ガスワイピング装置

【課題】溶融金属中に金属板を浸漬通板させた後、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、通板材を挟んで配置したスリットノズルの対から気流を吹き付けて金属板表面の溶融金属の厚みを均一に調製する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置において、比較的メンテナンスフリーで、エッジオーバーコートを安定に抑制できるガスワイピング装置を提供する。
【解決手段】少なくとも通板材のエッジ近傍領域に通板材の表裏に一対の気流遮蔽板を通板材から隙間を開けてスリットノズルの上方、下方、または上下双方の位置に設置することを特徴としたガスワイピング装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融金属中に金属板を浸漬通板させた後、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、通板材を挟んで配置したスリットノズルの対から気流を吹き付けて金属板表面の溶融金属の厚みを均一に調製する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１１は、従来のガスワイピング装置を示す図である。図１１（ａ）は図１１（ｂ）のＡ−Ａ矢視に沿う断面図であり、図１１（ｂ）は側面断面図である。この図に示すように、溶融金属浴３中に金属板２をシンクロール４を用いて浸漬通板させた後、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、通板材を挟んで配置したスリットノズルの対であるスリットノズル１から気流２１を吹き付けて金属板表面の溶融金属の厚みを均一に調製する装置は、従来から使われていたが、通板材のエッジで金属板表面の溶融金属の厚みが厚くなる、エッジオーバーコートが発生していた。これはガスワイピングの圧力がエッジで低下することが原因であると考えられ、従来から多くの対策案が提案されていた。
【０００３】
図１２は、特開２００３−３２１７５７号公報（特許文献１）のガスワイピングの装置におけるエッジプレート６を用いたエッジオーバーコート対策方法を示す図である。図１２（ａ）は図１２（ｂ）のＡ−Ａ矢視に沿う断面図であり、図１２（ｂ）は側面断面図である。この図に示すように、エッジプレート６を通板材から５ｍｍ以下の距離に設置し、エッジを見かけ上なくすことにより、ガス流れを均一にし、ガスワイピングの圧力のエッジでの低下をなくそうとしていた。通板材の面方向の振動によって、エッジプレートと通板材が同一平面上にない配置となると、この効果はなくなるので、サポートロール５を用いて振動を抑えるか、特開平９−１１８９７１号公報（特許文献２）や特開平７−１７３５９６号公報（特許文献３）のように、エッジプレートの通板材側の形状を工夫していた。また、通板材の蛇行に対しては特開平１０−２５１８２０号公報（特許文献４）のように、エッジプレート６と通板材の距離を一定に保つようにしていた。
【０００４】
図１３は、特開平１０−２６５９３０号公報（特許文献５）、特開平８−２３２０５５号公報（特許文献６）等のガスワイピング装置での補助ノズル７を用いたエッジオーバーコート対策方法を示した図である。図１３（ａ）は図１３（ｂ）のＡ−Ａ矢視に沿う断面図であり、図１３（ｂ）は側面断面図である。これはエッジで低下するガスワイピングの圧力を補うものであるが、調整が難しい場合は、特開平９−１４３６６４号公報（特許文献７）のように補助ノズルにガイド板を組み合わせることで容易にエッジ圧力を均一にする案があった。
【０００５】
図１４は、特開２００２−３０４０８号公報（特許文献８）、特開昭５２−９１７４０号公報（特許文献９）のガスワイピング装置での吸引ノズル８を用いたエッジオーバーコート対策方法を示した図である。図１４（ａ）は図１４（ｂ）のＡ−Ａ矢視に沿う断面図であり、図１４（ｂ）は側面断面図である。これは吸引ノズル８を用いてエッジの乱流を吸引することにより、流れを安定化させ、エッジオーバーコート抑制を狙うものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３２１７５７号公報
【特許文献２】特開平９−１１８９７１号公報
【特許文献３】特開平７−１７３５９６号公報
【特許文献４】特開平１０−２５１８２０号公報
【特許文献５】特開平１０−２６５９３０号公報
【特許文献６】特開平８−２３２０５５号公報
【特許文献７】特開平９−１４３６６４号公報
【特許文献８】特開２００２−３０４０８号公報
