CN114502764B - 用于制造具有改善外观的镀覆金属条带的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在工业热浸设施中控制沉积在镀有熔融金属(1)的运行金属条带上的镀覆层的厚度的气体擦拭设备，该气体擦拭设备包括主喷嘴单元(5)和副喷嘴单元(5A)，以将擦拭射流吹到运行条带的表面上，所述主喷嘴单元(5)和所述副喷嘴单元(5A)分别设置有由加压非氧化气体馈送的主室和副室(6，6A)、并且至少设置有形成在相应主喷嘴单元和副喷嘴单元(5，5A)的端头中的主细长喷嘴狭缝和副细长喷嘴狭缝(7，7A)，所述端头各自包括在使用中面向运行条带(1)的下游侧并与运行条带表面成某角度的外部顶侧(13，13A)，其中，副喷嘴单元(5A)在主喷嘴单元端头的外部顶侧(13)上方邻近于主喷嘴单元(5)，使得副喷嘴单元(5A)的上部外表面(13A)被设计成在使用中与运行条带表面形成介于5°与45°之间的角度，其中该第二狭缝开口(7A)的厚度介于该第一狭缝开口(7)的厚度的1.5倍至3倍之间，其特征在于，副喷嘴单元的端头具有通过第一挡板向下游延伸的外部顶侧，该第一挡板相对于运行条带成第一使用中角度，以便形成气体限制区域。

Description

用于制造具有改善外观的镀覆金属条带的设备和方法

技术领域

本发明涉及一种用于改善热浸镀覆金属条带的表面外观的设备和对应方法，该热浸镀覆金属条带具有通过气体射流擦拭而调整的涂层厚度。

本申请中指定的解决方案更具体地适用于在锌和铝的混合物中镀覆有镁的金属条带。

背景技术

包括将金属条带浸入熔融金属浴中的镀覆工艺是众所周知的，并且在全世界范围内得到使用，在用锌、铝、锡或那些主要金属元素的合金对钢条带进行镀覆的情况下尤其如此，可以向那些主要金属元素添加其他元素，比如，镁、硅、铬、锶、钒以及杂质(如Ti、Fe、Ca等)。

如图1所示，条带1首先浸入熔融金属浴2中，接着被浸没辊(通常是一个沉没辊3以及一个或多个偏转辊3(、4))偏转，以最终向上离开浴2。众所周知，由于液体的粘性，由条带输送的液态金属的厚度随着条带的速度而增大。因此，为了将此厚度减小到由最终客户定义的目标值，需要擦除多余的液体。用于执行此操作的最常用的方法包括利用气刀原理。根据这种方法，气体通过一个或多个通常称为“气刀”(见图1)的喷嘴5高速吹到输送液态金属的运行条带上。通常，在条带的每一侧上有至少一个气体喷嘴5，可能设置了附加喷嘴以控制边缘保护涂层。高速气体到条带上的冲击在输送的液膜上产生了压力和剪切应力剖面，这些剖面迫使多余的液体返回到镀覆浴中。

在液膜上像刀一样工作的高速气体喷嘴是由从加压室6通过狭缝7排出的气体产生的，该狭缝具有小厚度以及横向于运行条带的长度(图2)。所使用的气体可以是任何类型的，例如包含燃烧气体和蒸汽，但是最常用的方法包括出于成本和可获得性的原因而使用空气，并且当需要高表面质量时使用氮气。

例如，锌镀覆方法中使用的典型值是钢条带以20米/分钟至250米/分钟运行，涂层厚度介于2微米与40微米之间，这要求气体以从50米/秒至值高达声速(接近300米/秒)的速度穿过厚度介于0.7mm至2mm之间的单狭缝开口而从室离开。

