CN109440038A - 非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置和方法，将行波磁场发生器放置在金属液面渣层上方，不与其接触，通入交变电流产生行波磁场与金属液相互作用产生电磁力，电磁力推动金属液向渣口移动，流动的金属液由于剪切力的作用带动渣层通过渣口处的自动升降滑动挡板，进入到滤渣器内，带有少量金属液的浮渣流过滤渣层，浮渣被过滤掉，而金属液流到滤渣器下部进行回收利用；本发明方法实时调节行波磁场发生器和自动升降挡渣板的位置，以达到最佳的扒渣效果，实时调节加热装置功率，以加热滤渣器，防止金属液或渣凝固堵塞滤渣器，对容器内液态金属进行热补偿。本发明扒渣效率高，可及时处理渣和回收金属液，且工艺操作简单，易于推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属液生产和处理工艺和装置，特别是涉及一种金属液面渣层处理装置和方法，应用于金属冶炼工艺或热浸镀化学工艺技术领域。
背景技术
在金属工艺技术领域中不可避免的会产生渣，这些渣时常会影响产品的质量、产品的合格率和生产效率等。在进行工艺处理或生产使用过程中，对于盛放在容器内熔融的液态金属，容器内一般存三类渣：沉积在金属液下部的底渣，这类渣可在停产时人工处理；悬浮在金属液内部的渣，这类渣可采用物理、化学反应等方法进行处理；漂浮在金属液面的渣由裸露在空气中的金属液氧化和容器内上浮的底渣、悬浮渣等一些杂质组成，这类表面渣层多采用扒渣耙工具进行人工扒渣或机械扒渣等方法处理。
对于一些由于金属液面渣层导致产品质量缺陷，严重影响生产的工艺生产领域，如热镀锌、热镀铝、铁水预处理以及转炉倒钢等传统的挡渣球、挡渣板、扒渣耙等手段已不能满足工艺上及时、高效的扒渣要求。例如，被广泛的应用于建筑、电器、汽车等多个领域的热镀锌板，在热镀锌板生产工艺过程中，由于锌渣和锌灰上浮、裸露在空气中的锌液氧化以及锌锅内其他的一些杂质，会在锌液表面形成一层渣。当金属板进入锌液时，锌渣可能会首先粘附在金属板上，形成缺陷，或将锌渣带入到锌液中，污染锌液；当金属板从锌液内被拉出时，锌液表面的渣会附着在金属板锌层上，严重的影响到镀锌层的质量，造成镀层粗糙，甚至产生锌瘤，严重影响金属板镀锌的合格率。而目前，热镀锌板生产工艺多采用扒渣耙工具进行人工扒渣或机械扒渣，以减少金属板附近的渣，减少渣的附着，提高镀锌工件的质量，但是这种扒渣手段效率低下、效果差，并且扒渣过程中与金属液接触也可能污染金属液。
近年来，随着电磁技术的发展，已经有研究人员利用电磁分离或净化技术去除金属液中的杂质，但是对于去除金属液面表面的渣，仍没有一种效率高、效果好的手段。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置及其方法，采用非接触式金属液面渣层电磁自动处理方式，对金属液无二次污染，装置和工艺自动化程度高，高效并有效减少金属液面的渣，满足工业生产领域中对容器内液态金属的要求。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，包括信号处理系统、自动升降滑动挡渣板和带有渣口的金属液容器，在带有渣口的金属液容器内装载金属液，在金属液表面漂浮金属液面渣层，自动升降滑动挡渣板设置于带有渣口的金属液容器的渣口位置处，形成可升降的档渣装置，信号处理系统能控制自动升降滑动挡渣板上沿进行升降的高度，设有非接触式金属液面渣层电磁自动扒渣处理装置，非接触式金属液面渣层电磁自动扒渣处理装置设有行波磁场发生器、液面测距传感器、自动升降支撑架和滤渣器，行波磁场发生器固定安装设置于自动升降支撑架上，使行波磁场发生器位于金属液面渣层上方，从而使行波磁场发生器不与金属液面渣层发生接触，液面测距传感器能实时检测金属液面渣层液面位置，并将数据传给信号处理系统，通过数据计算得出金属液面渣层液面与行波磁场发生器底部的距离Δl1，并通过数据计算得出金属液面渣层液面与自动升降滑动挡渣板顶部上沿的距离Δl2，由信号处理系统做出判断，利用控制和改变自动升降支撑架的位置和高度，进而来调整行波磁场发生器的空间位置和自动升降滑动挡渣板顶部上沿的位置，使浅层的金属液位于行波磁场发生器施加的行波磁场作用区内，通入交变电流产生的行波磁场与金属液相互作用产生电磁力，电磁力推动金属液向带有渣口的金属液容器的渣口移动，流动的金属液由于剪切力的作用带动金属液面渣层漫过渣口处的自动升降滑动挡渣板顶部上沿从而溢出，并从渣口流出并进入到滤渣器内，进行金属液面漂浮的金属液面渣层的扒除，实现扒渣，带有少量金属液的浮渣流过滤渣器中的滤渣层，使浮渣被过滤截留并进行收集，而使通过滤渣层的金属液流到滤渣器下部进行回收利用；随着工艺生产的进行和金属液面渣层的扒除，金属液和金属液面渣层混合的金属熔体的自由液面波动且不断下降，而液面测距传感器不断进行对金属熔体的液面位置进测量，由信号处理系统控制行波磁场发生器和自动升降滑动挡渣板，实时调整Δl1和Δl2数值；信号处理系统接受液面测距传感器的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器的功率和自动升降滑动挡渣板的位置。
