JP2018168435A

JP2018168435A - 溶融亜鉛めっき鋼板および溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Publication number: JP2018168435A
Application number: JP2017067929A
Authority: JP
Inventors: 悠一小澤; Yuichi Ozawa; 大輔原子; Daisuke Harako; 真人今村; Masato Imamura
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2017-03-30
Publication date: 2018-11-01
Anticipated expiration: 2037-03-30
Also published as: JP6772930B2

Abstract

【課題】高光沢度を有する溶融亜鉛めっき鋼板と、高光沢度を有する溶融亜鉛めっき鋼板を容易かつ低コストで製造することができる溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法と、を提供すること。【解決手段】溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率が４５％以下であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板および溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に関する。

従来、溶融亜鉛系めっき鋼板において、表面の光沢度を高める方法として、溶融亜鉛浴中の成分にＳｂ等の微量金属を添加する方法（特許文献１参照）や、溶融亜鉛めっき原板の表面粗度を調整する方法（特許文献２参照）や、めっき後の調質圧延（ＳＫ処理）で用いるＳＫロールの粗度の変更する方法（特許文献３参照）等が提案されている。

特開平５−３２０８４８号公報特開平９−２６３９６７号公報特開２００４−１４３５０５号公報

しかしながら、特許文献１で提案された方法では、Ｓｂ等の微量金属を含む溶融亜鉛浴を、Ｓｂ等の微量金属を含まない通常の溶融亜鉛浴とは別に用意する必要があり、かつ鋼板に応じて両者を切り替える必要があるため、切り替えロスが発生するという問題があった。また、特許文献１で提案された方法は、ラインを一旦停止させなければ溶融亜鉛浴の切り替えを行うことができないため、現実の操業では適用が困難であった。

また、特許文献２,３で提案された方法では、粗度を調整したロールへの変更に伴いコストが増加するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高光沢度を有する溶融亜鉛めっき鋼板と、高光沢度を有する溶融亜鉛めっき鋼板を容易かつ低コストで製造することができる溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法と、を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率が４５％以下であることを特徴とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、アルミニウム濃度が０．１６０％以下に制御された溶融亜鉛浴に鋼板を浸漬させるめっき工程を行うことを特徴とする。

また、本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、上記発明において、前記めっき工程の後に、加熱炉の出側板温が４３０℃〜４５５℃となるように、前記鋼板を加熱する加熱工程を行うことを特徴とする。

本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率が４５％以下に制御されているため、高光沢度を有している。また、本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によれば、アルミニウム濃度を０．１６０％以下に制御した溶融亜鉛浴によって鋼板のめっきを行うことにより、溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率を４５％以下に制御することができ、高光沢度を有する溶融亜鉛めっき鋼板を容易かつ低コストで製造することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法に用いられる溶融亜鉛めっきライン１の要部を示す図である。図２は、溶融亜鉛めっき鋼板の溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率と、溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度との関係を示すグラフである。図３は、鋼板に発生した斜め模様を説明するための図である。図４は、めっき後の鋼板の加熱温度と斜め模様との関係を示すグラフである。

本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板およ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、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板を製造するための溶融亜鉛めっきライン１は、図１に示すように、溶融亜鉛ポット１０と、シンクロール２０と、一対のサポートロール３０と、一対のワイピングノズル４０と、合金化炉５０と、を備えている。そして、この溶融亜鉛めっきライン１を利用した溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法では、めっき工程と、付着量調整工程と、加熱工程と、を実施する。

めっき工程では、図示しないめっき工程の前工程で所定の熱処理が施され、かつ表面が清浄化および活性化された鋼板Ｓが、外気に触れないように図示しないスナウト内を介して、溶融亜鉛ポット１０に保持された溶融亜鉛浴１１に侵入する。そして、溶融亜鉛浴１１に侵入した鋼板Ｓを、浴中のシンクロール２０によって搬送方向を概ね鉛直上向き方向に方向転換し、サポートロール３０によって溶融亜鉛浴１１から引き上げる。

続いて、付着量調整工程では、溶融亜鉛浴１１から引き上げた直後の鋼板Ｓに対して、ワイピングノズル４０から高圧気体を吹き付け、鋼板Ｓに付着した過剰の溶融亜鉛を下方に絞り落とすことにより、鋼板Ｓの亜鉛付着量を調整する。

