JP3239793B2 - クロム系ステンレス鋼板の表面性状の判定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロム系ステンレ
ス鋼板の表面性状の判定方法に関し、さらに詳しくは、
従来作業員の目視により行われていた表面性状の判定
を、高速で安定した機器分析に置換させることが可能と
なり、また表面性状を数値化することにより製品管理を
簡易に行えるなどの利点を有する、クロム系ステンレス
鋼板の表面性状の判定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼板は、表面に光沢を有し、
美麗であることなどから、建材や流し台材料などとして
広く利用されている。このステンレス鋼板の表面品質
は、外観、光沢、研磨性などにより、商品価値を大きく
左右する要因となる。

【０００３】したがって、その表面品質の管理は重要で
あり、特に、１８Ｃｒステンレスを代表とするクロム系
ステンレス鋼板は、高光沢のステンレス鋼板として使用
されることが多く、高度の表面品質管理が要求される。

【０００４】しかし、クロム系ステンレス鋼板は、製造
条件の微妙な違いなどにより、ロット毎に光沢感や像の
映り具合などが異なっているのが普通である。

【０００５】この種の表面性状の違いを無視して、建材
や流し台などの最終製品とした場合には、ステンレス鋼
板同士の継ぎ目や製品間での見映えの違いが目立ち、美
観を著しく損ねる。したがって、クロム系ステンレス鋼
板の表面性状の良否判断に基づいて、製品化を行うとと
もに、鋼板製品間の均一性を確保することが必要とな
る。

【０００６】従来においては、鋼板の最終製造工程にお
いて、検査員が目視によってクロム系ステンレス鋼板に
おける表面性状のグレード判定を行い、その判定に基づ
いて用途別に振り分け、同じ用途には、実質的に同一の
表面品質を示す鋼板が出荷されるようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の検査
員の目視によるグレード判別では、検査員間の個人差を
避けることができず、いかに訓練を積んだ検査員であっ
ても、検査員間の個人差をなくすことはできない。ま
た、同じ検査員であっても、その日の体調や感情変化に
よっても判定が左右される。

【０００８】しかも、人間の動体視力には限界があるた
めに、帯状のコイル全体を判定するためには検査過程で
ラインを減速したり、あるいは止めたりする必要があ
る。その結果、この検査員による表面性状の検査・判定
が、ステンレス鋼板の製造における工数およびコストの
大幅な増加につながり、製造効率の妨げとなり生産性に
大きな悪影響を与えている。

【０００９】この問題に対して、CAMP-ISIJ Vol.6(199
3)-1259においては、白色光とレーザ光の２光源を用い
たオンラインでの光沢度（正反射光強度）、白色度（拡
散反射光強度）を測定する方法、および目視光沢等級の
判別を行うにあたり、ニューラルネットワークを用いた
自動判別方法が開示されている。この方法によれば、人
間の目視に頼ることなくグレード判定を行うことができ
るとしている。

【００１０】しかし、この方法においては、同文献に記
載されているように、的確なグレード判別を行いうる可
能性は、目視検査に比較して約７３％に止まるものであ
る。この数値は、約４件に１件の割合で光沢判定ミスが
生じることになるので、実用的にはまだ不十分である。

【００１１】他方において、専ら検査員の経験のみに頼
るグレード判定であったために、グレードの判別の客観
的な基準がない。

【００１２】そこで、本発明の課題は、人間の目視に頼
ることなく、クロム系ステンレス鋼板の表面性状をオン
ラインで測定機器によって高速で安定して測定でき、か
つ客観性もって判定できるようにし、工数および人員コ
ストの減少、さらには生産性の向上を図ることにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明は、クロム系ステンレス圧延鋼板の表面性状を判定す
るにあたり、方向性をもった光を、その方向を前記鋼板
の圧延方向に沿って照射し、その反射光の強度に基づく
写像性測定値を得るとともに、前記鋼板における、白色
度または圧延方向に対して直角な方向に沿った鏡面光沢
測定値を得て、前記写像性測定値と前記白色度との組み
合わせ、および前記写像性測定値と前記鏡面光沢値との
組み合わせのうち、少なくとも一方の組み合わせに基づ
き、前記クロム系ステンレス鋼板の表面性状を判定する
ことを特徴とするものである。

