JP7008543B2 - ドロス除去装置及びドロス除去方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ドロス除去装置及びドロス除去方法に関する。
鋼帯等の金属帯に連続してめっきを施すめっき方法として、めっき浴に金属帯を浸漬させる方法が知られている。この方法では、金属帯をめっき浴に浸漬させる。めっき浴には、めっき層を構成する金属が溶融状態で貯留されている。ついで、金属帯をめっき浴から引き上げる。この際、めっき浴中の溶融金属が金属帯に付着して金属帯とともに引き上げられる。すなわち、金属帯に溶融金属がめっきされる。ついで、溶融金属がめっきされた金属帯をガスワイピングすることで、めっき層の厚さを調整する。その後、めっき層が冷却される。以上の工程により、金属帯に連続してめっきを施す。
このようなめっき方法では、めっき浴中の溶融金属と金属帯からめっき浴中に溶出した金属とが合金化し、ドロスを形成する場合がある。そして、一部のドロスはめっき浴の浴面上にトップドロスとして浮上する。例えば、鋼帯に溶融亜鉛めっきを施す場合、めっき浴中の溶融亜鉛及び溶融アルミと、鋼帯からめっき浴中に溶出した鉄とが合金化する。例えば、溶融亜鉛、溶融アルミ及び鉄は以下の反応式（１）、（２）で示す合金化反応を起こす。そして、Ｆｅ２Ａｌ５がトップドロスとしてめっき浴面上に浮上する。
Ｆｅ＋７Ｚｎ→ＦｅＺｎ７ （１）
２ＦｅＺｎ７＋５Ａｌ→Ｆｅ２Ａｌ５＋１４Ｚｎ （２）
さらに、ガスワイピングによってめっき層から飛散した溶融金属は、大気中の酸素で酸化されて酸化物粒子となる。このような酸化物粒子は、ドロスとしてめっき浴面上に降り注ぐ。以下、このようなドロスを「飛散ドロス」とも称する。例えば、鋼帯に溶融亜鉛めっきを施す場合、めっき層から飛散した亜鉛は、以下の反応式（３）で示すように大気中の酸素で酸化される。
２Ｚｎ＋Ｏ２→２ＺｎＯ （３）
さらに、めっき浴の露出面も大気中の酸素で酸化され、酸化膜を形成する。このような酸化膜は、生成当初は非常に薄いが、時間の経過によって成長し、ドロスとなる。以下、このようなドロスを酸化膜ドロスとも称する。このように、めっき浴の浴面上には、トップドロス、飛散ドロス、及び酸化膜ドロスが混在することとなる。以下、これらのドロスを「浴面上ドロス」と総称する。
特開平５－３０２１５７号公報 特開２００１－６４７６０号公報 特開２００８－１５６６９６号公報 特開平９－１４３６５３号公報
浴面上ドロスが凝集し成長したものが鋼板表面に付着すると、外観が損なわれるうえ、プレス成形時に鋼板に押し込まれて反対面に模様が転写される外観不良が発生する要因になる。このように浴面上ドロスは表面欠陥の原因になるため、ドロスが付着した鋼板は外観が重要視される用途には使用できなくなることが多い。特に近年、金属帯に効率よくめっきするために、金属帯の通板速度を高めたいというニーズが非常に強くなっている。そして、通板速度を高めると、その分だけ浴面上ドロスの生成量が増える。例えば、通板速度を高めた場合、金属帯をめっき浴から引き上げた際に、より多くの溶融金属が金属帯に付着する。このため、より多くの溶融金属をガスワイピングする必要がある。したがって、飛散ドロスが増大する。このため、浴面上ドロスを効率的にめっき浴から捕集する技術が強く望まれていた。
浴面上ドロスを捕集する方法として、人力で捕集する方法が挙げられる。この方法では、作業者が汲み上げ治具を用いてめっき浴から浴面上ドロスを捕集する。１回の汲み上げ作業で捕集可能な浴面上ドロスは、めっき浴の浴面上に存在する全浴面上ドロスに対して非常に少なくかつ捕集作業は重労働であった。このため、重労働である汲み上げ作業を何度も繰り返す必要があり、捕集効率が非常に悪かった。
このような問題を解決するために、特許文献１～４には、ドロスロボットを用いて自動的に浴面上ドロスを捕集する技術が提案されている。しかし、これらの技術では、浴面上ドロスの有無あるいは位置に関わらず、ドロスロボットに予め決まった動きをさせることしかできなかった。このため、例えば、浴面上ドロスの存在しない領域のめっき浴を汲み上げるといった無駄が生じる場合があった。このため、上述した人力を上回るような捕集効率を実現することができなかった。このような理由により、ドロスロボットは限定的に使用される程度であった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、ドロスロボットを用いてより効率的に浴面上ドロスを捕集することが可能な、新規かつ改良されたドロス除去装置及びドロス除去方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、めっき浴の浴面上に存在する浴面上ドロスを捕集するドロスロボットと、めっき浴の浴面を複数の小領域に区分し、各小領域の温度を測定し、めっき浴の浴面の温度分布を測定するドロスセンサと、めっき浴の浴面の小領域毎に経時的温度変化量を測定し、経時的温度変化量の分布に基づいて、浴面上ドロスの位置を特定するドロスセンサ制御装置と、ドロスセンサ制御装置によって特定された位置の浴面上ドロスをドロスロボットに捕集させるドロスロボット制御装置と、を備えることを特徴とする、ドロス除去装置が提供される。
また、ドロスセンサ制御装置は、経時的温度変化量が所定値以下となる場合に、小領域に浴面上ドロスが存在すると判定しても良い。
また、ドロスセンサ制御装置は、経時的温度変化量の最大値が所定値以下となる場合に、小領域に浴面上ドロスが存在すると判定しても良い。
また、ドロスセンサ制御装置は、経時的温度変化量が第１の所定値以下となる場合には、小領域に浴面上ドロスが存在すると判定し、経時的温度変化量が第１の所定値より大きく、第２の所定値以下となる場合には、小領域に半ドロスが存在すると判定し、ドロスロボット制御装置は、浴面上ドロスを半ドロスに優先してドロスロボットに捕集させても良い。
