JPH09195023A - ギャップ可変式ガスワイピングノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属ストリップの幅方向にそりが発生した場
合にも、より均一なガスワイピングが可能である、簡便
な機構のギャップ可変式ガスワイピング装置を提供す
る。 【解決手段】 ノズル本体と、このノズル本体に一端を
接合した上リップ部材と、同じくノズル本体に一端を接
合し、他端を前記上リップ部材の先端に近接設置して鋭
角なガス吹出口を形成する下リップ部材とから構成さ
れ、前記上リップ部材の外面に遠隔操作可能な熱変形式
のガス吹出口ギャップ調整部材を取り付ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融金属めっき設
備に用いる、溶融金属の付着量調整のためのギャップ可
変式ガスワイピングノズル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融金属めっき鋼板を製造するに際して
は、溶融金属浴から金属ストリップ(以下、単にストリ
ップという) を引き上げた直後にこのストリップに付着
した過剰な溶融金属を絞り取る必要がある。この場合の
絞り方法としては、高圧ガスを吹き付けてガスナイフジ
ェットで絞り取る気体絞り法が一般的である。

【０００３】この気体絞り法にあっては、例えば特開平
４−21752 号公報において開示する装置では、ストリッ
プ幅方向における絞り取り量を均一化するため、ガスワ
イピングノズルのガス吹出口のギャップをシム、スペー
サ、ボルト、ナットの機械部品を使って幅方向に調整で
きるようにしている。

【０００４】また実開平６−20451 号公報には、図５に
示すように、めっき設備に取り付けた状態、つまり操業
中にノズルのガス吹出口21のギャップ調整ができるガス
ワイピングノズル装置20が開示されている。このガスワ
イピングノズル装置20はノズル本体22に金属ブロック23
を介して一端が拘束状に取り付けられた金属部材24と、
上リップ部材25と、下リップ部材26とから構成される。
ギャップ調整用金属部材である金属部材24は他端を自由
端となすとともに、この他端を上リップ部材25あるいは
下リップ部材26に当接状に設置している。なお、図５で
は金属部材24は下リップ部材26に当接している。さら
に、金属部材24を遠隔操作によって加熱および冷却する
手段ならびにこの加熱・冷却量の制御手段を設け、この
金属部材の加熱あるいは冷却量を制御することで上リッ
プと下リップ間のギャップをノズル幅方向にわたって最
適に設定できるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ガスワイピ
ングノズル装置のガス吹出口のギャップを一定にした場
合、溶融金属めっき鋼板がエッジオーバコートになるこ
とは良く知られている。従ってこのような傾向を防止す
るため、一般的にはガス吹出口のギャップは中央部より
両端に行くに従ってテーパ状に広がるように調整されて
いる。

【０００６】したがって、めっき鋼板にそりが発生した
場合、ガス吹出口とめっき鋼板の距離は板幅方向に対し
て一定ではなくなり、鋼板の金属めっき絞り取り量の均
一化を阻害する要因となる。そこでギャップ調整により
幅方向にガス吹出口のリップ形状を適正に調整し、鋼板
のそりの影響を補正して、ガスによる溶融金属の絞り取
り量を均一化しておく必要がある。しかし、特開平４−
21752 号公報が開示する装置ではオンラインでのガス吹
出口のギャップ調整は不可能であり当問題の解決は不可
能である。

【０００７】一方、実開平６−20451 号公報の開示する
装置によればギャップ調整用の金属部材24を加熱・冷却
して伸縮させノズル吹出口21のギャップを調整すること
ができる。しかし、その金属部材24はノズル内のガス吹
き出し口の近傍に設置され、その金属部材のため、幅方
向のガス流速は位置によって違いが生じることになる。
例えば、ノズルより吹き出すガス流速は、金属部材24の
設けられている位置ではそれのない位置と比較して遅く
なることが容易に推測できる。

