(57)【要約】【課題】パラメータの調整が簡単でかつ高い合金化炉出力推定精度を有する合金化炉による合金化度制御方法および装置を提供することを目的とする。【解決手段】入力項目および出力項目の実績データをデータベースとして蓄えるデータベース作成工程と、これからコーティングされる被めっき鋼板の前記入力項目のデータを要求点データとして入力する要求点データ入力工程と、前記データベース内の全データと前記要求点データとの距離計算を行い、この計算した距離が短い順にデータを近傍データとして１つまたは複数選択する近傍データ選択工程と、選択された近傍データに基づいて、これからコーティングされるめっき鋼板のための合金化炉の出力を決定する合金化炉出力決定工程と、コーティングを実施するごとに新たな実績データを、前記データベースに追加または更新するデータベース更新工程とを有する。【選択図】図１
2007262502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被めっき鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、所定のめっき付着量に調整した後、合金化炉にて合金化するにあたり、前記被めっき鋼板の合金化度を制御する合金化炉による合金化度制御方法において、
入力項目および出力項目の実績データをデータベースとして蓄えるデータベース作成工程と、
これからコーティングされる被めっき鋼板の前記入力項目のデータを要求点データとして入力する要求点データ入力工程と、
前記データベース内の全データと前記要求点データとの距離計算を行い、この計算した距離が短い順にデータを近傍データとして１つまたは複数選択する近傍データ選択工程と、
選択された近傍データに基づいて、これからコーティングされる被めっき鋼板のための合金化炉の出力を決定する合金化炉出力決定工程と、
コーティングを実施するごとに新たな実績データを、前記データベースに追加または更新するデータベース更新工程とを有することを特徴とする合金化炉による合金化度制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の合金化炉による合金化度制御方法において、
前記データベース作成工程では、
入力項目の実績データは、被めっき鋼板の合金化度、板厚、板幅、鋼板の搬送速度、ワイピングノズルの亜鉛浴面からの高さ、ワイピングノズルと鋼板との距離、ワイピングノズルガス圧力、亜鉛浴温、亜鉛付着量、および誘導加熱帯入側板温のいずれか、またはそれらの組合わせであり、
出力項目の実績データは、合金化炉出力であることを特徴とする合金化炉による合金化度制御方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の合金化炉による合金化度制御方法において、
前記合金化炉出力決定工程では、
選択された近傍データから重回帰モデルを作成し、作成した重回帰モデルに前記要求点データを代入することにより、これからコーティングされる被めっき鋼板のための合金化炉の出力を決定することを特徴とする合金化炉による合金化度制御方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の合金化炉による合金化度制御方法において、
前記合金化炉出力決定工程では、
選択された近傍データの出力項目である合金化炉出力の実績値を平均することにより、これからコーティングされる被めっき鋼板のための合金化炉の出力を決定することを特徴とする合金化炉による合金化度制御方法。
【請求項５】
被めっき鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、所定のめっき付着量に調整した後、合金化する合金化炉において、
入力項目および出力項目の実績データを蓄えるデータベース、これからコーティングされる被めっき鋼板の前記入力項目のデータに近い近傍データ選択、および合金化炉出力決定の機能を有する合金化度制御装置と、
決定した合金化炉出力を設定値として、合金化炉の出力を制御する合金化炉制御装置とを備えることを特徴とする合金化炉による合金化度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融亜鉛めっき鋼板の合金化処理を合金化炉で実施する場合において、めっき層中の合金化度の制御を目標の合金化度に好適な合金化炉出力に自動的に制御する合金化炉による合金化度制御方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
