CN1173069C - 覆层金属带 - Google Patents

Abstract

一种连续热浸镀金属带的设备，包括：一盛装第一浸镀金属熔融液的第一镀槽和加热第一镀槽内熔融液的第一金属加热装置；盛装第二浸镀金属熔融液的第二镀槽，该第二镀槽比第一镀槽浅，可移去地安装在第一镀槽上方；控制加热第二镀槽内熔液的第二金属加热装置；以及带的进给装置，可选择地从第一镀槽上方进带或退带，或从第二镀槽内进带或退带。

Description

覆层金属带

技术领域

本发明涉及金属带保护涂层热浸镀法应用。本发明尤其但不排他涉及用锌或铝-锌合金作为钢带的保护金属涂层的连续热浸镀法的应用。

背景技术

在热浸镀过程中，钢带通常经过一退火炉，维持在炉内还原气氛的保护状态下直到其进入涂覆槽中的金属涂覆浴内。通过使用热感应器，涂覆槽中的镀层金属保持熔融状态。带穿过一浸入镀液中的细长炉的退出槽或喷嘴。带在镀槽内穿绕过一个或多个沉辊被向上取出镀液。离开镀液后，带经过一气刀或气擦装置，在其间带的涂层被清洁气的喷气控制涂层厚度。

在平常的电镀过程中，镀层金属可以是锌或铝含重量为0.2％的锌。其制造出标准的有中度抗腐蚀性的电镀钢且能以适度成本生产。优良的镀层能通过铝含量更高的锌铝合金来获得，例如，铝含量在25～70％的范围内。

目前需要提供一种热浸镀设备，其能以两种方法运转。其一生产抗腐蚀能力强铝含量高的锌铝合金镀层带，另一方法生产主要为镀锌层的标准电镀带。尤其世界各地有许多生产抗腐蚀能力强的锌铝合金电镀层带的现存设备，这些地方对标准电镀带仍有需求，所以有了转换现有设备使其能生产两种带的相应需求。

使用同一镀槽盛装两种镀层金属并不是商业或技术上的吸引。从一种镀层形式变为另一种镀层形式要求将槽完全倒空，这将不可避免地导致镀层金属热感应器和槽内的耐火材料的损坏。这也极其浪费时间导致金属需要重新熔炼。此外先前含有带高比例铝的金属的槽内生产纯锌镀液很困难。

现有技术提供了两个互相邻接的固定镀槽，使带进给线的一部分和炉子可运动以可选择地对准一槽或另一槽。但是这相当昂贵且可动部分很难实现。

现有技术中用相同的替代槽移动替换镀槽也很昂贵，这种方法的一个详细设置由Killen等人的美国专利3,643,627所披露。该美国专利披露的设备与方法包括一能支撑两镀槽的转台，当需要改变镀层金属时，正在使用的镀槽旋转出使用位置，而一新镀槽同时旋入使用位置。这种方法的另一种设置被Whitley的专利US 3,130,068所披露。该美国专利披露了通过倒空第一镀槽内熔融镀层金属，用另一个镀槽代替该镀槽，将该镀槽移出镀层位置，在该位置放第二个镀槽，其内注入第二种镀层金属，重新开始新的镀层过程。

已知将第二镀槽设置于第一镀槽内。特别是Gerard的美国专利4,645,695披露了一种装置，比含第一金属的较深第一镀槽稍浅的含第二金属的第二镀槽浸入第一镀槽内的第一镀层金属中，金属带能被代替第一镀层金属的第二镀层金属涂覆而不需大大改变镀层线路的设置。该美国专利将第二镀槽浸入第一镀层金属内，利用第一镀层金属的热量维持第二镀层金属的温度。这种槽槽相套的浸入方法有许多不利因素。例如其难以避免第二镀槽完成工作后搬离第一镀槽时其外表面镀液滴入第一镀层金属中。此外，第一镀层金属与第二镀槽外表面的接触逐渐加速第二镀槽腐蚀。另外将第二镀槽置于第一镀槽内可能将第二镀槽外表面的不纯物质引入第一镀层金属内。

发明内容

本发明针对上述设置提供一可选方案，以主要镀槽用于将第一镀层金属涂镀带，稍浅的第二镀槽置于主要镀槽上部，使得当电感器上方的主要镀槽保持熔融镀层金属时涂覆第二层金属。

