JPS5811065A - 鋼帯塗布液のガスワイピング用ノズル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、銅帯の表面に連続的に塗布された塗布型化
成処理液あるいは塗料液の余剰分をガスワイピングして
付着量すなわち塗膜厚さヲ訓整するためのノズル装置の
改良に関する。

従来、塗布型クロメート処理液などによる溶融亜鉛メッ
キ銅帯の塗布型化成処理或いはカラー鉄板用塗料液によ
る塗装を銅帯の走行中に連続的に行なう場合、それら塗
布液の付着量の調整には、走行ライン中に配置された絞
シロールによるロールワイピング法が採用されているの
が一般的である。しかしながらこのようなロールワイピ
ング法はラインスピードの高速化に不利であシ、高速ラ
インで鋼帯の塗布液の付着量金絞シロールで連続的に調
整する場合、銅帯巾方向の付着量の均一性の低下や、銅
帯の板厚変更時及び速度低下時の付着量制御の追従性の
低下、さ、らにはロール磨耗に対するメンテナンス対策
やライン停止時にロールに付着して固化した塗材による
絞シ性の低下など、種々の解決すべき問題点が目立って
くる。

このような問題点を解決する方策のひとつとして、走行
する銅帯に非接触であシ、しかも付着量のコン）０−ル
が容易であるという、所謂ガスワイピング（気体絞シ）
法の適用が考えられる。このガスワイピング法は銅帯の
溶融金属メッキラインにおいて広く利用され、その典型
的な例全第１図に示す。第１図において鋼帯（１）は溶
融金属メッキ浴（２）から連続的に引き出され、浴（２
）の上方にて両面の巾方向にわたってスリーット状に開
口する気体数多ノズル（３１、（３’　）　　から噴射
されるガスによって表面の余剰の溶融金属が払拭され、
これによってメッキ厚みがコントロールされるものであ
る。このような溶融金属メツキラインに用いられるガス
ワイピング用ノズル（３）（３’）は、第２図に拡大し
て示すように、上下のノズル肩部（４）　（４’　）に
よって形成されるノズル先端の断面外形線のがす角【θ
１が鈍角であシ、また矢印（５）で示すガス噴射方向と
銅帯（１）とのなす角（α）も９０〜８５°とほぼ直角
である。

しかしながら、このようなノズル（３１（３’　）をそ
のまま鋼帯の塗布型化成処理液や塗料液などのガスワイ
ピンクに使用すると、走行する鋼帯（１）に対してノズ
ル（３）（３’）の上流側に第２図で矢印（７）で示す
：　　　ような二次空気の巻き込みが生じているので、
これによる渦流の発生等の乱れによって、はげしい／（
フラッシュ（６）の発生とそのノズル肩部（４）　（４
）への付着が起シ、さらに付着スプラッシュがノズルス
リット部（８）へ引込まれてスリットが詰まり、巾方向
のワイピング効果にむら音生じたシ、付着スプラッシュ
がノズル噴射ガスによって再び鋼帯に付きつけられて製
品汚染を生じたシする。

これは、塗布型化成処理液や塗料液などの液物性が溶融
金属に比べて高粘度でしかも低密度であってスプラッシ
ュを発生しやすいことによるものと考えられる。すなわ
ちこれら塗布型化成処理液や塗料液は粘度が１〜数百Ｃ
ｐｂ密度が１ｔ／−程度であし、溶融金属と比較した場
合、粘度において同程度から約百倍、密度において数分
の−である。その結果、走行する鋼帯に付着して持ち上
げられるこれら塗布液の量は、ラインスピードヲ一定と
した場合に溶融金属のそれより格段に多くなシ、従って
付着液膜のだぶつきによってもたらされるスプラッシュ
の発生が激しくなる。走行する銅帯に付着して持ち上げ
られる塗布液の量は、理論的に粘度とラインスピードの
積の平方根に比例し、密度の平方根に反比例することが
知られている。このことから考えて、前記ノズル（４）
（４’）によるガスワイピンクをこれら塗布液のガ２ワ
イ・ピングに適用する場合＃−ｉ′、溶融金属メッキの
場合に比べてその銅帯の走行速度をかなシ低速にしなけ
ればならず、経験的に３０ｍ／−以下でなければスプラ
ッシュの発生のない操業は不可能である。

更に溶融金属に比べて走行鋼帯に付着して持ち上げられ
るこれら塗布液の表面張力が小さいこともスプラッシュ
発生の一因と々つでいる。すなわちこれら塗布液はその
表面張力が溶融金属のそれの十分の一以下のものが殆ど
で、また発生するスプラッシュの液滴径も小さく、更に
密度が小さいこともあって、ノズル先端での二次空気の
巻き込みおよび乱れの影響を受は易く、ノズル汚染やノ
ズルスリットの目詰シ、或いは製品品質の低下を招いて
しまう。このような現象は特に速乾性の塗布液において
は極めて重要視すべき点である。

