JPH0617218A - 溶融鍍金付着量自動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ノズルと鋼板の距離を直接測定することなく、
表裏の付着量を制御することが可能な装置を得ることに
ある。 【構成】一対のノズル２の間隔量を変えずに、鋼板３の
厚み方向に対して２をシフト可能にし、表裏トータルの
鍍金付着量設定信号８１および鋼板速度１９、ノズルの
間隔実績に応じてノズル噴射圧力設定信号を（１）式に
より求めてフィードフォワード制御器７に設定し、前記
信号８１と実際の鍍金付着量検出信号４１との偏差によ
り、ノズル噴射圧力を７で修正するようにし、かつ３の
表裏の付着量、ノズル圧力等のフィードバックにより、
実際の鋼板と表ノズルの間隔と、鋼板と裏ノズルの間隔
比を（２），（３）式により計算し、この計算した間隔
比と前記信号８１およびトータルノズル間隔を用いてノ
ズル２のシフト量を、（４）式により計算し、これを２
を３の厚み方向に対してシフトさせるようにしたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は被鍍金材例えば金属鋼帯
（ストリップ）に溶融金属鍍金を連続的に行う場合に、
表裏トータルおよび表裏それぞれの鍍金付着量を自動的
に制御する溶融鍍金付着量自動制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の鍍金付着量を自動制御する方法と
して、例えば第１の従来例（特公昭５５ー３４８６１号
公報）と第２の従来例（特開昭６１ー１４３５７３号公
報）が公知である。

【０００３】第１の従来例は、溶融金属鍍金浴槽の上方
に、一対の気体噴射ノズルを設け、設定鍍金付着量、噴
射ノズルと鋼板の間隔および鋼板の速度に応じてノズル
噴射圧力を設定するフィードフォワード制御器と、設定
鍍金付着量と実際の鍍金付着量との偏差に応じて、ノズ
ル噴射圧力を修正するフィードバック制御器と鍍金付着
量、鋼板の通板速度、ノズル噴射圧力および噴射ノズル
間隔とのノズル間隔の実績値に基づき前記フィードフォ
ワード制御器の出力を補正するフィードフォワード特性
補正器とを供えた制御装置により鍍金付着量を制御する
ものである。この第１の従来例は、表裏のノズル圧力お
よびノズル間隔の調整機構は、一つであり、表と裏の鋼
板とノズルの間隔を同一としている。しかも、その鋼板
とノズルの間隔は、鋼板が表裏のノズルの中心を通ると
仮定してノズルの機械的移動量を単純に１／２してそれ
を鋼板とノズルの間隔としている。

【０００４】また、第２の従来例は、前述の第１の従来
例の問題点を解決するために、表裏のノズル圧力と鋼板
とノズルの間隔をそれぞれ個別に設定できる手段を設
け、前記制御器の他に、表裏の付着量設定の比に応じて
鋼板とノズルの間隔を表裏個別に設定する手段を備え、
この手段をもつことにより表裏単独に付着量を制御でき
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述した第２の従来例
によれば、表裏の付着量を単独に制御することは可能で
あるが、それは第１の従来例と同様にノズルの機械的移
動距離を測定し、鋼板が仮定されたパスを通っていると
いう前提にたって表裏のノズルの間隔を設定している。

【０００６】しかし、実際の操業においては、浴中ロー
ル（シンクロール）の軸受等の摩擦、鋼板の反り、気体
絞り装置周辺のロールの押し込み量の変化等により鋼板
の位置（以下パスラインと称する）が変動してしまい、
表裏付着量が一定にならないという問題があった。ま
た、位置変化によって表裏付着量が変化しないように電
気的、および光学的に鋼板とノズルの距離を測定するこ
とが考えられるが、気体噴射ノズルの周辺の雰囲気が高
温であり、しかも鍍金された鋼板が非常に鏡面に近いこ
となどにより、鋼板とノズル間の距離を非接触で測定す
ることは困難である。

