確定裝有磁性塗抹要塗鋅的冶金產品的裝置的鍍槽尺寸的方法
2023-08-08 05:54:46
專利名稱：確定裝有磁性塗抹要塗鋅的冶金產品的裝置的鍍槽尺寸的方法
技術領域：
本發明涉及確定裝有磁性塗抹要塗鋅的冶金產品的裝置的鍍槽尺寸的方法，特別是用在連續鍍鋅方法的範圍內。
從經典的流體動力學研究已知慣性力(主要是重量)和摩擦力(粘度對表面特性的影響)總的控制靠近被塗覆的冶金產品表面的液體塗層的回流量的發展。
在一定的反應性條件下(其後將可以不考慮)，按照本發明的主題，在靠近所述的產品的區域回流量的發展較大程度控制了沉積在冶金產品上的最終厚度。
在這方面，以前建立層流似乎是合乎要求的，這是就它允許人們以通常的邊界層近似法通過簡單的已知定律把特徵的物理量，也就是相對冶金產品的表面的速度分布，冶金產品本身以固定速度移動，塗覆液體的動力學粘度，其密度和在冶金產品和所述的液體(潤溼性參數)之間的表面張力聯繫起來。然後用當冶金產品從液槽中抽出時，冶金產品帶走的液膜厚度控制沉積厚度，在該情況下有用的近似法是Landau和Levitch在「用移動板拖動液體」的報告中建立的方法(參見前蘇聯「Acta Physicochimica」17卷，No.1-2.1942)。
在理想的層流情形下，對要求的鍍鋅應用所得到的塗層厚度常常太大這就是為什麼已經設想了多種的塗抹形式，也就是提出減小沉積厚度的方法，所作的建議主要是對氣動塗抹技術(從液槽中引出的冶金產品自由表面上產生背壓的空氣刀片的作用)，機械塗抹技術(用石棉墊擦冶金產品的滾輪作用)及磁性塗抹技術。本發明屬於最後一類。
現時已有多種磁性塗抹裝置。這後一種的技術提出使用洛倫茲力(Loreng force)，通過磁場(靜止的或變化的，固定的或滑動的)，該磁場在所述液體(用鋅、銅或鋁時，很明顯是導體)中由感應電流產生的，洛倫茲力通過所述的液體和磁場的相對運動而在塗覆液體中發展起來。在下面討論的各種情形下，假定勞倫茲力與對液流有作用的慣性力及粘度相對，因此當然它們是足夠強，可修改靠近冶金產品表面的速度分布。因此可明白藉助磁場，它可對邊界層的厚度起作用，這些效果是——在塗覆液體槽中，在冶金產品離開前，磁場作用直接及平衡慣性力，主要減小重力作用；——在液池外面，磁場作用只在卷帶的液膜上感到。
在這方面，由發展這些技術的公司命名的這些已知技術，也就是如ASEA，ARBEP，AUSTRALIAN WIRE和LYSAGHT，代表實施包括現時這方面使用的幾乎所有的技術的方法的實例。例如，在授與AUSTRALIAN WIRE IND PROPRIETARY的法國專利FR-2412109中，推薦使用固定的單相電磁場，也就是說，一個非滑動磁場，使用者可改變其強度或頻率以便調整沉積厚度。在授與JOHN LYSAGHT AUSRALIA公司的法國專利FR2410247中示出一個類似的裝置，但是其幾何尺寸與上面的專利所用的不同，之外，磁場脈衝頻率最好設在30KHz左右。在比利時專利BE882069所說明的以前的ARBED技術，在其它方面，設計使用一滑動電磁場，它作用在由離開鍍槽的金屬板帶走的過量的液體金屬上。最後在ASEA的法國專利DE2023900，示出塗抹鍍槽外面的所有可能性(縱向橫向、交變的固定磁場或滑動磁場)。
