JP2534834B2 - 合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法 - Google Patents

合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、合金化亜鉛めっき鋼板
のめっき中Fe濃度を非破壊連続的に測定し、得られた測
定値に基づいて合金化熱処理条件を制御することによ
り、Fe濃度を適正範囲に制御する合金化亜鉛めっき鋼板
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶融亜鉛めっき鋼板および電気亜鉛めっ
き鋼板の溶接性、塗装後の耐食性および塗膜密着性等の
品質特性を向上させる目的で、これらの亜鉛めっき鋼板
に加熱処理を施し、めっき層中に Fe-Zn合金相を成長さ
せた、いわゆる合金化亜鉛めっき鋼板が製造される。そ
のめっき層中Fe濃度は、通常10〜13重量パーセント
(以下%と略称する)であるが、加熱処理の過不足があ
った場合には Fe濃度が変動する。めっき中Fe濃度の変
動は、めっき層の品質特性に著しい影響を与える。
【0003】図1には、発明者らの実験によるめっき中
Fe濃度とめっき層の諸品質特性との関係を示す。例え
ば、めっき層加工性はめっき中Fe濃度が上昇するに連れ
て劣化し、また、塗膜密着性、塗装後耐食性およびスポ
ット溶接性は、逆にFe濃度が上昇するに連れて改善され
る。
【0004】従って、優れためっき層の品質特性を得る
にはめっき中Fe濃度を適正範囲に制御することが不可欠
であり、Fe濃度を制御するには加熱処理条件を適正制御
することが肝要である。
【0005】しかし、現今の合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の製造ラインにおいては、生産性重視のため連続的でか
つ高速化されているにもかかわらず、これまでめっき中
Fe濃度を非破壊連続的に測定する技術は開発されていな
い。このため、同製造ラインにおいてはもっぱら目視に
よって、経験的に大約のFe濃度を推定する方法がとら
れ、この推定に基づいて加熱条件を制御せざるを得ず、
その結果、Fe濃度の過不足による多量の不良品を発生さ
せることが多かった。
【0006】上述の実状に鑑み、発明者らは、めっき中
Fe濃度を正確に測定し得る方法の必要性を痛感し、種々
検討した。
【0007】ところで、発明者らの研究によれば、図2
に概念的に示すように、めっき中Fe濃度と、めっき層を
構成する Fe-Zn合金相およびη相各相のめっき層中に占
める厚み割合、すなわちめっき相の相組成とは密接な関
係があり、相組成が判れば大約のFe濃度が判る。
【0008】また、図3は、発明者らの研究によるめっ
き層をX線回折して各相毎に求めたX線回折強度とめっ
き中Fe濃度との関係を示すが、η相、ζ相、δ1 相およ
びΓ相などの各相のX線回折強度とめっき中Fe濃度とは
密接な関係があり、各相のX線回折強度を測定すること
によって、めっき中Fe濃度を求め得ることが判った。
【0009】しかし、発明者らの研究から、目付量が異
なる合金化亜鉛めっき鋼板にあっては、各相それぞれの
回折強度とFe濃度との関係は著しく相異することが判っ
た。すなわち、目付量が異なる場合にあってFe濃度に測
定誤差が生じるのである。
【0010】このため、合金化亜鉛めっき鋼板を連続的
高速生産する現今の実ラインにおいては、注文に応じて
1コイル毎に目付量が変ったり、あるいは目付量調整用
の2つのエアーダイス間を通る板の幅方向ソリ、また
は、片方のダイス方向への板の片寄りなどによって生じ
る目付量の変動がしばしば起こるので、真のめっき中Fe
濃度を測定することが困難である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の実状
に鑑みなされたもので、真のめっき中Fe濃度を非破壊連
続的に測定し、その測定値をもとに合金化亜鉛めっき鋼
板を連続的に製造する際に行なうめっき後の加熱処理を
自動制御することによって、めっき中Fe濃度が適正な合
金化亜鉛めっき鋼板を製造することが可能な合金化亜鉛
めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、合金化亜
鉛めっき鋼板に特性X線を照射して、めっき中 Fe-Zn合
金相およびη相すなわち金属亜鉛のうちから選ばれた1
つ以上の相についてのX線回折強度を測定し、また同時
に一方で目付量を測定して、それらの測定値を予め求め
ておいためっき中Fe濃度を関数とし、1つ以上の相につ