作为本发明优选的技术方案，非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置设有温度传感器和加热装置，温度传感器实时测量滤渣器内的温度T，将数据传给信号处理系统并做出判断，以TL为金属液的熔点，当T≤TL时，信号处理系统发出控制指令并启动加热装置，对滤渣器进行加热升温，维持进入到滤渣器内的浮渣和少量金属液的流动状态，防止金属液或浮渣发生凝固堵塞滤渣器，同时还给带有渣口的金属液容器内的金属液进行热补偿；信号处理系统接受液面测距传感器和温度传感器的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器和自动升降滑动挡渣板的位置和加热装置的功率。
作为本发明优选的技术方案，调整行波磁场发生器的空间位置，使1mm≤Δl1≤100mm，使浅层的金属液位于行波磁场发生器施加的行波磁场作用区内。调整行波磁场发生器的空间位置，进一步优选5mm≤Δl1≤10mm。
作为本发明优选的技术方案，调节自动升降滑动挡渣板使其顶部上沿与金属液面渣层表面齐平，使Δl2＝0，在行波磁场发生器施加的行波磁场作用时，使金属液面渣层中的浮渣通过自动升降滑动挡渣板的顶部上沿，而使金属液被挡住而保留在带有渣口的金属液容器内，实现渣液分离。
作为本发明优选的技术方案，非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置设置于热浸镀装置中，以带有渣口的金属液容器同时作为热浸镀装置容器，以带有渣口的金属液容器中的金属液作为热浸镀工艺的金属镀液，行波磁场发生器设置于水平距离热浸镀工艺待处理工件不小于1mm的位置处，并在热浸镀工艺待处理工件的至少一侧设有行波磁场发生器。
作为本发明优选的技术方案，非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置采用另一种形式设置于热浸镀装置中，以带有渣口的金属液容器同时作为热浸镀装置容器，以带有渣口的金属液容器中的金属液作为热浸镀工艺的金属镀液，热浸镀工艺待处理金属基带通过带有渣口的金属液容器的炉鼻中的第一传送辊，使金属基带浸入到带有渣口的金属液容器中的金属液中，再经设置于金属液中沉没辊使浸入金属液中金属基带部分进行热浸镀，接着由第二传送辊牵引金属基带向上从金属液中拉出，从而使金属基带表面形成热浸镀金属膜层，行波磁场发生器设置于水平距离金属基带不小于1mm的位置处，并金属基带的至少一侧设有行波磁场发生器。作为本发明进一步优选的技术方案，行波磁场发生器设置于四个位置处进行安装，分别为金属基带即将进入金属液处的金属基带两侧的金属液区域上方，以及金属基带即将被拉出的金属液处的金属基带两侧的金属液区域上方。
作为本发明优选的技术方案，行波磁场发生器包括保护壳和设置于保护壳内部的铁芯、线圈和冷却水循环系统；铁芯采用至少两个U环形相接，或者采用圆形、椭圆形、长方形、方形的直柱体，或者采用圆形、椭圆形、长方形、方形的曲柱体；铁芯的长度不大于带有渣口的金属液容器中金属液面渣层的最大平面尺寸，线圈匝数为1～1000匝，线圈形状为圆形、椭圆形、方形或长方形；缠绕在铁芯上的线圈总个数为1～100个；保护壳将铁芯和线圈进行包裹，形成保护外层和隔热层，冷却水循环系统设置于保护壳内部，冷却水循环系统设有进水口和出水口。
作为本发明优选的技术方案，滤渣器中至少设置两层不同高度的滤渣层，并能进行可拆装式的装卸任意一层滤渣层，能不停产进行连续过滤，当更换某一层的滤渣层时，其它层的滤渣层能继续过滤。
作为本发明优选的技术方案，行波磁场发生器内线圈通入的交变电流至少采用2相电流，交变电流的幅值大小为0～1000A，频率f大小为0～1000Hz。
作为本发明优选的技术方案，行波磁场发生器的个数不少于2个,将多个行波磁场发生器分别与对应的自动升降滑动挡渣板配置使用，每个行波磁场发生器产生的行波磁场方向可调。
作为本发明优选的技术方案，液面测距传感器包括至少1个，并至少将一个液面测距传感器设置于行波磁场发生器上或者自动升降支撑架上，且液面测距传感器设置位置不低于波磁场发生器底部，测量金属熔体的液面位置，温度传感器包括至少1个，并至少将一个温度传感器设置于滤渣器上，温度传感器的测量时间间隔为0.001～1000s，测量滤渣器内的温度。
作为本发明优选的技术方案，加热装置的内部缠绕加热线圈，加热线圈匝数为1～1000匝，线圈外部绝缘，通入0.1～1200A、1～5000Hz的交变电流，固定在滤渣器上，且与装载金属液的带有渣口的金属液容器的外壁靠近，加热装置给滤渣器加热，同时对进入滤渣器的容器内的金属液或浮渣进行热补偿。
作为本发明优选的技术方案，相对于自动升降支撑架的空间最低位置，自动升降支撑架进行升降的最大调节幅度为600mm。
作为本发明优选的技术方案，滤渣器包括至少1个，滤渣器突出设置于渣口一侧，形成扒渣口。
作为本发明优选的技术方案，带有渣口的金属液容器的渣口同时作为滤渣器的扒渣口，自动升降滑动挡渣板设置在滤渣器的扒渣口位置处，自动升降滑动挡渣板的形状和尺寸与扒渣口的形状和尺寸相配合，向上调节自动升降滑动挡渣板能使扒渣口完全闭合，向下调节自动升降滑动挡渣板能使扒渣口完全打开。
作为本发明优选的技术方案，带有渣口的金属液容器形状为圆形、长方形或方形的槽状容器。
作为本发明优选的技术方案，金属液为锌、铁、锡、铝、铅中的任意一种金属液或任意几种金属的合金熔体。
作为本发明优选的技术方案，金属液面在带有渣口的金属液容器内不超过自动升降滑动挡渣板的顶部上沿的位置。
一种利用本发明非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，进行非接触式金属液面渣层电磁自动处理的方法，信号处理系统根据带有渣口的金属液容器内金属液面位置的测量数据，实时调整自动升降支撑架和自动升降滑动挡渣板的位置；根据温度传感器的测量数据，实时调节加热装置的功率，其步骤如下：
