JP4987672B2

JP4987672B2 - ガスワイピング装置

Info

Publication number: JP4987672B2
Application number: JP2007291652A
Authority: JP
Inventors: 宏規藤岡; 隆米倉; 雅司吉川
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Metals Machinery Inc
Current assignee: Primetals Technologies Holdings Ltd
Priority date: 2007-11-09
Filing date: 2007-11-09
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-11-09
Also published as: JP2009114534A

Description

本発明は、連続的に搬送される帯鋼に対し、ワイピングガスを吹き付けることにより、その表面に余剰に付着した溶融金属を除去して、帯鋼を所定のめっき付着量に制御するガスワイピング装置に関する。

亜鉛やアルミニウム等をはじめとする溶融金属のめっき方法は、古くから実用化されている。特に、これらの溶融金属でめっきした溶融金属めっき鋼板は、自動車用、家電用、建材用の防錆鋼板として、その需要が増加している。そして、自動車、家電、建材等の最終製品の品質向上に伴い、これらを構成する溶融金属めっき鋼板においても、そのめっき付着量の均一化や表面欠陥の抑制等、更に高品質な製品が求められている。

現在、連続した帯鋼（帯板）に対して溶融金属をめっきする方法としては、例えば、ガスワイピング法が一般的である。このガスワイピング法では、溶融金属のめっき浴中に連続的に浸漬させた帯鋼をめっき浴から上方に引き上げて、この上昇過程の帯鋼に対して、ワイピングノズルからワイピングガスを吹き付けるようにしている。これにより、帯鋼の表面に余剰に付着した溶融金属が除去されて、帯鋼は所定のめっき付着量に調整される。

しかしながら、このようなガスワイピング法における帯鋼には、めっき浴からの引き上げ動作、ライン張力、ガスワイピング後の空冷動作等により、振動が発生することがある。このように、帯鋼に振動が発生すると、ワイピングノズルと帯鋼との間の間隔が変化することとなり、帯鋼の表面に対するワイピングガスの吹き付け状態がその幅方向において均一にならず、帯鋼の表面におけるめっき付着量が不均一になるおそれがあった。

そこで、従来から、ガスワイピング時における帯鋼の振動を抑制することを目的としたガスワイピング装置が種々提供されている。このような、従来のガスワイピング装置は、例えば、特許文献１に開示されている。

特開平７−１８８８８８号公報

上述した従来のガスワイピング装置では、搬送される帯鋼と略平行な面をワイピングノズルの帯鋼対向側に形成し、このワイピングノズルからワイピングガスを帯鋼に向けて噴射することにより、その噴射口付近に圧力損失を生じさせるようにしている。これにより、ワイピングノズルと帯鋼の表面との間に圧力（静圧）分布を形成させて、帯鋼の振動を抑制するようにしている。しかしながら、このような従来の構成では、圧力分布がワイピングノズルと帯鋼との間にしか形成されないため、その発生領域は狭く、十分に帯鋼の振動を抑制することができないおそれがある。

従って、本発明は上記課題を解決するものであって、搬送される帯板の振動を広範囲に抑制させることにより、ワイピング効果を向上させることができるガスワイピング装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明に係るガスワイピング装置は、
溶融金属めっき浴から連続して引き上げられる帯板に対し、ワイピングノズルからワイピングガスを吹き付けることにより、帯板の表面に余剰に付着した溶融金属を除去して、帯板を所定のめっき付着量に制御するガスワイピング装置であって、
噴射されたワイピングガスに随伴する雰囲気ガスを、前記ワイピングノズルの噴射口近傍に案内し、前記噴射口から噴射されるワイピングガスと共に帯板の表面に衝突させる案内手段と、
帯板と対向し、且つ、その搬送方向に延在して、帯板の表面に衝突したワイピングガス及び雰囲気ガスを、帯板の対向面との間に案内することにより、当該帯板の対向面との間に静圧を発生させ、帯板の振動を抑制する静圧発生手段と、
前記静圧発生手段により発生された静圧と接触する前記対向面までの距離に応じて、当該対向面に吸引力を付与することにより、帯板の板形状及び振動を抑制する矯正制振手段とを備える
ことを特徴とする。

