JPH11279736A - 厚目付けに適したガスワイピング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静圧ピークを低下させてもワイピングガス流
の幅方向風圧分布を安定させ、目付け量が均一化された
厚目付け溶融めっき鋼帯を得る。 【解決手段】 長さＬ＝１０〜２００ｍｍ，傾斜角度θ
＝６５〜９０度の下側前端傾斜面１３をもつワイピング
用ノズルを、溶融めっき浴４の湯面８からノズル底面１
２までの高さＨ＝１０〜１００ｍｍ，ノズル口１１から
鋼帯１面までの距離Ｄ＝５〜５０ｍｍの位置で溶融めっ
き浴４から引き上げられる鋼帯１の両側に配置し、ワイ
ピング用ノズル１０から鋼帯１の表裏両面に加圧ガスを
吹き付ける。 【効果】 湯面８とノズル底面１２との間に生じる渦流
ａ₄ で下降流ａ₂ が引っ張られるため、下降流ａ₂ の動
圧が上昇し、中立点ｂで静圧ピークが低下し、厚目付け
に好適な幅方向風圧分布が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶融めっき浴から引き
上げられる鋼帯に付着している過剰の溶融めっき金属を
除去し、特に厚目付け溶融めっき鋼板の目付け量調整に
適したガスワイピング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】溶融めっきラインでは、図１に示すよう
に、めっき原板である鋼帯１を還元性雰囲気に維持され
た還元焼鈍炉２に搬送し、鋼帯１の表面を活性化した
後、還元焼鈍炉２からスナウト３を経て溶融めっき浴４
に送り込んでいる。鋼帯１は、溶融めっき浴４に浸漬さ
れているシンクロール５を周回し、進行方向を上向きに
変更される。次いで、鋼帯１は、サポートロール６を経
由して溶融めっき浴４から送り出され、ワイピング装置
７から噴射されたガスのワイピング作用によって溶融め
っき金属の付着量が調整される。溶融めっきされた鋼帯
１は、必要に応じて合金化熱処理され、次工程に搬送さ
れる。ワイピング装置７で過剰の溶融めっき金属をワイ
ピングすることによって、目付け量が調整されると共に
溶融めっき鋼帯の表面性状が安定化する。厚目付けが要
求される溶融めっき鋼帯を製造する際には、溶融めっき
浴４から引き上げられる鋼帯１に多量の溶融めっき金属
を随伴させ、ワイピング装置７による溶融めっき金属の
絞り取りを少なくしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ワイピング装置７から
噴射されるガスの圧力を低下させることにより、溶融め
っき金属の除去量を少なくできる。しかし、ワイピング
装置７のヘッダ圧力を単純に低下させると、ノズル圧力
が不安定になり、所定のワイピング作用が得られなくな
る。たとえば、鋼帯１の板幅方向に関するワイピングガ
スの風圧分布が変動し、エッジ部におけるワイピング作
用が低下する結果、幅方向中央部に比較してエッジ部に
多量の溶融めっき金属が付着しやすくなる。ガス圧の低
下は、溶融めっき浴４から上昇中の鋼帯１に随伴してく
るドロスの除去作用を低減することにもなる。鋼帯１の
表面に付着残留するドロスは、そのまま異物として溶融
めっき層に取り込まれ、得られた溶融めっき鋼板の品質
を著しく低下させる。本発明は、このような問題を解消
すべく案出されたものであり、鋼帯表面に沿って下降す
るガス流を増大させ、ノズル口に対向する鋼帯表面の静
圧を低下させることにより、ガス圧を低下してワイピン
グする場合でも良好なワイピング作用を維持し、ドロス
に起因した異物の巻込みがなく、目付け量が効果的に調
整された厚目付け溶融めっき鋼板を得ることを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明のガスワイピング
方法は、その目的を達成するため、長さＬ＝１０〜２０
０ｍｍ，傾斜角度θ＝６５〜９０度の下側前端傾斜面を
もつワイピング用ノズルを、溶融めっき浴の湯面からノ
ズル底面までの高さＨ＝１０〜１００ｍｍ，ノズル口か
ら鋼帯面までの距離Ｄ＝５〜５０ｍｍの位置で溶融めっ
き浴から引き上げられる鋼帯の両側に配置し、ワイピン
グ用ノズルから鋼帯の表裏両面に向けて加圧ガスを吹き
付けることを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明者等は、ワイピング用ノズルから鋼帯表
面に吹き付けられるガスの流れに及ぼす影響を種々の観
点から調査・研究した。その結果、下側前端傾斜面の傾
斜角度を大きくしたワイピング用ノズルを溶融めっき浴
の湯面及び鋼帯表面に対して特定された位置関係で配置
するとき、鋼帯表面に沿って下降するガス流れが増大
し、これに伴って噴射されたガスが上昇流と下降流に別
れる中立点で静圧が低下することを見い出した。下降流
の増加及び静圧の低下は、シミュレーション試験でガス
の流動状態を調査した結果から、次のようなメカニズム
で生じているものと推察される。

