JP2005298908A - 液体ワイピング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スプラッシュの板表面への付着による膜厚増大や表面品質欠陥をなくすと共に、ライン速度の増大により生産能力の向上が図れる液体ワイピング装置を提供する。
【解決手段】ストリップ１に付着した溶融金属と接触して機械的にワイピングするブレードワイパー６を備えた液体ワイピング装置において、前記ブレードワイパー６の通板方向出側となる側に気体による静圧パッド式圧力付加手段７を設け、ブレードワイパー６とストリップ１との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流を形成させるようにした。
【選択図】図１
【解決手段】ストリップ１に付着した溶融金属と接触して機械的にワイピングするブレードワイパー６を備えた液体ワイピング装置において、前記ブレードワイパー６の通板方向出側となる側に気体による静圧パッド式圧力付加手段７を設け、ブレードワイパー６とストリップ１との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流を形成させるようにした。
【選択図】図１
Description
本発明は、製鉄プロセスライン、特に、亜鉛等の溶融金属めっきラインにおける溶融金属めっき設備に用いて好適な液体ワイピング装置に関する。
この種溶融金属めっきラインにおいては、一般に、焼き鈍し等の前処理を連続的に施し高温に保持したストリップ（帯板）を、溶融めっき浴（溶融金属ポット）中のシンクロールに通板して上昇させ、その上昇過程でめっき付着量（溶融金属厚さ，膜厚）を制御した後、所定の冷却パターンで常温まで冷却する方法が行われている。
例えば、図８に示すように、ストリップ１００を一旦溶融めっき浴１０１中に引き入れた後、溶融めっき浴１０１中に配置されたシンクロール１０２で方向転換させて浴中サポートロール１０３を経由して垂直に引き上げて走行させ、この走行下でストリップ１００の表面に付着した溶融亜鉛の余剰分が、溶融めっき浴１０１の上方に対向設置した一対のワイピングノズル１０４からガスを吹き付けることによって掻き取られ、所要のめっき付着量に制御されるようになっている（特許文献１参照）。
尚、図８中１０５は一対の距離計で、この距離計１０５の測定値により解析装置１０６でストリップ１００の振動や形状を求め、これに基づいてプロセスコンピュータ１０７がストリップ１００とワイピングノズル１０４との距離を両者間の接触を回避できる範囲の限界まで近づけるよう制御している。
また、図９に示すように、ストリップ１００は、前処理炉で表面清浄等の処理を施され、溶融めっき浴１０１へ導きシンクロール１０２を介して上方へ引き上げられたところで、第１静圧パッド１０８と第２静圧パッド１０９によりその走行ラインを円弧状に曲げられる。この状態下で、ストリップ１００に付着した余剰の溶融亜鉛が、各々の静圧パッドのストリップ入側に設けられた付着量制御用気体噴射ノズル（スリットノズル）１０８ａ，１０９ａからのガスにより掻き取られ、所定のめっき付着量に制御される。
そして、ストリップ１００は、上記付着量制御用気体噴射ノズル１０８ａ，１０９ａと各々のパッドの出側に設けられた気体噴射ノズル（スリットノズル）１０８ｂ，１０９ｂから噴射されるガスによって生じた静圧により確実に保持され振動しないようになっている（特許文献２参照）。
ところで、上述したような溶融金属めっき設備では、一般的に、毎分１５０ｍ以下のストリップ走行速度で亜鉛めっき鋼板の生産が行なわれてきている。このような溶融金属めっきラインの生産性向上には、めっきライン速度の高速化が必要となる。めっきライン速度即ちストリップ走行速度を高速化すると、前記ガスワイパー又は静圧パッドによるワイピング能力を上げる必要があり、能力アップのためにストリップ〜ノズル間の距離を小さくするかガス噴射力を強めるかする必要がある。
