CN102175709B - 一种板带热镀锌模拟实验机 - Google Patents

Abstract

一种板带热镀锌模拟实验机，机架固定在基座上，机架上设有上连接板和下连接板，升降装置固定在上连接板上，操作箱固定在下连接板的上面，操作箱内固定有液压夹头装置和加热电极；插板阀固定在下连接板的下面，插板阀下面固定连接一个气刀室，气刀室内设有气刀装置；基座上设有轨道，小车放置在轨道上，小车内设有锌锅，锌锅上设有盖板；小车底部设有顶起螺栓。本发明的装置具有操作方便，模拟精度高，安全可靠，能够通过小车重复进料，便于反复试验等优点。

Description

一种板带热镀锌模拟实验机

技术领域

本发明涉及镀锌模拟设备，特别涉及一种板带热镀锌模拟实验机。

背景技术

轧制产品的理想性能的获得除了决定于其组成金属的化学成分，另外还决定于轧制过程的抽样检验方法和冷轧之后的热处理。连续热浸镀在线，热处理和钢板的表面强化是在同一道次进行的。

为了使需要退火及浸镀的冷轧钢材获得理想的温度曲线，必须精确分析温度及退火气氛对材料的机械性能及表面质量的影响。因为这在实际生产中代价很高耗时很长，所以产生了实验车间即模拟机，可以快速的采用相似的工艺来分析热处理、气体氛围及镀锌过程与表面质量及机械性能之间的关系。

现有的热镀锌模拟实验机的加热方式有辐射管加热、感应加热、电阻加热和带钢直接通电加热等，其中感应加热能够进行退火急速加热，但受限全磁场动态分布影响，温度波动大，加热区均匀性差，且设备能耗高，附属控制装置复杂，设备投资高，其他几种加热方式也有升温速度慢、设备复杂、维修困难、不同步骤间隔时间长等缺点，对热镀锌的生产过程模拟效果也不够好。

发明内容

针对现有热镀锌模拟实验存在的问题，本发明提供一种板带热镀锌模拟实验机。

本发明的板带热镀锌模拟实验机包括基座、机架、升降装置、操作箱、小车、插板阀、锌锅和气刀室；机架固定在基座上，机架上设有上连接板和下连接板，升降装置固定在上连接板上，操作箱固定在下连接板的上面，操作箱内固定有液压夹头装置和加热电极；插板阀固定在下连接板的下面，插板阀下面固定连接一个气刀室，气刀室内设有气刀装置；基座上设有轨道，小车放置在轨道上，小车内设有锌锅，锌锅上设有盖板；小车底部设有顶起螺栓，顶起螺栓通过螺纹与螺母连接，螺母固定在基座上。

上述的模拟实验机中，升降装置设有升降杆，升降杆通过操作箱的顶部插入操作箱内，升降杆的底端设有螺栓夹头，螺栓夹头和升降杆之间用陶瓷垫板绝缘；升降杆内设有通道。

上述的模拟实验机中，操作箱侧部设有箱盖，顶部和底部均设有通孔，操作箱顶部的通孔与升降杆密封连接；下连接板中设有通孔，操作箱底部的通孔和下连接板的通孔连通，下连接板的通孔与插板阀连通；操作箱上设有三个检测孔，分别连接氢气检测仪、氧气检测仪和露点检测仪。

上述的模拟实验机中，气刀室的顶板和底板上均设有通孔，插板阀的下方与气刀室顶板上的通孔连通。

上述的模拟实验机中，锌锅上的盖板上设有通孔，通孔周围镶嵌有密封圈。

上述的模拟实验机中，锌锅的盖板上固定连接一个搅拌装置，搅拌装置的搅拌杆插入锌锅内部,搅拌杆底端连接有叶片。

上述的模拟实验机中，锌锅上固定有一个刮渣装置，刮渣装置包括固定套筒、移动套筒、刮渣角度调整杆和刮渣板，刮渣板上固定有支杆与刮渣角度调整杆铰接，刮渣板上端与移动套筒铰接，刮渣角度调整杆穿过移动套筒并与移动套筒滑动密封连接，移动套筒穿过固定套筒并与固定套筒滑动密封连接，固定套筒固定在锌锅上。

