CN1167165A - 测控蒸汽沉淀镀涂生产线和设备中金属蒸汽量的原子吸收分析 - Google Patents

Abstract

从蒸汽源经由导管流入钢条的金属蒸汽，通过输出管流入测量室作为样本。以测量光束照射金属蒸汽检测出的吸光度计算流入导管的金属蒸汽量并以计算结果为基础调节设置在导管上的开关门的开启率以控制流经导管的蒸汽量。流经导管的金属蒸汽量太大时，到达测量光束的蒸汽量可通过从测量室部分释放蒸汽来减少，因为沉淀量是由流经导管的金属蒸汽量直接控制。在连续蒸汽沉积镀涂生产线中的沉积镀层量可在很短的响应时间内高精度地控制。

Description

测控蒸汽沉淀镀涂生产线和设备中 金属蒸汽量的原子吸收分析

本发明是关于快速控制在镀层金属钢条用蒸汽沉积处理过程中，沉积在镀涂金属上的量的方法和设备，发明也涉及到以高精度和高可靠性从蒸汽源送到钢条上的金属蒸汽量的原子吸收分析。

在制造镀锌钢片或类似材料的蒸汽沉积处理流程中，一种熟知的测量沉淀金属镀层量的方法是荧光X射线光谱或X射线衍射技术。

用于此目的的荧光X射线光谱方法公布在日本专利中请公开文本60-13308。事先以X射线照射镀过的钢条，并测出从金属镀层放射出的荧光型X射线的强度，然后与一个给定的分析曲线作比较，而金属镀层的沉淀量是由测量出的强度值计算出来的。

根据荧光型X射线光谱技术，图1所示的X射线测量装置9安放在蒸汽沉淀镀涂生产线的出口端。钢条1穿过气体压缩炉2，钢条1在气体压缩炉2中的表面是活化的。钢条1经入口端密封的滚筒机3进入真空室4。在真空室4中，锌和镁从汽化沉淀带5汽化沉淀到钢条1上。然后钢条1从真空室4经出口端的密封滚筒机6和冷却带7出来。

X射线测量装置9面向从真空室4出来、已经被汽化沉淀过的钢条8表面安放。在测量汽化沉淀后沉淀的金属镀层的总量时，测量装置9的物理位置在测量镀层金属沉淀量时会导致一个长时间延迟，因此操作条件不能根据测到的沉淀量的变化及时得到控制。

另一方面，X射线衍射法适宜于分析已经被镀了多层金属的钢片。这种方法测量出特殊镀涂成份的峰强度，然后通过解一个与镀涂成份和沉淀量有关的方程，计算出沉淀量。

当不同的金属被汽化沉淀，以致于形成多层镀涂层，如锌-镁汽化沉淀层时，必须测量和控制每一种镀层金属的沉淀量。然而要高精度地检测出每一种金属的沉淀量是很困难的，因为从每一子层放射出的X射线都会被别的金属和别的子层衰减。例如在锌-镁镀涂层具有多层结构时，从镁发出的X射线特别的弱而且容易被锌和合金层衰减，使得很难精确地测定沉淀的总量。

另外，在X衍射方法中，测量点远离汽化沉淀带。这一问题使得必须有一定的延迟才能测量出结果，因此不能精确控制沉淀的总量。

在镀涂层具有由不同种类的金属，这些金属包括几种金属间的化合物，组成的多层结构时，必须使用许多种测量设备，测量每一种金属间化合物的峰值强度。另外，每一种强度都会因为要被其它的金属、合金及其子层衰减而产生误差，因此，在多层结构时沉淀总量不能以高可靠性地被测出。

另外，锌或镁的蒸汽在设备的内部表面的沉淀是通过将该表面控制在几百摄氏度下来加以抑制的，锌或镁的蒸汽是被从蒸汽源经过导管送到钢条。如果金属蒸汽的总量可以在通过导管时直接被测量，那么镀涂金属的沉淀总量可以被更精确地直接加以控制。

发明概要

发明人观察到原子吸收分析可以用于测量通过导管的金属蒸汽的总量。在原子吸收分析中，金属蒸汽是用具有容易被吸收的波长的光束照射，金属蒸汽的总量象金属蒸汽的吸光度的值一样被检测出来。

