CN1849405A - 用于热浸涂镀金属条的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于热浸涂镀金属条(1)尤其钢带的装置，金属条(1)在该装置中垂直地穿过一个容纳熔融的涂镀金属(2)的容器(3)以及穿过一个前置的导引槽(4)，该装置包括至少两个设置在金属条(1)两侧的、在导引槽(4)范围内的、以产生用于将涂镀金属(2)保留在容器(3)内的电磁场的感应器(5)。为了使涂镀熔池平静，按本发明规定：限定导引槽(4)的壁(6)在垂直于金属条(1)表面法向(N)的方向上的距离(d)在导引槽(4)的高度延伸部分(H)的范围内在导引槽底面(7)和容器(3)底部区域(8)之间不是恒定的。

Description

用于热浸涂镀金属条的装置

本发明涉及一种用于热浸涂镀金属条尤其钢带的装置，金属条在该装置中垂直地导引穿过一个容纳熔融的涂镀金属的容器以及穿过一个前置的导引槽，该装置包括至少两个设置在金属条两侧的、在导引槽范围内的、以产生用于将涂镀金属保留在容器内的电磁场的感应器。

经典的用于金属带的金属热浸涂镀设备具有一个频繁维护的部分，即涂镀容器及位于其内的装备。需要涂镀的金属带的表面必须在涂镀之前清除氧化残留物并且为了与涂镀金属连接而被活化。因此带表面在涂镀之前在热过程中在还原性的气氛下进行处理。因为氧化层事先通过化学或者磨去的方式去除，所以通过还原性的热过程使表面活化，使得表面在热过程之后体现单纯的金属。

随着带表面的活化，提高了该带表面对于周围的氧气的亲合性。为了防止空气中的氧气在涂镀工艺之前又能到达带表面，带在一个浸浴口(Tauchrüssel)中从上方导入到浸浴涂镀熔池中。因为涂镀金属处于液态并且人们想将重力与喷吹装置(“气量计”)一起用于调节涂镀厚度，但是随后的过程使直到涂镀金属完全硬化前不允许带接触，所以带必须在涂镀容器内转向到垂直方向上。这通过一个辊进行，所述辊在液态金属中工作。由于液态的涂镀金属，所述辊遭受严重的磨损并且在生产中造成停车并且从而停工。

通过涂镀金属的所期望的很小的可以在微米范围内变化的涂层(Auflagedicken)厚度，对带表面的质量提出了很高的要求。这意味着，导引带的辊的表面也必须有很高的质量。在这些表面上的干扰一般导致带表面的损伤。这是设备经常停车的另一原因。

为了避免与在液态涂镀金属中工作的辊相关联的问题，已知一些解决方案，它们使用一个向下敞开的涂镀容器，该涂镀容器在其下面的区域内具有一个确定高度的用于向上垂直穿过带的导引槽并且为了密封而使用电磁封闭。在此是电磁的感应器，它们以抑制的、泵吸的或者束缚的电磁的使涂镀容器向下密封的交变场或者移动场工作。

这种解决方案例如由EP 0673444B1已知。用于向下密封涂镀容器的电磁封闭也用于按WO 96/03533或相同的按JP 5086446的解决方案。

对于金属条在导引槽内的位置的精确调节，DE 19535845A1和DE10014867A1中提出了专门的解决方案。按照在那里公开的构思，除了用于产生电磁移动场的线圈之外还设有附加的矫正线圈，它们与一个调节系统连接并且用于在金属带偏离中心位置时又退回到该中心位置。

在上述讨论的解决方案中使用的用于密封导引槽的电磁封闭是一种磁泵，其使涂镀金属保持在涂镀容器内。

这种设备的工业试验结果是，在金属熔池的表面上的干扰图像，也就是熔池表面相对不平静，这可以追溯到由于电磁封闭引起的电磁力。在熔池内的不平静导致热浸涂镀的质量受到负面影响。因此如上所述，从已涂镀的金属条上通过位于涂镀容器上方的“气量计”吹刷过量的液态金属。为了精确调节覆层厚度，平静的金属熔池表面是必不可少的。

但是为了使熔池平静不存在如下方案：显著降低磁场的强度，而不因此危害电磁封闭的密封性。因此由DE 10254307A1已知，为了保证封闭的密封性，根据涂镀熔池内液面高度需要一个确定的最小强度磁场。在此规定，根据在容器内熔融的涂镀金属的液面高度确定由感应器产生的磁场强度的大小。

因此本发明的任务是，提出一种开头所述类型的用于热浸涂镀金属条的装置，通过该装置能够克服上述缺点。即保证在使用电磁封闭时使浸浴熔池保持平静，因此可以提高涂镀的质量。

