CN100436637C - 对金属条进行热浸镀涂层的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对金属条(1)、尤其是对钢带进行热浸镀涂层的一种装置，在此装置里金属条(1)可以垂直地穿过一个装有熔化的镀层金属(2)的容器(3)并穿过一个前置的导向通道(4)，其中在该导向通道(4)部位里设有一个电磁感应器(5)，该电磁感应器借助于一个电磁移动场在镀层金属(2)里可以感应出感应电流，用来抑制阻挡容器(3)里的镀层金属(2)，感应电流与电磁移动场相互作用施加一个电磁力，其中感应器(5)至少具有两个主线圈(6)，该主线圈前后紧随地布置在金属条(1)的运动方向(X)上；所述感应器并且至少具有两个校正线圈(7)，该校正线圈用于在垂直于金属条(1)的表面的方向(N)上调节金属条(1)在导向通道(4)里的位置，这些校正线圈同样也前后紧随地布置在金属条(1)的运动方向(X)上。为了改善在导向通道里对于金属带的调节效率，按照本发明规定了：在金属条(1)的运动方向(X)看，至少有一部分校正线圈(7)垂直于运动方向(X)、并垂直于正交于金属条(1)表面的方向(N)相互偏置布置。

Description

对金属条进行热浸镀涂层的装置

技术领域

本发明涉及对金属条、尤其是对钢带进行热浸镀涂层的一种装置，在此装置里金属条可以垂直地穿过一个装有熔化的镀层金属的容器并穿过一个前置的导向通道。在这种情况下，在该导向通道部位里设有一个电磁感应器，它借助于一个电磁移动场在镀层金属里可以感应出感应电流，用来抑制阻挡容器里的镀层金属，该感应电流与电磁移动场相互作用施加一个电磁力，其中所述感应器至少有两个主线圈，该主线圈前后紧随地布置在金属条的运动方向上；所述感应器并且至少具有两个校正线圈，用于在正交于金属条表面的方向上调节金属条在导向通道里的位置，这些校正线圈同样也前后紧随地布置在金属条的运动方向上。

背景技术

用于金属带的通常的金属浸镀涂层设备有一个维护很费事的部分，也就是镀槽及其中的装备，所要镀层的金属带的表面必须在涂层之前清洗掉氧化残余物并进行活化，用于与镀层金属连接。由于这个原因，在涂层之前在加热过程中在降低的大气压下对钢带表面进行处理。由于氧化层在此之前用化学的或腐蚀的方法被去除了，因此随着降低的加热过程就使表面如此活化，从而使表面在加热过程之后呈现为纯的金属的表面。

但是随着带表面的活化这种带表面对于周围空气中的氧的亲合性提高了。为了阻止空气中的氧在镀层工序之前就到达带表面，将浸入口里的带从上面放入到热浸镀池里。由于镀层金属为液体状而且想充分利用重力作用与喷吹装置一起来调定镀层厚度，然而这就不允许以下的工序接触钢带，直至镀层金属完全固化为止，因此所述带必须在镀槽里换向至垂直方向。这用一个在液体金属里运动的辊轮来进行。由于液体，该辊轮遭受强烈的磨损，并且是生产过程中发生停机和故障失效的原因。

由于镀层金属的涂覆厚度希望较小，该厚度处于微米级范围，因此对于带表面的质量提出了高的要求。这意味着，即使是引导带的辊子的表面也必须有高的质量。在这些表面上的缺陷一般会造成钢带表面上的损伤。这是设备经常停机的另一种原因。

此外熟知的热浸镀涂层设备在镀层速度方面有极限值。这是指去除喷嘴(Abstreifduese)工作时的极限值，指连贯的金属带的冷却过程的极限值以及用于调定镀层金属里合金层的加热过程的极限值。因此产生以下情况：一方面一般限制了最高速度，而另一方面所确定的金属带不能以设备可能的最高速度运转。

在热浸镀涂层过程中发生了镀层金属与带表面连接的合金化过程。此时所形成的合金层的特性和厚度很大程度上取决于镀槽里的温度。由于这个原因在有些镀层过程中必须使镀层金属保持为液态，但是温度却不得超过规定的极限值。这与去除镀层金属所希望的作用相反地进行，用来调定某一个镀层厚度，因为随着温度的降低去除过程所必须需要的涂层金属的粘度就增高，并因此使去除过程困难了。

为了避免这些与液体涂层金属中运转的辊子相关联的问题，为此开始使用一种向下敞开的涂层槽，该涂层槽在其下面部位里有一个导向通道，用于使钢带垂直地向上穿过，而且设有一个用于密封的电磁封闭装置。此处指电磁感应器，它们以向后挤压的、泵送的或者收缩的电磁交替场或移动场来工作，这些电磁场使涂槽向下保持密封。