ところが、上述した二つの従来例の溶融金属めっき設備では、ストリップ走行速度が毎分１５０ｍを越えた場合、例えばストリップ〜ノズル間の距離を小さくすると、図１０に示すように、ストリップ１００に付着して移動する厚い液膜１１０とワイピングノズル１０４等から噴射される強いワイピングガス（図中矢印参照）との衝突で、液膜１１０が崩壊しスプラッシュ（液滴の飛散）Ｓが発生し、このスプラッシュＳがワイパー出側まで拡がって板表面に付着し、膜厚増大や、表面品質欠陥を生じる。このためめっきライン速度を上げられないという問題点があった。
ところで、一般的なブレードワイパーのワイピング能力は、ストリップ〜ブレード間の距離に大きく依存しており、ストリップ〜ブレード間の距離は、要求される出側膜厚の約２倍程度しかとれず、ストリップの振動下でストリップがブレードワイパーに接触する虞があることから、従来ではブレードワイパーが溶融金属めっき設備に適用されることがなかった。
そこで、本発明の目的は、スプラッシュの板表面への付着による膜厚増大や表面品質欠陥をなくすと共に、ライン速度の増大により生産能力の向上が図れる液体ワイピング装置を提供することにある。
前記目的を達成するための本発明に係る液体ワイピング装置は、帯板に付着した液体と接触して機械的にワイピングするブレードワイパーを備えた液体ワイピング装置において、前記ブレードワイパーの通板方向出側となる側に気体による圧力付加手段を設け、ブレードワイパーと帯板との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流を形成させるようにしたことを特徴とする。
あるいは、帯板に付着した液体と接触して機械的にワイピングするブレードワイパーを備えた液体ワイピング装置において、前記ブレードワイパーの通板方向入側となる側に気体による減圧手段を設け、ブレードワイパーと帯板との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流を形成させるようにしたことを特徴とする。
また、前記ブレードワイパーの角度、浴面からの距離、帯板からの距離のうちの少なくとも一つを変更可能に構成したことを特徴とする。
また、前記ブレードワイパーを加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする。
また、浴面から前記ブレードワイパー部を包括する空間をケーシングで囲繞し、内部を無酸化或いは還元性の雰囲気に保つ様にしたことを特徴とする。
あるいは、上下に複数の気体噴射用スリットノズルを有し、そのスリットノズル間に静圧をたてることができる静圧パッドで帯板に付着した液体をワイピングする液体ワイピング装置において、前記静圧パッドの先端をワイピング時に液体に接触するように配置し、静圧パッドの通板方向入側面と帯板との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流を形成させるようにしたことを特徴とする。
また、前記静圧パッドの入側面部を別体に形成し、その角度、浴面からの距離、帯板からの距離のうちの少なくとも一つを変更可能に構成したことを特徴とする。
また、前記静圧パッドの液体接触部を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする。
また、前記加熱手段として、スリットノズルから噴射する気体を凝固点以上に加熱して供給することを特徴とする。
また、浴面から前記静圧パッド部を包括する空間をケーシングで囲繞し、内部を無酸化或いは還元性の雰囲気に保つ様にしたことを特徴とする。
また、前記ケーシング内の無酸化或いは還元性の気体を循環させた後、昇圧して静圧パッドのスリットノズルから噴射することを特徴とする。
また、前記スリットノズルのスリット間隙を任意の幅方向の位置で変更可能にしたことを特徴とする。
また、前記ブレードワイパー又は静圧パッドの液体と接触する部分に、表面処理を施した金属、或いは低炭素鋼・ステンレス、或いはファインセラミックを適用したことを特徴とする。
前記構成の本発明に係る液体ワイピング装置によれば、ブレードワイパー又は静圧パッドの通板方向入側面と帯板との間の液膜部分に形成される、通板方向に対向する気体／液体の混相流により、液膜部分の表面側が通板方向入側に吹き飛ばされ易くなってワイピング性能の向上が図れると共にスプラッシュの発生が抑制される。そして、ブレードワイパーや静圧パッドを含む圧力付加手段又は減圧手段を帯板から遠ざけることが可能となり、帯板の振動下で帯板がブレードワイパーや静圧パッドを含む圧力付加手段又は減圧手段に接触することが未然に回避される。これらの結果、ライン速度の増大が図れると共に膜厚精度や表面品質の向上が図れる。
