СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ В РЕЖИМЕ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ ТОЛЩИНЫ ПЛЕНКИ НЕ СОДЕРЖАЩЕГО ХРОМ ПОКРЫТИЯ НА ПОВЕРХНОСТИ ПОЛОСОВОЙ СТАЛИ Российский патент 2013 года по МПК G01B15/02 G01N21/63 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к измерению толщины пленки покрытия на поверхности полосовой стали, а более конкретно, к способу измерения толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали.

Уровень техники

В наше время, когда все большую озабоченность вызывает защита окружающей среды, все сильнее возникает необходимость создания не содержащего хром экологически безопасного продукта. Все основные сталелитейные предприятия в мире активно разрабатывают не содержащие хром покрытия для замещения хроматных покрытий.

Нанесение пленки не содержащего хром покрытия на поверхность полосовой стали является затруднительным вследствие отсутствия хороших способов и стандартов как для получения жидкости для нанесения не содержащего хром покрытия, так и для определения толщины пленки не содержащего хром покрытия. В частности, в случае создания крупногабаритных электрических машин после укладывания в стопку нескольких ламинатов из листовой полосовой стали неравномерная толщина пленки покрытия у ламината или ламинатов будет приводить к получению неравномерной толщины всей стопки ламинатов. В связи с этим, как точное определение толщины пленки покрытия, так и оптимизация способа нанесения пленки покрытия, представляют собой трудноразрешимые проблемы при изготовлении полосовой стали, имеющей пленку не содержащего хром покрытия.

В случае определения в режиме реального времени толщины пленки покрытия в предшествующем уровне техники зачастую используют способы лучевого исследования, которые определяют наличие характеристических элементов. В другом случае в предшествующем уровне техники используют рентгенофлуоресцентный эмиттер для проведения определения в режиме реального времени или в автономном режиме. Однако в данных способах определения необходимо, чтобы жидкость для нанесения покрытия содержала бы определенный характеристический элемент, такой как хром, который легко испускает рентгеновское флуоресцентное излучение при возбуждении, и уровень содержания элемента должен быть неизменным. В связи с этим существует только незначительное количество пленок покрытий, толщину которых можно определять при использовании данных способов, и каждый комплект детектирующего прибора может детектировать только один характеристический элемент и, таким образом, толщину только одного типа пленки покрытия. Для получения пленок покрытий другого типа необходимо иметь несколько комплектов приборов определения толщины, что неудобно для использования при массовом производстве. Даже в случае сохранения неизменным типа пленки покрытия существенное воздействие на результат определения оказывает относительное различие составов различных партий пленок покрытий. Пленка не содержащего хром покрытия не содержит характеристический элемент Cr, так что данные способы непригодны для измерения в режиме реального времени.

В настоящее время толщину пленки не содержащего хрома покрытия зачастую определяют при использовании приборов определения в автономном режиме толщины пленки. Детектирующие приборы для проведения измерения в основном используют принцип вихревых токов. Для этого отбирают образцы из головной части и хвостовой части полосовой стали и измеряют толщину в нескольких точках на рабочей стороне, средней стороне и приводной стороне, а после этого среднее значение для всех результатов измерения принимают за толщину всей пленки покрытия на полосовой стали. Преимущества данных способов заключаются в удобстве проведения измерения во многих точках; однако в данных способах необходимо иметь стандартный образец. Кроме того, как самим системам определения в автономном режиме, так и контрольной карте толщины пленки свойственны довольно большие погрешности, и невозможно проводить отслеживание в режиме реального времени, данные способы непригодны для использования при изготовлении полосовой стали в печи непрерывного отжига и могут приводить к получению неровной пленки.

Сущность изобретения

Задача изобретения заключается в создании способа измерения в режиме реального времени толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали. Способ заключается в добавлении в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия слабого характеристического элемента в целях получения корреляционной функции, а кроме того, получения толщины пленки покрытия, способ не только дает правильного измеренный результат, но не оказывает какого-либо воздействия на адгезионные свойства, коррозионную стойкость и экологические характеристики пленки покрытия.