这样的解决方案例如由EP 0 673 444 B1就熟知了。一种用于使涂槽向下保持密封的电磁封闭机构也在按照WO 96/03533或者按JP5086446的解决方案中提出了。

对于非铁磁金属带的涂覆因此虽然是可能的，但在基本为铁磁的钢带时出现了以下一些问题：这些钢带在电磁密封里通过铁磁性被拉到通道壁上，因而使带表面损伤。此外有问题的是：涂层金属通过感应场不许可地被加热了。

对于连续的铁磁性钢带通过位于两个移动场感应器之间的导向通道的情况来说，涉及到一种不稳定的平衡。只有在导向通道的中间处作用于带上的磁吸引力之和为零。一旦钢带从其中心位置偏移，它就更靠近这两个感应器中的一个，而它与另一个感应器就远离了。这种偏移的原因可能就是带的简单的平面位置误差。同时要指出的是在钢带运动方向上的各种波纹，这是在钢带的宽度上看的(中间不平、四分之一处不平、边缘波浪、颤动、扭曲、槽弓形、S形等等)。对磁性吸引力来说负有责任的磁感应按照一个指数函数与感应器有间距地在场强方面减少。因此吸引力以类似的方式以感应场强度平方而随着离感应器的距离增加而减少。对于偏移的带来说这意味着：随着偏移到一个方向，所述至一个感应器的吸引力呈指数增高，而另一个感应器的回复力则呈指数降低。这两种作用本身相互加强，因此平衡是不稳定的。

这了解决这些问题，也就是说为了使金属条在导向通道里的位置能准确地调节，DE19535854A1和DE10014867A1对此有说明。按照那里所公开的构思，除了用于产生电磁移动场的线圈之外还设有附加的校正线圈，这些线圈与一个调节系统相连接，并用于保证使金属带在偏离中心位置时又返回至所述中心位置。

在这些早就熟知的解决方案中业已证实为不利的是：调节金属带使之保持在导向通道的中间，这由于以下原因而比较困难：由于主线圈和校正线圈的磁场的重叠有时造成磁场的消除，并因此使金属带有效地回复至导向通道的中间变得困难或者说不可能。钢带阻挠力的试验表明，随着钢带的变薄-这也是符合当今的趋势的，钢带的固有刚度降低，因而只是很少的阻力就能抵抗由于感应器的磁场而产生的变形。有问题的是，在这种关系中在导向通道下方的下部导向辊轮和在涂槽上方的上部导向辊轮之间的大的张紧长度，在一种生产设备中此长度可以明显地超出20m。这加强了对金属带在导向通道里的位置进行有效的调节的必要性，而通过上面所述的情况这是比较难的。

发明内容

因而本发明的任务是，进一步开发一种开头所述种类的用于对金属条进行热浸镀涂层的装置，从而克服上述的缺点。尤其应该是有效地使金属带保持在导向通道的中间。

该项任务按照本发明如下来解决：在金属条的运动方向上看的话，至少有一部分校正线圈垂直于运动方向、并垂直于正交于金属条表面的方向相互偏置布置。

在金属条的运动方向上看的话，校正线圈优选地布置成至少两列，最好是六列。此外每个列至少有两个校正线圈。另外优选的是：在下一列里一个校正线圈的中心-如果在金属条运动方向上看的话，正好布置在前面列的校正线圈的两个中心之间。

利用所述的按照本发明的方案，就可以根据校正线圈从列至列的偏置布置(在金属条的运动方向上看)使得用于密封导向通道的移动场线圈的磁场和用于调节导向通道里的钢带位置的校正线圈的磁场相互叠加成一个共同的磁场，该磁场既起密封又起调节的作用。利用本发明就避免了在校正线圈的边界处在一列里由于取消了磁场而出现的场的消除，此外为了金属带被调节的定位就不再可能对导向通道里的金属带产生影响。

在按本发明规定的装置中感应场相互叠加，而且在一侧场的消除的不受欢迎的效果可以通过偏置地位于其下方的校正线圈来补偿。在感应器的底边上此效果就不再有问题了，这是因为金属液体柱的调节范围位于导向通道的上半部里，而且因此不再有故障。

