JP5825209B2

JP5825209B2 - ガスワイピングノズル、及び、溶融金属めっき鋼板の製造方法

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Publication number: JP5825209B2
Application number: JP2012151738A
Authority: JP
Inventors: 眞一郎飯田; 健司濱荻; 山本　哲也; 哲也山本; 雅博森川; 義三平川
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2015-12-02
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: JP2014015634A

Description

本発明は、溶融金属めっき鋼板の製造に用いるガスワイピングノズル、及び、該ガスワイピングノズルを用いた溶融金属めっき鋼板の製造方法に関する。

連続溶融めっき鋼板製造ライン（以下、「ＣＧＬ」ともいう。）における溶融金属めっき浴周りの設備構成の概要を図１に示す。溶融金属が貯められている溶融金属めっき浴１には、シンクロール２と浴中ロール３、３が設置されている。溶融金属めっき浴１に浸漬された鋼板ｓは、シンクロール２によって鉛直方向に向きを変えられた後、浴中ロール３、３によってパスラインの適正化と振動の低減を図ってから、溶融金属めっき浴１から鉛直方向（矢印で示した方向）に引き上げられる。このようにして溶融金属めっき浴１から引き上げられた直後の鋼板ｓの表面には、溶融金属が過剰に付着している。この過剰に付着している溶融金属は、鋼板ｓを挟み込むように設置した１対のガスワイピングノズル４、４から噴出される高速ガスジェットで払拭される。このようなガスワイピングノズル４、４を用いたガスワイピングによって、所定のめっき付着量を得る。

ところで、溶融金属めっき鋼板の生産性を向上するためには、上述した過程における鋼板の通板速度を高くして操業することが望まれる。通板速度を高くして操業するには、ワイピング力、言いかえるとガスワイピングノズルから噴射されるガス（以下、「高速ガスジェット」ともいう。）の鋼板への衝突力を増大させる必要がある。そのための方策としては、ガスワイピングノズルの先端と鋼板との距離を近づける、高速ガスジェットの圧力を増大させるなどの操作が考えられる。しかしながら、これらの操作では鋼板のエッジ部からの溶融金属の飛散、いわゆるスプラッシュが多発しやすい。そして、このスプラッシュが鋼板表面に再付着してスプラッシュ疵となる場合がある。

従来から、同じガス圧でも高い衝突力を得ることができる形状のガスワイピングノズルについて多くの検討がなされている。例えば、下記特許文献１には、先端を尖らせたガスワイピングノズルが提案されている。

特許第３４９８６１３号公報

上記特許文献１に開示されているガスワイピングノズルを用いることで、従来よりも高速薄目付けが可能である。しかしながら、生産コスト低減のためには更なる高速薄目付け化（鋼板を高速で通板しつつ薄くめっきを付着させること。）が望まれるようになっている。すなわち、通板速度を高くしても従来以上にスプラッシュの発生を抑制しつつワイピングできるガスワイピングノズルが必要である。

そこで本発明は、通板速度を高くしてもスプラッシュの発生を抑制できるガスワイピングノズル、及び、溶融金属めっき鋼板の製造方法を提供することを目的とする。

上述したスプラッシュの発生を抑制するためには、スプラッシュの発生挙動を詳細に調査する必要があると考え、ガスワイピングノズル周りのガスの流動状況に関する３種類のモデル実験を以下に説明するようにして行った。

１つめのモデル実験は、鋼板をモデル化したエンドレスベルトと、エンドレスベルトを厚さ方向から挟み込むように配置したガスワイピングノズルと、溶融金属をモデル化した水とを備えた水モデル試験装置を用いて行った。この装置を用いて、溶融金属をモデル化した水中に浸漬されてから鉛直方向に引き上げられるように連続移動するエンドレスベルトに、ガスワイピングノズルからの圧縮空気による高速ガスジェットを衝突させ、そのときのスプラッシュの発生状況を観察した。高速ガスジェットは、ガスワイピングノズルからエンドレスベルトの表面に対してほぼ垂直に噴射した。エンドレスベルトとガスワイピングノズルの先端との距離は適宜調整した。ガスワイピングノズルとしては、上リップと下リップとを備えており、上リップと下リップとの間に形成されたスリットギャップから高速ガスジェットを噴射する構造のものを用いた。このようなガスワイピングノズルについて、上リップ及び下リップを種々の形態に変えて実験した。