溶融亜鉛めっきを製造する場合、通常は、引き続く加熱工程（再加熱工程）である合金化炉５０の使用の必要はないが、本実施例では、後記する鋼板Ｓの表面の斜め模様を改善するために、当該合金化炉５０の出側板温を所定範囲となるように鋼板Ｓを加熱（再加熱）する。なお、溶融亜鉛浴１１には、アルミニウムが微量添加されている。

本発明者らは、溶融亜鉛めっきの光沢度を高めるため、種々の製造条件を試行し、光沢度が高くなる条件があることを突き止めた。また、光沢度が異なる鋼板を種々調査した結果、光沢度は、（００２）面の配向性比率と相関があることを新たに見出した。

ここで、図２は、溶融亜鉛めっき鋼板において、溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率と、溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度との関係を示しており、横軸が（００２）面の配向性比率を、縦軸が光沢度（Ｇ値）を示している。

本発明者らは、図２に示すように、溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率が低い程、溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度（Ｇ値）が高くなることを見出した。そして、例えば「高光沢度」を、「光沢度（Ｇ値）が３００以上」と定義した場合、同図のドット部に示すように、溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率を４５％以下に制御することにより、製造後の溶融亜鉛めっき鋼板の光沢度（Ｇ値）を３００以上に制御できることが分かる。さらに、本発明者らは、鋭意検討の結果、溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率を低下させるためには、溶融亜鉛浴１１のアルミニウム濃度を低下させればよいことを見出した。

本実施形態では、以上の知見に基づき、めっき工程において、アルミニウム濃度が０．１６０％以下に制御された溶融亜鉛浴１１に鋼板Ｓを浸漬してめっきを行う。これにより、製造後の溶融亜鉛めっき鋼板の溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率が４５％以下に制御され、溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度（Ｇ値）が３００以上となる。なお、溶融亜鉛浴１１のアルミニウム濃度は、０．１４０％以下とすることがさらに好ましい。

ここで、溶融亜鉛めっき鋼板の溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率Ｒ（ｈｋ・ｌ）は、Ｘ線回折測定によって得られる回折ピーク強度に基づいて、下記式（１）のように定義することができる。

Ｒ（ｈｋ・ｌ）＝［Ｉ（ｈｋ・ｌ）／Ｉｓ（ｈｋ・ｌ）］／Σ［Ｉ（ｈｋ・ｌ）／Ｉｓ（ｈｋ・ｌ）］・・・（１）

但し、上記式（１）において、Ｉ（ｈｋ・ｌ）は、Ｘ線回折測定によって得た溶融亜鉛めっき層の各結晶面（ｈｋ・ｌ）の回折ピーク強度値（ｃｐｓ）であり、Ｉｓ（ｈｋ・ｌ）は、標準亜鉛粉末の各結晶面（ｈｋ・ｌ）の回折ピーク強度値（ｃｐｓ）である。また、上記式（１）におけるΣは、評価に必要な１０種の結晶面、すなわち（００・２），（１０・０），（１０・１），（１０・２），（１０・３），（１１・０），（１１・２），（２０・１），（１０・４），（２０・３）の各結晶面についての値を合計することを意味している。

また、溶融亜鉛めっき鋼板の溶融亜鉛めっき層の表面の光沢度（Ｇ値）は、例えば「ＪＩＳＺ８７４１（１９９７年）」に基づいて、光沢度計で６０度鏡面光沢度（Ｇ値）を測定することにより求めることが可能である。

なお、めっき工程において、溶融亜鉛浴１１のアルミニウム濃度が低すぎると、浴中にドロスが発生し、品質に影響を及ぼす可能性がある。従って、溶融亜鉛浴１１のアルミニウム濃度は、０．１００％以上に制御することが望ましい。

ここで、めっき工程において溶融亜鉛浴１１のアルミニウム濃度を０．１６０％以下に制御してめっきを行うと、鋼板Ｓが溶融亜鉛浴１１に侵入した際にその表面に形成される初期合金層が成長し、鋼板Ｓの表面に凹凸が形成される場合がある。そして、この凹凸は、付着量調整工程においてワイピングノズル４０から高圧気体が吹き付けられると、高圧気体の衝突による凹凸助長効果（ベルヌーイの定理）によって成長する。これにより、例えば図３に示すように、鋼板Ｓの表面に複数の斜め模様（しわ）Ｐが形成され、高速で操業するほど外観品質が低下する可能性が高くなる。