这个任务通过本发明解决，其特征在于：限定导引槽的壁在垂直于金属条表面的方向上的距离在导引槽的高度延伸部分的范围内在底面和容器底部区域之间不是恒定的。

此后提出，导引槽的有效宽度在其高度延伸部分上改变，其中槽的待观察的高度在槽底面和容器底部之间是重要的。通过设置的导引槽的横截面变化应该在槽的高度延伸部分内产生一个区，在该区内可以使涂镀金属内的流动平静，由此追求的是，熔池表面因此也平静下来。

根据一种第一结构方案规定，限定导引槽的壁的曲线至少局部地设计成漏斗形。漏斗形区段在此可以直接连接在容器底部区域上并且以其较宽侧朝上。在此尤其可以规定，漏斗形区段的高度延伸部分最多为导引槽的高度延伸部分的30％。

一种代替的或者附加的结构方案规定，限定导引槽的壁具有一个收缩部位。又一个代替的或者附加的结构方案可以规定，限定导引槽的壁具有一个扩宽部位。收缩部位或扩宽部位可以在横截面上基本上具有圆区段的形状。

按一种改进方案可以实现另一种使流动平静的方式，其中，在容器和/或在导引槽内设置至少一个导流元件。有利的是，导流元件设计成平面的窄的板片，其纵轴线在垂直于金属条的输送方向的方向上并且垂直于金属条表面法向的方向上延伸。另外，所述至少一个导流元件可以在导引槽内设置在扩宽部位的区域内。

按另一种改进方案可以实现另一种使熔池表面平静的方式，其中，在容器内的涂镀金属的表面的区域内设置至少一个熔池平静板。所述熔池平静板贴靠在熔池表面上或者在熔池上方很小的高度处。熔池平静板的位置在此可以借助于一个促动器在高度上调节。熔池平静板优选由陶瓷材料制成。

通过所提出的措施实现，尽管使用电磁封闭，但是金属熔池的表面还保持相对平静，因此确保热浸涂镀可以达到很高的质量。

在附图中描述本发明的实施例。其中：

图1一个热浸涂镀装置以及一个穿过该热浸涂镀装置导引的金属条的侧视示意剖面图；

图2一种不同于图1的结构方案，其中仅示出了涂镀金属用的容器的底部区域以及向下连接的导引槽；

图3另一种类似于图2的替换结构方案。

在附图中描述的装置具有一个容器3，它被熔液态的涂镀金属2填充。涂镀金属可以例如是锌或铝。需要涂镀的金属条1以一种钢带的形式沿输送方向R垂直向上通过容器3。在此指出，金属条1原则上也可以从上向下通过容器3。

为了使金属条1穿过容器3，容器3在底部区域开口；一个夸大尺寸或宽度的导引槽4位于此处。导引槽有一个高度延伸部分的区域H。在此需要注意，该区域H从容器3的底部区域8一直计算到导引槽4的底面7并且该区域表现为，它为了金属条1的穿行而设有一个开口缝隙。

为了熔液态的涂镀金属2不会通过导引槽4向下流出，在金属条1的两侧有两个电磁的感应器5，它们产生一个磁场，该磁场抵消涂镀金属2的重力并且从而朝下密封导引槽4。

感应器5是两个对置的交变场或移动场感应器，它们在频率范围2Hz至10kHz范围内工作并且建立一个垂直于输送方向R的电磁横向场。对于单相系统(交变场感应器)的优选频率范围为2kHz至10kHz之间，对于多相系统(例如移动场感应器)为2Hz至2kHz之间。

为了在导引槽4的中心平面内稳定金属条1，可以在导引槽4或金属条1的两侧设置没有示出的矫正线圈。这些矫正线圈由调节装置控制，使得感应器5的磁场与矫正线圈的磁场叠加使金属条1总是保持在导引槽4的中心。

借助于矫正线圈可以使感应器5的磁场根据控制的不同情况被加强或削弱(磁场的重叠原理)。通过这种方式可以对金属条1在导引槽4中的位置施加影响。

为了使容器3内的熔池表面平静，规定，限定导引槽4的壁6在垂直于金属条1的表面的方向N上的距离d在位于导引槽底面7和容器3底部区域8之间的导引槽4的高度延伸部分的区域H内不是恒定的。

如图1可知，这在该实施例中以如下方式实现，即一个漏斗形的区段9直接连接在容器3的底部区域8下方，其中漏斗9以其宽面邻接容器3的底部区域8。在漏斗形区段9的高度延伸部分h上，限定导引槽4的壁6的距离d下降到一个数值，该数值在漏斗形区段9下方达到并且然后向下保持恒定。