發明人知道磁場的作用只是敏感的，因此上是有效地可控制，因此由於純的流體動力學現象不掩蓋所尋求的磁源的作用。可清楚地看到這觀點沒有在磁性塗抹的任何現有技術中涉及，因此在本申請提出的問題是完全新的。
更具體說，在所有涉及磁性塗抹的現有專利中，要塗覆的治金產品垂直地穿過自由表面是水平的鍍槽，因此，這樣就不可能蓋住由鍍槽逸出的液體。但是在表面處理工業中新的制約導致研究連續鍍鋅裝置的磁性塗抹技術措施，如在授與FRANCE GALVA LOR-RINE的法國專利FR2647814中所述的是水平設置的裝置；由英國專利GB-A-777213，及蓋專利US-A-2834692中已知同樣類型的其它裝置。應記住在這類裝置中，鍍鋅槽具有與要處理的產品的通路對齊的進出口，塗覆液體池的上液面高於所述的開口，因此要設密封裝置，來補償會引起所述的液體流出鍍槽的流體靜壓力。在這方面，可以設想用於磁性塗抹的這類連續或交變的磁感，通過同樣的物理機構，可至少部分地擋在鍍槽中的液體。
因為原則上一個交變的固定磁場與滑動磁場相對不發展任何在塗覆液體中具轉動特性的力，足夠強到補償鍍槽的慣性力的洛倫茲力(對這種磁場)只能在很高頻率和/或強磁場中產生；第一方面它導致表面深度(磁場滲入液體導體中的深度)太小而不能保持塗覆液體在靠近冶金產品處，第二方面導致裝置的較貴且尺寸過大。因此，實際上排斥使用具有交變的固定磁場的磁性塗抹裝置作為水平鍍槽的密封裝置。
另一方面，可以知道僅僅可以用已知的磁性塗抹裝置處理的冶金產品是很光滑的。現在在實際中，本發明人已經重視由處理的產品表面粗糙度起作用的主要部分，明顯地在靠近表面的塗覆液體層流特性的(一般可接受的)近似法無效的情形下。在這方面，在流體動力學紊流現象出現地方，可以知道處理產品的粗糙度是最有關的，因為塗覆液體位於限制的空間中——這總是在產生對發展勞倫茲力需要的電感的電磁系統的間隙或線圈的中部，特別是在液體中。
可以觀察到，與前面的意見有關，限定的鍍槽的橫向尺寸及長度從流體動力學觀點看不是不重要的。即使這樣，在套筒及密封裝置和/或磁性塗抹裝置之間的過渡區和產生起密封作用的磁感的出口通道的橫向尺寸和長度事實上在確定沉積層的量及厚度時起主要的作用，得到的—些條件甚至與以前鍍覆光滑產品的情形下得到的一些傾向矛盾。
從這些不同的評價出發，本發明的目的在於——突出解決與現時鍍鋅工藝選擇相關的提供—結合的密封及水平磁性塗抹裝置的新問題；——對正確確定磁性塗抹裝置的尺寸(特別相應於要處理產品的幾何尺寸)的問題提供各種實際的技術方法，這些技術措施也可以用於垂直的鍍槽；——預測至今還不能做到的基本粗製產品(例如混凝土增強鋼筋)上塗層沉積的厚度。
為實現本發明上述目的，本發明提供了一種確定鍍槽尺寸的方法，所述的鍍槽在冶金產品已通過鍍槽中塗覆液池後的出口側設有至少一個密封裝置和/或塗抹裝置，所述的裝置最好是一設在該端頭的感應單元，繞在鍍槽的出口通道以便在所述的產品表面產生一橫交的，變化的及滑動的電磁場，其特徵在於包括主要從所述的鍍槽的橫向尺寸，其軸的長度，所述產品的橫向截面，其速度，所述的塗覆液體的動力學粘度，它在槽中的壓力鍍槽出口通道的橫向尺寸，滑動電磁場的位移速度，其在所述液體中的強度，及最後是代表冶金產品可能的粗糙度的參數進行計算及修改，其條件是在該條件下與塗覆液體在鍍槽中及其出口通道中的液流相應的庫化長度保持低於會使所述的流動成為紊流的臨界值。