そこで、本実施形態では、めっき工程の後に加熱工程を実施する。そして、この加熱工程では、合金化炉５０において、当該合金化炉５０の出側板温が４３０℃〜４５５℃となるように鋼板Ｓを加熱する。これにより、鋼板Ｓの表面を平準化し、図３に示すような斜め模様Ｐの発生を抑制する。なお、４３０℃未満では、改善効果が不足し、４５５℃超では、亜鉛と鋼板Ｓとの界面で合金化が進行して合金化溶融亜鉛めっきになってしまうため、加熱温度は４３０℃〜４５５℃の範囲とすることが好ましい。

図４は、めっき後の鋼板Ｓの加熱温度（合金化炉５０の出側板温）と、鋼板Ｓの表面に形成される斜め模様Ｐとの関係を示している。同図に示すように、めっき後の鋼板Ｓの加熱温度を４３０℃〜４５５℃に制御することにより、鋼板Ｓの表面に斜め模様Ｐが全く形成されないか（横軸の「◎」参照）、あるいは斜め模様Ｐは多少形成されるものの品質には影響を及ぼさない範囲（横軸の「○」参照）に留めることができる。一方、同図に示すように、めっき後の鋼板Ｓを加熱しない場合、当該鋼板Ｓの表面に、品質に影響を及ぼす程度の斜め模様Ｐが形成される（横軸の「×」参照）。

なお、溶融亜鉛めっきの光沢度を高めるという本発明の目的は、前記しためっき工程を実施することにより達成可能であり、加熱工程の実施は必須ではない。例えば加熱工程を実施しない、あるいは加熱工程における加熱温度が４３０℃〜４５５℃の範囲外であることを理由として、めっき後の鋼板Ｓに斜め模様Ｐが形成されたとしても、斜め模様Ｐが発生した部分を切り落とせば製品として使用可能である。すなわち、本実施形態では、めっき後の鋼板Ｓに斜め模様Ｐが発生した際の歩留り低下を抑制するために、めっき工程に加えて加熱工程を実施する。

加熱工程後は、鋼板Ｓに付着した溶融亜鉛が凝固するように当該鋼板Ｓを冷却し、必要に応じて形状矯正、化成処理、塗油等の処理が施す。これにより、溶融亜鉛めっき鋼板の製造が完了する。

以上説明したような本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によれば、アルミニウム濃度を０．１６０％以下に制御した溶融亜鉛浴１１によって鋼板Ｓのめっきを行うことにより、鋼板Ｓの溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率を４５％以下に制御することができ、高光沢度（光沢度（Ｇ値）が３００以上）を有する溶融亜鉛めっき鋼板を製造することができる。また、めっき後の鋼板Ｓを、合金化炉５０の出側板温が４３０℃〜４５５℃となるように加熱することにより、鋼板Ｓの表面に不良が発生することを抑制することができる。

また、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、特許文献１のように、Ｓｂのような特別な成分を含む溶融亜鉛浴を用意する必要がなく、切り替えロスもないため、特許文献１と比較して溶融亜鉛めっき鋼板を容易に製造することが可能である。さらに、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法は、特許文献２，３のように冷間圧延時の仕上げロールやめっき後の調質圧延（ＳＫ処理）のロールの粗度を変更する必要がないため、特許文献２，３と比較して低コストで溶融亜鉛めっき鋼板を製造することが可能である。

また、本実施形態に係る溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法によって製造された溶融亜鉛めっき鋼板は、溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率が４５％以下に制御されているため、高光沢度（光沢度（Ｇ値）が３００以上）を有している。

