JPH0589452U - 鋼帯の化成処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 めっき鋼帯の後処理における反応速度の低下
を抑制して化成処理能力を向上させる。 【構成】 鋼帯２を挟むように平行な整流板５、６を配
設し、鋼帯２の進行方向に対し順流もしくは逆流方向
で、鋼帯２と整流板５、６との間隙に向けて化成処理液
１０噴流ノズルヘッダー７、８を鋼帯２進行方向と直交
する方向に配置する。 【効果】 化成処理能力を大幅に向上することができ、
めっきラインの高速化ならびにめっき製品の高品質化に
対応できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、めっき鋼帯の耐食性や塗装密着性、塗装後の耐食性向上のための 後処理であるクロメート処理、りん酸塩処理等を行う化成処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

最近の電気めっきラインは、高電流密度操業（１００Ａ／ｄｍ²以上）が主流 となってきており、ラインスピード自体も生産性の向上を目的として１００ｍ／ ｍｉｎ以上の高速でめっきを施すことが一般的となっている。 また、溶融めっきラインにおいても生産性向上を目的として、２００ｍ／ｍｉ ｎ程度の高速めっきが主流となってきている。 前記めっきラインにおける高速操業と近年の品質要求レベルの高度化を達成す るためには、後処理の化成処理での処理能力の向上が必須となっている。

【０００３】 前記連続めっきラインの化成処理としては、りん酸亜鉛処理、クロメート処理 が一般的で、それぞれ浸漬（ディップ）方式、スプレー方式あるいはロール塗布 によって行われるが、一般に浸漬方式が反応性の面で優位に有り、また、表裏面 の反応性の差も少なく、さらにポタ落ち等の品質上の阻害要因も少ないことが知 られている。 上記鋼帯の化成処理の代表的な反応は、クロメート処理の場合は、 腐食反応：Ｚｎ＋２ＨＣｒ₂Ｏ₇ ^-＋２Ｈ⁺→Ｚｎ²⁺＋２ＨＣｒ₂Ｏ₇ ^-＋２Ｈ 還元反応：ＨＣｒ₂Ｏ₇ ^-＋６Ｈ⁰→２Ｃｒ（ＯＨ）₃＋ＯＨ^- 被膜生成反応：２Ｃｒ（ＯＨ）₃＋ＣｒＯ₄ ^2-＋２Ｈ⁺→Ｃｒ（ＯＨ）₃・ＣｒＯ Ｈ・ＣｒＯ₄＋２Ｈ₂Ｏ ｛りん酸クロメートの場合、２Ｃｒ（ＯＨ）₃＋２Ｈ₃ＰＯ₄→２ＣｒＰＯ₄＋６ Ｈ₂Ｏ｝ ボンデ反応 ａｎｏｄｅ：Ｚｎ→Ｚｎ²⁺＋２ｅ^- Ｚｎ²⁺＋２Ｈ₂ＰＯ₄ ^-→Ｚｎ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂ Ｚｎ²⁺＋Ｈ₂ＰＯ₄ ^-→Ｈ⁺＋ＺｎＨＰＯ₄ Ｚｎ²⁺＋Ｈ₂ＰＯ₄ ^-→２Ｈ⁺＋ＺｎＰＯ₄ ｃａｔｈｏｄｅ：Ｈ₂←２Ｈ⁺＋２ｅ^- 結晶生成：３Ｚｎ（Ｈ₂ＰＯ₄）₂→Ｚｎ₃（ＰＯ₄）₂＋４Ｈ₃ＰＯ₄

【０００４】 従来のめっき鋼帯への横型槽浸漬方式による化成処理は、図７に示すとおり、 処理槽６１内を通過するめっき鋼帯６２を挟んで対向するダムロール６３、６４ を配設し、処理槽６１内の化成処理液６５をポンプ６６を介してダムロール６３ 、６４間のトレイ６７内に循環してめっき鋼帯６２が浸漬するよう液面を確保し て反応せしめ、めっき鋼帯６２の表面に化成処理被膜を形成するのが一般的であ る。

