EP1215300A2 - Abstreifer für Schmelztauchverfahren - Google Patents

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EP1215300A2
EP1215300A2 EP01128698A EP01128698A EP1215300A2 EP 1215300 A2 EP1215300 A2 EP 1215300A2 EP 01128698 A EP01128698 A EP 01128698A EP 01128698 A EP01128698 A EP 01128698A EP 1215300 A2 EP1215300 A2 EP 1215300A2
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EP
European Patent Office
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melt
inductor
molten metal
metal
flow
Prior art date
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EP01128698A
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English (en)
French (fr)
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EP1215300B1 (de
EP1215300A3 (de
Inventor
Leopold Barleon
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BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
Original Assignee
BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
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Publication date
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Application filed by BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH filed Critical BFI VDEH Institut fuer Angewandte Forschung GmbH
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Publication of EP1215300A3 publication Critical patent/EP1215300A3/de
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Publication of EP1215300B1 publication Critical patent/EP1215300B1/de
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/14—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
    • C23C2/24—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using magnetic or electric fields

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for stripping excess metal melts, especially zinc melts Hot dip and takes the priority of German patent applications 100 61 869.3 and 101 28 710.0 claim to the content Reference is made.
  • metal layers e.g. also zinc layers by means of different Process applied to metal strips. So goes through, for example the strip in hot dip galvanizing first a molten zinc and is then removed upwards. Due to its viscosity, the melt adheres above the metal bath level on the metal band and thus forms a around the metal band freely adhering zinc layer.
  • This zinc layer is usually much thicker than needed - so it can partly up to 20 times the required layer thickness amount - and must therefore follow the respective target Layer thickness are returned.
  • the excess metal is still in a liquid state outside the bath and above the metal bath level with the help of pneumatic Retain scrapers so that the desired layer thickness results.
  • a gap nozzle installed across the entire bandwidth.
  • the gas is e.g. Air or nitrogen is used. Due to the high impact impulse of the gas melt is stripped onto the liquid melt layer and flows on Band along back into the bathroom.
  • the main disadvantage of this process is that zinc layers of 30 to 40 g / m 2 per strip side can be produced at most, although in some cases even thinner layers are required.
  • the slit nozzles can become blocked if the strip hits the nozzles.
  • Another disadvantage is that undesirable slag is formed when air is used. There are also problems with noise pollution and the generation of zinc dust.
  • inductors with electrical coils are above arranged the melt. However, they can also partially melt plunge.
  • the current applied in the coils creates a magnetic field that in turn induces a current in the molten zinc.
  • excess Metal is first discharged upwards with the belt and is Magnetically stripped connection to it. The effect created in this way corresponds therefore in principle that of the pneumatic wipers.
  • the known electromagnetic stripping processes require a very high magnetizing current and moreover have the particular disadvantage that layers of at least 90 g / m 2 can be produced.
  • the invention is therefore based on the object of a method for Stripping of metal melts, in particular for producing thin metal layers To provide the disadvantages of the prior art largely overcomes. Likewise, a device for performing ' Procedure are provided.
  • the inventive method is based on the idea that the removal of an object - for example a tape - starting downward melt flow into one of the upward movement accelerate opposite direction and the accelerated Melt flow in the form of a so-called free jet back against the belt to lead.
  • the melt flows in countercurrent down to the ascending band. Through this countercurrent the Boundary layer, i.e. the metal layer on the belt is reduced.
  • the method according to the invention therefore uses the kinetic energy of Flow for stripping off excess melt. Accordingly, it represents in Dynamic stripping compared to the known methods, while those are more static because there is no flow to the boundary layer, but only volume forces are shaped in the boundary layer.
  • the Acceleration of the melt flow and the subsequent exploitation The kinetic energy has the advantage that it is essential allow higher energy densities to be achieved on the belt.
  • the generation and acceleration of the melt stream can be done magnetohydrodynamically (magnethydrodynamic Scraper (MHD)).
