(57)【要約】【課題】パラメータの調整が簡単でかつ高いワイピングノズルと鋼板との距離、およびワイピングノズルガス圧力推定精度を有する溶融亜鉛付着量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ワイピングノズルの出力を決定するワイピングノズル出力決定工程と、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
2007262503.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、ワイピングノズルでガスを噴射して所定のめっき付着量に調整する溶融亜鉛付着量制御方法において、
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ワイピングノズルの出力を決定するワイピングノズル出力決定工程と、
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溶融亜鉛付着量制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の溶融亜鉛付着量制御方法において、
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、被めっき鋼板の亜鉛付着量、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、亜鉛浴温度のいずれか、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、ワイピングノズルと鋼板との距離、またはワイピングノズルガス圧力であることを特徴とする溶融亜鉛付着量制御方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の溶融亜鉛付着量制御方法において、
前記ワイピングノズル出力決定工程では、
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ワイピングノズル出力を決定することを特徴とする溶融亜鉛付着量制御方法。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の溶融亜鉛付着量制御方法において、
前記ワイピングノズル出力決定工程では、
選択された近傍データの出力項目であるワイピングノズル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ワイピングノズルの出力を決定することを特徴とする溶融亜鉛付着量制御方法。
【請求項５】
被めっき鋼板に溶融亜鉛めっきを施し、ワイピングノズルでガスを噴射して所定のめっき付着量に調整する溶融亜鉛付着量制御装置において、
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、およびワイピングノズル出力決定の機能を有する付着量制御装置
と、
決定したワイピングノズル出力を設定値として、ワイピングノズルの出力を制御するワイピングノズル制御装置とを備えることを特徴とする溶融亜鉛付着量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融亜鉛めっき付着量の制御を後続のワイピングノズルからのガス噴射によって行う溶融亜鉛付着量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ワイピングノズルを用いて適正な付着量に調整する。調整の主な因子としては、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である。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が適正でない場合、欠陥が生じてしまうため、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は精度良い制御が求められる。このため、従来から、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、溶融金属めっき浴中を通過させたストリップの表面に、ワイピングノズルからガスを吹き付けてめっき付着量を制御する連続溶融めっきのめっき付着量制御方法において、上記ストリップ表面のめっき付着量Ｗを、ライン速度ＬＳ、ワイピングガス圧力Ｐ及びノズル−ストリップ間隔Ｄと共にストリップ板厚t を制御因子として含む次の関数：Ｗ＝f （ＬＳ，Ｐ，Ｄ，t ）のモデル式を用いて制御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、溶融金属めっきラインにおける気体噴射法によるめっき金属付着量の制御方法において、被めっき鋼板の両面側に対向配置された一対のワイピングノズルの直上部に距離計を複数台設置し、該複数台の距離計の測定値に基づいて、被めっき鋼板とワイピングノズル間の距離を推定することにより、被めっき鋼板の反りに由来する被めっき鋼板とワイピングノズル間の距離の測定誤差を排除するという技術が開示されている。
【特許文献１】特開平５−１７１３９５号公報
【特許文献２】特開平７−２６８５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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、付着量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、ワイピングノズルと鋼板との距離、およびワイピングノズルガス圧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。
【０００６】
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、ワイピングノズルと鋼板との距離、およびワイピングノズルガス圧力推定精度が悪くなるという問題もある。
【０００７】
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ワイピングノズルと鋼板との距離、およびワイピングノズルガス圧力推定精度を有する溶融亜鉛付着量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】
【０００８】
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、ワイピングノズルでガスを噴射して所定のめっき付着量に調整する溶融亜鉛付着量制御方法において、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ワイピングノズルの出力を決定するワイピングノズル出力決定工程と、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溶融亜鉛付着量制御方法である。
【０００９】
また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の溶融亜鉛付着量制御方法において、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、被めっき鋼板の亜鉛付着量、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、亜鉛浴温度のいずれか、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、ワイピングノズルと鋼板との距離、またはワイピングノズルガス圧力であることを特徴とする溶融亜鉛付着量制御方法である。
【００１０】
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に記載の溶融亜鉛付着量制御方法において、前記ワイピングノズル出力決定工程では、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ワイピングノズル出力を決定することを特徴とする溶融亜鉛付着量制御方法である。
【００１１】
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に記載の溶融亜鉛付着量制御方法において、前記ワイピングノズル出力決定工程では、選択された近傍データの出力項目であるワイピングノズル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ワイピングノズルの出力を決定することを特徴とする溶融亜鉛付着量制御方法である。
【００１２】
