CN1111684A - 对酸洗和/或化学处理和/或清洗金属带的装置提供流体动压密封和流体静压支撑的板 - Google Patents

Abstract

对清洗金属带的装置提供流体动压密封和静压 支撑的板，板至少布置在酸洗槽的入出口，金属带在 酸洗槽中直线和不倾斜地传送，板包括第一下密封板 和第二上密封板，下密封板和上密封板彼此垂直分开 构成用于传送金属带的间隙，多个孔加工在第一和二 板彼此相对的两个表面上，这些喷射孔的方向指向槽 的内侧，在板中至少有一块板能够垂直运动，以改变 传送间隙的高度。

Description

本发明涉及对酸洗和/或化学处理和/或电化学处理和/或清洗金属带的装置提供流体动压密封和流体静压支撑的板，正如主权利要求所述。

根据本发明的流体动压密封板安装在具有低液位或低水头液体的酸洗槽中，酸洗槽用于处理沿直线穿过的金属带。

酸洗加工的目的是从钢的表面去除非金属粒子，特别是去除形成在钢表面上的氧化物。

酸洗是通过使钢的表面与能够对钢表面进行近乎强烈腐蚀的无机酸或盐相互作用而进行的。

根据本发明的用于酸洗或化学清洗金属带的装置是连续的酸洗槽，并且包括至少一个装有溶液的槽，这种溶液含有所需要的酸或盐，金属带浸泡在酸洗槽中，并按照要求的速度移动。

由于实际原因，酸洗槽中只装有适当高度的酸性溶液，这个溶液高度也称为一个水头，金属带基本沿直线和水平方向从酸洗槽中穿过的。

为了保证金属带的整个表面都得到酸洗，应该保证金属带完全浸泡在溶液中。

为此，在现有技术中使用了酸洗槽，其中，金属带与至少部分地浸泡在酸洗溶液中的浸泡滚轮的下表面相配合。因此，这些浸泡滚轮保证了金属带的整个表面都浸泡在酸洗溶液中。

在已公开的另一实施例中，金属带具有弯曲的悬链形状，因此需要增大酸洗槽的体积。

为了解决因金属带弯曲而带来的问题，并能够使用适当体积的酸洗槽，已公开了多种直线酸洗装置，其中，金属带在酸洗槽、电解酸洗槽或中性电解处理槽中基本沿水平的方向滑动。

为了保证金属带的上表面也受到酸洗的作用，在酸洗槽的入口和出口部分处，金属带与密封装置相配合，密封装置保证了溶液的液面高度高于金属带的滑动平面。

与此同时，密封装置必须能够保持金属带上方的溶液，并保证金属带能够在不受任何刮削的情况下传送，这种刮削可能会刮伤金属带。

在一个已公开的实施例中，密封装置由两对滚轮组成，这些滚轮起到堤坝的作用，并分别布置在酸洗槽的入口和出口部分。每对“堤坝”滚轮包括一个下堤坝滚轮和一个上堤坝滚轮，上、下堤坝滚轮彼此叠置，分别与所传送金属带的上表面和下表面接触。

下堤坝滚轮完全浸泡在酸洗溶液中，上堤坝滚轮用于使酸洗溶液高于金属带，并在任何时候都保证金属带的以上部分具有最小液面高度。

在现有技术中的上述第一和第二实施例中，受到酸洗处理的金属带上至少有一个表面是与滚轮接触的。由于滚轮表面的条件，在维护工作和密封联接工作中出现了技术困难的问题，出现了摩损问题，并且也出现了处理后金属带的表面质量问题。

英国专利GB-A-2.0331.036和美国专利US-A-4，162，955公开了提供流体动压密封的板，这些板彼此相对地布置在酸洗槽的入口和出口;在这些提供流体动压密封的板上具有多个指向金属带的喷嘴。