また、ブレードワイパーや静圧パッドの本体部と別体に形成された入側面部の角度、帯板からの距離を適宜調節することで、静圧パッドを含む圧力付加手段又は減圧手段の圧力と膜厚の感度を調整することができる。もちろん、別体に形成された入側面部は腐食等の際に交換可能となる。
また、ブレードワイパーや静圧パッドの液体接触部又は静圧パッドを含む圧力付加手段の噴射ガスを加熱することで、溶融金属等の液体の凝固が防止される。
また、浴面からブレードワイパー部や静圧パッド部を包括する空間をケーシングで囲繞し、内部を無酸化或いは還元性の雰囲気に保つ様にすることで、気体／液体の混相流となって掻き落とされた溶融金属等の液体の酸化が防止される。もちろん、ケーシング内の無酸化或いは還元性の気体を循環させた後、昇圧して静圧パッドのスリットノズルから噴射することで、無酸化或いは還元性ガスの消費量を少なくすることができる。
また、静圧パッドのスリットノズルのスリット間隙を任意の幅方向の位置で変更することで、帯板の幅方向のワイピング厚をコントロールできる。
また、ブレードワイパー又は静圧パッドの液体と接触する部分に、表面処理を施した金属、或いは低炭素鋼・ステンレス、或いはファインセラミックを適用することで、耐食性を向上させられる。
以下、本発明に係る液体ワイピング装置を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の実施例１を示す溶融金属めっきラインのめっき付着量制御部付近の側面図、図２は図１の要部拡大断面図である。
図１において、ストリップ（帯鋼板）１は、溶融金属ポット（溶融めっき浴）２内のシンクロール３を通して上方へ送られ、所定の後処理を経てトップロール４からめっきが完了した状態で横方向に取り出されるようになっている。
図１中５は、溶融金属ポット２の浴面近くで上方へ移動するストリップ１の両面（表裏面）と対向させて設けためっき厚さ制御装置である。このめっき厚さ制御装置５は、浴面近くの所定高さ位置に設けたブレードワイパー６と、このブレードワイパー６の出側部に一体的に組み付けられた非接触の圧力付加手段７と、更にそのめっきライン下流側に設けた非接触のストリップ制振手段８とを備える。このストリップ制振手段８は図１中では１段のみを示すが、めっきライン方向へ複数段に設けても良い。
図２は、めっき厚さ制御装置５の具体例をストリップ１の片側だけで図示しているが、実際にはストリップ１を挾んで対称に設ける。尚、図２中１０は、溶融金属ポット２の浴中でストリップ１の両面に付着し上昇するめっき金属膜である。
図２において、ブレードワイパー６は、溶融めっき金属の付着しない耐熱性の金属又はセラミックス材料などで形成され、ストリップ１との間で所定の角度θを有して支持されている。
圧力付加手段７は、圧力付加機能と制振機能を併せもつ静圧パッド（機構）を用いた場合を示す。この形式の圧力付加手段７は、ストリップ１の幅方向に長いエアー又はガス（気体）供給用チャンバー１１に設けた上下２個以上（図示例では２個）の幅方向に長いスリットノズル１２及び１３と、その上下のスリットノズル１２，１３間にストリップ１面と平行な耐圧壁１４を備える。
そして、上下のスリットノズル１２，１３から噴射するエアー又はガスによりブレードワイパー６の出側に高気圧部を形成し、これによりブレードワイパー６の入側と出側との圧力差により、ブレードワイパー６の入側におけるブレードワイパー６とストリップ１との間のめっき金属膜１０の表面に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流（液滴流）１５を形成するように機能すると共に、上下のスリットノズル１２，１３から噴射する気流に囲まれる間隔内に静圧部１６を発生・維持してストリップ１の両面側で均衡することによりストリップ１を制振するように働く。
尚、図２に示す圧力付加手段７において、スリットノズル１２，１３からストリップ１面までの間隙Ｈを調整可能に構成したり、ブレードワイパー６の角度θを調整可能に構成すると好適である。