應記得庫氏流動是不可壓縮及粘滯流體特性的流動，這種流體可以是或不是一種導體，位於兩塊假設無限的平行的平板之間，其中之一相對本身平行移動，庫氏流體動力學計算的目的用來建主兩平板間控制流動速度分布的參數，困難在於會受與液體接觸的表面的粗糙度的幹擾；涉及到剪切下的流動。
為了以可採納的方式解決複雜流動問題，類似用在經典流體力學的原理表明庫氏模型可應用到解決在環形空間中運動，其心部以假定的固定速度運動的、軸對稱的液體流動問題。因此這模型可應用——一方面用於計算位於圓柱形鍍槽的內縱向壁和軸向運動通過鍍槽的冶金產品之間的塗覆液體的流動速度的分布，和——另一方面用於計算位於鍍槽的出口通道的內壁和所述的產品之間的塗覆液體的流動速度的分布。
根據本發明已經認識到該兩個液流(進程是連續的)對層流或紊流的辦界層厚度有較強的影響，最好對它們考慮以便計算當冶金產品垂直或水平地從鍍槽中液體池的自由表面冒出時，冶金產品卷帶的液膜的厚度。
一般，在鍍槽進口到出口通道的液流的層流或紊流邊界層的厚度保持低於一極限值，超過該值不再可能控制其增量。這個作用直接來源於這一事實按照磁流體動力學理論得出的結果，磁場比在液體導體中渦流強度衰減快得多；由於渦流強度(也稱為渦流矢量)直接代表液流的紊流，可以明白其影響必須限制到希望有一個或多個洛倫茲磁性力的塗覆液體區。因此，在較佳情況下，在鍍槽中和出口通道中液流的庫氏長度已知，並可控制，確定鍍槽的密封裝置和/或塗抹裝置的尺寸可以用通常在磁流力動力學中用的非尺寸數目，也就是磁性需諾數，幹擾參數，Hartmann數，及與選來在液流內部產生一個或多個洛倫茲磁性力的滑動的交變磁場的幾何尺寸聯繫的兩個參數，來表示。
在這方面，本發明中的技術方法首先指向鍍槽尺寸減小，相應地鍍槽的橫向尺寸及產品的速度必須保持小於液流的庫氏流體動力學長度。另外，這個規則並不與在授與Jose DELOT的法國專利FR2323772中確定的條件矛盾；事實上在該專利中，突出了使用具有小容量的短的鍍槽足以得到在要處理的冶金產品和塗覆液體之間適當的冶金反應這一事實，因為要鍍鋅的產品已經清理，加熱和至少在鍍槽上遊保持在一個控制氣氛中。
另一方面，鍍槽及其出口通道的合適尺寸基本上使它可能阻止紊流出現的條件，在鍍槽出口區域的液流與垂直鍍槽設置中處理的產品出口處存在的通常的層流接近；這簡單地意味著由交變的滑動磁場在液槽中每單位體積發展的洛倫茲力事實上起著與重力類似的作用。由為了發展洛倫茲力，設在繞著鍍槽的出口通道的感應單元在鍍槽中發展的勞倫茲力的「重力假設」允許考慮在液池的自由表面與從液池中抽出的冶金產品之間形成的彎月面的形狀，幾乎完全控制了在冶金產品上沉積的鍍層的厚度。因此，在本發明設定的嚴格條件下，沉積厚度將由與上面涉及的Landau流體動力學模型所用的完全類似的公式得出。
也應注意，如果彎月面更靠近鍍槽的進口到出口的通道——如果希望保持與鍍槽這部分相應的短的庫氏長度這一點是要求的——並且產生滑動磁場的感應單元區是比較長，仍可以採取有效作用減少在所述的彎月面形成的液膜的厚度。在這方面，應該記得原則上由於在鍍槽中液池的等靜壓及冶金產品的卷帶作用慣性力將在彎月面前面平衡；因此，在彎月面後面，單位體積的洛倫茲力只作用在粘在冶金產品上的液膜上，並傾向於使所述的液膜更薄，因而構成「真正的」磁性塗抹(也就是說，涉及密封的所有考慮都去掉了)。因此，在鍍槽的出口通過的磁性塗抹至少在彎月面下遊與使具有「自由表面」的正壓液體流(由於重力假設保持有效的正壓)變薄進行的已知研究類似。
