TW554072B - Plant for the dip-coating of a metal strip - Google Patents

Description

554072 A7 B7 五、發明説明（Ο 發明領域 本發明係關於一種用於金屬條的連續熱浸入塗覆之設 備，尤其用於鋼條。 習知技術說明 在許多的工業用途上，例如爲了防鏽，使用塗覆有保 護層之鋼板，通常是塗覆以鋅層。 此類型的鋼板是使用於各種的工業以製造任何一種的 部件，尤其是視覺部件。 爲獲得此種鋼板，連續浸入塗覆設備被使用，其中鋼 條被浸入熔融金屬的浸池中，例如鋅，其可包含其它化學 元素，諸如鋁與鐵，及可能的另外元素，諸如鉛、銻等。 浸池的溫度依元素的性質而定，且以鋅爲例，浸池的溫度 是在4 6 0°C左右。 在熱鍍鋅的特定例子中，當鋼條穿過熔融的鋅浸池時 ，具有數十毫微米厚度之鐵-鋅-鋁中間金屬合金形成在 該金屬條的表面上。 因此塗覆的部件之抗蝕性是由鋅提供，鋅的厚度通常 是以空氣擦拭控制。鋅是藉由上述的中間金屬層附著至鋼 條。 在鋼條通過熔融金屬浸池之前，此鋼條首先穿過退火 爐於還原空氣中，其目的爲，在冷軋導致的實質加工硬化 之後使其再結晶化，且製備其表面化學狀態以助於實際浸 入塗覆操作時所需之化學反應。鋼條依其等級加熱至約 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） --,------裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -4- 554072 A7 B7 五、發明説明（2) 6 5 0與9 0 0 °C之間達再結晶與表面製備所需之時間。 然後，經由熱交換器冷卻至接近熔融金屬浸池溫度之溫度 〇 在其已通過退火爐之後，鋼條穿過含有保護鋼鐵的空 氣之亦稱爲「噴嘴（snout )」的導管，且浸入熔融金屬浸 池中。 導管的下部是浸入金屬浸池中，爲了以該浸池的表面 且在此導管內側界定液體密封，鋼板通過此此液體密封當 其穿過該導管時。 鋼條是藉由浸入金屬浸池中之輥子偏轉。其自此金屬 浸池浮出，然後通過用來調整此鋼條上的液體金屬塗層厚 度之擦拭機構。 在熱鍍鋅的特定例子中，導管內側的液體密封表面通 常是塗覆以來自導管內側的空氣與液體密封的鋅之間的反 應之氧化鋅，以及來自鋼條分解反應之固體鐵渣中間金屬 化合物顆粒。 鋅浸池中之這些過飽和的鐵渣或其它顆粒，具有小於 液體鋅的密度，且上升至浸池的表面，尤其至液體密封的 表面。 鋼條穿過液體密封表面造成停滯顆粒的進入。液體密 封依鋼條速度之移動所帶入的這些顆粒，並未自浸池的容 積移除，且浮現於抽出鋼條的區域，產生視覺的缺陷。 因此，塗覆的鋼條具有在鋅擦拭操作期間擴大或出現 之視覺缺陷。 ϋϋ«ϋϋ m —ϋ «ϋϋ m m in (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 554072 A7 B7 五、發明説明（3) 這是因爲在顆粒噴出或粉碎之前，空氣擦拭噴嘴所留 下的外來顆粒所致，因此產生液體鋅中較小厚度的條紋， 此條紋具有數毫米至數十毫米之長度。 各種的解決方法已被提議試圖用來自液體密封的表面 移除鋅顆粒及鐵渣。 避免這些缺點的第一個解決方法在於，藉由_取來自 浸池中的氧化鋅與鐵渣而淸潔液體密封的表面。 這些唧取操作使液體密封的表面，僅在唧取點作非常 局部的淸潔，且作用的功效與範圍非常低，其並未保證鋼 條所穿過的液體密封表面完全淸潔。 第二個解決方法在於，藉由放置金屬板或陶瓷板在液 體密封，減小鋼條通過點之液體密封區域，使存在於表面 的部分顆粒遠離鋼條，且達成液體密封藉此鋼條的自動淸 潔。 此配置並未使存在於密封表面的所有顆粒遠離，且自 動淸潔作用越大，液體密封的區域越小，這是與工業操作 狀態相矛盾的。 再者，在一給定操作時間後，板外側之顆粒的貯存變 得更大且更大，成群的顆粒最後分離而回到鋼條上。 浮現在液體密封表面之板的附加亦形成阻擋鋅粉的最 佳位置。 另一個解決方法在於，增加框至導管中及鋼條周圍之 液體密封表面。 