CN115867686A - 过滤系统 - Google Patents

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Abstract

本专利涉及一种离开热浸涂覆浴的行进的经涂覆的钢带的冷却方法，该冷却方法包括以下步骤：A)将气体抽吸到冷却装置中，B)借助于捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒的过滤系统过滤所述抽吸的气体，C)将所述抽吸且过滤的气体以1m.s‑1至80m.s‑1的速度吹送到所述经涂覆的钢带上。

Description

过滤系统
本发明涉及离开热浸涂覆浴的钢带的冷却方法、冷却装置和冷却塔。
如今，大多数钢产品都被涂覆以增强钢产品的性能、尤其是钢产品的表面性能。如图1中所示，最常见的连续涂覆工艺中的一种连续涂覆工艺是热浸涂覆，其中，将要涂覆的钢产品S(例如：带材、条带或线材)穿过容纳在罐2中的熔融金属浴1，熔融金属涂覆钢产品表面。在离开涂覆浴之后，经涂覆的钢带S在气刀3之间通过，从而允许对涂层厚度进行调整。然后，钢带进入冷却塔4，其中经过滤的气体5、通常是大气空气借助于分配室6被吹送到经涂覆的条带上，以便使钢带冷却至期望的温度。
然而，已经观察到的是，涂覆有镁、铝和锌的镀锌钢带在条带表面上存在暗点7，如图2中所示。这些表面缺陷通常出现在冷却塔的入口与出口之间。文献中承认，对于包括镁和锌的涂覆浴，暗点的存在是由于条带表面上存在Mg2Zn11而不是原生Zn和MgZn2。
暗点是特别存在于涂层表面上的圆形缺陷，并且具有100μm至50mm的直径。暗点缺陷仅在钢涂覆之后是亮的，并且此后在随后的过程中趋于暗淡。这就是为什么那些暗点也称为亮点。暗点通常包括Zn11Mg2相。此外，Zn11Mg2通常位于缺陷的极端表面处，并且在缺陷的中间表现出冲击区域。暗点在文献中也称为“freckle”、“spot tour”、“Sommersprosse”或“punto brillante”。钢产品越厚，产品表面上就存在越多暗点。
JP 10 226 865公开了一种用以避免在经涂覆的条带上存在暗点的方法。在这种用于Zn-Al-Mg涂覆板材的热浸方法中，涂覆浴温度在其熔点与450℃之间，并且涂层冷却速率限制在10℃·s-1或更高。替代性地，涂覆浴可以处于高于470℃的温度，并且涂层冷却速率为至少0.5℃·s-1。
US 6,379,820 B1公开了一种用以增加MgZn2的形成并且因此减少暗点的形成的方法。在该方法中，热浸涂覆包括Al：4.0wt.％至10wt.％，Mg：1.0wt.％至4.0wt.％并且其余为Zn和不可避免的杂质，热浸涂层具有不低于熔点并且低于470℃的浴温度。优选地，浴具有0.002wt％至0.1wt％的Ti含量和0.001wt％至0.045wt％的B含量，以抑制Mg2Zn11的形成。此外，该工艺具有直到完成镀层固化的不小于10℃.S-1的冷却速率。
EP 2 634 284 A1公开了一种由于能够朝向浴引导擦拭气体并且因此避免Zn飞溅到条带上的系统来减少Mg2Zn11成核的方法。
发明人试图识别Mg2Zn11成核的另外的诱因并提出了本发明，本发明减少了暗点在经涂覆的钢带离开热浸涂覆浴之后的冷却期间在经涂覆的钢带上的形成。
该目的通过提供根据权利要求1至3中的任一项的冷却方法来实现。该目的还通过提供根据权利要求4和8中的任一项的冷却装置来实现。
通过本发明的以下详细描述，其它特征和优点将变得明显。
为了说明本发明，将特别地参照以下附图来描述各种实施方式：
图1是包括冷却塔的热浸涂覆设备的实施方式。
图2是存在暗点的钢带的图片。
图3是包括根据本发明的冷却装置的热浸涂覆设备的实施方式。
图4是根据本发明的冷却装置的第一实施方式。
图5是包括根据本发明的冷却装置的热浸涂覆设备的第二实施方式。
图6是包括根据本发明的冷却装置的热浸涂覆设备的第三实施方式。
在下文中，上游和下游是相对于钢带运动表示的。
