライア−116は出側アキュムレーター
、17は調質圧延機、18はテンションリールである。
ストリップSは矢示方向に連続走行して、入側設備、即
ちペイオンリール4、ウェルタ−5、脱脂装置6、入側
アキュムレーター7f、通過しなから連続焼鈍炉8VC
侵入する。特に水冷却、気水冷却を利用する場合、表面
に過剰の酸化膜が形成され、この酸化膜を除去す−るた
めに、酸洗41!13が設けられ、さら忙洗浄1a14
、ドライア−15と出側アキュムレーター16、調質圧
延機17ヲ経て、テンションリール18にて冷延銅帯と
して巻取られる。特   j9に中でも酸洗槽13は設
備腐蝕の問題から除去することが望ましい。
この要望に応える意味からも、本発明を用いると前記目
的が達成される。即ち、第7図は本発明を使用した一例
で、第6図の連続焼鈍炉8の出側に設けられた酸洗槽1
3全取外し、7ノード電解処理槽加、引続いてカソード
電解処理槽21以降設したものである。なお19はプラ
ッシュスクラバ〜である。カソード電解処理槽21以降
の設備列は、従来例第6図と同一であり変化はない。か
がる設備列に改造すれば、化成処理性向上はもとより、
酸洗槽を使用しないため、設備の保守管理が容易となる
第8図は、連続塗装設備の入側↓で本発明方法を用いた
設備列の一例を示す。符号は第6図、第7図と同一とし
た。22は化成処理槽、器は塗装装置を示し、本発明方
法を実施するため、化成処理槽22の前に、アノード電
解処理槽加とカンード電解処理槽21′fI:新設した
ものである。
上述した装置によれば、特に連続焼鈍プロセスを経た冷
延鋼板、中でも従来がら化成処理性の劣る高純度鋼、特
にTi、 Nb、 Hの添加された鋼種の化成処理性は
大巾に改善される。
第8図は、たまたま連続塗装設備に本発明を適用したも
のだが、冷延鋼板を加工成形した後、塗装前処理として
、通常の塗装前処理設備にアノード電解処理槽及びカン
ード電解処理槽を増設することもできる。
(実施例) 実施例1゜ 連続焼鈍プロセスを経由して↓造される冷延鋼板(CC
=’0.’042 .5i=O1030,Mn=0.2
1o。
P=0.007 、 S=0.011 、M=0.04
3wt%)の表面に対して、焼鈍後NaH2Po4・2
H2o2o。
f/−/l (D浴(pH=s、5.浴温−60U)t
’、電流密度DA−10A/dm2で、20 C/dm
2アノード電解処理後、同一浴で電流密度りや一10A
/dm2で20C/dm2カソード電解還元処理を行な
った。
これら処理した冷延鋼板について化成処理を行なった。
実施例2 連続焼鈍プロセスを経由して製造される高純度鋼冷延鋼
板(C=O,0O14、Si =0.03’L 。
Mn=O,]、  5  、  P=0.013  、
S=0.012  、Ai’、=0.060 、 Ti
 ”’ 0.1.03wt%)の表面に対して、焼鈍後
N it H2P O4・2H20151−/C尿素系
界面活性剤0.1チ添加した浴(、pH= 4.5 、
浴温=60C)で電流密度D 7. =40 A/d 
m 2+電気量C=20 C/dm”でアノード電解処
理後、同一浴で電流密度Dp、=20A/dm2で10
 C/dm2カソード電解還元処理を行なった。
これら処理した冷延鋼板について化成処理全行なった。
実施例3 連続焼鈍プロセス全経由して製造される高純度鋼冷延鋼
板(C=0.0O13、Si =0.017 、Mn−
〇、13 、P=0.013 ;S=0.010 、u
=4o、oss。
B”0.0018wt%)の表面に対して、焼鈍後Na
H2PO4”2H202001/l 、アミン系界面活
性剤0.1%添加した浴(pH= 5.0 、浴温=5
5チ)で、電流密度DA−20A/dm2.電気量C−
40C/dm2でアノード電解処理後、同一浴で電流密
度D K =30 A/d m 2+で20 C/dm
2カンード電解還元処理を行なった。
これら処理1〜だ冷延鋼板について化成処理を行なった
実施例4 連続焼鈍プロセスを経由して製造される冷延鋼板(C=
0.0013 、 Si =0.031 、Mn=0.
