DE112006004168B4

DE112006004168B4 - Gasabstreifvorrichtung mit Mehrfachdüsen

Info

Publication number: DE112006004168B4
Application number: DE112006004168.1T
Authority: DE
Inventors: Gun-Young Kim; Hae-Doo Park; Dong-Eun Lee; Won-Cheol Chung
Original assignee: Posco Co Ltd
Current assignee: Posco Co Ltd Pohang Si Kr; POSCO CO., LTD, POHANG-SI, KR
Priority date: 2006-12-08
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2014-02-27
Anticipated expiration: 2026-12-13
Also published as: CN101548027A; US20100031879A1; JP2010511789A; CN101548027B; US8113139B2; DE112006004168T5; WO2008069362A9; KR100843923B1; WO2008069362A1; JP5061198B2

Abstract

Gasabstreifvorrichtung, die folgendes aufweist: einen Körper (10), der ein Hochdruckgas enthält; und eine Mehrfachdüseneinheit (30), die an dem Körper (10) angeordnet ist, um das Hochdruckgas auf eine Oberfläche eines bewegten beschichteten Stahlbands auszustoßen, wobei der Körper (10) eine Kammer aufweist, die einen Raum (20) zur Aufnahme des Hochdruckgases definiert; und der Körper (10) eine Trennwand (14) hat, um den Raum (20) zur Aufnahme des Hochdruckgases in einen ersten und einen zweiten gleichförmigen Druckraum zu unterteilen, wobei in die Trennwand (14) Gasdurchtrittslöcher (14a) perforiert sind.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Gasabstreifvorrichtung zum Beschichten der Oberfläche eines Stahlbands mit einer Metallschmelze wie etwa Zinkschmelze, wobei die auf das Stahlband aufgebrachte Metallschmelzelösung abgestreift wird, um eine Überzugsdicke des Stahlbands einzustellen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung, welche die Oberfläche des beschichteten Stahlbands, das ein mit einer Metallschmelze gefülltes Schmelztauchbad durchläuft, durch einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrahl abstreifen kann, um selbst bei einer hohen Geschwindigkeit ein Verspritzen der Metallschmelze zu unterbinden und um eine Überzugsdicke (Beschichtungsdicke) des beschichteten Stahlbands stabil und gleichmäßig einzustellen.
Stand der Technik
Eine Mehrfachdüse als Gasabstreifvorrichtung ist bereits aus der JP H01 230 758 A bekannt. Diese Mehrfachdüse lässt sich in eine Hauptdüse und mehrere Hilfsdüsen untergliedern, wobei Hauptdüse und Hilfsdüsen mit unterschiedlichen Druckkammern kommunizieren. Ein Stahlband, insbesondere ein beschichtetes Stahlband, das durch Beschichten eines kaltgewalzten Stahlbands mit einer bestimmten Metallschmelze, beispielsweise Zinkschmelze, erhalten ist wird, hochkorrosionsbeständig und hat ein ästhetisches Aussehen.
Insbesondere wird dieses beschichtete Stahlband in letzter Zeit in elektronischen Erzeugnissen oder Automobilen verwendet und macht die Entwicklung eines Herstellungsverfahrens für ein beschichtetes Stahlband höherer Güte erforderlich.
Das Stahlband wird hauptsächlich mittels kontinuierlicher Schmelztauchverzinkung beschichtet.
Wie 1 zeigt, wird beispielsweise ein Stahlbandbund (kaltgewalztes Stahlband) S, das von einer Abrollhaspel abgewickelt wird, in einem Ofen durch eine Schweißeinrichtung und einen Einlauf-Schlingenbilder thermisch behandelt. Dann läuft das Stahlbandbund S durch eine Mundstück 114 durch ein mit Zinkschmelze 112 gefülltes Schmelztauchbad 110 und wird beschichtet.
Dann durchläuft das Stahlblech eine Gasabstreifvorrichtung 120 (oder eine Abstreifdüse), die über einem Schmelzespiegel des Schmelztauchbads angeordnet ist. Dabei wird die Metallschmelze (Zink) des Stahlbands S durch Hochdruckluft oder ein nichtaktives Gas wie etwa Stickstoff, nachstehend als 'Gas' bezeichnet, das auf das Stahlband geblasen wird, angemessen von dessen Oberflächen abgetragen. Dies ermöglicht es, das Stahlband hinsichtlich seiner Überzugsdicke einzustellen, wie in A von 1 gezeigt ist.
Danach mißt eine Meßlehre 130, ob das Stahlband auf eine passende Überzugsdicke beschichtet ist. Der Meßwert wird rückgeführt, um einen Gasausstoßdruck der Gasabstreifvorrichtung 120 und einen Abstand zwischen dem Stahlband S und der Gasabstreifvorrichtung 120 einzustellen, um dadurch eine Beschichtungsmenge des Stahlbands kontinuierlich zu steuern.
Dabei bezeichnen die Bezugszeichen 116 und 118 in 1, die nicht beschrieben sind, eine Senkwalze zum Leiten des Stahlbands in das Schmelztauchbad und eine Stabilisierungswalze zum Unterdrücken von Vibrationen des Stahlbands.
Wie oben beschrieben, ist die Gasabstreifvorrichtung (Abstreifdüse) 120 die wichtige Einrichtung zum Bestimmen einer Überzugsdicke des Stahlbands, um den Wünschen der Kunden zu genügen.
2 zeigt das Verspritzen einer Metallschmelze (Zinkschmelze), das bei einer Gasabstreifvorrichtung 120 auftritt.