这种结构方案的选择通过下面的知识得出：在对所述热浸涂镀装置进行工业试验时出现引起平静的熔池表面的状态。但是数据的分析得出，其原因是在涂镀熔池内的液面高度和感应器5的调整的密封功率的相互作用。借助于已经提及的矫正线圈对金属条1在导引槽4内的位置的调节工作另外表明，调节干预在局部加强熔池表面的不平静。在此也涉及多种共同作用的效果的组合。不能仅降低感应器5的功率，因为因此会产生泄漏。感应器功率然而如上所述针对涂镀熔池中的液面高度，液面高度应该尽可能大。然而人们也需要调节金属条1在导引槽4内的位置，这造成局部不平静。因此提出已经解释的导引槽4的几何形状的改变或者下面还详细解释的用于使熔池表面平静的辅助措施。

在图1中描述的导引槽4的具有漏斗形区段9的结构方案是一种措施，这种措施如下进行调整，从导引槽4过来的流在涂镀金属2内进行转向，使得在熔池表面没有熔池沸腾。另外有如下方案，即通过合适的措施使得由感应器5在涂镀金属内引起的流动中的紊流被局部限制到导引槽4的区域。

漏斗形区段9的设置是一种第一重要效果，通过该效果可以使涂镀金属2内的流动在导引槽4的区域内转向。通过漏斗形区段9可以降低在金属熔池的表面上的熔池沸腾，因为通过所建议的几何形状为在导引槽4内向上指向的流动提供了一个用于偏转到容器3的容积内的空间。因此降低或者吸收局部的紊流。

在涂镀金属2的表面的熔池沸腾因此被避免或者降低，它否则会造成“气量计”不能调节到一个至熔池表面的对于涂镀质量合适的距离。

用于流动转向的另一措施是将例如由陶瓷材料制成的熔池平静板贴靠到涂镀熔池的表面15上。熔池平静板16保持在涂镀金属2表面15上或者定位在表面附近。为此使用促动器17，通过这些促动器可以调整水平设置的熔池平静板16的合适高度。因此可以将必要时一直穿流到熔池表面的紊流偏转到水平方向，因此可以避免熔池沸腾。

流动转向的另一种方案在于将导流元件12、12′、12″、13、13′嵌入到液态的涂镀金属2中，它们构成为导引板或者导引翼片。如图1可知，导流元件12、12′、12″构成为窄板，其纵轴线14垂直于图面。它们设置成一个期望的角度并且用于使涂镀金属内的流动偏转到水平方向，因此使熔池沸腾降得最低。导流元件12、12′、12″在此相对靠近金属条1设置。

作为将流动局部限制到导引槽4的区域内的措施可以是一些其它的结构方案，它们在图2和3中描绘。

总体上可以说，感应器5通过其泵效应产生一个主要在导引槽4内的紊流。作为抑制在熔池表面上的沸腾的措施存在如下方案，即通过改变导引槽4的几何形状为已经在导引槽4区域内的紊流偏转提供空间或者通过防护方式防止紊流扩展到容器3内并且因此将紊流限制到导引槽4的区域内。

这已经在显著的范围内通过图1描述的漏斗形区段9实现。在图2中作为替代方案或者补充方案规定，在导引槽4的高度延伸部分H的区域内设置一个收缩部位10，它表现为一种接片或者防护部位并且优选直接设置在容器3的底部区域8下方(尤其是在没有示出的槽凸缘和容器底部之间的区域得到验证)。

如图2可知，边界壁6在收缩部位10的区域内具有圆区段的形式的横截面。因此实现一定的流动平静性。

通过收缩部位10首先防止紊流扩展到容器3内。在这种措施中需要担忧的在导引槽4内的铝贫化不会出现，因为在导引槽4内的涂镀金属2的容积很小并且从涂镀容器经过槽的新鲜涂镀金属的补充通过涂镀金属的正常排出得到保证。另外在这种措施中需要担忧的带接触(在金属条1和收缩部位10之间)的可能性很低，因为在此不再有如在槽区域内的铁磁的吸引力并且金属条1在收缩部位10的两侧之间通过两个被入流的导引板的效应而自动定心是已知的。这种以收缩部位10的形式的防护部位实施方式和形式及其对于金属条1的净宽度对应于在导引槽4和容器3之间的中间区域的流动技术的要求。

在图3中描述了另一种替代的结构方案。在此规定，在导引槽4的高度延伸部分H的区域内设置一个扩宽部位11，也就是感应器5所延伸的高度区域上方(这在按图2的结构方案中也是有利的)。