据本发明提供了在热浸镀设备中镀带的方法，以改变对带的涂镀方式，包括以下步骤：

带穿过第一镀槽内的第一镀层金属熔融液，通过带有与镀液相连的金属流道的感应加热装置的操作将镀液维持在熔融状态，从而生产出用第一镀层金属涂覆的镀带；

停止带的涂覆操作；

降低第一镀槽内第一镀层金属熔融液的高度，腾空第一镀槽上部，不中断感应加热器通道与熔融液的连通；

将相对于第一镀槽而言稍浅的第二镀槽放入第一镀槽腾空的上部并支撑在其上且不与第一镀层金属熔融液降低后的高度相接触；

在第二镀槽内形成第二镀层金属熔融液；

将带穿过第二镀槽内的第二镀层金属熔融液，生产出镀上第二镀层金属的镀带。

最好与第一镀槽内部相连的感应加热通道在降低后的熔液高度那一点上或下方，从而在用第一和第二镀层金属镀带的整个过程中保持第一熔融金属被充满。

最好第二镀槽内的第二镀层金属熔融液通过预熔第二镀层金属并将其注入第二镀槽来形成。

最好通过第二镀槽电阻加热装置的操作在其内加热第二镀层金属熔融液使其在镀带的过程中维持在熔融状态。

电阻加热装置可以采取装在腔室内的一个或多个电阻加热元件的形式，该腔室浸入第二镀层金属熔融液中防止电热元件与熔融金属相接触。

另外，电阻加热装置也可以采取装在第二镀槽外部的电阻加热器形式。

最好带子在第二镀槽内热镀时通过感应加热装置的操作使降低液面高度后的第一镀层金属液维持在熔融状态。

用第一镀层金属镀层的过程中带子可以穿绕过第一镀槽内的一个或多个沉辊，同样用第二镀层金属镀层过程中带可以穿绕过第二镀槽内的一个或多个沉辊。

就此而言，第一一个或多个沉辊在第二镀槽放入第一镀槽上方之前移出第一镀槽。

第一一个或多个沉辊尤其可以在降低第一镀层金属熔融液高度之前移出第一镀槽。

本发明也提供一连续热浸镀金属带的设备，包括：

盛装第一镀层金属熔融液的第一镀槽；

加热第一镀槽内熔融金属液的第一金属加热装置；

盛装第二镀层金属熔融液的第二镀槽，该第二镀槽相对于第一镀槽稍浅，可移去地安装在第一镀槽的上部；

可控制加热第二镀槽内金属熔融液的第二金属加热装置；以及

带进给装置，当第二镀槽移出第一镀槽上方时，从第一镀槽上方送带或退带，使其在第一金属熔融液中浸镀，同样在第二镀槽放于第一镀槽上方时在第二镀槽内送带或退带使其用第二涂镀金属熔融液镀带。

最好该设备还包括一加热炉，在热浸镀之前对带子加热。

此外该炉有一伸长出口槽或喷嘴围绕着带，当送带机构将带送入第一镀槽内的熔融液里或送入第二镀槽金属熔融液里，其隔离带不使其暴露在空气中。

最好该设备还包括一气体擦拭装置，当带离开第一涂镀金属熔融液或第二涂镀金属熔液时擦拭热镀带控制镀层厚度。

该设备还包括在镀液中引导带的沉辊装置。

沉辊装置包括一个，多个或一对当第二镀槽移出时装在第一镀槽内的沉辊，其在第一镀槽的熔融液里引导带，还包括装在第二个镀槽里的一个或多个另外的沉辊，当第二镀槽位于第一镀槽上部时，其引导第二镀槽熔融液里的镀带。

