DE68906486T2

DE68906486T2 - Abstreifdüse.

Info

Publication number: DE68906486T2
Application number: DE89308343T
Authority: DE
Inventors: Malcolm Allan Robertson
Original assignee: Australian Wire Industries Pty Ltd
Current assignee: Australian Wire Industries Pty Ltd
Priority date: 1988-08-24
Filing date: 1989-08-17
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2009-08-18
Also published as: CA1332216C; ATE89332T1; PT91517A; IN174962B; NO180646C; ZA896283B; US5066519A; NO893399L; NZ230396A; JPH02101152A; CN1022052C; CN1040629A; KR900002849A; NO893399D0; KR0128161B1; EP0357297A1; JP2836854B2; DE68906486D1; AU621142B2; NO180646B

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer verbesserten Strahlabstreifdüse zum Strahlabstreifen von metallischen Fäden aus einem Material, welches in einem Flüssigbad tauchbeschichtet ist, sowie mit einer Vorrichtung und einem Verfahren unter Einsatz einer derartigen Strahlabstreifdüse.
Wenn Fäden bzw. Filamente aus einem Material, wie ein Metalldraht oder ein Band beispielsweise in schmelzflüssigem Zink, Aluminium oder ihren Legierungen tauchbeschichtet wird, ist es im allgemeinen erforderlich, überschüssiges Überzugsmaterial von der Oberfläche des Fadens abzustreifen. Es gibt eine Anzahl von bekannten Möglichkeiten hierfür, von denen eine allgemein als Gasstrahlabstreifen bezeichnet wird. Bei dem Gasstrahlabstreifverfahren wird bewirkt, daß ein Gasstrom auf den Faden trifft, um das überschüssige Uberzugsmaterial hiervon abzustreifen. Typische Strahlabstreifvorrichtungen und -düsen hierfür sind in den folgenden Patentbeschreibungen angegeben:
U.S. 2,194,565
3,060,889
3,270,364
3,611,986
3,707,400
3,736,174
4,287,238
Australien 458,892
537,944
539,396
544,277
EP-A- 0038975
Beim Beschichten von Fäden mit Hilfe der bekannten Gasstrahlabstreifverfahren und insbesondere beim Beschichten von einem eisenhaltigen Draht mit schmelzflüssigen Metallen, wie Zink, Aluminium oder ihre Legierungen, treten mehrere Schwierigkeiten auf.
Für ein ebenes Material, wie ein Metallblech, ist das Gasstrahlabstreifen wirksam zum Beeinflussen der Dicke des Überzugmetalls auf dem Material und zum Erzeugen einer gleichmäßigen und glatten Endoberfläche. Für winklige Fäden, wie Drähte mit einem kreisförmigen und nichtkreisförmigen Querschnitt, einem rohrförmigen Material und einem schmalen Streifen bereitet die Geometrie des abzustreifenden Materials Schwierigkeiten, welche bei einem ebenen Material nicht auftreten. Metalloxide bilden sich auf dem Faden unterhalb des Abstreifbereiches und bilden einen Ring oder ein Band um den vollständigen Außenumfang des Fadens. Periodisch kann der Aufbau des Oxids ausreichen, daß der Überzug platzt, wenn der Gasstrahl darüberstreicht, was auf den kleinen Umfang des Fadens zurückzuführen ist, wobei sich die Ringe oder Bänder aus Überzugsmaterial auf dem Faden bilden, was unerwünscht ist. Die Erfindung zielt darauf ab, diese Schwierigkeiten zu überwinden.
Eine Anzahl von üblichen Gasstrahlabstreifverfahren haben diese Schwierigkeit dadurch überwunden, daß der Faden in einer Abdeckung umschlossen wird, welche eine vollständige Schutzatmosphäre für den Faden dazwischen bereitstellt, wenn dieser das Metallbad verläßt und wenn dieser überstrichen wird, wie dies in US-A-3,707,400 und US-A-4,287,238 sowie EP-A-0 038 975 angegeben ist.
