RU2119971C1

RU2119971C1 - Method determining dimensional parameters of galvanizing chamber fitted with gear of magnetic dehumidification of galvanized metallurgical articles

Info

Publication number: RU2119971C1
Application number: RU96107898/02A
Authority: RU
Inventors: Дело Жозе (FR); Дело Жозе; Санчес Жераль (FR); Санчес Жераль
Original assignee: Дело Просесс (С.А.)
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1994-07-20
Publication date: 1998-10-10
Also published as: EP0720663A1; AU7346394A; AU693106B2; EP0720663B1; PL186566B1; FR2700555A1; WO1996002684A1; CN1133618A; PL313517A1; CN1070931C; BR9407692A; DE69403810T2; JPH09507531A; ES2105736T3; ATE154399T1; FR2700555B1; DE69403810D1

Abstract

FIELD: machining of metal articles. SUBSTANCE: invention refers to method determining dimensional parameters of galvanizing chamber fitted with at least one gear for sealing and/or drying on side of output of machined metal articles passed through liquid bath providing for deposition of corresponding coat on surfaces of articles housed in chamber. Preferable variant of realization presents inducing element located around output conduit of galvanizing chamber to create sliding lateral electromagnetic field variable by value in close proximity to surface of article subject to coating. This method consists in calculation or in check of following parameters: lateral geometric dimensions of galvanizing chamber, length of this chamber in axial direction, shape and dimensions of cross-sections of articles subject to coating, velocity of movement of these articles through liquid bath of given galvanizing chamber, dynamic viscosity of liquid material ensuring deposition of coat on articles, pressure of liquid material in galvanizing chamber, lateral dimensions of output conduit of galvanizing chamber, velocity of movement of sliding electromagnetic field, its intensity in liquid material in galvanizing chamber, and finally of parameters determining possible roughness of surfaces of articles subject to coating, proper conditions for which corresponding lengths duly related to flow of liquid material providing for deposition of coat on machined article in galvanizing chamber and its output conduit remain less than some critical values beyond which limits flows of liquid material turn definitely turbulent. EFFECT: improved efficiency of method. 7 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение касается способа определения размерных параметров камеры цинкования, снабженной устройством магнитного осушения оцинкованных металлургических изделий, в частности, для использования в рамках технологического процесса непрерывного цинкования. The present invention relates to a method for determining the dimensional parameters of the galvanizing chamber, equipped with a device for magnetic drainage of galvanized metallurgical products, in particular, for use in the process of continuous galvanizing.

Из достижений классической гидродинамики известно, что силы инерции (главным образом, сила тяжести) и силы трения (динамическая вязкость, влияние механических характеристик стенки канала протекания) целиком и полностью определяют характер течения раствора, обеспечивающего соответствующее покрытие, в непосредственной близости от поверхности того металлургического изделия, которое подлежит покрытию. From the achievements of classical hydrodynamics, it is known that the inertia forces (mainly gravity) and friction forces (dynamic viscosity, the influence of the mechanical characteristics of the wall of the flow channel) completely determine the nature of the flow of the solution providing the corresponding coating in the immediate vicinity of the surface of that metallurgical product to be covered.

Таким образом, в условиях заданной величины реакционной способности, которая не будет приниматься во внимание в последующем изложении в том, что касается объекта предлагаемого изобретения, характер течения покрывающего раствора в зоне, непосредственно примыкающей к поверхности упомянутого металлургического изделия, в значительной степени обусловливают толщину окончательного покрытия на поверхности этого изделия. Thus, under the conditions of a given value of reactivity, which will not be taken into account in the following statement as regards the object of the present invention, the nature of the flow of the coating solution in the zone directly adjacent to the surface of the said metallurgical product, to a large extent determine the thickness of the final coating on the surface of this product.

С этой точки зрения установление ламинарного течения представляется желательным, поскольку такое течение позволяет с учетом характеристик граничного слоя связать величины физических характеристик данного потока жидкости известными и относительно простыми зависимостями, а именно профиль скоростей текущей жидкости по отношению к поверхности данного металлургического изделия, которое само по себе приводится в движение с некоторой постоянной скоростью, динамическую вязкость жидкости, которая обеспечивает нанесение покрытия на данное металлургическое изделие, плотность этой жидкости и уровень поверхностного натяжения в зоне между упомянутым металлургическим изделием и упомянутой жидкостью, обеспечивающей нанесение соответствующего покрытия на это изделие (параметры смачиваемости). В этом случае толщина нанесенного слоя покрытия обусловлена толщиной пленки жидкости, которая захватывается металлическим изделием при его извлечении из жидкой ванны, причем в этом случае используется то приближение или аппроксимация, которое было установлено Ландау и Левичем в их статье Acto Physicochimica UPSS, том 17, N 1-2, 1942 г., опубликованной под заголовком: "Dragging of a liquid by a moving plate". From this point of view, the establishment of a laminar flow seems desirable, since taking into account the characteristics of the boundary layer, this flow allows you to associate the physical characteristics of a given fluid flow with known and relatively simple relationships, namely, the velocity profile of the flowing fluid relative to the surface of a given metallurgical product, which in itself driven by a certain constant speed, the dynamic viscosity of the fluid, which provides coating on this Metallurgical product, the density of the fluid and the level of surface tension in the area between said metallurgical product and said fluid providing applying an appropriate coating on it (wettability parameters). In this case, the thickness of the applied coating layer is determined by the thickness of the liquid film, which is captured by the metal product when it is removed from the liquid bath, in which case the approximation or approximation used by Landau and Levich in their article Acto Physicochimica UPSS, Volume 17, N 1-2, 1942, published under the heading: "Dragging of a liquid by a moving plate".

Однако в этом случае идеального ламинарного течения полученная толщина покрытия часто оказывается слишком большой для целого ряда вариантов практического использования результатов цинкования. Именно поэтому были разработаны разнообразные и многочисленные способы осушения данного металлургического изделия после его извлечения из ванны цинкования, то есть способы уменьшения толщины нанесенного на это изделие покрытия. При этом были предложены в основном технологии пневматического осушения (действие направленных потоков воздуха, создающих противодавление на уже свободной от основной массы жидкости формирования данного покрытия поверхности данного металлургического изделия, выходящего из жидкой ванны), технологии механического осушения (подразумевающие использование специальных роликов, обтирающих поверхность данного металлургического изделия при помощи специальных подушечек или тампонов, изготовленных из асбеста) и, наконец, технологии магнитного осушения, к категории которых можно отнести и способ в соответствии с предлагаемым изобретением. However, in this case of an ideal laminar flow, the obtained coating thickness is often too large for a number of options for the practical use of galvanizing results. That is why various and numerous methods have been developed for draining this metallurgical product after it is removed from the galvanizing bath, that is, methods for reducing the thickness of the coating applied to this product. In this case, mainly technologies of pneumatic drainage were proposed (the action of directed air flows creating counterpressure on the formation of a given coating surface of a given metallurgical product already free from the bulk of the liquid coming out of the liquid bath), mechanical drainage technologies (involving the use of special rollers wiping the surface of this metallurgical products using special pads or tampons made of asbestos) and, finally, magnetic technology drainage, to the category of which can be attributed the method in accordance with the invention.

На сегодняшний день известно множество различных устройств магнитного осушения металлических изделий, прошедших через ванну цинкования. Упомянутая технология магнитного осушения таких изделий подразумевает использование сил Лоренца, которые могут возникнуть в жидкости, предназначенной для образования соответствующего покрытия на поверхности изделия, при помощи статического или переменного по величине, неподвижного в пространстве или скользящего тем или иным образом магнитного поля по причине наличия электрического тока, наведенного в упомянутой жидкости (очевидно являющейся электропроводной в том случае, когда речь идет о цинке, меди или алюминии) в результате относительного перемещения в пространстве жидкости и магнитного поля. To date, there are many different devices for magnetic drainage of metal products that have passed through a galvanizing bath. The mentioned technology of magnetic drainage of such products involves the use of Lorentz forces that can occur in a liquid intended to form an appropriate coating on the surface of the product using a static or variable in magnitude, stationary in space or sliding in one way or another magnetic field due to the presence of electric current induced in said liquid (which is obviously electrically conductive when it comes to zinc, copper or aluminum) as a result of itelnogo displacement liquid in the space and the magnetic field.

Во всех случаях, которые будут описаны в приведенном ниже изложении, предполагается, что упомянутые силы Лоренца имеют направление, противоположное направлению действия сил инерции и сил, обусловленных вязкостью и действующих на поток жидкости, разумеется, при условии, что упомянутые силы Лоренца будут достаточно интенсивными для того, чтобы модифицировать профиль скоростей течения потока жидкости в непосредственной близости от поверхности обрабатываемого изделия. Таким образом, вполне понятно, что будет возможно воздействовать при помощи магнитного поля на толщину пограничного слоя, причем такое воздействие будет возможным в этом случае
непосредственно в жидкой ванне, обеспечивающей нанесение покрытия на изделие, перед выходом этого изделия из упомянутой ванны, причем действие магнитного поля будет непосредственно уравновешивать силы инерции, компенсируя, главным образом, силу тяжести;
за пределами упомянутой жидкой ванны, причем в этом случае действие магнитного поля ощущается только на тонкой пленке жидкости, захваченной поверхностью обрабатываемого изделия;
а также в сочетании двух упомянутых выше эффектов.In all cases that will be described in the presentation below, it is assumed that the mentioned Lorentz forces have a direction opposite to the direction of action of the inertia forces and forces due to viscosity and acting on the fluid flow, of course, provided that the mentioned Lorentz forces are sufficiently intense for in order to modify the velocity profile of the fluid flow in the immediate vicinity of the surface of the workpiece. Thus, it is quite clear that it will be possible to influence the thickness of the boundary layer by means of a magnetic field, and such an effect will be possible in this case
directly in a liquid bath providing a coating on the product, before the product leaves the said bath, moreover, the action of a magnetic field will directly balance the inertia forces, compensating mainly for gravity;
outside the said liquid bath, and in this case, the action of a magnetic field is felt only on a thin film of liquid captured by the surface of the workpiece;
as well as a combination of the two effects mentioned above.

В этом отношении известные на сегодняшний день технологии, называемые соответственно логотипами фирм, которые разработали эти технологии, а именно технологии ASEA, ARBED, AUSTRALIAN WIRE и LYSAGHT, демонстрируют примеры практической реализации упомянутой выше идеи, охватывающие практически всю совокупность технологий, применяемых в настоящее время. In this regard, the currently known technologies, respectively called the logos of the companies that developed these technologies, namely ASEA, ARBED, AUSTRALIAN WIRE and LYSAGHT technologies, demonstrate examples of practical implementation of the above ideas, covering almost the entire set of technologies currently used.

Так, например, в патенте Франции FR-2412109, выданном на имя фирмы AUSTRALIAN WIRE IND PROPRIETARY, предлагается использовать неподвижное однофазное электромагнитное поле, то есть не перемещающееся в пространстве электромагнитное поле, которое с целью регулирования толщины наносимого на изделие покрытия может изменять либо свою интенсивность или напряженность, либо частоту изменения этого параметра. For example, in French patent FR-2412109, issued in the name of AUSTRALIAN WIRE IND PROPRIETARY, it is proposed to use a fixed single-phase electromagnetic field, that is, an electromagnetic field that does not move in space, which, in order to control the thickness of the coating applied to the product, can change either its intensity or tension, or the frequency of change of this parameter.