如图3中所示，本发明涉及一种离开热浸涂覆浴1的行进的经涂覆的钢带S的冷却方法，该冷却方法包括以下步骤：
A)将气体抽吸到冷却装置8中，
B)借助于捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒的过滤系统9过滤所述抽吸的气体，
C)将所述抽吸且过滤的气体5以1m.s-1至80m.s-1的速度吹送到所述经涂覆的钢带S上。
这种冷却方法可以在如图3中所示的设备中进行，其中，冷却塔4相对于条带运动定位在容纳热浸涂覆浴1的热浸涂覆罐2的下游。热浸涂覆浴1是包括诸如锌、铝、硅和/或镁之类的几种元素的混合物的熔融金属浴。
所述冷却塔4总体上包括至少一个冷却装置8，该至少一个冷却装置8包括布置在行进条带S的两侧的至少两个分配室(6a和6b)、抽吸装置10和过滤系统9。每个分配室包括开口，开口可以是槽、喷嘴或点状开口。开口面向行进条带，使得离开分配室的气体5冲击行进的经涂覆的钢产品S、比如条带。分配室可以设定成使得来自一个模块的射流的冲击与另一个模块的射流相反，或者使得气体的射流对条带的每个表面的冲击分布在二维网络的节点处，并且不与射流对另一面的冲击相反，比如EP 2 100 673B1中描述的。此外，冷却塔4与热浸涂覆罐2之间可以定位有气刀3，从而允许控制经涂覆的钢带的涂覆量和涂层厚度。此外，如图4中所示，分配室6能够沿整个条带宽度吹送经过滤的气体。
气体50(例如大气空气)由抽吸装置10(例如风扇)抽吸到冷却装置8中，并且气体50通过过滤系统9。替代性地，气体可以来自罐。因此，气体由至少具有PM2.5过滤器的性能的过滤系统9过滤。
本专利中提到的过滤器性能来自标准ISO 16980。具有“PM2.5”过滤器的性能的过滤器捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒。具有“PM1”过滤器的性能的过滤器捕获至少50％的具有至少1.0μm尺寸的颗粒。此外，如果捕获具有确定尺寸的颗粒的过滤器效率高于50％，则其效率关于5％四舍五入为最接近的值并添加至过滤器名称。例如，如果过滤器捕获了71％的具有至少1μm的尺寸的颗粒，则其称为ePM1 70％。
最后，经过滤的气体通过分配室6的开口被吹送到行进的钢带上，从而导致气体射流5以1m.s-1至80m.s-1的速度冲击所述条带并且因此使所述条带冷却。
因此，当使用所要求保护的冷却方法时，吹送到行进条带上的空气没有大多数颗粒并且没有大于2.5μm的颗粒聚集。这导致条带上存在的暗点显著减少，如实验结果部分所解释的。
优选地，通过捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒的所述过滤系统的经抽吸的空气具有最大1.5m.s-1的速度。这允许进一步提高过滤系统的效率。
优选地，所述行进条带具有0.2mm至10mm的厚度。已经观察到，这种方法对于厚条带特别有利，因为厚条带是更易于形成暗点的条带。甚至更优选地，所述行进条带具有4mm至8mm的厚度。
优选地，所述热浸涂覆浴包括1重量百分比至5重量百分比的镁、0.8重量百分比至20重量百分比的铝，并且该组分的其余部分由锌以及精炼产生的不可避免的杂质构成。优选地，所述热浸涂覆浴包括至少1重量百分比的铝，并且甚至更优选地至少1.8重量百分比的铝。优选地，所述热浸涂覆浴包括至多12重量百分比的铝。甚至更优选地，所述热浸涂覆浴包括至多6重量百分比的铝。优选地，所述热浸涂覆浴包括小于0.5重量百分比并且甚至更优选地小于0.3重量百分比的以下元素中的每种元素：硼、钴、铬、铜、钼、铌、镍、钒、硫和钛。
优选地，在所述步骤A)中，所述抽吸的气体是纯气体或气体的混合物。所述抽吸的气体可以是大气空气、或者包括氮气和氢气的混合物、或者任何其他气体混合物。
优选地，在所述步骤B)中，所述过滤系统至少具有PM1过滤器的性能。
甚至更优选地，在所述步骤B)中，所述过滤系统至少具有ePM1 65％过滤器的性能。这样的ePM1 65％过滤器捕获至少63％的具有至少1μm尺寸的颗粒。本发明人已经发现，不仅大于10μm的颗粒有利于成核，而且大于1μm的颗粒也有利于Mg2Zn11的成核，从而导致暗点的形成。这在实验结果部分进行了解释。
