CN105556278B - 用于确定镀锌层退火的扁钢产品的耐磨性的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定镀锌层退火的扁钢产品(2)的耐磨性的方法。为了能够客观、有说服力并可重现地表示已涂层的扁钢产品的耐磨性，提出了一种上述类型的方法，其中，在扁钢产品(2)上分别粘贴胶带(7)，其中，为了产生锌层的磨损而分别在设置有胶带(7)或待设置有胶带(7)的区域中使扁钢产品(2)弯曲，其中，在扁钢产品(2)弯曲之后，胶带(7)连同粘附在胶带(7)上的锌层的磨损物一起撕下，其中，分别确定粘附在胶带(7)上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值，其中，至少部分地确定各个扁钢产品的锌层的铁含量以及确定粘附在胶带(7)上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与锌层的铁含量的相关性。

Description

用于确定镀锌层退火的扁钢产品的耐磨性的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于确定镀锌层退火的扁钢产品的耐磨性的方法和用于实施这类方法的设备，其中，设置有用于产生摩擦而使扁钢产品弯曲的弯曲装置和用于分析粘附在胶带上的磨损物的分析装置。

背景技术

镀锌层退火的扁钢产品对于许多应用而言一个重要性能为涂层的耐磨强度，该扁钢产品既经过镀锌(galvanized)也经过退火(annealed)。扁钢产品特别是理解为带材、板材、切割坯件或扁坯。另外可以热轧或冷轧扁钢产品。锌层特别是通过火镀镀锌或者通过电解镀锌而提供。

由于对相应的扁钢产品的涂层提出的高要求，针对质量保证的目的，对于能够可重现且能够定量地确定耐磨性存在较大的兴趣。镀锌层退火涂层的钢带例如可以在汽车工业中作为外壳部件、加强件或者内部部件并且因此必须满足高的表面要求。在此，所谓的粉末化(Powdering)可能存在问题，该粉末化描述了成型过程中一种锌层的磨损物，其中产生涂层的颗粒。该粉末化与涉及涂层的片状剥落的薄片化(Flaking)不同。

镀锌层退火的扁钢产品的粉末化的趋势可以通过所谓的胶带弯曲测试评估。在此，将胶带粘贴在工件样品上并且使在胶带的区域中工件样品强烈地弯曲，其中通常会导致粉末化。所产生的涂层的破裂颗粒粘附在胶带上，在弯曲之后大多在回弯到初始状态下才撕下该胶带。随后将胶带粘贴在白色底板上，从而涂层的颗粒表现为灰色薄层。当沿着弯曲线进行弯曲时，破裂的颗粒以线状的磨损痕迹的形式存在。粉末化的程度借助于由涂层颗粒形成的磨损痕迹的黑化或者根据由涂层颗粒形成的磨损痕迹的宽度而确定。由于沿横行于弯曲线的方向上的黑化是变化的并且逐渐地向外延伸到边缘，因此黑化的确定或者磨损痕迹的宽度的确定很大程度是主观的。

另外已知例如双奥尔森试验(Doppel-Olsen-Test)、杯突试验(Hutprofiltest)或带材拉伸试验(Streifenziehversuch)这样的方法。但是这些方法同样不能产生令人满意的结果，因为这些方法总体上可重现性低和/或能够检测到的强度和厚度范围受到限制。

发明内容

因此，本发明的目的在于，这样设计和扩展开头所述和之前已详细描述类型的方法和设备，即，能够客观、有说服力并可重现地表征已镀锌退火的扁钢产品的耐磨性。如果必要，另外还应当扩展关于样品强度和厚度的测试可能性。

根据权利要求1，该目的通过一种用于确定镀锌层退火的扁钢产品的耐磨性的方法得以实现，其中，在扁钢产品上分别粘贴胶带，其中，为了产生锌层的磨损而分别在设置有胶带或待设置有胶带的区域中使扁钢产品弯曲，其中，在扁钢产品弯曲之后，胶带连同粘附在胶带上的锌层的磨损物一起撕下，其中，分别确定粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值，其中，至少部分地确定各个扁钢产品的锌层的铁含量以及确定粘附在胶带上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与锌层的铁含量的相关性。

