溶融めっきラインの制御装置、方法及びプログラム
【課題】噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御する際に、両操作量を適切な組み合わせで決定できるようにする。
【解決手段】溶融めっき金属に浸漬させたストリップ１の表面にガスを噴射する表側ノズル４ｆ及び裏面にガスを噴射する裏側ノズル４ｂを備えた溶融めっきラインにおいて、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの噴射ガスの圧力及びストリップ１とのギャップを制御する制御装置１００は、溶融めっき金属の付着量が少ないときはギャップ制御の分担の割合を大きくし、溶融めっき金属の付着量が多いときは圧力制御の分担の割合を大きくするように圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定し、その決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する。
【解決手段】溶融めっき金属に浸漬させたストリップ１の表面にガスを噴射する表側ノズル４ｆ及び裏面にガスを噴射する裏側ノズル４ｂを備えた溶融めっきラインにおいて、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの噴射ガスの圧力及びストリップ１とのギャップを制御する制御装置１００は、溶融めっき金属の付着量が少ないときはギャップ制御の分担の割合を大きくし、溶融めっき金属の付着量が多いときは圧力制御の分担の割合を大きくするように圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定し、その決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融めっき金属に浸漬させた金属ストリップ（以下では単にストリップと記す）の表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインの制御装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄鋼業における鋼板の溶融亜鉛めっきラインのような溶融めっきラインでは、溶融めっき金属浴中から引き上げた鋼板に付着した溶融めっき金属に、鋼板の表裏の面にそれぞれ対向して設置した噴射ノズルから高圧ガスを噴射させ、その噴射ガス圧、及び鋼板と噴射ノズルのギャップ（間隔）を操作量としてめっき付着量を制御することが行われている（例えば特許文献１、２を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２９００９６９号公報
【特許文献２】特開平７−４８６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋼板の表裏における噴射ガス圧、及び鋼板と噴射ノズルのギャップを操作量とする場合に、その２つの操作量をどのような組み合わせで決定するかは重要である。例えば特許文献１では、噴射ガス圧の変更を主体として、鋼板の表裏における噴射ガス圧の設定偏差が所定値となったときには、表裏における噴射ガス圧が等しくなる鋼板と噴射ノズルのギャップを算出し、算出された当該ギャップと噴射ガス圧を同時に設定することが開示されている。
【０００５】
ところで、噴射ガスの圧力を変更する場合、めっき品質は安定しているが、ガス圧を操作しても実際に噴射ガス圧が所望の圧力になる時間応答性が低い。その一方で、ギャップを変更する場合、噴射ノズルの位置を変える駆動系の時間応答性が比較的優れているが、経験上、特に溶融めっき金属の付着量が多いときには、鋼板の表面に凹凸ができる等めっき品質が劣ってしまうことがある。
【０００６】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、鋼板の表裏のめっき付着量を所望の値に制御するのに際して、表裏の噴射ノズルの噴射ガスの圧力、及び鋼板面と噴射ノズルのギャップの、両操作量を適切な組み合わせで決定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶融めっきラインの制御装置は、溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御する制御装置であって、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する決定手段と、前記決定手段により決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する設定手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の溶融めっきラインの制御方法は、溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御する制御方法であって、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する手順と、前記決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する手順とを有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御するためのプログラムであって、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する処理と、前記決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する処理とをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定するようにしたので、めっき品質をできるだけ維持しつつ、必要なときには応答性に優れた組み合わせで噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る溶融めっきライン及びその制御装置１００の構成を示す図である。
【００１０】
溶融めっきラインは、焼鈍炉（不図示）から所定のライン速度で搬送されるストリップ（鋼板）１をめっきする設備であり（搬送方向矢印Ｘ）、溶融亜鉛や溶融アルミニウム等の溶融めっき金属が満たされている溶融めっき金属ポット２と、溶融めっき金属ポット２の上下流側に配設されたストリップ搬送用のロール（不図示）と、ストリップ１を溶融めっき金属ポット２内に引き込んで浸漬させるシンクロール３とを備える。
【００１１】
また、溶融めっき金属ポット２の下流側には、ストリップ１の表側及び裏側にワイピングノズル４ｆ及びワイピングノズル４ｂ（以下、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂと称する）が配設される。表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂは、互いのガス噴出部が対向するように配置されている。これら表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂは、溶融めっき金属ポット２から引き上げられたストリップ１の表面及び裏面に付着した余分な溶融めっき金属を取り除くために、ストリップ１の表面及び裏面に窒素ガス等の不活性ガスを噴出する。
【００１２】
さらに、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの下流側には、表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂが配設される。これら表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂは、ストリップ１の表面及び裏面に付着した溶融めっき金属の付着量Ｚｆ及びＺｂを計測する。
【００１３】
制御装置１００には、操業条件として、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、ストリップ１の板厚ｔｈ、ライン速度Ｖａが入力される。また、制御装置１００には、圧力制御装置６ｆ及び６ｂから表裏の圧力実績値Ｐａ、ノズル駆動装置７ｆ及び７ｂから表裏のギャップ（ストリップ１との間隔）実績値Ｄｆ及びＤｂ、表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂで計測された表裏の付着量Ｚｆ及びＺｂが入力される。表裏のギャップ実績値Ｄｆ及びＤｂは、ストリップ１との間隔を実測するセンサ類（距離計等）を用いるのではなく、ノズル駆動装置７ｆ及び７ｂが備えるＰＬＧ（パルスジェネレータ）により測定されるノズル駆動量に基づいた値としている。
【００１４】
