WO1994025179A1

WO1994025179A1 - Procede utilisant la technique de l'essuyage par gaz pour reguler la quantite de placage adherant a un feuillard

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Publication number: WO1994025179A1
Application number: PCT/JP1993/000555
Authority: WO
Inventors: Kazunari Andachi; Harumi Shigemoto
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1993-04-28
Filing date: 1993-04-28
Publication date: 1994-11-10
Anticipated expiration: 1995-10-28
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Description

明細書ガスワイングによる付着量調整方法

- 技術分野

本発明は、ガスワイビングによる付着量調整方法、特に、ストリップに連続的に溶融金属や塗料をコ一ティングするに際して、余剰のコ一ティング材をワイピングノズルからガスを噴射して払拭することよってコーティング厚を調整する、ガスワイビングによる付着量調整方法に関する。

背景技術

一般に、連続溶融金属メツキゃ連铳塗装においては、過剰な溶融金属や塗料等のコーティング材をストリップの表面に連続的に付着させると共に、その表面にワイビングノズルからガスを吹き付け、余分なコーティング材を取除くいわゆるガスワイピングが広く採用されて t、る。

上記連続溶融金属メツキゃ連铳塗装においては、ストリップに対する溶融金属や塗料等のコーティング材の付着量を目標の値となるように正確に調整すること力 <極めて重要である。

このような、連続溶融金属メツキラインゃ塗装ラィンでのコーティング材付着量の調整は、製品の用途の多様性、耐蝕性、コスト等の点から多くの種類に細分化されている。従って、品種を切替えるときは勿論のこと、目標付着量を変更するときにも、ノズル噴射圧 P、ノズル一ストリップ間隔 D、ワイビングノズルのスリット間隙 B、ストリツプ移動速度 V等を適切、且つ迅速に変更 ·設定する必要がある。

溶融金属メツキを行う際の付着量調整方法としては、例えば、特開昭 54— 1 4 9 3 3 1、特公昭 5 6 - 1 2 3 1 6、特開平 1一 9 2 3 24に開示されているものが知られている。

特開昭 54 - 1 4 9 3 3 1では、ストリツプ表面での気体圧力を、メッキ浴面力、らの距離の関数としてとらえ、該関数を充足するようにノズル高さ、ノズル— ストリップ間隔、気体の噴射圧力を調整するようにしており、又、特公昭 5 6— 1 2 3 1 6では、気体噴射圧力がノズルの間隔、高さ、角度、ラインスピ一ド、メツキ付着量の関数で表わされることを利用してメツキ付着量を調整しており、更に、特開平 1— 9 2 3 24では、ノズル直上部のメッキ付着量をフィ一ドノック制御する際に、ワイビング圧力と付着量の関係式、及び、ノズル間隔と付着量との関係式を用いてメツキ付着量を調整している。

従来は、上記公報に開示されているように、メツキ付着量（コーティング材付着量）を、ワイビングノズルの噴射圧 P、ノズル一ストリップ間隔 D、ストリツプ速度 V、溶融金属付着量 W等に基づいてフィードバック制御する方法や、溶融金属付着量 Wと操業因子との関係式によりフィードフォヮ一ド制御する方法が一般に実施されている。

一般に、上記のようにフィ一ドフォヮード制御又はフィ一ドバック制御を行う際には、連続的に移動するストリップに対する溶融金属や塗料等のコ一ティング材の付着量を調整するために、目標付着量に応じてワイビングノズルの噴射圧 P やノズル—ストリップ間隔 Dをコ一テング材付着量 Wと操業因子との関係式に基づいて決定している。従って、コーティング材付着量を正確に調整するためには、制御に使用する上記関係式が、操業範囲全体に亘つて溶融金属や塗料のワイピング現象を正しく且つ精度良く表現できていることが重要となる。

発明の開示

しかしながら、前記公報等に開示されている従来のガスワイビングによる付着量調整方法で使用されて t、る関係式は各因子の相関関係を実験的に求めた実験式であり、同一の関係式が操業範囲を考慮することなく一律に適用されている。従って、関係式から求められる付着量の計算値と実績値との間に誤差が存在し、操業範囲（操業因子を変化させる範隨力 <広くなるほどその誤差カ大きくなり、実際のコ一ティング材付着量が目標値（溶融亜鉛めつきを施した自動車用鋼板の例では指定 fil± 2g / m²以内のものがある）を外れる製品の量が多くなる。このように関係式の精度に起因してコーティング材付着量が目標値から外れることは、フィードフォヮ一ド制御では勿論のこと、フィードバック制御においても、定常的な偏差となって現われるため、精度の高いコ一ティング材付着量の調整はできないという問題がある。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、品種切換えあるいはストリップの形状等の要因により操業因子を変更させる場合、その変件に応じて溶融金属や塗料等のコーティング材のストリップに対する付着量を目標値に制御できる、付着量と操業因子との適切な関係式を設定し、該関係式に基づきコーティング材の付着量を正確に調整することができるガスワイピングによる付着量調整方法を提供することを課題とする。

