スロットノズル先端角度のワイピング性能への影響

摘要

From the viewpoint of surface quality, the jet wiping method, that is a non-contact type, is used to control the coating thickness in a continuous galvanizing line. In order to study influences of nozzle tip angles on the wiping ability, we conducted wiping tests using a wiping simulator and CFD analysis to examine the jet properties. Furthermore, we observed the shape of the liquid film in the vicinity of jet impingement. The wiping tests revealed that the nozzle tip angle had a large influence on film thickness. A thickness increase of approximately 20% was observed at a tip angle of 90° compared to 50°. But there were no changes in impingement pressures and shear stresses in both measurements and CFD analyses. On the other hand, the film shapes changed, becoming thicker when the tip angle was increased. Therefore, the change of liquid film thickness is inferred as the main reason for wiping performance changes by nozzle shape.%連続溶融亜鉛めつき設備における最重要プロセスの1つであるめつき付着量制御工程には，主として表面外観の観点からガスワイピング法が一般に用いられる。本論文では，パラフィンを用いたワイピング実験によってスロットノズル先端角度の液膜絞り能力に及ぼす影響を評価，ノズル先端角度90°では50°に比較して20%程度付着量が多くなることを示した。従来のワイピング理論から考えると，噴流の衝突圧力およびせん断力といつた特性変化が推定されたため，ラボ計測およびCFD解析を行ったところ，ノズル先端角度の影響はほとんどみられなかった。一方，ワイピング時の液膜形状を詳細に観察したところ，ノズル先端角度とめつき液膜形状には相関があり，ノズル先端角度が鈍角になるほど液膜メニスカス角度も増大することが判明した。CFD解析によると，この液膜メニスカス形状の変化は衝突圧力やせん断力分布にも大きな影響を与えることから，ノズル先端角度の液膜絞り性への影響はメニスカス形状変化を介して発現するものと推定した。なお，本論文は実験力学会誌「実験力学」に記載された論文を再編集した内容となっている。