  • MHD magnetohydrodynamic Scraper
  • a magnetic field and the Current impressed separately, but only impressed a magnetic field This induces the current in the melt. Act advantageously it is a magnetic rotating field.
  • Magnetic hydrodynamic stripping is based on the following principle:
  • Inductors can induce stresses in the molten metal and in the strip and thus generate an electric flow field. It can together with the resulting magnetic field, a force field in the metal bath, arise in the metal layer as well as in the band. The direction of force in The area between the inductors essentially points downwards and is opposite to the direction of the ascending band.
  • the retention of the metal can thus largely below and above of the metal bath level, the preferred range for the Retention of the metal is at the level of the metal bath level. Play it several sub-processes a role, one below the bath level Circulating flow field in the molten metal directed below can arise, which - in the case of a narrow cross section - a may have increased speed.
  • the method according to the invention can accelerate the melt flow in a flow gap (or flow channel) made between one to generate the Rotary field used inductor and a surrounding the inductor Housing lies.
  • a flow gap or flow channel
  • the melt stream enter the flow gap and then it with high circulation speed relative to the belt speed circulate before leaving the outlet of the gap at the level of the metal bath is fired.
  • the Outlet be formed in the form of a slit nozzle.
  • the use of a flow channel has the advantage that the melt comes into contact with the ambient air as little as possible and so unwanted slagging can be reduced. For example, if the stripping done on a belt, this arrangement on both sides of the Be attached tape.
  • the angle between that from the flow gap against the melt flowing free jet and the belt as small as possible are kept, so that an unwanted vortex formation especially in the critical space, i.e. the space above the impact of the Free jet on the belt is avoided as far as possible.
  • This so-called angle of attack is preferably less than 20 degrees.
  • the stripping is advantageously carried out by means of the invention Procedure at the point of exit of the object from the molten metal.
  • the stripping device can be entirely or partially immerse in the melt.
  • the layer thickness of the metal layer remaining on the object varies become.
  • the layer thickness can be influenced by a change in the flow angle of the free jet.
  • the housing surrounding the inductor can be kept to a minimum and ceramic coated on the outside.
  • the housing be ferromagnetic so that there is a magnetic yoke for the rotating field can form. This has the advantage of reducing what is required Magnetizing current.
  • the housing can be several variable in the direction of the bandwidth Have additional air gaps in the form of movable segments through which the magnetic reflux can be changed specifically. This leads to an influence the flow rate of the melt at the discharge nozzle (Outlet), so that the thickness of the metal layer over the width of the Can set object.
  • the layer thickness at individual width points can therefore about the strength of the magnetic field can be adjusted using the air gaps.
  • the inductor preferably has a width that is greater than the respective Bandwidth is. It can be made from a laminated iron package with grooves for one electrical winding exist. According to the invention, the inductors be positioned either horizontally or vertically. The windings of the Inductors should be arranged so that a rotating one Magnetic field (rotating field) arises.
  • the band gap can be a few millimeters. If the Consists of an iron package, this can be the so-called yoke represent for the inference of the molten metal.
  • the object underlying the invention can also be achieved by a method be solved according to claim 9.
  • This solution is based on the idea that the use of high-frequency periodic pressure changes at or near the exit point of the Subject of influencing the flow conditions at the boundary layer the melt can be reached on the belt.
  • the pressure changes can in the melt itself or in the surrounding atmosphere be generated. In the latter case, the pressure changes can Continue melting.
  • the viscosity of the melt to be changed.
  • This so-called dynamic viscosity is in addition to Speed and weight as well as dependent on it Reynold number an essential parameter that depends on the flow conditions in the boundary layer, i.e. for example whether the flow is laminar or is turbulent.
  • the method according to the invention are at least at the exit height of the object from the melt two sides several powerful ultrasound transmitters, for example Piezo transmitter attached.
