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特開2024-92084溶融亜鉛浴設備用鋼板、その製造方法および溶融亜鉛浴設備
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024092084
(43)【公開日】2024-07-08
(54)【発明の名称】溶融亜鉛浴設備用鋼板、その製造方法および溶融亜鉛浴設備
(51)【国際特許分類】
C22C 38/00 20060101AFI20240701BHJP
C22C 38/06 20060101ALI20240701BHJP
C22C 38/58 20060101ALI20240701BHJP
C21D 8/02 20060101ALI20240701BHJP
【ＦＩ】
C22C38/00 301B
C22C38/06
C22C38/58
C21D8/02 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022207760
(22)【出願日】2022-12-26
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＰＨＯＴＯＳＨＯＰ
(71)【出願人】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100184859
【弁理士】
【氏名又は名称】磯村 哲朗
(74)【代理人】
【識別番号】100123386
【弁理士】
【氏名又は名称】熊坂 晃
(74)【代理人】
【識別番号】100196667
【弁理士】
【氏名又は名称】坂井 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100130834
【弁理士】
【氏名又は名称】森 和弘
(72)【発明者】
【氏名】谷澤 彰彦
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 仁
(72)【発明者】
【氏名】川路 芳正
(72)【発明者】
【氏名】山口 亮
(72)【発明者】
【氏名】田中 敏隆
【テーマコード（参考）】
4K032
【Ｆターム（参考）】
4K032AA01
4K032AA02
4K032AA04
4K032AA05
4K032AA08
4K032AA11
4K032AA14
4K032AA16
4K032AA19
4K032AA22
4K032AA23
4K032AA27
4K032AA29
4K032AA31
4K032AA35
4K032AA36
4K032AA40
4K032BA01
4K032CA02
4K032CA03
4K032CC02
4K032CC03
4K032CC04
4K032CD01
4K032CD02
4K032CD05
(57)【要約】
【課題】母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛による腐食に対して優れた耐食性を有し、且つ、溶融亜鉛に起因した割れが生じにくく、耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板、その製造方法および溶融亜鉛浴設備を提供する。
【解決手段】質量％で、特定量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎを含有し、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｂを特定範囲に制限し、ＣＥＺを０．３６以下に制限し、Ｐｃｍｙを０．１５以下に制限し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下である組織であり、引張強度が４００ＭＰａ未満である、溶融亜鉛浴設備用鋼板。
【選択図】なし
【解決手段】質量％で、特定量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎを含有し、Ｐ、Ｓ、Ａｌ、Ｂを特定範囲に制限し、ＣＥＺを０．３６以下に制限し、Ｐｃｍｙを０．１５以下に制限し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下である組織であり、引張強度が４００ＭＰａ未満である、溶融亜鉛浴設備用鋼板。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
質量％で、
Ｃ：０．０２％超０．１２％未満、
Ｓｉ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．２０～２．０％
を含有し、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ａｌ：０．０７０％以下、
Ｂ：０．０００２％以下
に制限し、
式（１）に示すＣＥＺを０．３６以下に制限し、かつ式（２）に示すＰｃｍｙを０．１５以下に制限し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下である組織であり、
引張強度が４００ＭＰａ未満である、溶融亜鉛浴設備用鋼板。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（１）、式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味する。
Ｃ：０．０２％超０．１２％未満、
Ｓｉ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．２０～２．０％
を含有し、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ａｌ：０．０７０％以下、
Ｂ：０．０００２％以下
に制限し、
式（１）に示すＣＥＺを０．３６以下に制限し、かつ式（２）に示すＰｃｍｙを０．１５以下に制限し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下である組織であり、
引張強度が４００ＭＰａ未満である、溶融亜鉛浴設備用鋼板。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（１）、式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味する。
【請求項2】
前記成分組成として、さらに、質量％で、
Ｃｕ：０．１～０．５％、
Ｎｉ：０．１～０．５％、
Ｃｒ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｎｂ：０．００３～０．０５０％、
Ｖ：０．０１～０．０５％、
Ｔｉ：０．００５～０．０５０％、
Ｃａ：０．０００２～０．００６０％、
Ｍｇ：０．０００２～０．００６０％、
ＲＥＭ：０．０００２～０．００６０％
のうちの１種または２種以上を含有する、請求項１に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板。
Ｃｕ：０．１～０．５％、
Ｎｉ：０．１～０．５％、
Ｃｒ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｎｂ：０．００３～０．０５０％、
Ｖ：０．０１～０．０５％、
Ｔｉ：０．００５～０．０５０％、
Ｃａ：０．０００２～０．００６０％、
Ｍｇ：０．０００２～０．００６０％、
ＲＥＭ：０．０００２～０．００６０％
のうちの１種または２種以上を含有する、請求項１に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板。
【請求項3】
請求項１または２に記載の成分組成を有するスラブを加熱し、
圧延終了温度が７３０℃以上となる熱間圧延を行い、
その後空冷する、溶融亜鉛浴設備用鋼板の製造方法。
圧延終了温度が７３０℃以上となる熱間圧延を行い、
その後空冷する、溶融亜鉛浴設備用鋼板の製造方法。
【請求項4】