当液态金属被氧化气体(比如，含有氧气和/或水的气体，如空气)擦拭时出现的缺点是液膜的氧化。这意味着镀覆液体的物理性质因此而改变，例如其粘度由于膜在其表面上以及内部的小的氧化部分的影响而改变。众所周知，气体射流在离开周围环境后并不完全稳定，从而在气体射流与液膜之间出现了高剪切应力，并且结果是可能在涂层中形成波纹。这些波纹是由液膜上的擦拭力的振荡诱发的。

取决于液体粘度、其表面张力、涂层厚度和液态停留时间，这些波纹随时间或多或少趋于平稳。因此，减少液膜的氧化改善了表面质量、尤其是改善了成品膜的波动。

由于氧化，还可能观察到其他缺陷，比如，微小的横向氧化线，但这主要发生在涂层的Al+Mg含量高且擦拭射流强时。

这解释了为何当期望高质量的表面时，优选使用非氧化气体而不是空气。此外，气体的露点必须低，以确保不会像使用燃烧气体时那样发生被水氧化的情况。如果可以使用如所谓的稀有气体(Xe、Ne、Ar等)等各种气体，那么氮气由于它的可获得性并且进一步由于它对制造成本的影响而是优选介质。

当非氧化气体用于馈送气刀时，一旦气体射流由于环境空气的输送而进入环境空气中，则喷射气体的氧气含量便逐渐增大。这意味着喷射气体的氧气含量随着从喷嘴出口到条带的距离而逐渐增大。因此，众所周知，喷嘴狭缝到条带的距离越大，实际冲击到液态金属上的气体中的氧气含量就越高。这证明了以前的专利实践是正确的，该实践包括在喷嘴5周围使用限制箱8，如图3非常示意性地示出，以在非氧化气体射流周围保持低氧化气氛。

在文献WO 2014/199194 A1中描述了限制箱的更复杂的示例，该文献披露了一种用于金属条带的热浸镀覆的设施，该设施包括可调整的限制箱。该设施包括：装置，其用于将所述金属条带沿路径移动；锅，其用于容纳熔融浴；以及擦拭系统，其包括至少两个喷嘴，该至少两个喷嘴放置在锅下游所述路径的两侧上，该擦拭系统具有箱，该箱具有用于在所述喷嘴的上游限制金属条带周围的气氛的下限制部分和用于在所述喷嘴的下游限制金属条带周围的气氛的上限制部分，所述擦拭系统具有用于将下限制部分相对于锅竖直移动的第一移动装置。喷嘴可相对于锅竖直移动。擦拭系统还包括用于将上限制部分相对于锅和下限制部分两者竖直移动的第二移动装置。

还提出的解决方案是在喷嘴正上方位于下游的限制箱，该限制箱通过由管道组成的专用系统被馈送非氧化气体。然而，这种系统非常复杂，因为箱具有横向侧和顶侧，并且人们必须管理用于控制边缘保护涂层的边缘挡板系统。此外，它必须被定位成非常靠近条带以有效，并保持氧化剂水平低于周围环境。

在文献WO 2010/130883 A1中描述了这种限制箱的示例，该文献涉及一种用于生产具有金属涂层的金属带的方法，该金属涂层提供对腐蚀的防护，该方法包括使带穿过封隔区域的步骤，该封隔区域：

(a)在底部，由擦拭线和擦拭喷嘴的上部外表面限定，

(b)在顶部，由两个封隔壳体的上部部分限定，这些封隔壳体在喷嘴正上方放置在带的两侧上，并且相对于擦拭线具有至少10cm的高度，以及

(c)在侧面，由所述封隔壳体的侧面部分限定。

封隔区域中的气氛的氧化电位小于含有4体积％氧气和96体积％氮气的气氛的氧化电位，并大于含有0.15体积％氧气和99.85体积％氮气的气氛的氧化电位。

虽然限制箱非常有效地避免了擦拭气体在其朝向条带的路径上的潜在氧化剂，但是产生了操作问题，如产生了需要去除的浮渣，或者因锌粉尘的产生所致的污物，并且由于不再可能接近浴和喷嘴狭缝而需要进行狭缝清洁。

