JP4677846B2 - Manufacturing method of molten metal plated steel strip - Google Patents
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Description
本発明は、溶融金属めっき浴から連続的に引き上げられる鋼帯の表面に、ガスワイピングノズルからガスを吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a molten metal-plated steel strip in which a gas wiping nozzle is blown onto a surface of a steel strip that is continuously pulled up from a molten metal plating bath to control the thickness of the deposited metal.
連続溶融めっきプロセスにおいては、図１に示すように、一般的に溶融金属が満たされているめっき浴２３に鋼帯１０を浸漬させた後、該鋼帯１０を垂直上方に引き上げる工程の後に、鋼帯表面に付着した溶融金属が板幅方向および板長手方向に均一で所定の付着量になるように、この鋼帯１０を挟んで対向して設けた鋼帯幅方向に延在するガスワイピングノズル２２から気体を鋼帯１０上に噴出させて、余剰な溶融金属を掻き取り、溶融金属の付着量を制御するガスワイピング方式が行われている。ガスワイピングノズル２２は、多様な鋼帯幅に対応すると同時に鋼帯引き上げ時の幅方向の位置ズレなどに対応するため、通常、鋼帯の幅より長く、鋼帯の幅端部より外側まで延びている。このようなガスワイピング方式では、鋼帯１０に衝突した噴流の乱れによって鋼帯下方に落下する溶融金属が周囲に飛び散る、いわゆるスプラッシュが発生したりして、鋼帯表面品質の低下を招く。
In the continuous hot dipping process, as shown in FIG. 1, after immersing the
連続プロセスにおいて、生産量を増加させるには、鋼帯通板速度（ライン速度）を増加させればよい。しかし、連続溶融めっきプロセスにおいてガスワイピング方式でめっき付着量を制御する場合、溶融金属の粘性により、ライン速度の増加に伴って鋼帯のめっき浴通過直後の初期付着量が増加するため、めっき付着量を一定範囲内に制御するには、ワイピングガス圧力をより高圧に設定せざるを得ず、それによってスプラッシュが大幅に増加し、良好な表面品質を維持できなくなる。鋼帯両端部に発生するスプラッシュは、図２に示すように鋼帯表裏面に配置されたワイピングノズルから噴射されたガス同士が鋼帯端部外側で鋼帯長手方向に互いに衝突（（ａ）、（ｃ））と離反（（ｂ）、（ｄ））を繰り返す現象が起こり、噴流の乱れが増加してスプラッシュが発生することから、特にエッジスプラッシュと呼ばれる。 In order to increase the production amount in the continuous process, the steel strip passing speed (line speed) may be increased. However, when controlling the coating amount by gas wiping method in the continuous hot dipping process, the initial adhesion amount immediately after passing through the plating bath of the steel strip increases as the line speed increases due to the viscosity of the molten metal. In order to control the amount within a certain range, the wiping gas pressure has to be set to a higher pressure, thereby greatly increasing the splash and maintaining good surface quality. As shown in FIG. 2, the splashes generated at both ends of the steel strip collide with each other in the longitudinal direction of the steel strip between the gas injected from the wiping nozzles arranged on the front and back surfaces of the steel strip ((a) , (C)) and separation ((b), (d)) occur, and the turbulence of the jet increases and splash is generated. Therefore, this is particularly called edge splash.
上記のようなスプラッシュの発生を低減させるため減少する方法が以下の通り開示されている。 A method of reducing the occurrence of the splash as described above is disclosed as follows.
特許文献１には、鋼帯のＣ反り防止を目的に、鋼帯表裏面のワイピングノズルをオフセットしてガスを噴射する方法が開示されているが、この方法ではワイピングノズルのガス同士の衝突が避けられるため、エッジスプラッシュを抑制する効果がある。
特許文献２には、ワイピングノズルの吹出し口近傍に吸込みチャンバーを設け、発生したスプラッシュを適宜吸込んで、めっき鋼帯の品質低下を防止する方法が開示されている。
特許文献３には、鋼帯両端部の外側にエッジプレートを設け、且つ、エッジプレート本体の鋼帯側コーナ下部に、噴射ガス流れを内向きに変える傾斜ガイドを設け、騒音とともにスプラッシュを低減することが開示されている。
ところが、特許文献１に開示された方法では、Ｃ反り矯正のためにガス圧力を１．０〜２．０ｋｇ／ｃｍ２にしなければならないが、そのような高圧でワイピングガスを噴射すると、対向噴流の干渉がなくてもスプラッシュの飛散は著しく悪化する。ワイピングノズルをオフセットさせるためにノズル位置や角度を可動式にすることで装置そのものの剛性が低下することで、めっき鋼帯表面にある特定周波数の模様がつくなどの欠陥が発生しやすくなる。また、最適なオフセット量は操業条件によって微妙に変化するので、あらかじめセットしておいても操業条件の変化に対応してオフセット量を微調整しなければならず、ノズル位置や角度の調整はシビアに行う必要があるため、所定の設定に調整を終えるまでの非定常状態時にスプラッシュ等の欠陥が増大する。
However, in the method disclosed in
特許文献２に開示された方法では、発生したスプラッシュをワイピングノズル直近で吸引することで、一時的にスプラッシュ欠陥を回避できるが、スプラッシュの発生そのものは低減されないので、定常的に使用するとチャンバーのメンテナンスを頻繁に行うことが必要でありメンテナンスの負荷が増大する問題がある。吸込みチャンバーの吸引力を下げる等の対応を取ることでメンテナンス頻度を下げることができるが、この場合、スプラッシュ吸引効果が不十分になる。また、特許文献２には必要とする吸込み流量について具体的な記述がないが、広範囲に飛び散るスプラッシュを回収するには相当の流量を吸引しなくてはならず、設備コストが甚大になると考えられる。
In the method disclosed in
特許文献３に開示された方法では、エッジプレートにより大部分のワイピングガス同士の衝突は回避できるものの、スプラッシュの発生を防止する上で特に重要な鋼帯近傍ではエッジプレートと鋼帯端部に必ず隙間をあけなくてはならず、その隙間に入り込むガスの挙動によってエッジプレートにスプラッシュが付着して、大粒の固まりになり、それが鋼板に付着する所謂液溜まり等の欠陥が発生する問題があり、また絞り力そのものを向上させることができない。 In the method disclosed in Patent Document 3, although collision between most wiping gases can be avoided by the edge plate, the edge plate and the end portion of the steel band are sure to be near the steel band, which is particularly important in preventing the occurrence of splash. There is a problem that a gap must be formed, and the behavior of the gas entering the gap causes the splash to adhere to the edge plate, resulting in a lump of grains and a defect such as a so-called liquid pool that adheres to the steel plate. In addition, the squeezing force itself cannot be improved.