【０００６】溶融めっき浴４から引き上げられている鋼
帯１に対向させたノズル１０のノズル口１１から噴射さ
れたワイピング用のガスは、鋼帯１の表面に衝突した
後、図２に示すように上昇流ａ₁ 及び下降流ａ₂ となっ
て鋼帯１の表面に沿って流動する。下降流ａ₂ は、溶融
めっき浴４の湯面８で偏向して水平流ａ₃ となる。ま
た、湯面８から高さＨ＝１０〜１００ｍｍの位置にノズ
ル１０が通常配置されているため、ノズル底面１２と湯
面８との間が減圧になり易い。下側前端傾斜面１３の傾
斜角度θが大きいノズル１０では、鋼帯１の表面及び下
側前端傾斜面１３で下降流ａ₂ が絞られるため、下降流
ａ₂ の直進性が高くなる。そのため、ノズル底面１２と
湯面８との間が減圧になる傾向が一層強く、水平流ａ₃
の一部がノズル底面１２側に偏向し、図２で反時計方向
に回転する渦流ａ₄ が発生する。これに対し、傾斜角度
θの小さいノズルでは、鋼帯１の表面と下側前端傾斜面
１３との間を通過した下降流ａ₂ がノズル底面１２に沿
って拡散する割合が多く、渦流ａ₄ が発生しない状態と
なる。

【０００７】渦流ａ₄ は、反転した後、鋼帯１の表面と
下側前端傾斜面１３との間から下降流ａ₂ を引っ張り出
す流れとなる。そのため、下降流ａ₂ の流量が多くな
り、ノズル１０からのガスが上昇流ａ₁ と下降流ａ₂ に
別れる中立点ｂでの静圧ピークが低下し、余剰の溶融め
っき金属を除去するワイピング作用が弱められ厚目付け
に好適な圧力分布が得られる。下降流ａ₂ の流量増加は
動圧の上昇を意味し、溶融めっき浴４から引き上げられ
ている鋼帯１に付着残留しているドロスｃ等の異物を押
し下げ、溶融めっき浴４に戻すことにも有効である。渦
流ａ₄ の発生及び下降流ａ₂ の流量増加を図るため、ノ
ズルの形状及び配置位置について検討を進めた。その結
果、下側前端傾斜面１３の長さＬを１０〜２００ｍｍ，
傾斜角度θを６５〜９０度とし、湯面８からノズル底面
１２までの高さＨを１０〜１００ｍｍ，ノズル口１１か
ら鋼帯１面までの距離Ｄを５〜５０ｍｍの範囲に設定す
るとき、最適な渦流ａ₄ 及び下降流ａ₂ が得られること
を多数の実験結果から見い出した。

【０００８】下側前端傾斜面１３の長さＬ及び傾斜角度
θは、下降流ａ₂ の直進性を高める風洞を鋼帯１と下側
前端傾斜面１３との間に形成するために重要な要因であ
る。Ｌ＝１０〜２００ｍｍ，θ＝６５〜９０度の範囲に
下側前端傾斜面１３の長さＬ及び傾斜角度θを維持する
とき、風洞効果によって下降流ａ₂ の直進性を高められ
ると共に、下側前端傾斜面１３からノズル底面１２を超
えた箇所が減圧し、カルマン現象による渦流ａ₄ の発生
が促進される。また、発生した渦流ａ₄ によって下降流
ａ₂ の流量が増加する。長さＬが１０ｍｍ未満では、鋼
帯１と下側前端傾斜面１３との間にできる風洞が短く、
下降流ａ₂ に十分な直進性が付与されない。逆に２００
ｍｍを超える長さＬでは、渦流ａ₄ の中心が鋼帯１上の
ワイピング作用点ｂから遠くなり、鋼帯１上のｂ点にお
ける静圧低減作用が弱くなる。傾斜角度θが６５度未満
では、下降流ａ₂ の流路断面積が大きくなるためガス拡
散が生じ、下降流ａ₂ に十分な直進性が付与されない。
また、下側前端傾斜面１３からノズル底面１２に沿って
流れるガス流が生じ、渦流ａ₄ の発生が抑えられる。逆
に９０度を超える傾斜角度では、溶融めっき浴４から引
き上げられている鋼帯１の反りやフラッタリング等を吸
収するスペースが少なくなる。

