WO2020250759A1 - 溶融亜鉛めっき処理方法、その溶融亜鉛めっき処理方法を用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、及び、その溶融亜鉛めっき処理方法を用いた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents
溶融亜鉛めっき処理方法、その溶融亜鉛めっき処理方法を用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、及び、その溶融亜鉛めっき処理方法を用いた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法 Download PDFInfo
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Definitions
- the present invention relates to a hot-dip galvanizing method, a method for producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet using the hot-dip galvanizing method, and a method for producing a hot-dip galvanized steel sheet using the hot-dip galvanizing method.
- the hot-dip galvanized steel sheet (hereinafter, also referred to as GI) and the alloyed hot-dip galvanized steel sheet (hereinafter, also referred to as GA) are manufactured by the following manufacturing process.
- a steel sheet (base steel sheet) to be hot-dip galvanized is prepared.
- the base steel plate may be a hot-rolled steel plate or a cold-rolled steel plate.
- a pickled hot-rolled steel sheet is prepared.
- a hot-rolled steel sheet having a Ni layer formed on its surface may be prepared by performing a Ni pre-plating treatment on the pickled hot-rolled steel sheet, if necessary.
- a hot-rolled steel sheet that has been subjected to a treatment other than the above may be prepared.
- the base steel sheet is a cold-rolled steel sheet
- an annealed cold-rolled steel sheet is prepared. If necessary, the annealed cold-rolled steel sheet may be subjected to a Ni pre-plating treatment to prepare a cold-rolled steel sheet having a Ni layer formed on its surface.
- a cold-rolled steel sheet that has been subjected to a treatment other than the above may be prepared.
- the prepared base steel sheet (the above-mentioned hot-rolled steel sheet or cold-rolled steel sheet) is immersed in a hot-dip galvanized bath to perform a hot-dip galvanizing treatment to produce a hot-dip galvanized steel sheet.
- the alloyed hot-dip galvanized steel sheet is manufactured, the alloyed hot-dip galvanized steel sheet is further manufactured by heat-treating the hot-dip galvanized steel sheet in an alloying furnace.
- the hot-dip galvanizing equipment used for the hot-dip galvanizing treatment includes a hot-dip galvan pot containing a hot-dip galvanizing bath, a sink roll arranged in the hot-dip galvanizing bath, and a gas wiping device.
- the steel sheet (base steel sheet) is immersed in the hot-dip galvanizing bath. Then, the sink roll arranged in the hot-dip galvanizing bath changes the traveling direction of the steel sheet upward, and pulls the steel sheet out of the hot-dip galvanizing bath. Wiping gas is sprayed from the gas wiping device onto the surface of the steel sheet that is pulled up and moves upward to scrape off excess molten zinc and adjust the amount of plating adhering to the surface of the steel sheet.
- the hot-dip galvanizing process is carried out by the above method. In the case of producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet, a steel sheet having an adjusted plating adhesion amount is further charged into an alloying furnace to carry out an alloying treatment.
- top dross is an intermetallic compound having a lighter specific gravity than that of a hot-dip galvanizing bath, and is a dross that floats on the liquid surface of the hot-dip galvanizing bath.
- the bottom dross is an intermetallic compound having a heavier specific gravity than the hot-dip galvanizing bath, and is a dross deposited on the bottom of the hot-dip galvanized pot.
- the bottom dross is wound up from the bottom of the hot-dip galvanized pot by the accompanying flow generated by the progress of the steel sheet in the hot-dip galvanizing bath during the hot-dip galvanizing process, and the hot-dip zinc is rolled up. Floats in the plating bath. Such floating bottom dross may adhere to the surface of the steel sheet being hot-dip galvanized.
- the bottom dross adhering to the surface of the steel sheet may cause spot-like defects on the surface of the alloyed hot-dip galvanized steel sheet or the hot-dip galvanized steel sheet.
- Such surface defects caused by bottom dross are referred to as "dross defects" in the present specification. Dross defects deteriorate the appearance of the alloyed hot-dip galvanized steel sheet and the hot-dip galvanized steel sheet, and reduce the corrosion resistance. Therefore, it is preferable that the occurrence of dross defects can be suppressed.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-35096
- Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-35097
- the hot-dip galvanized bath temperature T is kept in the range of 435 to 500 ° C.
- the Al concentration in the bath is kept in the range of Cz ⁇ 0.01 wt%.
- Patent Document 2 in the method for producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet, the Al concentration in the bath is kept within the range of 0.15 ⁇ 0.01 wt%. Specifically, Patent Document 2 describes as follows. When the Al concentration in the bath is 0.15 wt% or more, the dross becomes the Fe—Al phase, and when the Al concentration in the bath is 0.15% or less, the dross becomes the delta 1 phase ( ⁇ 1 phase). Repeating dross phase transformation in the Fe-Al phase and [delta] 1 phase, dross is refinement.
- Patent Document 2 describes that by keeping the Al concentration in the bath within the range of 0.15 ⁇ 0.01 wt%, the dross can be miniaturized, and as a result, the occurrence of dross defects can be suppressed. There is.
- dross that can occur in hot-dip galvanizing treatment: Fe 2 Al 5 Zn x (so-called top dross), ⁇ 1 phase, gamma 1 phase ( ⁇ 1 phase), and zeta phase ( ⁇ phase). That has been reported in previous studies. For example, in Patent Document 2, by operating so that the Al concentration in the bath is near the boundary between the Fe 2 Al 5 phase and the ⁇ 1 phase, the ⁇ 1 phase, which is the main cause of the dross defect, is miniaturized. is suggesting.
- An object of the present disclosure is a hot-dip galvanizing treatment method capable of suppressing the occurrence of dross defects and promoting alloying, and a method for producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet using the hot-dip galvanizing treatment method.
- a method for producing a hot-dip galvanized steel sheet using the hot-dip galvanized treatment method is provided.
- the hot-dip galvanizing treatment method is a hot-dip galvanizing treatment method used for manufacturing a hot-dip galvanized steel sheet or an alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
- a sample collection process in which a sample is collected from a hot-dip galvanizing bath containing Al, and Using the collected sample, the step of determining the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath and the step of determining the amount of ⁇ -phase dross, It is provided with an operating condition adjusting step for adjusting the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment based on the obtained ⁇ -phase dross amount.
- the method for manufacturing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet according to the present disclosure is as follows.
- the steel sheet having a hot-dip galvanized layer formed on its surface is subjected to an alloying process to produce an alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
- the method for manufacturing a hot-dip galvanized steel sheet according to the present disclosure is as follows.
- the steel sheet is provided with a hot-dip galvanizing treatment step in which the above-mentioned hot-dip galvanizing treatment method is carried out to form a hot-dip galvanizing layer on the surface of the steel sheet.
- the hot-dip galvanizing treatment method according to the present disclosure can suppress the occurrence of dross defects and can promote alloying even when hot-dip galvanizing treatment and alloying treatment are performed on a high-strength steel steel sheet. Further, the method for producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet according to the present disclosure can produce an alloyed hot-dip galvanized steel sheet in which the occurrence of dross defects is suppressed, and further, a hot-dip galvanized treatment and an alloy are applied to a high-strength steel sheet. Alloying can be promoted even when the chemical conversion treatment is carried out. The method for producing a hot-dip galvanized steel sheet according to the present disclosure can produce a hot-dip galvanized steel sheet in which the occurrence of dross defects is suppressed.
- FIG. 1 is a functional block diagram showing an overall configuration of a hot-dip galvanized steel sheet and a hot-dip galvanized steel sheet used for manufacturing a hot-dip galvanized steel sheet.
- FIG. 2 is a side view of the hot-dip galvanizing facility in FIG.
- FIG. 3 is a side view of a hot-dip galvanizing facility having a configuration different from that of FIG.
- FIG. 4 is a side view of a hot-dip galvanizing facility having a configuration different from that of FIGS. 2 and 3.
- FIG. 5 is a functional block diagram showing an overall configuration of a hot-dip galvanizing line facility having a configuration different from that of FIG.
- FIG. 6 is a flow chart showing a process of the hot dip galvanizing treatment method of the present embodiment.
- FIG. 7 is a diagram showing an example of a photographic image in a part of the observation field of view of the sample collected in the sample collection step of the hot-dip galvanizing treatment method of the present embodiment.
- top dross Fe 2 Al 5 Zn x
- top dross has a lighter specific gravity than hot-dip galvanized baths. Therefore, the top dross easily floats on the liquid surface of the hot-dip galvanizing bath.
- the crystal structure of Fe 2 Al 5 Zn x is orthorhombic, and its chemical composition is 45% Al, 38% Fe, and 17% Zn in mass%. Since the top dross floats on the liquid surface of the hot-dip galvanizing bath, it can always be recovered. Therefore, it is known that top dross is less likely to cause dross defects.
- ⁇ 1- phase dross, ⁇ 1- phase dross, and ⁇ -phase dross are called bottom dross.
- the bottom dross has a heavier specific gravity than the hot-dip galvanized bath. Therefore, the bottom dross tends to be deposited on the bottom of the hot-dip galvanized pot in which the hot-dip galvanizing bath is stored.
- the crystal structure of the ⁇ 1- phase dross is hexagonal, and its chemical composition is 1% or less of Al, 9% or more of Fe, and 90% or more of Zn in mass%.
- the crystal structure of the gamma 1 phase dross is face-centered cubic, its chemical composition, in mass%, and 20% Fe, consisting of about 80% Zn.
- the crystal structure of the ⁇ -phase dross is a monoclinic crystal, and its chemical composition is composed of 1% or less of Al, about 6% of Fe, and about 94% of Zn in mass%.
- the present inventors have causes of dross defects is not [delta] 1 phase dross was thought that the other dross. Therefore, the present inventor re-analyzed the chemical composition and crystal structure of the dross-deficient portion using the alloyed hot-dip galvanized steel sheet in which the dross defect is generated. The present inventor further analyzed the types of dross generated in the hot-dip galvanizing bath. As a result, the present inventor obtained the following findings regarding dross defects, which are different from the results of conventional studies.
- the chemical composition of the dross defect portion on the surface of the alloyed hot-dip zinc-plated steel sheet was analyzed using EPMA (Electron Probe Micro Analyzer: electron probe microanalyzer). Furthermore, the crystal structure of the dross defect portion was analyzed using a TEM (Transmission Electron Microscope: transmission electron microscope). As a result, the chemical composition of the dross defect portion was mass%, 2% Al, 8% Fe, and 90% Zn, and the crystal structure was face-centered cubic.
- ⁇ 1- phase dross Al of 1% or less by mass, Fe of 9% or more, and Zn of 90% or more
- ⁇ 1- phase dross defect portion Similar to the chemical composition of.
- the crystal structure of the ⁇ 1- phase dross is hexagonal, not the face-centered cubic identified in the dross defect portion. Therefore, the present inventor considered that the delta 1- phase dross, which was conventionally considered to be the main cause of the dross defect, is not actually the main cause of the dross defect.
- the present inventor has identified the dross that causes the dross defect.
- the chemical composition of Fe 2 Al 5 Zn x (top dross) is significantly different from that of the dross defective portion.
- the crystal structure is the same face-centered cubic crystal as the dross defect portion, but the chemical composition (20% Fe by mass% and 80% Zn) is larger than the chemical composition of the dross defect portion. different.
- the chemical composition (Al of 1% or less in mass%, Fe of about 6%, and Zn of about 94%) is different from the chemical composition of the dross defect portion, and further, the crystal structure (monoclinic crystal). ) Is also different from the crystal structure (face-centered cubic crystal) of the dross defect part.
- the present inventor considered that the dross defect was not caused by the dross of (1) to (4) described above. Then, the present inventor suspected that the dross defect was caused by other types of dross other than the above (1) to (4).
- the present inventor further analyzed the dross in the hot-dip galvanizing bath.
- the above-mentioned EPMA and TEM were used for the analysis of dross.
- the present inventors as a dross generated in the molten zinc plating bath was newly found that the gamma-2 phase (gamma 2 phase) dross is present.
- the chemical composition of the ⁇ two- phase dross is 2% Al, 8% Fe and 90% Zn in mass%, which is consistent with the chemical composition of the analyzed dross defect portion described above. Furthermore, the crystal structure of the ⁇ two- phase dross is a face-centered cubic crystal, which is consistent with the crystal structure of the dross defect portion. Therefore, the present inventor considered that the ⁇ two- phase dross was the main cause of the dross defect. Since the specific gravity of the gamma 2 phase dross is greater than the specific gravity of the molten zinc plating bath, gamma 2 phase dross was true dross which may deposit on the bottom of the molten zinc pot.
- Fe 2 Al 5 Zn x (top dross) has a lighter specific gravity than the hot-dip galvanizing bath. Since Fe 2 Al 5 Zn x (top dross) floats on the liquid surface of the hot-dip galvanizing bath, it can always be recovered. Therefore, Fe 2 Al 5 Zn x (top dross) is less likely to cause dross defects.
- the present inventor further investigated the ⁇ two- phase dross and the other dross (2) to (4). As a result, it was found that the dross defect is caused by the hard dross, and the soft dross is difficult to form the dross defect.
- the ⁇ 2- phase dross is a hard dross. Furthermore, it was found that the ⁇ 1- phase dross and the ⁇ -phase dross are softer than the ⁇ 2- phase dross, and therefore are less likely to cause dross defects. Further, it was found that the ⁇ -phase dross is the softest dros among the dross of (2) to (4) above, and the ⁇ -phase dross is the least likely to cause the dross defect.
- the present inventor has determined that the main cause of dross defects generated on the surfaces of alloyed hot-dip galvanized steel sheets and hot-dip galvanized steel sheets to be hot-dip galvanized is not ⁇ 1- phase dross. , ⁇ Two- phase dross was concluded. Furthermore, the present inventor considers that the dross classified as bottom dross is one of ⁇ 2- phase dross, ⁇ 1- phase dross, ⁇ -phase dross, and ⁇ 1- phase dross, but in a hot-dip galvanizing bath, ⁇ 1 We obtained the finding that phase dross is almost nonexistent.
- the present inventor further obtained the following findings.
- the ⁇ -phase dross undergoes phase transformation with each other with the dross of other phases. That is, the ⁇ two- phase dross and the ⁇ -phase dross undergo phase transformation with each other. That is, depending on the conditions of the hot-dip galvanizing treatment, the ⁇ two- phase dross undergoes a phase transformation into a ⁇ phase dross, or the ⁇ phase dross undergoes a phase transformation into a ⁇ two- phase dross. Therefore, among the bottom dross in the molten zinc plating bath, The more the proportion of the ⁇ phase dross, relatively, gamma 2 phase dross content in molten zinc plating bath means reducing.
- the present inventor can adjust the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment so as to increase the ⁇ -phase dross, which is the softest and less likely to cause dross defects, which has not been noticed in the past. hard in the plating bath can be reduced easily gamma 2 phase dross amount becomes dross defects, As a result, it has been found can be suppressed dross defects. Then, in the hot-dip galvanizing treatment method, it was considered that the above-mentioned operation can be carried out by controlling the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath.
- the present inventor further examined the case where the alloying treatment is carried out after the hot-dip galvanizing treatment.
- Fe contained in the steel sheet diffuses into the hot-dip galvanized layer formed on the surface of the steel sheet to form an Fe—Zn alloy.
- the alloying process is known to be affected by the Al concentration in the hot dip galvanizing bath.
- the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath is high, a large amount of Al is also contained in the hot-dip galvanizing layer.
- Al in the hot-dip galvanized layer inhibits Fe in the steel sheet from forming a Fe—Zn alloy with Zn in the hot-dip galvanized layer. That is, when the alloying treatment is taken into consideration, the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath is preferably low.
- high-strength steel contains a large amount of alloying elements such as Si, P and Mn.
- the alloying element inhibits the diffusion of Fe in the steel sheet into the hot-dip galvanized layer. Therefore, when hot-dip galvanizing treatment and alloying treatment are performed on high-strength steel, it is preferable that the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath is particularly low.
- the present inventor has found that alloying can be promoted while suppressing dross defects by adjusting the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment so as to increase the ⁇ -phase dross.
- the hot-dip galvanizing treatment method of the present embodiment has been completed based on an idea different from the conventional technical idea, and specifically, it is as follows.
- the hot-dip galvanizing method of [1] is A hot-dip galvanized treatment method used in the manufacture of hot-dip galvanized steel sheets or alloyed hot-dip galvanized steel sheets.
- a sample collection process in which a sample is collected from a hot-dip galvanizing bath containing Al, and Using the collected sample, a step of determining the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath and a step of determining the amount of ⁇ -phase dross, It is provided with an operating condition adjusting step for adjusting the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment based on the obtained ⁇ -phase dross amount.
- adjusting the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment means adjusting the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment in which the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath can be adjusted.
- adjusting the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment includes not only the act of changing the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment but also the act of maintaining the operating conditions as they are.
- the hot-dip galvanizing treatment method is obtained so as to increase the ⁇ -phase dross amount based on the ⁇ -phase dross amount in the hot-dip galvanizing bath obtained using the sample. Adjust the operating conditions of. As described above, in the hot-dip galvanizing bath, the amount of ⁇ -phase dross and the amount of ⁇ -phase 2- phase dross have a negative correlation. Specifically, the more ⁇ phase dross content in molten zinc plating bath, relatively, meaning that fewer gamma 2 phase dross content in molten zinc plating bath.
- ⁇ phase dross content in molten zinc plating bath by increasing the adjustment to ⁇ phase dross the operating conditions on the basis of the ⁇ phase dross amount calculated, gamma 2 phase dross content in molten zinc plating bath Can be reduced. As a result, the occurrence of dross defects can be suppressed. Further, since reducing the gamma 2 phase dross amount by increasing the ⁇ phase dross, the dross defects can be suppressed even if reducing the Al concentration in molten zinc plating bath. If the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath can be reduced, alloying is promoted.
- the hot dip galvanizing method of this embodiment can be suitably applied to high-strength steel.
- the hot-dip galvanizing method of the present embodiment can promote alloying even for steels other than high-strength steel. Therefore, the hot-dip galvanizing method of the present embodiment can be suitably applied to steels other than high-strength steel.
- the high-strength steel means a steel having a tensile strength of 340 MPa or more.
- the steel other than the high-strength steel means a steel having a tensile strength of less than 340 MPa.
- the hot-dip galvanizing treatment method of [2] is the hot-dip galvanizing treatment method according to [1].
- the ⁇ -phase dross amount determination step Using the collected sample, the number of ⁇ -phase dross per predetermined area is determined as the amount of ⁇ -phase dross.
- the predetermined area is not particularly limited.
- the predetermined area may be, for example, the entire area of the observation field of view when observing the ⁇ -phase dross in the predetermined observation field of view using a sample, or may be a unit area (cm 2 ).
- the hot-dip galvanizing treatment method of [3] is the hot-dip galvanizing treatment method according to [1] or [2].
- the operating condition adjustment process Based on the obtained ⁇ -phase dross amount, at least one of (A) or (B) is carried out to increase the ⁇ -phase dross amount.
- (A) The bath temperature of the hot-dip galvanizing bath is adjusted.
- (B) The Al concentration of the hot-dip galvanizing bath is adjusted.
- Both (A) and (B) are effective operating conditions for phase-transforming the dross of another phase into the ⁇ -phase dross and increasing the production of the ⁇ -phase dross. Therefore, by carrying out at least one of (A) or (B), the amount of ⁇ -phase dross can be increased and the amount of ⁇ -phase 2- phase dross can be reduced.
- the hot-dip galvanizing treatment method of [4] is the hot-dip galvanizing treatment method according to any one of [1] to [3].
- the operating condition adjustment process When the obtained ⁇ -phase dross amount is less than the threshold value, the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment are adjusted to increase the ⁇ -phase dross amount.
