リール内の PTFE 浸漬ヒーターから-リールラインまでの不均一な加熱を診断するにはどうすればよいですか?{1}

フレキシブル回路上に銅とニッケルを連続的に堆積させるリールツーリールめっきラインでは、ストリップ幅に沿って堆積厚さが一貫していないことが報告されました。{0}{1}ウェブの外縁は中心よりも低いめっき率を示した。コントローラーのディスプレイでは浴槽の設定値は 55 度に保たれていましたが、タンク全体の 5 つのポイントで取得した手持ち式熱電対の測定値では 9 度の広がりが示されました。 PTFE 浸漬ヒーターは最大定格ワット数を供給していましたが、使用期間はわずか 11 か月でした。

リール間メッキには、バッチタンクにはない加熱の課題があります。{0}}-ストリップは浴槽内を連続的に移動し、冷たい状態に入り、温かい状態から出ます。熱はストリップ経路に沿って消費され、タンク容積全体で均一に消費されるわけではありません。ストリップの軌道に関係なく配置されたヒーターは熱勾配を生成し、これが直接堆積厚さの変動につながります-この欠陥は、電流密度の調整だけでは修正できません。

連続ストリップめっきが方向性の熱需要を生み出す理由

バッチ槽ではワークは全方向から均一に熱を吸収します。リールツーリールめっきでは、ストリップは周囲温度で入り、規定の滞留時間の間浴を通過してから出ます。--熱伝達は主に、ヒーターではなくタンク壁に面するストリップ表面全体で発生します。

その結果、指向性の熱需要が生じます。入ってくるストリップは周囲の流体からエネルギーを継続的に引き出すため、ストリップが浴に入る領域は出口領域よりも多くの熱入力を必要とします。ヒーターがタンクの一方の端に配置されている場合、-通常はスペースが利用できる出口付近-、入口ゾーンはより低温になります。堆積物の厚さは温度プロファイルに従い、浴が低温である場合には堆積物は薄くなります。

フレキシブル回路のリール間銅めっきライン、1,200 リットル タンクからの温度と厚さのデータ{0}}-

ヒーターのレイアウトがストリップの軌道とどのように相互作用するか

ストリップ経路に対する PTFE 浸漬ヒーターの位置によって、発生する熱が最も必要な流体領域に到達するかどうかが決まります。オープンリール インストールでは 3 つの一般的なレイアウトが表示されます。--

エンド-マウントされたレイアウトヒーターをタンクの一端、通常はストリップ入口の反対側に配置します。これは最も単純な構成であり、改造で最も一般的です。加熱された流体は上昇してタンク表面に沿って移動しますが、熱が到達するまでにタンク全長に渡って移動する必要があるため、ストリップ入口ゾーンは冷たいままです。

サイド{0}}レイアウトヒーターをストリップ経路と平行に、通常はウェブから 80 ～ 120 mm 動かします。これにより、ストリップの長さに沿ってより均一な加熱が提供されますが、ヒーターの真向かいにホットバンドが形成される可能性があります。ヒーターに最も近い部分を通過するストリップ部分はより多くの熱を受け取り、局所的な過剰めっきが発生します。

分散型マルチゾーン レイアウト-タンクに沿った異なる点に配置された 2 つ以上の短いヒーターを使用し、それぞれが個別にまたはグループとして制御されます。これにより、ストリップの入口付近ではより多くの電力を供給し、出口付近ではより少ない電力を供給することで、指向性の熱需要を補います。

層化と浮力効果

熱い液体が上昇します。ヒーターが 1 つあり、強制循環がないタンクでは、加熱された流体はプルームを形成し、表面に上昇して水平に広がります。タンクの下部-ストリップが頻繁に流れる部分-は低温のままです。

オープンリール式タンクでは、ストリップ自体が自然対流を妨げるため、この層状化がさらに大きくなります。{0}}-移動するウェブは、垂直方向の混合を抑制する境界層を作成します。その結果、安定した温度プロファイルが得られます。上部は暖かく、底部は冷たく、ストリップは冷却ゾーンを通過します。