该一个或多个另外的沉辊可以比位于第一镀槽内的一个或多个沉辊小一些。

第二镀槽内最好还装有一对沉辊。

此外该对沉辊可定位以调整带进出第二镀槽熔融液的出口和入口，其方向大致上与当带浸入第一镀槽熔融液里时第一沉辊的带方向一样。

第一金属加热装置包括设置于第一镀槽旁的电感加热器。

第二金属加热装置包括电阻加热装置。

电阻加热装置可以是环绕第二镀槽的电阻加热器形式。

第二镀槽是钢壁，电阻加热器可以装在壁的外部。

同样，电阻加热装置也可以是一个或多个的装于腔室内的电阻加热元件形式，使用时该腔室浸入第二镀层金属熔融液内，阻止加热元件与金属熔液接触。

随着这种安排，电阻加热装置最好包括多个加热元件。

腔室最好是多个管的形式。

每一个加热元件最好位于每一个管子内。

每一个管子最好沿槽的侧壁伸入槽内。

每个管子最好穿过侧壁上的一个开口。

开口与位于开口处的管子部件之间有一摩擦配合，这样产生一有效密封，防止槽内熔融金属流出。

开口朝向槽内部分一端逐渐变细，位于开口处的管子相应部分也一端变细。

每一管子包括一焊接到槽侧壁外表面的法兰盘。

电阻加热装置包括一与电源相连的接线盒。

电阻加热装置包括一电连接装置，其将电热元件连到接线盒。

每根管子沿槽侧壁伸入槽内，却并不伸到槽壁对面，因此能方便管子的热膨胀。

管子至少部分充满微粒，细粒或适当物质的珠子，其能阻止热元件的氧化，亦形成一熔融物质流动的障碍物，以防一个或多个管子有结构上的故障时，熔融物质穿过管子内部。

该物质是一陶瓷材料。

最好该陶瓷材料是MgO。

管子靠近槽底部设置。

管子设置于靠近相对的槽侧壁位置，该侧壁垂直于与管子相连的侧壁。

管子间相互平行。

管子为两组，其一组从第一侧壁伸向第二侧壁，第二组从第二侧壁伸向第一侧壁。

附图说明

为了全面解释本发明，通过一具体实施例参考如下附图进行详细叙述，其中：

图1是穿过热浸镀设备部件的垂直横切面图，其包含用于锌铝合金热浸镀钢带的主要镀槽；

图2是与图1相同的横切面图，但显示的是安装主要用锌镀钢带的第二个稍浅镀槽转换后的设备；

图3是沿图2中线3-3方向的横切面图；

图4是第二涂镀浅槽实施例的详细平面图；

图5是图4所示第二镀槽的侧视图；

图6是图4和5所示第二镀槽的端视图；

图7是第二涂镀浅槽另一实施例的详细平面图；

图8是第二涂镀槽沿图7中线8-8方向的横切面图；

图9是第二涂镀槽的操作侧视图；

图10是沿图9中线10-10方向的横切面图；

图11是图10下部的放大图，其描述了容纳电阻加热元件的一个管子的结构与其在第二镀槽侧壁开口处的安装设置；

图12是图7至图11所示将槽侧壁覆盖物移去的第二镀槽的传动侧视图，其描述了连接电阻加热装置到接线盒的电线；以及

图13是与图12相似的仅从操作方看的第二镀槽的侧视图。

具体实施方式

所描述的热镀钢带15的热浸镀设备包括一由11总体表示的主要镀槽，其含有铝含量在25～70％重量比范围的锌铝合金的熔融电镀液12。镀槽11为一大型耐火衬，感应加热炉有一外部金属流道13和一维持熔融金属电镀液12成液体状态的感应加热器14。感应加热器有一U型金属流道20，其被一与励磁线圈相适应的铁磁性环所围绕，于是使用中的熔融金属从通道13绕环形感应通道20流动，被感应加热后经通道13返回镀液。感应加热预熔炉(未显示)设置在镀槽11的旁边，镀液12最初产生是从预熔炉抽出预熔电镀金属到镀槽，其后通过感应加热器14的运行将其维持在熔融状态。

钢带15为了柔软以获得好的可成形性在进入镀槽热浸镀前可先退火处理。带子从退火炉开始供应经过浸入镀槽中熔融金属镀液内的炉子出口槽或喷嘴16，被维持在热炉气所形成的还原气氛中，而不被暴露在空气里直至进入镀液12。

图1描述了钢带15热浸入镀槽11中的锌铝合金液12内情况下的设备。这种运行方式中，使镀槽11与一大直径沉辊17相配合，镀液12维持在大体上充满镀槽的高度上，沉辊17浸入镀液内。带15绕沉辊17穿入镀液，通过冷却喷嘴(未显示)被拉出镀液，绕在绕于辊上的高架圈(也未显示)上，该圈设置得足够高以保证金属镀液与辊啮合前完全凝固。

当镀带离开镀液12时穿过一对气刀18之间，气刀向带的镀层表面喷射擦拭气体以控制镀层厚度。气刀18架在支架19上，当设备被转换成以如下所述方式改换成镀锌时其能被不费力地移动到退回或远程位置。气刀18可以是传统的结构。此外也可以是装有气刀的浮垫形式，如澳大利亚专利630281所述方式。

