耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａ１合金めっき鋼板の製造方法
【目的】 成形加工性と高温強度に優れ、普通鋼に近い鋼組成で、経済的に優れた耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌめっき鋼板の製造方法の提供。
【構成】 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１の鋼に重量％で、Ｍｏ：０、０５〜１．０％残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、酸洗後、溶融めっき設備における加熱還元温度を４５０〜９５０℃で行い、引きつづいて溶融Ｚｎ−Ａｌめっきを施す。
【構成】 重量％で、Ｃ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１の鋼に重量％で、Ｍｏ：０、０５〜１．０％残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延し、酸洗後、溶融めっき設備における加熱還元温度を４５０〜９５０℃で行い、引きつづいて溶融Ｚｎ−Ａｌめっきを施す。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は建築・建材分野の構造物に用いられる薄鋼板を対象とし、構造物の高強度化および火災時において十分な強度を有する耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、鉄骨構造物に用いられるＪＩＳ規格鋼材として、一般構造用圧延鋼板（Ｇ ３１０１）、溶接構造用圧延鋼板（Ｇ ３１０６）、溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材（Ｇ ３１０６）、また構造用軽量型鋼や構造用鋼管の素材として熱間圧延軟質鋼板（Ｇ ３１３２）、溶融亜鉛めっき鋼板（Ｇ ３３０２）等が広く利用されている。
【０００３】一方、火災時における安全性を確保するため、火災時にも鋼材温度が３５０℃を超えないよう耐火被覆を施すことが義務づけられているが、鋼材の高温強度が確保される場合には、無被覆で鋼材を使用することも可能となる。そこで、高温においても高い耐力を有する鋼材の使用が種々検討されている。
【０００４】鋼材の高温強度については、古くから調べられており、ボイラー用鋼板あるいは圧力容器用鋼板として規格化されているが、これらは高温で数万時間といった長時間使用の場合の強度、すなわちクリープ強度の高い鋼材であり、本発明で問題としている強度は火災時の数時間以内の強度である。上記の高温用鋼板は常温における強度が高すぎるため冷間加工性が、さらに溶接性が構造用鋼板にくらべ大幅に劣ることから適用できない。
【０００５】従来の高張力鋼板は母材の金属組織の変化により、高温強度を確保することが難しく、このような観点から例えば本発明と目的（用途）を同じとする耐火用の高温強度を高めた建築用の亜鉛めっき鋼板として特開平２−１９７５２０号、特開平２−２５４１１７号がある。特開平２−１９７５２０号、特開平２−２５４１１７号ともＴｉ、Ｎｂを添加したＩＦ鋼（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｆｒｅｅ Ｓｔｅｅｌ）にＣｕを含有させたもので、常温強度はＣｕの固溶強化で、高温強度をＣｕのクラスターないし析出によって強化しているものである。
【０００６】高温強度をＣｕのクラスターないし析出によって強化することは有効な技術であるが、これらは５００℃付近の温度で最も効果を発揮するもので高温の６００℃では析出Ｃｕ粒子の凝集化が進むため効果が小さくなる。このため、さらに多量のＣｕを必要とする。Ｃｕの析出によって高温強度を高めるためには熱間圧延終了段階でＣｕを固溶させるため、極低温巻取り（４５０℃以下）が必要であるが、４５０℃以下の巻取りを行うと板形状確保が困難となる。また、極低温巻取りを行ってＣｕを固溶させても溶融めっき工程にかける加熱によって一部もしくは大部分Ｃｕが析出してしまい高温強度を高める効果が小さくなることはいなめない。鋼にＣｕを多量に含有させると、熱間圧延時に高温割れが生じるが、この高温割れを防止するために、ほぼ同量の高価な金属であるＮｉの含有が必要となる。さらにＩＦ鋼をベースとしているため製鋼脱炭を必要とし、製造コスト上昇を招く等の欠点を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高温特性、軽量鉄骨等への成形加工性、母材の耐食性に優れ、さらに製鋼工程、熱間圧延工程に特別な手段を使用せず、普通鋼に近い鋼組成で、経済的に優れた耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法の提供にある。
