JP2005281799A - 渦流式センサの補正方法、溶融メッキの目付け量制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼板の生産ラインで用いる渦流式センサの測定精度を向上できるようにする。
【解決手段】 鋼板１に付着した溶融メッキの目付け量を制御するために用いるワイピングノズル５と、鋼板１とワイピングノズル５とのギャップ距離を測定する渦流式センサ６と、付着量計１０と、板温計等とを設け、渦流式センサ６が測定した上記ギャップ距離の実測値に対して、鋼板１の板温度または板厚さとの関係から生じる誤差の補正分を実際のライン上の鋼板状態を基に算出して、上記実測値にフィードバック補正することにより、ワイピングノズル５の位置を正確に算出できるようにするとともに、目標の目付け量と現在の目付け量との差分に基づいて算出した位置にワイピングノズル５を位置決めできるようにする。
【選択図】 図１

Description

本発明は渦流式センサの補正方法、溶融メッキの目付け量制御装置及び制御方法に関し、特に、溶融メッキラインにおいて、鋼板に付着する溶融メッキ量を調整するガスワイピングノズルを高精度に位置決めするために用いて好適なものである。

鋼板に溶融メッキ処理を行うラインでは、溶融金属を収容したメッキ浴に鋼板を浸入させて浸漬することにより、上記鋼板の表面に上記溶融金属を付着させ、メッキ浴中に配設した周回ローラ等によってメッキ浴から引き上げるようにして溶融メッキ処理を行っている。

上述のようにして鋼板をメッキ浴に浸漬させることにより鋼板の表面には溶融メッキが付着するが、その付着量は必ずしも目標値になるとは限らず、また鋼板の表面の全てに渡って均一ではない。そこで、鋼板が引き上げられる際に、例えば、ガスワイピング等の付着量調整手段を用いて鋼板に対して気体（ガス）を吹き付け、過剰な溶融金属分を鋼板の表面から除去して溶融メッキの付着量が目標の付着量となるように調整するようにしている。

この場合、鋼板に対するガスワイピングのノズル位置及び吹き付けガス量に応じて、鋼板の表面の溶融金属が除去される。すなわち、ガスワイピングノズルを鋼板の近くに位置決めしたり、吹き付けガス量を多くしたりすれば、より多くの溶融金属が除去されることになる。

したがって、溶融メッキの付着量が目標値となるように調整するためには、鋼板の表面とガスワイピングノズル間の相対距離（以下、ギャップ距離と称する）、及びガスワイピングから噴出する吹き付けガス量を適切に制御することが必要となる。

このため、ガスワイピングノズルに位置決めセンサを取り付け、この位置決めサンサにより測定されるギャップ距離に基づくガスワイピングノズルの位置制御を行うことによって、溶融メッキの目付け量を調整するようにした種々の技術が開示されている(例えば、特許文献１または特許文献２参照)。

特開昭５７−１４７０１号公報 特開平５−１７１３９６号公報

ところで、メッキ浴から引き上げられる鋼板に付着するメッキ金属は溶融状態であるため、鋼板の面に直接接触して測定する接触式の変位計では上記鋼板とワイピングノズルとの間のギャップ距離を測定することができない。

このため、上記特許文献１にも開示されているように、ギャップ距離の測定には非接触式の渦流式変位計等が用いられるのが一般的である。この渦流式変位計は、金属板と交わる磁束が変化すると金属板に渦状の電流が生じることを利用し、鋼板に発生した渦電流によるセンサコイルのインピーダンス変化に基づいてギャップ距離を測定するように構成したものである。

しかしながら、従来の渦流式変位計は、位置決めセンサとしてオンライン使用した時の測定精度が±（２〜３）ｍｍ程度でしかない。一方、目付け量のばらつきが±（２〜３）ｇ／ｍ²以内というような高精度な目付け量制御を行うためには、センサの測定精度として±（０．３〜０．５）ｍｍ程度の精度が要求される。

このため、上記渦流式変位計を用いて目付け量制御を行う場合、要求されるセンサ測定精度よりも実際の測定精度が格段に低いことが原因で、ガスワイピングノズルの位置決め誤差が大きくなり、溶融メッキの目付け量がばらついてしまうという問題があった。

そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて成されたもので、鋼板の生産ラインで用いる渦流式センサの測定精度を向上できるようにすることを第１の目的とする。
また、渦流式センサの測定精度を向上させることにより、ガスワイピングノズルを高精度に位置決め可能として、所望する溶融メッキ量が得られる目付け量制御を行うことができるようにすることを第２の目的とする。

本発明の渦流式センサの補正方法は、鋼板の生産ラインで用いる渦流式センサを補正する方法であって、上記渦流式センサが出力した実測値に含まれている測定誤差に対する補正量を、上記鋼板の板温度と上記渦流式センサの測定誤差との関係に基づいて算出する板温補正量算出処理と、上記渦流式センサが出力した実測値に含まれている測定誤差に対する補正量を、上記鋼板の板厚と上記渦流式センサの測定誤差との関係に基づいて算出する板厚補正量算出処理と、上記板温補正量算出処理により算出した板温誤差補正量と、上記板厚補正量算出処理により算出した板厚誤差補正量とに基づいて、上記渦流式センサが出力した実測値を補正する実測値補正処理とを有することを特徴としている。

