JP2960285B2 - 放射率による合金化度制御方法および装置 - Google Patents
放射率による合金化度制御方法および装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金属帯めっき表面の合
金化処理を行う合金化炉において、金属帯表面の合金化
度を制御する合金化度制御方法および装置に関する。
金化処理を行う合金化炉において、金属帯表面の合金化
度を制御する合金化度制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、たとえば亜鉛めっき鋼板などのコ
イルの製品品質を決定するめっき状態の測定方法とし
て、（ａ）サンプリングした試料の曲げ・曲げ戻し試験
で剥離しためっき層の量を目視によって判定する、いわ
ゆるパウダリング試験、（ｂ）サンプリングした試料の
めっき層中の平均Ｆｅ濃度を測定する化学分析法、
（ｃ）サンプリングした試料を断面研磨して、光学顕微
鏡または走査型電子顕微鏡等を用いて観察して、ζ相、
δ1 相およびΓ相の厚みを測定する方法、（ｄ）分析用
Ｘ線回折装置を用いて、サンプリングした試料のＸ線回
折プロファイルを測定してζ相、δ1 相およびΓ相のＸ
線回折強度を測定する方法、（ｅ）合金化処理後のめっ
き層の輻射エネルギーや反射光強度を測定する方法、
（ｆ）η−Ｚｎ相のＸ線回折強度、η−Ｚｎ相とδ1 相
のＸ線回折強度比、およびΓ相とα相のＸ線回折強度比
を測定する方法、等がある。
イルの製品品質を決定するめっき状態の測定方法とし
て、（ａ）サンプリングした試料の曲げ・曲げ戻し試験
で剥離しためっき層の量を目視によって判定する、いわ
ゆるパウダリング試験、（ｂ）サンプリングした試料の
めっき層中の平均Ｆｅ濃度を測定する化学分析法、
（ｃ）サンプリングした試料を断面研磨して、光学顕微
鏡または走査型電子顕微鏡等を用いて観察して、ζ相、
δ1 相およびΓ相の厚みを測定する方法、（ｄ）分析用
Ｘ線回折装置を用いて、サンプリングした試料のＸ線回
折プロファイルを測定してζ相、δ1 相およびΓ相のＸ
線回折強度を測定する方法、（ｅ）合金化処理後のめっ
き層の輻射エネルギーや反射光強度を測定する方法、
（ｆ）η−Ｚｎ相のＸ線回折強度、η−Ｚｎ相とδ1 相
のＸ線回折強度比、およびΓ相とα相のＸ線回折強度比
を測定する方法、等がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た（ａ），（ｂ），（ｃ）の測定方法は、製品からサン
プリングした試験片を使用したオフライン測定であるた
め、リアルタイム制御には適用できない。また、（ｄ）
の測定方法は、ライン内に測定装置を配置することは可
能であるが、Ｘ線回折プロファイル測定および信号処理
に時間を要し、フィードバック制御には使用できない。
また、（ｅ），（ｆ）の方法は、オンライン測定が可能
で、かつリアルタイム性があるが、全体のシステム構成
が複雑で、高価になる傾向にある。
た（ａ），（ｂ），（ｃ）の測定方法は、製品からサン
プリングした試験片を使用したオフライン測定であるた
め、リアルタイム制御には適用できない。また、（ｄ）
の測定方法は、ライン内に測定装置を配置することは可
能であるが、Ｘ線回折プロファイル測定および信号処理
に時間を要し、フィードバック制御には使用できない。
また、（ｅ），（ｆ）の方法は、オンライン測定が可能
で、かつリアルタイム性があるが、全体のシステム構成
が複雑で、高価になる傾向にある。
【０００４】このように、簡単な構成で金属帯のめっき
状態を測定する方法が無く、従来は加熱帯の出側板温を
検出することによって合金化度を推定して、加熱量の制
御を行っている。
状態を測定する方法が無く、従来は加熱帯の出側板温を
検出することによって合金化度を推定して、加熱量の制
御を行っている。
【０００５】本発明の目的は、前述した課題を解決する
ため、金属帯の合金化度、放射率および表面温度間の相
関関係を利用して、放射率を測定、制御することによっ
て、金属帯の合金化度を、比較的簡単な構成で、かつ安
価に制御することが可能な放射率による合金化度制御方
法および装置を提供することである。
ため、金属帯の合金化度、放射率および表面温度間の相
関関係を利用して、放射率を測定、制御することによっ
て、金属帯の合金化度を、比較的簡単な構成で、かつ安
価に制御することが可能な放射率による合金化度制御方
法および装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、表面に溶融金
属が付着した金属帯を加熱して、合金化度を制御する合
金化度制御方法において、金属帯の合金化度、放射率お
よび表面温度間の相関関係を利用して、放射率を測定す
る工程と、当該放射率と予め定められた目標放射率とを
比較して放射率偏差を求める工程と、金属帯の板温を測
定する工程と、当該板温と予め定められた目標板温とを
比較して板温偏差を求める工程と、放射率および板温を
入力変数とし、放射率および板温の大きさに応じて区分
された複数の領域ごとに異なる制御則を持つオーバーラ
イドテーブルを用いて、前記放射率偏差と前記板温偏差
とを切換えて目標加熱量を出力する工程と、前記目標加
熱量に基づいて金属帯への加熱量を制御する工程とを含
むことを特徴とする放射率による合金化度制御方法であ
る。
属が付着した金属帯を加熱して、合金化度を制御する合
金化度制御方法において、金属帯の合金化度、放射率お
よび表面温度間の相関関係を利用して、放射率を測定す
る工程と、当該放射率と予め定められた目標放射率とを
比較して放射率偏差を求める工程と、金属帯の板温を測
定する工程と、当該板温と予め定められた目標板温とを
比較して板温偏差を求める工程と、放射率および板温を
入力変数とし、放射率および板温の大きさに応じて区分