Eine Schwierigkeit bei dem in US-A-3,707,400 angegebenen Verfahren ist darin zu sehen, daß es schwierig oder unmöglich ist, die Dicke des Überzugmetalles auf dem Faden dadurch zu beeinflussen, daß die Menge des in die Gasstrahlabstreifdüse eintretenden Gases eingestellt und verändert wird. Um die Überzugsdicke zu verändern, ohne eine Düse mit anderen Abmessungen einzusetzen, ist es erforderlich, die Durchlaufgeschwindigkeit des Fadens direkt proportional zur geforderten Dicke des Überzugs zu verändern, d.h. eine kleinere Überzugsdicke macht kleinere Durchlaufgeschwindigkeiten erforderlich, und größere Überzugsdicken machen grössere Durchlaufgeschwindigkeiten erforderlich. Dieses Erfordernis, die Durchlaufgeschwindigkeit des Fadens zu verändern, um eine gewünschte Überzugsdicke zu erreichen, ist unerwünscht, da hierdurch ein effizientes Arbeiten der weiteren Teile einer Galvanisierungsstraße, beispielsweise die Wärmebehandlungs- und Reinigungsteile, behindert werden und sich die Menge des erzeugten Drahtes verändert.
Eine Schwierigkeit bei dem in US-A-4,287,238 und EP-A-0 038 975 angegebenen Verfahrens ist darin zu sehen, daß Spritzer des Überzugsmaterials auf der Oberfläche der Drahtöffnung der Düse insbesondere bei höheren Abstreifgasdrücken und Fadengeschwindigkeiten sich bilden. Diese Spritzer, welche von dem Faden mit Hilfe der Abstreifwirkung entfernt werden müssen, stellen ein Problem dar, da sie sich schnell auf der Oberfläche des Drahts in der Düse und den Gasöffnungen aufbauen und eventuell in Kontakt mit dem Faden kommen, in Wechselwirkung mit der effektiven Abstreifwirkung des Gases treten und bewirken, daß Oberflächenmängel an dem Filament sich ergeben. Eine weitere Schwierigkeit bei diesem Verfahren sind die relativ großen Mengen des verbrauchten Gases, so daß es wirtschaftlicher ist, alternative Abstreifverfahren, wie das Abstreifen mit einem Kissen, einzusetzen, bei dem der Faden körperlich mittels Asbest oder ähnlichen Materialien abgestreift wird, oder daß ein Verfahren eingesetzt wird, welches in US-A-3,892,894 angegeben ist.
Eine weitere Schwierigkeit bei dem Verfahren nach der US-A-4,287,238 ist in den relativ großen Gesamtabmessungen der Abstreifvorrichtung zu sehen. Diese Gesamtabmessungen bedeuten, daß die Drähte am Austrittsende des heißen Metalltauchbades weiter entfernt sein müssen als dies eigentlich der Fall wäre, und daher können weniger Drähte behandelt werden, wodurch sich die Produktivität vermindert. Eine Abwandlung dieses Verfahrens, wie sie in der australischen Patentanmeldung 539 396 angegeben ist, bei der das Gasstrahlabstreifen ohne eine Schutzabdeckung erfolgt, bringt die Schwierigkeiten mit sich, die vorstehend im Zusammenhang mit dem Verfahren nach US-A-4,287,238 erläutert wurden. Zusätzlich ergibt sich die Schwierigkeit von dicken Überzugsringen, die auf dem Faden nach dem Abstreifen zurückbleiben, wie dies voranstehend angegeben ist. Die Erfindung befaßt sich mit der Überwindung der vorstehend genannten Schwierigkeiten bei den bekannten Gasstrahlabstreifverfahren und -vorrichtungen, welche zur Durchführung hierzu eingesetzt werden.
In US-A-3,736,174 ist eine Gasstrahlabstreifdüse angegeben, welche eine Mehrzahl von Gasströmen hat, welche bewirken, daß diese aufeinandertreffen, bevor sie auf die abzustreifenden Filamente treffen. Diese Auslegung ermöglicht, daß der Auftreffwinkel des Gases auf dem Faden verändert werden kann. Während Teile der Düse eine gewisse Ähnlichkeit mit der Düse nach der Erfindung haben, zeigt jedoch die Düse nach dieser Anmeldung insgesamt gesehen nicht die körperliche Auslegung, wodurch man die erwünschten Qualitäten der Düse nach der Erfindung erhält.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Gasstrahlabstreifdüse der allgemeinen Bauart, die in EP-A-0038975 und US-A-4,287, 238 angegeben ist, und dIe im einleitenden Teil des Patentanspruchs 1 beschrieben ist.
