CN110809633B - 热浸涂装置和热浸涂方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于在移动金属片上提供金属涂层的热浸涂装置，包括在使用中的金属涂层材料的液浴，其中金属涂层材料在使用中被提供在移动金属片上，包括用于液浴的容器，在使用中在液浴表面水平下设置在容器中以引导移动金属片通过浴的至少引导或沉没辊和在使用中设置在液浴上方的气刀，该气刀具有出口以将擦拭气体投射到设置在金属片上的金属涂层上，所述金属片在使用中沿着气刀穿过，并且其中提供至少一个支撑辊，其在使用时至少在气刀的位置处影响金属片在其宽度方向上的形状。根据本发明，在使用中，至少一个支撑辊放置在液浴表面水平上方，使其在金属片进入液浴之前在金属片上进行操作。本发明还涉及一种热浸涂装置的使用方法。

Description

热浸涂装置和热浸涂方法

技术领域

本发明涉及一种用于在移动金属片上提供金属涂层的热浸涂装置，包括在使用中金属涂层材料的液浴，其中金属涂层材料在使用中被提供在移动金属片上，包括用于液浴的容器、在使用中在液浴的表面水平以下设置在容器中以引导移动金属片通过液浴的至少引导或沉没辊和在使用中设置液浴上方的气刀，所述气刀具有出口以将擦拭气体投射到设置在金属片上的金属涂层上，所述金属片在使用中沿着气刀经过，并且其中提供至少一个支撑辊，所述至少一个支撑辊和所述引导或沉没辊在使用时至少在气刀的位置处影响金属片在其宽度方向上的形状。本发明还涉及一种涂覆移动金属片的方法。

在本发明的上下文中，金属片也被称为金属带，通常具有至少几百米的长度、多达约2米的宽度和至多几毫米的厚度。

背景技术

GB-A-2 517 622公开了一种热浸涂装置，包括要设置在金属片上的金属涂层材料的液浴，其中在液浴的表面水平以下提供引导或沉没辊，以引导移动金属片通过浴，并且其中气刀设置在液浴的上方，所述气刀具有出口，以在沿着气刀经过的金属片上提供擦拭气体。虽然GB-A-2 517 622未公开，但是通常在气刀的侧部，在沉没辊和液浴的表面水平之间的液态金属槽中提供至少一个支撑辊。如上所述，所述至少一个支撑辊和所述引导或沉没辊在所述气刀的位置处影响所述金属片在其宽度方向上的形状。在实践中，这意味着所述至少一个支撑辊以在浴中的沉没辊和浴上方的气刀之间的金属浴内的稳定辊和/或矫正辊的形式实现。

通常，将移动的金属片或带通过嘴部引入金属液浴中，该口部终止于金属液浴中，如GB-A-2 517 622的示意图所示。在金属带在液浴中涂覆金属之前，金属带通常在炉中被加热，这是因为带需要在涂覆前处于浴温上，并且因为在冷轧带的情况下金属是完全硬的并且需要再结晶。对于钢带尤其如此。为了将所述金属带引导通过所述炉并进入所述口部，在所述炉中存在若干辊。用于将金属带引导到口部中的最后一个或多个辊是偏转辊或带轮。通常存在两个桥接件，以引导金属带并保持金属带上的张力。

所述至少一个支撑辊的第一目的是获得所述金属片的所需形状。这是用一个或多个所谓的矫正辊来完成的。

所述至少一个支撑辊的第二目的是将所述金属片与所述气刀对准。气刀与金属片之间的对准是必要的，这是因为液态金属浴内的辊的直径由于辊磨损而改变。这改变了金属片的水平出口位置。用于将气刀和金属片对准的所述一个或多个辊称为稳定辊。

在许多情况下，在实践中，使用矫正辊和稳定辊，两者都设置在液态金属浴中。

已知的热浸涂装置的问题是液态金属浴内辊的磨损需要定期维护。这不仅不利地影响热浸涂装置的操作成本，而且由于所需的维护不可避免地损失了生产时间而不利地影响装置的生产率。