最后，现已知晓30年的“限制箱”类型的解决方案已被证明在工业上是不可行的，在高的线速度(比如，100mpm和更高)下尤其如此，并且在工业上似乎越来越被放弃。

此外，诸位发明人已确定，当线速度高于60mpm并且涂层厚度低于30μm时，出现特定的缺陷，这些缺陷不是因位于浴表面与气刀之间的膜氧化所致，而是因位于擦拭气体冲击斑之后的膜氧化所致，因为在此位置，擦拭气体和涂层的顶部的相对速度高，而涂层接近其成品状态。

图4示出了气刀下的典型的理论膜演变。该过程的物理性质表明，在擦拭后区域11中，涂层厚度12可能仍然由于高剪切应力而减小，该高剪切应力是由在与条带相同的方向上移动的气流诱发的。当擦拭气体氧化涂层金属时，高的相对速度诱发液膜的强烈氧化，并且因此影响最终的表面质量。

文献WO 2008/069362 A9披露了一种气体擦拭装备，该气体擦拭装备包含容纳高压气体的主体、以及设置在主体处以将高压气体喷射到移动的镀覆钢条带的表面上的多喷嘴单元。穿过充满熔融金属的热浸浴的镀覆钢条带的表面被高速气体射流擦拭。从辅助喷嘴喷射的气体围绕从主喷嘴喷射的气体，从而即使在高速下也防止由从主喷嘴喷射的气体引起的锌屑飞溅，并且钢条带的涂层厚度可以稳定且均匀地调整。

文献WO 2005/010229 A1涉及一种用于热浸镀覆金属条带的方法和设备。一旦离开熔融浴，存在于金属条带的表面上的仍然熔融的金属涂层通过从剥离喷嘴发出的至少一股气流被吹离金属条带，以在分别被气流冲击的表面上获得最终剩余涂层的特定涂层强度。

从金属条带的相应表面流出的气流通过抽吸设备被吸出，该抽吸设备布置在剥离喷嘴和金属条带的表面附近。

以这种方式，可靠地防止了平行于条带表面流动的气体流的形成，这种气体流一方面促进了涂布到条带表面的涂层金属的氧化，并且另一方面将促进同样不期望的引流结构的形成。在根据本发明的过程中，气体流改为以受控方式被移除，并且在气体流冲击在分配给其的条带表面上之后尽可能快地被移除。因此，表面缺陷的出现和涂层材料过度氧化的风险被降至最小。

在文献US 2009/159233 A1中，使用了一种气体擦拭喷嘴，该气体擦拭喷嘴包含主喷嘴部分和至少一个副喷嘴部分，该至少一个副喷嘴部分设置在主喷嘴部分的上方和下方中的任一个上、或主喷嘴部分的上方和下方两者上。副喷嘴部分在相对于主喷嘴部分喷射气体的方向倾斜的方向上喷射气体，并且副喷嘴部分以比主喷嘴部分小的流率喷射气体。气体擦拭喷嘴具有端头，该端头的下表面与钢条带形成60°或更大的角度。通过在预定条件下从第二喷嘴部分喷射气体，气体射流可以有效地刮擦熔融金属。通过控制气体擦拭喷嘴的下表面与钢条带之间的角度，可以较有效地刮擦镀层。因此，熔融金属可以被适当地刮擦，而不会过度增大气压。因此，可以减少飞溅。

在文献JP H06 292854A中，一种射流剥离装备包括：剥离喷嘴，该剥离喷嘴被定位成将剥离气体射流对着从熔融锌或铝/锌合金浴出来的钢条带(该钢条带上具有一层浴材料)的每一侧引导；在足以从中释放相对强的剥离射流的压力下向所述剥离喷嘴供应气体的装置；以及在所述剥离喷嘴下方紧密间隔的表面改性装置，该表面改性装置有效地在所述层到达剥离射流之前使所述层的表面平滑。所述表面改性装置优选包括平滑喷嘴，该平滑喷嘴被定位成将相对弱的表面改性气体射流对着该层引导，该表面改性气体射流有效地使该层平滑，但基本上不影响通过该表面改性气体射流的材料量。

