CN112129249A - 含有环保涂层的无取向硅钢的膜厚测量方法及测量设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含有环保涂层的无取向硅钢的膜厚测量方法，其包括如下步骤：将标准样品用在线膜厚仪进行检测，绘制出特征元素含量与环保涂层膜厚线性关系的上表面拟合曲线和下表面拟合曲线；分别将所述上表面拟合曲线和下表面拟合曲线录入在线膜厚仪，对待测样品进行检测，根据所测得的特征元素含量计算出环保涂层的膜厚；其中，所述标准样品为特征元素含量已知、环保涂层厚度已知的无取向硅钢，所述特征元素为环保涂层中所含有的金属元素。本发明具有如下的有益效果：避免在涂液中加入含惰性元素，提高涂层稳定性、涂层均匀性、附着性，减少涂层缺陷的发生。
Description
技术领域
本发明涉及无取向硅钢的检测方法，尤其涉及一种含有环保涂层的无 取向硅钢的膜厚测量方法及测量设备。
背景技术
具有高效、低能耗的超临界、超超临界大型发电机组已成为电力工业 的未来发展方向，而与之配套的大型发电机制造所需的关键材料极厚涂层 电工钢，极厚涂层电工钢就是在带钢退火后，在表面涂覆厚度达到4～7μ m的极厚涂层，比常规涂层厚度＜1μm产品生产难度大，技术含量高。 极厚环保涂层电工钢的膜厚，不仅是关系到涂层绝缘性能的好坏，也关系 到大型发电机组长时间稳定高效的运行。因此，精确测量带钢表面膜厚至 关重要。目前，世界上只有少数发达国家能够生产，且生产工艺完全保密。
目前国内钢铁企业现有的环保涂层检测装置，是无铬涂层中加入微量 特征元素如P、Ca、Ba、Ti等，通过检测上述单个元素进行测量，来实现 在线膜厚检测量。其原理是用X射线激发涂层中的某一元素的特征谱线， 然后用探测器来检测这种特征谱线，根据这些元素的含量可以间接获的涂 层的厚度。检测原理是使用X射线测量环保涂层中Zn元素特征谱线，实 现了在不添加外来元素的条件下，在线测量极厚环保涂层的膜厚。并通过 对膜厚仪的改进，实现了在线膜厚仪，对带钢全宽膜厚和不同种类涂层的 膜厚精准测量。按照此方法，需要在环保无铬涂层中，加入外来元素如：P、 Ca、Ba、Ti等。在涂层中增加外来元素，不仅影响涂层的稳定性，也会造 成涂层缺陷如：涂层不匀、涂层的附着性下降等；同时，使用原在线膜厚 仪，测量极厚环保涂层膜厚时，会因为膜厚的增加，造成较大测量误差； 测量设备为单区域，固定式测量膜厚，无法实现带钢全宽度范围的膜厚测 量，如带钢边部范围，因此测量存在局限性，无法满足在线测量极厚环保 涂层膜厚。
中国专利CN102478395A公开了一种在线检测带钢表面无铬涂层厚度 的方法，该方法包括如下步骤：选定两种不与无铬涂液反应的含有磷元素、 钙元素、钛元素、钡元素或锶元素的水溶性化学物质；向无铬涂液加入步 骤一选定的两种水溶性化学物质，搅拌均匀后制作标准样板；用离线式膜 厚仪分别用射线激发两种水溶性化学物质得到特征谱线，拟合后得到测量 厚度与厚度修正值的修正函数关系式；将特征谱线弱的水溶性化学物质加入无铬涂液中，然后通过修正函数得到实际厚度。该方法是使用X射线测 量环保涂层中Zn元素特征谱线，实现了在不添加外来元素的条件下，在线 测量极厚环保涂层的膜厚。并通过对膜厚仪的改进，实现了在线膜厚仪， 对带钢全宽膜厚和不同种类涂层膜厚的精准测量。但是该方法存在如下问 题：1、需要在无铬涂层加入外来元素P、Ca、Ba、Ti等，外来元素的加入， 不仅影响涂层的稳定性也会造成涂层不匀附着性下降等缺陷；2、原膜厚测 量设备，无法实现多品种涂层膜厚测量要求，当涂液品种切换后必须更换 测量设备；3、原测量设备为单区域，固定式测量膜厚，无法实现带钢全宽 度范围的膜厚测量，如带钢边部范围，因此测量存在局限性。
众所周知，膜厚是电工钢产品重要性能指标之一。现有环保涂层膜厚 仪测量装置，由于需要在涂层中增加外来化学元素，外来元素的加入会影 响了涂层质量。而且，使用此方法测量极厚环保涂层硅钢产品，会产生较 大测量误差，无法满足目前极厚环保涂层硅钢产品，在线准确测量膜厚的 需要。膜厚控制已成为制约极厚环保涂层生产的重要瓶颈之一。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种含有环保涂层的无取向硅钢的膜厚测量 方法及测量设备。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种含有环保涂层的无取向硅钢的膜厚测量方法，其包 括如下步骤：
