JP6702519B1 - ガスワイピングノズル及び溶融金属めっき金属帯の製造方法 - Google Patents
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Abstract
高温雰囲気下であっても、スリットの幅方向のギャップをスリットの長さ方向に沿って均一に保持することができるガスワイピングノズル及び溶融金属めっき金属帯の製造方法を提供する。ガスワイピングノズル（１０）は、互いに対向して設けられ、スリット（１４）を各々の金属帯Ｓ側の端部（１１ｃ），（１２ｃ）の間に長さ方向（Ｘ）に延びるように形成した第１のノズル部材（１１）及び第２のノズル部材（１２）と、スリット（１４）の幅方向（Ｚ）のギャップ（Ｌ３）を調整するシム部材（３０）とを備える。シム部材（３０）は、セラミックス材又はカーボン材である。第１のノズル部材（１１）及び第２のノズル部材（１２）は各々溝部（２１），（２２）を有し、シム部材（３０）は、第１のノズル部材（１１）及び第２のノズル部材（１２）の各々の溝部（２１），（２２）に嵌め込まれ、第１のノズル部材（１１）と第２のノズル部材（１２）とを固定する。
Description
本発明は、溶融金属浴から引上げられた金属帯にガスを吹き付けて、金属帯の表面の溶融金属の付着量を調節するガスワイピングノズル及びそのガスワイピングノズルを用いた溶融金属めっき金属帯の製造方法に関する。
溶融金属めっき鋼板の一種である溶融亜鉛めっき鋼板は、建材、自動車、家電などの分野で広く使用されている。そして、これらの用途では、外観に優れることが溶融亜鉛めっき鋼板に対して要求される。ここで、塗装後の外観は、めっき厚むら、疵、異物付着などの表面欠陥の影響を強く受けるため、溶融亜鉛めっき鋼板には表面欠陥が存在しないことが重要である。
連続溶融金属めっきラインでは、一般に、還元雰囲気の連続焼鈍炉で焼鈍された金属帯としての鋼帯は、スナウト内を通過して、めっき槽内の溶融金属浴中に導入される。そして、鋼帯は、溶融金属浴中のシンクロール、サポートロールを介して溶融金属浴の上方に引き上げられる。その後、鋼帯の両側に配置されたガスワイピングノズルから鋼帯の表面にワイピングガスを吹き付けて、鋼帯の表面に付着して引上げられた余剰の溶融金属を掻き取ることにより、溶融金属の付着量（以下、目付量とも称する。）が調節される。ここで、ガスワイピングノズルは、多様な鋼帯幅に対応するとともに、鋼帯引き上げ時の幅方向の位置ずれなどに対応するため、通常、鋼帯幅よりも幅広く構成され、鋼帯の幅方向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、ワイピングガスの吹き付けによる鋼帯の微小振動やめっき層の不規則な湯流れなどのために、めっき表面に波形流紋状の湯ジワ（湯ダレとも呼ばれる）を発生することが多い。このような湯ジワが生じためっき鋼板は、外塗装の用途においてめっき表面を塗装下地表面とした場合、塗膜の表面性状、特に平滑性が阻害され、外観の優れた塗装処理に適合すべき外装板に用いることができず、めっき鋼板の歩留まりに大きな影響を及ぼす。
この問題を解決するために、従来、例えば、特許文献１に示すものが知られている。
特許文献１に示す連続溶融金属めっき方法は、溶融金属めっき浴に連続的に鋼帯を浸漬し、溶融金属めっき浴から引き出された直後の鋼帯にガスワイピングノズルから気体を吹き付けてめっき付着量を制御するものである。そして、ガスワイピングノズル先端と鋼帯との距離Ｄと、ガスワイピングノズルギャップＢの比で表されるＤ／Ｂ値に応じて、ガスワイピングノズルから噴射されるワイピングガスの温度Ｔを制御するようにしている。
また、従前のガスワイピング方式では、鋼帯のエッジ部が中央部より過冷却される現象がワイピング時に発生し、鋼帯に反りが発生して幅方向のめっき付着量が不均一となり、亜鉛めっき付着量の下限を保証するために、無駄に多くの亜鉛を消費するという問題も生じることがある。
特許文献１に示す連続溶融金属めっき方法は、溶融金属めっき浴に連続的に鋼帯を浸漬し、溶融金属めっき浴から引き出された直後の鋼帯にガスワイピングノズルから気体を吹き付けてめっき付着量を制御するものである。そして、ガスワイピングノズル先端と鋼帯との距離Ｄと、ガスワイピングノズルギャップＢの比で表されるＤ／Ｂ値に応じて、ガスワイピングノズルから噴射されるワイピングガスの温度Ｔを制御するようにしている。
また、従前のガスワイピング方式では、鋼帯のエッジ部が中央部より過冷却される現象がワイピング時に発生し、鋼帯に反りが発生して幅方向のめっき付着量が不均一となり、亜鉛めっき付着量の下限を保証するために、無駄に多くの亜鉛を消費するという問題も生じることがある。
この問題を解決するために、従来、例えば、特許文献２に示すものが知られている。
特許文献２に示す連続溶融亜鉛めっきにおけるワイピング方法は、連続溶融亜鉛めっきにおいてガスワイピングノズルからワイピングガスを噴射させて被めっき鋼帯の表裏に付着している溶融亜鉛をワイピングするに際し、ワイピングガスの温度ＴＧ（℃）と被めっき鋼帯の板厚Ｄ（ｍｍ）との間に下記の（１）式を満足させるようにワイピングガスを加熱するものである。
ワイピングガス温度ＴＧ（℃）≧−４００Ｄ＋４００ …（１）
特許文献２に示す連続溶融亜鉛めっきにおけるワイピング方法は、連続溶融亜鉛めっきにおいてガスワイピングノズルからワイピングガスを噴射させて被めっき鋼帯の表裏に付着している溶融亜鉛をワイピングするに際し、ワイピングガスの温度ＴＧ（℃）と被めっき鋼帯の板厚Ｄ（ｍｍ）との間に下記の（１）式を満足させるようにワイピングガスを加熱するものである。
ワイピングガス温度ＴＧ（℃）≧−４００Ｄ＋４００ …（１）
また、従来のガスワイピングノズルとして、例えば、特許文献３に示すものも知られている。
特許文献３に示すガスワイピングノズルは、溶融金属めっき浴から上方に引き上げられた鋼帯に対してガスを吹き付けて、鋼帯の表面に付着した溶融金属膜の膜厚を調節するものである。そして、このガスワイピングノズルは、互いに対向して設けられ、ガスが導入されるノズル室を形成する第１のリップ部及び第２のリップ部と、ノズル室から噴射されるガスの噴射口として、第１のリップ部及び第２のリップ部の各々の鋼帯側の端部の間に形成されるスリットと、ノズル室におけるスリット側に設けられ、第１のリップ部及び第２のリップ部を固定する固定部材と、を備えている。そして、固定部材には、固定部材に対してスリット側とスリットの逆側とを連通する第１連通孔が鋼帯の幅方向に沿って複数並設されている。
特許文献３に示すガスワイピングノズルは、溶融金属めっき浴から上方に引き上げられた鋼帯に対してガスを吹き付けて、鋼帯の表面に付着した溶融金属膜の膜厚を調節するものである。そして、このガスワイピングノズルは、互いに対向して設けられ、ガスが導入されるノズル室を形成する第１のリップ部及び第２のリップ部と、ノズル室から噴射されるガスの噴射口として、第１のリップ部及び第２のリップ部の各々の鋼帯側の端部の間に形成されるスリットと、ノズル室におけるスリット側に設けられ、第１のリップ部及び第２のリップ部を固定する固定部材と、を備えている。そして、固定部材には、固定部材に対してスリット側とスリットの逆側とを連通する第１連通孔が鋼帯の幅方向に沿って複数並設されている。
この特許文献３に示すガスワイピングノズルによれば、ガスワイピングノズルを構成する部品の一部又は全部を交換するために、各部品を組み直す場合であっても、各組み立てについての組み立て後におけるスリットのギャップ（以下、スリットギャップとも称する）がばらつくことを抑制することができる。
しかしながら、これら従来の特許文献１に示す連続溶融金属めっき方法、特許文献２に示す連続溶融亜鉛めっきにおけるワイピング方法及び特許文献３に示すガスワイピングノズルにあっては、以下の問題点があった。
即ち、特許文献１に示す連続溶融金属めっき方法及び特許文献２に示す連続溶融亜鉛めっきにおけるワイピング方法の場合、ワイピングガスを加熱しガスワイピングノズルの周囲が高温雰囲気となるが、このワイピングガスの加熱に伴ってガスワイピングノズル自体も加熱される。ここで、特許文献１及び２においては、ガスワイピングノズルの材質を何にするかについて記載はないが、ガスワイピングノズルを一般的な手法の通り金属で構成した場合、塑性変形し易い特性、または線膨張係数が高い特性によりノズルが大きく変形してしまう。これにより、ガスワイピングノズルの鋼帯側の端部に設けられているガス噴射口としてのスリットのギャップ、即ち当該スリットの長さ方向に直交する幅方向のギャップをスリットの長さ方向に沿って均一に保持することができず、鋼帯の幅方向に沿う鋼帯のめっき付着量が不均一になるという問題がある。
即ち、特許文献１に示す連続溶融金属めっき方法及び特許文献２に示す連続溶融亜鉛めっきにおけるワイピング方法の場合、ワイピングガスを加熱しガスワイピングノズルの周囲が高温雰囲気となるが、このワイピングガスの加熱に伴ってガスワイピングノズル自体も加熱される。ここで、特許文献１及び２においては、ガスワイピングノズルの材質を何にするかについて記載はないが、ガスワイピングノズルを一般的な手法の通り金属で構成した場合、塑性変形し易い特性、または線膨張係数が高い特性によりノズルが大きく変形してしまう。これにより、ガスワイピングノズルの鋼帯側の端部に設けられているガス噴射口としてのスリットのギャップ、即ち当該スリットの長さ方向に直交する幅方向のギャップをスリットの長さ方向に沿って均一に保持することができず、鋼帯の幅方向に沿う鋼帯のめっき付着量が不均一になるという問題がある。
一方、特許文献３に示すガスワイピングノズルの場合には、固定部材によって、ノズル室におけるスリット側において、第１のリップ部及び第２のリップ部を固定しているので、ガスワイピングノズルを構成する部品の一部又は全部を交換する際の各組み立てについての組み立て後におけるスリットギャップのばらつきを抑制することができる。
しかしながら、特許文献３に示すガスワイピングノズルにおける固定部材やこの固定部材を固定する際に用いるボルトなどが金属製であるため、高温雰囲気下で当該固定部材やボルトなどが延び、これによってスリットギャップが変化し、スリットのギャップをスリットの長さ方向に沿って均一に保持することができないという問題がある。
しかしながら、特許文献３に示すガスワイピングノズルにおける固定部材やこの固定部材を固定する際に用いるボルトなどが金属製であるため、高温雰囲気下で当該固定部材やボルトなどが延び、これによってスリットギャップが変化し、スリットのギャップをスリットの長さ方向に沿って均一に保持することができないという問題がある。
