JPH07126823A - 溶融金属めっき付着量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】連続溶融めっきの製造方法において、めっき付
着量変更時に段階的にめっき付着量を制御して、実際の
めっき付着量の値が目標とするめっき付着量の値の許容
範囲を越えることを防ぐ制御方法の提供を目的とする。 【構成】ストリップの所望の位置がめっき付着量検出位
置を通過する一定時間前に、ワイピングノズルとストリ
ップとの間隔およびまたはワイピングノズルのワイピン
グ圧力を制御して、少なくとも１回めっき付着量の設定
値を目標とする値から一定の値を差引いた値とするよう
に変更し、そのストリップの所望の位置がめっき付着量
検出位置を通過後、ただちに、めっき付着量を目標とす
る値となるように変更することを特徴とする溶融金属め
っき付着量制御方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続溶融めっき鋼板の
製造方法において、段階的にめっき付着量を制御するこ
とによって、実際のめっき付着量の値が目標とするめっ
き付着量の値の許容範囲を越えることを防ぐ制御方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】連続溶融亜鉛めっきの付着量制御方法と
しては、フィードバック制御システムとフィードフォワ
ード制御システムとがある。従来使用されてきためっき
付着量制御システムでは、亜鉛浴上にワイピングノズル
を設けて、実測されためっき付着量に応じてワイピング
ノズルのワイピング圧力またはワイピングノズルと鋼帯
との間隔を調整するフィードバック制御方法と、めっき
付着量とそれを支配する因子との関係を求めて、目標と
するめっき付着量となるように支配因子を調整するモデ
ル式を設定してこのモデル式通りに制御するフィードフ
ォワード制御を組み合わせることにより、めっき付着量
の制御が行なわれている。

【０００３】例えば、（１）特開昭４９−３２８２１号
公報では、ワイピングノズルと鋼帯との間隔を適正値に
保った状態で、目標とするめっき付着量と実測されため
っき付着量との偏差に応じてワイピング圧力を調整する
フィードバック制御方法と、めっきの目付変更と通板速
度変更に伴いワイピング圧力を調整するフィードフォワ
ード制御を組み合わせる制御方法が開示されており、
（２）特開平３−１７３７５６号公報では、ガスワイピ
ングの制御系の変動状況からその系の安定度を判別し、
その系が安定している時にはその系で得られた実測値を
用いてめっき付着量モデル式をフィードバック補正し、
その系が不安定な時にはモデル式によるフィードフォワ
ード制御を行なうという制御方法等が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従
来、めっき付着量を変更する際の制御には、フィードフ
ォワード制御が採用されてきた。しかしこの方法では、
めっき付着量を予測するモデル式を使用してめっき条件
を設定するために、めっき付着量を変更する際に次のよ
うな問題点があった。

【０００５】めっきされた製品は、目標とするめっき付
着量設定値に対して一定の範囲内にあるよう規格が定め
られており、この範囲外の製品は規格はずれとなる。め
っき付着量はその支配因子によって変動するが、その支
配因子は複数あるため、その制御は非常に複雑なものと
なる。また、それらの因子の挙動を十分に把握して作ら
れたモデル式は少ない。このため、モデル式を直接使用
するフィードフォワード制御方法では、これらの因子の
変動によって、目標とするめっき付着量の許容範囲を外
れる場合がある。こうした場合に、モデル式に補正係数
を組み込んである程度自動的にめっき付着量を補正でき
るようにしたとしても、めっき付着量支配因子の挙動を
十分に把握していないと、補正係数を一定の値に定める
ことができず、モデル式より得られる値の精度が上がら
ないために、補正をしても意味のないものとなってい
た。

【０００６】しかし、めっき付着量は、上記のように目
標とする設定値をはさんで所望の許容範囲内（例えば±
２０％程度）となるように制御することが製品の品質上
必要とされる。めっき付着量の設定値を変更しない場合
にはこの制御は十分な精度で行うことが可能であるが、
ラインを止めることなくめっき付着量の設定を変更し、
目標とする設定値をはさんで上記の許容範囲内に制御す
ることは困難であった。特に、現在のめっき付着量の設
定値から所望の値へと一段階で変更した場合には、モデ
ル式の精度が不良であると、変更後のめっき付着量実績
は、フィードバック制御によって許容範囲内に制御され
るまでその許容範囲を外れるので、こうした製品は不良
品となり、その部分をカットしなければならず、製品製
造時の歩留り低下の原因となっていた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述のような問
題点を解決するためになされたものであり、めっき付着
量を変更する際に、段階的にめっき付着量を制御するこ
とによって、実際の付着量の値が目標とするめっき付着
量の許容範囲上限からはずれることを防ぐための制御方
法を提供することを目的とする。

