JP2000265256A - 溶融めっき用ワイピングノズルの間隙制御方法及び間隙制御装置 - Google Patents

溶融めっき用ワイピングノズルの間隙制御方法及び間隙制御装置

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JP2000265256A
JP2000265256A JP11072197A JP7219799A JP2000265256A JP 2000265256 A JP2000265256 A JP 2000265256A JP 11072197 A JP11072197 A JP 11072197A JP 7219799 A JP7219799 A JP 7219799A JP 2000265256 A JP2000265256 A JP 2000265256A
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steel strip
wiping nozzle
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camera
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JP11072197A
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English (en)
Inventor
Seiji Masui
誠二 増井
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度にめっき付着量が制御された溶融めっ
き鋼帯を製造する。 【構成】 溶融めっき浴から引き上げられる鋼帯Sを幅
方向から観察するカメラ4を、鋼帯幅方向の延長線上で
鋼帯Sから離間した位置に設ける。カメラ4で撮像され
た画像を二値化処理し、鋼帯Sの基準位置からの変位量
を計算し、計算値に基づいて鋼帯Sの両面に対向するワ
イピングノズル3から鋼帯両面までの距離が一定になる
ように鋼帯表面の法線方向にワイピングノズル3を移動
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、溶融めっき浴から引き
上げられている鋼帯を幅方向から観察して得た画像デー
タに基づき鋼帯表面からワイピングノズルまでの距離を
一定に維持する方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】連続溶融めっきラインでは、還元焼鈍で
表面が活性化された鋼帯を溶融めっき浴に導き、鋼帯表
面に溶融めっき金属を付着させることによって溶融めっ
き鋼帯を製造している。めっき付着量は、溶融めっき浴
から引き上げられた直後の鋼帯に、高圧ガス等を吹き付
けて過剰な溶融めっき金属を除去することにより調整し
ている。具体的には、図1に示すように、表面が活性化
された鋼帯Sを溶融めっき浴1に送り込み、シンクロー
ル2を周回させた後、溶融めっき浴1から引き上げる。
引上げ直後の鋼帯表面には、走行している鋼帯Sに引き
ずられて溶融めっき浴1から持ち上げられた多量の溶融
めっき金属が付着している。溶融めっき金属が流動状態
にある段階で、溶融めっき浴1の直上に設けられている
ワイピングノズル3から鋼帯Sの表面に高圧ガスを吹き
付けると、溶融めっき金属の過剰量がガス圧で絞り取ら
れ、所定の付着量で溶融めっき層が形成された溶融めっ
き鋼帯が得られる。めっき付着量の正確な調整には、鋼
帯Sの表面からワイピングノズル3までの距離Dを一定
に維持することが重要である。そこで、渦電流センサ,
レーザ式センサ,超音波センサ等を用いて距離Dを計測
し、距離Dが一定になるようにワイピングノズル3を鋼
帯表面の法線方向に移動制御している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】渦電流センサで距離D
を測定する場合、最大でも100mm程度が測定限界で
あり、鋼帯Sからセンサまでの距離を大きく設定できな
いため、渦電流センサをワイピングノズル3に取り付け
ている。しかし、この取付け位置は溶融めっき浴1の液
面に近く非常な高温に曝されることから、ケーブルを含
めて温度対策が非常に困難となり、センサ自体の寿命も
短くなる。レーザ式センサは、測定対象の表面で反射し
たレーザ光を検出して距離を測定するセンサであり、渦
電流センサに比較し鋼帯Sからセンサまでの距離を大き