В патенте Франции, выданном на имя фирмы JOHN LYSAGHN AUSTRALIA LIMITED, представлено в принципе аналогичное устройство, но имеющее существенные отличия геометрического характера по отношению к устройству, описанному в упомянутом выше патенте, а также характеризующееся, кроме того, частотами пульсации электромагнитного поля, в предпочтительном варианте реализации этого изобретения имеющими величину порядка 30 кГц. In the French patent, issued in the name of JOHN LYSAGHN AUSTRALIA LIMITED, a similar device is presented, in principle, but having significant geometric differences with respect to the device described in the aforementioned patent, and also characterized, in addition, by electromagnetic field ripple frequencies, in the preferred an embodiment of this invention having a magnitude of the order of 30 kHz.

В известной на сегодняшний день технологии ARBED, описанной в бельгийском патенте BE-882069, рассматривается, в частности, использование перемещающегося в пространстве электромагнитного поля, воздействующего на остаток жидкого металла, увлекаемого на своей поверхности листом подлежащего нанесению покрытия металла, выходящим из ванны цинкования. The currently known ARBED technology, described in Belgian patent BE-882069, discusses, in particular, the use of a moving electromagnetic field in space, acting on the remainder of a liquid metal carried away on its surface by a sheet of metal to be coated emerging from the galvanizing bath.

И, наконец, в патенте DE-2023900 (выданном на имя фирмы ASEA) демонстрируется целая совокупность возможностей осушения за пределами ванны цинкования (применение переменного по напряженности и неподвижного в пространстве электромагнитного поля, имеющего продольную или поперечную ориентацию, а также применение движущегося в пространстве электромагнитного поля). And finally, DE-2023900 (issued to ASEA) demonstrates a whole set of drainage possibilities outside the galvanizing bath (the use of a variable in strength and stationary in space electromagnetic field having a longitudinal or transverse orientation, as well as the use of moving in space electromagnetic fields).

В то же время было замечено, что упомянутое действие магнитного поля ощущается и, следовательно, может быть эффективно проконтролировано только в той мере, в какой это воздействие не маскируется или не затеняется явлениями, имеющими чисто гидродинамической характер или гидродинамическую природу. Нетрудно видеть, что этот аспект проблемы никогда не затрагивался ни в каких из известных в настоящее время технологий магнитного осушения изделий, выходящих из ванны цинкованию. Вследствие этого представляется, что поставленная в данном случае проблема является совершенно новой. At the same time, it was noted that the mentioned action of the magnetic field is felt and, therefore, can only be effectively controlled to the extent that this effect is not masked or obscured by phenomena of a purely hydrodynamic nature or hydrodynamic nature. It is easy to see that this aspect of the problem has never been addressed in any of the currently known technologies for magnetic drainage of products leaving the galvanizing bath. As a result of this, it seems that the problem posed in this case is completely new.

В частности, во всех известных на сегодняшний день патентах, имеющих отношение к магнитному осушению изделий, подлежащих покрытию, эти изделия проходят через ванну цинкования в вертикальном направлении и свободная поверхность жидкости в этих ваннах цинкования является горизонтальной. Таким образом, в упомянутом выше случае для жидкости, обеспечивающей нанесение соответствующего покрытия на данное изделие, не существует никакой возможности вытечь за пределы камеры цинкования. Однако новые требования к условиям и характеристикам промышленной обработки поверхностей изделия приводят к необходимости поиска подходящих технических решений в части методов магнитного осушения изделий для их использования в установках непрерывного цинкования типа той, которая описана в патенте Франции FR-2647814, выданном на имя фирмы FRANCE GALVA LORRAINE, и которая имеет горизонтальное расположение. Известны также и другие варианты реализации установок для непрерывного цинкования, описанные, в частности, в патентах Великобритании GB-A-777213 и США US-A-2834692. In particular, in all currently known patents related to the magnetic drainage of articles to be coated, these articles pass through a galvanizing bath in a vertical direction and the free surface of the liquid in these galvanizing baths is horizontal. Thus, in the aforementioned case, for a liquid providing an appropriate coating on a given product, there is no possibility to leak out of the galvanizing chamber. However, new requirements for the conditions and characteristics of industrial surface treatment of the product lead to the need to find suitable technical solutions in terms of methods of magnetic drainage of products for their use in continuous galvanizing plants such as that described in French patent FR-2647814, issued in the name of FRANCE GALVA LORRAINE , and which has a horizontal arrangement. Other embodiments of continuous galvanizing plants are also known, as described in particular in GB-A-777213 and US-A-2834692.

Напомним, что в установках такого типа камера цинкования имеет входное отверстие и выходное отверстие, располагающиеся на одной линии, вдоль которой происходит перемещение обрабатываемых изделий, причем верхний уровень жидкой ванны, обеспечивающей нанесение покрытия, располагается выше упомянутых отверстий в камере. Вследствие указанного обстоятельства в такой установке необходимо предусмотреть специальные устройства герметизации, обеспечивающие компенсацию гидростатического давления, которое в противном случае стремится вытолкнуть упомянутую жидкость за пределы упомянутой камеры. В этом отношении можно полагать, что постоянная или переменная магнитная индукция того типа, что используется обычно для обеспечения магнитного осушения, может в результате действия аналогичных физических механизмов способствовать, по меньшей мере, частичному удержанию жидкости в камере. Recall that in plants of this type, the galvanizing chamber has an inlet and an outlet located on one line along which the processed products move, with the upper level of the liquid bath providing coating being located above the said openings in the chamber. Due to this circumstance, in such an installation it is necessary to provide special sealing devices that provide compensation for hydrostatic pressure, which otherwise tends to push the said liquid outside the chamber. In this regard, it can be assumed that constant or variable magnetic induction of the type that is usually used to provide magnetic drainage, as a result of the action of similar physical mechanisms, can contribute to at least partial retention of liquid in the chamber.

Поскольку переменное по величине, но неподвижное в пространстве магнитное поле в принципе не вызывает никаких сил вихревого характера в жидкости, обеспечивающей нанесение соответствующего покрытия (в отличие от магнитного поля, перемещающегося в пространстве), силы Лоренца, достаточно интенсивные для того, чтобы обеспечить компенсацию сил инерции в ванне цинкования, при использовании такого типа магнитного поля могут быть получены только при очень высокой частоте изменения напряженности поля и/или при высокой напряженности этого магнитного поля, что приводит в первом случае к толщине поверхностного слоя (здесь речь идет о глубине проникновения магнитного поля в электропроводную жидкость), слишком малой для того, чтобы рассчитывать на надежное удержание упомянутой жидкости, обеспечивающей нанесение покрытия, в зоне обрабатываемого изделия, а во втором случае связано с увеличением габаритных размеров и повышением стоимости данной технологической установки. Следовательно, использование устройства магнитного осушения с неподвижным в пространстве и переменным по величине магнитным полем в качестве средства герметизации рабочей камеры установки для непрерывного цинкования изделий с горизонтальным направлением перемещения этих изделий практически исключается. Since a magnetic field that is variable in magnitude, but stationary in space, in principle does not cause any vortex forces in the fluid, which provides an appropriate coating (in contrast to a magnetic field moving in space), Lorentz forces are intense enough to provide compensation for the forces the inertia in the galvanizing bath, when using this type of magnetic field, can be obtained only at a very high frequency of variation of the field strength and / or at a high intensity of this magnet total field, which leads in the first case to the thickness of the surface layer (here we are talking about the depth of penetration of the magnetic field into the electrically conductive liquid), too small to rely on the reliable retention of the mentioned liquid, providing coating, in the area of the workpiece, and the second case is associated with an increase in overall dimensions and an increase in the cost of this technological installation. Therefore, the use of a magnetic drainage device with a stationary in space and variable in magnitude magnetic field as a means of sealing the working chamber of the installation for continuous galvanizing of products with a horizontal direction of movement of these products is practically eliminated.

С другой стороны, уже давно замечено, что изделия, которые могут быть подвергнуты обработке с использованием уже известных установок магнитного осушения, систематически являются гладкими или полированными. Итак, на практике изобретатели выявили ту существенную роль, которую играет шероховатость поверхности обрабатываемых изделий, в частности, в случае неприменимости обычно допускаемого положения о ламинарности течения жидкости, обеспечивающей нанесение соответствующего покрытия, в непосредственной близости от упомянутой поверхности. В этом отношении в предложении, что фактически имеют место явления гидродинамической турбулентности, известно, что шероховатость поверхности обрабатываемых изделий играет тем большую роль, что упомянутая жидкость, обеспечивающая нанесение покрытия, располагается в замкнутом пространстве, что всегда имеет место внутри воздушного зазора или внутри обмотки электромагнитной системы, создающей магнитную индукцию, необходимую для возникновения значительных по величине сил Лоренца в упомянутой жидкости. On the other hand, it has long been observed that products that can be processed using the already known magnetic dehumidification systems are systematically smooth or polished. So, in practice, the inventors have identified the essential role played by the surface roughness of the processed products, in particular, in the case of inapplicability of the generally acceptable position on the laminarity of the fluid flow, which ensures the application of the corresponding coating, in the immediate vicinity of the mentioned surface. In this regard, in the proposal that the phenomena of hydrodynamic turbulence actually occur, it is known that the surface roughness of the processed products plays the greater role because the coating coating liquid is located in a confined space, which always takes place inside the air gap or inside the electromagnetic coil the system that creates the magnetic induction necessary for the occurrence of significant Lorentz forces in the liquid.

И, наконец, было замечено в связи с изложенным выше, что поперечные размеры и длина камеры, заключающей в себе жидкую ванну цинкования, оказывает определенное влияние на ход процесса с точки зрения гидродинамики. Кроме того, отмечается, что зона перехода между втулкой и устройством герметизации и/или устройством магнитного осушения, а также поперечные размеры и длина выходного канала, вокруг которого создается магнитная индукция, предназначенная для обеспечения магнитной герметизации и/или магнитного осушения, играют по существу определяющую роль в обеспечении требуемого качества и необходимой толщины слоя наносимого на данное изделие покрытия. Некоторые из полученных условий даже вступают в противоречие с предшествующими тенденциями использования в случае цинкования именно гладких или полированных изделий. And, finally, it was noted in connection with the above that the transverse dimensions and length of the chamber containing a liquid galvanizing bath have a certain effect on the process from the point of view of hydrodynamics. In addition, it is noted that the transition zone between the sleeve and the sealing device and / or the magnetic drainage device, as well as the transverse dimensions and length of the output channel around which the magnetic induction is created, designed to provide magnetic sealing and / or magnetic drainage, play essentially determining a role in ensuring the required quality and the required thickness of the layer of coating applied to this product. Some of the conditions obtained even contradict the previous trends in the use of smooth or polished products in the case of galvanizing.

Исходя из кратко изложенных выше обстоятельств предлагаемое изобретение имеет целью
выявить и наглядно продемонстрировать новую проблему, связанную с практической реализацией комбинированного устройства, предназначенного для обеспечения магнитной герметизации и магнитного осушения в установках цинкования с горизонтальным перемещением обрабатываемых изделий при использовании известных недавних технологических решений;
предложить различные практические решения относительно корректного определения размерных параметров упомянутого устройства магнитного осушения в зависимости, в частности, от геометрии обрабатываемых изделий, причем упомянутые технические решения применимы также и в установках цинкования вертикального типа, упомянутых выше;
обеспечить возможность достаточно точного предвидения толщины слоя покрытия, наносимого на существенно шероховатые изделия (например, на арматурную сталь), что было практически невозможным до настоящего времени.Based on the above circumstances, the invention is intended to
identify and demonstrate a new problem associated with the practical implementation of a combined device designed to provide magnetic sealing and magnetic drainage in galvanizing plants with horizontal movement of processed products using well-known recent technological solutions;
to propose various practical solutions regarding the correct determination of the dimensional parameters of the said magnetic drainage device, depending, in particular, on the geometry of the workpieces, and the technical solutions mentioned are also applicable to the vertical type galvanizing plants mentioned above;
to provide the possibility of sufficiently accurate prediction of the thickness of the coating layer applied to substantially rough products (for example, reinforcing steel), which was practically impossible until now.