【０００８】すなわち、本発明は、溶融金属めっき浴中
を通過させたストリップ表面に、ワイピングノズルから
ガスを吹きつけてめっき付着量を所望の設定値に制御す
る連続溶融金属めっきのめっき付着量を制御する装置に
おいて、ライン上に設けられためっき付着量計が、めっ
き付着量検出位置で検出した結果に基づいて、ワイピン
グノズルとストリップとの間隔および／またはワイピン
グノズルのワイピング圧力を制御するフィードバック制
御方法で、ストリップの所望の位置で目標とする値のめ
っき付着量に変更する際のめっき付着量を制御する方法
である。本発明は、ライン上にあるストリップの所望の
位置がめっき付着量検出位置を通過する一定時間前に、
少なくとも１回、めっき付着量の設定値を目標とする値
から一定の値を差引いた値とするように変更し、そのス
トリップの所望の位置がめっき付着量検出位置を通過
後、ただちに、めっき付着量の設定値を目標とする値と
なるように変更することを特徴とする。

【０００９】また、本発明は、前記目標とする値から一
定の値を差引いた値が、めっき付着量の目標とする値±
許容範囲と現在の付着量の値±許容範囲との重なり部分
の値であることが好ましい。

【００１０】

【作用】本発明で用いられている装置では、溶融金属め
っき浴槽中を通過したストリップ表面には一定量のめっ
きが付着し、めっき付着量はライン上に設けられためっ
き付着量計がめっき付着量検出位置で検出した値をもと
に、ワイピングノズルから吹きつけるガスの圧力と、ワ
イピングノズルとストリップとの間隔および／またはラ
イン速度とを適当に調節することによって許容範囲内に
保たれる。

【００１１】本発明においては、上記のライン速度で流
れているあるストリップのめっき付着量を所望の値に変
更しようとする際に、そのストリップのある所望の位置
を設定し、この位置を基準としてめっき付着量の変更を
以下の手順で行う。この位置は、任意に設定する。ここ
で使用されるストリップは、連続するものであってもよ
く、また、一定の長さの板状のものであってもよい。一
定の長さの板状のものが一定間隔で流れている場合に
は、先に流れる板を先行板、後から流れる板を後行板と
いう。

【００１２】めっき付着量の設定値を以下のように段階
的に変更する。第一段階では、めっき付着量の現在の設
定値（ｘ₀ ）を、最終の目標とする設定値（ｘ₂ ）から
一定の値（ｙ）を差引いた値（仮の設定値＝ｘ₁ ）とな
るように設定する。つまり、ｘ₁ ＝ｘ₂ −ｙとする。仮
の設定値（ｘ₁ ）は、目標とする設定値（ｘ₂ ）±許容
範囲と現在の設定値（ｘ₀ ）±許容範囲との重なり部
分、すなわち目標付着量範囲ラップ代内の任意の値を選
択する。このように設定しておけば、設定変更直後のめ
っき付着量の変動幅が目標とする２０％の許容範囲を越
えることがないからである。

【００１３】ｘ₀ のｘ₁ への変更は、ストリップのめっ
き付着量の目標とする値の変更位置がめっき付着量検出
位置を通過する一定時間前に行う。ここで、一定時間と
は、実操業と対応するモデル式の精度によってその最適
値が決められるが、例えば、本設備によればライン速度
に換算したストリップ長さで１５０〜２００ｍに該当
し、時間で表せば９０〜１２０秒程度である。そして、
ストリップの任意に定めた位置がめっき付着量検出位置
を通過するまで、仮の設定値（ｘ₁ ）のまま溶融めっき
を行う。

【００１４】この段階では、めっき付着量を制御する装
置において、ストリップのめっき付着量を目標とする値
に変更する位置がめっき付着量検出位置に近づくととも
に、ライン上に設けられためっき付着量計が検出した結
果に基づいて、ワイピング条件を制御するフィードバッ
ク制御を続けながら、めっき付着量の設定値が仮の設定
値（ｘ₁ ）となるようにワイピングノズルとストリップ
との間隔および／またはワイピングノズルのワイピング
圧力を変更する。すなわち、この段階では、制御上使用
する目標目付量を見かけ上仮の設定値（ｘ₁ ）、すなわ
ち先行板、後行板の目標付着量範囲ラップ代内の値に設
定し、この設定の変更によって見かけ上めっき付着量に
変更した量の偏差が生じたと制御系に認識させることで
フィードバックによってその付着量まで制御する。この
とき、設定値の変更直後のめっき付着量がオーバーシュ
ートしないようなフィードバックゲインにしておけば、
実際のめっき付着量が範囲を外れることはない。そし
て、ストリップがワイピングノズルを通過するときに
は、めっき付着量を先行板と後行板との目標付着量範囲
ラップ代内に安定して制御しておく。

