PL212670B1 - Sposób i urzadzenie do zanurzeniowego powlekania pasma metalu - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób zanurzeniowego powlekania pasma metalu, zwłaszcza stalowej taśmy, w którym pasmo metalu prowadzi się co najmniej na jego odcinku pionowo z zadaną prędkością transportu przez zbiornik, w którym umieszczony jest stopiony metal powłoki. Ponadto wynalazek dotyczy urządzenia do zanurzeniowego powlekania pasma metalu.

Klasyczne instalacje do zanurzeniowej metalizacji taśm metalowych mają część wymagającą intensywnej konserwacji, mianowicie zbiornik do powlekania ze znajdującym się w nim wyposażeniem. Powierzchnie powlekanych taśm metalowych trzeba przed nałożeniem powłoki oczyścić z resztek tlenków i aktywować celem połączenia z metalem powłoki. Z tego powodu powierzchnie taśm obrabia się przed nakładaniem powłoki w procesach cieplnych w atmosferze redukującej. Ponieważ warstwy tlenków usuwa się najpierw chemicznie lub erozyjnie, redukujący proces cieplny powoduje takie uaktywnienie powierzchni, że po procesie cieplnym są one metalicznie czyste.

Wraz z uaktywnieniem powierzchni taśm wzrasta jednak ich powinowactwo w odniesieniu do tlenu z otaczającego powietrza. Aby tlen z powietrza nie mógł przed procesem powlekania ponownie dotrzeć do powierzchni taśm, wprowadza się je korytem zanurzeniowym od góry do kąpieli zanurzeniowej. Ponieważ metal powłoki jest w formie płynnej, zaś do regulacji grubości powłoki chciałoby się wykorzystać grawitację w połączeniu z urządzeniami wydmuchowymi, jednak w kolejnych procesach nie można dotknąć taśmy aż do całkowitego zakrzepnięcia metalu powłoki, taśmę trzeba przestawić w zbiorniku do powlekania na kierunek pionowy. Realizuje się to za pomocą rolki, która porusza się w pł ynnym metalu. Pł ynny metal powł oki sprawia, ż e rolka ta podlega silnemu zuż yciu i stanowi przyczynę przestojów, a co za tym idzie, przerw w produkcji.

Żądane niewielkie grubości nakładania metalu powłoki, które mogą się mieścić w zakresie mikrometrów, prowadzą do stawiania wysokich wymagań co do jakości powierzchni taśmy. Oznacza to, że także powierzchnie rolek prowadzących taśmę muszą być wysokiej jakości. Wady tych powierzchni powodują w ogólności uszkodzenia powierzchni taśmy. Stanowi to kolejną przyczynę częstych przestojów instalacji.

Aby uniknąć problemów, związanych z rolkami poruszającymi się w płynnym metalu powłoki, zaproponowano użycie otwartego od dołu zbiornika do powlekania, który w swej dolnej części ma kanał prowadzący do pionowego prowadzenia taśmy w górę i do uszczelnienia zamknięcia elektromagnetycznego. Chodzi przy tym o induktory elektromagnetyczne, które pracują z wykorzystaniem cofających, tłoczących względnie zwężających elektromagnetycznych pól zmiennych względnie wędrujących, które uszczelniają zbiornik do powlekania od dołu.

Rozwiązanie takie jest znane przykładowo z dokumentu EP 0 673 444 B1. Elektromagnetyczne zamknięcie do uszczelnienia od dołu zbiornika do powlekania zastosowane jest także w rozwiązaniu według opisów WO 96/03533 względnie JP 5086446.

Z opisu DE 42 08 578 A1 znana jest również instalacja do powlekania zanurzeniowego, zaopatrzona w zamknięcie elektromagnetyczne. W odniesieniu do sterowanego niezależnie od szybkości przechodzenia pasma metalu czasu jego przebywania w metalu powłoki przewidziano tutaj, że podczas przechodzenia pasma metalu płynny metal powłoki jest utrzymywany w ruchu, skierowanym do powierzchni pasma metalu i przetłaczany bez dostępu powietrza.