a.将滤渣器的扒渣口与装载金属液的带有渣口的金属液容器的渣口紧密连接，把滤渣器的扒渣口处的自动升降滑动挡渣板调节至最高位置，使扒渣口闭合；然后在带有渣口的金属液容器中注入待处理的金属液，并把行波磁场发生器置于金属液面上方；启动液面测距传感器测量此时金属液面渣层和金属液组成的金属熔体的液面位置，并将数据传给信号处理系统，计算出液面与行波磁场发生器底部的距离Δl1，并计算出液面与自动升降滑动挡渣板顶部的距离Δl2，由信号处理系统做出判断，利用自动升降支撑架调节行波磁场发生器的位置，使1mm≤Δl1≤100mm，使浅层的金属液位于行波磁场发生器施加的行波磁场作用区内，调节自动升降滑动挡渣板，使自动升降滑动挡渣板顶部与液面齐平，使Δl2＝0，将金属熔体阻挡在带有渣口的金属液容器内，完成工艺调节；
b.在步骤a中工艺调节完毕后，给行波磁场发生器通入交变电流，开始扒渣，对金属液面漂浮的金属液面渣层的扒除，使带有少量金属液的浮渣流过滤渣器中的滤渣层，使浮渣被过滤截留并进行收集，而使通过滤渣层的金属液流到滤渣器下部进行回收利用；
c.随着工艺生产的进行和金属液面渣层的扒除，金属液和金属液面渣层混合的金属熔体的自由液面波动且不断下降，而液面测距传感器不断进行对金属熔体的液面位置进测量，由信号处理系统控制行波磁场发生器和自动升降滑动挡渣板，实时调整Δl1和Δl2数值；
d.温度传感器实时测量滤渣器内的温度T，将数据传给信号处理系统并做出判断，以TL为金属液的熔点，当T≤TL时，信号处理系统发出控制指令并启动加热装置，对滤渣器进行加热升温，维持进入到滤渣器内的浮渣和少量金属液的流动状态，防止金属液或浮渣发生凝固堵塞滤渣器，同时还给带有渣口的金属液容器内的金属液进行热补偿；信号处理系统接受液面测距传感器和温度传感器的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器和自动升降滑动挡渣板的位置和加热装置的功率。
本发明的原理：
行波磁场发生器进行扒渣的原理是基于Maxwell方程，给行波磁场发生器中带有铁芯的线圈通入交变电流，激发一个向某一方向行进的磁场，简称行波磁场。该行波磁场以一定的运动速度和强度切割金属液，使金属液中产生感应电流。行波磁场与载流金属液相互作用产生电磁力，电磁力作用在金属液上，使得金属液向一侧流动。金属液由于剪切力带动金属液表面的浮渣向一侧流动，起到扒渣的作用，公式见1.1-2。
式中：——感应电流；——感应电动势；
σ——金属液的电导率；——行波磁场与金属液的相对运动速度；
——磁感应强度；——电磁力。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明装置和方法能够实时扒渣、滤渣、应用范围较广的非接触式金属液面渣层自动处理装置和方法，具有扒渣效率高、可及时处理渣，回收金属液的优点；
2.本发明采用非接触式金属液面渣层电磁自动处理方式，对金属液无二次污染，装置和工艺自动化程度高，适合绿色无污染冶金工艺、纯净精品钢冶炼工艺和金属液高效去渣工艺；
3.本发明装置和工艺简单，设置紧凑，易于控制，操作简便。
附图说明
图1为本发明实施例一非接触式金属液面渣层电磁自动扒渣处理装置结构示意图。
图2为本发明实施例一非接触式金属液面渣层电磁自动扒渣处理装置中行波磁场发生器的结构示意图。
图3为本发明实施例一非接触式金属液面渣层电磁自动扒渣处理方法工艺流程示意图。
图4为本发明实施例二非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置结合热镀锌板工艺的原理示意图。
具体实施方式
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一
在本实施例中，参见图1～图3，一种非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，包括信号处理系统12、自动升降滑动挡渣板9和带有渣口的金属液容器1，在带有渣口的金属液容器1内装载金属液2，在金属液2表面漂浮金属液面渣层3，自动升降滑动挡渣板9设置于带有渣口的金属液容器1的渣口位置处，形成可升降的档渣装置，信号处理系统12能控制自动升降滑动挡渣板9上沿进行升降的高度，设有非接触式金属液面渣层电磁自动扒渣处理装置20，非接触式金属液面渣层电磁自动扒渣处理装置20设有行波磁场发生器4、液面测距传感器5、自动升降支撑架6和滤渣器7，行波磁场发生器4固定安装设置于自动升降支撑架6上，使行波磁场发生器4位于金属液面渣层3上方，从而使行波磁场发生器4不与金属液面渣层3发生接触，液面测距传感器5能实时检测金属液面渣层3液面位置，并将数据传给信号处理系统12，通过数据计算得出金属液面渣层3液面与行波磁场发生器4底部的距离Δl1，并通过数据计算得出金属液面渣层3液面与自动升降滑动挡渣板9顶部上沿的距离Δl2，由信号处理系统12做出判断，利用控制和改变自动升降支撑架6的位置和高度，进而来调整行波磁场发生器4的空间位置和自动升降滑动挡渣板9顶部上沿的位置，使浅层的金属液2位于行波磁场发生器4施加的行波磁场作用区内，通入交变电流产生的行波磁场与金属液2相互作用产生电磁力，电磁力推动金属液2向带有渣口的金属液容器1的渣口移动，流动的金属液2由于剪切力的作用带动金属液面渣层3漫过渣口处的自动升降滑动挡渣板9顶部上沿从而溢出，并从渣口流出并进入到滤渣器7内，进行金属液2面漂浮的金属液面渣层3的扒除，实现扒渣，带有少量金属液的浮渣流过滤渣器7中的滤渣层8，使浮渣被过滤截留并进行收集，而使通过滤渣层8的金属液2流到滤渣器7下部进行回收利用；随着工艺生产的进行和金属液面渣层3的扒除，金属液2和金属液面渣层3混合的金属熔体的自由液面波动且不断下降，而液面测距传感器5不断进行对金属熔体的液面位置进测量，由信号处理系统12控制行波磁场发生器4和自动升降滑动挡渣板9，实时调整Δl1和Δl2数值；信号处理系统12接受液面测距传感器5的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器4的功率和自动升降滑动挡渣板9的位置。