【０００７】そこで本発明は、ノズルと鋼板の距離を直
接測定することなく、パスラインの変動があっても表裏
の付着量を自動制御することが可能になり、表裏の設定
付着量が違う差厚鍍金に対しても精度良く、表裏の付着
量を制御できる溶融鍍金付着量自動制御装置を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に対応する発明は、被鍍金材を鍍金するた
めの溶融金属の鍍金浴槽の上方に複数のノズルが配設さ
れ、このノズル間隔が調整可能で、かつトータルのノズ
ル間隔量を変えずに前記被鍍金材の厚み方向に対してシ
フト可能な気体噴射ノズルと、表裏のトータルの設定鍍
金付着量および前記鋼板の通板速度、前記トータルのノ
ズルの間隔実績に応じて前記ノズルの噴射圧力を設定す
るためのフィードフォワード制御器と、前記表裏のトー
タルの設定鍍金付着量と実際の鍍金付着量との偏差によ
り前記ノズルの噴射圧力を修正するフィードバック制御
器と、前記表裏の設定鍍金付着量の比と実績鍍金付着量
の比の偏差および表裏の各実績により前記ノズルのシフ
ト量を演算し、この演算結果を前記ノズルに与えるノズ
ルシフト量計算手段とを具備している。

【０００９】前記目的を達成するため、請求項２に対応
する発明は、ノズルシフト量実績の演算を精度良く行う
ために、請求項１に対応する発明のノズルシフト量計算
手段は、ノズルシフト設定量を演算するときに使用する
ノズルシフト量演算定数をノズルシフト量実績とシフト
前後の各実績から算出し、その算出したノズルシフト量
演算定数を用いて、ノズルシフト量を演算し、設定する
機能を有している溶融鍍金付着量自動制御装置である。

【００１０】

【作用】請求項１に対応する発明によれば、表裏トータ
ルの設定鍍金付着量および通板速度、トータルノズルの
間隔実績に応じてノズル噴射圧力設定信号を求めてフィ
ードフォワード制御器に設定し、また表裏トータルの鍍
金付着量設定信号と実際の鍍金付着量検出信号との偏差
により、ノズル噴射圧力をフィードバック制御器で修正
するようにし、かつ鋼板の表裏の付着量、ノズル圧力等
のフィードバックにより、実際の鋼板と表ノズルの間隔
と、鋼板と裏ノズルの間隔比を計算し、この計算した間
隔比と表裏の設定鍍金付着量および表裏トータルのノズ
ル間隔を用いてノズルのシフト量を計算し、これを一対
のノズルを鋼板の厚み方向に対してシフトさせるように
したので、鋼板とノズルの距離を測定することなく、鋼
板の表裏の鍍金の付着量およびノズル圧力の実績値等を
フィードバックすることにより、トータルのノズルの間
隔量を変えずに鋼板の厚み方向に対してノズルをシフト
させることで、鋼板の表裏の鍍金の付着量を制御でき
る。

【００１１】請求項２に対応する発明によれば、請求項
１に対応する発明のノズルシフト量計算手段は、ノズル
シフト設定量を演算するときに使用するノズルシフト量
演算定数をノズルシフト量実績から求めてから制御を行
うことにより、現在付着量を制御中の鋼板の状況に応じ
た定数でノズルシフト設定量が演算可能なので、より精
度良く鋼板の表裏の鍍金の付着量が制御できる働きがあ
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１の概略
構成図を参照して説明する。図中１は溶融金属鍍金浴槽
であり、この上方に配設されている気体噴射ノズル２
（以下ノズルと称する）は、一対のノズルを有し、この
ノズル間隔を調整可能で、かつノズル間隔を一定のまま
でシフト可能であるとともに、鋼板３の表面に溶融金属
が凝固される前に鋼板３に対して気体を噴射するための
ものである。鍍金浴槽１の後方には、鍍金付着量計４が
配設され、これは鍍金付着量を検出し、鍍金付着量検出
信号４１を出力する。この鍍金付着量としては、鋼板３
の表鍍金付着量検出信号（表鍍金付着量実績）Ｃwoj お
よび裏鍍金付着量検出信号（裏鍍金付着量実績）Ｃwuj
であり、これらは別々に検出され、これらを鍍金付着量
検出信号４１として出力する。