本発明は、ガスワイビングによる付着量調整方法において、ストリップを連続的にコーティングする連続コーティング装置の下流側にワイビングノズルを配置し、該連続コーティング装置により一ティング施されたストリップに上記ワイピングノズルからガスを吹き付けて該ストリップに対するコ一ティング材の付着量を調整するに際し、ワイビングノズルのスリット間隙 Bと、該ノズルからストリップ迄の間隔 Dとの関係力《、定数 Cに関して、（i ) DZ B≤Cの場台と、（ii) D/ B > Cの場合とで、それぞ L なる付着量関係^;に基づいてストリップに対するコーティング材め付着量を調整することにより、前記課題を解決したものである。

本発明は、溶融金属浴の上方にワイビングノズルを配置し、該溶融金属浴中を通過させたストリップに上言己ワイビングノズルからガスを吹き付けて該ストリップに対する溶融金属の付着量を調整するガスワイビングによる付着量調整方法において、ワイビングノズルのスリット間隙 Bと、該ノズルからストリップ迄の間隔 Dとの関係が、定数 Cに関して、（i ) DZ B≤Cの場台と、（i i) D/ B > Cの場合とで、それぞれ異なる付着量関係式に基づいてストリップに対する溶融金属の付着量を調整することにより、溶融金属メツキの場合について前記課題を解決したものである。本発明は、ガスワイビングによる付着量調整方法において、連布装置の下流側にワイビングノズルを配置し、該連铳塗布装置を通過させたストリップに上記ワイビングノズルからガスを吹き付けて該ストリップに対する塗料の付着量を調整するに際し、ワイビングノズルのスリット間隙 Bと、該ノズルからストリップ迄の間隔 Dとの関係が、定数 Cに関して、（i ) DZ B≤Cの場合と、（i i) D/B > Cの場台とで、それぞれ異なる付着量関係式に基づいてストリップに対する塗料の付着量を調整することにより、連続塗装の場台について前記課題を解決したものである。

本発明は、又、前記ガスワイビングによる付着量調整方法において、（i ) D Z B≤Cの場合は、スリット間隙 Bが含まれない付着量関係式により、（ii) D ノ B > Cの場合は、スリツト間隙 Bが含まれる付着量関係式により、それぞれストリップに対するコーティング材の付着量を調整するようにしたものである。本発明は、更に、前記ガスワイビングによる付着量調整方法において、ワイピングノズルのスリット間隙 B及びノズルースリット間隔 Dの少なくとも一方を制御して DZ B≤Cの関係を維持しながら、付着量関係式に基づいてストリップに対するコーティング材の付着量を調整するようにしたものである。

本発明は、本発明者等が種々検討することによって得られた以下に詳述する知見に基づいてなされたものである。以下、上、コ一ティング材が溶融金属である溶融金属メツキの場合を中心に説明する。

第 1の知見は、ガスによる溶融金属のワイビング ¾象を理論的に解折した結果、ワイピングノズルからのガス噴流の特性に起因して、ワイピングノズルのスリット間隙 Βと、ノズル—ストリップ間隔 Dとの相対的関係を次の 2つの場合に分け、それぞれの場台においてメツキ付着量と操業因子との関係式を区別して考えること力《重要であるということである。

(i ) DZ B≤C

(i i) D/ B > C

ここで、 Cは、後述するワイピングノズルからのガス噴流における展開領域と完全発達領域の境界を規定する定数に相当し、実際には、ワイビングガスの種類、ワイビングガスの温度、ノズル形状等により決まる定数で、実験的に求められるものである力通常 5~9程度の値力《用いられる。

以下、図 2〜図 4を用いて上記理論的解析について詳述する。

図 2に示すように、メツキ浴槽 10に収容されている溶融金属からなるメツキ浴 12に浸漬 ·通過させた後、上方に引上げられるストリップ Sに対し、メツキ浴 12からの高さ Hの位置でワイビングノズル 14により該ストリップ Sの表面に付着した溶融金属に噴射圧 Pで噴射して余分な溶融金属をワイピングする場合を考える。

図 3は、上記ワイピングノズル 14の位置における溶融金属のワイピング状態を模式的に表わしたものであり、溶融金属のメツキ浴 12から引上げられたストリップ Sに対するワイビングノズル 14から圧力 Pでガス噴流 Fが吹き付けられている場合の該ストリップ Sに付着している溶融金属の流動状態は、流体力学における運動方程式及び連続の式を用いると、同図の座標系においては、次の（1) 、 (2) 式で表わすことができる。

以下、上記（1)、 (2)式を基本式として理論的解析を行うカ'、この両式自休は、例えば、米国特許 4, 078, 103に開示されている。

β Χ O² u Xdy ² ) = P 'Μu xg + dP/dx ··· (1)

Vxt =S <^U ₀5 u (x、 y ) dy ··· (2)

