JP2804318B2 - めっき付着量制御方法 - Google Patents
めっき付着量制御方法Info
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- JP2804318B2 JP2804318B2 JP30951189A JP30951189A JP2804318B2 JP 2804318 B2 JP2804318 B2 JP 2804318B2 JP 30951189 A JP30951189 A JP 30951189A JP 30951189 A JP30951189 A JP 30951189A JP 2804318 B2 JP2804318 B2 JP 2804318B2
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Description
本発明は、溶融金属浴中を通ってめっきされたストリ
ップの表面に、ワイピングノズルからガスを吹き付けて
めっき付着量を制御するめっき付着量制御方法に係り、
特に、目付変更点前後の目付はずれを最小限にすること
が可能なめっき付着量制御方法に関するものである。
ップの表面に、ワイピングノズルからガスを吹き付けて
めっき付着量を制御するめっき付着量制御方法に係り、
特に、目付変更点前後の目付はずれを最小限にすること
が可能なめっき付着量制御方法に関するものである。
連続式溶融亜鉛めっきラインで亜鉛めっき鋼板を生産
する際には、第１図に示す如く、溶融亜鉛浴10の中を通
ってめっきされたストリップ12の表面に、ワイピングノ
ズル14、16からガスを吹き付けて亜鉛付着量が調節され
ている。即ち、ストリップ12の表面に付着した亜鉛を、
ワイピングガスの噴流により圧迫、押し下げることによ
って、付着亜鉛が絞られる。図において、18はシンクロ
ールである。 このような溶融亜鉛めっきラインにおいて、ストリッ
プ12上の目付（めっき付着量）変更点前後の亜鉛付着量
を制御する方法として、特公昭56−12316には、ワイピ
ングガス圧力Ｐが、ワイピングノズルの間隔Ｄ、高さ及
び角度、更にライン速度LS、めっき付着量の関数で表わ
されることを利用して、品種切替あるいはストリップの
変形等に起因してライン速度LSやノズル間隔Ｄ等の作業
条件を大きく変更する際に、フィードバックによる制御
以前に、予め見出されたワイピングガス圧力Ｐ、ノズル
−ストリップ間隔Ｄ、ノズル高さＨ、ノズル角度、ライ
ン速度LS、めっき付着量の各作業条件相互間の関係式
（実験式）に基づいて、上記作業条件のいずれかが変わ
ったときに、その加工条件に対応して、目標めっき付着
量を保持するような他の作業条件を算出し、これらを同
時に変更するようにして、品種切替による目標めっき付
着量やライン速度等の変更に応じて、ワイピングガス圧
力等の他の作業条件を迅速に変更、設定できるようにし
たものが開示されている。 又、特公昭57−10948には、プリセット制御を主体と
して、ワイピングガス圧力Ｐとワイピングノズルとスト
リップの間隔Ｄの大きな調整はプリセット制御で設定し
てしまい、品種切替時等のガス噴射条件を大きく変更す
る必要があるときには、これら圧力Ｐと間隔Ｄ又はいず
れか一方の条件を短時間に大きく調整し、ラインからの
めっき厚みの情報による微細な調整はフィードバック制
御で調整し、更に、ライン速度とめっき厚みの間には一
定の相関関係があるので、これを比例制御で調整するよ
うにして、応答性を高めたものが開示されている。
する際には、第１図に示す如く、溶融亜鉛浴10の中を通
ってめっきされたストリップ12の表面に、ワイピングノ
ズル14、16からガスを吹き付けて亜鉛付着量が調節され
ている。即ち、ストリップ12の表面に付着した亜鉛を、
ワイピングガスの噴流により圧迫、押し下げることによ
って、付着亜鉛が絞られる。図において、18はシンクロ
ールである。 このような溶融亜鉛めっきラインにおいて、ストリッ
プ12上の目付（めっき付着量）変更点前後の亜鉛付着量
を制御する方法として、特公昭56−12316には、ワイピ
ングガス圧力Ｐが、ワイピングノズルの間隔Ｄ、高さ及
び角度、更にライン速度LS、めっき付着量の関数で表わ
されることを利用して、品種切替あるいはストリップの
変形等に起因してライン速度LSやノズル間隔Ｄ等の作業
条件を大きく変更する際に、フィードバックによる制御
以前に、予め見出されたワイピングガス圧力Ｐ、ノズル
−ストリップ間隔Ｄ、ノズル高さＨ、ノズル角度、ライ
ン速度LS、めっき付着量の各作業条件相互間の関係式
（実験式）に基づいて、上記作業条件のいずれかが変わ
ったときに、その加工条件に対応して、目標めっき付着
量を保持するような他の作業条件を算出し、これらを同
時に変更するようにして、品種切替による目標めっき付
着量やライン速度等の変更に応じて、ワイピングガス圧
力等の他の作業条件を迅速に変更、設定できるようにし
たものが開示されている。 又、特公昭57−10948には、プリセット制御を主体と
して、ワイピングガス圧力Ｐとワイピングノズルとスト
リップの間隔Ｄの大きな調整はプリセット制御で設定し
てしまい、品種切替時等のガス噴射条件を大きく変更す
る必要があるときには、これら圧力Ｐと間隔Ｄ又はいず
れか一方の条件を短時間に大きく調整し、ラインからの
めっき厚みの情報による微細な調整はフィードバック制
御で調整し、更に、ライン速度とめっき厚みの間には一
定の相関関係があるので、これを比例制御で調整するよ
うにして、応答性を高めたものが開示されている。
しかしながら、通常ワイピングノズルと付着量計の距
離は100m近く離れているため、実績値によるフィードバ
ック制御では、応答に時間がかかり、特に目付変更点前