Цель достигается при использовании способа измерения в режиме реального времени толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали, который включает следующие стадии:

стадия 1: выбирают два растворимых в воде химических вещества, которые содержат элементы P, Ca, Ti, Bа или Sr и не будут вступать в реакцию с жидкостью для нанесения не содержащего хром покрытия;

стадия 2: добавляют два растворимых в воде химических вещества, выбранные на стадии 1, в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия и перемешивают их до гомогенности, после чего изготавливают эталонный образец пленки покрытия;

стадия 3: используют излучение, испускаемое прибором определения в автономном режиме толщины пленки, для, соответственно, возбуждения двух растворимых в воде химических веществ с целью получения характеристических спектров и определения толщины эталонного образца пленки; толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает интенсивным характеристическим спектром, принимают за фактическую толщину пленки, в то время как толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, принимают за измеренную толщину пленки, разницу между фактической толщиной пленки и измеренной толщиной пленки принимают за величину коррекции толщины; посредством многократного проведения такой операции получают множество величин коррекции толщины, соответствующих многим измеренным толщинам пленки, и в результате аппроксимации данных дискретных данных получают выражение корреляционной функции между измеренной толщиной пленки и величиной коррекции толщины;

стадия 4: добавляют в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, и используют излучение, испускаемое прибором определения в режиме реального времени толщины пленки покрытия, для возбуждения растворимого в воде химического вещества и для получения, таким образом, измеренной толщины пленки, после чего используют выражение корреляционной функции для получения величины коррекции толщины, и, в заключение, исходя из измеренной толщины пленки и величины коррекции толщины получают фактическую толщину пленки покрытия.

Растворимые в воде химические вещества, которые не будут вступать в реакцию с жидкостью для нанесения не содержащего хром покрытия, представляют собой β-натрийглицеринфосфат, ацетат кальция, титаноценовые комплексы, хлорид бария или ацетат стронция.

Излучением являются рентгеновское излучение или гамма-излучение. Способ измерения в режиме реального времени толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали в результате добавления в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия слабого характеристического элемента в целях получения корреляционной функции способен своевременно измерять толщину пленки покрытия и в результате измерения в режиме реального времени способен обеспечивать эффективное отслеживание толщины пленки и непрерывную оптимизацию процесса нанесения покрытия; и, кроме того, данный способ с высокой точностью может быть применен к жидкостям для нанесения не содержащего хром покрытия различного типа и не оказывает неблагоприятного воздействия на адгезионные свойства, коррозионную стойкость и экологические характеристики пленки покрытия.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой график кривой для определения зависимости измеренной толщины от корректирующей толщины в варианте 1 осуществления способа измерения толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали изобретения.

Осуществление изобретения

Далее изобретение подробно описывается в связи с конкретным вариантом осуществления. Необходимо понимать то, что данный вариант осуществления используется только для разъяснения изобретения, но не для ограничения его объема изобретения. Необходимо также понимать то, что специалист в данной области техники после ознакомления с описанием изобретения сможет реализовать различные изменения или модификации без отклонения от объема и сущности изобретения, поэтому все без исключения версии, идентичные или эквивалентные решению в настоящем документе, попадают в объем, определенный в формуле изобретения.

Вариант 1 осуществления

Способ измерения толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали включает следующие далее стадии:

стадия 1: выбирают два растворимых в воде химических вещества, которые содержат элементы P, Ca, Ti, Ba или Sr и не будут вступать в реакцию с жидкостью для нанесения не содержащего хром покрытия. В данном варианте осуществления растворимые в воде химические вещества представляют собой β-натрийглицеринфосфат, ацетат кальция, титаноценовые комплексы, хлорид бария или ацетат стронция;

стадия 2: добавляют два химических вещества, выбранные на стадии 1, в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия и перемешивают их до гомогенности, после этого изготавливают эталонный образец пленки покрытия;

