CN101784689B - 用于对在热浸精整设备的整平喷嘴之间引导的具有覆层的带材进行带材稳定的方法和热浸精整设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于稳定在热浸精整设备的整平喷嘴之间引导的、具有覆层的带材的方法以及一种相应的热浸精整设备。在此，根据所测量的带材位置通过沿带材行进方向设置在整平喷嘴之后以电磁方式无接触地作用于连续的钢带上的线圈将稳定的力施加到所述带材上。为了改进在整平喷嘴的区域中的带材稳定装置，本发明提出，带材稳定装置的作用线距整平喷嘴的距离被设定为≤距离阈值的值，所述距离阈值在考虑因数Phi的情况下作为带材宽度的函数来求取，其中因数Phi作为带材厚度和带材张力的函数来计算。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对在热浸精整设备的整平喷嘴之间引导的具有覆层的带材进行带材稳定的方法以及一种相应的热浸精整设备。在此，根据测得的带材位置通过沿带材行进方向设置在整平喷嘴之后以电磁方式无接触地作用于连续的钢带上的线圈将稳定的力施加到所述带材上。
背景技术
电磁的带材稳定基于感应原理，以便借助确定的电磁场产生垂直于铁磁的钢带的吸引力。因此钢带在两个对置的电磁感应器(电磁体)之间的位置可以无接触地改变。这种系统已知具有不同的构造方式。所述系统例如在热浸精整设备中应用在所谓的整平喷嘴上方的覆层区域中。不同的调节和控制方案是已知的(例如DE 10 2005 060 058A1、WO 2006/006911A1)。
整平喷嘴在热浸精整设备中用于钢带，以便在带材表面上获得确定量的覆层介质。覆层的质量(涂覆均匀性、层厚精确性、均匀的表面光泽)重要地与整平喷嘴介质(例如空气或氮气)的均匀性以及带材在喷嘴区域中的运动相关。带材运动通过辊的不圆度或者例如通过空气在热浸精整设备的冷却塔区域中的脉冲作用引起。随着在整平喷嘴中的带材运动增加，降低了连续钢带的覆层的覆层质量或均匀性。
通过使用沿带材行进方向后置的带材稳定系统，可以阻尼或者减弱在整平喷嘴内出现的带材运动，从而改善了液态金属在钢带上的覆层精确性和覆层均匀性。这例如可以是电磁工作的促动器，所述促动器无接触地将吸引力施加到连续的钢带上，进而改变带材位置。
在已知的系统中，由于沿带材行进方向后置于整平喷嘴的带材稳定装置受到构造方式的限制，对在整平喷嘴中的带材运动的调节作用降低。振动的消除在带材稳定装置的内部在整平喷嘴上方借助高效的带材稳定线圈来实现。然而在喷嘴区域中，所述作用随着在所述喷嘴和稳定单元之间的距离增加而明显地受到限制。在此，带材稳定装置的位置相应于构造实际情况来确定，而不必描述物理相关性。
因此全部应用的目的是使带材稳定装置尽可能接近整平喷嘴来定位，其中不考虑距离和效果之间的相互关系。
发明内容
本发明的目的在于，改进在整平喷嘴的区域中的带材稳定装置。
根据本发明，所述目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。该方法的特征在于，带材稳定装置距整平喷嘴的(作用)距离被设定为小于等于距离阈值的值，所述距离阈值在考虑因数Phi的情况下作为带材宽度的函数来求取，其中因数Phi作为带材厚度和带材张力的函数来计算。
带材位置的测量值在本说明书的范围内涉及的是带材的相对于横向于带材行进方向的直线参照线的距离的时间和/或位置上的变化；这就是说，带材位置作为时间函数代表带材轮廓和/或其振动行为。
术语“带材稳定”在本说明的范围内包括两个重要方面：一方面，带材稳定是指波形带材轮廓的平整，另一方面该术语是指带材振动的阻尼。带材稳定的两个方面可以彼此独立地或者组合地或者说同时地借助适合的调节周期来实现。
要求保护的对距离的限定的重要优点在于，在将距离设定为在可根据本发明计算的距离阈值之下的值时，获得了针对力求的带材稳定的这两个方面的明显更好的作用。与此相反，当距离在距离阈值之上时，带材稳定的作用降低，或者所述带材尽管稳定调节与不调节相比甚至更不稳定(相反效果)。
如果距离理想为零，这就是说，如果带材稳定装置设置到脱模器的高度上，则带材稳定装置会直接地在整平喷嘴的高度上起作用并且所述带材在测量过程期间会保持最佳地稳定。这个布置在构造技术方面由于缺少空间通常不能实现。所以距离应该尽可能小，最大被设定为可根据本发明计算的距离阈值。
电磁力通过在每个带材侧面上以成对的方式对置地设置的线圈装置来施加，所述线圈装置距整平喷嘴的距离可以改变。
优选地，在根据本发明的方法中，在线圈装置之内，具体而言在线圈装置的空间上的近处测量带材位置。
附加地，可以在线圈装置的上方和下方来测量带材位置。