按照一种改进方案，在金属条的运动方向上看，分别有至少一个校正线圈布置在如同一个主线圈那样的相同的高度上。另外还规定了：电磁感应器具有许多沟槽用于安放主线圈和校正线圈，这些沟槽垂直于金属条的运动方向并垂直于正交的方向而延伸。同时可以有利地规定：在每个沟槽里至少布置了一个主线圈的一部分和至少一个校正线圈的一部分。此外业已证实为有利的是：布置在沟槽里的校正线圈的部分分别比主线圈的各个部分更靠近地布置在金属条处。

用交流电无论给主线圈还是校正线圈供电都是特别有意义的。为此最好设有这种机构：用该机构就可以以三相交流电对主线圈进行供电，特别有利的是，如果总共布置有六个在金属条的运动方向上相互紧随着布置的主线圈的话(也就是六列)，这些线圈用分别偏置60°相位的交流电来供电。

此外还建议使用可以用交流电给校正线圈供电的机构，这种交流电与用其对于在位置上相邻的主线圈进行驱动的电流具有相同的相位。

为了对主线圈和校正线圈实现相位正确的供电，可以优选地使用一个供电机构，该供电机构具有一种通过光波导体的脉冲同步化。

所述装置的这种设计方案就可以实现使校正线圈与移动场同相地运行。对于移动场感应器来说，大多数情况下使用了一个旋转磁场的三个相，对于校正线圈来说主线圈分别有一个相就足够了，校正线圈位于这个主线圈之前。对于在金属条两边对两个感应器的动力供电来说，可以应用对移动场来说三相的变频器；对校正线圈来说用一相变频就够了，也就是说对于每个校正线圈只有一个变频器。同时单个变频器的同步化具有重要的意义。这以特别简单的方式用上述的脉冲同步化通过光波导体就可能，由于强的磁场及其漏泄磁场，因而这是优选推荐的。

连续钢带的位置可以通过感应磁场传感器来检测，这些传感器用一个最好是高频的弱电的测量场来驱动。为此一个小功率的较高频率的电压与移动场磁道叠加。较高频率的电压对密封没有影响；因此以同样的方式并不使涂层金属或者钢带加热。较高频率的感应可以从正常密封的强烈的信号中过滤出来，并且然后提供一个正比于传感器距离的信号。用这种信号就可以掌握并调节钢带在导向通道中的位置。

使用校正线圈的所建议的方案对金属条的固有刚度的试验就可以明显改善金属带的可调节能力。因而钢带在感应器部位里就不再有长的张紧长度，并因而有足够的固有刚度，用于在钢带运行通过时调节钢带在导向通道里的位置。

附图说明

附图中表示了本发明的一个实施例。附图示出：

图1一个热浸镀涂层槽的简图，它带有一个穿过该槽引导的金属条；

图2一个电磁感应器的正视图，该感应器布置在热浸镀涂层容器的下侧面上；

图3电磁感应器的配置于图2的侧视图；

图4由电磁感应器所产生的电磁移动场的相序。

具体实施方式

图1表示了对一个金属条1、尤其是对一个钢带进行热浸镀涂层的原理。所要涂层的金属条1垂直地从下进入涂层设备的导向通道4里。导向通道4形成了容器3的下端，该容器装有液态的涂层金属2。金属条1在运动方向X上垂直向上导向移动。为了使液态的涂层金属2不会从容器3里流出，在导向通道4的部位里布置了一个电磁感应器。该感应器由两半部分5a和5b组成，其中在金属条1的侧面各布置有一个。在电磁感应器5里产生一个电磁移动场，它抵制阻挡容器3里的液态涂层金属2并阻止其流出。

图2和3中可以看到电磁感应器5的准确的构造。所表示的只是两个对称形成的感应器5a、5b中的一个，该感应器布置在金属条1的两侧。如图2所示，金属条1在运动方向X上在感应器5a处经过地向上移动。为了产生电磁移动场，感应器5a总共设置有六个主线圈6。它们分布在感应器5a的整个宽度上(见图3)。主线圈6布置在沟槽10里，这些沟槽布置在感应器5a的金属基体里。图2右侧旁边对于主线圈6的总计五个线路部分标出了电流方向，它们或者从图面里出来，或者进入图面里。

为了使金属条1在垂直于金属1的表面的N的方向上(见图2和3)能够精确保持对中地在导向通道4里，而不碰到感应器5a、5b，校正线圈7都布置在感应器5a、5b里。尤其如图3中可见的那样，有多个校正线圈7并排地定位于总计6个列8’，8”，8”’，8””，8””’，8”””中的每个列里。在两个相邻的沟槽10里布置了在感应器5a的总宽度上延伸的主线圈6以及多个并排地定位的校正线圈7。

