CN101720361A - 用于控制平的金属制品上的涂层厚度的方法和装置 - Google Patents

Abstract

方法和相关的装置，其在例如，诸如钢带的平的金属制品的连续热浸电镀的最后阶段的过程中，通过使用电磁场且还可能使用气体射流来实现受控地去除过多涂层的操作，用这种方式增加了实际的电镀线的最大生产率且同时改善了最终产品的质量，尤其是减少并可能消除了“飞溅”问题。本发明的又一个目的涉及有效地控制涂层的重量及其分布均匀性的可能性。

Description

用于控制平的金属制品上的涂层厚度的方法和装置

发明领域

本发明涉及用于在通过热浸渍，英文术语也简称为“热浸”来进行带的连续电镀工艺的过程中控制诸如钢带的平的金属制品上的涂层厚度的方法和装置。

现有技术

在通过浸渍在热浴中进行的电镀工艺中，将在非氧化性/还原性气氛中被合适地热预处理过的金属带浸在熔融Zn的浴(440℃-470℃)中，并通过浸渍在浴中的辊子将金属带沿竖直方向引导出来。

在通过熔融浴的过程中，被带浸提的液态Zn的量由重力与粘性力之间的平衡决定，而沉积到带的两个表面上的液态Zn层的厚度的结果与带的速度以及熔融Zn的物理性能，例如动力粘度和表面张力成比例。

为了将沉积到带上的Zn层的厚度减小至带的最终应用规范所要求的那些值，通常使用气体射流或刀片，在英语中称为“气刀”或通常是蒸汽或N₂的一些其他气体的射流或刀片。

所采用的装置通常包括两个具有矩形截面或一些其他形式的截面的喷嘴，这两个喷嘴设置在带的两侧，离带和Zn浴的自由表面预定的距离处，气体射流在室温下从这两个喷嘴有利地喷出。这些气体射流起到减小覆盖带的表面的锌层厚度，迫使部分液态金属回到浴中的作用。

相同类型的工艺可以用于用Zn-Al、铝和锡合金来涂覆金属带。

气刀的特征为冲击区上的压力分布非常窄，例如只有几毫米宽，诸如3mm-5mm，以及存在较大的剪切应力作用区。由于液态锌的厚度上的压力梯度，所以压力分布的主要作用是产生力，该力很急地切割流体裂缝并减小涂层的厚度，使任何过量的Zn回到浴中。当气体射流垂直于带表面时，此力的值处于其最大值。

最终的涂层厚度值还由沿着带的表面流动的气体产生在带上的剪切应力的作用确定。当气体射流垂直于带表面时，此值处于其最小值。气体射流的另一个作用是部分冷却离开浴的带和Zn。

因为涂层的最终厚度与带的速度成比例，所以为了以增加的速度获得相同的厚度，必须增加由气刀施加的压力。通过提高气体流速或减小气刀喷嘴的开口就实现了此效果。

国际标准和市场需求已经建立了适合于连续工业化应用的不连续数目的可容许的涂层厚度和各自的容限。而且产生要求的厚度，还需要在电镀表面上获得恒定的厚度水平和最大的均匀性，以保证涂层质量并使获得确定的涂层所需要的Zn的量减少至最少，从而提供经济优势。

在气刀技术的限制中，最重要的是施加的涂层缺乏均匀性，且受限的带速度导致有限的生产率。

由于用于压力的应用区非常有限，所以Zn厚度的变化非常急，且根据气体流速和也极度依赖于射流相对于带表面的倾斜角的剪切应力，对沉积到带上的给定的最终厚度的Zn来说，带在涂层表面上进行输送存在速度限制，涂层表面经受不稳定性和波形成而达到向气刀附近的环境中释放液态滴和固态滴的程度。

此现象称为“飞溅”，该现象通常由总是发生在带上的振动和振荡增强。“飞溅”既因形成“射流线”而对产品质量带来大问题，又因释放粉尘而对环境安全带来大问题，且这表现为限制实际的电镀车间的生产率的其中一种主要原因。而且，所释放的滴还使气刀本身变脏。

具体地，当已经超过涂层厚度减小的某一梯度，且因此超过带的确定输送速度时，且当沿向下的方向离开并产生对带表面的冲击的空气或气体射流的离开角(所述角由向下的空气-锌相对速度相对于竖直面的方向来确定)超过临界值时，发生“飞溅”现象，因而引起固体颗粒(ZnO)离开带的表面。例如，对等于190米/分钟的输送速度和在0.5巴的压力下，每一个气刀的1000Nm³/h的流速来说，此临界角是约15°。