最後，按照本發明確定尺寸的特別有利的特點，可知道處理的冶金產品的粗糙度對液流的特性具有影響，因此對在離開鍍槽時沉積的鍍層的厚度有影響。最好所用的模型是Karmann-Nikuradze模型。在流體動力學專業已經廣泛試驗的這一模型使人們可特別從列線圖的斜線知道按照產品的粗糙度及液流的雷諾數所用的摩擦係數。更一般地說，對精確地了解液流要考慮流體動力學稱為「表面效應定律」(正比於輸送壓力的損失)，另外即使在光滑冶金產品的情形下，由於如下面可見，表面效應定律相當程度地影響在直接接近塗覆冶金產品的液流性能。
下面說明確定一個水平鍍槽尺寸的實例，該槽設有出口通道，一個產生沿軸向滑動的交流磁場的感應單元設置在繞著該出口通道，該鍍槽更具體地是用來處理光滑導線或如混凝土增強鋼筋的粗圓截面，下面通過
本發明的非限制性實例，附圖中圖1是鍍槽、它的出口通道，感應單元及處理的鋼筋的縱向剖面圖；圖2是一個曲線圖，一方面示出沉積在具有一定厚度及直徑的混凝土增強鋼筋上鋅的厚度與它通過鍍槽的速度的函數關係，另一方面示出熔融的鋅滲入所述的鍍槽的出口通道裡面的長度。
在圖1所示的鍍鋅槽1具有兩個孔，一進口孔2與一出口孔3，它們與要鍍鋅的冶金產品4穿過的軌跡對齊；在所示的實例中，該產品4是一個光滑的鋼絲或混凝土增強鋼筋，在其表面或多或少規則地分布著凹槽。該鍍鋅槽1是水平放置的，設在一組清理裝置和例如感應加熱的加熱裝置的下遊，以及在由例如水進行冷卻的冷卻裝置的下遊，為了不使這裡要說明的鍍鋅及鍍抹裝置模糊，這些經典的前處理及後處理單元未示出。
鍍鋅槽1盛裝用來鍍覆產品的液槽，最好是盛鋅、銅、鋁和它們的常用合金的熔融金屬或合金(因此液槽可含有低含量的鉛等)。由於水平安排，鍍槽1的進口2和出口孔3必須設有密封裝置防止液體從進出口孔2，3流出；在所示的情況下，冶金產品4是圓柱形的，選擇使用多相磁場線圈5，6，線圈設置成分別繞著鍍槽1的進口和出口通道7，8，以便以線性同步電機的方式，對傾向流出所述的進出口通道7，8的液體導電產品施加一磁性的背壓；通道7，8的橫向尺寸計算成冶金產品4的直徑、其相對的磁導率(對鋼言在20這一數量級)，及在感應單元5，6的線圈中電流產生的滑動磁場的強度的函數即，在分離產品4和通道7.8內壁的縱向環形空間內，磁力線基本上與產品4的軸向位移垂直。在處理非圓形截面(如平板，條或其它剖面)的柱形產品時，人們也設法產生與該幾何圖形相應的環形空間橫交的滑動磁場，在磁板或風扇的幫助下它們使磁場成為要求的形狀就可實現上述要求。另外，由於人們通常滿足產生低頻的滑動磁場，典型地低於100赫，最好為50赫，例如在磁板中帶來的磁損耗保持比較低。
已知鍍鋅法要求把液態鍍覆產品連續地供入鍍槽1中，補償已沉積在穿過鍍覆產品的冶金產品4上的塗覆產品，設一個供液通道9(在所示的情況下是垂直的)把液體塗覆產品供應源與鍍槽1連接起來，使得由於這種供料造成的流體動力的紊亂儘可能小，按照本發明的一個有利的特點，可相對鍍槽1的兩個進出口7，8選擇中部作為所述的供液通道9的嘴部。在鍍槽1上還設有一平衡通道10，垂直地設在中部位置，例如與供液通道9的位置相應，液態鍍覆產品可充入其中到一個高度使得操作者可精確地了解鍍槽中的等靜壓。另外，在平衡通道10中的槽液柱的自由表面通常與保護氣體接觸，在上升的情形下，保護氣體的壓力可通過通常的壓力裝置改變。這樣，整個鍍鋅裝置最好保持在控制的氣氛下，對本專業技術人員而言，由於冶金學的原因，該氣氛最好是中性的或稍微還原性的。
