CN101939461B - 用于钢带的硬化电镀的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及连续运行的轧钢带的硬化电镀方法，本发明涉及连续运行的轧钢带的硬化电镀方法，其中将该带浸入在包含用于沉积到该带上的金属如锌和铝的液态混合物的浴的镀膜池中，使该浴持久地在所述镀膜池和准备装置之间循环，其中液体混合物的温度被有意地降低以降低铁溶解度阈值并是足够高的以启动，在所述准备装置中，至少一个Zn-Al锭的熔融，熔融量为补偿由于在该带上的沉积所消耗的液体混合物所需要的量。实施本方法使得液体混合物的循环管线进行热优化。
Description
技术领域
本发明涉及连续运行的轧钢带的硬化电镀(galvanization autrempé)的方法。
背景技术
连续运行的(défilant)轧钢带的硬化电镀是已知的技术，其基本上包含两种变型，从电镀炉出来的带倾斜地下降进入包含至少一种适于电镀的金属(如锌或者铝)的液态金属浴中并随后通过浸于所述液态金属浴中的辊使其垂直向上偏转。另一种变型包括在其离开炉时使带垂直向上偏转然后使其在包含磁力维持的液体锌的垂直通道中运行。液态金属浴是具有不同铝、镁或者锰比例的锌合金。为了专利的清楚性，将仅仅描述锌或者铝合金的情况。
在这两种情况中，该操作的目的是在钢带的表面上产生锌和铝的液体混合物(在其中所述带运行通过)的连续和粘合性沉积物。这种沉积物的形成动力学是本领域的技术人员已知的；它已经形成许多报告的主题，其中在2004年10月的“La Revue de Métallurgie-CIT”中的Giorgi等的“Modeling of galvanizing reactions”。该文献认为与液体混合物的接触引起铁从钢带的溶解，该铁部分地参与在该带的表面上大约0.1μ的化合物Fe2Al5Znx的复合物层的形成，和部分地向液体混合物浴扩散(当Fe2Al5Znx层没有连续地形成时)。Fe2Al5Znx层用作最终的锌保护层的载体，而该溶解的铁将有助于被称为“粗糙层(matte)”或者“渣滓(dross)”的由铁Fe、铝Al和锌Zn组成沉淀在液体混合物中形成。这些尺寸为几个微米至几十个微米的颗粒形式的沉淀能够在镀层的(电镀的)带上引起外观缺陷，其可能是使人望而却步的，特别当这些薄板金属带是用来形成汽车车身的外观部分时尤其如此。因此冶金工人进行了相当大的努力以限制或者去除电镀浴的渣滓。渣滓形成的现象是本领域的技术人员已知的，例如通过报告如Ajersch等的“Numerical simulation of the rate of dross formation in continuousgalvanizing baths”。根据液体锌浴的温度和它的铝含量，能够被溶解的铁的量在足够大的范围内变化。当铁含量超过溶解度限值时，所定义的Fe-Al-Zn化合物的晶核形成和生长变得可能。在连续电镀的通常方法中，包含待沉积的液体混合物的镀层浴总是铁饱和的，由此可见从带溶解的并且扩散进入液体混合物的所有铁立即用于在原位产生渣滓。
在设计以试图控制渣滓，或者至少降低在镀膜池中的它的量的方法中，长久以来从液体混合物的表面进行手动撇渣。因为该方法正被认为对于操作员是危险的，如在JP2001-064760所描述地，撇渣操作被设计为机械化然后自动化。
已经考虑其它通过溢流、泵送或者排出进行的不同技术以排出在镀膜池中形成的渣滓。因此，EP1070765描述一系列各种电镀设备，除了在其中形成渣滓的镀膜池外，其还包括向其排放渣滓的辅助池。
更详细地，EP0429351描述了一种方法和设备，其目的用于组织液体混合物在金属带的镀层区域和包含液体锌的电镀浴的纯化区域之间循环，以确保渣滓在纯化区域中被分离，然后将“其铁含量接近或者低于溶解度限值”的液体混合物运输至镀层区域。但是，虽然正确地描述了所包含的物理原理，该文献没有给出信息以使本领域的技术人员实施它们，特别地如何同时通过热交换器控制冷却和通过感应再加热该同一纯化区域的指示。没有给出关于如何确定液体锌的循环流量的信息。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于钢带在液体混合物中的硬化电镀的方法，其中对液体混合物循环的线路进行热优化。
这种方法因此可以通过由以下方法进行实施：
连续运行的轧钢带(1)的硬化电镀方法，其中将该带浸入在包含用于沉积到该带上的金属的液态混合物的浴(5)的镀膜池(2)中，使该浴持久地在所述镀膜池和准备装置(7)之间循环，其中液体混合物的温度被有意地降低以降低铁溶解度阈值并是足够高的以启动，在所述准备装置中，至少一个金属锭(8)的熔融，其熔融量为用于补偿由于在该带上的沉积所消耗的液体混合物所需的量，
所述方法包括以下步骤：
-测定由在第一温度T1进入该镀膜池的液体混合物浴中的钢带提供的第一功率PB，所述浴本身被稳定在低于第一温度T1的第二预定温度T2，
-测定用于使液体混合物处于第二预定温度T2所需要的第二功率PZ并且使该第二功率与由该带提供的第一功率PB相比较，
-如果第一功率PB大于第二功率PZ，发送降低带的第一温度T1的命令，
-如果第一功率PB小于或等于第二功率PZ，测定在该准备装置中使该金属锭(8)连续熔融所需要的能量，其中熔融量为用于补偿由于在带上沉积所消耗的液体混合物而所需的量，
-调节进入镀膜池和准备装置的液体混合物的循环流量Q2以提供使金属锭(8)连续熔融所需要的能量，同时使在准备装置中的液体混合物的温度维持在第三预定温度T3，该第三预定温度低于第二预定温度T2，
-调节在准备装置的出口(9)处的液体混合物的第四温度T4以提供在所述出口和镀膜池的供料入口(12)之间的热平衡所需的功率补充ΔP＝PZ-PB，所述入口由出口(9)供料。
具体实施方式