【００１５】第二段階では、めっき付着量が仮の設定値
（ｘ₁ ）から目標とする設定値（ｘ ₂ ）となるように、
ワイピングノズルとストリップとの間隔および／または
ワイピングノズルのワイピング圧力とを変更する。この
設定の変更は、ストリップのめっき付着量を目標とする
値に変更しようと定めた位置がめっき付着量検出位置を
通過した後、ただちに行う。また、ｘ₀ からｘ₁ への変
更は１回でなくてもよい。すなわち、目標付着量範囲ラ
ップ代内の異なる値を２つ以上任意に選んでもよい。選
ばれた２つ以上の値は、それらを小から大へと変更す
る。具体的には、ｘ₁₁＜ｘ₁₂である２つの値、ｘ₁₁とｘ
₁₂を選び、最初に現在の設定値からｘ₁₁に設定値を変更
し、ついでｘ₁₂に変更する。このように段階的に仮の設
定値を変更することで、めっき付着量をさらに精度良く
制御することが可能となる。

【００１６】従来のように、目標とするめっき付着量に
一段階でめっき付着量の設定値を変更すると、めっき付
着量を予測するモデル式の精度が悪い場合に、設定値を
変更した直後にめっき付着量のオーバーシュートが生じ
た。しかし、本発明の段階的めっき付着量の設定変更を
用いる制御方法により、上記のような設定値の変更直後
に生じていためっき付着量のオーバーシュートが防止さ
れ、めっき付着量を予測するモデル式の精度を問わず、
めっき付着量を精度良く制御することが可能となった。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

【００１８】図３には、本発明における好ましいめっき
付着量自動制御装置の概略構成図を示す。この制御装置
は、金属溶融浴槽３、ストリップ２、ワイピングノズル
１、めっき付着量検出計４から構成され、この制御装置
においては、フィードバック制御とフィードフォーワー
ド制御とが、安定判別に基づいて使い分けられる。すな
わち、制御系が安定であるかどうかは、検出されためっ
き付着量と目標とする設定値との間の偏差の大きさで判
断される。

【００１９】まず、ストリップ２は、金属溶融浴槽３を
通ってめっきされ、その上方に設けられたワイピングノ
ズル１とストリップ２との間隔およびまたはワイピング
ノズル１のワイピング圧力を調整することによってめっ
き付着量が調整される。ストリップ上のめっき付着量
は、ワイピングノズル１のさらに上方に設けられためっ
き付着量検出計４で検出される。検出されためっき付着
量の値は、フィードバック制御系９に入力されフィード
バック制御される。具体的には、一定間隔ごとに検出さ
れる現在のめっき付着量と、目標とする付着量の設置値
とを比較演算し、これらの間の偏差量がゼロとなるよう
に補正係数を用いてモデル式を補正し、ワイピングノズ
ル１とストリップ２との間隔および／またはワイピング
ノズル１のワイピング圧力の調整が行われ、現在のめっ
き付着量が目標とするめっき付着量となるよう設定値を
一定の値に保つ。

【００２０】制御系の安定不安定の判別は、以下のよう
に行われる。すなわち、めっき付着量検出計で検出され
るめっき付着量以外の操業実績、例えば、ライン速度を
変更した場合やめっき付着量変更等がある範囲を越えて
大幅に行われた場合には、系は不安定と判別される。操
業実績が所望の範囲内である場合には、系は安定と判別
される。系が安定と判別された場合には、前述のフィー
ドバック制御が行われる。不安定と判定された場合に
は、フィードフォワード系１０に切り替えられ、フィー
ドフォワード制御が行われる。具体的には、目標とする
設定値、あるいは、仮の設定値を適切なモデル式に挿入
してワイピングノズル１とストリップ２との間隔および
／またはワイピングノズル１のワイピング圧力を設定
し、めっき付着量が目標とする設定値、あるいは仮の設
定値となるよう調整する。上記のような制御装置と制御
方法を採用し、本発明例と比較例とのめっき付着量の制
御の差異を検討した。

