JP2545671B2 - 層流式表面処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属圧延コイル等の長
尺の被処理材に対してメッキ、脱脂又はエッチング等の
表面処理を連続的に実施する層流式表面処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】金属圧延コイルの表面処理方法として
は、コイルから被処理材を巻き解きつつ、この被処理材
に処理液をスプレーするスプレー法、被処理材を処理液
に浸漬するディップ（浸漬）法及び処理液の層流を形成
しこの層流内に被処理材を通す層流式処理等がある。

【０００３】金属圧延コイルのメッキ処理等において
は、スプレー法及びディップ法では処理後の表面処理品
質及び処理能力の点で満足できるものではなく、層流式
処理法による表面処理が適している。

【０００４】図４は、従来、金属圧延コイルのメッキ処
理に使用されている層流式表面処理装置を示す模式図、
図５は同じくその上面図である。

【０００５】層流形成部２０は、上層流セル５と、上側
処理液吐出部６と、下層流セル７と、下側処理液吐出部
８とにより構成されている。上層流セル５及び下層流セ
ル７は、上下方向に間隔を開けて対向して設置されてい
る。上層流セル５の中央部には幅方向に延出する上送液
ノズルヘッダー２６が設けられている。また、下層流セ
ル７の中央部には、ノズルヘッダー２６に対向して下送
液ノズルヘッダ２８が配置されている。これらのノズル
ヘッダ２６、２８は上層流セル５及び下層流セル７に装
着されたスリットノズルに接続されている。

【０００６】この層流形成部２０内に供給する処理液
は、処理液槽１４に装入される。この処理液槽１４内の
処理液は、送液ポンプ１５により送液され、ノズルヘッ
ダー２６，２８に接続された各スリットノズルから上層
流セル５と下層流セル７との間に吐出される。

【０００７】この層流形成部２０の被処理材入側及び出
側には夫々ダムロール２，１０が配設されている。入側
ダムロール２は、上下方向に対向して配置され相互に添
動可能の一対のロールからなり、その軸方向の両端部に
はロール軸に嵌合する溝が設けられた板状の端面シール
３が配設されている。これと同様に、出側ダムロール１
０も、上下方向に対向して配置され相互に添動可能の一
対のロールからなり、その軸方向の両端部には端面シー
ル９が配設されている。

【０００８】また、ダムロール２，１０の外側には夫々
リンガーロール１，１１が配設されている。このリンガ
ーロール１，１１は、いずれも上下方向に対向して配置
され相互に添動可能の一対のロールからなる。

【０００９】更に、ダムロール２，１０の下方には夫々
入側液受槽２２及び出側液受槽２３が配設されている。
層流形成部２０から流れ出た処理液は、この液受槽２
２，２３内に落下して、処理液槽１４に戻る。

【００１０】なお、ポンプ１５とノズルヘッダー２６，
２８との間の配管にはバルブ２１及び流量計２７が介装
されており、ノズルヘッダー２６，２８に接続されたノ
ズルから吐出される処理液の吐出量（又は、吐出圧）を
個別的に調整することができるようになっている。ま
た、処理液の一部は液濃度指示調節計１６に入る。この
液濃度指示調節計１６は、処理液の濃度を測定して、そ
の結果を制御装置（図示せず）に出力する。この制御装
置は、処理液の濃度調節及び液温等を管理する。

【００１１】次に、この層流式表面処理装置を用いた金
属圧延コイルの表面処理方法について説明する。

【００１２】処理槽１４に挿入された処理液は、ポンプ
１５により上送液ノズルヘッダー２６及び下送液ノズル
ヘッダー２８に送液される。そして、この処理液はノズ
ルヘッダー２６，２８に接続されたノズルから層流セル
５，７間に吐出され、入側及び出側に向けて層流セル
５，７間を流れる。

