JPH01233347A

JPH01233347A - 亜鉛−鉄合金化度の測定方法及び装置

Info

Publication number: JPH01233347A
Application number: JP63060826A
Authority: JP
Inventors: Yasunobu Maekawa; 前川　泰伸; Masaru Namatame; 生天目　優; Noboru Taguchi; 昇田口; Shuichi Kotani; 修一小谷
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1988-03-15
Filing date: 1988-03-15
Publication date: 1989-09-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、合金化溶融亜鉛鍍金鋼板を連続的に製造す
るに際して、合金化度をコントロールするために、これ
を連続的に測定する技術に関するものである。

［従来技術］合金化溶融亜鉛鍍金鋼板は、その大半が連続亜鉛鍍金ラ
インにて製造される。このラインでは、前処理によって
表面を清浄にされた鋼ストリップは溶Ｍ亜鉛槽の溶融亜
鉛の中を通ることにより亜鉛が鍍金され、その出口で亜
鉛付着量が調節され、次いで直ちに５００〜６００°Ｃ
に保持された加熱炉を通過するときに素地の鋼が亜鉛鍍
金層に拡散し亜鉛−鉄合金層が形成され、次工程の空冷
帯で冷やされて製品となる。このようにして製造された
合金化溶融亜鉛鍍金鋼板は、塗装性、溶接性に優れた需
要が増加している。主用途は自動車、建材であり、この
とき一般には塗装仕上げが施されるが、塗装に際して鍍
金層の合金化度が影饗し、鉄の含有量が多い程塗装性が
良い、しかし、鉄の含有量が多すぎると加工性に問題を
生じ、プレス加工時に鍍金被膜が粉状に砕ける謂わゆる
パウダリングを起こすことがある。このようなことから
、鍍金層中の鉄含有量を８〜１２％、理想的には１０％
に保つことが、塗装性、耐パウダリング性の両特性を確
保するために重要であることが判っている。

鍍金層中の鉄含有量は、前記した加熱炉で昇温し合金化
が進むと増加するが、炉の温度以外に合金化に影響を与
えるものに、ライン速度、板厚、材質、鍍金量、亜鉛浴
温度、亜鉛浴組成等のほか周囲の雰囲気条件等がある。

このため、製造中にも合金化の度合いを絶えず把握し合
金化要因をコントロールする必要がある。

従来から合金化が進み鉄含有量が増加してくると、鍍金
層の色調が黒ずんで来ることが経験的に知られており、
かっては目視によりこの色調を捉え合金化度を判断して
いたが、近年、この合金化が始まる時点を捉えることに
より、最終的に合金化するであろう合金化度を推定し、
合金化要因をコントロールしようとの提案がなされてい
る。即ち、前記したように、亜鉛が付着したストリップ
は加熱炉を通過するとき昇温し合金が形成されるが、こ
の炉内での鍍金層の変化は次の段階を経る。先ず、昇温
か始まり素地鋼から亜鉛鍍金層へ鉄の拡散が促進される
が、初めの段階では合金生成は未だ表層までは至らない
、一方表層の亜鉛は昇温に伴い流動性が増してきて、あ
る面積にわたって一定の流動性を持ったとき、表面は鏡
面に近くなる。このとき鍍金面の反射率は急激に増大す
る０次の段階では拡散して来た鉄のある程度の量が表層
にまで達し、亜鉛よりも融点の高い合金が表層に現れ始
め、固相が混在し始める。この時点では、反射率は低下
し始めると同時に輻射率が急に増加する。この頃、鍍金
鋼板の合金化部は加熱炉の後部を通過しており、この後
は積極的に加熱は行わず保温状態となるが、反射率の低
下と輻射率の増加はこの後も暫時続く。

前記の提案は、炉内の数か処で輻射率を測定し上記した
輻射率の急激な変化の起こる位置を捉える方法（例えば
、特開昭５７−１８５９６６）、或は輻射率に替えて反
射率の急変位置を捉える方法（例えば、特開昭５８−１
６０６１）である。

［発明が解決しようとする課題］従来の合金化度の測定方法では、合金化の開始時点を輻
射率又は反射率の急激な変化点として捉え、この時点の
鍍金鋼板の加熱炉内の位置から、最終的に生成される合
金化度を推定するものである。このため、測定装置を、
加熱炉内の合金化開始位置と予測される位置の前後に複
数台設置しなければならない、しかるに、炉内は高温に
加えて、亜鉛蒸気、合金ダスト等環境は極めて悪く、こ
れらの装置が順調に作動すべくメンテナンスを行うこと
が極めて困難であり、又測定コストも非常に高くなる。