Для достижения поставленной цели предлагаемое изобретение касается прежде всего способа определения размерных параметров камеры цинкования, снабженной по меньшей мере одним устройством магнитной герметизации и/или магнитного осушения, располагающимися с той стороны упомянутой камеры, откуда выходят подлежащие покрытию изделия, прошедшие через жидкую ванну, обеспечивающую нанесение соответствующего покрытия и содержащуюся в камере, причем устройство в предпочтительном варианте реализации представляет собой некоторый индуктирующий элемент, сформированный с этой целью вокруг выходного канала камеры и предназначенный для создания поперечного переменного по величине и перемещающегося в пространстве электромагнитного поля на уровне поверхности обрабатываемых металлургических изделий. To achieve this goal, the present invention relates primarily to a method for determining the dimensional parameters of a galvanizing chamber, equipped with at least one device of magnetic sealing and / or magnetic drainage, located on the side of the said chamber, from which the products to be coated pass through a liquid bath providing application the corresponding coating and contained in the chamber, the device in the preferred embodiment being a certain inducing th element formed to this end around the outlet chamber and adapted to produce a transverse alternating in magnitude and moving in space the electromagnetic field at the level of the surface processed steel products.

Предлагаемый в соответствии с данным изобретением способ отличается тем, что он состоит в расчете или в проверке на основе, главным образом, следующих данных: поперечных размеров камеры, ее длины в осевом направлении, размеров поперечного сечения подлежащих покрытию изделий, скорости перемещения этих изделий в камере, величины динамической вязкости жидкости, обеспечивающей нанесение покрытия, давления этой жидкости в камере, соответствующих поперечных размеров выходного канала камеры, скорости перемещения скользящего электромагнитного поля и его напряженности в жидкости и, наконец, некоторого репрезентативного параметра возможной шероховатости поверхности обрабатываемых металлургических изделий, тех условий, для которых длины Куэтта, связанные соответственно с течением обеспечивающей нанесение покрытия жидкости внутри камеры и в ее выходном канале, остаются меньше определенных критических значений, за пределами которых упомянутые течения становятся определенно турбулентными. The method proposed in accordance with this invention is characterized in that it consists in calculating or checking based on mainly the following data: the transverse dimensions of the chamber, its axial length, the cross-sectional dimensions of the articles to be coated, the speed of movement of these products in the chamber , the dynamic viscosity of the liquid, which provides the coating, the pressure of this liquid in the chamber, the corresponding transverse dimensions of the output channel of the chamber, the moving speed of the moving electromagnetic of the field and its intensity in the liquid and, finally, a representative parameter of the possible surface roughness of the processed metallurgical products, those conditions for which the Couette lengths associated with the flow corresponding to the coating of the liquid inside the chamber and in its output channel remain less than certain critical values beyond which the mentioned flows become definitely turbulent.

Напомним, что течение Куэтта представляет собой течение, которое характеризует вязкую и несжимаемую жидкость, как являющуюся электропроводной, так и не проводящую электрический ток, располагающуюся между двумя плоскими параллельными друг другу пластинами условно бесконечно больших размеров, одна из которых приводится в плоско-параллельное движение. Цель гидродинамического расчета Куэтта состоит в том, чтобы установить параметры, которые определяют профиль скоростей течения жидкости между двумя пластинами, причем определенные осложнения в установление этих параметров могут быть внесены наличием шероховатости поверхностей, находящихся в контакте с жидкостью. В этом случае говорят о течении сдвига. Recall that the Couette flow is a flow that characterizes a viscous and incompressible fluid, both electrically conductive and non-conductive, located between two flat plates parallel to each other of conditionally infinitely large sizes, one of which is driven in plane-parallel motion. The purpose of Couette's hydrodynamic calculation is to establish parameters that determine the velocity profile of the fluid flow between the two plates, and some complications in establishing these parameters can be made by the presence of surface roughness in contact with the fluid. In this case, they talk about the course of the shift.

Принципы подобия, использование в классической механике текучих сред для безразмерным образом задач сложного течения, показывают, что модель Куэтта применима к проблеме осесимметричного течения жидкости, приводимой в движение в кольцевом пространстве, ядро которого перемещается с некоторой скоростью, предполагаемой постоянной. Следовательно, упомянутая выше модель применима
с одной стороны, для расчета профиля скоростей течения покрывающей жидкости, которая располагается между продольными стенками цилиндрической камеры цинкования и поверхностью подлежащего покрытию изделия, перемещающегося в осевом направлении через жидкую ванну, помещающуюся в этой камере;
и, с другой стороны, для расчета профиля скоростей течения покрывающей жидкости, которая располагается между продольными стенками выходного канала камеры и подлежащим покрытию изделием.The principles of similarity, the use in classical fluid mechanics for dimensionless problems of complex flow, show that the Couette model is applicable to the problem of axisymmetric fluid flow, driven in an annular space, the core of which moves with a certain speed, assumed constant. Therefore, the above model is applicable
on the one hand, for calculating the flow velocity profile of the coating liquid, which is located between the longitudinal walls of the cylindrical galvanizing chamber and the surface of the product to be coated, moving axially through the liquid bath placed in this chamber;
and, on the other hand, for calculating the flow velocity profile of the coating fluid, which is located between the longitudinal walls of the outlet channel of the chamber and the product to be coated.

В соответствии с предлагаемым изобретением было замечено, что два эти течения (являющиеся, разумеется, неразрывными) в значительной мере обусловливают толщину граничного слоя, ламинарного или турбулентного, которую следует принимать во внимание для расчета толщины пленки жидкости, увлекаемой данным подлежащим покрытию изделием в тот момент, когда это изделие начинает выходить в вертикальном или в горизонтальном направлении за пределы свободной поверхности жидкой ванны, заключенной внутри упомянутой камеры цинкования. In accordance with the invention, it was noted that these two flows (which are, of course, inextricable) to a large extent determine the thickness of the boundary layer, laminar or turbulent, which should be taken into account to calculate the thickness of the liquid film carried away by the product to be coated at that moment when this product begins to extend vertically or horizontally beyond the free surface of the liquid bath enclosed within the galvanizing chamber.

В общем случае толщина пограничного слоя ламинарного или турбулентного течения на входе выходного канала упомянутой камеры цинкования должна поддерживаться на уровне ниже некоторой предельной величины, в случае превышения которой уже больше не представляется возможным эффективно контролировать ее увеличение. Такой эффект является непосредственным следствием того, что в соответствии с результатами, установленными теорией магнитогидродинамики, напряженность магнитного поля ослабляется значительно быстрее, чем степень завихренности в электропроводных жидкостях. Поскольку завихренность, называемая также вектором вихря, непосредственно является репрезентативной величиной, однозначно характеризующей турбулентность данного течения, становится понятно, что необходимо ограничить ее влияние в тех зонах потока покрывающей жидкости, где желательно воздействовать на этот поток магнитными силами Лоренца. In the general case, the thickness of the boundary layer of the laminar or turbulent flow at the inlet of the output channel of the galvanizing chamber must be kept below a certain limiting value, in the case of exceeding which it is no longer possible to effectively control its increase. This effect is a direct consequence of the fact that, in accordance with the results established by the theory of magnetohydrodynamics, the magnetic field weakens much faster than the degree of vorticity in electrically conductive liquids. Since the vorticity, also called the vortex vector, is directly a representative quantity that uniquely characterizes the turbulence of a given flow, it becomes clear that it is necessary to limit its influence in those areas of the covering fluid flow where it is desirable to influence this flow with Lorentz magnetic forces.

Таким образом, в благоприятном случае, когда параметры течения в камере цинкования и в ее выходном канале, называемые длинами Куэтта, известны и поддаются контролю, определение размерных параметров устройства магнитной герметизации и/или магнитного осушения камеры цинкования может выражаться посредством некоторых безразмерных величин, используемых в магнитогидродинамике, а именно, магнитным числом Рейнольдса, параметром взаимодействия, числом Хартмана, а также двумя параметрами, связанными с геометрией переменного по величине и перемещающегося в пространстве магнитного поля, которое выбирается в каждом конкретном случае для создания магнитных сил Лоренца внутри данного течения. Thus, in the favorable case, when the flow parameters in the galvanizing chamber and in its output channel, called the Couette lengths, are known and can be controlled, the determination of the dimensional parameters of the magnetic sealing device and / or magnetic drainage of the galvanizing chamber can be expressed by means of some dimensionless quantities used in magnetohydrodynamics, namely, the magnetic Reynolds number, the interaction parameter, the Hartman number, as well as two parameters related to the geometry of the variable in magnitude and a magnetic field located in space, which is selected in each case to create Lorentz magnetic forces within a given flow.

В этом отношении практическое решение данной проблемы, предлагаемое в данном изобретении, прежде всего идет по пути уменьшения длины упомянутой камеры цинкования, которая в зависимости от ее поперечных размеров и от скорости перемещения обрабатываемых металлургических изделий не должна превышать гидродинамической длины Куэтта для данного течения. Впрочем, это правило не вступает в противоречие с условиями, поставленными, в частности, в патенте Франции FR-2323772, выданном на имя Жозе ДЕЛО. Действительно, в этом патенте показано, что использование короткой и имеющей относительно небольшой объем камеры цинкования является достаточным для того, чтобы обеспечить корректную металлургическую реакцию или взаимодействие между обрабатываемым в данном случае изделием и жидкостью, обеспечивающей нанесение на это изделие соответствующего покрытия, если только это подвергаемое цинкованию изделие предварительно надлежащим образом очищено и протравлено, нагрето до соответствующей температуры и поддерживается в контролируемой атмосфере, по меньшей мере, непосредственно на выходе из упомянутой камеры цинкования. In this regard, the practical solution to this problem proposed in this invention primarily goes along the path of decreasing the length of said galvanizing chamber, which, depending on its transverse dimensions and the speed of movement of the processed metallurgical products, should not exceed the Couette hydrodynamic length for a given flow. However, this rule does not conflict with the conditions set, in particular, in French patent FR-2323772, issued in the name of JOSE DELO. Indeed, this patent shows that the use of a short and relatively small volume galvanizing chamber is sufficient to ensure the correct metallurgical reaction or interaction between the product being treated in this case and the liquid, which provides an appropriate coating on this product, if only galvanizing the product is previously properly cleaned and pickled, heated to the appropriate temperature and maintained in a controlled atmosphere osfere, at least directly with the output from said zinc coating chamber.