【０００８】
【問題を解決しようとする手段】本発明者らは、６００℃での鋼板強度に及ぼす化学組成、製造条件について種々検討した結果、普通鋼に近い組成系においてＭｏ添加あるいはＷ添加およびＴｉ、Ｎｂ、Ｖの複合添加が極めて有効で、６００℃での降伏強度が室温の降伏強度の０．６以上となる鋼板の製造方法を見出した。
【０００９】本発明はこの知見に基づいてなされたもので、（１）重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法、
【００１０】（２）重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｗ：０．０１〜１．０、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法、
【００１１】（３）重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０に加えてＣｒ：０．０５〜３．０、Ｗ：０．０１〜１．０、Ｔｉ：０．００５〜０．２、Ｎｂ：０．００５〜０．２、Ｖ：０．００５〜０．２、Ｂ：０．０００３〜０．００３のうち一種もしくは二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法、及び
【００１２】（４）重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０、Ｃｕ：０．０５〜０．６に加えて、Ｎｉ：０．０５〜０．６、Ｗ：０．０１〜１．０、Ｔｉ：０．００５〜０．２、Ｎｂ：０．００５〜０．２、Ｖ：０．００５〜０．２、Ｂ：０．０００３〜０．００３のうち一種もしくは二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法を提供する。
【００１３】まず、この発明において組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。Ｃは、所定の強度を確保するために添加するが、０．０１％未満ではその添加効果に乏しく、一方、０．２５％を超えると加工性、溶接性および靱性に劣るため０．０１〜０．２５％に限定した。
【００１４】Ｓｉは、強度向上元素として有効であるが、本発明者らの研究によれば連続溶Ｚｎ−Ａｌ合金めっき設備に通板した場合に鋼中のＳｉ含有量が約０．１％を超えると不めっきが生じる。ただし、連続溶融めっき設備への通板に先立って、Ｆｅ系の電気めっきを施しておけばこの問題は解消される。しかし、Ｓｉが１．５％を超えると硬質となり延性が劣化し、また、靱性に劣るため１．５％以下に限定した。
【００１５】Ｍｎは、製鋼時の脱酸剤として、また、不純物であるＳによる熱間脆性を防止するのに有効であり、そのために最低０．０５％以上必要である。一方、鋼の強度を向上させるにも望ましい元素である。しかし、２．５％を超えると延性、靱性に劣る。このため０．０５〜２．５％に限定した。
【００１６】Ｐは、強度向上元素として有効であり、Ｃｕとの相互作用で耐食性の向上をもたらすが、０．１％を超える添加は脆化を助長させるので０．１％以下とする。
【００１７】Ｓは、母材鋼にとって本質的に有害な元素であり少ないほど望ましいが、本発明の場合、０．０２％までは許容できるので０．０２％以下とした。
【００１８】Ａｌは、脱酸剤としての役割を果たすのみならず、鋼中のＮをＡｌＮとして固定する働きがある。このためには０．００５％以上が必要であるが、０．１％を超えると介在物が増大し、加工性および表面品質を劣化させるので、下限を０．００５％、上限を０．１％とした。
【００１９】Ｍｏ、Ｗは、鋼中に固溶し、あるいは炭化物を析出し、鋼材の高温強度を向上させる効果を有する。このような効果を得るためにはＭｏは０．０５％以上、Ｗは０．０１％以上の添加を必要とするが、１．０％を超えて添加しても添加に見合った効果が得られない。このため下限をＭｏは０．０５％、Ｗは０．０１％とし、上限を１．０％とした。
【００２０】Ｃｒは、母材の耐食性を改善する元素であり、また、焼入れ性を向上させるとともに、焼戻して炭化物を析出し、高温強度を向上させる元素である。このような効果を要するとき０．０５％以上を添加する。しかし、構造用材としては３．０％を超える添加は不必要なため上限を３．０％とした。
【００２１】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖは、室温強度および高温強度を向上させる元素であるが、０．００５％未満では効果が認められないため、いずれも下限を０．００５％とした。また、０．２％を超えると添加量に見合った効果が認められないため、上限を０．２％とした。
【００２２】Ｃｕは、Ｐとの相乗効果により耐食性を向上させる。このような効果を得るには０．０５％以上の添加が必要であるが、０．６％を超える添加は熱間圧延時、高温割れが著しくなる。このため、下限を０．０５％、上限を０．６％とした。