請求項１または２に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板を用いる溶融亜鉛浴設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、鋼材等に溶融亜鉛処理を施す際に用いられる溶融亜鉛浴用釜（浴槽）等を構成する溶融亜鉛浴設備用鋼板に関するものである。より詳しくは、溶融亜鉛による腐食に対して優れた耐食性を有し、且つ、溶融亜鉛に起因した割れが従来鋼に比べて生じにくく、しかも、ガス切断や溶接施工が可能で経済的な、耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、鉄鋼材料に施す経済的な防錆処理方法として、一般に溶融亜鉛めっき法が広く用いられている。このような溶融亜鉛めっき法は、溶融亜鉛が入れられた鋼製の浴槽に、めっきを施す鋼材を浸漬して行なわれる。
【0003】
上述のような鋼製の浴槽は、溶融亜鉛と接触する界面において、溶融亜鉛と浴槽の鉄とが反応し、鉄－亜鉛合金層を形成するため、腐食が進行してしまう。この際の腐食速度は、溶融亜鉛の温度が５００℃近傍である場合に非常に大きくなるので、浴槽の温度管理が適切でないと、短期間で減肉による破損が生じたり、穴あきが生じたりすることにより、浴槽が使用できなくなるという問題がある。
【0004】
上述のような腐食の問題に対し、浴槽をなす鋼の化学成分組成において、特許文献１では、Ｃ量を０．１２～０．３０％、Ｐを０．０１５％以下に制御することで耐亜鉛腐食性を改善した亜鉛釜用鋼材の技術が開示されている。
特許文献２では、Ｃ量を０．０５～０．１２質量％に制御することで溶融亜鉛中の割れ感受性を下げて耐溶融亜鉛腐食性及び耐溶融亜鉛脆化性に優れた鋼材の技術が開示されている。
特許文献３では、Ｃ量やＮｂ量を適切に制御することで耐溶融亜鉛腐食性だけでなく高温強度を確保し、使用中の高温での変形を防止する技術が開示されている。
特許文献４では、Ｃｒ、Ｖ含有量を制御することで亜鉛割れの進展を抑制した亜鉛めっき釜用鋼材の技術が開示されている。
特許文献５では、Ｍｏを０．１０％以上含有させることで、また、特許文献６では、Ｍｏを０．１％以上含有させることで、耐亜鉛腐食性を改善することや、使用中の高温での変形を防止する技術が開示されている。
特許文献７および特許文献８では、Ａｌ量をＰ量に応じて制御することで耐溶融亜鉛腐食性を向上させた亜鉛メッキ釜用鋼材やメッキ槽の技術が開示されている。
特許文献９では、結晶粒度を結晶粒度番号でＮｏ．８以上に調整した耐溶融亜鉛用鉄鋼材により溶融亜鉛による腐食による溶損量を低減する技術が開示されている。
特許文献１０では、フェライトとパーライトからなる組織形態に制御し、そのフェライト組織の平均アスペクト比を２以上にすることで、耐溶融亜鉛腐食性のみならず、耐亜鉛割れ性にも優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板の技術が開示されている。
特許文献１１では、フェライトとパーライトからなる組織形態に制御し、そのフェライト組織の平均アスペクト比を２以上である鋼板を用いた溶融亜鉛浴設備の技術が開示されている。
また、特許文献１２では、圧延方向に平行、かつ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部までの表層の金属組織のうち、面積率で７０％以上がベイナイト組織である耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板の技術が開示されている。
特許文献１３では圧延方向に平行、かつ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部までの表層の金属組織のうち、面積率で７０％以上がベイナイト組織であり、残部がフェライト組織である鋼板を用いて構成される溶融亜鉛浴設備の技術が開示されている。
特許文献２では、Ｃ量を０．０５～０．１２質量％に制御することで溶融亜鉛中の割れ感受性を下げて耐溶融亜鉛腐食性及び耐溶融亜鉛脆化性に優れた鋼材の技術が開示されている。
特許文献３では、Ｃ量やＮｂ量を適切に制御することで耐溶融亜鉛腐食性だけでなく高温強度を確保し、使用中の高温での変形を防止する技術が開示されている。
特許文献４では、Ｃｒ、Ｖ含有量を制御することで亜鉛割れの進展を抑制した亜鉛めっき釜用鋼材の技術が開示されている。
特許文献５では、Ｍｏを０．１０％以上含有させることで、また、特許文献６では、Ｍｏを０．１％以上含有させることで、耐亜鉛腐食性を改善することや、使用中の高温での変形を防止する技術が開示されている。
特許文献７および特許文献８では、Ａｌ量をＰ量に応じて制御することで耐溶融亜鉛腐食性を向上させた亜鉛メッキ釜用鋼材やメッキ槽の技術が開示されている。
特許文献９では、結晶粒度を結晶粒度番号でＮｏ．８以上に調整した耐溶融亜鉛用鉄鋼材により溶融亜鉛による腐食による溶損量を低減する技術が開示されている。
特許文献１０では、フェライトとパーライトからなる組織形態に制御し、そのフェライト組織の平均アスペクト比を２以上にすることで、耐溶融亜鉛腐食性のみならず、耐亜鉛割れ性にも優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板の技術が開示されている。
特許文献１１では、フェライトとパーライトからなる組織形態に制御し、そのフェライト組織の平均アスペクト比を２以上である鋼板を用いた溶融亜鉛浴設備の技術が開示されている。
また、特許文献１２では、圧延方向に平行、かつ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部までの表層の金属組織のうち、面積率で７０％以上がベイナイト組織である耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板の技術が開示されている。
特許文献１３では圧延方向に平行、かつ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部までの表層の金属組織のうち、面積率で７０％以上がベイナイト組織であり、残部がフェライト組織である鋼板を用いて構成される溶融亜鉛浴設備の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開昭４９－１３０３１０号公報
【特許文献2】特開２００３－２３１９４２号公報
【特許文献3】特開昭６０－１１６７４６号公報
【特許文献4】特開昭５４－９９０３１号公報
【特許文献5】特開昭４９－１０７９１１号公報
【特許文献6】特開２００２－２４１８８８号公報
【特許文献7】特開昭５３－８３１４号公報
【特許文献8】特開２０００－２３９８１６号公報
【特許文献9】特開昭５５－３１１７２号公報
【特許文献10】特開２０１３－１７７６８２号公報
【特許文献11】特開２０１７－１２２２８０号公報
【特許文献12】特開２０１３－１７７６８１号公報
【特許文献13】特開２０１７－１３３１０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１および特許文献３～９に記載された鋼材では、ＣやＭｏの含有量が多く、溶融亜鉛浴設備を製造する際の溶接により鋼板に硬い熱影響部が形成され、溶接熱影響部の耐亜鉛割れ性が劣化し、溶融亜鉛浴設備の寿命低下につながっていた。
特許文献２に記載の鋼材は、耐亜鉛割れ性を切欠きのない高温引張試験により評価しているが、この評価では十分ではなく、この鋼材の亜鉛めっき釜への適用に対して、十分な効果を得られているとは言い難い。
さらに、特許文献１０～１３に記載された鋼材のように鋼板製造時の圧延条件を最適化する方法も開示されているが、特別な設備や温度管理手法が必要となるといった問題もあった。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛による腐食に対して優れた耐食性を有し、且つ、溶融亜鉛に起因した割れが生じにくく、耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板、その製造方法および溶融亜鉛浴設備を提供することを目的とする。
特許文献２に記載の鋼材は、耐亜鉛割れ性を切欠きのない高温引張試験により評価しているが、この評価では十分ではなく、この鋼材の亜鉛めっき釜への適用に対して、十分な効果を得られているとは言い難い。
