JPH02277754A - ガスワイピングノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、連続溶融めっき設備において、めっき槽から
引き上げられた鋼ストリツプ表面の過剰なめっき金属を
ガスの吹き付けによって絞り落とし、めっき金属の付着
量を制御するためのガスワイピングノズルに関する。

（従来の技術） 例えば、連続溶融亜鉛めっき設備により綱ストリップ表
面に亜鉛めっきするには、前処理後の鋼ストリップをめ
っき槽中の亜鉛浴中に浸漬し、めっき槽内のジンクロー
ルにより進行方向を変えて上方に引き上げる。このよう
にしてめっき槽から引き上げられた直後の綱ストリップ
表面には過剰の亜鉛が付着しているので、めっき槽直上
に鋼ストリップを間に挟んで設けられた一対のガスワイ
ピングノズルからガスジェットを表面に吹き付け、過剰
の亜鉛を絞り落として付着量（めっき厚さ）を制御する
ことが行われている。この吹き付けるガスジェットの強
さおよびガスワイピングノズルと調ストリップの間隙を
適切に設定することで、所望のめっき厚さを得ることが
できる。

ところで、このガスワイピングノズルは、後述するよう
にガス導入部、風胴部およびノズル部の三つの主要部分
から構成されており、ガス導入部から風胴部へのガスの
導入方法には二つの種類がある。一つは風胴部の中央部
に設けた末広がり（扇形）のガス導入部から行う方法、
もう一つは風胴部の片端或いは両端からガスを導入する
方法である。

後者のタイプの一つに、実開昭６１−１３７６６０号公
報に開示されているノズルがある。第９図はこの実開昭
６１−１３７６６０号公報の第２図を転記したもので、
このノズル１は、図示するようにノズル上板２とノズル
下板３によって形作られたノズル室４およびノズルスリ
ット５を有するノズル部と、このノズル部の後面に設け
られた風胴部６と、風胴部６に設けられたガス導入管７
とから構成されている。

なお、鋼ストリップ８は幅が大きいもので１８３０１−
もあり、ノズル１の幅もそれに応じて２０００ｍｍもあ
ることから、ガス圧で風胴部６が変形しないように補強
するための補強リブを風胴部６内の前面部側に取り付け
たノズルもある。

このような風胴部の片端或いは両端からガスを導入する
タイプの別のものに、特開昭６２−１３３０５８号公報
に従来技術として記載されている第１０図に示すような
ノズルもある。このノズルには、図示するようにデイス
タンスピース９およびノズル間隙調整シム１０を有し、
これらは一定のピッチでノズル全幅にわたって設けられ
たボルト１１によってノズル１内に取り付けられており
、ノズル室４およびノズルスリット５は、ノズル上板２
およびノズル下板３とによって形成されている。そして
、ノズル室４内にはワイピングガスの流れを乱してガス
の動圧不均一を解消するための整流環１２が取り付けら
れている。デイスタンスピース９は、第１１図に部分概
略正面図で示すように風胴部６からノズル室４にガスを
導くための円形状の連通孔１３が一定間隔で穿設されて
いる。

従来、ガスワイピングには上記のようなノズルが用いら
れているが、これらには次に述べるような問題がある。

問題の一つは、ワイピングすべき鋼ストリップの幅方向
の流速分布が不均一であることである。

ガスワイピングにおけるめっき厚さを決定する要因のう
ち最も重要なものは、鋼ストリツプ面上に及ぼすガスジ
ェットの動圧と鋼ストリップの上昇速度である。ガスジ
ェットの動圧が同一の場合、鋼ストリップの上昇速度が
大きくなるほどめっき厚さは厚くなる。一方、鋼ストリ
ップの上昇速度が同一の場合、ガスジェットの動圧が大
きくなるほどめっき厚さは薄くなる。従って、同一のめ
っき厚さを得るためには鋼ストリップの上昇速度が大き
いほど大きな動圧を必要とする。

一方、ガスワイピングによりて「ムラ」の無い、品質の
よいめっき表面を得るためには、鯛ストリップの幅方向
におけるガスジェットの動圧分布の均一性が要求される
。ガスジェットの動圧は流速の二乗に比例するので、動
圧分布を均一とするには流速分布を均一にしなければな
らない。

