JPS64655B2 - - Google Patents

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JPS64655B2
JPS64655B2 JP57093693A JP9369382A JPS64655B2 JP S64655 B2 JPS64655 B2 JP S64655B2 JP 57093693 A JP57093693 A JP 57093693A JP 9369382 A JP9369382 A JP 9369382A JP S64655 B2 JPS64655 B2 JP S64655B2
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JP
Japan
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alloying
width
reflected light
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steel plate
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JP57093693A
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English (en)
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JPS58210550A (ja
Inventor
Tooru Inai
Tomio Tanaka
Naoki Henmi
Masahiro Masuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Investigating And Analyzing Materials By Characteristic Methods (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、溶融亜鉛を被着しかつ熱処理して合
金化する亜鉛メツキ鋼板の合金化判定方法に関す
る。 亜鉛メツキ鋼板は耐食性が高く発錆性の低い鋼
板として古くから使用されているが、その中で特
に合金亜鉛メツキ鋼板は塗装性に優れプレス成形
時にもトラブルが少ないところから自動車用鋼
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
を約460℃の溶融亜鉛浴中に通すことで亜鉛メツ
キし、その直後に合金化炉中どで500℃〜600℃の
温度に加熱し、拡散によりメツキ層を鉄と亜鉛の
合金とする方法である。この合金亜鉛メツキ鋼板
の製造上重要な点は、メツキ層が合金化不足の状
態(生焼け)になつたり、逆に合金化が過度に進
行してプレス加工時にパウダリングし又はスポツ
ト溶接時に溶接不良を生じ(爆飛発生)たりしな
いようにすることである。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
してメツキ層の合金化度を適正な範囲に制御する
必要があるが、それには先ず合金化したか否かを
判定する必要がある。 合金亜鉛メツキ鋼板の適正な合金化メツキ層
は、該層中の鉄分が約10%程度のものと言われて
いるが、合金化速度は亜鉛浴中の微量元素濃度や
鋼板素材の化学成分によつて大きく変化してしま
う。従つて同一条件でコイルを通板していても合
金化度はコイルによつて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ツキ層の厚みとその中に含ま
れる鉄の量との関数であるところから、該関数の
連立方程式を解いてメツ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ユ
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
濃度により亜鉛メツ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たも
ので、合金化処理亜鉛メツキ鋼板を放射測温し、
こ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計で測定で
きるという簡便さがあるが、やはり連立方程式を
解いたりの手数は必要である。 本発明は更に簡便な合金化度判定法を提供しよ
うとするものであり、特徴とするところは溶融亜
鉛を被着され、合金化炉で合金化中の鋼板に光を
投射し、鏡面反射方向と交わる面上で反射光の強
度分布を測定し、反射光強度分布曲線の半値幅か
ら合金化度を判定することにある。次に図面を参
照しながらこれを詳細に説明する。 第1図は合金化亜鉛メツキ鋼板の製造工程の要
部を示し、10は鋼板、12はスナウト部、14
はメツキ槽、16は溶融亜鉛浴、18はシンカー
ロール、20は合金化炉、22はデフレクタロー
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脂焼却、焼鈍軟化さ
れ、次いで非酸化性雰囲気で冷却された鋼板10
かスナウト部12を経てメツキ槽14へ供給さ
れ、浴16内を通つて亜鉛を被着され、然るのち
合金化炉20内を通して引き上げられる。図示し
ないが炉20の下部にはワイプ機構があり、鋼板
表面の過剰亜鉛をメツキ槽14へ落してメツキ層
厚を所望値にする。炉20の全長は例えば40m、
通板速度は60〜100m/min、従つて鋼板10は
24〜40秒の時間で炉20を通過し、この間に500
〜600℃に加熱されて合金化処理される。 溶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。合金化が進
むと鏡面は輝きを失なつて粗面化する。従つてメ
ツ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aはこれを説明する図で30は入射光、3
2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、拡散各反射
成分は図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はその分布状況を示
す。この分布が鋭いピーク状となる場合、反射は
鏡面反射であり、山がつぶれて平坦化する場合は
拡散反射である。第2図aの曲線34は鋼板10
および、その光30の入射点に立てた法線Nを
X、Y軸としてそのX−Y平面の線l1(鏡面反射
方向36に直角な線)上における反射光分布を示
すが、反射光分布は立体的なものであるから第2
図bに示すようにX−Y平面と直交する線l2上の
反射光分布もあり、更に該X−Y平面と任意の角
で交差する線上の反射光分布もある。鏡面か拡散
面かの判定はこれらのいずれの反射光分布を用い
てもよい。 合金化判定に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、平坦