另一个问题是带来了强劲的冷却，且因此在气刀的作用下，Zn过早凝固，当为了获得逐渐变薄的涂层而增加供给压力时尤其如此。这意味着降低了Zn厚度减小的效力。

与此技术有关的另一个限制是由带的中心相对于带边缘存在的不同的流体动力学和热状况引起的。实际上，此状况导致涂层厚度沿着带的整个宽度缺乏均匀性，且在边缘处更缺乏均匀性。实际上，带的边缘比带的中心冷却得更快，这产生了液态Zn的物理性能的变化，尤其是动力粘度的变化，此变化产生表面力(马朗戈尼效应)，从而引起涂层在边缘附近的积聚。使用气刀或罩以偏斜带边缘处的气体射流，或使用增加边缘上的气体流速的蝶形喷嘴只部分地解决了此问题。

涂层在边缘附近积聚除了产生有关线组的问题以及继而产生电镀带的平面度的问题之外，当带受到连续处理时，还引发涂层性能的均匀性问题，上述处理例如在接近锌的熔点的温度下加热，在英语中称为“锌镀层退火”的处理。而且，此积聚并不允许使获得给定涂层所需的Zn的量减少至最少，这产生了经济劣势。

由气刀技术施加的另一限制也表现为下述事实：气流产生了涂层氧化，这使强度的增加与速度和气体流速的增加成比例。这在最终产品中产生了缺陷并促使粉尘释放入环境中。用于避免此缺陷而使用诸如N₂的惰性气体来实现的切割系统只能够解决部分问题，且当与常用的气刀系统相比，在任何情况下成本都较高；

-因为带的输送速度是固定的，所以涂层的最终厚度取决于压力梯度力的峰值，而且空气或气体的压力必须维持在某一限制内，以便防止达到超声波空气速度以及防止因此产生的振动、击打和带位置内的不稳定问题以及车间内过大的噪声水平；

-反之亦然，在涂层的最终厚度被固定在相对减小的值的情形中，由于不可能使空气压力增加得太大，所以必须降低带速度，且因此还降低了生产线的生产率，且这与目前在销售竞争力方面要求超过200米/分钟的速度的需求形成对比。

基于此原因，能够克服上述缺陷的方法和相关装置必须实现对离开热浴的金属制品上的涂层厚度的控制。

发明概述

本发明的一个目的是提供一种方法和相关的装置，其在通过例如钢带的平的金属制品的热浸来进行的连续电镀的最后阶段的过程中，通过使用电磁场和可能的气体射流来实现受控地去除过多涂层的操作，用这种方式增加了实际的电镀线的最大生产率且同时改善了最终产品的质量，尤其是减少并可能消除了“飞溅”问题。

本发明的又一个目的涉及有效地控制涂层的重量及其分布均匀性的可能性。

为了实现前述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种用于控制平的金属制品上的涂层厚度的方法，该制品界定当其在连续的热浸电镀工艺中离开熔融的涂层材料的浴时的输送方向，其中，提供了用于产生至少一种交替的单相磁场的第一设备和用于产生气体射流的第二设备，该第二设备适合于产生被引导在所述制品的主要伸出部分的表面上的气体射流，两个所述设备设置在所述表面的附近，根据权利要求1，所述方法包括下述步骤：

a)在沿着金属制品宽度的第一限制区，通过所述第二设备在所述表面的每一个上产生气体射流，以便局部冷却可能过热的涂层并通过气动力的作用去除部分涂层；

b)通过所述第一设备在制品的所述表面附近产生至少一种不连续的交替的单相磁场，所述场引起感应电流在表面上的分布，以便产生与所述气动力相配合来去除部分涂层的电磁力，在所述表面的每一个上，所述电磁力被分布在沿着金属制品宽度的第二区上，所述第二区包括所述第一限制区。

本发明的第二个方面提供了一种用于控制平的金属制品上的涂层厚度的装置，该制品界定当其在连续的热浸电镀工艺中离开熔融的涂层材料的浴时的输送方向，根据权利要求10，该装置包括：

用于产生气体射流的设备，其适合于在沿着金属制品宽度的第一限制区产生被引导在所述制品的主要伸出部分的表面上的气体射流，以便局部冷却可能过热的涂层并通过气动力的作用去除部分涂层；