另外，该目的还通过根据权利要求1的前序部分的设备由此得以实现，即，该设备形成用于实施根据权利要求1至10中任意一项所述的方法。

因此应设置为，首先在镀锌层退火的扁钢产品上粘贴胶带，并且在胶带的区域中优选横向于胶带使扁钢产品弯曲。这意味着，该扁钢产品围绕沿着胶带延伸的轴进行弯曲。例如扁钢产品的边缘可以朝胶带的两侧相互弯曲。随后以这种方式产生扁钢产品沿胶带的弯曲线或V形弯曲。在此，由于锌层的机械负荷而产生磨损物，即以涂层上破裂的颗粒的形式(所谓的粉末化)。在扁钢产品弯曲之后，使其再次回弯或展平。这样是优选的，由此使所产生的涂层的颗粒脱离并且能够与胶带一起从扁钢产品上撕下。替代性地，胶带也可以在弯曲之后、但优选在展平之前粘贴在扁钢产品上、即粘贴在弯曲线上。但是在此应注意的是，磨损物没有损耗，即没有被胶带所容纳，因此胶带的后续贴覆原则上不太优选。

在扁钢产品纵向弯曲的情况下，磨损物也优选作为纵向的磨损痕迹而粘附在胶带上。例如可以通过具有纵向折角的弯曲楔朝位于弯曲模上的扁钢产品挤压而进行该弯曲过程。由此，该扁钢产品围绕弯曲楔的折角进行弯曲。优选弯曲模由两个相互间隔一定空隙并且相互平行对齐的弯曲辊形成。也可以代替弯曲辊使用在彼此相对的角部上修圆的弯曲块。

为了分析粘附在胶带上的磨损物，可以确定在胶带上的磨损物的尺寸。为此可以将胶带粘贴在反差明显的底板上，比如一张白纸上。当扁钢产品沿着弯曲线进行弯曲时，例如磨损物横向于该弯曲线的宽度表示典型的锌层磨损趋势的大小。在胶带上的磨损物的纵向延伸相反地例如取决于胶带的长度和/或弯曲楔的折角的长度。原则上适用的是，磨损越严重，在胶带上粘附的磨损物越宽。替代性或额外地，磨损越严重，在磨损物区域中的胶带越暗。也可以确定磨损物的典型的灰度值。在此优选为平均灰度值。但是也例如可以是在特定范围内积分的灰度值或磨损物在胶带的特定位置上的灰度值。

另外还应确定特定扁钢产品的涂层的铁含量，从而能够确定粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与锌层的铁含量的相关性。例如可以通过以尺寸和/或典型的灰度值相对于铁含量的数值对进行制图而近似得到的补偿曲线而确定该相关性。在此特别是在一个补偿程度内得到直线式的近似。

以这种方式例如可以通过确定相关因数来得到单个数值对与补偿曲线或补偿程度的关联性。在此，良好的关联性可以得出，通过用于确定耐磨性的方法可以得到有说服力的、以尺寸和/或典型的灰度值形式的特征参数。即，锌层磨损的趋势取决于扩散到锌层中的铁含量。在此，摩擦的趋势或粉末化的趋势随着铁含量的增加而提高，即，在许多情况下呈线性关系。粉末化特性也可能取决于扩散到铁基底中的锌的量，其在此形成Fe-Zn相。如果尺寸和/或典型的灰度值与铁含量的相关程度过低，和/或由尺寸和/或典型的灰度值与铁含量组成的数值对与相关性(即，尺寸和/或典型的灰度值与铁含量的功能关系)或与补偿曲线的关联程度过低，可以调整该方法。在此，该补偿程度可以看作为补偿直线。通过改进弯曲的区段，比如改变弯曲角度来进行该调整。也可以设置为，为了确定典型的尺寸和/或典型的灰度值而改进磨损物的分析类型。

在本发明的第一个优选设计中，为了产生锌层以长形的磨损痕迹形式的磨损而分别在设置有胶带的区域中使扁钢产品弯曲。特别是通过扁钢产品沿弯曲线而进行弯曲，为此可以使扁钢产品围绕例如弯曲楔的长形折角而弯曲。在横截面上观察，为了产生沿胶带的、长形的磨损痕迹而进行V形的扁钢产品弯曲。为了确定锌层的耐磨性而可以简单且可重现地分析这样的磨损痕迹。与之相关地，因此特别优选的是，借助粘附在胶带上的磨损痕迹分别确定作为磨损痕迹宽度的灰度宽度。在有针对性形成的长形磨损痕迹中，该灰度宽度表示用于扁钢产品锌层的耐磨性的、容易确定且可重现的指示。

替代性或额外地对于可重现性而言优选的是，以图像的形式、以光度测量的形式和/或通过图片处理装置确定粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值。当自动地确定相应的数值时，可重现性能够根据需要进一步提高。为此例如可以使用光敏的传感器和/或基于软件的图片处理装置。