根据本发明的一个设计方案，在每个带材侧面设置多个线圈，其中各个位于外部的线圈以可设定到平行于带材平面的连续的带材棱上的方式设置。这个布置以有利的方式实现了在平整带材轮廓时的最佳效果。
带材稳定装置(下面还缩写为带材稳定)距整平喷嘴的距离应当对于较宽的带材(B＞1400mm)而言不超过其带材宽度。对于较窄的带材(B＜1400mm)而言，可以允许距离达到带材宽度的1.75倍。所述距离由圣维南(Staint-Venant)原理得出，其内容是，随着在夹紧的钢带上的作用力的距离增加，其在整体状态上的作用降低。
根据本发明的解决方案的基本之处就在于带材稳定装置的相对于一个或多个整平喷嘴的在考虑应力机械装置的情况下的定位。
在一个给出的载荷系统中，点状地施加载荷的效果根据圣维南原理仅在围绕载荷施加点的小范围区域中出现。通过力引入而引起的位置不均匀的力分布非常快速地消退。这个原理在刚性计算时根据标准用于确定构件的尺寸，并且在此还应用于在整平喷嘴区域中的带材稳定作用。
为了实现在整平喷嘴中对带材轮廓予以充分的作用以及带材的运动(振动)以便决定性地改变和阻尼所述作用和运动，与圣维南原理原理相符必须在确定的范围中选择稳定作用装置和整平喷嘴之间的距离，或者说不允许超过以距离阈值为形式的最高值。在此，距离也就是钢带的长度根据下述准则来选择，其中在所述长度中能够通过带材稳定装置达到预期作用：
距离≤距离阈值＝Phi*表征长度
其中Phi＝函数(带材厚度、带材张力)
此外，上述目的通过要求保护的热浸精整设备来实现。该设备的特征在于，带材稳定装置距整平喷嘴的(作用)距离设定为小于等于距离阈值的值，所述距离阈值在考虑因数Phi的情况下作为带材宽度的函数、作为带材厚度和带材张力的函数来求取。
所述设备的优点与上面关于要求保护的方法所描述的优点相符。
附图说明
下面参照附图详细阐述根据本发明的解决方案，其中：
图1示意性示出带材稳定线圈的布置，
图2示出带材的轮廓，
图3示意性示出喷嘴梁的布置，
图4示出带材稳定系统，
图5示出因数Phi与带材宽度的相关性，和
图6示出在带材振动和带材稳定装置距整平喷嘴的距离之间的相互关系。
具体实施方式
带材稳定装置和整平喷嘴的布置原则上可从图4中看出。
距离阈值根据针对连续的宽的钢带相对于大约带材宽度以及在带材较窄时相对于最大1.75倍的带材宽度(参见图5)的圣维南原理得出。在较大距离中，带材稳定装置的作用在带材轮廓(横向弯拱、S形、参见图2)的平整方面非常受限制或者在距离较大时不再能够识别。
带材稳定装置的着力点过远地离开喷嘴边缘，以便对带材变形施加充分的作用，例如缩小横向弯拱。
此外可以通过测量和模拟来证明，在喷嘴间隙中的振动影响(带材振动的振幅的阻尼)同样与着力点距喷嘴间隙的作用位置的距离有关。
因此，得出了下述相互关系：
距离≤Phi(带材厚度，带材张力)*带材宽度＝距离阈值。
因数Phi与带材张力和带材厚度相关地不仅以分析方式借助FEM模拟而且也根据经验在带材处理设备上检验和测量。在图5中示出了相互关系。因为由于缩小的带材宽度使非对称应力分布或者非最佳的波形带材轮廓对带材稳定装置产生不利影响较小，所以随着减小的带材宽度，在带材稳定装置和整平喷嘴之间的可能距离便增加(图4)。由于在带材厚度上的应力差而形成弹性变形。在板材厚度范围内的应力在临界值之上以带材横向变形的形式产生作用(横向弯拱)。
在板材厚度范围内的应力分布的通过带材稳定装置的外部施力的局部变化与所示出的函数曲线相关地示出，其是以可达0.75至1.75倍带材宽度的距离在带材行进方向上观察到的。
如果由于稳定辊的不圆的造型而在锌槽中出现钢带的振动，那么当带材稳定装置距整平喷嘴的距离典型地为最大1.5m的喷嘴间隙时，则相对于没有带材稳定调节装置的情况利用用于带材稳定的调节装置来减小带材振动。如在图5中可以看出的那样，大致1.5m的距离阈值用于多个不同的典型带材宽度。作为距离阈值，如果带材稳定装置进一步远离整平喷嘴，则在整平喷嘴的区域中不再阻尼振动，而是甚至可能激励振动，尽管在带材稳定装置的区域中对振动进行阻尼，但这仍然导致了在整平喷嘴内部的带材运动的加剧，并且进而导致了覆层质量的降低(图6)。
类似内容适用于带材轮廓的稳定/平整。当距离在距离阈值之下时实现了良好的平整，当距离在距离阈值之上时难以实现或不再实现平整。
此外可以设置伴随的装置以用于将带材稳定装置与整平喷嘴组合，其中带材稳定线圈总是朝向中心带材位置地作用：
相对于已知的系统而言，稳定装置必须分别对准带材位置，或者说必须确定实际位置。所述对准借助特别安装的对准辅助装置来实现。
由于整平喷嘴的特殊框架结构，稳定装置可以固定在所述框架上，进而能机械固定地且可复制地进行设定(图3)。因此，对带材位置或带材中心的定心在稳定装置和整平喷嘴之间总是一致。
因此，带材在制造期间可以旋转，并且无须重新确定带材位置的零位或额定位置。从而整平喷嘴和稳定线圈被机械地同步和对准。