また、ドロスロボット制御装置は、ドロスセンサ制御装置がドロスセンサの検出範囲内に浴面上ドロスが存在しなくなったと判定した後に、半ドロスをドロスロボットに捕集させても良い。
また、ドロスセンサは、放射温度計であり、浴面から放射される赤外線の強度を検出し、赤外線の強度に基づいて、浴面の温度を測定しても良い。
本発明の他の観点によれば、めっき浴の浴面を複数の小領域に区分し、各小領域の温度を測定し、めっき浴の浴面の温度分布を測定する温度分布測定工程と、めっき浴の浴面の小領域毎に経時的温度変化量を測定し、経時的温度変化量の分布に基づいて、浴面上ドロスの位置を特定するドロス位置特定工程と、ドロス位置特定工程によって特定された位置の浴面上ドロスをドロスロボットに捕集させるドロス捕集工程と、を含むことを特徴とする、ドロス除去方法が提供される。
以上説明したように本発明によれば、ドロス除去装置は、浴面の温度分布に基づいて、浴面上ドロスの位置を特定し、特定された位置の浴面上ドロスをドロスロボットに捕集させる。したがって、浴面上ドロスを優先して捕集することができるので、浴面上ドロスを効率的に捕集することができる。
本発明の第１の実施形態に係るめっき装置の全体構成を示す説明図である。 同実施形態に係るドロス除去装置の全体構成を示す説明図である。 ドロスロボットの内部構成を示す機能ブロック図である。 ドロスセンサ制御装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 ドロスロボット制御装置の内部構成を示す機能ブロック図である。 ドロスセンサが検出する経時的温度変化の例を示すグラフである。 ドロス検出温度の経時的変化と溶融金属検出温度の経時的変化とを対比して示すグラフである。 浴面温度を検出する様子を示す側断面図である。 浴面温度を検出する様子を示す側断面図である。 ドロス温度を検出する様子を示す側断面図である。 ドロス温度を検出する様子を示す側断面図である。 ドロス除去装置による処理の手順を示すフローチャートである。 ドロス除去装置による処理の手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るドロス除去装置による処理の手順を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係るドロス除去装置による処理の手順を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また、図面では、各構成要素の理解を容易にするために、各構成要素を適宜拡大縮小して示している。つまり、図に示される各構成要素の大きさは、実際の大きさ（特に、構成要素同士の大小関係）と必ずしも一致しない。
＜１．第１の実施形態＞
（１－１．めっき装置の全体構成）
まず、図１及び図２に基づいて、本実施形態に係るめっき装置１００の全体構成について説明する。めっき装置１００は、めっき浴１０、スナウト２、ポットロール（シンクロール）３、サポートロール対４、ガスワイピング装置５、及びドロス除去装置２０を備える。
めっき浴１０は、金属帯１にめっきされる溶融金属を貯留する浴（液溜まり）である。めっき浴１０には、金属帯１が連続的に浸漬される。金属帯１は、矢印Ａ方向に通板される。
例えば、溶融亜鉛めっき鋼板を作製する場合、金属帯１は鋼帯となる。また、めっき浴１０は、Ｚｎ及びＡｌを主成分とする溶融金属で構成される。例えば、めっき浴１０には、Ａｌがめっき浴１０の総質量に対して０．１０～０．１３質量％程度含まれていてもよい。また、めっき浴１０には、金属帯１から溶出した鉄が含まれる。めっき浴１０の残部はＺｎとなる。
スナウト２は、その一部がめっき浴１０内に挿入された筒状の部材である。金属帯１は、スナウト２に案内されて（すなわち、スナウト２の中空部を通って）、めっき浴１０に浸漬される。
ポットロール３は、めっき浴１０中に設けられ、めっき浴１０中の金属帯１を鉛直上方、すなわちめっき浴１０の浴面１０ａに案内する。サポートロール対４は、ポットロール３とめっき浴１０の浴面１０ａとの間に設けられ、ポットロール３を通過した金属帯１を保持する。具体的には、サポートロール対４は、２つのサポートロールで構成され、一方のサポートロールと他方のサポートロールとで金属帯１を挟み込む。このように、サポートロール対４は、金属帯１の表裏両面に接触することで、金属帯１の振動を抑えつつ、金属帯１の形状を平板状に矯正する。そして、サポートロール対４は、金属帯１を浴面１０ａに案内する。
サポートロール対４を通過した金属帯１は、めっき浴１０から引き上げられる。この際、めっき浴１０中の溶融金属が金属帯１に付着して金属帯１とともに引き上げられる。すなわち、金属帯１に溶融金属がめっきされる。溶融金属がめっきされた金属帯１は、引き続き上方に通板される。ガスワイピング装置５は、溶融金属がめっきされた金属帯１をガスワイピングすることで、めっき層の厚さを調整する。以上の工程により、金属帯１に連続してめっきを施す。
上述したように、めっき浴１０中の溶融金属と金属帯１からめっき浴１０中に溶出した金属とが合金化し、ドロスを形成する場合がある。そして、一部のドロスは浴面１０ａ上にトップドロスとして浮上する。例えば、鋼帯に溶融亜鉛めっきを施す場合、めっき浴中の溶融亜鉛及び溶融アルミと、鋼帯からめっき浴中に溶出した鉄とが合金化する。例えば、溶融亜鉛、溶融アルミ及び鉄は上述した反応式（１）、（２）で示す合金化反応を起こす。そして、Ｆｅ２Ａｌ５がトップドロスとして浴面１０ａ上に浮上する。
さらに、ガスワイピングによってめっき層から飛散した溶融金属は、大気中の酸素で酸化されて酸化物粒子となる。このような酸化物粒子は、飛散ドロスとして浴面１０ａ上に降り注ぐ。例えば、鋼帯に溶融亜鉛めっきを施す場合、めっき層から飛散した亜鉛は、上述した反応式（３）で示すように大気中の酸素で酸化される。