性なら半値幅は大であるから、閾値を設けておい
て半値幅が閾値以上か以下かにより合金化を判定
できる。また第2図cのようにX−Y平面に直交
し、l1を含む平面上の二次元的な反射光強度分布
34を求めその半値幅を示す領域38が、鋼板1
0の光入射点に対して張る立体角ωを用いてもよ
い。また第2図a,b,cにおいて、入射光30
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光
源、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、通常の可視光ランプ、黒体炉
などの放射源のいずれでもよい。このような光源
と反射光センサを合金化炉20の適所、例えば合
金化が終了しているべき点Pに設置し、合金化状
態を監視する。 第3図aはセンサ42として1個の光電変換器
を用い、これを線l1上で(図面では離して示す
が)移動させて各位置でのセンサ出力をプロツト
して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l1等に沿つて移
動させかつ回動させて反射光が該単一の光電変換
器に入射するようにしてもよい。第3図bはセン
サ42として多数の光電変換素子を直線状に配列
してなるリニアアレイを用いる例を示す。この場
合は移動させなくても、静止させたまゝで反射光
強度分布曲線34を求めることができる。またこ
のリニアアレイ42を線36を中心にして回転さ
せると立体的な反射光強度分布曲線34を求める
ことができる。第3図cは二次元アレイセンサを
示し、この場合は静止させた状態で立体的な反射
光強度分布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。
【表】 但し、第1表中の半値幅は、最適な合金化が得
られたときの半値幅を100%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付量、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けば
実際の測定に当つて不都合を生じない。 半値幅を求めるには例えば線l1上で走査してそ
の各点の反射光強度を測定し、各測定値をその測
定点座標値と共にメモリに格納し、該メモリを読
出して測定値中の最大値を求め、その1/2の測定
値を持つ点を求めてそれらの点の間の距離を求め
ればよい。第4図にかゝる処理を行う回路を示
す。 半値幅領域の立体角は次のようにして求める。 例えば、第3図cのような二次元アレイセンサ
を用いて二次元的な反射光強度分布を測定し、各
測定値をその測定点座標値と共にメモリに格納
し、該メモリを読出して測定値中の最大値を求
め、その1/2の測定値を持つ点を求める。それら
の点は、第2図cの半値幅領域38の外周を与え
るから、それから半値幅を示す領域38が、鋼板
10の光入射点に対して張る立体角ωを求めるこ
とができる。 第5図は、二次元アレイセンサで反射光強度分
布を測定し、その半値幅を示す領域38を、テレ
ビ画面上に表示したものである。aは、合金化が
未完了の試料のものであり、表面が平滑であるた
めに、反射光強度分布がピーク性となり、半値幅
領域が小さい。bは、適度の合金層が形成されて
表面が粗面化し、半値幅領域が大きくなつてい
る。cは合金化が過度に進行した試料のもので、
粗面化が更に進行し、半値幅領域も更に大きくな
つている。 立体角ωは、近似的に半値幅領域38の面積に
よつて見積ることができるが、正確には、立体角
の定義式 dω=dS/l2・cosφ を、半値幅領域38上で面積積分すれば得られ
る。 ただし dS:半値幅領域38上の微小面積 l:入射点と微小面素dSの距離 φ:入射点と微小面素dSを結ぶ直線と微小面素
dSに立てた面法線とのなす角。 次に実施例を挙げる。第6図に示すように、合
金化炉20出口からある距離だけ内側の位置に合
金化判定装置50を設置し、反射光強度分布の半
値幅と、それに対応してコイルからサンプリング
した試料の不良率の関係を調べた。合金化判定に
は、第3図bに示したような測定装置を用いた。
また、光源としてはビーム径3mm、出力5mWの
He−Neレーザを用い、入射角θは30゜に設定し、
受光器としては、光電変換素子の一次元リニアア
レイセンサを用いた。 その時の半値幅と、不良品の発生率のデータを
第2表に示す。表でわかるように、半値幅が85〜
115%の間に入つていれば不良品発生率が低くな
つていることが判る。逆に半値幅が85%以下、及
び115%以上では生焼け、過合金によるパウダリ
ングの発生の割合が多くなつている。
【表】 第3表は、受光器として2次元のアレイセンサ
を用いて、立体角の半値幅を測定する装置で、前
述と同様の測定を行つたデータである。この場合
も同様に半値幅が70〜130%以下および130%以上
では生焼け、過合金によるパウダリングの発生の
割合が多くなつている。
【表】 以上説明したように本発明によれば投光、受光
という簡単な手段により亜鉛メツキ鋼板の合金化
度を判定することができ、螢光X線法などに比べ
てコスト、占有面積、取扱容易性などの点で有利
である。また反射光分布の半値幅を判定因子とす
るので、投射光の強度変動、投受光器の汚染、経
年変化などの影響を受けにくい、長期間に亘つて
安定な合金化度判定を行ない得る利点が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は合金亜鉛メツキ鋼板の製造工程の要部
示す説明図、第2図および第3図は合金化度判定
要領の説明図、第4図は半値幅を求める要領を示
す説明図、第5図は立体角で定義した半値幅領域
に合金化度による違いを示す説明図、第6図は本
発明の実施例を示す説明図である。 図面で、16は溶融亜鉛浴、20は合金化炉、
10は鋼板、34は反射光強度分布曲線である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 溶融亜鉛を被着され、合金化炉で合金化中の
    鋼板に光を投射して、鏡面反射方向と交わる面上
    で反射光の強度分布を測定し、該反射光強度分布
    曲線の半値幅から合金化度を判定することを特徴
    とした亜鉛メツキ鋼板の合金化度判定方法。
JP57093693A 1982-06-01 1982-06-01 亜鉛メツキ鋼板の合金化度判定方法 Granted JPS58210550A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2733416B2 (ja) * 1992-07-24 1998-03-30 新日本製鐵株式会社 亜鉛メッキ鋼板の合金化度計測方法
JP6613285B2 (ja) * 2017-10-31 2019-11-27 キヤノン株式会社 反射特性測定装置、加工システム、反射特性測定方法、物体の加工方法

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