发明人也已发现，被检测出来的吸光度的值精确地表示了通过导管的金属蒸汽的总量，而且被检测出来的吸光度的值按比例地随通过导管的金属蒸汽的总量同时改变。在这一点，原子吸收分析金属蒸汽的总量和控制沉淀在钢条上的金属蒸汽的总量方面有很多优势。

本发明的第一个目标是使得沉淀总量能够达到快速响应的在线控制，该控制的基础是通过一个导管的、可被一种原子吸收光度计测出的金属蒸汽的总量。

本发明的第二个目标是检测吸光度，该吸光度对通过一个导管的金属总量的改变具有高敏感度。

本发明的第三个目标是使得吸光度的测量处于不饱和，甚至在大量的金属蒸汽很集中的情况下也是如此。

根据本发明，从蒸汽源经导管送到钢条的金属蒸汽被从一个喷出管取到测量室中作为样本。喷出管一端开口到导管，而另一端开口到测量室。在喷出管开口到测量室的端可以有一个和喷出管联结的小口径的接口管。原子吸收光度计安装在测量室。光度计由能发出易被金属蒸汽吸收的特征波长的光源和用于在金属蒸汽被照射后接收测量光束的检测器组成。当金属蒸汽被测量光束照射时，在金属蒸汽中，光束的光能被吸收，吸收的程度由放在面向光源的检测计检测出。

通过导管的金属蒸汽的总量可根据已探测到的吸光度计算出来，而计算结果可以作为调节安装在导管中的控制门的打开比例的命令输出。

当到达测量光束的金属蒸汽输入量太大时，吸光度达到饱和，而且尽管金属蒸汽的总量增加，吸光度也不会增加。这种时候到达测量光束的金属蒸汽量，应通过从测量室排除部分金属蒸汽的方法，或者在用光束给金属蒸汽作补充照射时，通过把部分金属蒸汽沉淀到测量室内壁的方法减少金属蒸汽的输入量。

到达测量光束的金属蒸汽总量的降低，是通过把测量室分成许多个室达到的。也就是说，测量室被隔离壁分成一个或多个前室和一个后室，其中的隔离壁开有容许前室和后室之间流通的开口，每一个室由各自独立的真空泵排空。隔离壁上的口还容许金属蒸汽的一部分从一个前室通到下一个前室或后室，这些室里都有原子吸收光度计。

从导管抽出的样本经过喷出管送到前室，然后通过开在隔离壁的口部分地送到后室。使在前室里金属蒸汽的总量相对使吸光度达饱和的总量足够小，而减小的流量流入后室。进入后室的金属蒸汽在后室中用与以上同样的测量光束照射。

到达测量光束的金属蒸汽总量的降低程度，是通过调节隔离壁的数目、金属蒸汽交换的开口的口径以及开口的位置来控制的。当通过金属蒸汽的开口远离喷出管的延长线时，到达测量光束的金属蒸汽总量可以有效地降低。通过金属蒸汽的开口偏离相邻墙上的开口时，也能达到与以上同样的效果。

到达测量光束的金属蒸汽的总量还可以通过接在真空泵上的排气管排出大部分金属蒸汽以及氮气来降低。优选方式为氮气通过放在一面墙上的一根通向测量室的氮气补给管，该管是沿着垂直于金属蒸汽流入轴的方向的，氮气的排出是通过放在测量室中氮气补给管对面的一根排气管排出的，这样的安排有利于充分排出含有氮气的金属蒸汽。在测量室有多根补给管和排气管的情况下，送入测量室的金属蒸汽有明显地逐步降低到使光能的吸光度不饱和的值。