更に、製品の合金中の鉄含有量は１０％が理想とされる
が、合金化開始時点として把握される時点での含有量は
、輻射率測定で約７％、反射率測定で約６％であり、最
終的な製品の合金鍍金層中の鉄含有量は、その後の鍍金
層変化を想定して決めなければならず、誤差の入り込む
余地は避けられない等の問題がある。

このような課題を解決するために、この発明はなされた
もので、環境の良い大気中に測定装置を設置し、−台の
装置で最終的な合金化度を連続的に測定しようとするも
のである。

［課題を解決するための手段及び作用］上記の課題を解
決するために、この発明方法は、（１）合金化溶融亜鉛
連続鍍金ラインにおいて、鍍金層の合金化が終了後その
鍍金面の反射率を連続的に測定し鍍金層の合金化度を求
める亜鉛−鉄合金化度の測定方法とするものである。

また、（２）反射率の測定を空冷帯直後のロールの位置
で行うことも出来る。この発明方法に直接使用する装置
は（３）光源と光源から発した測定用光を二分する分光
器と二分された光の一方を直接測光器に導く光路と他方
を被測定面に反射させてから測光器に入射させる光路と
これら二分された光を交互に通過させるチョッパーとフ
ィルターと測光器及び演算器とからなる亜鉛−鉄合金化
度の測定装置である０本発明では次のことを基にして完
成したものである。

合金化の度合いが進み、鍍金層中の鉄含有量が増した製
品では、肉眼では黒ずんで見え、これに光を当てて反射
率を測定してみると、反射率が小さくなっている。この
状況を第１図に示す、第１図で縦軸は反射率、横軸は鍍
金層を分析して求めた層中の鉄含有率である０反射率測
定は鍍金層が室温にまで冷却したものについて行ったが
、鉄８％〜１５％程度の範囲では両者は一次相関の関係
にある。この関係から、合金化終了後に鍍金面の反射率
を測定すると、その合金化度が求められる。

［発明の実施例］以下に本発明の合金化度の測定位置を図を用いて説明す
る。第２図は合金化溶融亜鉛連続鍍金ラインの一部を示
す概略図で、１はストリップ、２は鍍金槽、３は加熱炉
、４は空冷帯、５は方向転換ロール、６は反射率測定装
置である。ストリップ１は鍍金槽２で亜鉛を鍍金され、
加熱炉３を通過しながら昇温し、これによって亜鉛−鉄
の合金化が進行する０次の空冷帯４に入ると、ストリッ
プｌは積極的に冷却され合金化の進行は完全に停止し、
方向転換ロール５の位置では、最終製品と同じ合金化度
となっている。この方向転換ロール５の上で反射率を測
定するので、製品の合金化度を測定することにもなり、
推定誤差の入り込む余地が無い、又、走行中のストリッ
プは絶えず振動しており、測定用の光源或は測光器との
距離が不安定になりがちであるが、方向転換ロール５の
上ではこれに密着しており、振動は少なく安定している
。このことも測定精度を高めるのに大いに役立っている
。

反射率の測定に関しては光源の変動と外光による騒乱の
影響を無くすことが大切である。光源の変動による反射
率の測定誤差を無くすため、測定用光を測定光と基準光
との二元路に分け、測定光をチエツクする。又、フィル
ターを用いて一定範囲波長の可視光のみを測定対象とす
ることによって、外乱光の影響を少なくしようとするも
のである。第３図は光源としてレーザーを用いた場合の
測定装置の一例であり、１１はレーザー発振器、１２は
測定用光、１３はハーフミラ−１１４はチョッパー、１
５は測定光、１６は基準光、１７は合金鍍金層、１８は
グラスファイバー、１９はフィルター、２０は測光器、
２１は演算器である。レーザー発振器１１から発した測
定用光１２は、分光器として用いたハーフミラ−１３で
二つの光路に分けられ、これら両光路はチョッパー１４
で交互に遮断される。即ち、測定光１５が通過している
間は基準光１６が遮断され、測定光１５は合金層１７に
照射され反射してフィルター１９を通り測光器２０に入
射し反射光量が測定される０次の間隔では、測定光１５
は遮断され、基準光１６がグラスファイバー１８によっ
て直接導かれフィルター１９を通って測光器２０に入射
し、基準光量が測定される。このように測定光１５と基
準光１６とを交互に測定し、これらの値を演算器２１に
刻々と送る。演算器２１では、−回の測定光量をそれに
続いて送られる基準光量で除しその比を反射率として算
出し、検量線に基づいて合金化度に換算する。ストリッ
プ寸法や材質、鍍金付着量や成分等によって層別するこ
とによって、更に、良い検量線が得られる。