さらに、特許文献１０～１３に記載された鋼材のように鋼板製造時の圧延条件を最適化する方法も開示されているが、特別な設備や温度管理手法が必要となるといった問題もあった。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛による腐食に対して優れた耐食性を有し、且つ、溶融亜鉛に起因した割れが生じにくく、耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板、その製造方法および溶融亜鉛浴設備を提供することを目的とする。
【0007】
なお、本発明において、母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛による腐食に対する耐食性（耐溶融亜鉛腐食性）に優れるとは、鋼板（母材）および鋼板に溶接熱影響部に相当する熱履歴を加えた鋼板の表層から採取した４０ｍｍ×２５ｍｍ×４ｍｍの試験片を、温度が５００℃とされた純度９９．９９％の亜鉛中に２４時間浸漬させ、試験前と試験後における試験片の質量変化量（質量減少量）を、試験前の試験片（４０ｍｍ×２５ｍｍ×４ｍｍの直方体）の表面積で除算することにより求めた腐食量が、夫々２００ｍｇ／ｃｍ２以下であることを指す。
【0008】
また、本発明において、母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛に起因した割れが生じにくく耐亜鉛割れ性に優れるとは、ＮＢＴ試験（切欠付き丸棒引張り試験）で、鋼板（母材）および鋼板に溶接熱影響部に相当する熱履歴を加えた鋼板から採取した試験片の切欠に亜鉛線材を巻き付けて加熱し、溶融亜鉛を付着させ、試験温度を５００℃として、破断時間４００秒におけるＳＬＭ値（ＳＬＭ－４００値）が、夫々８０％以上であることを指す。
溶接熱影響部に相当する熱履歴としては、室温から１３５０℃までの到達時間を５０秒、１３５０℃での保持時間を１０秒とし、１３５０℃から３００℃までの冷却速度を４０℃／秒とする。３００℃以下は、大気中で放冷する。
溶接熱影響部に相当する熱履歴としては、室温から１３５０℃までの到達時間を５０秒、１３５０℃での保持時間を１０秒とし、１３５０℃から３００℃までの冷却速度を４０℃／秒とする。３００℃以下は、大気中で放冷する。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者等は、スラブから加熱および特別な温度管理を実施しない熱間圧延のみで製造される鋼板について、鋼板およびその溶接熱影響部の耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性向上に関する検討を鋭意実施した。溶融亜鉛浴設備として繰り返し利用した際の鋼板非溶接熱影響部（母材）の溶融亜鉛割れを防止するには、鋼板の強度を低減することが有効であり、引張強度で４００ＭＰａ未満に制御することで優れた耐亜鉛割れ性を確保できることがわかった。
次に、鋼板の溶接熱影響部についても同様の検討を行った結果、ＣＥＺを０．３６以下、Ｐｃｍｙを０．１５以下にすることで溶接熱影響部の硬化を抑制することができ、優れた耐亜鉛割れ性を確保できることがわかった。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
次に、鋼板の溶接熱影響部についても同様の検討を行った結果、ＣＥＺを０．３６以下、Ｐｃｍｙを０．１５以下にすることで溶接熱影響部の硬化を抑制することができ、優れた耐亜鉛割れ性を確保できることがわかった。本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものであり、その要旨とするところは以下の通りである。
【0010】
［１］質量％で、
Ｃ：０．０２％超０．１２％未満、
Ｓｉ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．２０～２．０％
を含有し、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ａｌ：０．０７０％以下
Ｂ：０．０００２％以下
に制限し、
式（１）に示すＣＥＺを０．３６以下に制限し、かつ式（２）に示すＰｃｍｙを０．１５以下に制限し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下である組織であり、
引張強度が４００ＭＰａ未満である、溶融亜鉛浴設備用鋼板。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（１）、式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味する。
［２］前記成分組成として、さらに、質量％で、
Ｃｕ：０．１～０．５％、
Ｎｉ：０．１～０．５％、
Ｃｒ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｎｂ：０．００３～０．０５０％、
Ｖ：０．０１～０．０５％、
Ｔｉ：０．００５～０．０５０％、
Ｃａ：０．０００２～０．００６０％、
Ｍｇ：０．０００２～０．００６０％、
ＲＥＭ：０．０００２～０．００６０％
のうちの１種または２種以上を含有する、前記［１］に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板。
［３］前記［１］または前記［２］に記載の成分組成を有するスラブを加熱し、
圧延終了温度が７３０℃以上となる熱間圧延を行い、
その後空冷する、溶融亜鉛浴設備用鋼板の製造方法。
［４］前記［１］または前記［２］に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板を用いる溶融亜鉛浴設備。
Ｃ：０．０２％超０．１２％未満、
Ｓｉ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．２０～２．０％
を含有し、
Ｐ：０．０１５％以下、
Ｓ：０．０３０％以下、
Ａｌ：０．０７０％以下
Ｂ：０．０００２％以下
に制限し、
式（１）に示すＣＥＺを０．３６以下に制限し、かつ式（２）に示すＰｃｍｙを０．１５以下に制限し、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下である組織であり、
引張強度が４００ＭＰａ未満である、溶融亜鉛浴設備用鋼板。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（１）、式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味する。
［２］前記成分組成として、さらに、質量％で、
Ｃｕ：０．１～０．５％、
Ｎｉ：０．１～０．５％、
Ｃｒ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満、
Ｎｂ：０．００３～０．０５０％、
Ｖ：０．０１～０．０５％、
Ｔｉ：０．００５～０．０５０％、
Ｃａ：０．０００２～０．００６０％、
Ｍｇ：０．０００２～０．００６０％、
ＲＥＭ：０．０００２～０．００６０％
のうちの１種または２種以上を含有する、前記［１］に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板。
［３］前記［１］または前記［２］に記載の成分組成を有するスラブを加熱し、
圧延終了温度が７３０℃以上となる熱間圧延を行い、
その後空冷する、溶融亜鉛浴設備用鋼板の製造方法。
［４］前記［１］または前記［２］に記載の溶融亜鉛浴設備用鋼板を用いる溶融亜鉛浴設備。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、母材および溶接熱影響部の双方において、溶融亜鉛による腐食に対して優れた耐食性を有し、且つ、溶融亜鉛に起因した割れが生じにくい、耐溶融亜鉛腐食性および耐亜鉛割れ性に優れた溶融亜鉛浴設備用鋼板が得られる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明における溶融亜鉛浴設備用鋼板、その製造方法および溶融亜鉛浴設備の実施の形態について説明する。
なお、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。
また、以下の説明において、化学成分組成における各成分の含有量を示す「％」は、特に指定の無い限り「質量％」を示す。