本発明の課題は、上記問題点を解消し、ワイピングガスのワイピング力を増進させ、低圧力でも溶融めっき付着量を効率よく制御すると共に、鋼帯の表裏面で対向するワイピングガス同士の衝突を回避してスプラッシュの発生を低減できる溶融金属めっき鋼帯の製造方法を提供することである。 The object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, increase the wiping force of the wiping gas, efficiently control the amount of hot-dip plating even at low pressure, and prevent collision between wiping gases facing each other on the front and back surfaces of the steel strip. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a hot-dip metal-plated steel strip that can avoid and reduce the occurrence of splash.
上記課題を解決する本発明の手段は下記の通りである。 Means of the present invention for solving the above problems are as follows.
（１）溶融金属めっき槽から連続的に引き上げられる鋼帯面に対向して、ガスの噴射方向が互いに傾斜した複数のノズルを設け、前記複数のノズルから噴射したガスの合成噴流を溶融金属浴から引き上げられた鋼帯面に吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、前記複数のノズルのうちの少なくとも１つのノズルから噴射するガスのガス圧力を調整し、前記合成噴流の鋼帯との衝突位置を変更することを特徴とする溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (1) A plurality of nozzles whose gas injection directions are inclined with respect to the steel strip surface continuously pulled up from the molten metal plating tank are provided, and a synthetic jet of gas injected from the plurality of nozzles is used as a molten metal bath A method of manufacturing a molten metal-plated steel strip that is sprayed onto the surface of a steel strip that has been pulled up to control the thickness of the adhered metal, and adjusts the gas pressure of gas injected from at least one of the plurality of nozzles And the collision position with the steel strip of the said synthetic jet is changed, The manufacturing method of the hot-dip metal plating steel strip characterized by the above-mentioned.
（２）溶融金属めっき槽から連続的に引き上げられる鋼帯の表裏面の各々に対向して、各々ガスの噴射方向が互いに傾斜した複数のノズルを設け、前記複数のノズルから噴射したガスの合成噴流を溶融金属浴から引き上げられた鋼帯の表面に吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯の製造方法であって、鋼帯表裏の合成噴流の衝突位置は、鋼帯長手方向にずれていることを特徴とする溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (2) A plurality of nozzles whose gas injection directions are inclined with respect to each of the front and back surfaces of the steel strip continuously pulled up from the molten metal plating tank are provided, and the gas injected from the plurality of nozzles is synthesized. A method of manufacturing a molten metal-plated steel strip in which a jet is blown onto the surface of the steel strip pulled up from the molten metal bath to control the thickness of the deposited metal. A method of manufacturing a hot-dip metal-plated steel strip, characterized by being displaced in the direction.
（３）鋼帯表裏の合成噴流の噴射角度を変えることで、鋼帯表裏の合成噴流の鋼帯長手方向衝突位置をずらすことを特徴とする（２）に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (3) Manufacture of hot-dip metal-plated steel strip according to (2), characterized in that the longitudinal collision position of the steel strip front and back composite jets is shifted by changing the jet angle of the steel strip front and back composite jets Method.
（４）前記複数のノズルのうち、鋼帯表裏別に噴射されるガスの流速が最も速いノズルを主ノズル、前記主ノズル以外のノズルを副ノズルとしたとき、鋼帯表裏の主ノズルのガスの噴射方向を鋼帯面（板厚方向の鋼帯中心面）に対して対称とし、鋼帯表裏の副ノズルのガスの噴射方向を鋼帯面に対して非対称とすることで、鋼帯表裏の合成噴流の鋼帯長手方向衝突位置をずらすことを特徴とする（３）に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (4) Among the plurality of nozzles, when the nozzle having the fastest flow rate of the gas injected separately from the front and back of the steel strip is the main nozzle and the nozzle other than the main nozzle is the sub nozzle, the gas of the main nozzle on the front and back of the steel strip By making the injection direction symmetrical with respect to the steel strip surface (the steel strip center plane in the plate thickness direction) and making the gas injection direction of the sub nozzle on the front and back of the steel strip asymmetric with respect to the steel strip surface, The method for producing a hot-dip metal-plated steel strip according to (3), wherein the steel jet longitudinal collision position of the synthetic jet is shifted.
（５）鋼帯表裏の主ノズルのガスの噴射方向及び鋼帯表裏の副ノズルのガスの噴射方向を、各々鋼帯面（板厚方向の鋼帯中心面）に対して対称とし、鋼帯表裏の副ノズル（副ノズルが複数あるときは、そのうちの少なくとも１つの副ノズル）から噴射するガスのガス圧力を変えることで、鋼帯表裏の合成噴流の鋼帯長手方向衝突位置をずらすことを特徴とする（３）に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (5) The gas injection direction of the main nozzle on the front and back of the steel strip and the gas injection direction of the sub nozzle on the front and back of the steel strip are made symmetrical with respect to the steel strip surface (the steel strip center plane in the plate thickness direction), respectively. By changing the gas pressure of the gas jetted from the front and back sub-nozzles (at least one sub-nozzle when there are multiple sub-nozzles), the steel strip longitudinal collision position of the steel strip front and back is shifted. The manufacturing method of the hot-dip metal-plated steel strip according to (3), which is characterized.
（６）鋼帯表裏の合成噴流の鋼帯長手方向の衝突位置のずれ量Ｓおよび主ノズルのスリットギャップｂの比、Ｓ／ｂは、０．１≦Ｓ／ｂ≦５の範囲内にあることを特徴とする（４）または（５）に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (6) The ratio S / b of the collision amount S in the longitudinal direction of the steel strip in the synthetic jet on the front and back of the steel strip and the slit gap b of the main nozzle is in the range of 0.1 ≦ S / b ≦ 5. (4) Or the manufacturing method of the hot-dip galvanized steel strip as described in (5) characterized by the above-mentioned.