従来、溶融金属メッキの分野ではそのガスワイピング用
ノズルについて銅帯全巾のスプラッシュについては考慮
対象外で、わずかに銅帯両縁でのスプラッシュ発生がノ
ズル両端部の汚染を起すことについて対策がたてられ、
たとえば鋼帯の両縁部にアスベスト材や固型カーボン等
の当て板金当接し、両縁部からのスプラッシュの発生を
抑制する技術が知られている程度で、これとても当て板
が当接する部分のメッキ付着量が減少するとか、或いは
該当て板が鋼帯の巾方向の揺れに完全に追従できないと
きは当て板が全くない場合と同じとなってしまうなどの
欠点をもっている。４ｉだ発生したスプラッシュからノ
ズル汚染を防ぐ方法として、気体絞シノズル上方の銅帯
両側縁付近に補助ノズルを取付け、鋼帯にその進行方向
の上流へ向けて気体を吹きつけることによシ、鋼帯両側
縁から発生したスプラッシュを吹き落す技術もあるが、
気体絞シノズルと補助ノズルの微妙な空気圧コントロー
ルが困難であシ、銅帯巾方向のメッキ付着量の均一性が
悪くなるなどの問題があるため実用化には至っておらず
、ましてや溶融金属よυスプラッシュの発生が起き易い
前述塗布液のガスワイビングには適用困難である。

このように、溶融金属メッキの分野においてさえ鋼帯両
側縁からのスプラッシュ発生によるノズル汚染の問題が
完全に解決していないことや、更に塗布型化成処理液や
塗料液などの塗布液のガスワイピングの場合には、ライ
ン速度が高速になると鋼帯の巾方向にわたシ全中部分で
スプラッシュが発生することを考えると、溶融金属メッ
キ分野で使用されているようなタイプの構造形式のガス
ワイピングノズルを塗布型化成処理液やン塗料液などの
塗布液のワイピングにそのまま適用することは、操業面
やメンテナンス、或いは製品品質の面で不可能であるこ
とが明らかである。

この発明は、塗布型クロメート処理液などの塗布型化成
処理液、或いはカラー鉄板用などの塗料液をはじめとす
る、高粘度、低密度、低界面張力の物性を有し、しかも
塗膜自体が銅帯表面に皮膜を形成する塗布液に対し、そ
の銅帯表面への塗布後にガスワイピングを施すノズル装
置を提供しようとするもので、特にガスワイピング時に
おけるスプラッシュ発生の低減と、スプラッシュによる
ノズル汚染やノズルスリットの目詰υの防止と、製品品
質の低下の防止とを達成し、同時に例えば２００ｍ／ｍ
ｉ超えるライン速度の高速化を達成することを目的とし
ている。

すなわちこの発明の銅帯塗布液のガスワイピング用ノズ
ル装置は、断面形状において両ノズル肩部の外形線のな
す角度が４５〜９０度で且つ一方のノズル唇部先端にま
で達する平担が外壁面會肩するスリット型気体噴出ノズ
ルを、塗布液をガスワイピングすべき鋼帯の走行ライン
に対し前記外壁面を銅帯進行方向の上流側に向けて該外
壁面と前記走行ラインとのなす角度が９０度以上となる
ように配置し、且つ前記ノズルからの気体噴射方向を銅
帯進行方向の上流側へ向けると共に銅帯上への気体衝突
入射角を７０〜３０度の範囲内としたことを特徴として
いる。

この発明によれば、ガスワイピングのノズルとその配置
を最適化することによって例えば２００ｍ／−以上の高
速う・インスピードでも、高粘度、低密度、低界面張力
の塗布液のガスワイピング全スプラッシュの発生による
ノズル汚染或いはノズルスリットの目詰りおよび製品品
質の低下なく行なえるものであシ、噴射流量ないし噴射
角の調整等によシ塗布液の付着ｉを全中一様に所望に調
整できるものである。

この発明を実施例に基づいて図面と共に説明すれは以下
の通シである。

第３図はこの発明のガスワイピング用ノズル装置の片側
の基本構成単位を断面で示す図で、図面の表裏方向が銅
帯（１）の巾方向に相当し、ノズルＧＯ）はこの巾方向
にわたってノズルスリット（８）１にもちノスルスリッ
）（８）Ｕ上下のノズル唇！（９１（９’　）ノ薄刃状
縁部向士の対向間隙により形成されている。

