JPH09203662A - 鋼板の色むらを検知する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 合金化度の低い場合及び高い場合のいずれに
おいても色むらの異常を的確に判定できると同時に、鋼
板のばたつきを正確に検知し、色むらの異常と区別する
ことのできる鋼板の色むらを検知する装置を提供する。 【解決手段】 鋼板２３の表面に測定光２０を照射する
投光部１１と、投光部１１から照射された測定光２０の
鋼板２３からの正反射光２１を受光する正反射光受光部
１３と、投光部１１から照射された測定光２０の鋼板２
３からの乱反射光２２を受光する乱反射光受光部１５
と、正反射光受光部１３からの信号と乱反射光受光部１
５からの信号に基づいて鋼板２３の色むらを判定する色
むら判定部１８とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合金化溶融亜鉛め
っき鋼板の表面の合金化度を測定する鋼板の色むらを検
知する装置、特に合金化度が少なく鏡面状の鋼板の色む
ら検知感度に優れる鋼板の色むらを検知する装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特開平１−２３３３４７号公報に
おいて、鋼板に照射する測定光と基準光とを交互に照射
し測定光の反射光量と基準光量を測定しその反射率を算
出することにより合金化度を計算する亜鉛−鉄合金化度
の測定装置が提示されていた。

【０００３】図８に亜鉛−鉄合金化度の測定装置Ｄの全
体構成を示す。図８において、亜鉛−鉄合金化度の測定
装置Ｄは、レーザー発振器６１と、測定用光６２と、ハ
ーフミラー６３と、チョッパー６４と、測定光６５と、
基準光６６と、合金鍍金層６７と、グラスファイバー６
８と、フィルター６９と、測光器７０、演算器７１とか
らなる。次に、上記した構成を有する亜鉛−鉄合金化度
の測定装置Ｄの使用方法について、図８を参照して説明
する。まず、レーザー発振器６１から照射した測定用光
６２は、分光器として用いたハーフミラー６３で２つの
光路に分けられ、これら両光路はチョッパー６４で交互
に遮断される。即ち、測定光６５が通過している間は基
準光６６が遮断され、測定光６５は合金メッキ層６７に
照射され反射してフィルター６９を通り測光器７０に入
射し反射光量が測定される。次の間隔では、測定光６５
は遮断され、基準光６６がグラスファイバー６８によっ
て直接導かれフィルター６９を通って測光器７０に入射
し、基準光量が測定される。このように測定光６５と基
準光６６とを交互に測定し、これらの値を演算器７１に
刻々と送る。演算器７１では、一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。

【０００４】また、特開昭５６−１００３４８号公報に
おいて、広い回析角度範囲の回析Ｘ線を同時に受光し得
る広い受光窓を有し、検出器にＸ線光量子が入射した時
パルス情報とともにそのＸ線光量子の回析角度に対応し
た入射位置に関する情報をも取り出し得る機能を有する
ことにより鋼板の合金化度の精度の測定が向上されるめ
っき板のオンライン合金化度測定装置が提示されてい
る。また、特開平３−２７２４４１号公報において、Ｘ
線回折特性と上層被膜の組成、付着量との関係から測定
対象の組成、付着量が定量されることにより合金皮膜の
組成および付着量を高精度に測定される合成皮膜の組成
および付着量測定方法が提示されている。さらに、特開
昭５５−９０８４６号公報において、蛍光Ｘ線を合金化
処理前と処理後のめっき板にそれぞれ照射し、処理前後
で放出されるそれぞれの蛍光Ｘ線の強度を測定すること
により、合金層の厚みを容易に測定できる蛍光Ｘ線によ
るめっき板の合金化測定方法が提示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
鋼板の色むらを検知する装置は、未だ、以下の解決すべ
き課題を有していた。即ち、特開平１−２３３３４７号
公報に記載の鋼板の色むらを検知する装置では、溶融め
っきの合金化が十分でない場合に鋼板の表面が鏡面化さ
れた光沢を有する状態になる。鏡面化された鋼板に測定
光を照射しても正反射光の輝度の変化が生じず、合金化
度の変化を検知することができないという問題点を有し
ていた。また、鋼板はめっき浴に浸漬され或いは合金化
炉で加熱された後に、検出部を通過する際に通板のテン
ション等に起因した、ばたつきや形状不良が発生する。
ばたつきを有する鋼板は測定光を照射しても正反射光受
光部への正反射光の輝度が低下し、色むらによる輝度の
低下と区別することができないという問題点を有してい
た。