スプラッシュは、ガスワイピングノズルと溶融金属めっき浴との間において鋼板のエッジ部から発生することが分かっている。したがって、上記１つめのモデル実験ではワイピングノズルの下側の状況を観察した。その結果、以下の新しい知見を得た。
（１）通板速度やガスワイピングノズルから噴射されるガスの圧力などのガスワイピング条件が同じであっても、スプラッシュが発生するか否かは上リップ及び下リップの形状によって異なった。
（２）高速ガスジェットの噴射方向と下リップの下面とのなす角度（鉛直方向断面において高速ガスジェットの噴射方向と下リップの下面とがなす角のうち、鋭角の方の角度。以下同じ。）が大きいほど、スプラッシュは発生しにくかった。
（３）ガスワイピングノズルより下側のエンドレスベルト表面に付着している水膜の流動状態を観察すると、高速ガスジェットの噴射方向と下リップの下面とのなす角度が大きい（すなわち、スプラッシュが発生しにくい。）ガスワイピングノズルを用いた場合には、付着している水膜がエンドレスベルトの幅方向で均一に掻き落とされていた。一方、高速ガスジェットの噴射方向と下リップの下面とのなす角度が小さい（すなわち、スプラッシュが発生しやすい）ガスワイピングノズルを用いた場合は、エンドレスベルトのエッジ部において水膜が掻き落とされ難く、エッジ部では幅方向中央部と比較して付着した水膜が相対的に上向きに移動していた。

２つめのモデル実験では、ガスワイピングノズルより下側において、エンドレスベルトの表面に沿って流れるガスの速さ（以下、「衝突壁面流速」ともいう。）をピトー管で測定した。この２つめのモデル実験から、下記の知見が得られた。
（４）高速ガスジェットの噴射方向と下リップの下面とのなす角度が大きい（すなわち、スプラッシュが発生しにくい）ガスワイピングノズルを用いる方が、ワイピング条件が同じであってもエンドレスベルトのエッジ部における下向きの衝突壁面流速が速い。
（５）エンドレスベルトの幅方向両端に対向してエッジプレートを設置することで下向きの衝突壁面流速は増大するが、高速ガスジェットの噴射方向と下リップの下面とのなす角度が大きいほど、その増大量が大きい。これは、高速ガスジェットの噴射方向と下リップの下面とのなす角度が大きいほど、高速ガスジェットがエンドレスベルトの表面に衝突してできる衝突噴流のエンドレスベルト表面からの剥離が遅延するためと考えられる。

３つめのモデル実験では、高速ガスジェットがエンドレスベルトの表面に衝突する際の衝突圧力分布を測定した。この３つめのモデル実験の結果から、以下の知見が得られた。
（６）高速ガスジェットの噴射方向と上リップの上面とのなす角度が小さいガスワイピングノズルほど、ガスの衝突圧力が増大する。

これらの知見を踏まえ得られた本発明は、次のとおりである。

本発明の第１の態様は、溶融金属めっき浴から引き上げられた鋼板の表面にガスを噴射するためのガスワイピングノズルであって、ガスは、先端に形成されたスリット状の開口部から噴射され、使用時の姿勢での鉛直方向断面において、開口部の中心を通ってガスの噴射方向と平行な直線を直線Ｌとするとき、直線Ｌに対して３０ｍｍ下方にあって直線Ｌと平行な直線Ｌ１’と、開口部の下端を通って直線Ｌと直交する直線Ｌ２’と、開口部の下端から斜め下方に向かう外形線Ｌ３’と、直線Ｌ１’と外形線Ｌ３’とが交差しない場合には、さらに直線Ｌ２’に平行で且つ直線Ｌ２’から８０ｍｍ内側を通る直線Ｌ４’と、で囲まれる領域Ｄの面積Ａｄが１０００ｍｍ^２以下であることを特徴とする、ガスワイピングノズルである。

本発明の第１の態様において、使用時の姿勢での鉛直方向断面において、直線Ｌに対して３０ｍｍ上方にあって直線Ｌと平行な直線Ｌ１と、開口部の上端を通って直線Ｌと直交する直線Ｌ２と、開口部の上端から斜め上方に向かう外形線Ｌ３と、直線Ｌ１と外形線Ｌ３とが交差しない場合には、さらに直線Ｌ２に平行で且つ直線Ｌ２から８０ｍｍ内側を通る直線Ｌ４と、で囲まれる領域Ｕの面積Ａｕが４５０ｍｍ^２以上であることが好ましい。かかる形態とすることによって、スプラッシュの発生をより抑制しやすくなる。