後では付着量がハンチングしてしまうため、フィードバ
ック制御を使うことができない。従って、目付変更点前
後のめっき付着量制御精度が良くないという問題点を有
していた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされた
もので、目付変更点前後の目付はずれを最小限にするこ
とが可能な、めっき付着量制御方法を提供することを課
題とする。
離は100m近く離れているため、実績値によるフィードバ
ック制御では、応答に時間がかかり、特に目付変更点前
後では付着量がハンチングしてしまうため、フィードバ
ック制御を使うことができない。従って、目付変更点前
後のめっき付着量制御精度が良くないという問題点を有
していた。 本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされた
もので、目付変更点前後の目付はずれを最小限にするこ
とが可能な、めっき付着量制御方法を提供することを課
題とする。
本発明は、溶融金属浴中を通ってめっきされたストリ
ップの表面に、ワイピングノズルからガスを吹き付けて
めっき付着量を制御するに際して、目付変更点前後では
通常の制御からフィードフォワード制御に切換え、先行
板の後端部又は後行板の先端部の付着量設定値を、先行
板の設定値と後行板の設定値の内、大きな方の値とする
フィードフォワード制御を行うことにより、前記課題を
達成したものである。
ップの表面に、ワイピングノズルからガスを吹き付けて
めっき付着量を制御するに際して、目付変更点前後では
通常の制御からフィードフォワード制御に切換え、先行
板の後端部又は後行板の先端部の付着量設定値を、先行
板の設定値と後行板の設定値の内、大きな方の値とする
フィードフォワード制御を行うことにより、前記課題を
達成したものである。
本発明においては、溶融金属浴中を通ってめっきされ
たストリップの表面に、ワイピングノズルからガスを吹
き付けてめっき付着量を制御するに際して、目付変更点
前後では、通常の制御から例えばモデル式によるフィー
ドフォワード制御に切換えるようにしている。従って、
ワイピングノズルと付着量計の位置が離れている場合で
あっても、制御のハンチングを防止し、めっき付着量の
制御精度を向上できる。又、その際に、先行板の後端部
又は後行板の先端部の付着量設定値を、先行板の設定値
と後行板の設定値の内、大きな方の値とするようにした
ので、めっき付着量が設定値より不足することがなく、
製品不良を防止することができる。
たストリップの表面に、ワイピングノズルからガスを吹
き付けてめっき付着量を制御するに際して、目付変更点
前後では、通常の制御から例えばモデル式によるフィー
ドフォワード制御に切換えるようにしている。従って、
ワイピングノズルと付着量計の位置が離れている場合で
あっても、制御のハンチングを防止し、めっき付着量の
制御精度を向上できる。又、その際に、先行板の後端部
又は後行板の先端部の付着量設定値を、先行板の設定値
と後行板の設定値の内、大きな方の値とするようにした
ので、めっき付着量が設定値より不足することがなく、
製品不良を防止することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明
する。 本実施例は、本発明を、第１図に示したような、溶融
亜鉛浴10中を通ってめっきされたストリップ12の表面
に、ワイピングノズル14、16からガスを吹付けてめっき
付着量Ｍを制御する溶融めっきラインに適用したもので
ある。 本実施例によるめっき付着量制御装置は、第２図に示
す如く、例えば純亜鉛によるめっき時に、前記ワイピン
グノズル14、16の下流側（第１図の上方）で、ストリッ
プ12が冷えた状態でめっき付着量（厚さ）を測定するめ
っき付着量計（厚み計）20と、例えば合金めっきの場合
にストリップ12の地鉄の含有率及び合金化されためっき
の付着量を測定する合金化度計22と、該めっき付着量計
20又は合金化度計22の出力に基づいて、本発明によりめ
っき付着量を制御する付着量制御装置24と、該付着量制
御装置24及び前記付着量計20又は合金化度計22から入力
される信号により、付着量設定値やめっき品種を設定す
るプロセスコンピュータ26と、オフラインの回帰計算用
コンピュータ28と、その表示装置28A及びラインプリン
タ28Bとから構成されている。 以下、実施例の作用を説明する。 まず、前記付着量計20、合金化度計22等により、付着
量制御に使用する各種実績データを所定サンプリング周
期毎に収集し、プロセスコンピュータ26のメモリに格納
して実績収集テーブルを作成する。収集する実績データ
としては、例えばストリップ−ノズル間距離実績値DP、
ワイピングノズル高さHP、ワイピングガス圧力実績値
PP、ライン速度実績値LSP、ワイピングノズル部におけ
るストリップ板厚ｔ、ワイピングノズル部におけるスト
リップ板幅Ｗ、亜鉛浴温度実績値Tz、ノズル種類、ノズ
ル角度、ダル・ブライト区分、規格グループ番号、めっ
き付着量設定値Ms、めっき付着量実績値MP、亜鉛浴成分
（Al、Pb、Fe）、ガス種類（空気、窒素）、めっき品種
等がある。 なお、データ収集時には、上下限チェックを行い、以
上データは空欄にして実績収集テーブルへのデータ格納
を行う。 次に、回帰計算用の実績テータを用いて、回帰計算用
コンピュータ28で回帰計算を行い、次式の回帰係数ａ、
ｂ、ｃを求める。 Ｍ＝aX2＋bX＋ｃ ……（１） ここで、M:めっき付着量設定値又は実績値 X:めっき付着量相当値 回帰計算を行うのは、パラメータａ、ｂ、ｃの更新に
よるモデル式のレベルアップ、より的中率の高い付着量
モデル式の検討、モデル式中のパラメータａ、ｂ、ｃの
層分け方法変更の検討のためである。この回帰計算は、