【００１３】ノズル噴射圧力計５は、ノズル２の噴射圧
力を表裏各々検出し、ノズル噴射圧力検出信号（Ｐroj
，Ｐruj ）５１を出力する。ノズル圧力調節弁６は、
後述するノズル噴射圧力調節弁開度信号に応じた開度に
動作する。

【００１４】鍍金付着量設定器８は、鍍金付着量設定信
号８１を出力するもので、この信号８１として、表鍍金
付着量設定信号Ｃwos と裏鍍金付着量設定信号Ｃwus な
らびにこの両信号を加算（トータル）した表裏トータル
鍍金付着量設定信号Ｃwmがある。

【００１５】フィードフォワード制御器およびフィード
バック制御器７は、このうちフィードフォワード制御器
では、前記表裏トータル鍍金付着量設定信号Ｃwmと鋼板
速度１９ならびに後述するトータルノズル間隔計算器１
０からのトータルノズル間隔計算値１０１を入力して後
述する（１）式によりノズル噴射圧力設定信号７１を出
力する。また、フィードバック制御器では、前記表鍍金
付着量検出信号Ｃwojおよび裏鍍金付着量検出信号Ｃwuj
を加算（トータル）して得られる表裏トータル鍍金付
着量検出信号と前記表裏トータル鍍金付着量設定信号Ｃ
wmを比較し、その偏差に応じた、ノズル噴射圧力設定信
号７１を求めてノズル噴射圧力調節計９に対して出力す
る。

【００１６】さらに、ノズル角度制御噐１２は、ノズル
角度設定噐１１からのノズル角度設定信号１１１を入力
し、これに図示しないノズル角度検出器からのノズル角
度検出検出信号１６が合うように前記ノズル２の角度を
操作するためのノズル角度操作信号１２１を出力する。

【００１７】トータルノズル間隔計算器１０は、ノズル
間隔制御器およびノズルシフト制御器１５からのトータ
ルノズル間隔検出信号１５１と前記ノズル角度検出検出
信号１６と板厚１７を入力し、トータルノズル間隔信号
１０１を出力する。

【００１８】ノズルシフト量計算器１３は、前記表鍍金
付着量検出信号Ｃwoj および裏鍍金付着量検出信号Ｃwu
j と、前記鍍金付着量設定器８からの表鍍金付着量設定
信号Ｃwos および裏鍍金付着量設定信号Ｃwus と、前記
ノズル噴射圧力検出信号５１と、前記トータルノズル間
隔計算値１０１を入力し、後述する（２），（３），
（４）式から、ノズルシフト設定量１３１を求める。

【００１９】また、ノズル間隔制御噐およびノズルシフ
ト制御器１５は、ノズル間隔設定器１４からの設定信号
と前記ノズルシフト設定量１３１を入力し、前記ノズル
２の間隔を調整したり、ノズル２の間隔を変えずに鋼板
３の厚み方向に対してノズル２をシフトするための信号
を与えると共に、トータルノズル間隔検出信号１５１を
出力する。

【００２０】以下、このように構成された本実施例装置
の動作について説明する。いま、溶融鍍金浴槽１内で鍍
金された鋼板３は、その表面に溶融金属が凝固する前
に、一対の気体噴射ノズル２により鍍金付着量が調整さ
れる。この調整後の鍍金付着量は、後方に設置された鍍
金付着量計４によって検出され、その鍍金付着量信号４
１は、フィードフォワード制御噐およびフィードバック
制御器７に入力される。フィードフォワード制御噐およ
びフィードバック制御器７では、鍍金付着量検出信号４
１と鍍金付着量設定器８からの鍍金付着量設定信号８１
を比較し、その偏差に応じたノズル噴射圧力設定信号７
１が出力される。この詳細については後述する。

【００２１】一方、圧力調節計９では、前記ノズル噴射
圧力設定信号７１とノズル噴射圧力計で検出された圧力
検出信号５１との偏差信号に応じてノズル圧力調節弁６
に対して弁開度信号が出力される。このような動作によ
り、鍍金付着量が設定付着量となるように、フィードバ
ック制御される。

