JPH0777312A - フレーム処理用バーナーノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属条を加熱するフレームが、金属条の幅全
部にわたりできるだけ均一な高温であり、かつ金属条単
位面積あたり均一な加熱量である脱脂および焼きなまし
のためのフレーム処理用バーナー。 【構成】 メインフレーム用ノズルを金属条の流れに対
して複数列設け、かつそれぞれのノズルが千鳥型に配置
されたノズルまたはノズル上部空間部をバーナーの長さ
の方向に溝としたノズルを備えたフレーム処理用バーナ
ー。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧延後の金属条（本発
明において金属条とは厚さ約５μｍ〜約３ミリの金属の
箔または板状体を意味する。）の焼鈍・脱脂工程におい
て、金属条の幅方向及び長さ方向にその水濡れ性、酸化
膜等の表面特性の均一性が高く、生産性が高いフレーム
処理のための金属条フレーム処理に使用するバーナーに
関する。

【０００２】

【従来の技術】金属は比較的安価なものが多く、また価
格の割に機械適性が優れており、安価な導電性材料とし
て、また貴金属などにおいてはその化学的耐食性、装飾
性などに優れているところから工業用材料、電気的材
料、装飾品などとして広く用いられている。

【０００３】特に包装材、電気的素材、日用品、装飾
品、工業用材料などの分野においてはこれに使用するた
めの金属箔（５μｍ〜２００μｍくらい）または金属薄
板（２００μｍ〜３ｍｍくらい）が多量に生産されてい
る。

【０００４】これら金属条は一般にスラブ状の金属をロ
ールを用いて圧延するが、圧延後の表面は圧延の際に使
用されていた圧延油に覆われており、印刷、積層等の金
属条の二次加工の際の障害となることが多い。このため
通常は圧延された金属条を脱脂（圧延油の除去）を兼ね
た焼なましを行うのが普通である。通常は金属条をコイ
ル状に巻いたままで行われることが多いが、フレーム処
理もないわけではなかった。

【０００５】この脱脂が金属条全面にわたり均一に行わ
れないと、印刷やラミネートの際に接着強度の低下、印
刷やラミネートの剥離などの障害の原因となることは良
く知られている。

【０００６】この場合、金属条の材質が鉄などのように
比較的高融点金属であるときはあまり問題にならない
が、アルミニウムや銅あるいはそれらの合金のごとく比
較的低融点金属の場合には脱脂と焼なましによる材質の
軟質化が同時に進行し、脱脂のため必要以上の軟質化金
属となることがある。

【０００７】特にフレーム処理においては、金属条が１
５００℃またはそれ以上高温のフレームと極めて短時間
の接触により脱脂と焼なましが行われるため、金属条の
走行スピードとバーナーの加熱能力の制御はわずかの誤
差により脱脂の不十分あるいは焼なまし過剰などのトラ
ブルの原因となる。これらの原因の一つにバーナーのフ
レーム温度が金属条の流れの直角方向（バーナーの長さ
の方向）に対しバラツキのあることを挙げることができ
る。

【０００８】このためか脱脂の幅方向の不均一性、長時
間を必要とするなど問題を有するコイル状に巻いたまま
焼鈍するいわゆるバッチ焼鈍が主流となり、幅方向及び
長さ方向の表面特性の均一性、高生産性などいくつかの
優れた特徴があるにもかかわらず、特別の場合をのぞき
フレーム処理による焼鈍脱脂はあまり実施されていない
理由であったと思われる。

【０００９】しかし、バッチ焼鈍による幅方向の金属条
表面特性の不均一性、低生産性は種々の対策が講じられ
ているにもかかわらず、この問題は基本的なものであっ
て、その解決は極めて困難である。

【００１０】従って本発明は表面特性の均一性、高生産
性などの利点を有するフレーム処理に使用するバーナー
のフレーム温度の均一性を改善することにした。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温のフレ
ームが金属条と接触する際の条件として、金属条を加熱
するフレームが金属条の幅全部にわたりできるだけ均一
な高温であり、かつ金属条単位面積あたりの加熱量をで
きるだけ均一にし、脱脂および焼なましをコントロール
できる適切な金属条用フレーム処理に使用するバーナー
の開発を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、金属条をフレ
ーム処理により脱脂または同時に焼なましを行うフレー
ム処理装置のバーナーにおいて、メインフレーム用ノズ
ルを金属条の流れに対し複数列設け、かつそれぞれのノ
ズルが千鳥型に配置されたノズル、またはノズル上部空
間部をバーナーの長さの方向にＶ字形溝もしくはＵ字形
溝としたノズルを備えたことを特徴とする金属条のフレ
ーム処理用バーナーを開発することにより、さらにメイ
ンフレーム用ノズルの形状がバーナーの長さの方向に伸
びた細長い形状であり、かつ設けられたノズル孔面が金
属条の流れ方向に対し、重複しない範囲で実質的に隙間
がない形に配置された金属条のフレーム処理用バーナ
ー、およびバーナーの燃焼発熱能力が金属条の処理幅１
ｍ当たり６０，０００〜１８０，０００ｋｃａｌ／ｈｒ
である金属条のフレーム処理用バーナーを開発すること
により、上記の目的を達成した。