本発明の第２の態様は、溶融金属めっき浴に鋼板を浸漬した後、該溶融金属めっき浴から該鋼板を引き上げる工程、及び、引き上げられた鋼板の表面に、上記本発明の第１の態様に係るガスワイピングノズルを用いてガスを吹き付け、鋼板に付着した過剰な溶融金属を除去する工程、を備えた、溶融金属めっき鋼板の製造方法である。

本発明によれば、ＣＧＬにおける溶融金属めっき鋼板製造時にスプラッシュの発生を抑制することができる。これにより、高速通板条件下でも、その他付帯設備の追加や設備改造なしにスプラッシュ疵による不良品の発生を抑制できるので、溶融金属めっき鋼板の生産コストを下げることができる。

ＣＧＬにおける溶融金属めっき浴周りの設備構成の概要を示す図である。図２（Ａ）はガスワイピングノズル１０を概略的に示す断面図である。図２（Ｂ）はガスワイピングノズル１０の先端部分を拡大して示す図である。ガスワイピングノズル１０’を概略的に示す断面図である。ガスワイピングノズル３０を概略的に示す断面図である。ガスワイピングノズル４０を概略的に示す断面図である。ガスワイピングノズル１２０を概略的に示す断面図である。ガスワイピングノズル１４０を概略的に示す断面図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。なお、各図面において同様の意味のものや同様の機能を果たすものについては同符号を付しており、繰り返しとなる説明は省略することがある。また、各図面は図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺等は変更して簡略化している。

図２（Ａ）は、ガスワイピングノズル（以下、単に「ノズル」ということがある。）１０の使用時の姿勢での鉛直方向断面であり、図２（Ｂ）はノズル１０の先端部分を拡大して示した図である。

ノズル１０は、溶融金属めっき浴から引き上げられた鋼板に付着した過剰な溶融金属を除去するためのガスを噴射するガスワイピングノズルである。ノズル１０は上リップ１１と下リップ１２とを備えている。上記ガスは、ノズル１０の先端に形成されたスリット状の開口部１３から噴射される。開口部１３は上リップ１１の先端と下リップ１２の先端とで形成されており、開口部１３の大きさは上リップ１１と下リップ１２との間隔によって調整される。上リップ１１と下リップ１２との間隔を調整するため、上リップ１１と下リップ１２との間にスリットギャップ調整シム１４を挟み込み、上リップ１１と下リップ１２とをボルトなどの固定部材（不図示）で固定している。また、ノズル１０にはヘッダー（不図示）が接続されている。当該ヘッダーからノズル１０に供給されたガスは整流器１５で整流され、開口部１３から高速ガスジェットとして矢印ｘで示した方向に噴射される。

本発明のガスワイピングノズルの構成を詳細に説明するため、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示した直線等を以下のように定義する。

Ｌは、開口部１３の中心Ｃ（図２（Ｂ）参照）、すなわち上リップ１１の先端と下リップ１２の先端の中間点を通ってワイピングガスの噴射方向ｘと平行な直線である。
Ｌ１は、直線Ｌから３０ｍｍ上方にあって直線Ｌと平行な直線である。
Ｌ２は、開口部１３の上端Ｐ（図２（Ｂ）参照）、すなわち上リップ１１の先端を通って直線Ｌと直交する直線である。
Ｌ３は、開口部１３の上端Ｐから斜め上方に向かうガスワイピングノズル１０の外形線である。
Ｕは、直線Ｌ１と直線Ｌ２と外形線Ｌ３とで囲まれる領域である。以下、領域Ｕの面積を上部面積Ａｕ又は単にＡｕという。
Ｌ１’は、直線Ｌから３０ｍｍ下方にあって直線Ｌと平行な直線である。
Ｌ２’は、開口部１３の下端Ｐ’（図２（Ｂ）参照）、すなわち下リップ１２の先端を通って直線Ｌと直交する直線である。なお、本実施形態では、直線Ｌ２’は直線Ｌ２と重なっている。
Ｌ３’は、開口部１３の下端Ｐ’から斜め下方に向かうガスワイピングノズル１０の外形線である。
Ｄは、直線Ｌ１’と直線Ｌ２’と外形線Ｌ３’とで囲まれる領域である。以下、領域Ｄの面積を下部面積Ａｄ又は単にＡｄという。
θｕは、外形線Ｌ３のうち開口部１３の上端Ｐから直線Ｌ１に交わるまでの部分が線分である場合に、外形線Ｌ３の当該線分の部分を延長した直線と直線Ｌとがなす角のうち鋭角の方の角度である。
θｄは、外形線Ｌ３’のうち開口部１３の下端Ｐ’から直線Ｌ１’に交わるまでの部分が線分である場合に、外形線Ｌ３’の当該線分の部分を延長した直線と直線Ｌとがなす角のうち鋭角の方の角度である。