优选地，在所述步骤B)中，所述过滤系统至少具有ePM1 80％过滤器的性能。这样的ePM1 80％过滤器捕获至少78％的具有至少1μm尺寸的颗粒。
优选地，在所述步骤C)中，所述经涂覆的钢带具有为液体的涂层。这意味着涂层可以被认定为液体涂层，即涂层不是固体。显然，通过颗粒对液体涂层的冲击甚至更引发暗点出现。
优选地，在所述步骤A与所述步骤B之间，冷却方法包括借助于能够捕获小于50％的具有至少10μm尺寸的颗粒的过滤系统9过滤所述抽吸的气体的步骤。这样的步骤允许对在步骤B中过滤的气体进行预过滤，并且延长了至少具有PM2.5过滤器的性能的过滤系统9的寿命。
如图3和图4中所示，本发明还涉及一种冷却塔4的冷却装置8，该冷却装置8包括能够捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒的过滤系统9、抽吸装置10和包括开口的至少一个分配室6，其中，气体能够由所述过滤系统9过滤并且能够通过所述分配室的所述开口吹送，并且冷却装置8能够执行先前解释的方法。
该所要求保护的冷却装置8可以在热浸涂覆设备的冷却塔4中使用。
冷却装置包括连接其不同部件的导管17，使得所有吹送的气体都被过滤。这在图4中图示出，其中，图示了将过滤系统9连接至抽吸装置10以及将抽吸装置10连接至分配室6的导管17。相对于气体运动，抽吸装置定位在过滤系统的下游和分配室12的上游。抽吸装置10可以是风扇。
优选地，如图5中所示，所述冷却装置包括能够调节吹送的气体的流量的抽吸阻尼器15。在这种情况下，相对于气体运动，抽吸阻尼器15定位在过滤系统的下游和抽吸装置的上游。
优选地，如图4中所示，所述冷却装置8包括两个分配室，所述两个分配室布置在钢带的行进区域的两侧、能够朝向所述钢带的行进区域吹送经过滤的气体。
优选地，如图6中所示，所述冷却装置8包括两个至十个分配室，所述两个至十个分配室布置在钢带的行进区域的两侧、能够朝向所述钢带的行进区域吹送经过滤的气体。
优选地，冷却装置8的所述过滤系统9至少包括PM1过滤器的性能。甚至更优选地，所述过滤系统9至少具有ePM1 65％过滤器的性能。甚至更优选地，所述过滤系统9至少具有ePM1 80％过滤器的性能。显然，这样的过滤系统允许减少甚至更多的经涂覆的钢带上存在的暗点。
优选地，所述过滤系统9包括至少一个袋状过滤器。优选地，所述过滤系统包括由玻璃纤维纸或纳米纤维制成的至少一个刚性类型的过滤器。
优选地，冷却装置8的所述过滤系统9包括能够捕获至少50％的大的粗颗粒的至少一个第一过滤装置，以及定位在所述第一过滤装置下游的能够捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒的至少一个过滤装置。在这种特殊情况下，下游应当相对于吹送的气体的路径被理解。显然，这允许增加PM2.5过滤器的寿命。
优选地，冷却装置8的所述过滤系统9包括能够捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒的至少一个过滤装置以及至少具有PM1过滤器或ePM1 65％过滤器或ePM1 80％过滤器的性能的至少一个过滤装置。
实验结果
已经在如图5中所表示的热浸涂覆设备中完成实验，该热浸涂覆设备包括填充有熔融金属浴1的热浸涂覆罐2，该熔融金属浴1包括3.7±0.2重量百分比的铝、3.0±0.2重量百分比的镁，并且组分的其余部分由锌和不可避免的杂质构成。该设备还包括气刀3和四个冷却装置8。每个冷却装置包括过滤系统、抽吸装置10、抽吸阻尼器15和一对分配室(6a和6b)，条带S的每一侧有一个分配室。在所有实验中，条带被涂覆并冷却，如前所述。
影响暗点存在的最小颗粒尺寸
在该第一实验中，为了了解吹送的颗粒的尺寸对暗点存在的影响，改变吹送的空气特性并且对钢表面的每平方米暗点的数目进行比较。暗点的数目通过目视检查来计数，以便估算暗点的存在。在该实验中，过滤系统能够过滤大于300μm的颗粒。
