JPH03175342A - 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度測定法 - Google Patents

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、合金化熔融亜鉛めっき鋼板の合金化度を極
力早くかつ精度良く測定する方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 近年、連続溶融亜鉛めっきプロセスにおいては、めっき
ライン中のめっき槽上部に加熱炉を設置すると共に、め
っき槽から引き上げられるめっき鋼板を前記加熱炉によ
り連続加熱し、これによって鋼板上のめっき層中にＦｅ
　−Ｚｎ金属間化合物の組織が形成されるように拡散変
態させるところの所謂“合金化処理”を採用することが
広く行われるようになってきた。

そして、このようなプロセスに従って製造された合金化
溶融亜鉛めっき鋼板は“溶接性”や“塗膜との親和性”
の点で優れた特性を有することから、その需要は増加の
一途をたどっているが、方で、“合金化処理されためっ
き層”が延性の小さい金属間化合物であるために、絞り
加工や圧縮変形が加えられると“パウダリングと呼ばれ
るめっき層内剥離破壊を生じ易いとの問題点も指摘され
ていた。

ところで、上記パウダリングの発生率は主として“めっ
き層の合金化度”、即ち“めっき層中のＦｅ含有率”に
大きく依存することが従来より知られている。そして、
合金化処理温度を一定とした場合には合金化度の低い方
がパウダリングを生じにくいことから、パウダリングの
防止には上記合金化度を必要最小限のレベルにまで抑制
、管理することが必要とされていた。

このため、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造に際しては
該鋼板の“めっき層の合金化度”を測定する手段が重要
となり、これまでにもそれに関する種々の提案がなされ
てきたが、その一つに「Ｘ線回折を利用して金属間化合
物における回折線の強度又は好適製品との回折線の強度
比を基に合金化度を測定する方法」がある（特公昭５６
−３３４６４号。

特開昭５９−４６５３４号、特開昭６２−５９８４４号
）。

しかし、Ｘ線回折による方法では装置構成が複雑となっ
て保守が困難なばかりか装置価格も非常に高くなり、そ
の上鋼板の温度が変化するとその影響を受は易いために
測定場所がどうしても“鋼板温度が常温に近くなる個所
”に限定されてしまい、合金化制御のための測定と言う
立場からすると“制御部位”から“測定部位”に至る時
間差が大きくて安定な制御が困難である等の問題を如何
ともし難かった。

また、これとは別の方式として、「亜鉛めっき鋼板が加
熱炉で加熱処理（合金化処理）される前には鋼板表面の
付着亜鉛は未だ液状であって鏡面を呈しているが、合金
化が進むにつれて鏡面は輝きを失って非光沢化するとの
現象を利用して、合金化炉内において合金化処理中の鋼
板面に光を投射すると共にその反射光の強度又は強度分
布を測定し、その測定結果から合金化度を判定する方法
」も提案されている　（特開昭５８−１６０６１号、特
開昭５８２１０５５０号、特開昭５８−２１０５９号）
。

この“綱板面に光を投射してその反射光を測定する方法
”は、使用する装置の価格が比較的安い上、合金化炉内
での測定に基づいて合金化度の判定がなされるために制
御上の無駄時間も小さいと言う利点を有しており、実際
操業上極めて有望な手段と考えられた。

しかしながら、その反面、合金化度の測定が合金化炉内
の“合金化途中の部位“で行われていたこともあって、
最終製品の合金化度を正確に測定するのは困難であると
の問題を認めざるを得なかった。しかも、反射光強度や
反射光パターン（反射光の強度分布）は温度変化や測定
器のガラスの曇り等により変化して誤差を生するため、
合金化炉内においては反射光強度や反射光パターンの単
なる測定のみからは合金化度の安定した判定が難しいと
の問題もあった。

このようなことから、本発明の目的は、前述した“鋼板
面からの反射光を基に合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金
化度を判定する方法”における測定精度をより高め、合
金化度制御のための的確な情報を速やかに検知し得る手
段を確立することに置かれた。

く課題を解決するための手段〉 そこで、本発明者等は前記目的を達成すべく数多くの実
験を繰り返しながら研究を重ねた結果、次のような新し
い知見を得ることができた。即ち、（ａｌ　　ｍ板面に
光を投射してその反射光を測定する際、反射条件が既知
の“合金化処理済鋼板と表面性状がほぼ等しい基準板”
を測定位置と同じ環境部位に配置しておき、この基準板
に対しても同一光源からの光を照射してその反射光強度
を同時に検出するか、或いは前記光源の出力自体を同時
に検出し、これと被測定鋼板表面からの反射光強度の比
（以降“強度比”と略称する）を求めると、該強度比は
測定器のガラスの曇り等による光量変化が生じても実質
的に変化することがない上、合金化溶融亜鉛めっき鋼板
の合金化度は特定の規則的な関係を示し、そのため合金
化度算出の的確な指標となり得る。