【０００５】 また、化成処理装置としては、上方が開口した箱形状を呈する化成処理槽の内 側上部に、処理槽内におけるりん酸塩化成処理液の上部噴流層を形成させるりん 酸塩化成処理液の流出ノズルを設けた装置（特開昭５６−１６３２７７号公報） が提案されている。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

前記めっき鋼帯の化成処理においては、図９に示すとおり、浸漬方式のみでは 化成処理液６５の流動が無いため、最終的にはめっき鋼帯６２の移動によって化 成処理液６５が流動するが、めっき鋼帯６２巾方向の流動の均一性が期待できず 、最悪の場合は渦流となり、化成処理後のめっき鋼帯表面の仕上りに影響を与え る。特に化成ムラの発生は、鋼帯裏面に多く発生する。また、化成処理液をノズ ルヘッダーから噴流するスプレー方式は、鋼帯界面での反応が平衡に達し易く、 反応の鈍化が発生する。例えば、図８に示すとおり、反応開始点から後方の鋼帯 界面に境界層６８があり、この境界層６８の厚さが大きければ反応速度が低下し て所定の反応速度が得られず、化成処理能力が低下する傾向にある。

【０００７】 また、前記特開昭５６−１６３２７７号公報に開示の装置は、化成反応を促進 させるために、化成処理液の上部を撹拌するノズルを配設し、化成処理液の流動 を発生させるもので、被処理材とノズルとの距離が離れているため層流域となり 、化成処理液の流速が遅く、所定の反応速度が得られず、めっき鋼帯の化成処理 には適用できない。

【０００８】 この考案の目的は、連続めっきラインの後処理の化成処理装置において、反応 速度の低下を抑制して化成処理能力を向上できる鋼帯の化成処理装置を提供する ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案者らは、上記目的を達成すべく鋭意試験研究を重ねた。その結果、連続 めっきラインの後処理装置の化成処理槽への化成処理液噴流ノズルヘッダーを鋼 帯を挟むように対向配置し、鋼帯を挟むように対向配置した平行な整流板と前記 鋼帯との間に化成処理液を噴流せしめることによって、反応開始点から後方の鋼 帯界面の境界層を効率良く撹乱でき、反応速度の低下を抑制して化成処理能力を 向上できることを究明し、この考案に到達した。

【００１０】 すなわちこの考案は、鋼帯を挟むように平行な整流板を配設し、鋼帯の進行方 向に対し順流もしくは逆流方向で、鋼帯と整流板との間隙に向けて化成処理液噴 流ノズルを鋼帯の進行方向と直交する方向に配設してなる鋼帯の化成処理装置で ある。

【００１１】

【作用】

この考案においては、鋼帯を挟むように平行な整流板を配設し、鋼帯の進行方 向に対し順流もしくは逆流方向で、鋼帯と整流板との間隙に向けて化成処理液を 噴き出す噴流ノズルヘッダーを、鋼帯の進行方向と直交する方向に配設したから 、鋼帯と平行な整流板により形成された狭い領域によって、噴流された化成処理 液の流速低下が防止され、反応開始から後方の鋼帯界面の境界層を効率よく撹乱 でき、反応速度の低下が抑制されて化成処理能力が大幅に向上する。

【００１２】 この考案における整流板の材質は、化成処理液に対して耐久性を有するもので あれば特に限定されないが、例えば、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の樹脂 系、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼、チタンで十分である。 なお、電解クロメート処理の場合は、整流板として金属板を使用し、整流板自 体を電極として用いる。本考案における整流板は、図３（ａ）図に示すとおり、 平行な整流板２１、２２でなければ噴流ノズルヘッダー２３、２４の噴流効果が 十分でない。また、図３（ｂ）図に示すとおり、図３（ａ）図の整流板２１、２ ２の両端を側板２５で閉塞して閉管路を形成すれば、鋼帯２６巾方向への化成処 理液の流出が防止され、流速分布が安定して化成処理能力がさらに向上する。