- whether or not to change the operating conditions can be easily determined based on the ⁇ -phase dross amount and the threshold value. For example, when the obtained ⁇ -phase dross amount is less than the threshold value, the operating conditions can be adjusted so that the ⁇ -phase dross amount increases. More preferably, when the obtained ⁇ -phase dross amount is less than the threshold value, the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment are adjusted so that the ⁇ -phase dross amount is equal to or more than the threshold value.
- the hot-dip galvanizing treatment method of [5] is the hot-dip galvanizing treatment method according to [4].
- the ⁇ -phase dross amount determination step Using the collected sample, the number of ⁇ -phase dross per predetermined area was determined as the amount of ⁇ -phase dross.
- the operating condition adjustment process When the obtained ⁇ -phase dross amount is less than 5.0 pieces / cm 2 when converted into a unit area (1 cm 2 ), the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment are adjusted to obtain the ⁇ -phase dross amount. To increase.
- the ⁇ two- phase dross is relatively reduced by keeping the ⁇ -phase dross amount high.
- the occurrence of dross defects due to the ⁇ two- phase dross can be more effectively suppressed.
- the hot-dip galvanizing treatment method according to [6] is the hot-dip galvanizing treatment method according to any one of [1] to [5].
- the Fe concentration in the hot-dip galvanizing bath is defined as X (mass%) and the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath is defined as Y (mass%)
- the Fe concentration and Al in the hot-dip galvanizing bath are defined.
- the concentration is adjusted so as to satisfy the formulas (1) and (2). 0.100 ⁇ Y ⁇ 0.139 (1) Y ⁇ 0.2945X + 0.1216 (2)
- the Fe concentration in the hot-dip galvanizing bath means the Fe concentration (so-called Free-Fe concentration) melted in the hot-dip galvanizing bath. That is, in the present specification, the "Fe concentration in the hot-dip galvanizing bath” is melted in the hot-dip galvanizing bath (that is, the liquid) excluding the Fe content contained in the dross (top dross and bottom dross). Means Fe concentration (in phase).
- the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath means the Al concentration (so-called Free-Al concentration) melted in the hot-dip galvanizing bath.
- the "Al concentration in the hot-dip galvanizing bath” is melted in the hot-dip galvanizing bath excluding the Al content contained in the dross (top dross and bottom dross) (that is, the liquid). It means the Al concentration (in the phase).
- the hot-dip galvanizing method according to [7] is the hot-dip galvanizing method according to [6].
- the Fe concentration in the hot-dip galvanizing bath is defined as X (mass%) and the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath is defined as Y (mass%)
- the Fe concentration and Al in the hot-dip galvanizing bath are defined.
- the concentration is adjusted so as to satisfy the formulas (1) and (3). 0.100 ⁇ Y ⁇ 0.139 (1) Y ⁇ 0.2945X + 0.1066 (3)
- the amount of ⁇ -phase dross further increases, and as a result, the amount of ⁇ -phase 2- phase dross further decreases. Therefore, the occurrence of dross defects due to ⁇ two- phase dross can be more effectively suppressed.
- the hot-dip galvanizing treatment method according to [8] is the hot-dip galvanizing treatment method according to any one of [1] to [7].
- a sink roll for contacting the steel plate immersed in the hot-dip galvanizing bath and changing the traveling direction of the steel plate up and down is arranged in the hot-dip galvanizing pot in which the hot-dip galvanizing bath is stored.
- the sample is taken from the depth range from the upper end to the lower end of the sink roll in the hot-dip galvanizing bath in the hot-dip galvanized pot.
- the method for manufacturing the alloyed hot-dip galvanized steel sheet in [9] is as follows.
- the steel sheet having the hot-dip galvanized layer formed on the surface thereof is subjected to an alloying treatment to produce the alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
- the above-mentioned hot-dip galvanized treatment method of the present embodiment is applied. Therefore, an alloyed hot-dip galvanized steel sheet in which dross defects are suppressed can be manufactured. Further, even when hot dip galvanizing treatment and alloying treatment are performed on high-strength steel, alloying can be promoted.
- the method for manufacturing the hot-dip galvanized steel sheet of [10] is as follows.
- a hot-dip galvanizing treatment step for forming a hot-dip galvanizing layer on the surface of the steel sheet by carrying out the hot-dip galvanizing treatment method according to any one of [1] to [8] is provided on the steel sheet.
- the hot-dip galvanized steel sheet manufacturing method of the present embodiment applies the hot-dip galvanized treatment method of the present embodiment described above. Therefore, a hot-dip galvanized steel sheet in which dross defects are suppressed can be manufactured.
- FIG. 1 is a functional block diagram showing an example of the overall configuration of a hot-dip galvanized steel sheet and a hot-dip galvanized steel sheet used for manufacturing a hot-dip galvanized steel sheet.
- the hot-dip galvanizing line facility 1 includes an annealing furnace 20, a hot-dip galvanizing facility 10, and a tempering rolling mill (skin pass mill) 30.
- the annealing furnace 20 includes one or more heating zones (not shown) and one or more cooling zones arranged downstream of the heating zones.
- the steel sheet is supplied to the heating zone of the annealing furnace 20, and the steel sheet is annealed.
- the annealed steel sheet is cooled in the cooling zone and transported to the hot dip galvanizing facility 10.
- the hot-dip galvanizing facility 10 is located downstream of the annealing furnace 20.
- a hot-dip galvanizing treatment is performed on the steel sheet to produce an alloyed hot-dip galvanized steel sheet or a hot-dip galvanized steel sheet.
- the tempering rolling mill 30 is arranged downstream of the hot dip galvanizing facility 10.
- the alloyed hot-dip galvanized steel sheet or the hot-dip galvanized steel sheet manufactured in the hot-dip galvanized facility 10 is lightly rolled, if necessary, to form the alloyed hot-dip galvanized steel sheet or the molten. Adjust the surface of the galvanized steel sheet.
- FIG. 2 is a side view of the hot-dip galvanizing facility 10 in FIG.
- the hot-dip galvanizing facility 10 includes a hot-dip galvanized pot 101, a sink roll 107, a support roll 113, a gas wiping device 109, and an alloying furnace 111.
- the inside of the annealing furnace 20 located upstream of the hot-dip galvanizing facility 10 is shielded from the atmospheric atmosphere and is maintained in a reducing atmosphere. As described above, the annealing furnace 20 heats the steel sheet S that is continuously conveyed in the heating zone. As a result, the surface of the steel sheet S is activated, and the mechanical properties of the steel sheet S are adjusted.
- the downstream end of the annealing furnace 20, which corresponds to the exit side of the annealing furnace 20, has a space in which the turndown roll 201 is arranged.
- the downstream end of the annealing furnace 20 is connected to the upstream end of the snout 202.
- the downstream end of the snout 202 is immersed in the hot dip galvanizing bath 103.
- the inside of the snout 202 is shielded from the atmospheric atmosphere and is maintained in a reducing atmosphere.
- the steel plate S whose transport direction has been changed downward by the turndown roll 201 passes through the snout 202 and is continuously immersed in the hot-dip galvanizing bath 103 stored in the hot-dip zinc pot 101.
- a sink roll 107 is arranged inside the hot-dip zinc pot 101.
- the sink roll 107 has a rotation axis parallel to the width direction of the steel plate S.
- the axial width of the sink roll 107 is larger than the width of the steel plate S.
- the sink roll 107 comes into contact with the steel plate S and changes the traveling direction of the steel plate S to the upper side of the hot dip galvanizing facility 10.
- the support roll 113 is arranged in the hot dip galvanizing bath 103 and above the sink roll 107.
- the support roll 113 includes a pair of rolls.
- the pair of rolls of the support roll 113 has a rotation axis parallel to the width direction of the steel plate S.
- the support roll 113 supports the steel plate S to be conveyed upward with the steel plate S whose traveling direction is changed upward by the sink roll 107.
- the gas wiping device 109 is arranged above the sink roll 107 and the support roll 113 and above the liquid level of the hot-dip galvanizing bath 103.
- the gas wiping device 109 includes a pair of gas injection devices.
- the pair of gas injection devices has gas injection nozzles that oppose each other.
- the steel plate S passes between the pair of gas injection nozzles of the gas wiping device 109.
- the pair of gas injection nozzles face the surface of the steel plate S.
- the gas wiping device 109 sprays gas on both surfaces of the steel sheet S pulled up from the hot-dip galvanizing bath 103 to scrape off a part of the hot-dip galvanizing adhering to both surfaces of the steel sheet S. Adjust the amount of hot dip galvanized on the surface.
- the alloying furnace 111 is arranged above the gas wiping device 109.
- the alloying furnace 111 passes the steel plate S conveyed upward through the gas wiping device 109 through the inside, and performs the alloying treatment on the steel plate S.
- the alloying furnace 111 includes a heating zone, a tropical zone, and a cooling zone in this order from the entry side to the exit side of the steel sheet S.
- the heating band is heated so that the temperature (plate temperature) of the steel plate S becomes substantially uniform.
- the tropical zone maintains the plate temperature of the steel plate S.
- the hot-dip galvanized layer formed on the surface of the steel sheet S is alloyed to become an alloyed hot-dip galvanized layer.
- the cooling zone cools the steel sheet S on which the alloyed hot-dip galvanized layer is formed.
- the alloying furnace 111 carries out the alloying treatment using the heating zone, the tropical zone, and the cooling zone.
- the alloying furnace 111 carries out the above-mentioned alloying treatment when producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
- the alloying furnace 111 does not carry out the alloying treatment.
- the steel plate S passes through the non-operating alloying furnace 111.
- “not operating” means, for example, a state in which the power supply is stopped (a state in which the alloying furnace 111 is not started) while the alloying furnace 111 is placed online.
- the steel plate S that has passed through the alloying furnace 111 is conveyed to the next process by the top roll 115.
- the alloying furnace 111 may be moved offline as shown in FIG. In this case, the steel plate S is conveyed to the next process by the top roll 115 without passing through the alloying furnace 111.
- the hot-dip galvanizing facility 10 When the hot-dip galvanizing facility 10 is a facility dedicated to hot-dip galvanized steel sheets, the hot-dip galvanizing facility 10 does not have to include the alloying furnace 111 as shown in FIG.
- the hot-dip galvanizing line equipment 1 is not limited to the configuration shown in FIG.
- Ni pre-plating process is performed on a steel sheet before hot-dip galvanizing to form a Ni layer on the steel sheet
- Ni is placed between the annealing furnace 20 and the hot-dip galvanizing facility 10 as shown in FIG.
- the pre-plating equipment 40 may be arranged.
- the Ni pre-plating facility 40 includes a Ni plating cell for storing a Ni plating bath.
- the Ni plating process is carried out by an electroplating method.
- the hot-dip galvanizing line equipment 1 of FIGS. 1 and 5 includes an annealing furnace 20 and a tempering rolling mill 30.
- the hot dip galvanizing line equipment 1 does not have to include the annealing furnace 20. Further, the hot-dip galvanizing line equipment 1 does not have to be equipped with a tempering rolling mill 30.
- the hot-dip galvanizing line equipment 1 may be provided with at least the hot-dip galvanizing equipment 10.
- the annealing furnace 20 and the tempering rolling mill 30 may be arranged as needed.
- the hot-dip galvanizing line facility 1 may be provided with a pickling facility for pickling the steel sheet upstream of the hot-dip galvanizing facility 10, or other facilities other than the annealing furnace 20 and the pickling facility. May be provided.
- the hot-dip galvanizing line equipment 1 may be further provided with equipment other than the tempering rolling mill 30 downstream of the hot-dip galvanizing equipment 10.
- Fe dissolves into the hot-dip galvanizing bath 103 from the steel plate S immersed in the hot-dip galvanizing bath 103.
- the melted Fe reacts with Al and / or Zn in the hot-dip galvanizing bath 103 to generate dross.
- the top dross floats on the liquid surface in the hot-dip galvanizing bath 103.
- the bottom dross sinks and accumulates at the bottom of the hot-dip zinc pot 101.
- the bottom dross deposited on the bottom of the hot-dip galvanized pot 101 is wound up in the hot-dip galvanized bath 103 by the accompanying flow of the steel plate S generated near the lower part of the sink roll 107, and floats in the hot-dip galvanized bath 103.
- the bottom dross floating in the hot-dip galvanizing bath 103 adheres to the surface of the steel sheet S near the sink roll 107.
- the portion where the bottom dross adheres to the surface of the steel sheet S may become a dross defect.
- a dross defect occurs, a non-uniform portion of plating will occur on the plated surface, and the appearance quality of the alloyed hot-dip galvanized steel sheet or hot-dip galvanized steel sheet will deteriorate. Further, a local battery is likely to be formed on the dross defective portion on the surface of the steel sheet, and the corrosion resistance of the alloyed hot-dip galvanized steel sheet or the hot-dip galvanized steel sheet is lowered.
- dross defects the main cause of dross defects is ⁇ two- phase dross rather than the many reported ⁇ 1- phase dross in previous studies. Therefore, if many gamma 2 phase dross content in molten zinc plating bath 103, may dross defects occur in the galvannealed steel sheet or hot-dip galvanized steel sheet increases.
- the ⁇ -phase dross and the ⁇ -phase 2- phase dross undergo phase transformation with each other.
- the zeta phase dross phase transformation gamma 2 phase dross, gamma 2 phase dross is phase transformation phase dross zeta. Therefore, in a molten zinc plating bath 103, it has a negative correlation between ⁇ phase dross amount and gamma 2 phase dross amount, the more ⁇ phase dross content in molten zinc plating bath 103, the molten zinc plating bath 103 It means that the amount of ⁇ 2- phase dross in is relatively small.
- the ⁇ phase dross is the softest compared to the dross of other phases and is less likely to cause dross defects. Therefore, seeking ⁇ phase dross content in molten zinc plating bath 103, by increasing the adjustment to ⁇ phase dross amount operating conditions based on the ⁇ phase dross amount calculated, in the molten galvanizing bath 103 gamma 2 The amount of phase dross can be reduced. As a result, the occurrence of dross defects can be suppressed.
- the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 is determined. Then, the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment are adjusted based on the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103. Preferably, the operating conditions of the hot dip galvanizing treatment are adjusted so as to increase the amount of ⁇ phase dross based on the amount of ⁇ phase dross in the hot dip galvanizing bath 103. As a result, the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 can be increased, and the amount of ⁇ -phase 2- phase dross can be kept relatively low.
- the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment are adjusted so as to increase the ⁇ -phase dross, and the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 is adjusted. Keep above a certain amount (threshold).
- the hot-dip galvanized treatment method of the present embodiment can be applied to a method for producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet (GA) and also to a method for producing a hot-dip galvanized steel sheet (GI).
- GA alloyed hot-dip galvanized steel sheet
- GI hot-dip galvanized steel sheet
- the hot-dip galvanizing line equipment 1 is used.
- the hot-dip galvanizing line equipment 1 has, for example, the configurations shown in FIGS. 1 and 5.
- the hot-dip galvanizing line equipment 1 used in the hot-dip galvanizing treatment method of the present embodiment may be the equipment shown in FIGS. 1 and 5, or the equipment shown in FIGS. 1 and 5. Further other configurations may be added. Further, a well-known hot-dip galvanizing line facility 1 having a configuration different from that of FIGS. 1 and 5 may be used.
- the steel type and size (plate thickness, plate width, etc.) of the steel plate (base steel plate) used for the hot-dip galvanizing treatment of the present embodiment are not particularly limited.
- the steel sheet is an alloyed hot-dip galvanized steel sheet or a hot-dip galvanized steel sheet according to each mechanical property (for example, tensile strength, workability, etc.) required for the alloyed hot-dip galvanized steel sheet or hot-dip galvanized steel sheet to be manufactured.
- a known steel sheet applied to the above may be used.
- a steel sheet used for an automobile outer plate may be used as a steel sheet (base steel sheet) used for hot-dip galvanizing treatment.
- the steel sheet used for the hot-dip galvanizing treatment of the present embodiment may be a steel sheet made of high-strength steel containing a large amount of alloying elements such as Si and Mn.
- the steel sheet used for the hot-dip galvanizing treatment of the present embodiment may be a steel sheet made of steel other than high-strength steel.
- the steel sheet (base steel sheet) used for the hot-dip galvanizing treatment of the present embodiment may be a hot-rolled steel sheet or a cold-rolled steel sheet.
- the base steel plate for example, the following steel plate is used.
- (A) Hot-rolled steel sheet that has been pickled (b) Hot-rolled steel sheet that has been pickled and then subjected to Ni pre-plating treatment to form a Ni layer on the surface (c) Cold-rolled cold-rolled Steel sheet (d) Cold-rolled steel sheet in which a Ni layer is formed on the surface after being annealed and then subjected to Ni pre-plating.
- the above (a) to (d) are used for the hot-dip zinc plating of the present embodiment. It is an example of a steel plate to be rolled.
- the steel sheet used for the hot-dip galvanizing treatment of the present embodiment is not limited to the above (a) to (d).
- a hot-rolled steel sheet or a cold-rolled steel sheet that has been subjected to a treatment other than the above (a) to (d) may be used as a hot-dip galvanizing steel sheet.
- the main component of the hot-dip galvanizing bath 103 is Zn.
- the hot-dip galvanizing bath 103 further contains Al in addition to Zn. That is, the hot-dip galvanizing bath 103 used in the hot-dip galvanizing treatment method of the present embodiment is a plating solution containing Al having a specific concentration and the balance being Zn and impurities. If the hot-dip galvanizing bath 103 contains a specific concentration of Al, it is possible to suppress an excessive reaction between Fe and Zn in the bath, and the steel sheet immersed in the hot-dip galvanizing bath 103 and Zn are defective. The progress of a uniform alloy reaction can be suppressed.
- the preferable Al concentration (more specifically, Free-Al concentration) in the hot-dip galvanizing bath 103 is 0.100 to 0.159% in mass%.
- the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 means the Al concentration (mass%) dissolved in the hot-dip galvanizing bath 103, and means the so-called Free-Al concentration.
- the Al concentration in the hot-dip galvanized bath is in the range of 0.100 to 0.159% in mass%, it is possible to suppress the occurrence of other pattern defects different from the dross defects, and further, the alloyed hot-dip zinc. It is possible to suppress the generation of unalloy in the alloying process during the manufacturing process of the plated steel sheet.
- the hot-dip galvanizing bath 103 is a plating bath containing Zn as a main component and further containing Al.
- the hot-dip galvanizing bath 103 may further contain 0.020 to 0.100% by mass of Fe eluted from the equipment in the bath or the steel plate. That is, the Fe concentration (mass%) dissolved in the hot-dip galvanizing bath 103 is, for example, 0.020 to 0.100% by mass.
- the concentration of Fe dissolved in the hot-dip galvanizing bath 103 is not limited to the above numerical range.
- the hot-dip galvanizing treatment method of the present embodiment uses the hot-dip galvanizing bath 103 containing Al.
- FIG. 6 is a flow chart showing a process of the hot dip galvanizing treatment method of the present embodiment.
- the hot-dip galvanizing treatment method of the present embodiment includes a sampling step (S1), a ⁇ -phase dross amount determining step (S2), and an operating condition adjusting step (S3).
- S1 sampling step
- S2 a ⁇ -phase dross amount determining step
- S3 operating condition adjusting step
- sampling step (S1) In the sample sampling step (S1), a part of the plating solution is sampled from the hot-dip galvanizing bath 103.
- sample collection step (S1) a sample is collected over time. "Taking a sample over time” means taking a sample every time a specific time elapses. The specific time (the period from one sample to the next) may or may not be constant. For example, samples may be taken hourly. Further, the next sample may be collected 1 hour after the sample is collected, and the next sample may be collected 30 minutes later. The specific time is not particularly limited.
- the amount of sample taken from the hot-dip galvanizing bath 103 is not particularly limited.
- the sample collection amount is not particularly limited as long as the amount of the ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 can be determined.
- the sampling amount is, for example, 100 to 400 g.
- the collected sample may be brought into contact with a metal at room temperature having a high thermal conductivity, and the sample may be rapidly cooled to room temperature to solidify.
- a metal at room temperature having high thermal conductivity is, for example, copper.
- the sampling position in the hot-dip galvanizing bath 103 is not particularly limited.