【００２３】Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であり、また、熱間脆性の防止に有効な元素であるが、このような効果を期待するためには、０．０５％以上の添加が必要であるが、０．６％を超えて添加しても製造コストが高くなる。このため、下限を０．０５％、上限を０．６％とした。
【００２４】Ｂは、焼入れ性を向上させるとともに粒界強化元素であり、このような効果を要する時、０．０００３％以上の添加が必要であるが、０．００３％を超えて添加しても効果は飽和する。このため、下限を０．０００３％、上限を０．００３％とした。
【００２５】本発明においては、以上のような組成を有する鋼を通常の工程でスラブとした後、熱間圧延により所定の板厚の鋼板とするが、１０５０〜１２５０℃の加熱、８００〜９５０℃の仕上げ圧延、５００〜７００℃の巻取り温度とすることが望ましい。
【００２６】次に上記の鋼板を酸洗後、連続溶融めっき設備で加熱温度を４５０〜９５０℃の温度で行い、溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施こす。そのさい、連続溶融めっき設備に通板する前に、連続電気めっき設備で適量の鉄めっきを施しておくことも有利である。これによって不めっき発生率を皆無にすることができる。とくに前記化学組成の鋼のうちでも、Ｓｉ含有量が０．１％を超えるものについてはこの鉄めっきが有利である。鉄めっきの付着量は２ｇ／ｍ2程度の薄いものでよい。連続溶融めっき設備における加熱還元温度が４５０℃未満ではめっき密着性が劣り、９５０℃を超えると表面疵が発生し易くなり良製品が得難くなる。
【００２７】溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきには、Ａｌを約５％含んだＺｎ−Ａｌ合金めっきとＡｌを約５０％含んだＺｎ−Ａｌ合金めっきとがあるが、本発明方法はこの両者を包含する。
【００２８】
【実施例１】以下に実施例を挙げて本発明の効果を具体的に示す。表１に示す化学組成のスラブを表２に示す条件で熱間圧延し、板厚３．２ｍｍの熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板を酸洗後、Ａｌ：４．８％を含むＺｎ浴の連続溶融めっき設備で表２に示す条件で付着量１００ｇ／ｍ2の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施した。
【００２９】室温における引張試験はＪＩＳ Ｚ２２２０１の５号試験片を用い、高温引張試験はＪＩＳ Ｇ０５６７に準じ、６００℃に１５分保ち、その後、引張強さ、降伏強度を測定した。また、高温強度の指標として６００℃および室温における降伏強度の比、いわゆる降伏強度比を採用した。
【００３０】表２の結果に見られるように、比較例であるＮｏ．１およびＮｏ．１２の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板は、室温においては強度延性に優れる特性を有するが、６００℃における降伏強度の低下が大きく、室温の降伏強度の０．６以上を満たさず、高温特性に劣る。
【００３１】これに対し、本発明例であるＮｏ．２〜１１およびＮｏ．１３〜１５の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板は、室温における延性の低下も認められず、６００℃における降伏強度の低下が極めて小さく、室温の降伏強度の０．６倍以上を満たす。特にＭｏ添加のＮｏ．３およびＣｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ複合添加のＮｏ．１０では、それぞれ０．８０、０．７４と極めて高い降伏強度比を有している。
【００３２】
【実施例２】表３に示す化学組成の鋼を転炉で溶製、連続鋳造でスラブとした後、表４に示す条件で熱間圧延し、板厚３．２ｍｍの熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板を酸洗後、連続電気めっきラインにて付着量２ｇ／ｍ2のＦｅ−０．０１％Ｂめっきを施した。その後Ａｌ：４．８％を含むＺｎ浴の連続溶融めっき設備で表４に示す条件で付着量１００ｇ／ｍ2の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施した。
【００３３】得られた溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の室温における機械的性質および６００℃における高温特性を実施例１と同様に評価した。
【００３４】表４の結果に見られるように、比較例であるＮｏ．１８の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板は、溶融めっき加熱還元温度によらず室温における延性は優れるものの、６００℃における降伏強度の低下が著しく、高温特性に劣っている。
