CN101520450A - 一种锌铁合金标准样板的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锌铁合金标准样板的制作方法。该标准样板的制作方法包括取样、均匀性测试、基准曲线制作、定值四个步骤。本发明提供的锌铁合金标准样板覆盖了全部工艺范围、给出了准确数据，可用于锌铁合金锌层和铁含量的在线测量仪表的标定，从而实现在线涂层测厚仪可以实时、快速、准确地测量合金化产品中锌层及铁含量，满足锌铁合金高精度生产的要求。

Description

一种锌铁合金标准样板的制作方法

技术领域

本发明涉及合金化热镀锌产品的制作方法，具体地说，本发明涉及一种锌铁合金标准样板的制作方法。

背景技术

热镀锌产品主要分为锌铁合金产品(GA)和纯锌产品(GI)两大类。锌铁合金化热镀锌板是将钢板在热镀锌后再加热，保温一定时间，通过基板中的铁与镀层中的锌相互扩散，形成锌-铁合金层，该镀层使得锌铁合金产品具有更好的焊接和冲压性能，能更广泛地应用于高端汽车板的生产中。因此，在热镀锌线上所有的控制过程中，镀层厚度控制成为了一个非常重要的部分，其控制精度的优劣将直接影响热镀锌板的质量，测量设备精度的不准确将会不可避免地引起锌层厚度上的偏差，从而使得锌层过薄或过厚，最终导致镀锌产品质量下降。

另一方面，铁含量对于热镀锌产品的质量也极为重要。目前设备供应商仅可以提供纯锌标准样板，但是无法提供合金化标准样板，因为纯锌标准样板可以通过贴锌膜的方式进行制造，而合金化的标准样板无法通过贴膜的方式进行制造，因此，锌铁合金层铁含量的测量也成为了一大技术难题，关键在于缺少能够为锌铁合金测量设备——在线涂层测厚仪进行标定的标准样板，导致铁合金测量不够准确，这样在生产过程中铁含量将无法准确控制。铁含量控制不好，容易出现严重的冲压粉化及白边的质量问题。目前生产上主要采用化学分析的方法对锌铁合金进行破坏分析，但是时间周期比较长(约两小时)，所以无法保证实时控制的准确性。

为了解决上述问题，本发明者提供了一套可以覆盖全部工艺范围，并有准确数据的标准合金化样板，从而实现锌层测厚仪可以实时、快速、准确地测量合金化产品中的锌层及铁含量，保证合金化产品的质量。

因此，本发明的目的在于提供一种锌铁合金标准样板的制作方法。

发明内容

本发明提供了一种锌铁合金标准样板的制作方法，该制作方法包括以下步骤：

(1)取样：将带钢进行热镀锌，按气刀压力200～650mbar、气刀功率20～70分别从小到大取值，交叉组合，采集到覆盖全部工艺范围的各个规格样板，每个规格生产100～150m米，生产后将各个规格的带钢送到精整横切机进行裁剪，要求最终目标样板大小为200*200mm；

(2)均匀性测试：采用X射线荧光分析仪对200*200mm的样板表面进行扫描，选出锌层均匀性<1g/m²，铁含量均匀性<0.5％的样板，共3套，每套24个规格；

(3)基准曲线制作：采用X射线荧光分析仪对第一套样板进行测量，记录样板电压，再对该套样板进行破坏性化学分析，得到样板涂层真实值，利用最小二乘法拟合出在线涂层测厚仪的测量基准曲线；