開発系のコンピュータを用いてオフラインで行うことが
望ましいが、オンライン系のプロセスコンピュータ26が
付着量制御中であっても、平行して回帰計算を行うこと
も可能である。なお、回帰計算用実績データの一部が異
常である場合には、回帰計算の対象データから除いて、
回帰精度を上げることができる。 具体的には、発明者が実操業データを検討することに
よって見い出した、例えば次のような基本モデル式 Ｘ＝（1/lnH）・（LS・D/P）1/2 ×L1・L2 ……（２） ここで、LS:ライン速度、 D:ストリップ−ワイピングノズル間の距
離、 P:ワイピングガス圧力、 H:溶融金属浴面からのワイピングノズル高
さ、 L1、L2:定数（補正係数） の定数L1＝L2＝１（基準値）とした、次の回帰式を設定
し、この中に、回帰計算用実績データを代入して、回帰
係数ａ、ｂ、ｃを求める。 Ｘ＝（1/lnPP） ×｛（LSP・DP）/PP｝1/2 ……（３） MP＝aX2＋bX＋ｃ ……（４） ここで、Ｐは実績値を示す添字である。 回帰計算用コンピュータ28は、プロセスコンピュータ
26の回帰計算用実績データテーブルから設定された条件
のデータを読出し、該回帰計算用コンピュータ28内の回
帰データテーブルに格納する。次いで、実際の回帰計算
に使用するデータの項目を指定し、対応する条件のデー
タを読出して、回帰計算を行う。 必要に応じて相関チェックを行った後、回帰データテ
ーブル中のデータを使用して回帰計算を実行し、計算結
果を表示装置28Aに表示する。又、回帰計算用パラメー
タ、回帰計算の設定内容、回帰データテーブルに格納し
たデータ、回帰計算結果等をラインプリンタ28Bに出力
することもできる。 フィードフォワード制御に際しては、まず、前出
（２）式をワイピングガス圧力Ｐについて解いた次の
（５）式 Ｐ＝（LS・Ｄ・L1 2・L2 2） ／（Ｘ・lnH）２ ……（５） 及び同じく（２）式をストリップ−ワイピングノズル
間の距離Ｄについて解いた次の（６）式 Ｄ＝Ｐ・（Ｘ・lnH）２ ／（LS・L1 2・L2 2） ……（６） の定数L1＝L2＝１とおいて、（５）式及び（６）式によ
りワイピングガス圧力Ｐ及びノズル間隔Ｄを決定し、フ
ィードフォワード制御による付着量制御を行う。この
際、ワイピングガス圧力Ｐの設定値を求めるときには、
ライン速度LS、ノズル間隔Ｄ、ノズル高さＨは、いずれ
もそれまでの実績値を用いる。又、ノズル間隔Ｄを算出
する際には、ワイピングガス圧力Ｐを、ライン稼動後に
決定される理想操業時のノズル圧力に対応する定数と
し、ライン速度LS及びノズル高さＨは実績値とする。
又、めっき付着量相当値Ｘとしては、前出（１）式を解
くことによって求められる次式の値Ｘを用いる。 なお、b2−4a（ｃ−Ms）が負である場合には、この値
を零とおく。前出（１）式は必ず単調増加になるので、
めっき付着量相当値Ｘとしては、X1、X2のうち大きい方
の値を使用する。 なお、（７）式に用いる回帰係数ａ、ｂ、ｃは、例え
ばガス種類、ノズル種類、ノズル角度、ダル材又はブラ
イト材、ホット材又はコールド材、めっき付着量設定値
Ms、ノズル高さHP、ライン速度LSP、板厚、板幅、スト
リップ単位張力、亜鉛浴温度、亜鉛浴前板温等に応じて
層分けすることにより、回帰計算の精度を向上すること
ができる。 なお、層分けされた回帰係数ａ、ｂ、ｃのいずれを使
うかは、プロセスコンピュータ26からの命令情報により
自動的に決定される。又、オペレータの指定により設定
することも可能である。 前出（６）式による計算結果に応じて、ストリップ−
ノズル間距離Ｄを動かすに際しては、これを時々刻々変
更すると操業上好ましくない。そこで、実際には、例え
ば第３図に示す如く、10ミリピッチ毎にステップ状に距
離Ｄを変更することができる。 ｙ＝ｆ（ｘ） ……（８） ここで、ｘは、（６）式による計算結果、ｙは実際の
ノズル位置である。 本実施例においては、ノズル間隔Ｄを拡げているとき
と、狭めていくときでヒステリシスを設けているので、
ハンチングが防止される。なお、ノズル間隔Ｄを設定す
る際には、ストリップ12の板厚の変化に応じた補正も行
う。 一方、ライン速度LS、めっき付着量Ｍ、ワイピングガ
ス圧力Ｐ、ノズル位置等のワイピングノズルまわりの各
種実績値の変動がなく、ラインが安定して稼動している
ときには、フィードバック制御を行う。 具体的には、ワイピングノズル14、16の下流にあるめ
っき付着量計20又は合金化度計22の情報によりワイピン
グガス圧力Ｐをフィードバック補正する。このフィード
バック制御と前記フィードフォワード制御の違いは、定
数L2が更新されるか否かであり、他の機能は基本的には
同一である。 このフィードバック制御は、前記フィードフォワード
制御に使用しているモデル式を補正することにより実現
する。このフィードバック制御における補正係数L2は、
次式により計算される。 L2＝（Ｘ・lnH/L1） ×｛P/（LS・Ｄ）｝1/2 ……（９） ここで、めっき付着量相当値Ｘは、前出（７）式によ
り計算される。なお、この際に（７）式の計算に用いら
れるめっき付着量Ｍは設定値Msではなく実績値MPとす
る。又、ノズル高さＨ、ワイピングガス圧力Ｐ、ライン
速度LS、ノズル間隔Ｄは、いずれも、前回の制御タイミ
ングから今回の制御タイミングまでの期間の各実績値の
時間平均値とする。又、補正係数L1は、学習パラメータ
テーブルに記憶された値を用いる（初期値は１）。 この（９）式により算出される補正係数L2は、フィー
ドバック補正テーブルに格納されると共に、以下のワイ
ピングガス圧力計算、ストリップ−ノズル間距離計算に
使用される。なお、フィードバック制御が行われている
ときは、学習パラメータテーブル内容の更新が行わな