  • the transmitters can be partially or completely submerged. You can in a hollow beam must be installed so that it is protected against the melt are. The distance between the transmitter heads and the object can only be a few millimeters be.
  • a transversal Pressure wave arise perpendicular to the band, which reflects on the object becomes. Due to the periodic high frequency pressure changes then the viscosity of the melt, especially in the case of cavitation. This reduces the effective viscosity, so that the thickness of the Metal layer can be reduced.
  • the arrangement 1 of Fig. 1 consists of two inductors 2 and 3, some of which Immerse in a bath 4 made of molten zinc 5. You are at a height h2 arranged above the bath level.
  • the windings of the inductors are arranged such that a rotating one Magnetic field 7 (rotating field) arises, whose direction of force is the direction of travel of the ascending band is opposite.
  • the winding 2 consists of a cylindrical ferromagnetic inductor 10, the surface of which is ceramic-coated is. It has a multi-phase winding 20 that extends over its entire length Scope is distributed. The winding receives impressed currents with adjustable Amperage and frequency. The winding creates a rotating magnetic field.
  • the inductor is made of an equally cylindrical ferromagnetic Surround housing 30, which is coated on the inside and outside ceramic. It carries radially displaceable housing segments 40 for setting one Additional air gap I.
  • a flow gap 50 runs through the housing and the inductor, through which liquid metal melt runs at a high rotational speed relative to the speed V B of the strip.
  • the current flows counterclockwise in the picture.
  • the flow gap is opened towards the belt via an outlet 60 and an inlet 70.
  • the inlet is located close to the belt below the outlet.
  • Inlet and outlet have an angle ⁇ E and ⁇ A to the bath mirror 90.
  • the free jet 110 emerges from the outlet. It meets the upwardly moving band 80 at the inflow angle and at the outflow velocity V.
  • the inflow angle and the inlet to the flow gap make it possible to keep the critical space area 100 free from turbulence.
  • the axis of the inductor is at a distance A from the strip.
  • the inductor is immersed in the melt at depth T.

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Abstract

Verfahren zum Abstreifen von Metallschmelzen von Gegenständen zum Erzeugen von Metallschichten mit folgenden Schritten: Eintauchen des Gegenstandes in die Metallschmelze; Aufwärtsbewegen des Gegenstandes aus der Schmelze; Beschleunigen eines von dem Gegenstand abwärts fließenden Schmelzenstroms in eine der Aufwärtsbewegung entgegengesetzte Richtung; Anströmen des beschleunigten Schmelzenstroms an den Gegenstand. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abstreifen überschüssiger Metallschmelzen, insbesondere Zinkschmelzen bei Schmelztauchverfahren und nimmt die Priorität der deutschen Patentanmeldungen 100 61 869.3 und 101 28 710.0 in Anspruch, auf die inhaltlich Bezug genommen wird.
Zur Verbesserung der korrosiven und optischen Bandeigenschaften werden dünne gleichmäßige Metallschichten, u.a. auch Zinkschichten mittels verschiedener Verfahren auf Metallbänder aufgebracht. So durchläuft beispielsweise bei der Bandverzinkung nach dem Schmelztauchverfahren das Band zunächst eine Zinkschmelze und wird anschließend nach oben abgezogen. Aufgrund ihrer Viskosität haftet die Schmelze oberhalb des Metallbadspiegels an dem Metallband und bildet damit um das Metallband eine frei anhaftende Zinkschicht. Diese Zinkschicht ist meist wesentlich dicker als benötigt - so kann sie z.T. bis zum 20-fachen der geforderten Schichtdicke betragen - und muß deshalb im Anschluß auf die jeweilig angestrebte Schichtdicke zurückgeführt werden.