従って、本発明はこの従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、高温雰囲気下であっても、ガス噴射口としてのスリットの長さ方向に直交する幅方向のギャップをスリットの長さ方向に沿って均一に保持することができるガスワイピングノズル及びこのガスワイピングノズルを用いた溶融金属めっき金属帯の製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明の一態様に係るガスワイピングノズルは、溶融金属浴から引き上げられた金属帯にワイピングガスを吹き付けて、前記金属帯の表面に付着した溶融金属の付着量を調整するガスワイピングノズルであって、互いに対向して設けられ、ガス噴射口としてのスリットを各々の金属帯側の端部の間に長さ方向に延びるように形成した第１のノズル部材及び第２のノズル部材と、前記スリットの前記長さ方向に直交する幅方向のギャップを調整するシム部材とを備え、前記シム部材は、セラミックス材又はカーボン材であり、前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材は各々溝部を有し、前記シム部材は、前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材の各々の溝部に嵌め込まれ、前記第１のノズル部材と前記第２のノズル部材とを固定することを要旨とする。
また、本発明の別の態様に係る溶融金属めっき金属帯の製造方法は、前述のガスワイピングノズルを、溶融金属浴から引き上げられた金属帯の両面側に一対配置し、これら一対のガスワイピングノズルの各々のスリットから前記金属帯の各面にワイピングガスを吹き付けて、前記金属帯の両面に付着した溶融金属の付着量を調整して、連続的に溶融金属めっき金属帯を製造することを要旨とする。
本発明に係るガスワイピングノズル及び溶融金属めっき金属帯の製造方法によれば、高温雰囲気下であっても、ガス噴射口としてのスリットの長さ方向に直交する幅方向のギャップをスリットの長さ方向に沿って均一に保持することができるガスワイピングノズル及びこのガスワイピングノズルを用いた溶融金属めっき金属帯の製造方法を提供できる。
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。
また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
図１には、本発明の一実施形態に係るガスワイピングノズルを備えた連続溶融金属めっき設備の概略構成が示されている。
図１に示す連続溶融金属めっき設備１は、金属帯としての鋼帯Ｓを、溶融金属からなる溶融金属浴４に浸漬することにより、鋼帯Ｓの表面に溶融金属を連続的に付着させた後、溶融金属を所定の付着量にするための設備である。
連続溶融金属めっき設備１は、スナウト２と、めっき槽３と、シンクロール５と、サポートロール６とを備えている。
図１に示す連続溶融金属めっき設備１は、金属帯としての鋼帯Ｓを、溶融金属からなる溶融金属浴４に浸漬することにより、鋼帯Ｓの表面に溶融金属を連続的に付着させた後、溶融金属を所定の付着量にするための設備である。
連続溶融金属めっき設備１は、スナウト２と、めっき槽３と、シンクロール５と、サポートロール６とを備えている。
スナウト２は、鋼帯Ｓが通過する空間を区画する、鋼帯Ｓの進行方向に垂直な断面が矩形状の部材であり、その上端が例えば連続焼鈍炉の出口側に接続され、下端がめっき槽３内に貯留された溶融金属浴４内に浸漬される。本実施形態においては、還元雰囲気の連続焼鈍炉で焼鈍された鋼帯Ｓは、スナウト２内を通過して、めっき槽３内の溶融金属浴４中に連続的に導入される。その後、鋼帯Ｓは、溶融金属４中のシンクロール８、サポートロール６を介して溶融金属浴４からその上方に引き上げられる。
そして、溶融金属浴４からその上方に引き上げられた鋼帯Ｓの両面には、当該鋼帯Ｓの両面側に一対配置されたガスワイピングノズル１０（後述するスリット１４）からワイピングガスが吹き付けられて、鋼帯Ｓの両面に付着した溶融金属の付着量が調整される。その後、鋼帯Ｓは、図示しない冷却設備により冷却されて後工程に導かれ、連続的に溶融金属めっき鋼帯Ｓが製造される。
そして、溶融金属浴４からその上方に引き上げられた鋼帯Ｓの両面には、当該鋼帯Ｓの両面側に一対配置されたガスワイピングノズル１０（後述するスリット１４）からワイピングガスが吹き付けられて、鋼帯Ｓの両面に付着した溶融金属の付着量が調整される。その後、鋼帯Ｓは、図示しない冷却設備により冷却されて後工程に導かれ、連続的に溶融金属めっき鋼帯Ｓが製造される。
ここで、鋼帯Ｓの両面側に配置された一対のガスワイピングノズル１０の各々は、図２に示すように、ノズルヘッダ１５と、ノズルヘッダ１５に連結された上側に配置される第１のノズル部材１１及び下側に配置される第２のノズル部材１２とを備えている。第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２は、互いに対向して設けられており、ガス噴射口としてのスリット１４を各々の鋼帯Ｓ側の端部１１ｃ，１２ｃ間に長さ方向Ｘに細長く延びるように形成してある。そして、各ガスワイピングノズル１０は、スリット１４の長さ方向Ｘが鋼帯Ｓの板幅方向に沿い、スリット１４の長さ方向Ｘに直交する幅方向Ｚが鋼帯Ｓの板長方向に沿い、スリット１４の奥行方向Ｙが鋼帯Ｓの板厚方向に沿うように、鋼帯Ｓの各面側に配置される。スリットの幅方向Ｚは、ガスワイピングノズル１０の上下方向と同一方向である。そして、片方のガスワイピングノズル１０からはスリット１４からワイピングガスが鋼帯Ｓの片面に向けて吹付けられる。また、他方のガスワイピングノズル１０からはスリット１４からワイピングガスが鋼帯Ｓの他面に向けて吹付けられる。これにより、鋼帯Ｓの両面において、余剰な溶融金属が掻き取られて、めっき（溶融金属）の付着量が調整され、かつ鋼帯Ｓの板幅方向及び板長方向で均一化される。各ガスワイピングノズル１０は、多様な鋼帯Ｓの板幅に対応するとともに、鋼帯Ｓの引き上げ時の幅方向の位置ずれなどに対応するために、スリット１４の長さが鋼帯Ｓの板幅よりも長くなるように、鋼帯Ｓの板幅よりも長く構成され、鋼帯Ｓの幅方向端部より外側まで延びている。
ここで、各ガスワイピングノズル１０のノズルヘッダ１５は、長さ方向Ｘ、奥行方向Ｙ及び幅方向Ｙに延びる略矩形状に形成され、その材質は例えばクロムモリブデン鋼などの金属製である。ノズルヘッダ１５には、図３に示すように、後述する中空部１３を構成する中空部形成用空間１３ｃがその前面（図３における左面）に開口するように形成されている。そして、ノズルヘッダ１５の基端部（後端部）には、ガス供給管１７が接続されるとともに、ガス供給管１７と中空部形成用空間１３ｃとを連通するガス供給路１６が形成されている。
また、上側に配置される第１のノズル部材１１は、図２及び図３に示すように、後端面１１ｂから前端面１１ａに向かって板厚が徐々に小さくなり、上方（図３における上方）から見て長さ方向Ｘ及び奥行方向Ｙに延びる長方形状に形成される。第１のノズル部材１１の下面には、後側から前側に向かって先細りに形成された、後述する中空部１３を構成する中空部形成用空間１３ａが形成されている。
また、下側に配置される第２のノズル部材１２は、図２及び図３に示すように、後端面１２ｂから前端面１２ａに向かって板厚が徐々に小さくなり、下方（図３における下方）から見て長さ方向Ｘ及び奥行方向Ｙに延びる長方形状に形成される。第２のノズル部材１２の上面には、後側から前側に向かって先細りに形成された、後述する中空部１３を構成する中空部形成用空間１３ｂが形成されている。
また、下側に配置される第２のノズル部材１２は、図２及び図３に示すように、後端面１２ｂから前端面１２ａに向かって板厚が徐々に小さくなり、下方（図３における下方）から見て長さ方向Ｘ及び奥行方向Ｙに延びる長方形状に形成される。第２のノズル部材１２の上面には、後側から前側に向かって先細りに形成された、後述する中空部１３を構成する中空部形成用空間１３ｂが形成されている。
そして、第１のノズル部材１１と第２のノズル部材１２とが上下に合わされて固定され、第１のノズル部材１１の後端面１１ｂ及び第２のノズル部材１２の後端面１２ｂのそれぞれがノズルヘッダ１５の前面に連結される。これにより、ノズルヘッダ１５に形成された中空部形成用空間１３ｃと、第１のノズル部材１１に形成された中空部形成用空間１３ａと、第２のノズル部材１２に形成された中空部形成用空間１３ｂとにより中空部１３が形成される。そして、第１のノズル部材１１の鋼帯Ｓ側の端部１１ｃの下面及び第２のノズル部材１２の鋼帯Ｓ側の端部１２ｃの上面は、対向した平面となっており、これら平面間が前述したガス噴射口としてのスリット１４となる。このスリット１４は、前述したように長さ方向Ｘに細長く延び、長さ方向Ｘの長さはＬ１（図２参照）、長さ方向Ｘに直交する幅方向Ｚの幅、即ちギャップは、Ｌ３（図３参照）、長さ方向Ｘに直交する奥行方向Ｙの奥行きはＬ２（図３参照）となっている。スリット１４の寸法は、特に限定されないが、スリット１４の長さＬ１は鋼帯Ｓの幅に応じて余裕を見て設定され、例えば、１５００〜２５００ｍｍ程度とすることができる。また、スリット１４のギャップＬ３は例えば０．５〜３．０ｍｍ程度とすることができる。更に、スリット１４の奥行きはＬ２は例えば５〜３０ｍｍ程度とすることができる。
ここで、スリット１４は、奥行方向Ｙで中空部１３に連通している。中空部１３は、均圧部として機能し、ガス供給管１７からガス供給路１６を介して中空部１３内に導入されたワイピングガスは、スリット１４の長さ方向Ｘの全体に亘って均一な圧力で噴射される。
また、各ガスワイピングノズル１０は、図４及び図５に示すように、スリット１４の長さ方向Ｘに直交する幅方向ＹのギャップＬ３を調整する一対のシム部材３０を備えている。
また、各ガスワイピングノズル１０は、図４及び図５に示すように、スリット１４の長さ方向Ｘに直交する幅方向ＹのギャップＬ３を調整する一対のシム部材３０を備えている。
これらシム部材３０は、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定する機能をも有する。これらシム部材３０によって第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定するために、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の各々は、これらシム部材３０が嵌め込まれる溝部２１，２２をそれぞれ有している。
第１のノズル部材１１の溝部２１は、図３及び図４に示すように、中空部形成用空間１３ａの長さ方向Ｘの両側に一対形成される。各溝部２１は、第１のノズル部材１１の下面、即ち第２のノズル部材１２との合わせ面２３に開口するように第１のノズル部材１１の後端面１１ｂから前方に向かって長さｌにわたって延びている。
第１のノズル部材１１の溝部２１は、図３及び図４に示すように、中空部形成用空間１３ａの長さ方向Ｘの両側に一対形成される。各溝部２１は、第１のノズル部材１１の下面、即ち第２のノズル部材１２との合わせ面２３に開口するように第１のノズル部材１１の後端面１１ｂから前方に向かって長さｌにわたって延びている。
また、第２のノズル部材１２の溝部２２も、図３及び図４に示すように、中空部形成用空間１３ｂの長さ方向Ｘの両側に一対形成される。各溝部２２は、第２のノズル部材１２の上面、即ち第１のノズル部材１１との合わせ面２３に開口するように第２のノズル部材１２の後端面１２ｂから前方に向かって長さｌにわたって延びている。本実施形態では、溝部２１，２２の長さｌは、５ｍｍ程度となっているが、これに限られない。
そして、第１のノズル部材１１の溝部２１と第２のノズル部材１２の溝部２２とは、図５に示すように、互いに第１のノズル部材１１と第２のノズル部材１２との合わせ面２３で連通し、当該合わせ面２３を対称面として面対称となっている。
