【発明の詳細な説明】
名称 ガルバナイズめっきされた金属プロダクトを磁気ワイピングする装置を 備えたガルバナイジング・エンクロージャーの寸法を決定する方法
この発明は、連続ガルバナイジング・プロセス（連続電気めっきプロ
セス）に特に適用される、ガルバナイズめっきされた金属プロダクトを磁力ワイ
ピングする装置が備えられたガルバイナイジング・エンクロージャーをサイジン
グ（寸法決定）する方法に関するものである。
慣性力（主に重量）と摩擦力（粘度、表面の性状の影響）が、被覆さ
れる金属プロダクトの表面に近接するリキッドコーティングのドレネージのデヴ
ェロップメントを全体的にコントロールすることが従来からの流体力学の研究で
分かっている。
この発明の主題に関しての、反応の所定の条件（後で無視されるもの
である）下では、前記プロダクトに接近しているゾーンにおけるドレネージのデ
ヴェロップメントは、前記プロダクトにデポジットされる最終厚さを広くコント
ロールする。
この点については、通常の境界層近似値において、単純で、かつ、知
られている法則によって、特徴的な物理量、即ち、コンスタントな速度で移送さ
れる金属プロダクトの表面に関する速度プロファイル、コーティングリキッドの
動的粘性、その密度および前記金属プロダクトと前記液体との間の表面張力（湿
潤性のパラメーター）にリンクさせる点で先験的に、層流を作ることが望ましい
ものと思われる。ついで、デポジットされた厚さは、金属プロダクトが前記液体
浴から引き抜かれたときに、金属プロダクトにより排出される液体膜の厚さでコ
ントロールされるもので、この場合、参考文献“Acta Physico-chimica”USSR V
ol.17，No.1-2，1942 における“Dragging of a liquid by a moving plate”に
リポートされているランダウとレヴィッチにより確立された有用な近似値がある
。
理想的な層流の場合、得られる厚さは、好ましいガルバナイジング用
途には大きすぎるものであり；これは、種々のワイピング（ぬぐい取り）形態が
みられるからであり、即ち、デポジットされた厚さを減らす方法が種々あるから
であって、ニューマチック・ワイピング技術（液体浴から出てくる金属プロダク
トの自由表面に向けて対向する圧力を作るエアナイフ作用）、機械的なワイピン
グ技術（アスベストのパッド手段により、金
属プロダクトを“なめる”ローラー作用）および最後には磁気ワイピング技術が
あり、この発明は、この最後のカテゴリーに関連するものである。
現在では、数多くの先行磁気ワイピング装置が存在する。この最近の
技術は、ローレンツ力の使用を唱えているもので、ローレンツ力は、磁界により
、コーティングリキッド内に発生し、成長することができるものであり、前記磁
界は、前記液体と前記磁界との相対運動によって、前記液体（これを亜鉛、銅ま
たはアルミニウムの液体であるとしたとき、あきらかに導体である）内に誘導さ
れる電流の存在により生ずる、静電磁界または交流磁界、固定磁界またはすべり
磁界である。以下に論ずる、すべての場合において、前記ローレンツ力は、慣性
力と粘性力に対抗するものとされるものであって、これら慣性力と粘性力とは、
当然に、金属プロダクトの表面に近接して、速度プロファイルをモディファイす
る十分な強さをもって、液体フローに作用するものである。したがって、磁界の
手段で、境界層の厚さに作用できることがすでに分かっているものであって、そ
れらの作用は：
− コーティングリキッドの浴において、金属プロダクトが離去する
前に、磁界が慣性力を直接カウンターバランスし、主に重力作用を減らす、
− 前記浴の外では、磁界は、前記プロダクトに乗り移動する液体膜
にのみ作用する、
− または、これら二つの作用の組み合わせである。
この点については、ＡＳＥＡ，ＡＲＢＥＤ．ＡＵＳＴＲＡＫＩＡＮ
ＷＩＲＥおよびＬＹＳＡＧＨＴのそれぞれの会社が開発した技術が現在使用され
ている技術のほぼすべてをカバーする、当該プロセスを実施する諸例を示すもの
である。例えば、AUSTRALIAN WIRE IND PROPRIETARY の名義であるフランス特許
２４１２１０９号においては、固定の単相電磁界、即ち、デポジットされた厚さ
を調節するために、強さまたは周波数のいずれかを変えることができるスライド
しない磁界の使用をリコメンドしている。JHON LYSAGHT AUSTRALIA LIMITEDの名
義であるフランス特許２４１０２４７号においては、類似の装置が示されており
、これは、前記の特許に使用されたものと異なるジオメトリーのものであって、
それとは離れて、約３０ｋＨｚに磁界パルス周波数を優先的に設定する。特許Ｂ
Ｅ−８８２０６９に記載された先行のＡＲＢＥＤ技術においては、とりわけ、す
べり電磁界が使用され、これがガルバナイジング浴を離れる金属シートにそって
担持さ
れる余剰の液体金属に作用することを考察している。最後に、ドイツ特許２０２
３９００号（ＡＳＥＡ名義）においては、ガルバナイジング浴の外でのワイピン
グについてのすべての可能性が示されている（長さ方向、横断方向、交流固定磁
界またはスライディング磁界）。
発明者等は、純粋な流体力学現象が求められているマグネティックオ
リジンの作用を隠さない限りにおいてのみ、前記磁界はセンシティブであり、し
たがって、効率的にコントロールできるものであることを知っている。この点は
、磁気ワイピングの先行技術のいずれによっても触られておらず、そして、その
結果として、適例において課せられた問題は、全く新しいものであると思われる
。
特に、マグネティックワイピングに関する先行特許のすべてにおいて
は、コートされる金属プロダクトは、自由表面が水平であるガルバナイジング浴
に垂直に通されるものである。したがって、この場合、カバリングする液体がガ
ルバナイジング・エンクロージャーから逃げ出す可能性は、皆無である。しかし
ながら、表面処理インダストリーにおける新たな拘束は、マグネティックワイピ
ング解決策を連続ガルバナイジング装置、例えばFRANCE CALVA LORRAINE の名義
のフランス特許２６４７８１４号に記載のもので、水平に配置されているもの；
他の同じ種類の装置は、ＧＢ−Ａ−７７７２１３、ＵＳＡ−２８３４６９２から
特に知られているものに求められるようになっている。このタイプの装置におい
ては、ガルバナイジング・エンクロージャーは、処理すべきプロダクトの移送賂
にそって整合している入り口開口と出口開口を備え；この理由で、シーリング装
置を設け、前記液体を前記エンクロージャーから排出してしまう流体静力圧力を
補償することが必要であるこを想起しなければならない。この点に関しては、マ
グネティックワイピングに一般に使用されているの連続または交互の磁気誘導が
同一のフィジカルメカニズムを通して、該エンクロージャー内に前記液体を保持
することに、少なくとも部分的に貢献することができることに考えつく。
オルターネイティング固定磁界が原則としてコーティングリキッドに
回転性の力を発生させない限り、（スライディング磁界の反対）、このようなタ
イプの磁界では、ガルバナイジング浴の慣性力を十分に補償しようとする、非常
に高い周波数および／または強い磁界ローレンツ力を発生することができるのみ
である；これは、第１の場合において、金属プロダクトの近くに前記コーティン
グリキッドを保持させようとするには、スキ
ン深さ（液体導体へ磁界が浸透する深さ）をあまりにも過小にし、そして、第２
の場合においては、装置を不経済な過大なものにしてしまう。その結果として、
水平なガルバナイジング・エンクロージャーのシーリング装置として、交流固定
磁界をもったマグネティックワイピング装置の使用は、実際上排除される。
他のアスペクトから、従来のマグネティックワイピング装置で処理で
きる金属プロダクトのみは。全く平滑であることが知られている。さて、実際に
、発明者らは、前記表面に近接したコーティングリキッドの流れの層流性の、暗
黙に受け入れられる近似値が有効でない場合特に、処理されたプロダクトの表面
の粗さによるサブスタンシャルな部分へプロミネンスを与える。この点に関して
は、流体力学による乱流現象が現れる場合、処理されたプロダクトの粗さは、そ
れ以上すべてのものが含まれ、これは、コーティングリキッドが制限されたスペ
ースに位置するからである−これは、常に、ローレンツ力を特に前記液体内に発
生させる必要があるインダクションを発生させる電磁気システムのギャップまた
はコイルの中央にある場合である−。
前記のコメントに関連して、局限したガルバナイジング浴エンクロー
ジャーの横断寸法と長さは、流体力学の観点から重要性がないとはしないことが
観察されている。そのようなものであっても、スリーブとシーリング装置および
／またはマグネティックワイピング装置との間のトランジションゾーンおよび、
まわりに該シールに応える磁気誘導が作られている出口チャンネルの長さは、実
際に、デポジットされる層の品質と厚さを決定するにおいて傑出した役割を演ず
るものであり；得られたコンディションのいくつかは、平滑なプロダクトをガル
バナイジングする場合に以前に利用したトレンドに矛盾すらする。
これらの異なる評価から、この発明は、以下を目的とする：
− 最近の技術的選択にリンクして、シーリング装置と水平磁気ワイ
ピング装置とを組み合わせる新しい問題を顕著にし、
− 前記磁気ワイピング装置を、特に処理すべきプロダクトのジオメ
トリーに関連させて、適正にサイジング（寸法取り）する課題に種々の実用的解
決策を与え、これらの解決策は、また、縦型のガルバナイジング装置にさらに適
用可能であり、
− 非常に粗いプロダクト（例えば、コンクリート補強筋）にデポジ
ットされる厚さを予測とおりのもの−あるものは、これまで不可能として証明さ
れていた−にする
こと。
この目的のために、この発明は、第１に、ガルバナイジング・エンク
ロージャーをサイズする（測る）プロセスに関するもので、該ガルバナイジング
・エンクロージャーは、金属プロダクトが前記エンクロージャー内に納められた
コーティングリキッドの浴を通過しながら退出する側にある少なくとも一つのシ
ーリング装置および／またはワイピング装置を備え、前記装置は、好ましくは、
インダクション装置であって、前記プロダクトの表面に交流およびスライディン
グの横断電磁界を作る目的のために、前記浴からの出口チャンネルを囲んで配置
されているものであって、主に、前記エンクロージャーのトランスバースディメ
ンジョン、該エンクロージャーの軸方向長さ、前記プロダクトの横断面、プロダ
クトの速度、前記コーティングリキッドの動的粘性、該エンクロージャー内の該