上述的模拟实验机中，锌锅外壁包裹有电阻丝，电阻丝和小车内部之间用保温材料填充；电阻丝与外部电源连接。

上述的气刀装置由两组相对设置的气刀组件组成，每组气刀组件包括气刀、距离调整杆、角度调整杆和气刀调整座；气刀顶部设有距离调整销轴孔，中部设有角度调整销轴孔，距离调整销轴孔通过销轴与距离调整杆的前端铰接，角度调整销轴孔通过销轴与中间杆铰接，中间杆通过销轴与角度调整杆的前端铰接；角度调整杆穿过距离调整杆内并与距离调整杆密封连接，角度调整杆后端与一个角度调整螺母通过螺纹连接，角度调整螺母通过螺钉固定在距离调整杆上；距离调整杆穿过气刀调整座内部并与气刀调整座密封连接，距离调整杆的后端与一个距离调整螺母通过螺纹连接，距离调整螺母通过螺钉固定在气刀调整座上，气刀调整座固定在气刀室上。 

上述的气刀由刀体和刀盖组成，刀盖与刀体之间的缝隙作为气刀出气口，气刀进气口与进气管道连通；刀盖与刀体通过螺栓固定在一起；当需要调整气刀出气口的大小时，通过更换不同的刀盖调整刀盖与刀体间缝隙的大小。     

上述的液压夹头装置由第一液压夹头组件和第二液压夹头组件组成，每个液压夹头组件主要由夹头外壳、鹰嘴夹头和活塞缸组成，夹头外壳与活塞缸通过螺栓固定连接，鹰嘴夹头装配在夹头外壳内的活塞夹头通道前部，鹰嘴夹头的尾部与活塞杆的前部通过销轴连接。

上述的液压夹头装置中，活塞缸由内缸、外缸、内缸底座、活塞杆和活塞组成，内缸内壁和外壁上分别设有环形内凸台和环形外凸台，外缸套在内缸外并在环形外凸台的两侧形成两个外缸油腔，外缸侧壁上设有两个外油孔分别与两个外缸油腔连通；内缸一端固定在内缸底座上，内壁与活塞密封连接，活塞与活塞杆为一体结构，活塞杆与环形内凸台密封连接，在活塞的两侧的内缸内部形成两个内缸油腔，内缸侧壁上设有两个内油孔分别与两个内缸油腔连通；活塞杆在环形内凸台外的部分插入活塞夹头通道内，活塞杆顶端设有一个销轴孔，销轴同时插入活塞杆的销轴孔和鹰嘴夹头的销轴孔，鹰嘴夹头的前端接触夹头外壳的内壁；两个外缸同时固定在操作箱上。

上述的液压夹头装置中，夹头外壳与活塞缸连接的一端为后端，远离活塞缸的一端为前端。

上述的液压夹头装置中的两个内缸油腔中，与内缸底座连接的内缸油腔为后内油腔，与环形内凸台接触的内缸油腔为前内油腔。

上述的液压夹头装置中的两个外缸油腔中，靠近鹰嘴夹头方向的外缸油腔为前外油腔，远离鹰嘴夹头方向的外缸油腔为后外油腔。

上述的液压夹头装置中的两个鹰嘴夹头相对设置。

上述的液压夹头装置中的两套液压夹头组件的内缸上分别设置一个位移传感器，位移传感器的套杆固定在内缸上，位移传感器的芯杆固定在操作箱上。

上述的液压夹头装置中的活塞夹头通道与夹头外壳的两端连通，销轴通道与活塞夹头通道连通，活塞通道前端的侧壁上内设有两个夹头槽，鹰嘴夹头位于夹头槽内，鹰嘴夹头和夹头槽均为楔形，当鹰嘴夹头向前端移动时，受夹头槽挤压使鹰嘴夹头收紧夹住试样。

上述的液压夹头装置中，夹头外壳与环形内凸台之间有间隙。

上述的液压夹头装置中，其中一套液压夹头组件的内缸与夹头外壳通过螺栓固定；另一套液压夹头组件的内缸与夹头外壳之间设有两个力传感器，力传感器的两端分别与夹头外壳和内缸通过螺栓固定。

上述的液压夹头装置中，夹头外壳通过导带与电极连接，导带材质选用铜箔。

上述的液压夹头装置中，力传感器与内缸之间通过绝缘垫绝缘，内缸与夹头外壳之间通过绝缘垫绝缘。

上述的液压夹头装置的使用方法为：

1、将液压夹头组件的内油孔及外油孔与油泵控制系统连通，两套液压接头组件同时连接一个油泵控制系统或者分别连接一个油泵控制系统；

2、将待处理的试样放置在两个鹰嘴夹头之间；

3、通过油泵控制系统控制两套液压夹头组件的油腔，使后外油腔的油压大于前外油腔的油压，推动两个内缸以及鹰嘴夹头向试样方向移动；

4、当试样的两端位于两组鹰嘴夹头之间时，通过油泵控制系统控制两套液压夹头组件的后内油腔的油压大于前内油腔的油压，推动活塞以及活塞杆向鹰嘴夹头方向移动，活塞杆带动鹰嘴夹头向试样的方向移动，受夹头槽内壁的挤压作用收紧，将试样夹紧；