そして、第１のノズル部材１１の溝部２１と第２のノズル部材１２の溝部２２とは、図５に示すように、互いに第１のノズル部材１１と第２のノズル部材１２との合わせ面２３で連通し、当該合わせ面２３を対称面として面対称となっている。
そして、第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２の各々の断面形状は、図５に示すように、アリ溝形状となっている。具体的に述べると、第１のノズル部材１１の溝部２１は、合わせ面２３に開口して合わせ面２３から上方に直線状に延びる直線状部２１ａと、直線状部２１ａの上端から上方に徐々に幅広となるように延びる逆ハの字形の鳩尾形部２１ｂとを備えている。また、第２のノズル部材１２の溝部２２は、合わせ面２３に開口して合わせ面２３から下方に直線状に延びる直線状部２２ａと、直線状部２２ａの下端から下方に徐々に幅広となるように延びるハの字形の鳩尾形部２２ｂとを備えている。溝部２１における角部２１ｃ及び溝部２２における角部２２ｃは、アール状に形成してもよい。これにより応力の集中を防止し、シム部材３０の破損を抑制できる。
また、一対のシム部材３０の各々は、図３に示すように、中空部１３の両側に形成されている対をなす溝部２１，２２に嵌め込まれ、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定する。各シム部材３０の断面形状は、図５に示すように、面対称となっている第１のノズル部材１１の溝部２１のアリ溝形状と第２のノズル部材１２の溝部２２のアリ溝形状とを合わせた形状と相補的な形状となっている。各シム部材３０は、第１のノズル部材１１の溝部２１に嵌め込まれる第１嵌合部３１と、第２のノズル部材１２の溝部２２に嵌め込まれる第２嵌合部３２とを備え、第１嵌合部３１及び第２嵌合部３２は一体に形成されている。
そして、本実施形態では、図５に示すように、溝部２１、２２の直線状部２１ａ、２２ａの幅に対応した各シム部材３０の最も幅狭部分（第１嵌合部３１及び第２嵌合部３２の結合部分）の幅Ａ１は３〜２０ｍｍ程度としてある。また、溝部２１、２２の鳩尾形部２１ｂ、２２ｂの最も幅広の部分の幅に対応した各シム部材３０の最も幅広の部分（第１嵌合部３１の上辺及び第２嵌合部３２の下片）の幅Ａ２は５〜３０ｍｍ程度としてある。また、溝部２１、２２の直線状部２１ａ、２２ａの上下合わせた長さに対応した各シム部材３０の直線部分の長さＡ３は０〜１５ｍｍ程度、溝部２１、２２全体を合わせた上下長さに対応した各シム部材３０の高さＡ４は１０〜４０ｍｍ程度としてある。ただし、Ａ１＜Ａ２、Ａ３＜Ａ４に設定される。なお、溝部２１，２２の前後方向の長さｌに対応した各シム部材３０の前後方向の長さは、５ｍｍ程度としてある。
そして、シム部材３０は、第１のノズル部材１１の後端面１１ｂ及び第２のノズル部材１２の後端面１２ｂから第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の各々の溝部２１，２２が延びる方向（前後方向）と平行な方向に各々の溝部２１，２２に着脱可能となっている。
そして、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及び各シム部材３０は、溶融亜鉛などの溶融金属に対して濡れ性が低く、塑性変形しづらく、かつ線膨張係数の低いセラミックス材やカーボン材を使用する。具体的には、セラミックス材として、アルミナ、サイアロン、窒化ケイ素、ジルコニア、チタン酸バリウム、ハイドロキシアパタイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、蛍石等が、カーボン材として、黒鉛が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、黒鉛は高酸化雰囲気では、酸化して揮発するため、表層にシリカなどのコーティングを施すことが好ましい。
そして、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及び各シム部材３０は、溶融亜鉛などの溶融金属に対して濡れ性が低く、塑性変形しづらく、かつ線膨張係数の低いセラミックス材やカーボン材を使用する。具体的には、セラミックス材として、アルミナ、サイアロン、窒化ケイ素、ジルコニア、チタン酸バリウム、ハイドロキシアパタイト、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、蛍石等が、カーボン材として、黒鉛が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、黒鉛は高酸化雰囲気では、酸化して揮発するため、表層にシリカなどのコーティングを施すことが好ましい。
なお、インバーやタングステンは、線膨張係数は低いが、塑性変形するため、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及び各シム部材３０の材質として、特に、各シム部材３０の材質として不適である。
ここで、セラミックス材やカーボン材としては、曲げ強度が６００ＭＰａ以上のものが好ましく、８００ＭＰａ以上のものがより好ましい。従って、セラミックス材としては、ジルコニア、窒化ケイ素、サイアロンなどを用いることが好ましい。これら材質を用いれば塑性変形しづらく、破壊強度以下であれば実質的な変形を抑制することができる。
ここで、セラミックス材やカーボン材としては、曲げ強度が６００ＭＰａ以上のものが好ましく、８００ＭＰａ以上のものがより好ましい。従って、セラミックス材としては、ジルコニア、窒化ケイ素、サイアロンなどを用いることが好ましい。これら材質を用いれば塑性変形しづらく、破壊強度以下であれば実質的な変形を抑制することができる。
実機操業中に亜鉛が第１のノズル部材１１及び／又は第２のノズル部材１２に付着してスリット１４を閉塞すると、その箇所で部分的にめっきの鋼帯Ｓに対する付着量が増加し、鋼帯Ｓの進行方向と同じ向きに線状の欠陥が生じる。このため、第１のノズル部材１１及び／又は第２のノズル部材１２に付着した亜鉛は、専用の治具によって取り除かれる。このとき、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２のそれぞれの表面の硬度が低い場合には、割れや欠けが発生するおそれがある。このような割れ、欠けを回避するために、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及び各シム部材３０に用いられるセラミックス材やカーボン材は、ビッカース硬さ８００ＨＶ以上が好ましく、１０００ＨＶ以上がより好ましい。同様の理由から、セラミックス材やカーボン材の破壊靱性は、５ＭＰａ・ｍ１／２以上であることが好ましく、７ＭＰａ・ｍ１／２以上であることがより好ましい。
ワイピングガスとして高温ガスを使用する場合、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２のそれぞれの耐熱衝撃性が高温ガス以下だと割れが発生するおそれがある。従って、セラミックス材やカーボン材の耐熱衝撃性はワイピングガスとして使用する温度以上であることが望ましく、耐熱衝撃性４３０℃以上のものが好ましく、６００℃以上のものがより好ましい。
熱影響のノズル変形を抑制するという観点から、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の線膨張係数は、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が固定されるノズルヘッダ１５の線膨張係数に対して１／２以下であることが好ましく、１／３以下がより好ましい。
熱影響のノズル変形を抑制するという観点から、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の線膨張係数は、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が固定されるノズルヘッダ１５の線膨張係数に対して１／２以下であることが好ましく、１／３以下がより好ましい。
次に、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定する方法について説明すると、先ず、第１のノズル部材１１を上側、第２のノズル部材１２を下側として上下に組み合わせる。
次いで、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２のそれぞれに、後端面１１ｂ、１２ｂからアリ溝加工を施して溝部２１、２２を形成する。
その後、第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２のそれぞれに、シム部材３０を第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の後端面１１ｂ、１２ｂ側から溝部２１，２２が延びる方向と平行な方向に嵌嵌め込む。
次いで、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２のそれぞれに、後端面１１ｂ、１２ｂからアリ溝加工を施して溝部２１、２２を形成する。
その後、第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２のそれぞれに、シム部材３０を第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の後端面１１ｂ、１２ｂ側から溝部２１，２２が延びる方向と平行な方向に嵌嵌め込む。
これにより、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２は固定される。ここで、溝部２１及び溝部２２のそれぞれにシム部材３０が嵌め込まれた状態では、図５に示すように、シム部材３０の第１嵌合部３１が溝部２１に、第２嵌合部３２が溝部２２に嵌め込まれている。この状態で、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が上下に離れようとすると、第１のノズル部材１１が溝部２１の鳩尾形部２１ｂの傾斜面と相補的な形状の第１嵌合部３１の傾斜面３１ａに引っかかる。一方、第２のノズル部材１２が溝部２２の鳩尾形部２２ｂの傾斜面と相補的な形状の第２嵌合部３２の傾斜面３２ａに引っかかる。ここで、シム部材３０は、塑性変形しづらい材質であるため、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２は上下に離れない。第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が上下に離れないことから、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の鋼帯Ｓ側の端部１１ｃ，１２ｃ間に形成されるスリット１４のギャップＬ３が保持される。
そして、固定された第１のノズル部材１１の後端面１１ｂ及び第２のノズル部材１２の後端面１２ｂを図示しないねじ等の固定部材によりノズルヘッダ１５の前端面に連結すればよい。
そして、固定された第１のノズル部材１１の後端面１１ｂ及び第２のノズル部材１２の後端面１２ｂを図示しないねじ等の固定部材によりノズルヘッダ１５の前端面に連結すればよい。