We wszystkich wymienionych rozwiązaniach zakłada się przy tym, że w zasadzie wymagane jest utrzymywanie zadanego poziomu metalu powłoki w zbiorniku do powlekania. Z reguły prędkość przechodzenia pasma metalu przez kąpiel do powlekania jest uważana za istotny parametr, oddziałujący na rodzaj i jakość powłoki zanurzeniowej. Pomijając rozwiązanie, ujawnione w opisie DE 42 08 578 A1, nie ma przy tym najczęściej możliwości aktywnego oddziaływania na proces powlekania zanurzeniowego. Oznacza to, że czas przebywania pasma metalu w czynniku powlekającym w znanych sposobach powlekania ulega najczęściej dynamicznej zmianie w zależności od prędkości przechodzenia pasma metalu przez zbiornik do powlekania, ponieważ redukcja poziomu kąpieli do powlekania wskutek wydatku metalu powłoki na paśmie metalu może zachodzić jedynie z wyjątkowo dużą bezwładnością. Poziom kąpieli do powlekania nie może być zatem wykorzystywany jako czynnik dynamiczny do regulacji cech jakościowych.

Sposoby powlekania taśmy nośnej silikonem, przeznaczone do ogniw słonecznych lub zastosowań półprzewodnikowych, są znane z dokumentów US 4,577,588 i US 4,762,687.

PL 212 670 B1

Sposoby powlekania zanurzeniowego i przypisane im urządzenia, w których zastosowane jest elektromagnetyczne zamknięcie w obszarze dna zbiornika do powlekania, są ponadto znane z dokumentów EP 0 803 586 A1, US 5,665,437 i DE 101 60 949 A1.

Celem wynalazku jest zaproponowanie sposobu i przypisanego mu urządzenia do zanurzeniowego powlekania pasma metalu, za pomocą których można skutecznie oddziaływać na parametry powlekania zanurzeniowego, bez konieczności zmiany prędkości przechodzenia pasma metalu przez stopiony metal powłoki.

Rozwiązanie tego zadania według wynalazku w odniesieniu do sposobu charakteryzuje się tym, że prędkość transportu pasma metalu przez zbiornik utrzymuje się w dużej mierze na stałym poziomie, zaś czas przebywania pasma metalu w stopionym metalu powłoki zadaje się poprzez sterowanie lub regulację wysokości poziomu stopionego metalu powłoki w zbiorniku, przy czym pasmo metalu prowadzi się wyłącznie pionowo przez stopiony metal powłoki i przez znajdujący się przed zbiornikiem kanał prowadzący, zaś celem utrzymania metalu powłoki w zbiorniku wytwarza się w obszarze kanału prowadzącego pole elektromagnetyczne za pomocą co najmniej dwóch, umieszczonych z obu stron pasma metalu induktorów.

Istota wynalazku zawiera się wobec powyższego w tym, że do celowego oddziaływania na parametry, które mają wpływ na jakość procesu powlekania zanurzeniowego, wykorzystuje się wysokość poziomu stopionego metalu powłoki w zbiorniku. Ten sposób postępowania pozwala oddziaływać na jakość powłoki, bez konieczności zmiany prędkości transportu pasma metalu przez urządzenie do powlekania.

Stosuje się przy tym znaną metodę CVGL (Continuous Vertical Galvanising Line) z elektromagnetycznym zamknięciem dna.

Urządzenie do zanurzeniowego powlekania pasma metalu, zwłaszcza stalowej taśmy, w którym pasmo metalu jest prowadzone co najmniej na jego odcinku pionowo przez zbiornik, w którym umieszczony jest stopiony metal powłoki, charakteryzuje się zespołem do sterowania lub regulacji wysokości poziomu stopionego metalu powłoki w zbiorniku w zależności od zadanego czasu przebywania pasma metalu w stopionym metalu powłoki, przy czym zespół zawiera element pomiarowy do pomiaru wysokości poziomu stopionego metalu powłoki w zbiorniku i elementy do oddziaływania na wysokość poziomu, połączone z urządzeniem sterującym lub regulacyjnym, zaś urządzenie zawiera umieszczony przed zbiornikiem kanał prowadzący oraz co najmniej dwa, umieszczone z obu stron pasma metalu w obszarze kanału prowadzącego induktory do wytwarzania pola elektromagnetycznego celem utrzymania metalu powłoki w zbiorniku.

Ponadto elementy do oddziaływania na wysokość poziomu stopionego metalu powłoki stanowią korzystnie odpływ do spuszczania stopionego metalu powłoki ze zbiornika do zbiornika gromadzącego oraz pompa do tłoczenia stopionego metalu powłoki ze zbiornika gromadzącego do zbiornika. Zbiornik gromadzący jest przy tym korzystnie umieszczony pod zbiornikiem.

Ze względu na jak najbardziej skuteczne i szybkie oddziaływanie na poziom stopionego metalu powłoki w zbiorniku korzystne okazało się rozwiązanie, w którym pojemność zbiornika jest kilkukrotnie mniejsza niż pojemność zbiornika gromadzącego w szczególności przewidziano, że pojemność zbiornika wynosi od 5 do 20% pojemności zbiornika gromadzącego.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pojedyncza figura przedstawia schemat urządzenia do powlekania zanurzeniowego z prowadzonym przezeń pasmem metalu.

