CN105349930A - 一种镀层控制方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种镀层控制方法，在带钢离开镀液液面的过程中，先采用超声波对带钢带出液面的镀液进行超声波震动处理，再采用气刀装置进行喷吹处理。所述带钢带出的镀液在带钢与液面之间形成曲面状，所述超声波作用于该曲面范围内的镀液。本发明利用超声波装置降低有色金属液体的黏度，且超声波在金属液体中产生的震动，会使得粘附在带钢表面的金属液体产生飞溅效应，部分金属液体会自动从带钢表面剥离，从而降低运行中的带钢带出的有色金属液体的重量。气刀刮削装置，只需要较小的气体压力和流量就可以实现对镀层厚度的精确控制。大幅降低产渣量，降低噪音和粉尘的污染；降低气刀的设计制造成本；解决在高速情况下镀较薄的镀层的难题。

Description

一种镀层控制方法及其应用

技术领域

本发明属于轧钢技术领域，涉及板带后处理连续热镀生产线镀层重量控制一种镀层控制方法及其应用。

背景技术

钢铁的防腐蚀的重要手段就是将其表面镀上一层有色金属，如：铝、锌等，这些有色金属性能比较活泼，与空气中的氧气反应生产致密的氧化层，从而起到防腐蚀的作用。通常有电镀和热镀两种，电镀由于成本较高且污染严重，使用得较少，热镀就成为这个领域的主流。

热镀的方法是将有色金属加热融化在一个耐高温、耐腐蚀的池子里，一般称为“锌锅”或者“铝锅”。连续运行的带钢经过退火炉，退火炉将带钢退火后再加热到镀浴的温度，然后进入锌锅或铝锅进行热镀。带钢经过镀浴后离开锌锅或铝锅进入空气，此时，带钢表面附着了大量的有色金属液体，需要经过进一步的处理，使得镀层在带钢表面均匀且厚度控制在合理的范围。

传统的镀层控制使用气刀，大流量高压气流从扁平的气刀喷嘴中喷出，喷射到带钢表面，形成一道气体刮削刀，这个刮削刀可以将带钢表面多余的镀层刮削下来，还可以有效地控制镀层的均匀度，这个镀层控制的方案大量使用于热镀有色金属领域。但是这个方案有以下几个明显得缺陷：

1、产生大量的渣。由于大流量高压气流对镀浴液体金属有剧烈的冲刷和搅拌作用，使得有色金属与带钢的铁基体和空气反应生成“有色金属-铁的化合物”以及“有色金属-氧化合物”，这些化合物会凝固生成渣，或漂浮在有色金属液体的表面，或者沉入锅底。这些渣最后都要变成废物从锅里捞出，一方面浪费了价格昂贵的有色金属，另一方面会残留在带钢表面形成明显的表面缺陷。

2、噪音污染。大流量高压气流会产生高分贝噪音，不同型号的气刀会产生80～130分贝的噪音。

3、粉尘污染。大流量高压气流对有色金属液体的冲刷，会产生大量的有色金属粉尘，漂浮直径约为20米的范围。

4、限制生产线速度，且更薄的镀层不容易实现。生产线速度越高，带钢从浴液中带出来的有色金属液体就越多，就需要更大的气刀压力刮削多余镀层。一方面由于噪音和粉尘的影响，限制了气刀的压力进一步提升；另一方面高压大流量气刀会产生更多的渣，既不经济，也会恶化表面质量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种镀层控制方法及其应用，可降低产渣量，提升面板质量，解决在高速情况下镀较薄的镀层的难题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明技术方案如下：

