JPH03264850A - 鋼板表面の塗油量測定方法ならびにその装置 - 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 本発明は鋼板表面の塗油量測定方法ならびにその装置に
係り、なかでも、例えば、製鉄業における冷間圧延工程
、表面処理工程でのオンライン品質管理、塗油量ｔｉＩ
ＪＩＯに適用するのに好適で、鋼板表面の塗油量を高精
度に測定できる測定方法ならびにその装置に係る。

従　　来　　の　　技　　術 圧延や表面処理■捏を経て製造された冷延鋼板や各種メ
ツキ材などの鋼板表面には、鏑の発生を防ぐために防錆
油が塗布されている。

その塗布方法は、通常、静電塗油装置を用いた連続的塗
油方法が一般的である。しかし、防錆油の塗布量が不足
したり、塗油むらが生じたりすると、防錆効果の低下を
招くので問題であり、逆に、過塗油の場合は、防錆油の
原単位が高くなって不利であるほか、脱脂不良による不
メツキが発生するという問題が生じる。さらに、ユーザ
によっては脱脂設備の能力が異なるから、最近では防錆
油の油種、塗油量は個別に指定されるケースが増加して
おり、このような要請に対応するため、製造工程での厳
密な塗油量管理が要求されている。

この塗油量の管理方法の主流は、サンプリングによるオ
フラインバッチ測定であり、例えば精密天秤による重量
法や、水面上に形成された単分子層の油の面積から塗油
量を算出するハイドロフィルバランス法等である。しか
しながら、前者の精密天秤による＠１法では、塗油量が
１００酎ｍ２程度の如く少量であると、精密が悪く。

後者のハイドロフィルバランス法では、測定に長時間を
要するという問題がある。また、これらの方法は、いず
れもオフラインによる測定方式であり、圧延コイル中の
１点から数点を測定するのみで、各測定値が必ずしもコ
イル全長の代表値を表しているとは限らず、これにもと
すいて塗油量のＷ４整を行なうことが難しい。

そこで、これらの欠点を克服するために、種々のオンラ
イン測定法が提案されている。

このようなオンライン測定方法の一つとしては、例えば
特開昭６３−６１１４６号公報に開示されているように
、水銀ランプ等の励起光（波長、例えば水銀ランプの場
合、２５３．７７０ｍ）を鋼板の防錆油付着面に照射し
、このときに油中に含まれる蛍光発生物質から生ずる蛍
光量を測定することによって、防錆油付着量を算定する
方法が提案されている。この方法では十分な感度が得ら
れることの確認はなされているが、塗油量が１００ｎ＋
す、／ＩＮ２程度の如く小量のプロセスでは、下地反射
成分が大きいため、コイル旬に異なる表面粗度や、光沢
等の表面性状の変化によって測定誤差が生じ、安定した
測定を行なうことが困難である。

また、特開昭６１−１３８１０２号公報には、油が塗布
された鋼板の表面に特定波長の励起用レーザ光を照射し
、このときに鋼板表面から生ずる蛍光スペクトルのうち
、油のみに含まれる蛍光スペクトルの強度を検出し、蛍
光スペクトルの強度から油の塗布量を求める方法が記載
されている。この方陣では、ラインの上流側にオンライ
ン粗度計を設置する必要があるほか、同一粗度であって
も、例えば光沢などの表面性状が異なる鋼板の場合は、
検出される蛍光スペクトル強度は表面性状変化によって
影響をうけ、測定値に誤差が生じる欠点がある。

発明が解決しようとする課題 本発明は上記のような課題を解決なすべくなされたもの
であって、なかでも、下地鋼板の表面性状の影響を補正
して高精度に測定できる塗油量測定方法を提供すること
を目的とする。

課題を解決するための 手段ならひにその作用 まず、特開昭６１−１３８１０２号公報に記載される塗
油量測定方法が有する鋼板表面性状の変化による蛍光ス
ペクトル強度への影響を除去するために実験、導討を行
なった。この結果、鋼板表面から生じる反射スペクトル
には油の蛍光成分と励起光成分とが含まれ、しがも、励
起光波長と蛍光液長とは接近しているため、蛍光液長領
域のスペクトル強度は蛍光のみのスペクトル強度ではな
く励起光の蛍光領域の成分が含まれていることがわがっ
た。さらに、この蛍光波長順域に含まれる励起光の量は
下地鋼板の表面状態によって異なり、表面状態により蛍
光液長領域の光強度が異なることを見いだした。その上
、蛍光液長領域に含まれる励起光成分の強度は、励起光
′ｔＬ長領域の励起光強度変化と相ｒＩ１４関係があり
、油の付＠量によって、光の吸収などの原因により、光
強度の絶対値は変化するものの、強度比は保たれること
がわかった。