另一方面，如上所述，在鍍槽1的中部區和出口通道7之間的過渡區11是一收斂管，它可以限制通過鍍槽1的這部分的液態產品的紊流的危險。
按照本發明，首先提到的問題是確定出口處多相感應線圈6的尺寸，使得密封作用可存在在鍍槽1的出口孔3，然後確定裝置的所有的其它參數使得可得到要求的塗抹作用。下面討論本發明的這兩方面。
1.密封問題處理密封問題，如上所述要求了解對鍍槽1的出口通道8中鍍覆液體的平衡彎月面(或自由表面)上加的總的液壓，了解總的壓力然後允許計算對保持鍍覆液體的自由表面離開鍍槽1的出口通道8一定的水平所必須的單位體積的洛倫茲力(按照上述的原理)。
由於與要處理的冶金產品4的橫向尺寸比較，鍍槽1的橫向尺寸通常不太重要，需要把鍍槽1中的液流處理成設在產品4和鍍槽1的內壁之間的環形空間中的軸對稱的庫氏流(Couette flow)。對這一問題類似的應用的規則表明環形流與相互隔開四倍於環形空間的距離的兩平板之間的同樣液體的流動相似(這一點下面要說明)，其中一塊板確切地以通過鍍槽1的冶金產品的移動速度移動。
當然，還必須進行模擬的庫氏計算(Couette calculatiow)以了解進入塗覆液體的鍍槽1的出口通道8的物理流動狀態。
1.1。為了密封鍍槽要補償的總壓力的計算總壓力是下面分壓的總和在鍍槽1的中心部分的等靜分壓P(iso｝該值可由經典的阿基米德公式得出，也就是由液體(熔融鋅)的密度、由於重力和在鍍槽1的壁和產品中之間液的高度造成的加速度來計算；對於熔融鋅在450°，鋅的高度為2cm的液柱，該第一分壓值為1350Pa(或通用單位為135毫巴)。應注意通過供液通道9的鍍槽1的供液壓力和總的與鋅液在平衡通道10中的高度造成的壓力平衡。
——來自上遊密封裝置(也就是裝在繞著鍍槽1的進口通道7的多相感應線圈5)的分壓；假定該壓力剛好與進口孔2處的慣性力平衡(這一點在所有情況下都是正確的)，由於該下遊壓力事實上影響在平衡通道10中塗覆液柱的高度。
——由於塗覆液體被穿過鍍槽1的中部的冶金產品4帶動而造成的分壓Pc。
——由於塗覆液體被穿過鍍槽1的出口通道的冶金產品4帶動而造成的分壓Pi。
按照本發明，由於冶金產品帶動而造成的這兩個分壓可以類似的庫氏流(Couette flow)計算，考慮鍍槽1中部區的長度，滲入鋅的出口通道8的長度，在鍍槽1的中部區及出口通道8中的單位長度的負載損失。
a.使用的鍍槽1的長度選擇鍍槽的長度對靠近冶金產品4的液體流的性能有影響層流，稍些紊流或紊流。計算包括選擇的鍍槽長度及事後的修改，其小於鍍槽1中的臨界庫氏長度(Couette lengfh)。按照圖示的鍍槽1的幾何形狀，它相對於中部供液區對稱，事實上在計算中用的長度為鍍槽的半長Lc，這裡取為25cm。
b.在鍍槽的中部區的單位長度的負載損失每單位長度的負載損失傳統上與單位表面的摩擦力聯繫。在考慮軸對稱的鍍槽的情形下，該關係簡單表達成冶金產品4及鍍槽1內壁間環形空間的液壓直徑，塗覆液體的密度，流速的平方及負載損失係數的函數，該負載損失係數本身與取決於表面粗糙度及作為靠近冶金產品4的液流特點的雷諾數(也就是最終與表面效應定律有關)的總摩擦係數成正比。
