RU2208657C2 - System of coating application to steel strip by dipping - Google Patents
System of coating application to steel strip by dipping Download PDFInfo
- Publication number
- RU2208657C2 RU2208657C2 RU99101048/02A RU99101048A RU2208657C2 RU 2208657 C2 RU2208657 C2 RU 2208657C2 RU 99101048/02 A RU99101048/02 A RU 99101048/02A RU 99101048 A RU99101048 A RU 99101048A RU 2208657 C2 RU2208657 C2 RU 2208657C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- container
- bath
- specified
- electromagnet
- passage
- Prior art date
Links
- 0 CC(C)C(*)C*N Chemical compound CC(C)C(*)C*N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
- C23C2/14—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness
- C23C2/24—Removing excess of molten coatings; Controlling or regulating the coating thickness using magnetic or electric fields
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Coating With Molten Metal (AREA)
Abstract
Description
Данная заявка является частичным продолжением заявки 08/964428 "Hot Dip Coating Employing A Plug of Chilled Coating Metal" (Нанесение расплавленного покрытия с использованием уплотнения из охлажденного металла покрытия), публикация которой включена сюда путем ссылки. This application is a partial continuation of application 08/964428 "Hot Dip Coating Employing A Plug of Chilled Coating Metal", the publication of which is incorporated herein by reference.
Настоящее изобретение касается в общем случае способов нанесения расплавленного покрытия на металлическую ленту, например на стальную ленту, с металлом покрытия, таким как цинк или алюминий, более конкретно, изобретение относится к процессу нанесения покрытия путем погружения в расплавленный материал без необходимости использования одного или нескольких валков (роликов), находящихся под зеркалом (поверхностью) ванны расплавленного металла покрытия. The present invention relates generally to methods for applying a molten coating to a metal strip, for example a steel strip, with a coating metal such as zinc or aluminum, and more particularly, the invention relates to a coating process by immersion in molten material without the need for one or more rolls (rollers) located under the mirror (surface) of the bath of molten coating metal.
Материал (металл) покрытия, такой как цинк или алюминий, наносится на стальную ленту для повышения стойкости к коррозии или окислению. Один из способов нанесения покрытия на стальную ленту заключается в том, что эта стальная лента погружается в ванну расплавленного металла покрытия. Существующие процессы нанесения покрытия путем погружения в ванну расплава являются непрерывными, и для них обычно требуется, в качестве подготовительного этапа, предварительная обработка стальной ленты перед нанесением покрытия. Предварительная обработка улучшает сцепление поверхности стальной ленты с покрытием, и на этапе предварительной обработки может выполняться либо (а) операция предварительного нагрева в контролируемой среде, либо (b) операция флюсования, в которой поверхность ленты предварительно обрабатывается неорганическим флюсом. The coating material (metal), such as zinc or aluminum, is applied to a steel strip to increase resistance to corrosion or oxidation. One way to coat a steel strip is to dip the steel strip into a bath of molten coating metal. Existing coating processes by immersion in a molten bath are continuous, and they usually require, as a preparatory step, pretreatment of the steel strip before coating. The pre-treatment improves the adhesion of the surface of the steel strip to the coating, and at the pre-treatment step, either (a) a pre-heating operation in a controlled environment or (b) a fluxing operation in which the surface of the tape is pre-treated with an inorganic flux can be performed.
Независимо от способа предварительной обработки в традиционном процессе покрытия путем погружения в расплавленный материал используется этап нанесения покрытия, выполняемый в ванне расплавленного материала (металлом) покрытия, в котором находятся один или несколько направляющих валков (роликов), изменяющих направление движения стальной ленты или направляющих иным способом стальную ленту на этапе нанесения расплавленного покрытия. Более конкретно, стальная лента обычно поступает в ванну расплавленного материала покрытия сверху и движется в нисходящем направлении, затем проходит через один или несколько погруженных в расплав направляющих валков, которые изменяют направление движения стальной ленты с нисходящего на восходящее, после чего лента выводится из ванны расплавленного металла покрытия. Regardless of the pre-treatment method in the traditional coating process by immersion in molten material, a coating step is used, performed in a bath of molten coating material (metal), in which there are one or more guide rolls (rollers) that change the direction of movement of the steel strip or otherwise guide steel tape at the stage of applying the molten coating. More specifically, the steel tape usually enters the bath of molten coating material from above and moves in the downward direction, then passes through one or more guide rolls immersed in the melt, which change the direction of movement of the steel tape from downward to upward, after which the tape is removed from the molten metal bath coverings.
При использовании направляющих валков, погруженных в ванну с расплавленным металлом покрытия, возникает целый ряд проблем. Эти проблемы подробно описаны в заявке 08/822782 "Hot Dip Coating Method And Apparatus" (Способ и устройство для нанесения покрытия путем погружения в расплав), и это описание включено сюда путем ссылки. When using guide rolls immersed in a bath with molten coating metal, a number of problems arise. These problems are described in detail in the application 08/822782 "Hot Dip Coating Method And Apparatus", and this description is incorporated herein by reference.
Предлагались определенные способы для отказа от использования погруженных в расплав валков в процессе нанесения расплавленного покрытия. В этих способах стальная лента вводится в расплавленный металл покрытия через удлиненное проходное отверстие (проходной канал) в контейнере, содержащем ванну; это отверстие обычно находится под зеркалом (поверхностью) ванны, и лента направляется через это отверстие и через ванну вверх по прямой линии. Протягивание стальной ленты через ванну по прямой линии вверх позволяет отказаться от использования погруженных в расплав направляющих валков, которые требуются при необходимости изменения направления ленты по мере ее прохождения через ванну. Certain methods have been proposed for avoiding the use of rolls immersed in the melt during the application of the molten coating. In these methods, a steel strip is introduced into the molten coating metal through an elongated passage opening (passage channel) in a container containing a bath; this hole is usually located under the mirror (surface) of the bath, and the tape is guided through this hole and through the bath up in a straight line. Pulling the steel strip through the bath in a straight line upwards eliminates the use of guide rolls immersed in the melt, which are required if necessary to change the direction of the tape as it passes through the bath.
Удлиненное проходное отверстие для ленты (отверстие для прохода ленты) обычно находится внизу контейнера, содержащего ванну, и чтобы предотвратить выход расплавленного металла ванны из этого проходного отверстия, используются различные методы. An elongated ribbon bore (a ribbon bore) is typically located at the bottom of the container containing the bath, and various methods are used to prevent molten metal from the bath from escaping from this bore.
В некоторых случаях используются герметизирующие уплотнения проходного отверстия. Эти герметизирующие уплотнения контактируют с боковыми поверхностями и краями ленты, когда лента проходит вверх через отверстие, что приводит к износу или нарушению уплотнения, а это, в свою очередь, приводит к утечке расплавленного металла через отверстие. К другим проблемами, связанным с герметизирующими уплотнениями, относятся застывание и большие градиенты температуры в ванне расплавленного металла покрытия, а также проблемы качества покрытия ленты, включая неравномерность толщины покрытия ленты. In some cases, sealing openings are used. These sealing seals come into contact with the side surfaces and edges of the tape when the tape passes up through the hole, which leads to wear or seal failure, and this, in turn, leads to leakage of molten metal through the hole. Other problems associated with sealing seals include solidification and large temperature gradients in the bath of molten coating metal, as well as problems with the quality of the coating of the tape, including uneven thickness of the coating of the tape.
В других случаях используются электромагнитные устройства, которые располагаются рядом с проходным отверстием и создают магнитные силы, позволяющие удерживать расплавленный металл ванны на некотором расстоянии от проходного отверстия. Эти устройства могут предотвращать выход из ванны основной массы расплавленного металла (удержание массы), но они все же допускают некоторую утечку или просачивание расплавленного металла ванны через проходное отверстие для ленты, особенно на боковых поверхностях и торцах удлиненного отверстия контейнера. Утечка подобного рода может оказаться серьезной проблемой. In other cases, electromagnetic devices are used that are located next to the passage opening and create magnetic forces that allow the molten metal of the bath to be held at a certain distance from the passage hole. These devices can prevent the molten metal bulk from leaving the bath (mass retention), but they still allow some leakage or seepage of molten bath metal through the duct passage, especially on the side surfaces and ends of the elongated container opening. A leak of this kind can be a serious problem.