Wie 2 zeigt, wird ein Hochgeschwindigkeits-Hochdruck-Gas durch Auslässe 122, beispielsweise zwischen oberen und unteren Lippen der Gasabstreifvorrichtung 120 gebildete Schlitze, ausgestoßen, um auf Oberflächen des Stahlbands aufzutreffen. Dabei werden auf das Stahlband aufgebrachte Metallschmelzepartikel, beispielsweise Zinkschmelzepartikel (nachstehend als Zinkspäne bezeichnet), verspritzt aufgrund der Auf- und Abwärtsbewegung von Gas mit einer hohen Geschwindigkeit.
Beispielsweise bewirkt in 2 das Gas, das mit hohem Druck und hoher Geschwindigkeit aus den Gasauslässen ausgestoßen wird, dass ein negativer Druckbereich um die Auslässe herum gebildet wird, da sich das Gas rasch bewegt, so dass die Zinkspäne d von den Oberflächen des beschichteten Stahlbands weggespritzt werden.
Gegenwärtig wird zur Steigerung der Produktion des beschichteten Stahlbands das Stahlband mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt. Ferner ist es zur Senkung der Kosten des Stahlbands erforderlich, dass das Stahlband mit einer Metallschmelzeschicht bis zu einer Dicke beschichtet wird, die innerhalb eines gewünschten Ausmaßes möglichst gering ist.
Im Fall einer dünnen Beschichtung sollten größere Bereiche der Metallschmelze von den Oberflächen des beschichteten Stahlbands abgetragen werden, welches das Schmelztauchbad durchläuft, das durch das Bezugszeichen 110 in 1 gezeigt ist. Deshalb erfordert dies, dass sich Gas mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt, um dadurch einen Kollisionsdruck zu erhöhen.
Wie oben beschrieben, verstärkt jedoch die höhere Geschwindigkeit des ausgestoßenen Gases das Verspritzen der Zinkspäne proportional, so dass die Ausstoßgeschwindigkeit des Gases begrenzt erhöht wird.
Die Zinkspäne d, die, wie oben beschrieben, verspritzt werden, werden an den Auslässen der Gasabstreifvorrichtung oder um diese herum abgelagert, was bewirkt, dass das Gas mit ungleichmäßiger Verteilung entlang einer Breitenrichtung des Stahlbands ausgestoßen wird. Dies resultiert in einer mangelhaften Beschichtung des Stahlbands.
Um ein Verspritzen der Metallschmelze während des dünnen Beschichtens zu unterbinden, bewegt sich also derzeit das Stahlband mit einer geringeren Geschwindigkeit, um beschichtet zu werden, und begrenzt somit eine Hochgeschwindigkeitsbewegung des Stahlbands und verschlechtert schließlich die Produktion des Stahlbands.
In letzter Zeit ist ein Hauptanliegen im Zusammenhang mit der Gasabstreifvorrichtung 120, das Gas mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck auszustoßen und gleichzeitig das Stahlband rascher zu bewegen und ein Verspritzen der Zinkspäne, das die Güte des Erzeugnisses nachteilig beeinflusst, maximal zu unterdrücken.
Herkömmlich werden verschiedene Technologien bezüglich der Gasabstreifvorrichtung vorgeschlagen, um ein Verspritzen der Zinkspäne zu unterdrücken. Diese Technologien erfordern jedoch eine von der Gasabstreifvorrichtung verschiedene komplizierte separate Konstruktion. Ferner wird bei diesen Technologien ein Verspritzen der Zinkspäne in einem tatsächlichen Beschichtungsverfahren nicht wirksam unterbunden.
Offenbarung der Erfindung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die obigen Probleme des Stands der Technik zu lösen, und deshalb ist es ein Aspekt der vorliegenden Erfindung, eine Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung bereitzustellen, welche die Oberfläche eines Stahlbands, das ein mit Metallschmelze gefülltes Schmelztauchbad durchläuft, durch einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrahl abzustreifen und gleichzeitig selbst während einer Hochgeschwindigkeitsbeschichtung ein Verspritzen von Zinkspänen zu unterdrücken.
Ein anderer Aspekt der Erfindung ist es, eine Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung bereitzustellen, bei der eine Vielzahl von gleichförmigen Druckräumen (Kammern) gebildet sind, um zu gewährleisten, dass ein Gasstrahl durch die Mehrfachdüseneinheit entlang einer Breitenrichtung eines Stahlbands gleichmäßig versprüht wird und ferner turbulente Komponenten des Gasstrahls unterbunden werden, so dass der Strahl stabil versprüht werden kann.
Technische Lösung
Nach einem Aspekt der Erfindung weist die Gasabstreifvorrichtung folgendes auf: einen Körper, der ein Hochdruckgas enthält; und eine Mehrfachdüseneinheit, die an dem Körper angeordnet ist, um das Hochdruckgas auf eine Oberfläche eines bewegten beschichteten Stahlbands auszustoßen.
Bevorzugt ist der Körper als eine Kammer ausgebildet, die einen Raum zur Aufnahme des Hochdruckgases definiert, das durch ein an den Körper angeschlossenes Gaseinleitungsrohr zugeführt wird, und Gasausblaslöcher sind in eine Seitenwand der Kammer perforiert, wo die Mehrfachdüseneinheit installiert ist, um das Hochdruckgas durch diese zu sprühen.
Stärker bevorzugt hat der Körper eine Trennwand, um den Raum zur Aufnahme des Hochdruckgases in einen ersten und einen zweiten gleichförmigen Druckraum zu unterteilen, wobei in die Trennwand Gasdurchtrittslöcher perforiert sind.
Die Mehrfachdüseneinheit weist folgendes auf: eine Hauptdüse, die an der Seitenwand der Kammer des Körpers angeordnet ist, um mit den Gasausblaslöchern in der Kammer zu kommunizieren; und mindestens eine Zusatzdüse, die über bzw. unter der Hauptdüse angeordnet ist, um mit den Gasausblaslöchern zu kommunizieren.
Bevorzugt weist die Hauptdüse eine Düse auf, und die Zusatzdüse weist erste und zweite Zusatzdüsen auf, die über bzw. unter der Hauptdüse angeordnet sind.