なお、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために詳細に説明するものであるから、特に指定の無い限り、本発明を限定するものではない。
また、以下の説明において、化学成分組成における各成分の含有量を示す「％」は、特に指定の無い限り「質量％」を示す。
【0013】
本発明の溶融亜鉛浴設備用鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２％超０．１２％未満、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．２０～２．０％を含有し、Ｐ：０．０１５％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．０７０％以下、Ｂ：０．０００２％以下に制限し、式（１）に示すＣＥＺを０．３６以下に制限し、かつ式（２）に示すＰｃｍｙを０．１５以下に制限し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下である組織であり、引張強度が４００ＭＰａ未満である。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（１）、式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味する。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（１）、式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味する。
【0014】
＜成分組成＞
先ず、溶融亜鉛浴設備用鋼板（以下、単に鋼板とも記す。）の成分組成について説明する。
先ず、溶融亜鉛浴設備用鋼板（以下、単に鋼板とも記す。）の成分組成について説明する。
【0015】
Ｃ：０．０２％超０．１２％未満
Ｃは、鋼板の強度向上のために重要な元素であるが、鋼板およびその溶接熱影響部を硬化させ、溶融亜鉛割れの発生を助長する元素でもある。Ｃ含有量が０．０２質量％以下になると、溶接熱影響部の結晶粒界が著しく劣化し、耐亜鉛割れ性が大きく低下するため、０．０２％超のＣを含有する必要がある。
一方、Ｃを０．１２％以上含有すると、鋼板の溶接熱影響部が硬化して、耐亜鉛割れ性が劣化するため、０．１２％未満とする。好ましくは、０．０５％未満である。
Ｃは、鋼板の強度向上のために重要な元素であるが、鋼板およびその溶接熱影響部を硬化させ、溶融亜鉛割れの発生を助長する元素でもある。Ｃ含有量が０．０２質量％以下になると、溶接熱影響部の結晶粒界が著しく劣化し、耐亜鉛割れ性が大きく低下するため、０．０２％超のＣを含有する必要がある。
一方、Ｃを０．１２％以上含有すると、鋼板の溶接熱影響部が硬化して、耐亜鉛割れ性が劣化するため、０．１２％未満とする。好ましくは、０．０５％未満である。
【0016】
Ｓｉ：０．０５％以下
Ｓｉは、脱酸作用を有するが、強力な脱酸元素であるＡｌが十分に添加されている場合には不要である。Ｓｉは、母材を強化する作用もあるが、他の元素に比べるとその効果は相対的に小さい。また、Ｓｉは、耐溶融亜鉛腐食性を大きく低下させることから、その含有量が少ない方が好ましく、操業上安定して低減可能な０．０５質量％を上限とする。また、製鋼上の制限もあるが、Ｓｉの含有量を０．０２質量％以下とすることが好ましい。
Ｓｉは、脱酸作用を有するが、強力な脱酸元素であるＡｌが十分に添加されている場合には不要である。Ｓｉは、母材を強化する作用もあるが、他の元素に比べるとその効果は相対的に小さい。また、Ｓｉは、耐溶融亜鉛腐食性を大きく低下させることから、その含有量が少ない方が好ましく、操業上安定して低減可能な０．０５質量％を上限とする。また、製鋼上の制限もあるが、Ｓｉの含有量を０．０２質量％以下とすることが好ましい。
【0017】
Ｍｎ：０．２０～２．０％
Ｍｎは、母材強度や母材靭性を向上する観点から添加する元素であり、母材強度および母材靭性に寄与するためには０．２０％以上の含有が必要である。
一方、２．０％を超えるＭｎの含有は、母材および溶接熱影響部を硬化させて、耐亜鉛割れ性を大きく劣化させることから、Ｍｎ含有量は２．０％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．６％以下であり、より好ましくは１．３％以下である。
Ｍｎは、母材強度や母材靭性を向上する観点から添加する元素であり、母材強度および母材靭性に寄与するためには０．２０％以上の含有が必要である。
一方、２．０％を超えるＭｎの含有は、母材および溶接熱影響部を硬化させて、耐亜鉛割れ性を大きく劣化させることから、Ｍｎ含有量は２．０％以下とする。Ｍｎ含有量は、好ましくは１．６％以下であり、より好ましくは１．３％以下である。
【0018】
Ｐ：０．０１５％以下
Ｐは、不純物元素であり、不可避的に鋼板中に含有されるが、溶接性および耐亜鉛割れ性に悪影響を及ぼすことから、その含有量は少ない方が好ましく、操業上安定して低減可能な０．０１５％を上限とする。また、製鋼上の制限もあるが、Ｐの含有量は０．００８％以下とすることが好ましい。
Ｐは、不純物元素であり、不可避的に鋼板中に含有されるが、溶接性および耐亜鉛割れ性に悪影響を及ぼすことから、その含有量は少ない方が好ましく、操業上安定して低減可能な０．０１５％を上限とする。また、製鋼上の制限もあるが、Ｐの含有量は０．００８％以下とすることが好ましい。
【0019】
Ｓ：０．０３０％以下
Ｓも、上記Ｐと同様、鋼板中に不可避的に含有される元素であるが、Ｓは母材靭性や溶接性を低下させるため、少ない方が好ましいことから、操業上安定して低減可能な０．０３０％を上限とする。また、Ｓ含有量が０．０３０％を超えると、母材および熱影響部の双方において、耐亜鉛割れ性が低下する。このため、Ｓ含有量は０．０３０％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．０２０％以下であり、より好ましくは０．０１０％以下である。
Ｓも、上記Ｐと同様、鋼板中に不可避的に含有される元素であるが、Ｓは母材靭性や溶接性を低下させるため、少ない方が好ましいことから、操業上安定して低減可能な０．０３０％を上限とする。また、Ｓ含有量が０．０３０％を超えると、母材および熱影響部の双方において、耐亜鉛割れ性が低下する。このため、Ｓ含有量は０．０３０％以下とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．０２０％以下であり、より好ましくは０．０１０％以下である。
【0020】
Ａｌ：０．０７０％以下
Ａｌは、脱酸に用いられる元素であり、その脱酸効果を得るためには０．０１５％以上の含有が好ましい。Ａｌ含有量は、より好ましくは０．０１８％以上であり、さらに好ましくは０．０２０％以上である。
しかしながら、０．０７０％を超えるＡｌの含有は、鋼中に粗大な介在物を多く存在させ、靭性を低下させることから、その上限を０．０７０％とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０６０％以下であり、より好ましくは０．０５０％以下である。
Ａｌは、脱酸に用いられる元素であり、その脱酸効果を得るためには０．０１５％以上の含有が好ましい。Ａｌ含有量は、より好ましくは０．０１８％以上であり、さらに好ましくは０．０２０％以上である。
しかしながら、０．０７０％を超えるＡｌの含有は、鋼中に粗大な介在物を多く存在させ、靭性を低下させることから、その上限を０．０７０％とする。Ａｌ含有量は、好ましくは０．０６０％以下であり、より好ましくは０．０５０％以下である。
【0021】
Ｂ：０．０００２％以下
Ｂは粒界に偏析し、溶接熱影響部の耐亜鉛割れ性を顕著に劣化させる元素である。その含有量は少ない方が好ましく、操業上安定して低減可能な０．０００２％を上限とする。
Ｂは粒界に偏析し、溶接熱影響部の耐亜鉛割れ性を顕著に劣化させる元素である。その含有量は少ない方が好ましく、操業上安定して低減可能な０．０００２％を上限とする。
【0022】
ＣＥＺ：０．３６以下
