JP2008095129A - ガスワイピング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速通板時に発生するスプラッシュがワイピングノズル上面側まで広がり再付着し、表面品質欠陥が発生することを防止でき、非接触であることでC反りや溶接部など板形状が悪い部分との接触による疵を発生させず、摩耗による部品交換などのコストを減少させ、低速時には通常のワイピング装置として操業できるガスワイピング装置を提供する。
【解決手段】ワイピングノズル出側直上に、金属帯板を囲う圧力印加チャンバーを有し、該圧力印加チャンバーは静圧を印加する気体導入管を有し、圧力印加チャンバー上部に金属帯板出口として開口部を設け、該開口部とワイピングノズル部以外を閉塞していることを特徴とするガスワイピング装置。
【選択図】図１

Description

本発明は溶融金属中に金属帯板を浸漬通板させた後、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、金属帯板を挟んで配置したワイピングノズルの対から気流を吹き付けて金属帯板表面の溶融金属の厚みを均一に調整する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置に関する。

図３は従来のガスワイピング装置の説明図を示す。図８は（a）は低速時、（ｂ）は高速時の従来のスプラッシュ発生現象を示した図である。溶融金属浴３中に金属帯板２をシンクロール４を用いて浸漬通板させた後、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、金属帯板２に随伴して持ち上げられた溶融金属６の一部を、金属帯板２を挟んで配置したワイピングノズルの対であるワイピングノズル１から気流２１を吹き付けてワイピングし、ワイピングされた溶融金属７をワイピングノズル下方に落とし、ワイピングノズル上方での金属帯板２表面の溶融金属の厚みを均一に調整する装置は、従来から使われていた。

近年、生産性向上のため、通板速度を上げるニーズがあり、１５０ｍｐｍ以上で通板するとワイピングノズル下部に到達した金属帯板２に随伴して持ち上げられた溶融金属６と、ワイピングされた溶融金属７によりワイピングノズルと金属帯板２の空間が閉塞し、溶融金属のスプラッシュ８がワイピングノズル上面側まで広がり再付着し、表面品質欠陥が発生していた。また、ワイピングノズル下部ではワイピングした溶融金属７が落下しつつ、金属帯板２に随伴して持ち上げられた溶融金属６に合流して、ワイピングノズル下部に再付着され、ワイピングのための空間を閉塞させ、ワイピングノズル上面側まで溶融金属のスプラッシュ８をさらに広がらせる要因となっていた。

高速通板時に発生するスプラッシュは持ち上げ量の増加が原因であると考えられ、従来から対応策が提案されていた。

図４は下記特許文献１のスプラッシュ対策の概念図を示す。ワイピングガスの圧力を補助ノズル５２等によって増大させ、噴流圧力を高くすることで、噴流の流速が増大し、スプラッシュも増大するので、回り込むことを防止する遮蔽版５１を設け、ワイピングノズル上に来たスプラシュをワイピングノズル上の樋５３でたれないようにすることが提案されている。

図５は下記特許文献２のスプラッシュ対策の概念図を示す。ワイピングノズルを取り囲むチャンバー５４で密閉空間を作り、密閉空間にワイピングノズルを設置することで、浴面に衝突する気流を弱めることでスプラッシュを少なくすることが提案されている。

図６は下記特許文献３のスプラッシュ対策の概念図を示す。持ち上げ量を減少させるためにワイピングノズルの下に金属帯板２に随伴して持ち上げられる溶融金属を掻き落とすブレード５６を設けることが提案されている。

図７は下記特許文献４〜５のスプラッシュ対策の概念図を示す。持ち上げ量を減少させるためにワイピングノズルの下に金属帯板２に随伴して持ち上げられる溶融金属を掻き落とすブレード５６を設け、ワイピングノズル上方の圧力を上昇るため静圧パッド５５を設けることが提案されている。