ところが、従来のノズルでは幅方向の流速分布が均一で
ないので、幅方向におけるめっき厚さに差が生じるとい
う問題がある。

第８図は、後述する実施例でノズル幅方向における流速
分布を測定した結果の一例を示したものであり、曲線（
Ａ）は第９図に示した従来のノズルにおける測定結果、
曲線（Ｂ）および（Ｃ）は後に述ベる本発明のノズルに
おける測定結果を示したものである。

横軸における入側というのは風胴部におけるガスの入側
を意味し、上側というのは風胴部におけるガスの上側を
意味する。

第８図の曲線（Ａ）に示すように、風胴部の片端からガ
スを導入するタイプの従来ノズルでは、ノズル中央部が
高く、ノズル両端部が低い不均一な流速分布を示す、こ
のような不均一な流速分布は、片端からガスを導入する
タイプのノズルの他にも扇形のガス導入部を風胴部の中
央に有するノズルにも現れる。

このような現象が現れる原因は、片端からガスを導入す
るタイプのノズルでは、風胴部入側における断面積の急
拡大によって渦が生じ、このために入側部分で流速が低
下すること、および、風胴部内に導入されたガスは入側
から上側に流下しつつ噴出されるから、入側から上側に
流下するガス流量が漸減するので流速も漸減し、ベルヌ
ーイの定理によって静圧が漸増し、吹き出すジェットの
流速は漸増することにある。

また、扇形のガス導入部を風胴部の中央に有するノズル
では、扇形部でのガスの幅方向への拡がりが十分でない
ため、中央部に多くのガスが流れ流速分布が不均一とな
るのである。

この問題の他に、従来ノズルにおけるもう一つの問題は
、局所的な流速の不均一が発生しやすいことである。

前記したように風胴部の幅は２０００ｕ＋程度あるので
、耐圧構造にするため補強リブ等が必要であるうえに、
風胴部とノズル室との間にデイスタンスピースや締め付
はボルトがあるので、ガスの流れがこれらによって乱さ
れて、その後ろの流速が低下することが原因で、局所的
な流速の不均一が発生するのである。このような局所的
なガスの乱れがあると、その部分に相当するめっき表面
にすし状のムラが発生する。

第１Ｏ図に示す従来のノズルでは、この流速の局所的不
均一を改善するために、ノズル室内に整流棒を取り付け
ているが、その効果は十分ではない。

（発明が解決しようとする課８） 本発明の課題は、ガスジェットの幅方向における流速の
不均一および局所的な流速の乱れの一方又は両方を解消
し、表面が美麗な溶融めつき鋼板を製造することができ
るガスワイピングノズルを提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明においては、ガスジェットの幅方向の流速不均一
に対しては、風胴部の改良によって対処し、局所的な流
速の乱れに対しては従来のノズル室の改良によって対処
する。風胴部と従来のノズル室とを本発明によって併せ
て改良すれば、幅方向の流速不均一と局所的な流速の乱
れが同時に解消できる。

本発明は、下記■〜■のガスワイピングノズルを要旨と
するものである。

■一端または両端にガス導入口を備えた風胴部と、ガス
吹き出しノズルを備えた均圧室とを有するガスワイピン
グノズルであって、前記風胴部の断面積が、ガス導入口
側からその反対側に向かって漸減していることを特徴と
するガスワイピングノズル。

■一端または両端にガス導入口を備えた風胴部と、ガス
吹き出しノズルを備えた均圧室とを有するガスワイピン
グノズルであって、前記均圧室が、風胴部から供給され
るガスを渦流にして均圧化する形状であることを特徴と
するガスワイピングノズル。

■一端または両端にガス導入口を備えた風胴部と、ガス
吹き出しノズルを備えた均圧室とを有するガスワイピン
グノズルであって、前記風胴部の断面積が、ガス導入口
側からその反対側に向かって漸減しており、且つ前記均
圧室が、風胴部から供給されるガスを渦流にして均圧化
する形状であることを特徴とするガスワイピングノズル
。

■風胴部が、その内部に設置された仕切板によってその
断面積がガス導入口側からその反対側に向かって漸減し
ている上記■または■のガスワイピングノズル。

■均圧室が、その入口近傍の風刺部からノズル室ヘ通じ
るガス流通路に設置されてガスの流れ方向を変える断面
り字状の変流板を有することを特徴とする上記■または
■のガスワイピングノズル。

（作用） 第１図〜第３図は、風胴部と従来のノズル室の双方に改
善を加えた本発明のガスワイピングノズルの一実施態様
を示す図で、第１図は第２図のＡＡ線に沿う断面図、第
２図は横断平面図、第３図は風胴部とノズル室の間に置
（風胴前面板の部分概略正面図、である。