い。これは、学習制御による補正係数L1の更新と、フィ
ードバック制御による補正係数L2の更新が同時に発生す
ると過補正となるからである。 このフィードバック制御時におけるワイピングガス圧
力Ｐ及びストリップ−ノズル間距離Ｄの計算は、前記フ
ィードフォワード制御の場合と同様に行う。なお、この
際に用いられる補正係数L2は１ではなく前出（９）式に
よって計算された値となる。 又、計算結果に応じたストリップ−ノズル間距離Ｄの
動かし方も、フィードフォワード制御の場合と同様とす
ることができる。 なお、補正係数L2は、めっき付着量計20又は合金化度
計22からの付着量情報が送信されてくる毎に更新される
ので、層分けはせず、単一のパラメータとする。 本発明によるストリップ上の目付変更点前後の付着量
制御は、次のようにして行う。 まず薄目付から厚目付に変更する場合は、第４図に示
す如く、ストリップ12の目付変更点が、ワイピングノズ
ル14、16より所定距離x1（20m程度）上流のＡに到着す
る迄は、通常の制御を行なう。即ち、例えばストリップ
−ワイピングノズル間距離の実績値Dp、ワイピングガス
圧力の実績値Pp、ライン速度の実績値LSpの各変化率が
すべて所定値以下であり、ワイピングノズルまわりの操
業が安定していると判定される時は、フィードバック
（F/B）制御を行い、安定していないと判定される時
は、例えば前記モデル式によるフィードフォワード（F/
F）制御を行う。なお、前記安定状態は、ワイピングノ
ズルまわりの操業が安定しているということを意味して
おり、付着量計20、22設置場所での亜鉛付着量が安定し
ているという意味ではない。 ストリップ12の目付変更点がＡ点に到達した時点で、
制御モードを通常の制御から、前記モデル式によるフィ
ードフォワード制御に切換える。同時に、付着量設定値
も、先行板の値から、大きな方の後行板の値に先行して
切替える。 次いで、ストリップ12の目付変更点が、ワイピングノ
ズル14、16の配設位置であるＢ点に到達した時点で、実
際の板厚変化に合せて、板厚を先行板の値から後行板の
値に切替える。 更に、ストリップ12の目付変更点が、Ｂ点から所定距
離x3（100m程度）下流の、付着量計20、22が配設された
Ｃ点に到達した時点で、制御モードを、本発明によるフ
ィードフォワード制御から、通常の制御に戻す。同時
に、例えばプロセスコンピュータ26から直接指令を与え
て、付着量計20、22の設定変更を行う。 このようにして、薄目付から厚目付に変更する場合
は、先行板（薄目付設定値）の後端部を後行板（厚目付
設定値）の設定値でフィードフォワード制御することに
より、第５図に示す如く、後行板の先端部から必要なめ
っき付着量を確保することができる。なお、先行板の後
端部も厚目付となってしまうが、設定値より小さめの付
着量になることは許されないのに対して、設定値より大
きめの付着量となることは、製品規格上は得に問題が無
い。 逆に、厚目付から薄目付に変更する場合は、第６図に
示す如く、ストリップ12の目付変更点が前記Ｂ点に到達
する迄は、通常の制御を行う。 目付変更点がＢ点に到達した時点で、制御モードを、
通常の制御から、前記フィードフォワード制御に切替え
る。同時に、実際の板厚変化に合せて、板厚を先行板の
値から後行板の値に切替える。 次いで、ストリップ12の目付変更点が、Ｂ点より所定
距離x2（20m程度）下流のＥ点に到達した時点で、付着
量設定値を先行板の値から後行板の値に遅らせて切替え
る。 次いで、目付変更点が前記Ｃ点に到達した時点で、例
えばプロセスコンピュータ26から直接指令を与えて、付
着量計20、22の設定変更を行う。 更に、目付変更点が、該Ｃ点より前記所定距離x2下流
のＧ点に到達した時点で、制御モードを、本発明による
フィードフォワード制御から、通常の制御に戻す。 このようにして、厚目付から薄目付に変更する場合
は、後行板（薄目付設定値）の先端部を先行板（厚目付
設定値）の設定値でフィードフォワード制御することに
より、第７図に示す如く、先行板の後端部迄、必要なめ
っき付着量を確保することができる。 なお、制御の切替えタイミングは、差厚めっき等に対
応するため、ストリップ12の表面と裏面で異なるタイミ
ングとすることができる。又、先行板と後行板の板厚及
び付着量設定値が同一である場合には、本発明による目
付変更点前後の制御を省略して、通常の制御を継続する
ことができる。 更に、本実施例では、フィードフォワード制御及びフ
ィードバック制御で使用しているモデル式（１）、
（２）の的中精度を自動的に向上させるべく、学習も行
っている。即ち、（２）式の補正係数L1を各種実績値か
ら計算し、学習パラメータテーブルに格納し、フィード
フォワード制御やフィードバック制御時には、この学習
パラメータテーブルに格納されたデータL1を使用する。
学習制御のタイミングは、めっき付着量計又は合金化度
計22から付着量情報が送信されてきたときであって、且
つ、フィードバック制御が可能な安定状態である。この
学習制御と前記フィードバック制御とは大変類似した機
能であるが、学習制御によれば、長期間のモデル式オー
トチューニングが可能であり、補正係数L1が、他の各種
パラメータにより層分けされているという特徴を有す
る。これに対して、フィードバック制御は、、短期間の
モデル式オートチューニング機能と考えることができ、
フィードバック補正係数L2は層分けされず、単一のパラ
メータとなっている。この学習制御は、フィードフォワ
ード制御で使用されているモデル式の中の学習パラメー
タL1を計算することにより実現される。 学習パラメータL1は、次のように計算される。即ち、
フィードバック補正係数L2＝１とおくと、前出（２）式