いてのX線回折強度の測定値と目付量の測定値とをそれ
ぞれ変数とする回帰式に代入することによって、めっき
中Fe濃度を正確に測定できることを見い出した。
【0013】前述のように、本発明の特徴は、亜鉛めっ
きした後に加熱処理して合金化亜鉛めっき鋼板を製造す
る連続式合金化亜鉛めっき鋼板製造装置において、合金
化亜鉛めっき鋼板に特性X線を照射して、合金化亜鉛め
っき鋼板に生成した Fe-Zn合金相、およびη相(金属亜
鉛)のうちから選ばれた1つ以上の相についてX線回折
強度を測定し、また同時になんらかの方法により目付量
を測定して、それぞれの測定値を、予め求めておいた F
e-Zn合金相、およびη相のうちから選ばれた1つ以上に
ついてのX線回折強度(X1 , X2 …Xn )と目付量の
測定値(Xt)とをそれぞれ変数とし、めっき中Fe濃度
を関数(Y)とする回帰式に代入して、合金化亜鉛めっ
き鋼板のめっき中Fe濃度を測定する方法により、めっき
中Fe濃度を連続的に測定し、測定しためっき中Fe濃度と
予め設定してある基準Fe濃度とを比較し、その偏差値に
応じて加熱処理条件を自動制御して、合金化亜鉛めっき
鋼板を製造することを特徴とする合金化亜鉛めっき鋼板
の製造方法にある。
【0014】以下、本発明について詳細に説明する。
【0015】前述のように、合金化亜鉛めっき鋼板のめ
っき層の相構成は、めっき中Fe濃度に応じて変化し(図
2)、また、めっき層を構成する各相のX線回折強度
は、めっき中Fe濃度に追随して変化する(図3)。従っ
て、各相のX線回折強度を測定することによって、めっ
き中Fe濃度を測定でき、発明者らの研究から一定目付量
範囲においては、めっき中Fe濃度と各相のX線回折強度
との関係は、下記に例示するような関係式で精度よく表
わすことができることが判った。 Y1 =f(Xη) …、 Y2 =f(XΓ) …、 Y3 =f(Xη,Xδ1 ) …、 Y4 =f(Xη,Xδ1 , XΓ)… ただし、上述の関係式において、 Y : めっき中Fe濃度、 Xη : η相の回折強度、 Xδ1 : δ1 相の回折強度、 XΓ : Γ相の回折強度 である。
【0016】しかし、例えば図4に示すように、上述の
関係は目付量によって著しく異なる。すなわち、目付量
の変動によりめっき中Fe濃度の測定値に著しい誤差が生
じることが判った。
【0017】これに対して本発明は、 Y1 ′=f(Xη,It) …′、 Y2 ′=f(XΓ,It) …′、 Y3 ′=f(Xη,Xδ1 ,It) …′、 Y4 ′=f(Xη,Xδ1 ,XΓ,It)…′ などの関係式、すなわち、η相、δ1 相、Γ相などのX
線回折強度と目付量(It)に係る測定値とを変数とし
て、めっき中Fe濃度を関数とする回帰式を予め求めてお
き、これに、η相、δ1 相、Γ相などのX線回折強度の
実測値と目付量に係るなんらかの実測値とを代入するこ
とによって、合金化亜鉛めっき鋼板のめっき中Fe濃度を
測定するものである。
【0018】すなわち、発明者らは、上述の、、
、各式について、目付量毎のFe濃度の偏差を求め、
目付量とFe濃度偏差との関係を整理したところ、各式と
もFe濃度偏差は目付量を変数とするΔY=f(t)なる
関係式で表わし得ることを見出したのである。
【0019】ところで、目付量は周知の蛍光X線法、X
線回折法およびRIトレーサ法などによって求められる
が、これらはいずれも、目付量は、例えば1秒間当りの
X線量(CPS)または放射線量(CPS)などの測定
値との関係、例えばt=f(I)(ただし、t=目付
量、I=測定値)なる関係式の検量線によって求まる。
従って、Fe濃度偏差はItすなわち目付量に係る測定値
で表わし得るのである。
【0020】本発明においては、亜鉛めっきした後に加
熱処理して合金化亜鉛めっき鋼板を製造する連続式合金
化亜鉛めっき鋼板製造装置において、このようなめっき
中Fe濃度測定方法により、めっき中Fe濃度を連続的に測
定し、測定しためっき中Fe濃度と予め設定してある基準
Fe濃度とを比較し、その偏差値に応じて加熱処理条件を
自動制御して、合金化亜鉛めっき鋼板を製造することを
特徴とする合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法にある。
【0021】すなわち、合金化亜鉛めっき鋼板のめっき
層諸特性は、前述のようにめっき中Fe濃度によって変化
するので、目標とする特性水準に合せてめっき中Fe濃度
を選択する必要がある。
【0022】今、目標めっき中Fe濃度をYaとし、本発
明の測定方法によるめっき中Fe濃度測定値がYであると