下式（１）に示すＣＥＺは、鋼の溶接部の耐亜鉛割れ性と相関がある。ＣＥＺは、０．３６を超えると繰り返し使用時の溶融亜鉛浴設備に用いる鋼板の溶接熱影響部の耐亜鉛割れ性が劣化する。このため、ＣＥＺの上限を０．３６とする。ＣＥＺは０．３５％以下とすることが好ましく、０．３４％以下とすることがより好ましい。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
式（１）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味しており、含有しない場合は、その成分の含有量をゼロとする。
下式（１）に示すＣＥＺは、鋼の溶接部の耐亜鉛割れ性と相関がある。ＣＥＺは、０．３６を超えると繰り返し使用時の溶融亜鉛浴設備に用いる鋼板の溶接熱影響部の耐亜鉛割れ性が劣化する。このため、ＣＥＺの上限を０．３６とする。ＣＥＺは０．３５％以下とすることが好ましく、０．３４％以下とすることがより好ましい。
ＣＥＺ＝Ｃ＋Ｓｉ／１７＋Ｍｎ／７．５＋Ｃｕ／１３＋Ｎｉ／１７＋Ｃｒ／４．５
＋Ｍｏ／３＋Ｖ／１．５＋Ｎｂ／２＋Ｔｉ／４．５＋４２０×Ｂ・・・式（１）
式（１）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味しており、含有しない場合は、その成分の含有量をゼロとする。
【0023】
Ｐｃｍｙ：０．１５以下
下式（２）に示すＰｃｍｙは、鋼の溶接熱影響部の硬さと相関がある。Ｐｃｍｙは、０．１５を超えると繰り返し使用時の溶融亜鉛浴設備に用いる鋼板の溶接熱影響部の硬度が高くなり、耐亜鉛割れ性が劣化する。このため、Ｐｃｍｙの上限を０．１５とする。Ｐｃｍｙは０．１４％以下とすることが好ましく、０．１３％以下とすることがより好ましい。
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味しており、含有しない場合は、その成分の含有量をゼロとする。
下式（２）に示すＰｃｍｙは、鋼の溶接熱影響部の硬さと相関がある。Ｐｃｍｙは、０．１５を超えると繰り返し使用時の溶融亜鉛浴設備に用いる鋼板の溶接熱影響部の硬度が高くなり、耐亜鉛割れ性が劣化する。このため、Ｐｃｍｙの上限を０．１５とする。Ｐｃｍｙは０．１４％以下とすることが好ましく、０．１３％以下とすることがより好ましい。
Ｐｃｍｙ＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０
＋Ｍｏ／７．５＋Ｖ／１０＋５×Ｂ・・・式（２）
式（２）中、元素記号は、鋼板中の成分の含有量（質量％）を意味しており、含有しない場合は、その成分の含有量をゼロとする。
【0024】
上記が本発明における鋼板の基本成分組成であり、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる。本発明では、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、ＭｏおよびＶは０．０１％未満、Ｂは０．０００１％未満、Ｎｂ：０．００３％未満、Ｔｉ：０．００５％未満、Ｃａ、Ｍｇ、ＲＥＭで０．０００２％未満は、不純物とみなす。
【0025】
また、本発明の鋼板は、必要に応じて、以下に示す成分組成のうち、１種または２種以上を含有することができる。
【0026】
Ｃｕ：０．１～０．５％
Ｃｕは、本発明における選択元素であり、母材の強度を確保するために必要に応じて添加する。その効果は、０．１％以上含有しないと発現しないため、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量の下限は０．１％とする。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．２０％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。
一方で、Ｃｕは０．５％を超えて含有するとコストの増大だけでなく靭性を劣化させるため、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量の上限は０．５％とする。
Ｃｕは、本発明における選択元素であり、母材の強度を確保するために必要に応じて添加する。その効果は、０．１％以上含有しないと発現しないため、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量の下限は０．１％とする。Ｃｕ含有量は、好ましくは０．２０％以上であり、より好ましくは０．３０％以上である。
一方で、Ｃｕは０．５％を超えて含有するとコストの増大だけでなく靭性を劣化させるため、Ｃｕを含有する場合、Ｃｕ含有量の上限は０．５％とする。
【0027】
Ｎｉ：０．１～０．５％
Ｎｉは、本発明における選択元素であり、母材の強度を確保するために必要に応じて添加する。その効果は、Ｎｉを０．１％以上含有しないと発現しないため、Ｎｉを含有する場合、Ｎｉ含有量の下限は０．１％とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．３０％以上であり、より好ましくは０．４０％以上である。
一方、０．５％を超えてＮｉを含有するとコストの増大だけでなくスラブ割れが発生し、鋼板に表面疵が発生する。このため、Ｎｉを含有する場合、Ｎｉ含有量の上限は０．５％とする。
Ｎｉは、本発明における選択元素であり、母材の強度を確保するために必要に応じて添加する。その効果は、Ｎｉを０．１％以上含有しないと発現しないため、Ｎｉを含有する場合、Ｎｉ含有量の下限は０．１％とする。Ｎｉ含有量は、好ましくは０．３０％以上であり、より好ましくは０．４０％以上である。
一方、０．５％を超えてＮｉを含有するとコストの増大だけでなくスラブ割れが発生し、鋼板に表面疵が発生する。このため、Ｎｉを含有する場合、Ｎｉ含有量の上限は０．５％とする。
【0028】
Ｃｒ：０．０２％以上０．１０％未満
Ｃｒは、本発明における選択元素であり、母材の強度を確保するために必要に応じて添加する。その効果は、Ｃｒを０．０２％以上含有しないと発現しないため、Ｃｒを含有する場合、Ｃｒ含有量の下限は０．０２％とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．０３％以上であり、より好ましくは０．０５％以上である。
一方で、Ｃｒは０．１０％以上含有すると、亜鉛と鋼板表面の反応を促進させ耐溶融亜鉛腐食性を低下させる。このため、Ｃｒを含有する場合、Ｃｒ含有量は０．１０％未満とする。
Ｃｒは、本発明における選択元素であり、母材の強度を確保するために必要に応じて添加する。その効果は、Ｃｒを０．０２％以上含有しないと発現しないため、Ｃｒを含有する場合、Ｃｒ含有量の下限は０．０２％とする。Ｃｒ含有量は、好ましくは０．０３％以上であり、より好ましくは０．０５％以上である。
一方で、Ｃｒは０．１０％以上含有すると、亜鉛と鋼板表面の反応を促進させ耐溶融亜鉛腐食性を低下させる。このため、Ｃｒを含有する場合、Ｃｒ含有量は０．１０％未満とする。
【0029】
Ｍｏ：０．０２％以上０．１０％未満
Ｍｏは、本発明における選択元素であり、母材の強度を確保するために必要に応じて添加する。その効果は、０．０２％以上含有しないと発現しないため、Ｍｏを含有する場合、Ｍｏの下限を０．０２％とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．０３％以上であり、より好ましくは０．０５％以上である。
一方で、Ｍｏを０．１０％以上含有すると、コストの増大だけでなく靭性を劣化させる。さらに、Ｍｏを０．１０％以上含有すると、引張強度が４００ＭＰａ以上となり、母材の耐亜鉛割れ性が低下する。このため、Ｍｏを含有する場合、Ｍｏ含有量は０．１０％未満とする。
Ｍｏは、本発明における選択元素であり、母材の強度を確保するために必要に応じて添加する。その効果は、０．０２％以上含有しないと発現しないため、Ｍｏを含有する場合、Ｍｏの下限を０．０２％とする。Ｍｏ含有量は、好ましくは０．０３％以上であり、より好ましくは０．０５％以上である。
一方で、Ｍｏを０．１０％以上含有すると、コストの増大だけでなく靭性を劣化させる。さらに、Ｍｏを０．１０％以上含有すると、引張強度が４００ＭＰａ以上となり、母材の耐亜鉛割れ性が低下する。このため、Ｍｏを含有する場合、Ｍｏ含有量は０．１０％未満とする。
【0030】
Ｎｂ：０．００３～０．０５０％