リキッドの圧力、該エンクロージャーの出口チャンネルのトランスバースディメ
ンジョン、すべり電磁界の移動速度および前記リキッド内の電磁界の強度、そし
て、最後に、金属プロダクトのありうる粗さを表すパラメーターから計算し、確
認することを特徴とし、これらの条件下では、クエット長さが前記エンクロージ
ャー内と、その出口チャンネル内とのコーティングリキッドの流れそれぞれに関
連して、前記流れが明らかに乱流になった後のクリティカルな値よりも低く留ま
る。
クエット流れは、導体または非導体の圧縮できない粘性がある流体を
特徴とするものであって、二枚のおそらく無限に平行なプレートの間に位置する
もので、プレートの一方は、それ自体に対し平行に動くように設定されている；
クエット流体力学計算の目的は、二枚のプレートの間のフロー速度のプロファイ
ルと、前記リキッドと接触する表面の粗さに関連して妨害する複雑さとを統御す
るパラメーターを確立することにあり；剪断応力下のフローについて語るもので
ある、以上を想起する。
ディメンジョナル手段での複合したフロー問題を解決するために、古
典的流体メカニックスで使用された同様の原理は、クエットモデルが環状スペー
ス内を、核の部分が想定されるコンスタントな速度で動けるようにされたリキッ
ドの軸方向に対称なフローの問題に適用できることを示す。したがって、このモ
デルは、以下のものに適用できる：
− 一方では、シリンドリカル状のガルバナイジング・エンクロージ
ャーの長さ方向内壁と該内壁にそって軸方向へ動く金属プロダクトとの間に位置
するコーティングリキッドの流れ速度のプロファイルの計算に対し、そして、
− 他方では、前記エンクロージャーの出口チャンネルの内壁と前記
金属プロダクトとの間に位置するコーティングリキッドの流れ速度のプロファイ
ルの計算に対してである。
この発明によれば、これら二つの流れ（勿論、連続の）は、層流また
は乱流の境界層の厚さに強く影響し、ガルバナイジング・エンクロージャー内に
納められている液体の浴の自由表面から垂直方向または水平方向へ金属プロダク
トが抜けでるとき、該金属プロダクトに連れそって運ばれる液体膜の厚さを計算
するときに、前記流れを考慮にいれておくことが望ましい。
一般的にいって、バルバナイジング・エンクロージャーの出口チャン
ネルに向かう、入り口での流れの層流または乱流の境界層の厚さは、厚さをコン
トロールできる上限の値以下に保持しておかなければならない。このことは、磁
気流体力学理論により確立された結果により、磁界が液体導体における渦よりも
さらにずっと早く弱くなる事実に直接起因するものであり；渦ベクトルともいわ
れる渦は、前記流れの乱流を直接表すものであり；その影響を一つ又はそれ以上
のローレンツ磁力作用が望まれるコーティングリキッドゾーン内に制限しなけれ
ばならないことが理解される。したがって、好ましい場合においては、前記エン
クロージャー内と出口チャンネル内とにおける流れのクエット長さが知られてい
て、それらがコントロールできるようになっている場合、ガルバナイジング・エ
ンクロージャーのシーリング装置および／またはワイピング装置の寸法を決める
には、磁気流体力学に通常使用されるノン・ディメンジョナル・ナンバー、即ち
、磁気レイノルズ数、相互作用パラメーター、ハルトマン数および前記流れの内
部に一つまたはそれ以上のローレンツ磁力を発生させるように選択されたスライ
ディング交流磁界のジオメトリーにリンクした二つのパラメーターを用いること
によって表すことがきる。
この点に関しては、この発明により提供される解決策は、ガルバナイ
ジング・エンクロージャーの長さを、その横断ディメンジョンと関連させて、短
くするようにし、ついで、前記プロダクトの速度を前記流れのクエットのハイド
ロダイナミック長さよりも遅くなるようにすることである。さらに、このルール
は、Ｊｏｓｅ ＤＥＬＯＴの名義のフランス特許２３２３７７２号に記載されて
いる条件に矛盾するものではない；この特許においては、実際に、容量が小さい
短いガルバナイジング・エンクロージャーの使用が、処理すべきプロダクトが清
浄にされ、加熱され、ガルバナイジング・エンクロージャーの
少なくとも上流においてコントロールされた雰囲気下におかれている限り、処理
すべきプロダクトとコーティングリキッドとの間に適切な金属反応を得ることに
十分であることを明白にしている。
他方、ガルバナイジング・エンクロージャーと、その出口チャンネル
との寸法を適切に決定すれば、基本的には、乱流が生ずる条件を抑制できるから
、ガルバナイジング・エンクロージャーの出口領域における流れは、竪型ガルバ
ナイジング装置で処理されるプロダクトのための出口に存在するノーマルな層流
に近似している；このことは、前記スライディング交流磁界による液体浴に発生
の単位ヴォリュウム当たりのローレンツ力が実際には重力に似た作用をすること
を単純に意味する。ガルバナイジング・エンクロージャーの出口チャンネルのま
わりに、この目的で設けられたインダクションユニットによって、前記ガルバナ
イジング浴に発生した該ローレンツ磁力についてのこの“重力の仮説”が、前記
浴の自由表面と、そこから引き抜かれる金属プロダクトとの間に形成されるメニ
スカスの形状が前記プロダクトにデポジットされた層の厚さをほぼ前面的にコン
トロールする。その結果として、この発明による厳格な条件のもとでは、この厚
さは、上記したランダウのハイドロダイナミックモデルに使用されたものに完全
に類似した公式により与えられる。
また、メニスカスが該エンクロージャーの出口チャンネルへの入り口
に十分に接近するように保たれていて−これは、該エンクロージャーのこの部分
に相当するクエット長さを短くしておきたいときに、望ましい−、そして、前記
スライディング磁界が発生しているインダクションユニットゾーンが比較的長け
れば、前記メニスカスにおいて形成する液体膜の厚さを薄くするための有効な作
用を行うことが依然として可能であることに注目すべきである。この点に関して
は、原則として、ガルバナイジング・エンクロージャー内の液体浴の均衡圧力に
よる、そして、金属プロダクトが随伴させる作用による慣性力が前方へのメニス
カスからバランスされる；したがって、前記メニスカスの背後においては、単位
ヴォリュウム当たりのローレンツ力が前記金属プロダクトへ付着する液体膜にの
み作用し、前記膜をより薄くしようとし、したがって、“真正の”磁力ワイピン
グを構成する（即ち、シーリングに関するすべての配慮は、除去される）。前記
メニスカスの少なくとも下流における前記エンクロージャーの出口チャンネルに
おけるマグネティックワイピングは、したがって、“自由表面”をもった順圧液
体フローを薄くすることについて行
われた既知の研究に類似している（重力の仮説が有効として留まるから順圧）。
最後に、この発明による寸法決定プロセスの特に有利な特徴によれば
、処理された金属プロダクトの粗さは、流れの性状に影響するもの、故に、ガル
バナイジング・エンクロージャーを離れる際にデポジットしている層の厚さに影
響するものであることが認識される。これを行うために使用するモデルは、カル
マン−ニコラッツェ・モデルが好ましい。流体力学の分野で広くテストされてい
る、このモデルにより、該プロダクトの粗さと該フローのレイノルズ・ハイドロ
リック数とにより使用される摩擦係数を計算図表の斜線から特に知ることができ
る。さらには、流体力学の学者が“表面作用の法則”（ヘッド圧のロスに比例的
に依存する）というものを考慮にいれてフローについて精確に知ることが必要で
あり、さらに、平滑な金属プロダクトの場合、後記のものから分かるように、表
面作用の法則は、コーティングされる金属プロダクトの極めて接近しているフロ
ーの挙動に大きく影響するものである。
この発明の他の特徴と利点とは、水平なガルバナイジング・エンクロ
ージャーの寸法を決定する方法の実施例を伴う記述から出てくるものであって、
前記エンクロージャーには、軸方向にすべる交流磁界を発生するインダクション
ユニットをまわりに配置した出口チャンネルが設けられており、このエンクロー
ジャーは、さらにもっとは、平滑なワイヤーまたはコンクリート補強筋のような
粗い丸断面のものを処理するようになっていて、発明の限定しない実施例は、添
付の図面に図示されていて、該図面において：
図１は、該エンクロージャー、その出口チャンネル、インダクション
ユニットおよび処理されるバーの長さ方向断面図であり、
図２は、一方では、コンクリート補強バーが電気めっきエンクロージ
ャーを通過する速度の関数としての所定の粗さと直径をもつコンクリート補強筋
（バー）に被着された亜鉛の厚さと、他方では、溶融した亜鉛が前記エンクロー
ジャーの出口チャンネルの内部へ浸透する長さとを示すグラフである。
添付の図面で示された電気めっき（ガルバナイジングめっき）エンク
ロージャー１は、電気めっきすべき金属プロダクト４が通るパスにそって整列さ
れた入り口２と出口３とを結合する；このプロダクト４は、選択した実施例では
、平滑なスチールワイヤーまたは、規則的に表面にそって分布している刻み目を
もっているコンクリート補強筋である。エンクロージャー１は、洗浄装置および
加熱装置（例えば、誘導加熱）、そして、冷
却装置（例えば、水冷）の下流に水平に配置されているが、これら各種の従来の
前処理ユニットおよび後処理ユニットは、ここでの関心の的である電気めっき手
段とワイピング手段の描写を不明瞭にしないために、図面には図示しないもので
ある。
電気めっきエンクロージャー１は、コーティングプロダクト、例えば
、好ましくは、亜鉛、銅、アルミニウムおよび、それらの通常の合金のような溶
融した金属合金の液相浴（したがって、この浴には、また、少量の鉛なども入れ
ることができる）を抱有するものである。水平に配置されていることで、エンク
ロージャー１の入り口２と出口３のオリフィスには、前記オリフィス２，３から
の液体の流出を防ぐシール手段が設けられなければならない。実質的にシリンド
リカルの金属プロダクト４を記載する例では、多相界磁コイル５，６を使用する
ことが選ばれ、該コイルは、それぞれ、エンクロージャー１の入り口チャンネル
７と出口チャンネル８を囲むように配置され、リニアシンクロモーターのように
、前記入り口チャンネル７と出口チャンネル８を通って流れようとする液体導体
プロダクトへ磁気背圧を発生するようになっている；これら後者のチャンネル７
，８の横断寸法は、金属プロダクト４の直径のファクション、相対磁気透過性（
スチールについては、２０のオーダー）のファンクション、インダクションユニ
ット５，６のコイルにおける電流サーキュレーションによって発生する、すべり