附图的简要说明

图1为传统的荧光X射线测量被沉淀的镀涂金属的总量的方法略图。

图2为图解显示一个导管，金属蒸汽通过该导管从蒸汽源送到钢条进行蒸汽沉淀镀涂。

图3为图解显示一个测量室，金属蒸汽在该室被测量光束照射。

图4为图解显示被隔离壁分成前后两部分的测量室。

图5为图解显示被分隔成多个前室和一个后室的测量室。

图6为图解显示测量室的隔板在偏离输出管的纵轴方向有一个开口。

图7为图解显示被分成多个小间的测量室的每个隔板在偏离输出管的纵轴方向都有一个开口。

图8为图解显示测量室的一个侧壁有一氮气供应管，在相对的另一侧壁有氮气排气管。

图9为图解显示测量室的一个侧壁有多个氮气供应管，在相对的另一侧壁有多个氮气排气管。

图10为图解显示从例1得到的锌-镁合金镀层的多层结构。

图11为曲线图显示用原子吸收分析测量的吸光度的值和用化学分析测量的锌的沉积量之间的密切关系与锌蒸汽通过导管的流速所表示的一样。

图12为曲线图显示用原子吸收分析测量的吸光度的值和用化学分析测量的镁的沉积量之间的密切关系与镁蒸汽通过导管的流速所表示的一样。

图13为图表显示分别用原子吸收分析和荧光X射线光谱测量的锌沉积量在锌沉积量目标值处的波动。

图14为图表显示分别用原子吸收分析和荧光X射线镜测量的镁沉积量在镁沉积量目标值波动。

图15为图解显示在例2中的测量室的各部分的位置和尺寸关系。

图16为曲线图显示不同吸光度中的隔板的影响。

图17为图表显示用被隔离壁隔离的测量室得到的测量值来控制镁沉积量时，镁沉积量在目标值处的波动。

图18为图解显示例3的测量室。

图19为图表显示在不同的吸光度下从测量室用氮气净化金属蒸汽的效果。

图20为图表显示用供应和排出氮气以减少镁蒸汽量的基础上得到的测量值来控制镁沉积量时，镁沉积量在目标值处的波动。

最佳实施例的详细描述

根据本发明，如图2所示，用原子吸收分析测量金属蒸发量，使输出管14末端开口于导管13，另一末端开口于测量室15。

金属11在蒸汽源10中被汽化成金属蒸汽12，该蒸汽通过导管13排到一钢条1上，该钢条1被蒸汽沉积处理。蒸气12通过导管13被抽样到输出管14。

被抽样的金属蒸汽12经输出管14被送到用真空泵18抽成真空的测量室15。金属蒸汽12的样本量与导管13和测量室15的内压差异成比例。

如图3所示，一个发出可吸收于蒸汽12中的特征波长测量光束20的空心阴极灯做为测量室15的光源19。一个光电倍增仪做为测试仪21被安置于测量室15的光源19对面。

抽样蒸汽12进入测量室15经测量光束20照射造成原子吸收，没有被金属蒸汽12吸收的光束到达测试仪21。经测试仪21测量的光能与光源19发射的光比较，可得到被金属蒸汽12吸收的光能即吸光度。吸光度代表抽样蒸汽12通过导管13的一定比例的金属蒸汽的量。

吸光度的检测值被转变成电信号输出到计算机16，如图2所示。在计算机16，输入值与预置的分析曲线进行比较来计算金属蒸汽的量。因为用原子吸收方法测到的蒸汽量的误差与通过导管13的金属蒸汽12的误差成正比，通过导管13的金属蒸汽12的量可以通过抽样金属蒸汽量的测量结果而计算。

输出的计算结果做为指令控制导管13中的开关17的开启率。因此，通过导管13的金属蒸汽12的量被控制到预置值。开关17优选安装于靠近输出管14的开口处以改善控制响应性。

吸光度随着进入输出管14的金属蒸汽12的流量的增加而增加。然而，当进入的金属蒸汽12的量超过预置值时，吸光度达到饱和不再增加。吸光度不再增加的情况可随着金属蒸汽12的种类，测量光束20的波长和强度及其它情况而改变。

从这点考虑，即使在上述情形下为提高金属蒸汽量的测量精确度，有必要减少抽样金属蒸汽12的量，以使到达光束20的金属蒸汽量足够小，以致吸光度不会达到饱和。

金属蒸汽的量可以通过使用较小内径的输出管14来减少。但是，随着输出管14的管内径减小，输出管14对金属蒸汽12的阻抗变大。阻抗引起金属蒸汽12通过导管13的流量变化，这又导致金属蒸汽12通过输出管14到测量室15的延迟。

这种延迟的效应可通过仅减小输出管14的顶端管内径来克服。然而，工业上的可能最小管径极限约为0.1mm，尽管输出管14需要更小的管径。另外，这种具有很小的顶端管径的输出管14在热力下很容易变形。这种变形引起进入测量室15的金属蒸汽的量明显不稳定而导致测量错误。即设计输出管14抑制抽样金属蒸汽12的流量有局限性。