【００１３】一方、金属圧延コイルから巻き解かれた被
処理材４は、入側リンガーロール１及び入側ダムロール
２を通過し層流形成部２０内に入る。そして、層流セル
５，７間を通過する間に処理液により所定の表面処理
（メッキ、脱脂又はエッチング等）が施される。その
後、この被処理材４は、出側ダムロール１０及び出側リ
ンガーロール１１を通過し、水湯洗及び乾燥処理等を行
なった後、次工程へと送られる。

【００１４】このとき、層流セル５，７間に吐出された
処理液は、被処理材４の表面に沿って層流形成部２０か
ら流れ出るが、ダムロール２，１０及び端面シール３，
９により塞き止められるため、層流形成部２０とダムロ
ール２，９との間の各領域において被処理材４の下側の
処理液は直接液受槽２２，２３に流れ落ち、被処理材４
の上側の処理液はダムロール２，１０の軸方向に流れた
後、被処理材４の両端から液受槽２２，２３に流れ落ち
る。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の層流式表面処理装置においては、被処理材の幅
方向に処理むらが発生しやすく、要求される表面処理品
質を確保することが困難であるという問題点がある。即
ち、従来の層流式表面処理装置においては、特に被処理
材４の上側において層流形成部２０から出た処理液がダ
ムロール２，１０の軸方向に流れ、被処理材４の幅方向
の両端から落下する。このダムロール２，１０の軸方向
の流れの影響により、図５に矢印で示すように、被処理
材４の上側を流れる処理液が幅方向の両側部分に集中し
て流れ、層流形成部２０内に乱流が発生する。つまり、
従来の層流式表面処理装置においては、層流形成部２０
内の処理液の流れが被処理材４に対して平行（層流）に
ならず、被処理材の幅方向で処理速度にバラツキが発生
しやすい。

【００１６】スリットノズルの形状を変えて幅方向の流
量分布を調整し、処理むらを抑制することも考えられ
る。しかし、適正な層流を得るためには、その初期調整
においてばかりでなく、処理条件の変化、例えば被処理
材の種類の変更及び処理液の種類・濃度・温度等の変化
に伴う処理液流量並びに吐出圧の変更、また処理液の粘
性等の物性の変化、更に処理材の幅等の変更に伴い、頻
繁にスリットを変更する必要があるにもかかわらず、従
来の層流式処理装置においては、スリットノズルが上層
流セル５及び下履流セル７に直接装着されているため、
スリットノズルの形状を変えるためには、セル全体の交
換、又はセルからスリットノズルを溶断等により上層流
セル５及び下層流セル７から取り外し、別形状のスリッ
トノズルを溶接等により取り付けることが必要となり、
かつ適正な層流を得るためには複数回の交換が必要とな
るため、上記処理条件の変更等毎に非常に多大な手間・
時間がかかるばかりか、複数のセル又はスリットノズル
の作製が必要となる。そのため、スリットノズルの形状
を変えることにより幅方向の流量分布を調整することは
現実的でない。

【００１７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、処理むらを抑制することができて、表面処
理品質を向上させることができる層流式表面処理装置を
提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る層流式表面
処理装置は、上下方向に間隔を開けて対向して配設され
た上層流セル（５）及び下層流セル（７）、並びに前記
上層流セル及び下層流セルに夫々設けられいずれも前記
上層流セル（５）と前記下層流セル（７）に挟まれた空
間に処理液を吐出する上側処理液吐出部（６）及び下側
処理液吐出部（７）により構成された層流形成部（２）
と、前記層流形成部（２０）の被処理材入側及び出側に
夫々配置され被処理材（４）の表面に沿って前記層流形
成部（２０）から流れ出る処理液を塞き止める入側ダム
ロール（２）及び出側ダムロール（１０）とを有する層
流式表面処理装置において、前記入側ダムロール（２）
と前記層流形成部（２０）との間に配置され前記層流形
成部（２０）から流れ出る処理液の一部を被処理材
（４）の上側及び下側に分離して流出させる一対の第１
の排液調整部（１２）と、前記出側ダムロール（１０）
と前記層流形成部（２０）との間に配置され前記層流形
成部（２０）から流れ出る処理液の一部を被処理材
（４）の上側及び下側に分離して流出させる一対の第２
の排液調整部（１３）と、を有し、前記上側処理液吐出
部（６）及び前記下側処理液吐出部（７）はいずれも前
記上層流セル（５）及び下層流セル（７）の幅方向に複
数のブロックに分割されており、各ブロックは個別的に
吐出量を調整可能であることを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明においては、上側処理液吐出部及び下側
処理液吐出部が上層流セル及び下層流セルの幅方向に複
数のブロックに分割されており、各ブロックの処理液吐
出量を個別的に調整できるようになっている。このた
め、層流形成部内を流れる処理液の流量分布に応じて、
各ブロックの処理液吐出量を調整し、層流形成部内の幅
方向の流量分布を変化させることができる。