そこで、これら結果から、鋼板表面の反射スペクトル中
の励起光波長順域と蛍光波長順域の強度の関係から、蛍
光波長順域に含まれる励起光量の算出が可能であり、こ
の励起光量を蛍光波長順域の全強度から差し引くことに
よって、表面状態の影響を除去した塗油量の算出ができ
ることがわかる。

すなわち、本発明の要旨とするところは、油が塗布され
た鋼板表面に特定波長の励起光を照制し、これにより得
られる鋼板表面の反則スペクトルの蛍光液長領域の強度
の採取のほかに、励起光波長成分の強度を同時に採取し
解析し、これら採取解析の結果、得られた情報から、表
面状態の影響を除去した蛍光のみの強度を算出し、高精
度に鋼板上の塗油量を求める鋼板表面の塗油量測定方法
である。

次に、これら手段たる＊ａならびにその作用について更
に詳しく説明すると、次の通りである。

まず、本発明によって鋼板表面に塗布された油の量を測
定するに当って、この油が付着した鋼板表面に特定波長
の励起光を照射し、この照射によって生じる反則スペク
トルについて、油の蛍光波長順域の強度測定をすると同
時に、励起光波長順域の反射強度変化を測定する。

すなわち、特定波長の励起光を油の付着した鋼板表面に
照射することにより得られる反則スペクトルは単に油の
蛍光成分のみから威るものでなく、第２図に示すように
、油の蛍光成分のほかに励起光成分が含まれ、その強度
は励起光が非常に強く、それぞれの波長は接近している
。

このため、蛍光波長順域の強度は、油の蛍光と励起光成
分とが加算されたものになっている。

さらに、下地鋼板の表面状態による光散乱分布の違いに
より、検出角度での励起光強度は変化する。しかし、こ
の変化量は、励起光波長順域の励起光強度と蛍光波長順
域に含まれる励起光強度とに相関関係を持っていること
は実験的に確認でき、鋼板に油が付着した場合でも、油
による光の吸収によって強度の絶対値は異なるが、この
相関関係は維持されることが確認できる。

そこで、表面粗度の異なる鋼板、例えば、第３図ならび
に第４図に示す通り、粗度の小さい鋼板と粗度の大きい
鋼板とに油を付着し、この付着量を変化させて、蛍光液
長領域の受光強度と蛍光液長領域に含まれる励起光強度
とを実験的に求めたところ、第３図ならびに第４図で符
号◆、◇で示す通りであった。更に、これら２つの情報
から蛍光強度を算出したところ、符号■で示す関係が得
られた。すなわち、表面粗度の大きい鋼板では、光の散
乱の影響が大きく、第４図に示す如く、蛍光波長順域に
含まれる励起光の割合が大きいのに対し、表面粗度の小
さい鋼板では、第３図に示す如く、蛍光波長順域に含ま
れる励起光の割合が小さい。何れの場合であっても、こ
の励起光の割合を差し引くことにより表面粗度の影響を
除去でき塗油量が高精度に測定できる。

貧するに、上記のところから、蛍光液長領域の強度測定
を行なうと同時に、励起光波長順域の反射光強度変化を
測定し、この情報により、つまり、この励起光波長順域
の励起光強度と蛍光液長領域に含まれる励起光強度とは
相関関係を持っているため、鋼板表面状態によって変化
する蛍光波長順域に含まれる励起光成分を算出すること
が可能となり、これを蛍光波長順域の全強度から差し引
くことにより表面状態により変化する励起光強度の変動
を補正して高精度に塗油量を求めることが可能となる。

この方法によって単位面積当りの塗′Ｉａｌが微量であ
っても充分な感度で測定することが可能となる。

また、以上の通りに１油量を測定する場合、いずれの１
ｆ４戒の塗油量測定装置を用いることができるが、第１
図に示す装置を用いることができる。

第１図は本発明の一つの実施例に係る塗油量測定装置の
配置図であって、この塗油量測定装Ｍは、特定液長の励
起光を照射する光源１と、集光レンズ３等の集光光学系
と、回折格子７等の分光素子と、−次元光検出器８、演
算装［９とから戒っている。

すなわち、連続的に走行する鋼板６の表面に、光源１か
ら励起波長λ１の光束２を照射する。この走行鋼板６の
表面上から得られる反射光は集光レンズ３で集光され、
集光後の光はスリット４を通して測定部位が決められ、
ミラー５によって回折格子７に導かれる。この回折格子
１においては、スリット４を通過し、ミラー５から導か
れた光は分光され、この分光された光は一次元光検出器
８によって波長ごとの光強度が測定される。−次元光検
出器８の出力は７ｓ算装Ｍ９で演算されて塗油量が算出
される。なお、符号１０は上位計算機で、この上位計算
機１０は、データのロギング、塗油装置へのフィードバ
ック信号を出力する。また、光源１から照射される励起
光の波長λ１は適切な範囲に設定し、−次元光検出器８
で検出される検出″ｌｌ長範囲は、この設定された励起
光波長２廖と、鋼板表面の塗油の特定によって設定され
る蛍光波長順域である。