Dazu ist es bekannt, das überschüssige Metall noch in flüssigem Zustand außerhalb des Bades und oberhalb des Metallbadspiegels mit Hilfe pneumatischer Abstreifer zurückzuhalten, so daß sich die gewünschte Schichtdicke ergibt. So wird beispielsweise in einer Höhe von etwa 0,5 bis 1 m oberhalb des Zinkbades dicht am Band zu beiden Seiten eine Spaltdüse installiert, die sich über die gesamte Bandbreite erstreckt. Als Gas wird z.B. Luft oder Stickstoff verwendet. Durch den hohen Auftreffimpuls des Gases auf die flüssige Schmelzenschicht wird Schmelze abgestreift und fließt am Band entlang zurück in das Bad.
Dieses Verfahren hat vor allem den Nachteil, daß damit allenfalls Zinkschichten von 30 bis 40 g/m2 je Bandseite erzeugt werden können, obwohl teilweise noch dünnere Schichten benötigt werden. Zudem kann es zu Verstopfungen der Spaltdüsen kommen, wenn das Band gegen die Düsen stößt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß sich gerade bei der Verwendung von Luft unerwünschte Schlacke bildet. Dazu kommen Probleme der Lärmbelastung und der Entstehung von Zinkstaub.
Zur möglichen Vermeidung dieser Nachteile wurden elektromagnetische Abstreifer entwickelt (Malmendier, M.; M. Schyns: Improvement in Zinc' and Zinc Alloy Coating - Measurement and Control European Commission, Contract No. 7210-GB / 207 / 409 / 604 / 810 EUR 18802 EN, 1999; Lloyd-Jones, C., H. A. Barker, V. J. Worner: Investigation into magnetic wiping techniques as alternative to gas wiping on hot dip galanising lines Ironmaking and Steelmaking 1998, Vol. 25). Ein solcher elektromagnetischer Abstreifer ist auch aus EP 0 681 036 B1 bekannt.
Bei diesen Verfahren werden Induktoren mit elektrischen Spulen oberhalb der Schmelze angeordnet. Sie können aber auch teilweise in die Schmelze eintauchen. Der in den Spulen angelegte Strom erzeugt ein Magnetfeld, das seinerseits einen Strom in der Zinkschmelze induziert. Überschüssiges Metall wird zunächst mit dem Band nach oben ausgetragen und wird im Anschluß daran magnetisch abgestreift. Der so erzeugte Effekt entspricht daher im Prinzip demjenigen der pneumatischen Abstreifer.
Die bekannten elektromagnetischen Abstreifverfahren benötigen einen sehr hohen Magnetisierungsstrom und haben darüber hinaus insbesondere den Nachteil, daß Schichten im Minimum von 90 g/m2 erzeugt werden können.
Geringere Schichtdicken können dagegen nicht erreicht werden. Daneben ist es nachteilig, daß zunächst große Mengen der Metallschmelze aus dem Bad herausgeführt und anschließend zu wesentlichen Teilen dem Bad wieder zugeführt werden müssen. Damit geht das Risiko der Verschlackung der Schmelze einher.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Abstreifen von Metallschmelzen insbesondere zum Erzeugen dünner Metallschichten bereitzustellen, das die Nachteile des Standes der Technik weitgehend überwindet. Ebenso soll eine Vorrichtung zum Durchführen' des Verfahrens bereitgestellt werden.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung nach einem der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt der Gedanke zugrunde, den bei dem Entnehmen eines Gegenstandes - beispielsweise eines Bandes - einsetzenden abwärts gerichteten Schmelzenstrom in eine der Aufwärtsbewegung entgegengesetzte Richtung zu beschleunigen und den beschleunigten Schmelzenstrom in Form eines sog. Freistrahls zurück gegen das Band zu führen. In der Grenzschicht am Band strömt die Schmelze im Gegenstrom zu dem aufsteigenden Band nach unten. Durch diesen Gegenstrom wird die Grenzschicht, d.h. die Metallschicht auf dem Band verringert.