（７）主ノズルの圧力、副ノズルの圧力、主ノズルのガス噴射方向及び副ノズルのガス噴射方向のなす角度と、前記各ノズルから噴射したガスの合成噴流の鋼帯面衝突位置との関係を求め、前記で求めた関係を用いて、鋼帯表裏の合成噴流の鋼帯長手方向の衝突位置のずれ量を所定の範囲内に調整することを特徴とする（４）〜（６）のうちのいずれかに記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (7) Relationship between the pressure of the main nozzle, the pressure of the sub nozzle, the angle formed by the gas injection direction of the main nozzle and the gas injection direction of the sub nozzle, and the steel strip surface collision position of the synthetic jet of the gas injected from each nozzle (4) to (6), characterized in that the deviation amount of the collision position in the longitudinal direction of the steel strip in the synthetic jet on the front and back of the steel strip is adjusted within a predetermined range using the relationship obtained above. The manufacturing method of the hot-dip metal plating steel strip in any one of them.
（８）発生しているスプラッシュの量を減少させるように副ノズルの圧力を調整することを特徴とする（５）または（６）に記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (8) The method for producing a molten metal-plated steel strip according to (5) or (6), wherein the pressure of the sub nozzle is adjusted so as to reduce the amount of splash generated.
（９）副ノズルは、主ノズルの上部及び下部の各々に少なくとも一つ設けられることを特徴とする（４）〜（８）のうちのいずれかに記載の溶融金属めっき鋼帯の製造方法。 (9) The method for producing a molten metal-plated steel strip according to any one of (4) to (8), wherein at least one sub nozzle is provided in each of an upper part and a lower part of the main nozzle.
本発明によれば、副ノズルから主ノズルの噴流に対して所定の角度傾斜させた噴流を、主噴流より遅い速度で噴射することにより、鋼帯表面で噴流の衝突圧力が上昇し、また鋼帯通板方向の衝突圧力分布の圧力勾配が急峻になる。この噴流により、めっき掻き取り力が向上し、所要のめっき厚にする際に、従来技術よりも主噴流の噴射圧力を下げたり、ノズルと鋼帯の距離を遠ざけたりすることが可能で、スプラッシュが発生しにくくなることやノズルが詰りにくくなることに加えて、鋼帯表裏のワイピングガス同士の衝突を回避することでスプラッシュがさらに発生しにくくなる。効率よく、スプラッシュの少ない溶融金属めっき厚の制御が可能になり、高速通板時であっても薄目付けが可能になる。 According to the present invention, by jetting a jet inclined at a predetermined angle with respect to the jet of the main nozzle from the sub nozzle at a speed slower than that of the main jet, the collision pressure of the jet rises on the surface of the steel strip, and the steel The pressure gradient of the collision pressure distribution in the banding plate direction becomes steep. This jet improves the scraping power of the plating, and when the required plating thickness is achieved, it is possible to lower the jet pressure of the main jet and increase the distance between the nozzle and the steel strip compared to the conventional technology. In addition to the fact that the nozzles are less likely to be clogged and the nozzles are less likely to be clogged, splashing is further less likely to occur by avoiding collisions between the wiping gases on the front and back of the steel strip. It is possible to control the thickness of the molten metal plating efficiently and with little splash, and thinning is possible even during high-speed feeding.
本発明では、ガスワイピングノズル自体を可動構造にしなくても鋼帯表裏のワイピングガス同士の衝突を回避できるので、ワイピング装置の剛性の低下を防止でき、ワイピング装置の剛性が低下することでめっき鋼帯表面に特定周波数を有する模様状の欠陥が発生する問題も解消できる。 In the present invention, the collision between the wiping gases on the front and back of the steel strip can be avoided without making the gas wiping nozzle itself a movable structure, so that a decrease in the rigidity of the wiping device can be prevented, and the rigidity of the wiping device can be reduced. The problem that a pattern-like defect having a specific frequency occurs on the surface of the belt can also be solved.
以下、本発明の実施の形態について詳しく説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
図３は本発明の実施に使用するガスワイピングノズルの概略構成例を示す。図４は、図３のガスワイピングノズル１のガス噴射口先端部分の拡大図である。図５は図３のガスワイピングノズルを鋼帯の両側に対向配置させた状態を示す概略図である。
FIG. 3 shows a schematic configuration example of a gas wiping nozzle used in the practice of the present invention. FIG. 4 is an enlarged view of the tip portion of the gas injection port of the
従来のガスワイピングノズルは、ガス噴射ノズルは１つ（単純スリット）であるのに対して、図３のガスワイピングノズル１は、ノズル本体上部部材１２とノズル本体の下部部材１３間に、噴射されるガスの流速が最も速く、主にめっき付着量を制御する主噴流を噴射する主ノズル７と、主ノズル７の上下に隣接して、主ノズル７とは仕切り板１４、１５で仕切られた、それぞれ１個の副ノズル８、９が設けられている。鋼帯の両側に対向配置されるガスワイピングノズルでは、主ノズルは、鋼帯表裏毎に各々１つ存在する。
The conventional gas wiping nozzle has one gas injection nozzle (simple slit), whereas the
仕切り板１４のガス噴出口側端部下面と仕切り板１５のガス噴出側端部上面は平坦で、間隔をあけて平行に配置され、主ノズル７のガス噴出口（スリット）を形成する。本図の装置では、主ノズル７のガス噴射口は鋼帯表面にほぼ直角方向にガスを噴射するように構成されている。