【００３５】これに対し、本発明例であるＮｏ．１９およびＮｏ．２０の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板は、室温における強度延性バランスにすぐれ、６００℃における降伏強度の低下も小さく、降伏強度比０．６以上を有する高温特性に優れるものとなっている。発明例で示した化学組成の鋼は溶融めっき加熱還元温度によりその強度が大きく変化するが、二相複合組織鋼となっている８３０℃の高温加熱処理材が、総じて強度延性バランスに優れ、かつ僅かながら降伏強度比が高い。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高温特性、成形加工性、耐食性に優れ、かつ、製鋼工程、熱間圧延工程に特別な手段を使用せず、普通鋼に近い鋼成分で、経済的に優れた耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板を製造することが可能となり、産業上の効果は極めて顕著である。
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は建築・建材分野の構造物に用いられる薄鋼板を対象とし、構造物の高強度化および火災時において十分な強度を有する耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、鉄骨構造物に用いられるＪＩＳ規格鋼材として、一般構造用圧延鋼板（Ｇ ３１０１）、溶接構造用圧延鋼板（Ｇ ３１０６）、溶接構造用耐候性熱間圧延鋼材（Ｇ ３１０６）、また構造用軽量型鋼や構造用鋼管の素材として熱間圧延軟質鋼板（Ｇ ３１３２）、溶融亜鉛めっき鋼板（Ｇ ３３０２）等が広く利用されている。
【０００３】一方、火災時における安全性を確保するため、火災時にも鋼材温度が３５０℃を超えないよう耐火被覆を施すことが義務づけられているが、鋼材の高温強度が確保される場合には、無被覆で鋼材を使用することも可能となる。そこで、高温においても高い耐力を有する鋼材の使用が種々検討されている。
【０００４】鋼材の高温強度については、古くから調べられており、ボイラー用鋼板あるいは圧力容器用鋼板として規格化されているが、これらは高温で数万時間といった長時間使用の場合の強度、すなわちクリープ強度の高い鋼材であり、本発明で問題としている強度は火災時の数時間以内の強度である。上記の高温用鋼板は常温における強度が高すぎるため冷間加工性が、さらに溶接性が構造用鋼板にくらべ大幅に劣ることから適用できない。
【０００５】従来の高張力鋼板は母材の金属組織の変化により、高温強度を確保することが難しく、このような観点から例えば本発明と目的（用途）を同じとする耐火用の高温強度を高めた建築用の亜鉛めっき鋼板として特開平２−１９７５２０号、特開平２−２５４１１７号がある。特開平２−１９７５２０号、特開平２−２５４１１７号ともＴｉ、Ｎｂを添加したＩＦ鋼（Ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ Ｆｒｅｅ Ｓｔｅｅｌ）にＣｕを含有させたもので、常温強度はＣｕの固溶強化で、高温強度をＣｕのクラスターないし析出によって強化しているものである。
【０００６】高温強度をＣｕのクラスターないし析出によって強化することは有効な技術であるが、これらは５００℃付近の温度で最も効果を発揮するもので高温の６００℃では析出Ｃｕ粒子の凝集化が進むため効果が小さくなる。このため、さらに多量のＣｕを必要とする。Ｃｕの析出によって高温強度を高めるためには熱間圧延終了段階でＣｕを固溶させるため、極低温巻取り（４５０℃以下）が必要であるが、４５０℃以下の巻取りを行うと板形状確保が困難となる。また、極低温巻取りを行ってＣｕを固溶させても溶融めっき工程にかける加熱によって一部もしくは大部分Ｃｕが析出してしまい高温強度を高める効果が小さくなることはいなめない。鋼にＣｕを多量に含有させると、熱間圧延時に高温割れが生じるが、この高温割れを防止するために、ほぼ同量の高価な金属であるＮｉの含有が必要となる。さらにＩＦ鋼をベースとしているため製鋼脱炭を必要とし、製造コスト上昇を招く等の欠点を有している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高温特性、軽量鉄骨等への成形加工性、母材の耐食性に優れ、さらに製鋼工程、熱間圧延工程に特別な手段を使用せず、普通鋼に近い鋼組成で、経済的に優れた耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法の提供にある。
【０００８】