さらに、めっき浴１０の浴面１０ａも大気中の酸素で酸化され、酸化膜を形成する。このような酸化膜は、生成当初は非常に薄いが、時間の経過によって成長し、酸化膜ドロスとなる。このように、めっき浴の浴面上には、トップドロス、飛散ドロス、及び酸化膜ドロスが混在することとなる。以下、これらのドロスを「浴面上ドロス」と総称する。
上述したように、浴面上ドロスは表面欠陥の原因になる。このため、なるべく効率的にめっき浴１０から捕集する必要がある。本実施形態に係るドロス除去装置２０は、このような浴面上ドロスを効率的にめっき浴１０から捕集することができる。
（１－２．ドロス除去装置の構成）
つぎに、図１～図９Ｂに基づいて、ドロス除去装置２０の構成について詳細に説明する。図１及び図２に示すように、ドロス除去装置２０は、ドロスロボット３０、ドロスセンサ４０、ドロスセンサ制御装置５０、及びドロスロボット制御装置６０を備える。
ドロスロボット３０は、ドロスロボット制御装置６０による制御によって駆動し、浴面上ドロスを捕集する。具体的には、ドロスロボット３０は、めっき浴１０の一端部１０ｂの外側に設けられ、本体部３１、アーム部３２、及び捕集部３３を備える。また、ドロスロボット３０は、内部構成として、図３に示す通信部３５、駆動部３６、及び制御部３７を備える。通信部３５、駆動部３６、及び制御部３７は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置、及びアクチュエータ等のハードウェア構成により実現される。ＲＯＭには、ドロスロボット３０の動作に必要なプログラムが記録されており、ＣＰＵは、当該プログラムを読み出して実行する。
本体部３１は、端部１０ｂに沿って移動可能である。アーム部３２の一方の端部は本体部３１に連結され、他方の端部は捕集部３３に連結される。アーム部３２は、複数の関節部３２ａ、及び関節部３２ａ同士を連結する連結部３２ｂを備える。各関節部３２ａは所定の角度範囲で回転可能となっており、各関節部３２ａが回転することで、捕集部３３を所望の位置、具体的には浴面上ドロスが存在する位置まで移動させることができる。なお、本体部３１及びアーム部３２の形状は図１に示す例に限定されない。すなわち、本体部３１及びアーム部３２の形状は、本実施形態の効果が得られるのであればどのような形状であっても良い。例えば、アーム部３２を構成する関節部３２ａの数は、図１に示す３つに限定されない。捕集部３３は、浴面上ドロスを捕集する（すなわち、汲み上げる）治具である。捕集部３３の形状は特に制限されないが、一例として、柄杓型、バケット型等が挙げられる。捕集部３３の形状は、ドロスの特性等に応じて適宜選択されれば良い。
通信部３５は、ドロスロボット制御装置６０との間で通信を行う。駆動部３６は、本体部３１、関節部３２ａ、及び捕集部３３を駆動させる。制御部３７は、ドロスロボット３０の各構成要素を制御する。例えば、アクチュエータを制御することで、ドロスロボット３０を駆動させる。
ドロスロボット３０は、捕集した浴面上ドロスから溶融金属を除去する（例えば、濾過により除去する）。ついで、ドロスロボット３０は、浴面上ドロスをドロス回収ボックスに投入する。なお、捕集部３３をめっき浴１０に浸漬した際には、浴面１０ａのめっき浴底面からの高さが変動する。浴面１０ａの高さは、予め設定された範囲内に収められる必要がある。このため、ドロスロボット３０は、浴面１０ａが予め設定された範囲内に収まるように、捕集部３３をめっき浴１０に浸漬させる。
なお、詳細は後述するが、ドロスロボット３０は、ドロスセンサ４０の検出範囲１０ｃ内に存在するドロスを捕集する。検出範囲１０ｃは、端部１０ｂの近傍に設定される。めっき浴１０の端部１０ｂは、スナウト２が設置される端部とは金属帯１を挟んで反対側となる。ガスワイピング装置５からめっき層に吹き付けられたガスは、金属帯１に沿って下降し、その後、浴面１０ａ上で端部１０ｂに向かって流動する。したがって、浴面上ドロスは、ガスに押されて端部１０ｂに向けて移動する。したがって、端部１０ｂの近傍には浴面上ドロスが集まりやすい。そこで、本実施形態では、端部１０ｂの外側にドロスロボット３０を配置し、端部１０ｂ近傍に集まった浴面上ドロスを捕集する。
ドロスセンサ４０は、検出範囲１０ｃ内において、浴面１０ａの温度分布を測定する。具体的には、ドロスセンサ４０は、検出範囲１０ｃを複数の小領域に区分し、各小領域の温度を測定する。例えば、図２に示すように、ドロスセンサ４０は、検出範囲１０ｃの短辺を４分割、長辺を２４分割することで、検出範囲１０ｃを９６個の小領域に区分する。そして、ドロスセンサ４０は、各小領域の温度を測定する。ドロスセンサ４０は、例えば放射温度計である。つまり、ドロスセンサ４０は、検出範囲１０ｃ内の各小領域から放射される赤外線の強度を検出し、赤外線の強度に基づいて各小領域の温度を測定する。そして、ドロスセンサ４０は、小領域の位置と温度とを関連付けた温度分布情報をドロスセンサ制御装置５０に送信する。なお、検出範囲１０ｃは図２に示す例に限られない。例えば、より広い領域を検出範囲１０ｃとしてもよい。また、ドロス除去装置２０を複数用意し、各ドロス除去装置２０における検出範囲１０ｃを別々の範囲としてもよい。
ドロスセンサ制御装置５０は、ドロスセンサ４０を制御する他、温度分布情報に基づいて、ドロスセンサ４０の検出範囲１０ｃ内で浴面上のドロス有無を判定する。そして、ドロスセンサ制御装置５０は、ドロス有りと判定された位置でドロスを捕集する旨の指示をドロスロボット制御装置６０に送信する。具体的には、ドロスセンサ制御装置５０は、図４に示すように、通信部５１及び制御部５２を備える。なお、通信部５１及び制御部５２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信装置などのハードウェア構成により実現される。ＲＯＭには、ドロスセンサ制御装置５０の動作に必要なプログラムが記録されており、ＣＰＵは、当該プログラムを読み出して実行する。通信部５１は、ドロスセンサ４０から送信された温度分布情報を受信し、制御部５２に出力する他、ドロスロボット制御装置６０との間で通信を行う。制御部５２は、ドロスセンサ制御装置５０を制御する。また、制御部５２は、温度分布情報に基づいて、ドロスセンサ４０の検出範囲１０ｃ内で浴面上のドロス有無を判定する。そして、制御部５２は、ドロス有りと判定された位置でドロスを捕集する旨の指示（具体的には、後述するドロス位置情報）を通信部５１に出力する。通信部５１は、ドロス位置情報をドロスロボット制御装置６０に送信する。
