JPH0953167A - ガスワイピングノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】溶融金属めっき鋼板を製造する際にストリップ
に付着した過剰な溶融金属を絞りとるガスワイピングノ
ズル装置において、ガス吹き出し口を曲線的なリップ形
状としてとらえ、その形状を制御することによって溶融
金属のめっき絞り取り量を均一化するガスワイピングノ
ズル装置を提供する。 【解決手段】次の機能手段を有することを特徴とするガ
スワイピングノズル装置。 ガス吹き出し口のリップ部の幅方向に配置された複数
個のギャップセンサ１２ ギャップセンサ１２の検出値からガス吹き出し口のリ
ップ形状の近似関数を求めるリップ形状近似関数演算手
段 近似関数からガス吹き出し口の各位置でのギャップ値
を算出するギャップ推定手段 ギャップ推定値に基づきリップ形状を制御するリップ
形状制御手段。

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
備を構成する溶融金属の付着量調整用ガスワイピングノ
ズル装置に関するものである。

【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、溶融金属浴からストリップを引き上げた直後にスト
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、特開平４−２
１７５２号公報において、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
ス吹き出し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た
ワイピングノズルが提案されている。

【０００４】また、本出願人は先に、実開平６−２０４
５１号公報において、ガスワイピングノズルをめっき設
備に取り付けた状態、あるいは操業中にノズルのガス吹
き出し口のギャップ調節ができるガスワイピングノズル
の提案を行っている。これは、ノズル本体に一端を拘束
状に取り付けた金属部材の、他端を自由端となすととも
に、この他端を上リップあるいは下リップに当接状に設
置し、かつこの金属部材を遠隔操作によって加熱及び冷
却する手段並びにこの加熱・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間隔をノズル幅方向にわたって調
整可能なように構成したものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ガスワイピングノズル
装置のガス吹き出し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、一般的にはガス吹き出し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節されて
いる。

【０００６】しかし、めっき鋼板にそりが発生した場
合、ガス吹き出し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。そこで幅方向にガス吹き
出し口のリップ形状をオンラインで適正に調節し、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
り量を均一化してやる必要がある。しかし、特開平４−
２１７５２号に提案されたワイピングノズルではオンラ
インでのガス吹き出し口のギャップ調整は不可能であ
り、この問題の解決は不可能である。

【０００７】一方、実開平６−２０４５１号公報に提案
したものは、ガス吹き出し口のギャップ調節をオンライ
ンで遠隔操作できるようにしたものである。しかしなが
ら、ガス吹き出し口のギャップ調整用金属部材の温度と
その部材長さは比例するものの、この関係を利用して、
ガス吹き出し口のリップ全体の曲線的な所要形状をこの
温度調整により制御するのは、鋼板製リップのたわみを
考えれば、はなはだ無理があった。

【０００８】図４は、ガス吹き出し口のギャップ検出値
と、ギャップ調整用金属部材長さの実測値、ならびに後
述の本発明での、リップ形状の３次関数による近似の説
明図である。

【０００９】例えば、図４において、のギャップ調整
用金属部材の位置の実ギャップは、のギャップ調整金
属部材の長さよりも大きい。これは、隣接するとの
ギャップ調整金属部材からの作用によるものである。こ
のように、ノズルのギャップとギャップ調整金属部材の
長さが一致しないところもある。

【００１０】従って、実開平６−２０４５１号公報に提
案のものでは、リップ部のギャップについては近傍のギ
ャップセンサの値に基づいて、補間して制御しても良い
としているが真のギャップ値を把握していないため十分
な制御精度が得らなかった。

【００１１】さらに、精度確保のためには、多数（例え
ば、各ギャップ調整用金属部材毎）の温度センサを設置
する必要があった。

【００１２】本発明は、係る従来技術の問題点に鑑みて
なされたものであり、ガス吹き出し口を曲線的なリップ
形状としてとらえ、その形状を近似関数により推定し、
それに基づきリップ形状を制御することによって溶融金
属のめっき絞り取り量均一化の狙いを満足させるガスワ
イピングノズル装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】図１は、本発明のガスワ
イピングノズル装置の概略構成図である。

【００１４】本発明の装置は、溶融金属めっき鋼板を製
造する際にストリップに付着した過剰な溶融金属を絞り
とるガスワイピングノズル装置であって、次の機能実現
手段を有することを特徴とする。