Außerdem weist die Gasabstreifvorrichtung ferner einen im Inneren der Hauptdüse gebildeten dritten gleichförmigen Druckraum auf, der durch die Gasausblaslöcher mit dem zweiten gleichförmigen Druckraum der Kammer kommuniziert.
Die Hauptdüse und die Zusatzdüse weisen obere und untere Lippen auf, die mit der Seitenwand der Kammer verbunden sind, wobei die oberen und unteren Lippen Haupt- und Zusatzgasauslässe definieren.
Die Haupt- und Zusatzgasauslässe sind ausgehend von der Kammer sequentiell in einem vorbestimmten Abstand in einer Bewegungsrichtung des Stahlbands angeordnet.
Die Kammer des Körpers weist folgendes auf: einen Kammerkörper, in dem das Hochdruckgas enthalten ist; und eine Lippenabstützeinheit, die an dem Kammerkörper angeordnet ist und in der die Lippen der Mehrfachdüseneinheit vorgesehen sind.
Die Lippenabstützeinheit weist folgendes auf: Lippenabstützungen, die mit den oberen und unteren Lippen der Haupt- und der Zusatzdüsen schräg und bewegbar in Eingriff sind; und einen Abstützkörper, der Gasausblasöffnungen zum Ausblasen des in der Kammer enthaltenen Hochdruckgases zu den zwischen den Lippen gebildeten Gasausblasauslässen hin hat, wobei der Abstützkörper mit den Lippenabstützungen integral verbunden ist, um die Abstreifeinrichtung gegenüber Belastung abzustützen.
Die Gasabstreifvorrichtung weist ferner eine erste Gasführung auf, die in den gleichförmigen Druckräumen der Kammer angeordnet und ausgebildet ist, um eine Menge des zu der Haupt- und der Zusatzdüse strömenden Hochdruckgases einzustellen.
Die erste Gasführung weist Führungsplatten auf, die mit einer entsprechenden der Lippenabstützungen zur Abstützung der Hauptdüse in der Lippenabstützeinheit drehbar verbunden sind, wobei die Führungsplatten durch eine Antriebseinheit, die ihnen vertikal zugeordnet ist, in der Kammer drehbar installiert sind.
Die Antriebseinheit ist an der Seitenwand der Kammer so angeordnet, dass sie einen Durchfluss des Hochdruckgases nicht stört, und weist einen Antriebszylinder auf, mit dem die Führungsplatten verbunden sind.
Die Gasabstreifvorrichtung weist ferner eine zweite Gasführung auf, die in den gleichförmigen Druckräumen der Kammer angeordnet und ausgebildet ist, um zu ermöglichen, dass das Hochdruckgas in einer gleichmäßigen Menge zu der Hauptdüse und der Zusatzdüse strömt.
Die zweite Gasführung weist die Führungsplatten auf, die eine Gasdurchtrittsöffnung in dem zweiten gleichförmigen Druckraum definieren und gleichzeitig einen vierten gleichförmigen Druckraum dazwischen bilden.
Vorteilhafte Auswirkungen
Bei einer Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung nach der Erfindung wird die Oberfläche eines Stahlbands, das ein mit einer Metallschmelze gefülltes Schmelztauchbad durchläuft, durch einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrahl abgestreift. Dabei wird selbst während einer Hochgeschwindigkeits-Beschichtung ein Verspritzen von Zinkspänen wirkungsvoll verhindert, so dass dadurch die Produktivität des Beschichtungsverfahrens gesteigert wird.
Außerdem sind im Inneren der Gasabstreifvorrichtung eine Vielzahl von gleichförmigen Druckräumen (Kammern) gebildet, um sicherzustellen, dass ein Gasstrahl gleichmäßig durch die Mehrfachdüseneinheit entlang einer Breitenrichtung des Stahlbands gesprüht wird. Ferner werden turbulente Komponenten verhindert, um sicherzustellen, dass der Strahl stabil versprüht wird.
Deshalb verhindert die Gasabstreifvorrichtung mit der Mehrfachdüseneinheit ein Verspritzen von Zinkspänen durch Einstellen einer Überzugsdicke des Stahlbands. Dies ermöglicht ferner, dass das Gas gleichmäßig entlang einer Breitenrichtung des Stahlbands ausgestoßen wird, was schließlich die Überzugsgüte des Stahlbands verbessert.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich im Einzelnen aus der nachstehenden genauen Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen; diese zeigen in:
1 eine Perspektivansicht, die ein Beispiel einer herkömmlichen kontinuierlichen Schmelztauchverzinkungsvorrichtung zeigt;
2 eine Ansicht, die das Verspritzen von Zinkspänen bei einer herkömmlichen Gasabstreifvorrichtung (Abstreifdüse) zeigt;
3 eine schematische Ansicht, die eine Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung nach der Erfindung zeigt;
4 eine Ansicht, die das Gasabstreifen durch die Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung nach der Erfindung zeigt;
5 ein Diagramm, das Kollisionsdrücke von Abstreifgasen auf ein Stahlband bei einer herkömmlichen Einzeldüsenvorrichtung bzw. einer Mehrfachdüsenvorrichtung der Erfindung zeigt;
6 ein Diagramm, das negative Drücke zeigt, die bei der herkömmlichen Einzeldüsenvorrichtung bzw. einer Mehrfachdüsenvorrichtung der Erfindung um eine entsprechende Düse herum erzeugt werden, wobei (a) ein Diagramm ist, das negative Drücke zeigt, die auf Niveaus 10 cm die Düse aufwärts und abwärts erzeugt werden; und (b) ein Diagramm ist, das negative Drücke zeigt, die auf Niveaus 20 cm die Düse aufwärts und abwärts erzeugt werden;
7 eine Ansicht, die den Betrieb einer Dreidüsen-Gasabstreifvorrichtung nach der Erfindung zeigt;
8 eine Ansicht, die eine Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zeigt;
9 eine auseinandergezogene Perspektivansicht von 8;
10 eine Ansicht, die eine Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt;
11 eine Teil-Rückansicht von 10;
12 eine teilweise weggebrochene Perspektivansicht von 10; und
13 eine Konstruktionsansicht, die eine Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung nach einer weiteren anderen Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Beste Art, die Erfindung auszuführen
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung im Einzelnen beschrieben.