なお、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２のそれぞれにアリ溝加工をして溝部２１，２２を形成する工程は、第１のノズル部材１１を上側、第２のノズル部材１２を下側として上下に組み合わせる前に行ってもよい。この場合、溝部２１を形成した第１のノズル部材１１と溝部２２を形成した第２のノズル部材１２とを、溝部２１と溝部２２とが面対称になるように上下に組み合わせる。その後に、シム部材３０を第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の後端面１１ｂ、１２ｂ側から溝部２１，２２が延びる方向と平行な方向に嵌め込むようにする。ここで、溝部２１を形成した第１のノズル部材１１と溝部２２を形成した第２のノズル部材１２とを、溝部２１と溝部２２とが面対称になるように上下に組み合わせた際に、溝部２１、２２の精度を確認し、分解して溝部２１，２２を再加工して組み合わせるようにしても良い。あるいは、溝部２１を形成した第１のノズル部材１１と溝部２２を形成した第２のノズル部材１２とを、溝部２１と溝部２２とが面対称になるように上下に組み合わせた後に、溝部２１、２２に研磨等の加工を実施して所定の寸法に仕上げるようにしてもよい。
本実施形態に係るガスワイピングノズル１０が高温雰囲気下に置かれた場合、例えば、ワイピングガスを加熱しこのワイピングガスの加熱に伴ってガスワイピングノズル１０自体も加熱された場合、金属製のノズルヘッダ１５が熱膨張により上下方向、即ちスリット１４の幅方向Ｚに延びようとする。これにより、第１のノズル部材１１の後端面１１ｂ及び第２のノズル部材１２もそれに引張られ、上下に離れようとする。しかし、第１のノズル部材１１が溝部２１の鳩尾形部２１ｂの傾斜面と相補的な形状の第１嵌合部３１の傾斜面３１ａに引っかかる。一方、第２のノズル部材１２が溝部２２の鳩尾形部２２ｂの傾斜面と相補的な形状の第２嵌合部３２の傾斜面３２ａに引っかかる。ここで、シム部材３０は、塑性変形しづらい材質であるため、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２は上下に離れない。第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が上下に離れないことから、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の鋼帯Ｓ側の端部１１ｃ，１２ｃ間に形成されるスリット１４のギャップＬ３が保持される。
また、本実施形態に係るガスワイピングノズル１０にあっては、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２及びシム部材３０が全てセラミックス材又はカーボン材なので、線膨張係数が小さく、かつそれぞれの間で線膨張係数の差はない。このため、高温雰囲気下であっても、ガス噴射口としてのスリット１４の長さ方向Ｘに直交する幅方向のギャップＬ３をスリットの長さ方向Ｘに沿って均一に保持することができる。特に、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２のそれぞれは、後側から前側に向かって板厚が小さくなり板厚差があるので、同じ熱量を与えても温度上昇量が異なるため、線膨張係数の小さいセラミックス材又はカーボン材とするのが有効である。
ここで、ノズルヘッダ１５もセラミックス材又はカーボン材とすれば、スリット１４のギャップＬ３を均一に保持するのにより効果的であるが、高圧のワイピングガスに耐えられる（最低でも６０ｋＰａに耐え得る）セラミックス材又はカーボン材とするのが困難であるため、ノズルヘッダ１５はセラミックス材又はカーボン材としなかった。
また、特許文献３に示すガスワイピングノズルの場合には、固定部材によって、ノズル室におけるスリット側において、第１のリップ部及び第２のリップ部を固定しているので、ガスワイピングノズルを構成する部品の一部又は全部を交換する際の各組み立てについての組み立て後におけるスリットギャップのばらつきを抑制することができる。
また、特許文献３に示すガスワイピングノズルの場合には、固定部材によって、ノズル室におけるスリット側において、第１のリップ部及び第２のリップ部を固定しているので、ガスワイピングノズルを構成する部品の一部又は全部を交換する際の各組み立てについての組み立て後におけるスリットギャップのばらつきを抑制することができる。
しかしながら、特許文献３に示すガスワイピングノズルにおける上下ノズル部材を固定する固定部材やこの固定部材を固定する際に用いるボルトなどが金属製であるため、高温雰囲気下で当該固定部材やボルトなどが延び、これによってスリットギャップが変化し、スリットのギャップをスリットの長さ方向に沿って均一に保持することができないという問題がある。
これに対して、本実施形態に係るガスワイピングノズル１０にあっては、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２をセラミックス材又はカーボン材とするだけでなく、シム部材３０をもセラミックス材又はカーボン材とし、さらに、シム部材３０に、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の固定機能をも持たせている。このため、高温雰囲気下でスリット１４のギャップＬ３を広げように作用する第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定するための部材が存在しない。シム部材３０は、塑性変形しづらい材質であるため、高温雰囲気下であっても、ガス噴射口としてのスリット１４のギャップＬ３をスリットの長さ方向Ｘに沿って均一に保持することができる。
これに対して、本実施形態に係るガスワイピングノズル１０にあっては、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２をセラミックス材又はカーボン材とするだけでなく、シム部材３０をもセラミックス材又はカーボン材とし、さらに、シム部材３０に、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の固定機能をも持たせている。このため、高温雰囲気下でスリット１４のギャップＬ３を広げように作用する第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定するための部材が存在しない。シム部材３０は、塑性変形しづらい材質であるため、高温雰囲気下であっても、ガス噴射口としてのスリット１４のギャップＬ３をスリットの長さ方向Ｘに沿って均一に保持することができる。
また、シム部材３０に第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の固定機能を持たせずに、セラミックス材の第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を金属ボルトにより固定したとする。この場合、セラミックス材の第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２にボルト穴を開け、金属ボルトを当該ボルト穴に閉め込む必要がある。この場合、金属ボルトの締め込み時のトルクや熱膨張によってセラミックス材である第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が破損してしまうおそれがある。
これに対して、本実施形態に係るガスワイピングノズル１０にあっては、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２をセラミックス材又はカーボン材とするだけでなく、シム部材３０をもセラミックス材又はカーボン材とし、さらに、シム部材３０に、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の固定機能をも持たせている。このため、金属ボルトの締め込み時のトルクや熱膨張によって第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が破損してしまうことはない。
これに対して、本実施形態に係るガスワイピングノズル１０にあっては、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２をセラミックス材又はカーボン材とするだけでなく、シム部材３０をもセラミックス材又はカーボン材とし、さらに、シム部材３０に、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の固定機能をも持たせている。このため、金属ボルトの締め込み時のトルクや熱膨張によって第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が破損してしまうことはない。
次に、図６及び図７を参照して、第１のノズル部材の溝部、第２のノズル部材の溝部、及びシム部材の変形例を説明する。
図６及び図７に示す第１のノズル部材１１の溝部４１及び第２のノズル部材１２の溝部４２は、基本構成は図３乃至図５に示す第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２と同様である。しかし、第１のノズル部材１１の溝部４１及び第２のノズル部材１２の溝部４２の断面形状が図３乃至図５に示す第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２の断面形状と相違している。そして、この断面形状の相違にともなって図６及び図７に示すシム部材５０の断面形状も図３乃至図５に示すシム部材３０の断面形状と相違している。
図６及び図７に示す第１のノズル部材１１の溝部４１及び第２のノズル部材１２の溝部４２は、基本構成は図３乃至図５に示す第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２と同様である。しかし、第１のノズル部材１１の溝部４１及び第２のノズル部材１２の溝部４２の断面形状が図３乃至図５に示す第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２の断面形状と相違している。そして、この断面形状の相違にともなって図６及び図７に示すシム部材５０の断面形状も図３乃至図５に示すシム部材３０の断面形状と相違している。
即ち、図６及び図７に示す第１のノズル部材１１の溝部４１及び第２のノズル部材１２の溝部４２の各々の断面形状は、Ｔ型溝形状となっている。具体的に述べると、第１のノズル部材１１の溝部４１は、合わせ面２３に開口して合わせ面２３から上方に直線状に延びる第１直線状部４１ａと、第１直線状部４１ａの上端から合わせ面２３と平行に第１直線状部４１ａを挟んで対称に延びる第２直線状部４１ｂとを備えている。また、第２のノズル部材１２の溝部４２は、合わせ面２３に開口して合わせ面２３から下方に直線状に延びる第１直線状部４２ａと、第１直線状部４２ａの下端から合わせ面２３と平行に第１直線状部４２ａを挟んで対称に延びる第２直線状部４２ｂとを備えている。溝部４１における角部４１ｃ及び溝部４２における角部４２ｃは、アール状に形成してもよい。これにより応力の集中を防止し、シム部材５０の破損を抑制できる。