【特許文献９】特開昭５２−９１７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、図１２にはエッジプレート６を用いたエッジオーバーコート対策方法を示している。この方法では、エッジプレートと通板材の隙間が５ｍｍ以上となった場合、エッジ流れ安定化の効果が低下し、５ｍｍ以下の隙間ではＺｎの付着が発生し、メンテ性が低下した。また、図１３では補助ノズルを用いたエッジオーバーコート対策方法を示している。この方法では、補助ノズルの板側端の圧力が不連続となり、調整が難しい。さらに、図１４においては、吸引を用いたエッジオーバーコート対策方法を示す。この方法も、ガス流れが安定する場合と安定しない場合があり、調整が難しかった。
【０００８】
上述したような、従来の方法による課題に鑑み、本発明においては、比較的メンテナンスフリーで、エッジオーバーコートを安定に抑制できるガスワイピング装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明者はガスワイピング装置について広く研究を行った。これにより以下の知見を得た。
図１５は、従来の通板材エッジ近傍でのガス流れを示した図で、図１５（ａ）は通板材に垂直な方向から見た図であり、図１５（ｂ）は通板側面から見た通板材がある断面での板衝突噴流の流れ１１を示す図であり、図１５（ｃ）は通板側面から見た通板材がない断面での板外衝突噴流の流れ１２を示す図であり、（ｄ）は（ａ）の平面図である。
【００１０】
板衝突噴流の流れ１１と板外衝突噴流の流れ１２は流れ状態が大きく異なっており、通板材エッジ１３の衝突噴流ライン１０から少し上で、板衝突噴流の流れ１１と板外衝突噴流の流れ１２の干渉１４が発生し、この部分に剥離流れ１８を起こし、通板材上の溶融金属に外向きのせん断力１９を作用させ、エッジ方向に溶融金属を移動させ、エッジオーバーコートを引き起こしていたことがわかった。この剥離流れ１８の影響する領域が本発明で対象とするエッジ近傍である。
【００１１】
図１は、本発明のガスワイピング装置を示した図である。図１（ａ）は図１（ｂ）Ａ−Ａ矢視に沿う断面図であり、図１（ｂ）はガスワイピング装置の側面断面である。この図に示すように、通板材２は溶融金属浴３内に導かれ、溶融金属浴３内に設けられたシンクロール４により進行方向を変え、サポートロール５を介してめっき浴外に引き上げ、通板材２を挟んで配置したスリットノズルの対であるスリットノズル１から気流２１を吹き付けて金属板表面の溶融金属の厚みを均一に調製された後、所要のめっきが施されるものである。この場合に、気流遮蔽板９をスリットノズルの上方に設置することで、後述する図２に示す作用によって、板衝突噴流の流れと板外衝突噴流の流れの両方で、渦流れが形成され、流れの相違が小さくなる。一方、エッジでの流れをも安定化することが可能となった。
【００１２】
本発明は上記の知見を基になされたものであって、その要旨は以下のとおりである。
（１）溶融金属中に金属板を浸漬通板させた後、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、通板材を挟んで配置したスリットノズルの対から気流を吹き付けて金属板表面の溶融金属の厚みを均一に調製する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置において、少なくとも通板材のエッジ近傍領域に、通板材の表裏に、一対の気流遮蔽板を通板材から隙間を開けて、スリットノズルの上方、下方、または上下双方の位置に設置したことを特徴とするガスワイピング装置。
【００１３】
（２）前記気流遮蔽板を前記通板材の全幅以上に設置したことを特徴とする（１）記載のガスワイピング装置。
（３）前記通板材の外側に隙間を開けてエッジプレートを設置したことを特徴とする（１）〜（２）のいずれかに記載のガスワイピング装置。
【００１４】
（４）前記通板材の板幅より内側の気流遮蔽板とスリットノズルの間にガス吐出口を設置したことを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のガスワイピング装置。
（５）前記気流遮蔽板とスリットノズルで囲まれた空間の両端にガス吸引装置を設置したことを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載のガスワイピング装置。
【００１５】
（６）前記気流遮蔽板が通板材の全幅以上でエッジから外の気流遮蔽板長さＥ［ｍ］が（１）式を満たすように設置することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のガスワイピング装置。
ただし、δ［ｍ］は通板材とスリットノズルのギャップ長さとする。
１０δ≦Ｅ … （１）