ここで m；溶融金属粘度 P_M ；溶融金属密度

u ；溶融金属の速度分布 g ；重力加速度 P ；溶融金属表面に作用するガス圧力

t ；最終のメツキ付着量

V；ストリツプ速度 X y ；座標 δ ； X位置における溶融金属の厚さ

上言己（1) 式を、 y =0で u V、 y = ( で（ d' / d' y ) =0 ( d' は偏微分を表わす）であるという境界条件の下で解き、且つ（2) 式と連立させることにより、ガス圧力の最大圧力勾配 I dP/dx l _max における関係を求めると、次の（3) 式を得る。なお、便 Hh (3) 式における I Iは絶対値を表わす (下記（4)、 (8)、 (9) の各式においても同じ）。

t = { (4/9) Χ μ Χν I dP/dx l _max } ^1/2 … （3)

上記（3) 式からメツキ付着量 Wは次の（4) 式で記述できる。

W= _M xt X { (4/9) X/u V/ I dP/dx I _max } ^1/2

… （4)

—方、 2次元自由噴流理論によれば、図 4に示すように、ガス噴流 Fの中心速度の減衰がないポテンシャルコアとその両側の混台領域からなる展開領域、及び完全に発達した乱流となる完全発達領域の 2つの領域に別けて考えることができる。上記各領域における速度分布は、次の（5) び（6) 式でそれぞれ表わされる。

(i ) 展開領域 (D/B≤C)

V = ( v₀ /2) X {1+ erf (ひ丄 x x/D) } … (5)

ここで、 erf {ξ) = S ^ζ exp (- z^L ) dz^ ξ = σ, x xZD o 丄

(ii) 完全発達領域 (D/B>C)

v =C₀ x v₀ x (B/D) ² xsech² (ひ ₂ x x/D) … (6) ここで

V ；噴流速度 v₀ ；ノズル出口の一様流速

D ；ノズルからの噴流中心線方向距離

B ；ノズルスリット厚み

ひ丄、 σ 2、 CQ ；定数

又、ガスの動圧は、次の（7) 式で表わされる。ここで、 p _k は、ノズル出口のガス密度である。

P= (1/2) p_k ♦ v² … （7)

上言己（7) 式に、（5) 式又は（6) 式を適用すると、最大圧力勾配は、次の (8) ¾Xは (9) 式で表わせる。 (i )展開領域

^{1 dP/dx |} _max =°· 344 l xひ i x ^{x v}0 ^d

(ひ 1 =11. 〇）

(ii) 完全発達領域

I dP/dx ! _max =0.

=4.

)

(σ₂ =7. 67) 上記（8) 、 (9)式に含まれるガス噴流速度 ν₀ は、等エントロピ一流れを仮定して求めることができる。

エネルギー保存則から次の（10) 式がち、又、流れの速度が速く状態変化が短時間の内に起り、その変化が断熱変化である、即ち等エントロピー変化の場台には、次の（11)式が成立つ。

V² /2 + S άν ρ =const "' (10)

P/ = const … （11)

k ：気体の比熱比（2原子分子で k =1. 4)

上記（ 10) 、（11) 式から等ェントロピー流れのエネルギー保存則は、次の（12) 式で記述できる。なお、 P, はノズル出口部の圧力である。

V² /2+ {K/ (K一 1) } ψ/ρ

= ν。ソ 2+ {K/ (K-1) } X P₄ / p_k … (12) この（12) 式で、ノズル内流速 Vが〇に等しいとおき、（11) 式の関係を用いると次の（13) 式が得られる。

V 0 = [ (2K/ (K-1) } X (P, /p_k )

X { (PZP_A ) (^K- ^1)/K -1} ] ^1/2 … （13) 実際には、ノズル等によるエネルギー損失があるため、ノズル効率 7/を考慮して、次の（14) 式で表わす。

P _k X = 77 X [2K/ (K-1) } x P. x [ (P/P_A ) — ^1)/K - 1] … (14) 次いで、上記 (14) 式を、（8) 式又は（9) 式に代入し、これらを更に (4) 式に代入することによってメツキ付着量と各制御因子との関係を表わす次の（15) 、 (16) 式が導出できる。

(i ) 展開領域（DZB≤7. 483)

W=k xO. 3427 x p_M x ^1/2 x ^ xV (P_a x v_Q ) } ^1/2 = _{ X p_M x { (K- l) / (2x ?7 xKxP_A ) } ^1/2 XD^1/2 x iuxV { (P/P_A ) (^K一^{1 )/K} — 1} ] ^1/2 … (15)

( hj^ =k xO. 3427)

(ii) 完全発達領域（D B〉7. 483)

W= (k x 0. 3182/C₀ ) x P_M x (DZB¹,² )

x ii xV/ (P_a x v₀ ²) } ^1/2

= h₂ xp_M x { (K-l) / (2x 7? XKXP_A ) } ^1/2

x (D/B ^l/2 ) x [// x V/ { (P/P_A ) (K—DZK — 1} ]