く取れる。しかし、溶融めっき浴1から引き上げられた
直後の鋼帯表面は鏡面状態にあり、鋼帯表面で反射光が
散乱するため、精度の高い測定結果が得られ難い。超音
波センサは、測定可能な距離が最も長いが、温度による
影響を受けやすく、測定値の信頼性が劣る。
【0004】そこで、特開平6−306563号公報で
は、溶融めっき浴1から引き上げられた鋼帯Sを板幅方
向からカメラで観察し、鋼帯Sとワイピングノズル3と
の位置関係を検出する方法が紹介されている。この方法
によるとき、鋼帯に付着している溶融金属表面が画像と
して把握されるため、鋼帯Sとワイピングノズル3との
間の距離を実測できる。しかし、この方法では、鋼帯と
その両側に配置したノズルをCCDにより二次元画像と
して一画面の中に取り込むため、一定以上クローズアッ
プした画像を取り入れるのが原理的に不可能であり、そ
れがため、精度を一定以上向上できない,鋼帯とノズル
の像の輝度を同レベルに保つため、ノズルにマークをつ
ける必要がある等の制約がある。マークはノズルに取り
付けるため、熱,スプラッシュの付着等の影響を受けや
すく、面倒な保守を必要とする。本発明は、以上の問題
点を解消し、更にきめ細かく鋼帯/ワイピングノズル間
の距離を調整することにより、高精度に付着量が調整さ
れた溶融めっき鋼帯を製造することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の間隙制御方法
は、その目的を達成するため、溶融めっき浴から引き上
げられる鋼帯を幅方向から観察するカメラを、鋼帯幅方
向の延長線上で鋼帯から離間した位置に設け、鋼帯を幅
方向から観察するカメラで撮像された画像を二値化処理
して、鋼帯の基準位置からの変位量を計算し、計算値に
基づいて鋼帯両面に対向するワイピングノズルから鋼帯
両面までの距離が一定になるように鋼帯表面の法線方向
にワイピングノズルを移動制御することを特徴とする。
また、本発明の間隙制御装置は、鋼帯幅方向の延長線上
で鋼帯幅方向端部から離間した位置に設けられ、溶融め
っき浴から引き上げられる鋼帯を幅方向から観察するカ
メラと、撮像された画像を二値化処理して鋼帯の基準位
置からの変位量を計算する演算器と、変位量の計算値に
基づいて鋼帯両面に対向するワイピングノズルから鋼帯
両面までの距離が一定になるように鋼帯表面の法線方向
にワイピングノズルを移動制御する送り装置とを備えて
いる。カメラは、鋼帯幅方向の両側に設けても良い。2
台のカメラを配置すると、鋼帯のネジレを相殺するよう
にワイピングノズルを移動することも可能になる。
【0006】
【実施の形態】本発明においては、溶融めっき浴から引
き上げられている鋼帯を、鋼帯の幅方向からカメラで観
察する。カメラは、一次元又は二次元のCCDを備えた
ものが適宜用いられる。又は、監視用工業テレビを兼用
してもよい。カメラを用いることで、鋼帯から離れて配
置することが出来、熱,スプラッシュ等の影響を避ける
ことが出来る。カメラに望遠レンズ又はズームレンズを
取りつければかなりの遠隔位置に設置することも可能で
ある。カメラは十分剛性の高い筐体に移動可能に取り付
けられ、鋼帯からの距離,高さ,鋼帯を望む角度等が調
整される。カメラは、溶融めっき浴から引き上げられて
いる鋼帯の幅方向の延長線上で鋼帯幅方向端部から離れ
た位置に設けられている。そのため、鋼帯が幅方向から
観察され、鋼帯表面に溶融めっき金属が付着している高
輝度部分と周辺とのコントラストの強い画像が得られ
る。画像を取り入れる範囲は、鋼帯位置の最大変位量,
制御精度等を考慮して、カメラレンズの選択又はズーム
レンズの調整により行なわれ、固定される。
【0007】鋼帯の像を映し出したカメラのファインダ
又はモニタ画面10には、図2のように基準位置を合わ
せるための基準線12が設けられている。静止している
鋼帯の像11は、カメラ位置の調整により基準線12に
合わせられる。鋼帯の像11は厚みがあるが、基準線1
2の中心に合わせてもよいし、左右何れかの側に合わせ
てもよい。鋼帯両面に対向するワイピングノズルは、た
とえばワイピングノズル3が静止している鋼帯に接触し
た状態から所定距離だけ後退させて、基準位置にある鋼
帯の両側から等距離又はそれぞれ所定の距離になるよう
に調整される。
【0008】この状態でカメラ4からの像を取り込みな
がら、操業を開始すると、鋼帯の像11は基準位置から
変位する。取り込まれた画像の解析により、基準位置か
らの変位量が計算され、計算値に基づいてワイピングノ