本発明の溶融メッキの目付け量制御装置は、鋼板に対して溶融金属皮膜を形成するための溶融メッキラインにおいて、ワイピングノズルから噴出するガスによって上記鋼板に付着した溶融メッキの目付け量制御を行う溶融メッキの目付け量制御装置であって、上記鋼板と上記ワイピングノズルとのギャップ距離を非接触で測定する渦流式センサと、上記渦流式センサにより測定したギャップ距離に含まれる測定誤差を補正するための補正量を、上記鋼板の板温度との関係及び上記鋼板の板厚との関係のうち、少なくとも何れか一方の関係に基いて算出する補正量算出手段と、上記補正量算出手段により算出した誤差補正量に基いて、上記渦流式センサにより測定したギャップ距離に含まれる測定誤差をキャンセルすることが可能なワイピングノズルの設定位置を算出する設定位置算出手段と、上記設定位置算出手段により算出された設定位置に上記ワイピングノズルを移動させるワイピングノズル移動手段とを有することを特徴としている。
また、本発明の他の特徴とするところは、上記設定位置算出手段により算出された設定位値に位置決めしたワイピングノズルから噴出されるガスによってワイピング処理された鋼板に付着している溶融メッキの目付け量を検出する目付け量検出手段を有し、上記設定位置算出手段は、上記目付け量検出手段により検出した溶融メッキの目付け量と、目標の目付け量との差分をキャンセル可能なワイピングノズルの位置を算出することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記ワイピングノズルの絶対位置を検出するリニアセンサを有し、上記リニアセンサにより検出された絶対位置の情報に基づいて、上記鋼板の反りまたは走行ぶれを検出することを特徴としている。

本発明の溶融メッキの目付け量制御方法は、鋼板に対して溶融金属皮膜を形成するための溶融メッキラインにおいて、ワイピングノズルから噴出するガスによって上記鋼板に付着した溶融メッキの目付け量制御を行う溶融メッキの目付け量制御方法であって、上記鋼板と上記ワイピングノズルとのギャップ距離を渦流式センサにより非接触で測定するギャップ距離測定処理と、上記渦流式センサにより測定したギャップ距離に含まれる測定誤差を補正するための補正量を、上記鋼板の板温度との関係及び上記鋼板の板厚との関係のうち、少なくとも何れか一方の関係に基いて算出する補正量算出処理と、上記補正量算出処理により算出した誤差補正量に基いて、上記渦流式センサにより測定したギャップ距離に含まれる測定誤差をキャンセルすることが可能なワイピングノズルの設定位置を算出する設定位置算出処理と、上記設定位置算出処理により算出された設定位置に上記ワイピングノズルを移動させるワイピングノズル移動処理とを有することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記設定位置算出処理により算出された設定位置に位置決めしたワイピングノズルから噴出されるガスによってワイピング処理された鋼板に付着している溶融メッキの目付け量を検出する目付け量検出処理を有し、上記設定位置算出処理は、上記目付け量検出処理により検出した溶融メッキの目付け量と、目標の目付け量との差分をキャンセル可能なワイピングノズルの位置を算出することを特徴としている。
また、本発明のその他の特徴とするところは、上記ワイピングノズルの絶対位置をリニアセンサにより検出する絶対位置検出処理を有し、上記リニアセンサにより検出された絶対位置の情報に基づいて、上記鋼板の反りまたは走行ぶれを検出することを特徴としている。

本発明によれば、鋼板の生産ラインで用いる渦流式センサが測定した実測値に含まれる誤差量を、鋼板の実際の板温度に起因する誤差と鋼板の板厚に起因する誤差とに分けてそれぞれの誤差量を定量的に算出するとともに、上記それぞれの誤差量に基いて渦流式センサの実測値を決定するようにしたので、渦流式センサの測定誤差を大幅に低減することができる。

また、本発明の他の特徴によれば、鋼板の面上に溶融金属皮膜を形成するための溶融メッキラインで、鋼板に付着した溶融メッキの目付け量を制御するために用いるワイピングノズルと、上記鋼板と上記ワイピングノズルとのギャップ距離を渦流式センサによって測定するとともに、上記測定値に含まれる測定誤差のうち、鋼板の板温度または板厚の関係から生じる誤差に対する補正量を、実際のライン上の鋼板の状態を基に算出して上記測定値を補正するようにしたので、オンライン上の各鋼板の状況にその都度あわせた誤差補正を行うようにすることができ、目標の目付け量を得るためのワイピングノズルの位置を正確に算出することができる。

また、本発明のその他の特徴によれば、目標の目付け量と現在の目付け量との差分に基づいてギャップ距離の補正量を算出してワイピングノズルを位置決めするようにしたので、溶融メッキラインで走行する鋼板の表面に所望の量の溶融メッキを的確に付着させることが可能となり、高精度なメッキ目付け量制御を行うようにすることができる。

以下、本発明の渦流式センサの補正方法、溶融メッキの目付け量制御装置及び制御方法の実施の形態について図面を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
＜溶融メッキの目付け量制御装置１００の全体構成＞
図１は、本実施の形態における溶融メッキの目付け量制御装置１００の概略構成を示す全体構成図である。図１に示すように、本実施の形態の溶融メッキの目付け量制御装置１００は、溶融金属を収容したメッキ浴２、鋼板１をメッキ浴２から引き上げる周回ローラ３及び補助周回ローラ４、ガスワイピングノズル５、ギャップセンサ６、ガスワイピングノズル５の駆動部２５、上記駆動部２５を制御する計測装置制御システム２０、付着量計１０等より構成されている。

ガスワイピングノズル５は、表ワイピングノズル５ａ及び裏ワイピングノズル５ｂから構成され、所定の位置から鋼板１の表裏両面に対してガスを吹き付けることによって、鋼板１の表面に付着した溶融金属の一部を除去している。

なお、表ワイピングノズル５ａ及び裏ワイピングノズル５ｂは、同様な構成であり、特に区別して用いる必要がある場合を除き、以下の説明ではガスワイピングノズル５と称して用いることとする。

表ワイピングノズル５ａには表ギャップセンサ６ａ、裏ワイピングノズル５ｂには裏ギャップセンサ６ｂがそれぞれ一体的に取り付けられている。上記表ギャップセンサ６ａは、鋼板１の表面と表ワイピングノズル５ａの先端位置とのギャップ距離ｄ１を計測する。同様に、裏ギャップセンサ６ｂは、鋼板１の裏面と裏ワイピングノズル５ｂの先端位置とのギャップ距離ｄ２を計測するようになっている。