The lower surface of the gas jet side end of the
仕切り板１４のガス噴出口側端部上面は、仕切り板１４のガス噴出口側端部下面に対して傾斜状に形成され（傾斜角度θ）、また仕切り板１４のガス噴出口側端部上面とノズル本体上部部材１２のガス噴出口側端部下面は平坦で、間隔をあけて平行に配置され、副ノズル８のガス噴出口（スリット）を形成する。
The upper surface of the gas jet outlet side end portion of the
同様に、仕切り板１５のガス噴出口側端部下面は、仕切り板１５のガス噴出口側端部上面に対して傾斜状に形成され（傾斜角度θ）、また仕切り板１５のガス噴出口側端部下面とノズル本体の下部部材１３のガス噴出口側端部上面は平坦で、間隔をあけて平行に配置され、副ノズル９のガス噴出口（スリット）を形成する。
Similarly, the lower surface of the gas outlet side end portion of the
各ノズル７〜９は、それぞれの噴射ガス圧力を任意に調整できるように、個別の圧力室２〜４を有している。圧力室（ヘッダ）２〜４には、図示されていないガス供給系統から各々個別に圧力制御されたワイピングガスが供給され、圧力室２〜４に供給されたワイピングガスは、整流板５を通して各ノズル室２ａ〜４ａに供給され、各々のノズル７〜９からガスを噴射する。本明細書では、主ノズルから噴射されるガスの噴流を主噴流、副ノズルから噴射されるガスの噴流を副噴流とも記載する。
Each nozzle 7-9 has the separate pressure chambers 2-4 so that each injection gas pressure can be adjusted arbitrarily. The pressure chambers (headers) 2 to 4 are each supplied with wiping gas whose pressure is individually controlled from a gas supply system (not shown), and the wiping gas supplied to the
主ノズル７からの主噴流は鋼帯表面にほぼ直角にガスが噴射され、副ノズル８および副ノズル９からの副噴流は主噴流に対して傾斜したガス（傾斜角度θ）が噴射される。
The main jet from the
このガスワイピングノズルを使用したときの二次元噴流の衝突圧力分布曲線を図６に示す。図６おいて、（ａ）は主ノズルだけを使用した場合の二次元噴流の衝突圧力分布曲線で、通常の二次元噴流（従来の単純スリットの二次元噴流）に対応する。また（ｂ）と（ｃ）は主ノズルと副ノズルを使用した場合で、（ｂ）は上部副ノズルの圧力と下部副ノズルの圧力が同じ場合、（ｃ）は上部副ノズルの圧力が下部副ノズルの圧力より高い場合である。 FIG. 6 shows a collision pressure distribution curve of a two-dimensional jet when this gas wiping nozzle is used. In FIG. 6, (a) is a collision pressure distribution curve of a two-dimensional jet when only the main nozzle is used, and corresponds to a normal two-dimensional jet (two-dimensional jet of a conventional simple slit). (B) and (c) are when the main nozzle and the sub nozzle are used, (b) is when the pressure of the upper sub nozzle and the pressure of the lower sub nozzle are the same, and (c) is when the pressure of the upper sub nozzle is lower. This is a case where the pressure is higher than that of the sub nozzle.
図６において、ｂはスリットギャップ、ｙは噴流中心（ｙ＝０）からの距離である。また、横軸はｙ／ｂ、縦軸は、主ノズルだけを使用した（ａ）の衝突圧力分布曲線の最大圧力を基準（１．０）とし、その最大圧力に対する圧力比である。ｙ＜０は噴流中心より下方側（溶融めっき槽側）、ｙ＞０は噴流中心より上方側（反溶融めっき槽側）である。 In FIG. 6, b is a slit gap, and y is a distance from the jet center (y = 0). Further, the horizontal axis is y / b, and the vertical axis is the pressure ratio with respect to the maximum pressure with the maximum pressure of the collision pressure distribution curve of (a) using only the main nozzle as a reference (1.0). y <0 is below the jet center (on the side of the hot-dip plating tank), and y> 0 is above the center of the jet (on the side of the anti-hot-dip plating tank).
従来の単純スリットノズルでは、図６（ａ）に示されるように、衝突圧力は噴流中心に対して対称（ｙ／ｂ＝０の軸に対して対称）の分布であり、衝突圧力分布は、ノズル出口速度でほぼ決定する性質をもつ。ワイピングガスの噴射方向を鋼帯面に直角方向から±３０度程度の範囲内で傾斜させても、衝突圧力分布曲線の圧力勾配の急峻度（図６の衝突圧力分布曲線の勾配）はほとんど変化しない。なお、衝突圧力分布曲線の圧力勾配の急峻度は、ｙ／ｂが−１．５〜０の範囲における圧力勾配の最大値で評価できる。 In the conventional simple slit nozzle, as shown in FIG. 6A, the collision pressure has a distribution symmetrical with respect to the jet center (symmetric with respect to the axis of y / b = 0), and the collision pressure distribution is It has a property that is almost determined by the nozzle outlet speed. Even if the wiping gas injection direction is inclined within a range of about ± 30 degrees from the direction perpendicular to the steel strip surface, the steepness of the pressure gradient of the collision pressure distribution curve (gradient of the collision pressure distribution curve in FIG. 6) changes almost. do not do. The steepness of the pressure gradient of the collision pressure distribution curve can be evaluated by the maximum value of the pressure gradient in the range of y / b from −1.5 to 0.
溶融金属のめっき付着量を制御する場合、めっき掻き取り力を高めて、付着量制御性を向上させるには、鋼帯面におけるワイピングガスの噴流の最大衝突圧を高くすることだけでなく、鋼帯通板方向の衝突圧力分布曲線の圧力勾配を急峻にすることが有効である。 When controlling the coating amount of molten metal, not only to increase the maximum impingement pressure of the wiping gas jet on the steel strip surface, but also to increase the scraping power of the plating and improve the control of the amount of coating, It is effective to make the pressure gradient of the collision pressure distribution curve in the banding plate direction steep.