Das erfindungsgemäße Verfahren nutzt demnach die kinetische Energie der Strömung zum Abstreifen überflüssiger Schmelze. Demnach stellt es im Vergleich zu den bekannten Verfahren ein dynamisches Abstreifen dar, während jene statischer sind, da die Grenzschicht nicht angeströmt wird, sondern lediglich Volumenkräfte in die Grenzschicht geprägt werden. Die Beschleunigung des Schmelzenstroms und die nachfolgende Ausnutzung der kinetischen Energie haben dabei den Vorteil, daß sich wesentlich höhere Energiedichten an dem Band erreichen lassen.
Das Erzeugen und die Beschleunigung des Schmelzenstroms (oder auch Volumenstroms) kann magnethydrodynamisch erfolgen (magnethydrodynamische Abstreifer (MHD)). In dieser Ausführungsform werden nicht - wie dies in den bekannten Verfahren üblich ist - ein Magnetfeld und der Strom getrennt eingeprägt, sondern lediglich ein magnetisches Feld eingeprägt . Dieses induziert den Strom in der Schmelze. Vorteilhafterweise handelt es sich um ein magnetisches Drehfeld.
Das magnethydrodynamische Abstreifen beruht auf folgendem Prinzip:
Induktoren können in der Metallschmelze und im Band Spannungen induzieren und damit ein elektrisches Strömungsfeld erzeugen. Dabei kann gemeinsam mit dem resultierenden Magnetfeld ein Kraftfeld in dem Metallbad, in der Metallschicht sowie in dem Band entstehen. Die Kraftrichtung im Bereich zwischen den Induktoren weist dabei im wesentlichen nach unten und ist der Laufrichtung des aufsteigenden Bandes entgegengesetzt.
Das Rückhalten des Metalls kann somit weitgehend unterhalb und oberhalb des Metallbadspiegels erfolgen, wobei der bevorzugte Bereich für das Rückhalten des Metalls in Höhe des Metallbadspiegels liegt. Dabei spielen mehrere Teilvorgänge eine Rolle, wobei unterhalb des Badspiegels ein nach unten gerichtetes umlaufendes Strömungsfeld in der Metallschmelze entstehen kann, welches - im Falle eines engen Querschnittes - eine erhöhte Geschwindigkeit aufweisen kann.
Für das Abstreifen mit Hilfe des erfindungsgemäßen Abstreifers ist es bedeutsam, daß in der Schmelze durch abwärts strömende Metallschmelze am Band nach unten gerichtete Schubspannungen entstehen. Darüber hinaus können in der Schmelze auch abwärts gerichtete Volumenkräfte auf die Metallschmelze in unmittelbarer Bandnähe einwirken. Oberhalb der Schmelze können abwärts gerichtete Volumenkräfte in der am Band haftenden Schmelze das Abstreifen der Metallschmelze unterstützen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Beschleunigung des Schmelzenstroms in einem Strömungsspalt (oder Strömungskanal) erfolgen, der zwischen einem zum Erzeugen, des Drehfelds verwendeten Induktor und einem den Induktor umgebenden Gehäuse liegt. Durch einen Einlaß unterhalb des Metallbadspiegels kann der Schmelzenstrom in den Strömungsspalt eintreten und ihn anschließend mit hoher Umlaufgeschwindigkeit relativ zu der Bandgeschwindigkeit umlaufen, bevor er aus dem Auslaß des Spalts in Höhe des Metallbadspiegels entlassen wird. Zur weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit kann der Auslaß in Form einer Spaltdüse gebildet sein. Neben dem Beschleunigungseffekt hat die Verwendung eines Strömungskanals den Vorteil, daß die Schmelze möglichst wenig mit der Umgebungsluft in Kontakt tritt und so unerwünschte Verschlackungen verringert werden. Soll das Abstreifen beispielsweise an einem Band erfolgen, kann diese Anordnung beidseitig des Bandes angebracht sein.