なお、表ギャップセンサ６ａ及び裏ギャップセンサ６ｂは、鋼板１の表面と裏面とで鋼板１を挟んで相対的に配置される同じ構成のセンサであり、一対の組になってギャップセンサ６を構成している。

付着量計１０は、表付着量計１０ａ及び裏付着量計１０ｂにより構成される測定器である。付着量計１０は、ガスワイピングノズル５から噴出されたガスによって鋼板１がワイピングされた後、鋼板１に付着している溶融メッキの目付け量をオンラインで測定するためのものであり、表付着量計１０ａは鋼板１の表面の目付け量、そして裏付着量計１０ｂは鋼板１の裏面の目付け量を測定する。

具体的には、鋼板１のメッキ層に対して付着量計１０からＸ線を出力すると、鋼板１のメッキ層から蛍光Ｘ線が戻ってくるが、付着量計１０は戻ってきた蛍光Ｘ線のＸ線強度に基づいて目付け量を算出している。本実施の形態の溶融メッキ金属は、例えば亜鉛メッキを対象としているため、蛍光Ｘ線の強度に基づいて鋼板１の溶融メッキ層中に亜鉛がどれだけ含まれているのかを算出する。

＜溶融メッキ目付け量の制御方法＞
ここでは、鋼板１に付着する溶融メッキの目付け量を所望の値に調整するために、本実施の形態の溶融メッキの目付け量制御装置１００をどのように制御するかについて説明する。
溶融メッキの目付け量制御装置１００の全体動作を制御するためのフローチャートを図２に示す。

本実施の形態の溶融メッキの目付け量制御装置１００では、ギャップセンサ６が測定したギャップ距離の実測値に対して補正処理を行い、補正後のギャップ距離を基にしてガスワイピングノズル５を高精度に位置決めし、鋼板１の目付け量が所望の値になるように制御している。

具体的には、オンラインで測定した実際の鋼板の板温度情報と、板厚情報とを基にして上記ギャップ距離の実測値を補正するようにしている。さらに、補正後のギャップ距離及びガスワイピングを施した後に鋼板１に付着している溶融メッキの目付け量を基にして、目標の目付け量にするには現在のガスワイピングノズル位置をどの方向に何ｍｍ移動させればよいかを決定するようにしている。

図２に示すように、先ず、ギャップセンサ６によりギャップ距離ｄ１、ｄ２を計測する（ステップＳ２０１）。上記ギャップ距離ｄ１、ｄ２には、鋼板の板温度情報と板厚情報という複数の要因の影響で生じる測定誤差を含んでいるので、次に、ステップＳ２０２では、後述する所定のアルゴリズムに基づいて上記測定誤差を補正して補正後のギャップ距離ｄ１´、ｄ２´を求める。

このように、本実施の形態においては、ギャップ距離に含まれる測定誤差を補正処理によって極力排除するようにしているので、補正後のギャップ距離ｄ１´、ｄ２´は、鋼板１とガスワイピングノズル５間距離の真値に近似した値であるとみなすことができる。

次に、ステップＳ２０３において、鋼板１に付着している溶融メッキの目付け量を付着量計１０により計測する。この計測により得られる目付け量は、補正後のギャップ距離ｄ１´、ｄ２´位置からガスを吹き付けた後の溶融メッキ量であることから、ステップＳ２０２及びステップＳ２０３より、真のギャップ距離に対する実際の目付け量の関係を把握することができる。

そこで、次に、ステップＳ２０４で、ステップＳ２０３で求めたギャップ距離と目付け量との関係に基づいて、目標の目付け量の溶融金属が鋼板１に付着されるように調整するには、ガスワイピングノズル５の位置決め基準となるギャップ距離をいくつに設定すればよいかを逆算して、ガスワイピングノズル５の新たな位置を算出する。

そして、現在のガスワイピングノズル５の位置と、ステップＳ２０４で算出したガスワイピングノズル５の新たな位置との差分を計算し、これをガスワイピングノズル５の次の移動量として駆動部２５に出力する（ステップＳ２０５）。この後、ステップＳ２０１に戻って、再びギャップ距離の計測が開始され、上述した一連の処理が繰返し行われる。

＜ギャップ距離の補正処理＞
ここでは、ギャップセンサ６が測定するギャップ距離の実測値を、鋼板１の実際の状態に応じて適切に補正する処理（図２におけるステップＳ２０２）について詳細に説明する。本実施の形態では、（１）鋼板の温度（板温度）情報、及び（２）鋼板の板厚情報によって、ギャップセンサ６より出力されるギャップ距離の実測値にどの程度の測定誤差が含まれるようになるのかを定量的に明らかにすることによって、上記ギャップ距離の実測値の補正処理を的確に行うようにしていることを特徴とするものである。

図３は、計測装置制御システム２０において、ギャップ距離を補正する処理を行う主な構成を示したブロック図である。
上述したように、渦流式変位計であるギャップセンサ６を用いたギャップ距離の測定原理は、測定対象の鋼板１の表面に発生する渦電流によってセンサコイルのインピーダンスが変化することを利用して行うものである。このため、上記測定原理から想定されるオンライン測定時の誤差要因としては、（ａ）鋼板１の板温度、（ｂ）鋼板１の板厚、（c）鋼板１の移動速度、（ｄ）鋼板１のメッキ層の厚さ等が挙げられる。

上記（ａ）鋼板１の板温度、及び（ｂ）鋼板１の板厚については、各値がオンライン測定精度にどの程度の影響を及ぼすかについて詳細なデータがこれまで開示されていないこと、また、導電率や透磁率等の物性値が未知なことから、測定精度に対する上記各値の影響の大きさを過去の知見に基づきながら机上で導くことが困難である。したがって、後述する個々のオフラインテストの結果に基づいて測定誤差を定量化して、適正な補正量を算出することとした。