在本实施例中，参见图1～图3，设有温度传感器10和加热装置11，温度传感器10实时测量滤渣器7内的温度T，将数据传给信号处理系统12并做出判断，以TL为金属液2的熔点，当T≤TL时，信号处理系统12发出控制指令并启动加热装置11，对滤渣器进行加热升温，维持进入到滤渣器7内的浮渣和少量金属液的流动状态，防止金属液2或浮渣发生凝固堵塞滤渣器7，同时还给带有渣口的金属液容器1内的金属液2进行热补偿；信号处理系统12接受液面测距传感器5和温度传感器10的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器4和自动升降滑动挡渣板9的位置和加热装置11的功率。
在本实施例中，参见图1～图3，调整行波磁场发生器4的空间位置，使1mm≤Δl1≤100mm，使浅层的金属液2位于行波磁场发生器4施加的行波磁场作用区内。
在本实施例中，参见图1～图3，调节自动升降滑动挡渣板9使其顶部上沿与金属液面渣层3表面齐平，使Δl2＝0，在行波磁场发生器4施加的行波磁场作用时，使金属液面渣层3中的浮渣通过自动升降滑动挡渣板9的顶部上沿，而使金属液2被挡住而保留在带有渣口的金属液容器1内，实现渣液分离。
在本实施例中，参见图1～图3，行波磁场发生器4包括保护壳和设置于保护壳内部的铁芯13、线圈14和冷却水循环系统；铁芯13采用长方形直柱体；铁芯13的长度为带有渣口的金属液容器1中金属液面渣层3的最大平面尺寸，线圈14匝数为100匝，线圈14形状为长方形；缠绕在铁芯13上的线圈14总个数为10个；保护壳将铁芯13和线圈14进行包裹，形成保护外层和隔热层，冷却水循环系统设置于保护壳内部，冷却水循环系统设有进水口15和出水口16。保护壳将线圈和铁芯包裹，起到防漏磁、保护线圈14的作用，并且保护壳内部通循环水冷却线圈14；线圈14的个数、铁芯13的大小和盛金属液2的带有渣口的金属液容器1的尺寸三者相互协调配置。
在本实施例中，参见图1和图2，滤渣器7中设置三层不同高度的滤渣层8，并能进行可拆装式的装卸任意一层滤渣层8，能不停产进行连续过滤，当更换某一层的滤渣层8时，其它层的滤渣层8能继续过滤。
在本实施例中，参见图1～图3，行波磁场发生器4内线圈14通入的交变电流至少采用2相电流，交变电流的幅值大小为0～1000A，频率f大小为0～1000Hz。
在本实施例中，参见图1～图3，行波磁场发生器4的个数为2个,将2个行波磁场发生器4分别与对应的自动升降滑动挡渣板9配置使用，每个行波磁场发生器4产生的行波磁场方向可调。行波磁场发生器4的个数也可只使用一个，也可多个共同与滤渣器7、带有渣口的金属液容器协调配置使用，多个行波磁场发生器4产生的行波磁场方向可相同，也可相反。
在本实施例中，参见图1～图3，液面测距传感器5包括2个，并将两个液面测距传感器5分别设置于行波磁场发生器4上和自动升降支撑架6上，且液面测距传感器5设置位置高于波磁场发生器4底部，测量金属熔体的液面位置，温度传感器10包括1个，温度传感器10设置于滤渣器7上，温度传感器10的测量时间间隔为0.001～1000s，测量滤渣器7内的温度。
在本实施例中，参见图1～图3，加热装置11的内部缠绕加热线圈，加热线圈匝数为100匝，线圈外部绝缘，通入0.1～1200A、1～5000Hz的交变电流，固定在滤渣器7上，且与装载金属液2的带有渣口的金属液容器1的外壁靠近，加热装置11给滤渣器7加热，同时对进入滤渣器7的容器内的金属液2和浮渣进行热补偿。
在本实施例中，参见图1，相对于自动升降支撑架6的空间最低位置，自动升降支撑架6进行升降的最大调节幅度为600mm。
在本实施例中，参见图1，滤渣器7包括1个，滤渣器7突出设置于渣口一侧，形成扒渣口。滤渣器7扒渣口和带有渣口的金属液容器1的渣口形状和大小由渣层、容器以及工艺生产要求决定；滤渣器7的个数还能大于1，与带有渣口的滤渣器金属液容器1协调配置；滤渣器7内部设置有多个滤渣层8，能不停产连续过滤，当更换上部的滤渣层时，下部滤渣层继续过滤，过滤材料由所过滤的金属液决定。
在本实施例中，参见图1，带有渣口的金属液容器1的渣口同时作为滤渣器7的扒渣口，自动升降滑动挡渣板9设置在滤渣器7的扒渣口位置处，自动升降滑动挡渣板9的形状和尺寸与扒渣口的形状和尺寸相配合，向上调节自动升降滑动挡渣板9能使扒渣口完全闭合，向下调节自动升降滑动挡渣板9能使扒渣口完全打开。
在本实施例中，参见图1～图3，带有渣口的金属液容器1形状为长方形的槽状容器；金属液2为铁合金熔体。金属液2面在带有渣口的金属液容器1内不超过自动升降滑动挡渣板9的顶部上沿的位置。
一种利用本实施例非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，进行非接触式金属液面渣层电磁自动处理的方法，其特征在于，信号处理系统12根据带有渣口的金属液容器1内金属液2面位置的测量数据，实时调整自动升降支撑架6和自动升降滑动挡渣板9的位置；根据温度传感器10的测量数据，实时调节加热装置11的功率，其步骤如下：