这些喷嘴通常以这样的方式指向金属带，即它们指向所传送金属带的逆向，并相对于金属带形成小于90°的角，最好为了10°～30°。

这些板布置在金属带传送平面的上面和下面，以便构成一个高度衡定的传送间隙，金属带将从这个间隙中穿过。

为了使这些酸洗槽能够处理各种规格的金属带，间隙的高度必须足够大，因此，当所处理的金属带的厚度相对较薄时，流体将通过流体动压密封板之间流出，造成液体流失。

其结果是，这些密封板所能取得的密封效果也取决于所处理金属带的厚度。

此外，喷嘴的布置角度是固定的，因而无法根据金属带的厚度和/或根据其它工作因素的不同而改变。

此外，如果可能的话，只有通过改变向这些流体动压密封板提供液体的装置中的压力才能调整由于液体从喷嘴中喷出而产生的对移动的金属带的支撑力。

另外，为了改善这些板的流体动压密封，这些专利都采用了分别布置在入口板上游和出口板下游的吹气装置，这些吹气装置在压力下向所传送的金属带的两个相对的表面吹气。

吹气引起了金属带的氧化问题，并且在电解酸洗过程和其它电解过程中，起绝缘作用的空气大大地降低了处理效率。

此外，当空气压力使空气进入处理槽的内部时，气泡将大大地降低溶液的酸洗能力。

此外，由吹气装置排出的空气极大地增加了需要处理的气体体积，这些气体必须经过处理才能排放到工厂外部，因此使工厂的成本和处理气体的费用增加。

另外，在压力下吹气与处理槽的工作条件相矛盾，处理槽通常处于轻微的负压之下，以便减少需要处理的气体。

美国专利US-4，928，717公开了一种用于处理移动的金属带表面的装置，该装置包括一个在端部具有两个开口的处理槽，开口用于金属带的传送，此处理槽包括位于入口的一块板和位于出口的两块上述类型的板，这些板的作用是提供流体动压密封，它们也存在上述的各种问题。

此外，在处理槽的入口仅使用一块板无法提供令人满意的密封。

日本专利JP-A-63.270.486也公开了一种用于处理金属带表面的装置，此装置包括两对叠置的圆柱件，其上加工有多个倾斜的用于向金属带喷射液体的孔，这些圆柱件不起流体动压密封作用，并且在垂直方向和圆周方向上都是固定的。

为了克服现有技术中的缺点，并且同时获得其它优点，本发明人设计、试验和实施了本发明。

本发明及其特征如主权利要求所描述，而从属权利要求描述了本发明主实施例的变化。

本发明的目的是提供一种密封系统，这种密封系统安装在用于对金属带进行酸洗和/或化学处理和/或清洗的设备的酸洗槽上，这种密封系统减少或消除了所清洗金属带与能够刮伤金属带的各种表面之间的接触和/或滑动可能性。

本发明包括至少两对密封板，每对密封板都安装在装有溶液的酸洗槽中，金属带将浸泡在该溶液里。

这些成对的密封板分别布置在酸洗槽的入口（入口板）和出口（出口板）。

每对密封板包括第一下密封板和基本垂直地在第一下密封板上方的第二上密封板，并且密封板沿着酸洗槽的整个宽度延伸。

密封板作为注入酸洗槽的溶液的集流腔，并起到密封作用。

下密封板以密封联接的形式装配在酸洗槽的底部，并作为保持溶液的下壁。

密封板在垂直方向上彼此分开适当的距离，以便构成一个用于传送金属带的传送间隙。

在本发明中，每对叠置的板中至少有一块板是这样安装的，例如，根据所处理金属带的厚度和平度的不同，该板能够垂直地移动，以便全部或局部地调整传送间隙的高度。

根据本发明的一种变化形式，至少有一块板能够在金属带的传送方向上移动。

相应的入口密封板和出口密封板构成了一个中部酸洗区，并将酸洗溶液保持在高于金属带滑动平面的高度上。

根据一个特定的实施例，构成传送间隙的密封板的表面彼此平行，并且传送间隙具有高度不变的纵向断面。

根据实施例的一种变化形式，构成传送间隙的密封板的表面在朝向酸洗槽中部区的方向上至少部分地彼此扩张，以便构成这样一种传送间隙，该间隙至少在朝向酸洗槽中部区的部分上具有高度增加的纵向断面。

入口密封板的上游区域和出口密封板的下游区域是排液区，用于收集通过传送间隙从中部酸洗区流出的酸洗溶液，这种流出的溶液流量小于注入酸洗槽的溶液流量。

酸洗溶液通过重力的作用从排液区中排出，并且在经过适当处理之后，可以循环使用。

位于入口密封板上游区域和出口密封板下游区域中的金属带受到支撑和牵引装置的作用。

每块密封板都具有一个内腔，酸洗溶液在压力作用下注入该内腔。

在密封板上，多个控制喷射孔加工在构成内腔并对着滑动的金属带的壁上，酸洗溶液在压力作用下通过这些孔以一定的速度喷出。

根据第一实施例，控制喷射孔的轴线基本垂直于金属带的滑动平面。

根据实施例的一种变化形式，控制喷射孔的轴线相对于滑动平面的垂线适当倾斜，其轴线指向由密封板所构成的中部酸洗区，使得在压力下以一定速度喷射的溶液也起到密封装置的作用，将溶液保持在中部区。