用于产生至少一种不连续的交替的单相磁场的设备，其适合于产生与所述气动力相配合来去除部分涂层的电磁力，在所述表面的每一个上，所述电磁力被分布在沿着金属制品宽度的第二区上，所述第二区包括所述第一限制区，两个所述设备都设置在所述表面的附近。

有利地是，根据本发明的方法和装置提供了感应器的使用，这些感应器被供给有交替的单相电流，这些感应器可能地能够与气刀相配合地起作用，并以一方向和一方式产生作用在液态Zn层上的电磁力，该方向主要垂直于或平行于带表面，该方式能够将这些力对减小Zn厚度的作用叠加到气体动力或气动力作用上，同时从气体射流的冷却作用中获益。

在电磁力或体积力作用在大体垂直于带表面的方向上的情形中，可以提高生产质量，这是因为就由磁力和气体动力的组合施加到Zn涂层上的相同的总压力而言，气刀的压力和流速可以维持在临界值之下，超过临界值，就会触发“飞溅”现象。

相反，在电磁力或体积力作用在大体平行于带表面的方向上的情形中，也可以提高生产质量，这是因为这些力的分布使得其产生了在Zn厚度方面相对于气刀的典型的相当突然的变化更渐进的变化。实际上，通过在平行于带的竖直方向引入磁场梯度，可以按逐步的方式改变作用在涂层上的体积力。这样，因为可以将由向下方向的空气-锌相对速度相对于竖直面的方向界定的角度值维持在远低于用于确定值的气刀压力和流速的临界角度值下，所以可以提高质量生产率，以及增加整个涂层的去除力。

有利地是，这使得甚至可以在高的带输送速度下防止或至少控制不期望的“飞溅”现象。有利地是，因为作用在Zn涂层上的电磁力与施加的磁场的频率和强度成比例，所以可以使这些参数最佳，以这种方式获得了Zn上的最大力，感应了Zn和带内的受限加热，这有利于体积力作用，因为它们使液态Zn更流动，降低了动力粘度和表面张力。而且，这样，过热不会出现达到这种程度以致在涂覆工艺过程中引起冶金学问题。

本发明还解决了Zn在带边缘上的积聚的问题，这是因为沿着带的厚度的Zn的温度和带的温度更均匀了。

这样，可以获得一种在其总表面上具有均匀的涂层厚度的带，并且因此避免了由线组和继而出现的电镀带的平面度引起的问题，以及当带经受例如，诸如连续的“锌镀层退火”处理的连续处理时，涂层性能的均匀性问题。而且，确定的涂层所需的Zn的量可被减至最少，因而带来经济优势。

最后，由于气刀和产生了与气动压力相配合的电磁力的磁场的组合优势，所以可以降低空气供给的压力，因而还减少了与涂层氧化相关的问题。

可能地，还可以施加在平行于带的方向上和垂直于带的方向上的交替磁场，尤其是在由感应器产生的磁场的情形中，这不会产生钢带的磁饱和。这些磁场具有在空气中为0.05T到0.5T之间可变的强度，优选小于或等于0.3T的强度。