Nach der Erfindung zeichnet sich die Gasstrahlabstreifdüse durch die Merkmale des Patentanspruches 1 aus.
Gemäß einem zweiten Lösungsgedanken nach der Erfindung wird eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen eines Films auf einem Metallfaden mittels Tauchbeschichten und zum Beeinflussen der Dicke des Films angegeben, wie dies im Patentanspruch 17 angegeben ist.
Gemäß einem weiteren Lösungsgedanken nach der Erfindung wird ein Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen eines Films auf einem Metallfaden mittels Tauchüberziehen und zum Beeinflussen der Dicke des Films nach Anspruch 20 bereitgestellt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung bringen diese in Verbindung mit dem Einsatz mit einem Zink, Aluminium oder Aluminium/Zink-Legierungsüberzug von eisenhaltigen Fäden, die folgenden Vorteile gegenüber dem Stand der Technik mit sich:
(1) Die Abstreifwirkung der Düse nach der Erfindung ist beträchtlich besser als bei den Auslegungen üblicher Art, woraus resultiert, daß man einen wesentlich niedrigeren Abstreifgasdruck und ein kleineres Volumen für ein gegebenes Metallüberzugsgewicht benötigt. Da das Abstreifgas eine ganz bedeutende Einflußgröße für die Gesamtbetriebskosten darstellt, ist dieser Vorteil äußerst bedeutsam.
2) Das Verhindern von dicken Überzugsringen auf dem Faden im Anschluß an den Abstreifvorgang unter Einsatz der Düse nach der Erfindung macht diese insbesondere bei niedrigen Überzugsgeschwindigkeiten und größeren Überzugsdicken überlegen, wenn der Abstreifgasdruck niedrig ist.
3) Das Verspritzen von Zink auf der Oberfläche der Drahtöffnung der Düse und der Gasöffnung wird vermieden.
4) Der Zusammenhang zwischen dem Abstreifgasdruck und der Überzugsdicke auf dem Faden unter Einsatz der Düse nach der Erfindung ist derart, daß die Überzugsdicke direkt steuerbar und einstellbar ist, indem der Gasdruck verändert wird, wodurch man einen hohen Genauigkeitsgrad und eine Präzision bei dieser Einstellung erhält.
5) Da die Düse nach der Erfindung eine im Durchmesser klein bemessene Drahtöffnung hat, reicht eine Gasdurchgangslänge aus, welche eine gleichmäßige Verteilung des Gases um die Gasöffnung gestattet, und man benötigt keine Schutzabdeckung oder -kammer, wodurch die Gesamtabmessungen der Düse beträchtlich kleiner werden.
Der in der Beschreibung angegebene Begriff "Faden" ist so gewählt, daß hierunter ein Draht zu verstehen ist, welcher sowohl im Querschnitt kreisförmig als auch nichtkreisförmig ausgebildet sein kann, daß hierunter ein schmales Bandmaterial zu verstehen ist, welches eine Breite von nicht mehr als dem 10-fachen seiner Dicke hat, oder ein rohrförmiges Material hierunter zu verstehen ist. Der nichtkreisförmige Draht kann im Querschnitt winkelförmig ausgebildet sein. Die Erfindung wird nachstehend prinzipiell unter Bezugnahme auf kreisförmige Drähte näher erläutert. Es ist jedoch hervorzuheben, daß die Erfindung auch bei nichtkreisförmigen Drähten oder dem vorstehend angegebenen Bandmaterial zur Anwendung kommen kann.
Der in der Beschreibung verwendete Begriff "Bewegungsrichtung des Gases, welches den Gasdurchgang verläßt" kann in vielen Anwendungsfällen als gedachte Mittellinie betrachtet werden, welche zwischen der oberen Fläche des unteren, ringförmigen Teils und der unteren Fläche des oberen, ringförmigen Teils gebildet wird, wenn man im Radialschnitt durch die Düse hierauf blickt. Die Form des Gasdurchganges ist vorzugsweise derart gewählt, daß die untere Fläche des oberen Teils und die obere Fläche des unteren Teils in Richtung auf die Gasöffnung zu konvergierend