【０００６】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
で、合金化度の低い場合及び高い場合のいずれにおいて
も色むらの異常を的確に判定できると同時に、鋼板のば
たつきを正確に検知し、色むらの異常と区別することの
できる鋼板の色むらを検知する装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う請求項１
記載の鋼板の色むらを検知する装置は、鋼板の表面に測
定光を照射する投光部と、該投光部から照射された前記
測定光の前記鋼板からの正反射光を受光する正反射光受
光部と、前記投光部から照射された前記測定光の前記鋼
板からの乱反射光を受光する乱反射光受光部と、前記正
反射光受光部からの信号と前記乱反射光受光部からの信
号に基づいて前記鋼板の色むらを判定する色むら判定部
とを備えている。請求項２記載の鋼板の色むらを検知す
る装置は、請求項１記載の鋼板の色むらを検知する装置
において、前記投光部は前記鋼板の前記測定光の照射部
の斜め上方に配置され、更に前記乱反射光受光部は前記
鋼板の前記測定光の前記照射部の垂直上方に配置されて
いる。請求項３記載の鋼板の色むらを検知する装置は、
請求項１又は２記載の鋼板の色むらを検知する装置にお
いて、前記鋼板の照射部の側方に前記鋼板の位置の基準
となる基準板を備えている。請求項４記載の鋼板の色む
らを検知する装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記
載の鋼板の色むらを検知する装置において、前記投光部
がライン状の測定光を照射している。ここで、ライン状
の測定光は、例えば高周波蛍光灯を用いた同時照射の測
定光であってもよいし、シリンドリカルレンズや振動ミ
ラー或いはポリゴンミラー等から反射されるスキャンレ
ーザー光であってもよい。

【０００８】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。図１に示すように、鋼板の色むらを
検知する装置Ａは、鋼板２３に測定光２０を照射する投
光部１１と、投光部１１を制御する投光部ドライバー１
２と、測定光２０が鋼板２３の照射部２４に照射された
後に入射角度と同程度の反射角度で反射した正反射光２
１を検知するリニアＣＣＤ等からなる正反射光受光部１
３と、正反射光受光部１３を制御し検出位置や輝度デー
タを電送する正反射光受光処理部１４と、測定光２０が
鋼板２３の照射部２４に照射された後に入射角度と異な
る方向、特に垂直上方に反射した乱反射光２２を検知す
る乱反射光受光部１５と、乱反射光受光部１５を制御す
る乱反射光受光処理部１６と、正反射光受光処理部１４
と乱反射光受光処理部１６からのアナログデータからな
る輝度データをデジタルデータに変換する信号演算部１
７と、信号演算部１７から出力された検出位置データ、
正反射光輝度データ、乱反射光輝度データから鋼板２３
の色むらを識別し鋼板２３の正常領域、未合金化領域、
過合金化領域を判定する色むら判定部１８と、鋼板２３
の照射部２４の側面に配置され正反射光２１の入射位置
を鋼板２３の正反射光２１の入射位置と比較することに
より鋼板２３のばたつきを判定する基準板１９からな
る。

【０００９】図２に示すように、正反射光受光処理部１
４は、正反射光受光部１３の検出素子との接続を走査し
て切り換えることにより鋼板２３の幅方向全幅に渡って
正反射光２１の輝度を測定するマルチプレクサ３１と、
検出された正反射光２１の輝度を増幅し輝度データ信号
３３と検出位置信号３４を出力する増幅器３２とからな
る。図３に示すように、基準板の配置Ｂは、製造される
各種の鋼板のサンプルからなる基準板１９ａ〜１９ｆ
と、基準板１９ａ〜１９ｆを周縁部にそれぞれ配置し、
回転軸４２を中心として回転させることにより製造され
る鋼板２３と同種の基準板１９ａ〜１９ｆを照射部２４
の側方に配置させる回転盤４１からなる。