ズル3を前進或いは後退させることにより、ワイピング
ノズル3から鋼帯Sの表面までの距離が一定に保たれ
る。ワイピングノズル3は、たとえば図3のように、ノ
ズル支持体26に設置された、ピッチ送り装置20によ
り前進後退可能な台車22に固定されている。ワイピン
グノズル3の位置は、変位量に比例してステップモータ
23を回転させ、回転量をピッチ送り装置20の送りネ
ジ21に与えることにより制御される。ステップモータ
23にアブソリュートエンコーダ等を取り付け、閉ルー
プ制御をしてもよい。また、ワイピングノズル3の送り
方向にリミットスイッチ24を備えておくと、ノズル3
と鋼帯Sとの接触等の事故が防止できる。
【0009】取り込まれる画像は、暗い背景に鋼帯のみ
が写っている単純な画像であり、二値化に際してのレベ
ル調整や誤検出防止も容易になる。鋼帯位置の変位量
は、二値化されたデジタル画像データからコンピュータ
を用いた画像処理により鋼帯像の厚み方向中心位置の変
位量として計算される。コンピュータに取り込むデジタ
ル画像データは、演算処理速度を高くするため、カメラ
によって取り込まれた画像全体のうち、必要とする一定
部分でもよい。また、一本の走査線を採用して計算する
ことも出来るが、この場合二次元CCDカメラに替え
て、一次元のCCD又はラインセンサ等を用いることも
可能である。
【0010】このように、ワイピングノズル3を像に取
り込む必要がなく、鋼帯像のみをクローズアップできる
ため、変位量検出感度が格段に向上する。勿論、ワイピ
ングノズル3に画像取り込み用のマーク等を取り付ける
必要もない。計算により求められた鋼帯の変位量は、渦
電流センサ,レーザ式センサ,超音波センサ等を用いて
得られた測定結果と比較すると、高温雰囲気,反射光等
の影響を受けないため、信頼性,再現性の高い値であ
る。そこで、この計算結果に基づきワイピングノズルを
位置制御すると、鋼帯表面からワイピングノズルまでの
距離が高精度に調節される。
【0011】図4に示すように、ワイピングノズル3は
一般に鋼帯Sの幅方向に長い吹き出し口3cを持ってい
る。そこで、鋼帯の幅方向両側に板を挟んで対称的に2
台のカメラ4を設置して、それぞれの画像に基づいて鋼
帯の変位量を計算し、それぞれの計算値に基づいてワイ
ピングノズル3の両端3a,3bを個別に位置制御する
こともできる。両端3a,3bの個別制御は、走行して
いる鋼帯Sのよじれにも対応でき、ワイピングノズルの
吹出し口3cを常に鋼帯Sと平行に維持する。その結
果、鋼帯の幅方向に関してもめっき付着量が均一化す
る。
【0012】
【実施例】図1に示した設備構成をもつ溶融亜鉛めっき
ラインで、めっき鋼帯Sを製造した。めっき原板として
は、板厚3.2mm,板幅1000mmの冷延鋼帯を使
用した。30体積%H2 −N2 の還元雰囲気に保持され
たガス還元炉で700℃に加熱することにより鋼帯表面
を活性化した後、浴温460℃の溶融亜鉛めっき浴1に
浸漬した。鋼帯Sの両面に対向するワイピングノズル3
は、溶融めっき浴1の液面からの高さ500mm,鋼帯
表面から距離D15mmの位置に配置した。二次元CC
Dカメラ4は、鋼帯Sの幅方向延長線上で幅方向両端部
から1000mm離れた位置に配置した。鋼帯Sに張力
5N/mm2 を加えた状態で鋼帯Sの走行を停止させ、
検出開始端を設定した。カメラ位置,角度を微調整し、
左右のワイピングノズル3とほぼ同じ高さで鋼帯Sを板
幅方向から観察した画像が取り込まれ、且つ鋼帯の像1
1が中央の基準線12に重なるようにカメラ4を固定し
た。カメラのズームレンズは、画像を取り込む範囲が鋼
帯位置の左右20mmになるように調整した。モニタに
現れた画像は、暗い背景に鋼帯の端部のみが写っている
状態であるため、輝度調整や二値化レベルの調整が容易
となり、二値化レベルを高めに設定できた。
【0013】ワイピングノズル3から噴射されるガスの
噴射条件を、片面当りのめっき付着量が90〜110g
/m2 となるように設定し、鋼帯Sをラインスピード
6.5m/分で通板した。走行中の鋼帯Sを二次元CC
Dカメラ4で観察し、モニタ画面10上で鋼帯の像11
の基準線12からの変位量を信号としてワイピングノズ
ル3の位置制御用アブソリュートエンコーダに送り、変
位量と同じ距離だけ両側のワイピングノズル3を移動制
御した。
【0014】得られた溶融亜鉛めっき鋼帯のめっき付着
量を鋼帯長手方向50m間隔で12ヶ所について測定し
たところ、平均が100g/m2 ,標準偏差は3g/m