【００２１】（製造例）幅１８００ｍｍの鋼帯を使用
し、ライン速度１００ｍ／分、ワイピングノズル圧力
０．５〜０．３ｋｇ／ｍ² ワイピングノズルと鋼帯との
間隔５〜２０ｍｍに変化させた条件で溶融亜鉛めっきを
行った。めっき付着量は、以下の通りとした。比較例１
では、目標とする設定値を、各々片面当たり４５ｇ／ｍ
² から６０ｇ／ｍ² へ１段階で変更した。本発明例１で
は、めっき付着量の設定値を片面当たり４５ｇ／ｍ² か
ら６０ｇ／ｍ² へ二段階で変更した。

【００２２】めっき付着量の測定は、幅方向走査測定１
スキャンの平均値で図１および２に示した。図２に示す
比較例１の結果より明らかなように、めっき付着量の設
定値を一段階で変更すると、設定値を変更した直後に、
めっき付着量の測定値が許容範囲を越えることが観察さ
れた（図２中、Ａで示す斜線部）。フィードフォワード
制御システムでは、プロセス入力において、変化が検出
され、プロセス出力が影響を受ける前に、これを見越し
た修正信号が出されるが、この制御を行うモデル式の精
度が悪いために、ワイピング圧力が一時に低下し、この
ような過剰量のめっきが付着するものと考えられる。

【００２３】図１に、本発明の制御方法で同様の実験を
行った結果を示す。ストリップのめっき付着量を変更す
る任意の位置がめっき付着量検出位置を通過する１２０
秒前に、目標とするめっき付着量の設定値を５２ｇ／ｍ
² に変更した。めっき付着量検出位置を上記のめっき付
着量を変更するストリップの位置が通過するまで、５２
ｇ／ｍ² にめっき付着量の設定値を保ち、めっき付着量
検出位置を通過した後、直ちにめっき付着量の設定値を
６０ｇ／ｍ² に変更した。この結果、図１に示すよう
に、めっき付着量はいずれの設定値においても許容範囲
内で精度良く制御されることが示された。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、め
っき付着量を現在の設定値から目標とする設定値に変更
するに際して、段階的に設定値の変更を行うこととして
いるので、めっき付着量が許容範囲を越えることがなく
なり、めっき付着量の制御精度が向上した。また、従来
の一段階でのめっき付着量の設定値変更を行った際に
は、設定値の変更直後にめっき付着量がオーバーシュー
トして許容限界を越えていたため、この部分をカットせ
ざるをえず、一定規格の製品の製造において歩留りが低
下する原因となっていた。しかし、本発明のめっき付着
量制御方法を採用することで、このようなめっき付着量
のオーバーシュートがなくなり、製品の歩留りを向上さ
せることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の制御方法を採用し、めっき
付着量を４５ｇ／ｍ²から６０ｇ／ｍ² に変化させた場
合の実測値と許容範囲を示すグラフである。

【図２】 図２は、従来の制御方法を採用し、めっき付
着量を４５ｇ／ｍ² から６０ｇ／ｍ² に変化させた場合
の実測値と許容範囲を示すグラフである。

【図３】 図３は、めっき付着量自動制御装置の概要を
示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ ワイピングノズル ２ ストリップ ３ 金属溶融浴槽 ４ めっき付着量検出計 ５ 現在のめっき付着量の許容範囲上限 ６ 現在のめっき付着量の許容範囲下限 ７ 目標とするめっき付着量の許容範囲上限 ８ 目標とするめっき付着量の許容範囲下限 Ａ めっき付着量が目標とする設定値の許容範囲を越え
た部分 ９ フィードバック制御系 １０ フィードフォワード制御系

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】溶融金属めっき浴中を通過させたストリッ
   プ表面に、ワイピングノズルからガスを吹きつけてめっ
   き付着量を所望の設定値に制御する連続溶融金属めっき
   のめっき付着量を制御する装置において、ライン上に設
   けられためっき付着量計が、めっき付着量検出位置で検
   出した結果に基づいて、ワイピングノズルとストリップ
   との間隔および／またはワイピングノズルのワイピング
   圧力を制御するフィードバック制御方法で、ストリップ
   の所望の位置で目標とする値のめっき付着量に変更する
   に際し、 そのストリップの所望の位置がめっき付着量検出位置を
   通過する一定時間前に、少なくとも１回、めっき付着量
   の設定値を目標とする値から一定の値を差引いた値とす
   るように変更し、 そのストリップの所望の位置がめっき付着量検出位置を
   通過後、ただちに、めっき付着量の設定値を目標とする
   値となるように変更する、ことを特徴とする溶融金属め
   っき付着量制御方法。
2. 【請求項２】前記目標とする値から一定の値を差引いた
   値が、めっき付着量の目標とする値±許容範囲と現在の
   付着量の値±許容範囲との重なり部分の値である請求項
   １に記載の溶融金属めっき付着量制御方法。