（７）前記気流遮蔽板と通板材の隙間Ｌ［ｍ］が（２）式を満たすことを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のガスワイピング装置。
δ≦Ｌ … （２）
【００１６】
（８）前記気流遮蔽板とスリットノズルとの中心間高低差Ｈ［ｍ］が（３）式を満たすことを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載のガスワイピング装置。
３δ≦Ｈ≦１０δ … （３）
（９）前記通板材とエッジプレートの隙間Ｃ［ｍ］が（４）式を満たすことを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載のガスワイピング装置にある。
ただし、Ｄ［ｍ］は通板材の蛇行しろとする。
Ｄ≦Ｃ … （４）
【００１７】
なお、通板材のエッジ近傍領域とは、スリットノズルの衝突噴流と通板材のエッジが干渉して乱流を発生させる、通板材のエッジを挟んだ通板材側および外側の領域のことである。また、エッジプレートとは、通板材の外側に隙間を空けてスリットノズルの衝突噴流の位置に設置した板のことである。
【発明の効果】
【００１８】
以上述べたように、本発明による気流遮蔽板を設置することにより、板衝突噴流と板外衝突噴流とで流れの干渉が軽減され、メンテナンスフリーで、エッジオーバーコートを安定に抑制できるガスワイピング装置を提供できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について図面に従って詳細に説明する。
溶融金属中に金属板を浸漬通板させた後、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、通板材を挟んで配置したスリットノズルの対から気流を吹き付けて金属板表面の溶融金属の厚みを均一に調製する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置において、少なくとも通板材のエッジ近傍領域に通板材の表裏に一対の気流遮蔽板を通板材から隙間を開けてスリットノズルの上方に設置したことを特徴とするガスワイピング装置について、図２から図１０を用いて説明する。
【００２０】
図２は、本発明での通板材エッジ近傍でのガス流れを示した図で、図２（ａ）は通板材に垂直な方向から見た図であり、図２（ｂ）は通板側面から見た通板材がある断面での板衝突噴流の流れ１１を示す図であり、図２（ｃ）は通板側面から見た通板材がない断面での板外衝突噴流の流れ１２を示す図であり、（ｄ）は（ａ）の平面図である。
【００２１】
この図に示すように、気流遮蔽板９をスリットノズルの上方に設置することで、空間を区切られ、板衝突噴流の流れ１１と板外衝突噴流の流れ１２の両方で、渦流れ１７が形成され、流れの相違が小さくなった。また、気流遮蔽板９により、気流遮蔽板９とスリットノズル１とで囲まれる空間内にスリットノズルからのガスが供給されるため、外向き流れが作られ、板衝突噴流の流れと板外衝突噴流の流れの干渉１４が外に流されるため、エッジでの流れが安定化した。
【００２２】
図３は、本発明でのスリットノズルの下方の通板材のエッジ近傍領域に気流遮蔽板を設置した場合の通板材エッジ近傍でのガス流れを示した図で、図３（ａ）は通板材に垂直な方向から見た図であり、図３（ｂ）は通板側面から見た通板材がある断面での板衝突噴流の流れ１１を示す図であり、図３（ｃ）は通板側面から見た通板材がない断面での板外衝突噴流の流れ１２を示す図である。この図に示すように、気流遮蔽板９をスリットノズルの下方に設置することで、左右のスリットノズルからの気流の上方向の流れに起因するカルマン渦状の乱流が抑制され、板衝突噴流の流れ１１と板外衝突噴流の流れ１２の両方で、流れの相違が小さくなった。
【００２３】
図４は、本発明でのスリットノズルの上下双方の通板材のエッジ近傍領域に気流遮蔽板を設置した場合の通板材エッジ近傍でのガス流れを示した図で、図４（ａ）は通板材に垂直な方向から見た図であり、図４（ｂ）は通板側面から見た通板材がある断面での板衝突噴流の流れ１１を示す図であり、図４（ｃ）は通板側面から見た通板材がない断面での板外衝突噴流の流れ１２を示す図である。この図に示すように、気流遮蔽板９をスリットノズルの上方に設置した場合と下方に設置した効果が重なり、左右のスリットノズルからの気流の上方向の流れに起因するカルマン渦状の乱流が抑制され、板衝突噴流の流れ１１と板外衝突噴流の流れ１２の両方で、流れの相違が小さくなった。
【００２４】