なお、第１のノズル部材１１の溝部４１は、第１のノズル部材１１の後端面１１ｂ（図１及び図２参照）から前方に向かって長さｌにわたって延びている。また、第２のノズル部材１２の溝部４２も、第２のノズル部材１２の後端面１２ｂ（図１及び図２参照）から前方に向かって長さｌにわたって延びている。本実施形態では、溝部４１，４２の前後方向の長さｌは、５ｍｍ程度となっている。
また、シム部材５０の断面形状は、図６に示すように、面対称となっている第１のノズル部材１１の溝部４１のＴ型溝形状と第２のノズル部材１２の溝部４２のＴ型溝形状とを合わせたＩ型溝形状と相補的な形状となっている。シム部材５０は、図７に示すように、第１のノズル部材１１の溝部４１に嵌め込まれる第１嵌合部５１と、第２のノズル部材１２の溝部４２に嵌め込まれる第２嵌合部５２とを備え、第１嵌合部５１及び第２嵌合部５２は一体に形成されている。
また、シム部材５０の断面形状は、図６に示すように、面対称となっている第１のノズル部材１１の溝部４１のＴ型溝形状と第２のノズル部材１２の溝部４２のＴ型溝形状とを合わせたＩ型溝形状と相補的な形状となっている。シム部材５０は、図７に示すように、第１のノズル部材１１の溝部４１に嵌め込まれる第１嵌合部５１と、第２のノズル部材１２の溝部４２に嵌め込まれる第２嵌合部５２とを備え、第１嵌合部５１及び第２嵌合部５２は一体に形成されている。
そして、図７に示すように、溝部４１、４２の第１直線状部４１ａ、４２ａの幅に対応したシム部材５０の最も幅狭部分の幅Ｂ１は３〜２０ｍｍ程度、溝部４１、４２の第２直線状部４１ｂ、４２ｂの最も幅広の部分の幅に対応したシム部材５０の最も幅広の部分（第１嵌合部５１の上辺及び第２嵌合部５２の下片）の幅Ｂ２は５〜３０ｍｍ程度としてある。また、溝部４１、４２の第１直線状部４１ａ、４２ａの上下合わせた長さに対応したシム部材５０の直線部分の長さＢ３は５〜５０ｍｍ程度、溝部４１、４２全体を合わせた上下長さに対応したシム部材５０の高さＢ４は１０〜４０ｍｍ程度としてある。ただし、Ｂ１＜Ｂ２、Ｂ３＜Ｂ４に設定される。なお、溝部４１，４２の前後方向の長さｌに対応したシム部材５０の前後方向の長さは、５ｍｍ程度としてある。
ここで、溝部４１及び溝部４２のそれぞれにシム部材５０が嵌め込まれた状態では、図７に示すように、シム部材５０の第１嵌合部５１が溝部４１に、第２嵌合部５２が溝部４２に嵌め込まれている。この状態で、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が上下に離れようとすると、第１のノズル部材１１が溝部４１の第２直線状部４１ｂと相補的な形状の第１嵌合部５１の幅広部分の下面５１ａに引っかかる。一方、第２のノズル部材１２が溝部４２の第２直線状部４２ｂと相補的な形状の第２嵌合部５２の幅広部分の上面５２ａに引っかかる。ここで、シム部材５０は塑性変形しづらい材質であるため、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２は上下に離れない。第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が上下に離れないことから、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の鋼帯Ｓ側の端部１１ｃ，１２ｃ間に形成されるスリット１４のギャップＬ３が保持される。
そして、図６及び図７に示すガスワイピングノズル１０が高温雰囲気下に置かれた場合、例えば、ワイピングガスを加熱しこのワイピングガスの加熱に伴ってガスワイピングノズル１０自体も加熱された場合、金属製のノズルヘッダ１５（図１及び図２参照）が熱膨張により上下方向、即ちスリット１の幅方向Ｚに延びようとする。これにより、第１のノズル部材１１の後端面１１ｂ及び第２のノズル部材１２もそれに引張られ、上下に離れようとする。しかし、第１のノズル部材１１が溝部４１の第２直線状部４１ｂと相補的な形状の第１嵌合部５１の幅広部分の下面５１ａに引っかかる。一方、第２のノズル部材１２が溝部４２の第２直線状部４２ｂと相補的な形状の第２嵌合部５２の幅広部分の上面５２ａに引っかかる。ここで、シム部材５０は塑性変形しづらい材質であるため、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２は上下に離れない。第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が上下に離れないことから、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の鋼帯Ｓ側の端部１１ｃ，１２ｃ間に形成されるスリット１４のギャップＬ３が保持される。
なお、シム部材５０は、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２とともにセラミックス材又はカーボン材であり、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定する機能をも有するので、図３乃至図５に示す溝部２１、２２及びシム部材３０用いた場合と同様の効果を発揮する。
次に、図８及び図９を参照して、第１のノズル部材の溝部とシム部材との接続、及び第２のノズル部材の溝部とシム部材との接続にピンを使用した例を説明する。
先ず、図８及び図９に示す第１のノズル部材１１の溝部６１及び第２のノズル部材１２の溝部６２は、基本構成は図３乃至図５に示す第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２と同様である。しかし、第１のノズル部材１１の溝部６１及び第２のノズル部材１２の溝部６２の断面形状が図３乃至図５に示す第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２の断面形状と相違している。そして、この断面形状の相違にともなって図８及び図９に示すシム部材７０の断面形状も図３乃至図５に示すシム部材３０の断面形状と相違している。
先ず、図８及び図９に示す第１のノズル部材１１の溝部６１及び第２のノズル部材１２の溝部６２は、基本構成は図３乃至図５に示す第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２と同様である。しかし、第１のノズル部材１１の溝部６１及び第２のノズル部材１２の溝部６２の断面形状が図３乃至図５に示す第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２の断面形状と相違している。そして、この断面形状の相違にともなって図８及び図９に示すシム部材７０の断面形状も図３乃至図５に示すシム部材３０の断面形状と相違している。
図８及び図９に示す第１のノズル部材１１の溝部６１及び第２のノズル部材１２の溝部６２の各々の断面形状は、長方形状となっている。そして、第１のノズル部材１１の溝部６１は、第１のノズル部材１１の後端面１１ｂ（図１及び図２参照）から前方に向かって長さｌにわたって延びている。また、第２のノズル部材１２の溝部６２も、第２のノズル部材１２の後端面１２ｂ（図１及び図２参照）から前方に向かって長さｌにわたって延びている。本実施形態では、溝部４１，４２の前後方向の長さｌは、５ｍｍ程度となっている。また、溝部６１における角部６１ｃ及び溝部６２における角部６２ｃは、アール状に形成してもよい。これにより、応力の集中を防止し、シム部材７０の破損を抑制できる。
また、シム部材７０は、直方体形状であり、その断面形状は、図９に示すように、面対称となっている第１のノズル部材１１の溝部６１の長方形状と第２のノズル部材１２の溝部６２の長方形状とを合わせた長方形状と相補的な形状となっている。そして、図９に示すように、溝部６１、６２の幅に対応したシム部材７０の幅Ｃ１は５〜２０ｍｍ程度、溝部６１、６２の上下合わせた長さに対応したシム部材７０の高さＣ２は５〜４０ｍｍ程度、溝部６１，６２の前後方向の長さｌ（図３参照）に対応したシム部材７０の前後方向の長さは、５ｍｍ程度としてある。
そして、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の固定に際し、第１のノズル部材１１の溝部６１及び第２のノズル部材１２の溝部６２の各々にシム部材７０を嵌め込む。更に、複数のピン７１を用いて第１のノズル部材１１の溝部６１とシム部材７０との接続、及び第２のノズル部材１２の溝部６２とシム部材７０との接続を行う。このように、本実施形態においては、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を組み合わせる前にシム部材７０を嵌め込むことができるので、シム部材７０を第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の各々の後端面１１ｂ、１２ｂから溝部６１、６２に挿入しなくても組み立てが可能となる。従って、シム部材７０は、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の奥行方向Ｙにおいて複数箇所設けてもよく、これによりスリット１４のギャップＬ３をより高精度に保持することができる。
ここで、ピン７１は、本実施形態にあっては、図８に示すように、第１のノズル部材１１の溝部６１とシム部材７０との接続に用いられる２つのピンと、第２のノズル部材１２の溝部６２とシム部材７０との接続に用いられる２つのピンの合計４つのピン７１が用いられる。シム部材７０を第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の奥行方向Ｙにおいて複数箇所設ける場合、シム部材７０の個数に応じて用いるピンの数を増やせば良い。
そして、第１のノズル部材１１の溝部６１とシム部材７０との接続に際し、ピン７１は、図８及び図９に示すように、溝部６１，６２にシム部材７０が嵌め込まれた後、第１のノズル部材１１の側面１１ｄからシム部材７０に所定の深さＣ３に至るまで差し込まれる。同様に、第２のノズル部材１２の溝部６２とシム部材７０との接続に際し、ピン７１は、図８及び図９に示すように、溝部６１，６２にシム部材７０が嵌め込まれた後、第２のノズル部材１２の側面１２ｄからシム部材７０に対し所定の深さＣ３に至るまで差し込まれる。
そして、第１のノズル部材１１の溝部６１とシム部材７０との接続に際し、ピン７１は、図８及び図９に示すように、溝部６１，６２にシム部材７０が嵌め込まれた後、第１のノズル部材１１の側面１１ｄからシム部材７０に所定の深さＣ３に至るまで差し込まれる。同様に、第２のノズル部材１２の溝部６２とシム部材７０との接続に際し、ピン７１は、図８及び図９に示すように、溝部６１，６２にシム部材７０が嵌め込まれた後、第２のノズル部材１２の側面１２ｄからシム部材７０に対し所定の深さＣ３に至るまで差し込まれる。
なお、各ピン７１は、本実施形態では、円柱で形成され、その直径Ｃ４はΦ１〜１０ｍｍ程度、ピン７１の差し込み深さＣ３は１〜１５ｍｍ程度とする。但し、ピン７１の差し込み深さＣ３＜シム部材７０の幅Ｃ１、ピン７１の直径Ｃ４＜シム部材７０の高さＣ２とする。各ピン７１の材質としても同様に、セラミックス材又はカーボン材が好ましい。また、各ピン７１の曲げ強度は、６００ＭＰａ以上のものが好ましく、８００ＭＰａ以上のものがより好ましい。従って、セラミックス材としてはジルコニア、窒化ケイ素、サイアロンなどを用いることが好ましい。