Eine Gasabstreifvorrichtung (oder eine Abstreifdüse) stellt eine Überzugsdicke eines Stahlbands ein. In der Gasabstreifvorrichtung wird ein Hochdruckgas (Luft oder inaktives Gas) mit hoher Geschwindigkeit durch eine Düse derselben geblasen, um auf ein Stahlband aufzutreffen, wodurch ein Kollisionsdruck erzeugt wird.
Dabei bewirkt der höhere Druck des Sprühgases, dass sich Gaspartikel dynamischer bewegen, wodurch das Abstreifen einer Überzugsschicht des Stahlbands auf eine geringe Dicke erfolgt.
Wenn sich das Stahlband rascher bewegt, sollte ferner mehr Gas an dem Abstreifen pro Zeiteinheit beteiligt sein, so dass das Gas mit einem höheren Druck und einer höheren Geschwindigkeit ausgestoßen werden sollte.
Wenn es beispielsweise um eins Gasabstreifen zum Einstellen einer Überzugsdicke des Stahlbands geht, wird die Überzugsdicke in Abhängigkeit von einer Bewegungsgeschwindigkeit des Stahlbands, einem Druck und einer Geschwindigkeit des aus der Düse gesprühten Gases und einem Zwischenraum zwischen dem Stahlband und der Düse verändert.
Wenn jedoch das Stahlband dünn beschichtet werden muss, kann sich das Stahlband rascher bewegen, indem das Gas mit einem höheren Druck aus der Düse gesprüht und folglich ein Kollisionsdruck des Gases in bezug auf das Stahlband erhöht wird.
Dabei treffen die Hochgeschwindigkeits-Gaspartikel auf das Stahlband auf und werden umgeleitet, um sich mit einer hohen Geschwindigkeit entlang einer Längsrichtung des Stahlbands zu bewegen. Das entlang einer Längsrichtung des Stahlbands strömende Gas erzeugt Scherbeanspruchungen an Oberflächen einer auf das Stahlband aufgebrachten Metallschmelze. Das Gas wird nachstehend als ein 'Wandstrahl' bezeichnet.
Wenn also eine solche Scherbeanspruchung die Oberflächenspannung einer geschmolzenen Überzugsschicht des Stahlbands überschreitet, fallen Partikel der geschmolzenen Überzugsschicht ab und bewirken ein Verspritzen von Metallspänen oder Zinkspänen, wie in 2 gezeigt ist.
Beispielsweise werden dabei bei der herkömmlichen, eine Einzeldüse verwendenden Gasabstreifvorrichtung gemäß 2 die Zinkspäne verspritzt, wenn sich das Stahlband mit einer Geschwindigkeit von 160 m/min. bewegt und auf eine Überzugsdicke von bis zu 40 g/m² beschichtet wird.
Wenn sich also bei der herkömmlichen Gasabstreifvorrichtung (Abstreifdüse) das Stahlband mit einer Geschwindigkeit von mindestens 160 m/min. bewegt, wird das Stahlband kaum auf eine Überzugsdicke von bis zu 40 g/m² beschichtet.
Das heißt, angesichts einer rasch ansteigenden Nachfrage nach beschichtetem Stahlband zur Verwendung in beispielsweise Automobilen oder elektrischen Erzeugnissen ist das Hochgeschwindigkeitsbeschichten oder dünne Beschichten an Grenzen gestoßen.
Deshalb gewährleistet die Gasabstreifvorrichtung der vorliegenden Erfindung selbst bei einer hohen Geschwindigkeit das Beschichten des Stahlbands auf eine geringe Dicke.
Ausführungsart der Erfindung
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachstehend im Einzelnen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Zunächst zeigt 3 eine Grundkonfiguration einer Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung 1.
Wie 3 zeigt, weist die Gasabstreifvorrichtung 1, welche die Mehrfachdüseneinheit hat, einen Körper 10 zur Aufnahme eines Hochdruckgases (Luft oder inaktives Gas) und eine Mehrfachdüseneinheit 30 auf, die an dem Körper installiert ist, um das Hochdruckgas auf ein bewegtes, beschichtetes Stahlband auszustoßen.
Dabei ist der Körper 10 als eine Kammer ausgebildet, die einen Raum 20 zur Aufnahme des Hochdruckgases darin definiert. Eine solche Kammer ist mit einem Rahmen verbunden, der die Vorrichtung an beiden Seiten des bewegten Stahlbands fixiert.
Ferner sind Gasausblaslöcher 12a in eine Seitenwand 12 der Kammer perforiert, wo die Mehrfachdüseneinheit 30 installiert ist, um das Hochdruckgas durch sie hindurch zu sprühen.
Außerdem hat der Körper 10 eine horizontale Trennwand 14 zum Unterteilen des Raums 20 in einen ersten und einen zweiten gleichförmigen Druckraum 20a, 20b. In die Trennwand 14 sind Gasdurchtrittslöcher perforiert.
Wie nachstehend im einzelnen erläutert wird, weist der Körper 10 ferner bevorzugt einen dritten gleichförmigen Druckraum 20c auf, der im Inneren einer Hauptdüse 32 gebildet ist und mit dem zweiten gleichförmigen Druckraum 20b der Kammer durch die Gasausblaslöcher 12a kommuniziert.