С другой стороны, поскольку надлежащее или точное определение размерных параметров камеры цинкования и ее выходного канала дает возможность в основном подавить условия, способствующие возникновению турбулентности, характер течения в выходной зоне ванны цинкования близок к нормально ламинарному течению, которое имеет место в зоне выхода обрабатываемых изделий из жидкой ванны в установках цинкования вертикального типа. Это означает просто, что объемная сила Лоренца, возникающая в жидкой ванне в результате действия переменного скользящего электромагнитного поля, по существу играет роль, аналогичную роли силы тяжести. Эта "гравитационная гипотеза" магнитных сил Лоренца, возникающих в жидкой ванне цинкования при помощи специального индуктирующего элемента, размещенного с этой целью вокруг выходного канала данной камеры цинкования, позволяет считать, что форма мениска, образованного между свободной поверхностью жидкой ванны и поверхностью подлежащего покрытию изделия, которое из нее извлекается, практически полностью обусловливает толщину слоя покрытия, нанесенного на упомянутое изделие. Следовательно, в некоторых строго определенных условиях, поставленных в предлагаемом изобретении, упомянутая толщина будет определяться формулой, совершенно аналогичной той формуле, которая используется в гидродинамической модели Ландау и Левича (Landau et Levitch), ссылки на которую уже приводились выше. On the other hand, since proper or accurate determination of the dimensional parameters of the galvanizing chamber and its output channel makes it possible to basically suppress the conditions conducive to the occurrence of turbulence, the nature of the flow in the output zone of the galvanizing bath is close to the normal laminar flow that occurs in the zone of exit of the processed products from liquid bath in vertical type galvanizing plants. It simply means that the Lorentz volumetric force arising in a liquid bath as a result of the action of an alternating moving electromagnetic field essentially plays a role similar to that of gravity. This “gravitational hypothesis” of the Lorentz magnetic forces arising in the liquid galvanizing bath with the help of a special induction element placed around the output channel of this galvanizing chamber for this purpose allows us to assume that the shape of the meniscus formed between the free surface of the liquid bath and the surface of the product to be coated, which is extracted from it, almost completely determines the thickness of the coating layer applied to the product. Therefore, under certain well-defined conditions set forth in the present invention, said thickness will be determined by a formula that is completely analogous to the formula used in the Landau et Levitch hydrodynamic model, the references to which have already been given above.

Замечено также, что если мениск удерживается достаточно близко от входа выходного канала упомянутой камеры (что, кстати говоря, желательно, если есть необходимость остаться по эту сторону от упомянутой выше длины Куэтта, соответствующей этой части камеры) и зона индуктирующего элемента, где генерируется скользящее магнитное поле, является относительно длинной, дополнительно появляется возможность эффективно воздействовать на уменьшение толщины жидкой пленки, формирующейся на уровне этого мениска. В этой связи напомним, что в принципе силы инерции, связанные с изостатическим давлением жидкой ванны в камере цинкования и с эффектом приведения в движение подлежащего покрытию изделия, оказываются компенсированными, начиная с выхода из упомянутого мениска. Следовательно, позади упомянутого мениска объемные силы Лоренца действуют только на жидкую пленку, захваченную данным изделием, и стремятся сделать эту пленку возможно более тонкой, образуя, таким образом, настоящее магнитное осушение (то есть освобождение от всяких соображений, относящихся к герметизации). Таким образом, магнитное осушение, по меньшей мере, после мениска, подобно известному исследованию утончения или сужения баротропного течения жидкости "со свободной поверхностью" (баротропного, поскольку гравитационная гипотеза остается действительной). It is also noted that if the meniscus is held close enough to the entrance of the output channel of the chamber (which, incidentally, is desirable if there is a need to stay on this side of the Couette length mentioned above, corresponding to this part of the chamber) and the area of the induction element where the sliding magnetic the field is relatively long; additionally, it becomes possible to effectively reduce the thickness of the liquid film formed at the level of this meniscus. In this regard, we recall that, in principle, the inertia forces associated with the isostatic pressure of the liquid bath in the galvanizing chamber and with the effect of driving the product to be coated are compensated, starting from the exit from the meniscus. Therefore, behind the mentioned meniscus, the Lorentz bulk forces act only on the liquid film captured by this product and tend to make this film as thin as possible, thus forming a real magnetic drainage (i.e., exemption from any considerations relating to sealing). Thus, magnetic drainage, at least after the meniscus, is similar to the well-known study of thinning or narrowing of the barotropic fluid flow “with a free surface” (barotropic, since the gravitational hypothesis remains valid).

И, наконец, в соответствии с особенно выгодной характеристикой способа определения размерных параметров по данному изобретению появляется возможность учесть влияние шероховатости поверхности подлежащего покрытию изделия на природу или характер течения жидкости в ванне, а значит, и на толщину нанесенного покрытия на выходе из камеры цинкования. В предпочтительном варианте используемая для осуществления такого учета модель представляет собой модель Кармана-Никурадзе (Karman-Nikuradze). Эта модель, всесторонне испытанная в области гидродинамики, позволяет определить, в частности, по наклону соответствующих графиков коэффициент трения, который следует принимать во внимание в зависимости от шероховатости поверхности данного изделия, и гидравлическое число Рейнольдса данного течения. And finally, in accordance with a particularly advantageous characteristic of the method for determining the dimensional parameters of the present invention, it becomes possible to take into account the effect of the surface roughness of the product to be coated on the nature or nature of the liquid flow in the bath, and therefore on the thickness of the coating at the outlet of the galvanizing chamber. In a preferred embodiment, the model used to carry out such accounting is a Karman-Nikuradze model. This model, comprehensively tested in the field of hydrodynamics, allows one to determine, in particular, from the slope of the corresponding graphs, the friction coefficient, which should be taken into account depending on the surface roughness of the given product, and the hydraulic Reynolds number of this flow.

Говоря в более общем смысле, специальный учет того, что специалисты в области гидродинамики называют "законом стенки" (который пропорционально зависит от потери напора или потери давления), представляет собой основной фактор для точного значения характеристик самого течения, в том числе, и в случае гладких или полированных подлежащих покрытию изделий, поскольку, как это будет показано ниже, упомянутый закон стенки существенным образом влияет на поведение течения в непосредственной близости от поверхности подлежащего покрытию изделия. In a more general sense, the special consideration of what hydrodynamic experts call the “wall law” (which is proportionally dependent on pressure loss or pressure loss) is the main factor for the exact value of the flow characteristics, including, in the case of smooth or polished products to be coated, since, as will be shown below, the mentioned wall law significantly affects the flow behavior in the immediate vicinity of the surface of the product to be coated.

Другие характеристики и преимущества предлагаемого изобретения будут подробно разъяснены в приведенном ниже описании практического примера определения размерных параметров камеры цинкования горизонтального типа, снабженной выходным каналом, вокруг которого сформирован специальный индуктирующий элемент, создающий переменное электромагнитное поле, имеющее осевое направление и скользящее или перемещающееся в пространстве, причем упомянутая камера цинкования специально предназначена для обработки гладкой или шероховатой проволоки, например арматурной проволоки для железобетонных изделий. Описание упомянутого выше примера практической реализации предлагаемого изобретения не является ограничительным, но лишь иллюстративным, и содержит ссылки на приведенные фигуры. Other characteristics and advantages of the present invention will be explained in detail in the following description of a practical example of determining the dimensional parameters of a horizontal-type galvanizing chamber equipped with an output channel around which a special induction element is formed, creating an alternating electromagnetic field having an axial direction and sliding or moving in space, moreover said galvanizing chamber is specially designed for processing smooth or rough wires and, for example, reinforcing wire for reinforced concrete products. The description of the above example of the practical implementation of the invention is not restrictive, but only illustrative, and contains links to the figures.

На фиг. 1 представлен вид в продольном разрезе камеры цинкования, ее выходного канала, индуктирующего элемента и обрабатываемой в этой камере проволоки; на фиг. 2 - графики, на которых представлена, с одной стороны, зависимость толщины слоя цинка, нанесенного на арматурную проволоку заданного диаметра и с заданными показателями шероховатости, от скорости перемещения этой проволоки через камеру цинкования и, с другой стороны, длина, на которую проникает расплавленный цинк внутрь выходного канала упомянутой камеры, в функции той же скорости перемещения обрабатываемой проволоки через камеру цинкования. In FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a galvanizing chamber, its output channel, induction element, and wire being processed in this chamber; in FIG. 2 are graphs showing, on the one hand, the dependence of the thickness of the zinc layer deposited on the reinforcing wire of a given diameter and with the specified roughness indices, on the speed of movement of this wire through the galvanizing chamber and, on the other hand, the length to which molten zinc penetrates inside the output channel of the said chamber, as a function of the same speed of movement of the processed wire through the galvanizing chamber.

Схематически представленная на приведенной фиг. 1 камера цинкования 1 содержит входное отверстие 2 и выходное отверстие 3, причем оба эти отверстия располагаются на одной линии, вдоль которой перемещается подлежащее цинкованию металлургическое изделие 4. В приведенном на фиг. 1 примере реализации подлежащее цинкованию изделие 4 представляет собой либо гладкую стальную проволоку, либо стальную арматурную проволоку, предназначенную для использования в железобетонных изделиях и имеющую вследствие этого своего предназначения специальные насечки, распределенные более или менее равномерно вдоль наружной поверхности этой проволоки. Schematically shown in FIG. 1, the galvanizing chamber 1 comprises an inlet 2 and an outlet 3, both of which are located on the same line along which the metallurgical product 4 to be galvanized moves. In FIG. 1 of the implementation example, the product 4 to be galvanized is either a smooth steel wire or a steel reinforcing wire intended for use in reinforced concrete products and therefore having special notches distributed more or less evenly along the outer surface of this wire.

Упомянутая камера цинкования 1 имеет горизонтальное расположение и размещается на выходе системы устройств, обеспечивающих предварительную очистку, протравливание и нагревание, например, индукционным способом, подлежащего непрерывному цинкованию изделия, и охлаждения, например водяного охлаждения, причем эти различные известные устройства, предназначенные для предварительной по отношению к собственной операции цинкования и последующей по отношению к ней обработки изделий, подлежащих цинкованию, не показаны на приведенных фигурах с тем, чтобы не осложнять и не запутывать схематическое представление средств цинкования и магнитного осушения, о которых в данном случае идет речь. Said galvanizing chamber 1 has a horizontal arrangement and is located at the outlet of a system of devices providing preliminary cleaning, pickling and heating, for example, by induction, to be continuously galvanized, and cooling, for example water cooling, these various known devices intended for preliminary relative to their own operation of galvanizing and subsequent processing of products to be galvanized with respect to it, are not shown in the figures with so as not to complicate and not confuse the schematic representation of the galvanizing and magnetic drainage means, which are in this case.

Камера цинкования 1 предназначена для заполнения жидкой ванной, состоящей из материала, обеспечивающего нанесение соответствующего покрытия на обрабатываемое изделие. В предпочтительном варианте реализации таким материалом является расплавленный до жидкого состояния металлический сплав, основой которого может быть не только цинк, но также и медь, алюминий и их обычно используемые сплава (таким образом, упомянутая жидкая ванна может содержать некоторое количество свинца и т.д.). The galvanizing chamber 1 is designed to fill a liquid bath, consisting of a material that provides the appropriate coating on the workpiece. In a preferred embodiment, such a material is a molten metal alloy molten to a liquid state, the base of which may be not only zinc, but also copper, aluminum and their commonly used alloys (thus, said liquid bath may contain some lead, etc. )

Поскольку в приведенном здесь примере практической реализации камера цинкования занимает горизонтальное положение, упомянутые выше входное отверстие 2 и выходное отверстие 3 камеры 1 должны быть снабжены специальными средствами герметизации, препятствующими вытеканию содержащейся в камере жидкой ванны через упомянутые отверстия 2 и 3. В описанном здесь примере реализации установки непрерывного цинкования, где используются в качестве обрабатываемых изделий металлические изделия 4 в целом цилиндрической формы, в качестве упомянутых выше средств герметизации отверстий камеры цинкования выбран вариант применения многофазных индуктирующих обмоток 5 и 6, которые располагаются соответственно вокруг входного канала 7 и вокруг выходного канала 8 камеры цинкования 1 для того, чтобы генерировать по типу линейных синхронных электрических двигателей некоторое магнитное противодавление, оказываемое на упомянутый жидкий электропроводный материал, стремящийся под действием сил инерции вытечь из камеры цинкования через входной 7 и выходной 8 каналы. Since the galvanizing chamber is in a horizontal position in the example of practical implementation, the inlet 2 mentioned above and the outlet 3 of the chamber 1 must be provided with special sealing means that prevent the liquid bath contained in the chamber from flowing through the openings 2 and 3. In the embodiment described here continuous galvanizing plants, where metal products 4 of generally cylindrical shape are used as processed products, as mentioned e means of sealing the openings of the galvanizing chamber, the option of using multiphase induction windings 5 and 6, which are located respectively around the inlet channel 7 and around the outlet channel 8 of the galvanizing chamber 1, was selected in order to generate some magnetic backpressure exerted on the said liquid by the type of linear synchronous electric motors conductive material, tending to leak out of the galvanizing chamber under the influence of inertia forces through inlet 7 and outlet 8 channels.