図６から、主ノズルの上部及び下部の両方から副噴流を適用すると、副噴流を適用しない場合よりも衝突圧力のピーク（最大衝突圧）を高めることができることがわかる。また、上部及び下部の両方から副噴流を適用した場合、上部からの副噴流の噴射速度を下部からの副噴流の噴射速度より速くすると、衝突圧力のピークが減少することなく負の側（図の左側、めっき浴槽側）に移動し、衝突圧力のピークに対応するｙ／ｂの値以下のｙ／ｂの範囲で衝突圧力の圧力勾配がさらに急峻になることがわかる。したがって、図５のようにめっき槽の上部にワイピングノズルが設置される場合、主噴流の上部と下部の両方から主噴流より速度の遅い副噴流を噴射し、上部と下部の副噴流の圧力比としては、上部を強くすることによって下側の圧力勾配を急峻にする効果を発現させ、下部副噴流は、主噴流の拡散を防止する程度とし、噴射方向を変化させる程強く噴射しない方が良い。 It can be seen from FIG. 6 that the peak of the collision pressure (maximum collision pressure) can be increased when the sub-jet is applied from both the upper part and the lower part of the main nozzle, compared to the case where the sub-jet is not applied. In addition, when the sub-jet is applied from both the upper and lower parts, if the injection speed of the sub-jet from the upper part is made faster than the injection speed of the sub-jet from the lower part, the peak of the collision pressure will not decrease and the negative side (Fig. It can be seen that the pressure gradient of the collision pressure becomes steeper in a range of y / b that is equal to or less than the value of y / b corresponding to the peak of the collision pressure. Therefore, when a wiping nozzle is installed in the upper part of the plating tank as shown in FIG. 5, a sub-jet that is slower than the main jet is injected from both the upper and lower parts of the main jet, and the pressure ratio of the upper and lower sub-jets As a result, the effect of steepening the lower pressure gradient by developing the upper part is expressed, and the lower sub-jet should prevent the main jet from diffusing and should not be injected so strongly that the injection direction is changed. .
以上の結果から、図３のワイピングノズルを用いて、主ノズル７からの主噴流に対して、主ノズル７の上下部に設けた副ノズル８、９からの副噴流を適正に制御することによって、ノズル７からの主噴流の拡散が抑制され、噴射後すぐに主噴流と副噴流は合成されて、図６に示されように、圧力分布曲線は一つの高いピークを有し、圧力勾配が急峻な合成噴流となり、この合成噴流６を溶融めっき槽を通過した鋼帯１０に吹き付けることにより、めっき掻き取り力を高めて、付着量制御性を向上させることができる。また、めっき掻き取り力を向上できることで、高速通板時においても付着量制御性が優れる。
From the above results, by using the wiping nozzle of FIG. 3 to appropriately control the sub-jets from the
めっき掻き取り力を向上させる点からは、以下が好ましい。上部副噴流の速度は主噴流の２０〜８０％（圧力換算では４〜６５％）範囲とすることが好ましい。この範囲であれば、速度が速いほど効果が大きくなる。また下部副噴流速度は、上部副噴流速度の４５〜８０％（圧力換算で２０〜６５％。但し、主噴流の速度未満である。）であることが望ましい。 From the viewpoint of improving the plating scraping power, the following is preferable. The speed of the upper sub-jet is preferably in the range of 20 to 80% (4 to 65% in terms of pressure) of the main jet. If it is this range, an effect will become large, so that speed is quick. The lower sub-jet velocity is preferably 45 to 80% of the upper sub-jet velocity (20 to 65% in terms of pressure, but less than the main jet velocity).
副ノズルから噴射されるガスの主ノズルから噴射されるガスに対する傾斜角度θは、５°≦θ≦７０°の範囲内にあることが好ましい。傾斜角度θが５°未満になると、主噴流のみの場合よりも衝突圧力が上昇するが、仕切り板先端部分が変形してノズル口開きが発生し、ノズル幅方向の均一性が確保できなくなるおそれがある。傾斜角度θが７０°を超えると主噴流のみの場合よりも衝突圧力を上昇させることができなくなる。ノズル性能に加え、操業上問題となるノズル剛性、ノズル清掃のしやすさ、ノズル重量等を考慮すると、１５°≦θ≦４５°の範囲がさらに望ましい。なお、主ノズルの上下に副ノズルを設ける場合、副ノズルから噴射されるガスの主ノズルから噴射されるガスに対する傾斜角度θが上下で異なっても、噴射ガス圧力の調整等により本発明は実施可能である。 The inclination angle θ of the gas injected from the sub nozzle with respect to the gas injected from the main nozzle is preferably in the range of 5 ° ≦ θ ≦ 70 °. When the inclination angle θ is less than 5 °, the collision pressure increases as compared with the case of only the main jet, but the leading end of the partition plate is deformed and the nozzle opening is generated, and the uniformity in the nozzle width direction may not be ensured. There is. When the inclination angle θ exceeds 70 °, the collision pressure cannot be increased as compared with the case of the main jet alone. In consideration of nozzle performance, nozzle rigidity, ease of nozzle cleaning, nozzle weight, etc. in addition to nozzle performance, a range of 15 ° ≦ θ ≦ 45 ° is more desirable. When the sub nozzles are provided above and below the main nozzle, the present invention is implemented by adjusting the injection gas pressure, etc. even if the inclination angle θ of the gas injected from the sub nozzle with respect to the gas injected from the main nozzle is different between the top and bottom Is possible.
衝突圧力比は、主ノズル７のノズルギャップにはほとんど影響なく、副ノズル８、９のノズルギャップは０．１ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲で有効である。性能に加え、ノズル加工性や幅方向均一性および供給エア量削減による省エネルギー化を考慮すると、０．３ｍｍ〜１．５ｍｍとするのが望ましく、０．３ｍｍ〜１．０ｍｍとするのがさらに望ましい。
The collision pressure ratio hardly affects the nozzle gap of the
なお、主ノズルのノズルギャップは特に限定されず、通常のガスワイピングにおいて採用されるものでよい。例えば、０．５〜２ｍｍである。また、主ノズルの圧力は、通常使用される圧力範囲に適用可能で、例えば０．１〜２．０ｋｇｆ／ｃｍ２である。 The nozzle gap of the main nozzle is not particularly limited, and may be employed in normal gas wiping. For example, it is 0.5-2 mm. Moreover, the pressure of the main nozzle is applicable to the pressure range normally used, for example, 0.1-2.0 kgf / cm < 2 >.