【００２２】この場合、表裏トータル付着量をフィード
バック制御するものとし、圧力調節計９は表、裏同じ圧
力設定とする。また、ノズルと鍍金付着量計４の設置位
置が離れているため、そのデータの距離は鋼板３の速度
信号により補正されているものとする。

【００２３】また、鍍金付着量変更時、鋼板速度（ライ
ン速度）１９の変更時、トータルノズル間隔変更時にフ
ィードフォワード制御器およびフィードバック制御器７
にて（１）式により、ノズル噴射圧力設定信号７１が出
力される。この後は、フィードバック制御と同様に圧力
調節計９でノズルの圧力が制御される。 Ｐs ＝ａ0 ×（Ｃwm）^a1×Ｄ^a2×Ｖm ^a3×ｅｘｐ（−ａ４／Ｖm ） …（１ ） ただし、Ｐs ：ノズル噴射圧力設定信号（表＝裏） Ｃwm：表裏トータル鍍金付着量設定信号

【００２４】Ｄ：トータルノズル間隔信号（ノズルーノ
ズル間隔の実績値）であって、トータルノズル間隔検出
信号＋ｆ（ノズル角度検出信号＝ノズル角度変化による
ストリップーノズル間隔変化の関数）−板厚信号 Ｖm ：ライン速度信号 ａ0 〜ａ4:モデル定数（テーブル値） 本実施例では、前述したトータル付着量制御に加え、表
裏の付着量を制御するノズルシフト量計算器１３を設け
ており、以下この動作について説明する。実際の表ノズ
ルと鋼板との距離をＤoj、裏ノズルと鋼板との距離をＤ
ujとすると、その間隔の比Ｙは、（２）式によって求ま
る。 Ｙ＝Ｄoj／Ｄuj＝（Ｃwoj ／Ｃwuj ）^b1×（Ｐroj ／Ｐruj ）^b2 …（２） ただし、Ｃwoj ：表鍍金付着量検出信号（表鍍金付着量
実績） Ｃwuj ：裏鍍金付着量検出信号（裏鍍金付着量実績） Ｐroj ：ノズル噴射圧力検出信号（表実績値） Ｐruj ：ノズル噴射圧力検出信号（裏実績値） b1,b2 ：定数（テーブル値） ここで、（２）式は、付着量とノズル圧力実績値を用
い、モデルによって求めた間隔比の推定値を表してい
る。また、表裏の鍍金付着量設定により、表裏の鋼板と
ノズルのあるべき距離を、Ｄos，Ｄusとすると、その間
隔の比Ｚは、（３）式によって求まる。 Ｚ＝Ｄos／Ｄus＝（Ｃwos ／Ｃwus ）^b1 …（３） ただし、Ｃwos ：表鍍金付着量設定信号 Ｃwus ：裏鍍金付着量設定信号 b1:定数（テーブル値） （３）式は間隔比の目標値を示している。

【００２５】このＹとＺ、およびトータルノズル間隔信
号Ｄ（１０１）より、ノズルシフト設定量を（４）式に
て求め、ノズル間隔制御器およびノズルシフト制御器１
５に対してノズルシフト設定信号１３１を出力し、表裏
の付着量を制御する。

【００２６】 Ｘb ＝｛［１／（１＋Ｚ）］−［１／（１＋Ｙ）］｝・Ｄ …（４） Ｘf ＝｛［Ｚ／（１＋Ｚ）］−［Ｙ／（１＋Ｙ）］｝・Ｄ …（５） ここで（４）式は裏側で、（５）式は表側で表したシフ
ト量である。ただし、Ｘb ，Ｘf ：ノズルシフト設定量

【００２７】以上述べた実施例によれば、鋼板３とノズ
ル２の距離を測定することなく、鋼板３の表裏の鍍金の
付着量およびノズル圧力の実績値等をフィードバックす
ることにより、ノズル２の間隔量を変えずに鋼板の厚み
方向に対してノズル２をシフトさせることで、鋼板３の
表裏の鍍金の付着量を制御できる。

