CN1473205A - 用于对金属带进行浸镀的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对金属带(1)执行连续热浸镀的设备，该设备包括：一箱体(11)，其中容纳有一种液态金属镀液(12)；一用于退卷金属带(1)的导管(13)，该导管(13)的下部(13a)延伸出至少两块内壁板(20；22)，它们位于金属带(1)的两侧，并指向金属镀液(12)的液面，以便于形成至少两个隔室(21；23)，隔室用于容纳金属氧化物颗粒和金属间化合物。导管(13)包括：一固定的上部(30)；一可活动的下部(31)，其通过一可变形元件(32)与上部(30)相互连接在一起；以及一定位装置(35)，定位装置(35)用于相对于金属带(1)对下部(31)进行定位。

Description

用于对金属带进行浸镀的设备

技术领域

[1]本发明涉及一种用于对金属带执行连续热浸镀的设备，其中的金属带尤其是指钢板带。

背景技术

[2]在许多工业应用中，采用了镀覆有保护层的钢板，其保护层的作用例如为了防止钢板腐蚀，通常是用锌层进行镀覆。

[3]很多行业中要用这种类型的钢板来制造各种部件—尤其是外观部件。

[4]为了制得这种类型的钢板，使用了连续浸镀设备，在该设备中，钢带板被浸入到一种由熔融金属组成的镀液中，其中的金属例如为锌，镀液中可含有铝和铁等其它金属，还可能掺有其它添加元素，例如铅、锑等元素。镀液的温度取决于金属的性质，在该金属为锌的情况下，镀液的温度在460℃左右。

[5]在热镀锌的具体情况中，随着钢板带从熔融锌的镀液中通过，就在所述钢板的表面上形成一种Fe-Zn-Al金属合金层，其厚度为几十个纳米。

[6]部件被这样进行镀覆之后，就由锌提供了抗腐蚀能力，锌层的厚度通常是利用空气扫吹的方法进行控制的。是利用上述金属合金的中间层将锌层与钢板结合到一起的。

[7]在钢板带进入到熔融金属的镀液中之前，钢板带先要经过一还原气氛的退火炉，进入该退火炉的目的是为了是对经过冷轧加工、从而产生显著加工硬化的钢板进行再结晶，并对钢板的表面化学状态进行处理，以促进实际进行热浸镀工作时所必须要发生的化学反应。钢板带被加热到650℃到900℃左右，具体温度取决于加工等级，加热时间应能保证再结晶和表面处理工作的完成。然后利用换热器将钢板冷却到与熔融金属镀液相接近的温度上。

[8]在其经过退火炉之后，钢板带穿过一条导管而浸入到熔融金属的镀液中，其中的导管也被称为“钟形斜管”或“喇叭管”，导管中的气氛对钢板具有保护作用。

[9]导管的下端浸入到金属镀液中，以便于在该导管内部利用所述镀液的液面形成一液态密封结构，钢板带在穿过所述导管时会经过该密封结构。

[10]在金属镀液中，通过一滚筒将钢板带折返。钢板带从该金属镀液中浮现出，然后再经过扫吹装置，该装置用于调节涂覆到该钢板带上的液态金属的厚度。

[11]在热镀锌的特定情况中，导管中液态密封结构的液面上通常覆盖着氧化锌和固态浮渣或金属间化合物颗粒，其中的氧化锌来源于该导管内部气体与液封中锌发生的化学反应，而浮渣和颗粒则来自于钢板带的熔解反应。

[12]这些浮渣或其它颗粒在锌液中是过饱和的，它们的密度小于液态锌的密度，并上浮到镀液的表面上—尤其是上浮到液封的液面上。

[13]钢板带经液封表面浸入到镀液中的过程会挟带入污浊的悬浮颗粒。被液封的运动所带入的这些颗粒不能从镀液的容积中去除掉，并显现在钢板被从镀液中拉出的区域上，从而造成外观缺陷，其中，液封的运动取决于钢板带的速度。

