用于气体气氛分离的装置和方法与流程

在连续处理材料的领域中，部分气体气氛能够区别于其相邻的气体气氛。该区别可在于不同的气体组成或由工艺产生的蒸气、尘或颗粒，它们可能对气体气氛产生负荷或影响产物。

背景技术：

例如用于钢带的连续热镀锌的设备特别是由贯通退火炉、锌浴(熔池)、用于调节锌涂层厚度的装置和随后的冷却装置组成。钢带在该贯通炉中连续退火，其中贯通炉分为在其中进行不同处理的多个室。在此这些处理包括例如通过钢的重结晶来调节基本材料的所期望的机械性质。其中另外将在预加热区形成的氧化铁还原。在贯通退火炉之后的冷却区中，在保护气(hnx)下将带材冷却至接近熔池温度的温度。保护气应该避免经退火的带材在镀锌之前被氧化，从而显著恶化锌层的附着性。由于不同的处理，所以在室中同样部分地需要不同的气体气氛。包含该保护气体的连接件或在退火炉和锌浴之间的闸被称为风口支管(rüssel)。

在常规的炉风口支管中，连续的带材镀锌设备经常出现锌粉沉淀，尤其当设备中出现振动时大块地落在锌浴上和/或钢带上并由此造成表面缺陷(镀锌缺陷)。已知在锌浴方向上移动的钢带在风口支管中将保护气向下拖动，其中拖动的保护气施加在锌浴表面的锌蒸气上，该锌蒸气在拖动的保护气的上升中在风口支管的冷内壁上冷凝或再升华并作为尘沉积在那里。

从jph07-157853(a)中已知用于在连续带材锌化设备的风口支管中去除锌蒸气的装置。为了去除在锌浴表面产生的锌蒸气，提供具有吹入口(循环口)和垂直向下布置的吸出口的风口支管。在第一实施例中，在面对钢带上侧的风口支管壁中布置单个的吹入口和垂直向下的单个吸出口。相应地在面对钢带下侧的风口支管壁中同样布置单个的吹入口和垂直向下的单个吸出口。在第二实施例中，在风口支管的侧壁上布置单独的吹入口，同时提供垂直向下的两个吸出口，这两个吸出口设计为管中的纵缝，该吸出口穿过风口支管的侧壁并在钢带的上侧和下侧在整个钢带宽度上伸出。然而对于此类实施例不利的是具有或没有锌尘的气体气氛的不足的密封。

从de102012106106a1中已知另一个来自镀锌设备的风口支管区域的例子。在此具有多个吹入口的区域与具有多个吸出口的区域相邻，这些区域至少部分地彼此梳形交错。由此获得上升的锌蒸汽相对于其上的气体气氛相对良好的密封性。然而这样的装置的制造花费相对大且与高的占地需求相关。由于在浸入之前通过密封产生气体气氛中锌蒸气的高饱和，可进一步产生对产品品质的妨碍。

技术实现要素：

因此本发明基于提供可有效避免相邻气体气氛的影响，尤其避免回流的装置和方法的任务。本发明的另外的任务是实现有利的可制造性、更小的占地需求和容易的安装。

通过根据权利要求1的特征的装置来解决此任务，尤其当使用根据权利要求11的特征的方法时。

根据本发明，提出一种用于在闸中分离气体气氛的装置，该装置在闸的横向延伸上，在相对而立的壁上各具有至少一个吹入单元和一个吸出单元，其中直接相对而立地提供吹入单元且将吸出单元布置在材料流动方向下游，其特征在于，所述吹入单元各自至少包括两行缝隙式喷嘴，每行包括多个之间有间隔的缝隙式喷嘴，其中将各行的缝隙式喷嘴彼此错位布置，且其中的间隔比相邻的行的缝隙式喷嘴短，各行的缝隙式喷嘴由此在材料流动方向上重叠，且吹入单元的缝隙式喷嘴各自与相对而立的吹入单元的间隔相对置。因此将吹入单元放在通过闸输送的材料的两侧，优选连续的材料轨道、例如钢带的两侧，其中本发明还可用于输送单件货物(stückgut)。可通过以行布置和行中的间隔来最优地使用缝隙式喷嘴，因为从相邻的缝隙式喷嘴穿出的气流出现的射束扩张(strahlaufweitung)不相反干扰且通过该布置形成封闭的气幕。通过对于对置的吹入单元的缝隙式喷嘴或间隔同样错位布置的、吹入单元的缝隙式喷嘴在闸的中心区域(吹入的气流在此彼此相遇)形成紧密的气幕。由此获得气体气氛的极好分离，即使在材料轨道之外或单件货物之间。