から、次式が導出される。 L1＝Ｘ・lnHP ×｛PP/（LSP・DP）｝1/2 ……（10） ここで、めっき付着量相当値Ｘは、前出（７）式によ
り計算される。なお、この学習時には、めっき付着量Ｍ
は設定値Msではなく実績値MPとする。又、回帰係数ａ、
ｂ、ｃの層分けも、めっき付着量の実績値MPをパラメー
タとする。又、ノズル高さHP、ワイピングガス圧力PP、
ライン速度LSP、ノズル間隔DPは、いずれも、前回の制
御タイミングから今回の制御タイミングまでの期間の各
実績値の時間平均値であり、実績収集テーブルより計算
される。なお、空欄のデータは平均値計算から外す。 （10）式によって計算された学習補正係数L1は、次式
に示すフィルタリング計算を行った後、学習パラメータ
仮テーブル（学習パラメータテーブルそのものではな
い）に格納される。 L1(n)＝（１−α）・L1 ＋α・L1(n-1) ……（11） ここで、L1(n)は、学習パラメータ仮テーブルに格納
される値、L1は、（10）式による計算結果、L
1(n-1)は、L1(n)を格納する前に学習パラメータ仮テー
ブルから読出した値、αはフィルタリング定数（α＝０
はフィルタ無し）、α＝１はフィルタ無限大）である。 なお、フィードバック制御が行われていない場合に
は、学習パラメータ仮テーブルの内容を学習パラメータ
テーブルに格納する。この処理により、学習補正係数L1
とフィードバック補正係数L2の同時更新が防止され、過
制御が防止される。 学習制御結果データは、学習パラメータ計算の直後の
時点で、前記回帰計算用実績データテーブルへ格納され
る。なお、対象テーブルが存在しないが、データが上下
限異常値であるときには、回帰計算用実績データテーブ
ルには空欄を格納する。 本実施例においては、フィードフォワード制御用のモ
デル式にフィードバック制御による補正係数L2を設けて
いるので、フィードフォワード制御とフィードバック制
御を共通の式に基づいて実施することができ、制御が簡
略である。 前記実施例においては、本発明が、純亜鉛めっき及び
合金めっきに適用されていたが、本発明が適用されるめ
っきの種類は、これに限定されない。
する。 本実施例は、本発明を、第１図に示したような、溶融
亜鉛浴10中を通ってめっきされたストリップ12の表面
に、ワイピングノズル14、16からガスを吹付けてめっき
付着量Ｍを制御する溶融めっきラインに適用したもので
ある。 本実施例によるめっき付着量制御装置は、第２図に示
す如く、例えば純亜鉛によるめっき時に、前記ワイピン
グノズル14、16の下流側（第１図の上方）で、ストリッ
プ12が冷えた状態でめっき付着量（厚さ）を測定するめ
っき付着量計（厚み計）20と、例えば合金めっきの場合
にストリップ12の地鉄の含有率及び合金化されためっき
の付着量を測定する合金化度計22と、該めっき付着量計
20又は合金化度計22の出力に基づいて、本発明によりめ
っき付着量を制御する付着量制御装置24と、該付着量制
御装置24及び前記付着量計20又は合金化度計22から入力
される信号により、付着量設定値やめっき品種を設定す
るプロセスコンピュータ26と、オフラインの回帰計算用
コンピュータ28と、その表示装置28A及びラインプリン
タ28Bとから構成されている。 以下、実施例の作用を説明する。 まず、前記付着量計20、合金化度計22等により、付着
量制御に使用する各種実績データを所定サンプリング周
期毎に収集し、プロセスコンピュータ26のメモリに格納
して実績収集テーブルを作成する。収集する実績データ
としては、例えばストリップ−ノズル間距離実績値DP、
ワイピングノズル高さHP、ワイピングガス圧力実績値
PP、ライン速度実績値LSP、ワイピングノズル部におけ
るストリップ板厚ｔ、ワイピングノズル部におけるスト
リップ板幅Ｗ、亜鉛浴温度実績値Tz、ノズル種類、ノズ
ル角度、ダル・ブライト区分、規格グループ番号、めっ
き付着量設定値Ms、めっき付着量実績値MP、亜鉛浴成分
（Al、Pb、Fe）、ガス種類（空気、窒素）、めっき品種
等がある。 なお、データ収集時には、上下限チェックを行い、以
上データは空欄にして実績収集テーブルへのデータ格納
を行う。 次に、回帰計算用の実績テータを用いて、回帰計算用
コンピュータ28で回帰計算を行い、次式の回帰係数ａ、
ｂ、ｃを求める。 Ｍ＝aX2＋bX＋ｃ ……（１） ここで、M:めっき付着量設定値又は実績値 X:めっき付着量相当値 回帰計算を行うのは、パラメータａ、ｂ、ｃの更新に
よるモデル式のレベルアップ、より的中率の高い付着量
モデル式の検討、モデル式中のパラメータａ、ｂ、ｃの
層分け方法変更の検討のためである。この回帰計算は、
開発系のコンピュータを用いてオフラインで行うことが
望ましいが、オンライン系のプロセスコンピュータ26が
付着量制御中であっても、平行して回帰計算を行うこと
も可能である。なお、回帰計算用実績データの一部が異
常である場合には、回帰計算の対象データから除いて、
回帰精度を上げることができる。 具体的には、発明者が実操業データを検討することに
よって見い出した、例えば次のような基本モデル式 Ｘ＝（1/lnH）・（LS・D/P）1/2 ×L1・L2 ……（２） ここで、LS:ライン速度、 D:ストリップ−ワイピングノズル間の距
離、 P:ワイピングガス圧力、 H:溶融金属浴面からのワイピングノズル高
さ、 L1、L2:定数（補正係数） の定数L1＝L2＝１（基準値）とした、次の回帰式を設定
し、この中に、回帰計算用実績データを代入して、回帰
係数ａ、ｂ、ｃを求める。 Ｘ＝（1/lnPP） ×｛（LSP・DP）/PP｝1/2 ……（３） MP＝aX2＋bX＋ｃ ……（４） ここで、Ｐは実績値を示す添字である。 回帰計算用コンピュータ28は、プロセスコンピュータ