扩宽部位11在一定的方式中体现为一个在导引槽4和容器3的底部区域8之间的补偿容积。因此实现了，在导引槽中的紊流在到达容器3之前可能已经扩张并且平静下来并且从而不在影响容器3内的流动关系。因此实现了，在导引槽4中的流动不再继续进入到位于其上方的容器3内，而是涂镀金属2又到达导引槽4的被紊流占据的深处。

对于这种结构方案在金属条1的可能的铝贫化或者自动定心方面也是适用的，这已经在上面在图2的关系中描述了。

没有描述的是，一个按图2的收缩部位10可以在朝上的延续部分中连接在扩宽部位11上。

如上述在结合图2中描述的，扩宽部位11的几何结构方案对应于在导引槽4和容器3之间的区域内的流动技术要求。

另一用于将流动局部限制到导引槽4的区域内的措施类似地在图3中描述。在此在扩宽部位11的区域内设置导流元件13和13′，它们从其功能看对应于上面已经描述过的导流元件12、12′、12″。通过在导引槽4的底面7和容器3的底部区域8之间使用导流元件13、13′(以导引接片或导引翼的形式)，又可以使紊流向下转向。导流元件13、13′支持地形成在扩宽部位11区域内的期望的流动关系并且导致降低紊流。

上述措施的实现可以很简单地变换，因为除了金属，陶瓷材料也可以很好地加工和组合。至于在涂镀金属2的腐蚀性环境中的使用，陶瓷材料也是有足够的抵抗力的。

特别有利的是，使用在图1、2和3中描述的措施组合，这种组合在叠加的情况下产生一个在导引槽4和容器3内的总体上低紊流的流动并且因此导致在容器3中的涂镀金属2的表面的良好的平静性。

附图标记列表

1    金属条(钢带)

2    涂镀金属

3    容器

4    导引槽

5    感应器

6    边界壁

7    导引槽的底面

8    容器的底部区域

9    漏斗形区段

10   收缩部位

11   扩宽部位

12、 12′、12″  导流元件

13、 13′  导流元件

14   导流元件的纵轴线

15   涂镀金属的表面

16   熔池平静板

17   促动器

d    限定导引槽的壁的距离

N    金属条的表面的垂直方向

H    导引槽的高度延伸部分的区域

h    漏斗形区段的高度延伸部分

R    输送方向

Claims (13)

1.一种用于热浸涂镀金属条(1)尤其钢带的装置，金属条(1)在该装置中垂直地穿过容纳熔融的涂镀金属(2)的容器(3)以及穿过前置的导引槽(4)，该装置包括至少两个设置在金属条(1)两侧的、在导引槽(4)范围内的、以产生用于将涂镀金属(2)保留在容器(3)内的电磁场的感应器(5)，其特征在于：限定导引槽(4)的壁(6)在垂直于金属条(1)表面的方向(N)上的距离(d)在导引槽(4)的高度延伸部分(H)的范围内在导引槽底面(7)和容器(3)底部区域(8)之间不是恒定的。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于：限定导引槽(4)的壁(6)的曲线至少局部地设计成漏斗形(9)。

3.按权利要求2所述的装置，其特征在于：漏斗形区段(9)直接连接在容器(3)底部区域(8)上并且以其较宽的面朝上。

4.按权利要求2或3所述的装置，其特征在于：漏斗形区段(9)的高度延伸部分(h)最多为导引槽(4)的高度延伸部分(H)的30％。

5.按权利要求1所述的装置，其特征在于：限定导引槽(4)的壁(6)具有收缩部位(10)。

6.按权利要求1所述的装置，其特征在于：限定导引槽(4)的壁(6)具有扩宽部位(11)。

7.按权利要求5或6所述的装置，其特征在于：收缩部位(10)或扩宽部位(11)在横截面上基本上具有圆区段的形状。

8.按权利要求1至7之一所述的装置，其特征在于：在容器(3)和/或在导引槽(4)内设置至少一个导流元件(12、12′、12″、13、13′)。

9.按权利要求8所述的装置，其特征在于：导流元件(12、12′、12″、13、13′)设计成平面的窄的板片，板片的其纵轴线(14)在垂直于金属条(1)的输送方向(R)的方向上并且在垂直于金属条(1)表面法向(N)的方向上延伸。

10.按权利要求8或9所述的装置，其特征在于：所述至少一个导流元件(13、13′)在导引槽(4)内设置在扩宽部位(11)的区域内。

11.按权利要求1至10之一所述的装置，其特征在于：在容器(3)内的涂镀金属(2)的表面(15)的区域内设置至少一个熔池平静板(16)。

12.按权利要求11所述的装置，其特征在于：所述熔池平静板(16)的位置可以借助于促动器(17)在高度方面调节。

13.按权利要求11或12所述的装置，其特征在于：所述熔池平静板(16)由陶瓷材料制成。

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