JPH0533110A - 合金化溶融亜鉛めつき鋼板の製造方法 - Google Patents

合金化溶融亜鉛めつき鋼板の製造方法

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JPH0533110A
JPH0533110A JP18980591A JP18980591A JPH0533110A JP H0533110 A JPH0533110 A JP H0533110A JP 18980591 A JP18980591 A JP 18980591A JP 18980591 A JP18980591 A JP 18980591A JP H0533110 A JPH0533110 A JP H0533110A
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JP18980591A
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Akihiko Hasegawa
谷 川 明 彦 長
Kazuya Miyagawa
川 和 也 宮
Fusahiro Sekimoto
本 総 裕 関
Shigehisa Miyata
田 重 久 宮
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 合金化めっき付着量を正確に制御する。 【構成】 ガス吹付けノズルと鋼帯の間隔を実測し、鋼
帯緒元や目標付着量及び通板速度の変更時に、亜鉛−鉄
合金層(固相)厚み及び亜鉛液相厚みを推定するめっき
付着量モデル式に基づき、目標めっき付着量になるよう
にガス吹付けノズル圧力又はノズル間隔を調整し、また
付着量計からの付着量実績値を基に目標めっき付着量に
なるようにガス吹付ノズル圧力又はノズル間隔を調整
し、加えて付着量実績値を基にめっき付着量推定モデル
式のパラメ−タの適応修正を行う。 【効果】 めっき付着量を正確に制御でき、合金層量を
所定値に確実に生成でき、品質を向上することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、合金化溶融亜鉛めっき
鋼板の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】合金化溶融亜鉛めっき鋼板は、周知のご
とく、溶融亜鉛めっき後加熱し、鉄(鋼板)を熱拡散に
よりめっき層中へ拡散させ、亜鉛−鉄合金化亜鉛めっき
鋼板とするものである。ところで、一般のトタン板はめ
っき付着量が100〜300g/m2と厚いのに対し
て、このような合金化亜鉛めっき鋼板のめっき(合金め
っき)付着量は20〜70g/m2と薄くなっている。
しかして、合金化亜鉛めっき鋼板の製造においては、め
っき(亜鉛)浴通過時にめっき層下層(鋼板とめっき層
の接触部位)に亜鉛−鉄合金層(固相)が生成され、そ
の上層のめっき層(液相)が加熱処理で合金化されるの
で、固相と液相との合計量を目標とする合金層(めっき
層)にしなければならないが、従来のめっき付着量推定
モデル式では上記液相のみしか考慮されていないため、
従来の制御技術では、合金めっきを薄付着量に制御する
ことが困難であり、付着量にばらつきが生じ品質を著し
く低下させ、歩留まりの低下等が大きな問題となってい
る。
【0003】また、鋼板の緒元(板厚,板幅,形状,鋼
種等)や操業条件(通板速度,めっき浴内ロ−ルの位置
や摩耗等)に変化があると、鋼帯の通板パスに表裏のず
れが発生して、めっき付着量制御用ガス吹付ノズルとめ
っき鋼帯との間隔が変動し、付着量にばらつきが生じ、
品質を著しく低下させ、歩留まりが低下する。
【0004】従来の技術では、めっき付着量制御用ガス
吹付ノズルとめっき鋼帯の間隔を直接測定するのではな
くて、表裏のめっき付着量制御用ガス吹付ノズル間の間
隔をギア機構,セルシンモ−タ,パルス発振器等からな