制御装置１００は、圧力制御装置６ｆ及び６ｂに表裏の圧力設定値Ｐを出力して表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの噴射ガスの圧力を制御し、また、ノズル駆動装置７ｆ及び７ｂに表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢを出力して表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップを制御する。その場合に、後述するように、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する。すなわち、ストリップ１の表裏のめっき付着量を制御する際に、圧力制御で受け持つ割合と、ギャップ制御で受け持つ割合とを決定する。
【００１５】
ここで、本実施形態では、溶融めっき金属の付着量を表裏独立して捉えるのではなく、表裏トータルで捉えるようにしている。すなわち、表裏のトータル付着量を、噴射ガスの圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度の関数として、
表裏のトータル付着量＝Ｆ（圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度）
なるモデル式として取り扱う。
【００１６】
表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂ間を通過するストリップ１のパスラインは、実際には必ずしも一定とは限らず、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂ間で揺れ動いている。そのため、溶融めっき金属の表裏の付着量を表裏それぞれの噴射ガスの圧力やギャップで捉えようとすると、誤差が大きく出てしまうことがある。それに対して、本実施形態のように、溶融めっき金属の付着量を表裏トータルで捉えるモデル式として取り扱うことにより、ストリップ１の揺れ等による影響を抑えることができる。
【００１７】
また、溶融めっき金属の付着量を表裏トータルで捉えるモデル式として取り扱うことにより、表裏同一の圧力設定が可能になる。表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの噴射ガスの圧力に差があると、スプラッシュ（溶融めっき金属の飛散）が発生する要因ともなるが、表裏同一の圧力設定が可能であるので、スプラッシュの発生を抑えることができる。
【００１８】
その上で、差厚めっき時（表裏で目標付着量が異なる）や、差厚めっき時或いは等厚めっき時に表裏の付着量バランスがくずれた時は、表裏のギャップ設定で調整する構成となっている。
【００１９】
以下、制御装置１００による表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの圧力制御及びギャップ制御について詳細に説明する。
【００２０】
制御装置１００において、制御方法判定部１０１は、第１のフィードフォワード制御部１０２（以下、第１のＦＦ制御部１０２と称する）、第２のフィードフォワード制御部１０３（以下、第２のＦＦ制御部１０３と称する）、フィードバック制御部１０４（以下、ＦＢ制御部１０４と称する）を起動させ、それぞれの制御を開始させる。
【００２１】
図２は、制御方法判定部１０１の処理動作を示すフローチャートである。制御方法判定部１０１は、図２のフローチャートに示す処理を一定周期（例えば５秒ごと）で実行する。
【００２２】
まずステップＳ１０１において、コイル替わりの有無を判定する。
【００２３】
ステップＳ１０１でコイル替わりがあった場合、ステップＳ１０２に進み、第１のＦＦ制御部１０２を起動させる。第１のＦＦ制御部１０２の処理動作については、図３を参照して後述する。第１のＦＦ制御部１０２を起動させた後、ステップＳ１０３に進み、コイル進行長さＸを初期化してから（Ｘ＝Ｘ０）、本処理を抜ける。ここで、初期長さＸ０は、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの位置から表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂの位置までの距離に応じて設定されている。
【００２４】
一方、ステップＳ１０１でコイル替わりがなかった場合、ステップＳ１０４に進み、現在設定されている初期長さＸ０から実際の進行長さΔＸの減算処理を行い、ステップＳ１０５において、コイルが初期長さＸ０だけ進行したか否かを判定する。これは、第１のＦＦ制御部１０２によるＦＦ制御、第２のＦＦ制御部１０３によるＦＦ制御、又はＦＢ制御部１０４によるＦＢ制御を実行した場合、その結果が現れてから（その結果が表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂで計測されてから）、ＦＢ制御部１０４によるＦＢ制御を開始させるためである。
【００２５】
ステップＳ１０５でコイルが初期長さＸ０だけ進行した場合、ステップＳ１０６に進み、ＦＢ制御部１０４を起動させる。ＦＢ制御部１０４の処理動作については、図４を参照して後述する。ＦＢ制御部１０４を起動させた後、ステップＳ１０７に進み、コイル進行長さＸを初期化してから（Ｘ＝Ｘ０）、本処理を抜ける。
【００２６】
一方、ステップＳ１０５でコイルが初期長さＸ０だけ進行していない場合、ステップＳ１０８に進み、ライン速度の変更の有無を判定する。
【００２７】
ステップＳ１０５でライン速度の変更があった場合、ステップＳ１０９に進み、第２のＦＦ制御部１０３を起動させる。第１のＦＦ制御部１０２の処理動作については、図５を参照して後述する。第２のＦＦ制御部１０３を起動させた後、ステップＳ１１０に進み、コイル進行長さＸを初期化してから（Ｘ＝Ｘ０）、本処理を抜ける。なお、ステップＳ１０８でライン速度の変更がなかった場合は、本処理を抜ける。
【００２８】
図３は、第１のＦＦ制御部１０２の処理動作を示すフローチャートである。第１のＦＦ制御部１０２は、上記ステップＳ１０２で起動すると（すなわち、コイル替わりがあると）、図３のフローチャートに示す処理を実行する。
【００２９】
まずステップＳ２０１において、コイルデータとして、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、ストリップ１の板厚ｔｈを取得する。
【００３０】
次にステップＳ２０２において、実績データとして、表裏の付着量Ｚｆ及びＺｂ、表裏のギャップＤｆ及びＤｂ、噴射ガスの圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａを取得する。
【００３１】
次にステップＳ２０３において、トータル目標付着量ＺＴ（＝ＺＦ＋ＺＢ）、トータルギャップＤａ（＝Ｄｆ＋Ｄｂ-ｔｈ）、トータル付着量Ｚａ（＝Ｚｆ＋Ｚｂ）を計算する。
【００３２】
次にステップＳ２０４において、圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する。図６に示すように、制御装置１００には、溶融めっき金属の付着量と圧力制御の重みα及びギャップ制御の重みβとの関係が予め設定、保持されており、この関係に基づいて重みα、βを決定する。重みα、βは、ストリップ１の表裏のめっき付着量を制御する際に、圧力制御で受け持つ割合と、ギャップ制御で受け持つ割合とを決定する値であり、α＋β＝１の関係にある。付着量が少ないときはギャップ制御の分担の割合を大きくし、付着量が多いときは圧力制御の分担の割合を大きくする関係となっている。なお、ここでいう溶融めっき金属の付着量は、トータル目標付着量ＺＴでもよいし、トータル付着量Ｚａでもよいし、それらから計算した付着量Ｚ´（例えばＺ´＝（ＺＴ＋Ｚａ）／２）でもよい。
【００３３】
次にステップＳ２０５において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの圧力変更量ΔＰを計算する。上述したように、表裏のトータル付着量を、噴射ガスの圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度の関数で取り扱うので、表裏の圧力変更量ΔＰは、トータル目標付着量ＺＴ、トータル付着量Ｚａ、ライン速度Ｖａ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａの関数として、
ΔＰ＝ｆ（ＺＴ，Ｚａ，Ｖａ，Ｄａ，Ｐａ）
なるモデル式で表現される。具体的に、表裏の圧力変更量ΔＰは、ステップＳ２０４で決定した重みαを用いて下式（１）により求めることができる。（∂Ｐ／∂Ｚ）は、圧力変更により発生する、溶融めっき金属の付着量に与える影響の度合いを示す影響係数の逆数である。
ΔＰ＝（∂Ｐ／∂Ｚ）*α*ΔＺ・・・（１）
ΔＺ＝ＺＴ−Ｚａ
【００３４】
次にステップＳ２０６において、ステップＳ２０５で求めた表裏の圧力変更量ΔＰを用いて、表裏の圧力設定値Ｐを計算する。表裏の圧力設定値Ｐは下式（２）により求めることができる。
Ｐ＝Ｐａ＋ΔＰ・・・（２）
【００３５】
