JPS6116432B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高速で連続して走行するストリツの
電解における電解液の均一流れを与える方法及び
装置に関するものである。

ストリツプの電解プロセスにおける電解槽及び
電解方法の改良に関して極間の近接化を計り、電
流密度の高い条件で電流効率が高く、品質の良い
電解が可能な電解槽及び電解方法がいくつか提案
されている。本発明はこのような高効率電解槽及
び電解方法の改良に関するもので、ストリツプの
スピードに影響を受けない均一な流れの状態を与
え、ガス除去及びイオン供給を均一に与える方法
及び装置を提供することを目的とするものであ
る。

近接及び高電流密度電解が可能な高効率電解槽
として公知のものは、例えば特公昭50−8020に示
されるジエツトセル（J.C.；第１図）、アシツク
（ACIC；第２図）、特公昭46−7162に示されるラ
ジアルセル（R.C.；第３図）がある。第１図は
ストリツプ１の走行方向の反対方向即ちストリツ
プの電解槽の出口方向端部から液を噴出し、カウ
ンターフロー効果によつて高電流密度で電解する
方法である。この方法の場合、メツキ液の流速と
しては均一流れを得られ易いが、ストリツプスピ
ードが早くなると、液の流速が遅くなり電解時に
発生するガスが槽内に蓄積し電解電圧の上昇やメ
ツキむらの原因となる。第２図のACICはJ.C.に
改良を加え、電極の中央から液を噴出供給しガス
が電極間を走行する時間を1/2に減少させる効果
を与え且つ噴出圧力によつてストリツプに支持力
を与え、J.C.よりもより近接状態で電解を可能に
した。第３図は大径の通電ロールにストリツプを
接触通電させそのロール周に沿つて電極を近接配
置し、電極の中央下部より液を噴出させる高効率
セルである。

なお、第１図〜第３図において、１はストリツ
プ、２及び３はストリツプ案内ロール、４は電
極、５は電解液供給ヘツダー、６は液噴出口であ
る。

これらの電解槽は従来行なわれて来た電解槽に
較べ、格段に優れた高効率な電解槽であるが、例
えば次の理由で完全とは言えない。第４図に模式
的に示したように、ストリツプが高速で走行する
と、ストリツプ面によつてメツキ液は粘性の作用
により影響を受ける。即ち、ストリツプ面に近い
程メツキ液の流速は、ストリツプの走行する方向
にプラス、マイナスされる事になる。従つてスト
リツプ１と電極１４が近接されればされる程、こ
の影響を受け易くなる。高効率電解槽の場合、こ
の現象は以下述べるように非常に重要であり解決
する必要がある。一般に高効率電解槽の場合、電
極として不溶性もしくは難溶性の電極材料が用い
られるが、これらの電極の場合、陽極として用い
れば酸素ガスが、又陰極として用いれば水素ガス
が発生し、発生したガスを効率良く除去しないと
ガスの遮断によつて電解電圧が異常に上昇したり
更にはメツキ面がむらになる等の害が生じる。更
に近年は自動車等の車体防錆対策から合金メツキ
鋼板の製造が可能な電解槽の要求が強くガス除去
と同時に出来るだけ均一な流速に制御された条件
でメツキする必要がある。

これらの事を考慮した場合、第２図、第３図の
如く電極の中央部にストリツプ幅方向に延在する
ように設けた電解液噴射口からメツキ液を噴出す
る電解槽では、第４図の対向流側（噴出口に対し
てストリツプが進入する側）の流速は加速され、
並向流側（噴出口に対してストリツプが出る側）
は逆に流速が減速されることになり、上述した問
題が生じる。本発明者等の研究によればガス溜り
は、対向流、ボトムサイドに激しい。第３図の
R.C.の場合も同様に対向流と並向流の問題は上
述した理由から、同様に生ずる事がさけられな
い。特に、この場合、ストリツプ入側には空気の
捲き込みが生ずる可能性が高くスピードに限界が
生ずる。

