JPH0440655B2

JPH0440655B2 -

Info

Publication number: JPH0440655B2
Application number: JP57201706A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Abe; Kazuya Oshiba; Koichi Tsumura; Nobuo Ootsuki; Taiji Somura
Original assignee: Rigaku Industrial Corp; Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Rigaku Corp
Priority date: 1982-11-17
Filing date: 1982-11-17
Publication date: 1992-07-03
Also published as: JPS5991343A

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

本発明は、鋼板上に溶融亜鉛めつきを施した
後、合金化処理によつて鉄と亜鉛の合金相を形成
したガルバニールド鋼板の合金化度の測定方法に
係り、特に、合金化度を、製造ライン上で非破壊
連続的に精度良く測定することができるガルバニ
ールド鋼板の合金化度の測定方法に関する。

【従来の技術】

ガルバニールド鋼板は、例えば連続式溶融めつ
き法によつて製造される溶融亜鉛めつき鋼板の溶
接性、塗料密着性、耐食性及び加工性等の品質特
性を向上させるために、亜鉛めつき浴槽から引き
上げられた鋼板の亜鉛付着量を調整した後、表面
の亜鉛が凝固しないうちに、例えば、加熱処理を
行うことによつて合金化処理を施し、亜鉛を再溶
融すると共に鉄−亜鉛合金を表面まで成長させ、
めつき層全体が鉄−亜鉛系金属間化合物のうち、
主としてδ₄相（FeZn₇）からなる鉄−亜鉛合金に
変化させたものである。この製造工程から容易に推察されるように、合
金化処理の適・不適は、製品であるガルバニール
ド鋼板の品質特性に直結しており、加熱が不足し
て合金化が不足の場合は、めつき層の表面にη相
（Zn）が多量に残存し、このために溶接性、塗料
密着性及び耐食性が低下する。逆に、加熱が過度
で合金化が過剰の場合は、めつき層中への鉄の拡
散が大となり、鉄含有率が高くなつて、Г相
（Fe₅Zn₂₁）を生成してめつき層が脆くなり、加工
時にパウダリングと称するめつき層剥離が生じ易
くなる。従つて、溶接性、塗料密着性、耐食性及び加工
性等を兼ね備えた高品質のガルバニールド鋼板を
安定して製造するためには、合金化度をオンライ
ンで連続的に精度良く測定して、合金化処理を制
御する工程管理が不可欠である。従来、ガルバニールド鋼板の合金化の良否を判
定する方法としては、下記の方法が用いられてい
る。 (1) 合金化処理後のめつき層表面の色調を肉眼で
観察する。 (2) 光沢計及び光度計によつて、合金化処理後の
めつき層表面の反射率を測定する。しかしながら、いずれの方法も、熟練者であつ
ても、めつき層表面の微妙な色調変化を判断し得
ず、又、同じ合金化度であつても、めつき層表面
の色調は、めつき原板、亜鉛浴組成、合金化処理
雰囲気、表面汚れの有無などの多くの要因により
影響を受けることから、誤差が大きく、合金化度
を正確に管理することはできなかつた。一方、集中ビームによるＸ線回折法を用いて合
金化度を測定する方法としては、特開昭52−
21887号に提案されている方法がある。この方法
は、ガルバニールド鋼板のめつき層を構成する鉄
−亜鉛金属間化合物、即ち、ζ相（FeZn₁₃）δ₁
相、Г相のＸ線回折特性と合金化度の大小との間
に相関関係があることを利用して、ガルバニール
ド鋼板の鉄−亜鉛金属化合物のＸ線の回折強度、
回折線の拡がり程度及び回折線のピーク角度のＸ
線回折線特性を１つ以上測定し、測定したＸ線回
折特性値の１つ又は２つ以上の組合せ、又は、２
つの相についての比を取ることによつてガルバニ
ールド鋼板の合金化度を測定するようにしたもの
である。この方法によれば、原理的には、ガルバニール
ド鋼板の合金化の程度を、非破壊連続的且つ定量
的に測定できるものである。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、合金相のみの測定では、初めに
めつき量が判らないと合金化の進行程度が判らな
いだけでなく、合金化の程度により、各相が変化
したり出現しないことがあるため、実際の製造ラ
インにおいて連続的に安定して測定するには無理
がある。又、この特開昭52−21887号の実施例に記載さ
れているζ相の格子面間隔1.26Aの回折強度は極
めて微弱であるため、正確な合金化度の測定が非
常に困難である。従つて、この合金化した鉄−亜
鉛金属間化合物のζ相とδ₁相の格子面間隔1.28A
の回折強度の比Iζ／Iδ₁のみで合金化度を管理す
るようにしても、十分な測定精度が得られない。更に、Ｘ線源から発散スリツトを介して拡散ビ
ームを試料に照射し、試料から発生する回折線を
受光スリツトにより検出器に集束させる集中ビー
ム法を使用しているため、回折線のピーク分解能
を高めるためには、レシービング・スリツト幅を
小さくし、且つ、合金化度の変化による回折線の
ピークシフト（特開昭52−21887の第４図参照）
をカバーするため、検出器の試料表面に対する角
度を変えて角度走査しながら測定する必要があ
る。従つて、小さなレシービング・スリツト幅の
ために十分な検出強度が得られないだけでなく、
検出器の角度走査により測定に非常に時間がかか
るためオンライン測定に適さず、走査機構により
構成も複雑化する等の問題があつた。このように、従来の方法では、ガルバニールド
鋼板の合金化度を正確に測定することができず、
得られる製品のばらつきが大となつて、溶接性又
は加工性の劣るガルバニールド鋼板、即ち不良品
の発生率が高いという問題点を有していた。本発明は、前記従来の問題点を解消するべくな
されたもので、合金化の程度や、Ｘ線強度、ピー
ク分解能、合金相のピークシフト、被測定鋼板の
ばたつき等の測定条件の変動に拘らず、合金化度
を、製造ライン上で精度良く安定して迅速に測定
することができ、従つて、より正確な管理が可能
であるガルバニールド鋼板の合金化度の測定方法
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】