特開2005-60807号公報 特開平5-140721号公報 特開2005−15837号公報 特開2005−298908号公報 特開2005−171336号公報

特許文献１〜２の方法（図４〜５）では、１５０ｍｐｍ以上で通板するとワイピングノズル下部に到達した溶融金属によりワイピングノズルと金属帯板２の空間が閉塞し、スプラッシュがワイピングノズル上面側まで広がり再付着し、表面品質欠陥が発生した。

特許文献３の方法（図６）では、実際の金属帯板２にはC反りと呼ばれる幅方向の１ｍｍ以上の変形があり、溶接部では１ｍｍ以上の凹凸があるため、形状が一定しない。一方、金属帯板２に随伴して持ち上げられる液体は膜厚１ｍｍ程度であり、持ち上げた溶融金属を掻き落とすには、ブレード５６と金属帯板２の距離は１ｍｍ以下にする必要がある。このため、頻繁にブレード５６が金属帯板２に接触するため、金属帯板２に頻繁に疵が発生して、表面品質欠陥が発生するだけでなく、ブレード交換などの保守費用が大きくなった。

特許文献４〜５の方法（図７）では、静圧パッド５５と金属帯板２の空間が狭く、スリットノズルからの噴流が拡散されないため、静圧パッド５５と金属帯板２の空間内で溶融状態のめっき膜が乱され、表面品質欠陥が発生した。

本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、高速通板時に発生するスプラッシュがワイピングノズル上面側まで広がり再付着し、表面品質欠陥が発生することを防止でき、非接触であることでC反りや溶接部など板形状が悪い部分との接触による疵を発生させず、摩耗による部品交換などのコストを減少させ、低速時には通常のワイピング装置として操業できるガスワイピング装置を提供することを課題とする。

上記の課題を達成するため、本発明者はガスワイピング装置について広く研究を行った。これにより以下の知見を得た。

液体中に金属帯板２を通し、液面から上方に通板し、対向するワイピングノズルでワイピングする時のスプラッシュについて実験を行うと、１５０ｍｐｍ以上の高速通板において、ワイピングノズル下部に到達した液体によりワイピングノズルと金属帯板２の空間が閉塞し、スプラッシュがワイピングノズル上面側まで広がり、また、ワイピングノズル下部ではワイピングした液体が落下しつつ、金属帯板２に再付着して、持ち上げ量を増大し、ワイピングノズル下部に供給され、ワイピングのための空間を閉塞させ、ワイピングノズル上面側までスプラッシュを広がらせる要因となっていたことがわかった。

本発明は上記の知見を基になされたものであって、その要旨は以下のとおりである。
（１）金属帯板を溶融金属中に浸漬通板させた後、該溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、金属帯板を挟んで配置したワイピングノズルの対から気流を吹き付けて金属帯板表面の溶融金属の厚みを均一に調整する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置において、ワイピングノズル出側直上に、金属帯板を囲う圧力印加チャンバーを有し、該圧力印加チャンバーは静圧を印加する気体導入管を有し、圧力印加チャンバー上部に金属帯板出口として開口部を設け、該開口部とワイピングノズル部以外を閉塞していることを特徴とするガスワイピング装置。
（２）前記ワイピングノズルの下部に、ワイピングされた溶融金属を受け止めるワイピング液回収樋と、溶融金属を溶融金属溜めに戻す流路とを設置したことを特徴とする（１）に記載のガスワイピング装置。
（３）前記ワイピング液回収樋および前記流路を溶融金属の融点以上に加熱する加熱装置を有することを特徴とする（２）に記載のガスワイピング装置。
（４）前記チャンバーの上部開口部に直列に、上下通板用の開口部以外を気密としたチャンバーを１個以上設置したことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれか１項に記載のガスワイピング装置。

ワイピングノズル上部に、金属帯板を囲う圧力印加チャンバーを設けているので、ワイピングノズル下部に到達した溶融金属が増加した場合であっても、上部チャンバーの圧力により、溶融金属を下方に押し出す力を発生させ、ノズルワイピングスペースを閉塞しないようにすることで、高速通板時に発生するスプラッシュがワイピングノズル上面側まで広がらないようにすることができる。一方、チャンバー内ではスリットノズルからの噴流が拡散し、溶融状態のめっき膜が乱されず、表面品質欠陥を防止することができる。