【００１３】本発明の対象となる金属条はアルミニウ
ム、銅あるいはその合金等のごとき軟質、低融点の金
属；金、銀、白金等のごとき貴金属；鉄、ステンレスス
チール等のごとき比較的硬質、高融点の金属等の圧延し
た金属箔（５〜２００μｍ位）、金属薄板（２００μｍ
〜３ｍｍ位）を対象とする。特に軟質、低融点金属ある
いは貴金属の金属条に使用することが好ましい。

【００１４】以下、アルミニウム条を代表に本発明を説
明するが、アルミニウム条としては一般工業用の純アル
ミニウム（電解コンデンサ用及び普通の純アルミニウム
を含む。）またはアルミニウム合金であってもよく、特
に制限はない。アルミニウム条の厚さも特に制限がある
わけでないが、一般には約５μｍ〜３ｍｍ位である。

【００１５】フレーム処理は圧延工程のセパレーター、
スリッター等のアルミニウム条が一枚（特に薄箔で２枚
重ねで圧延したときは２枚重ねでも良い。）で走ってい
るところ、もしくはセパレーター、スリッター等からア
ルミニウム条巻取機までの工程の間の何れかのライン中
に設けたフレーム処理装置により、またはセパレータ
ー、スリッター等を経て巻き取られたコイル状のアルミ
ニウム条を、ラインとは別のオフラインのフレーム処理
装置を設置した工程で行うことができる。操作の容易
性、生産性を考慮するときはインライン方式で一挙に行
うほうが簡単である。

【００１６】装置については、図４にフレーム処理装置
の概略図を、図１〜図２にそのバーナーのノズル面から
見た平面図の例を示す。

【００１７】従来のバーナーのノズルの断面は金属条の
曲面部において処理するためバーナーからの距離を一定
とする必要から、図３の（４）に示すごとく、ノズルを
一列に配置してあるのが普通である。このためバーナー
のそれぞれノズルとノズルの間において燃料の噴出しな
い微小空間を生じ、フレーム温度にバラツキ発生が避け
られず、これが脱脂効率に大きな影響を与え、約１〜２
ｍｍ程度の間隔の縞状の脱脂のバラツキの発生の原因と
なっていた。

【００１８】本発明はこれを金属条の流れに対し脱脂の
ためのメインフレーム用ノズルを金属条の流れに対し複
数列、特に製作および操作の容易性からは好ましくは２
列を設けると共に、それぞれノズルの配置を千鳥型に配
列し、金属条の流れに対し複数列のノズル孔が重複せ
ず、実質的に隙間がない状態に設けたバーナーを使用す
ることで解決できた。

【００１９】ここでノズル孔が重複しないとの意味は、
金属条は複数列のノズル列に対し直角に通過するが、い
ずれかの列でノズル孔面を通過した場合にはそれ以外の
ノズル列においてはノズル孔面を通過しないことを意味
する。

【００２０】また実質的に隙間がない状態とは金属条の
全面にわたりノズル孔を通過することが理想であるが、
フレームはノズル孔より相当膨張するのでこの間隔が約
１．５ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍ以下程度の間隙があ
っても良い。しかし、この間隙が２ｍｍを越える場合は
処理面に縞状の処理のバラツキが生ずる。ノズル孔の形
は円形が孔加工のためには容易であるがバーナーの長さ
の方向に伸びた細長い形（楕円、長方形など）であって
良い。あるいはフレーム連続性を確保するため、一列ま
たは複数列のノズルを設け、該ノズルの上部空間部をバ
ーナーの長さの方向に延びたＶ字形溝［図３（２）］ま
たはＵ字形溝［図３（３）］としたノズルを備えたバー
ナーを使用しても良い。

【００２１】この場合ノズル孔を細長い形とし、金属条
の流れに対し斜めに開口させても良く、また複数列設け
ても良いが、上部空間部に溝を設けたため燃料の拡散が
あるとしても金属条の流れに対しノズル孔が重複しない
ことが好ましい。しかし１列ノズルの場合にはノズル孔
面の隙間は、溝のない場合より多少大きくなっても良い
利点がある。