図５は、本発明での気流遮蔽板の位置関係を示した図で、図５（ａ）は側面断面図であり、図５（ｂ）は正面断面図である。また、図６は、本発明での気流遮蔽板を有するガスワイピング装置の斜視図である。この図５および図６に示すように、気流遮蔽板は少なくとも通板材のエッジ近傍領域に設置することで、エッジでの流れが安定化ができたが、気流遮蔽板を通板材の全幅以上でエッジから外の気流遮蔽板Ｅ［ｍ］が（１）式を満たすように設置することで、流れはより安定化した。ただし、δ［ｍ］は通板材とスリットノズルのギャップ長さとする。
１０δ≦Ｅ … （１）
【００２５】
通板材と気流遮蔽板の接触を避けるため、気流遮蔽板と通板材の隙間Ｌ［ｍ］は（２）式を満たすことが望ましい。
δ≦Ｌ … （２）
気流遮蔽板とスリットノズルとの中心間高低差Ｈ［ｍ］は（３）式を満たすようにした。この範囲で渦流れ１７が安定して形成された。
３δ≦Ｈ≦１０δ … （３）
【００２６】
図７は、本発明のエッジプレート付のガスワイピング装置を示した図である。通板材の外側に隙間を開けてエッジプレートを設置することで、流れはより安定化した。通板材とエッジプレートの隙間Ｃ［ｍ］は（４）式を満たすようにした。ただし、Ｄ［ｍ］は通板材の蛇行しろとする。特許文献４では通板材の蛇行にあわせて通板材とエッジプレートの隙間間隔を保つように追従させる必要があったが、本発明では通板材の蛇行にエッジプレートを追従させなくても、不安定な流れが抑制できる。
Ｄ≦Ｃ … （４）
【００２７】
上記に加え、さらなる安定化を狙う時や、設置をするうえで障害物があって気流遮蔽板を設置しにくい場合について説明する。図８は、本発明の気流遮蔽板とエッジプレートとガス吐出口付のガスワイピング装置を示した図である。図９は、本発明の気流遮蔽板とエッジプレートとガス吐出口とガス吸引装置付のガスワイピング装置を示した図である。ガス吐出口１５から流出したガス流れは、スリットノズル１と気流遮蔽板９と通板材２で囲まれる空間に、中央から端に向かっての気流２０を形成する。また、ガス吸引装置１６は通板材２と気流遮蔽板９とスリットノズル１で囲まれた空間の両端に設置され、ガスを吸引することで中央から端への気流２０を形成する。
【００２８】
これらの気流によって、図１５で示した板衝突噴流と板外衝突噴流とで流れの干渉１４が軽減され、不安定な流れが抑制できる。図１０は、本発明のスリットノズル下方の気流遮蔽板とエッジプレート付のガスワイピング装置を示した図である。スリットノズル下方にエッジプレート６を取り付けることにより、障害物があって気流遮蔽板をスリットノズル上方に設置しにくい場合でも、不安定な流れが抑制できる。
【実施例】
【００２９】
以下、本発明について実施例によって具体的に説明する。
溶融亜鉛中に１ｍ幅の金属板を浸漬通板させた後、溶融亜鉛の自由表面上に連続的に引き上げ、１ｍ幅の金属板の通板材を挟んで配置した１ｍｍ×１．２ｍ幅のスリットノズルの対から音速で空気の気流２１を吹き付けて金属板表面の溶融金属の厚みを均一に調製するガスワイピング装置において、スリットノズルの上方の少なくとも通板材のエッジ近傍領域に通板材の表裏に一対の気流遮蔽板を通板材から隙間を開けて設置した。ただし、通板材とスリットノズルのギャップ長さδ＝０．００５［ｍ］とした。
【００３０】
気流遮蔽板は通板材の全幅以上でエッジから外の気流遮蔽板Ｅ［ｍ］＝０．１［ｍ］とした。このときＥは（１）式を満たすので、流れは安定化した。
１０δ≦Ｅ … （１）
気流遮蔽板と通板材の隙間Ｌ［ｍ］＝０．００５［ｍ］とした。このときＬは（２）式を満たすので、流れは安定化した。
δ≦Ｌ … （２）
【００３１】
気流遮蔽板とスリットノズルとの中心間高低差Ｈ［ｍ］＝０．０２５とした。このときＨは（３）式を満たすので、流れは安定化した。
３δ≦Ｈ≦１０δ … （３）
通板材の蛇行しろＤ［ｍ］は０．００５ｍｍであった。通板材の外側に隙間を開けて縦横が６０ｍｍ×６０ｍｍ厚み１ｍｍのエッジプレートを設置した。通板材とエッジプレートの隙間Ｃ［ｍ］は６ｍｍとした。Ｃは（４）式を満たすので、流れは安定化した。
δ≦Ｃ … （４）
【００３２】
配管等がスリットノズル上方にある場合、気流遮蔽板をスリットノズル下方に設置した。δ＝０．００５［ｍ］であったので、Ｅ＝０．１［ｍ］、Ｌ［ｍ］＝０．００５［ｍ］、Ｈ［ｍ］＝０．０２５、Ｃ［ｍ］＝６ｍｍとした。これらは式（１）〜（４）を満たすので、流れは安定化した。さらなる安定化を狙う場合、気流遮蔽板をスリットノズル上下双方に設置した。δ＝０．００５［ｍ］であったので、上下Ｅ＝０．１［ｍ］、Ｈ［ｍ］＝０．０２５、Ｃ［ｍ］＝６ｍｍとした。上方の気流遮蔽板については、Ｌ［ｍ］＝０．００５［ｍ］、下方の気流遮蔽板については、Ｌ［ｍ］＝０．０１［ｍ］とした。これらは式（１）〜（４）を満たすので、流れは安定化した。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明のガスワイピング装置を示した図である。