5、当需要对试样进行压缩时，重复进行步骤3的动作，推动两个鹰嘴夹头向试样方向移动，将试样压缩；

6、当需要将试样进行拉伸时，通过油泵系统控制两套液压夹头组件的前外油腔的油压大于后外油腔的油压，推动两个内缸以及鹰嘴夹头向远离试样的方向移动，将试样拉伸；

7、当需要快速转换对试样的拉伸和压缩动作时，通过油泵系统控制转换两个环形外凸台两端油腔的油压，能够实现拉伸和压缩的快速切换；

8、当需要对压缩和拉伸的张力进行精确控制时，将力传感器通过信号传导系统与PLC控制系统连接，将位移传感器通过信号传导系统与PLC控制系统连接，再将油泵控制系统与PLC控制系统通过信号传导系统连接；通过PLC控制系统控制两套液压夹头组件的两个外油腔的油压变化，进而精确控制对试样的拉伸力和压缩力。

上述的模拟实验机的使用方法为：

1、将热电偶点焊在试样上，电偶通过升降杆内的通道与外部测温装置连接，打开箱盖，将待处理试样放在螺栓夹头上，关闭箱盖；操作箱上的两个电极分别与电源的两极连接；关闭插板阀使操作箱内形成上部封闭空间；

2、通过锌锅外的电阻丝对锌锅内的金属加热，熔化获得锌液；

3、通过电极驱动升降装置将试样降低到两套液压夹头组件之间，通过液压夹头装置的两个鹰嘴夹头将试样夹紧；

4、通过轨道将小车推入到气刀室的下方，通过顶起螺栓将小车顶起，使锌锅的盖板与气刀室的底板连接，并通过盖板周围的密封圈使锌锅和气刀室接触的部分密封，使气刀室和锌锅形成下部密封空间；

5、对上部封闭空间内抽真空，当真空度达到要求时，通入氮气和氢气的混合气体，调整到所需的成分、露点和压力；

6、通过电极给试样通电加热，进行等温退火、还原反应以及冷却，在操作箱内完成热处理；

7、通过刮渣装置将锌液液面上的浮渣推开，露出锌液；打开插板阀，将试样从鹰嘴夹头上松开，通过升降装置使试样浸入到锌液中，启动搅拌装置使锌液处于流动状态，在锌液流动的条件下进行镀锌处理；

8、镀锌处理完成后，通过升降装置将试样置于气刀室内，通过距离调整杆和角度调整杆调整气刀的距离和角度，将经过加热的气源通过进气管道吹入气刀中，通过气刀进行吹扫，完成吹扫后再将试样置于操作箱内的两个液压夹头组件之间，关闭插板阀，通过鹰嘴夹头夹紧试样，进行镀层的合金化加热处理；

9、将试样冷却后完成试样的合金镀层处理。

本发明的装置的特点在于：

1、采用接触式电阻加热系统；目前实验室试样主要的加热技术有：辐射管（RT）加热、感应加热、电阻加热、带钢直接通电加热等等；电磁感应加热能够进行退火急速加热，但受到线圈磁场动态分布的影响，其温度波动较大，一般在20度左右，加热区域均匀性较差。同时，电磁感应发生设备能耗较高，耗电量一般达到70千瓦，附属控制装置复杂，设备投资较高。本实验机试样加热通过电极将电流导入鹰嘴夹头上，再倒入试样上，能够采用交流电接触加热方式，克服了电阻加热方式存在升温速度慢、整体维修复杂、温度调节滞后等难点问题；同时能够利用大电流低电压变压器直接给试样通以低压大电流使试样加热，实现了加热的高效率、加热速率的精确控制、温度控制的高精度以及试样温度场的均匀性分布。国内外类似设备的既有感应加热系统又有红外加热系统，分别进行合金化和退火的加热，设备复杂，成本高，维修难度大，耗电量也大。本发明仅用一套加热系统实现两部分实验的加热需求，节能并简化了设备，易于维护，更大大缩小了设备的体积，利于实验室的安装。