Urządzenie ma zbiornik 3, napełniony płynnym metalem 2 powłoki. Metal ten może stanowić przykładowo cynk lub aluminium. Powlekane pasmo 1 metalu w postaci stalowej taśmy przechodzi przez zbiornik 3 w kierunku transportu R pionowo do góry z zadaną prędkością transportu v, utrzymywaną w trakcie procesu na stałym poziomie.

W tym miejscu należy zauważyć, że pasmo 1 metalu może również przechodzić przez zbiornik 3 z góry do dołu.

W celu przechodzenia pasma 1 metalu przez zbiornik 3 jest on otwarty w obszarze dna; znajduje się tutaj kanał prowadzący 4. Aby płynny metal 2 powłoki nie mógł spływać na dół przez kanał prowadzący 4, z obu stron pasma 1 metalu znajdują się dwa induktory elektromagnetyczne 5, które wytwarzają pole magnetyczne, wywołujące w płynnym metalu 2 powłoki siły wyporu, które przeciwdziałają sile ciężkości metalu 2 powłoki, uszczelniając tym samym kanał prowadzący 4 od dołu.

W przypadku induktorów 5 chodzi o dwa, umieszczone naprzeciw siebie induktory pola zmiennego lub wędrującego, które pracują w zakresie częstotliwości od 2 Hz do 10 kHz i wytwarzają

PL 212 670 B1 poprzeczne pole elektromagnetyczne prostopadle do kierunku transportu R. Korzystny zakres częstotliwości dla układów jednofazowych (induktory pola zmiennego) leży pomiędzy 2 kHz i 10 kHz, zaś dla układów wielofazowych (na przykład induktory pola wędrującego) pomiędzy 2 Hz i 2 kHz.

W zaproponowanym urządzeniu do powlekania zanurzeniowego za pomocą odpowiednich środków oddziałuje się aktywnie na wysokość h poziomu stopionego metalu 2 powłoki w zbiorniku 3, wykorzystując go celowo do oddziaływania na parametry procesu, a co z tym idzie, na jakość powłoki.

Do tego celu służy zespół 6 do sterowania lub regulacji wysokości h poziomu, przy czym na figurze widać, że wysokość h poziomu może zmieniać się w szerokich granicach pomiędzy poziomem minimalnym o wysokości hmin i poziomem maksymalnym o wysokości hm_ax.

Z aktualnej wysokości h poziomu w zbiorniku 3 oraz prędkości transportu v pasma metalu otrzymuje się czas przebywania t pasma 1 metalu w metalu 2 powłoki; stąd z kolei otrzymuje się istotne parametry oddziaływania na proces powlekania zanurzeniowego.

Zespół 6 do sterowania lub regulacji wysokości h poziomu składa się przede wszystkim z elementu pomiarowego 7, za pomocą którego można mierzyć aktualną wysokością h poziomu. Wartość zmierzoną przez element pomiarowy 7 kieruje się do urządzenia sterującego lub regulacyjnego 10. Otrzymuje ono także żądaną wartość czasu przebywania t pasma 1 metalu w metalu 2 powłoki. Urządzenie sterujące lub regulacyjne 10 może oddziaływać na elementy 8, 9 do regulacji wysokości h poziomu, mianowicie na element 8 do regulacji wysokości h poziomu w postaci odpływu za pomocą którego płynny metal 2 powłoki można spuszczać ze zbiornika 3, oraz na element 9 do regulacji wysokości h poziomu w postaci pompy o regulowanej liczbie obrotów, za pomocą której metal 2 powłoki można tłoczyć do zbiornika 3. Za pomocą odpowiedniego oddziaływania na dopływ względnie odpływ metalu 2 powłoki do względnie ze zbiornika 3 można utrzymywać żądany względnie wymagany poziom o wysokości h, sterując nim względnie regulując go za pomocą urządzenia sterującego lub regulacyjnego 10.

Szczególnie korzystne jest, leżeli w tym celu pod zbiornikiem 3 umieszczony jest zbiornik gromadzący 11. Jak można zobaczyć w przykładzie wykonania, przewód rurowy łączy odpływ 8 ze zbiornikiem gromadzącym 11. W taki sam sposób przewód rurowy 13, w którym umieszczona jest pompa, umożliwia tłoczenie metalu 2 powłoki ze zbiornikiem gromadzącego 11 do zbiornika 3.

Poziom kąpieli do powlekania jest zatem ustalany względnie regulowany dynamicznie przez odpływ 8 i pompę 9.