[14]因而，镀覆后的钢板带上就带有目视可见的缺陷，在锌扫吹处理过程中，这些缺陷被放大化或被显露出来。

[15]这是因为：异物颗粒在被扫吹气流吹走或驱散之前，先会被气流保持住，因而就会在液态锌上形成厚度较薄的条纹，这些条纹的长度在几毫米到几厘米的范围内。

[16]人们已提出了各种技术方案来致力于从液封的液面上除去锌颗粒和浮渣。

[17]用来避免此类缺陷的第一种方案的措施在于：通过从镀液中泵抽出氧化锌和浮渣，来对液封的液面进行清洁。

[18]但这种泵抽操作只能保证在进行泵吸处的、非常局部的液封表面得以清洁，且其有效性和作用范围非常小，从而并不能保证钢板带所穿越的液封获得完全的清洁。

[19]第二种方案的措施在于：通过在液封处放置一金属薄板或陶瓷板件，来减小钢板带穿入位置处的液封面积，从而使液面上出现的部分颗粒远离钢板带，利用该钢板带来实现液封的自清洁。

[20]但这种设计并不能排开液封表面上出现的所有颗粒，且自清洁作用越大，液封的面积就越小，这将无法适应于工业生产中的工作条件。

[21]另外，在经过给定的工作时间之后，随着板件外侧储积的颗粒变得越来越多，成团的颗粒最终会相互分开，并重新附到钢板带上。

[22]另外，露在液封的液面处的板件还形成了一个易于俘获锌粉末的场所。

[23]另一种技术方案的措施在于：在导管中为液封表面添置一构架，并使其环绕着钢板带。

[24]这种设计不可能消除由于钢板带连续运行而夹带上氧化锌、浮渣所导致的所有缺陷。

[25]原因在于：液封处的锌蒸气将凝结到构架的壁面上，在扰动极为轻微的情况下，这种现象是由浸入钢板上热分布不均匀性的变动而造成的，此时，构架的壁面就变为脏污的了，因而就变为了蓄留异物的区域。

[26]因而，这种技术方案只能在几个小时—至多几天内是有效的，之后构架自身就变为了另一个产生缺陷的根源。

[27]这样，这种技术方案只能部分地处理液封，这将使其不可能实现非常低的缺陷密度，从而不能满足客户希望表面上没有目视可见缺陷的要求。

[28]现有技术中还存在这样的技术方案：其通过向熔融金属的镀液中补料来对液封进行清洁。

[29]通过在靠近钢板带浸入区的位置处将泵出的液态锌补充到镀液中来完成补料作业。

[30]但该技术方案在实施时存在着很大的困难。

[31]原因在于：这将需要非常高的泵送率才能实现溢流的效果，且被喷射到液封处的泵出锌液中也含有锌槽中产生的浮渣。

[32]另外，用于补充锌液的管道在浸入到镀液中之前，可能会刮擦到钢板带，因而，其自身也称为了缺陷源，其中的缺陷是由液封上方冷凝的锌蒸气聚积而造成的。

[33]另一种已知的方法基于在液封处补充锌液的措施，在该方法中，利用一不锈钢箱来完成补料，该不锈钢箱包围着钢板带，并从液封的液面上浮现出来。一个泵吸取被溢流带入、从而形成的颗粒，并将这些颗粒输送到镀液的容积中。

[34]这种方法也需要很高的泵送率，以此来保持恒久的溢流效果，直到在镀液容积中位于底部滚筒上方的、包围着钢板的箱体不再能达到气密为止。

发明内容

[35]本发明的目的是提供一种用于对金属带执行连续热浸镀的设备，该设备能克服上文提到的缺陷，并能使缺陷的密度达到非常低的程度，从而满足顾客希望部件表面上没有目视可见缺陷的要求。