此配置並不可能消除與氧化鋅的進入及鋼條通過所造 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） —^^^1 ϋϋβ 41Βιϋ nm ϋϋ ϋ1_— mi i^ilv n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、11 經濟部智慧財產局員工消肯合作社印製 -6 - 554072 A7 B7 五、發明説明（4) 成的鐵渣相關之所有缺陷。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 這是因爲浸入鋼條的振動與熱不同質性所引起之液體 密封的鋅蒸汽將凝結在框壁上，框壁受到污染，且因此成 爲外來物質的滯留區域。 此解決方法因此僅可操作達數個小時，至多數天，在 其本身成爲缺陷的另一原因之前。 因此，此解決方法僅部分地應付液體密封，而無法達 到符合顧客所需之無視覺缺陷的要求之非常低的缺陷密度 〇 針對藉由裝滿熔融金屬的浸池來淸潔液體密封之解決 方法亦是已知的。 浸池的裝滿是藉由將唧取的液體鋅導入接近鋼板所浸 入區域的浸池中而達成。 實施此解決方法有很大的難度。 這是因爲其需要非常高的唧取速度，爲了要提供溢流 的效應，且在液體密封噴出之啷取的鋅含有產生於鋅浸池 之鐵渣。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 再者，用來裝滿液體鋅的管路在浸入之前可能造成鋼 條上的刮痕，且其本身是凝聚在液體密封上方之鋅蒸汽所 造成的缺陷根源。 基於在液體密封裝滿鋅之過程亦是已知的，且其中， 此裝滿是藉由包圍鋼條且浮現在液體密封表面之不銹鋼箱 完成的。泵吸入溢流所帶入因此產生的顆粒，且將其輸送 至浸池的容積中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 554072 A7 B7 五、發明説明（5) 此過程亦需要非常局的唧取速度，爲了要保持永久的 溢流效應，到此程度，在底部輥子上方，浸池容積中包圍 鋼條的不銹鋼箱不可能緊密地密封。 發明槪述 本發明的目的在於提供一種用於金屬條的連續鍍鋅之 方法及設備，其可能地避免上述的缺點，且達到符合顧客 所需的無視覺缺陷表面之需求之低缺陷密度。 爲此目的，本發明的主題係關於一種用於金屬條的連 續熱浸入塗覆之設備，包含： 槽，含有液體金屬浸池； 導管，鋼條於保護空氣中通過該導管，且該導管的下 部是浸入液體金屬浸池中，爲了以該浸池的表面及此導管 的內側界定液體密封； 輥子，置於金屬浸池中，用於使金屬條轉向；及 擦拭機構，用於擦拭塗覆的鋼條在鋼條離開金屬浸池 之後； 該設備之特徵在於，導管是藉由至少兩個內壁延伸於 其下部件，各內壁鋼條的一側且指向該導管中金屬浸池的 表面，爲了形成兩個隔室用於回收金屬氧化物顆粒及中間 金屬化合物顆粒；以及，此導管具有固定上部件及可移動 下部件，其藉由可變形元件及用以定位相對於金屬條之該 導管的可移動下部件之機構而接合一起。 依據本發明的其它特性： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 554072 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（6) -可變形元件是以例如不銹鋼製成之伸縮囊形成； -定位機構包含啓動構件，其連接至導管的可移動下 部件，爲了要藉由繞著垂直金屬條且位於伸縮囊區域中之 軸樞轉而移動此下部件； -定位機構包含兩個啓動構件，其連接至導管的可移 動下部件，爲了要藉由繞著垂直金屬條且位於伸縮囊區域 中之軸樞轉，及/或藉由平行液體金屬浸池表面之平移， 而移動此下部件； -啓動構件是以液壓或氣動缸形成。 參考附加的圖式，並經由實例之以下說明，本發明的 其它特性及優點將是顯而易見的。 圖式簡單說明 參考附加圖式，經由以下實施例的說明，本發明的特 性及優點將是顯而易見的。 圖1是依據本發明之連續浸入塗覆設備的側視圖。 