設定値 55 度で撹拌されていないリール間タンクでは、垂直方向の温度差が 6 ～ 10 度になるのが一般的です。--。下部ゾーンを通過するストリップは、コントローラーの読み取り値よりも数度低い浴温度を経験します。堆積物の厚さは、表示された設定値ではなく、実際のストリップ表面温度を反映します-。

流れのパターンと局所的な冷却

ストリップの入口点は連続的なヒートシンクとして機能します。入ってくるウェブに隣接する流体は急速に冷却され、密度が高まり、沈みます。これにより、局所的なダウンウェル流が発生し、冷たい液体がタンクの底に向かって引き寄せられ、成層がさらに強化されます。

循環が不十分なタンクでは、冷却ゾーンは入口点から 200 ～ 400 mm まで広がります。自然対流経路はストリップとタンクの形状によって妨げられるため、反対側の端に配置されたヒーターでは補償できません。

ターゲットを絞った循環-ストリップ パスに沿ったエダクター ノズルまたはウェブの下のスパージ パイプ-により、冷却境界層が破壊され、熱がより均一に分散されます。流れは強い必要はありません。タンク全体の温度分布を 9 ～ 12 度から 2 ～ 4 度に下げるには、0.1 ～ 0.2 m/s の局所速度で十分です。{6}}

補正ツールとしてのワット密度分布

加熱ムラは総ワット数を増やしても完全には解決できません。単一点での出力が高くなると、根本的な分布問題に対処することなく、より高温のプルームが生成されます。場合によっては、ワット数を増やすと層化が強化され、勾配が悪化します。

より効果的なアプローチは、熱需要プロファイルに一致するように配置された複数の加熱ゾーンに同じ総ワット数を分配することです。 8 kW を必要とするリールツーリール タンクでは、3 つのヒーターを使用する場合があります。ストリップ入口近くで 3.5 kW、タンク中央で 3 kW、出口近くで 1.5 kW。-。それぞれが低ワット密度で動作し、組み合わせた出力は 1 か所に集中するのではなく、空間の熱需要に一致します。

1,200～1,500 リットルのタンクを備えたリールめっきライン-から-までの構成の比較

リールツーリール サービスの実際的な仕様手順{0}}to{1}

ヒーターを選択する前に、熱需要をマッピングします。ストリップの入口ゾーンは出口ゾーンよりも多くの熱を消費します。ヒーターの配置とゾーンの電力配分はそのプロファイルを反映する必要があります。

コントローラーセンサーではなく、ストリップパスで実際のバス温度を確認してください。タンク壁の近くに配置された熱電対の測定値は、ストリップ表面の流体より 3 ～ 5 度高い場合があります。

ヒーターシースとストリップ経路の間に少なくとも 40 mm のクリアランスを維持してください。間隔が狭いとホットバンドが発生し、移動するウェブと機械的に接触する危険があります。間隔が広いと局所的な加熱効果は減少しますが、均一性は向上します。

撹拌がストリップ入口ゾーンに達していることを確認します。入ってくるウェブ全体に流れを導くように配置されたスパージ パイプまたはエダクターは、冷たい境界層を減らし、満杯のタンク全体の温度均一性を向上させます。

標準ヒーターが需要プロファイルに適合できない場合

長いストリップ経路と高処理量を備えたリール間タンクは、単一の標準 PTFE 浸漬ヒーターでは均一な加熱を達成できないことがよくあります。空間熱需要には分散型出力が必要ですが、利用可能なタンク スペース内では単一ユニットでは提供できません。

タンクの長さに沿って配置されたマルチゾーン加熱セクションを備えたカスタム PTFE 浸漬ヒーター構成により、不均一な加熱の根本原因に対処します。-各セクションは低ワット密度で動作し、結合された出力はストリップ パスの熱需要プロファイルに一致します。仕様プロセスでは、タンクの寸法、ストリップの幅とライン速度、入口温度、浴の化学的性質、および目標温度の均一性が必要です。ストリップ形状や生産速度が異なる複数のリールツーリールラインを稼働している施設では、このアプリケーション固有のアプローチにより、堆積厚さの変動が減少し、ウェブ幅全体での歩留まりが向上します。{6}