従って、本発明によれば、搬送される帯板の振動を広範囲に抑制させることにより、ワイピング効果を向上させることができる。

以下、本発明に係るガスワイピング装置を図面を用いて詳細に説明する。なお、各実施例において同様の構造及び機能を有する部材については、同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図１は本発明の第１実施例に係るガスワイピング装置を備えた溶融金属めっき設備の概略図、図２は本発明の第１実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図である。

図１に示す溶融金属めっき設備１は、溶融金属めっき鋼板を製造する図示しない溶融金属めっき鋼板製造ラインに設けられるものであって、連続的に搬送される帯鋼（帯板）Ｓに対して、例えば、亜鉛やアルミニウム等の溶融金属をめっきするものである。

図１及び図２に示すように、溶融金属めっき設備１の下方には、高温に保持された溶融金属が貯溜されるめっき浴１１が配置されている。めっき浴１１内には、シンクロール１２が回転可能に支持されており、めっき浴１１内に浸漬された帯鋼Ｓは、このシンクロール１２に巻き掛けられることにより、略鉛直上方に方向転換される。

めっき浴１１の浴面上方には、帯鋼Ｓに対してその板厚方向から挟むように対向配置される一対のワイピングノズル１３が設けられている。この対向した一対のワイピングノズル１３は、帯鋼Ｓに対して互いに接近離間するように移動可能に支持されており、溶融金属が付着した帯鋼Ｓに対して、例えば、空気や窒素等からなるワイピングガスＧｗを吹き付けることにより、その表面に余剰に付着した溶融金属を除去して、帯鋼Ｓを所定のめっき付着量に調整するものである。

また、ワイピングノズル１３はその先端側断面が鋭角形状を有する中空構造をなしており、その内部にはチャンバ１３ｄが形成されている。これにより、ワイピングノズル１３の先端側には、帯鋼Ｓに向かうに従って下方に傾斜する上傾斜面１３ａと、帯鋼Ｓに向かうに従って上方に傾斜する下傾斜面１３ｂとが形成されている。そして、ワイピングノズル１３における上傾斜面１３ａと下傾斜面１３ｂとからなる先端部には、スリット（噴射口）１３ｃが形成されている。このスリット１３ｃは、帯鋼Ｓの搬送方向と直交し、且つ、ワイピングノズル１３の幅方向全域に亘って開口されており、チャンバ１３ｄと連通している。更に、このチャンバ１３ｄには、図示しないワイピングガス供給装置が接続されている。

即ち、ワイピングガス供給装置によりワイピングガスＧｗがチャンバ１３ｄ内に供給され、スリット１３ｃから溶融金属が付着した帯鋼Ｓに対してそのワイピングガスＧｗが噴射される。これにより、帯鋼Ｓの表面に余剰に付着した溶融金属が除去され、帯鋼Ｓは所定のめっき付着量に調整されることになる。なお、噴射されるワイピングガスＧｗのガス量及びガス圧は、ワイピングガス供給装置により制御されるようになっている。

対向する一対のワイピングノズル１３のそれぞれの上方には、帯鋼Ｓに対してその板厚方向から挟むように対向配置される一対のガイド部材１４が設けられている。このガイド部材１４は、帯鋼Ｓに向かうに従って下方に傾斜するように形成される下傾斜面（案内手段、案内板）１４ａと、搬送される帯鋼Ｓと対向し、且つ、その帯鋼Ｓの搬送方向に延在する鉛直面（静圧発生手段）１４ｂとを有している。