【００１３】 噴流ノズルヘッダーの材質は、整流板と同様に化成処理液に対して耐久性（耐 腐食性）を有するものであれば特に限定されない。また、噴流ノズルヘッダーの 形状は、特に問わないが、極力鋼帯巾方向に均一な流速が確保できるような形が 好ましい。 化成処理液の流速自体は、レイノズル数３０００以上の乱流域を確保できるよ うな流速で、層流よりも乱流の方が前記境界層を効率よく撹乱できるので、化成 処理能力が向上する。

【００１４】 化成処理槽での液面の確保のためには、図４（ａ）図に示すとおり、処理槽２ ７内に設けたトレイ２８両側にめっき鋼帯２９を挟んでダムロール３０を設けた ダムロール方式、図４（ｂ）図に示すとおり、処理槽２７内のトレイ２８に設け たスリット３１を鋼帯２９が通るダムシール方式および図４（ｃ）図に示すとお り、処理槽２７内のトレイ２８両側にリンガーロール３２を設けたリンガーロー ル方式のいずれでもよいが、シール性の観点からは、ダムロール方式が最も優れ ており、ついでリンガーロール方式、ダムシール方式の順である。 化成処理槽の型式としては、横型槽ばかりでなく、図５に示す縦型槽４１も同 様で、めっき鋼帯４２を挟むように配置した平行な整流板４３、４４が無ければ 、噴流ノズルヘッダー４５、４６のみでは、化成処理液の流速が噴流ノズルヘッ ダー４５、４６から離れた位置で直ちに低下するので、整流板４３、４４は化成 処理液の流速を確保するうえで必須である。

【００１５】 化成処理槽が横型槽の場合は、槽長が長くなると鋼帯の懸垂線（カテナリー） が無視できなくなるので、図６（ａ）図に示すとおり、整流板５１と化成処理液 噴流ノズルヘッダー５２を２セット設置するか、あるいは図６（ｂ）図に示すと おり、ダムロール５３間に中間サポートロール５４を設置するかの方策を講ずる ことによって、反応効率を向上させることができる。 化成処理槽の化成処理液は、経時的に劣化すると同時に、汚染物が増えてくる ので、化成処理液の導入配管の途中にフィルターを挿入し、汚染物を除去するの が噴流ノズルヘッダーの詰まり防止の点から望ましい。また、化成処理槽の化成 処理液は、同時に熱交換器を通過させることによって、効率的な化成処理液の昇 温が可能となる。

【００１６】

【実施例】

実施例１ 以下にこの考案の詳細を実施の一例を示す図１ないし図２に基いて説明する。 図１はこの考案の鋼帯の化成処理装置の断面図、図２は噴流ノズルヘッダーを示 すもので、（ａ）図はスリット方式、（ｂ）図はスプレーノズル方式の斜視図で ある。 図１において、１は化成処理槽、２は化成処理槽１内を通過するめっき鋼帯、 ３、４はめっき鋼帯２を挟んで対向配設したダムロールで、ダムロール３、４の 間にはトレイ５が設けられている。６、７はトレイ５内を通過するめっき鋼帯２ を挟んで、めっき鋼帯２と１０〜２００ｍｍの間隔で平行に配置した整流板で、 整流板６、７のめっき鋼帯２の進行方向下流側には、めっき鋼帯２の進行方向と 直交する噴流ノズルヘッダー８、９が設けられている。化成処理槽１内の化成処 理液１０は、ポンプ１１を介して噴流ノズルヘッダー８、９に供給され、整流板 ６、７とめっき鋼帯２との間にめっき鋼帯２の進行方向と逆向きに噴き込まれ、 めっき鋼帯２と整流板６、７間で均一な化成処理液の流速が確保されて反応が促 進され、めっき鋼帯２の表面に化成処理被膜が形成されるよう構成されている。

【００１７】 上記噴流ノズルヘッダー８、９は、図２（ａ）図に示すとおり、めっき鋼帯の 巾方向全長にスリット１２を設けるか、あるいは図２（ｂ）図に示すとおり、め っき鋼帯の巾方向全長に所定間隔で噴流ノズル１３を設け、めっき鋼帯巾方向に 化成処理液１０の均一な流速を確保するよう構成する。 トレイ５前後のダムロール３、４は、噴流ノズルヘッダー８、９によりめっき 鋼帯２と整流板６、７間に噴き込まれた化成処理液１０の液面を確保し、めっき 鋼帯２表面と化成処理液１０との反応を促進する。

