CN103834982B - 一种水平式电镀槽及其电镀区阴阳极间隙自动补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水平式电镀槽，包括用以传送带钢(1)并且在电镀过程中传导阴极电流的导电辊（2）、用于将带钢（1）与所述导电辊（2）压紧的导电支承辊（3）和阳极板（4），其特征在于：还包括倾转装置，所述倾转装置包括位于阳极板端部的支点（6），在提升装置（7）的作用下，阳极板（4）可以绕支点（6）实现倾转，从而改变阳极板（4）和带钢（1）的相对位置。本发明还提供水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，根据间隙补偿量Δδ＝D‑δ调整倾转装置来实现δ的自动补偿。本发明实现了阴阳极间隙的实时补偿，从而避免了阴阳极的直接接触，避免了机械损伤和电气短路的出现，实现的电镀过程的顺利进行。

Description

一种水平式电镀槽及其电镀区阴阳极间隙自动补偿方法

技术领域

本发明属于冷轧薄带钢生产领域，具体涉及冷轧薄带钢表面电镀所采用的水平式电镀槽及其电镀区阴阳极间隙自动补偿方法。

背景技术

工业领域内当前使用的冷轧薄带钢表面连续电镀机组，如薄带钢表面连续电镀锌机组，根据电镀区的方位布置的不同，可分为水平式电镀槽和垂直式电镀槽。其中水平式电镀槽，结构紧凑，带钢水平通过电镀区，适用于高强度、厚规格带钢的电镀。当前实际广泛应用的水平式镀槽典型的有两种，其一为水平式喷射槽，简写为J-C镀槽，见附图1；其二为水平式液垫缓冲槽，简写为LCC-H镀槽，见附图2。采用水平式电镀槽的电镀生产线系是由若干个J-C镀槽或者LCC-H镀槽串接而成。

J-C镀槽的电镀液自电镀区的右侧进入到镀槽段的上下电镀区，电镀液的运行方向和带钢的运行方向相反，即从电镀区的左侧流出，并返回到镀液循环系统中。LCC-H镀槽与J-C槽的区别是，在LCC-H镀槽中，上下阳极板均分为两段，电镀液分别自镀槽的中部，从上下阳极板的中间位置进入到电镀区，并向两侧运行。

两类镀槽有一个共同点，即带钢的轨迹线是水平的，上下阳极板根据带钢的理论水平轨迹线来设置距离。但是，在设备设计中，没有考虑到冷轧薄带钢在自重的作用下，会有垂度形成。带钢的垂度在实际应用中是不容忽视的，尤其是当镀槽的跨度比较大时带钢的垂度的影响更大。例如一条先后采用了J-C镀槽和LCC-H镀槽的电镀锌生产线，其相邻两根导电辊的中心线距离为2600mm，上下阳极的设备距离为18mm，即带钢中心线距离上下阳极板单侧间隙为9mm。带钢在一定张力作用下，尤其是当带钢的厚度较大，例如大于0.5mm时，带钢在电镀区的下垂非常明显，LCC-H镀槽在解决这个问题时，采用的是“液垫”原理，即在下电镀区中间区域的镀液有一定的压力，靠该压力起到带钢的“支撑”作用，但是在实际使用中，“液垫”的支撑作用可靠性较低，往往阴阳极会直接接触，造成机械擦伤和电气短路。

对于J-C镀槽，阴阳极直接接触的可能性更大，J-C镀槽没有类似LCC-H镀槽的中间“液垫”支撑作用。在实际使用中，J-C镀槽只能通过增大上下阳极板之间的距离来避免阴阳极直接接触，这带来的问题是，电镀效率下降，能耗高，且冷轧薄带钢边部镀层厚度因为“边部效应”造成厚度增加，上述问题都是亟待解决的问题。

另外，现有技术中，J-C镀槽的上下阳极板在安装好之后，是固定的不能再调整。LCC-H镀槽的下阳极板在安装好之后，也是固定不能再调整，为了保证电镀槽在必要时可以快速打开，例如在冷轧薄带钢的焊缝通过时，下阳极板可以上下整体平动的。