(4)定值：对另一套样板进行X射线荧光分析及破坏性化学分析，以确定所述基准曲线的准确度，再以确定后的曲线对第三套样板进行测量，得到标准样板。

在一个优选实施方式中，在所述步骤(1)中，热镀锌的工艺参数设为气刀高度300mm，气刀距离8.5mm/8.5mm，机组速度80m/min，锌锅温度460℃。

在一个优选实施方式中，在所述步骤(1)的裁剪过程中，于带钢生产的纵向方向50～75m处进行样板裁剪，每种规格留用6～8块200*200mm的样板。

在一个优选实施方式中，在所述步骤(3)中，采用的拟合函数为最小二乘法的对数函数，公式如下所示：

$W=-\frac{1}{\mathrm{\&mu;}}\ln \frac{I_{\&infin;}-I}{I_{\&infin;}-I_0}$

其中：μ：被测材料的吸收系数；

W：样板涂层真实值；

I：样板测量电压；

I∞：涂层重量为无穷大时的电压值；

I₀：涂层重量为零时的电压值。

在一个优选实施方式中，在所述步骤(4)中，基准曲线的准确度满足锌层重量<1g/m²，铁含量<0.5％。

在本发明中，取样的关键在于采集到整个生产工艺范围的样板，一般合金化生产的锌层范围在40-70g/m²，铁含量在8-12％以内，尤其是对极限规格的采集，样板数量越多，则基准曲线的拟合就越精确。因此，为达到最理想化的稳定生产状态，要求机组速度、锌锅温度、气刀高度、气刀距离设为定值，在此情况下，气刀压力为200-650mbar，气刀功率为20-70(气刀压力和功率的极限值为每条机组设计时的保证值)，为覆盖该范围，确保可以取到整个生产工艺范围的产品规格，按照均值理论分别设置气刀压力及功率的数值，交叉组合，这样可以保证锌铁合金的铁含量可以覆盖14％以内的所有样板，(正常生产中要求合金化产品的铁含量必须控制在8-14％以内)。气刀压力和功率从小到大逐步变化，

本发明的有益效果为：按本发明制作方法得到的标准合金化样板可覆盖整个工艺范围、并有准确数据，该样板可用于在线涂层测厚仪的标定，从而使合金化产品的锌耗下降了1.1g/m²，铁含量的测量精度提高到了±0.5％，满足锌铁合金高精度生产的要求，改善了产品质量，成功地应用到宝日汽车板1#热镀锌机组。

附图说明

图1为本发明实施例拟合的在线涂层测厚仪的测量基准曲线。

具体实施方式

以下用实施例结合附图对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的范围有任何限制。

实施例

(1)取样：带钢钢种采用DC56，钢种规格为0.65×1100mm。将该钢种进行热镀锌，工艺参数设为气刀高度300mm、气刀距离8.5mm/8.5mm、机组速度80m/min、锌锅温度460℃，在此情况下，气刀压力为200-650mbar，气刀功率为20-70，等比例取气刀压力值为200mbar、350mbar、500mbar、650mbar，取气刀功率值为20、30、40、50、60、70，按表1所示制定取样表格，可采集到24种规格的样板，每个规格生产100～150m米，生产后将各个规格的带钢送到精整横切机进行裁剪，每个规格留用六块，要求最终目标样板大小为200*200mm。

表1 样板取样制定表

(2)均匀性测试：采用THERMO公司实验室的高精度扫描X射线荧光分析仪对24种规格，总计144块的200*200mm样板表面进行扫描，选出锌层均匀性<1g/m²，铁含量均匀性<0.5％的样板。以K9-1样板为例，沿X轴方向扫描，锌层的最大值为53.6g/m²，最小值为52.8g/m²，铁含量最大值为10.6％，最小值为10.2％，其均匀性完全满足现场要求。从144块样板中选出三套(每套24个规格)均匀性较好的样板。

(3)基准曲线制作：将第一套样板放在高精度扫描X射线荧光分析仪上进行测量，记录样板的电压，再将该套样板送到实验室进行破坏性化学分析，得到该套样板涂层真实值。然后寻找测量电压(变量A)与锌层真实值(变量B)之间的关系，利用最小二乘法拟合出在线涂层测厚仪的测量曲线，针对涂层变化特性与应用经验，使用的拟合函数为最小二乘法的对数函数，其公式如下：