为了能够更清楚地说明根据本发明提出的方法的状况，能够实施该方法的钢带在液体混合物中的硬化电镀的设备和它的变型之一使用图1和2进行表示：
图1：实施本方法的设备的原理图
图2：实施本方法的设备的变型的原理图
图1显示用于实施根据本发明的方法的设备的原理图。钢带(1)经过至电镀炉(3)(没有表示，在镀膜池(bac de
的上游)的连接管线被引入到设备(理想地连续运行)中，倾斜地进入镀膜池(2)中。该带通过辊(4)被垂直偏转并且穿过包含在所述镀膜池中的液态镀层混合物(5)。该带的偏转可以通过伴随该带运行的水平辊(4)来实现。通道(6)能够使过满的液体混合物流向准备装置(7)，该准备装置由两个区域组成：第一区域(71)，其中确保至少一种合金金属锭Zn-Al(8)以需要量熔融以补偿由于在镀膜池中的带上的沉积和在不可避免的损失(材料)期间消耗的液体混合物，和沿着液体混合物的流动路径方向(镀膜池朝向第一区域然后第二区域)与第一区域顺序地并置的第二区域(72)。这两个区域如在图1上指出的可以定位于相同的池中，并因此通过分隔装置(73)(如在其中间部分开口的壁)分开，或者可以由两个并排放置的分离池组成。在这两个并排放置的分开的池之间，液体混合物还可以通过泵送或者通过连接通道进行转移。在第一区域(71)中的泵送入口(entrée de pompage)的水平面或者连接通道入口的水平面有利地位于表面渣滓(81)的上滗析区域和底部渣滓(82)的下沉降区域之间，其在区域(71)的高度的中间三分之一中。事实上，在该准备装置的中间高度处，根据本发明的方法规定在该两个所述渣滓(81，82)的上和下集积区(沿着流向(FL)逐渐增大)之间可以分开不含渣滓的开口。
来自镀膜池的液体混合物对于金属锭熔融是足够高温的。用于金属锭熔融的能量消耗引起液体混合物的冷却，其引起表面渣滓(81)和底部渣滓(82)形成，渣滓由通过分隔装置(73)提供的下游密封部件保持。具有通过金属锭消耗产生的冷却效果的补充冷却设施(62)还可以被布置在镀膜池和准备装置之间，例如在它们的连接通道(6)上。该准备装置的第二区域(72)因此接受纯化的液体混合物，其可以通过加热设施(75)进行再加热，优选地感应加热设施。管(9)回收在第二区域(72)中的液体混合物，和在图1情况下，在泵送装置(10)和管(作为回流路径)(11)的作用下，根据纯化的液体混合物的流量通过给料槽(12)再供给镀膜池(2)。装置如，例如撇渣或者泵送系统能够使渣滓从准备装置(第一区域(71))中放出。有利地，准备装置的第一区域(71)可以包括顺序地布置在流动路径方向上的隔板，其将位于多个金属锭(8)之间的液体混合物部分分开。这可以通过在中间部分中开口的壁产生，因此能够使底部渣滓(82)和表面渣滓(81)的一个金属锭一个金属锭(根据它们的铝含量)地浓缩。
关于金属锭熔融，准备装置的第一区域(71)有利地包含多个金属锭(81、82、...8n)，其至少两个包括不同的铝含量和其至少一个金属锭具有比在准备装置中的液体混合物所要求的含量更大的含量。而且，准备装置的第一区域(71)包括用于调节至少两个金属锭的熔融速率的设施，理想地通过选择性浸入或者取出在第一区域(71)中的至少一个金属锭来进行。最后，准备装置的第一隔室可以包括降低预先确定的液体混合物(金属锭在其中熔融)的温度(T2，T3)的调节设施(6，62)，理想地最初通过选择性浸入或者取出在第一区域(71)中的至少一个金属锭来实现。
这样看来，在准备装置(71)中的金属锭(8)的连续熔融以至少两个金属锭的总熔融速率进行保证。因此有利的是，同时浸入液体混合物浴中的多个(n)金属锭每个具有不同的铝含量和它们中至少一个具有比在准备装置中所要求的含量更大的铝含量，以能够建立根据时间可变的含量分布图(或者熔融速率)。这种所要求的含量本身可以由在镀膜池中、在该带表面上形成的复合物Fe2Al5Znx层中和在准备装置中形成的渣滓中测量或者估计的铝消耗进行测定。有利地，n个金属锭的每一个的熔融速率还可以分别地进行控制以将在准备装置中的铝含量调节至所要求的铝含量同时维持所要求的总熔融速度。
在准备装置中的金属锭的连续熔融局部引起液体混合物从第二温度(镀膜池出口)至第一区域(71)中预先确定温度的冷却，以降低铁溶解度阈值和能够使在所述准备装置中渣滓的在局部形成达到在预定的温度时的溶解度阈值。所谓的具有高铝含量的“表面”渣滓因此优选地在浸没的具有高铝含量的金属锭附近形成然后朝着表面沉降，和所谓的具有高锌含量的“底部”渣滓，优先地在浸没的具有低铝含量的金属锭的附近形成然后朝向底部沉积。
在渣滓形成之后，进入该镀膜池的具有等于在预定温度下铁溶解度阈值的铁含量的液体混合物的补充流量可以使溶解的铁含量的增大限制于在第二温度下的溶解度阈值之下。
准备装置(7)因此可以由包括两个由分隔壁(73)分开的区域(71，72)的单个池组成，第一区域确保金属锭的熔融和使渣滓形成局部化，第二区域接受纯化的液体混合物。在这种情况下，第二区域装备有简单唯一的感应加热设施(75)，其确保在纯化的液体混合物返回到镀膜池之前加热该纯化的液体混合物，以在流动路径结束直到新的流动路径开始时确保回流路径的热回路(boucle thermique)。两个区域(71)和(72)还可以在两个由连接通道连接的分开池中。
图2表示根据图1的设备的原理图的变型，其中最初的镀膜池被再分开成带的第一偏转池(15)(没有液体混合物)和包括通过磁悬浮维持的液体混合物浴(5)的镀膜池(13)。原则上，本设备因此实施该方法的变型，其中液体混合物浴(5)在连接到如图1的准备装置的镀膜池(13)中通过磁悬浮进行保持。悬浮效果由电磁装置(14)以已知方式进行提供。隔室(15)保证与熔炉连接和辊(4)使带(1)偏转。
出于清楚的原因并且根据图1的实例，根据本发明的方法的主要目的还通过图3进行说明：