【００２０】また、本発明においては、図１及び図２の
符号を使用して説明すると、層流形成部（２０）と入側
ダムロール（２）との間に、層流形成部（２０）から流
れ出た処理液の一部を、被処理材（４）の上側に、また
残部を被処理材（４）の下側に流出させる一対の第１の
排液調節部（１２）が設けられていると共に、層流形成
部（２）と出側ダムロール（１０）との間に、層流形成
部（２０）から流れ出た処理液の一部を、被処理材
（４）の上側に、また残部を被処理材（４）の下側に流
出させる一対の第２の廃液調節部（１３）が設けられて
いる。このため、層流形成部と入側ダムロールとの間及
び層流形成部と出側ダムロールとの間でダムロールの軸
方向に流れる処理液の量が減少し、層流形成部内の処理
液の流れに影響を与えることを抑制できる。

【００２１】本発明装置においては、上述の２つの効果
が相俟って、従来に比して層流形成部内の処理液の流れ
の乱れを著しく減少させることができる。これにより、
処理むらを抑制することができて、表面処理品質を向上
させることができる。

【００２２】なお、上層流セル及び下層流セルを上下方
向に移動させることにより、層流形成部内の処理液の圧
力及び流量のバランスをとることが容易になる。このた
め、上層流セル及び下層流セルは上下方向に移動可能で
あることが好ましい。

【００２３】また、例えば処理液吐出部のノズルをイン
ナーカートリッジ化（内部装着ノズル取替式）にして容
易に交換することができるようにすることにより、処理
液の吐出圧及び流量等を変化させることができる。これ
により、例えば上層流セル及び下層流セル間の間隔を変
化させたときも、良好な処理条件で処理することができ
る。

【００２４】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００２５】図１は、本発明の実施例に係る表面処理装
置を示す模式図、図２は同じくその上面図である。

【００２６】層流形成部２０は、上層流セル５と、上側
処理液吐出部６と、下層流セル７と、下側処理液吐出部
８とにより構成されている。上層流セル５及び下層流セ
ル７は、上下方向に間隔を開けて対向して設置されてい
る。そして、この上層流セル５及び下層流セル７間を被
処理材４が通るようになっている。上層流セル５の中央
部には上送液ノズルヘッダー６が設けられている。この
ノズルヘッダー６は、上層流セル５の幅方向に配列され
た５つの分割ノズルヘッダー６ａ〜６ｅにより構成され
ている。また、上層流セル５の適所には、層流形成部２
０内の圧力を測定する複数個の圧力指示計１９が配置さ
れている。更に、上層流セル５は、セル昇降装置１８に
より、上下方向に移動可能になっている。

【００２７】これと同様に、下層流セル７の中央部に
は、下層流セル７の幅方向に配列された５つの分割ノズ
ルヘッダー８ａ〜８ｅにより構成される下送液ノズルヘ
ッダー８が設けられている。また、下層流セル７の適所
にも、層流形成部２０内の圧力を測定する複数個の圧力
指示計１９が配設されている。更に、下層流セル７も、
セル昇降装置１８により、上下方向に移動可能になって
いる。

【００２８】なお、分割ノズルヘッダー６ａ〜６ｅ，８
ａ〜８ｅにはいずれもインナーカートリッジ式のノズル
が取り付けられており、ノズルを容易に交換することが
できるようになっている。