Настоящее изобретение предназначено для системы для нанесения покрытия путем погружения в расплав, где обеспечиваются все преимущества, связанные с отказом от использования погруженных в расплав валков (роликов); кроме того, это изобретение не только обеспечивает удержание массы расплавленного металла покрытия, но также существенно снижает утечку или просачивание расплавленного металла покрытия через отверстие для прохода ленты. Под утечкой, снижаемой системой настоящего изобретения, понимается утечка, которая допускается электромагнитными устройствами, описанными в предыдущем абзаце. Система согласно настоящему изобретению включает одно или несколько дополнительных средств, которые описываются ниже. The present invention is intended for a system for coating by immersion in the melt, which provides all the advantages associated with the rejection of the use of immersed in the melt rolls (rollers); in addition, this invention not only provides retention of the mass of molten metal coating, but also significantly reduces the leakage or seepage of molten metal coating through the hole for the passage of the tape. By leakage reduced by the system of the present invention is meant leakage that is allowed by the electromagnetic devices described in the previous paragraph. The system according to the present invention includes one or more additional means, which are described below.
Контейнер, содержащий ванну расплавленного металла покрытия, имеет форму желоба с боковыми стенками, которые сходятся вниз к отверстию для прохода ленты, находящемуся в основании (дне) этого контейнера. Соответствующий электромагнит имеет две обращенные друг к другу поверхности полюсов, каждая из которых находится рядом с соответствующей смежной боковой стенкой контейнера и имеет практически такие же контуры (профиль), как и смежная стенка. Это увеличивает плотность электромагнитного потока, создаваемого электромагнитом внизу контейнера, что в свою очередь увеличивает направленную вверх магнитную силу, которая "отталкивает" нижнюю часть ванны расплавленного металла покрытия от проходного отверстия дна контейнера. The container containing the molten metal bath of the coating has the form of a chute with side walls that converge down to the opening for the passage of the tape located in the base (bottom) of this container. The corresponding electromagnet has two pole surfaces facing each other, each of which is located next to the corresponding adjacent side wall of the container and has almost the same contours (profile) as the adjacent wall. This increases the density of the electromagnetic flux generated by the electromagnet at the bottom of the container, which in turn increases the upward magnetic force, which “repels” the lower part of the molten metal bath coating from the passage opening of the bottom of the container.
Действие электромагнита приводит в движение (возбуждает) материал ванны, и это создает проблему утечки. Согласно настоящему изобретению представлено устройство для механического демпфирования ("успокоения") движения материала ванны, вызываемого действием электромагнита. Это демпфирующее устройство выполнено в форме нескольких горизонтально расположенных и вертикально разнесенных пар плоских элементов, между которыми находится щель, через которую проходит стальная лента. The action of the electromagnet drives (excites) the bath material, and this creates a leakage problem. According to the present invention, there is provided a device for mechanically damping ("calming") the movement of bath material caused by the action of an electromagnet. This damping device is made in the form of several horizontally arranged and vertically spaced pairs of flat elements, between which there is a gap through which the steel strip passes.
Плоские элементы, определенные в предыдущем абзаце, выполнены из ферромагнитного материала, и они определяют путь (контур) с низким магнитным сопротивлением для движения магнитного потока в зазоре между обращенными друг к другу поверхностями полюсов. Указанные плоские элементы уменьшают величину эффективного зазора между обращенными друг к другу поверхностями полюсов электромагнита, увеличивая тем самым плотность магнитного потока в зазоре, что, в свою очередь, увеличивает направленную вверх магнитную силу в проходном отверстии дна контейнера. Уменьшающие эффективный зазор плоские ферромагнитные элементы могут использоваться независимо от демпфирующего устройства, описанного в предыдущем абзаце. The flat elements defined in the previous paragraph are made of ferromagnetic material, and they define a path (contour) with low magnetic resistance for the magnetic flux in the gap between the pole surfaces facing each other. These flat elements reduce the effective gap between the facing surfaces of the poles of the electromagnet, thereby increasing the magnetic flux density in the gap, which, in turn, increases the upward magnetic force in the passage opening of the bottom of the container. The effective clearance-reducing planar ferromagnetic elements can be used independently of the damping device described in the previous paragraph.
Имеются направляющие элементы, которые удерживают стальную ленту по центру внутри контейнера. Эти направляющие элементы противодействуют тому, чтобы лента притягивалась к одной из обращенных друг к другу поверхностей полюсов электромагнита, и препятствуют нежелательным колебаниям из стороны в сторону (боковым смещениям) стальной ленты, которым подвергалась бы иначе эта лента. There are guide elements that hold the steel strip centered inside the container. These guiding elements prevent the tape from being attracted to one of the surfaces of the poles of the electromagnet facing each other, and prevent unwanted side-to-side vibrations (lateral displacements) of the steel tape to which this tape would otherwise be subjected.
Имеется проводник электрического тока, имеющий два конца (вывода), каждый из которых находится в непосредственном контакте с ванной расплава внизу этой ванны, и каждый вывод находится в сборнике (углублении) на соответствующей торцевой стороне канала для прохода ленты. Через проводник проходит либо (а) постоянный ток от внешнего источника (когда питание на электромагнит подается от источника постоянного тока), либо (b) вихревые токи, которые индуцируются магнитным потоком от электромагнита (когда питание на электромагнит подается от источника изменяющегося во времени тока). Описанный выше электрический ток проходит между концами проводника тока внизу ванны расплавленного металла покрытия. Этот электрический ток взаимодействует с магнитным потоком от электромагнита внизу ванны, создавая магнитную силу, которая отталкивает нижнюю часть расплава ванны от отверстия внизу контейнера. Использование электрического проводника концентрирует прохождение электрического тока в нужных местах внизу ванны и существенно повышает эффективность направленной верх магнитной силы по сравнению с магнитной силой, возникающей при отсутствии электрического проводника. There is an electric current conductor having two ends (leads), each of which is in direct contact with the molten bath at the bottom of this bath, and each lead is in a collector (recess) on the corresponding end side of the channel for the passage of the tape. Through the conductor, either (a) direct current from an external source (when power is supplied to the electromagnet from a direct current source) or (b) eddy currents that are induced by magnetic flux from an electromagnet (when power is supplied to the electromagnet from a time-varying current source) . The electric current described above passes between the ends of the current conductor at the bottom of the molten bath metal coating. This electric current interacts with the magnetic flux from the electromagnet at the bottom of the bath, creating a magnetic force that repels the lower part of the bath melt from the hole at the bottom of the container. The use of an electric conductor concentrates the passage of electric current in the right places at the bottom of the bath and significantly increases the efficiency of the top-directed magnetic force compared with the magnetic force that occurs in the absence of an electric conductor.
В одном из примеров осуществления изобретения обмотки для электромагнита являются частью так называемой последовательной электрической цепи типа LCR (L - индуктивность, С - емкость, R -сопротивление). Управление этой цепью осуществляется таким образом, что при опускании уровня нижней части ванны расплава металла, находящегося над проходным отверстием дна контейнера, происходит автоматическое увеличение тока. Тем самым увеличивается значение магнитной силы, действующей в вертикальном направлении на нижнюю часть ванны расплава. In one example embodiment of the invention, the windings for an electromagnet are part of the so-called LCR type electrical circuit (L is the inductance, C is the capacitance, R is the resistance). This circuit is controlled in such a way that when lowering the level of the lower part of the bath of molten metal located above the passage opening of the bottom of the container, the current increases automatically. This increases the value of the magnetic force acting in the vertical direction on the lower part of the molten bath.
Другие возможности и преимущества определяются заявленными и описанными способом и устройством или становятся очевидными для специалистов в данной области из следующего подробного описания в сочетании с прилагаемыми схематическими чертежами. Other possibilities and advantages are determined by the claimed and described method and device or become apparent to specialists in this field from the following detailed description in combination with the accompanying schematic drawings.
На фиг. 1 показана схематически (частично в поперечном сечении) система для нанесения покрытия путем погружения в расплав согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения. In FIG. 1 shows schematically (partially in cross section) a system for coating by immersion in a melt according to one embodiment of the present invention.
На фиг.2 показан вид в перспективе контейнера и электромагнита, используемых в данной системе. Figure 2 shows a perspective view of the container and the electromagnet used in this system.
На фиг.3 показан увеличенный вид вертикального сечения части данной системы. Figure 3 shows an enlarged vertical section of part of this system.
На фиг. 4 показан в перспективе один из примеров осуществления контейнера, используемого в данной системе. In FIG. 4 shows, in perspective, one embodiment of a container used in the system.
На фиг. 5 показан в перспективе контейнер, представленный на фиг.4, в перевернутом положении. In FIG. 5 shows a perspective view of the container of FIG. 4 in an inverted position.
На фиг. 6 показан вид сбоку в вертикальном сечении отделяемой половины контейнера, представленного на фиг.4 и 5, если смотреть изнутри контейнера. In FIG. 6 shows a side view in vertical section of a detachable half of the container shown in FIGS. 4 and 5, when viewed from the inside of the container.
