JPH05754U

JPH05754U - ガスワイピング装置

Info

Publication number: JPH05754U
Application number: JP4499891U
Authority: JP
Inventors: 一正三原; 謙一柳; 茂高原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1991-06-14
Filing date: 1991-06-14
Publication date: 1993-01-08

Abstract

(57)【要約】【目的】溶融亜鉛めっきラインの高速化のために、ガ
スワイピング用ノズルを改良して噴流の運動量を効率良
く増大させること。【構成】ガスワイピング用ノズルのスリット部７の流
路断面形状を末広または中細などの先広がりとすること
により、ガスがスリット部７を通る間にスロート１２で
チョークしてノズル出口部で周囲の大気圧まで適正に膨
張加速し、超音速で噴出する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、溶融亜鉛めっきライン（ＣＧＬ）の溶融亜鉛絞り装置等に適用されるガスワイピング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

ガスワイピング技術は、ウェブ（紙やフィルムなど）の片面コーティング時に広く利用されているが、その高速ラインでの付着膜厚制御の容易性と、付着膜厚の柔滑性に優れていることから、その後は図４に示すような溶融亜鉛めっきラインでの両面コーティングに利用されるようになった。即ち、溶融亜鉛めっきラインにおいて、均一な薄めっきを高速ラインで製造するという要求に対応することができる。

【０００３】参考文献には例えば下記（１），（２）がある。（１）「連続式亜鉛めっきの気体絞り制御機構に関する検討」；鉄と鋼、第66 巻(1980)第７号、P.67 （２）「気体絞りによる高速化成処理技術の開発」；日本鋼管技報、NO．105 (1984)、P.90

【０００４】図４において、槽１内の溶融亜鉛２中に、シンクロール３によって鋼板４を送りながら漬け、その後、ガスワイピング装置５により付着膜厚を制御する。

【０００５】図５に、ガスワイピング装置５の従来のガスワイピング用ノズル６の流路断面形状を示す。図５から判るように、従来は、ノズル先端のスリット部７が上下壁面が互いに平行なストレートノズルとなっている。８はノズル室であり、このノズル室８からスリット部７を通って大気側へガスを噴出する。そして、ノズル室８内の圧力、即ちノズル圧力を増加させるに従い、噴出流速が増大し、ガス噴流の運動量も増大するため、めっきラインの高速化を図ることができる。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、ストレートノズル６の場合は、仮にノズル圧が臨界圧力（標準大気の場合、Ｐ（大気）／0.５２８）以上あったとしても、ノズル内で超音速まで適正に膨張させることはできない。つまり、出口端部で超音速まで膨張しても、衝撃波を伴って周囲の圧力まで圧力振動を伴いながら圧力回復する。従って、噴流の運動量の損失が大きく、また、噴流圧力にも振動が生じるので、ラインの高速化に限界がある。

【０００７】本考案は上述した従来技術の問題点に鑑み、溶融亜鉛めっきラインの高速通板を可能とするようにノズル形状を改良したガスワイピング装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案によるガスワイピング装置の構成は、溶融亜鉛めっきラインにおいて板が溶融亜鉛浴から出た後の亜鉛膜厚制御のためのガスワイピング装置において、ガスワイピング用ノズルが流路断面形状が末広や中細等先広がりのノズルであることを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】

先広がりのノズルでは、ノズル圧力を臨界圧力以上とした場合、流量は臨界圧力時と変らないが、ノズル圧に応じて音速以上にガスが膨張加速する。即ち、ノズル圧が十分高ければノズル室内のガスの流れは先広がりのスリット部を通る間にスロート部でチョークされ、ノズル出口部で周囲の大気圧まで適正に膨張して加速され、超音速となって噴出する。従って、噴流の運動量が効率良く増大し、ワイピング性能が向上し、ラインの高速通板が可能となる。