【００２９】層流形成部２０の入側及び出側近傍には、
従来と同様に、夫々入側ダムロール２及び出側ダムロー
ル１０が配設されている。また、このダムロール２，１
０の外側には夫々リンガーロール１，１１が配設されて
いる。更に、ダムロール２，１０の軸方向の両端部には
夫々端面シール３，９が設けられている。

【００３０】層流形成部２０と入側ダムロール２との間
には、一対の入側排液調節箱１２が夫々被処理材４の上
側及び下側に配設されている。この排液調節箱１２は、
被処理材４に対向する面にスリットが設けられており、
スリット調整板１２ａをずらすことによりスリット幅を
調節することができるようになっている。

【００３１】これと同様に、層流形成部２０と出側ダム
ロール１０との間には、一対の出側排液調節箱１３が夫
々被処理材４の上側及び下側に配設されている。この排
液調節箱１３も、被処理材４に対向する面にスリットが
設けられており、スリット調整板１３ａによりスリット
幅を調節できるようになっている。

【００３２】上層流セル５及び下層流セル７の下方に
は、処理液槽１４が配設されている。この処理液槽１４
に装入された処理液は、送液ポンプ１５によりノズルヘ
ッダー６ａ〜６ｅ，８ａ〜８ｅに送られる。なお、これ
らの送液ポンプ１５とノズルヘッダー６ａ〜６ｅ，８ａ
〜８ｅとの間の配管にはバルブ２１及び処理液分割流量
調節装置１７が介装されている。この処理液分割流量調
節装置１７により、ノズルヘッダー６ａ〜６ｅ，８ａ〜
８ｅに送られる処理液量を個別的に調節することができ
る。また、ポンプ１５により送られた処理液の一部は液
濃度指示計１６を通り、処理液槽１４に戻される。液濃
度指示計１６は、処理液の濃度を測定し、その結果を制
御装置（図示せず）に出力する。この制御装置では、液
濃度指示計１６から与えられた信号に基づいて処理液の
濃度を管理すると共に、処理液の温度等も管理する。

【００３３】なお、ノズルヘッダー６ａ〜６ｅ，８ａ〜
８ｅは、切替バルブを介してスチーム配管（いずれも図
示せず）に接続されている。この切替バルブを切り替え
ることにより、ノズルヘッダー６ａ〜６ｅ，８ａ〜８ｅ
に接続されたノズルからスチームが吐出する。また、本
実施例装置においては、下層流セル５を上下方向に移動
させるセル昇降装置１８により、パスライン高さを調節
することもできるようになっている。更に、被処理材４
を本実施例装置にセットするときには、セル昇降装置１
８により上層流セル５を上方に移動させることにより、
被処理材４の通過が容易になる。

【００３４】本実施例装置においては、ノズルヘッダー
６，８が上層流セル及び下層流セルの幅方向に複数のブ
ロック(分割ノズルヘッダー６ａ〜６ｅ、８ａ〜８ｅ）
に分割されているので、圧力指示計１９の指示値に基づ
いて各ブロックから吐出する処理液の吐出量(又は、吐
出圧)を調整し、層流形成部２０内の液量の分布を変化
させることができる。また、層流形成部２０を流れ出た
処理液を、被処理材４に沿う流れをなし入側ダムロール
２及び出側ダムロール１０近傍から流れ出る排液と、被
処理材４の上側及び下側に間隔を開けて対向して設置さ
れた排液調整箱へ流れこの排液調整箱から流れ出る上側
排液及び下側排液とに分離するため、層流形成部２０と
ダムロール２，１０との間の液の流れの乱れが少なく、
層流形成部２０内の処理液の流れを乱すことが少ない。
このため、被処理材４の幅方向の処理むらが抑制され
る。例えば、本実施例装置の層流形成部２０の幅を２２
００ｍｍとしても、殆ど処理むらを回避することができ
る。また、ダムロール２、１０の近傍での液流の乱れが
少なく、入側ダムロール２から出側ダムロール１０まで
の間で層流が形成されるため、装置を小型化することが
できる。

