UA79112C2 - Device for coating application on uninterruptedly-casted metal billet by immersion into metal melt - Google Patents

Description

Опис винаходу

Винахід відноситься до пристрою для нанесення покриття на безперервно-литі металеві заготовки, зокрема 2 сталеву стрічку, зануренням у розплав, в якому заготовку вертикально пропускають через резервуар з розплавленим металом покриття і через розташований перед ним напрямний канал. При цьому у зоні напрямного каналу розташований електромагнітний індуктор, який для утримання металу покриття у резервуарі за допомогою електромагнітного поля, що біжить, створює у металі покриття струми індукції, які при взаємодії з електромагнітним полем, що біжить, створюють електромагнітну силу, причому індуктор містить щонайменше 70 дві головні котушки, послідовно розташовані у напрямі руху заготовки, і щонайменше дві коригувальні котушки для регулювання положення заготовки у напрямному каналі у напрямі, перпендикулярному до поверхні заготовки, також послідовно розташовані у напрямі руху заготовки.

Звичайні установки для нанесення металевого покриття на металеві стрічки зануренням містять частину, що потребує інтенсивного обслуговування, а саме ємність для нанесення покриття з обладнанням, що знаходиться 12 у ній. Поверхні металевих стрічок, що покриваються, повинні бути перед нанесенням покриття очищені від оксидних частинок і активовані для з'єднання з металом покриття. З цієї причини поверхні стрічок перед нанесенням покриття обробляють у процесі термообробки у відновлювальній атмосфері. Оскільки оксидні шари заздалегідь видаляють хімічним або абразивним шляхом, за допомогою процесу відновлювальної термообробки поверхні активуються так, що після закінчення процесу термообробки вони є металево чистими.

З активуванням поверхонь стрічок зростає, однак, сприйнятливість цих поверхонь до оточуючого кисню повітря. Щоб уникнути повторного потрапляння кисню повітря перед процесом нанесення покриття на поверхні стрічок останні вводять у заглибному рукаві зверху у ванну. Оскільки метал покриття знаходиться у рідкому вигляді, і бажано було б використати гравітацію разом з пристроями здування для встановлення товщини покриття, а подальші процеси забороняють, однак, стикання зі стрічкою аж до повного твердіння металу с 29 покриття, стрічка в ємності для нанесення покриття повинна бути відхилена у вертикальному напрямі. Це Го) відбувається за допомогою ролика, що обертається у рідкому металі. За рахунок рідкого металу покриття даний ролик схильний до сильного зносу і є причиною простоїв і, тим самим, збоїв у роботі промислового підприємства.

За рахунок бажаних малих товщин металу покриття, що лежать у мікронному діапазоні, до якості роликів, що направляють стрічку, висуваються високі вимоги. Це означає, що і поверхні роликів, які направляють стрічку, сч 30 повинні бути високої якості. Дефекти на цих поверхнях приводять, як правило, до пошкоджень на поверхні «- стрічки. Це є додатковою причиною частих простоїв установки.

Звичайні установки для нанесення покриттів зануренням мають до того ж граничні значення швидкості -- нанесення покриття. Мова йде при цьому про граничні значення при роботі сопла, що здуває, про граничні Ф швидкості процесів охолоджування і про граничні значення процесу термообробки для встановлення

Зо легувальних шарів у металі покриття. Через це, по-перше, взагалі обмежена максимальна швидкість, а, по-друге, - визначені металеві стрічки не можуть бути оброблені з можливою для установки максимальною швидкістю.

У процесі нанесення покриттів зануренням відбуваються процеси легування для з'єднання металу покриття з поверхнею стрічки. Властивості і товщини легувальних шарів, що утворюються при цьому, сильно залежать від «8 температури в ємності для нанесення покриття. З цієї причини під час деяких процесів нанесення покриттів З 70 метал покриття повинен підтримуватися у рідкому стані, однак температура також не повинна перевищувати с визначені граничні значення. Це перешкоджає бажаному ефекту здування металу покриття для встановлення з» визначеної товщини покриття, оскільки з падінням температури необхідна для процесу здування в'язкість металу покриття зростає і утруднює, тим самим, процес здування.