- a sample is taken in the uppermost region D1 in the hot-dip galvanizing bath 103.
- a sample may be collected in the central region D2, or a sample may be collected in the lowermost region D3.
- the amount of ⁇ -phase dross in the samples collected in each region D1 to D3 is different. However, it is possible to some extent to determine whether or not the obtained ⁇ -phase dross amount is large depending on the sampling position. Therefore, the sampling position is not particularly limited. As shown in FIGS.
- the direction parallel to the plate width direction of the steel plate S is defined as the width direction W
- the depth direction of the hot-dip galvanizing bath 103 is defined as the depth direction D. It is defined, and the direction perpendicular to the width direction W and the depth direction D is defined as the length direction L.
- a sample is sampled over time from within a specific width range in the width direction W, a specific depth range in the depth direction D, and a specific length range in the length direction L. To collect. In short, samples are taken over time from the same position (within a specific region) in the hot-dip galvanizing bath 103.
- the sample is taken from the region as close to the sink roll 107 as possible.
- a sample is taken from within a specific depth range D107 from the upper end to the lower end of the sink roll 107 in the depth direction D of the hot-dip galvanizing bath 103. .. That is, the specific depth range is the depth range D107 from the upper end to the lower end of the sink roll 107.
- the ⁇ two- phase dross is likely to adhere to the surface of the steel sheet S near the sink roll 107. Therefore, the amount of ⁇ -phase dross in the vicinity of the sink roll 107 is the most effective index for suppressing dross defects.
- the depth range D107 it is preferable to take a sample from the depth range D107.
- the ⁇ -phase dross amount is obtained based on the sample taken from the range where the steel sheet S is most likely to adhere to the surface, the correlation between the ⁇ -phase dross amount and the dross defect can be further enhanced.
- ⁇ phase dross amount determination step (S2) the ⁇ -phase dross amount in the hot-dip galvanizing bath 103 is determined using the collected sample.
- the method for obtaining the amount of ⁇ -phase dross using a sample is not particularly limited, and various methods can be considered.
- a test piece for ⁇ phase dross observation is prepared from the sample collected in the sample collection step (S1).
- a rectangular parallelepiped (small plate shape) having a surface (examined surface) capable of securing an observation field of view of 15 mm ⁇ 15 mm and a thickness of 0.5 mm is used.
- an optical microscope or a scanning electron microscope (SEM) with a predetermined magnification full-field observation is performed in the above-mentioned observation field (15 mm ⁇ 15 mm) to identify dross in the whole field.
- the contrast in the field of view can identify the dross, and the contrast can distinguish between the top dross and the bottom dross.
- FIG. 7 is an example of a photographic image in a part of the observation field of view of the sample collected in the sample collection step (S1).
- hot-dip galvanized matrix 200, top dross 100T, and bottom dross 100B are observed in the photographic image.
- the top dross 100T has a lower brightness (darker) than the mother phase 200 and the bottom dross 100B.
- the bottom dross 100B has a lower brightness (darker) than the mother phase 200 and a higher brightness (brighter) than the top dross 100T.
- the top dross and the bottom dross can be distinguished based on the contrast.
- composition analysis using EPMA is performed for each bottom dross to identify the ⁇ phase dross.
- crystal structure analysis using TEM may be performed for each bottom dross to identify the ⁇ -phase dross in the observation field of view.
- composition analysis using EPMA and / or crystal structure analysis using TEM was performed for each dros, and the type of each dros in the visual field (top). Dross, ⁇ 2- phase dross, ⁇ 1- phase dross, and ⁇ -phase dross) may be specified.
- the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 is determined.
- the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 can be determined by various indexes.
- the number of ⁇ -phase dross per predetermined area may be used as the ⁇ -phase dross amount.
- the predetermined area is not particularly limited, and may be, for example, the entire area of the observation field of view or a unit area (mm 2 ).
- the observation field of view was set to 15 mm ⁇ 15 mm
- the number of ⁇ phase dross in the (number / 225 mm 2), may be ⁇ phase dross amount.
- the number of ⁇ -phase dross in the observation field is determined by the following method. First, the equivalent circle diameter ( ⁇ m) of the specified ⁇ -phase dross is determined. The diameter when the area of each ⁇ -phase dross in the above-mentioned observation field is converted into a circle is defined as the equivalent circle diameter ( ⁇ m).
- the circle-equivalent diameter ( ⁇ m) of the specified ⁇ -phase dross is obtained by well-known image processing.
- the number of ⁇ -phase dross having a circle-equivalent diameter of 10 ⁇ m or more is defined as the number of ⁇ -phase dross (pieces / 225 mm 2 ).
- the number of ⁇ -phase dross having a circle-equivalent diameter of 10 ⁇ m or more in the observation field of view may be defined as the amount of ⁇ -phase dross.
- the upper limit of the equivalent circle diameter of the ⁇ -phase dross is not particularly limited.
- the upper limit of the equivalent circle diameter of the ⁇ -phase dross is, for example, 300 ⁇ m.
- another index may be the amount of ⁇ phase dross in the hot dip galvanizing solution.
- the area of each bottom dross (each ⁇ 2- phase dross, each ⁇ 1- phase dross, and each ⁇ -phase dross) and the area of each ⁇ -phase dross are obtained.
- the ratio of the total area of the ⁇ -phase dross to the total area of the bottom dross may be used as the ⁇ -phase dross amount.
- the ratio of the total area of the ⁇ -phase dross to the observation field area may be defined as the ⁇ -phase dross amount.
- the total area ( ⁇ m 2 ) of the ⁇ -phase dross in the above-mentioned visual field may be used as the ⁇ -phase dross amount.
- X-ray diffraction measurement is performed on the test surface of the above-mentioned sample to measure the peak intensity of each bottom dross ( ⁇ 2- phase dross, ⁇ 1- phase dross, and ⁇ -phase dross).
- the sum of the peak intensities of the bottom dross i.e., the peak intensity of the gamma 2 phase dross, the peak intensity of the [delta] 1 phase dross, and, zeta sum of the peak amplitude of the phase dross
- the amount of ⁇ -phase dross may be used. In X-ray diffraction measurement, it is not easy to clearly distinguish between ⁇ 2- phase dross and ⁇ 1- phase dross. However, as described above, gamma 1-phase dross is considered hardly existent.
- a Co dry bulb is used as a target for X-ray diffraction measurement.
- the amount of ⁇ -phase dross may be determined by a method other than the above.
- the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 is determined using the sample collected in the sample collection step (S1).
- the ⁇ -phase dross amount determination step (S2) is preferably performed every time a sample is collected in the sample collection step (S1).
- the operating condition of the hot-dip galvanizing treatment is adjusted based on the amount of ⁇ phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103. Specifically, when the obtained ⁇ -phase dross amount is small, the operating conditions are adjusted (changed) so as to increase the ⁇ -phase dross amount in the hot-dip galvanizing bath 103. If the obtained ⁇ -phase dross amount is an appropriate amount, the operating conditions may be maintained as they are.
- the method for adjusting the operating conditions is not particularly limited as long as the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 can be adjusted. Specifically, as long as the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 can be adjusted, the method of adjusting the operating conditions is not particularly limited.
- At least one of the following (A) or (B) is carried out as a method for adjusting the operating conditions.
- (A) Adjust the bath temperature of the hot-dip galvanizing bath 103.
- (B) The Al concentration of the hot-dip galvanizing bath 103 is adjusted.
- the bath temperature of the hot-dip galvanizing bath 103 may be increased.
- the hard ⁇ two- phase dross undergoes a phase transformation into a soft ⁇ -phase dross.
- the soft ⁇ phase dross increases and the hard ⁇ two phase dross decreases. Therefore, the occurrence of dross defects is suppressed.
- Increasing the bath temperature increases the energy intensity. Therefore, when the amount of ⁇ -phase dross is sufficiently large, it is not necessary to raise the bath temperature excessively.
- the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 can be adjusted by adjusting the bath temperature of the hot-dip galvanizing bath 103. Specifically, by increasing the bath temperature of molten zinc plating bath 103, it is possible to increase the ⁇ phase dross amount, as a result, it is possible to reduce the gamma 2 phase dross content in molten zinc plating bath 103.
- the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 can be adjusted by adjusting the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath 103. Specifically, by reducing the Al content of the hot-dip galvanizing bath 103, the ⁇ -phase dross amount can be increased, and as a result, the ⁇ 2- phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 can be reduced.
- only one of the operating conditions may be adjusted based on the obtained ⁇ -phase dross amount, or both (A) and (B).
- the operating conditions may be adjusted. For example, when the amount of ⁇ -phase dross is excessively small, the bath temperature of the hot-dip galvanizing bath 103 may be raised and the Al concentration of the hot-dip galvanizing bath 103 may be lowered. If the amount of ⁇ -phase dross is appropriate, the operating conditions of (A) and (B) may be maintained as they are.
- a threshold value may be provided as an index for determining whether or not the ⁇ -phase dross amount obtained in the ⁇ -phase dross amount determination step (S2) is appropriate.
- the operating conditions may be adjusted depending on whether or not the obtained ⁇ -phase dross amount is less than the threshold value. Specifically, the operating conditions may be changed or maintained without being changed depending on whether or not the obtained ⁇ -phase dross amount is less than the threshold value. For example, when the obtained ⁇ -phase dross amount is less than the threshold value, it is judged that the ⁇ -phase dross amount is excessively small, the operating conditions are changed, and the ⁇ -phase dross amount in the hot-dip galvanizing bath 103 is larger than the current value.
- the operating conditions are changed so that the ⁇ -phase dross amount is equal to or more than the threshold value.
- the obtained ⁇ -phase dross amount is equal to or greater than the threshold value, it is determined that the ⁇ -phase dross amount in the hot-dip galvanizing bath 103 is sufficiently large, and the operating conditions are maintained as they are.
- the number of ⁇ -phase dross per predetermined area for example, as described above, when the number of ⁇ -phase dross in the observation field is taken as the amount of ⁇ -phase dross, it is converted into the number per unit area (1 cm 2 ).
- the number of ⁇ -phase dross obtained by the ⁇ -phase dross amount determination step (S2) is larger than the threshold value (11.25 pieces / 225 mm 2 ), that is, the unit area (1 cm 2 ) is used.
- the threshold value 11.25 pieces / 225 mm 2
- the number is less than 5.0 pieces / cm 2 , it is judged that the amount of ⁇ -phase dross is excessively small, and the operating conditions are adjusted so that the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 increases.
- the ⁇ -phase dross amount obtained in the ⁇ -phase dross amount determination step (S2) exceeds the above threshold value (11.25 pieces / 225 mm 2 ), that is, the obtained ⁇ -phase dross amount is the unit area.
- the number is less than 5.0 pieces / cm 2 when converted in, the number of ⁇ -phase dross is equal to or greater than the threshold value (11.25 pieces / 225 mm 2 ) (that is, 5 when converted in unit area). Adjust the operating conditions so that the number is 0.0 pieces / cm 2 or more).
- the above-mentioned (A) or (B) Implement at least one of the operating conditions to increase the amount of ⁇ phase dross.
- the bath temperature of the hot dip galvanizing bath 103 is increased to increase the amount of ⁇ phase dross.
- the Al content of the hot-dip galvanizing bath 103 is reduced to increase the ⁇ -phase dross amount. The larger the number of ⁇ -phase dross per predetermined area, the better, and the upper limit is not specified.
- the Fe concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 is defined as X (mass%) based on the ⁇ -phase dross amount obtained in the ⁇ -phase dross amount determining step (S2).
- the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 is defined as Y (mass%)
- the Fe concentration and Al concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 are adjusted so as to satisfy the formulas (1) and (2). ..
- the Al concentration means the Al concentration excluding the Al content contained in the dross among the Al in the hot-dip galvanizing bath 103, and means the so-called Free-Al concentration (mass%).
- the Fe concentration means the Fe concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 excluding the Fe content contained in the dross.
- Formula (1) shows the range of Al concentration Y (mass%) in the hot-dip galvanizing bath 103.
- the Al concentration Y in the hot-dip galvanizing bath 103 is related to the amount of top dross, ⁇ two- phase dross, and ⁇ -phase dross produced.
- the Al concentration Y is 0.139% or less, the top dross is likely to undergo phase transformation into ⁇ 2- phase dross and ⁇ -phase dross. In this case, excessive production of top dross is suppressed. As a result, it is possible to suppress the formation of surface defects due to the top dross being sandwiched between the sink roll 107 and the steel plate.
- the generation of top dross may be suppressed.
- the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 can be maintained at 0.140% or less.
- the upper limit of the Al concentration Y in the hot-dip galvanizing bath 103 is set to 0.139%.
- the lower limit of the Al concentration is not particularly limited. However, it is well known that overalloying can be suppressed in the alloying treatment by setting the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 to a certain level or higher.
- the lower limit of the Al concentration (the lower limit of the formula (1)) is 0.100%.
- the lower limit of the Al concentration Y in the hot-dip galvanizing bath 103 may be 0.100%, 0.105%, or 0.110%. Further, the upper limit of the Al concentration Y in the hot-dip galvanizing bath 103 may be 0.139%, 0.135%, 0.130%, or 0. It may be .125%.
- Equation (2) corresponds to the boundary (phase transformation line) in which the ⁇ 2- phase dross undergoes a phase transformation to the ⁇ phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103.
- the chemical composition of the hot-dip galvanizing bath 103 is such that the ⁇ two- phase dross can exist more stably than the ⁇ -phase dross. It has become.
- the ⁇ phase dross is likely to undergo a phase transformation to the ⁇ two phase dross. Therefore, in the hot-dip galvanizing bath 103, ⁇ two- phase dross is likely to be generated.
- the Al concentration Y in the hot-dip galvanizing bath 103 is equal to or less than the right side of the formula (2), that is, if the Al concentration Y and the Fe concentration X satisfy the formula (2), Al in the hot-dip galvanizing bath 103.
- the assumption that the concentration Y satisfies the equation (1) the chemical composition of the molten zinc plating bath 103, towards the ⁇ phase dross than gamma 2 phase dross is in a state that can exist stably. Therefore, the ⁇ 2- phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 is likely to undergo a phase transformation into a ⁇ -phase dross. Therefore, in the hot-dip galvanizing bath 103, the ⁇ two- phase dross is likely to decrease.
- the hot-dip galvanizing bath 103 can be used. promotes the formation of ⁇ phase dross, it is possible to reduce the gamma 2 phase dross amount with ⁇ phase dross amount negatively correlated.
- the Fe concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 is defined as X (mass%) based on the ⁇ -phase dross amount obtained in the ⁇ -phase dross amount determining step (S2).
- the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 is defined as Y (mass%)
- the Fe concentration and the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 are adjusted so as to satisfy the formulas (1) and (3). To do.
- the Al concentration means the Al concentration excluding the Al content contained in the dross among the Al in the hot-dip galvanizing bath 103, and means the so-called Free-Al concentration (mass%).
- the Fe concentration means the Fe concentration in the hot-dip galvanizing bath 103 excluding the Fe content contained in the dross.
- the formula (3) is a formula for specifying a region having a lower Al concentration than the above formula (2).
- the above equation (2) corresponds to the boundary (phase transformation line) in which the ⁇ 2- phase dross undergoes a phase transformation to the ⁇ phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103.
- Equation (3) is a region in which the ⁇ -phase dross can exist more stably than the region specified by the equation (2). Therefore, the ⁇ 2- phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 is more likely to undergo a phase transformation into a ⁇ -phase dross. Therefore, in the hot-dip galvanizing bath 103, the ⁇ two- phase dross is likely to be further reduced.
- the Fe concentration (Free-Fe concentration) in the hot-dip galvanizing bath and the Al concentration (Free-Al concentration) in the hot-dip galvanizing bath can be obtained by the following method.
- a sample is taken from within a specific depth range in the depth direction D. More specifically, in the hot-dip galvanizing bath 103 of FIG. 2, the section is divided into a specific depth range in the depth direction D, a specific width range in the width direction W, and a specific length range in the length direction L.
- a sample is collected from within the specific area (hereinafter referred to as the sampling area). When collecting samples sequentially over time, the sampling positions shall be the same (within the same sampling area). Cool the collected sample to room temperature.
- the Fe concentration (mass%) and Al concentration (mass%) in the sample after cooling are measured using an ICP emission spectrophotometer.
- the balance other than the Fe concentration and the Al concentration can be regarded as Zn.
- the Fe concentration obtained by the above-mentioned ICP emission spectrophotometer is a so-called Total-Fe concentration including not only the Fe concentration (Free-Fe concentration) in the hot-dip galvanizing bath but also the Fe concentration in the dross.
- the Al concentration obtained by the above-mentioned ICP emission spectrophotometer is the so-called Total-Al concentration, which includes not only the Al concentration (Free-Al concentration) in the hot-dip galvanizing bath but also the Al concentration in the dross. is there. Therefore, the Free-Fe concentration and the Free-Al concentration are calculated by using the obtained Total-Fe concentration and the Total-Al concentration and a well-known Zn-Fe-Al ternary phase diagram.
- Non-Patent Document 1 is a well-known paper among researchers and developers of hot-dip galvanizing baths.
- points specified from the Total-Fe concentration and the Total-Al concentration obtained by the ICP emission spectrophotometer are plotted.
- a tie line (conjugate line) is drawn on the liquid phase line in the Zn—Fe—Al ternary system state diagram.
- the Fe concentration at the intersection of the liquidus line and the tie line corresponds to the Free-Fe concentration
- the Al concentration at the intersection of the liquid phase line and the tie line corresponds to the Free-Al concentration.
- the temperature (bath temperature) of the hot-dip galvanizing bath 103 in the hot-dip galvanizing treatment method described above is preferably 440 to 500 ° C.
- the dross in the hot-dip galvanizing bath 103 mainly depends on the temperature of the hot-dip galvanizing bath 103 and the Al concentration in the hot-dip galvanizing bath 103, mainly top dross (Fe 2 Al 5 Zn x ), ⁇ 2- phase dross, and ⁇ . Phase transformation into 1- phase and ⁇ -phase dross.
- ⁇ 2- phase dross is likely to be formed in the region where the bath temperature is low.
- ⁇ phase dross is likely to generate at a bath temperature is higher region than generation region of the gamma 2 phase dross.
- the bath temperature of the hot-dip galvanizing bath 103 is 500 ° C. or lower, it is possible to prevent Zn from evaporating to form a fume. When a fume is generated, the fume easily adheres to the steel sheet and causes a surface defect (fume defect).
- the lower limit of the hot-dip galvanizing bath 103 is preferably 460 ° C, more preferably 465 ° C, still more preferably 469 ° C.
- the preferred upper limit of the hot-dip galvanizing bath 103 is 490 ° C, more preferably 480 ° C, still more preferably 475 ° C.
- the top dross is likely to be generated in a region where the Al concentration is higher than that in the region where the ⁇ two- phase dross is generated and the region where the ⁇ phase dross is generated.
- a sample is sampled from the hot-dip galvanizing bath 103 (sample sampling step (S1)), and the amount of ⁇ phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 is determined ( ⁇ ).
- Phase dross amount determination step (S2) the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment are adjusted based on the amount of ⁇ -phase dross in the hot-dip galvanizing bath 103 (operating condition adjusting step (S3)).
- the hot-dip galvanized treatment method of the present embodiment described above can be applied to a method for producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet (GA).
- the method for producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet according to the present embodiment includes a hot-dip galvanized treatment step and an alloying treatment step.
- the hot-dip galvanizing treatment step the hot-dip galvanizing treatment method described above is carried out on the steel sheet to form a hot-dip galvanizing layer on the surface of the steel sheet.
- the alloying treatment step the alloying treatment is performed on the steel sheet on which the hot-dip galvanizing layer is formed by the hot-dip galvanizing treatment step using the alloying furnace 111 shown in FIG.
- the alloying treatment method it is sufficient to apply a well-known method.
- An alloyed hot-dip galvanized steel sheet can be manufactured by the above manufacturing process.