Bei den MHD-Abstreifern werden die Volumenkräfte im Strömungskanal eingeprägt und in Strömungsgeschwindigkeit umgewandelt. Diese wirkt auf die Grenzschicht zwischen Metallschmelze und Gegenstand.
Vorteilhafterweise sollte der Winkel zwischen dem aus dem Strömungsspalt gegen die Schmelze strömenden Freistrahl und dem Band möglichst klein gehalten werden, so daß eine ungewollte Wirbelbildung insbesondere in dem kritischen Raum, d.h. der Raum oberhalb des Auftreffens des Freistrahls auf das Band möglichst vermieden wird. Dieser sog. Anströmwinkel ist vorzugsweise kleiner 20 Grad. Auch die Wahl und Anordnung des Einlasses in den Strömungsspalt hilft, die Strömungswirbel in dem kritischen Raumbereich zu verringern.
Vorteilhafterweise erfolgt das Abstreifen mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens an der Austrittsstelle des Gegenstandes aus der Metallschmelze. In diesem Fall kann die Vorrichtung zum Abstreifen ganz oder teilweise in die Schmelze eintauchen. Durch die Wahl der Eintauchtiefe der Vorrichtung oder die Veränderung ihres Abstandes zum Gegenstand sowie durch Modifikationen der Stromstärke und der Frequenz am Induktor kann die Schichtdicke der auf dem Gegenstand verbleibenden Metallschicht variiert werden. Des weiteren kann eine Beeinflussung der Schichtdicke durch eine Veränderung des Anströmwinkels des Freistrahls erfolgen.
Um den Verschleiß beispielsweise durch die heiße Metallschmelze möglichst gering zu halten, kann das den Induktor umgebende Gehäuse innen und außen keramisch beschichtet werden. Gleiches gilt hinsichtlich der Oberflächenbeschichtung des Induktors. Darüber hinaus kann das Gehäuse ferromagnetisch sein, so daß es für das Drehfeld einen magnetischen Rückschluß bilden kann. Das hat den Vorteil der Verringerung des erforderlichen Magnetisierungsstroms.
Das Gehäuse kann in der Richtung der Bandbreite mehrere veränderliche Zusatzluftspalte in Form verschiebbarer Segmente aufweisen, durch die sich der magnetische Rückfluß gezielt verändern läßt. Das führt zu einer Beeinflussung der Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze an der Ausströmdüse (Auslaß), so daß sich damit die Dicke der Metallschicht über der Breite des Gegenstandes einstellen läßt. Die Schichtdicke an einzelnen Breitenstellen (Schichtdickenquerprofil) kann also über die Stärke des magnetischen Feldes mit Hilfe der Luftspalte eingestellt werden.
Der Induktor weist vorzugsweise eine Breite auf, die größer als die jeweilige Bandbreite ist. Er kann aus einem geblechten Eisenpaket mit Nuten für eine elektrische Wicklung bestehen. Erfindungsgemäß können die Induktoren entweder horizontal oder vertikal positioniert sein. Die Wicklungen der Induktoren sollten dabei derart angeordnet sein, daß ein umlaufendes Magnetfeld (Drehfeld) entsteht. Vorteilhafterweise wird ein Werkstoff mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und einer Temperaturfestigkeit über 600 °C verwendet. Der Bandabstand kann wenige Millimeter betragen. Sofern der Induktor aus einem Eisenpaket besteht, kann dieser das sogenannte Joch für den Rückschluß der Metallschmelze darstellen.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe kann zudem durch ein Verfahren nach Anspruch 9 gelöst werden.