На фиг.7 показан вид в вертикальном сечении части контейнера вдоль линии 7- -7 фиг. 6, но при этом показаны соединенные вместе обе половины контейнера. FIG. 7 is a vertical sectional view of a portion of the container along line 7-7 of FIG. 6, but showing both halves of the container connected together.
На фиг. 8 показан вид в вертикальном сечении, аналогичный фиг.7, вдоль линии 8- -8 фиг.6. In FIG. 8 is a vertical sectional view similar to FIG. 7 along line 8-8 of FIG. 6.
На фиг. 9 показан вид в вертикальном сечении, аналогичный фиг.8, вдоль линии 9- -9 фиг.6. In FIG. 9 is a vertical sectional view similar to FIG. 8 along line 9-9 of FIG. 6.
На фиг. 10 показан вид в перспективе одного из примеров осуществления электромагнита, используемого в данной системе. In FIG. 10 is a perspective view of one embodiment of an electromagnet used in a given system.
На фиг.11 показан вид с торца, частично в сечении, части электромагнита, показанного на фиг.10. In Fig.11 shows an end view, partially in cross section, of a part of the electromagnet shown in Fig.10.
На фиг.12 показан вид в горизонтальном сечении вдоль линии 12- -12 фиг. 10. 12 is a horizontal sectional view taken along
На фиг.13 показан вид изнутри половины контейнера, где представлены примеры осуществления определенных внутренних компонентов, используемых в данной системе для снижения утечки. On Fig shows an inside view of half of the container, which shows examples of the implementation of certain internal components used in this system to reduce leakage.
На фиг. 14 показаны в увеличенном виде вертикальное сечение внутренней части контейнера и пример осуществления устройства, предназначенного для демпфирования движений расплавленного металла в контейнере. In FIG. 14 shows an enlarged vertical section of the inside of the container and an example embodiment of a device for damping the movements of molten metal in a container.
На фиг.15 показан вид в перспективе данного устройства демпфирования. On Fig shows a perspective view of this damping device.
На фиг.16 показан вид в перспективе контейнера и одного из примеров осуществления электрического проводника, используемого в системе. On Fig shows a perspective view of the container and one of the embodiments of the electrical conductor used in the system.
На фиг. 17 показано в увеличенном виде сечение фрагмента концевой части электрического проводника. In FIG. 17 is an enlarged sectional view of a fragment of an end portion of an electrical conductor.
На фиг. 18 показано в увеличенном виде сечение в поперечном направлении относительно сечения, показанного на фиг.17, где представлены другие части электрического проводника. In FIG. 18 is an enlarged cross-sectional view of the cross section relative to that shown in FIG. 17, which shows other parts of the electrical conductor.
На фиг. 19 показан частичный внутренний вид половины контейнера, где представлен другой пример осуществления электрического проводника. In FIG. 19 is a partial internal view of a half of a container, showing another embodiment of an electrical conductor.
На фиг. 20 показана принципиальная электрическая схема с проводником тока, через который проходит постоянный ток. In FIG. 20 shows a circuit diagram with a current conductor through which direct current passes.
На фиг. 21 показано вертикальное сечение с компонентами внутри контейнера, предназначенными для уменьшения эффективного зазора между обращенными друг к другу поверхностями полюсов электромагнита, находящегося снаружи контейнера. In FIG. 21 shows a vertical section with components inside the container, designed to reduce the effective gap between the facing surfaces of the poles of the electromagnet located outside the container.
На фиг.22 показан вид снизу одного из двух направляющих ленту элементов (пазов), находящихся на противоположных торцевых сторонах внизу контейнера. On Fig shows a bottom view of one of the two guiding tape elements (grooves) located on opposite ends at the bottom of the container.
На фиг. 23 показана принципиальная схема последовательной электрической цепи для электромагнита. In FIG. 23 is a circuit diagram of a series circuit for an electromagnet.
На фиг.24 показана принципиальная схема параллельной электрической цепи для электромагнита. On Fig shows a schematic diagram of a parallel electrical circuit for an electromagnet.
На фиг.25 показан график тока (I) в зависимости от индуктивности (L) для последовательной цепи фиг.23. FIG. 25 shows a graph of current (I) versus inductance (L) for the series circuit of FIG. 23.
На фиг.1 под общим обозначением 30 представлен один из примеров осуществления системы согласно настоящему изобретению для нанесения покрытия путем погружения в расплав. Система 30 на фиг.1 предназначена для нанесения покрытия на непрерывно поступающую металлическую ленту, например на стальную ленту, с использованием металлического покрытия, содержащего цинк или сплав цинка. В других примерах осуществления систем нанесения покрытия путем погружения в расплав согласно настоящему изобретению для покрытия непрерывной металлической ленты могут использоваться другие металлы, такие как алюминий, сплавы алюминия и т.п. Олово, свинец и сплавы этих металлов являются примерами других металлов покрытия, которые можно использовать в системах нанесения покрытия путем погружения в расплав согласно другим примерам осуществления настоящего изобретения. Figure 1 under the
Рассмотрим фиг. 1 и 3. Непрерывная стальная лента 32 разматывается из рулона (не показан) и подвергается традиционной предварительной обработке (также не показана). После предварительной обработки лента 32 проходит через валки 36, 37 и поступает через удлиненное щелевое отверстие 43 в нижнюю часть удлиненного контейнера 38 в форме желоба, содержащего ванну 40 расплавленного металла покрытия, в данном случае цинка. Ванна 40 имеет зеркало (верхнюю поверхность) 41, и отверстие 43 внизу контейнера находится ниже зеркала 41 ванны 40. Отверстие 43 способствует вводу ленты 32 в ванну 40, после чего лента перемещается по прямой линии, проходящей через ванну 40. Во время перемещения ленты 32 через ванну 40 на ленту 32 наносится слой металла покрытия, который содержит ванна 40, после чего лента с нанесенным покрытием выходит из ванны 40. Consider FIG. 1 and 3. A
Контейнер 38 имеет открытый верхний край 42, через который металлическая лента 31 с покрытием выходит вверх после прохождения ванны 40. Над контейнером 38 находятся пара так называемых воздушных шаберов 44, 44 (фиг.1), которые обычно используются для контроля толщины покрытия на ленте 31, например, путем направления струи подогретого или неподогретого воздуха или азота на ленту 31. После воздушных шаберов 44, 44 находится приемная бобина (не показана), на которую наматывается лента 31 в виде рулона, который можно затем снять с приемной бобины. The
Теперь дадим более подробное описание контейнера 38 со ссылкой на фиг. 3-8. We will now give a more detailed description of the
Как показано на фиг.3, контейнер 38 имеет в вертикальном поперечном сечении форму раструба (воронки) в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости ленты 32. Кроме того, как показано на фиг. 3, контейнер 38 имеет (i) относительно узкую нижнюю часть 58, начинающуюся от отверстия 43, и (ii) относительно широкую часть 59, находящуюся над узкой частью. As shown in FIG. 3, the
На фиг. 4-8 показано, что контейнер 38 состоит из двух половин 52, 52, соединенных вместе на противоположных краях вдоль вертикальных фланцев 53, 53. Соединенные вместе половины контейнера образуют удлиненный контейнер 38 в форме желоба. In FIG. 4-8 it is shown that the
Контейнер 38 имеет пару продольных боковых стенок 55, 55 и пару торцевых стенок 56, 56, расположенных между краями боковых стенок 55, 55. Боковые стенки 55, 55 образуют вертикальное поперечное сечение в форме воронки, показанное на фиг. 3 и 8-9. Контейнер 38 и его воронкообразное поперечное сечение содержат вышеупомянутую относительно узкую нижнюю часть 58 и относительно широкую верхнюю часть 59. Промежуточная часть 60 контейнера находится между широкой верхней частью 59 и узкой нижней частью 58 и содержит две боковые стенки 61, 61, сходящиеся (сближающиеся) в направлении от широкой верхней части 59 к узкой нижней части 58. The
К материалам, из которых можно выполнить контейнер 38, относятся немагнитная нержавеющая сталь и жаропрочные (тугоплавкие) материалы. The materials from which the
На фиг. 6 показан вид изнутри контейнера 38, где узкая часть контейнера 58 содержит проходной канал 62, начинающийся с отверстия 43 дна контейнера. Канал 62 образован двумя противоположными продольными сторонами 63, 63 (только одна из которых показана на фиг.6) и двумя противоположными торцевыми сторонами 64, 64, каждая из которых расположена между стенками канала 63, 63. In FIG. 6 shows an inside view of the
Теперь дадим более подробное описание электромагнита 50 со ссылками на фиг.2 и 10-12. Now we give a more detailed description of the
Электромагнит 50 состоит из прямоугольной внешней части 100, выполненной из немагнитного материала и состоящей из двух продольных боковых стенок 101, 101 и двух торцевых стенок 102, 102, каждая из которых расположена между соответствующими краями боковых стенок 101, 101. Боковые стенки 101, 101 вместе с торцевыми стенками 102, 102 образуют внутреннее пространство 104, имеющее соответствующие открытые верхний и нижний концы 105 и 106. The
Электромагнит 50 также содержит два полюса 108, 108, каждый из которых выполнен из магнитного материала и установлен на соответствующей боковой стенке 101 внешней части 100 внутри вертикально расположенного пространства 104. Каждый полюс 108 расширяется внутри пространства 104 по направлению к другому полюсу и заканчивается поверхностью полюса 109, которая обращена к поверхности 109 другого полюса 108 (см. фиг.10 и 12). Поверхности полюсов 109, 109 определяют зазор (просвет) между ними, в который помещается контейнер 38. The
Как показано на фиг. 11, каждый полюс 108 окружен обмоткой 112, через которую проходит электрический ток. Согласно одному из примеров осуществления настоящего изобретения изменяющийся во времени ток от источника тока 113 проходит через каждую обмотку 112, индуцируя магнитное поле внутри полюса 108, окруженного обмоткой 112. Источник тока 113 обычно является регулируемым для изменения величины изменяющегося во времени тока, поступающего в обмотку 112, что позволяет контролировать напряженность магнитного поля, которое создается электромагнитом 50. As shown in FIG. 11, each
В другом примере осуществления изобретения для создания магнитного поля через обмотку 112 пропускается постоянный электрический ток. В этом примере осуществления изобретения также может использоваться регулируемый источник тока. In another embodiment, to generate a magnetic field, a direct current is passed through the winding 112. An adjustable current source may also be used in this embodiment.