また、上記（ｃ）鋼板１の移動速度は、本実施の形態における実際の溶融メッキラインでの通板速度（ラインスピード）が最大２ｍ／ｓの範囲であり、また、この範囲でのギャップセンサ６の発振周波数は約６００ｋＨｚでサンプリング時間が極めて短いため、鋼板１の移動速度がギャップセンサ６の測定精度に及ぼす影響度は極めて小さいと判断できる。
このため、本実施の形態では、上記（c)鋼板１の移動速度をギャップセンサ６における誤差要因として扱わず、計測装置制御システム２０での補正対象に含めないことにした。

また、（ｄ）鋼板１のメッキ層の厚さについても、以下の理由により、計測装置制御システム２０の補正対象に含めないことにした。すなわち、本実施の形態の溶融メッキ金属である亜鉛の透磁率は、鉄の５０００分の１程度というような極めて小さい値（真空に近似した値）であって、実操業で付着されるメッキ層厚さ（１０μｍ程度）の範囲を考慮すると、ギャップセンサ６の電磁コイルによる磁場は、メッキ層の影響を受けずに、鋼板１の地鉄に直接到達するものとみなすことができる。このため、鋼板１のメッキ層の厚さが測定精度に与える影響を無視できると考え、ギャップセンサ６で測定するギャップ距離の誤差要因として扱わないことにした。

したがって、ギャップセンサ６で測定するギャップ距離におけるオンライン誤差としては、（１）鋼板１の板温度、及び（２）鋼板１の板厚という２つの要因から生ずるものとし、この２つの要因に起因した測定誤差を本実施の形態における計測装置制御システム２０で補正するようにしている。

図３に示すように、鋼板１の板温度は板温計８により測定される。板温計８は、板温センサ８１と増幅器８２とを備え、板温センサ８１が検出した鋼板１の温度データを増幅器８２により増幅させて、補正処理部２６に出力するようにしている。

また、本実施の形態では、溶融メッキの目付け量制御装置１００以外の他の設備９により鋼板１の板厚さを計測して、この板厚情報を補正処理部２６に出力するようにしている。なお、溶融メッキの目付け量制御装置１００に、板厚さをオンラインで計測する板厚測定装置を設けるように構成してもよい。

また、板厚情報の他に、目付け量やラインスピードのデータを測装置制御システム２０に入力するようにして、これらを誤差補正の精度をさらに向上するためや、誤差補正値の検証のため等に用いるようにしてもよい。

ギャップセンサ６はセンサ６１と増幅器６２とを備えていて、センサ６１により鋼板１の渦電流値（渦電流が作る磁場によるセンサコイルのインピーダンス変化を測定）が検出されると、増幅器６２は検出された渦電流値を増幅し、その値より求められるギャップ距離を補正処理部２６に出力する。

つまり、補正処理部２６は、ギャップセンサ６から出力されるギャップ距離の実測値と、板温計８から出力される板温度情報と、溶融メッキの目付け量制御装置１００以外の他の設備９から出力される板厚情報とを基にして、板温度を要因とする誤差、及び板厚を要因とする誤差のそれぞれの補正処理を施すようにしている。
補正されたギャップ距離の情報はワイピングノズル新位置算出処理部２７を経てワイピングノズル移動量算出処理部２８からワイピングノズルの駆動部２５へ情報出力される。

図４は、溶融メッキ処理手順に従って溶融メッキの計測装置制御システム２０が行うより詳細な処理の内容を示すフローチャートである。本実施の形態では、ギャップ距離の補正処理を具体的にどのように行っているかを図４に示す処理手順に従って説明する。

先ず、ステップＳ４００で、溶融メッキラインに鋼板１が搬入されて走行が開始される。ステップＳ４０１で、メッキ浴２内に鋼板１が浸漬された後、周回ローラ３及び補助周回ローラ４によって、鋼板１はメッキ浴２の上方に引き上げられる。

次に、ステップＳ４０２で、ギャップセンサ６は、鋼板１に生じている渦電流値に基づいて、鋼板１とワイピングノズルの先端との距離（ギャップ距離）を計測する。なお、このギャップ距離は、補正処理が施される前の補正前ギャップ距離である。

次に、ステップＳ４０３で、板温計８は、鋼板１の温度（板温度）を測定する。上記板温度は、メッキ浴２内の溶融メッキ温度等に応じて決まり、本実施の形態の板温度は、およそ４２０℃である。

ステップＳ４０４では、溶融メッキの目付け量制御装置１００以外の他の設備９により、鋼板１の板厚を計測する。
次に、補正処理部２６は、（１）鋼板の板温度測定値に基づいて、ギャップ距離の補正量を決定する処理（ステップＳ４０５）、及び（２）鋼板の板厚値に基づいて、ギャップ距離の補正量を決定する処理（ステップＳ４０６）を行う。

次に、ステップＳ４０７では、板温補正処理部２１が板温補正テーブル２３を基に算出した補正量と、板厚補正処理部２２が板厚補正テーブル２４を基に算出した補正量とを合算し、上記合算した補正量をステップＳ４０２でギャップセンサ６が計測した補正前ギャップ距離に加えて、補正後のギャップ距離を算出するようにしている。

次に、ステップＳ４０８では、鋼板１に付着している溶融メッキの目付け量を付着量計１０により計測する。鋼板１に付着している過剰な溶融メッキ分は、ワイピングノズル５によってすでに除去されているが、上記除去後の実際の目付け量がどのくらいになっているのかを把握するために、この付着量計１０により板幅全体にわたってスキャンして計測している。