Щоб уникнути проблем, пов'язаних з роликами, що обертаються у рідкому металі покриття, вже було 45 запропоновано використовувати відкриту вниз ємність для нанесення покриття, яка у своїй нижній частині має 7 напрямний канал для ведення стрічки вертикально вгору, а для герметизації - електромагнітний затвор. Мова (Те) при цьому йде про електромагнітні індуктори, які працюють з електромагнітними змінними або полями, що біжать, що відтискують, перекачують або звужують, які герметизують ємність для нанесення покриття знизу. - Таке рішення відоме, |наприклад, з ЕР 0673444 В1). Електромагнітний затвор для герметизації ємності для - 20 нанесення покриття передбачений також у рішенні (МО 96/03533 і УР. 50864461.

Нанесення покриття на неферомагнітні металеві стрічки таким чином можливе, однак з, в основному, о феромагнітними сталевими стрічками виникають проблеми, які полягають у тому, що сталеві стрічки в електромагнітних ущільненнях притягуються за рахунок феромагнетизму до стінок каналу, внаслідок чого поверхня стрічки ушкоджується. Крім того, проблемою є неприпустиме нагрівання металу покриття індуктивними полями.

ГФ) При положенні феромагнітної сталевої стрічки, що проходить через напрямний канал між двома індукторами з полем, що біжить, мова йде про нестійку рівновагу. Лише у середині напрямного каналу сума сил магнітного о тяжіння, що діють на стрічку, дорівнює нулю. При відхиленні сталевої стрічки від свого середнього положення вона наближається до одного з обох індукторів і віддаляється від іншого. Причинами такого відхилення можуть 60 бути прості похибки площинності стрічки. Назвати можна при цьому будь-який вид хвилястості стрічки у напрямі руху, якщо дивитися по ширині стрічки (жолобкуватість середини або чверті стрічки, крайова хвилястість, флатер, крутіння, прогин, З-подібна форма і т.д.). Магнітна індукція, що викликає силу магнітного тяжіння, зменшується по експоненціальній функції у міру віддалення від індуктора по лініях напруженості поля.

Аналогічним чином сила тяжіння зменшується з квадратом напруженості індукованого поля у міру віддалення від бо індуктора. Для відхиленої стрічки це означає, що з відхиленням в одному напрямі сила тяжіння до одного індуктора експоненціально зростає, тоді як зворотна сила іншого індуктора експоненціально спадає. Обидва ефекти посилюються самі, так що рівновага є нестійкою.

Для вирішення даної проблеми, тобто для точного регулювання положення безперервно-литої металевої

Заготовки у напрямному каналі, запропоновані варіанти (у документах ОЕ 19535854 А1 і ОЄ 10014867 АТ).

Відповідно до розкритих у них концепцій крім котушок для вироблення електромагнітного поля,що біжить, передбачені коригувальні котушки, які зв'язані з системою регулювання і призначені для того, щоб металева стрічка при відхиленні від середнього положення знову поверталася в нього.

У цих відомих рішень недоліком виявилося те, що регулювання металевої стрічки для її утримання /о посередині напрямного каналу утруднене тим, що іноді через накладення магнітних полів головних і коригувальних котушок відбувається гасіння полів, і тому ефективне повернення металевої стрічки у середину напрямного каналу утруднене або неможливе. Дослідження сил опору сталевої стрічки показало, що зі стоншенням стрічки, що відповідає сучасній тенденції, власна жорсткість сталевої стрічки зменшується настількию, що вона може чинити лише невеликий опір деформації, викликаній магнітним полем індукторів.

Проблемою у зв'язку з цим є велика довжина прорізу між нижнім відхильним роликом під напрямним каналом і верхнім відхильним роликом над ванною для нанесення покриття, яка може складати у виробничої установки набагато більше 20м. Це підвищує необхідність ефективного регулювання положення металевої стрічки у напрямному каналі, що утруднено описаними вище обставинами.

Тому в основі винаходу лежить задача вдосконалення пристрою для нанесення покриття на безперервно-литі металеві заготовки зануренням у розплав описаного вище типу таким чином, щоб подолати зазначені недоліки. Зокрема, повинно бути можливим ефективне утримання металевої стрічки посередині напрямного каналу.

Ця задача вирішується, відповідно до винаходу, за рахунок того, що щонайменше частина коригувальних котушок, якщо дивитися у напрямі руху заготовки, розташована перпендикулярно до напряму руху і с г перпендикулярно до напряму, ортогонального до поверхні заготовки, зі зміщенням по відношенню одна до одної.