根据本发明的装置的另外实施方案的特征在于，吸出单元具有沿横向延伸设置的主开口，其中主开口与材料流动方向对齐，以产生循环流。因此将主开口放在吹入单元的远侧，由此有利于吹入气体在材料流动方向的携带并进行气体气氛的循环。由此可例如将风口支管中的锌尘单元一并吸出并随后过滤，以获得尽可能“更洁净”的气体气氛。

在本装置的优选实施方案中，吹入单元和吸出单元各自与至少一个用于送入或送出气体的中心管道连接。由此可使流体技术情况在吹入单元和吸出单元的宽度上尽可能保持相同。

在本装置的特别优选的实施方案中，在中心管道的区域中的主开口具有更大的高度。通过这样的设计，将流体比例在宽度上更一致的保持，这改善了吸出效果。

本装置的另外实施方案的特征在于，吸出单元包括垂直于材料流动方向的附加口。此附加口改善闸中的压力比例且减小了吸出单元的开口处的流体速度，这在噪音生成和磨损方面具有优点。

在本装置的实施方案中，缝隙式喷嘴的特征在于，缝隙式喷嘴具有宽度b，行之间的距离a在b≤a≤2*b的范围中，且缝隙式喷嘴在材料流动方向上的重叠u在b≤u≤3*b的范围中，其中另外a≤u。为了尽可能获得气体气氛的良好分离，不允许缝隙式喷嘴彼此之间具有过大的距离。在此显示，行之间的最小距离与缝隙式喷嘴的宽度具有相同宽度时得到良好结果且当距离大于双倍宽度时，气流分开且更恶化的分离的风险升高。

本装置的优选实施方案的特征在于，缝隙式喷嘴在横向方向具有长度l，其中长度l在20*b≤l≤50*b的范围中，优选在30*b≤l≤35*b的范围中。

根据本发明的装置在另外的实施方案中的特征在于，附加吹入单元布置在材料流动方向的上游。通过这个附加吹入单元进一步改善气体气氛的分离并可靠地避免随后气体气氛的回流。

本装置的另外的实施方案中，吹入单元和/或吸出单元在横向上分成多个区段，其中每个区段包括一个自己的中间管道用于送入或送出气体。通过优选以等宽区段的这样分开，可进一步改善闸宽度上的流体比例并另外减少每个管道需要的产能。

本装置的实施方案的特征在于，吹入单元和/或吸出单元具有半圆横截面。圆角的横截面具有流体技术上有利的几何形状。此外，通过放置在闸壁上的吹入单元或吸出单元减少闸的待密封横截面。

根据本发明的装置优选通过一种方法运行，该方法用于在闸中分离气体气氛，该方法的特征在于，与通过相邻吹入单元引入的气体体积流相比，更大的气体体积流通过吸出单元抽出。抽出的体积流在此大约比通过邻近吹入单元引入的体积流大15％至20％。由此在位于材料流动方向下游的气氛中产生负压，这与吹入单元的气幕一起尽量地确保在已经前行的气体气氛中没有回流进行。

根据本发明的方法的实施方案的特征在于，通过布置于材料流动方向上游的附加吹入单元来引入另外的体积流，其中引入的体积流的总和相当于吸出的体积流。如已经对装置所阐述的，附加吹入单元的另外的体积流改善了气体气氛的分离，因为通过另外的体积流获得对于相邻区段或气体气氛的压力平衡。同时通过吹入吸入与吸出的体积流的平衡尽量避免了在材料流动方向上游的气体气氛的离开。

本方法的优选实施方案的特征在于，相对于附加吹入单元，通过相邻于吸出单元的吹入单元引入增大两倍至四倍、优选增大三倍的体积流。由此通过吸出单元和相邻的吹入单元获得气体气氛的分离且通过附加吹入单元进行气体气氛的尽可能的脱离(entkopplung)。

在本方法的实施例中将引入的体积流预加热，优选加热至450℃至550℃的温度。尤其在贯通炉、镀锌设备和具有升高的温度的其它设备中的使用中，当吹入的气体加热至相应的温度以至于不干扰材料的温度控制或热处理且避免气体气氛组分的冷凝时，是尤其有利的。对于在镀锌设备的风口支管中的使用，温度例如优选在450℃至550℃的范围中。

