CN1295373C - 对带状物的表面进行涂层的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及对特别是带状物，例如一种(NE)非铁金属带或者一种钢带的表面进行涂层的方法和装置，这些带状物在通过至少一个装有熔液状涂层材料的容器时涂上了至少一种金属涂层。所要涂层的金属带经过容器中的涂层材料熔池从上向下。为此设有适合的导向装置。容易向下的密封借助于循环运行的永久磁铁来实现。

Description

对带状物的表面进行涂层的方法和装置

技术领域

本发明涉及对特别是带状物例如一种非铁金属带或一种钢带的表面进行涂层的方法，这些带状物在通过至少一个装有熔液涂层材料的容器时涂上至少一种金属涂层。本发明也涉及用于实施此工艺方法的装置。

背景技术

具有Zn合金，Zn-Al合金，Al合金或Al-Si合金的带在涂层部位里已知的耐热涂层(称方法1)按如下所述：将带从一个加热炉里取出，切断空气，送入熔液里并借助于非主动辊轮的不同布置而换向至垂直并保持稳定，参见图1。这适用于热浸涂精制时所有所述的涂层金属/合金。

工艺方法1的缺点是：辊轮和辊轮轴承位于熔液之内，而且所有材料都受到熔液的化学侵蚀作用。熔液内所有装入的部件的使用寿命缩短了。另外需要大量熔液配以相应大的熔液容器，以便安放这些辊轮或整个熔池设备。在热镀锌时通常要200-400t液体锌。由于容量很大就不可能对熔液的温度和合金成分进行快速调节。上面所述参数的较大的变动都不得不将就，而且在一定情况下导致质量下降，这是因为合金技术方面的措施和带的质量在同一个容器里相互影响。

另外一个缺点是：尤其在薄带(＜0.5mm)时为了实现经济的设备能力(大约180m/min)，生产速度不可能得到提高。其原因在于：在处于池内的辊轮和带之间产生了相对运动。若为了避免这个问题而提高拉力，那就有撕裂带的危险，其后果是造成很多废料和较长时间的设备停顿。

热涂锌设备的最大带速的另一方面的限制在于位于锌熔液之上的喷嘴修整系统，见图1。借助于空气或者氮气来调整层厚，其中随着带速的增加最小可得到的涂层厚度就增大。也就是说，在高带速时不可能产生薄的涂层。但正是薄涂层(＜25g/m²，单面在热涂锌的薄板时)对于某些高档次的应用来说是很受欢迎的。

作为进一步开发的，对于由软的非合金钢制成的铁氧体钢带进行热镀精整的工艺方法已知有所谓垂直热镀锌，它已在不同的专利如EP0630421B1和EP 0630420B1和EP 0673444B1中作了介绍。

在这种工艺方法(称方法2)中带从上向下通过一个装满由锌合金和/或铝合金组成的熔液状金属的工作容器，其中在此之前带已进行了一种热处理而且使带进入熔液里是在切断空气下进行的。熔液体积与第一种方法相比大约少2-5t液态锌。而且不存在上面所述的定性的问题，这是因为关于合金技术方面的措施都是在一个位于此流水线旁边的储存容器里进行，而工作容器中带的质量与此无关。

工作容器和位于其下面的炉腔之间的连接是通过一个气密的陶瓷通道实现的，该通道约800mm高，对于带的通过宽度最大仅为20mm。工作容器向下的密封以及避免熔液流向下进入炉腔内这些都是在这通道之下借助于两个布置在通道或者带侧面的感应器而实现的。这个感应器产生了一种移动电磁场，它产生一个指向上的力，该力阻止了熔液向下运动。这种感应系统的工作如一个泵，因而也保证了在通道里对熔液的交换。

方法2的特征在于，至少在一直至熔液池的涂层部位里即使对于薄钢带也可以容易地产生高得多的带速，达到300m/min，因为辊轮都已不在涂覆容器里了。

当带从下向上通过了涂覆单元，例如在热镀锌时达到温度大约460℃之后，可与方法1类似地就在熔池之上按照喷嘴清理修整的方法对金属精制层所希望的厚度进行调定。这与方法1类似地借助于鼓吹压缩空气或氮气来实现。

与方法1类似地，即使在方法2时如果涂层薄，喷嘴清理修整方法也限制了最大可能的带速。当然方法2对于同样也对涂层厚度有影响的镀锌参数如温度、熔液的粘度和合金成分提供了较大的自由度。其原因在于：与方法1相比在相同的涂层厚度时方法2时的带速可以选得更高些。与方法1相比方法2尚未经大批量的检验。至今只是用样机以窄的带进行了试验。这些试验是很成功的。

然而阻止速度提高的原因在于：随后在向上段在第一个转向之前必须使带冷却到300℃以下。若温度高于此，其危险就在于：在冷却塔里在第一个接触辊轮或换向辊轮处产生金属颗粒并在材料上产生不能修复的表面缺陷。