( h₉ =k xO. 3182/C_Q )

… (16) なお、上記（1 5) 、（16) 式における、展開領域と完全発達領域との境界点 Cの値（7. 483) は一例であり、ここでは、ノズル特性定数 Cfj 、ひ、び ₂ として文献値を用い、（15) 式= (16) 式として Cを求めた。このじの値は、ガス噴流の流速分布を実際に測定して、これらノズル特性定数を決定することにより求めること力 <望ましい。

上記 (1 5) 式と（16) 式とを比較してみると、因子のうち p_M 、、 V、 Pについては同一の影響度を示すが、 Dと Bについては両者で異なり、（i ) 展開領域では、付着量 Wが D^1/2 に比例し、（ii) 完全発達領域では付着量 Wが D /B^1/2 に比例する。

これにより、下記 (A) 〜 (C) が判る。

(A) 展開領域では、ノズルーストリップ間隔 Dの影響度が小さくなる。 517

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( B ) 展開領域では、ノズルのスリツト間隙 Bに無関係である。

( C ) Dと Bとの比 D/ Bの大小関係により、付着量と制御因子との関係を区別して考える必要がある。

以上詳述した如く、ノズル—ストリップ間隔 Dとノズルのスリット間隙 Bとの相対的な関係により、メッキ付着量と各影響因子との関係力'異なることが示された。従って、 DZ Bの値により領域を区別して考えると共に、それぞれの領域に対して、前記（1 5) 又は（1 6 ) 式のようにメツキ付着量の関係式を区別して適用することが重要である。

なお、前記（1 5 )、（1 6) 式は一例を示したものであり、これら 2式に限定されるものではなく、例えば定数やべキ数は適 1¾更可能である。

第 2の知見は、前記（ 1 5 )、（ 1 6 ) 式から明らかなように、メッキ付着量は、 DZ B≤Cと DZ B〉Cとの場台によって操業因子の影響度が異なり、 Dを一定として Bを変化させた場台、 D Z B〉Cの領域では、 DZBが小さくなるにつれてワイビング効率力 <上る（ワイビングし易くなる）が、 DZ B≤Cの領域では、 D/ B力《変化してもワイビング効率力《殆ど変らないことである。この様子を図 5に示した。なお、 Dが小さくなればワイビング効率力 <上ることは一般に知られている。

又、同時に、ワイビングガスの流量を少なくするほど、メツキ浴の表面から発生するスプラッシュ（溶融金属の飛び散り）を少なくできることを実験的に見出した。即ち、他の条件が同一の場台、スリット間隙 Bを小さくすればスプラッシュの発生を少なくすることができる。

第 3の知見は、前記理論的解折に加え、更に実験検討を行った結果、ワイピング特性に影響する溶融金属の物性を、ワイビングするノズル位置における溶融金属の温度の関数として評価することが重要であることである。

即ち、図 6は、ワイビングノズルの位置におけるメツキ金属（溶融金属）温度と、メツキ付着量の誤差（実測付着量—メツキ金属温度の依存性を考慮しない場合の計算付着量）との関係を示したものであるが、この図 6から明らかなように、メツキ金属温度の低下と共に、ワイビング特性が低下する。ところ力ワイピングノズルの位置におけるメツキ温度の依存性を考慮する場合には、前記誤差は非常に小さくなること力分った。 . ' 以下、一例として、ワイビングノズルの位置におけるメツキ金属温度の計算方法、及びメツキ金属物性に対する考慮の方法について前記図 2を参照して説明す。

図 2に示すように、温度 T_z のストリップ Sがライン速度 Vにて温度 Τ_Μのメツキ浴 12に浸漬され、メツキ浴温度 Τ_Μ に近い温度 Τ„ , となってメツキ浴 12から上方に引上げられる。このメツキ浴 12を出るストリップ温度 Τ_{ζ χ} は、溶融金属中の平板に対する熱伝達に基づくとして次の（17) 式で与えられる。

^TZ.i ^=TM + ^(Tz.O — ^ΤΜ ) ^{χ ex}P ^{- (^{2 χ α}Μ ^{Χ !}Μ )

-で、メッキ浴とストリップとの熱伝達係数

メツキ浴中の浸漬距離

ストリツプ密度

C_n ；ストリップ比熱

tg ；ストリップ厚さ

又、温度 τ_{ζ 1} のストリップ sは、ワイビングガスにより冷却され、ワイピングノズル 14の位置における付着金属温度 Τ_{7 2} となる。この温度 Τ„ 0 は次の (18) 式で表わすことができる。

Τ ζ.2 =^T。 + ^(Tz.l — ^Τ b

x exp (-2Χα ΧΗ) / (p_s xC_{p g} x t_s XV) }

(18) で、 T _g ；ノズルから噴出したワイピングガス温度

a ；ワイピングガスによる熱伝達係数 (ノズル圧力の関数） H；メツキ浴面からノズルまでの距離

' ；ストリップ厚さとストリツプ熱容量基準に換算した付着金属厚さとの和

次いで、付着金属の粘度//の温度依存性を、上記（1 8) 式で得られる付着金属温度を適用した、例えば次の（1 9 ) 式で設定する。なお、 &丄、 a₂、 an は定数である。