圖2是依據本發明用以定位設備的導管之機構的第一 實施例放大比例圖。 圖3與4是依據本發明用以定位設備的導管之機構的 第二實施例放大比例圖。 圖5與6是依據本發明用以導引設備的導管內側的鋼 條之機構的兩個實施例簡圖。 元件對照表 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -9- 554072 A7 B7 五、發明説明（7) 1 4 〇 2 2 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 3 5 3 5 3 5 3 0 3 1 4〇 4 1 4 2 b 鋼條 鍍鋅設備 槽 浸池 導管 下部 液體密封 輥子 擦拭機構 噴嘴 內壁 隔室 凹陷 隔室 可變形元件 定位機構 啓動構件 啓動構件 固定上部件 可移動下部件 導引機構 偏轉輥子 偏轉輥子 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10- 554072 經濟部智慧財產局員工消贫合作社印製 A7 B7_五、發明説明（8) 以下，將說明用於金屬條的連續鍍鋅之設備。然而， 本發明應用在可能發生表面污染之任何連續浸入塗覆方法 中，因此，乾淨的液體密封必須被保持。 實施例詳細說明 首先，在離開冷軋輥軋系列後，於還原空氣中，鋼條 1通過退火爐（未顯示），爲了在冷軋所導致的實質加工 硬化之後使其再結晶，且製備其化學表面狀態，以有助於 鍍鋅操作所需之化學反應。 鋼條是在此爐中加熱至例如6 5 0與9 0 0 °C之間的 溫度。 在離開退火爐之後，鋼條1通過鍍鋅設備1 0，如圖 1所示。 此設備1 0包含含有液體鋅的浸池1 2之槽1 1 ，液 體鋅含有諸如鋁與鐵之化學元素、以及諸如尤其是鉛與銻 之可能附加元素。 液體鋅浸池的溫度是大約在4 6 0 t左右。 在離開退火爐之後，鋼條1是藉由熱交換器冷卻至接 近液體鋅浸池溫度之溫度，然後浸入液體鋅浸池1 2中。 在此浸入期間，鐵-鋅-鋁中間金屬合金是形成在鋼條1 的表面上，產生鋅塗層，其後度是依鋼條1停留在液體鋅 浸池1 2中的時間而定。 如圖1所示，鍍鋅設備1 0包括導管1 3，在此導管 內，鋼條1運轉於保護此鋼條的空氣中。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝·

、1T i# 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -11 - 554072 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（9) 此導管1 3 ，亦稱爲「噴嘴」，具有矩形橫截面，如 圖式中所示之解說實例。 導管1 3的下部1 3 a是浸入鋅浸池1 2中，以藉由 該浸池1 2的表面及此導管1 3內側界定液體密封1 4。 因此，浸入液體鋅浸池1 2後之鋼條1通過導管1 3 的液體密封1 4中液體密封1 4的表面。 鋼條1是藉由通常稱爲底部輥子且置於鋅浸池1 2中 之輥子1 5予以偏轉。在離開此鋅浸池之後，塗覆的鋼條 1通過擦拭機構1 6，此擦拭機構含有空氣噴嘴1 6 a， 且指向鋼條1的各側，爲了調整液體鋅塗層的厚度。 如圖1所示，導管1 3的下部1 3 a是藉由指向液體 密封1 4的表面之內壁2 0，延伸在面向置於與轉向器輥 子1 5同側上之鋼條1的側之側上，此內壁2 〇與導管 1 3形成液體鋅溢流隔室2 1 ，爲了要收集浮在液體密封 1 4表面上之氧化鋅顆粒及中間金屬化合物顆粒。 爲此目的，內壁2 0的上緣2 0 a是定位在液體密封 1 4的表面下方，且隔室2 1設有用以維持該隔室中液體 鋅的位準在液體密封1 4表面下方的位準之機構（未顯示 )，爲了要建立液體鋅自該密封1 4的表面朝向此隔室 2 1之自然流動。 再者，導管1 3的下端1 3 a ，其位置面向設置在偏 轉輥子1 5的相反側上鋼條1的側，是藉由指向密封1 4 表面之內壁2 2而延伸，且與導管1 3形成密封的隔室 2 3，用以貯存氧化鋅顆粒。