次に、ステップＳ４０９では、ワイピングノズル５の新位置を、ワイピングノズル新位置算出処理部２７により算出する。
次に、ステップＳ４１０では、上記ステップＳ４０８で計測した目付け量の実績値と、目付け量の目標値とを比較してその差を、ワイピングノズル移動量算出処理部２８により算出する。ここで、例えば、上記実績値が目標値よりも小さければ、目付け量は予定よりも少なかったことになる。そこで、ガスワイピングノズル５によるワイピング力を小さくして、現状よりも多い目付けが行われるようにする必要がある。すなわち、このステップではワイピングノズルの目標位置とワイピング力（ワイピングノズルの移動量）の計算が行われる。

次に、ステップＳ４１１では、ステップＳ４１０で計算した移動量分だけガスワイピングノズル５を移動させる処理を行う。この移動処理は、上述した駆動部２５によりガスワイピングノズル５を鋼板１に対して進退させて行う。

次に、ステップＳ４１２では全てのめっき作業が終了した否かを判断し、終了していない場合にはステップＳ４０２に戻って、上述した処理を鋼帯の連続メッキ中は一定周期で繰り返し行う。また、ステップＳ４１２の判断の結果、全ての作業が終了した場合にはステップＳ４１３に進んで鋼板１の走行を終了させる。

＜（１）鋼板の板温度測定値に基づくギャップ距離の補正量の決定＞
ここでは、ステップＳ４０５における、鋼板１の板温度の測定値に応じてギャップ距離をどの程度補正すべきかを決定するアルゴリズムについて説明する。

ギャップセンサ６は、鋼帯の温度によって測定する値に誤差を生じてしまう。そのため、板温と測定誤差との関係を表した板温補正テーブル２３をオフラインテストであらかじめ作成しておくようにした。本実施の形態では、ギャップ距離を一定にして鋼板１の板温度を常温からオンライン条件時と同じ４２０℃の範囲で変化させた時のギャップセンサ６の出力変化を調べることにより、鋼板１の板温度とギャップ距離の関係を明確にした。

鋼板温度に対するギャップ距離の測定結果を図５に示す。
図５に示すように、板厚値が０．８ｍｍの鋼板１を対象に、ギャップ距離を１５ｍｍ（特性曲線（イ））、２０ｍｍ（特性曲線（ロ））、３０ｍｍ（特性曲線（ハ））の３種類に設定して同様の測定を実施した。その結果、上記３種類のギャップ距離の大きさを問わず、鋼板温度が１０℃上昇するとギャップセンサは実際のギャップ距離よりも約０．０６ｍｍ分大きく出力するということが分かった。

また、上記ギャップ距離の変化量は、鋼板温度が常温から４２０℃の範囲ではほぼ一定であって、これより、本実施の形態でのギャップセンサ６の位置決め範囲では、板温度とギャップ距離との関係を下記の比例関数式（１）で表わすことが可能であることがわかった。

例えば、板厚が０．８ｍｍ、板温が４２０℃の鋼板とのギャップを測定する時の、ギャップセンサの板温補正値は「−２．３４ｍｍ」である（実験値による）。また、鋼板の温度を常温（２０℃）から５００℃程度まで昇降させたときのギャップセンサの測定誤差の変化を得る実験を行った結果、板温と測定誤差との間にはリニアな関係があることが分かった。そこで、ギャップセンサの板温による測定誤差、すなわち板温補正（値）を関数で表現すると、
ｙ＝−0.006(ｘ-20)……（１式）となる。
但し、ｙ：板温補正値[mm] ｘ：板温度[℃]

これは、板温が±１０℃変化したとき、ギャップセンサの測定誤差は±０．０６ｍｍとなることを意味している。なお、上記比例関数式で求める方法の他に、鋼板温度に対するギャップ距離変化の関係を、図３に示した板温補正テーブル２３に保持するようにしてもよい。

そこで、本実施の形態での鋼板１の板温度４２０℃にあてはめれば、ギャップ距離は約２．３４ｍｍの誤差を生ずることとなり、ギャップセンサ６が測定した測定値（補正前ギャップ距離）に対して、「２．３４ｍｍ」を差し引く補正処理を行う必要があることが分かった。

また、メッキ浴２から引き上げられる鋼板１の板温度が短時間で大きく変動せず、メッキ浴２に収容された溶融メッキの温度がほぼ一定しているメッキラインの場合、板温計８が出力する測定値に基づかずに、溶融メッキの温度に対応する所定の補正量を補正前ギャップ距離から差し引くようにしてもよい。この場合は、板温センサ８１に不具合が発生して適正な板温度を測定できない状況に陥ったときでも不適切な補正量を算出しないので、かえって好都合となることもあるからである。

上述したように、計測装置制御システム２０における板温補正処理部２１では、オフラインで予め求めておいた温度と誤差との関係を表した板温補正テーブル２３に、鋼板１の現在の板温度を当てはめ、現在の鋼板温度であればギャップセンサ６が出力する測定値に対してどの程度の補正をしなければならないかを算出するようにしている。

＜（２）鋼板の板厚値に基づくギャップ距離の補正量の決定＞
次に、ステップＳ４０６で行う板厚補正処理、すなわち、鋼板の板厚さに応じてギャップ距離をどの程度補正すべきかを決定するアルゴリズムについて説明する。

鋼板１の厚さが変わると、ギャップセンサ６と鋼板１間の磁場の浸透が変化するため、ギャップセンサ６は誤差を含んだ測定値を出力してしまう。このため、板厚値と測定誤差との関係を表した板厚補正テーブル２４をオフライン時であらかじめ作成しておくようにした。

本実施の形態では、鋼板温度を常温かつ一定にした上で、鋼板１の厚さを０．６〜２．３ｍｍの範囲で変化させた時のギャップセンサ６の出力変化を調べることにより、鋼板１の板厚値とギャップ距離との関係を明確にした。