发明目的

本发明旨在克服现有技术的缺点。

特别地，由于减少了空气中的擦拭非氧化气体稀释，本发明旨在改善浸涂有金属液体层的条带的外观，该金属液体层的厚度通过气体射流擦拭来调整。

本发明的目的还在于防止或最小化该方法的众所周知的缺陷，比如，擦拭后的表面波纹、模糊外观和下垂线、通常在高压下以及薄涂层中出现的针孔缺陷等。

发明内容

本发明的第一方面涉及一种用于在工业热浸设施中控制沉积在镀有熔融金属的运行金属条带上的镀覆层的厚度的气体擦拭设备，该气体擦拭设备包括主喷嘴单元和副喷嘴单元，以将擦拭射流吹到该运行条带的表面上，所述主喷嘴单元和所述副喷嘴单元分别设置有由加压非氧化气体馈送的主室和副室，并且至少设置有形成在相应主喷嘴单元和副喷嘴单元的端头中的主细长喷嘴狭缝和副细长喷嘴狭缝，所述端头各自包括在使用中面向运行条带的下游侧并与该运行条带表面成某角度的外部顶侧，其中副喷嘴单元在主喷嘴单元端头的外部顶侧上方邻近于主喷嘴单元，使得副喷嘴单元的上部外表面被设计成在使用中与运行条带表面形成介于5°与45°之间的角度，并且其中第二狭缝开口的厚度介于第一狭缝开口厚度的1.5倍与3倍之间。根据本发明，副喷嘴单元的端头具有通过第一挡板向下游延伸的外部顶侧，该第一挡板相对于运行条带成第一使用中角度，以便形成气体限制区域。

考虑到金属条带通常向上运行(见附图)，就这一点来说，每个喷嘴单元预期大体上具有锥形形状，该锥形形状具有下部外表面(或外部底侧)和上部外表面(或外部顶侧)。考虑到条带的向上方向，术语“下游”意味着超出(例如，条带上的气体冲击点/斑的下游/超出条带上的气体冲击点/斑)。每个喷嘴单元的端头是包括气体出口狭缝的区域。

根据特定实施例，该设备进一步包括以下特征中的至少一个或其合适的组合：

-副喷嘴单元的狭缝和运行条带之间的使用中距离与主喷嘴单元的狭缝和运行条带之间的使用中距离之差介于5mm与30mm之间，副喷嘴单元的狭缝在背离运行条带的方向上位于主喷嘴单元的狭缝之后；

-第一挡板在远离副喷嘴单元端头的端部被第二挡板延长，该第二挡板相对于运行条带成第二使用中角度，以便与副喷嘴单元端头和第一挡板形成气体限制区域；

-第二挡板在使用中相对于运行条带基本上横向/垂直或向下游定向/敞开；

-第二喷嘴单元的狭缝在使用中在运行条带上的正交投影位于主喷嘴单元的擦拭气体的冲击斑上方(超出)下游至少50mm处；

-第二挡板端头(自由端)在使用中在运行条带上的正交投影位于主喷嘴单元的擦拭气体的冲击斑上方(超出)下游至少75mm至100mm处，使得限制区域的长度可以被认为是约75mm至100mm；

-运行条带到第二挡板的距离介于5mm与30mm之间(上述距离是条带与第二挡板的自由端之间的距离)；

-运行条带到第一挡板的距离(即，其最短距离)或运行条带到第二挡板的距离(见上文)大于运行条带到主喷嘴单元的距离；

-所述主室和副室是非连通室，使得气体的性质或气体流率可以不同；

-该设备包括：

ο致动器，该致动器能够调整第一挡板的端头与运行条带之间的距离，所述第一挡板通过铰链相对于第二喷嘴上表面可枢转地安装，使得所述致动器能够改变所述第一挡板与所述第二喷嘴上表面之间的角度；