综上，现有水平式电镀槽缺点是，在设计时没有考虑冷轧薄带钢自重作用下产生的垂度对电镀区距离的影响，没有相应的调整功能，导致在作为阴极的冷轧薄带钢和作为阳极的阳极板的距离会发生变化，会产生和存在机械擦伤和电气短路的隐患。同时，冷轧薄带钢自重作用下产生的垂度后，使电镀效率降低，能耗高，产品质量下降，电镀过程受阻。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种水平式电镀槽，该电镀槽设计配置倾转装置，当带钢产生垂度时可以做相应的调整，避免机械损伤和电气短路的出现；同时本发明目的还在于提供水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，通过该补偿方法实现电镀区阴阳极间隙的实时补偿，从而避免了阴阳极的直接接触、机械损伤和电气短路，实现的电镀过程的顺利进行，具有明显的优点和积极效果。

本发明的技术解决方案如下：

一种水平式电镀槽，包括用以传送带钢并且在电镀过程中传导阴极电流的导电辊2、用于将带钢1与所述导电辊2压紧的，其辊面为绝缘材料的导电支承辊3和与带钢1构成电镀槽上下电镀区的阳极板4，电镀液5进入到电镀槽的上下电镀区，实现电镀，其特征在于：

所述水平式电镀槽还包括倾转装置，所述倾转装置包括提升装置7和位于阳极板端部的支点6，阳极板4可以绕支点6实现倾转，从而改变阳极板4和带钢1的相对位置。

根据本发明提供的水平式电镀槽，优选的是，所述所述提升装置7位于阳极板上。

根据本发明提供的水平式电镀槽，优选的是，所述水平式电镀槽是水平式喷射槽，电镀液5自电镀区的右侧进入到电镀槽段的上下电镀区，电镀液的运行方向与带钢的运行方向相反，并返回到镀液循环系统中。

根据本发明提供的水平式电镀槽，优选的是，所述水平式电镀槽是水平式液垫缓冲槽，上下电镀区的阳极板4均分为两段，电镀液5分别自镀槽的中部，从上下电镀区的阳极板4的中间位置进入到电镀区，并向两侧运行，返回到镀液循环系统中。

根据本发明提供的水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，其特征在于：定义：下阳极板4和冷轧带钢1的距离为D，运行中的带钢1和下阳极板4的实时间隙为δ，间隙的补偿量为Δδ，则间隙补偿量Δδ＝D-δ，根据Δδ来调整所述的上下阳极板所装备的倾转装置来实现δ的自动补偿,所述倾转装置包括提升装置7和位于阳极板端部的支点6，在提升装置7的作用下，阳极板4可以绕支点6实现倾转，从而改变阳极板4和带钢1的相对位置,实现δ的自动补偿。

根据本发明提供的水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，优选的是，所述的实时间隙δ采用间接计算法获得，所述的间接计算法是指δ和冷轧薄带钢在电镀区的单位张力T、冷轧薄带钢的厚度H和前后导电辊中心线距离L有关，用数学表达式表示为δ＝f(T、H、L)，其中，带钢的单位张力T为过程计算机的设定参数、带钢厚度H为其物理参数、前后导电辊中心线距离L为设备参数，T为0.01～0.05Kfg/mm²，H为2～4mm，L为2000～4000mm；

根据本发明提供的水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，进一步优选的是，所述数学表达式表示为δ＝f(T、H、L)，其中，带钢的单位张力T为过程计算机的设定参数、带钢厚度H为其物理参数、前后导电辊中心线距离L为设备参数，T为0.02～0.04Kfg/mm²；

根据本发明提供的水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，进一步优选的是，所述数学表达式表示为δ＝f(T、H、L)，其中，带钢的单位张力T为过程计算机的设定参数、带钢厚度H为其物理参数、前后导电辊中心线距离L为设备参数，H为2.5～3.5mm；

根据本发明提供的水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，进一步优选的是，所述数学表达式表示为δ＝f(T、H、L)，其中，带钢的单位张力T为过程计算机的设定参数、带钢厚度H为其物理参数、前后导电辊中心线距离L为设备参数，L为2200～3500mm；

所述的数学表达式δ＝f(T、H、L)中f的表达式可由计算加上实例测量值修正来得到，如下，

δ＝A′·B

其中

$A=\left[\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\\ a_3\end{array}\right],B=\left[\begin{array}{c}T\\ H\\ L\end{array}\right]$

也即

δ＝a₁T+a₂H+a₃L

a₁、a₂、a₃分别为带钢单位张力T，带钢厚度H，前后导电辊中心线距离L的回归系数，a₁、a₂、a₃根据试验数据采用线性回归的方法得到，a₁为-60～-40mm³/Kfg，a₂为1.5～2.5，a₃为0.001～0.002，进一步优选为，a₁为-55～-45mm³/Kfg，a₂为1.8～2.2，a₃为0.0012～0.0018。