【問題を解決しようとする手段】本発明者らは、６００℃での鋼板強度に及ぼす化学組成、製造条件について種々検討した結果、普通鋼に近い組成系においてＭｏ添加あるいはＷ添加およびＴｉ、Ｎｂ、Ｖの複合添加が極めて有効で、６００℃での降伏強度が室温の降伏強度の０．６以上となる鋼板の製造方法を見出した。
【０００９】本発明はこの知見に基づいてなされたもので、（１）重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法、
【００１０】（２）重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｗ：０．０１〜１．０、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法、
【００１１】（３）重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０に加えてＣｒ：０．０５〜３．０、Ｗ：０．０１〜１．０、Ｔｉ：０．００５〜０．２、Ｎｂ：０．００５〜０．２、Ｖ：０．００５〜０．２、Ｂ：０．０００３〜０．００３のうち一種もしくは二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法、及び
【００１２】（４）重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０、Ｃｕ：０．０５〜０．６に加えて、Ｎｉ：０．０５〜０．６、Ｗ：０．０１〜１．０、Ｔｉ：０．００５〜０．２、Ｎｂ：０．００５〜０．２、Ｖ：０．００５〜０．２、Ｂ：０．０００３〜０．００３のうち一種もしくは二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法を提供する。
【００１３】まず、この発明において組成を上記の範囲に限定した理由について説明する。Ｃは、所定の強度を確保するために添加するが、０．０１％未満ではその添加効果に乏しく、一方、０．２５％を超えると加工性、溶接性および靱性に劣るため０．０１〜０．２５％に限定した。
【００１４】Ｓｉは、強度向上元素として有効であるが、本発明者らの研究によれば連続溶Ｚｎ−Ａｌ合金めっき設備に通板した場合に鋼中のＳｉ含有量が約０．１％を超えると不めっきが生じる。ただし、連続溶融めっき設備への通板に先立って、Ｆｅ系の電気めっきを施しておけばこの問題は解消される。しかし、Ｓｉが１．５％を超えると硬質となり延性が劣化し、また、靱性に劣るため１．５％以下に限定した。
【００１５】Ｍｎは、製鋼時の脱酸剤として、また、不純物であるＳによる熱間脆性を防止するのに有効であり、そのために最低０．０５％以上必要である。一方、鋼の強度を向上させるにも望ましい元素である。しかし、２．５％を超えると延性、靱性に劣る。このため０．０５〜２．５％に限定した。
【００１６】Ｐは、強度向上元素として有効であり、Ｃｕとの相互作用で耐食性の向上をもたらすが、０．１％を超える添加は脆化を助長させるので０．１％以下とする。
【００１７】Ｓは、母材鋼にとって本質的に有害な元素であり少ないほど望ましいが、本発明の場合、０．０２％までは許容できるので０．０２％以下とした。
【００１８】Ａｌは、脱酸剤としての役割を果たすのみならず、鋼中のＮをＡｌＮとして固定する働きがある。このためには０．００５％以上が必要であるが、０．１％を超えると介在物が増大し、加工性および表面品質を劣化させるので、下限を０．００５％、上限を０．１％とした。
【００１９】Ｍｏ、Ｗは、鋼中に固溶し、あるいは炭化物を析出し、鋼材の高温強度を向上させる効果を有する。このような効果を得るためにはＭｏは０．０５％以上、Ｗは０．０１％以上の添加を必要とするが、１．０％を超えて添加しても添加に見合った効果が得られない。このため下限をＭｏは０．０５％、Ｗは０．０１％とし、上限を１．０％とした。
【００２０】Ｃｒは、母材の耐食性を改善する元素であり、また、焼入れ性を向上させるとともに、焼戻して炭化物を析出し、高温強度を向上させる元素である。このような効果を要するとき０．０５％以上を添加する。しかし、構造用材としては３．０％を超える添加は不必要なため上限を３．０％とした。
【００２１】Ｔｉ、Ｎｂ、Ｖは、室温強度および高温強度を向上させる元素であるが、０．００５％未満では効果が認められないため、いずれも下限を０．００５％とした。また、０．２％を超えると添加量に見合った効果が認められないため、上限を０．２％とした。
【００２２】Ｃｕは、Ｐとの相乗効果により耐食性を向上させる。このような効果を得るには０．０５％以上の添加が必要であるが、０．６％を超える添加は熱間圧延時、高温割れが著しくなる。このため、下限を０．０５％、上限を０．６％とした。
【００２３】Ｎｉは、耐食性を向上させる元素であり、また、熱間脆性の防止に有効な元素であるが、このような効果を期待するためには、０．０５％以上の添加が必要であるが、０．６％を超えて添加しても製造コストが高くなる。このため、下限を０．０５％、上限を０．６％とした。