- ^ = ^al ^{x T}z.2 ^{2 + a}2 ^Tz.2 ^{+ a}3 … け ⁹ )

上記 ( 1 9 ) 式から得られる付着金属の粘度を前記（1 5 ) 式又は（1 6 ) 式に適用することにより、一段と精度の高いメツキ付着量の調整を行うことカ诃肯となる。

なお、上記 ( 1 8) 式の導出では、メツキ浴 1 2から引上げられた直後の付着金属の温度をストリップ温度 T— , に等しいとした。一般の操業条件では、上言己両温度は実質的に等しいため特に問題はないが、ストリップ温度と付着金属温度と力 <異なるとして定式化してもよい。

以上詳述した如く、前記第 1の知見により、ノズル—ストリップ間隔 Dとノズルのスリツト間隙 Bとの相対的関係により付着量関係式（制御式）を区別して使用することにより、メツキ付着量と操業因子との関係式の予測精度を向上すること力可肯となる。

従って、いわゆる展開領域においては、ノズル厚さ Bに関係しない前記（1 5 ) 式を用い、いわゆる完全発達領域においては、ノズル一ストリップ間隔 D及びノズルのスリツト間隙 Bの両者を含む前記（1 6 ) 式を用いてそれぞれ、ノズル一ストリツプ間隔 D及びノズルのスリット間隙 Bの少なくとも一方と、ノズル圧力 P、ノズル高さ H、ストリップ速度 V等を制御することにより、広い操業範囲に亘つて目標のメツキ付着量で溶融金属メツキを行うこと力 <可能となる。

又、前記第 2の知見により、ワイビング効率を上げるためには、 DZ B≤Cの領域でワイビングすることがよく、又、ワイピングガス流量は、ノズルのスリット間隙 Bに比例するため、該スリット間隙 Bを小さくするほどワイピングガス流量を小さくすること力《可能となり、経済的メリッ卜も高い。

更に、上記スリット間隙 Bを小さくする場合には、メツキ浴表面から発生するスプラッシュを少なくすることができる。

従って、を満す範囲で、 D及び Bの少なくとも一方を制御しながら、スリット間隙 Bをできる限り小さくすること力 <ワイビング効率を悪化させることなく、ワイビングガス' M:を低減でき、しかもスプラッシュを減少させることができる。

又、定数 Cを実験により求めたところ、測定精度を含めて 6. 6 -8. 1と幅をもった値力《得られた。従って、展開領域において、前記（1 5 ) 式を用いてメツキ付着量を調整する場合には、実験より求めた Cの平均値 C a を基準にして、次の（2 0 ) 式の範囲に調整すること力 <好ましい。

Ca - 1≤D/B≤Ca + 1 - ( 2 0 )

上記スリット間隙 Bを所望値に制御する場合には、例えば特開昭 6 3 - 2 3 8 2 54に開示されて、るノズルを使用することができる。

なお、特公昭 4 9— 3 7 8 9 8には、付着量 Wとスリット間隙 Bとの相関を実験的に求め、スリット間隙 Bをある範囲に限定する方法が開示されている力ノズルースリット間隔 Dとスリット間隙 Bとの相対関係に基づいてメツキ付着量を調整することは行われていない。

前記第 3の知見によれば、前記（1 5) 式又は前記（1 6) 式により、メツキ付着量の調整を行う場合には、各式に含まれる溶融金属の粘度について温度依存性をも考慮するため、一段と高精度なメツキ付着量の調整を行うこと力可能とな以上、本発明をコ一ティング材が溶融金属である溶融金属メツキの場台について詳細に説明した力本発明は、コ一ティング材が塗料等の液状物質であれば任意の連続塗装に同様に適用可能である。

コーティング材が塗料の場合であれば、前記図 2、図 3におけるメツキ浴 1 2 を連続塗布装置とし、且つ溶融金属及び付着金属を塗料及び付着塗料にそれぞれ置き換えると共に、前記（1 ) 、（2 ) 式において、 μ ；塗料粘度、 ρ _Μ ；塗料密度、 u ；塗料の速度分布、 Ρ ；塗料表面に作用するガス圧力、 t ：最終の塗料付着量、 δ ； χ位置における塗料の厚さ、と置き換えることにより、溶融金属メッキの場合と同一の理論、同一の式を適用すること力くできる。

この場合、前記図 6に示した.関係に相当する、ワイビングノズルの位置における塗料^^と、塗料付着量の誤差（実測付着量一塗料温度の依存性を考慮しない場合の計算付着量）との関係の一例を示すと図 7となる。