Обмотка 112 состоит из витков 115 обмотки, каждый из которых проходит вокруг полюса 108, причем витки выполнены из соответствующего проводящего материала, такого как медь. Витки 115 обмотки изолированы друг от друга, а также от полюса электрической изоляцией (не показана). В примере осуществления изобретения, показанном на фиг.11, обмотка 112 состоит из сплошного провода (проводника); в других примерах обмотка может состоять, например, из медных трубок, в которых может циркулировать охлаждающая жидкость. The winding 112 consists of
Полюсы 108, 108 и внешняя часть 100 образуют контур 116 движения магнитного потока (контур магнитного поля), который создается в результате прохождения тока через обмотку 112. Контур 116 показан на фиг.12 штриховыми линиями со стрелками. Более конкретно, магнитный поток выходит из поверхности 109 одного из полюсов 108 и проходит через зазор 110 на поверхность 109 второго полюса 108. Этот магнитный поток затем проходит последовательно через второй полюс 108, затем - в противоположных направлениях через продольную боковую стенку 101, на которой установлен этот полюс, затем через обе торцевые стенки 102, 102 на внешней части 100, затем через продольную боковую стенку 101, на которой установлен первый полюс, и затем через первый полюс 108 снова на поверхность 109 этого полюса. The
Направление тока через каждую из обмоток 112 на каждом из полюсов 108 определяется таким образом, чтобы магнитный поток, создаваемый каждой из обмоток, проходил через зазор 110 в одном и том же направлении. Электромагнит 50 выполнен из какого-либо традиционного магнитного материала, такого как феррит или пластины электротехнической стали. The direction of the current through each of the
Как показано на фиг.10 и 12, электромагнит 50 состоит из двух "полумагнитов" 114, 114, каждый из которых имеет Е-образную форму в горизонтальном поперечном сечении. As shown in FIGS. 10 and 12, the
В соответствии с фиг.3 каждая поверхность 109 полюса 108 расположена рядом с соответствующей боковой стенкой 55 контейнера 38, практически примыкая к этой боковой стенке в нижней узкой части 58 и в области сужающейся части 61. Поверхность 109 каждого полюса имеет очертания (профиль), повторяющие в данном примере осуществления изобретения очертания смежной боковой стенки 55, в частности, вдоль боковых стенок сужающейся части 61 и вдоль нижней части контейнера 58. In accordance with figure 3, each
Расстояние между обращенными друг к другу поверхностями полюсов 109, 109 (зазор 110) является минимальным в узкой части контейнера 58 рядом с проходным отверстием 43 дна контейнера. Поскольку ширина зазора 110 между поверхностями полюсов является в этом месте минимальной, напряженность магнитного поля (плотность магнитного потока) является максимальной в этой области по сравнению с расположенными выше областями узкой части 58 контейнера, где зазор 110 становится шире. Кроме того, поскольку сопротивление прохождению магнитного потока (т.е. магнитное сопротивление) меньше в свободном пространстве, чем в расплавленном металле ванны 40, магнитный поток, проходящий между полюсами 109, 109, концентрируется непосредственно внизу под ванной 40 в проходном канале 62 - рядом с проходным отверстием 43 дна контейнера. В соответствии с этим при заданном изменяющемся во времени токе, проходящем через обмотки 112, 112, магнитная сила, которая прилагается к ванне 40 электромагнитом 50, оказывается больше в нижней части 58 контейнера рядом с проходным отверстием дна контейнера, чем в любом другом месте ванны 40 расплавленного металла. Обычно магнитная мощность (и магнитный поток) может регулироваться путем изменения величины изменяющегося во времени тока, который используется для питания магнита. Магнитный поток, создаваемый изменяющимся во времени током, проходит через зазор 110 (см. фиг.3) и индуцирует вихревые токи внутри ванны 40. Согласно фиг.6 контур 45 вихревых токов содержит часть 46, которая проходит вдоль низа ванны 40 по горизонтали в продольном направлении контейнера 38 рядом с проходным отверстием 43. Направление вихревых токов в этой области перпендикулярно направлению магнитного потока в этом месте. В результате этот поток и вихревые токи пересекаются в горизонтальной плоскости, создавая направленные вверх магнитные силы, как это показано на фиг.3 и 6. Эти магнитные силы "отталкивают вверх" ту часть ванны 40, которая находится рядом с проходным отверстием 43 дна контейнера (т.е. нижнюю часть ванны 40), - эффект, известный под названием магнитной левитации. The distance between the surfaces of the
Магнитная левитация, возникающая в результате действия вертикальной магнитной силы, отталкивающей часть ванны расплавленного металла, которая находится рядом с проходным отверстием 43 низа контейнера, является важным фактором в удержании основной массы ванны расплавленного металла. Описанная выше магнитная левитация может способствовать удержанию до 98% или более массы материала ванны 40, если действие магнита 50 усиливается другими средствами, которые описываются ниже. Удержание массы за счет магнитной левитации подобного типа может оказаться успешным в предотвращении выхода большей части расплавленного металла ванны 40 через отверстие 43 для прохода ленты, и это может в некоторой степени снизить возможное просачивание или утечку вдоль боковых сторон 63, 63 и торцов 64, 64 проходного канала 62 (фиг.6). Magnetic levitation resulting from the action of a vertical magnetic force repelling a portion of the molten metal bath that is adjacent to the passage opening 43 of the bottom of the container is an important factor in retaining the bulk of the molten metal bath. The magnetic levitation described above can contribute to the retention of up to 98% or more of the mass of the material of the
Действие электромагнита 50 приводит в движение (возбуждает) материал ванны 40, создавая потоки в форме циркуляции (завихрений) или в колебательной форме, имеющие вертикальную составляющую; это движение способствует просачиванию или утечке через проходное отверстие 43 контейнера 38. Устройство демпфирования движений материала ванны показано под общим обозначением 70 на фиг.13-15. Устройство 70 состоит из нескольких пар параллельных плоских элементов 71, 72. Предпочтительно каждый плоский элемент 71, 72 изготавливается из материала, такого как нержавеющая сталь, который устойчив к температурным условиям расплавленного металла ванны 40. В альтернативном варианте плоские элементы 71, 72 могут покрываться теплоизоляционным материалом (не показан). The action of the
Пары плоских элементов 71, 72 разнесены по вертикали относительно других пар вдоль линии движения ленты 32, и каждая пара плоских элементов 71, 72 располагается поперек ванны 40 в направлении, перпендикулярном линии движения ленты. Между каждой парой плоских элементов 71, 72 находится щель (зазор) 73. Каждая щель 73 выровнена со щелями других пар плоских элементов 71, 72, чтобы лента 32 могла проходить по мере движения через эти щели. Плоские элементы 71, 72 пересекают потоки в материале ванны, создаваемые электромагнитом 50, и тем самым способствуют демпфированию этих потоков. Pairs of
Как показано на фиг.14, некоторые из плоских элементов 71, 72 находятся в контейнере 38 между сходящимися книзу частями 61, 61 боковых стенок. Эти плоские элементы имеют соответствующие поперечные размеры в направлении между частями 61, 61 боковых стенок, и эти размеры постепенно уменьшаются книзу. Выровненные по вертикали плоские элементы 71, 71 и выровненные по вертикали плоские элементы 72, 72 поддерживаются на определенных расстояниях по вертикали с помощью распорок 75, 75, каждая из которых находится между смежными плоскими элементами 71, 71 и смежными плоскими элементами 72, 72. As shown in FIG. 14, some of the
В одном из примеров осуществления изобретения все плоские элементы 71, 71 демпфирующего устройства 70 удерживаются вместе в виде блока своими распорками 75, каждая из которых жестко соединена с плоскими элементами, находящими над ней и под ней; все плоские элементы 72, 72 демпфирующего устройства 70 также удерживаются вместе в виде блока своими распорками 75. В другом примере осуществления изобретения все плоские элементы блока удерживаются вместе вертикальными стержнями (не показаны), которые проходят через выровненные отверстия в плоских элементах и распорках. Группа горизонтально расположенных и вертикально разнесенных поперечных элементов 76, 77, 78, 79, находящихся на каждом из концов демпфирующего устройства 70, соединяет блок вертикально разнесенных плоских элементов 71, 71 с блоком вертикально разнесенных плоских элементов 72, 72, образуя пары выровненных по горизонтали элементов 71, 72. In one embodiment of the invention, all