Wie 3 zeigt, wird folglich Gas mit einem hohen Druck durch ein Hochdruckzuleitungsrohr 18 zugeführt, das an eine Seitenwand (16 in 9) der Kammer 10 oder einen oberen Teil davon angeschlossen ist. Wenn das Gas durch das angeschlossene Hochdruckzuleitungsrohr 18 zugeführt wird, wird das Gas aus dem ersten gleichförmigen Druckraum 20a durch die Gasdurchtrittslöcher 14a dem zweiten gleichförmigen Druckraum 20b zugeführt. Anschließend wird das Gas durch die in die Seitenwand der Kammer perforierten Gasausblaslöcher 12a zu dem dritten gleichförmigen Druckraum 20c abgeleitet, der im Inneren der Hauptdüse 32 angeordnet ist.
Auf diese Weise wird das Hochdruckgas auf jeden der gleichförmigen Druckräume gleichmäßig verteilt und dann durch die Hauptdüse 32 und erste und zweite Zusatzdüsen 34 und 36 der Mehrfachdüseneinheit 30 gesprüht.
Das heißt, das Hochdruckgas wird entlang einer Breitenrichtung des Stahlbands durch die Hauptdüse 32 und die ersten und zweiten Zusatzdüsen 34 und 36 gleichmäßig ausgestoßen, so dass das Stahlband mit einer gleichmäßigen Dicke beschichtet werden kann.
Wie 3 zeigt, ist die Mehrfachdüseneinheit 30 an der Seitenwand der Kammer angeordnet, um mit den in die Seitenwand 12 der Kammer 10 perforierten Gasausblaslöchern 12a zu kommunizieren. Ferner weist die Mehrfachdüseneinheit 30 die Hauptdüse 32 zum Einstellen einer Überzugsdicke des Stahlbands und die ersten und zweiten Zusatzdüsen 34 und 36 auf, die zur Verbindung mit den Gasausblaslöchern über und unter der Hauptdüse 32 angeordnet sind. Dabei dienen die Zusatzdüsen 34 und 36 dazu, ein Verspritzen der Metallschmelze zu verhindern.
Das heißt, gemäß den Charakteristiken der Erfindung weist die Gasabstreifvorrichtung 1 die Hauptdüse 32 und mindestens eine Zusatzdüse, bevorzugt die ersten und zweiten Zusatzdüsen 34 und 36 auf, die sequentiell über und unter der Hauptdüse 32 angeordnet sind.
Die Bezugszeichen 32c, 34c und 36c in 3, die nicht beschrieben sind, bezeichnen Gasausblasauslässe der Düsen.
4 zeigt Gas, das auf ein Stahlband auftrifft, wenn es durch eine Mehrfachdüseneinheit 30 gesprüht wird, die eine Hauptdüse 32 und mindestens eine Zusatzdüse (erste Zusatzdüse) 34 aufweist.
Dabei trifft, wie 4 zeigt, ein Hauptgas G1, das aus der Hauptdüse 32 gesprüht wird, auf Oberflächen des Stahlbands S auf, um dessen Überzugsdicke einzustellen. Ein Gas G2, das aus der ersten Zusatzdüse 34 gesprüht wird, umgibt das Hauptgas G1, um dadurch ein Verspritzen von Zinkspänen (Metallspänen) zu verhindern, wie unter Bezugnahme auf 2 beschrieben ist.
Beispielsweise kann das aus der Hauptdüse gesprühte Gas entlang einer Längsrichtung des Stahlbands eine Scherbeanspruchung haben, die größer als die Oberflächenspannung einer Überzugsschicht ist. In diesem Fall umgibt jedoch das aus der ersten Zusatzdüse ausgestoßene Gas das Hauptgas aus der Hauptdüse, wodurch ein Verspritzen von Zinkspänen durch das aus der Hauptdüse ausgestoßene Gas verhindert wird.
5 zeigt einen Kollisionsdruck von Gas in bezug auf ein Stahlband in einem Fall, in dem eine herkömmliche Einzeldüse verwendet wird, bzw. Haupt- und Zusatzdüsen gemeinsam verwendet werden.
Dabei ist, wie 5 zeigt, im Fall der Verwendung der Zusatzdüse der Kollisionsdruck des Gases in bezug auf das Stahlband in einer Bewegungsrichtung des Stahlbands höher als in einem Fall, in dem nur die Einzeldüse (mit 'keine Zusatzdüse' bezeichnet) verwendet wird.
Das heißt, gemäß der Erfindung wirken das aus der Hauptdüse ausgestoßene Gas und das aus der Zusatzdüse ausgestoßene Gas zusammen und erhöhen einen Kollisionsdruck des gesamten Gases in bezug auf das Stahlband. Gleichzeitig verhindert das aus der Zusatzdüse ausgestoßene Gas ein Verspritzen von Zinkspänen.
Wenn also eine Beschichtungsmenge mit dem Gas eingestellt wird, das mit einer identischen Geschwindigkeit bei der herkömmlichen Einzeldüse bzw. bei den Haupt- und Zusatzdüsen ausgestoßen wird, wird der Kollisionsdruck des gesprühten Gases in bezug auf das Stahlband im Fall der Gasabstreifvorrichtung 1 der Erfindung erhöht, was gewährleistet, dass das Stahlband dünn beschichtet und gleichzeitig das Verspritzen von Zinkspänen unterdrückt wird.
Die 6a und 6b zeigen negative Drücke, die auf Niveaus von 10 cm und 20 cm von der Mitte der Düse in bezug auf eine Bewegungsrichtung eines Stahlbands erzeugt werden.
Dabei wird, wie 6b zeigt, in einem Fall, in dem die Hauptdüse 32 und die Zusatzdüsen 34 verwendet werden, die Geschwindigkeit des Wandstrahls ungenügend verringert. Dies erzeugt einen negativen Druck, der aus der Hochgeschwindigkeitsgasströmung in Bereichen resultiert, die von einem Kollisionspunkt entlang einer Längsrichtung des Stahlbands ein wenig entfernt sind, d. h. 20 cm nach oben und unten von der Mitte der Düsen. Dies bewirkt möglicherweise ein Verspritzen der Zinkspäne.