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、ワイピングノズルでガスを噴射して所定のめっき付着量に調整する溶融亜鉛付着量制御装置において、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、およびワイピングノズル出力決定の機能を有する付着量制御装置
と、決定したワイピングノズル出力を設定値として、ワイピングノズルの出力を制御するワイピングノズル制御装置とを備えることを特徴とする溶融亜鉛付着量制御装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、各種の実績データを入力項目とし、ワイピングノズル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、ワイピングノズル出力推定精度を有する溶融亜鉛付着量制御が実現できる。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】
【００１４】
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、本発明を適用する溶融亜鉛めっき装置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は亜鉛付着量計、１０は付着量制御装置、１１はワイピングノズル制御装置、および１２はプロセスコンピュータをそれぞれ表す。
【００１５】
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。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、亜鉛付着量計９にてその亜鉛付着量が計測される。
【００１６】
付着量制御装置１０は、後述するデータベース、近傍データ選択、およびワイピングノズル出力決定などの機能を有する。なお、ワイピングノズル出力決定以外の機能は、付着量制御装置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付着量制御装置１０に集約するものであってもよい。
【００１７】
プロセスコンピュータ１２からは、設定情報として目標亜鉛付着量、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、および亜鉛浴温度などの情報が、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、付着量制御装置１０にもたらされる。そして、付着量制御装置１０で決定されたワイピングノズル出力（ワイピングノズルと鋼板との距離、またはワイピングノズルガス圧力）は、設定値としてワイピングノズル制御装置１１に送られる。
【００１８】
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、例えばワイピングノズルと鋼板との距離またはワイピングノズルガス圧力、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。
【００１９】
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。
【００２０】
（１）データベース作成工程(Step01)
図２の概念図では、出力項目をワイピングノズルと鋼板との距離、またはワイピングノズルガス圧力とし、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、[亜鉛付着量、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、亜鉛浴温度]などを選択する。
【００２１】
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＝[M、D、W、LS、Nh、TG]、およびＹ＝WGと表現する。
【００２２】
Ｘ＝[M、D、W、LS、Nh、TG]＝[ x1  x2  x3  x4  x5  x6 ]
ここで、
・M  ：亜鉛付着量計で実測した付着量
・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
・TG  ：亜鉛浴温度
図１で示した付着量制御装置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。
【００２３】
次に、これから溶融亜鉛めっきを行う材料がワイピングノズルに近づいたタイミングで、その材料の付着量を目標値に収束させるための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を付着量制御装置内で計算する。
【００２４】
（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。
【００２５】
Q＝[M、D、W、LS、Nh、TG]＝[ q1  q2  q3  q4  q5  q6 ]
ここで、
・M  ：目標付着量
・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
・TG  ：亜鉛浴温度
（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 ]を正規化する。
【００２６】
【数１】
2007262503.tif 000003
【００２７】
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。
【００２８】
【数２】
2007262503.tif 000004
【００２９】
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。
【００３０】
【数３】
2007262503.tif 000005
【００３１】
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。
【００３２】
【数４】
2007262503.tif 000006
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（４）ワイピングノズル出力決定工程(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。
【００３６】
【数５】
2007262503.tif 000007
【００３７】
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。
【００３８】
【数６】
2007262503.tif 000008
【００３９】
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に対するワイピングノズル出力（ワイピングノズルと鋼板との距離、またはワイピングノズルガス圧力）である。
【００４０】
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。
【００４１】
【数７】
2007262503.tif 000009
【００４２】
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。
【００４３】
【数８】
2007262503.tif 000010
【００４４】
このように求めた重み付き平均値が、要求点Qに対するワイピングノズル出力（ワイピングノズルと鋼板との距離、またはワイピングノズルガス圧力）である。
【００４５】
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。
【００４６】
（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、更に精度の良いワイピングノズル出力（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）設定値を求めることができる。
【実施例】
【００４７】
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】
【００４８】
【図１】本発明を適用する溶融亜鉛めっき装置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】
【００４９】
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        亜鉛付着量計
１０        付着量制御装置
１１        ワイピングノズル制御装置
１２        プロセスコンピュータ
【図３】
2007262503.tif 000011
【図４】
2007262503.tif 000012
【図１】
2007262503.tif 000013
【図２】
2007262503.tif 000014