在液态金属浴中已知的一个或多个支撑辊的另一问题是辊与移动金属片在液浴中的湿摩擦接触引起辊旋转，这导致由于辊和移动金属片之间的滑移而可能的金属片损坏。另外，从设计考虑，驱动所述一个或多个支撑辊的这种方式在装置的处理速度上形成限制，这是因为移动金属片的速度被限制于相对于所述一个或多个支撑辊发生滑动的边缘的点。

浸入式的一个或多个支撑辊的另一个问题是液态金属浴中的液态金属的流动受到旋转辊的影响，并且液态金属浴内的流动模式可能导致浴中的杂质沉积在移动金属片的表面上。

最后，在已知的涂覆装置的设计中存在限制，其与一个或多个支撑辊的所需构造支撑件相关，该支撑件通常设置在浴液面之上，此处空间由于气刀应该接近金属浴的表面水平而受到限制。

本发明的目的是减少或移除现有技术装置的缺点，并提出部分或全部解决上述问题的方案。

本发明的另一个目的是提供一种涂覆移动金属片的方法，通过该方法部分或全部解决上述问题。

发明内容

根据本发明，所述至少一个支撑辊位于液浴的表面水平之上的位置，使其在金属片进入液浴之前在金属片上进行操作。发明人已经令人惊奇地发现，通过这种措施，不仅可以在使用至少一个支撑辊的气刀的位置保持金属片的期望形状，而且同时在降低所述至少一个支撑辊的磨损和增加所述热浸涂装置的生产能力方面获得优点。而且令人惊奇地发现，在金属片离开金属浴之前，不需要将所述至少一个支撑辊定位在液态金属浴的表面水平以下的位置。相反，所述至少一个支撑辊可以通过将其定位在金属片进入液态金属浴之前并且在液体金属浴中沿着或围绕引导或沉没辊被引导之前的位置而在功能上有效。

通常，浸涂装置包括口部，在使用过程中金属片通过该口部移动到液浴中。这例如在GB-A-2 517 622中示出。有利地，所述至少一个支撑辊定位在口部内，使得它可以被定位成接近液态金属浴的表面水平。这提高了所述一个或多个支撑辊的有效性。

本发明到达的另一个优点是给所述至少一个支撑辊提供马达驱动器，这不需要依赖于支撑辊和移动金属片之间的摩擦接触。因此，减少了通过支撑辊和金属片之间的滑动而损坏金属片的风险。

优选地，气刀在涂覆装置的长度方向上是可移动的，所述长度方向是在使用中移动金属片的方向。通过这种设置，如当连续操作导致所述一个或多个辊的尺寸的显著磨损时所需要的那样，可以将金属片与气刀对准。

优选地，气刀设有定位系统以相对于移动金属带定位气刀。通过使用所述定位系统，所述气刀在所述金属片的涂覆期间相对于所述引导或沉没辊将保持在正确位置。

理想地，导引或沉没辊可在液浴中竖向地和/或水平地移动。通过这种措施，可以使移动金属片相对于其所穿过的口部对准，并且避免其与口部壁的接触。

优选地，所述至少一个支撑辊可移除地安装在所述口部内以适应其更换和/或维护。

特别是在所处理的金属片的产品质量中，通过确保在使用引导或沉没辊时仅是液浴的表面水平以下的辊，实现了所有的最佳结果。

发明人发现，本发明的装置优选具有两个支撑辊，所述支撑辊中的至少一个可移动到所述金属片并且从所述金属片移动。

根据优选实施例，该装置具有三个支撑辊，该三个支撑辊中的至少一个可在使用中移动到金属片并从金属片移动。这样，例如两个辊可以定位在移动金属片的一侧，并且第三辊可以位于移动金属片的另一侧，使得移动金属片压靠在所有三个辊上。

然而，当该装置具有四个支撑辊时，最优结果是可实现的，其中至少一个支撑辊可在使用中移动到金属片并从金属片移动。本发明人发现通过使用四个辊可以在移动金属片上施加所需的弯曲力。

根据本发明的第二方面，提供了一种使用根据本发明的第一方面的热浸涂装置涂覆移动金属片的方法，其中金属片在进入涂覆装置的容器中的金属液浴之前在至少一个支撑辊上移动，其中引导或沉没辊是金属液浴中的仅有的辊。