根据实施例的另一种变化形式，加工在密封板上的控制喷射孔可以沿多排布置，并且可以具有不同的倾角。

例如，可以布置多排的、彼此交错的控制喷射孔。

本发明的特定实施例包括至少两排控制孔;第一排由第一控制孔构成，第一控制孔的轴线基本垂直于带的传送平面，而第二排由第二控制孔构成，第二控制孔的轴线最好向酸洗槽中部的内侧倾斜。

第一控制孔的作用是对金属带进行流体静压支撑和去除金属带表面上的颗粒。

第二控制孔的作用是保持和维持中部区里的溶液，使得在酸洗槽的中部区中能够具有一个水头的溶液;根据进入控制孔的液体压力的不同，此水头的高度为50～300mm。

此外，出口板上的倾斜控制孔的作用是阻挡金属带所带出的液体。

在具有多排控制孔的情况下，可以对这些控制孔提供不同的压力和/或流量。

根据实施例的一种特定形式，密封板最好能够绕其纵向轴线转动，以便改变从控制孔喷射出的溶液射流对金属带表面的冲击角度。

从控制喷射孔喷出的溶液射流的压力和流量能够均匀地作用在金属带的全部表面。

如上所述，溶液射流的压力和流量对中部区中的溶液提供了流体动压密封。

此外，酸洗溶液的射流压力和流量能够形成液体层，用于支撑和定位进行酸洗的金属带。

更准确地说，由于从控制喷射孔喷出的射流的动能，使因此而产生的流体动压至少平衡了由于中部酸洗区中溶液的高度所产生的流体静压。

冲击金属带表面的溶液的局部射流还具有引起局部紊流的作用，这将对金属带的表面施加机械作用，并提高酸洗处理和化学清洗的效率。

为了使进行酸洗处理的整个金属带受到均匀的支撑，可以采用分隔元件，分隔元件安装在密封板上，其作用是在一排或多排控制孔中形成均匀的区域。

根据第一实施例，分隔元件是纵向类型元件，并且其轴线布置成与金属带的传送方向平行。

根据另一实施例，分隔元件是横向类型元件，并且其轴线布置成与金属带的传送方向成直角;在这种情况下，横向分隔元件和纵向分隔元件构成了许多彼此独立的封闭区域，每个区域只受位于该区域中的控制孔的影响。

因此，在中部区里用于浸泡金属带的溶液的高度得到了充分保证，并且保证了对金属带上下表面的、强烈和均匀的酸洗作用。

当酸洗槽的长度较大或多个酸洗槽串联工作时，可以安装用于对金属带进行中间支撑的装置。这些中间支撑装置可以由一个下支撑滚轮或一对上下支撑滚轮组成，上下支撑滚轮彼此相对布置或彼此交错布置。

在只有一个中间支撑滚轮或一对中间支撑滚轮的情况下，滚轮可以是惰轮或是传动轮。

参考附图是作为非限定性例子给出的，并表示了本发明的优选实施例，其中：

图1是用于化学处理金属带的一个酸洗槽的纵向断面图，酸洗槽上装有根据本发明提供流体动压密封的板;

图2以放大的比例表示了图1的局部A;

图3是沿图2中线B-B部分的断面图;

图4是用于化学处理金属带的多个酸洗槽的纵向断面图，酸洗槽上装有根据本发明提供流体动压密封的板;

图5以放大的比例表示了图4的局部C;

图6表示了图5的局部变化;

图7a，7b和7c表示了一个入口密封板可能的断面形状;

图8表示了具有两个独立内腔的一对入口密封板的断面;

图9表示了一对转动型入口密封板的断面;