又、前記（1 9) 式を適用して付着塗料の粘度の依存性を考慮すること力《できることは言うまでもない力《、水性塗料等の塗料を、常温で、常温のストリップに適用する場合等では、塗料の物性がほとんど変化しないので塗料の物性を温度の関数として評価しなくとも実用上は十分な精度が得られる場合力《多い。

図面の簡単な説明

図 1は、本発明に係る第 1実施例の効果を示す線図

図 2は、溶融金属メツキ方法を示す概略説明図

図 3は、ストリップに付着した溶融金属に対するワイビングの様子を示す模式図

図 4は、ワイピングノズルから噴射されるガス噴流の状態を示す概略説明図図 5は、展開領域におけるワイビング効率（付着量の比）とノズルのスリツト厚さとの関係を示す線図

図 6は、ワイビングノズル位置におけるメツキ金属温度とメツキ付着量誤差との関係を示す線図

図 7は、ワイビングノズル位置における塗料温度と塗料付着量誤差との関係を示す線図

図 8は、本発明に係る実施例に適用可能な溶融金属メツキ制御装置を示すプロック線図

図 9は、本発明に係る第 3実施例による塗装膜厚の制御結果を示す線図図 1 0は、従来法による塗装膜厚の制御結果を示す線図

発明を実施するための最良の形態

以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。図 8は、本発明に係る第 1実施例に適用する溶融金属メツキ制御装置の概略を示すブロック線図である。

上記制御装置は、メツキ浴槽 1 0に収容されているメツキ浴（連続コ一ティング装置） 1 2にストリツプ Sを浸漬♦通過させた後、該ストリップ Sは、上方に引上げられ更に移動するようになっている。メツキ浴 1 2力、ら弓 I上げられたス卜リップ Sの両側には、ワイビングノズル 1 4からその両面に所定の圧力のガスが吹き付けられるようになつている。なお、メツキ浴 1 2に浸漬されたストリップ Sはシンクロ一ル 1 6により方向力 <変えられるようになつている。

上記ワイピングノズル 1 4は、調整器 1 8によりノズル間隔 Dやノズルのスリット間隙 B力《調整可能となっており、又、調整器 2〇によりその高さ H力《調整可能になっている。

上言己ストリップ Sの進行方向前方には幅方向膜厚計 2 2が設置されており、該膜厚計 2 2力、らの検出信号は、フィードノック特性捕償装置 24、フィードバック制御装置 2 6、操作量選択器 2 8を介して前記調整器 1 Sに入力されるようになっている。

又、ストリップ Sの移動長さ及び移動速度はそれぞれ、ストリップ Sに接触して回転するメジャ一ロールに設けられたパルス発振器 3 0及び速度変換器 3 2により測定され、前記フィードくック特性補償装置 24及びフィードフォヮ一ド制御装置 34に入力される。このフィードフォワード制御装置 34には、製造条件設定装置 3 6及びプリセット制御装置 3 8からそれぞれ信号入力されるようになつており、圧力調整器 4 0を経て圧力調整弁 4 2を所定の開度に調整するようになっている。この圧力調整弁 4 2によりワイビングノズルから噴出されるガスの圧力を調整可能となっている。

又、前記製造条件設定装置 3 6からの信号は、プリセット制御装置 3 8を経て前記調整器 1 8に入力されるようになっている。更に、前記操作量選択器 2 8からの信号は前記高さ調整器 2 0へ入力されるようになっている。

次に、本実施例による代表的な制御例について簡単に説明する。フィードフォヮ一ド制御の場台は、メツキ付着量 W、ライン速度 V、鋼種等の操業条件が変化する場合、メツキ付着量 W、ライン速度 Vに応じて、前記（15) 式又は（16) 式を用いて設定値としてのノズル一ストリップ間隔 D、スリット間隙ノズル噴射圧 Pを決定する。その際、ノズル—ストリップ間隔 Dは、ストリップがノズルに接触しないようにするために下限暄以下とならないように、又、噴射圧 Pは上限値以上とならない範囲とし、ノズル高さ Hは通常基準値に設疋る。

設定値が決定されると、ノズルーストリップ間隔 D、スリット間隙 B、噴射圧 Pを、前記調整器 18、圧力調整器 40により設定値となるように調整する。又、ノズル高さ Hを調整する必要があるときは、調整器 20により調整する。

フィ一ドバック制御の場合は、膜厚計 22による測定結果に付着量の指示値と目標値に差がある場合や途中でラィン速度が変化する場合、（15)式又は（ 1 6) 式に基づき、付着量の偏差量やライン速度変化量に応じて、ノズル—ストリップ間隔 D、スリット間隙 B及び噴射圧 Pの少なくとも 1つの変化量を算出し、この変 i に対応する調整を前記調整器 18、圧力調整器 40により行う。この場台も、ノズル高さ Hは基本的には基準値に設定する。