b1.在計算中用的液壓直徑對兩平板間的紊流的庫氏液流的速度分布的純的液壓分析使操作者可很方便地計算出在環形通道計算中用的液壓直徑等於環形間距的四倍。應該注意假定液流是紊流的因為對靠近以相當高的速度(也就是Vb＝1m/s)移動的冶金產品4的液壓雷諾數近似的計算表明液流狀態確實是紊流的。
典型地，鍍槽1幾乎從頭到尾是圓柱形的，其直徑Tc幾乎是恆定的，在下面的計算實例中取為等於40mm。
在槽中處理的冶金產品4的直逕取為10mm，這樣環形空間e。等於15mm，在鍍槽1的中部區的液壓直徑Dhe為60mm。
b2.表面效應定律在建立液流的具有一定粗糙度的環形通道中，其雷諾數是已知的，還已知負載損失係數與總摩擦係數CF成正比，該係數可通過公式或Kerman-NiKuradze列線圖求出；這些公式對整個光滑表面同樣有效。
——液壓雷諾數Rec計算成液壓直徑Dhc，流速Vb(對平均液流速度其是最大)，及在考慮的溫度(在450°的等級)鋅的運動粘度的函數。發現Rec＝120,000意味著液流是稍微紊流的。
——冶金產品4的表面的等效的均勻粗糙度對10mm直徑的混凝土增強鋼筋取為等於0.35mm。
——從Ksrman-NiKuradze列線圖求出總摩擦係數CfC＝0.0083，其可以用來計算鍍槽1的中部區域的負載損失係數。
C.由於鍍槽中部區域冶金產品帶動而造成的分壓該分壓Pc等於鍍槽長度的一半Lc乘以預先計算的負載損失係數。該值為Pc＝190Pa(或19毫巴)。
d.由於滲入鋅的鍍槽的出口通道8的部分中冶金產品帶動而造成的分壓該分壓Pi等於鋅在通道8中的長度Li乘以流入通道8中的液流的負載損失係數。
計算該後一個係數的原理與上面計算鍍槽1的中部區負載的損失係數一樣，唯一的不同在計算中加進的數值不一樣。
在這方面，計算液壓雷諾數Rei為在冶金產品4和出口通道8的內壁之間的環形通道的液壓直徑DHi的函數，通道8的直徑Tf等於16mm，得到環形空間ei等於3mm，因此DHi等於12mm。在這些條件下，Rei的值為約24000。
由於冶金產品4表面的等效的均勻粗糙度當然仍然是同樣的，Karmm-Nikuradze列線圖球得總摩擦係數CFc＝0.0146。
由於，事先Li是未知的，操作者先計算在出口通道8中的冶金產品帶動的壓力梯度，其等於12900Pa/m，然後寫下在離開鍍槽的出口的彎曲面處的壓力平衡。
1.2，計算在鍍槽1中保持鋅的緩動所要求的洛倫茲力事先計算的壓力的總和(也就是Piso＋Pc＋Pi)必須由在鍍槽1的出口的多相感應線圈6產生的橫向滑動磁場在鋅液中產生的單位體積的磁壓Pm平衡。
已知磁壓Pm等於在考慮的溫度時鋅的導電率，有效電感Beff的平方，磁場作用長度Li，及考慮感應線圈6的幾何形狀的係數Vm的乘積。如果選定一磁極的半節距為7cm，激磁頻率為50Hz，——這兩個值給滑動磁場提供軸向位移速度，有時稱為牽拉速度——有效電感Berf選定等於0.07泰斯勒，在鍍槽內保持鋅的緩動需要的磁壓梯度為87000N/m3。
然後可計算長度Li，可證實該值低於庫氏長度(Couettelengfh)。在上述情形，得出Li＝2.1cm，這表示鋅只滲入出口通道8中的小範圍，因為由磁極的半節距得出的感應線圈6的長度等於28cm。