【００１５】ガス吹き出し口リップ部１５の幅方向に
複数個のギャップセンサ１２を任意の位置に配置する。

【００１６】その位置でのガス吹き出し口のギャップ
を検出する。

【００１７】前記で検出されたギャップ値からガス
吹き出し口のリップ形状を近似関数演算器１３などの近
似関数演算手段で関数（例えば、３次関数）近似する。

【００１８】前記で求められた近似関数から、リッ
プ形状制御に必要な部位（例えば、ギャップ調整用金属
部材５の位置）毎のギャップ値を推定する。

【００１９】前記で推定したギャップ値に基づきリ
ップ形状制御手段（例えば、ギャップ調整用金属部材５
の伸縮制御）毎にフィードバック制御を行う。

【００２０】図２は、本発明の実施例におけるガス吹き
出し口のリップ形状制御の説明図である。図２に基づ
き、ガス吹き出し口のリップ形状制御につき、更に詳細
に説明する。

【００２１】この実施例では、リップ形状制御手段とし
てのガス吹き出し口のギャップ調整用金属部材５とは別
にギャップセンサ１２を任意の位置に複数個取り付け、
そのギャップセンサ１２からの検出値を近似関数演算器
１３に入力し、ガス吹き出し口のリップ形状の近似関数
を求めることとしている。

【００２２】図５は、ギャップセンサの検出値と実測ギ
ャップの相関を示すグラフである。

【００２３】図５に示すように、ギャップセンサ１２か
らの検出値はワイピングノズルの吹き出し口の実測ギャ
ップ値と比例関係にある。そこで、本発明では、この相
関関係を利用して、ガス吹き出し口の幅方向ギャップ制
御（すなわち、リップ形状制御）を行うこととした。

【００２４】また、リップ形状制御手段としては、下記
のギャップ調整用金属部材５に対し伸縮制御を行わせる
構成のものを用いた。

【００２５】図１に示すように、ノズル本体に上端を取
り付けたギャップ調整用金属部材５の、下端５ａを自由
端とするとともに、この下端５ａを下リップ３に当接設
置し、このギャップ調整用金属部材５の伸縮を加熱・冷
却制御装置８、９により温度制御することで上リップ２
と下リップ３間の間隔（ギャップ）１５をノズル幅方向
に調整可能としたものである。

【００２６】図４は、本発明でのリップ形状の３次関数
による近似の説明図である。

【００２７】図３は、ガス吹き出し口のリップ形状制御
のフローチャート図である。

【００２８】まず、ガスワイピングノズル装置の幅方向
に複数個設置したギャップセンサ１２の検出値ＧＳ１、
ＧＳ２、・・・、ＧＳｍを近似関数演算器１３に入力し
（図３，Ｓ−５０）、ノズル吹き出し口のリップ形状の
近似関数を求める（図３，Ｓ−５１）。

【００２９】例えば、３次関数を近似関数として考える
と、ギャップセンサ１２の少なくとも４個所の検出デー
タがあれば近似関数が求められる。

【００３０】以下に、その定数の算出ステップについて
記述する。

【００３１】３次関数はｙをギャップ値、ｘをギャップ
センサの位置とすれば、次の（１）式で表される。

【００３２】 ｙ＝ａｘ³ ＋ｂｘ² ＋ｃｘ＋ｄ ・・・・（１） ａ，ｂ，ｃ，ｄ：定数。

【００３３】（１）式に前記４個所のギャップセンサの
検出値ｙ₁,ｙ₂,ｙ₃,ｙ₄ および当該ギャップセンサの位
置ｘ₁,ｘ₂,ｘ₃,ｘ₄ を代入すると、次の（２）式で表わ
せる。

【００３４】 ｙ₁ ＝ａｘ₁ ³ ＋ｂｘ₁ ² ＋ｃｘ₁ ＋ｄ ｙ₂ ＝ａｘ₂ ³ ＋ｂｘ₂ ² ＋ｃｘ₂ ＋ｄ ｙ₃ ＝ａｘ₃ ³ ＋ｂｘ₃ ² ＋ｃｘ₃ ＋ｄ ｙ₄ ＝ａｘ₄ ³ ＋ｂｘ₄ ² ＋ｃｘ₄ ＋ｄ ・・・（２） （２）式を次の（３）式の表示で置き換えると、下記
（４）式となる。

【００３５】 ｘ₁ ³ ＝ｘ₁₁，ｘ₁ ² ＝ｘ₁₂，ｘ₁ ＝ｘ₁₃，１＝ｘ₁₄， ｘ₂ ³ ＝ｘ₂₁，ｘ₂ ² ＝ｘ₂₂，ｘ₂ ＝ｘ₂₃，１＝ｘ₂₄， ｘ₃ ³ ＝ｘ₃₁，ｘ₃ ² ＝ｘ₃₂，ｘ₃ ＝ｘ₃₃，１＝ｘ₃₄， ｘ₄ ³ ＝ｘ₄₁，ｘ₄ ² ＝ｘ₄₂，ｘ₄ ＝ｘ₄₃，１＝ｘ₄₄ ・・・（３） ａｘ₁₁＋ｂｘ₁₂＋ｃｘ₁₃＋ｄｘ₁₄＝ｙ₁ ａｘ₂₁＋ｂｘ₂₂＋ｃｘ₂₃＋ｄｘ₂₄＝ｙ₂ ａｘ₃₁＋ｂｘ₃₂＋ｃｘ₃₃＋ｄｘ₃₄＝ｙ₃ ａｘ₄₁＋ｂｘ₄₂＋ｃｘ₄₃＋ｄｘ₄₄＝ｙ₄ ・・・・（４） 故に、定数ａ，ｂ，ｃ，ｄ，は、上記（４）の連立方程
式を解くと求められる。