将标准样品用在线膜厚仪进行检测，绘制出特征元素含量与环保涂层 膜厚线性关系的上表面拟合曲线和下表面拟合曲线；
分别将所述上表面拟合曲线和下表面拟合曲线录入在线膜厚仪，对待 测样品进行检测，根据所测得的特征元素含量计算出环保涂层的膜厚；
其中，所述标准样品为特征元素含量已知、环保涂层厚度已知的无取 向硅钢，所述特征元素为环保涂层中所含有的金属元素。
作为优选方案，所述特征元素为钛或锌。
一种用于前述的含有环保涂层的无取向硅钢的膜厚测量方法的测量设 备，其包括上行走轨道、下行走轨道、上表面测量器和下表面测量器，所 述上表面测量器活动设置于上行走轨道上，所述下表面测量器活动设置于 下行走轨道上。
作为优选方案，所述上表面测量器的内侧和下表面测量器的内侧各固 设有一个接收器和一个X射线发生器。
作为优选方案，所述X射线发生器的表面可拆卸地设有滤光片。
本方法的实现原理为：
当X射线照射至钢板时，激发涂层中某些元素(如Ti、Cr、Zn、Ba、 P)等元素的特征谱线，探测器接收反射回来的某一元素特征谱线后转化成 电信号输出用于计算涂层中所含元素的量。由于这些元素在涂层中的含量 是固定的，因此根据这些元素的含量可以间接获的涂层的厚度(如图1、图 2所示)。具体可利用激发法或吸收法。
激发法：测量镀层上的荧光X-Ray量的多少。此方法依据由电镀层所 激发出的荧光X-Ray，会随所测镀层的厚度变厚而增加的原理。
吸收法：测量底材的荧光X-Ray量的多少。此方法依据由底材所激发 出的荧光X-Ray，会随所测镀层的厚度变厚而减少的原理，因为底材所激 发出的荧光X-Ray会被镀层所吸收。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、避免在涂液中加入含惰性元素，提高涂层稳定性、涂层均匀性、附 着性，减少涂层缺陷的发生；
2、通过单一X射线测量不同元素，实现多品种涂层膜厚测量要求，避 免涂液品种切换后需要更换测量设备的情况；
3、浮动式测量器能分别对带钢上下表面的左、中、右各个区域进行测 量，进一步提高了膜厚仪对带钢表面的检测。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的 其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为从物质所发出的荧光X射线的原理示意图；
图2为荧光X射线的量与膜厚的关系示意图；
图3为本发明中的膜厚测量设备结构示意图；
图4为Ti滤光片或Zn滤波片工作示意图；
图5为实施例1中的含Zn涂层上表面拟合测量曲线；
图6为实施例1中的含Zn涂层下表面拟合测量曲线；
图7为实施例2中的含Ti涂层上表面拟合测量曲线；
图8为实施例2中的含Ti涂层下表面拟合测量曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本 领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指 出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下， 还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
极厚环保涂层是以：磷酸二氢铝，磷酸二氢锌树脂为主要成份。根据 主要元素的荧光X射线能量与能谱峰值(如表1所示)可知，Zn元素能谱 峰值。当在线膜厚仪测量时，Zn元素激发的荧光X射线量能被在线膜厚仪 所识别，进而实现在线膜厚测量。
表1主要元素的荧光X线能量与能谱峰值
根据图3所示组装膜厚测量设备，膜厚仪布置在垂直于带钢107方向 位置，带钢107从膜厚仪的上表面测量器101和下表面测量器102中部穿 过。上表面测量器101和下表面测量器102可分别沿的上表面滑轨106和 下表面滑轨105往复运动，实现带钢107全宽膜厚测量。上表面测量器101 和下表面测量器102均包含一套X射线发生器103和一个接收器104，X 射线发生器103产生的X射线经过，带钢107反射后被接收器104接收。 其中，接收器104中根据需要包含Ti滤波片和Zn滤波片，可相互切换， 接受所需要检测元素的荧光X射线。接收器104将检测数据反馈计算机完 成膜厚数据测量分析。为了实现单一X射线测量不同元素，在接受器前增 加滤波片，该滤波片的功能是可以有效去除其他元素产生的荧光X射线。