стадия 3: используют рентгеновское излучение или гамма-излучение, испускаемое прибором определения в автономном режиме толщины пленки, для возбуждения двух химических веществ в целях получения характеристических спектров и тем самым определяют толщину пленки покрытия эталонного образца пленки; толщину пленки покрытия, определенную при использовании добавки, которая обладает интенсивным характеристическим спектром, принимают за фактическую толщину пленки H, в то время как толщину пленки покрытия, определенную при использовании добавки, которая обладает слабым характеристическим спектром, принимают за измеренную толщину пленки h, разницу между фактической толщиной пленки Н и измеренной толщиной пленки h принимают за величину коррекции толщины ΔA; посредством многократного проведения такой операции получают множество величин коррекции толщины, соответствующих многим измеренным толщинам пленки; в результате аппроксимации данных дискретных данных получают выражение корреляционной функции между измеренной толщиной пленки h и величиной коррекции толщины ΔA;

стадия 4: добавляют в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия добавку, которая обладает слабым характеристическим спектром, и используют излучение, испускаемое прибором определения в режиме реального времени толщины пленки покрытия, для возбуждения добавки и для получения толщины пленки, после чего используют выражения корреляционной функции пленки для получения величины коррекции толщины, и, в заключение, исходя из измеренной толщины пленки и величины коррекции толщины получают фактическую толщину пленки покрытия.

В варианте осуществления для изготовления эталонного образца пленки химические вещества, то есть ацетат кальция ((CH₃COO)₂Ca·H₂O) и β-натрийглицеринфосфат (C₃H₇Na₂O₆·5H₂O), которые содержат элемент Ca, P, добавляют в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия в количестве 0,1-1 мас.%; характеристические спектры двух элементов измеряют при использовании прибора определения в автономном режиме толщины пленки, тем самым получают измеренную толщину пленки и величину коррекции толщины, которые продемонстрированы в таблице 1.

Таблица 1 Фактическая толщина, полученная в результате возбуждения элемента Ca, H (г/м²) Измеренная толщина, полученная в результате возбуждения элемента P, h (г/м²) Величина коррекции толщины ΔA (г/м²) 2,01 1,89 0,12 4,04 3,84 0,2 6,05 5,8 0,25

На основании данных, представленных в таблице 1, строят кривую, продемонстрированную на фиг.1, после этого в результате аппроксимации кривой получают выражение зависимости: величина коррекции толщины ΔA=0,0600+0,0325h (1).

При массовом производстве пленки не содержащего хром покрытия толщину пленки покрытия измеряют при использовании излучения, испускаемого прибором определения в режиме реального времени толщины пленки, для возбуждения элемента Р, где измеренная толщина пленки на верхней поверхности составляет 3,16 г/м², а измеренная толщина пленки на нижней поверхности составляет 3,1 г/м².

Замещая h в выражении (1) измеренной толщиной пленки на верхней поверхности и нижней поверхности, соответственно, получают фактическую толщину пленки на верхней поверхности и нижней поверхности, соответственно: 3,32 г/м² и 3,26 г/м².

Сопоставляя свойства пленок покрытий листовой стали, содержащих и не содержащих р-натрийглицеринфосфат (C₃H₇Na₂O₆·5H₂O), можно прийти к заключению о том, что добавление β-натрийглицеринфосфата (C₃H₇Na₂O₆·5H₂O) не оказывает неблагоприятного воздействия на свойства пленки, такие как адгезионные свойства, коррозионная стойкость и тому подобное, как это продемонстрировано в таблице 2.

Таблица 2 Местоположе-
ние Пленка Пленка по Пленка Пленка по пленки сравнения изобретению сравнения изобретения   (без (с (без (с   добавления) добавлением) добавления) добавлением) Адгезионные свойства Адгезионные свойства Коррозионная стойкость Коррозионная стойкость На верхней поверхности полосовой стали Категория 1 Категория 1 5% 5% На нижней поверхности полосовой стали Категория 1 Категория 1 5% 5%