【００３６】斯くして、ガス吹き出し口のリップ形状の
３次近似関数を求めることができる。

【００３７】次いで、ギャップ調整用金属部材５の位置
ＫＳ１、ＫＳ２、・・・、ＫＳｎを予めギャップ推定値
演算器１４に入力しておき、ギャップ調整用金属部材５
の相対する各々のギャップ推定値ＧＳ１’、ＧＳ２’、
・・・、ＧＳｎ’を求める（Ｓ−５２）。

【００３８】前述のギャップ推定値ＧＳ１’、ＧＳ
２’、・・・、ＧＳｎ’をギャップ調整用金属部材５の
当該のギャップ設定値ＹＳ１、ＹＳ２、・・・、ＹＳｎ
と比較し偏差をそれぞれの温度調節器１０−１、１０−
２、・・・、１０−ｎに与える（図３，Ｓ−５３）。

【００３９】温度調節器１０−１、１０−２、…、１０
−ｎの出力信号に対応して加熱あるいは冷却制御装置
８，９からの操作量が増減しギャップ調整用金属部材５
が伸長あるいは収縮する（図３，Ｓ−５４）。

【００４０】上述のように、全てのギャップ調整用金属
部材５に同様の制御を行うことによって精度の良いガス
吹き出し口のノズル形状制御が実現できる。

【００４１】また、本発明によると、実開平６−２０４
５１号公報に記載の装置のリップ形状制御では必須であ
った、ギャップ調整金属部材毎に設置されている温度セ
ンサ（図１，符号１１）の省略が可能となる。

【００４２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明を実施したガスワ
イピングノズルの概略構成図である。

【００４３】図１において、１は風箱（図示せず）に接
続するノズル本体であり、ワイピングの吹き出し口（ギ
ャップ）１５はノズル本体１にねじ止めされた上リップ
２と下リップ３によってその間隔、形状等が、使用前に
予め使用予定の最小寸法となるように設定されている。
４はノズル本体１の上部にねじ止めされたブロックであ
り、このブロック４にギャップ調整用金属部材５の上端
がねじ結合によって取り付けられている。このブロック
４をノズル本体１の上部に取り付ける押しボルト４ａ
は、金属部材５と下リップ３との初期ギャップを調整す
るためにも使用される。そして、この金属部材５の下端
５ａは自由端となされた状態でノズル本体１に開設した
貫通孔１ａを通ってノズル本体に挿入され、かつこの自
由端となされた下端５ａは下リップ３に当接している。
この金属部材５は加熱、冷却によって自由端である下端
５ａが軸方向に所定量伸長および収縮する。

【００４４】６は金属部材５の加熱用電気ヒータであ
り、この電気ヒータ６は金属部材５の内部に設置され、
この電気ヒータ６による加熱で金属部材５を軸方向に伸
長させる。７は金属部材５の内周面と電気ヒータ６との
間の環状空間内に冷却空気を供給するための冷却配管で
あり、電気ヒータ６へ通電停止時、この冷却配管７から
供給される冷却空気によって金属部材５を冷却し、軸方
向への伸縮時の応答を良好ならしめている。８は電気ヒ
ータ６への通電量を制御する加熱制御装置、９は冷却配
管７への冷却空気の供給量を制御する冷却装置であり、
これら両制御装置８、９からの出力信号は、温度調節器
１０からの出力信号に基づいて決定される。

【００４５】この実施例では、ガスワイピング装置のガ
ス吹き出し口のギャップ調整用金属部材５とは別にギャ
ップセンサ１２（同センサと下リップ３との距離を測定
する）を任意の位置に４個取り付けた。ここで、ギャッ
プセンサ１２としては、金属製検出対象の短距離間測定
において測定精度が高く、センサヘッドが小型で、かつ
耐環境性に優れた渦電流式変位センサを採用した。