例如，膜厚仪在测量Ti元素后需要测量Zn元素，无需更换测量设备， 只要调整X接受器前的滤波片，就能实现切换方便快捷。如图4所示。
实施例1
本实施例涉及一种以磷酸二氢铝，磷酸二氢锌树脂为主要成份的环保 涂层的无取向硅钢的膜厚测量方法，具体包括如下操作：
以Zn元素含量已知、环保涂层厚度已知的无取向硅钢作为标准样品， 用于在线膜厚仪的标定，绘制出含Zn拟合测量曲线：(如表2、图5、图 6所示)。拟合曲线线性度较好，上表面拟合曲线为：y＝0.0771x-8.9481； 下表面拟合曲线为：y＝0.01761x-9.1324，将上表面拟合曲线和下表面拟 合曲线分别录入膜厚仪，实现在线膜厚测量。(y：拟合膜厚值，X：仪器 检测值，检测元素激出能力仪器的检测值)
表2含Zn环保涂层拟合测量数据表
实施例2
本实施例涉及一种含钛元素的环保涂层的无取向硅钢的膜厚测量方法， 具体包括如下操作：
以钛元素含量已知、环保涂层厚度已知的无取向硅钢作为标准样品， 用于在线膜厚仪的标定，绘制出含钛拟合测量曲线：(如表3、图7、图8 所示)。拟合曲线线性度较好，上表面拟合曲线为：y＝0.0797x-7.2127； 下表面拟合曲线为：y＝0.0785x-7.3499，将上表面拟合曲线和下表面拟合 曲线分别录入膜厚仪，实现在线膜厚测量。
表3：含Ti环保涂层拟合测量数据表
本发明的方法具有独创性和普适性，实现了不同涂层种类，无铬环保 涂层膜厚的在线检测，使膜厚控制均匀性不断提高，为用户提供了多种不 同厚度的环保涂层产品，提高了宝钢产品的竞争力和广阔市场的开拓。其 它类似产线均可采用本环保涂层检测装置的结构设计，在连续退火机组必 然有着广阔的市场前景，在其它生产情况类似的机组也可以推广使用。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施 的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的 均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (5)
1.一种含有环保涂层的无取向硅钢的膜厚测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
将标准样品用在线膜厚仪进行检测，绘制出特征元素含量与环保涂层膜厚线性关系的上表面拟合曲线和下表面拟合曲线；
分别将所述上表面拟合曲线和下表面拟合曲线录入在线膜厚仪，对待测样品进行检测，根据所测得的特征元素含量计算出环保涂层的膜厚；
其中，所述标准样品为特征元素含量已知、环保涂层厚度已知的无取向硅钢，所述特征元素为环保涂层中所含有的金属元素。
2.如权利要求1所述的含有环保涂层的无取向硅钢的膜厚测量方法，其特征在于，所述特征元素为钛或锌。
3.一种用于权利要求1所述的含有环保涂层的无取向硅钢的膜厚测量方法的测量设备，其特征在于，包括上行走轨道、下行走轨道、上表面测量器和下表面测量器，所述上表面测量器活动设置于上行走轨道上，所述下表面测量器活动设置于下行走轨道上。
4.如权利要求3所述的测量设备，其特征在于，所述上表面测量器的内侧和下表面测量器的内侧各固设有一个接收器和一个X射线发生器。
5.如权利要求4所述的测量设备，其特征在于，所述X射线发生器的表面可拆卸地设有滤光片。
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| CN113074646A (zh) * | 2021-03-19 | 2021-07-06 | 武汉钢铁有限公司 | 锌铝镁镀层彩涂板漆层厚度测定方法 |
| CN115046588A (zh) * | 2022-06-19 | 2022-09-13 | 上海市建筑科学研究院有限公司 | 钢构件防火防腐涂层厚度和缺陷的检测方法 |
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