特别是在借助于根据需要已知的图片处理装置而进行基于软件的分析过程中，当不直接地分析胶带时，自然能够想到首先通过图片采集装置(特别是以照相机和/或以扫描仪的形式)由胶带分别形成至少一个图片。该图片可以随后进行数字分析，这根据需要可以在数码相机和/或扫描仪中自动进行。借助以上方式产生的图片可以随后以高的可重现性确定粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值。即，以这种方式避免了通过裸眼的主观分析。也可以通过扫描仪扫描胶带的图像或图片，其中扫描的结果传送给分析装置。

为了避免有错误或不可靠的分析而提出，当通过照相机由胶带分别形成多个图片时，这些图片随后分别重叠成为新的图像。该重叠同样可以以已知的方式基于软件地生成。多个图片在此应相互不同，从而在重叠的情况下得到更高的对比度或更大的景深。因此例如可以在入射光和在透射光的条件下形成这些图片。在入射光的条件下在与图片相同的侧面上进行曝光。在透射光的条件下，照相机的曝光由胶带的背侧进行。额外地或替代性地可以以不同的曝光产生这些图片，其中，至少一个图片可以曝光过度而至少一个图片可以曝光不足。现可以借助富有反差或景深的、由多个图片产生的图像确定粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值。

为了确保能够始终得到关于镀锌层退火的扁钢产品的耐磨性的有说服力的特征参数而提出，其中，反复地确定粘附在胶带上的磨损物的不同的尺寸和/或不同的典型的灰度值与各个锌层的铁含量的相关性。即，可以以有规律的间隔反复地确定不同的测量值与已确定的、按需求功能上的涂层铁含量的相关性的关联程度。如果补偿曲线或补偿直线能够以较高的一致性近似于尺寸和/或典型的灰度值的数值对，即，存在较高的上述关联性，则不必对用于确定耐磨性的方法采取干预。但是如果补偿曲线或补偿直线仅以适中的或甚至较差的程度与数值对相关联，即，与测量值有部分较严重的偏离，可能需要采取干预，例如重新校准。

额外地或替代性地也可以反复地确定粘附在胶带上的磨损物的不同的尺寸和/或不同的典型的灰度值与之前已确定的相关性的关联程度，该相关性为粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与锌层的铁含量的相关性。即，随后不必再一次确定相应的、根据需要功能上的相关性，该相关性可以通过补偿曲线或补偿直线表示。更确切的说，之前已确定的相关性与新的测量值进行对比。如果该对比得到测量值与之前已确定的相关性之间较高的关联程度，该方法促使得到有说服力的特征参数。但是如果关联程度适中或甚至较差，则可能需要干预或者根据需要再次记录锌层铁含量的特征参数的相关性并且确定测量值相对于重新记录的相关性的关联程度。如果进一步得到不令人满意的结果，应改变方法参数或过程参数，例如进行再一次的校准。

特别优选的是，当低于最小的上述关联程度时，优选自动地进行用于改善关联程度的调整或校准。在最小的关联程度的意义层面上，通过预先确定临界值同样可以促使该方法的客观化。

通过耐磨性的确定实际上是基于通过扁钢产品的弯曲而产生的磨损物并且不会过多地受到扁钢产品表面上粘附的污渍或类似物的影响，可以实现在确定粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值的过程中不考虑低于临界灰度值的灰度值。换言之，仅考虑足够暗并因此明显地具有磨损物的胶带的区域。相反地，在条带的分析中并不考虑胶带更明亮的、其灰度值主要是由于污渍颗粒产生的区域。

与之相关特别优选的是，为不同的临界灰度值确定粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值，其中，不考虑胶带和/或磨损物的分别比临界灰度值更亮的灰度值。随后可以为各个临界灰度值单独确定和对比粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与锌层的铁含量的相关性。尺寸和/或典型的灰度值与铁含量没有显著的相关性的临界灰度值不适用于本方法。因为粉末化存在与铁含量的显著的相关性，所以该临界灰度值必须使这样的相关性能够辨识。否则通过本方法确定的特征参数在涂层的耐磨性方面不能有说服力或不能特别有说服力。另外，针对临界灰度值而确定的数值对优选不仅仅依赖于铁含量。该数值对另外应优选与该相关性具有较高的关联程度。

因此另外还优选，针对各个临界灰度值确定粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与已确定的相关性有多大的关联。随后可以为尺寸和/或典型的灰度值的进一步确定而固定临界灰度值，对该临界灰度值而言，得到了粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与相关性的良好的、优选最好的关联程度，该相关性为粘附在胶带上的磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与铁含量的相关性。这例如可以自动地进行。在各种情况下，以这种方式实现了在确定涂层的耐磨性的过程中的进一步客观化。