- the hot-dip galvanized treatment method of the present embodiment described above is adopted. That is, the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment are adjusted based on the ⁇ -phase dross amount to increase the ⁇ -phase dross amount. Therefore, the ⁇ two- phase dross in the hot-dip galvanized bath 103 is relatively reduced, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of dross defects in the produced alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
- the method for producing the alloyed hot-dip galvanized steel sheet of the present embodiment may include a hot-dip galvanized treatment step and a manufacturing step other than the alloying treatment step.
- the method for producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet of the present embodiment may include a tempering rolling step of performing tempering rolling using the tempering rolling mill 30 shown in FIG. 1 after the alloying treatment step. .. In this case, the appearance quality of the surface of the alloyed hot-dip galvanized steel sheet can be further improved. Further, a manufacturing process other than the temper rolling process may be included.
- the hot-dip galvanizing treatment method of the present embodiment described above can also be applied to a method for producing a hot-dip galvanized steel sheet (GI).
- GI hot-dip galvanized steel sheet
- the method for manufacturing a hot-dip galvanized steel sheet according to the present embodiment includes a hot-dip galvanized treatment step.
- the hot-dip galvanizing treatment method described above is carried out on the steel sheet to form a hot-dip galvanizing layer on the surface of the steel sheet.
- the hot-dip galvanized treatment method of the present embodiment described above is adopted. That is, the operating conditions of the hot-dip galvanizing treatment are adjusted based on the amount of ⁇ -phase dross to increase the ⁇ -phase dross. Therefore, it is possible to suppress the occurrence of dross defects in the manufactured hot-dip galvanized steel sheet.
- the method for producing a hot-dip galvanized steel sheet of the present embodiment may include a manufacturing process other than the hot-dip galvanizing process.
- the method for producing a hot-dip galvanized steel sheet of the present embodiment may include a temper rolling step in which temper rolling is performed using the temper rolling mill 30 shown in FIG. 1 after the hot-dip galvanizing treatment step. In this case, the appearance quality of the surface of the hot-dip galvanized steel sheet can be further improved. Further, a manufacturing process other than the temper rolling process may be included.
- the hot-dip galvanizing treatment method of the present embodiment will be described more specifically by way of examples.
- the conditions in the examples are one condition example adopted for confirming the feasibility and effect of the present invention. Therefore, the hot-dip galvanizing treatment method of the present embodiment is not limited to this one-condition example.
- a hot-dip galvanizing treatment method was carried out using a hot-dip galvanizing facility having the same configuration as in FIG. Specifically, the Fe concentration X (mass%) and the Al concentration Y (mass%) of the hot-dip galvanizing bath were adjusted as shown in Table 1.
- the steel sheet high-strength steel composed of C: 0.003%, Si: 0.006%, Mn: 0.6%, P: 0.02%, S: 0.01% and the balance: Fe and impurities.
- This high-strength steel is a so-called difficult-to-alloy material, which is relatively difficult to alloy when producing an alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
- the hot-dip galvanized steel sheet was subjected to an alloying treatment using an alloying furnace to produce an alloyed hot-dip galvanized steel sheet.
- the heating temperature in the alloying treatment was constant (510 ° C.) in all of the test numbers.
- a sample was taken from the hot-dip galvanizing bath 103 of FIG. 2 in a specific depth range D107 from the upper end to the lower end of the sink roll 107 in the depth direction D. More specifically, in the hot-dip galvanizing bath 103 of FIG. 2, in a specific depth range D107 in the depth direction D, a specific width range in the width direction W, and a specific length range in the length direction L. Samples were collected from within the specific area to be partitioned (hereinafter referred to as the sampling area). In any of the test numbers, about 400 g of a sample was collected from the same sampling area as described above. The collected sample was cooled to room temperature.
- the chemical composition of the hot-dip galvanized bath of each test number was measured using an ICP emission spectrophotometer.
- the Fe concentration (mass%) and Al concentration (mass%) obtained by the measurement are Total-Fe concentration (mass%) and Total-Al concentration (mass%). Therefore, using the obtained Total-Fe concentration and Total-Al concentration and a well-known Zn-Fe-Al ternary phase diagram, the Fe concentration (Free-Fe concentration) and melting in the hot-dip galvanizing bath
- the Al concentration (Free-Al concentration) in the zinc plating bath was calculated. Specifically, a Zn-Fe-Al ternary phase diagram at the bath temperature when the sample was taken was prepared.
- the Fe concentration X (mass%) of the hot-dip galvanizing bath is made constant at the value shown in Table 1, and the Al concentration Y (mass%) of the hot-dip galvanizing bath is shown in Table 1. Al was appropriately added over time to adjust the concentration. The transport speed of the steel sheet during the hot-dip galvanizing treatment was kept constant at all test numbers.
- Table 1 also describes the values on the right side of equations (2) and (3). Further, it is described whether or not the Fe concentration X (mass%) and the Al concentration Y (mass%) in the hot-dip galvanizing bath satisfy the formulas (1) to (3). For example, when a white circle ( ⁇ ) is described in the column of the formula (2), the Fe concentration X (mass%) and the Al concentration Y (mass%) in the hot-dip galvanizing bath satisfy the formula (2). Is shown. When a cross mark (x) is described in the column of the formula (2), it means that the Fe concentration X (mass%) and the Al concentration Y (mass%) in the hot-dip galvanizing bath do not satisfy the formula (2). Shown.
- samples were taken from the hot-dip galvanized bath under the operating conditions shown in Table 1. Specifically, about 400 g of a sample was collected from the above-mentioned sampling area. A test piece for observing ⁇ -phase dross was prepared from the collected sample. The surface to be inspected of the ⁇ -phase dross observation test piece was 1 cm ⁇ 1 cm, and the thickness was 0.5 mm. Using 100 times SEM, full-field observation was performed in the field of view (1 cm ⁇ 1 cm) of the surface to be inspected, and dross (top dross, bottom dross) was specified based on the contrast.
- composition analysis using EPMA was performed to classify bottom dross into ⁇ 2- phase dross, ⁇ 1- phase dross, and ⁇ -phase dross. Furthermore, the equivalent circle diameter of each of the specified bottom dross ( ⁇ 2- phase dross, ⁇ 1- phase dross, and ⁇ -phase dross) was determined. Among the ⁇ -phase dross in the above-mentioned 1 cm ⁇ 1 cm field of view, the number of ⁇ -phase dross having a circle-equivalent diameter of 10 ⁇ m or more was determined.
- the number of ⁇ -phase dross (pieces / 1 cm 2 ) having a circle-equivalent diameter of 10 ⁇ m or more in the observation field was defined as the amount of ⁇ -phase dross.
- the amount of ⁇ -phase dross obtained is shown in Table 1. In the present embodiment, in any of the test numbers, gamma 1-phase dross was observed.
- the ratio of the Fe content to the Zn content was 11% or more, it was determined to be a superalloy.
- test numbers 3, 4, and 7 in which the amount of ⁇ -phase dross was less than 5.0 pieces / cm 2 the dross defect evaluation and the alloying evaluation of the difficult-to-alloy material were C. Further, referring to test numbers 1 to 13, the larger the amount of ⁇ -phase dross, the better the dross defect evaluation. That is, the amount of ⁇ -phase dross and the number of dross defects showed a negative correlation.
- the dross defect can be suppressed by adjusting the operating conditions based on the amount of ⁇ -phase dross. And, preferably, zeta phase dross of Threshold 5.0 pieces / cm 2 and then, adjusting the operating conditions in the molten zinc plating as phase dross amount zeta is 5.0 pieces / cm 2 or more By doing so, it was found that the dross defect can be remarkably suppressed.
- the dross defect evaluation was A or B, and the dross defect could be suppressed more effectively.
- the alloying evaluation of the difficult-to-alloy material was further A or B, and even if the hard-alloyed material was used, the alloying could be promoted more effectively. Therefore, it was found that adjusting the operating conditions so as to satisfy the equations (1) and (2) is effective in suppressing dross defects and promoting alloying of difficult-to-alloy materials.
- test numbers 1, 5, 8, 9, 11 and 12 satisfying the formulas (1) and (3) the dross defect evaluation was A, and the dross defect could be suppressed more effectively.
- the alloying evaluation of the difficult-to-alloy material was further set to A, and even if the hard-to-alloy material was used, alloying could be promoted more effectively. Therefore, it was found that adjusting the operating conditions so as to satisfy the equations (1) and (3) is more effective in suppressing dross defects and promoting alloying of difficult-to-alloy materials.
- Hot-dip galvanizing equipment 101 Hot-dip galvanizing pot 103 Hot-dip galvanizing bath 107 Sink roll 109 Gas wiping equipment 111 Alloying furnace 202 Snout
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Abstract
ドロス欠陥の発生を抑制でき、かつ、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合に合金化を促進できる溶融亜鉛めっき処理方法を提供する。本実施形態による溶融亜鉛めっき処理方法は、溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いられる溶融亜鉛めっき処理方法である。この溶融亜鉛めっき処理方法は、サンプル採取工程(S1)と、ζ相ドロス量決定工程(S2)と、操業条件調整工程(S3)とを備える。サンプル採取工程(S1)では、Alを含有する溶融亜鉛めっき浴中からサンプルを採取する。ζ相ドロス量決定工程(S2)では、採取されたサンプル中のζ相ドロス量を求める。操業条件調整工程(S3)では、求めたζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する。
Description
本発明は、溶融亜鉛めっき処理方法、その溶融亜鉛めっき処理方法を用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、及び、その溶融亜鉛めっき処理方法を用いた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。
溶融亜鉛めっき鋼板(以下、GIともいう)、及び、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(以下、GAともいう)は、次の製造工程により製造される。はじめに、溶融亜鉛めっき処理の対象となる鋼板(母材鋼板)を準備する。母材鋼板は、熱延鋼板であってもよいし、冷延鋼板であってもよい。母材鋼板を熱延鋼板とする場合、たとえば、酸洗された熱延鋼板を準備する。酸洗された熱延鋼板に対して、必要に応じてNiプレめっき処理を実施して、表面にNi層が形成された熱延鋼板を準備してもよい。上述以外の他の処理が施された熱延鋼板を準備してもよい。母材鋼板を冷延鋼板とする場合、たとえば、焼鈍処理された冷延鋼板を準備する。焼鈍処理された冷延鋼板に対して、必要に応じてNiプレめっき処理を実施して、表面にNi層が形成された冷延鋼板を準備してもよい。上述以外の他の処理が施された冷延鋼板を準備してもよい。準備された母材鋼板(上述の熱延鋼板又は冷延鋼板)を溶融亜鉛めっき浴に浸漬して、溶融亜鉛めっき処理を実施し、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合はさらに、溶融亜鉛めっき鋼板を合金化炉内で熱処理することにより、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する。
溶融亜鉛めっき鋼板及び合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造工程中の、溶融亜鉛めっき処理の詳細は次のとおりである。溶融亜鉛めっき処理に用いられる溶融亜鉛めっき設備は、溶融亜鉛めっき浴が収納された溶融亜鉛ポットと、溶融亜鉛めっき浴中に配置されたシンクロールと、ガスワイピング装置とを備える。
溶融亜鉛めっき処理工程では、鋼板(母材鋼板)を溶融亜鉛めっき浴に浸漬させる。そして、溶融亜鉛めっき浴中に配置されたシンクロールにより、鋼板の進行方向を上方に転換させ、鋼板を溶融亜鉛めっき浴から引き上げる。引き上げられて上方に進む鋼板に対して、ガスワイピング装置からワイピングガスを鋼板表面に吹き付けて、余剰の溶融亜鉛を掻き取り、鋼板表面のめっき付着量を調整する。以上の方法により、溶融亜鉛めっき処理工程を実施する。なお、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合にはさらに、めっき付着量が調整された鋼板を合金化炉に装入して合金化処理を実施する。
上述の溶融亜鉛めっき処理では、溶融亜鉛めっき浴中に浸漬された鋼板から、溶融亜鉛めっき浴中にFeが溶出する。鋼板から溶融亜鉛めっき浴中に溶出したFeが、溶融亜鉛めっき浴中に存在するAlやZnと反応すると、ドロスと呼ばれる金属間化合物が生成する。ドロスにはトップドロスとボトムドロスとが存在する。トップドロスは、溶融亜鉛めっき浴よりも比重が軽い金属間化合物であり、溶融亜鉛めっき浴の液面に浮上するドロスである。ボトムドロスは、溶融亜鉛めっき浴よりも比重が重い金属間化合物であり、溶融亜鉛ポットの底に堆積するドロスである。これらのドロスのうち、特に、ボトムドロスは、溶融亜鉛めっき処理中において、溶融亜鉛めっき浴中の鋼板の進行により発生する随伴流により、堆積している溶融亜鉛ポットの底から巻き上げられて、溶融亜鉛めっき浴中に浮遊する。このような浮遊したボトムドロスが溶融亜鉛めっき処理中の鋼板の表面に付着する場合がある。鋼板表面に付着したボトムドロスは、合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板の表面において、点状の欠陥となる場合がある。このようなボトムドロス起因の表面欠陥を、本明細書では、「ドロス欠陥」という。ドロス欠陥は合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び溶融亜鉛めっき鋼板の外観性を低下したり、耐食性を低下したりする。そのため、ドロス欠陥の発生を抑制できる方が好ましい。
ドロス欠陥の発生を抑制する技術が、特開平11-350096号公報(特許文献1)、及び特開平11-350097号公報(特許文献2)に提案されている。
特許文献1では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、溶融亜鉛浴温度をT(℃)とし、Cz=-0.0015×T+0.76で定義される境界Al濃度をCz(wt%)とした場合、溶融亜鉛浴温度Tを435~500℃の範囲内にするとともに、浴中Al濃度をCz±0.01wt%の範囲内に保持する。