1.5 。
P=0.012.S=0.010.AI=0.060.
Nb =0.030wt % )の表面に対して、焼鈍
後NaH2PO,。
・2H20250t/lの浴pH=5.5.浴温= 5
5 C)で電流温度DA= 4 OA/dln21電気
量C=10 C/dm2でアノード電解処理後、同一浴
で電流密度り、−40A/d m 2でLO,c/dm
2カンード電解還元処M’c行なった。
これら処理した冷延鋼板について化成処理結晶行なった
実施例5 第7図に示す連続焼鈍プロセスにおいて、連続焼鈍炉の
出側のアノード電解処理槽20で、高純度鋼冷延鋼板(
C=0.0(114、Si”0.021 、Mn=0.
14.1)二0.010 、S=0.011 、AE=
0.060 。
Ti =0.060 wt % )に対し、NaH2P
O4” 2H20200fl−/1.アミン系界面活性
剤0.2%添加した浴(pH=5.0.浴温−55C)
で、電流密度DA−60A/dm2.電気ft C= 
10 C,/dm2でアノード電解処理後、引き続いて
カソード電解処理槽21で、同一浴組成の浴で電流密度
り、、−2OA、/ d m 2で20C/dm2カッ
ーt゛電解還元処理を行なった。
これら処理した冷延鋼板について化成処理を行なった。
」二層実施例1,2,3,4.5において、本発明によ
る処理鋼板を用いて、市販しているスプレータイプの化
成処理剤を用いて化成処理を行なった結果、緻密な化成
処理結晶が一様に形成された。
これに対し、本発明によらない処理鋼板(酸化膜量及び
自動還元時間が本発明の範囲以外の冷延鋼板酸化膜量及
び自動還元時間が本発明の範囲以外のTi、Nb、又は
Bi含む極低炭素鋼板、アノード電解処理のみでカソー
ド電解処理を行なっていないもの)は、一部にスケやブ
ルーイングが生じ、十分満足すべき化成処理結晶はいず
れも形成されなかった。
(発明の効果) このように、本発明は冷延鋼板において、きわめて優れ
た化成処理全容易に得ることのできる連続焼鈍プロセス
を使用する冷延鋼板の製造方法であり、本発明により安
定して優れた品質を得ることができ、その経済効果はき
わめて大なるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は地鉄上1(存在する酸化膜の形態を
示す模式図で、第1図及び第2図(イ)(ロ)は本発明
の好ましい酸化膜の形態全示し、第3図及び第4図及び
第5図(イ)(ロ)は本発明外の不適な形態金示す。第
6図は従来の連続焼鈍プロセスの代表的な設備列で、第
7図は本発明による連続焼鈍設備列、第8図は本発明産
よる連続塗装設備列を示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、連続焼鈍を経由した後、鋼板表面をアノード電解処
    理を行なつた後、鋼板表面に酸化膜量:0.05〜4.
    0mC/cm^2、自動還元時間:1.0〜200秒な
    る酸化膜が残存する条件で、カソード電解処理を行なう
    ことを特徴とする化成処理性に優れた冷延鋼板の製造方
    法。 2、カソード電解処理の条件が、 電流密度(Dk)=1A/dm^2〜120A/dm^
    2電気量=0.1C/dm^2〜150C/dm^2で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の化成
    処理性の優れた冷延鋼板の製造方法。 3、鋼板の組成にTi、Nb、Bを1種以上含有せしめ
    た特許請求の範囲第1項又は第2項記載の化成処理性の
    優れた冷延鋼板の製造方法。 4、連続焼鈍設備において、連続焼鈍炉出側にアノード
    電解処理装置とカソード電解処理装置とを配設せしめた
    ことを特徴とする化成処理性の優れた冷延鋼板の製造設
    備。
JP14134584A 1984-07-10 1984-07-10 化成処理性の優れた冷延鋼板の製造方法及びその設備 Granted JPS6123794A (ja)

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