Демпфирующее устройство 70 имеет вертикальный размер, предпочтительно соответствующий глубине ванны 40 расплавленного металла покрытия, которая находится в контейнере 38. The damping
В примере осуществления изобретения, представленном на фиг.13-15, демпфирующее устройство 70 подвешивается сверху на концевых кронштейнах 80, 80, расположенных на противоположных концах демпфирующего устройства 70 и проходящих вертикально вверх от этого устройства. Каждый концевой кронштейн 80 имеет отверстие 82 для резьбового элемента 81, используемого для крепления кронштейна 80 к звену 84 устройства 83, которое среди прочих функций используется как рама для крепления демпфирующего устройства 70 в примере осуществления изобретения, показанном на фиг.13. Устройство 83 также выполняет другие функции, которые будут подробно описаны ниже. In the embodiment of FIGS. 13-15, the damping
Описанные выше средства, используемые для соединения плоских элементов демпфирующего устройства 70 и для установки демпфирующего устройства 70 внутри контейнера 38, показаны только для иллюстрации; для тех же целей могут использоваться и другие средства. В некоторых примерах осуществления вместо каждой пары плоских элементов 71, 72 может использоваться один плоский элемент, имеющий поперечный размер, соответствующий сумме поперечных размеров плоских элементов 71, 72, и содержащий единую расположенную посередине удлиненную щель вместо щели 73. The means described above used to connect the flat members of the damping
Как отмечалось ранее со ссылкой на фиг.3, имеется зазор 110 между обращенными друг к другу поверхностями полюсов 109, 109 магнита 50. Как можно видеть из фиг. 3 и 14, пары плоских элементов 71, 72 расположены по горизонтали между обращенными друг к другу поверхностями полюсов 109, 109 в той части зазора 110, которая находится над узкой нижней частью 58 контейнера 38. Эта часть зазора 110 шире той части зазора, которая находится в узкой нижней части 58. Чем больше ширина зазора между поверхностями полюсов 109, 109, тем меньше плотность магнитного потока, проходящего через эту часть зазора. Но поскольку требуется высокая плотность магнитного потока, его можно увеличить путем уменьшения эффективного зазора между поверхностями полюсов 109, 109. В следующем абзаце описаны средства, предназначенные для этой цели. As noted previously with reference to FIG. 3, there is a
В предпочтительном варианте реализации изобретения плоские элементы 71, 72 выполняются из ферромагнитного материала, например из углеродистой стали или магнитной нержавеющей стали. По сравнению с металлом расплавленной ванны 40 (например, с цинком) оба описанных в предыдущем предложении материала имеют более высокую магнитную проницаемость и относительно более низкое магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока между поверхностями полюсов 109, 109. При использовании этих материалов для плоских элементов 71, 72 происходит снижение величины эффективного зазора между поверхностями полюсов 109, 109. Более точно, величина эффективного зазора снижается до (а) ширины щели 73 плюс (b) расстояние между внешним краем 74а плоского элемента 71 и смежной поверхностью полюса 109 плюс (с) расстояние между внешним краем 74b плоского элемента 72 и смежной поверхностью полюса 109. In a preferred embodiment of the invention, the
На фиг. 21 показана альтернативный пример осуществления средства, предназначенного для снижения величины эффективного зазора между поверхностями полюсов 109, 109. В этом примере осуществления изобретения между выровненными по вертикали парами горизонтально расположенных плоских элементов 171, 172 образуется пространство 173, через которое проходит траектория ленты 32. Каждая пара плоских элементов 171, 172 находится в зазоре 110 между поверхностями полюсов 109, 109 в той части зазора 110, которая находится над узкой нижней частью 58 контейнера 38 (сравните фиг.3 и 21). Оба плоских элемента пары лежат в одной горизонтальной плоскости. Каждый плоский элемент начинается от поверхности 174, 175 соответствующей сходящейся книзу части 61, 61 внутренней боковой стенки и проходит через ванну 40 по направлению к парному плоскому элементу, т.е. в направлении, перпендикулярном линии движения ленты. Плоские элементы 171, 172 выполняются из ферромагнитного материала, например из магнитной нержавеющей стали, что позволяет снизить величину эффективного зазора между обращенными друг к другу поверхностями полюсов 109, 109 таким же образом, как и в случае плоских элементов 71, 72 (см. предыдущий абзац). In FIG. 21 shows an alternative embodiment of a means for reducing the effective gap between the surfaces of the
В примере, показанном на фиг. 21, плоские элементы 171, 172 частично встроены в боковые стенки 61, 61 контейнера 38. Могут использоваться и другие способы крепления плоских элементов 171, 172 к боковым стенкам. In the example shown in FIG. 21, the
Обратимся теперь к фиг.6-8 и 13. Как отмечалось выше, канал 62 имеет два противоположных торца 64, 64, и каждый из них отделен от смежной торцевой стенки 56 контейнера 38. Имеется торцевой зазор 67 между торцевой стенкой 56 контейнера и торцом 64 канала. Перемычка 65 находится вверху каждого торца 64 канала и располагается поперек внутренней части контейнера между противоположными сходящимися частями 61, 61 боковых стенок промежуточной части 60 контейнера (фиг.7-8). Каждая перемычка 65 занимает часть пространства между торцевой стенкой 56 контейнера и торцом 64 канала. На каждом торце контейнера 38 между торцевой стенкой 56 контейнера и перемычкой 65 находится сборник (углубление) 66. Каждый сборник 66 образует структуру для ограничения ванны расплавленного металла. Сборник 66 располагается над нижней частью 68 стенки контейнера между торцом 64 проходного канала 62 и смежной торцевой стенкой 56 контейнера 38. Referring now to Figs. 6-8 and 13. As noted above, the
В примере изобретения, показанном на фиг.3 и 13, каждый полюс 108 (и его поверхность 109) располагается (а) по направлению к низу проходного канала 62 (соответствующего отверстию 43 дна контейнера) и (b) в продольном направлении до позиции, смежной с каждым торцевым зазором 67 контейнера 38. Соответственно, когда магнитный поток проходит между поверхностями полюсов 109, 109, часть этого потока проходит внизу канала 62 и торцевых зазоров 67, 67. In the example of the invention shown in figures 3 and 13, each pole 108 (and its surface 109) is located (a) towards the bottom of the passage channel 62 (corresponding to the opening of the bottom of the container 43) and (b) in the longitudinal direction to a position adjacent to with each
На фиг.13 и 16-18 показан другой компонент, предназначенный для снижения утечки или просачивания расплавленного металла через проходное отверстие 43 дна контейнера. Этот компонент выполнен в форме электрического проводника, один из примеров осуществления которого представлен общим обозначением 83 на фиг.13. 13 and 16-18 show another component designed to reduce leakage or seepage of molten metal through the passage opening 43 of the bottom of the container. This component is in the form of an electrical conductor, one example of which is represented by the
Ранее отмечалось, что когда электромагнит 50 действует в сочетании с изменяющимся во времени электрическим током (переменный ток или пульсации постоянного тока), магнитный поток, создаваемый этим электромагнитом, индуцирует вихревые токи в ванне 40 расплавленного металла. Эти вихревые токи обычно циркулируют по контуру, который представлен штриховой линией 45 на фиг.6 и который содержит часть 46, проходящую вдоль нижней части ванны 40. It was previously noted that when the
В соответствии с фиг.13 электрический проводник 83 обычно представлен U-образным элементом, выполненным из электропроводящего материала, такого как медь. Проводник 83 содержит (i) два вертикальных звена 84, 84, каждое из которых находится рядом с соответствующей торцевой стенкой 56 контейнера 38, и (ii) поперечного элемента 86. Каждое звено 84 имеет верхнюю концевую часть 85, соединенную поперечным элементом 86 с верхней концевой частью 85 второго звена. Электрический проводник 83 также имеет нижние концевые части 87, 87, каждая из которых соединена с соответствующим звеном 84, располагается внутри соответствующего торцевого зазора 56 контейнера 38 над нижней частью 68 стенки контейнера и находится в электрическом контакте с частью ванны 40, находящейся в сборнике 66. Хотя это не показано на фиг.13, проводник 83 электрически изолирован от контакта с демпфирующим устройством 70 и ванной 40 (за исключением части ванны 40 в сборнике 66). In accordance with FIG. 13, the