る機構で測定し、めっき鋼帯は常にガス吹付ノズル間の
真中を通板していると仮定して制御を行なっている(例
えば特公昭55−34861号,特開昭61−1435
73号)。しかし、上記に述べたごとく、鋼板の緒元
(板厚,板幅,形状,鋼種等)や操業条件(通板速度,
めっき浴内ロ−ルの位置や摩耗等)の変化により、鋼帯
の通板パスに表裏でずれが発生することが多いため、め
っき付着量制御用ガス吹付ノズルとめっき鋼帯の間隔を
直接測定することが必要である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明は、合金
めっきを薄付着量に高精度で制御するとともに、鋼板の
緒元及び操業条件の変化に基づく鋼帯通板パスの表裏で
のずれがめっき付着量に影響するのを防止して、めっき
付着量のばらつきを小さくし品質を改善して、歩留まり
を改善することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の第1番の発明においては、フィ−ドフォワ−
ド制御により、鋼帯緒元の変更又は目標めっき付着量も
しくは通板速度変更時に、めっき浴通過時に生成される
亜鉛−鉄合金層の固相厚み及び亜鉛液相厚みを推定する
めっき付着量推定モデル式に基づき、目標付着量に一致
するように、めっき付着量制御用ガス吹付圧及び/又は
めっき付着量制御用ガス吹付付ノズルとめっき鋼帯の間
隔を調整し、フィ−ドバック制御により、実績めっき付
着量から目標付着量となるように、めっき付着量制御用
ガス吹付ノズルとめっき鋼帯の間隔を調整し、かつ学習
制御により、めっき付着量推定モデル式パラメ−タの修
正を行ない、次の鋼帯緒元の変更又は目標めっき付着量
もしくは通板速度の変更まで目標めっき付着量に制御す
る。
【0007】また本願の第2番の発明においては、めっ
き付着量制御用ガス吹付ノズルとめっき鋼帯の間隔を実
測して、フィ−ドフォワ−ド制御により、鋼帯緒元の変
更又は目標めっき付着量もしくは通板速度の変更時に、
めっき付着量推定モデル式に基づき目標付着量に一致す
るように、めっき付着量制御用ガス吹付圧及び/又はめ
っき付着量制御用ガス吹付ノズルとめっき鋼帯の間隔を
調整し、めっき付着量制御用ガス吹付ノズルとめっき鋼
帯の間隔を実測してフィ−ドバック制御により、実績め
っき付着量から目標付着量となるようにめっき付着量制
御用ガス吹付ノズルとめっき鋼帯の間隔を調整し、かつ
めっき付着量制御用ガス吹付ノズルとめっき鋼帯の間隔
を実測して、学習制御により、めっき付着量推定モデル
式パラメ−タの修正を行ない、次の鋼帯緒元の変更又は
目標めっき付着量もしくは通板速度変更まで目標めっき
付着量に制御する。
【0008】
【作用】即ち、フィ−ドフォワ−ド制御としては、例え
ば(1)めっき鋼帯(板)の緒元鋼板の組成,鋼板板厚
等)が変更された鋼帯の接続点(溶接点)がめっき付着
量制御位置を通過するとき、(2)目標めっき付着量を
変更するとき、又は(3)めっき鋼帯の通板速度の変更
によりめっき付着量が必然的に変化するとき等におい
て、めっき付着量推定モデル式から目標付着量に一致す
るようにめっき付着量制御用ガス吹付圧及び/又はめっ
き付着量制御用ガス吹付けノズルとめっき鋼帯の間隔を
調整し、フィ−ドバック制御として、例えばめっき鋼帯
の合金化処理後の実績付着量を測定し、これをフィ−ド
バックし、目標付着量との差を0とするように例えばめ
っき付着量制御用ガス吹付ノズルとめっき鋼帯との間隔
を調整する。このようなフィ−ドバック制御は、上記の
ごときフィ−ドフォワ−ド制御によりめっき付着量変更
等を指示し、めっき付着量制御用ガス吹付圧等を調整し
てめっき付着量を制御し、合金化処理後、めっき付着量
を測定して入力後制御を開始する。そしてその後一定長
さ(めっき付着量制御用ガス吹付ノズル位置から後方に
あるめっき付着量計までの鋼帯の移送距離)+一定時間
(付着量計の測定時間)毎にめっき付着量を測定して制