図６に、鋼板の厚さに対するギャップ距離の誤差補正量を示す。本実施の形態のメッキラインで対象となる鋼板１は、０．８ｍｍの厚さのものが最も多いことから、０．８ｍｍの板厚を基準にしてそれ以外の板厚の鋼板１が流れてきたときの測定誤差を実験的に求めておき、オンライン時での誤差補正量にしている。

実験では、鋼板１の厚さが大きくなる程、ギャップセンサ６の測定誤差量は拡大していくことが明らかになったので、本実施の形態では、図６に示すように０．８ｍｍを基準として、鋼板板厚が０．２ｍｍずつ段階的に増えていった時の誤差補正量を設定するようにした。つまり、他の設備９から出力された板厚値を受け取った板厚補正処理部２２は、その入力された板厚値が図６に示す板厚補正テーブル２４のどの区分に属するかを参照して、ギャップ距離の補正量を決定するようにしている。

具体的には例えば、１．１ｍｍの板厚値の場合、ギャップ距離の補正量は−０．１２ｍｍとなる。なお、本実施の形態の板厚補正テーブル２４のような０．２ｍｍごとの閾値よりもさらに細かな閾値を設けて、補正量を決めるようにしてもよい。

また、上述した板温補正処理部２１及び板厚補正処理部２２の他に、ギャップセンサ６毎に不可避的に発生するセンサ固有のばらつき誤差（ギャップと出力特性の非直線性）を補正する処理を行うようにしてもよい。

何故ならば、センサメーカは測定精度をある範囲内に収まるように保証して製品出荷しているので、ギャップセンサの測定値にはある範囲内ではあるがそれぞれのセンサ毎に固有の誤差を含んでいる。そこで、更なる測定精度の向上を図る場合には、この各ギャップセンサが有している固有の誤差についても考慮することが必要になる。この場合には、各ギャップセンサの出力特性をオフライン実験（テスト）であらかじめ検証しておき、誤差補正するように構成してもよい。

本実施の形態では、ワイピング力を変化させるにあたり、ガスワイピングノズル５から噴出されるガスの力（ガス圧）は変化させずに一定にしたまま、ガスワイピングノズル５の位置を、補正前の位置よりも鋼板１から離したり近づけたりして、ギャップ距離を変化させるようにして制御している。

なお、ガスワイピングノズル５によるワイピング力を変化させて鋼板１に付着したメッキ層の目付け量を制御する場合、ガスワイピングノズル５の位置及びガス圧の２つの制御因子が大きく係わっている。このため、目付け量制御の方法としては、一般的に、（１）ガス圧が一定で、ガスワイピングノズル５の位置を制御する方法、（２）ガスワイピングノズル５の位置が一定で、ガス圧を制御する方法のいずれかが採用される。

上述したように、本実施の形態では、上記（１）のガス圧一定で、ガスワイピングノズル５のノズル位置をダイナミックに可変にさせる方法を採用している。その理由は、ガス圧の制御は圧力制御となるため、変更後の圧力値が落ち着くまでに時間がかかってしまいオンラインの目付け量制御には不都合なこと、一方で、ガスワイピングノズル５のノズル位置制御は、ガスワイピングノズル５を所望の位置に短時間で移動させることができるためである。

このように、目付け量の実績値をギャップ距離にフィードバックし、ガスワイピングノズル５のノズル位置を適切に補正することにより、目付け量制御を行うようにしている。

上述したギャップ距離の誤差補正を行うことにより、ギャップセンサ６が測定するギャップ距離に含まれる誤差がどの程度改善されるかを試算した結果を図７に示す。
図７には、鋼板１の表面、裏面それぞれについて、評価範囲（１５〜２５ｍｍの操業範囲）及び全測定範囲（０〜４０ｍｍのセンサレンジ）での誤差精度評価を示している。ここで、上記図７に示す値は、本実施の形態の誤差補正処理を行ったときのギャップ距離に含まれている測定誤差量に相当している。

図７に示すように、本実施の形態によれば、鋼板１の表面側の評価範囲では、（ａ）板温補正後のギャップ距離誤差Ｔ₁が０．１２ｍｍ、（ｂ）板厚補正後のギャップ距離誤差Ｔ₂が０．０９ｍｍとなり、上記（ａ）及び（ｂ）の総合誤差（Ｔ₁の二乗とＴ₂の二乗との和に対する平方根の値）としては、０．１５ｍｍに改善されることが明らかになった。

一方、鋼板１の裏面側の評価範囲では、（ａ）板温補正後のギャップ距離誤差Ｔ₁が０．１２ｍｍ、（ｂ）板厚補正後のギャップ距離誤差Ｔ₂が０．１０ｍｍであり、上記（ａ）及び（ｂ）の総合誤差（Ｔ₁の二乗とＴ₂の二乗との和に対する平方根の値）としては、０．１６ｍｍに改善されることが明らかになった。

さらに、上述したギャップセンサ毎のばらつき、すなわち、各ギャップセンサが不可避的に有している固有の測定誤差を補正した結果を図７の（c)に示している。具体的には、本実施の形態で用いたギャップセンサの場合、鋼板１の表側では測定誤差を０．０４ｍｍ、裏側では０．０３ｍｍに小さくすることができた。

したがって、総合精度（（ａ）及び（ｂ）の総合誤差の２倍＋（ｃ））としても、上述した誤差補正処理を行うことによって、約±０．３５ｍｍに改善することを見込むことができるようになった。誤差補正処理を行わなかった場合には±（２〜３）ｍｍ程度の誤差があったので、大幅な精度向上を達成出来た。