26の回帰計算用実績データテーブルから設定された条件
のデータを読出し、該回帰計算用コンピュータ28内の回
帰データテーブルに格納する。次いで、実際の回帰計算
に使用するデータの項目を指定し、対応する条件のデー
タを読出して、回帰計算を行う。 必要に応じて相関チェックを行った後、回帰データテ
ーブル中のデータを使用して回帰計算を実行し、計算結
果を表示装置28Aに表示する。又、回帰計算用パラメー
タ、回帰計算の設定内容、回帰データテーブルに格納し
たデータ、回帰計算結果等をラインプリンタ28Bに出力
することもできる。 フィードフォワード制御に際しては、まず、前出
（２）式をワイピングガス圧力Ｐについて解いた次の
（５）式 Ｐ＝（LS・Ｄ・L1 2・L2 2） ／（Ｘ・lnH）２ ……（５） 及び同じく（２）式をストリップ−ワイピングノズル
間の距離Ｄについて解いた次の（６）式 Ｄ＝Ｐ・（Ｘ・lnH）２ ／（LS・L1 2・L2 2） ……（６） の定数L1＝L2＝１とおいて、（５）式及び（６）式によ
りワイピングガス圧力Ｐ及びノズル間隔Ｄを決定し、フ
ィードフォワード制御による付着量制御を行う。この
際、ワイピングガス圧力Ｐの設定値を求めるときには、
ライン速度LS、ノズル間隔Ｄ、ノズル高さＨは、いずれ
もそれまでの実績値を用いる。又、ノズル間隔Ｄを算出
する際には、ワイピングガス圧力Ｐを、ライン稼動後に
決定される理想操業時のノズル圧力に対応する定数と
し、ライン速度LS及びノズル高さＨは実績値とする。
又、めっき付着量相当値Ｘとしては、前出（１）式を解
くことによって求められる次式の値Ｘを用いる。 なお、b2−4a（ｃ−Ms）が負である場合には、この値
を零とおく。前出（１）式は必ず単調増加になるので、
めっき付着量相当値Ｘとしては、X1、X2のうち大きい方
の値を使用する。 なお、（７）式に用いる回帰係数ａ、ｂ、ｃは、例え
ばガス種類、ノズル種類、ノズル角度、ダル材又はブラ
イト材、ホット材又はコールド材、めっき付着量設定値
Ms、ノズル高さHP、ライン速度LSP、板厚、板幅、スト
リップ単位張力、亜鉛浴温度、亜鉛浴前板温等に応じて
層分けすることにより、回帰計算の精度を向上すること
ができる。 なお、層分けされた回帰係数ａ、ｂ、ｃのいずれを使
うかは、プロセスコンピュータ26からの命令情報により
自動的に決定される。又、オペレータの指定により設定
することも可能である。 前出（６）式による計算結果に応じて、ストリップ−
ノズル間距離Ｄを動かすに際しては、これを時々刻々変
更すると操業上好ましくない。そこで、実際には、例え
ば第３図に示す如く、10ミリピッチ毎にステップ状に距
離Ｄを変更することができる。 ｙ＝ｆ（ｘ） ……（８） ここで、ｘは、（６）式による計算結果、ｙは実際の
ノズル位置である。 本実施例においては、ノズル間隔Ｄを拡げているとき
と、狭めていくときでヒステリシスを設けているので、
ハンチングが防止される。なお、ノズル間隔Ｄを設定す
る際には、ストリップ12の板厚の変化に応じた補正も行
う。 一方、ライン速度LS、めっき付着量Ｍ、ワイピングガ
ス圧力Ｐ、ノズル位置等のワイピングノズルまわりの各
種実績値の変動がなく、ラインが安定して稼動している
ときには、フィードバック制御を行う。 具体的には、ワイピングノズル14、16の下流にあるめ
っき付着量計20又は合金化度計22の情報によりワイピン
グガス圧力Ｐをフィードバック補正する。このフィード
バック制御と前記フィードフォワード制御の違いは、定
数L2が更新されるか否かであり、他の機能は基本的には
同一である。 このフィードバック制御は、前記フィードフォワード
制御に使用しているモデル式を補正することにより実現
する。このフィードバック制御における補正係数L2は、
次式により計算される。 L2＝（Ｘ・lnH/L1） ×｛P/（LS・Ｄ）｝1/2 ……（９） ここで、めっき付着量相当値Ｘは、前出（７）式によ
り計算される。なお、この際に（７）式の計算に用いら
れるめっき付着量Ｍは設定値Msではなく実績値MPとす
る。又、ノズル高さＨ、ワイピングガス圧力Ｐ、ライン
速度LS、ノズル間隔Ｄは、いずれも、前回の制御タイミ
ングから今回の制御タイミングまでの期間の各実績値の
時間平均値とする。又、補正係数L1は、学習パラメータ
テーブルに記憶された値を用いる（初期値は１）。 この（９）式により算出される補正係数L2は、フィー
ドバック補正テーブルに格納されると共に、以下のワイ
ピングガス圧力計算、ストリップ−ノズル間距離計算に
使用される。なお、フィードバック制御が行われている
ときは、学習パラメータテーブル内容の更新が行わな
い。これは、学習制御による補正係数L1の更新と、フィ
ードバック制御による補正係数L2の更新が同時に発生す
ると過補正となるからである。 このフィードバック制御時におけるワイピングガス圧
力Ｐ及びストリップ−ノズル間距離Ｄの計算は、前記フ
ィードフォワード制御の場合と同様に行う。なお、この
際に用いられる補正係数L2は１ではなく前出（９）式に
よって計算された値となる。 又、計算結果に応じたストリップ−ノズル間距離Ｄの
動かし方も、フィードフォワード制御の場合と同様とす
ることができる。 なお、補正係数L2は、めっき付着量計20又は合金化度
計22からの付着量情報が送信されてくる毎に更新される
ので、層分けはせず、単一のパラメータとする。 本発明によるストリップ上の目付変更点前後の付着量
制御は、次のようにして行う。 まず薄目付から厚目付に変更する場合は、第４図に示
す如く、ストリップ12の目付変更点が、ワイピングノズ
ル14、16より所定距離x1（20m程度）上流のＡに到着す
る迄は、通常の制御を行なう。即ち、例えばストリップ
−ワイピングノズル間距離の実績値Dp、ワイピングガス