例えば、ストリップ１の通板速度を毎分１５０ｍ〜３００ｍの範囲内で運転させた場合、スリットノズル１２，１３からストリップ１面までの間隙Ｈをスリットノズル１２，１３のスリット厚（間隙ｂ1，ｂ2）の６倍以下にすると、ストリップ１の振動下でも吹付圧が安定することが、本発明者等による実験で確かめられている。また、ブレードワイパー６の角度θも、大きすぎると流体流路が広すぎて流速が下がるので気体／液体の混相流（液滴流）１５になりにくくなるので、４５°より小さくすることが好適であることが、本発明者等による実験で確かめられている。
このように構成されるため、ストリップ１は、例えば１５０ｍ〜３００ｍの範囲の通板速度でシンクロール３から上方へ移動させられる。ストリップ１は、その両面に過剰な量の溶融めっき金属を伴ってブレードワイパー６間に入り、ブレードワイパー６の規制された隙間（ギャップ）で一次的に余分に付着した溶融めっき金属が削ぎ落とされる（ワイピングされる）。
この際、圧力付加手段７のスリットノズル１２，１３から噴射するエアー又はガスがストリップ１面に当たって上下へ流れ、これにより二次的にワイピングされる一方、ブレードワイパー６の入側と出側との圧力差により、ブレードワイパー６の入側におけるブレードワイパー６とストリップ１との間のめっき金属膜１０の表面に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流（液滴流）１５が形成される。
これにより、めっき金属膜１０の表面側が通板方向入側に吹き飛ばされ易くなってワイピング性能の向上が図れると共にスプラッシュの発生も抑制される。また、ストリップ１は圧力付加手段７の静圧部１６による制振作用で振動が抑制される。また、静圧部１６でのガスジェットの衝突によって発生するスプラッシュＳは圧力付加手段７の上スリットノズル１２からのガスジェットにより封じ込まれ、圧力付加手段７から上方へは放出しなくなる。そして、ブレードワイパー６及び圧力付加手段７をストリップ１から遠ざけることが可能となり、ストリップ１の振動下でストリップ１がブレードワイパー６や圧力付加手段７に接触することが未然に回避される。
これらの結果、ライン速度を増大して生産能力の向上が図れると共に膜厚精度や表面品質の向上が図れる。加えて、低動力（ガス圧力小）によるコスト低減と、騒音の低減も可能となる。
また、本実施例では、圧力付加手段７が制振機能を有するため、図１で示した専用のストリップ制振手段８を省略し、もしくは設置数を低減することが可能である。
図３は本発明の実施例２を示す溶融金属めっきラインのめっき付着量制御部付近の要部側面図である。尚、めっき付着量制御部の片側だけを図示しているが、実際にはストリップを挾んで対称に設けられる。
この実施例は、実施例１における圧力付加手段７を廃止してブレードワイパー６の通板方向入側となる側に、バキュームポンプ等の気体による減圧手段により、低気圧部イを形成し、前記圧力付加手段７と同様に、ブレードワイパー６の入側と出側との圧力差により、ブレードワイパー６とストリップ１との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流１５を形成するようにした例である。
この実施例においても、ワイピング性能の向上が図れると共にスプラッシュの発生も抑制される。そして、ブレードワイパー６をストリップ１から遠ざけることが可能となり、ストリップ１の振動下でストリップ１がブレードワイパー６に接触することが未然に回避される。
この結果、ライン速度を増大して生産能力の向上が図れると共に膜厚精度や表面品質の向上が図れる。
図４は本発明の実施例３を示す溶融金属めっきラインのめっき付着量制御部付近の要部側面図である。尚、めっき付着量制御部の片側だけを図示しているが、実際にはストリップを挾んで対称に設けられる。
この実施例は、実施例１及び２におけるブレードワイパー６の角度、浴面ロからの距離、ストリップ１からの距離を調整可能に構成して、圧力付加手段７又は減圧手段の圧力と膜厚の感度を調整可能とすると共に、ブレードワイパー６にヒータ２０等の加熱手段を付設して溶融金属（気体／液体の混相流１５）が凝固するのを回避するようにした例である。