また、ステップＳ２０７において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを計算する。上述したように、表裏のトータル付着量を、噴射ガスの圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度の関数で取り扱うので、表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢは、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａの関数として、
ΔＤＦ＝ｇ１（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
ΔＤＢ＝ｇ２（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
なるモデル式で表現される。
【００３６】
具体的に、表のギャップ変更量ΔＤＦは、ステップＳ２０４で決定した重みβを用いて下式（３）により、また、裏のギャップ変更量ΔＤＢは、ステップＳ２０４で決定した重みβを用いて下式（４）により求めることができる。（∂Ｄ／∂Ｚ）は、ギャップ変更により発生する、溶融めっき金属の付着量に与える影響の度合いを示す影響係数の逆数である。
ΔＤＦ＝（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*ΔＺＦＢ
＋（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*β*ΔＺ
＋（１／２）*Δｔｈ ・・・（３）
ΔＤＢ＝（∂Ｄ／∂Ｚ）*（−１／２）*ΔＺＦＢ
＋（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*β*ΔＺ
＋（１／２）*Δｔｈ ・・・（４）
ΔＺＦＢ＝（ＺＦ−Ｚｆ）−（ＺＢ−Ｚｂ）
Δｔｈ＝ｔｈ（次コイル）−ｔｈ（現コイル）
【００３７】
ここで、式（３）、（４）の右辺第１項は、表側の付着量の変更分（ＺＦ−Ｚｆ）と裏側の付着量の変更分（ＺＢ−Ｚｂ）とに差がある場合（差厚めっき時や、差厚めっき時或いは等厚めっき時に表裏の付着量バランスがくずれた時）、その差を、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップに差を持たせることにより実現することを意味する。逆に言えば、表側の付着量の変更分（ＺＦ−Ｚｆ）と裏側の付着量の変更分（ＺＢ−Ｚｂ）とに差がなければ、右辺第１項によるギャップ変更量は発生しない。また、式（３）、（４）の右辺第２項は、重みβで定まるギャップ制御の分担量を表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４で半分ずつ受け持つことを意味する。さらに、式（３）、（４）の右辺第３項は、ストリップ１の板厚ｔｈの変化に応じたギャップ変更量を表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４で半分ずつ受け持つことを意味する。
【００３８】
次にステップＳ２０８において、ステップＳ２０７で求めた表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを用いて、表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢを計算する。表のギャップ設定値ＤＦは下式（５）により、裏のギャップ設定値ＤＢは下式（６）により求めることができる。
ＤＦ＝Ｄｆ＋ΔＤＦ・・・（５）
ＤＢ＝Ｄｂ＋ΔＤＢ・・・（６）
【００３９】
そして、ステップＳ２０９において、ステップＳ２０６で求めた表裏の圧力設定値Ｐを圧力制御装置６ｆ及び６ｂに設定出力し、また、ステップＳ２０８で求めた表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢをノズル駆動装置７ｆ及び７ｂにそれぞれ設定出力する。
【００４０】
図４は、ＦＢ制御部１０４の処理動作を示すフローチャートである。ＦＢ制御部１０４は、上記ステップＳ１０６で起動すると（すなわち、コイルが初期長さＸ０だけ進行すると）、図４のフローチャートに示す処理を実行する。
【００４１】
まずステップＳ３０１において、実績データとして、表裏の付着量Ｚｆ及びＺｂ、表裏のギャップＤｆ及びＤｂ、噴射ガスの圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａを取得する。
【００４２】
次にステップＳ３０２において、トータル目標付着量ＺＴ（＝ＺＦ＋ＺＢ）、トータルギャップＤａ（＝Ｄｆ＋Ｄｂ-ｔｈ）、トータル付着量Ｚａ（＝Ｚｆ＋Ｚｂ）を計算する。
【００４３】
次にステップＳ３０３において、図６に示した関係に基づいて、圧力制御及びギャップ制御の分担の割合（重みα、β）を決定する。
【００４４】
次にステップＳ３０４において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの圧力変更量ΔＰを計算する。表裏の圧力変更量ΔＰは、トータル目標付着量ＺＴ、トータル付着量Ｚａ、ライン速度Ｖａ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａの関数として、
ΔＰ＝ｆ（ＺＴ，Ｚａ，Ｖａ，Ｄａ，Ｐａ）
なるモデル式で表現される。具体的に、表裏の圧力変更量ΔＰは、ステップＳ３０３において決定した重みαを用いて下式（７）により求めることができる。（∂Ｐ／∂Ｚ）は、圧力変更により発生する、溶融めっき金属の付着量に与える影響の度合いを示す影響係数の逆数である。
ΔＰ＝（∂Ｐ／∂Ｚ）*α*ΔＺ・・・（７）
ΔＺ＝ＺＴ−Ｚａ
【００４５】
次にステップＳ３０５において、ステップＳ３０４で求めた表裏の圧力変更量ΔＰを用いて、表裏の圧力設定値Ｐを計算する。表裏の圧力設定値Ｐは下式（８）により求めることができる。
Ｐ＝Ｐａ＋ΔＰ・・・（８）
【００４６】
また、ステップＳ３０６において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを計算する。表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢは、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａの関数として、
ΔＤＦ＝ｇ１（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
ΔＤＢ＝ｇ２（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
なるモデル式で表現される。
【００４７】
具体的に、表のギャップ変更量ΔＤＦは、ステップＳ３０３で決定した重みβを用いて下式（９）により、また、裏のギャップ変更量ΔＤＢは、ステップＳ３０３で決定した重みβを用いて下式（１０）により求めることができる。（∂Ｄ／∂Ｚ）は、ギャップ変更により発生する、溶融めっき金属の付着量に与える影響の度合いを示す影響係数の逆数である。
ΔＤＦ＝（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*ΔＺＦＢ
＋（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*β*ΔＺ・・・（９）
ΔＤＢ＝（∂Ｄ／∂Ｚ）*（−１／２）*ΔＺＦＢ
＋（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*β*ΔＺ・・・（１０）
【００４８】
次にステップＳ３０７において、ステップＳ３０６で求めた表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを用いて、表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢを計算する。表のギャップ設定値ＤＦは下式（１１）により、裏のギャップ設定値ＤＢは下式（１２）により求めることができる。
ＤＦ＝Ｄｆ＋ΔＤＦ・・・（１１）
ＤＢ＝Ｄｂ＋ΔＤＢ・・・（１２）
【００４９】
そして、ステップＳ３０８において、ステップＳ３０５で求めた表裏の圧力設定値Ｐを圧力制御装置６ｆ及び６ｂに設定出力し、また、ステップＳ３０７で求めた表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢをノズル駆動装置７ｆ及び７ｂにそれぞれ設定出力する。
【００５０】
図５は、第２のＦＦ制御部１０３の処理動作を示すフローチャートである。第２のＦＦ制御部１０３は、上記ステップＳ１０９で起動すると（すなわち、ライン速度に変更があると）、図５のフローチャートに示す処理を実行する。
【００５１】
まずステップＳ４０１において、実績データとして、表裏の付着量Ｚｆ及びＺｂ、表裏のギャップＤｆ及びＤｂ、噴射ガスの圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａを取得する。
【００５２】