a.将滤渣器7的扒渣口与装载金属液2的带有渣口的金属液容器1的渣口紧密连接，把滤渣器7的扒渣口处的自动升降滑动挡渣板9调节至最高位置，使扒渣口闭合；然后在带有渣口的金属液容器1中注入待处理的金属液2，并把行波磁场发生器4置于金属液2面上方；启动液面测距传感器5测量此时金属液面渣层3和金属液2组成的金属熔体的液面位置，并将数据传给信号处理系统12，计算出液面与行波磁场发生器4底部的距离Δl1，并计算出液面与自动升降滑动挡渣板9顶部的距离Δl2，由信号处理系统12做出判断，利用自动升降支撑架6调节行波磁场发生器4的位置，使1mm≤Δl1≤100mm，使浅层的金属液2位于行波磁场发生器4施加的行波磁场作用区内，调节自动升降滑动挡渣板9，使自动升降滑动挡渣板9顶部与液面齐平，使Δl2＝0，将金属熔体阻挡在带有渣口的金属液容器1内，尽量使渣通过挡板，而金属液2被挡住,完成工艺调节；
b.在步骤a中工艺调节完毕后，给行波磁场发生器4通入交变电流，开始扒渣，对金属液2面漂浮的金属液面渣层3的扒除，使带有少量金属液的浮渣流过滤渣器7中的滤渣层8，使浮渣被过滤截留并进行收集，而使通过滤渣层8的金属液2流到滤渣器7下部进行回收利用；
c.随着工艺生产的进行和金属液面渣层3的扒除，金属液2和金属液面渣层3混合的金属熔体的自由液面波动且不断下降，而液面测距传感器5不断进行对金属熔体的液面位置进测量，由信号处理系统12控制行波磁场发生器4和自动升降滑动挡渣板9，实时调整Δl1和Δl2数值；
d.温度传感器10实时测量滤渣器7内的温度T，将数据传给信号处理系统12并做出判断，以TL为金属液2的熔点，当T≤TL时，信号处理系统12发出控制指令并启动加热装置11，对滤渣器进行加热升温，维持进入到滤渣器7内的浮渣和少量金属液的流动状态，防止金属液2或浮渣发生凝固堵塞滤渣器7，同时带有渣口的金属液容器1内的金属液2进行热补偿；信号处理系统12接受液面测距传感器5和温度传感器10的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器4和自动升降滑动挡渣板9的位置和加热装置11的功率。
在本实施例中，参见图1～图3，本实施例非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置包括行波磁场发生器4、液面测距传感器5、信号处理系统12、自动升降支撑架6、滤渣器7、自动升降滑动挡渣板9、温度传感器10、加热装置11、带有渣口的金属液容器1，行波磁场发生器4放置在金属液面渣层上方附近，不与其接触，通入交变电流产生的行波磁场与金属液2相互作用产生电磁力，电磁力推动金属液2向渣口移动，流动的金属液2由于剪切力的作用带动渣层通过渣口处的自动升降滑动挡板9，进入到滤渣器7内，带有少量金属液的浮渣流过滤渣层，浮渣被过滤掉，而金属液流到滤渣器下部进行回收利用；本实施例非接触式金属液面渣层电磁自动处理方法根据液面测距传感器5的测量，实时调整自动升降支撑架6和自动升降滑动挡渣板9的位置，以达到最佳的扒渣效果。并根据温度传感器10的测量，实时调节加热装置11的功率，以加热滤渣器7，防止金属液或渣凝固堵塞滤渣器7，同时对带有渣口的金属液容器1内的金属液2进行热补偿。本实施例提供了一种能够实时扒渣、滤渣、应用范围较广的非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置和方法，具有扒渣效率高、可及时处理渣，回收金属液的优点，且整体装置和方法操作简单，易于推广。
实施例二
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，参见图4，非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置设置于热浸镀装置中，以带有渣口的金属液容器1同时作为热浸镀装置容器，以带有渣口的金属液容器1中的金属液2作为热浸镀工艺的金属镀液，热浸镀工艺待处理金属基带17通过带有渣口的金属液容器1的炉鼻18中的第一传送辊19，使金属基带17浸入到带有渣口的金属液容器1中的金属液2中，再经设置于金属液2中沉没辊21使浸入金属液2中金属基带17部分进行热浸镀，接着由第二传送辊22牵引金属基带17向上从金属液2中拉出，从而使金属基带17表面形成热浸镀金属膜层，行波磁场发生器4设置于水平距离金属基带1710mm的位置处，并在金属基带17的两侧设有行波磁场发生器4。
在本实施例中，参见图4，行波磁场发生器4发生器设置于四个位置a、b、c、d处进行安装，分别为金属基带17即将进入金属液2处的金属基带17两侧的金属液2区域上方，以及金属基带17即将被拉出的金属液2处的金属基带17两侧的金属液2区域上方。调整行波磁场发生器4的空间位置，使5mm≤Δl1≤10mm。
一种利用本实施例非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，进行非接触式金属液面渣层电磁自动处理的方法，将带有渣口的金属液容器1作为锌锅装载锌液，信号处理系统12根据带有渣口的金属液容器1内锌熔体液面位置的测量数据，实时调整自动升降支撑架6和自动升降滑动挡渣板9的位置；根据温度传感器10的测量数据，实时调节加热装置11的功率，其步骤如下：