なお、励起液長λ、としては、およそ０．２５〜０．６
μｍの範囲外の紫外から可視波長が適当である。この理
由は、励起波長λ１を紫外から可視の領域にすることに
より高い蛍光効率を得ることができ、また、この励起波
長で励起した場合に生じる蛍光を受光する受光器に高い
検出感度を有するものが使用可能になるからである。

実施例 まず、表面性状が平均粗さで０．２〜１．０μ園の下地
鋼板に油を塗布して、鋼板走行状態で第１図に示すよう
に本発明法によって塗油量の測定を行なった。この場合
には光源１としては励起液長４７６．５ｎｍのＡｒレー
ザ光履を用い、−次元光検出器８としてはフォトダイオ
ードアレイを用い、その検出波長は４５０ｎｍ〜６００
ｎｍ　、蛍光液長領域を透過しその他の波長を減衰させ
るフィルタの透過帯は５１０ｎＩＩｌ〜５５０ｎｌｌｌ
とした。

また、比較のために、特開昭６１−１３８１０２号公報
に示される方法によって塗布油のみに含まれる蛍光スペ
クトルの強度を検出して、塗油量を測定した。これらの
結果を比較して示すと、第１表に示す通りであった。

第　　１　　表 第１表から明らかなように、塗油量が１００ｍｇ、’炉
の如く少ない場合は、従来例では測定誤差が生じて安定
した測定が不可能であるのに対し、本発明では測定精度
が優れていることがわかった。

なお、上記のようにして、本発明によって測定された塗
油量の情報を塗油装置にフィードバックしたところ、よ
り−■安定な品質管理体Ｉ１１を実現することができた
。

〈発明の効果〉 以上詳しく説明したように、本発明においては、鋼板表
面の油の蛍光波長順域の強度を測定し、この強度に対し
て下地鋼板の表面状態によって変化する蛍光スペクトル
領域の強度変化を補正して塗油量を求めるものである。

このため、鋼板表面に塗布された油の塗油量が単位面積
当りできわめて微量であっても充分な感度で測定可能で
あり、下地鋼板の粗度や反射率などの表面性状による影
響を受は難く、測定系を単純で安価にＷ４戒できる。本
発明によると、ユーザの要求通りの塗油ができるほか、
塗りむらを無くすことによる品質の安定化や、目標通り
最小の塗油量を実現でき、従来行なわれていたオフライ
ンの塗油測定作業が省略でき、多大な経済効果が実現で
きる。

また、上記のところは、いずれも本発明を製鉄業のライ
ンにおける走行鋼板表面の塗′ａｊＩ！ｌ定に適用され
たところのみ示したが、本発明は、その他、例えば各種
非鉄分野への応用も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一つの実施例に係る塗油量測定装置の
配置図、第２図は励起光と油の蛍光とを表すスペクトル
の特性を示すグラフ、第３図ならひに第４図はそれぞれ
蛍光波長順域における全受光強度と蛍光強度とそこに含
まれる励起光強度との関係を示すグラフである。 符号１・・・・・・光源　　　　　２・・・・・・光束
３・・・・・・集光レンズ　　４・・・・・・スリット
５・・・・・・ミラー　　　　６・・・・・・鋼板７・
・・・・・回折格子 ８・・・・・・−次元光検出器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）油が塗布された鋼板の表面に特定波長の励起光を照
   射し、その照射によって生じる反射光のスペクトル分布
   から鋼板表面の油の塗布量を求める際に、油の蛍光波長
   領域の光強度を測定すると共に、励起光波長領域の光強
   度を測定し、これら情報をもとに、下地鋼板の表面状態
   によって変化する蛍光スペクトル領域の強度変化を補正
   して油の付着量を算出することを特徴とする鋼板表面の
   塗油量測定方法。 ２）油が塗布された鋼板の表面から生じる反射光を分光
   素子によつて、光の強度を波長の順のスペクトルに変換
   し、この光強度分布を一次元または二次元の光検出器に
   よつて検出し、この得られた光強度分布から励起波長領
   域の光強度と、蛍光波長領域の光強度とを測定し、その
   後、これら測定値を演算することによつて、鋼板表面状
   態によつて変化する蛍光スペクトル領域の受光強度変化
   を補正して、油の付着量を算出することを特徴とする鋼
   板表面の塗油量測定方法。 ３）油が塗布された鋼板の表面に特定波長の励起光を照
   射する光源と、この鋼板からの反射光を集光する集光光
   学系と、集光された光を分光して光の強度を波長順のス
   ペクトルに変換する分光素子と、この分光された光の強
   度分布を測定する光検出器と、この光検出器の出力を演
   算処理して塗油量を算出する演算装置とを具えて成るこ
   とを特徴とする塗油量測定装置。