对以下几种吹送的气体进行该实验：大气空气或装填有1μm、3μm、9μm或20μm的Al2O3颗粒的大气空气。吹送的空气的空气流动速度为11m.s-1。结果总结在表1中。
Figure BDA0004080728290000061
表1
根据实验结果，可以清楚地观察到，对于由装填有至少1μm的Al2O3颗粒的空气冷却的条带部分，暗点出现在条带表面上。此外，Al2O3颗粒越大，每平方米的暗点的数目就越多。因此，为了大大降低暗点的存在，应当尽可能减少至少9μm的颗粒的数量。为了抑制暗点的存在，应当尽可能减少至少1μm的颗粒的数量。
比较结果
在第二实验中，为了评定所要求保护的工艺和设备的效率，改变过滤系统的特性并且对钢表面的每平方米的暗点的数目进行比较。暗点的数目通过自动检查装置计数。
在已经生产了多于10卷的第一系列试验中，过滤装置能够过滤大于300μm的颗粒。在已经生产了多于10卷的第二系列试验中，两个上部冷却装置的过滤装置能够过滤大于300μm的颗粒，并且两个下部冷却装置的过滤装置具有ePM1 65％过滤器的性能。在已经生产了多于10卷的第三系列试验中，四个冷却装置的过滤装置具有ePM1 65％过滤器的性能。
经涂覆的钢卷上的暗点的密度根据每平方米的暗点分成三类：少于每平方米1个；每平方米1个至每平方米20个；以及多于每平方米20个。
在第一、第二和第三系列中，钢带具有4mm至6mm的厚度。
Figure BDA0004080728290000071
表2
*DS＝暗点
根据比较结果，清楚的是，所要求保护的发明的实施减少了离开冷却塔的经涂覆的钢带上的暗点的数目。
上面已经关于目前被认为是实用的和优选的实施方式对本发明进行了描述。然而，应当理解的是，本发明不限于本申请文件中公开的实施方式。

Claims (8)

1.一种离开热浸涂覆浴(1)的行进的经涂覆的钢带(S)的冷却方法，所述冷却方法包括以下步骤：
A)将气体抽吸到冷却装置(8)中，
B)借助于捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒的过滤系统(9)过滤抽吸的所述气体，
C)将抽吸且过滤的所述气体以1m.s-1至80m.s-1的速度吹送到所述经涂覆的钢带(S)上。
2.根据权利要求1所述的冷却方法，其中，所述热浸涂覆浴包括1重量百分比至5重量百分比的镁、0.8重量百分比至20重量百分比的铝，并且组分的其余部分由锌和不可避免的杂质构成。
3.根据权利要求1至2中的任一项所述的冷却方法，其中，在所述步骤B)中，所述过滤捕获至少50％的具有至少1.0μm尺寸的颗粒。
4.一种冷却塔(4)的冷却装置(8)，所述冷却装置(8)包括能够捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒的过滤系统(9)、抽吸装置(10)和包括开口的至少一个分配室(6)，其中，气体能够由所述过滤系统(9)过滤并且能够通过所述分配室的所述开口吹送，并且所述冷却装置(8)能够执行根据权利要求1至3中所述的方法。
5.根据权利要求4所述的冷却装置(8)，其中，所述冷却装置(8)包括两个分配室，所述两个分配室布置在钢带的行进区域的两侧、能够朝向所述钢带的行进区域吹送经过滤的气体。
6.根据权利要求4或5中的任一项所述的冷却装置(8)，其中，所述冷却装置(8)的所述过滤系统(9)能够捕获至少50％的具有至少1.0μm尺寸的颗粒。
7.根据权利要求4至6中的任一项所述的冷却装置(8)，其中，所述冷却塔的所述冷却装置的所述过滤系统(9)包括能够捕获至少50％的大的粗颗粒的至少一个第一过滤装置以及定位在所述第一过滤装置下游的能够捕获至少50％的具有至少2.5μm尺寸的颗粒的至少一个过滤装置。
8.根据权利要求4至7中的任一项所述的冷却装置(8)，其中，所述冷却装置包括能够调节吹送的气体的流量的抽吸阻尼器(15)。
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