本発明は、前記従来法である近接電解における
電極の中央にストリツプ幅方向に延在するように
設けた電解液噴射口から液を噴出するタイプの高
効率電解槽における対向流・並向流の流速差の課
題を解決するために、電解液の噴射口をストリツ
プの進行方向と反対方向に向けて傾斜させて設け
て電解液をストリツプの進行方向と反対方向に噴
射するとともに、ストリツプの支持力を高めるた
めにストリツプの入出口に電解液を噴射してシー
ルしながら電解を行う方法及びそのための装置に
特徴を有する。

以下図面によつて本発明を詳明に説明する。

第５図に本発明の模式図を示した。所定のライ
ンスピードで走行しているストリツプ１に対向し
て電極１４をトツプ、ボトムに配置し、第５図は
ボトム側のみを示している。この第５図に示す装
置を用いてメツキ液を噴出口１６より電極幅１ｍ
当りの流量Q₁で噴出し、その時の噴出口の角度
θを種々変えて、対向流の流速Vc、並行流側の
流速Vpを“セキ法”で測定し電解槽の断面積か
ら計算して平均流速を算出した。極間は、９mmで
実施した。第５図中１７，１８はストリツプの入
出側をメツキ液でシールする液カーテンノズルで
各々の流量はQ₃，Q₂である。θが90゜でQ₁＝1.4
m³/min・m、Q₂＝Q₃＝０の場合第６図の結果にな
つた。ラインスピード“ゼロ”即ちストリツプが
停止中は、Vc＝Vp＝１m/secで均一に分配され
ている。しかしラインスピードの増加につれ並行
流Vpは大きく対向流Vcは小さくなる。電解した
場合、ボトム側の電圧は、ラインスピード
（LS）100m/min以上で異常に上昇し、ガス溜り
が生じた。第７図にθを60゜、第８図にθ＝45゜
に傾けてQ₁＝1.4m³/min・m、Q₂＝Q₃＝0.17m³/mi
ｎ・ｍ流した場合の結果を示す。いずれもラインス
ピード“ゼロ”の時に流速差（Ｖ_c＞Ｖ_p）がある
が、ラインスピードの上昇につれ流速差が小さく
なり、均一な分配流が得られるラインスピードは
θ＝60゜の場合150m/min、θ＝45゜の場合200
m/minである。

実験結果からＶ_p／Ｖ_cの比が1.6〜0.6であれば
ガス除去及びメツキむらの恐れは一般にはなく、
θ＝60゜の場合ラインスピード50〜250m/min、
θ＝45゜の場合、100〜350m/min迄は可能であ
る。即ちθを調整する事によつてライン設計すれ
ば、効率の良い電解槽を実用化出来る。

本発明では中央の噴出口を傾けることに加えて
ストリツプ入出側の液シールを付加させることに
よつて、電極内の流速が板幅方向にも均一化され
ストリツプの支持力にも寄与する他、全流量を削
減出来るメリツトがある。更に液シールによつて
入側の空気の捲き込みは完全に抑制される。従来
の電解槽では液シールの代りに物理的な遮閉板を
設置しているがこれだとストリツプの接触とガス
溜りが生じ易い。前述のラジアルセルの場合も同
様に対向流・並向流の問題が生じる。この解決策
として、特開昭56−142891(A)、特開昭56−142893
(B)の公知例がある。Ａでは中央噴出ノズルの他に
電極途中に、液を加速するためストリツプ入側方
向にノズルを配置すると共に液を減速するためス
トリツプ出側方向にもノズルを設ける構造である
が、以下の４つの問題点がある。

(1) 電極を分断するための構造が複雑である。

(2) ストリツプ入側方向ノズルと出側方向ノズル
間のガス除去の効率が悪い。

(3) 電極全面にわたつて均一な流速設計が難し
い。

(4) 必要流量が大きく大容量のポンプが必要であ
る。

又Ｂでは電極中央部に仕切板Ｗによつて内部を
２分したパイプを設け、中央部で対向流側は吸引
する一方、並向流側へは液を噴出して入出側を
別々にポンプ循環する事によつて流速を調節する
方法である。この場合も完全とは言い難い。その
理由は、 (1) 電極を分断するため構造が複雑であること。