verlaufen. Um das Gas in einem speziellen Winkel zu richten, sind die Oberflächen in der Nähe der Gasöffnung vorzugsweise symmetrisch ausgelegt, wenn man dies im Radialschnitt sieht, und zwar um eine lineare gedachte Mittellinie durch den Gasdurchgang, welche unter einem Winkel in der gewünschten Richtung vorgesehen ist. Wenn die Linie nicht-linear ist, so kann es erwünscht sein, tatsächlich die Bewegungsrichtung des Gases zu messen, wenn dieses die Gasleitung bzw. den Gasdurchgang verläßt. Wenn der Gasdurchgang im Innern durch ein zusätzliches, ringförmiges Formteil oder Formteile dieser Art unterteilt ist, um eine Mehrzahl von Gasdurchgängen zu bilden, von denen aus das Gas austritt und die Strahlen aufeinandertreffen, wie dies in US-A-3,736 174 angegeben ist, ist die Bewegungsrichtung des Gases die Richtung, die man erhält, nachdem die Gasströme auf diese Weise aufeinandergetroffen sind. Wenn die Bewegungsrichtung des Gasstromes senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fadens ist, dann ist der Winkel x 0º. Wenn die Bewegungsrichtung des Gases entgegen der Bewegungsrichtung des Fadens gerichtet ist, dann hat der Winkel x einen positiven Wert, während dann, wenn die Bewegungsrichtung des Gases in die gleiche Richtung wie die Bewegungsrichtung des Fadens gerichtet ist, der Winkel x einen negativen Wert hat. Der Gasdurchgang richtet vorzugsweise Gas von der Gasöffnung unter einem Winkel im Bereich von ±60º zu einer Ebene senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fadens, vorzugsweise im Bereich von -60º bis -30º und insbesondere in einem Bereich von -45º bis 0º.
Die oberen und unteren Teile der Düse umfassen jeweils eine obere und eine untere Fläche, welche an einem im wesentlichen scharfen, ringförmigen Rand aufeinandertreffen. Der Begriff ein im wesentlichen scharfer, ringförmiger Rand" wird genutzt, um einen Rand zu verdeutlichen, welcher durch zwei Flächen gebildet wird, die sich entlang einer Linie treffen, oder hierunter Verhältnisse zu verstehen sind, bei denen der Rand kegelstumpfförmig ausgebildet ist, so daß er eine Dicke von nicht mehr als etwa 3 mm, vorzugsweise von nicht mehr als 2 mm hat, oder mit einem Radius von nicht mehr als etwa 2 mm, vorzugsweise nicht mehr als 1 mm abgerundet ist. Der Winkel zwischen der unteren Fläche des unteren Düsenteils und der Bewegungsrichtung des Gases, welches den Gasdurchgang verläßt, muß kleiner als (70+x)º sein. Dieser eingeschlossene Winkel des unteren ringförmigen Teils ist vorzugsweise kleiner als 70º, und insbesondere kleiner als 50º und im speziellen kleiner als 40º. Der Winkel zwischen der oberen Fläche des oberen Düsenteils und der Bewegungsrichtung des Gases, welches den Gasdurchgang verläßt, muß kleiner als (80-x)º sein. Der eingeschlossene Winkel des oberen, ringförmigen Teils ist vorzugsweise kleiner als 80º, insbesondere kleiner als 50º und im speziellen kleiner als 40º.
Die benachbarten Flächen der oberen und unteren Teile, d.h. die untere Fläche des oberen Teils und die obere Fläche des unteren Teils-bilden zwischeneinander den Gasdurchgang, welcher in der Gasöffnung endet. Die Gasöffnung wird somit zwischen den ringförmigen Rändern der oberen und unteren Teile der Düse gebildet. Der Gasdurchgang ist mit einer Quelle eines geeigneten Strahlabstreifgases, wie Luft oder Stickstoff, verbunden, Der Gasdurchgang umfaßt vorzugsweise einen kreisförmigen Ablenkring, um eine Verengung im Gasdurchgang zu haben, welche derart ausgelegt ist, daß sie hergestellt ist, daß man einen gleichmäßigen Gasdruck um die Gasöffnung hat. Vorzugsweise sind mehrere Gasversorgungsquellen