次にステップＳ４０２において、トータル目標付着量ＺＴ（＝ＺＦ＋ＺＢ）、トータルギャップＤａ（＝Ｄｆ＋Ｄｂ-ｔｈ）、トータル付着量Ｚａ（＝Ｚｆ＋Ｚｂ）、速度変化量ΔＶａ（＝現在のライン速度−１サンプリング前のライン速度）を計算する。
【００５３】
次にステップＳ４０３において、図６に示した関係に基づいて、圧力制御及びギャップ制御の分担の割合（重みα、β）を決定する。
【００５４】
次にステップＳ４０４において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの圧力変更量ΔＰを計算する。表裏の圧力変更量ΔＰは、トータル目標付着量ＺＴ、トータル付着量Ｚａ、ライン速度Ｖａ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａ、速度変化量ΔＶａの関数として、
ΔＰ＝ｆ（ＺＴ，Ｚａ，Ｖａ，Ｄａ，Ｐａ，ΔＶａ）
なるモデル式で表現される。具体的に、表裏の圧力変更量ΔＰは、ステップＳ４０３において決定した重みαを用いて下式（１３）により求めることができる。（∂Ｐ／∂Ｖ）は、ライン速度の変更が圧力に与える影響の度合いを示す影響係数である。
ΔＰ＝（∂Ｐ／∂Ｖ）*α*ΔＶａ・・・（１３）
【００５５】
次にステップＳ４０５において、ステップＳ４０４で求めた表裏の圧力変更量ΔＰを用いて、表裏の圧力設定値Ｐを計算する。表裏の圧力設定値Ｐは下式（１４）により求めることができる。
Ｐ＝Ｐａ＋ΔＰ・・・（１４）
【００５６】
また、ステップＳ４０６において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを計算する。表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢは、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａの関数として、
ΔＤＦ＝ｇ１（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
ΔＤＢ＝ｇ２（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
なるモデル式で表現される。
【００５７】
具体的に、表のギャップ変更量ΔＤＦは、ステップＳ４０３で決定した重みβを用いて下式（１５）により、また、裏のギャップ変更量ΔＤＢは、ステップＳ４０３で決定した重みβを用いて下式（１６）により求めることができる。（∂Ｄ／∂Ｖ）は、ライン速度の変更がギャップに与える影響の度合いを示す影響係数である。
ΔＤＦ＝（∂Ｄ／∂Ｖ）*（１／２）*β*ΔＶａ・・・（１５）
ΔＤＢ＝（∂Ｄ／∂Ｖ）*（１／２）*β*ΔＶａ・・・（１６）
【００５８】
次にステップＳ４０７において、ステップＳ４０６で求めた表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを用いて、表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢを計算する。表のギャップ設定値ＤＦは下式（１７）により、裏のギャップ設定値ＤＢは下式（１８）により求めることができる。
ＤＦ＝Ｄｆ＋ΔＤＦ・・・（１７）
ＤＢ＝Ｄｂ＋ΔＤＢ・・・（１８）
【００５９】
そして、ステップＳ４０８において、ステップＳ４０５で求めた表裏の圧力設定値Ｐを圧力制御装置６ｆ及び６ｂに設定出力し、また、ステップＳ４０７で求めた表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢをノズル駆動装置７ｆ及び７ｂにそれぞれ設定出力する。
【００６０】
以上述べたように、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定するようにしたので、めっき品質をできるだけ維持しつつ、必要なときには応答性に優れた組み合わせで噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御することができる。
【００６１】
例えばＧＡ（合金化溶融亜鉛めっき鋼板）では８０ｇ／ｍ2以下の付着量となることが多いが、その場合、ギャップを変更してもめっき品質が悪くなりにくい。したがって、この場合は、ギャップ制御の分担の割合を比較的大きくして（重みβを比較的大きくして）、応答性を確保する。
【００６２】
それに対して、例えばＧＩ（溶融亜鉛めっき鋼板）では８０ｇ／ｍ2を超える付着量となることが多いが、その場合、ギャップを変更すると、鋼板の表面に凹凸ができる等めっき品質が劣ってしまうことがある。したがって、この場合は、圧力制御の分担の割合を比較的大きくして（重みαを比較的大きくして）、めっき品質を確保するようにする。
【００６３】
なお、本実施形態では、制御装置１００に、図６に示したように溶融めっき金属の付着量と圧力制御の重みα及びギャップ制御の重みβとの特性線が予め設定、保持されている例を説明したが、それに限定されるものではない。付着量が少ないときはギャップ制御の分担の割合を大きくし、付着量が多いときは圧力制御の分担の割合を大きくして圧力設定値及びギャップ設定値を設定できる態様であればよく、例えば重みα、βをテーブルのかたちで設定、保持してもよい。
【００６４】
本発明を適用した溶融めっきラインの制御装置は、具体的にはＣＰＵ、各種メモリを備えたコンピュータ装置により実現可能であり、一つの機器により構成されてもよいし、複数の機器により構成されてもよい。
【００６５】
また、本発明の目的は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても達成される。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。
【００６６】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態に係る溶融めっきライン及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】本実施形態における制御方法判定部の処理動作を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態における第１のＦＦ制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態におけるＦＢ制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態における第２のＦＦ制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】溶融めっき金属の付着量と圧力制御の重み及びギャップ制御の重みとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ ストリップ
２ 溶融めっき金属ポット
３ シンクロール
４ｆ 表側ノズル
４ｂ 裏側ノズル
５ｆ 表側付着量計
５ｂ 裏側付着量計
６ｆ 圧力制御装置
６ｂ 圧力制御装置
７ｆ ノズル駆動装置
７ｂ ノズル駆動装置
１００ 制御装置
１０１ 制御方法判定部
１０２ 第１のＦＦ制御部
１０３ 第２のＦＦ制御部
１０４ ＦＢ制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融めっき金属に浸漬させた金属ストリップ（以下では単にストリップと記す）の表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインの制御装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄鋼業における鋼板の溶融亜鉛めっきラインのような溶融めっきラインでは、溶融めっき金属浴中から引き上げた鋼板に付着した溶融めっき金属に、鋼板の表裏の面にそれぞれ対向して設置した噴射ノズルから高圧ガスを噴射させ、その噴射ガス圧、及び鋼板と噴射ノズルのギャップ（間隔）を操作量としてめっき付着量を制御することが行われている（例えば特許文献１、２を参照）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２９００９６９号公報
【特許文献２】特開平７−４８６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
鋼板の表裏における噴射ガス圧、及び鋼板と噴射ノズルのギャップを操作量とする場合に、その２つの操作量をどのような組み合わせで決定するかは重要である。例えば特許文献１では、噴射ガス圧の変更を主体として、鋼板の表裏における噴射ガス圧の設定偏差が所定値となったときには、表裏における噴射ガス圧が等しくなる鋼板と噴射ノズルのギャップを算出し、算出された当該ギャップと噴射ガス圧を同時に設定することが開示されている。
【０００５】
ところで、噴射ガスの圧力を変更する場合、めっき品質は安定しているが、ガス圧を操作しても実際に噴射ガス圧が所望の圧力になる時間応答性が低い。その一方で、ギャップを変更する場合、噴射ノズルの位置を変える駆動系の時間応答性が比較的優れているが、経験上、特に溶融めっき金属の付着量が多いときには、鋼板の表面に凹凸ができる等めっき品質が劣ってしまうことがある。