（ｂｌ　　また、この時の反射光測定場所を合金化炉の
出口又はその近辺の“合金化完了直後の鋼板測定面が未
だ搬送ロールに接触しない部位”とすれば、「測定が合
金化の途中で行われるために測定精度が劣る」と言う従
来法に見られた問題が払拭され、しかも該部位ならば“
制御部位”から“測定部位”に至る時間差も小さいので
迅速・的確な合金化制御の実施に格別の支障を生じるこ
とがない。

（Ｃ１また、本発明者等が調査した結果によれば、反射
光パターン或いは反射光強度は溶融亜鉛めっきの合金化
度（Ｆｅ％）にのみ依存するものではなく、語かめっき
鋼板製造での操業条件にも微妙に影響され、反射光パタ
ーン或いは反射光強度のみによる合金化度の測定又は判
定精度に更なる向上余地のあることが分かったが、前述
の如く求めた“強度比”に対し、綱板材質、めっき目付
量、鋼板搬送速度、板厚、めっき浴浸漬前の板温、めっ
き浴温、めっき浴成分１合金化処理温度及び冷却ガス流
量の操業条件のうちの一つ以上を補正項として加味し、
これに基づいて合金化度を測定すれば、合金化度の測定
精度がより一段と向上し安定化する。

本発明は、上記知見等に基づいてなされたものであり、 ［合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面に光を投射してその
反射光の強度より合金化度を求める方法において、前記
反射光強度の測定を合金化完了直後の測定面が未だ搬送
ロールに接触しない状態で行って鋼板面からの反射光強
度分布のピーク値を測定すると共に、該反射光強度の測
定時に“所望合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面性状に類
似した表面性状を持つ基準板からの反射光強度”又は“
光の投射強度”をも同時に測定してそれを基準強度とし
、測定した前記反射光のピーク強度と上記基準強度との
強度比を基に合金化度を求めるか、或いは前記反射光の
ピーク強度と上記基準強度との強度比と、補正項として
の鋼板材質、めっき目付量、鋼板搬送速度、板厚、めっ
き浴浸漬前の板温、めっき浴温、めっき浴成分１合金化
処理温度及び冷却ガス流量の操業条件のうちの一つ以上
を基に合金化度を求めることにより、合金化度制御のた
めの精度の高い的確な合金化度情報を速やかに検出でき
るようにした点」 に特徴を有するものである。

なお、照射する光としてはレーザ光が適当であり（勿論
、格別にこれに限定される訳ではなく、レザ光も半導体
レーザ等の何れを採用しても良いことは言うまでもない
）、また光検出器としてはホトマルや走査型リニアアレ
イ光検出器等が適用できる。そして、“合金化処理済鋼
板に表面性状にほぼ等しい基準板”としては、例えばＢ
ａ５Ｏａコーテイング板等を挙げることができる。

〈作用及び効果〉 続いて、本発明の作用及び効果を実施例に基づいてより
詳細に説明する。

さて、第１図及び第２図は本発明に従って強度比（反射
光強度比）測定する方法の一例を示している。

まず、第１図において、半導体レーザ１より発生された
光は走査ミラー２　（回転ミラーであっても良い）によ
って走行する合金化溶融亜鉛めっき鋼板３の表面に走査
しながら照射される。なお、めっき鋼板３へのレーザ照
射部位は“合金化が終了した直後でかつ搬送ロール４に
接触しない表面部位”である。

そして、これと同時に、その走査視野内に配置された基
準板５にも同一光源からのレーザ照射が行われる。

符号６は光検出器（ここではホトマル）であるが、これ
によって“めっき鋼板３からの反射光”及び“基準板か
らの反射光“を検出し、コントローラー及びデータ処理
装置を通して反射光波形が測定される。なお、反射光波
形は例えば第２図に示すような形で現れるが、この波形
のピーク強度及び基準板強度（基準強度）−より強度比
が求められる。

ここで、強度比を算出するに当って必要な基準板強度（
基準強度）としてはレーザからの出力をそのまま取って
も良く、この場合には基準板や基準板へのレーザ光走査
が不要であることは言うまでもない。− ところで、第３図は、材質、めっき層厚、板厚が同一で
ある条件下においてライン速度：１００ｍ／分で採取し
た合金化度と強度比の関係をプロットした曲線（実線）
、及びライン速度：９０ｍ／分にて採取した曲線（破線
）を示しているが、この第３図より、合金化度と強度比
とは規則的な関係にあることが明らかであり、何れも合
金化度：９Ｆｅ％（以降、成分割合を表わす％は重量％
とする）付近で極小値を持つことが分かる。従って、こ
の関係より合金化度の適切な測定が可能である。