【００１０】ここで式を用いて説明する。流れは等エントロピー流れとしてほぼ成立するので、以下、等エントロピー流れとして取扱う。今、ノズル流路について、スロート部の面積をＡ_t、出口部の面積をＡ_e、スロート部のスリット高さをｈ_t、出口部のスリット高さをｈ_eとすると、下式（１）がなり立つ。

【００１１】

【数１】Ａ_t／Ａ_e＝ｈ_t／ｈ_e ＝〔｛（Ｋ＋1)／（Ｋ−1)｝｛２／（Ｋ＋1)｝^-2/(K-1)× ｛（Ｐ_e／Ｐ_o）^2/K−（Ｐ_e／Ｐ_o）^(K+1)/K｝〕^1/2 … 式（１）ここに、Ｋ：比熱比Ｐ_e：出口圧力（雰囲気圧）Ｐ_o：入口圧力（ノズル圧）

【００１２】式（１）から、面積比Ａ_e／Ａ_t、従ってスリット高さ比ｈ_e／ｈ_tを与えて出口圧力Ｐ_eを求めると、２つの解Ｐ_e1とＰ_e2が得られ、臨界圧力比に相当する圧力Ｐ^*に対して、Ｐ_e1＞Ｐ^*＞Ｐ_e2の関係にある。従って、噴出後の雰囲気圧としてＰ_e2となるような圧力比に応じて、適正な面積比（従ってスリット高さ比）を選定することによって、超音速流として適正な膨張を実現することができる。

【００１３】

【実施例】

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１、図２により第１実施例に係るガスワイピング装置を説明する。本実施例ではガスワイピング用ノズル１０が末広ノズルであり、ノズル室８から流路を絞ってスリット部７の入口断面１１でスロート１２を形成し、スリット部出口断面１３まで末広がりの拡大流路形状としている。

【００１４】図３により、第２実施例に係るガスワイピング装置を説明する。本実施例ではガスワイピング用ノズル１４が中細ノズルであり、ノズル室８から流路を絞ってスリット部７の入口断面１１へ導き、スリット部７では入口断面１１から下流側の断面１５でスロート１２を形成し、次いでスリット部出口断面１３まで拡大流路形状としている。

【００１５】次に動作を説明する。等エントロピーの式から、圧力Ｐ、密度ρ、流出速度ｕ _e 及び断面積比Ａは次式（２）〜（５）となる。但し、記号の意味は下記の通りである。Ｍ：マッハ数ａ：音速Ｔ：絶対温度ｇ：重力の加速度Ｒ：気体定数添字ｏ：ノズル室での値を表示添字ｅ：出口での値を表示添字ｔ：スロートでの値を表示

【００１６】

【数２】Ｐ_o／Ｐ_e＝｛１＋Ｍ²（Ｋ−1)／２｝^K/(k-1) … 式（２）

【００１７】

【数３】 ρ_o／ρ_e＝（Ｔ_o／Ｔ_e）^1/(K-1) ＝｛１＋Ｍ²（Ｋ−1)／２｝^1/(k-1) … 式（３）

【００１８】

【数４】ｕ_e／ａ_o＝〔｛１−（Ｐ_o／Ｐ_e）^(K-1)/K｝／（Ｋ−1)〕^1/2 ａ_o＝（ＫｇＲＴ_o）^1/2 … 式（４）

【００１９】

【数５】Ａ_e／Ａ_t＝〔｛（Ｋ−1)Ｍ²＋２｝／（Ｋ＋1)〕^(k+1)/2(K-1)／Ｍ … 式（５）

【００２０】そこで、ガス条件として、空気の場合について比熱比Ｋ＝1.４、気体定数Ｒ＝２9.２７Kg・m ／Kg°k を用いて、大気圧への噴出流として数値例を２つ求めると、次表（１）のようになる。