根据本发明提供的水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，其特征在于，所述的实时间隙δ采用直接测量法获得，所述直接测量法是指在下阳极板的中间位置处安装位置传感器8，位置传感器8的外端面和下阳极板对齐，所述位置传感器8直接测出下阳极板和带钢的实时间隙值δ，从而得到间隙补偿量Δδ＝D-δ。

本发明水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，用于冷轧薄带钢连续电镀生产线中，冷轧薄带钢分别和上下水平布置的阳极板构成上下电镀区，实现电镀，下阳极板和冷轧薄带钢的理论距离为D，在冷轧薄带钢自重的作用下，作为阴极的冷轧薄带钢和作为阳极的阳极板的实际距离会发生变化，从而存在着机械擦伤和电气短路的隐患，定义运行中的带钢和下阳极板的间隙为δ，采用直接测量法或者间接计算法获知实时的δ，则间隙的补偿量Δδ＝D-δ，根据Δδ来调整上下阳极板所装备的倾转装置来实现δ的自动补偿，从而保证电镀过程的顺利进行。

本发明提供的水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，冷轧薄带钢和下阳极板之间的间隙δ采用直接测量法来获知，是指在下阳极板的中间位置处安装位置传感器，据此直接测量出间隙δ，从而得到Δδ＝D-δ。

本发明提供的水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，冷轧薄带钢和下阳极板之间的间隙δ采用间接计算法来获知，是指δ和冷轧薄带钢在电镀区的单位张力(T)、冷轧薄带钢的厚度(H)、前后导电辊中心线距离L，即跨度等有关，用数学公式表示为δ＝f(T、H、L)，其中，T为过程参数、H为冷轧薄带钢的性能参数、L为设备参数，三者均为可知参数，由此计算冷轧薄带钢和下阳极板之间的间隙δ，从而得到Δδ＝D-δ。

数学表达式δ＝f(T、H、L)中f的表达式可由理论计算加上实例测量值修正来得到，如下，

δ＝A′·B

其中

$A=\left[\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\\ a_3\end{array}\right],B=\left[\begin{array}{c}T\\ H\\ L\end{array}\right]$

也即

δ＝a₁T+a₂H+a₃L

a₁、a₂、a₃分别为带钢单位张力T，带钢厚度H，前后导电辊中心线距离L的回归系数，a₁、a₂、a₃根据试验数据采用线性回归的方法得到，a₁为-60～-40mm³/Kfg，a₂为1.5～2.5，a₃为0.001～0.002。

本发明专利的技术方案适用于J-C槽和LCC-H的改进，此处以LCC-H水平镀槽为例来阐述技术方案，见图3。图3中，表示冷轧薄带钢的下表面和下阳极板的间隙9，为δ，上下阳极板之间的距离10，为设备的安装距离，该距离为2D。

上下阳极板装置配置可以倾转功能，如图4所示，阳极板的支点6，阳极板的提升装置7，在7的作用下，阳极板可以绕6实现倾转，从而可以改变阳极板和带钢的相对位置。

采用直接测量法或者间接计算法获知实时的δ，该间隙的补偿量Δδ＝D-δ，根据Δδ来调整上下阳极板所装备的倾转装置来实现自动补偿δ，从而保证电镀的顺利进行。

直接测量法获得δ，是指在下阳极板的中间位置处安装位置传感器，据此直接测量出间隙δ，从而Δδ＝D-δ。

间接计算法是指δ和冷轧薄带钢在电镀区的单位张力T、冷轧薄带钢的厚度H和前后导电辊中心线距离L有关，用数学表达式表示为δ＝f(T、H、L)，其中，T,H和L的取值解释如下：带钢的单位张力T为过程计算机的设定参数、带钢厚度H为其物理参数、前后导电辊中心线距离L为设备参数，一经设计后为确定值。T，H，L均为可知参数且各自的取值范围如下：T为(0.01～0.05)Kfg/mm²；H为(2～4)mm；L为(2000～4000)mm。

由此计算冷轧薄带钢和下阳极板之间的间隙δ，从而Δδ＝D-δ。函数数式δ＝f(T、H、L)中f的表达式可由理论计算加上实例测量值修正来获知，如下，

δ＝A′·B

其中

$A=\left[\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\\ a_3\end{array}\right],B=\left[\begin{array}{c}T\\ H\\ L\end{array}\right]$