【００２８】すなわち、一対のノズル２の間隔量を変え
ずに、鋼板３の厚み方向に対してノズル２をシフト可能
に構成し、表裏トータルの鍍金付着量設定信号８１およ
び鋼板速度１９、ノズルの間隔実績に応じてノズル噴射
圧力設定信号を（１）式により求めてフィードフォワー
ド制御器７に設定し、また表裏トータルの鍍金付着量設
定信号８１と実際の鍍金付着量検出信号４１との偏差に
より、ノズル噴射圧力をフィードバック制御器７で修正
するようにし、かつ鋼板の表裏の付着量、ノズル圧力等
のフィードバックにより、実際の鋼板と表ノズルの間隔
と、鋼板と裏ノズルの間隔比を（２），（３）式により
計算し、この計算した間隔比と表裏の鍍金付着量設定信
号８１およびトータルノズル間隔を用いてノズル２のシ
フト量を、（４），（５）式により計算し、これを一対
のノズル２を鋼板３の厚み方向に対してシフトさせるよ
うにしたので、鋼板３の表裏の鍍金の付着量を調整する
ことができる。

【００２９】また、間隔比の推定モデルにおける計数ｂ
1 ，ｂ2 は、テーブル定数でもよいが、次のように実績
値から学習制御するようにすると、更によい制御精度が
得られる。

【００３０】さらに精度良く、鋼板３の表裏の鍍金の付
着量を調整するために、以下に述べる機能を追加する。
ノズル間隔制御器およびノズルシフト制御器１５では、
ノズルシフト設定量１３１により移動したノズルシフト
量の実績値を検出し、ノズルシフト量検出信号１５２を
出力する。

【００３１】ノズルシフト量演算定数計算器２０では、
ノズル間隔制御器およびノズルシフト制御器１５からノ
ズルシフト量検出信号１５２と、鍍金付着量計４から鍍
金付着量検出信号４１と、トータルノズル間隔計算器１
０からトータルノズル間隔信号１０１を入力し、後述す
る（６）式から、ノズルシフト設定量を演算するときに
使用するノズルシフト量演算定数ｂ1 を求め、これをノ
ズルシフト量演算定数２０１として出力する。

【００３２】ノズルシフト量計算器１３では、この求め
たノズルシフト量演算定数２０１を用いて、前述した
（２），（３），（４），（５）式から、ノズルシフト
設定量Ｘ１３１を求めれば、より精度良く鋼板の表裏の
鍍金付着量の制御が可能である。

【００３３】そこで、以下にノズルシフト量演算定数を
求める方法について説明する。前述した（２）式におい
て、表裏のノズルは同じ圧力設定なので、表裏の圧力実
績、すなわち、ノズル噴射圧力検出信号（表）Ｐroj と
ノズル噴射圧力検出信号（裏）Ｐruj がほぼ等しいとす
ると、（６）式のように変形できる。 Ｙ＝Ｄoj／Ｄuj＝（Ｃwoj ／Ｃwuj ）^b1 …（６）

【００３４】表裏の付着量を制御するために、ノズルが
Ｘｊだけシフトした場合、上記（６）式とノズルのシフ
ト前後の表裏それぞれの付着量実績の変化、トータルノ
ズル間隔の変化から（７）式が求まる。従って、（７）
式と各実績値Ｘｊ、Ｃwojn-1、Ｃwuj-1 、Ｄn-1 、Ｃwo
jn、Ｃwujn、Ｄn から、現在の鋼板に合ったノズルシフ
ト量演算定数を求め、その求めたノズルシフト量演算定
数でノズルシフト設定量を計算すれば、より精度よく表
裏の付着量を制御できる。なお、ｂ1 の計算は、反復法
（Regula Falsi) で求めることができる。 Ｘｊ＝［（Ｃwojn／Ｃwujn）^b1×Ｄn]÷［（Ｃwojn／Ｃwujn）^b1＋１］−