图3温度分布，在设备的线路中溶解的铝和铁含量。
图3在其上面部分表示根据图1的设备的简化实例，其具有已经陈述的主要元件(镀膜池2和其用于液态金属回流的入口12，金属锭8、准备装置7、在第一区域71上的金属锭熔融池、在第二区域72上的净化池和它的出口11、加热设施75)，它们能够较好地解释根据本发明的方法的实施。
在装置原理图下还显示三个分布曲线-温度T分布，溶解的铝含量Al％分布和与铁的溶解度阈值SFe相关的溶解的铁含量Fe％分布-它们通过实施根据本发明的方法获得。显示的分布曲线因此根据沿着流动路径方向(从镀膜池2的入口12直至净化池72出口11)考虑的位置而变化。应当注意的是，出口11通过液体混合物的回流路径连接到入口12，其与流动路径不同并且相反。本发明因此能够使在入口和出口之间和在流动路径上的不同池之间的分布曲线值排列以产生封闭的热回路和以精确地维持目标铝和铁含量(在根据给出的温度而合适的溶解度阈值下)。
镀膜池(2)中的在待被硬化的带附近处的液体混合物被固定在所谓的第二温度(T2)。在与硬化区域不同的镀膜池(2)的入口(12)，温度可以是比第二温度(T2)更低的，因为它来自净化池(72)的出口11和回流路径(在那里热损失是不可避免的)，但是对该方法无影响。事实上，通过将该带浸入在镀膜池的液体混合物中，预见的是该带为高于目标第二温度(T2)的所谓第一温度，因此有利地可以容易达到该第二温度(T2)，因为该带通过在液体混合物浴中的热转移进行工作。在镀膜池出口-并因此在第一区域(71)入口的-液体混合物的目标第二温度(T2)而且选择足够地高以能够熔融金属锭(8)。
在准备装置(7)的第一区域(71)中使金属锭(8)熔融所需要的能量消耗导致使来自镀膜池液体混合物第二温度(T2)降低直至被称为第三温度(T3)的目标值。在准备装置(7)的第二区域(72)中，必要时加热设施(75)提供功率(ΔP＝PZ-PB)其使液体混合物的温度从第三温度(T3)提高至第四温度(T4＜T2)，其更加是选择足够地高的以满足在回流路径上的损耗和在镀膜池的入口(12)处的温度要求。热回路因此如此简单地获得。仅仅该带和，必要时，加热设施(75)通过提供能量来调节热过程。如果在净化池(72)的出口不要求能量供给，使加热设施(75)不启动。
在镀膜池(2)的入口(12)和朝向第一区域(71)的出口之间，液体混合物的铝含量(Al％)作为在复合物层中的损耗流量的函数经受下降(Alc)并且从第一含量(Alt)(来自在准备装置中的熔融的金属锭的液体金属的铝含量，然后通过纯化(第二区域72)和回流，液体混合物的铝含量再通向镀膜池的入口(12))变化至在镀膜池(2)的出口的第二含量(Alv)。在通过镀膜池出口(2)之后，金属锭的受控熔融可以使铝含量(Al1)(或者根据时间单位的流量)提高最多至在第一区域(71)的出口处的液体混合物的铝含量(Alm)。该后者含量(Alm)然而必须被解释为有可能的，因为与通过金属锭的铝加入相关，随形成渣滓不可避免地消耗一部分铝，其引起铝含量的实际下降(Ald)(根据所述流速)直至达到在净化池(第二区域72)中铝含量(Alt)，其是必需的(并且等于)在镀膜池中的回流口12处的铝含量。
在镀膜池(2)中和在温度和铝含量的变化的作用下，在液体混合物中的铁溶解度阈值(SFe)几乎是稳定在在第二温度(T2)时的值(SFe T2)，然后显著地降低直至在金属锭熔融区中的在第三温度(T3)时的值(SfeT3)并且在返回到镀膜池(2)之前被提高至在加热设施的区域(75)中在第四温度(T4)时的值(Sfe T4)。
液体混合物的铁含量(Fe％)，对于其本身，在镀膜池(2)中升高直至仍然低于在第二温度(T2)时该液体混合物的铁溶解度阈值(SFe T2)的水平并且如此维持直到金属锭熔融的第一区域(71)中渣滓的沉淀以达到等于在该第一区域的第三温度(T3)时该液体混合物的铁的饱和阈的值(SFe T3)。图的影线区域(渣滓)，在该液体混合物的铁含量(Fe％)和铁的溶解度阈值(SFe)的变化曲线之间，能够使渣滓沉淀的区域确定位置。最后，在第二纯化区域(72)中，该液体混合物的铁的溶解度阈值(SFe)被提高至在第四温度(T4)时的更高的值(SFe T4)(高于第一区域71)。因此局部地避免了渣滓的沉淀，以使得在净化池中的液体混合物保持被纯化并且可以不含任何渣滓地回流至镀膜池(2)的入口。
还提供了前面的图的补充图以更好地介绍和理解根据本发明的方法：
图4在液体混合物中铁的溶解度(Fe％)作为温度(T)和铝含量(Al％)函数的图，
图5对于给出的铝含量(Al％＝0.19％)，液体混合物中铁溶解度作为温度(T)的函数的图(Fe％)的细节，图6由运行的钢带向液体混合物提供的功率(PB)和提供在镀膜池(2)中液体混合物的熔融所要求的功率(PZ)的变化图
图4表明，对于给出温度(在这里在T＝440和T＝480℃)之间，当铝含量(Al％)下降时在Zn-Al液体混合物中铁溶解度限值(Fe％)提高，和在给出的铝含量时，它随温度提高。因此存在两种用于控制铁溶解度限值的作用方法：改变铝含量或者该液体混合物的温度。
图5显示对于0.19％的铝含量(Al％)，溶解度限值(Fe％)随着温度(T)的变化。在T＝470℃(点A)的镀膜池(2)温度下，铁溶解度限值(Fe％)为大约0.015％。在T＝440℃(点B)温度时，低于通常含量，铁溶解度限值(Fe％)为大约0.07％。因此观察到，在470℃工作温度时为饱和的或者接近于饱和限值的液体混合物，它的溶解度限值是在440℃的2倍。假设可以回收所有由在该440℃的温度从该溶液取出的铁产生的渣滓，保持溶解的铁含量减少到0.07％。从该状态再加热至470℃因此可以使0.08％的来自待镀层的带的补充的铁溶解，而不沉淀出渣滓。