【０００６】
本発明は上記のような点に鑑みてなされたものであり、鋼板の表裏のめっき付着量を所望の値に制御するのに際して、表裏の噴射ノズルの噴射ガスの圧力、及び鋼板面と噴射ノズルのギャップの、両操作量を適切な組み合わせで決定できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の溶融めっきラインの制御装置は、溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御する制御装置であって、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する決定手段と、前記決定手段により決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する設定手段とを備えたことを特徴とする。
本発明の溶融めっきラインの制御方法は、溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御する制御方法であって、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する手順と、前記決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する手順とを有することを特徴とする。
本発明のプログラムは、溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御するためのプログラムであって、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する処理と、前記決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する処理とをコンピュータに実行させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定するようにしたので、めっき品質をできるだけ維持しつつ、必要なときには応答性に優れた組み合わせで噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る溶融めっきライン及びその制御装置１００の構成を示す図である。
【００１０】
溶融めっきラインは、焼鈍炉（不図示）から所定のライン速度で搬送されるストリップ（鋼板）１をめっきする設備であり（搬送方向矢印Ｘ）、溶融亜鉛や溶融アルミニウム等の溶融めっき金属が満たされている溶融めっき金属ポット２と、溶融めっき金属ポット２の上下流側に配設されたストリップ搬送用のロール（不図示）と、ストリップ１を溶融めっき金属ポット２内に引き込んで浸漬させるシンクロール３とを備える。
【００１１】
また、溶融めっき金属ポット２の下流側には、ストリップ１の表側及び裏側にワイピングノズル４ｆ及びワイピングノズル４ｂ（以下、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂと称する）が配設される。表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂは、互いのガス噴出部が対向するように配置されている。これら表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂは、溶融めっき金属ポット２から引き上げられたストリップ１の表面及び裏面に付着した余分な溶融めっき金属を取り除くために、ストリップ１の表面及び裏面に窒素ガス等の不活性ガスを噴出する。
【００１２】
さらに、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの下流側には、表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂが配設される。これら表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂは、ストリップ１の表面及び裏面に付着した溶融めっき金属の付着量Ｚｆ及びＺｂを計測する。
【００１３】
制御装置１００には、操業条件として、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、ストリップ１の板厚ｔｈ、ライン速度Ｖａが入力される。また、制御装置１００には、圧力制御装置６ｆ及び６ｂから表裏の圧力実績値Ｐａ、ノズル駆動装置７ｆ及び７ｂから表裏のギャップ（ストリップ１との間隔）実績値Ｄｆ及びＤｂ、表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂで計測された表裏の付着量Ｚｆ及びＺｂが入力される。表裏のギャップ実績値Ｄｆ及びＤｂは、ストリップ１との間隔を実測するセンサ類（距離計等）を用いるのではなく、ノズル駆動装置７ｆ及び７ｂが備えるＰＬＧ（パルスジェネレータ）により測定されるノズル駆動量に基づいた値としている。
【００１４】
制御装置１００は、圧力制御装置６ｆ及び６ｂに表裏の圧力設定値Ｐを出力して表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの噴射ガスの圧力を制御し、また、ノズル駆動装置７ｆ及び７ｂに表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢを出力して表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップを制御する。その場合に、後述するように、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する。すなわち、ストリップ１の表裏のめっき付着量を制御する際に、圧力制御で受け持つ割合と、ギャップ制御で受け持つ割合とを決定する。
【００１５】
ここで、本実施形態では、溶融めっき金属の付着量を表裏独立して捉えるのではなく、表裏トータルで捉えるようにしている。すなわち、表裏のトータル付着量を、噴射ガスの圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度の関数として、
表裏のトータル付着量＝Ｆ（圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度）
なるモデル式として取り扱う。
【００１６】
表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂ間を通過するストリップ１のパスラインは、実際には必ずしも一定とは限らず、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂ間で揺れ動いている。そのため、溶融めっき金属の表裏の付着量を表裏それぞれの噴射ガスの圧力やギャップで捉えようとすると、誤差が大きく出てしまうことがある。それに対して、本実施形態のように、溶融めっき金属の付着量を表裏トータルで捉えるモデル式として取り扱うことにより、ストリップ１の揺れ等による影響を抑えることができる。
【００１７】
また、溶融めっき金属の付着量を表裏トータルで捉えるモデル式として取り扱うことにより、表裏同一の圧力設定が可能になる。表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの噴射ガスの圧力に差があると、スプラッシュ（溶融めっき金属の飛散）が発生する要因ともなるが、表裏同一の圧力設定が可能であるので、スプラッシュの発生を抑えることができる。
【００１８】
その上で、差厚めっき時（表裏で目標付着量が異なる）や、差厚めっき時或いは等厚めっき時に表裏の付着量バランスがくずれた時は、表裏のギャップ設定で調整する構成となっている。
【００１９】
以下、制御装置１００による表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの圧力制御及びギャップ制御について詳細に説明する。
【００２０】
制御装置１００において、制御方法判定部１０１は、第１のフィードフォワード制御部１０２（以下、第１のＦＦ制御部１０２と称する）、第２のフィードフォワード制御部１０３（以下、第２のＦＦ制御部１０３と称する）、フィードバック制御部１０４（以下、ＦＢ制御部１０４と称する）を起動させ、それぞれの制御を開始させる。
【００２１】
図２は、制御方法判定部１０１の処理動作を示すフローチャートである。制御方法判定部１０１は、図２のフローチャートに示す処理を一定周期（例えば５秒ごと）で実行する。
【００２２】
まずステップＳ１０１において、コイル替わりの有無を判定する。
【００２３】
ステップＳ１０１でコイル替わりがあった場合、ステップＳ１０２に進み、第１のＦＦ制御部１０２を起動させる。第１のＦＦ制御部１０２の処理動作については、図３を参照して後述する。第１のＦＦ制御部１０２を起動させた後、ステップＳ１０３に進み、コイル進行長さＸを初期化してから（Ｘ＝Ｘ０）、本処理を抜ける。ここで、初期長さＸ０は、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの位置から表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂの位置までの距離に応じて設定されている。