一种镀层控制方法，在带钢离开镀液液面的过程中，先采用超声波对带钢带出液面的镀液进行超声波震动处理，再采用气刀装置进行喷吹处理。

利用超声波装置在一定的范围内降低有色金属液体的黏度，从而降低运行中的带钢从镀液池(锌锅或者铝锅)中带出的有色金属液体的重量。超声波在金属液体中产生的震动，会使得粘附在带钢表面的金属液体发生飞溅效应，部分金属液体会自动从带钢表面剥离，从而进一步减少了带钢表面粘附的有色金属液体。在超声波装置的上方设置气刀刮削装置，在相同条件和工况下，与传统气刀相比，只需要较小的气体压力和流量就可以实现对镀层厚度的精确控制。如此可大幅降低产渣量，节约有色金属，提升板面质量；降低噪音和粉尘的污染；降低气刀以及气刀风机的设计和制造的成本；突破生产速度的瓶颈；解决在高速情况下镀较薄的镀层的难题等。

作为优选：所述超声波声场的覆盖范围为带钢从镀液中运行出来进入空气中的这部分。

作为优选：所述带钢带出的镀液在带钢与液面之间形成曲面状，所述超声波作用于该曲面范围内的镀液。

作为优选：所述超声波采用超声波装置进行发射，所述超声波装置包括支撑主体，在所述支撑主体上分布有多个震动杆，震动杆上设置有震动头，所述震动头伸入带钢刚带出液面的镀液中。

作为优选：所述带钢两侧均设置有超声波装置，每个所述震动杆由一个超声波发射单元控制，每个所述震动杆上设置有多个震动头。

作为优选：所述震动头在纵向沿曲线轨迹布置，所述曲线轨迹和带钢离开镀液液面时与液面之间形成的曲面形状对应。所述曲线轨迹为指数曲线状。

作为优选：所述超声波由多个超声波发射单元产生，通过对超声波发射单元功率的调节，实现对带钢上吸附的镀液剥离程度的调节。

作为优选：所述震动杆在支撑主体上横向并排设置，并覆盖整个带钢面板宽度范围；震动杆纵向排列成发射状或散射状，竖向形成扇形的覆盖范围。横向布置的超声波发射单元控制的震动头，每个震动杆单独控制，就可以实现对带钢上吸附的有色金属液体剥离程度线性可调。

作为优选：所述气刀装置与所述超声波装置连接为一体。它们之间的横向和纵向的相对距离可调。气刀装置与超声波装置可以实现同时的动作，可以调节与带钢的距离、与液面的距离。

其中，超声波声场覆盖范围是带钢从有色金属浴液中运行出来到空气中的一部分。带钢从金属液体中运行到空气中，将金属液体吸附在其表面，当遇到气刀吹出的气流就会被剥离一部分回流到镀液池里。有色金属对带钢的黏附性以及气刀的喷吹作用，从气刀的刀口到锌锅或者铝锅的液体上表面形成一个类似于指数函数的曲线，超声波震动杆在竖直方向上按照这个曲线的轨迹布置，且横向覆盖整个带钢的板面。超声波装置由若干个超声波发射单元组成，每一个发射单元控制一个震动杆，每一个震动杆由3～5个震动头组成。单个超声波发射单元的功率可调，若干个横向布置的超声波发射单元控制的震动头就可以实现对带钢上吸附的有色金属液体剥离程度线性可调，线性程度取决于超声波发射单元布置的密集度。

和传统气刀相比，气刀装置的刀唇缝隙的大小不需要调节，角度不需要调节，只需要一个固定的值即可，这样可以大大减小设计和制造的难度，且成本也会低很多。因为镀层的横向均匀性由超声波发射单元的在线调节功率来完成，因此不需要像常见的传统气刀一样通过气刀的刀唇缝隙的离线调节来实现镀层横向均匀的控制。刀唇角度也不需要调节，随着机组速度的变化，带钢从锌锅或者铝锅中带出的有色金属液体也在变化，超声波装置的发射功率可以随机组速度的变化而变化，这样就不需要调节气刀角度来适应机组速度的变化。因此，单位面积的镀层重量以及带钢横向镀层厚度的均匀性的控制功能大部分交给了超声波装置，气刀只起到精调的作用。气刀装置与超声波装置连为一体，两者之间的横向和纵向的相对距离可调。气刀装置与超声波装置可以实现同时的动作，可以调节与带钢的距离、与液面的距离。