後述する実施例からも明らかなように、スプラッシュの発生を抑制するためには、下部面積Ａｄは小さい方が有利である。したがって、本発明のガスワイピングノズルでは、Ａｄは１０００ｍｍ^２以下とする。Ａｄ≦１０００ｍｍ^２とすることによって、スプラッシュの発生を抑制しやすくなる。下部面積Ａｄを小さくすることによって、ガスワイピングノズルが噴射されて鋼板の表面に衝突したガスが作る壁面噴流の下向き流速が増大し、鋼板に付着して過剰に持ち上がってくる溶融金属を掻き落とす効果が増すので、スプラッシュを抑制する効果が発揮されると考えられる。このように本発明のガスワイピングノズルによれば、ＣＧＬにおける溶融金属めっき鋼板製造時にスプラッシュの発生を抑制することができる。これにより、高速通板条件下でも、その他付帯設備の追加や設備改造なしにスプラッシュ疵による不良品の発生を抑制できる。

また、下リップの先端の剛性確保や、ノズル内のガス圧によって開口部（スリットギャップ）が広がってしまうことの防止するため、あるいは、ノズルの製作のしやすさ（特にノズル内部のガス流路の加工のしやすさ）の観点からは、Ａｄ≦８００ｍｍ^２とすることが好ましく、Ａｄ≦４００ｍｍ^２とすることがより好ましい。また、図２（Ａ）に例示した形態のように、外形線Ｌ３’の直線Ｌ２’との交点から直線Ｌ１’との交点までが線分である場合には、θｄ≧３０°とすることが好ましく、θｄ≧５０°とすることがより好ましい。

一方、下部面積Ａｄが小さくなりすぎるとノズルが振動する現象が生じる。これは、鋼板と下リップとの間に高速のガスが流れることで生じる。下部面積Ａｄが０に近づく程、外形線Ｌ３’と鋼板の表面とが平行に近づき、下リップと鋼板との間の狭い空間（一般には下リップと鋼板との距離は１０ｍｍ以下。）を流れるガスの速度が増す。この振動を回避するために、Ａｄ≧１５０ｍｍ^２とすることが好ましく、Ａｄ≧２５０ｍｍ^２とすることがより好ましい。また、図２（Ａ）に例示した形態のように、外形線Ｌ３’の直線Ｌ２’との交点から直線Ｌ１’との交点までが線分である場合には、θｄ≦７０°とすることが好ましく、θｄ≦６０°とすることがより好ましい。

なお、ノズル１０のように外形線Ｌ３’のうち開口部１３の下端Ｐ’から直線Ｌ１’に交わるまでの部分が線分である場合、θｄの大きさを調整することによって、下部面積Ａｄの大きさを調整できる。θｄの大きさは、下部面積Ａｄが上述した範囲となる範囲であれば、特に限定されない。

次に上部面積Ａｕについて説明する。上部面積Ａｕが大きいほどノズルから噴射されたガスの鋼板表面への衝突圧力は高くなり、高速通板でも薄い付着量のめっき鋼板を製造しやすくなる。かかる観点から、本発明のガスワイピングノズルでは、上部面積Ａｕは４５０ｍｍ^２以上であることが好ましく、８００ｍｍ^２以上であることがより好ましい。また、図２（Ａ）に例示した形態のように、外形線Ｌ３の直線Ｌ２との交点から直線Ｌ１との交点までが線分である場合には、θｕ≦４５°とすることが好ましく、θｕ≦３０°とすることがより好ましい。
さらに好ましくは、Ａｄ≦Ａｕの上下非対称のノズル構造等とする。このような構造とすることで、前述した上下それぞれのノズル構造の相乗効果により、効率的にスプラッシュを抑制しつつ高速で薄い付着量のめっき鋼板を製造することができる。

