JPS58210159A - 亜鉛メツキ鋼板の合金化制御方法 - 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】 本発明は、熔融亜鉛を被着しかつ熱処理して合金化する
亜鉛メッキ鋼板の合金化制御方法に関する。

亜鉛メッキ鋼、板は１食性が高く発錆性の低い鋼板とし
゛（古くから使用されているが、その中で特に合金１１
！鉛メツキ鋼板は塗装性に優ｔ１、ブレス成」杉時にも
トうプルが少ないところから自動車用ｍ板、家電用鋼板
等に広い用途を有する。合金亜鉛メ・ツキ鋼板の製造法
として一般的な方法は、鋼板を糸５４６０℃の熔融亜鉛
浴中に通すことで曲鉛メ・ツキし、その直後に合金化炉
中で５０　（１”ｃ〜６００°Ｃの温度に加熱し、拡散
によりメッキ１−を鉄と！１１　歯ｎの合金とする方法
である。この合金曲鉛メ・ツキ鋼板の製造上重要な点は
、メ・ツキ１−が合金化不足Ｑ）状態（生焼け）になっ
た、す、逆に合金化が過度番こ進行してプレス加工時に
パウダリングし又はスポット溶接待に溶接不良を生じ（
爆飛発生）たりしないようにすること７である。かかる
製品欠陥をなくすには合金化炉の温度や鋼板の通板速度
等を制御してメッキ層の合金化度を通ｊＦな範囲に制御
する必要がある。

合金亜鉛メッキ鋼板の適正な合金化メ・ツキ１−は、該
ｙ−中の鉄分が約１　＋１％程度のものとｄわれている
が、合金化速度は亜鉛浴中の微限元素濃度や鋼板累月の
化学成分によゲ（大きく変化してしまう。

従っ°ζ同一条件で二Ｊイルを通板していても合金化度
はコイルによっ°（大きなバラツキがある。

合金化を判定する従来法には螢光Ｘ線による方法、放射
率による方法などがある。螢光Ｘ線による方法はＸ線を
合金化処理鋼板に照射し、放出される亜鉛、鉄の各螢光
Ｘ線の強度を測定し、これらは合金化されたメッキ１−
の厚みとその中に含まれる鉄の置との関数であるところ
が、ら、該関数の連立方程式を解い°（メッキ層厚及び
鉄含有量を求め、ひいては合金化度を求めるものである
が、装置が大型化し、オンライン制御には高速コンピュ
ータが必要などの難点がある。放射率による方法は本発
明者等が開発した方法で、合金層中の鉄の濃度により亜
鉛メッキ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／ｊもので、合金化処理亜
鉛メッキ鋼板を放射測温し、ご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。この方法は放射
温度針で測定できるという簡便さがあるが、やはり連立
万作・式を解いたりの手数は必要である。

本発明者は更に簡便な台金化度判定法を開発し、これを
別途提案した。本発明者はこの合金化判定法を利用して
合金化制御を行なおうとするもので、特徴とするところ
は細根を溶融！１１！鉛１６に清し、次いで合金化炉番
こ通して加熱　合金化処理する亜１（）メッキ鋼娠の合
金化制御力法において、鋼板に光を投射しその反射光を
受光し゛（反射光強度分布を求め、その半値幅から合金
化度を判定する装置を１台または複数台前記合金化炉に
設け、該合金化判定装置により合金化完ｒ点を求め°Ｃ
，該完了点から炉出１」までの鋼板移動時間が所定時間
になるように該合金炉の操業条件を制御するごとにある
。