本发明可应用于热镀锌(GI和GA)、热镀铝锌硅(55％Al－Zn－Si)、热镀锌铝硅(5％Al－Zn－Si)、热镀铝锌镁、热镀铝硅等热镀领域。

本发明的有益效果是：

1、可大幅降低产渣量，节约有色金属，提升板面质量；降低噪音和粉尘的污染；降低气刀以及气刀风机的设计和制造的成本；突破生产速度的瓶颈；解决在高速情况下镀较薄的镀层的难题等。

2、由于通过超声波功率的调节可以实现单位面积的镀层重量以及带钢横向镀层厚度的均匀性的控制，即通过超声波装置能够大部分地适应机组的变化，因此可以大大降低气刀的设计制造难度，气刀装置与超声波装置连为一体，它们之间的横向和纵向的相对距离可调。气刀装置与超声波装置可以实现同时的动作，可以调节与带钢的距离、与液面的距离。

附图说明

图1为本发明的布置结构示意图；

图2为本发明中超声波装置的结构示意图。

零件标号说明

1气刀装置

2超声波装置

21支撑主体

22震动杆

23震动头

3曲面

4镀液池

5液面

6转向辊

7带钢

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

一种镀层控制方法，应用于热镀锌(GI和GA)、热镀铝锌硅(55％Al－Zn－Si)、热镀锌铝硅(5％Al－Zn－Si)、热镀铝锌镁、热镀铝硅等热镀领域。

其要点在于：在热镀时，带钢离开镀液液面的过程中，先采用超声波对带钢带出液面的镀液进行超声波震动处理，超声波在金属液体中产生的震动，会使得粘附在带钢表面的金属液体发生飞溅效应，部分金属液体会自动从带钢表面剥离，从而进一步减少了带钢表面粘附的有色金属液体，再采用气刀装置进行喷吹处理，由于粘附在带钢表面的金属液体已经减少很多，因此只需要较小的气体压力和流量就可以实现对镀层厚度的精确控制。可大幅降低产渣量，节约有色金属，提升板面质量；降低噪音和粉尘的污染；降低气刀以及气刀风机的设计和制造的成本；解决在高速情况下镀较薄的镀层的难题。

超声波声场的覆盖范围为带钢从镀液中运行出来进入空气中的这部分。本例中带钢带出的镀液在带钢与液面之间形成曲面状，所述超声波作用于该曲面范围内的镀液。

图1显示了本方法的应用原理及对应的镀层控制结构布置方式，其包括带钢7和镀液池4，镀液池4为盛装有色金属液体的锌锅或者铝锅，在镀液池4内设置有转向辊6，带钢7通过转向辊6运行，在带钢7离开镀液池4的液面5的位置设置有用于对镀液进行超声震动作用的超声波装置2，沿带钢7运行方向，在超声波装置2的上方设置气刀装置1。带钢7两侧均设置有超声波装置2和气刀装置1。

如图2所示，所述超声波装置2包括支撑主体21，在支撑主体21上分布有多个震动杆22，震动杆22上设置震动头23，所述震动头23伸入带钢7刚带出液面5的镀液中，对镀液产生超声作用。每个所述震动杆22由一个超声波发射单元控制，每个所述震动杆22上设置有多个震动头23。本例中为3-5个，成分散状，以便覆盖更广的面。

带钢7从镀液池4内带出有色金属液体，由于液体对带钢7的粘性以及通过气刀装置1的喷吹形成一个曲面3，带有若干震动头23的超声波装置2对体1中所示曲面3范围的液体进行超声波作业，曲面3范围内的液体在超声波的作用下能够显著降低黏度，从而减少了对带钢7的粘附；曲面3范围内的液体在超声波的作用下产生于震动波相应的飞溅，在离开带钢7方向上的飞溅液体能够立即脱离对带钢7的粘附，从而进一步减少带钢7表面粘附的有色金属液体。最后在气刀装置1的刮削作用下，镀层均匀地附着在带钢7表面。