【００３５】また、本実施例装置においては、上層流セ
ル５及び下層流セル７を上下方向に移動させることがで
きるため、層流形成部２０内の長さ方向における処理液
の液圧及び流量バランスを容易に調節できる。例えば、
本実施例装置においては、装置全長を約５ｍとしても、
層流形成部２０のセル全長に亘る液圧及び流量のバラン
スをとることができる。送液ノズルによる液圧バランス
だけでは、装置全長が５ｍの場合は層流形成部を２組備
えた２ゾーン構成とする必要がある。

【００３６】更に、本実施例装置においてはノズルヘッ
ダー６ａ〜６ｅ，８ａ〜８ｅの取り付けられたノズルが
インナーカートリッジ化されているため、ノズルを容易
に交換することができる。このため、上層流セル及び下
層流セルの高さを変化させた場合も、適正な液圧及び流
量バランスを得ることが容易である。

【００３７】更にまた、本実施例装置は、ノズルヘッダ
ー６ａ〜６ｅ，８ａ〜８ｅが切替バルブを介してスチー
ム配管に接続されているため、処理作業終了毎（１コイ
ル分の被処理材の処理が終了する毎）にこの切替バルブ
を切り替えることにより、層流形成部及び送液配管内等
を容易に洗浄することができる。例えば、濃度が15重量
％の苛性ソーダ（ＮａＯＨ）液にアルミニウム板を１分
間浸漬すると、アルミニウム板の表面が10μｍ以上溶け
てしまう。このときの反応により、アルミニウム板表面
が浸食（汚れ含む）され、通板コイル切替（次コイル処
理のためのコイル接続替）通板時等において、その浸食
及び汚れ等がロールに転写され、アルミニウム板表面に
ロールマーク等が発生する原因となる。また、装置内に
アルミニウム板を長時間放置すると、アルミニウム板が
溶けて通板時板切れ（通板張力により）等が発生する。
しかし、本実施例装置においては、切替バルブを操作す
ることにより装置内を容易に洗浄できるため、被処理材
が、酸、アルカリ及びその他の化学反応等に通常処理時
間以上曝されることによる不都合を回避することができ
る。

【００３８】次に、本実施例装置を使用したアルミニウ
ム圧延コイルの化学メッキ処理について説明する。

【００３９】この場合、本実施例装置は、各種の前処理
装置及び後処理装置に接続して配置される。従って、被
処理材であるアルミニウム帯材は、コイルから巻き解か
れ、前処理された後、本実施例装置に供給される。本実
施例装置内にはおいて、被処理材４は、入側リンガーロ
ール１及びダムロール２を通過して層流形成部２０内に
入る。この層流形成部２０内においては、ノズルヘッダ
ー６，８から吐出された処理液により層流が形成されて
いる。被処理材４は、この層流形成部２０内を通過する
間にその表面にメッキ層が形成される。そして、このメ
ッキ層が設けられた被処理材４は、ダムロール１０及び
リンガーロール１１を通過し、水温洗及び乾燥された
後、後工程へ送られる。そして、これらの工程が連続的
に進行する。

【００４０】一方、処理液槽１４に挿入された処理液
（メッキ液）は、制御装置により濃度及び温度等が管理
されている。また、この処理液は、ポンプ１５により送
液され、上送液分割ノズルヘッダー６ａ〜６ｅ及び下送
液分割ノズルヘッダー８ａ〜８ｅから上層流セル５及び
下層流セル７間に吐出される。この場合に、圧力指示計
１９の指示値に基づいて処理液分割流量調節装置１７を
操作し、層流形成部２０内の処理液の流れが幅方向に均
一な層流となるように各ノズルヘッダー６ａ〜６ｅ，８
ａ〜８ｅの吐出量（又は、吐出圧）を調節する。