可以应用根据本发明的方法来控制离开，如锌、Zn-Al合金、铝、Al和锡合金的热浴的钢带上的涂层厚度。

附图简述

借助于附图，进一步的特征和优势将会从根据本发明的方法和装置的优选的但不排他的实施方案的详细描述中变得更清楚，其中：

图1显示了熔融金属浴中的带的浸渍工艺的图示，其中连续应用了气刀；

图2a显示了其上施加了具有第一方向的第一磁场的带的一部分。

图2b显示了带的侧视图，其具有由图2a中所示的磁场产生的感应电流和体积力的图示；

图3显示了根据本发明的装置的第一实施方案的示意图；

图4显示了根据本发明的装置的第二实施方案的示意图；

图5显示了根据本发明的装置的第三实施方案的示意图；

图6显示了根据本发明的装置的第四实施方案的示意图；

图7a显示了其上施加了具有第二方向的第二磁场的带的一部分；

图7b显示了带的侧视图，其具有由图7a中的磁场产生的感应电流和体积力的图示；

图8显示了根据本发明的装置的第五实施方案的示意图；

图8a显示了根据本发明的装置的第六实施方案的示意图；

图9a显示了其上同时施加了具有相反方向的两个第二磁场的带的一部分；

图9b显示了带的侧视图，其具有由图9a中的磁场产生的感应电流和体积力的图示；

图10显示了根据本发明的装置的第七实施方案的示意图；

图11显示了作用在带上的气动力和电磁力的分布的示例；

图12显示了只使用气刀与交替磁场的作用和刀组合对减少涂层厚度的模拟结果之间的比较；

图13显示了作用在带上的电磁力的分布的另一个示例；

图14显示了根据本发明的装置的变化形式的截面。

发明优选实施方案详述

图1中显示阐释了通过浸渍在热浴中来进行金属带的电镀工艺的图示。将在非氧化性/还原性气氛中被合适地热预处理过的金属带1浸渍在熔融Zn的浴2中，且通过浸渍在浴中的三个辊子，以预定的速度将金属带1沿竖直方向引导离开浴。

在浴2之上，带的较大的伸出部分的每一侧处设置了用于产生气体射流的设备，包括喷嘴或气刀4，其适于产生空气或诸如蒸汽或N₂的其他气体的射流或刀片，且因此产生气动力以减小沉积到带上的Zn的厚度。这些射流在带的两个表面11上，在沿着带的宽度的第一限制区起作用；所述第一区沿着带的输送方向延伸大约5mm。喷嘴4的供给压力优选包括在0.1巴到1巴之间。

为了实施根据本发明的方法，相关装置包括用于产生不连续的交替的单相磁场的设备，以便通过感应在带的涂层上的电磁场来去除过多的涂层材料，有利地是，所述设备可能与前述用于产生气体射流的设备相结合。

根据本发明的方法的第一实施方案提供了不连续的交替的单相均匀磁场B的产生且具有大体平行于带的输送方向X的方向，即竖直方向，如图2a所示。

磁场B在例如由铁磁钢制成的带1内以及在锌涂层的层内感应感应电流6。频率值取决于带的厚度和带本身上存在或不存在的磁饱和，对于预定的频率值来说，由于锌相对于钢的导电率更大，所以电流往往集中在涂层表面上。这些电流6沿着Zn涂层的表面横向地相对于带的输送方向流动。这些感应电流6与感应磁场B之间的相互作用产生了主要在垂直于表面11的方向上作用在涂层上的电磁力7。这些电磁力7以类似于气刀或喷嘴4的气动力的方式作用在带的涂层上，以便在基本上与第一限制区重合的第二区减小Zn的厚度，从而去除并输送回过量的Zn。

对使用在电镀工艺中的带的一般厚度来说，使用供给频率高于100Hz且低于500kHz的磁场是有优势的，以便能够将电流集中在带的表面和液态Zn的表面上。对厚度在0.25mm到4mm之间的带来说，所述供给频率优选为在800Hz到200kHz之间的范围，以便避免带上的过热问题，且唯一地产生了擦拭作用。

具体地说，对普遍竖直的磁通方案的效率来说，带的厚度与电流渗透入带内的深度(这取决于线圈或线组的供给频率)之间的比具有包括在0.5到20之间，优选为1到4之间的值，这是有优势的。相反，交替磁场的强度优选在带与磁轭的极或线圈之间的区内，在空气中包括在0.005T到0.5T之间。

为了避免带上的局部过热问题，即升高了高于80℃，优选不超过50℃的温度，线圈供给电流的频率和强度必须以这样的方式选择，使得传输给带的热流应该低于10MW/m²，优选为不超过0.95MW/m²。

根据本发明的方法的此第一实施方案可以通过下述装置实现，在第一变化形式中，该装置包括一个或多个线圈或线组8，其缠绕在带1周围并被供给有交替的单相电流以便在线圈内部产生纵向的交替磁场B，如图3所示。有利地是，气刀4被设置在线圈8附近，优选为在线组的一半高度处。

如图4所示，该装置的第二变化形式提供了用于产生电磁场的设备，该设备包括两个感应器，例如，每一个感应器包括缠绕在具有大体C形的芯或铁磁轭10周围的一个或多个线组或线圈9，而对每一个感应器来说，用于产生气体射流的设备包括用于喷嘴4的支撑和供给结构，该结构包括用于气体的输送歧管12和相同的喷嘴，且设置在离开熔融涂层材料的浴的钢带1的主要伸出部分的每一个表面11的附近。这样，可以使气体射流的冷却作用和去除作用最强。

具有大体C形的铁磁芯10是层压堆或紧凑型，且产生在铁磁或磁介电体或铁素体材料中，而线圈9在钢带1的每一侧上彼此相对设置且可以被水冷却。根据待去除的涂层的类型和质量提供了对交替磁场的频率的控制。