磁界の強度のファクションとして計算され、その結果、プロダクト４とチャンネ
ル７，８の内壁とをセパレートする長さ方向の環状スペースにおいて、磁界ライ
ンがプロダクト４の軸方向移動に対し実質的にこれを横切るものとなる。例えば
、フラットセクション、ストリップセクションおよび他のセクションのような円
形でないセクションをもつシリンドリカルなプロダクトを処理する場合は、問題
のジオメトリーに相当する環状スペースを横切るすべり磁界を発生させたいもの
であるが、これは、所望の態様で磁界を形成するマグネティックシーティングま
たはマグネティックファンの助けで可能なものである。さらに、普通には、数百
ヘルツより以下、好ましくは、５０ヘルツの低周波数のすべり磁界を作ることで
十分であって、例えば、マグネティックシーティングにおいての磁気損失は、低
いものに留まる。
電気めっきプロセスに液体コーティングプロダクトをエンクロージャ
ー１へ連続供給し、金属プロダクト４に該プロダクトを通ってめっきされる分を
補給する必要がある場合、供給チャンネル９（この例では、縦型）で液体プロダ
クト貯蔵部と前記エンクロージャー１とを接続する；この結果、この供給から生
ずる流体力学的妨害を最小限度にす
べきものであって、この発明の利点とする特徴によれば、一つの選択は、前記供
給チャンネル９の口部をエンクロージャー１の二つの入り口チャンネル７と出口
チャンネル８の中央位置に配置することである。釣り合いをとるチャンネル１０
もまたエンクロージャー１に設けられ、これは、例えば、供給チャンネル１に対
応する中央位置に垂直方向に設けられ、その内部へ、電気めっき浴（ガルバナイ
ジングバス）の均衡圧力を精確に知ることができる高さまで液体コーティングプ
ロダクトを導入する；さらに、釣り合いチャンネル１０における前記浴からの液
体カラムの自由表面は、通常、保護気体に接触しており、該気体の圧力は、必要
に応じ、コンベンショナルな加圧手段で修正できる。この点についていえば、電
気めっきアッセンブリー全体は、当業者に熟知されているものである、冶金学的
理由で、中立か、または、やや低くのいずれかにコントロールされた雰囲気下に
保たれることが好ましい。
他方、すでに上記したように、エンクロージャー１と、その出口チャ
ンネル７との間の遷移ゾーン１１は、前記エンクロージャー１のこの部分を流れ
る液体プロダクトにおける乱流の危険を制限することができる収斂チューブであ
る。
この発明によれば、第１に生ずる問題は、出口における多相界磁コイ
ル６の寸法取りを行って、エンクロージャー１からの出口オリフィス３において
シーリング作用が存在するようにすることであり、ついで、他のすべての設置パ
ラメーターのサイズを定めて、所望のワイピング効果を達成できるようにするこ
とである。
１．シールの問題点
上記したように、シーリングの問題点を取り扱うには、エンクロージ
ャー１の出口チャンネル８におけるコーティングリキッドのつりあいメニスカス
（または、自由表面）までに作用する流体力学上の全圧力を知る必要があり；つ
いで、前記した理論にしたがって、コーティングリキッドの自由表面を前記エン
クロージャー１の出口チャンネル８からのあるレベルに保つ必要がある単位容量
当たりのローレンツ力が計算できる全圧力を知る必要がある。
エンクロージャー１の横断ディメンジョン（寸法）は、処理すべき金
属プロダクトの横断ディメンジョンに比べて、通常、重要度が低いから、エンク
ロジャー１内に流れる液体のフローをクエット軸対称流にする必要があり、これ
はプロダクト４と前記エンクロージャー１の内壁との間の環状スペース内に作ら
れる。主題に適用される同様のルー
ルは、この環状の流れが環状のスペースの値の４倍の距離をもって離れている二
つのフラットなプレート間における同じ液体の流れに類似していて（これは、後
に示される）、二つのプレートの一方は、電気めっきエンクロージャー１を通過
する金属プロダクトの速度と一致して移動する。
当然のことであるが、類似したクウエット計算を行って、コーティン
グリキッドが流入するエンクロージャー１の出口チャンネル８の部分におけるフ
ィジカルのフローコンディションをも知るようにしなければならない。
１．１ 該エンクロージャーをシールするために、補償すべき全圧力 の計算
トータル圧力は、以下のような分圧の合計である：
− エンクロージャー１の中央部分における均衡分圧Ｐiso、その値
は、古典的アルキメデス計算によって単純に与えられるもの、即ち、液体（溶融
亜鉛）の密度のプロダクト、重力による加速度およびエンクロージャー１の壁と
プロダクト４の間の液体の高さであり；４５０°Ｃにおける溶融亜鉛のカラムお
よび２センチメーターの亜鉛の高さについては、この第１の分圧は、１３５０パ
スカル（またはコモンユニットでは、１３５ミリバール）になる。供給チャンネ
ル９を介してのエンクロージャー１への供給圧力は、つりあいチャンネル１０に
おける亜鉛の高さによる貢献をトータル的にバランスする。
− 上流シーリングデヴァイスによる分圧、即ち、ガルバナイジング
・エンクロージャー１の入り口チャンネル７を取り囲むように装着された多相誘
導コイル５に対する分圧；この圧力は、入り口オリフィス２の慣性力に丁度つり
あうものと推定され、すべての場合に真実であるが、このダウンストリーム圧力
は、実施、つりあいチャンネル１０におけるコーティングリキッドのカラムの高
さに貢献する。
− エンクロージャー１の中央ゾーンを通過する金属プロダクト４に
よるコーティングリキッドのエントレイメント（随伴）から生ずる分圧Ｐc。
− エンクロージャー１の出口チャンネルを通過する金属プロダクト
４によるコーティングリキッドのエントレイメントから生ずる分圧Ｐi。
この発明によれば、エントレイメントから生ずる、この二つの分圧は
、エンクロージャー１の中央ゾーンの長さ、亜鉛が浸透してゆく出口チャンネル
８の長さ、および前記中央ゾーンと前記エンクロージャー１の出口チャンネル８
それぞれにおける長さ単位当たりの負荷の損失を考慮にいれての、類似したクエ
ットの流れから計算される。
ａ） 使用するガルバナイジング・エンクロージャー１の長さ
エンクロージャーの長さの選択は、金属プロダクト４に近接の液体の
流れに影響を与える：層流、僅かに乱れている乱流または乱流。計算は、先験的
にエンクロージャーの長さを選ぶこと、そして、エンクロージャー１内のクリテ
ィカルなクエット流れの長さを帰納的に確認することからなる。図面に示された
、中央供給ゾーンに対し対称のエンクロージャー１の形状によれば、計算に使用
される長さは、実際には、エンクロージャーの半分の長さＬcであって、ここで
は、２５ｃｍに等しいものである。
ｂ） エンクロージャーの中央ゾーンにおける長さ単位当たりの負荷 の損失
長さ単位当たりの負荷の損失は、表面単位当たりの摩擦力に一般的に
はリンクしている。軸方向に対称なガルバナイジング・エンクロージャーの場合
においては、この関係は、金属プロダクト４と前記エンクロージャー１の内壁と
の間の環状スペースのハイドロリック直径のファンクション、コーティングリキ
ッドの密度、フロースピードおよび表面の粗さに左右される全体の摩擦係数に比
例する負荷のロスの係数の平方、および、表面効果の法則の金属プロダクト４に
近接するフローを特徴とするレイノルズ数として単純に表される。
ｂ１） 計算に使用されるハイドロリック直径
二つのフラットなプレートの間のクエット乱流の速度プロファイルを
純粋にハイドロダイナミック分析すると、環状チャンネルについての計算に使用
するハイドロリック・ダイアメーターが環状スペースの４倍に等しいものである
ことが簡単に計算できる。やや高速（即ち、Ｖb＝１ｍ／ｓ）で動く金属プロダ
クト４に近接のハイドロリック・レイノルズ数の概略計算はフローレジメがまさ
に乱流であることを示すから、該フローが乱流であるとする立場をとる。
代表的には、ガルバナイジング・エンクロージャー１は、ほぼ全長に
わたりシリンドリカルであって、ほぼ一定の直径Ｔcを有し、これは、後にデヴ
ェロップされた数値例においては、４０ミリメーターに等しいものである。
エンクロージャー内で処理される金属プロダクト４の直径は、１０ｍ
ｍに等しいものとされ、環状スペースｅcは、１５ｍｍに等しいものとなり、エ
ンクロージャー１の中央ゾーンにおけるハイドリックダイアメーターＤheは、６
０ｍｍである。
ｂ２） 表面作用の法則
所定の粗さをもつ環状チャンネルの場合において、フローが確立され
ていれば、そのレイノルズ数、負荷のロスの係数は、公式またはカルマン−ニク
ラッゼ計算図表から得ることができる全体の摩擦係数ＣFに比例しているものと
知られている；これらの公式は、全体に平滑な表面に対し等しく有効である。
− ハイドロリック・レイノルズ数Ｒecは、ハイドロリックダイアメ
ーターＤhcのファンクション、速度Ｖb（これは、平均フロー速度の最大）およ
び考慮されている温度（４５０°Ｃのオーダー）における亜鉛の動粘性率として
計算される。Ｒecの値＝１２０，０００であって、これは、フローが確かに乱れ
が低い乱流であることを示している。
− 金属プロダクト４の表面の等価の均一な粗さは、直径１０ｍｍの
コンクリート補強筋については、０．３５ｍｍに等しいものとされている。
− ついで、カルマン−ニクラッゼ計算図表で、全体の摩擦係数Ｃfc
＝０．００８３となり、エンクロージャー１の中央ゾーンにおける負荷のロスの
係数の計算が行える。
ｃ） エンクロージャーの中央ゾーンにおけるエントレイメントによ る分圧
この分圧Ｐcは、前もって計算された負荷のロスの係数が乗ぜられた
エンクロージャーの半分の長さＬcに等しい。分かった値は、Ｐc＝１９０パスカ
ル（または１９ミリバール）である。
ｄ） 亜鉛が浸出してゆくエンクロージャーの出口チャンネル８の部 分における
エントレイメントによる分圧
この分圧Ｐiは、前記チャンネル８へのフローの負荷のロスの係数が
乗ぜられたチャンネル８における亜鉛の長さＬiに等しい。
この前者の係数の計算理論は、エンクロージャー１の中央ゾーンにお
ける負荷のロスの係数の計算について前記したものと同一であるが、相違は、数
値を計算にいれた点のみである。
この点については、ハイドロリック・レイノルズ数Ｒeiは、金属プロ
ダクト４と出口チャンネル８の内壁との間の環状チャンネルのハイドロリックダ
イアメーターＤHiのファクションとして計算され、出口チャンネルの直径Ｔfは
、１６ｍｍに等しく、これによって、環状スペースｅiは、３ｍｍに等しく、し
たがって、ＤHiは、１２ｍｍに等し
い。これらの条件で、Ｒeiは、約２４，０００の値をもつ。
金属プロダクト４の表面の等価の均一な粗さは、当然同じものである