[36]为此目的，本发明的技术主题也是一种用于对金属带执行连续热浸镀的设备，这种类型的设备包括：

[37]-一箱体，其中容纳有一种液态金属镀液；

[38]-一导管，金属带在保护性气氛中穿过该导管，导管的下端浸入到液态金属镀液中，从而在该导管内部、利用所述镀液液面形成一液态金属密封结构；

[39]-一滚筒，其设置在镀液中，用于使金属带返向；以及

[40]-扫吹装置，用于对离开金属镀液后的已镀覆金属带进行扫吹，

[41]该设备的特征在于：导管在其下部至少延伸出两块内壁板，它们分别位于金属带的两侧，并在所述导管中指向金属镀液的表面，以便于形成至少两个隔室，用于容纳金属氧化物颗粒和金属间化合物颗粒；特征还在于：导管具有一固定的上部、一可活动的下部、将上部和下部连接在一起的一可变形元件、以及一定位装置，其中的定位装置用于相对于金属带对所述导管的可活动下部进行定位。

[42]根据本发明的其它特征：

[43]-所述可变形元件是由一不锈钢制成的波纹管构成的；

[44]-所述定位装置包括一与导管的可动下部相联接的动作构件，用于使该下部绕一轴线摆动，其中的摆动轴线横贯金属带，并位于波纹管的区域内；

[45]-定位装置包括两个与导管的可动下部相联接的动作构件，用于使该下部绕一轴线摆动、和/或使下部平行于液态金属镀液的表面平动，其中的摆动轴线横贯金属带，并位于波纹管的区域内；

[46]-所述动作构件是由液压缸或气动缸构成的。

附图说明

[47]从下文参照附图所作的例示性详细描述，可对本发明其它的特征和优点有更清楚的认识，在附图中：

[48]图1是一个示意性的侧视图，表示了根据本发明的连续浸镀设备；

[49]图2是一个比例放大的示意图，表示了根据本发明的设备中的导管定位装置的第一种实施方式；

[50]图3和图4中比例放大的示意图表示了本发明设备中导管定位装置的第二实施方式；以及

[51]图5和图6中的示意图表示了本发明设备中的、用于引导钢板带穿入到导管中的装置的两种实施方式。

具体实施方式

[52]在下文中，将针对用于对金属带执行连续热镀锌的设备展开描述。但是，对于任何其它的连续热浸镀工艺，只要在该工艺中会发生表面污疵、且必须要保证清洁的液封，则就适于采用本发明。

[53]首先，钢板带1在离开冷轧机组之后，会在还原性气氛中经过一退火炉(图中未示出)，该退火炉的目的是在钢板带由于受到冷轧而产生显著的加工硬化之后对其进行再结晶，并处理其表面的化学状态，以促进镀锌工作所必需的那些化学反应。

[54]在该退火炉中，钢板带被加热到650℃到900℃之间的温度。

[55]在离开退火炉之后，钢板带1穿过图1所示的镀锌设备，该设备在图中总体上用标号10指代。

[56]该设备10包括一箱体11，其中容纳着一种液锌镀液12，该镀液中包含有铝、铁等化学元素，还可能包含其它的元素，这些元素尤其是铅和锑。

[57]该液锌镀液的温度约为460℃。

[58]在离开退火炉之后，利用热交换器将钢板带1冷却到与液态锌镀液接近的温度上，然后再将其浸入到液锌镀液12中。

[59]在该浸入过程过程中，会在钢板带1的表面上形成一层Fe-Zn-Al金属间合金，并形成一镀锌层，其厚度取决于钢板带1在液锌镀液12中的停留时间。

[60]如图1所示，镀锌设备10包括一导管13，钢板带1穿入到该导管中，该导管中充有能保护钢板的气氛。

[61]该导管也被称为“钟形斜管”或“喇叭管”，在图中所示的实例中，该导管的截面形状为矩形。

[62]导管13的下端13a被浸入到锌镀液12中，从而在该导管13中、由所述镀液12的表面形成了一个液态密封结构14。

[63]这样，钢板带1在浸入到液锌镀槽12中时会经过该液封14的液面。

[64]钢板带1被布置在镀锌液12中的一滚筒15折返，滚筒15通常也被称为底部滚筒。在离开该镀锌液12之后，已镀锌的钢板带1经过扫吹装置16，该装置例如是由多个喷气嘴16a组成的，这些喷气嘴16a指向钢板带1的两侧，用于调节液锌镀层的厚度。