Поперечные размеры этих подводящего и отводящего каналов 7 и 8 расчитываются в функции наружного диаметра, подлежащего покрытию изделия 4, относительной магнитной проницаемости этого изделия (которая составляет порядка 20 единиц для стали) и напряженности скользящего или перемещающегося в пространстве магнитного поля, вызванного циркуляцией электрического тока в катушках упомянутых выше индуктирующих элементов 5 и 6 таким образом, чтобы в продольном кольцевом пространстве, разделяющем подлежащее покрытию изделие 3 и внутренние стенки упомянутых каналов 7 и 8, силовые линии магнитного поля были по существу поперечными по отношению к осевому направлению перемещения обрабатываемого изделия 4. The transverse dimensions of these inlet and outlet channels 7 and 8 are calculated as a function of the outer diameter to be coated on the product 4, the relative magnetic permeability of this product (which is about 20 units for steel) and the magnetic field sliding or moving in space caused by the circulation of electric current in the coils of the induction elements 5 and 6 mentioned above so that in the longitudinal annular space separating the article 3 to be coated and the inner walls omyanutyh channels 7 and 8, the magnetic field lines are substantially transverse with respect to the axial direction of movement of the workpiece 4.

В тех случаях, когда в камере цинкования осуществляется обработка изделий, имеющих в целом цилиндрическую форму, но поперечное сечение которых не является круглым, таких, например, как полосы, ленты и другие аналогичные профили, будут прилагаться усилия для того, чтобы аналогичным образом создать скользящее переменное магнитное поле поперечного направления на уровне кольцевого пространства, соответствующего имеющейся в данном случае геометрии обрабатываемого изделия, что всегда оказывается возможным при помощи наборов пластин магнитопроводов или магнитных гребенок, формирующих упомянутое магнитное поле необходимым в данном случае образом. Кроме того, поскольку обычно принято ограничиваться созданием переменного скользящего магнитного поля относительно малой частоты, как правило, не превышающей нескольких сотен герц, а в предпочтительном варианте реализации составляющей обычные 50 Гц, связанные с этим магнитные потери, возникающие, например, в пластинчатых магнитопроводах, остаются сравнительно небольшими. In those cases when the processing of products having a generally cylindrical shape, but whose cross-section is not round, such as strips, tapes and other similar profiles, is carried out in the galvanizing chamber, efforts will be made in order to similarly create a sliding an alternating magnetic field of the transverse direction at the level of the annular space corresponding to the geometry of the workpiece available in this case, which is always possible using sets of magnet plates magnetic wires or combs forming said magnetic field is necessary in this case manner. In addition, since it is usually customary to limit oneself to the creation of an alternating moving magnetic field of a relatively low frequency, usually not exceeding several hundred hertz, and in the preferred embodiment component of the usual 50 Hz, the magnetic losses associated with this, for example, in plate magnetic circuits, remain relatively small.

Поскольку достоверно известно, что осуществление процесса цинкования требует непрерывного введения в жидкую ванну дополнительных порций жидкого материала, обеспечивающего нанесение покрытия на подлежащее покрытию изделие, позволяющего компенсировать потери общего объема этого материала по мере его расходования на нанесение соответствующего покрытия на поверхность изделия 4, проходящего через камеру цинкования, в конструкции этой камеры предусмотрен специальный канал питания 9, располагающийся в приведенном примере реализации вертикально и связанный с резервной емкостью, содержащей жидкий материал. Since it is reliably known that the implementation of the galvanizing process requires the continuous introduction of additional batches of liquid material into the liquid bath, which provides coating on the product to be coated, which makes it possible to compensate for the loss of the total volume of this material as it is spent on applying the corresponding coating to the surface of the product 4 passing through the chamber galvanizing, the design of this chamber provides a special power channel 9, located in the example implementation ikalno and the associated backup storage vessel containing the liquid material.

Для того чтобы неизбежные гидродинамические потери и возмущения, являющиеся следствием введения дополнительных порций жидкого материала в камеру цинкования, были возможно меньшими, предпочтение отдается, в соответствии с выгодной характеристикой предлагаемого изобретения, центральному расположению устья упомянутого канала питания 9 по отношению к входному 7 и выходному 8 каналам камеры цинкования 1. In order that the inevitable hydrodynamic losses and disturbances resulting from the introduction of additional portions of liquid material into the galvanizing chamber are as small as possible, preference is given, in accordance with the advantageous characteristic of the present invention, to the central location of the mouth of said supply channel 9 with respect to input 7 and output 8 galvanizing chamber channels 1.

На камере 1 цинкования формируется также канал уравновешивания 10, размещающийся вертикально в центральном положении этой камеры, соответствующем, например, положению канала питания 9. В этот канал уравновешивания жидкий материал, обеспечивающий нанесение покрытия, вводится из камеры цинкования на высоту, величина которой позволяет точно определить изостатическое давление в ванне цинкования. Кроме того, свободная поверхность столба жидкости из данной ванны цинкования, находящейся в канале уравновешивания 10, обычно находится в контакте со специальным защитным газом, давление которого в случае необходимости может быть изменено при помощи известных и обычно используемых для сжатия газа средств. В этом отношении представленная здесь установка непрерывного цинкования поддерживается предпочтительно под контролируемой газовой атмосферой, реакция которой является нейтральной или слегка восстановительной по некоторым соображениям металлургического порядка, впрочем, хорошо известным специалистам в данной области техники. A balancing channel 10 is also formed on the galvanizing chamber 1, which is placed vertically in the central position of this chamber, corresponding, for example, to the position of the supply channel 9. In this balancing channel, the liquid coating material is introduced from the galvanizing chamber to a height, the value of which allows you to accurately determine isostatic pressure in the galvanizing bath. In addition, the free surface of the liquid column from this galvanizing bath located in the balancing channel 10, is usually in contact with a special protective gas, the pressure of which can be changed, if necessary, by means of means known and commonly used to compress the gas. In this regard, the continuous galvanizing apparatus presented here is preferably maintained under a controlled gas atmosphere, the reaction of which is neutral or slightly reducing for some metallurgical reasons, however, well-known to those skilled in the art.

С другой стороны, как уже было сказано выше в данном описании, зона перехода 11 между центральной зоной камеры 1 цинкования и ее выходным каналом 7 представляет собой сужающийся патрубок, что позволяет определенным образом ограничить опасность турбулентности жидкого материала, вытекающего на этом уровне из центральной части камеры 1. On the other hand, as mentioned above in this description, the transition zone 11 between the central zone of the galvanizing chamber 1 and its output channel 7 is a tapering nozzle, which allows a certain way to limit the risk of turbulence of liquid material flowing from the central part of the chamber at this level one.

В соответствии с предлагаемым изобретением прежде всего ставится задача определения размерных параметров многофазной индуктирующей выходной обмотки 6 таким образом, чтобы с ее помощью могла быть обеспечена герметичность на уровне выходного отверстия 3 камеры цинкования 1. Затем ставится задача определения совокупности других размерных параметров установки цинкования, обеспечивающих возможность осуществления контролируемого осушения обрабатываемых изделий. Теперь будут последовательно и более подробно рассмотрены два этих аспекта предлагаемого изобретения. In accordance with the invention, the first task is to determine the dimensional parameters of the multiphase induction output winding 6 so that it can be used to ensure tightness at the level of the outlet 3 of the galvanizing chamber 1. Then the task is to determine the set of other dimensional parameters of the galvanizing installation, which make it possible the implementation of controlled drainage of processed products. Now will be sequentially and in more detail considered two of these aspects of the invention.

1. Проблема герметизации. Решение задачи обеспечения магнитной герметизации требует, как уже было сказано выше, знания величины полного гидродинамического давления, действующего до мениска равновесия (или до свободной поверхности) жидкости, обеспечивающей нанесение покрытия, в выходном канале 8 камеры 1 цинкования. Знание этого полного динамического давления позволяет затем расчитать величину объемной силы Лоренца, которая необходима для удержания свободной поверхности, обеспечивающей нанесение покрытия жидкости на определенном уровне выходного канала 8 камеры 1 цинкования, на основе принципов, упомянутых выше. 1. The problem of sealing. The solution of the problem of providing magnetic sealing requires, as already mentioned above, knowledge of the total hydrodynamic pressure acting up to the meniscus of equilibrium (or to the free surface) of the coating coating liquid in the output channel 8 of the galvanizing chamber 1. Knowing this total dynamic pressure then allows you to calculate the magnitude of the Lorentz volumetric force, which is necessary to maintain a free surface that provides a coating of the liquid at a certain level of the output channel 8 of the galvanizing chamber 1, based on the principles mentioned above.

Поскольку поперечные размеры камеры 1 цинкования обычно не очень велики по отношению к поперечному размеру подлежащих покрытию изделий 4, необходимо рассматривать течение жидкости в упомянутой камере 1 в качестве осесимметричного течения Куэтта, устанавливающегося в кольцевом пространстве, заключенном между обрабатываемым изделием 4 и внутренними стенками камеры 1 цинкования. Правила подобия, применимые в данном случае, показывают, таким образом, что это кольцевое течение может рассматриваться как подобное течению того же жидкого материала между двумя плоскими пластинами, отстоящими друг от друга на расстояние, равное учетверенной величине упомянутого кольцевого пространства (что более подробно будет показано в последующем изложении), причем при условии, что одна из упомянутых пластин перемещается точно со скоростью перемещения обрабатываемого в камере цинкования изделия 4, проходящего через жидкую ванну, помещающуюся в этой камере. Since the transverse dimensions of the galvanizing chamber 1 are usually not very large with respect to the transverse size of the articles 4 to be coated, it is necessary to consider the fluid flow in the chamber 1 as an axisymmetric Couette flow, which is installed in the annular space enclosed between the workpiece 4 and the inner walls of the galvanizing chamber 1 . The similarity rules applicable in this case show, therefore, that this annular flow can be considered as similar to the flow of the same liquid material between two flat plates spaced apart from each other by a distance equal to four times the size of the said annular space (which will be shown in more detail below) in the following statement), provided that one of the said plates moves exactly with the speed of movement of the product 4 being processed in the galvanizing chamber passing through the liquid bath, p replaced in this chamber.

Разумеется, аналогичный расчет Куэтта также должен быть выполнен для того, чтобы знать физические условия течения в той части выходного канала 8 камеры 1, куда проникает из этой камеры 1 жидкий материал, обеспечивающий нанесение покрытия на подлежащее покрытию изделие. Of course, a similar Couette calculation should also be performed in order to know the physical conditions of the flow in that part of the outlet channel 8 of the chamber 1, where liquid material penetrates from this chamber 1, which provides coating on the product to be coated.