图6显示通过运行的钢带向液体混合物带来的功率(PB)变化和用于保证在镀膜池(2)中消耗的混合物的熔融所要求的功率(PZ)。这些功率(PB，PZ)通过两种适合于连续电镀设备的数据进行限制：一方面炉的加热功率(未在图1中表示，但是放置在镀膜池的上游)，和在该带的干燥保持有效时的最大速度。举例而言，这些限值为对于炉每小时处理大约100吨带(在该镀膜池中，该带入口的下游)和对于干燥稍稍超过200m/分钟带速度(在该镀膜池外面，在该带的出口)。在显示的实施例中，对于在485℃的带温度的具有等于1200毫米的宽度(L)的带，所谓的“带”功率(PB)的曲线(点画线)随着该带的厚度(E)连续地升高直至对应于该炉的加热限值的平台。所要求的功率(PZ)的曲线(实线)首先受带的最大运行速度限制，运行速度本身受最大干燥速度限制，然后逐渐地降低。对于1.2毫米的带厚度(E)和15μm的镀层厚度，由该带带来的功率(PB)低于用于熔融锌所要求的功率(PZ)(PZ＞PB)和功率差值(ΔP)因此将通过加热该循环中的液体混合物特别在它返回到镀膜池(2)之前而被引入。这种功率差值因此在这里被理解为带来必需的功率(ΔP＞0)。当然还可以考虑功率减小(ΔP＜0)的情况，在这样情况下，功率产生参数(炉温、带速度等等)的至少一种应该被改变以降低带给液体混合物的功率(PB)同时保证在镀膜池(2)中消耗的混合物的熔融。必要时，冷却系统还可以被连接到镀膜池。
由前面的图，因此可以提出根据本发明的方法，即，连续运行的轧钢带(1)的硬化电镀方法，其中将该带浸入在包含用于沉积到该带上的金属(如锌(Zn)和铝(Al))液态混合物的浴(5)的镀膜池(2)中，使该浴持久地在所述镀膜池(bac de
和准备装置(dispositive depréparation)(7)之间循环，其中液体混合物的温度被有意地降低以降低铁溶解度阈值并足够地高以启动，在所述准备装置中，至少一个Zn-Al锭(8)的熔融，其量为补偿由于在该带上的沉积所消耗的液体混合物和不可避免的损失(大约5％)所需的量。
所述方法包括以下步骤：
-测定由在第一温度(T1)进入该镀膜池的液体混合物浴中的钢带提供的第一功率(PB)，所述浴本身被稳定在低于第一温度(T1)的第二预定温度(T2)，
-测定使液体混合物处于第二预定温度(T2)所必需的第二功率(PZ)并且使该第二功率与由该带带来的第一功率(PB)相比较，
-如果第一功率(PB)大于第二功率(PZ)，向带的第一温度(T1)发送降低命令(attribuer une consigne de diminution la première température(T1)de la bande)，
-如果第一功率(PB)小于或等于第二功率(PZ)，测定在该准备装置中连续熔融该金属锭(8)所需要的能量，熔融量为用于补偿由于在带上沉积和任何其它附加的损耗所消耗的液体混合物所需的量，
-调节进入镀膜池和准备装置的液体混合物的循环流量(Q2)以提供金属锭(8)的连续熔融所需要的能量，同时使在准备装置中的液体混合物的温度维持在第三预定温度(T3)，该第三预定温度低于第二预定温度(T2)，
-调节在准备装置的出口(9)处的液体混合物的第四温度(T4)以提供在所述出口和镀膜池的供料入口(12)之间的热平衡所需的功率补充(ΔP＝PZ-PB)，所述入口由出口(9)供料。
这样，该方法能够使液体混合物经在镀膜池入口和准备装置出口管之间的流动路径然后经过相同的回流路径(在相反方向上并且与流动路径不同)连续并顺序地循环流动。这种循环流动也进行热优化，因为它顺序地形成回路(流动、回流)以使得精确地控制每个必要的热交换。
第二温度(T2)的控制和目标铝含量(Alv)能够将在浴(镀膜池)中的在第二温度(T2)时铁的溶解度阈值(SFe T2)控制在这样的水平(考虑到在镀膜池中的期望的铁溶解流量(QFe))该水平使得总铁含量(Fe2)被维持低于在第二温度(T2)时铁的溶解度阈值(SFe T2)。如此，镀膜池保持没有任何渣滓；镀层具有完美的质量。为此，通过调节第二温度(T2)和目标铝含量(Alv)，将在镀膜池的液体混合物中在第二温度(T2)时铁的溶解度阈值(SFe T2)控制在这样的水平，该水平使得(考虑到在镀膜池中的期望的铁溶解流量(QFe))总铁含量(Fe2)维持低于在第二温度(T2)时铁的溶解度阈值(SFe T2)。
优选地金属锭的连续熔融以至少两个金属锭的总熔融速率(Vm)进行保障。
作为熔融，如在图1(或者2)中，可以有利地选择性和同时地将不同数目(n)的金属锭浸入在液体混合物的浴中。金属锭每个优选地具有彼此不同的铝含量(Al1、Al2、...Aln)和至少一个金属锭包含大于在准备装置中(特别在包括纯混合物的第二区域72中)所要求的含量(Alt)的铝含量。这样，可以更灵活地更精确地实现维持或者获得在准备装置的区域中的铝含量的目标值。
对于多个(n)金属锭，还可以分别地控制(n个)金属锭中每个的浸入速度(V1、V2...Vn)，以动态地将在准备装置中的铝含量调节至所要求的含量(Alt)，同时维持所要求的总熔融速度(Vm)(＝流量)。
必要时，用于使液体混合物从第二温度(T2)至第三温度(T3)的冷却设施可以在准备装置中被启动(activé)作为通过金属锭熔融执行的附加冷却装备系统。这种补充的冷却设施因此使根据本发明的方法更灵活性地进行控制。
可以有利地进行在金属锭之间(根据它们的各自的铝含量)进行分区(compartimentation)，以分开不同类型的渣滓，这样，具有高铝含量的所谓“表面”渣滓优先地在浸入的具有高铝含量的金属锭附近形成，和具有低铝含量的所谓“底部”渣滓优先地在浸入的具有低铝含量的金属锭附近形成。这种分区可以简单地通过在第一区域(71)的表面和的底部增加在金属锭之间布置的隔板而获得。