【００１４】一般に、１８Ｃｒステンレスを代表とする
クロム系ステンレス鋼板は、冷間圧延、焼鈍酸洗処理し
た後に、スキンパス圧延を施し、高度な表面品質（ＪＩ
Ｓで定める２Ｂ）をもつ素材として製造される。

【００１５】ここでの「高度な表面品質」とは、目視判
定で光沢があり、写像がはっきりしていることを意味す
る。

【００１６】本発明者らは、クロム系ステンレス鋼板の
表面性状が前記の目視判定における光沢感の判定に与え
る影響について検討した。その結果、人間が感じる光沢
感を減少させる主原因として、次記の４つがあることが
判った。 鋼板表面の肉眼で見えない微細な凹欠陥が引き起こす
乱反射。 酸化被膜による光線の吸収。 冷延ロール表面の転写筋による乱反射。 クロム系ステンレスに発生する圧延方向に沿って形成
される皺（以下、「リジング」という）による反射光の
乱れ。

【００１７】また、本発明者らは、かかる光沢感を減少
させる主原因が、機器の測定値とどのような関係にある
のかについても検討したところ、次記の知見を得た。

【００１８】すなわち、筋状または皺状の欠陥に対し
て、これらに直角方向から光を入射した場合、その欠陥
が散乱させる光量はきわめて大きい。したがって、上記
の光沢低下原因のうち、に示す転写筋による乱反射、
およびに示すリジングによる反射光の乱れは、白色度
および圧延方向に対して直角方向（トラバース方向、以
下「Ｔ方向」という）に沿って測定した鏡面光沢値に大
きな影響を及ぼす。

【００１９】また、のクロム系ステンレス鋼板の表面
の酸化被膜は、入光方向によらず均一に光を吸収する性
質を有するので、鏡面光沢測定値の方向性はない。

【００２０】ところが、の凹欠陥は、点状の微細な欠
陥であるために見かけの悪さ（像のぼけ）に対して乱反
射の成分が少ない。これに対して、一般に使用されてい
る色差計ではかかる少量の乱反射成分は殆ど測定できな
い。また、一般に使用されている鏡面光沢値を測定する
光沢度計は、一定の大きさの受光部を有しているため、
たとえ乱反射に伴う若干の写像のぼけがあったとして
も、乱反射光成分の殆ども受光部に入ってしまう。この
ため、に示す微細凹欠陥が引き起こす光沢感の低下
は、白色度および鏡面光沢値の差異で捉えることは困難
である。

【００２１】そこで、本発明においては、写像性を測定
することにより、に示す微細凹欠陥が引き起こす乱反
射に起因する光沢感の低下を実測しようというものであ
る。

【００２２】写像性を測定することにより、に示す凹
欠陥が引き起こす乱反射による「写像のぼけ」を数値的
に捉えることができる。ここに、本発明において「写像
性」とは、鋼板表面に像を写したときの像の鮮明さ又は
ゆがみの程度を表す値を意味するものである。

【００２３】写像性の測定を行うにあたっては、次の点
に注意する必要がある。写像性の測定をＴ方向に沿って
測定を行った場合は、に示す転写筋による乱反射、お
よびに示すリジングによる反射光の乱れの影響を受け
て、測定値に誤差を含むので、に示す微細凹欠陥が引
き起こす乱反射の影響のみを正確に評価するために、圧
延方向（ライン方向、以下「Ｌ方向」という）に沿って
測定を行う。