また、ワイピングノズル１３の上傾斜面１３ａとガイド部材１４の下傾斜面１４ａとは、所定の隙間を有して対向配置されており、この対向する上傾斜面１３ａと下傾斜面１４ａとによって、巻き込み流路１５が形成されている。即ち、巻き込み流路１５は、帯鋼Ｓに向かうに従って下方に傾斜し、且つ、ワイピングノズル１３の先端部において、そのスリット１３ｃと交差するように形成されている。よって、詳細は後述するが、巻き込み流路１５は、噴射されたワイピングガスＧｗに随伴する雰囲気ガス（例えば、空気、あるいは、水素や窒素等からなる酸化防止ガス）Ｇｆを、スリット１３ｃの開口部先端近傍に案内し、噴射するワイピングガスＧｗと共に帯鋼Ｓの表面に衝突させるガス案内機能を有している。

従って、上述した構成をなすことにより、めっき浴１１内に連続的に浸漬された帯鋼Ｓは、シンクロール１２により略鉛直上方に方向転換されて、めっき浴１１の浴面上方に引き上げられる。そして、図２に示すように、引き上げられた帯鋼Ｓがワイピングノズル１３間に搬送されると、この帯鋼Ｓに対して、ワイピングノズル１３のスリット１３ｃからワイピングガスＧｗが吹き付けられる。これにより、帯鋼Ｓの表面に余剰に付着した溶融金属がそぎ落とされ、帯鋼Ｓの表面に所定量の膜厚のめっきが施される。

また、上述したガスワイピング時においては、所望のめっき付着量に応じて、前記ワイピングガス供給装置により、噴射されるワイピングガスＧｗが所定のガス量及びガス圧に調整されると共に、対向するワイピングノズル１３が帯鋼Ｓに対して互いに接近離間するように移動される。これにより、帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量の均一化が図られている。

ここで、図２に示すように、ワイピングノズル１３のスリット１３ｃから噴射されたワイピングガスＧｗが帯鋼Ｓの表面に衝突すると、該ワイピングガスＧｗは、帯鋼Ｓの表面に沿って上方に流れるものと、その表面に沿って下方に流れるものと、に分れることとなる。また、高圧のワイピングガスＧｗが噴射されると、溶融金属めっき設備１内の雰囲気ガスＧｆは、そのワイピングガスＧｗの噴射流れに随伴することになり、ワイピングノズル１３の外面に沿って流れることとなる。

そして、ワイピングノズル１３の上面に沿って流れた雰囲気ガスＧｆは、巻き込み流路１５内に巻き込まれるように流入される。このとき、雰囲気ガスＧｆは、狭い巻き込み流路１５内を案内されることにより、その流速が大きくなる。次いで、巻き込み流路１５から流出した雰囲気ガスＧｆは、スリット１３ｃの開口部先端近傍に流れた後、このスリット１３ｃから噴射されたワイピングガスＧｗの噴射流れに沿うように流れて、当該ワイピングガスＧｗと共に帯鋼Ｓの表面に衝突する。そして、衝突したワイピングガスＧｗ及び雰囲気ガスＧｆは、帯鋼Ｓの表面に沿って上方に流れた後、ガイド部材１４の鉛直面１４ｂと帯鋼Ｓの表面との間の狭い空間に流されることになる。

一方、ワイピングノズル１３の下面に沿って流れた雰囲気ガスＧｆは、その下傾斜面１３ｂに沿ってスリット１３ｃの開口部先端近傍に流れた後、このスリット１３ｃから噴射されたワイピングガスＧｗの噴射流れに沿うように流れて、当該ワイピングガスＧｗと共に帯鋼Ｓの表面に衝突する。次いで、衝突したワイピングガスＧｗ及び雰囲気ガスＧｆは、帯鋼Ｓの表面に沿って下方に流れることになる。