Ｎｂは、本発明における選択元素であり、母材の強度、靭性を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｎｂを０．００３％以上含有しないと発現しないため、Ｎｂを含有する場合、Ｎｂ含有量の下限は０．００３％とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．０１０％以上であり、より好ましくは０．０２０％以上である。
一方、０．０５０％を超えてＮｂを含有するとコストの増大だけでなく溶接部の靭性を劣化させることになる。さらに、Ｎｂを０．０５０％を超えて含有すると、引張強度が４００ＭＰａ以上となり、母材の耐亜鉛割れ性が低下する。このため、Ｎｂを含有する場合、Ｎｂ含有量の上限は０．０５０％とする。
Ｎｂは、本発明における選択元素であり、母材の強度、靭性を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｎｂを０．００３％以上含有しないと発現しないため、Ｎｂを含有する場合、Ｎｂ含有量の下限は０．００３％とする。Ｎｂ含有量は、好ましくは０．０１０％以上であり、より好ましくは０．０２０％以上である。
一方、０．０５０％を超えてＮｂを含有するとコストの増大だけでなく溶接部の靭性を劣化させることになる。さらに、Ｎｂを０．０５０％を超えて含有すると、引張強度が４００ＭＰａ以上となり、母材の耐亜鉛割れ性が低下する。このため、Ｎｂを含有する場合、Ｎｂ含有量の上限は０．０５０％とする。
【0031】
Ｖ：０．０１～０．０５％
Ｖは、本発明における選択元素であり、母材の強度を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｖを０．０１％以上含有しないと発現しないため、Ｖの下限を０．０１％とする。Ｖ含有量は、好ましくは０．０３０％以上であり、より好ましくは０．０４０％以上である。
一方、０．０５％を超えてＶを含有するとコストの増大だけでなく母材靭性および溶接部の靭性を劣化させることになるため、Ｖ含有量の上限は０．０５％とする。
Ｖは、本発明における選択元素であり、母材の強度を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｖを０．０１％以上含有しないと発現しないため、Ｖの下限を０．０１％とする。Ｖ含有量は、好ましくは０．０３０％以上であり、より好ましくは０．０４０％以上である。
一方、０．０５％を超えてＶを含有するとコストの増大だけでなく母材靭性および溶接部の靭性を劣化させることになるため、Ｖ含有量の上限は０．０５％とする。
【0032】
Ｔｉ：０．００５～０．０５０％
Ｔｉは、本発明における選択元素であり、母材の靭性および溶接部の靭性を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｔｉを０．００５％以上含有しないと発現しないため、Ｔｉ含有量の下限は０．００５％とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．００８％以上であり、より好ましくは０．０１０％以上である。
一方、Ｔｉは０．０５０％を超えて含有すると母材および溶接部の靭性をむしろ劣化させることになるため、Ｔｉ含有量の上限は０．０５０％とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．０４０％以下であり、より好ましくは０．０３０％以下である。
Ｔｉは、本発明における選択元素であり、母材の靭性および溶接部の靭性を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｔｉを０．００５％以上含有しないと発現しないため、Ｔｉ含有量の下限は０．００５％とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．００８％以上であり、より好ましくは０．０１０％以上である。
一方、Ｔｉは０．０５０％を超えて含有すると母材および溶接部の靭性をむしろ劣化させることになるため、Ｔｉ含有量の上限は０．０５０％とする。Ｔｉ含有量は、好ましくは０．０４０％以下であり、より好ましくは０．０３０％以下である。
【0033】
Ｃａ：０．０００２～０．００６０％
Ｃａは本発明の選択元素であり、溶接熱影響部の靭性や超音波探傷などで評価される内部品質を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｃａを０．０００２％以上含有しないと発現しないため、Ｃａ含有量の下限は０．０００２％とする。Ｃａ含有量は、好ましくは０．００１０％以上であり、より好ましくは０．００１５％以上である。
一方、Ｃａは、０．００６０％を超えて含有すると、形成された酸化物がクラスタ化し内部品質をむしろ劣化させるため、Ｃａ含有量の上限は０．００６０％とする。
Ｃａは本発明の選択元素であり、溶接熱影響部の靭性や超音波探傷などで評価される内部品質を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｃａを０．０００２％以上含有しないと発現しないため、Ｃａ含有量の下限は０．０００２％とする。Ｃａ含有量は、好ましくは０．００１０％以上であり、より好ましくは０．００１５％以上である。
一方、Ｃａは、０．００６０％を超えて含有すると、形成された酸化物がクラスタ化し内部品質をむしろ劣化させるため、Ｃａ含有量の上限は０．００６０％とする。
【0034】
Ｍｇ：０．０００２～０．００６０％
Ｍｇは、本発明の選択元素であり、溶接熱影響部の靭性や超音波探傷などで評価される内部品質を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｍｇを０．０００２％以上含有しないと発現しないため、Ｍｇ含有量の下限は０．０００２％とする。Ｍｇ含有量は、好ましくは０．００１０％以上であり、より好ましくは０．００１５％以上である。
一方、Ｍｇは０．００６０％を超えて、Ｍｇを含有すると形成された酸化物がクラスタ化し内部品質をむしろ劣化させるため、Ｍｇ含有量の上限は０．００６０％とする。Ｍｇ含有量は、好ましくは０．００５５％以下であり、より好ましくは０．００５０％以下である。
Ｍｇは、本発明の選択元素であり、溶接熱影響部の靭性や超音波探傷などで評価される内部品質を向上させたいときに添加する。その効果は、Ｍｇを０．０００２％以上含有しないと発現しないため、Ｍｇ含有量の下限は０．０００２％とする。Ｍｇ含有量は、好ましくは０．００１０％以上であり、より好ましくは０．００１５％以上である。
一方、Ｍｇは０．００６０％を超えて、Ｍｇを含有すると形成された酸化物がクラスタ化し内部品質をむしろ劣化させるため、Ｍｇ含有量の上限は０．００６０％とする。Ｍｇ含有量は、好ましくは０．００５５％以下であり、より好ましくは０．００５０％以下である。
【0035】
ＲＥＭ：０．０００２～０．００６０％
ＲＥＭは、本発明の選択元素であり、溶接熱影響部の靭性や超音波探傷などで評価される内部品質を向上させたいときに添加する。その効果は、ＲＥＭを０．０００２％以上含有しないと発現しないため、ＲＥＭ含有量の下限は０．０００２％とする。ＲＥＭ含有量は、好ましくは０．００１０％以上であり、より好ましくは０．００１５％以上である。
一方、ＲＥＭは０．００６０％を超えて含有すると、形成された酸化物がクラスタ化し内部品質をむしろ劣化させるため、ＲＥＭ含有量の上限は０．００６０％とする。
ここで、ＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）と原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）及び、原子番号５７番のランタン（Ｌａ）から７１番のルテチウム（Ｌｕ）までのランタノイドの元素のことを指す。ＲＥＭ含有量とは、上述のＲＥＭから選択された１種または２種以上の元素の総含有量である。
ＲＥＭは、本発明の選択元素であり、溶接熱影響部の靭性や超音波探傷などで評価される内部品質を向上させたいときに添加する。その効果は、ＲＥＭを０．０００２％以上含有しないと発現しないため、ＲＥＭ含有量の下限は０．０００２％とする。ＲＥＭ含有量は、好ましくは０．００１０％以上であり、より好ましくは０．００１５％以上である。