された複数の領域ごとに異なる制御則を持つオーバーラ
イドテーブルを用いて、前記放射率偏差と前記板温偏差
とを切換えて目標加熱量を出力する工程と、前記目標加
熱量に基づいて金属帯への加熱量を制御する工程とを含
むことを特徴とする放射率による合金化度制御方法であ
る。
【０００７】
【０００８】
【０００９】また本発明は、表面に溶融金属が付着した
金属帯を加熱して、合金化度を制御する合金化度制御装
置において、金属帯の合金化度、放射率および表面温度
間の相関関係を利用して、放射率を測定する放射率測定
手段と、当該放射率と予め定められた目標放射率とを比
較して放射率偏差を求める放射率調節手段と、金属帯の
板温を測定する板温測定手段と、当該板温と予め定めら
れた目標板温とを比較して板温偏差を求める板温調節手
段と、放射率および板温を入力変数とし、放射率および
板温の大きさに応じて区分された複数の領域ごとに異な
る制御則を持ち、前記放射率偏差と前記板温偏差とを切
換えて目標加熱量を出力するオーバーライドテーブル
と、当該目標加熱量に基づいて、金属帯への加熱量を制
御する加熱量制御手段とを具備することを特徴とする放
射率による合金化度制御装置である。
金属帯を加熱して、合金化度を制御する合金化度制御装
置において、金属帯の合金化度、放射率および表面温度
間の相関関係を利用して、放射率を測定する放射率測定
手段と、当該放射率と予め定められた目標放射率とを比
較して放射率偏差を求める放射率調節手段と、金属帯の
板温を測定する板温測定手段と、当該板温と予め定めら
れた目標板温とを比較して板温偏差を求める板温調節手
段と、放射率および板温を入力変数とし、放射率および
板温の大きさに応じて区分された複数の領域ごとに異な
る制御則を持ち、前記放射率偏差と前記板温偏差とを切
換えて目標加熱量を出力するオーバーライドテーブル
と、当該目標加熱量に基づいて、金属帯への加熱量を制
御する加熱量制御手段とを具備することを特徴とする放
射率による合金化度制御装置である。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【作用】本発明に従えば、金属帯の合金化度、放射率お
よび表面温度間の相関関係を利用して、放射率を測定す
ることによって、金属帯の合金化度を精度良く捕捉する
ことができる。以下詳説すると、対象物の分光放射輝度
を測定する条件、すなわち測定波長、光学系等を固定し
た場合、放射率は対象物表面の組成や表面粗さ等の物性
的な性質、すなわち表面状態として捉えることができ
る。これを式で表現すると、１−（反射率）＝（放射
率）となる。
よび表面温度間の相関関係を利用して、放射率を測定す
ることによって、金属帯の合金化度を精度良く捕捉する
ことができる。以下詳説すると、対象物の分光放射輝度
を測定する条件、すなわち測定波長、光学系等を固定し
た場合、放射率は対象物表面の組成や表面粗さ等の物性
的な性質、すなわち表面状態として捉えることができ
る。これを式で表現すると、１−（反射率）＝（放射
率）となる。
【００１３】図３は、金属帯の加熱時間に対する金属帯
の板温および放射率の変化を示すグラフである。このグ
ラフにおいて、金属帯の表面にめっき金属が付着した直
後では、板温Ｔは５００℃近傍を示しているにも拘わら
ず、表面のめっき金属は溶融状態のままであり、光反射
性の金属光沢を有する。したがって、波長λ１＝１．５
５μｍで測定した放射率ελ１、および波長λ２＝２．
２μｍで測定した放射率ελ２は、０．１〜０．２程度
の値となる。その後、時間経過とともに合金化が進行す
ると、板温Ｔはほとんど変化しないにも拘らず、表面の
金属光沢が徐々に失われ、放射率ελ１，ελ２が次第
に単調増加してゆく。その後、加熱し過ぎの状態、いわ
ゆるハードベーク状態になると、合金化度が飽和して板
温Ｔはあまり変化しないが、放射率ελ１，ελ２は
０．５〜０．６程度の値となる。このように、合金化が
進行するにつれて放射率ελ１，ελ２が単調に増加す
るという相関関係を利用することによって、合金化度を
制御することが可能となる。
の板温および放射率の変化を示すグラフである。このグ
ラフにおいて、金属帯の表面にめっき金属が付着した直
後では、板温Ｔは５００℃近傍を示しているにも拘わら
ず、表面のめっき金属は溶融状態のままであり、光反射
性の金属光沢を有する。したがって、波長λ１＝１．５
５μｍで測定した放射率ελ１、および波長λ２＝２．
２μｍで測定した放射率ελ２は、０．１〜０．２程度
の値となる。その後、時間経過とともに合金化が進行す
ると、板温Ｔはほとんど変化しないにも拘らず、表面の
金属光沢が徐々に失われ、放射率ελ１，ελ２が次第
に単調増加してゆく。その後、加熱し過ぎの状態、いわ
ゆるハードベーク状態になると、合金化度が飽和して板
温Ｔはあまり変化しないが、放射率ελ１，ελ２は
０．５〜０．６程度の値となる。このように、合金化が
進行するにつれて放射率ελ１，ελ２が単調に増加す
るという相関関係を利用することによって、合金化度を
制御することが可能となる。
【００１４】さらに、測定された放射率と予め定められ
た目標放射率とを比較して放射率偏差を求め、これを目
標加熱量として金属帯への加熱量を制御することによっ
て、金属帯の合金化度を精度良く制御することができ
る。
た目標放射率とを比較して放射率偏差を求め、これを目
標加熱量として金属帯への加熱量を制御することによっ
て、金属帯の合金化度を精度良く制御することができ
る。
【００１５】また、金属帯の板温を測定し、この板温と
予め定められた目標板温とを比較して、板温偏差を求
め、オーバーライドテーブルを用いてこの板温偏差と前
述の放射率偏差とを切換えて目標加熱量を出力すること
によって、これら２つの偏差状態に応じて板温制御また
は放射率制御のどちらを優先的に動作させるかを切換え