2、液压夹头装置作为张力控制系统，使模拟实验的真实性更接近于工业生产；张力系统被广泛用于各类具有卷绕设备的连续生产线，是冷轧产品控制产品质量和提高生产效率的重要因素。在带钢轧制和连退生产过程中，张力波动直接影响着成品的板形及厚度公差，施加张力是调整板形、保证生产过程顺利进行的重要手段。由此，鉴于国内外类似设备并无在张力控制方面特别下功夫，所以张力控制是本发明的另一大特点；热镀锌模拟机的张力控制系统，通过使用具有内外双层液压缸的夹头结构调整试样张力，为试样加热时提供张力，保证试样在连续退火和合金化时保持良好的板形，并且当加热完成后可快速卸载，进行后续的镀锌等一系列工艺；调整张力时，通过伺服阀控制液压油的压力完成，保证给试样提供足够的张力；同时通过力传感器，可以精确控制力的大小。液压夹头装置设置在热镀锌模拟实验机中，采用接触式电阻加热的方式对试样进行加热， 通过在鹰嘴夹头一端装配了内外两层液压缸，能够实现对试样的拉伸、压缩或拉伸与压缩的快速转换，并能够通过PLC控制系统以及力传感器、位移传感器对力有精确、快速的控制，实现试样加工的标准化要求，例如对于圆柱试样，无论是拉伸还是压缩，将试样加工成一个规格即可，极大地提高拉伸和压缩试验效率，节约试验成本；可克服板形瓢曲问题；还可以用于自动生产线的机构手传动装置。

3、在锌锅上设置搅拌装置，进行镀锌时能够使锌液相对试样匀速流动；在实际生产中，带钢在浸镀过程中始终以一定的速度在锌液中穿过，带钢表面与锌液保持相对运动，有利于浸镀；为了研究锌锅中锌液的流动状态，使其符合实际热浸镀工艺过程，采用搅拌的方式，使锌液以一定速度在方形槽中流动，模拟出与生产实际相同的浸镀环境；循环泵机的速度是由电机控制的，可以获得试样表面和锌液之间不同的相对速度。

4、通过插板阀连接操作箱，并设置氢气检测仪，能够完成快速的气氛更换和准确的成份控制，以保证退火过程和合金化过程对气氛的苛刻要求；精确的气氛检测系统和紧急清扫系统，以保证实验操作人员的人身安全。

5、热浸镀锌生产线采用的气刀是一组特制的喷气装置，气体从其缝形喷嘴喷出所形成的连续扁平气流，可以刮平或刮除未凝固的锌液，从而控制镀层的厚度和质量；进入气刀的气体通过电加热系统加热，能够把气刀气体加热到锌的熔化温度之上；气刀用来调整锌层厚度，其开口可以调节缝宽、角度和与试样的相对位置。

本发明的装置具有操作方便，模拟精度高，安全可靠，能够通过小车重复进料，便于反复试验等优点。

附图说明

图1为本发明实施例中的板带热镀锌模拟实验机结构示意图；

图2为图1的操作箱部分结构示意图；

图3为本发明实施例中的刮渣装置结构示意图；

图4为本发明实施例中的气刀装置结构示意图；

图5为本发明实施例中的液压夹头装置剖面结构示意图；

图中1、基座，2、轨道，3、机架，4、电机，5、升降杆，6、操作箱，7、氢气检测仪，8、上连接板，9、下连接板，10、液压夹头装置，11、加热电极，12、插板阀，13、气刀室，14、气刀，15、气刀室下通孔，16、气刀室上通孔，17、箱盖，18、小车，19、保温材料，20、锌锅，21、盖板，22、盖板通孔，23、搅拌装置，24、搅拌杆，25、叶片，26、浮渣，27、锌液，28、顶起螺栓，29、刮渣装置，30、导带，31、操作箱底部通孔，32、刮渣角度调整杆，33、连杆、34、移动套筒，35、固定套筒，36、刮渣板，37、气刀进气口，38、距离调整杆，39、第一销轴，40、中间杆，41、刀体，42、气刀调整座，43、第二销轴，44、第三销轴，45、角度调整杆，46、气刀出气口，47、距离调整螺母，48、角度调整螺母，49、刀盖，50、进气管道，1002、Ⅰ活塞杆，1003、Ⅰ活塞，1004、Ⅰ内缸，1004-1、Ⅰ环形外凸台，1004-2、Ⅰ环形内凸台，1005、Ⅰ外缸侧壁，1006、Ⅰ外缸后板，1007、Ⅰ外缸前板，1008、Ⅰ内缸底座，1009、Ⅰ后内油腔，1010、Ⅰ前内油腔，1011、Ⅰ后外油腔，1012、Ⅰ前外油腔，1013、Ⅰ前内油孔，1014、Ⅰ后内油孔，1015、Ⅰ后外油孔，1016、Ⅰ前外油孔，1017、Ⅰ夹头外壳，1018、Ⅰ鹰嘴夹头，1019、Ⅰ销轴，1020、Ⅰ销轴通道，1021、Ⅰ销轴解除通道，1022、Ⅰ绝缘垫，1023、位移传感器套杆，1024、位移传感器芯杆，1025、Ⅰ限位螺栓，1026、Ⅰ固定螺栓，1027、Ⅰ活塞夹头通道，1030、试样，1031、Ⅰ油泵控制系统，1032、Ⅱ油泵控制系统，1033、PLC控制系统，1034、Ⅰ绝缘垫，1202、Ⅱ活塞杆，1203、Ⅱ活塞，1204、Ⅱ内缸，1204-1、Ⅰ环形外凸台，1204-2、Ⅰ环形内凸台，1205、Ⅱ外缸侧壁，1206、Ⅱ外缸后板，1207、Ⅱ外缸前板，1208、Ⅱ底座，1209、Ⅱ后内油腔，1210、Ⅱ前内油腔，1211、Ⅱ后外油腔，1212、Ⅱ前外油腔，1213、Ⅱ前内油孔，1214、Ⅱ后内油孔，1215、Ⅱ后外油孔，1216、Ⅱ前外油孔，1217、Ⅱ夹头外壳，1218、Ⅱ鹰嘴夹头，1219、Ⅱ销轴，1220、Ⅱ销轴通道，1221、Ⅱ销轴解除通道，1222、Ⅱ绝缘垫，1225、Ⅱ限位螺栓，1226、Ⅱ固定螺栓，1227、Ⅱ活塞夹头通道，1228、力传感器，1229、力传感器螺栓，1234、Ⅱ绝缘垫。