根据本发明的方法预测需要的液体锌流量(也即，进入镀膜池的液体混合物的补新(renouvellement))在等于第三温度(T3)时铁的溶解度阈值(SFe T3)的铁含量下进行调节，以将溶解的铁含量的提高限制于明显地低于镀膜池中的第二温度(T2)时的溶解度阈值。这能够使从该带溶解的铁的量包括在第三温度(T3)时铁的溶解度阈值(SFe T3)和在第二温度(T2)时铁的溶解度阈值(SFe T2)之间的间隔值中。
由带提供的第一功率(PB)的调节回路(boucle de régulation)控制功率的带入或取出(ΔP)，产生平衡，使得第一功率(PB)等于第二功率(PZ)和功率带入或取出(ΔP)的和，换言之，使得PB＝PZ+ΔP。这通过将减少(或者提高)指令发送至在镀膜池的进口处的带的温度(T1)来进行。
该方法规定该准备装置装备有附加的与受调节的感应加热设施相连的用于回收和放出卡路里的调节手段，其适合通过外部控制或调解手段使在金属锭熔融区中在接近于设定的(consigné)温度值的温度区间(特别地由+/-10℃定义的区间)内对第三温度(T3)进行调整。
在热学上，该方法推荐钢带(在它进入镀膜池时)的第一温度(T1)理想地在450和550℃之间。相似地，在镀膜池中液体混合物的第二温度(T2)理想地在450至520℃之间。为了该方法最大的有效性，在镀膜池中钢带和液体混合物之间的温差(ΔT1)维持在0至50℃之间。在镀膜池中该液体混合物的第二温度(T2)由此维持(理想地精度为±1-3℃)在值(T1-ΔT1)，其等于第一温度(T1)减去在钢带和液体混合物之间的温差(ΔT1)。最后，在准备装置中液体混合物的第二和第三温度之间的温度下降(ΔT2＝T2-T3)被维持在至少10℃。这些值能够获得(对于锌、铝和铁含量)在通过本发明的电镀方法使用的循环线路上最佳的热回路(bouclage thermique)(流动/回流)。
该方法规定来自镀膜池的液体混合物的循环速度(Q2)被维持在在相同的单位时间中在带上沉积的混合物量的10至30倍之间。
根据本发明的方法还规定实施能够调节/维持热回路、循环线路和目标铝、锌和铁含量的测量和控制步骤。
特别地，至少对从进镀膜池中的供料进口(12)至准备装置的出口(11)的流动路径测量在液体混合物的温度值和铝浓度值，理想地连续测量。这些值是重要的以将它们与铝或者铁含量的曲线图(根据液体混合物在循环线路中的位移)结合。
在准备装置中测量液体混合物的水平(niveau)，理想地连续地测量，甚至必要时，在镀膜池中也测量。这可以调节金属锭熔融速率和了解在带上沉积的金属量。
在实践中，流量(例如每单位时间的铝含量)和液体混合物的温度通过经简化的调节手段被维持在预定的值对(couple de valeurs)。这可以例如从图表简单推导(如在图1和2中的那些)和快速达到对于值对(couple de valeurs)为理想的(铁)溶解度阈值。
该方法包括这样的功能，其中从在镀膜池中与带的入口连接的电镀炉出来的带的温度被维持在可调节值的区间内。同样地，该带的运行速度被维持在可调节值的区间内。理想地，该方法规定在镀膜池的上游测量或者估计带的宽度和厚度，然而如果它们没有作为主要参数输入(原始数据输入PDI)被收集在电镀设备的控制系统中。这些参数用于测定进入条件，特别与在由根据本发明的方法管理的循环线路中由带提供的功率有关的那些。
为了能够调整每一个金属锭的熔融速度，将金属锭引入并且维持在准备装置的熔融区中以动态和选择性方式进行。
根据本发明的方法因此根据动态测量和调节参数(其与该带、镀膜池和准备装置有关)进行实施。这些参数理想地根据使用预测控制的分析模型实时地以自发方式进行中央控制，其任选地是可通过自动程序(auto-apprentissage)更新的。为此，还可以实施外部控制方式(例如，通过对控制所述方法的分析模型简单输入外部命令)以使得，例如操作员能修正铝含量或者修正该带的温度等等。和这种外部控制一致，用于调节该方法的分析模型也是可更新的。
与用于来自镀膜池上游的电镀炉的参数相同方式，产生自在镀膜池外部运行的带的干燥过程的测量和调节参数可以提供用于控制根据本发明的方法。这能够更好地校准预调节值，如与镀层厚度和所要求的沉积金属含量有关的那些。
一组从属权利要求在该意义上显示了本发明的优点。
使用前面的图及以下的图提供了用于实施本方法的实施例和应用实施例：
图7用于测定功率的逻辑图，
图8用于测定液体混合物的循环流量的逻辑图
图9用于测定铝含量的逻辑图
图10用于测定金属锭熔融速度的逻辑图
图11用于检验溶于液体混合物中的理论铁含量的逻辑图
图7显示用于测定带的功率(PB)的逻辑图和用于实施根据本发明的方法所需的功率(PZ)。使用影响产物(DAT_BAND)和该设备(参见图1、2和3)的操作条件(DAT_DRIV)的数据，即
-连续运行的带的宽度(L)和厚度(E)，
-在该带的两个面上沉积的锌的厚度(EZ)和该带的目标速度(V)
计算该带的质量流速(débits massiques)(QBm)和表面流速(débitssurfaciques)(QBs)和消耗的锌的总流量(包括不可避免的损失)。
由这些流量，离开在涂布槽下游的电镀炉的带的第一温度(T1)和在镀膜池中目标的第二温度(T2)计算带的功率(PB)和所需要的功率(PZ)。
如果，如在图6的情况下，需要的功率大于带的功率(PZ＞PB，情况“Y”)，它按以下形式的计算(参见图8)进行处理：
ΔP＝PZ-PB(步骤“1”)。
在相反的情况下，需要的功率还可以低于带的功率(PZ＜PB，情况“N”)。根据本发明的方法这时通过发出降低在镀锌炉的出口的温度提供带的第一温度(T1)的冷却(ΔT)命令(ORD1)。在该步骤结束时，在镀膜池中的液体混合物的温度必须返回到它的值(T2)，假定进入镀膜池中的带温度(T1)等于测定值经提高的第二温度(T2)，在这里绝对值的冷却(ΔT)，即：
T1＝T2+ΔT.