【００２２】これに対し、ノズルをバーナーの長さの方
向に同一幅のスリットとして設けたときはどうしても中
央部のフレームが強くなり、中央部が過剰処理を受け易
く、またこれをスリット幅により調整することも困難な
ので細長い形としたときでもその長手方向の長さは幅に
対し５以下、好ましくは３以下程度としたい。

【００２３】バーナーの燃焼発熱能力は、金属条の種
類、付着圧延油の種類および付着量、金属条の焼鈍程
度、金属条の走行速度などにより変わるが、通常アルミ
ニウム箔であれば箔の処理幅１ｍ当たり６０，０００〜
１８０，０００ｋｃａｌ／ｈｒ程度あれば商業生産に使
用可能である。強い焼鈍を目的とする場合あるいは金属
条が鉄条などにおいてはこの５０％程度増としても使用
可能であろう。

【００２４】この範囲より低い発熱量では生産性が低
く、またこれより高発熱量のバーナーでは過剰処理とな
り易く、発熱量の微調整が少し困難となる。

【００２５】バーナーの製作の容易性、フレーム温度の
均一性、処理済金属条の均一性などを考慮すると、ノズ
ルは金属条の流れに対し複数列設け、それぞれの列のノ
ズルが千鳥型に配置されたバーナーがもっとも好まし
い。

【００２６】バーナー１はメインフレームノズル３だけ
でも良いが、メインフレームの安定性を維持するためパ
イロットフレームノズル２を有することが好ましい。

【００２７】本発明のフレーム処理装置の組み込みは、
例えば圧延したアルミニウム条をセパレートし、ロール
に巻き取った材料をフレーム処理する場合には図４に示
すごときもの（片面処理用）がある。

【００２８】ロール状に巻きとられたペイオフ（１１）
からのアルミニウム条はダンサロール（１２）を経てバ
ーナー（１３）が設置されたブライドルロール（１４）
に供給される。このブライドルロール（１４）はモータ
ー（図示していない。）で駆動され、アルミニウム条は
ほかのテンションリール等の助けで該ロールの円周の約
半分以上にわたって巻きつくようにする。また該ロール
は冷却水などを循環させて冷却させておく。

【００２９】バーナー（１３）はブライドルロール（１
４）からわずかに離して、ロール表面のアルミニウム条
（１８）にフレームを吹きつけるように設けられる。こ
こで表面のみ加熱され油分が焼却されたアルミニウム条
は接している冷却ロールで冷やされると共にフレームを
離れた後も冷却され、アルミニウム条の焼なましが防止
される。次いで油分を除去されたアルミニウム条（１
８）はシワ防止のためのゴムロール（１５）、ブライド
ルロール（１６）、テンションリール（１７）などの補
助ロールを経て巻取機（１９）でロール状に巻き取られ
る。

【００３０】上記の説明では片面処理の装置を示した
が、温度調節可能なブライドルロール及びフレーム用バ
ーナーをもう一セット設け、アルミニウム条の他の面の
フレーム処理ができるようにすれば両面フレーム処理が
一挙にできることになる。

【００３１】またブライドルロール（１４）は冷却する
場合についての説明であったが、加熱オイル循環あるい
は電熱器封入などした加熱ロールとしたときには半硬質
または軟質アルミニウム条をワンパスで製造できる装置
とすることができる。

【００３２】また上記の説明においては一旦セパレート
し、巻き取ったアルミニウム条について説明したが、フ
レーム処理装置をセパレーターまたはスリッターなどに
組み合わせるかまたはそれらと巻取機の間のライン中に
設置して、連続処理するようにしても良いことはもちろ
んである。

【００３３】本発明のフレーム処理は、バーナーの発熱
量、アルミニウム条の厚さ、圧延油の種類及び残油量、
目標とする製品アルミニウム条の純水との接触角、イン
ラインかオフラインかなどにより異なるが、一般的には
約１００〜１０００ｍ／分程度の高速度処理が可能であ
る。

【００３４】本発明のバーナーはノズル列を複数列、あ
るいはノズル上部空間部をバーナーの長さの方向にＶ字
形溝もしくはＵ字形溝としたノズルを設けたため、熱処
理区間の幅が拡がったためか、操業のコントロールに余
裕が生じ、同一の効果、例えば脱脂（水との接触角）を
もたらす金属条のスピードの幅が大きくとれることとな
り、コントロールが容易となるメリットが生じた。

【００３５】

【作用】本発明は、圧延された金属条の焼鈍・脱脂を行
うに際し、幅方向及び長さ方向の表面特性（脱脂や酸化
膜の形成）、特に金属条の幅方向の均一性に優れたフレ
ーム処理を行うために、バーナーにメインフレーム用ノ
ズルを複数列設け、かつそれぞれの列のノズルが千鳥型
に配置することによりフレーム処理温度の均一性が得ら
れることを見いだした。