上記制御装置を用いて、前記（15) 式及び（16)式を適用して (Zn ) メツキ付着量の制御を行ったところ、図 1の結果が得られた。

図 1 (A) は、前記（15)式、（16)式に、ワイビング位置での付着金属温度を考慮してメツキ付着量の制御を行った結果である。この時の操業条件を下言己表 1に示した。

図 1 (B) は、操業因子の回帰式として作成した、次の（21) 式で表わされる付着量関係式を用いて同一の制御装置によりメツキ付着量の制御を行った従来方法の結果を示したものである。なお、この従来方法で制御する際には、ノズルのスリツト間隙 Bは考慮せず、又、溶融亜鉛の物性も考慮していない。

W- k, xP ¹ XV ² XD (21)

ここで、 k_t ；定数 6

C I、 C 2、 C 3 ；各々 P、 V、 Dのべき定数

表 1

図 1より、従来の方法では、ストリツプ速度、目標付着量、ストリツプ形状の変化のタイミングによって付着量力《変動していると共に、操業条件によっては条件の変化のない定常状態においても偏差力 <見られる。これに対し、本発明方法によれば各種条件変更によらず略目標付着量に制御すること力できている。

次に第 2実施例を説明する。

本実施例は、展開領域、即ち D/ B≤Cを満たす範囲で D及び Bの少なくとも一方を制御することにより、メッキ付着量の調整を行ったものである。

前記第 1実施例の場合と同一の制御装置を用い、下記表 2の操業条件のもとで、溶融亜鉛メツキを実施した結果を表 3に示す。

2

表 3

表 3は、平均値として示したものである力従来の場合に比べ、ワイピングガス流量（消費量）を削減でき、スプラッシュ発生を低減でき、更に操業に支障をきたさな L、範囲でノズル圧力を高くすることができた（表中、ワイピングガス流量 1. 0は 5, 5 0 0 N m³ Zhrに、限界ノズル圧力 1. 0は 0. 6 5 Kg Gにそれぞれ相当しており、スプラッシュ発生量は目視観察による）。

このようにノズル圧力を高くすることができるので、付着量の制御範囲を拡大すること力《でき、高いライン速度でも薄い厚さのメツキ力 <可能となる。

次に、第 3実施例を説明する。本実施例は、本発明を連続塗装に適用した場合の例である。本実施例には、前記図 8において、メツキ浴槽 10を連铳塗布装置に、メツキ浴 12を浸漬浴（塗料）に置き換えた以外は、前記第 1実施例に適用した溶融金属メッキ制御装置と実質的に同一の連続塗布制御装置を適用する。

上記連布制御装置を用いて、前記 (15)式及び（16) 式を適用して塗料付着量（塗装膜厚）の制御を行ったところ、図 9の結果が得られた。

図 9は、同図（A) のようにストリップの速度を変化させた場合に、ワイピング位置での付着塗料温度を考慮して前記（15) 式、（16) 式を適用することにより塗料付着量の制御を行った結果を、同図（B) に示したものである。使用した塗料は、粘度が 2 cPで、密度が 11 OOkgZ m³ の水溶料である。又、浸漬浴 12中の塗料温度は 30てで、浸漬前のストリップ温度は 35°C である。このとき、ワイビング点における付着塗料の温度は、ストリップ速度により変化し、速度が大きいときは高く、小さいときは低くなるが、この制御時では 22 ~ 30 °Cであつた。

上記塗料を用い、下記表 4に示した操業条件の下で塗装し、塗装後に焼付処理により溶剤を蒸発させて約 1 mの塗膜を形成するようにした。表 4 ストリツプ速度 (m /min ) 30〜80

板厚（匪） 1. 2

板申畐 (mm) 1200

ワイビングガス圧力（kgZcnT ) 0. 1〜0. 7

ノズル間隔 (mm) 10-30

付着量目標値（g Z m² ) 8

ノズルスリツ卜厚さ（mm) 〇. 6〜2. 〇

ノズル—浸漬浴面間距離 (mm) 3〇0〜500 図 10は、操業因子の回帰式として作成した、次の（22) 式で表わされる付着量関係式を用いて同一の制御装置により塗料付着量の制御を行つた従来方法の結果を示した、上記図 9に相当する図である。なお、この従来方法で制御する際には、ノズルのスリット間隙 Bは考慮せず、又、塗料の物性も考慮していない。

-W== k₂ xP ^C4 x V^C5 XD^C6 (22)

ここで、 k₂ ；定数

C₄、 C₅、 C₆ ；各々 P、 V、 Dのべき定数

図 9及び図 10より、従来の方法では、ストリップ速度の変化のタイミングによつて付着量が変動していると共に、速度変化のな、定常状態においても偏差が見られる。これに対し、本発明方法によれば速更の如何に拘らず略目標付着量に制御することができていることが明らカ、である。

以上、本発明について具体的に説明した力本発明は、前記 HJ¾例に示したものに限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、溶融金属又は塗料等のコ一ティング材の付着量を制御するために用いる関係式（制御式）は、前記（15) 式又は（16)式に限定されるものでなく、 D/B≤C (展開領域）ではノズルのスリット間隙 Bを含まな L、制御式により、又、 DZB>C (完全発達領域）では、ノズル一ストリップ間隔 D及びスリット間隙 Bを含む制御式によりコーティング材の付着量を制御するものであれば任意に変更可能である。

