JP4706297B2

JP4706297B2 - スパーク検出装置及び方法

Info

Publication number: JP4706297B2
Application number: JP2005089084A
Authority: JP
Inventors: 知之清水
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: JP2006265691A

Description

本発明は、電気めっきラインにおいて、電極と被めっき材とが短絡する、いわゆるスパークの発生を検出するスパーク検出装置及び方法に関する。

図４は、一般的な電気めっきラインの概略構成を示すブロック図である。
電気めっきライン１０においては、図４に示すように、鋼板Ｓが上下で対を成す複数の通電ロール１１及びバックアップロール１２に挟持されて、左側から右側に向けて連続的に搬送されるようになっている。そして、鋼板Ｓの上下両面には、それぞれ所定間隔を設け、上部電極１３及び下部電極１４が配置されている。

そして、各通電ロール１１には交流電源１５の一端が接続され、各上部電極１３及び各下部電極１４には、交流電源１５の他端が整流器１６を介して接続されている。
なお、上部電極１３及び下部電極１４付近には、それぞれ鋼板の表面に向けてめっき液を噴射する複数のノズル（図示せず）が配置され、また、鋼板Ｓの下方にめっき液を回収するめっき液槽（図示せず）が配置されている。

そして、通電ロール１１と上下電極１３、１４間を通電させることで、連続的に搬送される鋼板Ｓの上下面に析出しためっき層が形成され、搬送されるにつれてそのめっき層の厚みが順次増大していく。
ここで、電気めっきライン１０で消費される電力は、めっき反応そのものに消費される電力以外に、電極１３、１４と鋼板Ｓとの間の電気抵抗によるジュール熱として消費される電力がかなりの割合を占めている。そのため、近年、電気めっきライン１０では、省エネルギー対策として、電極１３、１４と鋼板Ｓとの間隔を小さく設定する傾向にあり、その結果、電極１３、１４と鋼板Ｓとの間で短絡を起こし、スパーク疵が発生することが問題となっている。

そこで、特許文献１においては、通電ロール１１と電極１３、１４との間の電流値を所定周期で検出して該電流値の移動平均値を算出し、該移動平均値を含む所定電流範囲：Ｘ２（＝移動平均値−ΔＸ２）超〜Ｘ１（＝移動平均値＋ΔＸ１）未満を定常電流範囲と設定し、検出された電流値がＸ１以上となった後、Ｘ２以下となり、さらにその後に上記定常電流範囲内に戻る挙動を示し、かつ、該挙動の開始から終了までに要する時間ｔが予め設定した所定時間内であるときに、スパークが発生したと判定するスパーク検出方法が開示されている。
特開２００４−２９２９２７号公報

しかしながら、従来のスパーク検出方法においては、スパーク判定の基準となる所定電流範囲を、全ての電極１３、１４におけるスパークの検出に一律に適用しているため、通電ロール１１の交換等の設備変更により、各電極１３、１４において流れる電流値が変化した場合に、スパークの検出精度が低下するという問題がある。
本発明は上記した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、各電極ごとに、電流値の経時変化値の平均値の変動に応じて定常電流範囲を自動設定することにより、安定したスパーク検出精度を確保することができるスパーク検出装置及び方法を提供することである。

本発明のうち請求項１に係るスパーク検出装置は、電源の一方の極に整流器を介して接続され、鋼板の表面から所定の間隔を設けて対向配置された電極と、前記電源の他方の極に接続され、前記鋼板に接触して配置される通電ロールと、を備えた電気めっきラインにおける、前記電極と前記鋼板との間にスパークが発生したことを検出するスパーク検出装置において、前記整流器ごとに電流値を常時又は所定の周期で検出する電流検出手段と、前記電流検出手段によって検出された前記電流値の経時変化値を記録するデータベースと、前記データベースに記録された前記経時変化値から該変化値の平均値を算出する電流平均値算出手段と、前記電極ごとに、前記電流平均値算出手段によって算出された前記平均値の変動に応じて定常電流範囲を自動的に設定する定常電流範囲設定手段と、前記定常電流範囲設定手段によって設定された前記定常電流範囲に基づいてスパークが発生したことを判定する判定手段と、を備え、前記定常電流範囲設定手段が、前記経時変化値の平均値が変動する都度、該平均値が変動した整流器に接続されている電極の定常電流範囲を自動的に再設定し直し、前記判定手段が、前記電極ごとに再設定された後の定常電流範囲に基づいてスパークが発生したことを判定することを特徴とする。