(2) 仕切板では充分な分配効果が得られない事特
にストリツプ面の近接した部分は仕切板で分配
出来ない。

(3) ポンプは１パス当り２基必要である。

等の問題点が残る。

本発明は基本的な流体実験を基礎として、実験
を重ねて完成されたもので、コンパクトな装置
で、しかも流量を削減できる画期的なものであ
る。さらに非常に簡単な構造であるにも拘わら
ず、広いラインスピード範囲で均一な分配流効果
が得られる特徴がある。第９図に横型の中央噴き
込み電解槽、又第１０図にラジアル型の中央噴き
込み電解槽、第１１図に竪型の中央吹込み電解槽
に対する本発明の特徴とする傾斜噴出口と液シー
ル手段を配置した例を示した。

即ち、第９図では対向する水平型電極１４の中
央部に、電解流ヘツダー１５を連通する電解液噴
出口１６をストリツプ１の進行方向と反対方向に
傾斜するように設けると共に、電極１４の入出側
両端部にストリツプ幅方向に延びる液カーテンノ
ズル１７，１８を配置している。又、第１０図に
おいても円弧状のストリツプ１のラインにそつて
配置した電極１４に、ストリツプ進行方向と反対
方向に電解液を送給する噴出口１６を設け、かつ
電極の両端にはシール用のノズル１７，１８を設
けている。更に、第１１図は竪型のダブル形式の
電解槽を示すもので、電極の中央部に同様な電解
液噴出口１６を、両端に各々シールノズル１７，
１８を設けている。

このように本発明は今後多くなるであろう高効
率の高速度電解プロセス例えば電気メツキ、電解
酸洗、電解脱脂において基本的な流速の均一化、
ガス除去の問題を解決した工業的に有用な発明で
ある。

第１２図に本発明の適正範囲をラインスピード
と噴出口角度θの関係で示した。図中〇印は操業
可能な範囲を示し、◎印は分配比が理想的（対向
流と並向流がほぼ等速）な所を示す。電解プロセ
スラインのラインスピードを下限50m/min、上
限300m/minとした場合、ベストな噴射角度は直
線ｂで示されるθ＝75゜〜25゜の範囲から選択で
きる。直線ａ，ｃは〇印に相当する適用可能な上
限、下限の範囲を示し本発明においては斜線で囲
まれる領域が実用的である。尚、直線ａ，ｂ，ｃ
は第５図の流量Q₁，Q₂，Q₃、極間距離Ｈおよび
噴出口面積Ａによつて影響を受け、Ｑ，Ｈ，Ａは
電解プロセスラインに合せて決定する付加要因で
ある。尚、当然のことながら噴出口の角度を可変
な構造にすれば、万能型の最適な電解槽にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図は従来のメツキ槽の略
図、第４図はストリツプのスピードによつて液流
速が影響される模式図、第５図は本発明のメカニ
ズムを説明するための模式図、第６図は液分配が
悪い従来セルの場合の流速の結果を示すグラフ、
第７図、第８図は本発明による均一分配が発揮さ
れた流速測定結果を示すグラフ、第９，１０，１
１図は本発明の電解槽の構成例を示す断面図、第
１２図は本発明の最適範囲を示す図である。 １……ストリツプ、２，３……ロール、４……
電極、５……ヘツダー、６……電解液噴出口、１
２，１３……ロール、１４……電極、１５……ヘ
ツダー、１６……電解液噴出口、１７，１８……
液カーテンノズル。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空間を走行するストリツプに近接して配置し
   た電極の略中央にストリツプ幅方向に延在するよ
   うに設けた電解液噴射口から電解液を噴射させな
   がら電解を行う方法において、前記電解液をスト
   リツプの進行方向と反対方向に向けて斜めに噴射
   するとともに、電極のストリツプ入出側端部にお
   いて電解液をストリツプ面に噴射して流出する電
   解液をシールしながら電解することを特徴とする
   電解液の流れが均一な電解方法。 ２ 電極の略中央にストリツプ幅方向に延在する
   電解液噴出口を有する電極をストリツプ面に近接
   配置してなる電解槽において、前記電解液噴出口
   をストリツプの進行方向と反対方向に傾斜して設
   けるとともに、電極のストリツプ入出側両端部に
   ストリツプ幅方向に延長する電解液噴出用手段を
   設けたことを特徴とする電解液の流れが均一な電
   解槽。