有利地是，由于包括输送歧管12和喷嘴4的支撑结构被设置在铁磁芯10的内部，所以总是保证了气体射流叠加在磁力的作用区上。设置在每一个铁磁芯10的磁轭的极附近的喷嘴4可以被设置在感应器的内部。

为了实现具有大体平行于带的输送方向X的方向的交替的单相磁场B，交替电流流过线圈9，且电流之间的相移角等于180°，这样使得在每一个感应器上循环的磁通回路(magnetic flux loop)13、13’只产生了纵向磁通。

有利地是，通过改变构型、沿着竖直轴或带的输送方向的线匝的数目、和/或铁磁轭10的形式，还可以比由气刀4产生的通常窄的分布更渐进的方式来改变电磁力7在液态Zn涂层上的分布。由于带厚度的变化出现在沿着带宽度的比应用气动力的第一限制区更广阔的第二区或第二区域处，所以此方法还有助于解决“飞溅”问题。

例如，通过使线圈8的线匝设置成使得它们在顶部更接近带，而在底部逐渐更远离带，如图5所示，和/或通过沿着竖直面至熔融涂层材料的浴，即从顶部到底部提供数目逐渐减少的线匝，如图6所示，另外，通过提供不同地集中场线的铁磁轭，获得了在与带输送方向相反的方向上减小的电磁力7。

在图5所示的实施方案中，线圈8相对于竖直面的张角β优选为在0°到60°之间。

图3、图5和图6所示装置的实施方案可以设置在上部部件上，且具有康达效应(Coanda effect)的空气刀片(未显示)，或喷嘴空气刀片(诸如由参考符号4标明的那些)，这些刀片适合于以向下的方向引导射流以冷却带上的电磁力的作用区，以便防止不期望的Zn的过热，Zn的过热会触发不受控制地形成Fe-Zn合金。

根据本发明的方法的第二实施方案提供了具有大体垂直于带的输送方向X的方向，即竖直方向的交替的单相的非均匀磁场B’的产生，如图7a所示。

该磁场B’在例如由铁磁钢制成的带1内以及在锌涂层的层内感应感应电流6’，该感应电流6’沿着带的宽度流动且在竖直方向横向接近带的边缘，正如图7b更好阐释的。这些感应电流6’与感应磁场B’之间的相互作用产生了主要在大体平行于表面11的方向上作用在涂层上的电磁力7’、7”。由于磁场B’是非均匀的，所以产生在涂层表面和带表面上的力7’朝下，该力7’大于朝上的力7”，以便有利于将过量的涂层去除到浴中。

在此情形中，对使用在电镀工艺中的带的一般厚度来说，使用供给频率高于5Hz且低于5kHz的磁场是有优势的，以便能够将电流集中在带的表面和液态Zn的表面上。对厚度在0.25mm到4mm之间的带来说，所述供给频率优选为在100Hz到1000Hz之间，更优选为在200Hz到480Hz之间的范围，以便避免带上的过热问题，但唯一地产生了擦拭作用。

相反，磁场B’的强度优选在带与磁轭的极或线圈之间的区域内，在空气中包括在0.005T到0.5T之间。

根据本发明的方法的此第二实施方案可以通过下述装置实现，如图8所示，该装置包括两个感应器，例如，每一个感应器包括缠绕在芯或铁磁轭10’周围的一个或多个线组或线圈9’。图8中所示的轭10’的两个部件的每一个设置在带1的主要伸出部分的一个表面处，这两个部件被有利地连接在垂直于片的水平面上，以便闭合磁通且使其最大。

极15相对于竖直面的倾角由角度γ界定，该角度γ有利地包括在0°到60°之间。

对每一个感应器来说，用于产生气体射流的设备包括用于支撑和供给喷嘴4’的支撑和供给结构，该结构包括设置在铁磁轭10’外部的气体输送歧管12’。喷嘴4’被设置在所述感应器的紧上面且朝向下的方向略微倾斜，以确保气体射流区与电磁力的作用区重合，以便使空气的冷却作用最强且涂层的去除量最多。此方案允许更容易进行喷嘴清洁，这是因为喷嘴的上部部件不受妨碍。

因此，为了使力集中在并指向精确的点，有利地施加了磁场，所述场沿着带的输送方向变化，且尤其是在期望更大程度上集中用于减小Zn厚度的减小力的区域内强度更大，而在相邻的区域具有减小的强度。场B’沿着竖直方向的强度变化越大，使电磁力集中作用在向下的方向上的可能性越大。