具体实施方式

本发明实施例中采用的力传感器为上海聚人电子科技公司 RSSO5力传感器；

本发明实施例中采用的位移传感器为德国NOVOTECHINK-TS位移传感器；

本发明实施例中采用的插板阀为川北科技（北京）公司生产的DN200气动插板阀；

本发明实施例中操作箱和下连接板之间通过密封垫密封连接，下连接板和插板阀之间通过密封垫密封连接；

本发明实施例中的气刀室上设有观察孔，用于观察刮渣效果；

本发明实施例中的上连接板和下连接板均为钢板。

实施例1

板带热镀锌模拟实验机结构如图1所示，包括基座1、机架3、升降装置、操作箱6、小车18、插板阀12、锌锅20和气刀室13；机架3固定在基座1上，机架3上设有上连接板8和下连接板9，升降装置固定在上连接板8上，操作箱6固定在下连接板9的上面，操作箱6内固定有液压夹头装置10和加热电极11；插板阀12固定在下连接板9的下面，插板阀12下面固定连接一个气刀室13，气刀室13内设有气刀装置14；基座1上设有轨道2，小车18放置在轨道2上，小车18内设有锌锅20，锌锅20上设有盖板21；小车18底部设有顶起螺栓28，顶起螺栓28通过螺纹与螺母连接，螺母固定在基座1上；

升降装置的包括升降杆5和电机4，升降杆5通过操作箱6的箱盖17插入操作箱6内，升降杆5的底端设有设有螺栓夹头，螺栓夹头和升降杆5之间用陶瓷垫板绝缘；升降杆5内设有通道并固定有电极，电极在通道内的部分通过该通道连接电偶，电极在通道外的部分与测温装置连接；

操作箱6侧面设有箱盖17，操作箱6顶部的通孔与升降杆5密封连接，操作箱6底部设有操作箱底部通孔31，下连接板9上设有通孔，操作箱底部通孔31和下连接板9的通孔连通，下连接板9的通孔与插板阀12连通；操作箱6上设有三个检测孔，分别连接氢气检测仪7、氧气检测仪和露点检测仪；

气刀室13的顶板和底板上分别设有气刀室上通孔16和气刀室下通孔15，插板阀12的下方与气刀室上通孔16连通；

锌锅20上的盖板21上设有盖板通孔22，盖板通孔22周围镶嵌有密封圈；

盖板21上固定连接一个搅拌装置23，搅拌装置23的搅拌杆24插入锌锅20内部,搅拌杆24底端连接有叶片25；

锌锅20上固定有一个刮渣装置29，结构如图3所示，包括固定套筒35、移动套筒34、刮渣角度调整杆32和刮渣板36，刮渣板36上设有支杆33与刮渣角度调整杆32通过销轴铰接，刮渣板36上端与移动套筒34通过销轴铰接，刮渣角度调整杆32穿过移动套筒34并与移动套筒34滑动密封连接，移动套筒34穿过固定套筒35并与固定套筒35滑动密封连接，固定套筒35固定在锌锅上；刮渣角度调整杆32和移动套筒34的后端设在小车18外部；

锌锅20外壁包裹有电阻丝，电阻丝和小车18内部之间用保温材料19填充；电阻丝与外部电源连接；

气刀装置14结构如图4所示，由两组相对设置的气刀组件组成，每组气刀组件包括气刀、距离调整杆38、角度调整杆45和气刀调整座42；气刀由刀体41和刀盖49组成，刀盖49与刀体41之间的缝隙作为气刀出气口46，气刀进气口37与进气管道50连通；刀盖49与刀体41通过螺栓固定在一起； 