Wie jedoch 6a zeigt, tritt ein negativer Druck infolge der Hochgeschwindigkeitsgasströmung in Bereichen, die von dem Kollisionspunkt entlang einer Längsrichtung des Stahlbands weniger weit entfernt sind, d. h. 10 cm nach oben und unten von der Mitte der Düse, kaum auf.
Wie 3 zeigt, ist also die zweite Zusatzdüse 36 bevorzugt gemeinsam mit der ersten Zusatzdüse 34 installiert. Dies erhöht den Umgebungsdruck und eliminiert einen negativen Druck, der teilweise an dem Stahlband um die Düsen der Gasabstreifvorrichtung (Abstreifdüse) herum erzeugt wird, so dass dadurch ein aktivierter positiver Druck gebildet wird. Dies verhindert ein Verspritzen von Zinkspänen an der gesamten geschmolzenen Überzugsschicht des Stahlbands.
7 zeigt die Verteilung von Sprühgas in einem am meisten wünschenswerten Fall, in dem eine Hauptdüse 32 und erste und zweite Zusatzdüsen 34 und 36 in einer Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung 1 verwendet werden.
Die Hauptdüse 32 und die erste Zusatzdüse 34 der Mehrfachdüseneinheit 30 stoßen zum Gasabstreifen erforderliche Gase G1 und G2 aus, was Hochgeschwindigkeits-Dünnbeschichtungsbedingungen genügt.
Die zweite Zusatzdüse 36 stößt ein Gas G3 mit einer relativ geringeren Geschwindigkeit als die Hauptdüse und die erste Zusatzdüse aus. Die aus der Hauptdüse mit einer hohen Geschwindigkeit gesprühten Gaspartikel treffen also auf das Stahlband auf und werden mit Gaspartikeln vermischt, die aus mindestens der zweiten Zusatzdüse (bevorzugt der ersten und zweiten Zusatzdüse) mit einer geringeren Geschwindigkeit ausgestoßen werden, um die Gesamtgasgeschwindigkeit zu verringern. Dies ermöglicht folglich, dass sich der Wandstrahl mit einer geringeren Geschwindigkeit entlang einer Längsrichtung des Stahlbands bewegt. Dies schwächt die Scherbeanspruchung ab und hemmt somit ein Verspritzen von Zinkspänen.
Die 8 bis 13 zeigen genaue Ausbildungen einer Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung 1 der Erfindung, deren grundsätzliche Funktionen oben erläutert worden sind.
Zunächst zeigen die 8 und 9 eine Gasabstreifvorrichtung 1, die eine Lippenabstützeinheit 24 nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung von 3 aufweist.
Beispielsweise ist der Körper 10 der oben beschriebenen Erfindung als eine Kammer ausgebildet und weist folgendes auf: einen Raum 20 zur Aufnahme eines Hochdruckgases, der aus einem ersten bis dritten gleichförmigen Druckraum 20a, 20b und 20c besteht, einen Kammerkörper 22, der an dem Fixierrahmen festgelegt ist, und eine Lippenabstützeinheit 24, die an dem Kammerkörper vorgesehen ist und eine Hauptdüse und erste und zweite Zusatzdüsen hat.
Dabei weist die Lippenabstützeinheit 24 Lippenabstützungen 26 und einen Abstützkörper 28 auf. Mit den Lippenabstützungen 26 sind obere und untere Lippen der Haupt-, ersten und zweiten Düsen 32, 34 und 36 schräg und bewegbar in Eingriff. Der Abstützkörper 28 hat Gasausblasöffnungen 28a zum Ausblasen des Hochdruckgases zu Gasausblasauslässen hin und ist mit den Lippenabstützungen integral verbunden, um die Abstreifeinrichtung gegenüber Belastung abzustützen.
Bei der Gasabstreifvorrichtung 1 nach der modifizierten Ausführungsform der Erfindung, die in den 8 und 9 gezeigt ist, bildet also die Lippenabstützeinheit 24 einen Hauptkörper, um eine Last abzustützen. Um den Kammerkörper 22 der Erfindung ausreichend stark zu machen, braucht also eine Dicke des Kammerkörpers 22, der in Eingriff mit der Lippenabstützeinheit 24 und daran fixiert ist, diejenige eines Kammerkörpers einer herkömmlichen Gasabstreifvorrichtung nicht zu überschreiten.
Um den Kammerkörper 22 zu bauen, werden dabei Flansche f mit drei abgewinkelten Teilen 22a, 22b und 22c mit Bolzen und Muttern zusammengebaut, um zu ermöglichen, dass separate Komponenten darin installiert werden, wenn die Gasabstreifvorrichtung gewartet und repariert oder gefertigt wird. Das obere und untere Teil 22a und 22c der Kammer sind mit den oberen bzw. unteren Lippenabstützungen 26 der Lippenabstützeinheit verbunden.
Dabei weisen die Hauptdüse 32 und die ersten und zweiten Zusatzdüsen 34 und 36 die Hauptlippe 32a und 32b und die ersten und zweiten oberen und unteren Lippen 34a, 34b; 36a, 36b auf, die an den Lippenabstützungen 26 der Lippenabstützeinheit 24 angebracht und davon entfernt werden können. Diese Haupt-, ersten und zweiten oberen und unteren Lippen sind an schrägen Oberflächen der Lippenabstützungen 26 schräg installiert.
Dabei sind in die Lippen Schlitze h perforiert, um die Lippen durch diese hindurch an den schrägen Oberflächen der Lippenabstützungen 26 zu verbolzen. Dies ermöglicht es, die Lippen einstellbar zu positionieren.