【００１０】上記構成において、投光部１１は、ライン
状の測定光２０を照射するのが好ましい。鋼板２３を移
動させながら１ラインずつの信号入力を行うことにより
測定光２０と正、乱反射光２１、２２との入、反射角度
や投光部１１から正、乱反射光受光部１３、１５までの
光路長の誤差を少なくできる。従って、この誤差により
生じる光むら（シェーディング）を回避することが可能
となる。正反射光受光部１３は、鋼板２３の過合金化領
域と正常領域を正反射光２１の輝度により区別するため
に設けたものである。乱反射光受光部１５は、鋼板２３
の過合金化領域、未合金化領域、正常領域を乱反射光２
２の輝度により区別するために設けたものである。特
に、乱反射光受光部１５は正反射光受光部１３の識別で
きない未合金化領域と正常領域を明瞭に識別することが
できる。

【００１１】基準板１９は、鋼板２３の正常な移動面上
と同一な平面に配置される。鋼板２３がばたつきにより
上下に変位された場合に、正反射光２１の反射角度が基
準板１９のそれと異なる。その結果、正反射光２１の輝
度の低下が鋼板２３の表面の色むらに起因するものか鋼
板２３のばたつきに起因するものかを明確に区別するこ
とができる。また、鋼板２３にばたつきが生じた場合は
乱反射光受光部１５の乱反射光２２の輝度も変化する。
鋼板２３が上昇した場合は乱反射光２２の輝度は高くな
り、鋼板が下降した場合は乱反射光２２の輝度は低くな
る。乱反射光２２の輝度の変化と正反射光２１の鋼板２
３と基準板１９との入射角度の変動により鋼板２３のば
たつきを識別することができる。

【００１２】次に、上記した構成を有する鋼板の色むら
を検知する装置Ａを用いて鋼板に合金化溶融亜鉛めっき
する方法について、図４を参照して説明する。図４にお
いて、合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造設備Ｃは、ホット
ロール５２を介してめっき浴５７中に鋼板５６を浸漬さ
せるめっき釜５１と、亜鉛を溶融めっきされた鋼板５６
にガスを吹き付け表面を清浄化するワイピング装置５３
と、鋼板５６を加熱し亜鉛と鋼を合金化する合金化炉５
４と、本実施の形態における鋼板の色むらを検知する装
置Ａと、鋼板の色むらを検知する装置Ａで検知された色
むらの判定により合金化炉５４の加熱条件を制御するプ
ロセスコンピュータ等からなる制御部５５からなる。

【００１３】まず、鋼板５６はめっき浴５７に浸漬され
表面に亜鉛が溶融めっきされる。亜鉛が溶融めっきされ
た鋼板５６はワイピング装置５３により表面を清浄化さ
れた後に合金化炉５４に装入される。合金化炉５４にお
いては、鋼板５６は加熱され、表面に付着した亜鉛と鋼
板５６中の鉄とが合金化されＦｅＺｎが形成される。鋼
板の色むらを検知する装置Ａにより鋼板５６の表面の色
むらを検知し、合金化が適当になされたかどうかを判定
する。制御部５５は色むらの情報に基づき合金化炉５４
の加熱条件を鋼板５６上の合金化が最適になるように制
御する。次に、上記した構成を有する鋼板の色むらを検
知する装置Ａを用いて鋼板の色むらを検知する方法につ
いて、図１及び図５〜図７を参照して説明する。まず、
投光部１１から鋼板２３に測定光２０を鋼板２３の幅全
幅及び基準板１９に渡って照射する。照射された測定光
２０は鋼板２３の照射部２４において反射され、入射角
度（θ₁ ）と同じ反射角度（θ₀ ）で反射する正反射光
２１と、その他の反射角度で反射する乱反射光２２に分
かれて反射される。正反射光受光部１３は正反射光２１
を受光しその位置と輝度を検知する。乱反射光受光部１
５は乱反射光２２を受光しその位置と輝度を検知する。
基準板１９から反射された正反射光２１は正反射光受光
部１３で検知される。