【００２４】Ｂは、焼入れ性を向上させるとともに粒界強化元素であり、このような効果を要する時、０．０００３％以上の添加が必要であるが、０．００３％を超えて添加しても効果は飽和する。このため、下限を０．０００３％、上限を０．００３％とした。
【００２５】本発明においては、以上のような組成を有する鋼を通常の工程でスラブとした後、熱間圧延により所定の板厚の鋼板とするが、１０５０〜１２５０℃の加熱、８００〜９５０℃の仕上げ圧延、５００〜７００℃の巻取り温度とすることが望ましい。
【００２６】次に上記の鋼板を酸洗後、連続溶融めっき設備で加熱温度を４５０〜９５０℃の温度で行い、溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施こす。そのさい、連続溶融めっき設備に通板する前に、連続電気めっき設備で適量の鉄めっきを施しておくことも有利である。これによって不めっき発生率を皆無にすることができる。とくに前記化学組成の鋼のうちでも、Ｓｉ含有量が０．１％を超えるものについてはこの鉄めっきが有利である。鉄めっきの付着量は２ｇ／ｍ2程度の薄いものでよい。連続溶融めっき設備における加熱還元温度が４５０℃未満ではめっき密着性が劣り、９５０℃を超えると表面疵が発生し易くなり良製品が得難くなる。
【００２７】溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきには、Ａｌを約５％含んだＺｎ−Ａｌ合金めっきとＡｌを約５０％含んだＺｎ−Ａｌ合金めっきとがあるが、本発明方法はこの両者を包含する。
【００２８】
【実施例１】以下に実施例を挙げて本発明の効果を具体的に示す。表１に示す化学組成のスラブを表２に示す条件で熱間圧延し、板厚３．２ｍｍの熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板を酸洗後、Ａｌ：４．８％を含むＺｎ浴の連続溶融めっき設備で表２に示す条件で付着量１００ｇ／ｍ2の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施した。
【００２９】室温における引張試験はＪＩＳ Ｚ２２２０１の５号試験片を用い、高温引張試験はＪＩＳ Ｇ０５６７に準じ、６００℃に１５分保ち、その後、引張強さ、降伏強度を測定した。また、高温強度の指標として６００℃および室温における降伏強度の比、いわゆる降伏強度比を採用した。
【００３０】表２の結果に見られるように、比較例であるＮｏ．１およびＮｏ．１２の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板は、室温においては強度延性に優れる特性を有するが、６００℃における降伏強度の低下が大きく、室温の降伏強度の０．６以上を満たさず、高温特性に劣る。
【００３１】これに対し、本発明例であるＮｏ．２〜１１およびＮｏ．１３〜１５の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板は、室温における延性の低下も認められず、６００℃における降伏強度の低下が極めて小さく、室温の降伏強度の０．６倍以上を満たす。特にＭｏ添加のＮｏ．３およびＣｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｖ複合添加のＮｏ．１０では、それぞれ０．８０、０．７４と極めて高い降伏強度比を有している。
【００３２】
【実施例２】表３に示す化学組成の鋼を転炉で溶製、連続鋳造でスラブとした後、表４に示す条件で熱間圧延し、板厚３．２ｍｍの熱延鋼板とした。得られた熱延鋼板を酸洗後、連続電気めっきラインにて付着量２ｇ／ｍ2のＦｅ−０．０１％Ｂめっきを施した。その後Ａｌ：４．８％を含むＺｎ浴の連続溶融めっき設備で表４に示す条件で付着量１００ｇ／ｍ2の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施した。
【００３３】得られた溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の室温における機械的性質および６００℃における高温特性を実施例１と同様に評価した。
【００３４】表４の結果に見られるように、比較例であるＮｏ．１８の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板は、溶融めっき加熱還元温度によらず室温における延性は優れるものの、６００℃における降伏強度の低下が著しく、高温特性に劣っている。
【００３５】これに対し、本発明例であるＮｏ．１９およびＮｏ．２０の溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板は、室温における強度延性バランスにすぐれ、６００℃における降伏強度の低下も小さく、降伏強度比０．６以上を有する高温特性に優れるものとなっている。発明例で示した化学組成の鋼は溶融めっき加熱還元温度によりその強度が大きく変化するが、二相複合組織鋼となっている８３０℃の高温加熱処理材が、総じて強度延性バランスに優れ、かつ僅かながら降伏強度比が高い。