【０００８】ここに、本発明の一般的な目的は、このよ
うな従来技術に見られる欠点を解消したガスワイピング
ノズル装置を提供することである。より具体的には、本
発明の目的は、金属ストリップの幅方向にそりが発生し
た場合にも、より均一なガスワイピングが可能である、
簡便な機構のギャップ可変式ガスワイピングノズル装置
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく種々検討を重ね、ノズルの幅方向のガス
流速の分布を所要のそれとすべく、ノズルの外部に設置
したギャップ調整用の金属部材によって上ノズル用部材
を構成する鋼板を撓ませてギャップを調整することで、
そのような従来技術の欠点が効果的に解消されることを
知り、本発明を完成した。よって、本発明にかかるガス
ワイピングノズル装置は次の通りである。

【００１０】(1) 溶融金属めっき鋼板を製造する際に、
めっき鋼板に過剰に付着した溶融金属を絞り取るガスワ
イピングノズル装置であって、ノズル本体と、該ノズル
本体に一端を接合した上リップ部材と、同じく前記ノズ
ル本体に一端を接合し、他端を前記上リップ部材の先端
に近接設置して鋭角なガス吹出口を形成する下リップ部
材とから構成され、前記上リップ部材の外面に遠隔操作
可能な熱変形式のガス吹出口ギャップ調整部材を取り付
けたことを特徴とするギャップ可変式ガスワイピングノ
ズル装置。

【００１１】(2) 前記ガス吹出口ギャップ調整部材が通
電式加熱機構を備えていることを特徴とする上記(1) 記
載のガスワイピングノズル装置。

【００１２】(3) 前記通電式加熱機構を有する前記ガス
吹出口ギャップ調整部材の外面に冷却フィンを取り付け
た上記(2) 記載のガスワイピングノズル装置。

【００１３】(4) 前記ガス吹出口ギャップ調整部材に対
する冷媒供給式冷却機構をさらに備えていることを特徴
とする上記(1) ないし(3) のいずれかに記載のガスワイ
ピングノズル装置。

【００１４】かくして、本発明によれば、ガス吹出口ギ
ャップ調整部材によって、ガス吹出口のギャップを拡大
または縮小させ、薄めっきから厚めっき鋼板まで広範囲
な操業に対応できるのである。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明にかかるガスワイピングノ
ズル装置は下リップ部材を箱型等の風道用匡体をなすノ
ズル本体に固定し、上リップの上部、つまりノズル外部
に設置したギャップ調整用の金属部材を遠隔操作によっ
て加熱し伸長させ、上リップ部材の任意の位置を撓ませ
ることによってギャップを局所的に調整して所望の幅方
向リップ形状を得る。またギャップ調整用のこの金属部
材を収縮させるための冷却については、外部からの冷媒
による冷却温度制御を行わず、ガスワイピングノズルか
ら吹き出したガスが溶融亜鉛めっき鋼板に衝突し戻って
くるガス流れを利用し冷却を行う。また、これと併用し
てあるいは単独に、金属部材、特にそれに設けた冷却フ
ィンに対して冷媒 (水、液体N₂、冷却気体等) を吹付け
あるいは供給してもよい。

【００１６】

【実施例】以下、本発明のガスワイピングノズル装置を
添付図面に示す実施例に基づいて説明する。

【００１７】図１は本発明にかかるガスワイピングノズ
ル装置の概略横断面図、図２はギャップ調整用金属部材
の構造の概略説明図、図３はガスワイピングノズル装置
の全体平面図、図４はギャップ調整制御系の概略説明図
である。

【００１８】図１において、本発明にかかるガスワイピ
ングノズル装置10は、図示しない風箱に接続する風道用
匡体を構成するノズル本体11と、これにそれぞれ一端を
接合した上リップ部材12および下リップ部材13から構成
される。上リップ部材12と下リップ部材13とのそれぞれ
他端は近接設置され、ギャップＧを備えた鋭角なガス吹
出口11-1を構成する。ワイピングガスのこのガス吹出口
11-1は、前記ノズル本体10に例えばねじ止めされて接合
された上リップ部材12と下リップ部材13によってその間
隔、形状等が、使用前に予め予定の最大寸法または最小
寸法となるように設定される。