上部面積Ａｕを大きくするほど上リップ１１の厚さが薄くなる。そのため、上リップ１１の剛性を確保する等の観点からは、必要に応じて、例えば図２（Ａ）に例示したように、上リップ１１側には整流器１５を設置しないなどの構造上の工夫をしてもよい。ただし、上リップの厚さを十分に確保できる場合は、図３に例示したノズル１０’のように、上リップ１１’及び下リップ１２’の両方に整流器１５を備えさせることもできる。図３は、ノズル１０’の使用時の姿勢での鉛直方向断面である。ノズル１０’は、上リップ１１’及び下リップ１２’の形状が上リップ１１及び下リップ１２と異なる以外は、ノズル１０と同様である。図３に示した直線や外形線等で図２に記した符号と同じ符号を付したものは、上リップ１１及び下リップ１２を上リップ１１’及びしたリップ１２’に置き換えて定義する。

なお、ノズル１０のように外形線Ｌ３のうち開口部１３の上端Ｐから直線Ｌ１に交わるまでの部分が線分である場合、θｕの大きさを調整することによって、上部面積Ａｕの大きさを調整できる。

上述したように、本発明のガスワイピングノズルでは、下部面積Ａｄを所定の範囲とし、上部面積Ａｕを所定の範囲とすることが好ましい。ここで、下部面積Ａｄ及び上部面積Ａｕを規定するために、直線Ｌから３０ｍｍ下方にある直線Ｌ１’及び直線Ｌから３０ｍｍ上方にある直線Ｌ１を用いているのには、２つの理由がある。１つ目の理由は、後述するような下リップ又は上リップの形状が先端から離れた位置ではワイピングガスの噴射方向ｘと平行に近づく様な形態のノズル（図４参照）の形状を正確に表現するためである。一般にノズルを構成する部材の板厚は数十ｍｍ程度、多くは２０ｍｍ程度で製作されている。図４に例示するように上リップの先端が曲面になっているノズルの場合、外形線Ｌ３と直線Ｌ１とが交わるように直線Ｌ１の位置を規定してしまうと、すなわち直線Ｌと直線Ｌ１とを近づけすぎると、上リップの先端部の形状のみに依存した上部面積Ａｕを算出してしまい、ノズル周りのガス流動を正確に規定できなくなる虞がある。同様に、下リップの先端が曲面になっているノズルの場合は、外形線Ｌ３’と直線Ｌ１’とが交わるように直線Ｌ１’の位置を規定してしまうと、すなわち直線Ｌと直線Ｌ１’とを近づけすぎると、下リップの先端部の形状のみに依存した下部面積Ａｄを算出してしまい、ノズル周りのガス流動を正確に規定できなくなる虞がある。２つ目の理由は、上部面積Ａｕおよび下部面積Ａｄをノズル形状の大きさ内で規定するためである。直線Ｌと直線Ｌ１’との距離が３０ｍｍよりも極端に大きいと、一般に用いられているノズルの外形線Ｌ３’と直線Ｌ１’とが交わらなくなってしまう。同様に、直線Ｌと直線Ｌ１との距離が３０ｍｍよりも極端に大きいと、一般に用いられているノズルの外形線Ｌ３と直線Ｌ１とが交わらなくなってしまう。なお、スプラッシュは、多くの場合、ワイピングガスジェットが衝突する位置から下側に３０ｍｍ以内で発生するので、直線Ｌから３０ｍｍ下方にある直線Ｌ１’で形状を規定するのは、このような意味からも合理的であると考えられる。

なお、開口部１３からの上リップ１１と下リップ１２との対向面が平行である部分の長さ（以下、「リップ平行長」という。）Ｌｇは、ワイピングガスの圧力によって開口部１３が広がることを抑制する観点からは、ある程度長い方がよい。リップ平行長Ｌｇは、好ましくは３０ｍｍ以上である。一方、リップ平行長Ｌｇが長すぎると、開口部１３の大きさの調整が困難になったり、上リップ１１と下リップ１２との間に詰まった異物を除去するのが困難になったりするので、リップ平行長Ｌｇは５０ｍｍ以下とするのが好ましい。また、ノズル最先端部分Ｐ、Ｐ’の形状は、周囲ガス巻き込みによるガス擾乱抑制の観点からは、図２（Ｂ）に例示したように鋭利であることが最も好ましい。ただし、完全に鋭利にすると刃物状となるので、０．３ｍｍ程度の面取りをすることが望ましい。