溶融亜鉛めっき鋼板は、鋼板を溶融亜鉛めっき浴に浸漬し、鋼板の表面に付着した過剰な亜鉛を該絞り装置を用いて適正な付着量に調整した後、直ちに合金化炉で鋼板を加熱、保持した後に急冷して付着亜鉛層へ鋼板から鉄を拡散することにより行われる。ところが、合金化炉内の誘導加熱帯の加熱温度が適正でない場合、めっきの品質特性が失われてしまうため、誘導加熱帯は精度良い制御が求められる。このため、従来から、誘導加熱帯の温度をより精度良く制御するための様々な技術が開示されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、誘導加熱の原理に基づき、鋼板の板厚、板幅および成分組成、移動速度、板温度および溶融亜鉛めっき層のめっき量の各々の目標値から、投入する電力量Poを電力演算装置で演算するとともに、合金化処理プロセスの特性を考慮し、操業状況に応じて逐次変化する溶融亜鉛めっき層のめっき量、容融亜鉛めっき浴の温度、誘導加熱式合金化炉内の鋼板の移動速度および板温度の各々の実績値から、電力量の補正値△Pを電力補正量演算装置で演算し、電力演算装置で補正値△Pによって電力量Poを補正して得られた電力量Pを誘導加熱コイルに投入するという技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、連続して搬送される鋼帯に溶融亜鉛めっきを施し、所定のめっき付着量に調整した後、誘導加熱合金化炉で合金化するにあたり、合金化電力を鋼種、板厚、板幅、ライン速度、付着量、合金化度の関数である下記の式より求まる値に制御するという技術が開示されている。
【０００５】
合金化炉電力(kW)＝a0×板厚a1×板幅a2×ライン速度a3×付着量a4×合金化度a5  （ただし、a0〜a5は鋼種ごとに与えられる定数である）
さらに、特許文献３では、亜鉛めっき鋼板を加熱する誘導加熱装置、保熱帯、冷却帯を順次有する溶融亜鉛めっき設備の合金化制御において、予め設定されている誘導加熱装置出側の目標板温及び通板条件に基づいて前記誘導加熱装置での必要加熱量を算出し、更に該必要加熱量に加熱コイル効率を加味して誘導加熱装置への投入電力量を指令する電力指令設定器を設け、保熱帯内には出側近傍に板温計を設けると共に保熱帯の複数箇所に炉温計を設け、板温計及び炉温計の測定実績を用いて誘導加熱装置出側の板温を算定する板温補正演算器を設け、板温補正演算器での算定値に基づき電力指令設定器の目標板温に補正をかけ、誘導加熱装置への投入電力量を補正するという技術が開示されている。
【特許文献１】特開平６−３３０２７６号公報
【特許文献２】特開平８−２６９６６９号公報
【特許文献３】特開２００４−１３７５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記で挙げた特許文献で開示された技術は、いくつかのパラメータを含む物理モデル式や経験則モデル式を用いて、合金化度制御を行うものであり、これらモデルを厳密にする為にパラメータの数を増やすと、合金化炉出力を精度よく推定するモデルをえるにはパラメータの調整が難しいという問題がある。
【０００７】
また逆に、パラメータの数を少なくする、もしくは単純な線形モデルとした場合には、モデルの非線形的な部分が表現できず、それがモデル誤差となり、合金化炉出力推定精度が悪くなるという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、パラメータの調整が簡単でかつ高い合金化炉出力推定精度を有する合金化炉による合金化度制御方法および装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、被めっき鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、所定のめっき付着量に調整した後、合金化炉にて合金化するにあたり、前記被めっき鋼板の合金化度を制御する合金化炉による合金化度制御方法において、入力項目および出力項目の実績データをデータベースとして蓄えるデータベース作成工程と、これからコーティングされる被めっき鋼板の前記入力項目のデータを要求点データとして入力する要求点データ入力工程と、
前記データベース内の全データと前記要求点データとの距離計算を行い、この計算した距離が短い順にデータを近傍データとして１つまたは複数選択する近傍データ選択工程と、
選択された近傍データに基づいて、これからコーティングされる被めっき鋼板のための合金化炉の出力を決定する合金化炉出力決定工程と、コーティングを実施するごとに新たな実績データを、前記データベースに追加または更新するデータベース更新工程とを有することを特徴とする合金化炉による合金化度制御方法である。
【００１０】
また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の合金化炉による合金化度制御方法において、前記データベース作成工程では、入力項目の実績データは、被めっき鋼板の合金化度、板厚、板幅、鋼板の搬送速度、ワイピングノズルの亜鉛浴面からの高さ、ワイピングノズルと鋼板との距離、ワイピングノズルガス圧力、亜鉛浴温、亜鉛付着量、および誘導加熱帯入側板温のいずれか、またはそれらの組合わせであり、出力項目の実績データは、合金化炉出力であることを特徴とする合金化炉による合金化度制御方法である。
【００１１】
また本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の合金化炉による合金化度制御方法において、前記合金化炉出力決定工程では、選択された近傍データから重回帰モデルを作成し、作成した重回帰モデルに前記要求点データを代入することにより、これからコーティングされる被めっき鋼板のための合金化炉の出力を決定することを特徴とする合金化炉による合金化度制御方法である。
【００１２】
