JPH0288954A

JPH0288954A - 亜鉛めっき鋼板の合金化度測定方法

Info

Publication number: JPH0288954A
Application number: JP63241549A
Authority: JP
Inventors: Yoshiki Fukutaka; 善己福高
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1990-03-29
Anticipated expiration: 2013-02-04
Also published as: JP2708192B2

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〉本発明は、亜鉛めっきを施した鋼板を熱処理して合金化
する亜鉛めっき鋼板の合金化度測定方法に関する。

〈従来の技術〉従来より溶融亜鉛めっき鋼板および電気亜鉛めっき鋼板
などの亜鉛めっき鋼板は耐食性が高く発錆性の低い鋼板
として古くから使用されているが、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、めっき層中の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ている。　この
合金化亜鉛めっき鋼板は塗装性に優れ、プレス成形時に
もトラブルが少ないところから自動車用鋼板、家電用鋼
板等として広い用途を有する。

このような合金化亜鉛めっき鋼板の製造法として一般的
な方法は、例えば、鋼板を約４６０℃の溶融亜鉛浴中に
通すことで亜鉛めっきし、その直後に合金化炉中で５０
０〜６００℃の温度に加熱し、拡散によりめっき層を鉄
と亜鉛に合金化する方法である。　この合金化亜鉛めっ
き鋼板の製造上重要な点は、めっき層が合金化不足の状
！！！（生焼け）になったり、逆に合金化が過度に進行
してプレス加工時にバクダリングし又はスポット溶接時
に溶接不良を生じ（爆飛発生）たりしないようにするこ
とである、　従って、かかる製品欠陥をなくし、高品質
の合金化亜鉛めつき鋼板を製造するためには、その合金
化度を正確に測定し、加熱処理条件、例えば合金化炉の
加熱温度または加熱時間を制御して、常に適正な合金化
度範囲に管理することが肝要である。

合金化亜鉛めっき鋼板の合金化度を測定する方法として
は、従来、Ｘ線回折法、光学的手法、放射率による方法
などがある。

Ｘ線回折法としては、これまでに、例えば特公昭５８−
４７８５９号、本出願人による特開昭６０−１６９５５
３号、特開昭６１−１４５４３９号および特開昭６１−
１４８３５５号に開示されている。　ここで、特公昭５
８−４７６５９号に開示された方法はめっき層中の２つ
のＦｅ−Ｚｎ合金相についてＸ線回折特性を測定し、２
つの測定値の比を求めて合金化度を測定する方法である
が、めっき目付量の影響を受けやすく、真の合金化度を
直接求めにくいという問題がある。　特開昭８０−１６
９５５３号に開示された方法は、上述の方法の問題点を
解決したもので、合金化亜鉛めっき鋼板のめっき層中の
合金相および／またはη相と鋼板素地のα−ＦｅとのＸ
線回折特性を測定して、めっき目付量の影響を受けない
真の合金化度を連続的に正確に求める方法である。　こ
の方法により求められた合金化度の精度は一応溝足でき
るものであるが、現状で最も正確であると考えられる化
学分析値とは誤差が生じていた。　この点を改良したも
のが特開昭６１−１４５４３９号に開示された方法で、
上記誤差の原因となフていた測定点の温度を制御した状
態で測定して、この温度と前記Ｘ線回折特性値（特開昭
６０−１６９５５３号における）とから合金化度を求め
る方法であり、化学分析値と同程度の精度を得ている。

光学的手法による方法としては、例えば特開昭５８−２
１０５５０号に開示された方法がある。　この方法は、
合金化炉で合金化中の鋼板表面は亜鉛が液状であること
から鏡面を呈し、合金化が進むと粗面化することから、
この鋼板表面に光を投射してその反射光の強度分布を測
定して反射光強度分布曲線の半値幅から合金化度を判定
する方法である。

放射率による方法は、合金層中の鉄の濃度により亜鉛め
っき鋼板の放射率が特にＦｅ５〜２０％範囲で大幅に変
ることに着目してなされたもので、合金化処理亜鉛めっ
き鋼板を放射測温し、この際得られる放射率で合金化度
を判定しようとするものである。

〈発明が解決しようとする課題〉ところで、上述した特公昭５Ｂ−４７６５９号、特開昭
６０−１６９５５３号、同６１−１４５４３９号および
特開昭６１−１４８３５５号に開示された従来のＸ線回
折法による方法は測定精度も高く、オンラインでの連続
計測も可能であるが、測定装置が比較的大型化し、オン
ライン制御には高速のコンピュータなどが必要になるな
どの問題があり、装置全体のコストが高価（例えば約５
千万円／台）であり、かつ操作の際安全上問題がある。