在这种情况下，测量室15最好用隔离壁分成很多间以减少金属蒸汽12到达测量光束20的量。

图4所示的测量室15用隔离壁24分成前间22和后间23。隔离壁24上形成开口25以允许前间22和后间23相通。输出管14开口于前间22以使抽样金属蒸汽12流入。前间22和后间23各自用真空泵18，26分别抽成真空。进气管27(如图15所示)可以接在输出管14的开口处暴露于前间22的内部，以减少金属蒸汽12的流量。

由于这种结构，仅有一部分金属蒸汽12通过输出管14弥散入前间22从开口25流入后间23，以限制到达测量光束20的金属蒸汽12的量。不流入后间23的金属蒸汽12沉积在隔离壁24或由真空管18排出。沉积在隔离壁24上的情形不理想，隔离壁24可能被加热。同样方法即增加输出管温度可防止在输出管14的沉积。

到达测量光束20的金属蒸汽12的总量可以通过调节开口25的孔径，及安装在测量室15的隔离壁24的数目得以充分地减少。

例如，测量室15可以用多个隔离壁24₁，24₂，24₃隔离成多个前室22₁，22₂，22₃和后室23，如图5所示。每一个前室22₁，22₂，22₃或者后室23相邻室之间通过开口25₁，25₂，25₃相连。前室22₁，22₂，22₃被分别安装于前室22₁，22₂，22₃中的真空泵18₁，18₂，18₃排空。隔离壁24₁，24₂，24₃的数目根据到达测量光束20的金属蒸汽12的总量加以确定。由于隔离壁24₁，24₂，24₃的出现，到达测量光束20的金属蒸汽12的总量比从喷出口14流向前室22₁的金属蒸汽的总量，减小了很多。

开在隔离壁24上，偏离输出管的纵轴的开口25的位置，也有降低到达测量光束20的金属蒸汽12的总量的效果，如图6所示。从喷出口送入隔离室22的金属蒸汽情况是，使沿着输出管12的纵轴的金属蒸汽的总量最大，离纵轴越远的位置处的金属蒸汽总量12越小。因此，如图6所示的开口25能更有效地减少到达测量光束20的金属蒸汽12的总量。

图6中的前室22用进入输出管14的金属蒸汽填满。只有一部分金属蒸汽经过开口25流入后室23，而金属蒸汽12的剩余部分被真空泵18排出或沉淀到前室22的内墙上。填充前室22的金属蒸汽的总量沿着输出管14的纵轴最大，纵轴的侧面位置的金属蒸汽总量最小。因此，在开口25位于偏离输出管纵轴的侧面时，开口25离输出管14的纵轴越远，通过开口25的金属蒸汽总量12越小。

金属蒸汽12通过开口25充满后室23，由真空泵26排出或沉积在后室的内壁上。到达测量光束20的金属蒸汽12先于被排出或沉积。通过导管13的金属蒸汽12的量根据到达测量光束20的金属蒸汽12的量来计算。

在测量室15有多个隔离壁24₁，24₂，24₃的情况下，开口25₁，25₂，25₃最好分别位于如图7所示的位置，每一孔与另一个错开，以更好地减少到达测量光束20的金属蒸汽12的量。

在任何情况下，通过导管13的金属蒸汽12的量与金属蒸汽12通过孔25，25₁，25₂，25₃和到达测量光束20的金属蒸汽12的总量成正相关。因此，通过输出管14到达测量光束20的金属蒸汽12的总量，即通过导管13的金属蒸汽12的量，经由到达测量光束20的被吸收的金属蒸汽12的量而检出。

参考图6和7，通过输出管14的金属蒸汽12到达前室22，22₁被沉积到隔离壁24，24₁或由真空泵18，18₁排出，仅有一部分金属蒸气12通过开口25，25₁到达后室23或邻近的前室22₂。自然，与通过输出管14到达前室22，22₁的金属蒸汽12的量比较，到达测量光束20的金属蒸汽12的总量被减到足够小的水平，使原子吸收分析能够有不饱和的吸光度。到达测量光束20的金属蒸汽12的总量不断地随着通过导管13的金属蒸汽12的量的变化而变化。这种量的迅速变化保证了能以迅速的反应时间准确测量金属蒸汽12的量。

如图8所示，到达测量光束20的金属蒸汽12的总量也可用垂直于金属蒸汽流线轴方向的氮气管29供入氮气28来减少。氮气供应管29开口于测量室15的侧壁上，连接真空泵18的抽气管30位于测量室15的相对一侧。