本発明は、鋼板上に溶融亜鉛めつきを施した
後、合金化処理によつて鉄と亜鉛の合金相を形成
したガルバニールド鋼板の合金化度の測定に際し
て、Cr管球を用いてCr−KαX線を発生させ、該
Cr−KαX線を、開き角が１〜4゜の照射側ソーラ
ースリツトにより平行ビーム状として被測定鋼板
上に照射し、該被測定鋼板に残存する亜鉛のη相
（Zn）の（004）面による回折Ｘ線の強度Iη
（004）、及び、合金化した鉄−亜鉛金属間化合物
のδ₁相（FeZn₇）の（103）面による回折Ｘ線の
強度Iδ₁（103）を、開き角が１〜4゜の受光側ソー
ラースリツトを介して、鋼板表面に対する角度が
固定された検出器により検出して、前記回折Ｘ線
の強度Iη（004）とIδ₁（103）の強度比Iη（004）／
Iδ₁（103）から合金化度を測定することにより、
前記目的を達成したものである。

【作用】

本発明は、従来、合金化処理後のめつき層の表
面に残存するとガルバニールド鋼板の品質特性に
悪影響を与えるため、測定対象とすることが考え
られていなかつた純亜鉛のη相が、実際には、第
１図に例示する如く、鉄含有率が大となつても、
めつき層中に測定可能量残存していること、及
び、回折線強度が、η相の他の回折線に比べて非
常に微弱（最大強度の（101）面の２％程度）で
あるため、利用することが考えられていなかつた
（004）面の回折線が、以下に説明するような発明
者らの工夫により、第２図に示す如く、オンライ
ン上で十分に検出可能となることに着目してなさ
れたものである。本発明の基本的な構成、及び、これによる作用
効果は、次のとおりである。１ Cr管球の選択 Cr管球は、特性Ｘ線のエネルギ（Kα線：
5.4KeV、Kβ線：5.9KeV）が、鉄の励起電圧
（7.1KeV）より小さいので、Cu、Ni、Coター
ゲツトのような他の管球のように、基地の鉄や
鉄−亜鉛金属間化合物中の鉄を励起して蛍光Ｘ
線を発生させない。又、白色Ｘ線の量もCo管
球より少ない。従つて、バツクグラウンド強度
が減少し、Ｓ／Ｎが改善され、精度が向上す
る。 Cr管球は、Co管球に比べて波長が長いので、
第３図に示す如く、回折角2θが大きい。従つ
て、管球と検出器を近付けることができ、更
に、鉄−亜鉛金属間化合物δ₁相の（103）面と
回折角が接近している亜鉛η相の（004）面を
採用することによつて、装置がコンパクトにな
る。又、第４図に示す如く、鋼板表面の上下に
よる回折位置の差が小さくなり、鋼板のばたつ
きの影響が少なくなる。更に、鋼板中の光路が
短くなるので、試料中のＸ線の吸収が少なくな
り、回折線の強度が増大する。高出力（例えば3KW）の管球が使用できる。２亜鉛のη相（004）面の測定第１図に示したように、合金化の進行（鉄含
有率は増大）により増大するδ₁相（103面）と、
減少する亜鉛のη相（004）面の強度の比で解
析できるので、微小な鉄含有率の変化でも係数
の差が大きくなり、精度が向上する。亜鉛のη相（004）面は、第３図に示したよ
うに、回折角が大きくてδ₁（103）に接近してい
るので、両者の試料中での吸収度合いはほとん
ど同じになり、鋼板のばたつき等による回折ビ
ームの変位も小さく、測定強度が安定化し、更
に装置の小型化に繋がる。又、Co管球に対す
るζ相とδ₁相（103）面のように、回折角が近
すぎて、検出器を回折点から遠ざける必要もな
く、検出強度（回折点からの距離の２乗に反比
例）、装置サイズ（鋼板上の占有面積）の両面
で有利である。３ソーラースリツトの開き角選定第５図のψ（＝2tan^-1（Ｓ／Ｌ）：Ｓは単位スリ
ツトの開き幅、Ｌはスリツト長）で定義されるソ
ーラースリツトの開き角を検討し、１〜4゜を採用
したので、検出器を固定しても、鉄含有率による
回折角変化（ピークシフト）をカバーできる。即
ち、開き角が1゜未満であると、回折線強度が微弱
となるだけでなく、ピーク分解能が良過ぎて金属
間化合物の鉄含有率の差異によるピークシフト及
び鋼板のばたつき等による回折点変化の影響を直
接受けて、目的ピークの正確な強度が検出できな
くなる。又、1゜以上としたので、ピークシフトに
対応して検出器を角度走査する必要がなく、オン
ライン測定に適した迅速な測定が可能となる。更
に、回折線強度が増大する。その上、ばたつき、