通过使用该方法，可以在气刀的位置保持金属片的期望形状，同时涂覆装置的设计和维护更容易，并且涂覆的金属片的生产更少受到影响。

为了涂覆金属片，金属液浴优选是锌或锌合金的液浴，优选锌铝合金、锌镁合金或锌铝镁合金，或者其中金属液浴是铝或铝合金的液浴，优选为铝硅合金。这些是用于涂覆金属片材的主要涂层类型。

根据优选实施例，当金属片在气刀的下游移动时，由用于测量涂层的拖带形状(travers shape)的装置控制，支撑辊中的至少一个可移动到移动金属片或从移动金属片移动。通过测量金属片上的涂层的拖带形状，并将其作为用于移动支撑辊中的一个或多个的输入，引入反馈回路，通过该反馈回路可以控制在金属片的宽度方向上的涂层的厚度分布。

根据另一优选实施例，当金属片在气刀的下游移动时，由用于测量金属片的拖带形状的装置控制，支撑辊中的至少一个可移动到移动金属片或从移动金属片移动。在该实施例中，金属片本身的厚度和形式由反馈回路测量和控制。金属片材的拖带形状决定了涂层的横向形状。

附图说明

本发明将在下文中参照根据本发明的热浸涂装置的示例性实施例的附图进一步说明，所述热浸涂装置不限于所附权利要求。

在附图中：

图1示出了根据现有技术的热浸涂装置；

图2示出了根据本发明的热浸涂装置的第一实施例；

图3示出了根据本发明的热浸涂装置的第二实施例；

图4示出了表示在图2的实施例中具有不同设置的支撑辊的金属片的形状的图；以及

图5示出了表示在图3的实施例中具有不同设置的支撑辊的金属片的形状的图。

每当在附图中应用相同的参考数字时，这些数字指的是相同的部件。

具体实施方式

首先参照图1，其示出了热浸涂装置10，其在移动金属片9上提供金属涂层，包括在容器7中待设置在金属片9上的金属涂层的液浴8，其中在液浴8的表面水平8'的下面设置有引导或沉没辊1，以引导移动金属片9通过浴8。气刀4设置在液态金属浴8上方。所述气刀4具有出口4'，以当金属片沿着气刀4经过时在金属片9上提供的金属涂层上投射擦拭气体。通过气刀4的擦拭确定金属片9上的涂层的厚度。

最重要的是使用如图所示的热浸涂装置10执行的涂覆工艺导致均匀的涂层厚度，以用于涂覆金属片9的外观质量和耐腐蚀性。涂层厚度尤其取决于气刀4与金属片9之间的距离。随着气刀4与金属片9的距离增加，涂层厚度也增加。金属片材9上的涂层厚度变化可在金属片材9的行进方向上或在其宽度方向上或两者中找到。在行进方向上的变化通常归因于金属片9的振动，而在宽度方向上的涂层厚度的变化归因于称为横弓(crossbow)的现象。

通过使用在金属片9的处理方向上观察时位于沉没辊1后面的一组支撑辊2、3，由于横弓引起的涂层厚度变化通常被抵消。这在图1中示出，在液态金属浴8中设置有实施为矫正辊2和稳定辊3的支撑辊2、3。所述矫正辊2和稳定辊3与引导辊或下沉辊1一起在气刀4的位置处沿其宽度方向影响片9的横弓或形状。

由沉没辊1的作用产生的金属片9的形状或横弓是负弓。如果金属片的底侧B是凹侧，则金属片9被称为具有负弓。当发生这种情况时，金属片9的底侧B上的涂层厚度在中间比在其外侧更厚。由于矫正辊2在沉没辊1的相反方向上弯曲金属片9，因此具有产生正横弓的趋势；而稳定辊3在与沉没辊1相同的方向上弯曲金属片9，因此具有再次产生负横弓的趋势。在气刀4处的金属片9的最终弓是这三个连续弯曲操作的组合结果。

图2和图3示出了本发明的热浸涂装置10的两个实施例，其中所述至少一个支撑辊2、3位于液浴8的外部，尤其是其中辊2、3位于液浴8的表面水平8'上方使其在金属片9进入液态金属浴8之前能在金属片9上进行操作的位置上。