また本発明の請求項４に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の合金化炉による合金化度制御方法において、前記合金化炉出力決定工程では、選択された近傍データの出力項目である合金化炉出力の実績値を平均することにより、これからコーティングされる被めっき鋼板のための合金化炉の出力を決定することを特徴とする合金化炉による合金化度制御方法である。
【００１３】
さらに本発明の請求項５に係る発明は、被めっき鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、所定のめっき付着量に調整した後、合金化する合金化炉において、入力項目および出力項目の実績データを蓄えるデータベース、これからコーティングされる被めっき鋼板の前記入力項目のデータに近い近傍データ選択、および合金化炉出力決定の機能を有する合金化度制御装置と、決定した合金化炉出力を設定値として、合金化炉の出力を制御する合金化炉制御装置とを備えることを特徴とする合金化炉による合金化度制御装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、各種の実績データを入力項目とし、合金化炉出力を出力項目としてデータベースとして蓄えておき、これからコーティングする材料に対して、その要求点の近傍を選択し、選択した近傍データを用いて局所モデルを作成する、または近傍データの平均値をとるか、最も類似性の高い実績データを選択するようにしたので、モデルの非線形性による誤差が小さくなり、合金化炉出力推定精度を有する合金化度制御が実現できる。また、要求点が発生する度に、その要求点に対する近傍を選択し直すため、パラメータの調整も必要ないという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明を実施するための最良の形態について、数式および図を用いて以下に具体的に説明を行う。図１は、本発明を適用する合金化炉および制御装置の構成概要を示す図である。図中、１は被めっき鋼板、２は亜鉛ポット、３はワイピングノズル、４は合金化炉、５は第１冷却帯、６は第2冷却帯、７は第3冷却帯、８はウォータークエンチ、９は合金化度計、１０は合金化度制御装置、１１は合金化炉制御装置、および１２はプロセスコンピュータをそれぞれ表す。
【００１６】
亜鉛ポット２に連続して搬送された被めっき鋼板１は、溶融亜鉛めっき浴に浸漬することにより被めっき鋼板１の表面にめっき層が形成され、その後、ワイピングノズル３で所望のめっき層厚さに制御され、さらに合金化炉４にて加熱することで地鉄をめっき層に拡散させFe-Zn合金層を生成する合金化処理が施される。本発明を適用する合金化炉は、被めっき鋼板を加熱できる炉であれば、どのような加熱方式の炉であっても構わない。高周波誘導加熱方式の合金化炉を例に以下説明を行っていく。
【００１７】
合金化炉４を出た被めっき鋼板１は、第１冷却帯５、第２冷却帯６、第３冷却帯７、およびウォータークエンチ８を経由して、合金化度計９にてその合金層の合金化度が計測される。
【００１８】
合金化度制御装置１０は、後述するデータベース、近傍データ選択、および合金化炉出力決定などの機能を有する。なお、合金化炉出力決定以外の機能は、合金化度制御装置１０に図示のように内蔵するものであっても、それぞれの別個の装置で実現してから合金化度制御装置１０に集約するものであってもよい。
【００１９】
プロセスコンピュータ１２からは、設定情報として目標合金化度、板厚、板幅、鋼板の搬送速度、および誘導加熱入側板温などの情報が、また実績情報として、ワイピングノズルの亜鉛浴面からの高さ、ワイピングノズルと鋼板との距離、ワイピングノズルガス圧力
、および合金化度などの情報が、合金化度制御装置１０にもたらされる。そして、合金化度制御装置１０で決定された合金化炉出力（例えば、誘導加熱の場合は、誘導加熱帯設定電圧など）は、設定値として合金化炉制御装置１１に送られる。
【００２０】
図２は、予測要求点とデータベース内の要求点近傍データ（要求点と類似度の高い過去のデータ）の関係を示す概念図である。この図は、予測要求点すなわちこれからコーティングする材料のデータとデータベース内のデータを、例えば誘導加熱帯設定電圧、板厚、および板幅の３次元でプロットしたものであり、要求点に近い選択されたデータとそれ以外のデータを模式的に表している。
【００２１】
図３は、本発明の処理手順の例を示すフローチャートである。図に従って、手順を説明していく。
【００２２】
（１）データベース作成工程(Step01)
図２の概念図では、出力項目を誘導加熱帯設定電圧とし、入力項目を板厚および板幅の２項目でしか表現していないが、入力項目としてより多くの項目を選ぶようにすればよい。例えば、[合金化度、板厚、板幅、鋼板の搬送速度、ワイピングノズルの亜鉛浴面からの高さ、ワイピングノズルと鋼板との距離、ワイピングノズルガス圧力、誘導加熱帯入側板温]などを選択する。
【００２３】
なお、誘導加熱入側板温は、センサによる測定値を用いても良く、また、設定値等を用いてもよい。以下の説明では、入力項目および出力項目は、便宜上次に示すＸ＝[G、D、W、LS、Nh、ND、 Np、TIHS]、およびＹ＝WGと表現する。
【００２４】
Ｘ＝[G、D、W、LS、Nh、ND、 Np、TIHS]＝[ x1  x2  x3  x4  x5  x6  x7  x8 ]
ここで、
・G  ：合金化度計で実測した合金化度