具体的には、通信部５１は、ドロスロボット制御装置６０から送信された温度要求情報を受信し、制御部５２に出力する。ここで、温度要求情報は、ロボットがドロスを除去したのちスタート位置に戻ったら、浴面を測定するという動作を要求する情報である。制御部５２は、温度要求情報に基づいて、温度測定指示情報を生成し、通信部５１に出力する。通信部５１は、温度測定指示情報をドロスセンサ４０に送信する。ここで、温度測定指示情報は、ロボットがドロスを除去したのちスタート位置に戻ったら、浴面を測定するという動作を要求する情報である。ドロスセンサ４０は、温度測定指示情報が与えられた際に、各小領域の温度を測定し、温度分布情報を通信部５１に出力する。具体的には、ドロスセンサ４０は、所定の測定間隔（ｔｆ）毎に各小領域の温度を測定し、温度分布情報を生成する。そして、ドロスセンサ４０は、温度分布情報をドロスセンサ制御装置５０に送信する。
ドロスセンサ制御装置５０の通信部５１は、温度分布情報を受信し、制御部５２に出力する。制御部５２は、温度分布情報に基づいて、ドロスセンサ４０の検出範囲１０ｃ内で浴面上のドロス有無を判定する。制御部５２は、具体的には、ドロスセンサ４０測定範囲の小領域毎に以下の処理を行う。すなわち、温度分布情報は、測定間隔毎に与えられる。そこで、制御部５２は、これらの温度分布情報に基づいて、経時的温度変化を認識する。図６に、いずれかの小領域における経時的温度変化の一例を示す。横軸は時刻、縦軸は小領域の温度、すなわち検出温度を示す。点Ｐ１は、各温度分布情報から得られる温度を示す。グラフＬは、点Ｐ１を連結したものであり、経時的温度変化を示す。制御部５２は、予め設定されたサンプリング周期内で検出された温度の最大値ＴＨ、最小値ＴＬを特定する。そして、これらの差、すなわち経時的温度変化量の最大値△Ｔに基づいて、小領域に浴面上ドロスが存在するか否かを判定する。
そして、制御部５２は、ドロス有りと判定された位置でドロスを捕集する旨の指示（具体的には、後述するドロス位置情報）を通信部５１に出力する。通信部５１は、ドロス位置情報をドロスロボット制御装置６０に送信する。
ドロスロボット制御装置６０は、ドロス位置情報に基づいて、特定された位置の浴面上ドロスをドロスロボット３０に捕集させる。具体的には、ドロスロボット制御装置６０は、図５に示すように、通信部６１、操作部６２、表示部６３、及び制御部６４を備える。通信部６１、操作部６２、表示部６３、及び制御部６４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、通信装置、操作装置（例えば、キーボード、マウス等）、表示装置等のハードウェア構成により実現される。ＲＯＭには、ドロスロボット制御装置６０の動作に必要なプログラムが記録されており、ＣＰＵは、当該プログラムを読み出して実行する。
通信部６１は、ドロスセンサ制御装置５０及びドロスロボット３０との間で通信を行う。操作部６２は、めっき装置１００の管理者による入力操作が可能であり、当該入力操作に応じた操作情報を制御部６４に出力する。表示部６３は、制御部６４による制御により各種の情報、例えば各小領域の経時的温度変化及びドロス位置情報を表示する。
制御部６４は、ドロスロボット制御装置６０の各構成要素を制御する。また、制御部６４は、温度要求情報を生成し、通信部６１に出力する。通信部６１は、温度要求情報をドロスセンサ制御装置５０の通信部５１に送信する。そして、通信部６１は、ドロスセンサ制御装置５０から送信されたドロス位置情報を制御部６４に出力する。そして、制御部６４は、ドロス位置情報に基づき、検出範囲１０ｃ内にドロスが存在するか否かを認識する。制御部６４は、検出範囲１０ｃ内にドロスが存在すると認識した場合には、ドロスロボット３０にドロスを捕集させる。具体的には、制御部６４は、ドロス位置情報を通信部６１に出力し、通信部６１は、ドロス位置情報をドロスロボット３０に送信する。ここで、制御部６４は、ドロス位置情報を表示部６３に表示させても良い。
ここで、図７に基づいて、制御部５２によるドロス有無の判定が可能である理由について説明する。図７は、いずれかの小領域における経時的温度変化の一例を示す。グラフＬ１は、小領域に浴面上ドロスが存在する場合における経時的温度変化（すなわち、ドロス検出温度の経時的変化）を示し、グラフＬ２は、小領域に浴面上ドロスが存在しない場合における経時的温度変化（すなわち、溶融金属検出温度の検出経時的変化）を示す。ドロス検出温度の経時的なバラ付きは、溶融金属検出温度の経時的なバラ付きよりも小さい。このため、あるサンプリング周期におけるドロス検出温度の経時的変化量の最大値△ＴＡは、溶融金属検出温度の経時的変化量の最大値△ＴＢよりも小さい。したがって、経時的温度変化量の最大値△Ｔに基づいて、小領域に浴面上ドロスが存在するか否かを判定することができる。
このような温度のバラ付きが生じる理由は、浴面状態の違いであると言える。以下、図８Ａ～図９Ｂに基づいて、浴面状態の違いについて説明する。図８Ａ～図９Ｂは、小領域から放射された赤外線Ｃをドロスセンサ４０が検出する様子を示す。図８Ａ～図８Ｂでは、小領域に浴面上ドロスが存在せず、図９Ａ～図９Ｂでは、小領域に浴面上ドロス１５が存在する。また、浴面１０ａは波打っており、矢印Ｂ方向に波が移動している。なお、金属帯１がめっき浴１０に連続的に浸漬されるので、このような波が発生する。なお、図８Ａ～図９Ｂはあくまで概念的な図である。