すると、その偏差値はΔY=(Ya−Y)である。(Y
a−Y)>0であるならば、目標に対してFe濃度は低い
から、めっき中Fe濃度を高める処置を必要とする。例え
ば、加熱処理における単位時間当りの加熱エネルギー
(Kcal)を高める、あるいは加熱時間を長くすることに
よって、めっき中Fe濃度を高めることができる。逆に
(Ya−Y)<0ならば、加熱エネルギーを低くし、あ
るいは加熱時間を短くすることによって、目標Fe濃度に
まで低下することができる。
【0023】すなわち、本発明の方法によるめっき中Fe
濃度測定部とプロセスコンピュータとを連動させて、上
述の操作を行うならば、瞬時の対応が可能で、常に目標
とするめっき中Fe濃度とすることが可能である。
【0024】また、例えば、本発明の方法により、合金
化亜鉛めっき鋼板板巾方向にめっき中Fe濃度を測定し、
板巾方向各部のFe濃度偏差値ΔYを求め、偏差値に応じ
た加熱処理を板巾方向に行うならば、全幅均一なFe濃度
の合金化亜鉛めっき鋼板を製造することも可能である。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例につき具体的に説明す
る。
【0026】(実施例1)ゼンジマー方式の連続溶融め
っきラインにおいて、下記の平行ビーム光学系のX線回
折法によるη相、δ1 相の回折強度と、目付量に係る測
定値として同X線回折法によるα−Feの回折強度を測定
して、回帰式′を用いて、めっき中Fe濃度を連続的に
測定し、かかる測定値と目標めっき中Fe濃度との偏差値
に応じて、加熱処理炉内の炉温が連続的に変化する自動
制御系を用いて、合金化亜鉛めっき鋼板を連続的に製造
した。その結果を図5に示す。また、図6には従来の目
視法により合金化亜鉛めっき鋼板を製造した場合の1例
を示す。 X線回折装置:平行ビーム光学系X線回折装置 特性X線:Cr k−α線 回折角(2θ):η相 135.5° δ1 相 126.8° Γ相 139.0° 図5および図6から、従来の製造法では、めっき中Fe濃
度が目標に対して最大20%も変動しているが、本発明
の製造法では4%以内の変動であることが判る。このこ
とから、本発明の製造方法はめっき中Fe濃度を管理する
上で著しい効果のあることが明らかである。なお、α−
Feの回折角(2θ)は 105.6度とした。
【0027】
【発明の効果】本発明の方法によれば、合金化亜鉛めっ
き鋼板のめっき中Fe濃度を非破壊連続的に測定し、得ら
れた測定値に基づいて合金化熱処理条件を制御すること
により、Fe濃度を適正範囲に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】めっき中Fe濃度と諸加工性との関係を示すグラ
フ。
【図2】めっき中Fe濃度と各合金相との関係を示すグラ
フ。
【図3】めっき中Fe濃度と各合金相のX線回折強度との
関係を示すグラフ。
【図4】めっき中のFe濃度測定値とめっき中の実際のFe
濃度とが目付量に応じて変動することを示すグラフ。
【図5】本発明の方法により合金化亜鉛めっき鋼板を製
造した時の(実際のめっき中Fe濃度)/(目標めっき中
Fe濃度)の経時変化を示すグラフ。
【図6】従来法により合金化亜鉛めっき鋼板を製造した
時の(実際のめっき中Fe濃度)/(目標めっき中Fe濃
度)の経時変化を示すグラフ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】亜鉛めっきした後に加熱処理して合金化亜
    鉛めっき鋼板を製造するに際し、合金化亜鉛めっき鋼板
    に特性X線を照射して合金化亜鉛めっき鋼板に生成した
    Fe-Zn合金相と金属亜鉛すなわちη相のうちから選ばれ
    た1つ以上の相についてX線回折強度を測定し、また同
    時に目付量を測定して、それぞれの測定値を予め求めて
    おいた Fe-Zn合金相およびη相のうちから選ばれた1つ
    以上の相についてのX線回折強度と目付量の測定値とを
    変数とし、めっき中Fe濃度を関数とする回帰式に代入し
    てめっき中Fe濃度を求めることによりめっき中Fe濃度を
    連続的に測定し、測定しためっき中Fe濃度と予め設定し
    てある目標Fe濃度とを比較し、その偏差値に応じて加熱
    処理条件を自動制御して合金化亜鉛めっき鋼板を製造す
    ることを特徴とする合金化亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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