これにより、ワイピングノズル１３のスリット１３ｃによるワイピングガスＧｗへの加圧作用と、巻き込み流路１５による雰囲気ガスＧｆへの加圧作用とにより、帯鋼Ｓに対して高い衝突圧を与えると共に、ガイド部材１４の鉛直面１４ｂと帯鋼Ｓの表面との間の狭い空間において圧力の高い静圧が形成される。この結果、ワイピング効果が向上されると共に、形成された静圧がエアクッション（エアパッド）効果を発揮することになり、対向する一対のガイド部材１４間において、帯鋼Ｓの振動が抑制される。

そして、帯鋼Ｓに対するワイピングガスＧｗ及び雰囲気ガスＧｆによる圧力分布Ｐ１は、図２に示すようになる。この圧力分布Ｐ１においては、ワイピングガスＧｗ及び雰囲気ガスＧｆが帯鋼Ｓの表面に衝突する部分が最も高く、且つ、ガイド部材１４の鉛直面１４ｂと対向する部分が搬送方向上流側に向かうに従って漸次低くなるように形成されている。

従って、ガイド部材１４を設けない場合、即ち、下傾斜面１４ａにより形成される巻き込み流路１５や、帯鋼Ｓと対向する鉛直面１４ｂを設けない場合に発生する圧力分布Ｐｏに比べて、帯鋼Ｓに対して、高い衝突圧を与えることができると共に、その上方において板厚方向から両面を挟み込むように高い静圧を広範囲に形成させることができる。これにより、搬送される帯鋼Ｓの振動を広範囲に抑制させることができるので、安定したワイピング効果を得ることができる。

図３は本発明の第２実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図である。

図３に示すように、対向する一対のガイド部材１４の鉛直面１４ｂには、距離センサ２１及び電磁石２２が帯鋼Ｓの幅方向において所定間隔に設けられている。距離センサ２１は、帯鋼Ｓの各部位までの距離を検出するものである。また、電磁石２２は、その電磁力により、帯鋼Ｓの形状（反り）及び振動を抑制するものである。なお、距離センサ２１及び電磁石２２は、矯正制振手段を構成するものである。

そして、距離センサ２１により対向する帯鋼Ｓの各部位までの距離を常時検出し、この検出された距離に応じて、それらに対応する電磁石２２に励磁電流を流して、その電磁力によって、帯鋼Ｓの形状及びワイピングノズル１３間のパス位置を矯正すると共に、その振動を抑制するようになっている。

従って、ガイド部材１４の鉛直面１４ｂと帯鋼Ｓの表面との間の狭い空間において、圧力の高い静圧を形成させてエアクッション効果を発揮させるだけでなく、電磁力による制振効果を加えることができるので、更にワイピング効果を向上させることができる。

図４は本発明の第３実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図、図５はガイド部材を分割移動させたときの様子を示した図、図６はガイド部材の下傾斜面を連続的に変化させたときの様子を示した図である。

図４に示すように、ガイド部材１４には位置可変機構（可変手段）２３が設けられている。ガイド部材１４は、この位置可変機構２３によって、帯鋼Ｓの搬送方向及び板厚方向に移動可能となり、下傾斜面１４ａと鉛直面１４ｂとが傾斜可能となっている

ここで、図４に示すように、位置可変機構２３によってガイド部材１４を上方に移動させることにより、巻き込み流路１５の開口面積が大きくなるので、当該巻き込み流路１５内に流入する雰囲気ガスＧｆは、その流速が小さくなり、その結果、帯鋼Ｓに対する圧力分布をＰ１からＰ２に変更することができる。

この圧力分布Ｐ２においては、ワイピングガスＧｗ及び雰囲気ガスＧｆが帯鋼Ｓの表面に衝突する部分が最も高く、且つ、ガイド部材１４の鉛直面１４ｂと対向する部分が搬送方向上流側に向かうに従って漸次低くなるように形成されている。しかも、圧力分布Ｐ２では、ワイピングガスＧｗ及び雰囲気ガスＧｆが帯鋼Ｓの表面に衝突する部分が、圧力分布Ｐ１のときと同様に、最も高くなっているが、圧力分布Ｐ１のそれよりも大きくなっている。これにより、ワイピング効果が更に向上されることになり、帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量は少なくなる。