から、カルマン−ニクラッゼ計算図表によれば、全体の摩擦係数ＣFC＝０．０１
４６になる。
先験的に長さＬiは、知られていないから、まず最初に出口チャンネ
ル８のエントレイメント圧力の勾配を計算し、それは、１２，９００Ｐａ／ｍで
あり、ついで、ガルバナイジング浴からの出口におけるメニスカスにおける圧力
平衡を記録する。
１．２． ガルバナイジング・エンクロージャー１内に亜鉛のスラッ グを保持するに必要なローレンツ力の計算
前に計算した圧力の合計、即ち、（Ｐiso＋Ｐc＋Ｐi）は、エンクロ
ージャー１の出口における多相誘導コリ６によって発生されるすべり横断磁界に
より、亜鉛内に発生の単位容量Ｐm当たりの磁力によりバランスされなければな
らない。
磁気圧力Ｐmは、コンシダーされた温度における亜鉛の導電性プロダ
クト、有効インダクションＢeff、磁界が作用する長さＬiおよび誘導コイルの形
状を考慮した係数Ｖmに等しいことが知られている。７ｃｍに等しいハーピッチ
のポーラーと、５０Ｈｚの励起周波数 −これらの二つの値は、すべり磁界の軸
方向移動速度、場合によりドリフト速度とよばれるものを提供する− を選択す
ると、有効インダクションＢeffは、０．０７テスラに等しいものに選ばれ、ガ
ルバナイジング・エンクロージャーの内部に亜鉛のスラッグを留めるに必要な磁
力勾配は、８７，０００Ｎ／ｍ3であることが分かる。
ついで、長さＬiの値が計算でき、クエット長さよりも低い値に留ま
ることを確認できる。この場合、値Ｌi＝２．１ｃｍであることが分かり、それ
は、少量の亜鉛が出口チャンネル８に浸透するだけであることを示すもので、こ
れは、ハーフピッチポーラーによる、誘導コイル６の長さが２８ｃｍであるから
である。
一般的にいって、コーティングリッキドは、誘導コイル６の長さの半
分より以上に浸透しないように常にアレンジされているもので、その条件は、以
下のものを満足すればよい：
− 有効なインダクションＢeffを発生する交流電流の励起周波数を
調節するか、
− または、前記交流電流の強さを調節するかのいずれかである。
２． ワイピング問題
金属プロダクト４にめっきされた厚さは、通常二つのステージで計算
されるもので、即ち：
− 亜鉛が浸透する出口チャンネル８のゾーン内で（または、長さＬi
にわたって）、マグネチックオリジンＶmの単位容積当たりの力が引力と比較さ
れる；したがって、ランダウとレヴィッチ・もでるから結果するものがアクセプ
トできるもので、そのモデルは、液体の水平浴から垂直に引き抜かれるフラット
なプレートにより運ばれる厚さを知るために開発されたものであって、これらは
、出口チャンネル８のこのゾーンに応用できる。
− 液体浴のつりあいメニスカスの背後に位置する出口チャンネル８
の部分において、すべり横断磁界が液体膜に作用し、それを間引きし、前記メニ
スカスにおける該膜の厚さが前記ランダウとレヴィッチ計算によって予想された
ものと等しくなる。
２．１． ランダウとレヴィッチ・モデルによる液体膜の厚さ
前記のものに見い出されるコンプレックスな公式の使用を通じて、こ
のモデルは、液体（この場合、４５０°Ｃの溶融亜鉛）、その乱流ダイナミック
粘性（それ自体全体の摩擦係数ＣFiに比例する）、プロダクト４の速度Ｖbおよ
び該亜鉛において発達した単位ヴォリュウム当たりの力の強度を考慮にいれてお
り、これは、丁度、シーリング問題に関連して計算されたものである。
このモデルによる厚さを計算するとき、厚さは、単位ヴォリュウム当
たりのマグネチックオリジンの力の強さの平方根に逆比例して変化することが観
察される；この期待された結果は、主として、有効なマグネティックインダクシ
ョンＢeffの強度を使用することで、単位ヴォリュウム当たりの力の強さを増加
させたり、減少させたりして、対象とする厚さを極めて微細にモディファイする
ことができることを示している。出口チャンネル８におけるメニスカスの位置を
モディファイする、この調節は、Ｂeffについての値の範囲内で可能であり、上
記した規準によれば、コーティングリキッドは、誘導コイル６にそった半分を越
えて、出口チャンネル８へ浸透しない。この規準は、それにより、Ｌiがガルバ
ナイジング・エンクロージャー１の出口チャンネル８におけるフローのクエット
長さを越えないことと大まかには重複するものであって、即ち、前記フローは、
僅かに乱れた乱流となる；これらの規準の一つが観察されなければ、該乱流は、
ランダウとレヴィッチ・もでるを全く不適当なものにする。
２．２． 有効マグネティック・ワイピング長さ
この有効マグネティック・ワイピング長さは、ガルバナイジング浴の
つりあいメニスカスの背後に位置し、横断すべり磁界が作用する位置にある出口
チャンネル８の残りの長さとして定義されるものである。
しかしながら、これらの手段で厚さを調整する可能性は、少くなくな
っており、これは、エンクロージャー１と誘導コイル６の特徴すべてがすでに定
まっているからである。出口８の下流端にまで及ぶ液体膜の薄膜化の計算は、粗
い金属プロダクト４の面の液体膜の“自由表面”似おけるフローを計算すること
によって行うことができる。実際、この薄幕化は、ほとんどの場合、無視される
。
ワイピングを計算するとき、ほぼ正しい実用の近似は、ランダウとレ
ヴィッチモデルにより与えられた液体幕の厚さを考慮したときのみからなる。
３． 総括ポイント
ガルバナイジング・エンクロージャー１の寸法取りと出口における、
その誘導コイルの寸法取りは、まず第１に、寸法に依存するものであり、そして
、選択された溶融金属でコーティングされる金属プロダクトの粗さに依存する。
ついで、誘導コイルの形態が決定され、その結果、プロダクト４の表面に近接し
て、発生された磁界がトランスバースされ、すべりをする。ついで、エンクロー
ジャー１を通過するプロダクト４の通過の速度Ｖbの幅広い範囲のために、周波
数、ポーラーピッチおよび有効インダクションＢeffを探し、これには、誘導コ
イル６の最初の半分の下で圧力をバランスさせることが望ましい。その結果、磁
気リークは、あまり大きくならず、寸法取りの為の追加ルールは、ギャップをと
り、前記ギャップに対するポーラーハーフピッチの比率が３より大きくないもの
にすることからなる；これは、有効インダクションＢeffと誘導コイルにより発
生されるインダクションＢoとの間の“ケーシング係数”と呼ばれる係数を定義
するもので、これは、バイオットとサヴァードの法則によって与えられ、誘導コ
イル６の巻線の形態に相当する。ついでランダウとレヴィッチのモデルが、選ば
れた速度Ｖbの各々に相当する金属プロダクト４にデポジットされた厚さを計算
するのに用いられる。同じグラフ上に、エンクロージャー１の出口チャンネル８
にコーティングリキッド浸透する長さＬiを示すことが等しく可能である。この
ようなグラフは、上記にあげた実施例に対応するいものとして、図２に与えられ
ている。
前記結果の殆どすべては、縦型ガルバナイジング設備の場合にも有効
である。Detailed Description of the Invention
NameA device for magnetic wiping galvanized metal products How to dimension a galvanizing enclosure with
This invention is a continuous galvanizing process (continuous electroplating process).
Magnetic field-coated galvanized metal products, especially applied to
Saigin galvanizing enclosure with pinging device
It relates to a method for determining (dimensioning).
Inertial force (mainly weight) and frictional force (effect of viscosity and surface properties) are
Liquid coated drainage dev that is close to the surface of the metal product
Overall fluid control is a traditional fluid dynamics study
I know.
Certain conditions of reaction (subsequently ignored) with respect to the subject matter of this invention
Below, the drainage data in the zone close to the product is
Velopment widely controls the final thickness deposited on the product.
To roll.
This point is simple and well known in normal boundary layer approximations.
According to the law that is applied, a characteristic physical quantity, that is, it is transferred at a constant speed.
Velocity profile for the surface of metal products, coating liquid
Dynamic viscosity, its density and surface tension (wetness) between the metal product and the liquid.
It is desirable to create a laminar flow a priori in terms of linking to the wettability parameter)
It seems to be. Then, the deposited thickness is such that the metal product is the liquid
The thickness of the liquid film expelled by the metal product when withdrawn from the bath
Controlled, in this case the reference “Acta Physico-chimica” USSR V