また、特開昭５８−２１０５５０号に開示された光学的
手法は、ある範囲の合金化度の鋼板を選び出すには針側
な方法であるが、合金化度を定量的に測定するのが困難
で、合金化判定に用いる反射光強度分布の半値幅は鋼板
の材質や表面の色調、亜鉛の目付量、光源の種類等によ
り変動するので、予めそれらの関係を求めておいて、補
正する必要があるなどの問題がある。

また、従来の放射率による方法は、放射温度計で測定で
きるという簡便さがあるが、正確な合金化度を求めるに
は、合金化されためっき層の厚みやその中に含まれる鉄
の量との関数の複雑な連立方程式を解いてめっき層厚お
よび鉄含有量を求め１合金化度を求めるもので、オンラ
イン制御には高速のコンピュータが必要であり、コスト
が高いなどの問題がある。

本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、補助
熱源を用い、その加熱面積を可変にして、少なくとも３
ｆ！の異なる加熱面積における亜鉛めっき鋼板からの放
射エネルギをオンラインで測定して予めオフラインで求
めておいた関係から合金化度を算出するよう構成するこ
とにより、合金化度を定量的に正確に、かつＸ線回折法
などに比べて安価でかつ安全である亜鉛めっき鋼板の合
金化度測定方法を提供することにある。

く課題を解決するための手段〉上記目的を達成するために、本発明者は、補助熱源の前
面に設けた可動スリットの開度が全閉、半開、全開にお
ける放射温度計に入射するエネルギＥ、、Ｅ、　　Ｅ、
から求められるエネルギ比Ｒ−（Ｅｌ　−ＥＯ）／　（
Ｅｌ　−ＥＯ）と合金化度との間にリニアな関係が、例
えば第２図に示す相関関係が存在することを知り、本発
明に至ったものである。

すなわち、本発明は、亜鉛めっき鋼板を合金化処理する
際に、該合金化処理中あるいは合金化処理後の前記亜鉛
めっき鋼板を加熱面積の異なる補助熱源により補助加熱
し、少なくとも３つの異なる加熱面積における前記亜鉛
めっき鋼板からの放射エネルギを測定し、これらの少な
くとも３つの放射エネルギから合金化度を算出すること
を特徴とする亜鉛めっき鋼板の合金化度測定方法を提供
するものである。

また、前記加熱面積は、前記補助熱源の前面に設けられ
た可動シャッタの開度により調整され、その開度が、全
閉、半開、全開の３つであるのが好ましい。

また、前記補助熱源は、１つの熱源であるのが好ましい
。

以下に、本発明を添付の図面に示す好適実施例に基づい
て詳細に説明する。

第１ａ図および第１ｂ図は、本発明の亜鉛めりき鋼板の
合金化度測定方法を実施する装置の一実施例の正面模式
図および側面模式図である。

同図に示すように、合金化度測定装置１゜は、亜鉛めっ
ぎ鋼板１２を補助加熱するための補助熱源１４と、補助
熱源１４の前面に設けられ、補助熱源１４による加熱面
積を変えることができる一対の可動シャッタｔａ、ｔａ
と鋼板１２の表面から放射される放射エネルギＥを測定
する放射温度計１８と、放射温度計１８により測定され
た放射エネルギＥをＡ／Ｄ変換してデジタル信号化する
Ａ／Ｄ変換器２０と、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号か
ら測定対象である亜鉛めっき鋼板１２の合金化度（Ｆｅ
％）を演算するマイクロプロセッサ（μＰ）２２および
補助熱源１４の温度Ｔ１を所定温度に制御する温度コン
トローラ２４から構成される。

ここで、補助熱源１４は鋼板１２の加熱自体を目的とす
るものではなく、その放射エネルギを鋼板１２の表面で
反射させて、後述の（２）、（３）式に示すように、鋼
板１２自体からの放射エネルギＥに表面での反射エネル
ギを重たんさせるためのものである。

また、一対の可動シャッタ１６．１６の開度が全閉、半
開および全開における放射温度計１８に入射する放射エ
ネルギをそれぞれＥｏ、Ｅ、　　Ｅｌとする。　本発明
でいう半開とは、全閉でも全開でもない状態をいう、　
また、測定対象である亜鉛めっき鋼板１２の温度および
放射率をそれぞれＴ１、ε、とじ、補助熱源１４の温度
をＴ１、可動シャッタ１６．１６や検出用箱体などの背
景の温度をＴ、とすると次式が成立する。