御を継続する。更にめっき付着量の目標値への制御精度
を向上させるため、学習制御として例えば実績付着量と
推定付着量から誤差の2乗和を最小とするように付着量
推定モデル式のパラメ−タを修正(最小2乗法による適
応修正の場合)し、より正確にめっき付着量を制御する
ものである。また、鋼帯の通板パスの表裏のずれにより
めっき付着量制御用ガス吹付ノズルとめっき鋼帯との間
隔が変動することに関しては、めっき付着量制御用ガス
吹付ノズルとめっき鋼帯との間隔をギャップセンサ(例
えば渦流式センサ)により実測し、間隔の変動による影
響分を補正する。また、必要に応じて、間隔実測値を平
滑処理することにより、フラッタリングによる間隔測定
外乱の影響を抑制することができる。平滑処理として
は、例えば移動平均,指数平滑という方法を用いればよ
い。次に付着量推定モデル式の一例を示す。
【0009】
【数1】
【0010】ここで、パラメ−タa0〜a6はめっき鋼帯
表面/裏面で2つに層別する。またt=L/Vである
(L:鋼帯のめっき浴通過長さ)。第(1)式において、
0〜a4の項は液相、a0及びa5,a6は固相の推定式
である。
【0011】このような付着量推定モデル式を予め記憶
させておき、目標めっき付着量,通板速度等の変更によ
り前記のごとくフィ−ドフォワ−ド制御により上記推定
モデルから目標付着量に一致するようにめっき付着量制
御用ガス吹付ノズルとめっき鋼帯の間隔(ギャップ)を
計算し、ギャップ設定を指示する。具体的には、上記モ
デル式からめっき浴中で生成される亜鉛−鉄合金層量を
把握し、上層に残留させる亜鉛層量を後の合金化処理に
より合計として目標付着量になるごとく制御するもので
ある。次に上記ギャップ設定の計算式の一例を示す。
【0012】
【数2】
【0013】まず、めっき鋼板表面の付着狙い値MTF
裏面の付着狙い値MTB、表面のガス吹付圧PFと裏面の
ガス吹付圧PB、及び通板速度Vaから第(1)式に従って
めっき鋼板表面とガス吹付ノズルとの間隔DFと裏面と
ノズルとの間隔DBを求める。そして、ギャップバイア
ス値Db(ギャップセンサとガス吹付ノズル先端との
差)の補正を行ない計算値を求める。最後に、現在のギ
ャップセンサ実績値Daとの偏差を求め、論理コイル境
界点通過時には板厚変化量Δthの補正を行ない、ギャ
ップ変更量を設定する。
【0014】フィ−ドバック制御では、前記のごときフ
ィ−ドフォワ−ド制御による制御動作の後に現れる制御
誤差を除くため、めっき付着量実績のフィ−ドバックか
ら修正すべきめっき付着量制御用ガス吹付ノズルとめっ
き鋼帯の間隔又はガス吹付圧を求め、目標付着量との差
を0とするように調整する。
【0015】ここでのフィ−ドフォワ−ド制御の狙い
は、鋼帯緒元の変更又は目標めっき付着量及び通板速度
変更時に、即時に対応して時間遅れなくめっき付着量の
制御を行なうことであり(フィ−ドバック制御では、一
般にめっき付着量制御用ガス吹付ノズル位置より後方に
めっき付着量計が設置されるため、鋼板の移送時間及び
付着量計の測定時間による遅れが生ずる)、フィ−ドバ
ック制御の狙いは、フィ−ドフォワ−ド制御後の操業変
動によるめっき付着量変化やフィ−ドフォワ−ド制御自
体の誤差によるめっき付着量誤差を付着量実績値のフィ
−ドバックにより補償することである。
【0016】また、学習制御(適応修正)は、フィ−ド
フォワ−ド制御の基本となるモデル式(前記第(1)式)
のモデルパラメ−タが操業条件の変動等により変化する
ことに対して、自動的に追従するように修正するもので
あり、これによりフィ−ドフォワ−ド制御の初期設定誤
差を小さくし、より正確な制御が実現する。モデルパラ
メ−タの推定計算には、例えば忘却係数付き逐次型最小
2乗法が有利である。適応修正タイミングは、操業条件
が安定している時(付着量狙い値,付着量制御用ガス吹
付ノズルとめっき鋼帯の間隔,ガス吹付圧,通板速度等
が一定時間変化していない時)が有効である。忘却係数