【０００９】湯面８から底面１２までの高さＨは、鋼帯
１に付着している溶融めっき金属の流動性が高い状態で
ワイピング用ガスを吹き付けると共に、ノズル底面１２
と湯面８との間を減圧雰囲気にする上で重要な要因であ
る。高さＨを１０〜１００ｍｍの範囲に維持するとき、
流動性の高い溶融めっき金属にワイピング用ガスが吹き
付けられるため、余剰の溶融めっき金属が効率よく除去
される。また、ノズル底面１２と湯面８との間がノズル
幅方向の外部空間に開放される割合が少なくなり、ノズ
ル底面１２と湯面８との間に外部空間から流れ込む大気
等が抑制されるため、ノズル底面１２と湯面８との間を
減圧雰囲気に維持し易くなる。高さＨが１００ｍｍを超
えると、流動性が低下した溶融めっき金属にワイピング
用ガスが吹き付けられることになるため、高圧が必要と
されるばかりでなく、過剰な溶融めっき金属を効率よく
除去できなくなる。また、外部からノズル底面１２と湯
面８との間に流れ込む大気等の流量が増加し、ノズル底
面１２と湯面８との間を雰囲気圧が上昇し、渦流ａ₄ の
発生が困難になる。逆に１０ｍｍに達しない高さＨで
は、鋼帯１と下側前端傾斜面１３との間から湯面８とノ
ズル底面１２の間へと連続した風洞が生じ、却って渦流
ａ₄ の発生が弱くなる。

【００１０】ノズル口１１から鋼帯１面までの距離Ｄ
は、鋼帯１表面の中立点ｂで適正な静圧を得るために重
要な要因である。距離Ｄを５〜５０ｍｍの範囲に維持す
るとき、ガス圧を低下させてもワイピングに必要な静圧
が得られる。静圧は距離Ｄを小さくするほど上昇する
が、５ｍｍ未満の距離Ｄでは、溶融めっき浴４から引き
上げられている鋼帯１に反りやフラッタリングを吸収し
てノズル先端を鋼帯１と非接触状態に維持することが困
難になる。逆に、５０ｍｍを超える距離では、適正な静
圧を得るために過大なガス圧を必要とするばかりでな
く、鋼帯１と下側前端傾斜面１３との間隙が開き、ノズ
ル幅方向両側から流出するガスの流量が増加し、余剰な
溶融めっき金属の除去に働くガスの利用効率が低下す
る。

【００１１】下側前端傾斜面１３の長さＬを１０〜２０
０ｍｍ，傾斜角度θを６５〜９０度としたノズル１０
は、ノズル自体の設計は勿論、ノズル１０の前端傾斜面
に角度調節板や角度調節ブロックを取り付けることによ
っても得られる。角度調節板や角度調節ブロックを使用
するノズルでは、角度調節板の傾斜角度を変え或いは角
度調節ブロックを取り外すことにより、通常操業条件下
でのガスワイピングに使用することができる。また、ノ
ズル自体の設計により下側前端傾斜面１３の長さＬを１
０〜２００ｍｍ，傾斜角度θを６５〜９０度としたもの
では、通常の目付け量で溶融めっき鋼帯を製造する場合
にも風圧分布が一定化するため、ヘッダ圧を若干下げて
も効率よく目付け量を調整することが可能になる。

【００１２】

【実施例】下側前端傾斜面１３の長さＬ，傾斜角度θが
種々異なり、幅１．０ｍｍ，リップ長さ２０ｍｍのスリ
ット状ノズル口１１を形成したノズル１０を用い、下側
前端傾斜面１３の長さＬ，傾斜角度θ，湯面８からノズ
ル口１１までの高さＨ，ノズル口１１から鋼帯１面まで
の距離Ｄがガスワイピング作用に及ぼす影響を調査し
た。

【００１３】下側前端傾斜面１３の長さＬの影響 下側前端傾斜面１３の傾斜角度θを一定値７５度に設定
し、下側前端傾斜面１３の長さＬを種々変えたノズル１
０を用意し、湯面８からノズル底面１２までの高さＨ＝
５０ｍｍ，ノズル口１１から鋼帯１面までの距離Ｄ＝２
０ｍｍの位置にノズル１０を配置した。そして、ヘッダ
圧０．２０ｋｇ／ｃｍ² でガスを鋼帯１に吹き付け、中
立点ｂで風圧を測定した。表１の測定結果にみられるよ
うに、下側前端傾斜面１３の長さＬが１０ｍｍ未満では
風圧はほとんど低下せず、Ｌ＝１０〜２００ｍｍの範囲
で風圧の低下が検出された。しかし、２００ｍｍを超え
る長さＬでは却って風圧が増加に転じており、風圧低減
効果がＬ＝２５０ｍｍで消滅することが判った。