従って、ガイド部材１４をワイピングノズル１３に対して移動及び回転させることにより、巻き込み流路１５の開口面積を調整することができるので、巻き込み流路１５内に流入する雰囲気ガスＧｆの流速及び流量が可変となり、帯鋼Ｓに対する雰囲気ガスＧｆによる加圧作用の大きさを調整することができる。これにより、搬送される帯鋼Ｓに応じて衝突圧を変更させることができるので、帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量を調整することがでる。

なお、位置可変機構２３を設ける場合には、図５に示すように、例えば、ガイド部材１４を帯鋼Ｓの幅方向に３分割し、その分割したガイド部材（分割案内板）１４１，１４２，１４３をそれぞれ個別に制御するようにしても構わない。また、図６に示すように、位置可変機構２３によって、ガイド部材１４の下傾斜面１４ａのみを帯鋼Ｓの幅方向において連続的に変化させるようにしても構わない。このような構成をなすことにより、帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量を調整することができる。

図７は本発明の第４実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図である。

図７に示すように、対向する一対のガイド部材１４の鉛直面１４ｂには、距離センサ２１及び圧力センサ２４が帯鋼Ｓの幅方向において所定間隔に設けられており、ガイド部材１４の搬送方向上流側には、めっき付着量検出センサ２５が帯鋼Ｓの幅方向において所定間隔に設けられている。圧力センサ２４は、ガイド部材１４の鉛直面１４ｂと帯鋼Ｓの表面との間の空間内における圧力（静圧）を検出するものである。また、めっき付着量検出センサ２５は、ワイピング後の帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量を検出するものである。

そして、距離センサ２１により対向する帯鋼Ｓの各部位までの距離を常時検出し、この検出された距離に応じて、位置可変機構２３によりガイド部材１４をワイピングノズル１３に対して移動及び回転させる。また、圧力センサ２４によりガイド部材１４の鉛直面１４ｂと帯鋼Ｓの表面との間の空間内における圧力を常時検出し、この検出された圧力に応じて、位置可変機構２３によりガイド部材１４をワイピングノズル１３に対して移動及び回転させる。あるいは、めっき付着量検出センサ２５によりワイピング後の帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量を検出し、この検出されためっき付着量に応じて、位置可変機構２３によりガイド部材１４をワイピングノズル１３に対して移動及び回転させる。

ここで、図７に示すように、ワイピングノズル１３の先端部から帯鋼Ｓまでの距離、または、ガイド部材１４の鉛直面１４ｂと帯鋼Ｓの表面との間の空間内における圧力、あるいは、ワイピング後の帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量に応じて、ガイド部材１４を上方に移動させることにより、巻き込み流路１５の開口面積が大きくなるので、当該巻き込み流路１５内に流入する雰囲気ガスＧｆは、その流速が小さくなり、その結果、帯鋼Ｓに対する圧力分布をＰ１からＰ２に変更することができる。

従って、ワイピングノズル１３の先端部から帯鋼Ｓまでの距離、または、ガイド部材１４の鉛直面１４ｂと帯鋼Ｓの表面との間の空間内における圧力、あるいは、ワイピング後の帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量に応じて、巻き込み流路１５の開口面積を調整することができるので、巻き込み流路１５内に流入する雰囲気ガスＧｆの流速及び流量が可変となり、帯鋼Ｓに対する雰囲気ガスＧｆによる加圧作用の大きさを調整することができる。これにより、搬送される帯鋼Ｓに応じて衝突圧を変更させることができるので、帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量を調整することがでる。