【００２４】
一方、ステップＳ１０１でコイル替わりがなかった場合、ステップＳ１０４に進み、現在設定されている初期長さＸ０から実際の進行長さΔＸの減算処理を行い、ステップＳ１０５において、コイルが初期長さＸ０だけ進行したか否かを判定する。これは、第１のＦＦ制御部１０２によるＦＦ制御、第２のＦＦ制御部１０３によるＦＦ制御、又はＦＢ制御部１０４によるＦＢ制御を実行した場合、その結果が現れてから（その結果が表側付着量計５ｆ及び裏側付着量計５ｂで計測されてから）、ＦＢ制御部１０４によるＦＢ制御を開始させるためである。
【００２５】
ステップＳ１０５でコイルが初期長さＸ０だけ進行した場合、ステップＳ１０６に進み、ＦＢ制御部１０４を起動させる。ＦＢ制御部１０４の処理動作については、図４を参照して後述する。ＦＢ制御部１０４を起動させた後、ステップＳ１０７に進み、コイル進行長さＸを初期化してから（Ｘ＝Ｘ０）、本処理を抜ける。
【００２６】
一方、ステップＳ１０５でコイルが初期長さＸ０だけ進行していない場合、ステップＳ１０８に進み、ライン速度の変更の有無を判定する。
【００２７】
ステップＳ１０５でライン速度の変更があった場合、ステップＳ１０９に進み、第２のＦＦ制御部１０３を起動させる。第１のＦＦ制御部１０２の処理動作については、図５を参照して後述する。第２のＦＦ制御部１０３を起動させた後、ステップＳ１１０に進み、コイル進行長さＸを初期化してから（Ｘ＝Ｘ０）、本処理を抜ける。なお、ステップＳ１０８でライン速度の変更がなかった場合は、本処理を抜ける。
【００２８】
図３は、第１のＦＦ制御部１０２の処理動作を示すフローチャートである。第１のＦＦ制御部１０２は、上記ステップＳ１０２で起動すると（すなわち、コイル替わりがあると）、図３のフローチャートに示す処理を実行する。
【００２９】
まずステップＳ２０１において、コイルデータとして、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、ストリップ１の板厚ｔｈを取得する。
【００３０】
次にステップＳ２０２において、実績データとして、表裏の付着量Ｚｆ及びＺｂ、表裏のギャップＤｆ及びＤｂ、噴射ガスの圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａを取得する。
【００３１】
次にステップＳ２０３において、トータル目標付着量ＺＴ（＝ＺＦ＋ＺＢ）、トータルギャップＤａ（＝Ｄｆ＋Ｄｂ-ｔｈ）、トータル付着量Ｚａ（＝Ｚｆ＋Ｚｂ）を計算する。
【００３２】
次にステップＳ２０４において、圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する。図６に示すように、制御装置１００には、溶融めっき金属の付着量と圧力制御の重みα及びギャップ制御の重みβとの関係が予め設定、保持されており、この関係に基づいて重みα、βを決定する。重みα、βは、ストリップ１の表裏のめっき付着量を制御する際に、圧力制御で受け持つ割合と、ギャップ制御で受け持つ割合とを決定する値であり、α＋β＝１の関係にある。付着量が少ないときはギャップ制御の分担の割合を大きくし、付着量が多いときは圧力制御の分担の割合を大きくする関係となっている。なお、ここでいう溶融めっき金属の付着量は、トータル目標付着量ＺＴでもよいし、トータル付着量Ｚａでもよいし、それらから計算した付着量Ｚ´（例えばＺ´＝（ＺＴ＋Ｚａ）／２）でもよい。
【００３３】
次にステップＳ２０５において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの圧力変更量ΔＰを計算する。上述したように、表裏のトータル付着量を、噴射ガスの圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度の関数で取り扱うので、表裏の圧力変更量ΔＰは、トータル目標付着量ＺＴ、トータル付着量Ｚａ、ライン速度Ｖａ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａの関数として、
ΔＰ＝ｆ（ＺＴ，Ｚａ，Ｖａ，Ｄａ，Ｐａ）
なるモデル式で表現される。具体的に、表裏の圧力変更量ΔＰは、ステップＳ２０４で決定した重みαを用いて下式（１）により求めることができる。（∂Ｐ／∂Ｚ）は、圧力変更により発生する、溶融めっき金属の付着量に与える影響の度合いを示す影響係数の逆数である。
ΔＰ＝（∂Ｐ／∂Ｚ）*α*ΔＺ・・・（１）
ΔＺ＝ＺＴ−Ｚａ
【００３４】
次にステップＳ２０６において、ステップＳ２０５で求めた表裏の圧力変更量ΔＰを用いて、表裏の圧力設定値Ｐを計算する。表裏の圧力設定値Ｐは下式（２）により求めることができる。
Ｐ＝Ｐａ＋ΔＰ・・・（２）
【００３５】
また、ステップＳ２０７において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを計算する。上述したように、表裏のトータル付着量を、噴射ガスの圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度の関数で取り扱うので、表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢは、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａの関数として、
ΔＤＦ＝ｇ１（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
ΔＤＢ＝ｇ２（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
なるモデル式で表現される。
【００３６】
具体的に、表のギャップ変更量ΔＤＦは、ステップＳ２０４で決定した重みβを用いて下式（３）により、また、裏のギャップ変更量ΔＤＢは、ステップＳ２０４で決定した重みβを用いて下式（４）により求めることができる。（∂Ｄ／∂Ｚ）は、ギャップ変更により発生する、溶融めっき金属の付着量に与える影響の度合いを示す影響係数の逆数である。
ΔＤＦ＝（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*ΔＺＦＢ
＋（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*β*ΔＺ
＋（１／２）*Δｔｈ ・・・（３）
ΔＤＢ＝（∂Ｄ／∂Ｚ）*（−１／２）*ΔＺＦＢ
＋（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*β*ΔＺ
＋（１／２）*Δｔｈ ・・・（４）
ΔＺＦＢ＝（ＺＦ−Ｚｆ）−（ＺＢ−Ｚｂ）
Δｔｈ＝ｔｈ（次コイル）−ｔｈ（現コイル）
【００３７】
ここで、式（３）、（４）の右辺第１項は、表側の付着量の変更分（ＺＦ−Ｚｆ）と裏側の付着量の変更分（ＺＢ−Ｚｂ）とに差がある場合（差厚めっき時や、差厚めっき時或いは等厚めっき時に表裏の付着量バランスがくずれた時）、その差を、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップに差を持たせることにより実現することを意味する。逆に言えば、表側の付着量の変更分（ＺＦ−Ｚｆ）と裏側の付着量の変更分（ＺＢ−Ｚｂ）とに差がなければ、右辺第１項によるギャップ変更量は発生しない。また、式（３）、（４）の右辺第２項は、重みβで定まるギャップ制御の分担量を表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４で半分ずつ受け持つことを意味する。さらに、式（３）、（４）の右辺第３項は、ストリップ１の板厚ｔｈの変化に応じたギャップ変更量を表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４で半分ずつ受け持つことを意味する。
【００３８】
次にステップＳ２０８において、ステップＳ２０７で求めた表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを用いて、表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢを計算する。表のギャップ設定値ＤＦは下式（５）により、裏のギャップ設定値ＤＢは下式（６）により求めることができる。
ＤＦ＝Ｄｆ＋ΔＤＦ・・・（５）
ＤＢ＝Ｄｂ＋ΔＤＢ・・・（６）
【００３９】
そして、ステップＳ２０９において、ステップＳ２０６で求めた表裏の圧力設定値Ｐを圧力制御装置６ｆ及び６ｂに設定出力し、また、ステップＳ２０８で求めた表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢをノズル駆動装置７ｆ及び７ｂにそれぞれ設定出力する。