ることが可能になる。オーバーライドテーブルは、放射
率および板温の大きさに応じて複数の領域に区分されて
おり、各領域はそれぞれ異なる制御則を持つ。したがっ
て、たとえばある目標値から大きく外れている場合は、
板温制御を用いて温度安定化を優先させ、目標値近傍に
収束している場合は放射率制御を用いて、合金化度の安
定化を優先させることによって、板温制御と放射率制御
の協調制御が可能になるため、制御の安定性および安全
性を向上させることができる。
予め定められた目標板温とを比較して、板温偏差を求
め、オーバーライドテーブルを用いてこの板温偏差と前
述の放射率偏差とを切換えて目標加熱量を出力すること
によって、これら２つの偏差状態に応じて板温制御また
は放射率制御のどちらを優先的に動作させるかを切換え
ることが可能になる。オーバーライドテーブルは、放射
率および板温の大きさに応じて複数の領域に区分されて
おり、各領域はそれぞれ異なる制御則を持つ。したがっ
て、たとえばある目標値から大きく外れている場合は、
板温制御を用いて温度安定化を優先させ、目標値近傍に
収束している場合は放射率制御を用いて、合金化度の安
定化を優先させることによって、板温制御と放射率制御
の協調制御が可能になるため、制御の安定性および安全
性を向上させることができる。
【００１６】また、金属帯の板温に対応して、放射率の
測定波長を切換えることによって、より高精度な放射率
測定を行うことができるため、合金化度制御の目標精度
を向上させることができる。
測定波長を切換えることによって、より高精度な放射率
測定を行うことができるため、合金化度制御の目標精度
を向上させることができる。
【００１７】また本発明に従えば、金属帯の合金化度、
放射率および表面温度間の相関関係を利用して、放射率
を測定する放射率測定手段を備えることによって、前述
のように、金属帯の合金化層を精度よく捕捉することが
できる。さらに、測定された放射率と予め定められた目
標放射率とを比較して放射率偏差を求め、これを目標加
熱量として出力する放射率調節手段と、この目標加熱量
に基づいて金属帯への加熱量を制御する加熱量制御手段
とを備えることによって、金属帯の合金化度を精度良く
制御することができる。
放射率および表面温度間の相関関係を利用して、放射率
を測定する放射率測定手段を備えることによって、前述
のように、金属帯の合金化層を精度よく捕捉することが
できる。さらに、測定された放射率と予め定められた目
標放射率とを比較して放射率偏差を求め、これを目標加
熱量として出力する放射率調節手段と、この目標加熱量
に基づいて金属帯への加熱量を制御する加熱量制御手段
とを備えることによって、金属帯の合金化度を精度良く
制御することができる。
【００１８】また、金属帯の板温を測定する板温制御手
段と、この板温と予め定められた目標板温とを比較して
板温偏差を求める板温調節手段と、この板温偏差と前記
放射率偏差とを切換えて目標加熱量を出力するオーバー
ライドテーブルとを備えることによって、これら２つの
偏差状態に応じて、板温制御または放射率制御のどちら
を優先的に動作させるかを切換えることが可能になり、
板温制御と放射率制御の協調制御によって制御系の安定
性および安全性を向上させることができる。
段と、この板温と予め定められた目標板温とを比較して
板温偏差を求める板温調節手段と、この板温偏差と前記
放射率偏差とを切換えて目標加熱量を出力するオーバー
ライドテーブルとを備えることによって、これら２つの
偏差状態に応じて、板温制御または放射率制御のどちら
を優先的に動作させるかを切換えることが可能になり、
板温制御と放射率制御の協調制御によって制御系の安定
性および安全性を向上させることができる。
【００１９】また、金属帯の板温に対応して、放射率の
測定波長を切換えることによって、より高精度の放射率
測定を行うことができるため、合金化度制御の目標精度
を向上させることができる。
測定波長を切換えることによって、より高精度の放射率
測定を行うことができるため、合金化度制御の目標精度
を向上させることができる。
【００２０】
【実施例】図１は、本発明の一実施例の構成を示すブロ
ック図である。鋼板などの金属帯１０は、所定速度で搬
送され、溶融亜鉛などの溶融金属１２を貯留するめっき
浴槽１１に浸漬され、シンクロール１３によって搬送方
向が垂直上方へ変えられ、高圧ノズルなどのワイピング
装置１４によって所定のめっき付着量に調整された後、
加熱帯１５に進入する。加熱帯１５において、直火式バ
ーナなどのバーナ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄによ
って金属帯１０が合金化処理に必要な温度にまで加熱さ
れ、表面から一定深さまで合金化が進行する。
ック図である。鋼板などの金属帯１０は、所定速度で搬
送され、溶融亜鉛などの溶融金属１２を貯留するめっき
浴槽１１に浸漬され、シンクロール１３によって搬送方
向が垂直上方へ変えられ、高圧ノズルなどのワイピング
装置１４によって所定のめっき付着量に調整された後、
加熱帯１５に進入する。加熱帯１５において、直火式バ
ーナなどのバーナ６０ａ，６０ｂ，６０ｃ，６０ｄによ
って金属帯１０が合金化処理に必要な温度にまで加熱さ
れ、表面から一定深さまで合金化が進行する。
【００２１】加熱帯１５の出側から所定距離の位置に放
射温度計３０が設置され、この放射温度計３０と接続さ
れた変換器３１から金属帯１０の放射率ελ１，ελ２
および板温Ｔが出力される。放射温度計３０は、加熱さ
れた金属表面からの輻射波をレンズで集光し、ミラーや
干渉フィルタによって分光し、異なる波長領域毎に、Ｇ
ｅやＰｂＳなどの複数の光検出素子で受光し、各波長に
おける分光輝度を計測するものである。各波長λｘ、板