圧力の実績値Pp、ライン速度の実績値LSpの各変化率が
すべて所定値以下であり、ワイピングノズルまわりの操
業が安定していると判定される時は、フィードバック
（F/B）制御を行い、安定していないと判定される時
は、例えば前記モデル式によるフィードフォワード（F/
F）制御を行う。なお、前記安定状態は、ワイピングノ
ズルまわりの操業が安定しているということを意味して
おり、付着量計20、22設置場所での亜鉛付着量が安定し
ているという意味ではない。 ストリップ12の目付変更点がＡ点に到達した時点で、
制御モードを通常の制御から、前記モデル式によるフィ
ードフォワード制御に切換える。同時に、付着量設定値
も、先行板の値から、大きな方の後行板の値に先行して
切替える。 次いで、ストリップ12の目付変更点が、ワイピングノ
ズル14、16の配設位置であるＢ点に到達した時点で、実
際の板厚変化に合せて、板厚を先行板の値から後行板の
値に切替える。 更に、ストリップ12の目付変更点が、Ｂ点から所定距
離x3（100m程度）下流の、付着量計20、22が配設された
Ｃ点に到達した時点で、制御モードを、本発明によるフ
ィードフォワード制御から、通常の制御に戻す。同時
に、例えばプロセスコンピュータ26から直接指令を与え
て、付着量計20、22の設定変更を行う。 このようにして、薄目付から厚目付に変更する場合
は、先行板（薄目付設定値）の後端部を後行板（厚目付
設定値）の設定値でフィードフォワード制御することに
より、第５図に示す如く、後行板の先端部から必要なめ
っき付着量を確保することができる。なお、先行板の後
端部も厚目付となってしまうが、設定値より小さめの付
着量になることは許されないのに対して、設定値より大
きめの付着量となることは、製品規格上は得に問題が無
い。 逆に、厚目付から薄目付に変更する場合は、第６図に
示す如く、ストリップ12の目付変更点が前記Ｂ点に到達
する迄は、通常の制御を行う。 目付変更点がＢ点に到達した時点で、制御モードを、
通常の制御から、前記フィードフォワード制御に切替え
る。同時に、実際の板厚変化に合せて、板厚を先行板の
値から後行板の値に切替える。 次いで、ストリップ12の目付変更点が、Ｂ点より所定
距離x2（20m程度）下流のＥ点に到達した時点で、付着
量設定値を先行板の値から後行板の値に遅らせて切替え
る。 次いで、目付変更点が前記Ｃ点に到達した時点で、例
えばプロセスコンピュータ26から直接指令を与えて、付
着量計20、22の設定変更を行う。 更に、目付変更点が、該Ｃ点より前記所定距離x2下流
のＧ点に到達した時点で、制御モードを、本発明による
フィードフォワード制御から、通常の制御に戻す。 このようにして、厚目付から薄目付に変更する場合
は、後行板（薄目付設定値）の先端部を先行板（厚目付
設定値）の設定値でフィードフォワード制御することに
より、第７図に示す如く、先行板の後端部迄、必要なめ
っき付着量を確保することができる。 なお、制御の切替えタイミングは、差厚めっき等に対
応するため、ストリップ12の表面と裏面で異なるタイミ
ングとすることができる。又、先行板と後行板の板厚及
び付着量設定値が同一である場合には、本発明による目
付変更点前後の制御を省略して、通常の制御を継続する
ことができる。 更に、本実施例では、フィードフォワード制御及びフ
ィードバック制御で使用しているモデル式（１）、
（２）の的中精度を自動的に向上させるべく、学習も行
っている。即ち、（２）式の補正係数L1を各種実績値か
ら計算し、学習パラメータテーブルに格納し、フィード
フォワード制御やフィードバック制御時には、この学習
パラメータテーブルに格納されたデータL1を使用する。
学習制御のタイミングは、めっき付着量計又は合金化度
計22から付着量情報が送信されてきたときであって、且
つ、フィードバック制御が可能な安定状態である。この
学習制御と前記フィードバック制御とは大変類似した機
能であるが、学習制御によれば、長期間のモデル式オー
トチューニングが可能であり、補正係数L1が、他の各種
パラメータにより層分けされているという特徴を有す
る。これに対して、フィードバック制御は、、短期間の
モデル式オートチューニング機能と考えることができ、
フィードバック補正係数L2は層分けされず、単一のパラ
メータとなっている。この学習制御は、フィードフォワ
ード制御で使用されているモデル式の中の学習パラメー
タL1を計算することにより実現される。 学習パラメータL1は、次のように計算される。即ち、
フィードバック補正係数L2＝１とおくと、前出（２）式
から、次式が導出される。 L1＝Ｘ・lnHP ×｛PP/（LSP・DP）｝1/2 ……（10） ここで、めっき付着量相当値Ｘは、前出（７）式によ
り計算される。なお、この学習時には、めっき付着量Ｍ
は設定値Msではなく実績値MPとする。又、回帰係数ａ、
ｂ、ｃの層分けも、めっき付着量の実績値MPをパラメー
タとする。又、ノズル高さHP、ワイピングガス圧力PP、
ライン速度LSP、ノズル間隔DPは、いずれも、前回の制
御タイミングから今回の制御タイミングまでの期間の各
実績値の時間平均値であり、実績収集テーブルより計算
される。なお、空欄のデータは平均値計算から外す。 （10）式によって計算された学習補正係数L1は、次式
に示すフィルタリング計算を行った後、学習パラメータ
仮テーブル（学習パラメータテーブルそのものではな
い）に格納される。 L1(n)＝（１−α）・L1 ＋α・L1(n-1) ……（11） ここで、L1(n)は、学習パラメータ仮テーブルに格納
される値、L1は、（10）式による計算結果、L
1(n-1)は、L1(n)を格納する前に学習パラメータ仮テー
ブルから読出した値、αはフィルタリング定数（α＝０