・D  ：板厚
・W  ：板幅
・LS ：鋼板の搬送速度
・Nh  ：ワイピングノズルの亜鉛浴面からの高さ
・ND  ：ワイピングノズルと鋼板との距離
・Np  ：ワイピングノズルガス圧力
・TIHS  ：誘導加熱帯入側板温
図１で示した合金化度制御装置１０には、入力項目Ｘと出力項目Ｙに対する過去の実績データをデータサイズＮ点のデータベースとして蓄えておく。
【００２５】
次に、これから合金化炉を通す材料が合金化炉に近づいたタイミングで、その材料の合金化度を目標値に収束させるための合金化炉出力を合金化度制御装置内で計算する。
【００２６】
（２）要求点データ入力工程(Step02)
要求点（これからコーティングする材料の入力）データを採取する。要求点Qを下記のとおりに表す。
【００２７】
Q＝[G、D、W、LS、Nh、ND、Np、TIHS]＝[ q1  q2  q3  q4  q5  q6  q7  q8]
ここで、
・G  ：目標合金化度
・D  ：板厚
・W  ：板幅
・LS ：鋼板の搬送速度
・Nh  ：ワイピングノズルの亜鉛浴面からの高さ
・ND  ：ワイピングノズルと鋼板との距離
・Np  ：ワイピングノズルガス圧力
・TIHS  ：誘導加熱帯入側板温
（３）近傍データ選択工程(Step03)
ａ）データベース内のデータ編集
データベース内の全点にする入力変数ベクトルＸ＝[ x1  x2  x3  x4  x5  x6  x7 x8 ]を正規化する。
【００２８】
【数１】
2007262502.tif 000003
【００２９】
データベース全点数Ｎ点について入力変数ベクトルＸの各成分を正規化したものをxp'とすると下記のように表せる。
【００３０】
【数２】
2007262502.tif 000004
【００３１】
ｂ）要求点Qとの距離計算
入力変数ベクトルＸに対して、出力Ｙへの影響度に見合った入力変数間重み付けを実施する。入力変数間重みＷを、以下のように表す。
【００３２】
【数３】
2007262502.tif 000005
【００３３】
要求点Qとデータベース内の各入力変数Ｘ間の重み付き距離Dは、下記のように表せる。
【００３４】
【数４】
2007262502.tif 000006
【００３５】
なお、ここでは距離計算の例として、ユークリッド距離を示したが、他の距離計算で行っても良い。
【００３６】
ｃ）近傍データの選択
上記ｂ）で求めた距離が小さい順に並べ、小さい順にk個のデータを選択する。
【００３７】
（４）合金化炉出力決定工程(Step04)
ａ）重回帰モデルによる決定
近傍データを、下記のようにおく。
【００３８】
【数５】
2007262502.tif 000007
【００３９】
すると、重回帰式および係数ベクトルは、以下のように求まる。
【００４０】
【数６】
2007262502.tif 000008
【００４１】
このように求めた重回帰式に要求点データを代入することにより求めた値が、要求点Qに対する合金化炉出力である。
【００４２】
ｂ）重み付き平均による決定
近傍の出力データを下記のように置く。
【００４３】
【数７】
2007262502.tif 000009
【００４４】
そして、重み係数および要求点からの距離に応じた重み付き平均は、下記のように表せる。
【００４５】
【数８】
2007262502.tif 000010
【００４６】
このように求めた重み付き平均値が、要求点Qに対する合金化炉出力である。
【００４７】
ｃ）最近傍データによる決定
前述（３）ｃ）で求めたk個のデータの内、一番先頭すなわち一番距離が小さいデータの合金化炉出力を用いるものである。これは、前述（３）ｃ）で、k＝１としても同じである。
【００４８】
（５）データベース更新工程(Step05)
圧延を実施するごとに上記（１）の方法で、データベースを追加または更新する。このようにすると、更に精度の良い合金化炉出力設定値を求めることができる。
【実施例】
【００４９】
図４は、実施例を示す図である。本発明のデータベース型モデルを適用した制御結果であり、実績値と対比してもデータのバラツキが少なく、良く一致していることが確認できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明を適用する合金化炉および制御装置の構成概要を示す図である。
【図２】予測要求点とデータベース内の要求点近傍データの関係を示す概念図である。
【図３】本発明の処理手順の例を示すフローチャートである。
【図４】実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１        被めっき鋼板
２        亜鉛ポット
３        ワイピングノズル
４        合金化炉
５        第１冷却帯
６        第2冷却帯
７        第3冷却帯
８        ウォータークエンチ
９        合金化度計
１０        合金化度制御装置
１１        合金化炉制御装置
１２        プロセスコンピュータ
【図１】
2007262502.tif 000011
【図２】
2007262502.tif 000012
【図３】
2007262502.tif 000013
【図４】
2007262502.tif 000014