Изобретение относится к способу измерения в режиме реального времени толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали. Способ характеризуется тем, что включает следующие стадии: стадия 1: выбирают два растворимых в воде химических вещества, которые содержат элементы P, Ca, Ti, Ba или Sr и не вступают в реакцию с жидкостью для нанесения не содержащего хром покрытия; стадия 2: добавляют два растворимых в воде химических вещества, выбранные на стадии 1, в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия и перемешивают их до гомогенности, после чего изготавливают эталонный образец пленки покрытия; стадия 3: используют излучение, испускаемое прибором определения в автономном режиме толщины пленки, для возбуждения двух растворимых в воде химических веществ для получения характеристических спектров двух растворимых в воде химических веществ и, тем самым, определения толщины пленки покрытия эталонного образца; толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает интенсивным характеристическим спектром, принимают за фактическую толщину пленки, в то время как толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, принимают за измеренную толщину пленки, разницу между фактической толщиной пленки и измеренной толщиной пленки принимают за величину коррекции толщины; многократно проводят операции получения величин коррекции толщины, соответствующие измеренным толщинам пленки, в результате аппроксимации величин коррекции толщины и измеренной толщины пленки получают выражение корреляционной функции между измеренной толщиной пленки и величиной коррекции толщины; стадия 4: добавляют в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, и используют излучение, испускаемое прибором определения в режиме реального времени толщины пленки покрытия, для возбуждения вещества и для получения, таким образом, измеренной толщины пленки, после чего используют выражение корреляционной функции для получения величины коррекции толщины, и, в заключение, исходя из измеренной толщины пленки и величины коррекции толщины получают фактическую толщину пленки покрытия. В результате определения в режиме реального времени изобретение способно обеспечивать эффективное отслеживание толщины пленки и непрерывную оптимизацию процесса нанесения покрытия; с высокой точностью и без какого-либо неблагоприятного воздействия на адгезионные свойства, коррозионную стойкость и экологические характеристики пленки покрытия. 2 з.п. ф-лы, 2 табл., 1 ил.

1. Способ измерения в режиме реального времени толщины пленки не содержащего хром покрытия на поверхности полосовой стали, отличающийся тем, что включает следующие далее стадии:
стадия 1: выбирают два растворимых в воде химических вещества, которые содержат элементы P, Ca, Ti, Ba или Sr и не вступают в реакцию с жидкостью для нанесения не содержащего хром покрытия;
стадия 2: добавляют два растворимых в воде химических вещества, выбранные на стадии 1, в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия и перемешивают их до гомогенности, после чего изготавливают эталонный образец пленки покрытия;
стадия 3: используют излучение, испускаемое прибором определения в автономном режиме толщины пленки, для возбуждения двух растворимых в воде химических веществ для получения характеристических спектров двух растворимых в воде химических веществ и тем самым определения толщины пленки покрытия эталонного образца; толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает интенсивным характеристическим спектром, принимают за фактическую толщину пленки, в то время как толщину пленки покрытия, определенную при использовании растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, принимают за измеренную толщину пленки, разницу между фактической толщиной пленки и измеренной толщиной пленки принимают за величину коррекции толщины; многократно проводят операции получения величин коррекции толщины, соответствующие измеренным толщинам пленки, в результате аппроксимации величин коррекции толщины и измеренной толщины пленки получают выражение корреляционной функции между измеренной толщиной пленки и величиной коррекции толщины;
стадия 4: добавляют в жидкость для нанесения не содержащего хром покрытия растворимого в воде химического вещества, которое обладает слабым характеристическим спектром, и используют излучение, испускаемое прибором определения в режиме реального времени толщины пленки покрытия, для возбуждения вещества и для получения, таким образом, измеренной толщины пленки, после чего используют выражение корреляционной функции для получения величины коррекции толщины, и, в заключение, исходя из измеренной толщины пленки и величины коррекции толщины получают фактическую толщину пленки покрытия.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что растворимые в воде химические вещества, которые не будут вступать в реакцию с жидкостью для нанесения не содержащего хром покрытия, представляют собой β-натрийглицеринфосфат, ацетат кальция, титаноценовые комплексы, хлорид бария или ацетат стронция.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что излучение представляет собой рентгеновское излучение или гамма-излучение.