Dieser Lösung liegt der Gedanke zugrunde, daß durch den Einsatz hochfrequenter periodischer Druckänderungen an oder nahe der Austrittsstelle des Gegenstandes eine Beeinflussung der Strömungsverhältnisse an der Grenzschicht der Schmelze am Band erreicht werden kann. Die Druckänderungen können in der Schmelze selber oder in der umgebenden Atmosphäre erzeugt werden. Im letzten Fall können sich die Druckänderungen in die Schmelze fortsetzen. Insbesondere kann damit die Viskosität der Schmelze verändert werden. Diese sog. dynamische Viskosität ist neben der Geschwindigkeit und der Gewichtskraft sowie der davon abhängigen Reynoldzahl ein wesentlicher Parameter, der auf die Strömungsverhältnisse in der Grenzschicht, d.h. beispielsweise ob die Strömung laminar oder turbulent ist, einwirkt.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in der Austrittshöhe des Gegenstandes aus der Schmelze auf mindestens zwei Seiten mehrere leistungsstarke Ultraschallsender, beispielsweise Piezosender, angebracht.
Die Sender können teilweise oder ganz eingetaucht sein. Sie können in einen Hohlbalken eingebaut sein, so daß sie gegen die Schmelze geschützt sind. Der Abstand der Sendeköpfe zum Gegenstand kann nur wenige Millimeter betragen.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann im Bad eine transversale Druckwelle senkrecht zum Band entstehen, die an dem Gegenstand reflektiert wird. Durch die periodischen hochfrequenten Druckänderungen ändert sich sodann die Viskosität der Schmelze, insbesondere im Fall der Kavitation. Damit sinkt die wirksame Viskosität, so daß sich damit die Dicke der Metallschicht verringern läßt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen des näheren erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1
die Anordnung zweier erfindungsgemäßer Abstreifer an einem Metallband;
Fig. 2
einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Abstreifer mit Strömungsspalt.
Die Anordnung 1 der Fig. 1 besteht aus zwei Induktoren 2 und 3, die teilweise in ein Bad 4 aus Zinkschmelze 5 eintauchen. Sie sind in einer Höhe h2 oberhalb des Badspiegels angeordnet.
Zwischen den in einem Abstand A zueinander angeordneten Induktoren verläuft ein Metallband 6, das aus der Schmelze nach oben gezogen wird.
Die Wicklungen der Induktoren sind derart angeordnet, daß ein umlaufendes Magnetfeld 7 (Drehfeld) entsteht, dessen Kraftrichtung der Laufrichtung des aufsteigenden Bandes entgegengesetzt ist.
Der erfindungsgemäße Abstreifer der Fig. 2 besteht aus einem zylindrischen ferromagnetischen Induktor 10, dessen Oberfläche keramisch beschichtet ist. Er weist eine Mehrphasenwicklung 20 auf, die über seinen gesamten Umfang verteilt ist. Die Wicklung erhält eingeprägte Ströme mit einstellbarer Stromstärke und Frequenz. Die Wicklung erzeugt ein magnetisches Drehfeld.
Der Induktor wird von einem ebenso zylindrischen ferromagnetischen Gehäuse 30 umgeben, das innen und außen keramisch beschichtet ist. Es trägt radial verschiebbare Gehäuse-Segmente 40 zur Einstellung eines Zusatzluftspaltes I.
Zwischen Gehäuse und Induktor verläuft ringförmig ein Strömungsspalt 50, durch den flüssige Metallschmelze mit hoher Umlaufgeschwindigkeit relativ zu der Geschwindigkeit VB des Bandes läuft. Die Strömung strömt in dem Bild entgegen dem Uhrzeigersinn.
Der Strömungsspalt ist zum Band hin über einen Auslaß 60 und einen Einlaß 70 geöffnet. Der Einlaß befindet sich unterhalb des Auslasses dicht am Band. Einlaß und Auslaß weisen einen Winkel αE bzw. αA zum Badspiegel 90 auf. Aus dem Auslaß tritt der Freistrahl 110 aus. Er trifft unter dem Anströmwinkel und mit der Ausströmgeschwindigkeit V auf das nach oben sich bewegenden Band 80. Der Anströmwinkel sowie der Einlaß zu dem Strömungsspalt ermöglichen es, den kritischen Raumbereich 100 möglichst frei von Verwirbelungen zu halten.