一方、ＲＥＭは０．００６０％を超えて含有すると、形成された酸化物がクラスタ化し内部品質をむしろ劣化させるため、ＲＥＭ含有量の上限は０．００６０％とする。
ここで、ＲＥＭとは、原子番号２１番のスカンジウム（Ｓｃ）と原子番号３９番のイットリウム（Ｙ）及び、原子番号５７番のランタン（Ｌａ）から７１番のルテチウム（Ｌｕ）までのランタノイドの元素のことを指す。ＲＥＭ含有量とは、上述のＲＥＭから選択された１種または２種以上の元素の総含有量である。
【0036】
＜金属組織＞
圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下
本発明の鋼板の金属組織は、圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部までの表層の金属組織がフェライトとパーライト組織からなることを特徴とする。フェライトとパーライトからなる組織に制御することにより、鋼板の引張強度を低減することができ、耐亜鉛割れ性が確保できる。フェライト以外の部分にベイナイトやマルテンサイトが多く生成すると鋼板強度が上がり、耐亜鉛割れ性が劣化する。
フェライトとパーライトの面積率は、特に限定されないが、フェライトの面積率：７０～９０％、パーライトの面積率：１０～３０％であることが好ましい。
フェライトとパーライト以外の残部にわずかなベイナイト、マルテンサイト、島状マルテンサイトおよびセメンタイトの１種以上が存在することを許容するが、これらの組織は合計の面積率で３％以下とする。
圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部（ｔ：板厚）までの表層の金属組織がフェライトとパーライトとを有し、残部が面積率で３％以下
本発明の鋼板の金属組織は、圧延方向に平行、且つ、板面に垂直な板厚断面において、板厚方向で板面からｔ／４部までの表層の金属組織がフェライトとパーライト組織からなることを特徴とする。フェライトとパーライトからなる組織に制御することにより、鋼板の引張強度を低減することができ、耐亜鉛割れ性が確保できる。フェライト以外の部分にベイナイトやマルテンサイトが多く生成すると鋼板強度が上がり、耐亜鉛割れ性が劣化する。
フェライトとパーライトの面積率は、特に限定されないが、フェライトの面積率：７０～９０％、パーライトの面積率：１０～３０％であることが好ましい。
フェライトとパーライト以外の残部にわずかなベイナイト、マルテンサイト、島状マルテンサイトおよびセメンタイトの１種以上が存在することを許容するが、これらの組織は合計の面積率で３％以下とする。
【0037】
なお、本発明では、５ｖｏｌ％ナイタールでエッチングを行って光学顕微鏡（倍率：１００倍）および電子顕微鏡（倍率：１０００倍）によって金属組織を観察し、光学顕微鏡で観察した際に白く丸い組織をフェライト組織とし光学顕微鏡で観察した際に黒く、電子顕微鏡で拡大した際に層状になっている部分をパーライトとする。
それら以外の部分がベイナイト、マルテンサイト、島状マルテンサイトおよびセメンタイトなどである。フェライト、パーライト以外の面積率の測定方法は、特に問わないが、５ｖｏｌ％ナイタールでエッチングを行って光学顕微鏡および電子顕微鏡によって金属組織を撮影した写真をＰｈｏｔｏＳｈｏｐなどの作画ソフトに読み込ませ、光学顕微鏡で観察した際に白く丸い組織（フェライト組織）と光学顕微鏡で観察した際に黒く、電子顕微鏡で拡大した際に層状になっている部分（パーライト）に色を付ける。この色の部分の面積を画像解析ソフト（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ製ＩｍａｇｅＪ Ｖｅｒ１．５３）を用いて求めて、写真全体の大きさから割り算することで比率（面積率）を求め、さらにこの面積率を１００から引くことで求めることができる。
それら以外の部分がベイナイト、マルテンサイト、島状マルテンサイトおよびセメンタイトなどである。フェライト、パーライト以外の面積率の測定方法は、特に問わないが、５ｖｏｌ％ナイタールでエッチングを行って光学顕微鏡および電子顕微鏡によって金属組織を撮影した写真をＰｈｏｔｏＳｈｏｐなどの作画ソフトに読み込ませ、光学顕微鏡で観察した際に白く丸い組織（フェライト組織）と光学顕微鏡で観察した際に黒く、電子顕微鏡で拡大した際に層状になっている部分（パーライト）に色を付ける。この色の部分の面積を画像解析ソフト（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｓ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ製ＩｍａｇｅＪ Ｖｅｒ１．５３）を用いて求めて、写真全体の大きさから割り算することで比率（面積率）を求め、さらにこの面積率を１００から引くことで求めることができる。
【0038】
＜引張試験＞
試験片の長手方向が圧延方向に直角な方向となるように採取した引張試験片で得られる引張強度（鋼板の板幅方向の引張強度）が４００ＭＰａ未満
本発明の鋼板の引張特性は、圧延方向に直角な方向で全厚もしくは表面から１／４厚から採取した引張試験片で試験した引張強度で評価する。鋼板の引張強度が４００ＭＰａ以上になると鋼板の耐亜鉛割れ性が劣化するため、引張強度は４００ＭＰａ未満とする。
引張試験は、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠した方法で行う。
試験片の長手方向が圧延方向に直角な方向となるように採取した引張試験片で得られる引張強度（鋼板の板幅方向の引張強度）が４００ＭＰａ未満
本発明の鋼板の引張特性は、圧延方向に直角な方向で全厚もしくは表面から１／４厚から採取した引張試験片で試験した引張強度で評価する。鋼板の引張強度が４００ＭＰａ以上になると鋼板の耐亜鉛割れ性が劣化するため、引張強度は４００ＭＰａ未満とする。
引張試験は、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠した方法で行う。
【0039】
＜鋼板製造条件＞
次に、本発明の鋼板の製造方法について説明する。
本発明の鋼板の製造方法は、前述した成分組成を有するスラブを加熱し、圧延終了温度が７３０℃以上となる熱間圧延を行い、その後空冷することで鋼板とする。
次に、本発明の鋼板の製造方法について説明する。
本発明の鋼板の製造方法は、前述した成分組成を有するスラブを加熱し、圧延終了温度が７３０℃以上となる熱間圧延を行い、その後空冷することで鋼板とする。
【0040】
スラブ加熱
スラブ加熱温度は、強度や耐溶融亜鉛腐食性と耐亜鉛割れ性に与える影響がほとんどないため、条件は特に規定しない。製造性の観点からの好ましい範囲は、加熱時の到達温度で１０００℃以上１３００℃以下である。
スラブ加熱温度は、強度や耐溶融亜鉛腐食性と耐亜鉛割れ性に与える影響がほとんどないため、条件は特に規定しない。製造性の観点からの好ましい範囲は、加熱時の到達温度で１０００℃以上１３００℃以下である。
【0041】
圧延終了温度：スラブ表面温度で７３０℃以上
圧延終了温度がスラブ表面で７３０℃を下回ると組織が細粒化し、引張強度が４００ＭＰａ以上となることがあるため、圧延終了温度の下限は７３０℃とする。より好ましくは下限を７５０℃とする。
熱間圧延における圧延終了温度の上限は特に限定されないが、圧延後の表面疵発生抑制の観点から、圧延終了温度は９７０℃以下とすることが好ましく、９５０℃以下とすることがより好ましい。
温度は圧延直後のスラブ表面を放射型温度計で測定することで求める。
圧延終了温度がスラブ表面で７３０℃を下回ると組織が細粒化し、引張強度が４００ＭＰａ以上となることがあるため、圧延終了温度の下限は７３０℃とする。より好ましくは下限を７５０℃とする。
熱間圧延における圧延終了温度の上限は特に限定されないが、圧延後の表面疵発生抑制の観点から、圧延終了温度は９７０℃以下とすることが好ましく、９５０℃以下とすることがより好ましい。
温度は圧延直後のスラブ表面を放射型温度計で測定することで求める。
【0042】
圧延後空冷
圧延後に水冷による加速冷却などを行うとミクロ組織がベイナイト主体もしくはフェライトとベイナイト主体の組織となり、強度が上昇することで耐亜鉛割れ性が劣化する。そのため、圧延後は加速冷却は行わずに直ちに空冷を実施することとする。なお、鋼板の積み重ねなどにより大気中による空冷よりも遅い冷却速度になる場合も、空冷に含むこととする。