次に図面を参照しながらこれを詳細に説明する。

第１図は合金化亜鉛メッキ鋼板の製造−■−程の要部を
示し、１０は鋼板、１２はスナウト部、１４はメッキ槽
、１６は熔融亜鉛浴、１８はシンカーロール、２０は合
金化炉、２２はデフレフクロールである。図示しないペ
イオフリールから繰り出され、炉で加熱されて表面油７
１１焼却、焼鈍軟化され、次いで非酸化性雰囲気で冷却
された鋼板１　（１はスナ・シｌ−０１Ｎ２を経゛ζメ
ッキ槽１４へ供給されｆ谷１６内を通って亜鉛を被着さ
れ、然るのら合金化炉２　（＋内を通し７゛（引き］二
げられる０図示しない／ｌ吻ｊ２０のド邪にはワ・ｆプ
機横があり、鋼板表面の過剰亜鉛を槽１４−・薄してメ
ッキ１−厚を所望１１八りこする。炉２ｏの全長は例え
ば４０ｍ、通板速度は６０〜１０（）訂１／軸ｉｎ、従
って綱板１ｏは２４〜４０秒の時間で炉２ｏを通過し、
この間に５０（１〜６００℃に加熱されて合金化処理さ
れる。

熔融亜鉛が鋼板に被着した状態−では鋼板表面の亜鉛は
液状であるので鏡面を呈する０合金化が進むと鏡面は輝
きを失なって粗面化する。従ってメッキ鋼板表面に光線
を入射し、その反射光強度分布を測定すると合金化を検
知することができる。

第２図（８）はこれを説明する図で３０は入射光、３２
は反射光であり、・３２ａはその鏡面反射成分、３２ｂ
は拡散反射成分である。鏡面、拡散反射成分は画面では
単一の矢印で示しているがある幅を持つものであり、曲
線３４はその分布状況を小ず。この分布が鋭いピーク状
となる場合、反射は艙面反射であり、山が一ノふれ（」
１１川化−４６場合は拡散反射Ｃある。第２図（ａ）の
曲線、′（４は鋼板１　（１および、その先３０の入射
点に１′Ｌ’Ｃた法線Ｎ４！−Ｘ。

Ｙ軸としてそのｘ−Ｙ平面の線１１　（繞面反射カ向３
６に吉川な線）にお＆Ｊる反射光５）／ｉ＋を示すが、
反射光分布は立体的なものであるから第２図１ｂ）に示
すようにＸ−Ｙ平面と直交する線Ｃ２上の反射光分布も
あり、史に該Ｘ−Ｙ平面と任意の角で交差する線、１−
の反射光分布もある。鏡面が拡散面かの判定はこれらの
いずれの反射光分／ＩＪを用いてもよい。

合金化判定番とは反射光強度分布曲線が鋭いピークを示
すか否かがポイントになるが、この判定には半値幅を利
用するのが適当である。即ち反射光強度分布曲線がピー
ク性なら半値幅は狭く、平１１！性なら半値幅は大であ
るから、闇値を設けてよ几１て半値幅が闇値以上が以ｔ
Ｊがにより合金化を判定できる。また第２図（Ｃ１のよ
うに、Ｘ−Ｙ平面にｌη交し１１を含む平面上の二次元
的な反射光強度分布３４を求め、その半ｌＡ幅を示す領
域３８が、鋼Ｊｋ　Ｉ　Ｏの光入射点にλ・１して張る
立体角ωを用い′（もよい。また第２図１ａｌ、　ｌｂ
）、　ＩｃＩにおい゛Ｃ１人躬入射光と測定面に立てた
法線Ｎのなす角θは特に限定されるものではない。

入射光３０は第２図では線状としたが、これはある幅を
持つ平行光束、あるいは入射点で焦点を結ぶ集束光でも
よい。また光源にはレーザー先回、キセノンランプまた
はクリプトンランプ等の瞬間発光型の光源、通寓のｉＪ
視光ランプ、黒体炉などの放射源のいずれでもよい。こ
のような光源と反則光センサを合金化炉２０の適所、例
えば合金化が完ｒシフ°（いるべき点ｌ）に設置し、合
金化状態を監視４°る。

第２図１ａｌはヒンジ゛４２として１個の光電変換器を
用い、これを線Ｉ１１．で（図面では離し゛（示ずが）
移動さ・ｌて各位置でのセンサ出力をプロン１し′（反
射光強度分布曲線３４を求める例を示す。