通常借助于多个一个接一个布置的空气冷却段来冷却。但冷却作用和更准确地说冷却速率受介质的限制，而且在应用冷却介质空气时在一个规定的距离上(例如2×15m)不能任意地提高。随着带速的增加或者质量流量的增加必须加长这冷却段距离。但这导致了在热镀精整设备的冷却塔里上换向辊轮的提升。

在按方法1所述的设备里上换向辊轮的高度通常在30-60m之间。对于方法2来说在高带速时必须相应地继续加长冷却段并因而尽可能在80-90m方向上提高冷却塔的高度。这就使建筑物和基础的投资成本更加升高。

因而空运转的不稳定的带段在塔里加长了而且带的运行恶化了，从而可能出现振动并对产品质量产生不利的影响。其它冷却介质应用在向上段里则还存在问题，目前尚未经大规模使用。

按方法2对于电磁密封来说另一个问题在于：作用在液体熔液上的力特别也作用在铁氧体的带上。只有通过附加的费钱的措施才能使带通过密封的感应器的磁性力而实现与通道的不希望的接触。为此必需有附加的稳定线圈和复杂费钱的调节技术。

发明内容

本发明的任务是避免上述方法1和2的缺点并提出一种没有冷却塔的高速热镀精整设备，这种设备综合了最小可能的制造费用，优化的投资成本以及在最好的生产质量时达到高的设备能力。

在一种按照本发明所述类型的方法中解决此项任务的方法是：借助于循环运行的永久磁铁使容器密封。借助于循环运行的永久磁铁对容器的密封比一种电磁的解决方案要可靠和省钱得多，而且旋转所需的能量比电磁密封时要少得多，这在断电时尤其具有优越性。

本发明还提出一种用于实施上述方法的装置，它包括有至少一个涂覆容器用于放置金属带状物用的熔液状涂层材料，在两个反向旋转的转子之间形成了一个间隙，这些转子向下密封住该间隙，所述装置还包括至少一集液箱、一金属泵和一水池，其中，在转子内布置有可旋转的辊轮，在其外表面上固定有永久磁铁。

附图说明

按照一些简图所示实施例对本发明进行说明。所示为：

图1：带的一种传统的涂层方法；

图2：根据技术背景的一种进一步开发的涂层方法；

图3：按本发明的涂层方法以及一种相应设计的高速热镀精整设备在运行中；

图4：按图3所示的起动状态时的设备；

图5：按图3所示的，在运行之后停止时的设备。

具体实施方式

按照图3在炉子内换向之后在切断空气的情况下垂直向下进入一个容器里，由熔液3形成的熔液池就位于这容器内。该溶液池向下方密封住。为此需要一些力，但它们不是电磁方式的，而是借助于环绕运行的永久磁铁而产生的。用永久磁铁使熔液保证密封这本身是已知的。但在现有技术中是用矩形通道来工作。这种通道形式的间距和形状不能改变。

而本发明推荐用两个并排布置的转子5，5′。这些转子是由耐高温和耐熔化的材料制成的管子6，6′，它们最好由陶瓷制成。在这些其直径可以自由选择的管子6，6′内有辊轮转动，在这些辊轮的外表面上设有永久磁铁4。转子5，5′可以朝向熔液或者向带调整。也可以在设备停机时或者设备起动时关闭间隙7。

永久磁铁比借助于线圈或感应器的电磁密封要成本低得多，而且用于旋转所需的能量比电磁密封时少得多，这尤其在停电时具有优越性。

另外，用永久磁铁相对于电磁的工作方式来说可以产生更大的磁场强度。这种高的磁场强度和由此得出的较大的力对于用于调整在钢带上所希望的涂层厚度的修正工序是必要的。这在以前已知的方法中必须借助于附加的清理修整喷嘴来进行。

在磁性密封和清理修整之内的附加措施在按本发明的方法中不必再实行，这是因为带1穿过密封单元的最窄的通道的部位仅为很少几个毫米。另外带1可以比以前所知的方法时张紧得更短，这是因为直接在密封单元之下就可以使带1在一个水池9里立即冷却并换向。在本发明中张紧长度最好仅为5000mm左右，在方法1时该长度大8-10倍左右，而在方法2时更大。

按本发明的方法的另一个优点是：熔液金属，最好是锌熔液在涂覆部位里的表面处在一种保护气体气氛之中，这种保护气由氮气/氢气混合物构成，而且不会产生液态锌的有干扰作用的氧化。在以前所知的方法1和2中这样实施时要附加很多费用。另外在这些方法中也必须使锌池表面对于某些手工作业来说可以够得到。在本发明中就不需要为了去除氧化颗粒而设有通向熔池表面的通道空间。

