(57)【要約】【課題】危険性を伴うことなく、かつ、金属帯の品質への悪影響を及ぼすことがなく、ノズル肉厚の薄肉化に対応してコンパクトな構成でノズル表面を冷却して亜鉛等の金属詰まりを防止することができるガスワイピングノズルを提供する。【解決手段】ガスワイピングノズルは、ガスワイピングノズル本体２と、このガスワイピングノズル本体２の先端部に設けられ、通電することによりガスワイピングノズル本体２の先端部の表面を冷却するペルチェ素子３とを具備する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融めっき金属帯の製造工程に用いられ、金属帯にガスを供給して金属帯に付着した過剰な溶融金属を払拭するガスワイピングノズルであって、
ガスワイピングノズル本体と、
前記ガスワイピングノズル本体の先端部に設けられ、通電することにより前記ガスワイピングノズル本体の先端部の表面を冷却するペルチェ素子と
を具備することを特徴とするガスワイピングノズル。
【請求項２】
前記ペルチェ素子は、冷却面側が前記ガスワイピングノズル本体に接し、発熱面側が前記ガスワイピングノズル本体のワイピングガス流路に面するように、前記ガスワイピングノズル本体に内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載のガスワイピングノズル。
【請求項３】
前記ペルチェ素子は、前記ガスワイピングノズル本体のワイピングガス流路を挟んで一対設けられていることを特徴とする請求項２に記載のガスワイピングノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融めっき金属帯の製造工程に用いられ、金属帯にガスを供給して金属帯に付着した過剰な溶融金属を払拭するガスワイピングノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼帯などの金属帯を連続してめっきする方法として、金属帯を亜鉛、アルミニウム等の溶融金属中に浸漬してその金属帯の表面にめっきを施す溶融めっき法が知られている。
【０００３】
溶融めっき法では、まず、冷間圧延プロセスにおいて圧延され、続く洗浄プロセスにおいて表面が洗浄された鋼板等の金属帯を、無酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉において表面酸化膜を除去するとともに焼鈍処理をした後、溶融金属の温度とほぼ同程度まで冷却し、溶融金属浴内の亜鉛等の溶融金属中を通板することで浸漬して、その表面に溶融金属を付着させる。そして、溶融金属浴から引き上げられた金属帯に、当該金属帯の表裏両面側から挟むように対向して配置されたガスワイピングノズルから噴出するワイピングガスを吹き付けて過剰の溶融金属を払拭して金属付着量の調整を行う。
【０００４】
この溶融めっき方法は、他のめっき方法である電気めっき方法と比較した場合、安価にめっき金属帯を製造できる、容易に厚めっきの金属帯を製造できるなど多くの特長を有している。
【０００５】
ところが、溶融めっき方法は、ガスワイピングにおいて、ノズルの先端を金属帯にかなり接近させた状態（概ね１０ｍｍ前後）で吐出ガスにより過剰の溶融金属を払拭するので、ワイピングされた溶融金属飛沫（以下、スプラッシュ金属と記す）がノズル先端部に付着するおそれがある。場合によっては、付着したスプラッシュ金属が局部的にノズルスリットを塞いでしまい、ノズル詰まりに至る懸念もある。ノズル詰まりが生ずると、局部的に吐出ガスのワイピング力が弱まるため、その部分のめっき付着量が多くなり、筋状の表面欠陥が金属帯の進行方向に発生し、不良品が続出してしまう。
【０００６】
スプラッシュ金属の付着は強固であり、吐出ガスの力で容易に脱落するようなものでないため、従来、ノズル詰まりが発生した場合には、専用の清掃治具をノズルスリットに挿入して掃除することが行われているが、このような方法では、ノズル清掃の間には治具がノズルスリットを塞いでいるため、製品を生産することができず、歩留まりを悪化させてしまう。
【０００７】
そこで、ノズル形状を工夫したり、ノズル表面に硬質クロムめっきなどの表面処理を施したりすることで、スプラッシュ金属を付着しにくくする試みもなされているが、十分にノズル詰まりを防止できるものではない。
【０００８】
一方、過去の検討により、ノズル表面の温度を十分に低く抑えることにより、スプラッシュ金属のノズルヘの付着を抑止できることが見出されている。これは、低温時にはスプラッシュ金属のノズル表面への濡れ性が低下するためと考えられている。例えば、特許文献１には、ノズル先端部に水冷用流路を設ける技術が開示され、特許文献２には、ワイピングガス中に水蒸気または水のミストを添加し、その気化熱を利用してノズル先端部を冷却する技術が開示されている。
【０００９】
しかしながら、このような従来の技術では以下のような問題点があった。
（ａ）ガスワイピングノズルは近時、性能向上のため先端角度が鋭角化されてきており、ノズル肉厚が薄くなっているため、特許文献１のように水冷用流路をノズル先端に設けることは物理的に困難である。仮に水冷用流路を設けられたとしても、流路が細いと冷却効果が低い。また、流路において水の突沸が生じやすく、蒸気が発生して危険である。