以下、本発明の構成要件を満たした本発明例と、本発明の構成要件を満たさない比較例とを比較しながら、本発明の効果について説明する。

本実施例では、表１に示すＮｏ．１〜Ｎｏ．５の鋼板に対して、前記した溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法、すなわちめっき工程、付着量調整工程および加熱工程の一部または全部を実施し、光沢度（Ｇ値）と、斜め模様の有無について評価を行った。なお、表１において、数値の下に示した下線は、その数値が本発明の構成要件を満たしていることを示している。また、表１における「斜め模様」の欄では、斜め模様が全く形成されなかったものを◎で、斜め模様が多少形成されたものの品質には影響を及ぼさないものを○で、品質に影響を及ぼす程度の斜め模様が形成されたものを×で示している。

表１に示すように、Ｎｏ．１の鋼板は、溶融亜鉛浴のアルミニウム濃度を示す浴中ＡＬ濃度が０．１６０％を超えており、（００２）面配向性比率が５１％と高いため、光沢度（Ｇ値）が３００未満であり、目標の光沢度（Ｇ値）に達していない。なお、Ｎｏ．１の鋼板は、めっき工程の後に加熱工程（合金化炉における加熱）を実施していないものの、浴中ＡＬ濃度が高いため、表面の斜め模様は発生していない。

次に、Ｎｏ．２の鋼板は、溶融亜鉛浴のアルミニウム濃度を示す浴中ＡＬ濃度を０．１６０％以下として溶融亜鉛めっきを行ったところ、（００２）面配向性比率が４０％であり、光沢度（Ｇ値）３００以上を達成した。但し、ライン速度（鋼板の搬送速度）を８０ｍｐｍとし、その後合金化炉で加熱を行わなかったところ、品質に影響を及ぼす程度の斜め模様が発生した。そのため、Ｎｏ．２の鋼板は、使用に際して、斜め模様が発生した部分を切り落とす必要があり、歩留まりが低下した。

本発明者らは、上記のようなＡＬ濃度を低くした場合に発生する斜め模様を改善する方法として、合金化炉を利用する方法を鋭意検討した。その結果、Ｎｏ．３の鋼板では、Ｎｏ．２と同じめっき条件で溶融亜鉛めっきした後、加熱工程における加熱温度（合金化炉の出側板温）を４３０℃として加熱を行ったところ、斜め模様が品質に影響を及ぼさない程度にまで改善した。

また、Ｎｏ．４の鋼板では、Ｎｏ．２と同じめっき条件で溶融亜鉛めっきした後、加熱工程における加熱温度（合金化炉の出側板温）を４４５℃として加熱を行ったところ、斜め模様がさらに改善し、良好な外観が得られた。

なお、Ｎｏ．５の鋼板では、Ｎｏ．２と同じめっき条件で溶融亜鉛めっきした後、加熱工程における加熱温度（合金化炉の出側板温）を４６５℃として加熱を行ったところ、斜め模様が改善し、良好な外観が得られたものの、合金化が進行して合金化溶融亜鉛めっきとなってしまい、目的の溶融亜鉛めっきとは異なるめっきに変化した。このように、Ｎｏ．５の鋼板の実験結果を通じて、合金化溶融亜鉛めっきとなることを避けるためには、加熱温度（合金化炉の出側板温）を４５５℃以下とする必要があることを確認した。

以上のように、めっき工程の後に加熱工程を実施することにより、ライン速度を速くすると、溶融亜鉛めっき層の表面に斜め模様が出やすくなるという問題が解消され、ライン速度にかかわらず、斜め模様の発生が抑制されることを確認した。

以上、本発明に係る溶融亜鉛めっき鋼板および溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法について、発明を実施するための形態および実施例により具体的に説明したが、本発明の趣旨はこれらの記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて広く解釈されなければならない。また、これらの記載に基づいて種々変更、改変等したものも本発明の趣旨に含まれることはいうまでもない。

１溶融亜鉛めっきライン
１０溶融亜鉛ポット
１１溶融亜鉛浴
２０シンクロール
３０サポートロール
４０ワイピングノズル
５０合金化炉
Ｓ鋼板

Claims

溶融亜鉛めっき層の表面におけるＺｎ結晶の（００２）面の配向性比率が４５％以下であることを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板。
アルミニウム濃度が０．１６０％以下に制御された溶融亜鉛浴に鋼板を浸漬させるめっき工程を行うことを特徴とする溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
前記めっき工程の後に、加熱炉の出側板温が４３０℃〜４５５℃となるように、前記鋼板を加熱する加熱工程を行うことを特徴とする請求項２に記載の溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。