В примере, представленном на фиг. 13, вихревые токи проходят через электрический проводник 83, а не циркулируют через ванну 40 вдоль контура 45 (фиг.6), и они направляются электрическим проводником 83 в торцевой зазор 67 контейнера 38, т. е. в ту часть ванны 40 расплавленного металла, которая находится в сборнике 66. In the example of FIG. 13, eddy currents pass through an
Как уже отмечалось выше, магнитная сила, создаваемая в результате взаимодействия электромагнита 50 и вихревых токов, которые индуцируются в ванне 40, "отталкивает" расплавленный металл ванны 40 от проходного отверстия 43 дна контейнера и способствует удержанию нижней части ванны 40 над проходным отверстием 43 дна контейнера. As noted above, the magnetic force created by the interaction of the
Направленная вверх магнитная сила, воздействующая на нижнюю часть ванны 40 в любой точке по длине контейнера 38, зависит от (а) величины магнитного потока в этой точке и (b) величины вихревого тока в этой точке. Поверхности полюсов 109, 109 обращены друг к другу через торцевые зазоры 67, 67, создавая тем самым в этих областях магнитный поток. Как отмечалось выше, электрический проводник 83 направляет вихревой ток, индуцируемый электромагнитом 50, в торцевые зазоры 67, 67, находящиеся рядом с дном контейнера 38. В отсутствие электрического проводника 83, по крайней мере, некоторая часть вихревых токов может проходить по контуру 45, который проходит мимо торцевых зазоров 67, 67 (см. фиг.6). При использовании электрического проводника 83, имеющего неизолированные концевые части 87, 87, находящиеся в области торцевых зазоров 67, 67 внутри сборников 66, 66, вихревой ток в большей степени сконцентрирован в торцевых зазорах 67, 67, чем в случае отсутствия электрического проводника 83. Это способствует увеличению направленной вверх магнитной силы в торцевых зазорах 67, 67, что, в свою очередь, способствует снижению утечки или просачивания через проходное отверстие 43 дна контейнера, особенно вдоль торцов 64, 64 проходного канала 63. The upward magnetic force acting on the lower part of the
Электрический проводник 83 также используется для существенного снижения плотности потока циркулирующих вихревых токов вдоль верхней части ванны 40. Это предпочтительно делать, поскольку вихревые токи, циркулирующие вдоль верхней части ванны 40, взаимодействуют с магнитным полем, которое образуется электромагнитом 50, создавая магнитную силу, которая действует на ванну 40 в этой области по направлению вниз. Поскольку электрический проводник 83 существенно уменьшает плотность вихревого тока, циркулирующего вдоль верхней части ванны, это способствует также существенному снижению величины магнитной силы, воздействующей на ванну в этой области по направлению вниз. Это, в свою очередь, увеличивает эффективность магнитной силы, действующей на ванну по направлению вверх в нижней части ванны, что, в свою очередь, способствует уменьшению утечки или просачивания из ванны через проходное отверстие 43 низа контейнера. An
Как уже отмечалось выше, плотность магнитного потока, вырабатываемого электромагнитом 50, является максимальной в тех местах, где зазор 110 между обращенными друг к другу поверхностями полюсов 109, 109 электромагнита 50 является минимальным. Аналогичным образом, вихревые токи, которые индуцируются в ванне 40, являются относительно высокими в областях относительно небольших зазоров, т.е. примыкающих к нижней части ванны 40. Кроме того, электрический проводник 83 концентрирует вихревой ток вдоль нижней части ванны 40, примыкающей к верху проходного отверстия 63. As noted above, the density of the magnetic flux generated by the
Как уже отмечалось выше, электрический проводник 83 имеет вертикально расположенные звенья 84, 84, значительная часть которых находится в пределах ванны 40. В альтернативном варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 16, используется U-образный электрический проводник под общим обозначением 183, содержащий вертикально расположенные звенья 184, 184, находящиеся целиком вне ванны 40, и поперечный элемент 186, соединяющий звенья 184, 184. Только концевые части 187, 187 электрического проводника 183 находятся в пределах ванны 40 (в торцевых зазорах 67, 67 внутри сборников 66, 66). Между каждой концевой частью 187 и соответствующим звеном 184 находится соединительный элемент 188, проходящий через продольную боковую стенку 55 контейнера 38. As noted above, the
Все предшествующее обсуждение касалось электромагнита 50, на который поступает изменяющийся во времени ток, т.е. переменный ток или пульсирующий постоянный ток. В подобных случаях результирующий магнитный поток индуцирует в ванне 40 вихревые токи, проходящие через контур с низким сопротивлением, образованный электрическим проводником 83 или 183. All the previous discussion concerned the
В другом варианте осуществления настоящего изобретения электромагнит 50 может работать с током, который не изменяется во времени, например с непульсирующим постоянным током. В этом случае каждая обмотка 112 полюса 108 магнита 50 (фиг. 11) подсоединяется к источнику постоянного тока, который проходит без прерываний через обмотку 112, в результате чего создается магнитное поле с потоком, проходящим через ванну 40 между обращенными друг к другу поверхностями полюсов 109, 109 (фиг.3). Магнитное поле, созданное таким образом, не индуцирует вихревых токов в ванне 40. Вместо этого используется внешний источник для подачи постоянного тока в ванну 40 в области между поверхностями полюсов 109, 109. Один из примеров осуществления подобного рода показан на фиг.20 (последний лист чертежей). In another embodiment of the present invention, the
В примере, показанном на фиг.20, источник постоянного тока 119 подсоединен через линию 117 на концевые части 118, 118, каждая из которых располагается в соответствующем торцевом зазоре 67 контейнера 38 над нижней частью стенок 68 и находится в электрическом контакте с ванной в сборнике 66 (см. фиг.6). Постоянный ток поступает с концевой части 118 и проходит вдоль нижней части ванны 40 в продольном направлении контейнера 38. Этот постоянный ток взаимодействует с магнитным полем, которое создается в результате прохождения постоянного тока через обмотки 112 на полюсах электромагнита 50 (фиг. 11). В результате этого взаимодействия создается магнитная сила, которая "отталкивает" расплавленный металл ванны 40 вверх от проходного отверстия 43 низа контейнера 38. In the example shown in FIG. 20, the direct
Во всех вариантах осуществления настоящего изобретения концевые части проводника (87, 187 или 118) изготавливаются из материала, имеющего меньшее электрическое сопротивление, чем расплавленный металл ванны 40. Обычно концевые части изготавливаются из меди, в то время как ванна расплавленного металла покрытия содержит цинк. Медь концевой части металлургически объединяется с цинком в ванне, образуя сплав меди и цинка (латунь), который абсорбируется в ванне. Конечным результатом является эрозия концевой части проводника. В свете настоящего изобретения описанное выше явление нежелательно; в соответствии с этим в изобретении представлены средства предупреждения эрозии медных концевых частей, находящихся в расплавленном цинке ванны 40. In all embodiments of the present invention, the end parts of the conductor (87, 187 or 118) are made of a material having a lower electrical resistance than the molten metal of the
Как показано на фиг.17 и 18, каждая концевая часть 187 снабжена внутренним каналом 189, соединенным с внутренним каналом 190 в соединительной части 188. Внутренний канал 190 подсоединен к трубке впускного отверстия 191, соединенной с источником охлаждающей жидкости 192, например охлажденной воды. Охлаждающая жидкость поступает из источника 192 через трубку впускного отверстия 191 и канал 190 в канал 189 для охлаждения нижней концевой части 187, способствуя застыванию некоторой части металла покрытия (цинка) в сборнике 66 в виде "корки" или слоя 194 вокруг концевой части 187 (фиг.17). Слой 194 защищает медную концевую часть 187 от эрозии в расплавленном цинке ванны 40. Использованная охлаждающая жидкость сливается из канала 189 через выпускную трубку 193 (фиг.18). As shown in FIGS. 17 and 18, each
(На фиг.17 перемычка 65 и нижняя часть 68 стенок контейнера имеют толщину, которая меньше толщины соответствующих элементов на фиг.6 и 13. Могут использоваться любые отклонения.)