温Ｔにおける放射率εｘは、εｘ＝Ｌｘ／Ｌｂ（λｘ，
Ｔ）という式で与えられる。なお、Ｌｘは分光放射輝度
であり、Ｌｂは黒体分光放射輝度である。
射温度計３０が設置され、この放射温度計３０と接続さ
れた変換器３１から金属帯１０の放射率ελ１，ελ２
および板温Ｔが出力される。放射温度計３０は、加熱さ
れた金属表面からの輻射波をレンズで集光し、ミラーや
干渉フィルタによって分光し、異なる波長領域毎に、Ｇ
ｅやＰｂＳなどの複数の光検出素子で受光し、各波長に
おける分光輝度を計測するものである。各波長λｘ、板
温Ｔにおける放射率εｘは、εｘ＝Ｌｘ／Ｌｂ（λｘ，
Ｔ）という式で与えられる。なお、Ｌｘは分光放射輝度
であり、Ｌｂは黒体分光放射輝度である。
【００２２】こうして、変換器３１は、たとえば波長λ
１＝１．５５μｍで測定した放射率ελ１、波長λ２＝
２．２μｍで測定した放射率ελ２および板温Ｔを出力
する。これら２つの放射率ελ１，ελ２は、スイッチ
３２に入力され、測定波長選択器２０の指令に基づい
て、どちらか一方の放射率が選択され、放射率調節計３
６に入力される。
１＝１．５５μｍで測定した放射率ελ１、波長λ２＝
２．２μｍで測定した放射率ελ２および板温Ｔを出力
する。これら２つの放射率ελ１，ελ２は、スイッチ
３２に入力され、測定波長選択器２０の指令に基づい
て、どちらか一方の放射率が選択され、放射率調節計３
６に入力される。
【００２３】一方、制御基準値となる目標放射率を設定
するため、各波長毎にλ１放射率設定部３３およびλ２
放射率設定部３４が設けられ、各出力はスイッチ３５に
それぞれ入力される。スイッチ３５は、測定波長選択器
２０の指令に基づいて、一方の出力を選択して、放射率
調節計３６へ出力する。なお、測定波長選択器２０にお
ける放射率測定波長の切換えは、オペレータの手動で行
うことも可能であるが、変換器３１から出力される板温
Ｔを判定して測定波長選択器２０に対して指令を行う自
動判定部２１を設けることによって、より高い精度で放
射率測定を行うことが可能になる。
するため、各波長毎にλ１放射率設定部３３およびλ２
放射率設定部３４が設けられ、各出力はスイッチ３５に
それぞれ入力される。スイッチ３５は、測定波長選択器
２０の指令に基づいて、一方の出力を選択して、放射率
調節計３６へ出力する。なお、測定波長選択器２０にお
ける放射率測定波長の切換えは、オペレータの手動で行
うことも可能であるが、変換器３１から出力される板温
Ｔを判定して測定波長選択器２０に対して指令を行う自
動判定部２１を設けることによって、より高い精度で放
射率測定を行うことが可能になる。
【００２４】放射率調節計３６において、スイッチ３２
で選択された放射率とスイッチ３５で選択された目標放
射率との放射率偏差が求められて、たとえばＰＩＤ制御
が行われ、後述するオーバライドテーブル３９に入力さ
れる。
で選択された放射率とスイッチ３５で選択された目標放
射率との放射率偏差が求められて、たとえばＰＩＤ制御
が行われ、後述するオーバライドテーブル３９に入力さ
れる。
【００２５】一方、変換器３１から出力される板温Ｔは
板温調節計３８に入力され、板温設定部３７で設定され
た目標板温との板温偏差が算出されて、たとえばＰＩＤ
制御が行われ、同様にオーバライドテーブル３９に入力
される。
板温調節計３８に入力され、板温設定部３７で設定され
た目標板温との板温偏差が算出されて、たとえばＰＩＤ
制御が行われ、同様にオーバライドテーブル３９に入力
される。
【００２６】図２は、図１のオーバライドテーブル３９
の一例を示すグラフである。オーバライドテーブル３９
は、Ｘ軸に板温Ｔを、Ｙ軸に放射率εをとって、設定変
更可能な板温ＴＬ，ＴＨおよび放射率εＬ，εＨを境界
とする５つの領域Ｒ１〜Ｒ５に区分されており、変換器
３１から出力される板温Ｔおよび放射率εがどの領域に
該当するかによって、オーバライドテーブル３９の出力
値が変化する。以下、分説すると、 （１）領域Ｒ１（Ｔ＜ＴＬかつε＞εＨ）に実測値
（Ｔ，ε）が位置する場合、放射率制御より優先して実
測板温Ｔを板温ＴＬとＴＨの範囲内に収めるため、実測
板温Ｔと板温ＴＬとの差を、次段の目標制御値として出
力する。したがって、全体の制御ループが動作すると、
実測値（Ｔ，ε）は板温ＴＬに向かって近づくように制
御される。
の一例を示すグラフである。オーバライドテーブル３９
は、Ｘ軸に板温Ｔを、Ｙ軸に放射率εをとって、設定変
更可能な板温ＴＬ，ＴＨおよび放射率εＬ，εＨを境界
とする５つの領域Ｒ１〜Ｒ５に区分されており、変換器
３１から出力される板温Ｔおよび放射率εがどの領域に
該当するかによって、オーバライドテーブル３９の出力
値が変化する。以下、分説すると、 （１）領域Ｒ１（Ｔ＜ＴＬかつε＞εＨ）に実測値
（Ｔ，ε）が位置する場合、放射率制御より優先して実
測板温Ｔを板温ＴＬとＴＨの範囲内に収めるため、実測
板温Ｔと板温ＴＬとの差を、次段の目標制御値として出
力する。したがって、全体の制御ループが動作すると、
実測値（Ｔ，ε）は板温ＴＬに向かって近づくように制
御される。
【００２７】（２）領域Ｒ２（Ｔ＜ＴＬかつε≦εＨ）
に実測値（Ｔ，ε）が位置する場合、放射率偏差と板温
偏差の大きい方を速やかに収束させるため、実測板温Ｔ
と板温ＴＬとの差、および実測放射率εと目標放射率ε
Ｓとの差をそれぞれ求めて、絶対値の大きな方を次段の
目標制御値として出力する。したがって、全体の制御ル
ープが動作すると、実測値（Ｔ，ε）は点Ｅ（ＴＬ，ε
Ｓ）に向かって階段状に近づくよう制御される。
に実測値（Ｔ，ε）が位置する場合、放射率偏差と板温
偏差の大きい方を速やかに収束させるため、実測板温Ｔ
と板温ＴＬとの差、および実測放射率εと目標放射率ε
Ｓとの差をそれぞれ求めて、絶対値の大きな方を次段の
目標制御値として出力する。したがって、全体の制御ル