【００２４】本発明によれば、Ｌ方向の写像性測定値と
白色度測定値との組み合わせ、Ｌ方向の写像性測定値と
Ｔ方向の鏡面光沢度測定値との組み合わせのうち、少な
くとも一方の組み合わせを用いることによって、クロム
系ステンレス鋼板の表面品質を数値的に表すことができ
るため、人間の目視に頼ることなく的確にグレード判定
でき、工数および人員コストの減少、さらには生産効率
の向上を図ることができる。

【００２５】本発明が対象とするクロム系ステンレス鋼
板は、ＪＩＳに定めるクロム系ステンレス鋼板のうち、
高度な表面品質の要求される、たとえば２ＢおよびＢＡ
仕上げ品などの表面品質が製品の重要な価値を占める鋼
板である。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
により具体的に説明する。 ＜写像性の測定例＞本発明に係るステンレス鋼板の写像
性の測定についてはＪＩＳで規定されていないものの、
ＪＩＳ Ｈ ８６８６−１９９４に規定されるアルミニ
ウム及びアルミニウム合金の陽極酸化被膜の写像性試験
方法に準拠して、写像性の測定を行うことができる。こ
の方法に用いられる写像性測定装置は、図１に示すよう
に、光源２１と受光器２６とを有し、受光器２６と鋼板
１との間には、光学くし２５が移動可能に設けられてい
る。受光器２６は、光学くし２５を通過した光の量を検
知できるように、受光面（図示せず）の面積が１０mm×
１０mm程度とされており、光学くし２５は、それぞれ暗
部と明部の比が１：１で、その幅が０．１２５mm、０．
２５mm、０．５mm、１．０mm、および２．０mmの５種類
で構成されている。また、受光器２６の受光量の変動を
波形として記録する記録計２８が設けられている一方、
受光器２６と記録計２８との間に感度調節器２７が設け
られている。

【００２７】光源２１と鋼板１の間には、幅約０．０２
０mm、長さ約２０mmからなるスリット２２と、スリット
２２からのスリット光を平行にする入射レンズ２３とが
設けられており、光源２１からのスリット光は、鋼板１
表面の圧延方向に沿って、約４５°の入射角をもって照
射され、その反射光は、反射レンズ２４により集光さ
れ、その反射光のうち、光学くし２５の明部を通過した
反射光が受光器２６に入射される。この過程で、光学く
し２５が図１の矢印方向に移動され、光学くし２５の明
部を通過した反射光の受光器２６による受光量の変化
は、記録計２８に記録される。写像性の算出は、同ＪＩ
Ｓの計算方法によることができる。

【００２８】この測定法によれば、写像性を０（劣）〜
１００（優）の数値で評価することが可能である。な
お、光学くし２５のくしの幅は、０．１２５〜２．０mm
の範囲内で設定可能であるが、０．２５mm未満では該当
する鋼板に対してピッチが細かすぎて、値が大きく変動
してしまい、他方２．０mmを超えるとピッチが荒すぎて
値が飽和してしまう。より望ましくは、０．５〜１．０
mmの範囲である。

【００２９】＜白色度の測定例＞本発明における白色度
の測定は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２の条件ａに準拠して行
われる。すなわち、図２に示すように、鋼板１上の任意
の測定点１ａに向かって鋼板１表面について４５度をな
すように２方向から照明し、測定点１ａから鋼板１表面
に垂直な方向にて受光するものである。そして、この受
光測定結果からＪＩＳ Ｚ ８７３０に示されるＬ，
ａ，ｂ（ハンターの色差式）を得る。ここで、ステンレ
ス鋼板は無彩色であるため、Ｌ＜＜ａ，Ｌ＜＜ｂである
ため、 Ｗ＝（Ｌ² ＋ａ² ＋ｂ² ）^1/2 ≒Ｌ となり、白色度Ｗは実質的にＬ値に等しくなる。

【００３０】＜鏡面光沢の測定例＞図３は、ＪＩＳ Ｚ
８７４１に準拠して、鋼板１の圧延方向に対して直角
な方向に沿った鏡面光沢測定値を得るための鏡面光沢測
定装置の概念図である。鋼板１の上方には、鏡面光沢測
定装置が設けられる。