第３図に示すノズル構造は、前述二次空気の巻き込みと
乱れに注目して行彦った水モデルによるシミュレート実
験によシこれら巻き込みと乱れを極力低減できるように
ノズル先端断面列形線のなす角（θ′）およびノズル底
面とライン中の銅帯とのなす角け）、そして気体噴射方
向（角度β）を最適化して得たものである。

すなわちこのスリット型気体噴射ノズル００）は、ヘッ
ダ部側の外周面と接線状に外面が連ら々る一対のノズル
肩部（９）　（９’　）からなシ、一方のノズル肩部（
９′）はその外面によって先端まで達する平担な外壁面
（１１’）’に形成すると共に、もう一方のノズル肩部
（９）のテーパ一端面０υと外壁面（１１’）とのなす
角、すなわち両ノズル肩部の外形線のなりノズル先端の
角腰二（θ′）が４５〜９０度の鋭角となっておシ、ま
たラインに対して銅帯（１）の進行方向の上流側に前記
外壁面（１１’）を向けて、外壁面（１１’）とライン
とのなす角（γ）が９０度以上の鈍角となるようにライ
ンに配置し、さらにノズルスリット（８）からの気体噴
射方向を鋼帯進行方向の上流側へ向けて鋼帯（１）上へ
の気体衝突入射角φ）を７０〜６０度の範囲内としてい
る。

前記角＃（γ）は９０度未満であると二次空気（１〜の
巻き込みが大きくなってノズル先端付近で気流の乱れを
生じるので９０度以上の鈍角とし、また前記角度（θ′
）は、９０度を超えると前記角度（γ）との関連でノズ
ル底面（９）のテーパ一端面０υがライン走行中の銅帯
表面に近づくことになシ、干渉によって銅帯表面に疵を
付けたシノズル金損傷したジするので９０度以下とし、
また４５度よシ小さいとノズル底面（９）（９’）によ
シスリットノズルの形状保持及び成形加工か困難となる
ので４５度以上とする。

気体衝突入射角φ）４−ｔ、鋼帯（１）の進行方向に逆
らってワイピングガスを鋼帯表面に斜めに轟て、かくし
てその噴射流量・流速と共に３０〜７０度の範囲内で適
宜設定することによυ、ワイピングすべき塗布液の物性
・付着量に応じた適正なガスワイピング効果が得られる
ものである。

第３図において下方のノズル底面（９′）の先端内面（
１４’）は丸くなっているが、これはヘッダ部（Ｉのに
与えられるガス圧力を噴射に有効に使うためであシ、先
端寄）部分において上方のノズル底面（９）の平担な内
面側と平行部を形成してもよいが、この平行部の長宮が
長くなると噴射ガスの層流性や直進性の向上が得られる
反面、圧損が太きくなるので、平行部を設ける場合はそ
の長さをノズルと鋼帯との間隔によって選ぶ必要がある
。尚、第３図の例では、ヘッダ部Ｑａとノズル底面（９
７（９’　）とを別部材で作って組合せてあシ、ノズル
底面（９）（９′）は例えばステンレス等の硬質材をそ
のまま或いは母材表面の仕上げ後に窒化加工やクロムメ
ッキ等によシ表面硬化させたものによって構成できる。

第４図（ａ）はこの発明のノズル装置（１５）　（１５
’　）による噴射ガスａ８によってワイピングする場合
の縦型ライン構成を示し、同図（ｂ）は同じく横型ライ
ンを示している。第４図（ａ）においてＱ６）は前述の
塗布液、第４図（ｂ）においてα７）は塗布液αωを散
布するノズルである。

以下にこれら縦型又は横型ラインでのこの発明の実施例
および比較例を示す。

〔実施例１〕 板厚０．２７調、板巾１２１９ｍの溶融亜鉛メッキ鋼帯
（１）全第４図（ａ）のような縦型ライン中で有機系塗
布型化成処理液αｅ中全全浸漬通過せたのち上方で本発
明に孫るノズル装置α５）（１５’）によって両面対向
方式にてガスワイピングした。この場合の塗布型化成処
理液ａＯの粘度は４ｃｐ、＠度は１．０６ｔ　／　Ｃａ
表面張力は５６　ｄｙｎ／αであシ、ノズル先端の角度
（θ′）は７５度、ノズルと鋼帯との間＠は１５調ずつ
、ノズルスリット中は１．５　ｍ　、外壁面（１１’）
と銅帯とのなす角（γ）は９０度、空気噴射方向は水平
よシ下方へ４５度方向、ヘッダ空気圧０、８　Ｋｇ　／
　＊　、であったが、ライン速度ｆ　６００　ｍｌ−ｈ
にしてもスプラッシュ発生によるノズル汚染は無く、最
終的に皮膜付着量が約５９／ｎ？で均一の両面塗装下地
処理鋼帯を得ることができた。