$W=-\frac{1}{\mathrm{\&mu;}}\ln \frac{I_{\&infin;}-I}{I_{\&infin;}-I_0}$

其中：μ：被测材料的吸收系数；

W：样板涂层重量(测量真实值)；

I：测量的X射线强度(测量电压)；

I∞：涂层重量为无穷大时的射线强度(校正时快门关闭时的电压值)；

I₀：涂层重量为零时的射线强度(校正时快门打开时的电压值)。

该曲线拟合结束后，即使各测量点统计均方差均为最小，记录该曲线的数据，从而得出锌层测量基准曲线，如图1所示。

(4)定值：在高精度扫描X射线荧光分析仪上建立了精度拟合曲线以后，将挑选出的另外一套样板放到高精度扫描X射线荧光分析仪上进行测量，可以得出该套样板的测量值，测量完毕后将该套样板送至实验室进行再次破坏性化学分析，以确定该该曲线的准确度是否满足需求，如果数据不对，则还需要对曲线进行修正，如果化学分析的数据和该曲线测量的数据吻合(即锌层重量在1g/m²，以内，铁含量在0.5％以内)，则认为该基准曲线满足要求。然后用该曲线对第三套样板进行测量，该测量值即为标准样板的真实值，该套样板即为最终的标准样板，其测量数据见表2。

表2 本发明实施例所得锌铁合金标准样板的锌铁含量

本发明锌铁合金标准样板主要作为标准测量器具，用于对现场的在线涂层测厚仪进行标定，标定周期为12个月，将该套所有的样板放到在线测厚仪上，比较涂层测厚仪上的测量显示值和真实值之间的差异是否在技术范围之内，如果这种锌层重量差别在1g/m²以内，铁含量在0.5％以内，则说明在线涂层测厚仪的精度是可靠的，如果不在，则需要进行修正或重新制作精度曲线以保证过程的受控。

Claims (5)

1、一种锌铁合金标准样板的制作方法，其特征在于，该制作方法包括以下步骤：

(1)取样：将带钢进行热镀锌，按气刀压力200～650mbar、气刀功率20～70分别从小到大取值，交叉组合，采集到覆盖全部工艺范围的各个规格样板，每个规格生产100～150m米，生产后将各个规格的带钢送到精整横切机进行裁剪，要求最终目标样板大小为200*200mm；

(2)均匀性测试：采用X射线荧光分析仪对200*200mm的样板表面进行扫描，选出锌层均匀性<1g/m²，铁含量均匀性<0.5％的样板，共3套，每套24个规格；

(3)基准曲线制作：采用X射线荧光分析仪对第一套样板进行测量，记录样板电压，再对该套样板进行破坏性化学分析，得到样板涂层真实值，利用最小二乘法拟合出在线涂层测厚仪的测量基准曲线；

(4)定值：对另一套样板进行X射线荧光分析及破坏性化学分析，以确定所述基准曲线的准确度，再以确定后的曲线对第三套样板进行测量，得到标准样板。

2、根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤(1)中，热镀锌的工艺参数设为气刀高度300mm，气刀距离8.5mm/8.5mm，机组速度80m/min，锌锅温度460℃。

3、根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤(1)的裁剪过程中，于带钢生产的纵向方向50～75m处进行样板裁剪，每种规格留用6～8块200*200mm的样板。

4、根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤(3)中，采用的拟合函数为最小二乘法的对数函数，公式如下所示：

$W=-\frac{1}{\mathrm{\&mu;}}\ln \frac{I_{\&infin;}-I}{I_{\&infin;}-I_0}$

其中：μ：被测材料的吸收系数；

      W：样板涂层真实值；

      I：样板测量电压；

      I∞：涂层重量为无穷大时的电压值；

      I₀：涂层重量为零时的电压值。

5、根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述步骤(4)中，基准曲线的准确度满足锌层重量<1g/m²，铁含量<0.5％。

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