【００３６】そしてノズル孔面が金属条の流れの方向に
対し重複せず、かつ実質的に隙間がないように配置する
ことによりバーナー全長にわたり隙間なく存在するほぼ
同一の最高フレーム温度帯域を一度だけ通過することに
なるため幅方向の不均一性が消滅したものと推定してい
る。

【００３７】また、ノズル上部にバーナーの長さの方向
にＶ字形溝もしくはＵ字形溝を設けたノズルを備えたバ
ーナーにおいては、ノズルから噴出した燃料は、燃焼す
る前に上部溝状空間で拡散してから燃焼するためかノズ
ルが一列であってもフレームの温度幅は比較的均一にな
り易く、従来のノズルを備えたバーナー［図３（４）］
に比較して幅方向の不均一性を改良できたものと考えら
れる。

【００３８】

【実施例】ノズルの形状が図３の（１）、（２）、
（３）および（４）に示すような形状の発熱量が１８
０，０００、９０，０００、６０，０００Ｋｃａｌ／ｍ
／ｈｒのバーナーを準備した。

【００３９】（１）のバーナー１のメインフレームノズ
ル２は２．８ｍｍφ（２列）、パイロットフレームノズ
ルは１．５ｍｍφ、ピッチは双方とも２ｍｍであ
る。）、（２）、（３）、（４）のバーナーはメインフ
レームノズル２は３ｍｍφ、パイロットフレームノズル
は２．４ｍｍφ、ピッチはいずれも７ｍｍである。なお
（２）のＶ字の上部開口部は傾斜面の深さ４ｍｍ、上部
幅７ｍｍの溝、（３）の開口部は深さ２ｍｍ、上部幅５
ｍｍの溝とした。

【００４０】温度測定は、ノズル面から同一の距離にあ
るノズル孔中心上部およびノズルとノズルの中間部の上
部における両点の温度を測定し、その温度差が小さいほ
どフレーム処理したアルミニウム箔の表面特性が均一で
あったところからこの温度分布状態（温度差）を測定し
た。使用した燃料はプロパン、空気比０．８で行った。
結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】注：フレーム温度は１６００〜１６５０℃
であって、ノズル形状による差は確認できていない。ま
た（２）、（３）型ノズルは上部空間部で燃料ガスが拡
散するためフレームの大きさが大きくなる。

【００４３】

【発明の効果】本発明のフレーム処理用バーナーノズル
は、メインフレーム用ノズルを金属条の流れに対し複数
列設け、かつそれぞれの列のノズルが千鳥型に配置され
たノズル、またはノズル上部空間部をバーナーの長さの
方向にＶ字形溝もしくはＵ字形溝としたノズルを備えた
ことにより金属条と接するフレームが高温となると共
に、フレーム温度の均一性を改善することができた。

【００４４】この結果、フレーム処理により得られる金
属条の幅方向の表面特性（脱脂や酸化膜）の均一性、焼
なましの均一性が大きく改善され、またフレームの高温
部分が拡大したためか操業に余裕をもたらし、条件維持
のためのコントロールが容易となるメリットが生じた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明バーナーのノズル面の平面図。

【図２】本発明バーナーのノズル面平面図の他の例。

【図３】ノズルの断面形状。

【図４】フレーム処理の一例。

【符号の説明】１ バーナー ２ パイロットフレームノズル ３ メインフレームノズル １１ ペイオフ １２ ダンサロール １３ バーナー １４ ブライドルロール １５ シワ防止ロール １６ ブライドルロール １７ テンションロール １８ 金属条（アルミニウム条） １９ 巻取機 ２０ コントローラー ２１ 走行スピード検出器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属条をフレーム処理により脱脂または
   同時に焼なましを行うフレーム処理装置のバーナーにお
   いて、メインフレーム用ノズルを金属条の流れに対し複
   数列設け、かつそれぞれのノズルが千鳥型に配置された
   ノズル、またはノズル上部空間部をバーナーの長さの方
   向にＶ字形溝もしくはＵ字形溝としたノズルを備えたこ
   とを特徴とする金属条のフレーム処理用バーナー。
2. 【請求項２】 メインフレーム用ノズルの形状がバーナ
   ーの長さの方向に伸びた細長い形状であり、かつ設けら
   れたノズル孔面が金属条の流れ方向に対し、重複しない
   範囲で実質的に隙間がない形に配置された請求項１記載
   の金属条のフレーム処理用バーナー。
3. 【請求項３】 バーナーの燃焼発熱能力が金属条の処理
   幅１ｍ当たり６０，０００〜１８０，０００ｋｃａｌ／
   ｈｒである請求項１〜２記載の金属条のフレーム処理バ
   ーナー。