特許文献2では、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法において、浴中Al濃度を0.15±0.01wt%の範囲内に保持する。具体的には、特許文献2では、次のとおり記載されている。浴中Al濃度が0.15wt%以上では、ドロスはFe-Al相となり、浴中Al濃度が0.15%以下では、ドロスはデルタ1相(δ1相)となる。ドロスがFe-Al相とδ1相とで相変態を繰り返せば、ドロスが微細化する。そこで、浴中Al濃度を0.15±0.01wt%の範囲内に保持することにより、ドロスを微細化でき、その結果、ドロス欠陥の発生が抑制できる、と特許文献2には記載されている。
Practical Applications of Phase Diagrams in Continuous Galvanizing,Nai-Yong Tang,Journal of Phase Equilibria and Diffusion Vol. 27 No.5,2006
溶融亜鉛めっき処理において発生し得るドロスには、Fe2Al5Znx(いわゆる、トップドロス)、δ1相、ガンマ1相(Γ1相)、ツェータ相(ζ相)の4種類が存在することが今までの研究で報告されている。たとえば、特許文献2では、浴中Al濃度がFe2Al5相とδ1相との境界近傍となるように操業することで、ドロス欠陥の主要因であるδ1相を微細化することを提案している。
しかしながら、上記特許文献1や特許文献2で提案されている方法で操業を行った場合であっても、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、又は、溶融亜鉛めっき鋼板の表面には、依然としてドロス欠陥が発生する場合がある。
さらに、近年、高張力鋼等の合金元素を多量に含む鋼に、合金化溶融亜鉛めっき処理を行う要求が高まっている。合金元素を多量に含む高張力鋼は、溶融亜鉛めっき処理後の合金化処理において、合金化がし難いことが知られている。そのため、高張力鋼からなる鋼板は、難合金化材と称されることがある。難合金化材であっても合金化処理がし易い溶融亜鉛めっき処理方法が求められている。また、難合金化材でなくとも、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合には、合金化処理が促進される溶融亜鉛めっき処理方法が好ましい。
本開示の目的は、ドロス欠陥の発生を抑制可能であり、かつ、合金化の促進が可能な溶融亜鉛めっき処理方法、その溶融亜鉛めっき処理方法を用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、及び、その溶融亜鉛めっき処理方法を用いた溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法を提供することである。
本開示による溶融亜鉛めっき処理方法は、溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いられる溶融亜鉛めっき処理方法であって、
Alを含有する溶融亜鉛めっき浴中からサンプルを採取するサンプル採取工程と、
採取されたサンプルを用いて、溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量を求めるζ相ドロス量決定工程と、
求めたζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する操業条件調整工程とを備える。
Alを含有する溶融亜鉛めっき浴中からサンプルを採取するサンプル採取工程と、
採取されたサンプルを用いて、溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量を求めるζ相ドロス量決定工程と、
求めたζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する操業条件調整工程とを備える。
本開示による合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、
鋼板に対して、上述の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程と、
表面に溶融亜鉛めっき層が形成された鋼板に対して合金化処理を実施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する合金化処理工程とを備える。
鋼板に対して、上述の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程と、
表面に溶融亜鉛めっき層が形成された鋼板に対して合金化処理を実施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する合金化処理工程とを備える。
本開示による溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、
鋼板に対して、上述の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程を備える。
鋼板に対して、上述の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程を備える。
本開示による溶融亜鉛めっき処理方法は、ドロス欠陥の発生を抑制でき、かつ、高張力鋼の鋼板に対して溶融亜鉛めっき処理及び合金化処理を実施する場合であっても合金化を促進できる。また、本開示による合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、ドロス欠陥の発生が抑制された合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造でき、さらに、高張力鋼の鋼板に対して溶融亜鉛めっき処理及び合金化処理を実施する場合であっても合金化を促進できる。本開示による溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、ドロス欠陥の発生が抑制された溶融亜鉛めっき鋼板を製造できる。
[ドロス欠陥の発生要因について]
上述のとおり、従来の研究では、溶融亜鉛めっき処理において発生するドロスとして、次の種類が存在すると報告されている。
(1)Fe2Al5Znx
(2)δ1相ドロス
(3)Γ1相ドロス
(4)ζ相ドロス
上述のとおり、従来の研究では、溶融亜鉛めっき処理において発生するドロスとして、次の種類が存在すると報告されている。
(1)Fe2Al5Znx
(2)δ1相ドロス
(3)Γ1相ドロス
(4)ζ相ドロス
Fe2Al5Znxはトップドロスと呼ばれる。トップドロスは、溶融亜鉛めっき浴よりも比重が軽い。そのため、トップドロスは、溶融亜鉛めっき浴の液面に浮上しやすい。Fe2Al5Znxの結晶構造は斜方晶であり、その化学組成は、質量%で、45%のAlと、38%のFeと、17%のZnとからなる。トップドロスは溶融亜鉛めっき浴の液面に浮上するため、常に回収できる。そのため、トップドロスはドロス欠陥の要因となりにくいことが知られている。
δ1相ドロス、Γ1相ドロス、及び、ζ相ドロスは、ボトムドロスと呼ばれる。ボトムドロスは、溶融亜鉛めっき浴よりも比重が重い。そのため、ボトムドロスは、溶融亜鉛めっき浴が貯留されている溶融亜鉛ポットの底に堆積しやすい。
δ1相ドロスの結晶構造は六方晶であり、その化学組成は、質量%で、1%以下のAlと、9%以上のFeと、90%以上のZnとからなる。Γ1相ドロスの結晶構造は面心立方晶であり、その化学組成は、質量%で、20%のFeと、80%程度のZnとからなる。ζ相ドロスの結晶構造は単斜晶であり、その化学組成は、質量%で、1%以下のAlと、6%程度のFeと、94%程度のZnとからなる。
従前の研究では、ドロス欠陥の主たる要因をδ1相ドロスとする報告例が多数存在していた。上述の特許文献1及び2においても、δ1相ドロスをドロス欠陥の要因の一つと考えていると思われる。そこで、本発明者も当初、δ1相ドロスがドロス欠陥の主たる要因であると考え、調査及び研究を行った。しかしながら、溶融亜鉛めっき処理においてδ1相ドロスの発生を抑制した場合であっても、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び溶融亜鉛めっき鋼板の表面には、依然としてドロス欠陥が発生する場合があった。
そこで、本発明者は、ドロス欠陥の発生要因はδ1相ドロスではなく、他のドロスではないかと考えた。そこで、本発明者は、ドロス欠陥が発生している合金化溶融亜鉛めっき鋼板を用いて、ドロス欠陥部分の化学組成及び結晶構造について、改めて分析を行った。本発明者はさらに、溶融亜鉛めっき浴中で発生するドロスの種類についても、改めて分析を行った。その結果、本発明者は、ドロス欠陥について、従来の研究結果とは異なる次の知見を得た。
はじめに、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面のドロス欠陥部分の化学組成をEPMA(Electron Probe Micro Analyzer:電子線マイクロアナライザー)を用いて分析した。さらに、ドロス欠陥部分の結晶構造をTEM(Transmission Electron Microscope:透過型電子顕微鏡)を用いて解析した。その結果、ドロス欠陥部分の化学組成は、質量%で、2%のAlと、8%のFeと、90%のZnとからなり、結晶構造は面心立方晶であった。
従来のドロス欠陥の主要因と考えられていたδ1相ドロスの化学組成(質量%で1%以下のAl、9%以上のFe、及び、90%以上のZn)は、上述のドロス欠陥部分の化学組成と類似する。しかしながら、δ1相ドロスの結晶構造は六方晶であり、ドロス欠陥部分で特定された面心立方晶ではない。そのため、本発明者は、従来ドロス欠陥の主要因と考えられていたδ1相ドロスは、実際には、ドロス欠陥の主要因ではないと考えた。
そこで、本発明者は、ドロス欠陥の原因となるドロスの特定を行った。上述の(1)~(4)のドロスのうち、Fe2Al5Znx(トップドロス)については、化学組成がドロス欠陥部分の化学組成と大きく異なる。Γ1相ドロスについては、結晶構造がドロス欠陥部分と同じ面心立方晶であるものの、化学組成(質量%で20%のFe、及び、80%のZn)がドロス欠陥部分の化学組成と大きく異なる。ζ相ドロスについては、化学組成(質量%で1%以下のAl、6%程度のFe、及び、94%程度のZn)がドロス欠陥部分の化学組成と異なり、さらに、結晶構造(単斜晶)もドロス欠陥部分の結晶構造(面心立方晶)と異なる。
以上の検討結果に基づいて、本発明者は、ドロス欠陥は、上述の(1)~(4)のドロスに起因したものではないと考えた。そして、本発明者は、ドロス欠陥は、上記(1)~(4)以外の他の種類のドロスに起因しているのではないかと考えた。
そこで、本発明者は、溶融亜鉛めっき浴中のドロスの分析をさらに行った。ドロスの分析には、上述のEPMA及びTEMを用いた。その結果、本発明者は、溶融亜鉛めっき浴中に生成するドロスとして、ガンマ2相(Γ2相)ドロスが存在することを新たに突き止めた。
Γ2相ドロスの化学組成は、質量%で、2%のAlと、8%のFeと、90%のZnとからなり、上述の解析されたドロス欠陥部分の化学組成と一致する。さらに、Γ2相ドロスの結晶構造は面心立方晶であり、ドロス欠陥部分の結晶構造と一致する。そこで、本発明者は、Γ2相ドロスがドロス欠陥の主要因ではないかと考えた。そして、Γ2相ドロスの比重は溶融亜鉛めっき浴の比重よりも大きいため、Γ2相ドロスは、溶融亜鉛ポットの底に堆積し得るボトムドロスに該当した。
上述のとおり、Fe2Al5Znx(トップドロス)は溶融亜鉛めっき浴よりも比重が軽い。Fe2Al5Znx(トップドロス)は溶融亜鉛めっき浴の液面に浮上するため、常に回収できる。したがって、Fe2Al5Znx(トップドロス)はドロス欠陥の原因になりにくい。
本発明者は、Γ2相ドロスと、他の(2)~(4)のドロスとに関して、さらに調査を進めた。その結果、ドロス欠陥は、硬質のドロスが起因しており、軟質のドロスはドロス欠陥を形成しにくいことが判明した。
本発明者の更なる検討の結果、上記(2)~(4)のドロス、及び、Γ2相ドロスの内、Γ2相ドロスは硬質のドロスであることが判明した。さらに、δ1相ドロス、及びζ相ドロスは、Γ2相ドロスよりも軟質であるため、ドロス欠陥になりにくいことが判明した。また、ζ相ドロスは上記(2)~(4)のドロスの中で最も軟質なドロスであり、ζ相ドロスが最もドロス欠陥の原因となりにくいことが判明した。
以上の検討結果に基づいて、本発明者は、溶融亜鉛めっき処理を施される合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び溶融亜鉛めっき鋼板の表面に発生するドロス欠陥の主要因は、δ1相ドロスではなく、Γ2相ドロスであると結論付けた。さらに、本発明者は、ボトムドロスに分類されるドロスは、Γ2相ドロス、δ1相ドロス、ζ相ドロス、及び、Γ1相ドロスのいずれかであるものの、溶融亜鉛めっき浴において、Γ1相ドロスはほとんど存在していないとの知見を得た。
本発明者はさらに、次の知見を得た。ζ相ドロスは、他の相のドロスと互いに相変態する。つまり、Γ2相ドロスとζ相のドロスとは、互いに相変態する。つまり、溶融亜鉛めっき処理の条件によって、Γ2相ドロスがζ相のドロスに相変態したり、ζ相ドロスがΓ2相ドロスに相変態したりする。そのため、溶融亜鉛めっき浴中のボトムドロスのうち、ζ相ドロスが占める割合が多くなれば、相対的に、溶融亜鉛めっき浴中のΓ2相ドロス量が減少することを意味する。
以上の知見に基づいて、本発明者は、従来では着目されていなかった最も軟質でドロス欠陥になりにくいζ相ドロスを、敢えて増やすように溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整すれば、溶融亜鉛めっき浴中の硬質でドロス欠陥になりやすいΓ2相ドロス量を低減することができ、その結果、ドロス欠陥を抑制できることを見出した。そして、溶融亜鉛めっき処理方法において、溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量を管理することにより、上述の操業を実施可能であると考えた。
[合金化処理について]
本発明者はさらに、溶融亜鉛めっき処理後に合金化処理を実施する場合について検討を行った。合金化処理では、鋼板に含まれるFeが、鋼板の表面に形成された溶融亜鉛めっき層中に拡散し、Fe-Zn合金を形成する。合金化処理は、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度に影響を受けることが知られている。溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度が高い場合、溶融亜鉛めっき層中にもAlが多量に含まれる。溶融亜鉛めっき層中のAlは、鋼板中のFeが溶融亜鉛めっき層中のZnとFe-Zn合金を形成することを阻害する。つまり、合金化処理を考慮した場合、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度は低いことが好ましい。
本発明者はさらに、溶融亜鉛めっき処理後に合金化処理を実施する場合について検討を行った。合金化処理では、鋼板に含まれるFeが、鋼板の表面に形成された溶融亜鉛めっき層中に拡散し、Fe-Zn合金を形成する。合金化処理は、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度に影響を受けることが知られている。溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度が高い場合、溶融亜鉛めっき層中にもAlが多量に含まれる。溶融亜鉛めっき層中のAlは、鋼板中のFeが溶融亜鉛めっき層中のZnとFe-Zn合金を形成することを阻害する。つまり、合金化処理を考慮した場合、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度は低いことが好ましい。
また、高張力鋼は、Si、P及びMn等の合金元素を多量に含む。合金元素は、鋼板中のFeの溶融亜鉛めっき層中への拡散を阻害する。そのため、高張力鋼に対して溶融亜鉛めっき処理及び合金化処理を実施する場合、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度は特に低いことが好ましい。
一方で、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度が低ければ、鋼板から溶融亜鉛めっき浴中に溶出したFeが、溶融亜鉛めっき浴中のZnと反応しやすくなる。そのため、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度が低ければ、ボトムドロス量が増大する。従来は、ボトムドロスに含まれるδ1相ドロスがドロス欠陥の原因になると考えられてきた。そのため、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度を低下すれば、ドロス欠陥が発生しやすくなると考えられてきた。
しかしながら、本発明者の検討の結果、ζ相ドロスを増やすように溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整すれば、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度を低下させた場合であっても、ドロス欠陥を抑制できることが分かった。上述のとおり、ζ相ドロスは、ボトムドロスの一種である。しかしながら、ζ相ドロスは軟質であるため、ドロス欠陥の原因になりにくい。溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度を低下できれば、合金化処理においてFe-Zn合金の形成が促進される。この場合、高張力鋼であっても、合金化が容易になる。すなわち、ζ相ドロスを増やすように溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整することで、ドロス欠陥を抑制しつつ合金化を促進できることを本発明者は見出した。
以上の説明のとおり、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、従前の技術思想とは異なる発想に基づいて完成したものであって、具体的には、次のとおりである。
[1]の溶融亜鉛めっき処理方法は、
溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いられる溶融亜鉛めっき処理方法であって、
Alを含有する溶融亜鉛めっき浴中からサンプルを採取するサンプル採取工程と、
採取された前記サンプルを用いて、前記溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量を求めるζ相ドロス量決定工程と、
求めた前記ζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する操業条件調整工程とを備える。
溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いられる溶融亜鉛めっき処理方法であって、
Alを含有する溶融亜鉛めっき浴中からサンプルを採取するサンプル採取工程と、
採取された前記サンプルを用いて、前記溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量を求めるζ相ドロス量決定工程と、
求めた前記ζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する操業条件調整工程とを備える。
ここで、「溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する」とは、溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量を調整可能な、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整することを意味する。また、「溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する」とは、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を変更する行為だけでなく、操業条件を現状のまま維持する行為も含む。
上述の構成の溶融亜鉛めっき処理方法によれば、サンプルを用いて得られた、溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量に基づいて、ζ相ドロス量を増加するように、溶融亜鉛めっき処理方法の操業条件を調整する。上述のとおり、溶融亜鉛めっき浴中において、ζ相ドロス量とΓ2相ドロス量とは負の相関関係を有する。具体的には、溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量が多ければ、相対的に、溶融亜鉛めっき浴中のΓ2相ドロス量が少ないことを意味する。したがって、溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量を求め、求めたζ相ドロス量に基づいて操業条件を調整してζ相ドロスを増加することにより、溶融亜鉛めっき浴中のΓ2相ドロス量を低減できる。その結果、ドロス欠陥の発生を抑制することができる。また、ζ相ドロスを増加することでΓ2相ドロス量を低減するので、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度を低下してもドロス欠陥を抑制できる。溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度を低下できれば、合金化が促進される。
本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、高張力鋼に好適に適用できる。本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、高張力鋼以外の鋼であっても合金化を促進できる。そのため、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、高張力鋼以外の鋼にも好適に適用できる。本明細書において高張力鋼とは、引張強度が340MPa以上の鋼をいう。本明細書において高張力鋼以外の鋼とは、引張強度が340MPa未満の鋼をいう。
[2]の溶融亜鉛めっき処理方法は、[1]に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記ζ相ドロス量決定工程では、
採取された前記サンプルを用いて、所定面積当たりのζ相ドロスの個数を、前記ζ相ドロス量として求める。
前記ζ相ドロス量決定工程では、
採取された前記サンプルを用いて、所定面積当たりのζ相ドロスの個数を、前記ζ相ドロス量として求める。
ここで、所定面積は、特に限定されない。所定面積はたとえば、サンプルを用いて所定の観察視野でζ相ドロスを観察する場合における観察視野の全体の面積であってもよいし、単位面積(cm2)であってもよい。
[3]の溶融亜鉛めっき処理方法は、[1]又は[2]に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記操業条件調整工程では、
求めた前記ζ相ドロス量に基づいて、(A)又は(B)の少なくとも1つを実施して前記ζ相ドロス量を増加する。
(A)前記溶融亜鉛めっき浴の浴温を調整する。
(B)前記溶融亜鉛めっき浴のAl濃度を調整する。
前記操業条件調整工程では、
求めた前記ζ相ドロス量に基づいて、(A)又は(B)の少なくとも1つを実施して前記ζ相ドロス量を増加する。
(A)前記溶融亜鉛めっき浴の浴温を調整する。
(B)前記溶融亜鉛めっき浴のAl濃度を調整する。
上記(A)及び(B)はいずれも、他の相のドロスをζ相ドロスに相変態させたり、ζ相ドロスの生成を増加したりするのに有効な操業条件である。したがって、(A)又は(B)の少なくとも1つを実施することにより、ζ相ドロス量を増加し、Γ2相ドロス量を低減することができる。
[4]の溶融亜鉛めっき処理方法は、[1]~[3]のいずれか1つに記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記操業条件調整工程では、
求めた前記ζ相ドロス量がしきい値未満のとき、前記溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整して前記ζ相ドロス量を増加する。
前記操業条件調整工程では、
求めた前記ζ相ドロス量がしきい値未満のとき、前記溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整して前記ζ相ドロス量を増加する。
この場合、操業条件を変更するか否かについて、ζ相ドロス量としきい値とに基づいて容易に判断することができる。たとえば、求めたζ相ドロス量がしきい値未満のとき、ζ相ドロス量が増加するように操業条件を調整できる。より好ましくは、求めたζ相ドロス量がしきい値未満のとき、ζ相ドロス量がしきい値以上となるように、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する。
[5]の溶融亜鉛めっき処理方法は、[4]に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記ζ相ドロス量決定工程では、
採取された前記サンプルを用いて、所定面積当たりのζ相ドロスの個数を前記ζ相ドロス量として求め、
前記操業条件調整工程では、
求めた前記ζ相ドロス量が単位面積(1cm2)で換算した場合において5.0個/cm2未満の個数である場合、前記溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整して前記ζ相ドロス量を増加する。
前記ζ相ドロス量決定工程では、
採取された前記サンプルを用いて、所定面積当たりのζ相ドロスの個数を前記ζ相ドロス量として求め、
前記操業条件調整工程では、
求めた前記ζ相ドロス量が単位面積(1cm2)で換算した場合において5.0個/cm2未満の個数である場合、前記溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整して前記ζ相ドロス量を増加する。
この場合、ζ相ドロス量を高く維持することにより、相対的にΓ2相ドロスを低減する。その結果、Γ2相ドロスに起因するドロス欠陥の発生をさらに有効に抑制できる。
[6]の溶融亜鉛めっき処理方法は、[1]~[5]のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記操業条件調整工程では、
前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度をX(質量%)と定義し、前記溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度をY(質量%)と定義したとき、前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度及びAl濃度を式(1)及び式(2)を満たすように調整する。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1216 (2)
前記操業条件調整工程では、
前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度をX(質量%)と定義し、前記溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度をY(質量%)と定義したとき、前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度及びAl濃度を式(1)及び式(2)を満たすように調整する。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1216 (2)