总而言之得出了：
1.基于物理关系(根据圣维南原理)距离≤Phi*带材宽度来确定在稳定作用装置和整平喷嘴之间的最大允许距离。
2.校正因数Phi由模拟和实地测试作为在1.75和0.75之间的带材宽度的函数得出。带材在横向方向上的变形由于较小的带材厚度的不稳定性而出现。伴随带材宽度减小，它不会非常强烈地发生作用，这使得带材稳定装置距整平喷嘴的可能的距离得到扩大。
3.带材稳定线圈集成在整平喷嘴结构的内部，以便基于喷嘴与稳定线圈的机械耦合而提高对准精确性。
4.带材稳定线圈通过耦合到整平喷嘴上而即使在倾斜放置或者带材翘曲时仍总是一致地对准。
Claims (14)
1.一种用于对在热浸精整设备的整平喷嘴之间引导的具有覆层的带材进行带材稳定的方法，其中检测带材位置并且根据测得的带材位置通过沿带材行进方向设置在所述整平喷嘴之后以电磁方式无接触地作用于连续的钢带上的线圈将稳定的力施加到带材上，
其特征在于，
带材稳定装置距整平喷嘴的作用距离被设定为小于等于距离阈值的值，所述距离阈值在考虑因数Phi的情况下作为带材宽度的函数来求取，其中因数Phi作为带材厚度和带材张力的函数来计算，其中，带材稳定装置距整平喷嘴的距离根据当前的带材宽度计为带材宽度的1.75-0.75倍。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在线圈装置中测量带材位置。
3.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在线圈装置的空间上的近处测量带材位置。
4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，附加地在线圈装置的上方和下方测量带材位置。
5.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，带材位置作为在带材宽度的范围内带材的相对于直线参照线的距离的地点分布来检测，并且就此而言作为实际测量值代表的是实际带材轮廓。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，稳定力根据测得的实际带材轮廓横向于输送方向地对带材起作用，以便横向于带材方向将测得的实际带材轮廓平滑地变为预定的以平滑的无波纹的带材轮廓为形式的最佳额定带材轮廓。
7.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，带材位置以带材相对于直线参照线的距离的随时间的变化来测量，并且就此而言作为实际测量值代表的是带材的与时间相关的实际振动行为。
8.按权利要求6所述的方法，其特征在于，稳定力根据测得的带材实际振动行为优选垂直于输送方向地对所述带材起作用，以便在必要时以适合的方式阻尼测得的带材的实际振动行为。
9.按权利要求5所述的方法，其特征在于，测得的带材位置作为带材的相对于直线参照线的距离的随时间和地点在带材宽度的范围内的分布的变化代表的是作为时间函数的带材轮廓振动行为，并且稳定力以如下方式适合地作用到带材上，即，带材轮廓必要时被平整并且同时其振动行为被适合地阻尼。
10.一种用于给带材覆设覆层的热浸精整设备，所述热浸精整设备具有：
至少一个用于将多余的覆层从带材上去除的整平喷嘴；
用于检测带材位置的测量装置；以及
具有电磁线圈的带材稳定装置，所速带材稳定装置沿带材行进方向设置在整平喷嘴之后，用于根据测得的带材位置产生无接触地作用到钢带上的稳定力；
其特征在于，
带材稳定装置距整平喷嘴的作用距离被设定为小于等于距离阈值的值，所述距离阈值在考虑因数Phi的情况下作为带材宽度的函数来求取，其中因数Phi作为带材厚度和带材张力的函数来计算，其中，带材稳定装置距整平喷嘴的距离根据当前的带材宽度计为带材宽度的1.75-0.75倍。
11.根据权利要求10所述的热浸精整设备，其特征在于，所述线圈以成对的方式对置地设置在带材的上侧面和下侧面上，并且所述线圈到整平喷嘴的距离能被改变。
12.根据权利要求10或11所述的热浸精整设备，其特征在于，所述测量装置被设置在线圈的高度上或者被设置在线圈的附近并且在那里检测带材位置。
13.根据权利要求10或11所述的热浸精整设备，其特征在于，在带材的上侧面和/或下侧面上在带材的宽度范围内分布地分别设置多个线圈，并且各个位于外部的线圈以可设定到平行于带材平面的连续的带材棱上的方式设置。
14.根据权利要求10或11所述的热浸精整设备，其特征在于，所述带材稳定装置和所述测量装置机械耦合地固定地彼此间隔开。
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