ο氧气传感器，该氧气传感器设置在气体限制区域中、靠近副喷嘴单元的第二狭缝开口，用于测量喷嘴位置下游的运行条带附近的氧气量，所述测量允许激活致动器并进一步改变气体限制区域的几何形状，特别是通过改变所述距离来改变，以便在需要时降低气体限制区域中的氧气含量，或者将其中的氧气含量保持在预定阈值以下。

本发明的另一方面涉及一种气体擦拭系统，该气体擦拭系统包括若干横向隔室，每个隔室具有如上所述的气体擦拭设备，所述隔室在使用中位于运行条带的宽度上，用于在每个隔室中独立地改变气体擦拭射流。

本发明的又一方面涉及一种使用根据前述权利要求中任一项所述的气体擦拭设备来在工业热浸设施中控制沉积在运行金属条带上的镀覆层的厚度的方法，其中：

-第一加压非氧化气体射流通过主喷嘴单元吹在从热浸锅出来的镀有熔融金属的金属条带上；

-第二加压非氧化气体射流通过副喷嘴单元吹到从热浸锅出来的镀有熔融金属的金属条带上，考虑到条带的运行方向，第二气体射流的冲击斑位于第一气体射流的冲击斑附近或下游；

从副喷嘴单元出来的气体流率受到控制，并且低于从主喷嘴单元出来的气体流率的40％。

根据特定实施例，该方法进一步包括以下特征中的至少一个或其合适的组合：

-从副喷嘴单元出来的气体流率介于从主喷嘴单元出来的气体流率的5％与30％之间；

-从副喷嘴单元出来的气体流率介于从主喷嘴单元出来的气体流率的10％与20％之间；

-第二狭缝的出口处的气体速度低于主狭缝的出口处的气体速度的50％；

-该加压气体是氮气。

附图说明

图1示意性地呈现了根据现有技术的热浸镀覆设施。

图2示意性地呈现了在根据现有技术的热浸镀覆设施中使用的高速擦拭气体喷嘴单元。

图3示意性地呈现了根据现有技术的设置有限制箱的热浸镀覆设施。

图4描绘了在气刀下通过时的典型涂覆膜改变。

图5示意性地展示了本发明的第一实施例，具有副喷嘴单元和用于产生限制区域的第一挡板。

图6示意性地展示了本发明的第二施例，具有副喷嘴单元和用于产生限制区域的第一挡板和第二挡板。

图7示意性地呈现了根据本发明的经过测试的特定喷嘴配置。

图8示意性地展示了本发明的第三实施例，具有副喷嘴单元和用于产生限制区域的第一挡板和第二挡板，第一挡板与条带之间的距离可经由致动器来调整。

图9呈现了取决于第二喷嘴的气体供应量(即，气体流率)的氧气分布(以摩尔分数表示)的对比模拟图。在图9A中，没有由第二喷嘴供应的气体。在图9B中，第二喷嘴气体供应是主喷嘴气体供应的10％。在图9C中，第二喷嘴气体供应是主喷嘴气体供应的20％。

具体实施方式

然而，采用科学方法和进行试验使得诸位发明人表明，不需要在主喷嘴上方安装完整的限制箱就可以保持擦拭后的低气体氧化剂电位，以便减少超过气体射流在条带上的冲击点的液膜的氧化。根据本发明，当适当的非氧化气体流被适当地置于主气体射流上时，可以适当地限制氧化气体与环境气体的混合物。此外，众所周知，当适当控制时，这种附加的流提高了气体射流在其向条带行进期间的稳定性。

如图5和图6所示，诸位发明人已发现这样做的最实用的方法是在主喷嘴5的正上方添加具有对应第二狭缝7A的第二喷嘴5A，以递送具有适当流量和速度的气体。然而，如果由第二狭缝7A添加的流量不在质量流量和速度的正确范围内，那么它将对最终涂层厚度以及气刀稳定性产生负面影响。