气刀顶部设有距离调整销轴孔，中部设有角度调整销轴孔，距离调整销轴孔通过第二销轴43与距离调整杆45的前端铰接，角度调整销轴孔通过第三销轴44与中间杆40铰接，中间杆40通过第一销轴39与角度调整杆45的前端铰接；角度调整杆45穿过距离调整杆38内并通过压紧螺母与距离调整杆38密封连接，角度调整杆45后端与一个角度调整螺母48通过螺纹连接，角度调整螺母48通过螺钉固定在距离调整杆38上；距离调整杆38穿过气刀调整座42内部并通过压紧螺母与气刀调整座42密封连接，距离调整杆38的后端与一个距离调整螺母47通过螺纹连接，距离调整螺母47通过螺钉固定在气刀调整座42上；气刀调整座42固定在气刀室13侧壁，距离调整杆38和角度调整杆45的后端设在气刀室13外部；

操作箱6部分结构如图2所示，两个加热电极11分别固定在操作箱6两侧，液压夹头装置10的两个液压夹头组件分别固定在操作箱6两侧；液压夹头装置10的两个夹头外壳各自通过一个导带30分别与两个加热电极11连接；

液压夹头装置结构如图4所示，Ⅰ#和Ⅱ#液压夹头组件固定在操作箱6上，Ⅰ#夹头组件的外缸由Ⅰ外缸侧壁1005、Ⅰ外缸后板1006和Ⅰ外缸前板1007组成，Ⅰ外缸后板1006和Ⅰ外缸前板1007与Ⅰ内缸1004滑动密封连接，Ⅰ外缸侧壁1005与Ⅰ环形外凸台1004-1滑动密封连接；

Ⅰ内缸1004底部固定在Ⅰ内缸底座1008上，Ⅰ内缸底座1008上设有Ⅰ限位螺栓1025；Ⅰ限位螺栓1025与Ⅰ内缸底座1008通过螺纹连接，Ⅰ限位螺栓1025的前端插入Ⅰ内缸1004内部的Ⅰ后内油腔1009中；

Ⅰ内缸1004内壁与Ⅰ活塞1003滑动密封连接，Ⅰ活塞1003与Ⅰ活塞杆1002为一体结构，Ⅰ活塞杆1002的侧壁与Ⅰ环形内凸台1004-2滑动密封连接；

Ⅰ活塞杆1002插入Ⅰ活塞夹头通道1027内，Ⅰ活塞杆1002前端设有销轴孔，Ⅰ销轴1019同时插入Ⅰ活塞杆1002的销轴孔和Ⅰ鹰嘴夹头1018的销轴孔；

Ⅰ鹰嘴夹头1018位于Ⅰ活塞夹头通道1027内，Ⅰ鹰嘴夹头1018前端接触Ⅰ夹头外壳1017的内壁；

Ⅰ夹头外壳1017的后端插入Ⅰ内缸1004内；Ⅰ夹头外壳1017上还设有Ⅰ销轴通道1020和Ⅰ销轴解除通道1021，两个通道均与Ⅰ活塞夹头通道1027连通，Ⅰ夹头外壳1017与Ⅰ环形内凸台1004-2之间有间隙；

Ⅰ内缸1004的前端通过Ⅰ固定螺栓1026与Ⅰ夹头外壳1017固定在一起，Ⅰ夹头外壳1017的后部插入到Ⅰ内缸1004内；

Ⅰ外缸侧壁1005和Ⅰ内缸1004之间的Ⅰ后外油腔1011和Ⅰ前外油腔1012分别在Ⅰ环形外凸台1004-1的两侧，Ⅰ后外油腔1011与Ⅰ后外油孔1015连通，Ⅰ前外油腔1012与Ⅰ前外油孔1016连通；

Ⅰ内缸1004内部的Ⅰ后内油腔1009和Ⅰ前内油腔1010分别在Ⅰ活塞3的两侧，Ⅰ后内油腔1009与Ⅰ后内油孔1014连通，Ⅰ前内油腔1010与Ⅰ前内油孔1013连通；

Ⅰ内缸1004上设置一个位移传感器，包括位移传感器套杆1023和位移传感器芯杆1024，位移传感器套杆1023固定在Ⅰ内缸1004上，位移传感器芯杆1024固定在操作箱6上；