В примере осуществления изобретения, показанном на фиг.20, используется непульсирующий постоянный ток, концевая часть 118 имеет внутренний канал 289, подсоединенный к трубке впускного отверстия 291, и выпускную трубку 293. Трубка впускного отверстия 291 подсоединена через канал 294 к источнику охлаждающей жидкости (не показан). Выпускная трубка 293 подсоединена через канал 295 к сливу для использованной охлажденной жидкости. Циркуляция охлажденной жидкости через канал 289 способствует созданию защитного слоя ("корки") застывшего цинка вокруг медной концевой части 118 для предупреждения эрозии в расплавленном цинке ванны 40.(In FIG. 17, the
In the embodiment shown in FIG. 20, a non-pulsating direct current is used, the
Как уже отмечалось выше, электрический проводник 183 имеет звенья 184, 184 и поперечный элемент 186, которые находятся вне ванны 40 расплавленного металла покрытия (фиг.16). Разновидность описанного выше примера осуществления изобретения показана на фиг.19, где, по крайней мере, часть каждого звена 184 помещена в расплавленный металл покрытия ванны 40. Для защиты части звена 184, помещенной в ванну 40, используется изолирующий слой 196 для создания электрической и тепловой изоляции этой части звена от расплавленного металла покрытия ванны 40. Часть звена 184, смежная с местом соединения звена 184 с нижней концевой частью 187, защищена от ванны расплавленного покрытия застывшей коркой 194 металла покрытия (описано выше в связи с фиг.17). As noted above, the
Слой электрической и тепловой изоляции, аналогичный слою 196 фиг.19, используется в примере, показанном на фиг.13, для защиты этой части каждого звена 84, погруженного в ванну 40. Концевая часть 87 электрического проводника 83 не охлаждается в примере изобретения, показанном на фиг.13, и подвергается воздействию ванны расплавленного металла покрытия. Незащищенная концевая часть 87 может использоваться в ситуациях, где расплавленный металл покрытия не образует сплава с металлом, из которого изготовлена концевая часть 87 (например, медь). В качестве менее предпочтительной альтернативы концевая часть 87 может быть защищена слоем изоляции (например, слоем 196, показанным на фиг.19), за исключением штыря 89 концевой части 87. An electrical and thermal insulation layer similar to
Как показано на фиг.21-22, имеется направляющий элемент 120, находящийся на каждом торце 64 проходного канала 62, который, как отмечено выше, располагается в узкой нижней части 58 контейнера 38 (см. фиг.6 и 13). Каждый направляющий элемент 120 имеет горизонтально расположенную выемку (паз) 121, имеющую открытый конец 123, находящийся напротив соответствующего открытого конца соответствующей выемки направляющего элемента 120 на другом торце 64 проходного канала 62. Каждая выемка 121 имеет соответствующую структуру для зацепления соответствующей краевой части стальной ленты 32, когда лента протягивается через проходной канал 62. Выемки 121, 121 обеспечивают прохождение ленты практически посередине между обращенными друг к другу поверхностями полюсов 109, 109 магнита 50 и ограничивают движения стальной ленты 32 из стороны в сторону, когда она проходит через контейнер 38. Это позволяет противодействовать свойству электромагнита 50 притягивать ленту 32 к одной из обращенных друг к другу поверхностей полюсов электромагнита, которые, в свою очередь, могут вызывать нежелательные смещения ленты из стороны в сторону по мере ее прохождения через контейнер. As shown in Fig.21-22, there is a
Рассмотрим фиг.23-24. На фиг.23 показана последовательная электрическая цепь типа LCR (L - индуктивность, С - емкость, R - сопротивление) для электромагнита 50, и на фиг.24 показана параллельная электрическая цепь типа LCR для электромагнита 50. Каждая LCR-цепь содержит источник изменяющегося во времени тока 113, конденсатор 125, обмотку 112 для каждого полюса 108 магнита 50 и сопротивление 127. На обеих схемах обозначением С представлена электрическая емкость цепи, L -индуктивность цепи (которая включает одну обмотку 112 для каждого полюса 108) и RL - сопротивление этих обмоток. Индуктивность пропорциональна магнитному потоку, создаваемому обмоткой, и количеству витков обмотки и обратно пропорциональна уровню тока (силе тока в амперах). Индуктивность дает отставание по частоте (фазе) сравнительно с частотой источника питания; емкость дает опережение по частоте (фазе).Consider Figs. 23-24. On Fig shows a series circuit type LCR (L - inductance, C - capacitance, R - resistance) for the
Управление в последовательной цепи типа LCR, показанной на фиг.23, осуществляется таким образом, что при опускании уровня расплавленного металла нижней части ванны 40 происходит автоматическое увеличение тока; тем самым увеличивается значение магнитной силы, действующей в вертикальном направлении вверх на нижнюю часть ванны. Это свойство рассматривается в следующих четырех абзацах. The control in the LCR type series circuit shown in FIG. 23 is such that when lowering the level of molten metal in the lower part of the
На фиг. 25 показан график тока как функции индуктивности для системы, использующей последовательную цепь типа LCR, представленную на фиг.23. Надпись на вертикальной линии "Resonance" (Резонанс) фиг.25 означает состояние последовательной цепи типа LCR, при котором опережение по частоте за счет емкости цепи совпадает (уравнивает) отставание по частоте за счет индуктивности цепи, то есть собственная частота цепи равна частоте источника питания. При заданном источнике питания состояние резонанса обеспечивает больше энергии для магнита, на который подается ток через эту цепь, чем в нерезонансном состоянии. Когда последовательная цепь типа LCR, показанная на фиг.25, находится в состоянии, близком к резонансу, уровень тока в этой цепи зависит от того, насколько близко к состоянию резонанса работает данная цепь. При фиксированных емкости (С) и сопротивлении (R) ток (I) является функцией индуктивности (L) (см. фиг.25); этот график показывает, как изменения индуктивности (L) влияют на ток (I). In FIG. 25 shows a graph of current as a function of inductance for a system using the LCR type series circuit shown in FIG. The inscription on the vertical line "Resonance" of Fig. 25 means the state of the LCR type serial circuit, in which the frequency advance due to the circuit capacitance coincides (equalizes) the frequency lag due to the circuit inductance, that is, the natural frequency of the circuit is equal to the frequency of the power source . With a given power source, the resonance state provides more energy for the magnet to which current is supplied through this circuit than in the non-resonant state. When the LCR type series circuit shown in FIG. 25 is in a state close to resonance, the current level in this circuit depends on how close the circuit is to the resonance state. With fixed capacitance (C) and resistance (R), current (I) is a function of inductance (L) (see Fig. 25); this graph shows how changes in inductance (L) affect current (I).