Переважно коригувальні котушки, якщо дивитися у напрямі руху заготовки, розташовані щонайменше у два і) ряди, переважно у шість рядів. Далі кожний ряд може містити щонайменше дві коригувальні котушки. Переважно передбачено, що середина коригувальної котушки у наступному ряду, якщо дивитися у напрямі руху заготовки, розташована точно між двома серединами коригувальних котушок попереднього ряду. с зо Завдяки виконанню, відповідно до винаходу, досягається те, що за рахунок зміщеного розташування коригувальних котушок від ряду до ряду (якщо дивитися у напрямі руху заготовки) магнітні поля котушок з - полем, що біжить, для герметизації напрямного каналу і коригувальних котушок для регулювання положення «- стрічки у напрямному каналі складаються в одне загальне поле, яке як герметизує, так і регулює. Завдяки винаходу запобігається гасіння полів, що виникає на межах коригувальних котушок у ряді, через взаємодіючі Ме магнітні поля, яке в іншому випадку улеможливлювало б вплив на металеву стрічку з метою її точного ї- позиціонування.

У передбаченого, відповідно до винаходу, розташування обладнання індуковані поля накладаються, а небажаний ефект гасіння полів збоку компенсується коригувальною котушкою, що знаходиться нижче зі зміщенням. На нижній стороні індукторів ефект не становить великої проблеми, оскільки діапазон регулювання « для стовпа рідкого металу покриття знаходиться у верхній половині напрямного каналу і тому більше не в с заважає.

Й Згідно з одним удосконаленням, передбачено, що відповідно, щонайменше одна коригувальна котушка, якщо и?» дивитися у напрямі руху заготовки, розташована на тій же висоті, що і головна котушка. Далі може бути передбачено, що електромагнітний індуктор має для розміщення головних і коригувальних котушок визначене

Число пазів, які проходять перпендикулярно до напряму руху заготовки і перпендикулярно до ортогонального -І напряму. При цьому може бути переважно передбачено, що у кожному пазу розташована щонайменше частина щонайменше однієї головної котушки і щонайменше однієї коригувальної котушки. Далі переважним виявилося і, те, що розташована у пазу частина коригувальної котушки розташована ближче до заготовки, ніж відповідна - частина головної котушки.

Живленню як головних, так і коригувальних котушок змінним струмом надається особливе значення. Для - цього передбачені переважно засоби, за допомогою яких головні котушки можуть живитися трифазним змінним

Із струмом. Особливо переважно, якщо у напрямі руху заготовки послідовно розташовано усього шість головних котушок (тобто у шість рядів), що живляться трифазним струмом відповідно зі зсувом по фазі на 602,

Далі запропоновано, що використані засоби, за допомогою яких коригувальні котушки живляться змінним струмом, який має ту ж фазу, що і струм, з яким працює сусідня головна котушка.

Для правильного по фазі живлення головних і коригувальних котушок може бути використане іФ) електропостачання з імпульсною синхронізацією за допомогою світловодів. ко Подібне виконання пристрою дозволяє експлуатувати коригувальні котушки у такт з полем, що біжить. Для індукторів з біжучим полем використовують у більшості випадків три фази обертового поля, а для коригувальних бо котушок досить відповідно однієї фази головної котушки, перед якою знаходиться коригувальна котушка. Для живлення обох індукторів з обох сторін заготовки можуть використовуватися для поля, що біжить, трифазні перетворювачі частоти; для коригувальних котушок досить однофазних перетворювачів частоти, а саме одного для кожної коригувальної котушки. Істотне значення має при цьому синхронізація окремих перетворювачів частоти. Вона можлива особливо простим чином шляхом зазначеної імпульсної синхронізації за допомогою 65 світловодів, що переважно рекомендується через сильні магнітні поля, а також їх поля розсіювання.

Положення сталевої стрічки, що проходить, можна реєструвати датчиками індуційного поля, які працюють зі слабким вимірювальним полем переважно високої частоти. Для цього напруження з більш високою частотою і малою потужністю накладають на котушки з полем, що біжить. Напруження з більш високою частотою не здійснює впливу на герметизацію; так само за рахунок цього не відбувається нагрівання металу покриття або сталевої стрічки. Індукція з більш високою частотою відфільтровується з сильного сигналу нормальної герметизації і подає тоді сигнал, пропорційний відстані від датчика. За допомогою цього сигналу можна реєструвати і регулювати положення стрічки у напрямному каналі.

Дослідження власної жорсткості заготовки показали поліпшення регульованості металевої стрічки завдяки запропонованому виконанню коригувальних котушок. За рахунок цього стрічка у зоні індукторів не потребує 7/о Великої довжини прорізу і володіє, тим самим, достатньою власною жорсткістю для регулювання її положення у напрямному каналі при проходженні по ньому.