in gleichmäßigen Abständen um die Düse angeordnet, um die Gasverteilung um die Gasöffnung zu verbessern. Es ist äußerst erwünscht, daß die Länge des Gasdurchganges in radialer Richtung so ausreichend ausgelegt ist, daß man eine gleichmäßige Verteilung des Gases um die Gasöffnung erhält. Der Gasdurchgang ist vorzugsweise derart ausgelegt, daß die untere Fläche des oberen, ringförmigen Teils und die obere Fläche des unteren, ringförmigen Teils konvergierend aufeinander verlaufen, wenn sie sich der Gasöffnung annähern, wenn man im Querschnitt sieht, und diese Annäherung sich auf einen Abstand von wenigstens 2 mm, vorzugsweise auf wenigstens 6 mm unmittelbar der Gasöffnung vorausgehend erfolgt.
Es wird bevorzugt, daß die Düse eine Fadenöffnung hat, welche derart ausgelegt ist, daß sie einen gleichförmigen Zwischenraum zwischen dem Faden und der Fadenöffnung bereitstellt, wobei der Zwischenraum so klein wie möglich im Hinblick auf das Erfordernis ist, daß der Draht nicht in Kontakt mit den Rändern der ringförmigen Formteile kommt. Der Zwischenraum zwischen dem Faden und der Fadenöffnung ist vorzugsweise kleiner als 10 mm und insbesondere kleiner als 17,5 mm und im speziellen kleiner als 4 mm. Diese bevorzugten Drahtöffnungsabstandsabmessungen sind beträchtlich kleiner als jene bei den üblichen Strahlabstreifdüsen. Es hat sich gezeigt, daß der Einsatz von kleineren Drahtöffnungszwischenräumen einen glatten, gleichmäßigen Überzug unter Einsatz einer kleineren Gasmenge ermöglicht. Je kleiner die Querbewegung ist, die der Draht erfahren kann, während er durch die Düse durchgeht, desto kleiner kann der Zwischenraum der Drahtöffnung sein. Eine Drahtführung, durch die der Draht geht und die nur an den Rändern größer hinsichtlich den Abmessungen als der Draht ist, kann eingesetzt werden, um zusätzlich eine Querbewegung des Drahtes zu begrenzen. Diese Führung ist im Metallschmelzenbad untergetaucht und derart ausgerichtet, daß sie vertikal unterhalb der Düsenöffnung und koaxial zu dem Draht ist. Der Einsatz einer derartigen Drahtführung ermöglicht ferner die Verkleinerung der Abmessungen des Zwischenraums zwischen dem Filament und zu der Drahtöffnung der Düse.
Bei bevorzugten Ausführungsformen nach der Erfindung sollte die Höhe der Gasstrahlabstreifdüse oberhalb der Oberfläche der Flüssigkeit im Bad so gering wie möglich sein, um ein Verspritzen der Flüssigkeit bzw. ein Wegspritzen der Flüssigkeit an bzw. von der Oberfläche des Bades zu verhindern. In idealer Weise bildet das aus der Düse austretende Gas einen gleichmäßigen Eindruck oder ein Andrücken auf der Oberfläche der Flüssigkeit im Bad, welche den Faden umgibt, wenn dieser von dem Bad abgezogen wird, ohne daß ein Abspritzen der Flüssigkeit von der Oberfläche des Bades bewirkt wird. Wenn die Düse zu weit oberhalb der Oberfläche des Bades angeordnet ist, wird die Abstreifeffektivität herabgesetzt, und die Oberflächenqualität des Filaments wird schlechter. Bei einer typischen Anwendung der Gasöffnung der Düse hat diese vorzugsweise einen Abstand von der Oberfläche der Flüssigkeit im Bad von 10 bis 200 mm, insbesondere von 15 bis 100 mm.
Die Breite des Gasdurchganges und somit der Gasöffnung kann dadurch verändert werden, daß die Position der oberen und unteren Teile der Düse relativ zueinander in axialer Richtung der Gasstrahlabstreifdüse veränderbar ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung erfolgt diese Einstellung durch eine ineinandergreifende Gewindeverbindung an den oberen und unteren Teilen derart, daß bei einer relativen Verdrehung sich die Breite des Gasdurchganges ändert. Weitere Einrichtungen zum Verändern der Gasöffnungsbreite können eingesetzt werden, wobei beispielsweise ein Teil axial gleitbeweglich relativ zu dem anderen sein kann, oder Abstandsstücke zwischen den oberen und unteren Formteilen der Düse angeordnet werden können.