【００２１】

【表１】 ┌──────────┬────────┬────────┐ │ノズル圧Ｐo │ │ │ │〔Kg/cm² abs. │ ２．５０５ │ ５．０９８ │ ├──────────┼────────┼────────┤ │圧力比Ｐ_e／Ｐ_o │ ０．４１２４ │ ０．２０２６ │ ├──────────┼────────┼────────┤ │流出マッハ数Ｍ │ １．２０ │ １．７０ │ ├──────────┼────────┼────────┤ │末広比Ａ_e／Ａ_t │ １．０３０ │ １．３３８ │ ├──────────┼────────┼────────┤ │密度比ρ_e／ρ_o │ ０．５３１１ │ ０．３１９７ │ ├──────────┼────────┼────────┤ │温度比Ｔ_e／Ｔ_o │ ０．７７６４ │ ０．６３３７ │ ├──────────┼────────┼────────┤ │流出速度比ｕ_e／ａ_o│ １．０５７ │ １．３５３３ │ └──────────┴────────┴────────┘

【００２２】従って、現状のストレートノズル６のＰ_o＝1.５kg／cm²abs.の常温空気の場合と比較すると、Ｐ_o＝5.０９８kg／cm²abs.の４００℃の乾き空気での末広ノズル１０又は中細ノズル１４の場合はノズル噴流動圧（ρ_eｕ_e ²／２）は約６倍となる。

【００２３】また、末広比Ａ_e／Ａ_t、従ってノズルのスリット高さ比ｈ_e／ｈ_tのノズル内で等エントロピー膨張して噴出するノズル噴流の運動量は、Ｇ・ｕ_eで与えられる。但し、Ｇは重量流量、ｕ_eは流出速度である。そして、Ｐ_oが臨界圧以上であれば、重量流量Ｇはノズルのスロートによって一義的に決まり、次式（６）で与えられる。

【００２４】

【数６】Ｇ＝｛２／（Ｋ＋1)｝^(K+1)/2(K-1)・（ＫｇＰ_o／ａ_o）Ａ_t … 式（６）

【００２５】そこで、現状のストレートノズル６のＰ_o＝1.５kg／cm²abs.の常温空気の場合と比較すると、Ｐ_o＝5.０９８kg／cm²abs.の４００℃の乾き空気での末広ノズル１０又は中細ノズル１４の場合は、重量流量Ｇを同一量とすると運動量は５倍を確保することができる。従って、噴流による溶融亜鉛膜への絞り効果は従来に比べて格段に向上し、高速ラインが実現する。

【００２６】

【考案の効果】

本考案によればガスワイピング用ノズルを末広ノズルや中細ノズルなど、流路断面形状が先広がりのノズルとしたことにより、ノズル室内のガスがスリット部を通る間に、ノズル出口部で周囲の雰囲気圧まで適正に膨張して音速以上に加速することが可能となるから、噴流の運動量が増大でき、ワイピング性能が向上して溶融亜鉛めっきラインの高速通板が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係るガスワイピング装置に
おけるガスワイピング用末広ノズルの一例を示す図。

【図２】図１中のスリット部を拡大して示す図。

【図３】他の実施例としてガスワイピング用中細ノズル
のスリット部を示す図。

【図４】溶融亜鉛めっきラインを示す図。

【図５】従来のガスワイピング用ストレートノズルを示
す図。

【符号の説明】

１槽２溶融亜鉛３シンクロール４鋼板５ガスワイピング装置６ガスワイピング用ストレートノズル７スリット部８ノズル室１０ガスワイピング用末広ノズル１１入口断面１２スロート１３出口断面１４ガスワイピング用中細ノズル１５入口断面と出口断面間での断面

Claims

【実用新案登録請求の範囲】【請求項１】溶融亜鉛めっきラインにおいて板が溶融
亜鉛浴から出た後の亜鉛膜厚制御のためのガスワイピン
グ装置において、ガスワイピング用ノズルが流路断面形
状が先広がりのノズルであることを特徴とするガスワイ
ピング装置。