附图说明

随后，借助仅示出一个实施例的附图进一步说明本发明。在附图中：

图1示出了用于确定镀锌层退火的扁钢产品的耐磨性的按照本发明的设备的细节，

图2以俯视图示出了具有胶带的镀锌层退火的扁钢产品，该胶带用于实施按照本发明的、用于确定耐磨性的方法，

图3示出了具有摩擦痕迹的图2中的胶带，

图4以示意性的附图示出了用于确定镀锌层退火的扁钢产品的耐磨性的按照本发明的设备，以及

图5以图表示出了基于不同的临界灰度值的、在灰度值宽度和镀锌层退火的扁钢产品的铁含量之间的功能相关性。

具体实施方式

图1中示出了用于使镀锌层退火的扁钢产品2弯曲的设备1的细节。该设备1包括所谓的辊模3，该辊模具有两个相互以一定空隙间隔的弯曲辊4和弯曲楔5以及长形的折角6，该弯曲楔具有V形横截面。镀锌层退火的扁钢产品2定位在弯曲辊4上，在该扁钢产品上侧覆上胶带7。弯曲楔5现可以下降至弯曲辊4之间的空隙中。在此，弯曲楔5以其折角6沿着纵向压到粘附在镀锌层退火的扁钢产品2上的胶带7上，其中，镀锌层退火的扁钢产品2沿由弯曲楔5的折角6限定的弯曲线向下弯曲成为V形。在图1中，镀锌层退火的扁钢产品2在初始状态中由虚线示出而在已弯曲的状态下以实线示出。在完成已镀锌层退火的扁钢产品2的弯曲之后，弯曲楔5再次抬起并且将镀锌层退火的扁钢产品2通过未示出的展平装置再次回弯并再次展平。

图2中以从上方的俯视图示出了在回弯或展平的状态下的镀锌层退火的扁钢产品2。从示意图中可以看出，由于弯曲过程中的粉末化而产生的沿镀锌层退火的扁钢产品2的弯曲线破裂的涂层颗粒作为磨损痕迹8而显现。为了分析镀锌层退火的扁钢产品2而撕下胶带7，其中，涂层的破裂颗粒作为磨损而粘附在胶带7上。随后通过数码相机从胶带7上拍下图像。在此，既可以从用于产生图像相同的一侧上曝光胶带7(入射光)也可以从相对的侧面上曝光胶带7(透射光)。在两种曝光情况中的每一种情况下，产生曝光不同的照片，这些照片部分地曝光过度而部分地曝光不足。随后，由所有产生照片基于软件地通过重叠产生胶带7的、具有更高对比度和更大景深的图示。

随后在图片处理装置中分析在图3中再次示出的胶带7的图像9。替代性地可以通过扫描仪扫描胶带或其图像，其中，随后在图片处理装置中分析扫描。在分析过程中无需考虑胶带7的上侧区域和下侧区域，因为这些区域比预设的临界灰度值更亮。仅胶带7的图像9的中间区域(在该区域中呈现出磨损痕迹8)在其宽度和其平均灰度值方面进行分析。这通过以条带的形式扫描胶带7的图像9得以实现，也就是说，分别沿胶带7和磨损痕迹8的图像9的方向(即，平相于双箭头L的方向)扫描。为各个条带确定平均灰度值。如果该平均灰度值比临界灰度值更亮，则不考虑该条带。再次确定大于临界灰度值的条带的平均灰度值，从而得到在典型的灰度值的意义层面上的磨损痕迹8的平均灰度值。另外，其平均灰度值大于临界灰度值的条带的数量乘以试验条带的优选恒定的宽度。以这种方式得到灰度宽度，该灰度宽度在磨损痕迹8典型的尺寸的意义层面上作为磨损痕迹8在双箭头Q的方向上的宽度。

实施上述用于确定已覆层的扁钢产品2的耐磨性的方法的设备20在图4中示意性地示出。该设备20包括根据图1的弯曲设备21，该弯曲设备用于弯曲已覆层的扁钢产品2和随后的展平，从而以能够重现地方式产生磨损物，该磨损物在胶带7上保持粘附。该设备20另外还包括用于产生条带7的图像9的装置22，该装置包括数码相机23和用于曝光胶带7的曝光单元24，而数码相机23产生条带7的照片。另外，为了使条带7的图像9有非常大的对比度还设置有用于重叠照片的重叠单元25。图像9作为用于分析已覆层的扁钢产品2的耐磨性的分析装置26的参照。该分析装置26包括以图片处理装置形式的检测单元27。检测单元以条带的形式扫描胶带7的图像9并且如上所述地为每个条带确定平均灰度值和灰度宽度。