[65]如图1所示，在与钢板带1位于折返滚筒15一侧的那一面相对的一侧，导管13的下端13a延伸出一内壁板20，该壁板延伸向液封14的表面，该壁板与导管13配合而形成了一个液锌溢流隔室21，用于收集浮在液封14表面上的氧化锌颗粒和金属间化合物颗粒。

[66]为此目的，内壁板20上边缘20a所在位置低于液封14的表面，且隔室21中设置了用于保持液位的装置(图中未示出)，以使得所述隔室中液锌的液面高度低于液封14的表面，从而可使液锌从所述液封14的表面自然地流向该隔室21。

[67]另外，导管13的下端13a还延伸出一内壁板22，其与钢板带1的一面相对置，其中，钢板带的该侧面位于与折返滚筒15相反的一侧，该壁板22延伸向液封14的表面，并与导管13配合而形成了一个被封隔的隔室23，其用于储积氧化锌颗粒。

[68]内壁板22的上边缘22a高于液封14的表面。

[69]在此情况下，该隔室23作为接收容器，用于容纳来自于导管倾斜下壁板的氧化锌颗粒，并能存放这些氧化物颗粒，从而可保护钢板带1。

[70]根据一种变型设计形式，内壁板22的上边缘22a也可以位于液封14的表面以下，在此情况下，隔室23就与隔室21一样，也成为了液锌溢流隔室。

[71]为了能使该系统以最佳的方式工作，钢板带1在穿过液锌密封14时必须没有任何可能与两隔室21、23的壁板20、22发生接触。[72]钢板带1沿一直线在两隔室21、23的壁板20和22之间穿行，该直线是由折返滚筒15的直径及其位置确定的。

[73]另外，每改变一次滚筒15的位置，就要对导管13下端13a相对于钢板带1的位置进行一次变更。

[74]为此，导管13分为两个部分：一个固定的上部30、一个可活动的下部31，上部和下部通过一可变形元件32联接到一起，从而可改变导管13上可活动下部31的位置。变形元件32是由波纹管构成的，该波纹管例如是由不锈钢制成的，且导管13的下部31与一装置35相连，该装置用于改变两内壁板20、22相对于钢板带1的定位。

[75]按照图2所示的第一实施例，定位装置35包括一动作构件35a，该动作构件例如是由一个与导管13的下部31相连的液压缸或气动缸构成的，用于使下部31绕一虚拟轴线A摆动，轴线A横贯钢板带1，并位于波纹管32的区域内。

[76]这样，由于动作缸35a推杆的自由端被安装成铰接在可动的下部31上，所以，如图2中的虚线所示，通过使动作缸35a工作，就可以使下部31的倾角随钢板带1的倾角而变化。

[77]按照图3和图4所示的第二实施例，定位装置35包括两个动作构件35a和35b，它们例如是由与导管13的下部31相连的液压或气压缸构成的。

[78]这样，如图3所示，通过使两动作缸35a和35b工作，且如果所述两动作缸推杆的位移行程完全相同，则导管13的可动下部31就会平行于液态金属镀液12的表面平动。在此情况下，可动下部31在移动前后是保持平行的。

[79]另外，通过如图4所示，通过使两动作缸35a、35b工作、且使所述两动作缸推杆的位移行程不同，就可使可动下部31绕一虚拟的轴线摆动，同时还平行于液态金属镀液12的液面发生平动。

[80]这样的设计具有的优点是：在一方面，可独立地调节导管13可动下部31相对于钢板带1的位置；在另一方面，可调节所述可动部分的水平度。这样进行设计还可以平衡进入到两隔室21、23中的液态金属的流动，从而相应地提高设备的有效性。