図６において、上部からの副噴流の噴射速度を下部からの副噴流の噴射速度より速くすると、衝突圧力のピークが負の側に移動、すなわち溶融めっき槽側に移動している。このことは、ワイピングノズル本体が固定されたままでも、副噴流の条件を変えることで合成噴流の噴射方向を変えることができるということである。そこで、下部副噴流は、主噴流の拡散を防止するだけで噴射方向を変化させないような条件でさらに詳細な実験を行い、主噴流のみを吹き付けた場合の噴流衝突位置に対する主噴流と副噴流の合成噴流の衝突位置変化：ｙは下式（１）で示されることがわかった。 In FIG. 6, when the injection speed of the sub jet from the upper part is made faster than the injection speed of the sub jet from the lower part, the peak of the collision pressure moves to the negative side, that is, moves to the hot dipping bath side. This means that even if the wiping nozzle body is fixed, the injection direction of the synthetic jet can be changed by changing the sub-jet conditions. For this reason, the lower sub-jet has been studied in more detail under the conditions that only prevent the main jet from diffusing and change the injection direction, and the main and sub-jets at the jet collision position when only the main jet is blown. It was found that the collision position change of the synthetic jet: y is expressed by the following formula (1).
ここで、Ｌ：ノズル−鋼帯距離、θ：上部副噴流傾斜角度、Ｐｍ：主噴流圧力、Ｐｓ：上部副噴流圧力である。なお、ｙ、Ｌ、θ、Ｐｍ、Ｐｓは図７に示されるパラメータである。 Here, L: Nozzle-steel strip distance, θ: Upper sub-jet inclination angle, Pm: Main jet pressure, Ps: Upper sub-jet pressure. Note that y, L, θ, Pm, and Ps are parameters shown in FIG.
鋼帯表裏面のワイピングノズルからの噴流の鋼帯衝突位置をオフセットすることでエッジスプラッシュの発生を抑制できる。本発明の実施に使用するワイピングノズルは、ワイピングノズル本体が固定されたままでも、副噴流の条件を変えることで合成噴流の噴射方向を変えることができる。そこで、溶融亜鉛めっき鋼板の実機製造ラインにおいて、図３に示した構造のワイピングノズルを、図５に示すように、鋼帯表裏の主ノズルのガスの噴射方向が鋼帯面（板厚方向の鋼帯中心面）に対して対称となるように鋼帯の両側に対向配置し、鋼帯表裏面に対向したワイピングノズルの副噴流の圧力を変えることでワイピングガスの鋼帯表裏の衝突位置のオフセット量を変え、相互干渉を回避することによるスプラッシュ低減効果を調査した。
調査結果を図８に示す。図８から、スプラッシュが低下することによって増速可能となるオフセット量Ｓは、主ノズルのノズルギャップｂに対して、Ｓ／ｂが、０．１≦Ｓ／ｂ≦５を満足する範囲であることがわかった。Ｓ／ｂは、０．３≦Ｓ／ｂ≦４を満足する範囲がさらに望ましい。但し、オフセット量Ｓ（ｍｍ）は下式（２）で表わされる。
Ｓ＝｜ｙ１−ｙ２｜ ・・・（２）
ここで、ｙ１：表側ノズルの合成噴流の鋼帯面衝突位置の変化量（ｍｍ）、ｙ２：裏側ノズルの合成噴流の鋼帯面衝突位置の変化量（ｍｍ）である。なお、本明細書では、表側ノズルとはシンクロール側に配置されているノズル、裏側ノズルとはシンクロールと反対側に配置されているノズルのことである。
The occurrence of edge splash can be suppressed by offsetting the steel strip collision position of the jet from the wiping nozzle on the front and back surfaces of the steel strip. The wiping nozzle used in the practice of the present invention can change the injection direction of the synthetic jet by changing the sub-jet conditions even when the wiping nozzle body is fixed. Therefore, in the actual machine production line for hot dip galvanized steel sheet, the wiping nozzle having the structure shown in FIG. 3 is configured such that the gas injection direction of the main nozzle on the front and back of the steel strip is the steel strip surface (in the plate thickness direction). It is arranged opposite to both sides of the steel strip so as to be symmetrical with respect to the center plane of the steel strip, and by changing the pressure of the sub-jet of the wiping nozzle facing the front and back of the steel strip, The effect of reducing the splash by changing the offset amount and avoiding mutual interference was investigated.
The survey results are shown in FIG. From FIG. 8, the offset amount S that can be increased by reducing the splash is in a range where S / b satisfies 0.1 ≦ S / b ≦ 5 with respect to the nozzle gap b of the main nozzle. I understood it. S / b is more preferably in a range satisfying 0.3 ≦ S / b ≦ 4. However, the offset amount S (mm) is expressed by the following equation (2).
S = | y1-y2 | (2)
Here, y1: change amount (mm) of the steel strip surface collision position of the synthetic jet of the front side nozzle, y2: change amount (mm) of the steel strip surface collision position of the synthetic jet of the back side nozzle. In the present specification, the front nozzle is a nozzle disposed on the sink roll side, and the back nozzle is a nozzle disposed on the opposite side of the sink roll.
式（１）および式（２）より、鋼帯表裏面に対向するワイピングノズルの主ノズルの圧力Ｐｓ、副ノズルの圧力Ｐｍ、主ノズルに対する副ノズルの傾斜角度θを最適化することで、オフセット量Ｓを所要の値に調整することができ、したがって、Ｓ／ｂを所要の範囲内とすることができる。 The offset by optimizing the pressure Ps of the main nozzle of the wiping nozzle facing the front and back surfaces of the steel strip, the pressure Pm of the sub nozzle, and the inclination angle θ of the sub nozzle with respect to the main nozzle from the expressions (1) and (2). The quantity S can be adjusted to the required value, so that S / b can be within the required range.