また、本発明のうち請求項２に係るスパーク検出方法は、電源の一方の極に整流器を介して接続され、鋼板の表面から所定の間隔を設けて対向配置された電極と、前記電源の他方の極に接続され、前記鋼板に接触して配置される通電ロールと、を備えた電気めっきラインにおける、前記電極と前記鋼板との間にスパークが発生したことを検出するスパーク検出方法において、前記整流器ごとに電流値を常時又は所定の周期で検出し、前記電流値の経時変化値をデータベースに記録し、前記データベースに記録された前記経時変化値から該変化値の平均値を算出し、前記電極ごとに、前記平均値の変動に応じて定常電流範囲を自動的に設定し、前記定常電流範囲に基づいてスパークが発生したことを判定し、前記経時変化値の平均値が変動する都度、該平均値が変動した整流器に接続されている電極の定常電流範囲を自動的に再設定し直し、前記電極ごとに再設定された後の定常電流範囲に基づいてスパークが発生したことを判定する、ことを特徴とする。

本発明によれば、各電極ごとに、電流値の経時変化値の平均値の変動に応じて定常電流範囲を自動設定するという構成により、安定したスパーク検出精度を確保することが可能となる。

本発明の実施形態について説明する前に、電極と鋼板との各状態における整流器に流れる電流値の関係について説明する。
図１は、通電ロールの交換等の設備変更を行う前後の、電極と鋼板との各状態における、整流器に流れる電流値の経時変化値の変動を示す図である。
電極１３、１４と通電ロール１１との間の電流値は、スパークが発生した時には、図１に示すように、まず正常時の電流値（以下定常電流値と言う）に対して正方向に変動した後、その直後に逆に定常電流値に対して負方向に変動し、その後に定常電流値に戻るという挙動を示す。そして、この場合において、通電ロール１１の交換等の設備変更を行った場合、設備変更前と設備変更後とでは、整流器１６に流れる電流値の経時変化値が大きく変動するため、これに伴い、スパーク発生時の電流値の挙動も変化することとなる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
なお、本実施形態におけるスパーク検出装置が備えられる電気めっきラインは一般的なものであり、その基本構成については従来技術において説明したもの同じ構成のため、同一の構成部分については、同一の符号を付して説明及び図示を省略する。
図２は、電気めっきラインに備えられる本発明の第１の実施形態に係るスパーク検出装置の概略構成を示すブロック図である。図３は、スパーク検出に用いる定常電流範囲と、スパーク発生時の整流器に流れる電流値の経時変化値との関係を示す図である。

スパーク検出装置１は、図２に示すように、電流検出手段２と、データベース３と、判定手段４と、警報表示手段５とから構成されている。
電流検出手段２は、整流器１６と接続され、整流器１６に流れる電流値を検出することにより、電極１３、１４と通電ロール１１との間に流れる電流値を検出している。
データベース３は、電流検出手段２と接続され、電流検出手段２から入力された整流器１６に流れる電流値の経時変化値を記録し、データベース化している。

判定手段４は、データベース３と接続され、データベース３に記録されている整流器１６に流れる電流値の経時変化値を入力し、その経時変化値の平均値を算出する。そして、判定手段４は、その経時変化値の平均値から、各電極１３、１４ごとに、スパークを判定する際に基準となる定常電流範囲を設定する。この場合において、判定手段４は、常時各整流器１６に流れる電流値の経時変化値の平均値を算出しており、この平均値が変動する都度、平均値が変動した整流器１６に接続されている電極１３、１４の定常電流範囲を再設定している。そして、判定手段４は、設定された定常電流範囲に基づいて、各電極１３、１４ごとにスパークの発生を判定し、スパークが発生していると判定した場合には、警報表示手段５に対してスパーク発生信号を出力するとともに、スパークの発生した電極１３、１４への通電を切断する。

具体的に、判定手段４は、図３に示すように、整流器１６に流れる電流値の経時変化値の平均値を算出し、その平均値を含む所定電流範囲：Ｘ２（＝移動平均値−ΔＸ２）超〜Ｘ１（＝移動平均値＋ΔＸ１）未満を定常電流範囲と設定する。ここで、ΔＸ１、ΔＸ２は予め設定しておく値であり、その値は、定常電流範囲が定常的にハンチングする範囲以上の幅を持つように設定する必要があり、スパークが発生した時に起こる電流の経時変化パターンの経験データや実験データ基づいて決定すればよい。そして、検出された電流値がＸ１以上となった後、Ｘ２以下となり、さらにその後に定常電流範囲内に戻る挙動を示し、かつ、その挙動の開始から終了までに要する時間ｔが所定時間内であるときに、スパークが発生したと判定する。ここで、定常電流値のハンチング幅についても、図１に示す通り設備変更前と設備変更後とで変化するので、ΔＸ１、ΔＸ２についても電流値の経時変化値の平均値の変動に応じて自動的に設定することが特に好ましい。