图8表示用于测定液体混合物的循环流量的逻辑图，其连接在图7中的步骤“1”之后，还表示为该图的逻辑起点。从在准备装置的金属锭熔融区(71)中的第三目标温度(T3)，金属锭的最初温度(TL)(金属锭必要时能够在它们引入到液体混合物中之前被再加热)，消耗并应该通过金属锭熔融补偿的锌流量(Q1)测定所述锌锭的熔融能量(W＝Wfus_Zn)。该能量(W)还表示由来自镀膜池的液体锌提供的能量(Winc_Zn)。
考虑来自镀膜池的液体混合物的第二温度(T2)和前面计算的能量(W)，测定来自镀膜池的并用于确保金属锭的连续熔融所必要的液体混合物的流量(Q2)。该流量(Q2)还指出在镀膜池和准备装置之间的液体混合物的循环流量。
图9显示用于测定来自在准备装置中(净化槽72)的金属锭熔融的液体混合物的铝含量(Alt)的逻辑图。事实上，在带上形成所定义的Fe-Al化合物，其一方面形成在带上沉积的复合物层和其另一方面存在于渣滓中(引起铝的消耗)(分别为(QAlc)和(QAld))，其以通常沉积的量与锌一起加入。附加的消耗必须用在净化槽(72)中的铝含量(Alt)进行补偿，该铝含量轻微地高于在镀膜池中的目标铝含量(Alv)。铝的消耗(QAlc)和(QAld)由该带的质量流速(QBm)进行计算。它们还包括在根据在金属锭熔融之后获得的第三温度(T3)计算返回到镀膜池中的液体混合物的第四温度(T4)和用于将液体混合物的温度提高至在镀膜池中的第二温度(T2)所需的补充功率(ΔP)的方案中。液体混合物的铝含量(Alt)的值在随后在用于到达根据下图的步骤″2″的消耗方面是已知的。
图10显示用于测定在准备装置中的金属锭熔融速度(＝流量)的逻辑图。根据在复合物层中铝损耗的量(QAlc)和铝在渣滓中的损耗(QAld)(它们特别地根据所处理的带的宽度变化)，需要能够调节来自金属锭熔融的铝含量(Alt)以维持在回流期间在镀膜池中目标铝含量值(Alv)。为此，因此有利的是能够动态地、选择性地并且同时地将至少两个具有不同铝含量的金属锭浸入在准备装置的液体混合物中和其至少一个包含的铝含量大于在该准备装置的第二区域(72)中的铝含量(Alt)。然后将多个(n)金属锭浸在液态金属中，总熔融速度(＝流量)(Vm)对应于所消耗的锌的总计算流量(Q1)。选择性地并且根据可以可变化适合每个金属锭的动态方式浸入具有铝含量(Al1、Al2、...Aln)的(n)金属锭中每一个，所述动态方式与计算的熔融速度(V1、V2、...Vn)相关，为了确保与总熔融速度(Vm)有关的获得的铝含量(Alt)和为了控制：与根据来自前面图9的步骤“2”的值预测的铝消耗有关的所需要的铝含量(Alt)通过来自金属锭熔融的铝含量(Alt)进行确保。
图11显示用于检验溶于来自先前描述(参见图6、7、8)的步骤“1”的液体混合物中的理论铁含量(SFe)的逻辑图。进入该镀膜池中的液体混合物的铁含量(Fe1)通过在渣滓沉淀的在第三温度(T3)时铁溶解度阈值(SFe T3)进行设定(Fe1＝SFe T3)(还参见图1)。根据数据，如在镀膜池进口的带的第一温度(T1)、在所述镀膜池中的液体混合物的第二温度(T2)，该带的表面流速(QBs)和进入准备装置的液体混合物的铝含量(Alv)，该方法进行一方面计算来自运行的带的两个面的铁溶解流量(QFe)，另一方面计算在第二温度(T2)时的液体混合物中铁的溶解度阈值(SFe T2)。该溶解流量，被加到进入镀膜池中的铁含量(Fe1)，能够计算液体混合物的铁含量(Fe2)，使得：
Fe2＝(QFe·SFe)+Fe1
其中引入安全系数(SFe)。在该带的表面上产生高铁浓度梯度，其有利于复合物Fe2Al5Znx层的发展。在镀膜池中的液体混合物的铁含量(Fe2)这时为在所述梯度结束时的铁含量并且可以被认为是液体混合物浴的总铁含量。如果在液体混合物中在第二温度(T2)时铁的溶解度阈值(SFe T2)大于在镀膜池中液体混合物的实际铁含量(Fe2)(参看情况“SFe T2＞Fe2”)，所采用的该方法的调节参数被验证(参看情况“VAL_PA”)。
相反的情况下，考虑到提高(情况“UP(SFe T2)”)在液体混合物中在第二温度(T2)时铁的溶解度阈值(SFe T2)和/或降低(情况“DOWN(QFe)”)铁溶解流量(QFe)，这些参数必须被修改(参看情况“MOD PA”)。在所述溶解度阈值(SFe T2)中的增大通过提高第二温度(T2)和/或降低在镀膜池中的铝含量(Alv)而获得。铁溶解流量(QFe)的降低通过降低第一温度(T1)和/或第二温度(T2)和/或该带的表面流速(QBs)和/或通过提高在镀膜池中的铝含量(Alv)来实现。在实践中，优选对该带的第一温度(T1)和/或它的运行速度(V)进行操作。
主要的缩写的名单
1 连续运行的带
2、13 镀膜池
7 准备装置
71、72 准备装置的第一和第二区域
8 金属锭
A 对于0.19％铝含量时在470℃时的铁溶解度限值点
Al 铝
Al1、...、Aln 金属锭1-n的铝含量