如上所述由于测量室15具有氮气供应管29和抽气管30，大部分通过输出管14的金属蒸汽12与氮气28一同被测量室15的抽气管30排出。自然，与通过输出管14到达测量室15的金属蒸汽12的量比较，到达测量光束20的金属蒸汽12的总量被减到足够小的水平，使原子吸收分析能够在有不饱和的吸光度的低蒸汽压的蒸汽中进行。

如图9所示，在测量室15可安装多个氮气供应管29₁，29₂和多个抽气管30₁，30₂。在这种情况下，通过输出管14到达测量室15的金属蒸汽12经两步放出，即第一步通过氮气供应管29₁供应氮气28₁和第二步通过氮气供应管29₂供应氮气28₂。因此，到达测量光束20的金属蒸汽12的总量被大大减小，使原子吸收分析能够以高精确度完成。

如图8和图9所示，在测量室15，沿输出管14的纵轴方向，氮气供应管29，29₁，29₂的开口的侧壁的对面的对称位置上有抽气管口30，30₁，30₂。然而所说的对称安排仅仅是一个例子，而本发明并没有严格的范围。只要每个氮气供应管29，29₁，29₂能有效排送氮气28，28₁，28₂，抽气管30，30₁，30₂的位置可以随意确定。

在这种情况下，进气管27(图18所示)可被接于输出管14共同开口于测量室15。进气管27有一个小孔用于金属蒸汽12通过。进气管27实际上减少了到达测量室15的金属蒸汽12的量。由于这种效应加上所说的用氮气28，28₁，28₂所减少的那一部分，到达测量光束20的金属蒸汽12的总量被明显减小。

根据本发明，镀层金属沉积的量直接由上述的测量通过导管13的金属蒸汽12的量来控制，于是沉积量可在快速反应时间内精确控制。由于原子吸收方法能够在大的范围内以高灵敏度测量，使得金属蒸汽的量可在大范围内以高精确度，从极小量到大量的范围内被测量。

另外，因为每个通过导管13的金属蒸汽被分别测量，每一金属的沉积量可被独立控制。再者，即使金属源11的表面被形成的氧化物污染，使表面区域的蒸发效应减小，蒸发不稳定，沉积量也可以不受污染的影响而准确地控制。

本发明的其它特点将在下面的实施例中显示出来。

实施例1

锌-镁汽化沉淀镀涂钢片是通过连续地汽化沉淀锌，镁然后再是锌的方法制造的。如图10所示，以该方法形成的镀涂层L具有多层结构，由镀在钢基S上，含不超过0.5％(重量)的镁的锌-镁子层L₁，含2-20％(重量)的镁的锌-镁子层L₂的第二子层和含不超过0.5％(重量)的镁的锌-镁子层L₃组成。因为锌-镁蒸汽沉淀镀涂钢条的特性随着镀涂层上的镁的含量发生明显变化，控制镁的沉淀量就显得尤为重要。

为了用原子吸收分析测量蒸汽总量，抽取导管13中的锌或镁蒸汽作为样本，然后通过输出管送入测量室15，为了能检测吸光度，在那里锌或镁蒸汽被用测量光束20照射。

本例子里，导管13具有长方形的截面，宽为500mm、高为100mm、长为3m。输出管14内径为2mm、长为1m。进气管27(如图15所示)的内径为0.5mm、长为10mm，它与输出管14相连。

用原子吸收分析测量结果揭示了被检测出的吸光度与出现的锌和镁的蒸汽总量相关，分别由图11和12所示。用这种相关关系，辅以被检测出的每一种金属的吸光度，可以计算出锌或镁的量。

锌-镁镀涂层是在根据原子吸收的方法控制每一种金属的沉淀量时形成的。得到的镀涂层中的锌和镁的沉淀量是用化学分析法确定的。

通过原子吸收测量法测出的值与通过化学分析的方法测出的值作比较。从比较结果表1注意到，通过原子吸收测量法测出的值与通过化学分析的方法测出的值有很高的一致性。也就是说，通过原子吸收法控制的镀涂物质的沉淀总量，和通过化学分析的方法得到的同样东西有一样稳定性。相反，荧光X射线光谱法不能采纳为镀涂层具有多层结构的锌-镁镀涂层的形式，因为它不可能测量出镁的沉淀量。