（ｂ）特許文献２のようにワイピングガス中に水蒸気または水のミス卜を添加する方法は、ミストの含有量が不足してノズル先端で気化しない場合には、冷却効果は期待できない。一方、ミスト含有量が過多の場合には、品質に悪影響を及ぼす可能性がある。
【特許文献１】特開昭５１−１２３３４号公報
【特許文献２】特開平５−２３９６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、危険性を伴うことなく、かつ、金属帯の品質への悪影響を及ぼすことがなく、ノズル肉厚の薄肉化に対応してコンパクトな構成でノズル表面を冷却して亜鉛等の金属詰まりを防止することができるガスワイピングノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、熱電変換素子の一種であるペルチェ素子によりノズル表面を冷却することで亜鉛等の金属詰まりを防止できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明では、ペルチェ素子をガスワイピングノズルの先端部に設け、このペルチェ素子に電流を流すことでペルチェ効果によりノズル先端部を冷却し、スプラッシュなどによる亜鉛等の金属の付着を防止して、ノズル詰まりを生じにくくさせるものである。ペルチェ素子は、「２種類の金属の接合部に電流を流すと、片方の金属からもう片方の金属に熱が移動する」というペルチェ効果を利用したものであり、コンピュータのＣＰＵの冷却やワイン専用冷蔵庫に用いられているが、本発明のような分野での利用はなされていなかった。一般に流通しているペルチェ素子は通常、厚さ数ｍｍ以下と薄いため、ノズルが小型であっても、設置、例えば内蔵が容易である。また、ペルチェ素子に通電する電流の大きさで冷却機能をコントロールすることができ、最大で数十℃の冷却効果を得ることができる。
【００１３】
ペルチェ素子を使用するにあたって問題となるのは、通電と同時に一方の面は冷却されるが、他方の面は逆に発熱することであり、その発熱面を適切に冷却しないと素子が破壊されたり、十分な冷却効果を得られなかったりするおそれがある点である。しかしながら、本発明においては、ペルチェ素子の発熱面をワイピングガス流路側に配し、常に空冷される環境を作り出すことで、前述の問題を解消するものである。ワイピングガスは通常、３０〜４０℃の温度で高速に流れるため、ペルチェ素子の発熱面の冷却効果を十分に期待することができるものである。
【００１４】
本発明はこのような知見に基づいて完成されたものであり、以下の（１）〜（３）を提供する。
（１）溶融めっき金属帯の製造工程に用いられ、金属帯にガスを供給して金属帯に付着した過剰な溶融金属を払拭するガスワイピングノズルであって、ガスワイピングノズル本体と、前記ガスワイピングノズル本体の先端部に設けられ、通電することにより前記ガスワイピングノズル本体の先端部の表面を冷却するペルチェ素子とを具備することを特徴とするガスワイピングノズル。
（２）前記ペルチェ素子は、冷却面側が前記ガスワイピングノズル本体に接し、発熱面側が前記ガスワイピングノズル本体のワイピングガス流路に面するように、前記ガスワイピングノズル本体に内蔵されていることを特徴とする上記（１）のガスワイピングノズル。
（３）前記ペルチェ素子は、前記ガスワイピングノズル本体のワイピングガス流路を挟んで一対設けられていることを特徴とする上記（２）のガスワイピングノズル。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ガスワイピングノズル本体の先端部にペルチェ素子を設け、このペルチェ素子を通電することによりガスワイピングノズル本体の先端部の表面を冷却するため、危険性を伴うことなく、かつ、金属帯の品質への悪影響を及ぼすことがなく、ノズル肉厚の薄肉化に対応してコンパクトな構成でノズル表面を冷却して亜鉛等の金属詰まりを防止することができる。この結果、ノズルの清掃を必要とすることなく、表面欠陥を生じにくい溶融めっき金属帯を製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係るガスワイピングノズルを適用可能な溶融めっき金属帯製造装置の概略構成を示す図であり、図２は図１における破線部分Ｘ（溶融金属浴７２部分）の詳細を示す図である。
【００１７】
前工程である冷間圧延プロセスにおいて圧延され、続く洗浄プロセスにおいて表面が洗浄された鋼板等の金属帯７０は、溶融めっき金属帯製造装置１００に運搬され、無酸化性あるいは還元性の雰囲気に保たれた焼鈍炉７１において表面酸化膜が除去され、焼鈍処理される。その後、溶融金属の温度とほぼ同程度まで冷却されて溶融金属浴７２内に導かれる。
【００１８】
金属帯７０は、スナウトと呼ばれる非酸化性雰囲気に保たれた筒状部７７を通って溶融金属浴７２の中に引き込まれる。溶融金属浴７２中では、方向転換用のロールであるシンクロール７８によって通板方向が転換された後、同様に浴中に配されたコレクトロール７９ｂ及びスタビライジングロール７９ａを経て溶融金属浴７２の外へ引き出される。
【００１９】