[81]通过利用摆动和/或平动形式来移动导管13的可动下部31，就可以调节隔室21、23内壁板20、23的位置，从而使钢板带1穿过液锌密封14，且不存在与壁板20、22发生接触的风险，其中的液封14是由所述内壁板20、22限定的。

[82]如图5和图6所示，设备包括用于引导钢板带1进入到导管13中的装置40。

[83]这些引导装置40是由设置在导管13中的一导向滚筒41或42构成的，用于调节钢板带1相对于滚动折返滚筒15行进时所沿的直线，并便于更为容易地控制所述钢板带1在两隔室21、23的壁板20、22之间的穿行。

[84]如图5所示，在所加工的是薄钢板的情况下，导向滚筒41设置在钢板带1的一个表面上，该表面与同滚筒15接触的那一侧相反，而如图6所示，在加工厚钢板1的情况下，导向滚筒42位于钢板带1与驱动滚筒15相接触的那一面上。

[85]在此情况下，导向滚轮42可补偿钢板带1在横向方向上的弯曲，该弯曲是由于钢板带中晶体纤维在退火炉中滚筒上、在厚度方向上的形变梯度而产生的，其中的退火炉位于镀锌槽箱的上游。

[86]本发明适用于任何的金属热浸镀工艺。

Claims (8)

1.用于对一金属带(1)执行连续浸镀的设备，该类型的设备包括：

-一箱体(11)，其中容纳有一种液态金属镀液(12)；

-一导管(13)，所述金属带(1)在保护性气氛中穿过该导管，所述导管(13)的下端(13a)浸入到液态金属镀液(12)中，从而在该导管(13)内部、与所述镀液(12)液面一起形成一液态金属密封结构(14)；

-一滚筒(15)，其设置在金属镀液(12)中，用于对金属带(1)进行折向；以及

-扫吹装置(16)，用于对离开金属镀液(12)后的已镀覆金属带(1)进行扫吹，

其特征在于：所述导管(13)在其下部(13a)至少延伸出两块内壁板(20；22)，它们分别位于金属带(1)的两侧，并在所述导管(13)中指向金属镀液(12)的液面，以便于形成至少两个隔室(21；23)，用于容纳金属氧化物颗粒和金属间化合物颗粒；所述导管(13)具有一固定的上部(30)、一可活动的下部(31)、将所述上部(30)和所述下部(31)连接在一起的一可变形元件(32)、以及一定位装置(35)，其中的定位装置(35)用于相对于金属带(1)对所述导管(13)的可活动下部(31)进行定位。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：所述可变形元件是由一波纹管(32)构成的，波纹管例如是用不锈钢制成的。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述定位装置(35)包括与所述导管(13)的可动下部(31)相联接的一动作构件(35a)，用于使该下部(31)绕一轴线摆动，该摆动轴线横贯钢板带(1)，并位于所述波纹管(32)的区域内。

4.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于：所述定位装置(35)包括两个与所述导管(13)的可动下部(31)相联接的动作构件(35a，35b)，用于使所述下部(31)绕一轴线摆动、和/或使下部平行于液态金属镀液(12)的液面平动，其中的摆动轴线横贯钢板带，并位于所述波纹管(32)的区域内。

5.根据权利要求3或4所述的设备，其特征在于：所述动作构件(35a；35b)是由液压缸或气动缸构成的。

6.根据上述权利要求之一所述的设备，其特征在于：其包括用于在所述导管(13)中引导所述金属带(1)的引导装置(40)。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：所述引导装置(40)是由一导向滚筒(41)构成的，该滚筒(41)设置在钢板带(1)的一个表面上，该表面与所述滚筒(15)接触的表面相反。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于：所述引导装置(40)是由一导向滚筒(42)构成的，该导向滚筒(42)位于钢板带(1)与所述折返滚筒(15)相接触的那一面上。

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