【００３６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高温特性、成形加工性、耐食性に優れ、かつ、製鋼工程、熱間圧延工程に特別な手段を使用せず、普通鋼に近い鋼成分で、経済的に優れた耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板を製造することが可能となり、産業上の効果は極めて顕著である。
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【特許請求の範囲】
【請求項１】 重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】 重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｗ：０．０１〜１．０、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】 重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０に加えてＣｒ：０．０５〜３．０、Ｗ：０．０１〜１．０、Ｔｉ：０．００５〜０．２、Ｎｂ：０．００５〜０．２、Ｖ：０．００５〜０．２、Ｂ：０．０００３〜０．００３のうち一種もしくは二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法。
【請求項４】 重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０、Ｃｕ：０．０５〜０．６に加えて、Ｎｉ：０．０５〜０．６、Ｗ：０．０１〜１．０、Ｔｉ：０．００５〜０．２、Ｎｂ：０．００５〜０．２、Ｖ：０．００５〜０．２、Ｂ：０．０００３〜０．００３のうち一種もしくは二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法。
【請求項１】 重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法。
【請求項２】 重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｗ：０．０１〜１．０、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法。
【請求項３】 重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０に加えてＣｒ：０．０５〜３．０、Ｗ：０．０１〜１．０、Ｔｉ：０．００５〜０．２、Ｎｂ：０．００５〜０．２、Ｖ：０．００５〜０．２、Ｂ：０．０００３〜０．００３のうち一種もしくは二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法。
【請求項４】 重量％でＣ：０．０１〜０．２５、Ｓｉ：１．５以下、Ｍｎ：０．０５〜２．５、Ｐ：０．１以下、Ｓ：０．０２以下、Ａｌ：０．００５〜０．１、Ｍｏ：０．０５〜１．０、Ｃｕ：０．０５〜０．６に加えて、Ｎｉ：０．０５〜０．６、Ｗ：０．０１〜１．０、Ｔｉ：０．００５〜０．２、Ｎｂ：０．００５〜０．２、Ｖ：０．００５〜０．２、Ｂ：０．０００３〜０．００３のうち一種もしくは二種以上含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼を熱間圧延を行い、酸洗後、連続溶融めっき設備における加熱還元を４５０〜９５０℃の温度で行い、引き続いて溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっきを施すことを特徴とする耐火用高張力溶融Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板の製造方法。
【公開番号】特開平５−３０６４１１
【公開日】平成５年（１９９３）１１月１９日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平４−１０２０８４
【出願日】平成４年（１９９２）３月２７日
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【公開日】平成５年（１９９３）１１月１９日
【国際特許分類】
【出願日】平成４年（１９９２）３月２７日
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
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