【００３５】 ［（Ｃwojn-1／Ｃwujn-1）^b1×Ｄn-1 ］÷［（Ｃwojn-1／Ｃwujn-1）^b1＋１ ］ …（７ ） Ｘｊ：ノズルシフト量検出信号 Ｃwojn-1：ノズルシフト前の鍍金付着量検出信号（表） Ｃwujn-1：ノズルシフト前の鍍金付着量検出信号（裏） Ｄn-1 ：ノズルシフト前のトータルノズル間隔信号 Ｃwojn：ノズルシフト後の鍍金付着量検出信号（表） Ｃwujn：ノズルシフト後の鍍金付着量検出信号（裏） Ｄn ：ノズルシフト後のトータルノズル間隔信号 （７）式は、ＹＤ／（１＋Ｙ）＝（Ｄoj・Ｄ）／（Ｄuj
＋Ｄoj）＝Ｄojで、表側のＤojの設定変更前後の変化量
実績値を示している。

【００３６】次に本発明の第２の実施例について説明す
る。ノズルシフト量演算定数を各実績値から求めること
により、現在の鋼板に合ったノズルシフト量演算定数で
表裏の付着量が精度よく制御できる。図２はノズルシフ
ト量演算定数を求めて表裏の付着量を制御する効果につ
いて、シミュレーションで確認した結果である。シミュ
レーションは、設備上の本来の位置より鋼板の実際の位
置が５mmだけ裏側のノズルに寄っている時、表裏の付着
量を制御した場合について行ったものである。横軸の演
算回数は、例えば１回／１分の周期で行う。この場合の
シミュレーションの条件は、以下の通りである。 付着量設定値（表）60g/m ² 、付着量設定値（裏）60g/
m ² ノズル角度（表）０度、ノズル角度（裏）０度 ライン速度80mpm ノズル位置初期値（表）15.5mm、ノズル位置初期値
（裏）15.5mm 板厚1.0mm ｂ1 初期値＝0.5

【００３７】図２の細い一点鎖線および細い二点鎖線
は、ノズルシフト量演算定数を計算して制御する方であ
り、これは太い実線および太い二点鎖線はノズルシフト
量演算定数を計算せずに制御する方に比べて、付着量設
定値に早く達し、寄り精度良く制御できることが明らか
である。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、ノズルと鋼板の距離を
直接測定することなく、表裏の付着量を自動制御するこ
とが可能になり、表裏の設定付着量が違う差厚鍍金に対
しても精度良く、表裏の付着量を制御できる溶融鍍金付
着量自動制御装置を提供できる。

【００３９】また、本発明によれば、ノズルシフト量演
算定数を各実績値から求めることにより、現在の鋼板に
合ったノズルシフト量演算定数で表裏の付着量が精度よ
く制御できる溶融鍍金付着量自動制御装置を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による溶融鍍金付着量自動制御装置の一
実施例を示す概略構成図。

【図２】図１の溶融鍍金付着量自動制御装置の作用効果
を説明するための図。

【符号の説明】

１…溶融金属鍍金浴槽、２…気体噴射ノズル、３…鋼
板、４…鍍金付着量計、７…フィードフォワード制御器
およびフィードバック制御器、２０…ノズルシフト量演
算定数計算器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被鍍金材を鍍金するための溶融金属の鍍
   金浴槽の上方に複数のノズルが配設され、このノズル間
   隔が調整可能で、かつトータルのノズル間隔量を変えず
   に前記被鍍金材の厚み方向に対してシフト可能な気体噴
   射ノズルと、 表裏のトータルの設定鍍金付着量および前記鋼板の通板
   速度、前記トータルのノズルの間隔実績に応じて前記ノ
   ズルの噴射圧力を設定するためのフィードフォワード制
   御器と、 前記表裏のトータルの設定鍍金付着量と実際の鍍金付着
   量との偏差により前記ノズルの噴射圧力を修正するフィ
   ードバック制御器と、 前記表裏の設定鍍金付着量の比と実績鍍金付着量の比の
   偏差および表裏の各実績により前記ノズルのシフト量を
   演算し、この演算結果を前記ノズルに与えるノズルシフ
   ト量計算手段と、 を具備してなる溶融鍍金付着量自動制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のノズルシフト量計算手段
   は、ノズルシフト設定量を演算するときに使用するノズ
   ルシフト量演算定数をノズルシフト量実績とシフト前後
   の各実績から算出し、その算出したノズルシフト量演算
   定数を用いて、ノズルシフト量を演算し、設定する機能
   を有する溶融鍍金付着量自動制御装置。