そして、図８及び図９に示すガイピングガスノズル１０が高温雰囲気下に置かれた場合、例えば、ワイピングガスを加熱しこのワイピングガスの加熱に伴ってガスワイピングノズル１０自体も加熱された場合、金属製のノズルヘッダ１５（図１及び図２参照）が熱膨張により上下方向、即ちスリット１の幅方向Ｚに延びようとする。これにより、第１のノズル部材１１の後端面１１ｂ及び第２のノズル部材１２もそれに引張られ、上下に離れようとする。しかし、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２がピン７１によってシム部材７０に接続されており、シム部材７０は塑性変形しづらい材質なので、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２は上下に離れない。第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が上下に離れないことから、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の鋼帯Ｓ側の端部１１ｃ，１２ｃ間に形成されるスリット１４のギャップＬ３が保持される。
次に、鋼帯Ｓの製造においては、ガスワイピングノズル１０のスリット１４から噴射した直後のワイピングガスの温度Ｔ（℃）が、溶融金属の融点ＴＭ（℃）との関係で、ＴＭ−１５０≦Ｔ≦ＴＭ＋２５０を満たすように、ワイピングガスの温度制御を行うことが好ましい。当該ワイピングガスの温度Ｔ（℃）をこの範囲で制御すると、溶融金属の冷却及び凝固を抑制できるため、粘度ムラが生じにくくなり、湯ジワの発生を抑制することができる。一方、当該ワイピングガスの温度Ｔ（℃）がＴＭ−１５０℃未満で低すぎると、溶融金属の流動性に影響を及ぼさないため、湯ジワの発生抑制には効果がない。また、当該ワイピングガスの温度Ｔ（℃）がＴＭ＋２５０℃よりも高いと、合金化が促進して、鋼板の外観が悪化してしまう。
また、ガスワイピングノズル１０に供給するワイピングガスの昇温方法については、特に限定されない。例えば、熱交換器で加熱昇温して供給する方法、焼鈍炉の燃焼排ガスと空気とを混合する方法が挙げられる。
また、本実施形態に係るガスワイピングノズル及び溶融金属めっき金属帯の製造方法を適用して製造される溶融金属めっき金属帯としては、溶融亜鉛めっき鋼帯が挙げられる。この溶融亜鉛めっき鋼帯は、溶融亜鉛めっき処理後合金化処理を施さないめっき鋼板（ＧＩ）と、合金化処理を施すめっき鋼板（ＧＡ）のいずれをも含む。但し、本実施形態に係るガスワイピングノズル及び溶融金属めっき金属帯の製造方法を適用して製造される溶融金属めっき金属帯は、これに限らず、亜鉛以外のアルミニウム、スズなどの他の溶融金属を含む溶融金属めっき鋼帯全般を含むものである。
また、本実施形態に係るガスワイピングノズル及び溶融金属めっき金属帯の製造方法を適用して製造される溶融金属めっき金属帯としては、溶融亜鉛めっき鋼帯が挙げられる。この溶融亜鉛めっき鋼帯は、溶融亜鉛めっき処理後合金化処理を施さないめっき鋼板（ＧＩ）と、合金化処理を施すめっき鋼板（ＧＡ）のいずれをも含む。但し、本実施形態に係るガスワイピングノズル及び溶融金属めっき金属帯の製造方法を適用して製造される溶融金属めっき金属帯は、これに限らず、亜鉛以外のアルミニウム、スズなどの他の溶融金属を含む溶融金属めっき鋼帯全般を含むものである。
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに種々の変更、改良を行うことができる。
例えば、シム部材のみをセラミックス材又はカーボン材とし、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２をセラミックス材又はカーボン材とする必要は必ずしもない。
また、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材の全てをセラミックス材又はカーボン材としてあるが、これは、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材の全てを同一の材質としなくてもよい概念である。但し、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材が全て同じ材質であることが好ましい。これにより、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材の間で線膨張係数の差を確実になくすことができる。
例えば、シム部材のみをセラミックス材又はカーボン材とし、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２をセラミックス材又はカーボン材とする必要は必ずしもない。
また、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材の全てをセラミックス材又はカーボン材としてあるが、これは、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材の全てを同一の材質としなくてもよい概念である。但し、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材が全て同じ材質であることが好ましい。これにより、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材の間で線膨張係数の差を確実になくすことができる。
また、第１のノズル部材１１の溝部２１，４１及び第２のノズル部材１２の溝部２２，４２の各々は、シム部材が嵌め込まれて第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定できるものであれば、必ずしも第１のノズル部材１１と第２のノズル部材１２との合わせ面２３を対称面として面対称となっている必要はない。
また、第１のノズル部材１１の溝部２１，４１及び第２のノズル部材１２の溝部２２，４２の各々にシム部材が嵌め込まれて第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定できるものであれば、第１のノズル部材１１の溝部２１，４１及び第２のノズル部材１２の溝部２２，４２の断面形状は、アリ溝形状であったり、Ｔ型溝形状である必要もない。
また、第１のノズル部材１１の溝部２１，４１及び第２のノズル部材１２の溝部２２，４２の各々にシム部材が嵌め込まれて第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定できるものであれば、第１のノズル部材１１の溝部２１，４１及び第２のノズル部材１２の溝部２２，４２の断面形状は、アリ溝形状であったり、Ｔ型溝形状である必要もない。
また、シム部材は、第１のノズル部材１１の溝部２１，４１及び第２のノズル部材１２の溝部２２，４２の各々に嵌め込まれて第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定できるものであれば、その断面形状が、面対称となっている第１のノズル部材１１の溝部２１，４１のアリ溝形状、Ｔ型溝形状と第２のノズル部材１２の溝部２２，４２のアリ溝形状、Ｔ型溝形状とを合わせた形状と相補的な形状である必要はない。
また、シム部材は、長さ方向Ｘにおいて独立した部材として二つ設ける態様に限られない。例えば、シム部材の一部が第１のノズル部材１１の溝部及び第２のノズル部材１２の溝部の各々に嵌め込まれさえすれば、シム部材は各ノズル部材の溝部に嵌め込まれる部位同士を連結する連結部を設け、一体の部材としてもよい。
また、シム部材は、長さ方向Ｘにおいて独立した部材として二つ設ける態様に限られない。例えば、シム部材の一部が第１のノズル部材１１の溝部及び第２のノズル部材１２の溝部の各々に嵌め込まれさえすれば、シム部材は各ノズル部材の溝部に嵌め込まれる部位同士を連結する連結部を設け、一体の部材としてもよい。
また、ピン７１を使用して第１のノズル部材１１の溝部６１とシム部材７０との接続、及び第２のノズル部材１２の溝部６２とシム部材７０との接続を行う場合、溝部６１、６２の断面形状は、長方形状に限らず、アリ溝形状、Ｔ型溝形状、その他の形状であってもよい。また、シム部材７０の断面形状は、その溝部６１，６２の断面形状に対応して変更すればよい。また、ピン７１の形状は円柱である必要はなく、直方体や他の形状であってもよい。
なお、第１のノズル部材１１と第２のノズル部材１２との合わせ面２３の間隔が変化すると、その合わせ面２３からワイピングガスが漏れてしまうおそれがある。このため、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２に溝部２１、２２とは別個の奥行方向Ｙに延びる溝部を各々形成し、この溝部各々に、図示しない高さ５〜１０ｍｍ、合わせ面２３に合わせた長さの側壁を挿入して合わせ面２３からのガス漏れを防止してもよい。
なお、第１のノズル部材１１と第２のノズル部材１２との合わせ面２３の間隔が変化すると、その合わせ面２３からワイピングガスが漏れてしまうおそれがある。このため、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２に溝部２１、２２とは別個の奥行方向Ｙに延びる溝部を各々形成し、この溝部各々に、図示しない高さ５〜１０ｍｍ、合わせ面２３に合わせた長さの側壁を挿入して合わせ面２３からのガス漏れを防止してもよい。
ここで、合わせ面２３からのワイピングガスの漏れを防止するための側壁とシム部材とを同一部材としてもよい。この場合は、シム部材は奥行方向Ｙのスリット１４側に向かうほどスリット幅方向Ｚの高さが小さくなるように、５〜１０ｍｍ程度の高さにすることが好ましい。また、この場合、合わせ面２３からのガス漏れを防げるようにシム部材の前後方向の長さを、合わせ面２３の奥行方向Ｙの長さに合わせることが好ましい。そして、シム部材が側壁の役割を兼ねる場合、断面形状が長方形の場合には、ピン７１を使用して第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部１２にシム部材を固定する必要がある。
図１に示す基本構成の連続溶融金属めっき設備１を用いて、板厚１．０ｍｍ、板幅１２００ｍｍの鋼帯Ｓを通板速度２．０ｍ／ｓで溶融亜鉛浴に進入させて、溶融亜鉛めっき鋼帯を製造した。ワイピングノズル１０のスリット１４の寸法は、長さＬ１が１８００ｍｍ、奥行きＬ２が２０ｍｍ、幅（ギャップ）Ｌ３が１．２ｍｍである。また、実験時の溶融亜鉛めっき浴温度は４６０℃、ワイピングノズル先端のガス温度Ｔは５００℃で実施した。ワイピングガスは、燃焼器の排ガスと空気とを混合して調整したガスを使用した。また、溶融亜鉛めっき浴の融点ＴＭは４２０℃である。
以下の発明例及び比較例で記載のサイアロンの曲げ強度は９８０ＭＰａ、ビッカース硬さは１６２０ＨＶ、破壊靱性は６ＭＰａ・ｍ１／２、耐熱衝撃性は６５０℃、線膨張係数は３．２×１０−６／Ｋである。また、クロムモリブデン鋼の降伏応力は４００ＭＰａ、ビッカース硬さは３００ＨＶ、破壊靱性は２３６ＭＰａ・ｍ１／２、線膨張係数は１１．２×１０−６／Ｋである。