付き逐次型最小2乗法の計算式の一例を次に示す。
【0017】
【数3】
【0018】なおギャップ実績値Dについては、ギャッ
プセンサ実績値から一定値Db(ギャップバイアス値)
を引いて求める。
【0019】このようにして、フィ−ドフォワ−ド制
御,フィ−ドバック制御及び学習制御により正確にめっ
き付着量を制御することができるものであるが、このよ
うな制御の応用例として、次のごとくめっき付着量の制
御ができる。即ち、鋼板(帯)の緒元,目標めっき付着
量,通板速度等の変更時に前記のごときめっき付着量推
定モデル式に現状のめっき付着量制御用ガス吹付ノズル
とめっき鋼帯の間隔(ギャップ)を入力し、フィ−ドフ
ォワ−ド制御により、めっき付着量を推定し、目標めっ
き付着量に合致するギャップに変更する。次いで、前記
のごとく実績付着量をフィ−ドバックし、目標めっき付
着量に一致するようにギャップを計算し、計定を指示す
る。更にめっき付着量制御の精度を向上させるため、学
習制御(適応修正)により推定モデル式のパラメ−タを
必要に応じて修正し、フィ−ドフォワ−ド制御の初期設
定誤差を小さくして、一層正確な制御を施す。
【0020】
【実施例】
[実施例1]この実施例では、図1に示す製造設備にお
いて、まず鋼帯1を前処理炉2で処理し、溶融亜鉛めっ
き浴3へ導いて溶融亜鉛めっきを施し、上部へ引き上げ
めっき付着量制御用ガス吹付ノズル4,4aからめっき
鋼帯1へ窒素ガス,水蒸気,空気等のガスを吹付けて目
標めっき付着量に制御した後、合金化炉5へ導き、合金
化処理し、連続合金化溶融亜鉛めっき鋼板(帯)を製造
する。
【0021】ここでは、コンピュ−タ6にめっき付着量
推定モデル式を記憶し、一方現状のノズル4,4aから
のめっき付着量制御用ガス圧力をガス配管7,7aの圧
力計8,8aから、またノズル4,4aとめっき鋼帯1
との間隔(距離)をギャップセンサ9,9aからそれぞ
れ入力し、更にめっき鋼帯1の通板速度,鋼帯のめっき
浴3への侵入温度,及び浴内通過時間を入力する。しか
して、現操業条件と緒元の異なる鋼帯との接続点のノズ
ル4,4aの通過時(めっき付着量変更を伴なう場
合),又は目標めっき付着量の変更時,又はめっき鋼帯
1の通板速度を増減速するとき(めっき付着量が変化す
る)に、目標めっき付着量をコンピュ−タ6に入力する
ことにより、モデル式から演算し、目標付着量に一致す
るようにガス配管7,7aの流量弁10,10aを制御
し圧力調整するか、又はギャップセンサ9,9aを付設
したノズル4,4aの駆動機構(図示せず)を介してめ
っき付着量制御用ガス吹付ノズル4,4aとめっき鋼帯
1の間隔(ギャップ)を調整するか、あるいは双方を調
整する。
【0022】このようにしてめっき浴3内で生成する亜
鉛−鉄合金量を把握すると同時に、製品としての目標め
っき付着量から溶融亜鉛めっき付着量を制御(フィ−ド
フォワ−ド制御)する。付着量制御しためっき鋼帯1
は、合金化炉5において、めっき浴内で生成した合金層
上層に付着量制御された亜鉛層を合金化処理し移動され
る。そして、めっき付着量計11で実績付着量を測定
し、その結果をコンピュ−タ6へフィ−ドバックして目
標付着量との差が0となるように、必要に応じて上記の
ごとくガス圧力及び/又はギャップを調整するフィ−ド
バック制御を施す。更にめっき付着量制御の精度を向上
するため、実績付着量と推定付着量から誤差の2乗和を
最小とするようにモデル式のパラメ−タを修正する学習
制御を行ない、修正後のモデル式によりフィ−ドフォワ
−ド制御を行ない、必要に応じてフィ−ドバック制御も
行なう。
【0023】[実施例2]図1に示す設備において、め
っき鋼帯1の緒元又は目標めっき付着量及び通板速度の
変更を、実施例1のごとくコンピュ−タ6へ入力し、め
っき付着量推定モデル式によってめっき付着量制御用ガ
ス吹付ノズル4,4aとめっき鋼帯1との間隔(ギャッ
プ)を、フィ−ドフォワ−ド制御により目標めっき付着