【００３１】この鏡面光沢測定装置３は、ケース３０
に、光源３１と、それぞれたとえば光電池からなる主受
光器３２、補償用受光器３３および拡散用受光器３４と
を設け、さらに反射鏡３５、３６を装備させたものであ
る。

【００３２】電球などの光源３１からの光線は、たとえ
ば鉛直線に対してたとえば入射角度θ＝６０度で照射さ
れ、その反射光を主受光器３２で受光し、光量の大きさ
に応じて増大する電流値として検出し、光源３１の強度
と比較して光沢度を求めるものである。補償用受光器３
３および拡散用受光器３４は補正用に使用される。

【００３３】ただし、本発明における鏡面光沢の測定方
法は、前記の装置を用いる方法に限定されるものではな
く、鋼板に対して光線の入射角と受光角を決め、鋼板表
面に反射した受光量を比較するものを利用するものであ
れば、いかなる方法によって測定することをも可能であ
る。このときの入射角および受光角としての好ましい範
囲はＪＩＳで規定される光沢測定範囲を含む２０〜８５
°、より好ましくは４５〜６０°の範囲である。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳説する。本実施例
では、クロム系ステンレス鋼板を代表して、サンプルと
して１８％Ｃｒステンレスの２Ｂ製品を、無作為に４３
枚採取し、これらの各サンプルの鏡面写像性、白色度お
よび鏡面光沢を測定し、これらの測定値を検査員の目視
判定による表面性状のグレード判定に対比してその妥当
性を調べた。写像性はＴ方向、Ｌ方向のそれぞれについ
て行った。

【００３５】また、その表面性状の評価には、検査員の
個人差が生じないように、５人の検査員の総合的な評価
により判定を行った。これらの結果を表１に示す。ここ
に、検査員の目視判定は、最も劣るものを１とし、最も
優れるものを６とし、６段階評価とした。他方、写像性
は、鏡を基準とした値で評価した。値が高いほど、写像
性に優れることを意味する。

【００３６】

【表１】

【００３７】この表１に示す結果は次記のことを意味す
る。

【００３８】＜目視評価と写像性測定値との比較＞図４
に、縦軸に写像性測定値、横軸に検査員の判定による判
定グレードをとって、各サンプルの測定結果を図示し
た。図４および表１により、Ｔ方向の写像性測定値は、
圧延ロールの転写目やリジングなどの影響を大きく受け
て、判定グレードとの整合性がほとんどないことが判っ
た。一方、Ｌ方向の写像性測定値が高いほど判定グレー
ドの評価が高く、これらの間には整合性が見られた。た
だし、判定グレードが４以上の場合には、測定値が飽和
してしまうことから、Ｌ方向の測定であっても、写像性
測定値単独では適確なグレード判定を行うことはできな
いことも判った。

【００３９】＜目視評価と白色度または鏡面光沢値との
比較＞表１を精読すると、白色度が低いものほど、また
鏡面光沢値が高いものほど判定グレードが高くなる傾向
にあるが、かかる判定グレードと白色度または鏡面光沢
値との関係が逆転しているものもあるため、白色度や鏡
面光沢値のみで判定を行うことはできないことが判っ
た。図５に縦軸に白色度、横軸に検査員の判定による判
定グレードをとって、各サンプルの測定結果を図示し
た。同様に、図６に縦軸に鏡面光沢測定値、横軸に検査
員の判定による判定グレードをとって、各サンプルの測
定結果を図示した。鏡面光沢については圧延方向に対し
てＴ方向に測定した場合のほうが、判定との相関が強い
傾向にあるのは、前述のとおり、Ｔ方向における散乱光
量がＬ方向よりも大きいことによる。