图10表示了沿图9中线D-D部分的一对转动型密封板的纵向断面图的局部。

在附图中，参考数字10总体表示根据本发明的密封系统，它安装在用于清洗金属带12的化学处理装置的酸洗槽11上。

根据本发明的密封系统10包括安装在酸洗槽11的入口部分和出口部分处的密封装置13。

这些密封装置13分别是入口密封装置13a和出口密封装置13b，密封装置13构成了装有化学溶液的中部区14。

密封装置13也构成了两个排液区21，它们分别是入口排液区21a和出口排液区21b，并分别位于入口密封装置13a的上游和出口密封装置13b的下游。

在这种情况下，两对用于传送金属带12的导向和支撑滚轮22也位于排液区21中。

密封装置13包括一对垂直叠放和彼此相对的密封板15，它们分别是下密封板15a和上密封板15b。

密封板15沿槽11的横向延伸，并且上密封板15b距下密封板15a一定距离，以便构成一个用于传送金属带12的传送间隙16。

根据图2所示的实施例形式，传送间隙16在其长度方向上有一个指向排液区21的窄小部分24，以便阻止中部区14中酸洗溶液的外溢。

根据实施例（图7a）的一种特定形式，构成传送间隙16的密封板15a和15b的表面彼此平行，并且传送间隙16具有高度不变的纵向断面。

根据实施例的一种变化形式（图7b和7c），在构成传送间隙16的一对密封板15中，至少有一块密封板15的表面18在朝向槽11中部区14的方向上至少部分地具有扩张的结构。

因此，由一对入口密封板15所构成的传送间隙16至少在面对槽11中部区14的部分上具有高度增加的纵向断面，而由一对出口密封板15所构成的传送间隙16在朝向出口排液区21b的方向上具有高度减小的纵向断面。

这种逐渐变化的结构减少了通过传送间隙16从中部区14流向排液区21的溶液流量，因此使中部区14中所希望的溶液高度能够得到保证。

下密封板15a以密封联结的形式装配在酸洗槽11的底部，并作为溶液的下部保持壁。

根据实施例的一种特定形式，上密封板15b能够垂直运动，以便能够根据所要处理金属带12的厚度调节传送间隙16的高度。

每块密封板15都有多个均匀布置在与金属带相对的表面18上的控制孔17。

这些控制孔17使密封板15中的内腔19与传送间隙16连通。内腔19作为注入溶液的集流腔，并在压力下由供液导管20连续提供化学溶液。

根据一种变化形式，可以在加工有控制孔17的密封板15的表面18上安装图3中由虚线表示的分隔元件25;这些分隔元件25的作用是在一排或多排控制孔17中构成区域26。

根据第一实施例，分隔元件25具有纵向的形式25a，并且它们的轴线与带12的传送方向平行，以便在上游和下游方向形成敞开的区域26。

根据另一实施例，纵向分隔元件25a和横向分隔元件25b一同使用，其中，横向分隔元件25b的轴线与带12的传送方向垂直，以便形成彼此独立的封闭区域26。

安装分隔元件25保证了对所传送的带12的整个表面的处理更均匀，并且保证了对带12的支撑更均匀。

在图2的情况下，每个控制孔17的轴线向水平方向倾斜，使其指向中部区14的内侧，并且使控制孔17的轴线与带12传送方向之间的夹角“a”在30°和60°之间，最好为45°。

根据未示出的变化形式，控制注射孔17的轴线基本与带12的传送平面成直角。

根据另一种变化形式，密封板15中的控制喷射孔17可以多排布置。例如，根据图8所示的变化，两排轴线相同或彼此偏离的控制孔17，即第一排17b和第二排17a，可以具有不同的倾角。

图8所示的本发明实施例的特定形式包括两排控制孔17a和17b，其中，第一排由轴线与带12的传送平面基本垂直的第一控制孔17b构成，而第二排则由第二控制孔17a构成，第二控制孔17a的轴线最好朝向槽11中部区14的内侧倾斜。

第一排控制孔17b的主要作用是对带12进行流体静压支撑，并去除所传送的带12表面上的颗粒。

第二排控制孔17a的作用是阻挡和保持溶液，以便在槽11的中部区中能够形成一个水头的酸性溶液;根据输入控制孔17b-17a中的酸性溶液压力和速度的不同，此水头的高度为50～300mm。