図８Ａに示す状態では、小領域から発生した赤外線Ｃは、ドロスセンサ４０の光軸Ｄ（図８Ｂ参照）に対して平行に進行し、ドロスセンサ４０に入射する。その後、浴面状態は図８Ｂに示す状態となる。この場合、小領域から発生した赤外線Ｃの進行方向は、ドロスセンサ４０の光軸Ｄに対して大きく傾いており、ドロスセンサ４０に入射しない。このように、浴面１０Ａが波打っているため、赤外線Ｃの放射方向が安定しない。したがって、小領域に浴面上ドロスが存在しない場合、ドロスセンサ４０が検出する赤外線の強度は大きくバラつく。したがって、ドロスセンサ４０が検出する温度も大きくバラつく。
一方、図９Ａに示す状態では、小領域上に浴面上ドロス１５が存在する。浴面上ドロス１５の表面は比較的平坦となっている。このため、小領域、すなわち浴面上ドロス１５から発生した赤外線Ｃは、ドロスセンサ４０の光軸Ｄ（図８Ｂ参照）に対して平行に進行し、ドロスセンサ４０に入射する。その後、浴面状態は図９Ｂに示す状態となる。図９Ｂにおいても、小領域上に浴面上ドロス１５が存在する。このため、小領域、すなわち浴面上ドロス１５から発生した赤外線Ｃは、ドロスセンサ４０の光軸Ｄ（図８Ｂ参照）に対して平行に進行し、ドロスセンサ４０に入射する。したがって、小領域に浴面上ドロス１５が存在する場合、ドロスセンサ４０が検出する赤外線の強度は比較的安定している。したがって、ドロスセンサ４０が検出する温度も安定している。
したがって、経時的温度変化量の最大値△Ｔには、浴面上ドロスの有無を判定できるしきい値（所定値）が存在することになる。本発明者が温度のバラつきについて検証したところ、溶融金属が溶融亜鉛となる場合、ドロス検出温度の経時的変化量の最大値△ＴＡは、概ね５℃以下であることが判明した。したがって、溶融金属が溶融亜鉛となる場合、しきい値は５℃となる。
そこで、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃以下であれば、小領域に浴面上ドロスが存在すると判定する。一方、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃より大きければ、小領域に浴面上ドロスが存在しないと判定する。
なお、このしきい値は溶融金属あるいは金属帯１の種類によって大きく変動しないと推察されるが、しきい値をめっき装置１００毎に変更してもよい。すなわち、めっき装置１００の種類ごとに実験によりしきい値を求めても良い。例えば、ドロス検出温度の経時的変化量の最大値△ＴＡ及び溶融金属検出温度の経時的変化量の最大値△ＴＢを実験により測定し、実験結果に基づいて、しきい値を算出しても良い。
制御部５２は、すべての小領域で上述した処理を行うことで、浴面上ドロスが存在する小領域を特定する。すなわち、制御部５２は、浴面上ドロスが存在する位置を特定する。そして、制御部５２は、浴面上ドロスの位置に関するドロス位置情報を生成し、通信部５１に出力する。通信部５１は、ドロス位置情報をドロスロボット制御装置６０に送信する。ドロスロボット制御装置６０は、ドロス位置情報を受信する。ドロスロボット制御装置６０は、ドロス位置情報に基づいてドロスの有無を認識し、ドロスが存在すると認識した場合には、ドロスロボット３０にドロス位置情報を送信する。ドロスロボット３０の制御部３７は、ドロス位置情報に基づいて浴面上ドロスの位置を認識する。そして、制御部３７は、駆動部３６を駆動することで、捕集部３３を浴面上ドロスの位置まで移動させる。そして、制御部３７は、捕集部３３に浴面上ドロスを捕集させる。
（１－３．ドロス除去装置による処理）
つぎに、ドロス除去装置２０による処理の手順を図１０～図１１に示すフローチャートに沿って説明する。なお、ここでは、めっき装置１００が溶融亜鉛めっき鋼板を作製する場合を例として処理の手順を説明する。したがって、経時的温度変化の最大値△Ｔと比較されるしきい値は５℃となる。
（１－３－１．全体処理）
まず、図１０に示すフローチャートに沿って全体処理を説明する。ステップＳ１０において、ドロス除去装置２０は、検出範囲１０ｃの小領域毎に図１１に示すドロス判定処理を行う。このドロス判定処理においては、ドロス除去装置２０は、小領域に浴面上ドロスが存在するか否かを判定する。
ステップＳ１５において、ドロスセンサ制御装置５０の制御部５２は、ドロス判定処理の結果に基づいて、浴面上ドロスの位置を特定する（ドロス位置特定工程）。そして、制御部５２は、浴面上ドロスの位置に関するドロス位置情報を生成し、通信部５１に出力する。通信部５１は、ドロス位置情報をドロスロボット制御装置６０の通信部６１に送信する。通信部６１は、ドロス位置情報を受信し、制御部６４に出力する。
ステップＳ２０において、制御部６４は、ドロスセンサ制御装置５０によるドロス判定処理の結果（具体的には、ドロス位置情報）に基づいて、検出範囲１０ｃ内に浴面上ドロスが存在するか否かを認識する。制御部６４は、検出範囲１０ｃ内に浴面上ドロスが存在すると認識した場合には、ステップＳ３０に進み、検出範囲１０ｃ内に浴面上ドロスが存在しないと認識した場合には、本処理を終了する。
ステップＳ３０において、制御部６４は、ドロスセンサ４０による温度測定を停止させる。ステップＳ４０において、制御部６４は、ドロス位置情報を通信部６１に出力し、通信部６１は、ドロス位置情報をドロスロボット３０の通信部３５に送信する。通信部３５は、ドロス位置情報を制御部３７に出力する。制御部３７は、ドロス位置情報に基づいて浴面上ドロスの位置を認識する。そして、制御部３７は、駆動部３６を駆動することで、捕集部３３を浴面上ドロスの位置まで移動させる。そして、制御部３７は、捕集部３３に浴面上ドロスを捕集させる（ドロス捕集工程）。
（１－３－２．ドロス判定処理）
つぎに、図１１に示すフローチャートにそってドロス判定処理の手順を説明する。ドロス判定処理は、検出範囲１０ｃ内の小領域毎に行われる。