支撑辊2、3的位置对应于通常设置有口部的位置，金属片9在进入液浴8之前移动通过所述口部。这种口部的应用是本领域技术人员已知的，并且不需要参照图进行进一步的说明。无论如何，当存在这样的口部时，优选的是，所述一个或多个支撑辊2、3被设置在口部内。

图中还未示出优选的选项，其中所述至少一个支撑辊2、3设置有马达驱动器。这样的用于支撑辊2、3的马达驱动器的应用不需要参照附图进一步的说明，因为这可以实现的方式对于技术人员来说是完全清楚的。

其它优选的特征是引导或沉没辊1在液体槽8中可垂直地和/或水平地移动。这样，当引导或沉没辊磨损时，可调节相对于气刀4的定位和相对于口部的定位。同样，气刀4优选可在金属片9的方向上移动。在后一种情况下，气刀4有利地设置有如图2所示的定位系统11，以监测经过的金属片9的位置，并使气刀4与移动金属片9对准。

当应用口部时，进一步优选地，所述至少一个支撑辊2、3可移除地安装在口部内以适应其更换和/或维护。

如图2和图3所示，本发明仅使得导引或沉没辊1存在于液浴8的表面水平8'之下。

再次参照图2，示出了热浸涂装置10具有两个支撑辊2、3，其中至少一个支撑辊应当被布置成能够移动至金属片9并从金属片移动。

相反，图3示出本发明的浸涂装置10可以具有四个支撑辊2、3、5、6。用图3所示的四个支撑辊代替如图2所示的(一个或)两个支撑辊不是随意的，而是在下文中说明的金属片9的横弓的可控性方面有更好的效果。

虽然未在图中示出，但也有可能使用三个支撑辊2、3、5，其中至少一个支撑辊应可移动到移动金属片9并从其移动。可以通过金属片9的厚度和金属片9的速度来确定必须使用的辊的数量。

根据本发明，支撑辊2、3、5、6中的至少一个必须可在移动金属带9的方向上移动。这样影响金属带9的横弓，并且与引导或沉没辊1的影响一起确定在气刀4的位置处的钢带9的横弓。金属带的横弓确定涂层在拖带方向上的厚度，如上文所说明的。

参照图4和图5，分析了对于图2和图3的实施例中的支撑辊的不同调节所得到的横弓。金属片9的两种不同厚度也被考虑，即0.7mm和1mm。图2的实施例的结果显示在图4中。如该图所示，支撑辊2、3能够矫正由沉没辊1产生的横弓。在稳定辊3的特定位置处，始终存在矫正辊2调节的范围，其可用于矫正由沉没辊1引起的横弓。然而，可以注意到，提供矫正动作的可用范围较窄。通过矫正辊2的可用调节的窄范围由图中的陡梯度表示，其中横弓的水平上和下虚线限定其中金属带9被认为是平坦的范围。

相比之下，图5示出当应用如图3所示的四个支撑辊2、3、5、6时所对应的结果。借助对于0.7mm和1.0mm的金属片9的厚度，支撑辊2分别在15mm和20mm处的位置，以及图3中的图所示的支撑辊3的不同调节，图中与之结合揭示了辊6可以总是被设置在调节值，这确保了金属片9将处于该范围的上限和下限内，其中金属带9被认为是平坦的。

本发明可用于使用热浸技术的所有类型的涂层，并且特别适用于用锌或锌合金，优选锌铝合金、锌镁合金或锌铝镁合金，或用铝或铝合金，优选铝硅合金，涂覆金属片。

在一个实施例中，用于测量涂层的横向形状的装置(未示出)在气刀4的下游进行测量。该测量结果可用于控制辊2、3、5、6中的至少一个的调节，使得例如使用P、PI、PID或史密斯预测控制，在闭环中提高金属片9的横向方向上的涂层厚度。或者，可以使用用于测量金属片9本身的横向形状的装置(未示出)，并且利用测量结果来在闭环中控制金属片的横弓。

