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JPH0515779B2 - - Google Patents
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JPH0515779B2 - - Google Patents

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JPH0515779B2
JPH0515779B2 JP6416285A JP6416285A JPH0515779B2 JP H0515779 B2 JPH0515779 B2 JP H0515779B2 JP 6416285 A JP6416285 A JP 6416285A JP 6416285 A JP6416285 A JP 6416285A JP H0515779 B2 JPH0515779 B2 JP H0515779B2
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JP
Japan
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temperature
alloying
steel sheet
heating
hot
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Toshio Nakamori
Atsuyoshi Shibuya
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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  • Coating With Molten Metal (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕 本発明は、合金化溶融亜鉛めつき鋼板の製造方
法、詳述すれば品質特性、特に加工時にめつき層
の剥離の少ない合金化溶融亜鉛めつき鋼板(以
下、「GA鋼板」と略す)の製造方法に関する。 (従来の技術) GA鋼板は、一般に溶融亜鉛めつき鋼板をめつ
き直後、連続的に熱処理することによつて製造さ
れる。通常、熱処理時のFe−Znの相互拡散によ
り、めつき層は8.5〜13%のFeを含有し、2、3
種の金属間化合物の層状組織より構成される。こ
のようにして得た素材は塗装性、溶接性が一般の
亜鉛鋼板より優れているが、めつき層に全く塑性
変形能がないので、プレス加工時にパウダリング
と呼ばれるめつき層剥離を生じやすい。 従来より、GA鋼板のパウダリング現象を克服
するための様々な試みがある。その1例は、特公
昭49−4134号に記載されるような、表面をη+ζ
の組織とした製品であるがこの種の製品は、η相
が残存しているので塗装性、溶接性が劣る。一般
に、溶接性、塗装性を満足する為には被覆層の表
層の大部分がδ1相である必要がある。 耐パウダリング性改善の別案としては、合金化
時のヒートパターンの面から検討しようとするも
のがある。例えば、特公昭59−14541号では、合
金化熱処理を1次加熱と2次加熱とに分割し、2
次加熱をオフラインで行うことを提案している。
しかし、このオフライン法は、耐パウダリング性
のある程度の改善の効果はみられるが、ポストア
ニーリングの効果を除けば、その不利益について
は改めて述べるまでもない。 更に、特開昭59−173255号は、めつき後520℃
以下に6秒以上保持して合金化することを提案し
ているが、最終温度等の規定がないため、そのよ
うな処理条件は十分条件とは言えず、したがつ
て、耐パウダリング性不良のものもかなり発生
し、いたずらに炉長の増大を招くにすぎない場合
も考えられる。 (発明が解決しようとする問題点) かくして、本発明の目的とするところは、これ
ら従来法の欠点を解消した方法を提供することで
ある。 また、本発明の別の目的は、比較的短い合金化
処理時間で、パウダリングを抑制したGA鋼板の
製造方法を提供することである。 (問題点を解決するための手段) かかる目的を達成すべく、本発明者等は鋭意検
討して、以下のような基本的な事実を知見した。 (i) パウダリング現象は、一般に被膜中に拡散し
たFe量の増大によつて顕著となる。しかも、
これはδ1相が残存するケースでは一般化され
る。 (ii) 合金化時の被めつき鋼板の温度(以下、単に
「材温」という)が影響しており、より低い材
温で合金化すとパウダリングが緩和される。 つまり、低い材温、即ちζ相が該形成できる
520℃以下の温度で過処理にならない程度にゆつ
くり合金化することが必要である。しかし、これ
を達成するためには、いたずらに長い合金化炉が
必要となつてくる。これでは、本発明の目的が達
成されない。 そこで、本発明者らは上述の知見内容をもとに
さらに検討をすすめた。確かに合金化炉の長さを