空冷の平均冷却速度は特に限定されないが、０．０１～１．５０℃／ｓとしてよい。また、この空冷時の冷却停止温度は、特に限定されないが、－２０～５０℃とすることが好ましい。
また、上記の加速冷却は、１．５０℃／ｓ超の平均冷却速度で、冷却停止温度：－２０～７００℃とする冷却を指す。
圧延後に水冷による加速冷却などを行うとミクロ組織がベイナイト主体もしくはフェライトとベイナイト主体の組織となり、強度が上昇することで耐亜鉛割れ性が劣化する。そのため、圧延後は加速冷却は行わずに直ちに空冷を実施することとする。なお、鋼板の積み重ねなどにより大気中による空冷よりも遅い冷却速度になる場合も、空冷に含むこととする。
空冷の平均冷却速度は特に限定されないが、０．０１～１．５０℃／ｓとしてよい。また、この空冷時の冷却停止温度は、特に限定されないが、－２０～５０℃とすることが好ましい。
また、上記の加速冷却は、１．５０℃／ｓ超の平均冷却速度で、冷却停止温度：－２０～７００℃とする冷却を指す。
【0043】
上記の製造方法により、溶融亜鉛に起因した割れが生じにくく、また、加速冷却設備や熱処理設備などを用いずに溶接構造用鋼としての溶接性を具備した溶融亜鉛浴設備用鋼板を効率良く製造することが可能となる。本発明における溶融亜鉛浴設備用鋼板は、厚鋼板であることが好ましく、板厚２０ｍｍ以上であることが好ましい。上限は特に限定されないが、浴設備の軽量化の観点から、板厚は１００ｍｍ以下とすることが好ましい。また、本発明の溶融亜鉛浴設備用鋼板は、表面にコーティングなどを実施せずに使用することができ、下地処理を実施しなくてもよい。
本発明における溶融亜鉛浴設備用鋼板は、溶融亜鉛浴用釜（浴槽）などの溶融亜鉛浴設備へ適用するのに好適である。具体的に、溶融亜鉛浴設備としては、本発明における溶融亜鉛浴設備用鋼板を曲げ加工および溶接施工により浴槽状に加工し、その中に５００℃以下の液体状の亜鉛を満たしてめっき処理を行う対象物を浸漬するもので、浴槽内に加熱設備を備えた設備としてもよい。
本発明における溶融亜鉛浴設備用鋼板は、溶融亜鉛浴用釜（浴槽）などの溶融亜鉛浴設備へ適用するのに好適である。具体的に、溶融亜鉛浴設備としては、本発明における溶融亜鉛浴設備用鋼板を曲げ加工および溶接施工により浴槽状に加工し、その中に５００℃以下の液体状の亜鉛を満たしてめっき処理を行う対象物を浸漬するもので、浴槽内に加熱設備を備えた設備としてもよい。
【0044】
本発明では、上述した溶融亜鉛浴設備用鋼板を用いた溶融亜鉛浴設備も提供される。
【実施例0045】
以下、本発明に係る溶融亜鉛浴設備用鋼板およびその製造方法の実施例を挙げ、本発明をより具体的に説明する。但し、本発明は、もとより下記実施例に限定されるものではなく、前、後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【0046】
［鋼板の製造］
製鋼工程において溶鋼の脱酸・脱硫と化学成分（成分組成）を制御し、連続鋳造によって表１に示す化学成分のスラブを製造した。表１中、空欄の成分について、ＣＥＺ、Ｐｃｍｙの計算では、その含有量をゼロとして扱う。
次に、それらのスラブを表２の条件で加熱し、熱間圧延し、その後、加速冷却は行わずに直ちに空冷を開始し、空冷（０．０１～１．５℃／ｓ）を１０～５０℃まで行うことで鋼板を得た。
比較例の鋼板Ｎｏ．１２については圧延後に直ちに加速冷却（１０℃／ｓ）を適用し、その後空冷（０．０５℃／ｓ）を２０℃まで行った。
製鋼工程において溶鋼の脱酸・脱硫と化学成分（成分組成）を制御し、連続鋳造によって表１に示す化学成分のスラブを製造した。表１中、空欄の成分について、ＣＥＺ、Ｐｃｍｙの計算では、その含有量をゼロとして扱う。
次に、それらのスラブを表２の条件で加熱し、熱間圧延し、その後、加速冷却は行わずに直ちに空冷を開始し、空冷（０．０１～１．５℃／ｓ）を１０～５０℃まで行うことで鋼板を得た。
比較例の鋼板Ｎｏ．１２については圧延後に直ちに加速冷却（１０℃／ｓ）を適用し、その後空冷（０．０５℃／ｓ）を２０℃まで行った。
【0047】
［評価試験］
上記方法によって製造した溶融亜鉛浴設備用鋼板について、以下のような評価試験を行
った。
金属組織の評価については、板厚方向で鋼板の板面からｔ／４部（ｔ：板厚）をカバーする試験片を採取し、表層を鏡面研磨後５ｖｏｌ％ナイタールエッチングし、板面からｔ／４部にわたって顕微鏡で観察し、１００倍で連続で撮影した写真と表面から１ｍｍ位置
、ｔ／４位置で１０００倍で撮影した写真から判別し、フェライト＋パーライト、またはフェライト＋パーライト主体のものを「〇」、それ以外（今回の比較例ではフェライト＋ベイナイト主体、またはベイナイト主体）のものは「×」とした。
上記方法によって製造した溶融亜鉛浴設備用鋼板について、以下のような評価試験を行
った。
金属組織の評価については、板厚方向で鋼板の板面からｔ／４部（ｔ：板厚）をカバーする試験片を採取し、表層を鏡面研磨後５ｖｏｌ％ナイタールエッチングし、板面からｔ／４部にわたって顕微鏡で観察し、１００倍で連続で撮影した写真と表面から１ｍｍ位置
、ｔ／４位置で１０００倍で撮影した写真から判別し、フェライト＋パーライト、またはフェライト＋パーライト主体のものを「〇」、それ以外（今回の比較例ではフェライト＋ベイナイト主体、またはベイナイト主体）のものは「×」とした。
【0048】
引張試験については、ＪＩＳ Ｚ２２４１に準拠した方法で行なう。圧延方向に直角な方向を試験片の長手方向とし、板厚５０ｍｍ以下は５号全厚試験片で、板厚５０ｍｍ超えは１／４厚位置から４号丸棒引張試験片を採取して、引張試験を行ない、引張強度を評価し、４００ＭＰａ未満を合格とした。
【0049】
また、耐溶融亜鉛腐食性の評価については、鋼板（母材）および鋼板に溶接熱影響部に相当する熱履歴を加えた鋼板の表層から採取した４０ｍｍ×２５ｍｍ×４ｍｍの試験片を、温度が５００℃とされた純度９９．９９％の亜鉛中に２４時間浸漬させた。試験前と試験後における試験片の質量変化量（質量減少量）を、試験前の試験片（４０ｍｍ×２５ｍｍ×４ｍｍの直方体）の表面積で除算することにより、腐食量を求めた。
そして、２４時間浸漬後の腐食量が２００ｍｇ／ｃｍ２以下であるものを「○」（合格）とし、２００ｍｇ／ｃｍ２超であるものを「×」（不合格）として評価した。
また、耐亜鉛割れ性の評価については、ＮＢＴ試験（切欠付き丸棒引張り試験）で評価した（新日鉄技報３４８号、１９９３年、ｐ．６３－７０を参照）。そして、鋼板（母材）および鋼板に溶接熱影響部に相当する熱履歴を加えた鋼板から採取した試験片の切欠に亜鉛線材を巻き付けて加熱し、溶融亜鉛を付着させ、試験温度を５００℃として、破断時間４００秒におけるＳＬＭ値（ＳＬＭ－４００値）が８０％以上であるものを「○」とし、８０％未満のものを「×」として評価した。
溶接熱影響部に相当する熱履歴としては、室温から１３５０℃までの到達時間を５０秒、１３５０℃での保持時間を１０秒とし、１３５０℃から３００℃までの冷却速度を４０℃／秒とした。３００℃以下は、大気中で放冷した。
そして、２４時間浸漬後の腐食量が２００ｍｇ／ｃｍ２以下であるものを「○」（合格）とし、２００ｍｇ／ｃｍ２超であるものを「×」（不合格）として評価した。
また、耐亜鉛割れ性の評価については、ＮＢＴ試験（切欠付き丸棒引張り試験）で評価した（新日鉄技報３４８号、１９９３年、ｐ．６３－７０を参照）。そして、鋼板（母材）および鋼板に溶接熱影響部に相当する熱履歴を加えた鋼板から採取した試験片の切欠に亜鉛線材を巻き付けて加熱し、溶融亜鉛を付着させ、試験温度を５００℃として、破断時間４００秒におけるＳＬＭ値（ＳＬＭ－４００値）が８０％以上であるものを「○」とし、８０％未満のものを「×」として評価した。
溶接熱影響部に相当する熱履歴としては、室温から１３５０℃までの到達時間を５０秒、１３５０℃での保持時間を１０秒とし、１３５０℃から３００℃までの冷却速度を４０℃／秒とした。３００℃以下は、大気中で放冷した。
【0050】
［評価結果］
各評価結果の一覧を表２に示す。本発明における鋼板は、目標性能を満たしているのに対して、比較例の鋼板は目標性能のいずれかを満たしていない。
各評価結果の一覧を表２に示す。本発明における鋼板は、目標性能を満たしているのに対して、比較例の鋼板は目標性能のいずれかを満たしていない。
【0051】
【表1】
【0052】
【表2】