また、ワイピングノズル下部に、ワイピングした溶融金属７を受け止める樋を設けているので、ワイピングされた溶融金属が金属帯板に再付着して、持ち上げ量を増大させないようにすることができるガスワイピング装置を提供できる。

このとき、回収樋及び流路が融点以上に加熱されているので溶融金属の回収がスムーズにできる。

また、非接触式のため、C反りや溶接部など板形状が悪い部分との接触時の疵発生が防止できる。さらに、非接触のため長寿命であり、交換コストの増加が抑えられた。

このように本発明のガスワイピング装置では、表面品質欠陥、接触疵を防止できる。

金属帯板を、溶融金属中に浸漬通板させた後、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、金属帯板を挟んで配置したワイピングノズルの対から気流を吹き付けて金属帯板表面の溶融金属の厚みを均一に調整する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置において、ワイピングノズル上部に、金属帯板を囲う圧力印加チャンバーを設け、当該チャンバー上部に金属帯板出口として開口を設け、当該開口部とワイピングノズル部以外を閉塞し、静圧を印加することを特徴とするガスワイピング装置について、図１及び図２を用いて説明する。

金属帯板２を随伴する溶融金属と共に、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、金属帯板２に随伴して持ち上げられた溶融金属６の一部を、金属帯板２を挟んで配置したワイピングノズルの対であるワイピングノズル１から気流２１を吹き付けてワイピングし、ワイピングされた溶融金属７をワイピングノズル下方に落とし、ワイピングノズル上方での金属帯板２表面の溶融金属の厚みを均一に調整する装置において、１５０ｍｐｍ以上で通板するとワイピングノズル下部に到達した金属帯板２に随伴して持ち上げられた溶融金属６と、ワイピングされた溶融金属７によりワイピングノズルと金属帯板２の空間が閉塞していた。

図１に示すように、本発明においては、ワイピングノズル上部に、金属帯板２を囲う圧力印加チャンバー６１を設け、当該圧力印加チャンバーに気体導入管６２を設け、当該チャンバー上部に金属帯板出口として開口６６を設け、当該開口部以外を閉塞した。これにより、気体導入管６２より導入された気体の動圧がチャンバー内の容積で拡散されるため、静圧となり、圧力印加チャンバー６１に陽圧が発生する。動圧が拡散して静圧を高めるようになるためには気体導入管６２のチャンバー側（導入管出口）が末広がり形状になっているか、導入管出口から金属帯板２までの距離が５０ｍｍ以上あることが望ましい。

ワイピングノズルの下部と金属帯板２の空間に溶融金属が増加した場合であっても、ワイピングノズル下方に向かって圧力が開放され、溶融金属を押し下げ、ワイピングノズルの下部と金属帯板２の空間を確保した。チャンバー内では、ワイピングノズルと金属帯板２の間隔以上の隙間があるため、ガス流速がワイピング流速と比較すると小さく、溶融金属６表面でガス流速との相対速度を表面撹乱速度以下にすることができるので、金属帯板２表面の溶融金属６の表面が乱されないため表面欠陥が生じない。前記表面撹乱速度は低速通板時での実績値から求まる。

図２（a）に示すように、また、ワイピングにより飛散した溶融金属７を受け止める加熱装置付きワイピング液回収樋63と前記溶融金属７を溶融金属溜めに戻す流路６４を設置し、ワイピングノズル下部でワイピングした溶融金属７が落下しつつ、金属帯板２に随伴して持ち上げられた溶融金属６に合流しないようにしたため、ワイピングした溶融金属７がワイピングノズル下部に再付着されることが無くなり、ワイピングのための空間を閉塞させることが無くなり、ワイピングノズル上面側まで溶融金属のスプラッシュ８を広がらせることが無くなった。