【００４０】
図４は、ＦＢ制御部１０４の処理動作を示すフローチャートである。ＦＢ制御部１０４は、上記ステップＳ１０６で起動すると（すなわち、コイルが初期長さＸ０だけ進行すると）、図４のフローチャートに示す処理を実行する。
【００４１】
まずステップＳ３０１において、実績データとして、表裏の付着量Ｚｆ及びＺｂ、表裏のギャップＤｆ及びＤｂ、噴射ガスの圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａを取得する。
【００４２】
次にステップＳ３０２において、トータル目標付着量ＺＴ（＝ＺＦ＋ＺＢ）、トータルギャップＤａ（＝Ｄｆ＋Ｄｂ-ｔｈ）、トータル付着量Ｚａ（＝Ｚｆ＋Ｚｂ）を計算する。
【００４３】
次にステップＳ３０３において、図６に示した関係に基づいて、圧力制御及びギャップ制御の分担の割合（重みα、β）を決定する。
【００４４】
次にステップＳ３０４において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの圧力変更量ΔＰを計算する。表裏の圧力変更量ΔＰは、トータル目標付着量ＺＴ、トータル付着量Ｚａ、ライン速度Ｖａ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａの関数として、
ΔＰ＝ｆ（ＺＴ，Ｚａ，Ｖａ，Ｄａ，Ｐａ）
なるモデル式で表現される。具体的に、表裏の圧力変更量ΔＰは、ステップＳ３０３において決定した重みαを用いて下式（７）により求めることができる。（∂Ｐ／∂Ｚ）は、圧力変更により発生する、溶融めっき金属の付着量に与える影響の度合いを示す影響係数の逆数である。
ΔＰ＝（∂Ｐ／∂Ｚ）*α*ΔＺ・・・（７）
ΔＺ＝ＺＴ−Ｚａ
【００４５】
次にステップＳ３０５において、ステップＳ３０４で求めた表裏の圧力変更量ΔＰを用いて、表裏の圧力設定値Ｐを計算する。表裏の圧力設定値Ｐは下式（８）により求めることができる。
Ｐ＝Ｐａ＋ΔＰ・・・（８）
【００４６】
また、ステップＳ３０６において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを計算する。表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢは、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａの関数として、
ΔＤＦ＝ｇ１（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
ΔＤＢ＝ｇ２（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
なるモデル式で表現される。
【００４７】
具体的に、表のギャップ変更量ΔＤＦは、ステップＳ３０３で決定した重みβを用いて下式（９）により、また、裏のギャップ変更量ΔＤＢは、ステップＳ３０３で決定した重みβを用いて下式（１０）により求めることができる。（∂Ｄ／∂Ｚ）は、ギャップ変更により発生する、溶融めっき金属の付着量に与える影響の度合いを示す影響係数の逆数である。
ΔＤＦ＝（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*ΔＺＦＢ
＋（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*β*ΔＺ・・・（９）
ΔＤＢ＝（∂Ｄ／∂Ｚ）*（−１／２）*ΔＺＦＢ
＋（∂Ｄ／∂Ｚ）*（１／２）*β*ΔＺ・・・（１０）
【００４８】
次にステップＳ３０７において、ステップＳ３０６で求めた表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを用いて、表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢを計算する。表のギャップ設定値ＤＦは下式（１１）により、裏のギャップ設定値ＤＢは下式（１２）により求めることができる。
ＤＦ＝Ｄｆ＋ΔＤＦ・・・（１１）
ＤＢ＝Ｄｂ＋ΔＤＢ・・・（１２）
【００４９】
そして、ステップＳ３０８において、ステップＳ３０５で求めた表裏の圧力設定値Ｐを圧力制御装置６ｆ及び６ｂに設定出力し、また、ステップＳ３０７で求めた表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢをノズル駆動装置７ｆ及び７ｂにそれぞれ設定出力する。
【００５０】
図５は、第２のＦＦ制御部１０３の処理動作を示すフローチャートである。第２のＦＦ制御部１０３は、上記ステップＳ１０９で起動すると（すなわち、ライン速度に変更があると）、図５のフローチャートに示す処理を実行する。
【００５１】
まずステップＳ４０１において、実績データとして、表裏の付着量Ｚｆ及びＺｂ、表裏のギャップＤｆ及びＤｂ、噴射ガスの圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａを取得する。
【００５２】
次にステップＳ４０２において、トータル目標付着量ＺＴ（＝ＺＦ＋ＺＢ）、トータルギャップＤａ（＝Ｄｆ＋Ｄｂ-ｔｈ）、トータル付着量Ｚａ（＝Ｚｆ＋Ｚｂ）、速度変化量ΔＶａ（＝現在のライン速度−１サンプリング前のライン速度）を計算する。
【００５３】
次にステップＳ４０３において、図６に示した関係に基づいて、圧力制御及びギャップ制御の分担の割合（重みα、β）を決定する。
【００５４】
次にステップＳ４０４において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂの圧力変更量ΔＰを計算する。表裏の圧力変更量ΔＰは、トータル目標付着量ＺＴ、トータル付着量Ｚａ、ライン速度Ｖａ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａ、速度変化量ΔＶａの関数として、
ΔＰ＝ｆ（ＺＴ，Ｚａ，Ｖａ，Ｄａ，Ｐａ，ΔＶａ）
なるモデル式で表現される。具体的に、表裏の圧力変更量ΔＰは、ステップＳ４０３において決定した重みαを用いて下式（１３）により求めることができる。（∂Ｐ／∂Ｖ）は、ライン速度の変更が圧力に与える影響の度合いを示す影響係数である。
ΔＰ＝（∂Ｐ／∂Ｖ）*α*ΔＶａ・・・（１３）
【００５５】
次にステップＳ４０５において、ステップＳ４０４で求めた表裏の圧力変更量ΔＰを用いて、表裏の圧力設定値Ｐを計算する。表裏の圧力設定値Ｐは下式（１４）により求めることができる。
Ｐ＝Ｐａ＋ΔＰ・・・（１４）
【００５６】
また、ステップＳ４０６において、表側ノズル４ｆ及び裏側ノズル４ｂのギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを計算する。表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢは、表裏の目標付着量ＺＦ及びＺＢ、トータルギャップＤａ、圧力Ｐａ、ライン速度Ｖａの関数として、
ΔＤＦ＝ｇ１（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
ΔＤＢ＝ｇ２（ＺＦ，ＺＢ，Ｄａ，Ｐａ，Ｖａ）
なるモデル式で表現される。
【００５７】
具体的に、表のギャップ変更量ΔＤＦは、ステップＳ４０３で決定した重みβを用いて下式（１５）により、また、裏のギャップ変更量ΔＤＢは、ステップＳ４０３で決定した重みβを用いて下式（１６）により求めることができる。（∂Ｄ／∂Ｖ）は、ライン速度の変更がギャップに与える影響の度合いを示す影響係数である。
ΔＤＦ＝（∂Ｄ／∂Ｖ）*（１／２）*β*ΔＶａ・・・（１５）
ΔＤＢ＝（∂Ｄ／∂Ｖ）*（１／２）*β*ΔＶａ・・・（１６）
【００５８】
次にステップＳ４０７において、ステップＳ４０６で求めた表裏のギャップ変更量ΔＤＦ及びΔＤＢを用いて、表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢを計算する。表のギャップ設定値ＤＦは下式（１７）により、裏のギャップ設定値ＤＢは下式（１８）により求めることができる。
ＤＦ＝Ｄｆ＋ΔＤＦ・・・（１７）
ＤＢ＝Ｄｂ＋ΔＤＢ・・・（１８）
【００５９】
そして、ステップＳ４０８において、ステップＳ４０５で求めた表裏の圧力設定値Ｐを圧力制御装置６ｆ及び６ｂに設定出力し、また、ステップＳ４０７で求めた表裏のギャップ設定値ＤＦ及びＤＢをノズル駆動装置７ｆ及び７ｂにそれぞれ設定出力する。
【００６０】
以上述べたように、溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定するようにしたので、めっき品質をできるだけ維持しつつ、必要なときには応答性に優れた組み合わせで噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御することができる。
【００６１】
例えばＧＡ（合金化溶融亜鉛めっき鋼板）では８０ｇ／ｍ2以下の付着量となることが多いが、その場合、ギャップを変更してもめっき品質が悪くなりにくい。したがって、この場合は、ギャップ制御の分担の割合を比較的大きくして（重みβを比較的大きくして）、応答性を確保する。