また図示しないが、光電変換器は１つとしてこれを固定
的に配置し、ミラーを線４１等に沿って移！＋＋さ−Ｕ
かつ回動さ−Ｕて反射光が該単−の光電変＋１Ａ器に入
射するようにしてもよい。第３図１ｂ１はセンサ４２と
して多数の光電変換素子を直線状に配列してなるリニー
ｒアレイを用いる例を示す。この場合は移動させなくて
も、静止させたま−で反射光分布曲線３４を求めること
ができる。またこのリニーｒアレイ４２を線３６を中心
にし°Ｃ１１ｎ転させると立体的な反射光強度分４３曲
線３４を求めることができる。第３図１ｂ１は一二次几
アＬ−（セン勺を示しこの場合は静止さ・Ｕた扶慇で１
″Ｌ体的な反射光分４１を求めることができる。

半値幅と合金化度との関係を第１表に示す。

第１表 但し、第１表中の半値幅は、最適な合金化がｉ′、Ｊら
れたときの半値幅をＩ　Ｏ＋１％として表わしたもので
ある。適正合金化に対応する半値幅の値は鋼板の材質や
亜鉛の目イ・１置、光源の種類等により若干変動するが
、それらの関係を予め求めておりば実際の測定に当って
不都合を生じない。

このように反射光分布の半、値幅により合金化度が判定
できるので、これを利用して合金化炉２０での曲鉛メソ
ギｖＩ４扱の合金化を最適に制御Ｊることができる。第
４図にその要領を示す。この図（は第１図と同じ部分に
は同じ符号が付しであり、そして５０は繰り出しリール
、５２は巻取リリールである。合金化炉２０には鋼板進
行方向に１０つて＋ｉｉｉ述の構成の合金化判定装置を
？３［数個、本例では５４．５６．　　′５ｓの３台設
け、反射光分布曲線：（４；ｉ、３４ｂ、３４ｃを求め
る。図示のように判定装置５４は炉２０の下方に設置さ
れているのＣ１測定し°ζ得た分布曲線３４ａは鋭いピ
ーク状をなし鋼板表面のメッキｊ−が鏡面、従って合金
化はまだ行なわれ°Ｃいないことを示す。また判定装置
ｆ５６は炉２０の中央部に配置されているので、測定し
て得た分布曲線３４１）はや−ムだらかにス１っており
合金化が進んζいることを小Ｊ。そし２゛（判定装置５
８は炉２０の１４部に設Ｇ）であるの−ご、測定して得
た分布曲線３４Ｃは相当になだらかであり、その半値幅
がある闇値以にであれば合金化が完−ｒし′（いること
を示す。

このような測定結果にな−、たら合金化完了後は、判定
装置５８の位置又は判定装置５６との間とし１うごとで
ある。合金化が完ｒしたらそれより所定時間内に加熱を
停止しないと過度の合金化が行なわれ、パウダリングや
スボノＨ容接不良などが発生ずる。合金化完了後の合金
化処理時間（合金化保持時間という）は例えば目付量４
５　ｇ　／　ｎ？の亜鉛メッキ鋼板で１３ｔｊ＞である
。従ゲ（適正な合金化処理を行なうには鋼板移送速度を
■として本例では炉出口から１３１の距離だ＆Ｊ内側に
入った所に判定装置５８を置き、それより更に若干内側
に入った位置に判定装置５（）を置き　該装置５８は合
金化終了を検知し、装置５　（ｉ　４；を合金化未了を
示すように鋼板温度等を制御すればよい。また判定１　
　Ｆ＋ 装置は襟数掴、鋼板移送力向に離隔配置し、各々か示す
合金化程度から合金化完了点を知り、核完ｒ点が上記例
Ｃは炉出１」から１３Ｖだけ内方にあるよ・）に鋼板加
熱温度及び叉は鋼板移送速度を制御してもよい。６０は
ガスバーナーで、鋼板を加熱し°ζ所望温度に４゛る。

次に実ｈｌｌ！例を挙げる。

胎５図に不ずように、全長４０ｍの合金化か２０の出側
からｌ　ｔ）　ｍ　＆）　１１１１点、１５ｍの地点、
２０ｆｆｌの地点および２５　ｎｔの地点に合金化判定
装置５Ｂ、５６，５４．５２を設置し、鋼板ｌＯの機幅
中心における反射光強度分布から、それぞれの位置にお
ける半値幅を測定した。