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 、11 i# 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） -12- 554072 A7 B7_ 五、發明説明（1() 內壁2 2的上緣2 2 a是定位在液體密封1 4的表面 上方。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於此例中，此隔室2 3作爲氧化鋅顆粒之容器，此容 器來自管壁的傾斜下壁且容許貯存這些顆粒以保護鋼條1 〇 依據一變化，內壁2 2的上緣2 2 a可定位在液體密 封1 4的表面下方，於此例中，此隔室2 3爲液體鋅溢流 隔室，如同隔室2 1。 爲了使此系統以最佳的方式操作，鋼條1必須穿過進 入液體鋅密封1 4，不會有接觸到兩個隔室2 1與2 3的 壁20與22之風險。 鋼條1通過兩個隔室2 1與2 3的壁2 0與2 2之間 所沿著之路線是藉由偏轉輥子1 5及其位置而決定。 再者，每當輥子1 5改變時，發生導管1 3的下端 1 3 a相對於鋼條1之位置修改。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 爲作此修改，導管1 3具有兩個部件，亦即上部件 3 0及可移動下部件3 1 ，其藉由可變形元件3 2接合一 起，致使能夠修改導管1 3的可移動下部件3 1的位置。 可變形元件3 2包含例如以不銹鋼製成之伸縮囊，且管道 1 3的下部件3 1是與用以定位關於鋼條1的內壁2 0與 2 2之機構相關聯。 依據圖2中所示之第一實施例，定位機構3 5包含啓 動構件3 5 a ，其含有例如連接至導管1 3的可移動下構 件3 1之液壓或氣動缸，爲了藉由繞著垂直鋼條1且位於 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 554072 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 A7 B7_五、發明説明（1) 伸縮囊3 2的區域中之虛擬軸A樞轉。 因此，藉由啓動此缸3 5 a ，其桿的自由端被安裝以 樞轉在可移動下部件3 1上，此下部件3 1的傾斜角度可 依據鋼條1的傾斜而修改，如圖2中之虛線所示。 依據圖3與4中所示之第二實施例，定位機構3 5包 含兩個啓動構件，其分別具有連接至導管1 3的下部件 3 1之液壓或氣動缸3 5 a與3 5b。 因此，藉由作用在此兩個缸3 5 a與3 5 b上，導管 1 3的可移動下部件3 1是移動於與液體金屬浸池1 2的 表面平行之平移上，當該兩缸的啓動桿的移動行進是相同 時，如圖3所示。在此例中，可移動下部件3 1保持與其 本身之平行。 再者，藉由以此兩個缸3 5 a與3 5 b的啓動桿之不 同移動行進作用在此兩個缸上，可移動部件3 1是藉由繞 著橫向虛擬軸的樞轉以及藉由平行液體金屬浸池1 2表面 的平移而移動，如圖4所示。 此配置之優點在於，一方面，可獨立地調整導管1 3 的可移動下部件3 1相對於鋼條1之位置，另一方面，可 獨立地調整該可移動下部件之水平度。此亦可能地平衡流 入各隔室2 1與2 3之液體金屬的流量’且因此增加本發 明設備之功效。 藉由樞轉及/或平移而移動導管13的可移動下部件 31，隔室21與23的內壁20與22的位置被調整’ 致使鋼條1穿過由該內壁2 0與2 2所決定之液體鋅密封 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -^4 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 i0. 554072 A7 B7 五、發明説明（1会 1 4，而不會有接觸到此些內壁的風險。 如圖5與6所示，此設備包括用以導引鋼條1於導管 1 3內側之機構4 0。