Ⅰ活塞夹头通道1027与Ⅰ夹头外壳1017的两端连通，Ⅰ销轴通道1020和Ⅰ销轴解除通道1021同时与Ⅰ活塞夹头通道1027连通，并且Ⅰ销轴通道1020和Ⅰ销轴解除通道1021两者的轴线重合，Ⅰ活塞夹头通道1027前端的侧壁上内设有两个夹头槽，Ⅰ鹰嘴夹头1018位于夹头槽内，Ⅰ鹰嘴夹头1018和夹头槽均为楔形，当Ⅰ鹰嘴夹头1018向前端移动时，受夹头槽挤压使Ⅰ鹰嘴夹头1018收紧夹住试样；

销轴通道用于将销轴放置到活塞杆和鹰嘴夹头的销轴孔内，销轴解除通道用于需要将销轴从鹰嘴夹头和内缸上取出时，通过棒状物体插入销轴接触通道内，将销轴顶出；

Ⅱ#夹头组件与Ⅰ#夹头组件的不同点在于：Ⅱ内缸1204上不设置位移传感器，Ⅱ夹头外壳1217和Ⅱ内缸1204之间设有两个力传感器1228，力传感器1228的两端分别通过Ⅱ固定螺栓1226和力传感器螺栓1229固定在Ⅱ内缸1204和Ⅱ鹰嘴夹头1218上，Ⅱ夹头外壳1217的后部插入到Ⅱ内缸1204内；其余部分Ⅱ#夹头组件与Ⅰ#夹头组件的结构相同；

上述的两个夹头组件中的Ⅰ#夹头组件的Ⅰ外缸侧壁1005和Ⅱ#夹头组件的Ⅱ外缸侧壁1205通过螺栓同时固定在操作箱6上，Ⅰ鹰嘴夹头1018和Ⅱ鹰嘴夹头1218相对设置；

位移传感器和两个力传感器均通过信号传导系统与PLC控制系统1033连接，Ⅱ#夹头组件的两个内油孔和两个外油孔同时与Ⅱ油泵控制系统1032通过管道连通，Ⅰ#夹头组件的两个外油孔和两个内油孔同时与Ⅰ油泵控制系统1031通过管道连通，两个油泵控制系统通过信号传导系统与PLC控制系统1033连接；在两套液压夹头组件中，鹰嘴夹头和内缸接触的部分分别用Ⅰ绝缘垫1034和Ⅱ绝缘垫1234隔断，固定鹰嘴夹头与内缸的螺栓用绝缘垫将鹰嘴夹头与螺栓隔断，同时在销轴和内缸上的销轴孔之间用绝缘垫隔断；固定力传感器与内缸的螺栓用绝缘垫将螺栓与内缸隔断；

采用上述装置，以美钢联法为工艺基础，以相变诱导塑性钢镀锌工艺为例，在露点为-50℃、气氛为5%H₂+95%N₂（体积分数）的条件下，试样以45℃/s的升温速度升温到奥氏体区，等温处理30s后，露点升高到+10℃，而后恢复到（露点）-50℃；然后，试样以50℃/s的降温速度冷却到贝氏体区，等温进行贝氏体化转变；热处理完成后，试样进入锌锅镀锌，再经过气刀吹扫，合金化处理后，空冷到室温；步骤包括：

试样装卡之前经过预处理，酸洗除锈和碱洗除油；将试样中上边缘处钻孔，用以装卡在升降杆夹头上；将试样焊上五个热电偶，五个焊点一字排开；打开操作箱，通过钻孔将试样固定在升降杆的螺栓夹头上，调整好升降杆的高度；连接五对热电偶到电极上；手动调节液压夹头装置使鹰嘴夹头伸到能够夹住试样的位置，保持鹰嘴夹头不动，调节外缸移动，直到鹰嘴夹头夹紧试样，关闭操作箱，完成试样装卡；

关闭操作箱下的插板阀，拧紧操作箱前后盖的阀门，以保证一个密闭的空间；开启真空泵手动抽真空，待真空度达到实验要求，关闭真空泵；而后由控制系统打开氢气阀门、氮气阀门、露点阀门进行气氛调节，此过程由PLC控制系统自动实现。   

通过PLC控制系统设定升温速度、保温时间、降温速度等参数；退火气氛调节好后，进行加热，完成加热过程；

退火加热完成后进行冷却；

对气刀室已充入保护气氛，由控制系统打开插板阀；升降杆带动试样向锌锅运动；此时锌锅中的锌液已完成加热，并维持在预定温度460±5℃，锌液表面的浮渣杂质已用刮渣杆刮干净，锌液表面清洁光亮，并在搅拌装置作用下以一定的速度流动；试样快速插进锌锅并快速提起，完成浸镀过程；