量になるように調整する。ノズル4,4aにはギャップ
センサ9,9aが付設される。めっき付着量を調整した
めっき鋼帯1は、合金化炉5でめっき浴内で生成した合
金層の上層に付着した亜鉛層を合金化処理し移動して、
めっき付着量計11で実績付着量を測定し、その結果を
コンピュ−タ6へフィ−ドバックして目標付着量との差
が0になるごとく、ギャップを調整するフィ−ドバック
制御を施す。更に、めっき付着量制御の精度を向上する
ため、実績付着量と推定付着量から誤差の2乗和を最小
とするようにモデル式のパラメ−タを修正する学習制御
を行ない、修正後のモデル式によりフィ−ドフォワ−ド
制御を施し、必要に応じてフィ−ドバック制御も行な
う。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、めっき浴中で生成され
る合金層の量をも把握して合金化めっき付着量を制御す
るので、めっき付着量を正確に制御でき、特に薄付着量
の制御が確実にできるので、製品の品質及び歩留まりを
大幅に向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造設備の例を
示すブロック図である。
【符号の説明】
1:鋼帯 2:前処理炉 3:溶融
亜鉛めっき浴 4,4a:めっき付着量制御用ガス吹付ノズル 5:合金化炉 6:コンピュ−タ 7,7
a:ガス配管 8,8a:圧力計 9,9a:ギャップセンサ 10,10a:流量弁 11:め
っき付着量計
フロントページの続き (72)発明者 宮 田 重 久 東海市東海町5−3 新日本製鐵株式会社 名古屋製鐵所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フィ−ドフォワ−ド制御により、鋼帯緒
    元の変更又は目標めっき付着量もしくは通板速度変更時
    に、めっき浴通過時に生成される亜鉛−鉄合金層の固相
    厚み及び亜鉛液相厚みを推定するめっき付着量推定モデ
    ル式に基づき、目標付着量に一致するように、めっき付
    着量制御用ガス吹付圧及び/又はめっき付着量制御用ガ
    ス吹付付ノズルとめっき鋼帯の間隔を調整し、フィ−ド
    バック制御により、実績めっき付着量から目標付着量と
    なるように、めっき付着量制御用ガス吹付ノズルとめっ
    き鋼帯の間隔を調整し、かつ学習制御により、めっき付
    着量推定モデル式パラメ−タの修正を行ない、次の鋼帯
    緒元の変更又は目標めっき付着量もしくは通板速度の変
    更まで目標めっき付着量に制御することを特徴とする、
    合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
  2. 【請求項2】 めっき付着量制御用ガス吹付ノズルとめ
    っき鋼帯の間隔を実測して、フィ−ドフォワ−ド制御に
    より、鋼帯緒元の変更又は目標めっき付着量もしくは通
    板速度の変更時に、めっき付着量推定モデル式に基づき
    目標付着量に一致するように、めっき付着量制御用ガス
    吹付圧及び/又はめっき付着量制御用ガス吹付ノズルと
    めっき鋼帯の間隔を調整し、めっき付着量制御用ガス吹
    付ノズルとめっき鋼帯の間隔を実測してフィ−ドバック
    制御により、実績めっき付着量から目標付着量となるよ
    うにめっき付着量制御用ガス吹付ノズルとめっき鋼帯の
    間隔を調整し、かつめっき付着量制御用ガス吹付ノズル
    とめっき鋼帯の間隔を実測して、学習制御により、めっ
    き付着量推定モデル式パラメ−タの修正を行ない、次の
    鋼帯緒元の変更又は目標めっき付着量もしくは通板速度
    変更まで目標めっき付着量に制御することを特徴とす
    る、合金化溶融亜鉛めっき鋼板の製造方法。
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