确定装置28由磨损痕迹8的平均灰度值和/或磨损痕迹8的灰度宽度以及相应磨损痕迹8的铁含量来确定功能相关性，并且确切地说是对于不同的临界灰度值而言。另外，已确定的相关性的相应数值对的品质由不同的临界灰度值确定装置29确定。为其他测量选择临界灰度值，对该临界灰度值而言，一方面得到了测量值与铁含量的明显的相关性，而另一方面得到了测量值关于上述功能相关性的最佳的关联性。另外还设置有输出和存储装置30，其用于为接下来确定平均灰度值和/或灰度宽度而输出和存储已确定的临界灰度值。

在图5中示出了图表，其中，横坐标为涂层的铁含量而纵坐标为灰度宽度。图表中的灰度宽度在特定的临界灰度值(180、200和220)在与铁含量相关的条件下确定。每个临界灰度值的测量值都近似于直线，其中，线性程度的相关因数(R²＝确定性系数)以测量值给出。在这种情况下得出，临界灰度值为180的相关性最高(R²＝0.7677)。因此可以考虑临界灰度值为180用于后续的相同类型扁钢产品的分析，从而得到尽可能可重现的结果。因为磨损与铁含量有相关性，所以能够特别好地重现上述相关性的临界灰度值促使特别有说服力且可重现的结果。

在示出并且目前优选的方法中可以设定灰度值在代表全黑的0和代表纯白的255的数值范围之间。相对应地以毫米确定灰度宽度。

Claims (11)

1.一种用于确定镀锌层退火的扁钢产品(2)的耐磨性的方法，其中，在所述扁钢产品(2)上分别粘贴胶带(7)，其中，为了产生锌层的磨损而分别在设置有所述胶带(7)或待设置有所述胶带(7)的区域中使所述扁钢产品(2)弯曲，其中，在所述扁钢产品(2)弯曲之后，所述胶带(7)连同粘附在所述胶带(7)上的锌层的磨损物一起撕下，其中，分别确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值，其中，至少部分地确定各个扁钢产品的锌层的铁含量以及确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与所述锌层的铁含量的相关性，在入射光或在透射光和/或通过不同的曝光方式的条件下，通过照相机(23)由所述胶带(7)分别形成多个图片，其中，所述多个图片分别重叠成为新的图像，并且其中，借助所述图像(9)确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值，

在确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值的过程中不考虑低于临界灰度值的灰度值，并且其中，为所述尺寸和/或典型的灰度值的进一步确定而固定该临界灰度值，对该临界灰度值而言，得到了粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与已确定的所述相关性有良好的关联程度。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，为了产生锌层以长形的磨损痕迹(8)形式的磨损而分别在设置有所述胶带(7)的区域中使所述扁钢产品(2)弯曲，并且其中，灰度宽度作为粘附在所述胶带(7)上的磨损物的所述磨损痕迹(8)的宽度而确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，以图像的形式、以光度测量的形式和/或通过图片处理装置确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，通过图片采集装置，由所述胶带(7)分别形成至少一个图片，并且其中，借助所述图片确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述图片采集装置是照相机(23)的形式和/或扫描仪的形式。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，反复地确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的不同的尺寸和/或不同的典型的灰度值与各个所述锌层的铁含量的相关性，并且其中，反复地确定不同的尺寸、不同的典型的灰度值与已确定的所述相关性的关联程度。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，反复地确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的不同的尺寸和/或不同的典型的灰度值与之前已确定的所述相关性的关联程度，所述相关性为粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与所述锌层的铁含量的相关性。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其中，在低于最小的关联程度的情况下，进行用于改善关联程度的调整或校准。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述调整或校准是自动的。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，为不同的临界灰度值确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值，其中，不考虑比各个临界灰度值更亮的所述胶带(7)和/或所述磨损物的灰度值，而且其中，为各个临界灰度值确定粘附在所述胶带(7)上的所述磨损物的尺寸和/或典型的灰度值与所述锌层的铁含量的相关性。

11.一种用于确定镀锌层退火的扁钢产品(2)的耐磨性的设备，其中，为了产生磨损而设置有用于使所述扁钢产品(2)弯曲的弯曲装置(21)和用于分析粘附在胶带(7)上的磨损物的分析装置(26)，其特征在于，所述设备形成用于实施根据权利要求1至10中任意一项所述的方法。