[发明专利]用于减少气刀中擦拭气体消耗量的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制沉积在运行条带上的液体膜的厚度的气体擦拭设备。典型的实例为旨在对宽涂层钢板上的液体金属(比如通过热浸镀获得的液体金属)进行气体擦拭的设备。

背景技术

“气刀”方法是众所周知的用于擦拭由从熔池出来的运行条带夹带的多余液体的工艺。典型的气刀使用高达700mbar的室压力，该压力会导致出口气流速度接近声速水平(sound level)。气体排放开口通常在0.5mm至2mm的范围内。

气体擦拭工艺由于当气体喷流进入大气时出现的高湍流而在涂层中产生一些波。高湍流由于高等级的剪切力而不能被减少。然而，由于通过液体表面张力驱动在液体状态下出现的水平化过程(levelling process)，这些波的振幅趋于随时间而减小。

在完成的产品方面(例如镀锌钢板)限制这些波的振幅的对策，在于用氮气(N₂)替换作为擦拭介质的气体。该方法的确引起液体涂层的氧化显著减小并帮助保持较高的表面张力。由于液体金属的表面张力保持较高，因此当使用N₂时固化之后的最终表面是更光滑的表面。这导致在喷涂之后具有更好的表面外观。典型情况为用于汽车中的暴露面板的镀锌钢板的情况。

就低线速而言，气体可以产生比如图1上所示的缺陷，怀疑由于金属氧化导致的该缺陷。再次，N₂擦拭帮助显著减少这些缺陷。

最后，气体擦拭可以引起如图2中所示的由于表面的氧化差异(differential oxidation)导致的所谓“云外观”。这里再次，N₂擦拭用于大幅改善此较差的表面质量。

相关问题是，由于每米喷嘴长度可以使用高达800Nm³/h的流量，因此使用N₂的成本很高。该成本在擦拭窄板的情况下尤其高，因为气体沿喷嘴的整个长度离开喷嘴口，而当然仅在条带的前面需要擦拭。条带外侧的所有N₂流事实上损失掉了。

减少这些损失并因此降低操作成本的解决方案在于灵活封闭气体没有擦拭效果的区域中的气体排放开口。为了达到此目的，提出了不同方法，如：

-通过机械构件对喷嘴1的唇部施加作用来减小喷嘴口。图3例如示出了这种类型的典型开口；

-使用喷嘴内侧的箔，如图4上所示，该箔在该图上用2表示。箔2通过位于喷嘴的边缘的马达(未示出)来移动，这意味着当必须封闭或减小开口4时推动箔(参见EP0249234Al，Blow-off device for the continuous two-sided coating of strip metal(用于条带的连续双面镀的吹去装置),Duma Konstructionsbuero)。

由于生产中使用的操作窗口导致的先前的方法呈现出的缺陷以及最终涂层的需求如下所述：

-机械封闭开口对条带前面的开口的控制具有负面效应，这将影响最终涂层厚度的控制。另外，由于机械约束，唇部的变形应该被限制以避免其塑性变形；

-箔受到其必须抵抗的力的影响。例如，当使用大约600mbar的室压力时，在400mm长的掩模(mask)上的仅5mm高的表面2(图4)上的测量力为120N。这意味着当掩模移动时至少12N的摩擦力。因为箔通常较薄，所以在没有扣紧的情况下箔不能沿喷嘴被推动；

-在气流由于掩蔽设备而被停止的位置，喷嘴温度增加，因为该喷嘴不再被气体冷却而同时仍然被液体金属的辐射加热。由于温度差，这导致了开口沿全部喷嘴发生热膨胀和变形。该变形可以或是弹性的(这不是太关键的情况)，或取决于喷嘴设计可以是塑性的，在这种情况下将影响涂层重量均匀性。

文献US4,524,716A公开了一种可调节气刀，包括：具有用于喷射一片气体的细长喷嘴口的细长喷嘴构件；位于所述喷嘴内用于修改所述气体的流速的细长柔性气流修改构件；以及差速调节构件，用于在沿所述气流修改构件长度的多个位置处选择性地调节所述气流修改构件相对于所述喷嘴口的位置，由此选择性地修改穿过所述喷嘴口的所述气体的流速。

本发明的目的

本发明旨在去除现有技术的缺点。

更具体地，本发明的一个目的是获得一种可移动设备，该可移动设备允许通过减少条带外侧的气流来减少气体消耗量并且该可移动设备可以利用高至1bar的室与环境差压进行操作。

本发明的另一个目的是在窄条带处理的情况下在条带的每侧处对无用喷嘴口部进行适当封闭。