図５は本発明の実施例４を示す溶融金属めっきラインのめっき付着量制御部付近の要部側面図である。尚、めっき付着量制御部の片側だけを図示しているが、実際にはストリップを挾んで対称に設けられる。
この実施例は、実施例１におけるブレードワイパー６を廃止して静圧パッド式圧力付加手段７をその下スリットノズル１３の先端がワイピング時に溶融金属に接触するように配置して、静圧パッド式圧力付加手段７の、入側が広くなるように斜めにカットされた通板方向入側面７ａとストリップ１との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流１５を形成するようにした例である。この際、静圧パッド式圧力付加手段７の溶融金属に接触する部分（液体接触部）を溶融金属の凝固点温度以上に保つために、静圧パッド式圧力付加手段７のエアーまたはガスを加熱して供給している。また、溶融金属と接触する部分、例えば前記通板方向入側面７ａ部分を加熱手段で加熱しても良い。
この実施例においても、実施例１と同様の作用・効果が得られ、かつ溶融金属の凝固が回避されるという利点が得られる。
図６は本発明の実施例５を示す溶融金属めっきラインのめっき付着量制御部付近の要部側面図である。尚、めっき付着量制御部の片側だけを図示しているが、実際にはストリップを挾んで対称に設けられる。
この実施例は、実施例４における静圧パッド式圧力付加手段７の通板方向入側面部分を通板方向入側面部７ｂとして別体に形成して、その角度、浴面からの距離、ストリップ１からの距離を調整可能とすると共に、ヒータ２０で加熱するようにした例である。
この実施例においても、実施例１と同様の作用・効果が得られると共に、静圧パッド式圧力付加手段７の圧力と膜厚の感度が調整可能となり、かつ溶融金属（気体／液体の混相流１５）の凝固が回避されるという利点が得られる。また、通板方向入側面部７ｂが腐食したら交換できるという利点もある。
図７−ａ、図７−ｂは本発明の実施例６を示す溶融金属めっきラインのめっき付着量制御部付近の要部側面図である。
図７−ａの実施例は、実施例５における浴面ロから静圧パッド式圧力付加手段７部を包括する空間をケーシング３０で囲繞すると共に、ガス圧送手段３１により無酸化或いは還元性の気体を昇圧して静圧パッド式圧力付加手段７のスリットノズル１２，１３から噴射するように構成して、気体／液体の混相流１５となって掻き落とされた溶融金属の酸化が防止されるようにした例である。もちろん、ケーシング３０により、ワイパーの騒音を封じ込められる利点もある。図７−ｂの実施例は、ケーシング３０を圧力付加手段７の下面に設置し、圧力付加手段７から放出される上向きガスがケーシング３０に侵入しないようにした例で、ケーシング３０の大きさをコンパクトにできる利点がある。
また、上記実施例で、ケーシング３０内の無酸化或いは還元性の気体をガス圧送手段３１に循環させた後昇圧して静圧パッド式圧力付加手段７に供給するようにしても良い。また、本実施例は、実施例１〜４にも適用することができる。
なお、上記各実施例において、圧力付加手段７から噴射される噴射ガスを加熱して溶融金属の凝固を防止しても良い。また、静圧パッド式圧力付加手段７のスリットノズル１２，１３のスリット間隙を任意の幅方向の位置で変更可能にしてストリップ１の幅方向のワイピング厚をコントロールできるようにしても良い。また、ブレードワイパー６又は静圧パッド式圧力付加手段７の溶融金属と接触する部分に、表面処理を施した金属、或いは低炭素鋼・ステンレス、或いはファインセラミックを適用して耐食性を向上させるようにしても良い。さらに、上記各実施例は、亜鉛等の溶融金属めっきラインにおける溶融金属めっき設備に本液体ワイピング装置を適用した例であるが、本液体ワイピング装置は、帯状材料のプロセスラインのその他の設備（コーティング設備等）にも適用できることは言うまでもない。
１ ストリップ
２ 溶融金属ポット
３ シンクロール
４ トップロール
５ めっき厚さ制御装置
６ ブレードワイパー
７ 静圧パッド式圧力付加手段
７ａ 通板方向入側面
７ｂ 通板方向入側面部
８ ストリップ制振手段
１０ めっき金属膜
１１ チャンバー