【００４０】＜目視評価と、白色度およびＬ方向写像性
測定値の組合せとの比較＞図７に、縦軸にＬ方向写像性
測定値、横軸に白色度測定値をとって、各サンプルの目
視評価とともに示した。同図から、写像性が高く、白色
度が低いサンプルほど、判定が高いことが判る。また、
この結果から、白色度測定値およびＬ方向写像性測定値
を総合的に判断することで、目視判定に置換できること
が判明した。すなわち、図中に点線で示すように、写像
性測定値４０、５０、７５、８０、白色度３７、３５、
３０、２５をそれぞれしきい値として、判定区分を画定
し、この判定区分にしたがって各サンプル（当該鋼板）
を分類することにより、目視判定に置換できる。

【００４１】＜目視評価と、Ｔ方向鏡面光沢測定値およ
びＬ方向写像性測定値の組合せとの比較＞図８に、縦軸
にＬ方向写像性測定値、横軸にＴ方向鏡面光沢測定値を
とって、各サンプルの目視評価とともに示した。同図か
ら、写像性、光沢強度の両方がともに高いサンプルほ
ど、判定が高いことが判る。また、この結果から、Ｔ方
向鏡面光沢測定値およびＬ方向写像性測定値を総合的に
判断することで、前述の白色度と同様に目視判定に置換
できることが判明した。すなわち、図中に点線で示すよ
うに、写像性測定値４０、５０、７５、８０、鏡面光沢
値４７０、５００、５３０、５５０をそれぞれしきい値
として、判定区分を画定し、この判定区分にしたがって
各サンプル（当該鋼板）を分類することにより、目視判
定に置換できる。

【００４２】尚、上記実施例とは異なり、白色度および
Ｌ方向写像性測定値の組合せと、Ｔ方向鏡面光沢測定値
およびＬ方向写像性測定値の組合せとを、両方利用して
鋼板表面の性状を判定することもできる。

【００４３】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、人間の
目視に頼ることなく、クロム系ステンレス鋼板の表面性
状をオンラインで測定機器によって高速で安定して測定
でき、かつ客観性もって判定できるようにし、工数およ
び人員コストの減少、さらには生産性の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】写像性測定装置の概念図である。

【図２】白色度測定の概念図である。

【図３】鏡面光沢測定装置の概念図である。

【図４】写像性測定結果と目視判定結果との関係を示す
グラフである。

【図５】白色度測定結果と目視判定結果との関係を示す
グラフである。

【図６】鏡面光沢測定結果と目視判定結果との関係を示
すグラフである。

【図７】目視評価と、白色度およびＬ方向写像性測定値
の組合せとの比較を示すグラフである。

【図８】目視評価と、Ｔ方向鏡面光沢測定値およびＬ方
向写像性測定値の組合せとの比較を示すグラフである。

【符号の説明】

１…クロム系ステンレス鋼板、２１…光源、２２…スリ
ット、２３…入射レンズ、２４…反射レンズ、２５…光
学くし、２６…受光器、２７…感度調節器、２８…記録
計２８。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−337406（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−322762（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−215681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−202045（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−42944（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−27704（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−141941（ＪＰ，Ａ) 飯野光明 他，ステンレス圧延におけ る微視的表面形成過程の観察，平成５年 度塑性加工春季講演会講演論文集１，日 本，1993年 ５月20日 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G01B 11/30 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クロム系ステンレス圧延鋼板の表面性状を
   判定するにあたり、 方向性をもった光を、その方向を前記鋼板の圧延方向に
   沿って照射し、その反射光の強度に基づく写像性測定値
   を得るとともに、 前記鋼板における、白色度または圧延方向に対して直角
   な方向に沿った鏡面光沢測定値を得て、 前記写像性測定値と前記白色度との組み合わせ、および
   前記写像性測定値と前記鏡面光沢値との組み合わせのう
   ち、少なくとも一方の組み合わせに基づき、前記クロム
   系ステンレス鋼板の表面性状を判定することを特徴とす
   るクロム系ステンレス鋼板の表面性状の判定方法。