"Dragging of a liquid by a moving plate" in ol.17, No.1-2, 1942
There are useful approximations established by Landau and Lević who are reported
.
For ideal laminar flow, the resulting thickness is for the preferred galvanizing
By the way, it is too large; this is due to the different wiping configurations.
Because there are various ways to reduce the deposited thickness.
Pneumatic wiping technology (metal products coming out of the liquid bath
Air-knife action that creates opposing pressure towards the free surface of the
Technology (asbestos pad means gold
The "rolling action" of metal products) and finally magnetic wiping technology
Yes, the invention relates to this last category.
Currently, there are numerous prior magnetic wiping devices. This recent
The technology advocates the use of Lorentz force, which is due to the magnetic field.
, The one that can occur in the coating liquid and grow,
The field causes the liquid (which may be zinc, copper or
Or a liquid of aluminum, it is clearly a conductor)
Electrostatic or AC magnetic field, fixed magnetic field or slip caused by the presence of
It is a magnetic field. In all cases, discussed below, the Lorentz force is
It is supposed to oppose force and viscous force, and these inertial force and viscous force are
Naturally, the velocity profile should be modified close to the surface of the metal product.
It acts on the liquid flow with sufficient strength. Therefore, of the magnetic field
Means that it is possible to influence the thickness of the boundary layer by means of
Their actions are:
-Metal product detaches in the coating liquid bath
Before, the magnetic field counterbalances inertial forces directly, mainly reducing gravitational effects,
-Outside the bath, the magnetic field causes a liquid film to travel on the product.
Acts only on,
-Or a combination of these two effects.
Regarding this point, see ASEA, ARBED. AUSTRAKIAN
The technologies developed by the WIRE and LYSAGHT companies are currently in use.
Showing examples of implementing the process, covering almost all of the technologies in use
It is. For example, a French patent in the name of AUSTRALIAN WIRE IND PROPRIETARY
No. 2412109, a fixed single-phase electromagnetic field, that is, the deposited thickness
Slides that can change either strength or frequency to adjust
It recommends the use of magnetic fields. Name of JHON LYSAGHT AUSTRALIA LIMITED
A similar device is shown in French patent 2410247 in the sense of meaning.
, Which has a different geometry than the one used in the above patent,
Apart from that, the magnetic field pulse frequency is preferentially set to about 30 kHz. Patent B
In the prior ARBED technology described in E-882069, among others,
A sliding electromagnetic field is used, which follows the metal sheet leaving the galvanizing bath.
Carried
It is considered that it acts on the surplus liquid metal that is generated. Finally, German Patent 202
No. 3900 (under ASEA name) Wipin outside the galvanizing bath
All the possibilities are shown (longitudinal, transverse, AC fixed magnets).
Field or sliding magnetic field).
The inventors have found that the magnetic
The magnetic field is sensitive only if it does not mask the action of lysine,
Therefore, I know that it can be controlled efficiently. This point
Not touched by any of the prior art of magnetic wiping, and its
As a result, the problem posed in the case seems to be entirely new
.
In particular, in all prior patents on magnetic wiping
The metal product to be coated is a galvanizing bath whose free surface is horizontal
Is passed through vertically. Therefore, in this case the liquid to be covered is
There is no chance of running out of the Lubanizing Enclosure. However
However, a new constraint in surface treatment industry is the magnetic wiper.
Solution for continuous galvanizing, eg FRANCE CALVA LORRAINE
Of French Patent No. 2,647,814, which are arranged horizontally;
Other similar devices are from GB-A-777213, USA-2834692.
There is a growing demand for what is known. This type of equipment smells
For example, the galvanizing enclosure is a shipping supply for the products to be processed.
With an inlet opening and an outlet opening that are aligned with each other; for this reason, a sealing device
Is installed to reduce the hydrostatic pressure that drains the liquid from the enclosure.
It must be remembered that compensation is needed. In this regard,
The continuous or alternating magnetic induction that is commonly used for
Holds the liquid in the enclosure through the same physical mechanism
Think of being able to contribute, at least in part, to what you do.