【００１４】

【００１５】下側前端傾斜面１３の傾斜角度θの影響 下側前端傾斜面１３の長さＬが一定値６０ｍｍで傾斜角
度θを種々変えたノズル１０を、湯面８からノズル底面
１２までの高さＨ＝５０ｍｍ，１００ｍｍ及び１５０ｍ
ｍ，ノズル口１１から鋼帯１面までの距離Ｄ＝２０ｍｍ
の位置に配置し、ヘッダ圧力０．２０ｋｇ／ｃｍ² でガ
スを鋼帯１に吹き付け、中立点ｂで風圧を測定した。測
定結果を示す図３にみられるように、湯面８からノズル
底面１２までの高さＨ＝５０ｍｍにノズル１０を配置し
た場合、６０度未満では傾斜角度θが風圧に及ぼす影響
はほとんど検出されなかったが、６０度を超えると傾斜
角度θに従って風圧が大きく低下した。傾斜角度θが風
圧低下に及ぼす影響は、湯面８からノズル底面１２まで
の高さＨ＝１００ｍｍに比較してＨ＝５０ｍｍの方が顕
著であった。

【００１６】また、傾斜角度θ＝３０度及びθ＝７５度
のノズル１０について、鋼帯１の幅方向風圧分布を測定
したところ、傾斜角度θ＝７５度のノズル１０で得られ
た風圧分布は、図４に示すように傾斜角度θ＝３０の風
圧分布に比較して板幅方向全体で一様に下がっていた。
中立点ｂでの静圧は傾斜角度θ＝３０度のノズル１０の
場合には０．０５７ｋｇ／ｃｍ² であったのに対し、傾
斜角度θ＝７５度のノズル１０の場合には０．０５２ｋ
ｇ／ｃｍ² と低くなっていた。鋼帯１の表面に沿った下
降流ａ₂ の動圧は、傾斜角度θ＝３０度のノズル１０の
場合には０．０２３ｋｇ／ｃｍ² であったのに対し、傾
斜角度θ＝７５度のノズル１０の場合には０．０２８ｋ
ｇ／ｃｍ ² と高くなっていた。

【００１７】湯面８からノズル底面１２までの高さＨの
影響 下側前端傾斜面１３の長さＬ及び傾斜角度θをそれぞれ
Ｌ＝６０ｍｍ，θ＝７５度の一定値に維持して、湯面８
からノズル底面１２までの高さＨを種々変更し、高さＨ
が風圧に及ぼす影響を調査した。なお、ノズル口１１か
ら鋼帯１までの距離Ｄ＝２０ｍｍの位置にノズル１０を
配置し、ヘッダ圧０．２０ｋｇ／ｃｍ²でガスを鋼帯１
に吹き付け、中立点ｂで風圧を測定した。表２の測定結
果にみられるように、湯面８からノズル底面１２までの
高さＨが１０〜１００ｍｍの範囲では中立点ｂにおける
風圧が低下していたが、１００ｍｍを超える高さＨでは
風圧が上昇し、Ｈ＝１５０ｍｍでは風圧低減効果がみら
れなかった。また、１０ｍｍに満たない高さＨでは、湯
面の上下動が激しくなり、却って風圧が上昇する傾向が
みられた。

【００１８】

【００１９】ノズル口１１から鋼帯１面までの距離Ｄの
影響 下側前端傾斜面１３の傾斜角度θ及び長さＬをそれぞれ
θ＝７５度，Ｌ＝６０ｍｍの一定値に維持し、湯面８か
らノズル底面１２までの高さＨを５０ｍｍ及び１５０ｍ
ｍとし、ノズル口１１から鋼帯１までの距離Ｄを種々変
更した位置にノズル１０を配置し、ヘッダ圧０．２０ｋ
ｇ／ｃｍ² でガスを鋼帯１に吹き付け、中立点ｂで風圧
を測定した。表３の測定結果にみられるように、湯面８
からノズル底面１２までの高さＨを５０ｍｍ及び１５０
ｍｍとした条件下では、ノズル口１１から鋼帯１面まで
の距離Ｄが５０ｍｍ以下になると風圧が低減していた。
風圧低減効果は距離Ｄが短くなるほど大きくなるが、５
ｍｍに満たない距離Ｄは、鋼帯１のバタツキに起因して
ノズル１０の先端が鋼帯１に接触する虞れがあることか
ら実用に適さない。