Nachstehend wird ein Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, in welcher gilt:
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Gasstrahlabstreifdüse nach der Erfindung.
Die Strahlabstreifdüse 10 ist derart ausgelegt daß sie in Verbindung mit dem Galvanisieren eines Stahldrahtes eingesetzt werden kann. Der Draht 25 geht durch ein Zinkschmelzenbad 24 und wird um eine Kufe 28 gezogen und vertikal durch eine Drahtführung 27 gezogen, bevor er durch die Strahlabstreifdüse 10 geht, welche 20 mm oberhalb der Oberfläche des Zinkbades 24 angeordnet ist. Nach dem Durchgang durch die Strahlabstreifdüse 10 wird der galvanisierte Draht mit Hilfe einer üblichen Kühleinrichtung (nicht gezeigt) gekühlt.
Die Strahlabstreifdüse 10 weist ein oberes Düsenteil 11 und ein unteres Düsenteil 12 auf. Jedes Düsenteil 11 und 12 hat eine obere Fläche 13 und 14 jeweils und eine untere Fläche 15 und 16 jeweils. Diese oberen und unteren Flächen treffen sich in zugeordneten, scharfen, kreisförmigen Rändern 17 und 18. Ein Gasdurchgang 19 wird zwischen den Flächen 14 und 15 gebildet, welche in einer ringförmigen Gasöffnung 20 endet. Die Mittellinie zwischen den Flächen 14 und 15 in der Nähe der Gasöffnung liegt in der Horizontalebene senkrecht zum Draht. Der Winkel zwischen der Fläche 13 und der Mittellinie beträgt 35º und der Winkel zwischen der Fläche 16 und der Mittellinie 35º. Der eingeschlossene Winkel zwischen dem Draht 25 und den jeweiligen Flächen beläuft sich auf 55º.
Die oberen und unteren Düsenteile 11 und 12 sind an ihren äußeren Umfangs teilen über eine Gewindeverbindung verbunden und sind über eine Gewindeverbindung mit einem Düsenkörper 21 verbunden. Die Breite des Gasdurchganges 19 kann durch eine relative Verdrehung zwischen dem einen oder beiden Düsenteilen 11 und 12 und dem Körper 21 verändert werden. Der Gasdurchgang 19 steht mit einer Gaskammer 22 in Verbindung, welche zwischen den Düsenteilen 11 und 12 und dem Körper 21 ausgebildet ist. Gaseinlässe 23 in der Düse 10 gehen durch den Körper 21 in die Gaskammer 22. Eine Gasablenkeinrichtung 26 ist in dem Gasdurchgang 19 angeordnet, um einen gleichmäßigen Strom des Abstreifgases von dem Gaseinlaß 23 zu der Gasöffnung 20 sicherzustellen.
Ein Gas, vorzugsweise ein nichtoxidierendes Gas, wie Stickstoff, wird über Gaseinlässe 23 eingeleitet, und von dort aus strömt das Gas durch die Gaskammer 22 in den ringförmigen Gaskanal 19. Das aus dem Gasdurchgang 19 ausströmende Gas trifft auf den Draht 25 und streicht überflüssige Zinkschmelze von dem Draht 25 ab, welcher durch die Strahlabstreifdüse 10 geht.
Bei einem typischen Verfahren nach der Erfindung wurde ein Stahldraht mit einem Durchmesser von 2,50 mm vertikal nach oben durch die Düse 10 mit einer Geschwindigkeit von 60 m/ Minute durchgeführt, nachdem er durch das Zinkbad 24 gegangen ist. Die Gasöffnung 20 war 0,50 mm breit, und der Zwischenraum zwischen den Rändern 17 und 18 der Fadenöffnung und des Drahtes 25 belief sich auf 3,75 mm. Stickstoff wurde als Abstreifgas unter einem Druck von g KPa und einer Strömungsrate von 4,5 m³/h bei STP eingesetzt. Der abgestreifte Draht hatte einen gleichmäßigen Zinküberzug frei von Überzugsringen und anderen Oberflächenmängeln, sowie ein Überzugsgewicht von 281 gm/m². Kein Verspritzen von Zink an der Düse 10 wurde selbst nach vielen Betriebsstunden beobachtet.