次に、ギャップ距離が補正された場合、これが溶融メッキの目付け量の変化にどの程度影響するかを試算してみた。

ギャップ距離の誤差が０．４ｍｍあった場合、そのときの目付け量のばらつきは、ガス圧や走行速度によってある程度の変動分があるが、およそ２〜３ｇ／ｍ²になると考えられる。
一方、本実施の形態で対象になる鋼板に対して溶融メッキ処理を行うときの目付け量の仕様は、例えば３０〜４５ｇ／ｍ²である。このため、目付け量のばらつきが２〜３ｇ／ｍ²というのは、仕様として要求される目付け量の１割近くに相当することとなり、ギャップ距離に測定誤差が０．４ｍｍ含まれれば、目付け量に大きな影響を与えてしまうことになる。

これに対して、本実施の形態による誤差補正処理を行えば、上述したようにギャップ距離誤差が約±０．３５ｍｍに改善されるので、目付け量のばらつきが±１０ｇ／ｍ²あったのが±（７〜８）ｇ／ｍ²のばらつき範囲までに抑えることが期待でき、約２〜３ｇ／ｍ²程度軽減することができる。

このように、本実施の形態によれば、渦流式のギャップセンサを用いて鋼板１とガスワイピングノズル５とのギャップ距離を測定するとともに、そのオンライン測定時における鋼板１の状態に基づいてギャップ距離の誤差補正を行うようにしているので、鋼板１から所定量離れた位置にガスワイピングノズル５を高精度に位置決めすることが可能となり、鋼板１に対する目付け量制御を高精度に行うことができる。

なお、上述した実施の形態では、上記渦流式センサにより測定したギャップ距離に含まれる測定誤差を補正するための補正量を算出する際に、上記鋼板の板温度との関係及び上記鋼板の板厚さとの関係の両方に基づいて算出した。しかし、必ずしも両方でなくても、少なくとも何れか一方の関係に基いて算出するようにしてもよい。

（第２の実施の形態）
上述したように、第１の実施の形態における溶融メッキの目付け量制御装置１００では、ギャップセンサ６が測定したギャップ距離の実測値に対して、鋼板１の板温度や板厚値に応じた誤差補正を施すことによって、ガスワイピングノズル５の位置決めを高精度に行うようにした。この場合、ガスワイピングノズル５の位置は、ギャップセンサ６のみの測定値に基づいて決定されるように構成されていた。
本実施の形態では、ギャップセンサ６による測定値の他に、リニアセンサによる測定値も利用しながら、鋼板１に対するガスワイピングノズル５の位置を設定するようにしている。

鋼板１から所定のギャップ距離分の間隔を開けた位置にガスワイピングノズル５を移動させる場合、第１の実施の形態のようにギャップセンサ６がガスワイピングノズル５に一体的に取り付いていれば、このギャップセンサ６の出力値に基づいてガスワイピングノズル５の位置を制御することが可能である。所望のワイピング力を作用させるには、鋼板１を基準にしたギャップ距離を制御すればよいためである。

しかしながら、鋼板１を基準にするということは、基準面の鋼板１が動けばこれにあわせてガスワイピングノズル５も移動させる必要が生じる。すなわち、例えば、メッキ浴２に浸漬された平らな鋼板１が、所定の軌道上を左右にぶれることなく垂直に引き上げられる場合であれば、ガスワイピングノズル５のノズル全体は鋼板１と並行にギャップ距離分を離れて位置決めされるようにすればよいが、実際には中心軌道上を完全な垂直状態で鋼板１が引き上げられることはない。また、鋼板１は移動中には張力の影響で、僅かながらの反りを有している。

そこで、本実施の形態では、ギャップセンサ６とは別にリニアセンサ７をガスワイピングノズル５に取り付けるように構成している。図８は、本実施の形態の溶融メッキの目付け量制御装置８００の全体構成図である。
なお、図８において、第１の実施の形態における溶融メッキの目付け量制御装置１００と同じ構成は同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８に示すように、溶融メッキの目付け量制御装置８００における表ワイピングノズル５ａに表リニアセンサ７ａを取り付け、裏ワイピングノズル５ｂに裏リニアセンサ７ｂを取り付けて、表と裏のリニアセンサ７ａ、７ｂが一対の組になってリニアセンサ７を構成している。上記表リニアセンサ７ａは、表ワイピングノズル５ａの位置（絶対位置）、裏リニアセンサ７ｂは、裏ワイピングノズル５ｂの位置（絶対位置）をそれぞれ計測する。

本実施の形態のリニアセンサ７は、パルスジェネレータに基づいて移動距離を検出する方式ではなく、ロッドの移動を磁気でつかまえて変位を出力する磁気センサ方式のセンサを使用している。この磁気センサ方式によるリニアセンサ７によれば、パルスジェネレータ式よりも測定精度を良くすることが可能である。

リニアセンサ７を用いることによって、ギャップセンサ６では求めることのできなかったガスワイピングノズル５の絶対位置が分かり、これにより鋼板１の横ぶれや反りを予測することが可能となる。このように、鋼板１のいわゆるゆらぎを予測できるようにして、ガスワイピングノズルの位置決め制御をより一層高精度に行うようにしている。

また、リニアセンサ７を用いる他の効果としては、以下のことが挙げられる。
ギャップセンサ６とともにリニアセンサ７を有していれば、例えば、オンライン測定中にギャップセンサ６が故障したとしても、リニアセンサ７の値を基にガスワイピングノズル５を位置決めすることが可能になる。また、ギャップセンサ６とリニアセンサ７との両センサが出力する値を互いに足し合わせることで、鋼板のパスラインを絶対位置として検出することが可能になる。

本実施の形態によれば、ギャップセンサ６により鋼板１を基準とするガスワイピングノズル５の距離を算出するとともに、リニアセンサ７によりガスワイピングノズル５の絶対位置を測定するので、鋼板１の動きのずれ（ゆらぎ）に起因する、鋼板１の走行時の横ぶれ、歪み、反り等やワイピング主ノズルのツイスト量（鋼板の走行状態）を把握できる。