及び各種板厚の差の影響を軽減できる。一方、開
き角が4゜を超えると、ピーク分解能が悪くなり、
隣接するピークが重なつてくるので、目的ピーク
だけの正確な強度が検出できなくなる。本発明においては、Cr管球の選択及びソーラ
ースリツトの考慮等により、第２図に示すように
十分な強度（Iη（004）＝8480cps、Iδ₁（103）＝
8680cps）が得られるため、重要となるＸ線回折
の統計変動誤差の相対誤差を小さくできる。又、特開昭55−33626号には受光ソーラースリ
ツトが開示されているが、これは、螢光Ｘ線によ
る分折方法なので、本発明とは使用目的等が異な
る。螢光Ｘ線による分析で使用されるソーラース
リツトの開き角は、分解能をよくするため、0.1
〜0.3゜程度と小さい。これに対して本発明は、Ｘ
線回折による測定であり、分解能とＸ線強度を考
慮してソーラースリツトの開き角を１〜4゜とし、
Ｘ線計測の統計変動の影響を低減している。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明す
る。第６図に、本発明に係るガルバニールド鋼板の
合金化度の測定方法を実施するためのオンライン
装置の概略構成を示す。このオンライン装置の分光部１０は、例えば
Cr−KαX線を発生するためのＸ線管１２と、該
Ｘ線管１２で発生されたＸ線を集束し、平行ビー
ム状として、ストリツプ状の被測定鋼板６上に照
射するための照射側ソーラースリツト１６と、被
測定鋼板６でブラツグ反射されて発生した、被測
定鋼板６に残存する亜鉛のη相（Zn）の（004）
面による回折Ｘ線の強度Iη（004）を、受光側ソー
ラースリツト２２を介して検出するための第１の
検出器２４と、同じく被測定鋼板６でブラツグ反
射されて発生した、被測定鋼板６の合金化した鉄
−亜鉛金属間化合物のδ₁相（FeZn₇）の（103）
面による回折Ｘ線の強度Iδ₁（103）を、受光側ソ
ーラースリツト１８を介して検出するための第２
の検出器２０と、受光側ソーラースリツト２６を
介してバツクグラウンドの強度を検出するための
第３の検出器２８と、から構成されている。この分光部１０の各検出器２４，２０，２８で
検出された回折Ｘ線の強度Iη（004）、Iδ₁（103）及
びバツクグラウンドの強度は、例えばマイクロコ
ンピユータが内蔵された演算装置３０に導かれ
て、回折Ｘ線の強度Iη（004）、Iδ₁（103）をバツク
グラウンド補正した後、その強度比Iη（004）／
Iδ₁（103）から合金化度を測定するようにしてい
る。図において、３２は、ロールである。前記Ｘ線管１２としては、高出力のCr管球が
用いられている。この高出力のCr管球と適切な
開き角を持つたソーラースリツトを用いることに
より、従来のＸ線回折装置では強度が弱くて検出
が困難であつた、回折角2θが大きいη相の（004）
面、δ₁相の（103）面の回折線も十分な強度で測
定することができる。又、同じ回折格子面でも回
折角が大であるので、被測定鋼板６のばたつき等
による回折ビームの変位が小さく、測定強度が安
定化する。更に、被測定鋼板６と検出器の間隔が
大となるので、オンライン上に装置を設置するこ
とが容易となる。又、バツクグラウンド強度は、
第７図に示すように、亜鉛の付着量等によつても
変動するので、その補正が必要であるが、このバ
ツクグラウンドの主因である鉄基板によるFe−
Ｋ線の励起が少ない点でも有利である。前記照射側ソーラースリツト１６は、Ｘ線管１
２で発生したＸ線をコリメートして平行ビーム状
とするものである。一般に、従来のＸ線回折で広
く採用されている集中ビーム法は、試料位置変動
の影響が大きいので、オンライン向きではなく、
このために本発明では平行ビーム法を採用してい
るが、ソーラースリツトの開き角は、Ｘ線強度と
ピーク分解能に大きく影響するので、その選択が
測定を可能にする重要な因子となる。即ち、開き角があまり大であると、回折強度は
増大するものの、ガルバニールド鋼板のように複
雑なピークプロフアイルを有する合金相について
は、ピーク分解能が低下するので問題を生じる。
更に、バツクグラウンド強度が増大するのでＳ／
Ｎが悪くなる等の弊害がある。逆に、開き角を狭
くしすぎると、ピーク分解能は良くなるが、合金
化の進行によつて合金相のピークがシフトするの