ＥＯｆｉ　ｓ、　　−Ｅ（Ｔａ　）＋　　（１−６，）
　　−Ｅ（Ｔ、）　　（１）Ｅｌ寓ε、・Ｅ（ｒａ）◆
（ｌ−ε、）　・Ｆ、・Ｅ　（ｙｒ）◆（１−ε、）・
（ｔ−Ｆｌ）・Ｅ　（Ｔ、）　　　　　　　　（２）Ｆ
２−６ｍ　・Ｅ（Ｔｗｏ　）”　（１−ａｍ　）　　ｈ
”Ｅ（Ｔｒ）◆（１−６１）・（ｔ−Ｆ２）・Ｅ　（Ｔ
ａ）　　　　　　　　（３）ここで、Ｅ　（Ｔ＋　）は
温度（Ｔ＋　）における黒体放射輝度、Ｆ、、Ｆ２は半
開、全開における補助熱源からのエネルギの捕捉率であ
る。

なお、補助熱源、背景となる検出用箱体の底面には黒体
塗料を塗布しておくものとする。

こうして得られた加熱面積の異なる全閉、半開および全
開に対応する放射エネルギＥＯ１Ｅ　ＩＥ　＊からエネ
ルギ比Ｒをとして求める。　このエネルギ比ＲすなわちＦ　ｒ　／
　Ｆ　２と合金化度の間には、例えば、第２図に示すよ
うに相関がある。　この相関関係を予めオフラインで求
めておいて、この関係式を記憶しておけば、オンライン
で上述の測定装置１０により放射エネルギＥＯ，ＥＩ　
　Ｆ２を測定し、Ｒを求めることにより合金化度を求め
ることができる。

ここで、′！Ｊ２図に示すグラフは、補助熱源１４の温
度Ｔ、−４００℃、背景の温度Ｔ、ｘ２５℃とし、一対
の可動シャッタ１６．１６の全開値は１６０ｍｍ、半開
値は４０ｍｍとし、放射温度計１８は、検出波長２〜１
２μｍのものを用いて放射エネルギＥｏ１Ｅ＋　　Ｅｘ
を測定し、Ｒ値を求め、一方、合金化度は化学分析の方
法により求めたものである。

ここで、合金化度とは、表現を簡潔にするため、めっき
層中のＦｅ濃度と定義する。　その理由は、めつき層は
η層、ζ層、δ、相、γ相などの相で構成される場合が
あること、さらに、一つのＦｅ−Ｚｎ相であってもＦｅ
濃度に比較的広い範囲があって、その範囲で品質特性へ
の影響力に差異があるから、相組成だけでめっき層を表
現することが複雑となり、かつ適当でないことによる。

第２図に示す例では、Ｒと合金化度との関係は合金化度
（Ｆｅ濃度）６〜１３％では線形なすなわちリニアな関
係である。　それ以外では非線形な関係であるが、６〜
１３％で線形な関係であれば、実用上は十分である。　
これは合金化亜鉛めりき鋼板の適正な合金化めっき層は
、該層中の鉄分が約１０％程度のものと言われているか
らである。

ｍｔ図に示す例では、加熱面積を変える手段として一対
の可動シャッタ１６．１６を用いたけれども、本発明は
これに限定されるわけではなく、加熱面積を変えること
ができるものならどのようなものでもよい、　例えば、
開口面積の決ったスリットを出入するように構成しても
よい。

第１ａ図および落１ｂ図に示す測定装置１０においては
、加熱面積の異ｔｚる放射エネルギＥＯ１ＥＩ　　Ｆ２
を得るために、１つの補助熱源１４の前面に一対の可動
シャッタ１８．１６を設けて１つの放射温度計を用いて
いるため、多少の測定時間例えば、数秒を要するが、本
発明はこれに限定されるわけではなく、補助熱源や放射
温度計を複数用いて、可動シャッタを用いないような構
成としてもよい。　例えば、Ｅ　ｏ　　Ｅ　＋　　Ｅ　
２用にそれぞれ補助熱源を設け、それぞれの加熱面積と
なるように固定したスリットをその前面に設け、さらに
放射温度計もそれぞれＥＯｌＥＩ　　Ｆ２用の３台設け
ることにより、測定時間をわずかに数十ミリ秒にするこ
とができる。　このように、本発明においては、放射エ
ネルギＥｏ、Ｅ＋　　Ｅｘを迅速に計測できれば、補助
熱源および放射温度計の数はいくつでもよい。

また、上述の例では、異なる加熱面積に対する３種の放
射エネルギとして、可動シャッタ１８．１６の全開、半
開、全開すなわち開口度０、ｘ　（０＜ｘ＜１００）、
１００％の３ｆ！の異なる加熱面積に対する放射エネル
ギＥ０、Ｅ、　　Ｅ２の３種を用いたけれども、本発明
はこれに限定されるわけではなく、適当な異なる３ｆｌ
の加熱面積に対する放射エネルギであればよい、　例え
ば、適当な３つの異なる３ｉｉの加熱面積Ｅａ　、Ｅｂ
　、Ｅｃから前述のＥｏ、ＥＩ　　Ｅ２を求めてもよい
し、直接Ｅ　ａ　ｓ　Ｅ　ｂ、ＥｅからＲ−（Ｅｌ　−
ＥＯ）／　（Ｅ２−ＥＯ）の値を算出するようにしても
よい、　ただし、Ｅ、−０である。