【００１９】一方、例えば、ノズル本体11の上部にネジ
止めされたブロック15には、ガス吹出口11-1のギャップ
調整部材を構成する金属部材14の一端が例えばネジ結合
によって拘束状に取り付けられている。そして金属部材
14の自由端である他端はネジ等で上リップ部材12に固定
されている。金属部材14内には電気ヒータ14-1が埋設さ
れており、それへの通電は温度センサ14-3によって制御
されている。

【００２０】ところで、この金属部材14は、加熱、冷却
によって自由端である他端が軸方向に所定量伸長、収縮
するように構成されており、その材質としては、例えば
熱膨張係数の大きいオーステナイト系ステンレス鋼等が
好ましい。

【００２１】この金属部材14は遠隔操作によって加熱さ
れ伸長し、または冷却され収縮する。そして、その毎に
上リップ部材12の先端の開き角度が変わり、ガス吹出口
11-1のギャップＧが変更される。ブロック15は外力によ
り撓まないよう、上リップ部材12と比較し剛性を充分に
大きくした形状とする。

【００２２】従って、このような構成を取ることによっ
て、金属部材14が加熱され伸長すると上リップ部材12は
押し下げられ、ガス吹出口11-1のギャップＧは小さくな
る。金属部材14の加熱を停止させると、ノズルから吹き
出し鋼板に衝突したガスが金属部材14の冷却フィン14-2
を通って流れているので、金属部材14は速やかに冷却さ
れ収縮してガス吹出口11-1のギャップＧが初期設定値に
戻る。

【００２３】金属部材14への加熱エネルギー量を任意に
変えれば、加熱エネルギー量と冷却フィンからガスによ
る放熱エネルギー量が等しくなる温度で金属部材14の温
度は平衡状態になる。このとき金属部材14の伸長量は金
属部材14の温度に比例するのでガス吹出口のギャップＧ
の量の調整ができる。なお、金属部材14が冷却される場
合はこの逆である。以下にあっては、説明を簡潔にする
ために、特に加熱する場合を中心に本発明を具体的に説
明する。

【００２４】図２は、ギャップ調整用の金属部材14の構
造の概略を示すもので、図示のように、電気ヒータ14-1
は金属部材14の内部に設置され、遠隔操作によりその電
気ヒータ14-1に電流を流して金属部材14を加熱する。加
熱により金属部材14は軸方向に伸長し、これによってギ
ャップ調整が行われる。

【００２５】また冷却フィン14-2は金属部材14に密着し
て取り付けられる。ストリップ上の溶融金属を絞り取る
ためストリップに衝突させて跳ね返ってきたワイピング
ガスが冷却フィン14-2を流通することにより金属部材14
を冷却するように構成されている。このときの金属部材
14の温度は温度センサ14-3で検出する。従って金属部材
14を加熱するためには、電気ヒータ14-1の容量はこの放
熱エネルギーより大きな加熱エネルギーとなるように設
定する必要がある。

【００２６】図３は、ノズル本体11の全体平面と鋼板16
の位置関係を示しており、ブロック15に支持されたギャ
ップ調整用の金属部材14は幅方向に５式等間隔に設置さ
れている。実線の矢印は上リップ部材12と下リップ部材
13とから構成される吹出口からのワイピングガスの流れ
を示す。鎖線の矢印は鋼板16にいったん衝突してから戻
ってくる上リップ部材12の上面におけるワイピングガス
の流れを示しておりワイピングガスがギャップ調整用金
属部材14の冷却フィン14-2を通過する構造になってい
る。