ここで、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度とは、溶融亜鉛めっき浴に溶融しているFe濃度(いわゆるFree-Fe濃度)を意味する。つまり、本明細書において、「溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度」は、ドロス(トップドロス及びボトムドロス)に含まれているFe含有量を除く、溶融亜鉛めっき浴に溶融している(つまり、液相中の)Fe濃度を意味する。同様に、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度とは、溶融亜鉛めっき浴に溶融しているAl濃度(いわゆるFree-Al濃度)を意味する。つまり、本明細書において、「溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度」は、ドロス(トップドロス及びボトムドロス)に含まれているAl含有量を除く、溶融亜鉛めっき浴に溶融している(つまり、液相中の)Al濃度を意味する。
この場合、ζ相ドロス量が増加し、その結果、相対的にΓ2相ドロス量が減少する。そのため、Γ2相ドロスに起因するドロス欠陥の発生をさらに有効に抑制できる。
[7]の溶融亜鉛めっき処理方法は、[6]に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記操業条件調整工程では、
前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度をX(質量%)と定義し、前記溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度をY(質量%)と定義したとき、前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度及びAl濃度を式(1)及び式(3)を満たすように調整する。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1066 (3)
前記操業条件調整工程では、
前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度をX(質量%)と定義し、前記溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度をY(質量%)と定義したとき、前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度及びAl濃度を式(1)及び式(3)を満たすように調整する。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1066 (3)
この場合、ζ相ドロス量がさらに増加し、その結果、相対的にΓ2相ドロス量がさらに減少する。そのため、Γ2相ドロスに起因するドロス欠陥の発生をさらに有効に抑制できる。
[8]の溶融亜鉛めっき処理方法は、[1]~[7]のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記溶融亜鉛めっき浴が貯留された溶融亜鉛ポット内には、前記溶融亜鉛めっき浴中に浸漬された鋼板と接触して前記鋼板の進行方向を上下に転換させるためのシンクロールが配置されており、
前記サンプル採取工程では、
前記溶融亜鉛ポット内の前記溶融亜鉛めっき浴のうち、前記シンクロールの上端から下端までの深さ範囲から、前記サンプルを採取する。
前記溶融亜鉛めっき浴が貯留された溶融亜鉛ポット内には、前記溶融亜鉛めっき浴中に浸漬された鋼板と接触して前記鋼板の進行方向を上下に転換させるためのシンクロールが配置されており、
前記サンプル採取工程では、
前記溶融亜鉛ポット内の前記溶融亜鉛めっき浴のうち、前記シンクロールの上端から下端までの深さ範囲から、前記サンプルを採取する。
この場合、サンプルをシンクロールと同じ深さ範囲から採取する。そのため、ζ相ドロス量とドロス欠陥との相関をさらに高めることができる。
[9]の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、
鋼板に対して、[1]~[8]のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、前記鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程と、
前記表面に前記溶融亜鉛めっき層が形成された前記鋼板に対して合金化処理を実施して、前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する合金化処理工程とを備える。
鋼板に対して、[1]~[8]のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、前記鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程と、
前記表面に前記溶融亜鉛めっき層が形成された前記鋼板に対して合金化処理を実施して、前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する合金化処理工程とを備える。
本実施形態の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、上述の本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法を適用する。そのため、ドロス欠陥が抑制された合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造できる。さらに、高張力鋼に溶融亜鉛めっき処理及び合金化処理を実施する場合であっても、合金化を促進できる。
[10]の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、
鋼板に対して、[1]~[8]のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、前記鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程を備える。
鋼板に対して、[1]~[8]のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、前記鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程を備える。
本実施形態の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、上述の本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法を適用する。そのため、ドロス欠陥が抑制された溶融亜鉛めっき鋼板を製造できる。
以下、本実施形態による溶融亜鉛めっき処理方法、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、及び、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能を有する構成については、同一符号を付してその説明を繰り返さない。
[溶融亜鉛めっきライン設備の構成について]
図1は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いられる溶融亜鉛めっきライン設備の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。図1を参照して、溶融亜鉛めっきライン設備1は、焼鈍炉20と、溶融亜鉛めっき設備10と、調質圧延機(スキンパスミル)30とを備える。
図1は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板及び溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いられる溶融亜鉛めっきライン設備の全体構成の一例を示す機能ブロック図である。図1を参照して、溶融亜鉛めっきライン設備1は、焼鈍炉20と、溶融亜鉛めっき設備10と、調質圧延機(スキンパスミル)30とを備える。
焼鈍炉20は、図示しない1又は複数の加熱帯と、加熱帯の下流に配置された1又は複数の冷却帯とを含む。焼鈍炉20では、鋼板が焼鈍炉20の加熱帯に供給され、鋼板に対して焼鈍が実施される。焼鈍された鋼板は冷却帯で冷却され、溶融亜鉛めっき設備10に搬送される。溶融亜鉛めっき設備10は、焼鈍炉20の下流に配置されている。溶融亜鉛めっき設備10では、鋼板に対して溶融亜鉛めっき処理が実施され、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、又は、溶融亜鉛めっき鋼板が製造される。調質圧延機30は、溶融亜鉛めっき設備10の下流に配置される。調質圧延機30では、溶融亜鉛めっき設備10において製造された合金化溶融亜鉛めっき鋼板、又は、溶融亜鉛めっき鋼板に対して、必要に応じて軽圧下して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板の表面を調整する。
[溶融亜鉛めっき設備10について]
図2は、図1中の溶融亜鉛めっき設備10の側面図である。図2を参照して、溶融亜鉛めっき設備10は、溶融亜鉛ポット101と、シンクロール107と、サポートロール113と、ガスワイピング装置109と、合金化炉111とを備える。
図2は、図1中の溶融亜鉛めっき設備10の側面図である。図2を参照して、溶融亜鉛めっき設備10は、溶融亜鉛ポット101と、シンクロール107と、サポートロール113と、ガスワイピング装置109と、合金化炉111とを備える。
溶融亜鉛めっき設備10の上流に配置されている焼鈍炉20は、内部が大気雰囲気から遮断されており、還元性雰囲気に維持されている。焼鈍炉20は、上述のとおり、連続搬送される鋼板Sを加熱帯にて加熱する。これにより、鋼板Sの表面が活性化され、鋼板Sの機械的性質が調整される。
焼鈍炉20の出側に相当する焼鈍炉20の下流端部は、ターンダウンロール201が配置された空間を有する。焼鈍炉20の下流端部は、スナウト202の上流端部に接続されている。スナウト202の下流端部は、溶融亜鉛めっき浴103中に浸漬されている。スナウト202の内部は大気雰囲気から遮断されており、還元性雰囲気に維持されている。
ターンダウンロール201により搬送方向が下向きに変えられた鋼板Sは、スナウト202を通過して、溶融亜鉛ポット101に貯留されている溶融亜鉛めっき浴103へと連続的に浸漬される。溶融亜鉛ポット101の内部には、シンクロール107が配置されている。シンクロール107は、鋼板Sの幅方向と平行な回転軸を有している。シンクロール107の軸方向の幅は、鋼板Sの幅よりも大きい。シンクロール107は、鋼板Sと接触して鋼板Sの進行方向を溶融亜鉛めっき設備10の上方に転換させる。
サポートロール113は、溶融亜鉛めっき浴103中であって、シンクロール107よりも上方に配置されている。サポートロール113は、一対のロールを備えている。サポートロール113の一対のロールは、鋼板Sの幅方向と平行な回転軸を有している。サポートロール113は、シンクロール107により進行方向を上方に転換された鋼板Sを挟んで、上方に搬送される鋼板Sを支持する。
ガスワイピング装置109は、シンクロール107及びサポートロール113の上方であって、かつ、溶融亜鉛めっき浴103の液面よりも上方に配置されている。ガスワイピング装置109は、一対のガス噴射装置を備える。一対のガス噴射装置は、互いに対抗するガス噴射ノズルを有する。溶融亜鉛めっき処理時において、鋼板Sはガスワイピング装置109の一対のガス噴射ノズルの間を通過する。このとき、一対のガス噴射ノズルは、鋼板Sの表面と対向する。ガスワイピング装置109は、溶融亜鉛めっき浴103から引き上げられた鋼板Sの両表面に対してガスを吹き付けることにより、鋼板Sの両表面に付着した溶融亜鉛めっきの一部を掻き落とし、鋼板Sの表面の溶融亜鉛めっきの付着量を調整する。
合金化炉111は、ガスワイピング装置109の上方に配置されている。合金化炉111は、ガスワイピング装置109を通過して上方に搬送された鋼板Sを内部に通して、鋼板Sに対して合金化処理を実施する。合金化炉111は、鋼板Sの入側から出側に向かって順に、加熱帯、保熱帯、冷却帯を含む。加熱帯は鋼板Sの温度(板温)が略均一になるように加熱する。保熱帯は、鋼板Sの板温を保持する。このとき、鋼板Sの表面に形成された溶融亜鉛めっき層が合金化されて合金化溶融亜鉛めっき層になる。冷却帯は、合金化溶融亜鉛めっき層が形成された鋼板Sを冷却する。以上のとおり、合金化炉111は、加熱帯、保熱帯、冷却帯を用いて、合金化処理を実施する。なお、合金化炉111は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合に、上述の合金化処理を実施する。一方、溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、合金化炉111は合金化処理を実施しない。この場合、鋼板Sは、作動していない合金化炉111を通過する。ここで、作動していないとは、たとえば、合金化炉111がオンラインに配置されたまま、電源が停止した状態(起動していない状態)であることを意味する。合金化炉111を通過した鋼板Sは、トップロール115により次工程に搬送される。
溶融亜鉛めっき鋼板を製造する場合、図3に示すとおり、合金化炉111がオフラインに移動してもよい。この場合、鋼板Sは、合金化炉111を通過することなく、トップロール115により次工程に搬送される。
なお、溶融亜鉛めっき設備10が溶融亜鉛めっき鋼板専用の設備である場合、溶融亜鉛めっき設備10は、図4に示すとおり、合金化炉111を備えていなくてもよい。
[溶融亜鉛めっきライン設備の他の構成例について]
溶融亜鉛めっきライン設備1は、図1の構成に限定されない。たとえば、溶融亜鉛めっき処理前の鋼板にNiプレめっき処理を実施して、鋼板上にNi層を形成する場合、図5に示すとおり、焼鈍炉20と溶融亜鉛めっき設備10との間に、Niプレめっき設備40が配置されていてもよい。Niプレめっき設備40は、Niめっき浴を貯留するNiめっきセルを備える。Niめっき処理は、電気めっき法により実施される。なお、図1及び図5の溶融亜鉛めっきライン設備1は、焼鈍炉20及び調質圧延機30を備える。しかしながら、溶融亜鉛めっきライン設備1は、焼鈍炉20を備えなくてもよい。また、溶融亜鉛めっきライン設備1は、調質圧延機30を備えなくてもよい。溶融亜鉛めっきライン設備1は、少なくとも、溶融亜鉛めっき設備10を備えていればよい。焼鈍炉20及び調質圧延機30は、必要に応じて配置されればよい。また、溶融亜鉛めっきライン設備1は、溶融亜鉛めっき設備10よりも上流に、鋼板を酸洗するための酸洗設備を備えていてもよいし、焼鈍炉20及び酸洗設備以外の他の設備を備えていてもよい。溶融亜鉛めっきライン設備1はさらに、溶融亜鉛めっき設備10よりも下流に、調質圧延機30以外の他の設備を備えていてもよい。
溶融亜鉛めっきライン設備1は、図1の構成に限定されない。たとえば、溶融亜鉛めっき処理前の鋼板にNiプレめっき処理を実施して、鋼板上にNi層を形成する場合、図5に示すとおり、焼鈍炉20と溶融亜鉛めっき設備10との間に、Niプレめっき設備40が配置されていてもよい。Niプレめっき設備40は、Niめっき浴を貯留するNiめっきセルを備える。Niめっき処理は、電気めっき法により実施される。なお、図1及び図5の溶融亜鉛めっきライン設備1は、焼鈍炉20及び調質圧延機30を備える。しかしながら、溶融亜鉛めっきライン設備1は、焼鈍炉20を備えなくてもよい。また、溶融亜鉛めっきライン設備1は、調質圧延機30を備えなくてもよい。溶融亜鉛めっきライン設備1は、少なくとも、溶融亜鉛めっき設備10を備えていればよい。焼鈍炉20及び調質圧延機30は、必要に応じて配置されればよい。また、溶融亜鉛めっきライン設備1は、溶融亜鉛めっき設備10よりも上流に、鋼板を酸洗するための酸洗設備を備えていてもよいし、焼鈍炉20及び酸洗設備以外の他の設備を備えていてもよい。溶融亜鉛めっきライン設備1はさらに、溶融亜鉛めっき設備10よりも下流に、調質圧延機30以外の他の設備を備えていてもよい。
[ドロス欠陥の発生メカニズムについて]
上述の溶融亜鉛めっきライン設備1を用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板の製造工程中の溶融亜鉛めっき処理工程において、ドロス欠陥が発生するメカニズムは次のとおりと考えられる。
上述の溶融亜鉛めっきライン設備1を用いた合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板の製造工程中の溶融亜鉛めっき処理工程において、ドロス欠陥が発生するメカニズムは次のとおりと考えられる。
溶融亜鉛めっき処理工程では、溶融亜鉛めっき浴103に浸漬している鋼板SからFeが溶融亜鉛めっき浴103に溶け出す。溶け出したFeが溶融亜鉛めっき浴103中のAl及び/又はZnと反応して、ドロスが生成する。生成したドロスのうち、トップドロスは溶融亜鉛めっき浴103中の液面に浮上する。一方、生成したドロスのうち、ボトムドロスは溶融亜鉛ポット101の底に沈み、堆積する。合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板の製造を繰り返すと(つまり、鋼板Sが溶融亜鉛めっき浴103を通過する量が増加するにしたがい)、ボトムドロスが溶融亜鉛ポット101の底に堆積する。
溶融亜鉛ポット101の底に堆積したボトムドロスは、シンクロール107の下部付近で生じる鋼板Sの随伴流によって、溶融亜鉛めっき浴103中に巻き上げられ、溶融亜鉛めっき浴103中を浮遊する。溶融亜鉛めっき浴103中を浮遊するボトムドロスがシンクロール107近傍で鋼板Sの表面に付着する。ボトムドロスが鋼板Sの表面に付着した箇所が、ドロス欠陥となる場合がある。
ドロス欠陥が生じれば、めっき表面にめっきの不均一部分が生じて、合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板の外観の品質が低下する。さらに、鋼板表面のドロス欠陥部分に局部電池が形成されやすくなり、合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板の耐食性が低下する。
上述のとおり、ドロス欠陥の主要因は、従来の研究で数多く報告されているδ1相ドロスではなく、Γ2相ドロスである。したがって、溶融亜鉛めっき浴103中のΓ2相ドロス量が多くなれば、合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板にドロス欠陥が発生する可能性が高くなる。
さらに、ζ相ドロスとΓ2相ドロスとは互いに相変態する。つまり、ζ相ドロスはΓ2相ドロスに相変態し、Γ2相ドロスはζ相ドロスに相変態する。そのため、溶融亜鉛めっき浴103中において、ζ相ドロス量とΓ2相ドロス量とは負の相関関係を有し、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量が多ければ、溶融亜鉛めっき浴103中のΓ2相ドロス量が相対的に少ないことを意味する。さらに、ζ相ドロスは、他の相のドロスと比較して最も軟質であり、ドロス欠陥の原因になりにくい。したがって、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を求め、求めたζ相ドロス量に基づいて操業条件を調整してζ相ドロス量を増加することにより、溶融亜鉛めっき浴103中のΓ2相ドロス量を低減できる。その結果、ドロス欠陥の発生を抑制することができる。
そこで、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法では、溶融亜鉛めっき浴103中のドロスのうちζ相ドロス量を求める。そして、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する。好ましくは、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量に基づいて、ζ相ドロス量を増加するように溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する。これにより、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を高めて、相対的にΓ2相ドロス量を低く抑えることができる。その結果、合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板にドロス欠陥が発生するのを抑制できる。好ましくは、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量に基づいて、ζ相ドロスを増加するように溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整して、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を特定の量(しきい値)以上に維持する。
本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)の製造方法にも適用でき、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)の製造方法にも適用できる。以下、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法を詳述する。
[本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法について]
[利用する溶融亜鉛めっき設備ついて]
本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法では、溶融亜鉛めっきライン設備1を用いる。溶融亜鉛めっきライン設備1はたとえば、図1や図5に示す構成を有する。ただし、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法に用いられる溶融亜鉛めっきライン設備1は、上述のとおり、図1や図5に示す設備であってもよいし、図1や図5に示す設備にさらに他の構成が追加されたものであってもよい。また、図1や図5と異なる構成の周知の溶融亜鉛めっきライン設備1を用いてもよい。
[利用する溶融亜鉛めっき設備ついて]
本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法では、溶融亜鉛めっきライン設備1を用いる。溶融亜鉛めっきライン設備1はたとえば、図1や図5に示す構成を有する。ただし、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法に用いられる溶融亜鉛めっきライン設備1は、上述のとおり、図1や図5に示す設備であってもよいし、図1や図5に示す設備にさらに他の構成が追加されたものであってもよい。また、図1や図5と異なる構成の周知の溶融亜鉛めっきライン設備1を用いてもよい。
[溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板について]
本実施形態の溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板(母材鋼板)の鋼種及びサイズ(板厚、板幅等)は、特に限定されない。鋼板は、製造する合金化溶融亜鉛めっき鋼板、又は、溶融亜鉛めっき鋼板に求められる各機械的性質(たとえば、引張強度、加工性等)に応じて、合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板に適用される公知の鋼板を利用すればよい。自動車外板に用いられる鋼板を溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板(母材鋼板)として利用してもよい。
本実施形態の溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板(母材鋼板)の鋼種及びサイズ(板厚、板幅等)は、特に限定されない。鋼板は、製造する合金化溶融亜鉛めっき鋼板、又は、溶融亜鉛めっき鋼板に求められる各機械的性質(たとえば、引張強度、加工性等)に応じて、合金化溶融亜鉛めっき鋼板又は溶融亜鉛めっき鋼板に適用される公知の鋼板を利用すればよい。自動車外板に用いられる鋼板を溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板(母材鋼板)として利用してもよい。
上述のとおり、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理では、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度を低減してもドロス欠陥を抑制できる。そのため、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度を低減することで、合金化を促進できる。本実施形態の溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板は、Si及びMn等の合金元素を多量に含む高張力鋼からなる鋼板であってもよい。本実施形態の溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板は、高張力鋼以外の鋼からなる鋼板であってもよい。
本実施形態の溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板(母材鋼板)は、熱延鋼板であってもよいし、冷延鋼板であってもよい。母材鋼板として、たとえば、次の鋼板が用いられる。
(a)酸洗処理された熱延鋼板
(b)酸洗処理された後、Niプレめっき処理が施されて、表面にNi層が形成された熱延鋼板
(c)焼鈍処理された冷延鋼板
(d)焼鈍処理された後、Niプレめっき処理が施されて、表面にNi層が形成された冷延鋼板
上記(a)~(d)は、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板の例示である。本実施形態の溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板は、上記(a)~(d)に限定されない。上記(a)~(d)以外の処理が施された熱延鋼板又は冷延鋼板を、溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板としてもよい。
(a)酸洗処理された熱延鋼板
(b)酸洗処理された後、Niプレめっき処理が施されて、表面にNi層が形成された熱延鋼板
(c)焼鈍処理された冷延鋼板
(d)焼鈍処理された後、Niプレめっき処理が施されて、表面にNi層が形成された冷延鋼板
上記(a)~(d)は、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板の例示である。本実施形態の溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板は、上記(a)~(d)に限定されない。上記(a)~(d)以外の処理が施された熱延鋼板又は冷延鋼板を、溶融亜鉛めっき処理に用いられる鋼板としてもよい。
[溶融亜鉛めっき浴について]
溶融亜鉛めっき浴103の主成分はZnである。溶融亜鉛めっき浴103はさらに、Znの他に、Alを含有する。つまり、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法に利用する溶融亜鉛めっき浴103は、特定濃度のAlを含有し、残部がZn及び不純物からなるめっき液である。溶融亜鉛めっき浴103が特定濃度のAlを含有していれば、浴中におけるFeとZnとの過剰な反応を抑えることができ、溶融亜鉛めっき浴103に浸漬している鋼板とZnとの不均一な合金反応の進行を抑制できる。
溶融亜鉛めっき浴103の主成分はZnである。溶融亜鉛めっき浴103はさらに、Znの他に、Alを含有する。つまり、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法に利用する溶融亜鉛めっき浴103は、特定濃度のAlを含有し、残部がZn及び不純物からなるめっき液である。溶融亜鉛めっき浴103が特定濃度のAlを含有していれば、浴中におけるFeとZnとの過剰な反応を抑えることができ、溶融亜鉛めっき浴103に浸漬している鋼板とZnとの不均一な合金反応の進行を抑制できる。