以下、発明例１〜３及び比較例１〜２のガスワイピングノズルの材質及び構造について説明する。
以下、発明例１〜３及び比較例１〜２のガスワイピングノズルの材質及び構造について説明する。
（発明例１）
発明例１では、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材３０の材質は全てサイアロン、ノズルヘッダ１５の材質はクロムモリブデン鋼とした。また、図４及び図５に示すように、第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２の各々の断面形状をアリ溝形状とし、シム部材３０の断面形状を、面対称となっている第１のノズル部材１１の溝部２１のアリ溝形状と第２のノズル部材１２の溝部２２のアリ溝形状とを合わせた形状と相補的な形状とした。そして、シム部材３０の最も幅狭部分の幅Ａ１は５ｍｍ、シム部材３０の最も幅広の部分の幅Ａ２は１５ｍｍ、シム部材３０の直線部分の長さＡ３は５ｍｍ、シム部材３０の高さＡ４は２０ｍｍとし、シム部材３０の前後方向の長さは、５ｍｍとした。
発明例１では、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材３０の材質は全てサイアロン、ノズルヘッダ１５の材質はクロムモリブデン鋼とした。また、図４及び図５に示すように、第１のノズル部材１１の溝部２１及び第２のノズル部材１２の溝部２２の各々の断面形状をアリ溝形状とし、シム部材３０の断面形状を、面対称となっている第１のノズル部材１１の溝部２１のアリ溝形状と第２のノズル部材１２の溝部２２のアリ溝形状とを合わせた形状と相補的な形状とした。そして、シム部材３０の最も幅狭部分の幅Ａ１は５ｍｍ、シム部材３０の最も幅広の部分の幅Ａ２は１５ｍｍ、シム部材３０の直線部分の長さＡ３は５ｍｍ、シム部材３０の高さＡ４は２０ｍｍとし、シム部材３０の前後方向の長さは、５ｍｍとした。
（発明例２）
発明例２では、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材３０の材質は全てサイアロン、ノズルヘッダ１５の材質はクロムモリブデン鋼とした。また、図６及び図７に示すように、第１のノズル部材１１の溝部４１及び第２のノズル部材１２の溝部４２の各々の断面形状をＴ型溝形状とし、シム部材５０の断面形状を、面対称となっている第１のノズル部材１１の溝部４１のＴ型溝形状と第２のノズル部材１２の溝部４２のＴ型溝形状とを合わせたＩ型溝形状と相補的な形状とした。そして、シム部材５０の最も幅狭部分の幅Ｂ１は５ｍｍ、シム部材５０の最も幅広の部分の幅Ｂ２は１５ｍｍ、シム部材５０の直線部分の長さＢ３は１０ｍｍ、シム部材５０の高さＢ４は２０ｍｍとし、シム部材５０の前後方向の長さは、５ｍｍとした。
発明例２では、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材３０の材質は全てサイアロン、ノズルヘッダ１５の材質はクロムモリブデン鋼とした。また、図６及び図７に示すように、第１のノズル部材１１の溝部４１及び第２のノズル部材１２の溝部４２の各々の断面形状をＴ型溝形状とし、シム部材５０の断面形状を、面対称となっている第１のノズル部材１１の溝部４１のＴ型溝形状と第２のノズル部材１２の溝部４２のＴ型溝形状とを合わせたＩ型溝形状と相補的な形状とした。そして、シム部材５０の最も幅狭部分の幅Ｂ１は５ｍｍ、シム部材５０の最も幅広の部分の幅Ｂ２は１５ｍｍ、シム部材５０の直線部分の長さＢ３は１０ｍｍ、シム部材５０の高さＢ４は２０ｍｍとし、シム部材５０の前後方向の長さは、５ｍｍとした。
（発明例３）
発明例３では、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材３０の材質は全てサイアロン、ノズルヘッダ１５の材質はクロムモリブデン鋼とした。また、図８及び図９に示すように、第１のノズル部材１１の溝部６１及び第２のノズル部材１２の溝部６２の各々の断面形状を長方形状とし、シム部材７０を直方体形状とした。そして、シム部材７０の幅Ｃ１は１５ｍｍ、シム部材５０の高さＣ２は２０ｍｍとし、シム部材７０の前後方向の長さは、５ｍｍとした。
また、ピン７１を用いて第１のノズル部材１１の溝部６１とシム部材７０との接続、及び第２のノズル部材１２の溝部６２とシム部材７０との接続を行った。ピン７１の差し込み深さＣ３は１０ｍｍ、ピン７１の直径Ｃ４はΦ３ｍｍとした。
発明例３では、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材３０の材質は全てサイアロン、ノズルヘッダ１５の材質はクロムモリブデン鋼とした。また、図８及び図９に示すように、第１のノズル部材１１の溝部６１及び第２のノズル部材１２の溝部６２の各々の断面形状を長方形状とし、シム部材７０を直方体形状とした。そして、シム部材７０の幅Ｃ１は１５ｍｍ、シム部材５０の高さＣ２は２０ｍｍとし、シム部材７０の前後方向の長さは、５ｍｍとした。
また、ピン７１を用いて第１のノズル部材１１の溝部６１とシム部材７０との接続、及び第２のノズル部材１２の溝部６２とシム部材７０との接続を行った。ピン７１の差し込み深さＣ３は１０ｍｍ、ピン７１の直径Ｃ４はΦ３ｍｍとした。
（比較例１）
図１０には、比較例１のガスワイピングノズルの構造を説明するための断面が示されている。
図１０に示すガスワイピングノズル１０において、第１のノズル部材１１の溝部８１は、中空部形成用空間１３ａの長さ方向Ｘの両側に一対形成され、第２のノズル部材１２の溝部８２は、中空部形成用空間１３ｂの長さ方向Ｘの両側に一対形成されている。そして、各溝部８１，８２は、第１のノズル部材１１と第２のノズル部材１２との合わせ面２３に開口するように形成され、第１のノズル部材１１の後端面又は第２のノズル部材１２の後端面から前方に向かって所定長さにわたって延びている。
図１０には、比較例１のガスワイピングノズルの構造を説明するための断面が示されている。
図１０に示すガスワイピングノズル１０において、第１のノズル部材１１の溝部８１は、中空部形成用空間１３ａの長さ方向Ｘの両側に一対形成され、第２のノズル部材１２の溝部８２は、中空部形成用空間１３ｂの長さ方向Ｘの両側に一対形成されている。そして、各溝部８１，８２は、第１のノズル部材１１と第２のノズル部材１２との合わせ面２３に開口するように形成され、第１のノズル部材１１の後端面又は第２のノズル部材１２の後端面から前方に向かって所定長さにわたって延びている。
そして、第１のノズル部材１１の溝部８１と第２のノズル部材１２の溝部８２とは、互いに第１のノズル部材１１と第２のノズル部材１２との合わせ面２３で連通し、当該合わせ面２３を対称面として面対称となっている。
そして、第１のノズル部材１１の溝部８１及び第２のノズル部材１２の溝部８２の各々の断面形状を長方形状とし、対をなす溝部８１，８２に嵌め込まれるシム部材９０は直方体形状となっている。
さらに、対をなす溝部８１、８２に嵌合しているシム部材９０を第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２に固定するために、２個の金属ボルト９１で第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の上下からシム部材９０を挟み込む。これにより、シム部材９０が第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２に固定され、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が固定される。
そして、第１のノズル部材１１の溝部８１及び第２のノズル部材１２の溝部８２の各々の断面形状を長方形状とし、対をなす溝部８１，８２に嵌め込まれるシム部材９０は直方体形状となっている。
さらに、対をなす溝部８１、８２に嵌合しているシム部材９０を第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２に固定するために、２個の金属ボルト９１で第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の上下からシム部材９０を挟み込む。これにより、シム部材９０が第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２に固定され、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２が固定される。
つまり、発明例１〜３では、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２の各々の溝部の形状とこれに嵌め込まれるシム部材の形状を工夫することで、ボルトを使用せず、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定しているが、比較例１では、金属ボルト９１を使用して第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定している。
また、比較例１では、このような構造のガスワイピングノズル１０において、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、シム部材９０、及びノズルヘッダ１５の材質を全てクロムモリブデン鋼とした。
また、比較例１では、このような構造のガスワイピングノズル１０において、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、シム部材９０、及びノズルヘッダ１５の材質を全てクロムモリブデン鋼とした。
（比較例２）
比較例２では、ガスワイピングノズルの構造は図１０に示すものと同様の構造となっている。つまり、比較例２では、ガスワイピングノズル１０において、比較例１と同様に、金属ボルト９１を使用して第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定している。
また、比較例２では、このような構造のガスワイピングノズル１０において、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材９０の材質は全てサイアロン、ノズルヘッダ１５の材質はクロムモリブデン鋼とした。
比較例２では、ガスワイピングノズルの構造は図１０に示すものと同様の構造となっている。つまり、比較例２では、ガスワイピングノズル１０において、比較例１と同様に、金属ボルト９１を使用して第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を固定している。
また、比較例２では、このような構造のガスワイピングノズル１０において、第１のノズル部材１１、第２のノズル部材１２、及びシム部材９０の材質は全てサイアロン、ノズルヘッダ１５の材質はクロムモリブデン鋼とした。
発明例１〜３及び比較例１〜２において、ノズル破損状況、スリットギャップ変化率、幅方向めっき付着量偏差、線状マーク発生率を評価した。スリットギャップ変化率（％）は、ワイピングノズル１０の幅方向（スリット１４の長さ方向Ｘ）における最大のスリットギャップ量（スリット１４の長さ方向Ｘに直交する幅方向ＺのギャップＬ３の大きさ）／最小のスリットギャップ量×１００で示される値である。また、幅方向めっき付着量偏差（％）は、鋼帯Ｓの幅方向における最大めっき付着量／最小めっき付着量×１００で示される値である。更に、線状マーク発生率（％）は、各製造条件で通過した鋼帯Ｓの長さに対する検査工程で目視により線状マーク欠陥ありと判定された鋼帯Ｓの長さの比率である。