气刀室在试验开始前同样抽好真空，并冲入一定氮气；气刀吹扫用的氮气在吹扫之前由辅助的气体加热系统完成加热至460±5℃，与试样温度相当；实验开始前已根据试样的厚度手动调好气刀角度、距离；试样向上提起过程完成气刀吹扫；

试样提回到操作箱，液压夹头自动夹紧，插板阀关闭；

完成冷却后，试样进行合金化加热过程。

Claims (6)

1.一种板带热镀锌模拟实验机，其特征在于机架固定在基座上，机架上设有上连接板和下连接板，升降装置固定在上连接板上，操作箱固定在下连接板的上面，操作箱内固定有液压夹头装置和加热电极；液压夹头装置和加热电极通过导带连接，插板阀固定在下连接板的下面，插板阀下面固定连接一个气刀室，气刀室内设有气刀装置；基座上设有轨道，小车放置在轨道上，小车内设有锌锅，锌锅上设有盖板；小车底部设有顶起螺栓；

所述的液压夹头装置由第一液压夹头组件和第二液压夹头组件组成，每个液压夹头组件由夹头外壳、鹰嘴夹头和活塞缸组成，鹰嘴夹头装配在夹头外壳内的活塞夹头通道前部，鹰嘴夹头的尾部与活塞杆的前部通过销轴连接；

所述液压夹头装置，其中一套液压夹头组件的内缸与夹头外壳通过螺栓固定；另一套液压夹头组件的内缸与夹头外壳之间设有两个力传感器，其中一套液压夹头组件的内缸上设置一个位移传感器，位移传感器的套杆固定在内缸上，位移传感器的芯杆固定在操作箱上，位移传感器和两个力传感器均通过信号传导系统与PLC控制系统连接，将液压夹头组件的内油孔及外油孔与油泵控制系统连通。

2.根据权利要求1所述的一种板带热镀锌模拟实验机，其特征在于所述升降装置设有升降杆，升降杆通过操作箱的箱盖插入操作箱内，升降杆的底端设有螺栓夹头，螺栓夹头和升降杆之间用陶瓷垫板绝缘。

3.根据权利要求1所述的一种板带热镀锌模拟实验机，其特征在于所述的气刀装置由两组相对设置的气刀组件组成，每组气刀组件包括气刀、距离调整杆、角度调整杆和气刀调整座；气刀顶部的距离调整销轴孔通过销轴与距离调整杆的前端铰接，气刀中部的角度调整销轴孔通过销轴与中间杆铰接，中间杆通过销轴与角度调整杆的前端铰接；角度调整杆穿过距离调整杆内并与距离调整杆密封连接，角度调整杆后端与一个角度调整螺母通过螺纹连接，角度调整螺母通过螺钉固定在距离调整杆上；距离调整杆穿过气刀调整座内部并与气刀调整座密封连接，距离调整杆的后端与一个距离调整螺母通过螺纹连接，距离调整螺母通过螺钉固定在气刀调整座上，气刀调整座固定在气刀室上。

4.根据权利要求1所述的一种板带热镀锌模拟实验机，其特征在于所述的小车内设有锌锅，锌锅上设有刮渣装置，该刮渣装置包括固定套筒、移动套筒、刮渣角度调整杆和刮渣板，刮渣板上设有支杆与刮渣角度调整杆铰接，刮渣板上端与移动套筒铰接，刮渣角度调整杆穿过移动套筒并与移动套筒滑动密封连接，移动套筒穿过固定套筒并与固定套筒滑动密封连接，固定套筒固定在锌锅上。

5.根据权利要求1所述的一种板带热镀锌模拟实验机，其特征在于活塞缸由内缸、外缸、内缸底座、活塞杆和活塞组成，内缸内壁和外壁上分别设有环形内凸台和环形外凸台，外缸套在内缸外并在环形外凸台的两侧形成两个外缸油腔，外缸侧壁上设有两个外油孔分别与两个外缸油腔连通；内缸一端固定在内缸底座上，内壁与活塞密封连接，活塞与活塞杆为一体结构，活塞杆与环形内凸台密封连接，在活塞的两侧的内缸内部形成两个内缸油腔，内缸侧壁上设有两个内油孔分别与两个内缸油腔连通；活塞杆在环形内凸台外的部分插入活塞夹头通道内，活塞杆顶端设有一个销轴孔，销轴同时插入活塞杆的销轴孔和鹰嘴夹头的销轴孔，鹰嘴夹头的前端接触夹头外壳的内壁；两个外缸同时固定在操作箱上。

6.根据权利要求1所述的一种板带热镀锌模拟实验机，其特征在于所述锌锅的盖板上设有通孔，通孔周围镶嵌有密封圈，盖板上固定连接一个搅拌装置，搅拌装置的搅拌杆插入锌锅内部，搅拌杆底端连接有叶片。

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