也即

δ＝a₁T+a₂H+a₃L

a₁、a₂、a₃分别为张力T，厚度H，跨度L的回归系数。a₁、a₂、a₃，根据试验数据采用线性回归的方法得到。

上述技术方案同样适用于J-C镀槽的改进。

本发明的有益效果是：本发明提供一种水平式电镀槽，该电镀槽设计配置倾转装置，当带钢产生垂度时可以做相应的调整，避免机械损伤和电气短路的出现；同时本发明还提供水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，通过实际测量或者间接计算和专门配置的阳极板的倾转装置，来实现阴阳极间隙的实时补偿，从而避免了阴阳极的直接接触、机械损伤和电气短路，实现的电镀过程的顺利进行，具有明显的优点和积极效果。

附图说明

图1是现有技术J-C水平式镀槽的示意图；

图2是现有技术LCC-H水平式镀槽的示意图；

图3是LCC-H镀槽中带钢垂度的示意图；

图4是LCC-H镀槽采用本发明实现阴阳极间隙自动补偿的示意图；

图5是采用直接测量法实现阴阳极间隙自动补偿的示意图；

图6是采用间接计算法实现阴阳极间隙自动补偿的示意图。

图中1—带钢，2—导电辊，3—导电支撑辊，4—阳极板，5—电镀液，6—支点，7—提升装置，8—传感器，9—冷轧薄带钢的下表面和下阳极板的间隙9，10—上下阳极板之间的距离。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述，本领域技术人员应当理解，所述实施例仅用于示例，而不对本发明构成任何限制。

一个连续薄带钢表面镀锌生产线采用了本专利所提出的技术，该生产线采用的槽型是LCC-H镀槽，所生产的带钢规格，厚度为0.5～2.0mm，宽度：800～1550mm，生产线最大速度为150m/min，双面镀锌。冷轧薄带钢的下表面和下阳极板的间隙为δ，上下阳极板的间隙为18mm，相邻两根导电辊中心线的距离为2600mm，带钢的单位张力为2kgf/cm²。该生产线在实际生产中经常会发生带钢触及下阳极板的故障，造成阳极板表面擦伤以及电气短路造成的自动断电等。依据本专利技术方案实施的改造的方案如下：

本实施例通过设置了上下阳极板可倾转功能的装置，如图5所示，阳极板的支点6，阳极板的提升装置7。在提升装置7的作用下，阳极板可以绕相应的支点6实现倾转，从而具备改变阳极板和带钢相对位置的能力。分别采用直接测量法和间接计算法来得到带钢和下阳极板的间隙值δ，由该间隙值δ来自动补偿阳极板的位置。细述如下：

直接测量法：

在图5中，安装在下阳极板中央处的位置传感器8，传感器的外端面和下阳极板对齐，该位置传感器8测出的是其和带钢的距离，即下阳极板和带钢的间隙值δ，这是直接测量得到的。由该值，可得间隙的补偿量Δδ＝D-δ，根据Δδ来调整上下阳极板所装备的倾转装置来实现自动补偿δ。

间接计算法：

在见图6，间接计算法的原理是，δ和冷轧薄带钢在电镀区单位张力(T)、冷轧薄带钢的厚度(H)、前后导电辊中心线距离L，即跨度等有关，用数学公式表示为δ＝f(T、H、L)，其中，T为过程参数，为0.02kgf/mm²、H为冷轧薄带钢的性能参数，为1.0mm、L为设备参数，为2600mm，由此计算冷轧薄带钢和下阳极板之间的间隙δ，从而Δδ＝D-δ。而函数数式δ＝f(T、H、L)中f的表达式可由理论计算加上实例测量值修正来获知，如下，

δ＝A′·B

其中

$A=\left[\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\\ a_3\end{array}\right],B=\left[\begin{array}{c}T\\ H\\ L\end{array}\right]$