出口密封板15上的第二排孔17a具有有益的作用，因为它能够防止由运动的带12所带出的溶液。

在布置有多排控制孔17的情况下，可以将密封板15的内腔19分别划分成第一内腔19b和第二内腔19a，它们分别与第一排控制孔17b和第二排控制孔17a连通。

在这种情况下（图8），可以向第一内腔19b和第二内腔19a分别注入具有不同压力的流体，并因此使第一排控制孔17b和第二排控制孔17a分别具有不同的压力。

操作人员能够根据带12的传送速度和中部酸洗区中溶液水头的高度对从控制孔17流出的溶液的流量和压力进行调整。

从控制孔17喷出的溶液的动能产生了流体动压，它将与酸洗槽11的中部区14中的溶液静压相平衡。

通过传送间隙16从中部酸洗区14流出的化学溶液集中在排液区21中，然后通过排液导管23排出。

这样，根据本发明的密封系统10保证了使带12得到充分的浸泡，从而保证了对带12的所有表面都进行良好的表面处理，并减少了带12与酸洗槽11中的滚轮或其它导向和支撑元件的接触和滑动。

根据图9和10所示的实施例的特定形式，两块密封板15，即下密封板15a和上密封板15b为圆柱结构，并具有两排控制喷射孔17，即第一排控制孔17b和第二排控制孔17a。

这些板15能够绕其纵向轴线转动，以便根据要求改变从控制孔17喷出的溶液对带12的冲击角度。

根据图4所示的实施例，酸洗槽11具有模块化的结构，当要求带12在化学处理装置中停留较长时间时，可将多个酸洗槽11彼此连接，以便形成多酸洗槽111。

在槽11具有较大长度或在多酸洗槽111的情况下，可以在酸洗槽中提供中部支撑和导向装置27，以防止带12沿其长度弯曲。

在图4所示的情况下，中部支撑和导向装置27由支撑板15本身组成，最好为双支撑板，其中，控制孔17指向与其相配的中部区14的内侧（图5）。

在图6所示的情况下，中部支撑和导向装置27由位于带12下方并处于两对密封板15之间的附加支撑滚轮28组成。这种附加支撑滚轮28可以是惰轮或是传动轮。

根据图6中虚线所示的变化形式，中部支撑和导向装置27由一对分别位于带12上面和下面的相对的附加支撑滚轮28-128所组成。

Claims (9)

1、对酸洗和/或化学处理和/或清洗金属带的装置提供流体动压密封和流体静压支撑的板，这种板至少布置在酸洗槽(11)的入口和出口，其中，金属带(12)在酸洗槽(11)中直线和不倾斜地传送，上述板包括第一下密封板(15a)和第二上密封板(15b)，第一下密封板(15a)和第二上密封板(15b)彼此垂直地分开一定距离，以便构成一个用于传送金属带(12)的传送间隙(16)，多个用于在压力下喷射化学溶液的孔(17)加工在第一板(15a)和第二板(15b)彼此相对的两个表面(18)上，这些喷射孔(17)的方向指向槽(11)的内侧，板(15)的特征在于，在板(15a-15b)中，至少有一块板能够垂直运动，以便根据要求改变传送间隙(16)的高度。

2、根据权利要求1的流体动压密封板，其特征在于，由入口密封板（15a-15b）所确定的传送间隙（16）的纵向断面在带（12）的传送方向上至少部分地扩大。

3、根据权利要求1或2的流体动压密封板，其特征在于，由出口密封板（15a-15b）所构成的传送间隙（16）的纵向断面在带（12）的传送方向上至少部分地收缩。

4、根据上述任何一项权利要求的流体动压密封板，其特征在于，喷射孔是控制喷射孔（17），并至少布置为两排（17a-17b）。

5、根据上述任何一项权利要求的流体动压密封板，其特征在于，至少控制喷射孔（17）中的一部分具有垂直或基本垂直于金属带（12）所处平面的轴线。

6、根据权利要求4的流体动压密封板，其特征在于，至少应对第一排控制喷射孔（17b）和第二排控制喷射孔（17a）提供不同的压力。

7、根据上述任何一项权利要求的流体动压密封板，其特征在于，至少有一块密封板（15a-15b）能够通过绕其纵向轴线而运动。

8、根据上述任何一项权利要求的流体动压密封板，其特征在于，在带（12）的传送方向上，流体动压密封板具有纵向分隔元件（25a），它们在上游和下游方向上构成了敞开了区域（26）。

9、根据权利要求8的流体动压密封板，其特征在于，流体动压密封板具有与纵向分隔元件（25a）垂直的横向分隔元件（25b），以便构成封闭的、含有一定数量控制喷射孔（17）的区域（26）。

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