Alternating fixed magnetic field is applied to coating liquid in principle
Unless a rotational force is generated (as opposed to a sliding magnetic field), such a
In Ie's magnetic field, an attempt to fully compensate the inertial force of the galvanizing bath
Can only generate high frequency and / or strong magnetic field Lorentz force
This is in the first case said coating near a metal product.
To try to hold the liquid,
The depth (the depth of the magnetic field that penetrates the liquid conductor) is too small, and the second
In this case, the device is uneconomically oversized. As a result,
AC fixed as a sealing device for horizontal galvanizing enclosures
The use of magnetic wiping devices with magnetic fields is virtually eliminated.
From other aspects, can be processed with conventional magnetic wiping equipment
Only available metal products. It is known to be quite smooth. Now actually
, The inventors have found that the laminar, dark flow of the coating liquid flow close to the surface.
The surface of the processed product, especially if the implicitly accepted approximation is not valid
Prominence is given to the substantive part due to the roughness of the. In this regard
When turbulence due to hydrodynamics appears, the roughness of the processed product is
Includes everything above and this is a space limited coating fluid.
Of the Lorentz force, especially in the liquid.
The gap in the electromagnetic system that creates the induction that needs to be generated
Is in the center of the coil.
In connection with the comments above, a localized galvanizing bath enclosure
The transverse dimensions and length of the jar may not be considered unimportant from a hydrodynamic perspective.
Has been observed. Even so, the sleeve and sealing device and
And / or a transition zone between the magnetic wiping device and
The length of the outlet channel around which the magnetic induction corresponding to the seal is made is
Plays a prominent role in determining the quality and thickness of the deposited layer.
Some of the resulting conditions are not smooth
It even contradicts the previously used trends when it comes to vanizing.
From these different evaluations, the present invention aims to:
− Linking to recent technological choices, sealing devices and horizontal magnetic wires
Highlighting the new problem of combining with a ping device,
-The magnetic wiping device is used to
Various practical solutions to the problem of properly sizing in relation to the tree
Given the solution, these solutions are also more suitable for vertical galvanizing equipment.
Available,
-Deposit on very rough products (eg concrete reinforcement)
The expected thickness to be deposited-some proved impossible until now.
It was-
thing.
To this end, the present invention relates firstly to a galvanizing enc.
It is about the process of sizing a roger,
-Enclosure has metal products housed in the enclosure
At least one seal on the side exiting the coating liquid bath
Ringing device and / or wiping device, said device preferably
An induction device, which has an alternating current and sliding surface on the surface of the product.
Placed around the exit channel from the bath for the purpose of creating a transverse electromagnetic field
Which is mainly used in the transverse dime of the enclosure.
, Axial length of the enclosure, cross section of the product, product
Of the coating liquid, the dynamic viscosity of the coating liquid, the viscosity of the coating liquid in the enclosure,
Liquid pressure, transverse dim of outlet channel of the enclosure
And the moving speed of the sliding electromagnetic field and the strength of the electromagnetic field in the liquid,
Finally, we calculate from the parameters that represent the possible roughness of the metal product and
Under these conditions, the Couette length is
The flow of coating liquid in the chamber and its outlet channel.
In turn, the flow remains below the critical value after it becomes turbulent.
You.
A Couette flow is an incompressible viscous fluid, either conductive or non-conductive.
Characteristic, located between two possibly infinitely parallel plates
One of the plates is set to move parallel to itself;
The purpose of the Couette hydrodynamics calculation is to profile the flow velocity between two plates.
And the complexity of interfering with the roughness of the surface in contact with the liquid.
To establish parameters under
Yes, remember the above.
In order to solve the complex flow problem with dimensional means,
A similar principle used in classical fluid mechanics is that the Couette model has an annular spacing.
The core is designed to be able to move at a constant speed that the core part is supposed to move.
We show that it can be applied to the problem of axially symmetric flow. Therefore, this model
Dell is applicable to:
− On the one hand, a cylindrical galvanizing enclosure
Between the inner wall in the length direction and the metal product that moves axially along the inner wall
For the calculation of the coating liquid flow velocity profile, and
-On the other hand, the inner wall of the outlet channel of the enclosure and the
Flow velocity profile of coating liquid located between metal products
For the calculation of Le.
According to the invention, these two streams (of course continuous) are laminar or
Strongly influences the thickness of the turbulent boundary layer and
Vertically or horizontally from the free surface of the contained bath of liquid metal
Calculate the thickness of the liquid film that is carried along with the metal product as it exits
When doing so, it is desirable to take the flow into consideration.
Generally speaking, the outlet chamber of the barvanizing enclosure
The thickness of the laminar or turbulent boundary layer of the flow at the entrance towards the channel is
It must be kept below the upper limit of trawlability. This is a porcelain
The results established by the theory of gas-hydrodynamics show that magnetic fields are more
It is directly due to the fact that it weakens much sooner; it is also called the vortex vector.
The vortices created are a direct representation of the turbulence of the flow; one or more of its effects
Must be confined to the coating liquid zone where Lorentz magnetic action is desired.
It is understood that it must be. Therefore, in a preferred case, the
The Couette length of the flow in the closure and in the exit channel is known
And if they are controlled, the galvanizing
Dimensions of sealing and / or wiping devices for closures
Is a non-dimensional number commonly used in magnetohydrodynamics, namely
, Magnetic Reynolds number, interaction parameter, Hartmann number and
Slices selected to generate one or more Lorentz magnetic forces in
Using two parameters linked to the geometry of the alternating magnetic field
Can be represented by
In this regard, the solution provided by the invention is
The length of the enclosure is related to its transverse dimension by
And then increase the speed of the product to the Couette Hide
It should be slower than the lodynamic length. Furthermore, this rule
Is described in French patent 2323772 in the name of Jose DELOT
It does not contradict the requirements; in this patent, the capacity is actually small
The use of short galvanizing enclosures ensures that the products to be processed are clean.
Cleaned, heated and galvanized enclosure
At least as long as it is under a controlled atmosphere upstream
To get a proper metal reaction between the product to be coated and the coating liquid
Makes it clear enough.
On the other hand, the galvanizing enclosure and its outlet channel
Basically, if the dimensions of and are properly determined, the conditions that cause turbulence can be suppressed.
The flow in the exit area of the galvanizing enclosure is
Normal laminar flow present at the outlet for products processed in the aging device
Which occurs in the liquid bath due to the sliding alternating magnetic field
The Lorentz force per unit volume of is actually acting like gravity
Simply means. The outlet channel of the galvanizing enclosure
Instead, the induction unit provided for this purpose allows the
This "gravitational hypothesis" about the Lorentz magnetic force generated in the Ising bath is described above.
The menis formed between the free surface of the bath and the metal product drawn from it.
The shape of the scum allows the thickness of the layer deposited on the product to be almost frontally controlled.
To troll. As a result, under the strict conditions according to the invention, this thickness
Is fully compatible with the one used for the Landau hydrodynamic model described above.
Given by a formula similar to.
Also, the meniscus is the entrance to the exit channel of the enclosure.
Kept close enough to-this is this part of the enclosure.
Is desirable when it is desired to keep the Couette length corresponding to
Induction unit zone with sliding magnetic field is relatively long
In this case, an effective operation for reducing the thickness of the liquid film formed on the meniscus is possible.
It should be noted that it is still possible to do business. In this regard
Is, in principle, equal to the equilibrium pressure of the liquid bath in the galvanizing enclosure.
In addition, the inertial force caused by the action of the metal product is forward meniscus.
Balanced from the dregs; therefore, behind the meniscus, units
Lorentz force per volume of liquid film attached to the metal product
Will try to make the membrane thinner, and thus, a "genuine" magnetic wiper
(I.e., all considerations regarding sealing are removed). Said
At the outlet channel of the enclosure at least downstream of the meniscus
Magnetic wiping in is therefore a barotropic liquid with a "free surface".
Line about thinning body flow
Similar to the known work given (barotropic because the hypothesis of gravity remains valid).
Finally, according to a particularly advantageous feature of the dimensioning process according to the invention
, The roughness of the processed metal product is what affects the flow properties, and therefore
Shadows the thickness of the layer being deposited as it leaves the vanizing enclosure.
Recognized to sound. The model used to do this is
The Mann-Nikorazze model is preferred. Widely tested in the field of fluid mechanics
With this model, the product's roughness and the flow's Reynolds Hydro
The coefficient of friction used by the Rick number and
You. In addition, hydrodynamics scholars have used the "law of surface action" (proportional to loss of head pressure
It is necessary to know the flow accurately, taking into account
In addition, in the case of smooth metal products, as can be seen from the
The law of surface action is that the metal products being coated are in close proximity to each other.
It greatly affects the behavior of the user.
Another feature and advantage of the present invention is the horizontal galvanizing enclosure.
Of the method for determining the dimensions of the charger
The enclosure has an induction that generates an AC magnetic field that slides in the axial direction.