一般說，總是安排鍍覆液體不滲入超過感應線圈6的一半。長度，條件可簡單地滿足——或由調整產生有效電感Berf的交流電的激磁頻率，——或調整交流電的強度。
2，塗抹問題沉積在冶金產品4上的厚度通常以兩階段計算，——在滲入鋅的出口通道8的區域內(或在長度li上)，每單位磁源體積Vm的力可與重力相比較；因此可接受從Sandan和Lev-itch模式得出的結果，可用在出口通道8的區域，而Landau和Lev-itch模型是發展出來為了知道從水平液池中垂直抽出的平板帶動的厚度。
——在液池的平衡彎月面後的出口通道8的部分中，滑動的橫交的磁場作用在液膜上並使它變薄，在所述彎月面的液膜的厚度等於預先通過Landau和Levitch模型計算所預測的值。
2.由Landau和Levitch模型給出的液膜的厚度。
使用複合公式(可在上述參考文獻中找到)，該模型考慮了液體(在這情況下是在450℃下的熔融鋅)的表面張力，其紊流的動力學粘度(與總的摩擦係數CFi成正比)，產品4的速度Vb和在鋅中發展的每單位體積的力的強度，見剛在聯繫密封問題中計算的。
在計算由該模型給出的厚度時，可觀察到它與單位體積磁源力的強度的平方根成反比；該結果表明可以相當精細地改變所考慮的厚度，只要通過增加或減少單位體積的力的強度，主要通過使用有效磁感Beff的強度。修改彎月面在出口通道8中的位置在Beff值的範圍內是可以的，按照上述標準，鍍覆液體並不滲入出口通道8到超出沿著感應線圈6的一半。該標準粗略地與上面的相符，根據該標準Li不超過在鍍槽1的出口通道8中液流的庫氏長度，也就是說，所述的流保持稍微成紊流；如果這些標準中的一個沒觀察到，紊流使Landau和Levitch模型完全不適合。
2.2，有效磁塗抹長度有效磁塗抹長度被限定成出口通道8的殘餘長度，該長度位於鍍槽平衡彎月面後面，並且橫交的滑動磁場在一個位置作用在其上。
但是通過這些措施對厚度進行調整的可能性減小了，因為鍍鋅槽1和感應線圈6的所有特點都已經固定。可以通過計算在粗製的冶金產品4的表面上液膜的「自由表面」的液流可進行直到出口8的下遊端發生的液膜的變薄的計算。事實上，在大多數情況下變薄保持忽略不計。
當計算塗抹時，一般說來是正確的實用的近似法包括只考慮由Landau和Levitch模型給出的液膜厚度。
3.概括
鍍鋅槽1及在出口的感應線圈的尺寸確定首先以決於要用選定的熔融金屬塗覆的冶金產品的尺寸及可能的粗糙度。隨後感應線圈6的幾何尺寸要設成使得與冶金產品4的表面接近，所產生的磁場是橫交的並可滑動的。對於冶金產品4通過鍍槽1的寬的速度範圍Vb，要求出有效磁感Beff的頻率、磁性節距及強度，該磁感Beff是適當地用來平衡在感應線圈6的第一半部下面的壓力。因此磁漏損並不會成為太大，在定尺寸方面附加的規則包括取間隙使得磁的半節距與所述的間距的比例不大於3；這限制了一係數，就是稱為有效磁感Beff和感應線圈6產生的磁感Bo之間的「隔層係數」(cas-ing coefficient)，而感應線圈產生的磁感由Byot和Savard定律求出，並與感應線圈6的繞組的幾何尺寸相應。隨後用Landau和Levitch模型計算與各選定的速度Vb相應的冶金產品4上沉積的厚度。也可以在同一圖上示出長度Li(塗覆液體沿著該長度滲入鍍槽1的出口通道8中)。與上述給出的實例相應的曲線圖示於圖2。