用所述方法运行的、根据本发明的装置的用途发生在热涂覆设备的风口支管中用于金属蒸气的分离或排出。

根据本发明的装置的另外用途可例如发生在贯通炉中用于不同气体气氛的分离。

除所述例子之外，根据本发明的装置还可用于其它领域，其中在连续过程中将气体气氛彼此分离。

附图说明

接下来本发明将通过示意图详细阐述，其中同类的组件配有同样的附图标记。详细展示：

图1：吹入单元的示意图，垂直于材料流动方向观察，

图2：吸出单元的实施例，以及

图3：根据本发明的闸，垂直于材料流动方向观察。

具体实施方式

图1示意性示出了根据本发明的吹入单元(1)，视图垂直于材料流动方向，更准确地说是垂直于所运送材料的平面。在此展示两行缝隙式喷嘴(2)，这两行各自在各个缝隙式喷嘴(2)之间具有间隔或中间腔。缝隙式喷嘴(2)在此各自具有宽度b和长度l。这两行缝隙式喷嘴(2)均彼此在材料流动方向上有一定距离a。相邻行的缝隙式喷嘴(2)彼此错位，使得一行的间隔能够布置相邻行的一个缝隙式喷嘴(2)。将缝隙式喷嘴(2)设计得比缝隙式喷嘴之间的间隔长，由此在材料流动方向上来看产生缝隙式喷嘴(2)末端的重叠u。重叠u沿着吹入单元相同的形成。

在图2中展示部分区域，其中示出了在一个实施例的闸中的下部吹入单元(1)和吸出单元(3)以及上部吹入单元(1)和吸出单元(3)的部分。示出了在闸的上壁和下壁上相对而立的两个吹入单元(1)和在材料流动方向上的后面，也就是下游的吸出单元(3)。在此展示中可以看出，吹入单元(1)的各个缝隙式喷嘴(2)彼此错位布置。除了如在图1中已经示出的吹入单元(1)的各行之间的错位之外，在图2中还示出了缝隙式喷嘴(2)对于相对而立的吹入单元的错位。在所展示的实施例中，在下部的吹入单元(1)中，在闸的宽度方向上看最外面的缝隙式喷嘴(2)布置在较前面即上游的行中，而较后面的、即位于下游的行以一段间隔开始。相应地在上部的吹入单元(1)中，最外面的缝隙式喷嘴(2)布置在较后的行中且较前面的行以一段间隔开始。通过这样布置实现了从缝隙式喷嘴(2)中冒出的气流在它的主延伸方向上无阻碍的到达对面的闸壁，更准确地说到达对面的吹入单元(1)或材料表面，且气流的接触只在不可避免的射束扩张区域进行。通过这样的设计获得非常稳定且具有非常良好密封作用的气幕。

在图2展示的实施例中，不仅吸出单元(3)而且吹入单元(1)都通过中间壁(8)在宽度方向上看分割成多个区域。对于气体送出或送入至吸出单元(3)或吹入单元(1)，吸出单元和吹入单元各自具有这样的管道(6)，其在图2分别通过圆形连接口表示管道(6)。此外在展示的实施例中，吹入单元(1)和吸出单元(3)各自以半圆横截面设计，这通过避免尖锐的边缘而具有流体技术上的优势。

另外图2示出了吸出单元(3)的优选实施方案。在此，主开口(4)与材料流动方向m对齐，以在装置之后产生循环流。管道(6)区域中的主开口(4)在此以更大的高度设计，以获得在宽度上相对均质的流体比例。主开口(4)的高度可在此连续地改变或如实施例中展示的跳跃地改变。在吸出单元(3)的上侧优选提供附加口(5)。通过该附加口实现了，除了改善吸出之外还同样缩短循环流的区域，这减少了闸的所需结构空间并有利于循环流。附加口可在吸出单元的宽度上以一致的高度设计，或同样类似于主开口(4)以不同的高度设计。在这个实施例中，在热涂覆设备的风口支管中可将吹入单元(1)和吸出单元(3)例如用40mm的半径设计，且主开口(4)的高度例如在10至15mm的范围内，且附加口(5)的高度在大约8mm。管道(6)可在此实施例中以大约60mm的直径设计。

图3展示根据本发明的闸的实施方案的俯视图。在此示出吹入单元(1)和在材料流动方向m上位于后面的吸出单元(3)。此外示出附加吹入单元(7)，附加吹入单元(7)与吹入单元(1)有一段距离。吹入单元(1)和附加增加单元(7)之间的距离在此优选在闸的宽度和闸的两倍宽度之间的范围。在具有约1.9m风口支管宽的热涂覆装置的风口支管的实施例中，附加吹入单元因此优选布置成与吹入单元(1)距离2m至3m。

本发明的不同的特征可任意地彼此组合且不局限于所描述或展示的实施方案的实施例。

附图标记说明1.吹入单元

2.缝隙式喷嘴

3.吸出单元

4.主开口

5.附加口

6.管道

7.附加吹入单元

8.中间壁

a距离

b宽度

l长度

u重叠

m材料流动方向