ープが動作すると、実測値（Ｔ，ε）は点Ｅ（ＴＬ，ε
Ｓ）に向かって階段状に近づくよう制御される。
【００２８】（３）領域Ｒ３（ＴＬ≦Ｔ≦ＴＨ）に実測
値（Ｔ，ε）が位置する場合、板温制御より優先して実
測放射率εを速やかに目標放射率εＳに近づけるため
に、実測放射率εと目標放射率εＳとの差を次段の目標
制御値として出力する。したがって、全体の制御ループ
が動作すると、実測値（Ｔ，ε）は目標放射率εＳに向
かって近づくように制御される。
値（Ｔ，ε）が位置する場合、板温制御より優先して実
測放射率εを速やかに目標放射率εＳに近づけるため
に、実測放射率εと目標放射率εＳとの差を次段の目標
制御値として出力する。したがって、全体の制御ループ
が動作すると、実測値（Ｔ，ε）は目標放射率εＳに向
かって近づくように制御される。
【００２９】（４）領域Ｒ４（Ｔ＞ＴＨかつε≧εＬ）
に実測値（Ｔ，ε）が位置する場合、放射率偏差と板温
偏差の大きい方を速やかに収束させるため、実測板温Ｔ
と板温ＴＨとの差、および実測放射率εと目標放射率ε
Ｓとの差をそれぞれ求めて、絶対値の大きな方を次段の
目標制御値として出力する。したがって、全体の制御ル
ープが動作すると、実測値（Ｔ，ε）は点Ｇ（ＴＨ，ε
Ｓ）に向かって階段状に近づくよう制御される。
に実測値（Ｔ，ε）が位置する場合、放射率偏差と板温
偏差の大きい方を速やかに収束させるため、実測板温Ｔ
と板温ＴＨとの差、および実測放射率εと目標放射率ε
Ｓとの差をそれぞれ求めて、絶対値の大きな方を次段の
目標制御値として出力する。したがって、全体の制御ル
ープが動作すると、実測値（Ｔ，ε）は点Ｇ（ＴＨ，ε
Ｓ）に向かって階段状に近づくよう制御される。
【００３０】（５）領域Ｒ５（Ｔ＞ＴＨかつε＜εＬ）
に実測値（Ｔ，ε）が位置する場合、放射率制御より優
先して実測板温Ｔを板温ＴＬとＴＨとの範囲内に速やか
に収めるために、実測板温Ｔと板温ＴＨとの差を、次段
の目標制御値として出力する。したがって、全体の制御
ループが動作すると、実測値（Ｔ，ε）は板温ＴＨに向
かって近づくように制御される。
に実測値（Ｔ，ε）が位置する場合、放射率制御より優
先して実測板温Ｔを板温ＴＬとＴＨとの範囲内に速やか
に収めるために、実測板温Ｔと板温ＴＨとの差を、次段
の目標制御値として出力する。したがって、全体の制御
ループが動作すると、実測値（Ｔ，ε）は板温ＴＨに向
かって近づくように制御される。
【００３１】この動作を具体的に説明すると、先ず、変
換器３１から出力される実測値（Ｔ，ε）が点Ｕ１であ
る場合は、領域Ｒ３に向かってＸ軸と平行に移動して、
オーバシュート等により、点Ｕ２まで達する。すると、
点Ｕ２では、線分ＥＧに向かってＹ軸と平行に移動す
る。こうして、領域Ｒ１に属した実測値は、線分ＥＧ近
傍に収束する。
換器３１から出力される実測値（Ｔ，ε）が点Ｕ１であ
る場合は、領域Ｒ３に向かってＸ軸と平行に移動して、
オーバシュート等により、点Ｕ２まで達する。すると、
点Ｕ２では、線分ＥＧに向かってＹ軸と平行に移動す
る。こうして、領域Ｒ１に属した実測値は、線分ＥＧ近
傍に収束する。
【００３２】次に、実測値（Ｔ，ε）が点Ｐ１である場
合は、板温ＴＬとの偏差より目標放射率εＳとの偏差の
方が大きいため、先ずＹ軸に平行に移動して、オーバシ
ュート等により点Ｐ２まで達する。すると、点Ｕ２では
目標放射率εＳとの偏差より板温Ｔとの偏差の方が大き
いため、Ｘ軸に平行に移動して点Ｐ３まで達する。する
と、点Ｐ３では、板温との偏差より目標放射率εＳとの
偏差の方が大きいため、Ｙ軸に平行に移動する。こうし
て、板温ＴＬとの偏差と目標放射率εＳとの偏差とが等
しくなる直線（破線で示す）を跨ぐようにして、階段状
に点Ｅ近傍に収束する。
合は、板温ＴＬとの偏差より目標放射率εＳとの偏差の
方が大きいため、先ずＹ軸に平行に移動して、オーバシ
ュート等により点Ｐ２まで達する。すると、点Ｕ２では
目標放射率εＳとの偏差より板温Ｔとの偏差の方が大き
いため、Ｘ軸に平行に移動して点Ｐ３まで達する。する
と、点Ｐ３では、板温との偏差より目標放射率εＳとの
偏差の方が大きいため、Ｙ軸に平行に移動する。こうし
て、板温ＴＬとの偏差と目標放射率εＳとの偏差とが等
しくなる直線（破線で示す）を跨ぐようにして、階段状
に点Ｅ近傍に収束する。
【００３３】次に、実測値（Ｔ，ε）が点Ｑ１である場
合は、領域Ｒ２と同様に、板温ＴＨとの偏差と目標放射
率εＳとの偏差が等しくなる直線（破線で示す）を跨ぐ
ようにして、点Ｑ２，Ｑ３と階段状に移動して点Ｇ近傍
に収束する。
合は、領域Ｒ２と同様に、板温ＴＨとの偏差と目標放射
率εＳとの偏差が等しくなる直線（破線で示す）を跨ぐ
ようにして、点Ｑ２，Ｑ３と階段状に移動して点Ｇ近傍
に収束する。
【００３４】次に、実測値（Ｔ，ε）が点Ｖ１である場
合は、領域Ｒ１と同様に、先ず点Ｖ２に移動した後、線
分ＥＧに向かって収束する。
合は、領域Ｒ１と同様に、先ず点Ｖ２に移動した後、線
分ＥＧに向かって収束する。
【００３５】このようにして、各領域Ｒ１〜Ｒ５に位置
した実測値（Ｔ，ε）は、最終的に線分ＥＧの近傍に収
束するように制御される。なお、オーバライドテーブル
３９の区分する領域の数および配置は、図２のものに限
られず、操業条件に応じて適宜変更することができる。
した実測値（Ｔ，ε）は、最終的に線分ＥＧの近傍に収
束するように制御される。なお、オーバライドテーブル
３９の区分する領域の数および配置は、図２のものに限
られず、操業条件に応じて適宜変更することができる。
【００３６】図１に戻って、オーバライドテーブル３９
の出力は、４つの負荷配分テーブル４０ａ〜４０ｄに入
力され、各バーナ６０ａ〜６０ｄに対応した目標燃焼量
に変換される。負荷配分テーブル４０ａの出力は、制御
モード切換器２２の指令に基づいて切換わるスイッチ５