Dzięki temu wysokość h poziomu można wykorzystać jako wielkość nastawczą do regulacji jakości powlekanego pasma 1 metalu.

Dzięki celowej zmianie wysokości h poziomu kąpieli do powlekania, poprzez towarzyszącą jej zmianę czasu przebywania t pasma 1 metalu w metalu 2 powłoki ustawia się względnie reguluje - przy stałej prędkości transportu v - cechy jakościowe pasma 1 metalu, który za urządzeniem do powlekania znajduje się w stanie pokrytym powłoką.

Wykaz odnośników:

pasmo metalu (taśma stalowa) metal powłoki zbiornik kanał prowadzący induktor zespół do sterowania lub regulacji wysokości poziomu element pomiarowy do pomiaru wysokości poziomu element do oddziaływania na wysokość poziomu w postaci odpływu element do oddziaływania na wysokość poziomu w postaci pompy urządzenie sterujące lub regulacyjne zbiornik gromadzący przewód rurowy przewód rurowy v prędkość transportu t czas przebywania h wysokość poziomu stopionego metalu powłoki w zbiorniku hmin wysokość poziomu minimalnego hmax wysokość poziomu maksymalnego

R kierunek transportu

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób zanurzeniowego powlekania pasma (1) metalu, zwłaszcza stalowej taśmy, w którym pasmo (1 metalu prowadzi się co najmniej na jego odcinku pionowo z zadaną prędkością transportu (v) przez zbiornik (3), w którym umieszczony jest stopiony metal (2) powłoki, znamienny tym, że prędkość transportu (v) pasma (1) metalu przez zbiornik (3) utrzymuje się w dużej mierze na stałym poziomie, zaś czas przebywania (t) pasma (1) metalu w stopionym metalu (2) powłoki zadaje się poprzez sterowanie lub regulację wysokości (h) poziomu stopionego metalu (2) powłoki w zbiorniku (3), przy czym pasmo (1) metalu prowadzi się wyłącznie pionowo przez stopiony metal (2) powłoki i przez znajdujący się przed zbiornikiem (3) kanał prowadzący (4), zaś celem utrzymania metalu (2) powłoki w zbiorniku (3) wytwarza się w obszarze kanału prowadzącego (4) pole elektromagnetyczne za pomocą co najmniej dwóch, umieszczonych z obu stron pasma (1) metalu induktorów (5).
2. 2. Urządzenie do zanurzeniowego powlekania pasma (1) metalu, zwłaszcza stalowej taśmy, w którym pasmo (1) metalu jest prowadzone co najmniej na jego odcinku pionowo przez zbiornik (3), w którym umieszczony jest stopiony metal (2) powłoki, znamienne tym, że zawiera zespół (6) do sterowania lub regulacji wysokości (h) poziomu stopionego metalu (2) powłoki w zbiorniku (3) w zależności od zadanego czasu przebywania (t) pasma (1) metalu w stopionym metalu (2) powłoki, przy czym zespół (6) zawiera element pomiarowy (7) do pomiaru wysokości (h) poziomu stopionego metalu (2) powłoki w zbiorniku (3) i elementy (8, 9) do oddziaływania na wysokość (h) poziomu, połączone z urządzeniem sterującym lub regulacyjnym (10), zaś urządzenie zawiera umieszczony przed zbiornikiem (3) kanał prowadzący (4) oraz co najmniej dwa, umieszczone z obu stron pasma (1) metalu w obszarze kanału prowadzącego (4) induktory (5) do wytwarzania pola elektromagnetycznego celem utrzymania metalu (2) powłoki w zbiorniku (3).
3. 3. Urządzenie według zastrz. 2, znamienne tym, że elementy (8, 9) do oddziaływania na wysokość (h) poziomu stopionego metalu (2) powłoki stanowią odpływ (8) do spuszczania stopionego metalu (2) powłoki ze zbiornika (3) do zbiornika gromadzącego (11) oraz pompę (9) do tłoczenia stopionego metalu (2) powłoki ze zbiornika gromadzącego (11) do zbiornika (3).
4. 4. Urządzenie według zastrz. 3, znamienne tym, że zbiornik gromadzący (11) jest umieszczony pod zbiornikiem (3).
5. 5. Urządzenie według zastrz. 3 albo 4, znamienne tym, że pojemność zbiornika (3) jest kilkakrotnie mniejsza niż pojemność zbiornika gromadzącego (11).
6. 6. Urządzenie według zastrz. 5, znamienne tym, że pojemność zbiornika (3) wynosi od 5 do 20% pojemności zbiornika gromadzącego (11).