如由图3可见，两个相互紧随列8’，8”，8”’，8””，8””’，8”””的校正线圈7都是相互错开布置的。校正线圈7的中心用9表示。如由图3下右侧可见，校正线圈7相互错开布置的偏置距离a和b相等。用这种设计方案就可以使校正线圈7所产生的、调节导向通道4里金属条1的磁场不会双方都消除。可以有效地进行调节。

图4表示了三相电流的相序，如它在六个示意表示的主线圈6中所出现了那样。三个相位用R、S和T表示。相序为R、-T、S、-R、T、-S。

每个校正线圈7必须分别用相同的相位来控制，这种相位存在于主线圈6里，校正线圈7布置在该主线圈6之前。用于产生移动场的主线圈6用一个旋转磁场的三个相位来进行控制，而对校正线圈7分别只用一个相位供电。用相位准确地指向的电流实现对线圈6和7的供电可以借助于适合的和充分熟知的变频器来实现。这些变频器必须相应地同步化，特别是一种通过光波导体的脉冲同步化适合于此情况。

附图标记列表

1.金属条(钢带)

2.镀层金属

3.容器

4.导向通道

5，5a，5b  电磁感应器

6.主线圈

8’，8”，8”’，8””，8””’，8”””列

9.校正线圈7的中心

10.沟槽

X  运动方向

N  正交方向

a  中心9的间距

b  中心9的间距

R  三相电流的相位

S  三相电流的相位

T  三相电流的相位

Claims (13)

1.用于对金属条(1)进行热浸镀涂层的装置，在该装置里金属条(1)可以垂直地穿过一个盛放着熔化了的镀层金属(2)的容器(3)，并穿过一个置于前面的导向通道(4)，其中在导向通道(4)部位上设有一个电磁感应器(5)，该电磁感应器借助于一个电磁移动场在镀层金属(2)里可以感应出感应电流用来抑制阻挡容器(3)里的镀层金属(2)，该感应电流与电磁移动场相互作用施加一个电磁力，其中感应器(5)有至少两个主线圈(6)，该主线圈前后紧随地布置在金属条(1)的运动方向(X)上；并且所述感应器具有至少两个校正线圈(7)，该校正线圈用于在正交于金属条(1)的表面的方向(N)上调节金属条(1)在导向通道(4)里的位置，该校正线圈同样也相互紧随地布置在金属条(1)的运动方向(X)上，其特征在于，在金属条(1)的运动方向(X)上看，至少有一部分校正线圈(7)垂直于运动方向(X)、并垂直于正交于金属条(1)表面的方向(N)而相互偏置布置。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，在金属条(1)的运动方向(X)上看，校正线圈(7)布置在至少两个列(8’，8”，8”’，8””，8””’，8”””)上。

3.按权利要求2所述的装置，其特征在于，每个列(8’，8”，8”’，8””，8””’，8”””)有至少两个校正线圈(7)。

4.按权利要求3所述的装置，其特征在于，在金属条(1)的运动方向(X)上在一个紧随的列(8”)上来看，一个校正线圈(7)的中心(9)位于前面列(8’)的校正线圈(7)的两个中心(9)之间。

5.按权利要求1至4中任意一项所述的装置，其特征在于，在金属条(1)的运动方向上看，分别有至少一个校正线圈(7)布置在如同一个主线圈(6)那样的相同的高度上。

6.按权利要求1所述的装置，其特征在于，电磁感应器(5)为了放置主线圈(6)和校正线圈(7)而具有许多沟槽(10)，该沟槽垂直于金属条(1)的运动方向(X)并且垂直于正交方向(N)地延伸。

7.按权利要求6所述的装置，其特征在于，在每个沟槽(10)里至少布置了至少一个主线圈(6)的一部分以及至少一个校正线圈(7)的一部分。

8.按权利要求7所述的装置，其特征在于，校正线圈(7)的布置在沟槽(10)里的部分比主线圈(6)的每个部分布置得更靠近金属条(1)。

9.按权利要求1所述的装置，其特征在于，设置用来给主线圈(6)供给三相交流电的机构。

10.按权利要求9所述的装置，其特征在于，总共布置了六个在金属条(1)的运动方向上(X)相互紧接着布置的主线圈(6)，它们用各自偏置60°相位的多相电流供电。

11.按权利要求9或10所述的装置，其特征在于，设置用交流电给校正线圈(7)供电的机构，该交流电具有如同向在位置上相邻的主线圈(6)供给的电流那样相同的相位。

12.按权利要求11所述的装置，其特征在于，用交流电给主线圈(6)和校正线圈(7)供电的机构具有一个用于通过光波导体实现脉冲同步化的机构。

13.按权利要求2所述的装置，其特征在于，校正线圈(7)布置在六个列上。

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