ワイピング液回収樋及び前記流路に加熱装置６７を設置し、溶融金属の融点以上に加熱することにより、ワイピング液回収樋及び前記流路内で、溶融金属が凝固して樋や流路を閉塞させないようにした。これによりワイピングした溶融金属７がワイピングノズル下部に再付着することを防止した。

チャンバーの上部開口部６６は、金属帯板２と接触しない程度に金属帯板２から離す必要があるため、圧力印加チャンバー内の陽圧度は上がるものの安定しない場合があった。そのため、図２（b）に示すように、チャンバーの上部開口部に直列に、上下通板用の開口部以外を気密としたチャンバー６５を設置した。これにより、圧力印加チャンバー６１に発生する陽圧を安定化させ、ワイピングノズルの下部と金属帯板２の空間が閉塞しようとする際に、ワイピングノズル下方に向かって圧力を安定的に開放し、安定的に溶融金属を押し下げ、ワイピングノズルの下部と金属帯板２の空間を安定的に確保した。

以上により、高速通板時にも、スプラッシュ発生を抑制でき、表面品質欠陥、接触疵を防止できるガスワイピング装置を提供できた。

本発明の実施例を、図１及び２を用いて説明する。

1000ｍｍ幅の金属帯板を、溶融亜鉛中に浸漬通板させた後、溶融亜鉛の自由表面上に連続的に引き上げ、金属帯板２を挟んで配置したワイピングノズル１の対から気流を吹き付けて金属帯板２表面の溶融金属の厚みを均一に調整する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置に本発明を実施した。本装置においては、蛇行代は10ｍｍで、板は板面法線方向に3ｍｍ振動していた。

１５０ｍｐｍ以上で通板するとワイピングノズル下部に到達した金属帯板２に随伴して持ち上げられた溶融金属６の厚さは当初１ｍｍ程度であったが、従来ノズル下部でワイピングした溶融金属７が落下しつつ、金属帯板２に随伴して持ち上げられた溶融金属６に合流し、溶融金属６の厚さは５ｍｍ程度に増大し、ワイピングノズルと金属帯板２の距離は５ｍｍとしていたので、ワイピングノズルと金属帯板２の空間が閉塞していた。本発明においては、図1に示すように、ワイピングノズル上部に、金属帯板２を囲う圧力印加チャンバー６１（横幅1150ｍｍ×厚み方向幅200ｍｍ×高さ300ｍｍ）を設け、当該圧力印加チャンバーに気体導入管６２を設け100リットル毎分のエアを供給し、当該チャンバー上部に金属帯板２出口に開口６６として横幅1050ｍｍ×厚み方向幅10ｍｍを設け、当該開口部以外を閉塞した。これにより、圧力印加チャンバー６１に陽圧が１ｍｍＡｑ発生し、ワイピングノズルの下部と金属帯板２の空間に溶融金属が増加した場合、ワイピングノズル下方に向かって圧力を開放し、溶融金属を押し下げ、ワイピングノズルの下部と金属帯板２の空間を確保した。

チャンバー壁（気体導入管７の出口）と金属帯板２との間隔は100ｍｍであり、ワイピングノズルと金属帯板２の間隔の５ｍｍ以上の隙間があるため、チャンバー内のガス流速がワイピング流速と比較すると小さく、溶融金属６表面でガス流速との相対速度を表面撹乱速度以下にすることができたので、金属帯板２表面の溶融金属６の表面が乱されないため表面欠陥が生じない。前記表面撹乱速度は低速通板時での実績値から２０ｍ／秒と推定された。実際流れを測定すると流速は１５ｍ／秒以下であった。

また、図２（a）に示すように、ワイピングにより飛散した溶融金属を受け止める加熱装置付きワイピング液回収樋63を金属帯板２から５ｍｍの距離に設置し、溶融金属を溶融金属溜めに戻す流路６４を設置した。これにより、従来ノズル下部でワイピングした溶融金属７が落下しつつ、金属帯板２に随伴して持ち上げられた溶融金属６に合流しないようになったため、ワイピングした溶融金属７がワイピングノズル下部に再付着することが無くなり、ワイピングのための空間を確保でき、ワイピングノズル上面側まで溶融金属のスプラッシュ８を広がらせることが無くなった。