在垂直安排的鍍鋅裝置中上面大多數結果仍是有效的。
權利要求
1.一種確定鍍槽尺寸的方法，所述的鍍槽在冶金產品已通過鍍槽中塗覆液池後的出口側設有至少一個密封裝置和/或塗抹裝置，所述的裝置最好是一設在該端頭的感應單元，繞在鍍槽的出口通道以便在所述的產品表面產生一橫交的，變化的及滑動的電磁場，其特徵在於包括主要從所述的鍍槽的橫向尺寸，其軸向長度，秘述產品的橫向截面，其速度，所述的塗覆液體的動力學粘度，它在槽中的壓力鍍槽出口通道的橫向尺寸，滑動電磁場的位移速度，其在所述液體中的強度，及最後是代表冶金產品可能的粗糙度的參數進行計算及修改，其條件是在該條件下與塗覆液體在鍍槽中及其出口通道中的液流相應的庫氏長度保持低於會使所述的流動成為紊流的臨界值。
2.按照權利要求1的確定鍍槽尺寸的方法，其特徵在於在鍍槽進口到出口通道液流的層流或紊流邊界層的厚度保持低於一極限值，超過該值不再可能控制其增量。
3.按照上述權利要求之一的確定鍍槽尺寸的方法，其特徵在於在要處理的冶金產品上沉積的鍍層厚度作為冶金產品通過鍍槽速度的函數，由類似於在Landan和Levitch的流體動力學模型中用的公式求出。
4.按照上述權利要求中任一項的確定鍍槽尺寸的方法，其特下在於在計算沉積的厚度時通過應用直接鄰近要塗覆的冶金產品的液流的表面效應定律考慮要處理的冶金產品的可能的粗糙度。
5.按照上述權利要求中任一項的確定鍍槽尺寸的方法，其特徵在於所述的考慮的表面效應定律是Karmann-Nikuradze定律。
6.按照上述權利要求中任一項的確定鍍槽尺寸的方法，其特徵在於在使用多相線圈(6)的形式的感應單元的情形下，產生有效電感(Beff)的交流電的強度調整成使得塗覆的液體不會滲入超出感應線圈(6)的一半長度，該線圈(6)繞著鍍槽(1)的出口通道(8)。
7.按照權利要求1-5中任一項的確定鍍槽尺寸的方法，其特徵在於在使用多相線圈(6)的形式的感應單元的情形下，產生有效電感(Beff)的交流電激磁頻率調整成使得塗覆的液體不會滲入超出感應線圈(6)的一半長度，該線圈(6)繞著鍍槽(1)的出口通道(8)。
8.按照上述權利要求任一項的確定鍍槽尺寸的方法，其特徵在於所述的多相線圈(6)的間隙選定成使得磁性的半節距與所述的間隙之比不大於3。
全文摘要
本發明涉及確定鍍槽尺寸的方法，該鍍槽設有磁性塗抹要鍍鋅的冶金產品的裝置，特別用在連續的鍍鋅過程的範圍中。所述的裝置最好是一設在該端頭的感應單元，繞在鍍槽的出口通道以便在所述的產品表面產生一橫交的，變化的及滑動的電磁場，其特徵在於包括主要從所述的鍍槽的橫向尺寸，其軸向長度，所述產品的橫向截面，其速度，所述的塗覆液體的動力學粘度，它在槽中的壓力鍍槽出口通道的橫向尺寸，滑動電磁場的位移速度，其在所述液體中的強度，及最後是代表冶金產品可能的粗糙度的參數進行計算及修改，其條件是在該條件下與塗覆液體的鍍槽中及其出口通道中的液流相應的庫氏長度保持低於會使所述的流動成為紊流的臨界值。
文檔編號C23C2/14GK1133618SQ9419384
公開日1996年10月16日 申請日期1994年7月20日 優先權日1993年1月20日
發明者喬斯·德羅, 傑拉爾德·桑切斯 申請人:德羅工藝公司