1.1. Расчет полного давления, подлежащего компенсации для обеспечения герметичности камеры цинкования. Полное динамическое давление обеспечивающей нанесение покрытия жидкости, подлежащее компенсации для обеспечения герметичности камеры цинкования, представляет собой сумму следующих отдельных давлений:
отдельное изостатическое давление P_изо в центральной части камеры 1 цинкования, величина которого просто задается при помощи классического расчета Архимеда, а именно как произведение объемной плотности данного жидкого материала (в данном случае это расплавленный цинк), ускорения силы тяжести и высоты слоя жидкости, заключенного между внутренними стенками камеры 1 цинкования и поверхностью обрабатываемого изделия 4; для столба расплавленного цинка при температуре 450^oC, имеющего высоту 2 см, эта первая отдельная часть полного динамического давления составляет 1350 P_a (или 135 миллибар в обычно используемых единицах измерения); здесь следует отметить, что давление подпитки жидким материалом камеры 1 цинкования через канал питания 9 полностью уравновешивается давлением расплавленного цинка, связанным с высотой его столба в канале уравновешивания 10;
отдельное давление, связанное с функционированием устройства герметизации на входе в данную камеру цинкования, то есть с работой многофазной индуктирующей обмотки 5, выполненной вокруг входного канала 7 камеры 1 цинкования; в дальнейшем будет предполагаться, что это давление точно уравновешивается силами инерции во входном отверстии 2, что действительно имеет место во всех случаях, поскольку это давление со стороны камеры цинкования по существу вносит свой вклад в высоту столба обеспечивающей нанесение покрытия жидкости в канале уравновешивания 10;
отдельное давление P_c, которое является следствием увлечения обеспечивающего нанесение покрытия жидкого материала обрабатываемым металлургическим изделием 4, перемещающимся в центральной зоне камеры 1 цинкования;
отдельное давление P_i, которое является следствием увлечения обеспечивающего нанесение покрытия жидкого материала обрабатываемым металлургическим изделием 4, перемещающимся через выходной канал упомянутой камеры 1 цинкования.1.1. Calculation of the total pressure to be compensated to ensure the tightness of the galvanizing chamber. The total dynamic pressure of the coating coating fluid, which must be compensated to ensure the tightness of the galvanizing chamber, is the sum of the following individual pressures:
separate isostatic pressure P _iso in the central part of the chamber 1 galvanizing, the scale simply set using the classical calculation of Archimedes, namely as the product of the bulk density of the liquid material (in this case, the molten zinc), the acceleration of gravity and the height of liquid layer enclosed between the inner walls of the galvanizing chamber 1 and the surface of the workpiece 4; column for the molten zinc at a temperature of 450 ^o C, having a height of 2 cm, this first separate part of the total dynamic pressure is 1350 P _a (or 135 millibars in conventional units); here it should be noted that the pressure of the feed material of the galvanizing chamber 1 through the feed channel 9 is completely balanced by the pressure of the molten zinc associated with the height of its column in the balancing channel 10;
a separate pressure associated with the functioning of the sealing device at the entrance to this galvanizing chamber, that is, with the operation of the multiphase induction winding 5, made around the input channel 7 of the galvanizing chamber 1; in the future it will be assumed that this pressure is precisely balanced by the inertia forces in the inlet 2, which indeed takes place in all cases, since this pressure from the side of the galvanizing chamber essentially contributes to the height of the column providing coating of the liquid in the balancing channel 10;
a separate pressure P _c , which is a consequence of the entrainment of the coating of the liquid material by the processed metallurgical product 4 moving in the central zone of the galvanizing chamber 1;
individual pressure P _i , which is a consequence of the entrainment of the coating of the liquid material by the processed metallurgical product 4, moving through the outlet channel of the galvanizing chamber 1.

В соответствии с предлагаемым изобретением эти два последних давления, являющиеся результатом увлечения жидкого материала движущимся обрабатываемым изделием, расчитываются на основе подобных течений Куэтта с учетом длины центральной зоны камеры 1 цинкования, длины выходного канала 8, на которую проникает в этот канал расплавленный жидкий цинк, а также с учетом потерь давления или напора на единицу длины в упомянутой центральной зоне камеры цинкования и, соответственно, в упомянутом выходном канале этой камеры. In accordance with the invention, these last two pressures resulting from the entrainment of the liquid material by the moving workpiece are calculated on the basis of similar Couette flows taking into account the length of the central zone of the galvanizing chamber 1, the length of the outlet channel 8, onto which molten liquid zinc penetrates into this channel, and also taking into account pressure or pressure losses per unit length in said central zone of the galvanizing chamber and, accordingly, in said output channel of this chamber.

а) Учитываемая длина камеры 1 цинкования
Выбор длины упомянутой камеры определяет поведение течения жидкого материала в окрестности поверхности подлежащего покрытию изделия 4. В зависимости от этого выбора течение может быть ламинарным, слабо турбулентным или турбулентным в полном смысле этого слова. Расчет в данном случае состоит в выборе некоторой длины камеры 1 цинкования, после чего осуществляется проверка того обстоятельства, что выбранная таким образом длина имеет величину, меньшую, чем критическая длина Куэтта в данной камере цинкования 1. В соответствии с геометрией камеры 1 цинкования, схематически представленной на фиг. 1, которая является симметричной по отношению к центральной зоне подпитки этой камеры, учитываемая длина камеры цинкования фактически составляет половину длины L_c, принятой в данном примере реализации равной 25 см.a) Considered length of the galvanizing chamber 1
The choice of the length of the said chamber determines the behavior of the flow of liquid material in the vicinity of the surface of the article 4 to be coated. Depending on this choice, the flow can be laminar, weakly turbulent, or turbulent in the full sense of the word. The calculation in this case consists in choosing a certain length of the galvanizing chamber 1, after which it is checked that the length thus selected has a value less than the critical Couette length in this galvanizing chamber 1. In accordance with the geometry of the galvanizing chamber 1, schematically represented in FIG. 1, which is symmetrical with respect to the central recharge zone of this chamber, the galvanizing chamber taken into account is actually half the length L _c , adopted in this example of implementation as 25 cm.

б) Потеря давления или напора на единицу длины в центральной зоне камеры цинкования
Потеря давления или напора на единицу длины обычно связана с силой трения на единицу площади поверхности. В рассматриваемом здесь случае осесимметричного течения в камере 1 цинкования это соотношение выражается просто в функции гидравлического диаметра кольцевого пространства, заключенного между подлежащим покрытию изделием 4 и внутренними стенками упомянутой камеры 1 цинкования, объемной плотности обеспечивающего нанесение покрытия жидкого материала, квадрата скорости течения упомянутого жидкого материала и коэффициента потери давления или напора, который сам, в свою очередь, пропорционален общему коэффициенту трения, зависящему от степени шероховатости контактирующих с текущим жидким материалом поверхностей и от числа Рейнольдса, характеризующего данное течение, то есть в конечном счете зависящему от закона стенки в окрестности поверхности обрабатываемого в данном случае металлического изделия 4.b) Loss of pressure or pressure per unit length in the central zone of the galvanizing chamber
Loss of pressure or pressure per unit length is usually associated with friction per unit surface area. In the case of axisymmetric flow in the galvanizing chamber 1 considered here, this ratio is expressed simply as a function of the hydraulic diameter of the annular space enclosed between the article 4 to be coated and the inner walls of the galvanizing chamber 1, the bulk density providing coating of the liquid material, the square of the flow rate of the said liquid material and coefficient of pressure loss or pressure, which itself, in turn, is proportional to the total coefficient of friction, depending on Epen roughness contacting with the current liquid material surfaces and on the Reynolds number characterizing this flow, i.e. ultimately dependent law of the wall in the vicinity of the surface processed in this case 4 metal product.

б1) Учитываемый гидравлический диаметр
Чисто гидродинамический анализ профиля скоростей турбулентного течения Куэтта между двумя плоскими пластинами позволяет довольно легко сделать вывод, что упомянутый выше гидравлический диаметр, который должен быть принят во внимание для кольцевого канала, равен учетверенной ширине упомянутого кольцевого пространства. Отметим здесь, что так делается вполне официально в случае течения, предполагаемого турбулентным, поскольку приблизительный расчет гидравлического числа Рейнольдса в непосредственной близости от поверхности обрабатываемого в данном случае металлического изделия 4, которое перемещается с достаточно большой скоростью в жидкой ванне (скорость перемещения обрабатываемого изделия может достигать V_b = 1 м\с), показывает, что режим течения в таком случае является определенно турбулентным.b1) Considered hydraulic diameter
A purely hydrodynamic analysis of the velocity profile of the turbulent Couette flow between two flat plates makes it fairly easy to conclude that the hydraulic diameter mentioned above, which should be taken into account for the annular channel, is equal to the quadruple width of the said annular space. We note here that this is done quite officially in the case of a flow assumed to be turbulent, since an approximate calculation of the hydraulic Reynolds number in the immediate vicinity of the surface of the metal product 4 being processed in this case, which moves at a sufficiently high speed in the liquid bath (the speed of movement of the processed product can reach V _b = 1 m \ s), shows that the flow regime in this case is definitely turbulent.

Обычно камера 1 цинкования почти по всей своей длине имеет цилиндрическую форму и характеризуется строго постоянным диаметром T_c, который в приведенном ниже цифровом примере определения размерных параметров установки непрерывного цинкования будет приниматься равным 40 мм.Typically, the galvanizing chamber 1 is almost cylindrical over its entire length and is characterized by a strictly constant diameter T _c , which in the digital example below for determining the dimensional parameters of a continuous galvanizing plant will be taken to be 40 mm.

Что касается диаметра, подлежащего покрытию изделия 4, то он в упомянутом примере принимается равным 10 мм, что обеспечивает ширину кольцевого пространства e_c, равную 15 мм и гидравлический диаметр D_He, равный 60 мм в центральной зоне камеры 1 цинкования.As for the diameter to be coated on the article 4, it is assumed in the above example to be 10 mm, which ensures an annular width e _c of 15 mm and a hydraulic diameter D _{He of} 60 mm in the central region of the galvanizing chamber 1.

б2) Закон стенки
В случае кольцевого канала с заданными параметрами шероховатости ограничивающих этот канал стенок, в котором устанавливается течение с известным для него числом Рейнольдса, на основании проведенных исследований установлено, что коэффициент потери давления или напора пропорционален общему коэффициенту трения C_F, который можно получить при помощи формул или графиков, упомянутых уже авторов Карман-Никурадзе. Эти формулы пригодны также и для совершенно гладких стенок.b2) The law of the wall
In the case of an annular channel with specified roughness parameters of the walls bounding this channel, in which a flow with a Reynolds number known for it is established, it has been established on the basis of the studies that the coefficient of pressure or pressure loss is proportional to the total friction coefficient C _F , which can be obtained using the formulas or graphs already mentioned by authors Karman-Nikuradze. These formulas are also suitable for perfectly smooth walls.

Гидравлическое число Рейнольдса R_ec расчитывается в функии упомянутого выше гидравлического диаметра D_Hc, скорости течения V_б (которая представляет собой максимальную скорость для средней скорости течения) и кинематической вязкости расплавленного цинка при рассматриваемой в данном случае температуре, которая составляет примерно 450^oC. В результате получается R_ес = 120000, что означает, что данное течение является слегка турбулентным.The hydraulic Reynolds number R _{ec is} calculated in terms of the hydraulic diameter D _Hc mentioned above, the flow velocity V _b (which represents the maximum velocity for the average flow velocity) and the kinematic viscosity of molten zinc at the temperature considered in this case, which is about 450 ^o C. The result is R _ec = 120,000, which means that this flow is slightly turbulent.