図８は本発明の第５実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図である。

図８に示すように、巻き込み流路１５の入側には補助ノズル（加圧手段）２６が設けられている。この補助ノズル２６は、雰囲気ガスＧｆを噴射するものであって、その噴射する雰囲気ガスＧｆの流速及び流量を可変としている。そして、巻き込み流路１５内に流入した雰囲気ガスＧｆに対して、更に補助ノズル２６から流速及び流量を調整した別の雰囲気ガスＧｆを合流させるようになっている。

ここで、図８に示すように、巻き込み流路１５内に流入した雰囲気ガスＧｆに対して、更に補助ノズル２６により高流量に調整した別の雰囲気ガスＧｆを合流させることにより、巻き込み流路１５内に流入する雰囲気ガスＧｆの流速が速くなる。この結果、帯鋼Ｓに対する圧力分布をＰ１からＰ２に変更することができる。

従って、巻き込み流路１５内に流入した雰囲気ガスＧｆに対して、更に補助ノズル２６により流速及び流量を調整した別の雰囲気ガスＧｆを合流させることにより、巻き込み流路１５内に流入する雰囲気ガスＧｆの流速及び流量が可変となり、帯鋼Ｓに対する雰囲気ガスＧｆによる加圧作用の大きさを調整することができる。これにより、搬送される帯鋼Ｓに応じて衝突圧を変更させることができるので、帯鋼Ｓにおける幅方向のめっき付着量を調整することができる。

なお、各実施形態においては、ガイド部材１４をワイピングノズル１３の上方に設け、下傾斜面１４ａと上傾斜面１３ａとにより巻き込み流路１５を形成すると共に、帯鋼Ｓと対向するように鉛直面１４ｂを形成しているが、ガイド部材をワイピングノズル１３の下方に設け、その上傾斜面と下傾斜面１３ｂとにより巻き込み流路を形成すると共に、帯鋼Ｓと対向するように鉛直面を形成するようにしても構わない。即ち、ガイド部材をワイピングノズルの上方及び下方の少なくともいずれか一方に設けるようにすればよい。

本発明は、帯鋼へのスプラッシュの付着を抑制するガスワイピング装置に適用可能である。

本発明の第１実施例に係るガスワイピング装置を備えた溶融金属めっき設備の概略図である。本発明の第１実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図である。本発明の第２実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図である。本発明の第３実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図である。ガイド部材を分割移動させたときの様子を示した図である。ガイド部材の下傾斜面を連続的に変化させたときの様子を示した図である。本発明の第４実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図である。本発明の第５実施例に係るガスワイピング装置によるガス流れ及び圧力分布を示した図である。

符号の説明

１溶融金属めっき設備
１１めっき浴
１２シンクロール
１３ワイピングノズル
１３ａ上傾斜面
１３ｂ下傾斜面
１３ｃスリット
１３ｄチャンバ
１４ガイド部材
１４ａ下傾斜面
１４ｂ鉛直面
１５巻き込み流路
２１距離センサ
２２電磁石
２３位置可変機構
２４圧力センサ
２５めっき付着量検出センサ
２６補助ノズル

Claims

溶融金属めっき浴から連続して引き上げられる帯板に対し、ワイピングノズルからワイピングガスを吹き付けることにより、帯板の表面に余剰に付着した溶融金属を除去して、帯板を所定のめっき付着量に制御するガスワイピング装置であって、
噴射されたワイピングガスに随伴する雰囲気ガスを、前記ワイピングノズルの噴射口近傍に案内し、前記噴射口から噴射されるワイピングガスと共に帯板の表面に衝突させる案内手段と、
帯板と対向し、且つ、その搬送方向に延在して、帯板の表面に衝突したワイピングガス及び雰囲気ガスを、帯板の対向面との間に案内することにより、当該帯板の対向面との間に静圧を発生させ、帯板の振動を抑制する静圧発生手段と、
前記静圧発生手段により発生された静圧と接触する前記対向面までの距離に応じて、当該対向面に吸引力を付与することにより、帯板の板形状及び振動を抑制する矯正制振手段とを備える
ことを特徴とするガスワイピング装置。