２ａの一方に入力される。一方、板温調節計３８からの
出力は、４つの負荷配分テーブル４１ａ〜４１ｄに入力
され、各バーナ６０ａ〜６０ｄに対応した目標燃焼量に
変換される。そして、負荷配分テーブル４１ａの出力
は、スイッチ５２ａの他方に入力される。なお、制御モ
ード切換器２２は、放射率制御と板温制御の協調制御モ
ードまたは板温制御モードを選択するために設けられ
る。スイッチ５２ａの出力は、ローセレクト部５３ａに
入力される。
の出力は、４つの負荷配分テーブル４０ａ〜４０ｄに入
力され、各バーナ６０ａ〜６０ｄに対応した目標燃焼量
に変換される。負荷配分テーブル４０ａの出力は、制御
モード切換器２２の指令に基づいて切換わるスイッチ５
２ａの一方に入力される。一方、板温調節計３８からの
出力は、４つの負荷配分テーブル４１ａ〜４１ｄに入力
され、各バーナ６０ａ〜６０ｄに対応した目標燃焼量に
変換される。そして、負荷配分テーブル４１ａの出力
は、スイッチ５２ａの他方に入力される。なお、制御モ
ード切換器２２は、放射率制御と板温制御の協調制御モ
ードまたは板温制御モードを選択するために設けられ
る。スイッチ５２ａの出力は、ローセレクト部５３ａに
入力される。
【００３７】一方、バーナ６０ａの近傍に配置された熱
電対などの炉温計６１ａからの出力は、炉温調節計５１
ａに入力されており、炉温設定部３７で設定された目標
炉温との炉温偏差が求められて、たとえばＰＩＤ制御が
行われ、同様にローセレクト部５３ａに入力される。
電対などの炉温計６１ａからの出力は、炉温調節計５１
ａに入力されており、炉温設定部３７で設定された目標
炉温との炉温偏差が求められて、たとえばＰＩＤ制御が
行われ、同様にローセレクト部５３ａに入力される。
【００３８】ローセレクト部５３ａでは、スイッチ５２
ａから出力される目標燃焼量と炉温調節計５１ａから出
力される目標燃焼量とを比較して、小さい方を選択して
出力する。したがって、放射率制御や板温制御が出力す
る目標燃焼量が異常に高くなった場合、炉温制御が優先
され、制御系の安全性が確保されている。
ａから出力される目標燃焼量と炉温調節計５１ａから出
力される目標燃焼量とを比較して、小さい方を選択して
出力する。したがって、放射率制御や板温制御が出力す
る目標燃焼量が異常に高くなった場合、炉温制御が優先
され、制御系の安全性が確保されている。
【００３９】ローセレクト部５３ａで選択された目標燃
焼量は、燃料調節計５４ａおよびエア調節計５７ａに入
力され、カスケード制御が行われる。燃料タンクなどの
燃料供給装置（図示せず）から送られる燃料は、流量計
５５ａおよび流量制御弁５６ａを通ってバーナ６０ａに
供給される。流量計５５ａで測定された燃料流量は燃料
調節計５４ａに入力され、目標燃焼量と比較されて、た
とえばＰＩＤ制御され、流量制御弁５６ａの開度が調節
される。
焼量は、燃料調節計５４ａおよびエア調節計５７ａに入
力され、カスケード制御が行われる。燃料タンクなどの
燃料供給装置（図示せず）から送られる燃料は、流量計
５５ａおよび流量制御弁５６ａを通ってバーナ６０ａに
供給される。流量計５５ａで測定された燃料流量は燃料
調節計５４ａに入力され、目標燃焼量と比較されて、た
とえばＰＩＤ制御され、流量制御弁５６ａの開度が調節
される。
【００４０】また、エアタンクなどのエア供給装置（図
示せず）から送られるエアは、流量計５８ａおよび流量
制御弁５９ａを通ってバーナ６０ａに供給される。同様
に、流量計５８ａで測定されたエア流量は、エア調節計
５０がａに入力され、目標燃焼量と比較されて、たとえ
ばＰＩＤ制御され、流量制御弁５９ａの開度が調節され
る。
示せず）から送られるエアは、流量計５８ａおよび流量
制御弁５９ａを通ってバーナ６０ａに供給される。同様
に、流量計５８ａで測定されたエア流量は、エア調節計
５０がａに入力され、目標燃焼量と比較されて、たとえ
ばＰＩＤ制御され、流量制御弁５９ａの開度が調節され
る。
【００４１】以上、バーナ６０ａでの燃焼量を制御する
バーナ制御系Ａを詳しく説明したが、他にバーナ制御系
Ｂ，Ｃ，Ｄが設けられており、制御モード切換器２２か
らの指令、負荷配分テーブル４０ｂ〜４０ｄ、４１ｂ〜
４１ｄからの出力、炉温計６１ｂ〜６１ｄからの出力が
各バーナ制御系Ｂ，Ｃ，Ｄにそれぞれ入力され、さらに
各バーナ６０ｂ〜６０ｄへ供給される燃焼およびエアの
流量が制御されている。
バーナ制御系Ａを詳しく説明したが、他にバーナ制御系
Ｂ，Ｃ，Ｄが設けられており、制御モード切換器２２か
らの指令、負荷配分テーブル４０ｂ〜４０ｄ、４１ｂ〜
４１ｄからの出力、炉温計６１ｂ〜６１ｄからの出力が
各バーナ制御系Ｂ，Ｃ，Ｄにそれぞれ入力され、さらに
各バーナ６０ｂ〜６０ｄへ供給される燃焼およびエアの
流量が制御されている。
【００４２】このように構成された合金化制御装置の動
作および本発明に係る合金化度制御方法について説明す
る。金属帯１０が所定速度で搬送され、めっき浴槽１２
に浸漬して、ワイピング装置１４によってめっき付着量
が調整された後、加熱帯１５に進入してバーナ６０ａ〜
６０ｄによって加熱される。加熱帯１５の炉温は、炉温
計６１ａ〜６１ｄによって測定される。
作および本発明に係る合金化度制御方法について説明す
る。金属帯１０が所定速度で搬送され、めっき浴槽１２
に浸漬して、ワイピング装置１４によってめっき付着量
が調整された後、加熱帯１５に進入してバーナ６０ａ〜
６０ｄによって加熱される。加熱帯１５の炉温は、炉温
計６１ａ〜６１ｄによって測定される。
【００４３】加熱帯１５の出側に設けられた放射温度計
３０が金属帯１０の放射率および板温を測定して、たと
えば波長λ１での放射率ελ１が放射率調節計３６に入
力されて、放射率偏差が求められ、オーバライドテーブ
ル３９に入力される。一方、放射温度計３０で測定され