【００２７】予めノズル本体11のワイピングガスの吹出
口の間隔、形状等を、使用予定の最大寸法または最小寸
法となるように設定した状態でワイピングガスの吹き出
しを開始する。そして、作業中、常時、温度センサー14
-3と距離センサー (図示せず) で金属部材14の温度と前
記ワイピングガスの吹出口の間隔Ｇを検出する。

【００２８】図４は、遠隔操作によるノズルギャップ調
整制御系の概略説明図である。温度調節器では、前記し
た両センサーからの検出信号を設定値と比較し、ワイピ
ングガスの吹き出し口の間隔Ｇがノズル本体11の幅方向
全域において最適な値となるように、予め求めておいた
金属部材14の軸方向への熱変形量とワイピングガスの吹
き出し口の間隔Ｇとの相関関係に基づいて、金属部材14
の温度設定値を変更する。そして、この変更した温度設
定値となるように、加熱制御装置に信号を出力するので
ある。

【００２９】加熱制御装置は温度調節器からの出力信号
に基ついて電気ヒータ14-1への通電量を制御したりし
て、投入加入エネルギー量を制御するべく指示を出す。
図示例では金属部材14を冷却する冷却フィン14-2に対す
る冷媒供給式の冷却機構を備えていないが、上述の加熱
制御装置と併用してこの冷却機構を設けることで金属部
材14の温度制御がより効率的に行われる。

【００３０】以上の制御によって理論上はワイピングガ
スの吹出口の間隔Ｇは最適に調節されることになるが、
本実施例では、念のため、以上の制御でワイピングガス
の吹出口の間隔Ｇが最適に調節されるか否かを確認すべ
く、温度設定器での設定温度と吹出口の間隔Ｇとの相関
関係の比較を行って得たデータをフィードバックするこ
ととしている。本発明にかかるガスワイピングノズルの
使用に際しては、以上の制御を操業中繰り返し行うので
ある。

【００３１】ここに、本発明の好適態様によれば、ギャ
ップ調整用の金属部材14に温度センサ14-3を取り付け、
設定温度と温度センサ14-3からの検出温度を比較し、そ
の偏差に基づいて電気ヒータ14-1に流す電流の大きさを
制御する。もちろん、ギャップ調整用の金属部材14の温
度と長さは比例するものであり、さらにはギャップ調整
用金属部材14の長さとギャップＧの量との関係は予め計
測され既知であるものとする。

【００３２】前記電気ヒータへの通電量を制御する加熱
制御装置もしくは冷却制御装置からの出力信号は、温度
調節器からの出力信号に基づいて決定される。この温度
調節器には、金属部材14に設置した温度センサー14-3か
らの検出された金属部材温度と、例えばノズル本体の内
部または外部に設置した距離センサー (超音波距離計、
マグネスケール等) からの、下リップ部材までの検出距
離 (上リップ部材と下リップ部材との間の間隔) が入力
され、これら両検出値に基づいて上リップ部材と下リッ
プ部材との間のギャップＧがノズル本体の幅方向全域に
おいて最適な値となるように、例えば予め求めておいた
金属部材の軸方向への熱変形量とギャップＧとの相関関
係に基づいて、金属部材の温度設定値を変更し、この変
更した温度設定値になるように、加熱制御装置 (または
冷却制御装置) から、加熱装置または冷却装置 (図示せ
ず) に信号を出力するのである。

【００３３】ところで、前記温度センサーは、例えば図
３に示すように、ノズル本体の幅方向に所定の間隔で５
式配置した金属部材と同じ数だけ設置されるものであ
り、他方距離センサーは温度センサーと同数でもよい。
ただし、本実施例のような場合は、距離センサーを設け
ていない箇所の温度調節器へは、その近傍の距離センサ
ーからの出力信号に基づいて演算ユニットで補間した距
離出力信号を出力する。また、距離センサーを設けてい
る箇所の温度調節器へは、前記と同様演算ユニットで補
間した出力信号を出力しても、あるいは補間しない検出
したままの出力信号を出力してもどちらでもよい。