ステップＳ５０において、制御部６４は、温度要求情報を生成し、通信部６１に出力する。通信部６１は、温度要求情報をドロスセンサ制御装置５０の通信部５１に送信する。通信部５１は、ドロスロボット制御装置６０の通信部６１から送信された温度要求情報を受信し、制御部５２に出力する。制御部５２は、温度要求情報に基づいて、温度測定指示情報を生成し、通信部５１に出力する。通信部５１は、温度測定指示情報をドロスセンサ４０に送信する。ドロスセンサ４０は、温度測定指示情報が与えられた際に、各小領域の温度を測定し、温度分布情報を通信部５１に出力する。具体的には、ドロスセンサ４０は、所定の測定間隔（ｔｆ）毎に各小領域の温度を測定し、温度分布情報を生成する。そして、ドロスセンサ４０は、温度分布情報をドロスセンサ制御装置５０に送信する（温度分布測定工程）。
ドロスセンサ制御装置５０の通信部５１は、温度分布情報を制御部５２に出力する。制御部５２は、サンプリング周期内の温度分布情報に基づいて、温度の最大値ＴＨ、最小値ＴＬを特定する。そして、制御部５２は、これらの差、すなわち経時的温度変化量の最大値△Ｔを算出する。
ステップＳ６０において、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃以下であるか否かを判定する。制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃以下であると判定した場合には、ステップＳ７０に進む。一方、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃を超える場合には、ステップＳ８０に進む。なお、判定の信頼性を高めるために、制御部５２は、連続した複数のサンプリング周期において経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃以下でとなる場合に、ステップＳ７０に進んでも良い。つまり、整合性チェックを行っても良い。この場合、これらのサンプリング周期のうち、いずれかのサンプリング周期において経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃を超えた場合、制御部５２は、ステップＳ８０に進む。
ステップＳ７０において、制御部５２は、小領域に浴面上ドロスが存在すると判定する。その後、制御部５２は、ドロス判定処理を終了する。ステップＳ８０において、制御部５２は、小領域に浴面上ドロスが存在しないと判定する。その後、制御部５２は、ドロス判定処理を終了する。
以上により、第１の実施形態によれば、ドロス除去装置２０は、浴面１０ａの温度分布に基づいて、浴面上ドロスの位置を特定し、特定された位置の浴面上ドロスをドロスロボット３０に捕集させる。したがって、浴面上ドロスをより確実に捕集することができるので、浴面上ドロスを効率的に捕集することができる。これにより、めっき層の品質をより安定させることができる。
特に、ドロスセンサは、浴面１０ａを複数の小領域に区分し、各小領域の温度を測定する。そして、ドロスセンサ制御装置５０の制御部５２は、小領域毎に経時的温度変化量を測定し、経時的温度変化量に基づいて、小領域に浴面上ドロスが存在するか否かを判定する。したがって、浴面上ドロスをより確実に捕集することができるので、浴面上ドロスを効率的に捕集することができる。
さらに、制御部５２は、経時的温度変化量が所定値（たとえば５℃）以下となる場合に、小領域に浴面上ドロスが存在すると判定する。したがって、各小領域に浴面上ドロスが存在するか否かをより正確に判定することができる。
より具体的には、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが所定値以下となる場合に、小領域に浴面上ドロスが存在すると判定する。したがって、各小領域に浴面上ドロスが存在するか否かをより正確に判定することができる。
さらに、ドロスセンサ４０は、放射温度計であるので、浴面の温度分布をより正確に測定することができる。
＜２．第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態を説明する。第１の実施形態では、浴面上ドロスの有無を小領域毎に判定した。ところで、浴面上ドロスが存在しない小領域では、浴面１０ａが大気中に露出することになる。このような小領域では、浴面１０ａに薄い酸化膜が形成されることがある。このような薄い酸化膜は、半ドロスとも称される。半ドロスは、成長すると酸化膜ドロスになるが、半ドロスのままなら浴面上ドロスほど問題にはならない。ただし、半ドロスはいずれ酸化膜ドロスとなるので、除去することが好ましい。
そこで、第２の実施形態では、浴面上ドロスを半ドロスに優先して（つまり半ドロスよりも先に）除去し、検出範囲１０ｃ内に浴面上ドロスが存在しなくなった後に、半ドロスを除去する。なお、半ドロス検出温度（すなわち、半ドロスが存在する小領域の温度）の経時的変化量の最大値△ＴＣは、ドロス検出温度の経時的変化量の最大値△ＴＡよりも大きく、溶融金属検出温度の経時的変化量の最大値△ＴＢよりも小さい。したがって、半ドロスが存在する小領域を他の小領域と区別するためのしきい値が存在することになる。一例として、溶融金属が溶融亜鉛となる場合、半ドロス検出温度の経時的変化量の最大値△ＴＣは、概ね５℃より大きく、７℃以下であることが判明した。半ドロスが存在する小領域では、浴面１０ａがやや乱れているため、このような結果になったと推定される。したがって、半ドロスが存在する小領域を他の小領域と区別するためのしきい値（所定値）は７℃となる。
なお、このしきい値は溶融金属あるいは金属帯１の種類によって大きく変動しないと推察されるが、しきい値をめっき装置１００毎に変更してもよい。すなわち、めっき装置１００の種類ごとに実験によりしきい値を求めても良い。例えば、半ドロス検出温度の経時的変化量の最大値△ＴＣを実験により測定し、実験結果に基づいて、しきい値を算出しても良い。
（２－１．めっき装置の構成）