此些導引機構4 0是藉由置於導管 1 3中之偏轉輥子4 1或4 2而形成，爲了調整鋼條1相 對於輥子1 5行進所順沿之路線，且更容易地控制鋼條1 在隔室2 1與2 3的內壁2 0與2 2之間的通道。 在薄鋼條的例子中，偏轉輥子4 1是置於與輥子1 5 相接觸的相對側之鋼條1的面上，如圖5所示，且在厚鋼 條的例子中，偏轉輥子4 2是置於與輥子1 5相接觸之鋼 條1的面上，如圖6所示。 在此例中，偏轉輥子4 2能夠補償鋼條1於其厚度的 橫向在鍍鋅槽上游的熔爐中輥輪上之彎曲，此彎曲是由於 鋼條纖維的變形斜率。 本發明將應用至任何金屬浸入塗覆方法。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局8工消費合作社印製 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 554072 丨公告本I 六、申請專利範圍 1 · 一種用於金屬條（1 )的連續熱浸入塗覆之設備 ，包含： 槽（1 1 )，含有液體金屬浸池（1 2 )； 導管（1 3 ) ’鋼條（1 )於保護空氣中通過該導管 ，且該導管的下部C 1 3 a )是浸入液體金屬浸池（1 2 )中，爲了以該浸池（1 2 )的表面及此導管（1 3 )的 內側界定液體密封（1 4 ); 輥子（1 5 )，置於金屬浸池（1 2 )中，用於使金 屬條（1 )轉向；及 · 擦拭機構’用於擦拭塗覆的鋼條（1 )在鋼條離開金 屬浸池（1 2 )之後； 該設備之特徵在於，導管（1 3)是藉由至少兩個內 壁（20; 22)延伸於其下部件（13a)，各內壁鋼 條（1 )的一側且指向該導管（1 3 )中金屬浸池（1 2 )的表面’爲了形成兩個隔室（2 1 ; 23)用於回收金 屬氧化物顆粒及中間金屬化合物顆粒；以及，此導管（ 1 3 )具有固定上部件（3 0 )及可移動下部件（3 1 ) ，其藉由可變形元件（3 2 )及用以定位相對於金屬條（ 1 )之該導管（1 3 )的可移動下部件（3 1 )之機構而 接合一起。 2 .如申請專利範圍第1項之設備，其中可變形元件 是以例如不銹鋼製成之伸縮囊（3 2 )形成。 3 ·如申請專利範圍第1項之設備，其中定位機構（ 35)包含啓動構件（35a)，其連接至導管（13) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -16- 554072 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 的可移動下部件（3 1)，爲了要藉由繞著垂直金屬條（ 1 )且位於伸縮囊（3 2 )區域中之軸樞轉而移動此下部 件（3 1 )。 4 _如申請專利範圍第1項之設備，其中定位機構（ 35)包含兩個啓動構件（35a; 35b)，其連接至 導管（13)的可移動下部件（31)，爲了要藉由繞著 垂直金屬條（1 )且位於伸縮囊（3 2 )區域中之軸樞轉 ’及/或藉由平行液體金屬浸池（12)表面之平移，而 移動此下部件（3 1 )。 ’ 5 _如申請專利範圍第3項之設備，其中啓動構件（ 35a;35b)是以液壓或氣動缸形成。 6 .如申請專利範圍第1項之設備，另包括用以導引 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 內 項 C 6 子 3)第 _ 1 圍轉 {範偏 管禾與 ¾專於 f 請置 } 申由 1如藉 ( 是 條 7 } 屬 〇 金 4 C 之 構側 機對 。 弓相 }導之 ο 中觸 4 其接 C ，相 構備} 機設5 Q之1 側 條 屬 金 子 II 轉 偏 之 上 面 的 第 圍 範 利 專 請 串 如 構 機 弓 導 。 中 成其 形， } 備 1設 4之 C項 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1成 形 /IV TT/ 子} 輥1 JE1 _c 4 轉 目t VI、 偏子 與輥 於轉 置偏 由之 藉上 } 面 ο 的 4 ) 條 屬 金 之 觸 接 相 -紙 本 準 標 家 國 國 中 用 適 I釐 公 7 9 2