因此，本发明包括提供低于主流的40％的附加的非氧化气体(质量)流率，以千克/秒/米喷嘴表示。此流率优选在主流率的10％与20％之间，以避免因主射流所致的对擦拭效果的显著影响。除了相关流率之外，附加气体的气体速度必须低，以最小化其对刀效率的相互影响。因此，根据本发明的第二狭缝7A的开口大小将高于主狭缝6A的开口大小，并且最优选是主狭缝开口大小的1.5倍与3倍之间。

作为举例，如果主狭缝6A为1mm厚，并且纯氮气的气体流率为0.2千克/秒/米，则第二狭缝7A将为2mm厚，流率为0.02至0.04千克/秒/米。

为了不改变主气体射流的擦拭效果，附加的非氧化气体必须平稳地落在主射流上。这意味着在实践中，第二狭缝7A不应太靠近主狭缝7的出口，而是应典型地背离且在主喷嘴5出口之后10mm与30mm之间。此外，第二流必须沿着主喷嘴5的顶侧13添加到主流(假定条带向上移动，或者喷嘴的顶侧是其位于条带移动的下游的一侧)。由于根据本发明可获得的各种可能的设计，无法给出精确的值，但是诸位发明人规定了能够获得附加流的层流沉积的设计，比如，在图5所示的配置中。

除了流率考虑之外，为了保持一种限制效果，后擦拭侧上的喷嘴配置的总体几何形状是至关重要的。诸位发明人已观察到，如果由条带1和第二喷嘴顶侧13A本身形成的(w)边缘太开放，那么限制将太低。此外，实验表明，将小挡板14添加到喷嘴顶侧13A(例如小挡板平行于条带1而对准)改进了限制17(图5)，但同时保持条带到板的距离高于喷嘴到条带的距离，在所有工业条件下优选为约20mm。

如图2所示，已经从根据现有技术的主喷嘴5开始进行了测试。此喷嘴典型地具有与条带成40°与60°之间、优选在50°与60°之间的角度的顶侧。喷嘴的开口典型地为1mm。附加喷嘴5A具有较宽开口7A，并且优选地介于主开口的大小的1.5倍与2.5倍之间，在这种情况下介于1.5mm与2.5mm之间。附加喷嘴7A的端头位于主喷嘴5之后几毫米处，优选地在主喷嘴之后(即背离条带)5mm与15mm之间。

由第二喷嘴5A的顶侧13A和条带形成的角度大于5°但小于45°，以确保如上所述的适当限制。第二喷嘴5A的顶侧13A通过挡板14向下游延伸(或者在图5和图6的情况下向上延伸)，该挡板在使用中可以平行于条带1。此外，附加挡板15有利地基本垂直于条带1添加，并附接到第二喷嘴5A(以及其平行挡板14)以进一步改进限制17(图6)。此板15位于主喷嘴5的冲击斑16上方至少约75mm至100mm的距离处，但肯定低于200毫米，因为在此距离之后，液膜的剪切流将变得非常低。

第二喷嘴5A的气体供应(即，气体流率)介于主喷嘴5气体供应的5％与30％之间，优选为其10％与20％之间。

实验表明，当第二流率是主流率的20％并且第二狭缝的大小是主开口的大小的两倍时，当主喷嘴到条带的距离低于主喷嘴开口厚度的12倍时，氧气含量可以保持低于气体混合物质量的8％，并且实际上甚至低于气体混合物质量的4％至5％。

在本发明的特定实施例中(图8)，第一挡板14与运行条带1之间的距离可经由致动器20(例如，电动的、液压的)来调整。铰链18设置在第一挡板14与第二喷嘴上表面13A之间，并且致动器能够经由铰链18改变这两个元件之间的角度。因此，第一挡板端头(或者在变体实施例中，第二挡板端头)与运行条带1之间的距离d(对应地，d’)可以通过致动器20来改变。氧气传感器19进一步设置在限制区域17中、靠近副喷嘴单元5A的狭缝7A。此传感器19允许测量喷嘴位置下游的条带附近的氧气量。此测量既而允许激活致动器20并修改气体限制区域17的几何形状(例如通过减小距离d)，以便在需要时减少限制区域17中的氧气含量，或者保持氧气含量低于预定阈值。以这种方式，取决于传感器19测量的氧气浓度，限制区域是可自适应的。