【００４１】層流形成部２０を流れ出た処理液は、被処
理材４に沿う流れをなし入側及び出側ダムロール２，１
０近傍から流れ出る排液と、被処理材４の上側及び下側
に間隔を開けて対向して設置された排液調整箱へ流れ、
この排液調整箱から流れ出る上側排液及び下側排液とに
分離される。図３は、排液調節箱１２、１３内の処理液
の流れを示す模式図である。上側の排液調節箱１２、１
３に入った処理液は、排液調節箱１２、１３内をダムロ
ール２、１０の軸方向に移動し、両端部から溢れ出て処
理液槽１４に落下する。また、下側の排液調節箱１２、
１３に入った処理液は、直接処理液槽１４に落ちる。こ
のため、層流形成部２０とダムロール２、１０との間に
おける処理液の乱流が従来に比して著しく抑制され、層
流形成部２０内の処理液の流れを被処理材４に対して平
行な流れ（層流）とすることができる。従って、処理む
らの発生を抑制できて、良好なメッキ層を得ることがで
きる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、上
側処理液吐出部及び下側処理液吐出部がいずれも幅方向
に複数のブロックに分割され、各ブロックでは個別的に
吐出量を調整可能であると共に、層流形成部２０と入側
及び出側ダムロール２，１０との間に夫々層流形成部を
流れ出た処理液を、被処理材の上側及び下側に分離する
各一対の第１及び第２の排液調整部を備えているから、
前記入側ダムロールから前記出側ダムロールまでの間に
被処理材に平行な層流が形成される。このため、処理む
らの発生が抑制され、表面処理品質が従来に被して著し
く向上する。また、装置の小型化が可能であるという効
果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る表面処理装置を示す模式
図である。

【図２】同じくその上面図である。

【図３】排液調節箱における処理液の流れを示す模式図
である。

【図４】従来の層流式表面処理装置を示す模式図であ
る。

【図５】同じくその上面図である。

【符号の説明】

１，１１；リンガーロール ２，１０；ダムロール ３，９；端面シール ４；被処理材 ５，７；層流セル ６，８，２６，２８；送液ノズルヘッダー １２，１３；排液調節箱 １４；処理液槽 １５；送液ポンプ １６；液濃度指示計 １７；処理液分割流量調節装置 １８；セル昇降装置 １９；圧力指示計 ２０；層流形成部 ２１；バルブ ２２，２３；液受槽 ２７；流量計

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下方向に間隔を開けて対向して配設さ
   れた上層流セル（５）及び下層流セル（７）、並びに前
   記上層流セル及び下層流セルに夫々設けられいずれも前
   記上層流セル（５）と前記下層流セル（７）に挟まれた
   空間に処理液を吐出する上側処理液吐出部（６）及び下
   側処理液吐出部（７）により構成された層流形成部
   （２）と、前記層流形成部（２０）の被処理材入側及び
   出側に夫々配置され被処理材（４）の表面に沿って前記
   層流形成部（２０）から流れ出る処理液を塞き止める入
   側ダムロール（２）及び出側ダムロール（１０）とを有
   する層流式表面処理装置において、前記入側ダムロール
   （２）と前記層流形成部（２０）との間に配置され前記
   層流形成部（２０）から流れ出る処理液の一部を被処理
   材（４）の上側及び下側に分離して流出させる一対の第
   １の排液調整部（１２）と、前記出側ダムロール（１
   ０）と前記層流形成部（２０）との間に配置され前記層
   流形成部（２０）から流れ出る処理液の一部を被処理材
   （４）の上側及び下側に分離して流出させる一対の第２
   の排液調整部（１３）と、を有し、前記上側処理液吐出
   部（６）及び前記下側処理液吐出部（７）はいずれも前
   記上層流セル（５）及び下層流セル（７）の幅方向に複
   数のブロックに分割されており、各ブロックは個別的に
   吐出量を調整可能であることを特徴とする層流式表面処
   理装置。
2. 【請求項２】 前記上層流セル及び下層流セルはいずれ
   も上下方向に移動可能であることを特徴とする請求項１
   に記載の層流式表面処理装置。