で、目的ピークの正確な強度検出ができなくな
る。更に、開き角を狭くし過ぎると、鋼板のばた
つきの影響を受け、目的ピークの正確な強度が測
定できない。このために種々検討して、ピークがシフトして
も設定角からピークの頂上部がずれない程度の広
さを持つように、前記ソーラースリツトの開き角
を１〜4゜の間に設定するようにしている。第２図に、開き角2゜のソーラースリツトを使用
したときの、回折角2θ＝125〜145゜の範囲におけ
る、バツクグラウンド補正後のピークプロフアイ
ルの例を示す。図から明らかな如く、検出器を2θ＝135.6゜と
127.2゜に固定設定すれば、η相の（004）面、δ₁相
の（103）面のピークが測定でき、しかも、Ｘ線
強度も、この例では毎秒約8000カウント（合金化
の程度によつて異なるが大体毎秒4000〜14000カ
ウント）であり、十分な強度を得ることができ
る。以下、実施例の作用を説明する。分光部１０のＸ線管１２で発生したＸ線は、照
射側ソーラースリツト１６で平行化されて、被測
定鋼板６上に照射される。ここでブラツグ反射したη相の（004）面及び
δ₁相の（103）面の回折Ｘ線の強度と、バツクグ
ラウンドの強度が、ソーラースリツト２２，１
８，２６を付した検出器２４，２０，２８で検出
される。検出器２４，２０，２８の出力は、演算装置３
０に入力され、η相の（004）面とδ₁相の（103）
面の回折強度からバツクグラウンドの強度が差し
引かれた後、その強度比Iη（004）／Iδ₁（103）が
求められ、合金化度を表わす指標として、連続的
に表示される。実施例無酸化予熱方式における連続溶融亜鉛めつきラ
インで、板厚0.4〜1.6mmの鋼板を、ラインスピー
ド50〜90m／minでめつき浴を通過させ、ワイピ
ング装置により、それぞれ亜鉛付着量30、60、
90g／m²（片面）の溶融亜鉛めつきを施した直
後、炉温750〜1000℃のガス加熱の合金化炉で連
続的に合金化処理して、ガルバニールド鋼板を製
造するに際して、本発明法が採用されたオンライ
ン装置により合金化度を連続的に測定し、合金化
度を表わす指標Iη（004）／Iδ₁（103）の値が、0.3
〜0.6の範囲に収まるように制御した工程材を、
40コイル採取して、下記に示すような加工性試験
を行つた。この加工性試験は、ガルバニールド鋼板の密着
曲げ加工した外側加工部に粘着テープを貼付け、
剥離した粘着テープ面上に脱落付着した亜鉛粉末
量（以下、パウダリング指数と称する）を、蛍光
Ｘ線法により測定することにより行つた。加工性の判定基準は次の通りである。加工性Ａ…パウダリング指数 0.2j／m²未満加工性Ｂ…パウダリング指数 0.2〜1.5g／m² 加工性Ｃ…パウダリング指数 1.5〜3.0g／m² 加工性Ｄ…パウダリング指数 3.0g／m²以上ここで、加工性Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの順に、合金化
の程度が高くなり、加工性が悪化する。実際に
は、加工性Ａのものは、めつき層表面にかなりの
η相を有しており、加工性は良いが溶接性が低下
するため不合格とした。又、加工性Ｄのものは、
合金化過剰で加工性が悪く、これも不合格とし
た。なお、回折線の強度比Iη（004）／Iδ₁（103）の
適正値は、亜鉛の付着量によつて異なり、例え
ば、付着量が30g／m²の場合は0.31〜0.80、付着量が90g／m²の場合は0.25〜0.50である。但し、耐食性、溶接性及び塗膜密着性の向上を
期待しながら特に加工性を重視する鋼板は、亜鉛付着量が30g／m²では0.81〜1.20、亜鉛付着量が90g／m²では0.51〜1.05、又、耐食性、溶接性及び塗膜密着性を著しく向
上させ加工性はあまり問わない鋼板は、亜鉛付着量が30g／m²では0.25〜0.29、亜鉛付着量が90g／m²では0.20〜0.24とするこ
とができる。本発明法が採用されたオンライン装置を用いて
工程を管理した場合と、従来法の目視判定により
合金化処理を行つた場合の加工性試験の結果を比
較すると、従来法では、加工性不良で不合格品が
10〜15％もあつたのに対し、本発明法では、不合
格品が０％となり、高品質のガルバニールド鋼板
を安定して製造できるようになつた。