Равномерная эквивалентная шероховатость стенки или поверхности подлежащего покрытию изделия 4 принимается равной 0,35 мм, в частности, для рифленой арматурной стальной проволоки, имеющей диаметр 10 мм. The uniform equivalent roughness of the wall or surface of the article 4 to be coated is taken to be 0.35 mm, in particular for corrugated reinforcing steel wire having a diameter of 10 mm.

В этом случае графики или номограммы Кармана-Никурадзе дают величину общего коэффициента трения C_Fc = 0,0083, что позволяет расчитать коэффициент потери давления или напора в центральной зоне камеры цинкования 1.In this case, the Karman-Nikuradze graphs or nomograms give the value of the total coefficient of friction C _Fc = 0.0083, which makes it possible to calculate the coefficient of pressure or pressure loss in the central zone of the galvanizing chamber 1.

с) Отдельное давление увлечения жидкого материала в центральной зоне камеры цинкования
Это отдельное давление P_c равно половине длины L_c камеры цинкования, умноженной на коэффициент потери давления или напора, расчитанный по методике, описанной выше. В результате получена величина P_c = 190 Па (или 19 миллибар).c) Separate entrainment pressure of the liquid material in the central zone of the galvanizing chamber
This individual pressure P _c is equal to half the length L _{c of} the galvanizing chamber, multiplied by the coefficient of pressure or pressure loss calculated according to the procedure described above. As a result, a value of P _c = 190 Pa (or 19 mbar) was obtained.

d) Отдельное давление увлечения жидкого материала в части выходного канала 8 камеры 1, куда проникает жидкий цинк
Это отдельное давление P_i равно длине L_i части выходного канала 8, в которую проникает из камеры цинкования расплавленный цинк, умноженной на коэффициент потери давления или напора данного течения в упомянутом выходном канале 8.d) The separate entrainment pressure of the liquid material in the part of the outlet channel 8 of the chamber 1, where liquid zinc penetrates
This separate pressure P _i is equal to the length L _{i of the} part of the outlet channel 8 into which molten zinc penetrates from the galvanizing chamber, multiplied by the coefficient of pressure loss or pressure of this flow in said outlet channel 8.

Принцип расчета этого упомянутого последним коэффициента аналогичен тому, который был подробно изложен выше по отношению к расчету коэффициента потери давления или напора в центральной зоне камеры цинкования 1 и отличается только различными численными значениями, принимаемыми во внимание. The principle of calculation of this last mentioned coefficient is similar to that which was described in detail above with respect to the calculation of the coefficient of pressure or pressure loss in the central zone of the galvanizing chamber 1 and differs only in different numerical values taken into account.

В этом отношении для данного конкретного случая гидравлическое число Рейнольдса R_ei расчитывается в функции упомянутого выше гидравлического диаметра D_Hi кольцевого канала, заключенного между обрабатываемым в данном случае изделием 4 и внутренними стенками выходного канала 8, диаметр которого T_f равен 16 мм, что обусловливает при упомянутом выше диаметре обрабатываемого изделия ширину кольцевого пространства e_i, равную 3 мм, и, таким образом, величину D_Hi, равную 12 мм. В этих условиях гидравлическое число Рейнольдса имеет величину порядка 24000.In this regard, for this particular case, the hydraulic Reynolds number R _{ei is} calculated as a function of the above-mentioned hydraulic diameter D _{Hi of the} annular channel enclosed between the article 4 processed in this case and the inner walls of the output channel 8, the diameter of which T _f is 16 mm, which results in the aforementioned diameter of the workpiece, the width of the annular space e _i equal to 3 mm, and thus the value of D _Hi equal to 12 mm Under these conditions, the hydraulic Reynolds number is of the order of 24,000.

Поскольку однородная эквивалентная шероховатость поверхности подлежащего покрытию изделия 4, разумеется, является идентичной на всем протяжении данного изделия, графики или номограммы Кармана-Никурадзе дают величину общего коэффициента трения на уровне C_Fc = 0,0146.Since the uniform equivalent surface roughness of the product 4 to be coated is, of course, identical throughout the entire product, the Karman-Nikuradze graphs or nomograms give the value of the total friction coefficient at the level C _Fc = 0.0146.

Поскольку заранее не известна длина L_i, прежде всего производится расчет градиента давления увлечения жидкого материала в выходном канале 8 данной камеры 1 цинкования, которой соответствует 12900 Па/м, затем описывают равновесие давлений на уровне выходного мениска жидкой ванны цинкования.Since the length L _i is not known in advance, first of all, the gradient of the entrainment pressure of the liquid material is calculated in the output channel 8 of this galvanizing chamber 1, which corresponds to 12900 Pa / m, then the pressure equilibrium at the output meniscus level of the liquid galvanizing bath is described.

1.2. Расчет силы Лоренца, необходимой для удержания пузырька расплавленного цинка в камере 1. Сумма отдельных давлений, расчитанных выше, а именно сумма P_изо + P_c + P_i, должна быть уравновешена объемным магнитным давлением P_m, порождаемым в массе расплавленного цинка поперечным перемещающимся в пространстве или скользящим магнитным полем, создаваемым на уровне многофазной индуктирующей обмотки 6, размещенной на выходном канале 8 камеры 1 цинкования.1.2. Calculation of the Lorentz force necessary to hold the molten zinc in the bubble chamber 1. The sum of the individual pressures, calculated above, namely _iso amount P _c + P + P _i, must be balanced surround the magnetic pressure P _m, engendered in the molten zinc in the transverse moving space or a sliding magnetic field created at the level of the multiphase induction winding 6 located on the output channel 8 of the galvanizing chamber 1.

Известно, что магнитное давление P_m равно произведению электрической проводимости расплавленного цинка при данной температуре, квадрата величины эффективной магнитной индукции B_эфф и коэффициента V_m, учитывающего геометрические характеристики индуктирующей обмотки 6. Если выбрать полюсный полушаг, равный 7 см, и частоту возбуждения, равную 50 Гц, то эти две величины обеспечат осевую скорость перемещения скользящего магнитного поля, называемую еще скоростью дрейфа, причем величина эффективной магнитной индукции B_эфф выбирается равной 0,07 Тл. На основе этих данных определяют градиент магнитного давления, необходимого для удержания пузырька расплавленного цинка в камере цинкования 1, равный 8700 Н/м³.It is known that the magnetic pressure P _m is equal to the product of the electrical conductivity of molten zinc at a given temperature, the square of the effective magnetic induction B _eff and the coefficient V _m , taking into account the geometric characteristics of the induction winding 6. If you choose a pole half-step equal to 7 cm and an excitation frequency equal to 50 Hz, then these two quantities will provide the axial velocity of the moving magnetic field, also called the drift velocity, and the effective magnetic induction B _eff is chosen equal to 0, 07 T. Based on these data, the gradient of the magnetic pressure necessary to hold the bubble of molten zinc in the galvanizing chamber 1 is determined equal to 8700 N / m ³ .

Теперь можно расчитать величину длины L_i и убедиться в том, что она остается меньше соответствующей длины Куэтта. В данном примере находим, что длина L_i = 2,1 см, что означает весьма незначительное проникновение расплавленного цинка в выходной канал 8 данной камеры цинкования, поскольку длина индуктирующей обмотки 6 на этом выходном канале, задаваемая величиной полюсного полушага, составляет 28 см.Now we can calculate the value of the length L _i and make sure that it remains less than the corresponding Couette length. In this example, we find that the length L _i = 2.1 cm, which means a very slight penetration of molten zinc into the output channel 8 of this galvanizing chamber, since the length of the induction winding 6 on this output channel, set by the pole half-step, is 28 cm.

В общем случае всегда стремятся сделать так, чтобы обеспечивающий нанесение покрытия жидкий материал не проникал в выходной канал 8 камеры цинкования дальше половины длины индуктирующей обмотки 6, охватывающей этот выходной канал, причем это условие может быть достаточно просто выполнено: либо путем регулирования частоты возбуждения переменного тока, создающего эффективную магнитную индукцию B_эфф; либо путем регулирования силы этого переменного тока, создающего магнитное поле.In the general case, they always strive to ensure that the coating liquid material does not penetrate the output channel 8 of the galvanizing chamber beyond half the length of the induction winding 6 covering this output channel, and this condition can be quite simply fulfilled: either by adjusting the frequency of excitation of alternating current creating an effective magnetic induction B _eff ; or by adjusting the strength of this alternating current creating a magnetic field.

2. Проблема осушения. Толщина нанесенного на поверхность подлежащего покрытию изделия 4 слоя покрытия расчитывается обычно в два этапа, которые можно представить следующим образом. 2. The problem of drainage. The thickness of the coating layer 4 deposited on the surface of the product to be coated is usually calculated in two stages, which can be represented as follows.

В зоне выходного канала 8, куда проникает обеспечивающий нанесение покрытия жидкий материал (то есть, на длине участка L_i этого канала), объемная сила магнитного происхождения V_m вполне сопоставима с силой гравитационного происхождения. Таким образом, можно допустить, что результаты, полученные с помощью модели Ландау и Левича, разработанной для определения толщины слоя жидкого материала, увлекаемого плоской пластиной, извлекаемой в вертикальном направлении из расположенной горизонтально жидкой ванны, могут быть применены в этой зоне выходного канала 8 установки цинкования горизонтального типа.In the zone of the outlet channel 8, where the liquid material providing the coating penetrates (that is, along the length of the portion L _{i of} this channel), the volumetric force of magnetic origin V _m is quite comparable with the force of gravitational origin. Thus, it can be assumed that the results obtained using the Landau and Levich model, designed to determine the thickness of the layer of liquid material carried away by a flat plate, extracted in the vertical direction from a horizontally located liquid bath, can be applied in this zone of the output channel 8 of the galvanizing installation horizontal type.

В той части выходного канала 8, которая располагается позади равновесного мениска жидкого материала данной ванны, поперечное скользящее магнитное поле воздействует на жидкую пленку таким образом, чтобы утончить ее, причем толщина жидкой пленки на уровне упомянутого мениска равна толщине, предусмотренной упомянутым выше расчетом Ландау-Левича. In that part of the outlet channel 8, which is located behind the equilibrium meniscus of the liquid material of the bath, a transverse sliding magnetic field acts on the liquid film in such a way as to thin it, and the thickness of the liquid film at the level of the meniscus is equal to the thickness provided for by the Landau-Levich calculation mentioned above .

2.1. Толщина жидкой пленки, определяемая моделью Ландау-Левича. Эта модель учитывает при помощи достаточно сложной формулы, которую можно найти в упомянутой выше работе этих авторов, следующие параметры: величину поверхностного натяжения данного жидкого материала (в данном случае это расплавленный цинк при температуре 450^oC), турбулентную динамическую вязкость этого материала (которая сама пропорциональна общему коэффициенту трения C_Fi), скорость V_b перемещения подлежащего покрытию изделия 4 и интенсивность объемных сил, развиваемых в жидком материале или в расплавленном цинке, которая только что была точно расчитана при описании проблемы герметизации.2.1. Liquid film thickness determined by the Landau-Levich model. This model takes into account, using a rather complicated formula, which can be found in the aforementioned work of these authors, the following parameters: the surface tension of a given liquid material (in this case, molten zinc at a temperature of 450 ^o C), the turbulent dynamic viscosity of this material (which itself is proportional to the overall coefficient of friction C _Fi), the speed V _b moving articles 4 to be coated and the intensity volumetric forces developed in the liquid material or a molten zinc which just have and it is designed exactly in the description of the sealing problem.