【００６２】
それに対して、例えばＧＩ（溶融亜鉛めっき鋼板）では８０ｇ／ｍ2を超える付着量となることが多いが、その場合、ギャップを変更すると、鋼板の表面に凹凸ができる等めっき品質が劣ってしまうことがある。したがって、この場合は、圧力制御の分担の割合を比較的大きくして（重みαを比較的大きくして）、めっき品質を確保するようにする。
【００６３】
なお、本実施形態では、制御装置１００に、図６に示したように溶融めっき金属の付着量と圧力制御の重みα及びギャップ制御の重みβとの特性線が予め設定、保持されている例を説明したが、それに限定されるものではない。付着量が少ないときはギャップ制御の分担の割合を大きくし、付着量が多いときは圧力制御の分担の割合を大きくして圧力設定値及びギャップ設定値を設定できる態様であればよく、例えば重みα、βをテーブルのかたちで設定、保持してもよい。
【００６４】
本発明を適用した溶融めっきラインの制御装置は、具体的にはＣＰＵ、各種メモリを備えたコンピュータ装置により実現可能であり、一つの機器により構成されてもよいし、複数の機器により構成されてもよい。
【００６５】
また、本発明の目的は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或いは装置に供給することによっても達成される。この場合、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行する。
【００６６】
この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が上述した実施形態の機能を実現することになり、プログラムコード自体及びそのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本実施形態に係る溶融めっきライン及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】本実施形態における制御方法判定部の処理動作を示すフローチャートである。
【図３】本実施形態における第１のＦＦ制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図４】本実施形態におけるＦＢ制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態における第２のＦＦ制御部の処理動作を示すフローチャートである。
【図６】溶融めっき金属の付着量と圧力制御の重み及びギャップ制御の重みとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６８】
１ ストリップ
２ 溶融めっき金属ポット
３ シンクロール
４ｆ 表側ノズル
４ｂ 裏側ノズル
５ｆ 表側付着量計
５ｂ 裏側付着量計
６ｆ 圧力制御装置
６ｂ 圧力制御装置
７ｆ ノズル駆動装置
７ｂ ノズル駆動装置
１００ 制御装置
１０１ 制御方法判定部
１０２ 第１のＦＦ制御部
１０３ 第２のＦＦ制御部
１０４ ＦＢ制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御する制御装置であって、
溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する設定手段とを備えたことを特徴とする溶融めっきラインの制御装置。
【請求項２】
前記決定手段は、溶融めっき金属の付着量が少ないときはギャップ制御の分担の割合を大きくし、溶融めっき金属の付着量が多いときは圧力制御の分担の割合を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の溶融めっきラインの制御装置。
【請求項３】
表裏のトータル付着量を、噴射ガスの圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度の関数からなるモデル式として取り扱い、
前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力を同一の圧力設定とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融めっきラインの制御装置。
【請求項４】
コイル替わりがあったときに実行するフィードフォワード制御、ライン速度に変更があったときに実行するフィードフォワード制御、及び所定の間隔で実行するフィードバック制御の際に、前記決定手段により圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定し、前記設定手段により圧力設定値及びギャップ設定値を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融めっきラインの制御装置。
【請求項５】
溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御する制御方法であって、
溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する手順と、
前記決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する手順とを有することを特徴とする溶融めっきラインの制御方法。
【請求項６】
溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御するためのプログラムであって、
溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する処理と、
前記決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する処理とをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御する制御装置であって、
溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する設定手段とを備えたことを特徴とする溶融めっきラインの制御装置。
【請求項２】
前記決定手段は、溶融めっき金属の付着量が少ないときはギャップ制御の分担の割合を大きくし、溶融めっき金属の付着量が多いときは圧力制御の分担の割合を大きくすることを特徴とする請求項１に記載の溶融めっきラインの制御装置。
【請求項３】
表裏のトータル付着量を、噴射ガスの圧力、表裏のトータルギャップ、ライン速度の関数からなるモデル式として取り扱い、
前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力を同一の圧力設定とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の溶融めっきラインの制御装置。
【請求項４】
コイル替わりがあったときに実行するフィードフォワード制御、ライン速度に変更があったときに実行するフィードフォワード制御、及び所定の間隔で実行するフィードバック制御の際に、前記決定手段により圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定し、前記設定手段により圧力設定値及びギャップ設定値を設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融めっきラインの制御装置。
【請求項５】
溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御する制御方法であって、
溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する手順と、
前記決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する手順とを有することを特徴とする溶融めっきラインの制御方法。
【請求項６】
溶融めっき金属に浸漬させたストリップの表面にガスを噴射する表側ノズル及び裏面にガスを噴射する裏側ノズルを備えた溶融めっきラインにおいて、前記表側ノズル及び前記裏側ノズルの噴射ガスの圧力及びストリップとのギャップを制御するためのプログラムであって、
溶融めっき金属の付着量に応じて圧力制御及びギャップ制御の分担の割合を決定する処理と、
前記決定した圧力制御及びギャップ制御の分担の割合に基づいて、圧力設定値及びギャップ設定値を設定する処理とをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２２８１１９（Ｐ２００９−２２８１１９Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７８７６１（Ｐ２００８−７８７６１）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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