た板温は、板温調節計３５に入力され、板温偏差が求め
られ、オーバライドテーブル３９に入力される。
３０が金属帯１０の放射率および板温を測定して、たと
えば波長λ１での放射率ελ１が放射率調節計３６に入
力されて、放射率偏差が求められ、オーバライドテーブ
ル３９に入力される。一方、放射温度計３０で測定され
た板温は、板温調節計３５に入力され、板温偏差が求め
られ、オーバライドテーブル３９に入力される。
【００４４】オーバライドテーブル３９では、板温偏差
と放射率偏差の値に応じて、所定の目標燃焼量を算出し
て、４つの負荷配分テーブル４０ａ〜４０ｄに出力す
る。バーナ制御系Ａにおいて、負荷配分テーブル４０ａ
の出力が燃料調節計５１ａの出力より低い場合は、ロー
セレクト部５３ａにおいてそのまま出力され、燃料調節
計５４ａおよびエア調節計５７ａの制御目標値として入
力され、燃料流量およびエア流量が制御されてバーナ６
０ａへ供給される。このようにして、制御パラメータと
して金属帯の放射率および板温を用いて、放射率制御と
板温制御の協調制御を行うことによって、金属帯の合金
化処理が進行して表面状態が変化しても適切な合金化度
に制御することが可能になる。
と放射率偏差の値に応じて、所定の目標燃焼量を算出し
て、４つの負荷配分テーブル４０ａ〜４０ｄに出力す
る。バーナ制御系Ａにおいて、負荷配分テーブル４０ａ
の出力が燃料調節計５１ａの出力より低い場合は、ロー
セレクト部５３ａにおいてそのまま出力され、燃料調節
計５４ａおよびエア調節計５７ａの制御目標値として入
力され、燃料流量およびエア流量が制御されてバーナ６
０ａへ供給される。このようにして、制御パラメータと
して金属帯の放射率および板温を用いて、放射率制御と
板温制御の協調制御を行うことによって、金属帯の合金
化処理が進行して表面状態が変化しても適切な合金化度
に制御することが可能になる。
【００４５】このような協調制御において、放射温度計
３０で測定される板温Ｔに応じて放射率の測定波長を切
換えることによって、金属帯の合金化度をより精度良く
捕捉することかできる。なお、制御パラメータとして、
板温だけを用いる板温制御に切換える場合は、スイッチ
５２ａを図１右方へ切換えることによって実現される。
３０で測定される板温Ｔに応じて放射率の測定波長を切
換えることによって、金属帯の合金化度をより精度良く
捕捉することかできる。なお、制御パラメータとして、
板温だけを用いる板温制御に切換える場合は、スイッチ
５２ａを図１右方へ切換えることによって実現される。
【００４６】なお、以上の実施例において金属帯１０を
加熱する手段としてバーナ６０ａ〜６０ｄを用いる例を
説明したが、交流磁界を金属帯１０に印加して誘導加熱
するような誘導加熱ヒータを用いても構わない。
加熱する手段としてバーナ６０ａ〜６０ｄを用いる例を
説明したが、交流磁界を金属帯１０に印加して誘導加熱
するような誘導加熱ヒータを用いても構わない。
【００４７】
【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、従
来の板温制御で使用している合金化度制御装置に、簡単
かつ低コストの変更を加えるだけで、放射率制御が可能
になり、金属帯の合金化度をより精度良く捕捉すること
ができるため、安定な合金化処理を行うことができる。
また、オーバーライドテーブルを用いた板温制御と放射
率制御の協調制御によって、放射率の急激な変動に対し
ても制御系が暴走しなくなるため、より安全な合金化処
理を行うことができる。したがって、製品の品質、製造
歩留まりが向上するとともに、製品種類に応じた操業条
件を再現性良く変更することができ、生産性を向上させ
ることができる。
来の板温制御で使用している合金化度制御装置に、簡単
かつ低コストの変更を加えるだけで、放射率制御が可能
になり、金属帯の合金化度をより精度良く捕捉すること
ができるため、安定な合金化処理を行うことができる。
また、オーバーライドテーブルを用いた板温制御と放射
率制御の協調制御によって、放射率の急激な変動に対し
ても制御系が暴走しなくなるため、より安全な合金化処
理を行うことができる。したがって、製品の品質、製造
歩留まりが向上するとともに、製品種類に応じた操業条
件を再現性良く変更することができ、生産性を向上させ
ることができる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】図１のオーバライドテーブル３９の一例を示す
グラフである。
グラフである。
【図３】金属帯の加熱時間に対する金属帯の板温および
放射率の変化を示すグラフである。
放射率の変化を示すグラフである。
１０ 金属帯 １１ めっき浴槽 １２ 溶融金属 １３ シンクロール １４ ワイピング装置 １５ 加熱帯 ２０ 測定波長切換器 ２１ 自動判定部 ２２ 制御モード切換器 ３０ 放射温度計 ３１ 変換器 ３２，３５，５２ａ スイッチ ３３ λ１放射率設定部 ３４ λ２放射率設定部 ３６ 放射率調節計 ３７ 板温設定部 ３８ 板温調節計 ３９ オーバライドテーブル ４０ａ〜４０ｄ，４１ａ〜４１ｄ 負荷配分テーブル ５０ａ 炉温設定部 ５１ａ 炉温調節計 ５３ａ ローセレクト部 ５４ａ 燃料調節計 ５５ａ 流量計 ５６ａ 流量制御弁 ５７ａ エア調節計 ５８ａ 流量計 ５９ａ 流量制御弁 ６０ａ〜６０ｄ バーナ ６１ａ〜６１ｄ 炉温計
フロントページの続き (72)発明者 竹崎 勝之 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株 式会社 堺製造所内 (72)発明者 真島 一裕 大阪府堺市石津西町５番地 日新製鋼株 式会社 堺製造所内 (72)発明者 秋田 穂積 大阪府大阪市北区大淀中１−１−30 株 式会社東芝 関西支社内 (72)発明者 鈴木 浩之 大阪府大阪市北区大淀中１−１−30 株 式会社東芝 関西支社内 (56)参考文献 特開 平５−98409（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23C 2/00 - 2/40