Расчитывая толщину жидкой пленки, определяемую описываемой моделью, можно констатировать, что эта толщина изменяется обратно пропорционально квадратному корню из интенсивности объемных сил магнитного происхождения. Этот, разумеется, ожидаемый результат означает, что имеется возможность с достаточно большой точностью модифицировать толщину, о которой идет речь, увеличивая или уменьшая соответствующим образом интенсивность упомянутых объемных сил магнитного происхождения и осуществляя это главным образом путем воздействия на интенсивность эффективной магнитной индукции B_эфф. Эта регулировка, которая определенным образом модифицирует пространственное положение мениска в канале выхода 8 из камеры 1 цинкования, возможна лишь в том диапазоне величин эффективной магнитной индукции B_эфф, в котором сообразно с указанными выше критериями обеспечивающий нанесение покрытия жидкий материал не проникает в выходной канал дальше, чем до половины длины охватывающей этот канал индуктирующей обмотки 6. Этот критерий практически перекрывает другой критерий, в соответствии с которым длина L_i участка выходного канала, в который проникает жидкий материал из ванны данной камеры цинкования, не превышает соответствующую длину Куэтта для течения, располагающегося в выходном канале 8 камеры цинкования 1. Это означает, что упомянутое течение при соблюдении данного критерия остается слабо турбулентным. Если же один из упомянутых выше критериев не соблюдается, турбулентность течения становится полностью неадекватной упомянутой модели Ландау-Левича.When calculating the thickness of the liquid film determined by the described model, it can be stated that this thickness varies inversely with the square root of the intensity of the volume forces of magnetic origin. This, of course, expected result means that it is possible to sufficiently accurately modify the thickness in question by increasing or decreasing the intensity of the mentioned volumetric forces of magnetic origin in an appropriate manner and mainly by influencing the intensity of effective magnetic induction B _eff . This adjustment, which in a certain way modifies the spatial position of the meniscus in the outlet channel 8 from the galvanizing chamber 1, is possible only in that range of effective magnetic induction B _eff , in which, in accordance with the above criteria, the coating material does not penetrate further, than half the length of this channel embracing inducing coil 6. this criterion substantially overlaps another criterion by which the length L _i of the output channel section in koto first penetrates the liquid material from the bath of the zinc coating chamber does not exceed the corresponding length of the Couette flow, located in the outlet channel 8 of the chamber 1. galvanizing This means that said subject during this criterion is slightly turbulent. If one of the criteria mentioned above is not met, the turbulence of the flow becomes completely inadequate to the mentioned Landau-Levich model.

2.2. Длина эффективного магнитного осушения. Эта длина эффективного магнитного осушения определяется как оставшаяся свободной длина выходного канала 8, располагающаяся позади упомянутого равновесного мениска жидкой ванны цинкования. На этой остаточной длине выходного канала 8 всегда оказывается возможным воздействие создаваемого обмоткой 6 переменного скользящего магнитного поля. 2.2. Effective magnetic drainage length. This length of effective magnetic drainage is defined as the remaining free length of the output channel 8, located behind the said equilibrium meniscus of the liquid galvanizing bath. At this residual length of the output channel 8, it is always possible to influence an alternating sliding magnetic field created by the winding 6.

Возможности регулирования толщины жидкой пленки на этом уровне, однако, определенным образом ограничены, поскольку все характеристики камеры 1 цинкования и индуктирующей обмотки 6 уже определены и зафиксированы. Расчет утончения жидкой пленки вплоть до выходного конца упомянутого выше выходного канала 8 может быть осуществлен путем расчета течения на "свободной поверхности" жидкой пленки, которая располагается на поверхности обрабатываемого шероховатого изделия 4, подлежащего покрытию. Фактически отмечается, что это утоньшение жидкой пленки остается пренебрежимо малым в большинстве случаев. The possibilities of controlling the thickness of the liquid film at this level, however, are limited in a certain way, since all the characteristics of the galvanizing chamber 1 and the induction winding 6 are already defined and fixed. The calculation of the thinning of the liquid film up to the output end of the above-mentioned output channel 8 can be carried out by calculating the flow on the "free surface" of the liquid film, which is located on the surface of the processed rough product 4 to be coated. In fact, it is noted that this thinning of the liquid film remains negligible in most cases.

Таким образом, практически правильная аппроксимация состоит обычно в расчете осушения, учитывающем только толщину жидкой пленки, определяемую моделью Ландау и Левича. Thus, the practically correct approximation usually consists in the calculation of drainage, taking into account only the thickness of the liquid film, which is determined by the Landau and Levich model.

3. Обобщение сказанного выше. Определение размерных параметров камеры 1 цинкования и ее индуктирующей обмотки 6, охватывающей выходной канал 8, зависит, прежде всего, от размеров и параметров шероховатости поверхности подлежащих покрытию изделий 4, на которые наносится покрытие из выбранного расплавленного металлического материала. При этом устанавливается геометрия упомянутой индуктирующей обмотки 6 таким образом, чтобы в непосредственной близости от поверхности обрабатываемого изделия 4 создаваемое этой индуктирующей обмоткой магнитное поле было поперечным и скользящим или перемещающимся в пространстве. 3. A generalization of the above. The determination of the dimensional parameters of the galvanizing chamber 1 and its induction winding 6, covering the output channel 8, depends primarily on the dimensions and surface roughness parameters of the articles 4 to be coated, on which the coating is made of the selected molten metal material. In this case, the geometry of the mentioned induction winding 6 is established so that in the immediate vicinity of the surface of the workpiece 4, the magnetic field created by this induction winding is transverse and sliding or moving in space.

Затем отыскивается для достаточно широкого диапазона скоростей перемещения V_b обрабатываемого изделия 4 через камеру 1 цинкования соответствующая частота, полюсный шаг и интенсивность эффективной магнитной индукции B_эфф, которые следует принять для уравновешивания суммы давлений, действующих в первой половине выходного канала, охваченного индуктирующей обмоткой 6. Для того чтобы магнитные потери при этом не были слишком значительными, используется дополнительное правило определения размерных параметров, которое состоит в принятии величины воздушного зазора таких размеров, чтобы отношение полюсного полушага к величине упомянутого воздушного зазора не превышало 3. Это определяет так называемый коэффициент "кожуха" между эффективной магнитной индукцией B_эфф и магнитной индукцией B_O, создаваемой при помощи упомянутой индуктирующей обмотки 6, которая в данном случае определяется широко известным законом Био и Савара, соответствующим геометрическим параметрам индуктирующих катушек 6. И, наконец, применяется упомянутая выше модель Ландаую и Левича для расчета толщины слоя покрытия, нанесенного на поверхность данного подлежащего покрытию изделия 4, соответствующей каждой из выбранных скоростей перемещения упомянутого изделия V_b. Можно также перенести на тот же самый график длину L_i, на которую упомянутый жидкий материал, обеспечивающий нанесение покрытия на поверхность обрабатываемых изделий 4, проникает в выходной канал 8 данной камеры цинкования 1. Именно такой график, соответствующий рассматриваемому в данном случае примеру, приведен на фиг. 2.Then, for a sufficiently wide range of travel speeds V _{b of the} workpiece 4, it is searched for the corresponding frequency, pole step and effective magnetic induction intensity B _eff , which should be taken to balance the sum of the pressures acting in the first half of the output channel covered by the induction winding 6. In order for the magnetic losses to be not too significant, an additional rule for determining the dimensional parameters is used, which consists in taking the size of the air gap of such dimensions that the ratio of the pole half-step to the size of the mentioned air gap does not exceed 3. This determines the so-called "casing" coefficient between the effective magnetic induction B _eff and the magnetic induction B _O created by the said induction winding 6, which in this case is determined by the well-known Biot and Savard law, corresponding to the geometric parameters of the induction coils 6. And, finally, the Landau and Levich model mentioned above is used to calculate the thickness Loy coating applied to the surface of the products 4 to be coated, corresponding to each of the selected displacement speeds of said product V _b. You can also transfer to the same graph the length L _i , to which the said liquid material, which provides a coating on the surface of the workpieces 4, penetrates into the output channel 8 of this galvanizing chamber 1. It is such a graph corresponding to the example considered in this case that is shown in FIG. 2.

Преобладающая часть описанных выше результатов остается действительной в случае использования установки непрерывного цинкования вертикального типа. The predominant part of the results described above remains valid in the case of using a vertical-type continuous galvanizing plant.

Claims

1. The method of determining the dimensional parameters of the galvanizing chamber, equipped with at least one device for sealing and / or drying from the output side of the processed metal products that have passed through a liquid bath, providing an appropriate coating on the surface of the products and contained in the chamber, the device in a preferred embodiment represents an induction element, placed to achieve the goal around the output channel of the galvanizing chamber in order to create a transverse A variable, variable and sliding electromagnetic field in the immediate vicinity of the surface of the product to be coated, characterized in that this method consists in calculating or checking on the basis mainly of the following parameters: the transverse geometric dimensions of the galvanizing chamber, the length of this chamber in the axial direction , the shape and size of the cross section of the products to be coated, the speed of movement of these products through the liquid bath of this galvanizing chamber, the dynamic viscosity of the liquid material, ensure coating the products, the pressure of the liquid material in this galvanizing chamber, the transverse dimensions of the output channel of this galvanizing chamber, the moving speed of the moving electromagnetic field, its intensity in the liquid material of the galvanizing bath and, finally, the parameters that determine the possible surface roughness of the products to be coated corresponding to conditions for which the corresponding Couette lengths are appropriately associated with the flow of liquid material providing coating on the sample rolled products in the galvanizing chamber and in its outlet channel remain less than some critical values, beyond which the flows of the liquid material become definitely turbulent.

2. The method according to p. 1, characterized in that the thickness of the laminar or turbulent boundary layer of the flow of liquid material at the entrance to the output channel of the galvanizing chamber is maintained at a level below a certain limit value, beyond which it is no longer possible to control the increase in this thickness.

3. The method according to p. 2, characterized in that the thickness of the coating layer deposited on the surface of the product to be coated is determined as a function of the speed of movement of this product through the liquid bath of the galvanizing chamber using a formula similar to the formula used in the Landau and Levich hydrodynamic model.

4. The method according to PP. 1 - 3, characterized in that the possible surface roughness of the product to be coated is taken into account to calculate the thickness of the applied coating layer using the wall law with respect to the flow in the immediate vicinity of the surface of the coated product.

5. The method according to claim 4, characterized in that the wall law taken into account is a law known as the Karman-Nikuradze law.

6. The method according to PP. 1 to 5, characterized in that in the case when using an induction element such as a multiphase winding (6), adjust the intensity of the alternating current, creating an effective magnetic induction B _eff , so that said liquid material, providing the appropriate coating on the subject the product did not penetrate further than half the length of the induction winding (6), which is located around the output channel (8) of this galvanizing chamber (1).

7. The method according to PP. 1 to 5, characterized in that in the case when an induction element such as a multiphase winding is used (6), the excitation frequency of the alternating electric current generating said effective magnetic induction B _eff is adjusted so that said liquid material, which ensures the application of the corresponding coating on the workpiece, did not penetrate beyond half the length of the induction winding (6), which is located around the output channel (8) of this galvanizing chamber (1).

8. The method according to claim 7, characterized in that the air gap of said multiphase induction winding (6) is selected so that the ratio of the pole half-step to the air gap does not exceed 3.