第２の実施形態に係るめっき装置１００の構成は第１の実施形態と同様である。そこで、構成の説明を省略する。
（２－２．ドロス除去装置による処理）
つぎに、ドロス除去装置２０による処理の手順を図１２～図１３に示すフローチャートに沿って説明する。なお、ここでは、めっき装置１００が溶融亜鉛めっき鋼板を作製する場合を例として処理の手順を説明する。
（２－２－１．全体処理）
まず、図１２に示すフローチャートに沿って全体処理を説明する。ステップＳ９０において、ドロス除去装置２０は、検出範囲１０ｃの小領域毎に図１３に示すドロス判定処理を行う。このドロス判定処理においては、ドロス除去装置２０は、小領域に浴面上ドロスまたは半ドロスが存在するか否かを判定する。
ステップＳ９５において、ドロスセンサ制御装置５０の制御部５２は、ドロス判定処理の結果に基づいて、浴面上ドロス及び半ドロスの位置を特定する。そして、制御部５２は、浴面上ドロス及び半ドロスの位置に関するドロス位置情報を生成し、ドロスロボット制御装置６０の通信部６１に送信する。通信部６１は、ドロス位置情報を制御部６４に出力する。
ステップＳ１００において、制御部６４は、ドロスセンサ制御装置５０によるドロス判定処理の結果（具体的には、ドロス位置情報）に基づいて、検出範囲１０ｃ内に浴面上ドロスが存在するか否かを認識する。制御部６４は、検出範囲１０ｃ内に浴面上ドロスが存在すると認識した場合には、ステップＳ１１０に進み、検出範囲１０ｃ内に浴面上ドロスが存在しないと認識した場合には、ステップＳ１３０に進む。
ステップＳ１１０～Ｓ１２０において、制御部６４は、図１０に示すステップＳ３０～Ｓ４０と同様の処理を行う。
ステップＳ１３０において、制御部６４は、ドロスセンサ制御装置５０によるドロス判定処理の結果（具体的には、ドロス位置情報）に基づいて、検出範囲１０ｃ内に半ドロスが存在するか否かを認識する。制御部６４は、検出範囲１０ｃ内に半ドロスが存在すると認識した場合には、ステップＳ１４０に進み、検出範囲１０ｃ内に半ドロスが存在しないと認識した場合には、本処理を終了する。
ステップＳ１４０において、制御部６４は、ドロスセンサ４０による温度測定を停止させる。ステップＳ１５０において、制御部６４は、ドロス位置情報を通信部６１に出力し、通信部６１は、ドロス位置情報をドロスロボット３０の通信部３５に送信する。通信部３５は、ドロス位置情報を制御部３７に出力する。制御部３７は、ドロス位置情報に基づいて半ドロスの位置を認識する。そして、制御部３７は、駆動部３６を駆動することで、捕集部３３を半ドロスの位置まで移動させる。そして、制御部３７は、捕集部３３に半ドロスを捕集させる（ドロス捕集工程）。
このように、第２の実施形態では、まず浴面上ドロスを捕集し、検出範囲１０ｃ内に浴面上ドロスが存在しなくなった後に、半ドロスを捕集する。
（２－２－２．ドロス判定処理）
つぎに、図１３に示すフローチャートにそってドロス判定処理の手順を説明する。ドロス判定処理は、検出範囲１０ｃ内の小領域毎に行われる。
ステップＳ１６０において、ドロス除去装置２０は、図１１に示すステップＳ５０と同様の処理を行う。これにより、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔを算出する。
ステップＳ１７０において、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃以下であるか否かを判定する。制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃以下であると判定した場合には、ステップＳ１８０に進む。一方、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃を超える場合には、ステップＳ１９０に進む。なお、判定の信頼性を高めるために、制御部５２は、連続した複数のサンプリング周期において経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃以下でとなる場合に、ステップＳ１８０に進んでも良い。つまり、整合性チェックを行っても良い。この場合、これらのサンプリング周期のうち、いずれかのサンプリング周期において経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃を超えた場合、制御部５２は、ステップＳ１９０に進む。
ステップＳ１８０において、制御部５２は、小領域に浴面上ドロスが存在すると判定する。その後、制御部５２は、ドロス判定処理を終了する。
ステップＳ１９０において、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃より大きく、７℃以下であるか否かを判定する。制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃より大きく、７℃以下であると判定した場合には、ステップＳ２００に進む。一方、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔが７℃を超える場合には、ステップＳ２１０に進む。なお、判定の信頼性を高めるために、制御部５２は、連続した複数のサンプリング周期において経時的温度変化量の最大値△Ｔが５℃より大きく、７℃以下でとなる場合に、ステップＳ２００に進んでも良い。つまり、整合性チェックを行っても良い。この場合、これらのサンプリング周期のうち、いずれかのサンプリング周期において経時的温度変化量の最大値△Ｔが７℃を超えた場合、制御部５２は、ステップＳ２１０に進む。
ステップＳ２００において、制御部５２は、小領域に半ドロスが存在すると判定する。その後、制御部５２は、ドロス判定処理を終了する。ステップＳ２１０において、制御部５２は、小領域に浴面上ドロス及び半ドロスが存在しないと判定する。その後、制御部５２は、ドロス判定処理を終了する。