用于实现根据本发明的方法的所述第二实施方案的变化形式提供了采用一系列阐释在图8a中的类型的非均匀分布的线匝70或线匝70的线组。相对于带的输送方向仅设置在一侧上的线匝70被缠绕，以便界定垂直于所述方向的轴和相对于竖直面倾斜优选包括在0°到60°之间的角度的内表面。

根据本发明的方法的另一个实施方案阐释在图9a和图9b的图示中，根据此实施方案，用于在竖直方向，即平行于带的方向产生强的磁场梯度以便在涂层内产生主要指向向下的方向的体积力的另一种方式是横穿具有相反方向的相对于带的表面11正交的两个磁场B’。

在图7a、7b和图9a、9b所示的两种情形中，场在竖直方向的梯度，即场强度的变化决定了施加到Zn的电磁力的变化，且因此，这些力对减少涂层厚度的作用或许更渐进。

根据本发明的方法的此第三实施方案可以通过诸如图10中所示的装置来实现，该装置完全等同于上面描述的且阐释在图4中的装置。

为了实现以大体正交的方向穿过带的输送方向X的交替的单相磁场B’，交替电流被输送通过线圈9且电流之间的相移角等于0°，这样使得只有一个磁通以相反的方向横穿带两次，所述磁通是由共用于两个感应器的磁通回路13”产生的。

使用具有合适形状的极的铁磁轭或铁磁芯允许成形磁场。具体地说，极相对于竖直方向，即带的输送方向的倾角必须包括在0°到60°之间，以便是有效的。

参考图4和图10中显示的装置，本发明的另一变化形式提供了电流之间的相移角在±180°的范围内的变化，且各值不同于0°和180°，以便产生相对于带的输送方向是纵向和横向的磁通，且具有包括在最大值与最小值之间的中间强度。

图13阐释了包括在带1与大体上具有C形的铁磁芯或轭10的各自的磁轭极之间的区内发生的情形，在此情形中，由感应器产生的磁场并不会在带上产生磁饱和(如果场的强度在空气中≤0.3T的话，则有可能产生)。

有利地是，由于钢带的铁磁性能，所以带表面附近的磁场B’的线，且因此在Zn薄层内的线在从感应器进入带的区和离开带的区内垂直于带。磁场B’的垂直于带的部件与在Zn厚度的平面上的感应电流进行反应，以便有利地产生指向下的力7’，这有助于更渐进地去除涂层，因而限制了“飞溅”现象。相反，磁场B的平行于带的部件与横向地相对于带的输送方向，在锌涂层的表面上流动的感应电流进行反应。这些感应电流6与感应磁场B之间的相互作用产生了主要在垂直于表面11的方向上作用于涂层的电磁力7。这些电磁力7以类似于气刀或喷嘴4的气动力的方式作用在带的涂层上，以便在基本上与所述气动力作用的限制区重合的区处减小Zn的厚度，从而去除并输送回过量的Zn。在设置了平行于带输送面的磁场部件的所有情形中，为了避免带上的局部过热问题，且因此升高了高于80℃，优选不超过50℃的温度，线圈供给电流的频率和强度必须选择成使得传输给带的热流低于10MW/m²，优选不超过0.95MW/m²。

包括在带1与包裹带的线圈之间的区内发生了相同的情形，正如例如在图3所示的，尤其是在设置了外部缠绕线圈的磁芯以增强磁场B和B’的集中的情形中。

参考图4和图10中所阐释的装置，可以提供一种变化形式，即磁芯或磁轭10也可以执行“气刀”的功能。这样是可能的，因为极性膨胀体(polar expansion)或磁极14’、14”可以被合适地成形以界定适合于产生气体射流的喷嘴4，正如图14中的示例。在此变化形式中，有利地是，在所述喷嘴4的入口部分提供了隔板30或槽，它们被设想使喷嘴自身内部的流速相等。因此，在此情形中，喷嘴4由极性膨胀体14’、14”的构型界定，且具有通道孔，当从横向截面看(图14)时，通道孔具有沿着带的输送方向变细的形状。具体地，在图14所示的实施方案中，所述通道孔包括两个连续的逐渐变细的拉伸体，它们界定了彼此之间的方向倾角。在此情形中，磁轭极14’、14”，分别是上面的一个与下面的一个之间的距离包括在0.5mm到5mm之间。