【００１４】図５に示すように、正反射光２１は鋼板２
３の表面が光沢不良から鏡面になるにつれ輝度が増加す
る。しかし、その増加率は鏡面に近づくにつれ減少し飽
和している。乱反射光２２は光沢不良の状態では正反射
光２１と同様な挙動を示すが、鏡面に近づくにつれ輝度
は急激に低下し正反射光２１とは全く異なった状況を示
している。また、図６に示すように、鋼板２３の表面の
合金化度は、図５に示した鋼板２３の色あいと密接な関
連がある。合金化が未熟な未合金化領域では鋼板２３の
表面は鏡面を示し、合金化が過多な過合金化領域では鋼
板２３の表面は焼き付きが生じ黒化し光沢不良となる。
従って、合金化度と正、乱反射光２１、２２との相関も
図５と同様に説明される。未合金化領域では正反射光２
１の輝度は高いが乱反射光２２の輝度は低下する。この
点で正常領域と未合金化領域を明瞭に区別することがで
きる。

【００１５】鋼板２３のばたつきと未合金化領域との区
別は所定の時間輝度の変化を観察することによっても判
定することができる。ばたつきがある鋼板２３は周期的
に屈曲しているので所定の時間が経過すると輝度の低下
は回復する。未合金化領域ではある程度の時間輝度の低
下が連続して観察される。例えば、図７に示すように、 正反射光２１と基準板１９からの反射光との差が±５
以内となる輝度が全幅の５０％以上存在し、かつ２５０
以上の輝度を有する正反射光２１が１０秒間連続して表
れる。 乱反射光２２と基準板１９からの反射光との差が±５
以内となる輝度が全幅の５０％以上存在し、かつ１４０
以下の輝度を有する乱反射光２２が１０秒間連続して表
れる。正反射光２１がの条件を満たしかつ乱反射光２
２がの条件を満たした場合を部分未合金化領域が発生
していると判定する。また、 正反射光２１と基準板１９からの反射光との差が±５
以内となる輝度が全幅の５％以下存在し、かつ２５０以
上の輝度を有する正反射光２１が１秒連続して表れる。 乱反射光２２と基準板１９からの反射光との差が±５
以内となる輝度が全幅の５％以下存在し、かつ１４０以
下の輝度を有する乱反射光２２が１秒連続して表れる。
正反射光２１がの条件を満たしかつ乱反射光２２が
の条件を満たした場合を全面未合金化領域が発生してい
ると判定する。

【００１６】このように、本実施の形態にかかる鋼板の
色むらを検知する装置においては、鋼板の表面に測定光
を照射する投光部と、投光部から照射された測定光の鋼
板からの正反射光を受光する正反射光受光部と、投光部
から照射された測定光の鋼板からの乱反射光を受光する
乱反射光受光部と、正反射光受光部からの信号と乱反射
光受光部からの信号に基づいて鋼板の色むらを判定する
色むら判定部とを備えるようにしている。従って、未合
金化領域と正常領域を正反射光と乱反射光の輝度から正
確に識別することが可能で、鋼板の色むら及び合金化度
を確実に判定することができる。

【００１７】以上、本発明は何ら上記した実施の形態に
記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲
に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実
施の形態や変容例を含むものである。例えば、上記した
実施の形態では、色むら判定部においてデジタルデータ
を処理しているが、正反射光受光部や乱反射光受光部の
信号をアナログデータのまま色むら判定部でデータ処理
してもよい。また、基準板を鋼板の一側方に配置してい
るが、基準板を鋼板の両側方に配置してもよい。