Wie die 8 und 9 zeigen, ist dadurch bei der Gasabstreifvorrichtung 1 der Erfindung ein Hauptauslaß 32c an einem distalen Ende der zentralen Hauptlippen 32a und 32b gebildet. Erste Zusatzauslässe 34c sind zwischen den Hauptlippen und den ersten oberen und unteren Zusatzlippen 34a und 34b gebildet. Gleichermaßen sind zweite Zusatzauslässe 36c zwischen den ersten oberen und unteren Zusatzlippen 34a und 34b bzw. zwischen den zweiten oberen und unteren Zusatzlippen 34a, 34b, 36a und 36b gebildet.
Wichtig ist, dass der Hauptauslaß 32c dem Stahlband am nächsten benachbart liegt und dann die ersten und zweiten Zusatzauslässe 34c und 36c der ersten und zweiten Zusatzdüsen sequentiell gleich neben dem Hauptauslaß 32c liegen.
Wenn also Gase mit einer identischen Geschwindigkeit ausgestoßen werden, zeigt das aus dem Hauptauslaß ausgestoßene Gas den höchsten Kollisionsdruck in bezug auf das Stahlband, gefolgt von den ersten und zweiten Zusatzdüsen. Was die Geschwindigkeit des auf das Stahlband gesprühten Gases angeht, wird das Gas aus dem zweiten Zusatzauslaß, der in einer größten Entfernung angeordnet ist, am langsamsten ausgestoßen.
Wie 7 zeigt, stellt dabei das aus dem Hauptauslaß und den ersten Zusatzauslässen ausgestoßenes Gas eine Überzugsdicke des Stahlbands ein. Dabei verringert das aus den ersten und zweiten Zusatzauslässen ausgestoßene Gas den Wandstrahl, wodurch ein Verspritzen von Zinkspänen verhindert wird.
Dabei bezeichnet das Bezugszeichen 16 von 9 eine Seitenwand des Körpers (Kammer) 10.
Die 10 bis 12 zeigen Gasabstreifvorrichtungen 1 nach weiteren Ausführungsformen der Erfindung.
Wie in 10 gezeigt ist, weist die Gasabstreifvorrichtung nach der modifizierten Ausführungsform der Erfindung ferner eine erste Gasführung 50 auf, die in dem zweiten gleichförmigen Druckraum der Kammer angeordnet und ausgebildet ist, um eine Menge eines zu den Haupt- und Zusatzdüsen strömenden Hochdruckgases einzustellen.
Die erste Gasführung 50 weist Führungsplatten 50a und 50b auf, die mit einer entsprechenden der Lippenabstützungen 26 zum Abstützen der Hauptdüse 32 drehbar verbunden sind. Die Führungsplatten 50a und 50b sind durch eine Antriebseinheit 52 oder einen Antriebszylinder, der ihnen senkrecht zugeordnet ist, in dem zweiten gleichförmigen Druckraum drehbar installiert.
Die Führungsplatten 50a und 50b werden also durch den Antriebszylinder 52 um eine Lippenabstützeinheit geschwenkt. Dadurch wird die Menge eines inneren Gases, das zu den ersten und zweiten Zusatzdüsen 34 und 36 strömt, eingestellt.
Wie die 11 und 12 zeigen, ist dabei die Antriebseinheit 52 oder der Antriebszylinder vertikal in einem Vorsprung 16a angeordnet, der an einer Seitenwand 16 des Körpers (Kammer) 10 und innerhalb einer Abdeckung 51 gebildet ist, um einen Durchfluß des Hochdruckgases nicht zu stören. Mit dem Antriebszylinder 52 sind ferner die Führungsplatten verbunden.
Infolgedessen werden bei in Betrieb befindlichem Antriebszylinder die Führungsplatten 50a und 50b um einen Gelenkpunkt der Lippenabstützeinheit gedreht, um eine Menge des zu den ersten und zweiten Zusatzdüsen 34 und 36 strömenden Gases einzustellen.
Dabei sind, obwohl dies in den Zeichnungen nicht mit Bezugszeichen bezeichnet ist, in einer Konstruktion mit Schlitzen und Gelenkbolzen, die sich in Abhängigkeit von der Drehung der Führungsplatten bewegen können, Stangen des Antriebszylinders jeweils mit den Führungsplatten verbunden.
Dabei werden dann, wenn der Antriebszylinder 52 durch den Hub der identisch arbeitenden Stangen bewegt wird, die oberen und unteren Führungsplatten um einen identischen Betrag gedreht. Wenn der Antriebszylinder 52 dagegen separat angetrieben wird, können die oberen und unteren Führungsplatten hinsichtlich des Ausmaßes ihrer Drehung separat eingestellt werden.
13 zeigt eine Gasabstreifvorrichtung 1 nach einer weiteren anderen Ausführungsform der Erfindung.
Die Gasabstreifvorrichtung nach dieser modifizierten Ausführungsform der Erfindung weist ferner eine zweite Gasführung 54 auf, d. h. Führungsplatten, die in einem zweiten gleichförmigen Druckraum der Kammer angeordnet und ausgebildet sind, um zu ermöglichen, daß ein Hochgeschwindigkeitsgas in einer gleichmäßigen Menge zu den Haupt- und Zusatzdüsen strömt.
Folglich definieren die zweiten Führungsplatten 54 eine Gasdurchtrittsöffnung in dem zweiten gleichförmigen Druckraum und bilden gleichzeitig einen vierten gleichförmigen Druckraum 20d dazwischen. Dies stellt sicher, dass Gas aus der Hauptdüse und den ersten und zweiten Zusatzdüsen mit gleichmäßiger Verteilung ausgestoßen wird, und zwar auch bei einer Änderung der Durchflußrate oder des Drucks des Gases.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Wie oben ausgeführt, kann gemäß beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung eine Mehrfachdüsen-Gasabstreifvorrichtung die Oberfläche eines Stahlbands, das ein mit Metallschmelze gefülltes Schmelztauchbad durchläuft, durch einen Hochgeschwindigkeitsgastrahl abstreifen. Außerdem wird selbst während einer Hochgeschwindigkeitsbeschichtung ein Verspritzen der Metallschmelze unterbunden, und schließlich kann eine Überzugsdicke (Überzugsmenge) des Stahlbands stabil und gleichmäßig eingestellt werden.