このように、第２の実施形態によれば、ドロスセンサ制御装置５０の制御部５２は、経時的温度変化量が第１の所定値（たとえば５℃）以下となる場合には、小領域に浴面上ドロスが存在すると判定する。一方、制御部５２は、経時的温度変化量が第１の所定値より大きく、第２の所定値（例えば７℃）以下となる場合には、小領域に半ドロスが存在すると判定する。そして、ドロス除去装置２０は、浴面上ドロスを半ドロスよりも先にドロスロボットに捕集させる。したがって、めっき層の疵の原因となる浴面上ドロスを優先して捕集しつつ、将来的に浴面上ドロスとなりうる半ドロスを未然に（すなわち、半ドロスが浴面上ドロスとなる前に）捕集することができる。これにより、めっき層の品質をより安定させることができる。
特に、制御部５２は、経時的温度変化量の最大値△Ｔと各所定値とを比較する。したがって、各小領域に浴面上ドロスまたは半ドロスが存在するか否かをより正確に判定することができる。
さらに、ドロス除去装置２０は、検出範囲１０ｃ内に浴面上ドロスが存在しなくなった後に、半ドロスをドロスロボット３０に捕集させる。したがって、めっき層の疵の原因となる浴面上ドロスを優先して捕集しつつ、将来的に浴面上ドロスとなりうる半ドロスを未然に捕集することができる。
つぎに、第１～第２の実施形態の実施例について説明する。本実施例における操業条件は以下のとおりである。
（１．めっき関連）
めっき種：溶融亜鉛めっき
金属種：鋼板
通板サイズ（厚さ×幅）：０．７×９４０ｍｍ
通板速度：１６０ｍｐｍ
めっき浴の浴温：４５１℃
めっき付着量（ガスワイピング後の付着量）：片面４８ｇ／ｍ２
（２．ドロスロボット関連）
ドロスロボット：安川電機ＭＯＴＯＭＡＮ－ＵＰ１３０
捕集部の形状：柄杓型
捕集部の材質：ＳＵＳ３０４
捕集部の寸法：Φ２００×Φ８０×８５（円錐台）×長さ１２５０（ｍｍ）
捕集量（１回の捕集当り）：最大２０ｋｇ
（３．温度検出関連）
ドロスセンサ種：放射温度計（Ａｐｉｓｔｅ社製ＦＳＶ－２１０Ｈ）
測定間隔：０．０２ｍｓｅｃ
サンプリング間隔：１５ｓｅｃ
整合性チェック回数：２回
上記の操業条件の下、ドロス除去装置２０に図１２及び図１３に示す処理を行わせた。この結果、ドロスセンサの検出範囲内に存在する浴面上ドロス及び半ドロスをそれぞれ９１％の検出率で除去することができた。すなわち、ドロス除去装置２０によって浴面上ドロス有りと判定された小領域のうち、９１％の領域に実際に浴面上ドロスが存在した。このように、本実施形態に係るドロス除去装置２０によれば、精度良く浴面上ドロスの有無を判定できることが確認できた。したがって、ドロス除去装置によって浴面上ドロスをほぼ除去することができた。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１００ めっき装置
１ 金属帯
２ スナウト
３ ポットロール
４ サポートロール対
５ ガスワイピング装置
１０ めっき浴
１０ａ 浴面
１５ 浴面上ドロス
２０ ドロス除去装置
３０ ドロスロボット
３１ 本体部
３２ アーム部
３３ 捕集部
４０ ドロスセンサ
５０ ドロスセンサ制御装置
５１ 通信部
５２ 制御部
６０ ドロスロボット制御装置
６１ 通信部
６２ 操作部
６３ 表示部
６４ 制御部

Claims (7)

  1. めっき浴の浴面上に存在する浴面上ドロスを捕集するドロスロボットと、
    前記めっき浴の浴面を複数の小領域に区分し、各小領域の温度を測定し、前記めっき浴の浴面の温度分布を測定するドロスセンサと、
    前記めっき浴の浴面の前記小領域毎に経時的温度変化量を測定し、前記経時的温度変化量の分布に基づいて、前記浴面上ドロスの位置を特定するドロスセンサ制御装置と、
    前記ドロスセンサ制御装置によって特定された位置の前記浴面上ドロスを前記ドロスロボットに捕集させるドロスロボット制御装置と、を備えることを特徴とする、ドロス除去装置。
  2. 前記ドロスセンサ制御装置は、前記経時的温度変化量が所定値以下となる場合に、前記小領域に浴面上ドロスが存在すると判定することを特徴とする、請求項１記載のドロス除去装置。
  3. 前記ドロスセンサ制御装置は、前記経時的温度変化量の最大値が所定値以下となる場合に、前記小領域に浴面上ドロスが存在すると判定することを特徴とする、請求項２記載のドロス除去装置。
  4. 前記ドロスセンサ制御装置は、前記経時的温度変化量が第１の所定値以下となる場合には、前記小領域に浴面上ドロスが存在すると判定し、前記経時的温度変化量が前記第１の所定値より大きく、第２の所定値以下となる場合には、前記小領域に半ドロスが存在すると判定し、
    前記ドロスロボット制御装置は、前記浴面上ドロスを前記半ドロスに優先して前記ドロスロボットに捕集させることを特徴とする、請求項２または３に記載のドロス除去装置。
  5. 前記ドロスロボット制御装置は、前記ドロスセンサ制御装置が前記ドロスセンサの検出範囲内に前記浴面上ドロスが存在しなくなったと判定した後に、前記半ドロスを前記ドロスロボットに捕集させることを特徴とする、請求項４記載のドロス除去装置。
  6. 前記ドロスセンサは、放射温度計であり、前記浴面から放射される赤外線の強度を検出し、前記赤外線の強度に基づいて、前記浴面の温度を測定することを特徴とする、請求項１～５の何れか１項に記載のドロス除去装置。
  7. めっき浴の浴面を複数の小領域に区分し、各小領域の温度を測定し、前記めっき浴の浴面の温度分布を測定する温度分布測定工程と、
    前記めっき浴の浴面の前記小領域毎に経時的温度変化量を測定し、前記経時的温度変化量の分布に基づいて、浴面上ドロスの位置を特定するドロス位置特定工程と、
    前記ドロス位置特定工程によって特定された位置の前記浴面上ドロスをドロスロボットに捕集させるドロス捕集工程と、を含むことを特徴とする、ドロス除去方法。
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