表1由原子吸收谱测得的沉淀量(克/米²)的准确性

实施例	镀层金属量	A值	B值	A/B(A与B的比例)
					1	Zn	19.7	19.4	1.02
Mg	0.65	0.68	0.96
				2		Zn	19.4	19.1	1.02
Mg	0.88	0.84	1.05
					3	Zn	18.9	19.8	0.95
Mg	1.19	1.21	0.98
				4		Zn	29.0	29.6	0.98
Mg	0.92	0.90	1.02
					5	Zn	28.7	27.5	1.04
Mg	1.33	1.30	1.02
				6		Zn	28.1	26.1	1.08
Mg	1.84	1.87	0.98
					7	Zn	49.5	50.2	0.98
Mg	1.35	1.31	1.03
				8		Zn	68.5	69.2	0.98
Mg	1.98	2.01	0.98
					9	Zn	66.2	65.7	1.01
Mg	4.00	4.11	0.97
				A值由原子吸收光谱测得B值由化学分析测得

在连续生产线中，当改变目标沉淀总量时锌和镁分别是被沉淀的蒸汽。锌和镁的沉淀总量分别通过每一个原子吸收光谱和荧光X射线光谱法测量，然后计算出每一种沉淀量的微小变化。

本例中，宽为1m、高为300mm、长为3m的长方形导管，用作运送锌蒸汽的导管13，一个内径为2mm、长为1m的柱形管作为输出管14，内径为0.5mm、长为10mm的进气管27(如图15所示)用于连接柱形输出管14。

宽为1m、高为40mm、长为3m的长方形导管用作运送镁蒸汽的导管13，和这一例中相同的一个柱形管作为输出管14。

在蒸汽沉淀到测量需要有一段较长时间的荧光X射线光谱法中，  检测到的锌的沉淀的总量值要波动一段较长的时间，如图13所示。大约60秒时间沉淀总量才能稳定地达到目标值。另外，镁的沉淀测量总量的精确值十分差，以致镁的沉淀总量即使长时间也不稳定。

另一方面，锌和镁的总量通过原子吸收光谱进行高精度测量。既然每一种金属蒸汽的总量可随检测值控制，沉淀总量的波动时间段非常短。因此，锌和镁的沉淀总量能在几秒钟内达到目标值，如图13和14所示。

实施例2

本例的测量室15被隔离壁24隔离成一个前室22和一个后室23，如图15所示。导管13的内层通过导管14与测量室15的内层的相通，且经由内径为2mm、长为3m的输出管14，到达内径为0.5mm、长为10mm，与输出管14相连的进气管27。隔离壁24上形成一个孔径为1mm的开口25，其位置在偏离输出管14的纵轴10mm、向检测器21延伸的方向上。

由蒸汽源10经过导管13送到钢条1的金属蒸汽12，而通过导管13经输出管14进入测量室16的金属蒸汽12被取作样本。

研究得出，吸光度与通过导管13的镁蒸汽12的流速有关。其结果显示在图16中。注意到被测量到的吸光度的变化范围是0.10-0.20。

另外在上述条件不变，只是没有隔离壁24的情况下的吸光度也测量到了。在这种情况下吸光度的变化范围是0.33-0.35。

从以上的测量知道，隔离壁24使得吸光度的范围更大。而且能得到一个更精确的通过导管13的金属蒸汽12的流速的测量。

当改变沉淀的目标值时，测量的响应时间通过在连续的汽化沉淀镀涂生产线操纵镁的蒸汽沉淀被检验。这个结果显示在图17中。注意到镁的沉淀总量是由配备了隔离壁24的测量室15控制的，这个流速和没有隔离壁时是一样的。被控制的沉积总量与目标值的一致性，与没有隔离壁24时相比，有明显的提高。

实施例3

在这一例子中，通过用氮气从测量室中清除金属蒸汽的方法使得金属蒸汽的总量减少。

导管13(如图2所示)被放在测量室15内，它与15的相通经由内径为6mm、长为3m的输出管14完成。输出管14与内径为0.5mm、长为10mm的进气管27相连，如图18所示。氮气补给管29开口通向测量室15，该管是沿着垂直于金属蒸汽12流入轴的方向的，排气管30朝测量室15开口，放在氮气补给管对面。