はフィルタ無し）、α＝１はフィルタ無限大）である。 なお、フィードバック制御が行われていない場合に
は、学習パラメータ仮テーブルの内容を学習パラメータ
テーブルに格納する。この処理により、学習補正係数L1
とフィードバック補正係数L2の同時更新が防止され、過
制御が防止される。 学習制御結果データは、学習パラメータ計算の直後の
時点で、前記回帰計算用実績データテーブルへ格納され
る。なお、対象テーブルが存在しないが、データが上下
限異常値であるときには、回帰計算用実績データテーブ
ルには空欄を格納する。 本実施例においては、フィードフォワード制御用のモ
デル式にフィードバック制御による補正係数L2を設けて
いるので、フィードフォワード制御とフィードバック制
御を共通の式に基づいて実施することができ、制御が簡
略である。 前記実施例においては、本発明が、純亜鉛めっき及び
合金めっきに適用されていたが、本発明が適用されるめ
っきの種類は、これに限定されない。
第１図は、ワイピングガスによるめっき付着量制御の原
理を示す略線図、 第２図は、本発明に係るめっき付着量制御方法を行うた
めの、めっき付着量制御装置の全体構成を示すブロック
線図、 第３図は、本発明の実施例におけるストリップ−ノズル
間距離の移動方法を示す線図、 第４図は、同じく、薄目付から厚目付に変更する場合の
制御状態を説明する線図、 第５図は、同じく、めっき後の亜鉛付着状態を示す断面
図、 第６図は同じく、厚目付から薄目付に変更する場合の制
御状態を説明する線図、 第７図は、同じく、めっき後の亜鉛付着状態を示す断面
図である。 10……溶融亜鉛浴、12……ストリップ、 14、16……ワイピングノズル、 20……めっき付着量計、22……合金化度計、 24……付着量制御装置、 26……プロセスコンピュータ。
理を示す略線図、 第２図は、本発明に係るめっき付着量制御方法を行うた
めの、めっき付着量制御装置の全体構成を示すブロック
線図、 第３図は、本発明の実施例におけるストリップ−ノズル
間距離の移動方法を示す線図、 第４図は、同じく、薄目付から厚目付に変更する場合の
制御状態を説明する線図、 第５図は、同じく、めっき後の亜鉛付着状態を示す断面
図、 第６図は同じく、厚目付から薄目付に変更する場合の制
御状態を説明する線図、 第７図は、同じく、めっき後の亜鉛付着状態を示す断面
図である。 10……溶融亜鉛浴、12……ストリップ、 14、16……ワイピングノズル、 20……めっき付着量計、22……合金化度計、 24……付着量制御装置、 26……プロセスコンピュータ。
Claims (1)
- 【請求項１】溶融金属浴中を通ってめっきされたストリ
ップの表面に、ワイピングノズルからガスを吹き付けて
めっき付着量を制御するに際して、 目付変更点前後では通常の制御からフィードフォワード
制御に切換え、 先行板の後端部又は後行板の先端部の付着量設定値を、
先行板の設定値と後行板の設定値の内、大きな方の値と
するフィードフォワード制御を行うことを特徴とするめ
っき付着量制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30951189A JP2804318B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | めっき付着量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30951189A JP2804318B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | めっき付着量制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03170653A JPH03170653A (ja) | 1991-07-24 |
| JP2804318B2 true JP2804318B2 (ja) | 1998-09-24 |
Family
ID=17993881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30951189A Expired - Lifetime JP2804318B2 (ja) | 1989-11-29 | 1989-11-29 | めっき付着量制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2804318B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0663632B1 (de) * | 1994-01-17 | 1997-12-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zur Führung eines Prozesses |
| JP4853107B2 (ja) * | 2006-05-29 | 2012-01-11 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 溶融金属めっき鋼帯の製造方法 |
| KR101879107B1 (ko) * | 2016-12-23 | 2018-07-16 | 주식회사 포스코 | 강판의 코팅층 두께 제어 장치 |
-
1989
- 1989-11-29 JP JP30951189A patent/JP2804318B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03170653A (ja) | 1991-07-24 |
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