短縮するためには、基本的に合金化処理時の材温
を高温度側に保持する必要があるが、550℃以上
での合金化では、耐パウダリング性が著しく劣化
する。したがつて、本発明者等は、この550℃以
上の合金化処理条件を、合金化時の1過程とし
て、合金化プロセスの中に組入れることを検討し
た結果、合金化加熱の初期に、550℃以上の材温
に保持しても、パウダリング特性の劣化は生じ
ず、合金化処理時間の短縮効果を認めた。そして
更に検討を加えたところ、この初期高温加熱で合
金化を表面迄完了してしまうと、後の加熱でパウ
ダリング性の改善がかなり困難であることが分か
つた。 したがつて、以上を総合して、550℃以上の初
期加熱で合金化を開始し、表面迄合金化が完了す
る以前に鋼板を急冷し、最終的な合金化処理を
450〜530℃で行うことにより前述の本発明の目的
が効果的に達成されることを知り、本発明を完成
した。 よつて、本発明の要旨とするところは、Znめ
つき層中にAlを有する溶融亜鉛めつき鋼板をめ
つき後、熱処理することよりなる合金化溶融亜鉛
めつき鋼板の製造方法において、鋼板を溶融亜鉛
めつき浴を通過させた後、30℃/S以上の加熱速
度で550〜700℃に急速加熱し、めつき層表面に液
相が残存する状態から530℃以下に30℃/S以上
で急冷し、更に450〜530℃の温度範囲に、保持す
ることを特徴とする、合金化溶融亜鉛めつき鋼板
の製造方法である。 前記の550〜700℃への急速加熱は高周波誘導加
熱により行つてもよく、および/または前記溶融
亜鉛めつき浴を通過後、および/または前記溶融
亜鉛めつき浴を通過後、急速加熱後の急冷開始ま
での時間を10秒以内とすることもよい。特に高周
波誘導加熱の投入周波数を適宜選定することによ
り鋼板表面とめつき層との界面をのみ急速に強加
熱することができるため本発明の目的にとつては
好ましい。また、上述のような530℃以下の温度
範囲へ急冷した後にその温度に保持することによ
り行う低温合金化処理は3〜120秒行うのが好ま
しい。 なお、「めつき層表面に液相が残存する」とは
めつき層内部に相互拡散によりFe−Zn合金層が
形成されるが、まだ表面にまでFeが拡散してき
ていない状態を言い、一般にそのときはめつき層
表面はまだ金属光沢を有している。本発明の規定
する条件下では加熱開始より10秒以内であればそ
のような状態は十分確保されている。 (作用) 次に、本発明においてめつき層組織および合金
化処理条件を上述のように限定した理由を説明す
る。 Znめつき層中のAlの濃度は常法によるもので
ある。一般には0.05%以上含有される。本発明は
合金化の促進ができるので好ましくは0.35wt%を
上限とした。 本発明における初期加熱は可及的に急速に行
う。加速速度が30℃/S未満であれば、最高到達
温度に達する迄の材料が高温下にある時間が長く
なり、耐パウダリング性の劣化を生じると同時
に、炉長が冗長化する。望ましくは50℃/S以上
であり、このような急速加熱を実現する為に誘導
加熱を用いることも望ましい。 かかる初期加熱における到達材温は550℃以上
であつて700℃以下である。550℃未満では合金化
促進に効果が小さいので、本発明の目的に合致せ
ず700℃超では、めつき層のZnの酸化が著しくな
り、表面の特性が劣化する。望ましくは580℃〜
680℃である。必要によりこの加熱において、Zn
めつき層表面が液相であるままで均熱時間を与え
てもよい。しかし、通常、その時間は高々5秒で
ある。一般に、溶融亜鉛めつき浴通過後、初期加
熱終了迄の時間を10秒以下とすることが望まし
い。これより長時間になるとZnめつき層表面を
液相に保持するのが困難になり、耐パウダリング
性が十分確保できない。この初期加熱終了後のめ
つき層中の平均Fe濃度は4〜8重量%である。 次にこのめつき鋼板を530℃以下の温度へ30
℃/S以上の速度で急冷する。30℃/Sより遅い
速度での冷却では、高温に晒される時間が長くな
り、耐パウダリング性が低下する。 本発明においては、合金化処理の最終段階をこ
の急冷後の低温合金化処理で行うのであるが、こ
の合金化温度はインラインで合金化できる程度に
可及的に低い方が良い。しかし、450℃より低い
と合金化速度が遅すぎ、530℃超では、耐パウダ
リング性が劣化するので、この合金処理は450〜
530℃、好ましくは480〜520℃に保持して行う。
温度の低い場合は、ターンロールを通過してか
ら、更に合金化炉が必要であつて、めつき鋼板と
ターンロールの接触によるメタルのピツクアツプ
の問題を生じる。したがつて、通板速度にもよる
が、この450〜530℃での保熱による低温合金化処
理は、3〜120秒で終了することが望ましい。3
秒未満では十分に合金化が行われず、一方120秒
を超えて保持してもそれ以上の合金化は起こら
ず、経済性も低下する。 なお、この最終段階での加熱後の冷却は400℃
まで、可及的に急冷することがパウダリング抑制
のためには好ましい。 以下、本発明を、実施冷に基づき更に詳細に説
明する。 なお、以下の各実施例にあつては、ゼンジマー