例えば、鋼帯表裏に対向配置されたガスワイピングノズルのうちの少なくとも一方のガスワイピングノズルの副ノズルの圧力を調整することで、ワイピングガスの鋼帯面への衝突位置の変化量ｙを調整してもよいし、また副ノズルのガスの噴射方向を調整してもよい。このように、本発明によれば、ワイピングノズル本体が固定されたままで、噴射されるガスの噴射方向を任意に変えることができ、対向噴流の衝突位置を所要の位置にオフセットさせることができるので、対向噴流によるガスの乱れを低減し、もってエッジスプラッシュの発生を抑制できる。ワイピングノズルの対向噴流の衝突位置のオフセット量調整のために、ノズル高さ位置や角度を可動式にすると、ワイピング装置の剛性が低下し、めっき鋼帯表面にある特定周波数を有する模様状の欠陥が発生しやすくなる問題があるが、オフセット量調整のためのワイピングノズル本体の可動機構が不要となることで、ワイピングノズル装置全体の剛性を上げることができ、係る欠陥の発生を抑制でき、品質の向上および安定操業を実現しやすい。 For example, by adjusting the pressure of the sub-nozzle of at least one of the gas wiping nozzles arranged opposite to the front and back of the steel strip, the change amount y of the collision position of the wiping gas on the steel strip surface is adjusted. Alternatively, the gas injection direction of the sub nozzle may be adjusted. As described above, according to the present invention, the injection direction of the injected gas can be arbitrarily changed while the wiping nozzle main body is fixed, and the collision position of the opposed jet can be offset to a required position. The gas turbulence due to the opposed jet can be reduced, and the occurrence of edge splash can be suppressed. If the nozzle height position or angle is made movable to adjust the offset amount of the collision position of the opposing jet of the wiping nozzle, the rigidity of the wiping device decreases, and pattern defects with a specific frequency on the surface of the plated steel strip However, since the movable mechanism of the wiping nozzle body for adjusting the offset amount becomes unnecessary, the rigidity of the entire wiping nozzle device can be increased, and the occurrence of such defects can be suppressed. It is easy to realize improvement and stable operation.
本発明法によれば、エッジプレートを用いた場合に起こるエッジプレートと鋼帯端部の隙間にガスが流れ込むことによる液溜まり等の欠陥発生の問題もない。 According to the method of the present invention, there is no problem of occurrence of defects such as liquid pool due to gas flowing into the gap between the edge plate and the end of the steel strip, which occurs when the edge plate is used.
さらに、実操業においては、実際に発生しているスプラッシュ量を減少させるための圧力最適化方法として、オペレーターが目視によってスプラッシュ飛散状況を観察しながら副ノズルの圧力を調整してもいいし、ワイピングノズル周辺に重量計を設けて単位時間当たりのスプラッシュ発生量を定量化しながらフィードバック制御により副ノズルの圧力をスプラッシュ量を減らす方向に調整してもよいし、後記実施例のように、ビデオカメラでモニタリングし、画像処理によってスプラッシュ量を定量化しながらフィードバック制御により副ノズルの圧力をスプラッシュ量を減らす方向に調整してもよいし、あるいは図８のようなオフセット量最適化のグラフより、１≦Ｓ／ｂ（オフセット量／ノズルギャップ）≦２の範囲内とするように調整してもよい。 Furthermore, in actual operation, as a pressure optimization method to reduce the amount of splash that is actually occurring, the operator may adjust the pressure of the sub nozzle while observing the splash splash condition visually, or wiping A weigh scale may be provided around the nozzle to quantify the amount of splash generated per unit time while adjusting the sub-nozzle pressure in a direction to reduce the amount of splash by feedback control. While monitoring and quantifying the splash amount by image processing, the sub nozzle pressure may be adjusted in a direction to reduce the splash amount by feedback control, or from the graph of offset amount optimization as shown in FIG. 8, 1 ≦ S / B (offset amount / nozzle gap) ≦ 2 It may be.
図３に示したワイピングノズルを取り付けたガスワイピング装置を、溶融亜鉛めっき鋼板の製造ラインに設置し、鋼板表裏のワイピングガスの衝突位置のオフセット量を変えて、厚さ０．８ｍｍ×幅２０００ｍｍの溶融亜鉛めっきの製造実験を行い、付着量制御性およびスプラッシュ発生程度を調査した。比較のために、従来ノズルを取り付けたガスワイピング装置を設置し、同様の調査を行った。製造条件は、溶融亜鉛浴からのノズル高さ４２０ｍｍ、溶融亜鉛浴温度４６０℃等を同一とした。主ノズルのガス噴射方向は鋼板面に直角、副ノズルのスリットギャップは上下とも０．８ｍｍとした。その他の製造条件および付着量、スプラッシュの調査結果を表１に示す。表１において、製造例１〜５は図３に示したガスワイピングノズルを用いた例、製造例６〜９は従来ノズルを用いた例、製造例１０、１１は従来ノズルにエッジプレートを装着した例である。スプラッシュ発生程度は、ノズル側面に設置したビデオカメラでモニタリングし、画面内に占めるスプラッシュの面積にて定量化し、現操業の管理基準（製造例６）を１．０として評価した。 The gas wiping device with the wiping nozzle shown in FIG. 3 installed in the production line of the hot dip galvanized steel sheet, the offset amount of the collision position of the wiping gas on the front and back of the steel sheet was changed, and the thickness 0.8 mm × width 2000 mm A hot dip galvanizing production experiment was conducted, and the amount of deposit controllability and the degree of splash occurrence were investigated. For comparison, a gas wiping device equipped with a conventional nozzle was installed and the same investigation was performed. The manufacturing conditions were the same, such as a nozzle height of 420 mm from the molten zinc bath and a molten zinc bath temperature of 460 ° C. The gas injection direction of the main nozzle was perpendicular to the steel plate surface, and the slit gap of the sub nozzle was 0.8 mm both in the top and bottom. Table 1 shows other manufacturing conditions, the amount of adhesion, and the results of the splash investigation. In Table 1, Production Examples 1 to 5 are examples using the gas wiping nozzle shown in FIG. 3, Production Examples 6 to 9 are examples using conventional nozzles, and Production Examples 10 and 11 are edge plates attached to the conventional nozzles. It is an example. The degree of occurrence of splash was monitored by a video camera installed on the side of the nozzle, quantified by the area of splash occupying the screen, and evaluated based on 1.0 as the management standard for the current operation (Production Example 6).
製造例１は、図３に示したガスワイピングノズルを用いて、表裏対称な条件でガスワイピングした例で、主ノズルのみで鋼板表裏のワイピングガスの衝突位置にオフセットがない製造例６、主ノズルのみで鋼板表裏のワイピングガスの衝突位置をオフセットさせた製造例７及びこの主ノズルにエッジプレートを装備させた製造例１０と比べて、噴流の圧力勾配急峻化により付着量が減少し、同時にスプラッシュの飛散も減少している。 Production Example 1 is an example of gas wiping using the gas wiping nozzle shown in FIG. 3 under symmetrical conditions. Production Example 6 where the collision position of the wiping gas on the front and back of the steel plate is not offset only by the main nozzle, the main nozzle Compared to Production Example 7 in which the collision position of the wiping gas on the front and back surfaces of the steel plate is offset only and Production Example 10 in which this main nozzle is equipped with an edge plate, the amount of adhesion decreases due to the steep pressure gradient of the jet, and at the same time the splash The scattering of has also decreased.