以下、これら第１図〜第３図によって、本発明のノズル
の作用を詳しく説明する。

第１図および第２図に示すように、このガスワイピング
ノズル１は、断面がほぼ矩形の風胴部６と、この風胴部
６から前面板１４の連通孔１３を経て送られてくるガス
を均圧化する構造のノズル室（ここでは「均圧室１５」
と記す）とを有する。

まず、風胴部について説明する。

風胴部６の一端側（入側）には、第２図に示すようにワ
イピングガス導入管７がフランジ１６にょうて接続され
ており、他端側（上側）にはガスの流出を防止するため
の止板１７が取り付けられている。

風胴部６とガス導入管７は、両者の断面積の差が過度に
大きいと、入側で渦が発生してガスジェットの流速が低
下するので、両者の断面積はできるだけ等しいのが望ま
しく、風胴部６の断面積は大きくともガス導入管７の断
面積の１．５倍を超えない断面積とするのがよい。

風胴部６の内部には、入側から上側に向けて流下するガ
ス流量の減少に合わせて、その断面積を減少させるため
の仕切板１８が設けられている。また、第１図に示すよ
うに内部の隅角部１９は、断面の増加を抑えガスの流れ
をスムーズに導くために流線型形状に加工されている。

なお、風胴部６の断面は、矩形に限らず、円形その他、
任意の形状であってよい。

仕切板１８は、第２図に示すように平らな形状のものを
入側フランジ１６とガス導入管７の内壁との交点Ｐ１と
、止板１７と風胴部６の前面板１４との交点Ｐ２を結ぶ
直線の位置に設置してもよいが、後述する第５図に示す
ように平らな形状のものを交点Ｐ１と交点Ｐ２を結ぶ直
線りの位置より前面板１４と反対方向−にずらした位置
に設置するのがより望ましい。

また、第６図に示すような形状の仕切板も使用できる。

前記風胴部６の前面板１４には、第３図に示すように一
定間隔をもって複数の連通孔１３が穿設されている。連
通孔１３の形状は、図示するような円形であってもよく
、或いは、他の形状、例えば四角形、楕円形等であって
もよい。この連通孔１３は風胴部６の軸と直角となるよ
うに穿設するのが望ましく、その孔の深さはガスが直角
に吹きだすことができるように孔径の１．５ないし３倍
以上とするのがよい。

ガス導入管７から風胴部６内に導入されたガスは、入側
から上側に向かって流下しつつ第１図において矢印で示
すように連通孔１３から均圧室１５に導入される。

風胴部６は前記のように仕切板１８によってガスの入側
から上側に向かって断面積を漸減させである。従って、
ガスの流速が入側から上側に向かって減少しても、連通
孔１３から吹き出すガスの流速は風胴部６の軸方向にそ
って低下することがない。

即ち、仕切板１８はガスの流速制御の機能を持つもので
ある。

前面板１４の連通孔１３から吹き出すガスの流速を均一
にするには、要するに風胴部６の断面積を上側に向かっ
て漸減させればよい、その手段の一つとして、第２図、
第６図に示すような仕切板１８を用いる方法があるが、
風胴部自体を最初から上側に向かって断面積が漸減する
形状に設計しておいてもよい。

上記のように、風胴部だけを改良し、ノズル室（均圧室
）その他は通常の形状のままにしておいても、板幅方向
のガスジェットの流速不均一は解消されるが、ノズル室
の形状をも改良することによって、局所的な流速の乱れ
も同時に解消することができる。

以下、ノズル室（均圧室）について説明する。

第１図において、均圧室１５は、ノズル上板２と、内面
側２０が水平なノズル下ｆｆｆ３とによって形成されて
いる。ノズル上板２の均圧室部分は、水平部２１、傾斜
部２２および垂直部２３をもち、その先端はノズル下板
３の内面側２０とともにノズル部２４を構成するスリッ
トノズル５を形成している。ノズル下板３は、内面側２
０が水平なものに替えて、第７図に示すように先端部に
段付部２５を有するものとしてもよい。

ノズル上板２とノズル下板３は、それぞれボルト１１に
よって風胴部６の前面板１４に一体的に取り付けられて
いる。

連通孔１３から均圧室１５に導入されたガスは、均圧室
内周に沿って導かれ、傾斜部２２および垂直部２３等に
衝突して拡がって均圧室１５内を周回し、渦流を発生し
て局部的に流速の低下したガスと低下していないガスと
が混ざり合って流速が均一化し、ノズル下板３の水平な
内面側２０で方向を転換してノズル部２４に入り、スリ
ットノズル５からジェットとなって鋼ストリツプ表面に
噴出する。