There is an exit channel around which the unit is located.
The jar is even more like a smooth wire or concrete reinforcement
A non-limiting example of the invention, which is adapted to process rough round cross-sections,
Is illustrated in the accompanying drawings, in which:
Figure 1 shows the enclosure, its outlet channel and induction
FIG. 6 is a longitudinal cross-sectional view of the unit and the bar to be processed,
Figure 2 shows, on the one hand, that the concrete reinforcement bar is an electroplating enclosure.
Reinforcement with a given roughness and diameter as a function of velocity passing through the armor
The thickness of the zinc deposited on the (bar) and, on the other hand, the molten zinc
3 is a graph showing the penetration depth into the exit channel of a jar.
Electroplating (galvanizing plating) Enk shown in the attached drawings
Roger 1 is aligned along the path taken by the metal product 4 to be electroplated.
Combined entrance 2 and exit 3; this product 4 is in the selected embodiment
, Smooth steel wire or indentations that are regularly distributed along the surface
It is a concrete reinforcing bar that has. The enclosure 1 includes a cleaning device and
Heating device (eg induction heating) and cooling
Although it is placed horizontally downstream of the cooling device (eg water cooling), these various conventional
The pre-treatment and post-treatment units are of interest here, the electroplating process.
In order not to obscure the depiction of the steps and wiping means, they are not shown in the drawing.
is there.
The electroplating enclosure 1 is a coated product, for example
, Preferably zinc, copper, aluminium, and their common alloys such as
Liquid phase bath of molten metal alloy (so this bath also contains a small amount of lead, etc.
Can hold). Because it is placed horizontally,
From the orifices 2 and 3 to the inlet 2 and outlet 3 orifices of the Roger 1,
Sealing means must be provided to prevent the outflow of liquid. Practically a cylinder
In the example describing the Ricardian metal product 4, the multiphase field coils 5 and 6 are used.
And the coils are respectively the inlet channels of enclosure 1.
7 and the outlet channel 8 are arranged so as to surround them, like a linear synchro motor.
, A liquid conductor trying to flow through said inlet channel 7 and outlet channel 8
It is designed to generate magnetic back pressure on the product; these latter channels 7
, 8 is the faction of the diameter of the metal product 4, the relative magnetic permeability (
For steel, function of 20), induction uni
Slip caused by current circulation in the coils of
Calculated as a function of magnetic field strength, resulting in product 4 and channel
In the annular space in the longitudinal direction that separates the inner walls of the rule 7, 8, the magnetic field line
Is substantially transverse to the axial movement of the product 4. For example
Circles like, flat section, strip section and other sections
Problems when working with cylindrical products with non-shaped sections
To generate a sliding magnetic field across an annular space corresponding to the geometry of
However, this is the magnetic sheeting that creates the magnetic field in the desired manner.
It is possible with the help of magnetic fans. Moreover, there are usually hundreds
By creating a low frequency sliding magnetic field below Hertz, preferably below 50 Hertz
Is sufficient, for example, the magnetic loss in magnetic sheeting is low
Stay on the thing.
Enclosure liquid coating products for electroplating process
-1 is continuously supplied to the metal product 4 and the amount plated through the product
If it is necessary to replenish, use liquid channel 9 (vertical type in this example) for liquid production.
Connecting the storage compartment with the enclosure 1;
Minimize slipping hydrodynamic disturbances
According to an advantageous feature of the invention, one choice is
The mouth of the supply channel 9 is connected to the two inlet channels 7 and the outlet of the enclosure 1.
It is arranged at the central position of the channel 8. Balanced channel 10
Is also provided in the enclosure 1, which is, for example, connected to the supply channel 1.
It is installed vertically in the central position, and the electroplating bath (galvanic
Liquid coating pressure up to a level where the equilibrium pressure of the
Introduce a product; further liquid from said bath in the balancing channel 10.
The free surface of the body column is usually in contact with a protective gas, the pressure of which is required
It can be corrected by conventional pressurizing means. In this regard,
The entire vapor plating assembly is familiar to those skilled in the art, metallurgical
For a reason, in a controlled atmosphere that is either neutral or slightly lower
It is preferable to be kept.
On the other hand, as already mentioned above, the enclosure 1 and its outlet cha
A transition zone 11 to and from the channel 7 flows through this part of the enclosure 1.
A convergent tube that can limit the risk of turbulence in liquid products.
You.
According to the present invention, the first problem is that the multi-phase field coil at the outlet is
At the exit orifice 3 from the enclosure 1 by sizing
To ensure that there is a sealing effect, and then all other installation parts.
The size of the parameter should be sized to achieve the desired wiping effect.
And.
1. Problems with seals
As mentioned above, to deal with sealing issues, the
Balancing meniscus of the coating liquid in the outlet channel 8 of the charger 1
It is necessary to know the total hydrodynamic pressure acting up to (or the free surface);
The free surface of the coating liquid is then
Unit capacity that needs to be maintained at a certain level from the outlet channel 8 of the closure 1
It is necessary to know the total pressure at which the Lorentz force per hit can be calculated.
The transverse dimension of enclosure 1 is the gold to be processed.
Compared to the cross-dimensional dimension of a generic product, it is usually less important,
It is necessary to make the flow of liquid flowing in Roger 1 a Couette axisymmetrical flow.
Made in the annular space between the product 4 and the inner wall of the enclosure 1
It is. Similar rules applied to the subject
Le says that this annular flow is separated by a distance four times the value of the annular space.
Is similar to the same liquid flow between two flat plates (this is
, One of the two plates passes through the electroplating enclosure 1
It moves in line with the speed of the metal product.
Not surprisingly, a similar quat calculation is used to
In the part of the outlet channel 8 of the enclosure 1 into which the liquid flows,
You also have to know the physical flow condition.
1.1 Total pressure to be compensated to seal the enclosure Calculation of
The total pressure is the sum of the partial pressures as follows:
-Balanced partial pressure P in the central part of the enclosure 1iso, Its value
Is simply given by the classical Archimedes calculation, that is, liquid (melt
Zinc) density product, acceleration due to gravity and walls of enclosure 1
Liquid height between products 4; column of molten zinc at 450 ° C
And for a zinc height of 2 centimeters, this first partial pressure is 1350 pas.
It will be a skull (or 135 mbar for a common unit). Supply channel
The supply pressure to the enclosure 1 via the
Totally balance the contribution of the height of zinc.
− Partial pressure by upstream sealing device, ie galvanizing
.Multi-phase induction mounted so as to surround the entrance channel 7 of the enclosure 1.
Partial pressure on the conducting coil 5; this pressure is just balanced by the inertial force of the inlet orifice 2.
Estimated to be true and true in all cases, this downstream pressure
Is the column height of the coating liquid in the balancing channel 10.
Contribute to
-For metal products 4 passing through the central zone of enclosure 1
Partial pressure P resulting from entrainment of coating liquidc.
-Metal product passing through the outlet channel of enclosure 1
Partial pressure P resulting from entrainment of coating liquid according to No. 4i.
According to the invention, the two partial pressures resulting from entrainment are
, The length of the central zone of enclosure 1, the outlet channel through which zinc penetrates
8 and outlet channel 8 of said central zone and said enclosure 1
Similar queuing, taking into account the loss of load per length unit in each
It is calculated from the flow of the net.
a) Length of the galvanizing enclosure 1 used
The choice of enclosure length depends on the liquid in close proximity to the metal product 4.
Affect flow: laminar, slightly turbulent or turbulent. Calculation is a priori
Choose the length of the enclosure for the
It consists of inductively checking the length of the dynamic Couette flow. Shown in the drawing
, Used for calculation, according to the shape of enclosure 1 symmetrical with respect to the central feeding zone
The actual length is half the length L of the enclosure.cAnd here
Is equal to 25 cm.
b) Load per length unit in the central zone of the enclosure Loss of
The loss of load per unit of length is generally related to the frictional force per unit of surface.
Is linked. For axially symmetrical galvanizing enclosures
In this relation, the relationship between the metal product 4 and the inner wall of the enclosure 1 is
Function of the hydraulic diameter of the annular space between the coatings
Ratio to the overall coefficient of friction, which depends on the density of the pad, flow speed and surface roughness
For example, the square of coefficient of loss of load and metal product 4 of law of surface effect
It is simply expressed as a Reynolds number featuring adjacent flows.
b1) Hydraulic diameter used for calculation
The velocity profile of the Couette turbulence between two flat plates
Purely hydrodynamic analysis used for calculations on annular channels
The hydraulic diameter to be equal to 4 times the annular space
Can be easily calculated. Somewhat faster (ie Vb= 1 m / s) Metal producer
Approximate calculation of hydraulic Reynolds number close to J.
Since it indicates that the flow is turbulent, we take the position that the flow is turbulent.
Typically, the galvanizing enclosure 1 is almost full length.
Cylindrical, almost constant diameter TcAnd this is Dev later
In the quoted numerical example, it is equal to 40 millimeters.