方式で連続的に製造された、厚さ0.6mmの片面86
g/m2のZn付着量を有する亜鉛めつき鋼板を供
試材とした。このときの鋼板組成はC:0.035%、
Si<0.01%、Mn:0.22%、P:0.01%、S:
0.009%、sol.Al:0.024%であり、Znめつき層中
の有効Al濃度は0.135%であつた。 実施例 1 本例では上記鋼板を、溶融亜鉛めつき後、第1
表に示す各条件で東洋電熱工業(株)製の商品名
MS5Aのアルカリ金属溶融塩を用いて熱処理し
た。鋼板の昇温速度は150〜250℃/Sであつた。
熱処理温度が1つの条件だけの場合は、所定時間
均熱し、その後水冷、2つの条件の組合せの場合
は、最初の溶融塩浴から、次の二次加熱条件の温
度に保持された溶融塩浴へ、即ち、溶融塩中へク
エンチした。このときの冷却速度は75〜130℃/
Sであつた。第2溶融塩浴からの冷却は水冷とし
た。 このようにして合金化処理の終了した試料は直
径60mm円板状に打抜き、直径25mmの平底、34mmの
張出高さになる条件で、試料が直接金型と摺動す
る状況で円筒絞りを行つた。円筒絞り後摺動部を
テーピング剥離し、試験前後の重量変化がパウダ
リング量を評価した。 その結果を第1図および第2図にグラフにまと
めて示した。図中、数字は第1表の実験No.であ
る。 第1図に示すように本発明方法によれば、実験
No.4、5に示すように、ほぼ500℃の等温処理
(実験No.1参照)に匹敵する性能を有するが、最
終工程の合金化処理温度の高い実験No.6、7の場
合は各々、550℃、600℃の等温処理に近い耐パウ
ダリング性を示しており、性能が著しく劣る。第
2図は、同じく合金化時間とパウダリングの関係
を示すグラフであり、第1表中の実験No.6、7は
性能が、各々同No.2、3と比べて大差がないの
で、除外した。この図で、各々の条件の最少の合
金化処理時間は、これ未満の合金化処理時間で合
金化が終了しない下限時間である。例えば、図中
点線で示すように、15秒以内にパウダリング量
0.02g/個未満のGA鋼板は、本発明方法(実験
No.4、5参照)によつてのみ製造可能なことが分
かる。
【表】 実施例 2 実施例1と同様の供試料を用いて、赤外線プロ
グラマブルヒーターで第3図に示す各ヒートパタ
ーンのGA鋼板の試験供試材を作成した。これ
は、実用的な炉長を考慮して、450℃で1秒保持
の後、加熱開始から、最終的な冷却開始迄を16秒
で完了するように計画してある。第3図に示した
各ヒートパターンのうち〔ア〕〜〔ウ〕は、本発
明の範囲に属するものであり、〔エ〕〜〔キ〕は、
比較例として加えたものである。これらのヒート
パターンによつて得られた試験材の概要を第2表
にまとめて示す。 これらの結果のごとく、本発明例は、いずれの
場合も合金化処理も16秒で完了しており、かつ、
パウダリング量も少ないのに対し、比較例は、パ
ウダリング量が多いか、あるいは、16秒の条件で
は、処理不足になつている。 なお、合金化状況はめつき皮膜中のX線回折に
よりη相が検出されないか、検出されるかによつ
て判断した。
【表】
【表】 (発明の効果) このように、本発明は、GA鋼板の高速、つま
り短時間熱処理方法として優れており、特に比較
的付着量の大きい素材や、Zn中のAl濃度の高い
場合に優れた効果を示すもので、今日のように、
Al濃度の高い合金化溶融亜鉛めつきが望まれて
いる状況下において生産性を高める手段として本
発明の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図は、実施例1の試験結果は
示すグラフ;および第3図は、各種合金化処理熱
処理のヒートパターンを示す線図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 Znめつき層中にAlを有する溶融亜鉛めつき
    鋼板をめつき後、熱処理することよりなる合金化
    溶融亜鉛めつき鋼板の製造方法において、鋼板を
    溶融亜鉛めつき浴を通過させた後、30℃/S以上
    の加熱速度で550〜700℃に急速加熱し、めつき層
    表面に液相が残存する状態から530℃以下に30
    ℃/S以上で急冷し、更に450〜530℃の温度範囲
    に保持することを特徴とする、合金化溶融亜鉛め
    つき鋼板の製造方法。 2 前記の550〜700℃への急速加熱を高周波誘導
    加熱により行う、特許請求の範囲第1項記載の方
    法。 3 前記溶融亜鉛めつき浴を通過後、急速加熱後
    の急冷開始までの時間を10秒以内とするところの
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の方法。 4 530℃以下への急冷後の保持時間が3〜120秒
    である、特許請求の範囲第1項ないし第3項のい
    ずれかに記載の方法。
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