在图3所示的实施例中用于对一种非铁金属带，或一种钢带1进行热镀精整的设备处于一种连续运行的状态。送入的并要精制的带1在炉子2里通过一个张紧辊轮17，然后经闸门18，该闸门18将在热镀精整设备内部的保护空气与具有氧气的环境空气隔开。

在紧接着的用于镀锌的室14内通过导向辊轮13使带1转向至垂直指向涂层区域。进入涂层区域19时带1在垂直方向上从上向下通过了在转子5，5′之间的间隙7里所保持的熔液池，并因此获得所希望的镀层。

该熔液池在一个位于间隔开的转子5，5′之间所形成的间隙里在下端部当带运行通过时借助于磁场的磁性力或者旋转的永久磁铁4的移动磁场的力而阻止向下。转子5，5′位于包围住它们的管子6，6′之内在向外通过一个通道状外壳所包围起来的涂层区域19里，这区域安放了转子5，5′，间距可以变化。包围住它们的管子6，6′则耐高温和耐熔化的，尤其是非磁性材料，最好是陶瓷制成。

永久磁铁4在这些管子6，6′内旋转。用于涂覆所需要的和当前要补充的熔液从一个集液箱8借助于一个金属泵可调节数量地运送至转子5，5′之间的间隙7里去，在集液箱8里可以对溶液进行调节。在里面进行了涂层的带1在下端通过间隙7并接着通过一个用于在空气中稳定的装置15，接着通过一个用于水冷却的装置16。

在经过水池9和张紧轮20之后就从设备里拉出作进一步使用或处理。

另外的图4和5都表示了按发明的方法。

a)在一种起动状态，和

b)运行之后的停机。

a)起动状态：

-带停止

-转子转动

-关闭转子之间的间隙

-输入熔液

-关闭炉腔。

b)运行之后的停机

-熔液返回

-转子转动

-间隙关闭

-炉腔开启。

Claims (14)

1.对带状物的表面进行涂层的方法，这些带状物在通过至少一个装有熔液状涂层材料的容器时涂上至少一种金属的涂层，其中将涂层材料由一个集液箱(8)引入一个在两个反向旋转的转子(5，5′)之间的间隙(7)里并使带(1)从上向下穿过熔液(3)和穿过转子(5，5′)之间，其特征在于，间隙(7)在其最窄处借助于循环运行的永久磁铁(4)而实现密封，在转子(5，5′)内布置了可旋转的辊轮，在这些辊轮的外表面上设有永久磁铁(4)。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，转子(5，5′)由耐高温的和耐熔化的材料构成。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，转子(5，5′)由非磁性材料构成。

4.按权利要求2或3所述的方法，其特征在于，转子(5，5′)是由陶瓷制成的管子(6，6′)。

5.按权利要求1-3中之一所述的方法，其特征在于，借助于一个金属泵(12)流量可调节地从集液箱(8)里将熔液(3)输送至间隙(7)里。

6.按权利要求1-3中之一所述的方法，其特征在于，借助于循环运行的永久磁铁(4)同时就进行了在带(1)上所希望的涂层厚度的调整。

7.按权利要求1-3中之一所述的方法，其特征在于，带(1)在预热炉(2)里经换向之后在切断空气的情况下垂直向下穿过熔液(3)。

8.按权利要求7所述的方法，其特征在于，带(1)在预热炉(2)里经换向之后在保护气体氛围中垂直向下穿过熔液(3)。

9.按权利要求1-3中之一所述的方法，其特征在于，直接就在容器的密封件或熔液(3)之下或者转子(5，5′)之下使涂覆过的带(1)进行在空气中的稳定和/或水冷却。

10.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述带状物是一非铁金属带或钢带。

11.用于实施上述权利要求之一所述的方法的装置，它包括有至少一个涂覆容器用于放置金属带状物用的熔液状涂层材料，在两个反向旋转的转子(5，5′)之间形成了一个间隙(7)，这些转子向下密封住该间隙(7)，所述装置还包括至少一集液箱(8)、一金属泵(12)和一水池(9)，其特征在于，在转子(5，5′)内布置有可旋转的辊轮，在所述辊轮的外表面上固定有永久磁铁(4)，装有熔液(3)的容器由转子(5，5′)之间的上部中间腔构成。

12.按权利要求11所述的装置，其特征在于，转子(5，5′)在维持一种保护气体氛围下由一个外壳围住。

13.按权利要求11或12所述的装置，其特征在于，转子外壳与一个用于将带(1)从上面输送至用于镀锌的室(14)、以及与一个熔液用集液箱(8)和在涂层区域(19)之下与所述水池(9)相连接。

14.按权利要求13所述的装置，其特征在于，在涂层区域(19)之下设有用于对带(1)进行在空气中稳定的装置(15)和/或进行水冷却的装置(16)。

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