至今所描述的和图1所描述的热浸镀设备都是传统的。但是依据本发明该设备可以转换成能用不同成分的金属镀液热浸镀带。该转换涉及位于主要镀槽11上方相对浅的第二镀槽的设置和用如图2和3所描述的一对小直径沉辊22替换相对大直径的沉辊17。

第二镀槽21带有一靠在主要镀槽11上缘上的上环形支架23和一伸入主要镀槽11上部的主要槽体24。槽体24足够浅，能装在主要镀槽11内的熔液之上保持足够高度，以使通道13和感应加热器14浸在其中的熔融金属液中。小直径沉辊22在靠在设备主要支架上的端支撑轴28之间可旋转，其完全浸没在第二镀槽内的锌液25中。热锌液最初从安装在主要镀槽11旁边的分离预熔炉抽出。锌预熔炉通常与锌铝合金预熔炉分开。

小直径沉辊22沿着小镀槽的槽底部分24间隔设置，带15进入和离开第二镀槽21内的镀液25中的方向与先前浸入主镀槽时一样。因此带能以相同的带进给机构穿过炉喷嘴16送进到镀液中，其被以绕辊的高架圈形式的送进装置垂直拉离镀液进入气刀18之间。

为了维持锌液25在熔融状态，第二镀槽21装有电阻加热装置。

图4至图6所示的实施例中电阻加热装置是靠近槽的槽体24钢壁外表面的电阻加热器31的形式。如图5和图6描述的，加热器31可以是环绕槽体24平行排列伸长的连到输入输出插口32，33上的电阻加热器。在典型安装中，第二镀槽有大约3.5m3的容积，相当于21吨的锌，要求热容量高达300kw以平衡热量散失，维持锌液在熔融状态。

图7至13所示的实施例中，电阻加热装置包括一排平行排列的装在浸入镀液25内与带运动方向相切穿过镀液25延伸的管63内的加热元件61(图8)。管63主要用于防止加热元件61与熔融锌镀液25接触。

电阻加热装置还包括一保护加热元件61和管63的板81，例如防止第二镀槽21中带未经控制移动引起的损坏。

正如图9，12和13所看到的，加热装置还包括一连到电源(未显示)上的接线盒67和一系列连加热元件61到接线盒67的电缆/插头87。

管63靠近底壁65设置，沿第二镀槽21的侧壁83倾斜。管63分为两组，一组在镀槽21的操作侧壁71内沿开口69延伸，另一组在镀槽21的驱动侧壁73内沿开口69延伸。每个管63从侧壁71，73伸出，穿过镀槽21连到距相反侧壁71，73很近的位置。间隙C(图7)方便镀液25内管63的轴向热膨胀。

每根管63用一紧摩擦配合设置在侧壁开口69内，这样在管63和侧壁71，73之间产生一有效密封。另外，侧壁开口69带锥度，位于开口69处的管63的部件75(图11)也相应一端变细，这样有助于密封，此外每根管63包括一接触侧壁71，73外表面的法兰盘77(图8)，其被焊在该位置更有助于密封。

管63充满MgO颗粒(未显示)，防止加热元件61氧化，其接触熔融金属而熔接在一起，从而形成一熔融金属流动的障碍，以备来自镀液25的锌金属穿入管63的内部。

镀槽21包括位于侧壁71，73上的侧壁覆盖物81(图9，11)。覆盖物85保护管63的末端暴露部分不与第一镀槽11内的锌铝合金接触，防止当镀槽25被移出与移入镀层位置时与设备的其它部分偶然接触引起损坏。

典型安装中，第二镀槽有3.5m³的容积，相当于大约21吨的锌，要求达到300kw的热容量以平衡热量散失，维持锌液在熔融状态。

为了从图1所示用锌铝合金镀带的情况下转换设备成图2所示用锌镀带的情况，必须执行如下步骤：

1.停止在主要镀槽11内用锌铝合金浸镀带15。带被切断，其被切断末端从镀槽取出。

2.移走主要镀槽11上口上方的设备，包括沉辊17和气刀18。

3.从镀槽11中抽出或排空锌铝合金，降低主要镀槽内镀液高度至图2所示高度，移走炉喷嘴16。

4.第二镀槽21放入并支撑在主要镀槽11的上部内，其低端靠近但高于主要镀槽内锌铝合金残留液。

5.小直径沉辊22被安装在第二镀槽内。

6.炉喷嘴16和气擦刀18被放回原操作位置。

7.熔融锌液从锌预熔炉抽入第二镀槽21内。

8.带15穿过镀液到进给辊，用锌热浸镀过程开始。

9.镀槽21的电阻加热装置在热浸镀过程中按要求启动，维持锌镀液在熔融状态。

10.感应加热器14一直运行在降低强度的情况下，维持镀槽11内的锌铝合金成液体状态。

本发明能合理简单快速地将热浸镀设备转换成用不同的金属镀液或合金进行涂镀的设备。因为对不同的涂镀金属使用了不同的镀槽所以没有了两种镀液的交叉混杂。此外，本发明能在减轻费用情况下对现有单一涂镀设备进行转换。

