具有優(yōu)良壓力均勻性的涂層厚度及分布控制擦拭噴嘴的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于控制移動帶(3)上由液膜制成的涂層的厚度的裝置，該裝置包括噴嘴(1)，該噴嘴被供給有該噴嘴的室(2)中的加壓流體(6)，所述室(2)終止于噴嘴唇緣(11)，該噴嘴唇緣形成細長排放開口(12)，所述細長排放開口用于將該加壓流體排放至該移動帶(3)上，所述室(2)還包括在流體流動中阻塞室(2)的截面L×h的穿孔隔板(8)，該穿孔隔板(8)具有多個孔(13)，使得所述孔(13)的總表面大于所述截面的90％，并且該穿孔隔板的厚度Th大于任何所述孔(13)的單獨直徑的3倍并大于3毫米，其特征在于，該穿孔隔板(8)具有蜂窩狀幾何形狀，即具有六邊形截面的單元(13)的幾何形狀。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于控制運行帶上的液膜厚度的氣體擦拭裝置。典型實例是用于在寬 涂層鋼板（例如，通過熱浸鍍覆獲得的寬涂層鋼板）上用氣體擦拭液態(tài)金屬的裝置。 具有優(yōu)良壓力均勻性的涂層厚度及分布控制擦拭噴嘴

【背景技術】
[0002] 在熱浸鍍覆中，涂層板的涂層均勻性是一個主要問題。
[0003] 當使用氣刀系統(tǒng)時，眾所周知的是獲得均勻性要求運行速度均勻、噴嘴-帶距離 恒定以及在噴嘴出口處的氣流均勻。這些操作參數(shù)的任何變化均將導致涂層厚度發(fā)生變 化。
[0004] 本發(fā)明框架中的裝置致力于一直沿薄開口獲得均勻氣流，該薄開口（thin opening，細開口）諸如為狹縫，具有2. 5米的典型長度以及0. 5至2毫米的開口厚度。圖 1是在熱浸鍍覆行業(yè)中使用的典型噴嘴設計的截面圖。噴嘴1位于從包含有液態(tài)金屬的鍍 槽中出來的運行涂層鋼板3前面。噴嘴的出口由傾斜的唇緣11構成，該唇緣限定延伸的縱 向開口或狹縫12。圖2是圖1中的帶3及裝置的對應正視圖。
[0005] 首先，經(jīng)驗表明帶3與朝向帶3定向的噴嘴面之間的角度10必須很寬以便降低高 氣流產(chǎn)生的渦流和再循環(huán)。就這點而言，圖5示出了當角度10很小時，典型的渦流構造發(fā) 展。
[0006] 因此，由于可用空間通常減少，所以室2的尺寸（特別是其長度4和高度5)相當 有限（參見圖1和圖2)。
[0007] 可通過不同的已知方法獲得提供至裝置的空氣供應6,例如通過從頂部噴射（圖 1)、從側面噴射（圖2)或者從后面噴射。這個空氣供應6必須靈活，這是因為在根據(jù)特殊 處理窗口的操作中該裝置通常被移動。該裝置的典型位移長度可高達100毫米。因此，使 用的管道必須具有特殊的直徑長度比以適應這個位移而不對其壽命造成有害影響。
[0008] 此外，供給管道6的直徑以及室的截面不能太小，這是因為否則的話管道中的氣 體速率會變得過高，導致氣流沿著開口變化，進一步產(chǎn)生不均勻的涂層厚度。圖3示出當未 正確選擇設計比時（實際上是在通過四個頂部開口6供應空氣的情況下）由發(fā)明人進行的 調查得出的氣流及結果的實例。圖6以另一個實例示出了在單（或非對稱）側氣體入口 6 的情況下沿噴嘴的流動速率及出口速率。
[0009] 上述問題在該行業(yè)中是眾所周知的，并且已經(jīng)提出了如在美國專利第4, 041，895 號中描述的一些技術方案。
[0010] 這個文獻公開了用于控制施加至移動基板的涂層厚度及涂層分布的系統(tǒng)，該系統(tǒng) 包括一對"氣刀"，當移動基板從鍍槽出來時，該對氣刀將加壓流體排放至移動基板上以將 過量涂層從基板上刮去，并留下具有期望厚度及分布的涂層沉積物。每一個氣刀均具有增 壓室，該增壓室將加壓流體供應至限定細長噴嘴開口的一對噴嘴唇緣。流體流動影響裝置 設置在每個氣刀的增壓腔與噴嘴唇緣之間，所述流體流動影響裝置優(yōu)選包括隔板、篩組件、 擋板和葉片組件。隔板和篩組件有助于確保層狀同等加壓流動供應至擋板。擋板具有特殊 構造的流動限制開口，該流動限制開口引起從氣刀排出的流體的壓力輪廓以預定方式沿其 噴嘴開口的長度變化，借此引起涂層輪廓以預定方式橫過基板的寬度變化。葉片組件包括 葉片，該葉片有助于控制通過噴嘴開口排放的流體的方向。加壓流體通過包括鼓風機的系 統(tǒng)供應至氣刀，并且響應于感測到的移動基板的線速度控制鼓風機的速度以確保在基板上 保持期望厚度的涂層沉積物。