結果を表１に示す。
表１から明らかなように、発明例１〜３では、比較例１〜２よりもスリットギャップ変化率、幅方向めっき付着量偏差、線状マーク発生率を大幅に減少することができた。
また、製造終了後、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を分解して目視検査を行ったが、発明例１〜３及び比較例１のいずれの条件もノズル破損は見られなかった。一方、比較例２では、ノズル破損が見られた。これは、金属ボルト９１が熱膨張することで、金属よりも靱性の低いセラミックス（サイアロン）が破損したためと考えられる。
また、製造終了後、第１のノズル部材１１及び第２のノズル部材１２を分解して目視検査を行ったが、発明例１〜３及び比較例１のいずれの条件もノズル破損は見られなかった。一方、比較例２では、ノズル破損が見られた。これは、金属ボルト９１が熱膨張することで、金属よりも靱性の低いセラミックス（サイアロン）が破損したためと考えられる。
なお、発明例１〜３及び比較例１〜２のいずれにおいても、ガスワイピングノズル１０のスリット１４から噴射した直後のワイピングガスの温度Ｔ（℃）が、溶融金属の融点ＴＭ（℃）との関係で、ＴＭ−１５０≦Ｔ≦ＴＭ＋２５０を満たすように、ワイピングガスの温度制御がなされている。このため、発明例１〜３及び比較例１〜２のいずれにおいても、湯ジワ欠陥は発生しなかった。
従って、本発明に係るガスワイピングノズル及び溶融金属めっき金属帯の製造方法によれば、高温雰囲気下であっても、ガス噴射口としてのスリット１４の長さ方向Ｘに直交する幅方向ＺのギャップＬ３をスリット１４の長さ方向Ｘに沿って均一に保持することができることが確認できた。
従って、本発明に係るガスワイピングノズル及び溶融金属めっき金属帯の製造方法によれば、高温雰囲気下であっても、ガス噴射口としてのスリット１４の長さ方向Ｘに直交する幅方向ＺのギャップＬ３をスリット１４の長さ方向Ｘに沿って均一に保持することができることが確認できた。
１ 連続溶融金属めっき設備
２ スナウト
３ めっき槽
４ 溶融金属浴
５ シンクロール
６ サポートロール
１０ ガスワイピングノズル
１１ 第１のノズル部材
１１ａ 前端面
１１ｂ 後端面
１１ｃ 端部
１１ｄ 側面
１２ 第２のノズル部材
１２ａ 前端面
１２ｂ 後端面
１２ｃ 端部
１２ｄ 側面
１３ 中空部
１３ａ 中空部形成用空間
１３ｂ 中空部形成用空間
１３ｃ 中空部形成用空間
１４ スリット
１５ ノズルヘッダ
１６ ガス供給路
１７ ガス供給管
２１ 第１のノズル部材の溝部
２１ａ 直線状部
２１ｂ 鳩尾形部
２１ｃ 角部
２２ 第２のノズル部材の溝部
２２ａ 直線状部
２２ｂ 鳩尾形部
２２ｃ 角部
２３ 合わせ面
３０ シム部材
３１ 第１嵌合部
３１ａ 傾斜面
３２ 第２嵌合部
３２ａ 傾斜面
４１ 第１のノズル部材の溝部
４１ａ 第１直線状部
４１ｂ 第２直線状部
４１ｃ 角部
４２ 第２のノズル部材の溝部
４２ａ 第１直線状部
４２ｂ 第２直線状部
４２ｃ 角部
５０ シム部材
５１ 第１嵌合部
５１ａ 下面
５２ 第２嵌合部
５２ａ 上面
６１ 第１のノズル部材の溝部
６１ａ 角部
６２ 第２のノズル部材の溝部
６２ａ 角部
７０ シム部材
７１ ピン
８１ 第１のノズル部材の溝部
８２ 第２のノズル部材の溝部
９０ シム部材
９１ 金属ボルト
Ｌ１ スリットの長さ
Ｌ２ スリットの奥行き
Ｌ３ スリットの幅（スリットのギャップ）
Ｓ 鋼帯（金属帯）
Ｘ スリットの長さ方向（鋼帯の幅方向）
Ｙ スリットの奥行方向（鋼帯の板厚方向）
Ｚ スリットの幅方向（鋼帯の板長方向）
２ スナウト
３ めっき槽
４ 溶融金属浴
５ シンクロール
６ サポートロール
１０ ガスワイピングノズル
１１ 第１のノズル部材
１１ａ 前端面
１１ｂ 後端面
１１ｃ 端部
１１ｄ 側面
１２ 第２のノズル部材
１２ａ 前端面
１２ｂ 後端面
１２ｃ 端部
１２ｄ 側面
１３ 中空部
１３ａ 中空部形成用空間
１３ｂ 中空部形成用空間
１３ｃ 中空部形成用空間
１４ スリット
１５ ノズルヘッダ
１６ ガス供給路
１７ ガス供給管
２１ 第１のノズル部材の溝部
２１ａ 直線状部
２１ｂ 鳩尾形部
２１ｃ 角部
２２ 第２のノズル部材の溝部
２２ａ 直線状部
２２ｂ 鳩尾形部
２２ｃ 角部
２３ 合わせ面
３０ シム部材
３１ 第１嵌合部
３１ａ 傾斜面
３２ 第２嵌合部
３２ａ 傾斜面
４１ 第１のノズル部材の溝部
４１ａ 第１直線状部
４１ｂ 第２直線状部
４１ｃ 角部
４２ 第２のノズル部材の溝部
４２ａ 第１直線状部
４２ｂ 第２直線状部
４２ｃ 角部
５０ シム部材
５１ 第１嵌合部
５１ａ 下面
５２ 第２嵌合部
５２ａ 上面
６１ 第１のノズル部材の溝部
６１ａ 角部
６２ 第２のノズル部材の溝部
６２ａ 角部
７０ シム部材
７１ ピン
８１ 第１のノズル部材の溝部
８２ 第２のノズル部材の溝部
９０ シム部材
９１ 金属ボルト
Ｌ１ スリットの長さ
Ｌ２ スリットの奥行き
Ｌ３ スリットの幅（スリットのギャップ）
Ｓ 鋼帯（金属帯）
Ｘ スリットの長さ方向（鋼帯の幅方向）
Ｙ スリットの奥行方向（鋼帯の板厚方向）
Ｚ スリットの幅方向（鋼帯の板長方向）
Claims (17)
- 溶融金属浴から引き上げられた金属帯にワイピングガスを吹き付けて、前記金属帯の表面に付着した溶融金属の付着量を調整するガスワイピングノズルであって、
互いに対向して設けられ、ガス噴射口としてのスリットを各々の金属帯側の端部の間に長さ方向に延びるように形成した第１のノズル部材及び第２のノズル部材と、
前記スリットの前記長さ方向に直交する幅方向のギャップを調整するシム部材とを備え、
前記シム部材は、セラミックス材又はカーボン材であり、前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材は各々溝部を有し、前記シム部材は、前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材の各々の溝部に嵌め込まれ、前記第１のノズル部材と前記第２のノズル部材とを固定することを特徴とするガスワイピングノズル。 - 前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材は、セラミックス材又はカーボン材であることを特徴とする請求項１に記載のガスワイピングノズル。
- 前記第１のノズル部材、前記第２のノズル部材、及び前記シム部材が全て同じ材質であることを特徴とする請求項２に記載のガスワイピングノズル。
- 前記セラミックス材又は前記カーボン材の曲げ強さが、６００ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のガスワイピングノズル。
- 前記セラミックス材又は前記カーボン材のビッカース硬さが、８００ＨＶ以上であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のガスワイピングノズル。
- 前記セラミックス材又は前記カーボン材の破壊靱性が、５ＭＰａ・ｍ１／２以上であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のガスワイピングノズル。
- 前記セラミックス材又は前記カーボン材の耐熱衝撃性が、４３０℃以上であることを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のガスワイピングノズル。
- 前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材の線膨張係数は、前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材が固定されるノズルヘッダの線膨張係数に対して１／２以下であることを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載のガスワイピングノズル。
- 前記第１のノズル部材の溝部と前記第２のノズル部材の溝部とは、互いに前記第１のノズル部材と前記第２のノズル部材との合わせ面で連通し、当該合わせ面を対称面として面対称となっていることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のガスワイピングノズル。
- 前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材の各々の溝部の断面形状が、アリ溝形状であることを特徴とする請求項９に記載のガスワイピングノズル。
- 前記シム部材の断面形状は、面対称となっている前記第１のノズル部材の溝部のアリ溝形状と前記第２のノズル部材の溝部のアリ溝形状とを合わせた形状と相補的な形状であることを特徴とする請求項１０に記載のガスワイピングノズル。
- 前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材の各々の溝部の断面形状が、Ｔ型溝形状であることを特徴とする請求項９に記載のガスワイピングノズル。
- 前記シム部材の断面形状は、面対称となっている前記第１のノズル部材の溝部のＴ型溝形状と前記第２のノズル部材の溝部のＴ型溝形状とを合わせたＩ型溝形状と相補的な形状であることを特徴とする請求項１２に記載のガスワイピングノズル。
- 前記第１のノズル部材の溝部と前記シム部材との接続、及び前記第２のノズル部材の溝部と前記シム部材との接続にピンを使用することを特徴とする請求項１乃至１３のうちいずれか一項に記載のガスワイピングノズル。
- 前記シム部材は、前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材の各々の溝部が延びる方向と平行な方向に前記第１のノズル部材及び前記第２のノズル部材の各々の溝部に着脱可能となっていることを特徴とする請求項１乃至１４のうちいずれか一項に記載のガスワイピングノズル。
- 請求項１乃至１５のうちいずれか一項に記載のガスワイピングノズルを、溶融金属浴から引き上げられた金属帯の両面側に一対配置し、これら一対のガスワイピングノズルの各々のスリットから前記金属帯の各面にワイピングガスを吹き付けて、前記金属帯の両面に付着した溶融金属の付着量を調整して、連続的に溶融金属めっき金属帯を製造することを特徴とする溶融金属めっき金属帯の製造方法。
- 前記ガスワイピングノズルの前記スリットから噴射した直後のワイピングガスの温度Ｔ（℃）が、前記溶融金属の融点ＴＭ（℃）との関係で、ＴＭ−１５０≦Ｔ≦ＴＭ＋２５０を満たすように、ワイピングガスの温度制御を行うことを特徴とする請求項１６に記載の溶融金属めっき金属帯の製造方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2019033078 | 2019-02-26 | ||
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