以上のように、溶融金属浴７２内では、金属帯７０を溶融亜鉛等の溶融金属中に浸漬しながら通板することにより、その表面に溶融金属を付着させる。そして、溶融金属浴７２から引き出された金属帯７０は、溶融金属浴７２の後段に、該金属帯７０を両側から挟み込むように対向して配備された一対のガスワイパ７３，７３の間を通過し、ワイピングガスを吹き付けられる。このガスによって、金属帯７０に付着した過剰の溶融金属が払拭されて金属付着量の調整が行われる。
【００２０】
金属帯７０が例えば自動車用外板として使用される場合には、引き続き、必要に応じて合金化炉７４を使用して金属帯７０を再加熱し、均質な合金層を作り出す合金化処理が行なわれる。次に、金属帯７０は急冷帯７５を通過した後、化成処理部７６で特殊な防錆処理や耐食処理が施され、コイルに巻き取られて出荷される。
【００２１】
次に溶融めっき金属帯製造装置１００のガスワイパ７３を構成するガスワイピングノズル１について説明する。
図３は本発明に係る一実施形態としてのガスワイピングノズル１の概略断面図である。
【００２２】
ガスワイピングノズル１は、金属帯７０にワイピングガスを供給して金属帯７０に付着した過剰な溶融金属を払拭するものであり、ワイピングガスを供給するためのガスワイピングノズル本体２と、このガスワイピングノズル本体２の先端部に設けられ、通電することにより前記ガスワイピングノズル本体の先端部の表面を冷却するペルチェ素子３とを備えている。
【００２３】
ガスワイピングノズル本体２は、ワイピングガスを供給するための金属帯の幅方向に延びるスリット状のガス流路口２３と、このガス流路口２３にワイピングガスを導くガス流路２０を有している。ガスワイピングノズル本体２のガス流路口２３およびガス流路２０を挟んだ一対のリップ部２１、２２は例えば先端に向かって薄肉となるように形成されている。
【００２４】
ペルチェ素子３は、ガスワイピングノズル本体２の先端部に内蔵されている。ペルチェ素子３は、一対のリップ部２１、２２にそれぞれ設けられ、通電用の電源に接続されており、通電時の冷却面側がリップ部２１、２２に接し、通電時の発熱面側がガスワイピングノズル本体のガス流路２０（ワイピングガス流路）に面している。
【００２５】
ペルチェ素子３は、ガスワイピングノズル本体２（または金属帯７０）の幅方向に万遍なく配置されていることが好ましい。例えば３０ｍｍ×３０ｍｍ×厚さ３ｍｍ程度のサイズのペルチェ素子は一般的に流通しており、ガスワイピングノズルは２１００ｍｍ程度の幅を有するものが多いため、このサイズのペルチェ素子を用いる場合には、ガスワイピングノズルの幅方向に７０枚並べることが好ましい。
【００２６】
このように構成されたガスワイピングノズル１においては、各ペルチェ素子３に通電することにより、ガスワイピングノズル本体２の表面を含む先端部が冷却されることとなる。このため、溶融亜鉛等の溶融金属によるノズル詰まりを防止することができる。また、一般的に小型であるペルチェ素子３を用いてガスワイピングノズル本体２を冷却するため、ガスワイピングノズル本体２のノズル肉厚の薄肉化に対応して、ガスワイピングノズル１自体のコンパクト化を図ることが可能となる。また、従来のように水等の液体を用いることなく、ノズルの表面を含む先端部を冷却することができるため、液体の突沸が起こる危険性もなく、ミストによって金属帯７０の品質に悪影響を与えることもない。
【００２７】
しかも、ペルチェ素子３を、冷却面側がガスワイピングノズル本体２に接し、発熱面側がガスワイピングノズル本体２のガス流路２０に面するように、ガスワイピングノズル本体２に内蔵したため、発熱面を空冷してペルチェ素子３の冷却効果を高めることが可能となる。
【００２８】
さらに、ペルチェ素子３を、ガスワイピングノズル本体２のガス流路２０を挟んで一対設けたため、ペルチェ素子３の冷却効果をより向上させることが可能となる。
【００２９】
なお、ペルチェ素子をガスワイピングノズル本体の先端側に設けるほど、ガスワイピングノズル本体の表面を含む先端部の冷却効果を高めることができるが、ペルチェ素子による冷却効果を十分に得られる場合には、図４に示すように、ペルチェ素子３を、ガスワイピングノズル本体２の先端部の後ろ寄りに配置することが望ましい。このような構成により、ペルチェ素子３を内蔵したことに起因するワイピングガス気流への影響を小さく抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係るガスワイピングノズルを適用可能な溶融めっき金属帯製造装置の概略構成を示す図。
【図２】図１における破線部分の詳細を示す図。
【図３】本発明に係る一実施形態としてのガスワイピングノズルの概略断面図。
【図４】ガスワイピングノズルの変形例を示す概略断面図。
【符号の説明】
【００３１】
１：ガスワイピングノズル
２：ガスワイピングノズル本体
３：ペルチェ素子
２０：ガス流路（ワイピングガス流路）
７０：金属帯
７２：溶融金属浴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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