Приклад виконання винаходу зображений на кресленні, на якому представлені:

Фіг.1 - схематично резервуар для нанесення покриття зануренням у розплав із заготовкою, що проходить через нього; 15 Фіг2 - вигляд спереду електромагнітного індуктора, розташованого на нижній стороні резервуара для нанесення покриття зануренням у розплав;

Фіг.3 - вигляд збоку електромагнітного індуктора, що відноситься до Фіг.2;

Фіг.4 - порядок проходження фаз електромагнітного біжучого поля, що виробляється електромагнітним індуктором. 20 На Фіг.1 зображений принцип нанесення покриття на металеву безперервно-литу заготовку 1, зокрема сталеву стрічку, зануренням у розплав. Заготовка 1. що покривається, входить вертикально знизу у напрямний канал 4 установки. Напрямний канал 4 утворює нижній кінець резервуара 3, заповненого рідким металом 2 покриття. Заготовку 1 направляють вертикально вгору у напрямі Х руху. Для того щоб рідкий метал 2 покриття не міг витекти з резервуара 3, у зоні напрямного каналу 4 розташований електромагнітний індуктор 5. Він сч об складається з двох половин Ба, 50, кожна з яких розташована збоку від заготовки 1. В електромагнітному індукторі 5 виробляється електромагнітне поле, що біжить, яке затримує рідкий метал 2 покриття у резервуарі З і) і перешкоджає, таким чином, його витіканню.

Докладна конструкція електромагнітного індуктора 5 зображена на Фіг.2 і 3. Показаний тільки один з двох симетрично виконаних індукторів ба, 50, розташованих з обох сторін заготовки 1. Як видно з Фіг.2, заготовка 1 с зо рухається у напрямі Х вгору повз індуктор 5а. Для вироблення електромагнітного поля, що біжить, індуктор 5а оснащений усього шістьма головними котушками 6. Вони проходять по всій ширині індуктора Ба (Фіг.3). Головні (7 котушки 6 розташовані у пазах 10, виконаних у металевому тілі індуктора 5а. Праворуч поруч з Фіг.2 усього для «- п'яти відрізків проводів головних котушок б позначені напрями струму з площини креслення та у площину креслення. Ме 35 Для того щоб заготовка 1 у напрямі М, ортогональному до її поверхні (Фіг.2 і 3), могла утримуватися у ї- напрямному каналі 4 точно по центру, не наштовхуючись на індуктори 5а, 50, в них розташовані коригувальні котушки 7. Як видно, зокрема, з Фіг.3, декілька коригувальних котушок 7 позиціоновані поруч одна з одною у кожному з усього шести рядів 8, 8", 8", 8", 8", 8". У двох сусідніх пазах 10 розташовані головна котушка 6 і декілька позиціонованих поряд одна з одною коригувальних котушок 7, що проходять по всій ширині « 40 індуктора 5а. з с Як видно на Фіг.3, коригувальні котушки 7 двох послідовних рядів 8, 8", 8", 8", 8", 8" розташовані зі зміщенням по відношенню одна до одної. Середина коригувальних котушок 7 позначена поз.9. На Фіг.З ;» праворуч внизу відстані а і б однакові і вказують величину зміщення коригувальних котушок 7. Завдяки цьому виконанню досягається те, що магнітні поля, які виробляються коригувальними котушками 7, що регулюють 45 заготовку 1 у напрямному каналі 4, не можуть погасити одне одного. Можливим стає ефективне регулювання. -І На Фіг.4 показаний порядок проходження фаз трифазного струму у шести головних котушках 6. Три фази позначені буквами К, 5, Т. Порядок проходження фаз такий: Кк, -Т,5, -К,Т, -5. і, Керування відповідними коригувальними котушками 7 повинно відбуватися з фазою, однаковою з наявною у - головній котушці 6, перед якою розташована коригувальна котушка 7. Керування головними котушками 6 для 50 Вироблення поля, що біжить, відбувається, отже, трьома фазами обертового поля, тоді як коригувальні котушки - 7 живляться кожна однією фазою. Реалізація живлення котушок б, 7 орієнтованим точно по фазі струмом

Ге здійснюється за допомогою придатних і досить відомих перетворювачів частоти. Вони повинні бути відповідно синхронізовані, для чого підходить, зокрема імпульсна синхронізація за допомогою світловодів.