【００１８】

【発明の効果】請求項１〜４記載の鋼板の色むらを検知
する装置においては、投光部から照射された測定光の鋼
板からの正反射光を受光する正反射光受光部と、投光部
から照射された測定光の鋼板からの乱反射光を受光する
乱反射光受光部と、正反射光受光部からの信号と乱反射
光受光部からの信号に基づいて鋼板の色むらを判定する
色むら判定部とを備えるようにしているので、鏡面状の
未合金化領域や黒化された過合金化領域と正常領域を明
瞭に識別することができる。特に、未合金化領域では乱
反射光の輝度が低下し正常領域とは明確に区別でき正確
な色むらの検知が可能となる。特に、請求項２記載の鋼
板の色むらを検知する装置においては、投光部は鋼板の
斜め上方に配置され、更に乱反射光受光部は鋼板の測定
光の照射部の垂直上方に配置されるようにしているの
で、乱反射光受光部は測定光の入射角度とは異なった乱
反射光を受光することができ未合金化領域を正常領域と
区別し正確な色むらの判定ができる。また、請求項３記
載の鋼板の色むらを検知する装置においては、鋼板の側
方に鋼板の位置の基準となる基準板を備えるようにして
いるので、鋼板と基準板との正反射光の反射角度の相違
や正反射光の輝度の経時変化により鋼板のばたつきと色
むらを正確に識別することができ、より正確な色むらの
判定が可能となる。さらに、請求項４記載の鋼板の色む
らを検知する装置においては、投光部がライン状の測定
光を照射するようにしているので、鋼板の幅方向の光路
差が少なく色むら以外の要因による輝度の変動が少なく
より正確な色むらの検知を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る鋼板の色むらを検
知する装置の全体構成図である。

【図２】本発明の一実施の形態に係る正反射光受光処理
部の機能ブロック図である。

【図３】本発明の一実施の形態に係る基準板の配置を示
す要部平面図である。

【図４】合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造設備の要部構成
図である。

【図５】正反射光と乱反射光の輝度と鋼板の表面状態と
の関係図である。

【図６】正反射光と乱反射光の輝度と鋼板表面の合金化
度との関係図である。

【図７】中央部に部分未合金化領域がある場合の正反射
光と乱反射光の輝度と鋼板の板幅と基準板との関係図で
ある。

【図８】従来の亜鉛−鉄合金化度の測定装置である。

【符号の説明】

Ａ 鋼板の色むらを検知する装置 Ｂ 基準板の配
置 Ｃ 合金化溶融亜鉛めっき鋼板製造設備 １１ 投光部 １２ 投光部ド
ライバー １３ 正反射光受光部 １４ 正反射光
受光処理部 １５ 乱反射光受光部 １６ 乱反射光
受光処理部 １７ 信号演算部 １８ 色むら判
定部 １９ 基準板 １９ａ 基準板 １９ｂ 基準板 １９ｃ 基準板 １９ｄ 基準板 １９ｅ 基準板 １９ｆ 基準板 ２０ 測定光 ２１ 正反射光 ２２ 乱反射光 ２３ 鋼板 ２４ 照射部 ３１ マルチプレクサ ３２ 増幅器 ３３ 輝度データ信号 ３４ 検出位置
信号 ４１ 回転盤 ４２ 回転軸 ５１ めっき釜 ５２ ホットロ
ール ５３ ワイピング装置 ５４ 合金化炉 ５５ 制御部 ５６ 鋼板 ５７ めっき浴

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼板の表面に測定光を照射する投光部
   と、 前記投光部から照射された前記測定光の前記鋼板からの
   正反射光を受光する正反射光受光部と、 前記投光部から照射された前記測定光の前記鋼板からの
   乱反射光を受光する乱反射光受光部と、 前記正反射光受光部からの信号と前記乱反射光受光部か
   らの信号に基づいて前記鋼板の色むらを判定する色むら
   判定部とを備えたことを特徴とする鋼板の色むらを検知
   する装置。
2. 【請求項２】 前記投光部は前記鋼板の前記測定光の照
   射部の斜め上方に配置され、更に前記乱反射光受光部は
   前記鋼板の前記測定光の前記照射部の垂直上方に配置さ
   れたことを特徴とする請求項１記載の鋼板の色むらを検
   知する装置。
3. 【請求項３】 前記鋼板の照射部の側方に前記鋼板の位
   置の基準となる基準板を備えたことを特徴とする請求項
   １又は２記載の鋼板の色むらを検知する装置。
4. 【請求項４】 前記投光部がライン状の測定光を照射す
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載
   の鋼板の色むらを検知する装置。