１２ スリットノズル
１３ スリットノズル
１４ 耐圧壁
１５ 気体／液体混相流
１６ 静圧部
２０ ヒータ
３０ ケーシング
３１ ガス圧送手段
イ 低気圧部
ロ 浴面
Ｓ スプラッシュ
２ 溶融金属ポット
３ シンクロール
４ トップロール
５ めっき厚さ制御装置
６ ブレードワイパー
７ 静圧パッド式圧力付加手段
７ａ 通板方向入側面
７ｂ 通板方向入側面部
８ ストリップ制振手段
１０ めっき金属膜
１１ チャンバー
１２ スリットノズル
１３ スリットノズル
１４ 耐圧壁
１５ 気体／液体混相流
１６ 静圧部
２０ ヒータ
３０ ケーシング
３１ ガス圧送手段
イ 低気圧部
ロ 浴面
Ｓ スプラッシュ
Claims (13)
- 帯板に付着した液体と接触して機械的にワイピングするブレードワイパーを備えた液体ワイピング装置において、前記ブレードワイパーの通板方向出側となる側に気体による圧力付加手段を設け、ブレードワイパーと帯板との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流を形成させるようにしたことを特徴とする液体ワイピング装置。
- 帯板に付着した液体と接触して機械的にワイピングするブレードワイパーを備えた液体ワイピング装置において、前記ブレードワイパーの通板方向入側となる側に気体による減圧手段を設け、ブレードワイパーと帯板との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流を形成させるようにしたことを特徴とする液体ワイピング装置。
- 前記ブレードワイパーの角度、浴面からの距離、帯板からの距離のうちの少なくとも一つを変更可能に構成したことを特徴とする請求項１又は２記載の液体ワイピング装置。
- 前記ブレードワイパーを加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項１，２又は３記載の液体ワイピング装置。
- 浴面から前記ブレードワイパー部を包括する空間をケーシングで囲繞し、内部を無酸化或いは還元性の雰囲気に保つ様にしたことを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の液体ワイピング装置。
- 上下に複数の気体噴射用スリットノズルを有し、そのスリットノズル間に静圧をたてることができる静圧パッドで帯板に付着した液体をワイピングする液体ワイピング装置において、前記静圧パッドの先端をワイピング時に液体に接触するように配置し、静圧パッドの通板方向入側面と帯板との間の液膜部分に、通板方向に対向する、気体／液体の混相流を形成させるようにしたことを特徴とする液体ワイピング装置。
- 前記静圧パッドの入側面部を別体に形成し、その角度、浴面からの距離、帯板からの距離のうちの少なくとも一つを変更可能に構成したことを特徴とする請求項６記載の液体ワイピング装置。
- 前記静圧パッドの液体接触部を加熱する加熱手段を設けたことを特徴とする請求項６又は７記載の液体ワイピング装置。
- 前記加熱手段として、スリットノズルから噴射する気体を凝固点以上に加熱して供給することを特徴とする請求項８記載の液体ワイピング装置。
- 浴面から前記静圧パッド部を包括する空間をケーシングで囲繞し、内部を無酸化或いは還元性の雰囲気に保つ様にしたことを特徴とする請求項６，７，８又は９記載の液体ワイピング装置。
- 前記ケーシング内の無酸化或いは還元性の気体を循環させた後、昇圧して静圧パッドのスリットノズルから噴射することを特徴とする請求項１０記載の液体ワイピング装置。
- 前記スリットノズルのスリット間隙を任意の幅方向の位置で変更可能にしたことを特徴とする請求項６，７，８，９，１０又は１１記載の液体ワイピング装置。
- 前記ブレードワイパー又は静圧パッドの液体と接触する部分に、表面処理を施した金属、或いは低炭素鋼・ステンレス、或いはファインセラミックを適用したことを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１又は１２記載の液体ワイピング装置。
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