在本发明的又一特定实施例中，气体擦拭设备可以包括若干横向隔室，这些横向隔室各自具有如上所述的带有第一喷嘴5和第二喷嘴5A的擦拭系统，该擦拭系统位于运行条带1的宽度上(未示出)。优选地，根据需要，这种气体擦拭设备能够在运行条带1的宽度上(例如，分别在中心和边缘部分处)独立地改变气体擦拭射流。此系统还能够容易适应不同的条带宽度。

示例

图7的配置中的经过测试的实施例的典型数据如下：

-主喷嘴：1mm厚，N2流量：0.2千克/秒/米；

-第二喷嘴：2mm厚；N2流量：0.04千克/秒/米；

-擦拭距离：10mm；

-横向顶板的长度：10mm；

-受限区的长度：75mm；

-副喷嘴顶侧角度(与该条带)：10°。

图9呈现了在图7的配置(具有两个正交挡板14、15)中，取决于第二喷嘴5A的气体供应的量的氧气分布的对比模拟图。在图9A中，没有由第二喷嘴供应的气体。可以看出，与第二喷嘴5A的供应为主喷嘴5气体供应的20％或更多(图9C)相比，第二喷嘴5A的气体供应(即，气体流率)为主喷嘴5的气体供应的10％(图9B)已在阻断下游氧气漂移方面提供了良好且稳定的结果。此外，根据射流速度模拟(未示出)，在上述三种配置中，射流速度预计不会有很大不同，这表明本发明的方法对擦拭效率几乎没有影响。

附图标记清单

1 移动条带

2 液态金属锅

3 沉没辊

4 偏转辊(多个)

5 第一擦拭喷嘴

5A 第二擦拭喷嘴

6 第一喷嘴的室

6A 第二喷嘴的室

7 第一喷嘴开口

7A 第二喷嘴开口

8 限制罩壳(现有技术)

9 擦拭气体射流

10 气体射流冲击的上游的涂层

11 气体射流冲击的下游的涂层

12 涂层厚度

13 第一喷嘴上表面

13A 第二喷嘴上表面

14 平行挡板

15 垂直/横向挡板

16 气体冲击斑

17 限制区域

18 铰链

19 氧气传感器

20 致动器

Claims (15)

1.一种用于在工业热浸设施中控制沉积在镀有熔融金属(1)的运行金属条带上的镀覆层的厚度的气体擦拭设备，该气体擦拭设备包括主喷嘴单元(5)和副喷嘴单元(5A)，以将擦拭射流吹到该运行条带的表面上，所述主喷嘴单元(5)和所述副喷嘴单元(5A)分别设置有由加压非氧化气体馈送的主室和副室(6，6A)、并且至少设置有形成在该相应主喷嘴单元和该副喷嘴单元(5，5A)的端头中的主细长喷嘴狭缝和副细长喷嘴狭缝(7，7A)，所述端头各自包括在使用中面向该运行条带(1)的下游侧并与运行条带表面成某角度的外部顶侧(13，13A)，其中该副喷嘴单元(5A)在该主喷嘴单元端头的外部顶侧(13)上方邻近于该主喷嘴单元(5)，使得该副喷嘴单元(5A)的上部外表面(13A)被设计成在使用中与该运行条带表面形成介于5°与45°之间的角度，其中该第二狭缝开口(7A)的厚度介于该第一狭缝开口(7)的厚度的1.5倍与3倍之间，其特征在于，该副喷嘴单元(5A)的端头具有通过第一挡板(14)向下游延伸的外部顶侧(13A)，该第一挡板相对于该运行条带(1)成第一使用中角度，以便形成气体限制区域(17)，并且在于该气体擦拭设备还包括：