【発明の効果】

以上説明した通り、本発明によれば、合金化の
程度や、Ｘ線強度、ピーク分解能、合金相のピー
クシフト、被測定鋼板のばたつき等の測定条件の
変動に拘らず、合金化度を、製造ライン上で精度
良く安定して連続的に迅速に測定することができ
る。従つて、合金化度を正確に管理することが可
能になる。更に、本発明によれば装置を小型化で
きる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を説明するための、ガ
ルバニールド鋼板の鉄含有率と各相のＸ線回折強
度との関係の例を示す線図、第２図は、同じく、
開き角2゜のソーラースリツトを使用した時の、回
折角2θ＝125゜〜145゜の範囲のガルバニールド鋼板
のＸ線回折図形の一例を示す線図、第３図は、本
発明の作用効果を説明するための、従来のCo管
球と、本発明におけるCr管球の光学系の角度を
比較して示す断面図、第４図は、同じく、試料の
ばたつきによる変位を比較して示す断面図、第５
図は、ソーラースリツトの開き角を示す断面図、
第６図は、本発明に係るガルバニールド鋼板の合
金化度の測定方法を実施するためのオンライン装
置の構成を示す、一部ブロツク線図を含む断面
図、第７図は、同じく、亜鉛付着量とバツクグラ
ウンド強度の関係の例を示す線図である。６…被測定鋼板、１０…分光部、１２…Ｘ線
管、１６…照射側ソーラースリツト、１８，２
２，２６…受光側ソーラースリツト、２０，２
４，２８…検出器、３０…演算装置、３２…ロー
ル。

Claims

【特許請求の範囲】１鋼板上に溶融亜鉛めつきを施した後、合金化
処理によつて鉄と亜鉛の合金相を形成したガルバ
ニールド鋼板の合金化度の測定に際して、 Cr管球を用いてCr−KαX線を発生させ、該Cr
−KαX線を、開き角が１〜4゜の照射側ソーラー
スリツトにより平行ビーム状として被測定鋼板上
に照射し、該被測定鋼板に残存する亜鉛のη相（Zn）の
（004）面による回折Ｘ線の強度Iη（004）、及び、
合金化した鉄−亜鉛金属間化合物のδ₁相
（FeZn₇）の（103）面による回折Ｘ線の強度Iδ₁
（103）を、開き角が１〜4゜の受光側ソーラースリ
ツトを介して、鋼板表面に対する角度が固定され
た検出器により検出して、前記回折Ｘ線の強度Iη（004）とIδ₁（103）の強
度比Iη（004）／Iδ₁（103）から合金化度を測定す
ることを特徴とするガルバニールド鋼板の合金化
度の測定方法。