〔実施例２〕 板厚０．２７　ｗｎ、板巾１２１９−の溶融亜鉛メッキ
鋼帯（１）全第４図（１））のような１横型ライン中で
ノズルαＤによるスプレィ塗料液αｅ中を通過させたの
ち上下両面から本発明によるノズル装置ａ■（１５’）
でガスワイピングしたＦＪＩＪの１場合１１上記塗料液
の粘度は１２Ｄｃｐ　、密度は２．１ｒ／ｄ、表面張力
は５２　ｄｙｎ／ｍであシ、ノズル先端の角度（θ′）
は４５度、ノズルと銅帯との間隔ｉｌｔ１５ｍずつ、ノ
ズルスリット中は１．２　ｔｍ　、外壁面（１１’）と
鋼帯とのなす角（γ）は９０度、空気噴射方向は鋼帯進
行方向の上流　　　。

へ向けて鋼帯上への噴射空気衝突入射角’ｔ２２．５度
とし、ヘッダ空気圧＃′ｉ１．ＯＫｆ／ｉであったが、
ライン速度が２００　ｍ　／−ｈにおいてもスプラッシ
ュ発生によるノズル汚染が無く、塗装膜厚２８μの均一
なカラー鉄板とすることができた。

〔比較例〕 板厚０．２７ｍ、板巾１２１９簡の溶融亜鉛メッキ鋼帯
の表面に実施例１と同様にして同じ塗布型化成処理液を
浸漬塗布したのち、ノズル先端角度（θ′）が１２０度
の溶融金属メツキライン用ガスワイピングノズルを用い
て、ノズルと鋼帯との間隔１１５ｍｍ、ノズルスリット
中ｆ　１．５１１１１、ノズル底面と銅帯とのなす角度
を３０度、空気噴射方向を水平方向とし、ヘッダ空気圧
０．８に９／−にてガスワイピングを行なったところ、
９０ｍ／―のライン速度でスプラッシュ発生によるノズ
ル汚染が生じ、約１０分間の連続運転でノズルスリット
の目詰りを起したため以後の操業を停止せざるを得なか
った。

以上に述べたように、この発明によれば２００ｍ／−以
上の高速ラインでも、高粘度、低密度、低表面張力の物
性をもつ途布型化成処理液ないし箪料液などの塗布液に
対して２スプラツシユの発生によるノズル汚染或いはノ
ズルスリットの目詰り、更にけ製品品質の低下を招くこ
となく塗膜の厚さや塗布液の付着量を均一に所望に調整
できるものである。またこの発明においてノズル先端を
硬化処理した材料ないし硬質材で構成することによシ鋼
帯の振動時の干渉によってもノズル先端が変形【７たシ
損傷を受けたりしなくなシ従って長期の安定したガスワ
イピンクが果せる。

尚、この発明によるノズル装置は勿論のことながら溶融
金属メッキの付着量コントロール用のガスワイピンクに
適用できるが、その場合はノズル要部（９）　（９’　
）をチタン材などで構成して熱による変形を防止するこ
とが望ましい。

【図面の簡単な説明】

第１閣は従来公知の溶融金属メツキラインにおけるガス
ワイピング装置を示す模式図、第２図はそのノズル部の
拡大図、第３図はこの発明の一実施例に係る基本構成単
位全示す断面図、第４図（ａ）←）はこの発明のノズル
装置による縦型および横型のがスワイビングラインの模
式図である。 １・・・鋼帯、９　、９’・・・ノズル要部、１０・・
・ノズル装置、１１・・・テーパ一端面、１１′・・・
外壁面、１２・・・ヘッダ部。 代理人　弁理士　佐　藤　正　年

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 断面形状において両ノズル唇部の外形線のなす角度が４
   ５〜９０度で且つ一方のノズル唇部先端にまで達する平
   担な外壁面を有するスリット型気体噴出ノズルを、塗布
   液をガスワイピングすべき銅帯の走行ラインに対し前記
   外壁面を銅帯進行方向の上流側に向けて該外壁面と前記
   走行ラインとのなす角が９０度以上となるように配置し
   、且つ前記ノズルからの気体噴射方向を銅帯進行方向の
   上流側へ向けると共に鋼帯上への気体衝突入射角を７０
   〜３０度の範囲内としたこと？特徴とする鋼帯塗布液の
   ガスワイピング用ノズル装置。