本発明の亜鉛めっき鋼板の合金化度測定方法は、基本的
には以上のように構成されるが、本発明を溶融亜鉛めり
きラインに用いる場合の製造工程の要部を第３図に示す
。

同図に示すように、鋼板１２は、図示しないペイオフリ
ールから繰り出され、めっき槽３２内のジンクロール３
４に導かれてめっき浴（溶融亜鉛浴）３６に浸漬された
後、ワイピング装置３．８にて余分なめつきを払拭され
、所定のめっき厚に調整される。

続いて、溶融亜鉛めっきされた鋼板１２は合金化処理を
受けるために合金化炉４０に導入され、合金化炉４０内
において所定温度、例えば５００〜６００℃に加熱され
、所望の合金化度になるように合金化処理された後、合
金化炉４０を出て、デフレクタロール４２により方向変
換され、図示しないコイラに巻取られる。

ここで、合金化炉４０の出口近傍に、本発明の亜鉛めっ
き鋼板の合金化度測定方法を実施する測定装置１０が取
り付けられる。　測定装置１０の取付位置は、合金化炉
４０内の出口近傍に限定されるわけではなく、合金化炉
４０のいずれの位置でもよいし、合金化炉４０の下流側
に配置してもよい。

〈実施例〉以下に、本発明を実施例に基づいて詳細に説明する。

第３図に示すように、連続亜鉛めっきラインに本発明法
による測定装置を装着し、実操業条件下で測定を行った
。　その結果を表１に示す。

また、同一測定点から採取した試験片についてＸ線回折
法にて合金化度を測定したところ表１に示すように良好
な一致を見た。

表〈発明の効果〉以上詳述したように、本発明によれば補助熱源による合
金化亜鉛めっき鋼板表面の３　ｆｌの異なる加熱面積に
対応する放射エネルギを計測することにより、正確な合
金化度を簡単な操作で容易かつ迅速に従フてオンライン
で測定できる。

また、本発明によれば、放射エネルギの計測に放射温度
計を用いることができ、かつ、合金化度を算出するのに
線形な関係式から求めるので、Ｘ線回折法などのように
複雑な連立方程式を解く必要がなく、高価な高速のコン
ピュータなど必要としないので、オンライン計測であっ
ても低コストの装置で計測できる。

また、本発明によれば、Ｘ線などを用いる必要がないの
で安全である。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図および第１ｂ図は、それぞれ本発明の亜鉛めっ
き鋼板の合金化度測定方法を実施する装置の一実施例の
正面模式図および側面模式図である。第２図は、本発明における計測値エネルギ比Ｒと合金化
度の関係を示すグラフである。第３図は、本発明の亜鉛めフ台鋼板の合金化度測定方法
が適用される溶融亜鉛めっきラインの製造工程の要部を
示す断面模式図である。符号の説明１０・・・合金化度測定装置、１２・・・亜鉛めっき鋼板、１４・・・補助熱源、１６・・・可動シャッタ、１８・・・放射温度計、２０・・・Ａ／Ｄ変換器、２２・・・マイクロプロセッサ、２４・・・温度コントローラ、３２・・・めっき槽、３４・・・ジンクロール、３６・・・めっき浴、３日・・・ワイピング装置、４０・・・合金化炉、４２・・・デフレクタロールｔｔＦＩＧ、２Ｆｅ漫濱ＦＩＧ、３

Claims

【特許請求の範囲】

（１）亜鉛めっき鋼板を合金化処理する際に、該合金化
処理中あるいは合金化処理後の前記亜鉛めっき鋼板を加
熱面積の異なる補助熱源により補助加熱し、少なくとも
３つの異なる加熱面積における前記亜鉛めっき鋼板から
の放射エネルギを測定し、これらの少なくとも３つの放
射エネルギから合金化度を算出することを特徴とする亜
鉛めっき鋼板の合金化度測定方法。
（２）前記加熱面積は、前記補助熱源の前面に設けられ
た可動シャッタの開度により調整され、その開度が、全
閉、半開、全開の３つである請求項１に記載の亜鉛めつ
き鋼板の合金化度測定方法。
（３）前記補助熱源は、１つの熱源である請求項１また
は２に記載の亜鉛めっき鋼板の合金化度測定方法。