また、前記第３図は次のことも示している。即ち、ライ
ン速度が変化すると同じ合金化度であっても強度比が減
少する傾向となる。そして、これは鋼板材質、めっき目
付量、板厚、めっき浴浸漬前の板温、めっき浴温、めっ
き浴成分１合金化処理部度及び冷却ガス流量等の操業条
件についても言えることであり、これらのことから、合
金化度をより正確に測定するためにはそれらの条件によ
る補正が望ましいことが明らかである。

次に、第４図は、前記強度比を基にして合金化度を求め
るに際し、操業条件をも考慮してより正確な合金化度を
得るための補正例を示している。

この考え方は、第３図において合金化度と強度比との関
係を点線Ｃにて近似させ、各直線部分において重回帰に
より補正係数を求めて合金化度を求めることが基本とな
っている。

そして、点線Ｃの極値（＃９．３Ｆｅχ）を区分するた
めに全Ｆｅ％範囲にわたり重回帰を行った結果を粗検量
線とし、それより高合金化域か低合金化域がで補正式を
区分し、更に材質毎に補正式を区分する。

第１表は、前記第４図で示した手法に基づいて合金化度
を求める際の重回帰係数と重回帰結果の例を示している
が、この例にて得られた“粗検量線計算による合金化度
算定結果と化学分析値との対応関係”を第５図に、また
“区分した補正式による合金化度算定結果と化学分析値
との対応関係”を第６図にそれぞれ示す。

この第５図及び第６図からも明らかなように、操業条件
に係る補正項をも考慮した本発明法にて測定される“合
金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度°は極めて高精度と
なることが分かる。

なお、本実施例においては、点線Ｃを用い、線形重回帰
により検量線を求めたが、曲線Ａを近似多項式で表わし
、べき乗重回帰により検量線を求めても良いことは言う
までもない。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、本発明によれば、合金化溶融亜鉛
めっき鋼板の合金化度をより高精度で、しかも迅速かつ
安定に測定することができ、的確な合金化度制御を可能
とするなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る合金化溶融亜鉛めっき綱板の合
金化度測定法の概要説明図である。 第２図は、第１図で示される方法にて得られる反射光波
形例である。 第３図は、合金化度と測定される反射光強度比との関係
を示したグラフである。 第４図は、反射光強度比を基に合金化度を求める際の補
正例を示した図面である。 第５図は、実施例で得られた“粗検量線計算による合金
化度算定結果と化学分析値との対応関係”を示すグラフ
である。 第６図は、実施例で得られた“区分した補正式による合
金化度算定結果と化学分析値との対応関係”を示すグラ
フである。 図面において、 １・・・半導体レーザ、　　　２・・・走査ミラー３・
・・合金化溶融亜鉛めっき鋼板。 ４・・・搬送ロール、　　　　５・・・基準板。 ６・・・ホトマル（光検出器）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面に光を投射して
   その反射光の強度より合金化度を求める方法において、
   前記反射光強度の測定を合金化完了直後の測定面が未だ
   搬送ロールに接触しない状態で行って鋼板面からの反射
   光強度分布のピーク値を測定すると共に、該反射光強度
   の測定時に“所望合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面性状
   に類似した表面性状を持つ基準板からの反射光強度”又
   は“光の投射強度”をも同時に測定してそれを基準強度
   とし、測定した前記反射光のピーク強度と上記基準強度
   との強度比を基に合金化度を求めることを特徴とする、
   合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度測定方法。
2. （２）合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面に光を投射して
   その反射光の強度より合金化度を求める方法において、
   前記反射光強度の測定を合金化完了直後の測定面が未だ
   搬送ロールに接触しない状態で行って鋼板面からの反射
   光強度分布のピーク値を測定すると共に、該反射光強度
   の測定時に“所望合金化溶融亜鉛めっき鋼板の表面性状
   に類似した表面性状を持つ基準板からの反射光強度”又
   は“光の投射強度”をも同時に測定してそれを基準強度
   とし、測定した前記反射光のピーク強度と上記基準強度
   との強度比と、補正項としての鋼板材質、めっき目付量
   、鋼板搬送速度、板厚、めっき浴浸漬前の板温、めっき
   浴温、めっき浴成分、合金化処理温度及び冷却ガス流量
   の操業条件のうちの一つ以上を基に合金化度を求めるこ
   とを特徴とする、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の合金化度
   測定方法。