通常のガスワイピングノズルにおけるガス流通路、また
はガス室と呼ばれる部分を、上記のような構造の均圧室
１５とすることによって、風胴部６からここへ送られて
くるガスは顕著な渦流となる。

従って、仮に風胴部６からくるガスの流速の局部的な多
少の不均一があっても、この均圧室１５で平均化され、
スリットノズル５から出て行くジェットの流速には局所
的な乱れがなくなる。

上記の均圧室は、本発明の風胴部とは別個に、即ち従来
の構造の風胴部との組合せで使用してもよい。しかし、
第１図〜第２図に示したように風胴部、均圧室とも本発
明の構造にして使用することが推奨される。

第４図および第５図は、本発明のもう一つの好ましい実
施ＬＪＩ様を示したものであり、第４図は第５図のＢ−
Ｂ線に沿う断面図、第５図は横断平面図、である。

このガスワイピングノズル１においては、ノズル室（均
圧室）１５内に、連通孔１３から吹き出すガスの流れを
変えるための断面り字状の変流板２６が設けられている
。変流板２６は図示するように連通孔１３の上部および
前部を囲むようにして前面板１４に固定されている。

均圧室１５は、風胴部６の前面板１４に一体的に取り付
けられたノズル上板２とノズル下板３とによって形作ら
れており、これに続くノズル部２４は、ノズル上板２の
傾斜部２７とノズル下板３の傾斜部２８とによって形成
され、スリットノズル５は先端の水平部２９および３０
によって形成される。

風胴部６の内部には、前記と同じく第５図に示すように
風胴部６の断面積を正側に向かって漸減させるための平
らな形状をした仕切板１８が、交点Ｐ、と交点Ｐ８を結
ぶ直線りの位置より前面板１４と反対方向にずらした位
置に設けられている。このずらす量としては、ガス導入
管７の内径の１７４前後とするのがノズル幅方向のガス
流速分布の均一性に最適である。

また、その隅角部１９は同様に流線型形状に加工されて
おり、前面板１４には前記と同様に連通孔１３が一定間
隔をもって穿設されている。

このノズル１の場合も、風胴部６の断面積はガス導入管
７の断面積の１．５倍以下でできるだけ１に近いのがよ
い、また、連通孔１３も風胴部６の軸と直角となるよう
に穿設し、その孔の深さは孔径の１．５乃至３倍以上と
するのが望ましい。

第４図および第５図に示すガスワイピングノズルの場合
も、ガス導入管７から風胴部６内に導入されたガスは、
仕切？ｆｆ１１８があることによって軸方向（鋼ストリ
ップの幅方向）の流速に差が生じることなく、第４図に
おいて矢印で示すように風胴部６から連通孔１３を経て
均圧室１５に入る。このときガスは変流板２６に衝突し
、下方に流れを変えて前面板１４の突出部３１で衝突し
てから均圧室１５に入る。

なお、変流板２６はガスの流れ方間を上向きに変えるよ
うに取り付けてもよいことは言うまでもない。

均圧室１５に入ったガスは、ノズル下板３およびノズル
上板２の内面に衝突を繰り返して広がり、渦流を発生し
て混合し、局所的な流速低下が解消されてノズル部２４
に入り、スリットノズル５から鋼ストリツプ表面に噴出
する。

第４図および第５図に示したノズルでも、風胴部６本体
の断面積は入側から止め側まで同じであるので、仕切板
１８を用いて風胴部６の有効断面積を漸減させたが、は
じめから風胴部６をガス流量の減少に合わせて入側から
上側に閏けて断面積を漸減させた形状に形成しておいて
もよい、或いは、第６図に示すような変形仕切板１８を
使用することもできる。仕切板１日は、第２図に示した
ように、交点Ｐ１と交点ｐ、を結ぶ位置に設置するのが
最も簡拳であるが、実際には入側および上側はガスの流
れが中間部と異なるので、第６図に示すような両端部を
相反する方向に曲折或いは湾曲させた変形仕切板１８を
図示する位置に内挿するのがよい。