a.将滤渣器7的扒渣口与装载锌液的带有渣口的金属液容器1的渣口紧密连接，把滤渣器7的扒渣口处的自动升降滑动挡渣板9调节至最高位置，使扒渣口闭合；然后在带有渣口的金属液容器1中注入待处理的锌液，并把行波磁场发生器4置于锌金属液面上方；启动液面测距传感器5测量此时金属液面渣层3和锌金属液组成的金属熔体的液面位置，并将数据传给信号处理系统12，计算出液面与行波磁场发生器4底部的距离Δl1，并计算出液面与自动升降滑动挡渣板9顶部的距离Δl2，由信号处理系统12做出判断，利用自动升降支撑架6调节行波磁场发生器4的位置，使5mm≤Δl1≤10mm，使浅层的锌金属液位于行波磁场发生器4施加的行波磁场作用区内，调节自动升降滑动挡渣板9，使自动升降滑动挡渣板9顶部与液面齐平，使Δl2＝0，将金属熔体阻挡在带有渣口的金属液容器1内，完成工艺调节；
b.如图4所示，经过处理的热镀锌板通过炉鼻18、第一传送辊19，浸入到锌液中，再经沉没辊21镀锌，接着由第二传送辊22牵引向上从锌液中拉出的同时，给行波磁场发生器4通入交变电流；行波磁场发生器4的配置包括铁芯13、线圈14、进水口15、出水口16，铁芯13为多个U形环相连，线圈14采用克莱姆绕组方式缠绕在铁芯上，匝数为50匝，线圈14的个数为12个，线圈通入三相交变电流，频率为50Hz，幅值为300A；在步骤a中工艺调节完毕后，给行波磁场发生器4通入交变电流，开始扒渣，对金属液2面漂浮的金属液面渣层3的扒除，使带有少量金属液的浮渣流过滤渣器7中的滤渣层8，使浮渣被过滤截留并进行收集，而使通过滤渣层8的金属液2流到滤渣器7下部进行回收利用；基于Maxwell方程原理，行波磁场发生器4的线圈14激发行波磁场，该行波磁场以设定的运动速度和强度切割金属液2，使金属液2中产生感应电流，行波磁场与载流金属液相互作用产生电磁力，电磁力作用在金属液2上，使得金属液2向渣口流动，金属液2由于剪切力带动金属液2表面的渣层流动向渣口流动，实现扒渣；
c.随着工艺生产的进行和金属液面渣层3的扒除，金属液2和金属液面渣层3混合的金属熔体的自由液面波动且不断下降，而液面测距传感器5不断进行对金属熔体的液面位置进测量，液面测距传感器5每0.1s测量一次，由信号处理系统12控制行波磁场发生器4和自动升降滑动挡渣板9，实时调整Δl1和Δl2数值；
d.同时随着扒渣的进行，启动滤渣器7上的温度传感器10，每0.1s测量一次滤渣器7内的温度T，将数据传给信号处理系统12并做出判断，以TL为金属液2的熔点，当T≤TL时，信号处理系统12发出控制指令并启动加热装置11，加热装置11内的线圈为500匝，通100A、50Hz的交变电流，对滤渣器进行加热升温，维持进入到滤渣器7内的浮渣和少量金属液的流动状态，防止锌金属液2或浮渣发生凝固堵塞滤渣器7，同时还给滤渣器7的容器内的锌金属液2或浮渣进行热补偿；信号处理系统12接受液面测距传感器5和温度传感器10的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器4和自动升降滑动挡渣板9的位置和加热装置11的功率。
本实施例中非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置和方法能及时、有效的对锌渣进行扒除和进一步的处理，提高了热镀锌板的表面质量。
实施例三
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，设置于热浸镀装置中，以带有渣口的金属液容器1同时作为热浸镀装置容器，以带有渣口的金属液容器1中的金属液2作为热浸镀工艺的金属镀液，行波磁场发生器4设置于水平距离热浸镀工艺待处理工件10mm的位置处，并在热浸镀工艺待处理工件的至少一侧设有行波磁场发生器4。本实施例中非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置和方法能及时、有效的对锌渣进行扒除和进一步的处理，提高了热镀锌工件的表面质量。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置及其方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，包括信号处理系统(12)、自动升降滑动挡渣板(9)和带有渣口的金属液容器(1)，在带有渣口的金属液容器(1)内装载金属液(2)，在金属液(2)表面漂浮金属液面渣层(3)，自动升降滑动挡渣板(9)设置于带有渣口的金属液容器(1)的渣口位置处，形成可升降的档渣装置，所述信号处理系统(12)能控制自动升降滑动挡渣板(9)上沿进行升降的高度，其特征在于：设有非接触式金属液面渣层电磁自动扒渣处理装置(20)，所述非接触式金属液面渣层电磁自动扒渣处理装置(20)设有行波磁场发生器(4)、液面测距传感器(5)、自动升降支撑架(6)和滤渣器(7)，行波磁场发生器(4)固定安装设置于自动升降支撑架(6)上，使行波磁场发生器(4)位于金属液面渣层(3)上方，从而使行波磁场发生器(4)不与金属液面渣层(3)发生接触，液面测距传感器(5)能实时检测金属液面渣层(3)液面位置，并将数据传给信号处理系统(12)，通过数据计算得出金属液面渣层(3)液面与行波磁场发生器(4)底部的距离Δl1，并通过数据计算得出金属液面渣层(3)液面与自动升降滑动挡渣板(9)顶部上沿的距离Δl2，由信号处理系统(12)做出判断，利用控制和改变自动升降支撑架(6)的位置和高度，进而来调整行波磁场发生器(4)的空间位置和自动升降滑动挡渣板(9)顶部上沿的位置，使浅层的金属液(2)位于行波磁场发生器(4)施加的行波磁场作用区内，通入交变电流产生的行波磁场与金属液(2)相互作用产生电磁力，电磁力推动金属液(2)向带有渣口的金属液容器(1)的渣