製造例２は、図３に示したガスワイピングノズルを用いて、各ノズルの圧力条件は変えずに、上部副流ノズルの傾斜角度を変えて、Ｓ／ｂ（オフセット量／ノズルギャップ）を０．７にした例である。製造例３実施例３は、図３に示したガスワイピングノズルの各ノズルの角度条件は変えずに、上下部副流ノズルの圧力条件を変えて、Ｓ／ｂを０．３にした例である。製造例２及び製造例３は、製造例６、製造例７及び製造例１０と比べて、噴流の圧力勾配急峻化により付着量が減少し、同時にスプラッシュの飛散も大幅に減少している。また、製造例１と比較すると、付着量は同等であるが、スプラッシュ防止効果がより優れている。Ｓ／ｂが本発明の好ましい範囲内にある製造例２は製造例３に比べてスプラッシュ発生がより少ない。 In the manufacturing example 2, the gas wiping nozzle shown in FIG. 3 is used, the S / b (offset amount / nozzle gap) is set to 0 by changing the inclination angle of the upper side flow nozzle without changing the pressure condition of each nozzle. .7. Production Example 3 Example 3 is an example in which the S / b is set to 0.3 by changing the pressure condition of the upper and lower side flow nozzles without changing the angle condition of each nozzle of the gas wiping nozzle shown in FIG. is there. In Production Example 2 and Production Example 3, compared to Production Example 6, Production Example 7 and Production Example 10, the amount of adhesion is reduced due to the steep pressure gradient of the jet, and at the same time, splash splash is greatly reduced. Moreover, compared with the manufacture example 1, although the adhesion amount is equivalent, the splash prevention effect is more excellent. In Production Example 2 in which S / b is within the preferred range of the present invention, the occurrence of splash is less than that in Production Example 3.
製造例４は、図３に示したガスワイピングノズルを用いて、各ノズルの圧力条件は変えずに、上部副流ノズルの傾斜角度を変えて、Ｓ／ｂを０．４とし、通板速度を２４０ｍ／ｍｉｎに増速した例である。同じ通板速度の製造例９、製造例１１と比較すると、付着量及びスプラッシュ発生が少ない。 In Production Example 4, the gas wiping nozzle shown in FIG. 3 is used, the pressure condition of each nozzle is not changed, the inclination angle of the upper side flow nozzle is changed, S / b is set to 0.4, and the plate passing speed is set. Is increased to 240 m / min. Compared with Production Example 9 and Production Example 11 with the same plate passing speed, the amount of adhesion and the occurrence of splash are small.
製造例５は、図３に示したガスワイピングノズルを用いて、各ノズルの角度条件は変えずに、上下部副流ノズルの圧力条件を変えて、Ｓ／ｂを０．３とし、通板速度を２４０ｍ／ｍｉｎに増速した例で、同じ通板速度の製造例９、製造例１１と比較すると、付着量、スプラッシュ発生がいずれも少なく、スプラッシュの発生量は通板速度が１４０ｍ／ｍｉｎの製造例６と同等であった。製造例４と５を比べるとＳ／ｂの大きい製造例４の方がスプラッシュが少ない。 In Production Example 5, the gas wiping nozzle shown in FIG. 3 was used, the pressure condition of the upper and lower side flow nozzles was changed without changing the angle condition of each nozzle, and S / b was set to 0.3. In the example in which the speed was increased to 240 m / min, compared to Production Example 9 and Production Example 11 with the same plate passing speed, both the amount of adhesion and the occurrence of splash were small, and the amount of splash generated was 140 m / min. This was equivalent to Production Example 6. When Manufacturing Examples 4 and 5 are compared, Manufacturing Example 4 having a larger S / b has less splash.
製造例８は、Ｓ／ｂが大きすぎて、対向する２つのノズルのうち、上側のノズルによって発生したスプラッシュが下側のノズルに降りかかってしまい、製造例６、製造例７よりもスプラッシュが増加した。 In Production Example 8, the S / b is too large, and the splash generated by the upper nozzle of the two opposing nozzles falls on the lower nozzle, and the splash is more than in Production Example 6 and Production Example 7. Increased.
本発明は、溶融金属めっき浴から連続的に引き上げられる鋼帯の表面に、ガスワイピングノズルからガスを吹き付けて付着金属の厚さを制御する溶融金属めっき鋼帯の製造方法として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a method for producing a molten metal plated steel strip in which a gas wiping nozzle is sprayed on the surface of a steel strip that is continuously pulled up from a molten metal plating bath to control the thickness of the deposited metal. .
１ ガスワイピングノズル
２ 主ノズル圧力室（主ノズルヘッダ）
３ 上部副ノズル圧力室（上部副ノズルヘッダ）
４ 下部副ノズル圧力室（下部副ノズルヘッダ）
５ 整流板
６ 噴射ガス（合成噴流）
７ 主ノズル
８ 上部副ノズル
９ 下部副ノズル
１０ 鋼帯（鋼板）
１１ 溶融金属
１２ ノズル本体上部部材
１３ ノズル本体下部部材
１４、１５ 仕切り板
２１ シンクロール
２２ ガスワイピングノズル
２３ 溶融金属（めっき浴）
θ 副ノズルから噴射されるガスの噴射方向の主ノズルから噴射されるガスに噴射方向に対する傾斜角度
Ｓ オフセット量
ｂ スリットギャップ
1
3 Upper secondary nozzle pressure chamber (upper secondary nozzle header)
4 Lower secondary nozzle pressure chamber (lower secondary nozzle header)
5 Rectifying
7
11
θ Inclination angle S with respect to the injection direction of the gas injected from the main nozzle in the injection direction of the gas injected from the sub nozzle S Offset amount b Slit gap
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