The diameter of the metal product 4 processed in the enclosure is 10 m
equal to m, annular space ecIs equal to 15 mm,
Hydric Diameter D in the central zone of enclosure 1heIs 6
It is 0 mm.
b2) Law of surface action
In the case of a circular channel with a certain roughness, the flow is established
, The Reynolds number, the coefficient of loss of load is calculated by the formula or Kalman-Nick
Overall friction coefficient C that can be obtained from the Ladze calculation chartFIs proportional to
Known; these formulas are equally valid for globally smooth surfaces.
− Hydraulic Reynolds number RecIs a hydraulic diamond
Starter DhcFunction, speed Vb(This is the maximum of average flow rate) and
And the kinematic viscosity of zinc at the temperature considered (on the order of 450 ° C)
Calculated. RecThe value of = 120,000, which means that the flow is
Indicates low turbulence.
-The equivalent uniform roughness of the surface of the metal product 4 has a diameter of 10 mm.
For concrete reinforcement, it is equal to 0.35 mm.
-Next, in the Kalman-Niklase calculation chart, the coefficient of friction C of the wholefc
= 0.0083, and the load loss in the central zone of enclosure 1
The coefficient can be calculated.
c) in the central zone of the enclosureEntrainmentBy Partial pressure
This partial pressure PcIs multiplied by a previously calculated load loss factor
Half length L of enclosurecbe equivalent to. The found value is Pc= 190 pascals
(Or 19 mbar).
d) Part of the outlet channel 8 of the enclosure where the zinc is leaching In minutes
EntrainmentPartial pressure by
This partial pressure PiIs the coefficient of the loss of the flow load on the channel 8.
Zinc length L in the loaded channel 8ibe equivalent to.
The calculation theory of the former coefficient is in the central zone of enclosure 1.
The calculation of the load loss coefficient is the same as that described above, but the difference is that
Only the points for which the value was calculated.
Regarding this point, the hydraulic Reynolds number ReiIs a metal professional
An annular channel hydraulic duct between the duct 4 and the inner wall of the outlet channel 8.
Ear meter DHiCalculated as the faction of the exit channel diameter TfIs
, 16 mm, which results in an annular space eiIs equal to 3 mm,
Therefore, DHiIs equal to 12 mm
Yes. Under these conditions, ReiHas a value of approximately 24,000.
The equivalent and uniform roughness of the surface of the metal product 4 is of course the same
Therefore, according to the Karman-Niklaze calculation chart, the overall coefficient of friction CFC= 0.01
46.
A priori length LiIs not known, so the first thing is exit channel
Calculated the entrainment pressure gradient of Le 8 at 12,900 Pa / m
Yes, then the pressure at the meniscus at the exit from the galvanizing bath
Record the equilibrium.
1.2. Zinc slats in the galvanizing enclosure 1 Calculation of Lorentz force required to hold
The sum of the pressures calculated previously, ie (Piso+ Pc+ Pi) Is the Enclosure
The cross-slip magnetic field generated by the multi-phase induced stiffness 6 at the exit of the charger 1.
Unit capacity P generated in zincmMust be balanced by the magnetic force of the hit
No.
Magnetic pressure PmIs a conductive product of zinc at a concided temperature.
Ect, effective induction Beff, Length L where magnetic field actsiAnd the shape of the induction coil
Factor V considering the shapemIs known to be equal to. Harpitch equal to 7 cm
Polarisation, and an excitation frequency of 50 Hz-these two values are the axes of the slip field.
Provide directional movement speed, sometimes called drift speed-choose
Then, effective induction BeffIs chosen to be equal to 0.07 Tesla,
The magnets needed to hold the zinc slug inside the Lubanizing Enclosure.
Force gradient is 87,000 N / mThreeIt turns out that
Then, the length LiCan be calculated and stays below the Couette length.
Can be confirmed. In this case, the value Li= 2.1 cm, which is
Indicates that only a small amount of zinc penetrates the outlet channel 8,
This is because the length of the induction coil 6 by the half pitch polar is 28 cm.
It is.
Generally speaking, the coating liquid is half the length of the induction coil 6.
It is always arranged so that it does not penetrate more than the minute, and the conditions are as follows.
Satisfy the following:
-Valid induction BeffThe excitation frequency of the alternating current
Adjust or
-Or either adjusting the strength of the alternating current.
2. Wiping problem
The thickness plated on metal product 4 is usually calculated in two stages
That is, that is:
In the zone of the outlet channel 8 (or the length Li
Over), magnetic origin VmThe force per unit volume of is compared with the attractive force
Therefore, Landau and Lević are also able to get what they accept.
The model is a flat that is vertically withdrawn from a horizontal bath of liquid.
It was developed to know the thickness carried by different plates, these are
, Applicable to this zone of the outlet channel 8.
An outlet channel 8 located behind the balancing meniscus of the liquid bath
In the area of the, the transverse magnetic field acting on the slip acts on the liquid film, thins it out, and
The thickness of the film at Sukas was predicted by the Landau and Levich calculations
Will be equal to one.
2.1. Liquid film thickness according to the Landau and Levich model
Through the complex official use found in the above,
The model is a liquid (in this case, 450 ° C molten zinc), its turbulent dynamics.
Viscosity (Coefficient of friction C itself)Fi, Proportional to the product 4 speed VbAnd
And the strength of the force per unit volume developed in the zinc and the zinc is taken into consideration.
This was just calculated in relation to the sealing problem.
When calculating the thickness according to this model, the thickness is the unit volume
It can be seen that it changes in inverse proportion to the square root of the strength of the magnetic origin of the bird.
It is expected that this expected result is mainly due to effective magnetic induction.
Yon BeffIncrease the strength of force per unit volume by using the strength of
Modify or reduce the target thickness extremely finely
Indicates that it can be done. The position of the meniscus at exit channel 8
Modify, this adjustment is BeffIs possible within the range of values for and on
According to the stated criteria, the coating liquid exceeds half along the induction coil 6.
Therefore, it does not penetrate into the outlet channel 8. This criterion is thereforeiIs Galva
Couette of the flow in exit channel 8 of Nizing Enclosure 1
There is a rough overlap with not exceeding the length, that is, the flow is
There will be slightly turbulent turbulence; unless one of these criteria is observed, the turbulence is
Landau and Lević make the outings totally unsuitable.
2.2. Effective magnetic wiping length
This effective magnetic wiping length is equivalent to that of a galvanizing bath.
An exit located behind the balancing meniscus where the transverse slip field acts
It is defined as the remaining length of channel 8.
However, the possibility of adjusting the thickness by these means is not diminished.
This means that all the characteristics of enclosure 1 and induction coil 6 have already been determined.
It is because I am sick. The calculation of the thinning of the liquid film extending to the downstream end of the outlet 8 is rough.
Calculating the flow of the "free surface" of the liquid film on the surface of the metallic product 4
Can be done by In fact, this thinning is almost always ignored
.
When computing wiping, a nearly correct working approximation is Landau
It consists only when considering the thickness of the liquid curtain given by the Vitch model.
3. Summary point
At the dimensioning and exit of the galvanizing enclosure 1,
The dimensioning of the induction coil is, first of all, dimension-dependent, and
, Depending on the roughness of the metal product coated with the selected molten metal.
Then, the morphology of the induction coil is determined, so that it is close to the surface of product 4.
Then, the generated magnetic field is transposed and slips. Then, Enclosure
Speed V of product 4 passing through jar 1bFrequency for a wide range of
Number, polar pitch and effective induction BeffLook for this,
It is desirable to balance the pressure under the first half of ile 6. As a result, porcelain
Air leaks are not very large and the additional rules for dimensioning
And the ratio of the polar half pitch to the gap is not greater than 3.
It consists of: Effective Induction BeffAnd induction coil
Induction B bornoDefine a factor called "casing factor" between
This is given by the laws of Biot and Savard, and
It corresponds to the form of the winding of the coil 6. Then the Landau and Lević models were selected
Speed VbCalculate the thickness deposited on metal product 4 corresponding to each of
Used to do. On the same graph, outlet channel 8 of enclosure 1
Coating liquid permeation length LiIt is equally possible to indicate this
Such a graph is given in FIG. 2 as a counterpart to the example given above.
ing.
Almost all of the above results are valid for vertical galvanizing equipment
It is.
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，
ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ
Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ
，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，
ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，Ｖ
Ｎ────────────────────────────────────────────────── ───
Continuation of front page
(81) Designated countries EP (AT, BE, CH, DE,
DK, ES, FR, GB, GR, IE, IT, LU, M
C, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG
, CI, CM, GA, GN, ML, MR, NE, SN,
TD, TG), AT, AU, BB, BG, BR, BY,
CA, CH, CN, CZ, DE, DK, ES, FI, G
B, HU, JP, KP, KR, KZ, LK, LU, LV
, MG, MN, MW, NL, NO, NZ, PL, PT,
RO, RU, SD, SE, SK, UA, US, UZ, V
N