溶融亜鉛めっき浴103中の好ましいAl濃度(より詳細には、Free-Al濃度)は、質量%で、0.100~0.159%である。ここで、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度とは、溶融亜鉛めっき浴103に溶解しているAl濃度(質量%)を意味し、いわゆる、Free-Al濃度を意味する。溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度が質量%で0.100~0.159%の範囲内であれば、ドロス欠陥とは異なる他の模様欠陥が発生するのを抑制でき、さらに、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造工程中の合金化処理において、未合金が発生するのを抑制できる。
このように、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき浴103は、Znを主成分とし、さらにAlを含有するめっき浴である。上記溶融亜鉛めっき浴103中にはさらに、浴中の機器や鋼板より溶出するFeが0.020~0.100質量%含有される場合がある。つまり、溶融亜鉛めっき浴103中に溶解しているFe濃度(質量%)はたとえば、0.020~0.100質量%である。ただし、溶融亜鉛めっき浴103中に溶解しているFe濃度は上記数値範囲に限定されない。
[溶融亜鉛めっき処理方法]
本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、Alを含有する溶融亜鉛めっき浴103を用いる。図6は、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法の工程を示すフロー図である。図6を参照して、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、サンプル採取工程(S1)と、ζ相ドロス量決定工程(S2)と、操業条件調整工程(S3)とを備える。以下、各工程について詳述する。
本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、Alを含有する溶融亜鉛めっき浴103を用いる。図6は、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法の工程を示すフロー図である。図6を参照して、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、サンプル採取工程(S1)と、ζ相ドロス量決定工程(S2)と、操業条件調整工程(S3)とを備える。以下、各工程について詳述する。
[サンプル採取工程(S1)]
サンプル採取工程(S1)では、溶融亜鉛めっき浴103中からめっき液の一部をサンプルとして採取する。サンプル採取工程(S1)では、経時的にサンプルを採取する。「経時的にサンプルを採取する」とは、特定時間が経過するごとにサンプルを採取することを意味する。特定時間(サンプルを採取した後、次のサンプルを採取するまでの期間)は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。たとえば、1時間ごとにサンプルを採取してもよい。また、サンプルを採取した後1時間経過後に次のサンプルを採取し、さらに30分経過後に次のサンプルを採取してもよい。特定時間は特に限定されない。
サンプル採取工程(S1)では、溶融亜鉛めっき浴103中からめっき液の一部をサンプルとして採取する。サンプル採取工程(S1)では、経時的にサンプルを採取する。「経時的にサンプルを採取する」とは、特定時間が経過するごとにサンプルを採取することを意味する。特定時間(サンプルを採取した後、次のサンプルを採取するまでの期間)は、一定であってもよいし、一定でなくてもよい。たとえば、1時間ごとにサンプルを採取してもよい。また、サンプルを採取した後1時間経過後に次のサンプルを採取し、さらに30分経過後に次のサンプルを採取してもよい。特定時間は特に限定されない。
溶融亜鉛めっき浴103中からのサンプル採取量は特に限定されない。次工程のζ相ドロス量決定工程(S2)において、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を求めることができる量であれば、サンプル採取量は特に制限されない。サンプル採取量はたとえば、100~400gである。採取されたサンプルを熱伝導率が高い常温の金属に接触させて、サンプルを常温まで急冷して固化してもよい。熱伝導率が高い常温の金属はたとえば、銅である。
溶融亜鉛めっき浴103中のサンプル採取位置は特に限定されない。たとえば、図2~図4を参照して、溶融亜鉛めっき浴103を深さ方向DにD1~D3に三等分した場合、溶融亜鉛めっき浴103中の最上部の領域D1でサンプルを採取してもよいし、中部の領域D2でサンプルを採取してもよいし、最下部の領域D3でサンプルを採取してもよい。各領域D1~D3で採取されたサンプル中のζ相ドロス量はそれぞれ異なる。しかしながら、採取位置に応じて、求めたζ相ドロス量が多いか否かを判断することがある程度可能である。したがって、サンプルの採取位置は特に限定されない。図2~図4に示すとおり、溶融亜鉛めっき浴103のうち、鋼板Sの板幅方向と平行な方向を幅方向Wと定義し、溶融亜鉛めっき浴103の深さ方向を深さ方向Dと定義し、幅方向W及び深さ方向Dと垂直な方向を長さ方向Lと定義する。この場合、好ましくは、幅方向Wにおける特定の幅範囲、深さ方向Dにおける特定の深さ範囲、及び、長さ方向Lにおける特定の長さ範囲で区画される特定領域内から経時的にサンプルを採取する。要するに、溶融亜鉛めっき浴103内の同じ位置(特定領域内)から、経時的にサンプルを採取する。
好ましくは、できるだけシンクロール107近傍の領域からサンプルを採取する。具体的には、図2~図4に示すとおり、溶融亜鉛めっき浴103のうち、深さ方向Dにおいて、シンクロール107の上端から下端までの特定の深さ範囲D107内から、サンプルを採取する。つまり、特定の深さ範囲をシンクロール107の上端から下端までの深さ範囲D107とする。Γ2相ドロスは、シンクロール107近傍で鋼板Sの表面に付着する可能性が高い。そのため、シンクロール107近傍でのζ相ドロス量が、ドロス欠陥を抑制する指標としては最も有効である。したがって、好ましくは、深さ範囲D107からサンプルを採取する。この場合、最も鋼板Sの表面に付着しやすい範囲から採取したサンプルに基づいてζ相ドロス量を求めるため、ζ相ドロス量とドロス欠陥との相関をさらに高めることができる。幅方向W及び長さ方向Lについても、できるだけシンクロール近傍の領域からサンプルを採取することが好ましい。なお、上述のとおり、サンプルは、溶融亜鉛めっき浴103内の同じ領域内から経時的に採取する。
[ζ相ドロス量決定工程(S2)]
ζ相ドロス量決定工程(S2)では、採取されたサンプルを用いて、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を求める。サンプルを用いたζ相ドロス量の求め方は特に限定されず、種々の方法が考えられる。
ζ相ドロス量決定工程(S2)では、採取されたサンプルを用いて、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を求める。サンプルを用いたζ相ドロス量の求め方は特に限定されず、種々の方法が考えられる。
たとえば、サンプル採取工程(S1)で採取されたサンプルから、ζ相ドロス観察用試験片を作製する。ζ相ドロス観察用試験片の一例としては、15mm×15mmの観察視野を確保できる表面(被検面)を有し、0.5mmの厚さを有する直方体(小板形状)とする。所定倍率の光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、上記観察視野(15mm×15mm)で全視野観察を行い、全視野中のドロスを特定する。視野中のコントラストにより、ドロスを特定することができ、さらに、コントラストにより、トップドロスとボトムドロスとを区別することができる。
図7は、サンプル採取工程(S1)にて採取されたサンプルの観察視野の一部での写真画像の一例である。図7を参照して、写真画像には、溶融亜鉛めっきの母相200と、トップドロス100Tと、ボトムドロス100Bとが観察される。トップドロス100Tは、母相200及びボトムドロス100Bよりも明度が低い(暗い)。一方、ボトムドロス100Bは、母相200よりも明度が低く(暗く)、トップドロス100Tよりも明度が高い(明るい)。以上のとおり、トップドロスとボトムドロスとは、コントラストに基づいて区別可能である。
上記観察視野(15mm×15mm)中で特定されたドロスのうち、各ボトムドロスに対して、EPMAを用いた組成分析を実施し、ζ相ドロスを特定する。各ボトムドロスに対してさらに、TEMを用いた結晶構造解析を実施して、上記観察視野中のζ相ドロスを特定してもよい。なお、コントラストによるトップドロス及びボトムドロスの区別をすることなく、各ドロスに対してEPMAを用いて組成分析及び/又はTEMを用いた結晶構造解析を実施して、視野中の各ドロスの種類(トップドロス、Γ2相ドロス、δ1相ドロス、及び、ζ相ドロス)を特定してもよい。
特定されたζ相ドロスに基づいて、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を求める。溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量は、種々の指標で決定できる。たとえば、所定面積当たりのζ相ドロスの個数を、ζ相ドロス量としてもよい。ここで、所定面積は、特に限定されず、たとえば、観察視野の全体の面積であってもよいし、単位面積(mm2)であってもよい。たとえば、観察視野を15mm×15mmとした場合、観察視野(15mm×15mm=225mm2)中のζ相ドロスの個数(個/225mm2)を、ζ相ドロス量としてもよい。この場合、次の方法により、観察視野中のζ相ドロスの個数を求める。始めに、特定されたζ相ドロスの円相当径(μm)を求める。上述の観察視野中の各ζ相ドロスの面積を円に換算した場合の直径を、円相当径(μm)と定義する。上記観察視野の写真画像を用いて、周知の画像処理により、特定されたζ相ドロスの円相当径(μm)を求める。視野中において、円相当径が10μm以上のζ相ドロスの個数を、ζ相ドロスの個数(個/225mm2)と定義する。このように、観察視野中の円相当径10μm以上のζ相ドロスの個数を、ζ相ドロス量と定義してもよい。なお、観察視野は、上記の領域(15mm×15mm=225mm2)に限定されない。また、ζ相ドロスの円相当径の上限は特に限定されない。ζ相ドロスの円相当径の上限はたとえば、300μmである。
また、他の指標を溶融亜鉛めっき溶液中のζ相ドロス量としてもよい。たとえば、上述の観察視野中において、各ボトムドロス(各Γ2相ドロス、各δ1相ドロス、及び、各ζ相ドロス)の面積と、各ζ相ドロスの面積とを求める。そして、ボトムドロスの総面積に対するζ相ドロスの総面積の比率を、ζ相ドロス量としてもよい。また、観察視野面積に対する、ζ相ドロスの総面積の比率を、ζ相ドロス量としてもよい。また、上述の視野中におけるζ相ドロスの総面積(μm2)を、ζ相ドロス量としてもよい。また、上述のサンプルの被検面に対してX線回折測定を実施して、各ボトムドロス(Γ2相ドロス、δ1相ドロス、及び、ζ相ドロス)のピーク強度を測定する。そして、各ボトムドロスのピーク強度の総和(つまり、Γ2相ドロスのピーク強度、δ1相ドロスのピーク強度、及び、ζ相ドロスのピーク強度の総和)に対する、ζ相ドロスのピーク強度の比をζ相ドロス量としてもよい。なお、X線回折測定ではΓ2相ドロスとΓ1相ドロスは明確に区別することが容易ではない。しかしながら、上述のとおり、Γ1相ドロスはほとんど存在していないと考えられる。したがって、回折角2θ=43~44°で得られるピーク強度は全てΓ2相ドロスのピーク強度と見なす。なお、X線回折測定時のターゲットはたとえば、Co乾球を利用する。上述以外の他の方法により、ζ相ドロス量を求めてもよい。
以上の方法により、サンプル採取工程(S1)で採取されたサンプルを用いて、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を求める。なお、ζ相ドロス量決定工程(S2)は、サンプル採取工程(S1)においてサンプルを採取するごとに実施することが好ましい。経時的にサンプルを採取し、サンプルを採取するごとにζ相ドロス量を決定することにより、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量の経時的な変化も把握することができる。したがって、経時的に採取されたサンプルに基づいて、経時的にζ相ドロス量を決定してもよい。
[操業条件調整工程(S3)]
ζ相ドロス量決定工程(S2)において溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を決定した後、操業条件調整工程(S3)を実施する。
ζ相ドロス量決定工程(S2)において溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を決定した後、操業条件調整工程(S3)を実施する。
操業条件調整工程(S3)では、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する。具体的には、求めたζ相ドロス量が少ない場合には、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を増加するように、操業条件を調整(変更)する。求めたζ相ドロス量が適量であれば、操業条件を現状のまま維持してもよい。操業条件の調整方法は、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量が調整できれば、特に制限されない。具体的には、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量が増加できるように調整できれば、操業条件の調整方法は特に制限されない。
好ましくは、操業条件の調整方法として、次の(A)又は(B)の少なくとも1つを実施する。
(A)溶融亜鉛めっき浴103の浴温を調整する。
(B)溶融亜鉛めっき浴103のAl濃度を調整する。
(A)溶融亜鉛めっき浴103の浴温を調整する。
(B)溶融亜鉛めっき浴103のAl濃度を調整する。
上記(A)について、溶融亜鉛めっき浴103の温度を高くすれば、Γ2相ドロスはζ相ドロスに相変態する可能性が高くなる。したがって、溶融亜鉛めっき浴103の温度を高めれば、溶融亜鉛めっき浴103中のΓ2相ドロスが減少し、代わりに、ζ相ドロスが増加する。上述のとおり、ζ相ドロスは軟質である。そのため、ζ相ドロスはドロス欠陥を形成しにくい。したがって、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量が過剰に少ない場合、溶融亜鉛めっき浴103の浴温を高めてもよい。この場合、硬質なΓ2相ドロスが軟質なζ相ドロスに相変態する。その結果、軟質なζ相ドロスは増加し、硬質なΓ2相ドロスは減少する。そのため、ドロス欠陥の発生が抑制される。なお、浴温を高めることはエネルギー原単位を高める。そのため、ζ相ドロス量が十分に多い場合、浴温を過剰に高める必要はない。以上のとおり、溶融亜鉛めっき浴103の浴温を調整することにより、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を調整できる。具体的には、溶融亜鉛めっき浴103の浴温を高めることにより、ζ相ドロス量を増加させることができ、その結果、溶融亜鉛めっき浴103中のΓ2相ドロス量を低減できる。
上記(B)について、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度を低くすれば、Γ2相ドロスがζ相ドロスに相変態する可能性が高くなる。したがって、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量が過剰に少ない場合、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度を調整することにより、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を調整できる。具体的には、溶融亜鉛めっき浴103のAl含有量を低減することにより、ζ相ドロス量を増加させることができ、その結果、溶融亜鉛めっき浴103中のΓ2相ドロスを低減できる。
上述の(A)及び(B)の操業条件のうち、求めたζ相ドロス量に基づいて、いずれか1つの操業条件のみを調整してもよいし、(A)及び(B)の両方の操業条件を調整してもよい。たとえば、ζ相ドロス量が過剰に少ない場合、溶融亜鉛めっき浴103の浴温を高め、かつ、溶融亜鉛めっき浴103のAl濃度を低くしてもよい。ζ相ドロス量が適切な場合、(A)及び(B)の操業条件を現状のまま維持してもよい。
ζ相ドロス量決定工程(S2)により求めたζ相ドロス量が適切か否かの判断指標として、しきい値を設けてもよい。この場合、求めたζ相ドロス量がしきい値未満であるか否かにより、操業条件を調整してもよい。具体的には、求めたζ相ドロス量がしきい値未満であるか否かにより、操業条件を変更したり、変更せずに維持したりしてもよい。たとえば、求めたζ相ドロス量がしきい値未満である場合、ζ相ドロス量が過剰に少ないと判断して、操業条件を変更し、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量が現時点よりも増加するように、操業条件を調整する。好ましくは、求めたζ相ドロス量がしきい値未満である場合、ζ相ドロス量がしきい値以上となるように、操業条件を変更する。一方、求めたζ相ドロス量がしきい値以上である場合、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量が十分に多いと判断して、操業条件を現状のまま維持する。
所定面積当たりのζ相ドロスの個数、たとえば、上述のとおり、観察視野中のζ相ドロスの個数をζ相ドロス量とする場合、単位面積(1cm2)あたりの個数に換算した場合の5.0個/cm2に相当する個数をしきい値とする。たとえば、上述の観察視野(15mm×15mm=225mm2)でのζ相ドロスの個数をζ相ドロス量とする場合、しきい値を11.25個(5.0個/cm2×225mm2)とする。この場合、ζ相ドロス量決定工程(S2)により求めたζ相ドロス量がしきい値(11.25個/225mm2)よりも多い個数、つまり、単位面積(1cm2)で換算した場合における5.0個/cm2未満の個数である場合、ζ相ドロス量が過剰に少ないと判断して、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量が増加するように、操業条件を調整する。好ましくは、ζ相ドロス量決定工程(S2)により求めたζ相ドロス量が上記しきい値(11.25個/225mm2)を超えているとき、つまり、求めたζ相ドロス量が単位面積で換算した場合における5.0個/cm2未満の個数であるとき、ζ相ドロス量がしきい値(11.25個/225mm2)以上の個数(つまり、単位面積で換算した場合における5.0個/cm2以上となる個数)となるように、操業条件を調整する。たとえば、ζ相ドロス量決定工程(S2)により求めたζ相ドロス量が単位面積で換算した場合における5.0個/cm2未満の個数であるとき、上述の(A)又は(B)の操業条件の少なくとも1つを実施して、ζ相ドロス量を増加する。たとえば、溶融亜鉛めっき浴103の浴温を高めてζ相ドロス量を増加する。また、たとえば、溶融亜鉛めっき浴103のAl含有量を低減してζ相ドロス量を増加する。なお、所定面積当たりのζ相ドロスの個数は、大きければ大きいほどよく、特に上限値を規定するものではない。
好ましくは、操業条件調整工程(S3)では、ζ相ドロス量決定工程(S2)により求めたζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき浴103中のFe濃度をX(質量%)と定義し、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度をY(質量%)と定義したとき、溶融亜鉛めっき浴103中のFe濃度及びAl濃度を、式(1)及び式(2)を満たすように調整する。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1216 (2)
ここで、Al濃度は、溶融亜鉛めっき浴103中のAlのうち、ドロスに含まれるAl含有量を除く、Al濃度を意味し、いわゆる、Free-Al濃度(質量%)を意味する。同様に、Fe濃度は、溶融亜鉛めっき浴103中のFeのうち、ドロスに含まれるFe含有量を除く、Fe濃度を意味する。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1216 (2)
ここで、Al濃度は、溶融亜鉛めっき浴103中のAlのうち、ドロスに含まれるAl含有量を除く、Al濃度を意味し、いわゆる、Free-Al濃度(質量%)を意味する。同様に、Fe濃度は、溶融亜鉛めっき浴103中のFeのうち、ドロスに含まれるFe含有量を除く、Fe濃度を意味する。
式(1)は溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Y(質量%)の範囲を示す。溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Yは、トップドロス、Γ2相ドロス、及び、ζ相ドロスの生成量に関係する。Al濃度Yが0.139%以下であれば、トップドロスがΓ2相ドロス及びζ相ドロスに相変態しやすくなる。この場合、トップドロスの過剰な生成が抑制される。これにより、シンクロール107と鋼板との間にトップドロスが挟まって、表面疵を生成することを抑制できる。したがって、表面疵の発生を抑制するために、トップドロスの生成を抑制してもよい。表面疵を抑制するためには、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度を0.140%以下に保持できればよい。しかしながら実際の溶融亜鉛めっき処理の操業上では、Al濃度管理において、最大で±0.001%のばらつきが生じる可能性がある。そのため、式(1)においては、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Yの上限を0.139%とする。
なお、表面疵の発生を抑制する観点では、Al濃度の下限は特に限定されない。しかしながら、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度を一定以上にすることで、合金化処理において過合金を抑制できる点は周知である。式(1)においては、Al濃度の下限値(式(1)の下限値)を0.100%とする。
なお、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Yの下限は、0.100%であってもよいし、0.105%であってもよいし、0.110%であってもよい。また、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Yの上限は、0.139%であってもよいし、0.135%であってもよいし、0.130%であってもよいし、0.125%であってもよい。
式(2)は、溶融亜鉛めっき浴103中において、Γ2相ドロスがζ相ドロスに相変態する境界(相変態線)に対応する。溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Yが式(2)の右辺よりも高ければ、溶融亜鉛めっき浴103の化学組成が、ζ相ドロスよりもΓ2相ドロスの方が安定して存在できる状態となっている。この場合、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Yが式(1)を満たすことを前提として、ζ相ドロスがΓ2相ドロスに相変態しやすい。したがって、溶融亜鉛めっき浴103において、Γ2相ドロスが生成しやすい状態となる。
一方、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Yが式(2)の右辺以下であれば、つまり、Al濃度Y及びFe濃度Xが式(2)を満たせば、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Yが式(1)を満たすことを前提として、溶融亜鉛めっき浴103の化学組成が、Γ2相ドロスよりもζ相ドロスの方が安定して存在できる状態となっている。そのため、溶融亜鉛めっき浴103中のΓ2相ドロスがζ相ドロスに相変態しやすい。したがって、溶融亜鉛めっき浴103において、Γ2相ドロスが減少しやすい状態となる。
したがって、上述の溶融亜鉛めっき処理において、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度Y及びFe濃度Xを、式(1)及び式(2)を満たすように調整すれば、溶融亜鉛めっき浴103中において、ζ相ドロスの生成を促進し、ζ相ドロス量と負の相関関係を有するΓ2相ドロス量を低減することができる。
より好ましくは、操業条件調整工程(S3)では、ζ相ドロス量決定工程(S2)により求めたζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき浴103中のFe濃度をX(質量%)と定義し、溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度をY(質量%)と定義したとき、溶融亜鉛めっき浴103中のFe濃度及びAl濃度を、式(1)及び式(3)を満たすように調整する。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1066 (3)
ここで、Al濃度は、溶融亜鉛めっき浴103中のAlのうち、ドロスに含まれるAl含有量を除く、Al濃度を意味し、いわゆる、Free-Al濃度(質量%)を意味する。同様に、Fe濃度は、溶融亜鉛めっき浴103中のFeのうち、ドロスに含まれるFe含有量を除く、Fe濃度を意味する。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1066 (3)
ここで、Al濃度は、溶融亜鉛めっき浴103中のAlのうち、ドロスに含まれるAl含有量を除く、Al濃度を意味し、いわゆる、Free-Al濃度(質量%)を意味する。同様に、Fe濃度は、溶融亜鉛めっき浴103中のFeのうち、ドロスに含まれるFe含有量を除く、Fe濃度を意味する。
式(3)は、上述の式(2)よりもさらにAl濃度が低い領域を特定する式である。上述の式(2)は、溶融亜鉛めっき浴103中における、Γ2相ドロスがζ相ドロスに相変態する境界(相変態線)に対応する。式(3)は、式(2)で特定される領域よりもさらにζ相ドロスが安定して存在できる領域である。そのため、溶融亜鉛めっき浴103中のΓ2相ドロスがζ相ドロスにさらに相変態しやすい。したがって、溶融亜鉛めっき浴103において、Γ2相ドロスがさらに減少しやすい状態となる。
なお、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度(Free-Fe濃度)及び溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度(Free-Al濃度)は、次の方法で求めることができる。図2の溶融亜鉛めっき浴103のうち、深さ方向Dにおいて、特定の深さ範囲内からサンプルを採取する。より具体的には、図2の溶融亜鉛めっき浴103において、深さ方向Dにおける特定の深さ範囲、幅方向Wにおける特定の幅範囲、及び、長さ方向Lにおける特定の長さ範囲で区画される特定領域(以下、サンプル採取領域という)内からサンプルを採取する。経時的に順次サンプルを採取する場合、サンプルの採取位置は同じ位置(同じサンプル採取領域内)とする。採取したサンプルを常温まで冷却する。ICP発光分光分析計を用いて、冷却後のサンプル中のFe濃度(質量%)及びAl濃度(質量%)を測定する。なお、Fe濃度及びAl濃度以外の残部はZnとみなすことができる。