次に、他の実施形態にかかる本発明のガスワイピングノズルについて説明する。

図４は、ガスワイピングノズル３０の使用時の姿勢での鉛直方向断面である。なお、図４ではノズルの先端側の形状に注目しており、整流器などは省略している。

ガスワイピングノズル３０は、上リップ３１の先端付近の外形線が上に凸の曲面となっている。ガスワイピングノズル３０は、上リップ３１及び下リップ３２の形状が上リップ１１及び下リップ１２と異なる以外は、ガスワイピングノズル１０と同様である。図４に示した直線や外形線等で図２に記した符号と同じ符号を付したものは、上リップ１１及び下リップ１２を上リップ３１及び下リップ３２に置き換えて定義する。ただし、Ｕについては以下の通りに定義する。

図２に例示した形態では、直線Ｌ１と外形線Ｌ３とが交差していたため、Ｕは、直線Ｌ１と直線Ｌ２と外形線Ｌ３とで囲まれる領域と定義した。しかしながら、図４に示したような直線Ｌ１と外形線Ｌ３とが交差しない形態では、上記定義では領域Ｕを定義できない。ガスワイピングノズル３０のように直線Ｌ１と外形線Ｌ３とが交差しない形態では、領域Ｕを以下のように定義する。直線Ｌ２と平行で且つ直線Ｌ２から８０ｍｍ内側を通る直線を直線Ｌ４とし、直線Ｌ１と直線Ｌ２と外形線Ｌ３と直線Ｌ４とで囲まれる領域を領域Ｕとする。直線Ｌ４の位置が直線Ｌ２に近すぎると上部面積Ａｕを過小評価することとなる。一方、直線Ｌ４と直線Ｌ２との距離が大き過ぎると、その距離がノズルの大きさよりも大きくなってしまう。そのため、実用的な数値として直線Ｌ４と直線Ｌ２との距離を８０ｍｍとした。

なお、直線Ｌ１’と外形線Ｌ３’とが交差しない形態では、上記定義では領域Ｄを定義できない。直線Ｌ１’と外形線Ｌ３’とが交差しない形態では、ガスワイピングノズル３０の領域Ｕの定義と同様に、領域Ｄを以下のように定義する。すなわち、直線Ｌ２’と平行で且つ直線Ｌ２’から８０ｍｍ内側を通る直線を直線Ｌ４’とし、直線Ｌ１’と直線Ｌ２’と外形線Ｌ３’と直線Ｌ４’とで囲まれる領域を領域Ｕとする（図６参照）。直線Ｌ４’の位置が直線Ｌ２’に近すぎると上部面積Ａｄを過小評価することとなる。一方、直線Ｌ４’と直線Ｌ２’との距離が大き過ぎると、その距離がノズルの大きさよりも大きくなってしまう。そのため、実用的な数値として直線Ｌ４’と直線Ｌ２’との距離を８０ｍｍとした。

本発明のガスワイピングノズルは、直線Ｌ１と外形線Ｌ３とが交差しない形態、又は直線Ｌ１’と外形線Ｌ３’とが交差しない形態であっても、下部面積Ａｄ及び上部面積Ａｕの範囲を上述したガスワイピングノズル１０と同様にすることによって、ＣＧＬにおける溶融金属めっき鋼板製造時にスプラッシュの発生を抑制することができる。これにより、高速通板条件下でも、その他付帯設備の追加や設備改造なしにスプラッシュ疵による不良品の発生を抑制できる。

次に、さらに他の実施形態にかかる本発明のガスワイピングノズルについて説明する。

図５は、ガスワイピングノズル４０の使用時の姿勢での鉛直方向断面である。

図５に示したガスワイピングノズル４０は、先端付近の外形線が直線Ｌを対称軸とした線対称の形状を有している。そのため、ガスワイピングノズル４０はガスワイピングノズル１０に比べて下部面積Ａｄが大きく、上部面積Ａｕが小さくなっている。