也即

δ＝a₁T+a₂H+a₃L

a₁、a₂、a₃分别为张力T，厚度H，跨度L的回归系数。a₁、a₂、a₃。根据试验数据采用线性回归的方法得到：

a₁＝－50mm³/kfg；a₂＝2；a₃＝0.0015

当T＝0.03kgf/mm²、H为冷轧薄带钢的性能参数，为1.5mm、L为2600mm时，

δ＝－50×0.03+2×1.5+0.0015×2600＝5.4mm

则倾转机构的调节量Δδ＝9-5.4＝3.6mm

由上述技术方案，有效地避免了LCC-H镀槽中带钢和下阳极板的间隙在合理，许可的范围内，从而防止了机械擦伤和电气短路的问题存在，保证电镀过程的顺利进行。

本发明提供一种水平式电镀槽，该电镀槽设计配置倾转装置，当带钢产生垂度时可以做相应的调整，避免机械损伤和电气短路的出现；同时本发明还提供水平式电镀槽电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，通过实际测量或者间接计算和专门配置的阳极板的倾转装置，来实现阴阳极间隙的实时补偿，从而避免了阴阳极的直接接触、机械损伤和电气短路，实现的电镀过程的顺利进行，具有明显的优点和积极效果。

Claims (5)

1.一种水平式电镀槽，包括：用以传送带钢(1)并且在电镀过程中传导阴极电流的导电辊(2)，用于将带钢(1)与所述导电辊(2)压紧、其辊面为绝缘材料的导电支承辊(3)，和与带钢(1)构成电镀槽上下电镀区的阳极板(4)，其特征在于：

所述水平式电镀槽还包括倾转装置，所述倾转装置包括提升装置(7)和位于阳极板端部的支点(6)，在提升装置(7)的作用下，阳极板(4)可以绕支点(6)实现倾转，从而改变阳极板(4)和带钢(1)的相对位置；

所述提升装置(7)位于阳极板上；所述水平式电镀槽是水平式液垫缓冲槽，上下电镀区的阳极板(4)均分为两段，电镀液(5)分别自镀槽的中部，从上下电镀区的阳极板(4)的中间位置进入到电镀区，并向两侧运行，返回到镀液循环系统中。

2.根据权利要求1所述的水平式电镀槽，其特征在于，所述水平式电镀槽是水平式喷射槽，电镀液(5)自电镀区的右侧进入到电镀槽段的上下电镀区，电镀液的运行方向与带钢的运行方向相反，并返回到镀液循环系统中。

3.一种水平式电镀槽的电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，所述的水平式电镀槽为权利要求1所述的水平式电镀槽，其特征在于：定义：下电镀区的阳极板(4)和冷轧带钢(1)的距离为D，运行中的带钢(1)和下电镀区的阳极板(4)的实时间隙为δ，间隙的补偿量为Δδ，间隙补偿量Δδ＝D-δ，根据Δδ来调整权利要求1所述的倾转装置来实现δ的自动补偿；所述倾转装置包括提升装置(7)和位于阳极板端部的支点(6)，在提升装置(7)的作用下，阳极板(4)可以绕支点(6)实现倾转，从而改变阳极板(4)和带钢(1)的相对位置,实现δ的自动补偿。

4.根据权利要求3所述的水平式电镀槽的电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，其特征在于，所述的实时间隙δ采用间接计算法获得，所述的间接计算法是指δ和冷轧薄带钢在电镀区的单位张力T、冷轧薄带钢的厚度H和前后导电辊中心线距离L有关，用数学表达式表示为δ＝f(T、H、L)，其中，带钢的单位张力T为过程计算机的设定参数、带钢厚度H为其物理参数、前后导电辊中心线距离L为设备参数，T为0.01～0.05Kfg/mm²；H为2～4mm；L为2000～4000mm；

所述的数学表达式δ＝f(T、H、L)中f的表达式可由计算加上实例测量值修正来得到，如下，

δ＝A′·B

其中

$A=\left[\begin{array}{c}{a}_1\\ a_2\\ a_3\end{array}\right],B=\left[\begin{array}{c}T\\ H\\ L\end{array}\right]$

也即

δ＝a₁T+a₂H+a₃L

a₁、a₂、a₃分别为带钢单位张力T，带钢厚度H，前后导电辊中心线距离L的回归系数，a₁、a₂、a₃根据试验数据采用线性回归的方法得到，a₁为-60～-40mm³/Kfg，a₂为1.5～2.5，a₃为0.001～0.002；

计算冷轧薄带钢和下阳极板之间的实时间隙δ，从而得到间隙补偿量Δδ＝D-δ。

5.根据权利要求3所述的水平式电镀槽的电镀区阴阳极间隙自动补偿方法，其特征在于，所述的实时间隙δ采用直接测量法获得，所述直接测量法是指在下阳极板的中间位置处安装位置传感器(8)，位置传感器(8)的外端面和下阳极板对齐，所述位置传感器(8)直接测出下阳极板和带钢的实时间隙值δ，得到间隙补偿量Δδ＝D-δ。