合金化判定装置の光源としては、ビーム径３ｍ用、出力
５ｍＷのｌｌ　ｅ　−Ｎ　ｅレーザーを用い、入射光と
測定面法線Ｎのなず角度θは３０’に設定し、反射光強
度分布は、光電変換素子の一次元すュアアレイで測定し
、その測定値をマイクロ：１ンピユータで処理し−Ｃ半
値幅を求めた。各測定位置におりる半値幅が、例えば第
６１！Ｉのように得られ■　！ たとすれば、合金化判定装置５４と５　ｆｉの間に合金
化完ｒ位置Ａを推定するごとができる。したがって、位
置Ａから炉出【」まで鋼板が移動するのに要する時間が
、ｉ通な合金化保持時間（この場合は１３秒に設定した
）となるように、ガスバーナーによる加熱量の制御をロ
ム−，た。

このようにして製造した７　（ｌ　ｍｌイルから、各コ
イル３ｆｌ＆ＩずつザンブルをＩ未取し、Ｍ１２１０ｆ
囚のザンプルで評価テス１−を行ったところ第２表の結
果をｉすた。表中で、合金化制御なしの場合のデータは
、操業者が合金炉出側で鋼板面の光沢、色調を観察して
操業していただけの、従来法による不良率めデータであ
る。

本発明による合金化制御を行なった結果、合金化制御を
行わない場合′と比較し−（＋格段に低い不良率となり
、本発明が極めて４用であることが認められた。

２ 第２表 また合金化完了点を検出するには合金化判定装置を炉２
０内で鋼板移送力向に移動可能とし、測定し”（（すた
反射光分布が合金化完了を示すときの該判定装置の位置
を求めてもよい。

例えば第７図に示すように、合金化炉壁２ｏ内部に、炉
長方向に走゛査可能な合金化判定装置５９を設置し、判
定装置を炉長方向に走査さゼて、反射光分布が合金化完
了を示すときの該判定装置の位置を求、める。そして、
その位置から炉出口まで鋼板が移動する時間が最適な合
金化保持時間となるように通板速度やガスバーナーによ
る加熱量を制御すればよい。

以上の説明から明らかなように、本発明では３ 合金化処理される亜鉛メッキ＆ｗ扱に段、受光し゛Ｃ反
射光分布を求めその半値幅より合金化度を判定するので
、螢光ＸＩｊＩ法などに比べｃＪＪ置が簡単であり、合
金化炉２０内でよく台金化度を判定でき、この判定結果
に従って鋼板加熱温度及び又は１般送速度を制御して過
不足のない合金化処理を行な・うごとができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は合金化亜鉛メッキ鋼板の処理要領を示す説明図
、第２図は反射光分布曲線の説明図、第３図は反射光分
布の測定要領を示す説明図、第４図は本発明の制御！ｌ
！領をボず説明図、第５し１は本発明の実施例を示す説
明図、第６図は測定値から合金化完ｒ位置を求めるＩＪ
！領を、１＜ず説明図、第７・図は本発明の実施形態の
一例を示゛４説明図である。 図＋ｂｉで、１０は鋼板、１Ｇは溶融並鉛浴、２０は合
金化炉、５８は合金化判定装置、３０は投射光、３２は
反射光、４２は反射光センサである。 出　願　人　　　新日本製鐵株式会社 代理人弁理１°　　青　　柳　　　　稔４ 第４図 ２２ 第５図 第６図 炉入口□　　　　　　　　　　　−１１’±ロ第７図 ２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 鋼板を熔融亜鉛浴に潰し、次いで合金化炉に通して加熱
   、合金化処理する亜鉛メッキ鋼娠の合金化制御方法にお
   いて、鋼板に光を投射しその反射光を受光して反射光分
   布を求め、その半値幅から合金化度を判定する装置を１
   台または複数台前記合金化炉に設り、該合金化判定装置
   により合金化完ｒ点を求め°（、咳完ｒ点から炉出ｌ」
   までのｍ板移動時間が所定時間になるように咳合金化炉
   の操業条件を制御することを特徴とする亜鉛メソ４−ｗ
   ４仮の合金化制御力法。