【００２０】

【００２１】以上の結果に基づき、下側前端傾斜面１３
の長さＬ＝６０ｍｍ，傾斜角度θ＝７５度のノズル１０
（本発明例）及び下側前端傾斜面１３の長さＬ＝６０ｍ
ｍ，傾斜角度θ＝３０度のノズル１０（比較例）を溶融
めっき浴４の湯面８から１００ｍｍの高さ、溶融めっき
浴４から引き上げられる鋼帯１の両面から２０ｍｍ（本
発明例）及び３０ｍｍ（比較例）離れた位置に配置した
ワイピング装置を用いて、溶融めっき浴４からラインス
ピード５０ｍ／分で引き上げられている鋼帯１にヘッダ
圧力０．２０ｋｇ／ｃｍ² でワイピングガスを板幅１５
００ｍｍの鋼帯１に吹き付けた。得られた溶融めっき鋼
帯を調査したところ、比較例では目付け量が鋼帯長手方
向に３００〜３２０ｇ／ｍ² と変動しており、幅方向で
は中央部が３２０ｇ／ｍ ² と薄くエッジ部が３６０ｇ／
ｍ² と厚い分布であった。

【００２２】これに対し、本発明例では目付け量の変動
範囲が鋼帯長手方向３００〜３１０ｇ／ｍ² であり、幅
方向変動も中央部で３１０ｇ／ｍ² ，エッジ部で３００
ｇ／ｍ² と狭くなっていた。このことは、下側前端傾斜
面１３の長さＬ，傾斜角度θ，湯面８からノズル口１１
までの高さＨ，ノズル口１１から鋼帯１までの距離Ｄを
本発明に従って規制するとき、中立点ｂの静圧が低下し
て厚目付けに好適なワイピング作用が得られ、ワイピン
グガスの風圧分布が安定化することにより目付け量が安
定化することを示す。また、本発明例で形成された溶融
めっき層には、残留ドロスに起因する異物の混入が皆無
であった。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、下側前端傾斜面１３の長さＬ＝１０〜２００ｍｍ，
傾斜角度θ＝６５〜９０度のノズルを湯面８からノズル
底面１２までの高さＨ＝５〜１００ｍｍ，ノズル口１１
から鋼帯１面までの距離Ｄ＝５〜５０ｍｍの位置に配置
したワイピング装置を用いてワイピングすることによ
り、中立点での静圧が下がると共に、鋼帯の幅方向に関
して風圧分布が安定したガス流を形成することができ
る。そのため、目付け量の変動を抑えた厚目付け溶融め
っき鋼板の製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 溶融めっき設備の主要部

【図２】 ガスワイピング用ノズルから噴射されたガス
の流動状態を説明する図

【図３】 ノズルの下型前端傾斜面の傾斜角度が鋼帯表
面の風圧に及ぼす影響を示したグラフ

【図４】 下型前端傾斜面の傾斜角度が異なるノズルか
ら鋼帯に吹き付けられたガスの鋼帯幅方向風圧分布を示
すグラフ

【符号の説明】

１：鋼帯 ２：還元焼鈍炉 ３：スナウト ４：
溶融めっき浴 ５：シンクロール ６：サポートロ
ール ７：ワイピング装置 ８：湯面 １０：ノズル １１：ノズル口 １２：ノズル底面
１３：下側前端傾斜面 θ：下側前端傾斜面の傾斜角度 Ｌ：下側前端傾
斜面の長さ Ｈ：湯面からノズル口までの高さ Ｄ：ノズル口か
ら鋼帯面までの距離 ａ₁ ：上昇流 ａ₂ ：下降流 ａ₃ ：水平流 ａ
₄ ：渦流 ｂ：上昇流と下降流に別れる中立点 ｃ：ドロス等の
異物

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長さＬ＝１０〜２００ｍｍ，傾斜角度θ
   ＝６５〜９０度の下側前端傾斜面をもつワイピング用ノ
   ズルを、溶融めっき浴の湯面からノズル底面までの高さ
   Ｈ＝１０〜１００ｍｍ，ノズル口から鋼帯面までの距離
   Ｄ＝５〜５０ｍｍの位置で溶融めっき浴から引き上げら
   れる鋼帯の両側に配置し、ワイピング用ノズルから鋼帯
   の表裏両面に向けて加圧ガスを吹き付けることを特徴と
   する厚目付けに適したガスワイピング方法。