Claims

1. Gasstrahl-Abstreifdüse zum Einsatz beim Beeinflussen des mittels Tauchbeschichten eines Metallfadens aufgebrachten Films, welcher durch ein Flüssigmetallbad (24) geht, wobei der Faden (25) ein Draht mit kreisförmigem oder nicht- kreisförmigem Querschnitt, ein schmales Bandmaterial mit einer Breite von nicht mehr als dem 10-fachen seiner Dicke oder ein rohrförmiges Material ist, und wobei die Düse im Gebrauchszustand oberhalb des Flüssigmetallbades angeordnet ist und folgendes hat:

a) ein oberes, ringförmiges Teil (11), welches eine obere, ringförmige, kegelstumpfförmige Fläche (13) und eine untere, ringförmige Fläche (15) hat, welche an einem im wesentlichen scharfen, ringförmigen Rand (17) aufeinandertreffen, wobei ein Rand von zwei sich entlang einer Linie treffenden Flächen gebildet wird oder der kegelstumpfförmig derart ausgebildet ist, daß er eine Dicke von nicht mehr als etwa 3 mm hat oder mit einem Radius von nicht mehr als etwa 2 mm abgerundet ist,

b) ein unteres, ringförmiges Teil (12), welches eine obere, ringförmige Fläche (14), eine untere, ringförmige, kegelstumpfförmige Fläche (16) und einen ringförmigen Rand (18) hat,

c) einen ringförmigen Gasdurchgang (19), welcher zwischen benachbarten, unteren und oberen Flächen (15, 14) der oberen und unteren, ringförmigen Teile (11, 12) jeweils gebildet wird und zwischen den Rändern (17, 18) in einer ringförmigen Gasöffnung (20) endet, und

d) eine Fadenöffnung, durch die der Metallfaden (25) im Einsatzzustand der Düse in eine nach oben weisende Richtung im allgemeinen koinzidierend mit der Achse der ringförmigen Gasöffnung (20) durchgehen soll, wobei die Fadenöffnung von den Rändern (17, 18) und der ringförmigen Gasöffnung (20) gebildet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

e) die oberen und unteren Flächen (14, 16) des unteren, ringförmigen Teils (12) ebenfalls in einem im wesentlichen scharfen, ringförmigen Rand aufeinandertreffen, welcher den Rand (18) aufweist, wobei der Rand von zwei entlang einer Linie aufeinandertreffenden Flächen gebildet wird oder kegelstumpfförmig derart ausgebildet ist, daß er eine Dicke von nicht mehr als 3 mm hat, oder mit einem Radius von nicht mehr als etwa 2 mm abgerundet ist,

f) (i) der eingeschlossene Winkel zwischen der oberen Fläche (13) des oberen, ringförmigen Teils (11) und der Gasbewegungsrichtung, wenn das Gas die Gasöffnung verläßt, wobei die Richtung im allgemeinen einer gedachten Mittellinie entspricht, die zwischen der oberen Fläche (14) des unteren, ringförmigen Teils (12) und der unteren Fläche (15) des oberen, ringförmigen Teils (11) in der Nähe der ringförmigen Gasöffnung (20) gebildet wird, wenn man auf die Düse in einem Radialquerschnitt blickt, kleiner als (80 - x)º ist, und

ii) der eingeschlossene Winkel zwischen der unteren Fläche (16) des unteren ringförmigen Teils (12) und der gedachten Mittellinie kleiner als (70 - x)º ist,

wobei x ein vorbestimmter Winkel für die Gasabstreifdüse (10) ist und der eingeschlossene Winkel zwischen einer Ebene senkrecht zur Achse der ringförmigen Gasöffnung (20) und der gedachten Mittellinie ist,

g) die untere Fläche (16) des unteren, ringförmigen Teils (12) im Einsatzzustand der Düse direkt dem Flüssigbad (24) zugewandt und derart angeordnet ist, daß der minimale, eingeschlossene Winkel zwischen dieser Fläche (16) und der Achse der ringförmigen Gasöffnung (20) wenigstens 20º beträgt und

h) die obere Fläche (13) des oberen, ringförmigen Teils (11) derart angeordnet ist, daß der minimale, eingeschlossene Winkel zwischen der Fläche (13) und der Achse der ringförmigen Gasöffnung (20) wenigstens 10º beträgt.

2. Gasstrahlabstreifdüse nach Anspruch 1, bei der der eingeschlossene Winkel zwischen der oberen Fläche (13) des oberen, ringförmigen Teils (11) und der gedachten Mittellinie kleiner als 800 ist, und bei der der eingeschlossene Winkel zwischen der unteren Fläche (16) des unteren ringförmigen Teils (12) und der gedachten Mittellinie kleiner als 70º ist.

3. Gasstrahlabstreifdüse nach Anspruch 2, bei der der eingeschlossene Winkel des oberen, ringförmigen Teils (11) kleiner als 50º ist.

4. Gasstrahlabstreifdüse nach Anspruch 2, bei der der eingeschlossene Winkel des oberen, ringförmigen Teils (11) kleiner als 40º ist.

5. Gasstrahlabstreifdüse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der der eingeschlossene Winkel des unteren, ringförmigen Teils (12) kleiner als 50º ist.