Система 30 и магнит 50 обычно работают таким образом, что нижняя часть ванны 40 удерживается выше проходного отверстия 43 контейнера 38 (см. фиг. 3). В любом месте между поверхностями полюсов 109, 109 плотность магнитного потока, проходящего через свободное пространство (воздух), больше плотности магнитного потока, который проходил бы в том же месте через расплавленный металл ванны 40. При увеличении массы ванны 40, например, за счет добавления в ванну расплавленного металла покрытия, увеличенная масса первоначально приводит к опусканию нижней части ванны в направлении к проходному отверстию 43. Если это происходит, часть зазора 110, ранее занятая воздухом (свободное пространство), заполняется расплавленным металлом покрытия; тем самым снижается индуктивность системы (L), поскольку опустившийся расплавленный металл действует как магнитный экран, который снижает плотность магнитного потока в той части зазора 110, где опустился нижний уровень ванны. Магнитный экран снижает плотность магнитного потока в этой области, а снижение общей плотности магнитного потока приводит к снижению индуктивности. The
Последовательная цепь типа LCR, представленная на фиг.23, работает таким образом, что значение индуктивности (L) на графике фиг.25 находится справа от вертикальной линии, помеченной как "Resonance" (Резонанс), а снижение индуктивности (L) приводит к увеличению тока (I). Это, в свою очередь, вызывает увеличение суммарной плотности магнитного потока, проходящего через зазор 110, увеличивая тем самым магнитную силу, отталкивающую нижнюю часть ванны 40. В результате система, использующая последовательную цепь типа LCR, показанную на фиг.23, и действующая описанным выше образом, является саморегулирующейся в том смысле, что она компенсирует падение нижнего уровня ванны 40. The LCR type series circuit shown in FIG. 23 operates in such a way that the inductance value (L) in the graph of FIG. 25 is located to the right of the vertical line labeled “Resonance”, and the decrease in inductance (L) increases current (I). This, in turn, causes an increase in the total density of the magnetic flux passing through the
Непрерывная лента 32 обычно является плоским тонким элементом, например, в форме стального листа (полосы). Однако лента, имеющая конфигурацию, описанную в предыдущем предложении, просто иллюстрирует один из типов непрерывной ленты, для которой можно использовать настоящее изобретение,
Можно использовать и другие формы ленты, такие как пруток, полосы, проволока, трубы или профилированные изделия, при условии, что имеется возможность свести к минимуму утечку расплавленного метода покрытия из ванны расплавленного металла согласно настоящему изобретению.
Other forms of tape may also be used, such as a bar, strip, wire, pipe or shaped article, provided that it is possible to minimize leakage of the molten coating method from the molten metal bath of the present invention.
Настоящее изобретение иллюстрировано в контексте проходного отверстия для ленты, находящегося под контейнером, содержащим ванну расплавленного металла покрытия. Однако настоящее изобретение можно также использовать в системе, где (i) проходное отверстие для ленты находится в боковой стенке контейнера, и (ii) контейнер содержит ванну расплавленного металла покрытия, имеющую верхнюю поверхность (зеркало), находящуюся над уровнем проходного отверстия для ленты. The present invention is illustrated in the context of a passage opening for a tape under a container containing a bath of molten coating metal. However, the present invention can also be used in a system where (i) the ribbon bore is located in the side wall of the container, and (ii) the container contains a molten coating metal bath having an upper surface (mirror) above the level of the ribbon bore.
Вышеприведенное подробное описание приводится только для ясности понимания сути изобретения, и из этого описания не следует никаких ограничений, поскольку любые модификации является очевидными для специалистов в данной области. The foregoing detailed description is provided only for clarity of understanding of the invention, and no limitation follows from this description, since any modifications are obvious to those skilled in the art.
Claims (32)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/046,307 US6159293A (en) | 1997-11-04 | 1998-03-23 | Magnetic containment of hot dip coating bath |
US09/046,307 | 1998-03-23 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU99101048A RU99101048A (en) | 2000-11-27 |
RU2208657C2 true RU2208657C2 (en) | 2003-07-20 |
Family
ID=21942748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU99101048/02A RU2208657C2 (en) | 1998-03-23 | 1999-01-19 | System of coating application to steel strip by dipping |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0952236A1 (en) |
JP (1) | JP4418931B2 (en) |
AU (1) | AU756240B2 (en) |
CA (1) | CA2252730C (en) |
RU (1) | RU2208657C2 (en) |
TW (1) | TW406136B (en) |
ZA (1) | ZA987172B (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788071C1 (en) * | 2019-10-29 | 2023-01-16 | Арселормиттал | Coated steel substrate |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FI20021465A (en) * | 2002-01-24 | 2003-07-25 | Raimo Johannes Vartiainen | Process and apparatus for coating a metal surface with a thin layer containing metal |
DE10330656A1 (en) * | 2003-07-08 | 2005-01-27 | Sms Demag Ag | Device for the hot dip coating of a metal strand |
DE102005030766A1 (en) * | 2005-07-01 | 2007-01-04 | Sms Demag Ag | Device for the hot dip coating of a metal strand |
ITMI20081207A1 (en) * | 2008-06-30 | 2010-01-01 | Danieli Off Mecc | ELECTROMAGNETIC DEVICE FOR COATING WITH CONTINUOUS HOT DIVING OF METALLIC PRODUCTS, PLANS AND RELATED COATING PROCESS |
CN106811710B (en) * | 2015-12-02 | 2019-01-08 | 鞍钢股份有限公司 | A kind of bimetallic hot-dip coated steel sheet manufacturing method and its steel plate |
KR101786378B1 (en) * | 2016-08-23 | 2017-10-18 | 주식회사 포스코 | Vertical type electroysis apparatus |
CN106756696B (en) * | 2016-11-29 | 2018-11-16 | 河北工程大学 | A kind of vertical hot zinc plating equipment |
CN113528999B (en) * | 2021-06-28 | 2023-03-24 | 重庆江电电力设备有限公司 | Hot galvanizing system for strip steel |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4904497A (en) * | 1987-03-16 | 1990-02-27 | Olin Corporation | Electromagnetic solder tinning method |
US5197534A (en) * | 1991-08-01 | 1993-03-30 | Inland Steel Company | Apparatus and method for magnetically confining molten metal |
DE4242380A1 (en) * | 1992-12-08 | 1994-06-09 | Mannesmann Ag | Method and device for coating the surface of strand-like material |
CA2131059C (en) * | 1993-09-08 | 2001-10-30 | William A. Carter | Hot dip coating method and apparatus |
ZA9510294B (en) * | 1994-12-20 | 1996-06-11 | Michael Joachim Mansvelt | Exercising device |
-
1998
- 1998-08-11 ZA ZA987172A patent/ZA987172B/en unknown
- 1998-09-24 EP EP98118156A patent/EP0952236A1/en not_active Withdrawn
- 1998-11-03 CA CA002252730A patent/CA2252730C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-04 TW TW087118367A patent/TW406136B/en not_active IP Right Cessation
- 1998-11-04 AU AU91329/98A patent/AU756240B2/en not_active Ceased
-
1999
- 1999-01-19 RU RU99101048/02A patent/RU2208657C2/en not_active IP Right Cessation
- 1999-03-04 JP JP05644199A patent/JP4418931B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2788071C1 (en) * | 2019-10-29 | 2023-01-16 | Арселормиттал | Coated steel substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU756240B2 (en) | 2003-01-09 |
JP4418931B2 (en) | 2010-02-24 |
CA2252730C (en) | 2008-03-25 |
CA2252730A1 (en) | 1999-09-23 |
AU9132998A (en) | 1999-10-07 |
JPH11315359A (en) | 1999-11-16 |
TW406136B (en) | 2000-09-21 |
ZA987172B (en) | 1999-04-28 |
EP0952236A1 (en) | 1999-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100587615B1 (en) | Magnetic containment of hot dip coating bath | |
RU2208657C2 (en) | System of coating application to steel strip by dipping | |
CA2196056C (en) | Electro-magnetic plugging means for hot dip coating pot | |
EP2304067B1 (en) | Electromagnetic device for coating flat metal products by means of continuous hot dipping, and coating process thereof | |
CA2210005C (en) | Method and apparatus for holding molten metal | |
JPS6363627B2 (en) | ||
RU99101048A (en) | SYSTEM FOR APPLICATION OF COATING ON A STEEL TAPE BY IMMERSION IN MELT | |
EP2167697B1 (en) | Method and device for controlling the thickness of coating of a flat metal product | |
JP2012503101A (en) | Method and apparatus for draining coated liquid metal at the outlet of an immersion metal coating bath | |
US6106620A (en) | Electro-magnetic plugging means for hot dip coating pot | |
JP4235774B2 (en) | Glass plate manufacturing method and glass plate manufacturing apparatus | |
EP0916434A1 (en) | Electromagnetic meniscus control in continuous casting | |
JP3810545B2 (en) | Hot pot for floating metal plating | |
MXPA98007408A (en) | Magnetic container of the immersion coating bath in calie | |
JP2005238276A (en) | Electromagnetic-stirring casting apparatus | |
JP3706473B2 (en) | High-frequency electromagnet for levitation of molten metal and air pot equipped with this high-frequency electromagnet | |
AU689284B2 (en) | Electro-magnetic plugging means for hot dip coating pot | |
AU2010200262B2 (en) | Controlling coat weights on hot dip metal coated wires | |
RU2107577C1 (en) | Gear for electromagnetic holding of molten metal and method of its usage | |
AU2009222514A1 (en) | Wiping Excess Coating From Hot Dip Metal Coated Wires | |
SA95160326B1 (en) | Electro-magnetic sealing device for hot-dip coating pan |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110120 |