なお、風胴部の両端からガスを導入するタイプのノズル
の場合には、止板を風胴部の中央部に配し、両端から中
央部に行くに従って断面積が漸減するように仕切板を左
右対称に内挿すればよい。

この場合も風胴部をはじめからこのような形状に形成し
ておいてもよい。

第４図および第５図に示したような風胴部と均圧室の構
造も、必ずしも両者を組み合わせて使用する必要はなく
、いずれか一方を、従来の構造のものとしてもよいこと
は、先の第１図および第２図に示したノズルの場合と同
様である。

（実施Ｎ） 下表に示す諸元の本発明ノズルと、従来のノズルを使用
してノズルから噴出するガスジェットの幅方向の流速分
布を測定した。

（注）風胴内圧力は０．５２にｇ／ｃｍ”である。

第８図は、上記の条件で測定したノズル幅方向くストリ
ップの幅方向に相当）におけるガス流速分布を、中央の
ガス流速との比（百分率）で示したものである０図中の
（Ａ）〜（Ｃ）は前掲の表のノズル（Ａ）〜（Ｃ）に対
応する。

第８図から明らかなように、本発明のノズル（Ｂ）およ
び（Ｃ）はいずれも均一な流速分布である。

（発明の効果） 実施例にも示したとおり、本発明のガスワイピングノズ
ルにおいては、幅方向における流速分布が均一であり、
さらには局所的な流速の乱れもない、従って、本発明の
ノズルを、例えば連続溶融亜鉛めっきにおけるガスワイ
ピングに使用すれば、表面品質の優れた美麗な亜鉛めっ
き鋼ストリップを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は風胴部とノズル室の双方に改・善
を加えた本発明のガスワイピングノズルの一実施態様を
示すもので、第１図は第２図のＡ−Ａ線に沿う断面図、
第２図は横断平面図、第３図は風胴部とノズル室の間に
置く風胴部前面板の部分概略正面図、第４図および第５
図は風胴部とノズル室の双方に改善を′加えた本発明の
ガスワイピングノズルのもう−の実施態様を示すもので
、第４図は第５図のＢ−Ｂ線に沿う断面図、第５図は横
断平面図、第６図は仕切板の形状と設置位置の例を示す
図、第７図はノズル部の一変形例を示す概略縦断面図、
第８図は本発明のノズルおよび従来のノズルのノズル幅
方向における流速分布を測定した結果の一例を示すグラ
フ、第９図および第１０図は従来のノズルを示す概略縦
断面図、第１１図は、第１θ図のノズル内に設けるデイ
スタンスピースを示す部分概略正面図、である。 １：ガスワイビングノズル２：ノズル上板３：ノズル下
板　　　　　４：ノズル室５ニスリツトノズル　　　６
８風胴部 ７：ガス導入管　　　　　１１：ボルト１３：連通孔　
　　　　　　１４；前面板１５：均圧室　　　　　　　
１６：フランジ１７：止板　　　　　　　　１８：仕切
板１９：隅角部 ２４：ノズル部 ２６：変流板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端または両端にガス導入口を備えた風胴部と、
   ガス吹き出しノズルを備えた均圧室とを有するガスワイ
   ピングノズルであって、前記風胴部の断面積が、ガス導
   入口側からその反対側に向かって漸減していることを特
   徴とするガスワイピングノズル。
2. （２）一端または両端にガス導入口を備えた風胴部と、
   ガス吹き出しノズルを備えた均圧室とを有するガスワイ
   ピングノズルであって、前記均圧室が、風胴部から供給
   されるガスを渦流にして均圧化する形状であることを特
   徴とするガスワイピングノズル。
3. （３）一端または両端にガス導入口を備えた風胴部と、
   ガス吹き出しノズルを備えた均圧室とを有するガスワイ
   ピングノズルであって、前記風胴部の断面積が、ガス導
   入口側からその反対側に向かって漸減しており、且つ前
   記均圧室が、風胴部から供給されるガスを渦流にして均
   圧化する形状であることを特徴とするガスワイピングノ
   ズル。
4. （４）風胴部が、その内部に設置された仕切板を備え、
   その仕切板によって風胴部の断面積がガス導入口側から
   その反対側に向かって漸減している請求項（１）または
   （３）に記載するガスワイピングノズル。
5. （５）均圧室が、その入口近傍の風胴部から均圧室へ通
   じるガス流通路に設置されてガスの流れ方向を変える断
   面Ｌ字状の変流板を有することを特徴とする請求項（２
   ）または（３）に記載するガスワイピングノズル。