金属蒸汽12经过导管13从蒸汽源10送到将要被镀涂的钢条1，如图2所示。而通过导管13经输出管14进入测量室15的金属蒸汽12被取作样本。其流速为1×10^-6克/米²·秒到1×10^-3克/米²·秒。氮气28通过氮气补给管29，以常速1×10^-2克/米²·秒进入测量室15，并用真空泵18以常流速1×10^-2克/米²·秒，排出氮气以及金属蒸汽12的大部分。此时从补给管流入测量室15的氮气的流速和从排气管排出的气体的流速与测量室15的真空程度有关。当这个流速增加时，达到测量光束的金属蒸汽12的总量减少。

本发明检测的吸光度的误差与通过导管13的金属蒸汽12的流速有关。在这种情况下，吸光度在0.13到0.30范围之间变异，如图19所示。

另外，在上述相同条件下，但没有氮气供应，也测到吸光度的误差。在后一种情况下吸光度在落到0.34到0.35的窄范围之间变异。

从这一比较可以看出，吸光度在供应和排放氮气的情况下变异增大。结果当注入氮气时可以得到高精确度的通过导管13的金属蒸汽12的流速。

然后测量的响应时间通过在连续的汽化沉淀镀涂生产线改变镁沉积的目标值被检验。这个结果显示如图20所示。注意到即使在通过测量室15的金属蒸汽12的大部分由于氮气的排送而被排出，镁的沉积量仍可以快速响应控制。在目标值下控制沉积量的一致性与没有氮气供应和排送的情况下的金属沉积量的控制一致性相比明显改善。

根据如上所述的本发明，金属蒸汽从蒸汽源经过导管到钢条的流量可用原子吸收分析直接测量。当用测定值控制金属蒸汽的流量时，金属沉淀量能在快速反应时间内得到控制。另外，镁的沉淀量可以精确的测定。

吸光度被饱和而不再增加的情况是由于金属蒸汽的过量流入，通过分隔测量室为多个单元或用氮气驱除大部分金属蒸汽，使到达测量光束的金属蒸汽的量被减少到明显低于使吸光度饱和的值的水平。由于金属蒸汽的量被减少，通过导管的金属蒸汽的量可由测到的吸光度的值而以高精确度计算得到。

因为到达测量光束的金属蒸汽的量随着通过导管的金属蒸汽的量而不断变化，还由于输出管开口于导管内邻近开关的位置以控制通过导管的金属蒸汽的流速，所以测量值以高精确度代表了通过导管的金属蒸汽的量。

因此，当到达钢条的金属蒸汽的量在上述测量值的基础上被控制，镀层金属的沉积量可以高精确度在一快速响应期内调节到目标值。结果以这种方法蒸汽沉积镀涂钢条的生产是极端稳定和高质的。

Claims (18)