有利地是，为了减少气刀的支撑和供给结构的感应加热，该支撑和供给结构设置在每一个铁磁芯10内部且包括歧管12和可能的喷嘴4，可以在所述结构与芯10之间设置至少一个高导电率的罩，其执行两个功能：

-防止由感应引起的气刀过热，并且

-使磁通直接集中在气体射流作用的区内。

当工艺的温度变得过高时，可以在每一个铁磁芯外部且在磁轭极附近设置另外的高导电率的罩，以便减少带1上和涂层11上的感应加热。通过此合适定位的外部罩，磁通减少可以被限制在气体射流作用的区内，以便维持过多涂层材料的去除系统的效率。

所述罩还在带与磁芯之间的空间内起到磁场集中器的作用，这部分地提高了所述场对带的局部作用效率。

根据另一个变化形式，设置在磁芯内部或外部的所述电磁罩可以这样的方式被成形使得其形成用于气体射流的喷嘴。因此，在此情形中，喷嘴将会由电磁罩的构型界定。

图11显示了与由气刀产生的气动力21相比，可通过施加200Hz的交替磁场获得的体积力或洛伦兹力20的分布的示例。可以看出，由可变磁场产生的体积力20的分布并未像气动力21那样集中在减小的空间内，气动力21通常作用在高约5mm的区上，而体积力20作用得更广阔些。在图11中，用于去除涂层的体积力20被向下推，沿着带延伸大约150mm。此事实有利于带上的Zn厚度更渐进地变化。而且，考虑到可变磁场的来源的性质，可以将交替磁场的作用区与气动力的作用区叠加，而无需使气体射流倾斜，因而使所述射流的作用最强并降低了剪切应力触发“飞溅”现象的危险。

图12显示了关于只使用气刀以及与交替磁场的作用相结合来减少涂层厚度的模拟结果之间的比较。可以看出，另外的磁场(线22)的作用是如何能够既相对于可只使用气刀(线23)获得的厚度来减少最终厚度，又能够带来更渐进的厚度减小而不会触发“飞溅”现象。

通过以这种方式叠加在气体射流下集中的气体动力或气动力以及沿着带更渐进地分布的电磁力，可以获得Zn厚度的更渐进的减小，以便能够在所有“擦拭”操作条件下进行操作，且角度小于引起不期望的“飞溅”现象的临界角。

有利地是，根据本发明的方法允许以包括在1米/秒到5米/秒之间的带输送速度进行操作。

进一步的优势由下述事实表示：用电流6、6’感应的加热使得其与由气体射流或气刀作用引起的冷却效应形成对照，由此气刀或喷嘴4、4’必须被设置在对应于所述射流的冲击区之上或至多在所述射流的冲击区处。这样，可以在基本上等于离开浴2时的温度的温度下使带保持运动，直到其到达射流的冲击区，这样避免了喷嘴附近的锌的表面凝固。实际上，可能经受凝固风险的带表面正好位于喷嘴下方，即在气体射流冲击区下方，具有约等于带宽度的宽度且具有范围在几毫米到10mm之间的高度，这对应于气体射流的压力峰值。

最后，根据本发明的方法的变化形式提供了只使用用于产生磁场的设备，且因而没有提供用于去除过多涂层材料的气刀的使用。此最后一种变化形式可以有利地用于带输送速度高达约3米/秒，且具有能够避免与使用气刀有关的所有问题的优势，且因而获得了较高的质量。

本发明的所有实施方案的特征为线圈或磁轭的端子部分在带输送平面附近(范围在10mm-100mm之间)竖直分布，以便沿着在纵向方向上延伸了5mm-150mm的带的拉伸体使电磁力集中。与采用“行波磁场”的装置相比，用此分布可以获得最大强度增加了20％的电磁力。这样，还可以更有效地利用集中的气动射流的冷却作用。

Claims (16)