【００３４】なお、本実施例では金属部材の加熱手段と
して、電気ヒータを示したが、これに限るものではな
く、加熱空気 (の供給手段) 等を採用してもよいことは
もちろんである。

【００３５】また、本実施例ではワイピングガスによる
冷却を説明するだけで、金属部材の冷媒による冷却機構
を設けた例について具体的に述べていないが、これまで
の説明から当業者にはその具体的構成は明らかであり、
またそのときの冷媒としては冷却空気を使用してもよ
く、あるいは冷却水 (の供給手段) 等を採用してもよい
ことはもちろんである。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるギ
ャップ可変式ガスワイピングノズル装置は、風道やノズ
ル内にギャップ調整金属部材等がないため、ワイピング
ガスの流れが妨げられることのないノズルギャップ調整
機構を有することが特徴となっている。従って、実開平
６−20451 号公報の開示するガスワイピングノズル装置
と比較して、さらに溶融金属の幅方向にさらに均一なガ
スワイピングができる。

【００３７】またギャップ調整用金属部材の冷却につい
ては、冷媒を使用することなくワイピングガスの流れを
利用して金属部材の冷却を行うことができるので、その
ような構成をとる場合には、装置をさらに一層簡略化で
きる。

【００３８】本発明によれば、遠隔操作により、ガス吹
き出し口のギャップの拡大、縮小ができるためガスワイ
ピングのガス圧力を変えることなく薄めっき鋼板から厚
めっき鋼板まで広範囲なめっき鋼板の製造を行うことが
できる。

【００３９】さらに鋼板に反りが発生し鋼板とガスワイ
ピングノズルの距離が幅方向に一定でなくなった場合で
も、ノズル幅方向に複数個設置しているガス吹き出し口
のギャップ調整用金属部材を遠隔操作によって伸縮させ
ガス吹き出し口のギャップ形状を変化させ幅方向に均一
な溶融金属の絞り取りが可能であるため、均一なめっき
鋼板の製造ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガスワイピングノズルの概略図であ
る。

【図２】ギャップ調整用金属部材の概略図である。

【図３】ガスワイピングノズル全体平面図である。

【図４】ノズルギャップ調整制御の概略図である。

【図５】実開平６−20451 号公報の実施例に開示するノ
ズル装置の概略図である。

【符号の説明】

11：風道用匡体 (ノズル本体) 12：上リップ部材 13：下リップ部材 14：ギャップ調整用金
属部材 14-1：電気ヒータ 14-2：冷却フィン 14-3：温度センサ 15：金属部材固定用ブ
ロック

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融金属めっき鋼板を製造する際に、め
   っき鋼板に過剰に付着した溶融金属を絞り取るガスワイ
   ピングノズル装置であって、ノズル本体と、該ノズル本
   体に一端を接合した上リップ部材と、同じく前記ノズル
   本体に一端を接合し、他端を前記上リップ部材の先端に
   近接設置して鋭角なガス吹出口を形成する下リップ部材
   とから構成され、前記上リップ部材の外面に遠隔操作可
   能な熱変形式のガス吹出口ギャップ調整部材を取り付け
   たことを特徴とするギャップ可変式ガスワイピングノズ
   ル装置。
2. 【請求項２】 前記ガス吹出口ギャップ調整部材が通電
   式加熱機構を備えていることを特徴とする請求項１記載
   のガスワイピングノズル装置。
3. 【請求項３】 前記通電式加熱機構を有する前記ガス吹
   出口ギャップ調整部材の外面に冷却フィンを取り付けた
   請求項２記載のガスワイピングノズル装置。
4. 【請求項４】 前記ガス吹出口ギャップ調整部材に対す
   る冷媒供給式冷却機構をさらに備えていることを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれかに記載のガスワイピン
   グノズル装置。