【００４６】そのギャップセンサ１２からの検出値を後
述の近似関数演算器１３に入力し、ガス吹き出し口のリ
ップ形状の近似関数を求めることとしている。

【００４７】１３は近似関数演算器、また１４はギャッ
プ推定値演算器で、図３に示すリップ形状制御の演算機
能が組み込まれている。ここでは、近似関数演算器１３
においてガス吹き出し口のリップ形状を３次関数近似と
し、前記４個所のギャップセンサ１２からギャップデー
タを入力し、前記（４）式を解いて３次関数の定数ａ、
ｂ、ｃ、ｄを求める。

【００４８】次いで、ギャップ推定値演算器１４で、幅
方向に設置されているギャップ調整用金属部材５の位置
毎のギャップ値を求めた近次関数にギャップ調整用金属
部材５の位置データ（ＫＳ１，ＫＳ２，・・・，ＫＳ
ｎ）を入力して計算する。予め設定しておいたギャップ
調整用金属部材位置でのギャップ設定値とリップ形状の
近似次関数から計算されたギャップ値を比較し、その偏
差をギャップ調整金属部材５の温度調節器１０、加熱制
御装置８および冷却制御装置９からなる温度制御ループ
に与え、当該ギャップ調整用金属部材５を伸長あるいは
収縮させることにより、ノズル吹き出し口のリップ形状
を制御する。

【００４９】なお、この図１の実施例では、参考のた
め、前記実開平６−２０４５１号公報に記載の装置のリ
ップ形状制御で必須の温度センサ１１を付与してある
が、本発明によるとこの温度センサ１１の省略が可能で
あり、これも本発明の特徴の１つとなっている。

【００５０】このガスワイピングノズル装置を用いてめ
っきした鋼板のめっき膜厚の板幅方向の偏差は±１．５
ｇ／ｍ² 以下と極めて良い結果が得られた。

【００５１】図６は、めっき膜厚の偏差分布図であり、
ノズル吹き出し口のリップ形状制御を機能させなかった
Ａゾーン（従来）と同制御を機能させたＢゾーン（本発
明）との膜厚値の偏差分布を比較表示している。

【００５２】図６に示すように、明らかに本発明（Ｂゾ
ーン）側は、めっき膜厚の偏差およびその分布におい
て、極めて良好な結果が得られていることが判る。

【００５３】

【発明の効果】上述のように、本発明のガスワイピング
ノズル装置によると、次の効果が発揮される。

【００５４】ガス吹き出し口を曲線的なリップ形状と
してとらえ、その形状を制御することによって溶融金属
のめっき絞り取り量の均一化がなされ、その結果として
めっき膜厚の偏差およびその分布において、極めて良好
なめっき鋼板が製造できるようになる。

【００５５】従来ギャップを遠隔操作するため、ギャ
ップ調整用金属部材毎に必要であった温度センサを幅方
向の任意の位置に複数個ギャップセンサを設置（最小３
セット〜４セット）することによって省略できる。

【００５６】ギャップ調整用金属部材の温度とノズル
吹き出し口のギャップの相関関係も予め求める必要もな
くなる。

【００５７】操作上も、ノズル吹き出し口のギャップ
を設定値としているため、ギャップ調整用金属部材の温
度を設定するより扱い易い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施した、ガスワイピングノズル装置
の概略構成図である。

【図２】ガス吹き出し口のリップ形状制御の説明図であ
る。

【図３】ガス吹き出し口のリップ形状制御のフローチャ
ート図である。

【図４】ガス吹き出し口のギャップ検出値と、ギャップ
調整用金属部材長さの実測値、ならびに本発明でのリッ
プ形状の３次関数による近似の説明図である。

【図５】ギャップセンサの測定値と実測ギャップの相関
図である。

【図６】めっき膜厚の偏差図である。

【符号の説明】

１ ノズル本体 １ａ 貫通孔 ２ 上リップ ３ 下リップ ４ ノズル本体に固定されたブロック ４ａ 押しボルト ５ ギャップ調整用金属部材（金属部材） ５ａ ギャップ調整用金属部材下端 ６ 電気ヒータ ７ 冷却配管 ８ 加熱制御装置 ９ 冷却制御装置 １０ 温度調節器 １１ 温度センサ １２ ギャップセンサ １３ 近似関数演算器 １４ ギャップ推定値演算器 １５ リップ部間隔（ギャップ）

Claims (1)

【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ストリ
   ップに付着した過剰な溶融金属を絞りとるガスワイピン
   グノズル装置であって、ガス吹き出し口のリップ部の幅
   方向に配置された複数個のギャップセンサと、前記ギャ
   ップセンサの検出値からガス吹き出し口のリップ形状の
   近似関数を求めるリップ形状近似関数演算手段と、この
   近似関数からガス吹き出し口の各位置でのギャップ値を
   算出するギャップ推定手段と、前記ギャップ推定値に基
   づきリップ形状を制御するリップ形状制御手段とを具備
   することを特徴とするガスワイピングノズル装置。