Claims (2)
- 【請求項１】 表面に溶融金属が付着した金属帯を加熱
して、合金化度を制御する合金化度制御方法において、 金属帯の合金化度、放射率および表面温度間の相関関係
を利用して、放射率を測定する工程と、 当該放射率と予め定められた目標放射率とを比較して放
射率偏差を求める工程と、 金属帯の板温を測定する工程と、 当該板温と予め定められた目標板温とを比較して板温偏
差を求める工程と、 放射率および板温を入力変数とし、放射率および板温の
大きさに応じて区分された複数の領域ごとに異なる制御
則を持つオーバーライドテーブルを用いて、前記放射率
偏差と前記板温偏差とを切換えて目標加熱量を出力する
工程と、 前記目標加熱量に基づいて金属帯への加熱量を制御する
工程とを含むことを特徴とする放射率による合金化度制
御方法。 - 【請求項２】 表面に溶融金属が付着した金属帯を加熱
して、合金化度を制御する合金化度制御装置において、 金属帯の合金化度、放射率および表面温度間の相関関係
を利用して、放射率を測定する放射率測定手段と、 当該放射率と予め定められた目標放射率とを比較して放
射率偏差を求める放射率調節手段と、 金属帯の板温を測定する板温測定手段と、 当該板温と予め定められた目標板温とを比較して板温偏
差を求める板温調節手段と、 放射率および板温を入力変数とし、放射率および板温の
大きさに応じて区分された複数の領域ごとに異なる制御
則を持ち、前記放射率偏差と前記板温偏差とを切換えて
目標加熱量を出力するオーバーライドテーブルと、 当該目標加熱量に基づいて、金属帯への加熱量を制御す
る加熱量制御手段とを具備することを特徴とする放射率
による合金化度制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15887593A JP2960285B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 放射率による合金化度制御方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15887593A JP2960285B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 放射率による合金化度制御方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0711413A JPH0711413A (ja) | 1995-01-13 |
| JP2960285B2 true JP2960285B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=15681314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15887593A Expired - Lifetime JP2960285B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 放射率による合金化度制御方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2960285B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101253961B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-04-11 | 주식회사 포스코 | 합금화 용융아연도금강판 제조 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10021948B4 (de) * | 2000-05-05 | 2004-02-19 | Thyssenkrupp Stahl Ag | Verfahren und Anlage zum Verzinken eines Stahlbandes |
| CN103069041B (zh) * | 2010-08-23 | 2014-07-23 | 新日铁住金株式会社 | 镀锌钢板的热冲压方法 |
| US9459220B2 (en) | 2011-08-26 | 2016-10-04 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Alloyed position determining method, alloyed position determining apparatus, and recording medium |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP15887593A patent/JP2960285B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101253961B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2013-04-11 | 주식회사 포스코 | 합금화 용융아연도금강판 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0711413A (ja) | 1995-01-13 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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