1.用于控制平的金属制品的涂层厚度的方法，制品界定了当其在连续的热浸电镀工艺中离开熔融涂层材料的浴时的输送方向，其中，提供了用于产生至少一种交替的单相磁场的第一设备和用于产生气体射流的第二设备，所述第二设备适合于产生被引导在所述制品的主要伸出部分的表面(11)上的气体射流，两个所述设备设置在所述表面的附近，所述方法包括下述步骤：

a)在沿着金属制品的宽度的第一限制区，通过所述第二设备在所述表面的每一个上产生气体射流，以便局部冷却可能过热的涂层并通过气动力的作用去除部分涂层；

b)通过所述第一设备在制品的所述表面附近产生至少一种不连续的交替的单相磁场(B、B’)，所述场引起感应电流在表面上的分布，以便产生与所述气动力相配合来去除部分涂层的电磁力，在所述表面的每一个上，所述电磁力分布在沿着金属制品的宽度的第二区上，所述第二区包括所述第一限制区。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交替的单相磁场(B)是非均匀的且具有大体平行于制品的输送方向的方向，使得所产生的电磁力(7)在基本上与所述第一限制区重合的所述第二区处，主要在垂直于表面(11)的方向上作用在涂层材料上。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一种交替的单相磁场(B’)是非均匀的且具有大体垂直于制品的输送方向的方向，使得所产生的电磁力(7’)在沿着所述输送方向比第一区延伸更广的所述第二区处，主要在平行于表面(11)的方向上作用在涂层材料上。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述交替的磁场所具有的供给频率使得所获得的金属制品的厚度与感应电流进入制品本身内的渗透深度之间的预定的比优选在0.5到20之间。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述供给频率在100Hz到500kHz之间，优选为在800Hz到200kHz之间，且所述磁场具有0.005T到0.5T之间的强度。

6.根据权利要求3所述的方法，其中，产生了两个交替的单相磁场(B’)，所述场具有大体垂直于制品的输送方向且彼此相反的方向。

7.根据权利要求3所述的方法，其中，所述磁场的供给频率高于5Hz且低于5kHz，优选为在100Hz到1000kHz之间，且所述磁场具有0.005T到0.5T之间的强度。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，提供了产生所述至少一种不连续的磁场(B、B’)的电流之间的相移角在±180°的范围内的变化，且各值不同于0°和180°，以便产生相对于制品的输送方向是纵向和横向的磁通。

9.根据利要求8所述的方法，其中，在由所述第一设备产生的不会在平的金属制品上产生磁饱和的磁场的情形中，在包括在制品的输送方向与所述第一设备之间的区内，产生了主要在垂直于表面(11)的方向上作用在涂层材料上的第一电磁力(7)和主要在平行于表面(11)的方向上作用在涂层材料上的第二电磁力(7’)，以便有助于更渐进地去除涂层。

10.用于控制平的金属制品上的涂层厚度的装置，制品界定了当其在连续的热浸电镀工艺中离开熔融涂层材料的浴时的输送方向(X)，所述装置包括：

用于产生气体射流的设备，其适合于在沿着金属制品的宽度的第一限制区产生被引导在所述制品的主要伸出部分的表面(11)上的气体射流，以便局部冷却可能过热的涂层并通过气动力去除部分涂层；

用于产生至少一种不连续的交替的单相磁场(B、B’)的设备，其适合于产生与所述气动力相配合来去除部分涂层的电磁场力，在所述表面的每一个上，所述电磁场力分布在沿着金属制品的宽度的第二区上，所述第二区包括所述第一限制区，

两个所述设备设置在所述表面的附近。

11.根据权利要求10所述的装置，其中，用于产生至少一种磁场的所述设备包括围绕输送方向(X)缠绕的一个或多个线圈(8)，且用于产生气体射流的所述设备包括喷嘴(4)，所述喷嘴(4)设置在所述一个或多个线圈(8)的附近。

12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述线圈(8)的线匝界定所述线圈本身相对于竖直面的张角(β)，所述张角(β)优选在0°到60°之间，以便在与金属制品的输送方向相反的方向上获得减小的电磁力(7)。

13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述线圈(8)的线匝的数目沿着竖直面朝熔融涂层材料的浴减少，以便在与金属制品的输送方向相反的方向上获得减小的电磁力(7)。

14.根据权利要求10所述的装置，其中，用于产生至少一种磁场的所述设备包括两个感应器，所述感应器包括围绕铁磁轭(10、10’)缠绕的一个或多个线圈(9、9’)。

15.根据权利要求14所述的装置，其中，对每一个感应器来说，用于产生气体射流的所述设备包括用于支撑和供给喷嘴(4、4’)的支撑和供给结构，所述结构包括设置在各自的铁磁轭内部或外部的气体输送歧管(12、12’)。

16.根据权利要求15所述的装置，其中，所述喷嘴(4、4’)在感应器的内部或外部设置在每一个铁磁轭的磁轭的极(10、10’)的附近，且所述铁磁轭的极(10’)具有相对于金属制品的输送方向倾斜0°到60°之间的角度的表面。

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