Перелік посилальних позицій 55 1 - металева заготовка (сталева стрічка) 2 - метал покриття

Ф) З - резервуар ка 4 - напрямний канал 5, ба, 565 - електромагнітний індуктор 60 6 - головна котушка 7 - коригувальна котушка 8, 8", 8", 877, 877, 8777 - ряди 9 - середина коригувальної котушки - паз

Х - напрям руху 65 М - ортогональний напрям а - відстань між серединами 9

Ь - відстань між серединами 9

К - фаза трифазного струму

З - фаза трифазного струму

Т - фаза трифазного струму

Claims (12)

1. Формула винаходу 70 1. Пристрій для нанесення покриття на безперервнолиту металеву заготовку (1), зокрема сталеву стрічку, зануренням у металевий розплав, який містить заповнений розплавленим металом покриття (2) резервуар (3) та розташований перед резервуаром (3) напрямний канал (4), виконані з можливістю вертикального пропускання через них вказаної металевої заготовки (1), причому у зоні напрямного каналу розташований електромагнітний індуктор (5), призначений для затримання металу покриття (2) у резервуарі (3) за допомогою електромагнітного біжучого поля, створення у металі покриття (2) струмів індукції, які при взаємодії з електромагнітним біжучим полем здатні викликати електромагнітну силу, причому електромагнітний індуктор (5) включає щонайменше дві головні котушки (6) і щонайменше дві коригувальні котушки (7) для регулювання положення заготовки (1) у напрямному каналі (4) у напрямі (М), ортогональному до поверхні заготовки (1), причому головні (б) та коригувальні (7) котушки розташовані послідовно у напрямі (Х) руху заготовки (1), який відрізняється тим, що щонайменше частина коригувальних котушок (7) розташована перпендикулярно по відношенню до напряму (Х) руху заготовки (1) і перпендикулярно до напряму (М), ортогонального до поверхні заготовки (1), зі зміщенням по відношенню одна до одної.
2. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що коригувальні котушки (7) розташовані по відношенню до напряму (Х) руху металевої заготовки (1) щонайменше у два ряди (8, 8", 8", 877, 8", 8", переважно у сч ов Шість рядів.
3. З. Пристрій за п. 2, який відрізняється тим, що кожний ряд (8, 8", 8", 8", 8", 873 включає (о) щонайменше дві коригувальні котушки (7).
4. 4. Пристрій за п. 3, який відрізняється тим, що середина (9) коригувальної котушки (7) у наступному ряду (87), якщо дивитися у напрямі (Х) руху заготовки (1), розташована точно між двома серединами (9) с зо Коригувальних котушок (7) попереднього ряду (8).
5. 5. Пристрій за будь-яким з пп. 1 - 4, який відрізняється тим, що щонайменше одна коригувальна котушка (7) ж розташована на тій же висоті, що і головна котушка (6), якщо дивитися у напрямі (Х) руху заготовки (1). «-
6. 6. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що електромагнітний індуктор (5) додатково має визначене число пазів (10) для розміщення головних (б) і коригувальних (7) котушок, які розташовані перпендикулярно напряму (є) (Х) руху заготовки (1) і перпендикулярно ортогональному напряму (М). чн
7. 7. Пристрій за п. б, який відрізняється тим, що у кожному пазу (10) розташована, щонайменше частина щонайменше однієї головної котушки (6) і щонайменше однієї коригувальної котушки (7).
8. 8. Пристрій за п. 7, який відрізняється тим, що частина коригувальної котушки (7), що розміщена у пазу (10), розташована ближче до заготовки (1), ніж відповідна частина головної котушки (6). « 20
9. 9. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що він додатково включає засоби для живлення головних котушок з с (6) трифазним змінним струмом.
10. 10. Пристрій за п. 9, який відрізняється тим, що у напрямі (Х) руху заготовки (1) послідовно розташовані :з» усього шість головних котушок (6), розрахованих на живлення трифазним струмом відповідно зі зсувом по фазі на 60»,
11. 11. Пристрій за п. 9У або 10, який відрізняється тим, що він додатково включає засоби для живлення -І коригувальних котушок (7) змінним струмом, який має таку саму фазу, що і струм, який живить сусідню головну котушку (б). ісе)
12. 12. Пристрій за п. 11, який відрізняється тим, що засоби для живлення головних (б) і коригувальних (7) - котушок додатково обладнані пристроєм для імпульсної синхронізації за допомогою світловодів. - 50 Ко) Ф) іме) 60 б5