Die Achse des Induktors weist zum Band einen Abstand A auf. Der Induktor ist mit der Tiefe T in die Schmelze eingetaucht.

Claims (27)

  1. Verfahren zum Abstreifen von Metallschmelzen (5) von Gegenständen (6; 80) zum Erzeugen von Metallschichten mit folgenden Schritten:
    Eintauchen des Gegenstandes (6; 80) in die Metallschmelze (5);
    Aufwärtsbewegen des Gegenstandes (6; 80) aus der Schmelze (5);
    Beschleunigen eines an dem Gegenstand (6; 80) abwärts fließenden Schmelzenstroms in eine der Aufwärtsbewegung des Gegenstandes entgegengesetzte Richtung;
    Anströmen des beschleunigten Schmelzenstroms an den Gegenstand (6; 80).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Erzeugen eines in die Schmelze hineinwirkenden magnetischen Drehfeldes durch mindestens einen Induktor (1; 2, 3) zur Beschleunigung des Schmelzenstroms.
  3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigung an oder nahe der Austrittsstelle des Gegenstandes (6; 80) aus der Metallschmelze erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzenstrom durch einen Strömungsspalt (50) geführt wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit (V) des Schmelzenstroms in dem Strömungsspalt (50) durch veränderliche Luftspalte (40) reguliert wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmelzenstrom den Strömungsspalt (50) über eine Düse (60) verläßt.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beschleunigte Metallschmelze den Gegenstand in einem Anströmwinkel von kleiner 20 Grad anströmt.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regulation der Dicke der Metallschicht durch die Veränderung eines der folgenden Parameter erfolgt: Eintauchtiefe (h2; T) des Induktors (1; 2, 3); Abstand (A) des Induktors von dem Gegenstand (6; 80); Stromstärke und/oder Frequenz an dem Induktor (1; 2, 3).
  9. Verfahren zum Abstreifen von Metallschmelzen von Gegenständen mit folgenden Schritten
    Eintauchen des Gegenstandes in die Metallschmelze;
    Aufwärtsbewegen des Gegenstandes aus der Schmelze;
    Erzeugen periodischer Druckänderungen an der Austrittsstelle des Gegenstandes aus der Metallschmelze.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Erzeugen der Druckänderungen mittels Ultraschall.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch mindestens einen Piezosender.
  12. Vorrichtung zum Abstreifen von Metallschmelzen (5) von einem Gegenstand (6; 80) mittels mindestens eines Induktors (1; 2, 3), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Induktors in die Schmelze (5) eintaucht.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor eine Mehrphasenwicklung zum Erzeugen eines magnetischen Drehfelds (7) aufweist.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor eine keramisch beschichtete Oberfläche aufweist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (1; 2, 3) aus einem Eisenpaket gebildet ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Induktor (1; 2, 3) von einem Gehäuse (30) umgeben ist.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch einen Strömungskanal (50) zwischen Induktor (1; 2, 3) und Gehäuse (30).
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch einen Einlaß (70) und einen Auslaß (60) des Strömungskanals (50).
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaß einen Winkel von kleiner 20 Grad und der Auslaß einen Winkel von kleiner 20 Grad gegen den Badspiegel (90) einnimmt.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, gekennzeichnet durch Gehäuse-Segmente (40).
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse-Segmente (40) radial verschiebbar sind.
  22. Vorrichtung zum Abstreifen von Metallschmelzen (5) von einem Gegenstand (6; 80) mit mindestens einem Ultraschallsender.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch einen Piezosender.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsender teilweise oder ganz in die Metallschmelze (5) eintaucht.
  25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallsender in einen Hohlbalken eingebaut ist.
  26. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 25 zum Abstreifen einer Metallschmelze von einem Langkörper (6).
  27. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 25 zum Abstreifen einer Zinkschmelze von einem Metallband (6; 80).
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