警報表示手段５は、判定手段４と接続され、判定手段４から入力されるスパーク発生信号に基づき、スパークが発生している電極１３、１４を表示して警告する。
このように、電流検出手段２により整流器１６ごとに電流値の検出を行い、その電流値に基づいて判定手段４が各電極１３、１４における定常電流範囲を設定しているため、通電ロール１１の交換等により各電極における電流値が変化した場合においても、電極１３、１４ごとに定常電流範囲を自動的に再設定することができ、これにより、電極１３、１４ごとのスパーク判定制度を高く保つことが可能となる。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されず、種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、本発明に係るスパーク検出装置１は、本実施例においては判定手段４によるスパークの判定方法として、整流器１６に流れる電流値の経時変化値の平均値を算出し、その平均値を含む所定電流範囲：Ｘ２（＝移動平均値−ΔＸ２）超〜Ｘ１（＝移動平均値＋ΔＸ１）未満を定常電流範囲と設定し、検出された電流値がＸ１以上となった後、Ｘ２以下となり、さらにその後に定常電流範囲内に戻る挙動を示し、かつ、その挙動の開始から終了までに要する時間ｔが所定時間内であるときに、スパークが発生したと判定する構成となっているが、これに限定されることはなく、検出された電流値が定常電流範囲外となったら直ちにスパークが発生したと判定する構成とする等、設定された定常電流範囲に基づいてスパークを判定する方法であれば、他の方法により構成するものであってもよい。

また、本実施例においては、電流検出手段２は、整流器１６に流れる電流値の検出を常時行っているが、所定の周期で電流値を検出し、これに基づき定常電流範囲を設定するように構成してもよい。
また、本実施形態においては、判定手段４を１つ備える構成となっているが、各整流器１６ごとに備える構成としてもよい。

通電ロールの交換等の設備変更を行う前後の、電極と鋼板との各状態における、整流器に流れる電流値の経時変化値の変動を示す図である。電気めっきラインに備えられる本発明の第１の実施形態に係るスパーク検出装置の概略構成を示すブロック図である。スパーク検出に用いる定常電流範囲と、スパーク発生時の整流器に流れる電流値の経時変化値との関係を示す図である。一般的な電気めっきラインの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１スパーク検出装置
２電流検出手段
３データベース
４判定手段
５警報表示手段
１０電気めっきライン
１１通電ロール
１２バックアップロール
１３上部電極
１４下部電極
１５交流電源
１６整流器
Ｓ鋼板

Claims

電源の一方の極に整流器を介して接続され、鋼板の表面から所定の間隔を設けて対向配置された電極と、前記電源の他方の極に接続され、前記鋼板に接触して配置される通電ロールと、を備えた電気めっきラインにおける、前記電極と前記鋼板との間にスパークが発生したことを検出するスパーク検出装置において、
前記整流器ごとに電流値を常時又は所定の周期で検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段によって検出された前記電流値の経時変化値を記録するデータベースと、
前記データベースに記録された前記経時変化値から該変化値の平均値を算出する電流平均値算出手段と、
前記電極ごとに、前記電流平均値算出手段によって算出された前記平均値の変動に応じて定常電流範囲を自動的に設定する定常電流範囲設定手段と、
前記定常電流範囲設定手段によって設定された前記定常電流範囲に基づいてスパークが発生したことを判定する判定手段と、
を備え、
前記定常電流範囲設定手段が、前記経時変化値の平均値が変動する都度、該平均値が変動した整流器に接続されている電極の定常電流範囲を自動的に再設定し直し、前記判定手段が、前記電極ごとに再設定された後の定常電流範囲に基づいてスパークが発生したことを判定することを特徴とするスパーク検出装置。
電源の一方の極に整流器を介して接続され、鋼板の表面から所定の間隔を設けて対向配置された電極と、前記電源の他方の極に接続され、前記鋼板に接触して配置される通電ロールと、を備えた電気めっきラインにおける、前記電極と前記鋼板との間にスパークが発生したことを検出するスパーク検出方法において、
前記整流器ごとに電流値を常時又は所定の周期で検出し、
前記電流値の経時変化値をデータベースに記録し、
前記データベースに記録された前記経時変化値から該変化値の平均値を算出し、
前記電極ごとに、前記平均値の変動に応じて定常電流範囲を自動的に設定し、
前記定常電流範囲に基づいてスパークが発生したことを判定し、
前記経時変化値の平均値が変動する都度、該平均値が変動した整流器に接続されている電極の定常電流範囲を自動的に再設定し直し、前記電極ごとに再設定された後の定常電流範囲に基づいてスパークが発生したことを判定する、
ことを特徴とするスパーク検出方法。