2 であった。本発明を実施していない従来例の平均10
0g/m2 ,標準偏差5g/m2 に比較して格段にめっ
き付着量バラツキが小さくなったことがわかる。同様に
鋼帯Sの幅方向に関しても、めっき付着量にバラツキが
少ないめっき層が形成されていた。
【0015】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によると
き、鋼帯のみをカメラ画像に取り込めばよいので、鋼帯
の変位量が精度よく測定され、測定結果に基づいて鋼帯
からの距離が常に一定になるようにワイピングノズル位
置が制御される。そのため、ワイピング作用が均一化さ
れ、めっき付着量が一定した溶融めっき鋼帯が製造され
る。しかも、画像データから計算される値は変位のみで
あるので、演算処理が簡単になる。さらに、ワイピング
ノズル位置を画像に取り込むマーク等を備える必要がな
く、保守が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 めっき付着量を調整するワイピングノズル周
辺を鋼帯の板幅方向からみた概念図
【図2】 本発明に従ったカメラのモニタの画面を示す
【図3】 本発明に従ってワイピングノズルを位置制御
する機構の一例
【図4】 本発明に従ってワイピングノズルの両側それ
ぞれを位置制御する機構の一例
【符号の説明】
1:溶融めっき浴 2:シンクロール 3:ワイピ
ングノズル 4:カメラ 5:制御装置 10:モニタ画面 11:鋼帯の像 12:基準線 20:ピッチ送り装置 21:送りネジ 22:台
車 23:ステップモータ 24:リミットスイッ
チ 25:フレキシブルパイプ 26:ノズル支持
体 S:鋼帯 D:鋼帯表面からワイピングノズルまでの
距離

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶融めっき浴から引き上げられる鋼帯を
    幅方向から観察するカメラを、鋼帯幅方向の延長線上で
    鋼帯から離間した位置に設け、鋼帯を幅方向から観察す
    るカメラで撮像された画像を二値化処理して、鋼帯の基
    準位置からの変位量を計算し、計算値に基づいて鋼帯両
    面に対向するワイピングノズルから鋼帯両面までの距離
    が一定になるように鋼帯表面の法線方向にワイピングノ
    ズルを移動制御することを特徴とする間隙制御方法。
  2. 【請求項2】 鋼帯幅方向の延長線上で鋼帯幅方向端部
    から離間した位置に設けられ、溶融めっき浴から引き上
    げられる鋼帯を幅方向から観察するカメラと、撮像され
    た画像を二値化処理して鋼帯の基準位置からの変位量を
    計算する演算器と、変位量の計算値に基づいて鋼帯両面
    に対向するワイピングノズルから鋼帯両面までの距離が
    一定になるように鋼帯表面の法線方向にワイピングノズ
    ルを移動制御する送り装置とを備えている間隙制御装
    置。
  3. 【請求項3】 鋼帯幅方向の延長線上で鋼帯幅方向両端
    から離間した位置に設けられ、溶融めっき浴から引き上
    げられる鋼帯を幅方向両側から観察するカメラと、撮像
    された画像を二値化処理して鋼帯の基準位置からの変位
    量を計算する演算器と、変位量の計算値に基づいて鋼帯
    両面に対向するワイピングノズルから鋼帯両面までの距
    離が一定になるように鋼帯表面の法線方向にワイピング
    ノズルを移動制御すると共にワイピングノズル両側の移
    動量を独立して調整する送り装置とを備えている間隙制
    御装置。
JP11072197A 1999-03-17 1999-03-17 溶融めっき用ワイピングノズルの間隙制御方法及び間隙制御装置 Withdrawn JP2000265256A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014214354A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 日新製鋼株式会社 ワイピングガス装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014214354A (ja) * 2013-04-26 2014-11-17 日新製鋼株式会社 ワイピングガス装置

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Effective date: 20060606