【００１８】 上記のとおり構成したから、化成処理槽１を通過するめっき鋼帯２は、ダムロ ール３、４で液面が確保されたトレイ５内で、めっき鋼帯２と平行な整流板６、 ７間に噴流ノズルヘッダー８、９によりめっき鋼帯巾方向に均一な流速を確保す るよう噴き込まれた化成処理液１０と反応し、めっき鋼帯２表面に化成処理被膜 が形成される。 この場合、噴流ノズルヘッダー８、９から整流板６、７とめっき鋼帯２との間 にめっき鋼帯２の進行方向と逆向きに噴き込まれた化成処理液１０は、めっき鋼 帯２と整流板６、７との狭い領域を通過するため、化成処理液１０の流速は整流 板６、７によって確保されるから、噴流ノズルヘッダー８、９から離れた位置で も流速低下が少なく、反応効率が向上するのである。

【００１９】 実施例２ ダムロール方式の長さ４ｍの化成処理槽に、長さ１．５ ｍの整流板をめっき 鋼帯と平行に２セット配設し、各整流板のめっき鋼帯進行方向下流側から上流側 に向けて、図２（ａ）図に示す型式の噴流ノズルヘッダーを２セット配設した本 考案の化成処理装置を用い、りん酸塩を流速１ｍ／ｓｅｃで整流板とストリップ 間に噴流させ、電気めっきラインで電気めっきを施しためっき鋼板表面に、りん 酸亜鉛処理を施したところ、従来の浸漬方式に比較して表面品質が著しく改善さ れ、流れ模様等が皆無となった。

【００２０】

【考案の効果】

以上述べたとおり、この考案によれば、めっきラインの後処理における化成処 理能力を大幅に向上することができ、めっきラインの高速化ならびにめっき製品 の高品質化に対応することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の鋼帯の化成処理装置の断面図であ
る。

【図２】この考案の噴流ノズルヘッダーを示すもので、
（ａ）図はスリット方式、（ｂ）図はスプレーノズル方
式の斜視図である。

【図３】この考案の整流板を示すもので、（ａ）図は鋼
帯を挟んで対向する平行な整流板、（ｂ）図は鋼帯の巾
方向両端を閉塞した整流板の斜視図である。

【図４】化成処理槽での化成処理液液面確保のための各
種方式を示すもので、（ａ）図はダムロール方式、
（ｂ）図はダムシール方式、（ｃ）図はリンガロール方
式の断面図である。

【図５】この考案の化成処理装置を縦型槽に設置した場
合の断面図である。

【図６】この考案を槽長が長い横型槽に適用する場合の
一例を示すもので、（ａ）図は整流板および噴流ノズル
ヘッダーを２セット設置の場合、（ｂ）図はダムロール
間に中間サポートロールを設けた場合の断面図である。

【図７】従来のめっき鋼帯の化成処理装置の一例を示す
断面図である。

【図８】化成処理液とめっき鋼帯との接触部の化成処理
液の濃度勾配を示す模式図である。

【図９】従来の浸漬方式の化成処理槽における化成処理
液の流動状態の模式図である。

【符号の説明】

１，２７，６１ 化成処理槽 ２，２６，２９，４２，６２，７１ めっき鋼帯 ３，４，３０，５３，６３，６４ ダムロール ５，２８，６７ トレイ ６，７，２１，２２，４３，４４，５１ 整流板 ８，９，２３，２４，４５，４６，５２ 噴流ノズルヘ
ッダー １０，６５ 化成処理液 １１，６６ ポンプ １２，３１ スリット １３ スプレーノズル ２５ 側板 ３２ リンガーロール ４１ 縦型槽 ５４ 中間サポートロール ７２ 境界層

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼帯を挟むように平行な整流板を配設
   し、鋼帯の進行方向に対し順流もしくは逆流方向で、鋼
   帯と整流板との間隙に向けて化成処理液噴流ノズルヘッ
   ダーを鋼帯進行方向と直交する方向に配設してなる鋼帯
   の化成処理装置。