-致动器(20)，该致动器能够调整该第一挡板(14)的端头与该运行条带(1)之间的距离(d，d’)，所述第一挡板(14)通过铰链(18)相对于该第二喷嘴上表面(13A)可枢转地安装，使得所述致动器(20)能够改变所述第一挡板(14)与所述第二喷嘴上表面(13A)之间的角度；

-氧气传感器(19)，该氧气传感器设置在该气体限制区域(17)中、靠近该副喷嘴单元(5A)的第二狭缝开口(7A)，用于测量喷嘴位置下游的该运行条带(1)附近的氧气量，所述测量允许激活该致动器(20)并进一步改变该气体限制区域(17)的几何形状，特别是通过改变所述距离(d，d’)来改变，以便在需要时降低该气体限制区域(17)中的氧气含量，或者将其中的氧气含量保持在预定阈值以下。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，该副喷嘴单元(5A)的狭缝(7A)和该运行条带(1)之间的使用中距离与该主喷嘴单元(5)的狭缝(7)和该运行条带(1)之间的使用中距离之差介于5mm与30mm之间。

3.根据权利要求1所述的设备，其中，该第一挡板(14)在远离该副喷嘴单元端头的端部被第二挡板(15)延长，该第二挡板相对于该运行条带(1)成第二使用中角度，以便与该副喷嘴单元端头和该第一挡板(14)形成气体限制区域(17)。

4.根据权利要求3所述的设备，其中，该第二挡板(15)在使用中相对于该运行条带(1)基本上横向/垂直或向下游定向。

5.根据权利要求1所述的设备，其中，该第二喷嘴单元(5A)的狭缝在使用中在该运行条带(1)上的正交投影位于该主喷嘴单元(5)的擦拭气体的冲击斑(16)上方下游至少50mm处。

6.根据权利要求4所述的设备，其中，该第二挡板(15)端头在使用中在该运行条带(1)上的正交投影位于该主喷嘴单元(5)的擦拭气体的冲击斑(16)上方下游至少75mm至100mm处。

7.根据权利要求4所述的设备，其中，运行条带(1)到第二挡板(15)的距离介于5mm与30mm之间。

8.根据权利要求4所述的设备，其中，运行条带(1)到第一挡板(14)或运行条带(1)到第二挡板(15)的距离大于运行条带(1)到主喷嘴单元(5)的距离。

9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述主室和所述副室(6，6A)是非连通室。

10.一种气体擦拭系统，该气体擦拭系统包括若干横向隔室，每个隔室具有根据前述权利要求中任一项所述的气体擦拭设备，所述隔室在使用中位于该运行条带(1)的宽度上，用于在每个隔室中独立地改变气体擦拭射流。

11.一种使用根据权利要求1至9中任一项所述的气体擦拭设备来在工业热浸设施中控制沉积在运行金属条带上的镀覆层的厚度的方法，其中：

-第一加压非氧化气体射流通过该主喷嘴单元(5)吹在从热浸锅(2)出来的镀有熔融金属(1)的该金属条带上；

-第二加压非氧化气体射流通过该副喷嘴单元(5A)吹到从热浸锅(2)出来的镀有熔融金属(1)的该金属条带上，考虑到该条带的运行方向，该第二气体射流的冲击斑位于该第一气体射流的冲击斑附近或下游；

从该副喷嘴单元(5A)出来的气体流率受到控制，并且低于从该主喷嘴单元(5)出来的气体流率的40％。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，从该副喷嘴单元(5A)出来的气体流率介于从该主喷嘴单元(5)出来的气体流率的5％与30％之间。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，从该副喷嘴单元(5A)出来的气体流率介于从该主喷嘴单元(5)出来的气体流率的10％与20％之间。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，该第二狭缝(7A)的出口处的气体速度低于该主狭缝(7)的出口处的气体速度的50％。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，该加压气体是氮气。