1.控制在制造汽化沉淀覆盖钢条的生产线上，镀涂金属的沉淀总量的方法，包括：

抽样从汽化源传送金属蒸汽到将被镀涂的金属条的导管中的金属蒸汽，

从输出口传送上述的样本金属蒸汽到低压测量室，其中包括一个光源和一个检测器，

用一个上述提及的光源发出的测量光束照射上述的金属蒸汽，

在照射后，用上述的检测器检测测量光束，以检测出上述金属蒸汽吸光度的值，

根据已探测到的吸光度的值计算通过导管的金属蒸汽，以及

基于以上的计算结果控制安装在导管上的开关的开启率，以控制通过导管的金属蒸汽的流量。

2.根据权利1的方法，其中在金属蒸汽可被吸收的波长的测量光束是由光源发出的。

3.控制在制造汽化沉淀覆盖钢条的生产线上，镀层金属的沉淀总量的设备，包括：

一个一端通向传送蒸汽源到钢条的导管的金属蒸汽输出管，

一个连到金属蒸汽输出管另一端的低压测量室，

一个可用于发出能被金属蒸汽吸收的波长的测量光束的光源，

一个用于检测在金属蒸汽被照射后发出的测量光束的检测器，以检测出上述金属蒸汽对光能的吸光度的值，

一台用于根据已探测到的吸光度的值计算通过导管的金属蒸汽的计算机，以及

一个安装在导管上的开关，控制该开关开启率的命令由计算机输入。

4.根据权利3制造的设备，其中金属蒸汽输出管连通到导管的一端放在接近开关的地方。

5.根据权利4制造的设备，其中在测量室中的检测器安在面对光源的位置。金属蒸汽输出管连通到导管的一端放在接近开关的地方，

6.测量在制造汽化沉淀覆盖钢条的生产线上，从蒸汽源通过导管送到钢条去的金属蒸汽的总量的方法，包括以下的步骤：

提供一个一端连接到导管，而另一端连接到一个被至少一面隔离壁分成至少一个前室和一个后室的低压测量室的输出管，

抽样从导管通过安放在低压测量室的前室的输出管流过的金属蒸汽，

从一个前室通过一个开在隔离壁上的口送样本金属蒸汽的一部分到下一个前室或者后室低压测量室，而金属蒸汽的其余部分通过沉淀到前室的内墙或通过至少一个真空泵抽到室外，

在后室中用测量光束照射送入后室的金属蒸汽部分，

用检测器接收测量光束，以检测出金属蒸汽的吸光度，

根据已探测到的吸光度计算金属蒸汽的总量。

7.根据权利6的方法，其中前后室分别被安装在前室和后室的真空泵减压。

8.根据权利6的方法，其中流到后室的金属蒸汽的总量，可通过把隔离壁上的开口安装在偏离输出管的纵轴的位置来减少。

9.根据权利6的方法，其中流到前室的金属蒸汽的总量，可通过在隔离壁上的更小开口来减少。

10.用于测量在制造蒸汽沉淀镀涂的生产线上，从蒸汽源送来经由导管送到钢条的金属蒸汽的总量的设备，包括：

一个一端通向导管，另一端通向测量室的输出管，

一个至少被一面隔离壁分开成至少具有一个前室和一个后室的的测量室，

在每一面墙上具有一个用作前后室的金属蒸汽相互交换的辅助通路的开口，

分别放在前后室的真空泵，

一个可用于发出能被金属蒸汽吸收的波长的测量光束的光源，其中的金属蒸汽在总量上将降低，以及

一个用于接收在照射后的测量光束的检测器，其中金属蒸汽的总量是根据被金属蒸汽吸收了的光能计算出来的。

11.根据权利10制造的设备，其中测量室被很多的隔离壁隔离成许多个前室和一个后室。

12.根据权利10制造的设备，其中在每一面墙上至少有一个用作金属蒸汽通道的开口，而且该开口的位置偏离输出管的纵轴。

13.根据权利11制造的设备，其中和隔离壁连接的开口是相互偏离的。在测量室中的检测器安在面对光源的位置。

14.测量在制造汽化沉淀覆盖钢条的流水线上，从蒸汽源通过导管送到钢条去的金属蒸汽的总量的方法，包括以下的步骤：

提供一个一端连接到导管，而另一端连接到一个低压测量室的输出管，

抽样从导管通过输出管流到测量室金属蒸汽，

沿着垂直于金属蒸汽流入轴的方向输入氮气到测量室，

通过一个连接在真空泵上的一个排气管排除大部分金属蒸汽以及氮气，

用光源放出的测量光束照射余下部分的金属蒸汽，

用一个检测器接收测量光束，以检测出金属蒸汽的吸光度，以及根据已探测到的吸光度的值计算出金属蒸汽的总量。

15.根据权利14导出的方法，其中氮气是由放在一面墙上的一根氮气补给管输入到测量室，而由对面墙上的排气管排除的。

16.测量在制造汽化沉淀覆盖钢条的流水线上，从蒸汽源通过导管送到钢条去的金属蒸汽的总量的设备，包括：

一个一端连接到导管，而另一端连接到一个测量室的输出管，用于从导管向测量室输入一部分金属蒸汽，

抽样从导管通过输出管流到测量室金属蒸汽，

至少一根从测量室通向测量室的氮气补给管，用于沿着垂直于金属蒸汽流入轴的方向将氮气输入到测量室，

至少一个连接测量室的排气管，用于排除大部分金属蒸汽以及氮气，

一个连接排气管的真空泵，

一个用于放出总量被减少的金属蒸汽吸收的测量光束的光源，以及

一个用于在被照射后接收测量光束的检测器，

其中的金属蒸汽总量是根据被金属蒸汽的吸光度计算出的。

17.根据权利15的设备，其中排气管是放测量室的一面墙上的，该管对面墙上是一根氮气补给管。

18.根据权利15的设备，其中氮气补给管和排放管是放在关于输出管的纵轴对称的位置的。

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