[0011] 因此，上述解決方案通常涉及安裝在室內的隔板，或可替換地涉及設置有多個孔 的板7 (例如，參見圖1)，其目的在于通過產(chǎn)生相當高的壓降使板下游的壓力均勻化。
[0012] 然而，這些現(xiàn)有技術解決方案具有兩個主要缺點：
[0013] -由于壓降，故其耗費大量能量；
[0014] -由于該設計無法降低除與隔板垂直的方向之外的其它方向上的流體速率，故其 無法抑制室內形成的渦流。由于渦流碰撞時局部總壓力較高，因此渦流也是導致沿開口的 氣流不均勻的原因。圖3示出了由于入口管而導致的這種內部渦流的實例。此外，圖4示 出了沿噴嘴長度及寬度橫過出口相應計算出的速率。不同的線對應于橫過開口厚度的不同 位置處的對應速率，較高的值對應于開口的中心并且較低的值對應于更靠近開口的位置。
[0015] 文獻JP08 319 551A公開了一種氣體擦拭噴嘴，其用于將氣體吹至從熔融金屬鍍 槽中不斷提起來的鋼帶的表面上，并控制附著金屬的厚度。氣體擦拭噴嘴按描述順序包括 氣體入口、多孔口塊、第一壓力均衡室、變窄部分、第二壓力均衡室以及狹縫形式的氣體出 口，所述變窄部分偏離狹縫的中心線以便使流動路徑彎曲。多孔口塊具有至少為20%的孔 口開口比。孔口的等效直徑不超過狹縫間隙的10倍，且第一壓力均衡室的流動路徑的長度 是所述多孔口塊中的孔口的直徑的至少6倍。
[0016] 發(fā)明目的
[0017] 本發(fā)明旨在避免現(xiàn)有技術的缺點。
[0018] 特別是，本發(fā)明旨在通過抑制噴嘴室中的內部渦流使室內的總壓力均勻，并顯著 改善靜態(tài)氣體壓力的均勻性。因此，將沿噴嘴開口獲得均勻性高得多的出口速率。
[0019] 本發(fā)明的另一個目標是限制由于多孔板隔板的存在而導致的噴嘴室中的壓降。


【發(fā)明內容】

[0020] 本發(fā)明涉及用于控制移動帶上由液膜制成的涂層的厚度的裝置，該裝置包括噴 嘴，該噴嘴供給有該噴嘴室中的加壓流體，所述室終止于噴嘴唇緣，該噴嘴唇緣形成細長排 放開口，所述細長排放開口用于將該加壓流體排放至該移動帶上，所述室還包括在流體流 動中阻塞該室的截面LXh的穿孔隔板，該穿孔隔板具有多個孔，使得所述孔的總表面大于 所述截面的90 %，并且該穿孔隔板的厚度Th大于任何所述孔的獨立直徑的3倍并大于3毫 米，其特征在于，該穿孔隔板具有蜂窩狀幾何形狀，即具有六邊形截面的單元的幾何形狀。
[0021] 根據(jù)優(yōu)選的實施方式，噴嘴的細長排放開口為長度高達2. 5米且厚度高達3毫米 的狹縫。
[0022] 本發(fā)明的裝置尤其期望用于以下情況中：
[0023] -移動帶為從鍍槽中出來的涂有液體的板；
[0024] -移動帶為從熱浸鍍覆槽中出來的涂有金屬液體的金屬板；
[0025] -熱浸鍍覆槽是用于鋼板的電鍍槽；
[0026] -加壓流體為加壓氣體；
[0027] -加壓氣體包括氧氣和氮氣的混合物。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的用于以氣體擦拭涂層板的典型噴嘴的截面 圖，該噴嘴在噴嘴室中設置有多孔板。
[0029] 圖2示意性地示出了圖1中的噴嘴及板的正視圖。
[0030] 圖3示出了對于通過四個頂部圓形開口供給氣體的噴嘴而計算出的氣流。
[0031] 圖4示出了對于模擬圖3中噴嘴而計算出的出口速率。不同的線對應于橫過噴嘴 開口的高度的速率。
[0032] 圖5示出了尤其是當帶與噴嘴端部之間的角度為尖角時得到的典型的高渦度。
[0033] 圖6在上部顯示了當噴嘴室僅用側入口供應時噴嘴室內的流動，在下部示出了相 應計算出的出口速率。
[0034] 圖7示意性地示出了設置有根據(jù)本發(fā)明的所謂的蜂窩狀裝置的噴嘴。
[0035] 圖8是本發(fā)明的典型實施方式的截面圖。
[0036] 圖9是與圖8對應的工業(yè)實施方式的透視圖。