为了使带钢7带出液面5的镀液都能被超声波作用，所述震动杆22在支撑主体21上横向并排设置，在超声波装置2的纵截面上，震动杆22纵向形成发射状，震动头23在纵向沿曲线轨迹布置，所述曲线轨迹和带钢7离开镀液液面5时与液面5之间形成的曲面3对应，使得震动头23可以可以紧贴液面5，震动效果更好。所述曲线轨迹为近似指数曲线状，所述气刀装置1与超声波装置2连接为一体。

每个震动单元可实现超声波功率的调节，可以根据不同的工况进行调节，比如机组速度、镀层重量要求、镀层的横向均匀性等。气刀装置1和超声波装置2与带钢7的距离以及与有色金属液面的距离可以根据不同的工况进行调节，比如：镀层重量要求、液面高度、机组速度等。气刀装置1和超声波装置2横向和纵向的相对位置可调。其中超声波装置2和气刀装置1可采用常用的支撑结构支撑，横向和纵向距离调节方式也是容易实现的。

本发明可大幅降低产渣量，节约有色金属，提升板面质量；降低噪音和粉尘的污染；降低气刀以及气刀风机的设计和制造的成本；突破生产速度的瓶颈；解决在高速情况下镀较薄的镀层的难题等。由于通过超声波功率的调节可以实现单位面积的镀层重量以及带钢7横向镀层厚度的均匀性的控制，即通过超声波装置2能够大部分地适应机组的变化，因此可以大大降低气刀的设计制造难度，气刀装置1与超声波装置2连为一体，它们之间的横向和纵向的相对距离可调。气刀装置1与超声波装置2可以实现同时的动作，可以调节与带钢7的距离、与液面的距离。

任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种镀层控制方法，其特征在于：在带钢离开镀液液面的过程中，先采用超声波对带钢带出液面的镀液进行超声波震动处理，再采用气刀装置进行喷吹处理。

2.根据权利要求1所述的一种镀层控制方法，其特征在于：所述超声波声场的覆盖范围为带钢从镀液中运行出来进入空气中的这部分。

3.根据权利要求1所述的一种镀层控制方法，其特征在于：所述带钢带出的镀液在带钢与液面之间形成曲面状，所述超声波作用于该曲面范围内的镀液。

4.根据权利要求1所述的一种镀层控制方法，其特征在于：所述超声波采用超声波装置进行发射，所述超声波装置包括支撑主体，在所述支撑主体上分布有多个震动杆，震动杆上设置有震动头，所述震动头伸入带钢刚带出液面的镀液中。

5.根据权利要求4所述的一种镀层控制方法，其特征在于：所述带钢两侧均设置有超声波装置，每个所述震动杆由一个超声波发射单元控制，每个所述震动杆上设置有多个震动头。

6.根据权利要求4所述的一种镀层控制方法，其特征在于：所述震动头在纵向沿曲线轨迹布置，所述曲线轨迹和带钢离开镀液液面时与液面之间形成的曲面形状对应。

7.根据权利要求4所述的一种镀层控制方法，其特征在于：所述震动杆在支撑主体上横向并排设置，并覆盖整个带钢面板宽度范围；震动杆纵向排列成发射状。

8.根据权利要求1所述的一种镀层控制方法，其特征在于：所述超声波由多个超声波发射单元产生，通过对超声波发射单元功率的调节，改变带钢上吸附的镀液剥离程度。

9.一种如权利要求1-8任意一项所述镀层控制方法在热镀锌、热镀铝锌硅、热镀锌铝硅、热镀铝锌镁和热镀铝硅中的应用。