6. Gasstrahlabstreifdüse nach Anspruch 5, bei der der eingeschlossene Winkel des unteren, ringförmigen Teils (12) kleiner als 40º ist.

7. Gasstrahlabstreifdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Länge des Gasdurchganges (19) in radialer Richtung so ausreichend bemessen ist, daß man eine gleichmäßige Verteilung des Gases um den Faden (25) erhält.

8. Gasstrahlabstreifdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Gasdurchgang (19) derart gewählt ist, daß die untere Fläche (15) des oberen, ringförmigen Teils (11) und die obere Fläche (14) des unteren, ringförmigen Teils (12) konvergierend aufeinander zu verlaufen, wenn sie sich der Gasöffnung (20) annähern, wenn man im Radialschnitt blickt, und diese Annäherung bis zu einem Abstand von wenigstens 2 mm erfolgt.

9. Gasstrahlabstreifdüse nach Anspruch 8, bei der der Abstand wenigstens 6 mm ist.

10. Gasstrahlabstreifdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Gasdurchgang (19) Gas von der Gasöffnung (20) und einem Winkel von +60º bis -60º relativ zu einer Ebene senkrecht zur Achse der Gasöffnung (20) richtet.

11 Gasstrahlabstreifdüse nach den Ansprüchen 1 bis 10, bei der der Gasdurchgang (19) Gas von der Gasöffnung (20) unter einem Winkel von +60º bis -30º relativ zu einer Ebene senkrecht zur Achse der Gasöffnung (20) richtet.

12. Gasstrahlabstreifdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der der Gasdurchgang (19) Gas von der Gasöffnung (20) in einem Winkel von +45º bis 0º relativ zu einer Ebene senkrecht zur Achse der Gasöffnung (20) richtet.

13. Gasstrahlabstreifdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die ringförmigen Ränder (17, 18) der oberen und unteren, ringförmigen Teile (11, 12) derart dimensioniert sind, daß er einen Abstand von dem Faden (25) von weniger als 10 mm haben.

14. Gasstrahlabstreifdüse nach Anspruch 13, bei der der Abstand kleiner als 7,5 mm ist.

15. Gasstrahlabstreifdüse nach Anspruch 13, bei der der Abstand kleiner als 4 mm ist.

16. Gasstrahlabstreifdüse nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Breite des Gasdurchganges (19) dadurch variabel ist, daß ermöglicht wird, daß die relativen Positionen der oberen und unteren, ringförmigen Teile (11, 12) axial zu der Gasstrahlabstreifdüse (10) veränderbar sind.

17. Vorrichtung zum kontinuierlichen Aufbringen eines Films auf einem Metallfaden (25) mittels Tauchbeschichten und zum Beeinflussen der Dicke des Films, welcher aufweist:

(i) ein Flüssigmetallbad (24),

ii) eine Druckgasquelle, und

iii) eine Gasstrahlabstreifdüse (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche oberhalb des Bades (24) angeordnet ist, wobei die untere Fläche (16) des unteren, ringförmigen Teils (12) der Düse direkt zum Bad (24) weist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die Gasöffnung (20) der Düse (1ß) von der Oberfläche der Flüssigkeit im Bad (24) einen Abstand von 10 bis 200 mm hat.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, bei der sich der Abstand auf Größen von 15 bis 100 mm beläuft.

20. Verfahren zum kontinuierlichen Aufbringen eines Films auf einem Metallfaden (25) mittels Tauchbeschichten und zum Beeinflussen der Dicke des Films unter Einsatz einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, welches die folgenden Schritte aufweist:

a) Durchleiten des Fadens durch das Flüssigmetallbad (24) und Herausführen aus demselben in Richtung nach oben, um einen Tauchüberzug aus Metall auf dem Faden (25) aufzubringen,

b) Durchführen des sich nach oben bewegenden, tauchbeschichteten Fadens (25) in kontinuierlicher Weise durch die Fadenöffnung in der ringförmigen Strahlabstreifdüse (10), und

c) Zuführen von Druckgas von der Quelle zu dem ringförmigen Gasdurchgang (19), um einen Gasstrahl zu erzeugen, welcher auf den Faden trifft und diesen überstreicht.

21. Verfahren nach Anspruch 20' bei dem der Metallfaden (25) einen eisenhaltigen Draht mit kreisförmigem Querschnitt bildet und der Flüssigmetallüberzug Zink, Aluminium oder eine Aluminium/Zink-Legierung umfaßt.