上述のICP発光分光分析計により得られたFe濃度は、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度(Free-Fe濃度)だけでなく、ドロス中のFe濃度も含む、いわゆるTotal-Fe濃度である。同様に、上述のICP発光分光分析計により得られたAl濃度は、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度(Free-Al濃度)だけでなく、ドロス中のAl濃度も含む、いわゆるTotal-Al濃度である。そこで、得られたTotal-Fe濃度及びTotal-Al濃度と、周知のZn-Fe-Al三元系状態図とを用いて、Free-Fe濃度及びFree-Al濃度を算出する。具体的には、サンプルを採取したときの浴温でのZn-Fe-Al三元系状態図を準備する。上述のとおり、Zn-Fe-Al三元系状態図は周知であり、非特許文献1中の図2及び図3にも開示されている。なお、非特許文献1は、溶融亜鉛めっき浴の研究者及び開発者の間では著名な論文である。Zn-Fe-Al三元系状態図に、ICP発光分光分析計により得られたTotal-Fe濃度及びTotal-Al濃度から特定される点をプロットする。そして、プロットされた点から、Zn-Fe-Al三元系状態図中の液相線にタイライン(共役線)を引く。液相線とタイラインとの交点でのFe濃度がFree-Fe濃度に相当し、液相線とタイラインとの交点でのAl濃度がFree-Al濃度に相当する。以上の方法により、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度(Free-Fe濃度)及び溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度(Free-Al濃度)を求めることができる。
[溶融亜鉛めっき浴のより好ましい浴温について]
なお、上述の溶融亜鉛めっき処理方法における溶融亜鉛めっき浴103の温度(浴温)は、好ましくは、440~500℃である。溶融亜鉛めっき浴103中のドロスは、溶融亜鉛めっき浴103の温度及び溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度に応じて、主として、トップドロス(Fe2Al5Znx)、Γ2相ドロス、δ1相及びζ相ドロスに相変態する。Γ2相ドロスは浴温が低い領域で生成しやすい。ζ相ドロスは、Γ2相ドロスの生成領域よりも浴温が高い領域で生成しやすい。
なお、上述の溶融亜鉛めっき処理方法における溶融亜鉛めっき浴103の温度(浴温)は、好ましくは、440~500℃である。溶融亜鉛めっき浴103中のドロスは、溶融亜鉛めっき浴103の温度及び溶融亜鉛めっき浴103中のAl濃度に応じて、主として、トップドロス(Fe2Al5Znx)、Γ2相ドロス、δ1相及びζ相ドロスに相変態する。Γ2相ドロスは浴温が低い領域で生成しやすい。ζ相ドロスは、Γ2相ドロスの生成領域よりも浴温が高い領域で生成しやすい。
また、溶融亜鉛めっき浴103の浴温が500℃以下であれば、Znが蒸発してヒュームとなるのを抑制できる。ヒュームが発生する場合、鋼板にヒュームが付着して表面疵(ヒューム疵)となりやすい。溶融亜鉛めっき浴103の好ましい下限は460℃であり、さらに好ましくは465℃であり、さらに好ましくは469℃である。溶融亜鉛めっき浴103の好ましい上限は490℃であり、さらに好ましくは480℃であり、さらに好ましくは475℃である。なお、トップドロスは、Γ2相ドロスの生成領域及びζ相ドロスの生成領域よりもAl濃度が高い領域で生成しやすい。
以上のとおり、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法では、溶融亜鉛めっき浴103からサンプルを採取して(サンプル採取工程(S1))、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量を求める(ζ相ドロス量決定工程(S2))。そして、溶融亜鉛めっき浴103中のζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する(操業条件調整工程(S3))。Γ2相ドロス量と負の相関関係を有するζ相ドロス量を管理することにより、ドロス欠陥の発生を抑制するように、操業条件を調整することができる。
[合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法]
上述の本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)の製造方法に適用可能である。
上述の本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板(GA)の製造方法に適用可能である。
本実施形態による合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、溶融亜鉛めっき処理工程と、合金化処理工程とを備える。溶融亜鉛めっき処理工程では、鋼板に対して、上述の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する。一方、合金化処理工程では、溶融亜鉛めっき処理工程により表面に溶融亜鉛めっき層が形成された鋼板に対して、図2に示す合金化炉111を用いて合金化処理を実施する。合金化処理方法は、周知の方法を適用すれば足りる。
以上の製造工程により、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造できる。本実施形態の合金化溶融亜鉛めっき鋼板では、上述の本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法を採用する。つまり、ζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整してζ相ドロス量を増加する。そのため、溶融亜鉛めっき浴103中のΓ2相ドロスが相対的に低減し、その結果、製造された合金化溶融亜鉛めっき鋼板にドロス欠陥が発生するのを抑制できる。
なお、本実施形態の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、溶融亜鉛めっき処理工程、及び、合金化処理工程以外の他の製造工程を含んでもよい。たとえば、本実施形態の合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、合金化処理工程後において、図1に示す調質圧延機30を用いて調質圧延を実施する調質圧延工程を含んでもよい。この場合、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面の外観品質をさらに高めることができる。また、調質圧延工程以外の他の製造工程を含んでもよい。
[溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法]
上述の本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法はまた、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)の製造方法にも適用可能である。
上述の本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法はまた、溶融亜鉛めっき鋼板(GI)の製造方法にも適用可能である。
本実施形態による溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、溶融亜鉛めっき処理工程を備える。溶融亜鉛めっき処理工程では、鋼板に対して、上述の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する。本実施形態の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法では、上述の本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法を採用する。つまり、ζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整してζ相ドロスを増加する。そのため、製造された溶融亜鉛めっき鋼板にドロス欠陥が発生するのを抑制できる。
なお、本実施形態の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、溶融亜鉛めっき処理工程以外の他の製造工程を含んでもよい。たとえば、本実施形態の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、溶融亜鉛めっき処理工程後に、図1に示す調質圧延機30を用いて調質圧延を実施する調質圧延工程を含んでもよい。この場合、溶融亜鉛めっき鋼板の表面の外観品質をさらに高めることができる。また、調質圧延工程以外の他の製造工程を含んでもよい。
以下、実施例により本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法の一態様の効果をさらに具体的に説明する。実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例である。したがって、本実施形態の溶融亜鉛めっき処理方法は、この一条件例に限定されない。
上述の操業条件調整工程において、Fe濃度XとAl濃度Yとの関係について調査を行った。
具体的には、図2と同じ構成を有する溶融亜鉛めっき設備を利用して、溶融亜鉛めっき処理方法を実施した。具体的には、溶融亜鉛めっき浴のFe濃度X(質量%)及びAl濃度Y(質量%)を、表1に記載のとおりに調整した。鋼板としては、C:0.003%、Si:0.006%、Mn:0.6%、P:0.02%、S:0.01%及び残部:Fe及び不純物からなる高張力鋼を用いた。この高張力鋼は、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する際に合金化が比較的難しい、いわゆる難合金化材である。溶融亜鉛めっき鋼板に対して、合金化炉を用いた合金化処理を実施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。合金化処理での加熱温度は各試験番号のいずれにおいても一定(510℃)とした。
各試験番号において、図2の溶融亜鉛めっき浴103のうち、深さ方向Dにおいて、シンクロール107の上端から下端までの特定の深さ範囲D107内からサンプルを採取した。より具体的には、図2の溶融亜鉛めっき浴103において、深さ方向Dにおける特定の深さ範囲D107、幅方向Wにおける特定の幅範囲、及び、長さ方向Lにおける特定の長さ範囲で区画される特定領域(以下、サンプル採取領域という)内からサンプルを採取した。いずれの試験番号においても、上述の同じサンプル採取領域内からサンプルを400g程度採取した。採取したサンプルを常温まで冷却した。冷却後のサンプルを用いて、各試験番号の溶融亜鉛めっき浴の化学組成をICP発光分光分析計を用いて測定した。測定により得られたFe濃度(質量%)及びAl濃度(質量%)は、Total-Fe濃度(質量%)及びTotal-Al濃度(質量%)である。そこで、得られたTotal-Fe濃度、及びTotal-Al濃度と、周知のZn-Fe-Al三元系状態図とを用いて、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度(Free-Fe濃度)及び溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度(Free-Al濃度)を算出した。具体的には、サンプルを採取したときの浴温でのZn-Fe-Al三元系状態図を準備した。周知のZn-Fe-Al三元系状態図に、ICP発光分光分析計により得られたTotal-Fe濃度及びTotal-Al濃度から特定される点をプロットした。プロットした点から、Zn-Fe-Al三元系状態図中の液相線にタイライン(共役線)を引いて、液相線とタイラインとの交点を求めた。交点でのFe濃度をFree-Fe濃度(質量%)と定義し、交点でのAl濃度を、Free-Al濃度(質量%)と定義した。以上の方法により、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度(Free-Fe濃度)、及び、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度(Free-Al濃度)とを求めた。その結果、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度はいずれの試験番号においても、0.02~0.05質量%の範囲内であった。
各試験番号において、溶融亜鉛めっき浴のFe濃度X(質量%)が表1に示した値で一定となるようにし、かつ、溶融亜鉛めっき浴のAl濃度Y(質量%)が表1に示す濃度となるように、経時的に適宜Alを添加して調整した。なお、溶融亜鉛めっき処理中の鋼板の搬送速度は、いずれの試験番号においても一定とした。
なお、表1には式(2)及び式(3)の右辺の値についても記載した。また、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度X(質量%)及びAl濃度Y(質量%)が式(1)~式(3)を満たすか否かについて記載した。たとえば、式(2)の欄に白丸印(○)が記載されている場合、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度X(質量%)及びAl濃度Y(質量%)が式(2)を満たすことを示す。式(2)の欄にバツ印(×)が記載されている場合、溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度X(質量%)及びAl濃度Y(質量%)が式(2)を満たさないことを示す。
各試験番号において、表1に示す操業条件での溶融亜鉛めっき浴中からサンプルを採取した。具体的には、上述のサンプル採取領域から400g程度のサンプルを採取した。採取したサンプルから、ζ相ドロス観察用試験片を作製した。ζ相ドロス観察用試験片の被検面は1cm×1cmとし、厚さを0.5mmとした。100倍のSEMを用いて、上記被検面の視野(1cm×1cm)で全視野観察を行い、コントラストに基づいて、ドロス(トップドロス、ボトムドロス)を特定した。さらに、EPMAを用いた組成分析を実施して、ボトムドロスを、Γ2相ドロス、δ1相ドロス、及び、ζ相ドロスに分類した。さらに、特定された各ボトムドロス(Γ2相ドロス、δ1相ドロス、及び、ζ相ドロス)の円相当径を求めた。上述の1cm×1cmの視野中のζ相ドロスのうち、円相当径が10μm以上のζ相ドロスの個数を求めた。観察視野中の円相当径10μm以上のζ相ドロスの個数(個/1cm2)を、ζ相ドロス量とした。得られたζ相ドロス量を表1に示す。なお、本実施例では、いずれの試験番号においても、Γ1相ドロスは観測されなかった。
[ドロス欠陥評価試験]
各試験番号の操業条件で溶融亜鉛めっき処理を実施した後、各試験番号で同じ条件で合金化処理を実施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。製造された合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面を目視で観察して、ドロス欠陥の有無を調査し、ドロス欠陥の評価を行った。ドロス欠陥評価の基準は、次のとおりとした。
A:ドロス欠陥が存在しなかった(ドロス欠陥の個数が0個/m2)
B:ドロス欠陥の個数が0個超0.1個/m2以下
C:ドロス欠陥の個数が0.1個/m2超過1個/m2以下
各試験番号の操業条件で溶融亜鉛めっき処理を実施した後、各試験番号で同じ条件で合金化処理を実施して、合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造した。製造された合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面を目視で観察して、ドロス欠陥の有無を調査し、ドロス欠陥の評価を行った。ドロス欠陥評価の基準は、次のとおりとした。
A:ドロス欠陥が存在しなかった(ドロス欠陥の個数が0個/m2)
B:ドロス欠陥の個数が0個超0.1個/m2以下
C:ドロス欠陥の個数が0.1個/m2超過1個/m2以下
[難合金化材の合金化評価試験]
各試験番号の操業条件で製造された合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面の合金化溶融亜鉛めっき層の化学組成を調査し、難合金化材の合金化を評価した。具体的には、株式会社島津製作所製、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX-7000)を用いて合金化溶融亜鉛めっき層の化学組成を分析した。合金化溶融亜鉛めっき層に含まれるFe含有量(質量%)を、合金化溶融亜鉛めっき層に含まれるZn含有量(質量%)で除した数値を算出し、合金化の評価を行った。合金化評価の基準は、次のとおりとした。なお、Zn含有量に対するFe含有量の割合が11%以上の場合は、過合金と判断した。
A:Zn含有量に対するFe含有量の割合が10%以上11%未満
B:Zn含有量に対するFe含有量の割合が9%超10%未満
C:Zn含有量に対するFe含有量の割合が9%未満
各試験番号の操業条件で製造された合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面の合金化溶融亜鉛めっき層の化学組成を調査し、難合金化材の合金化を評価した。具体的には、株式会社島津製作所製、エネルギー分散型蛍光X線分析装置(EDX-7000)を用いて合金化溶融亜鉛めっき層の化学組成を分析した。合金化溶融亜鉛めっき層に含まれるFe含有量(質量%)を、合金化溶融亜鉛めっき層に含まれるZn含有量(質量%)で除した数値を算出し、合金化の評価を行った。合金化評価の基準は、次のとおりとした。なお、Zn含有量に対するFe含有量の割合が11%以上の場合は、過合金と判断した。
A:Zn含有量に対するFe含有量の割合が10%以上11%未満
B:Zn含有量に対するFe含有量の割合が9%超10%未満
C:Zn含有量に対するFe含有量の割合が9%未満
[評価結果]
表1を参照して、ζ相ドロス量が5.0個/cm2以上に制御された試験番号1、2、5、6、8~13では、ドロス欠陥評価がA又はBとなり、ドロス欠陥をより有効に抑制することができた。試験番号1、2、5、6、8~13ではさらに、難合金化材の合金化評価がA又はBとなり、難合金化材であっても、合金化をより有効に促進できた。一方、ζ相ドロス量が5.0個/cm2未満の試験番号3、4、及び7では、ドロス欠陥評価及び難合金化材の合金化評価がCであった。さらに、試験番号1~13を参照して、ζ相ドロス量が多いほど、ドロス欠陥評価は良好になった。つまり、ζ相ドロス量とドロス欠陥個数とは、負の相関関係を示した。
表1を参照して、ζ相ドロス量が5.0個/cm2以上に制御された試験番号1、2、5、6、8~13では、ドロス欠陥評価がA又はBとなり、ドロス欠陥をより有効に抑制することができた。試験番号1、2、5、6、8~13ではさらに、難合金化材の合金化評価がA又はBとなり、難合金化材であっても、合金化をより有効に促進できた。一方、ζ相ドロス量が5.0個/cm2未満の試験番号3、4、及び7では、ドロス欠陥評価及び難合金化材の合金化評価がCであった。さらに、試験番号1~13を参照して、ζ相ドロス量が多いほど、ドロス欠陥評価は良好になった。つまり、ζ相ドロス量とドロス欠陥個数とは、負の相関関係を示した。
以上の結果より、ζ相ドロス量に基づいて操業条件を調整することにより、ドロス欠陥を抑制することができることが分かった。そして、好ましくは、ζ相ドロス量のしきい値を5.0個/cm2とし、ζ相ドロス量が5.0個/cm2以上となるように溶融亜鉛めっき処理での操業条件を調整することにより、ドロス欠陥を顕著に抑制できることが分かった。
式(1)及び式(2)を満たす試験番号1、2、5、6、8~13では、ドロス欠陥評価がA又はBとなり、ドロス欠陥をより有効に抑制することができた。試験番号1、2、5、6、8~13ではさらに、難合金化材の合金化評価がA又はBとなり、難合金化材であっても、合金化をより有効に促進できた。したがって、操業条件の調整において、式(1)及び式(2)を満たすように調整することが、ドロス欠陥の抑制及び難合金化材の合金化の促進に有効であることが分かった。
式(1)及び式(3)を満たす試験番号1、5、8、9、11及び12では、ドロス欠陥評価がAとなり、ドロス欠陥をさらに有効に抑制することができた。試験番号1、5、8、9、11及び12ではさらに、難合金化材の合金化評価がAとなり、難合金化材であっても、合金化をさらに有効に促進できた。したがって、操業条件の調整において、式(1)及び式(3)を満たすように調整することが、ドロス欠陥の抑制及び難合金化材の合金化の促進にさらに有効であることが分かった。
なお、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度Yが0.0990質量%である試験番号14及び16では、ドロス欠陥評価は「A」であり、さらに、難合金化材に対しても合金化の促進が可能であったものの、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造において過合金が発生してしまった。したがって、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度Yは、式(1)を満たすことがより好ましいことが明らかとなった。
溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度Yが0.1410質量%である試験番号15及び17では、難合金化材の合金化評価が「C」となった。したがって、溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度Yは、式(1)を満たすことがより好ましいことが明らかとなった。
以上、本発明の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。したがって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
10 溶融亜鉛めっき設備
101 溶融亜鉛ポット
103 溶融亜鉛めっき浴
107 シンクロール
109 ガスワイピング装置
111 合金化炉
202 スナウト
101 溶融亜鉛ポット
103 溶融亜鉛めっき浴
107 シンクロール
109 ガスワイピング装置
111 合金化炉
202 スナウト
Claims (10)
- 溶融亜鉛めっき鋼板又は合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に用いられる溶融亜鉛めっき処理方法であって、
Alを含有する溶融亜鉛めっき浴中からサンプルを採取するサンプル採取工程と、
採取された前記サンプルを用いて、前記溶融亜鉛めっき浴中のζ相ドロス量を求めるζ相ドロス量決定工程と、
求めた前記ζ相ドロス量に基づいて、溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整する操業条件調整工程とを備える、
溶融亜鉛めっき処理方法。 - 請求項1に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記ζ相ドロス量決定工程では、
採取された前記サンプルを用いて、所定面積当たりのζ相ドロスの個数を、前記ζ相ドロス量として求める、
溶融亜鉛めっき処理方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記操業条件調整工程では、
求めた前記ζ相ドロス量に基づいて、(A)又は(B)の少なくとも1つを実施して前記ζ相ドロス量を増加する、
溶融亜鉛めっき処理方法。
(A)前記溶融亜鉛めっき浴の浴温を調整する。
(B)前記溶融亜鉛めっき浴のAl濃度を調整する。 - 請求項1~請求項3のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記操業条件調整工程では、
求めた前記ζ相ドロス量がしきい値未満のとき、前記溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整して前記ζ相ドロス量を増加する、
溶融亜鉛めっき処理方法。 - 請求項4に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記ζ相ドロス量決定工程では、
採取された前記サンプルを用いて、所定面積当たりのζ相ドロスの個数を前記ζ相ドロス量として求め、
前記操業条件調整工程では、
求めた前記ζ相ドロス量が単位面積(1cm2)で換算した場合において5.0個/cm2未満の個数である場合、前記溶融亜鉛めっき処理の操業条件を調整して前記ζ相ドロス量を増加する、
溶融亜鉛めっき処理方法。 - 請求項1~請求項5のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記操業条件調整工程では、
前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度をX(質量%)と定義し、前記溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度をY(質量%)と定義したとき、前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度及びAl濃度を式(1)及び式(2)を満たすように調整する、
溶融亜鉛めっき処理方法。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1216 (2) - 請求項6に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記操業条件調整工程では、
前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度をX(質量%)と定義し、前記溶融亜鉛めっき浴中のAl濃度をY(質量%)と定義したとき、前記溶融亜鉛めっき浴中のFe濃度及びAl濃度を式(1)及び式(3)を満たすように調整する、
溶融亜鉛めっき処理方法。
0.100≦Y≦0.139 (1)
Y≦0.2945X+0.1066 (3) - 請求項1~請求項7のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法であって、
前記溶融亜鉛めっき浴が貯留された溶融亜鉛ポット内には、前記溶融亜鉛めっき浴中に浸漬された鋼板と接触して前記鋼板の進行方向を上下に転換させるためのシンクロールが配置されており、
前記サンプル採取工程では、
前記溶融亜鉛ポット内の前記溶融亜鉛めっき浴のうち、前記シンクロールの上端から下端までの深さ範囲から、前記サンプルを採取する、
溶融亜鉛めっき処理方法。 - 鋼板に対して、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、前記鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程と、
前記表面に前記溶融亜鉛めっき層が形成された前記鋼板に対して合金化処理を実施して、前記合金化溶融亜鉛めっき鋼板を製造する合金化処理工程とを備える、
合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。 - 鋼板に対して、請求項1~請求項8のいずれか1項に記載の溶融亜鉛めっき処理方法を実施して、前記鋼板の表面に溶融亜鉛めっき層を形成する溶融亜鉛めっき処理工程を備える、溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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