例えば、 Dノ B≤C (展開領域）では、ノズルのスリツト間隙 Bを含まず、少なくともノズルーストリップ間隔 D、ワイピングガス圧力 P、ストリツプ速度 V を含む制御式により、又、 DZB〉C (完全発達領域）では、少なくとも、ノズルーストリップ間隔 D、スリット間隙 B、ワイビングガス圧力 P、ストリップ速度 Vを含む制御式により、コーティング材の付着量を制御する前記（15) 式、 (16) 式をそれぞれ変更すること力《可能である。その際、制御式中の各因子のべき定数及び定数は、実測値に合うようにフィッティングさせること力《できることは言うまでもない。又、コーティング材の粘度を温度の関数として評価する式も、前記（1 9 ) 式に限定されない。

又、実際に使用する溶融金属メツキ制御装置は、前記実施例に示したものに限定されるものでなく、メツキの種類も亜鉛メツキに限定されない。

更に連布制御装置も、連続塗布装置として前記実施例に示した浸漬浴を備えたものに限られるものでなく、例えばスプレーノズル等の塗料を連続的にストリップに塗布すること力《できる装置を備えたものであれば任意に変更可能であり、又、塗料の種類も前記実施例に示したものに限定されな V、。

産業上の利用可能性

以上説明したとおり、本発明によれば、ノズル一ストリップ間隔 Dとノズルのスリット間隙 Bとの相対的関係に基づいて溶融金属や塗料等のコーティング材の付着量を決定する関係式を設定し、該関係式を用いることにより、品種の切替えゃス卜リップの形状等の要因により操業因子を変更させる際にも、コーティング材の付着量を目標値に制御すること力《可能となる。

又、 DZ Bの値を展開領域に維持しながら、コーティング材の付着量を決定する上記関係式を適用することにより、ワイビング効率の高い条件でコ一ティング材の付着量を調整すること力可能となると共に、広い操業範囲に亘つて、ワイピングガス流量、プラッシュ発生量を低減でき、更に限界ノズル圧力を高くすることができることから増産が可能となる。

Claims

請求の範囲

( 1 ) ストリップを連続的にコーティングする連続コーティング装置の下流側にワイビングノズルを配置し、該連続コーティング装置によりコーティングが施されたストリップに上記ワイビングノズルからガスを吹き付けて該ストリップに対するコーティング材の付着量を調整するに際し、

ワイピングノズルのスリット間隙 Bと、該ノズルからストリップ迄の間隔 Dとの関係が、定数 Cに関して、

(i ) DZB≤Cの場合と、（ii) D/B > Cの場合とで、それぞ tl^なる付着量関係式に基づいてストリップに対するコ一ティング材の付着量を調整することを特徴とするガスワイビングによる付着量調整方法。

( 2 ) 溶融金属浴の上方にワイビングノズルを配置し、該溶融金属浴中を通過させたストリップに上記ワイビングノズルからガスを吹き付けて該ストリップに対する溶融金属の付着量を調整するガスワイビングによる付着量調整方法において、ワイピングノズルのスリット間隙 Bと、該ノズルからストリップ迄の間隔 Dとの関係が、定数 Cに関して、

(i ) DZ B≤Cの場台と、（ii) DZ B > Cの場合とで、それぞれ異なる付着量関係式に基づいてストリップに対する溶融金属の付着量を調整することを特徴とするガスワイビングによる付着量調整方法。

( 3 ) 連铳塗布装置の下流側にワイビングノズルを配置し、該連続塗布装置を通過させたストリップに上記ワイビングノズルからガスを吹き付けて該ストリップに対する塗料の付着量を調整するに際し、

ワイビングノズルのスリット間隙 Bと、該ノズルからストリップ迄の間隔 Dとの関係が、定数 Cに関して、

(i ) DZ B≤Cの場合と、（i i) DZ B > Cの場台とで、それぞ l¾なる付着量関係式に基づいてストリップに対する塗料の付着量を調整することを特徴とするガスワイビングによる塗装膜厚調整方法。

(4 ) 請求項 1において、 (i ) D/B≤Cの場合は、スリツト間隙 Bが含まれない付着量関係式により、 (ii) DZB > Cの場合は、スリット間隙 Bが含まれる付着量関係式により、それぞれストリップに対するコ一ティング材の付着量を調整することを特徵とするガスワイビングによる付着量方法。

( 5) .請求項 1において、

ワイピングノズルのスリット間隙 B及びノズルースリッ卜間隔 Dの少なくとも一方を制御して DZB≤Cの関係を維持しながら、付着量関係式に基づいてストリップに対するコ一ティング材の付着量を調整することを特徴とするガスワイピングによる付着量調整方法。