本発明の第１の実施の形態における溶融メッキの目付け量制御装置の全体構成を示す図である。 溶融メッキの目付け量制御装置の全体動作を制御するためのフローチャートである。 計測装置制御システムの構成を示すブロック図である。 溶融メッキ処理手順に従って溶融メッキの計測装置制御システムが行う処理の内容を示すフローチャートである。 鋼板温度に対するギャップ距離の測定結果を示す特性図である。 鋼板厚さに対するギャップ距離の誤差補正量を示す特性図である。 本実施の形態の溶融メッキの目付け量制御装置により、ギャップ距離の誤差補正した場合、誤差精度がどの程度改善されるかを試算した結果を示す図である。 第２の実施の形態における溶融メッキの目付け量制御装置の全体構成を示す図である。

符号の説明

１ 鋼板
２ メッキ浴
３ 周回ローラ
４ 補助周回ローラ
５ ガスワイピングノズル
６ ギャップセンサ
７ リニアセンサ
８ 板温計
９ 他設備
１０ 付着量計
２０ 計測装置制御システム
２１ 板温補正処理部
２２ 板厚補正処理部
２３ 板温補正テーブル
２４ 板厚補正テーブル
２５ 駆動部
２５ ワイピングノズルの駆動部
２６ 補正処理部
２７ ワイピングノズル新位置算出処理部
２８ ワイピングノズル移動量算出処理部
１００ 溶融メッキの目付け量制御装置

Claims (7)

1. 鋼板の生産ラインで用いる渦流式センサを補正する方法であって、
   上記渦流式センサが出力した実測値に含まれている測定誤差に対する補正量を、上記鋼板の板温度と上記渦流式センサの測定誤差との関係に基づいて算出する板温補正量算出処理と、
   上記渦流式センサが出力した実測値に含まれている測定誤差に対する補正量を、上記鋼板の板厚と上記渦流式センサの測定誤差との関係に基づいて算出する板厚補正量算出処理と、
   上記板温補正量算出処理により算出した板温誤差補正量と、上記板厚補正量算出処理により算出した板厚誤差補正量とに基づいて、上記渦流式センサが出力した実測値を補正する実測値補正処理とを有することを特徴とする渦流式センサの補正方法。
2. 鋼板に対して溶融金属皮膜を形成するための溶融メッキラインにおいて、ワイピングノズルから噴出するガスによって上記鋼板に付着した溶融メッキの目付け量制御を行う溶融メッキの目付け量制御装置であって、
   上記鋼板と上記ワイピングノズルとのギャップ距離を非接触で測定する渦流式センサと、
   上記渦流式センサにより測定したギャップ距離に含まれる測定誤差を補正するための補正量を、上記鋼板の板温度との関係及び上記鋼板の板厚との関係のうち、少なくとも何れか一方の関係に基づいて算出する補正量算出手段と、
   上記補正量算出手段により算出した誤差補正量に基いて、上記渦流式センサにより測定したギャップ距離に含まれる測定誤差をキャンセルすることが可能なワイピングノズルの設定位置を算出する設定位置算出手段と、
   上記設定位置算出手段により算出された設定位置に上記ワイピングノズルを移動させるワイピングノズル移動手段とを有することを特徴とする溶融メッキの目付け量制御装置。
3. 上記設定位置算出手段により算出された設定位値に位置決めしたワイピングノズルから噴出されるガスによってワイピング処理された鋼板に付着している溶融メッキの目付け量を検出する目付け量検出手段を有し、
   上記設定位置算出手段は、上記目付け量検出手段により検出した溶融メッキの目付け量と、目標の目付け量との差分をキャンセル可能なワイピングノズルの位置を算出することを特徴とする請求項２に記載の溶融メッキの目付け量制御装置。
4. 上記ワイピングノズルの絶対位置を検出するリニアセンサを有し、
   上記リニアセンサにより検出された絶対位置の情報に基づいて、上記鋼板の反りまたは走行ぶれを検出することを特徴とする請求項２または３に記載の溶融メッキの目付け量制御装置。
5. 鋼板に対して溶融金属皮膜を形成するための溶融メッキラインにおいて、ワイピングノズルから噴出するガスによって上記鋼板に付着した溶融メッキの目付け量制御を行う溶融メッキの目付け量制御方法であって、
   上記鋼板と上記ワイピングノズルとのギャップ距離を渦流式センサにより非接触で測定するギャップ距離測定処理と、
   上記渦流式センサにより測定したギャップ距離に含まれる測定誤差を補正するための補正量を、上記鋼板の板温度との関係及び上記鋼板の板厚との関係のうち、少なくとも何れか一方の関係に基いて算出する補正量算出処理と、
   上記補正量算出処理により算出した誤差補正量に基いて、上記渦流式センサにより測定したギャップ距離に含まれる測定誤差をキャンセルすることが可能なワイピングノズルの設定位置を算出する設定位置算出処理と、
   上記設定位置算出処理により算出された設定位置に上記ワイピングノズルを移動させるワイピングノズル移動処理とを有することを特徴とする溶融メッキの目付け量制御方法。
6. 上記設定位置算出処理により算出された設定位置に位置決めしたワイピングノズルから噴出されるガスによってワイピング処理された鋼板に付着している溶融メッキの目付け量を検出する目付け量検出処理を有し、
   上記設定位置算出処理は、上記目付け量検出処理により検出した溶融メッキの目付け量と、目標の目付け量との差分をキャンセル可能なワイピングノズルの位置を算出することを特徴とする請求項５に記載の溶融メッキの目付け量制御方法。
7. 上記ワイピングノズルの絶対位置をリニアセンサにより検出する絶対位置検出処理を有し、
   上記リニアセンサにより検出された絶対位置の情報に基づいて、上記鋼板の反りまたは走行ぶれを検出することを特徴とする請求項５または６に記載の溶融メッキの目付け量制御方法。

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