本発明のガスワイピングノズルは、ガスワイピングノズル４０のように先端部が線対称の形状であり、下部面積Ａｄと上部面積Ａｕとの大きさが等しくとも、下部面積Ａｄ及び上部面積Ａｕの範囲を上述したガスワイピングノズル１０と同様にすることによって、ＣＧＬにおける溶融金属めっき鋼板製造時にスプラッシュの発生を抑制することができる。これにより、高速通板条件下でも、その他付帯設備の追加や設備改造なしにスプラッシュ疵による不良品の発生を抑制できる。

なお、ガスワイピングノズル４０では、線対称の形状を有しているため、上リップ４１の厚さと下リップ４２の厚さとを同様にすることができる。したがって、図５に例示したように、上リップ４１及び下リップ４２のそれぞれに整流器１５を備えさせてもよい。

これまでに説明した本発明のガスワイピングノズルは、該ガスワイピングノズルにガスを供給するヘッダー等と組み合わせることによって、溶融金属めっき浴から引き上げられた鋼板の表面に付着した過剰な溶融金属を除去するためのガスワイピング装置を構成することができる。当該ガスワイピング装置に備えられるガスワイピングノズル以外の部材には、従来のガスワイピング装置と同様の部材を用いることができる。このようなガスワイピング装置を備えた溶融金属めっき鋼板の製造装置によれば、上述した本発明のガスワイピングノズルを備えていることによって、通板速度を高くしてもスプラッシュ疵を抑制でき、表面外観が良好な溶融金属めっき鋼板を低コストで製造することができる。また、溶融金属めっき浴に鋼板を浸漬した後、該溶融金属めっき浴から該鋼板を引き上げる工程、及び、引き上げられた鋼板の表面に、本発明のガスワイピングノズルを用いてガスを吹き付け、鋼板に付着した過剰な溶融金属を除去する工程を備えた溶融金属めっき鋼板の製造方法によれば、通板速度を高くしてもスプラッシュ疵を抑制でき、表面外観が良好な溶融金属めっき鋼板を低コストで製造することができる。

以下の実施例および比較例により、本発明の作用効果を具体的に例示する。ただし、以下の実施例は本発明の例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではない。

実際の連続溶融亜鉛めっき鋼板製造ラインにおいて、板厚０．８ｍｍで板幅１４００ｍｍの普通鋼の鋼板をめっき原板として用い、この鋼板に溶融亜鉛めっきを施して亜鉛めっき鋼板を製造する際のスプラッシュの発生状況を表１に示した条件で調査した。

溶融亜鉛めっき浴から鉛直方向に引き上げられた鋼板の両面にガスを吹き付けられるように、１対のワイピングノズルを鋼板を挟むようにして配置した。表１の「イメージ」は、用いたワイピングノズルの形状の概要を示している。図６に示したガスワイピングノズル１２０は、上部面積Ａｕが本発明で規定する範囲より小さくなるように上リップ１２１が構成されているとともに、下部面積Ａｄが本発明で規定する範囲より大きくなるように下リップ１２１が構成されている。図７に示したガスワイピングノズル１４０は、先端付近の外形線が上下対称であり、下部面積Ａｄが本発明で規定する範囲より大きくなるように上リップ１４１および下リップ１４１が構成されている。また、θｕ、θｄ、Ａｕ、Ａｄ、Ｌｇはそれぞれ上述した通りである。

いずれのノズルを用いた場合でも、ノズルの開口部の大きさ（スリットギャップ）は０．７８ｍｍとし、また、噴射ガス量は鋼板の片面あたり１７５０Ｎｍ^３／ｈとした。鋼板の片面あたりの狙いめっき付着量は表１に示したように４７ｇ/ｍ^２もしくは３５ｇ/ｍ^２とした。鋼板とノズルの先端との距離であるスタンドオフ距離は、狙いめっき付着量が得られるように適宜調整した。

スプラッシュの発生状況は、ノズルの幅方向から鋼板のエッジ部をビデオで撮影し、スプラッシュの発生量を観察することで評価した。併せて、スプラッシュ対策として表１に示したようにエッジプレートの使用時（本例では、厚さ３ｍｍでガスジェットの衝突位置から下端までの長さが３０ｍｍのエッジプレートを、鋼帯の幅方向両端端部から４ｍｍの隙間を設けて設置した。）又は不使用時の状況についても調査した。