Alc 在复合物层中的铝含量
Ald 在渣滓中的铝含量
All 在准备装置中所需要的液体混合物的铝含量的提高
Alm 在准备装置中(第一区域71)液体混合物的最大(理论
上的)铝含量
Alt 在准备装置中(因此，在第二区域72中)来自熔融的金
属锭的液体混合物的铝含量
Alv 离开镀膜池的液体混合物的目标铝含量
B 对于0.19％铝含量时在440℃的铁溶解度限值点
DAT_BAND 带数据
DAT_DRIV 操作数据
DOWN(x) 降低变量x
Dross 粗糙层，渣滓
ΔP 功率的带来(ΔP＞0)或者取走(ΔP＜0)
ΔT 对应于能量的带来或取走的温度的正(ΔT＞0)或者负
(ΔT＜0)变化
E 带的厚度
EZ 锌的厚度
Fe 铁
Fe1 进入镀膜池的液体混合物的铁含量
Fe2 在镀膜池中的液体混合物的最大铁含量
L 带宽度
MOD_PA 选择的参数的改变
N 否
ORD1 设定值
PZ 在T2维持锌所需的功率
PB 由该带提供的功率
Q1 ＝Q1_fus_Zn锌锭的熔融速率
＝Q1_cons_Zn锌-铝的总消耗流量
Q2 离开镀膜池的所需的液体锌流量
QAlc 在复合物层中Al损失流量
QAld 在渣滓中Al损失流量
QBm 带的质量流速
QBs 带的表面流速
QFe 铁在液体混合物中的溶解流量
SFe 在液体混合物中铁的溶解度/饱和阈值
SFeT2 对于在温度T2的液体混合物的SFe
SFeT3 对于在温度T3的液体混合物的SFe
SFeT4 对于在温度T4的液体混合物的SFe
T1 进入镀膜池的带的第一温度
T1_mes 测量的T1
T2 在镀膜池中的液体混合物的第二温度
T3 准备装置(浴)的第三温度
T4 离开净化槽的液体的第四温度
TL 锌锭在浸入熔融区中之前的初始温度
UP(x) 提高变量x
V 带运行速度
Vm 浸入的金属锭的总熔融速率
Vmax 带的最大运行速度
V1、...Vn 金属锭1-n熔融速率
VAL_PA 选择的参数的验证
W ＝Wfus_Zn锌锭熔融能量
＝Winc_Zn由来自镀膜池的液体锌提供的能量
Y 是
Zn 锌
Claims (36)
1.连续运行的轧钢带(1)的硬化电镀方法，其中将该带浸入在包含用于沉积到该带上的金属的液体混合物的浴(5)的镀膜池(2)中，使该浴持久地在所述镀膜池和准备装置(7)之间循环，其中液体混合物的温度被有意地降低以降低铁溶解度阈值并是足够高的以启动，在所述准备装置中，至少一个金属锭(8)的熔融，其熔融量为用于补偿由于在该带上的沉积所消耗的液体混合物所需的量，
所述方法包括以下步骤：
-测定由在第一温度T1进入该镀膜池的液体混合物浴中的钢带提供的第一功率PB，所述浴本身被稳定在低于第一温度T1的第二预定温度T2，
-测定用于使液体混合物处于第二预定温度T2所需要的第二功率PZ并且使该第二功率与由该带提供的第一功率PB相比较，
-如果第一功率PB大于第二功率PZ，发送降低带的第一温度T1的命令，
-如果第一功率PB小于或等于第二功率PZ，测定在该准备装置中使该金属锭(8)连续熔融所需要的能量，其中熔融量为用于补偿由于在带上沉积所消耗的液体混合物而所需的量，
-调节进入镀膜池和准备装置的液体混合物的循环流量Q2以提供使金属锭(8)连续熔融所需要的能量，同时使在准备装置中的液体混合物的温度维持在第三预定温度T3，该第三预定温度低于第二预定温度T2，
-调节在准备装置的出口(9)处的液体混合物的第四温度T4以提供在所述出口和镀膜池的供料入口(12)之间的热平衡所需的功率补充ΔP＝PZ-PB，所述入口由出口(9)供料。
2.根据权利要求1的方法，其中所述金属的液体混合物为锌和铝。
3.根据权利要求1的方法，其中通过调节第二预定温度T2和目标铝含量Alv，将在镀膜池的液体混合物中在第二预定温度T2时铁的溶解度阈值(SFe T2)控制在这样的水平，考虑到在镀膜池中的期望的铁溶解流量QFe，该水平使得总铁含量Fe2维持低于在第二预定温度T2时铁的溶解度阈值(SFe T2)。
4.根据权利要求1-3之一的方法，其中以至少两个金属锭的总熔融速率Vm确保金属锭的连续熔融。
5.根据权利要求4的方法，其中选择性地并同时地将不同数目n的金属锭浸入在液体混合物的浴中，金属锭每个具有不同的铝含量Al1、Al2、...Aln和至少一个金属锭包含大于在准备装置中所要求的含量Alt的铝含量。
6.根据权利要求5的方法，其中分别地控制n个金属锭中每个的浸入速度V1、V2...Vn，以将在准备装置中的铝含量调节至所要求的含量Alt，同时维持所要求的总熔融速度Vm。
7.根据权利要求1-3任一项的方法，其中使液体混合物从第二预定温度T2至第三预定温度T3的冷却在准备装置中被启动，以降低铁的溶解度阈值和使渣滓在准备装置中的形成局部化。
8.根据权利要求4的方法，其中进行在金属锭之间并根据它们各自铝含量进行分区，以分开不同类型的渣滓，这样，具有高铝含量的所谓“表面”渣滓优先地在浸入的具有高铝含量的金属锭附近形成，和具有低铝含量的所谓“底部”渣滓优先地在浸入的具有低铝含量的金属锭附近形成。