【図２】本発明での通板材エッジ近傍でのガス流れを示した図である。
【図３】本発明でのスリットノズルの下方の通板材のエッジ近傍領域に気流遮蔽板を設置した場合の通板材エッジ近傍でのガス流れを示した図である。
【図４】本発明でのスリットノズルの上下双方の通板材のエッジ近傍領域に気流遮蔽板を設置した場合の通板材エッジ近傍でのガス流れを示した図である。
【図５】本発明での気流遮蔽板の位置関係を示した図である。
【図６】本発明での気流遮蔽板を有するガスワイピング装置の斜視図である。
【図７】本発明の気流遮蔽板とエッジプレート付のガスワイピング装置を示した図である。
【図８】本発明の気流遮蔽板とエッジプレートとガス吐出口付のガスワイピング装置を示した図である。
【図９】本発明の気流遮蔽板とエッジプレートとガス吐出口とガス吸引装置付のガスワイピング装置を示した図である。
【図１０】本発明のスリットノズル下方の気流遮蔽板とエッジプレート付のガスワイピング装置を示した図である。
【図１１】従来のガスワイピング装置を示した図である。
【図１２】従来のガスワイピング装置でのエッジプレートを用いたエッジオーバーコート対策方法を示した図である。
【図１３】従来のガスワイピング装置での補助ノズルを用いたエッジオーバーコート対策方法を示した図である。
【図１４】従来のガスワイピング装置での吸引を用いたエッジオーバーコート対策方法を示した図である。
【図１５】従来の通板材エッジ近傍でのガス流れを示した図である。
【符号の説明】
【００３４】
１スリットノズル
２通板材
３溶融金属浴
４シンクロール
５サポートロール
６エッジプレート
７補助ノズル
８吸引ノズル
９気流遮蔽板
１０衝突噴流ライン
１１板衝突噴流の流れ
１２板外衝突噴流の流れ
１３通板材エッジ
１４板衝突噴流の流れと板外衝突噴流の流れの干渉
１５ガス吐出口
１６ガス吸引装置
１７渦流れ
１８剥離流れ
１９せん断力
２０中央から端に向かっての気流
２１スリットノズルからの気流

特許出願人新日本製鐵株式会社
代理人弁理士椎名彊他１

【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融金属中に金属板を浸漬通板させた後、溶融金属の自由表面上に連続的に引き上げ、通板材を挟んで配置したスリットノズルの対から気流を吹き付けて金属板表面の溶融金属の厚みを均一に調製する溶融金属めっき装置のガスワイピング装置において、少なくとも通板材のエッジ近傍領域に、通板材の表裏に、一対の気流遮蔽板を通板材から隙間を開けてスリットノズルの上方、下方、または上下双方の位置に設置したことを特徴とするガスワイピング装置。
【請求項２】
前記気流遮蔽板を前記通板材の全幅以上に設置したことを特徴とする請求項１記載のガスワイピング装置。
【請求項３】
前記通板材の外側に隙間を開けてエッジプレートを設置したことを特徴とする請求項１または２に記載のガスワイピング装置。
【請求項４】
前記通板材の板幅より内側の気流遮蔽板とスリットノズルの間にガス吐出口を設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のガスワイピング装置。
【請求項５】
前記気流遮蔽板とスリットノズルで囲まれた空間の両端にガス吸引装置を設置したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のガスワイピング装置。
【請求項６】
前記気流遮蔽板が通板材の全幅以上でエッジから外の気流遮蔽板長さＥ［ｍ］が（１）式を満たすように設置することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のガスワイピング装置。
ただし、δ［ｍ］は通板材とスリットノズルのギャップ長さとする。
１０δ≦Ｅ … （１）
【請求項７】
前記気流遮蔽板と通板材の隙間Ｌ［ｍ］が（２）式を満たすことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のガスワイピング装置。
δ≦Ｌ … （２）
【請求項８】
前記気流遮蔽板とスリットノズルとの中心間高低差Ｈ［ｍ］が（３）式を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のガスワイピング装置。
３δ≦Ｈ≦１０δ … （３）
【請求項９】
前記通板材とエッジプレートの隙間Ｃ［ｍ］が（４）式を満たすことを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のガスワイピング装置。
ただし、Ｄ［ｍ］は通板材の蛇行しろとする。
Ｄ≦Ｃ … （４）

【図１】