光源には白熱電球を使用することも出来、この場合は、
フィルターを用いて波長範囲を選択することが出来る。

レーザーを用いると、非常に狭い範囲で波長を選ぶこと
ができると共に高密度光線も得られるので、好都合であ
る。

本発明の実施例について次に具体的に詳述する。

実施例１厚さ０．６５ｍｍ、幅１０３３龍の鋼ストリップを、第
２図に示す合金化溶融亜鉛連続鍍金ラインによって処理
し、第３図に示す亜鉛−鉄合金化度の測定装置を用いて
合金化度を測定した。処理は、ライン速度７０ｍｐｍ、
加熱炉温度１０６０°Ｃとこれら二要囚を一定にし、鍍
金付着量を変えて行った。測定装置の光源には波長５１
４ｎｍのアルゴンレーザーを用い、毎秒１０回の割合で
チョッピングを行った。本装置で測定した合金化度を、
分析値と比較した結果を第４図に示す。

両側定値は良く一致しており、最もかけ離れた一点のみ
に１．３％の相違が見られたが、大半の点ではその相違
は１％以内であった。

実施例２厚さ０．６５ｓ＋ｓ、幅１０３３龍の鋼ストリップＡ及
び厚さ０．７２鵬ｌ、幅９１３ｍ５の鋼ストリップＢに
、何れもライン速度７０ｍｐｍで鍍金を施し、鍍金付着
量、加熱炉温度と反射率との関係を調べた。

その結果を第５図に示す、第５図で、Ａについての結果
は○で表してあり、Ｂについての結果は・で表しである
。Ａについて、加熱炉温度を一定にして鍍金付着量を変
えると、付着量が少ないほど反射率は下がり合金化が進
む、Ｂについて、付着量を一定にして加熱炉温度を変え
ると温度が低いほど反射率は小さく、合金化が進まない
、又、加熱炉温度、鍍金付着量が同じ場合、鋼鈑厚さの
薄いものの方が合金化が進む。

以上の関係を利用することによって、鍍金付着量が変わ
った場合でも、合金化度の測定値を基に、加熱炉温度を
調整することによって合金化度をコントロールすること
が出来る。

［発明の効果］以上のように、この発明によれば合金化度と相関のある
反射率を測定することによって、合金化度を定量的に計
るので、合金化の進行が完了した時点で測定することが
できる。このため、測定値はそのまま製品の特性を表示
するものであり、推定の誤差を含まないものである。し
たがって、この測定値に基づいて合金化要因の調整を行
うことによって、製品の合金化度の的確なコントロール
が可能となった。これに加えて、複数台を要せず一台の
装置で定量測定が出来、又、測定場所選定の余地も多く
、測定誤差の小さい場所やメンテナンスの行い易い場所
を選んで測定することができることは、装置の光源変動
や外乱光の影響阻止の機構と相まって高い測定精度を維
持し得るなど、この発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の詳細な説明するための反射率と合金
化度の相関図、第２図はこの発明の測定場所を示す合金
化溶融亜鉛鍍金ラインの主要部の概略図、第３図はこの
発明の測定装置の原理図、第４図はこの発明による合金
化度の測定値と分析値との比較図、第５図は合金化要因
と反射率との関係図である。１・・・ストリップ、２・・・鍍金槽、３・・・加熱炉
、４・・・空冷帯、５・・・方向転換ロール、６・・・
反射率測定装置、１１・・・レーザー発振器、１３・・
・ハーフミラ−１１４・・・チョッパー、１５・・・測
定光、１６・・・基準光、１９・・・フィルター、２０
・・・測光器、２１・・・演算器。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）合金化溶融亜鉛連続鍍金ラインにおいて、鍍金層
の合金化が終了後その鍍金面の反射率を連続的に測定し
鍍金層の合金化度を求めることを特徴とする亜鉛−鉄合
金化度の測定方法。
（２）反射率の測定を空冷帯直後のロールの位置で行う
請求項１記載の亜鉛−鉄合金化度の測定方法。
（３）光源と光源から発した測定用光を二分する分光器
と二分された光の一方を直接測光器に導く光路と他方を
被測定面に反射させてから測光器に入射させる光路とこ
れら二分された光を交互に通過させるチョッパーとフィ
ルターと測光器及び演算器とからなることを特徴とする
亜鉛−鉄合金化度の測定装置。