9.根据权利要求1-3任一项的方法，其中进入镀膜池的液体混合物的补新流量Q2在等于在第三预定温度T3时铁的溶解度阈值的铁含量之下进行调节，以使溶解的铁含量的提高被限制在低于镀膜池中在第二预定温度T2时的溶解度阈值。
10.根据权利要求1-3任一项的方法，其中由带提供的第一功率PB的调节回路控制功率的带入或取出ΔP，产生平衡，使得第一功率PB等于第二功率PZ与功率带入或取出ΔP的和，使得PB＝PZ+ΔP，并产生设定的带温度值。
11.根据权利要求1-3任一项的方法，其中该准备装置装备有与受调节的感应加热设施相连的用于回收和放出卡路里的调节手段，其适合使在金属锭熔融区中的第三预定温度T3在与设定温度值接近的值的温度区间内进行调整。
12.根据权利要求1-3任一项的方法，其中准备装置装备有与受调节的感应加热设施相连的用于回收和放出卡路里的调节手段，其适合使在金属锭熔融区中的第三预定温度T3在与设定温度值接近的值的由+/-10℃定义的间隔内进行调整。
13.根据权利要求1-3任一项的方法，其中钢带在它进入镀膜池时的第一温度T1为450至550℃。
14.根据权利要求1-3任一项的方法，其中在镀膜池中液体混合物的第二预定温度T2为450至520℃。
15.根据权利要求13的方法，其中在镀膜池中钢带和液体混合物之间的温差ΔT1维持在0至50℃。
16.根据权利要求14的方法，其中在镀膜池中钢带和液体混合物之间的温差ΔT1维持在0至50℃。
17.根据权利要求15的方法，其中在镀膜池中该液体混合物的第二预定温度T2被维持在值T1-ΔT1，其等于第一温度T1减去在钢带和液体混合物之间的温差ΔT1。
18.根据权利要求15的方法，其中在镀膜池中该液体混合物的第二预定温度T2以±1-3℃精度被维持在值T1-ΔT1，其等于第一温度T1减去在钢带和液体混合物之间的温差ΔT1。
19.根据权利要求16的方法，其中在镀膜池中该液体混合物的第二预定温度T2被维持在值T1-ΔT1，其等于第一温度T1减去在钢带和液体混合物之间的温差ΔT1。
20.根据权利要求16的方法，其中在镀膜池中该液体混合物的第二预定温度T2以±1-3℃精度被维持在值T1-ΔT1，其等于第一温度T1减去在钢带和液体混合物之间的温差ΔT1。
21.根据权利要求13的方法，其中在准备装置中液体混合物的第二和第三预定温度之间的温度下降ΔT2＝T2-T3被维持在至少10℃。
22.根据权利要求14的方法，其中在准备装置中液体混合物的第二和第三预定温度之间的温度下降ΔT2＝T2-T3被维持在至少10℃。
23.根据权利要求1-3之一的方法，其中来自镀膜池的液体混合物的循环流量Q3被维持在在相同的单位时间中在带上沉积的混合物量的10至30倍之间。
24.根据权利要求1-3之一的方法，其中对至少一个从到镀膜池中的供料进口至准备装置的出口的流动路径测量液体混合物的温度值和铝浓度值。
25.根据权利要求1-3之一的方法，其中对至少一个从到镀膜池中的供料进口至准备装置的出口的流动路径连续测量液体混合物的温度值和铝浓度值。
26.根据权利要求1-3之一的方法，其中在准备装置中测量液体混合物的水平。
27.根据权利要求1-3之一的方法，其中在准备装置中连续地测量液体混合物的水平。
28.根据权利要求1-3之一的方法，其中液体混合物的流量和温度通过调节被维持在预定的值对。
29.根据权利要求1-3之一的方法，其中从与带进镀膜池中的入口连接的电镀炉出来的带的温度被维持在可调节值的区间内。
30.根据权利要求1-3之一的方法，其中该带的运行速度被维持在可调节值的区间内。
31.根据权利要求1-3之一的方法，其中在镀膜池的上游测量带的宽度和厚度。
32.根据权利要求1-3之一的方法，其中以动态方式将金属锭引入并且维持在准备装置的熔融区中。
33.根据权利要求1-3之一的方法，其中与该带、镀膜池和准备装置有关的动态的测量和调节参数进行中央控制。
34.根据权利要求1-3之一的方法，其中通过对控制所述方法的分析模型输入外部命令来修正控制参数。
35.根据权利要求34的方法，其中该分析模型也是通过自动程序进行更新。
36.根据权利要求1-3之一的方法，其中将来自在镀膜池外部运行的带的干燥方法的测量和调节参数可以提供给所述方法的控制。
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Legal Events
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| CP03 | Change of name, title or address |
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Granted publication date: 20130102 |