各ノズルを用いたときのスプラッシュ発生状況を表１に示した。上部面積Ａｕが４５０ｍｍ^２未満で下部面積Ａｄが１０００ｍｍ^２を超えるノズルを用いた比較例１では、４７ｇ／ｍ^２の狙いめっき付着量で通板速度を１００ｍ／ｍｉｎにして操業した場合でも、スプラッシュの発生量が非常に多かった。比較例１と同じノズルを用いてさらにエッジプレートを用いた比較例３では、比較例１よりはスプラッシュ発生量が低減されたものの、やはり多量のスプラッシュが発生した。

また、上部面積Ａｕが４５０ｍｍ^２以上ではあるが、下部面積Ａｄが１０００ｍｍ^２を超えるノズルを用いた比較例２では、３５ｇ／ｍ^２の狙いめっき付着量で通板速度を１００ｍ／ｍｉｎにして操業すると、スプラッシュの発生量が多かった。比較例２と同じノズルを用いてさらにエッジプレートを用いた比較例４では、比較例２よりはスプラッシュの発生量が抑えられたものの、通板速度を１２０ｍ／ｍｉｎまであげるとスプラッシュの発生量が多くなった。

一方、実施例１ではエッジプレートが無くても狙いめっき付着量３５ｇ／ｍ^２で通板速度を１２０ｍ／ｍｉｎにして操業してもスプラッシュの発生量が少なかった。さらに、実施例１と同じノズルを用いてさらにエッジプレートを用いた実施例２では、通板速度を１５０ｍ／ｍｉｎまで高くしても狙いめっき付着量３５ｇ／ｍ^２の薄目付け品が、非常に少ないスプラッシュ発生量で製造できた。また、実施例３及び実施例４でも、実施例１及び実施例２と同様の結果であった。さらに、実施例５や実施例６でも、通板速度を１５０ｍ／ｍｉｎまで高速化しても、狙いめっき付着量３５ｇ／ｍ^２のめっき鋼板を少ないスプラッシュ発生量で製造できた。

このように、本発明のガスワイピングノズルを使用すれば、ＣＧＬにおけるめっき鋼板製造時にスプラッシュの発生を抑制することができた。

ｓ鋼板
１溶融金属めっき浴
２シンクロール
３浴中ロール
４ガスワイピングノズル（ノズル）
１０、１０’、３０、４０ガスワイピングノズル（ノズル）
１１、１１’、３１、４１上リップ
１２、１２’、３２、４２下リップ
１３：開口部
１４：スリットギャップ調整シム
１５：整流器

Claims

溶融金属めっき浴から引き上げられた鋼板の表面にガスを噴射するためのガスワイピングノズルであって、
前記ガスは、先端に形成されたスリット状の開口部から噴射され、
使用時の姿勢での鉛直方向断面において、前記開口部の中心を通って前記ガスの噴射方向と平行な直線を直線Ｌとするとき、
前記直線Ｌに対して３０ｍｍ下方にあって前記直線Ｌと平行な直線Ｌ１’と、
前記開口部の下端を通って前記直線Ｌと直交する直線Ｌ２’と、
前記開口部の下端から斜め下方に向かう外形線Ｌ３’と、
前記直線Ｌ１’と前記外形線Ｌ３’とが交差しない場合には、さらに前記直線Ｌ２’に平行で且つ前記直線Ｌ２’から８０ｍｍ内側を通る直線Ｌ４’と、
で囲まれる領域Ｄの面積Ａｄが２５０ｍｍ ^２ ≦Ａｄ≦４００ｍｍ ^２であり、
前記直線Ｌに対して３０ｍｍ上方にあって前記直線Ｌと平行な直線Ｌ１と、
前記開口部の上端を通って前記直線Ｌと直交する直線Ｌ２と、
前記開口部の上端から斜め上方に向かう外形線Ｌ３と、
前記直線Ｌ１と前記外形線Ｌ３とが交差しない場合には、さらに前記直線Ｌ２に平行で且つ前記直線Ｌ２から８０ｍｍ内側を通る直線Ｌ４と、
で囲まれる領域Ｕの面積Ａｕが８００ｍｍ ^２以上であることを特徴とする、ガスワイピ
ングノズル。
溶融金属めっき浴に鋼板を浸漬した後、該溶融金属めっき浴から該鋼板を引き上げる工
程、及び、
引き上げられた前記鋼板の表面に、請求項１に記載のガスワイピングノズルを用いてガスを吹き付け、前記鋼板に付着した過剰な溶融金属を除去する工程、を備えた、溶融金属めっき鋼板の製造方法。