Claims (18)

1.一种在热浸镀设备中镀带的方法，以改变镀带方式，包括以下步骤：

带穿过第一镀槽内的第一镀层金属熔融液，通过带有与镀液相连通的金属流道的感应加热装置的操作将镀液维持在熔融状态，从而生产出用第一镀层金属涂镀的镀带；

停止带的镀层操作；

降低第一镀槽内第一镀层金属熔融液的高度，腾空第一镀槽上部，不中断感应加热装置通道与熔融液的连通；

将相对于第一镀槽而言浅的第二镀槽放入第一镀槽腾空上部，并支撑在其上且不与第一镀层金属熔融液降低后的高度相接触；

在第二镀槽内形成第二镀层金属熔融液；

将带穿过第二镀槽内的第二镀层金属熔融液，生产出镀上第二镀层金属的镀带。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，感应加热装置与第一镀槽内部连接在降低后的熔液高度那一点或下方，从而在用第一和第二镀层金属镀带的整个过程中保持被充有第一熔融金属。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第二镀槽内的第二镀层金属熔融液通过预熔第二镀层金属并将其注入第二镀槽来形成。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过第二镀槽电阻加热装置的操作在其内加热第二镀层金属熔融液使其在浸镀带的过程中维持在熔融状态。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，电阻加热装置包括装在腔室内的一个或多个电阻加热元件，该腔室浸入第二镀层金属熔融液中，防止电热元件与熔融金属相接触。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，电阻加热装置包括装在第二镀槽外部的电阻加热器。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，带子在第二镀槽内热浸镀时通过感应加热装置的操作使降低液面高度后的第一镀层金属液维持在熔融状态。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用第一镀层金属镀层的过程中带子穿绕过第一镀槽内的第一一个或多个沉辊，同样用第二镀层金属镀层过程中带穿绕过第二镀槽内的第二一个或多个沉辊。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，第一一个或多个沉辊在第二镀槽放入第一镀槽上方之前移出第一镀槽。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，第一一个或多个沉辊在降低第一镀层金属熔融液高度之前移出第一镀槽。

11.一连续热浸镀金属带的设备，包括：

盛装第一镀层金属熔融液的第一镀槽；

加热第一镀槽内熔融金属液的第一金属加热装置；

盛装第二镀层金属熔融液的第二镀槽，该第二镀槽相对于第一镀槽浅，可移去地安装在第一镀槽的上部；

可控制加热第二镀槽内金属熔融液的第二金属加热装置；

带进给装置，当第二镀槽移出第一镀槽上方时，从第一镀槽上方送带或退带，使其在第一镀层金属熔融液中浸镀，同样在第二镀槽放于第一镀槽上方时在第二镀槽内送带或退带，使其用第二镀层金属熔融液镀带。

12.如权利要求11所述设备，其特征在于，该设备还包括在熔融液中引导带的沉辊装置。

13.如权利要求12所述设备，其特征在于，沉辊装置包括一个或多个装在第一镀槽内的沉辊，当第二镀槽移出第一镀槽时其在第一镀槽的熔融液里引导带，还包括装在第二个镀槽里的一个或多个沉辊，当第二镀槽位于第一镀槽上部时，其引导镀带于第二镀槽熔融液里。

14.如权利要求13所述设备，其特征在于，位于第二镀槽内的一个或多个沉辊直径比位于第一镀槽内的一个或多个沉辊小。

15.如权利要求11至14中任一项所述设备，其特征在于，第一金属加热装置包括设置于第一镀槽上的电感加热器。

16.如权利要求11至14中任一项所述设备，其特征在于，第二金属加热装置包括电阻加热装置。

17.如权利要求16所述设备，其特征在于，电阻加热装置包括一个或多个的装于腔室内的电阻加热元件，该腔室使用时浸入第二镀层金属熔融液内阻止加热元件与金属熔液接触。

18.如权利要求16所述设备，其特征在于，第二金属加热装置包括环绕第二镀槽的电阻加热器。

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