口移动，流动的金属液(2)由于剪切力的作用带动金属液面渣层(3)漫过渣口处的自动升降滑动挡渣板(9)顶部上沿从而溢出，并从渣口流出并进入到滤渣器(7)内，进行金属液(2)面漂浮的金属液面渣层(3)的扒除，实现扒渣，带有少量金属液的浮渣流过滤渣器(7)中的滤渣层(8)，使浮渣被过滤截留并进行收集，而使通过滤渣层(8)的金属液(2)流到滤渣器(7)下部进行回收利用；随着工艺生产的进行和金属液面渣层(3)的扒除，金属液(2)和金属液面渣层(3)混合的金属熔体的自由液面波动且不断下降，而液面测距传感器(5)不断进行对金属熔体的液面位置进测量，由信号处理系统(12)控制行波磁场发生器(4)和自动升降滑动挡渣板(9)，实时调整Δl1和Δl2数值；信号处理系统(12)接受液面测距传感器(5)的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器(4)和自动升降滑动挡渣板(9)的位置。
2.根据权利要求1所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：设有温度传感器(10)和加热装置(11)，温度传感器(10)实时测量滤渣器(7)内的温度T，将数据传给信号处理系统(12)并做出判断，以TL为金属液(2)的熔点，当T≤TL时，信号处理系统(12)发出控制指令并启动加热装置(11)，对滤渣器进行加热升温，维持进入到滤渣器(7)内的浮渣和少量金属液的流动状态，防止金属液(2)或浮渣发生凝固堵塞滤渣器(7)，同时还给带有渣口的金属液容器(1)内的金属液(2)进行热补偿；信号处理系统(12)接受液面测距传感器(5)和温度传感器(10)的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器(4)和自动升降滑动挡渣板(9)的位置和加热装置(11)的功率。
3.根据权利要求1所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：调整行波磁场发生器(4)的空间位置，使1mm≤Δl1≤100mm，使浅层的金属液(2)位于行波磁场发生器(4)施加的行波磁场作用区内。
4.根据权利要求3所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：调整行波磁场发生器(4)的空间位置，使5mm≤Δl1≤10mm。
5.根据权利要求1所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：调节自动升降滑动挡渣板(9)使其顶部上沿与金属液面渣层(3)表面齐平，使Δl2＝0，在行波磁场发生器(4)施加的行波磁场作用时，使金属液面渣层(3)中的浮渣通过自动升降滑动挡渣板(9)的顶部上沿，而使金属液(2)被挡住而保留在带有渣口的金属液容器(1)内，实现渣液分离。
6.根据权利要求1所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：设置于热浸镀装置中，以带有渣口的金属液容器(1)同时作为热浸镀装置容器，以带有渣口的金属液容器(1)中的金属液(2)作为热浸镀工艺的金属镀液，所述行波磁场发生器(4)设置于水平距离热浸镀工艺待处理工件不小于1mm的位置处，并在热浸镀工艺待处理工件的至少一侧设有所述行波磁场发生器(4)。
7.根据权利要求1所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：设置于热浸镀装置中，以带有渣口的金属液容器(1)同时作为热浸镀装置容器，以带有渣口的金属液容器(1)中的金属液(2)作为热浸镀工艺的金属镀液，热浸镀工艺待处理金属基带(17)通过带有渣口的金属液容器(1)的炉鼻(18)中的第一传送辊(19)，使金属基带(17)浸入到带有渣口的金属液容器(1)中的金属液(2)中，再经设置于金属液(2)中沉没辊(21)使浸入金属液(2)中金属基带(17)部分进行热浸镀，接着由第二传送辊(22)牵引金属基带(17)向上从金属液(2)中拉出，从而使金属基带(17)表面形成热浸镀金属膜层，所述行波磁场发生器(4)设置于水平距离金属基带(17)不小于1mm的位置处，并金属基带(17)的至少一侧设有所述行波磁场发生器(4)。
8.根据权利要求7所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：所述行波磁场发生器(4)发生器设置于四个位置(a、b、c、d)处进行安装，分别为金属基带(17)即将进入金属液(2)处的金属基带(17)两侧的金属液(2)区域上方，以及金属基带(17)即将被拉出的金属液(2)处的金属基带(17)两侧的金属液(2)区域上方。
9.根据权利要求1所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：所述行波磁场发生器(4)包括保护壳和设置于保护壳内部的铁芯(13)、线圈(14)和冷却水循环系统；所述铁芯(13)采用至少两个U环形相接，或者采用圆形、椭圆形、长方形、方形的直柱体，或者采用圆形、椭圆形、长方形、方形的曲柱体；所述铁芯(13)的长度不大于所述带有渣口的金属液容器(1)中金属液面渣层(3)的最大平面尺寸，所述线圈(14)匝数为1～1000匝，所述线圈(14)形状为圆形、椭圆形、方形或长方形；所述缠绕在铁芯(13)上的线圈(14)总个数为1～100个；所述保护壳将铁芯(13)和线圈(14)进行包裹，形成保护外层、隔热层，冷却水循环系统设置于所述保护壳内部，冷却水循环系统设有进水口(15)和出水口(16)。