虽然已经参照本发明的热浸涂装置的示例性实施例讨论了本发明，但本发明不限于这些特定的实施例，这些实施例可以以多种方式改变而不脱离本发明。因此，所讨论的示例性实施例不应用来严格按照其来解释所附权利要求。相反，实施例仅旨在解释所附权利要求的措辞，而不意图将权利要求限制于这些示例性实施例。因此，本发明的保护范围应根据所附权利要求来解释，其中使用这些示例性实施例可以解决权利要求的措辞中可能的模糊。

Claims (16)

1.热浸涂装置(10)，其用于在移动金属片(9)上提供金属涂层，所述热浸涂装置包括在使用中的金属涂层材料的液浴(8)，其中金属涂层材料在使用中被设置在移动金属片(9)上，所述热浸涂装置包括：用于液浴(8)的容器(7)；至少一个引导或沉没辊(1)，其在使用中设置在容器(7)中液浴(8)的表面水平(8')下方，以引导移动金属片(9)通过液浴(8)；和在使用中设置在液浴(8)上方的气刀(4)，所述气刀(4)具有出口(4')，以在设置在金属片(9)上的金属涂层上投射擦拭气体，所述金属片在使用中沿着气刀(4)经过，并且其中至少一个支撑辊(2、3、5、6)在使用中与所述引导或沉没辊(1)一起至少在气刀(4)的位置处影响金属片(9)在其宽度方向上的形状，其特征在于，在使用中，所述至少一个支撑辊(2、3、5、6)在液浴(8)的表面水平(8')上方设置在使其能在金属片(9)进入液浴(8)之前在金属片(9)上进行操作的位置上，并且在使用中，所述引导或沉没辊(1)是在所述液浴(8)的表面水平(8')以下仅有的辊，所述的热浸涂装置包括口部，在使用期间所述金属片(9)通过所述口部移动到所述液浴(8)中，所述至少一个支撑辊(2、3、5、6)设置在所述口部内。

2.根据权利要求1所述的热浸涂装置，其特征在于，所述至少一个支撑辊(2、3，5，6)设置有马达驱动器。

3.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的热浸涂 装置，其特征在于，所述气刀(4)能在所述热浸涂装置的长度方向上移动，所述长度方向是在使用中所述移动金属片(9)的方向。

4.根据权利要求3所述的热浸涂装置，其特征在于，所述气刀(4)设置有定位系统，以相对于所述移动金属带(9)定位所述气刀。

5.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的热浸涂装置，其特征在于，在使用中，所述引导或沉没辊(1)能在所述液浴(8)中竖直和/或水平移动。

6.根据前述权利要求1或2所述的热浸涂装置，其特征在于，所述至少一个支撑辊(2、3、5、6)可移除地安装在所述口部内以适应更换和/或维护。

7.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的热浸涂装置，其特征在于，所述热浸涂装置具有两个支撑辊(2、3)，所述两个支撑辊中的至少一个在使用中能移动到所述金属片(9)并从其移动。

8.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的热浸涂装置，其特征在于，所述装置具有三个支撑辊(2、3、5)，所述三个支撑辊中的至少一个在使用中能移动到金属片(9)并从其移动。

9.根据前述权利要求1-2中的任一项所述的热浸涂装置，其特征在于，所述热浸涂装置具有四个支撑辊(2、3、5、6)，所述四个支撑辊中的至少一个在使用中能移动到金属片(9)并从其移动。

10.使用根据权利要求1-9中的任一项所述的热浸涂装置涂覆移动金属片(9)的方法，其特征在于，金属片在进入热浸涂装置的容器(7)中的金属液浴(8)之前在至少一个支撑辊(2、3、5、6)上移动，其中引导或沉没辊(1)是金属液浴中仅有的辊。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述金属液浴(8)是锌或锌合金的液浴。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述金属液浴(8)是锌铝合金、锌镁合金或锌铝镁合金的液浴。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于所述金属液浴(8)是铝或铝合金的液浴。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述金属液浴(8)是铝硅合金的液浴。

15.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述支撑辊(2、3、5、6)中的至少一个能由用于当金属片在气刀(4)的下游移动时测量涂层的拖带形状的装置控制而移动到移动金属片(9)或从移动金属片移动。

16.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述支撑辊(2、3、5、6)中的至少一个能由用于当金属片在气刀(4)的下游移动时测量金属片的拖带形状的装置控制而移动到移动金属片(9)或从移动金属片移动。

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