[0037] 圖10示出了通過本發(fā)明的裝置獲得的噴嘴出口處的均勻壓力輪廓，下部的數(shù)字 指的是沿噴嘴開口的每一個特定氣體入口管道的位置。

【具體實施方式】
[0038] 根據(jù)第一優(yōu)選實施方式，本發(fā)明涉及這樣的實施例，在噴嘴室以及氣流內，特殊組 件8設置有孔，下文稱為"蜂窩"幾何形狀部件，如圖8示意性地示出。大體上，蜂窩幾何形 狀指的是具有六邊形截面的空隙單元13的結構。在這種情況下，單元的所謂的直徑為六邊 形外接圓的直徑。然而，容許偏離"理想"的六邊形模型的孔結構落在本發(fā)明的范圍內。
[0039] 由于使用了多孔板隔板，造成噴嘴室內產(chǎn)生壓降，因此本發(fā)明通過設法使空隙比 (即，孔截面的總和除以板的全截面）接近1來改善這種情況。
[0040] 然而，根據(jù)本發(fā)明，部分8的特征在于以下特性：
[0041] -具有多個孔的板。孔的總表面需高于全截面（L X h)的90%，如圖7中所表示 的。
[0042] -部件的厚度（Th)大于獨立孔直徑的3倍，且大于3毫米。
[0043] 已觀察到本發(fā)明的裝置具有如下性質，即，阻塞內部氣體渦流并將流體流動定向 在適當?shù)姆较颍?，必須處于噴嘴的出口處的方向）上。這可獲得最小的能量損失，這意味 著系統(tǒng)原則上不要求增加通常用于在壓力下產(chǎn)生流體的鼓風機的壓力容量。使用本發(fā)明的 裝置，可有利地減小對室進行供給的管道的直徑。
[0044] 因此，本發(fā)明不再需要使用如在例如美國專利第4, 041，895號中描述的薄內部隔 板7。
[0045] 實Μ
[0046] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的工業(yè)實現(xiàn)的實例。
[0047] 已通過用皮托管（Pitot tube，全壓管）一直沿著噴嘴測量動壓力而檢查了裝置 的效率。根據(jù)圖10,可觀察到一直沿著這個具體裝置中的開口以平均的百分比測量的良好 或令人滿意的壓力均勻性。試驗顯示，對于長2米且開口小于2毫米的噴嘴而言，所測量的 從最大值至最小值的變化小于約1%。
[0048] 本文描述的噴嘴通常專用于擦拭由移動帶攜帶的液體。液體可為含水的或存在于 液態(tài)金屬中。上文中考慮的帶的典型寬度可為600毫米至2300毫米。
[0049] 參考標號列表
[0050] 1.噴嘴
[0051] 2.室
[0052] 3.帶
[0053] 4.室長度
[0054] 5.室高度
[0055] 6.空氣供應
[0056] 7.多孔板隔板
[0057] 8. 〃蜂窩狀〃部件
[0058] 10.噴嘴端角度
[0059] 11.噴嘴唇緣
[0060] 12.噴嘴開口（或狹縫）
[0061] 13.孔
【權利要求】
1. 一種用于控制移動帶（3)上由液膜制成的涂層的厚度的裝置，所述裝置包括噴嘴 (I) ，所述噴嘴被供給有所述噴嘴的室（2)中的加壓流體（6)，所述室（2)終止于噴嘴唇緣 (II) ，所述噴嘴唇緣形成細長排放開口（12)，所述細長排放開口用于將所述加壓流體排放 至所述移動帶（3)上，所述室（2)還包括在流體流動中阻塞所述室（2)的截面LXh的穿孔 隔板（8)，所述穿孔隔板⑶具有多個孔（13)，使得所述孔（13)的總表面大于所述截面的 90%并且所述穿孔隔板的厚度Th大于任何所述孔（13)的單獨直徑的3倍并大于3毫米， 其特征在于，所述穿孔隔板（8)具有蜂窩狀幾何形狀，即具有六邊形截面的單元（13)的幾 何形狀。
2. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述噴嘴（12)的所述細長排放開口為長 度高達2. 5米且厚度高達3毫米的狹縫。
【文檔編號】B21B45/02GK104114284SQ201380009945
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2013年2月13日 優(yōu)先權日:2012年2月21日
【發(fā)明者】米歇爾·杜波依斯 申請人:考克利爾維修工程