ワイピング液回収樋及び前記流路に１ｋWの加熱装置６７を設置し、溶融亜鉛の融点420℃以上の460℃に加熱することにより、ワイピング液回収樋及び前記流路内で、溶融金属が凝固して樋や流路を閉塞させないようにした。これによりワイピングした溶融金属７がワイピングノズル下部に再付着することを防止した。

チャンバーの上部開口部６６は、金属帯板２と接触しない程度に金属帯板２から離す必要があり、板の法線方向の振動以上の距離の5ｍｍ離して設置したため、高い静圧は得にくい。しかし、静圧をさらに高くすると溶融金属を押し下げる能力が向上する。そのため、図２（b）に示すように、チャンバーの上部開口部に直列に、上下通板用の横幅1050ｍｍ×厚み方向幅10ｍｍの開口部以外を気密とした横幅1150ｍｍ×厚み方向幅50ｍｍ×高さ10ｍｍチャンバー６５を２段直列に設置した。このチャンバーを設置することにより、ラビリンス効果が増し、圧力印加チャンバー６１に発生する陽圧を２ｍｍＡｑ以上とすることができ、ワイピングノズルの下部と金属帯板２の空間に溶融金属が増加した場合でも、ワイピングノズル下方に向かって圧力を開放し、溶融金属を押し下げ、ワイピングノズルの下部と金属帯板２の空間を確保することができた。
以上により、高速通板時にも、スプラッシュ発生を抑制でき、表面品質欠陥、接触疵を防止できるガスワイピング装置を提供できた。

本発明のガスワイピング装置を示した図である。 本発明のガスワイピング装置を示した図である。 従来のガスワイピング装置を示した図である。 従来のガスワイピング装置を示した図である。 従来のガスワイピング装置を示した図である。 従来のガスワイピング装置を示した図である。 従来のガスワイピング装置を示した図である。 従来のスプラッシュ発生現象を示した図である。（a）は低速時、（ｂ）は高速時。

符号の説明

１ ワイピングノズル
２ 金属帯板
３ 溶融金属浴
４ シンクロール
５ サポートロール
６ 金属帯板に随伴して持ち上げられた溶融金属
７ ワイピングされた溶融金属
８ 溶融金属のスプラッシュ
２１ ワイピングノズルからの気流
５１ 遮蔽板
５２ 補助ノズル
５３ ワイピングノズル上の樋
５４ ワイピングノズルを取り囲むチャンバー
５５ 静圧パッド
５６ ブレード
６１ 圧力印加チャンバー
６２ 気体導入管
６３ 加熱装置付きワイピング液回収樋
６４ 溶融金属を溶融金属溜めに戻す流路
６５ 上下通板用の開口部以外を気密としたチャンバー
６６ 金属帯板出口としての開口
６７ 加熱装置

Claims (4)

1. 金属帯板を溶融金属中に浸漬通板させた後、該溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、金属帯板を挟んで配置したワイピングノズルの対から気流を吹き付けて金属帯板表面の溶融金属の厚みを均一に調整する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置において、ワイピングノズル出側直上に、金属帯板を囲う圧力印加チャンバーを有し、該圧力印加チャンバーは静圧を印加する気体導入管を有し、圧力印加チャンバー上部に金属帯板出口として開口部を設け、該開口部とワイピングノズル部以外を閉塞していることを特徴とするガスワイピング装置。
2. 前記ワイピングノズルの下部に、ワイピングされた溶融金属を受け止めるワイピング液回収樋と、溶融金属を溶融金属溜めに戻す流路とを設置したことを特徴とする請求項１に記載のガスワイピング装置。
3. 前記ワイピング液回収樋および前記流路を溶融金属の融点以上に加熱する加熱装置を有することを特徴とする請求項２に記載のガスワイピング装置。
4. 前記チャンバーの上部開口部に直列に、上下通板用の開口部以外を気密としたチャンバーを１個以上設置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のガスワイピング装置。

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