Die vorliegende Erfindung ist zwar in Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden; für den Fachmann ist jedoch ersichtlich, dass Modifikationen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Umfang der Erfindung gemäß der Definition in den beigefügten Ansprüchen abzuweichen.

Claims

Gasabstreifvorrichtung, die folgendes aufweist: einen Körper (10), der ein Hochdruckgas enthält; und eine Mehrfachdüseneinheit (30), die an dem Körper (10) angeordnet ist, um das Hochdruckgas auf eine Oberfläche eines bewegten beschichteten Stahlbands auszustoßen, wobei der Körper (10) eine Kammer aufweist, die einen Raum (20) zur Aufnahme des Hochdruckgases definiert; und der Körper (10) eine Trennwand (14) hat, um den Raum (20) zur Aufnahme des Hochdruckgases in einen ersten und einen zweiten gleichförmigen Druckraum zu unterteilen, wobei in die Trennwand (14) Gasdurchtrittslöcher (14a) perforiert sind.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Hochdruckgas durch ein an den Körper angeschlossenes Gaseinleitungsrohr (18) zuführbar ist; und wobei Gasausblaslöcher (12a) in eine Seitenwand (12) der Kammer perforiert sind, wo die Mehrfachdüseneinheit (30) installiert ist, um das Hochdruckgas durch diese zu sprühen.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Mehrfachdüseneinheit folgendes aufweist: eine Hauptdüse (32), die an der Seitenwand (12) der Kammer des Körpers angeordnet ist, um mit den Gasausblaslöchern (12a) in der Kammer zu kommunizieren; und mindestens eine Zusatzdüse, die über bzw. unter der Hauptdüse (32) angeordnet ist, um mit den Gasausblaslöchern (12a) zu kommunizieren.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Hauptdüse (32) eine Düse aufweist, und die Zusatzdüse erste und zweite Zusatzdüsen (34, 36) aufweist, die über bzw. unter der Hauptdüse (32) angeordnet sind.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, die ferner einen im Inneren der Hauptdüse (32) gebildeten dritten gleichförmigen Druckraum (20c) aufweist, der durch die Gasausblaslöcher (12a) mit dem zweiten gleichförmigen Druckraum (20b) der Kammer-kommuniziert.
Gasabstreifvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Hauptdüse (32) und die Zusatzdüse obere und untere Lippen aufweisen, die mit der Seitenwand der Kammer verbunden sind, wobei die oberen und unteren Lippen Haupt- und Zusatzgasauslässe (32c, 34c, 36c) definieren.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Haupt- und Zusatzgasauslässe (32c, 34c, 36c) ausgehend von der Kammer sequentiell in einem vorbestimmten Abstand in einer Bewegungsrichtung des Stahlbands angeordnet sind.
Gasabstreifvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Kammer des Körpers folgendes aufweist: einen Kammerkörper, in dem das Hochdruckgas enthalten ist; und eine Lippenabstützeinheit (24), die an dem Kammerkörper angeordnet ist und in der die Lippen der Mehrfachdüseneinheit vorgesehen sind.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Lippenabstützeinheit (24) folgendes aufweist: Lippenabstützungen (26), die mit den oberen und unteren Lippen der Haupt- und Zusatzdüsen (32, 34, 36) schräg und bewegbar in Eingriff sind; und einen Abstützkörper (28), der Gasausblasöffnungen zum Ausblasen des in der Kammer enthaltenen Hochdruckgases zu den zwischen den Lippen gebildeten Gasausblasauslässen hin hat, wobei der Abstützkörper (28) mit den Lippenabstützungen (26) integral verbunden ist, um die Abstreifeinrichtung gegenüber Belastung abzustützen.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 8, die ferner eine erste Gasführung (50) aufweist, die in den gleichförmigen Druckräumen (20a, 20b) der Kammer angeordnet und ausgebildet ist, um eine Menge des zu der Haupt- und Zusatzdüse (32, 34, 36) strömenden Hochdruckgases einzustellen.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die erste Gasführung (50) Führungsplatten (50a, 50b) aufweist, die mit einer entsprechenden der Lippenabstützungen (26) zur Abstützung der Hauptdüse (32) in der Lippenabstützeinheit (24) drehbar verbunden sind, wobei die Führungsplatten (50a, 50b) durch eine Antriebseinheit (52), die ihnen vertikal zugeordnet ist, in der Kammer drehbar installiert sind.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Antriebseinheit (32) an der Seitenwand (16) der Kammer so angeordnet ist, daß sie einen Durchfluß des Hochdruckgases nicht stört, und einen Antriebszylinder (52) aufweist, mit dem die Führungsplatten (50a, 50b) verbunden sind.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 4 oder 6, die ferner eine zweite Gasführung (54) aufweist, die in dem zweiten Druckraum (20b) der Kammer angeordnet und ausgebildet ist, um zu ermöglichen, daß das Hochdruckgas in einer gleichmäßigen Menge zu der Hauptdüse (32) und der Zusatzdüse (34, 36) strömt.
Gasabstreifvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die zweite Gasführung (54) die Führungsplatten (50a, 50b) aufweist, die eine Gasdurchtrittsöffnung in dem zweiten gleichförmigen Druckraum (20b) definieren und gleichzeitig einen vierten gleichförmigen Druckraum (20d) dazwischen bilden.