10.根据权利要求1所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：所述滤渣器(7)中至少设置两层不同高度的滤渣层(8)，并能进行可拆装式的装卸任意一层滤渣层(8)，能不停产进行连续过滤，当更换某一层的滤渣层(8)时，其它层的滤渣层(8)能继续过滤。
11.根据权利要求1所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，其特征在于：
所述行波磁场发生器(4)内线圈(14)通入的交变电流至少采用2相电流，交变电流的幅值大小为0～1000A，频率f大小为0～1000Hz；
或者，所述行波磁场发生器(4)的个数不少于2个,将多个行波磁场发生器(4)分别与对应的自动升降滑动挡渣板(9)配置使用，每个行波磁场发生器(4)产生的行波磁场方向可调；
或者，所述液面测距传感器(5)包括至少1个，并至少将一个液面测距传感器(5)设置于行波磁场发生器(4)上或者自动升降支撑架(6)上，且液面测距传感器(5)设置位置不低于波磁场发生器(4)底部，测量金属熔体的液面位置，所述温度传感器(10)包括至少1个，并至少将一个温度传感器(10)设置于滤渣器(7)上，温度传感器(10)的测量时间间隔为0.001～1000s，测量滤渣器(7)内的温度；
或者，所述加热装置(11)的内部缠绕加热线圈，加热线圈匝数为1～1000匝，线圈外部绝缘，通入0.1～1200A、1～5000Hz的交变电流，固定在滤渣器(7)上，且与装载金属液(2)的带有渣口的金属液容器(1)的外壁靠近，所述加热装置(11)给滤渣器(7)加热，同时对进入滤渣器(7)的容器内的金属液(2)或浮渣进行热补偿；
或者，相对于自动升降支撑架(6)的空间最低位置，自动升降支撑架(6)进行升降的最大调节幅度为600mm；
或者，所述滤渣器(7)包括至少1个，滤渣器(7)突出设置于渣口一侧，形成扒渣口；
或者，带有渣口的金属液容器(1)的渣口同时作为滤渣器(7)的扒渣口，所述自动升降滑动挡渣板(9)设置在滤渣器(7)的扒渣口位置处，所述自动升降滑动挡渣板(9)的形状和尺寸与扒渣口的形状和尺寸相配合，向上调节所述自动升降滑动挡渣板(9)能使扒渣口完全闭合，向下调节所述自动升降滑动挡渣板(9)能使扒渣口完全打开；
或者，所述带有渣口的金属液容器(1)形状为圆形、长方形或方形的槽状容器。
或者，所述金属液(2)为锌、铁、锡、铝、铅中的任意一种金属液或任意几种金属的合金熔体；
或者，金属液(2)在带有渣口的金属液容器(1)内不超过自动升降滑动挡渣板(9)的顶部上沿的位置。
12.一种利用权利要求1所述非接触式金属液面渣层电磁自动处理装置，进行非接触式金属液面渣层电磁自动处理的方法，其特征在于，信号处理系统(12)根据带有渣口的金属液容器(1)内金属液(2)面位置的测量数据，实时调整自动升降支撑架(6)和自动升降滑动挡渣板(9)的位置；根据温度传感器(10)的测量数据，实时调节加热装置(11)的功率，其步骤如下：
a.将滤渣器(7)的扒渣口与装载金属液(2)的带有渣口的金属液容器(1)的渣口紧密连接，把滤渣器(7)的扒渣口处的自动升降滑动挡渣板(9)调节至最高位置，使扒渣口闭合；然后在带有渣口的金属液容器(1)中注入待处理的金属液(2)，并把行波磁场发生器(4)置于金属液(2)面上方；启动液面测距传感器(5)测量此时金属液面渣层(3)和金属液(2)组成的金属熔体的液面位置，并将数据传给信号处理系统(12)，计算出液面与行波磁场发生器(4)底部的距离Δl1，并计算出液面与自动升降滑动挡渣板(9)顶部的距离Δl2，由信号处理系统(12)做出判断，利用自动升降支撑架(6)调节行波磁场发生器(4)的位置，使1mm≤Δl1≤100mm，使浅层的金属液(2)位于行波磁场发生器(4)施加的行波磁场作用区内，调节自动升降滑动挡渣板(9)，使自动升降滑动挡渣板(9)顶部与液面齐平，使Δl2＝0，将金属熔体阻挡在带有渣口的金属液容器(1)内，完成工艺调节；
b.在所述步骤a中工艺调节完毕后，给行波磁场发生器(4)通入交变电流，开始扒渣，对金属液(2)面漂浮的金属液面渣层(3)的扒除，使带有少量金属液的浮渣流过滤渣器(7)中的滤渣层(8)，使浮渣被过滤截留并进行收集，而使通过滤渣层(8)的金属液(2)流到滤渣器(7)下部进行回收利用；
c.随着工艺生产的进行和金属液面渣层(3)的扒除，金属液(2)和金属液面渣层(3)混合的金属熔体的自由液面波动且不断下降，而液面测距传感器(5)不断进行对金属熔体的液面位置进测量，由信号处理系统(12)控制行波磁场发生器(4)和自动升降滑动挡渣板(9)，实时调整Δl1和Δl2数值；
d.温度传感器(10)实时测量滤渣器(7)内的温度T，将数据传给信号处理系统(12)并做出判断，以TL为金属液(2)的熔点，当T≤TL时，信号处理系统(12)发出控制指令并启动加热装置(11)，对滤渣器进行加热升温，维持进入到滤渣器(7)内的浮渣和少量金属液的流动状态，防止金属液(2)或浮渣发生凝固堵塞滤渣器(7)，同时还给带有渣口的金属液容器(1)内的金属液(2)进行热补偿；信号处理系统(12)接受液面测距传感器(5)和温度传感器(10)的数字信号，并作出判断，实时调节行波磁场发生器(4)和自动升降滑动挡渣板(9)的位置和加热装置(11)的功率。
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